1721_油箱注油口沖壓工藝及模具設(shè)計
1721_油箱注油口沖壓工藝及模具設(shè)計,油箱,注油,沖壓,工藝,模具設(shè)計
11 緒 論1.1 課題背景沖壓加工是一種金屬塑性加工工藝,其坯料主要是板材、帶材、管材及其他型材,是利用安裝在壓力機(jī)上的沖模,通過施加壓力,在瞬間完成加工過程,把原材料加工成所需要的零件形狀和尺寸的成品或半成品。按照沖壓時的溫度情況有冷沖壓和熱沖壓兩種。冷沖壓是金屬在常溫下的加工,一般適用于厚度小于 4mm 的坯料,它具有生產(chǎn)效率高;工件精度的一致性高,互換性好,質(zhì)量穩(wěn)定;材料利用率高;產(chǎn)量越大成本越低;可獲得用其它方法難以加工或無法加工的形狀復(fù)雜的工件;便于在大批量生產(chǎn)中實現(xiàn)機(jī)械化或自動化以及不需加熱、無氧化皮,表面質(zhì)量好,操作方便,費(fèi)用較低的優(yōu)點(diǎn)。同時沖壓加工又具有:沖模制造周期長,制模技術(shù)要求高,費(fèi)用大,在小批量生產(chǎn)中受到一定限制的缺點(diǎn)。隨著世界經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展與壯大,沖壓技術(shù)和模具應(yīng)用的范圍越來越廣泛,也越來越受到各行各業(yè)的重視,在整個國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和相關(guān)部門中,都涵蓋了沖壓工藝和模具應(yīng)用,它不僅與整個機(jī)械行業(yè)緊密的聯(lián)系在一起,而且與人們的日常生活有著千絲萬縷的關(guān)系。沖壓工藝與沖壓設(shè)備正在不斷地發(fā)展,特別是精密沖壓。高速沖壓、多工位自動沖壓以及液壓成形、超塑性沖壓等各種沖壓工藝的迅速發(fā)展,把沖壓的技術(shù)水平提高到了一個新高度。新型模具材料的采用和鋼結(jié)合金、硬質(zhì)合金模具的推廣,模具各種表面處理技術(shù)的發(fā)展,沖壓設(shè)備和模具結(jié)構(gòu)的改善及精度的提高,顯著地延長了模具的壽命和擴(kuò)大了沖壓加工的工藝范圍。由于沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可加工復(fù)雜形狀工件等一系列優(yōu)點(diǎn),在機(jī)械、汽車、輕工、國防、電機(jī)電器、家用電器,以及日常生活用品等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛,占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高,沖壓模具作各個部門的重要基礎(chǔ)工藝裝備將起到越來越大的作用。我國沖壓技術(shù)與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)落后,主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家尚有相當(dāng)大的差距,導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大。1 _/ e( e, r5 _# Q# @( d; s" W& 2Y隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高,沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)正呈現(xiàn)多品種、少批量,復(fù)雜、大型、精密,更新?lián)Q代速度快的變化特點(diǎn),沖壓模具正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。為適應(yīng)市場變化,隨著計算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展,沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù)正由手工設(shè)計、依靠人工經(jīng)驗和常規(guī)機(jī)械加工技術(shù)向以計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD) 、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計算機(jī)輔助設(shè)計與制造(CAD/CAM)技術(shù)轉(zhuǎn)變。模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)應(yīng)用的重要工藝設(shè)備,按成型的對象和方式來分,模具大致可以分為三類:金屬板料成型模具(如冷沖壓模) ;金屬體積成型模具(如鍛造模,粉末冶金模,壓鑄模等);非金屬材料成型模具(如塑料模,玻璃模,陶瓷模等) ,其中使用量最大的是沖壓模和塑料模,約占模具總量的 80%左右。模具工業(yè)在我國也已成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一,國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)如機(jī)械,電子,汽車,石油化工和建筑業(yè)等都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應(yīng),都需要大量的模具,特別是汽車,電機(jī),電器,家電和通信等產(chǎn)品中 60%~80%的零件都要依靠模具成型。1.2 沖壓工藝及模具設(shè)計的發(fā)展沖壓加工工藝的優(yōu)點(diǎn)突出,在國民經(jīng)濟(jì)各部門中獲得了廣泛應(yīng)用。不僅在日常生活用品中占據(jù)非常重要的位置,而且在現(xiàn)代航空、航天、兵工、汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器和電子儀表生產(chǎn)中也占有十分重要的地位??梢哉f,沖壓加工已成為許多工業(yè)部門的重要加工手段,不采用沖壓加工,要想改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量,降低產(chǎn)品成本,迅速更新產(chǎn)品,提高產(chǎn)品市場競爭能力,都是不可能的。隨著生產(chǎn)的發(fā)展,各工業(yè)部門對沖壓技術(shù)的要求越來越高,因而促進(jìn)了沖壓技術(shù)的迅速發(fā)展。在大批量生產(chǎn)中,發(fā)展高效率、高壽命、高精度沖模 ,如適用于復(fù)雜形狀零件的多工位連續(xù)模、適用于單一品種零件的自動化專用沖模等;在小批量生產(chǎn)和新品試制中,發(fā)展通用沖模、組合沖模和鋅合金模、聚氨酯橡膠模、薄板沖模、鋼帶沖模等簡易沖模,以便縮短沖模加工周期,降低制模成本,使沖壓加工能適應(yīng)小批量生產(chǎn)和新品試制的需要;組織沖模專業(yè)化生產(chǎn),減少制模手工操作,采用各種先進(jìn)加工、檢測設(shè)備和各種新的制模技術(shù),以適應(yīng)大型、復(fù)雜、精密、先進(jìn)沖模的加工;改進(jìn)沖模熱處理,發(fā)展模具表面強(qiáng)化新工藝,開發(fā)制模新材料,以便提高沖模的使用壽命和沖壓件的質(zhì)量;大力加強(qiáng)沖模典型化和標(biāo)準(zhǔn)化研究,積極開展沖模的計算3機(jī)輔助設(shè)計與計算機(jī)輔助制造,以便簡化沖模的設(shè)計與加工,縮短沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備周期,降低制模成本,提高制模質(zhì)量;在沖壓設(shè)計中采用先進(jìn)技術(shù),如在沖模結(jié)構(gòu)上配置能在沖壓過程中控制定位不準(zhǔn)、工件重疊、尺寸超差的裝置。