機(jī)械設(shè)計與制造專業(yè)畢業(yè)論文汽車鎖座零件沖壓工藝分析及模具設(shè)計（可編輯）

1、機(jī)械設(shè)計與制造專業(yè)畢業(yè)論文-汽車鎖座零件沖壓工藝分析及模具設(shè)計 1 前言1.1 機(jī)械與模具制造業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 機(jī)械制造工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)中一個十分重要的產(chǎn)業(yè),它為國民經(jīng)濟(jì)個部門科學(xué)研究、國防建設(shè)和人民生活提供各種技術(shù)裝備,在社會主義建設(shè)事業(yè)中起著中流砥柱的作用。從農(nóng)業(yè)機(jī)械到工業(yè)機(jī)械,從輕工業(yè)機(jī)械到重工業(yè)機(jī)械,從航空航天設(shè)備到機(jī)車車輛、汽車、船舶等設(shè)備,從機(jī)械產(chǎn)品到電子電器、儀表產(chǎn)品等,都必須有機(jī)械及其制造。在工業(yè)高度發(fā)達(dá)的國家中,機(jī)械工業(yè)的產(chǎn)值常常占整個國民生產(chǎn)總值的40%或更多。 在機(jī)械制造中,機(jī)車夾具、模具都是不可缺少的工藝裝備,尤其是模具以其特定的形狀通過一定的方式是材料成形。根據(jù)國際

2、生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會提供的資料顯示,機(jī)械零件粗加工的75%和精加工的50%都將有模具成形來完成。因此模具被譽(yù)為“金屬加工中的帝王”,是“進(jìn)入富裕社會的原動力” 、“模具就是黃金” 。1.2 當(dāng)前國際模具發(fā)展現(xiàn)狀及其特點(diǎn) 現(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)、資金密集的行業(yè)。它作為重要的生產(chǎn)裝備行業(yè)在為各行各業(yè)服務(wù)的同時,也直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)服務(wù)。 由于模具生產(chǎn)采用一系列高科技,CAD/CAM/CAPP等技術(shù),計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、激光技術(shù)、逆向工程和并行工程、快速成型技術(shù)及敏捷制造技術(shù)、高速加工及超精度加工技術(shù)等等,因此,模具工業(yè)以成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個重要組成部分,有人說,現(xiàn)代模具是高技術(shù)背景下的工藝密集型工業(yè)。模具技術(shù)水

3、平的高低,在很大的程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力,因此已成為衡量一個 國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。 模具工業(yè)是無以倫比的“效益放大器”。用模具加工產(chǎn)品大大提高了生產(chǎn)的效率,而且還具有節(jié)約原材料、降低能耗和成本、保持產(chǎn)品高一稱為“金鑰匙”。從另個角度看,模具是人性化、時代化、個性化、創(chuàng)造化的產(chǎn)品。更重要致性等特點(diǎn)。因此模具被稱為“效益的放大器”。在國外,模具被是模具發(fā)展了,使用模具的產(chǎn)業(yè)其產(chǎn)品的國際化競爭力也提高了。 模具不是批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。它具有單見生產(chǎn)和對特定用戶的依賴性。就模具行業(yè)來說,引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù),不能采用通常的引進(jìn)產(chǎn)品許可證和技術(shù)轉(zhuǎn)讓等方式,而主要是引進(jìn)商品化了

4、的CAD/CAM/CAE軟件和精密加工設(shè)備等。模具的CAD/CAE/CAM涉及面廣、及多種學(xué)科與工業(yè)技術(shù)于一體,是綜合型、技術(shù)密集型產(chǎn)品。模具設(shè)計是一種經(jīng)驗(yàn)性較強(qiáng)的設(shè)計,設(shè)計人員在長期的工作積累的經(jīng)驗(yàn)和知識對模具設(shè)計起著十分重要的影響。盡管模具CAD技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛,是目前廣為使用的模具CAD技術(shù)大都停留在計算機(jī)輔助繪圖層次,難以勝任對模具開發(fā)的高質(zhì)量、短周期、低成本要求。為此,本設(shè)計在重點(diǎn)利用計算機(jī)輔助進(jìn)行工藝分析的過程,將轉(zhuǎn)化為傳統(tǒng)的模具CAD從計算機(jī)輔助繪圖提升到計算機(jī)輔助設(shè)計層次。1.3 我國模具發(fā)展現(xiàn)狀及其特點(diǎn) 國內(nèi)的模具工業(yè)起步較晚,但在過去的十多年中也取得了一些進(jìn)步。例如沖壓模

5、具方面,國內(nèi)設(shè)計制造的部分轎車覆蓋件模、空調(diào)器散熱片級進(jìn)模、電機(jī)定轉(zhuǎn)子雙回轉(zhuǎn)疊片高精度硬質(zhì)合金級進(jìn)模、集成電路引線框架多工位級進(jìn)模,以及帶自動沖切、疊壓、鉚合、計數(shù)、分組、扭斜和安全保護(hù)等功能的鐵心精密多功能模,都已達(dá)到較高的水平。但從總體上看,我國與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大差距。例如,精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重還比較低,CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率尚待提高,許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等等。特別是在大型,精密,復(fù)雜和長壽命模具上,一方面技術(shù)差距明顯;另一方面產(chǎn)能也不能滿足國內(nèi)的需求,因而仍大量從國外進(jìn)口。所以,為了改變這種被動狀態(tài),盡快適應(yīng)社會主義工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)對沖壓工藝生

