風(fēng)罩沖壓成型工藝與模具設(shè)計(jì)【帶凸緣邊圓筒件 高度30】【含6張cad圖紙+文檔全套資料】
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風(fēng)罩沖壓成型與模具設(shè)計(jì)
第 一 章 緒論
1.1 模具的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀
據(jù)文獻(xiàn)記載,我國(guó)勞動(dòng)人民遠(yuǎn)在青銅時(shí)期就已發(fā)現(xiàn)金屬具有錘擊變形的性能,到戰(zhàn)國(guó)時(shí)代就能練劍淬火。我們的祖先在2300多年前,就已經(jīng)用沖壓模具制造各種兵器和日用品,這說(shuō)明了中國(guó)古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就就已顯示精巧的工藝技術(shù)和高超的藝術(shù)水平。到了1953年,中國(guó)的長(zhǎng)春第一汽車(chē)制造廠首次建立了沖模車(chē)間,并于1958年開(kāi)始制造汽車(chē)覆蓋件模具[1]。我國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)精沖模是在20世紀(jì)60年代,經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,如今我國(guó)已形成了300多億元(未包括港、澳、臺(tái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字)各類(lèi)沖壓模具的生產(chǎn)能力。
到了21 世紀(jì),隨著計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步,CAD/CAE/CAM 技術(shù)漸漸成熟并開(kāi)始普及,我國(guó)沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù),一些國(guó)內(nèi)大型企業(yè)也具備了CAE能力。目前我國(guó)沖壓模具無(wú)論在數(shù)量上,還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展,大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具,為中檔轎車(chē)配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了,精度達(dá)到1~ 2μm,壽命二億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra≤1.5μm的精沖模,大尺寸(φ≥300mm)精沖模及中厚板精沖模國(guó)內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比,仍具有較大的差異,一些大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口,特別是中高檔轎車(chē)的覆蓋件模具,目前仍主要依靠進(jìn)口。而一些低檔次的簡(jiǎn)單沖模,則已供過(guò)于求。
德國(guó)一直以高超的加工技藝和出產(chǎn)精密機(jī)械、工具而著稱,其模具業(yè)也充分體現(xiàn)了這一特點(diǎn), 在這個(gè)充滿競(jìng)爭(zhēng)的社會(huì)中,德國(guó)模具行業(yè)多年保持住了在國(guó)際市場(chǎng)中的強(qiáng)勢(shì)地位,出口率一直穩(wěn)定在33%左右。美國(guó)EDS公司 、Parametric Technology公司 、CV公司分別擁有UG、 Pro/Engineer、CADSS軟件,模具設(shè)計(jì)制造普遍應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù),加工工藝、檢驗(yàn)檢測(cè)配套了先進(jìn)設(shè)備,大型、復(fù)雜、精密、長(zhǎng)壽命、高性能模具的發(fā)展達(dá)到領(lǐng)先水平。新加坡是一個(gè)只有300萬(wàn)人口的小國(guó),他們國(guó)家擁有各種類(lèi)型模具以及精密加工相關(guān)企業(yè)超過(guò)1000多家,模具年產(chǎn)值超過(guò)45億人民幣,在亞洲模具業(yè)中有著相當(dāng)重要的影響力和作用。新加坡65%以上企業(yè)生產(chǎn)的模具都是為電子相關(guān)業(yè)配套的,生產(chǎn)的模具不是大型的,但都是高精密、高水平的模具。
1.2 沖壓模具的發(fā)展趨勢(shì)
巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)在過(guò)去的十多年得到了快速發(fā)展,但與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距,尚不能完全滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來(lái)的十年,中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:
(1)模具日趨大型化;
(2)在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù);
(3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng);
(4)在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù);
(5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率;
(6)發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù);
(7)模具的精度將越來(lái)越高;
(8)模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化;
(9)研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程;
(10)開(kāi)發(fā)新的成形工藝和模具。
1.2.1 模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展
