接頭套零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)
接頭套零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì),接頭套零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì),接頭,零件,沖壓,成形,工藝,模具設(shè)計(jì)
學(xué) 院
中期檢查表
學(xué)生姓名
學(xué) 號
指導(dǎo)教師
董二婷
選題情況
課題名稱
止動(dòng)板的結(jié)構(gòu)工藝及模具設(shè)計(jì)
難易程度
偏難
適中
偏易
工作量
較大
合理
較小
符合規(guī)范化的要求
任務(wù)書
有
無
開題報(bào)告
有
無
外文翻譯質(zhì)量
優(yōu)
良
中
差
學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況
好
一般
差
工作進(jìn)度
快
按計(jì)劃進(jìn)行
慢
中期工作匯報(bào)及解答問題情況
優(yōu)
良
中
差
中期成績評定:
所在專業(yè)意見:
負(fù)責(zé)人:
2017 年 3 月 16日
學(xué)院
任務(wù)書
系 部:
專 業(yè):
學(xué)生姓名: 學(xué) 號:
設(shè)計(jì)題目 : 接頭套零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)
起 迄 日 期:
指 導(dǎo) 教 師:
2017 年 2 月 13 日
任 務(wù) 書
1.本設(shè)計(jì)課題來源及應(yīng)達(dá)到的目的:
該題目來源于實(shí)際生產(chǎn)中零部件的設(shè)計(jì)。
在完成設(shè)計(jì)之后,可以加強(qiáng)對模具設(shè)計(jì)工藝及生產(chǎn)的知識,能熟練掌握相關(guān)設(shè)計(jì)手冊的使用,能獨(dú)立完成一套模具的設(shè)計(jì)及模具工作零件加工工藝的編制,能夠運(yùn)用模具設(shè)計(jì)軟件完成模具裝配圖及零件圖的繪制。
2.本設(shè)計(jì)課題任務(wù)的內(nèi)容和要求(包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等):
材料為08F鋼,厚度為1 mm,未注公差均按IT13級精度制造
(一)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書部分
1、零件的工藝性分析2、沖壓工藝方案的確定
3、沖模類型及結(jié)構(gòu)形式的確定4、排樣設(shè)計(jì)及材料利用率計(jì)算
5、沖壓力及壓力中心的計(jì)算6、沖壓設(shè)備類型及規(guī)格的選擇
7、模具工作部件外形尺寸的設(shè)計(jì)與計(jì)算
8、模具工作部件刃口尺寸的計(jì)算
9、模具其它零件的選用或設(shè)計(jì)
10、其他要說明的問題
(二)設(shè)計(jì)繪圖部分
1、沖壓模具零件圖:要求繪制非標(biāo)準(zhǔn)的零件圖。零件圖的繪制和標(biāo)注應(yīng)符合制圖標(biāo)準(zhǔn)。要注明全部尺寸,公差配合,形位公差,表面粗糙度,材料,熱處理要求及其它技術(shù)要求。圖幅為A4紙
2、模具裝配圖:應(yīng)包括主視圖、俯視圖、制件圖、排樣圖、標(biāo)題欄和零件明細(xì)表。圖幅為A3 紙
上述零件圖和裝配圖可打印也可手繪。
所在專業(yè)審查意見:
負(fù)責(zé)人:
年 月 日
系部意見:
系領(lǐng)導(dǎo):
年 月 日
說 明 書
題目:街頭套零件沖壓成型工藝及模具設(shè)計(jì)
系 部:
專 業(yè):
班 級:
學(xué)生姓名:
學(xué) 號:
指導(dǎo)教師:
2017年 4月20日
機(jī) 械 加 工 工 藝 過 程 卡
零件號
零 件 名 稱
工序號
工 序 名 稱
工序內(nèi)容
夾 具
刀 具
量 具
1
鍛造
鍛造毛坯
專用夾具
游標(biāo)卡尺
2
熱處理
退火
專用夾具
游標(biāo)卡尺
3
車
粗車
三抓卡盤
車刀
游標(biāo)卡尺
4
車
粗車(直徑55、60、65、70的圓)留有余量
三抓卡盤
車刀
游標(biāo)卡尺
5
車
粗車(直徑176外援表面留有余量)
三抓卡盤
車刀
游標(biāo)卡尺
6
熱處理
調(diào)制
專用夾具
游標(biāo)卡尺
7
鉆
鉆端面直徑30的孔
普通夾具
鉆頭
游標(biāo)卡尺
8
鉆
鉆各種底面孔
普通夾具
鉆頭
游標(biāo)卡尺
9
鉸
鉸孔并修復(fù)
普通夾具
鉸刀
游標(biāo)卡尺
10
銑
粗銑凹模
普通夾具
銑刀
游標(biāo)卡尺
11
熱處理
淬火
專用夾具
游標(biāo)卡尺
12
車
精加工
三抓卡盤
車刀
游標(biāo)卡尺
13
銑
精加工
普通夾具
銑刀
游標(biāo)卡尺
14
去毛刺
去除全部毛刺
專用夾具
游標(biāo)卡尺
15
終撿
檢查全部零件圖樣要求
游標(biāo)卡尺
編制 校對 審核 批準(zhǔn)
學(xué)院
評語
學(xué)生姓名: 班級: 學(xué)號:
題 目: 接頭套零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)
綜合成績:
指導(dǎo)者評語:
該生能照格式要求撰寫說明書,查閱了大量的文獻(xiàn)資料,模具圖形繪制基本符合國標(biāo)要求,工作量適中,模具結(jié)構(gòu)較合理,可以進(jìn)行答辯,建議成績及格。
指導(dǎo)者(簽字):
年 月 日
評語
評閱者評語:
該生的設(shè)計(jì)說明書的撰寫符合格式要求,圖形繪制基本符合國標(biāo)規(guī)定,工作量滿足畢業(yè)要求,可以進(jìn)行答辯。建議成績及格。
評閱者(簽字):
年 月 日
答辯委員會(huì)(小組)評語:
答辯委員會(huì)(小組)負(fù)責(zé)人(簽字):
年 月 日
1 緒論
目前,我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?,主要原因是我國在沖壓基礎(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)的國家尚有相當(dāng)大的差距,導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大。
1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
