輸送機(jī)帶輪沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)(含CAD圖紙?jiān)次募?/h1>
,導(dǎo)師:,工藝分析一 沖壓件工藝分析 1.沖壓件精度分析及確定零件形狀尺寸如圖1.0-1所示,查公差與配合技術(shù)手冊(cè)/方昆凡北京:北京出版社續(xù)表1-2得該零件的精度等級(jí)為IT10級(jí);查表1-2確定各尺寸的公差值,47對(duì)應(yīng)公差為+0.10mm,36對(duì)應(yīng)公差為+0.10mm,100對(duì)應(yīng)公差為-0.14mm。,材料:08鋼 料厚:t=1mm 大批量生產(chǎn)圖1.0-1工件圖,2.沖壓件結(jié)構(gòu)分析此零件材料為08鋼,料厚為1mm,且零件為軸對(duì)稱(chēng)旋轉(zhuǎn)體,沖裁性能較好;h/d較小,拉深工藝性較好,因此初步分析該零件的沖壓基本工序有:落料、正拉深、反拉深、沖孔、修邊 三 工藝方案 1.計(jì)算毛坯尺寸外緣拉伸后得到?jīng)_壓件如圖1.0-2所示圖1.0-2 外緣拉深后的沖壓件,外緣拉深屬于帶凸緣圓筒不變薄拉深,雖然材料厚度有變化,但是平均值與毛坯原始厚度十分接近。因此,毛坯展開(kāi)尺寸可根據(jù)毛坯面積等于拉深件面積的原則來(lái)確定。由于材料的各向異性以及拉深時(shí)金屬流動(dòng)條件的差異,為了保證零件的尺寸,必須保留出修邊余量,在計(jì)算毛坯尺寸時(shí)必須計(jì)入修邊余量。d f/d=100/89=1.12,根據(jù)d f/d數(shù)值查沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)(第二版)P137中表5-2得修邊余量為3.5mm,所以d f修正為d f=100+3.52=107(mm)(注:d為中徑)。 (1)毛坯直徑 由表5-3當(dāng)rR時(shí),毛坯直徑為:已知代入D159mm,(2)是否使用壓邊圈 毛坯的相對(duì)厚度tD100=1159100=0.63,零件拉深系數(shù)m 1=dD=90159=0.57,查沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)(第二版)P144中表5-7可知,0.63小于1.5,0.57小于0.6故需采用壓邊圈。表5-7 采用/不采用壓料裝置的判別條件(3)計(jì)算拉深次數(shù) 按下列數(shù)據(jù)d fd=1.12,tD=11590.63,查實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)p91表3-36得首次拉深允許的最大相對(duì)高度為:h 1d 1=0.500.60。工件的相對(duì)高度hd 2=33880.375,得出拉深次數(shù)n=1。,(4)驗(yàn)證拉深系數(shù)是否超出極限 查沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)(第二版)表5-10得m t=0.53,所以m 1m t,拉深系數(shù)符合要求。表5-10有凸圓筒件的首次拉伸系數(shù),2.落料工序落料工序需沖裁出直徑D=159mm的板料。 3.正拉伸由以上計(jì)算可知,正拉深為首次拉深,且可一次拉深成所需的形狀,拉深過(guò)程中需使用壓邊裝置,拉深后工件的形狀如圖1.0-3所示。圖1.0-3 首次拉深件,四 確定排樣裁板方案以及材料利用率計(jì)算根據(jù)上述計(jì)算,毛坯直徑已經(jīng)確定,可以進(jìn)行排樣設(shè)計(jì)。 1.排樣方式的確定根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)和材料利用率情況有三種排樣方式,即有廢料排樣、無(wú)廢料排樣和少?gòu)U料排樣。由于毛坯直徑比較大,采用少?gòu)U料排樣;考慮操作方便,排樣采用直排單排。 2.搭邊值確定查沖壓成形工藝與模設(shè)計(jì)(第二版)p49表3-8可得:橫搭邊a 1=1.0,步距S=159;條料寬度B=D+2a1=159+21.0=161。,3.材料利用率 一個(gè)步距的材料利用率:=ASB100=77.5,排樣圖如圖1.0-7所示。圖1.0-7排樣圖,五 沖壓力計(jì)算 1.落料 查冷沖模具設(shè)計(jì)典型實(shí)例詳解p138得落料力公式 F落料=Ltb=(1591295)N=147356.4N,b為板料抗拉強(qiáng)度,08鋼的b295MPa,取295MPa。 2.