改進(jìn)通用壓力機(jī)的結(jié)構(gòu),提高剛度和精度;積極開發(fā)高速壓力機(jī)、多工位壓力機(jī)、數(shù)控壓力機(jī),提高生產(chǎn)效率,滿足大批量生產(chǎn)的需要等等。當(dāng)前整個工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展特點(diǎn)是產(chǎn)品品種多、更新快、市場競爭激烈。為了適應(yīng)用戶對模具制造的短交貨期、高精度、低成本的迫切要求,模具必然會有如下發(fā)展趨勢:模具設(shè)計由經(jīng)驗設(shè)計階段向理論計算和計算器輔助設(shè)計方向發(fā)展,技術(shù)廣泛用于制模業(yè),使模具結(jié)構(gòu)更趨科學(xué)合理,大大提高了模具加工精度,縮短了模具設(shè)計加工周期,減少了產(chǎn)品開發(fā)時間。多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展。多色和多材質(zhì)塑料成型模具也將有較快發(fā)展,這種模具縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期和裝配周期,今后在不同領(lǐng)域?qū)⒌玫桨l(fā)展和應(yīng)用。1.3 沖壓工藝及模具設(shè)計國內(nèi)外發(fā)展水平綜述1.3.1 國外研究發(fā)展概述美國模具工業(yè)美國現(xiàn)有約 7000 家模具企業(yè),90%以上為少于 50 人的小型企業(yè)。由于工業(yè)化的高度發(fā)展,美國模具業(yè)早已成為成熟的高技術(shù)產(chǎn)業(yè),處于世界前列。美國模具鋼已實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)供應(yīng),模具設(shè)計制造普遍應(yīng)用 CAD/CAE/CAM 技術(shù),加工工藝、檢驗檢測配套了先進(jìn)設(shè)備,大型、復(fù)雜、精密、長壽命、高性能模具的發(fā)展達(dá)到領(lǐng)先水平。但自上世紀(jì) 90 年代以來美國經(jīng)濟(jì)面臨后工業(yè)化時代的大調(diào)整、大變革,也面對強(qiáng)大的國際競爭——來自成本壓力、時間壓力和競爭壓力。日本模具工業(yè)目前,日本的模具制造技術(shù)仍處于世界領(lǐng)先地位。據(jù)日本通產(chǎn)省工業(yè)統(tǒng)計,日本共有模具生產(chǎn)廠約 10000 家,其中 20 人以下的占 91%以上,即日本模具業(yè)以中小企業(yè)為主,主要靠專業(yè)化分工,完成高質(zhì)量的模具設(shè)計、加工。由于日本的專業(yè)化分工做得好,中小模具企業(yè)的整體制造水平高,使“日本制造”的模具成為一種品4牌、優(yōu)質(zhì)的象征。近年來,日本塑料模具、粉末冶金模具、壓鑄模具增長明顯,沖壓模具和鍛造模具則相對呈減少趨勢。據(jù)羅百輝了解,日本模具目前面臨五大課題——縮短交貨期、降低制造成本、提高模具質(zhì)量和精度、勞動力不足以及迎接亞洲各國的挑戰(zhàn)。針對此況,日本許多模具廠家都在積極擴(kuò)大設(shè)備投資。在加工方面,大量采用無人看管的加工單元,或者通過計算機(jī)進(jìn)行聯(lián)機(jī)控制。在設(shè)計制造部門幾乎都采用 CAD/CAE/CAM 技術(shù),進(jìn)行動作仿真分析、DNC(直接數(shù)字控制)加工。模具的技術(shù)開發(fā)主要向高精度、高速度、長壽命、復(fù)雜、大型、一體化和高性能諸方面發(fā)展。新加坡模具工業(yè)新加坡是一個只有 300 萬人口的小國,在上世紀(jì) 80 到 90 年代,政府重視和支持精密模具的發(fā)展,出臺了很多政策,使模具工業(yè)得到快速增長,促進(jìn)了新加坡經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。新加坡?lián)碛懈鞣N類型模具以及精密加工相關(guān)企業(yè)超過 1000 多家,模具年產(chǎn)值超過 45 億人民幣,在亞洲模具業(yè)中有著相當(dāng)重要的影響力和作用。模具企業(yè)中上市的有 10 多家。新加坡 65%以上企業(yè)生產(chǎn)的模具都是為電子相關(guān)業(yè)配套的,生產(chǎn)的模具不是大型的,但都是高精密、高水平的模具。新加坡模具企業(yè)主要集中在半導(dǎo)體框架/封裝模具、五金沖壓模具、塑膠模具、硅橡膠模具等領(lǐng)域。德國模具工業(yè)德國一向以精湛的加工技藝和出產(chǎn)精密機(jī)械、工具而著稱,其模具業(yè)也充分體現(xiàn)了這一特點(diǎn)。對于模具這個內(nèi)涵復(fù)雜的工業(yè)領(lǐng)域,經(jīng)過多年的實踐探索,德國模具制造廠商形成了一個共識:即全行業(yè)必須協(xié)調(diào)一致,群策群力,挖掘開發(fā)潛力,共同發(fā)揚(yáng)創(chuàng)新精神,共同技術(shù)進(jìn)步,取長補(bǔ)短,發(fā)揮好整體優(yōu)勢,才能取得行業(yè)的成功。此外,為適應(yīng)當(dāng)今新產(chǎn)品快速發(fā)展的需求,在德國不僅大公司建立了新的開發(fā)中心,而且許多中小企業(yè)也都這樣做,主動為客戶做研發(fā)工作。在研究方面德國始終十分活躍,成為其在國際市場上保持不敗的重要基礎(chǔ)。在激烈競爭中,德國模具行業(yè)多年保持住了在國際市場中的強(qiáng)勢地位,出口率一直穩(wěn)定在 33%左右。據(jù)德國工、模具行業(yè)組織——德國機(jī)械制造商聯(lián)合會(VDMA)工模具協(xié)會統(tǒng)計,德國有模具企業(yè)約 5000 家,2003 年德國模具產(chǎn)值達(dá) 48 億歐元。其中(VDMA)會員模具企業(yè)有 90 家,這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的 90%。51.3.2 我國模具工業(yè)發(fā)展概況目前,國內(nèi)模具市場不斷擴(kuò)大,國際上將模具制造逐漸向我國轉(zhuǎn)移的趨勢和跨國集團(tuán)到我國進(jìn)行模具國際采購的趨向十分明顯。因此,展望未來,國際、國內(nèi)模具市場總體發(fā)展前景美好。我國模具工業(yè)將會有一個繼續(xù)高速發(fā)展的機(jī)遇期。模具是制造業(yè)的重要基礎(chǔ)工藝裝備。模具種品繁多,共有幾十大類,其中沖壓模具、塑料模具、鑄造模具、鍛壓模具、橡膠模具、粉末冶金模具、拉絲模具 、無機(jī)材料成形模具等是最重要的八大類,用于制造業(yè)中的幾乎所有產(chǎn)品的生產(chǎn)?,F(xiàn)代模具制造業(yè)已成為技術(shù)密集型和資金密集型的產(chǎn)業(yè),他與高新技術(shù)已形成相互依托的關(guān)系。一方面,模具是直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化服務(wù)的不可缺少的裝備;另一方面,模具生產(chǎn)本身又大量采用高新技術(shù)和裝備,因此,模具制造已成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的主要組成部分。模具成形零件時實現(xiàn)快速、優(yōu)質(zhì)、低耗是國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。