3861 止動(dòng)件沖壓模具設(shè)計(jì)及工藝分析
3861 止動(dòng)件沖壓模具設(shè)計(jì)及工藝分析,止動(dòng)件,沖壓,模具設(shè)計(jì),工藝,分析
止動(dòng)件沖壓模具設(shè)計(jì)及工藝分析摘 要本文介紹了止動(dòng)件的冷沖壓模具設(shè)計(jì),文章介紹了冷沖壓模具設(shè)計(jì)的全過(guò)程。通過(guò)對(duì)零件的工藝分析,用一套復(fù)合模完成落料沖孔工序,闡述了墊圈沖裁復(fù)合模具的整體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作過(guò)程,應(yīng)注意的問(wèn)題和裝配工藝性. 了解了薄板沖孔、沖縫復(fù)合模的凸模細(xì)長(zhǎng)易斷、孔的同軸度難以保證以及模具使用壽命短的技術(shù)問(wèn)題.改進(jìn)了落料、沖孔、沖縫的制作工藝,設(shè)計(jì)了一套復(fù)合沖裁模,延長(zhǎng)了模具的使用壽命.對(duì)定位板零件的沖壓工藝進(jìn)行了分析,改用沖孔-落料連續(xù)沖壓工藝,明顯提高工件質(zhì)量及生產(chǎn)率.簡(jiǎn)述了定位板沖模的排樣圖、沖壓力及壓力中心等工藝計(jì)算,設(shè)計(jì)了沖孔-落料沖裁復(fù)合模具。列出了模具所需零件的詳細(xì)清單,并給出了合理的裝配圖。通過(guò)充分利用現(xiàn)代模具制造技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、優(yōu)化工藝方法能大幅度提高生產(chǎn)效率,這種方法對(duì)類(lèi)似產(chǎn)品具有一定的借鑒作用。關(guān)鍵詞: 止動(dòng)件 冷沖壓 模具設(shè)計(jì) THE STAMPING AND PUNCHING MOLD DESIGN FOR STOPPER PLATEABSTRACT This paper describes the stop moving pieces of cold stamping mould design, this paper introduces the whole process of cold stamping mould design. On cold stamping mould design a comprehensive introduction and analysis, and on this basis the die design, the design includes analysis of the technology of technological scheme, drew up parts die structure, arrangement and cutting board, computational tool pressure pressure center and confirming the selected press mould structure and rendering, identify sketch, punching mould assembly blade dimensions and tolerances of calculation, punching the blade dimensions and tolerances of computing, confirm the main parts structure size, design and drawing layout, and select the standard parts, and draw the part of non-standard parts graph, and a series of work 。Die requirements set out a detailed list of parts, and gives a reasonable assembly. By fully utilizing modern manufacturing technology to mold traditional mechanical parts for structural improvements, design optimization, Process optimization methods can greatly enhance production efficiency, the method of similar products have some reference.Keywords: stop moving parts cold stamping mold design 目 錄前 言………………………………………………………………11 引言………………………………………………………71.1 模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場(chǎng)前景……………………71.2 沖壓工藝介紹…………………………………………81.3 沖壓工藝的種類(lèi)………………………………………81.4 冷沖壓模具發(fā)展簡(jiǎn)介…………………………………101.4.1 冷沖模工業(yè)在歷史上的背景…………………101.4.2冷沖模工業(yè)現(xiàn)狀………………………………101.4.3冷沖模的發(fā)展方向……………………………101.5沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破…………………………111.6相關(guān)研究的最新成果及動(dòng)態(tài)…………………………131.7 畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義………………………………………132 必備理論知識(shí)………………………………………………152.1 沖裁變形過(guò)程…………………………………………152.2 沖裁件的質(zhì)量…………………………………………162.3 沖裁間隙………………………………………………172.4 凸凹模尺寸計(jì)算………………………………………202.5 沖壓力的計(jì)算…………………………………………25 2.6 壓力中心的計(jì)算………………………………………252.7沖裁排樣設(shè)計(jì)…………………………………………273 止動(dòng)件的設(shè)計(jì)…………………………………………343.1 設(shè)計(jì)題目一止動(dòng)板…………………………………343.2 沖壓件工藝分析………………………………………343.2.1材料性能………………………………………343.2.2沖裁件的形狀和尺寸………………………363.2.3沖裁件的尺寸精度………………………………363.2.4尺寸標(biāo)注………………………………………363.3 方案及模具結(jié)構(gòu)類(lèi)型…………………………………363.3.1工藝方案分析…………………………………363.3.2模具結(jié)構(gòu)類(lèi)型的選定…………………………373.4 排樣計(jì)算………………………………………………383.4.1材料利用率……………………………………383.4.2排樣方式………………………………………413.4.3搭邊………………………………………413.5壓力計(jì)算 ………………………………………………423.5.1沖裁力的計(jì)算…………………………………423.5.2卸料力和推件力的計(jì)算………………………423.6 模具壓力中心計(jì)算………………………………423.7 零件刃口尺寸計(jì)算……………………………………443.7.1計(jì)算原則………………………………………453.7.2沖孔刃口計(jì)算…………………………………453.7.3落料刃口計(jì)算…………………………………473.8 凸凹模刃口尺寸計(jì)算…………………………………48 3.8.1 刃口尺寸計(jì)算…………………………………503.8.2 落料凹模板尺寸………………………………503.8.3 凸凹模尺寸……………………………………503.8.4 沖孔凸模尺寸…………………………………383.8.5 沖孔刃口尺寸計(jì)算……………………………513.9 彈性元件的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………523.10其它模具零件結(jié)構(gòu)尺寸……………………………523.10.1模架的選擇……………………………………523.10.2閉合高度………………………………………533.11 模具的零件設(shè)計(jì)與計(jì)算……………………………543.11.1凸模的外形尺寸………………………………563.11.2凹模尺寸結(jié)構(gòu)…………………………………573.11.3卸料設(shè)計(jì)與計(jì)算………………………………573.11.4卸料螺釘………………………………………573.11.5卸料螺釘尺寸關(guān)系……………………………573.12 