轎車泵外用支架沖壓模具設(shè)計

轎車泵外用支架沖壓模具設(shè)計

0沖孔、翻邊、三角沖凸圖1所示的零件是汽車油擠出的外部框架，材料為08鋼。此產(chǎn)品由以下特征組成:沖孔、翻邊、圓形止裂槽、三角壓筋、彎曲、沖凸。圖2為工件的效果圖。圖3為壓筋的局部效果圖。1沖凸壓筋不能進行成形從工件的結(jié)構(gòu)特征來看,此工件的生產(chǎn)需要以下幾個工序:落料、沖孔、彎曲(包括側(cè)壁折彎和翻邊)以及起伏成形(沖凸和壓筋)。此工件在沖壓成形過程中主要存在以下幾個難點:(1)如何解決產(chǎn)品翻邊和折彎的成形問題。由于折彎和翻邊的方向不一致,而且其中一個側(cè)壁折彎為有角度的二次彎曲,如何解決此特征成形過程中起皺和板料的流動性問題。(2)有角度的二次折彎側(cè)壁上拐角處的翻邊特征在成形過程中必然會出現(xiàn)變形和堆料現(xiàn)象,能否采取有效措施對其進行控制。(3)沖凸和壓筋采取何種成形方法進行成形,以使其效果最好。綜合評價:此工件的尺寸精度并不是很高,但工件的成形特征較為復(fù)雜,易出現(xiàn)變形、堆料以及褶皺等不良現(xiàn)象,這些都將為工件的成形帶來一定的困難。通過對制件的結(jié)構(gòu)進行分析,可采用的模具形式為:級進模;兩套復(fù)合模。(1)級進模(第一套方案)級進模是多工序沖模,生產(chǎn)效率高,易于實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。然而采用級進模易出現(xiàn)以下問題:制件底座四周均有翻邊或折彎,級進模所必需的連接帶不易設(shè)置;產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特征較為復(fù)雜,使得展料形狀無規(guī)則,這將會給排樣帶來難度,同時會使廢料的面積增加,將使產(chǎn)品總的材料利用率大大下降,且模具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。(2)兩套復(fù)合模(第二套方案)由于采用一套復(fù)合模模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且難以成形,故采用兩套復(fù)合模完成制件的成形。第一套模具完成制件的沖孔、沖凸、落料以及翻邊;第二套模具完成制件的三角壓筋、折彎以及有角度的二次折彎。采用兩套復(fù)合模成形,模具結(jié)構(gòu)簡單,生產(chǎn)效率也比較高,與級進模相比,模具結(jié)構(gòu)得以簡化,使得加工制造成本下降,采用復(fù)合模無需連接帶,故材料利用率要比采用級進模時高得多。綜上所述,對以上兩個方案從模具結(jié)構(gòu)、材料利用率、生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率以及自動化程度等多方面因素考慮,最終選擇第二套方案:采用兩套復(fù)合模。2pro/e模擬的梁板料折彎處的翻邊模擬根據(jù)該制件的各組成特征,按照各特征的規(guī)則形狀或近似形狀進行展開,再將已展開的毛坯板料進行過渡處的圓弧修正。下面重點給出了制件組成特征中較為復(fù)雜部分的展料計算分析,即在二次成形的側(cè)壁彎曲處,側(cè)壁直向部分與傾斜部分交接轉(zhuǎn)彎處的翻邊。在整個制件的成形過程中,側(cè)壁的直向部分與傾斜部分交接處的折彎成形是在翻邊成形后進行的。因此,再進行交接處折彎時,除了平面板料進行有角度的折彎外,板料兩側(cè)的翻邊也要進行折彎,而翻邊特征在進行折彎時,必然導(dǎo)致折彎處的翻邊出現(xiàn)變形現(xiàn)象,與此同時,堆料現(xiàn)象也會隨著變形現(xiàn)象的出現(xiàn)而發(fā)生,從而致使交接折彎處的過渡翻邊區(qū)域難以預(yù)測其成形后的具體形狀。因此應(yīng)用了Pro/E軟件中的鈑金模塊,將此工件畫出。Pro/E軟件中的鈑金模塊的設(shè)計完全符合鈑金件實際的沖壓規(guī)律,其中內(nèi)含的鈑金折彎表也是與實際生產(chǎn)設(shè)計中的鈑金件彎曲成形公式相吻合的。故利用Pro/E的鈑金模塊模擬出的工件造型與手工做出的樣件是基本一致的。Pro/E模擬的兩側(cè)拐角處的翻邊特征如圖4所示。從圖4中可以看到拐角處的翻邊特征是一個過渡區(qū)域,而這個過渡區(qū)域的特征又不與任何一種規(guī)則形狀相似,因此只能將其按照過渡區(qū)域進行分割,一部分與傾斜壁相接,另一部分與垂直壁相接。左側(cè)和右側(cè)的特征最大的不同就是:左側(cè)特征是向外凸起的,而右側(cè)是內(nèi)凹進去的。右側(cè)按照兩部分進行分割展料后,所得的展料表明在此處的堆料現(xiàn)象將會更加明顯。因此,對展料方式作出及時調(diào)整,即:完全按照與傾斜壁相接的一側(cè)進行展料計算。在展料計算中應(yīng)用公式如下:旋轉(zhuǎn)體拉深件的毛坯尺寸按“久里金法則”進行計算,即:所求毛坯直徑為:k—系數(shù)該零件的展開圖,如圖5所示。