在中國,模具生產(chǎn)長期以來一直被當(dāng)作產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝后方,生產(chǎn)的模具也主要是自產(chǎn)自配,直至八十年代,模具才作為產(chǎn)品被列入機(jī)電產(chǎn)品目錄,當(dāng)時全國共有生產(chǎn)模具的廠點(diǎn)約為 300 家總產(chǎn)值 10 億元。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,中國的模具工業(yè)已有了長足的進(jìn)步。拒不完全統(tǒng)計,現(xiàn)在國內(nèi)未含港、澳、臺統(tǒng)計數(shù)據(jù),約有 3000家模具生產(chǎn)廠點(diǎn),年模具銷售額約 1500 億元,而且年年增長迅速。從 20 世紀(jì)八十年達(dá)后期開始,中國模具工業(yè)發(fā)展十分迅速。由于國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對模具的需求越來越大,原有的國有模具企業(yè)有了很大發(fā)展,而三資和鄉(xiāng)鎮(zhèn)、個體模具企業(yè)的發(fā)展更為迅速。例如廣東省和浙江省,原來模具生產(chǎn)規(guī)模不大,在國內(nèi)未占重要地位,但目前,主要依靠三資企業(yè)的廣東省全省有很多家模具生產(chǎn)企業(yè)和主要依靠鄉(xiāng)鎮(zhèn)、個體企業(yè)的浙江省全省有多家模具生產(chǎn)大企業(yè),其模具生產(chǎn)值已分別占全國的百分之 30 左右。國內(nèi)不完全統(tǒng)計生產(chǎn)及進(jìn)口發(fā)展?fàn)顩r見表 1,表 2。從表一、表二可見,雖然中國模具工業(yè)發(fā)展迅速,但仍不能滿足我國制造業(yè)發(fā)6展的需要,特別是中高檔模具,在精密、大型、復(fù)雜、長壽命類型的模具仍舊供不應(yīng)求。由于在精度、壽命、制造周期及能力等方面中國與國際水平相比尚有大差距,所以每年尚需要大量進(jìn)口。由于中國模具價格比較低廉,水平也在不斷提高,因此出口發(fā)展很快。近年來每年出口增長幅度比行業(yè)增長幅度大得多。在模具產(chǎn)值產(chǎn)量和進(jìn)出口迅速發(fā)展的同時,近年來中國在模具行業(yè)進(jìn)步和模具水平的提高方面也取得了可喜的成績?,F(xiàn)在,我國已能生產(chǎn)精度達(dá)到 2μm 的多工位級進(jìn)模,壽命可達(dá)三億沖次以上。個別企業(yè)生產(chǎn)的多工位級進(jìn)模已可在 2000 次/min的高速沖床上使用,精度可達(dá) 1μm。在大型塑料模具方面,我國已能生產(chǎn) 43 英寸(109cm)大屏幕彩電和 65 英寸(165cm)背投式電視的塑殼模具、10kg 大容量洗衣機(jī)全套塑料件模具及汽車保險,整體儀 100t。我國模具企業(yè)CAD、CAM、CAE、CAPP、PDM、PLM、ERP 等數(shù)字化信息化技術(shù)的使用面正在不斷擴(kuò)大,水平也在不斷提高。目前,我國模具總量雖然達(dá)到相當(dāng)大的規(guī)模,模具水平也已有了很大提高,但在總體上,我國模具生產(chǎn)的商品化、專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度還較低,商品化模具只占少部分,模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率還不高,專業(yè)模具企業(yè)只占模具生產(chǎn)長點(diǎn)的少數(shù),而且裝備也比較落后。由于資金缺乏,我國的模具企業(yè)大都只能購買較低檔的國產(chǎn)設(shè)備和來自我國臺灣的設(shè)備,而少用歐美和日本的高檔設(shè)備,設(shè)備數(shù)控化程度遠(yuǎn)低于國際水平,不少企業(yè)原先只是附屬于大廠、大公司、大集團(tuán)的模具生產(chǎn)單位,經(jīng)調(diào)整、改革、改制、變成了獨(dú)立企業(yè)法人、面向社會、自負(fù)盈虧,充分發(fā)揮了人才和技術(shù)優(yōu)勢以及設(shè)備能力,在模具行業(yè)中發(fā)揮了很好的作用。以上這些都使模具企業(yè)結(jié)構(gòu)越來越適用于市場經(jīng)濟(jì)。在企業(yè)結(jié)構(gòu)正在不斷改善的同時,我們也看到很多專業(yè)模具廠還仍舊保持“大而全” 、 “小而全”的組織形式,國外大多呈現(xiàn)“小而?!?、 “小而精”的特點(diǎn),歐洲某些模具企業(yè)已有大型跨國集團(tuán)發(fā)展的趨向。隨著塑料工業(yè)的快速發(fā)展以及產(chǎn)品的輕量化提出越來越高的要求,在模具的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中,塑料模具及鋁、鎂合金的鑄造模具比例組不上升,在十大類模具中,塑料模具已成為總量最多的模具。隨著近年來汽車工業(yè)的高速發(fā)展,為汽車制造配套的模具比例也逐步上升。隨著技術(shù)的不斷提高進(jìn)步,市場對模具要求越來越高,以大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具為主要代表的高技術(shù)含量的模具在模具總量中的比例也在逐年提高,近年來每年平均約提高一個百分點(diǎn)。模具技術(shù)水平的提高和技術(shù)結(jié)構(gòu)的改善,在一年一度的國際模具展中得到了比較充分全面的展現(xiàn)。7自我國加入 WTO 以來,模具進(jìn)出口發(fā)展很快,2001-2006 年的數(shù)據(jù)已列入表二。從這些數(shù)據(jù)可以計算出進(jìn)出口總額每年平均增長幅度約為 18.9%,出口每年平均增長幅度為 40.85%進(jìn)出口逆差及進(jìn)出口比例情況見表 3。由此可見,進(jìn)出口增長要比進(jìn)口增長快得多,雖然仍有大量外貿(mào)逆差,但進(jìn)出口比例關(guān)系正在迅速改善,進(jìn)出口結(jié)構(gòu)漸趨合理。因為模具是制造業(yè)的重要基礎(chǔ)工藝裝備,模具對工業(yè)生產(chǎn)的帶動作用十分明顯,因而模具的布局與工業(yè),特別是與制造業(yè)的布局關(guān)系十分密切。一般來說,工業(yè)地區(qū)是制造業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū),模具也必然發(fā)達(dá)。正因為如此模具工業(yè)的布局有一個隨著工業(yè)布局改變而逐步改變的工程。中華人民共和國成立之初至 20 世紀(jì)八十年代,我國工業(yè)布局北方明顯強(qiáng)于南方。自國家實行改革開放政策開始,這一布局逐漸發(fā)生了變化。經(jīng)過二十世紀(jì)八十年代至九十年代漸進(jìn)式變化,進(jìn)入二十一世紀(jì)之后,工業(yè)布局已明顯出現(xiàn)南方強(qiáng)于北方的變化的狀況。隨后,模具工業(yè)布局也逐步逆轉(zhuǎn),目前也是南方明顯強(qiáng)于北方,尤其以珠三江州和長三角洲為中心的東南沿海地區(qū),已集中了我國模具工業(yè)將近 60%的產(chǎn)能。隨著環(huán)渤海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展及國家西部大開發(fā)、振興東北、中部崛起等經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略布局的實施,今后,模具工業(yè)布局也將隨之不斷變化。如果按照產(chǎn)能大小來看布局,目前情況大概可描述如下:廣東和浙江分別是中國模具工業(yè)的第一和第二大省,其模具產(chǎn)能分別約占全國總量的 40%和 25%左右,接著是江蘇和上海,各有 100 多億的產(chǎn)能,其在全國總量中的比重正在逐步提高,安徽、山東、遼寧、和天津,近年來發(fā)展勢頭很好,產(chǎn)能提高很快,其發(fā)展速度高于全國平均水平,北京、河北、四川、陜西、重慶和湖北目前產(chǎn)能雖然較低,8但也呈現(xiàn)了良好的發(fā)展勢頭。