這是我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合;配有隨行定位夾具或定位盤(pán);有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫(kù);有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng);有質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。
1.2.2 優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)
選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來(lái)提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。
1.2.3 特種加工技術(shù)的發(fā)展
電火花加工向著精密化、微細(xì)化方向發(fā)展。在簡(jiǎn)化電極準(zhǔn)備、簡(jiǎn)化編程和操作、提高加工速度以及不斷降低設(shè)備制造成本上也做了大量研究和實(shí)踐。
在其他機(jī)械特種加工(如磨料流動(dòng)加工、噴水加工、低應(yīng)力磨削、超聲波加工等)和特種加工(如電子束加工、電火花磨削、激光加工、等離子束加工等)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段,在各自的特殊加工領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。
1.2.4全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)
模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步,普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟,各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度;進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能,實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合,使虛擬制造成為可能。
1.2.5 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪P退璧闹T多功能,大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng),可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上,實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù),用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車(chē)、摩托車(chē)、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用。
1.3 本論文研究的內(nèi)容
本文研究冷沖壓模具的設(shè)計(jì)過(guò)程,其中涉及到了落料,和沖孔工序,從分析沖壓件的工藝性開(kāi)始,確定加工制件的工藝方案,確定毛坯尺寸及排樣方式,對(duì)沖裁的凸模和凹模刃口進(jìn)行計(jì)算,進(jìn)行沖壓力與的計(jì)算,得出總壓力,確定模具的壓力中心,選擇合適的沖壓設(shè)備,對(duì)冷沖壓模具主要組成零件的結(jié)構(gòu)和模具的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
21
第二章 風(fēng)罩沖壓工藝的分析
2.1零件的工藝性分析
2.1.1工件的設(shè)計(jì)要求
工件圖(二維)
工件名稱:風(fēng)罩
工件材料:08F
生產(chǎn)批量:大批量
材料厚度:1mm
尺寸精度:IT15?
2.1.2.零件工藝性分析
此零件為圓桶形,有一定高度在沖其凸緣上的圓孔時(shí)候應(yīng)注意壓力機(jī)的行程。壓力機(jī)的行程稍有點(diǎn)長(zhǎng),因此需要一行程長(zhǎng)的壓力機(jī)。應(yīng)該注意的是凸緣孔的直徑小,在沖裁切邊的時(shí)候有點(diǎn)困難。因此模具在制造的時(shí)候保持模具的精度是不容易做到的。但是材料厚度不大零件需要切的邊也小,所以切邊還是比較容易的??组g距要確定好,間距如果出現(xiàn)了差錯(cuò)零件沖出后就會(huì)偏差,不對(duì)稱。就成了廢品。
2.1.3.沖壓工藝方案的確定
此工序?yàn)闆_孔切邊,需要工作的部位都在其凸緣上。工作尺寸都比較小,一 不注意就會(huì)造成產(chǎn)品的報(bào)廢。尺寸小,分開(kāi)沖裁會(huì)出現(xiàn)較大的誤差。因此我選擇 一次性,沖孔切邊同時(shí)進(jìn)行。可減少由于工序多而產(chǎn)生誤差的累積。對(duì)保持零件 的精度有一定的效果。
2.2 沖裁過(guò)程中的相關(guān)計(jì)算問(wèn)題?
2.2.1 沖裁力的計(jì)算:
沖裁力是指沖裁過(guò)程中凸模對(duì)板料施加的壓力,它是隨凸模進(jìn)入材料的深度即凸模的行程而變化的。通常說(shuō)的沖裁力是指 沖裁力的最大值,它是選用壓力機(jī) 和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之一。 沖裁力計(jì)算公式如下:?
F=KLtτb?
式中:F——沖裁力?
L——是沖裁周邊的長(zhǎng)度,這里面為總長(zhǎng)度=4x3.14x5.5=74.8mm?
t——材料的厚度為1mm?
τb——材料的抗剪強(qiáng)度取300MPa?
K——安全系數(shù)是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中,模具間隙值的波動(dòng)和不均勻、刃口的。
磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動(dòng)等因素的影響而給出的修正系數(shù)。一般取1.3。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)得計(jì)算可得 F=43758N? 由于設(shè)計(jì)時(shí)將沖孔凹模采用拼接試。??
