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滾動(dòng)軸彎模設(shè)計(jì)
第1章 緒論
沖壓是在室溫下,利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)材料施加壓力,使其產(chǎn)生分離或塑性變形,從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。
在沖壓過(guò)程中,將材料加工成零件的一種特殊工藝裝配,稱(chēng)為沖壓模具。沖模是在實(shí)現(xiàn)沖壓加工中必不可少的工藝裝配,與沖壓件是“一模一樣”的關(guān)系,若沒(méi)有符合要求的沖模,就不能生產(chǎn)出合格的沖壓件:沒(méi)有先進(jìn)的模具,先進(jìn)的沖壓成型工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。在沖壓零件的生產(chǎn)中,合理的成形工藝、先進(jìn)的模具、高效的沖壓設(shè)備是比不可少的三要素。
沖壓工序根據(jù)材料的變形特點(diǎn)可分為分離工序和成形工序兩類(lèi)。分離工序是指坯料在沖壓力作用下,變形部分的應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限,使坯料產(chǎn)生塑性變形,成為具有一定形狀,尺寸與精度制件的加工工序。成形工序主要有彎曲,拉深,翻邊,旋壓等。
彎曲是將板料,型材,管材或棒料等按設(shè)計(jì)要求彎成一定的角度和一定的曲率,形成所需形狀零件的沖壓工序。它屬于成形工序,是沖壓基本工序之一,在沖壓零件生產(chǎn)中應(yīng)用較普遍。并且占有很大的比重。由于彎曲成形所用的工、模具及設(shè)備不同,形成各種不同的彎曲方法,如壓彎、折彎、滾彎、拉彎、繞彎等等。盡管各種彎曲方法不同,但其彎曲過(guò)程及特點(diǎn)具有共同的規(guī)律。最典型的兩種V型彎曲和U型彎曲.
彎曲所使用的模具叫彎曲模,它是彎曲過(guò)程中必不可少的工藝裝備。開(kāi)始彎曲時(shí),板料的彎曲內(nèi)側(cè)半徑大于 凸模的圓角半徑,(曲率的比較,開(kāi)始曲率小,r=1/ρ)隨著凸模的下壓,板料的直徑與凹模V形表面逐漸靠緊,彎曲內(nèi)側(cè)半徑逐漸減小,同時(shí)曲率逐漸變大。半徑減小的同時(shí)彎曲力臂也逐漸減小(力臂為凹模與工件的兩接角邊點(diǎn)間的距離)當(dāng)凸模、板料與凹模三者完全壓合,板料的內(nèi)側(cè)彎曲半徑及彎曲力臂達(dá)到最小時(shí),彎曲過(guò)程結(jié)束。如1.1土所示。
圖1.1 彎曲的過(guò)程
彎曲生產(chǎn)是靠模具與設(shè)備完成加工過(guò)程,所以它的生產(chǎn)率高,而且由于操作簡(jiǎn)便,也便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。
利用模具加工可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的,形狀復(fù)雜的零件。彎曲產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證的,所以質(zhì)量穩(wěn)定,一般不需要經(jīng)過(guò)機(jī)械加工便可使用。
彎曲加工一般不需要加熱毛坯,也不像切削加工那樣大量切削材料,所以它不但節(jié)能,而且節(jié)約材料。
彎曲產(chǎn)品的表面質(zhì)量較好,使用的原材料是冶金工廠大量生產(chǎn)的軋制板材或帶料,在彎曲過(guò)程中材料表面不受破壞。
因此彎曲工藝是一種比較好而且成本低的加工工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點(diǎn)。
第2章 零件工藝性分析
零件簡(jiǎn)圖:如圖2.1所示;
零件名稱(chēng):閉角U形彎曲件;
材料:Q235;
材料厚度:1mm;
圖2.1 閉角彎曲件
2.1零件結(jié)構(gòu)工藝性分析
此零件為一個(gè)簡(jiǎn)單的小于90°的U形件,也稱(chēng)其為閉角彎曲件,其彎曲圓角半徑r為0.5mm,材料選擇普通碳素鋼Q235,板厚為0.6mm。其工藝性主要包括彎曲件的精度、圓角半徑、板料的纖維方向與彎曲線夾角、彎曲的直邊高度、其他工藝性等。
2.1.1 彎曲精度
彎曲件為薄板,短邊,取彎曲精度IT14級(jí)。彎曲件的精度,由于零件圖上對(duì)這方面都沒(méi)有確定,這樣的制件可以設(shè)精度為IT14級(jí),這樣精度一般的制造精度都可以滿(mǎn)足要求。