2006 年和 2007 年,中國重點(diǎn)骨干模具企業(yè)有 50 家,其分布情況如下圖 1 所示:圖 1 布局概括圖模具技術(shù)集合了機(jī)械、電子、化學(xué)、光學(xué)、材料、計算機(jī)、精密檢測和信息網(wǎng)絡(luò)等諸多學(xué)科,是一個綜合性學(xué)科系統(tǒng)工程。模具技術(shù)的發(fā)展趨勢主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)快速的方向發(fā)展,模具產(chǎn)品的技術(shù)含量不斷提高,模具制造周期不斷縮短,模具生產(chǎn)朝著信息化、無圖化、精細(xì)化、自動化的方向發(fā)展,模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)營國際化的方向發(fā)展。模具材料、能源、人工費(fèi)用的不斷上漲和模具價格的下降、模具交貨期的縮短,這將是今后較長時期內(nèi)模具企業(yè)所必須面對的現(xiàn)實和趨勢。我國模具工業(yè)面臨總體技術(shù)水平欠佳,自主創(chuàng)新能力弱,企業(yè)核心競爭力不強(qiáng),在中高檔模具領(lǐng)域內(nèi)缺乏競爭力的狀況,在較長時間內(nèi)還難以徹底改觀。面對這樣嚴(yán)峻的形勢,依靠技術(shù)進(jìn)步,不斷提高管理水平和勞動效率和工業(yè)生產(chǎn)率及努力降低成本才是模具企業(yè)的出路所在。創(chuàng)新是企業(yè)的靈魂,是企業(yè)前進(jìn)的引擎,而我國絕大多數(shù)模具企業(yè)的創(chuàng)新能力薄弱,這也是影響我國模具行業(yè)發(fā)展的一個重要因素。提高企業(yè)的核心競爭力需要創(chuàng)新,提高行業(yè)的總體水平更需要創(chuàng)新。技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、理念創(chuàng)新等等,行業(yè)發(fā)展迫切要求我們加快創(chuàng)新發(fā)展步伐。人才,特別是高級人才,包括高技術(shù)人員、高級經(jīng)營管理人才、技師和高級鉗工及高級機(jī)床操作工的匱乏,已嚴(yán)重制約了我國模具行業(yè)的發(fā)展。這一問題雖然引起行業(yè)、企業(yè)以及政府有關(guān)部門的重視,并已開始采取了一些措施,但要能滿足行業(yè)發(fā)展需要,恐怕還有待時日。企業(yè)的未來取決于人才,行業(yè)的未來也取決于人才,因此,加速培養(yǎng)高質(zhì)量、高水平的人才也必將是一個十分重要的發(fā)展趨勢。9我們要從模具生產(chǎn)大國向模具生產(chǎn)強(qiáng)國邁進(jìn),就必須克服前進(jìn)道路上的種種障礙和艱難險阻。前途雖然是光明的,機(jī)遇也大于挑戰(zhàn),但我們決不能掉以輕心,必須重視困難,看到不足,必須努力奮斗使我們的模具行業(yè)更好更快的發(fā)展。 1.4 本論文的主要研究內(nèi)容內(nèi)容為摩托車油箱注油口的沖壓工藝分析及模具設(shè)計。該工件是一個帶凸緣的筒形件,體積比較小,由于制造摩托車數(shù)量很多,需要大批量的注油口零件。因此該零件必須滿足生產(chǎn)率高,且注油口可能在使用中需要更換,要求注油口有很好的互換性。 2 工件沖壓工藝分析2.1 沖壓工藝分析本次畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容為摩托車油箱注油口的沖壓工藝分析及模具設(shè)計。該工件是一個帶凸緣的筒形件,體積比較小,由于制造摩托車數(shù)量大。因此該零件必須滿足生產(chǎn)率高,且注油口可能在使用中需要更換,要求注油口有很好的互換性。在滿足上面條件的前提下,在制造過程中選擇沖壓模具來制造該零件,使用沖壓模具制造的優(yōu)點(diǎn)不僅生產(chǎn)率高,零件互換性好。在使用模具制造過程中,還可以提高板材的利用率,通常材料利用率可達(dá) 70%~85%,降低生產(chǎn)成本。成型的零件機(jī)械性能好,沖壓件普遍具有重量輕,強(qiáng)度高,表面成形質(zhì)量好的特點(diǎn)。本次設(shè)計完成相關(guān)工序的沖壓工藝分析、模具設(shè)計、凹凸模尺寸及其他輔助零件的設(shè)計的油箱裝置由上、下殼體焊接而成,其內(nèi)部形成一定的容積空間以供使用燃油儲存,在油箱的頂部設(shè)有一個注油口,用于當(dāng)油箱內(nèi)可使用燃油不足時,由該注油口添加燃油。 通過對油箱注油口的結(jié)構(gòu)及尺寸的分析,本零件結(jié)構(gòu)屬于帶有突緣的圓筒型,且圓筒厚度小于 10mm,直徑大約 Φ50mm~Φ60mm,總體而言本零件的尺寸及結(jié)構(gòu)較小,根據(jù)查閱相關(guān)資料關(guān)于現(xiàn)有階段關(guān)于注油口的加工方法及所學(xué)知識,得出注油口的加工方法普遍采用沖壓模具成型。關(guān)于油箱注油口沖壓件的生產(chǎn)過程,由上面分析知道該工件是一個帶凸緣的筒形件,在其內(nèi)孔中用來注油,要求有較高的光潔度和相對的位置精度。除了要保證它的公差外還要保證它的高度及其孔內(nèi)的圓角半徑 R5mm。10以上對油箱注油口的形狀和尺寸分析中不難看出,它需要經(jīng)過落料、拉深、沖預(yù)制孔、翻邊、修邊等沖壓工序。但對于各工步的先后順序需要給予綜合考慮,需要幾次拉深、沖預(yù)制孔、翻邊尺寸如何計算、采用哪種方式和如何布置排樣等成為本次設(shè)計的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本次設(shè)計的模具精度并不需要很高,達(dá)到 IT10-IT9 均可滿足要求。工件圖如圖 2 所示:11圖 2 油箱注油口工件圖123 零件沖壓工藝方案的確定3.1 工件沖壓方案由于需要加工的工件是帶凸緣拉深件,經(jīng)分析加工工件的沖壓工藝可以有以下三種方案:方案一:板料沖壓—拉深—沖孔—翻邊—對所有邊修整方案二:落料、拉深復(fù)合—沖孔、翻邊復(fù)合—對所有邊修整方案三:落料、拉深、沖孔復(fù)合—翻邊—對所有邊修整對于上述三種方案,如果采用方案一時,運(yùn)用的工序達(dá)到了五個之多為此就需要更多的模具對其進(jìn)行支持,同時導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下,加工材料的浪費(fèi),生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn),而且坯料在模具上放置時需要再次定位,這樣會引起定位誤差的疊加造成更大的加工誤差使工價質(zhì)量低下。雖然勉強(qiáng)滿足了本次需要加工的零件的精度要求,但是不予優(yōu)先考慮。對于采用第二種方案,沖孔、翻邊復(fù)合將使翻邊凸模的厚度太薄,這樣加工起來相當(dāng)繁瑣并且不易,并且很容易造成零件的強(qiáng)度過低,所以不予考慮,如果采用第三種方案,方案一和方案二中的缺點(diǎn)都可以被避免,同時生產(chǎn)效率大大提高,對生產(chǎn)材料的需求也相應(yīng)減少很多,通過對工件使用情況分析翻邊工序能夠完全保證技術(shù)需要,方案使用了多種工序復(fù)合,很好的保證了零件的精度需求,通過以上分析得出應(yīng)該采用方案三進(jìn)行設(shè)計。3.2 翻邊前毛坯尺寸計算本次設(shè)計首先確定零件的基本尺寸,然后根據(jù)零件沖壓的工藝由后向前推出零件毛坯的尺寸,在計算毛坯尺寸前,需要先確定翻邊前的半成品的形狀和尺寸,由于不知孔 Φ53mm 的高度是否一次翻邊成形,因此需要計算翻邊所能達(dá)到的最大高度。