2.2.2工作零件刃口尺寸計(jì)算
在確定工作零件刃口尺寸計(jì)算方法之前,首先要考慮工作零件的加工方法及模具裝配方法。結(jié)合該模具的特點(diǎn),工作零件的形狀相對(duì)較簡(jiǎn)單,適宜采用線切割加工凸凹模,凹模,凸凹模固定板以及卸料板,這種加工方法可以保證這些零件各個(gè)孔的同軸度,使裝配工作簡(jiǎn)化。因此工作零件刃口尺寸計(jì)算就按配合加工的方法來(lái)計(jì)算。
沖孔尺寸
凸模尺寸
凹模尺寸
5
5
5.21
2.2.3沖裁模刃口尺寸計(jì)算的原則
(1)當(dāng)設(shè)計(jì)落料模時(shí),由于落料件尺寸與凹模刃口公稱尺寸相等,所以應(yīng)先確定凹模尺寸,間隙取在凸模上;考慮到?jīng)_裁模過(guò)程中模具的磨損,凹模刃口尺寸將會(huì)越磨越大,因此,凹模刃口的基本尺寸應(yīng)需取工件尺寸公差范圍的較小尺寸,才能保證磨損到一定程度時(shí),仍能沖制出合格的零件;凸、凹模之間的間隙取最小合理間隙值,以保證模具磨損到一定程度時(shí),間隙仍然在合理間隙范圍之內(nèi)[4]。
(2)當(dāng)設(shè)計(jì)沖孔模時(shí),因工件的尺寸等于凸模刃口公稱尺寸,故應(yīng)先確定凸模尺寸,間隙取在凹模上,考慮沖裁過(guò)程中模具的磨損,凸模刃口尺寸越磨越小,因此,凸模刃口的基本尺寸需取工件尺寸公差范圍較大尺寸,以保證凸模磨損到一定程度時(shí),還可以使用;凸、凹模之間的間隙取最小合理間隙值[4]。
(3)凸模與凹模的制造公差,主要與沖裁件的精度和形狀有關(guān)。一般比沖裁件的精度高2~3級(jí),如果對(duì)刃口精度要求過(guò)高,將會(huì)增加模具制造成本和難度,生產(chǎn)周期變長(zhǎng);如果對(duì)刃口精度要求太低,沖制的零件將不合格。如零件僅為名義尺寸,即未標(biāo)注公差,對(duì)非圓形件按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《非配合尺寸公差數(shù)值》IT14級(jí)處理,而沖模制造公差可按IT11級(jí)選取;對(duì)于圓形件,一般按IT6~I(xiàn)T7級(jí)精度制造模具。
2.2.4沖裁凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
(1)分別加工法。分別規(guī)定凸模和凹模的尺寸和公差,分別進(jìn)行制造,用凸模和凹模的尺寸及制造公差來(lái)保證間隙要求。此方法主要用于沖裁件形狀簡(jiǎn)單、間隙較大的模具或用精密設(shè)備加工凸模和凹模的模具。分別加工法加工的凸模和凹模具有互換性,制造周期短,利于成批制造[5]。
(2)單配加工法。用凸模和凹模相互單配的方法來(lái)保證合理間隙。加工后凸模與凹模必須配對(duì),沒(méi)有互換性。通常,落料件選擇凹模為基準(zhǔn)模,沖孔件選擇凸模為基準(zhǔn)模。在基準(zhǔn)模的零件圖上標(biāo)注尺寸和公差,在配合的非基準(zhǔn)模零件圖上標(biāo)注與基準(zhǔn)模相同的基本尺寸,不標(biāo)注公差,這種方法多用于沖裁件的形狀復(fù)雜、間隙較小的模具。
此模具工作零件的形狀相對(duì)較簡(jiǎn)單,適宜采用線切割機(jī)床加工落料凸模、凹模、凸模固定以及卸料板等。這種加工方法可以保證這些零件各個(gè)孔的同軸度,使裝配工作簡(jiǎn)單化,因此工作零件刃口尺寸的計(jì)算就按分別加工的方法來(lái)計(jì)算。
(1)落料凸、凹模尺寸的計(jì)算
根據(jù)設(shè)計(jì)原則,落料時(shí)以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。由下式得
式中 D凸、D凹—落料凹凸模尺寸;
Dmax—落料件的最大極限尺寸;
x—磨損系數(shù),值處于0.5~1之間;
Δ—沖裁件的公差;
Zmin—最小合理間隙;
