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接線端子沖壓工藝與模具設(shè)計
1 緒論
模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備,被稱為“工業(yè)之母”。75%的粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件、50%的精加工零件由模具成型,絕大部分塑料制品也由模具成型。作為國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè),模具涉及機械、汽車、輕工、電子、化工、冶金、建材等各個行業(yè),應用范圍十分廣泛。
改革開放以來,隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展,市場對模具的需求量不斷增長。近年來,模具工業(yè)一直已15%左右的增長速度快速發(fā)展,模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化,除了國有專業(yè)模具廠外,集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”;廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè),科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心;中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。
隨著與國際接軌的腳步不斷加快,市場競爭的日益加劇,人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一,模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志,并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。
中國模具生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三,但設(shè)計制造水平在總體上要比德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達國家落后許多,也比英國、加拿大、西班牙、葡萄牙、韓國、新加坡等國落后。其差距主要表現(xiàn)在下列六方面。
(1)國內(nèi)自配率不足80%,其中中低檔模具供過于求,中高檔模具自配率不足60%。
(2)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進出口結(jié)構(gòu)都不夠合理。中國模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間(分廠),專業(yè)模具廠也大多數(shù)是“大而全”、“小而全”的組織形式。國外模具企業(yè)大多是“小而?!薄ⅰ靶《?。中國模具自產(chǎn)自配比例高達50%以上,國外70%以上是商品模具。國內(nèi)模具總量中屬大型、精密、復雜、長壽命模具的比例只有30%左右,國外在50%以上。2003年模具進出口之比為4:1,進出口相抵后的凈進口為10.3億美元,是凈進口量最大的國家。
(3)模具產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝水平總體上比國際先進水平低許多,而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進水平長許多。產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復雜程度上;工藝水平低主要表現(xiàn)在設(shè)計、加工、工藝裝備等方面。
(4)開發(fā)能力弱,經(jīng)濟效益欠佳。中國模具企業(yè)技術(shù)人員比例較低,水平也較低,不重視產(chǎn)品開發(fā),在市場中常處于被動地位。國內(nèi)每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右,而模具工業(yè)發(fā)達國家大多是15~20萬美元,有的甚至達到25~30萬美元。由此而來的是中國模具企業(yè)經(jīng)濟效益差,大都微利,國有企業(yè)總體虧損,缺乏后勁。
(5)模具標準化水平和模具標準件使用覆蓋率低。國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達70%以上,國內(nèi)模具標準件使用覆蓋率只有45%左右。
(6)與國際先進水平相比,模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)。管理落后易被忽視,國內(nèi)大多數(shù)模具企業(yè)還沿用過去作坊式粗放經(jīng)營管理模式,真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的還不多。
發(fā)展戰(zhàn)略與重點 :
(1)在信息社會和經(jīng)濟全球化不斷發(fā)展的過程中,模具行業(yè)發(fā)展趨勢主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復雜及更經(jīng)濟快速方面發(fā)展,技術(shù)含量不斷提高;模具生產(chǎn)向著信息化、數(shù)字化、無圖化、精細化、自動化方面發(fā)展;模具企業(yè)則向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)品品牌化、經(jīng)營國際化方向發(fā)展。
(2)為此,“十一五”期間我們要積極培育模具大市場,以汽車、電子信息、家電和辦公設(shè)備、機械和建材等模具主要用戶行業(yè)為主要服務對象,以優(yōu)質(zhì)服務為宗旨,縮小與先進國家之間的差距,搞好模具工業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和創(chuàng)新,通過信息化和數(shù)字化來提升行業(yè)水平。
