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湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(論 文 )
摘 要
論文主 要介紹 了東風(fēng) 越野 車有限公司 越野車 制造項(xiàng) 目— —側(cè)圍密封梁 拉延 模具設(shè)
計。該論文側(cè)重于拉延模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝分析計算。使用cad軟件進(jìn)行二維工程
圖的繪制,運(yùn)用proe和UG進(jìn)行三維數(shù)字化設(shè)計和模具的虛擬裝配。論文對該拉延
模具的主要零 部件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析和參數(shù)計算,同時對模具裝 配步驟進(jìn)行了介紹。在整
個拉延模具設(shè) 計過程中,嚴(yán)格按照零件的工藝要求,綜合考慮了模具結(jié)構(gòu)的可靠性與科
學(xué)性,從而縮 短模具制造周期,提升產(chǎn)品質(zhì)量,提高產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)型。
關(guān)鍵詞:越野車 ;拉延模具;設(shè)計;結(jié)構(gòu);cad/proe/UG;裝配;周期;
I
Abstract
Paper mainly introd uced the pro ject o f the Do ngfeng o ff-road vehicles——side sealed
beam drawing d ie des ign. The paper focuses on the drawing d ie str ucture design and process
analysis and calculatio n. Us ing cad so ftware for two -d imens ional engineering grap hics
rendering, using proe , UG and 3 d digital design and virtual ass emb ly of mo uld. Papers o n
the main parts o f the drawing d ie str ucture analysis and parameter calculatio n, at the same
time of mo ld assembly steps are introduced. I n the drawing d ie des ign process, in str ict
accordance with the req uirements o f parts is co nsider ing the reliability o f the mo uld str ucture
and scientific, so as to shor ten the tooling manufacturing cycle, improve product quality,
impro ve p rod uct economy.
Keywo rds: off-road; vehicles;drawing d ie;design;structure ; cad/proe/UG; assemb ly;
cycle;
湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(論 文 )
目 錄
[5]
摘 要 ............................................................................................................I
Abstract ....................................................................................................... II
目錄.............................................................................................................III
一、 緒論 ..................................................................................................... 1
1.1 課題來 源 ................................................................................................................... 1
1.2 課題研 究的目的 ....................................................................................................... 1
1.3 課題研 究的意義 ....................................................................................................... 1
二、 國內(nèi)外行業(yè)現(xiàn)狀以及前景分析 ............................................................ 2
2.1 國內(nèi)外 產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 ....................................................................................................... 2
2.2 對模具 行業(yè)前景預(yù)測 ............................................................................................... 2
三、模具的工藝分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計.................................................................. 5
3.1 工藝分 析 ................................................................................................................... 5
3.1.1 零 件結(jié)構(gòu) ........................................................................................................ 5
3.1.2 零 件的工藝分析 ............................................................................................ 5
3.2 成型拉延 方案確定 ................................................................................................... 6
3.3 工藝計 算 ............................................................................................................... 6
