支架沖壓工藝及模具設計-級進?!綥形工件-小翹口】【沖壓模具設計稿】
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XXXX大學畢業(yè)設計說明書題 目:支架沖壓工藝及模具設計年級、 專業(yè): 姓 名: 學 號: 指 導 教 師: 完 成 時 間: 本科畢業(yè)設計誠 信 承 諾 書本人鄭重聲明:所呈交的畢業(yè)設計 支架沖壓工藝與模具設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果,其內容除了在畢業(yè)設計中特別加以標注引用,表示致謝的內容外,本畢業(yè)設計不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級: 學 號: 作者姓名: 2018 年 4 月 10 日目 錄摘 要5第章、緒論61.1.課題來源和研究意義61.2.國內外在該方向的研究現狀及分析71.3.本課題研究的主要內容81.4.本章小結8第2章、支架加工工藝綜合分析92.1.支架加工工藝要求92.2.零件圖分析92.3.沖壓工藝性審查102.4.沖壓件經濟性和先進性分析102.5.工藝方案的確定102.6.本章小結11第3章、級進模的設計123.1.沖壓件的工藝分析123.1.1.彎曲件回彈值的計算123.2.排樣133.3.計算沖壓力(根據工步計算沖壓力)143.3.1.切側刃力143.3.2.切側刃力143.3.3.沖6.5圓孔力143.3.4.沖6.5圓孔力143.3.5.沖6.0圓孔力143.3.6.沖6.0圓孔力143.3.7.沖腰孔力143.3.8.沖腰孔力153.3.9.沖廢料孔力153.3.10.沖廢料孔力153.3.11.彎曲力153.3.12.彎曲力153.3.13.彎曲力163.3.14.彎曲力163.3.15.沖廢料力163.3.16.切斷力163.3.17.卸料力173.3.18.頂件力173.4.確定模具壓力中心173.5.計算凸、凹模刃口尺寸203.5.1.沖孔凸、凹模刃口計算203.5.2.落料凸、凹模刃口計算203.5.3.彎曲壓筋工作部分尺寸計算233.6.凸模、凹模的結構設計243.7.模具總體設計及主要零部件設計293.7.1.模具總休裝配設計293.7.2.模架設計293.7.3.墊板設計303.7.4.凸模固定板設計303.7.5.卸料板設計303.7.6.模具的閉合高度303.8.沖壓設備的選擇313.8.1.公稱壓力的選擇313.8.2.行程次數313.8.3.滑塊行程(S)313.8.4.模具閉合高度323.8.5.工作臺面尺寸323.8.6.模柄孔尺寸323.9.模具的裝配333.10.本章小結35結 論36致 謝37參考文獻38 摘 要畢業(yè)設計是在模具專業(yè)理論教學之后進行的實踐性教學環(huán)節(jié)。是對所學知識的一次總檢驗,是走向工作崗位前的一次實戰(zhàn)演習。其目的是,綜合運用所學課程的理論和實踐知識,設計一副完整的模具訓練、培養(yǎng)和提高自己的工作能力。鞏固和擴充模具專業(yè)課程所學內容,掌握模具設計與制造的方法、步驟和相關技術規(guī)范。熟練查閱相關技術資料。掌握模具設計與制造的基本技能,如制件工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計算、加工設備選定、制造工藝、收集和查閱設計資料,繪圖及編寫設計技術文件等。本設計主要對支架沖壓模具進行設計。結合公司實際生產要求和產品的特點,在廠原有的設計上,對模具進行了改進設計。本設計對支架加工工藝進行了分析,得出了最佳加工方案,在充分保證零件質量與精度的前提下,選擇高生產率的加工工藝,降低生產成本,從而有效地節(jié)約了材料。本設計中使用計算機軟件進行了輔助設計,在保證高精度的同時簡化了傳統(tǒng)的繁瑣計算過程,使設計更為便捷。該支架從坯料到完全成形,以前是使用兩套模具:沖孔落料復合模與彎曲模。所設計的兩套模具較為典型,也具有一定的代表性。本設計的重點與難點是多道工序的結合以及對凸、凹模刃口尺寸的計算,因為它將直接影響零件的質量。關鍵詞沖壓模具;級進模;輔助設計;模具結構第章、緒論1.1.課題來源和研究意義本設計題目由實習單位提供,經系指導老師審核通過的。本設計題目涉及的主要內容是對沖壓模的設計, 研究目的是在廠原有的基礎上,對模具進行改進設計,提高產品質量與效益。在二十世紀中期甚至更早,國外就已經出現很多對模具及模具工業(yè)的高度評價與精辟的比喻。例如: “模具是美國工業(yè)的基石”(美國);“模具是促進社會繁榮富強的原動力”(日本);“模具工業(yè)是金屬加工的帝王”(德國);“模具是黃金”(東歐)等。在二十世紀未,中國人才開始認識到其極端重要性,作出了科學的評價:“模具工業(yè)是現代工業(yè)之母”(中國)。21世紀的制造業(yè),正從以機器為特征的傳統(tǒng)技術時代,向著以信息為特征的技術時代邁進,即用信息技術改造和提升傳統(tǒng)產業(yè)。