【門框的鈑金沖制工藝設(shè)計6100字（論文）】

門框的鈑金沖制工藝設(shè)計6502一、引言 311054二、方太J89E消毒柜上內(nèi)門框結(jié)構(gòu)特點和成型方案設(shè)計 317395（一）結(jié)構(gòu)特點 31852（二）成型方案 4278481.沖壓方向確定 5259512.壓面料的設(shè)計 565533.板料尺寸的設(shè)計 65594三、方太J89E消毒柜上內(nèi)門框成型工藝設(shè)計 715736（一）成型過程中主要缺陷 7317251.起皺 7167162.拉延不足 8196843.開裂 8156674.回彈 8119（二）成型影響因素分析 9209311.壓邊力對成型的影響 9177962.模具間隙對成型的影響 11185673.摩擦系數(shù)對成型的影響 119501（三）零件后續(xù)加工 1274661.修邊 1239702.翻邊 1323853四、結(jié)論 1310631參考文獻(xiàn) 15摘要隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對鈑金制品的質(zhì)量和外觀要求越來越高．加快了鈑金加工工藝的研發(fā)。鈑金件沖壓工藝已成為板料研制的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本論文的研究對象是方太J89E消毒柜內(nèi)門框。采用Autoform有限元程序?qū)Τ尚喂に囘M(jìn)行了數(shù)值模擬和分析。對板材成形中拉延不足、起皺、斷裂等問題進(jìn)行了模擬和分析。通過調(diào)節(jié)壓邊力、凸凹模間隙及摩擦因數(shù)，對模擬結(jié)果進(jìn)行了優(yōu)化。并通過正交實驗，對方太J89E消毒柜內(nèi)門框的回彈性能進(jìn)行了分析，獲得了一組適宜的工藝參數(shù)。關(guān)鍵詞：門框；鈑金沖制；工藝設(shè)計一、引言本文根據(jù)冷軋類薄板的拉延成形原理，結(jié)合有關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)實踐，對其進(jìn)行了分析。根據(jù)對方J89E消毒箱內(nèi)門框的結(jié)構(gòu)特征及沖壓成形工藝，確定了關(guān)鍵參數(shù)，并對其進(jìn)行了優(yōu)化。本課題中方太J89E消毒柜上內(nèi)門框的尺寸比較大。零件加工過程中圓角部分較多并且多處高低起伏，再加上零件板材厚度較小僅有0.8mm從而讓零件加工過程當(dāng)中的相關(guān)工藝參數(shù)(如壓邊力、模具間隙、摩擦力等)對成型的質(zhì)量產(chǎn)生加大影響。由于該零件在沖壓成型過程當(dāng)中及其容易出現(xiàn)開裂和起皺等多種缺陷，因此在產(chǎn)品加工過程當(dāng)中需要進(jìn)行多次的調(diào)試，利用Autoform軟件進(jìn)行有限元模擬分析計算，通過對模擬結(jié)果的分析討論，可以對產(chǎn)品的工藝參數(shù)進(jìn)行修改，幫助產(chǎn)品的質(zhì)量符合要求，通過探究工藝參數(shù)對產(chǎn)品成型過程的影響因素，在方太J89E消毒柜上內(nèi)門框的適當(dāng)位置添加等效拉延筋。進(jìn)一步確定最適宜的生產(chǎn)的工藝參數(shù)。二、方太J89E消毒柜上內(nèi)門框結(jié)構(gòu)特點和成型方案設(shè)計（一）結(jié)構(gòu)特點方太J89E消毒柜上內(nèi)門框主要由前門．前右門．后右門，后左門組成。門框是消毒柜的主要構(gòu)件．用來消毒柜的隔離保護(hù)和消毒殺菌，保證消毒柜內(nèi)部的環(huán)境干凈衛(wèi)生。圖1為方太J89E消毒柜上內(nèi)門框的三維模型。