帶圓孔翻邊V形彎曲件-支撐板的沖壓成形工藝及模具設計【彎曲落料沖孔復合模含14張CAD圖帶卡片】
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帶 圓 孔 翻 邊 V 形 彎 曲 件 -支 撐 板 的 沖 壓 成 形 工 藝 及 模 具 設 計 【 彎曲 落 料 沖 孔 復 合 模 】摘要沖壓是在室溫下,利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力,使其產生分離或塑性變形,從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓模具在冷沖壓加工中,將材料(金屬或非金屬)加工成零件(或半成品)的一種特殊工藝裝備,稱為冷沖壓模具(俗稱冷沖模) 。沖壓模具是沖壓生產必不可少的工藝裝備,是技術密集型產品。沖壓件的質量、生產效率以及生產成本等,與模具設計和制造有直接關系。模具設計與制造技術水平的高低,是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志之一,在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。關鍵詞: 凸模 凹模 壓力機噸位 Abstract:A complete press tool for cutting two holes in work material at one stoke of the press, as classified and standardized by a large manufacture.Any complete press tool, consisting of a pair of mating member for producing pressworked parts ,including all supporting and actuating elements of the tool ,is a die .pressworking terminology commonly defines the female part of any complete press tool as a die.A punch holder mounted to the upper shoe holds two round punches which are guided by bushings inserted in the stripper.A compound die performs only cutting operations which are completed during a single press stroke. A compound die can produce pierced blanks to close flatness and dimensional tolerances. A characteristic of compound die is the inverted position of the blanking punch and blanking die. The die is fastened to the upper shoe and the blanking punch is mounted on the lower shoe. The blanking punch also functions as the piercing die ,having a tapered hole in it and in the lower shoe for slug disposal. Key word: Raised mold Concave mold Press tonnage目 錄1 緒論…………………………………………………………………11.1 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀…………………………………………………21.2 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢……………………………………22 墊片沖壓工藝的分析…………………………………………………62.1 工藝性分析……………………………………………………………62.2 工藝方案的確定………………………………………………………62.3 必要的工藝計算………………………………………………………72.3.1 確定零件的排樣方案………………………………………………72.3.2 計算沖壓力……………………………………………………… 102.4 確定壓力中心……………………………………………………… 113 模具總體設計……………………………………………………… 123.1 模具類型的確定…………………………………………………… 123.2 模具結構形式的確定……………………………………………… 123.2.1 定位方式的選擇………………………………………………… 123.2.2 導向方式的選擇………………………………………………… 123.2.3 卸料、出件方式的選擇……………………………………………124 模具主要零部件的結構設計…………………………………………134.1 確定凸模、凹模、凸凹模零件結構設計……………………………134.1.1 落料凸、凹模結構設計……………………………………………134.1.2 凸模結構設計…………………………………………………… 134.1.3 凸凹模的結構設計……………………………………………… 134.2 卸料彈簧的設計…………………………………………………… 145 選沖模標準模架和沖壓設備………………………………………165.1 模架的選用………………………………………………………… 165.2 沖壓設備選擇……………………………………………………… 165.2.1 模具閉合高度校核……………………………………………… 165.2.2 