沖床選用………………………………………………583.12.1沖壓設(shè)備的選擇依據(jù)…………………………583.12.2壓力機(jī)的選擇…………………………………58致謝………………………………………………………………60參考文獻(xiàn)…………………………………………………………61設(shè)計(jì)總結(jié)…………………………………………………………62附錄………………………………………………………………63附表…………………………………………………………63河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文前 言冷沖模模具設(shè)計(jì)是為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生在學(xué)完大學(xué)教學(xué)計(jì)劃所規(guī)定的全部基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課后,所設(shè)置的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是:具體應(yīng)用和鞏固本課程及有關(guān)已修課的理論知識(shí)、生產(chǎn)知識(shí),了解沖壓模模具設(shè)計(jì)的一般設(shè)計(jì)方法和步驟;培養(yǎng)設(shè)計(jì)能力,為以后進(jìn)行設(shè)計(jì)工作打下基礎(chǔ);結(jié)合生產(chǎn)和使用等條件,獨(dú)立地完成模具總體結(jié)構(gòu)及其零部件的設(shè)計(jì)。熟練掌握徒手測(cè)繪的能力和 AutoCAD繪圖軟件的應(yīng)用能力,熟悉和運(yùn)用參考文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)手冊(cè)、了解有關(guān)國(guó)家(部頒)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等,加強(qiáng)對(duì)模具設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí),培養(yǎng)獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。它是大學(xué)生活最后一個(gè)里程碑,是四年大學(xué)學(xué)習(xí)的一個(gè)總結(jié),是我們結(jié)束學(xué)生時(shí)代,踏入社會(huì),走上工作崗位的必由之路,是對(duì)我們工作能力的一次綜合性檢驗(yàn)。由于本人設(shè)計(jì)水平有限,本設(shè)計(jì)定存在許多錯(cuò)誤和不妥之處,請(qǐng)各位指導(dǎo)老師批評(píng)和雅正,懇請(qǐng)老師不吝賜教,同學(xué)提出寶貴的意見(jiàn)和建議,在此表示衷心的感謝!河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文1引 言1.1 模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場(chǎng)前景1.1.1模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀近幾年,我國(guó)模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持 15%的年增長(zhǎng)率,到 2011年年底模具產(chǎn)值預(yù)計(jì)為 1300億元。我國(guó)的模具工業(yè)的發(fā)展,日益受到人們的重視和關(guān)注,模具行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)快速方面發(fā)展。伴隨著產(chǎn)品技術(shù)含量的不斷提高,模具生產(chǎn)向著信息化、數(shù)字化、無(wú)圖化、精細(xì)化、自動(dòng)化方面發(fā)展;模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)營(yíng)國(guó)際化方向發(fā)展。1.1.2模具行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)分析A、模具市場(chǎng)全球化,模具生產(chǎn)周期進(jìn)一步縮短模具市場(chǎng)全球化是當(dāng)今模具工業(yè)最主要的特征之一,模具的購(gòu)買(mǎi)者和生產(chǎn)商遍布全世界,模具工業(yè)的全球化發(fā)展使生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、精度低的模具加工企業(yè)向技術(shù)相對(duì)落后、生產(chǎn)率較低的國(guó)家遷移,發(fā)達(dá)國(guó)家的模具生產(chǎn)企業(yè)則定位在生產(chǎn)高水準(zhǔn)的模具上,模具生產(chǎn)企業(yè)必須面對(duì)全球化的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),同時(shí)模具生產(chǎn)廠家不得不千方百計(jì)地加快生產(chǎn)進(jìn)度,努力簡(jiǎn)化和廢除不必要的生產(chǎn)工序,模具的生產(chǎn)周期將進(jìn)一步縮短。B、模具 CAD/CAM向集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文軟件的功能模塊越來(lái)越齊全,同時(shí)各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型,實(shí)現(xiàn)信息的綜合管理與共享,支持模具設(shè)計(jì)、制造、裝配、檢驗(yàn)、測(cè)試及生產(chǎn)管理的全過(guò)程。C、模具技術(shù)向高速加工、硬銑削和復(fù)合加工方向發(fā)展隨著模具向精密化和大型化方向發(fā)展,加工精度超過(guò) 1μm 的超精加工技術(shù)和集電、化學(xué)、超聲波、激光等技術(shù)綜合在一起的復(fù)合加工在今后的模具制造中將有廣闊的前景。D、模具產(chǎn)品將向大型、精密、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展一方面模具成型零件日漸大型化和為提高生產(chǎn)效率開(kāi)發(fā)的“一模多腔”造成了模具日趨大型化,另一方面電子信息產(chǎn)業(yè)、醫(yī)學(xué)的迅猛發(fā)展帶來(lái)了零件微型化及精密化,國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率一般為 80%左右,隨著我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展,模具標(biāo)準(zhǔn)化工作必將加強(qiáng),模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將進(jìn)一步提高,模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用和生產(chǎn)在“十一五”期間必將得到較大的發(fā)展。 1.2 沖壓工藝介紹沖壓加工是借助于常規(guī)或?qū)S脹_壓設(shè)備的動(dòng)力,使板料在模具里直接受到變形力并進(jìn)行變形,從而獲得一定形狀,尺寸和性能的產(chǎn)品零件的生產(chǎn)技術(shù)。板料,模具和設(shè)備是沖壓加工的三要素。按沖壓加工溫度分為熱沖壓和冷沖壓。前者適合變形抗力高,塑性較差的板料加工;后者則在室溫下進(jìn)行,是薄板常用的沖壓方法。它是金屬塑性加工的主要方法之一,也隸屬于材料成型工程技術(shù)。沖壓所使用的模具稱(chēng)為沖壓模具,簡(jiǎn)稱(chēng)沖模。沖模是將材料(金屬或非金屬)批量加工成所需沖件的專(zhuān)用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要,沒(méi)有符合要求的沖模,批量沖壓加工就河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文難以進(jìn)行;沒(méi)有先進(jìn)的沖模,先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素,只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。1.3 沖壓工藝的分類(lèi)1.3.1按變形性質(zhì)分類(lèi)A、分離工序 :被加工材料在外力作用下產(chǎn)生變形,當(dāng)作用在變形部分的相當(dāng)應(yīng)力達(dá)到了材料的抗剪強(qiáng)度,材料便產(chǎn)生剪裂而分離,從而形成一定形狀和尺寸的零件。