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文檔簡介
青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 1 目 錄 前言 . 1 第一章工藝分析 . 2 第二章工藝方案的確定 . 2 第三章 毛坯尺寸計(jì)算 . 2 第四章 落料沖孔級進(jìn)模 . 3 4 1 排樣設(shè)計(jì)和裁板方案 . 3 4 2 沖壓力的計(jì)算 . 5 4 3 沖孔落料級進(jìn)模工作零件刃口尺寸計(jì)算 . 5 4.3.1 落料凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 . 5 4.3.2 沖孔凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 . 9 4.3.3 孔邊距 . 11 4.3.4 工作零件結(jié)構(gòu)尺寸 . 11 4.3.5 其他模具零件結(jié)構(gòu)尺寸 . 12 4.3.6 凸模的強(qiáng)度校核: . 13 4.3.7 沖床的選用 . 13 4.3.8 沖裁工藝設(shè)計(jì) . 13 第五章 彎曲單工序模 . 15 5 1 工藝分析 . 15 5 2 彎曲工藝力的計(jì)算 . 16 5 2 1 較正彎曲力的計(jì)算 . 16 5.2.2 頂件力和壓料力的計(jì)算 . 16 5.2.3 彎曲設(shè)備標(biāo)稱壓力的選擇 . 16 5.2.4 彎曲件的回彈及防止措施 . 17 5.2.4.1 影響回彈的因素: . 17 5.2.4.2 減小回彈量的措施 . 14 5.2.5 彎曲凸凹模設(shè)計(jì) . 17 5.2.5.1 彎曲凸模與凹模之間的間隙 . 17 5.2.5.2 工作部分尺寸計(jì)算 . 17 5.2.6 彎曲凸、凹模的結(jié)構(gòu)尺寸 . 18 5.2.7 彎曲模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn) . 19 第六章翻邊、彎曲復(fù)合模的設(shè)計(jì) . 22 6.1 工藝分析 . 22 6.2 翻邊力與彎曲力的計(jì)算及沖壓設(shè)備的選擇 . 22 6.3 工作零件刃口尺寸計(jì)算 . 23 6.3.1 翻邊的凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 . 23 6.3.2 彎曲的凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 . 23 6.3.3 凸、凹模的結(jié)構(gòu)尺寸 . 23 6.4 復(fù)合模的特點(diǎn)、種類及選用 . 24 6.4.1 復(fù)合模的特點(diǎn) . 24 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 2 6.4.2 選擇復(fù)合模的原則 . 25 6.4.3 復(fù)合模的設(shè)計(jì)特點(diǎn) . 25 第七章 模具壽命及維護(hù) . 27 7.1 模具失效方式與原 因 . 27 7.1.1 模具失效方式 . 27 7.1.2 模具失效的原因 . 28 7.1.3 提高模具壽命的措施 . 28 7.1.3.1 擬定合理的沖壓工藝 . 28 7.1.3.2 設(shè)計(jì)合理的模具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù) . 29 7.1.3.3 合理選擇模具材料 . 29 7.1.3.4 改善模具的熱處理工藝 . 29 7.1.3.5 完善模具加工工藝 . 29 7.1.3.6 正確使用、維護(hù)和保管模具 . 29 結(jié) 論 . 30 謝 辭 . 31 參考文獻(xiàn) . 32 鎖芯本體模具設(shè)計(jì) 前言 本部分就是設(shè)計(jì)出幾套模具把鎖芯本體做出來,在設(shè)計(jì)的過程中參考 了大量書籍,如相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)資料還有前人的研究成果,向老師進(jìn)行大量咨詢。并根據(jù)自己的知識(shí)能力對其進(jìn)行了一些改進(jìn)。幾套模具的三維視圖是用 Solidworks 造型工具完成的,二維圖是用 Caxa 完成的。 設(shè)計(jì)的過程是先工藝分析,然后是提出工藝方案及確定,根據(jù)方案一步一步設(shè)計(jì)出各凸模、凹模及根據(jù)要求選用的其他工作零件,零件的設(shè)計(jì)過程按照沖壓模具設(shè)計(jì)的相關(guān)要求來完成,即經(jīng)過工藝分析,工藝方案確定,排樣,沖裁力的計(jì)算,凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算等等。 做設(shè)計(jì)之前需要現(xiàn)有一定的感性認(rèn)識(shí),即對整個(gè)設(shè)計(jì)過程要有總 體上的把握。為此需要向老師借用一些沖壓模具模型以及到工廠進(jìn)行實(shí)地的參觀考察,了解模具的工作過程及結(jié)構(gòu)。重點(diǎn)是工藝方案的確定和凸模、凹模的計(jì)算,畢業(yè)設(shè)計(jì)是走出校門前的最后一個(gè)關(guān)卡,是走向社會(huì)前的一個(gè)非常重要的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。進(jìn)入社會(huì)之后,考慮問題時(shí)不僅僅要考青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 3 慮設(shè)計(jì)本身的優(yōu)劣,還應(yīng)該考慮到單位的研發(fā)、制造水平,制造的成本,市場前景等等各個(gè)方面,單純的學(xué)生式思維已經(jīng)不能滿足今后工作的需要,因此,實(shí)地的考察是至關(guān)重要的。下面就按照步驟逐條進(jìn)行介紹。 第一章 工藝分析 該工件材料為 LF21 Y2、形狀簡單,尺寸 較小,厚度適中,大批量生產(chǎn),屬普通沖壓件,在進(jìn)行沖壓工藝設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn): 1 加工過程中的定位要注意。 2 該工件有兩個(gè)彎曲,慎重選擇工藝路線,控制回彈。 3 7 的小孔翻邊,在設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)注意。 4 有一定的批量,應(yīng)重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇,保證一定的壽命。 5 該工件需幾套模具方能完成。 6 尺寸精度:零件圖上所有未注公差的尺寸,屬自由尺寸,可按 IT9 級確定工件尺寸的公差。