輪盤沖壓模具設(shè)計(jì)與模具失效分析畢業(yè)論文正稿_第1頁(yè)
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1、 .wd. .wd. .wd.南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文) 吳亮學(xué)號(hào):240085135學(xué)院系、部:康尼學(xué)院專業(yè):材料成型及控制工程模具設(shè)計(jì)題目:輪盤沖壓成型模具設(shè)計(jì)與模具失效分析指導(dǎo)者:評(píng)閱者: 2012年 6 月南京畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論文中文摘要輪盤沖壓成型模具設(shè)計(jì)與模具失效分析本文主要介紹了沖壓模具設(shè)計(jì)過(guò)程,沖壓模具在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。隨著當(dāng)今科技的開(kāi)展,模具已經(jīng)越來(lái)越多地被應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中來(lái)。沖壓模具可以大大的提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率,減輕工人負(fù)擔(dān),具有重要 的技術(shù)進(jìn)步意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。沖壓工藝是一種生產(chǎn)效率很高的、少切屑或無(wú)切屑的先進(jìn)加工方法,在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方 面都有很多的優(yōu)點(diǎn)。沖壓工藝

2、按其變形性質(zhì)可以分為材料的別離和成形兩大類,每一類中包括許多不同的工序. 本次設(shè)計(jì)的零件為輪盤沖壓,所用材料是 Q235。本論文分析了該工件的成形工藝,計(jì)算了該工件的毛坯形狀尺寸及各工序尺寸,并在此基礎(chǔ)上確定了合理的沖壓工序,分為三 道工序分別為工序一落料拉深,工序二沖中間孔和腰型孔,工序三內(nèi)外緣翻邊。此方案的特點(diǎn) 是模具構(gòu)造簡(jiǎn)單,制造本錢低,操作方便,并且尺寸和精度到達(dá)工藝要求,具有良好的性價(jià)比。 本設(shè)計(jì)工序采用曲柄壓力機(jī)進(jìn)展沖壓,具有生產(chǎn)效率高、維修簡(jiǎn)單、工作環(huán)境整潔等 特點(diǎn)。本文模具進(jìn)展模具構(gòu)造的分析,主要零件的設(shè)計(jì)和模具的經(jīng)濟(jì)分析,并且詳細(xì)介紹了設(shè)計(jì)方法和步驟。 關(guān)鍵詞: 沖壓工藝;模

3、具設(shè)計(jì);曲柄壓力機(jī);復(fù)合模 Title Roulete stamping mold design and mold failure analysis Abstract: Punching dies was used widely in industrial production applications. With todays technology development, mold has been an increasing use of industrial production. Punching die can greatly improve labor productivity

4、and reduce the burden of the workers, further more it has important technological progress and economic value. Punching process is a high production efficiency, no or less process methods, in the economic and technical aspects which has many advantages. The essential procedure of Punching are separa

5、ting and shaping, each category includes a number of different processes. This design components is wheel plate ,the material of wheel plate is Q235. In the paper, the molding technology of the stainless steel drawing part was analyzed, the dimensions and shape of the blank were calculated, the draw

6、ing times and dimensions of the part were determined and made sure on this foundation reasonable of hurtle and press the work preface is divided into three working procedure difference as the first working procedure is blank and elongating, the second working procedure is the work preface four slice

7、 the side and pressing the raised package , the third working procedure is piercing .The characteristics of this project is the molding tool structure simple, the manufacturing cost is low, operation convenience, and the size and accuracies attain the craft request, having the low price and well qua

8、lity to compare. The design procedure adopts the crank pressure machine to press the parts. Because it has many merits, such as producing efficiency high, maintaining simple and work surrounding neatness. In this paper ,analyzes the combination die crafts respectively and gives a detailed introducti

9、on to the calculation method and steps . Key words: Punching;mold structure;crank ;combination die 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論文英文摘要目錄TOC o 1-3 u前言1第一章沖壓生產(chǎn)工藝概況21.1沖壓工藝介紹2 1.2沖壓的 基本工序313沖壓工藝設(shè)計(jì)的 基本內(nèi)容與步驟 41.4沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用61.5沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及開(kāi)展方向7第二章零件的工藝性分析122.1零件的工藝性分析122.2 工藝方案確定 142.3沖裁件的精度與粗糙度152.4零件工藝計(jì)算152.4.1 毛坯尺寸計(jì)算152.4.2 沖裁

10、力計(jì)算162.4.3 搭邊和條料寬度的計(jì)算17第三章 模具整體的設(shè)計(jì)與工藝計(jì)算18 3.1 搭邊 3.1.1 毛坯尺寸計(jì)算 3.1.2 搭邊計(jì)算3.1.3 材料的經(jīng)濟(jì)利用3.2 排樣3.3 半成品尺寸計(jì)算 3.3.1 計(jì)算毛坯翻邊預(yù)制孔直徑d第四章 模具總體設(shè)計(jì)4.1 落料拉深復(fù)合模模具設(shè)計(jì) 4.1.1模具構(gòu)造4.1.2刃口尺寸計(jì)算 4.1.3工序力計(jì)算4.1.4輔助零件設(shè)計(jì)4.1.5設(shè)備選擇4.2沖中間孔和腰形孔復(fù)合模模具設(shè)計(jì) 4.2.1模具構(gòu)造4.2.2刃口尺寸計(jì)算4.2.3工序力計(jì)算4.2.4設(shè)備選擇4.3 內(nèi)外緣翻邊復(fù)合模模具設(shè)計(jì) 4.3.1模具構(gòu)造 4.3.2 刃口尺寸計(jì)算 4.3.