(3)此外,還要加快模具企業(yè),尤其是國有企業(yè)的體制改革和機制轉(zhuǎn)換的步伐;加快模具生產(chǎn)標準化、專業(yè)化和商品化的發(fā)展,大力增加大型、精密、復雜等技術(shù)含量高的中高檔模具的比例;加強國際交流與合作,實施“走出去”戰(zhàn)略,鼓勵出口;支持東北老工業(yè)基地和西部地區(qū)模具工業(yè)的發(fā)展;培育具有較強開發(fā)力量和水平的模具生產(chǎn)基地及能與世界一流企業(yè)相抗衡的大企業(yè);努力提高企業(yè)管理水平,促進模具標準件上品種、上水平、上規(guī)模;逐步建立起適應中國國情的模具科研設(shè)計、人才培訓和生產(chǎn)體系,不但要使中國進一步成為模具生產(chǎn)大國,更要逐步成為模具生產(chǎn)強國。
(4)隨著國民經(jīng)濟總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展,各行各業(yè)對模具的需求量越來越大,技術(shù)要求也越來越高。雖然模具種類繁多,但其發(fā)展重點應該根據(jù)需要量大、技術(shù)含量高、代表發(fā)展方向、出口前景好的原則來選擇。所選擇的產(chǎn)品,必須是目前已有一定基礎(chǔ),并有條件、有可能發(fā)展起來的。對于技術(shù)發(fā)展重點,則要看國際發(fā)展趨勢,以及中國具體情況,也應該是既代表發(fā)展方向,又可能發(fā)展起來的技術(shù)。
(5)多工位級進模和精沖模代表了沖壓模具的發(fā)展方向,其精度要求和壽命要求極高,主要為電子信息產(chǎn)業(yè)、汽車、儀器儀表、電機電器等配套。這兩種模具,國內(nèi)已有相當基礎(chǔ),并引進了國外技術(shù)設(shè)備,個別企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品已達到世界水平,但大部分企業(yè)仍有較大差距,總量也供不應求,進口較多。
(6)多工位級進模的使用可以減少沖壓設(shè)備和模具數(shù)量,從而提高生產(chǎn)效率,降低產(chǎn)品的成本,增加產(chǎn)品在市場中的競爭力,為企業(yè)帶來更大的效益。
(7)現(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)、資金密集型的行業(yè)。它作為重要的生產(chǎn)裝備行業(yè)在為各行各業(yè)服務的同時,也直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)服務。由于模具生產(chǎn)要采用一系列高新技術(shù),如CAD/CAE/CAM/CAPP等技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、激光技術(shù)、逆向工程和并行工程、快速成型技術(shù)及敏捷制造技術(shù)、高速加工及超精加工技術(shù)等等,因此,模具工業(yè)已成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個重要組成部分,有人說,現(xiàn)代模具是高技術(shù)背景下的工藝密集型工業(yè)。模具技術(shù)水平的高低,在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力,因此已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志。
(8)模具工業(yè)是無以倫比的"效益放大器"。用模具加工產(chǎn)品大大提高了生產(chǎn)效率,而且還具有節(jié)約原材料、降低能耗和成本、保持產(chǎn)品高一致性等特點。因此模具被稱為"效益放大器",在國外,模具被稱為"金鑰匙"、"進入富裕社會的原動力"等等。從另一個角度上看,模具是人性化、時代化、個性化、創(chuàng)造性的產(chǎn)品。更重要的是模具發(fā)展了,使用模具的產(chǎn)業(yè)其產(chǎn)品的國際競爭力也提高了。據(jù)國外統(tǒng)計資料,模具可帶動其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的比例大約是1:100,即模具發(fā)展1億元,可帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)100億元。
連續(xù)模具有以下特點:
(1)連續(xù)模是多工序沖模。在一副模具內(nèi),可以包括沖裁、彎曲、成形和拉伸等多種多道工序,具有比復合模更高的勞動生產(chǎn)率。
(2)連續(xù)模具有操作安全這樣一個顯著特點,因為手不必進入危險區(qū)域。
(3)因為工序可以分散,不必集中在一個工位,不存在符合?!白钚”诤瘛钡膯栴},因而模具強度較高,壽命較長。
(4)連續(xù)模易于自動化,包括自動送料,自動出件,自動疊片。
(5)連續(xù)模工件和廢料均往下漏,因而可以采用高速壓力機生產(chǎn)。
(6)使用連續(xù)模可以減少壓力機,車間面積,半制品運輸及倉庫面積。
(7)連續(xù)模較難保持內(nèi)、外行相對位置的一致性,其原因是內(nèi)、外形是逐次沖出的,每次沖壓都有定位誤差。但內(nèi)、外形相對位置精度要求高的零件,有時不一定是全部輪廓有這樣的要求,可能只是部分的。碰到這種情況,可以在沖內(nèi)形的同一工位上,把這部分輪廓同時沖出,從而保證零件的要求。
2 零件介紹
2.1零件圖及技術(shù)參數(shù)
材料:不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)
厚度:1mm
產(chǎn)品批量:大批量
圖2-1 零件圖
不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)各項參數(shù)如表2.1:
表2-1 不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)參數(shù)
抗拉強度
屈服點
伸長率
540
205
40
2.2零件工藝性分析
由于零件圖上尺寸沒標注公差,所以按IT14計算符合一般沖壓經(jīng)濟要求,取模具精度為IT11.
