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文檔簡介
1、<p> 中文題目:側彎件模具設計</p><p> 外文題目:LATERAL BENDING PARTS DIE DESIGN</p><p><b> 摘 要</b></p><p> 本次設計生產的是側彎件,零件外形雖然比較簡單,但成形工藝復雜,包括沖裁和多次彎曲。而且精度要求比較高,形狀比較復雜,生產批量大。通過工藝性
2、分析,工序為落料、沖孔和彎曲。為了適應大批量生產的要求,采用級進模制造,能很好的解決上述問題。原料為2A12M,采用自動送料器和自動送料裝置送料。模架采用四導柱四導套結構和彈性卸料板,并在卸料板和固定板之間設置輔助導向機構的小導柱和小導套,保證卸料板有足夠的運動精度。</p><p> 關鍵詞:側彎件;級進模;落料;沖孔;彎曲</p><p><b> Abstract<
3、;/b></p><p> Abstract: What this design produces is a lateral support, the accuracy has higher request, the shape is more complicated, produce batch quantity big, pass craft analysis, work preface all fo
4、r fall to anticipate with blunt bore and bending. Adopting the class enters a mold manufacturing, can be good to resolve these problems. The raw material selects the 2A12M material, the adoption sends to anticipate a mac
5、hine automatically and sends to anticipate device to send to anticipate automatically.</p><p> The mold adopts four lead pillar and Four sets of lead and flexibility of the bead, and be unloading to anticip
6、ate plank and fix plank of the constitution lend support to direction organization-small lead pillar with small lead a set, assurance unloads to anticipate the plank contain enough sport accuracy.</p><p> K
7、ey words: lateral bending parts; progressive die; fall to anticipate; blunt –bore</p><p><b> 目錄</b></p><p><b> 前言1</b></p><p><b> 1緒論2</b>&l
8、t;/p><p> 1.1沖壓的概念、特點及應用2</p><p> 1.2 沖壓的基本工序及模具種類3</p><p> 1.3 沖壓技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向4</p><p> 1.4模具類型和特點7</p><p> 1.4.1冷沖模類型7</p><p> 1.4.2
9、級進模優(yōu)點7</p><p><b> 2 設計要求9</b></p><p> 2.1 設計題目:側彎件模具9</p><p> 2.2 設計要求:9</p><p> 3 零件的工藝性分析10</p><p> 3.1 零件的工藝性分析10</p>
10、<p> 3.1.1 零件材料分析10</p><p> 3.1.2 零件結構分析10</p><p> 3.1.3 零件的尺寸精度10</p><p> 3.1.4沖壓工藝經(jīng)濟性分析10</p><p> 3.2 零件的工藝性分析結論11</p><p> 4 沖壓工藝方案的確定1
11、2</p><p> 4.1 沖壓工藝方案的確定12</p><p> 4.1.1 總體的設計方案及可行性的分析12</p><p> 4.1.2 比較各方案12</p><p> 4.2 模具總體結構設計12</p><p> 4.2.1 模具類型的選擇12</p><
12、;p> 4.2.2 操作方式選擇12</p><p> 4.2.3 定位方式的選擇12</p><p> 4.2.4 卸料出件方式的選擇12</p><p> 4.2.5 導向方式的選擇13</p><p> 5 模具工藝與設計計算14</p><p> 5.1排樣方式的確定及其計
13、算14</p><p> 5.1.1 排樣利用率的計算14</p><p> 5.1.2 沖裁力的計算15</p><p> 5.1.3 卸料力、推件力的計算16</p><p> 5.2 彎曲部分的計算17</p><p> 5.2.1 彎曲力按下式計算17</p>&l
14、t;p> 5.3 總的工作力的計算18</p><p> 5.4 壓力機公稱壓力的確定18</p><p> 5.5 壓力設備的初步確定18</p><p> 5.6 壓力中心的確定及相關計算19</p><p> 5.7 沖裁凸凹模刃口尺寸及公差19</p><p> 5.7.1
15、 凸凹模刃口尺寸計算原則19</p><p> 5.7.2 凸凹模刃口尺寸計算方法20</p><p> 5.7.3 凸模與凹模配作法20</p><p> 5.7.4 凸凹模刃口尺寸計算22</p><p> 5.8 彎曲凸凹模刃口尺寸及公差26</p><p> 6 主要零部件設計與計算
16、28</p><p> 6.1 凸模的結構設計28</p><p> 6.1.1 凸模的型式28</p><p> 6.1.2 凸模的固定方法28</p><p> 6.1.3 凸模的長度29</p><p> 6.2 凹模的結構設計32</p><p> 6.2
17、.1 凹模的型式32</p><p> 6.2.2 凹模的厚度計算34</p><p> 6.2.3 凹模的固定方法35</p><p> 6.3 模架的選擇35</p><p> 6.4 卸料板的結構設計35</p><p> 6.5 凸模固定板的設計36</p>&l
18、t;p> 6.6 墊板的結構設計36</p><p> 6.7 導柱,導套的結構設計37</p><p> 6.7.1 導柱、導套的布置形式37</p><p> 6.8 模具閉合高度的設計計算37</p><p> 7 模具標準化39</p><p> 8 壓力機的校核40&l
