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彎片沖壓成形工藝及模具設(shè)計 摘要 本設(shè)計為彎片落料沖孔復合模及彎曲模設(shè)計 通過對該零件模具的設(shè)計 進一步加強了設(shè)計者沖壓模設(shè)計的基礎(chǔ)知識 為設(shè)計更復雜的沖壓模具做好了 鋪墊和吸取了更深刻的經(jīng)驗 本設(shè)計運用沖壓成形工藝及模具設(shè)計的基礎(chǔ)知識 首先分析了沖壓件的外 形及用處性能要求 為選取模具的類型做好了準備 然后計算了沖壓力 便于 選取壓力機 最后計算了制件的壓力中心 確定模具的設(shè)計參數(shù) 設(shè)計要點及 推出裝置的選取 設(shè)計復合模 首先要設(shè)計條件排樣圖 彎片展開后的形狀簡單 由于零件 外形尺寸為自由尺寸對精度要求不高 為了提高材料的利用率減少沖裁力 雖 然這時會使零件外形尺寸公差等級降低但是經(jīng)過籌兼顧 全面考慮 這里我們 采用少廢料排樣 凹模采用整體式凹模 各沖裁的凹模孔均采用線切割機床加工 安排凹模 在模架上的位置時要依據(jù)計算壓力中心與模柄中心重合 關(guān)鍵詞 復合模 大批量 彎片 少廢料排樣 導正銷 卸料板 The design of punching bending die bending Abstract This design falls the material punch holes superposable die and the bending die design for the angle iron Through to this components mold design further strengthened the designer to flush the die design the elementary knowledge for designed the more complex ramming mold to complete the upholstery This design the elementary knowledge which designs using the ramming forming craft and the mold first has analyzed the pressing part contour and the use performance requirement for selected the mold the type to prepare for Then has calculated the ramming strength is advantageous for selects the press The last count workpiece center of pressure the definite mold design variable the design main point and promoted the installment the selection The design superposable die first must a design conditions row of specimen map The angle iron launches after the shape to be simple Because the components external dimensions are not high for the free size to the precision request in order to enhance the material the use factor reduction blanking force but although could cause the components external dimensions grade of tolerance by now to reduce the process to plan the proper attention to both comprehensive consideration Here we use a few waste material row of type The concave mold uses the integral type concave mold various blankings concave nib uses the line cutting engine bed processing arranges the concave mold when pould frame position must rest on the pressure rating center and the die shank center superposition Key word The superposable die the mass the angle iron a few waste material row of type lead are selling unload the yard lumber 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設(shè)計與制造 