汽車沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)

1、汽車沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 1汽車用支架件工藝性分析 該汽車支架的沖壓件形狀見(jiàn)圖1，材料為08F鋼;精度為IT12;料厚為12mm，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，表面平整，表面要求無(wú)劃痕、毛刺等，孔不允許有嚴(yán)重的變形，且大批量生產(chǎn)對(duì)該沖壓件工藝性分析，主要考慮以下幾個(gè)方面:(1)沖壓件的形狀和尺寸;(2)沖壓件的精度、粗糙度及材料;(3)沖壓件的技術(shù)要求及生產(chǎn)批量;(4)彎曲工藝條件通過(guò)該零件圖觀察分析可知，該工件精度等級(jí)為IT12，因此該工件對(duì)精度要求不高，普通沖裁即可實(shí)現(xiàn)，從零件形狀上看，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，工件在沖裁后彎曲過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生偏移現(xiàn)象直角彎曲時(shí)的最小孔邊距為L(zhǎng)min=r+2t2=06+212=3mm，而實(shí)際工件

2、孔邊距為4mm，大于最小彎曲孔邊距，因此，在制件的彎曲過(guò)程中，不會(huì)使底孔發(fā)生變形，可采用先沖孔后彎曲方案進(jìn)行成型另外材料選用08F鋼，屬于低碳鋼，因此材料塑性好，便于成形從以上分析中可看出，該支架件的沖壓工藝性良好，可通過(guò)沖壓成形的方法進(jìn)行生產(chǎn)符合普通彎曲件經(jīng)濟(jì)精度要求 2沖壓工藝方案確定 通過(guò)對(duì)該零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析可知，其基本成形工序?yàn)?落料、沖孔、彎曲其可采用的沖壓工藝方案如下:方案1:采用單工序模具沖裁即落料模、沖孔模、彎曲模3副模具來(lái)完成雖然模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但各工序間不容易保證尺寸精度，很難滿足生產(chǎn)技術(shù)要求，模具制造費(fèi)用較大，占用設(shè)備多，操作不便，生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生

3、產(chǎn)的要求方案2:采用復(fù)合模沖裁即落料、沖孔復(fù)合模，單工序彎曲模由于該件結(jié)構(gòu)不復(fù)雜而且對(duì)稱，適用于形狀較復(fù)雜、精度要求高的大中型件的大批量生產(chǎn)，制造難度不大，易保證尺寸的精度，操作方便，與單工序模相比，減少單工序模數(shù)量，提高生產(chǎn)效率方案3:采用級(jí)進(jìn)模沖裁即落料、沖孔、彎曲級(jí)進(jìn)模沖壓雖然沖壓生產(chǎn)效率高，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，操作安全簡(jiǎn)單，制件質(zhì)量高，但級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)和制造過(guò)程費(fèi)用成本高，對(duì)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的依賴性較強(qiáng)1-6通過(guò)上述三個(gè)工藝方案在產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、設(shè)備條件、模具的制造和經(jīng)濟(jì)效益等方面進(jìn)行對(duì)比分析，可明顯看出，方案3為最佳沖裁工藝 3主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 31排樣設(shè)計(jì)排樣的合理與否，會(huì)直接影

4、響材料的利用率，還會(huì)影響到模具結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)操作方便與安全等因此，排樣是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要工作查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)2可知:工件之間搭邊值a1=2mm，工件與側(cè)邊之間搭邊值a=25mm根據(jù)板料規(guī)格和厚度公差表，經(jīng)過(guò)計(jì)算，板料12501500mm的利用率高，故選擇用1212501500的08F鋼板料經(jīng)計(jì)算，縱排排樣利用率高，排樣方式如圖2所示圖2縱排排樣圖利用率計(jì)算如下:查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)2知，b=1124mm，s=55mm，利用CAD繪圖軟件求得A=392292mm，一個(gè)步距的材料利用率:=AbS100%=392292112455100%=6346%其中，A為一個(gè)步距內(nèi)

5、沖裁件的實(shí)際面積;b為條料寬度;S為步距總=NALB100%其中，N為一張板料上所沖裁零件的總數(shù)量;A為一個(gè)沖裁件的實(shí)際面積;L為板料的長(zhǎng)度;B為板料的寬度n1=Bb=12501124=1112，取n1=11，n2=LS=150055=2727，取n2=27總=112739229212501500100%=6214%32凸、凹模刃口與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于該支架零件輪廓結(jié)構(gòu)復(fù)雜，落料凸、凹模采用配合加工法先加工好凸模作為基準(zhǔn)件，然后配做凹模，使它們保持最小雙面間隙Zmin其公差不再受凸、凹模間隙大小限制，制造容易，并容易保證凸、凹模間的間隙沖裁凸、凹模刃口尺寸與結(jié)構(gòu)如圖3(a)(d)所示(a)凸模配合加