這些沖壓工序統(tǒng)稱(chēng)分離工序,如剪裁一沖孔、落料、切口等。B、成形工序 :被加工材料在外力作用下,作用在變形部分的相當(dāng)應(yīng)力處于材料的屈服極限與強(qiáng)度極限之間,材料僅僅產(chǎn)生塑性變形,從而得到一定形狀和尺寸的零件,這些沖壓工序統(tǒng)稱(chēng)成形工序,如彎曲、拉深、成形等變形工序。常用的各種沖壓加工方法,可見(jiàn)表 1-2和表 1-3。1.3.2按基本變形方式分類(lèi)A、沖裁 :使材料沿封閉或不封閉的輪廓剪裂而分離的沖壓工序?yàn)闆_裁,如沖孔、落料等。B、彎曲 :將材料彎成一定角度或形狀的沖壓工序稱(chēng)為彎曲,如壓彎、卷邊、扭曲等。C、拉深 :將平板毛坯拉成空心件,或?qū)⒖招募男螤詈统叽缬美钅W鬟M(jìn)一步改變的沖壓工序,稱(chēng)為拉深,有不變薄拉深和變薄拉深。D、成形 :使材料產(chǎn)生局部變形,以改變零件或毛坯形狀的沖壓工河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文序稱(chēng)為成形,如翻邊、縮口等。1.3.3按工序組合形式分A、簡(jiǎn)單工序 :當(dāng)零件批量不大、形狀簡(jiǎn)單、要求不高、尺寸較大時(shí),在工藝上常采用工序分散的方案,即在一副模具內(nèi)只完成零件的一個(gè)工序,此工序稱(chēng)為簡(jiǎn)單工序。B、組合工序:當(dāng)零件批量較大、尺寸較小、公差要求較嚴(yán)時(shí),用若干個(gè)分散的簡(jiǎn)單工序來(lái)沖壓零件是不經(jīng)濟(jì)的或難于達(dá)到要求的。這時(shí)在工藝上多采用工序集中的方案,即將兩種或兩種以上的簡(jiǎn)單工序集中在一副模具內(nèi)完成,稱(chēng)為組合工序。1.4冷沖壓模具發(fā)展簡(jiǎn)介1.4.1冷沖模具工業(yè)在歷史上的背景 我國(guó)考古發(fā)現(xiàn),早在 2000多年前,我國(guó)已有沖壓模具被用于制造銅器,證明了中國(guó)古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就就在世界領(lǐng)先。1953年,長(zhǎng)春第一汽車(chē)制造廠在中國(guó)首次建立了沖模車(chē)間,該廠于 1958年開(kāi)始制造汽車(chē)覆蓋件模具。我國(guó)于 20世紀(jì) 60年代開(kāi)始生產(chǎn)精沖模具。在走過(guò)了漫長(zhǎng)的發(fā)展道路之后,目前我國(guó)已形成了 300多億元各類(lèi)沖壓模具的生產(chǎn)能力。?1.4.2 冷沖模具工業(yè)的現(xiàn)狀 近年來(lái),我國(guó)沖壓模具水平已有很大提高。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 2億次左右的多工位級(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)河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文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。? ?1.4.3 冷沖模具的發(fā)展方向 冷沖模具應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大、已應(yīng)用領(lǐng)域?qū)錄_模具提出的更多和更高要求,使模具工業(yè)發(fā)展速度快于其他制造業(yè)的發(fā)展速度已成為普遍規(guī)律,目前世界模具市場(chǎng)供不應(yīng)求,隨著經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢(shì)日趨明顯,模具制造業(yè)逐漸向我國(guó)轉(zhuǎn)移以及跨國(guó)集團(tuán)到我國(guó)進(jìn)行模具采購(gòu)趨向日趨明顯,外資和民營(yíng)資本繼續(xù)看好我國(guó)模具行業(yè),我國(guó)模具行業(yè)機(jī)遇大于挑戰(zhàn),未來(lái)國(guó)際模具市場(chǎng)前景廣闊,我國(guó)冷沖模具仍有較大發(fā)展空間。1.5 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破1.5.1 產(chǎn)品質(zhì)量不高 當(dāng)前我國(guó)模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是“大而全”、“小而全”,國(guó)外模具企業(yè)大多是“小而專(zhuān) o、“小而精”。國(guó)內(nèi)模具總量中屬大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例只有 30%左右,國(guó)外在 50%以上。 國(guó)內(nèi)模具生產(chǎn)廠商工藝條件參差不齊,差距很大?,F(xiàn)代模具行業(yè)早已走出以手工制模的時(shí)代,進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代,實(shí)現(xiàn)了無(wú)圖化生產(chǎn),靠計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì),通過(guò)計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)加工制作模具。我國(guó)一些廠家由于設(shè)備不配套,很多工作依舊手工完成,嚴(yán)重影響了精度和質(zhì)量。受售價(jià)限制,國(guó)產(chǎn)模具多采用 2Crl3和 3Crl3作精密熱處理。而國(guó)外則采用專(zhuān)用模具材料 D1一 N12316,其綜合性能,耐磨、耐腐蝕性能及感光亮度均明顯優(yōu)于國(guó)產(chǎn)材料。這也從根本上影響了圈產(chǎn)模具的外觀質(zhì)量和使用壽命。 模具就其河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文本質(zhì)而言屬于工裝,生產(chǎn)出合格產(chǎn)品才是最終目的。因此,模具的質(zhì)量、性能依靠試模結(jié)果檢驗(yàn)。國(guó)內(nèi)模具廠因交貨期短,試模設(shè)備局限。往往把質(zhì)量檢驗(yàn)工作放在用戶試模,易給用戶造成大量的經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費(fèi)。而且由于修模受時(shí)間、場(chǎng)地限制,往往難以調(diào)試到最佳狀態(tài)。而國(guó)外一些發(fā)展較好的企業(yè)都擁有自己專(zhuān)業(yè)試模場(chǎng)所和試模設(shè)備,可以模擬用戶的工非條件試模,所以能在最短的時(shí)間達(dá)到最好的效果。 傳統(tǒng)的人工打模和仿型、拷貝型的模具生產(chǎn)方式,整體技術(shù)工藝和設(shè)計(jì)能力水平不高。附加值很低。沒(méi)有能力承接一些大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命高檔模具的大宗訂單。 1.5.2. 標(biāo)準(zhǔn)化水平不高 模具是專(zhuān)用成形工具產(chǎn)品,雖然個(gè)性化強(qiáng),但也是工業(yè)產(chǎn)業(yè),所以標(biāo)準(zhǔn)化工作十分重要。模具標(biāo)準(zhǔn)化工作主要包括模具技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂和執(zhí)行、模具標(biāo)準(zhǔn)件的生產(chǎn)和應(yīng)用以及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的宣傳、貫徹和推廣等工作。國(guó)內(nèi)模具標(biāo)準(zhǔn)化工作只是在“全國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)”成立以后的 1983年才開(kāi)始的。目前國(guó)內(nèi)已有約 2萬(wàn)家模具生產(chǎn)單位.模具生產(chǎn)有了很大發(fā)展,但與工業(yè)生產(chǎn)要求相北,尚很不適應(yīng).其中一個(gè)重要原因就是模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和水平不高。 1.5.3 缺遷相關(guān)人才 當(dāng)今世界正進(jìn)行著新一輪的產(chǎn)業(yè)調(diào)整,一些模具產(chǎn)品逐漸向發(fā)展中國(guó)家轉(zhuǎn)移。