U型件彎曲模設(shè)計(健雄)
U型件彎曲模設(shè)計(健雄),彎曲,曲折,設(shè)計,健雄
中文題目:U型件彎曲模設(shè)計
畢業(yè)設(shè)計(論文)共 22 頁 圖紙共 4 張
完成日期 答辯日期
摘 要
本次設(shè)計的為U型彎曲模設(shè)計,經(jīng)過分析決定使用沖壓的方式進(jìn)行設(shè)計,通過計算設(shè)計出U型件的合理尺寸以及沖裁力、卸料力等計算確定壓力機(jī)的型號。再通過分析計算設(shè)計出所需要的模具,以此模具將所需要的U型件生產(chǎn)出來。
關(guān)鍵詞:沖壓;沖孔;落料
Ⅰ
目 錄
前 言 1
1 沖壓工藝設(shè)計 2
1.1 產(chǎn)品的工藝分析 2
1.1.1 產(chǎn)品簡介 2
1.1.2 材料的選取 2
1.2 工藝方案的選取 2
1.2.1 工藝方案的確定 2
2 彎曲工藝計算 4
2.1 排樣圖以及搭邊值的計算 4
2.1.1 排樣圖 4
2.1.2 搭邊值 4
2.2凸凹模刃口尺寸的計算 4
2.2.1 凸凹模刃口尺寸的計算 5
2.2.2落料力與沖孔力的計算 7
3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計選擇 7
3.1 選擇適合的模具結(jié)構(gòu) 7
3.1.1 復(fù)合模 7
3.1.2正裝與倒裝的選擇 7
3.2 工作零件的設(shè)計 8
3.2.1 凸模尺寸計算 8
3.2.2 凹模尺寸計算 8
4 沖壓設(shè)備的選用 9
4.1 沖壓設(shè)備簡介 9
4.2 壓力機(jī)的選擇 9
5 模具總圖及其工藝分析 10
5.1 模具結(jié)構(gòu)圖 10
5.1 螺紋孔和銷孔的放置 12
5.2 彈簧的選擇 12
5.3 模架的選擇 12
5.3.1 以導(dǎo)柱為裝配基準(zhǔn)的裝配 13
5.3.2 以導(dǎo)套為裝配基準(zhǔn)的裝配 13
5.4 總裝配 13
總 結(jié) 14
致 謝 15
附 錄 16
參考文獻(xiàn) 17
3
蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)
前 言
模具的歷史悠久,我國也很早會模具制造,可以追溯到夏商周時期,那時候人們就會制造青銅器滿足人們的生活需要,隨著工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步,到了現(xiàn)代,人們已經(jīng)可以通過模具大批量生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品。在生產(chǎn)生活中,塑料模具和冷沖模具占據(jù)了很大一部分比例。本次著重介紹一下冷沖模具及其應(yīng)用前景。
冷沖模是以塑料變形為理論基礎(chǔ),綜合了材料學(xué)、力學(xué)、機(jī)械設(shè)計等工藝的多學(xué)科的應(yīng)用,是一種使用性很強(qiáng)的學(xué)科。在科技高度發(fā)達(dá)的今天,冷沖模具發(fā)展與時俱進(jìn)。與生產(chǎn)生活緊緊貼合在一起,作為初學(xué)者的我們,要注重理論和實際相結(jié)合,不能死記參考書。應(yīng)該對冷沖進(jìn)行系統(tǒng)性的理解,慢慢滲透后再結(jié)合參考書上的表格公式對模具尺寸進(jìn)行計算,再對模具工藝進(jìn)行分析,直到自己慢慢搞懂,最后成為自己的知識才是我們的最終目標(biāo)。在這之前,我們已經(jīng)學(xué)過一些關(guān)于機(jī)械原理的一些東西,我們也得把之前學(xué)的機(jī)械知識牢牢掌握,了解機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ),我們才能更好的學(xué)習(xí)冷沖模具設(shè)計與制造。
在數(shù)字化與計算機(jī)高度發(fā)達(dá)的今天,UG、CAD等一些繪圖軟件我們也要熟練使用,軟件和理論的相結(jié)合,才會讓我們的學(xué)習(xí)更高效。
