電刷級進模設計【含CAD圖紙和文檔全套】
ZL50裝載機總體及工作裝置設計
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48 第一章 工件的分析 1.工件的用途 此工件是微型電動機、電器元件里的一個關鍵零件,在電器行業(yè)中作為一種連接件使用相當普遍,主要用在電動競技玩具、CPU風扇電機、錄音機機芯等機電傳動和微機控制中,承受的扭力和轉矩大,是磨損最快的部位,成形質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響電器元件的質(zhì)量,其引腳部位與電機轉軸接觸是否良好將嚴重影響整臺設備的正常運行。 該工件由圓弧與直線對稱組成,尺寸精度要求較高。如果尺寸滿足不了產(chǎn)品設計要求,將對產(chǎn)品整個傳動機構造成嚴重影響可能使傳動機構接觸不良,不能正常工作。其次本身的形狀較為復雜,多種不同性質(zhì)的沖壓工藝為一身,因此形成具有一定難度。其厚度很薄,體積小,全長只有15mm。將外形視為沖孔,則其他需要沖的孔有4個,其中兩個1.2mm 的球形盲孔因材質(zhì)薄可在沖U形槽時直接用球頭凸模局部脹形將板料拉伸成凸起或凹進形狀,起伏成形(又名壓肋、壓凸包、球包成形)。 2.沖裁工序 要求沖裁件形狀盡可能簡單、對稱、避免復雜形狀的曲線,并在許可情況下,把沖裁件設計成少、無廢料排樣的形狀以減少廢料。由上圖可知,總長1.6mm和總長4mm的矩形孔兩端用圓弧連接,有利于模具加工。若工件的轉角處R小于0.5t或以尖角過渡時,不僅會使凹模熱處理時發(fā)生淬裂,而且沖壓時,在凸凹模尖角處也容易磨損,影響沖裁件的加工精度。該產(chǎn)品樣圖各直線或曲線連接處已盡量避免銳角和尖角,采用很多45°倒角,若采用鑲拼??刹挥脠A角相連以免除其后附加工序,滿足圖紙要求并節(jié)省材料。為利于模具制造,提高模具壽命,在沖裁件未標注倒角的四周,線段夾角a>=90°時落料模最小圓角半徑取0.18t,沖孔模最小圓角半徑取0.20t;a<=90°時落料模最小圓角半徑取0.35t,沖孔模最小圓角半徑取0.50t。 另外,沖裁件的孔徑因受沖孔凸模強度和剛度的限制,不宜太小,否則,容易折斷或壓彎,沖孔的最小尺寸取決于沖壓材料的力學性能,凸模強度和模具結構。如果采用帶保護套的凸模,穩(wěn)定性高,凸模不易折斷,最小沖孔尺寸可以減小。由表1及參考資料《沖壓工藝與模具設計》表2-18、2-19知d=1≥0.9×0.11,b=0.7≥0.6×0.11,因此孔能用無保護套的凸模沖出。 沖孔件上孔與孔、孔與邊緣之間的距離不能過小,以避免工件變形、模壁過薄或因材料易被拉入凹模而影響模具壽命。由《沖壓工藝與模具設計》表2-20最小圓孔間距為3.1t=3.1×0.11<(2-1.2)/2,方孔為4.6t=4.6×0.11<0.5,所以孔的結構是合理的。 3. 彎曲部位 1)彎曲的圓角半徑 材料產(chǎn)生塑性變形才能形成所須的形狀,為了實現(xiàn)彎曲件的形狀,彎曲圓角半徑最大值是沒有限制的。例如,可以將0.3mm厚的鐵板卷成300mm 的圓桶,只需計算或試驗出其回彈量,就可制出所需的形狀。 板料彎曲的最小半徑是有限制的,如果彎曲半徑過小,彎曲時外層材料拉伸變形量過大,而使拉應力達到或超過抗拉強度 , 則板料外層將出現(xiàn)斷裂,至使工件報廢。因此,板料彎曲存在一個最小圓角半徑允許值,板料彎曲圓角半徑不應小于此值。最小彎曲半徑值可按下表2選用。 當彎曲件有特殊要求,其圓角半徑必須小于最小彎曲圓角半徑時,可設法提高材料的塑性,例如將材料退火或再加熱狀態(tài)下彎曲。在沖壓工藝安排和模具設計上也可采取一些方法,如厚板彎曲時要求半徑小,可采用預先開槽或壓槽的方法,使彎曲部位的板料變薄,能防止彎曲部位開裂,如《沖模設計應用實例》圖3-4所示。 2)板料的纖維方向與彎曲線夾角 表1列出了彎曲線與纖維線之間的角度關系。用于冷沖壓的材料大都屬于軋制板材,軋制的板材在彎曲時各方向的性能是有差別的,纖維紋的方向就是軋制的方向。對于卷料或長的板料,纖維線與長邊方向平行。