—分別為凸模、凹模的制造公差。
分別查表2.4、2.6得:Zmin=0.126mm X=0.75
查表2.5得: δ凸=0.025mm δ凹=0.035mm =0.75
代入數(shù)據(jù)得:=
=
校核:查表2.4得Zmax=0.180mm Zmia=0.126mm
=(0.025+0.035)mm=0.060mm>(0.180-0.126)mm=0.054mm
(2)沖孔凸、凹模尺寸的計(jì)算 查表2.4得間隙值Z=0.360mm,Z=0.500mm。查表2.5得凸、凹模制造公差:= 0.020mm,= 0.025mm。
校核:Z- Z = 0.140mm,而+ = 0.045mm
滿足Z- Z≥ +的條件。
所以采用分別制造法加工。查表4.6得IT11級(jí)x = 0.75
設(shè)計(jì)加工時(shí),以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn),由式2.5和2.6得
d = (d + xΔ)
d = (d + Z)
式中 d、d —沖孔凸凹模尺寸;
—沖孔件的最小基本尺寸;
x—磨損系數(shù);
Δ—工件制造公差;
Z—最小合理間隙;
δ、δ—凸、凹模的制造公差。
把 = 15mm,x = 0.75, Δ = 0.2, Z=0.360mm, = 0.020mm,= 0.025mm代入上式得
d = (15mm + 0.75×0.2) = 15.15mm
d = (15.15mm + 0.360) = 15.51mm
2 .2. 5 沖孔力
P = KLt
式中 K___修正系數(shù);
L___沖孔的周長(zhǎng);
t___材料厚度;
___材料抗剪強(qiáng)度;
查表得K = 1.3,L = 3.14 ×19mm = 59.66mm,t = 1mm, = /1.3 = 289Mpa。把以上數(shù)據(jù)代入上式得
P = 1.3×59.66mm×1mm×289Mpa = 56035.655 ≈ 56.036kN。
2.2.6推件力
P = nK P
式中 n___沖孔時(shí)卡在凹模內(nèi)的廢料數(shù);
K___推件力系數(shù);
P___沖孔力;
查表得K = 0.05,取n = 3,把K = 0.05,n = 3,P = 56.036kN。代入上式得
P = 3×0.05×56.036 kN = 7.9554 kN。
2.2.7頂件力
P = K P
式中 K___頂件力系數(shù);
P___拉深力;
查表得 K = 0.06,P = 110.39KN,代入上式得
P = 0.06×110.39KN = 6.6234kN。
所以綜上可得,落料切邊模得總沖裁力
P = P+ P+ P+ P = 227.977kN + +13.679 KN+6.92 kN+6.623 kN =365.589 kN。
P = P+ P = 56.036kN +7.9554 kN = 63.9914kN。
第三章 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1沖壓設(shè)備類(lèi)型的選擇
根據(jù)所要完成的沖壓工藝的性質(zhì),生產(chǎn)批量的大小,沖壓件的幾何尺寸和精度要求等來(lái)選擇設(shè)備的類(lèi)型。對(duì)于中小型的沖裁件,彎曲件或拉深件的生產(chǎn),主要采用開(kāi)式機(jī)械壓力機(jī)。盡管開(kāi)式?jīng)_床的剛度差,在沖壓力的作用下床身的變形將會(huì)沖裁模的間隙分布有一定的破壞,降低模具的使用壽命或沖裁件的表面質(zhì)量??墒?,由于它提供了非常方便的操作條件和非常容易安裝機(jī)械化附屬裝置的特點(diǎn),讓它成為目前中小型沖壓設(shè)備的主要形式。
3.1.1沖壓設(shè)備規(guī)格的確定