中國(guó)正成為世界模具大國(guó),但我國(guó)模具行業(yè)人才緊缺成為一個(gè)迫在眉睫的問(wèn)題。我國(guó)傳統(tǒng)教育方式對(duì)模具人才的培養(yǎng)存在不足。一些高校盡管在近年內(nèi)設(shè)立模具專(zhuān)業(yè),但是培養(yǎng)出的學(xué)員實(shí)際技能不夠。河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文而社會(huì)上各種各樣的模具培訓(xùn)班,由于缺乏規(guī)范的職業(yè)標(biāo)準(zhǔn),因此學(xué)員質(zhì)量良莠不齊。 1.5.4受到外資企業(yè)的挑戰(zhàn) 目前世界制造業(yè)生產(chǎn)基地加速向我國(guó)轉(zhuǎn)移。國(guó)際模具行業(yè)巨頭繼20世紀(jì) 90年代中期進(jìn)入中國(guó),再掀投資熱潮,目的正為搶占先機(jī)。中國(guó)本土模具行業(yè)面臨國(guó)外先進(jìn)技術(shù)與高質(zhì)量制品的挑戰(zhàn),生存空間受擠壓。 1.5. 5 缺乏自有品牌 目前廣東省有 2000多家機(jī)械五金模具銷(xiāo)售和服務(wù)機(jī)構(gòu),但擁有自主品牌的企業(yè)卻只有兩三家。由于缺乏自有品牌。國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)發(fā)能力弱、沒(méi)有品牌,導(dǎo)致了經(jīng)濟(jì)效益欠佳,在市場(chǎng)中常處于被動(dòng)地位。 1.6 相關(guān)研究的最新成果及動(dòng)態(tài)對(duì)品質(zhì)要求日益提升,近年來(lái)模具的開(kāi)發(fā),除兼顧速度及成本,面對(duì)同質(zhì)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)及需求,國(guó)內(nèi)精密模具開(kāi)發(fā)的技術(shù)研發(fā)比往年更加積極且成熟,已逐漸趕上國(guó)際技術(shù)水準(zhǔn)的腳步。精密模具加工領(lǐng)域中,微細(xì)加工對(duì)國(guó)內(nèi)從業(yè)者來(lái)說(shuō)屬于較新的領(lǐng)域,業(yè)者面對(duì)國(guó)外硬體設(shè)備的天價(jià),雖需投入大量的成本,但由于未來(lái)市場(chǎng)潛力看好,仍有業(yè)者積極投入研發(fā)工作。高科技的電子產(chǎn)業(yè)中,微細(xì)加工及精密微小模具一直都是進(jìn)口產(chǎn)品的天下,但面交期難估及高昂的使用成本一直無(wú)法改善,讓國(guó)內(nèi)業(yè)者在其它找到生存的空間,目前開(kāi)發(fā)相關(guān)精密模具的技術(shù)近年已經(jīng)逐漸符合電子業(yè)的需求,相信在相關(guān)業(yè)者持續(xù)努力下,未來(lái)國(guó)內(nèi)精密模具的微細(xì)加工領(lǐng)域?qū)⒂袠O大的成長(zhǎng)空間。河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文1.7畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義本科畢業(yè)設(shè)計(jì),對(duì)于一個(gè)即將進(jìn)入社會(huì)的大學(xué)生來(lái)說(shuō),是很有意義的事,不同于原來(lái)的一些課程設(shè)計(jì),首先難度勝于以往的一些設(shè)計(jì),因?yàn)檫@個(gè)設(shè)計(jì)很可能因?yàn)樗x題目涉及到的知識(shí)涵蓋量相當(dāng)大,從理論學(xué)習(xí)到實(shí)踐,還需要學(xué)習(xí)一些輔助軟件,其次設(shè)計(jì)的可行性要求很高,有的需要做出產(chǎn)品,這是個(gè)困難重重的過(guò)程,所以很大程度上,我認(rèn)為畢業(yè)設(shè)計(jì)是從校園理論學(xué)習(xí)到社會(huì)運(yùn)用的一個(gè)過(guò)渡階段,畢業(yè)設(shè)計(jì)是個(gè)很好的過(guò)渡跳板,認(rèn)真做收獲會(huì)很大,實(shí)際幫助最大的那就是選擇課題時(shí)候,選和未來(lái)工作相關(guān)的題目,有壓力有動(dòng)力去做好,并且未來(lái)工作時(shí)候收益很多,高等工科院校的畢業(yè)設(shè)計(jì)是完成教學(xué)計(jì)劃達(dá)到本科生培養(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)。對(duì)于增強(qiáng)事業(yè)心和責(zé)任感,提高畢業(yè)生全面素質(zhì)具有重要意義。是學(xué)生在校期間的昀后學(xué)習(xí)和綜合訓(xùn)練階段;是學(xué)習(xí)深化、拓寬、綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的重要過(guò)程;是學(xué)習(xí)、研究與實(shí)踐成果的全面總結(jié);是綜合素質(zhì)與工程實(shí)踐能力培養(yǎng)效果的全面檢驗(yàn);是實(shí)現(xiàn)從學(xué)校學(xué)習(xí)到崗位工作的過(guò)渡環(huán)節(jié);是畢業(yè)及學(xué)位資格認(rèn)定的重要依據(jù);是衡量高等教育質(zhì)量和辦學(xué)效益的重要評(píng)價(jià)內(nèi)容。由于本人設(shè)計(jì)水平有限,必然在設(shè)計(jì)中仍有很多缺點(diǎn)和錯(cuò)誤,敬請(qǐng)老師們批評(píng)指正。河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文2. 必備理論知識(shí)2.1沖裁變形過(guò)程沖裁變形過(guò)程。如果模具間隙正常,沖裁變形過(guò)程大致可分為如下三個(gè)階段。2.1.1 彈性變形階段在凸模壓力下,材料產(chǎn)生彈性壓縮、拉伸和彎曲變形,凹模上的板料則向上翹曲,間隙越大,彎曲和上翹越嚴(yán)重。(圖 2.1Ⅰ)2.1.2 塑性變形階段隨凸模擠入板料深度的增大,塑性變形程度增大,變形區(qū)材料硬化加劇,沖裁變形抗力不斷增大,直到刃口附近側(cè)面的材料由于拉應(yīng)力的作用出現(xiàn)微裂紋時(shí),塑性變形階段便告終,此時(shí)沖裁變形抗力達(dá)到最大值。由于凸、凹模間存在有間隙,故在這個(gè)階段中板料還伴隨著彎曲和拉伸變形。間隙越大,彎曲和拉伸變形也越大。(如圖 2.1Ⅱ)2.1.3 斷裂分離階段內(nèi)裂紋首先在凹模刃口附近的側(cè)面產(chǎn)生,緊接著才在凸模刃口附近的側(cè)面產(chǎn)生。已形成的上下微裂紋隨凸模繼續(xù)壓入沿最大切應(yīng)力方向不斷向材料內(nèi)部擴(kuò)展,當(dāng)上下裂紋重合時(shí),板料便被剪斷分離。(圖河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文2.1Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ) 圖 2.2所示沖裁力-凸模行程曲線可明顯看出沖裁變形過(guò)程的三個(gè)階段。圖中 OA段是沖裁的彈性變形階段;AB 段是塑性變形階段,B 點(diǎn)為沖裁力的最大值,在此點(diǎn)材料開(kāi)始剪裂,BC 段為微裂紋擴(kuò)展直至材料分離的斷裂階段,CD 段主要是用于克服摩擦力將沖件推出凹??卓跁r(shí)所需的力。圖 2.2.2 沖裁變形過(guò)程 圖 2.1 沖裁變形過(guò)程的三個(gè)階段 2.2沖裁 件質(zhì)量沖裁件 質(zhì)量是指斷面狀況、尺 寸精度和形狀誤差。斷 面狀況盡可能垂直、光 潔、毛刺小。尺寸精度應(yīng)該保證在圖紙規(guī)定的公差范圍之內(nèi)。零件外形應(yīng)該滿足圖紙要求;表面盡可能平直,即拱彎小。河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文圖 2.2沖裁力曲線 2.2.1.沖裁件斷面質(zhì)量由于沖裁變形的特點(diǎn),沖裁件的斷面明顯地分成四個(gè)特征區(qū),即圓角帶 a、光亮帶 b、斷裂帶 c與毛刺區(qū) d,如圖 2.3所示。如圖 2.3沖裁件斷面的四個(gè)特征區(qū)圓角帶 a :該區(qū)域的形成是當(dāng)凸模刃口壓入材料時(shí),刃口附近的材料產(chǎn)生彎曲和伸長(zhǎng)變形,材料被拉入間隙的結(jié)果; 光亮帶 b :該區(qū)域發(fā)生在塑形變形階段,當(dāng)刃口切入材料后,材料與凸、凹模切刃的側(cè)表面擠壓而形成的光亮垂直的斷面。通常占全斷面的 1/2-1/3;斷裂帶 c :該區(qū)域是在斷裂階段形成。