作為彎曲用的板料,材料沿纖維方向塑性姣好,所以彎曲線最好與纖維線垂直。這樣,彎曲時不易開裂,如圖3-5所示。 如果在同一零件上具有不同方向的彎曲,在考慮彎曲件排樣經(jīng)濟性的同時,應盡可能使彎曲件與纖維方向夾角不小于30o,如圖3-6所示。 3)最小彎曲高度 在進行直角彎曲時,如果彎曲的直立部分過小,將產(chǎn)生不規(guī)則變形,或稱為穩(wěn)定性不好,如圖3-7b 所示。為了避免這種情況,應當如圖3-7a 所示,使直立部分的高度H>2.5t。當H<2.5t時,則應在彎曲部位加工出槽,使之便于彎曲,或者加大此處的彎邊高度H,在彎曲后再截去加高的部分。 4)工藝孔、槽及缺口 在一些彎曲工件的工藝設計中,為了防止材料在彎曲出受力不均勻而產(chǎn)生裂紋、角部畸變等缺陷,應預先在工件上設置彎曲工藝所要求的孔、槽或缺口,即所謂工藝孔、工藝槽或工藝缺口。如圖3-8a所示,壓彎后難以形成理想的直角,甚至將產(chǎn)生裂紋或使支架在H處變寬,若如圖所示在該處彎曲前加工出MN的缺口,則能得到較好的彎曲成形。圖3-8b所示為在彎曲處K預沖工藝孔可以防止偏移,得到正確的形狀和尺寸。 對于需經(jīng)過多次彎曲才能成形的工件,如圖3-8c所示,可以在圖中D位置增加定位工藝孔,作為壓彎工序的定位基準,這樣雖然經(jīng)過多次彎曲工序,仍能保證其對稱性和尺寸要求。 為防止毛坯的偏移,在設計模具時應該考慮增加壓料板、定位銷等定位元件。3.5mm引腳處可以以1.2的球形凹包為定位工藝孔來保證左、右引腳形狀與尺寸的對稱性要求。因為直立部分寬度為(2.4-1.7)/2=0.35mm>2.5×0.11不需開工藝槽,且45°的倒角也有利于底側邊作75°/2彎曲時的穩(wěn)定性。 5)孔與彎曲處的最小距離 工件在彎曲線附近有預先沖處的孔,在彎曲后由于彎曲時材料的流動,會使原有的孔變形。為了避免這種情況,必須使這些孔分布在變形區(qū)外的部位。如圖3-9所示,設孔的邊緣至彎曲半徑R中心的距離為L,則應滿足下列關系: 當t<2mm時,Lt。 當t>2mm時,Lt。 該工件t=0.11mm<<2mm,盲孔到彎曲半徑中心的距離為0.8-1.2/2=0.2>0.11,彎曲后不會使原有的盲孔變形,滿足工藝要求 工件不能滿足上述要求時,可采用《沖模設計應用實例》圖3-10所示的方法,以保證孔的正確性。 6)沖裁毛刺與彎曲方向 彎曲件的毛坯往往是經(jīng)沖裁落料而成的。其沖裁的斷面以面是光滑的,另一面是有刺的。彎曲件應盡量使有毛刺的一面作為彎曲件的內(nèi)側,如圖3-11a所示,當彎曲方向必須將毛刺面置于外側時,應盡量加大彎曲半徑,如圖3-11b所示。 參考《沖模設計手冊》圖4-22,由《沖模設計應用實例》表3-2中性層位置因數(shù)K與R/t比值的關系 105°處折彎處 垂直于纖維方向R=1t=0.11,K=0.31。對V形件,由表3-4V形彎曲回彈值,根據(jù)力學性能以30CrMnSiA近似計算。彎曲角度為105°時,回彈角度為1°30′ 75°處折邊處 平行于纖維方向R=3t=0.33,K=0.42對兩個管腳的U形件,參照《沖模設計手冊》圖4-13鈍角U形彎曲模的尺寸差,R=0.2與折邊的圓角過渡可以有效的防止拉裂和截面畸變。為防翹曲可以采用帶側板的彎曲模,阻止材料沿彎曲線側向流動。 4.沖壓件的精度 沖壓加工與任何機械加工一樣,也有其自身的加工精度范圍。在實際生產(chǎn)中,由于影響加工精度的因素太多,因此對沖壓件的精度要求不宜太高。若精度要求過高勢必給工藝設計,模具設計和制造都帶來困難,有時則需增加整形,整修等沖壓工序,甚至機加工等工序才能達到工件的要求。 對沖壓件進行設計要根據(jù)其功用和要求標注尺寸公差、形位公差等質(zhì)量指標;在對沖壓件進行工藝過程設計時,必須考慮這些質(zhì)量指標。 沖壓件的精度主要從其尺寸精度,沖截斷面粗糙度,毛刺高度三個方面的指標來衡量,在不影響沖壓件使用要求的前提下,應采用經(jīng)濟級尺寸精度,以便簡化模具結構,方便模具制造與維修,從而降低生產(chǎn)成本。 