模具最大安裝尺寸校核………………………………………… 175.2.3 沖裁所需總壓力校核…………………………………………… 176 繪制模具總裝配圖與零件圖……………………………………… 187 沖壓模具的裝配………………………………………………………197.1 沖裁模的裝配要點………………………………………………… 197.2 沖壓模具裝配的技術要求………………………………………… 198 結束語………………………………………………………………… 21致 謝…………………………………………………………………… 23參考文獻………………………………………………………………… 2441、 緒 論1.1 模 具 行 業(yè) 的 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 及 市 場 前 景現(xiàn) 代 模 具 工 業(yè) 有 “不 衰 亡 工 業(yè) ”之 稱 。 世 界 模 具 市 場 總 體 上 供 不 應 求 , 市 場需 求 量 維 持 在 600億 至 650億 美 元 , 同 時 , 我 國 的 模 具 產 業(yè) 也 迎 來 了 新 一 輪 的 發(fā) 展機 遇 。 近 幾 年 , 我 國 模 具 產 業(yè) 總 產 值 保 持 13%的 年 增 長 率 ( 據(jù) 不 完 全 統(tǒng) 計 , 2004年 國 內 模 具 進 口 總 值 達 到 600多 億 , 同 時 , 有 近 200個 億 的 出 口 ) , 到 2005年 模 具產 值 預 計 為 600億 元 , 模 具 及 模 具 標 準 件 出 口 將 從 現(xiàn) 在 的 每 年 9000多 萬 美 元 增 長到 2005年 的 2億 美 元 左 右 。 單 就 汽 車 產 業(yè) 而 言 , 一 個 型 號 的 汽 車 所 需 模 具 達 幾 千 副 ,價 值 上 億 元 , 而 當 汽 車 更 換 車 型 時 約 有 80%的 模 具 需 要 更 換 。 2003年 我 國 汽 車 產銷 量 均 突 破 400萬 輛 , 預 計 2004年 產 銷 量 各 突 破 500萬 輛 , 轎 車 產 量 將 達 到 260萬輛 。 另 外 , 電 子 和 通 訊 產 品 對 模 具 的 需 求 也 非 常 大 , 在 發(fā) 達 國 家 往 往 占 到 模 具 市 場總 量 的 20%之 多 。 目 前 , 中 國 17000多 個 模 具 生 產 廠 點 , 從 業(yè) 人 數(shù) 約 50多 萬 。1999年 中 國 模 具 工 業(yè) 總 產 值 已 達 245億 元 人 民 幣 。 工 業(yè) 總 產 值 中 企 業(yè) 自 產 自 用 的 約占 三 分 之 二 , 作 為 商 品 銷 售 的 約 占 三 分 之 一 。 在 模 具 工 業(yè) 的 總 產 值 中 , 沖 壓 模 具 約占 50%, 塑 料 模 具 約 占 33%, 壓 鑄 模 具 約 占 6%, 其 它 各 類 模 具 約 占 11%。1.2 沖 壓 工 藝 介 紹沖 壓 是 靠 壓 力 機 和 模 具 對 板 材 、 帶 材 、 管 材 和 型 材 等 施 加 外 力 , 使 之 產 生 塑性 變 形 或 分 離 , 從 而 獲 得 所 需 形 狀 和 尺 寸 的 工 件 (沖 壓 件 )的 成 形 加 工 方 法 。 沖 壓和 鍛 造 同 屬 塑 性 加 工 (或 稱 壓 力 加 工 ), 合 稱 鍛 壓 。 沖 壓 的 坯 料 主 要 是 熱 軋 和 冷 軋的 鋼 板 和 鋼 帶 。全 世 界 的 鋼 材 中 , 有 60~ 70%是 板 材 , 其 中 大 部 分 是 經(jīng) 過 沖 壓 制 成 成 品 。 汽車 的 車 身 、 底 盤 、 油 箱 、 散 熱 器 片 , 鍋 爐 的 汽 包 、 容 器 的 殼 體 、 電 機 、 電 器 的 鐵 芯硅 鋼 片 等 都 是 沖 壓 加 工 的 。 儀 器 儀 表 、 家 用 電 器 、 自 行 車 、 辦 公 機 械 、 生 活 器 皿 等產 品 中 , 也 有 大 量 沖 壓 件 。沖 壓 件 與 鑄 件 、 鍛 件 相 比 , 具 有 薄 、 勻 、 輕 、 強 的 特 點 。 沖 壓 可 制 出 其 他 方法 難 于 制 造 的 帶 有 加 強 筋 、 肋 、 起 伏 或 翻 邊 的 工 件 , 以 提 高 其 剛 性 。 由 于 采 用 精 密模 具 , 工 件 精 度 可 達 微 米 級 , 且 重 復 精 度 高 、 規(guī) 格 一 致 , 可 以 沖 壓 出 孔 、 凸 臺 等 。5冷 沖 壓 件 一 般 不 再 經(jīng) 切 削 加 工 , 或 僅 需 要 少 量 的 切 削 加 工 。 熱 沖 壓 件 精 度和 表 面 狀 態(tài) 低 于 冷 沖 壓 件 , 但 仍 優(yōu) 于 鑄 件 、 鍛 件 , 切 削 加 工 量 少 。沖 壓 是 高 效 的 生 產 方 法 , 采 用 復 合 模 , 尤 其 是 多 工 位 級 進 模 , 可 在 一 臺 壓 力機 上 完 成 多 道 沖 壓 工 序 , 實 現(xiàn) 由 帶 料 開 卷 、 矯 平 、 沖 裁 到 成 形 、 精 整 的 全 自 動 生 產 。生 產 效 率 高 , 勞 動 條 件 好 , 生 產 成 本 低 , 一 般 每 分 鐘 可 生 產 數(shù) 百 件 。1.3 沖 壓 工 藝 的 種 類沖 壓 主 要 是 按 工 藝 分 類 , 可 分 為 分 離 工 序 和 成 形 工 序 兩 大 類 。 分 離 工 序 也 稱沖 裁 , 其 目 的 是 使 沖 壓 件 沿 一 定 輪 廓 線 從 板 料 上 分 離 , 同 時 保 證 分 離 斷 面 的 質 量 要求 。 成 形 工 序 的 目 的 是 使 板 料 在 不 破 坯 的 條 件 下 發(fā) 生 塑 性 變 形 , 制 成 所 需 形 狀 和 尺寸 的 工 件 。 在 實 際 生 產 中 , 常 常 是 多 種 工 序 綜 合 應 用 于 一 個 工 件 。 