6、工刃口尺寸計(jì)算分為以下三類:第一類磨損后增大的尺寸，公式為Ad=(Ax)+d0其對(duì)應(yīng)第一類尺寸的凹模刃口尺寸為51175+00170mm，2084+00120mm，588+00100mm，29+00100mm第二類磨損后減小的尺寸，公式為Bd=(B+x)0d其對(duì)應(yīng)第二類尺寸的凹模刃口尺寸為485900012mm，3100010mm第三類磨損后基本不變的尺寸，公式為Cd=C18其對(duì)應(yīng)第三類尺寸的凹模刃口尺寸為2800225mm，160026mm落料凸模的刃口基本公稱尺寸與凹模相同，分別是51175mm，2084mm，588mm，29mm，4859mm，31mm，28mm，16mm，但要在技術(shù)要求

7、中注明:凸模刃口尺寸按照落料凹模刃口實(shí)際尺寸配合，以保證最小雙面合理間隙值為01mm33沖孔部分凸凹模刃口尺寸的計(jì)算以凸模為基準(zhǔn)來(lái)計(jì)算沖孔部分的凸、凹模的刃口尺寸，沖孔凸模刃口的基本尺寸采用分別加工，按沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)中表3-26公式ap=(a+x)0p經(jīng)過(guò)計(jì)算可得沖孔凸模沖裁分別為ap1=(6+1012)00007=61200007mm，ap2=(75+1015)00007=76500007mm，ap3=(78+1015)00007=79500007mm 4模具其他零部件設(shè)計(jì)選用 41凸模固定板設(shè)計(jì)凸模固定板上需要開(kāi)設(shè)4個(gè)階梯形圓孔，與沖孔凸模進(jìn)行配制，由于沖孔凸模與上模座之間沒(méi)有銷釘、螺

8、釘?shù)倪B接，為了使沖孔凸模固定在上模座上，因此采用凸模固定板來(lái)實(shí)現(xiàn)(1)凸模固定板的厚度一般取落料凹模厚度的0608倍，其平面尺寸可與落料凹模、卸料板的外形尺寸相同，但是還應(yīng)該考慮緊固螺釘、銷釘?shù)奈恢?(2)凸模固定板上的沖孔凸模的安裝孔與凸模采用H7/m6過(guò)渡配合，壓入后端面要磨平;(3)凸模固定板的上下表面應(yīng)磨平，與凸模安裝孔的軸線垂直粗糙度1608m;(4)凸模固定板的材料一般采取45#鋼3，7-942推件塊設(shè)計(jì)根據(jù)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)圖3-116可知，材料選用45#鋼，熱處理硬度為4348HC推件塊與沖孔凸模采用間隙配合H8/f843模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)該模具采用復(fù)合沖裁模，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下:(1)

9、采用倒裝式復(fù)合模凸凹模裝在下模，沖孔凸模和落料凹模安裝在上模，便于落料，沖孔廢料則通過(guò)凸凹模的內(nèi)孔從壓力機(jī)臺(tái)面的孔漏下，且有利于安全操作(2)上模座采用了剛性推件裝置當(dāng)上模座向上回程時(shí)，壓力機(jī)通過(guò)打桿、推桿和推件塊將沖裁件從落料凹模中推出(3)卸料時(shí)，下模采用了彈性卸料的裝置，彈性卸料裝置由卸料板、卸料板螺釘和橡膠組成通過(guò)橡膠產(chǎn)生的壓縮回彈力使條料從凸凹模周圍脫出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)卸料功能 5模具結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程 圖4為落料-沖孔復(fù)合?？傃b圖。圖4落料-沖孔復(fù)合?？傃b圖從圖中可看出，該復(fù)合模采用了倒裝式后側(cè)滑動(dòng)導(dǎo)向模架結(jié)構(gòu)其工作原理是:在開(kāi)模狀態(tài)下，先將板料放在彈性卸料板8上，用擋料銷定位，起動(dòng)壓力機(jī)，

10、滑塊向下，隨著滑塊的下降，沖孔凸模17、落料凹模7向下，直接對(duì)板料進(jìn)行落料、沖孔，當(dāng)滑塊繼續(xù)向下至死點(diǎn)時(shí)，滑塊回程，彈性卸料板8將板料卸下，推件塊16將板料推出，完成落料-沖孔工序沖裁10-11圖5為該工件彎曲模從圖中可看到，該模具同樣采用了后側(cè)滑動(dòng)導(dǎo)向模架，模具在在開(kāi)模狀態(tài)下，先將板料放在定位板7上，啟動(dòng)壓力機(jī)，滑塊向下，隨著滑塊的下降，彎曲凸模18向下，直接對(duì)板料進(jìn)行彎曲，當(dāng)滑塊繼續(xù)向下至死點(diǎn)時(shí)，滑塊回程，頂件塊15將板料頂出凹模，打桿22將板料從凸模退出，完成彎曲工序 6結(jié)論 通過(guò)對(duì)汽車用支架件的成形工藝性分析，確定了合理的沖壓工藝方案，然后設(shè)計(jì)了落料-沖孔復(fù)合模及單工序彎曲模，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，符合工藝技術(shù)要求，使用方便，對(duì)同類零件的沖壓工藝分析及模具設(shè)計(jì)提供一定的參考價(jià)值和借鑒作用 參考文獻(xiàn): 1姚洪華我國(guó)汽車沖壓件的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)研究J上海汽車，2010(2):26-30 2柯旭貴沖壓工