查公差表可得各尺寸公差為: 零件外形: 00.07475 00.0251 00.0252 00.0251.5 00.0186.5R 00.0369.89 00.05226.1 00.05228.1 00.01252R 00.06234.1 00.07457.5 零件內(nèi)形: 0.01504.87 0.03606.84 0.043012.1 0.052023 0.02502.05 0.0304 0.0306 0.062035.6 0.02502 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 4 孔心距: 6 0.015 17 0.0215 25.5 0.026 第二章 工藝 方案的確定 根據(jù)工藝性分析,其工序有落料、沖孔、彎曲、翻邊四種,按其先后順序組合,可得以下三種方案: a) 落料沖孔復(fù)合模 邊彎曲翻邊、中彎曲復(fù)合模。 b) 落料單工序模沖孔、翻邊復(fù)合模邊彎曲中彎曲。 c) 落料、沖孔級進(jìn)模邊彎曲單工序模孔翻邊、中彎曲復(fù)合模。 方案 1由于工件尺寸較小,落料、沖孔復(fù)合模不宜采用。 方案 2 單工序模生產(chǎn)效率低,由于此制件生產(chǎn)批量較 大,并且尺寸又較小,故不宜采用。 方案 3即解決了 2中生產(chǎn)效率的問題,又解決了 1 中尺寸較小的問題。根據(jù)工件的形狀,進(jìn)行分析,先孔翻邊,邊彎曲就不好定位,應(yīng)先邊彎曲,由于中彎曲也可用翻邊完成,可和小孔翻邊一塊加工,應(yīng)采用此方案。 第三章 毛坯尺寸計(jì)算 經(jīng)測量總長度 L=75mm,根據(jù)彎曲件展開長度計(jì)算公式得: 1. 1L、2L可看作 L 形件進(jìn)行計(jì)算。 由 公式 L=1 1 1abs 1L 27.5+9-1.92=34.58mm 2L 26.5+9-1.92=33.58mm 其他都可按 U形件進(jìn)行計(jì)算。 由公式 L=1 1 1 1a b c s可得: 3L 14+8+8-3.90=26.1mm 4L 14+9+9-3.90=28.1mm 5L 14+12+12-3.90=34.1mm 6L4L-8-8=12.1mm 1s彎曲件展開長度補(bǔ)償值 2.翻邊前小孔的尺寸計(jì)算 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 5 1D D-2(H-0.43r-0.72t) 9-2(3-0.43 0.5-0.72 1) 4.87mm D翻邊后孔的尺寸 H翻邊高度 r翻邊圓角半徑 t板材厚度 第四章 落料沖孔級進(jìn)模 4 1 排樣設(shè)計(jì)和裁板方案 查表得:兩工件間的搭邊: a=1.5mm 工件邊緣搭邊:1a=2.0mm 步距為: 35.6mm 采用有側(cè)刃定距的條料寬度: b= 02D a ne = 01 .5D a n e(取有側(cè)刃的搭邊 0.75aa ) = 07 5 1 . 5 1 . 5 1 2 = 079.25mm(取寬度 80mm) D沖裁件垂直于送料方向的尺寸,單位為 mm a 側(cè)刃的搭邊尺寸 n側(cè)刃的數(shù)量 e側(cè)刃沖切的條料寬度,通常取 e1.5 2.5mm,薄料取小值,厚料取大值 Z條料與側(cè)面導(dǎo)料板間的間隙值,單位為 mm 導(dǎo)料板間距離: B b+z 80mm 1b b-e 80-2 78mm 確定后 排樣如圖: 板料尺寸,選用 1200 2000 1.0mm 的板材。 裁板方案有縱裁和橫裁兩種,比較兩種青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 6 方案,選用其中材料利用率高的一種。 縱裁時(shí),每張板料裁成條料數(shù): 1n 200080條 25 條 每塊條料沖制的制件數(shù): 2n 1200 135.6個(gè) 33 個(gè)(余 25.2mm) 每張板料沖制制件數(shù) n12nn=25 33 個(gè) 825 個(gè) 材料利用率: 8 2 5 1 7 5 4 .5 8 51 2 0 0 2 0 0 0 100% 60.3% 橫裁時(shí),每 張板料裁成條料數(shù): 1n 120080條 15 條 每塊條料沖制制件數(shù): 2n 2000 135.6個(gè) 56 個(gè)(余 5.4mm) 每張板料沖制制件數(shù): n 12nn 15 56 840 個(gè) 材料利用率: 8 4 0 1 7 5 4 .5 8 51 2 0 0 2 0 0 0 100% 61.4% 由上述計(jì)算結(jié)果可知,應(yīng)采用材料利用率高的橫裁。 4 2 沖壓力的計(jì)算 落料力: F落 KLtb KLt0.8b 1.3 1.0 120 211.133 32.94KN 沖孔力: F沖 KLtb KLt0.8b 1.3 ( 2 1D+20+102.52) 1 120 21.5KN 側(cè)沖壓力: F測 KLtb KLt0.8b 1.3 39.6 1 120 6.18KN 卸料力:查表 2-9取1K 0.06 F卸1KF落 0.06 32.94 1.98KN 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 7 推件力:查表 2-9取2K 0.06 凹模型口直臂高度 h 6 則 n h/t 6/1 6 F推 n2KF沖 6 0.06 21.5 7.74KN 由于采用彈性卸料裝置和下出料方式,所以總沖裁力為: F總 F落+F沖+F卸+ F推+F測 70.4KN L沖裁件周邊長度,單位為 mm b材料抗切強(qiáng)度,單位為 mm K系數(shù),一般取 K 1.3 1K、2K卸料力、推件力系數(shù),可見表 2-9 n同時(shí)梗塞在凹模內(nèi)的工件(或廢料數(shù)) n h/t 4 3 沖孔落料級進(jìn)模工 作零件刃口尺寸計(jì)算 4.3.1 落料凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 1根據(jù)沖孔和落料的特點(diǎn) 落料件的尺寸決定于凹模尺寸,故落料模以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn),先確定凹模的刃口尺寸,再按間隙值確定凸模的刃口尺寸;沖孔時(shí)孔徑的尺寸決定于凸模尺寸,故沖孔模以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn),先決定凸模的刃口尺寸,再按間隙確定凹模的刃口尺寸。 2考慮凸、凹模的磨損 凸、凹模在沖裁過程中有磨損,凸模刃口尺寸磨損使沖孔尺寸減小,凹模刃口尺寸磨損則使落料尺寸增大。為了保證沖裁件的尺寸精度要求,并盡可能提高模具的使用壽命 ,設(shè)計(jì)落料模時(shí),凹模刃口的基本尺寸應(yīng)取落料件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸;設(shè)計(jì)沖孔模時(shí),凸模刃口的基本尺寸應(yīng)取工件孔尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。這樣就能保證凸、凹模磨損到一定程度后仍能沖裁出合格的工件。不論落料還是沖孔,凸、青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 8 凹模間隙都應(yīng)取用合理間隙范圍內(nèi)的最小值。 