其彎曲件長(zhǎng)度的自由公差為±0.3;彎曲件的角度的自由公差為
2.1.2 彎曲圓角半徑
根據(jù)材料和板厚查的此工件允許的最小圓角半徑其值小于圓角半徑0.5mm,避免了板料外層斷裂致使工件報(bào)廢。
2.1.3 板料的纖維方向與彎曲線夾角
Q235鋼屬于軋制板材,在彎曲時(shí)各方向的性能是有差別的,纖維的方向就是軋制的方向,所以彎曲線最好與纖維線垂直,彎曲時(shí)不易開(kāi)裂,此制件符合此工藝性要求。
2.1.4 彎曲的直邊高度
一般彎曲件為了避免穩(wěn)定性不好,要求直立部分高度H>2.5t,很顯然此零件符合工藝性要求。
2.1.5 其他工藝性要求
此彎曲件的形狀和尺寸對(duì)稱(chēng),零件的圓角,保證了尺寸精度,并且在制件中間設(shè)置了定位工藝孔,這樣可以防止彎曲時(shí)毛坯偏移造成質(zhì)量不穩(wěn)定,確保了工藝性要求。
2.2 零件沖壓工藝性分析
從制件圖上可以看出,必須先通過(guò)落料沖工藝孔,然后再進(jìn)行彎曲,需要兩套模具,很明顯彎曲決定了零件的總體形狀和尺寸,所以在此主要對(duì)彎曲工藝進(jìn)行分析。
此彎曲件是小于90°的U形件,且材料厚度比較小,所以不能采用一般的U形彎曲模,可以采用滾軸式的凹模,使制件一次成形,能夠保證工件質(zhì)量,還能減小回彈。
第3章 工藝方案的確定
根據(jù)制件工藝性分析,其沖壓零件需要的基本工序有落料沖孔,一次彎曲,其中彎曲決定了零件的總體形狀和尺寸,因此選擇合理的彎曲方法十分重要。
方案一:先用一般U形彎曲模完成兩直角平行的U形工序件,再用斜面凹??s小上口間距,彎成閉角形件。,
方案二:采用一次成型的滾動(dòng)軸式彎曲模,在凹模側(cè)壁安裝可轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸,凹模鑲件隨著凸模的下行,板料先被彎成兩平行的U形過(guò)渡件,當(dāng)工件底部接觸到轉(zhuǎn)軸凹模后,轉(zhuǎn)軸凹模就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),成形彎曲件。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但需要兩道工序兩副模具,生產(chǎn)效率低,并且保證不了精度。方案二只需要一副模具就可以完成。提高了生產(chǎn)效率,也保證了精度。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜,但由于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng),模具制造并不困難。
綜合以上分析,采用第二種方案進(jìn)行彎曲最好。
第4章 主要工藝參數(shù)計(jì)算
此彎曲模設(shè)計(jì)的工藝參數(shù)計(jì)算主要包括制件毛坯尺寸計(jì)算,彎曲力的計(jì)算及彎曲模工作部分尺寸設(shè)計(jì)的計(jì)算。
4.1 毛坯尺寸計(jì)算
彎曲中性層位置的計(jì)算
板料彎曲時(shí)應(yīng)變中性層的長(zhǎng)度始終是不變化的,故可根據(jù)彎曲后應(yīng)變中性層的長(zhǎng)度來(lái)確定彎曲件的毛坯長(zhǎng)度。
實(shí)際應(yīng)用中,通常采用以下經(jīng)驗(yàn)公式確定彎曲毛坯中性層的長(zhǎng)度:
ρ= r + x0t
式中
r---零件的彎曲內(nèi)側(cè)半徑
t---材料厚度
x0---中性層位移系數(shù),查表(手冊(cè))。
由,查手冊(cè)得x0=0.3
代入公式計(jì)算得
一般將圓角半徑較大時(shí)(r>0.5t)的彎曲稱(chēng)為有圓角半徑的彎曲。
此時(shí),不考慮中性層的變化,其展開(kāi)長(zhǎng)度等于彎曲件直線部分的長(zhǎng)度和圓弧部分的長(zhǎng)度之和。其計(jì)算要點(diǎn)為:
將工件直邊 長(zhǎng)度L直累加得ΣL直
將工件彎曲變形部分分別以中性層方法計(jì)算并累加。
毛坯展開(kāi)尺寸等于直線部分長(zhǎng)度和彎曲部分的總和。
此彎曲件屬于圓角半徑r>0.5t的彎曲件,變薄不嚴(yán)重,按中性層展開(kāi)的原理,坯料總長(zhǎng)度等于彎曲件直線部分和圓弧部分長(zhǎng)度之和
式中 ——坯料展開(kāi)總長(zhǎng)度;
a——彎曲開(kāi)口角。
代入公式計(jì)算得
因?yàn)橛猩僭S偏移,取值為49mm,寬度尺寸為10mm,故毛坯尺寸為.
