小圓筒件 小蓋子沖壓工藝分析及拉深模具設(shè)計(jì)【內(nèi)徑26 厚度1.5】[CAD高清圖紙和說(shuō)明書(shū)原稿]
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XXXX大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題 目:小圓筒蓋沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)年級(jí)、 專(zhuān)業(yè): 姓 名: 學(xué) 號(hào): 指 導(dǎo) 教 師: 完 成 時(shí) 間: 目 錄摘 要3前 言41、拉深件的工藝分析51.1.拉深件零件圖51.2.拉深件工藝分析52、拉深件的工藝方案與模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)72.1.沖壓該零件,需要的基本工序和次數(shù)72.2.各工序模具結(jié)構(gòu)形式的確定82.2.1.落料拉深模如下圖83、必要的尺寸計(jì)算103.1.計(jì)算毛坯尺寸104.2.排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算124.2.1.排樣方法124.2.2.搭邊值的確定134.2.3.送料步距與條料寬度計(jì)算134.2.4.材料利用率及排樣草圖134.3.沖裁力、壓力機(jī)的選取及壓力中心計(jì)算144.3.1.落料拉深模沖裁力的計(jì)算144.3.2.卸料力、推件力和頂件力144.4.拉深模具154.5.沖壓設(shè)備的選擇164.6.確定模具的壓力中心164.7.沖模尺寸及公差的計(jì)算184.7.1加工方法的確定184.8.導(dǎo)柱、導(dǎo)套224.9.定位設(shè)計(jì)225、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)235.1.模具類(lèi)形的選擇235.2.定位方式的選擇235.3.卸料、出件方式的選擇235.4.導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定236、模具的動(dòng)作原理247、模具的裝配257.1模裝配257.2模裝配25結(jié)束語(yǔ)26設(shè)計(jì)心得27致 謝28參考文獻(xiàn)29摘 要課程設(shè)計(jì)是在模具專(zhuān)業(yè)理論教學(xué)之后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次總檢驗(yàn),是走向工作崗位前的一次實(shí)戰(zhàn)演習(xí)。其目的是,綜合運(yùn)用所學(xué)課程的理論和實(shí)踐知識(shí),設(shè)計(jì)一副完整的模具訓(xùn)練、培養(yǎng)和提高自己的工作能力。鞏固和擴(kuò)充模具專(zhuān)業(yè)課程所學(xué)內(nèi)容,掌握模具設(shè)計(jì)與制造的方法、步驟和相關(guān)技術(shù)規(guī)范。熟練查閱相關(guān)技術(shù)資料。掌握模具設(shè)計(jì)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(jì)算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計(jì)資料,繪圖及編寫(xiě)設(shè)計(jì)技術(shù)文件等。本設(shè)計(jì)主要對(duì)圓桶形小蓋沖壓模具進(jìn)行設(shè)計(jì)。結(jié)合公司實(shí)際生產(chǎn)要求和產(chǎn)品的特點(diǎn),在廠原有的設(shè)計(jì)上,對(duì)模具進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)對(duì)拉深件加工工藝進(jìn)行了分析,得出了最佳加工方案,在充分保證零件質(zhì)量與精度的前提下,選擇高生產(chǎn)率的加工工藝,降低生產(chǎn)成本,從而有效地節(jié)約了材料。本設(shè)計(jì)中使用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行了輔助設(shè)計(jì),在保證高精度的同時(shí)簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的繁瑣計(jì)算過(guò)程,使設(shè)計(jì)更為便捷。隨著模具的迅速發(fā)展,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,模具已經(jīng)成為生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品不可缺少的重要工藝設(shè)備。這次課程設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)完所有機(jī)械課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,是對(duì)我綜合能力的考核,是對(duì)我所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用,也是對(duì)我所學(xué)知識(shí)的回顧與檢查。本次設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師認(rèn)真、耐心的指導(dǎo)下,對(duì)模具的經(jīng)濟(jì)性、模具的壽命、生產(chǎn)周期、及生產(chǎn)成本等指標(biāo)下進(jìn)行全面、仔細(xì)的分析下而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在此, 我表示衷心的感謝他們對(duì)我的教誨.