方太J89E消毒柜內(nèi)框?qū)儆谕飧采w件，對材質(zhì)要求較高，對表面質(zhì)量要求較高。與普通沖壓件比較，該零件的外形更簡潔，表面平整，波動少。方太J89E消毒箱內(nèi)門框采用了最常用的普通冷軋板材。B170P1板材的厚度是0.3毫米。從整個部件來看。外形是完全對稱的，部件大小大約是500毫米*220毫米。而且方太J89E消毒柜上內(nèi)門框的周圍圓角部分較多．容易破裂。圖1方太J89E消毒柜上內(nèi)門框的三維模型（二）成型方案設(shè)置沖壓工藝之前。首先，需要確定成型計劃，通過對零件進(jìn)行定性分析可以節(jié)省成本并提高產(chǎn)品質(zhì)量。方太J89E消毒柜上內(nèi)門框的翹曲部分，用于與其他部分連接。由于與其他部分存在較大的階差，并且在拉伸步驟中不能完全成型，因此當(dāng)要補充工藝時，必須在翹曲區(qū)域翹曲并且該區(qū)域被擴展以預(yù)先離開翹曲區(qū)域并且完成拉伸步驟之后執(zhí)行翹曲成型處理。沖壓成型方案：（1）落料:由于方太J89E消毒柜上內(nèi)門框的尺寸較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為拉延做好準(zhǔn)備。落料為一單獨工序（2）拉延:采用拉延一體成型（3）修邊:為了便于后續(xù)整形，一般保留部分工藝補充面（4）翻邊:確定翻邊位置（5）側(cè)翻:邊盡量減少回彈。1.沖壓方向確定確定沖壓方向的實質(zhì)是確定沖壓件的角度和模體的法向。適當(dāng)?shù)膲褐品较蚴估焐疃茸钚』?，有利于板材均勻成型，防止拉伸后出現(xiàn)斷裂、起皺等質(zhì)量問題。有必要考慮以下原則選擇合理的延伸方向:（1）確保在沖壓方向上沒有負(fù)角度。在沖壓過程中，凸面類型安全地插入凹面。拉伸構(gòu)件內(nèi)的復(fù)雜空間形狀可以立即清晰地形成。沖頭未接觸的地方?jīng)]有盲點。（2）盡量使延伸深度均勻。沖壓成型時，零件各處拉深的高低過大時。材料流動不均勻，部件發(fā)生應(yīng)力集中的部件裂紋。因此，盡量減小板材各部的延展深度差。（3）模具與板材之間的接觸狀態(tài)應(yīng)保持良好。模具與板材的接觸點應(yīng)盡可能多且均勻分布，接觸面積應(yīng)盡可能大且位于模具中心，以避免局部材料變形過大。這可能導(dǎo)致開裂，保持模具和板材之間的良好接觸狀態(tài)，并避免模具和板材表面之間的相對滑動。方太J89E消毒箱內(nèi)門框的沖孔方向為Z，利用AUTOFORM軟件中的Tip指令對其進(jìn)行沖孔反角的檢驗，得到的結(jié)果是：沒有沖壓的負(fù)角，從而確保了該沖頭的順利進(jìn)入凹模。2.壓面料的設(shè)計在沖壓過程中，壓面用于壓緊坯料，從而阻礙了作為凹面的一部分的拉延。有兩種主要類型的壓制表面（平面、圓柱形、圓形和直表面）：（1）壓緊面為面板的法蘭面。面板的法蘭面一般是平的，可用作壓制面。坯料在成型過程中受壓。拉拔后，通過修剪將其切斷；（2）沖壓表面是外部工藝本身的補充。對于表面質(zhì)量要求較高的面板，切邊線不允許有壓痕。需要在法蘭表面外添加工藝補充劑。設(shè)計壓制面時應(yīng)注意以下事項：（1）為了便于以后的模具修復(fù)和調(diào)整沖壓表面的毛坯阻力，沖壓表面通常被設(shè)計為平面。但此時面板各部位拉深不均勻，可考慮壓料表面傾斜；（2）確保金屬板在拉伸過程中拉長變形，以避免壓縮不穩(wěn)定。因此壓料面外輪廓長度(L)和凸模面外輪廓長度(L1)應(yīng)滿足L>L1。如圖2.2所示;圖2壓料面展開長度與凸模展開長度的關(guān)系（3）為便于拉拔后取件，設(shè)計的壓面應(yīng)便于后續(xù)工序的準(zhǔn)確定位。方太J89E消毒柜上內(nèi)門框壓型面的設(shè)計遵循壓型面的原則。除在零件兩側(cè)的斜面上設(shè)置兩個直徑為20mm的圓弧面作為過渡面外，其余壓面均為水平壓片，圖2.3為最終的壓料面模型。