接觸焊片沖壓工藝及彎曲模具設計

接觸焊片沖壓工藝及彎曲模具設計,接觸,沖壓,工藝,彎曲,模具設計 I摘要：設計本模具是為了制造普通 接觸焊片 。設計中分析了零件的結構及工藝性，擬訂該零件的沖壓工藝為 “落料拉深沖孔彎曲”。討論了彎曲零件毛坯展開形狀和尺寸的確定方法，設計了彎曲模，對關鍵零件的結構設計作了詳細闡述，并指出了模具設計時的注意事項。其中，彎曲成形是本設計的重點，由于模具設計是一種經(jīng)驗性較強的設計，經(jīng)過長期發(fā)展積累了大量豐富的沖壓工藝技術資料， 在設計模具時必然要借鑒這些經(jīng)驗數(shù)據(jù)，含括了彎曲模、拉深模中常用的工藝數(shù) 據(jù)以及模具材料的選取和壓力機基本參數(shù)等等.本模具性能可靠，運行平穩(wěn)，能夠適應大批量生產(chǎn)要求，提高了產(chǎn)品質量和生產(chǎn)效率，降低勞動強度和生產(chǎn)成本。關關鍵鍵詞詞：接觸焊片 ；彎曲模；模具結構；1目目 錄錄1 1 緒緒論論.1 11.1 沖壓加工的特點 .11.2 沖壓加工的作用和地位 .21.3 研究設計的目的和任務.32 2 沖沖壓壓工工藝藝分分析析及及工工藝藝方方案案的的制制定定.7 72.1 工藝分析 .72.2 毛坯尺寸 .83 3 彎彎曲曲力力的的計計算算及及設設備備選選擇擇 .9 93.1 彎曲力的計算 .93.2 設備選擇 .104 4 凸凸、凹凹模模的的設設計計 .11114.1 凸、凹模刃口尺寸計算.114.2 凸模、凹模的圓角設計.124.3 凸模、凹模的結構設計.125 5 模模具具主主要要零零部部件件設設計計 .14145.1 卸料出件方式的選擇 .145.2 緊固螺釘及其他零件的選擇 .145.3 模架及導套導柱的選擇.155.4 模具閉合高度的確定.155.5 模柄的選擇 .166 6 模模具具經(jīng)經(jīng)濟濟性性分分析析 .1818參參考考文文獻獻 .212111 引言本課題設計的目的就是綜合利用所學的知識，有一個全面的了解來提高應用能力水平，給以后工作打下一個良好的基礎。本課題所涉及問題的研究和發(fā)展現(xiàn)狀，本課題工序數(shù)目少，模具結構簡單而壽命長，產(chǎn)品質量穩(wěn)定，操作簡單等。沖裁件的精度為 IT14 級，可采用一般沖裁，沖裁件的外形 對稱，形狀簡單、對稱，以便于模具加工，有利于排樣時材料的經(jīng)濟利用。單工序模結構簡單，重量較輕，制造簡單，成本低廉，沖裁件精度差，需用模具、壓力機和操作人員較多，勞動量較大。連續(xù)模一臺沖床可完成從板料到成品的各種沖壓過程，設有許多工位，模具尺寸比較大，應有足夠的剛性及與模具相適應的精度，從而免去了周轉和每次沖壓的定位過程，提高了勞動生產(chǎn)率和設備利用率。采用復合模，沖壓工件尺寸精度較高，工件平整，同軸度、對稱度及位置度誤差小，在一次行程內可完成兩個以上工序，大大提高了生產(chǎn)率，但對模具制造精度要求較高，由于復合模要在一副模具中完成幾道沖壓工序，結構一般要比單工序模復雜，同時模具的強度、剛度、可靠性也將隨之下降。而且各零部件在動作時要求相互不干涉，準確可靠。因此模具的制造成本也就提高了，制造周期相對延長，維修也不如單工序模簡便。目前，國內模具工業(yè)發(fā)展很快，其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。我國模具工業(yè)作為一個獨立的新型的工業(yè)，正處于飛速發(fā)展階段，已成為國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)之一，其發(fā)展前景十分廣闊。