19、t;/p><p><b> 9結論41</b></p><p><b> 致謝42</b></p><p><b> 參考文獻43</b></p><p><b> 附錄A44</b></p><p><b>
20、 附錄B49</b></p><p><b> 前言</b></p><p> 隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產的迅速發(fā)展,許多新技術、新工藝、新設備、新材料不斷涌現(xiàn),因而促進了沖壓技術的不斷革新和發(fā)展。以沖壓產品為龍頭,以模具為中心,結合現(xiàn)代先進技術的應用,在產品的巨大市場需求刺激和推動下,沖壓成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法,用以生產各
21、種板料零件,具有很大獨特的優(yōu)勢。沖壓工藝在工業(yè)生產中的應用十分廣泛,而沖壓模具是實現(xiàn)沖壓工藝必不可少的工藝裝備。沖模設計水平將直接影響到產品質量、生產效率、生產成本與操作者的安全。而級進沖模是冷沖壓模具中一種先進、高效的沖壓模具。級進沖模是實現(xiàn)自動化、半自動化生產,確保沖壓加工質量穩(wěn)定的一種模具結構形式。模具是大批量生產同形產品的工具,是工業(yè)生產的主要工藝裝備。采用模具生產零部件,具有生產效率高、質量好、成本低、節(jié)約能源和原材料等一系列
22、有點,已成為當代工業(yè)生產的重要手段和工藝發(fā)展方向。近幾十年來,沖壓技術有了飛速的發(fā)展,它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術在生產的廣泛應用上,更重要的是人們對沖壓技術的認識與掌握的程度有了質的飛躍。為了能夠更好的掌握相關知識及培養(yǎng)創(chuàng)新思維,現(xiàn)通過該設計來加以鍛煉和提高。</p><p> 本文共分八章:零件簡介,模具,主要工藝參數(shù)的計算,主要零部件的設計計算,設計、繪制總裝配圖并選取標準件,模具制造裝配要點,經(jīng)濟技術
23、分析,結論。</p><p> 由于作者水平有限,文中難免存在錯誤和不當之處,懇請批評指正!</p><p><b> 1緒論</b></p><p> 1.1沖壓的概念、特點及應用</p><p> 沖壓是利用安裝在沖壓設備(主要是壓力機)上的模具對材料施加壓力,使其產生分離或塑性變形,從而獲得所需零件(俗稱沖
24、壓或沖壓件)的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工,且主要采用板料來加工成所需零件,所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一,隸屬于材料成型工程術。</p><p> 沖壓所使用的模具稱為沖壓模具,簡稱沖模。沖模是將材料(金屬或非金屬)批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要,沒有符合要求的沖模,批量沖壓生產就難以進行;沒有先進的沖模,先進的沖壓工藝就無
25、法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素,只有它們相互結合才能得出沖壓件。</p><p> 與機械加工及塑性加工的其它方法相比,沖壓加工無論在技術方面還是經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現(xiàn)如下。</p><p> (1) 沖壓加工的生產效率高,且操作方便,易于實現(xiàn)機械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設備來完成加工,普通壓力機的行程次數(shù)為每分鐘可達幾十
26、次,高速壓力要每分鐘可達數(shù)百次甚至千次以上,而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。</p><p> ?。?)沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度,且一般不破壞沖壓件的表面質量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。</p><p> ?。?)沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復雜的零件,如小到鐘表的秒表,大到汽車縱梁、覆蓋件等,加上沖壓時材料的冷變
27、形硬化效應,沖壓的強度和剛度均較高。</p><p> ?。?)沖壓一般沒有切屑碎料生成,材料的消耗較少,且不需其它加熱設備,因而是一種省料,節(jié)能的加工方法,沖壓件的成本較低。</p><p> 但是,沖壓加工所使用的模具一般具有專用性,有時一個復雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形,且模具制造的精度高,技術要求高,是技術密集形產品。所以,只有在沖壓件生產批量較大的情況下,沖壓加工的優(yōu)點才能充
28、分體現(xiàn),從而獲得較好的經(jīng)濟效益。</p><p> 沖壓在現(xiàn)代工業(yè)生產中,尤其是大批量生產中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產品零部件,如汽車、農機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中,沖壓件所占的比重都相當?shù)拇?,少則60%以上,多則90%以上。不少過去用鍛造,鑄造和切削加工方法制造的零件,現(xiàn)在大多數(shù)也被質量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說,如果生產中不諒
29、采用沖壓工藝,許多工業(yè)部門要提高生產效率和產品質量、降低生產成本、快速進行產品更新?lián)Q代等都是難以實現(xiàn)的。</p><p> 1.2 沖壓的基本工序及模具種類</p><p> 由于沖壓加工的零件種類繁多,各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同,因而生產中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來,可分為分離工序和成形工序兩大類;分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺
30、寸和斷面質量的沖壓(俗稱沖裁件)的工序;成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。</p><p> 上述兩類工序,按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序,每種基本工序還包含有多種單一工序。</p><p> 在實際生產中,當沖壓件的生產批量較大、尺寸較少而公差要求較小時,若用分散的單一工序來沖壓是不經(jīng)濟甚至難于達到要求。這
31、時在工藝上多采用集中的方案,即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內完成,稱為組合的方法不同,又可將其分為復合-級進和復合-級進三種組合方式。</p><p> 復合沖壓——在壓力機的一次工作行程中,在模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。</p><p> 級進沖壓——在壓力機上的一次工作行程中,按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上
32、不同單一工序的一種組合方式。</p><p> 復合級進——在一副沖模上包含復合和級進兩種方式的組合工序。</p><p> 沖模的結構類型也很多。通常按工序性質可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等;按工序的組合方式可分為單工序模、復合模和級進模等。但不論何種類型的沖模,都可看成是由上模和下模兩部分組成,上模被固定在壓力機工作臺或墊板上,是沖模的固定部分。工作時,坯料在下模面上通過定
33、位零件定位,壓力機滑塊帶動上模下壓,在模具工作零件(即凸模、凹模)的作用下坯料便產生分離或塑性變形,從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?;厣龝r,模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來,以便進行下一次沖壓循環(huán)。</p><p> 1.3 沖壓技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向</p><p> 隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產的迅速發(fā)展,許多新技術、新工藝、新設備、新材料不斷涌現(xiàn)
34、,因而促進了沖壓技術的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下。</p><p> ?。?)沖壓成形理論及沖壓工藝方面:</p><p> 沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術的基礎。目前,國內外對沖壓成形理論的研究非常重視,在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應力應變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一
35、步完善,近年來國內外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術,即利用有限元(FEM)等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程,根據(jù)分析結果,設計人員可預測某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質量問題,并通過在計算機上選擇修改相關參數(shù),可實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用,也縮短了制模具周期。</p><p> 研究推廣能提高生產率及產品質量、降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的各種壓新工藝,也是沖壓技術
36、的發(fā)展方向之一。目前,國內外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟的沖壓新工藝。其中,精密沖裁是提高沖裁件質量的有效方法,它擴大了沖壓加工范圍,目前精密沖裁加工零件的厚度可達25mm,精度可達IT16~17級;用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸?;虬寄5能浤3尚喂に?,能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復雜形狀的零件,在特定生產條件下具有明顯的經(jīng)濟效果;采用爆炸等高能效成形方法對于加工各
37、種尺寸在、形狀復雜、批量小、強度高和精度要求較高的板料零件,具有很重要的實用意義;利用金屬材料的超塑性進行超塑成形,可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序,這對于加工形狀復雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性;無模多點成形工序是用高度可調的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進行板料曲面成形的一種先進技術,我國已自主設計制造了具有國際領先水平的無模多點成形設備,解決了多點壓機成形法,從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài),提高了材料的成形極限,同時利用反復成形
38、技術可消除材料內殘余應力,實現(xiàn)</p><p> ?。?)沖模是實現(xiàn)沖壓生產的基本條件.在沖模的設計制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產的需要,沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展,與此相比適應的新型模具材料及其熱處理技術,各種高效、精密、數(shù)控自動化的模具加工機床和檢測設備以及模具CAD/CAM技術也在迅速發(fā)展;另一方面,為了適應產品更新?lián)Q代和