是由刃口附近的微裂紋在拉應(yīng)力作用下不斷擴(kuò)展而形成的撕裂面,其斷面粗糙,具有金屬本色,且略帶有斜度。河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文毛刺區(qū) d :毛刺的形成是由于在塑性變形階段后期,凸模和凹模的刃口切入被加工板料一定深度時(shí),刃口正面材料被壓縮,在應(yīng)力的作用下,裂紋加長(zhǎng),材料斷裂而產(chǎn)生毛刺。2.3 沖裁間隙2.3.1. 沖裁間隙 Z沖裁間隙是指沖裁模中凹模刃口橫向尺寸 DA與凸模刃口橫向尺寸dT的差值,如圖 2.4所示。Z 表示雙面間隙,單面間隙用 Z/2表示,如無(wú)特殊說(shuō)明,沖裁間隙就是指雙面間隙。Z 值可為正,也可為負(fù),但在普通沖裁中,均為正值。圖 2.4沖裁模間隙2.3.2 沖裁間隙的確定方法在沖壓實(shí)際生產(chǎn)中,主要根據(jù)沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度和模具壽命這三個(gè)因素綜合考慮,給間隙規(guī)定一個(gè)范圍值。只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi),就能得到質(zhì)量合格的沖裁件和較長(zhǎng)的模具壽命。這個(gè)間隙范圍就稱(chēng)為合理間隙,這個(gè)范圍的最小值稱(chēng)為最小合理間隙(Zmin) ,最大值稱(chēng)為最大合理間隙(Zmax) ??紤]到在生產(chǎn)過(guò)程中的磨損使間隙變大,故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)應(yīng)采用最小合理間隙 Zmin。確定合理間隙值有理論法河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文和經(jīng)驗(yàn)確定法兩種。A、理論法主要是根據(jù)凸、凹模刃口產(chǎn)生的裂紋相互重合的原則進(jìn)行計(jì)算。圖2.5所示為沖裁過(guò)程中開(kāi)始產(chǎn)生裂紋的瞬時(shí)狀態(tài),根據(jù)圖中幾何關(guān)系可求得合理間隙為圖 2.5沖裁產(chǎn)生裂紋的瞬時(shí)狀況 上式可看出,合理間隙 Z與材料厚度 t、凸模相對(duì)擠入材料深度 、裂紋角 有關(guān),而 h0/t及 β 又與材料塑性有關(guān),見(jiàn)表 2.1。因此,影響間隙值的主要因素是材料性質(zhì)和厚度。材料厚度越大,塑性越低的硬脆材料,則所需間隙 Z值就越大;材料厚度越薄,塑性越好的材料,則所需間隙 Z值就越小。由于理論計(jì)算法在生產(chǎn)中使用不方便,故目前廣河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文泛采用的是經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。表 2.1h0/t與 β 值B、經(jīng)驗(yàn)確定法根據(jù)研究與實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),間隙值可按要求分類(lèi)查表確定。對(duì)于尺寸精度、斷面質(zhì)量要求高的沖裁件應(yīng)選用較小間隙值(附表 2.2),這時(shí)沖裁力與模具壽命作為次要因素考慮。對(duì)于尺寸精度和斷面質(zhì)量要求不高的沖裁件,在滿足沖裁件要求的前提下,應(yīng)以降低沖裁力、提高模具壽命為主,選用較大的雙面間隙值(附表 2.3)??稍斠?jiàn)GB/T16743-1997。 2.4凸凹模尺寸計(jì)算凸模和凹模的刃口尺寸和公差,直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差來(lái)保證。因此,正確確定凸、凹模刃口尺寸和公差,是沖裁模設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。2.4.1.凸凹模尺寸計(jì)算原則 由于凸、凹模之間存在著間隙,所以沖裁件斷面都帶有錐度。但在沖裁件尺寸的測(cè)量和使用中,則是以光亮帶的尺寸為基準(zhǔn)。落料件的光亮帶處于大端尺寸,其光亮帶是因凹模刃口擠切材料產(chǎn)河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文生的,且落料件的大端(光面)尺寸等于凹模尺寸。沖孔件的光亮帶處于小端尺寸,其光亮帶是凸模刃口擠切材料產(chǎn)生的,且沖孔件的小端(光面)尺寸等于凸模尺寸。沖裁過(guò)程中,凸、凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦,凸模輪廓越磨越小,凹模輪廓越磨越大,結(jié)果使間隙越用越大。因此,確定凸、凹模刃口尺寸應(yīng)區(qū)分落料和沖孔工序,遵循如下原則:A、設(shè)計(jì)落料模先確定凹模刃口尺寸。以凹模為基準(zhǔn),間隙取在凸模上,即沖裁間隙通過(guò)減小凸模刃口尺寸來(lái)取得。設(shè)計(jì)沖孔模先確定凸模刃口尺寸。以凸模為基準(zhǔn),間隙取在凹模上,沖裁間隙通過(guò)增大凹模刃口尺寸來(lái)取得。B、根據(jù)沖模在使用過(guò)程中的磨損規(guī)律,設(shè)計(jì)落料模時(shí),凹模基本尺寸應(yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸;設(shè)計(jì)沖孔模時(shí),凸?;境叽鐒t取接近或等于工件孔的最大極限尺寸。這樣,凸、凹在磨損到一定程度時(shí),仍能沖出合格的零件。模具磨損預(yù)留量與工件制造精度有關(guān)。用 x、Δ 表示,其中 Δ 為工件的公差值,x 為磨損系數(shù), 其值在0.5~1 之間,根據(jù)工件制造精度進(jìn)行選?。? 工件精度 IT10以上 X=1工件精度 IT11~I(xiàn)T13 X=0.75工件精度 IT14 X=0.5C、不管落料還是沖孔,沖裁間隙一般選用最小合理間隙值(Zmin) D、選擇模具刃口制造公差時(shí),要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系,即要保證工件的精度要求,又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較工件精度高 2~4 級(jí)。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的圓形、方形刃口,其制造偏差值可河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文按IT6~IT7級(jí)來(lái)選??;對(duì)于形狀復(fù)雜的刃口制造偏差可按工件相應(yīng)部位公差值的 1/4來(lái)選?。粚?duì)于刃口尺寸磨損后無(wú)變化的制造偏差值可取工件相應(yīng)部位公差值的 1/8并冠以(±) 。2.4.2.凸凹模刃口計(jì)算方法由于沖模加工方法不同,刃口尺寸的計(jì)算方法也不同,基本上可分為兩類(lèi)。A、按凸模與凹模圖樣分別加工法這種方法主要適用于圓形或簡(jiǎn)單規(guī)則形狀的工件,因沖裁此類(lèi)工件的凸、凹模制造相對(duì)簡(jiǎn)單,精度容易保證,所以采用分別加工,設(shè)計(jì)時(shí),需在圖紙上分別標(biāo)注凸、凹模刃口尺寸及制造公差。凸、凹模分別加工法的優(yōu)點(diǎn)是,凸、凹模具有互換性,制造周期短,便于成批制造。其缺點(diǎn)是,為了保證初始間隙在合理范圍內(nèi),需要采用較小的凸、凹模具制造公差才能滿足 δT+δA≤ Zmax-Zmin的要求,所以模具制造成本相對(duì)較。河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文圖 2.6沖模刃口與工件尺寸及公差分布沖模刃口與工件尺寸及公差分布情況如圖 2.6所示。其計(jì)算公式如 下: 落料 DA=(Dmax-X△) 0+σ Dr=(DA-Zmin)0-b1=(D-X△-Z min)0-b1沖孔 d r =(dr+Zmin )0+σ =(dmin+X△+Z min )0b孔心距 L d=L±1/8△式中 D A、D r---落料凹、凸模尺寸Dr、d a---沖孔凹、凸模尺寸Dmin-----落料件的最大極限尺寸Dmin-----沖孔件孔的最小極限尺寸L、L d---工件孔心距和凹??仔木嗟墓Q(chēng)尺寸△------工件制造公差河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文Zmin------最小合理間隙X-------磨損系數(shù) δ r、δ A--凸、凹模的制造公差,其可按 IT6 ~IT7級(jí)來(lái)選取,也可查表2.2選取,或取 δr≤0.4(Z max-Zmin )、δ A ≤0.6(Z max-Zmin)。