學 生 姓 名 李 劍 學 號 111304137 設(shè)計題目 彎片沖壓成形工藝及模具設(shè)計 起 迄 日 期 2013 年 11 月 2 日 2014 年 4 月 13 日 指 導 教 師 韓 艷 艷 2013 年 11 月 2 日 畢 業(yè) 設(shè) 計任 務(wù) 書 1 本畢業(yè)設(shè)計課題來源及應(yīng)達到的目的 本設(shè)計題目為彎板沖孔落料模和彎曲模設(shè)計 通過設(shè)計 應(yīng)對沖壓工藝生產(chǎn)較為熟 悉 能熟練使用相關(guān)設(shè)計手冊 獨立完成一套模具的設(shè)計及模具工作零件加工工藝的編 制 并且能夠運用模具設(shè)計軟件完成模具裝配圖及零件圖的繪制 2 本畢業(yè)設(shè)計課題任務(wù)的內(nèi)容和要求 包括原始數(shù)據(jù) 技術(shù)要求 工作要 求等 1 了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀 2 分析彎板的成形工藝并確定其工藝方案 3 模具主要設(shè)計計算 4 繪制模具總裝圖 并繪制零件圖 5 模具的裝配及調(diào)試 6 得出設(shè)計結(jié)論 設(shè)計題目 彎板沖壓成形工藝及模具設(shè)計 所在專業(yè)審查意見 負責人 年 月 日 系部意見 系領(lǐng)導 年 月 日 機 械 加 工 工 序 卡 工序名稱 粗銑 工序號 02 零件名稱 凸凹模 零件號 00 06 零件重量 同時加工零件數(shù) 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 號 重 量 CrWuMn HRC60 234 40 62 設(shè) 備 名 稱 型 號 夾 具 名 稱 輔 助 工 具 A AA 10 38 194 29 56 0 020 218232 29 97 0 020 4 18 60 A 0 40 4 0 8 1 6 B 0 08B 4 4 5 銑床 虎鉗 游標卡尺 安 裝 工 步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走 刀長 度 走 刀次 數(shù) 切 削 深 度 進給量 主 軸轉(zhuǎn) 速 切 削速 度 基 本工 時 一次 1 銑上平面 75 面銑刀 游標 卡尺 0 5 2 1 200 min 800r min 一次 1 銑下平面 75 面銑刀 游標卡尺 0 5 2 1 200 min 800r min 一次 2 銑兩端面 20 立銑刀 游標卡尺 0 5 1 1 60 min1 300r mi 一次 2 銑兩端面 20 立銑刀 游標卡尺 0 5 1 1 60 min1 300r mi 設(shè) 計 者 李 劍 指 導 教 師 韓艷艷 共 1 頁 第 1 頁 零件號 零 件 名 稱 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 00 07 凸凹模 設(shè) 備 夾 具 刀 具 量 具 工序號 工 序 名 稱 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 工 時 01 下料 234 40 62 蒸汽錘 直尺 02 粗銑 銑六面 互為直角 留單邊余 量 0 5mm 銑床 虎鉗 標準 面銑刀 游標卡 尺 03 磨削 磨六面 互為垂直 留單邊余 量 0 3mm 磨床 磁力夾 具 砂輪 游標卡 尺 04 鉗工 劃線 按位置加工孔 鉆床 虎鉗 鉆刀 鉸刀 攻絲刀 高度尺 游標卡 尺 05 熱處理 按熱處理工藝 淬火回火 達到 58 62HRC 電熱爐 火鉗 06 磨削 精磨上下平面 磨床 磁力夾 具 砂輪 千分尺 07 鉗工 鉗工精修 拋光 研磨工 具 千分尺 編制 李劍 校對 審核 批準 河南機電高等?？茖W校 學生畢業(yè)設(shè)計中期檢查表 學生姓名 李劍 學 號 111304137 指導教師 韓艷艷 課題名稱 彎片沖壓成形工藝及模具設(shè)計 難易程度 偏難 適中 偏易選題情況 工作量 較大 合理 較小 任務(wù)書 有 無 開題報告 有 無 符合規(guī)范化 的要求 外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 中 差 學習態(tài)度 出勤情況 好 一般 差 工作進度 快 按計劃進行 慢 中期工作匯 報及解答問 題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定 所在專業(yè)意見 負責人 年 月 日 河南機電高等專科學校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 畢業(yè)設(shè)計題目 彎片沖壓成形工藝及模具設(shè)計 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設(shè)計與制造 班 級 模具 111 班 學生姓名 李 劍 學 號 111304137 指導教師 韓 艷 艷 2014 年 4 月 20 日 I 目 錄 1緒 論 1 1 1 