3刃口制造精度與工件精度的關(guān)系 凸、凹刃口尺寸精度的選擇應(yīng)以能保證工件的精度要求為準(zhǔn),保證合理的凸、凹模間隙值,保證模具的一定使用壽命。模具刃口制造精度與沖裁件精度的對應(yīng)關(guān)系見表 2-5。一般情況下,也可按工件公差的 1/31/4 選取。對于圓形凸 、凹模,由于制造容易,精度易保證,制造公差可按 IT6IT7 級選取。 從表 2-2可查出間隙范圍為( 10%-14%),則minZ 0.1mm,maxZ 0.14mm, maxZ-minZ 0.04mm. minZ最小雙面合理間隙 maxZ最大雙面合理間隙 從表 2-6查出尺寸 R6.5、 4.87 的 K 0.75. 尺寸: 75、 1、 2、 1.5、 9.89、 26.1、 28.1、 34.1、 57.5、 6.84、 12.1、 23、 2.05、4、 6、 17、 25.5 的 K 1. 查表 2-5沖裁件精度等級為 IT9 級,取模具刃口制造精度為 IT7 級。 尺寸 75mm,公差值 0.074mm,落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 選取,則pTdT /4 0.018mm,pT+dTmaxZ-minZ則: dD 0 dTDK= 0 . 0 1 807 5 1 0 . 0 7 4 = 0.018074.926 pD= 0m in pd TDZ= 00 .0 1 87 4 .9 2 6 0 .1 = 00.01874.826 dD落料凹模刃口的基本尺寸 pD落料凸模刃口的基本尺寸 沖裁件公差 pT凸模刃口制造公差 dT凹模刃口制造公差 K系數(shù),為了避免多數(shù)沖裁件尺寸都偏向極限流尺寸,應(yīng)使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸。 K 值在 0.5 1.0 之間,與沖裁件的精度等級有關(guān)??刹楸?2-6可得。 尺寸 57.5mm,公差值 0.074mm,落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 選取,則pTdT /4 0.018mm,pT+dTmaxZ-minZ則: dD 0 dTDK 0 . 0 1 805 7 . 5 1 0 . 0 7 4 0.018057.426 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 9 pD 0m in pd TDZ 00 .0 1 85 7 . 4 2 6 0 . 1 00.01857.326 尺寸 34.1mm,公差值 0.062mm,落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 選取,則pT dT /4 0.015mm,pT+dTmaxZ-minZ則: dD 0 dTDK 0 . 0 1 503 4 . 1 1 0 . 0 6 2 0.015034.038 pD 0m in pd TDZ 00 .0 1 53 4 . 0 3 8 0 . 1 00.01533.938 尺寸 28.1mm,公差值 0.052mm,落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 選取,則pT dT /4 0.013mm,pT+dTmaxZ-minZ則: dD 0 dTDK 0 . 0 1 302 8 . 1 1 0 . 0 5 2 0.013028.048 pD 0m in pd TDZ 00 .0 1 32 8 . 0 4 8 0 . 1 00.01327.948 尺寸 26.1mm,公差值 0.052mm,落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 選取,則pT dT /4 0.013mm,pT+dTmaxZ-minZ則: dD 0 dTDK 0 .0 1 302 6 . 1 0 . 0 5 2 0.013026.048 pD 0m in pd TDZ 00 .0 1 32 6 . 0 4 8 0 . 1 00.01325.948 尺寸 9.89mm,公差值 0.036mm,落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 選取,則pT dT /4 0.009mm,pT+dTmaxZ-minZ則: dD 0 dTDK 0 . 0 0 909 . 8 9 1 0 . 0 3 6 0.00909.854 pD 0m in pd TDZ 00 .0 0 99 .8 5 4 0 .1 00.0099.754 尺寸 2mm,公差值 0.025mm,落料凸、凹模 的制造公差按 的 1/4 選取,則pT dT /4 0.006mm,pT+dTmaxZ-minZ則: dD 0 dTDK 0 .0 0 602 1 0 .0 2 5 0.00601.975 pD 0m in pd TDZ 00 .0 0 61 .9 7 5 0 .1 00.0061.875 尺寸 1mm,公差值 0.025mm,落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 選取,則pT 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 10 dT /4 0.006mm,pT+dTmaxZ-minZ則: dD 0 dTDK 0 .0 0 601 1 0 .0 2 5 0.00600.975 pD 0m in pd TDZ 00 .0 0 60 .9 7 5 0 .1 00.0060.875 尺寸 1.5mm,公差值 0.025mm,落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 選取,則pT dT /4 0.006mm,pT+dTmaxZ-minZ則: dD 0 dTDK 0 . 0 0 601 . 5 1 0 . 0 2 5 0.00601.475 pD 0m in pd TDZ 00 .0 0 61 .4 7 5 0 .1 00.0061.375 尺寸 13mm,公差值 0.018mm,落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 選取,則pT dT /4 0.004mm,pT+dTmaxZ-minZ則: dD 0 dTDK 0 . 0 0 401 3 0 . 7 5 0 . 0 1 8 . 0012.987 pD 0m in pd TDZ 00 .0 0 41 2 .9 8 7 0 .1 00.00412.887 尺寸 4mm,公差值 0.0125mm,落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 選取,則pT dT /4 0.003mm,pT+dTmaxZ-minZ則: dD 0 dTDK 0 . 0 0 304 1 0 . 0 1 2 5 0.00303.988 pD 0m in pd TDZ 00 .0 0 33 .9 8 8 0 .1 00.0033.888 4.3.2 沖孔凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 尺寸 35.6mm 為 IT9 級精度,凸、凹模的制造精度都取 IT7 級,則pT dT /4 0.015mm,pT+dTmaxZ-minZ則: pd 0pdKT 00 . 0 1 53 5 . 