ZL50裝載機(jī)總體及工作裝置設(shè)計(jì)
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課 程 設(shè) 計(jì)
班級(jí)：1006091
學(xué)號(hào)：100609134
姓名：徐露絲
工件名稱：沖孔件
工作簡(jiǎn)圖：如圖所示
生產(chǎn)批量：大批量
材料：Q235
材料厚度：1.2mm
1. 沖壓件工藝性分析
此工件只有落料和沖孔兩個(gè)工序。材料為Q235鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，有四個(gè)φ10的孔和四個(gè)φ20的圓角；孔與孔，孔與邊緣之間的距離也滿足要求。工件尺寸全部為極限偏差，尺寸精度比較低，普通沖裁完全能滿足要求。
2．沖裁工藝方案確定
該工件包括落料，沖孔兩個(gè)基本工序
方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：落料——沖孔復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三：沖孔——落料級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)摸生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率比較高，模具強(qiáng)度較差，制造難度大操作不方便。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。
3．主要設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）排樣方式的確定及其計(jì)算
設(shè)計(jì)級(jí)進(jìn)模，首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。方形的形狀用于直排時(shí)材料利用率低，應(yīng)采用直排，如圖所示，可顯著地減少?gòu)U料。
搭邊值確定
查表2.5.2，搭邊值 a= 1.5mm a1=1.2mm
取 a=1.8mm a1=1.5mm
條料寬度確定
條料寬度
B=Dmax+2a
式中 D=110mm a=1.8mm
……..
代入上式得
B=113.6mm
步距S=50+1.5=51.5mm, 沖裁件面積A=(110×50-5^2π)=5425,一個(gè)步距的材料利用率為A/BS=94%.
（2）沖壓力的計(jì)算
該模具采用級(jí)進(jìn)模，擬選擇彈性卸料，下出件。
沖裁力F=KLtτb=1.3×(120+60π)×1.2×300=144331
卸料力Fx=KxF=0.05×144331=7216
推件力Ft=nKtF=6×0.55×144331=476292 , (n=710/B=6)
沖壓工藝總力Fz=F+Fx+Ft=627839
(3)壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算
計(jì)算壓力中心時(shí)，先畫(huà)出凸模型圖，如圖所示，在圖中將xOy坐標(biāo)系建立在圖示的對(duì)稱中心線上，將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成L1~L10共10組基本線段，用解析法求得該模具的壓力中心：
基本要素長(zhǎng)度 各基本要素壓力中心的坐標(biāo)值
X Y
L1=15.7 -50 20
L2=90 0 25
L3=15.7 50 20
L4=30 55 0
L5=15.7 50 -20
L6=90 0 -25
L7=15.7 -50 -20
L8=30 -55 0
L9=31.4 45 -51.5
L10=31.4 -45 -51.5
L11=31.4 45 -81.5
L12=31.4 -45 -81.5
合計(jì)=805 0 -226
由上述計(jì)算結(jié)果可以看出，該工件沖裁力不大，壓力中心偏移坐標(biāo)原點(diǎn)O較小，為了便于模具的加工和裝配，模具中心仍選在坐標(biāo)原點(diǎn)O。
(4)工件零件刃口尺寸計(jì)算
在確定工作零件刃口尺寸計(jì)算方法之前,首先要考慮工作零件的加工方法及模具裝配方法.結(jié)合該模具的特點(diǎn),工作零件的形狀相對(duì)較簡(jiǎn)單,適合采用線切割機(jī)床分別加工落料凸模,凹模,凸模固定板以及卸料們板,這種加工方法可以保證這些零件各個(gè)孔的同軸度,使裝配工作簡(jiǎn)化.因此工作零件刃口尺寸計(jì)算就按分開(kāi)加工的方法來(lái)計(jì)算,具體見(jiàn)表8.2.3所示.
