圓形墊片沖孔落料復(fù)合模具設(shè)計,圓形,墊片,沖孔,復(fù)合,模具設(shè)計
《沖壓工藝及模具設(shè)計》課程設(shè)計指導(dǎo)書
《沖壓工藝及模具設(shè)計》課程的課程設(shè)計是培養(yǎng)學生專業(yè)初步設(shè)計能力的實踐性環(huán)節(jié),是培養(yǎng)塑性成形技術(shù)人員的基本訓(xùn)練之一。
1.1 《沖壓工藝及模具》課程設(shè)計的目的和要求
一. 目的
1. 為使學生掌握沖壓工藝的編制方法和設(shè)計沖模的實際技能,除了系統(tǒng)地講授必要的設(shè)計計算理論,做實驗,做作業(yè)外,還應(yīng)該對學生作較全面的設(shè)計技能訓(xùn)練,即作課程設(shè)計,以達到如下目的。具體應(yīng)用和鞏固本課程及有關(guān)先修課的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識了解沖壓工藝及模具的設(shè)計方法和步驟培養(yǎng)學生的初步設(shè)計能力,為畢業(yè)設(shè)計打基礎(chǔ)。
2. 獨立地解決在制定沖壓工藝規(guī)程和設(shè)計沖模中的問題,會查閱技術(shù)文獻和資料,全面考慮設(shè)計內(nèi)容及過程,培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。課程設(shè)計是教學過程中的一個重要環(huán)節(jié),必須認真對待。
二. 要求
在課程設(shè)計中要求學生注意培養(yǎng)認真負責,踏實細致的工作作風和保質(zhì)保量,按時完成任務(wù)的習慣。在設(shè)計過程中必須做到:
1. 及時了解有關(guān)資料,作好準備工作,充分發(fā)揮自己的主觀能動性和創(chuàng)造性;
2. 要求計算正確,結(jié)構(gòu)合理,圖面整潔,圖樣及標注符合國家標準;
3. 設(shè)計計算說明書要求文字通順,書寫工整,其中的圖表等不準徒手畫;
4. 按計劃循序進行,整個課程設(shè)計時間為三周(15個工作日),其進度可參考下表:
時間
內(nèi)容
備注
一天
布置題目,準備工作
四天
工藝計算,結(jié)構(gòu)草圖
交指導(dǎo)教師檢查結(jié)構(gòu)草圖
三天
繪制裝配圖
三天
繪制零件圖
一天
檢查零件圖標注
二天
書寫設(shè)計說明書
用圖袋裝好交教師簽字
一天
答辯
1.2 設(shè)計前的準備工作和注意事項
一. 設(shè)計的預(yù)備課程
冷沖壓課程設(shè)計是在學生具備了機械制圖,公差與技術(shù)測量,金屬學及熱處理,機械原理及機械零件,金屬塑性成形原理,成形設(shè)備,沖壓工藝及其機械化自動化等必要的基礎(chǔ)和專業(yè)知識的基礎(chǔ)上進行的。完成本專業(yè)教學計劃中所規(guī)定的認識實習和生產(chǎn)實習,也是學生能順利進行冷沖壓課程設(shè)計的必須前提。
學生除了必須具備沖壓工藝知識外,同時也應(yīng)掌握模具加工工藝,知道自己設(shè)計的模具如何加工及制造,各種加工方法所能達到的精度等。熟悉冷沖模的各項標準等。
二. 設(shè)計前的有關(guān)事宜和注意事項
1. 設(shè)計前必須預(yù)先準備好設(shè)計資料,手冊,圖冊,繪圖儀器,計算器,圖板,圖紙,報告紙等;
2. 設(shè)計前應(yīng)對課程設(shè)計的原始資料進行詳細了解和分析研究,明確設(shè)計要求和內(nèi)容后再進行設(shè)計工作。原始資料包括:零件圖,生產(chǎn)綱領(lǐng),原材料牌號與規(guī)格,現(xiàn)有沖壓設(shè)備的型號與規(guī)格等
3. 按時到規(guī)定的教室設(shè)計,不得在寢室或其他地方設(shè)計;