6、產(chǎn)水平提高的需求,全方位大力做好模具基礎(chǔ)、研發(fā)和推廣工作,是至關(guān)重要的。 我國的工業(yè)經(jīng)濟(jì),已進(jìn)入大批量規(guī)模經(jīng)濟(jì)和小批量多品種經(jīng)濟(jì)并行的時期,兩者對模具存在趨同的依賴性。因?yàn)樵诮?jīng)濟(jì)快速發(fā)展,產(chǎn)品暢銷時期,自然要求模具能及時供應(yīng);而在經(jīng)濟(jì)停滯,產(chǎn)品不暢銷時期,企業(yè)必然會想方設(shè)法開發(fā)新產(chǎn)品,也同樣會對模具帶來強(qiáng)勁的需求。這說明,模具市場的總體趨勢將是一直平穩(wěn)向上的。也有人說,模具工業(yè)是永不衰退的工業(yè),正是基于這樣的分析。另外,從另一個角度看,兩者對模具結(jié)構(gòu)的要求是各不相同的,大批量生產(chǎn)用的模具應(yīng)著眼于高效率和長壽命,而小批量生產(chǎn)用的模具則應(yīng)著眼于結(jié)果簡單、制模快速和成本低廉。因此,對不同要求的模具要

7、求,應(yīng)相應(yīng)的制定不同的設(shè)計方案。1.4 汽車鎖座零件的簡單介紹 本設(shè)計是GJ750B汽車鎖座零件,材料是Q235,在設(shè)計過程中必須考慮成本,配合整體汽車設(shè)計減少成本,同時運(yùn)用當(dāng)前較先進(jìn)的技術(shù)手段提高效率,例如:本次設(shè)計采用AUTO CAD輔助設(shè)計,大大縮短了模具設(shè)計過程的分析工作周期,迅速提高模具設(shè)計的效率。 由于本人水平有限,本論文中還存在不少的錯誤和不足之處,敬請?jiān)u閱老師批閱和糾正。2 鎖座零件沖壓工藝分析2.1 零件結(jié)構(gòu)的分析 本設(shè)計的零件是鎖座零件,材料為Q235,厚度為2mm。如圖2-1.1所視。該零件進(jìn)行沖壓加工的基本為沖孔、落料。 圖 2-1.1 鎖座零件圖2.2 確定工藝方案

8、三個孔的邊緣與彎曲中心的距離分別為: 1.5mm2.0t4mm 18.5mm2.0t4mm 6.5mm2.0t4mm彎曲時會引起b邊上小孔的變形,可以在彎曲后修正,所以可以先沖孔在彎曲. 方案一:落料與沖孔復(fù)合。 方案二:先落料再沖孔。分析沖壓工藝方案: 方案一:模具結(jié)構(gòu)簡單,模具壽命長、制造周期短、投產(chǎn)快。能利用一個側(cè)面定位,操作比較簡單方便。 方案二:模具結(jié)構(gòu)簡單,投產(chǎn)快壽命長,尺寸和形狀不精確。綜上所述,考慮到該零件的批量為中批量,作為保證各項(xiàng)技術(shù)要求,選用方案一。 工序如下:1. 下料。 2. 落料和沖孔。3 沖壓模的設(shè)計3.1 零件工藝計算3.1.1 計算毛坯長度: 該零件的毛坯展開

9、尺寸按圖3-1.1所示計算: 圖3-1.1 由于彎曲半徑:r1.5mm0.5t1mm,所以 毛坯總長度LL1+L2+L3+r+xt 式中:L132.5mm,L218mm,L332.5mm 查表得:X0.27 L32.5+18+32.5+3.14×1.5+0.27×289.4056mm 考慮材料的收縮,經(jīng)過修正,取實(shí)際毛坯尺寸L90mm3.1.2 排樣及材料利用率: 排樣是指沖裁零件(毛坯)在條料,帶料或板料上布置的方法。合理有效的排樣在于保證在最低的材料消耗和高生產(chǎn)率的條件下,得到符合設(shè)計要求的工件。在沖壓生產(chǎn)過程中,保證很低的廢料百分率是現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)最重要的技術(shù)指標(biāo)之一。

10、在沖壓生產(chǎn)過程中,沖壓件材料消耗費(fèi)用可達(dá)總成本的60%75%,每降低1%的沖壓廢料,將會使成本降低0.4%0.5%。合理的利用材料是降低成本的有效措施,尤其是在成批和大量生產(chǎn)中,沖壓件的年產(chǎn)量達(dá)數(shù)十萬件,甚至數(shù)百萬件,材料合理利用的經(jīng)濟(jì)效率更為突出。 排樣方法的選擇原則: 沖裁小工件或某種工件需要窄條(帶)料時,應(yīng)沿板料順長方向進(jìn)行排樣,符合材料規(guī)格及工藝要求。 沖裁彎曲毛坯時,應(yīng)考慮板料軋制方向 沖件在條(帶)料上的排樣,應(yīng)考慮沖壓生產(chǎn)率、沖模耐用度、沖模結(jié)構(gòu)是否簡單和操作的方便與安全等。 條料寬度選擇與在板料上的排樣應(yīng)優(yōu)先選擇條料寬度較大而步距較小的方案,以便經(jīng)濟(jì)地裁切板料,并減少沖壓用時