沖模是模具設(shè)計(jì)與制造專(zhuān)業(yè)的主要專(zhuān)業(yè)課程之一。它具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和綜合性,通過(guò)學(xué)習(xí)這門(mén)課程,使我對(duì)沖壓模具有了新的認(rèn)識(shí),從中也學(xué)到了不少知識(shí),激發(fā)了我對(duì)沖壓模具的愛(ài)好。但因本人經(jīng)驗(yàn)有限,因此很難避免的存在一些不合理之處,望各位老師批評(píng)和指正,以使我的課程設(shè)計(jì)做到合理,同時(shí)也為我走出校門(mén)步入社會(huì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞沖壓模具;拉深模;輔助設(shè)計(jì);模具結(jié)構(gòu)前 言模具主要類(lèi)型有:沖模,鍛摸,塑料模,壓鑄模,粉末冶金模,玻璃模,橡膠模,陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模,因?yàn)樗麄円话愣际且揽咳S的模具形腔是材料成型。模具所涉及的工藝繁多,包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造,塑料,橡膠加工,金屬材料,鑄造(凝固理論),塑性加工,玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè),是一個(gè)多學(xué)科的綜合,其復(fù)雜程度顯而易見(jiàn)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,沖壓技術(shù)應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)中,幾乎都有沖壓加工生產(chǎn),它不僅與整個(gè)機(jī)械行業(yè)密切相關(guān),而且與人們的生活緊密相連。沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件,所以有時(shí)也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料,而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時(shí),板料在模具的作用下,于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時(shí),板料毛坯或毛坯的某個(gè)部位便會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對(duì)應(yīng)的變形,從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。因此,沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量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)。沖壓加工在汽車(chē)、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位?,F(xiàn)代各種先進(jìn)工業(yè)化國(guó)家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中,沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。當(dāng)然,沖壓加工與其他加工方法一樣,也有其自身的局限性,例如,沖模的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,模具價(jià)格偏高。因此,對(duì)小批量、多品種生產(chǎn)時(shí)采用昂貴的沖模,經(jīng)濟(jì)上不合算,目前為了解決這方面的問(wèn)題,正在努力發(fā)展某些簡(jiǎn)易沖模,如聚氨脂橡膠沖模、低合金沖模以及采用通用組合沖模、鋼皮模等,同時(shí)也在進(jìn)行沖壓加工中心等新型設(shè)備與工藝的研究。1、拉深件的工藝分析1.1.拉深件零件圖 拉深件形狀簡(jiǎn)單,適用模具批量生產(chǎn),零件材料08F鋼,厚度t=1.5mm,產(chǎn)品材料性能分析如下:材料材質(zhì):08F鋼抗剪強(qiáng)度:220-310Mpa抗拉強(qiáng)度:300-360Mpa屈服極限:210Mpa延伸率: 29%其產(chǎn)品圖如下:圖2.1拉深零件圖1.2.拉深件工藝分析本零件是大批量生產(chǎn)件,用沖壓加工方法由于生產(chǎn)效率高和材料利用率高,可以取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。由拉深件零件圖可知,該零件為一般的拉深拉深結(jié)構(gòu)件,形狀比較簡(jiǎn)單,無(wú)凹陷或其他形狀突變,尺寸比較小,而且左右完全對(duì)稱(chēng),沖壓時(shí)受力較均勻。其尺寸精度、各處的圓角半徑均符合拉深工藝要求。因此要注意保證平面度和折彎角度垂直。通過(guò)上述工藝分析,可以看出該零件作為普通的薄板件成型,尺寸精度要求不高,又屬于大量生產(chǎn),因此可以用沖壓方法生產(chǎn)。2、拉深件的工藝方案與模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1.