象形支架沖壓模具設(shè)計(jì)【沖壓模具設(shè)計(jì)稿】
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邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書專業(yè)班級(jí)2008級(jí)機(jī)械類(模具設(shè)計(jì)制造方向)專業(yè)學(xué)生姓名司亞超學(xué) 號(hào)050課題名稱象形座沖壓工藝研究及模具設(shè)計(jì)(材料是Q235)設(shè)計(jì)(論文)起止時(shí)間2012年 3月5日至2012年6月1日課題類型工程設(shè)計(jì)、應(yīng)用研究、開發(fā)研究、軟件工程、理論研究、其他課題性質(zhì)真實(shí)、模擬、虛擬一、 課題研究的目的與主要內(nèi)容研究目的:象形座是汽車座椅調(diào)角器中一個(gè)零件,通過結(jié)構(gòu)和工藝性能分析,合理選擇和設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu),可提高其生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本。主要內(nèi)容: 1、對(duì)象形座進(jìn)行工藝性能和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性分析。2、進(jìn)行象形座的落料、彎曲成形工藝所需的模具結(jié)構(gòu)的分析和優(yōu)化,設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)圖和模具零件圖。3、對(duì)模具成形零件的選材和制造工藝進(jìn)行分析,編制其的工藝卡。5、對(duì)模具的裝配工藝進(jìn)行分析,編制模具的裝配工藝文件。二、 基本要求1、必須獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。2、要設(shè)計(jì)二個(gè)以上的詳細(xì)方案,優(yōu)選課題設(shè)計(jì)方案,總結(jié)所選方案的創(chuàng)新點(diǎn)。3、按制圖標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)模具的裝配圖和模具的零件圖,圖紙不少于20張,至少有一張手工繪圖。4、制訂模具的裝配工藝和成形零件的工藝,并編制出成形零件的工藝卡。5、按學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)的書寫格式要求,撰寫設(shè)計(jì)說明書,畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書不少于10000字。6、每個(gè)學(xué)生應(yīng)完成3000-5000個(gè)文字的與畢業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)的外文資料翻譯, 譯文要求準(zhǔn)確、流暢。7、參考文獻(xiàn)不得少于10篇。注:1、此表由指導(dǎo)教師填寫,經(jīng)各系、教研室主任審批生效; 2、此表1式3份,學(xué)生、指導(dǎo)教師、教研室各1份。三、課題研究已具備的條件(包括實(shí)驗(yàn)室、主要儀器設(shè)備、參考資料)1、實(shí)驗(yàn)室、主要儀器設(shè)備:邵陽學(xué)院的實(shí)習(xí)工廠。機(jī)械工程學(xué)院模具成形加工實(shí)驗(yàn)室,模具拆裝實(shí)驗(yàn)室,線切割加工機(jī)床,電火花成形加工機(jī)床,數(shù)控加工中心,類型較多的沖模和塑模等。2、主要參考資料:1)丁松聚.冷沖模設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社,20072)鐘毓斌.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì). 機(jī)械工業(yè)出版社,20053)夏巨諶,李志剛.中國模具設(shè)計(jì)大典.機(jī)械工業(yè)出版社,20024)吳詩惇. 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì).西北工業(yè)大學(xué)出版社,20025)傅建軍.模具制造工藝 機(jī)械工業(yè)出版社,20046)網(wǎng)站:中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng),清華大學(xué)鏡像網(wǎng)站四、設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)度表1、2011年12月14日12月30日搜集資料,完成開題報(bào)告。2、2012年3月5日3月18日 工件工藝性分析、確定工藝方案,模具結(jié)構(gòu)分析優(yōu)化及結(jié)構(gòu)的確定。 3、2012年3月19日4月8日模具結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計(jì)。零件加工工藝及模具裝配工藝設(shè)計(jì)。4、2012年4月9日5月5日撰寫設(shè)計(jì)說明書。5、2012年5月5日5月16日完成與畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)的英文資料翻譯成中文的任務(wù)。