L型工件沖壓模具設(shè)計(jì)
L型工件沖壓模具設(shè)計(jì),工件,沖壓,模具設(shè)計(jì)
說明書
設(shè)計(jì)題目: L型工件沖壓模具設(shè)計(jì)
專業(yè)年級(jí): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化2011級(jí)
學(xué) 號(hào): 116708005
姓 名:
指導(dǎo)教師、職稱:
2015 年 05 月 27 日
目錄
摘要 I
Abstract II
1 引言 - 3 -
1.1本設(shè)計(jì)的目的與意義 - 1 -
1.2沖壓模具在國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況及存在問題 - 1 -
1.3課題應(yīng)解決的主要問題、指導(dǎo)思想和應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求 - 2 -
2產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)分析和構(gòu)成 - 2 -
2.1產(chǎn)品設(shè)計(jì) - 3 -
2.2制作圖及產(chǎn)品基本要求 - 3 -
2.3沖裁件的工藝分析 - 4 -
2.4確定工藝方案 - 4 -
3.計(jì)算沖裁力、壓力中心和選用壓力機(jī) - 5 -
3.1排樣方式的確定及材料利用率的計(jì)算 - 6 -
3.2計(jì)算沖裁力、卸料力 - 7 -
3.3壓力機(jī)的選用 - 8 -
3.4確定模具壓力中心 - 9 -
3.5沖裁模間隙與凸凹模刃口尺寸及公差的計(jì)算 - 10 -
4.設(shè)計(jì)需要的模具 - 12 -
4.1確定模具的結(jié)構(gòu) - 13 -
4.2橡膠的選用 - 14 -
4.3模柄的尺寸選用 - 16 -
4.4凸模的外形尺寸 - 17 -
4.5凸模強(qiáng)度校核 - 18 -
4.6落料凹模尺寸的計(jì)算 - 18 -
4.7定位零件 - 19 -
4.8卸料裝置 - 19 -
4.9模具的閉合高度 - 19 -
結(jié)束語(yǔ) - 19 -
參考文獻(xiàn) - 20 -
致謝 - 22 -
摘要
本設(shè)計(jì)壓模進(jìn)行了沖孔、落料級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)。文中簡(jiǎn)要概述了沖具目前的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢(shì)。對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了詳細(xì)工藝分析和工藝方案的確定。按照沖壓模具設(shè)計(jì)的一般步驟,計(jì)算并設(shè)計(jì)了本套模具上的主要零部件,如:凸模、凹模、凸模固定板、墊板、凸凹模、卸料板、擋料銷。模架采用標(biāo)準(zhǔn)模架,選用了合適的沖壓設(shè)備。設(shè)計(jì)中對(duì)工作零件和壓力機(jī)規(guī)格均進(jìn)行了必要的校核計(jì)算。如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)行可靠和沖壓產(chǎn)品大批量生產(chǎn)的需要。
關(guān)鍵詞:沖孔 落料 模具 復(fù)合模 沖壓
Abstract
The design of the punching and blanking multiple modulus design. This paper briefly outlined the Stamping Die current development status and trends. The product of a detailed analysis and the identification process. Stamping die design in accordance with the general steps to calculate and design the sets on the main mold parts, such as : punch and die, Punch plate, plate, Die plate and dump plates I. feet behind the salesand marketing is. Die-standard model planes, to choose a suitable stamping equipment. So the structure is designed to ensure reliable operation of die stamping products and mass production requirements.
Key words : Punching Drawing Blanking Mould & Die Progressive Die Stamping
1 引言
1.1本設(shè)計(jì)的目的與意義
隨著制造業(yè)的快速發(fā)展,將我國(guó)由“制造業(yè)大國(guó)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸圃鞓I(yè)強(qiáng)國(guó)”的呼聲越來越高。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)大的轉(zhuǎn)變,一定離不開沖壓技術(shù)的改進(jìn)提升。因?yàn)樵诎l(fā)達(dá)國(guó)家,沖壓產(chǎn)品的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)機(jī)床生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量,甚至可以用沖壓產(chǎn)品在機(jī)器中所占的比例來衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)的發(fā)展水平。
沖壓獲得的產(chǎn)品一般無需進(jìn)行切削加工,所以是一種節(jié)約能源的無(少)切削加工方法。相當(dāng)多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓加工零部件,如航空航天、機(jī)械制造、醫(yī)療、儀器儀表等行業(yè)。可以說,如果不采用沖壓工藝,,許多部門要提高生產(chǎn)率、提高質(zhì)量、降低成本簡(jiǎn)直是難以實(shí)現(xiàn)的。沖壓生產(chǎn)便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,生產(chǎn)率高,將來定會(huì)越來越受到重視!