錫青銅帶的厚度偏差由《沖模設計手冊》表D-19,厚度>0.09~0.12時普通級偏差為±0.010,基本尺寸為2的寬邊,公差為0.02mm=20um,查《機械設計手冊·軟件版R2.0》精度高于IT8,為精密級要求 錫青銅線的抗拉極限強度據(jù)GB/T 1239.6-1992直徑(mm)=>0.1~2.5時抗拉強度σb=550 MPa.作為寬度很小,精度很高的異形件,級進沖裁可達到IT5~8級精度,可以滿足上述要求 圓球凹進部位尺寸0.45在材料厚度0.11<1,零件尺寸介于10~50之間時偏差在IT10級以上。對于普通沖裁件,其經(jīng)濟精度不高于IT11級,沖孔件比落料件高一級,如果工件精度高于上述要求,則需要在沖裁后整修或采用精密沖裁 錫青銅帶的長度15.2±0.1,基本尺寸大于10至18mm,IT10級精度.折彎部位處9.7±0.1為IT10級, 其它尺寸精度均未作要求,可采用普通經(jīng)濟沖裁。對于沖壓件中未注公差的尺寸,可有兩種方法確定其公差等級:按國標(GB)IT12~IT14標準公差等級選??;或按行業(yè)標準(JB)A、B、C、D四個精度等級選取。 5.沖壓件尺寸標注 沖壓件的尺寸標注應符合沖壓工藝的要求。一般情況下,在標注沖壓件時應遵循以下原則: (1)沖壓件的各尺寸數(shù)值,若在結構使用上沒有特殊要求時,應選用整數(shù)或偶數(shù),以有利于沖壓工藝計算及模具設計。 (2)沖壓件在使用上如果沒有配合尺寸要求,其尺寸盡量不要標注公差,一般可按自由公差處理。 (3)對彎曲或拉深成形的工件,應允許其壁部有變薄現(xiàn)象。 (4)沖壓件的尺寸基準應盡可能與沖壓加工的定位基準重合,這可避免尺寸的加工誤差。 (5)沖壓件上孔的位置尺寸基準應盡可能選擇在沖壓過程中自始至終不參加變形的面或線上。 (6)拉深件的徑向,只允許標注外形尺寸或內(nèi)形尺寸,不允許兩者同時標注。 本沖裁件的尺寸基準與制造模具時的定位基準重合,1.9mm的凹孔中心距不會隨模具磨損增大,避免產(chǎn)生基準不重合的誤差,比較合理 6.經(jīng)濟分析 所謂經(jīng)濟性,就是以最小的耗費取得最大的經(jīng)濟效果。也就是生產(chǎn)中的“最小最大”原則。在沖壓生產(chǎn)中,保證產(chǎn)品質(zhì)量,完成產(chǎn)品數(shù)量,品種計劃,勞動安全,環(huán)境保護的前提下,產(chǎn)品成本越低,說明企業(yè)經(jīng)濟效果越大。 由以上技術分析,僅需要在精度高于1T10的沖裁部位2±0.02與0.5±0.02處局部加以整修或采用精密沖裁工藝,對板料施加測向壓力,使變形達三向壓力狀態(tài)。(1)采用V型齒圈壓板(2)采用極小的沖裁間隙(3)具有反向頂力的頂板(4)落料凹?;驔_孔凸模做成R0.01-0.03的圓角,獲得純剪切分離的沖裁斷面。從經(jīng)濟角度考慮,采用(2)光潔沖裁的方法;其他部位的尺寸精度要求可以通過普通沖裁達到生產(chǎn)工藝要求. 采取一沖三的結構,多個工件同時成形。 本產(chǎn)品的材料是QSn6.5-0.1 。 我國的材料基本上采用前蘇聯(lián)的標號。 7.材料的分析 錫青銅有較好的機械性能;耐磨、耐低溫、耐蝕、可焊,工業(yè)上變形錫青銅多可用作彈性元件以及耐磨抗磁零件。磷能有效的進行脫氧增加合金的流動性。錫青銅是工業(yè)上廣泛使用的彈性材料。 而國標中: 厚度0.05~0.15mm時,寬度容許20~300mm 電刷作為永磁直流微電機的關鍵零件,起導電和換向作用。其所選材料要求不但要有較好的導電性、彈性和抗疲勞性,而且要有較好的沖壓成形性能。為此,本文選用材料QSn6.5~1,厚度為0.1mm的帶料,剪床下料 選取材料=錫青銅QSn6.5-0.1 彈性模量\E\Gpa=113 切變模量\G\Gpa=41 泊松比\=0.32~0.35 抗剪強度\\MPa=480 抗拉強度\b\MPa=650 屈服強度\s\MPa=546 特性及應用=錫青銅、磷青銅,有高的強度、彈性、耐磨性和抗磁性,在熱態(tài)和冷態(tài)下壓力加工性良好,對電火花有較高的抗燃性,可焊接和釬焊,切削性好,在大氣和淡水中耐蝕。