經濟全球化和世界市場一體化加速發(fā)展,不斷加劇了制造商之間的競爭,提出了快速反應市場的要求,與之相適應,制造業(yè)對柔性自動化技術及裝備的要求更加迫切而強烈。同時,微電子技術和信息通信技術的快速發(fā)展,為柔性自動化提供了重要的技術支撐,工業(yè)裝備的數控化、自動化、柔性化呈現蓬勃發(fā)展的態(tài)勢?,F今,全世界模具工業(yè)年總產值約為650億美元,其中亞洲地區(qū)占到全世界一半的總產值。而在亞洲,最高屬于日本,年產值達200億美元上下。美國的年產值為50億美元。中國也在后來居上,現在已經達到70億美元。然而,產值并不等同于技術質量。雖然我國沖壓模具無論在數量上,還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展,但與發(fā)展經濟需求和世界先進水平相比,差距仍很大。一些大型、精度、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口,特別是中高檔轎車的覆蓋件模具,目前仍主要依靠進口。而技術含量低的模具已供過于求,市場利潤空間狹小。近五年來,平均每年進口模具約為11.2億美元,2003年就進口了近13.7億的模具,這還未包括隨設備和生產線作為附件帶進來的模具。這表示中國大陸模具業(yè)的發(fā)展?jié)摿θ匀缓芫薮?。這就是這次研究的意義。1.2.國內外在該方向的研究現狀及分析在世界上大多數國家和地區(qū),模具及模具工業(yè)早已成為了一個行業(yè),有專門的行業(yè)組織機構指導和推動模具工業(yè)的發(fā)展。比如日本有“型技術協(xié)會”,臺灣地區(qū)有“臺灣模具工業(yè)同業(yè)公會”,我國有“中國模具工業(yè)協(xié)會”,各省市均有其分會。模具行業(yè)已成為一個大行業(yè),僅我國的模具企業(yè)已達到了數萬家之多。近年來,我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產單套重量達50多噸的模具,中檔轎車配套的覆蓋件模具和多工位級進模也能生產了。模具精度達到12m,壽命2億次左右。表面粗糙度達到Ra1.5m的精沖模、大尺寸(300mm)精沖模及中厚板精沖模國內也已達到相當高的水平。我國模具CAD/CAM技術的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學院和武漢733廠于1984年共同完成的精沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。華中工學院和北京模具廠等在1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。21世紀開始,CAD/CAM技術逐漸普及,現在具有一定生產能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術,其中部分骨干重點企業(yè)還具備各CAE能力。模具CAD/CAM技術能顯著縮短模具設計與制造周期,降低生產成本,提高產品質量,已成為人們的共識。在“八五”、九五“期間,已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機繪圖技術,數控加工的使用率也越來越高,并陸續(xù)引進了相當數量CAD/CAM系統(tǒng)。如美國EDS的UG,美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer,美國CV公司的CADSS,英國DELCAM公司的DOCT5,日本HZS公司的CRADE及space-E, 以色列公司的Cimatron 還引進了AutoCAD CATIA 等軟件及法國Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國內汽車覆蓋件模具生產企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術/DL圖的設計和模具結構圖的設計均已實現二維CAD,多數企業(yè)已經向三維過渡,總圖生產逐步代替零件圖生產。在沖壓成型CAE軟件方面,除了引進的軟件外,華中科技術大學、吉林大學、湖南大學等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識產權的軟件,并已在實踐中得到成功應用,產生了良好的效益??焖僭停≧P)傳統(tǒng)的快速經濟模具相結合,快速制造大型汽車覆蓋件模具,解決了原來低熔點合金模具靠樣件澆鑄模具,模具精度低、制件精度低和制造難等問題,實現了以三維CAD模型作為制模依據的快速模具制造。它標志著RPM應用于汽車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造,近年來也涌現出一些新的快速成型方法。例如,目前已開始在生產中應用的無模多點成型及激光沖擊和電磁成型等技術。它們都表現出了降低成本、提高效率等優(yōu)點。1.3.本課題研究的主要內容1.支架沖裁工藝方案;2.支架模具總體方案設計;3.模具各零件尺寸計算;4.