轉(zhuǎn)子片零件的沖壓工藝與模具設(shè)計(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 。28 模具其他結(jié)構(gòu)材料的選擇與熱處理 29 第 7 章 凸、凹模及沖壓設(shè)備的校核 30 凸模校核 30 凹模校核 31 沖壓設(shè)備校核 31 結(jié)論 32 參考文獻(xiàn) 33 致謝 34 附錄 35 1 第 1 章 沖壓材料的選擇 沖壓件材料費用往往要占沖壓件成本的 60%～ 80%，沖壓件材料的質(zhì)量直接影響到?jīng)_壓件工藝設(shè)計和沖壓件的質(zhì)量、使用壽命與成本。因此，除了提沖壓件的工藝性、改善沖壓件變形條件、 降低 對材質(zhì)的要求外，還要努力提高沖壓件材料的質(zhì)量，使其適應(yīng)沖壓件工藝的要求，生產(chǎn)出優(yōu)良的沖壓件。對沖壓件材料的基本要求如下： （ 1）良好的沖壓成形性能 對于成形工序，為了有利于沖壓變形和沖壓件質(zhì)量的提高，材料應(yīng)具有良好的沖壓成形性能，即良好的塑性（均勻伸長率 j? 高），屈強(qiáng)比 bs ?? 和屈彈比 Es? 小，板厚方向性系數(shù) r 大，板平方向性系數(shù) r? 小。 對于分離工序，只要求材料有一定的塑性，而對材料的其他性能指標(biāo)沒有嚴(yán)格要求。 （ 2）具有 較高的表面質(zhì)量 材料表面應(yīng)光潔平整，無氧化皮、裂紋、銹斑、劃傷、分層等缺陷。因為 沖壓過程中會在材料表面的裂紋、麻點、畫痕、結(jié)疤、氣泡等缺陷處產(chǎn)生應(yīng)力集中而引起破裂。撓曲不平的材料表面會影響剪切和沖壓時的定位精度而造成廢品，或損 壞沖頭。 （ 3）材料的厚度公差應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn) 因為一定的模具間隙適用于一定的材料，若厚度公差太大，不僅影響沖件的質(zhì)量，還可能導(dǎo)致模具或壓力機(jī)損壞。 結(jié)合設(shè)計任務(wù)書，本課題的零件的材料選用厚度為 t=，帶料形式的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼： 硅 鋼 片 ， 由參考 [1]查得 08F 鋼的力學(xué)性能 。 08F 屬于低碳鋼 ,強(qiáng)度、硬度很低，冷變形塑性很高， 抗壓失穩(wěn)起皺能力 強(qiáng)， 深沖，壓延等冷加性能和焊接性能都很好，但成分偏析傾向較大，時效敏感性較強(qiáng)，適于軋制成薄鋼板和鋼帶 ,用于制造需要深沖，壓延的工件 ，如汽車車身，駕駛室，家用電器等外殼 ，翼子板及各類不承受載荷的覆蓋件，也可用于對心部強(qiáng)度要求不高，表面要求耐磨的滲碳等表面處理的零件，如套筒，靠模，擋塊等 。 表 1 08F 鋼的力學(xué)性能 材料名稱 牌號 熱處理 抗剪強(qiáng)度 MPa? 抗拉強(qiáng)度 MPab? 伸長率 %? 屈服強(qiáng)度 MPas? 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 08F 退火 216～ 304 275～ 383 32 180 2 第 2 章 制件工藝分析 圖 1 零件圖 圖 2 零件三維圖 零件材料為 F08 ，厚度 t=，大批量生產(chǎn)。 3 零件尺寸無公差無特殊要求，按 IT14 級選取，由沖裁和彎曲 工藝 即可成型。 沖壓工藝分析 最小圓角半徑 為了避免給沖裁模的制造帶來困難及延長沖 模的磨損壽命沖裁件的各直線或曲線的連接處應(yīng)有適當(dāng)?shù)膱A角過渡，查 [2]表 tR ? （ t 為板厚， mmt 1? 時，按mmt 1? 計算），本零件最小圓角半徑 mmmmR ?? ，能滿足要求。 沖裁件孔的最小尺寸 沖裁件上孔的尺寸受到凸模強(qiáng)度的限制，不能太小。查 [2]表（ 22）得沖模的最小沖孔尺寸為 mmmmt ??? 。而該零件的最小沖孔尺寸為 mm2 ，能滿足工藝性 。 