用于制作彈簧和導電性好的彈簧接觸片,精密儀器中的耐磨零件和抗磁零件,如齒輪、電刷盒、振動片、接觸器。 由《工程材料及應用》表8-8常用青銅的牌號、成分、性能及用途: QSn6.5-0.1屬于壓力加工錫青銅,第一主加元素錫含量Wsn=6.0~7.0,具有很好的冷變形塑性,其他Wp=0.5~1.0,余量為Cu 加工硬化狀態(tài)的力學性能:b=400Mb,=65℅ 硬度80HB;600℃退火狀態(tài)下的力學性能:b=600Mb,=180℅ 硬度180HB 由生產(chǎn)加工圖紙,緯氏硬度為HV=P/S,由于不同硬度法測得的硬度無可比性,據(jù)《工程材料及應用》附錄A,GB1172-74,HV160~200換算應相當HBS148~181,為半硬(Y2)錫青銅 第二章 沖壓模具選型 1.模具的介紹 模具是指制造零部件時使用的各種剪切沖裁、成型用的“模型工具”。換句話說,能夠按照預先設計好的圖樣或格式,制造出固定形式的制品式樣模型或工具,皆屬于模具的范疇。 在鈑金沖壓加工模具(Dies for Sheet Metal Working)方面,其應用的模具泛稱“沖壓模具”(Stamping Dies)或“沖床模具”(Press Dies),因而簡稱為沖模。其加工內(nèi)容以薄金屬板的沖裁與成型為主要加工對象。同時,塑料板、皮革、紙板、布料、橡膠、軟木(Cork)、云母(Mica)等非金屬板的剪切沖裁、落料及沖孔等方面也常使用。 沖壓模具的主要類型見表 類型 模具名稱 沖裁加工用模具 Dies for Shearing&Cutting 落料模具(Blanking Dies) 沖孔模具(Punching Dies;Piercing Dies) 模具(Shearing Dies;Cutting Dies) 沖孔落料模具(Punching&Blanking Dies) 復合落料模具(Compound Blanking Dies) 沖切模具(Hollow Cutting Dies) 多列落料模具(Multi-Row Blanking Dies) 剪切模具(Trimming Dies) 刮邊模具(Shaving Dies) 沖口模具(Notching Dies) 其他 彎曲加工用模具 Dies for Blending 普通彎曲模具(Reglar Bending Dies) 凸輪彎曲模具(Cam Action Bending Dies) 剪開彎曲模具(Slitting&Bending Dies) 彎曲落料模具(Bending&Blanking Dies) 彎床用彎曲模具(Bending Dies for Press Brake) 其他 類型 模具名稱 拉深加工用模具 Dies for Drawing 普通拉深模具(Regular Drawing Dies) 再拉深模具(Redrawing Dies) 普通再拉深模具(Regular Redrawing Dies) 反向再拉深模具(Reverse Redrawing Dies) 組合模具(Combinatiom Dies) 落料拉深模具(Blanking&Drawing Dies) 拉深剪邊模具(Drawing&Trimming Dies) 成型模具 Dies for Forming 普通成型模具(Common Forming Dies) 卷邊模具(Curling Dies) 矯平模具(Flattening Dies) 頸縮模具(Necking Dies) 壓印模具(Coining Dies) 擠壓模具(Extrusion Dies) 橡膠墊模具(Rubber Pad Dies) 簡易凸緣模具(Simple Flanging Dies) 凸脹成型模具(Bulging Dies) 圓緣成型模具(Beading Dies) 液力成型模具(Hydro-Forming Dies) 孔凸緣成型模具(Hole Flange Forming Dies) 高速度成型模具(High Speed Forming Dies) 連續(xù)模 Progressive Dies 沖剪落料式連續(xù)模(Progressive Blanking Dies) 剪斷成型式連續(xù)模(Progressive Cutoff&Forming Dies) 剪送成型式連續(xù)模(Cut&Carry Progressive Dies) 剪開拉深式連續(xù)模(Progressive Drawing Dies) 落料壓回式連續(xù)模(Cut&Push-Back Progressive Dies) 傳送模具 Transfer Dies 傳送模具(Transfer Dies) 2.