模具總裝配圖與零件圖繪制。1.4.本章小結本章從國內外當今模具的發(fā)展狀況這個角度介紹了課題的研究意義,在此基礎上提出課題設計的任務。第2章、支架加工工藝綜合分析2.1.支架加工工藝要求支架零件圖如圖2-1所示,材料為Q235鋼,普通碳素結構鋼,材料厚度2.0mm,已知年產量為大批量生產。要求表面無劃痕、孔不允許嚴重變形、沖口無毛刺、彎曲無裂紋。設計其沖壓模,確定沖壓工藝方案。(Q235鋼材質抗拉強度約是380-470MPa,抗剪強度約是310-380MPa,具有良好的塑性,其沖裁、成形加工性較好。)圖2-1支架零件圖2.2.零件圖分析該件為帶孔的圓孔、腰孔和彎曲的產品,尺寸精度要求不高,由沖裁和彎曲即可成形。沖壓難點在于多道工序在一副模具里實現,即采用連續(xù)沖壓的方法,同時要保證產品不能變形。最好是采用中間載體來設計模具,兩件同時沖,對稱件生產,中間連接部分做載體,最后切斷,成兩個產品,可以提高生產效率。2.3.沖壓工藝性審查在分析沖壓工藝性的基礎上,其審查內容見下表所示:表2-1沖壓工藝性審查表工藝性項目沖壓件工藝性狀工藝性允許值工藝性評價沖裁工藝性1.形狀落料沖孔圓孔6, 6.53.孔邊距對最小直徑61.5t=3最小孔邊距8.5t=2.04. 精度外形IT12孔直徑是IT8IT14彎曲工藝性1.形狀單邊彎曲,不對稱2.彎曲半徑R1,R33.直邊高度自然尺寸4.孔邊距距6.5孔邊8.752t=4.05.精度IT14由以上分析可知,該零件的工藝性較好,可以沖壓加工。2.4.沖壓件經濟性和先進性分析沖壓是該件最好的加工方法。由于批量較大,為提高生產率,宜采用復雜一點的組合工序。2.5.工藝方案的確定方案一:首先整體落料,再沖孔,最后進行彎曲壓筋;方案二:落料,彎曲壓筋,最后進行沖孔;方案三:落料沖孔復合,最后進行彎曲壓筋。方案四:沖側刃,沖孔,沖廢料,彎曲,彎曲,最后切斷,產品掉下。上述三方案的綜合比較見下表:表2-2沖壓工藝方案比較表項目方案一,二方案三方案四模具數量三套二套一套制件質量有回彈,可控制有回彈,不易控制形狀尺寸精度較好,有回彈,可控制生產率較低較高較高模具壽命結構簡單,壽命不長結構復雜,生產效率高,比較合理根據上表比較,選定方案四。由于沖壓件彎曲尺寸精度均為IT14,方案四回彈可控制,對其影響不大。同時,采用這樣的方案,在提高生產率的同時也很好地保證沖孔與外形尺寸精度。2.6.本章小結本章分析了支架整體加工工藝性,對其工藝性進行審查,并對沖壓件進行了經濟性與先進性分析,最后確定工藝方案。第3章、級進模的設計3.1.沖壓件的工藝分析該產品落料,沖孔,彎曲等工序結合,結構較為簡單,整個形狀由直線與圓弧組成。由零件圖可知,該件的經濟精度為IT14,符合沖裁精度要求,精度要求能夠在沖裁加工中得到保證,一次沖壓成形。其尺寸要求、生產批量等情況,也均符合沖裁的工藝要求。材料為Q235。該工件一共兩處彎曲,其中一處彎曲內圓角半徑為1mm,等于最小彎曲半徑rmin=0.5t=0.52.0=1.0mm,故此處該工件形狀、尺寸、精度在計算展開尺寸時按小R角公式計算;另一處彎曲內圓角半徑R為3mm,大于最小彎曲半徑rmin=0.5t=0.52.0=1.0mm,故此處該工件形狀、尺寸、精度在計算展開尺寸時按大R角公式計算。大R角展開尺寸計算是根據中性層不變的原則來計算,比小R角的經驗計算公式更合理,準確。3.1.1.彎曲件回彈值的計算(1) 時屬于小變形程度,而時屬于大變形程度。此零件的r/t=3/2.0=1.5,屬于大變形程度,圓角半徑回彈小,不必計算,只計算凸模角度。因為,由文獻3,表5-1得到:計算凸模的中心角: (3-1)其中凸模的圓角部分的中心角,();工件的中心角,()。(2) 工件回彈問題的解決:當工件精度要求不高或校正彎曲時,生產中常采取調整凸、凹模間隙的方法解決工件回彈問題。3.2.排樣根據產品形狀,彎曲R角和材料厚度的比例等于0.5,所以勉強可以按小R角計算公式計算:L=L1+L2+0.4t,其中L1=99mm,L2=6-2=4mm,所以L=99+4+0.42=103.8mm,本次課題展開尺寸按104mm計算和設計模具大R角根據中心層不變原則計算展開尺寸,計算過程L=26+36+43.142=68.28mm,按68.2mm設計展開圖,如下圖所示:此尺寸還需要經過實際生產來調節(jié),結合產品形狀和模具結構情況,決定采用直排的排樣方案,如下圖3-1所示:圖3-1排 樣 圖由文獻3,表3-13可知:搭邊值a1=2.5mm,a=2.5mm。中間搭邊載體尺寸為2.5+2.5=5mm,沖壓件面積為3840.161mm2,條料寬度b=68.2+68.2+2.5+2.5+2.52+2.52=151.4mm,進距h=104-10+2.52=109mm,所以一個進距的材料利用率為:23840.161151.4109100%=46.54% 3.3.計算沖壓力(根據工步計算沖壓力)3.3.1.切側刃力 P1=Lt= (22.5+99)2.0380=79.04KN3.3.2.切側刃力 P2=Lt= (22.5+99)2.0380=79.04KN3.3.3.沖6.5圓孔力 P3Lt=1 (3.146.5)2.0380=15.51KN3.3.4.