11、間。 在可能情況下,要求產(chǎn)品設(shè)計時修正產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸,以減少或消除設(shè)計廢料的形成,并有可能采取少、無廢料排樣方法。 由于毛坯的形狀,考慮操作的方便與模具結(jié)構(gòu)尺寸,初步選用對排。搭邊值要合理確定。搭邊值過大,材料利用率低。搭邊值過小,在沖裁過程中會被拉斷,防礙順利送料,零件會產(chǎn)生毛刺,有時會拉入凸、凹模間隙中,損壞模具的刃口,降低模具的壽命。所以搭邊值的選取一般由經(jīng)驗(yàn)確定,取值可參考資料3 。 圖3-1.2 選取搭邊值:模具選用固定卸料板 由表可得搭邊值:a2.0×1.12.2 a12.2×1.12.4 采用有側(cè)壓板的沖壓時條料寬度BD+2a毛坯面積:S10

12、5;36+22-4/×22×4+2×10+18×14+8×5+4/×52×4+26×26+16×5+18×21545.94 1546mm2方案一:雙行對排圖3-1.2 條料寬度:B90+33+4×2.4132.6(mm) 進(jìn)距: h2/126+2.214.1mm 一個進(jìn)距的材料利用率: nS/Bh × 100% 1×1546/(132.6×14.1)×100% 82.7% 圖3-1.3方案二:單行對排(圖3-1.3) B90+2×2.4

13、94.8mm H2/26+2/10+2.225.2mm 一個進(jìn)距的材料利用率: nS/Bh × 100% 1×1546/94.8×25.2 ×100% 64.7%從上述兩種排樣可以分析得:采用雙行對排,材料的利用率更高。故決定采用雙行對排。3.1.3 計算壓力機(jī)及初選沖床 1.沖裁力的計算 平刃模具沖裁時的沖裁力: P Lt 實(shí)際所需的沖裁力還需增加30%,即 P 1.3Lt 工件毛坯周長L0:L0232 工件孔總周長 L: L 2×3.14×3×2+3.14×15.586.35mm 由Q235-A的304373m

14、pa 故:落料力為:F1 1.3×232×2×343 207KN 沖孔力為 :F21.3×86.35×2×34377KN F沖 F1+ F2284KN 查表得:K卸0.05,K頂0.06所以: 落料時的卸料力為:F卸 0.05×207 10.35 KN 沖孔時的頂料力為:F頂 0.06×77 4.62 KN 總沖壓力:P總 F沖+F卸+F頂 284+10.35+4.62+ 298.97KN 根據(jù)中國模具設(shè)計大典選用400 KN沖床。 3.1.4 確定壓力中心 圖3-1.4根據(jù)圖3-1.4的分析: L126mm X1

15、0 Y10 L252mm X20 Y213mm L315.7mmX30 Y328mm L46.28mm X40 Y431.57mm L528mmX50 Y540mm L615.7mm X60 Y649mm L76.28mm X70 Y752.57mm L872mm X80 Y872mm L910mm X90 Y990mm L10118.84mm X10-8mm Y1028mm L1118.84mm X118mm Y1123mm L1248.67mm X120mm Y1211mm由公式XLi×Xi/Li ; YLi×Yi/Li得壓力中心的坐標(biāo)值為:X0 ,Y34.91mm3.

16、1.5 沖裁間隙的計算 沖裁間隙是指沖裁模的凸模和凹模刃口之間的間隙。間隙值的大小對沖裁件的質(zhì)量、模具壽命、沖裁力的影響很大,是沖裁工藝與模具設(shè)計中的一個極其重要的工藝參數(shù)。 籠統(tǒng)的說,選用中等或偏大的間隙,會收到省力節(jié)能的效果.這是因?yàn)樵谝欢ǚ秶鷥?nèi)增大間隙,剪切區(qū)內(nèi)的壓應(yīng)力降低,而拉應(yīng)力增加,容易產(chǎn)生裂紋,從而抗剪強(qiáng)度變小,使沖裁力下降.同樣,由于增大間隙,沖出的工件尺寸會因拉伸變形產(chǎn)生回彈而縮小,因而不至于再堵塞在凹?？變?nèi),使推件力明顯變小.間隙過小或過大時,沖裁功都會有所增加,只有間隙合適時,沖裁斷裂時的上,下裂紋才會相遇匯合,使沖裁功最小. 材料為Q235,厚度為2mm,可查參考資料8

17、表3-3沖裁模初始雙面間隙Zmin0.246mm Z0.360mm3.1.6 沖裁模刃口尺寸的計算 模具刃口如圖3-1.5所示,尺寸計算: 圖3-1.51 落料 計算公式:Dd(D-x)+d0 Dp(D凹-Zmin)-p0(D-x-Zmin)-p0 查表得: Zmin0.22mmZ0.26mm X111p-0.020 1d+0.025 X212p-0.020 2d+0.020 X313p-0.020 3d+0.020 所以可得: D1d(26-1×0.13)+0.0250 25.87+0.0250 D1p(26-1×0.13-0.22)-0.020025.65-0.0200