4. 畫出的模具結(jié)構(gòu)草圖經(jīng)指導(dǎo)教師認可后方能繪制正式裝配圖及零件圖;
5. 設(shè)計圖紙和計算書呈交指導(dǎo)教師審閱后進行課程設(shè)計答辯或總結(jié)。
1.3 設(shè)計任務(wù)
學生進行沖壓課程設(shè)計須完成下列任務(wù):
一. 對老師指定的沖壓件進行沖壓工藝設(shè)計:包括工藝分析及方案選擇,工藝計算,模具結(jié)構(gòu)尺寸的確定,選擇壓力機;
二. 設(shè)計一道工序的一套沖模的詳細結(jié)構(gòu):要求繪制沖??傃b配圖及全套零件圖;
三. 制定沖壓工藝規(guī)范,編寫沖壓工藝過程卡片;
四. 編寫設(shè)計計算說明書,說明書頁數(shù)約為25~35頁,用本校設(shè)計說明書專用紙書寫,并裝訂成冊。
1.4 設(shè)計答辯和成績評定
學生在設(shè)計過程中,指導(dǎo)教師可以向?qū)W生提出問題制疑,以了解學生對設(shè)計的掌握和消化情況。
學生完成課程設(shè)計后,將圖紙,說明書裝入圖袋交指導(dǎo)教師審查,然后進行設(shè)計答辯和總結(jié),并評定設(shè)計成績。
課程設(shè)計成績按以下五個等級評定:
一. 優(yōu)秀
1.設(shè)計分案合理,內(nèi)容正確,有獨立見解或創(chuàng)造性;
2.設(shè)計中能正確運用本專業(yè)的基礎(chǔ)知識,設(shè)計計算方法正確,計算結(jié)果準確;
3.全面完成規(guī)定的設(shè)計任務(wù),圖面質(zhì)量好,且所繪圖紙符合國家制圖標準;
4.說明書內(nèi)容完整,書寫工整清晰;
5.答辯中自述清楚,回答問題全面正確,
6.設(shè)計中有個別缺點,但不影響設(shè)計質(zhì)量。
二. 良好
1.設(shè)計分案及內(nèi)容,有一定見解;
2.設(shè)計中能正確運用本專業(yè)的基礎(chǔ)知識,設(shè)計計算方法正確;
3.能完成規(guī)定的全部設(shè)計任務(wù),圖面質(zhì)量較好,所繪圖紙符合國家制圖標準;
4.說明書內(nèi)容較完整,正確,書寫整潔;
5.答辯中自述清楚,能正確回答教師提出的大部分問題;
6.設(shè)計中有個別缺點和小錯誤,但不是原則性的,基本上不影響設(shè)計的正確性。
三. 及格
1.設(shè)計方案及內(nèi)容基本合理,分析問題能力較差,但無原則性錯誤;
2.設(shè)計中尚能運用本專業(yè)的基礎(chǔ)知識進行設(shè)計,考慮問題不夠全面;
3.基本上能完成規(guī)定的設(shè)計任務(wù),圖面質(zhì)量尚可;
4.說明書內(nèi)容基本正確完整,書寫工整;
5.答辯中表達能力一般,能回答教師提出的部分問題;
6.設(shè)計中有一些原則性小錯誤。
四. 不及格
1.設(shè)計方案不合理,有嚴重的原則性錯誤;
2.設(shè)計內(nèi)容沒有達到規(guī)定的基本要求;
3.沒有在規(guī)定的時間內(nèi)完成設(shè)計;
4.設(shè)計中不加消化,照搬照抄;
2.1 工藝過程設(shè)計的基本內(nèi)容
沖壓工藝規(guī)程是模具設(shè)計的依據(jù),而良好的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計,又是實現(xiàn)工藝過程的可靠保證,若沖壓工藝有改動,往往會造成模具的返工,甚至報廢。沖制同樣的零件,通??梢圆捎脦追N不同方法。工藝過程設(shè)計的中心就是依據(jù)技術(shù)上先進,經(jīng)濟上合理,生產(chǎn)上高效,使用上安全可靠的原則,使零件的生產(chǎn)在保證符合零件的各項技術(shù)要求的前提下,達到最佳的技術(shù)效果和經(jīng)濟效益。