沖 裁 、 彎 曲 、 剪切 、 拉 深 、 脹 形 、 旋 壓 、 矯 正 是 幾 種 主 要 的 沖 壓 工 藝 。 在 實 際 生 產 中 , 常 用 與 沖 壓 過 程 近 似 的 工 藝 性 試 驗 , 如 拉 深 性 能 試 驗 、 脹 形 性 能 試驗 等 檢 驗 材 料 的 沖 壓 性 能 , 以 保 證 成 品 質 量 和 高 的 合 格 率 。模 具 的 精 度 和 結 構 直 接 影 響 沖 壓 件 的 成 形 和 精 度 。 模 具 制 造 成 本 和 壽 命 則 是 影響 沖 壓 件 成 本 和 質 量 的 重 要 因 素 。 模 具 設 計 和 制 造 需 要 較 多 的 時 間 , 這 就 延 長 了 新沖 壓 件 的 生 產 準 備 時 間 。模 座 、 模 架 、 導 向 件 的 標 準 化 和 發(fā) 展 簡 易 模 具 (供 小 批 量 生 產 )、 復 合 模 、 多工 位 級 進 模 (供 大 量 生 產 ), 以 及 研 制 快 速 換 模 裝 置 , 可 減 少 沖 壓 生 產 準 備 工 作 量和 縮 短 準 備 時 間 , 能 使 適 用 于 減 少 沖 壓 生 產 準 備 工 作 量 和 縮 短 準 備 時 間 , 能 使 適 用于 大 批 量 生 產 的 先 進 沖 壓 技 術 合 理 地 應 用 于 小 批 量 多 品 種 生 產 。沖 壓 設 備 除 了 厚 板 用 水 壓 機 成 形 外 , 一 般 都 采 用 機 械 壓 力 機 。 以 現(xiàn) 代 高 速 多 工位 機 械 壓 力 機 為 中 心 , 配 置 開 卷 、 矯 平 、 成 品 收 集 、 輸 送 等 機 械 以 及 模 具 庫 和 快 速換 模 裝 置 , 并 利 用 計 算 機 程 序 控 制 , 可 組 成 高 生 產 率 的 自 動 沖 壓 生 產 線 。在 每 分 鐘 生 產 數(shù) 十 、 數(shù) 百 件 沖 壓 件 的 情 況 下 , 在 短 暫 時 間 內 完 成 送 料 、 沖 壓 、出 件 、 排 廢 料 等 工 序 , 常 常 發(fā) 生 人 身 、 設 備 和 質 量 事 故 。 因 此 , 沖 壓 中 的 安 全 生 產是 一 個 非 常 重 要 的 問 題 。 1.4 沖 壓 行 業(yè) 阻 力 和 障 礙 與 突 破 6阻 力 一 : 機 械 化 、 自 動 化 程 度 低美 國 680 條 沖 壓 線 中 有 70%為 多 工 位 壓 力 機 , 日 本 國 內 250 條 生 產 線 有 32%為 多 工 位 壓 力 機 , 而 這 種 代 表 當 今 國 際 水 平 的 大 型 多 工 位 壓 力 機 在 我 國 的 應 用 卻 為數(shù) 不 多 ; 中 小 企 業(yè) 設 備 普 遍 較 落 后 , 耗 能 耗 材 高 , 環(huán) 境 污 染 嚴 重 ; 封 頭 成 形 設 備 簡陋 , 手 工 操 作 比 重 大 ; 精 沖 機 價 格 昂 貴 , 是 普 通 壓 力 機 的 5~ 10 倍 , 多 數(shù) 企 業(yè) 無力 投 資 阻 礙 了 精 沖 技 術 在 我 國 的 推 廣 應 用 ; 液 壓 成 形 , 尤 其 是 內 高 壓 成 形 , 設 備 投資 大 , 國 內 難 以 起 步 。突 破 點 : 加 速 技 術 改 造要 改 變 當 前 大 部 分 還 是 手 工 上 下 料 的 落 后 局 面 , 結 合 具 體 情 況 , 采 取 新 工 藝 ,提 高 機 械 化 、 自 動 化 程 度 。 汽 車 車 身 覆 蓋 件 沖 壓 應 向 單 機 連 線 自 動 化 、 機 器 人 沖 壓生 產 線 , 特 別 是 大 型 多 工 位 壓 力 機 方 向 發(fā) 展 。 爭 取 加 大 投 資 力 度 , 加 速 沖 壓 生 產 線的 技 術 改 造 , 使 盡 早 達 到 當 今 國 際 水 平 。 。 應 加 速 發(fā) 展 數(shù) 字 化 柔 性 成 形 技 術 、 液 壓成 形 技 術 、 高 精 度 復 合 化 成 形 技 術 以 及 適 應 新 一 代 輕 量 化 車 身 結 構 的 型 材 彎 曲 成 形技 術 及 相 關 設 備 。 同 時 改 造 國 內 舊 設 備 , 使 其 發(fā) 揮 新 的 生 產 能 力 。阻 力 二 : 生 產 集 中 度 低許 多 汽 車 集 團 大 而 全 , 形 成 封 閉 內 部 配 套 , 導 致 各 企 業(yè) 的 沖 壓 件 種 類 多 , 生產 集 中 度 低 , 規(guī) 模 小 , 易 造 成 低 水 平 的 重 復 建 設 , 難 以 滿 足 專 業(yè) 化 分 工 生 產 , 市 場競 爭 力 弱 ; 摩 托 車 沖 壓 行 業(yè) 面 臨 激 烈 的 市 場 競 爭 , 處 于 “優(yōu) 而 不 勝 , 劣 而 不 汰 ”的 狀 態(tài) ; 封 頭 制 造 企 業(yè) 小 而 散 , 集 中 度 僅 39.2%。突 破 點 : 走 專 業(yè) 化 道 路迅 速 改 變 目 前 “大 而 全 ”、 “散 亂 差 ”的 格 局 , 盡 快 從 汽 車 集 團 中 把 沖 壓 零 部件 分 離 出 來 , 按 沖 壓 件 的 大 、 中 、 小 分 門 別 類 , 成 立 幾 個 大 型 的 沖 壓 零 部 件 制 造 供應 中 心 及 幾 十 個 小 而 專 的 零 部 件 工 廠 。 通 過 專 業(yè) 化 道 路 , 才 能 把 沖 壓 零 部 件 做 大 做強 , 成 為 國 際 上 有 競 爭 實 力 的 沖 壓 零 部 件 供 應 商 。阻 力 三 : 沖 壓 板 材 自 給 率 不 足 , 品 種 規(guī) 格 不 配 套目 前 , 我 國 汽 車 薄 板 只 能 滿 足 60%左 右 , 而 高 檔 轎 車 用 鋼 板 , 如 高 強 度 板 、合 金 化 鍍 鋅 板 、 超 寬 板 (1650mm 以 上 )等 都 依 賴 進 口 。