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1.緒 論
目前,我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?,主要原因是我?guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距,導(dǎo)致我國(guó)模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。
1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
1.1.1國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀
我國(guó)模具近年來(lái)發(fā)展很快,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),2003年我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有2萬(wàn)多家,從業(yè)人員約50多萬(wàn)人,2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢(shì)頭,模具企業(yè)總體上訂單充足,任務(wù)飽滿,2004年模具產(chǎn)值530億元。進(jìn)口模具18.13億?美元,出口模具4.91億美元,分別比2003年增長(zhǎng)18%、32.4%和45.9%。進(jìn)出口之比2004年為3.69:1,進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá)13.2億美元,為凈進(jìn)口量較大的國(guó)家。
在2萬(wàn)多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中,有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中,產(chǎn)值過(guò)億元的模具企業(yè)只有20多家,中型企業(yè)幾十家,其余都是小型企業(yè)。?近年來(lái),?模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快,主要表現(xiàn)為:大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品;專(zhuān)業(yè)模具廠數(shù)量增加,能力提高較快;"三資"及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速;國(guó)企股份制改造步伐加快等。
雖然說(shuō)我國(guó)模具業(yè)發(fā)展迅速,但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國(guó)尚存在以下幾方面的不足:
第一,體制不順,基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用,私營(yíng)企業(yè)近年來(lái)發(fā)展較快,國(guó)企改革也在進(jìn)行之中,但總體來(lái)看,體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì),再加上國(guó)內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱,因此,行業(yè)發(fā)展還不盡如人意,特別是總體水平和高新技術(shù)方面。
??? 第二,開(kāi)發(fā)能力較差,經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例低,水平較低,且不重視產(chǎn)品開(kāi)發(fā),在市場(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國(guó)每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元,國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多是15~20萬(wàn)美元,有的高達(dá)25~30萬(wàn)美元,與之相對(duì)的是我國(guó)相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過(guò)去作坊式管理,真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。
?? 第三,工藝裝備水平低,且配套性不好,利用率低.雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備,但總的來(lái)看裝備水平仍比國(guó)外企業(yè)落后許多,特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國(guó)外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因,引進(jìn)設(shè)備不配套,設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍,設(shè)備利用率低的問(wèn)題長(zhǎng)期得不到較好解決。裝備水平低,帶來(lái)中國(guó)模具企業(yè)鉗工比例過(guò)高等問(wèn)題。
? 第四,專(zhuān)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差. 由于長(zhǎng)期以來(lái)受“大而全”“小而全”影響,許多模具企業(yè)觀念落后,模具企業(yè)專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)水平低,專(zhuān)業(yè)化分工不細(xì),商品化程度也低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具,商品模具只占45%左右,其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好,難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù),與國(guó)際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低,標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響,對(duì)模具制造周期影響尤甚。
第五,模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后.模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本,國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比,無(wú)論是質(zhì)量還是品種規(guī)格,都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差,也直接影響模具水平的提高。
1.1.2 國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)
巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)在過(guò)去的十多年得到了快速發(fā)展,但與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距,尚不能完全滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來(lái)的十年,中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:????
1) 模具日趨大型化;???
? 2)在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù);??
? 3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng);???
? 4)在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù);?
?? 5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率;???
6)發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù);???
7)模具的精度將越來(lái)越高;?
? 8)模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化;??
?? 9)研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程;??
?10)開(kāi)發(fā)新的成形工藝和模具。
1.2 國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備,在電子、建材、汽車(chē)、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中,60%-80%的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性,是其他加工制造方法所無(wú)法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低,已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志,并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。近幾年,全球模具市場(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面,世界模具市場(chǎng)年交易總額為600~650億美元左右。美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。?