沖壓件工藝過程設(shè)計的主要內(nèi)容和步驟是:
一. 分析零件圖(沖壓件圖)
產(chǎn)品零件圖是分析和制定沖壓工藝方案的重要依據(jù),設(shè)計沖壓工藝過程要從分析產(chǎn)品的零件圖人手。分析零件圖包括技術(shù)和經(jīng)濟兩個方面:
1. 沖壓加工的經(jīng)濟性分析
沖壓加工方法是一種先進的工藝方法,因其生產(chǎn)率高,材料利用率高,操作簡單等一系列優(yōu)點而廣泛使用。由于模具費用高,生產(chǎn)批量的大小對沖壓加工的經(jīng)濟性起著決定性作用,批量越大,沖壓加工的單件成本就越低,批量小時,沖壓加工的優(yōu)越性就不明顯,這時采用其他方法制作該零件可能有更好的經(jīng)濟效果。例如在零件上加工孔,批量小時采用鉆孔比沖孔要經(jīng)濟;有些旋轉(zhuǎn)體零件,采用旋壓比拉深會有更好的經(jīng)濟效果。所以,要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)綱領(lǐng),分析產(chǎn)品成本,闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟效益。
2. 沖壓件的工藝性分析
沖壓件的工藝性是指該零件在沖壓加工中的難易程度。在技術(shù)方面,主要分析該零件的形狀特點,尺寸大小,精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求。良好的工藝性應(yīng)保證材料消耗少,工序數(shù)目少,模具結(jié)構(gòu)簡單,且壽命長,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,操作簡單,方便等。在一般情況下,對沖壓件工藝性影響最大的是沖壓件結(jié)構(gòu)尺寸和精度要求,如果發(fā)現(xiàn)零件工藝性不好,則應(yīng)在不影響產(chǎn)品使用要求的前提下,向設(shè)計部門提出修改意見,對零件圖作出適合沖壓工藝性的修改。
另外,分析零件圖還要明確沖壓該零件的難點所在,對于零件圖上的極限尺寸,設(shè)計基準以及變薄量,翹曲,回彈,毛刺大小和方向要求等要特別注意,因為這些因素對所需工序的性質(zhì),數(shù)量和順序的確定,對工件定位方法,模具制造精度和模具結(jié)構(gòu)形式的選擇,都有較大影響。
二. 確定沖壓件的總體工藝過程
在綜合方析,研究零件成形性的基礎(chǔ)上,以材料的極限變形參數(shù),各種變形性質(zhì)的復(fù)合程度及趨向性,當前的生產(chǎn)條件和零件的產(chǎn)量質(zhì)量要求為依據(jù),提出各種可能的零件成形總體工藝方案。根據(jù)技術(shù)上可靠,經(jīng)濟上合理的原則對各種方案進行對比,分析,從而選出最佳工藝方案(包括成形工序和各輔助工序的性質(zhì),內(nèi)容,復(fù)合程度,工序順序等),并盡可能進行優(yōu)化。
1. 選擇沖壓基本工序
剪裁,落料,沖孔,切邊,彎曲,拉深,翻邊等是常見的沖壓工序,各工序有其不同的性質(zhì),特點和用途。有些可以從產(chǎn)品零件圖上直觀地看出沖壓該零件所需工序的性質(zhì)。例如平板件上的各種型孔只需要沖孔,落料或剪切工序;開口筒形件則需拉深工序。有些零件的工序性質(zhì),必須經(jīng)過分析和計算才能確定。如圖2-1 (a)和(b)分別為油封內(nèi)夾圈和外夾圈沖壓件,兩個沖壓件形狀基本相同,只是直邊高度和外徑不同經(jīng)分析計算,內(nèi)夾圈可選用落料沖孔和翻邊,共兩道工序;而外夾圈選用落料,拉深,沖孔和翻邊等四道工序來加工較為合理。
圖2-1 油封內(nèi)夾圈和外夾圈的沖壓工藝過程
a) 油封內(nèi)夾圈? b)油封外夾圈
材料:08鋼,厚度:0.8mm
2. 確定沖壓次數(shù)和沖壓順序