18、 D2d(18-1×0.11)+0.0200 17.89+0.0200 D2p(18-1×0.11-0.22)-0.020017.67-0.0200 D3d(10-1×0.15)+0.0200 9.85+0.0200 D3p(10-1×0.15-0.22)-0.02009.63-0.0200 (2) 沖孔 計算公式: dp(dmin+x)-p0 dd(dp+Zmin)+d0(dmin+ x+Zmin)+d0 查表得:x10.7 1p-0.020 1d+0.020 X20.7 2p-0.020 2d+0.020 所以得: d1p6+0.7×0.1

19、2-0.02006.08-0.0200 d1d6+0.7×0.12+0.22+0.02006.3+0.0200 d2p15.5+0.7×0.18-0.020015.63-0.0200 d2d15.5+0.7×0.18+0.22+0.020015.85+0.02003 孔心距: 計算公式: LdLmin+0.5±0.125 可得:L1d15.88+0.5×0.24 ±0.125×0.2416±0.03 L2d4.88+0.5×0.24 ±0.125×0.245±0.03 L3d

20、11.88+0.5×0.24 ±0.125×0.2412±0.033.2 設(shè)計各主要零件結(jié)構(gòu)尺寸3.2.1 凹模外形尺寸的設(shè)計:凹模高度H的確定:HKB0.28×9025.2mm取 H30 mm凹模壁厚C的確定:C(1.52)H,取 C1.5×3045 凹模的長度L的確定:Lb+2C180mm 凹模的寬度B的確定:Ba+2C116mm 根據(jù)參考資料3確定凹模外形尺寸為:200mm×125mm×30mm。 根據(jù)參考資料3凹模螺孔選用dM6 根據(jù)參考資料3 查得,凹模螺孔間距為25mm-70mm 凹模上螺孔到凹模外緣的

21、最小距離a11.25d1.25×67.5mm選用a112mm 螺孔到凹?？?、銷孔距離的最小尺寸為bmin1.3d1.6×67.8mm 凹模具體尺寸如下圖(圖3-2.1)所示:圖3-2.1計算出凹模的尺寸后便可以確定模架的選取.3.2.2 凸凹模外形尺寸設(shè)計 圖3-2.2 在復(fù)合模中,必定有一個凸凹模。凸凹模的內(nèi)外緣均為刃口,內(nèi)外緣之間的壁厚決定與沖裁件的尺寸。從強(qiáng)度的考慮,壁厚受最小值的限制。凸凹模的最小壁厚與沖模結(jié)構(gòu)有關(guān),對于正裝復(fù)合模,由于凸凹模裝于上模,孔內(nèi)不會有積存廢料,脹力小,最小壁厚可以小些;對于倒裝復(fù)合模,因?yàn)榭變?nèi)會積存廢料,所以最小壁厚要大些。 凸凹模的外形

22、尺寸根據(jù)凹模來配做,總高度的設(shè)計H50mm。詳細(xì)尺寸和技術(shù)要求參見凸凹模的設(shè)計圖。形狀見圖3-2.2。3.2.3 凸模外形尺寸的設(shè)計: 一般的凸模組件結(jié)構(gòu)包括凸模和凸模固定板、墊板和防轉(zhuǎn)銷等,并用螺釘銷釘固定在上模座上。凸模刃口要有高的耐磨性,并能承受沖裁時的沖擊力。因此應(yīng)有高的硬度與適當(dāng)?shù)娜涡?。形狀簡單的凸模常選用T8A、T10A等制造。凸模長度 Ll1+l2+l3+l其中:l1?卸料板的厚度; l2-凸模固定板厚度; l3-導(dǎo)尺厚度 l -附加長度,一般取l1520mm參考資料可得,凸模尺寸如圖3-2.3: 圖3-2.33.2.4 其他主要部件的選取: 凸模固定板,用于固定凸模。固定板的外

23、行尺寸一般與凹模大小一樣,可由標(biāo)準(zhǔn)中查得。固定凸模用的形孔與凸模固定部分相適應(yīng)。型孔位置應(yīng)與凹模型孔位置協(xié)調(diào)一致。 凸模固定板內(nèi)凸模的固定方法通常是將凸模壓入固定板內(nèi),其配合用H7/m6,對于大尺寸的凸模,也可以直接用螺釘、銷釘固定到模座上而不用固定板。對于小模具還可以用粘結(jié)固定。個模具主要零件標(biāo)準(zhǔn)如下:上模座 L/mm×B/mm×H/mm250mm×200mm×45mm下模座 L/mm×B/mm×H/mm250mm×200mm×50mm導(dǎo)柱d/mm×L/mm35mm×160mm導(dǎo)套d/mm&#

24、215;L/mm×D/mm35mm×105mm×43mm模架閉合高度: 170mm210mm墊片厚度: 10mm凸模固定板厚度: 18mm卸料板厚度: 28mm3.2.5壓力機(jī)的選取: 開式雙柱可傾壓力機(jī) J23-40, 公稱壓力: 400KN滑塊行程: 100mm最大閉合高度: 330mm連桿調(diào)節(jié)量:65mm 工作臺尺寸: 460mm×700mm墊板尺寸:(厚度×孔徑) 65mm×200mm模柄孔尺寸:(直徑×深度)50mm×70mm最大傾斜角度: 30°3.3沖裁模裝配圖 圖3.9 圖3-2.4沖裁模