沖6.5圓孔力 P4Lt=1 (3.146.5)2.0380=15.51KN3.3.5.沖6.0圓孔力 P5Lt=1 (3.146)2.0380=14.32KN3.3.6.沖6.0圓孔力 P6Lt=1 (3.146)2.0380=14.32KN3.3.7.沖腰孔力 P7Lt=1 (3.147+2+2)2.0380=19.74KN3.3.8.沖腰孔力 P8Lt=1 (3.147+2+2)2.0380=19.74KN3.3.9.沖廢料孔力 P9Lt=1223.522.0380=169.88KN3.3.10.沖廢料孔力 P10Lt=1223.522.0380=169.88KN3.3.11.彎曲力 V形彎曲計算彎曲力 P11=cLt=0.83.22.0470=2.41KN 式中P彎曲力c-系數,取0.5-0.8L-彎曲件長度(mm),2mm t-板料厚度(mm),2mm -材料抗拉強度(MPa)所以彎曲工序壓力為2.41KN3.3.12.彎曲力 V形彎曲計算彎曲力 P12=cLt=0.83.22.0470=2.41KN 式中P彎曲力c-系數,取0.5-0.8L-彎曲件長度(mm),2mm t-板料厚度(mm),2mm -材料抗拉強度(MPa)所以彎曲工序壓力為2.41KN3.3.13.彎曲力 V形彎曲計算彎曲力 P13=cLt=0.8472.0470=35.34KN 式中P彎曲力c-系數,取0.5-0.8L-彎曲件長度(mm),47mm t-板料厚度(mm),2mm -材料抗拉強度(MPa)所以彎曲工序壓力為35.34KN3.3.14.彎曲力 V形彎曲計算彎曲力 P14=cLt=0.8472.0470=35.34KN 式中P彎曲力c-系數,取0.5-0.8L-彎曲件長度(mm),47mm t-板料厚度(mm),2mm -材料抗拉強度(MPa)所以彎曲工序壓力為35.34KN3.3.15.沖廢料力 P15Lt=(87+87+5+5)2.0380=139.84KN3.3.16.切斷力 P16Lt= (12+12+3.1412)2.0380=46.88KN3.3.17.卸料力 Pr=KrP1 由文獻3,表3-11:取Kr0.04,故Pr0.04(79.042+15.512+14.322+19.742+169.88+262.412+35.342+139.84+46.88)0.04859.2=34.368KN 3.3.18.頂件力由文獻3,表3-11,取Kp0.045,故PtKp=0.045(79.042+15.512+14.322+19.742+169.88262.412+35.342+139.84+46.88) =0.045859.2=38.664KN總沖壓力P0P1P2P3P4P5P6P7.PrPt859.2+34.368+38.66=932.228KN 初步選擇1600KN沖床。3.4.確定模具壓力中心圖3-2 沖裁力分析圖以模具中心為原點,建立如上圖32所示坐標系XOY。采用解析法求壓力中心,求YG,XGF1沖側刃力 F1=Ltb,得F1=79.04KNF2沖側刃力 F2=Ltb,得F2=79.04KNF3沖孔力 F3=Ltb,得F3=15.51KNF4沖孔力 F4=Ltb,得F4=15.51KNF5沖孔力 F5=Ltb,得F5=14.32KNF6沖孔力 F6=Ltb,得F6=14.32KNF7沖孔力 F7=Ltb,得F7=19.74KNF8沖孔力 F8=Ltb,得F8=19.74KNF9沖廢料力 F9=Ltb,得F9=169.88KNF10沖廢料力 F10=Ltb,得F10=169.88KNF11沖彎曲力 得F11=2.41KNF12沖彎曲力 得F12=2.41KNF13彎曲力 得F13=35.34KNF14彎曲力 得F13=35.34KNF15沖廢料力 F15=Ltb,得F15=139.84KNF16切斷力 F16=Ltb, 得F16=46.88KNY1F1到X軸的力臂 Y1=73.2X1F1到Y軸的力臂 X1=347Y2F2到X軸的力臂 Y2=-73.2X2F2到Y軸的力臂 X2=347Y3F3到X軸的力臂 Y3=14.5X3F3到Y軸的力臂 X3=312Y4F4到X軸的力臂 Y4=-14.5X4F4到Y軸的力臂 X4=312Y5F5到X軸的力臂 Y5=60.7X5F5到Y軸的力臂 X5=283Y6F6到X軸的力臂 Y6=-60.7X6F6到Y軸的力臂 X6=283Y7F7到X軸的力臂 Y7=14.5X7F7到Y軸的力臂 X7=258Y8F8到X軸的力臂 Y8=-14.5X8F8到Y軸的力臂 X8=258Y9F9到X軸的力臂 Y9=51.1X9F9到Y軸的力臂 X9=123Y10F10到X軸的力臂 Y10=-51.1X10F10到Y軸的力臂 X10=123Y11F11到X軸的力臂 Y11=49.1X11F11到Y軸的力臂 X11=5Y12F12到X軸的力臂 Y12=-49.1X12F12到Y軸的力臂 X12=5Y13F13到X軸的力臂 Y13=33.5X13F13到Y軸的力臂 X13=-122.5Y14F14到X軸的力臂 Y14=-33.5X14F14到Y軸的力臂 X14=-122.5Y15F15到X軸的力臂 Y15=0X15F15到Y軸的力臂 X15=-238.5Y16F16到X軸的力臂 Y16=0X16F16到Y軸的力臂 X16=-389.5根據合力距定理:YG=(Y1F1+ Y2F2+ Y3F3.)