我國模具近年來發(fā)展很快,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),2003年我國模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有2萬多家,從業(yè)人員約50多萬人,2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭,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)口量較大的國家。
在2萬多家生產(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,?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;專業(yè)模具廠數(shù)量增加,能力提高較快;"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速;國企股份制改造步伐加快等。
雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速,但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國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)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用,私營企業(yè)近年來發(fā)展較快,國企改革也在進(jìn)行之中,但總體來看,體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì),再加上國內(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,開發(fā)能力較差,經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低,水平較低,且不重視產(chǎn)品開發(fā),在市場中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元,國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多是15~20萬美元,有的高達(dá)25~30萬 美元,與之相對的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理,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.雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備,但總的來看裝備水平仍比國外企業(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)備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低,帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。
? 第四,專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差. 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響,許多模具企業(yè)觀念落后,模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低,專業(yè)化分工不細(xì),商品化程度也低。目前國內(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模具質(zhì)量、成本有較大影響,對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,國產(chǎn)模具鋼與國外進(jìn)口鋼相比,無論是質(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。
巨大的市場需求將推動(dòng)中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展,但與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍存在較大差距,尚不能完全滿足國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來的十年,中國模具工業(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)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)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程;??
10)開發(fā)新的成形工藝和模具。
1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備,在電子、建材、汽車、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)品的開發(fā)能力。近幾年,全球模具市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面,世界模具市場年交易總額為600~650億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。?
國外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例占到一半以上;國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004年中國模協(xié)在德國訪問時(shí),從德國工、模具行業(yè)組織--德國機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)(VDMA)工模具協(xié)會(huì)了解到,德國有模具企業(yè)約5000家2003年德國模具產(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)值就占德國模具產(chǎn)值的90%,可見其規(guī)模效益。
隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展,國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.我國每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右,而國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多15~20萬美元,有的達(dá)到 25~30萬美元。國外先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上,而我國才達(dá)到45%.
