轎車泵外用支架沖壓模具設(shè)計(jì)

轎車泵外用支架沖壓模具設(shè)計(jì)

0沖孔、翻邊、三角沖凸圖1所示的零件是汽車油擠出的外部框架，材料為08鋼。此產(chǎn)品由以下特征組成:沖孔、翻邊、圓形止裂槽、三角壓筋、彎曲、沖凸。圖2為工件的效果圖。圖3為壓筋的局部效果圖。1沖凸壓筋不能進(jìn)行成形從工件的結(jié)構(gòu)特征來看,此工件的生產(chǎn)需要以下幾個(gè)工序:落料、沖孔、彎曲(包括側(cè)壁折彎和翻邊)以及起伏成形(沖凸和壓筋)。此工件在沖壓成形過程中主要存在以下幾個(gè)難點(diǎn):(1)如何解決產(chǎn)品翻邊和折彎的成形問題。由于折彎和翻邊的方向不一致,而且其中一個(gè)側(cè)壁折彎為有角度的二次彎曲,如何解決此特征成形過程中起皺和板料的流動(dòng)性問題。(2)有角度的二次折彎側(cè)壁上拐角處的翻邊特征在成形過程中必然會(huì)出現(xiàn)變形和堆料現(xiàn)象,能否采取有效措施對(duì)其進(jìn)行控制。(3)沖凸和壓筋采取何種成形方法進(jìn)行成形,以使其效果最好。綜合評(píng)價(jià):此工件的尺寸精度并不是很高,但工件的成形特征較為復(fù)雜,易出現(xiàn)變形、堆料以及褶皺等不良現(xiàn)象,這些都將為工件的成形帶來一定的困難。通過對(duì)制件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,可采用的模具形式為:級(jí)進(jìn)模;兩套復(fù)合模。(1)級(jí)進(jìn)模(第一套方案)級(jí)進(jìn)模是多工序沖模,生產(chǎn)效率高,易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。然而采用級(jí)進(jìn)模易出現(xiàn)以下問題:制件底座四周均有翻邊或折彎,級(jí)進(jìn)模所必需的連接帶不易設(shè)置;產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特征較為復(fù)雜,使得展料形狀無規(guī)則,這將會(huì)給排樣帶來難度,同時(shí)會(huì)使廢料的面積增加,將使產(chǎn)品總的材料利用率大大下降,且模具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。(2)兩套復(fù)合模(第二套方案)由于采用一套復(fù)合模模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且難以成形,故采用兩套復(fù)合模完成制件的成形。第一套模具完成制件的沖孔、沖凸、落料以及翻邊;第二套模具完成制件的三角壓筋、折彎以及有角度的二次折彎。采用兩套復(fù)合模成形,模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,生產(chǎn)效率也比較高,與級(jí)進(jìn)模相比,模具結(jié)構(gòu)得以簡(jiǎn)化,使得加工制造成本下降,采用復(fù)合模無需連接帶,故材料利用率要比采用級(jí)進(jìn)模時(shí)高得多。綜上所述,對(duì)以上兩個(gè)方案從模具結(jié)構(gòu)、材料利用率、生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率以及自動(dòng)化程度等多方面因素考慮,最終選擇第二套方案:采用兩套復(fù)合模。2pro/e模擬的梁板料折彎處的翻邊模擬根據(jù)該制件的各組成特征,按照各特征的規(guī)則形狀或近似形狀進(jìn)行展開,再將已展開的毛坯板料進(jìn)行過渡處的圓弧修正。下面重點(diǎn)給出了制件組成特征中較為復(fù)雜部分的展料計(jì)算分析,即在二次成形的側(cè)壁彎曲處,側(cè)壁直向部分與傾斜部分交接轉(zhuǎn)彎處的翻邊。在整個(gè)制件的成形過程中,側(cè)壁的直向部分與傾斜部分交接處的折彎成形是在翻邊成形后進(jìn)行的。