國(guó)外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到50%以上;國(guó)外模具企業(yè)的組織形式是"大而專(zhuān)"、"大而精"。2004年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問(wèn)時(shí),從德國(guó)工、模具行業(yè)組織--德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)(VDMA)工模具協(xié)會(huì)了解到,德國(guó)有模具企業(yè)約5000家。2003年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中(VDMA)會(huì)員模具企業(yè)有90家,這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國(guó)模具產(chǎn)值的90%,可見(jiàn)其規(guī)模效益。
隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展,國(guó)外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才,他們的技術(shù)水平比較高.故人均產(chǎn)值也較高.我國(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元左右,而國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多15~20萬(wàn)美元,有的達(dá)到 25~30萬(wàn)美元。國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上,而我國(guó)才達(dá)到45%.
2. 落料沖孔拉深復(fù)合模
2.1 沖壓工件的工藝分析
圖一
工件名稱(chēng):端蓋
生產(chǎn)批量:批量
材料:20鋼
厚度:1.5mm
對(duì)固定套翻邊件進(jìn)行分析可知,處有內(nèi)孔翻邊成形,翻邊前應(yīng)預(yù)沖孔,是圓筒件拉深件直徑,經(jīng)計(jì)算可一次拉深成形。工序安排為落料,拉深,沖孔,翻邊等該工件。
2.2 工藝方案確定
該零件所需的基本沖壓工序?yàn)槁淞稀_孔、拉深、翻邊。
可擬訂出以下三種工藝方案。
方案一:用簡(jiǎn)單模分四次加工,即落料——拉深——沖孔——翻邊。
方案二:落料拉深沖孔復(fù)合模,再翻邊。
方案三:落料沖孔級(jí)進(jìn)模,再拉深,再翻邊。
采用方案一,生產(chǎn)率低,工件的累計(jì)誤差大,操作不方便,由于該工件為中批量生產(chǎn),方案二和方案三更具有優(yōu)越性。但復(fù)合模模具的行位精度和尺寸精度容易保證,且生產(chǎn)率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)比較復(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。級(jí)進(jìn)模雖生產(chǎn)率也高,但零件的沖裁精度稍差。欲保證沖壓件的行位精度,需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷(xiāo)導(dǎo)正,故模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。
通過(guò)對(duì)上述三種方按的分析比較,該零件采用方案二最佳。
故應(yīng)采用兩副模具來(lái)完成。
第一副模具為落料拉深沖孔復(fù)合模,
第二副模具為單工序翻邊模。
2.3 必要的工藝計(jì)算
2.3.1 毛坯尺寸計(jì)算
由最終制件從翻邊算起,毛坯的預(yù)沖孔直徑計(jì)算。由文獻(xiàn)[7]公式可知
=325mm
根據(jù)等面積原則,用解析法求該零件的毛坯直徑。首先將零件分為圓、圓環(huán)兩個(gè)簡(jiǎn)單的幾何體。
πmm2
=243.85mm2
A3=π/4
=1074.66mm2
A4=π=307.75mm2
A5=A3-A4=766.91mm2
則毛坯展開(kāi)尺寸
查表得拉伸的修邊余量
則毛坯的直徑 。
2.3.2 排樣
該工件排樣根據(jù)落料工序設(shè)計(jì)??紤]操作方便及模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,故采用單排排樣設(shè)計(jì)。由表查得搭邊值 采用雙排擋料銷(xiāo)擋料。則:條料寬,條料的進(jìn)距。