3.3.1 拉 延毛坯的分析計算 .................................................................................... 6
3.3.2 拉 延力和壓料力的計算 ................................................................................ 7
3.3.3 壓 力機(jī)的選擇 ................................................................................................ 8
3.3.4 計 算壓力中心 ................................................................................................ 9
四、沖壓設(shè)備的選取 .................................................................................. 11
4.1 沖壓設(shè) 備選取的原則 ............................................................................................. 11
4.2 沖壓設(shè) 備的選擇 ..................................................................................................... 11
4.2.1 沖 壓設(shè)備內(nèi)性的選擇 ................................................................................ 11
4.2.2 沖 壓設(shè)備規(guī)格的確定原則 .......................................................................... 12
III
[18]
湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(論 文 )
4.3 沖壓設(shè) 備的選擇 ..................................................................................................... 13
4.4 閉合高 度的 ............................................................................................................. 13
4.5 壓力機(jī) 功率的校核 ................................................................................................. 14
4.5.1 拉 深功的計算 .............................................................................................. 14
4.5.2 電 動機(jī)功率的校核 ...................................................................................... 15
五、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 ...................................................................................... 16
5.1 模具總 體結(jié)構(gòu)設(shè)計 ................................................................................................. 16
5.1.1 方 案分析 ...................................................................................................... 16
六、模具主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 ................................................................... 19
6.1 模具主 要零部件 ..................................................................................................... 19
6.2 凸、凹 模設(shè)計 ......................................................................................................... 21
6.2.1 計 算凸模和凹模之間的閉合間隙 .............................................................. 21
6.2.2 凹 模的設(shè)計 .................................................................................................. 21
6.3 壓邊圈 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ................................................................................................. 22
6.4 拉延筋 的設(shè)計 ......................................................................................................... 23
6.5 確定拉 延方向 ......................................................................................................... 24
6.5.1 拉 深方向的選擇 .......................................................................................... 24
6.6 拉深工 序的工藝處理 ............................................................................................. 25
6.7 定位方 式設(shè)計 ......................................................................................................... 25
6.8 其它標(biāo) 準(zhǔn)件的選擇 ............................................................................................. 26
