Estándares de diseño de procesos de bridas de moldes automotrices y hardware y ejemplos de diseño de moldes
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1. Análisis del proceso de piezas de estampado
Esta pieza solo tiene dos procesos: corte y punzonado. El material es acero Q235-A, que tiene un buen rendimiento de estampado y es adecuado para corte. La estructura de la pieza de trabajo es relativamente simple, con un orificio de φ8 mm y cinco orificios de φ5 mm; las distancias entre los orificios y entre los orificios y los bordes también cumplen con los requisitos, y el espesor mínimo de la pared es de 3,5 mm (el espesor de la pared entre los cuatro orificios de φ5 mm y el orificio de φ8 mm en el extremo grande, y entre el orificio de φ5 mm y el círculo exterior de R16 mm). Todas las dimensiones de la pieza de trabajo están dentro de tolerancias libres y pueden considerarse de grado IT14, con baja precisión dimensional; el corte ordinario puede cumplir plenamente los requisitos.
2. Determinación del esquema del proceso de estampado
Esta pieza incluye dos procesos básicos: corte y punzonado. Hay tres esquemas de proceso posibles: Esquema 1: primero suprimir y luego perforar. Producción de troqueles en una sola operación-. Esquema 2: estampado compuesto de troquelado-punzonado. Producción de troqueles compuestos. Esquema 3: Punzonado-blanqueo y estampado progresivo. Producción de troqueles progresivos.
La opción 1 tiene una estructura de molde simple, pero requiere dos procesos y dos juegos de moldes, lo que resulta en un alto costo y una baja eficiencia de producción, lo que dificulta cumplir con los requisitos de la producción de lotes medios-. La opción 2 solo requiere un molde, y la precisión de la pieza de trabajo y la eficiencia de producción son altas, pero el espesor mínimo de pared de la pieza de trabajo (3,5 mm) está cerca del espesor de pared mínimo permitido del punzón y la matriz (3,2 mm), lo que resulta en una resistencia deficiente del molde y una alta dificultad de fabricación. Además, la pieza terminada permanece en el molde después del estampado, lo que afecta la velocidad de estampado al limpiar el material en el molde, haciendo que la operación sea incómoda. La opción 3 también requiere solo un molde, con alta eficiencia de producción, operación conveniente y la precisión de la pieza de trabajo también puede cumplir con los requisitos. Mediante el análisis y la comparación de las tres opciones anteriores, la Opción 3 es la mejor opción para la producción de estampado de esta pieza.
3. Cálculos de diseño principal
(1) Determinación y cálculo del método de diseño
Al diseñar un troquel progresivo, el primer paso es diseñar el diagrama de disposición de la tira. El mango tiene la característica de ser grande en un extremo y pequeño en el otro. Cuando se disponen en línea recta, la tasa de utilización del material es baja. Se debe adoptar una disposición recta-a-recta, como se muestra en el diagrama de disposición del mango en la Figura 8.2.2. El método de diseño está diseñado como un estampado-espaciado, lo que puede reducir significativamente el desperdicio. El estampado a intervalos implica rotar el material en tira después del primer estampado 180 grados horizontalmente y estamparlo una segunda vez, cortando la segunda parte de la pieza de trabajo dentro del intervalo del primer estampado. El valor de superposición es de 2,5 mm y 3,5 mm, el ancho de la tira es de 135 mm, la distancia de paso es de 53 mm y la tasa de utilización de material por distancia de paso es del 78% (el cálculo se muestra en la Tabla 8.2.1). Según las normas de chapa, se recomienda una placa de acero de 950 mm × 1500 mm. Cada placa de acero se puede cortar en 7 tiras (135 mm × 1500 mm) y cada tira puede estampar 56 piezas de trabajo, por lo que la tasa de utilización de material por placa de acero es del 76 %.