6、2012年5月17日5月25日畢業(yè)設(shè)計(jì)文件打印、畢業(yè)答辯準(zhǔn)備。五、教研室審批意見教研室主任(簽名) 年 月 日六、院(系)審批意見院(系)負(fù)責(zé)人(簽名) 單位(公章) 年 月 日指導(dǎo)教師(簽名)申愛玲 學(xué)生(簽名)3xxxx學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)系 部: 指導(dǎo)老師:專 業(yè):模具設(shè)計(jì)與制造 班 級(jí):小 組 號(hào): 組 長:同 組 人:日 期: 年 月 日目 錄引言 一、 工藝分析 二、 工藝方案的確定 三、 制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算四、 確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心五、 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算六、 模具結(jié)構(gòu)形式的確定七、 模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (一)、 凸凹模的設(shè)計(jì) (二)、 沖孔凸模的設(shè)計(jì)(三)、 落料凹模的設(shè)計(jì)(四)、 彎曲凸模的設(shè)計(jì)(五)、 彎曲凹模的設(shè)計(jì) (六)、 凹模芯的設(shè)計(jì)八、 模具的總裝配 小結(jié) 參考文獻(xiàn) 摘要隨著模具制造的技能化逐步向科學(xué)化發(fā)展,逐漸由以前手動(dòng)方式發(fā)展為利用軟件等高科技方式來輔助設(shè)計(jì)的完成。冷沖模是其中的一種。畢業(yè)設(shè)計(jì)是在模具專業(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,繪圖及編寫設(shè)計(jì)技術(shù)文件等。沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合工廠的設(shè)備、人員等實(shí)際情況,從零件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本、勞動(dòng)強(qiáng)度、環(huán)境的保護(hù)以及生產(chǎn)的安全性各個(gè)方面綜合考慮,選擇技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、使用安全可靠的工藝方案和模具,以使沖壓件的生產(chǎn)在保證達(dá)到設(shè)計(jì)圖樣上的各項(xiàng)技術(shù)要求,盡可能降低沖壓的工藝成本和保證安全生產(chǎn)。關(guān)鍵詞: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,繪圖及編寫設(shè)計(jì)技術(shù)文件等。1.引言模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場(chǎng)前景現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場(chǎng)總體上供不應(yīng)求,市場(chǎng)需求量維持在700億至850億美元,同時(shí),我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近幾年,我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持15%的年增長率(據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),2005年國內(nèi)模具進(jìn)口總值達(dá)到700多億,同時(shí),有近250個(gè)億的出口),到2007年模具產(chǎn)值預(yù)計(jì)為700億元,模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美元增長到2006年的2億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言,一個(gè)型號(hào)的汽車所需模具達(dá)幾千副,價(jià)值上億元,而當(dāng)汽車更換車型時(shí)約有80%的模具需要更換。2005年我國汽車產(chǎn)銷量均突破550萬輛,預(yù)計(jì)2007年產(chǎn)銷量各突破700萬輛,轎車產(chǎn)量將達(dá)到300萬輛。另外,電子和通訊產(chǎn)品對(duì)模具的需求也非常大,在發(fā)達(dá)國家往往占到模具市場(chǎng)總量的20%之多。目前,中國17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn),從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)245億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二,作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中,沖壓模具約占50%,塑料模具約占33%,壓鑄模具約占6%,其它各類模具約占11%。