6.8.1 導(dǎo) 板的選擇 .................................................................................................. 26
6.8.2 到 底標(biāo)記的選擇 .......................................................................................... 26
6.8.3 定 位板的選擇 .............................................................................................. 26
6.8.4 安 全螺栓的選擇 .......................................................................................... 26
6.8.5 限 位器的選擇 .............................................................................................. 27
6.8.6 墊 塊、平衡塊的選擇 .................................................................................. 27
6.8.7 鑄 入式起重棒、鑄入型螺栓的選擇 .......................................................... 27
6.9 托桿設(shè) 計 ................................................................................................................. 28
IV
[23]
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七、模具二維圖繪制 .................................................................................. 29
7.1 模具工 程圖要求 ..................................................................................................... 29
7.1.1 功 能要求 ...................................................................................................... 29
7.1.2 技 術(shù)指標(biāo) ...................................................................................................... 29
7.2 二維工 程圖 ............................................................................................................. 30
7.2.1 凹 模的二維工程圖 ...................................................................................... 30
7.2.2 凸 模的二維設(shè)計 ........................................................................................ 31
7.2.3 下 模座二維圖如圖所示 .............................................................................. 32
7.2.4 壓 邊圈的二維設(shè)計 ...................................................................................... 32
7.2.5 裝 配圖的設(shè)計 .............................................................................................. 33
八、模具三維數(shù)字化設(shè)計 ........................................................................... 35
8.1 三維數(shù) 字化設(shè)計的基本概念 ............................................................................ 35
8.1.1 數(shù) 字化 .......................................................................................................... 35
8.1.2 數(shù) 字化設(shè)計 .................................................................................................. 35
8.1.3 傳 統(tǒng)的設(shè)計過程與數(shù)字化設(shè)計過程的比較 .............................................. 35
8.2 總裝配 圖三位數(shù)字化設(shè)計 ..................................................................................... 36
8.3 檢查干 涉分析 ......................................................................................................... 38
8.4 數(shù)字化 設(shè)計的意義 ................................................................................................. 39
結(jié)論............................................................................................................. 40
致謝............................................................................................................. 41
參考文獻(xiàn) ..................................................................................................... 42
V
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一 、 緒論
1.1 課題來源
本課題來 自東風(fēng)越野車有限公司,最 終形成對側(cè)圍密封梁拉延模具的進(jìn)行計算機(jī)輔