4.2 彎曲力的計(jì)算
彎曲力是設(shè)計(jì)彎曲模和選擇壓力機(jī)噸位的依據(jù)。
彎曲力的理論計(jì)算可以從塑性彎矩和外力彎矩相等的條件求得。但由于彎曲力受材料性能,零件形狀,彎曲方法,模具結(jié)構(gòu)等多種因素的影響,用理論公式來(lái)計(jì)算不但計(jì)算復(fù)雜,并且也不一定準(zhǔn)確。因此在生產(chǎn)中經(jīng)常采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算,作為設(shè)計(jì)工藝過(guò)程和選擇設(shè)備的依據(jù)。
4.2.1 自由彎曲時(shí)的彎曲力
式中:F——自由彎曲在沖行程結(jié)束時(shí)的彎曲力;
B——彎曲件的寬度,B=10mm;
T——彎曲材料的厚度,T=0.6mm;
R——彎曲件的內(nèi)彎曲半徑,R=0.5mm;
——材料的抗拉強(qiáng)度450MPa;
K——安全系數(shù),一般取K=1.3。
代入公式計(jì)算得
4.2.2 校正彎曲時(shí)的彎曲力
校正彎曲時(shí), 校正力比壓彎力大得多,而且兩個(gè)力先后作用。因此,若采用校正彎曲時(shí),一般只計(jì)算校正力,V形件和U形件均按下式計(jì)算:
F校=Ap
式中 F校――校正彎曲時(shí)的彎曲力
A――校正部分垂直投形面積
p――單位面積上的校正力。
由制件可知校正為內(nèi)角彎曲半徑部分,其投影面積為,單位面積上的校正力查表取110MPa。
代入公式計(jì)算得
4.2.3 壓彎時(shí)的頂件力和卸料力
對(duì)于設(shè)有頂件裝置的彎曲模,頂件力值可按自由彎曲力的30~80%選取,即
取值為0.5,代入得
4.2.3 彎曲時(shí)壓力機(jī)噸位的確定
自由彎曲時(shí),壓力機(jī)噸位F機(jī)為
取值為1.3,代入得
對(duì)于校正彎曲,由于校正彎曲力比頂件力大的多,故頂件力可以忽略,即
取值為1.3,代入計(jì)算锝
4.3 彎曲模工作部分設(shè)計(jì)的計(jì)算
彎曲模工作部分尺寸主要指凹模圓角半徑、凸模圓角半徑和凹模的深度。U形件彎曲模,還有凸、凹模之間的間隙及模具橫向及深度尺寸。
4.3.1 凸模圓角半徑
工件的相對(duì)彎曲半徑比較小,其凸模圓角半徑取等于工件的彎曲半徑,即,且小于符合要求。
4.3.2 凹模圓角半徑
凹模圓角半徑不能過(guò)小,以免擦傷工件表面,影響沖模壽命。凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)該一致,否則在彎曲時(shí)坯料會(huì)發(fā)生偏移。值根據(jù)材料厚度取為,則。
4.3.3 凹模深度的計(jì)算
凹模深度要適當(dāng),凹模深度過(guò)小坯料兩端未受壓部分太多,工件回彈大且不平直,影響工件質(zhì)量。若過(guò)大,則浪費(fèi)模具鋼材,且需沖壓有較大的工作行程。所以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)字查表得此形彎曲模的凹模深度為。
4.3.4 凸、凹模間隙的計(jì)算
彎曲凸、凹模之間的單邊間隙用C來(lái)表示。
U形件彎曲
對(duì)于鋼板 C =(1.05~1.15)t
對(duì)于有色金屬板料 C =(l~1.1)t
V形件彎曲
凸、凹模間隙是靠調(diào)節(jié)壓力機(jī)的閉合高度來(lái)實(shí)現(xiàn)的,不必在設(shè)計(jì)及制造模具時(shí)考慮。
此制件為特殊的U形件,材料為一般鋼板,可以按照一般U形件彎曲標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算。
彎曲模的凸、凹模單邊間隙一般可按按下式計(jì)算:
△+
式中:
C——彎曲模凸、凹模單邊間隙;
——工件材料厚度,其值為0.6mm;
△——材料厚度的正偏差,其值為0.125;
K——間隙系數(shù),查表為0.05。
代入公式計(jì)算
很顯然凸、凹模間隙符合要求。
4.3.5 凸、凹模尺寸的計(jì)算
彎曲件寬度尺寸標(biāo)注在外側(cè)時(shí)應(yīng)以凹模為基準(zhǔn),先確定凹模尺寸??紤]到模具磨損和工件回彈的影響,
凹模寬度尺寸:
△
彎曲件寬度尺寸標(biāo)注在內(nèi)側(cè)時(shí)則應(yīng)以凸模為基準(zhǔn),先確定凸模尺寸。同理若考慮模具磨損和工件的回彈影響,凸模寬度尺寸:
△
此制件尺寸標(biāo)注在外側(cè),如4.2.1圖所示:
圖4.2.1 標(biāo)注外形的彎曲件
所以選擇第一組公式進(jìn)行計(jì)算:
凹模尺寸
△
凸模尺寸
式中:、——凸凹橫向尺寸;
——彎曲件橫向的最大極限尺寸;
△——彎曲件橫向的尺寸公差;
、——凸、凹模的制造公差,采用IT8級(jí),采用IT9級(jí)。
經(jīng)查表 △;;
代入上述公式得
所以根據(jù)制件尺寸計(jì)算得到凸模尺寸為;凹模尺寸為。
第5章 模具總體設(shè)計(jì)
5.1 模具類(lèi)型的選擇
有彎曲工藝分析可知,該制件的成型工藝過(guò)程可分為包括下料和彎曲兩道工序,下料工序的模具比較簡(jiǎn)單,或者也可以根據(jù)生產(chǎn)車(chē)間的實(shí)際情況對(duì)已有的剪切模具進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,下料工序的模具問(wèn)題很容易解決。所以,本設(shè)計(jì)只對(duì)彎曲這道工序進(jìn)行設(shè)計(jì),該模具的類(lèi)型為單工序彎曲模。