翻邊時的工藝計算應(yīng)根據(jù)翻邊孔的直徑算出預(yù)制孔的直徑 d,并核算翻邊高度是否能一次翻成。翻邊的極限高度具體計算如下:直徑為 54mm,翻邊圓角半徑為 5mm,板料厚度為 1.0mm,高為 26mm。預(yù)制孔直徑 計算:0d(1)????12100hrDt????13將 , 代入上式化簡后得:012trdDm??01trh????072.43.2trhdm?=54-2×(26-0.43×5-0.72×1)=7.74mm翻邊的極限高度 為:maxh??02max 72.43.1trkhd???由資料查出翻邊系數(shù) k,當(dāng) k= 時,即翻邊系數(shù)(k)為極限翻邊系數(shù)( ),這時將l lk得到最大的翻邊高度 。max因為 =7.74,取 k= =0.5,代入公式:0tdlk??02max 72.43.1trkhd???= 54/2×(1-0.5)+0.43×5+0.72×1=16.37mm因為由此計算得到的極限高度 小于零件的設(shè)計高度 26mm,所以零件不能直接maxh由翻邊而成,應(yīng)該先將毛坯經(jīng)過拉深、沖預(yù)制孔、再進(jìn)行翻邊的工藝過程。拉深后再翻邊時應(yīng)先決定翻邊所能達(dá)到的最大高度,然后根據(jù)翻邊高度及工件的高度來決定拉深件的高度。拉深后翻邊的高度 :1h由資料查出 k= =0.52lk??2201 00ttmrrd????kmd57.2?=54/2×(1-0.52)+0.57×5=15.81mm因此取翻邊的高度為 =15mm1h沖預(yù)制孔的直徑:=28.08mmmlmdkhrd????1024.取沖預(yù)制孔的直徑為 =28mm。0d14翻邊前拉深的高度 :2h=26-15+5+1=17mm01trh???沖孔、翻邊前半成品形狀尺寸如下圖 3 所示:圖 3 沖孔、翻邊前工件尺寸圖3.3 零件拉深前毛坯尺寸計算根據(jù)凸緣的相對直徑 的比值不同,有凸緣的筒形件可以分為:窄凸緣筒形df/件( )和寬凸緣筒形件( ) ,因此在進(jìn)行凸緣筒形件計算時,4.1/?df 4.1/?f首先應(yīng)該先確定凸緣件的類型,計算毛坯的尺寸,拉深件的凸緣直徑 需要考慮修fd邊余量 ,然后判別工件能否一次拉深成形,并計算拉深次數(shù)。?確定凸緣筒形件的類型:=76mm =54mmfdd=76/54=1.41>1.40因此可得出此零件為寬凸緣零件通過查表得出修邊余量 =3mm?拉深件實際凸緣直徑: = +2 =82mm1fdf當(dāng)毛坯凸模圓角等于凹模圓角時,即 R=r 時,毛坯的直徑 D 為:drhDf4.321???= 5758??97.3mm?零件的相對厚度: .0103.97?Dt總的拉深系數(shù): 53.974?d查資料得第一次拉深系數(shù) 2.1m15因為 所以零件通過一次拉深即可成形完成要求。5.02.1??Ddm3.4 沖裁排樣方式的設(shè)計及計算工件毛坯直徑為 Φ97.3mm,因為尺寸比較大,考慮到操作的方便和排樣,應(yīng)該采用單排。查《沖壓手冊》表 2-17 得搭邊值: a=1.5mm,a 1=1.5mm導(dǎo)尺間距離 s:97.3+3-0.5+0.5=98.8mm????tcaDs2條料寬度 b:=97.3+3-0.5=99.8mmb式中:--沖裁件垂直于送料方向的尺寸;D--搭邊的最小值,由《沖壓手冊》表 2-17 查得 a=1.5a--條料寬度的單向(負(fù)向)偏差,游表 2-19 查得 =-0.5??--導(dǎo)尺與最寬條料間的單面小間隙,其值由表 2-21 查得 =0.5tc tc板料規(guī)格擬選用:1×1000×2600采用縱裁: 裁板條數(shù) n1=B/b=1000/99.8=10 余 2mm每條個數(shù) n 2=(L-a1)/s=(2600-1.5)/98.8=26 余 15mm每板總個數(shù) n 3= n1×n2=10×26=260(個)板的利用率::η= ×100% 68.16%260.4/(97.38)0???采用橫裁: 裁板條數(shù) n 1=L/b=2600/99.8=26 余 29mm每條個數(shù) n 2=(B-a1)/s=(1000-1.5)/98.8=10 余 8mm每板總個數(shù) n 3= n1×n2 =26×10=260(個)板的利用率:η= ×100%= 68.16%60.4/(97.8)0???16綜上比較兩種排樣方式的利用率相同,故在這里我可以采用進(jìn)行縱裁排樣見圖 4:圖 4 縱裁排樣圖174 第一副模具(落料、拉深、沖孔復(fù)合模)的設(shè)計與計算4.1 各工序壓力計算落料力 :1PbtDP????3.13501.974=139012.51N式中 :—強(qiáng)度,由《沖壓手冊》表 8-7 查得 =350MPab? b?—沖裁力1P—毛坯直徑D—沖件材料厚度t卸料力 :2P12PK卸?= 5.39027.?=9730.88N式中: = 0.07, 由《沖壓手冊》表 2-37 查得。卸K拉深力 :3P拉KtdPbm???14.3=3.14×54×1×450×1.05=80117.1N式中:—抗拉強(qiáng)度, =450MPa,由《沖壓手冊》表 8-7 查得b?b?—拉深系數(shù)值, =1.05, 由《沖壓手冊》表 4-86 查得拉K拉K0.1?Dt18壓邊力 :4PprdDPm????])2([42?5.2])543.971.=10541.2N預(yù)制孔沖裁力 : 沖FbtLKF??沖d??=1.3 3.14 28 1 350=40003.6N式中: K 為抗剪強(qiáng)度 K 取 1.3 由《沖壓手冊》表 8-7 查得L 為零件剪切周長,L= d d 為沖預(yù)制孔直徑?t 為材料厚度,t=1mm=350MPa 為抗剪切強(qiáng)度,由《沖壓手冊 》表 8-7 查得b?推件力 : 推F沖推推 FnK?=5 0.055 40003.6?=11001N式中: =0.055 為推件力系數(shù) 由《沖壓手冊》 表 2-37 查得推Kn=5 同時卡在凹模里的廢料片數(shù),設(shè)凹??卓谥北诟叨?h=5mm, 材料的厚度 t=1mm,則 n=h/t=5(個)4.2 壓力機(jī)的初步選用壓力機(jī)的種類繁多,按照不同的種類可以把壓力機(jī)分為不同的類別。如:按驅(qū)動滑塊力的種類分為機(jī)械的、液壓的、氣動的等;按滑塊個數(shù)可分為單動、雙動、三動等;按驅(qū)動滑塊機(jī)構(gòu)的種類又可分為曲柄式、肘桿式、摩擦式;按機(jī)身結(jié)構(gòu)形式分為開式的、閉式的等等。沖壓設(shè)備的選擇是工藝設(shè)計中的一項重要內(nèi)容,它直接關(guān)系到設(shè)備的合理使用、安全、產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率和成本等一系列重要問題。因為油箱注油口工件屬于中小型工件,所以選擇具有 C 形床身的開式曲柄壓力機(jī)。雖然開式壓力機(jī)的剛度差,并且由于床身的變形而破壞了沖模的間隙分布,降19低了沖模的壽命和沖裁件的質(zhì)量。但是他卻具有操作空間三面敞開,操作方便,容易安裝機(jī)械化附屬設(shè)備和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。壓力機(jī)滑塊上所允許的最大作用力(許用負(fù)荷)是隨曲軸轉(zhuǎn)角的不同位置而變化的。這種關(guān)系可以用相關(guān)曲線圖表示,這類曲線一般附在壓力機(jī)說明書中。 ,完成某零件的沖壓負(fù)荷曲線,應(yīng)在壓力機(jī)滑塊的許用負(fù)荷曲線之下。對于一般的曲柄壓力機(jī),產(chǎn)生公稱壓力的行程僅為滑塊行程的 5~7%(我國第一機(jī)械工業(yè)部的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:對開式壓力機(jī)額定壓力行程為 3~15mm)而在行程的中間點(diǎn),壓力僅為公稱壓力的 40~50%。