圖3最終落料面模型3.板料尺寸的設(shè)計在有限元模擬中，板料的大小也是十分關(guān)鍵的。合理的板形尺寸，既能增加材料的使用率，又能降低生產(chǎn)成本，除此之外，還可以改善成形后的產(chǎn)品品質(zhì)。如果板料尺寸太大，就算有很小的壓邊力，也會有很大的阻力，而在壓邊力的改變等因素的作用下，板材成形后的產(chǎn)品質(zhì)量會有很大的改變。在實際生產(chǎn)中應(yīng)該盡可能地避免這樣的現(xiàn)象。計算簡單形狀零件的板材尺寸時，板材尺寸通常指定為略大于零件的展開尺寸。使用AutoFrm軟件中的空白發(fā)生器部分逆計算所需的最小紙張尺寸，因此，可以提高物料的利用率。因為板材是從大型板料上裁切出來的，所以在實際生產(chǎn)中，板塊的外形是規(guī)整的，方便了后期的加工。在加工產(chǎn)生器模組中，用Autoform來選取長方形板材。最后的板材大小是600毫米*300毫米。三、方太J89E消毒柜上內(nèi)門框成型工藝設(shè)計（一）成型過程中主要缺陷1.起皺作為在板料沖壓過程當(dāng)中最為常見的一個缺陷——起皺，這是因為材料在沖壓時的應(yīng)力狀態(tài)比較復(fù)雜，在沖壓的時候，板料會受到壓力的影響，很有可能會出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。圖3.1是方太J89E消毒箱內(nèi)門框成形后產(chǎn)生的褶皺，其起皺多發(fā)生在凹模的入口處，這種起皺與應(yīng)壓力有很大的關(guān)系。圖4起皺示意圖皺紋的形成主要是由于拉應(yīng)力、壓應(yīng)力和切削應(yīng)力引起的。不均勻拉應(yīng)力是由同軸向受力而產(chǎn)生的不均勻變形。多層涂料的表面波浪形就屬于此類。壓應(yīng)力造成的壓力不穩(wěn)定，壓應(yīng)力沿褶曲方向垂直。由于板在非共軸向平衡力的作用下，會產(chǎn)生褶皺。在壓制成型板材的情況下，對板材不穩(wěn)定的褶皺產(chǎn)生很大影響的要素如下所示。（1）沖壓結(jié)構(gòu)：主要包括輪廓形狀、凸緣形狀、側(cè)壁深度和形狀以及底部形狀等。（2）材料性能：其中彈性極限、硬化指數(shù)和厚度各向異性系數(shù)對板材不穩(wěn)定性的影響最大。（3）模具參數(shù)：金屬板壓床中，模具參數(shù)對板材的影響很大。板材的粘貼越快，皺紋就越強。另外，延展筋、模具的圓角半徑等因素對板材不穩(wěn)定的皺紋有很大影響。2.拉延不足拉延不足缺陷是板材成型過程中最常見的缺陷，該缺陷在宏觀上不明顯，成型后板材中未觀察到缺陷，但伸長率不足嚴(yán)重影響板材的后期使用。在有限元模擬中，可以直接顯示拉伸缺陷，這有助于防止缺陷的發(fā)生。一般來說，模擬結(jié)果應(yīng)盡可能減少拉延不足缺陷。零件拉延不足很難保持成型后材料的剛性，也很難保持材料尺寸和形狀的穩(wěn)定性，影響零件的使用。3.開裂在板料的沖壓成型過程中，由于受力部位的不同，所產(chǎn)生的應(yīng)力狀態(tài)和裂紋特征也不同。為了防止開裂的發(fā)生，根據(jù)開裂問題的原因采取了對策。解理一般分為兩種類型：強度斷裂和塑性斷裂。強度開裂主要是由于板材受力時的應(yīng)力引起的，薄板中的張力超過了承受材料的臨界強度。像這樣的開裂。例如，在沖頭的轉(zhuǎn)角上，形成了一個圓筒形的裂紋。當(dāng)板材的變形量很大時，塑性裂縫是最常見的。具體如圖5所示。圖5零件開裂圖4.回彈板料沖壓成形中的回彈問題是一個長期困擾著人們的難題?；貜検侵府?dāng)壓力機后的零件從模具中取出時，零件在脫離了模具的限制以后，零件的內(nèi)部殘余應(yīng)力得到釋放并促使零件變形，使產(chǎn)品的尺寸偏差與成形方向相反。