6 1 0 . 0 6 2 00.01535.662 d m in 0 dTpdZ 0 .0 1 503 5 . 6 6 2 0 .1 0.015035.762 pd沖孔凸模刃口的基本尺寸 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 11 d沖孔凹模刃口的基本尺寸 尺寸 2mm 為 IT9 級精度,凸、凹模的制造精度都取 IT7 級,則pT dT /40.006mm,pT+dTmaxZ-minZ則: pd 0pdKT 00 .0 0 62 1 0 .0 2 5 00.0062.025 d m in 0 dTpdZ 0 .0 0 602 .0 2 5 0 .1 0.00602.125 尺寸 23mm 為 IT9 級精度,凸、凹模的制造精度都取 IT7 級,則pT dT /4 0.013mm,pT+dTmaxZ-minZ則: pd 0pdKT 00 . 0 1 32 3 1 0 . 0 5 2 00.01323.052 d m in 0 dTpdZ 0 .0 1 302 3 . 0 5 2 0 .1 0.013023.152 尺寸 12.1mm 為 IT9 級精度,凸、凹模的制造精度都取 IT7 級,則pT dT /4 0.001mm,pT+dTmaxZ-minZ則: pd 0pdKT 00 . 0 0 11 2 . 1 1 0 . 0 4 3 00.00112.143 d m in 0 dTpdZ 0 .0 0 101 2 .1 4 3 0 .1 0.001012.243 尺寸 6.84mm 為 IT9 級精度,凸、凹模的制造精度都取 IT7 級,則pT dT /4 0.009mm,pT+dTmaxZ-minZ則: pd 0pdKT 00 . 0 0 96 . 8 4 1 0 . 0 3 6 00.0096.876 d m in 0 dTpdZ 0 .0 0 906 .8 7 6 0 .1 0.00906.976 尺寸 2.05mm 為 IT9 級精度,凸、凹模的制造精度都取 IT7 級,則pT dT /4 0.006mm,pT+dTmaxZ-minZ則: pd 0pdKT 00 . 0 0 62 . 0 5 1 0 . 0 2 5 00.0062.075 d m in 0 dTpdZ 0 .0 0 602 .0 7 5 0 .1 0.00602.175 尺寸 6mm 為 IT9 級精度,凸、凹模的制造精度都取 IT7 級,則pT dT /4青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 12 0.007mm,pT+dTmaxZ-minZ則: pd 0pdKT 00 .0 0 76 1 0 .0 3 00.0076.03 d m in 0 dTpdZ 0 .0 0 706 .0 3 0 .1 0.00706.13 尺寸 4mm 為 IT9 級精度,凸、凹模的制造精度都取 IT7 級,則pT dT /4 0.007mm,pT+dTmaxZ-minZ則: pd 0pdKT 00 .0 0 74 1 0 .0 3 00.0074.03 d m in 0 dTpdZ 0 .0 0 704 .0 3 0 .1 0.00704.13 尺寸 4.87 mm 為 IT9 級精度,凸、凹模的制造精度都取 IT7 級,則pT dT /4 0.003mm,pT+dTmaxZ-minZ則: pd 0pdKT 00 . 0 0 34 . 8 7 0 . 7 5 0 . 0 1 5 00.0034.881 d m in 0 dTpdZ 0 .0 0 304 .8 8 1 0 .1 0.00304.981 4.3.3 孔邊距 尺寸 25.5mm,公差值 0.052mm 則: jB 0 1m in4BK 00 . 0 1 32 5 . 4 7 4 1 0 . 0 2 6 00.01325.5 尺寸 17mm,公差值 0.043mm 則: jB 0 1m in4BK 00.0117 尺寸 6mm,公差值 0.03mm 則: jB 01m in 4BK 00.0076 jB凹模也孔心距的尺寸,公差取工件公差的 1/4 即dT /4 minB工件孔心距的最小極限尺寸 工件孔心距公差 4.3.4 工作零件結(jié)構(gòu)尺寸 落料凹模板尺寸: 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 13 凹模厚度: h=kb( 15mm)(查表 3-3 得 k取 0.22) =0.22 75mm=16.5mm 凹模壁厚: c=(1.52)h( 3040mm) =24.7533mm 取 c=30mm b凹模孔的最大寬度,單位 mm,但 b不小于 15mm c凹模壁厚,單位 mm,指刃口至凹模外形邊緣的距離 k系數(shù),見表 2-4可得 凹模板邊長: L b+2c 80+2 30 140mm 凹模板寬度: B 2 30+34.1 2+1.5 129.7mm 彈簧的選用:根據(jù) GB/T 2089-1994 選用圓柱螺旋壓縮彈簧,材料直徑 1.6mm,彈簧中徑 16mm,自由高度 30mm。 凸模的長度為: h1h+2h+3h 16+30+18 44mm 其中1h卸料板厚度 2h彈簧的高度 3h固定板厚度 4.3.5 其他模具零件結(jié)構(gòu)尺寸 查標(biāo)準(zhǔn) GB 2858-81,確定凹模板外形為 160 125 18mm,查表 14-10 卸料板厚度為16mm,根據(jù) JB/T 8066.1-1995 查得: 墊板外形尺寸為: 160 125 6mm 固定板尺寸為: 160 125 18mm 導(dǎo)料板外形尺寸為: 160 13 6mm 根據(jù)模具零件結(jié)構(gòu)尺寸,查標(biāo)準(zhǔn) GB/T 2855.5-90 選取后側(cè)導(dǎo)柱 160 125 標(biāo)準(zhǔn)模架一副。 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 14 4.3.6 凸模的強(qiáng)度校核: 1. 抗壓強(qiáng)度校核:根據(jù) 4p bcd kt 式得:可取 c 2000Map,pd 4.881mm, t1mm,符合要求。 pd凸模直徑,單位為 mm t板材厚度,單位為 mm 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 15 b材料抗剪強(qiáng)度,單位為 MaP c 凸模材料許用壓應(yīng)力,單位為 MaP 2. 凸模抗壓失穩(wěn)校核: F 222 EJkl 和 maxL 2270 pdF校核得,符合要求。 F沖裁力,單位為 N K安全系數(shù),淬火鋼 k 2 3 E凸模材料的彈性模量,一般模具鋼為 52.2 10aMP J凸模最小橫截面的慣性矩,單位為 4mm maxl允許的凸模最大自由長度,單位為 mm 4.3.7 沖床的選用 根據(jù)總沖壓力 F 70.41KN,模具閉合高度,沖壓工作臺(tái)面尺寸等,并結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備,選用開式雙柱可傾式壓力機(jī),其主要工藝參數(shù)如下: 公稱壓力: 160KN 滑塊行程: 50mm 壓力行程: 3.17mm 行程次數(shù): 150 次 /分 最大閉合高度: 220mm 閉合高度調(diào)解量: 45mm 工作臺(tái)尺寸(前后 左右): 300 450mm 4.3.8 沖裁工藝設(shè)計(jì) 沖裁工藝設(shè)計(jì)是在對給定的沖裁件進(jìn)行工藝性分析的基礎(chǔ)上制定沖裁工藝方案,并以文件的形式確定。