連續(xù)模 1)連續(xù)模的定義 連續(xù)模是指,能在沖床一個工序中完成兩個以上的一系列薄鈑金加工作業(yè)。在各種類型的沖床模具中,連續(xù)模因為具備可確保高效率及高經(jīng)濟價值,所以最適合大量連續(xù)生產(chǎn)之用。其所適用的沖壓制品是單純的兩工序制品,乃到非常復雜的多工序零部件,幾乎都可以利用連續(xù)模加以制造。 “連續(xù)模”(Progressive Dies,也稱“級進模具”或“順送模具”)都是板帶材料(條料)一站一站向前移送,含有強烈的連續(xù)推進的意思。又因為它在各個站點配置著各種不同形式的模具,而也稱為“多級工具”(Multistage Tools)。之外,本類型的模具又依其加工性質(zhì),及模具形狀的特征,有時也稱為“剪送模具”(Cut-and-Carry Dies)、“從動模具”(Follow Dies)或“多排模具”(Gang Dies) 條料在沖床每一個沖程中向前移動的距離稱為“步距”(progressive,進度),也稱“躍距”(Advance,躍度),或“節(jié)距”(Pich),這個距離即為模具中各相鄰站點的站間距離。 2)連續(xù)模結構特點 (1)結構組成與特點 ①結構組成 沖模的主要零部件可分為工藝構件和輔助構件兩部分。一般沖裁模由以下6個部分組成,但不是所有的沖裁模必須具備這6個部分。沖裁模的結構多種多樣,有些模具比這個模具結構復雜,有些模其結構卻十分簡單,這要決定于沖裁工件的要求、生產(chǎn)批量的大小、制模條件等因素。 ②與單工序模和復合模相比,連續(xù)模的結構有以下特點: 1. 構成連續(xù)模的零件數(shù)量多,結構復雜。 2. 模具制造與裝配難度大,精度要求高,步距控制精確,且要求刃磨、維修方便。 3. 剛度大。 4. 對有關模具零件材料及熱處理要求高。 5. 一般應采用導向機構,有時還采用輔助導向機構。 6. 自動化程度高,常設有有自動送料、安全檢測等機構,以便實現(xiàn)高效自動化生產(chǎn)。 2)結構設計方法 ①設計原則 連續(xù)模設計應遵守以下原則: 1. 盡量選用成熟的模具結構或標準結構。 2. 模具要有足夠的剛性,以滿足精度和壽命要求。 3. 模具應有良好的加工工藝性。 4. 送料方便,操作簡便安全,易于出件。 5. 要考慮廢料處理和安全性的問題。 6. 模具有關零件之間的安裝要準確可靠、聯(lián)接牢靠。 7. 模具結構與現(xiàn)有沖壓設備要協(xié)調(diào)匹配。 8. 模具易損壞件更換、維修方便。 第三章 工件圖和確定排樣圖 本零件是一體積小、質(zhì)量輕、精度高的產(chǎn)品。下面是零件圖: 本零件是有許多種排樣方式: 由于零件的體積小、寬度只有2mm多,所以1出1、1出2兩種排樣方法不適合這個零件的生產(chǎn)。 1出4的排樣圖如下: 1出4的排樣圖由于采用的是兩邊沖導正孔的方法導正,材料的利用率不高,精度沒有側刃定位高。在工位5必須完成成形彎曲和切斷(否則,摸具的設計將更加復雜和難加工),對摸具的制造精度有很高的要求。 1出6的排樣方法如下: 1出6的排樣方法的模具的設計比較緊簇,對安裝和修模都比較困難。 1出3直排方法如下: 1出3斜排方法如下: 在上面的排樣中,要求模具的精度很高,模具的加工曲面比較復雜,本排樣方法在要求產(chǎn)品精度特高的時候(如照相機的電機刷片時)使用。 通過比較和分析,本排樣方式為最佳方法 第四章 主要計算與加工工藝設計 1.