正拉深 查沖壓工藝模具學(xué)(第三版)經(jīng)驗(yàn)公式為: F 1=d 1tbk 1=9012950.9377570.6(N) 查冷沖模具設(shè)計(jì)典型實(shí)例詳解p139表5-1得k 1=0.93 由于正拉深時(shí)采用了壓邊圈,需計(jì)算壓邊力,由實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)p121表3-65查得壓邊力F Q(N)的計(jì)算公式為:F Q=4D-(d 1-2t+2rd) q=3.144159-(90-2+22)2.5=3235.0N 式中單位壓力q由實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)p122表3-66查得,q=2.5MPa。 3.反拉深 因?yàn)榉蠢钜欢ㄊ窃倮?,所以在?jì)算反拉深力時(shí)可根據(jù)再拉深的拉深力計(jì)算公式求得:F 2=d 2tbk 2=(47+2)12951.359005.3(N) 式中k 2由實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)P123中表3-70經(jīng)差值法求得。 4.沖孔 沖孔直徑為36mm,F(xiàn)沖孔=Ltb=361295=33346.8(N),六 工作零件刃口尺寸的計(jì)算 1.落料 落料凹模、落料凸模采用分別加工法加工。落料件尺寸為159 0 -0.16mm。根據(jù)t=1mm,查沖壓成形工藝與模設(shè)計(jì)(第二版)p41表3-5得:Zmin=0.100,Zmax=0.140。因?yàn)槁淞霞某叽缇葹镮T10級(jí),由沖壓成形工藝與模設(shè)計(jì)(第二版)p37表3-2得,所以落料凹模尺寸精度為IT8級(jí),落料凸模尺寸精度為IT7級(jí)。查公差與配合合技術(shù)手冊(cè)表1-2得凹模尺寸上偏差d=+0.063,凸模尺寸下偏差p=-0.040,因?yàn)槌叽缇葹镮T10以上所以x=1。 |p|+|d|=0.103ZmaxZmin=0.140-0.100=0.040mm 說(shuō)明所取凸凹模公差不能滿(mǎn)足|p|+|d|ZmaxZmin的條件,可調(diào)整如下: p=0.4ZmaxZmin=0.40.040=0.016mm d=0.6ZmaxZmin=0.60.040=0.024mm 落料凹模刃口尺寸Dd=(Zmax-x)+d 0 =(159-10.16)+0.024 0=158.84+0.024 0(mm) 落料凸模刃口尺寸Dp=(Dd-Zmin) 0 p =(158.84-0.100) 0 -0.016=158.74 0 -0.016(mm),表3-5沖裁模初始間隙值,2.正拉深 正拉深的尺寸為90 0 -0.14mm (1)圓角半徑 拉深凹模的圓角半徑可按沖壓成形工藝與模設(shè)計(jì)(第二版)p164中經(jīng)驗(yàn)公式確定: r=0.8(D-d)t =0.8159-901.0 6.65mm,取7mm。 一次拉深成型中,凸模的圓角半徑r p應(yīng)與工件的圓角半徑相等。但對(duì)于厚度小于6mm的材料,其數(shù)值不得小于2t。驗(yàn)證r=2mm=2t,符合要求,不需要再加入整形工序,所以凸模的圓角半徑r p=2mm。 (2)間隙 拉深模的凸模及凹模的單邊間隙,由于正拉深采用了壓邊圈,這時(shí)間隙數(shù)值可以按沖壓成形工藝與模設(shè)計(jì)(第二版)p166中表5-19取值,取值為單邊間隙Z=(11.1)t取Z=1.05mm (3)拉深凸凹模工作部分尺寸的確定 由沖壓成形工藝與模設(shè)計(jì)(第二版)p166得拉深凹模尺寸 所以D d=(90-0.750.14)+0.035 0=89.895+0.035 0 拉深凸模尺寸按凹模實(shí)際尺寸配作,保證單面間隙為1.05mm。,七 沖壓設(shè)備的選擇 由于零件屬于中小型沖壓件,且需要拉深工序,所以沖壓設(shè)備類(lèi)型初步選為開(kāi)式壓力機(jī)。下面進(jìn)行規(guī)格選擇。 1.壓力機(jī)噸位計(jì)算 F復(fù)合模=F落料+F正拉深+F壓邊=147356.4N+77570.6N+3235.0N=228162.0N=228.1620KN F反拉深模=F反拉深=59005.3N=59.0053KN F沖孔模=F沖孔=33346.8N=33.3468KN 但是,沖壓過(guò)程中最大作用力Pmax發(fā)生的時(shí)間很難與標(biāo)定壓力機(jī)的名義壓力位置相重合。這時(shí)便不能單純地按最大作用力與壓力機(jī)名義壓力之間的關(guān)系來(lái)選擇設(shè)備的噸位,而應(yīng)該以保證壓力機(jī)全部行程范圍內(nèi),為完成加工所需的滑塊作用力都不能超出壓力機(jī)允許壓力與行程關(guān)系的范圍為條件來(lái)選擇。