則沖裁單件材料的利用率可按下式計(jì)算,即
式中 —一個(gè)沖裁件的面積,;
—一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的沖裁件數(shù)量;
—條料寬度,;
—進(jìn)距,。
得:
設(shè)計(jì)模具時(shí),條料的排樣很重要。分析零件形狀可知,確定排樣方案:條料從右至左送進(jìn),落料凸模的沖壓力比較均勻,零件形狀精度容易保證。條料的排樣如圖2所示
圖2
2.3.3 計(jì)算工序壓力
1. 落料力的計(jì)算
式中 —落料力;
—沖裁件剪切周邊長(zhǎng)度;
—沖裁件材料厚度;
—被沖材料的抗剪強(qiáng)度;
—系數(shù),一般取。
落料力為: =π
=82.9KN
2. 沖孔力的計(jì)算
式中 ——工件內(nèi)輪廓周長(zhǎng)()
則
3. 拉深力計(jì)算
由于零件為淺拉深,可按有壓邊圈的圓筒形件近似計(jì)算。按下式計(jì)算:
式中 ——拉深力();
——拉深件直徑,;
——材料厚度;
——材料的強(qiáng)度極限(),查手冊(cè)σb=;
——修正因數(shù)。
拉伸系數(shù)。
查表得修正因數(shù)
則
4. 壓邊力的計(jì)算
壓邊力用計(jì)算,
式中: ——壓邊圈面積;
——單位壓邊力,由表查得;
壓邊力則為
5. 卸料力的計(jì)算
式中
——卸料力系數(shù);查手冊(cè)知
則卸料力為:
6. 推件力的計(jì)算:
按式計(jì)算
式中 ——推件力因數(shù),查表得;
——卡在凹模內(nèi)的工件數(shù),查[7]得n=3;
則推件力為
故工序總力:
2.3.4壓力中心的確定
由于該零件是中心對(duì)稱(chēng)圖形,故壓力中心位于零件輪廓圖形的幾何中心上。
2.4 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.4.1 模具類(lèi)型設(shè)計(jì)
經(jīng)分析,應(yīng)采用復(fù)合模結(jié)構(gòu)。
2.4.2 模具具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.正倒裝結(jié)構(gòu)的確定
根據(jù)上述分析,采用倒裝復(fù)合模具可直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件,卸料可靠,便于操作。
2.送料方式的確定
因是大批量生產(chǎn),采用手動(dòng)送料方式。
3.定位裝置的確定
因該制件采用的是倒裝復(fù)合模,所以直接用擋料銷(xiāo)和導(dǎo)料銷(xiāo)即可。
4.導(dǎo)向方式的選擇
為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性,選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于該零件導(dǎo)尺寸不大,且精度要求不是太高,所以宜采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。
5. 卸料、壓料方式
本模具采用倒裝結(jié)構(gòu),卡于凸凹模上的廢料可由卸料板推出,而沖孔廢料則可以在下模座中開(kāi)設(shè)通槽,使廢料從孔洞中落下。頂件壓邊裝置安裝在下模妨礙了沖孔廢料的排出。
6. 出件方式
本模具采用倒裝結(jié)構(gòu),工件留在落料凹??锥粗?,應(yīng)在凹??自O(shè)置推件塊推出。
2.5 主要工作零部件設(shè)計(jì)
由表2.4查得沖裁模刃口雙面間隙。
2.5.1 落料刃口尺寸的計(jì)算
的凹模的制造公差由表查得。
落料部分:
=0.050.108
沖孔部分:
=0.0450.108
所以都能滿足分別加工時(shí)
由表2.6可查得 X=0.5
2.5.2 沖孔刃口部分
落料 =46.75
=47.62
沖孔 =20
=20.13
按凸模尺寸配制,其雙面間隙為。其工件結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示:
圖3
2.5.3 拉深工作部分尺寸的計(jì)算
拉伸凸模和凹模的單邊間隙可按表中式計(jì)算,,故。由于拉深工件的公差為級(jí),故凸凹模的制造公差可采用級(jí)的精度,查表得,按下式可計(jì)算凸模、凹模的尺寸及公差:
該零件的內(nèi)形尺寸及公差有要求,則以凸模為基準(zhǔn),根據(jù)磨損規(guī)律,凸模的基本尺寸為:
=41.04
凹模的基本尺寸為:=43.04
式中 D——零件外徑的最大極限尺寸
d——零件內(nèi)徑的最小極限尺寸
---零件的公差
Z-----拉深模具的雙面間隙
為了得到較平整的工件,此模具采用彈壓式卸料結(jié)構(gòu),使條料在落料、拉深過(guò)程中始終在一個(gè)穩(wěn)定的壓力之下,從而改善了毛坯的穩(wěn)定性,避免材料在切向壓力的作用下產(chǎn)生起皺的可能。上、下卸料均采用橡膠作為彈性元件,其高度和斷面面積在模具裝配時(shí)按模具空間大小確定
2.5.4 定位裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
2.5.4.1擋料銷(xiāo)及導(dǎo)料銷(xiāo)的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
由設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可得該套模具所用擋料銷(xiāo)與導(dǎo)料銷(xiāo)的規(guī)格尺寸一樣,根據(jù)手冊(cè)【4】選用。
型號(hào):JB/T7649.9 6×25mm
材料為45鋼的圓柱擋料銷(xiāo),硬度43~48HRC
2.5.4.2擋料銷(xiāo)與導(dǎo)料銷(xiāo)位置的確定
由模具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),導(dǎo)料銷(xiāo)及導(dǎo)料銷(xiāo)都應(yīng)通過(guò)卸料板固定于模具的凸凹模上。且在模具閉合狀態(tài)下,應(yīng)高出卸料板3mm【1】。
根據(jù)分析選用廢料孔后端定位時(shí)擋料銷(xiāo)位置如圖8
圖四 擋料銷(xiāo)的位置
2.5.4.3導(dǎo)料銷(xiāo)位置的確定
導(dǎo)料銷(xiāo)位于條料的同一側(cè),采用從右向左的送料方式,送料的方向?qū)Я箱N(xiāo)應(yīng)裝在后側(cè)。
2.5.5卸料裝置的設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)化
2.5.5.1卸料板的結(jié)構(gòu)形式
模具采用倒裝結(jié)構(gòu),選用手冊(cè)【6】圖7-7(b)的卸料板形式。由表7-8查得卸料板厚度為11mm。裝模具時(shí)卸料板孔與凸凹模得單邊間隙為0.10mm,在模具開(kāi)啟狀態(tài),卸料板應(yīng)高出模具凸凹模工作刃口0.3~0.5mm,以便順利卸料,卸料板的工作行程為3.5mm。
2.5.5.2卸料螺釘?shù)倪x用
采用圓柱頭卸料螺釘45鋼,熱處理硬度35~45HRC
規(guī)格 M12×90 JB/T7650.
2.5.6推件裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
2.5.6.1剛性推件裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
本套模具的推件裝置所需推件力大,且為了推件平穩(wěn)可靠,應(yīng)采用剛性推件裝置。其結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)手冊(cè)【5】
2.5.6.2推件塊的設(shè)計(jì)
本推件塊的端面外形應(yīng)跟落料凹模的刃口形狀一致,整體外形應(yīng)設(shè)計(jì)成臺(tái)階式以便與凹模配合完成推件,而在沖裁時(shí)不致與把推件塊推出滑到模外。推件塊在自由狀態(tài)下應(yīng)高出凹模面0.2~0.5mm。
推件塊和凹模的配合:由于外形件的相對(duì)尺寸較大,外形形狀相對(duì)復(fù)雜,所以推件內(nèi)形與凹模為間隙配合H8/f8,推薦外形與凹模為非配合關(guān)系,屬內(nèi)導(dǎo)向。
2.5.6.3連接推桿的選用
為了使推件裝置推出平穩(wěn)采用3根推桿。每根推桿所承受的力為:
由手冊(cè)查取適合本裝置的推桿規(guī)格為:φ6×65mm
2.5.6.4推板的設(shè)計(jì)
由推出結(jié)構(gòu)需要,推板適宜選用圓形即手冊(cè)的A型。
2.5.6.5打桿的設(shè)計(jì)
打桿選用帶肩A型打桿與推板配合以起到平穩(wěn)推件作用。
其材料45鋼 熱處理硬度43~48HRC
規(guī)格: A11×110mm JB/T7650.1