1.3 冷沖壓模具的分類
冷沖壓模具主要用于金屬及非金屬板料的壓力加工,其加工方式可分為分離和成形兩大類。
分離:按一定輪廓線將工件與板料分開。
冷沖壓模具是沖壓生產(chǎn)的主要工藝裝備。沖壓件的沖壓質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等,都與模具類型及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有直接關(guān)系。沖壓件的品種、式樣很多,所以沖壓模具的類型也是多種多樣的。為了研究方便,將沖壓模具按照不同特征進(jìn)行分類,一般有以下幾種分類方法。
彎曲模具 彎曲模具又分為自由彎曲模具、校正彎曲模具、V型彎曲模具、U型彎曲模具等。
拉深模具 拉深模具又可分為無凸緣筒形件拉深模具、有凸緣筒形件拉深模具、錐形件拉深模具、階梯形件拉深模具、球面件拉深模具、拋物面件拉深模具、盒形件拉深模具等。
成形模具 成形模具又可分為脹形模具、翻邊模具、縮口模具等。
⑴ 單工序模 壓力機(jī)行程一次,只對板料完成一種沖壓工序的模具。例如:落料模具、沖孔模具、切邊模具、彎曲模具、拉深模具等。單工序模結(jié)構(gòu)簡單,造價(jià)低,生產(chǎn)效率低,形位精度低。
⑵ 復(fù)合模 模具上僅有一個(gè)工位,安排有兩對或兩對以上的凸、凹模,壓力機(jī)行程一次,能對板料完成兩種(或兩種以上)的沖壓的模具。其結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是:具有復(fù)合形式的凸凹模,它既是落料的凸模,又是沖孔的凹模。復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價(jià)高,生產(chǎn)率適中,形位精度高。
⑶ 級進(jìn)模 模具上有n個(gè)(n>1)工位,在一直線上等距離安裝n對凸、凹模,條料送進(jìn)一次,壓力機(jī)行程一次,模具對板料的不同(n個(gè))位置完成n對沖壓,連續(xù)送進(jìn),連續(xù)沖壓。級進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜,生產(chǎn)率高,產(chǎn)品形位精度適中。級進(jìn)模又稱為級連續(xù)或跳步模。
分為無導(dǎo)向的開式模具、有導(dǎo)向的導(dǎo)板模具和導(dǎo)柱模具等。
分為固定導(dǎo)料銷模具、活動(dòng)導(dǎo)料銷模具、導(dǎo)正銷模具、側(cè)刃定距模具等。
此外,可以依據(jù)對沖裁件尺寸、精度等質(zhì)量的不同,把模具分為精密沖裁模具和普通沖裁模具;依據(jù)模具體積的大小,把模具分為小型模具、中型模具和大型模具等。有時(shí)還可以依據(jù)壓力機(jī)類型、送料方式、出件方式等對模具進(jìn)行分類。
1.4 接頭模具設(shè)計(jì)與制造方面
沖孔、落料、拉深是沖壓基本工序之一,它是利用沖裁模在壓力機(jī)作用下,將平板坯料進(jìn)行沖孔或落料的加工方法。一般情況下,一般精度的工件IT8~I(xiàn)T7級精度的普通沖裁模;較高精度的工件采用IT7~I(xiàn)T6級精度的高級沖裁模。
翻邊是將工件的孔邊緣在模具的作用下,翻出豎直的或一定角度的邊。
只有加強(qiáng)沖裁件基礎(chǔ)理論的研究,才能提供更加準(zhǔn)確、實(shí)用、方便的計(jì)算方法,才能正確地確定沖裁工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸,解決沖裁中出現(xiàn)的各種實(shí)際問題,從而,進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。
制件沖孔落料件是最典型的沖裁件,其工作過程很簡單就沖孔落料,可采用單工序模、復(fù)合模具或級進(jìn)模具,根據(jù)計(jì)算的結(jié)果和選用的標(biāo)準(zhǔn)模架。為了保證制件的順利加工和順利取件,模具必須有足夠高度。要改變模具的高度,只有從改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度。導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度可根據(jù)凸模與凹模工作配合長度決定.設(shè)計(jì)時(shí)可能高度出現(xiàn)誤差,應(yīng)當(dāng)邊試沖邊修改高度。
此設(shè)計(jì)分成兩部分,第一部分落料、拉深、沖孔復(fù)合模,第二部分翻邊模。