模具的發(fā)展是體現(xiàn)一個(gè)國家現(xiàn)代化水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志,就我國而言,經(jīng)過了這幾十年曲折的發(fā)展,模具行業(yè)也初具規(guī)模,從當(dāng)初只能靠進(jìn)口到現(xiàn)在部分進(jìn)口已經(jīng)跨了一大步,但還有一些精密的沖模自己還不能生產(chǎn)只能通過進(jìn)口來滿足生產(chǎn)需要。隨著各種加工工藝和多種設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用使的模具的應(yīng)用和設(shè)計(jì)更為方便。隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,模具的設(shè)計(jì)和制造也越來越趨近于國際化?,F(xiàn)在模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造(CAD/CAM)技術(shù)的研究和應(yīng)用。大大提搞了模具設(shè)計(jì)和制造的效率。減短了生產(chǎn)周期。采用模具CAD/CAM技術(shù),還可提高模具質(zhì)量,大大減少設(shè)計(jì)和制造人員的重復(fù)勞動(dòng),使設(shè)計(jì)者有可能把精力用在創(chuàng)新和開發(fā)上。尤其是pro/E和UG等軟件的應(yīng)用更進(jìn)一步推動(dòng)了模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展使模具工作零件的加工趨進(jìn)于自動(dòng)化。電火花和線切割技術(shù)的廣泛應(yīng)用也對(duì)模具行業(yè)起到了飛越發(fā)展。模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度在國內(nèi)外現(xiàn)在也比較明顯。特別是對(duì)一些通用件的使用應(yīng)用的越來越多。其大大的提高了它們的互換性。加強(qiáng)了各個(gè)地區(qū)的合作。對(duì)整個(gè)模具的行業(yè)水平的提高也起到了重要的作用。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。 沖壓生產(chǎn)靠模具與設(shè)備完成加工過程,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。 沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證的,所以質(zhì)量穩(wěn)定,一般不需要再經(jīng)過機(jī)械加工便可以使用。 沖壓加工一般不需要加熱毛坯,也不像切削加工那樣大量的切削材料,所以它不但節(jié)能,而且節(jié)約材料。沖壓產(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)的軋制板料或帶料,在沖壓過程中材料表面不受破壞。 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、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。現(xiàn)代各種先進(jìn)工業(yè)化國家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中,沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。 當(dāng)今,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,沖壓工藝技術(shù)也在不斷革新和發(fā)展,這些革新和發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)工藝分析計(jì)算方法的現(xiàn)代化(2)模具設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的現(xiàn)代化(3)沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化(4)新的成型工藝以及技術(shù)的出現(xiàn)(5)不斷改進(jìn)板料的性能,以提高其成型能力和使用效果。1沖裁件的工藝性分析 沖壓主要是按工藝分類,可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁,其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離,同時(shí)保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形,制成所需形狀和尺寸的工件。在實(shí)際生產(chǎn)中,常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個(gè)工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對(duì)沖壓成品的質(zhì)量影響很大,要求沖壓材料厚度精確、均勻;表面光潔,無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等;屈服強(qiáng)度均勻,無明顯方向性;均勻延伸率高;屈強(qiáng)比低;加工硬化性低。 在實(shí)際生產(chǎn)中,常用與沖壓過程近似的工藝性試驗(yàn),如拉深性能試驗(yàn)、脹形性能試驗(yàn)等檢驗(yàn)材料的沖壓性能,以保證成品質(zhì)量和高的合格率。 