5.2 定位方式的選擇
因?yàn)樵撝萍善桨鍙澢圃於桑⑶覟樾∮?0·的U型件。彎成的零件形狀完全對(duì)稱(chēng),壓力的中心也在中心處,本方案采用的是單工序彎曲模,坯料的放入采用人工,所以該制件的定位采用的是兩邊的定位板和中心處的定位銷(xiāo)進(jìn)行長(zhǎng)度定位和溝槽進(jìn)行定位,每次加工時(shí)只需將剪好的條料放入溝槽中,靠?jī)蛇叺亩ㄎ话寮岸ㄎ讳N(xiāo)就可以保證條料的準(zhǔn)確定位。這樣的定位比較方便,加工也十分的容易,并且保證了坯料在彎曲模內(nèi)的準(zhǔn)確定位,避免彎曲過(guò)程中坯料的偏移,提高定位精度。
5.3 卸料出件方式的選擇
卸料出件包括頂件和出件兩種方式的確定。此工件為小于的U形件,其結(jié)構(gòu)形狀決定了成型的制件一定是包在凸模上,根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)形狀可知,有擺塊包著制件,上模回程時(shí)兩擺塊利用安裝在模座上的彈簧分開(kāi),擺塊的下面要安裝一個(gè)頂板,利用底部的彈簧帶動(dòng)頂板頂出制件。它的出件方式如果設(shè)計(jì)自動(dòng)出件裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制作成本高,不經(jīng)濟(jì)。所以對(duì)于本套模具設(shè)計(jì)采用的是手動(dòng)出件,勞動(dòng)強(qiáng)度稍大,但節(jié)省了制造成本和模具的平時(shí)維修的工時(shí)和費(fèi)用。
5.4 導(dǎo)向方式的選擇
模具屬于單工序沖模,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,導(dǎo)向精度要求不高,通過(guò)凸、凹模就可以保證,定位靠在壓力機(jī)上安裝時(shí)調(diào)整來(lái)定位。無(wú)需設(shè)計(jì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套,所以采用無(wú)導(dǎo)向裝置。
綜上可設(shè)計(jì)此模具主要由,模柄,上模板,凸模,滾動(dòng)軸式凹模,下模板等組成。 初步計(jì)算模具閉合高度
凹模座的外輪廓尺寸約計(jì)為
根據(jù)上述公稱(chēng)壓力的計(jì)算,選用公稱(chēng)壓力是40KN的壓力機(jī)就行了。但該工件凸、凹模長(zhǎng)度較大,為了滿(mǎn)足閉合高度的要求選擇100KN的J23-100A壓力機(jī)。
模具結(jié)構(gòu)草圖如5.1圖所示:
圖5.1 模具結(jié)構(gòu)草圖
第6章 模具主要零部件的設(shè)計(jì)
6.1 凸模部分的設(shè)計(jì)
彎曲模沒(méi)有固定的結(jié)構(gòu)形式,此工件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,精度要求不高,所以可以設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單一些,根據(jù)制件形狀可以將凸模設(shè)計(jì)為整體式凸模,對(duì)凸模上半部分的設(shè)計(jì)精度要求不嚴(yán)格,其寬度為32.54mm,高度為50mm,長(zhǎng)度為10mm.凸模的下半部分比較復(fù)雜,根據(jù)制件的外形設(shè)計(jì),其具體尺寸已經(jīng)在前邊計(jì)算過(guò),即工作部分尺寸為,保證傾斜角度是60°,圓角半徑是0.5mm,并且斜面大于8mm,設(shè)計(jì)值為11.5 mm.并且在凸模底部設(shè)置φ3的定位孔,如6.1.1圖所示:
圖6.1.1 整體式凸模
6.2 凹模部分的設(shè)計(jì)
凹模設(shè)計(jì)成滾動(dòng)軸式的,以便與成形的角,左右兩件想對(duì)稱(chēng)。這種形狀的凹模包括成形凹模和滾軸的設(shè)計(jì),根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和模具的工作過(guò)程的要求,可以看出凹模的設(shè)計(jì)不僅要保持上面的尺寸,還要保證成形滾軸能在座架上轉(zhuǎn)動(dòng),以Ф4mm的圓的中心線為中心軸轉(zhuǎn)動(dòng),保證零件可以拔出來(lái),同時(shí)成形轉(zhuǎn)軸要轉(zhuǎn)動(dòng),在下面還要留出一定的距離,保證制件拔出的時(shí)候,兩滾軸不相撞。
具體尺寸及形狀如6.2.1圖所示:
圖6.2.1 轉(zhuǎn)軸式凹模
6.3 上模座及模柄的設(shè)計(jì)
因?yàn)榇酥萍缶炔桓?,選擇了無(wú)導(dǎo)柱裝置,所以設(shè)計(jì)模具時(shí)為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化模具的結(jié)構(gòu),將模柄與上模座設(shè)計(jì)成整體形式的,選擇標(biāo)準(zhǔn)模架——帶柄圓形上模座(帶柄圓形上模座用于無(wú)導(dǎo)向系統(tǒng)的單工序沖模以支撐和固定凸模等零件)。根據(jù)所選壓力機(jī)的參數(shù),得到模柄孔的尺寸為30mm深度為48mm,上模座的厚度為35mm,總高度為83mm.