據(jù)預測，未來我國將成為世界的制造中心，這更加給模具工業(yè)帶來前所未有的發(fā)展機遇和空間。但由于我國模具工業(yè)起步較晚，底子薄“九五”期間雖有較快發(fā)展，但與發(fā)達國家相比，差距還相當大。許多模具還需要進口，模具制造高級 人才也供不應求。為進一步加快我國模具工業(yè)的發(fā)展，基本任務之一就是加快人才的培養(yǎng)，普及先進的模具設計與制造技術，培養(yǎng)模具專業(yè)的高級人才。2為滿足模具制造業(yè)對技術工人的需求，很多職業(yè)技能培訓學校都開設了模具制造相關專業(yè)，而目前我國模具制造工還沒有成為獨立的專業(yè)工種，還沒有統(tǒng)一的模具制造專業(yè)教學大綱和教材，也沒有統(tǒng)一的技能鑒定標準，各學校和企業(yè)都只能在摸索中自行組織安排，這種狀況顯然不利于該專業(yè)的發(fā)展和人才培養(yǎng)的規(guī)范性。32 沖壓工藝分析及工藝方案的制定2.1 工藝分析沖壓零件如圖 1-1。材料 08 鋼，工件厚度： 0.3mm。模具精度：普通的。該零件是 Z 型彎曲成形件 。沖壓加工經(jīng)濟性良好。圖 2-1 彎板工件圖2 2. .2 2 材材料料分分析析表 2-1 10 材料抗剪性能材料名稱抗剪強度（Mpa）抗拉強度（Mpa）屈服點（Mpa）伸長率（%）08260-330-200324360450由上表 2-1 可知：08 的沖壓性能良好，即使沖壓要求比較高的零件，也能夠滿足生產(chǎn)的需要，通過綜合分析，該工件的沖裁性能良好。2 2. .3 3 零零件件結結構構分分析析接觸焊片的結構相對比較簡化，外形為直線和曲線結合，主要有落料工序、拉深工序、沖孔工序、彎曲工序組成。本次設計主要設計彎曲工序模。該沖壓件采用0.3mm 的 08 鋼板沖壓而成，可保證足夠的剛度與強度。零件外形尺寸注有公差要求,可以彎曲成型。2.4 毛坯尺寸彎曲工序毛坯 圖如下所示，本次主要設計彎曲模。圖 2-2 毛坯圖2.52.5 沖裁方案的確定沖裁方案的確定根據(jù)以上分析和計算，可以進一步明確該零件的沖壓加工需要包括以下基本工序:落料、拉深、沖孔、彎曲。5根據(jù)這些基本工序，可以擬出如下幾種工藝方案：方案一先進行落料，再拉深，然后沖孔、最后彎曲，以上工序過程都采用單工序模加工。用此方案，模具的結構都比較簡單，制造很容易，成本低廉，但由于結構簡單定位誤差很大，而且單工序模一般無導向裝置，安裝和調整不方便，費時間，生產(chǎn)效率低。 方案二落料與拉深在復合模中，然后使用單工序模進行沖孔、彎曲。采用了落料與拉深復合模，提高了生產(chǎn)率。對落料以及拉深的精度也有很大的提高。方案三采用帶料級進多工位自動壓力機沖壓，可以獲得較高的生產(chǎn)效率，而且操作安全，但這一方案需要專用的壓力機或自動的送料裝置。模具的結構比較復雜，制造周期長，生產(chǎn)成本高。 根據(jù)設計需要和生產(chǎn)批量，由于本篇僅對落料、拉深進行介紹說明，綜合考慮以上方案，方案二最適合。即落料、拉深同一復合模中完成，這樣既能保證大批量生產(chǎn)的高效率又能保證加工精度，而且成本不高，經(jīng)濟合理。按照老師要求，本次設計僅對彎曲單工序模進行設計。673 彎曲力的計算及設備選擇按照老師要求，本次設計僅對彎曲單工序模進行設計和計算3.1 彎曲力的計算（1）自由彎曲力計算，計算公式如下：210.6bKBtFrt式中 自由彎曲在沖壓行程結束時的彎曲力， N；1FB彎曲件的寬度，；彎曲件的內彎曲半徑，；彎曲件的材料厚度，；材料的抗拉強度， MPa；安全系數(shù)，一般取=1.3。