2.5.7支撐固定零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
由凹模周界L=180mm,B=100mm,及卸料板的外形尺寸,材料選為HT200,0I級(jí)精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架。技術(shù)要求按JB/T8070—1995的規(guī)定。
2.5.7.1模架的選用
上模座標(biāo)記:750×260×125
下模座標(biāo)記:750×650×150
模柄標(biāo)記: Bφ118×350
2.5.7.2 凸模固定板的設(shè)計(jì)
因凸凹模的尺寸較大所以直接用螺釘緊固在下模座上。
凸模固定板的設(shè)計(jì):
為了保證安裝、固定牢靠,凸模固定板必須有一定的厚度,由經(jīng)驗(yàn)公式【6】計(jì)算凸模固定板厚度。
H=(1~1.5)D=(1~1.5)×10.215mm=10.215mm~15.3225mm
查手冊(cè)【6】表7-2本模具取H=16mm,其外形尺寸應(yīng)與凹模的外形尺寸一致規(guī)格為180mm×100mm×15mm
2.5.7.3墊板的設(shè)計(jì)【6】
在本模具采用的彈性卸料裝置中,上模座中設(shè)有推板等零件的裝置和讓位空間,會(huì)使的其厚度變薄,影響其抗壓強(qiáng)度,所以應(yīng)設(shè)一塊墊板。其規(guī)格根據(jù)凹模外形尺寸選取140mm×90mm×6mm。
2.5.8導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
本組模具采用的是后側(cè)導(dǎo)柱模座只需兩對(duì)相同型號(hào)的導(dǎo)柱導(dǎo)套。本模具沖裁間隙小應(yīng)按H6/h5配合,材料選用20鋼熱處理要求滲碳深度0.8~1.2mm,硬度58~62HRC ,技術(shù)要求按JB/T8070—1995的規(guī)定。
導(dǎo)柱標(biāo)記: B20h5×100×30 GB/T2861.2
導(dǎo)套標(biāo)記: B20H6×45×23 GB/T2861.2
2.5.9 緊固零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
本模具采用螺釘固定,銷(xiāo)釘定位。其具體數(shù)據(jù)如下:
內(nèi)六角圓柱頭螺釘標(biāo)記:GB/T70.1 M10×70
螺釘標(biāo)記:GB/T5782 M12×35
銷(xiāo)釘標(biāo)記:GB/T11.21 8m6×80
2.6 沖壓設(shè)備的選用
根據(jù)公稱(chēng)壓力來(lái)選取壓力機(jī)參照手冊(cè)適用壓力型號(hào)為J23-63,其主要參數(shù)如下:
公稱(chēng)壓力:630KN
滑塊行程:130mm
最大閉和高度:360mm
封閉高度調(diào)節(jié)量:80mm
工作臺(tái)尺寸:480mm×710mm
模柄孔尺寸:Φ30mm×66mm
2.6 模具總裝圖
1、下模座 2、拉深凸凹模 3、下頂塊 4、鑲拼凸模 5、鑲拼凹模6、落料凸凹模 7、上固定板 8、上墊板 9、上模座 10、模柄 11、打桿 12、頂桿 13、沖孔凸模 14、蓋板 15、導(dǎo)套 16、橡膠 17、導(dǎo)柱 18、卸料板 19、凹模 20、拉深凸模固定板 21、下墊板
該工件的模具結(jié)構(gòu)如圖,主要由上?下模座,落料凹模、凸凹模、沖孔凸模、沖孔凹模、鑲拼凸模、鑲拼凹模、上、下頂塊,卸料板等零件組成。
根據(jù)主要工作部分尺寸結(jié)構(gòu)參照有關(guān)資料,可選取I級(jí)精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架,
即:
上模座:;
下模座:;
導(dǎo)柱: ;
導(dǎo)套: 。
導(dǎo)柱、導(dǎo)套滲碳深度為0.8~1.2mm.硬度為 。
落料凹模、凸凹模、沖孔凸模、沖孔凹模、鑲拼凸模、凹模材料均采用適合其自身的材料,熱處理硬度為。
卸料板、上頂塊、下頂塊、墊板、固定板材料均采用45鋼。
該模具將成形部分作成鑲拼凹模8和鑲拼凸模7,這樣當(dāng)沖裁刃口變鈍后,只要將刃口部分按常規(guī)重新修磨一下,然后將鑲拼件旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度后,將反面磨去刃磨量即可裝入在使用。