11、3 工序力計(jì)算 4.3.4 設(shè)備選擇第五章材料失效分析5.1 失效分析的概念5.2 沖裁模主要失效形式5.3 失效分析 基本方法5.4 本次設(shè)計(jì)中工作部件失效形式分析第六章 熱處理工藝與加工工藝路線 PAGEREF _Toc28592 366.1 熱處理的 基本原理 PAGEREF _Toc21036 366.2 熱處理工藝分類 PAGEREF _Toc20096 366.3 沖裁模熱處理的注意要點(diǎn) PAGEREF _Toc29079 366.4 鋼的熱處理 基本工藝 PAGEREF _Toc30157 376.4.1 退火 PAGEREF _Toc16297 376.4.2 正火 PAGER

12、EF _Toc16842 376.4.3 淬火 PAGEREF _Toc12990 376.4.4 回火 PAGEREF _Toc30348 376.5 工作部件熱處理工藝制造 PAGEREF _Toc12564 386.6 本次模具設(shè)計(jì)主要采用材料 PAGEREF _Toc20948 386.7 第一副模具落料與拉深復(fù)合模 PAGEREF _Toc6139 386.8 第二副模具沖中間孔腰形孔復(fù)合模 PAGEREF _Toc16380 426.9 第三副模具內(nèi)外緣翻邊復(fù)合模 PAGEREF _Toc15757 446.10 工作部件加工工藝路線 PAGEREF _Toc30033 476.1

13、0.1 第一副模具落料與拉深復(fù)合模 PAGEREF _Toc18701 476.10.2 第二副模具沖中間孔腰形孔復(fù)合模 PAGEREF _Toc30578 486.10.3 第三副模具內(nèi)外緣翻邊復(fù)合模 PAGEREF _Toc15975 49第六章結(jié)論參考文獻(xiàn)前言全世界的鋼材中,板材占很大比例,而其中大局部是經(jīng)過(guò)沖壓制成成品。如汽車的車身,底盤,郵油箱,散熱器片等均是沖壓加工而成。沖壓件具有薄,均,輕,強(qiáng)的特點(diǎn),且工作精度高,價(jià)格一致。沖壓是一種金屬塑性加工方法,其坯料主要是板材,利用沖壓設(shè)備通過(guò)模具的作用,使之獲得所需要的零件形狀和尺寸。沖壓的三要素是材料、模具和設(shè)備。沖壓加工要求被加工材

14、料具有較高的塑性和韌性,較低的屈強(qiáng)比和時(shí)效敏感性,一般要求碳素鋼伸長(zhǎng)率16%、屈強(qiáng)s/b70%,低合金高強(qiáng)度鋼14%、s/b80%。否那么,沖壓成形性能較差,工藝上必須采取一定的措施。模具是沖壓加工的主要工藝裝備。沖壓件的外表質(zhì)量、尺寸公差、生產(chǎn)率以及經(jīng)濟(jì)效益等與模具構(gòu)造及其合理設(shè)計(jì)的關(guān)系很大。沖壓模具按照沖壓工序的組合方式不同分為:?jiǎn)喂ば虻暮?jiǎn)單模、多工序的連續(xù)模和復(fù)合模。沖壓設(shè)備主要有機(jī)械壓力機(jī)和液壓機(jī)。在大批量生產(chǎn)中,應(yīng)盡量選用高速壓力機(jī)或多工位自動(dòng)壓力機(jī);在小批量生產(chǎn)中,尤其是大型厚板沖壓件的生產(chǎn)中,多采用液壓機(jī)。它在工業(yè)中占有十分重要的地位。隨著當(dāng)今科技的開(kāi)展, 工業(yè)生產(chǎn)中模具的使用已

15、經(jīng)越來(lái)越引起人們的重視,而被大量應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中來(lái)。沖壓模具的自動(dòng)送料技術(shù)也投入到實(shí)際的生產(chǎn)中,沖壓模具可以大大的提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率,減輕工人負(fù)擔(dān),具有重要的技術(shù)進(jìn)步意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。模具與壓力機(jī)是決定沖壓質(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率的兩個(gè)關(guān)鍵因素。先進(jìn)的壓力機(jī)只有配備先進(jìn)的模具,才能充分發(fā)揮作用,取得良好效益。同時(shí)沖壓工藝在各行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。(1)汽車行業(yè)的沖壓。以拉深為主。在我國(guó)這部份主要集中在汽車廠、拖拉機(jī)廠、飛機(jī)制造廠等大廠,獨(dú)立的大型沖壓拉深廠還很多見(jiàn)。(2)汽車等行業(yè)零部件類沖壓。主要是沖剪成形。這局部的企業(yè)有許多都?xì)w在標(biāo)準(zhǔn)件廠,也有一些獨(dú)立的沖壓廠,目前一些汽車廠或拖拉機(jī)廠的周圍都有許多

16、這樣的小廠。(3)電器件沖壓廠。這類廠是一個(gè)新的產(chǎn)業(yè),隨著電器的開(kāi)展而開(kāi)展起來(lái),這局部廠主要集中在南方。(4)生活日用品沖壓廠。做一些工藝品,餐具等,這些廠近幾年也有大的開(kāi)展。(5)家用電器部件沖壓廠。這些廠都是在我國(guó)家用電器開(kāi)展起來(lái)后才出現(xiàn)的,大局局部布在家電企業(yè)內(nèi)。(6)特種沖壓企業(yè)。如航空件的沖壓等就屬于這類企業(yè),但這些工藝廠也都?xì)w在一些大廠。目前國(guó)內(nèi)專業(yè)從事沖壓的大型企業(yè)很少,如果有也是一些小廠。主要特征是零部件或部件廠,這是沖壓行業(yè)的主要特征。不同于其它毛坯制造廠。本文是輪盤的沖壓成形工藝及其模具設(shè)計(jì)。鑒于以上所述的沖壓三要素,該設(shè)計(jì)應(yīng)詳細(xì)論述輪盤的成形工藝特點(diǎn)、所采用的模具構(gòu)造、沖

17、壓加工的具體方法及選用何種性能的壓力機(jī)。由于畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)面較廣,有一定難度。因?yàn)檎麄€(gè)設(shè)計(jì)是由個(gè)人獨(dú)立完成的,所以在設(shè)計(jì)內(nèi)容難免有一些遺漏和錯(cuò)誤,殷切的希望各位教師和各位領(lǐng)導(dǎo)予以批評(píng)和指正。第一章沖壓生產(chǎn)工藝概況1.1沖壓工藝介紹沖壓是靠壓力機(jī)和模具對(duì)板材、帶材、管材和型材等施加外力,使之產(chǎn)生塑性變形或 別離,從而獲得所需形狀和尺寸的沖壓件的成形加工方法。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋 的鋼板和鋼帶。沖壓是高效的生產(chǎn)方法,采用復(fù)合模,尤其是多工位級(jí)進(jìn)模,可在一臺(tái)壓 力機(jī)上完成多道工序,實(shí)現(xiàn)由開(kāi)卷,矯平,沖裁到成形,精整的全自動(dòng)的生產(chǎn)。生產(chǎn)效率 高,勞動(dòng)條件好,生產(chǎn)本錢低,一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。沖