該零件取 b=400，t=0.3mm，B=1.8mm，r=0.2mm，由于本次彎曲為 Z 型彎曲，按兩次 L 型彎曲代入公式中可得出：2F1=202.18N（2）校正彎曲力計算板料經(jīng)自由彎曲階段后，開始與凸、凹模表面全面接觸 ，此時，如果凸模繼續(xù)下行，零件受到模具擠壓繼續(xù)彎曲，彎曲力急劇增大，稱為校正彎曲。校正彎曲的目的，在于減少回彈，提高彎曲質量。校正彎曲力可按下列式近似計算：F2=qA式中 F2校正彎曲力， N；A彎曲件的校正部分的投影面積， 125.9mm2；P單位校正力， 取 30MPA。代入上式中得， F2=125.930=3.78KN83.2 設備選擇有彎曲工藝可知，彎曲時的校正彎曲力、自由彎曲力不是同時發(fā)生的，而且校正力比其它力大的多。因此可以按 校正力 F2=3.78KN 選擇沖壓設備， 同時由于彎曲模的閉合高度相對較高， 實際選用 100KN 的壓力機 ，型號為 J23-10。參照設計手冊選取公稱壓力為的壓力機，壓力機型號為J23-10。表 3-1 為壓力機 J23-10 技術參數(shù)：（ 沖壓模具簡明設計手冊 表13.10，P389）表 3-1型 號J23-10公稱壓力 /kN100滑塊行程 /mm55滑塊行程次數(shù) /（次/mm）120最大閉合高度 /mm180閉合高度調節(jié)量 /mm45墊板尺寸（厚度 mm孔徑mm）40210模柄孔尺寸（直徑 mm深度mm）4060前后300工作臺尺寸左右45094 凸、凹模的設計這里的凸模以及凹模間其存在得間隙可以變成為刃口得間隙，所用的板料或者材料具備的厚度不同那么對于刃口得間隙值也會不同，所以應該合理得確定刃口得間隙值。很小的的刃口間隙值可以會因為沖壓力或者是工件所具備的脹力最終導致了凹模產(chǎn)生脹裂，此外，相對的刃口存在的間隙也不宜于過大，因為對于其刃口較為復雜的模具就應該適當?shù)眉哟笃淙锌诘瞄g隙。4.1 凸、凹模刃口尺寸計算彎曲時， L 形件的彎曲，必須選擇適當?shù)拈g隙，間隙的大小對于工件質量和彎曲力的大小有很大的影響。間隙越小，彎曲力越大。間隙過小，會使工件壁變薄，并降低凸模壽命。間隙過大，則回彈較大，還會降低工件的精度。彎曲時，間隙值利用公式計算。 （4-1）)1 (2ntZ式中 彎曲凸、凹模的單面間隙；2Z t材料的公稱厚度； n因數(shù)，與工件的彎曲高度和彎曲線長度有關，查表，取0.05。代入公式可得：。(1)0.3 1.050.3152Ztn彎曲件標注的為外形公差，應計算模具的凹模尺寸，凸模根據(jù)單面間隙配作。彎曲凸、凹模的制造公差查表得：0.06凹凸彎曲凸、凹模的尺寸計算：1.9mmmm 為彎曲件的 內形尺寸+0.2501.910彎曲件標注的為 內形公差，應計算模具的 凸模尺寸， 凹模根據(jù)單面間隙配作。 （4-2）0+0.5pBB凸代入數(shù)據(jù)：=2.030p0.061.9(1.90.5 0.25)00.060.060.06d001.9(2.032 0.315)2.66 4.2 凸模、凹模的圓角設計1 凸模圓角半徑 一般情況下，凸模圓角角半徑等于或略小于工件內側的圓角半徑，對于工件圓角半徑較大 (R/t10)，而且精度要求較高時，應考慮回彈的影響，將凸模圓角半徑根據(jù)回彈角的大小作相應的調整，以補償彎曲的回彈量。2 凹模圓角半徑 工件在壓彎過程中，凸模將工件壓入凹模而成形，凹?？诓康膱A角半徑對于彎曲力和零件質量都有明顯的影響。凹模圓角半徑尺寸的大小與材料進入凹模的深度、彎邊高度和材料厚度有關。在一般情況下，可用式(3-3)確定。