沖壓該零件,需要的基本工序和次數(shù)(a)落料;(b)拉深;根據(jù)以上這些工序,可以做出以下各種組合方案。方案一:(a)落料;(b)拉深1;(c)拉深2;(d)切邊;方案二:(a)落料拉深;(b)拉深(d)切邊方案三:(a)落料拉深;(b)機(jī)加工,無(wú)須模具對(duì)于本次設(shè)計(jì),具體需要多少次拉伸,需要經(jīng)過(guò)計(jì)算拉伸系數(shù)得出結(jié)果。對(duì)以上三種方案進(jìn)行比較,可以看出:方案一,從生產(chǎn)效率、模具結(jié)構(gòu)、加工難度方面考慮,這樣的工序編排工序多,模具簡(jiǎn)單,但沖次太多,不適合大批量生產(chǎn)。方案二,落料拉深合并,成一復(fù)合模,兩次拉深,兩幅模具,切邊,一共3副模具,由于切邊需要橫切,一副模具要沖兩次才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品最后的形狀,所以一共需要四個(gè)沖次,工序相對(duì)還是比較多。但都是沖床做,效率高,適合大批量生產(chǎn)。方案三,一幅模具,從生產(chǎn)角度考慮,比較合理,切邊可以采用機(jī)加工,即車(chē)床加工,切邊余量一般在3毫米以?xún)?nèi),這樣可以省了切邊模,在模具開(kāi)發(fā)上節(jié)省成本,如此,模具壽命也比較長(zhǎng)。通過(guò)以上的方案分析,可以看出,在大批量生產(chǎn)的條件下,選用方案三是比較合理的。2.2.各工序模具結(jié)構(gòu)形式的確定上面的工藝方案分析和比較中,已經(jīng)選用了方案三的模具種類(lèi),選用落料拉深模,一幅模具進(jìn)行生產(chǎn)。2.2.1.落料拉深模如下圖模具結(jié)構(gòu)下模采用彈簧彈壓頂料裝置,上模采用剛性卸料裝置。3、必要的尺寸計(jì)算3.1.計(jì)算毛坯尺寸拉深件厚度為1.5mm,因?yàn)槌尚屠罴枰?jīng)過(guò)落料、拉深,才能最后實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品型,由于產(chǎn)品形狀簡(jiǎn)單,但拉深高度也大,展開(kāi)尺寸需要根據(jù)實(shí)際拉深模具的間隙和模具結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)試,計(jì)算結(jié)果僅僅作為參考。拉伸件毛坯展開(kāi)尺寸,通常按毛坯面積等于制件面積的原則確定。拉伸件的毛坯尺寸,很難預(yù)先精確地計(jì)算,這是因?yàn)槔旒诓吭诶爝^(guò)程中厚薄程序,隨毛坯退火與否、壓邊力的大小、凸凹模間隙以及變形程度等因素有關(guān)。因此難以保持拉伸件完全均勻一致的高度,通常需要修邊,將不平齊的部分切去。所以在計(jì)算毛坯之前,要在拉伸件上增加切邊余量。根據(jù)工件相對(duì)高度H/d=(26+0.75)/(26+1.5)=0.9727,查表的修邊余量為1.6,所以切邊前得產(chǎn)品圖及尺寸如下:根據(jù)大R角直筒形拉深件展開(kāi)尺寸計(jì)算公式計(jì)算:公式是D=d1.72dr0.56rr+4dH其中 D展開(kāi)尺寸 d拉伸直徑,26+1.5=27.5r拉伸圓角,2.5+0.75=3.25H拉伸高度,26+1.5+1.6=29.1經(jīng)過(guò)實(shí)際計(jì)算D=27.5-1.7227.53.25-0.563.25+427.529.1=3797.61D=61.62此尺寸目前是待定,在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)需調(diào)節(jié)。這里先取61mm設(shè)計(jì)模具。展開(kāi)圖紙如下圖所示:拉伸次數(shù)的確定判斷能否一次拉伸H/d=29.1/27.5=1.058(t/D)*100=2.459m=d/D=0.451根據(jù)以上數(shù)據(jù)查表得首次拉伸系數(shù)m1=0.45-0.48,由于0.451(實(shí)際拉伸系數(shù))m1,故說(shuō)明能一次拉伸成型。4.2.排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算4.2.1.排樣方法排樣對(duì)材料的利用率,工件的尺寸精度,生產(chǎn)率,模具制造難易程度和使用壽命有一定的影響。按材料的經(jīng)濟(jì)利用程度或廢料的多少,排樣可分為有廢料排樣與少、無(wú)廢料排樣兩大類(lèi)。排樣又可分直排、斜排、對(duì)排、對(duì)頭斜排、多排、混合排等。有廢料排樣有如下幾種形式:(1)直排 排樣時(shí),應(yīng)優(yōu)先選用直排,因?yàn)橹迸诺哪>咦詈?jiǎn)單。但對(duì)于三角形、角尺形等工件,采用直排會(huì)造成較大的材料浪費(fèi),可考慮選擇斜排或?qū)ε?。?)斜排 斜排將時(shí)制模工作量增大。(3)對(duì)排 選取對(duì)排省料幅度較大。比直排省料可達(dá)30%-50%。但需要注意:如果采取送料一次沖一件的方案,即用單凸模,模具結(jié)構(gòu)與直排時(shí)基本相同,模具費(fèi)也相差不大,但只實(shí)用于條料,不能用卷料。如下圖所示排樣方法:圖4.2 直 排采用直排料面積為3.1430.530.5=2920.985。4.2.2.搭邊值的確定搭邊值的作用,搭邊是指排樣時(shí)零件與條料側(cè)邊這間留下的剩料。其作用是使條料定位,保證零件的質(zhì)量和精度,補(bǔ)償定位誤差,確保沖出合格的零件,并使條料有一定的剛度,不拉深,便于送進(jìn),并能使沖模的壽命提高。為了節(jié)約材料,應(yīng)選擇合理的搭邊值,它一般與卸料板的形式,條料厚度,沖壓寬度L有關(guān)。