對于施力行程小于 5%壓力機(jī)行程的工序直接按壓力機(jī)公稱壓力選擇設(shè)備。如一般的落料、沖孔、壓印及彎曲工作。下圖 5 為壓力機(jī)許用負(fù)荷曲線與不同的沖壓負(fù)荷曲線的比較:圖 5 壓力機(jī)許用負(fù)荷曲線與不同的沖壓負(fù)荷曲線的比較1-拉深 2-落料與拉伸 3-校正彎曲F 總 =(P 1+P2+P3+P4+F 沖 +F 推件 ) 0.8?=(139012.51+9730.88+80117.1+10541.2+40003.6+11001) 0.8?≈232.3KN 其中:安全系數(shù) k 取 0.8 因此和 250KN 相接近 ,可以拿 250KN 開式曲柄壓力機(jī)作參考但是對于這種落料、拉深、沖孔復(fù)合工序,選擇設(shè)備噸位時,既不能把以上六個力加起來再乘以安全系數(shù)作為設(shè)備的噸位,也不能僅按落料力或拉深力乘以個安20全系數(shù)作為設(shè)備噸位,而應(yīng)該根據(jù)圖 5 以及壓力機(jī)說明書中所給出的允許工作負(fù)荷曲線作出判斷和選擇。通過查找,該復(fù)合工序的工藝力可以在 250kN 的開式曲柄壓力機(jī)上得到,和以上數(shù)據(jù)相對比參考,因此由《沖壓手冊》表 9-3 查得到 250kN 開式曲柄壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下表 4 所示 :表 4 壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)4.3 模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇與計算根據(jù)對零件工藝方案和其形狀特點(diǎn)分析,結(jié)合精度要求、設(shè)備技術(shù)參數(shù)、模具條件等因素來確定沖模的類型和結(jié)構(gòu)形式。本次設(shè)計第一副模具采用落料、拉深、沖孔的復(fù)合模結(jié)構(gòu),設(shè)計的沖壓件可一次拉深到所要求的高度,原則上屬于淺拉深凸緣形件,落料、拉深、 沖孔復(fù)合模采用典型結(jié)構(gòu),即落料、沖孔采用正裝式,拉深采用倒裝式。首先要考慮凹凸模的壁厚是否過薄。本次設(shè)計的落料拉深凸凹模的壁厚約為 20mm,拉深沖孔凹凸模的壁厚約為 10mm,上面兩個尺寸都滿足強(qiáng)度要求,因此可以采用復(fù)合模具。下模座的緩沖器可以用來當(dāng)做壓邊和頂件裝置,同時還設(shè)有剛性推件裝置,這些裝置使得具體操作簡單,出件能夠暢通進(jìn)而提高生產(chǎn)率,但它同時也有缺點(diǎn)就是拉深件會留在剛性卸料板內(nèi),使得工件不易出來,使得操作變得繁瑣,然而本次設(shè)計中拉深的深度不大,因此可以采用剛性卸料裝置。在上模部分,為了不讓工件底部變形,使其不造成剛性接觸,采用連接推桿裝置來推動推件塊來推出工件。對于此工序,由于拉深深度為 17mm,不算太大,材料厚度為 1mm 比較薄,因此可以采用彈性卸料較合適。公稱壓力/KN 滑塊行程/㎜ 行程次數(shù)/min -1 最大閉合高度/㎜250 80 100 250工作臺 模柄孔尺寸封高度調(diào)節(jié)量㎜ 前后㎜ 左右㎜ 直徑㎜ 深 度㎜70 360 560 50 7021另外在下模座下部設(shè)有氣墊裝置,它能驅(qū)動托桿向上運(yùn)動,使壓邊圈兼做頂件和壓邊的作用,且在上模上設(shè)有剛性推件裝置,并在下模上設(shè)有剛性卸料板裝置,采用這些結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊,布局合理且制造使用都簡單方便,唯一的不足的是拉深件有可能留在剛性卸料板內(nèi)不易出件,有時還需要工人用手工去把它拿出,帶來了操作的不便,但是只要托桿長度設(shè)計合理,氣墊壓力足夠,就能克服這點(diǎn)不足。同時考慮到裝模和操作方便,模具采用了后側(cè)布置導(dǎo)柱的模架。4.4 模具工作部分刃口尺寸和公差的計算4.4.1 落料凸、凹模的刃口尺寸圓形凹模和凸模,可采用分開加工。所落下的料(即為拉深件坯料)按未注公差的自由尺寸,按 IT9 級取極限偏差,工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都按入體原則標(biāo)注單向公差,故落料件的尺寸取為 mm。由《沖壓手冊》087.39??表 2-27 的公式查得落料凹、凸模直徑尺寸為: m26.)087.53.97()( 035.35. ??? ???????xD凹凹 ? 12.97)14.2 05.05.min ??c凸凸 ?式中 x=0.5, 由《沖壓手冊》表 2-30 查得δ 凹 = 0.035,由《沖壓手冊》表 2-28 查得δ 凸 = -0.025 ,由《沖壓手冊》表 2-28 查得由《沖壓手冊》表 2-25 查得最小合理間隙 = =0.07mm,最大合理間隙 =minc2iZmaxc=0.10mm.2maxZ得出計算合理06.6.025.3.0minax??????c凸凹 ?有經(jīng)驗公式 (但是本次模具不是落料單工序模,因此,hkb)1(??落料凹模的對應(yīng)尺寸應(yīng)該比拉深凸模原則上高 1 個料厚 t 才可滿足強(qiáng)度要求,但是在此模具設(shè)計,凹模里面還有卸料結(jié)構(gòu),根據(jù)作圖得初 h 取 25㎜。 )式中:k=0.22 為系數(shù),形狀簡單取較小值,形狀復(fù)雜取較大值。由《沖壓手冊》表 2-40 查得。b 為最大孔口尺寸取為 100mm。22凹模壁厚 由《沖壓手冊》表 2-39 查得 c 可取為hc)2~5.1(?mc)40~3(?36mm。通過取標(biāo)準(zhǔn)值凹模的最大半徑設(shè)計為 160mm,凹模的高度為 44mm。落料、拉深凸凹模高度 L 的確定:L= hh?321式中: 為凸模固定板厚度,一般為凸模高度的 40%左右,取為 30mm.1h為卸料板的厚度,一般 =6~12mm,可取為 8mm.2 2為導(dǎo)料板厚度, 可取為 2mm.33h為附加長度,包括修模余量和安全長度,可取為 50mm.hL=90mm 即凸凹模的長度為 90㎜,具體長度根據(jù)實際情況調(diào)整后再確定。落料拉深凸凹模零件圖如下圖:5 所示(表面粗糙度由 《沖壓手冊》表 10-23 確定):圖 5 落料拉深凸凹模零件圖4.4.2 拉深凹、凸模刃口尺寸計算設(shè)計零件尺寸標(biāo)注的是內(nèi)行尺寸,因此進(jìn)行凹凸模設(shè)計時,以凸模為基準(zhǔn),間隙取在凹模上,首次拉深件按未注公差的極限偏差考慮,故拉深件的內(nèi)徑尺寸取為23mm,于是拉深凸、凹模的直徑尺寸由《沖壓手冊 》表 4-75 的公式計算:074.53??mcxdD 05.0.531120.74532 ??? ????? )()( 凹凹 ?m03,-3.0-- .)4.()( 。凸 凸 ??式中: 由《沖壓手冊 》表 2-30 查得4.0x由《沖壓手冊》表 4-76 查得3.05?凸凹 ,c 由《 沖壓手冊》 表 4-74 查得為(1~1.1) 所以 c 可取為 1.05拉深凹模最小壁厚 c 由《 沖壓手冊》表 2-39 查得, c=30mm, 拉深凸模和沖孔凹模復(fù)合組成拉深、沖孔凸凹模,根據(jù)拉深凸模的直徑和沖孔凹模的直徑之差可以得到凸凹模的壁厚約為 12.5mm,能夠保證足夠的強(qiáng)度要求,在凸凹模的底部加工四個螺釘孔用來固定下模板。沖孔拉深凹凸模如下圖 6 所示(表面粗糙度由《沖壓手冊》表 10-23 確定):圖 6 沖孔拉深凹凸模零件圖4.4.3 沖孔凹、凸模刃口尺寸計算圓形凹模和凸模,可采用分開加工,沖孔時,應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件。