良好的工藝性和合理的工藝方案可以用最少的工序數(shù)量,最少的材料和工時(shí),以最經(jīng)濟(jì)的方法保持保量地加工沖裁件。 1. 沖裁件的工藝性 沖裁件的工藝性是指其沖壓工藝的適應(yīng)性,即沖裁件的材料、形狀、尺寸精度以及其它技術(shù)要求是否適應(yīng)沖裁加工的工藝要求,是從沖壓加工的角度對沖裁件設(shè)計(jì)提出的工藝要求。影響沖裁件工藝性的因素很多,從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面考慮,主要有以下幾方面。 2. 沖裁件 的形狀和尺寸 具有良好工藝性的沖裁件形狀和尺寸應(yīng)符合下面的條件。 A 沖裁件的形狀應(yīng)力求簡單、規(guī)則,使排樣時(shí)廢料最少。 B 沖裁件的內(nèi)、外形轉(zhuǎn)角處應(yīng)避免尖銳的清角。 C 沖裁件形狀應(yīng)避免有過長的懸臂或過窄的凹槽。 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 16 D 沖裁件上沖孔孔徑不宜太小,否則極易損壞沖孔凸模。沖孔孔徑的 最小尺寸與孔的形狀、材料的力學(xué)性能、板料的厚度和凸模的結(jié)構(gòu)有關(guān)。 E 沖裁件上孔與孔之間,孔與外形邊緣的尺寸不能過小,以避免影響凹模強(qiáng)度和沖裁質(zhì)量。當(dāng)沖孔邊緣與沖裁件外形邊緣不平行時(shí)不小于 t;平等時(shí)應(yīng)不小于 1.5t。 3. 沖裁件的尺寸精度與斷面粗糙 度 A 沖裁件能達(dá)到的尺寸精度一般為 IT10IT12 級,采用較高精度的復(fù)合模可達(dá)到 IT8IT9 級。如無特殊要求,落料件的尺寸精度要比沖孔低一級。 B. 沖裁件的結(jié)構(gòu)尺寸標(biāo)注基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與沖裁時(shí)的定位基準(zhǔn)相重合,以避免基準(zhǔn)不重合誤差。 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 17 第五章 彎曲單工序模 5 1 工藝分析 1. 由于半成品件形狀簡單,為 U 形件,可以采用一次彎曲成形的方法。 2. 在彎曲開始時(shí),毛坯就應(yīng)定位良好,穩(wěn)定可靠,該零件采用方孔和圓孔與擋料銷配 合定位。 3. 該零件內(nèi)形尺寸為主要尺寸,因此定義凸模為基準(zhǔn)件。 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 18 5 2 彎曲工藝力的計(jì)算 5 2 1 較正彎曲力的計(jì)算 為了合理地選擇彎曲用的壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具,必須計(jì)算彎曲力。彎曲力的大小不僅與毛坯的尺寸、材料的力學(xué)性能、彎曲半徑等有關(guān),而且與彎曲方式也有很大關(guān)系,從理論上計(jì)算彎曲力比較繁雜,精確度亦不高,因此生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。 較正彎曲力: F qA 25 840 21KN F校正彎曲力,單位為 N A校正部分投影面積,單位為 2mm q單位面積上的校正力,單位為 MaP,其值按表 4-4 選取。 5.2.2 頂件力和壓料力的計(jì)算 頂件力或壓料力 Q 值可近似取自由彎曲力的 30% 80%。 自由彎曲力: F 20.7 bkbtrt 0 . 7 1 . 3 1 2 1 1 8 00 . 5 1 1.31KN F自由彎曲力,單位為 N b彎曲件的寬度,單位為 mm r彎曲半徑(等于凸模圓角半徑),單位為 mm b材料的抗拉強(qiáng)度,單位為 MaP k系數(shù),一般取 k 1 1.3. 頂件力和壓料力: Q( 0.30.8) F 0.6 1.31KN 0.786KN 5.2.3 彎曲設(shè)備標(biāo)稱壓力的選擇 校正彎曲時(shí),由于校正彎曲力的數(shù)值比壓料或頂件力大得多,故 Q可以忽略,青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 19 即 yjpp 21KN jP校正彎曲力,單位為 N yP彎曲用壓力機(jī)標(biāo)稱壓力,單位為 N。 查表得取標(biāo)稱壓力為 60KN 5.2.4 彎曲件的回彈及防止措施 查表得角度回彈量為: a 0 3 5.2.4.1 影響回彈的因素 : A. 材料的力學(xué)性能 角度回彈量及曲率回彈量與材料的屈服點(diǎn)s成正比,與彈性模量 E成反比。 B. 彎曲半徑與材料厚度的比值 r/t 當(dāng)其他條件相同時(shí),角度回彈量隨 r/t值的增大而增大,曲率回彈量隨 r/t 的增大而減小。 C. 彎曲角 彎曲角越大,表示變形區(qū)域越大,角度回彈量也越大。而曲率回彈量與彎曲角度大小無 關(guān)。 D. 彎曲工件的形狀 一般彎制 U形工件要比彎制 V 形工件的回彈量要小。 E. 模具間隙 在彎曲 U 形工件時(shí),凸模與凹模之間的間隙越小,則回彈量越小。 F. 校正彎曲時(shí)的校正力 校正力小,回彈量大,增加校正力可減小回彈量。對彎曲半徑?。?r/t0.20.3)的 V 形工件進(jìn)行校正彎曲時(shí),角度回彈量可能為負(fù)值或零。 5.2.4.2 減小回彈量的措施 彎曲加工時(shí)必然要發(fā)生回彈現(xiàn)象,要完全消除回彈是極其困難的,但可以從模具設(shè)計(jì)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)等方面來減少甚至消除回彈,根據(jù)對工件的分析采用較正法來消除工件的回彈。 5.2.5 彎曲凸凹模設(shè) 計(jì) 5.2.5.1 彎曲凸模與凹模之間的間隙 Z/2maxt+kt t+ +kt 1+0.043+0.05 1 1.093 Z/2彎曲凸、凹模單面間隙 t板料厚度的基本尺寸 板料厚度的正偏差 k彎曲間隙系數(shù),其值按表 4-10選取。 5.2.5.2 工作部分尺寸計(jì)算 彎曲件為雙向?qū)ΨQ偏差時(shí),凸模尺寸為 : 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 20 pL 014 pp TL 00 . 0 2 111 2 0 . 0 4 34 00.02112.01 pL凸模工作部分尺寸,單位為 mm L工件公稱尺寸,單位為 mm 工件公差,單位為 mm pT凹模、凸 模制造偏差,單位 mm. 5.2.6 彎曲凸、凹模的結(jié)構(gòu)尺寸 查表得:dr 5mm, pr 0.5mm,m 4mm,L 12mm 凹模外形尺寸為: 125 100 25mm 根據(jù)凹模外形尺寸查表得:選用 125 100 30mm 的上模座、 125 100 35mm的下模座,壓入式 B式模柄。 