在設(shè)計(jì)的過程中,將有一定的困難,但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力,相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限,而且缺乏經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)中難免有不妥之處,肯請各位老師指正。
2. 沖壓工件的工藝分析
工件名稱:接頭套
生產(chǎn)批量:中批量
材料:08F鋼
厚度:1mm
對固定套翻邊件進(jìn)行分析可知,處有內(nèi)孔直徑52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,沖孔,拉深,翻邊。
該零件形狀簡單、對稱,是有圓弧組成的。沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT11 ~IT14,孔中心與邊緣距離尺寸公差為.將以上精度與零件的精度要求相比較,可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證,其他尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況,也均符合沖裁的要求,故決定采用沖壓方式可以得到落料、沖孔、拉深件,然后進(jìn)行翻邊得到制件。
2.1制件的總體分析
圖示零件材料為08F號鋼板,能夠進(jìn)行一般的沖壓加工,市場上也容易得到這種材料,價(jià)格適中。
由工件圖可知:該工件既有落料、沖孔、拉深又有翻邊,但工件是圓形的對稱零件,總的來說加工起來是容易的。
由以上分析可知,圖示零件有比較好的沖壓工藝性,沖壓生產(chǎn)。
2.2制件的外形分析
該零件有08F號鋼板組成,具有良好的塑性、韌性、冷沖壓性能,能夠進(jìn)行一般的沖壓加工。多處用圓角過度,以便于模具加工,減少熱處理開裂,減少?zèng)_裁時(shí)尖角處的崩刃和過快磨損,尺寸精度要求一般。
該零件對稱,只需要落料、拉深、沖孔工序,然后再翻邊。
2.3 拉伸件的尺寸精度和表面粗糙度
沖裁件上的未注公差等級定為IT14級,查表確定工件尺寸如下:
尺寸的工件制造公差為0.62
尺寸的工件制造公差為0.75
尺寸的工件制造公差為0.43
尺寸的工件制造公差為0.43
沖裁件的斷面粗糙度值與材料塑性、厚度,沖裁間隙,刃口銳鈍及沖模結(jié)構(gòu)相關(guān),工件厚度為1.5mm,其斷面粗糙度值為.
2.4 工藝方案確定
該零件所需的基本沖壓工序?yàn)槁淞稀⒗睢?
可擬訂出以下三種工藝方案。
方案一:用簡單模分四次加工,即落料——拉深——拉伸.
方案二:落料、沖孔復(fù)合模,拉深模、翻邊模。
方案三:落料沖孔級進(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單對稱,模具制造并不困難。級進(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)正銷導(dǎo)正,故模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。
通過對上述三種方按的分析比較,該零件采用方案二最佳。
故應(yīng)采用三副模具來完成。
第一副模具為落料沖孔復(fù)合模。
第二副模具為單工序拉深模。
第三副模具為單工序翻邊模。
3 必要的工藝計(jì)算
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。
一次拉深成形。工序安排為落料、拉深、預(yù)沖孔、翻邊等。翻邊前為、髙為9.5mm的無凸緣圓筒形件,如圖2-2所示。
①計(jì)算預(yù)沖孔
D=41.5mm H=7mm
H=H-r-t=7-2-1.5=3.5mm
由式(5.1)計(jì)算翻邊前預(yù)沖孔直徑
②計(jì)算翻邊系數(shù) 由表5.1計(jì)算翻邊系數(shù)為
由查表5.2得知低碳鋼極限翻邊系數(shù)為0.65<m,所以該零件能一次翻邊成形,預(yù)沖孔直徑。
③計(jì)算翻邊力
④落料毛坯直徑計(jì)算
拉深件毛坯尺寸確定原則的依據(jù):
體積不變原則
相似原則
毛坯尺寸應(yīng)包括修邊余量
因δ=1.5mm﹥1mm,所以應(yīng)按中線尺寸計(jì)算。
(1)確定修邊余量 根據(jù)拉深件尺寸,其相對高度為
h/d=(9.5-0.75)/(68-1.5)=8.75/66.5≈0.13
查表4-1,得修邊余量△h=1mm 則拉深件總的高度h為:
h=9.5-0.75+1=9.75mm
計(jì)算毛坯展開直徑 先判斷能否一次拉深出來,將圖4-53中提供的已知條件d =66.5mm r=2.75mm h=9.75mm 代入式(4-5)可求出毛坯的直徑D