根據(jù)沖壓件的尺寸、模具的尺寸和沖壓力來(lái)確定設(shè)備的規(guī)格。壓力機(jī)的行程大小要適當(dāng)。由于壓力機(jī)的行程影響到模具的張開(kāi)高度,因此對(duì)于沖裁、拉深等模具,行程不宜過(guò)大,以免發(fā)生凸模與導(dǎo)板分離或滾珠導(dǎo)向裝置脫開(kāi)的不良后果。對(duì)于拉深模,壓力機(jī)的行程至少應(yīng)大于成品零件高度的兩倍以上,以保證毛坯的放進(jìn)和成形零件的取出。
所選壓力機(jī)的閉合高度應(yīng)與沖模的閉合高度相適應(yīng)。就是滿足:沖模的閉合高度在壓力的最大閉合高度和最小閉合高度之間的要求。壓力機(jī)工作臺(tái)面的尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸,并還要留有安裝固定的空間。對(duì)于過(guò)大的工作臺(tái)面上安裝過(guò)小尺寸的沖模,對(duì)工作臺(tái)面的受力條件是不利的。
從提高設(shè)備的工作剛度、沖壓件的精度及延長(zhǎng)設(shè)備的觀點(diǎn)出發(fā),使設(shè)備容量有較大的剩余,使設(shè)備留有40%~30%的余量,即使用設(shè)備容量的60%~70%,所以選取壓力機(jī)公稱壓力為1000KN。查閱參考資料可選取公稱壓力1000KN的開(kāi)式機(jī)械壓力機(jī)。
表 3-1 壓力機(jī)相關(guān)系數(shù)
型號(hào)
JB23-63
公稱壓力
1000KN
發(fā)生公稱壓力時(shí)滑塊離下死點(diǎn)的距離
10mm
滑塊行程
固定行程
140mm
調(diào)節(jié)行程
16mm
滑塊行程次數(shù)(不小于)
60次/min
封閉高度
最小
260mm
最大
500mm
封閉高度調(diào)節(jié)量
110mm
滑塊中心線至床身距離
320mm
立柱間距離(不小于)
420mm
工作臺(tái)尺寸
前后
600mm
左右
900mm
工作臺(tái)孔尺寸
前后
230mm
左右
420mm
直徑
300mm
墊板尺寸
厚度
直徑
模柄孔尺寸(直徑×深度)
60mm×75mm
工作臺(tái)墊板厚度
110mm
3.2 凸、凹模固定板
凸、凹模固定板主要用于凸模、凹模等零件的固定。其厚度一般取凹模厚度的0.6~0.8倍,材料一般用Q235A或45鋼制造,凸、凹模固定板圖如下:
3.3 導(dǎo)柱、導(dǎo)套
對(duì)于生產(chǎn)批量大、要求模具壽命高的模具,一般采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套來(lái)保證上、下模的導(dǎo)向精度。導(dǎo)柱、導(dǎo)套在模具中主要起導(dǎo)向作用。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用間隙配合。根據(jù)沖壓工序性質(zhì)、沖壓的精度及材料厚度等的不同,其配合間隙也稍微不同。這里采用H7/h6。
3.4 墊板
墊板的作用是直接承受凸模的壓力,以降低模座所受的單位壓力,防止模座被局部壓陷,從而影響凸模的正常工作。是否需要用墊板,可按下式校核:
式中:p—凸模頭部端面對(duì)模座的單位壓力(N);
—凸模承受的總壓力(N);
A—凸模頭部端面支撐面積(mm2)。
HT200的許用壓應(yīng)力為90~140Mpa。
但是因?yàn)橥ㄟ^(guò)上模座固定的模柄與壓力機(jī)相連,且上模座閉下模座薄,而且下模座固定在壓力機(jī)工作臺(tái)上。為防止上模座損壞,在上模座加墊板。查表選用墊板 200×200×20-45鋼 JB/7643.3。厚度一般取4~12mm,此處取墊板厚度為10mm,材料45鋼,硬度43~48HRC。
3.5 緊固連接件