工件尺寸公24差與沖模刃口尺寸的制造公差都按“入體”原則進(jìn)行標(biāo)注,沖孔件按未注公差尺寸的極限偏差考慮,按 IT9 級取極限公差,并標(biāo)注內(nèi)形尺寸為 mm。于是,沖孔052.8??凹凸模直徑尺寸: mxd 0.02. 6)5.028()( ???????凸凸 ?cxd 25..min 114.2( ????凹凹式中:x=0.5 由《沖壓手冊》表 2-30 查得由《沖壓手冊》表 2-25 查得最小合理間隙 = =0.07mmminc2iZ由《沖壓手冊》表 2-28 查得20.-25.0???凸凹 , ??采用凹凸模分別加工方法,為了保證合理的間隙必須滿足: minaxcdp??因此滿足條件m06.45.02.0. ?????因此沖孔凹模刃口尺寸為 沖孔凸模刃口尺寸為2.18? m02.68?沖孔凸模零件圖如下圖 7 所示(表面粗糙度由《沖壓手冊》表 10-23 確定):圖 7 沖孔凸模零件圖254.5 模具其他零件的設(shè)計與計算4.5.1 模架的選用根據(jù)落料凹模的周界尺寸,查《沖壓手冊》表 10-30 中的標(biāo)準(zhǔn),同時為了便于安裝,選用后側(cè)滑動導(dǎo)柱導(dǎo)套模架,由于本次落料凹模的周界尺寸長度約為 170mm左右,按資料中的 LXB 選用則上模座為 200×200×50㎜,其他結(jié)構(gòu)的尺寸值不變,此時,再反過來校核所初步選用的公稱壓力為 250kN 的壓力機(jī)。工作臺尺寸為:左右為 560mm,前后為 360mm,工作臺的閉合高度為 250mm,顯然壓力機(jī)上可以放置所設(shè)計的模座,且最大閉合高度也滿足要求,因此所選壓力機(jī)符合要求。模柄的規(guī)格選擇直徑 Φ50mm,高度為 70mm,其他結(jié)構(gòu)的尺寸由《沖壓手冊》查詢,在模座確定以后,在《沖壓手冊》中選擇導(dǎo)柱、導(dǎo)套的規(guī)格和結(jié)構(gòu)尺寸,導(dǎo)柱尺寸為 Φ30×160mm,材料為 15 鋼,導(dǎo)套的尺寸為 Φ75×110mm,材料為 15 號鋼。確定該模具裝配圖的三個外形尺寸:長度為 272mm,寬度為 270mm,閉合高度為212mm,再往下,便可對工作零件、標(biāo)準(zhǔn)零件及其他零件進(jìn)行具體結(jié)果設(shè)計。當(dāng)然,如果在具體結(jié)果設(shè)計中牽涉到的上述三個總體尺寸需要調(diào)整,也屬于沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計中的正常過程。4.5.2 定位零件模具應(yīng)該采用兩個導(dǎo)料銷導(dǎo)向送料,為了能使條料順利的通過導(dǎo)料銷的間隙,在計算排樣尺寸圖的同時也要一并算出。結(jié)構(gòu)和規(guī)格與擋料銷的相同。同時在模具中采用固定擋料銷來限制條料的送進(jìn)步距。使用規(guī)格為 Φ4×6mm 圓形擋料銷。該結(jié)構(gòu)的擋料結(jié)構(gòu)簡單,制造容易,使用方便,適用于固定卸料板及手工送料的冷沖模結(jié)構(gòu)。4.5.3 卸料與推(頂)件裝置由于板料厚度為 1mm >0.8mm,故要采用固定卸料板結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)簡單,卸料力大,用于板料厚度較薄的情況。卸料力前面已算出 9730.88N,所以應(yīng)該采用帶?卸F導(dǎo)尺的固定卸料板,卸料板只起卸料的作用,卸料板的型孔與凸模的單面間隙為0.5mm,厚度為 10mm。打桿長度:H> cL?2126其中: 為頂出狀態(tài)時大桿在上模板上平面以下的長度;1L為壓床結(jié)構(gòu)尺寸;2為考慮各種誤差而加的常數(shù);通常取 =10~15mm。c c但是由于使用了三爪推板推出機(jī)構(gòu),因此打桿長度應(yīng)在(模柄總長-推板厚度)具體情況根據(jù)裝配圖確定。托桿長度:L= 321L?其中: 為氣墊在上死點(diǎn)時,托桿在沖模內(nèi)的長度;L為壓床工作臺厚度;2為氣墊上平面與工作臺下平面之間隙。3為安全使用,氣墊處于下死點(diǎn)時,要求托桿不脫離沖模,應(yīng)滿足下式: 3Ll??其中: 為氣墊行程尺度。 綜上所述,取 L=48mm4.5.4 固定及連接零件采用固定板將凸凹模固定在上模座上,固定板與凸凹模之間采用階梯固定的形式。固定板與上模座之間采用內(nèi)六角螺釘與圓柱銷來連接和定位,螺釘尺寸與圓柱銷尺寸根據(jù)被連接的兩部分零件厚度來確定。此外,由于本副模具的尺寸所需沖裁力較大,因此采用墊板的結(jié)構(gòu)。固定套零件圖如下圖 8 所示(表面粗糙度由《沖壓手冊》表 10-23 確定):27圖 8 固定套零件圖堆件塊零件圖如下圖 9 所示(表面粗糙度由《沖壓手冊》表 10-23 確定):28圖 9 堆件塊零件圖4.5.5 模具壓力中心的設(shè)計與計算由于落料,拉深和沖預(yù)制孔的凸,凹模形狀均為對稱性形狀,因此其壓力中心均為其各自的幾何形心,故以模座中心為原點(diǎn),建立直角坐標(biāo)系,則落料和拉深的壓力中心均在原點(diǎn)上。根據(jù)以上數(shù)據(jù)設(shè)計的復(fù)合模具裝配圖如下圖 10 所示:29圖 10 復(fù)合模裝配簡圖305 第二副模具(翻邊模)的設(shè)計與計算5.1 各工序壓力計算翻邊力 :翻FsdD?????)(t1.0翻19628543N762式中: = 196MP 為材料屈服點(diǎn) 由《沖壓手冊》表 8-7 查得。s?t=1mm 為材料厚度=28mm 為預(yù)制孔直徑0dD=54mm 為拉深件內(nèi)徑尺寸頂件力 : 頂F頂件力取翻邊力的 10% ,則:翻頂 F%10??762N5.2 壓力的機(jī)選用綜上計算所知,因為選用的是彈性卸料結(jié)構(gòu),所以總壓力 F 總 為各力的總和,其中包括卸料力 故: 頂翻總 F??= 17602+1760= 19362 N≈20 KN在考慮各因素后,取一安全系數(shù) 0.7 左右,所以必須選用大于 20KN 的公稱壓力機(jī)。其他要求可參見復(fù)合模的壓力機(jī)選用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),再根據(jù)所需總壓力及現(xiàn)場條件初選公稱壓力為 160KN 的開式曲柄壓力機(jī)。因此由《沖壓手冊》表 9-3 查得 160kN開式曲柄壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下表 5 所示:31表 5 壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)5.3 翻邊凸、凹模刃口尺寸的計算翻邊件按未注公差尺寸的極限偏差考慮,并標(biāo)注內(nèi)行尺寸,故翻邊件的尺寸為。翻邊凸、凹模的刃口尺寸由《沖壓手冊》表 4-75 的公式計算為:m074.53??凸(凸 ?????)xDdm03.74.053(?.?凹凹 ????)2(CxDdm05.)1074.53??m.1?式中:x = 0.4,由《沖壓手冊》表 2-30 查得c 由《沖壓手冊》表 4-74 取為 c = (1~1.1)mm = 1.05㎜、 由《 沖壓手冊》 表 4-76 查得分別為凸?凹0.030mm、0.050mm翻邊凹模最小壁厚 c 由《沖壓手冊》表 2-39 查得為 30mm,此厚度可以保證足夠的強(qiáng)度,符合設(shè)計要求。翻邊模設(shè)計的凹凸模零件圖如下圖 11 所示(表面粗糙度由《沖壓手冊》表 10-23 確定):公稱壓力/KN滑塊行程/㎜ 行程次數(shù)/min-1最大閉合高度/㎜160 70 115 220工作臺 模柄孔尺寸封高度調(diào)節(jié)量㎜ 前后㎜左右㎜直徑㎜深 度㎜60 300 450 160 6032圖 11 翻邊凹模零件圖5.4 翻邊模結(jié)構(gòu)設(shè)計及模架選擇本副模具主要目的是為了翻邊工序,翻邊高度為 17mm。