本次模具設(shè)計(jì)是以08鋼為坯料的復(fù)合沖裁模。本套模具結(jié)構(gòu)緊湊,制造精度一班,零件是L型工件(大孔孔徑20mm,小孔孔徑10mm,中孔孔徑15mm),其圓角半徑17.5mm。主要制造工藝過程是落料、沖孔、切邊四大工序,最終生產(chǎn)出需要的工件。通過本次設(shè)計(jì),鍛煉了設(shè)計(jì)沖壓件的工藝過程和比較復(fù)雜的沖模的能力;鍛煉了運(yùn)用已學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),分析和解決生產(chǎn)中常見的產(chǎn)品質(zhì)量、工藝以及模具方面的問題的能力;了解了沖壓成型新工藝、新模具及其發(fā)展方向。這次設(shè)計(jì)是對(duì)之前所學(xué)知識(shí)的一次綜合運(yùn)用和考驗(yàn)。相信本次設(shè)計(jì)對(duì)以后自己從事沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)有很大的幫助。
1.2沖壓模具在國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況及存在問題
由于我國(guó)的模具行業(yè)起步較晚,,與國(guó)外相比,仍然有很大的差距,如產(chǎn)需矛盾、企業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)品水平低下等。此外模具行業(yè)的整體裝備水平也存在相對(duì)落后、利用率低下的現(xiàn)象。
隨著近年來我國(guó)模具行業(yè)的快速發(fā)展,已經(jīng)取得一些突破,如模具的加工方法迅速現(xiàn)代化、代表沖壓生產(chǎn)新趨勢(shì)的沖壓柔性制造單元(FMC)和沖壓柔性制造系統(tǒng)(FMS)在我國(guó)也已開始使用、一些國(guó)內(nèi)企業(yè)已經(jīng)普及二位CAD、并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、Euclid-IS等國(guó)際通用軟件。
當(dāng)前模具結(jié)構(gòu)與精度朝著兩個(gè)方面發(fā)展。一方面為了實(shí)現(xiàn)大批量自動(dòng)化生產(chǎn)的需要,沖模正向多工位、多用途、高效方向發(fā)展;另一方面,為了適應(yīng)市場(chǎng)的需求跟上時(shí)代潮流,現(xiàn)在產(chǎn)品更新?lián)Q代越來越快,各種快速成型方法和經(jīng)濟(jì)模具的設(shè)計(jì)和加工制造得以快速發(fā)展。
隨著時(shí)代的進(jìn)步,模具的設(shè)計(jì)與制造也更加現(xiàn)代化。我國(guó)不但能夠消化、應(yīng)用國(guó)外的有關(guān)軟件,一些企業(yè)甚至開始自行研發(fā)模具CAD/CAE/CAM軟件。
總之,為了更好的與國(guó)際接軌,我們應(yīng)該著力發(fā)展以下幾個(gè)方面
(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)
(2高速銑削加工
(3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
(4)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度
(5)模具自動(dòng)加工系統(tǒng)
整合各種資源,最大程度是實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)全局綜合優(yōu)化。優(yōu)化將從單一的成形環(huán)節(jié)向整個(gè)生產(chǎn)制造全過程發(fā)展
(6)重視復(fù)合化成形技術(shù)的發(fā)展
存在的問題:我國(guó)沖壓模具在數(shù)量,質(zhì)量,技術(shù)和研發(fā)能力方面與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求和發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大差距。一些關(guān)鍵核心技術(shù)仍然要靠從國(guó)外進(jìn)口,同時(shí)還面臨外國(guó)技術(shù)壟斷的尷尬局面。
