沖壓模具設(shè)計實例講解.doc

第二節(jié)沖壓工藝與模具設(shè)計實例一、摩托車側(cè)蓋前支承沖壓工藝設(shè)計二、微型汽車水泵葉輪沖壓工藝與模具設(shè)計一、摩托車側(cè)蓋前支承沖壓工藝設(shè)計圖12-1所示為摩托車側(cè)蓋前支承零件示意圖，材料Q215鋼，厚度1.5mm，年生產(chǎn)量5萬件，要求編制該沖壓工藝方案。零件及其沖壓工藝性分析摩托車側(cè)蓋前支承零件是以2個9.5mm的凸包定位且焊接組合在車架的電氣元件支架上，腰圓孔用于側(cè)蓋的裝配，故腰圓孔位置是該零件需要保證的重點。另外，該零件屬隱蔽件，被側(cè)蓋完全遮蔽，外觀上要求不高，只需平整。圖12-1側(cè)蓋前支承零件示意圖該零件端部四角為尖角，若采用落料工藝，則工藝性較差，根據(jù)該零件的裝配使用情況，為了改善落料的工藝性，故將四角修改為圓角，取圓角半徑為2mm。此外零件的“腿”較長，若能有效地利用過彎曲和校正彎曲來控制回彈，則可以得到形狀和尺寸比較準(zhǔn)確的零件。腰圓孔邊至彎曲半徑R中心的距離為2.5mm。大于材料厚度（1.5mm），從而腰圓孔位于變形區(qū)之外，彎曲時不會引起孔變形，故該孔可在彎曲前沖出。確定工藝方案首先根據(jù)零件形狀確定沖壓工序類型和選擇工序順序。沖壓該零件需要的基本工序有剪切(或落料)、沖腰圓孔、一次彎曲、二次彎曲和沖凸包。其中彎曲決定了零件的總體形狀和尺寸，因此選擇合理的彎曲方法十分重要。(1)彎曲變形的方法及比較該零件彎曲變形的方法可采用如圖12-2所示中的任何一種。第一種方法(圖12-2a)為一次成形，其優(yōu)點是用一副模具成形，可以提高生產(chǎn)率，減少所需設(shè)備和操作人員。缺點是毛坯的整個面積幾乎都參與激烈的變形，零件表面擦傷嚴(yán)重，且擦傷面積大，零件形狀與尺寸都不精確，彎曲處變薄嚴(yán)重，這些缺陷將隨零件“腿”長的增加和“腿”長的減小而愈加明顯。第二種方法(圖12-2b)是先用一副模具彎曲端部兩角，然后在另一副模具上彎曲中間兩角。這顯然比第一種方法彎曲變形的激烈程度緩和的多，但回彈現(xiàn)象難以控制，且增加了模具、設(shè)備和操作人員。第三種方法(圖12-2c)是先在一副模具上彎曲端部兩角并使中間兩角預(yù)彎45，然后在另一副模具上彎曲成形，這樣由于能夠?qū)崿F(xiàn)過彎曲和校正彎曲來控制回彈，故零件的形狀和尺寸精確度高。此外，由于成形過程中材料受凸、凹模圓角的阻力較小，零件的表面質(zhì)量較好。這種彎曲變形方法對于精度要求高或長“腳”短“腳”彎曲件的成形特別有利。圖12-2彎曲成形a)一副模具成形b)、c)兩副模具成形(2)工序組合方案及比較根據(jù)沖壓該零件需要的基本工序和彎曲成形的不同方法，可以作出下列各種組合方案。方案一：落料與沖腰圓孔復(fù)合、彎曲四角、沖凸包。其優(yōu)點是工序比較集中，占用設(shè)備和人員少，但回彈難以控制，尺寸和形狀不精確，表面擦傷嚴(yán)重。方案二：落料與沖腰圓孔復(fù)合、彎曲端部兩角、彎曲中間兩角、沖凸包。其優(yōu)點是模具結(jié)構(gòu)簡單，投產(chǎn)快，但回彈難以控制，尺寸和形狀不精確，而且工序分散，占用設(shè)備和人員多。方案三：落料與沖腰圓孔復(fù)合、彎曲端部兩角并使中間兩角預(yù)彎45、彎曲中間兩角、沖凸包。其優(yōu)點是工件回彈容易控制，尺寸和形狀精確，表面質(zhì)量好，對于這種長“腿”短“腳”彎曲件的成形特別有利，缺點是工序分散，占用設(shè)備和人員多。方案四：沖腰圓孔、切斷及彎曲四角連續(xù)沖壓、沖凸包。