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    扣片零件沖模設(shè)計

    2012-09-12 11:52:46王曉梅程曉宇陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
    鍛造與沖壓 2012年8期
    關(guān)鍵詞:底孔落料沖孔

    文/王曉梅,程曉宇·陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

    扣片零件沖模設(shè)計

    文/王曉梅,程曉宇·陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

    通過分析扣片零件的結(jié)構(gòu)特征,設(shè)計扣片零件的沖孔、落料、翻邊、彎曲模具。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計合理,動作穩(wěn)定可靠,零件可完全達(dá)到設(shè)計技術(shù)要求,可為同類型模具設(shè)計提供參考。

    產(chǎn)品情況

    運(yùn)用三維軟件Pro/E和DynaformCAE分析軟件得出的某扣片零件的展開圖及尺寸圖如圖1所示,該產(chǎn)品為校企合作產(chǎn)品,材料為08F,厚度為1.5mm,結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度中等,未注尺寸公差為IT14,且需批量生產(chǎn)。

    零件的工藝性分析

    材料分析

    08F屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,其強(qiáng)度、硬度較低,而塑性、韌性極高,具有良好的冷變形性和焊接性,由于08F鋼的塑性很好,所以具有良好的沖壓成形性能,故主要用來制造冷沖壓件。

    圖1扣片零件的展開圖及尺寸圖

    結(jié)構(gòu)分析

    由圖1可以看出,該零件形狀比較簡單,上下對稱,對沖裁較為有利,外形沒有尖角,對模具的制造和使用壽命有利,零件右邊有彎曲部分,查得零件的最小彎曲半徑為:rmin=0.1t=0.15mm<2mm,零件的彎曲半徑大于最小彎曲半徑,故不會彎裂。當(dāng)彎曲角為90°時,為了保證彎曲件直邊的質(zhì)量,直邊高度應(yīng)大于2t,零件圖中直邊高度為8.5mm>2t=3mm,滿足要求。另外彎曲角兩邊有孔,從孔邊到彎曲半徑中心的距離為2.5mm,查表可知零件上的孔位于彎曲變形區(qū)之外,所以彎曲時孔不會變形,可以先沖孔再彎曲,但是從零件圖上看,彎曲件底部的兩個孔是以彎曲邊為工藝基準(zhǔn),采用先沖孔再彎曲的方法,會造成基準(zhǔn)不重合,但是零件圖上所給尺寸公差比較大,屬于自由公差,通過換算尺寸,可以滿足其尺寸要求,所以底部兩孔采用先沖孔再彎曲的方法。彎曲側(cè)邊上的孔雖然在彎曲變形范圍之外,但是其尺寸要求比較高,如果先沖孔再彎曲就會造成基準(zhǔn)不重合,不能滿足其尺寸的要求,所以彎曲件側(cè)孔采用先彎曲再沖孔的方法。

    精度分析

    本零件需要成形的尺寸比較多,但精度要求不是很高,零件中未注公差等級的尺寸按IT14級進(jìn)行計算,所以普通沖裁就可以滿足要求。

    確定工藝方案

    根據(jù)零件結(jié)構(gòu)、尺寸、公差以及技術(shù)要求,有如下幾種沖壓成形工藝方案。

    方案一:采用落料、沖底孔復(fù)合→翻邊→彎曲→沖側(cè)孔。(一次沖一個零件)

    方案二:采用落料、沖底孔復(fù)合→翻邊、彎曲復(fù)合→沖側(cè)孔→切斷。(一次沖兩個零件)

    方案三:采用落料、沖底孔復(fù)合→翻邊、彎曲復(fù)合→沖側(cè)孔。(一次沖一個零件)

    方案四:采用落料、沖底孔、翻邊、彎曲級進(jìn)→沖側(cè)孔→切斷。(一次沖兩個零件)

    4種方案的比較結(jié)果如下。

    方案一:模具結(jié)構(gòu)簡單,加工維修比較方便,但需要4副模具,模具數(shù)量較多,產(chǎn)品加工周期長,經(jīng)濟(jì)效益差,生產(chǎn)效率較低。

    方案二:采用4副模具,但此副模具一次沖兩件,保證彎曲時兩邊對稱,不易產(chǎn)生偏移,這樣零件就成為左右對稱的零件,成形工藝較好,最后采用切斷工序把零件分開,此方案比較適合大批量生產(chǎn),但裝配精度難保證。

    方案三:采用3副模具,首先落料、沖底孔進(jìn)行復(fù)合,然后以孔定位進(jìn)行翻邊、彎曲,最后再沖側(cè)孔,這樣彎曲尺寸精度容易保證,此方案比較適合批量生產(chǎn)。

    方案四:采用3副模具,此副模具也是一次可以沖兩個零件,但是采用級進(jìn)模具設(shè)計,由于模具較大,所用設(shè)備工作臺面相應(yīng)要求也大,若采用側(cè)刃定距則浪費(fèi)材料,增加成本,若采用其他定位方式,則模具定位元件在長期生產(chǎn)過程中易出現(xiàn)磨損,導(dǎo)致不同步,影響產(chǎn)品質(zhì)量,考慮到零件精度要求不是很高,而此方案模具維修及制造成本又相對較高,故此方案不宜采用。

    通過比較,結(jié)合零件的工藝性分析可以知道,零件上的孔應(yīng)該分開沖,在彎曲之前沖底孔,彎曲之后沖側(cè)孔,保證其尺寸要求,該零件的生產(chǎn)為量產(chǎn),需要成形的尺寸比較多,但零件的精度要求不是很高,故采用方案三。

    圖2零件排樣圖

    圖3落料、沖底孔復(fù)合模

    圖4翻邊、彎曲復(fù)合模

    下料排樣

    根據(jù)工件的形狀特點(diǎn),從材料利用率(經(jīng)過計算為88.8%,比其他排樣方式的材料利用率高)、操作的方便性及工作效率考慮,采用縱剪進(jìn)行剪料,如圖2所示。

    模具工作原理

    落料、沖底孔復(fù)合模

    落料、沖底孔復(fù)合模工作原理:工作時,條料由導(dǎo)料銷22和固定擋料銷21定位,上模下壓,凸凹模16外刃口與落料凹模13進(jìn)行落料,同時沖孔凸模與凸凹模的內(nèi)刃口進(jìn)行沖孔。上?;爻虝r,原來在沖裁時被壓縮的彈性元件恢復(fù),通過頂出機(jī)構(gòu)將卡在落料凹模的零件頂出凹模面,如圖3所示。

    翻邊、彎曲復(fù)合模

    翻邊、彎曲復(fù)合模工作原理:當(dāng)上模在上極限位置時,模具處于待工作狀態(tài),模具工作時,上模隨著沖床滑塊下行,首先翻邊凸模7即可完成毛坯的翻邊成形,同時彎曲凸模14完成毛坯的彎曲,頂桿18完成頂件,如圖4所示。此復(fù)合模需要注意的是:⑴刃口配合間隙要均勻,Zmin=0.10mm,Zmax=0.14mm(雙向);⑵工件毛刺高度不得大于0.05mm。

    王曉梅,高級工程師,主要從事模具設(shè)計與制造等方面的研究。

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