助設(shè)計,實(shí)現(xiàn) 模具三維數(shù)字化設(shè)計與虛擬裝配進(jìn)行三維數(shù)字化設(shè)計。
1.2 課題研究的目的
為了實(shí)現(xiàn) 汽車的零部件量產(chǎn)化,提高企業(yè)生產(chǎn)的加工效率 ,形成一套固有且自動化
產(chǎn)業(yè)設(shè)備為形 勢所逼。針對越野車側(cè)圍密封梁拉延模具,進(jìn)行 數(shù)字化設(shè)計,形成一套對
側(cè)位密封梁進(jìn) 行拉延的自動化設(shè)備,從而提高生產(chǎn)效率,獲得 高質(zhì)量產(chǎn)品,提高生產(chǎn)經(jīng)
濟(jì)性。
1.3 課題研究的意義
經(jīng)過相關(guān) 技術(shù)人員介紹,目前在運(yùn)用的設(shè)備主要由以下幾 個方面的不足:①模具生
產(chǎn)周期比較長,工作較為復(fù)雜,有部分工序可以一步完成,用是不會影響產(chǎn)品質(zhì)量。對
其進(jìn)行適當(dāng)?shù)?改進(jìn)可以提高生產(chǎn)效率,創(chuàng)造更多的價值。②設(shè) 備性能單一,并沒有做到
一物多用的功 能。
經(jīng)過上述分析 ,對原有的拉延模具改造是大勢所趨,只有這樣才能適應(yīng)社會發(fā)展潮
流。通過對模具進(jìn)行綜合分析,來提高其效率以及提升其功能,從而縮短生產(chǎn)周期,提
升產(chǎn)品質(zhì)量, 創(chuàng)造更大的生產(chǎn)效益。
1
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二、 國內(nèi)外行 業(yè)現(xiàn) 狀以及 前景分析
2.1 國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
現(xiàn)在,模具技術(shù)已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一 。沒有高水平的
模具就沒有高 水平的產(chǎn)品已成為共識。在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中,越來越多的產(chǎn)品需要用模
具來進(jìn)行加工。模具產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。如今社會發(fā)展,人們對汽車、家用
電器、住宅等的需求與日俱增,為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)需求,就需要有更加快速
的并且高質(zhì)量 的生產(chǎn)模式。因此促進(jìn)了拉延技術(shù)的快速發(fā)展,同時也就對模具技術(shù)提出
了更高的要求 。
由于現(xiàn)代 工業(yè)的飛速發(fā)展,人們越來 越關(guān)注在模具設(shè)計中如何縮短模具設(shè)計與加工
周期以及如何 提高模具生產(chǎn)加工的質(zhì)量。顯然,傳統(tǒng)的模具制造業(yè)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化
的工業(yè)發(fā)展,推陳出新,勇于創(chuàng)新已經(jīng)勢在必行。在此方面,一些先進(jìn)工業(yè)國家做的比
較好,如:美 國,德國,日本等。設(shè)計是貫穿工業(yè)生產(chǎn)的整個生命周期的,在如今,許
多國家全力推 廣 CAD/CAE/CAM 的發(fā)展,其將在模具行業(yè)發(fā)揮越來越重要的作用。隨著 CAD
/CAM/CAE 軟件 及其他應(yīng)用軟件的普及應(yīng)用,模具更加趨向與多 方向,多功能,并且向
著簡便的方向 發(fā)展。
2.2 對模具行業(yè)前景預(yù)測
目前,中國正面臨著發(fā)達(dá)國家的技術(shù)優(yōu)勢和發(fā)展中國家,價格優(yōu)勢的雙重壓 力。工
業(yè)國家如果想 在劇烈競爭下生存下來,其技術(shù)和業(yè)務(wù)必須存在一定的優(yōu)勢。在中國模具
行業(yè)生存已成 為一個巨大的挑戰(zhàn),印度,泰國和東歐國家在最 近幾年,工業(yè)模具發(fā)展十
分迅速,其模具的價格也具有很強(qiáng)的競爭優(yōu)勢,中國的模具行業(yè),成本和價格優(yōu)勢將逐
漸減弱并最終 消失。羅白回良玉說,中國必須死企業(yè)的技術(shù),管理和人員培訓(xùn)工作,積
極引進(jìn)國外先 進(jìn)的模具制造技術(shù),以提高高端產(chǎn)品的模具開發(fā)能力,調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu),模
具,模具產(chǎn)品 ,不斷提高我國的國際競爭力。這樣模具行業(yè)才能穩(wěn)定發(fā)展。
中國在“十一五”時期國民經(jīng)濟(jì)將繼續(xù)保持較快增長速度,到模具行業(yè),一個可靠
的宏觀支持。汽車,IT,電子信息,家用電器,OA 辦公設(shè)備,機(jī)械和建材業(yè),航空航天
等,都對模具 存在大量的需求。只要國 外開發(fā)的,目前的 模型有較大的模具 進(jìn)口更多,
2
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因?yàn)橹袊谶@ 方面的發(fā)展自己的能力將大大增加對模具的需求。中國的模具業(yè)可望在快
速發(fā)展的良好 宏觀環(huán)境。模具前景主要在以下幾個方面:
(1) 繼續(xù)全力推廣 CAD/CAE/CAM 的發(fā)展,其將在模具行業(yè)發(fā)揮越來越重要的作用。
隨著 CAD/CAM/CAE 軟件及其他應(yīng)用軟件的普及應(yīng)用,計算機(jī)產(chǎn)生的 各種類型、格式各
異的數(shù)據(jù)資料,如市場分析報告、加工圖紙、零件加工工藝、仿真測試結(jié)果分析及各種
說明書等方面 因素更加復(fù)雜,如何有效管理這些異構(gòu)數(shù)據(jù) 資料成為了企業(yè)面臨的一大難
題。只有繼續(xù)全力推廣 CAD/CAE/CAM 的發(fā)展,同時,設(shè)計人員在產(chǎn)品生命周期內(nèi)的各個
環(huán)節(jié)與產(chǎn)品過 程相關(guān)的各個地方均能及時、準(zhǔn)確地獲取產(chǎn)品的相關(guān)信息,并對產(chǎn)品數(shù)據(jù)
進(jìn)行一定權(quán)限 范圍內(nèi)的操作,才能最大限度實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)最大化。
(2)成型表面的加工向精密,自動化的方向發(fā)展。成型加工表面正向著高效化,自
動化發(fā)展,而這些發(fā)展主要依靠計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展來實(shí)現(xiàn)的。我國模具行業(yè)要進(jìn)一步發(fā)
展多功能復(fù)合 模具,一套多功能模具除了沖壓成型零件外,還 擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和
鎖緊等組裝任務(wù)。通過這種多功能的模具生產(chǎn)出來的不再是成批零件,而是成批的組件,
如觸頭與支座 的組件、各種微小電機(jī)、電器及儀表的鐵芯組件 等。同時模具精度也是較
重要的環(huán)節(jié),只有制造出來精度高,性能好的模具,才會在屹立于當(dāng)今市場經(jīng)濟(jì)這片浪
潮中。
(3) 一體化加 工是目前正在發(fā)展的 新技術(shù)。機(jī)電一體 化取代了組成機(jī) 械電子系統(tǒng)