突 破 點 : 所 用 的 材 料 應 與 行 業(yè) 協(xié) 調 發(fā) 展7汽 車 用 鋼 板 的 品 種 應 更 趨 向 合 理 , 朝 著 高 強 、 高 耐 蝕 和 各 種 規(guī) 格 的 薄 鋼 板方 向 發(fā) 展 , 并 改 善 沖 壓 性 能 。 鋁 、 鎂 合 金 已 成 為 汽 車 輕 量 化 的 理 性 材 料 , 擴 大 應用 已 勢 在 必 行 。阻 力 四 : 科 技 成 果 轉 化 慢 先 進 工 藝 推 廣 慢在 我 國 , 許 多 沖 壓 新 技 術 起 步 并 不 晚 , 有 些 還 達 到 了 國 際 先 進 水 平 , 但 常 常 很難 形 成 生 產 力 。 先 進 沖 壓 工 藝 應 用 不 多 , 有 的 僅 處 于 試 用 階 段 , 吸 收 、 轉 化 、 推 廣速 度 慢 。 技 術 開 發(fā) 費 用 投 入 少 , 導 致 企 業(yè) 對 先 進 技 術 的 掌 握 應 用 慢 , 開 發(fā) 創(chuàng) 新 能 力不 足 , 中 小 企 業(yè) 在 這 方 面 的 差 距 更 甚 。 目 前 , 國 內 企 業(yè) 大 部 分 仍 采 用 傳 統(tǒng) 沖 壓 技 術 ,對 下 一 代 輕 量 化 汽 車 結 構 和 用 材 所 需 的 成 形 技 術 缺 少 研 究 與 技 術 儲 備 。突 破 點 : 走 產 、 學 、 研 聯(lián) 合 之 路我 國 與 歐 、 美 、 日 等 相 比 , 存 在 的 最 大 的 差 距 就 是 還 沒 有 一 個 產 、 學 研 聯(lián) 合 體 ,科 研 難 以 做 大 , 成 果 不 能 盡 快 轉 化 為 生 產 力 。 所 以 應 圍 繞 大 型 開 發(fā) 和 產 業(yè) 化 項 目 ,以 高 校 和 科 研 單 位 為 技 術 支 持 , 企 業(yè) 為 應 用 基 地 , 形 成 產 品 、 設 備 、 材 料 、 技 術 的企 業(yè) 聯(lián) 合 實 體 , 形 成 既 能 開 發(fā) 創(chuàng) 新 , 又 能 迅 速 產 業(yè) 化 的 良 性 循 環(huán) 。阻 力 五 : 大 、 精 模 具 依 賴 進 口當 前 , 沖 壓 模 具 的 材 料 、 設 計 、 制 作 均 滿 足 不 了 國 內 汽 車 發(fā) 展 的 需 要 , 而 且 標準 化 程 度 尚 低 , 大 約 為 40%~ 45%, 而 國 際 上 一 般 在 70%左 右 。突 破 點 : 提 升 信 息 化 、 標 準 化 水 平必 須 用 信 息 化 技 術 改 造 模 具 企 業(yè) , 發(fā) 展 重 點 在 于 大 力 推 廣 CAD/CAM/CAE 一 體化 技 術 , 特 別 是 成 形 過 程 的 計 算 機 模 擬 分 析 和 優(yōu) 化 技 術 (CAE)。 加 速 我 國 模 具 標準 化 進 程 , 提 高 精 度 和 互 換 率 。 力 爭 2005 年 模 具 標 準 件 使 用 覆 蓋 率 達 到60%, 2010 年 達 到 70%以 上 基 本 滿 足 市 場 需 求 。 阻 力 六 : 專 業(yè) 人 才 缺 乏業(yè) 內 掌 握 先 進 設 計 分 析 技 術 和 數(shù) 字 化 技 術 的 高 素 質 人 才 遠 遠 不 能 滿 足 沖 壓 行業(yè) 飛 速 發(fā) 展 的 需 要 , 尤 其 是 摩 托 車 行 業(yè) 中 具 備 沖 壓 知 識 和 技 術 和 技 能 的 專 業(yè) 人 才 更為 缺 乏 且 大 量 外 流 。 另 外 , 眾 多 合 資 公 司 由 外 方 進 行 工 程 設 計 , 掌 握 設 計 權 、 投 資權 , 我 方 沖 壓 技 術 人 員 難 以 真 正 掌 握 沖 壓 工 藝 的 真 諦 。突 破 點 : 提 高 行 業(yè) 人 員 素 質8隨 著 時 代 的 進 步 和 技 術 的 發(fā) 展 , 國 外 的 一 些 掌 握 和 能 運 用 新 技 術 的 人 才 如 模具 結 構 設 計 、 模 具 工 藝 設 計 、 高 級 鉗 工 及 企 業(yè) 管 理 人 才 , 他 們 的 技 術 水 平 比 較高 . 故 人 均 產 值 也 較 高 . 我 國 每 個 職 工 平 均 每 年 創(chuàng) 造 模 具 產 值 約 合 1 萬 美 元 左 右 ,而 國 外 模 具 工 業(yè) 發(fā) 達 國 家 大 多 15~ 20 萬 美 元 , 有 的 達 到 25~ 30 萬 美 元 。國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達 70%以上,而我國才達到 45%這 是 一 項 迫在 眉 睫 的 任 務 , 又 是 一 項 長 期 而 系 統(tǒng) 的 任 務 。 振 興 我 國 沖 壓 行 業(yè) 需 要 大 批 高 水 平 的科 技 人 才 , 大 批 熟 悉 國 內 外 市 場 、 具 有 現(xiàn) 代 管 理 知 識 和 能 力 的 企 業(yè) 家 , 大 批 掌 握 先進 技 術 、 工 藝 的 高 級 技 能 人 才 。 要 舍 得 花 大 力 氣 , 有 計 劃 、 分 層 次 地 培 養(yǎng) 。2、 支 撐 板 工 藝 分 析零 件 名 稱 : 支 撐 板生 產 批 量 : 大 批 量材 料 : 35料 厚 : 2mm零 件 圖 : 見 圖9零 件 圖2.1 工 藝 分 析此 彎 曲 件 為 V 型 彎 曲 , 零 件 圖 如 圖 所 示 。 圖 中 的 尺 寸 公 差 為 未 注 公 差 , 在 處 理這 類 零 件 公 差 等 級 時 均 按 IT14 級 要 求 。 彎 曲 圓 角 半 徑 r=2, 均 大 于 最 小 彎 曲 半 徑 :( mm) 故 此 件 形 狀 , 尺 寸 , 精 度 均 滿 足 彎 曲 工 藝 的 要 求 ,6.28.0min???tr可 用 彎 曲 工 藝 進 行 加 工 。 