本設(shè)計(jì)采用彈性卸料板,條料厚度t1.5mm,沖壓寬度L61mm,查冷沖模設(shè)計(jì)P60知:搭邊值工件間1.2mm,側(cè)面1.5mm。4.2.3.送料步距與條料寬度計(jì)算條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱(chēng)為送料步距,用A表示。其大小為條料上兩個(gè)對(duì)應(yīng)沖裁件的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離,送料步距是工件寬度的兩倍。查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)P63,條料寬度按公式計(jì)算即 式中 L條料公稱(chēng)寬度,mm; B垂直于送料方向的工件尺寸,mm; 側(cè)搭邊,mm; b 側(cè)刃切除的料寬,mm 為剪板機(jī)下料公差,=0.5mm條料是由板料剪裁下料而得,為保證送料順利,剪裁時(shí)的公差整帶分布規(guī)定上偏差為零,下偏差為負(fù)值條料在模具上送進(jìn)時(shí)一般都有導(dǎo)向,當(dāng)使用導(dǎo)料銷(xiāo)導(dǎo)向而又無(wú)側(cè)壓裝置時(shí),在寬度方向也會(huì)產(chǎn)生送料誤差。所以條料寬度 L=(61+21.5)=64 mm送料步距 A=61+1.2=62.2mm4.2.4.材料利用率及排樣草圖通常以一個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積與所用毛坯面積的百分率來(lái)表示:/(/LB)100 式中個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積;個(gè)步距內(nèi)所需毛坯面積; L送料步距; B條料寬度。經(jīng)計(jì)算,一個(gè)步距內(nèi)的實(shí)際有效面積約為2920.985mm,一個(gè)步距內(nèi)所需毛坯面積為6462.23980.8mm。 沖裁單件材料的利用率:=2920.9853980.8=73.3768%因此選用卷料,采用單排排樣,這樣的材料利用率較合宜,且操作方便。4.3.沖裁力、壓力機(jī)的選取及壓力中心計(jì)算4.3.1.落料拉深模沖裁力的計(jì)算沖裁力是選擇壓力機(jī)的主要依據(jù),也是設(shè)計(jì)模具所必須的數(shù)據(jù)。其沖裁力F的計(jì)算公式為:FKLt其中F為沖裁力N;L為沖裁件的周長(zhǎng)mm;t板料厚度mm;為材料的抗剪強(qiáng)度MPa;為系數(shù),常取1.3,08F鋼抗剪強(qiáng)度220-310Mpa。在一般情況下,材料的b1.3,為計(jì)算方便,也可用這個(gè)式子計(jì)算沖裁力: FLtb 落料周長(zhǎng)為L(zhǎng)=3.1461=191.54落料模具的沖裁力為:FLtb191.541.51.3310115785.9N=115.79KN。4.3.2.卸料力、推件力和頂件力 從凸模上卸下板料所需的力稱(chēng)為卸料力;從凹模內(nèi)向下推出工件或廢料所需的力稱(chēng)推件力;從凹模內(nèi)向上頂工件或廢料所需的力稱(chēng)為頂件力。、與和沖件輪廓的形狀、沖裁間隙、材料種類(lèi)和厚度、潤(rùn)滑情況、凹模洞口形狀因素有關(guān)。在實(shí)際生產(chǎn)中常用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算: 式中 F沖裁力;卸料力系數(shù);推件力系數(shù);頂件力系數(shù);n梗塞在凹模內(nèi)的沖件數(shù)(nh/t) h為凹模直壁洞口的高度。、與可分別由表4.1查取。當(dāng)沖裁件形狀復(fù)雜、沖裁間隙較小,潤(rùn)滑較差、材料強(qiáng)度高時(shí)應(yīng)取較大的值;反之則應(yīng)取較小的值。表4.1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚/mm0.52.50.0250.060.050.06取為0.04、為0.05、為0.06=(0.04+0.06) 115.78=11.578KN。4.4.拉深模具自由拉深力拉深力計(jì)算拉伸力用理論計(jì)算很復(fù)雜,一般采用經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法,經(jīng)驗(yàn)公式建立的基點(diǎn)是,拉伸力的數(shù)值略小于拉伸件危險(xiǎn)斷面的斷裂力;斷裂與拉伸力的比值用系數(shù)K表示;K值的大小取決于拉伸件的形狀及變形方式。其數(shù)值由實(shí)驗(yàn)確定。拉伸力可按下式計(jì)算 P=3.14Kd1t P=3.140.72291.5360=35404.128N =35.4KN式中 P拉伸力(N);d1拉伸直徑(mm);29mm。材料抗拉強(qiáng)度(MPa);300-360 MPat材料厚度(mm);1.5mmK修正系數(shù)(查表可得),K=1.3;壓料力的計(jì)算,F(xiàn)=0.08P=0.0835.4=2.832綜上所述,總的沖裁力為F總=115.78+11.578+35.4+2.832=165.59KN4.5.沖壓設(shè)備的選擇選擇壓力機(jī)時(shí),要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來(lái)確定,當(dāng)施力行程較大時(shí)(50%60%)即沖壓時(shí)工藝力的總和不能大于壓力機(jī)公稱(chēng)壓力的50%60%。