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 21 5.2.7 彎曲模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 彎曲件的工序安排對彎曲模具的結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品的精度影響極大。為了達(dá)到工件的質(zhì)量要求,在確定彎曲件的工序安排和設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)時(shí),應(yīng)合理制定工藝,遵循彎曲過程中的變形規(guī)律,除了需要綜合考慮前述的模具結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)原則外,同時(shí)還必須注意以下幾點(diǎn)。 1. 彎曲件工序的安排 1) 對于形狀簡單的彎曲件,如 V 形、 U形、 Z形和帽罩形工件等,可以采用一次彎曲成形。對于形狀復(fù)雜的彎曲件,則一般需要采取二次或多次彎曲成形 ; 2) 對于批量大且尺寸較小的彎曲件,為使操作方便、定位準(zhǔn)確和提高生產(chǎn)率,應(yīng)盡可能采用級進(jìn)?;驈?fù)合模 ; 3) 需進(jìn)行多次彎曲時(shí),彎曲次序一般是先彎兩端,后彎中間部分。前次彎曲應(yīng)考慮后次彎曲有可靠的定位,后次彎曲不能影響到前次已彎曲成形的形狀。 2. 彎曲工序和模具尺寸的確定 應(yīng)充分考慮到?jīng)_件的尺寸和形狀,然后確定彎曲工序的順序。 1) 對沖件 的工藝性進(jìn)行總體分析,確定地評價(jià)沖件整體結(jié)構(gòu)的合理性和采用工藝過程的可行性。對彎曲角和彎曲次數(shù)多的沖件、非對稱形狀的沖件,要分析所采用工藝的可靠性 ;對有孔或有切口的沖件等,要注意由于彎曲的作用特別容易引起變形或出現(xiàn)的尺寸誤差。這時(shí),最好是在彎曲之后再作沖孔或切口。 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 22 2) 計(jì)算出沖件的毛坯展開長度,以此計(jì)算毛坯的長度在已設(shè)計(jì)好的彎曲模上作試彎曲。然后經(jīng)過修正,將毛坯的展開長度最后確定下來。這樣就可以得到最終要求尺寸的沖件。因而,先是要進(jìn)行彎曲模的設(shè)計(jì)制造,然后再確定下料模的精確尺寸。 3) 制備毛坯時(shí),應(yīng)盡量使后續(xù)彎曲工 序的彎曲線與材料軋制方向成一定的夾角。對于需進(jìn)行多次彎曲的零件,一般應(yīng)選用沖壓行程方向作為零件的彎曲方向。 4) 選取比彎曲力噸位稍大的設(shè)備,對與此相適應(yīng)的模具大小、高度、行程長度等等作出考慮。特別是為了保證形狀及尺寸必須設(shè)計(jì)校平模的某些場合,此校平模就要做得既結(jié)構(gòu)簡單又要牢固可靠,能夠承受足夠大的壓力。 3. 毛坯要有可靠的定位 毛坯的定位必須能迅速而準(zhǔn)確地進(jìn)行,盡可能水平放置,并要考慮到下列各點(diǎn): 1) 在彎曲開始時(shí),毛坯就應(yīng)定位良好,穩(wěn)定可靠。為防止彎曲過程中毛坯可能產(chǎn)生的偏移,這時(shí)在模具上除了有放置毛坯的定位板(銷) 以外,還必需考慮到因滑動(dòng)所引起的偏移而采取必要的措施。 2) 以毛坯的外形作為粗定位,然后用凸模上的導(dǎo)正銷作精定位。它適合平而厚的板料的彎曲,其沖件的精度好,生產(chǎn)率也高。 3) 選取彎曲加工中不發(fā)生變形的部位來定位。在萬不得已的情況下要使用已發(fā)生變形的部位來定位時(shí),要有不妨礙材料移動(dòng)的結(jié)構(gòu)。 4) 當(dāng)工藝上要求多道工序時(shí),各工序要有同一定位基準(zhǔn)。 5) 對于厚板的場合,要特別注意使定位板不致與端面的毛刺相干擾。 6) 在壓彎過程中,必須考慮到防止毛坯滑動(dòng)的可能性。 4. 增加裝置或改變工藝 為有利于提高彎曲件的精度,在必要時(shí),彎曲件可添加工藝 連接帶(這部分材料在彎曲后再將其切除)或采用對稱彎曲。 5. 不應(yīng)使毛坯產(chǎn)生嚴(yán)重的局部變薄或變形不足。 6. 彎曲區(qū)能得到校正。 7. 有補(bǔ)償回彈量的可能。 8. 作用在毛坯上的外力要盡量對稱,以避免在變形過程中毛坯產(chǎn)生錯(cuò)移。 9. 沖件的取出裝置。 10. 注意操作者安全。 11. 模具的標(biāo)準(zhǔn)化。 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 23 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 24 第六章翻邊、彎曲復(fù)合模的設(shè)計(jì) 6.1 工藝分析 該半成品主要是翻邊模進(jìn)行加工時(shí)的固定及尺寸的精確,彎曲時(shí)必須保證其定位可靠,該零件內(nèi)形尺寸為主要尺寸,因此定義彎曲凸模為基準(zhǔn)件。 6.2 翻邊力與彎曲力的 計(jì)算及沖壓設(shè)備的選擇 翻邊力: F翻 1 .1 ( )st D d 1 . 1 3 . 1 4 1 3 2 9 ( 7 4 . 8 7 ) 2.42KN 彎曲力: P彎 13 bc bt 2 4 7 0 1 8 13 5.64KN 頂件力:1F 10%F翻 0.1 2.42KN 0.242KN 2F 60%P彎 0.6 5.64KN 3.384KN F頂1F+2F 0.242+3.384KN 3.626KN 可選用公稱壓力為 160KN 的開式雙柱可傾式壓力機(jī) 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 25 6.3 工作零件刃口尺寸計(jì)算 6.3.1 翻邊的凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 翻邊模單邊間隙 Z/2 值為 0.85mm 凸模的尺寸 D 7-2 0.85 5.3mm 6.3.2 彎曲的凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 (1)彎曲凸模與凹模之間的間隙 Z2 t kt 1 0 .5 2 0 .0 5 1 1.57mm (2) 彎曲件標(biāo)注內(nèi)形尺寸,應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件,增大凹模取間隙。彎曲件為雙向?qū)ΨQ偏差時(shí),凸模尺寸為: 014 pp TLL 00 .2 62 .1 0 .1 3 00.2621.13 凹模尺寸為: 0 dTdpL L Z 0 .2 602 1 .1 3 3 .1 4 0.26024.27 式中 . L彎曲件的基本尺寸 pL、dL凸模、凹模工作部分尺寸 彎曲件的公差 pT、dT凸、凹模制造公差,選用 IT9 級精度 Z彎曲模的雙面間隙 6.3.3 凸、凹模的結(jié)構(gòu)尺寸 凹模的外形尺寸: 125 100mm 翻邊的凸模的外形尺寸: 21mm 彎曲的凸模的外形尺寸: 13 10 44mm 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 26 選用 125 100 35mm 的下模座, 125 100 30mm 的上模座。 