39、試制或小批量生產的需要,鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速發(fā)展。</p><p> 精密、高效的多工位及多功能級進模和大型復雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術水平。目前,50個工位以上的級進模進距精度可達到2微米,多功能級進模不僅可以完成沖壓全過程,還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設計制造出達到國際水平的精度達2~5微米,進距精度2~3微米
40、,總壽命達1億次。我國主要汽車模具企業(yè),已能生產成套轎車覆蓋件模具,在設計制造方法、手段方面已基本達到了國際水平,但在制造方法手段方面已基本達到了國際水平,模具結構、功能方面也接近國際水平,但在制造質量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。</p><p> 模具制造技術現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎。計算機技術、信息技術、自動化技術等先進技術正在不斷向傳統(tǒng)制造技術滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技
41、術。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術、數(shù)控測量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質量(主軸轉速一般為15000~40000r/min),加工精度一般可達10微米,最好的表面粗糙度Ra≤1微米),而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低(工件只升高3攝氏度)、切削力小,因而可加工熱敏材料和剛性差的零件,合理選擇刀具和切削用量還可實現(xiàn)硬材料(60HRC)加工;電
42、火花銑削加工(又稱電火花創(chuàng)成加工)是以高速旋轉的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣),因此不再需要制造昂貴的成形電極,如日本三菱公司生產的EDSCAN8E電火花銑削加工機床,配置有電極損耗自動補償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng),體現(xiàn)了當今電火花加工機床的技術水平;慢走絲線切割技術的發(fā)展水平已相當高,功能也相當完善,自動化程度已達到無人看管運行的程度,目前切割速度已達到300m</p>
43、<p> ?。?)沖壓設備和沖壓生產自動化方面:</p><p> 性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產技術水平的基本條件,高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設備相匹配。為了滿足大批量高速生產的需要,目前沖壓設備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展,加之機械乃至機器人的大量使用,使沖壓生產效率得到大幅度提高,各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投
44、入使用。如在數(shù)控四邊折彎機中送入板料毛坯后,在計算機程序控制下便可依次完成四邊彎曲,從而大幅度提高精度和生產率;在高速自動壓力機上沖壓電機定轉子沖片時,一分鐘可沖幾百片,并能自動疊成定、轉子鐵芯,生產效率比普通壓力機提高幾十倍,材料利用率高達97%;公稱壓力為250KN的高速壓力機的滑塊行程次數(shù)已達2000次/min以上。在多功能壓力機方面,日本田公司生產的2000KN“沖壓中心”采用CNC控制,只需5min時間就可完成自動換模、換料和
45、調整工藝參數(shù)等工作;美國惠特尼公司生產的CNC金屬板材加工中心,在相同的時間內,加工沖壓件的數(shù)量為普通壓力機的4~10倍,并能進行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。</p><p> 近年來,為了適應市場的激烈競爭,對產品質量的要求越來越高,且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產為適應這一新的要求,開發(fā)了多種適合不同批量生產的工藝、設備和模具。其中,無需設計專用模具、性能先進的轉塔數(shù)控多工位壓力機、激光切割和
46、成形機、CNC萬能折彎機等新設備已投入使用。特別是近幾年來在國外已經(jīng)發(fā)展起來、國內亦開始使用的沖壓柔性制造單元(FMC)和沖壓柔性制造系統(tǒng)(FMS)代表了沖壓生產新的發(fā)展趨勢。FMS系統(tǒng)以數(shù)控沖壓設備為主體,包括板料、模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動上料與下料系統(tǒng),生產過程完全由計算機控制,車間實現(xiàn)24小時無人控制生產。同時,根據(jù)不同使用要求,可以完成各種沖壓工序,甚至焊接、裝配等工序,更換新產品方便迅速,沖壓件精度也高。</p&g
47、t;<p> ?。?)沖壓標準化及專業(yè)化生產方面:</p><p> 模具的標準化及專業(yè)化生產,已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因為沖模屬單件小批量生產,沖模零件既具的一定的復雜性和精密性,又具有一定的結構典型性。因此,只有實現(xiàn)了沖模的標準化,才能使沖模和沖模零件的生產實現(xiàn)專業(yè)化、商品化,從而降低模具的成本,提高模具的質量和縮短制造周期。目前,國外先進工業(yè)國家模具標準化生產程度已達70%~80%,模具廠
48、只需設計制造工作零件,大部分模具零件均從標準件廠購買,使生產率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高,分工越來越細,如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等,甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產品的沖裁?;驈澢#@樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國沖模標準化與專業(yè)化生產近年來也有較大發(fā)展,除反映在標準件專業(yè)化生產廠家有較多增加外,標準件品種也有擴展,精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求,主要體現(xiàn)在標準化程度還不