最小孔距、孔邊距 沖裁件 孔與孔之間，孔與邊緣之間的距離 a 不能太小，否則模具強(qiáng)度不夠或使沖裁件變形，一般取 ta 2? （ t 為材料厚度），但不得小于 mm4~3 。必要時可取ta )~1(? ，（ mmt 1? 時按 mmt 1? 計算）但模具壽命因此降低或結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度增加。而該零件的最小孔邊距為 mm1 ，能滿足要求 精度 沖裁件的經(jīng)濟(jì)精度不高于 IT11 級，最高可達(dá) IT8～ IT10 級，沖孔比落料的精度約高一級。本制件尺寸公差按 IT14 級取 。 粗糙度 斷面粗糙度 沖裁件的斷面粗糙度一般為 mRa ?50~ ，查 [2]表 ，本 零件的斷面粗糙度為 mRa ?? 。 工藝缺陷 本零件采用一模出三件的錯開排樣。考慮到盡量減少步距的誤差對制件精度的影響，在沖轉(zhuǎn)子片軸孔工位后，接著下一個工位就是落外形。 4 1） 步距的確定 步距尺寸 的大小與平行于送料方向制件外形尺寸、排樣的排列類別和條料上制件之間的搭邊大小情況有關(guān) 。 2） 步距的精度 影響步距的精度的因素是多方面的，但主要有制件的精度、形狀復(fù)雜程度、尺寸大小、制件的材質(zhì)軟硬狀況、料的厚薄和模具工位數(shù)的多少。一般情況下，工位數(shù)多比工位數(shù)少，步距精度要差。沖制時，條料的送料方式和步距定位方式等對步距精度都有影響。 3） 步距精度的解決 為了克服多工位級進(jìn)模具中由于工位的步距積累誤差，故在標(biāo)注每步尺寸時，均由某基準(zhǔn)平面或第一工位至其他各工位直接標(biāo)注其長度。 第 3 章 工藝方案確定 根據(jù)設(shè) 計任務(wù)書，觀察零件的結(jié)構(gòu)特點可知，本零件成型有以下幾種方案： 方案一：利用多幅單工序模成型：板料送進(jìn)下料→落料→沖孔 方案二：利用復(fù)合模 ：板料送進(jìn)→沖孔落料復(fù)合 方案三：利用連續(xù)模成型：板料送進(jìn)→沖 定位孔 → 空工位（定位銷定位） → 沖 2個轉(zhuǎn)子片中心孔 → 落板料兩邊料和中間沖孔 → 落板材中間料 比較三種工藝方案并確定本零件的成型方案。 方案一： 優(yōu)點：模具結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、尺寸小、制造簡單、成本低，使用時安裝較容易；如果模具的某個部位有損壞，只需更換損壞的這個零件且更換較為容易； 缺點：模具數(shù)目較多，占地大、所需設(shè)備 和人員也多，這就提高了模具成本；此外，眾多的模具數(shù)量也不易于實現(xiàn)機(jī)械自動化；同時，成型精度較低。 方案二 優(yōu)點：復(fù)合模生產(chǎn)率較高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對位置精度較高，板料的定位精度比級進(jìn)模 低 ，沖模的輪廓尺寸較小。所需的模具數(shù)目也較少。 缺點：模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，成本高。維修和安裝都不容易。 方案三 優(yōu)點：生產(chǎn)率高，減少了模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。 缺點： 連續(xù) 模輪廓尺寸較大，制造復(fù)雜，成本較高。 綜合以上分析，結(jié)合本零件的結(jié)構(gòu)特點和材料性能，選用方案三為本設(shè)計的成型方案。以下是針對所選用的方案進(jìn)行具體的分析： （ 1）生產(chǎn)效率高 連續(xù) 模是復(fù)合工序沖模，在一副模具內(nèi)就能將設(shè)計課題零件成 5 型出來。減少了中間移動和再次定位。這不但提高了零件的成型精度，同時也使得生產(chǎn)效率得到了大大的提高。 （ 2）操作安全簡單 本零件成型時，操作者不需將身體的任何部位伸到模具工作的危險區(qū)，本零件的生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，在送料時可采用人工送料，但由于模具生產(chǎn)效率高，所以總體上零件生產(chǎn)仍然具有較高的生產(chǎn)率。 （ 3）模具壽命長 由于 連續(xù) 模將零件成型的各個部分分開在不同的工序上，同時又是在同一副模具中成型 ，這就在避免零件多重定位的基礎(chǔ)上降低模具工作部位的工作強(qiáng)度從而減少了模具成型部分因磨損而產(chǎn)生的破壞，提高了模具壽命。 （４）產(chǎn)品質(zhì)量高 多工位 連續(xù) 模在一副模具內(nèi)完成產(chǎn)品的全部成形工序，克服了用簡單模時多次定位來的操作不便和累積誤差。 連續(xù) 模可以 將 復(fù)雜外形分解，凸模和凹 模 形狀比較簡單，配合高精度的導(dǎo)向、定距系統(tǒng)，能夠保證產(chǎn)品零件的加工精度。 （ 5）生產(chǎn)成本較低 連續(xù) 模模具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，模具精度要求也較高，所以，模具成本較高；而且零 件毛坯材料利用率一般情況下也較低。但是，由于零件生產(chǎn)批量大，使用連續(xù) 模生產(chǎn)效率高 ；同時模具數(shù)目少，這也減少了模具所占的空間、壓力機(jī)等設(shè)備和工作人員，大大減少了零件生產(chǎn) 的 綜合成本。 （ 6）設(shè)計制造的難度大，對經(jīng)驗的依賴性強(qiáng)。 連續(xù) 模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)含量高，設(shè)計靈活性大，難度大；設(shè)計和制造中的經(jīng)驗、推斷和目測工作量多，人才培養(yǎng)時間長，個人之間的差別大；同一產(chǎn)品零件可有多種不同的設(shè)計方案，設(shè)計的靈活性大。模具設(shè)計與制造中有諸多不確定因素，需要在修模、調(diào)整、試沖時解決。設(shè)計和制造周期長，費用高，適用于批量生產(chǎn)。 （ 7）按訂單生產(chǎn)，而不是按計劃生產(chǎn)，訂貨受市場影響大，交貨期要求短。一般一副模具中設(shè)計 制造一次，屬單價生產(chǎn)，模具制造中的固定費用高。這也是 此 類模具的共同特點。 6 第 4 章 工藝計算 排樣設(shè)計 排樣確定 在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約金屬和減 少 廢料具有非常中要的意義，特別在大批量生產(chǎn)中，較好的確定沖裁件形狀尺寸和合理的排樣是降低成本的有效措施之一。排樣正確與否將影響到材料的合理利用、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命等。排樣方法的選擇原則有： （ 1）沖裁小工件或某種工件需要窄帶料時，應(yīng)沿板料順長方向進(jìn)行排樣，符合材料規(guī)格及工藝要求。 （ 2）沖裁彎曲毛坯時，應(yīng)考 慮板料的軋制方向。 （ 3）沖件在條（板）料上的排樣，應(yīng)考慮沖壓生產(chǎn)率、沖模耐用度、沖模結(jié)構(gòu)是否簡單和操作的方便及安全等。 （ 4）條料寬度選擇與在板料的排樣應(yīng)考慮選用條料寬度較大而步距較小的方案，可經(jīng)濟(jì)的將板料切為條料，并減少沖制時間。 （ 5）在可能的情況下，要求產(chǎn)品設(shè)計修正產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，以減少和消除設(shè)計廢料的形成，并有可能采取少、無廢料排樣方式。 由設(shè)計任務(wù)書可知，本零件為對稱結(jié)構(gòu) 。結(jié)合 連續(xù) 模的結(jié)構(gòu)特點，在保證生產(chǎn)出合格零件和較高生產(chǎn)效率的前提下，本零件擬采用 一模出三件的錯開 形式排樣。其排樣 形式 如下圖所示： 7 圖 1 圖 2 8 圖 3 方案的比較及利用率計算 根據(jù)三個排樣圖的比較 ,和查閱文獻(xiàn)資料 ,排樣圖 是最經(jīng)濟(jì)的 ,材料利用率最高 .按排樣圖 1 查文獻(xiàn) [6]表 表得到 鋼板裁件之間的搭