由于設(shè)計(jì)時(shí)希望凸模直接壓入模座內(nèi),所以在上模座的底部切割出于凸模上部尺寸相匹配的孔。其配合要求為H7/m6.根據(jù)凸模上部的尺寸查手冊(cè)的其孔口為31.26mm,壓入深度為9mm.
如圖6.3.1所示:
6.4 下模座的設(shè)計(jì)
模座的設(shè)計(jì)要求,除了保證強(qiáng)度以外還應(yīng)考慮模具在壓力機(jī)上的安裝、頂件裝置的安裝等方面的問(wèn)題,標(biāo)準(zhǔn)彎曲模模架很復(fù)雜,并且加工較困難,對(duì)此簡(jiǎn)單模具使用性不大,所以自行設(shè)計(jì)了下模座的大小,選擇的模座的厚度為40mm,長(zhǎng)為160mm,寬為80mm。并且在模座上打出必須的螺釘和銷(xiāo)釘孔。
6.5 其它零部件的選擇
其它的次要零件的設(shè)計(jì)也很重要,它們都為標(biāo)準(zhǔn)件,螺釘按M10×50 GB70-85選4個(gè),另外再選2個(gè)M10×40 GB70-85的螺釘。頂件裝置采用彈簧彈頂裝置, 10×16 GB2866.5—81(這個(gè)頂件裝置對(duì)于這套模具可能不太合適,如果由于過(guò)長(zhǎng)造成的問(wèn)題可以通過(guò)改變它的長(zhǎng)度或按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加工即可)。彈簧選1.6×10×35 GB2089—80的。
第7章 設(shè)備的選定
根據(jù)前邊彎曲力及壓力機(jī)噸位的計(jì)算,確定選開(kāi)式可傾壓力機(jī)J23-100
模具閉合高度
模具外廓尺寸
此時(shí)開(kāi)式可傾壓力機(jī),主要力學(xué)性能為:
公稱(chēng)壓力
最大裝模高度
行程
臺(tái)面尺寸
根據(jù)模具閉合高度,彎曲力,外廓尺寸等數(shù)據(jù)選定此設(shè)備是合適的。
J23—100具體的參數(shù)如表1所示:
J23—100壓力機(jī)參數(shù)表
公稱(chēng)壓力
100KN
滑塊行程
45mm
滑塊行程次數(shù)
145次/min
最大裝模高度
220mm
最大封閉高度
180mm
封閉高度調(diào)節(jié)量
35mm
滑塊的中心線至
床身的距離
130mm
立柱距離:180mm
連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度
40mm
墊板尺寸(厚度)
35mm
工作臺(tái)尺寸
前后
240mm
工作臺(tái)孔尺寸
前后
130mm
左右
370mm
左右×孔徑
200mm×170mm
模柄孔尺寸
φ30mm×55mm
最大傾斜角度
35°
表1 壓力機(jī)的參數(shù)表
第8章 模具總裝圖
由以上設(shè)計(jì),可得到如8.1圖所示的模具總裝圖。
圖8.1 滾動(dòng)軸彎曲模
1、上模座;2、凸模;3、滾軸;4、成形凹模;5、底座;6、彈簧套筒;7、拉簧;8、彈簧軸;9、彈簧;10、螺釘;11、限位螺釘;12、頂板;13、定位板;14、模柄。
模具工作過(guò)程:
坯料由定位板固定在凹模面上,壓力機(jī)滑塊帶著上模下行,凸模下表面先接觸毛坯料,使它先彎曲成兩直邊平行的U形過(guò)渡件,當(dāng)工件底部接觸到轉(zhuǎn)軸凹模后,轉(zhuǎn)軸凹模就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),將工件彎曲成形。凸?;厣龝r(shí),依靠拉簧的拉力使?jié)L軸復(fù)位,成形件留在凸模上,用手工將工件縱向取出。進(jìn)行下一個(gè)工件的生產(chǎn)。
第9章 工作零件的加工工藝
本副彎曲模,模具零件加工的關(guān)鍵在工作零件,帶柄圓形上模座,下模座。其工作零件主要是凸模、凹模及滾軸。制件本身的要求精度又不高,所以對(duì)模具材料的要求不高,選擇一般的冷作模具鋼就能夠滿(mǎn)足加工零件的要求,完成對(duì)制件的加工,凸模和凹模都選用T10A,滾軸選用T8A。
該套模具根據(jù)裝配圖可以看出采用的是正裝的模具,僅有彎曲的這一道工序。另外本套模具的組成也非常的簡(jiǎn)單,零件圖中沒(méi)有對(duì)零件的各個(gè)部分的公差做出明確的規(guī)定,、這里取制件的公差等級(jí)為IT14,屬于一般精度的加工要求。但是根據(jù)凸、凹模的形狀可知,利用一般的加工方法難以完成,凹模的需要采用線切割進(jìn)行加工,對(duì)于凸模采用電火花加工而成,具體的加工方案見(jiàn)下表機(jī)械加工工藝過(guò)程卡1,成形凹模的加工采用線切割加工而成,具體方案見(jiàn)下表機(jī)械加工工藝過(guò)程卡2。
表3 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡1
機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零(部)件圖號(hào)
1
產(chǎn)品名稱(chēng)
凸模
零(部)件名稱(chēng)