下頂塊6除了起到壓邊的作用,另外當(dāng)工件拉深到下頂塊觸到下固定板24時(shí),下頂塊就起了限位的作用,當(dāng)上?;爻虝r(shí),拉深有了一個(gè)校正的過(guò)程。
由于受開(kāi)式壓力機(jī)工作臺(tái)孔的限制,該模具的頂件壓邊裝置安裝在下模妨礙了沖孔廢料的排出。為了保證沖孔凹模與落料凹模的同心度要求,將沖孔凸模與落料凹模用螺栓連接在一起,并與固定板成的過(guò)度配合,這樣給拆卸、裝配帶來(lái)了方便。
3. 翻邊模
3.1 固定套翻邊件工藝性分析
對(duì)固定套翻邊件進(jìn)行分析可知,處有內(nèi)孔翻邊成形,翻邊前應(yīng)預(yù)沖孔,是圓筒件拉深件直徑,可一次拉深成形。工序安排為落料,拉深,沖孔,翻邊等。翻邊前圓筒形制件,如圖所示:
圖6
3.2 固定套翻邊工藝計(jì)算
在平板毛坯上沖底孔后進(jìn)行翻邊,工藝計(jì)算包括兩方面的內(nèi)容:一是確定底孔直徑。二是核算翻邊高度H。
圖五
3.2.1 計(jì)算毛坯的預(yù)沖孔直徑,翻邊工藝參數(shù)如圖所示。
預(yù)沖孔直徑 (式1)
3.2.2 高度H變換式1可得翻邊高度H的計(jì)算公式2
(式2)
將翻邊系數(shù)帶入式1中可得
(式3)
將式3中的翻邊系數(shù)Kf以極限翻邊系數(shù)Kfmin代替,可得最大
翻邊高度Hmax計(jì)算公式:
固定套翻邊高度
由于H<Hmax所以能夠一次翻邊形成。
翻邊前毛坯如圖所示:
3.2.3 翻邊力P的計(jì)算
=
以上各式中:
——-翻邊系數(shù);
----極限翻邊系數(shù);
當(dāng)時(shí),。
——翻邊前毛坯預(yù)沖孔直徑,;
——-翻邊后孔口的直徑,;
——-翻邊圓角半徑,;
——-翻邊高度,;
——翻邊后工件高度,;
——-翻邊力,;
t——-材料厚度,;
——材料的屈服強(qiáng)度,MPa;這里。
3.3 翻邊模裝配圖的設(shè)計(jì)繪制
翻邊模采用倒裝結(jié)構(gòu),使用大圓角圓柱形翻邊凸模,工件預(yù)沖孔套在導(dǎo)正銷(xiāo)上定位,壓邊靠壓力機(jī)標(biāo)準(zhǔn)彈頂器壓邊,工件若留在上模由頂件器推出,選用對(duì)角滑動(dòng)導(dǎo)向模架。
根據(jù)固定板尺寸和閉合高度選用250KN雙柱可傾壓力機(jī),固定套翻邊模如圖所示。
1、導(dǎo)柱 2、橡膠 3、導(dǎo)套 4、上模座 5、螺釘 6、推件板 7、推桿 8、模柄 9、防轉(zhuǎn)銷(xiāo) 10、銷(xiāo)釘 11、凹模墊板 12、凸模 13、凹模 14、壓料板 15、導(dǎo)套 16、導(dǎo)柱 17、銷(xiāo)釘、螺釘 18、凸模固定板 19、下模座
4.結(jié) 束 語(yǔ)
軸碗屬于復(fù)雜的零件,分析其工藝性,并確定工藝方案。根據(jù)計(jì)算確定該制件的沖裁力及模具刃口尺寸,然后選取相應(yīng)的壓力機(jī)。本設(shè)計(jì)主要是沖孔凸、凹模以及拉深工藝的設(shè)計(jì),需要計(jì)算凸凹模的間隙、工作零件的尺寸和公差。此外,還需要確定模具工藝零件和結(jié)構(gòu)零件以及模具的總體尺寸,然后根據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。
由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測(cè),分析了制件在生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的缺陷,采取了相應(yīng)的工藝措施。因此,模具在生產(chǎn)零件的時(shí)候才可以減少?gòu)U品的產(chǎn)生。
軸碗的形狀結(jié)構(gòu)一般,但是其尺寸相對(duì)較大不適合選用標(biāo)準(zhǔn)模架。要保證零件的順利加工和取件,模具必須有足夠的長(zhǎng)度,因此需要改變上、下模座的長(zhǎng)度,以達(dá)到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單,它可以相應(yīng)的簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。便于以后的操作、調(diào)整和維護(hù)。