翻邊所需求的精度比較高,故在本次翻邊模具的設(shè)計中,翻邊模的精度為中等精度要求。在本副翻邊模的設(shè)計中,翻邊凹模設(shè)計在上模座上。預(yù)先拉深后的帶凸緣筒形件也放在上模座上,然后利用固定板固定,而固定板利用內(nèi)六角螺釘和圓柱銷釘將其連接與緊固在上模座上。卸料時,上模采用推件塊推件的方式將坯料從翻邊凹模中推出。翻邊凸模安放在下模座上,采用式嵌入式固定在下模座上。卸料時采用壓邊圈與限位螺釘?shù)姆绞竭M(jìn)行卸料,壓邊圈同時還可以起壓邊的作用,他是氣墊壓力通過托桿把力傳到壓邊圈上進(jìn)行壓邊的。根據(jù)凹模的周界尺寸。查《沖壓手冊》中的標(biāo)準(zhǔn),同時為了便于安裝,選用后側(cè)滑動導(dǎo)柱導(dǎo)套模架,由于本次凹模的周界尺寸長度為 119mm,按資料選用標(biāo)準(zhǔn)模架,選擇上模座尺寸為 160×160×45mm,下模座尺寸為 160×160×45mm,其他結(jié)構(gòu)的尺寸值不變,此時,再反過來校核所初步選用的公稱壓力為 160kN 的壓力機(jī)。工作臺尺寸為:左右為 450mm,前后為 300mm,工作臺的閉合高度為 220mm,顯然壓力33機(jī)上可以放置所設(shè)計的模座,且最大閉合高度也滿足要求,因此所選壓力機(jī)符合要求。模柄的規(guī)格選擇直徑 Φ30mm,高度為 70mm,其他結(jié)構(gòu)的尺寸由《沖壓手冊》查詢,在模座確定以后,在《沖壓手冊》中選擇導(dǎo)柱、導(dǎo)套的規(guī)格和結(jié)構(gòu)尺寸,導(dǎo)柱尺寸為 Φ38× 135mm,材料為 15 鋼,導(dǎo)套的尺寸為 Φ42×80mm,材料為 15 鋼。確定該模具裝配圖的三個外形尺寸:長度為 252mm,寬度為 235mm,閉合高度為170mm,往下,便可對工作零件、標(biāo)準(zhǔn)零件及其他零件進(jìn)行具體結(jié)果設(shè)計。當(dāng)然,如果在具體結(jié)果設(shè)計中牽涉到的上述三個總體尺寸需要調(diào)整,也屬于沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計中的正常過程。由于本副模具的翻邊結(jié)構(gòu)對稱,因此它的壓力中心就在翻邊模的幾何中心上。翻邊模裝配圖如下圖 12 所示:圖 12 翻邊模裝配簡圖346 第三副模具(垂直切邊模)的設(shè)計與計算6.1 各工序壓力的計算與壓力機(jī)的初步選用切邊力 :切Fbtd????3.1切3501764N2.085式中: =350MPa 為抗剪強(qiáng)度,由《沖壓手冊》表 8-7 查得b?d=76mm 為凸緣直徑t=1mm 為材料厚度廢料刀切斷廢料所需力 (設(shè)兩把廢料刀):1FbtdD?????)(3.235017681N540根據(jù)以上壓力計算得到 :總F1F??切總2.40KN4?則根據(jù)所計算得總壓力初步選擇開式曲柄壓力機(jī),公稱壓力為 160kN,因此由《沖壓手冊》表 9-3 查得到 160kN 開式曲柄壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下表 6 所示:表 6 壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)公稱壓力/KN 滑塊行程/㎜ 行程次數(shù)/min -1 最大閉合高度/㎜160 70 115 220工作臺 模柄孔尺寸封高度調(diào)節(jié)量㎜ 前后㎜ 左右㎜ 直徑㎜ 深 度㎜60 300 450 160 60356.2 切邊凹、凸模刃口尺寸計算落料件按未注公差尺寸的極限偏差考慮,按 IT9 級取公差,并標(biāo)注內(nèi)形尺寸為mm。由《沖壓手冊》表 2-27 的公式進(jìn)行計算,于是,切邊凹、凸模直徑尺074.6??寸:凹凹 ?????)(xD017.4.5076?m17.9?凸凸 ???)2(incx012.47.506?12.87?式中:x = 0.5,由《沖壓手冊》表 2-30 查得由《 沖壓手冊 》表 2-29 查得, =0.018mm;凹?凹?由《沖壓手冊》表 2-29 查得, =0.012mm凸 凸=0.07,由《沖壓手冊》表 2-25 查得minc=0.10,由《沖壓手冊》表 2-25 查得ax本次模具設(shè)計采用凸、凹模分別加工的方法,需要分別標(biāo)注凸凹模的刃口尺寸及公差,為了保證合理的間隙,必須滿足下列條件: minax2c???凸凹 ?06.3.018.2. ?????m凹凸 ?根據(jù)以上計算得出結(jié)論, ,因此以cdp .2inax?上計算符合凹凸模分開加工的條件,采用凹、凸模加工的方法使得凹、凸模具有互換性,一般采用這種方法加工精度要求較高的零件, ,而且它的制造周期短,但是為了保證合理的間隙,有時就需要采用較小的制造公差使得模具制造困難,同時增加了成本。切邊凹模如下圖 13 所示(表面粗糙度由《沖壓手冊》表 10-23 確定):36圖 13 切邊凹模圖6.3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計及模架的選用本次設(shè)計切邊模具設(shè)計的主要目的是為了得到外形尺 76 mm 的尺寸精度而進(jìn)074.?行切邊。由于切下的廢料是環(huán)狀的,則采用廢料切刀分段切斷廢料,使環(huán)繞在凸模上的廢料脫落卸下,減少了卸料板的使用。這樣使模具結(jié)構(gòu)簡單,操作易行,生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)凹模的周界尺寸。查《沖壓手冊》中的標(biāo)準(zhǔn),同時為了便于安裝,選用后側(cè)滑動導(dǎo)柱導(dǎo)套模架,由于本次凹模的周界尺寸長度為 160mm,按資料選用標(biāo)準(zhǔn)模架,選擇上模座尺寸為 160×160×45mm,下模座尺寸為 160×160×45mm,其他結(jié)構(gòu)的尺寸值不變,此時,再反過來校核所初步選用的公稱壓力為 160kN 的壓力機(jī)。工37作臺尺寸為:左右為 450mm,前后為 300mm,工作臺的閉合高度為 220mm,顯然壓力機(jī)上可以放置所設(shè)計的模座,且最大閉合高度也滿足要求,因此所選壓力機(jī)符合要求。模柄的規(guī)格選擇直徑 mm,高度為 70mm,其他結(jié)構(gòu)的尺寸由《沖壓手冊》查30?詢,在模座確定以后,在《沖壓手冊》中選擇導(dǎo)柱、導(dǎo)套的規(guī)格和結(jié)構(gòu)尺寸,導(dǎo)柱尺寸為 Φ28× 135mm,材料為 15 鋼,導(dǎo)套的尺寸為 Φ42×80mm,材料為 15 鋼。確定該模具裝配圖的三個外形尺寸:長度為 252mm,寬度為 235mm,閉合高度為170mm,往下,便可對工作零件、標(biāo)準(zhǔn)零件及其他零件進(jìn)行具體結(jié)果設(shè)計。當(dāng)然,如果在具體結(jié)果設(shè)計中牽涉到的上述三個總體尺寸需要調(diào)整,也屬于沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計中的正常過程。由于本副切邊模的切邊位置對稱,因此模具的壓力中心就在中心距的幾何中上。切邊模裝配圖如下圖 14 所示: 圖 14 切邊模裝配簡圖38結(jié)論三個月既緊張又充實的畢業(yè)設(shè)計到此結(jié)束了,在此期間我到圖書館翻閱了大量資料,這些資料的數(shù)量恐怕超過了整個大學(xué)四年期間查看的總和,通過艱辛的努力我終于完
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