校正拉深時(shí),更要使額定壓力有足夠的富余,一般壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力要大于校正拉深力的1.11.2倍。在此取了1.2倍,即公稱(chēng)壓力落料拉深模:P=1.2165.59=198.708KN初選落料拉深模的壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力為400KN,即選用JH23-40沖床。所選用的壓力機(jī)公稱(chēng)壓力應(yīng)大于計(jì)算出來(lái)的總沖壓力182.76kN;壓力機(jī)的最大裝模高度應(yīng)大于或等于220mm(沖模閉合高度+5mm);工作臺(tái)板尺寸應(yīng)能滿(mǎn)足沖模的正確安裝。按上述要求可選用JH2340開(kāi)式可傾壓力機(jī)。選擇壓力機(jī)的型號(hào)為開(kāi)式可傾式壓力機(jī):JH2340.它的主要技術(shù)參數(shù)如下:公稱(chēng)壓力 400KN滑塊行程 100mm滑塊行程次數(shù) 80次/min最大裝模高度 300mm連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度 80mm模柄孔尺寸(直徑深度/ mm) 5070mm工作臺(tái)尺寸(前后左右) 420630mm 電動(dòng)機(jī)功率/KW 2.2KW因?yàn)?,所以落料拉深模具選擇JH23-40壓力機(jī),滿(mǎn)足要求。4.6.確定模具的壓力中心 模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作,應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。否則,會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷,使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過(guò)大的磨損,模具導(dǎo)向零件加速磨損,降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。 沖模的壓力中心,可按下述原則來(lái)確定: ()對(duì)稱(chēng)形狀的單個(gè)沖壓件,沖模的壓力中心就是沖壓件的幾何中心。()工件形狀相同且分布位置對(duì)稱(chēng)時(shí),沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱(chēng)中心相重合。 ()形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、 級(jí)進(jìn)模的 壓力中心可用解析計(jì)算法求出諸力的 合力對(duì)該軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的 座標(biāo) 位置 O0(x0,y),即為所求模具的壓力中心。計(jì)算公式為:因沖壓力與沖壓周邊長(zhǎng)度成正比, 所以式中的各沖壓力 P、Pn,可分別用各沖壓周邊長(zhǎng)度 L、Ln代替,即:由于該零件形狀大致對(duì)稱(chēng),受力基本平衡,所以壓力中心在工件中心,即模具中心。4.7.沖模尺寸及公差的計(jì)算 4.7.1加工方法的確定模具制造有凸模和凹模分開(kāi)加工和凸模和凹模配合加工兩種方法,凸模和凹模分開(kāi)加工是指凸模和凹模分別按圖樣加工至尺寸,此種方法適用于圓形和簡(jiǎn)單的工件;凸模和凹模配合加工可使凸模和凹模具有互換性,便于模具成批制造,但需要較高的公差等級(jí)才能保證合理間隙,模具制造困難,加工成本高。所以此方法是與加工形狀復(fù)雜或薄板制件的模具。1.落料模:凸、凹模加工方法一般分為兩種:(1)凸、凹模分開(kāi)加工法,當(dāng)凸、凹模分開(kāi)加工時(shí),模具具有互換性,便于模具成批制造。但是制模精度要求高、制造困難、相應(yīng)地會(huì)增加加工成本。凸、凹模配合加工適合于較復(fù)雜的、非圓形的模具,制造簡(jiǎn)便,成本低廉。(2)凸、凹模配合加工法,采用配做法制模時(shí),配做件的最后精加工要等基準(zhǔn)件完全加工完才進(jìn)行。按配做法制模的加工順序,落料時(shí)先加工凹模,配做凸模;沖孔時(shí)先加工凸模,配做凹模。在工件尺寸精度較低,特別是板料較薄時(shí),基準(zhǔn)件的公差值較大,而配做件允許的公差值要小得多。這說(shuō)明基準(zhǔn)件加工較容易,而配做件加工較難。用單配加工法常用于生產(chǎn)復(fù)雜形狀及薄料沖裁件的模具。在計(jì)算復(fù)雜形狀的凸模和凹模工作部分的尺寸時(shí),往往存在著三類(lèi)不同性質(zhì)的尺寸:第一類(lèi),凸?;虬寄T谀p后會(huì)增大的尺寸;第二類(lèi),凸模或凹模在磨損后會(huì)減小的尺寸;第三類(lèi),凸模或凹模在磨損后基本不變的尺寸。如圖,其中尺寸a、b、c對(duì)于凸模來(lái)說(shuō)屬于第二類(lèi)尺寸,對(duì)于凹模來(lái)說(shuō)屬于第一類(lèi)尺寸;尺寸d對(duì)于凸模來(lái)說(shuō)屬于第一類(lèi)尺寸,對(duì)于凹模來(lái)說(shuō)屬于第二類(lèi)尺寸;尺寸e對(duì)于凸模和凹模來(lái)說(shuō)都是屬于第三類(lèi)尺寸。圖4.4 復(fù)雜形狀沖裁件的尺寸分類(lèi)尺寸的計(jì)算方法:第一類(lèi)尺寸(沖裁件上該尺寸的最大極限尺寸x) 第二類(lèi)尺寸(沖裁件上該尺寸的最小極限尺寸x) 第三類(lèi)尺寸沖裁件上該尺寸的中間尺寸(1/8) 對(duì)于該工件來(lái)說(shuō),在連續(xù)模中完成的工步是沖孔,落料 ,該工件精度無(wú)特殊要求,根據(jù)工件公差等級(jí)取為IT13級(jí),由于材料薄,模具間隙小,故凸凹模采用配做加工為宜。