25、裝配圖1.導(dǎo)料銷 2.固定擋料銷 3.上模座 4.螺釘5.螺釘6.推桿 7.推板 8.推板9.推銷 10.墊板11.螺栓12.導(dǎo)套13.凸模固定板14.推件板15.落料凹模模16.凸模 17.卸料板18.導(dǎo)柱 19.下模座 20.彈簧 21.凸凹模22.螺釘23.銷釘 24.卸料螺釘4 彎曲模的設(shè)計4.1 彎曲件的工藝分析4.1.1 最小彎曲半徑 rmin 工件在彎曲彎曲時候,外層纖維受拉應(yīng)力最大,內(nèi)層受壓應(yīng)力最大,彎曲毛坯變形區(qū)外表面金屬在切應(yīng)力作用下,產(chǎn)生切向伸長變形可用下式表示: t/2 1/(2r/t+1) 彎曲半徑與材料厚度的比值稱相對彎曲半徑(r/t)。r/t越小,變相程度越大。但

26、當(dāng)減小到一定程度時,材料外層纖維可能因受應(yīng)力過大而被拉裂。因此最小彎曲半徑不能太小,應(yīng)受到一定的限制。 影響最小彎曲半徑有如下因素:材料的機(jī)械性能塑性越好的材料,塑性變形的穩(wěn)定性越好,所永許的最小完全半徑就越小。但是在生產(chǎn)中,由于受到冷作硬化的影響而塑性有所降低。可進(jìn)行退火處理。對塑性不好的材料可進(jìn)行熱加工以提高其塑性變形能力。板料彎曲方向性實(shí)際的板料中,纖維層是有一定方向的,平行于纖維方向的塑性指標(biāo)比垂直的要好,因此在彎曲時,應(yīng)盡量使彎曲線與纖維方向垂直,最小彎曲半徑可去小些。如圖4-1.1,圖4-1.2所示: 合理不合理 圖4-1.1 圖4-1.2板寬板寬是以相對板寬B/t來表示的。B/t

27、3時,彎曲時在板料寬度方向的應(yīng)力為0,板寬方向的材料可以自由移動緩解了板寬方向的受力狀況,因此可以使最小彎曲半徑減 小。板寬增加,rmin/t增大。彎曲中心角 rmin/t較小時,在直邊部分也產(chǎn)生一定的切向應(yīng)力,使圓角區(qū)變形得到緩解,從而使rmin/t減小。板料厚度 板料厚度t減小時,則外表面的切向應(yīng)變減小,即開裂的危險性減小。但是另方面,變形區(qū)在厚度方向的應(yīng)變是按線性規(guī)律變化的,對于薄板料切向應(yīng)變很快由外層的最大值衰減到中性層的零。從而rmin/t可盡量小些。4.1.2 彎曲件直邊高度H H不應(yīng)該去得太小,最好H 3t ,否則不能得到足夠的。如果不能做到H 2t ,可在彎曲部位預(yù)先壓糟在彎曲

28、,或者當(dāng)增長直邊部分,彎曲成形后在切去多余部分。如圖4-1.3所示: 圖4-1.34.1.3 孔邊距L 孔邊距必須使孔位于非變形區(qū),以免產(chǎn)生變形,孔邊到彎曲半徑中心的距離L應(yīng)滿足: t 2mm 時, L t ; t 2mm 時, L 2t 。4.1.4 彎曲回彈 彎曲回彈是彈性變形過度到塑性變形,在塑性變形中伴有彈性變形的存在。彈性恢復(fù)往往表現(xiàn)為彎曲部分曲率半徑和角度在外力卸去后發(fā)生變化。彎曲回彈的程度以和K表示,則 K 1/0 - 1/0 - 0回彈角大于0時,稱正回彈,反之稱為負(fù)回彈。(1)回彈量的確定當(dāng)r/t 58時,此零件的相對彎曲半徑為r/t 1.5/2 0.75 ,在彎曲變形后,彎

29、曲半徑變化不大,只考慮角度的回彈,在板料全塑性彎曲時, 3s0/EtK 3s/Et 其中 為彎曲時候的彎曲角度。(2) 影響彎曲回彈的因素 材料的機(jī)械性能回彈的大小與材料的屈服極限成s正比,與彈性模量E成反比。材料越硬,塑性越差,彎曲后回彈就越大。 相對彎曲半徑當(dāng)r/t越小時,彎曲板料的切向變形程度就越大,總變形中塑性變形比例大,回彈值越小,當(dāng)r/t 0.20.3 時,回彈可能為負(fù)值。 彎曲方式板料彎曲方式有自由彎曲和校對彎曲,自由彎曲的回彈大,校對彎曲的回彈小。因?yàn)樾澢膹澢Υ?增加了圓角處的塑性變形程度。 摩擦與間隙摩擦可以改變彎曲毛坯各部分的應(yīng)力狀態(tài),一般認(rèn)為在大多數(shù)情況下摩擦可以