49、高(一般在40%以下),標準件的品種和規(guī)格較少,大多數(shù)標準件廠家未形成規(guī)模化生產,標準件質量也還存在較多問題。另外,標準件生產的銷售、供貨、服務等都還有待于進一步提高</p><p> 1.4模具類型和特點</p><p> 1.4.1冷沖模類型</p><p> 冷沖模有多種形式,按照沖壓加工工序的性質可分為沖裁模、彎曲模、拉深模等;從沖壓工序的組合來看,可
50、分為簡單模、復合模和級進模,其中后一種分類方法更為普遍。簡單模是在模具上只有一個加工工位,而且在沖床的一次行程中只完成一類沖壓加工工藝。復合模也只有一個工位,但在沖床的一次行程中要完成兩類以上的加工工藝。級進模由多個工位組成,各工位完成不同的加工,各工位順序關聯(lián),在沖床的一次形成中完成一系列不同的沖壓加工。</p><p> 1.4.2 級進模優(yōu)點</p><p> 1)級進模是多工序
51、沖模,在一副模具內,可以包括沖裁、彎曲、成形和拉深等多種多道工序,具有比復合模更高的勞動生產率,也能生產相當復雜的沖壓件;</p><p> 2)級進模操作安全,因為人手不必進入危險區(qū)域;</p><p> 3)級進模設計時,工序可以分散。不必集中在一個工位,不存在復合模中的“最小壁厚”問題。因而模具強度相對較高,壽命較長;</p><p> 4)級進模易于自
52、動化,即容易實現(xiàn)自動送料,自動出件,自動疊片;</p><p> 5)級進??梢圆捎酶咚賶毫C生產,因為工件和廢料可以直接往下漏;</p><p> 6)使用級進??梢詼p少壓力機,減少半成品的運輸。車間面積和倉庫面積可大大減小。</p><p> 級進模的缺點是結構復雜,制造精度高,周期長,成本高。因為級進沖模是將工件的內、外形逐次沖出的,每次沖壓都有定位誤差
53、,較難穩(wěn)定保持工件內、外形相對位置的一次性。但精度高的零件,并非全部輪廓的所有內、外形相對位置要求都高,可以在沖內形的同一工位上,把相對位置要求高的這部分輪廓同時沖出,從而保證零件的精度要求。</p><p><b> 2 設計要求</b></p><p> 2.1 設計題目:側彎件模具</p><p> 2.2 設計要求:</
54、p><p> 設計該零件的級進模,制件為支座,如下圖所示:</p><p><b> (一)工件的特性</b></p><p><b> 工件名稱:側彎件</b></p><p><b> 生產批量:大批量 </b></p><p> 材 料
55、:2A12M</p><p> 厚 度:1mm</p><p><b> 圖2-1制件圖</b></p><p> Figure 2-1 parts figure</p><p> (二) 工件的平面展開如下: </p><p><b> 圖2-2制件展開圖</b
56、></p><p> Figure 2-2 parts graph</p><p> 3 零件的工藝性分析</p><p> 3.1 零件的工藝性分析</p><p> 3.1.1 零件材料分析</p><p> 該零件材料采用2A12M板,材料較軟,彈性變形量較小,沖裁后的回彈值亦小,因而沖裁零件
57、精度也高。查劉建超所編的《沖壓模具設計與制造基礎》可知其抗剪強度,抗拉強度,斷后伸長率,該材料適合沖裁及彎曲。</p><p> 3.1.2 零件結構分析</p><p> 該零件外形不規(guī)則,整體為一叉形的彎曲件,有4處需彎曲,既有沖裁也有彎曲,所以應分別對其結構進行工藝分析并綜合考慮。</p><p> 1.沖裁的結構工藝性:沖裁件上有孔,為避免工件變形和保
58、證模具強度,孔邊距不能過小,一般要求C′>(1.5~2)t所以由零件圖可知:</p><p><b> C′=3<2t=2</b></p><p> 因此孔與邊距之間的最小距離滿足工藝性要求。</p><p> 2.彎曲的結構工藝性:孔邊與直壁之間應保持一定距離,一般取L,而工件上的孔與直壁之間的距離L=5.675=1,所以孔
59、與直壁距離滿足要求。查,孔邊至彎曲半徑中心的距離按料厚確定,當t<2mm時,此工件的,滿足要求。此零件圓角半徑R=2>0.2t=0.2,均滿足彎曲時的工藝性要求。</p><p> 綜上所述,所以此零件的結構滿足沖裁、彎曲工藝性要求。</p><p> 3.1.3 零件的尺寸精度</p><p> 工件雖然只有兩處彎曲有公差要求,但是沖裁精度直接影
60、響彎曲精度。</p><p> 3.1.4沖壓工藝經(jīng)濟性分析</p><p> ?。?)產品的生產綱領。年產量:100萬件/年,屬于大批量生產。</p><p> 沖壓加工方法是一種先進的工藝方法,因其產品質量穩(wěn)定、材料利用率高、操作簡單、生產率高等諸多優(yōu)點而被廣泛使用。由于模具制造成本高,沖壓加工的單件成本主要取決于生產批量的大小,它對沖壓加工的經(jīng)濟性起著決定
61、性作用。批量越大,產品的單件成本就越低,批量小時,沖壓加工的優(yōu)越性就不明顯,所以,要根據(jù)沖壓件的生產綱領,進行沖壓加工的經(jīng)濟性分析。此零件精度要求較高,工位多,生產批量大。所以采用有導向級近模進行沖壓生產,才能保證產品的質量,滿足生產率要求,雖然模具制造難度較大,但是由于生產量大,所以總的生產成本還是不高。</p><p> 3.2 零件的工藝性分析結論</p><p> 通過工藝分析
62、,發(fā)現(xiàn)此工件沖裁和彎曲的工藝性都較好,工藝過程簡單,雖然模具結構比較復雜,但是壽命較長,產品質量穩(wěn)定、操作方便等。</p><p> 4 沖壓工藝方案的確定</p><p> 4.1 沖壓工藝方案的確定</p><p> 4.1.1 總體的設計方案及可行性的分析</p><p> 方案1:先落料,再沖裁,然后再完成兩次U彎形和兩
63、次向下彎曲,采用單工序模生產。 </p><p> 方案2:落料—沖裁—然后再完成兩次U彎曲和兩次向下彎曲,采用復合模生產。 </p><p> 方案3:沖孔—切舌、兩次U彎曲、側向彎曲最后切斷,級進沖壓,采用級進模生產。 </p><p> 4.1.2 比較各方案</p><p> 方案一,模具結構簡單,但需多道工序,多副模具,成
64、本較高而生產效率低,難以滿足中批量生產要求。方案二,只需一副模具,工件的精度及生產率較高,模具制造復雜,難度大,并且沖壓后成品件留在模具上,在清理模具上的物料時會影響沖壓速度,操作不方便。方案三,也只需一副模具,操作方便,工件的精度也能滿足要求。通過對上述三種方案的分析比較,該件沖壓生產采用方案三級進模生產為佳。</p><p> 4.2 模具總體結構設計</p><p> 4.2.