模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計(jì)和制造需要較多的時(shí)間,這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。 模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡(jiǎn)易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級(jí)進(jìn)模(供大量生產(chǎn)),以及研制快速換模裝置,可減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間,能使適用于減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間,能使適用于大批量生產(chǎn)的先進(jìn)沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機(jī)成形外,一般都采用機(jī)械壓力機(jī)。以現(xiàn)代高速多工位機(jī)械壓力機(jī)為中心,配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機(jī)械以及模具庫和快速換模裝置,并利用計(jì)算機(jī)程序控制,可組成高生產(chǎn)率的自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線。 在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下,在短暫時(shí)間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序,常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此,沖壓中的安全生產(chǎn)是一個(gè)非常重要的問題。沖裁件的工藝性是指沖裁件在沖裁加工中的難易程度。所謂沖裁工藝性好是指能用普通的沖裁方法,在模具壽命和生產(chǎn)率較高、成本較低的條件下得到質(zhì)量合格的沖裁件。因此,沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度等級(jí)、材料及厚度等是否符合沖裁的工藝要求,對(duì)沖裁件質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)效率有很大的影響。1.1 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 1.1.1 沖裁件的形狀圖1.零件及尺寸此制件的形狀較復(fù)雜,需要圓角過渡,可以加上R1.5,便于模具的加工和減少?zèng)_壓時(shí)在尖角處開裂的現(xiàn)象,同時(shí)也可以防止尖角部位刃口的過快磨損。1.1.2 沖裁件的尺寸精度沖裁件的精度主要以其尺寸精度、沖裁斷面粗糙度、毛刺高度三個(gè)方面的指標(biāo)來衡量,根據(jù)零件圖上的尺寸標(biāo)注及公差,可以判斷屬于尺寸精度為IT12IT14的經(jīng)濟(jì)級(jí)普通沖裁。2 制件沖壓工藝方案的確定2.1 沖壓工序的組合沖裁工序可以分為單工序沖裁、復(fù)合工序沖裁和連續(xù)沖裁。沖裁方式根據(jù)下列因素確定:(1) 根據(jù)生產(chǎn)批量來確定 對(duì)于年產(chǎn)量需求100萬件的該產(chǎn)品來說采用復(fù)合?;蜻B續(xù)模較合適。(2) 根據(jù)沖裁件尺寸和精度等級(jí)來確定 復(fù)合沖裁所得到的沖裁件尺寸精度等級(jí)高,而連續(xù)沖裁比復(fù)合沖裁的沖裁件尺寸精度等級(jí)低。(3) 根據(jù)對(duì)沖裁件尺寸形狀的適應(yīng)性來確定,產(chǎn)品的尺寸較小,考慮到單工序送料不方便和生產(chǎn)效率低,因此常采用復(fù)合沖裁或連續(xù)沖裁。連續(xù)沖裁又可以加工形狀復(fù)雜、寬度很小的異形沖裁件。(4) 根據(jù)模具制造安裝調(diào)整的難易和成本的高低來確定, 對(duì)復(fù)雜形狀的沖裁件來說,采用復(fù)合沖裁比采用連續(xù)沖裁較為適宜,因?yàn)槟>咧圃彀惭b調(diào)整較容易,且成本較低。(5) 根據(jù)操作是否方便與安全來確定 復(fù)合沖裁其出件或清除廢料較困難,工作安全性較差,連續(xù)沖裁較安全。綜上所述分析,在滿足沖裁件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下,選擇單工序沖裁方式,其模具壽命較長,生產(chǎn)率高,操作較方便和工作安全性高。2.2 沖壓順序的安排落料沖孔,彎曲共兩道工序3 制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算3.1展開尺寸的計(jì)算產(chǎn)品展開尺寸的計(jì)算: 四角彎曲公式是L=L1 + L2+L3+2R 經(jīng)過實(shí)際計(jì)算 L1=134.7 此尺寸目前是待定,在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)需調(diào)節(jié)。展開圖紙如下圖所示:此制件材料厚度為2.0,材質(zhì)是Q235,所以根據(jù)形狀,需要圓角過渡,可以加上R2.0。