尺寸及分類
尺寸轉(zhuǎn)換
計(jì)算公式
結(jié)果
備注
落料
R10
R10
R=(Rmax-X△)
R =(RA-Zmin/2)
R=9.82
R=9.76
查表2.3.3得,沖裁雙面間隙Zmax=0.180,Zmin=0.126.模具按IT8級(jí)制造.校核滿足＆+＆<=(Z-Z)
磨損系數(shù)X=0.5
50
50
D=(Dmax-X△)
D=(DA-Zmin)
D=49.82
D=49.69
110
110
D=109.74 D=109.61
沖孔
φ10
φ10
d=(d+X△)
d=(d+Z)
d=10.18
d=10.24
孔心距
90
900.07
L=L△/8
L=900.018
φ30
φ300.05
L=300.013
（5）卸料橡膠的設(shè)計(jì)
卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算見(jiàn)表8.2.4.選用的4塊橡膠板的厚度務(wù)必一致，不然會(huì)造成受力不均勻，產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。
項(xiàng)目
公式
結(jié)果
備注
卸料板工作行程h
h= h+t+ h
4.2mm
h為凸模凹進(jìn)卸料板的高度mm
h為凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度mm
橡膠工作行程H
H= h+ h
9.2mm
h為凸模修磨量，取mm
橡膠自由高度H
H=4 H
36.8mm
取H為 H的25%
橡膠的預(yù)壓縮量H
H=15% H
5.52mm
一般H=(10%~15%) H
每個(gè)橡膠承受的載荷F
F=F/4
1111.5N
選用4 個(gè)圓筒形橡膠
橡膠的外徑D
D=(d+1.27( F/p))
68mm
D為圓筒形橡膠的內(nèi)徑，取d=13mm;p=0.5Mpa
校核橡膠自由高度H
0.5≤H/D=0.54≤1.5
滿足要求
橡膠的安裝高度H
H= H_ H
31mm
4.模具總體設(shè)計(jì)
（1）模具類型的選擇
由沖壓工藝分析可知，采用級(jí)進(jìn)沖壓，所以模具類型為級(jí)進(jìn)模。
（2）定位方式的選擇
因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)板，無(wú)側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進(jìn)步距采用擋料銷初定距，導(dǎo)正銷精定距。而第一件的沖壓位置因?yàn)闂l料長(zhǎng)度有一定余量，可以靠操作工目測(cè)來(lái)定。
(3)卸料、出件方式的選擇
因?yàn)楣ぜ虾駷?.2mm，相對(duì)較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料。又因?yàn)槭羌?jí)進(jìn)模生產(chǎn)，所以采用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。
（4）導(dǎo)向方式的選擇
為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該級(jí)進(jìn)模具采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。
5.主要零部件設(shè)計(jì)
（1）工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
①落料凸模
結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計(jì)成直通式，采用線切割機(jī)床加工，2個(gè)M8螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按H6/m5。其凸?？傞L(zhǎng)L可按公式2.9.2計(jì)算：
凸模固定板h=（0.6~0.8）H=12~16mm，取16mm。
卸料板h=10~12mm，取12mm
材料厚度t=1.2mm
增加厚度h=10~20mm，取15mm
L=h+h+t+h=16+12+1.2+15=44mm
具體結(jié)構(gòu)可參見(jiàn)圖8.2.4a所示。
②沖孔凸模
因?yàn)樗鶝_的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模，所以沖孔凸模采用臺(tái)階式，一方面加工簡(jiǎn)單，另一方面又便于裝配與更換。其中沖φ10孔的凸模結(jié)構(gòu)如圖所示：
③凹模
凹模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎们懈顧C(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按公式2.9.3，2.9.4計(jì)算:
凹模厚度 H=kb=0.18×110=19.9mm，取20mm
凹模壁厚 c=（1.5~2）H=30~40mm 取40mm
取凹模厚度 H=20mm ， 凹模壁厚c=40mm
凹模寬度 B=50+2c=130mm
凹模長(zhǎng)度 A=110+2C=110+80=190mm
凹模輪廓尺寸為190mm×130mm×20mm,
結(jié)構(gòu)如圖所示：
（2）定位零件的設(shè)計(jì)
落料凸模下部設(shè)置四個(gè)導(dǎo)正銷，分別借用工件上φ10mm的四個(gè)孔。φ10mm導(dǎo)正孔的導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)如圖所示。導(dǎo)正銷在卸料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正，考慮銷和裝配后卸料板下平面超出凸模前端1mm，所以導(dǎo)正銷直線部分的長(zhǎng)度為1.8mm。導(dǎo)正銷采用H7/r6安裝在落料凸模端面，導(dǎo)正銷導(dǎo)正部分與導(dǎo)正孔采用H7/r6配合。
固定擋料銷 標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的固定擋料銷如下圖，
導(dǎo)正銷：
（3）導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)
導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模齊平，導(dǎo)料板與條料之間的間隙取1 mm，這樣就可確定了導(dǎo)料板的寬度，導(dǎo)料板的厚度按表2.9.7選擇8mm。導(dǎo)料板采用45鋼制作，熱處理硬度為40~45HRC，用螺釘和銷釘固定在凹模上，導(dǎo)料板的進(jìn)料端安裝有承料板。
（4）卸料部件的設(shè)計(jì)
①卸料板的設(shè)計(jì)
卸料板的周界尺寸與凹模尺寸相同，厚度為14mm。
卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40~45HRC。
②卸料螺釘?shù)倪x用
卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘，公稱直徑為12mm，螺紋部分為M10×10mm。卸料釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模端面1mm，有誤差時(shí)通過(guò)在螺釘與卸料板之間安裝墊片來(lái)調(diào)整。
（5）模架及其他領(lǐng)部件設(shè)計(jì)
該模具采用中間導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具中間位置，沖壓時(shí)可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。導(dǎo)柱d/mm×L/mm分別為φ28×150，φ32×150；導(dǎo)套d/mm×L/mm×D/mm分別為φ28×100×38，φ32×100×38。
上模座厚度H取40mm，上模墊板厚度H取10mm，固定板厚度H
取16mm，下模座厚度H取45mm，，那么，該模具的閉合高度：
H= H+ H+L+H+ H-h
=40+10+44+20+45-2mm
=157mm
式中：L——凸模長(zhǎng)度，L=44mm
H——凹模厚度，H=20mm
h——凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度， h=2mm。
可見(jiàn)該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J23-25的最大裝模高度（220mm），可以使用。