沖裁間隙 一、沖裁間隙指凸模刃口與凹模刃口之間的間隙。有單邊間隙與雙邊間隙之分。 Z=Da—dt Z正常:上下微裂紋重合。 Z ——沖裁間隙 Da ——凹模刃口尺寸 dt ——凸模刃口尺寸 二、本次設計查表根據(jù)《沖模設計手冊》表3-5 材料名:磷青銅(軟),力學性能:HBS=148~181 b=400~600Mb 料厚=0.11 始用間隙2c=Zmin=0, Zmax數(shù)據(jù)無據(jù)可查,從趨勢看應該<0.035,由于高速沖裁模具易發(fā)熱,按照生產(chǎn)要求每日生產(chǎn)10萬件,每分鐘沖程為10×10000/24×60=70次;采用硬質(zhì)合金沖模;沖小孔且凸模導向較差,凸模易折斷,結合對沖裁件尺寸與形狀、模具材料和加工方法、沖壓工藝和生產(chǎn)率的分析可適當增大間隙,采用插值法,取《沖壓工藝與模具設計》電器儀表行業(yè)表2-6中的Zmax=0.014 初始間隙的最小值相當于間隙的標稱數(shù)值,最大值是考慮到凸凹模制造公差所增加的數(shù)值,由于模具使用過程中的磨損,間隙有所增加,因而間隙的使用最大值要超過以上數(shù)值 2.沖裁模刃口尺寸的計算 沖裁件的尺寸精度主要取決于模具刃口的尺寸精度,合理間隙數(shù)值也必須靠模具刃口尺寸來保證。因此,正確確定模具刃口尺寸及公差,是設計沖裁模的主要任務之一。 由于凸、凹模之間存在間隙,所以沖裁件斷面都是帶錐度的,且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸,沖孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。在測量與使用中,落料件是以大端尺寸為基準,沖孔件以小端尺寸為基準。沖裁過程中,凸、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生磨擦,凸模越磨越小,凹模越磨越大,結果是間隙越用越大。因此,在確定凸、凹模刃口尺寸時,必須遵守下述原則: 一、 尺寸計算原則: ????1、 落料件的尺寸取決於凹模尺寸,沖孔件的尺寸取決於凸模尺寸。 ????2、 計算尺寸時要考慮磨損情況,落料時,凹模取最小尺寸,沖孔時凸模取最大尺寸。 ????3、 確定刀口制造公差時,要保證工件的精度要求又能保證有合理的間隙,一般模具制造精度要比工件精度高3~4級,若零件沒有標注則對于非圓形件按國家標準非配合尺寸的IT14級精度來處理,圓形件一般按IT10級精度來處理,工件尺寸公差按“入體”原則標注為單向公差,所謂“入體”原則是指工件尺寸公差時應向材料實體方向標注,即。落料件正公差為零,只標注負公差;沖孔件負公差為零,只表注正公差。 對于沖制形狀復雜或薄板制件的模具,采用凸凹模配合加工的方法,模具間隙是在配制中保證不用校驗。這樣可放大基準件的制造公差,使其公差不再受凸、凹模間隙大小的限制,制造容易,并易于保證凸、凹模間的間隙。尺寸標注簡單,只需在基準件上標注尺寸和公差,配制件只標注基本尺寸并注以配做就留的間隙。 采用電火花加工沖裁模,也屬于配合加工法,其凹模刃口尺寸精度由電極精度來保證。也可以采用成形磨削加工,間隙的均勻性由工藝方法來保證 二、 尺寸計算方法: 參考《沖模設計手冊》第55頁第二節(jié)尺寸計算部分,采用級進沖裁出上圖零件,因為沖下的外輪廓部分和兩個內(nèi)孔都是廢料,零件留在條料上,所以沖長孔和落周邊廢料都應該視為沖孔工序。但在實際應用中,作為級進模,可將多個凸模視為一個封閉的大沖頭,由其所包圍的輪廓曲線沖出來的面域為零件還是廢料來確定是沖孔還是落料。可參考《模具技術手冊》的相關說明,因而常將后道工序視為落廢料或沖外形 對此工序而言,兩個矩形孔凹模與凸??煞珠_加工,然后為保證沖周邊廢料的凹模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)也能沖出合格的制件,應該以凹模為基準件,其標稱尺寸應接近或等于廢料孔的最小極限尺寸(制件的最大極限尺寸),然后配做凸模。凸模刃口的標稱尺寸比凹模小一個最小合理間隙。 