3.2制件排樣圖的設(shè)計(jì)排樣時(shí)需考慮如下原則:1) 提高材料利用率(不影響沖件使用性能前提下,還可適當(dāng)改變沖件的形狀)2) 合理排樣方法使操作方便,勞動(dòng)強(qiáng)度低且安全。3) 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長。4) 保證沖件的質(zhì)量和沖件對(duì)板料纖維方向的要求。3.2.1 搭邊與料寬 1搭邊 排樣中相鄰兩個(gè)零件之間的余料或零件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償補(bǔ)償定位誤差,保持條料有一定的剛度,以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊值要合理確定,值過大,材料利用率低;值過小,搭邊的強(qiáng)度與剛度不夠,沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷,不僅會(huì)增大沖裁件毛刺,有時(shí)甚至單邊拉入模具間隙,造成沖裁力不均,損壞模具刃口。因此,搭邊的最小寬度大于塑性變形區(qū)的寬度,一般可取等于材料的厚度。搭邊值的大小還與材料的力學(xué)性能、厚度、零件的形狀與尺寸、排樣的形式、送料及擋料方式、卸料方式等因素有關(guān)。搭邊值一般由經(jīng)驗(yàn)確定,根據(jù)所給材料厚度=2.0mm,確定搭邊工作間a1為2.0mm, a為2.0mm。具體可見排樣圖2。2 送料步距和條料寬度的確定(1) 送料步距 條料在模具上每次送進(jìn)的距離成為送料步距。每次只沖一個(gè)零件的步距S的計(jì)算公式為 S=D+a1 (1) S=75+2=77mm式中 D平行于送料方向的沖裁寬度;a1沖裁之間的搭邊值。(2) 條料寬度 條料寬度的確定原則:最小條料寬度要保證沖裁時(shí)零件周邊有足夠的搭邊值,最大條料寬度要能在沖裁時(shí)順利地在導(dǎo)料板之間送進(jìn),并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。當(dāng)用孔定距時(shí),可按下式計(jì)算條料寬度 B-=(Dmax+2a)- =(134.7+22) -0.5 =138.7-0.5 mm式中 B條料的寬度(mm);Dmax沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸(mm);a側(cè)搭邊值;條料寬度的單向(負(fù)向)公差;剪切條料寬度偏差=0.5, 因此B=138.7-0.5 。導(dǎo)料板間距離:B0=B+Cmin=138.7+0.5=139.2 mm Cmin條料與導(dǎo)料板間的最小間隙。3.2 材料利用率的計(jì)算一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率為=nF/Bs100% (3)=15892.7/77138.7100%=55.17%式中 F一個(gè)步距內(nèi)沖裁件面積(包括沖出的小孔在內(nèi));n一個(gè)步距內(nèi)沖裁件數(shù)目;B條料寬度(mm);s步距; 4. 確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心4.1 沖壓力 沖壓力是指沖裁力、卸料力、推件力和頂件力的總稱。4.1.1 沖裁力的計(jì)算平刃口沖裁力可按下式計(jì)算 落料力計(jì)算F=KL (4-1) F1=1.3635.52.0380=627874N =62.8KN式中 F沖裁力(N);L沖裁件周邊長度(mm);材料抗剪強(qiáng)度(MPa);材料厚度;(mm)K系數(shù),通常K=1.3;沖孔力計(jì)算F2=KL (4-1) F2=1.331.42.0380=31023.2N =31.02KN 4.1.2卸料力、推件力及頂件力的計(jì)算生產(chǎn)中常用下列公式計(jì)算 F卸=K卸F (4-4) =0.045(63.8+31.02)=4.27KN 式中 F沖裁力; F卸分別為卸料系數(shù)4.1.2 彎曲力的計(jì)算此工件U形彎曲時(shí)力的計(jì)算,選計(jì)算公式為 F自=2(kbttb)/(r+t) =2(1.33022380)/(0.5+2) =47424N=47.42KNF自材料在沖壓行程結(jié)束時(shí)的自由彎曲力b彎曲件的寬度 t彎曲件厚度r彎曲件內(nèi)彎角半徑k安全系數(shù) b材料的強(qiáng)度極限 b查表=294432,取380 綜上所述,落料沖孔沖裁力為F總=63.8+31.02+4.27=99.09KN成型力F總=47.42KN4.2 壓力中心的計(jì)算 采用解析法求壓力中心,求YG,XG(以彎曲模為例)建立坐標(biāo)系如下圖:F彎曲力 F= Ltb , 得F=47.42KNY1F1到X軸的力臂 Y1=0X1F1到Y(jié)軸的力臂 Y1=0根據(jù)合力距定理:YG = YF/FYGF沖壓力到X軸的力臂;YG =0XG = XF/FXGF沖壓力到Y(jié)軸的力臂;YG =04.3 壓力機(jī)的選用初步確定壓力機(jī)的型號(hào):F公稱F總 因此選擇壓力機(jī)的型號(hào)為:J5363壓力機(jī) 型號(hào)為JG5363壓力機(jī)的基本參數(shù)如:(表一)公稱壓力/KN630墊板尺寸/mm滑塊行程/mm270直徑80滑塊行程次數(shù)/(次/min)22模柄孔尺寸/mm直徑60深度80最小封閉高度/mm190滑塊底面積尺寸/mm封閉高度調(diào)節(jié)量滑塊中心線至床身距離/mm床身最大可傾角20立柱距離/mm工作臺(tái)尺寸/mm前后450左右600工作臺(tái)孔尺寸5. 