彎 曲 后 再 采 用 落 料 、 沖 孔 。 沖 裁 件 內 外 形 所 能 達 到 的 經(jīng) 濟精 度 為 IT11—IT14, 孔 中 心 與 邊 緣 距 離 尺 寸 公 差 為 ±0.5mm, 將 以 上 精 度 與 零 件的 精 度 要 求 相 比 較 , 該 零 件 的 精 度 要 求 能 夠 在 沖 裁 加 工 中 得 到 保 證 , 其 他 尺 寸 標 注 、生 產 批 量 等 情 況 也 均 符 合 沖 裁 的 工 藝 要 求 。2.2 工 藝 方 案 的 確 定該 零 件 所 需 的 沖 壓 工 序 為 彎 曲 、 沖 孔 好 落 料 。 可 擬 定 以 下 三 種 方 案 :方 案 一 : 采 用 簡 單 模 分 三 次 加 工 , 即 彎 曲 —落 料 —沖 孔 。方 案 二 : 彎 曲 、 落 料 、 沖 孔 復 合 模 。采 用 方 案 一 , 模 具 結 構 簡 單 , 但 需 要 三 道 工 序 、 三 套 模 具 才 能 完 成 零 件 的 加 工 ,10生 產 效 率 較 低 , 難 以 滿 足 零 件 大 批 量 生 產 的 需 求 .由 于 零 件 結 構 簡 單 , 為 提 高 生產 效 率 , 主 要 應 采 用 復 合 沖 裁 或 級 進 沖 裁 方 式 , 方 案 二 和 方 案 三 更 具 優(yōu) 越 性 。采 用 方 案 二 , 需 要 一 套 模 具 , 沖 壓 件 的 形 位 精 度 和 尺 寸 易 于 保 證 , 且 生 產 效 率也 高 。盡 管 模 具 結 構 較 方 案 一 復 雜 , 單 零 件 的 幾 何 尺 寸 相 對 簡 單 , 模 具 制 造 并 不 困 難 。通 過 對 兩 種 方 案 的 分 析 比 較 , 該 零 件 的 沖 壓 生 產 采 用 方 案 二 的 復 合 膜 為 佳 。2.3 彎 曲 工 藝 計 算彎 曲 件 展 開 長 度 的 計 算當 彎 曲 圓 角 半 徑 較 小 ( r0.5t)時 , 根 據(jù) 中 性 層 長 度 不 變 原 理 計 算 。因 為 R=2>0.5×2,屬 于 圓 角 半 徑 較 大 的 彎 曲 件 。 所 以 彎 曲 件 的 展 開 長 度 按 直 邊區(qū) 與 圓 角區(qū) 分 段 進 行 計 算 。 視 直 邊 區(qū) 在 彎 曲 前 后 長 度 不 變 , 圓 角 區(qū) 展 開 按 彎 曲 前 后 中 性層 長 度 不 變 條 件 進 行 計 算 。由 于 R/t=2/2=1, 查 表 ( 《 沖 壓 工 藝 與 模 具 設 計 》 P97 表 3.4)得 位 移 系 數(shù) x=0.42變 形 區(qū) 中 性 層 曲 率 半 徑 按 ( 《 沖 壓 工 藝 與 模 具 設 計 》 P97 表 3.7)公 式 計 算 ktr???得 : m84.2.02??毛 坯 尺 寸 ( 中 性 層 長 度 )???AlLz其 中 ( 中 性 層 圓 角???????180部 分 的 長 度 )11????????180A== 84.210.37??=3.468mm???????A2= 84.210.5?=2.477mm該 零 件 的 展 開 長 度 為 m85.2074.268.3635Lz ?????以 上 各 式 中 ― ― ― 中 性 層 曲 率 半 徑 , mm;?k― ― ― 中 性 層 位 置 系 數(shù) , 查 表 得 k=0.42,mm;A― ― ― 中 性 層 圓 角 部 分 的 長 度 ,mm;t― ― ― 材 料 彎 曲 厚 度 , mm;― ― ― 彎 曲 件 的 展 開 長 度 , mm;zLβ ― ― ― 彎 角 , (°)。2.4 彎 曲 工 作 部 分 尺 寸 計 算2.4.1 凸 模 圓 角 半 徑 計 算① 當 彎 曲 件 r>10 時 , 凸 模 圓 角 半 徑 為trEtr3rst???12② 當 彎 曲 件 r 較 小 時 , 凸 模 圓 角 半 徑 為( 但 )r?t min?t此 工 件 的 彎 曲 圓 角 半 徑 較 小 但 不 小 于 工 件 材 料 所 允 許 的 最 小 彎 曲 半 徑, 故 凸 模 圓 角 半 徑 可 取 彎 曲 件 的 內 彎 曲 半 徑2.16.0trmin??arr=2mm。2.4.2 凹 模 圓 角 半 角 計 算凹 模 圓 角 半 徑 不 能 過 小 , 以 免 增 加 彎 曲 力 , 擦 傷 工 件 表 面 。凹 模 圓 角 半 徑 一 般 按 材 料 的 厚 度 來 取 。armm (3~ 6)t2t??(2~ 4)mm (2~ 3)t?armm t?該 工 件 厚 度 為 2mm, 故 凹 模 半 徑 mm42tr??a2.4.3 凹 模 工 作 部 分 深 度 的 設 計 計 算 。凹 模 工 作 部 分 的 深 度 將 決 定 板 料 的 進 模 深 度 , 同 時 也 影 響 到 彎 曲 件 直 邊 的 平 直度 , 對 工 件 的 尺 寸 精 度 造 成 一 定 的 影 響 , 查 表 3.12 得 凹 模 的 底 部 最 小 厚 度m4h0?因 此 , 凹 模 工 作 部 分 深 度 h=38+2+4=44mm2.4.4 凸 凹 模 間 隙 的 確 定彎 曲 模 的 凸 凹 模 間 隙 是 指 單 邊 間 隙 Z/2, V 型 件 彎 曲 時 , 凸 凹 模 的 間 隙 時 是 靠調 整 壓 力 機 的 閉 合 高 度 來 控 制 的 , 不 需 要 在 設 計 , 制 造 模 具 時 確 定 。 在 模 具 設 計 中 ,必 須 考 慮 到 模 具 閉 合 時 , 模 具 工 作 部 分 與 工 件 能 緊 密 貼 合 , 以 保 證 彎 曲 質 量 。① 一 般 情 況 下 , Z/2=t+ + 1?Ct② 工 件 精 度 要 求 較 高 時 , Z/2=t以 上 各 式 中 t― ― 工 件 材 料 厚 度 , mm;13C― ― 間 隙 系 數(shù) ;― ― 材 料 厚 度 的 正 偏 差 , mm。