凸模磨損后,刃口尺寸的變化有增大、減小、不變?nèi)N情況,應根據(jù)不同情況分別進行計算 1)磨損后凸模尺寸變小,設工件尺寸為A,則 Ap=(A+x) 2)磨損后凸模尺寸變大,設工件尺寸為B,則 Bp=(B—x) 3)磨損后凸模尺寸不變,按照制件標注尺寸不同分為 制件標注尺寸為C Cp=(C+0.5)± 制件標注尺寸為C Cp=(C—0.5)± 制件標注尺寸為C±時 Cp=C± 公式中Ap、Bp、Cp為凸模刃口尺寸(mm) 為凸模制造偏差(mm),=/4~/5 對下長孔C處尺寸0.5±0.02由圖示的6mm、下長孔的寬度0.71與尺寸2.35等共同保證的.可參照《沖模設計手冊》圖3-16關于連續(xù)模的尺寸標注 因為凸模磨損后尺寸1.7—2×(0.5±0.02)變小,0.5±0.02由窄邊2±0.02來保證,工件尺寸為0.7按照1)計算, =0.010由《沖模設計手冊》表3-11可查 Ad=(A+x)+Zmin =(0.7+1×0.010) +0 =0.71 該零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相應部分尺寸配制,保證雙面間隙尺寸值Zmin ~Zmax=0mm~0.014mm。 以下分別對15.2±0.1、2±0.02這兩個主要需滿足的精度展開計算,因為其他尺寸無公差要求,由《沖模設計手冊》表3-12工件公差與凹模公差對照表可查得 0.04 0.10 0.01 0.025 為達到±0.02尺寸IT8級的精度,且便于模具制造,采用在凹模刃口倒圓角的光潔沖裁方式,凸凹模間隙小于0.01~0.02mm,這樣不需要特殊的壓力機,能比較簡便的得到平滑的沖裁斷面.適用于塑性好的軟鋁、紫銅、低碳鋼等。 因為磨損后凸模尺寸變小,導致此沖孔件A的雙邊寬度將擴大,B的長度不變,參考《沖模設計手冊》圖3-14內(nèi)形尺寸的尺寸分類 設凹模刃壁帶有斜度15’,按表3-7第(6)欄計算, 工件2±0.02=2.02,=0.04 按照從表3-11選取0.010 需要同時滿足以下兩式: ①≤2Cmax-2Cmin =0.014-0 =0.014 ②≤-M’-(M’按已定h從表3-9選?。? 取凹模允許刃磨高度h=5, 凹模刃壁每側斜度為10’以便于落廢料, 由表3-9查得: M’=0.0275,N3=0.009 N6=0.012 則≤0.04-0.01-0.0275 =0.0025 凸模da=A-2Cmin-N4-N6 =2.02-0.036-0.012 =1.972 凹模Da=da+2Cmin =A-2Cmin-N4-N6+2Cmin N4按及從表3-11選取0.036 =2.02-0.036-0.012 =1.972 因此B的設計尺寸應為3.5-1.972=1.528 , db=1.528 Db=1.972 為保證懸出凸模的強度,經(jīng)強度校核可取,具體計算附后 15.2±0.1先通過切廢料確定以下底邊基準,因為該尺寸兩側刃磨量相等,以圖3-14的外形C類尺寸計算,需要先化為L±的形式 由表3-7凸凹模的尺寸計算第5欄有 按△從表3-11選取, △=0.2, =0.04, =△/4=0.05 D=d=L 凹模尺寸為D±/2 =15.2±0.05/2 =15.2±0.025 凸模配合尺寸為D±/2 =15.2±0.04/2 =15.2±0.02 在實際生產(chǎn)中,由于底邊廢料已經(jīng)被側刃切除,沖廢料凸、凹模3.5mm的長度尺寸可適當增大,由兩個導正銷精定位 3.沖壓力的計算 沖壓力是指在沖裁時,壓力機應具有的最小壓力,是選擇沖床噸位,進行模具強度、剛度校核依據(jù)。 1、沖裁力:使板料分離的力稱作沖裁力. 