6.4 復(fù)合模的特點(diǎn)、種類及選用 6.4.1 復(fù)合模的特點(diǎn) A生產(chǎn)效率高。復(fù)合模結(jié)構(gòu)緊湊,一套模具能完成若干工序,大大地減少了模具和占用的沖壓設(shè)備的數(shù)量,減少了操作人員和周轉(zhuǎn)時(shí)間,從而提高了生產(chǎn)率。 B提高沖壓件的質(zhì)量。在復(fù)合模具中幾道沖壓工序是在同一工位上完成的,不用重新定位,可以避免重新定位產(chǎn)生的誤差,從而保證了沖壓件的位置精度。 沖壓件內(nèi)、外形的同軸度偏差可達(dá) 0.020.04mm,特別適合薄 料的沖裁。 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 27 C. 復(fù)合模對用料的要求沒有連續(xù)模那樣嚴(yán)格,不規(guī)則的邊角材料也能使用。 D復(fù)合模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。復(fù)合模的結(jié)構(gòu)比單工序模復(fù)雜,加工難度大,對模具制造精度要求高,制造周期相對較長,因此模具的制造成本顯著增加。 E某些帶狹窄面的工件受到凸凹模強(qiáng)度的限制不能用復(fù)合模加工。 6.4.2 選擇復(fù)合模的原則 確定是否采用復(fù)合模要考慮以下幾個(gè)方面。 A生產(chǎn)批量 由于復(fù)合模成本較高,小批量生產(chǎn)時(shí)宜采用單工序模,幾個(gè)單工序??赡鼙纫惶讖?fù)合模成本還低,在大批量生產(chǎn)時(shí)適合使用生命模。 B沖壓工件的精度 當(dāng)沖 壓件的尺寸或同軸度、對稱度等位置精度要求較高時(shí),應(yīng)考慮采用復(fù)合模;對于形狀復(fù)雜,重新定位可能產(chǎn)生較大誤差的沖壓工件,也應(yīng)采用復(fù)合模。 C復(fù)合工序的數(shù)量 一般復(fù)合模的工序數(shù)量在四工序以下,否則模具過于復(fù)雜,同時(shí)模具的強(qiáng)度、剛度、可靠性也隨之下降。 6.4.3 復(fù)合模的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 復(fù)合模中每個(gè)工序的設(shè)計(jì)、計(jì)算與單工序模相同。在進(jìn)行復(fù)合模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要注意以下幾個(gè)方面。 A. 曲柄壓力機(jī)的許用負(fù)荷曲線與復(fù)合模壓力曲線的關(guān)系。由于復(fù)合模的工作行程往往較大,尤其是落料、拉深復(fù)合模,落料在先,拉深在后,一般落料力 較大,拉深力較小,這與壓力機(jī)的許用負(fù)荷曲線的變化趨勢相反,所以容易產(chǎn)生超載。設(shè)計(jì)復(fù)合模時(shí)要注意校核。 B. 復(fù)合模中的凸凹模設(shè)計(jì)。由于復(fù)合模中的凸凹模(既是某工序的凸模同時(shí)又是另一工序的凹模)的壁厚是沖壓件的尺寸決定的,而凸凹模的壁厚受強(qiáng)度限制不能過薄,因此其厚度應(yīng)大于最小壁厚 a。 當(dāng)凸凹模裝于上模時(shí),內(nèi)孔不積存廢料,凸凹模脹力小,其最小壁厚 a 可按下式確定: 沖裁硬材料時(shí) a=1.5t 沖裁軟材料時(shí) a t 凸凹模設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)注 意其加工、裝配以及維修、刃磨等方面的要求。 C. 復(fù)合工序的先后順序排列有利于成形及模具制造、維修。例如落料 -拉深 -沖孔的復(fù)合順序是有利于成形的。又如沖孔 -落料復(fù)合時(shí),為使凸凹模刃磨方便,兩工序應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。 D復(fù)合模選用的模架。由于復(fù)合模的精度較高,因此也應(yīng)選用精度較高的模架。對要求精度較高的小間隙薄料沖裁復(fù)合模,應(yīng)采用球面浮動(dòng)式模柄,使之可自動(dòng)微調(diào),避免因?qū)蚓日`差或沖壓設(shè)備和模具的安裝誤差對模具產(chǎn)生不利影響,保證模具安全,提高使用壽命。應(yīng)當(dāng)注意的是,當(dāng)采用浮動(dòng)模柄時(shí),導(dǎo)柱不能離開導(dǎo)套,否則可能產(chǎn)生嚴(yán) 重的機(jī)床和人身事故。 E注意模具各部位的配合與精度要求。一般情況是: a. 凸凹模、凸模、凹模當(dāng)采用窩座定位配合時(shí),嵌入深度一般可用 510mm; b. 頂桿、模柄采用雙邊間隙為 0.05mm 的間隙配合; c. 頂件器與凹??字g采用 0.05mm 的單邊間隙,頂件器在頂件終了時(shí)應(yīng)突出凹模端面 0.5mm; d. 卸料板工作面就高出凸模端面 0.30.5mm。 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 28 F復(fù)合模工作部分零件的材料選用。復(fù)合模工作部分零件應(yīng)選用加工性能較好、耐磨性好、淬透性高、熱處理變形小的材料。 G模具材料的基本性能 a. 模具材料的 耐磨性 模具工作表面與工件多次強(qiáng)烈地磨擦,因此要求模具必須能較長時(shí)間的保持其尺寸精度和表面粗糙度,不致早期失效;要求模具材料既能承受機(jī)械磨損,又能在承受重載和高速磨擦?xí)r,在被磨擦表面形成薄而致密的起潤滑作用的附著氧化膜,防止在模具和工件表面之間產(chǎn)生黏附、焊接等損傷及模具表面的氧化損傷。合理的熱處理工藝、良好的潤滑狀態(tài)和模具材料的表面處理對改善模具的耐磨性能有良好的作用。 b. 模具材料的韌性 對于受強(qiáng)烈沖擊載荷的模具零件的模具材料,韌性是十分重要的考慮因素,對于在高溫下工作的模具,還必須考慮其在工 作溫度下的高溫韌性。模具材料的化學(xué)成分、晶粒度、碳化物的組成數(shù)量、形態(tài)、尺寸和分布情況、金相組織、微觀偏析等都會(huì)對材料的韌性帶來影響;鋼的純凈度、毛坯鍛軋變形的方向會(huì)對橫向性能產(chǎn)生很大的影響。模具材料的韌性往往和耐磨性、硬度互相矛盾。因此,根據(jù)模具的工作情況,選擇合理的模具材料,并采用合理的精煉、加工和熱處理、表面處理工藝才能使模具材料具有最佳的耐磨性和韌性。 c. 硬度 模具在工作時(shí)必須具有高的硬度和強(qiáng)度,才能保持其原來的形狀和尺寸,一般沖壓模具鋼,要求其淬回火硬度為 60HRC 左右,而熱作模具鋼為 4550HRC 左右,并且要求熱作模具材料在其工作溫度下仍保持一定的硬度。 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 29 第七章 模具壽命及維護(hù) 模具在正常工作中,沖出廢品工件以前所沖工件的數(shù)量稱為模具壽命。