(2) Cálculo de la fuerza de estampado
Este troquel utiliza un troquel progresivo y se propone descarga elástica y expulsión del fondo. Los cálculos relevantes para la fuerza de estampado se muestran en la Tabla 8.2.1. Con base en los resultados del cálculo, se propone el equipo de estampado J23-25. (3) Determinación del centro de presión y cálculos relacionados
Al calcular el centro de presión, primero dibuje el diagrama de apertura del molde cóncavo, como se muestra en la Figura 8.2.3. Establezca el sistema de coordenadas xoy en la línea central simétrica que se muestra en la figura. Descomponga el contorno de perforación en 6 segmentos de línea básicos L1 a L6 según figuras geométricas. Utilice métodos analíticos para obtener las coordenadas (13.57, 11.64) del punto C del centro de presión del molde. Los cálculos relevantes se muestran en la Tabla 8.2.2. De los resultados del cálculo anterior, se puede ver que la fuerza de punzonado de la pieza de trabajo no es grande y el centro de presión desplazado desde el origen de coordenadas O es pequeño. Para facilitar el procesamiento y ensamblaje del molde, el centro del molde aún se selecciona en el origen de coordenadas O. Si se usa una punzonadora J23-25, el punto C todavía está dentro del área proyectada del orificio del vástago de la prensa, que cumple con los requisitos.
(4) Cálculo de las dimensiones del filo de las piezas de trabajo
Antes de determinar el método de cálculo para las dimensiones del filo de las piezas de trabajo, primero se debe considerar el método de procesamiento de las piezas de trabajo y el método de ensamblaje del molde. Considerando las características de este molde, la forma de las piezas de trabajo es relativamente simple. Es adecuado utilizar una máquina de electroerosión por hilo para procesar el punzón ciego, la matriz, la placa de fijación del punzón y la placa extractora por separado. Este método de procesamiento puede asegurar la coaxialidad de los agujeros de estas piezas, simplificando el trabajo de montaje. Por lo tanto, el tamaño del filo de las piezas de trabajo se calcula según el método de procesamiento por separado. El cálculo específico se muestra en la Tabla 8.2.3.
(5) Diseño de caucho decapante.
El cálculo de diseño del caucho decapante se muestra en la Tabla 8.2.4. El grosor de las cuatro placas de caucho seleccionadas debe ser constante; de lo contrario, provocará una distribución desigual de la fuerza, un movimiento sesgado y afectará el funcionamiento normal del molde.
4. Diseño general del molde
(1) Selección del tipo de molde
Como se puede ver en el análisis del proceso de estampado, se adopta el estampado progresivo, por lo que el tipo de molde es molde progresivo.
(2) Selección del método de posicionamiento
Debido a que este molde utiliza material en tiras, la dirección de alimentación del material en tiras se controla mediante una placa guía, sin un dispositivo de presión lateral. La distancia de alimentación del material en tira está controlada por la distancia de posicionamiento inicial del pasador de tope y la distancia de posicionamiento fino del pasador guía. La posición de estampado de la primera pieza puede determinarse mediante inspección visual por parte del operador porque la longitud del relleno tiene un cierto margen.
(3) Selección del método de descarga y expulsión.
Debido a que el espesor de la pieza de trabajo es de 1,2 mm, que es relativamente delgado, la fuerza de descarga también es relativamente pequeña, por lo que se puede utilizar una descarga elástica. Dado que se trata de una producción de troqueles progresivos, la expulsión inferior es más conveniente para la operación y mejora la eficiencia de la producción.
(4) Selección del método de guía
Para mejorar la vida útil del troquel y la calidad de la pieza de trabajo, y para facilitar la instalación y el ajuste, el troquel progresivo adopta un método de guía con pilares guía intermedios.
5. Diseño de componentes principales.
(1) Diseño estructural de piezas de trabajo.