其優(yōu)點是工序比較集中，占用設(shè)備和人員少，但回彈難以控制，尺寸和形狀不精確，表面擦傷嚴(yán)重。方案五：沖腰圓孔、切斷及彎曲端部沖腰圓孔、切斷連續(xù)沖壓、彎曲中間兩角、沖凸包。這種方案實質(zhì)上與方案二差不多，只是采用了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的連續(xù)模，故工件回彈難以控制，尺寸和形狀不精確。方案六：將方案三全部工序組合，采用帶料連續(xù)沖壓。其優(yōu)點是工序集中，只用一副模具完成全部工序，其實質(zhì)是把方案三的各工序分別布置在連續(xù)模的各工位上，所以還具有方案三的各項優(yōu)點，缺點是模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝、調(diào)試和維修困難。制造周期長。綜合上述，該零件雖然對表面外觀要求不高，但由于“腿”特別長，需要有效地利用過彎曲和校正來控制回彈，其方案三和方案六都能滿足這一要求，但考慮到該零件件生產(chǎn)批量不是太大，故選用方案三，其沖壓工序如下：落料沖孔、一次彎形（彎曲端部兩角并使中間兩角預(yù)彎45）、二次彎形(彎曲中間兩角)、沖凸包。主要工藝參數(shù)計算(1)毛坯展開尺寸(查工具書)展開尺寸按圖12-3分段計算。毛坯展開長度lllllL222254321式中l(wèi)1=12.5mm；l2=45.5m；l3=30mm；l4和l5按xtr2計算。其中圓周半徑r分別為2mm和4mm，材料厚度t=1.5mm，中性層位置系數(shù)x按tr由表3-2查取。當(dāng)r=2mm時取x=0.43，r=4mm時取x=0.46。將以上數(shù)值代入上式得mmL1695.146.04225.143.0222305.4525.122考慮到彎曲時材料略有伸長，故取毛坯展開長度L=168mm。對于精度要求高的彎曲件，還需要通過試彎后進(jìn)行修正，以獲得準(zhǔn)確的展開尺寸。(2)確定排樣方案和計算材料利用率1)確定排樣方案，根據(jù)零件形狀選用合理的排樣方案，以提高材料利用率。該零件采用落料與沖孔復(fù)合沖壓，毛坯形狀為矩形，長度方向尺寸較大，為便于送料，采用單排方案（見圖12-4）。圖12-3毛坯計算圖圖12-4排樣方案搭邊值a和a1由表2-12查得，得a=2mm,a1=1.8mm。？2)確定板料規(guī)格和裁料方式。根據(jù)條料的寬度尺寸，選擇合適的板料規(guī)格，使剩余的邊料越小越好。該零件寬度用料為172mm，以選擇1.5mm710mm1420mm的板料規(guī)格為宜。裁料方式既要考慮所選板料規(guī)格、沖制零件的數(shù)量，又要考慮裁料操作的方便性，該零件以縱裁下料為宜。對于較為大型的零件，則著重考慮沖制零件的數(shù)量，以降低零件的材料費用。(3)計算材料消耗工藝定額和材料利用率。根據(jù)排樣計算，一張鋼板可沖制的零件數(shù)量為n=459=236(件)。材料消耗工藝定額kgG04998.02360000078.014207105.1量一張鋼板沖制零件的數(shù)一張鋼板的質(zhì)量材料利用率100一張鋼板面積零件面積一張鋼板沖制零件數(shù)量10014207105.61312221682362=79.7%零件面積由圖12-5計算得出。圖12-5落料、沖孔工序略圖計算各工序沖壓力和選擇沖壓設(shè)備(1)第一道工序落料沖孔(見圖12-6)該工序沖壓力包括沖裁力FP，卸料力F3和推料力F1，按圖12-6所示的結(jié)構(gòu)形式，系采用打