30、增大彎曲變形區(qū)的拉應(yīng)力,使零件更接近模具的形狀。在彎曲U形件時,間隙越小,摩擦力越大,由于模具對板料有擠薄作用,可是回彈減小,相反,回彈值增大。(3)減小回彈的措施 從彎曲件的設(shè)計方面 在彎曲件的某些結(jié)構(gòu)上,如在變形區(qū)壓制加強(qiáng)頸回成邊形翼不僅可以增加彎曲件的剛度,也使彎曲件的回彈困難。在滿足使用要求的前提下,采用彈性模數(shù)大,屈服極限小,機(jī)械性能穩(wěn)定的板料。 從工藝方面 從工藝方面,可以增加彎曲力,采用校對彎曲,對于冷硬化材料,在彎曲前先退火,以降低屈服強(qiáng)度,或者采取熱加工,并盡量選取較小的相對彎曲半徑。 從磨具的結(jié)構(gòu)上采取措施 可以采取回彈補(bǔ)償,在凸模的底端開一小圓窩,減小凸模角度值,或者在凸

31、模的圓角附近開圓鑿,一補(bǔ)償彎曲回彈或者采用錐形凸模。 也可以改變應(yīng)力狀態(tài),在材料的厚度上0.8mm 以上,彎曲半徑部分增大。如圖4-1.4,圖4-1.5,圖4-1.6所示: 圖4-1.4 凸模角度修整到-圖4-1.5 錐形凸模 圖4-1.6 凹底凸模4.2 制定彎曲方案 確定彎曲件的制造工藝時,先結(jié)合具體情況,即板料的形狀,尺寸,精度,生產(chǎn)批量等進(jìn)行綜合分析,研究從毛坯到成品需要幾道工序。合理的工序安排,對彎曲件的質(zhì)量,生產(chǎn)效率,彎曲難易程度,經(jīng)濟(jì)效益都有重要意義。4.2.1 工序安排原則 對二次彎曲件,先彎曲外角后彎內(nèi)角,后次彎曲不能破壞前次彎曲,前次彎曲不能干擾以后的彎曲,切有定位基準(zhǔn)。并

32、在比較不同彎曲方案時,盡量選取模具結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,生產(chǎn)效率高的方案。4.2.2 工序安排方法對于U形件,可以才用一次彎曲成型方案。采用對稱彎曲。當(dāng)彎曲件的沿邊有部位缺口時,若直接彎曲容易發(fā)生叉口現(xiàn)象。應(yīng)加連連接帶將缺口連成一體,等彎曲后將多余部分切去。對于大批量,尺寸小的彎曲件,為提高生產(chǎn)率,可以采取連續(xù)彎曲工藝。對于此次彎曲件,由于采用已經(jīng)沖裁的單個零件進(jìn)行彎曲,因此不采取連續(xù)彎曲工藝。4.3 確定毛坯彎曲部分尺寸L彎,下料方式 要確定毛坯的長度尺寸,需先求出毛坯的中性層曲率半徑 一般取0 r+t/2當(dāng)變形程度比較大時,應(yīng)變中性層會向內(nèi)側(cè)移動,根據(jù)體積不邊定律,可以計算。在實(shí)際使用中用經(jīng)

33、驗(yàn)公式: 0 r + kt 其中k為中性層位移系數(shù),根據(jù)r/t0.75可以查表得到k 0.33 。 對于彎邊部分 L彎 pi*0/180o pi*90o*(1.5+0.33*2)/180o 3.3912 mm 。4.4 確定彎曲模結(jié)構(gòu)形式4.4.1 凸模的圓角半徑rp 彎曲件相對彎曲半徑較小時,一般去凸模圓角半徑為彎曲件的內(nèi)側(cè)半徑,即rp r ,但是不能小于彎曲件的最小彎曲半徑,在工件要求的彎曲半徑小于最小彎曲半徑時,即r rmin , 先取rp rmin ,然后在加工序修整。當(dāng)彎曲件相對彎曲半徑r/t 較大時,凸模圓角半徑應(yīng)該根據(jù)回彈進(jìn)行修正。 此處,取 rp 1.5mm 4.4.2 凹模圓

34、角半徑 rd 凹模圓角半徑不能太小,否則會增加彎曲力和擦傷工件,對稱彎曲工件,凹模兩側(cè)圓角半徑應(yīng)該一致,以免造成坯料的滑移。凹模圓角半徑通常根據(jù)材料厚度t 來選取:當(dāng)t 2 時,rd (36)t ;當(dāng)t (24)時,rd (23)t ;當(dāng)t 4 時,rd 2t 。據(jù)此, 取 rd 2t 6mm 。4.4.3 凹模工作深度l 凹模工作深度l 應(yīng)適當(dāng),l 過小,工件兩端自由部分多,彎曲件回彈大,工件不平直,影響精簡精度;l 過大,凹模消耗的材料多,且需要的壓力機(jī)行程大。根據(jù)彎曲邊長L 34mm , 板料厚度 t 2mm ,查表可取 l 20 mm 。如圖4-4.1所示:圖4-4.1 彎曲模工作深度