① Punzón ciego
Teniendo en cuenta la forma y el procesamiento de la pieza de trabajo, el punzón ciego está diseñado como un tipo directo-, procesado por una máquina de electroerosión por hilo y fijado a la placa trasera con dos tornillos M8. El ajuste con la placa de fijación del punzón es H6/m5. Su longitud total L se puede calcular según la fórmula 2.9.2: L=20+14+1.2+28.8=64mm. Para conocer la estructura específica, consulte la Figura 8.2.4(a). ② Puñetazo
Dado que todos los orificios perforados son circulares y ninguno de ellos son punzones pequeños que requieren protección especial, se utiliza un diseño de punzón escalonado. Esto simplifica el mecanizado y facilita el montaje y sustitución. Los punzones para perforar cinco agujeros circulares de φ5 pueden ser de pieza estándar tipo BⅡ (tamaño 5,15×64). La estructura del punzón para perforar orificios de φ8 mm se muestra en la Figura 8.2.4(b).
③ Morir
El dado es un dado integral. Todos los agujeros de punzonado se mecanizan utilizando una máquina de electroerosión por hilo. Al organizar la posición del troquel en el juego de troqueles, el centro de presión debe estar alineado con el centro del vástago del troquel según los datos calculados del centro de presión. Sus dimensiones exteriores se pueden calcular de acuerdo con las fórmulas 2.9.3 y 2.9.4: Espesor del troquel H=kb=0.2 × 127 mm=25.4 mm (k=0.2 de la Tabla 2.9.5) Espesor de la pared del troquel c=(1,5 ~ 2) H=38 ~ 50,8 mm Espesor del troquel H=30 mm Espesor de la pared del troquel c=45 mm Ancho del troquel B=b + 2c=(127 + 2 × 45) mm=217 mm Largo del troquel L=195 mm (dirección de alimentación) Las dimensiones del contorno del troquel son 195 mm × 217 mm × 30 mm, y la estructura se muestra en la Figura 8.2.4 (c). (2) Diseño de las piezas de posicionamiento Se colocan dos pasadores guía en la parte inferior del punzón de corte, que utilizan los orificios de φ5 mm y φ8 mm en la pieza de trabajo como orificios guía respectivamente. La estructura del pasador guía del orificio guía de φ8 mm se muestra en la Figura 8.2.5. El guiado debe finalizar antes de que la placa extractora sujete la chapa. Teniendo en cuenta el espesor del material y el hecho de que el plano inferior de la placa extractora se extiende 1 mm más allá de la cara extrema del punzón después del montaje, la longitud de la sección recta del pasador guía es de 1,8 mm. El pasador guía es H7/r6 y está instalado en la cara extrema del punzón ciego. La parte guía del pasador guía y el orificio guía están equipados con H7/h6. El pasador de tope móvil, el resorte y el tapón roscado para desbaste y posicionamiento son piezas estándar con una especificación de 8×16. (3) Diseño de la placa guía El lado interior de la placa guía hace contacto con el material de la tira y el lado exterior está al ras con la matriz. El espacio entre la placa guía y el material en tira es de 1 mm, lo que determina el ancho de la placa guía. El espesor de la placa guía se selecciona de acuerdo con la Tabla 2.9.7. La placa guía está hecha de acero 45 con una dureza de tratamiento térmico de 40-45 HRC y se fija al troquel con tornillos y pasadores. Se instala una placa de soporte en el extremo de alimentación de la placa guía. (4) Diseño de los componentes del eyector
① Diseño de la placa eyectora
Las dimensiones periféricas de la placa eyectora son las mismas que las de la cavidad del troquel y el espesor es de 14 mm.
La placa eyectora está hecha de acero 45, con una dureza de enfriamiento de 40-45HRC.
② Selección de tornillos eyectores
En la placa eyectora se instalan cuatro tornillos expulsores, con un diámetro nominal de 12 mm y una rosca M10×10 mm. Se debe dejar suficiente espacio de recorrido en la cola del tornillo eyector. Después de apretar los tornillos expulsores, la placa expulsora debe extenderse 1 mm más allá de la cara extrema del punzón. Cualquier error se puede corregir instalando cuñas entre los tornillos y la placa eyectora.