1.3課題應(yīng)解決的主要問題、指導(dǎo)思想和應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求
本次課題設(shè)計(jì)來自于實(shí)際的生產(chǎn)和生活,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和技能,能夠熟悉模具開發(fā)、設(shè)計(jì)的思路和過程,提高搜索信息和查閱資料的能力,有利于養(yǎng)成獨(dú)立思考的習(xí)慣,提高分析和解決問題的能力,檢驗(yàn)一段時(shí)期來的學(xué)習(xí)效果,提高理論聯(lián)系實(shí)際的能力,為進(jìn)入社會(huì)大家堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
基本要求和主要內(nèi)容:零件所用的材料是08鋼。用到的沖壓工序有落料、沖孔和切邊。大批量生產(chǎn);根據(jù)要求設(shè)計(jì)合適的模具,以此提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。裝配圖0號(hào)圖紙一張以及所有非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖。
根據(jù)工藝分析選定模具種類,確定模具結(jié)構(gòu)型式;確定模具的壓力中心;確定模具閉合高度;凸、凹模和墊板等零件的強(qiáng)度計(jì)算。
解決問題:選擇合適的模具結(jié)構(gòu)類型,解決各工序刃口的設(shè)計(jì)。
2產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)分析和構(gòu)成
2.1產(chǎn)品設(shè)計(jì)
產(chǎn)品外觀圖如下2-1所示
圖2-1 零件圖
2.2制作圖及產(chǎn)品基本要求
該產(chǎn)品名為L(zhǎng)型工件;其產(chǎn)品所用材料為08鋼;為大批量生產(chǎn);所用材料厚度為2mm
工件尺寸如下圖所示:
產(chǎn)品整體要求光滑,所以在加工過程中不產(chǎn)生裂痕或起皺。表面粗糙度Ra12.5。標(biāo)注尺寸公差去IT14級(jí)精度。
2.3沖裁件的工藝分析
L型工件所用的材料為08剛,標(biāo)準(zhǔn):GB/T 699-1988
材料特性及使用范圍:08剛為極軟的碳素鋼,強(qiáng)度、硬度很低,而塑性和任性極高,具有良好的深沖、拉延等加工性能、焊接性能。
其力學(xué)性能:
抗拉強(qiáng)度σb (MPa):≥295
屈服強(qiáng)度σs (MPa):≥175
伸長(zhǎng)率 δ5 (%):≥30斷面
斷面收縮率 ψ (%):≥60
硬度:未熱處理<131HB
符合沖裁要求。由于工件相對(duì)簡(jiǎn)單,只有落料、沖孔兩個(gè)工序。將其外形視為落料需要沖的孔只有如圖的四個(gè)。未標(biāo)注尺寸公差為默認(rèn)公差I(lǐng)T14,尺寸精度要求較低,普通沖裁即可滿足要求。
2.4確定工藝方案
該工件的加工工程包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序,可以運(yùn)用如下三種工藝方案:
方案一:采用單工序模
方案二:采用級(jí)進(jìn)模
方案三:采用復(fù)合膜
單工序模的分析:?jiǎn)喂ば蚰V挥幸粋€(gè)工位,在沖床的一次行程中,只能完成一種沖壓基本工序的沖模。工件為大批量生產(chǎn)若用單工序模效率低下,所以不宜用單工序模。另外單工序模精度不太高,也達(dá)不到生產(chǎn)要求,由此來看采用級(jí)進(jìn)?;驈?fù)合膜。
級(jí)進(jìn)模的分析:是一種工位多、效率高的沖模。整個(gè)沖件的成形是在連續(xù)過程中逐步完成的。但是由于本次L型工件需要沖的孔較多,且是在幾個(gè)不同的位置,所以要好控制沖裁孔與外形相對(duì)位置精度就需要嚴(yán)格控制送料步距,為此常用兩種不同的類型:側(cè)刃定距的彈壓導(dǎo)板級(jí)進(jìn)模和用導(dǎo)正銷定位的級(jí)進(jìn)模。從整體來看級(jí)進(jìn)模需要多個(gè)工位沒有復(fù)合模效率高,而且級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸較大,制造較復(fù)雜,成本較高。
