(一)零件工藝性分析
工件為圖1所示的落料沖孔件,材料為q235鋼,材料厚度2mm,生產批量為小批量。工藝性分析內容如下:
1.材料分析
q235為普通碳素結構鋼,具有較好的衝裁成形效能。
2. 結構分析
零件結構較簡單對稱,無尖角,對沖裁加工較為有利。零件上下部有小孔孔,孔的最小尺寸為3mm,滿足衝裁最小孔徑≥的要求。
所以,該零件的結構滿足衝裁的要求。
3. 精度分析:
零件上的尺寸均未標註尺寸偏差,為自由尺寸,可按it10~it14級精度補標工件尺寸公差。選定it12確定尺寸的公差。經查得零件各尺寸偏差如下:
落料部分:34 上偏差+0.25
沖孔部分:3下偏差-0.1,24下偏差-0.21
由以上分析可知,該零件可以用普通衝裁的加工方法制得。
(二)衝裁工藝方案的確定
零件為一落料沖孔件,可提出的加工方案如下:
方案一:先落料,後沖孔。採用兩套單工序模生產。
方案二:落料—沖孔復合沖壓,採用復合模生產。
方案三:沖孔—落料連續沖壓,採用級進模生產。
方案一模具結構簡單,但需兩道工序、兩副模具,生產效率低,零件精度較差,在生產批量較大的情況下不適用。方案二只需一副模具,沖壓件的形位精度和尺寸精度易保證,且生產效率高。儘管模具結構較方案一複雜,但由於零件的幾何形狀較簡單,模具製造並不困難。
方案三也只需一副模具,生產效率也很高,但與方案二比生產的零件精度稍差。欲保證沖壓件的形位精度,需在模具上設定導正銷導正,模具製造、裝配較復合模略複雜。
所以,比較三個方案採用方案二生產。。
(三)零件工藝計算
1.刃口尺寸計算
根據零件形狀特點,刃口尺寸計算採用分開製造法。
(1)落料件尺寸的基本計算公式為
查得凸、凹模最小間隙zmin=0.22mm,最大間隙zmax=0.26mm
查得凸模製造公差0.025mm,凹模製造公差0.016mm
有=0.04==0.04mm
即33.810+0.025
=33.590-0.016
(2)沖孔基本公式為
尺寸3+00.10mm
查得其凸模製造公差0.006mm,凹模製造公差0,01mm,x=0.75。
有=0.016≤=0.04
所以 =2.925 0-0.006
得=3.1450+0.01
尺寸24+00.21mm
查得其凸模製造公差0.013mm,凹模製造公差0.021mm,x=0.75
滿足不等式≤,得
=24.160-0.013
=24.380+0.021
2.排樣計算
查表得,兩工件之間的距離a1=2.0,沿邊a=2.2。進料步距n=32mm.條料寬度b= (d+2a+δ)0-δ ,查表得δ=0.5
式中,b為條料寬度;d為工件直徑;a為沿邊搭邊值;δ為條料公差值
所以b=34.90-0.5 取a=2.25,b=350-0.5
3.衝壓力計算
可知衝裁力基本計算公式為
計算零件的周長:l=100mm,材料厚度2mm,q235鋼的抗剪強度取350mpa,kp=1.3則衝裁該零件所需衝裁力為 f=91kn
模具採用彈性卸料裝置和推件結構,所以所需卸料力和推件力為
=4.55kn
=15.015kn
則零件所需得衝壓力為=110.565kn
4.壓力中心計算
零件外形為對稱件,中間的異形孔雖然左右不對稱,但孔的尺寸很小,左右兩邊圓弧各自的壓力中心距零件中心線的距離差距很小,所以該零件的壓力中心可近似認為就是零件外形中心線的交點。
四、沖壓裝置的選用
根據衝壓力的大小,選取開式雙柱可傾壓力機jh 23—16,其主要技術引數如下:
公稱壓力:160kn
滑塊行程:50mm
最大閉合高度:220 mm
閉合高度調節量:45 mm
滑塊中心線到床身距離:220mm
工作台尺寸:300 mm×450mm
模柄孔尺寸:φ40 mm×60mm
五、模具零部件結構的確定
1.凸、凹模零件設計
(1)首先計算凹模周界的大小。凹模高度和壁尺寸常用下列經驗公式確定:
凹模高度,k=0.35~0.50,取0.4 所以h=kxb=0.4x30=12mm
取h=15mm
凹模壁厚 c取值30mm
對於形狀複雜或尺寸較大的零件,凹模壁厚c取大值。
所以,凹模的總長為l=b+2c=90mm,
凹模的寬度為 b=衝裁件寬度+2c=90mm
最後依據設計尺寸,按沖壓模具標準模架凹模周界尺寸系列,確定凹模外形尺寸為125mm×100mm×20mm 。
(2)凸模外形結構、尺寸確定。
落料凸模截面形狀與衝裁件一致,截面尺寸即刃口尺寸,前面一完成。
長度l為固定板厚度、安全距離、修磨餘量、凸模進入凹模的深度的總和。其中固定板厚度取20mm,凸模修磨量取5mm,凸模進入凹模深度取1mm,卸料板與固定板之間的安全距離取20,即
l=(20+20+5+1)mm=46mm
2.標準模架的選用
標準模架的選用依據為凹模的外形尺寸。模具採用後置導柱模架,根據以上計算結果,可查得模架規格為上模座100mm×100mm×35mm,下模座100mm×100mm×35mm,導柱22mm×150mm,導套35mm×85mm×33mm。
3.卸料裝置中彈性元件的計算
模具採用彈性卸料裝置,彈性元件材料選用聚氨酯,其尺寸計算如下:
(1)確定聚氨酯的自由高度
由以上兩個公式,取。
(2)經過綜合評估確定聚氨酯直徑為20mm.
(3)校核聚氨酯的自由高度
為滿足聚氨酯的高徑比要求,將聚氨酯分割成四塊裝入模具中,其最大外形尺寸為80mm,所以
聚氨酯的高徑比在0.5~1.5之間,所以選用的聚氨酯規格合理。聚氨酯的裝模高度約為0.85×40 mm =34mm。
4.其他零部件結構
凸模由凸模固定板固定,兩者採用過渡配合關係。模柄採用凸緣式模柄,根據裝置上模柄孔尺寸,選用規格a32×73的模柄。
六、模具裝配圖
模具裝配圖如圖所示。
七、部分模具零件圖
上模座下模座
卸料板凸模
凸凹模凹模板
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