軸碗沖壓成形工藝及模具的設(shè)計(jì),是理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合,更加系統(tǒng)地對(duì)理論知識(shí)做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識(shí)到,要想做為一名合格的模具設(shè)計(jì)人員,必須要有扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ),并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù),樹(shù)立終身學(xué)習(xí)的觀念,把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去,并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神,大膽創(chuàng)新,突破新技術(shù),為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
致 謝
時(shí)光如電,歲月如梭,三年的大學(xué)生活即將結(jié)束,而我也即將離開(kāi)可敬的老師和熟悉的同學(xué)踏入不是很熟悉的社會(huì)中去。在這畢業(yè)之際,作為一名工科院校的學(xué)生,做畢業(yè)設(shè)計(jì)是一件必不可少的事情。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常繁雜的工作,它涉及的知識(shí)非常廣泛,很多都是書(shū)上沒(méi)有的東西,這就要靠自己去圖書(shū)館查找自己所需要的資料;還有很多設(shè)計(jì)計(jì)算,這些都要靠自己運(yùn)用自己的思維能力去解決,可以說(shuō),沒(méi)有一定的毅力和耐心是很難完成這樣復(fù)雜的工作。
在學(xué)校中,我主要學(xué)的是理論性的知識(shí),而實(shí)踐性很欠缺,而畢業(yè)設(shè)計(jì)就相當(dāng)于實(shí)戰(zhàn)前的一次總演練。畢業(yè)設(shè)計(jì)不但把我以前學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)系統(tǒng)的連貫起來(lái),也使我在溫習(xí)舊知識(shí)的同時(shí)也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識(shí);這不但提高了我們解決問(wèn)題的能力,開(kāi)闊了我們的視野,在一定程度上彌補(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足,為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
由于本人資質(zhì)有限,很多知識(shí)掌握的不是很牢固,因此在設(shè)計(jì)中難免要遇到很多難題,在有課程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)及老師的不時(shí)指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助下,克服了一個(gè)又一個(gè)的困難,使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)日趨完善。畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然很辛苦,但是在設(shè)計(jì)中不斷思考問(wèn)題,研究問(wèn)題,咨詢問(wèn)題,一步步提高了自己,一步步完善了自己。同時(shí)也汲取了更完整的專(zhuān)業(yè)知識(shí),鍛煉了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力,使我受益匪淺,我相信這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)我以后的工作一定有很大的幫助,而且也鍛煉我的吃苦耐勞的精神,讓我在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)的社會(huì)里有立足之地。
最后,我衷心感謝各位老師特別是我的指導(dǎo)老師韓艷艷老師在這一段時(shí)間給予我無(wú)私的幫助和指導(dǎo),并向你們致意崇高的敬意,以后到社會(huì)上我一定努力工作,不辜負(fù)你們給予我的知識(shí)和對(duì)我寄予的厚望!
參 考 文 獻(xiàn)
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