/(F1+ F2+ F3)XG=(X1F1+ X2F2+ X3F3.)/(F1+ F2+ F3)YGF沖壓力到X軸的力臂;YG=0XGF沖壓力到Y軸的力臂;XG=73.415所以本次設計的模具壓力中心為(73.415,0)。3.5.計算凸、凹模刃口尺寸3.5.1.沖孔凸、凹模刃口計算對沖孔采用凸、凹模分開的加工方法,其凸、凹模刃口部分尺寸計算如下:沖6mm,6.5mm,97腰孔,由文獻3,表3-5可知:Zmin=0.22mm,Zmax =0.28mm,ZmaxZmin=0.280.220.06mm由文獻3,表3-7得凸凹模制造公差:=0.02mm;=0.03mm,校核: Zmax-Zmin0.06mm ,+=0.05mm 滿足Zmax-Zmin +的條件。由文獻3,表3-8得因數x=0.5,則dp1=(5.9+0.50.2)=6.0mmdp2=(6.4+0.50.2)=6.5mmdp3=(8.9+0.50.2)=9.0mmdp4=(6.9+0.50.2)=7.0mm沖孔凹模尺寸按凸模實際尺寸配做,保證雙邊間隙為0.22mm,具體零件尺寸看零件圖。3.5.2.落料凸、凹模刃口計算凸、凹模刃口尺寸計算原則設計落料模先確定凹模刃口尺寸,以凹模為基準,間隙取在凸模上;設計沖孔模先確定凸模刃口尺寸,以凸模為基準,間隙取在凹模上。間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個。沖裁過程中,凸模與被沖的孔之間,凹模與落料件之間的均有磨檫,而且間隙越小,磨檫越嚴重。在實際生產中受到制造誤差和裝配精度的限制,凸模不可能絕對垂直于凹模平面,而且間隙也不會絕對均勻分布,合理的間隙均可使凸模、凹模側面與材料間的磨檫減小,并緩減間隙不均勻的不利影響,從而提高模具的使用壽命。沖裁間隙對沖裁力的影響:雖然沖裁力隨沖裁間隙的增大有一定程度的降低,但是當單邊間隙介于材料厚度 5%20%范圍時,沖裁力的降低并不明顯(僅降低5%10%左右)。因此,在正常情況下,間隙對沖裁力的影響不大。沖裁間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響:間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響較為顯著。間隙增大后,從凸模上斜、從凸??卓谥型瞥龌蝽敵隽慵紝⑹×?。一般當單邊間隙增大到材料厚度的15%25%左右時斜料力幾乎減到零。沖裁間隙對尺寸精度的影響:間隙對沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律,對于沖孔和落料是不同的,并且與材料軋制的纖維方向有關。通過以上分析可以看出,沖裁間隙對斷面質量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此,并不存在一個絕對合理的間隙數值,能同時滿足斷面質量最佳,尺寸精度最佳,沖裁模具壽命最長,沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個方面的要求。在沖壓的實際生產過程中,間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質量和模具壽命這兩個方面的主要因素。但許多研究結果表明,能夠保證良好的沖裁件斷面質量的間隙數值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數值也是不一致的。一般說來,當對沖裁件斷面質量要求較高時,應選取較小的間隙值,而當對沖裁件的質量要求不是很高時,則應適當地加大間隙值以利于提高沖模的使用壽命。根據沖模在使用過程中的磨損規(guī)律,設計落料模時,凹?;境叽鐟〗咏虻扔诹慵淖钚O限尺寸;設計沖孔模時,凸?;境叽鐒t取接近或等于沖孔件的最大極限尺寸。按沖件精度和模具可能磨損程度,凸、凹模磨損留量在公差范圍內的0.5-1.0之間。磨損量用x表示,其中為沖件的公差值,x為磨損系數,其值在0.5-1.0之間,與沖件制造精度有關,可按下列關系選?。毫慵菼T10以上 X=1; 零件精度IT11- IT13 X=0.75; 零件精度IT14 X=0.5 。不管落料還是沖孔,沖裁間隙一律采用最小合理間隙值(Zmin)。選擇模具制造公差時,一般沖模精度較零件高3-4級。對于形狀簡單的圓形、方形刃口,其制造偏差值可按IT6- IT7級選??;對于形狀復雜的刃口尺寸制造偏差可按零件相應部位公差值的1/4來選?。粚τ谌锌诔叽缒p后無變化的制造偏差值可取沖件相應部位公差值的1/8并冠以();若零件沒有標注公差,則可按IT14級取值。零件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差應按“入體”原則標注單向公差,即:落料件上偏差為零,只標注下偏差;沖孔件下偏差為零,只標注上偏差。如果零件公差是依雙向偏差標注的,則應換算成單向標注。