(5) Diseño del juego de matrices y otros componentes
Este troquel utiliza un juego de troqueles de poste guía central. El poste guía está ubicado en el medio del troquel, lo que evita que el troquel se desvíe debido al torque excéntrico durante el estampado. Las especificaciones del juego de troqueles se seleccionan en función de las dimensiones periféricas de la cavidad del troquel. Los pilares guía tienen valores d/mm × L/mm de φ28×160 y φ32×160 respectivamente; los casquillos guía tienen valores d/mm × L/mm × D/mm de φ28×115×42 y φ32×115×45 respectivamente.
El espesor de la base del troquel superior Hdado superiores de 45 mm; el espesor de la almohadilla superior Halmohadillaes de 10 mm; el espesor de la placa de fijación Hfijadoes de 20 mm; el espesor inferior de la base del troquel Hmorir inferiores de 50 mm.
Por tanto, la altura cerrada del molde es: Hcerrado = Hdado superior + Halmohadilla + L + H + Hmorir inferior - h2= (45 + 10 + 64 + 30 + 50 - 2) mm=197mm. Donde: L-longitud del punzón, L=64mm; H-espesor del troquel, H=30mm; h2-profundidad del punzón que entra al dado después del punzonado, h2= 2mm.
Es evidente que la altura cerrada de este molde es menor que la altura máxima de montaje del molde (220 mm) de la prensa seleccionada J23-25 y, por lo tanto, se puede utilizar.
6. Dibujo del conjunto del molde
Con base en el diseño anterior, se puede obtener el dibujo del conjunto del molde que se muestra en la Figura 8.2.6. La parte superior del molde consta principalmente de una plantilla superior, una placa de respaldo, siete punzones, una placa de fijación del punzón y una placa extractora. Se utiliza decapado elástico, con caucho como elemento elástico. La parte inferior del molde consta de una base del molde inferior, una plantilla cóncava y una placa guía. Los residuos de punzonado y las piezas acabadas se descargan a través de los orificios de descarga.
Al alimentar la tira, se utiliza un pasador de tope móvil 13 como distancia aproximada. Se instalan dos pasadores guía 4 en el punzón de corte, utilizando los orificios de φ5 mm y φ8 en la tira como orificios de pasador guía para guía, sirviendo así como la distancia precisa para la alimentación de la tira. Después de completar el primer paso de estampado, la tira se levanta y se mueve hacia adelante, se ajusta al pasador de tope móvil 13 a través del orificio ciego y se empuja hacia adelante para apretar. Durante el estampado, el pasador guía 4 del punzón realiza una separación precisa. La posición del pasador de tope móvil está desplazada hacia adelante 0,2 mm desde la posición geométrica ideal. Después de completar el posicionamiento aproximado durante el estampado, cuando se realiza un posicionamiento preciso usando el pasador guía, la superficie cónica inclinada del pasador guía tira de la tira hacia atrás aproximadamente 0,2 mm para completar el espaciado preciso. Con este método, la precisión del espaciado puede alcanzar 0,02 mm.
7. Selección de equipos de estampado
A través de la verificación, se seleccionó la prensa inclinable de columna-tipo abierto-doble-J23-25 para cumplir con los requisitos. Sus principales parámetros técnicos son los siguientes:
Presión nominal: 250KN
Carrera de diapositiva: 65 mm
Altura máxima cerrada: 270 mm
Altura máxima de montaje del troquel: 220 mm
Dimensiones de la mesa de trabajo (frontal/posterior × izquierda/derecha): 370 mm × 560 mm
Dimensiones de la almohadilla (espesor × diámetro del orificio): 50 mm × 200 mm
Dimensiones del orificio del vástago del troquel: φ40 mm × 60 mm
Ángulo de inclinación máximo: 30 grados