冷沖模具按照工藝的分類可分為拉伸模、彎曲模、成型模和沖裁模。按照工序組合分類可分為單一序模、復(fù)合模和級進(jìn)模。本次所設(shè)計的零件U型件彎曲模,彎曲模是指將毛坯或者半成品零件按照圖凹凸模形狀直接復(fù)制而成,而材料本身僅發(fā)生局部塑料變形的模具,例如脹形模、縮口模、擴(kuò)口模等。
近年來,隨著科技的不斷進(jìn)步,民眾需求的不斷提高,冷沖模的需求量也隨之上漲,例如浙江寧波和黃巖地區(qū)的模具之鄉(xiāng),廣東一些迅速發(fā)展起來的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè),都需要大量的模具專業(yè)的人才,模具工基本上都是供不應(yīng)求的,尤其是近年來沖壓模具工業(yè)更是以每年15%左右的增長速度迅速發(fā)展,國內(nèi)外更是緊缺模具專業(yè)的人才。我國機(jī)械制造業(yè)進(jìn)步很快,但相對于國外一些發(fā)達(dá)國家來說還是相對比較落后的。所以我們學(xué)好模具制造,于己于國都是一件好事。國外近年來發(fā)展的銑削加工,大大提高了工作效率。使得模具愈來愈向便捷化,智能化方向發(fā)展。
1 沖壓工藝設(shè)計
1.1 產(chǎn)品的工藝分析
1.1.1 產(chǎn)品簡介
如圖所示,本次設(shè)計的零件為一個彎曲件,是一個較為簡單的沖壓產(chǎn)品,但用途廣泛。
圖1-1 U型件草圖
1.1.2 材料的選取
由于U型件是較為簡單的彎曲件,經(jīng)過分析決定使用10號鋼來沖裁,因為10號鋼的含碳量比較低,容易發(fā)生彎折,塑性和韌性也很好,容易加工成型正火或冷加工后切削加工性能也不錯,與20號鋼相比較,20鋼含碳量較高,彎曲成U型容易發(fā)生斷裂,所以經(jīng)過比較選取10號鋼,10號鋼也完全滿足我的設(shè)計需求。
1.2 工藝方案的選取
1.2.1 工藝方案的確定
U型件為簡單的、對稱的零件,材料厚度為2厘米,可以一次彎曲成功,精度尺寸在實際加工中也能得到保證,適合大批量生產(chǎn),決定使用先先沖孔,然后彎曲,最后落料的方案進(jìn)行加工。
2 彎曲工藝計算
2.1 排樣圖以及搭邊值的計算
2.1.1 排樣圖
根據(jù)材料利用率的情況,設(shè)計了如圖2-1的排樣。
圖2-1 排樣圖
2.1.2 搭邊值
查參考書《冷沖模具設(shè)計與項目實踐》最小搭邊值表可知數(shù)據(jù),通過計算得出搭邊值。
2.2凸凹模刃口尺寸的計算
凸凹模刃口尺寸的公差查參考書《冷沖模具設(shè)計與項目實踐》表2-7 規(guī)則形狀沖裁時凸、凹模刃口的制造公差。
沖裁件凸凹模刃口尺寸的公差帶的關(guān)系在如上所述的參考書58頁,根據(jù)刃口尺寸的計算公式可得:
落料 Dd=(Dmax-xΔ)0+δd
沖孔 Dd=(dmin+xΔ)0-δp
式中Dd、Dp ——落料凹、凸模的刃口尺寸(mm)
dp、dd——沖孔凸、凹模刃口尺寸(mm)
Dmax——落料的最大尺寸(mm)
dmin——沖孔的最小尺寸(mm)
Δ——沖裁件的公差(mm,如果沖裁件是任意尺寸,按IT14級精度處理)
Zmin——最小間隙(mm)
δp、δd——凸凹模的刃口公差(mm)
x——磨損系數(shù),x值在0.5~1之間,它與沖裁件的精度有關(guān),可按下列關(guān)系選擇:
沖裁件精度較高(IT10)時:x=1;
沖裁件精度一般(IT11~I(xiàn)T13)時:x=0.75;
沖裁件精度較低(IT14以下)時:x=0.5。
2.2.1 凸凹模刃口尺寸的計算
圖2-2 凸模
圖2-3 凹模
2.2.2落料力與沖孔力的計算
查參考書《冷沖模具設(shè)計與項目實踐》可知Zmin=0.246,Zmax=0.360那么Zmax=0.36-0.246=0.114。沖裁力:落料F落=L落×t×τ=2.02×0.5×412=416.12(N)≈0.4(KN)
卸料力: F×=K×F落料=0.016(KN)
推件力: FT=n×KT×F孔=2×0.05×1.3=0.13(KN)
確定刃口尺寸公差查參考書《冷沖模具設(shè)計與項目實踐》得凹凸模制造公差為δp=0.02mm,δd=0.03mm。數(shù)據(jù)代入得
沖孔力:F沖=F= Ltτ
=3.28×0.5×412
=675.68(N)
≈0.7(KN)
推件力:FT=nKTF沖
=2×0.05×1.3KN