35、4.4.4 凸模凹模的單邊間隙 Z/2 凸模凹模的單邊間隙應(yīng)考慮到板料寬度,板料的機(jī)械性能,相對彎曲半徑,彎曲件的尺寸精度和板料厚度偏差等因素。U形件的單邊間隙可以按照下式 取值:Z/2 t + nt 其中 t 為板料的最大厚度, n 為間隙系數(shù), t 為板厚基本尺寸 。此處, 取 t t 2mm ,根據(jù)彎曲見的彎曲高度 H 36 ? 2 34, 寬21.021度與高度的比值 B/H 26/34 , 查表得 n 0.05 , 所以 Z/2 t 2.1 mm 。4.4.5 凸凹模的寬度尺寸 L凸和L凹 凸凹模的寬度尺寸和工件的尺寸標(biāo)注形式有關(guān)。一般原則是:當(dāng)工件標(biāo)注外形尺寸時,以凹模為基準(zhǔn)計算,

36、間隙取在凸模上;當(dāng)工件標(biāo)注內(nèi)形尺寸時,以凸模為基準(zhǔn)計算,間隙去在凹模上,并采用配制法制模。 此零件為標(biāo)注的是內(nèi)形尺寸 基本尺寸為21mm , 一般沖裁所得的毛坯尺寸精度為IT10IT14 級,此處取IT10級,則公差 0.5 mm ,并作為對稱公差標(biāo)注。可以確定標(biāo)注對稱公差 ,L凸 (L-0.5)0-p (21-0.5*0.5)0-0.021 mm 。20.750-0.021 mm 。如圖4-4.2所示: 圖4-4.2 對內(nèi)形有要求的尺寸,不同的偏差對凸模的寬度不同。 4.4.6 計算毛坯尺寸L已經(jīng)得到中性層的半徑0 r + kt 1.5+0.33*2 2.16 mm 。毛坯整長度為 L L直

37、 + L彎 21+(36-2)*2 + 2*pi*90o*0/180o 95.7824mm 。4.4.7 計算彎曲力F彎,卸料力F卸,推件力F推和壓力中心(x0 ,y0)(1)彎曲力是設(shè)計彎曲工藝過程和選擇設(shè)備的重要依據(jù)之一。彎曲力的大小和毛坯尺寸,彎曲件形狀,材料性能,彎曲方法和模具結(jié)構(gòu)等多種因素相關(guān),實(shí)際應(yīng)用中常用經(jīng)驗(yàn)公式粗略估算。 對于U形件,彎曲力為:F彎 0.7kBt2b/(r+t) 0.7*1.3*26*22*450/(1.5+2)12168 N 。 其中k為安全系數(shù),一般取k 1.3 。(2)卸料力和推件力一般可以去為彎曲力的30?80? ,此處取為50? ,即得到: F卸 F推

38、 0.5*F彎 6084 N 。 (3)確定壓力中心 圖4-4.3 根據(jù)圖4-4.3的分析: L126mm X10 Y10 L252mm X20 Y213mm L315.7mmX30 Y328mm L46.28mm X40 Y431.57mm L528mmX50 Y540mm L615.7mm X60 Y649mm L76.28mm X70 Y752.57mm L872mm X80 Y872mm L910mm X90 Y990mm L10118.84mm X10-8mm Y1028mm L1118.84mm X118mm Y1123mm L1248.67mm X120mm Y1211mm 由公

39、式XLi×Xi/Li; YLi×Yi/Li 得壓力中心的坐標(biāo)值為:X0 ,Y34.91mm4.4.8 選擇壓力機(jī) 對于有壓料裝置的自由彎曲所需要的彎曲力F彎有: F壓 F彎 + F卸 18252 N為了確保壓力機(jī)的安全,使壓力機(jī)不至于長時間在過載狀態(tài)下工作,自由彎曲選擇壓力機(jī)噸位時,按照計算彎曲力是壓力機(jī)公稱壓力的75%80%確定壓力機(jī)的公稱壓力即: F壓力機(jī)公稱 F壓/(0.750.8)對于有校正彎曲時,因?yàn)橄轮裹c(diǎn)位置和板料板厚對F壓影響很大,為考慮設(shè)備安全,按下式確定彎曲壓力機(jī)的公稱壓力: F壓力機(jī)公稱 (1.52)F壓此零件不采取校對彎曲,系數(shù)取到0.8,因此 F壓力

40、機(jī)公稱 F壓/0.8 18252 /0.8 22815N 。根據(jù)沖裁力,由表參考資料5表3-3選取開式壓力機(jī)JH21-25。具體參數(shù)如下:標(biāo)準(zhǔn)壓力為250KN最大閉合高度為 250mm工作臺尺寸 左右 450mm , 前后 300mm工作臺墊板高度 70mm 模柄孔尺寸40 X 65 4.4.9 模架的選擇:上模座 160X160X40 (GB/T 2855.5)下模座 160X160X45 (GB/T 2855.6)導(dǎo)柱 28X150 (GB/T 2861.1)導(dǎo)套 28X100X38 (GB/T 2861.6)閉合高度 160?200mm4.5 彎曲模裝配圖 圖4-5.1 彎曲裝配圖1.下