又根據(jù)排樣圖可知,凹模的加工比凸模的加工要困難,且級(jí)進(jìn)模的所有凹模的孔均在一個(gè)模板上,因此,選用凹模為制造基準(zhǔn)件。所以不論沖孔、落料,只計(jì)算凹模刃口的尺寸及公差。各凸模按凹模各對(duì)應(yīng)尺寸標(biāo)注其基本尺寸,并注明按凹模實(shí)際刃口尺寸配雙面間隙0.03-0.05mm。落料模,計(jì)算凹模刃口尺寸,按照一定的間隙配做凸模。按磨損情況分類(lèi)計(jì)算: 凹模磨損后增大的尺寸,查中國(guó)模具工程大典第4卷模具工程大典P273,按照公式計(jì)算: 尺寸61磨損后增大,查表X=0.05 =60.98+0.02把凸模尺寸換算到凹模的尺寸計(jì)算,由于先做凹模,凸模是按凹模以一定的間隙配制的,所以凹模公差凹也要比較小。即凹凸1/4(ZmaxZmin)。 由圖中可以得到換算后凹模的基本尺寸與公差圖4.6將凸模尺寸換算到凹模的計(jì)算圖即 d凹(dminxZmin凹) 落料凸模尺寸:Hj1=(Aj1-2Z)+ =61-20.06=60.88+0.02;由于現(xiàn)在凹?;旧隙疾捎镁€切割方法加工,精度可達(dá)0.010.02mm,而凸模因結(jié)構(gòu)形式不同有多種加工方法。在留出不小于0.02mm研磨量的情況下,采用線切割的機(jī)床加工凹模時(shí),各型孔尺寸和孔距尺寸的制造公差均可標(biāo)注為0.01(為機(jī)床的一般能達(dá)到的加工精度)。凸凹模的材料根據(jù)性能特點(diǎn)選用Cr12MoV。2.拉深模(1)凹模圓角半徑凹模圓角半徑不能過(guò)小,以免增加拉深力,擦傷工件表面。此工件屬于對(duì)稱(chēng)件,凹模圓角半徑應(yīng)取大小一致。凹模圓角半徑一般按材料厚度t來(lái)選取。本設(shè)計(jì)中取1.5t=R1.5-R2.25。本設(shè)計(jì)中由于采用一次拉深,R角加大可以減少磨擦,增加拉深系數(shù),所以本次設(shè)計(jì)凹模圓角半徑取R2。(3)凹模工作部分深度的設(shè)計(jì)計(jì)算凹模工作部分的深度將決定板料的進(jìn)模深度,同時(shí)也影響到拉深件直邊的平直度,對(duì)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(guān)設(shè)計(jì)資料即能滿(mǎn)足拉深件的要求。由于該零件拉深區(qū)域?qū)挾瘸叽鐦?biāo)注在內(nèi)側(cè),應(yīng)以凸模為基準(zhǔn),先定凸模尺寸。如果考慮到模具磨損和拉深件的回彈,凹模寬度尺寸應(yīng)和產(chǎn)品尺寸一致。由于產(chǎn)品兩次拉深,所以在第一次拉深時(shí),凸模與凹模之間的間隙可以適當(dāng)加大,本設(shè)計(jì)中,第一次拉深凸模尺寸按凹模配制,保證單邊間隙C=1.1t。(1)、制件標(biāo)注外形尺寸 凹模尺寸為L(zhǎng)d=(Lmax0.75)凸模尺寸為L(zhǎng)p=(LdZ)(2)、制件標(biāo)注內(nèi)尺寸凸模尺寸為L(zhǎng)p=(Lmin+0.4)凹模尺寸為L(zhǎng)d=(Lp+Z) 其中 L拉深件的外形或內(nèi)尺寸拉深件的尺寸偏差Ld拉深凹模的基本尺寸Lp拉深凸模的基本尺寸Z凸凹模雙面間隙具體計(jì)算如下,第一次拉深的計(jì)算,制件標(biāo)注內(nèi)形尺寸,按此公式計(jì)算 凸模尺寸為L(zhǎng)p=(Lmin+0.4) =26.02凹模尺寸為L(zhǎng)d=(Lp+Z) =29.3 其中 L拉深件的外形或內(nèi)尺寸拉深件的尺寸偏差Ld拉深凹模的基本尺寸Lp拉深凸模的基本尺寸Z凸凹模雙面間隙4.8.導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)柱與導(dǎo)套結(jié)構(gòu)由標(biāo)準(zhǔn)中選取,尺寸由模架中參數(shù)決定。導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)保證沖模在最低工作位置時(shí),導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于10-15mm,而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為0.5-1mm。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合為H7/h6,導(dǎo)套與上模座之間的配合為H7/r6,導(dǎo)柱與下模座之間的配合為R7/h5。導(dǎo)柱與導(dǎo)套材料采用20鋼,熱處理硬度為(滲碳)56-62HRC。由于本設(shè)計(jì)中選擇的都是標(biāo)準(zhǔn)模架,導(dǎo)柱,導(dǎo)套都是直接配好的。對(duì)于落料拉深模,根據(jù)模具凹模周界及閉合高度,選10#中間導(dǎo)柱圓形模架,按GB2861.281選d1=32mm,d2=28mm,其中導(dǎo)柱長(zhǎng)度有100225mm,模具閉合高度207mm,選導(dǎo)柱長(zhǎng)度180。按GB2861.681選D=45mm,D=42mm的導(dǎo)套,考慮模具的閉合高度,在此選L=100mm。4.9.定位設(shè)計(jì)根據(jù)具體的零件厚度配合強(qiáng)度選擇,直徑比較小,所以落料拉深模采用導(dǎo)料板定位寬度,定位銷(xiāo)送料步距。5、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1.