=0.13KN
總沖壓力為:
推件力+沖孔力=F∑=FT+F沖=0.7+0.13≈0.83K
3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計選擇
3.1 選擇適合的模具結(jié)構(gòu)
3.1.1 復(fù)合模
由于本次所做零件尺寸不大且為彎曲件,所以采用復(fù)合模進(jìn)行生產(chǎn)。而且復(fù)合模的精度高,可以大批量生產(chǎn),而且余下的廢料還可以繼續(xù)生產(chǎn)。復(fù)合模還可以在同一工位同時完成兩道及兩道以上的工序。復(fù)合模最主要的特征就是:至少有一個具有雙重作用的工作零件,就是凸凹模。相比較于級進(jìn)模與單工序模,U型件更適合用復(fù)合模進(jìn)行批量生產(chǎn)。
3.1.2正裝與倒裝的選擇
正裝式復(fù)合模較為容易生產(chǎn)出平直度較高的沖裁件,而且由于彈性頂件和彈性卸料裝置的作用,容易使沖件嵌入邊料中,這樣就容易影響生產(chǎn)率。倒裝適合沖裁材料較硬或者厚度大于0.3毫米的、孔邊距較大的零件,本次所設(shè)計的零件厚度為2毫米,中間有個圓孔。完全適合用倒裝進(jìn)行沖壓,而且倒裝模省去了頂出裝置,結(jié)構(gòu)就比正裝簡單了,綜上優(yōu)點(diǎn),本次決定使用倒裝進(jìn)行沖壓設(shè)計。
3.2 工作零件的設(shè)計
3.2.1 凸模尺寸計算
凸模結(jié)構(gòu)的形式由多方面決定的,所以生產(chǎn)生活中凸模的結(jié)構(gòu)形式很多。例如圓形凸模。半圓形凸模等。凸模長度的計算:
當(dāng)采用彈性卸料時,凸模長度計算為:L=h1+h2+h3+h
當(dāng)采用固定卸料時,凸模長度計算為:L=h1+h2+ha
其中L是凸模長度,h1凸模固定板厚度,h2卸料板厚度,h3導(dǎo)料板厚度,ha彈性元件的安裝高度,h是附加長度。
3.2.2 凹模尺寸計算
凹模刃口結(jié)構(gòu)形式常用的有兩種,一是直壁型,二是錐形。凹模板的厚度不得小于15mm厚度可根據(jù)公式H=KS2(≥15mm)。其中H是凹模板的厚度;S2是凹模寬度方向刃口最大距離;K板料厚度的影響系數(shù)。系數(shù)K值查參考書《沖壓模具設(shè)計與項目實踐》可知
4 沖壓設(shè)備的選用
4.1 沖壓設(shè)備簡介
沖壓設(shè)備是模具的動力機(jī)構(gòu),是沖壓工藝方案的制定和模具設(shè)計的重要依據(jù)。
壓力機(jī)一般有機(jī)械壓力機(jī)、液壓機(jī)等
查參考書《冷沖模具設(shè)計與項目實踐》可知模具設(shè)計與壓力機(jī)的參數(shù)為:
公稱壓力:100KN
滑塊行程:45mm
最大閉合高度:145mm
閉合高度調(diào)節(jié)量:35mm
工作臺尺寸:200mm×310mm
工作臺板厚度:30mm
模柄孔尺寸:32mm×55mm
工作臺尺寸:130mm×200mm
4.2 壓力機(jī)的選擇
沖壓模具是靠壓力機(jī)驅(qū)動而進(jìn)行工作的,所以必須模具設(shè)計必須與壓力機(jī)的參數(shù)相匹配。
壓力機(jī)參數(shù)的選擇:根據(jù)生產(chǎn)批量,零件的尺寸等進(jìn)行選擇合適的壓力機(jī),壓力機(jī)的類型可查參考書《冷沖模具設(shè)計與項目實踐》進(jìn)行選擇,經(jīng)過零件大小和生產(chǎn)批量的綜合對比,我選擇多工位自動壓力機(jī)。因為它不僅適合各種沖裁工序,而且效率高,不會出現(xiàn)半成品堆積問題。
壓力機(jī)規(guī)格的選擇:對于(沖裁、淺彎曲、淺拉伸等)施力小的工序根據(jù)公式P≥(1.1~1.3)FΣ,對于(深彎曲、深拉深等)施力較大的工序可根據(jù)公式P≥(1.6~2)FΣ,其中P是壓力機(jī)的公稱壓力,F(xiàn)Σ是總沖壓力。
5 模具總圖及其工藝分析
5.1 模具結(jié)構(gòu)圖
如圖5-1所示此圖為主視圖,5-2,5-3分別為俯視圖和左視圖