1?2.5 彎 曲 件 回 彈 值 的 計 算小 變 形 程 度 (r/t≥ 10) 時 , 回 彈 大 , 先 計 算 凸 模 圓 角 半 徑 , 再 計 算 凸 模 角 度 ;大 變 形 程 度 ( r/t< 5)時 , 卸 載 后 圓 角 半 徑 小 , 僅 考 慮 彎 曲 中 心 角 的 回 彈 變 化 。 彎曲 時 , 彎 曲 中 心 角 為 110o, 查 相 關 手 冊 , 取 回 彈 角 為 3o; 彎 曲 中 心 角 為 130o,查 相 手 冊 , 取 回 彈 角 4o。2.6 彎 曲 力 計 算V 形 件 彎 曲 力 trKb6.0F2???自= 637)-(4903.12?=(11466~ 14905.8)N校 正 彎 曲 的 彎 曲 力 ApP?校=160×30×70=336000N( 無 論 工 件 形 狀 如 何 )― ― 沖 壓 行 程 結 束 時 自 由 彎 曲 的 彎 曲 力 ( N) ;自FK― ― 系 數(shù) , 一 般 取 1.3;b― ― 彎 曲 件 寬 度 (mm);t― ― 彎 曲 件 材 料 寬 度 ( mm) ;― ― 彎 曲 件 材 料 的 抗 拉 強 度 ( MP) ;b?r― ― 彎 曲 件 的 內 彎 曲 半 徑 ( mm) ;F ― ― 校 正 彎 曲 力 ( N) ;校14A― ― 校 正 部 分 投 影 面 積 ( ) ;2mp― ― 單 位 面 積 校 正 力 ( MP) , 查 表 得 。2.7 沖 孔 Φ 10mm 凸 、 凹 刃 口 尺 寸 的 計 算由 于 制 件 結 構 簡 單 , 精 度 要 求 不 高 , 所 以 采 用 凸 模 和 凹 模 分 開 加 工 的 方 法 制 作凸 、 凹 模 。 其 凸 、 凹 模 刃 口 尺 寸 計 算 如 下 :查 表 2.5 得 凸 、 凹 模 制 造 公 差 :m0?凸?m02.?凹?校 核 查 表 2.5 得 凸 、 凹 模 制 造 公 差14Zminax?而 0.??凹凸 ?滿 足 的 條 件凹凸 ???minax查 表 2.6 得 : IT14 級 時 磨 損 系 數(shù) x=0.5, 2.????0mind凸凸 ?????x=(10+0.5×0.2) .=10.1 mm.???凹凸凹 ???0inZd=(10.1+0.246) 2.=10.346 mm?2.8 外 形 落 料 凸 、 凹 刃 口 尺 寸 的 計 算由 于 制 件 結 構 簡 單 , 精 度 要 求 不 高 , 所 以 采 用 凸 模 和 凹 模 分 開 加 工 的 方 法 制 作凸 、 凹 模 。 其 凸 、 凹 模 刃 口 尺 寸 計 算 如 下 :查 表 2.5 得 凸 、 凹 模 制 造 公 差 :15m02.?凸?m02.?凹?校 核 查 表 2.5 得 凸 、 凹 模 制 造 公 差14Zminax?而 0.??凹凸 ?滿 足 的 條 件凹凸 ???minax查 表 2.6 得 : IT14 級 時 磨 損 系 數(shù) x=0.5, 2.????凹凹 ?????0maxD=(166.4-0.5×0.2) .=166.3 mm2???0inZ凸凹凸 ???=(166.3-0.246) 02.=166.054 mm.?2.9 沖 壓 力 計 算落 料 力 N605260LtFb????落沖 孔 力 31414.3tb沖沖 孔 時 的 推 件 力沖推推 FnK?取 直 筒 形 刃 口 的 凹 模 刃 口 形 式 , 由 表 2.21 查 得 h=6mm,則 n=h/t=3,查 表 2.7 得 , 05.K?推 N4710F??沖推推16落 料 時 的 卸 料 力查 表 2.7 取 03.K?卸 N186F?落卸卸2.10 壓 力 中 心 的 計 算由 于 該 件 都 對 稱 , 故 選 其 幾 何 中 心 為 壓 力 中 心2.11 橡 皮 的 選 擇橡 皮 允 許 承 受 的 負 荷 較 彈 簧 大 , 且 安 裝 調 試 方 便 , 在 沖 裁 模 中 廣 泛 應 用 。① 橡 皮 的 平 面 尺 寸 平 面 尺 寸 按 其 所 產 生 的 壓 力 F 計 算F=Sq所 以 13206.?橡 皮 壓 縮 量 /% 10 15 20 25 30 35單 位 壓 力 / MPa 0.26 0.50 0.70 1.06 1.52 2.10m14.3SR??πR― ― 橡 皮 半 徑 ;S― ― 橡 皮 的 橫 截 面 子 ;q― ― 與 橡 皮 的 壓 縮 量 有 關 單 位 壓 力 , 按 橡 皮 的 壓 縮 特 性 曲 線 選 用 。② 橡 皮 的 高 度 橡 皮 的 高 度 必 須 滿 足 工 藝 要 求 與 模 具 結 構 空 間 要 求 , 并 考 慮 橡 皮 的 壽 命 。17⑴ 橡 皮 最 大 壓 縮 量 不 宜 超 過 自 由 高 度 H 的 35% ~ 45% 。⑵ 橡 皮 裝 在 模 具 上 , 一 般 應 預 先 壓 縮 ( 10% ~ 15% ) H, 使 預 壓 的 壓 力 達 到所 需 要 的 卸 料 力 。⑶ 壓 縮 工 作 行 程 為 ( 25% ~ 30% ) H?工 作H橡 皮 的 自 由 高 度 為H= /(0.25~ 0.30)=20/(0.25~ 0.30)=(66.7~ 80)mm工 作取 H=70mm式 中 ― ― 橡 皮 壓 縮 工 作 行 程 , 根 據(jù) 模 具 結 構 可 知 ;工 作H― ― 橡 皮 的 自 由 高 度 。上 式 中 的 高 度 校 核 :高 度 校 核 : H=0.65D 183、 模 架 與 壓 力 機 的 選 用3.1 模 架 的 選 擇根 據(jù) 上 述 分 析 , 本 零 件 的 沖 壓 包 括 彎 曲 、 沖 孔 和 落 料 兩 三 個 工 序 , 可 采 用 復 合模 具 , 利 用 彈 性 卸 料 裝 置 , 卸 料 可 靠 , 便 于 操 作 。 工 件 留 在 落 料 凹 模 孔 洞 中 , 利 用彈 性 卸 料 裝 置 卸 料 , 落 料 廢 料 在 落 料 凸 凹 模 外 側 自 由 落 下 ; 而 沖 孔 廢 料 則 可 以 在 下模 座 中 開 設 通 槽 , 使 廢 料 從 孔 洞 中 落 下 。 