零件材料為不銹鋼(1Cr18Ni9Ti),能夠進行一般沖壓加工,在市場上也容易買到這種材料,價格適中。
該制件形狀簡單,如采用單工序模具生產(chǎn),則需要剪條料、落料、沖孔等工序,使用多套模具,且占用設(shè)備多,生產(chǎn)周期較長,故采用級進模具生產(chǎn)。提高生產(chǎn)率,且便于對工藝資料、生產(chǎn)等方面的管理。
2.3排樣設(shè)計
⒈零件圖尺寸標注轉(zhuǎn)化(按入體原則轉(zhuǎn)化)
轉(zhuǎn)化前 轉(zhuǎn)化后
圖2-2 尺寸轉(zhuǎn)化后零件圖
從零件本身的特點、條料的特性和模具的結(jié)構(gòu)總體分析: 將零件的成形分布在5個工位上完成,選定條料的送進方向為由右至左, 依次將零件四周余料切除,通過第一工位側(cè)刃沖出工藝定位口及導正銷孔,便于后續(xù)工位準確定位,根據(jù)切除余料位置合理布局浮升銷位置,條料送進時采用兩側(cè)導板做導向,增加了導向精度。
通過對零件進行工藝分析,提出以下工序排樣方案:
圖2-3 工序排樣圖
第一步:側(cè)刃沖裁(兩側(cè))、沖導正銷孔、沖2小孔。第二步~第四步:依次沖出零件內(nèi)、外異型孔。第五步:落料,將制件與載體切斷。
條料及導尺間距的計算:
步距S的確定:
S=L+a=27+4.5=31.5mm
條料寬度: (2-1)
導尺間距離: (2-2)
導尺間側(cè)刃沖裁后距離: (2-3)
式中 L—沖件垂直于送料方向尺寸;
n—側(cè)刃數(shù);
b—側(cè)刃沖裁的條邊寬度;
y—沖切后條料寬度與導尺間間隙;
a—側(cè)搭邊的最小值;
z—導尺與條料間隙;
B—條料寬度;
—導尺間起始距離;
—導尺間側(cè)刃沖裁后距離;
本設(shè)計中取n=2 b=1.5 y=0.1 a=4.5 z=0.5
經(jīng)計算得:B=37.75mm 考慮到導正銷孔位置為使側(cè)刃凸模與導正銷孔沖頭不發(fā)生干涉,取B=43mm
單步距材料利用率的計算:經(jīng)軟件計算零件面積
3 工藝計算
3.1工藝與設(shè)計計算
(1) 沖裁力的計算
對于普通平刃刃口的沖裁
(3-1)
式中:
F—沖裁力(N)
L—沖裁件周長(mm)
t—板料厚度(mm)
—材料的抗剪強度(MPa)(?。?
K—系數(shù)(取K=1.3)
總共有9處沖裁
通過軟件計算各沖裁區(qū)周長為L(mm):
(其中L1為導正銷孔輪廓,L2、L3側(cè)刃輪廓,L4~L9異形孔輪廓,L10為φ2孔)
44.15 6.28
沖裁力:
(3-2)
(3-3)
(3-4)
(3-5)
(2)壓力中心的確定:
(3-6)
求得X0=12.7 Y0=-0.11
所以壓力中心位置為(12.11,0.11)
圖3-1 壓力中心
3.2凸、凹模尺寸計算
(1)凸、凹模分開加工:代表示例—導正銷孔尺寸
刃口計算:未標注公差按IT14級,查得,,
由于
故取
所以
長度的計算:根據(jù)固定板、橡膠、卸料板厚度等確定凸模長度,具體尺寸如下:
圖3-2導正銷孔凸模、凹模
(2)凸模與凹模配合加工—異型孔刃口尺寸的計算:
由于工件形狀復雜,為保證凸、凹模間一定的間隙值,必須嚴格限制沖模制造公差,因此,造成沖模制造困難。對于沖制薄材料(因Zmax與Zmin的差值很?。┑臎_模,或沖制復雜形狀工件的沖模,或單件生產(chǎn)的沖模,常常采用凸模與凹模配合的加工方法。
配作法就是先按設(shè)計尺寸制出一個基準件(凸?;虬寄#缓蟾鶕?jù)基準件的實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是模具的間隙由配制保證,工藝比較簡單,并且還可放大基準件的制造公差,使制造容易。設(shè)計時,基準件的刃口尺寸及制造公差應詳細標注,而配作件上只標注公稱尺寸,不注公差,但在圖紙上注明:“凸(凹)模刃口按凹(凸)模實際刃口尺寸配制,保證最小雙面合理間隙值Zmin”。
采用配作法,計算凸?;虬寄H锌诔叽纾紫仁歉鶕?jù)凸?;虬寄Dp后輪廓變化情況,正確判斷出模具刃口各個尺寸在磨損過程中是變大,變小還是不變這三種情況,然后分別按不同的公式計算。
1)凸?;虬寄Dp后會增大的尺寸——第一類尺寸A;
落料凹模或沖孔凸模磨損后將會增大的尺寸,相當于簡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的公式。
第一類尺寸: (3-7)
2)凸?;虬寄Dp后會減小的尺寸——第二類尺寸B;
沖孔凸?;蚵淞习寄Dp后將會減小的尺寸,相當于簡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如下。
第二類尺寸: (3-8)
3)凸?;虬寄Dp后會基本不變的尺寸——第三類尺寸C;