此套模具為級進(jìn)模,依靠調(diào)緊螺旋進(jìn)行向下運(yùn)動進(jìn)行彎曲件的沖裁。依靠彈簧進(jìn)行復(fù)位,凹模位于上模座的上面,依靠螺釘進(jìn)行固定。凸模依靠階梯固定在上模座上面。工作時以定位銷和導(dǎo)料板進(jìn)行定位,上模部分進(jìn)行下壓凸模沖裁條料板,彎曲是凸模進(jìn)行下壓彎曲件在彎曲作用墊和凸模的作用下彎曲、并且回彈。到凸模時落料,制片下落。
圖5-1 模具圖主視圖
圖5-2 模具俯視圖
圖5-3 模具左視圖
5.1 螺紋孔和銷孔的放置
螺紋孔以及銷孔的布置要合理,不然會影響模具的使用壽命。下表為螺孔和銷孔的最小布置尺寸。
表5-4 螺孔、銷控的最小布置尺寸
簡圖
螺釘孔
M61
M8
M10
M12
M16
M20
M24
A
淬火
10
12
14
16
20
25
30
不淬火
8
10
11
13
16
20
25
B
淬火
7
8
9
10
12
13
17
C
淬火
5
不淬火
3
銷釘孔
?4
?6
?8
?10
?12
?16
?20
D
淬火
7
9
11
12
15
16
20
不淬火
4
46
7
8
10
13
16
5.2 彈簧的選擇
沖模常用的卸料彈簧有圓柱螺旋壓縮彈簧和蝶形彈簧兩種。圓柱螺旋壓縮彈簧的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、而且制造容易、利用率也高。而蝶形彈簧的優(yōu)點(diǎn)是適用于重型機(jī)械,例如飛機(jī)、大炮等武器中。本次設(shè)計的為小零件,所以選擇使用圓柱螺旋壓縮彈簧。
5.3 模架的選擇
模架的裝配方式有兩種一種是以導(dǎo)柱為裝配基準(zhǔn),另一種是以導(dǎo)套為裝配基準(zhǔn),兩種裝配方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。
5.3.1 以導(dǎo)柱為裝配基準(zhǔn)的裝配
以導(dǎo)套為裝配基準(zhǔn)進(jìn)行裝配時,需要先把導(dǎo)柱壓入,再以導(dǎo)柱為基準(zhǔn)壓入導(dǎo)套。
5.3.2 以導(dǎo)套為裝配基準(zhǔn)的裝配
在以導(dǎo)套為基準(zhǔn)進(jìn)行裝配時,先將導(dǎo)柱和導(dǎo)套進(jìn)行配合,然后壓入導(dǎo)套,以導(dǎo)套為基準(zhǔn)壓入導(dǎo)柱。
5.4 總裝配
(1)裝配基準(zhǔn)件。固定下模凹模
(2)裝配凹模并固定。
(3)裝配導(dǎo)料板。
(4)安裝卸料板
(5)安裝上模的彈性卸料板。
總 結(jié)
經(jīng)過緊張的幾周忙碌,在自己的辛勞和老師同學(xué)的提示,畢業(yè)論文終于完成了。
在設(shè)計過程中,反復(fù)查閱了以前的學(xué)的一些書,像《機(jī)械加工基礎(chǔ)》、《冷沖模具設(shè)計與項目實踐》等,在老師的指導(dǎo)下,一步步完成了設(shè)計。加深了對沖壓模具這塊的認(rèn)知,加深了對模具各部件的認(rèn)識,而UG、CAD等制圖軟件的應(yīng)用越來越普及,這方面在設(shè)計過程中充分的體會到了。還有對零件工藝性的分析和凸凹模尺寸的計算,以前我這方面的學(xué)的很薄弱,平時就是濫竽充數(shù),通過這次畢業(yè)設(shè)計,我把這部分薄弱項給補(bǔ)全了。
這次畢業(yè)設(shè)計就是在理論與以后的工作中架起了一座橋梁,所以很重視。在這次畢業(yè)設(shè)計中,也深深體會到“凡事必躬親”很多知識的不牢固,只有通過實踐才知道。這對我們以后的生活和工作具有莫大的幫助。
在此設(shè)計中還有許多的不足和問題,希望老師給予指導(dǎo)和糾正。
致 謝
經(jīng)過緊張的忙碌之后,我的沖壓模具設(shè)計終于完成了,在此過程中,我遇到了很多棘手的問題,還好有我們專業(yè)老師老師的幫助和自己的認(rèn)真仔細(xì),克服了一個個困難,順利完成了畢業(yè)論文。也要感謝之前教我們CAD的老師,如果沒有他們所教的CAD知識,不會那么熟練運(yùn)用CAD軟件,也就不會那么快完成設(shè)計了。做了這份設(shè)計,也讓我加深了對專業(yè)的認(rèn)知和對知識的鞏固。也要感謝舍友在平時我遇到難題時的提點(diǎn)和幫助,在此由衷感謝大家。
附 錄
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