的多個部件單 位,一體 化加工是將機(jī)械、 電氣/電子技術(shù) 、信息技術(shù)及軟件 相互輔助的
一個總系統(tǒng)實(shí) 現(xiàn)調(diào)節(jié)循環(huán)過程。機(jī)電一體化加工是以后機(jī)械加工的大勢 所趨,只有工業(yè)
加工更加自動 化,生產(chǎn)效率才會更高,以人為本的思想理念才 會得以踐行。一體化加工
不僅能夠縮短 加工周期,提高加工效率,同時還能夠提高產(chǎn)品的質(zhì)量。
(4) 模具工業(yè) 新工藝、新理念和新 模式等創(chuàng)新思維將 帶領(lǐng)模具行業(yè)達(dá) 到下一個巔
峰。適應(yīng)模具單件生產(chǎn)特點(diǎn)的柔性制造技術(shù),制造出符合規(guī)格的產(chǎn)品;創(chuàng)造最佳管理和
效益的團(tuán)隊(duì);提高快速應(yīng)變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)制造等新
的生產(chǎn)模式;廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)件通用件的分工協(xié)作生產(chǎn)模式;適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求
的綠色設(shè)計與 制造等。
(5)最后,3D 模具發(fā)展已為當(dāng)下形勢所趨。3D 打印技術(shù)最近迅速興起,成為炙手
可熱的新型產(chǎn) 業(yè),它可以打印出立體產(chǎn)品。目前 3D 模具打印比較常規(guī)的是運(yùn)用在器官
打印,在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域取得了重大突破,解決了醫(yī)學(xué)上很多難以攻克的難題。3D 模具已經(jīng)成
3
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為各國重點(diǎn)研 究對象,當(dāng)今模具發(fā)展的大趨勢。
4
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三、模具的 工藝分 析和 結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1 工藝分析
3.1.1 零件結(jié)構(gòu)
東風(fēng)越野 車側(cè)圍密封梁零件圖如圖 3.1 所示,料厚 1.2mm。
圖 3.1 零件圖
3.1.2 零件的工藝分析
根據(jù)公東 風(fēng)越野車有限公司加工方案,加工分三步:1.拉延成型 2.修邊沖孔 3.側(cè)
修邊沖孔。本 課題研究的是模具的拉延 成形工序,加工這 道工序的模具是拉 延成形模,
在這我們主要 討論其第一步加工步驟——拉延模具設(shè)計。它在 結(jié)構(gòu)上的主要特征有凸模、
凹模、壓邊圈,除此之外還必須有導(dǎo)向裝置 、卸料裝置、定位器、平衡塊、墊塊以及其
它一些非結(jié)構(gòu) 特征。同時還要從其經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā),綜合考慮 ,設(shè)計出最佳方案,從而
提高產(chǎn)品質(zhì)量 以及創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。
5
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3.2 成型拉延方案確定
[4]
制件材料 DC04(深沖用),屈服強(qiáng)度 ,抗拉強(qiáng)度 s 3 270 MPa ;
東風(fēng)越野 車股份有限公司側(cè)圍密封梁生產(chǎn)綱領(lǐng)為 10 萬件/年,是大批量生產(chǎn),用冷
沖壓工藝完成 比較合適。
b
先下料后拉延 。
采用單動 拉延模具。單動壓力機(jī)的壓 邊力是通過凹模下行時作用在壓邊圈上的反作
用力提供的。一般采用倒裝拉深。單動壓力機(jī)成形,凸模和壓邊圈在下,凸模直接安裝
在工作臺上, 壓邊圈則使用壓力機(jī)下面的頂出缸,通過頂桿獲得所需的壓料力。
在早期對 于大型汽車覆蓋件,為保證產(chǎn)品質(zhì)量,拉延一般 都設(shè)計成雙動,采用雙動
壓力機(jī)拉延。 但是模具經(jīng)過最近幾年的 發(fā)展,由于氮?dú)? 罐等裝置的出現(xiàn), 隨著工作設(shè)
備性能和工藝 設(shè)計水平的提高,目前單動壓機(jī)已經(jīng)完全滿足以上要求,并且拉延的效率
更高,能耗更低,壓機(jī)結(jié)構(gòu)更簡單,安裝維護(hù) 更方便。同時由于單動壓力機(jī)設(shè)備能讓加
工的模具結(jié)構(gòu) 更為簡單明了,并且還能提供變壓邊力,且?guī)в歇?dú)立的壓力負(fù)反饋補(bǔ)償通
路、壓力波動 范圍小、價格便宜等優(yōu)點(diǎn),所以此次方案考慮單動拉延模具。
3.3 工藝計算
[5]
3.3.1 拉延毛坯的分析計算
需加工如圖 3.2 情況:
6
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圖 3.2
經(jīng)過測算,模 具為 1750X950mm,板料至少取 10 個加工余量,毛坯長度取 1500mm,
寬度去 600mm,零 件厚度取 1.2mm。故毛坯尺寸為 1500x600x1.2mm。
3.3.2 拉延力和壓料力的計算
為了選擇 壓力機(jī)和設(shè)計模具,必須計算拉延力和壓料力。拉延力與壓料力的大小不
僅與毛坯尺寸、厚度、材料的強(qiáng)度極限等因素有關(guān)。而且與壓料面的形狀也有很大的關(guān)
系,受到諸多因素的影響。因此,要從理論上計算拉延力 和壓料力是很困難、很復(fù)雜的,
而且計算精度 也不高。通常在生產(chǎn)實(shí)際中是采用經(jīng)驗(yàn)公式,經(jīng)過簡化的理論公式來進(jìn)行
分析計算的, 從而來進(jìn)行分析設(shè)計的。
3.3.2.1 拉延力
[6]
根據(jù)《Pro/E 沖 壓模具設(shè)計與制造》 對復(fù)雜零件
式中 P——拉延 力(N);
(3.1)
7
湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(論 文 )
t——板料 厚度(mm);
L——拉深 凹??谥荛L(mm);
σ b——材 料的強(qiáng)度極限(MPa);
K———系 數(shù),一般取 0.6-1.0;
在本課題 中毛坯的材料為 DC04,σ b=300MPa;t=1.2mm;L=(1500+600)*2=4200mm;
系數(shù) K 取 0.8。代 人公式可以求得 P=1210KN。
3.3.2.2 壓邊力
[7]
2
2
在拉深過程中 ,若板料的變形程度較大,在凸緣變形區(qū)容易起皺。防止起皺的主要
方法就是采用 壓邊裝置,對板料施加壓力,使變形區(qū)周圍的板 料始終保持平整。壓邊裝
置的壓邊力大 小必須適當(dāng),否則對零件質(zhì)量有巨大影響。如果 選擇的壓邊力過大,將會
增大拉深應(yīng)力,導(dǎo)致危險斷面的破裂。如果壓邊力過小,將會使凸緣或側(cè)壁起皺。因此,
壓邊力的大小 要使拉深件符合技術(shù)要求,并在試模中加以調(diào)整。
根據(jù)《冷 沖壓工藝與模具設(shè)計》 總的壓邊力:
Aq (3.2)
式中 為總的壓邊力;
A—為開始拉深瞬間不考慮凹模圓角時的壓邊面積(mm );
q—單位 壓邊力(MPa)
近似計算取 A=1500*600-1450x570=73500mm ;根據(jù)《冷沖壓工藝與模具設(shè)計 》 中
表 5-7 查得單位 壓邊力為 2.5-3.0Mpa;取 q=3.0Mpa.