18、壓的坯料主要是熱軋和冷軋 的鋼板和鋼帶。世界的鋼材中,有 6070%是板材,其中大局部是經(jīng)過(guò)沖壓制成的成品。汽車的車身、 底盤、油箱、散熱器片,鍋爐的汽包、容器的殼體、電機(jī)、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓 加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機(jī)械、生活器皿等產(chǎn)品中,也有大量沖壓件。 沖壓件與鑄件、鍛件相比,具有薄、勻、輕、強(qiáng)的特點(diǎn)。沖壓可制出其他方法難于制 造的帶有加強(qiáng)筋、肋、起伏或翻邊的工件,以提高其剛性。由于采用精細(xì)模具,工件精度 可達(dá)微米級(jí),且重復(fù)精度高、規(guī)格一致,可以沖壓出孔窩、凸臺(tái)等。 冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工,或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和外表狀態(tài) 低于冷沖壓件,但仍優(yōu)于

19、鑄件、鍛件,切削加工量少。沖壓是高效的生產(chǎn)方法,采用復(fù)合模,尤其是多工位級(jí)進(jìn)模,可在一臺(tái)壓力機(jī)上完成 多道沖壓工序,實(shí)現(xiàn)由帶料開(kāi)卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動(dòng)生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高, 勞動(dòng)條件好,生產(chǎn)本錢低,一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。1.2沖壓的 基本工序研究沖壓成形首先需要將沖壓工序進(jìn)展分類,同時(shí)還要根據(jù)板料沖壓變形中的力學(xué)特 點(diǎn)進(jìn)展分類,在此基礎(chǔ)上分析研究每一類成形規(guī)律,為制定沖壓工藝規(guī)程、設(shè)計(jì)模具、確 定工藝參數(shù)和解決成形工藝中的各種實(shí)際問(wèn)題提供可靠的依據(jù)。所以只有能夠充分反映沖 壓毛坯的受力與變形特點(diǎn)的分類方法,對(duì)于沖壓成形研究,才可能具有實(shí)用的意義。沖壓與其它加工方法相比,在技術(shù)方面和經(jīng)

20、濟(jì)方面都有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),其優(yōu)點(diǎn)主要是: (1) 生產(chǎn)率高,操作簡(jiǎn)便,易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化,適合于大批量生產(chǎn); (2) 制件精度較高,尺寸穩(wěn)定,互換性好; (3) 是一種能耗低、材料利用率高的少、無(wú)切削加工方法;(4) 能加工壁薄、形狀復(fù)雜、外表質(zhì)量好、剛性好、重量輕的零件。加工過(guò)程中,軋制板料外表一般不受破壞。 沖壓工藝按其變形性質(zhì)可以分為材料的別離和成形兩大類,每一類中包括許多不同的工序別離工序是在沖壓過(guò)程中,使沖壓件與板料在切應(yīng)力和拉應(yīng)力作用下,沿一定的輪廓線相互別離,其沖壓件別離面質(zhì)量應(yīng)該滿足一定的要求。別離工序主要是指沖裁,包括落 料、沖孔、切斷、切邊、剖切等工序。成形工序是指在沖壓

21、過(guò)程中,使毛坯在不破壞的條件下發(fā)生塑性變形,成為所要求的 形狀,同時(shí)沖壓件應(yīng)該滿足尺寸精度方面的要求。成形工序主要包括彎曲、拉深、脹形、 翻邊、擴(kuò)口、旋壓等工序 沖壓板料的外表和內(nèi)在性能對(duì)沖壓成品的質(zhì)量影響很大,要求沖壓材料厚度準(zhǔn)確、均 勻;外表光潔,無(wú)斑、無(wú)疤、無(wú)擦傷、無(wú)外表裂紋等;屈服強(qiáng)度均勻,無(wú)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(guò)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。 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(kāi)卷、矯平、成品收集、輸

22、送等機(jī)械以及模具庫(kù)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(wèn)題。1.3沖壓工藝設(shè)計(jì)的 基本內(nèi)容與步驟在清楚了解并掌握了原始資料的基礎(chǔ)上,工藝設(shè)計(jì)的 基本內(nèi)容與步驟如下: (1)分析產(chǎn)品零件圖的沖壓工藝性 沖壓工藝性是指沖壓件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性,亦即沖壓構(gòu)造形狀、尺寸大小、精度要 求及所用材料等方面是否符合沖壓加工的工藝要求。在工藝設(shè)計(jì)時(shí),首先分析沖壓件的工 藝性,目的是為制定工藝方案奠定基礎(chǔ)。分析沖壓件的工藝

23、性,主要包括如下兩方面內(nèi)容: 對(duì)產(chǎn)品圖進(jìn)展工藝性審查 根據(jù)產(chǎn)品圖樣,認(rèn)真分析研究該沖壓件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小及精度要求,病的可能 性,由此了解它們對(duì)沖壓加工難易程度的影響情況。在分析產(chǎn)品圖時(shí),要特別注意零件的 極限尺寸如最小沖孔尺寸、最小窄槽寬度、最小孔間距和孔邊距、最小彎曲半徑、最小 拉深圓角半徑 、尺寸公差、 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)及其他特殊要求。因?yàn)檫@些要素對(duì)所需的工序性質(zhì)、 數(shù)量、 排列順序確實(shí)定以及沖壓定位方式、 模具構(gòu)造形式與制造精度的選擇均有顯著影響??傊?,對(duì)產(chǎn)品圖進(jìn)展工藝性審查, 其目的就在于明確該零件是否適合沖壓加工的工藝特點(diǎn), 用沖壓方法制造是否經(jīng)濟(jì)合理及粗要解決的主要技術(shù)問(wèn)題有哪些。

24、對(duì)產(chǎn)品圖提出修改意見(jiàn) 經(jīng)過(guò)上述的分析研究,如果發(fā)現(xiàn)沖壓件的工藝性很差,那么應(yīng)會(huì)同產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員,在不 影響產(chǎn)品使用要求的前提下,對(duì)沖壓件形狀、尺寸、精度要求乃至原材料的選用等進(jìn)展適 當(dāng)?shù)男薷?。必要時(shí),應(yīng)建議產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門重新設(shè)計(jì)。具體來(lái)說(shuō)假設(shè)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品圖中零件形狀過(guò)于復(fù)雜,或尺寸精度和外表質(zhì)量要求太高,或尺寸標(biāo)注及基準(zhǔn)選擇不合理,或通過(guò)適當(dāng)改 變其局部形狀和尺寸,能有利于排樣和節(jié)約原材料的,或能用薄料代替厚料,用黑色金屬 代替有色金屬,均可向產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門提出修改意見(jiàn)。 (2)確定沖壓工藝方案 在對(duì)沖壓件進(jìn)展工藝性分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)生產(chǎn)批量和工廠現(xiàn)有條件并綜合考慮產(chǎn)品 質(zhì)量、生產(chǎn)效率、模具壽命、材料消