復(fù)合模的分析:是在壓力機(jī)的一次工作行程中,在模具同一部位同時(shí)完成數(shù)道分離工序的模具。它不存在定位時(shí)的定位誤差。優(yōu)點(diǎn)是:生產(chǎn)率高,不受送料誤差的影響,沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對(duì)位置精度較高,沖模的輪廓尺寸較小,適合應(yīng)用于大批量、高精度生產(chǎn)。復(fù)合模有正裝和倒裝兩種類型,各有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。正裝復(fù)合模適于沖制工件上孔與外形尺寸較小的工件,對(duì)于料厚較小的薄件能達(dá)到平整要求,尺寸精度較高。倒裝復(fù)合模沖孔廢料在凸凹模上有積累,需要安裝自動(dòng)撥料裝置。值得注意的是凸凹模壁厚太薄會(huì)導(dǎo)致凸凹模分裂,所以可以采用正裝復(fù)合模來提高凸凹模強(qiáng)度。
經(jīng)過以上分析比較工件的沖壓選用正裝復(fù)合模。
3.計(jì)算沖裁力、壓力中心和選用壓力機(jī)
3.1排樣方式的確定及材料利用率的計(jì)算
根據(jù)t=1.5mm,可以得知搭邊值為a=1.8,=2.0。
一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率為:
式中: A——一個(gè)步距內(nèi)沖件的面積
B——條料寬度
S——一個(gè)步距內(nèi)條料的面積
一張條料的材料利用率為:
式中: n——一張板料上沖件總數(shù)目(mm)
A——沖裁件面積(mm)
B——條料寬度(mm)
L——板材長(zhǎng)度(mm)
設(shè)計(jì)沖壓模具時(shí),先要設(shè)計(jì)條料排樣圖,從工件形狀等因素綜合分析,采用直排式比較好,如圖所示:
圖3-1 排樣圖
利用CAD計(jì)算出其沖裁件面積為:
下偏差=1.0mm條料寬度B== 54.6
步距A= 32+2.0=34mm
一個(gè)步距的材料利用率為87.5%。
3.2計(jì)算沖裁力、卸料力
由表查得=260~360MPa,取=310Mpa
由表查得:脫卸系數(shù)K1=0.05
推出系數(shù)K2=0.06
沖裁總壓力的確定:
沖孔周邊尺寸:L=78+60+36+24+42+π18=265.12
沖孔的沖裁力為F沖孔=1.3L t=1.3×265.12×300×1.5=15509N
式中t——沖裁厚度
—材料的抗剪強(qiáng)度
落料:L1=78+60+36+24+42+π18=296.52mm
落料力 F落料=1.3×296.52×300×1.5=173464N
F=F沖孔+F落料=15509+173464=188973N
由《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.10,取故
=0.0045×15509=69790N=69KN
(3-6)
《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》取=0.055 故
F推=0.055×173464=9540.52N
總壓力=F++F推=342.93KN
3.3壓力機(jī)的選用
壓力機(jī)選用的標(biāo)準(zhǔn)為:
(1)壓力機(jī)的行程的多少,應(yīng)該能保證成行零件的取出與毛坯的放進(jìn)。
(2)壓力機(jī)工作臺(tái)面的尺寸應(yīng)大于沖模的平面尺寸,且還須留有安裝固定的余地,但是過大的工作平面上安裝小尺寸的沖模對(duì)工作臺(tái)的受力是不利的。壓力機(jī)工作臺(tái)面的尺寸大于壓力機(jī)滑塊底面積, 壓力機(jī)滑塊底面積必須大于模具的尺寸,所以只須考慮壓力機(jī)滑塊底面積的大小.
(3)所選的壓力機(jī)的封閉高度應(yīng)與沖模的封閉高度相適用。
模具的閉合高度H0是指上模在最低的工作位置時(shí),下模座的底面到上模座的頂面的距離。壓力機(jī)的閉合高度H是指滑塊在下死點(diǎn)時(shí),工作臺(tái)面到滑塊下端面的距離。大多數(shù)壓力機(jī),其連桿長(zhǎng)短能調(diào)節(jié),也即壓力機(jī)的閉合高度可以調(diào)整,故壓力機(jī)有最大閉合高度Hmax和最小閉合高度Hmin。
設(shè)計(jì)模具時(shí),模具閉合高度H0得數(shù)值應(yīng)滿足下式
Hmax-5mm≥H0≥Hmin+10mm