模具類(lèi)形的選擇 由沖壓工藝分析和設(shè)計(jì)目的、要求以及從經(jīng)濟(jì)方面考慮,本套模具選用復(fù)合模。即落料拉深復(fù)合模。工序簡(jiǎn)單,模具結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜,加工和調(diào)試都很方便。5.2.定位方式的選擇該模具活動(dòng)部件采用導(dǎo)柱導(dǎo)套定位,固定部件采用銷(xiāo)釘定位。5.3.卸料、出件方式的選擇根據(jù)模具沖壓的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)以及推件力的大小,落料拉深模,采用彈簧頂出壓邊圈,起到壓邊板的作用,上模采用剛性打料裝置,因?yàn)楣ぜ虾駷?.5mm。上模行程也大,則可以采用剛性打料裝置卸料,從而把產(chǎn)品順利打出,這樣安全又可靠。5.4.導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定為了提高模具的壽命和工件質(zhì)量,方便安裝、調(diào)整、維修模具,該簡(jiǎn)單模采用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)柱模架。其導(dǎo)柱和導(dǎo)套則根據(jù)所選定的模架按標(biāo)準(zhǔn)選取。6、模具的動(dòng)作原理本模具(裝配圖如圖所示)在一次行程過(guò)程中完成制件的拉深工序的全部工作:在壓力機(jī)滑塊下行前,壓邊板需要用彈簧頂?shù)胶屯鼓R粯痈?,或者更?-3毫米。當(dāng)壓力滑塊下行時(shí),毛坯料被壓在凹模與壓邊板之間,繼續(xù)下行,毛坯料被凸模中間頂出,毛坯料沿凹模R角往里拉深,到達(dá)拉深跟部時(shí),通過(guò)模芯與凸模表面形狀,再次對(duì)產(chǎn)品跟部進(jìn)行反拉深,達(dá)到要求,壓力滑塊上行,產(chǎn)品在凹模里,靠模芯里的彈簧力將產(chǎn)品頂出,壓邊板靠彈簧頂桿復(fù)位。完成工作。本次設(shè)計(jì)的落料拉深模,在壓力機(jī)的一次行程中,經(jīng)一次送料定位,在模具的同一部位同時(shí)完成兩道工序,其沖裁件的相互位置精度高,對(duì)條料的定位精度也比較高,因?yàn)樾枰脤?dǎo)料板對(duì)條料寬度進(jìn)行導(dǎo)向。沖壓件精度高, 可以很好的保證工件的形狀和尺寸精度,模具結(jié)構(gòu)較一般,制造精度要求比較高,制造周期短,價(jià)格相對(duì)較低,節(jié)約了成本。工序較集中排除了半成品搬運(yùn)時(shí)間,提高了生產(chǎn)效率。這種模具適用于生產(chǎn)批量大,精度要求高,內(nèi)外形尺寸差較大的沖裁件。這樣操作方便,生產(chǎn)效率提高很多。 所選的模架螺釘?shù)攘慵际菑臉?biāo)準(zhǔn)件中選取,這樣可有效的降低成本。7、模具的裝配根據(jù)簡(jiǎn)單模的工作特點(diǎn),先裝上模,再裝下模較為合理,并調(diào)整間隙,試沖,返修.具體過(guò)程如下:7.1模裝配7.1.1檢查各將要裝配零件是否符合圖紙要求,形狀并作好劃線,定位等準(zhǔn)備工作.7.1.2將凸模與凸模固定板裝配,再與凹模板裝配,并調(diào)整間隙.7.1.3的凸模及凹模與上模座,并在次檢查間隙是否合理后,打入銷(xiāo)釘及擰入螺絲.7.2模裝配7.2.1要裝配零件是否符合圖紙要求,形狀并作好劃線,定位等準(zhǔn)備工作.7.2.2放在下模座上,再裝入凸凹模固定板并調(diào)整間隙,以免發(fā)生干涉及工件損壞.接著依次按順序裝入銷(xiāo)釘,活動(dòng)擋料銷(xiāo),彈頂橡膠塊及卸料板,檢查間隙等合理后擰入卸料螺釘,再擰入緊固螺釘,并再次檢查調(diào)整.7.2.3的上下模按導(dǎo)柱,導(dǎo)套配合進(jìn)行組裝,檢查間隙及其它裝配合理后裝機(jī)進(jìn)行試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作出相應(yīng)調(diào)整,直到生產(chǎn)出合格制件.結(jié)束語(yǔ)本設(shè)計(jì)是本著這個(gè)思想對(duì)產(chǎn)品模具進(jìn)行分析設(shè)計(jì),力求設(shè)計(jì)出技術(shù)水平高、經(jīng)濟(jì)效益好的模具,同時(shí)也圍繞著對(duì)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、新產(chǎn)品投入生產(chǎn)這個(gè)理念展開(kāi)設(shè)計(jì)。拉深件零件形狀較為簡(jiǎn)單,所以加工工藝也不復(fù)雜。通過(guò)對(duì)零件圖的綜合分析與實(shí)習(xí)單位的實(shí)際生產(chǎn)要求,設(shè)計(jì)出了最可行的加工方案。本模具有生產(chǎn)率高、精度高的特點(diǎn),加工過(guò)程又不會(huì)影響制品尺寸,這非常符合實(shí)習(xí)公司的實(shí)際生產(chǎn)要求,對(duì)單位能保持全國(guó)模具行業(yè)的領(lǐng)先地位也有一定的促進(jìn)作用。整套模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中使用了先進(jìn)的CAD/CAM技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì),在保證模具高精度的同時(shí)簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的繁瑣計(jì)算過(guò)程,使得設(shè)計(jì)更為便捷。