沖壓次數(shù)是指同一性質(zhì)的工序重復(fù)進行的次數(shù)。對于拉深件,可根據(jù)它的形狀和尺寸,以及板料許可的變形程度,計算出拉深次數(shù)。其它如彎曲件,翻邊件等的沖壓次數(shù)也是根據(jù)具體形狀和尺寸以及極限變形程度來決定。
沖壓順序的安排應(yīng)有利于發(fā)揮材料的塑性以減少工序數(shù)量。主要根據(jù)工序的變形特點和質(zhì)量要求來安排,確定沖壓順序的一般原則如下:
(1).對于有孔或有缺口的平板件,如選用簡單模時,一般先落料,再沖孔或切口,使用連續(xù)模時,則應(yīng)先沖孔或切口,后落料。
(2).對于帶孔的彎曲件,孔邊與彎曲區(qū)的間距較大,可先沖孔,后彎曲。如孔邊在彎曲區(qū)附近或孔與基準面有較高要求時,必須先彎曲后沖孔。
(3).對于帶孔的拉深件,一般都是先拉深后沖孔,但是孔的位置在零件底部,且孔徑尺寸要求不高時,也可先在毛坯上沖孔,后拉深。
(4).多角彎曲件,應(yīng)從材料變形和彎曲時材料移動兩方面考慮安排先后順序,一般情況下先彎外角,后彎內(nèi)角。
(5).對于形狀復(fù)雜的拉深件,為便于材料變形和流動,應(yīng)先成形內(nèi)部形狀,再拉深外部形狀。
(6).整形或校平工序,應(yīng)在沖壓件基本成形以后進行。
3. 工序的組合方式
一個沖壓件往往需要經(jīng)過多道工序才能完成,因此,編制工藝方案時,必須考慮是采用簡單模一個個工序沖壓呢?還是將工序組合起來,用復(fù)合?;蜻B續(xù)模生產(chǎn)。通常,模具的選用主要取決于沖壓件的生產(chǎn)批量,尺寸大小和精度要求等因素。生產(chǎn)批量大,沖壓工序應(yīng)盡可能地組合在一起,采用復(fù)合?;蜻B續(xù)模沖壓;小批量生產(chǎn),常選用單工序簡單模。但對于尺寸過小的沖壓件,考慮到單工序模上料不方便和生產(chǎn)率低,也常選用復(fù)合?;蜻B續(xù)模生產(chǎn);若選用自動送料,一般用連續(xù)模沖壓;為避免多次沖壓的定位誤差,常選用復(fù)合模生產(chǎn),當用幾個簡單模制造費用比復(fù)合模高,而生產(chǎn)批量又不大時,也可考慮用將工序組合起來,選用復(fù)合模生產(chǎn)。
工序的組合方式,可選用復(fù)合模或連續(xù)模。一般來說,復(fù)合模的沖壓精度比連續(xù)模高,結(jié)構(gòu)緊湊,模具輪廓面積比連續(xù)模?。坏?,連續(xù)模的生產(chǎn)率較高,操作比較安全,容易實現(xiàn)單機自動化生產(chǎn),若裝上自動送料裝置,可適用小件的自動沖壓。
4. 輔助工序
對于某些組合沖壓件或有特殊要求的沖壓件,在分析了基本工序,沖壓次數(shù),順序及工序的組合方式后,尚須考慮非沖壓輔助工序,如鉆孔,鉸孔,車削等機械加工,焊接,鉚合,熱處理,表面處理,清理和去毛刺等工序。如多次拉深工序之間,為消除加工硬化,要進行退火處理;為除銹要酸洗等。這些輔助工序可根據(jù)沖壓件結(jié)構(gòu)特點和使用要求選用,安排在各沖壓工序之間進行,也可安排在沖壓工序前或后完成。
三. 確定并設(shè)計各工序的工藝方案
依據(jù)所確定的零件成形的總體工藝方案,確定并設(shè)計各道沖壓工序的工藝方案。內(nèi)容包括:確定完成本工序成形的加工方法;確定本工序的主要工藝參數(shù);根據(jù)各沖壓工序的成形極限,進行必要的工藝計算,如彎曲件的最小彎曲半徑,一次翻邊的高度等;確定毛坯的形狀,尺寸和下料方式,計算材料利用率,確定各工序的成形力,計算本工序的材料,能源,工時的消耗定額等,由所定的工藝方案計算并確定每個的工件形狀和尺寸,繪出各工序的工件圖。
四. 確定模具的類型和結(jié)構(gòu)尺寸,進行模具設(shè)計
設(shè)計模具的一般程序如下:
1. 模具類型和結(jié)構(gòu)形式的確定 根據(jù)確定的工藝方案,沖壓件的形狀特點,精度要求,生產(chǎn)批量,模具的制造和維修條件,操作的方便性與安全性要求,以及利用和實現(xiàn)機械化自動化的可能性等確定選用復(fù)合模,連續(xù)?;蛘吆唵文!?yīng)特別注意使模具類型,模具的結(jié)構(gòu)形式與模具的強度,剛度,使用壽命要求等取得協(xié)調(diào)一致。復(fù)合模常常遇到強度問題,如落料,沖孔及翻邊集中到一副復(fù)合模上,而翻邊高度又小,這時,復(fù)合模的凸凹模壁厚薄,不能滿足強度要求。
2. 工件定位方式的選擇工件在模具中的定位主要考慮定位基準,上料方式,操作安全可靠等因素。選擇定位基準時應(yīng)盡可能與設(shè)計基準重合,如果不重合,就需要根據(jù)尺寸鏈計算理論重新分配公差,把設(shè)計尺寸換算成工藝尺寸。不過,這樣將會使零件的加工精度要求提高。當零件是采用多工序分別在不同模具上沖壓時,應(yīng)盡量使各工序采用同一基準。為使定位可靠,應(yīng)選擇精度高,沖壓時不發(fā)生變形和移動的表面作為定位表面。沖壓件上能夠用作定位的表面隨零件的形狀不同而不同,平板零件最好用相距較遠的兩孔定位,或者一個孔和外形定位;彎曲件可用孔或形體定位;拉深件可用外形,底面或切邊后的凸緣定位。
3. 模具零件的選用、設(shè)計、計算模具的工作零件,定位,壓料和卸料零件,導(dǎo)向零件,連接和緊固零件要盡量按《冷沖模國家標準》(GB2851~2875-81)選用,若無標準可選用,再進行設(shè)計。此外還有彈簧,橡皮的選用和計算。對于小而長的沖頭,壁厚較薄的凹模等還需要進行強度校核。如設(shè)計計算確定了凹模的結(jié)構(gòu)尺寸后,可根據(jù)凹模周界選用模架;模具的閉合高度,輪廓大小,壓力中心應(yīng)與選用設(shè)備相適應(yīng),并畫出模具結(jié)構(gòu)草圖。
4. 繪制模具總裝配圖 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)草圖繪制正式裝配圖,裝配圖應(yīng)能清楚地表達各零件之間的相互關(guān)系,應(yīng)有足夠說明模具結(jié)構(gòu)的投影圖及必要的剖面,剖視圖。還應(yīng)畫出工件圖,排樣,填寫零件明細表和技術(shù)要求等。
5. 繪制模具零件圖? 按照模具的總裝配圖,拆繪模具零件圖。零件圖應(yīng)標注全部尺寸,公差,表面粗糙度,材料及熱處理,技術(shù)要求等。
五. 合理選擇沖壓設(shè)備
根據(jù)零件的大小,所需的沖壓力(包括壓料力,卸料力等),沖壓工序的性質(zhì)和工序數(shù)目,模具的結(jié)構(gòu)型式,模具閉合高度和輪廓尺寸,結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備的情況,來決定所需設(shè)備的類型,噸位,型號和數(shù)量。
選擇設(shè)備和設(shè)計模具的工作是相互聯(lián)系的,許多工作可交叉進行或同時進行。如先根據(jù)計算的沖壓力,粗選的設(shè)備不大,但模具的輪廓尺寸大時,可重選大些的設(shè)備,使設(shè)備的閉合高度,漏料孔的尺寸與模具的結(jié)構(gòu)尺寸相適應(yīng)。通常,設(shè)計模具和選擇壓力機應(yīng)注意下列幾點:
1. 為保證沖模正確和平衡地工作,沖模的壓力中心必須通過模柄軸線而和壓力機滑塊中心線相重合,以免滑塊受偏心載荷,從而減少沖模和壓力機導(dǎo)軌的不正常磨損。
2. 模具的閉合高度H應(yīng)介于壓力機的最大裝模高度Hmax和最小裝模高度Hmin之間,即滿足關(guān)系式
Hmin+10mm
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