無特殊情況H0應(yīng)取上限值,即最好取在:H0≥Hmin+1/3L,這是為了連桿調(diào)節(jié)過長(zhǎng),羅紋接觸面積過小而被壓壞。如果模具閉合高度實(shí)在太小,可以在壓床臺(tái)面上加墊板。
表3-1 壓力機(jī)的參數(shù)表:
型號(hào)
參數(shù)
公稱力/kN
450
標(biāo)稱行程/mm
3.2
滑塊行程/mm
120
滑塊行程次數(shù)/次.min-1
80
最大封閉高度/mm
270
封閉高度調(diào)節(jié)/ mm
60
滑塊中心線至床身距離/ mm
225
工作臺(tái)尺寸/(前后/mm×左右/mm)
440×810
工作臺(tái)孔尺寸/mm
150
模柄孔尺寸/(直徑/mm×深度/mm)
50×60
電動(dòng)機(jī)功率/kW
5.5
即選取型號(hào)為J23- 16的開式固定臺(tái)壓力機(jī)。
3.4確定模具壓力中心
沖模對(duì)工件施加的沖壓力合力的中心稱為沖壓壓力中心。要使沖壓模具正常地工作,必須使壓力中心與模柄的中心線相重合,否則會(huì)使沖模壓力機(jī)滑塊歪斜,引起凸、凹模間隙不均,使導(dǎo)向零件加速磨損,降低模具的壽命,甚至?xí)饓毫C(jī)導(dǎo)軌的磨損加重,損壞壓力機(jī)。
壓力中心的確定原則:
(1) 簡(jiǎn)單形狀工件的壓力中心:具有中心對(duì)稱的工件,其壓力中心與重心重合。凡是質(zhì)量分布均勻,具有中心對(duì)稱形狀的沖栽件,其壓力中心與重心相重合。此時(shí)的壓力中心均位于工件輪廓圖形的幾何中心。
(2)形狀復(fù)雜的零件,多孔沖模,級(jí)進(jìn)模的壓力中心可用解析法求出沖模壓力中心。以拍樣圖左下角為坐標(biāo)原點(diǎn)建立坐標(biāo)軸(橫軸為x軸、豎軸為Y軸)
為了使壓力機(jī)和模具能夠平穩(wěn)、正常的工作作業(yè),應(yīng)當(dāng)讓模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心線相重合。
本工件壓力中心與幾何中心不重合,所以要算出其壓力中心。
X0=
Y0=
式中 X1、X2、····Xn——各圖形沖裁力的X軸坐標(biāo);
Y1、Y2、····Yn——各圖形沖裁力的Y軸坐標(biāo);
X0==150.51mm
Y0= =51.87mm
壓力中心的坐標(biāo)為:(150.51,51.87)
3.5沖裁模間隙與凸凹模刃口尺寸及公差的計(jì)算
在復(fù)合模中,凸凹模的刃口尺寸和公差,直接關(guān)系到?jīng)_裁件的尺寸精度。另外,模具的合理間隙也需要靠凸凹模尺寸和公差來保證。所以設(shè)計(jì)合理的間隙值和凸凹模刃口尺寸關(guān)系到復(fù)合模設(shè)計(jì)的成敗。
沖裁工件中含有圓角、毛刺、光面、毛面四個(gè)部分。經(jīng)過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)落料件的光亮帶處于大端尺寸,沖孔件的光亮帶處于小端尺寸。落料件的大端(光面)尺寸等于凹模尺寸,沖孔件的小端(光面)尺寸等于凸模尺寸。
計(jì)算原則是:
1.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,即沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來取得。
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,沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來取得。
2.根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(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),凸模基本尺寸則取接近或等于工件孔的最大極限尺寸。模具磨損預(yù)留量與工件制造精度有關(guān)。
用x、表示,其中為工件的公差值,x為磨損系數(shù),其值為0.5~1.0,根據(jù)工件制造精度進(jìn)行選?。汗ぜ菼T10以上x=1;工件精度IT11~IT13,x=0.75;工件精度IT14,x=0.5.
3.沖裁(設(shè)計(jì))間隙一般選用最小合理間隙值(Zmin)。