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算5.1 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則設(shè)計(jì)落料模先確定凹模刃口尺寸,以凹模為基準(zhǔn),間隙取在凸模上;設(shè)計(jì)沖孔模先確定凸模刃口尺寸,以凸模為基準(zhǔn),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(gè)。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(yán)重。在實(shí)際生產(chǎn)中受到制造誤差和裝配精度的限制,凸模不可能絕對(duì)垂直于凹模平面,而且間隙也不會(huì)絕對(duì)均勻分布,合理的間隙均可使凸模、凹模側(cè)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(duì)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(dāng)單邊間隙介于材料厚度 5%20%范圍時(shí),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(duì)沖裁力的影響不大。沖裁間隙對(duì)斜料力、推件力、頂件力的影響:間隙對(duì)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(dāng)單邊間隙增大到材料厚度的15%25%左右時(shí)斜料力幾乎減到零。沖裁間隙對(duì)尺寸精度的影響:間隙對(duì)沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律,對(duì)于沖孔和落料是不同的,并且與材料軋制的纖維方向有關(guān)。通過以上分析可以看出,沖裁間隙對(duì)斷面質(zhì)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(gè)絕對(duì)合理的間隙數(shù)值,能同時(shí)滿足斷面質(zhì)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(gè)方面的要求。在沖壓的實(shí)際生產(chǎn)過程中,間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個(gè)方面的主要因素。但許多研究結(jié)果表明,能夠保證良好的沖裁件斷面質(zhì)量的間隙數(shù)值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數(shù)值也是不一致的。一般說來,當(dāng)對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時(shí),應(yīng)選取較小的間隙值,而當(dāng)對(duì)沖裁件的質(zhì)量要求不是很高時(shí),則應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(guī)律,設(shè)計(jì)落料模時(shí),凹?;境叽鐟?yīng)取接近或等于零件的最小極限尺寸;設(shè)計(jì)沖孔模時(shí),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(nèi)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(shù),其值在0.5-1.0之間,與沖件制造精度有關(guān),可按下列關(guān)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(shí),一般沖模精度較零件高3-4級(jí)。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的圓形、方形刃口,其制造偏差值可按IT6- IT7級(jí)選?。粚?duì)于形狀復(fù)雜的刃口尺寸制造偏差可按零件相應(yīng)部位公差值的1/4來選??;對(duì)于刃口尺寸磨損后無變化的制造偏差值可取沖件相應(yīng)部位公差值的1/8并冠以();若零件沒有標(biāo)注公差,則可按IT14級(jí)取值。零件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單向公差,即:落料件上偏差為零,只標(biāo)注下偏差;沖孔件下偏差為零,只標(biāo)注上偏差。如果零件公差是依雙向偏差標(biāo)注的,則應(yīng)換算成單向標(biāo)注。磨損后無變化的尺寸除外。5.2 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算方法5.2.1 凸模和凹模分開加工 這種方法主要適用于圓形或簡(jiǎn)單刃口。設(shè)計(jì)時(shí),需在圖樣上分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。并且保證沖模的制造公差與沖裁間隙之間滿足:d+pZmax-Zmin (5-1) 5.2.2 凸模和凹模配合加工 配合加工方法,就是先按尺寸和公差制造出凹?;蛲鼓F渲幸粋€(gè),然后依此為基準(zhǔn)再按最小合理間隙配做另一件。采用這種方法不僅容易保證沖裁間隙,而且還可以放大基準(zhǔn)件的公差,不必檢驗(yàn)d+pZmax-Zmin 。