代入式 3-2 中計 算的 FQ=221KN。
3.3.3 壓力機(jī)的選擇
[7]
單動壓力 機(jī)一般用于淺拉深,即拉深施力行程小于壓力機(jī) 公稱壓力行程的拉深,所
選壓力機(jī)的噸 位應(yīng)大于拉深力和壓邊力的總和。對于復(fù)雜的工況,除了應(yīng)該有滿足該位
置的沖壓力的 條件外,還要滿足在工作過程中,能滿足任何時 刻工作所需力的大小。根
據(jù)《冷沖壓工 藝與模具設(shè)計》 公式 5-15:
8
對于淺拉 深
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F 機(jī) >=(1.6-1.8)F 總 (3.3)
代入式中 F 機(jī)=1.8*(1210+221)=2575.8KN。
3.3.4 計算壓力中心
3.3.4.1 確定壓力 中心的目的
模具的壓 力中心就是沖壓合力的作 用點(diǎn)。為了保證壓 力機(jī)和模具的正 常工作,應(yīng)
使模具的壓力中 心與壓力機(jī)滑塊的中心線 相重合,以保證 在工作時系統(tǒng)受力 趨于平衡,
減少振動,增 加機(jī)器工作年限以及提升工件質(zhì)量。
3.3.4.2 壓力中心的 計算方法
模具的壓力中 心有兩種計算方法:
(1)簡單幾 何圖形壓力中心的位置。 簡單幾何圖形壓 力中心的位置在 幾何圖形的
幾何中心。
(2)確定多個凸模模具的壓力中心。確定多個凸模模具的壓力中心,是將各個凸模
的壓力中心確 定后,再計算模具的壓力中心。
該模具的 壓力中心是彎曲力的作用點(diǎn),如圖 3.3.
9
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圖 3.3
10
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四 、沖 壓設(shè)備的選取
4.1 沖壓設(shè)備選取的原則
[9]
沖壓設(shè)備 的選擇是工序設(shè)計和模具設(shè)計的一項(xiàng)重要的內(nèi)容。合理地選用設(shè)備對工件
質(zhì)量以及生產(chǎn) 效率等有重大的影響,也為模具的設(shè)計帶來方便 。沖壓設(shè)備的選擇主要是
依據(jù)模具的行 程、尺寸和公稱壓力等參數(shù)來匹配壓力機(jī)的類型和規(guī)格 。沖壓設(shè)備規(guī)格
的確定主要取 決于工藝參數(shù)及模具結(jié)構(gòu)尺寸,壓力機(jī)必須滿足:
1)所選壓力 機(jī)的公稱壓力必須大于沖壓所需的總沖壓力,即: F壓機(jī) 3 F總 。
2)壓力機(jī) 的行程大小要適當(dāng)。由于 壓力機(jī)的行程影響 到模具的張開高 度,因此對
于沖裁模具,其行程不宜過大,也不宜過小,以免發(fā)生模座與導(dǎo)向裝置脫開的不良后果。
3)所選壓 力機(jī)的閉合高度應(yīng)與沖模 的閉合高度相適應(yīng) 。即滿足:沖模 的閉合高度
介于壓力機(jī)的 最大閉合高度和最小閉合高度之間,只有這樣才能完成有效的沖壓。
4)壓力機(jī) 的工作臺面的尺寸必須大 于模具下模座的外 形尺寸,并要留 有安裝固定
的余地。一般 每邊應(yīng)大出 50-70mm 以上。
4.2 沖壓設(shè)備的選擇
4.2.1 沖壓設(shè)備內(nèi)性的選擇
依據(jù)沖壓件生 產(chǎn)批量、工藝方法與性質(zhì)及沖壓件尺寸、形狀、精度來選擇。
中小型沖壓件 精度要求不高,適合用開式壓力機(jī);大中型件或精度高、載荷 大的沖壓件,
一般會選用閉式壓 力機(jī);難拉深的工件且需要大的壓邊力時,應(yīng)選用雙動壓力機(jī)進(jìn)行拉
深;形狀復(fù)雜件的大批量零件生產(chǎn)時,宜選用高速壓力機(jī)或多工位壓力機(jī);對校平、整