磨損后無變化的尺寸除外。對外輪廓的落料,由于形狀較復雜,故采用配合的加工方法。其凸、凹模刃口部分尺寸計算如下:當以凹模為基準件時,凹模磨損后,刃口尺寸有的增大,有的減小。增大尺寸有:5,52,99,49.2,61.2,25,它在沖孔凸模上相當于落料凹模尺寸,故按一般落料凹尺寸公式計算。由文獻3,表3-8得因數x為:對5,52,99,49.2,61.2,25,0.50時,所以有5d=(5.1-0.50.2) =552d=(52.15-0.50.3) =5299d=(99.2-0.50.4) =9949.2d=(49.35-0.50.3) =49.261.2d=(61.35-0.50.3) =61.225d=(25.15-0.50.3) =25由文獻3,表3-5得Zmin0.11mm,凸模尺寸按凹模實際尺寸配做,保證雙邊間隙為0.22mm,具體零件尺寸看零件圖。3.5.3.彎曲壓筋工作部分尺寸計算(1)凸模圓角半徑此零件兩處彎曲,所以需要按兩處圓角設計不同的彎曲半徑,小邊彎曲處圓角半徑(r=1mm)較小,凸模圓角半徑可取R=0.8-1.0mm。大邊彎曲處圓角半徑(r=3mm)較小,大于材料厚度,所以凸模圓角半徑可取R=3mm。 (2)凹模圓角半徑凹模圓角半徑不能過小,以免增加彎曲力,擦傷工件表面。此工件單邊彎曲,屬于不對稱件,為方便模具設計,保證模具壽命,采用對稱兩件設計,凹模圓角半徑應取大小一致。凹模圓角半徑一般按材料厚度t來選取。本設計中取1.5t=R3,同時工件屬于對稱件,為防止在沖壓過程中,模具收力不均勻現象,需要用一模兩件的方法,最后切斷,中間部分做載體。(3)凹模工作部分深度的設計計算凹模工作部分的深度將決定板料的進模深度,同時也影響到彎曲件直邊的平直度,對工件的尺寸精度造成一定的影響。一般情況下,凹模工作部分深度可查相關設計資料即能滿足彎曲件的要求,本次設計根據產品材料厚度及彎曲高度,選擇凹模深度為10mm。(4)凸、凹模間隙彎曲模的凸凹模間隙是指單邊間隙Z。間隙越小,則彎曲力越大,間隙過小,會使制件邊部厚變薄,降低凹模壽命。間隙過大,則回彈大,降低制件精度。凸、凹模間隙Z可按下式計算 Zt+Ct 式中 Z彎曲模凸、凹模單邊間隙;t材料厚度(基本尺寸);C間隙系數;由文獻3,表5-11得C0.01所以 Z2.00.0122.02mm產品尺寸標注為外形尺寸,所以設計模具時,彎曲部分為倒裝結構,沖孔凹模作為彎曲的凸模部分,上模安裝凹模,而尺寸應該根據凹模尺寸,偏移材料厚度就是凸模尺寸,具體見CAD圖紙。3.6.凸模、凹模的結構設計模具結構比較復雜,但從單獨的各個工序分開看,模具就簡單多了,首先,就切側刃和沖孔,切廢料,就類似沖孔模,由于需要卸料板壓住材料,才能繼續(xù)沖壓,所以沖頭和切側刃的沖頭都可以設計成直柱的形塊。尺寸標注如下圖3-3所示。圖3-3切斷凸模零件圖圖3-4沖圓孔凸模零件圖圖3-5切側刃凸模零件圖凹模的刃口形式,考慮到生產批量較大,所以采用刃口強度較高的凹模,如圖3-4所示的刃口形式。凹模的外形尺寸,由文獻3,式4-7,式4-8計算:Hkb=0.06794.5=47.67mm,取H50mm,C=1-1.5H=50-75mm,由于產品向下彎曲,產品彎曲的高度為39,凹模加工槽的深度至少要40mm,所以要適當增加凹模的厚度,本次課題設計凹模厚度為55mm,尺寸標注如下圖所示:最后切斷后產品通過條料送料時頂出模具,從模具斜面上滑下。圖3-4凹模零件圖本模具為連續(xù)沖壓模,因此除沖孔凸模和凹模外,還會有彎曲凸模。凸模是本模具中的關鍵零件。 圖3-5彎曲凸模零件圖凸模結構如圖所示,通過過盈配合固定在凸模固定板上,設計螺釘孔,與上模板連接。由于變曲件圓角半徑較小,所以凸模過渡圓角半徑取R1,符合生產實際要求。凸模的材料選用與凹模材料相同,為Cr12MoV,工作部分熱處理淬硬58 HRC 62HRC。3.7.模具總體設計及主要零部件設計3.7.1.模具總休裝配設計該連續(xù)模將凹模安裝在下模,沖頭固定在固定板利,安裝在上模上,為典型的正裝結構。兩個導料板控制條料送進的導向,定位銷和側刃距離控制送料的進距。卸料采用彈性卸料裝置,彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性橡膠組成。沖制的工件在最后的切斷工序后自動脫落模具,從模具上掉下。沖孔的廢料可通過凹模的內孔從沖床臺面孔漏下?;瑝K帶動上?;厣龝r,卸料裝置將箍在凸模上的條料卸下,推件裝置將卡在凹模之間的沖件頂出凹模面,送料裝置繼續(xù)往前送料,這樣,一個沖次就已經完成。3.7.2.模架設計本模具選用中等精度,中、小尺寸沖壓件的非標準自制鋼板模架、四導柱和導套分別裝在上、下模座四個角落,對稱分布,為防止安裝錯誤,導柱導套的直徑不能一樣大。凹模面積是導套前的有效區(qū)域。送料及操作方便,縱向,橫向送料。主要適用于一般精度要求的沖模,不宜用于大型模具,因有彎曲,上模座在導柱上運動不平穩(wěn),所以模具里需要增加內導柱,使模具保持平衡。再根據凹模設計的結果,由文獻2,表5.1-3得,選用模架360200189229 I GB/T 2851.3,技術條件按JB/T8050-1990的規(guī)定。