同時(shí)還能大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)模具的繪圖工作。目前,工廠對(duì)單件生產(chǎn)的模具或沖制復(fù)雜形狀的模具,廣泛采用配合加工的方法來設(shè)計(jì)制造。沖孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式計(jì)算:沖孔時(shí) dp=(dmin+X)- p (5-2)落料時(shí) Dp=(Dmax-X-Zmin)- p (5-3)孔心距 Lp=Lp (5-4)式中 Dp dp分別為落料和沖孔凸模的刃口尺寸(mm);Dmax 為落料件的最大極限尺寸(mm);dmin為沖孔件的最小極限尺寸(mm);工件公差;p凸模制造公差,通常取p=/4;p刃口中心距對(duì)稱偏差,通常取p=/8;Lp凸模中心距尺寸(mm);L沖件中心距基本尺寸(mm);Zmin最小沖裁間隙(mm);落料凹模尺寸: Aj1=(Amax-X)+ =134.7-0.50=134.7+0.02; Aj2=(Amax-X)+ =75-0.50=75+0.02;Aj3=(Amax-X)+ =54.7-0.50=54.7+0.02;Aj4=(Amax-X)+ =30-0.50=30+0.02;Aj5=(Amax-X)+ =10-0.50=10+0.02;Aj6=(Amax-X)+ =5-0.50=5+0.02;Aj7=(Amax-X)+ =2-0.50=2+0.02;落料凸模尺寸: Hj1=(Aj1-2Z)+ =134.7-20.08=134.54+0.02;Hj2=(Aj2-2Z)+ =75-20.08=74.84+0.02;Hj3=(Aj3+2Z)+ =54.7+20.08=54.86+0.02;Hj4=(Aj4+2Z)+ =30+20.08=30.16+0.02;Hj5=(Aj5-Z)+ =10-0.08=9.92+0.02;Hj6=(Aj6-Z)+ =5-0.08=4.92+0.02;Hj7=(Aj7-Z)+ =2-0.08=1.92+0.02; 沖孔凸模尺寸: Bj=(Amin+X)- /4 =10+0.50=10-0.02沖孔凹模尺寸 Hj=(Bj+2Z)- /4 =10+20.08=10.16-0.02 5.3彎曲對(duì)于U形彎曲件,必須選擇適當(dāng)?shù)拈g隙值,因?yàn)橥拱寄ig隙小了,摩擦力和彎曲力就大,當(dāng)間隙過小時(shí),還會(huì)使制件直邊料厚減薄和出現(xiàn)話痕,同時(shí)還降低凹模壽命。若間隙過大,制件回彈量增大,誤差增加,從而降低制件精度,所以彎曲模具間隙的大小對(duì)制件質(zhì)量、彎曲力和模具壽命有較大的影響。生產(chǎn)中是根據(jù)彎曲件材料的力學(xué)性能,材料厚度,制件精度和彎邊長度來確定其凸凹模間隙。Z/2=t+nt其中Z/2-彎曲凸凹模的單邊間隙 t-材料厚度的基本尺寸 n-間隙系數(shù)經(jīng)查表格, n=0.05凸模及凹模尺寸計(jì)算是依據(jù)彎曲件的使用要求來確定的。起原則是彎曲件標(biāo)注外形尺寸時(shí),則以凹模為基準(zhǔn)件,間隙放在凸模上。當(dāng)彎曲件標(biāo)注的是內(nèi)尺寸時(shí),是以凸模為基準(zhǔn)件,間隙取在凹模上。同時(shí)應(yīng)該注意彎曲件精度,回彈趨勢(shì)和模具的磨損規(guī)律。(1)、制件標(biāo)注外形尺寸 凹模尺寸為L d=(Lmax 0.75)凸模尺寸為L p=(Ld Z)(2)、制件標(biāo)注內(nèi)尺寸凸模尺寸為L p=(Lmin +0.4) 凹模尺寸為L d=(Lp+Z) 其中 L彎曲件的外形或內(nèi)尺寸彎曲件的尺寸偏差L d彎曲凹模的基本尺寸L p彎曲凸模的基本尺寸Z凸凹模雙面間隙具體計(jì)算如下,制件標(biāo)注外形尺寸,按此公式計(jì)算彎曲凹模尺寸為L d=(Lmax 0.75)=30凸模尺寸為L p=(Ld 2Z)=3022=26 6 模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 落料沖孔模結(jié)構(gòu)形式:下模采用彈性卸料,上模采用剛性卸料。打料裝置。彎曲模的結(jié)構(gòu)形式:下模采用彈性卸料,上模采用剛性卸料。打料裝置。7、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、 凸凹模的設(shè)計(jì)材料:Cr12Mov硬度:5862HRC(如圖),卡在固定板里,用螺釘固定在下模板上,與固定板過嬰量0.02-0.02。2、落料凹模的設(shè)計(jì)材料:Cr12Mov硬度:5558HRC形狀結(jié)構(gòu):(如圖)3、沖孔凸模的設(shè)計(jì)材料:Cr12Mov硬度:5558HRC形狀結(jié)構(gòu): (如圖),與固定板配合。4、彎曲凸模的設(shè)計(jì)材料:Cr12Mov硬度:5558HRC形狀結(jié)構(gòu): (如圖)與固定板配合,有固定臺(tái)階。5、彎曲凹模的設(shè)計(jì)材料:Cr12Mov硬度:5558HRC形狀結(jié)構(gòu): (如圖)6、凹模芯的設(shè)計(jì)材料:Cr12Mov硬度:5558HRC形狀結(jié)構(gòu):(如圖),彎曲后多個(gè)臺(tái)階,需要加工讓位,就是6毫米的臺(tái)階。8、模具的總裝配1、確定裝配基準(zhǔn)件 應(yīng)以凹模為裝配基準(zhǔn)件。 首先要確定凹模在模架中的位置, 安裝凹模組件, 確定凹模組件在下模座的位置, 然后用平行板將凹模和下模座夾緊,在下模座上劃出彎曲孔線,進(jìn)而安裝下模座其他組件。