3.2排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算
設(shè)計(jì)復(fù)合模時(shí),首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。根據(jù)工件的形狀選擇有廢料排樣,且為直排的形式,雖然材料的利用率低于少廢料和無廢料排樣,但工件的精度高,且易于保證工件外形的圓角。
⑴確定搭邊與搭肩值
搭邊和搭肩值一般是由經(jīng)驗(yàn)確定的,查表2.9可知搭邊值工件間 ,側(cè)面。
⑵確定零件的排樣方案
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2-3所示。
⑶計(jì)算送料步距和條料的寬度
按如上排樣方式,并根據(jù)工件的尺寸確定送料步距為83mm。
查表2.5.3可知條料寬度單向偏差為,由公式計(jì)算如下:
⑷計(jì)算材料的利用率:
根據(jù)一般的市場供應(yīng)情況,原材料選用的冷軋薄鋼板()。
每塊可剪規(guī)格條料7條,材料剪切利用率達(dá)98%。
計(jì)算沖壓件的面積:
由文獻(xiàn)﹝2﹞ 一個(gè)步距的材料利用率通用計(jì)算公式:
式中 —一個(gè)步距內(nèi)零件實(shí)際面積;
—一張步距內(nèi)所需毛坯面積;
—條料寬度 ;
—送料步距 ;
得
3.3計(jì)算沖壓力和初選壓力機(jī)
(1)落料力的計(jì)算
式中 —落料力;
—沖裁件剪切周邊長度;
—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:
(2)沖孔力的計(jì)算
式中 ——工件內(nèi)輪廓周長()
則
(3)卸料力的計(jì)算
式中
——卸料力系數(shù);查手冊知
則卸料力為:
(4)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:
為保證沖壓力足夠,一般沖裁時(shí)壓力機(jī)噸位應(yīng)比計(jì)算的沖壓力大30%左右,即
(5)初選壓力機(jī)
查文獻(xiàn)[4]開式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號為和,見下表
型號
公稱壓力
滑塊行程
最大封閉高度
工作臺(tái)尺寸
可傾斜角/。
封閉高度調(diào)節(jié)量
400
80
300
460×700
30
65
3.4壓力中心的確定
由于該零件是中心對稱圖形,故壓力中心位于零件輪廓圖形的幾何中心上。
4 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1 模具類型設(shè)計(jì)
由沖壓工藝分析可知,零件材料為08F號鋼板,能夠進(jìn)行一般的沖壓加工,市場上也容易得到這種材料,價(jià)格適中。
該零件屬于中型尺寸零件,料厚1.5mm,外形簡單,尺寸精度要求一般,因此可采用落料工藝獲得。
該零件有冷軋08號鋼組成,具有良好的塑性、韌性、冷沖壓性能,能夠進(jìn)行一般的沖壓加工。多處用圓角過度,以便于模具加工,減少熱處理開裂,減少?zèng)_裁時(shí)尖角處的崩刃和過快磨損,尺寸精度要求一般。
該零件左右對稱.所以模具類型為倒裝復(fù)合模模。
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
因是中批量生產(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,所以直接用擋料銷和導(dǎo)料銷即可。
(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。
5 主要工作零部件設(shè)計(jì)
因?yàn)椴牧蠟?8鋼,厚度為,查表2.4得間隙值 ,
由手冊表查得:
尺寸的工件制造公差為0.62
尺寸的工件制造公差為0.75
尺寸的工件制造公差為0.43
尺寸的工件制造公差為0.43
已知尺寸公差如下:
尺寸的工件制造公差為0.1
尺寸的工件制造公差為0.12
5.1沖孔凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算
由于制件結(jié)構(gòu)簡單,精度要求不高,所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸、凹模。
以孔為基準(zhǔn)加工凸模,計(jì)算公式如下:
設(shè)孔尺寸為
對于Φ32.03mm的孔查表2.6得
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σb=;
——修正因數(shù)。
拉伸系數(shù)
查表得修正因數(shù)
則 .