凸?;虬寄T谀p后基本不變的尺寸,不必考慮磨損的影響,相當于簡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如下。
第三類尺寸: (3-9)
式中 —基準件尺寸,單位為;
—相應的工件極限尺寸,單位為;
—工件公差,單位為;
—基準件制造偏差,單位為,當刃口尺寸公差標注形式為(或)時, ,當標注形式為時, 。
①側(cè)刃孔刃口的計算:
圖3-3側(cè)刃尺寸圖
所有尺寸都為B類尺寸:
②第一異形孔刃口尺寸的計算:
圖3-4 第一異形孔尺寸
其中A類尺寸:R10.2,其余為B類尺寸。
代入公式得
③第二異形孔刃口尺寸計算:
圖3-5 第二異形孔尺寸
其中A類尺寸:R10.2,其余為B類尺寸。
代入公式得
④第三異形孔刃口尺寸的計算:
圖3-6 第三異形孔尺寸
其中A類尺寸:R2,B類尺寸為5.8、R5、R0.7。其余為C類尺寸。
第四異形孔刃口尺寸的計算:
圖3-7 第四異形孔尺寸
其中A類尺寸:R10.2,其余為B類尺寸。
第五異形孔刃口尺寸的計算:
其中A類尺寸:R10.2,其余為B類尺寸。
4 沖壓設(shè)備的選擇
4.1沖壓設(shè)備的選擇原則
沖壓設(shè)備的選擇主要是根據(jù)沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量大小、沖壓件的幾何形狀、尺寸及精度要求等因素來確定的。沖壓生產(chǎn)中常用的沖壓設(shè)備種類很多,選擇沖壓設(shè)備時主要考慮下述因素:
①沖壓設(shè)備的類型和工作方式是否適用于應完成的工序;是否符合安全生產(chǎn)和環(huán)保的要求;
②沖壓設(shè)備的壓力和功率是否滿足應完成工序的需要;
③沖壓設(shè)備的裝模高度、工作臺面尺寸、行程等是否適合應完成工序所用的模具;
④沖壓設(shè)備的行程次數(shù)是否滿足生產(chǎn)率的要求等。
4.2沖壓設(shè)備規(guī)格的選擇
沖壓設(shè)備規(guī)格的確定,主要取決于工藝參數(shù)及模具結(jié)構(gòu)尺寸。
①壓力機標稱壓力必須大于沖壓的工藝力。
②壓力機的裝模高度必須符合模具閉合高度的要求。
③壓力機的臺面尺寸必須大于下模座的外形尺寸,并要留有固定模具的位置,一般每邊應大出50~70mm以上。壓力機臺面的漏料孔尺寸必須大于工件(或廢料)的尺寸。
4.3沖壓設(shè)備類型的選擇
根據(jù)計算本設(shè)計中選擇設(shè)備為,可選擇壓力機的設(shè)備為開式雙柱固定臺式壓力機,其型號為JD21-100。
4.4壓力機的主要參數(shù)
表4-1 壓力機的主要技術(shù)參數(shù)
主要技術(shù)參數(shù)
型號
JD21-100
公稱壓力/KN
1000
滑塊行程/mm
可調(diào)10~120
滑塊行程次數(shù)/n˙min-1
75
最大閉合高度/mm
400
閉合高度調(diào)節(jié)量/mm
85
工作臺尺寸/mm
前后
600
左右
1000
模柄孔尺寸/mm
直徑
60
深度
80
滑塊底面尺寸/mm
前后
380
左右
500
墊板尺寸/mm
厚度
100
直徑
200
5 模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
5.1沖裁部分
(1) 計算各主要零件的尺寸
1) 凹模鑲塊厚度
由《沖模技術(shù)》可知凹模厚度和壁厚可按以下公式計算
凹模厚度 H=KB (5-1)
凹模壁厚 C=(1.5~2)H (5-2)
式中:
B—凹??椎淖畲髮挾龋╩m),但B不小于15mm
K—系數(shù)(0.2~0.8)
C—凹模壁厚(mm),指刃口至邊緣的距離
H=0.8×31.5=25.2mm
故取H=25mm
根據(jù)沖裁異形孔外形和排樣步距尺寸即可估算凹模固定板的外形尺寸:
長度×寬×高度為: 200×153×40mm
用上述方法確定的凹模鑲塊尺寸、強度和剛度足夠,一般不再進行強度和剛度的校核。
凹模固定板固定方式:
采用螺釘擰緊,銷釘定位的方式。
螺釘:M12內(nèi)六角圓柱螺釘
銷子:M12圓柱銷
2) 凹模鑲塊:
在沖裁異形孔時,凹模部分設(shè)計了4個鑲塊,因為在加工異形孔時凹模磨損較快,如果制作成整體式凹模,只要有一處磨損就要把整個凹模更換,這樣十分浪費,也增加了加工成本,所以把易磨損凹模制成鑲塊。
鑲塊固定方式:
采用開槽圓柱螺釘固定,利用凹模上的鑲塊槽進行定位。
螺釘:M6開槽圓柱螺釘
鑲塊結(jié)構(gòu)的特點:
優(yōu)點:采用鑲塊結(jié)構(gòu),節(jié)省了較貴的模具鋼,降低了成本;便于鍛造、加工;易于控制和調(diào)整刃口尺寸和沖裁間隙,模具精度較高,壽命較長;避免了應力集中,減少或消除了熱處理變形與開裂的危險;便于維修與更換已損壞或過分磨損部分。