25、耗及操作方便安全等因素好,通過(guò)對(duì)各種方案的仔細(xì) 分析、比較,然后確定一種最正確工藝方案。沖壓工藝方案確實(shí)定,要求工藝人員能在一系 列技術(shù)和經(jīng)濟(jì)特征具體條件下,通過(guò)對(duì)各種方案反復(fù)研究,從中尋求最合理、最有效的工 藝方案。工藝方案確實(shí)定一般可按如下步驟進(jìn)展: 進(jìn)展必要的工藝計(jì)算 根據(jù)產(chǎn)品圖樣,計(jì)算毛坯展開(kāi)尺寸、工序間的半成品尺寸、沖壓力。上述工藝計(jì)算, 無(wú)疑是確定工藝方案所必需的。 提出各種可能的工藝方案 在上述有關(guān)工藝計(jì)算的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)沖壓件的工序性質(zhì)、工序數(shù)量、工序順序及工 序組合方式的綜合分析,提出各種可能的工藝方案。沖壓件的工序性質(zhì)是指工件所需的工 序種類,如落料、沖孔、彎曲、拉深、翻邊

26、等 基本工序,一般可根據(jù)沖壓件的構(gòu)造形狀直 觀確定。工序數(shù)量主要取決于工件的復(fù)雜程度、尺寸精度要求及材料的沖壓工藝性能。沖 壓工序順序的安排,既要考慮沖壓件質(zhì)量的穩(wěn)定性,又要保證經(jīng)濟(jì)上的合理性,它主要取 決于各工序的變形特點(diǎn)和尺寸要求。 對(duì)沖壓件的工序性質(zhì)、 數(shù)量和工序順序初步確定之后, 還應(yīng)考慮這些工序的組合問(wèn)題。工序的組合要考慮組合的必要性、可行性與組合方式三個(gè) 方面。組合的必要性取決于生產(chǎn)批量,可行性那么受沖壓變形特點(diǎn)、工件質(zhì)量、模具構(gòu)造及 制模條件的限制。組合方式目前主要是復(fù)合沖壓和連續(xù)沖壓兩種。 選擇最正確工藝方案 任何一個(gè)沖壓件往往可有幾種不同的沖壓工藝方案,因此需綜合考慮各方面的

27、因素, 并通過(guò)分析、比較,從中選擇一種在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都較為合理的最正確方案。所謂最正確方案 總是相對(duì)而言的,它與工廠的具體生產(chǎn)條件有關(guān)。因此,在確定工藝方案時(shí),應(yīng)從工廠現(xiàn) 有的生產(chǎn)條件出發(fā),在保證產(chǎn)品質(zhì)量和滿足生產(chǎn)批量要求的前提下,尋求以最經(jīng)濟(jì)合理的 方式完成沖壓件的加工過(guò)程。此外還應(yīng)注意,對(duì)某些組合沖壓件或有特殊要求的沖壓件, 尚需考慮非沖壓輔助工序,如鉆孔、鉸孔 、車削等機(jī)加工工序,焊接、鉚合、熱處理、 外表處理及去毛刺等工序。這些輔助工序應(yīng)視具體情況作出合理安排,有的可放在沖壓工 序之間進(jìn)展,有的可置于沖壓工序前或后進(jìn)展。 (3)選擇模具類型工藝方案確定后,即確定了沖壓加工的工序數(shù)量、順

28、序以及工序的組合方式。選擇模具類型時(shí),需綜合考慮沖壓件的使用要求、生產(chǎn)批量大小、沖壓設(shè)備情況及模具制造能力 等各方面的因素。通過(guò)分析比較,最終確定出采用簡(jiǎn)易模、單工序模、還是采用復(fù)合?;蚣?jí)進(jìn)模。一般來(lái)說(shuō),簡(jiǎn)易模聚氨酯橡膠模、低熔點(diǎn)合金模、鋅基合金模、板模及鋼帶沖 模等壽命低、本錢低、通常適用于試制、小批量生產(chǎn)。對(duì)于生產(chǎn)批量大、精度要求高的 沖壓件,應(yīng)選用復(fù)合?;蚣?jí)進(jìn)模。當(dāng)沖壓件尺寸很大時(shí),為便于制造模具及簡(jiǎn)化模具構(gòu)造,應(yīng)采用單工序模;當(dāng)沖壓件尺寸小且形狀復(fù)雜時(shí),為便于生產(chǎn)操作,常采用復(fù)合?;蚣?jí)進(jìn)模。 (4)選擇沖壓設(shè)備 沖壓設(shè)備選擇是工藝設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。它直接關(guān)系到設(shè)備的安全及合理使用,

29、并對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)本錢等有著重要影響。設(shè)備選擇主要包括設(shè)備 類型和設(shè)備規(guī)格選擇兩方面。一般來(lái)說(shuō),設(shè)備類型的選擇主要取決于沖壓的工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量、工件的幾何尺寸及精度要求等因素,而設(shè)備規(guī)格的選擇主要與沖壓力、模具閉合高度及其輪廓尺寸等因素有關(guān)。1.4沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備主要是壓力機(jī)上的模具對(duì)材料施加壓力,使其產(chǎn)生別離或塑性變形,從而獲得所需零件俗稱沖壓或沖壓件的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對(duì)材料進(jìn)展冷變形加工,且主要采用板料來(lái)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(shù)。沖壓所使

30、用的模具稱為沖壓模具,簡(jiǎn)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(guān)重要,沒(méi)有符合要求的沖模,批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)展;沒(méi)有先進(jìn)的沖模,先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素,只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。 與機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比,沖壓加工無(wú)論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)如下。(1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高,且操作方便,易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。這是因?yàn)闆_壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來(lái)完成加工,普通壓力機(jī)的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十次,高速壓力要每分鐘可達(dá)數(shù)百次甚至千次以上,而且每次沖壓行程就可

31、能得到一個(gè)沖件。2沖壓時(shí)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外表質(zhì)量,而模具的壽命一般較長(zhǎng),所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣的特征。3沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)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(shí)材料的冷變形硬化效應(yīng),沖壓的強(qiáng)度和剛度均較高。4沖壓一般沒(méi)有切屑碎料生成,材料的消耗較少,且不需其它加熱設(shè)備,因而是一種省料,節(jié)能的加工方法,沖壓件的本錢較低。但是,沖壓加工所使用的模具一般具有專用性,有時(shí)一個(gè)復(fù)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(shù)要求高,是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以,只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下,