凹R （4-2）t62）（凹R取凹模半徑 以工件圓角 為 0.2mm。4.3 凸模、凹模的結構設計凸模的結構如圖 4-1 所示，安裝時將其直接固定在上模座，依靠凸模固定板固定；凹模直利用螺釘直接固定在下模座，凹模結構和尺寸如圖4-2 所示。11圖 4-1 凸模12圖 4-2 凹模135 模具主要零部件設計5.1 卸料出件方式的選擇卸料與出件裝置的作用是當沖模完成一次沖壓之后，把沖件或廢料從模具工作零件上卸下來，以便沖壓工作繼續(xù)進行。通常，把沖件或廢料從凸模上卸下來稱為卸料。 卸料裝置按卸料的方式分為固定卸料裝置 彈性卸料裝置和廢料切刀三種。 固定卸料裝置，固定卸料裝置僅由固定卸料板構成，一般安裝在下模的凹模上；彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性元件（彈簧或彈簧）組成；彈性卸料裝置可安裝于上?；蛳履＃揽繌椈苫驈椈傻膹椓硇读?，卸料力不太大但沖壓時可兼起壓料作用，故多用于沖裁料薄及平面度要求較高的沖件；廢料切刀是在沖裁過程中沖裁廢料切斷成數(shù)塊，從而實現(xiàn)卸料的一種卸料零件。該彎曲模由于完成沖壓之后不確定工件是處于凸模上還是處于凹模上，所以設計過程中設計了固定卸料板，通過螺釘和銷固定在凹模，同時在凹?？變仍O置壓料板以及頂桿，在沖壓過程中，壓料板可以提供壓料力，保證沖壓件的平整，同時如果沖壓件完成沖壓后為與凹模內，可以利用頂桿和壓料面將工件頂出凹模。5.2 緊固螺釘及其他零件的選擇沖模上的緊固件包括連接螺釘和定位銷釘。受力較大的連接螺釘一般都采用內六角螺釘，其特點是用 45 號鋼制造，并淬火達 4348HRC，因此可承受較大的拉應力。受力不大的小螺釘可以采用普通圓柱頭螺釘，但一般不用半球頭螺釘或沉頭螺釘。前者一字槽容易擰環(huán)，后者裝配時不便調整。定位銷釘采用普通圓柱銷，可以承受一定的切應力。該模具中的標準件為：螺釘 GB70200014圓柱銷 GB11920005.3 模架及導套導柱的選擇1）模架的選擇該模具的設計采用 后側導柱模架（ GB/T2855），兩導柱，導套分別裝在上、下模座后側位置 ，凹模面積是導套 中間偏前面 的有效區(qū)域。可用于沖壓較寬條料。主要適用于一般精度要求的沖模， 適用于中型模具 。其凹模周界范圍100mm100mm。上、下模座尺寸為100mm100mm30mm、100mm100mm40mm。2）導套、導柱的選擇由于選擇了標準模架，導套和導柱的基本尺寸也就決定了，又由于閉合高度為143mm，所以導套和導柱的基本尺寸也就決定了，導柱d/mmL/mm 分別為20110；導套 d/mmL/mmD/mm 分別為 207032。5.4 模具閉合高度的確定模具的閉合高度是指模具在最低工作位置時，上模板的上平面與下模板的下平面之間的距離，以 H 模表示。壓力機的裝模高度是指滑塊在下止點位置時，滑塊底平面至工作臺墊板上平面之間的距離。一般壓力機的連桿都具有一定的調節(jié)量，當連桿調至最短時，成為壓力機的最大裝模高度，以Hmax 表示，當連桿調至最長時，稱為壓力機的最小裝模高度，以Hmin 表示，模具閉合高度必須與壓力機的閉合高度相適應，由于壓力機的連桿長度可調整，故模具閉合高度分為最大閉合。壓力機的閉合高度與模具閉合高度的關系一般為： （5.1）10)(5)(min1maxhHHhH式中 Hmax壓力機最大的閉合高度（）；Hmin壓力機最小的閉合高度（）；15h1壓力機墊板厚度（）；h模具的閉合高度（）。當模具的閉合高度大于壓力機的最大閉合高度時，模具無法在壓力機上安裝，沖模不能在該機床上使用，必須選取其他壓力機。當模具的閉合高度小于壓力機的最小閉合高度時，可以在壓力機的墊板上再加墊板來使用。