為了保證初始間隙不超過(guò) Zmax 即 δ r+δ A+Zmax≤Z max,δ r和 δ A必須滿足以下條件 δ r+δ A≤Z max-ZminB、凸模與凹模配作法對(duì)于沖制薄材料(因 Zmax與 Zmin的差值很小)的沖模,或沖制復(fù)雜形狀工件的沖模,或單件生產(chǎn)的沖模,常常采用凸模與凹模配作的加河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文工方法。配作法就是先按設(shè)計(jì)尺寸制出一個(gè)基準(zhǔn)件(凸模或凹模),然后根據(jù)基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸再按最小合理間隙配制另一件。這種加工方法的特點(diǎn)是模具的間隙由配制保證,工藝比較簡(jiǎn)單,不必校核 δT+δA≤ Zmax-Zmin的條件,并且還可放大基準(zhǔn)件的制造公差,使制造容易。設(shè)計(jì)時(shí),基準(zhǔn)件的刃口尺寸及制造公差應(yīng)詳細(xì)標(biāo)注,而配作件上只標(biāo)注公稱(chēng)尺寸,不注公差,但在圖紙上注明:“凸(凹)模刃口按凹(凸)模實(shí)際刃口尺寸配制,保證最小雙面合理間隙值 Zmin”。采用配作法,計(jì)算凸模或凹模刃口尺寸,首先是根據(jù)凸模或凹模磨損后輪廓變化情況,正確判斷出模具刃口各個(gè)尺寸在磨損過(guò)程中是變大,變小還是不變這三種情況,然后分別按不同的公式計(jì)算。1)凸?;虬寄Dp后會(huì)增大的尺寸——第一類(lèi)尺寸 A落料凹?;驔_孔凸模磨損后將會(huì)增大的尺寸,相當(dāng)于簡(jiǎn)單形狀的落料凹模尺寸,所以它的基本尺寸及制造公差的確定方法相同。第一類(lèi)尺寸:A j =(A MAX -X△) 1/4△ 0 2)凸?;虬寄Dp后會(huì)減小的尺寸——第二類(lèi)尺寸 B沖孔凸?;蚵淞习寄Dp后將會(huì)減小的尺寸,相當(dāng)于簡(jiǎn)單形狀的沖孔凸模尺寸,所以它的基本尺寸及制造公差的確定方法相同。第二類(lèi)尺寸:B J =(B MIN +X△) 0-1/4△0 3)凸?;虬寄Dp后會(huì)基本不變的尺寸——第三類(lèi)尺寸 C凸模或凹模在磨損后基本不變的尺寸,不必考慮磨損的影響,相當(dāng)于簡(jiǎn)單形狀的孔心距尺寸,所以它的基本尺寸及制造公差的確定方法計(jì)算。第三類(lèi)尺寸: C J =(C min +1/2△)±1/8 △河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文式中 A j 、B J、 CJ-- 模具基準(zhǔn)件尺寸(mm)AMAX、 BMIN、 C min ---工件極限尺寸 (mm)△----工件公差(mm)2.5沖壓力的計(jì)算2.5.1.沖裁力沖裁力是沖裁過(guò)程中凸模對(duì)板料施加的壓力,它是隨凸模進(jìn)人材料的深度(凸模行程)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。用普通平刃口模具沖裁時(shí),其沖裁力 F一般按下式計(jì)算: F=KLtτ 式中 F——沖裁力 L——沖裁周邊長(zhǎng)度; t——材料厚度;τ——材料抗剪強(qiáng)度; K——安全修正系數(shù)。 一般取 K=1.3。為計(jì)算簡(jiǎn)便,也可按下式估算沖裁力: F≈Ltσ b式中 σb——材料的抗拉強(qiáng)度。2.5.2.頂件力、推件力、卸料力計(jì)算在沖裁結(jié)束時(shí),由于材料的彈性回復(fù)(包括徑向彈性回復(fù)和彈性翹曲的回復(fù))及摩擦的存在,將使沖落部分的材料梗塞在凹模內(nèi),而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。為使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行,必須將箍在凸模上的料卸下,將卡在凹模內(nèi)的料推出。卸料力:從凸模上卸下箍著的料所需要的力稱(chēng)卸料力。推件力:將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文所需要的力稱(chēng)推件力。頂件力:逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需要的力稱(chēng)頂件力卸料力 F=K xF 推件力 F T=nKTF 頂件力 F D=KDF 式中 F——沖裁力; Kx、 KT、 KD ——卸料力、推件力、頂件力系數(shù),見(jiàn)表 2.3;n——同時(shí)卡在凹模內(nèi)的沖裁件(或廢料)數(shù)。n=h/h——凹模洞口的直刃壁高度; t——板料厚度注:卸料力系數(shù) Kx,在沖多孔、大搭邊和輪廓復(fù)雜制件時(shí)取上限值。2.5.3.壓力機(jī)公稱(chēng)壓力的計(jì)算壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力必須大于或等于各種沖壓工藝力的總和 Fz。Fz河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文的計(jì)算應(yīng)根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)分別對(duì)待,即采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時(shí) F Z=F+FX+Fr 采用彈性卸料裝置和上出料方式的沖裁模時(shí) F Z=F+FX+FD 采用剛性卸料裝置和下出料方式的沖裁模 F Z=F+FR 2.6壓力中心的計(jì)算模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作,應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心線相重合。否則,沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷,導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常的磨損,還會(huì)使合理間隙得不到保證,從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。2.7沖裁排樣設(shè)計(jì)沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。合理的排樣是提高材料利用率、降低成本,保證沖件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。2.7.1.材料利用率沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比叫材料利用率,它是衡量合理利用材料的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率 (圖 2.7)可用下式表示河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文圖 2.7板料面積材料利用率η=A/BSx100%式中: A ---- 一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積B ---- 條料寬度 S ---- 步距 若考慮到料頭、料尾和邊余料的材料消耗,則一張板料(或帶料、 條料)上總的材料的利用率 η 總 為 η 總 =(nA1/LB)x100%式中 n----一張板料(或帶料、條料)上沖裁件的總數(shù)目 A1---一個(gè)沖裁件的實(shí)際面積 L----板料長(zhǎng)度 B----板料寬度可見(jiàn)材料利用率是一項(xiàng)很重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。2.7.2.排樣方法根據(jù)材料的合理利用情況,條料排樣方法可分為三種,如圖2.8所示。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文圖 2.8 排樣方法分類(lèi)A、有廢料排樣 如圖 2.8a所示。沿沖件全部外形沖裁,沖件與沖件之間、沖件與條料之間都存在有搭邊廢料。沖件尺寸完全由沖模來(lái)保證,因此精度高,模具壽命也高,但材料利用率低。B、少?gòu)U料排樣 如圖 2.8b所示。沿沖件部分外形切斷或沖裁,只在沖件與沖件之間或沖件與條料側(cè)邊之間留有搭邊。因受剪裁條料質(zhì)量和定位誤差的影響,其沖件質(zhì)量稍差,同時(shí)邊緣毛刺被凸模帶入間隙也影響模具壽命,但材料利用率稍高,沖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。C、無(wú)廢料排樣 如圖 2.8c所示。