65、1 模具類型的選擇</p><p> 由沖壓工藝分析可知,采用級進模沖壓,所以模具類型為級進模。</p><p> 4.2.2 操作方式選擇</p><p> 選擇自動送料操作方式,模具相對于模架采用從前往后的縱向送料方式還是采用從左向右的送料方式,這主要取決于凹模的周界尺寸,采用從左向右的橫向送料方式。</p><p> 4.2
66、.3 定位方式的選擇</p><p> 工序件的定位分縱向和橫向,因為該模具采用的是條料,無側壓裝置。采用導料桿導向,由模外的自動送料裝置自動將料送進,用導正銷精定距。</p><p> 4.2.4 卸料出件方式的選擇</p><p> 此零件沖壓工序應有卸料機構,又由于工件料厚為1mm,相對較薄,卸料力較小,所以選用彈性卸料板,彈性卸料板具有卸料和壓料的
67、雙重作用,彈性卸料下出件比較便于操作與提高生產率。</p><p> 4.2.5 導向方式的選擇</p><p> 因為工件精度要求較高,所以采用四角導柱的導向方式,模具的偏斜,有卸料板、凹模與固定板另有四對小導柱作精導向,保證模具的導向精度和工作穩(wěn)定。</p><p> 5 模具工藝與設計計算</p><p> 5.1排樣方式的
68、確定及其計算</p><p> 設計級進模,首先要設計條料的排樣圖。根據(jù)零件的展開圖來看,零件的外形近似于T,應采用豎直排切邊型工序排樣。零件的外形比較復雜,單獨沖裁比較復雜,但是如果以兩個為一組就比較簡單了。因此采用豎直排切邊型工序排樣,排樣采用沖切制件外形余料,條料的一側和中間留載體的方式在制件壓彎成形之后通過切除載體獲取制件的方法進行沖壓加工。根據(jù)料厚t=1mm,查劉建超所編的《沖壓模具設計與制造》,表2
69、.5.2,可知最小搭邊值分別為垂直a=1.5mm,水平=1.2mm,取=5mm,=2mm,=2.04mm這樣可節(jié)省點材料。</p><p><b> 設計排樣圖如下圖:</b></p><p> 圖5-1 側彎支座條料排樣圖(橫排)</p><p> Figure 5-1 lateral bearing strip layout diag
70、ram (side-by-side)</p><p> 此排樣圖中條料寬度為60mm,各工位之間工步為50mm</p><p> 排樣設有8個工位,個工位的沖壓順序是:</p><p> 工位1:側刃定距和沖導正空;工位2:異型沖裁;工位3:沖切分隔;工位4:切舌;工位5:向下彎曲;工位6:向上彎曲;工位7:側向彎曲;工位8:切斷沖裁。
71、 </p><p> 5.1.1 排樣利用率的計算</p><p> 由零件的展開圖在CAD用計算機算得一個零件的面積為1451.5</p><p> 一個進距內的坯料面積:BXS=50X60=3000,</p&
72、gt;<p><b> 因此材料利用率為:</b></p><p> η=(A/BS)X100%</p><p> =(1451.5/3000)X100%</p><p><b> =48.38%</b></p><p> 同理可算得圖4-11的材料利用率為48.38%.&l
73、t;/p><p> 此材料利用率比較高,所以此種排樣方法是一種較好的排樣。</p><p> 5.1.2 沖裁力的計算 </p><p> 沖裁力一般按下式計算:</p><p><b> 式中:——沖裁力;</b></p><p><b> ——沖裁周邊長度;</b>
74、;</p><p><b> ——料厚;</b></p><p><b> ——材料抗剪強度;</b></p><p> ——修正系數(shù),一般取。</p><p> 根據(jù)零件展開圖的尺寸可以計算出排樣圖的尺寸如下圖:</p><p><b> 圖5-2排樣圖
75、尺寸</b></p><p> Layout diagram in figure 5-2 size</p><p> 各工位的沖裁力計算如下:</p><p> 表5-1各沖裁力的計算</p><p> Table 5-1 the blanking force calculation</p><p>
76、; 由計算可知總的沖裁力為144631.5N。</p><p> 5.1.3 卸料力、推件力的計算</p><p> 卸料力、推件力按下式計算:</p><p><b> 卸料力: </b></p><p> 式中: ——沖裁力;</p><p> ——卸料力、推件力系數(shù);<
77、/p><p> ——同時卡在凹模內的沖裁件或廢料的數(shù)目:</p><p> 式中: ——凹模洞口的直壁高度;</p><p><b> ——板料厚度;</b></p><p> 查《沖壓工藝及模具設計手冊》表2-13得:</p><p> 卸料力系數(shù):=0.05-0.08;</p&g
78、t;<p> 推件力系數(shù):=0.05-0.10;</p><p> 定件力系數(shù):=0.01----0.14;</p><p> 查《沖壓工藝及模具設計手冊》表2-21,,取=5mm,則=5</p><p> 制件的卸料力、推件力分別為:</p><p> 卸料力:=0.05144631.5=7231.55N</p
79、><p> 推件力:=0.05144631.5=36157.75N</p><p> 5.2 彎曲部分的計算</p><p> 5.2.1 彎曲力按下式計算</p><p><b> U形件彎曲力:</b></p><p><b> V形件彎曲力:</b></
80、p><p> 各工位的彎曲力計算如下:</p><p> 第五工位:兩側向下彎曲為U型彎曲</p><p><b> ?。?lt;/b></p><p> 切舌的向下彎曲為V型彎曲:</p><p> 第六工位:此工位的彎曲為校正彎曲:</p><p> 式中:為單位校正力
81、,其值可查得為15;為校正部分的投影面積,由零件尺寸可算的 。所以</p><p> 第七工位:下端的向下彎曲為V型彎曲</p><p><b> 推件力的計算:</b></p><p> 可以算得:2660.65N</p><p> 5.3 總的工作力的計算</p><p> 5.4
82、 壓力機公稱壓力的確定</p><p> 壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖裁時的的總力??紤]到所選用的卸料裝置方式是彈性卸料裝置,因此壓力機的公稱壓力為:</p><p> =(1.2~1.3)191210.55=248573.715N248.57kN</p><p> 5.5 壓力設備的初步確定</p><p> 1.壓力機的選