本次設計中該模具的閉合高度為： H=143mm。另外，模具的其他結構尺寸也必須與壓力機配合。5.5 模柄的選擇模柄作用 ：將上模固定在壓力機的滑塊上。要求：模具的壓力中心與模柄中心線重合。應用：常用于 1000KN以下的中小型模具上。類型及應用場合：旋入式：下圖 a）所示，通過螺紋與上模座連接，為防止松動，常用防轉螺釘緊固。這種模柄裝拆方便，但模柄軸線與上模座的垂直度較差，多用于有導柱的小型沖模。壓入式：下圖 b）所示，它與模座孔采用過渡配合 H7/m6，并加銷釘防轉。這種模柄可較好保證軸線與上模座的垂直度。適用于各種中、小型沖模，生產(chǎn)中最常用。凸緣式：下圖 c）所示，用 3 4個螺釘固定在上模座的窩孔內，模柄的凸緣與上模座的窩孔采用 H7/js6過渡配合。多用于較大型的模具。16槽型模柄和通用模柄：下圖 d）、e）所示，均用于直接固定凸模，也稱為帶模座的模柄，它更換凸模方便，主要用于簡單模。圖5-1 槽型模柄和通用模柄模柄的選用：首先應根據(jù)模具的大小及零件精度等方面的要求，確定模柄的類型，然后根據(jù)所選壓力機的模柄孔尺寸確定模柄的規(guī)格。選擇模柄時應注意模柄安裝直徑d和長度L應與滑塊模柄孔尺寸相適應。模柄直徑可取與模柄孔相等，采用間隙配合 H11/dll，模柄長度應小于模柄孔深度 5l0mm。本設計中利用壓入式模柄。176 沖壓設備的校核與選定沖壓設備的校核與選定6.1 沖壓設備的校核沖壓設備的校核該模具的閉合高度由以下零件高度相加之和求的。該模具閉合高度： H閉=H上+H下+H墊+L+Hh （8-1）式中： L-沖孔凸模長度； H-凸凹模厚度； H-沖孔凸模沖裁后進入凸凹模的深度 h=2mm。根據(jù)公式（8-1）得模具的閉合高度為： H閉=H上+H下+H墊+L+Hh =143mm該模具的閉合高度在所選模具閉合高度之間，則該模架可以使用，該模具的閉合高度小于所選壓力機型號為 J23-10 的最大閉合高度為 180mm，可以使用。6.2 沖壓設備的選用沖壓設備的選用根據(jù)模具閉合高度、沖裁力等，壓力機型號為 J23-10，能滿足各項要求，因此選取 J23-10 號壓力機。表 3-1 為壓力機 J23-10 技術參數(shù)：表 3-1型 號J23-10公稱壓力 /kN100滑塊行程 /mm55滑塊行程次數(shù) /（次/mm）120最大閉合高度 /mm180閉合高度調節(jié)量 /mm45墊板尺寸（厚度 mm孔徑4021018mm）模柄孔尺寸（直徑 mm深度mm）4060前后300工作臺尺寸左右45019 7 模具經(jīng)濟性分析模具的技術經(jīng)濟指標概括起來可以歸納為：模具的精度和剛度、模具的生產(chǎn)周期、模具的生產(chǎn)成本和模具的壽命 個基本方面。模具生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)都應該根據(jù)生產(chǎn)對模具在這 個方面的要求考慮問題。同時模具的技術經(jīng)濟指標也是衡量一個國家、地區(qū)和企業(yè)模具生產(chǎn)技術水平的重要標志。模具的精度和剛度：模具的精度機械產(chǎn)品的精度包括尺寸精度、形狀精度、位置精度和表面粗糙度。機械產(chǎn)品在工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)的精度不同，分別稱為動態(tài)精度和靜態(tài)精度。模具的精度主要體現(xiàn)在模具工作零件的精度和相關部位的配合精度。模具工作部位的精度高于產(chǎn)品制件的精度，例如沖裁模刃口尺寸的精度要高于產(chǎn)品制件的精度。