32、沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分表達(dá),從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。 沖壓加工在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門越來(lái)越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件,如汽車、農(nóng)機(jī)、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(dāng)?shù)拇?,少那?0%以上,多那么90%以上。不少過(guò)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(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說(shuō),如果生產(chǎn)中不諒采用沖壓工藝,許多工業(yè)部門要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)本錢、快速進(jìn)展產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實(shí)現(xiàn)的。1.5沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及開(kāi)展方向隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速開(kāi)展

33、,許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料不斷涌現(xiàn),因而促進(jìn)了沖壓技術(shù)的不斷革新和開(kāi)展。其主要表現(xiàn)和開(kāi)展方向如下。(1)沖壓成形理論及沖壓工藝方面沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)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(guò)程應(yīng)力應(yīng)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(jìn)展。特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍開(kāi)展和塑性變形理論的進(jìn)一步完善,近年來(lái)國(guó)內(nèi)外已開(kāi)場(chǎng)應(yīng)用塑性成形過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù),即利用有限元FEM等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過(guò)程,根據(jù)分析結(jié)果,設(shè)計(jì)人員可預(yù)測(cè)某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題,并通過(guò)在計(jì)算機(jī)上選擇

34、修改相關(guān)參數(shù),可實(shí)現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費(fèi)用,也縮短了制模具周期。目前,國(guó)內(nèi)外相繼涌現(xiàn)出精細(xì)沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無(wú)模多點(diǎn)成形工藝等精細(xì)、高效、經(jīng)濟(jì)的沖壓新工藝。其中,精細(xì)沖裁是提高沖裁件質(zhì)量的有效方法,它擴(kuò)大了沖壓加工范圍,目前精細(xì)沖裁加工零件的厚度可達(dá)25mm,精度可達(dá)IT1617級(jí);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(fù)雜形狀的零件,在特定生產(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)濟(jì)效果;采用爆炸等高能效成形方法對(duì)于加工各種尺寸在、形狀復(fù)雜、批量小、強(qiáng)度高和精度要求較高的板料零件,具有很重要的實(shí)用意義;利用金

35、屬材料的超塑性進(jìn)展超塑成形,可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序,這對(duì)于加工形狀復(fù)雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性;無(wú)模多點(diǎn)成形工序是用高度可調(diào)的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進(jìn)展板料曲面成形的一種先進(jìn)技術(shù),我國(guó)已自主設(shè)計(jì)制造了具有國(guó)際領(lǐng)先水平的無(wú)模多點(diǎn)成形設(shè)備,解決了多點(diǎn)壓機(jī)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(shí)利用反復(fù)成形技術(shù)可消除材料內(nèi)剩余應(yīng)力,實(shí)現(xiàn)無(wú)回彈成形。無(wú)模多點(diǎn)成形系統(tǒng)以CAD/CAM/CAE技術(shù)為主要手段,能快速經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)三維曲面的自動(dòng)化成形。(2.)沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的 基本條件.在沖模的設(shè)計(jì)制造上,目前正朝著以下兩方面開(kāi)展:一方面,為了適應(yīng)高速、自動(dòng)

36、、精細(xì)、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要,沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向開(kāi)展,與此相比適應(yīng)的新型模具材料及其熱處理技術(shù),各種高效、精細(xì)、數(shù)控自動(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢測(cè)設(shè)備以及模具CAD/CAM技術(shù)也在迅速開(kāi)展;另一方面,為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)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(jiǎn)易沖模及其制造技術(shù)也得到了迅速開(kāi)展。精細(xì)、高效的多工位及多功能級(jí)進(jìn)模和大型復(fù)雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術(shù)水平。目前,50個(gè)工位以上的級(jí)進(jìn)模進(jìn)距精度可到達(dá)2微米,多功能級(jí)進(jìn)模不僅可以完成沖壓全過(guò)程,還可完成焊接、裝配等工序。我國(guó)已能自行設(shè)計(jì)制造出

37、到達(dá)國(guó)際水平的精度達(dá)25微米,進(jìn)距精度23微米,總壽命達(dá)1億次。我國(guó)主要汽車模具企業(yè),已能生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具,在設(shè)計(jì)制造方法、手段方面已 基本到達(dá)了國(guó)際水平,但在制造方法手段方面已 基本到達(dá)了國(guó)際水平,模具構(gòu)造、功能方面也接近國(guó)際水平,但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和本錢方面與國(guó)外相比還存在一定差距。模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)開(kāi)展的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)正在不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、穿插、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術(shù)。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精細(xì)磨削及拋光技術(shù)、數(shù)控測(cè)量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術(shù)水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加

38、工精度和外表質(zhì)量主軸轉(zhuǎn)速一般為1500040000r/min,加工精度一般可達(dá)10微米,最好的外表粗糙度Ra1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(shí)現(xiàn)硬材料60HRC加工;電火花銑削加工又稱電火花創(chuàng)成加工是以高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)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(chǎn)的EDSCAN8E電火花銑削加工機(jī)床,配置有電極損耗自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng),表達(dá)了當(dāng)今電火花加工機(jī)床的技術(shù)水平;慢走絲線切割技術(shù)的開(kāi)展水平已相當(dāng)高,

39、功能也相當(dāng)完善,自動(dòng)化程度已到達(dá)無(wú)人看管運(yùn)行的程度,目前切割速度已到達(dá)300mm/min,加工精度可達(dá)1.5微米,外表粗糙度達(dá)Ra=010.2微米;精度磨削及拋光已開(kāi)場(chǎng)使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學(xué)曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨床及自動(dòng)拋光等先進(jìn)設(shè)備和技術(shù);模具加工過(guò)程中的檢測(cè)技術(shù)也取得了很大的開(kāi)展,現(xiàn)在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)除了能高精度地測(cè)量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外,其良好的溫度補(bǔ)償裝置、可靠的抗振保護(hù)能力、嚴(yán)密的除塵措施及簡(jiǎn)單操作步驟,使得現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化檢測(cè)成為可能。(3) 沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化方面性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)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(dòng)化的沖壓設(shè)備相匹