5.2拉伸工作部分尺寸的計(jì)算
確定凸、凹模合理間隙的方法有理論法和查表法兩種。由于理論計(jì)算法在生產(chǎn)中使用不方便,常用查表法來確定間隙值。對于尺寸精度、斷面垂直度要求不高的板料的普通沖裁,以提高模具壽命為主,可采用大間隙值。查我國《沖裁間隙指導(dǎo)性技術(shù)文件》推薦的間隙值表可得:Zmin =0.040mm ,Zmax = 0.060mm ,根據(jù)凸凹模的加工方法的不同,刃口的計(jì)算方法也不同,基本上可分為兩類:凸模與凹模分別加工法,凸模與凹模配合加工法。凸凹模配合加工法就是先按設(shè)計(jì)尺寸制出一個(gè)基準(zhǔn)件(凸模或凹模),然后根據(jù)基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸按間隙配制另一件。因?yàn)檫@種加工方法的特點(diǎn)是模具的間隙由配置保證,工藝比較簡單,并且還可以適當(dāng)放大基準(zhǔn)件的制造公差,使得制造也容易。且精度要求不高,故采用此方法。目前,一般工廠也常常采用此方法。
5.3拉伸凹模的計(jì)算
1. 制件分析
下圖為制件剖視圖,厚度1mm,材料為08鋼
圖4
帶凸緣圓筒件為旋轉(zhuǎn)體,壁厚為1mm,整個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸較小,適合沖壓成型。底部外直徑為70mm,筒深大約為16mm,材料為08鋼,拉深性能較好,適合于拉伸成型。
2坯料拉伸次數(shù)的計(jì)算
此根據(jù)冷沖模設(shè)計(jì)手冊,確定制件的拉深成型次數(shù)。已知,t=2mm,D=124mm,t/D*100%=1.6%(通過附表4.11,1.6介于1.5到2.0之間,不需要壓邊圈),查表2,可知各次的拉深系數(shù)介于坯料相對厚度為1.5到2.0之間,又通過嘗試的方法,確定各次的拉深系數(shù),最終確定出依次為0.6、0.77、0.83、0.84,一共需要4次拉深,滿足要求。?
可知,第一次拉深后,𝑑1=0.6*124=74.4mm;第二次拉深后,3=0.83*57.29=47.55mm;最后依次拉深后,4=d=0.84*47.55=40mm。
3拉伸深度的計(jì)算
則第一次的拉深深度為?1=0.2574.4(1242-74.42)+0.43*(6.4+8)+0.14
74.4(82-6.42)=39.3mm。?
可知,第一次拉深的最大相對高度?1=39.34.4=0.52,查附表4.9,0.75>0.52,滿足設(shè)計(jì)的要求,可以繼續(xù)設(shè)計(jì)此后的各次拉深深度。?
根據(jù)以上步驟,并且不斷調(diào)整凸凹模半徑,以后的拉深深度分別為10mm、6mm,最后根據(jù)剩余量得到最后一次的拉深深度。
4拉伸凹模的圖如下
5.5拉伸凸模的計(jì)算
1凸模局部圖,實(shí)線為沖裁該工件所用沖孔凸模刃口的輪廓線,圖中虛線表示凸模刃口磨損后尺寸的變化情況。凸模磨損后刃口尺寸有變大,變小和不變?nèi)N情況,由圖可知,此凸模刃口尺寸磨損后變小。按一般沖孔凸模尺寸計(jì)算公式計(jì)算,即:
………………… 相應(yīng)的凸模刃口尺寸;
………………… 工件孔的最大極限尺寸;
…………………… 工件公差。
…………凸摸制造偏差通常取
…………………… 系數(shù),為了避免沖裁件尺寸都偏向極限尺寸,應(yīng)使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸。x值在0.5~1之間,與沖裁件的精度等級有關(guān)。工件精度IT10以上 x=1工件精度IT x=0.75工件精度IT14 x=0.5 因工件精度IT14,所以取.x=0.5。
以上是沖孔凸摸刃口尺寸的計(jì)算方法。沖孔用的凹模刃口尺寸,按凸模實(shí)際尺寸配制,并保證最小間隙Zmin。故在凹模上只標(biāo)注基本尺寸,不標(biāo)注偏差,同時(shí)在圖樣技術(shù)要求上注明:“凹模刃口尺寸按凸模實(shí)際尺寸配制,保證雙面間隙為Zmin ~ Zmax?!奔幢WC最小雙面間隙為0.040 mm。
凸模圖如下所示
5.6凹凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
對于軟鋼材料來說,拉伸凸凹模的間隙值為:第一次拉伸為1.3~1.5;中間各次拉伸為1.2~1.3;最好拉伸為1.1 。
對于黃銅、鋁的第一次拉伸的間隙值為:1.3~1.4;中間各次為1.15~1.2;最后拉伸為1.1
通過材料計(jì)算所需拉伸次數(shù)(一次拉伸還是多次拉伸),假設(shè)一次拉伸,典型拉伸模具包括 凹模 凸模 壓邊圈 和上下模板
為了避免沖裁件尺寸都偏向極限尺寸,應(yīng)使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸。X值在0.5~1之間,與沖裁件的精度等級有關(guān)。查表可得: =0.5
2.凹模磨損后不變的尺寸(圖中C1),其基本計(jì)算公式為。為方便使用,隨工件尺寸的標(biāo)注方法不同,將其分為三種情況:而圖中C1是符合其第三種情況 即
………… 相應(yīng)的凹模刃口尺寸;
………… 工件的最小極限尺寸;
………… 工件偏差
………… 凹模制造偏差,通常取