沖裁凸模和凹模間沖裁間隙的數(shù)值大小和均勻一致性也是主要精度參數(shù)之一。平時測量出的精度都是非工作狀態(tài)下的精度（如沖裁間隙），即靜態(tài)精度。而在工作狀態(tài)時，受到工作條件的影響，靜態(tài)精度發(fā)生了變化，變?yōu)閯討B(tài)精度，動態(tài)精度才是真正有實際意義的。一般模具的精度也應與產(chǎn)品件的精度相協(xié)調，同時受模具加工技術手段的制約。隨著制造技術的發(fā)展，模具加工技術手段的提高，模具精度也會相應地提高，模具工作零件的互換性生產(chǎn)將成為現(xiàn)實。模具的剛度對于高速沖壓模、大型件沖壓成型模、精密塑料模和大型塑料模，不僅要求其精度高，同時還要求其具有良好的剛度。這類模具的工作負荷較大，當出現(xiàn)較大的彈性變形時，不僅要影響模具的動態(tài)精度，而且關系到模具能否正常工作。因此在模具設計中，在滿足強度要求的同時，還應保證模具的剛度，同時在制造中也要避免由于加工不當造成的附加變形。20結結 論論通過近一周的課程設計,我受益匪淺,在做課程設計的過程中,動手能力大為提高。經(jīng)過這次課程設計,達到了預期的設計目的。在設計的過程中,首先對接觸焊片的結構和成型工藝進行充分的分析,之后可以運用零部件進行設計，并且運用繪制出所需的工程圖以及模具對應的三維圖，對于研究課題的流程我做出了了以下幾個內容：對于接觸焊片沖壓工藝進行分析，確定沖壓工藝，結合以上兩部分內容設計這個課題的設計路線，擬定了模具設計大致方案，對于接觸焊片沖裁力進行的計算以及壓力機設備進行的選擇，本次的課題應用的壓力機十分符合生產(chǎn)加工的需求，選取正確的壓力機可以滿足加工精度以及加工效率的要求。對于模具成型零部件結構進行了設計，并對主要尺寸進行了計算。并對關鍵重要參數(shù)進行了反復的校核，以保證其準確性，同時也對重要模具零件的加工工藝進行了編制。在設計實踐中,更好的把專業(yè)課和實際以及軟件應用結合起來,真正把專業(yè)課學好,鞏固了所學的知識。為靈活運用所學的知識來解決生產(chǎn)的實際問題做好準備,為以后盡快適應工作打下堅實的基礎。我們即將邁入社會,機遇和挑戰(zhàn)無處不在。只要牢固掌握必備的專業(yè)知識和技能,在工作時會運用所學的知識,用發(fā)展的眼光去分析問題和解決問題,就會有所成,回報老師,回報學校,回報社會。致致 謝謝此次課設中，對老師和寢室同學表示最大的感謝，在設計期間，只要是不明白地方，向老師請教，老師他那淵博的知識，感染著我，首先給我講解國內外研究設計背景和我國模具產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，然后平時單獨抽時間給我們這組同學講解模具結構，使我明白了很多，還帶我們去模具企業(yè)去參觀實習，非常感謝老師耐心的指導。由于我軟件操作不熟悉，同寢室的同學給我講解操作步驟，非常耐心的一步一步的給我演示，讓我在這次課設中游刃有余，其中一位同學在我完全不懂到時候，專門在晚上深夜從安裝軟件到基本操作的講解，非常感謝這位室友，在最后寫說明書階段的時候，指導老師親自給我指導說明書格式，讓其符合學校要求，對于我平時都不太愛用電腦軟件的人，真的是非常大的幫忙，謝謝老師，在完成設計后，我這里還要感謝大學幾年來在21學習上，在生活上幫助我的朋友，同學，老師，沒有你們的幫助，我也不能再這幾年中感受到愛，謝謝你們。22參考文獻1 許發(fā)樾主編 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