形、壓印等加工工序,宜采用摩擦壓力機(jī)或肘桿式壓力機(jī)進(jìn)行模具工作;對大型厚板沖
壓,宜采用液 壓機(jī)。
沖壓設(shè)備 類型的選定主要取決于工藝要求和生產(chǎn)批量。
對于加工 中小型的沖裁件、彎曲件 或拉深件的生產(chǎn),主 要應(yīng)用開放式機(jī) 械壓力機(jī)。
雖然開放式?jīng)_ 床的剛度差,影響模具的使用壽命和沖裁件的表 面粗糙度,但它操作方便,
11
[9]
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并且易于安裝 機(jī)械化附屬裝置。
對于加工 大中型沖壓件的生產(chǎn),多采用閉式結(jié)構(gòu)形式的機(jī) 械壓力機(jī)。在大型拉深件
的加工生產(chǎn)中,應(yīng)盡量選用雙動拉深壓力機(jī),因其可使所用模具結(jié)構(gòu)簡單,操作方便且
調(diào)整方便。
在小批量 生產(chǎn)當(dāng)中,尤其是大型厚板料沖壓件的生產(chǎn)多采 用液壓機(jī)。我們所用的液
壓機(jī)無固定的行程 ,并且不會因?yàn)榘辶系暮穸茸兓d,而且在需要很大的施力加工
行程加工時, 與機(jī)械壓力加工相比具有 明顯的優(yōu)點(diǎn)。但其 速度比較低,生產(chǎn) 效率偏低,
且零件的尺寸 精度受操作因素的等原因影響而不穩(wěn)定。對于比 較薄材料的沖裁工序,最
好選用導(dǎo)向較 精準(zhǔn)的精密壓力機(jī)。對于較平、整形和溫、熱擠壓工序,最好選用摩擦式
壓力機(jī)。摩擦式壓力機(jī)其結(jié)構(gòu)簡單、造價合適、不易發(fā)生超負(fù)荷損壞等特點(diǎn)。但其行程
次數(shù)比較少, 生產(chǎn)的效率偏低,并且操作不太方便。
在大批量 生產(chǎn)或形狀復(fù)雜零件的大量生產(chǎn)中,多選用高速壓力機(jī)或多工位自動壓力
機(jī) 。
根據(jù)工作 的實(shí)際情況,本套模具擬選用閉式機(jī)械式壓力機(jī)。
4.2.2 沖壓設(shè)備規(guī)格的確定原則
1)所選壓力 機(jī)的公稱壓力必須大于沖壓工件時所需的總沖壓力,即: F 3 F 。
沖壓設(shè)備 的參數(shù)規(guī)格的確定主要取決于工藝參數(shù)以及模具結(jié)構(gòu)尺寸,所選壓力機(jī)必
須滿足:
機(jī) 總
2)壓力機(jī) 的行程大小要適當(dāng)?;瑝K 的行程大小選擇首 先應(yīng)方便毛坯的 放入和零件
的取出,只有這樣才能提升工件加工的效率。對于工件的拉深等沖壓工 序,滑塊行程須
大于零件高度 的兩倍,否則將會造成沖壓不徹底或不能完成。
3)所選壓 力機(jī)的閉合高度應(yīng)介于沖 模的最大裝模高度 與最小裝模高度 之間。一般
應(yīng)滿足: +10 (4.1)
式中 Hmax ——最大閉合高度,連桿調(diào)到最短時的距離;
Hmin ——最小閉合高度,連桿調(diào)到最長時的距離;
H1 ——壓力機(jī)工作墊板厚度;
H— —模具的閉合高度;
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L— —連桿的調(diào)節(jié)長度。
4)壓力機(jī) 的工作臺面的尺寸必須大 于模具的下模座的 外形尺寸,并要 留有安裝固
定的余地。一 般每邊應(yīng)大出 50-70mm 以上。
5)行程次 數(shù)的選擇,行程次數(shù)是指 在工作中滑塊每分 鐘往復(fù)運(yùn)動的次 數(shù),它主要
根據(jù)零件的加 工所需生產(chǎn)率、加工操作的可能性和允許的變形速度等要求來確定。
6)電動機(jī) 功率的選擇必須遵守模具 加工設(shè)計手冊,在 某些情況下(如 大型件的斜
刃沖裁、深度很大的薄拉深等加工情況),必須 對壓力機(jī)的電動機(jī)功率進(jìn)行校核,不僅