40、配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要,目前沖壓設(shè)備也由單工位、單功能、低速壓力機(jī)朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向開(kāi)展,加之機(jī)械乃至機(jī)器人的大量使用,使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高,各式各樣的沖壓自動(dòng)線和高速自動(dòng)壓力機(jī)紛紛投入使用。(4)沖壓標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)方面模具的標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn),已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因?yàn)闆_模屬單件小批量生產(chǎn),沖模零件既具的一定的復(fù)雜性和精細(xì)性,又具有一定的構(gòu)造典型性。因此,只有實(shí)現(xiàn)了沖模的標(biāo)準(zhǔn)化,才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)專業(yè)化、商品化,從而降低模具的本錢,提高模具的質(zhì)量和縮短制造周期。目前,國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)程度已達(dá)70%80%,模具廠只需設(shè)計(jì)制造工

41、作零件,大局部模具零件均從標(biāo)準(zhǔn)件廠購(gòu)置,使生產(chǎn)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(lái)越細(xì),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(chǎn)品的沖裁?;驈澢?,這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國(guó)沖模標(biāo)準(zhǔn)化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來(lái)也有較大開(kāi)展,除反映在標(biāo)準(zhǔn)件專業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外,標(biāo)準(zhǔn)件品種也有擴(kuò)展,精度亦有提高。另外,標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)的銷售、供貨、服務(wù)等都還有待于進(jìn)一步提高。設(shè)計(jì)要求:設(shè)計(jì)該零件的沖裁模 沖壓零件圖如以下列圖所示:沖壓技術(shù)要求:材料:Q235;材料厚度:1.0mm;3.生產(chǎn)條件:大批量生產(chǎn);第二章零件的工藝性分析2.1零件工藝性分析沖壓

42、件的工藝性是指沖壓件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性。沖裁件的工藝性是否合理,對(duì)沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大影響,在一般情況下,對(duì)沖壓件工藝性影響最大的幾何形狀尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性應(yīng)能滿足材料較省、工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。本次設(shè)計(jì)的輪盤零件的材料為Q235,厚度為1.0mm,如圖2.1及圖2.2所示。沖壓工藝設(shè)計(jì)的 基本要求為:1材料利用率高;2制定出的工藝方案在技術(shù)上可行,經(jīng)濟(jì)上合理;3工序組合方式和工序排列順序要符合沖壓變形規(guī)律,能保證沖制合格的工件;4工序數(shù)量盡可能少,生產(chǎn)效率盡可能高。良好的沖壓工藝能保證材料消耗少、工序次數(shù)少、模具構(gòu)造簡(jiǎn)

43、單、操作方便、壽命長(zhǎng)、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等等。即沖壓工藝的質(zhì)量就決定了模具三維質(zhì)量,因此,制定合理的沖壓工藝方案是至關(guān)重要的。2、材料分析該輪盤零件的材料為Q235,是普通碳素構(gòu)造鋼,具有良好的沖壓性能。沖壓件的工藝性,是指沖壓件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性,即沖壓件的構(gòu)造、形狀,尺寸及公式差等技術(shù)要求是否符合沖壓加工的工藝要求。工藝性是否合理,對(duì)沖壓件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大的影響。(1)沖壓工件為輪盤,工件圖見(jiàn)圖1。該工件外輪廓為圓形,直徑為58mm。圖1 工件圖(2)該工件形狀尺寸精度要求為沖壓件的經(jīng)濟(jì)精度。從變形的程度來(lái)看屬于局部淺拉深的起伏件,但需要內(nèi)外緣同時(shí)翻邊。因此,在起伏過(guò)程中能否一次成

44、型,保證工件平整而且無(wú)裂紋是該工件模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。(3) 該零件用Q235-A制造,且形狀規(guī)那么,適宜采用沖壓加工。 (4) 由于該產(chǎn)品大批量生產(chǎn),不宜采用單一工序,而用級(jí)進(jìn)模模構(gòu)造又太復(fù)雜,所以適用于復(fù)合模。2.2工藝方案確定沖壓模的構(gòu)造形式多種多樣,如果按工序的組合分類,可分為單工序模、級(jí)進(jìn)模、復(fù)合模等。各種沖模的構(gòu)成大體一樣,主要由工作零件、定位零件、卸料與推料零件、導(dǎo)向零件、聯(lián)接與固定零件等組成。由于本制件構(gòu)造簡(jiǎn)單,精度要求不高,經(jīng)分析由落料、沖孔、彎曲三道工序組成。如果使用單工序模那么會(huì)使制造周期增長(zhǎng),不利于提高生產(chǎn)率;經(jīng)分析可知:該制件也不適合級(jí)進(jìn)模。故采用在壓力機(jī)一次行程內(nèi),完成

45、落料、沖孔及拉深等數(shù)道工序的復(fù)合模。復(fù)合模具由以下特點(diǎn):1沖件精度高,不受送料誤差的影響,內(nèi)外形相對(duì)位置一致性好;2沖件外表較為平整;3適宜沖薄料;4可以充分利用短料和邊角余料;5沖模面積較小。2.2.1該沖壓零件需要的 基本工序落料、沖孔、拉深、翻邊。2.2.2該工件設(shè)計(jì)的出擬工藝方案方案一:落料拉深與沖中間孔復(fù)合外緣翻邊復(fù)合。方案二:落料拉深沖孔外緣翻邊。方案二:落料與拉深復(fù)合沖中間孔和外緣翻邊。2.2.3工序組合方案及比較方案一:落料拉深與沖中間孔復(fù)合,外緣翻邊。該方案的特點(diǎn)是落料拉深沖孔工件中間孔的尺寸難以保證,構(gòu)造復(fù)雜。方案二:落料拉深沖孔外緣翻邊。該方案的特點(diǎn)是模具制造簡(jiǎn)單,工件尺

46、寸比較準(zhǔn)確,但工序過(guò)于復(fù)雜,生產(chǎn)效率不高。方案三:落料與拉深復(fù)合,沖中間孔和外緣翻邊。沖孔與修邊復(fù)合。該方案的特點(diǎn)是模具制造簡(jiǎn)單,模具使用壽命長(zhǎng)。工件形狀尺寸較準(zhǔn)確,而且工序比較少。大大提高了工件的生產(chǎn)效率。2.3 確定工藝方案落料與拉深復(fù)合沖中間孔和腰形孔內(nèi)外緣翻邊。2.3沖裁件的精度與粗糙度沖裁件的經(jīng)濟(jì)公差等級(jí)不高于IT14級(jí),一般落料公差等級(jí)最好低于IT10級(jí),沖孔件公差等級(jí)最好低于IT9級(jí),由表3-5可得落料公差,沖孔公差分別為0.40,0.08.而沖件落料公差,最高精度沖孔公差分別為0.5,0.15由表3-6得孔中心距公差 0.15而沖件孔中心距最高精度公差為0.25,因此可用于一般