沖件與沖件之間或沖件與條料側(cè)邊之間均無(wú)搭邊,沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件。沖件的質(zhì)量和模具壽命更差一些,但材料利用率最高。另外,如圖 2.8c所示,當(dāng)送進(jìn)步距為兩倍零件寬度時(shí),一次切斷便能獲得兩個(gè)沖件,有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 但是,因條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差影響,沖裁件公差等級(jí)低。同時(shí),由于模具單邊受力(單邊切斷時(shí)),不但會(huì)加劇模具磨損,降低模具壽命,而且也直接影響沖裁件的斷面質(zhì)量。為此,排樣時(shí)必須統(tǒng)籌兼顧、全面考慮。河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文2.7.3 搭邊排樣時(shí)沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的工藝廢料叫搭邊。搭邊的作用 一是補(bǔ)償定位誤差和剪板誤差,確保沖出合格零件;二是增加條料剛度,方便條料送進(jìn),提高勞動(dòng)生產(chǎn)率;同時(shí),搭邊還可以避免沖裁時(shí)條料邊緣的毛刺被拉人模具間隙,從而提高模具壽命。搭邊值對(duì)沖裁過(guò)程及沖裁件質(zhì)量有很大的影響,因此一定要合理確定搭邊數(shù)值。搭邊過(guò)大,材料利用率低;搭邊過(guò)小時(shí),搭邊的強(qiáng)度和剛度不夠,沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷,不僅會(huì)增大沖裁件毛刺,有時(shí)甚至單邊拉入模具間隙,造成沖裁力不均,損壞模具刃口。根據(jù)生產(chǎn)的統(tǒng)計(jì),正常搭邊比無(wú)搭邊沖裁時(shí)的模具壽命高 50%以上。搭邊值是由經(jīng)驗(yàn)確定的。設(shè)計(jì)時(shí)可參考手冊(cè)。2.7.4.條料寬度與導(dǎo)料板間的距離計(jì)算 A、有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度與導(dǎo)料板間距離, 如圖 2.9有側(cè)壓裝置的模具,能使條料始終沿著導(dǎo)料板送進(jìn) 故按下式計(jì)算: 1)調(diào)料寬度 B 0-A=(D max+2a) 0-A 2)導(dǎo)料板間距離 A=B+C=D max+2a+CB、無(wú)側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度與導(dǎo)料板間距離,如圖 2.5.5條料寬度 B 0-A=(D max+2a+C) 0-A 導(dǎo)料板間距離 A=B+Z=Dmax+2a+2C式中 Dmax——條料寬度方向沖裁件的河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文最大尺寸;a ——側(cè)搭邊值,可參考表 2.5.2; △——條料寬度的單向(負(fù)向)偏差,見(jiàn)表 2.9 圖 2.9 有側(cè)壓板的沖裁河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文C——導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙,其最小值見(jiàn)表 2.5。2.7.5.排樣圖 一張完整的排樣圖應(yīng)標(biāo)注條料寬度尺寸 、條料長(zhǎng)度 L、板料厚河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文度 t 、端距 l、步距 S、工件間搭邊 和側(cè)搭邊 a。并習(xí)慣以剖面線表示沖壓位置。排樣圖是排樣設(shè)計(jì)的最終表達(dá)形式。它應(yīng)繪在沖壓工藝規(guī)程卡上和沖裁??傃b圖的右上角。 圖 2.10排樣圖河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文3止動(dòng)板的設(shè)計(jì) 3.1設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)一連接件止動(dòng)板,零件圖如下:圖 3.1 所示沖裁件,材料為材料為 Q235A,厚度為 2mm, 大批量生產(chǎn)。 試制定工件沖壓工藝規(guī)程、設(shè)計(jì)其模具、編制模具零件的加工工藝規(guī)程.零件名稱(chēng): 止動(dòng)件 生產(chǎn)批量:大批 材料: 10 t=2mm 圖 3.13.2 沖壓件工藝分析:裁件的工藝性是指沖裁件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性, 即沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度等級(jí)等是否符合沖裁加工的工藝要求。良好的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)保證材料消耗少、工序數(shù)目少、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而壽命高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單等。河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文3.2.1、材料性能:該沖裁件的材料鋼 10優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中的低碳鋼,由附表查出其已退火的力學(xué)性能為:, , ,MPa35~2?? MPab430~295??Pas206??, 。知:鋼 10退火后有較好的塑性,%910?E314?有較低的硬度,具有較好的可沖壓性能,適用于沖壓加工。3.2.2、沖裁件的形狀和尺寸制件形狀簡(jiǎn)單,結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)。對(duì)于所沖孔 φ23mm,按表 1-2 查得, 一般沖孔模可沖壓的最小孔徑 d≥1.5t。該沖裁件厚度 t=2mm,因而φ23mm 孔符合工藝要求。一般情況,沖裁件的外形不能有尖角,應(yīng)采用 R>0.5t 的圓角過(guò)渡。本沖裁件 t=2mm,圓角為 R2,故該沖裁件符合要求。3.2.3、沖裁件的尺寸精度:該止動(dòng)件圖上所有未注公差尺寸,屬自由尺寸,可按 IT14 級(jí)精 度等級(jí)確定工件的公差??走吘喑叽?37mm 的公差為 0.21mm,屬 IT12 級(jí)精度等級(jí)。查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表(見(jiàn)附表一)可得各尺寸公差為: 止動(dòng)件外形:65 mm , 24 mm, 30 mm, 0.1?74.0?87.0R30 mm , R2 mm; 74.0?25河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文止動(dòng)件內(nèi)形:φ10 mm 孔離中心的距離:37 mm. 052.?25.0?3.2.4、尺寸標(biāo)注分析零件的尺寸標(biāo)注情況,符合要求。綜上所述:該制件適合沖裁,可以利用普通沖裁得到。 3.3 方案及模具結(jié)構(gòu)類(lèi)型3.3.1、工藝方案分析該沖裁件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序,可以采用以下 3 種工藝 方案: 方案①、先落料,再?zèng)_孔,采用單工序模生產(chǎn)。該方案模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件 的加工,沖壓式存在累積送料誤差,生產(chǎn)效率低,難以滿足大批量生 產(chǎn)的需要。方案②、落料-沖孔復(fù)合沖壓,采用復(fù)合模生產(chǎn)。該方案只要一副模具,生產(chǎn)精度高,但需人工卸料取件,制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,但模具制造難度不大。方案③、沖孔-落料連續(xù)沖壓,采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 該方案也只要一副模具, 生產(chǎn)效率高, 但送料精度影響制件精度, 需采用導(dǎo)正銷(xiāo)定位或側(cè)刃定距,模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。