由 于 在 該 模 具 中 是 先 彎 曲 后 落 料 和 沖 孔 的 。所 以 彈 性 元 件 還 應 具 有 壓 料 的 作 用 , 應 選 用 彈 性 卸 料 板 來 卸 下 工 件 。因 是 大 批 量 生 產 , 采 用 手 動 送 料 方 式 , 從 前 向 后 送 料 。因 采 用 的 是 復 合 模 , 所 以 直 接 用 擋 料 銷 和 導 料 銷 即 可 。為 確 保 零 件 的 質 量 及 穩(wěn) 定 性 , 故 選 用 導 柱 、 導 套 導 向 。 由 于 該 零 件 導 向 尺 寸 較小 , 且 精 度 要 求 不 是 太 高 , 所 以 宜 采 用 后 側 導 柱 模 架 。選 擇 模 架 , 選 擇 后 側 導 柱 模 架 , 315 × 250 閉 合 高 度 300~ 350 上 模 座315×200×30 下 模 座 315×250×50。19模 具 閉 合 高 度 下 模 座凸 凹 模彎 曲 凸 模橡 皮凸 模 固 定 板墊 板上 模 座閉 合 hhhhH ????=35+30+38+60+72+55+50=340mm3.2 壓 力 機 的 選 擇選 擇 型 號 為 JB23-63 的 開 式 雙 柱 可 傾 壓 力 機 滿 足 使 用 要 求 。 其 主 要 技 術 參 數(shù) 如下 :公 稱 壓 力 : 630KN滑 塊 行 程 : 100mm滑 塊 行 程 次 數(shù) ( 次 /min) : 4020最 大 閉 合 高 度 : 500mm封 閉 高 度 調 節(jié) 量 : 80mm工 作 臺 尺 寸 : 570×860墊 塊 尺 寸 : 80模 柄 孔 尺 寸 : Φ 50×85最 大 傾 斜 角 度 : 253.3 壓 力 機 的 校 核1. 模 具 閉 合 高 度 是 指 模 具 工 作 行 程 終 了 時 , 上 模 座 上 平 面 至 下 模 座 下 平 面之 間 的 距 離 。H=340mm< - =500-80=420mm ax1滿 足 要 求 。2. 校自落沖總 FF??=31400+60000+14905+336000=442305NNFF 57496304253.1.2 ????????)()( 總壓 力滿 足 使 用 要 求3. 工 作 臺 尺 寸 : 570×860模 具 尺 寸 : 315×2504.模 柄 孔 尺 寸 : Φ 50×85模 柄 安 裝 尺 寸 : Φ 45×55214、 模 具 主 要 零 部 件 的 設 計 。4.1 沖 孔 Φ 10 凸 模 設 計 。由 于 凸 模 較 長 , 為 了 增 加 凸 模 的 強 度 與 剛 度 , 凸 模 非 工 作 部 分 應 制 成 逐 漸 增 大的 多 級 形 式 , 凸 模 固 定 板 厚 度 去 38mm, 凸 模 結 構 根 據(jù) 結 構 上 的 需 要 來 確 定 。26???彎 曲 凸 模橡 皮凸 模 固 定 板 hhL=38+60+110-26=192mm① 承 壓 應 力 校 核沖 裁 時 凸 模 承 受 的 壓 應 力 , 必 須 小 于 凸 模 材 料 強 度 所 允 許 的 壓 應 力p? p?ppAF???對 于 圓 形 凸 模 , 由 上 式 可 得即 p??4td?p??t4dmin?mm6.31205in??22凸 模 淬 火 到 58~ 62HRC 時(1000~ 1600)MPa?p?② 失 穩(wěn) 彎 曲 應 力 檢 驗圓 形 凸 模 m5.1234027Fd0Lmax ????滿 足 設 計 要 求4.2 落 料 凹 模 的 設 計落 料 凹 模 內 部 有 彈 性 卸 料 裝 置 , 所 以 凹 模 刃 口 應 采 用 直 臂 形 刃 口 , 查 表 得 , 取刃 口 高 度 h=6mm, 由 于 該 模 具 選 用 組 合 式 凹 模 。 根 據(jù) 模 具 結 構 選 用 一 組 對 稱 的 。 沖裁 時 凹 模 承 受 沖 裁 力 合 側 向 擠 壓 力 的 作 用 。 由 于 凹 模 的 結 構 形 式 方 法 眾 多 , 受 力 情況 又 比 較 復 雜 , 目 前 還 不 能 用 理 論 方 法 精 確 地 把 凹 模 外 輪 廓 尺 寸 算 出 來 。 在 實 際 生產 中 , 通 常 根 據(jù) 沖 件 的 料 厚 度 和 沖 件 的 輪 廓 尺 寸 , 把 凹 模 刃 壁 至 外 形 邊 的 距 離 , 按經(jīng) 驗 公 式 來 確 定 。234.3 凸 凹 模 的 設 計再 復 合 模 中 , 至 少 有 一 個 凸 凹 模 。 凸 凹 模 的 外 緣 均 為 刃 口 , 內 外 緣 之 間 的 壁 厚取 決 于 沖 裁 件 的 尺 寸 , 從 強 度 考 慮 , 壁 厚 受 最 小 值 限 制 。 對 于 倒 裝 復 合 膜 , 因 孔 內會 積 存 廢 料 , 所 以 最 小 壁 厚 要 厚 一 些 。 凸 凹 模 的 最 小 壁 厚 一 般 由 經(jīng) 驗 數(shù) 據(jù) 決 定 。244.4 凸 模 固 定 板 的 設 計凸 模 固 定 板 的 作 用 是 用 來 固 定 凸 模 的 , 由 于 該 模 具 的 主 要 作 用 是 固 定 用 的 , 因此 該 零 件 不 需 要 太 高 的 硬 度 , 故 選 用 經(jīng) 常 用 的 45 鋼 來 加 工 該 零 件 , 在 設 計 該 零件 時 , 要 保 證 上 下 兩 面 的 平 行 度 要 求 , 且 需 要 保 證 凸 模 孔 的 精 度 要 求 。 凸 模 固 定 板的 厚 度 一 般 取 凹 模 厚 度 的 0.6-0.8 倍 , 其 平 面 尺 寸 可 與 凹 模 、 卸 料 板 外 形 尺 寸 相同 , 固 定 板 的 凸 模 安 裝 孔 與 凸 模 采 用 過 渡 配 合 H7/m6、 H7/n6, 壓 裝 后 將 凸 模 斷面 與 固 定 板 一 起 磨 平 。4.5 墊 板 的 設 計墊 板 的 作 用 是 直 接 承 受 和 擴 散 凸 模 傳 遞 的 壓 力 , 以 降 低 模 座 所 受 的 單 位 壓 力 ,防 止 模 座 被 壓 出 凹 坑 , 影 響 凸 模 的 正 常 工 作 。 