共(2)頁(yè)第(1)頁(yè)
材料牌號(hào)
T10A
毛坯
種類(lèi)
鍛件
毛坯外型尺寸
12mm×34mm×52mm
每個(gè)毛坯可制件數(shù)
1
每臺(tái)
件數(shù)
1
備注
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
工 序 內(nèi) 容
車(chē)間
工段
設(shè)備
工 藝 裝 備
工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
10
下料
鋸床下料
金工
G7116
20
鍛造
鍛成矩形棒料
金工
30
時(shí)效
對(duì)鍛件進(jìn)行時(shí)效退火
熱
40
車(chē)削
粗車(chē)11mm×33mm×51mm的矩形及端面
金工
C0618
三爪卡盤(pán)
50
車(chē)削
精車(chē)10.5mm×33mm×50.5mm的矩形
金工
C0618
三爪卡盤(pán)
60
銑削
粗銑另一端面
金工
X50A
專(zhuān)用銑夾具
70
磨削
磨基準(zhǔn)面
金工
M1040
專(zhuān)用磨夾具
80
電火花
加工凸模的工作部分
D7125
專(zhuān)用電火花加工夾具
90
淬火回火
對(duì)凸模的加工的部分進(jìn)行熱處理
熱
100
研磨
對(duì)凸模進(jìn)行進(jìn)一步的修整
金工
110
檢驗(yàn)
設(shè)計(jì)日期
審核日期
標(biāo)準(zhǔn)化日期
會(huì)簽
日期
標(biāo)記
記數(shù)
更改文
件號(hào)
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更該文件號(hào)
機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零(部)件圖號(hào)
2
產(chǎn)品名稱(chēng)
成形凹模
零(部)件名稱(chēng)
共(2)頁(yè)第(2)頁(yè)
材料牌號(hào)
T10A
毛坯
種類(lèi)
鍛件
毛坯外型尺寸
104mm×42mm×56mm
每個(gè)毛坯可制件數(shù)
1
每臺(tái)
件數(shù)
1
備注
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
工 序 內(nèi) 容
車(chē)間
工段
設(shè)備
工 藝 裝 備
工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
10
下料
鋸床下料
金工
G7116
20
鍛造
鍛成六方
鍛
30
時(shí)效
對(duì)鍛件進(jìn)行時(shí)效退火
熱
40
粗銑
粗銑六面
金工
X
50A
專(zhuān)用銑夾具
50
磨削
粗磨六面成直角
金工
M
1040
專(zhuān)用磨夾具
60
劃線
確定孔位,為下一步加工打好基準(zhǔn)沖眼兒
鉗工
70
鉆孔
根據(jù)沖眼兒鉆孔
金工
ZQ
4015
專(zhuān)用鉆夾具
80
精磨
精磨上下兩面,表面粗糟度值為Ra0.8
金工
M
1040
專(zhuān)用磨夾具
90
線切割
加工成形凹模的工作部分
CKX-2A
專(zhuān)用線切割?yuàn)A具
100
研磨
對(duì)成形凹模進(jìn)行進(jìn)一步的修整
金工
110
淬火回火
對(duì)成形凹模進(jìn)行熱處理
熱
120
檢驗(yàn)
設(shè)計(jì)日期
審核日期
標(biāo)準(zhǔn)化日期
會(huì)簽
日期
標(biāo)記
記數(shù)
更改文
件號(hào)
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更該文件號(hào)
彎曲模的作用是使坯料在塑性變形內(nèi)發(fā)生彎曲,使坯料產(chǎn)生永久性變形而獲得所要求的尺寸。
由于模具彎曲工作部分的形狀及尺寸精度要求較高,制造時(shí)凸、凹模工作表面的曲線和折線需用事先做好的樣板和給樣件來(lái)控制,樣板與樣件的加工精度為+0.05mm。裝配時(shí)可按照沖裁模的裝配方法,借助樣件或樣板調(diào)整間隙。
為了提高之間的表面質(zhì)量和模具壽命,彎曲模凸、凹模的表面粗慥度要求較低,一般為Ra<0.4m。
第10章 模具的裝配,安裝及調(diào)試
10.1 模具的裝配
無(wú)導(dǎo)向裝置的沖模即敞開(kāi)式模具裝配時(shí)沒(méi)有嚴(yán)格的先后順序要求。凸凹模之之間的間隙在壓力機(jī)上調(diào)配時(shí)調(diào)整,上下模部分完全按照?qǐng)D紙要求裝配,然后將上下模與壓力機(jī)滑塊固定牢,下模部分通過(guò)螺釘和壓板初步固定在工作臺(tái)上。通過(guò)邊試邊調(diào)整間隙,直到?jīng)_出合格制件為止。此時(shí)將下模部分完全固定牢固后,即可正常用于生產(chǎn)。
具體步驟如下所示:
1) 安裝上模部分