2、安裝上模部分 檢查上模部分各個(gè)零件尺寸是不是滿足裝配技術(shù)條件要求。 安裝上模,調(diào)整沖裁間隙, 將上模系統(tǒng)各零件分別裝于上模座內(nèi)。3、安裝下模部分4、自檢 按沖模技術(shù)條件進(jìn)行總裝配檢查。5、檢驗(yàn)6、試沖設(shè)計(jì)小結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)是一種綜合性較強(qiáng)的專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié),它具知識(shí)面寬、學(xué)科廣、綜合性強(qiáng),通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我鞏固了以前學(xué)過的知識(shí),提高了查閱資料的能力,使我更加認(rèn)識(shí)到畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要性,從而提高了我理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力。為我今后走向工作崗位打下了一定的基礎(chǔ)。在本次設(shè)計(jì)中,我學(xué)到了許多的東西。首先對(duì)于AUTOCAD和Pro/ENGINEER的應(yīng)用更加熟練;其次,通過模具設(shè)計(jì)我對(duì)于模具設(shè)計(jì)的流程基本上熟悉。這次設(shè)計(jì)是對(duì)以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)的一次綜合性的實(shí)踐。涉及到機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、互換性以及CAD/CAM各個(gè)方面的內(nèi)容。設(shè)計(jì)過程中按照任務(wù)書的要求和目的,循序漸進(jìn),力求數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,結(jié)構(gòu)合理。參考了許多文獻(xiàn)資料。由于經(jīng)驗(yàn)不足,還有許多地方?jīng)]有考慮全面,有待于完善。總之,學(xué)海無涯,在以后的時(shí)間里,我要更加努力學(xué)習(xí)!致 謝 對(duì)三年來辛勤教導(dǎo)我的老師和學(xué)校致以最崇高的敬意! 對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)我和給予我最多的老師表示我最衷心的感謝!畢業(yè)設(shè)計(jì)開始以來,有幸多次聆聽老師的教誨。老師以他寬廣的知識(shí)、高瞻遠(yuǎn)矚的學(xué)識(shí)、在實(shí)際生產(chǎn)中所積累的經(jīng)驗(yàn)。拓寬了我的視野和思維,更為重要的是老師以他對(duì)事業(yè)孜孜不倦的追求和待人接物謙遜的態(tài)度和豁達(dá)的胸襟,時(shí)刻都在潛移默化地影響著我,這將使我終生受益。參考文獻(xiàn)1朱光力主編. 模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)訓(xùn).第1版. 北京:高等教育出版社. 2002. 1341562吳詩 主編. 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) . 第1版. 西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社. 2001. 40453溫松明主編. 互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ). 第2版. 長沙:湖南大學(xué)出版社. 1998. 454馮炳堯 韓泰榮 殷振海 蔣文森編. 模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè). 第1版.上海:上??茖W(xué)技術(shù)出版社. 1985. 1 805劉朝儒 彭福蔭 高政一主編. 機(jī)械制圖. 第3版. 北京:高等教育出版社.20016施平主編. 機(jī)械工程專業(yè)英語. 第5版.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué).2003 .3443457張代東主編. 機(jī)械工程材料應(yīng)用基礎(chǔ). 第1版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2001.851038王衛(wèi)衛(wèi)主編. 材料成型設(shè)備. 第1版.北京:機(jī)械工業(yè)出版.2004. 47489傅建軍主編. 模具制造工藝. 第1版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2005. 242510王新華主編. 沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2004年8月第1版. 2 1511王新華 袁聯(lián)富主編.沖模結(jié)構(gòu)圖冊(cè). 第1版. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社. 2003. 32
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