隨著材料厚度的降低，以及板的摩擦因數(shù)、邊壓的降低，回彈會增加，隨模具間隙、材料強度和模具半徑的增大而增大。邊界控制必須與零件的具體情況一致，因為“零部件形狀”參數(shù)對邊界具有恒定的影響。解決回彈問題的總體思路是優(yōu)化可調(diào)工藝參數(shù)和模具參數(shù)，盡可能降低零件的最大回彈值，參數(shù)優(yōu)化后的回彈值仍然很大，如果不能滿足生產(chǎn)需求，則必須對零件進(jìn)行回彈補償。也就是說，基于標(biāo)準(zhǔn)零件，在首先發(fā)生回彈的位置對標(biāo)準(zhǔn)部件進(jìn)行補償。達(dá)到減少回彈的目的。（二）成型影響因素分析1.壓邊力對成型的影響壓邊力是模具調(diào)整的主要工藝參數(shù)之一，對零件的拉伸質(zhì)量有重要影響。邊緣壓力通過邊緣環(huán)和模具施加在板材上，通過切向壓力應(yīng)力控制板材的不穩(wěn)定起皺現(xiàn)象。數(shù)值模擬的目的是研究不同邊緣力對拉伸材料質(zhì)量的影響，以提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率，盡可能接近實際生產(chǎn)。，根據(jù)實際經(jīng)驗，以優(yōu)化拉延筋之后的500kN壓邊力作為基礎(chǔ),將壓邊力分別設(shè)置為400kN，600kN和700kN不改變其他參數(shù)。圖6壓邊力400KN圖7壓邊力500KN圖8壓邊力700KN從圖中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓強增大時，軋制缺陷面積逐漸減少。在壓力由400千牛頓增至500千牛頓時，部件中部的拉伸不足有所改善，拉伸不足區(qū)域從7.13%減少到3.25%，成型極限曲線上的點的變化不顯著。當(dāng)壓力增加到700kN時，拉伸不足區(qū)域為4.67%，材料破裂的風(fēng)險增大，出現(xiàn)過薄的缺陷，變薄的比率超過界限變薄，達(dá)到20%。根據(jù)模擬結(jié)果，判斷為壓力選擇范圍為500kN~700kN。原則上可以選擇700kN作為壓力。在這種情況下，在工程補充上，僅有局部斷裂的危險，后期的施工補充中斷，但是，由于數(shù)值計算與實際生產(chǎn)有一定的偏差，必須預(yù)留一個安全區(qū)域，以確保產(chǎn)品的質(zhì)量。為找出方太J89E消毒柜內(nèi)門框存在斷裂危險的臨界點，在500~7O0kN的情況下，對其進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了550kN、600kN、650kN的壓邊力，方太J89E消毒柜上的內(nèi)門框部件在650kN的壓力作用下，發(fā)生斷裂的危險程度只有21%，并沒有超出材料的極限厚度30%，所以，可以將壓力值暫時設(shè)定為600kN，以保證零件完全成形。圖9拉延過程中力的變化圖3.6是600kN的壓邊力在拉伸過程中的變化，用數(shù)值模擬方法可以獲得精確的拉延力，由此確定壓機的型號，如上圖所示，拉延力合計為5300kN，故選用J36-800壓力機是符合技術(shù)要求的。2.模具間隙對成型的影響凸模間隙是模具設(shè)計的一個關(guān)鍵參數(shù)。選擇合適的模具間隙非常重要，因為它會影響成型后零件的應(yīng)力和分布。模具間隙對板材的流動具有恒定的感應(yīng)效應(yīng)。在實際生產(chǎn)中，當(dāng)板料撕裂的趨勢開始出現(xiàn)時，通過增大凸間隙，可以提高坯料的流動性，避免爆裂缺陷的發(fā)生。但是，如果間隙過大，則板的附著力降低，構(gòu)件的約束力和拉伸阻力降低，板的流動變得更容易，并且有可能出現(xiàn)板的局部沉積厚度增加的現(xiàn)象，采用變形性差的材料。相鄰區(qū)域可能變薄并最終破裂。因此，模具安裝間隙應(yīng)根據(jù)具體零件形狀和板材厚度合理設(shè)計。