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,其制造偏差值可按IT6~IT7級(jí)來選??;對(duì)于形狀復(fù)雜的刃口制造偏差可按工件相應(yīng)部位公差的1/4來選取;對(duì)于刃口磨損后無變化的制造偏差值可取工件相應(yīng)部位公差值的1/8來選取。
工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差。
凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算與加工方法有關(guān),基本可以分為三類:
1)A類 隨模具刃口的磨損,零件尺寸逐漸增大,如圖中尺寸A
2)B類 隨模具刃口的磨損,零件尺寸逐漸減小,如圖中尺寸B
3)C類 隨模具刃口的磨損對(duì)零件尺寸基本無影響,如圖中尺寸C
分開加工時(shí)凹模與凸模的間隙純靠加工精度保證,多用于圓形制件的加工。故采用凸模于凹模分別加工的方法加工。因?yàn)闆_裁件的尺寸公差為默認(rèn)公差I(lǐng)T14級(jí)。所以我們應(yīng)該將凹模的精度比制件高兩級(jí)為IT12級(jí)。由表查得:
凹模和凸模的最大間隙=0.240mm 工件公差=0.62 磨損系數(shù)X=0.5
落料:
刃口初始用間隙值查<<沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)>>表2.5 Zmin=0.246mm Zmax=0.360mm
查的標(biāo)準(zhǔn)公差值=0.016mm =0.025mm
== (3-15)
== (3-16)
校核:Zmax -?Zmin =0.114mm+=0.041,滿足間隙公差條件
同理,落料模尺寸;
=
=
校核:Zmax -?Zmin =0.114mm+=0.034,滿足間隙公差條件
4.設(shè)計(jì)需要的模具
4.1確定模具的結(jié)構(gòu)
模具的連接與固定零件有模柄、固定板、墊板、銷釘、螺釘?shù)?。這些模具的連接與固定零件有模柄、固定板、墊板、銷釘、螺釘?shù)冗@些零件大多有國(guó)家準(zhǔn),設(shè)計(jì)時(shí)可按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選用。
模具的零部件,根據(jù)在模具中的功能和特點(diǎn),可以分成兩類:
⑴工藝零件:這類零件直接參與完成工藝過程并和毛坯直接發(fā)生作用。
⑵結(jié)構(gòu)零件:這類零件不直接參與完成工藝過程,也不和毛坯直接發(fā)生作用。
根據(jù)以上分析出的工藝方案,模具結(jié)構(gòu)應(yīng)采用前后送料、擋料銷定距、彈性卸料裝置正裝式?jīng)_裁結(jié)構(gòu)形式。模架應(yīng)該用中間導(dǎo)柱的模架。鑒于工件料厚為2mm,相對(duì)較薄,卸料力也較小,可采用彈性卸料裝置,復(fù)合模生產(chǎn)。
由于本次加工制作的工件尺寸較小,所以這次我們選用中小型的模具即可滿足要求。
零件名稱
選用材料牌號(hào)
熱處理
硬度HRC
上、下模座
HT200
模柄
Q275
導(dǎo)柱
15
58~62
導(dǎo)套
15
58~62
凸、凹模固定板
Q275
打料桿
Q235
卸料板
Q235
導(dǎo)尺
45
淬火
擋料銷
T8A
淬火
52~56
導(dǎo)正銷、定位銷
T8A
淬火
52~56
墊板
T8A
淬火
54~58
螺釘
45
頭部淬火
43~48
銷釘
45
淬火
43~48
推桿
45
淬火
43~48
頂桿
45
淬火
43~48
推板
45
淬火
43~48
頂件塊
45
淬火
43~48
凸模
T8A
淬硬
58~62
凹模
T8A
淬硬
60~64
對(duì)于凸模和凹模材料的選用主要滿足以下幾點(diǎn):凸模和凹模材料要有一定的硬度,而且材料的耐磨性要高,進(jìn)行沖裁時(shí)才能達(dá)到要求。
4.2橡膠的選用
橡膠在模具中多應(yīng)用于彈頂機(jī)構(gòu)和卸料裝置中。
常用橡膠的力學(xué)性能如表3-3
牌號(hào)
伸長(zhǎng)率()/%
永久變形()/%
1120
250
35
1130
300
35
1140
350
35
1250
400
30
3001
250
25
表3-3
(1)橡膠產(chǎn)生的壓力P:
P=Fq
式中 F——橡膠的橫截面積
q——與橡膠壓縮量有關(guān)的單位壓力,一般情況下我們?nèi)=2~2Mpa
橡膠高度之計(jì)算。我們?cè)谶x擇它,除了需要滿足工藝方面的要求和模具結(jié)構(gòu)方面設(shè)計(jì)要求外,橡膠能夠承受的最大壓縮量為其正常情況下高度的35%~45%,也就是