模具在兩次刃磨之間所沖工件數(shù)量稱刃磨壽命;模具因磨擦導(dǎo)致磨損至不能在修復(fù)為止,其所沖工件總數(shù)稱為模具總壽命;模具因某種原因而損壞,致使不能再修復(fù),則損壞前所沖工件總數(shù)稱為損壞壽命。模具因自然磨損或損壞,致使模具不能繼續(xù)沖出合格工件,稱此模具失效。 7.1 模具失效方式與原因 7.1.1 模具失效方式 模具失效方式主要表現(xiàn)形式有磨損、塑 性變形、疲勞破壞和早期破壞等。 模具在使用過程中因磨擦自然磨損而失效者,是一種正常的失效方式。刃口模具的自然磨損規(guī)律與刃具磨損相似,分為初期磨損、正常磨損和急劇磨損三個(gè)階段。使用時(shí)應(yīng)控制在正常磨損階段以內(nèi),當(dāng)出現(xiàn)急劇磨損時(shí),應(yīng)立即刃磨。 在沖裁硬、脆材料時(shí),會(huì)因硬?;蛱蓟锏膭兟涠鹉チDp,使刃口磨損加快,此時(shí)要求凸、凹模硬度高,耐磨性好。當(dāng)沖壓高韌性金屬材料時(shí),會(huì)出現(xiàn)粘附磨損,使磨損加快,此時(shí)要求凸、凹模耐磨性高、抗粘性強(qiáng),同時(shí)保持良好的潤滑。對于彎曲、拉深,特別是冷擠壓,因變形金屬與模具工作表面的相 對流動(dòng),會(huì)使磨擦磨損和粘附磨損加劇,因此,要求模具有較高的耐磨性、抗粘性和低的表面粗糙度值,同時(shí)保持良好的潤滑。 當(dāng)模具承受的負(fù)荷超過自身鋼材的屈服點(diǎn)時(shí),模具會(huì)產(chǎn)生塑性變形,從而失去其尺寸的準(zhǔn)確性而失效。如凸模的鐓粗、局部壓塌、模具工作表面產(chǎn)生皺紋、凸模的彎曲變形等,都會(huì)使模具失效,因此要求凸、凹模有足夠的硬度。 模具的凸、凹模在反復(fù)交變應(yīng)力作用下,加工一定數(shù)量的工件之后就會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋。隨著沖壓次數(shù)的增加,裂紋不斷擴(kuò)展,致使模具破壞而失效。這種疲勞破壞失青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 30 效方式在擠壓模在表現(xiàn)突出。如冷擠壓凸、凹模經(jīng)使用一個(gè) 時(shí)期后產(chǎn)生的縱裂、橫裂、網(wǎng)裂、碎裂和剝落等。因此要求凸、凹模抗疲勞強(qiáng)度高,要求“內(nèi)柔外硬”。 模具因某種原因出現(xiàn)崩刃、折斷、碎裂等早期破壞,致使模具不能繼續(xù)工作而失效。這種早期破壞失效的方式在國內(nèi)外都普遍存在,這在模具行業(yè)中是比較突出的問題,必須尋找產(chǎn)生的原因,努力消除。 7.1.2 模具失效的原因 造成模具失效的原因很多,涉及的技術(shù)面很廣,但其中主要原因可歸納為設(shè)計(jì)不合理、材質(zhì)不佳、熱處理不當(dāng)、加工不良、使用不妥等幾方面。因此,在模具使用中出現(xiàn)失效問題后,應(yīng)逐項(xiàng)分析,找出原因,提出解決問題的辦法 。 7.1.3 提高模具壽命的措施 7.1.3.1 擬定合理的沖壓工藝 擬定合理的沖壓工藝包括下列幾個(gè)方面:工件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要要符合沖壓工藝性的要求。 1. 選擇合理的工藝搭邊。 2. 合理分配各工序的變形量,合理安排變形前和工序間的軟化熱處理工序。 3. 合理潤滑,提高潤滑質(zhì)量。潤滑不僅在拉深、冷擠壓等變形工序中對提高模具壽命效果顯著,而且在沖裁工序中也有較大的作用。 4. 合理控制摶坯的尺寸和形狀誤差,保持毛坯表面清潔和較好的表面質(zhì)量。 7.1.3.2 設(shè)計(jì)合理的模具結(jié)構(gòu)和幾 何參數(shù) 合理的模具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)應(yīng)從下列諸方面考慮: 1. 增大上模座與下模座的厚度,加大導(dǎo)柱、導(dǎo)套直徑,以提高模架的剛性。 2. 提高模架的導(dǎo)向性能,增加導(dǎo)柱、導(dǎo)套數(shù)量。用卸料板作為凸模的導(dǎo)向和支承部件。 3. 選用合理的模具間隙,保證工作狀態(tài)下的間隙均勻,因此,要提高模具工作零件和導(dǎo)向裝置的相互位置精度。 4. 在模具結(jié)構(gòu)上采取防止廢料回升與堵塞的措施。 5. 保持壓力機(jī)的壓力中心和模具壓力中心基本一致。 6. 控制和減小沖壓時(shí)的振動(dòng);提高模架剛性,縮短凸模工作部分的長度,增大其固定部分直徑和尾端的承壓 面積。細(xì)長凸模設(shè)置保護(hù)套。 7. 適當(dāng)增加凹模刃口直筒部分的高度,以增加刃磨次數(shù)。 8. 盡量避免凸、凹模在垂直和水平剖面內(nèi)的尖角過渡,以減小應(yīng)力集中或延緩磨損。盡量避免截面的急劇變化,以減小應(yīng)力集中。對于截面急劇變化的整體式凸、凹模,應(yīng)以較大的圓角半徑和錐度過渡。 9. 對于因應(yīng)力集中而易于開裂的凹模和某些結(jié)構(gòu)的凸模,可在易開裂處分開,設(shè)計(jì)成組全式或鑲拼式結(jié)構(gòu)。對于重負(fù)荷凹模應(yīng)設(shè)計(jì)成多層預(yù)應(yīng)力組合式凹模。 10. 采用合適的定位方式與支承方式,以減小毛坯的定位誤差。 11. 在成形工序中,凸、凹模的幾何參 數(shù)應(yīng)有利于金屬的變形和流動(dòng),應(yīng)盡可能地減小工作零件表面的粗糙度值。 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 31 7.1.3.3 合理選擇模具材料 根據(jù)加工材料和工序性質(zhì),合理選擇模具材料。采用材料匹配,磨損快的模具零件用好鋼材,或凸、凹模分別用工具鋼和硬質(zhì)合金配合使用。 7.1.3.4 改善模具的熱處理工藝 1. 完善和嚴(yán)格控制熱處理工藝。采用真空熱處理,防止脫碳、氧化、滲碳。加熱要適當(dāng)、均勻,回火要充分。 2. 采用表面強(qiáng)化處理,使模具的成形零件“內(nèi)柔外硬”,以提高耐磨性、抗粘性和抗疲勞強(qiáng)度。 3. 采用高頻淬火、噴丸、機(jī) 械滾壓等表面硬化處理,使表面產(chǎn)生壓應(yīng)力,以提高抗疲勞強(qiáng)度。 4. 模具使用一個(gè)時(shí)期后進(jìn)行一次應(yīng)力退火,以清除疲勞應(yīng)力。 5. 在熱處理工藝中,增加冰冷或超低溫處理,以提高耐磨性。 6. 熱處理時(shí),要注意強(qiáng)韌匹配,柔硬兼顧。 7.1.3.5 完善模具加工工藝 1. 采用三方六面鐓拔法反復(fù)鍛造凸、凹模毛坯,把碳化物不均勻度控制在 3 級以內(nèi)。 2. 消除電加工表面化不穩(wěn)定硬碎層;調(diào)整電加工參數(shù),以便減小硬碎層深度和硬度;電加工后進(jìn)行回火,以消除加工應(yīng)力。 3. 應(yīng)注意防止磨削裂紋的產(chǎn)生,防止出現(xiàn)磨削燒傷,磨削 后進(jìn)行一次補(bǔ)充回火,以消除加工應(yīng)力。 4. 注意研磨
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