沖壓的現(xiàn)狀與發(fā)展方向 1 1 1 1 沖壓成形理論及沖壓工藝 1 1 1 2 沖壓模具的設(shè)計與制造 1 1 1 3 模具材料 1 1 1 4 沖壓模具的標準化和專業(yè)化 1 1 1 5 沖壓模具CAD CAE CAM技術(shù) 2 1 1 6 沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動化 2 1 1 7 快速模具制造技術(shù) 2 1 2 冷 沖 壓 模 具 在 工 業(yè) 生 產(chǎn) 的 地 位 2 1 3 冷 沖 壓 模 具 的 分 類 3 1 3 1按 沖 壓 工 藝 進 行 分 類 3 1 3 2按工序組合程度進行分類 3 1 3 3按上下模的導向方式分類 3 1 3 4按導料或定位形式分類 3 2零件的工藝性分析 4 2 1 沖 壓 件 的 工 藝 分 析 4 2 2 工 藝 方 案 的 確 定 4 2 3 沖 裁 排 樣 方 案 的 確 定 5 2 4 計算凸 凹模刃口尺寸 6 2 5 沖壓力的計算 7 2 6 工作零部件的設(shè)計 8 2 6 1沖孔凸模 8 2 6 2凸模強度校核 9 2 6 3凸凹模的選擇 9 2 6 4落料凸模的選擇 9 2 6 5落料凹模的選擇 9 II 2 7 定位零件的設(shè)計 10 3彎曲模具的設(shè)計 16 3 1 彎曲的工藝計算 16 3 1 1 彎曲件展開長度計算 16 3 1 2 彎曲模工作尺寸計算 17 3 1 3 彎曲件回彈值計算 19 3 1 4彎曲力的計算 19 3 2 模具總體設(shè)計 20 3 3沖壓設(shè)備的選定 20 4 模具裝配圖 22 5 結(jié)束語 24 致 謝 25 參考文獻 26 彎片沖壓成形工藝及模具設(shè)計 1 1緒 論 1 1 沖壓的現(xiàn)狀與發(fā)展方向 隨著科學技術(shù)的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展 許多新技術(shù) 新工藝 新材料 新設(shè)備不斷涌現(xiàn) 因而 促使了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展 1 1 1 沖壓成形理論及沖壓工藝 沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ) 目前 國內(nèi)外對沖壓成形理論的研 究非常重視 在材料沖壓性能研究 沖壓成型過程應(yīng)力應(yīng)變分析 板料變形規(guī)律研究 及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的發(fā)展 特別是隨著計算機技 術(shù)的飛躍發(fā)展和塑形變形理論的進一步完善 近年來國內(nèi)外已開始應(yīng)用塑性成形過程 的計算機模擬技術(shù) 即利用有限元 FEM 等數(shù)值分析方法模擬金屬的塑性成形過程 根據(jù)分析結(jié)果 設(shè)計人員可預(yù)測某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題 并通過在計算機上有選擇地修改相關(guān)的參數(shù) 實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計 1 1 2 沖壓模具的設(shè)計與制造 沖壓模具是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件 在沖壓模具的設(shè)計與制造上 目前正朝著 以下兩方面發(fā)展 一方面 為了適應(yīng)高速 自動 精密 安全等現(xiàn)代化生產(chǎn)需要 沖 壓模具正向高效率 高精度 高壽命 自動化及多工位方向發(fā)展 在我國 工位數(shù)達5 0甚至更多的級進模 壽命達億次的硬質(zhì)合金模 精度和自動化程度相當高的沖壓模具 都已經(jīng)應(yīng)用在生產(chǎn)中 同時 由于這樣的沖壓模具對加工 裝配 調(diào)整 維修要求很 高 因此 各種高效 精密 數(shù)控自動化的模具加工機床和檢測設(shè)備也正在迅速發(fā)展 另一方面 為了產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要 鋅合金沖壓模具 聚氨 脂橡皮沖壓模具 薄板沖壓模具 鋼帶沖壓模具 組合沖壓模具等各種簡易沖壓模具 及其制造工藝也得到了迅速發(fā)展 1 1 3 模具材料 模具材料及熱處理與表面處理工藝對模具加工質(zhì)量和壽命的影響很大 世界各主 要工業(yè)國在此方面的研究取得了較大的發(fā)展 并開發(fā)了許多新的鋼種 其硬度可達HR 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設(shè)計說明書 2 C58 70 而變形只有普通鋼的0 5 0 2 如 火焰淬火鋼可局部硬化 且無脫碳 我國研制的65Nb LD和CD等新鋼種 具有熱加工性能好 熱處理變形小 抗沖擊性能佳等特點 與此同時 還發(fā)展了一些 新的熱處理和表面處理工藝 主要有 氣體軟氮化 離子氮化 滲硼 