沖模中使用的緊固連接件有螺釘、螺栓、銷(xiāo)、螺母等,應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有的規(guī)格的可自行設(shè)計(jì),圓柱頭內(nèi)六角螺釘是沖模上常用的緊固件,主要承受拉應(yīng)力。它的特點(diǎn)是可施加較大的擰緊力矩,連接強(qiáng)度較高,螺釘頭部能埋入零件內(nèi),使得模具結(jié)構(gòu)緊湊,外形美觀。螺釘規(guī)格和數(shù)量一般按照經(jīng)驗(yàn)選用,螺釘?shù)闹睆娇筛鶕?jù)被緊固件的厚度選取,螺釘?shù)臄?shù)量可根據(jù)被緊固件的外形尺寸及其受力大小確定。螺釘?shù)牟贾帽M可能對(duì)稱,以使零件受力均衡。本設(shè)計(jì)中選取的規(guī)格為工作部分直徑為24mm,長(zhǎng)度為115mm。
銷(xiāo)的作用是定位,防止零件之間發(fā)生錯(cuò)移,保證位置精度,其直徑可按經(jīng)驗(yàn)確定,數(shù)目不得少于兩個(gè),且分布在緊固螺釘?shù)膶?duì)稱方向上。此設(shè)計(jì)中選擇銷(xiāo)的直徑為10mm,長(zhǎng)度為95mm。
3.6模柄和模架的選擇
模柄是把上模部分安裝在壓力機(jī)滑塊上的零件。模柄的安裝時(shí)的垂直度對(duì)導(dǎo)向裝置的使用壽命和配合精度有影響,所以根據(jù)需要選擇結(jié)構(gòu)形式合適的模柄,模柄的結(jié)構(gòu)有壓入式模柄、凸緣式模柄、浮動(dòng)式模柄,本設(shè)計(jì)采用模柄采用壓入式,材料用Q235鋼,硬度43~48HRC。
由于凹模外形尺寸較大,為了工作過(guò)程穩(wěn)定,選用中間導(dǎo)柱模架。再按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)表3-1。
表3-1 模架規(guī)格選用
名稱
尺寸
材料
熱處理
上模座
300×300×40
HT200
下模座
300×300×45
HT200
導(dǎo)柱
28×270、32×270
20鋼
滲碳58~62
導(dǎo)套
28×110×45、32×110×45
20鋼
滲碳58~62
模具的閉合高度:
H閉合=H上+H固+H墊+H缷+H固+H墊+H落+H下=256
H開(kāi)合=H閉合+H缷+3H制件=256+15X3+20=321
由此可見(jiàn)模具的實(shí)際開(kāi)模高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所采用模架的最大閉合高度,所以此制件能采用標(biāo)準(zhǔn)模架。
模架應(yīng)具有足夠的剛度和強(qiáng)度。上、下模座應(yīng)選用抗振性能良好的材料制造,一般選用鑄鋼,如ZG270~500,工作時(shí)模架運(yùn)動(dòng)必須平穩(wěn),大型模具應(yīng)采用六導(dǎo)柱或四角導(dǎo)柱模架。在普通壓力機(jī)上工作的小型模具,可以選用對(duì)角導(dǎo)柱模架,模架的導(dǎo)向裝置及精度等級(jí)和模具的沖裁間隙、零件精度要求和模具的復(fù)雜程度有關(guān),沖裁間隙小于0.05mm的模具,應(yīng)選用滾動(dòng)導(dǎo)向裝置,沖裁間隙在0.05~0.10mm之間時(shí),選用H6/h5配合的滑動(dòng)模架,沖裁間隙大于0.10mm時(shí),宜選用H7/h6配合模架,此設(shè)計(jì)中選用滑動(dòng)對(duì)角導(dǎo)柱模架。
表 4.1 所選的對(duì)角導(dǎo)柱模架參數(shù)
凹模周界
閉合高度
H
零件名稱、件號(hào)及標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)
1
2
3
4
上模座
GB/T2855.1
下模座
GB/T2855.2
導(dǎo)柱
GB/T2861.1
導(dǎo)套
GB/T2861.6
數(shù)量
L
B
最小
最大
1
1
2
2
500
315
275
320
規(guī)格
500×315×55
500×315×55
45×260
45×140×53
3.7 其他零件
模具其他零件的選用見(jiàn)表3-2.