47、精度的沖裁,普通沖裁可以到達(dá)要求.由于沖裁件沒(méi)有斷面粗糙度的要求,我們不必考慮.2.4零件工藝計(jì)算2.4.1毛坯尺寸計(jì)算根據(jù)等面積原那么,用解析法求該零件的毛胚直徑。首先將該零件分成圓,圓環(huán),圓錐臺(tái)三個(gè)簡(jiǎn)單的幾何體,由表1查得它們的面積公式分別為:A1=d12/4=3.1438/4=1133.54A2=(d32-d22)/4=3.1458-42)/4=1256A3=l(d12+d22)/2=3.144.840=602.88那么毛坯展開(kāi)尺寸D=71.1mm 表1 有凸緣圓簡(jiǎn)件的修邊余量hmm 凸緣直徑 d凸 凸緣的相對(duì)直徑d凸/d 附圖1.5以下1.5-22-2.52.5-3251.61.41.

48、21502.521.81.61003.532.52.21504.33.632.520054.23.52.72505.54.63.82.83006543圖2.1輪盤零件圖圖2.2輪盤零件三維圖2.4.2沖裁力的計(jì)算(1)沖裁力計(jì)算:式中沖裁件周長(zhǎng)mm);材料厚度;材料抗剪強(qiáng)度Mpa。選擇設(shè)備噸位時(shí),考慮刃口磨損和材料厚度及力學(xué)性能波動(dòng)等因數(shù),實(shí)際沖裁力可能增大,所以應(yīng)取式中最大可能沖裁力稱沖裁力;材料抗拉強(qiáng)度Mpa。該制件中,2.4.3搭邊和條料寬度的計(jì)算1搭邊計(jì)算:排樣時(shí)工件之間以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差,保證沖出合格的工件。搭邊還可以使條料有一定的剛度,

49、便于送進(jìn)。搭邊值要合理確定。從節(jié)省材料出發(fā),搭邊值越小越好,但搭邊小于一定數(shù)值后,對(duì)模具壽命和剪切外表質(zhì)量不利。在搭邊值過(guò)小時(shí),作用在凸模側(cè)外表上的法向壓力沿著落料毛坯周長(zhǎng)的分布將不均勻。為了使作用在毛坯側(cè)外表上的應(yīng)力沿切離毛坯周長(zhǎng)的變化不大,必須使搭邊的最小寬度大于塑變區(qū)的寬度,而塑變區(qū)寬度與材料性質(zhì)和材料厚度有關(guān),一般約等于0.5t。所以搭邊的最小寬度可取大約等于毛坯的厚度。假設(shè)搭邊值小于材料厚度,在沖裁中還可能被拉入凸、凹模間隙中,使零件產(chǎn)生毛刺,甚至損壞模具刃口,降低模具壽命。Q235-A在沖裁時(shí)的搭邊值,t=1mm.降低模具壽命。查表1得,搭邊值a=1.5mm,a1=1.5mm.表2

50、 沖裁金屬材料的搭邊值 (單位為mm)材料厚度t手工送料自動(dòng)送料圓形非圓形往復(fù)送料aa1aa1aa1aa1-11.51.521.532大于1-221.52.523.52.532大于2-32.5232.543.5大于3-432.53.535443大于4-543546554大于5-654657665大于6-8657687768以上76879887注:a材料寬度方向上的搭邊值; a1材料長(zhǎng)度方向上的搭邊值;2條料的寬度的計(jì)算:條料寬度B= D0+2c=71.1mm+21.5mm=74.1mmc側(cè)搭邊的最小值條料送進(jìn)步距h=71.1mm+1.5mm=72.6mm第三章模具整體的設(shè)計(jì)與工藝計(jì)算3.1 搭

51、邊3.1.1毛坯尺寸計(jì)算根據(jù)等面積原那么,用解析法求該零件的毛胚直徑。首先將該零件分成園,圓環(huán),圓錐臺(tái)三個(gè)簡(jiǎn)單的幾何體,由表1查得它們的面積公式分別為:A1=d12/4=3.1438/4=1133.54A2=(d32-d22)/4=3.1458-42)/4=1256A3=l(d12+d22)/2=3.144.840=602.88那么毛坯展開(kāi)尺寸D=71.1mm 表3.1 有凸緣圓簡(jiǎn)件的修邊余量hmm凸緣直徑d凸 凸緣的相對(duì)直徑d凸/d 附圖1.5以下1.5-22-2.52.5-3251.61.41.21502.521.81.61003.532.52.21504.33.632.520054.23

52、.52.72505.54.63.82.830065433.1.2 搭邊計(jì)算搭邊值要合理確定。從節(jié)省材料出發(fā),搭邊值越小越好,但搭邊小于一定數(shù)值后,對(duì)模具壽命和剪切外表質(zhì)量不利。在搭邊值過(guò)小時(shí),作用在凸模側(cè)外表上的法向壓力沿著落料毛坯周長(zhǎng)的分布將不均勻。為了使作用在毛坯側(cè)外表上的應(yīng)力沿切離毛坯周長(zhǎng)的變化不大,必須使搭邊的最小寬度大于塑變區(qū)的寬度,而塑變區(qū)寬度與材料性質(zhì)和材料厚度有關(guān),一般約等于0.5t。所以搭邊的最小寬度可取大約等于毛坯的厚度。假設(shè)搭邊值小于材料厚度,在沖裁中還可能被拉入凸、凹模間隙中,使零件產(chǎn)生毛刺,甚至損壞模具刃口,降低模具壽命。Q235-A在沖裁時(shí)的搭邊值,t=1mm.降低

53、模具壽命。查表1得,搭邊值a=1.5mm,a1=1.5mm.表3.2 沖裁金屬材料的搭邊值(單位為mm)材料厚度t手工送料自動(dòng)送料圓形非圓形往復(fù)送料aa1aa1aa1aa1-11.51.521.532大于1-221.52.523.52.532大于2-32.5232.543.5大于3-432.53.535443大于4-543546554大于5-654657665大于6-8657687768以上76879887注:a材料寬度方向上的搭邊值; a1材料長(zhǎng)度方向上的搭邊值;條料的寬度的計(jì)算:條料寬度B= D0+2c=71.1mm+21.5mm=74.1mmc側(cè)搭邊的最小值條料送進(jìn)步距h=71.1mm+