3最優(yōu)排樣方案在對工件進行排樣時,應(yīng)用CAD二次開發(fā)中的一個排樣設(shè)計程序?qū)Υ斯ぜM行了計算機排樣。此排樣設(shè)計程序需要加載于CAD中來進行排樣。此排樣程序是一個通過自動旋轉(zhuǎn)角度測試的方法來計算出最優(yōu)的排樣方案,可以找出最省料的排樣方式,計算出料寬、步距、旋轉(zhuǎn)角度和材料的使用率等等。其中涉及到幾個計算參數(shù):xmin距離:兩個制件間的最小距離;ymin1距離和ymin2距離:制件與板料邊緣的距離;步進測試角度:相鄰兩次測試中,工件所旋轉(zhuǎn)角度的差值;所計算出的面積是指料寬乘以步距。在對工件進行排樣測試前所輸入的相關(guān)參數(shù)為:xmin=1.2mm;ymin1=1.5mm;ymin2=1.5mm;起始測試角度為0°終止測試角度為360°步進測試角度為10°通過計算,最優(yōu)的排樣設(shè)計出現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)角為40°的排樣,材料利用率為69.283%;此時的排樣圖如圖6所示。4螺母結(jié)構(gòu)4.1模具結(jié)構(gòu)設(shè)計本套模具共采用兩套復(fù)合模,但因為第一套模具完成制件的沖孔、沖凸、落料及翻邊,在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計方面并沒有什么特殊性,故在此不再贅述。將重點介紹一下第二套模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計,它用來完成制件的三角壓筋、折彎以及有角度的二次折彎。模具的裝配圖如圖7所示。本套模具中采用的是四角導(dǎo)柱模架,工作平穩(wěn),導(dǎo)向精度高,易加工。4.2壓筋成形機構(gòu)的設(shè)計(1)滑塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計滑塊的結(jié)構(gòu)采用了逆向思維的設(shè)計方法,即:在滿足滑塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的條件下,針對本模具所需滑塊的特點再設(shè)計其具體結(jié)構(gòu);根據(jù)滑塊成形力反推出壓力機應(yīng)提供的壓力,再根據(jù)此壓力選擇合適的壓力機。如圖7中的件12、件16、件27。(2)斜楔的結(jié)構(gòu)設(shè)計斜楔與滑塊一般是配合使用的,通過滑塊來改變沖壓力的方向或運動方向。通過緊固螺釘與上模固定,通過銷釘進行定位。如圖7中的件17、件29。(3)彎曲凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計彎曲凸模的作用是成形工件的側(cè)壁,并兼作壓筋的凹模。由于模具是先成形側(cè)壁彎曲,再成形壓筋和傾斜壁,因此在上模就必須安裝彈性元件,所以,在凸模板留有彈簧安裝孔以及上模導(dǎo)柱的導(dǎo)向孔。另外,側(cè)壁的彎曲成形早于傾斜壁的成形,因此,在凸模上必須開有能成形傾斜壁滑塊的通過孔。彎曲凸模的外形尺寸除彎曲線處的尺寸外,其余尺寸按照工件的外形尺寸進行配做。彎曲凸模在側(cè)壁翻邊時,凸模的一側(cè)還作為翻邊彎曲的凸模,如圖7中的件3。(4)彎曲凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計在本套模具中,彎曲凹模主要是作為側(cè)壁彎曲的凹模。此外,彎曲凹模的內(nèi)部還作為壓筋凸模的運動軌道,此內(nèi)部軌道的尺寸按照壓筋凸模和擺塊的運動范圍設(shè)定。如圖7中的件10、件20。(5)壓筋成形機構(gòu)的設(shè)計本套模具的壓筋成形利用的是“杠桿”原理,通過壓塊向下壓杠桿,杠桿繞心軸旋轉(zhuǎn),推動滑塊使壓筋成形的。復(fù)位時,壓塊上升,在頂銷的作用下,杠桿拉動鉸接片,鉸接片帶動滑塊下行,進而完成復(fù)位。由于在壓筋處的模具結(jié)構(gòu)空間比較狹窄,空間有限,因此,使得成形壓筋的滑塊——壓筋凸模的行程不宜過大。壓筋成形的復(fù)位機構(gòu)采用的是鉸接形式的復(fù)位,它具有比彈簧形式的復(fù)位占用更小的空間優(yōu)勢。由于本套模具中受到結(jié)構(gòu)空間的限制,彈簧復(fù)位既不能向外引出,又不能內(nèi)置彈簧復(fù)位,所以最終采用了鉸接形式的復(fù)位機構(gòu)。至于鉸接片的設(shè)計,是在“自行車鏈條連接片”的結(jié)構(gòu)啟發(fā)和參照下設(shè)計出來的。擺塊的設(shè)計沒有什么特別之處,只是需要指出的是擺塊的旋轉(zhuǎn)軸——心軸的直徑為φ10mm,擺塊與心軸為間隙配合。擺塊與鉸接片是通過φ3mm的軸連接的。如圖7中的件9、件21。5提高了生產(chǎn)效益由于制件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,精度和質(zhì)量要