模 具 中 最 為 常 見 的 是 凸 模 墊 板 , 模 具25是 否 加 裝 墊 板 要 根 據(jù) 模 座 所 受 壓 力 的 大 小 進 行 判 斷 , 若 模 座 所 受 單 位 壓 力 大 于模 座 材 料 的 需 用 壓 應 力 , 則 需 加 墊 板 。 墊 板 外 形 尺 寸 可 與 固 定 板 相 同 , 其 厚 度 一般 取 3-10mm。 墊 板 材 料 為 45 鋼 , 淬 火 硬 度 為 43-48HRC。 墊 板 上 下 表 面 應 磨 平 ,以 保 證 平 行 度 要 求 。 為 了 便 于 模 具 裝 配 , 墊 板 上 銷 釘 通 過 孔 直 徑 可 比 銷 釘 直 徑 增 大0.3-0.5mm。4.6 模 座 的 設 計上 模 座 用 來 固 定 上 模 部 分 零 件 , 并 同 過 模 柄 或 螺 栓 、 壓 板 把 上 模 固 定 到 壓 力 機滑 塊 上 , 同 時 又 起 到 傳 遞 并 承 受 沖 裁 力 的 作 用 。 下 模 座 用 來 固 定 下 模 部 分 零 件 , 并通 過 螺 栓 , 壓 板 將 下 模 座 固 定 在 壓 力 機 工 作 臺 面 上 , 同 時 起 著 承 受 并 分 散 沖 裁 力 的作 用 。 設 計 模 座 時 一 般 按 照 國 標 規(guī) 定 的 標 準 模 架 設 計 , 自 行 設 計 時 , 圓 形 模 座 的 直徑 應 比 凹 模 板 直 徑 大 30-70mm, 矩 形 模 座 的 長 度 應 比 凹 模 板 長 度 大 40-70mm。 寬度 可 以 略 大 于 或 等 于 凹 模 板 的 寬 度 , 模 座 的 厚 度 可 以 參 照 標 準 模 座 , 一 般 為 凹 模 板厚 度 的 1.0-1.5 倍 。 模 座 材 料 一 般 選 用 鑄 鐵 , 也 可 以 用 Q235、 Q255 結 構 鋼 , 沖裁 力 大 時 也 可 以 選 用 鑄 鋼 ZG35\ZG45.4.7 模 柄 的 設 計模 柄 的 作 用 是 使 模 具 的 中 心 線 與 壓 力 機 的 中 心 線 重 合 , 并 把 沖 壓 模 具 零 件 部 分固 定 在 壓 力 機 的 滑 塊 上 , 常 用 于 1000KN 以 下 的 壓 力 機 上 的 中 、 小 模 具 的 安 裝 。 此套 模 具 選 用 壓 入 式 模 柄 , 他 與 模 座 孔 采 用 過 渡 配 合 , 加 銷 釘 以 防 止 轉 動 , 模 柄 有 較高 的 垂 直 度 和 同 軸 度 。264.8 導 柱 、 導 套 的 選 擇對 于 生 產 批 量 大 、 要 求 模 具 壽 命 高 的 模 具 , 一 般 采 用 導 柱 、 導 套 來 保 證 上 、 下模 的 導 向 精 度 。 導 柱 、 導 套 在 模 具 中 主 要 起 導 向 作 用 。 導 柱 與 導 套 之 間 采 用 間 隙 配合 。 根 據(jù) 沖 壓 工 序 性 質 、 沖 壓 的 精 度 及 材 料 厚 度 等 的 不 同 , 其 配 合 間 隙 也 稍 微 不 同 。因 為 本 制 件 的 厚 度 為 0.6mm, 所 以 采 用 H7/h6。275、 繪 制 模 具 總 裝 配 圖稱,這是一個后側導柱導向的復合模,橡皮的作用是提供彎曲時所需的壓力,為后來的沖孔落料提供必要的空間,同時也起到了壓料與卸料作用。由于限位螺釘?shù)淖饔茫?8凸模被限制在一定的活動范圍內,不會因自重而落下,由于沖孔凸模采用階梯結構,有效地保證了凸模的剛度。落料凸模與彎曲凹模做在一起,彎曲后在進行落料,結構簡單,同樣保證了落料凸模與彎曲凹模強度,故不再考慮由于制件的不對稱,而產生的偏移現(xiàn)象。6、結束語29大學三年的學習即將結束,畢業(yè)設計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié),是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展,采用模具的生產技術得到愈來愈廣泛的應用。在完成大學三年的課程學習和課程、生產實習,我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識,對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解,達到了學習的目的。對于模具設計這個實踐性非常強的設計課題,我們進行了大量的實習。經(jīng)過在新飛電器有限公司、洛陽中國一拖的生產實習,我對于模具特別是塑料模具的設計步驟有了一個全新的認識,豐富了各種模具的結構和動作過程方面的知識,而對于模具的制造工藝更是實現(xiàn)了零的突破。在指導老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下,同時在現(xiàn)場查閱了很多相關資料并親手拆裝了一些典型的模具實體,明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關手冊和書籍,設計中,將充分利用和查閱各種資料,并與同學進行充分討論,盡最大努力搞好本次畢業(yè)設計。 在設計的過程中,將有一定的困難,但有指導老師的悉心指導和自己的努力,相信會完滿的完成畢業(yè)設計任務。由于學生水平有限,而且缺乏經(jīng)驗,設計中不妥之處在所難免,肯請各位老師指正。30參考文獻[1]陳錫棟、周小玉主編.實用模具技術手冊[ M].北京:機械工業(yè)出版社,2001[2]李紹林、馬長福主編.實用模具技術手冊[ M].上??茖W技術出版社,1998[3]許發(fā)樾主編.實用模具設計與制造手冊[ M].北京:機械工業(yè)出版社,2000[4]楊玉英主編.實用沖壓工藝及模具設計手冊[ M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2004[5]模具實用技術叢書