表3-2 模具其他零件的選用
序號(hào)
名稱
數(shù)量
材料
規(guī)格/ mm
熱處理
1
下模座
1
HT200
300×300×45
2
導(dǎo)柱
2
20鋼
28×400
滲碳58~62HRC
3
導(dǎo)套
2
20鋼
28×400×43
滲碳58~62HRC
4
上模座
1
HT200
300×300×40
5
螺釘
4
Q235
M16×50
58~62HRC
6
模柄
1
Q235-1.F
50×110
7
銷(xiāo)釘
2
45鋼
12×50
8
銷(xiāo)釘
2
45鋼
12×100
9
打桿
1
45鋼
14×250
3.7 模具總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
模具總裝配圖是裝配、安裝及拆繪模具零件圖的依據(jù),能更清楚的表達(dá)模具的主要結(jié)構(gòu)形狀、工作原理、各零件之間的裝配關(guān)系及固定連接方式。模具視圖一般為主視圖和俯視圖兩個(gè),主視圖應(yīng)標(biāo)明模具的閉合高度,裝配圖的右上角畫(huà)出零件圖與排樣圖[9],還應(yīng)有標(biāo)題欄、明細(xì)表等。
由以上設(shè)計(jì)得到模具裝配圖如下。
第四章 模具零件的加工工藝
本副模具模,模具零件加工的關(guān)鍵在工作零件、沖孔凹模固定板,若采用線切割加工技術(shù),這些零件的加工就變得相對(duì)簡(jiǎn)單需要注意的是,沖孔凹模鉆孔接受后需要淬硬。因?yàn)樗€起著切邊作用。
固定在上模座的上模部分,各凸模和凸模固定板都應(yīng)淬硬,裝配前將凸模淬硬,并完成全部加工,墊板裝配前不淬硬。
冷沖壓模具是沖壓生產(chǎn)的主要工藝設(shè)備。沖壓件的表面質(zhì)量、尺寸精度、生產(chǎn)率以及經(jīng)濟(jì)效益等,與模具結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)是否合理關(guān)系極大。因此,了解模具結(jié)構(gòu),研究提高模具的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo),對(duì)于模具設(shè)計(jì)和沖壓技術(shù)的發(fā)展是十分必要的。
沖模的結(jié)構(gòu)形式很多,可以根據(jù)以下特征進(jìn)行分類(lèi):
(1) 按沖模的工序性質(zhì),分為落料模、沖孔模、切邊模、彎曲模、拉深模、
成形模和翻邊模等。
(2) 按沖模工序的組合,分為單工序模、復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模、連續(xù)模等。
(3) 根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)形式, 按上、 下模的導(dǎo)向方式分為無(wú)導(dǎo)向模和導(dǎo)柱模、 導(dǎo)板模;按卸料裝置,分為帶固定卸料板沖模和彈性卸料板沖模;按
擋料形式,分為固定擋料銷(xiāo)沖模、活動(dòng)擋料銷(xiāo)、導(dǎo)正銷(xiāo)沖模和側(cè)刃定
距沖模等。
(4) 按采用凸、凹模的材料,分為硬質(zhì)合金模、鋼質(zhì)硬質(zhì)合金模、鋼皮沖
模、橡皮沖模和聚氨酯沖模等。
此外,還可以按模具的輪廓尺寸的大小,分為大型沖模和中小型沖模;按行業(yè)特點(diǎn)分為普通沖模和汽車(chē)、拖拉機(jī)覆件沖模等。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)的迅速發(fā)展,冷沖壓技術(shù)及模具不段革新和發(fā)
展,只要反映在以下幾個(gè)方面:
(1)模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造技術(shù)(模具 CAD/CAM)
(2)工藝分析中的虛擬成形技術(shù)(沖壓 CAE)
(3)快速模具制造技術(shù)的發(fā)展
(4)其他成型制模方法:除了鋼制模之外,低熔點(diǎn)合金模具、中熔點(diǎn)合金模
具以及樹(shù)脂模具都可以用于冷沖壓成形。
(5)冷沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化。
設(shè)計(jì)總結(jié)
通過(guò)本次設(shè)計(jì),主要完成了如下內(nèi)容:
1、對(duì)沖壓件進(jìn)行工藝性分析,確定沖壓工藝方案。
2、計(jì)算毛坯尺寸,判斷能否一次拉成及是否壓邊,確定排樣方式。
3、沖裁凸模與凹模刃口尺寸的計(jì)算。拉深凸模與凹模圓角半徑確定和工作部分的尺寸計(jì)算。