h1=(0.35~0.45)H
(2)橡膠預(yù)壓縮量h預(yù)為:
h預(yù)=(0.1~0.15)H
其工作的量程h工=h1-h預(yù)=(0.25-0.3)H
(3)截面尺寸的計(jì)算
如果一直P、q,則截面面積F=P/q
D=
根據(jù)以上分析,對(duì)于卸料裝置選擇用牌號(hào)為1140的橡膠較為可靠,而對(duì)于推薦裝置則選用牌號(hào)為1250的橡膠較為可行。
4.3模柄的尺寸選用
類型及應(yīng)用場(chǎng)合:
旋入式:圖10a)所示,通過螺紋與上模座連接,為防止松動(dòng),常用防轉(zhuǎn)螺釘緊固。這種模柄裝拆方便,但模柄軸線與上模座的垂直度較差,多用于有導(dǎo)柱的小型沖模。
壓入式:圖10b)所示,它與模座孔采用過渡配合H7/m6,并加銷釘防轉(zhuǎn)這種模柄可較好保證軸線與上模座的垂直度。適用于各種中、小型沖模,生產(chǎn)中最常用。
凸緣式:圖10c)所示,用3~ 4個(gè)螺釘固定在上模座的窩孔內(nèi),模柄的凸緣與上模座的窩孔采用H7/n6過渡配合。多用于較大型的模具。
槽型模柄和通用模柄:圖10d)、e)所示,均用于直接固定凸模,也稱為帶模座的模柄,它更換凸模方便,主要用于簡(jiǎn)單模。
模柄的選用:首先應(yīng)根據(jù)模具的大小及零件精度等方面的要求,確定模柄的類型,然 后根據(jù)所選壓力機(jī)的模柄孔尺寸確定模柄的規(guī)格。選擇模柄時(shí)模柄安裝直徑d和長(zhǎng)度L,應(yīng)與滑塊模柄孔尺寸相適應(yīng)。模柄直徑取與模柄孔相等,采用間隙配合H7/n6,模柄長(zhǎng)度不得大于壓力機(jī)滑塊里模柄孔的深度一般小5mm~10mm。根據(jù)選擇的壓力機(jī)型號(hào)尺寸,模柄選擇壓入式模柄5055
總長(zhǎng)
50mm長(zhǎng)
54mm長(zhǎng)
52mm長(zhǎng)
64mm長(zhǎng)
105 mm
55 mm
37 mm
3 mm
10 mm
其他連接零件的選取
墊板厚度?。?2mm 材料:45鋼
凸模固定板厚度?。?4mm 材料:45鋼
卸料板厚度取:20mm 材料:HT200
4.4凸模的外形尺寸
對(duì)采用彈性卸料板的沖裁模,其凸模的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定。這里需要考慮凸模固定板厚度,卸料板厚度,導(dǎo)板厚度,凸模進(jìn)入凹模深度,以及由凸模修模量和在模具閉合狀態(tài)下固定板與卸料板間的安全距離等因素需要增加的長(zhǎng)度h取19mm(一般h取15~20mm)
其中初定:
凸模固定板
卸料板厚
導(dǎo)尺厚度
24mm
20mm
3mm
則L=24+20+3+19=66mm
總長(zhǎng)
9mm圓柱長(zhǎng)
13圓柱長(zhǎng)
15mm圓柱長(zhǎng)
刃口偏差(mm)
66mm
42mm
20mm
4mm
上0 下0.02
4.5凸模強(qiáng)度校核
在一般情況下,凸模的剛度和強(qiáng)度是足夠的,不必進(jìn)行強(qiáng)度校核。但是對(duì)于特別細(xì)長(zhǎng)的凸?;蛲鼓5慕孛娉叽绾苄《鴽_裁的板料厚度較厚時(shí),則必須進(jìn)行承壓能力和抗縱彎曲能力的校核。其目的是檢查其凸模的危險(xiǎn)斷面尺寸和自由長(zhǎng)度是否滿足要求,以防止凸??v向失穩(wěn)和折斷。
1) 凸模壓應(yīng)力校核
對(duì)圓形有導(dǎo)向凸模承壓強(qiáng)度校核公式: (4-2)
式中 ---沖壓材料的抗剪強(qiáng)度(MPa)
---凸模材料的許用壓應(yīng)力(MPa)
材料為Cr12MoV,許用壓應(yīng)力為1.2×103Mpa,抗剪強(qiáng)度為1 N/mm2
d=4mm
因此凸模承壓能力滿足要求。
4.6落料凹模尺寸的計(jì)算
凹模高度 H=Kb (mm)
凹模壁厚 c=(1.5~2)H (30~40mm) 對(duì)于多孔凸模,刃與刃之間的距離,應(yīng)滿足強(qiáng)度要求,可按復(fù)合模的凸凹模最小壁厚進(jìn)行設(shè)計(jì)。查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2.27復(fù)合模的凸凹模最小壁厚:當(dāng)t=2時(shí),凹模的最小壁厚為4.9mm.