由于沒(méi)有壓力機(jī)容許負(fù)荷曲線(xiàn),所以參照參考書(shū)中壓力機(jī)噸位選擇中相關(guān)計(jì)算公式得: F總壓力=(0.50.6)F壓力機(jī),因此壓力機(jī)計(jì)算壓力為: F復(fù)合模壓力機(jī)=F復(fù)合模(0.50.6)=228.1620(0.50.6) =(456.3380.2)KN F反拉深壓力機(jī)= F反拉深(0.50.6)=59.0053(0.50.6) =(118.098.3)KN F沖孔壓力機(jī)= F沖孔(0.50.6)=33.3468(0.50.6)=(66.755.6)KN 根據(jù)上述計(jì)算壓力,落料拉深復(fù)合模選定公稱(chēng)壓力為630KN的壓力機(jī),反拉深模選定公稱(chēng)壓力為100KN的壓力機(jī),沖孔模選定公稱(chēng)壓力為63KN的壓力機(jī)。,2.滑塊行程 由沖壓成型工藝與模具設(shè)計(jì)(第二版)p8可知滑塊行程應(yīng)能保證毛坯的順利放進(jìn)與零件取出。在沖裁時(shí),壓力機(jī)并不需要太大的滑塊行程,滑塊行程只要比凹模與卸料板上板料的距離大(23)mm即可。在進(jìn)行拉深時(shí),行程一般取拉深件高度的(22.5)倍。 3.裝模高度 由沖壓成型工藝與模具設(shè)計(jì)(第二版)p9可知模具閉合高度的值應(yīng)小于壓力機(jī)連桿調(diào)節(jié)到最短距離時(shí),由壓力機(jī)墊板上表面到滑塊底平面的距離,其關(guān)系為Hmax=Hm+5,式中Hm模具的閉合高度(mm)。 綜合以上要求,落料拉深復(fù)合模選擇的壓力機(jī)型號(hào)為JB23-63開(kāi)式雙柱可傾式壓力機(jī);反拉深模選擇的壓力機(jī)型號(hào)為J23-10開(kāi)式雙柱可傾式壓力機(jī);沖孔模選擇的壓力機(jī)型號(hào)為J23-6.3開(kāi)式雙柱可傾式壓力機(jī)。,4.壓力機(jī)功率的核算 (1)計(jì)算壓力機(jī)的有效功 在根據(jù)沖壓力選擇壓力機(jī)后,還必須核算該項(xiàng)壓力機(jī)的功率(功)是否適合。壓力機(jī)的一個(gè)行程所產(chǎn)生的有效功Wp應(yīng)大于沖壓所需要的總變形功Wb及壓縮彈頂裝置所需的功W之和,即 WpWb+W 壓力機(jī)的功由飛輪的有效能量和電動(dòng)機(jī)輸出的能量所組成。后者主要消耗在克服摩擦和床身彈性的能量等有害阻力以及恢復(fù)飛輪在沖壓后降低的速度上。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,由于缺少具體數(shù)據(jù),很難定量計(jì)算。根據(jù)壓力機(jī)型式標(biāo)準(zhǔn)行程壓力機(jī)行程數(shù),試算得:壓力機(jī)行程數(shù) n=340P=340800=63.9(次min) 64(次min) 單行程有效功 Wp=0.14(P)=0.14(800)=3167.8(N.m),(2)每道沖壓工序有效沖壓功 落料沖壓功 W落料=F落料t=147356.40.001=147.4(N.m) 90mm拉深功W拉深=F正拉深h外=77570.60.034=2637.4(N.m) 47mm拉深功W反拉深=F反拉深h內(nèi)=59005.30.020=1180.1(N.m) 36mm孔沖壓功 W沖孔=F沖孔t=33346.80.001=33.3(N.m) 有效沖壓功Wb=W落料+W拉深+W反拉深+W沖孔=3998.2(N.m),八 模具結(jié)構(gòu)選擇 (1)沖模結(jié)構(gòu)形式。由沖壓工藝分析可知,采用一套復(fù)合模,兩套單工序模。 (2)定位方式。因?yàn)樵撃>卟捎玫氖菞l料,控制條料送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷(xiāo),控制條料的送進(jìn)步距采用固定擋料銷(xiāo)定距。 (3)卸料、出件方式的選擇。根據(jù)零件的形狀和工藝方案,沖裁后的工藝廢料留在條料上,不需采用卸料裝置。工件由于采用了兩道拉深工序,所以采用頂件器頂出。 (4)導(dǎo)向裝置的選擇。選擇后側(cè)導(dǎo)柱模架,該模架可用于沖壓較寬條料,送料及操作方便,可縱向或橫向送料。凹模周界范圍為250mm250mm。,九 落料拉深復(fù)合模主要零部件的設(shè)計(jì) 1.工作零件 a落料凹模尺寸 凹模設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮凹模強(qiáng)度,制造方法和加工精度等。 