因此,再進(jìn)行交接處折彎時(shí),除了平面板料進(jìn)行有角度的折彎外,板料兩側(cè)的翻邊也要進(jìn)行折彎,而翻邊特征在進(jìn)行折彎時(shí),必然導(dǎo)致折彎處的翻邊出現(xiàn)變形現(xiàn)象,與此同時(shí),堆料現(xiàn)象也會(huì)隨著變形現(xiàn)象的出現(xiàn)而發(fā)生,從而致使交接折彎處的過渡翻邊區(qū)域難以預(yù)測(cè)其成形后的具體形狀。因此應(yīng)用了Pro/E軟件中的鈑金模塊,將此工件畫出。Pro/E軟件中的鈑金模塊的設(shè)計(jì)完全符合鈑金件實(shí)際的沖壓規(guī)律,其中內(nèi)含的鈑金折彎表也是與實(shí)際生產(chǎn)設(shè)計(jì)中的鈑金件彎曲成形公式相吻合的。故利用Pro/E的鈑金模塊模擬出的工件造型與手工做出的樣件是基本一致的。Pro/E模擬的兩側(cè)拐角處的翻邊特征如圖4所示。從圖4中可以看到拐角處的翻邊特征是一個(gè)過渡區(qū)域,而這個(gè)過渡區(qū)域的特征又不與任何一種規(guī)則形狀相似,因此只能將其按照過渡區(qū)域進(jìn)行分割,一部分與傾斜壁相接,另一部分與垂直壁相接。左側(cè)和右側(cè)的特征最大的不同就是:左側(cè)特征是向外凸起的,而右側(cè)是內(nèi)凹進(jìn)去的。右側(cè)按照兩部分進(jìn)行分割展料后,所得的展料表明在此處的堆料現(xiàn)象將會(huì)更加明顯。因此,對(duì)展料方式作出及時(shí)調(diào)整,即:完全按照與傾斜壁相接的一側(cè)進(jìn)行展料計(jì)算。在展料計(jì)算中應(yīng)用公式如下:旋轉(zhuǎn)體拉深件的毛坯尺寸按“久里金法則”進(jìn)行計(jì)算,即:所求毛坯直徑為:k—系數(shù)該零件的展開圖,如圖5所示。3最優(yōu)排樣方案在對(duì)工件進(jìn)行排樣時(shí),應(yīng)用CAD二次開發(fā)中的一個(gè)排樣設(shè)計(jì)程序?qū)Υ斯ぜM(jìn)行了計(jì)算機(jī)排樣。此排樣設(shè)計(jì)程序需要加載于CAD中來進(jìn)行排樣。此排樣程序是一個(gè)通過自動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度測(cè)試的方法來計(jì)算出最優(yōu)的排樣方案,可以找出最省料的排樣方式,計(jì)算出料寬、步距、旋轉(zhuǎn)角度和材料的使用率等等。其中涉及到幾個(gè)計(jì)算參數(shù):xmin距離:兩個(gè)制件間的最小距離;ymin1距離和ymin2距離:制件與板料邊緣的距離;步進(jìn)測(cè)試角度:相鄰兩次測(cè)試中,工件所旋轉(zhuǎn)角度的差值;所計(jì)算出的面積是指料寬乘以步距。在對(duì)工件進(jìn)行排樣測(cè)試前所輸入的相關(guān)參數(shù)為:xmin=1.2mm;ymin1=1.5mm;ymin2=1.5mm;起始測(cè)試角度為0°終止測(cè)試角度為360°步進(jìn)測(cè)試角度為10°通過計(jì)算,最優(yōu)的排樣設(shè)計(jì)出現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)角為40°的排樣,材料利用率為69.283%;此時(shí)的排樣圖如圖6所示。4螺母結(jié)構(gòu)4.1模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本套模具共采用兩套復(fù)合模,但因?yàn)榈谝惶啄＞咄瓿芍萍臎_孔、沖凸、落料及翻邊,在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面并沒有什么特殊性,故在此不再贅述。