83、擇原則:</p><p> ?。?)根據(jù)模具結構選擇壓力機類型和形成次數(shù)。</p><p> ?。?)選擇壓力機的閉合高度與模具匹配。</p><p> ?。?)模柄的直徑、長度尺寸是否與壓力機的滑塊柄孔直徑、深度尺寸相當。</p><p> (4)根據(jù)壓力機模具的尺寸大小、安裝和進出料防人等情況選定。</p><p&g
84、t; ?。?)壓力機應該使用方便安全。</p><p> 查《沖壓工藝及模具設計手冊》得選用開式可傾臺壓力機,壓力機型號為J-23-250。其技術規(guī)格及其參數(shù)如下:</p><p> 滑塊行程 70-----80</p><p> 滑塊行程次數(shù) 100</p><p
85、> 最大閉合高度 360</p><p> 閉合高度的調節(jié)量 70</p><p> 墊板厚度 20</p><p> 5.6 壓力中心的確定及相關計算</p><p> 此級進模有多個凸模,所以應先確定各凸模的壓力中心后,再
86、計算模具的壓力中心。計算步驟如下:</p><p> 圖5-3壓力中心確定</p><p> Figure 5-3 determine the pressure center</p><p> 在任意位置畫出坐標軸,。由上圖中個部分尺寸可以求出各A~K各個工作區(qū)的形心的位置A為(105,-0.2)B為(125,29.29)C為(50,26.26)D為(50,-
87、1187)E為(0,13)F為(-25,-18.74)G為(-75,12.5)H為(-75,11.56)I為(-125,8.5)J為(-175,-8)K為(-225,17),然后根據(jù)各個工作區(qū)的工作力求出工作區(qū)域對原點的合力矩。在壓力中心處的合力矩應該為零,如果計算結果不為零,則移動坐標原點的位置,使最終的合力矩值為零。</p><p> 經(jīng)過多次計算得出此模具的壓力中心為(-5,-5)</p>
88、<p> 5.7 沖裁凸凹模刃口尺寸及公差</p><p> 5.7.1 凸凹模刃口尺寸計算原則</p><p> 確定沖裁凸凹模刃口尺寸應區(qū)分落料和沖孔,并遵循如下原則:</p><p> 1.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,即沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來取得。設計沖孔模先確定凸模刃口尺寸。以凸模為基準,間隙取在
89、凹模上,沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來取得。</p><p> 2.選擇模具刃口制造公差時,要考慮工件精度與模具精度的關系,既要保證工件的精度要求。又要保證有合理的間隙值。</p><p> 3.工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應按“入體”原則標注為單向公差。</p><p> 5.7.2 凸凹模刃口尺寸計算方法</p><p
90、> 由于沖模加工方法不同,沖裁刃口尺寸的計算方法也不同,基本上可分為兩類。</p><p> 1.按凸模與凹模圖樣分別加工法</p><p><b> ?。?)落料</b></p><p> 設工件的尺寸為,根據(jù)計算原則,落料時以凹模為設計基準,首先確定凹模尺寸,凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸;將凹模尺寸減去最小合理
91、間隙值即得到凸模尺寸。</p><p><b> ?。?)沖孔</b></p><p> 設沖孔尺寸為,根據(jù)計算原則,沖孔時以凸模為設計基準。首先確定凸模尺寸,使凸模的基本尺寸接近或等于工件的最大極限尺寸;將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。</p><p><b> (3)孔心距</b></p>
92、<p> 孔心距屬于磨損后基本不變的尺寸。在同一工布中,在工件上沖出孔距為兩個孔時,其凹模型孔中心距可按下式確定。</p><p> 其中:——磨損系 ——凸、凹模的制造公差。</p><p> 5.7.3 凸模與凹模配作法</p><p> 配作法就是先按設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
93、。設計時,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,不標注公差,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”。</p><p> 采用配作法,計算凸?;虬寄H锌诔叽?,首先是根據(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。</p><p> ?。?/p>
94、1)凸?;虬寄Dp后會增大的尺寸——第一類尺寸A</p><p> 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,計算公式如下:</p><p> 第一類尺寸: </p><p> ?。?)凸?;虬寄Dp后會減小的尺寸——第二類尺寸B</p><p> 沖孔凸?;蚵淞习寄Dp后將會減小的尺寸
95、,相當于簡單形狀的沖孔凸模尺寸,計算公式如下:</p><p> 第二類尺寸: </p><p> ?。?)凸?;虬寄Dp后基本不變的尺寸——第三類尺寸C</p><p> 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,計算公式如下:</p><p> 第三類尺寸:
96、 </p><p> 式中:——模具基準尺寸(mm) ;</p><p> ——工件極限尺寸(mm);</p><p> ——工件公差尺寸(mm)。</p><p> 表5-2 配合加工時凸、凹模尺寸計算公式</p><p> Table 5-2 with convex concave die siz
97、e calculation formula when processing</p><p> 表5-2中:、—————凸模的刃口尺寸(mm)</p><p> 、、 ————凹模的刃口尺寸(mm)</p><p> A 、B、C —————工件的基本尺寸(mm)</p><p> ———————————工件的公差(mm)</p&
98、gt;<p> ———————————工件的偏差(mm)</p><p> X———————————磨損系數(shù),可參考上面的值</p><p> 5.7.4 凸凹模刃口尺寸計算</p><p> 根據(jù)材料及材料厚度查劉建超所編《沖壓模具設計與制造》,表2.3.3得:</p><p><b> 沖裁雙面間隙,。