落料凹模采用凹模板,凹模刃口孔型采用階梯式,刃口的強(qiáng)度好,刃口尺寸不隨修磨刃口而增大。 查課本表3-24,表3-25,得系數(shù)k=0.2,送料方向的凹模刃壁到凹模邊緣的最小距離161,送料方向的凹模刃壁間的最大距離161mm,垂直于送料方向的凹模刃壁間的最大距離161mm。根據(jù)課本公式(3-13)(3-32)(3-33),得 凹模厚度H=sk=161x0.2=32.2mm 凹模寬度s+2s=137+2x40=217 凹模長(zhǎng)度s+2s+137+2x40=217 根據(jù)計(jì)算得出的長(zhǎng)寬厚尺寸與凹模板的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)照,為使模具結(jié)構(gòu)合理,選用凹模板LBH=25025040。,根據(jù)模具的總體輪廓和結(jié)構(gòu),初選緊固螺釘和銷(xiāo)釘,凹模需要淬火,凹模上螺釘孔和銷(xiāo)釘孔的主要參數(shù)如下: 螺孔中心到凹模外緣等距,孔中心到外緣的距離為 L=2d=212=24; 查課本表2-19,得銷(xiāo)孔中心到凹模外緣最小距離,??; 螺孔中心刃口邊緣及銷(xiāo)孔邊緣的距離,標(biāo)準(zhǔn)尺寸: s2d=24; 查課本表2-20,得凹模板、凸模固定板上螺孔之間中心距 Smin=60,Smax=115 b拉深凸模和凸凹模 拉深凸模的結(jié)構(gòu)采用典型圓凸模結(jié)構(gòu),下端為工作部分,中間的圓柱部分用來(lái)與凸模固定板配合,最上端的臺(tái)肩用于固定并承受卸料力等,各部分的直徑尺寸根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定。,凸凹模的結(jié)構(gòu)也采用典型圓凸模的結(jié)構(gòu),與拉深凸模相同。其中凸凹模的拉深部分根據(jù)模具的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)延伸。 由以上工作零件的刃口尺寸計(jì)算,可知拉深凸模與拉深凹模的圓角半徑均為5mm,根據(jù)模具結(jié)構(gòu)及課本式(3-26),得 拉深凸模長(zhǎng)度l=40+24-1=63mm 凸凹模長(zhǎng)度l=24+36=60mm 凹模設(shè)計(jì)圖如圖1.0-8所示:由工作零件的刃口尺寸計(jì)算結(jié)果,可知 凸模的直徑都較大,凸模的剛度和強(qiáng)度 都足夠,可不用進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的校核。 圖1.0-8凹模,2.其他板類(lèi)零件 根據(jù)經(jīng)驗(yàn),固定板的厚度取凹模厚度的0.60.8,所以H=400.8=32,查標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè),取固定板厚度H=24mm。 由以上計(jì)算,可知拉深凸模承受的總壓力Fz=F首次=33175.2N,凸模頭部端面直徑,根據(jù)課本公式(3-42),得凸模頭部端面直徑對(duì)模座的單位面積壓力查課本表3-34,可知,即拉深凸模與模座之間不需要加墊板。 對(duì)于凸凹模, 凸凹模與模座之間也不需要加墊板,但考慮到模柄的安裝,為了避免模柄對(duì)凸凹模的沖擊,應(yīng)該加上墊板。 根據(jù)凹模板的外形尺寸及以上計(jì)算,查標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè),選定上固定板,下固定板,墊板。,上固定板設(shè)計(jì)圖如圖1.0-9所示: 3.壓料裝置 根據(jù)模具的總體結(jié)構(gòu),該模具的壓料裝置援用 彈性壓料裝置,彈性元件為橡膠,這種壓料裝 置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,在中小型壓力機(jī)上使用較為方便, 滿(mǎn)足模具使用的要求。壓料圈采用平面形,根 據(jù)零件及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為圓形。頂桿參照部標(biāo), 選用B10130 QJ 717-82。 4.定位裝置 條料在送進(jìn)過(guò)程中,采用導(dǎo)料銷(xiāo)控制送進(jìn)方向, 采用固定擋料銷(xiāo)定位控制送進(jìn)距離。選用1個(gè)擋 料銷(xiāo)和兩個(gè)導(dǎo)料銷(xiāo)固定在凹模上,查標(biāo)準(zhǔn)QJ702-82選取 圖1.0-9 的擋料銷(xiāo),這種定位零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造、使用方便。