式中b---沖壓件最大外形尺寸
K---系數(shù)
凹模高度H取30mm
凸凹模的材料選用:根據(jù)沖裁零件加工強(qiáng)度,變形抗力大,模具承受載荷增加,刃口部位磨損加快,且生產(chǎn)批量為大批量,則考慮選用合金含量高,耐磨性好的材料。凸模為Cr12MoV,凹模為T10A。
Cr12MoV鋼有高淬透性,可用來制造斷面較大,形狀復(fù)雜,經(jīng)受較大沖擊負(fù)載的各種模具,熱處理硬度為HRC61~63。
4.7定位零件
為了保證模具正常工作和沖出合格沖裁件,必須保證坯料或工序件對(duì)模具的工作刃口處于正確的相對(duì)位置,即必須定位。
條料在模具送料平面中必須有兩個(gè)方向的限位:一是在與送料方向垂直的方向上限位,保證條料沿正確的方向送進(jìn),稱為條料橫向定位或送進(jìn)導(dǎo)向;二是在送料方向上的限位,控制條料一次送進(jìn)的距離(步距),稱為條料縱向定位或送料定距。對(duì)于塊料或工序件的定位,基本上也是在兩個(gè)方向上的限位。
1)條料橫向定位裝置:采用導(dǎo)料板進(jìn)行導(dǎo)料,經(jīng)行橫向定位。
2)條料縱向定位裝置:第一工位采用定位孔保證定位。
4.8卸料裝置
卸料板載級(jí)進(jìn)模中是一個(gè)非常重要的零件,不僅卸料,還起導(dǎo)正凸模,平壓材料的作用。卸料可分為剛性和彈性卸料裝置兩種形式,依模具結(jié)構(gòu)來選擇。本次設(shè)計(jì)中為級(jí)進(jìn)模,易采用彈性卸料裝置。彈性卸料裝置卸料力較小,所得質(zhì)量較好,平直度較高采用外螺紋式卸料螺釘。
4.9模具的閉合高度
模具的閉合高度H模 是指模具在最低工作位置時(shí),上、下模之間的距離。為使模具正常工作,模具閉合高度必須與沖床的閉合高度相適應(yīng)。[2]應(yīng)介于沖床最大和最小閉合高度之間: H最大-5≥H?!軭最小+10
H模 =50+12+24+20+19+3+30+60=217mm
結(jié)束語(yǔ)
畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束,在徐洪煙老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下,我理解了模具設(shè)計(jì)的總體思路,提高了我查閱文獻(xiàn)的能力、計(jì)算與分析能力、CAD制圖能力等。
拿到題目后,積極搜集資料,讓我對(duì)沖壓復(fù)合膜模有了更全面的了解。凸、凹模刃口計(jì)算,需要基本尺寸和公差等級(jí)耐心的去查找的。二維圖CAD的繪制讓我對(duì)軟件的操作更加熟練,掌握的更加全面。當(dāng)然,導(dǎo)師也指出了我繪圖中沒注意到的問題,我一次一次的修改、又懂得了不少繪圖的細(xì)節(jié)。
通過模具設(shè)計(jì)把大學(xué)期間學(xué)習(xí)的《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》、《AutoCAD 2007計(jì)算機(jī)繪圖實(shí)用教程》、《機(jī)械制圖》、《互換性與測(cè)量技術(shù)》、《機(jī)械制造工藝學(xué)》等結(jié)合了起來。此次設(shè)計(jì)不足之處是沒有制作沖壓動(dòng)畫,還有很多細(xì)節(jié)做得不是足夠好。雖然我的設(shè)計(jì)還有許多不足之處,但我看到自己認(rèn)真去做設(shè)計(jì)還是很開心的,因?yàn)檫@個(gè)設(shè)計(jì)過程是自己一步一步走過來的,考察了我對(duì)所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用。
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致謝
大學(xué)生活即將結(jié)束?;仡檸啄陙淼膶W(xué)習(xí)和工作,首先要感謝的是各位尊敬的老師們對(duì)我們的不倦的教導(dǎo)、殷切的關(guān)懷和幫助。
在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中,我的指導(dǎo)老師給予了精心的指導(dǎo)。從課題的選擇、方案的確定到設(shè)計(jì)的最后完成都給予了我悉心的指導(dǎo)。他淵博的學(xué)術(shù)知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和待人以誠(chéng)的寬廣胸懷使我受益匪淺,必將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生巨大的影響。在此向他致以誠(chéng)摯的謝意!
在幾年的學(xué)習(xí)工作中,圖書館和實(shí)驗(yàn)室及實(shí)習(xí)工廠為我們提供了諸多方便的條件,在此衷心的向各位老師表示感謝。感謝全體老師和同學(xué)們的熱情幫助和支持!
最后,特別感謝我的父母和家人在我的求學(xué)生涯中給予我的鼓勵(lì)和愛護(hù),是他們的大力支持使我順利完成學(xué)業(yè),感謝所有關(guān)心過我的朋友們!
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