所以:上模座:LBH=1060mm350mm50mm,下模座:LBH=1060mm350mm50mm,導 柱:dL=35mm200mm,dL=38mm200mm,導 套:dLD=35mm100mm50mm,dLD=38mm100mm55mm,3.7.3.墊板設計墊板的作用是直接承受和擴散凸模傳來的沖壓力,以減小上模板所承受的單位壓力,保護凸模頂端面的上模板面不被凸模頂端壓陷。墊板用45鋼制造,淬火硬度為HRC4348,上下面須磨平,保證平行。本模具墊板厚度?。?0mm,長、寬尺寸取與凹模長、寬一樣。3.7.4.凸模固定板設計凸模要借助于凸模固定板才能安裝在上模板上。凸模固定板厚度可取為凹模厚度的0.50.8倍,長寬尺寸比凹模的對應尺寸略小或相同,以減小沖模形成的危險區(qū)的面積。凸模裝入凸模固定板的部位與固定板呈過渡配合,即H7m6。凸模裝入固定板后,其頂面要與固定板頂面一起磨平。由于凹模的厚度已定為55mm,所以凸模固定板根據標準定為18mm。外形尺寸同凹模大小相同。3.7.5.卸料板設計由于本零件厚度為2.0mm,精度和平整度要求也較高,所以本模具采用彈性卸料裝置,卸料力由彈簧產生。卸料孔與凸模的單邊間距取板料厚度的0.10.2倍,卸料板長、寬尺寸取與凹模長、寬一樣的尺寸。所以,卸料板厚度取為18mm,由于需要讓出導料板的位置空間,所以厚度需要增加至25mm,長、寬分別為900mm和260mm。3.7.6.模具的閉合高度模具閉合高度是指沖床運行到最下點時模具工作狀態(tài)的高度。故模具閉合高度為HHs+Hb+Hg+Ha+Hj+Hn=50+10+70+2.0+55+50-3=234mm其中H模具閉合高度,mmHs上模板厚度,mmHb-上墊板厚度,mmHg凸模厚度,mmHa凹模厚度,mmHj沖壓件厚度,mmHn下模板厚度,mm3.8.沖壓設備的選擇3.8.1.公稱壓力的選擇 選擇壓力機時,要根據模具結構來確定,當施力行程較大時(50%60%)即沖壓時工藝力的總和不能大于壓力機公稱壓力的50%60%。校正彎曲時,更要使額定壓力有足夠的富余,一般壓力機的公稱壓力要大于校正彎曲力的1.52倍。在此取了1.2倍,即公稱壓力P=1.2932.228=1118.67KN初選壓力機的公稱壓力為1600KN,即JA21-160型開式雙柱固定臺壓力機。3.8.2.行程次數選擇用于彎曲的壓力機的行程次數主要考慮以下因素:1.考慮操作方式(進、出料速度的快慢);2.彎曲時,金屬變形需要過程限制了行程次數增加;3.該件為大批量生產,要以較大的行程次數來提高生產效率。JA21-160型壓力機的行程次數有40次/min等,合理選擇。3.8.3.滑塊行程(S)滑塊行程是指滑塊的最大運動距離,即曲柄旋轉一周,上死點至下死點的距離。其值為曲柄半徑的兩倍:S=2R。選擇用于彎曲的壓力機的滑塊行程主要考慮以下因素:1.要保證毛坯放進和工件取出,應使滑塊行程大于工件高度的兩倍以上,。2.該件為大批量生產,需要以限制行程來增加行程次數,提高生產效率。JA21-160型壓力機的滑塊行程為160mm,大于工件高度的兩倍,滿足產品彎曲時的沖壓行程。3.8.4.模具閉合高度壓力機的閉合高度是指滑塊在下死點時,滑塊底面到工作臺上平面之間的距離。 壓力機的閉合高度可以通過調整連桿長度來改變其大小,將連桿調至最短時,閉合高度最大,稱最大閉合高度;將連桿調至最長時,閉合高度最小,稱最小閉合高度。JA21-160型壓力機的最大閉合高度為450mm,連桿調節(jié)量為130mm,故最小閉合高度為450-130=320mm; 當壓力機工作臺面上有墊板時,用壓力機的閉合高度減去墊板厚度,就是壓力機的裝模高度,沒有墊板的壓力機,其裝模高度與閉合高度相等; 模具的閉合高度是指壓力機滑塊在下止點位置時,模具上模座上平面至下模座下平面之間的距離。如果壓力機上不設置墊板,本例所設計的模具閉合高度H達不到320400mm之間,加上墊板,模具閉合高度H就減小。3.8.5.工作臺面尺寸 壓力機工作臺尺寸應大于下模周界5070mm。JA21-160型的壓力工作臺尺寸(前后左右)為710mm1120mm。那么,設計時模具的下模座(寬長)不要超過640mm1060mm。3.8.6.模柄孔尺寸 直徑深度為70mm80mm,那么,設計時模具的模柄尺寸要與模柄孔匹配,本次設計模具外形比較多啊,笨重,僅僅靠模柄的側壓力,是無法牢固安裝上模,所以不能依靠模柄固定,所以本次設計不考慮模柄,依靠通用壓板固定。綜上所述,選用開式雙柱可傾壓力機JA21-160符合本模具設計,其具體各參數如下所示:公稱壓力:1600KN 滑塊行程:160mm 最大閉合高度:400mm 連桿調節(jié)量:130mm 滑塊中心至床身距離:380mm 立柱距離:530mm工作臺尺寸(前后左右):710mm1120mm模柄孔尺寸(直徑mm深度mm):70mm80mm滑塊底面尺寸(前后左右):460mm650mm3.9.模具的裝配根椐連續(xù)模裝配要點,選凹模作為裝配基準件,先裝下模,再裝上模,并調整間隙、試沖、返修。序號工序工藝說明凸、凹模預配裝配前仔細檢查各凸模開關及尺寸以及凹模形孔,是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀。將各凸模分別與相應的凹模孔相配,檢查其間隙是否加工均勻。不合適者應重新修磨或更換凸模裝配以凹??锥ㄎ?,將各凸模分別壓入凸模固定板的形孔中,并擠緊牢固裝配下模在上模座上劃中心線,按中心預裝凹模、固定板;在下模座、導料板上,用已加工好的固定板分別確定其螺孔位置,并分別鉆孔,攻絲;將下模座、導料板、凹模、活動導銷銷、樹脂裝在一起,并用螺釘緊固,打入銷釘裝配上模在已裝好的下模上放等高墊鐵,再在凹模中放入0.3mm的紙片,然后將凸模與固定板組合裝入凹模;預裝上模座,劃出與凸模固定板相應螺孔、銷孔位置并鉆鉸螺孔、銷孔;用螺釘將固定板組合、墊板、上模座連接在一起,但不要擰緊;將卸料板裝在已裝入固定板的凸模上,裝上橡膠和卸料螺釘,并調節(jié)橡膠的預壓量,使卸料板高出凸模下端約1mm;復查凸、凹模間隙并調整合適后,緊固螺釘;安裝導料板、卸料板;切紙檢查,合適后打入銷釘試沖與調整裝機試沖根椐試沖結果作相應調整3.10.本章小結本章分析了加工該支架沖壓工序的安排,計算與模具結構的設計,根據零件的特點以及廠里的要求,設計計算并確定模具各零件尺寸,完成了模具總體設計,繪制出模具裝配圖。本章重點與難點是工藝方案,模具結構的確定以及凸模,凹模尺寸的計算,因為它將直接影響零件的質量和模具的合理性。結 論模具生產技術水平的高低,已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志,因為模具在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。本設計就是本著這個思想對產品模具進行分析設計,力求設計出技術水平高、經濟效益好的模具,同時也圍繞著對新產品開發(fā)、新產品投入生產這個理念展開設計。支架零件形狀較為簡單,所以加工工藝也不復雜。通過對零件圖的綜合分析與實習單位的實際生產要求,設計出了最可行的加工方案。零件從坯料到完全成形,本設計共用到了一套模具,即:沖孔,落料,彎曲等多工序的連續(xù)模。本模具有生產率高、精度高的特點,加工過程又不會影響制品尺寸,且下料部分與沖孔部分的毛頭方向相同,這非常符合實習公司的實際生產要求,對單位能保持全國模具行業(yè)的領先地位也有一定的促進作用。整套模具的設計過程中使用了先進的CAD/CAM技術進行輔助設計,在保證模具高精度的同時簡化了傳統(tǒng)的繁瑣計算過程,使得設計更為便捷。由此可以看到,在大型級進模、高精密、高復雜性、高技術含量先進模具的設計中,使用先進的CAD/CAE/CAM技術進行輔助設計會是一條必經之路。致 謝首先感謝學校及學院各位領導的悉心關懷和耐心指導,特別要感謝指導老師給我的指導,在設計和說明書的寫作以及實物制作過程中,我始終得到他的悉心教導和認真指點,使得我的理論知識和動手操作能力都有了很大的提高與進步,對模具設計與制造的整個工藝流程也有了一個基本的掌握。在他身上,時刻體現著作為科研工作者所特有的嚴謹求實的教學風范,勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學理念。他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學要求,端正了我的學習態(tài)度,使我受益匪淺。另外,還要感謝和我同組的其他同學,他們在尋找資料,解答疑惑,實驗操作、論文修改等方面,都給了我很大的幫助和借鑒。最后,感謝所有給予我關心和支持的老師和同學使我能如期完成這次畢業(yè)設計。謝謝各位老師和同學!感謝學校對我這兩年的培養(yǎng)和教導,感謝學院各位領導各位老師三年如一日的諄諄教導!參考文獻1盧險峰模具學導論M北京:化學工業(yè)出版社,2007.72肖祥苫,王孝培中國工程模具大典第4卷沖壓模具設計M北京:電子工業(yè)出版社,2007.33吳伯杰沖壓工藝與模具M北京:電子工業(yè)出版4王芳冷沖壓模具設計指導M北京:機械工業(yè)出版社5二代龍震工作室沖壓模具設計基礎(二版)M北京:電子工業(yè)出版社6陳錦昌計算機工程制圖M廣州:華南理工大學出版社7李柱互換性與測量技術M北京: 高等教育出版社8周四新Pro/ENGINEER Wildfire 2.0 實例教程M北京:機械工業(yè)出版社2005.79 肖祥芷沖壓模具設計M北京:電子工業(yè)出版社,2007.310 朱光力主編. 模具設計與制造實訓.第1版. 北京:高等教育出版社. 2002. 13415611 吳詩 主編. 沖壓工藝及模具設計 . 第1版. 西安:西北工業(yè)大學出版社. 2001. 404512 溫松明主編. 互換性與測量技術基礎. 第2版. 長沙:湖南大學出版社. 1998. 4513.馮炳堯 韓泰榮 殷振海 蔣文森編. 模具設計與制造簡明手冊. 第1版.上海:上海科學技術出版社. 1985. 1 8014.劉朝儒 彭福蔭 高政一主編. 機械制圖. 第3版. 北京:高等教育出版社.200115.施平主編. 機械工程專業(yè)英語. 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