以上是落料凹模刃口尺寸的計(jì)算方法。落料用的凸模刃口尺寸,按凹模實(shí)際尺寸配制,并保證最小間隙Zmin。故在凸模上只標(biāo)注基本尺寸,不標(biāo)注偏差,同時(shí)在圖樣技術(shù)要求上注明:“凸模刃口尺寸按凹模實(shí)際尺寸配制。
6卸料裝置的設(shè)計(jì)
標(biāo)記:圓柱頭卸料螺釘M
材料為35,熱處理硬度為28-38HRC
技術(shù)條件按
2.橡膠彈簧具有重量輕,彈性大,變形不受限制,較高的內(nèi)阻,可吸收沖擊和高頻振動(dòng)能量,工作平穩(wěn),噪聲小,安裝和調(diào)試方便,便于維護(hù)和保養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)。另外,橡膠彈簧可同時(shí)承受多向載荷,可使系統(tǒng)簡單。所以本設(shè)計(jì)采用橡膠彈簧。
橡膠的選用和計(jì)算原則:
1:保證橡膠正常工作應(yīng)使橡膠在預(yù)壓縮狀態(tài)下的預(yù)壓力滿足
式中 ——橡膠在預(yù)壓縮狀態(tài)下的壓力
——卸料力
,取
6.3.2:為保證橡膠不過早失效,其允許最大壓縮量不超過其自由高的45%,一般取
式中 ——橡膠允許的總壓縮量
——橡膠的自由高度
所選橡膠彈簧必須滿足
由于
,故式中
一般取5~10mm取=5mm
則。取則=28mm。取=28mm,=2.8mm
式中 A——橡膠橫截面積,;。
P——橡膠產(chǎn)生的單位面積壓力 ,Mpa;
取彈簧壓縮量為35% ,查表得 P=2.1Mpa
所以
校核:符合設(shè)計(jì)合理。
橡膠彈簧的安裝高度
7拉伸模裝配圖的設(shè)計(jì)繪制
拉伸模采用倒裝結(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)。
選用JC23-35開式雙柱可傾壓力機(jī)。有關(guān)參數(shù)如下表所選擇壓力機(jī)的相關(guān)參數(shù):
型號
公稱壓力
滑塊行程
最大封閉高度
工作臺(tái)尺寸
可傾斜角/。
封閉高度調(diào)節(jié)量
55mm
3.4拉伸模如圖所示。
結(jié) 束 語
接頭屬于復(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,分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(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)候才可以減少廢品的產(chǎn)生。
接頭的形狀結(jié)構(gòu)一般,但是其尺寸相對較大不適合選用標(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度,因此需要改變上、下模座的長度,以達(dá)到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡單,它可以相應(yīng)的簡化模具結(jié)構(gòu)。便于以后的操作、調(diào)整和維護(hù)。
接頭沖套成形工藝及模具的設(shè)計(jì),是理論知識與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合,更加系統(tǒng)地對理論知識做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識到,要想做為一名合格的模具設(shè)計(jì)人員,必須要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ),并不斷學(xué)習(xí)新知識新技術(shù),樹立終身學(xué)習(xí)的觀念,把理論知識應(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,它涉及的知識非常廣泛,很多都是書上沒有的東西,這就要靠自己去圖書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,沒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,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)的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來,也使我在溫習(xí)舊知識的同時(shí)也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識;這不但提高了我們解決問題的能力,開闊了我們的視野,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)中不斷思考問題,研究問題,咨詢問題,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業(yè)知識,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)競爭的社會(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)老師蘇光老師在這一段時(shí)間給予我無私的幫助和指導(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)你們給予我的知識和對我寄予的厚望!