缺點:為保證鑲塊刃口尺寸和凸、凹模間隙,對各鑲塊的尺寸要求較嚴格,裝配工藝比較復雜;由于沖模間隙較精確,所以對壓力機精度要求較高。
凹模的最小壁厚a:
查《冷沖壓成型工藝與模具設(shè)計制造》表4-35,得
t=1時 a=2.7mm
所以鑲塊周邊讓出5mm,強度和剛度足夠,一般不再進行強度和剛度的核算。
圖5-1 凹模鑲塊
3) 凸模固定板的厚度
對于小型的凸、凹模零件,一般通過固定板間接地固定在模座上、以節(jié)省貴重的模具鋼。固定型式參見《沖模技術(shù)》表9-2。為使凸模固定牢靠并有良好的垂直度,固定板必須有足夠的厚度。一般可按下式計算
凸模固定板:
H=(0.6~0.8) (5-3)
所以根據(jù)實際情況選擇固定板厚度為:
凸模固定板厚度為25mm
材料:45
4) 墊板的采用與厚度
由《模具設(shè)計與加工速查手冊》表2-220,采用45鋼墊板,墊板厚度:凸模墊板取15mm,凹模墊板取20mm。
外形尺寸為:
長度×寬度:200×153mm
材料:45
熱處理:43-48HRC
表面質(zhì)量要求:上下面: 其余
5) 橡膠快的選擇
① 聚氨酯彈性體參考標準(JB/T 7650.9-1995)
查的:聚氨酯塊H=32對應載荷D=3510N
所以F=4*D=4*3510=14000N > =13446N
② 橡膠板的壓縮量和厚度
橡皮的最大壓縮量一般不超過厚度H的45%,橡皮的預壓縮量為30%H,取 H=32mm
H—橡皮板自由狀態(tài)下的厚度(mm)
h—許可壓縮量(mm)
h=(0.25~0.3)H (5-4)
取h=7mm
注意事項:1.在使用時,橡膠應注意防油。
2.橡膠裝上沖模后在其周圍留有足夠的變形空間。
6) 卸料板
卸料裝置除起卸料作用外,對于不同沖壓工序還有不同的作用:在沖裁工序 中,可起壓料作用;在彎曲工序中,可起到局部成型的作用。卸料裝置對各凸模還起導向和保護作用。
卸料裝置可分為固定卸料和彈性卸料兩種。在多工位連續(xù)模中,多數(shù)采用彈性卸料裝置。只有當工位數(shù)較少及料厚大于1.5mm的沖件才采用固定卸料裝置。
卸料板設(shè)計原則:
① 卸料板各工作形孔應與凹模形孔同心。卸料板的各形孔與對應凸模加工成H/h6配合形式。
② 卸料板各工作形孔應較光潔,其表面粗糙度值—般取Ra=0.8μm。沖壓速度越高、表面粗糙度值越小。
③ 多工位連續(xù)模卸料板應具有良好的耐磨性能。卸料板采用高速鋼或合金工具鋼制造,淬火硬度56~58HRC,一般速度沖壓時,卸料板可選用10鋼、20鋼、45鋼制造、淬火硬度40-45HRC
④ 卸料板應具有必要的強度和剛度,卸料板凸臺高度:
h=導料板厚度-板料厚度+(0.30~0.50)mm (5-5)
本設(shè)計中h=10-1+0.5=10.5mm
⑤ 卸料螺釘?shù)墓ぷ鏖L度L在一副模內(nèi)應嚴格一致,以免造成不平衡卸料,
損壞凸模。
⑥ 導正銷有效工作直壁露出卸料板底面不能過長,以防回程時,將制件帶
起.影響連續(xù)作業(yè)。
⑦ 卸料螺釘沉孔深度應有足夠的活動量
卸料孔每側(cè)與凸模保持間隙:
C=(0.1~0.5)t (5-6)
t=1mm
所以,
C=0.5t=0.5×1=0.5mm
B=200mm 查《模具設(shè)計與加工速查手冊》表2-214得,
取 (5-7)
卸料板尺寸
長度×寬度 200×153mm
7) 導料板
導料板一般沿條料送進方向安裝在凹模形孔的兩側(cè),對條料進行導向。
導料板按其截面形狀可分為平直式和帶臺式兩種。平直式多用于低速、手工送料,且為平面沖裁的連續(xù)模;而帶臺式多用于高速、自動送料,且多為帶成型、彎曲的立體沖壓連續(xù)模,以保證條料在浮動送料過程中始終保持在導料板內(nèi)運動。
為了導料方便,一般在進料端都有較大的圓角或較小的斜角,導料板長度大于凹模長度以使導料準確,在導料板前端的下面裝有托料板以托住條料平穩(wěn)送進。對于用側(cè)刃擋塊的連續(xù)模,導料板上要壓入淬硬的擋料鑲塊。
本套模具采用兩段導料板導料:
規(guī)格:長度×寬度×高度:100×40×10mm
注:①材料:45鋼 GB/T699—1999。
②熱處理:調(diào)質(zhì)28~32HRC。
③技術(shù)條件:按JB/T7653—1994的規(guī)定。
8)凸模的設(shè)計:
級進模的沖裁部分往往采用分解沖裁的方法,首先要考慮把調(diào)料上的各個先后加工部分正確地連接起來;同時凹模的工藝性要好,使其制造容易,刃磨修整方便。
有關(guān)相鄰的凸凹設(shè)置,要確定其先后沖裁順序,以減少沖裁時引起材料的相互牽引。設(shè)t為沖壓材料厚度,各凸模刃口高度要有(1/4~3/4)t的高度差異。另外,小的沖孔凸模要帶臺肩,其他異形凸模采取銷固定。
根據(jù)《模具設(shè)計與加工速查手冊凸?!?