由此可以看到,在大型級(jí)進(jìn)模、高精密、高復(fù)雜性、高技術(shù)含量先進(jìn)模具的設(shè)計(jì)中,使用先進(jìn)的CAD/CAE/CAM技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)會(huì)是一條必經(jīng)之路。設(shè)計(jì)心得本次課程設(shè)計(jì)歷時(shí)一個(gè)月左右,從最初的領(lǐng)會(huì)課程設(shè)計(jì)的要求,到對(duì)拿到自己手上的沖壓件的沖壓性能的分析計(jì)算,諸如對(duì)沖壓件結(jié)構(gòu)的分析,對(duì)形狀的分析等,不斷地分析計(jì)算,對(duì)要進(jìn)行設(shè)計(jì)的沖壓件有了一個(gè)比較全面深刻的認(rèn)識(shí),并在此基礎(chǔ)上綜合考慮生產(chǎn)中的各種實(shí)際因素,最后確定本次課程設(shè)計(jì)的工藝方案。然后是對(duì)排樣方式的計(jì)算,直到模具總裝配圖的繪制,用時(shí)近一個(gè)月。在這段時(shí)間里,我進(jìn)行了大量的計(jì)算:從材料利用率的計(jì)算,到工序壓力的計(jì)算,再工作部分刃口尺寸及公差的計(jì)算,到各種零件結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算以及主要零部件強(qiáng)度剛度的核算。其間在圖書(shū)館翻閱了許多相關(guān)書(shū)籍和各種設(shè)計(jì)資料。因此從某種意義上講,通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練,也培養(yǎng)和鍛煉了一種自己查閱資料,獲取有價(jià)值信息的能力。總之,通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)的鍛煉,使我對(duì)模具設(shè)計(jì)與模具制造的整個(gè)過(guò)程都有了比較深刻的認(rèn)識(shí)和全面的掌握。使我接受了一個(gè)模具專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生應(yīng)該有的鍛煉和考查。我很感謝學(xué)校和各位老師給我這次鍛煉機(jī)會(huì)。我是認(rèn)認(rèn)真真的做完這次課程設(shè)計(jì)的,也應(yīng)該認(rèn)認(rèn)真真的完成我大學(xué)三年里最后也是最重要的一次設(shè)計(jì)。但是由于水平有限,錯(cuò)誤和不足之處再所難免,懇請(qǐng)各位指導(dǎo)老師批評(píng)指正,不勝感激。致 謝 首先感謝學(xué)校及學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)的悉心關(guān)懷和耐心指導(dǎo),特別要感謝指導(dǎo)老師給我的指導(dǎo),在設(shè)計(jì)和說(shuō)明書(shū)的寫(xiě)作以及實(shí)物制作過(guò)程中,我始終得到他的悉心教導(dǎo)和認(rèn)真指點(diǎn),使得我的理論知識(shí)和動(dòng)手操作能力都有了很大的提高與進(jìn)步,對(duì)模具設(shè)計(jì)與制造的整個(gè)工藝流程也有了一個(gè)基本的掌握。在他身上,時(shí)刻體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的教學(xué)風(fēng)范,勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學(xué)理念。他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學(xué)要求,端正了我的學(xué)習(xí)態(tài)度,使我受益匪淺。另外,還要感謝和我同組的其他同學(xué),他們?cè)趯ふ屹Y料,解答疑惑,實(shí)驗(yàn)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(guān)心和支持的老師和同學(xué)使我能如期完成這次課程設(shè)計(jì)。謝謝各位老師和同學(xué)!感謝學(xué)校對(duì)我這兩年的培養(yǎng)和教導(dǎo),感謝學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)各位老師三年如一日的諄諄教導(dǎo)!參考文獻(xiàn)1 沖壓設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組.沖壓設(shè)計(jì)手冊(cè)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.2 姜奎華.沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998.3 萬(wàn)戰(zhàn)勝.沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)M.北京:中國(guó)鐵道出版社,1995.4 陳文亮. 板料成形CAE分析教程.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.5 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)塑性工程學(xué)會(huì).鍛模手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.6 自編. 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