參 考 文 獻(xiàn)
[1]薛彥成主編. 公差配合與技術(shù)測量。北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.10
[2]中國模具設(shè)計(jì)大典編委會(huì)主編. 中國模具設(shè)計(jì)大典。南昌江西科學(xué)技術(shù)出版社, 2003.1
[3]郝濱海主編. 沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊。北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.11
[4]王樹勛主編. 模具實(shí)用技術(shù)設(shè)計(jì)手冊。華南理工大學(xué)出版社, 1995.6
[5]楊玉英主編. 實(shí)用沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)手冊。北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.7
[6]王孝培主編. 實(shí)用沖壓技術(shù)手冊。北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2001.3
[7]劉建超、張寶忠主編. 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造。北京:高等教育出版社,2002.3
[8]吳伯杰編著. 沖壓工藝與模具。北京:電子工業(yè)出版社,2001.5
[9]周玲編著. 沖模設(shè)計(jì)實(shí)例詳解?;瘜W(xué)工業(yè)出版社,2003.4
[10模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì)。沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例。機(jī)械工業(yè)出版社,2001.8
[11]馬正元. 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)。機(jī)械工業(yè)出版社,2000.6
21
目錄
1 緒論 1
1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1
1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 3
1.3 冷沖壓模具的分類 4
1.4 接頭模具設(shè)計(jì)與制造方面 5
2. 沖壓工件的工藝分析 6
2.1制件的總體分析 6
2.2制件的外形分析 7
2.3 拉伸件的尺寸精度和表面粗糙度 7
2.4 工藝方案確定 7
3 必要的工藝計(jì)算 8
3.1 毛坯尺寸計(jì)算 8
3.2排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 9
3.3計(jì)算沖壓力和初選壓力機(jī) 11
3.4壓力中心的確定 13
4 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
4.1 模具類型設(shè)計(jì) 13
4.2 模具具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
5 主要工作零部件設(shè)計(jì) 14
5.1沖孔凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 15
5.2拉伸工作部分尺寸的計(jì)算 16
5.3拉伸凹模的計(jì)算 16
5.5拉伸凸模的計(jì)算 18
5.6凹凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
6卸料裝置的設(shè)計(jì) 20
7拉伸模裝配圖的設(shè)計(jì)繪制 22
結(jié) 束 語 24
致 謝 25
參 考 文 獻(xiàn) 26
摘 要
近年來零件的使用范圍越來越廣泛,與之相應(yīng)的沖模設(shè)計(jì)也顯得尤為重要。盒形零件沖壓成形過程中坯料所受應(yīng)力和變形沿周邊不均勻分布,這給零件的沖模設(shè)計(jì)技術(shù)提出了新的要求。
本文首先對沖壓的發(fā)展應(yīng)用、工藝特點(diǎn)、成形原理等進(jìn)行了綜述。然后對該盒形件展開工藝性分析,制定沖壓工藝方案,計(jì)算毛坯尺寸和相關(guān)工藝力。重點(diǎn)在于根據(jù)盒形零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)沖模各零件結(jié)構(gòu)尺寸,繪制各零件圖和模具總裝圖。
該零件材料為08鋼,強(qiáng)度、硬度很低,而韌性和塑性極高,適合于制造拉深件。其直壁高度不大,可一次拉深成形,但與圓筒形拉深和沖孔部位距離較近。為了提高沖壓成形設(shè)備的壽命,便于模具設(shè)備的維護(hù),保證零件質(zhì)量,本文采用正裝式落料拉深復(fù)合模、圓筒形拉深模和倒裝式?jīng)_孔模三套模具聯(lián)合加工該盒形零件,并針對可能出現(xiàn)的成形缺陷提出改進(jìn)措施。
零件成形過程中坯料流動(dòng)情況的復(fù)雜性決定了盒形零件試模過程的重要性。在盒形零件的實(shí)際生產(chǎn)中,可根據(jù)試模結(jié)果調(diào)整凸、凹模的圓角半徑、間隙大小和壓邊力,從而消除制件缺陷。
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接頭套零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)
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