模柄和上模座是一個(gè)整體,所以不需裝配。主要是凸模的裝配,因?yàn)槟>咴O(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單,凸模直接壓入上模座中,其配合要求為H7/m6。裝配時(shí)先在壓力機(jī)上將凸模壓入上模座內(nèi),檢驗(yàn)凸模的垂直度,然后將凸模尾部磨平。
2) 安裝下模部分
檢查下模各個(gè)零件尺寸是否能滿(mǎn)足裝配技術(shù)條件。將下模座放在夾板上加好,再將固定板、座架放在下模座上,保證凸、凹模的幾何中心重合,然后夾緊。
3) 鉆鉸下模銷(xiāo)釘和螺釘孔
在下模座板上劃線,確定螺釘孔、銷(xiāo)釘孔的位置,將下模部分放在鉆床上,根據(jù)具體的要求將螺釘孔、銷(xiāo)釘孔加工出來(lái)。并用螺釘和銷(xiāo)釘將下模部分固定。然后,將彈簧和頂桿裝入下模座和座架內(nèi)。把成型擺塊裝入座架中。再將座架放入固定板,用圓銷(xiāo)將成形擺塊固定,最后,打入銷(xiāo)釘上上螺釘,完成下模的裝配。
4) 配裝凸、凹模部分
將凸模在壓力機(jī)的模柄孔中固定,將下模放在壓力機(jī)的工作臺(tái)面上,根據(jù)凸模的位置調(diào)整下模的位置,將樣件放夾在凸模上,壓力機(jī)下行進(jìn)行試沖來(lái)調(diào)整上下模的位置。然后,放上條料進(jìn)行試沖。
根據(jù)試沖的情況,在對(duì)模具進(jìn)行修整,直到達(dá)到要求為止,將沖好的制件連同模具一起交付使用或入庫(kù)封存。
10.2模具的安裝
10.2.1 彎曲模的安裝要點(diǎn)
壓力機(jī)的選用要求:
壓力機(jī)噸位大于沖模的工藝力;
壓力機(jī)的制動(dòng)器離合器及操作系統(tǒng)等機(jī)構(gòu)的工作要正常;
壓力機(jī)要有足夠的剛性,強(qiáng)度和精度。
壓力機(jī)工作臺(tái)面的選用要求
壓力機(jī)與模具底面要清理干凈,不準(zhǔn)有任何污漬和金屬費(fèi)屑。
沖模的緊固要求:
安裝沖模的螺栓及螺母和壓板應(yīng)采用專(zhuān)用件;
用壓板將下模緊固在工作臺(tái)面上時(shí),其緊固用的螺栓擰入螺孔中的長(zhǎng)度應(yīng)大于螺栓直徑的1.5—2倍;
壓板的壓置應(yīng)使壓板的基面平行于壓力機(jī)的臺(tái)面,不準(zhǔn)偏斜。
凸模進(jìn)入凹模的深度的要求:
彎曲模采用試沖方法,確定凸模進(jìn)入凹模的深度。
凸模與凹模的相對(duì)位置的要求:
沖模安裝后,凸模的中心線應(yīng)與凹模工作平面垂直;
凸模與凹模的間隙應(yīng)均勻。
10.2.2 彎曲模的安裝步驟
此模具是無(wú)導(dǎo)向沖模,裝配方法相對(duì)比較簡(jiǎn)單,該模具的設(shè)計(jì)上下模的對(duì)正是在放到壓力機(jī)上調(diào)整模具在壓力機(jī)的位置,靠壓力機(jī)的導(dǎo)軌來(lái)對(duì)正。具體步驟如下:
1) 將模具放在壓力機(jī)平臺(tái)中心處。
2) 將壓力機(jī)滑塊的螺母松開(kāi),用手或者撬杠轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪使壓力機(jī)滑塊下降到同模具上模板接觸,并使沖模模柄進(jìn)行滑塊沖。
3) 將模柄緊固在滑塊上,固定時(shí),應(yīng)注意使滑塊兩邊的螺栓交錯(cuò)旋緊。
4) 在凹模刃口上,墊以相當(dāng)于凸、凹模單邊間隙的硬紙板或鋼皮,并使間隙均勻。
5) 間隙調(diào)整后壓緊下模。
6) 開(kāi)動(dòng)壓力機(jī)進(jìn)行試模。
10.3 模具的調(diào)試
無(wú)導(dǎo)向裝置的模具上、下模的位置要用測(cè)量間隙或用墊片法來(lái)保證。此沖壓為對(duì)稱(chēng)的制件,則安裝模具時(shí),先將上模緊固在壓力機(jī)滑塊上,下模在工作臺(tái)上暫不緊固。然后在凹模洞壁口放置于制件材料等厚的墊片,再使上、下模吻合,就能達(dá)到自動(dòng)對(duì)準(zhǔn),且間隙均勻,待調(diào)整好閉合高度后,再把下模緊固,既可試沖。所墊的墊片,最好墊入試件,這樣可便于調(diào)整間隙,也避免碰壞凸、凹模。
彎曲模的調(diào)整工作比一般的沖裁模復(fù)雜的多。彎曲模試沖時(shí)常出現(xiàn)的缺陷、產(chǎn)生原因及調(diào)整方法如表2所示:
表2 彎曲模試沖時(shí)的缺陷和調(diào)整方法
缺陷
產(chǎn)生原因
調(diào)整方法
彎曲件地面不平
1.卸料桿分布不均勻
2.壓料力不夠
1.均勻分布卸料桿或增加卸料桿的個(gè)數(shù)
彎曲件形狀和尺寸不合格
沖壓件產(chǎn)生回彈造成之間不合格
1.修改凸模的角度和形狀
2.增加凹模的深度
3.減少凸凹模之間的間隙
4.彎曲前坯料退火
5.增加校正力
彎曲件產(chǎn)生裂紋
1.彎曲變形區(qū)內(nèi)應(yīng)力超過(guò)材料強(qiáng)度極限
2.彎曲區(qū)外側(cè)有毛刺
3.彎曲變形過(guò)大
4.彎曲線與板料的纖維方向平行
5.凸模圓角小
1.更換蘇醒好的材料或?qū)⒉牧贤嘶?