,5.卸料裝置 根據(jù)排樣圖,為了使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,廢料從凸凹模上卸下不需要卸料裝置。工件的推件動(dòng)作由剛性推件裝置完成,根據(jù)工件形狀與模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),由打桿、螺母、推板組成。參照標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè),打桿選用M16186 GB 2867.1-81,螺母選用M16 GB/T41-2000。圖1.0-10壓邊圈,6.模架及其零件 該模具主要完成落料-首次拉深工序,該工序件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,精度沒(méi)有嚴(yán)格要求,所以采用對(duì)此要求不高、送料及操作方便的后側(cè)式導(dǎo)柱模架。根據(jù)凹模板的外形尺寸,查手冊(cè)選取凹模周界, 的后側(cè)導(dǎo)柱模架。 中間導(dǎo)柱上模座 25025045 GB/T 2855.6 中間導(dǎo)柱下模座 25025055 GB/T 2855.6 根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選用壓入式模柄,與上模座采用H7/m6的過(guò)渡配合,并加銷(xiāo)釘防轉(zhuǎn),模柄工作段的直徑與所選壓力機(jī)滑塊模柄孔直徑相一致。 模柄 A5045 GB/T2646.1 根據(jù)模架及模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選取導(dǎo)柱導(dǎo)套。 導(dǎo)柱 A35180 GB/T 2861.1 導(dǎo)套 A35H611543 GB/T 2861.1 根據(jù)模具的總體結(jié)構(gòu)輪廓,查手冊(cè)選用螺釘、銷(xiāo)釘如下: 螺釘 M1265 GB70-76 M1670 GB70-76 銷(xiāo)釘 1280 GB119-86 1680 GB119-86,7.繪制落料拉深復(fù)合模裝配圖 模具裝配圖如圖1.0-11所示圖1.0-11落料拉深復(fù)合模,8.壓力機(jī)閉合高度的校核 由模具總裝圖可知,模具的閉合剛度。 查課本附錄5,可知壓力機(jī)的最大閉合高度,連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度,所以壓力機(jī)的最小閉合高度,墊板厚度,根據(jù)課本公式(2-1),得所以,可知所選壓力機(jī)合適。,結(jié)論(總結(jié)) 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)所面臨的任務(wù)是帶輪,通過(guò)各種計(jì)算還有分析,最終決定的工藝方案是落料、正拉深、反拉深、沖孔。于是選擇了三套模具來(lái)完成:落料拉深復(fù)合模,反拉深模,沖孔模。 通過(guò)這次帶輪的設(shè)計(jì),我又一次體會(huì)到了在模具設(shè)計(jì)時(shí)必須具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和足夠的耐心。因?yàn)槟>咴O(shè)計(jì)是一個(gè)特別繁瑣的過(guò)程,我們?cè)O(shè)計(jì)的每一個(gè)零部件都要滿(mǎn)足零件的加工要求,所以每一個(gè)數(shù)據(jù)都要準(zhǔn)確,都要經(jīng)過(guò)反復(fù)的琢磨。雖然這是一次畢業(yè)設(shè)計(jì),是學(xué)校對(duì)我們的一種檢驗(yàn),但是我們卻不能只是抱著完成任務(wù)的這種心態(tài),覺(jué)得差不多就行了,而應(yīng)該盡全力把它做到最好。因?yàn)橐坏┪覀儺厴I(yè)步入社會(huì)中就會(huì)面臨更大的壓力,我們?cè)O(shè)計(jì)的任何產(chǎn)品都要經(jīng)過(guò)社會(huì)的檢驗(yàn),不能出半點(diǎn)差錯(cuò),因此我們從現(xiàn)在開(kāi)始就要培養(yǎng)這種心態(tài)。另外,這次課程設(shè)計(jì)又讓我將三年以來(lái)所學(xué)的知識(shí)復(fù)習(xí)鞏固了一下,同時(shí)又有了一定程度的提高。因此我相信以后只要我們認(rèn)真對(duì)待每一件事,一定會(huì)有或大或小的收獲。,導(dǎo)師:李奇涵,李興興,