54、1.5mm=72.6mm3.1.3 材料的經(jīng)濟(jì)利用 在沖壓零件的本錢中,材料費(fèi)用占60%以上,因此材料的經(jīng)濟(jì)利用是一個(gè)重要問(wèn)題,而材料的經(jīng)濟(jì)利用又與排樣方式有關(guān)。衡量排樣經(jīng)濟(jì)性的標(biāo)準(zhǔn)是材料利用率,也就是工件的實(shí)際面積與所占材料面積的比值,可分為:一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率:=nF/Bh100% (3-1)式中:F沖裁件面積可以包括沖出小孔在內(nèi); n一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖件數(shù)目; B條料寬度;h進(jìn)距。 那么 = nF/Bh100%= 74%3.2 排樣工件的合理布置即材料的經(jīng)濟(jì)利用與零件的形狀有密切關(guān)系。按零件的不同幾何形狀,可得出其適合的排樣類型,經(jīng)分析該零件的排樣類型如圖2。圖3.1 排樣圖3.3 半成品

55、尺寸計(jì)算3.3.1計(jì)算毛坯翻邊預(yù)制孔直徑dd=D-2(H-0.43r-0.72t) 式中:D翻邊直徑mm,D=16mm+1=17mm;H翻邊高度mm,H=1.4mm;r豎邊緣的圓角半徑mm,r=1mm;t料厚mm,t=1mm.那么 d=17mm- 2(1.4-0.431-0.721)mm=16.5mm翻邊高度h=1.4mm時(shí),翻邊系數(shù)K=d/D=0.97,查表3,用圓柱形凸模,用沖孔模沖孔時(shí),K極限翻邊系數(shù)=0.85K=0.97,即一次能安全翻出h=1.4mm的高度。外緣翻邊可算得K=0.92。K 極限翻邊系數(shù)=0.851.61.8F總,估算公稱壓力來(lái)選取壓力機(jī)。 設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)設(shè)備名稱:4

56、00kN的開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)公稱壓力:400 kN滑塊行程:100mm最大閉合高度:300mm封閉高度調(diào)節(jié)量:80mm工作臺(tái)孔徑:420mm630mm模柄孔尺寸:50mm70mm墊板厚度:65mm圖4.4落料拉深復(fù)合模三維總裝圖圖4.5 落料拉深復(fù)合模三維爆炸圖4.2沖中間孔和腰形孔復(fù)合模模具設(shè)計(jì)4.2.1模具構(gòu)造第二道工序采用復(fù)合模成形,構(gòu)造示意圖如圖4.6所示:圖4.6沖中間孔腰形孔復(fù)合模1頂桿 2下模座 3六角螺釘 4凹模 5凸模 6凸模 7固定板8內(nèi)六角螺釘 9上模座 10模柄 11定位銷 12圓柱銷 13墊板14彈簧 15頂桿 16導(dǎo)套 17導(dǎo)柱 18圓柱銷4.2.2 刃口尺寸計(jì)算根

57、據(jù)表7查得,沖裁刃口雙面間隙Zmin=0.10mm,Zmax=0.14mm. 以未注公差按IT13級(jí)計(jì)算,查表4得,其極限偏差=0.46mm。磨損系數(shù)由表5得x=0.5,沖孔凸、凹模的制造公差由表6查得,凸=0.012mm, 凹=0.008mm.校核:凸+凹=0.012+0.008=0.02mmZmax -Zmin=0.04mm因此,凸、凹模采用配作加工方法。那么d凸=d+x-凸=(70+0.50.46)-00.012(4-10) =70.23-00.012 mmd凹=(d+x+Zmin) +凹=70.23+00.008 mm(4-11)4.2.3 工序力計(jì)算沖中間孔力計(jì)算:F沖=1.3 Lt

58、 (4-12)式中: F沖沖中間孔力(N);L工件內(nèi)輪廓周長(zhǎng)mm,L=D=3.148=25.12.F沖=1.3Lt=1.33.1425.12320k N1.0mm=32.8 kN推件力計(jì)算:F推=nK推F沖(4-13)式中:n卡在凹模內(nèi)的工件數(shù),n=1;F推=nK推F沖=10.0532.8 kN=1.64 kN(3)頂件力計(jì)算:F頂=K頂F沖=0.0632.8 =1.97 kN (4-14)那么 F總=F沖+F推+F頂=32.8 kN +1.64 kN +1.97 kN =36.4 kN4.2.4設(shè)備選擇根據(jù)F總估算公稱壓力來(lái)選取壓力機(jī),滿足F總F公。 設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)。設(shè)備名稱:400kN的

59、開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)公稱壓力:400 kN滑塊行程:100mm最大閉合高度:300mm封閉高度調(diào)節(jié)量:80mm工作臺(tái)孔徑:420mm630mm模柄孔尺寸:50mm70mm墊板厚度:65mm圖4.7沖孔件圖4.8 沖中間孔和腰型孔復(fù)合模三維總裝圖圖4.9沖中間孔和腰型孔復(fù)合模三維爆炸圖4.3 內(nèi)外緣翻邊復(fù)合模模具設(shè)計(jì)4.3.1模具構(gòu)造第三道工序采用復(fù)合模成形,構(gòu)造示意圖如圖4.10所示:圖4.10 內(nèi)外緣翻邊復(fù)合模1頂桿 2六角螺釘 3六角螺釘 4下模座 5固定板 6卸料塊 7凸凹模 8凹模9頂桿 10墊板 11內(nèi)六角螺釘 12彈簧 13上模座 14凸模 15模柄 16定位銷 17圓柱銷 18固定

60、板 19導(dǎo)套 20導(dǎo)柱 4.3.2 刃口尺寸計(jì)算根據(jù)表4.4查得,刃口雙面間隙Zmin =0.10mm, Zmax =0.14mm. 以未注公差按IT12級(jí)計(jì)算,查表4.1得,其極限偏差=0.46mm。磨損系數(shù)由表4.2得x=0.5,凸、凹模的制造公差由表4.3查得,凸=0.012mm, 凹=0.008mm. 校核:凸+凹=0.012+0.008=0.02mmZmax-Zmin=0.04mm因此,凸、凹模采用配作加工方法。那么d凸=d+x-凸=(70+0.50.46)-00.012 (4-15)=70.23-00.012 mmd凹=(d+x+Zmin) +凹=70.37+00.008 mm (

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