長度計算可按下面公式: (5-8)
式中L—凸模長度(mm)
—凸模固定板厚度(mm)
—卸料板厚度(mm)
—導板厚度(mm)
—自由尺寸(mm),自有尺寸包括凸模修磨量、凸模進入凹模深度(0.5~1mm)和固定板與卸料板之間距離A等,一般取10~20mm。
綜上=25+22+10+16=73mm
9)導正銷設(shè)計原則
設(shè)置導正銷應遵循以下原則:
①導正孔要在第一個工位沖出,連接的工位要有導正銷,在以后的工位上,根據(jù)工位數(shù)優(yōu)先在易竄動的工位設(shè)置導正銷;
②重要的加工工位之前要有導正銷;
③單載體末工位要有導正銷,以校正載體橫向彎曲;
④導正銷至少設(shè)置兩個,超過兩個時,互相應等間隔布置;
⑤必須設(shè)置導正銷而又有其他工序干涉時,可設(shè)置空位;
⑥盡可能采用間接導正,這樣可用較大導正銷。
常用導正銷形式有浮動式和固定式兩種,浮動式結(jié)構(gòu)復雜,精度差,但不易損壞;固定導正銷,其精度高,定位準確。
導正銷設(shè)計中,其尺寸應等于或略小于工藝孔徑d,由于導正銷位置及尺寸和條料變形,會使條料送進距離產(chǎn)生誤差,可在其后每3~5步再設(shè)置若干導正銷,或在產(chǎn)品尺寸要求較嚴的工步上設(shè)置導正銷,一邊在一定程度上糾正導正銷形成的送進誤差,同時增加條料的橫向穩(wěn)定性和沖壓件尺寸精度,采用雙排導正銷也有利于提高送進精度。
圖5-2 導正銷
本設(shè)計中選擇B型導正銷,其型號為BGB2864.2—81,數(shù)量為3個,具體要求如下:
材料:9Mn2V。
熱處理:HRC52~56。
技術(shù)要求:按GB2870—81的規(guī)定。
10)浮升銷的設(shè)計
由于零件在沖裁工序后產(chǎn)生毛刺需將制件抬起才能確保條料準確向前送進,故模具應設(shè)置浮升裝置,本設(shè)計中采用5個浮升銷。
圖5-3浮升銷
11)級進模步距精度的計算:
由《多工位級進模設(shè)計及實例》可知多工位級進模步距精度一般可按下面公式計算: (5-9)
其中 為步距公差
b為沿送料方向毛坯輪廓尺寸精度提高三倍公差值
n級進模工位數(shù)
K為修正系數(shù)(參見下表)
表5-1 K值系數(shù)表
雙面沖裁間隙Z
0.01~0.03
0.03~0.05
0.05~0.08
0.08~0.12
0.12~0.15
0.15~0.18
0.18~0.22
K值
0.85
0.90
0.95
1.00
1.03
1.06
1.10
所以,為了克服多工位級進模各工位之間的誤差,在凸、凹模固定板、卸料板等零件中與步距有關(guān)的孔位尺寸時,均以第一工位為尺寸基準向后標注,無論距離多大,公差值均為。
12)小導柱、導套
規(guī)格: 小導柱 A20×80 JB/T7645.1—1994
小導套20×25 JB/T7645.3—1994
①.材料:20鋼 GB/T699—1988。
②.熱處理:滲碳深度0.8~1.2mm 硬度58~62HRC。
③.技術(shù)條件:按JBT7653—1994的規(guī)定。
13)上下模座、導柱導套、螺釘、銷釘?shù)倪x用
上模座: GB/T2855.13—1990 材料:HT200 GB/T9436—1988
下模座: GB/T2855.14—1990 材料:HT200 GB/T9436—1988
導柱:導柱A28h5×200 GB/T2861.1—2008 材料:20鋼 GB/T699—1999
導套:導套A28h6×100×38 GB/T2861.3—2008 材料:20鋼 GB/T699—1999
螺釘:M12 材料:45鋼GB/T70.1—2008銷釘: 材料:45 GB/T11
6 模具介紹
6.1模具的主要特點
(1) 模具采用四導柱滾動導向精密模架,上、下模座采用HT200經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,模座的上表面相對下表面的平行度小于0.002mm ,4個導向件的中心距誤差小于0.005mm; 模具的導向孔相對上表面的垂直度小于0.002mm。