2.減少?gòu)澢冃瘟亢髮⒂忻踢叿旁趶澢鷥?nèi)側(cè)
3.分次彎曲,首次彎曲用較大的彎曲半徑
4.更改落料排樣,使彎曲線與板料纖維方向成一定角度
5.加大凸模圓角
彎曲件表面擦傷或壁厚減薄
1.凸模圓角過(guò)大或表面粗慥
2.板料粘附在凹模內(nèi)
3.間隙小,擠壓變薄
4.壓料裝置亞料力過(guò)大
1.加大凸模圓角,降低表面粗燥度
2.凹模表面鍍鉻或化學(xué)處理
3.增加間隙
4.減小壓料力
彎曲件出現(xiàn)撓曲度或扭轉(zhuǎn)
中性層內(nèi)外變化收縮,彎曲量不一樣
1.對(duì)彎曲件進(jìn)行再校正
2.材料彎曲前退火處理
3.改變?cè)O(shè)計(jì),將彈性變形設(shè)計(jì)在于撓曲度方向相反的方向上
結(jié)論
本課程設(shè)計(jì)是我們進(jìn)行完了三年的模具設(shè)計(jì)與制造專(zhuān)業(yè)課程后進(jìn)行的,它是對(duì)我們?nèi)陙?lái)所學(xué)課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)踐的訓(xùn)練。它在我們的學(xué)習(xí)中占有重要的地位。
通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我再?gòu)?fù)習(xí)老知識(shí)的同時(shí)學(xué)到了許多新知識(shí),對(duì)一些原來(lái)一知半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識(shí)。特別是原來(lái)所學(xué)的一些專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課:如機(jī)械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測(cè)量、冷沖模具設(shè)計(jì)與制造等有了更深刻的理解,使我進(jìn)一步的了解了怎樣將這些知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中。同時(shí)還使我更清楚了模具設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮的問(wèn)題,如怎樣使制造的模具既能滿(mǎn)足使用要求又不浪費(fèi)材料,保證工件的經(jīng)濟(jì)性,加工工藝的合理性。
在設(shè)計(jì)的過(guò)程中通過(guò)沖壓手冊(cè)、模具制造簡(jiǎn)明手冊(cè)、模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)等隊(duì)要設(shè)計(jì)的問(wèn)題進(jìn)行查詢(xún),我了解了通過(guò)更多的途徑去了解我要做的設(shè)計(jì),使設(shè)計(jì)更具合理性。也使我學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)資料的查詢(xún)和運(yùn)用。
通過(guò)對(duì)滾動(dòng)軸彎曲模的設(shè)計(jì),使我對(duì)彎曲模有了深刻的認(rèn)識(shí),特別是這種帶有擺塊的彎曲模具的設(shè)計(jì)。彎曲模的主要零件的加工一般比較復(fù)雜,多采用線切割進(jìn)行加工,彎曲回彈的影響因素多,不容易從純理論的角度精確的計(jì)算出來(lái),多需要在試模后再進(jìn)行調(diào)整。在模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中也遇到了一些難以處理的問(wèn)題,雖然設(shè)計(jì)中對(duì)它們做出了解決 ,但還是感覺(jué)這些方案中還是不能盡如人意,如壓力計(jì)算時(shí)的公式的選用、凸凹模間隙的計(jì)算、卸件機(jī)構(gòu)選用、兩滾動(dòng)軸的確切位置等。
一個(gè)多月斷斷續(xù)續(xù)的設(shè)計(jì)與研究,修改再修改,終于可以暫時(shí)畫(huà)上個(gè)句號(hào),但由于缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),對(duì)一些零部件的設(shè)計(jì)以及相關(guān)尺寸的計(jì)算,壓力計(jì)的選用等方面還存在很多疑惑,難免有疏漏之處,懇請(qǐng)老師給予指正。
致謝
感謝各位老師在三年之中的諄諄教誨和在作畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中對(duì)我的幫助。使我在大學(xué)三年學(xué)到了更多知識(shí),在此衷心對(duì)各位老師的辛勤教導(dǎo)表示感謝。對(duì)你們?cè)谄綍r(shí)學(xué)習(xí)和生活中提供的幫助,值此畢業(yè)之際表示深深的謝意。
畢業(yè)之后,我一定會(huì)努力工作的,不辜負(fù)各位老師對(duì)我們的深切期望,在這里也說(shuō)一聲:老師你辛苦了。
祝各位老師,工作愉快,萬(wàn)事如意!
參考文獻(xiàn)
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