用平刃模具沖裁時,沖裁力F(N)可按下式進行計算:P沖=Ltσb 其中:P沖—沖裁力 L—沖裁件周邊長度 t—板料厚度 b—材料抗拉強度極限 由上圖知 L為2個孔的總周長與工件外輪廓線周長之和的3倍,一次沖三個 即L=(15.75×2+1.59+3.18+0.6×2+3.3×2+2∏×0.5+2∏×0.35)×3 =(43.77+5.338)×3 =143.33 沖孔力P =Ltσb =143.33×0.11×600 =9459.8N 2、 卸料力:把工件或廢料從凸模上卸下的力 Px=KxP沖 其中Kx—卸料力系數(shù) 由《沖壓工藝與模具設計》表2-2查得 料厚(mm) Kx Kt 紫銅、黃銅等 0.02~0.06 0.03~0.09 參考《沖模設計手冊》表3-15、3-16取Kx=0.06 Px=0.06×9459.8=567.6N 3、 推件力:將工件或廢料順著沖裁方向從凹模內(nèi)推出的力Pt=KtPn Kt—推件力系數(shù) n—卡留于凹模洞口內(nèi)的件數(shù),n=h\t h—查表 采用錐形出口無工件卡住,則Pt=0,不計算推件力。 4、總的沖壓力選擇 壓力機噸位時,沖壓力計算要根據(jù)沖模的具體結構考慮其計算方法。在級進沖模中,Pz——總的沖裁力即是壓力機在沖裁工序段需要提供的最小壓力. 采用彈性卸裝置和自然落料方式:Pz=P+Px+Pt=P+KxP+KtPn 所以完成沖廢料這一工步所需要的沖壓力 Pz=P+Px+Pt=P+KxP+KtPn =9459.8+567.6+0 =10027N=1.0027×10N 4.彎曲力的計算 回彈的計算:電刷片有3處彎曲,用計算法或查表法計算回彈量,都要已知道彎曲的圓角半徑,對于t>1mm較厚的板料,當工件對圓角半徑?jīng)]有要求時,可選取較小的圓角半徑,使其回彈最小.因此,如果工件圖上沒有標注圓角半徑時,在設計時應盡量取小值 電刷片的厚度是0.11mm,圓角半徑定為0.1mm,可以在Auto CAD中用三點定圓的方法,選取圓弧連接的兩條邊求得較小的圓角半徑 參考《沖模設計手冊》圖4-22,由《沖模設計應用實例》表3-2中性層位置因數(shù)與R/t比值的關系 垂直于纖維方向R=1t=0.11,=0.31;平行于纖維方向R=3t=0.33,=0.42 對V形件,由《沖模設計應用實例》表3-4,3-5 V形彎曲回彈值,表中所列鋼材品種有限,根據(jù)力學性能,以30CrMnSiA近似計算,彎曲角度為105°時,回彈角度為1°30′。 因為105°±2°對回彈的要求不高,故不再采取消除回彈的措施 自由彎曲力的計算F==0.6×1.3×2×0.11×600/(0.11+0.11)=51.48 K—安裝系數(shù),一般取1.3; B—料寬(mm),B=2mm; t—料厚(mm),t=0.11mm; r—彎曲半徑(mm),r=1mm; σb—材料的強度極限強度(Mpa); τ—材料的抗剪強度(MPa) 對于r>0.5t=0.5×0.11=0.055的彎曲件,零件變薄不嚴重且斷面畸變較輕,可以按照中性層長度等于毛坯長度的原則來計算: 毛坯長度 L= =9.7+5.5+[(180°-105°)/180°]×(0.11+0.11×0.31)×∏ =15.38mm 對兩個管腳的U形件部位,可采取兩次彎曲成形等方法消除回彈。參照《沖模設計手冊》圖4-13鈍角U形彎曲模的尺寸差,R=0.2 彎曲有色金屬時=+nt=0.10+0.11×0.05=0.1055mm --凸、凹模的單面間隙 --材料的最小厚度 t-材料的公稱厚度 n—因數(shù),其與彎曲件高度H和彎曲線長度B有關,查《沖模設計應用實例》表3-6因數(shù)n值有 n=0.05 彎曲件高度H/min >0.5~2,B≤2H 10 0.05 查《沖模設計應用實例》表3-5并且采用插值法,當R\t=0.2\0.11=1.82,U形彎曲回彈角為±1°,回彈量的計算可參考《沖模設計應用實例》圖3-23。參照《沖模設計手冊》圖4-13鈍角U形彎曲模的單面差值為x=tA=0.456×0.11=0.0502mm 式中x—凸模和凹模的單面偏差值 t-材料厚度(mm) A-系數(shù), 在AutoCAD中量得θ=41°由《沖模設計手冊》表4-20,A=0.456 1凸凹模的圓角半徑 凸模的圓角半徑rP應等于彎曲件內(nèi)側的圓角半徑r,但不能小于材料允許的最小曲半徑rmin。如果r壓縮包目錄 | 預覽區(qū) |
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