41、模座2.凹模3.頂件塊4.螺釘5.導(dǎo)正銷6.導(dǎo)料板7.凸模8凸模固定板9上模座10.固定螺釘11.壓入式模柄接頭12.推桿13.銷釘14.導(dǎo)套15.導(dǎo)柱16.固定螺釘17.銷釘18.彈簧5 冷沖模零件的制造工藝5.1 傳統(tǒng)模具制造向現(xiàn)代模具制造的過渡 傳統(tǒng)模具技術(shù)主要是根據(jù)設(shè)計圖樣,用仿形加工、成形磨削以及電火花加工方法來制造模具。近年來,隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展,引起了一場信息技術(shù)革命,并構(gòu)造了一個全球范圍的虛擬環(huán)境,極大地縮短了人與人之間的距離。計算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),這三者的有機(jī)結(jié)合給現(xiàn)代技術(shù)準(zhǔn)備了技術(shù)條件和奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)?，F(xiàn)代模具制造伴隨這些技術(shù)的發(fā)展而提出并得到實(shí)質(zhì)性的

42、應(yīng)用?，F(xiàn)代模具制造能夠利用CAD/CAE/CAPP/CAM技術(shù)和數(shù)控加工技術(shù)有效地對整個設(shè)計制造過程進(jìn)行預(yù)測評估,迅速獲得樣本,有利于爭取訂單、贏得客戶,同時節(jié)省大量的模具試制材料、費(fèi)用,減少模具返修率,縮短生產(chǎn)周期,大大降低了模具成本。在此期間,人們還可針對新的技術(shù)環(huán)境進(jìn)行深入探討研究,甚至可以利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),在世界范圍里組織最精良的動態(tài)聯(lián)盟隊(duì)伍來完成每個項(xiàng)目,快速解決各種問題。可見高技術(shù)的發(fā)展給模具制造業(yè)帶來了新的生機(jī),模具制造現(xiàn)代化正成為國際模具業(yè)的發(fā)展趨勢。國內(nèi)模具業(yè)也正從傳統(tǒng)模具制造模式向現(xiàn)代化模具制造模式。5.2 編制冷沖模零件工藝的整體思路 隨著加工技術(shù)的迅速發(fā)展,模具制造工藝

43、更新很快,整體上來講,模具的制造工藝要充分考慮模具零件的材料、結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、精度和使用壽命等方面的不同要求,采用合理的加工方法和工藝路線來保證模具的加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低成本。要特別注意在設(shè)計和制造模具時,既要保證必要的零件精度和質(zhì)量,也不能盲目追求模具的加工精度和壽命,否則就會使制造費(fèi)用增加,經(jīng)濟(jì)效益下降。而沖裁模具中的凸凹模往往結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,受力情況相對惡劣,精度要求又比較高,是制定模具工藝過程中一份比較重要的零件工藝。 5.3 零件立體圖和凸凹模立體圖 圖5-3.1 零件立體圖圖5-3.2 凸凹模立體圖5.4 凸凹模的加工工藝5.4.1 凸凹模的工藝說明與方案比較 冷沖模的凸凹模

44、是完成條料沖壓成形的最主要的工作零件,往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜,受力情況惡劣,精度要求又比較高。 在凸凹模的加工工藝中,工序安排一般是:下料?鍛造?退火?粗加工各面?粗磨基準(zhǔn)面?劃線?型孔半精加工?劃線?工作型面半精加工?淬火、低溫回火?精磨基準(zhǔn)面?成形磨削?修研。也可采用線切割加工代替,其工序?yàn)?下料?鍛造?退火?粗加工各面?粗磨基準(zhǔn)面?劃線?鉆穿絲孔?電火花線切割型孔?劃線?工作型面半精加工?淬火低溫回火?精磨基準(zhǔn)面?成型磨削?研磨,一般來說,線切割加工更容易保證加工精度,但有些地區(qū)線切割加工的成本明顯高于銑削加工,故在本次加工中仍然采用銑削加工。在裝夾工程中,應(yīng)盡量一次裝夾完成。其材料一般是CrWM

45、n、Cr12、Cr12MoV及硬質(zhì)合金。零件的預(yù)備熱處理常采用退火,正火工藝,其目的主要是消除內(nèi)應(yīng)力,降低硬度以改善切削加工性能,為最終熱處理作準(zhǔn)備,而最終熱處理則是在精加工前進(jìn)行淬火、低溫回火處理,以提高其硬度和耐磨性,按圖5.4.1凸凹模零件的技術(shù)要求制定其具體工藝規(guī)程.5.4.2 根據(jù)零件圖編制工藝規(guī)程 圖5-4.1 凸凹模零件圖工序1下料工序5鍛造毛坯,按照外形尺寸,鍛出基本外形。工序10 退火工序15 銑削,銑各個平面,保證其垂直度為0.01mm。工序20 平磨,磨上、下兩平面,保證劃線清晰同時留磨量。工序25 鉗工,去毛刺,劃螺孔位置線,鉆螺紋底孔,攻絲,劃孔的位置線。工序30 鏜削,按線鉆孔,然后鏜孔。工序35 鉗工,去毛刺,同時劃出凸模外輪廓線。工序40 銑削,外形銑削粗加工,留修挫磨量0.150.25mm。工序45 鉗工,去毛刺,挫修三孔,留研磨量。工序50 熱處理,淬火、低溫回火,硬度5862H