圖6-1 模具裝配圖
圖6-2 模具三維裝配圖
(2) 凸、凹模固定板采用45#鋼板。卸料板采用45鋼,熱處理硬度為38~42HRC。對于沖異形孔凸模、凹模,采用Cr12MoV,熱處理硬度為58~62HRC。
(3) 沖壓的條料采取手動送料方式 ,開始送料時,由側(cè)刃作初定位,多個導正釘用作精定位,用來保證最終的定位精度。
(4) 模具異形孔凸、凹模零件均采用鑲塊結(jié)構(gòu)制造,當其中任一部分刃口磨損或需要更換時,只需拆下鑲塊部分而不進行整副模具的拆卸,對模具的調(diào)整維修更換十分方便。
(5) 凹模刃口采用刃壁無斜度結(jié)構(gòu),并進行多次切割,這種結(jié)構(gòu)的凹模強度較好, 便于廢料下落,經(jīng)過多次切割,凹模的精度高,刃口的光潔度好。
(6) 凸模與固定板采用間隙配合。并用銷釘與固定板固定,凸模與凹模之間的相對位置通過導柱的精度來保證。
(7) 在凸模固定板、卸料板和凹模之間又有4個小導柱、導套導向件,使模具在復式導向下沖壓, 總體上提高了模具的導向精度和相對位置精度。
6.2主要零件的加工
(1)凹模、卸料板、固定板上的各形孔(導柱孔、導正銷孔)相對位置精度決定模具的沖裁質(zhì)量和模具壽命, 因此這3塊板的加工非常關(guān)鍵??紤]到加工設(shè)備的實際情況, 采用的工藝流程為:
表6-1 凹模固定板加工工藝路線
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
1
備料
乙炔焰切割毛坯
2
粗加工
銑削上下平面及鑲塊配合面,留磨余量0.6mm
3
熱處理
淬火,硬度HRC58-62,回火消除殘余應力
4
線切割
切割漏料孔
5
坐標磨
孔精度達0.005,表面粗糙度Ra=0.4μm
應用UG中的CAM(計算機輔助制造)模塊模擬銑削加工,可以方便準確的生成加工過程中所需的G代碼,并在確認刀軌的情況下觀察模擬加工情況。觀察零件是否產(chǎn)生過切等現(xiàn)象。
(2)凹模鑲件因形狀差異,加工的方法亦不同。一般凹模鑲件采用:
表6-2 凹模鑲件加工工藝路線
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
1
備料
鍛造毛坯
2
粗加工
外形,孔及穿絲孔
3
熱處理
淬火,硬度HRC58-62
4
精密磨削
磨上下面及側(cè)面達到設(shè)計要求
5
線切割
切割各刃口輪廓
(3)圓形凸模加工工藝:車→熱處理→磨(外圓及兩端面)。
非圓形凸模加工工藝:
表6-3 非圓形凸模加工工藝路線
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
1
備料
一塊料上加工出多個凸模
2
粗加工
固定銷孔及穿絲孔的加工
3
熱處理
熱處理,淬硬HRC58-62
4
線切割
切割凸模輪廓形狀
由于凸模切割高度較高,當凸模較單薄或材料本身內(nèi)應力較大時,凸模變形較大。所以必須考慮對應的策略:
①選熱處理后變形量小、內(nèi)應力小的材料作凸模;
②凸模的周邊距毛坯料邊緣的寬度不能太小,應取凸模高度1/5為宜(一般情 況下取7~10mm);
③在凸模毛坯上沒有穿絲孔,穿絲孔距凸模邊距離應為5~7mm;
④為補償凸模的變形,第1次切割的留量應較加工時單邊留量0.02mm;
⑤適當提高線切割絲速,提緊絲的張力。
(4)線切割表面的處理,線切割后的工件表面,有一層黑色的炭化層,習慣上叫做軟化層,它的存在對模具的壽命很不利,應該除去,最有效的工藝方法是采用玻璃噴射處理。
6.3模具制造裝配要點
凹模板、導尺均是需淬硬的零件,凹模板加工后,在線切割和淬硬以前,在模架的下模板上進行裝配。在凹模上劃出各個形孔和圓孔的線, 并根據(jù)計算數(shù)據(jù)劃出壓力中心, 使壓力中心線與下模座的中心線對正。鉆、攻螺孔, 將下模板、下模墊板、凹模板、導尺進行裝配, 校正導尺間距后, 鉆鉸銷釘孔和攻螺孔, 將上述四板固定。