將重點(diǎn)介紹一下第二套模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),它用來完成制件的三角壓筋、折彎以及有角度的二次折彎。模具的裝配圖如圖7所示。本套模具中采用的是四角導(dǎo)柱模架,工作平穩(wěn),導(dǎo)向精度高,易加工。4.2壓筋成形機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)(1)滑塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滑塊的結(jié)構(gòu)采用了逆向思維的設(shè)計(jì)方法,即:在滿足滑塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的條件下,針對(duì)本模具所需滑塊的特點(diǎn)再設(shè)計(jì)其具體結(jié)構(gòu);根據(jù)滑塊成形力反推出壓力機(jī)應(yīng)提供的壓力,再根據(jù)此壓力選擇合適的壓力機(jī)。如圖7中的件12、件16、件27。(2)斜楔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)斜楔與滑塊一般是配合使用的,通過滑塊來改變沖壓力的方向或運(yùn)動(dòng)方向。通過緊固螺釘與上模固定,通過銷釘進(jìn)行定位。如圖7中的件17、件29。(3)彎曲凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)彎曲凸模的作用是成形工件的側(cè)壁,并兼作壓筋的凹模。由于模具是先成形側(cè)壁彎曲,再成形壓筋和傾斜壁,因此在上模就必須安裝彈性元件,所以,在凸模板留有彈簧安裝孔以及上模導(dǎo)柱的導(dǎo)向孔。另外,側(cè)壁的彎曲成形早于傾斜壁的成形,因此,在凸模上必須開有能成形傾斜壁滑塊的通過孔。彎曲凸模的外形尺寸除彎曲線處的尺寸外,其余尺寸按照工件的外形尺寸進(jìn)行配做。彎曲凸模在側(cè)壁翻邊時(shí),凸模的一側(cè)還作為翻邊彎曲的凸模,如圖7中的件3。(4)彎曲凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在本套模具中,彎曲凹模主要是作為側(cè)壁彎曲的凹模。此外,彎曲凹模的內(nèi)部還作為壓筋凸模的運(yùn)動(dòng)軌道,此內(nèi)部軌道的尺寸按照壓筋凸模和擺塊的運(yùn)動(dòng)范圍設(shè)定。如圖7中的件10、件20。(5)壓筋成形機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)本套模具的壓筋成形利用的是“杠桿”原理,通過壓塊向下壓杠桿,杠桿繞心軸旋轉(zhuǎn),推動(dòng)滑塊使壓筋成形的。復(fù)位時(shí),壓塊上升,在頂銷的作用下,杠桿拉動(dòng)鉸接片,鉸接片帶動(dòng)滑塊下行,進(jìn)而完成復(fù)位。由于在壓筋處的模具結(jié)構(gòu)空間比較狹窄,空間有限,因此,使得成形壓筋的滑塊——壓筋凸模的行程不宜過大。壓筋成形的復(fù)位機(jī)構(gòu)采用的是鉸接形式的復(fù)位,它具有比彈簧形式的復(fù)位占用更小的空間優(yōu)勢(shì)。由于本套模具中受到結(jié)構(gòu)空間的限制,彈簧復(fù)位既不能向外引出,又不能內(nèi)置彈簧復(fù)位,所以最終采用了鉸接形式的復(fù)位機(jī)構(gòu)。至于鉸接片的設(shè)計(jì),是在“自行車鏈條連接片”的結(jié)構(gòu)啟發(fā)和參照下設(shè)計(jì)出來的。擺塊的設(shè)計(jì)沒有什么特別之處,只是需要指出的是擺塊的旋轉(zhuǎn)軸——心軸的直徑為φ10mm,擺塊與心軸為間隙配合。擺塊與鉸接片是通過φ3mm的軸連接的。如圖7中的件9、件21。5提高了生產(chǎn)效益由于制件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,精度和質(zhì)量要