99、</b></p><p> 工位1:沖直徑為4mm的導正孔</p><p> 根據(jù)前面工件結構工藝分析將工藝孔的等級為10級,其磨損系數(shù)=1,制造公差為:</p><p> =0.4(0.06-0.04)=0.008;</p><p> =0.6(0.06-0.04)=0.012。</p><p>
100、 ,滿足要求。故可得其凸凹??梢苑珠_加工為:</p><p> 式中: ——磨損系數(shù);</p><p> ——凸、凹模的制造公差,</p><p> 工位2:兩個異形沖裁區(qū)B區(qū)和區(qū)C</p><p> B區(qū)和C區(qū)的形狀如圖5-3和5-4:</p><p> 圖5-3B區(qū)形狀
101、 圖5-4C區(qū)的形狀</p><p> Figure 5-3 b area shape Figure 5-4 - c area of the shape</p><p> 表5-3凸凹模配作加工</p><p> In table 5-3 intensive distribution for processing<
102、/p><p> 由于沖裁形狀比較復雜,同時沖裁區(qū)域精度不高公差較大,凸凹模不符合分開加工的條件所以采用配合加工,計算依據(jù)表5-3公式,各尺寸均為IT14級精度,所以磨損系數(shù)=0.75,各尺寸及公差分別為,,,,,。屬沖孔件,選凸模為設計基準,只需計算沖孔凸模刃口尺寸及公差,凹模刃口尺寸由凸模實際尺寸按間隙要求配作,凸模刃口尺寸計算如下:</p><p><b> 磨損后增大的尺寸
103、:</b></p><p><b> 磨損后減小的尺寸</b></p><p> 與之向對應的凹模尺寸為:;;;;;</p><p> 工位3:沖裁分離D區(qū),其形狀如圖5-5:</p><p><b> 圖5-5沖裁D區(qū)</b></p><p> Fig
104、ure 5-5 D blanking zone</p><p> 由排樣圖知,只有a尺寸對沖裁形狀有影響,可查的由偏差尺寸為 </p><p> 由于其凸模磨損尺寸減小,所以與之相對的凹模尺寸為</p><p> 工位4:切舌沖裁E區(qū) ,其形狀如圖5-6:</p&g
105、t;<p><b> 圖5-6切舌E區(qū)</b></p><p> Figure 5-6 E cut the tongue area</p><p> 各尺寸均為IT14級精度,所以磨損系數(shù)=0.75,各尺寸及公差分別為,,,,,。屬沖孔件,選凸模為設計基準,只需計算沖孔凸模刃口尺寸及公差,凹模刃口尺寸由凸模實際尺寸按間隙要求配作,凸模刃口尺寸計算如
106、下:</p><p> 所以與之配合的凹模尺寸為: ; ; </p><p> 5.8 彎曲凸凹模刃口尺寸及公差</p><p> 圖5-7 工位5 上端U形彎曲的尺寸</p><p> Figure 5-7 station 5 top u-shaped bending of the size</p><
107、p> 此零件在彎曲U形時,尺寸是標注在內形上的,所以可根據(jù)前面凸、凹模計算方法時的計算公式計算該U形彎曲的凸、凹模尺寸及公差:</p><p><b> 凸模尺寸為:</b></p><p> 由于凸凹模配合加工,其單邊間隙Z= 系數(shù)c可查得為0.1 為坯料厚度正偏差取0.05,所以Z為1.15。</p><p><b>
108、; 凹模尺寸為</b></p><p> 圖5-8工位6上U形彎曲的尺寸</p><p> Figure 5-8 location the size of the u-shaped bent on 6</p><p> 此零件在彎曲U形時,尺寸是標注在內形上的,所以可根據(jù)前面凸、凹模計算方法時的計算公式計算該U形彎曲的凸、凹模尺寸及公差:<
109、/p><p><b> 凸模尺寸為:</b></p><p> 由于凸凹模配合加工,其單邊間隙Z= 系數(shù)c可查得為0.05 為坯料厚度正偏差取0.05,所以Z為1.1。</p><p><b> 凹模尺寸為</b></p><p> 6 主要零部件設計與計算</p><p
110、> 由于沖件的形狀和尺寸不同,沖模的加工以及裝配工藝等亦不同,所以在實際生產中使用的凸模結構形式很多。其截面形狀有圓形和非圓形;刃口形狀有平刃和斜刃等;結構有整體式、鑲拼式、階梯式、直通式、和帶護套式等。凸模的固定方法有臺階固定、鉚接、螺釘和銷釘固定等。</p><p> 而在此零件的加工過程中,沖裁凸模的形狀不規(guī)則,需利用線切割加工,故采用直通式結構。固定端用鉚接固定方法將其固定在凸模固定板上。切邊凸
111、模為單邊受力,有側向力,故將凸模設計成有引導和防推作用的臺階式,以保證先導向后切邊的合理配合。</p><p> 由于制件有多處彎曲,為便于凹模制造、調整和保證凹模強度,對制件采取向上彎曲,彎曲凹模采用鑲拼結構。</p><p> 為保證制件的尺寸精度,每一彎曲處除有一個彎曲凸模外,在對應的凹模內設有浮動彎曲推塊,以保證模具閉合時,能先對條料施加壓力,然后再彎曲,防止條料因滑動產生變形
112、和尺寸的不準確。同時,彎曲完畢后,彎曲推塊又起頂料作用。推力大小靠調節(jié)彈簧的彈力獲得。</p><p> 圓形凸模其工作部分的尺寸由計算而得;與凸模固定板配合部分按過渡配合(H7/h6)制造;利用臺階固定。</p><p> 6.1 凸模的結構設計</p><p> 6.1.1 凸模的型式</p><p> 國家標準的圓形凸模型式
113、如圖示:</p><p> 根據(jù)國家標準(GB2863.1—1—81)規(guī)定,凸模的材料用T10、Cr6WV、Cr12、Cr12MoV。刃口部分熱處理前的兩種材料為58——60HRC,后三種為58——62HRC,尾部回火至40——50HRC。</p><p> 對于采用線切割和成形磨削的非圓形凸模,則制成沒有臺階的等斷面的形式。常用Cr12WV、Cr12、Cr12MoV等材料。</
114、p><p> 6.1.2 凸模的固定方法</p><p><b> 凸模的固定方法:</b></p><p> 臺階式凸模,將凸模壓入固定板內,采用H7/m6配合。</p><p> 直通式凸模,用N7/h6、P7/h6鉚接固定。</p><p> 對于小凸模采用粘接固定。粘接的方法有低熔
115、點合金澆注法、環(huán)氧樹脂澆注法等。</p><p> 對于大型沖模中沖小孔的易磨損凸模采用快換凸模的方法,以便修理與更換。</p><p> 對于大尺寸的凸模,可直接用螺釘、銷釘固定在模座上而不用固定板</p><p> 沖小孔的凸模,為了防止凸模折斷,采用帶護套的凸模。</p><p> 6.1.3 凸模的長度</p>
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