拉延模具的凸凹模間隙通常選擇1.0t-3t。為探討對方太J89E消毒柜內(nèi)門框零件成形質(zhì)量的影響規(guī)律，在其它參數(shù)不變的條件下，設(shè)計了六套模具間隙分別為0.80mm、0.85mm、0.90mm、0.95mm、0.98mm、1mm。圖10最大失效與模具間隙的關(guān)系：模具間隙大于0.88mm時，失效值較小。圖10最大失效隨模具間隙變化3.摩擦系數(shù)對成型的影響沖壓機的摩擦因數(shù)通常是指板料與壓板表面的摩擦因數(shù)，當(dāng)沖壓力被決定時，由于可以根據(jù)摩擦系數(shù)來決定沖壓摩擦力，所以摩擦系數(shù)也在一定程度上控制著板材的流動和變形。在實際生產(chǎn)中，一般采用潤滑劑來降低摩擦因數(shù)，以減少模具的磨損，延長模具的使用壽命，從而進(jìn)一步降低制造成本。依據(jù)產(chǎn)品的實際生產(chǎn)狀況，選用合適的摩擦因數(shù)。圖11為摩擦因數(shù)與減薄率的關(guān)系曲線。零件的減薄率隨摩擦因數(shù)的增加而增加。這一方面最大的問題是缺乏設(shè)計圖紙。為了獲得充分的伸長，必須選用具有較大減薄率的摩擦因數(shù)。另外，在實際生產(chǎn)中，考慮到生產(chǎn)和成本因素，最大減薄率不能超過0.3，最適合的摩擦系數(shù)是0.15。圖11減薄率隨摩擦力變化曲線（三）零件后續(xù)加工1.修邊在大部分的沖壓零件中，很少有一次拉延就能完成定位的。方太J89E消毒柜內(nèi)門框亦不能幸免，拉延件在完成拉深后，還要進(jìn)行修邊、翻邊等操作。為此，必須對零件拉延成形工藝進(jìn)行數(shù)值模擬。圖12是對邊角進(jìn)行數(shù)值模擬分析的結(jié)果。圖12修邊模擬結(jié)果圖從上述的剪裁模擬結(jié)果可知，方太J89E消毒箱內(nèi)門框的沖壓成形比例為91.45%，而拉延不足的部分為6.25%。因此，為了滿足產(chǎn)品的生產(chǎn)需求，必須根據(jù)以上試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。2.翻邊如果翻邊的曲線是直線，那么翻邊就會變形并變成彎曲，因此彎曲可以說是一種特殊的翹曲形式。但是，在翻邊過程中，坯料的變形僅局限于弧形的圓角，而且，在邊緣反轉(zhuǎn)時，坯料的圓角和邊沿都是變形區(qū)，使得邊沿向上翻轉(zhuǎn)的變形要比彎曲變形復(fù)雜。采用翻邊法可以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛性大的零件的加工，并且可以制造要與其他產(chǎn)品零件組裝的零件。翻邊可以改善材料的塑性流動性，避免在某些復(fù)雜零件的拉伸過程中發(fā)生破裂和起皺。可以制造地板下零件來代替食指切割法，以減少加工步驟的數(shù)量并節(jié)省材料。四、結(jié)論本文運用有限元軟件Autoform進(jìn)行方太J89E消毒柜上內(nèi)門框的成型過程數(shù)值模擬分析，對板料成形中拉延不足、起皺、斷裂等問題進(jìn)行了分析。通過調(diào)節(jié)壓邊力、拉延筋、凸凹模間隙、摩擦因數(shù)等參數(shù)，對模擬結(jié)果進(jìn)行了優(yōu)化。并對對方太J89E消毒柜內(nèi)門框的各個影響因素進(jìn)行了分析。本文的主要結(jié)論是：:(1)依據(jù)方太J89E消毒柜內(nèi)門框的構(gòu)造特征，制訂了方太J89E消毒箱內(nèi)門框的沖裁工藝，為落料、拉延、修邊沖孔等工序進(jìn)行了數(shù)值模擬。(2)初步成形模擬結(jié)果顯示，方太J89E消毒柜內(nèi)門框部件在沖壓成形后容易產(chǎn)生拉延不充分現(xiàn)象，依據(jù)方太J89E消毒柜上內(nèi)部門框的構(gòu)造特