油孔夹环成形工艺模具设计论文

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油孔夹环成形工艺模具设计论文

1油孔夹环的成形工艺及仿真

1.1成形工艺

(1)材料。

所用材料为碳素钢,抗拉强度、屈服强度分别为375~460MPa、215MPa,伸长率为21~25%。由于该材料强度符合标准,且断面收缩率、伸缩率等塑性指标均较高,经退火处理,可得到较小的rmin/t,所以适合弯曲成形。

(2)表面与侧边质量。

油孔夹环形状复杂,由直线及圆弧构成。为方便批量制作,厚度设计为0.5mm,如表面存在裂纹、划伤或侧边存在冷作硬化、毛刺等缺陷,则制作中易开裂。因此,制作时可首先清理毛刺,将表面朝向弯曲凸模,以此获得更小的rmin/t。

(3)板料纤维方向。

零件的折弯线与纤维方向应垂直,可得到更小的rmin/t。制作弯曲件排样时,应考虑经济性因素,将弯曲线与纤维方向的夹角控制在30°以上。而对于生产批量、尺寸标注等,均应符合工艺标准要求。综上所述,产品弯曲工艺良好,可采用弯曲成形方法加工。

1.2仿真分析

在过去,模具设计主要依靠设计人员的经验与设计资料,所以校核计算比较粗略,且不完整、不全面,无法客观反映模具的真实工况。模具制造完成后,往往需反复实验、返修与改进,甚至造成模具报废,损失较大。因此,在模具设计阶段,如可应用有限元技术,将各种工况全考虑在内,比如模具应力、应变等,则可保证模具的安全性,延长其服务年限,进而保证产品质量。采用有限元技术,可考虑挤压中的多重因素,获得可靠的力学参数。本次模具设计中,成形夹块、凸模等模块均采用有限元分析。其中,红色区域为应力、应变最大值,蓝色区域为其最小值。而其它颜色区域介于两者之间。应力分析模拟图中能够看到,应力荷载最大值在弯曲圆角位置,这一位置的应力荷载大小未超出材料的应力承受范围,因此不会出现凸模形变。合力位移在弯曲圆角处的最大,这一位置的合力位移大小同样未超出零件制作材料的承受范围,与设计要求相符合。凸模应变模拟图中可知,应变最大值位于弯曲部分的连接处,应变也未超出承受范围,可满足作业时的工况要求。同理,夹块应力、合力位移与应变均在允许范围内,符合设计规范的要求。

2模具设计分析

2.1模架与导向分析

模具可选用中间导柱模架,采用一次弯曲成形工艺来确保产品的精度符合要求。同时,为了减少制作成本,需选用标准模架。模具包括滑动导向组件、模柄、盖板、下模座与上模座。其中,上模座由斜楔、垫板组成,这些组件之间由定位销及标准固件进行连接,形成一个完整的工作体。为了方便夹块磨损时的更换,成形工作体由成形夹块、燕尾滑块等连接,且通过弹簧拉伸复位。此外,为了保证复位过程中的稳定与平衡,可布置4根对称的拉伸弹簧,确保拉伸复位的精度与力度。

2.2定位与导向分析

本文设计的弯曲模为燕尾滑块、导轨结构形式,是把滑座固定于燕尾滑块上,而滑轮接收来自斜楔的作用力,以此能够运动。而在定位方面,该弯曲模设计成为定位换挡结构形式,工件与定位板间保留了一定的间隙,而其尺寸大小,由板料形状、板料尺寸决定。

2.3卸料与压料分析

本弯曲模采用一次弯曲成形方式,在弯曲成形过程中,具有压料作用的零件包括凸模、芯子与成形夹块,可在很大程度上确保工件的尺寸精度。卸料过程中,应将斜楔提升一定高度,方可开始卸料,此时凸模停留在下死点,所以在设计时,应保证凸模固定板与垫板的安全距离,使其可沿固定方向作用在卸料圈上,实现预期的设计目标。

2.4模具动作的过程

模具动作过程为:在成形夹块上放上坯料,随着压力机滑块的下降,后斜楔会沿后盖板下降,以此带动滑轮、卸料棒与卸料圈向后移动。其中,压力机滑块保持下行,凸模压坯料,弯曲成U形后,滑轮接受来自两侧斜楔的作用力,可向成形夹块中间移动,将坯料弯曲成形。同时,连接于双动液压缸上的芯子,在作用力下可出现一凹圆。卸料过程:压力机滑块上升,斜楔回上,在卸料弹簧作用下,凸模保持不动,安全距离为30cm,之后成形夹块、滑座在弹簧作用力下移动回原位。同时,后斜楔开始上上,在拉簧作用下向前移动,完成卸料。

3结语

在本文中,笔者从油孔夹环的成形工艺及仿真、模具设计两个方面做了探究。合理布置零件成形工序,并通过仿真软件辅助模具设计,可得到水平较高的模具结构,保证设计模具的精度与效率,为此类零件的弯曲设计提供一定的参考。

作者:张君 单位:宁夏天地奔牛银起设备有限公司