3.3.2、模具結(jié)構(gòu)類(lèi)型的選定綜上所述,由于該沖裁件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,為了提高生產(chǎn)效率,應(yīng)因河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文采用復(fù)合沖裁或級(jí)進(jìn)沖裁方式。由于孔邊距尺寸 12 有公差要求,為了 更好地保證此尺寸精度,最后確定選用復(fù)合模沖裁方式進(jìn)行生產(chǎn) 。3.3.3、止動(dòng)片沖模結(jié)構(gòu)的確定A、模具的形式 復(fù)合模又可分為正裝式和倒裝式 。正裝式特點(diǎn):工作和沖孔廢料都在凹模表面上,必須加以清除才能進(jìn)行下一次沖裁,因此操作很不方便,也不安全,對(duì)多孔件不宜采用,但但沖出的工件表面平直。倒裝式特點(diǎn): 沖孔廢料由沖孔凸模沖入凹模洞口中,積聚到一定數(shù)量,有由下模漏料孔排出,不必清除廢料,操作方便,應(yīng)用很廣,但工件表面平直度較差,凹凸模承受的張力較大。因此凹凸模的壁厚應(yīng)嚴(yán)格控制,以免強(qiáng)度不足。經(jīng)分析,此工件有兩個(gè)孔,若采用正裝式復(fù)合模,操作很不方便;另外,此工件無(wú)較高的平直度要求,工件精度要求也較低,所以從操作方便、模具制造簡(jiǎn)單等方面考慮,決定采用倒裝式復(fù)合模B、定位裝置 采用伸縮式擋料銷(xiāo)縱向定位,安裝在下模座和活動(dòng)擋料銷(xiāo)之間。工作時(shí),可隨凹模下行而壓入孔內(nèi),工作很方便。采用導(dǎo)料銷(xiāo)橫向定位。因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,對(duì)模具強(qiáng)度削弱小。C、卸料裝置河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文1)、條料的卸除:采用彈性卸料板。因?yàn)槭堑寡b式復(fù)合模,所以卸料板安裝在下模。2) 、工件的卸除: 采用打料裝置將工件從上模落料凹模中推下,落在模具工作表面上。3) 、沖孔廢料的卸除: 采用下模座上漏料孔排出。沖孔廢料在下模座的凸凹模內(nèi)積聚到一定數(shù)量,便從下模座的漏料孔中排出。4) 、導(dǎo)向零件: 導(dǎo)向零件有很多,如用導(dǎo)板導(dǎo)向,則在模具上安裝不便,而且阻擋操作者視線,所以不采用;若用滾珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向,則雖然導(dǎo)向精度高,壽命長(zhǎng),但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,所以也不采用;針對(duì)這次加工的產(chǎn)品精度要求不高,采用滑動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向即可。而且模具在壓力機(jī)上的安裝比較簡(jiǎn)單,操作又方便。還可降低成本。5) 、模架: 若采用中間導(dǎo)柱模架,則導(dǎo)柱對(duì)稱(chēng)分布,受力平衡,滑動(dòng)平穩(wěn),拔模方便,但只能一個(gè)方向送料。若采用對(duì)角導(dǎo)柱木架,則受力平衡,滑動(dòng)平衡,可縱向或橫向送料。若采用后側(cè)導(dǎo)柱模架,則可三方向送料操作者視線不被阻擋,結(jié)構(gòu)比較緊湊,但模具受力不平衡,滑動(dòng)不平穩(wěn)。3.4 排樣設(shè)計(jì) 合理的排樣是提高材料利用率、降低成本、保證沖裁件質(zhì)量及模 具壽命的有效措施。 根據(jù)零件的外形,可以知道零件有以下幾種排樣方案:河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文排樣方案 1 排樣方案 2排樣方案 3 排樣方案 4河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文排樣方案 5其中,方案 1、2 為前后送料時(shí)的排樣方案,方案 3、4、5 為左右送料時(shí)的排樣方案。實(shí)際生產(chǎn)中,人是站(/坐)在沖壓機(jī)前面的,前后送料的話送料空間與左右送料相比較而顯得較小,所以放棄方案 1和方案 2。對(duì)于方案4,由于制件長(zhǎng)邊比寬邊要大,在能沖出一個(gè)制件的步距比方案 3要大,在條料切割長(zhǎng)度一樣的條件下沖裁效率明顯比方案 3要低,所以放棄。對(duì)于方案 5,雖然條料利用率較高,但每沖裁一次都要翻料,導(dǎo)致效率相對(duì)較低,所以放棄。于是選擇方案 3為這次設(shè)計(jì)的最終排樣方案。查表,確定搭邊值兩工件間的搭邊: ;工件邊緣搭邊:ma2?; 按送料步距為: ma5.1?1DA?──沖裁件之間的搭邊值 )(5.3.0D──沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸;條料寬度 ????)2(baBD──沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸; 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文a──沖裁件與條料側(cè)邊之間的搭邊值Δ──板料剪裁時(shí)的下偏差b──條料與導(dǎo)板之間的間隙則 )(5.70).265(. mB??????確定后排樣圖如圖 3.2所示。圖 3.2排樣圖3.4.1、材料利用率排樣時(shí),在保證制件質(zhì)量的前提下,主要考慮如何提高材料的利用率(沖裁件的實(shí)際面積 A=7836.59 mm?)材料利用率 η 的計(jì)算沖裁單件材料的利用率按計(jì)算,即 %10bhn??A?式中:A──沖裁面積(包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料); n──一個(gè)沖距內(nèi)沖沖裁件數(shù)目;b──條料寬度;h──進(jìn)距。則 8.76%103.275????河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文查表(冷軋) ,擬選用 2.0mm×900mm×2000mm的鋼板,每張鋼板可剪裁為 28張條料(余下 26mm),每張條料可沖 784個(gè)工件,則 計(jì)算為:總?%10??LBA總總 ?式中: ──張板料上沖裁件總數(shù)目; L──板料長(zhǎng); B──總板料寬。則 一個(gè)歩距的材料利用率%36.74102903.784??總?η 為:η=A/Bs×100%=(7836.59/154×82)×100%=62.06%查板材標(biāo)準(zhǔn)《冷軋鋼板的尺寸》 (見(jiàn)附表二) ,選用 750×3000mm 的鋼板,采 用橫排,3.4.2、排樣方式 該沖壓件屬于大批量生產(chǎn)類(lèi)型,因此 不考慮多排或一模多件的方案。 排樣方式采用直排。這種排樣屬于有廢料排樣,模具沿工件全部外形進(jìn)行沖裁, 工件周邊都留有搭邊。這種排樣能保證沖裁件的質(zhì)量, 沖裁模壽命也長(zhǎng),但材料利用率稍低。 3.4.3、搭邊 經(jīng)查表《模具設(shè)計(jì)師(冷沖模) 》 (附表三),確定沖裁金屬材料的搭邊值: 兩工件間搭邊距:a=1.5mm,實(shí)際取:a=2mm; 側(cè)面搭邊距:a1=1.8mm,實(shí)際?。篴1=2mm; 條料寬度:B=(D+2a1)=(150+2X2)=154mm; 歩距:S=80+2=82mm3.5 壓力計(jì)算河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文3.5.1、沖裁力的計(jì)算F 沖=F 落料力 + F 沖孔力 F 落料力=1.3Fo≈Ltσb=387.11X2X450≈348.4 kN F 沖孔力=1.3Fo≈Ltσb=π23X2X450≈65.02 kNF 總沖孔力=2 F 沖孔力=2X65.02=130.04 kNF 沖=F 落料力+F 總沖孔力 =348.4+130.4=4
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上傳時(shí)間:2017-10-27
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- 關(guān) 鍵 詞:
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止動(dòng)件
沖壓
模具設(shè)計(jì)
工藝
分析
- 資源描述:
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3861 止動(dòng)件沖壓模具設(shè)計(jì)及工藝分析,止動(dòng)件,沖壓,模具設(shè)計(jì),工藝,分析
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