鉆孔并安裝承料板。然后將下模全部拆開, 將下模墊板、凹模板和導尺熱處理淬硬后進行線切割加工, 用平面磨床磨平后重新裝配。固定在上模板的上模部分,各凸模墊板都應淬硬,裝配前將凸模淬硬并完成全部加工。裝配時,將凸模壓入凸模固定板, 凸模與凸模固定板是過盈配合。將外形凸模和小導柱固定在墊板上,再與卸料板穿在一起。凸、凹模間隙為0.025mm~0.045mm,在凹模型孔中墊約0.05mm的硬紙片,以確定間隙。將已組裝為一體的凸模固定板、凸模、小導柱、卸料板、墊板一同,并使凸模插入凹模孔中,將上模板通過導柱、導套與下模板裝在一起。透過上模板鉆、攻螺孔,使上模板、小導柱、墊板、墊板上的小導套、凸模固定板固定檢查無誤后, 鉆、鉸銷釘孔,打入銷釘,再鉆、攻螺孔、安裝卸料螺釘和彈簧。上模全部拆開, 將墊板淬硬磨平,再次裝配上模,完成模具裝配。
總結(jié)
經(jīng)過近段的努力,在老師和同學們的指導和幫助下,我順利地完成了這次的畢業(yè)設(shè)計任務。經(jīng)過這次的設(shè)計任務,使我對模具設(shè)計,特別是模具的設(shè)計過程有了進一步地了解;對模具的基本結(jié)構(gòu)、組裝、調(diào)試、加工制造等方面有了深刻理解。在設(shè)計的過程中,通過對制件的分析和對模具的設(shè)計的研究時,能夠較好地將課本上的理論知識應用與設(shè)計當中,并且能夠從整體,宏觀上去研究、分析、考慮設(shè)計問題。同時,在這次的設(shè)計過程中,還很大地程度上鍛煉了自己的動手能力,如:親自去收集和查找有關(guān)資料,并從中又學會了一門新的課程《如何查找資料和文獻》;其次,通過搜尋大量的資料,還大大地鍛煉了自己的畫圖、看圖、排版等方面的能力。最重要的是,經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計,使我真正地感受到了集體的力量和學習方法。在設(shè)計過程中,難免會遇到技術(shù)或其他方面的難題,但是通過老師的指導和與同學們的交流和虛心地請教都得到了解決,使我最終順利地完成設(shè)計。
由于本人的水平有限,經(jīng)驗不足,在設(shè)計當中如有不妥之處,還懇請各位老師指導更正。
致謝
在本設(shè)計結(jié)束之際,本人特向一直默默奉獻的指導教師原國森老師致以衷心的感謝,整個設(shè)計過程中都凝結(jié)這原國森老師的辛勤汗水。老師那治學嚴謹、工作態(tài)度認真、對待本職工作兢兢業(yè)業(yè)的態(tài)度是值得我們學習的,在本次設(shè)計過程中,我對模具設(shè)計有了簡要的了解,在設(shè)計過程中鞏固自己以往所學的專業(yè)知識,鍛煉自己的思維能力及如何考慮問題,了解了與模具相關(guān)的其他知識,在設(shè)計過程中我發(fā)現(xiàn)在自己的不足,很多專業(yè)問題理解不夠深刻,相關(guān)聯(lián)學科掌握不夠緊湊,缺乏變通能力。
在整個設(shè)計過程中多虧原國森老師耐心細致的講解,深入淺出的剖析每個知識環(huán)節(jié),將模具有關(guān)的知識環(huán)節(jié)都加以詳盡講述,讓我知識面變得寬廣起來。自己也對模具行業(yè)有了一定的了解,這對于以后參加工作有著莫大的益處。原國森老師做事的認真態(tài)度也是我們這些涉世不深的畢業(yè)生學習榜樣,細節(jié)決定成敗,在工作中只有認認真真才有可能在工作崗位中取得成功。
其次要感謝與我一起做設(shè)計的同學們,在段算時間里,你們給了我很大的幫助,使我在整個過程中感受到了同學間的友誼關(guān)系,互幫互助,相互鼓勵。這是我對畢業(yè)設(shè)計全過程感到輕松愉快。
在設(shè)計過程中我鞏固了三維建模軟件UG的使用,提高了Autocad的使用熟練程度,通過畢業(yè)設(shè)計使自己的繪圖速度與質(zhì)量較之前相比有了一定提高。
最后,感謝所有幫助過我的人,沒有你們我無法順利完成畢業(yè)設(shè)計,在今后的工作學習中我會再接再厲,不會辜負你們的期望。
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