4、沖裁力、卸料力、推件力、頂件力和拉深工藝力的計(jì)算及壓力中心的確定,根據(jù)所需壓力和設(shè)計(jì)要求選擇壓力機(jī)。
5、模具主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和總體設(shè)計(jì)。
6、設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAD繪制模具的總體裝配圖及主要零件圖來(lái)表達(dá)模具的整體結(jié)構(gòu),利用UG繪制各零件三維立體圖及總裝配圖并生成爆炸圖。
做完本設(shè)計(jì),可以對(duì)冷沖壓模具有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí),注意到了設(shè)計(jì)中的某些細(xì)節(jié)問(wèn)題,對(duì)模具結(jié)構(gòu)及工作原理有了一定的了解。在選擇模具材料時(shí),應(yīng)盡量選擇耐磨性好的材料,加工模具是要保證模具的精度,像這樣,既保證了模具的使用壽命,又保證了精度,才能加工出質(zhì)量合格的制件,此外對(duì)設(shè)計(jì)時(shí)方案的合理選用,設(shè)計(jì)中盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件,熟練使用繪圖軟件,可縮短模具的設(shè)計(jì)周期。
參考文獻(xiàn)
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[6] 閻亞林 主編. 沖壓與塑壓成型設(shè)備[M].高等教育出版社 2010.4.
致謝
三年的學(xué)習(xí)生活轉(zhuǎn)眼即逝,,三年學(xué)習(xí)生活中有快樂(lè)也有艱辛,自己也變得慢慢成熟,對(duì)過(guò)去三年日子里曾給予過(guò)我鼓勵(lì)、幫助的朋友們我滿懷感謝,從來(lái)不曾忘記,所經(jīng)歷的許多將讓我更加珍惜將來(lái)的生活。
三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了,在這過(guò)程中有不一樣的心情,有時(shí)出現(xiàn)一片豁然開(kāi)朗的天空,有時(shí)陷入困難的漩渦中。在這首先要感謝老師對(duì)我的指導(dǎo)和督促,老師給我指出了正確的設(shè)計(jì)方向,使我加深了對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的理解,同時(shí)也避免了在設(shè)計(jì)過(guò)程中少走彎路,老師的督促使我一直把畢業(yè)設(shè)計(jì)放在心里,保證按質(zhì)按量的完成。要感謝機(jī)械班的兄弟們,大家相互學(xué)習(xí),相互間不保留自己知道的,在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中互相幫助;要感謝機(jī)械系所有老師三年里的教導(dǎo),我學(xué)到了扎實(shí)的機(jī)械專業(yè)知識(shí),為我所做的設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ),使該設(shè)計(jì)能順利完成,使我的CAD操作水平比以前有了很大的提高,也更加熟練的運(yùn)用UG三維繪圖軟件,同時(shí)較全面的掌握了Word的編輯功能;還要感謝那些把借閱證讓我借書(shū)的同學(xué)和在圖書(shū)館工作的老師們,是我查閱資料非常方便,使我能夠按時(shí)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。
在此,再次感謝我的指導(dǎo)老師,老師在百忙之中給予了我悉心的指點(diǎn)與幫助,感謝她為我指出了正確的設(shè)計(jì)方法,我也不會(huì)忘記學(xué)院和藹的老師們,也不會(huì)忘記可親的同學(xué),我永遠(yuǎn)記得這片土地。從這里走出,對(duì)我的人生來(lái)說(shuō),將是踏上一個(gè)新的征程,要把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際工作中去。
向在百忙之中評(píng)閱本方案并提出寶貴意見(jiàn)的各位評(píng)委老師表示最誠(chéng)摯的謝意,同時(shí)向所有關(guān)心、幫助和支持我的老師和同學(xué)表示衷心的感謝,祝他們工作順利!
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