從加工效率和 工件質(zhì)量出發(fā),還要從經(jīng)濟(jì)型考慮各方面因素,并選擇功率大于沖壓所需
功率的壓力機(jī) 。
4.3 沖壓設(shè)備的選擇
根據(jù)所需 的工藝力 F=2575.8KN,模具的閉合高度 H=650mm,行程 30mm,模具的外廓
尺寸為 1750x950x650mm ,選用,閉式雙點(diǎn)壓力機(jī) JD36-400,其技術(shù)參數(shù)為:
公稱壓力 4000KN ;
滑塊行程 500mm ;
滑塊行程 次數(shù) 10 次/分;
最大裝模 高度 1000mm ;
裝模高度 調(diào)節(jié)量 400mm;
工作臺尺 寸 1400mm ′ 3500mm;
電動機(jī)功 率/主 電動機(jī):55kw;
氣墊壓緊 力:300KN ;
氣墊下沉 量:20mm ;
氣墊行程 :220mm ;
生產(chǎn)廠: 濟(jì)南第二機(jī)床集團(tuán)有限公司。
4.4 閉合高度的
為了使模 具能夠正常工作,模具的閉合高度必須與沖床的 閉合高度相適應(yīng),應(yīng)介于
沖床最大閉合 高度和最小閉合高度之間,如果模具閉合高度小 于沖床的閉合高度,可以
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采用墊板,其 厚度為 H
1
,壓力機(jī)的閉合高度必須滿足:
[10]
根據(jù)《沖 壓工藝與模具設(shè)計》
公式 3-5 得:
H
最大
- H1-5
3
H
模
3
H
最小
- H
1
+10 (4.1)
其中, H
最大
- H
1
和 H
最小
- H
1
分別為模具安裝在沖床墊板上時,沖床的最大和最小
模具閉合 高度 1000 -220-5=775mm H 600-220+10=390 滿足,因而 無 需 加墊 板 ,
裝模的高度。上式 中的 5mm 是考慮裝模方便時所留下的間隙,10mm 是保證修模時所留尺
寸。
模具閉合 高度 H=650mm ;
模具工作 時最大高度 H=1000mm;
模
模具的閉 合高度滿足要求。
4.5 壓力機(jī)功率的校核
4.5.1 拉深功的計算
[7]
當(dāng)拉深的工件 比較復(fù)雜時,不能簡單地將 工件計算的壓料力和拉深力加來選擇壓力
機(jī),還應(yīng)該注意壓力機(jī)的壓力曲線,否則很可能由于過早的出現(xiàn)最大沖壓力而使壓力機(jī)
超載損壞。
根據(jù)《冷 沖壓工藝與模具設(shè)計》 公式 5-18:
第一次拉 深的拉深功可按下式計算:
(4.2 )
F1max—第 一次拉深的最大拉深力(N);
--平均變形力與最大變形力的比值;
--第 一次的拉深高度(mm);
拉深力 F 1max=4000KN,取 =0.8, =30mm;
代入式中 的 A1=96000N.m 。
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4.5.2 電動機(jī)功率的校核
根據(jù)《冷 沖壓工藝與模具設(shè)計》
[7]
公式 5-20:
拉深所需壓力 機(jī)的電動機(jī)的功率為:
式中 A—拉深功 (N*m );
—不均衡系數(shù),取 =1.2-1.4;
(4.3)
,
--分別 為壓力機(jī)效率、電動機(jī)效率,取
=0.6-0.8,取
=0.9-0.95;
N—壓力機(jī) 每分鐘的行程次數(shù)。
A=96000N.m, 取 1.3, , 分別取 0.7,0.9,n=10 次/分
代入式中的 N=32.37KW<55KW 。
因此,根據(jù)沖壓力、閉合高度、外闊尺 寸、電動機(jī)功率、滑塊行 程等工作情況,選
擇 JD36-400 是合 適的。
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