表面涂金 化 學氣象沉積 CVD 物理氣相沉積 PVD 激光表面處理等 這些方法能提高模具 工作表面的耐磨性 硬度和耐腐蝕性 使模具壽命大大延長 1 1 4 沖壓模具的標準化和專業(yè)化 模具的標準化和專業(yè)化生產(chǎn) 已得到模具行業(yè)的廣泛重視 這是由于模具標準化 是組織模具專業(yè)化生產(chǎn)的前提 而模具的專業(yè)化生產(chǎn)是提高模具質(zhì)量 縮短模具制造 周期 低成本的關(guān)鍵 我國已頒布了冷沖壓術(shù)語 冷沖模零部件的國家標準 沖壓模 具的專業(yè)化生產(chǎn)正處在積極組織和實施中 但總的來說 我國沖壓模具的標準化和專 業(yè)化水平還處于較低水平 1 1 5 沖壓模具CAD CAE CAM技術(shù) 模具CAD CAE CAM技術(shù)是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù) 它以計算機軟件的形 式為用戶提供一種有效的輔助工具 是工程技術(shù)能借助計算機對產(chǎn)品 模具結(jié)構(gòu) 成 形工藝 數(shù)控加工及成本等進行優(yōu)化設(shè)計 從而顯著縮短模具設(shè)計與制造周期 降低 生產(chǎn)成本 提高產(chǎn)品質(zhì)量 隨著功能強大的專業(yè)軟件和高效集成制造設(shè)備的出現(xiàn) 以 三維造型為基礎(chǔ) 基于并行工程的模具CAD CAE CAM技術(shù)正成為發(fā)展方向 它能實 現(xiàn)制造和裝配的設(shè)計 成形過程的模擬和數(shù)控加工過程的仿真 還可對模具可制造性 進行評價 使模具設(shè)計與制造一體化 智能化 1 1 6 沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動化 性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件 高精度 高壽命 高 效率的沖模需要高精度 高自動化的壓力機與之相匹配 為了滿足大批量高速生產(chǎn)的 需要 目前沖壓設(shè)備也有單工位 單功能 低速朝著多工位 高速 和數(shù)控方面發(fā)展 加之機械手乃至機器人的大量使用 使沖壓生產(chǎn)效率得到了大幅度的提高 沖壓生產(chǎn)的自動化是提高勞動生產(chǎn)率和改善勞動條件的有效措施 由于冷沖壓操 作簡單 坯料和工序件形狀比較規(guī)則 一致性好 因此 容易實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化 沖 壓生產(chǎn)的自動化包括 原材料的運輸 沖壓工藝過程及檢測 沖模的更換與安裝 廢 彎片沖壓成形工藝及模具設(shè)計 3 料處理等各個環(huán)節(jié) 但最基本的是壓力機自動化和沖壓模具自動化 適用于各種條件 下自動操作的通用裝置和檢測裝置 帶料 條料或工序件的自動送料裝置 自動出件 與理件裝置 送料位置和加工檢測裝置 安全保護裝置等 都是實現(xiàn)普通壓力機和沖 壓模具自動化的基本裝置 1 1 7 快速模具制造技術(shù) 由于傳統(tǒng)模具制造過程復雜 耗時長 費用高 因此 目前基于快速成形技術(shù)的 快速模具制造技術(shù)已經(jīng)成為一個新的發(fā)展方向和研究熱點 目前 快速經(jīng)濟制模技術(shù)主要有低熔點合金制模技術(shù) 鋅基合金制模技術(shù) 噴涂 成形制模技術(shù)等 采用快速模具制造技術(shù) 能簡化模具制造工藝 縮短制模周期 降 低模具生產(chǎn)成本 在工業(yè)生產(chǎn)中取得了顯著的經(jīng)濟效益 1 2 冷 沖 壓 模 具 在 工 業(yè) 生 產(chǎn) 的 地 位 與 其 他 加 工 方 法 相 比 沖 壓 生 產(chǎn) 無 論 在 技 術(shù) 方 面 還 是 經(jīng) 濟 方 面 都 具 有 其 優(yōu) 點 1 沖 壓 件 質(zhì) 量 穩(wěn) 定 尺 寸 精 度 高 2 生 產(chǎn) 率 高 成 本 低 3 材 料 利 用 率 高 4 易 得 到 復 雜 制 件 但 也 有 其 缺 點 1 模具制造周期長 制造成本高 不適應(yīng)于小批量生產(chǎn)2 沖壓加工 生產(chǎn)振動和噪音兩種公害 但由于沖壓生產(chǎn)具有以上諸多優(yōu)點 沖壓加工的應(yīng)用十分 廣泛 在汽車 拖拉機 機電 電器以及日常生活生活用品的生產(chǎn)方面 都占著十分 重要的地位 根據(jù)近年的統(tǒng)計表明 在機電以及儀器 儀表生產(chǎn)中 有60 70 的零 件是用沖壓工藝完成的 在汽車生產(chǎn)中大概有60 70 的零件是采用沖壓工藝制成的 沖壓生產(chǎn)所占的勞動量是整個汽車行業(yè)勞動量的2 5 30 在電子產(chǎn)品中 沖壓件所占的比例也相當大 人們?nèi)粘Ｉ钪械慕饘僦破?沖 壓件所占的比例更大 隨處都可看到?jīng)_壓制品 因此 沖壓技術(shù)應(yīng)用非常廣泛 在工 業(yè)生產(chǎn)中占有相當重要的地位 1 3 冷 沖 壓 模 具 的 分 類 1 3 1按 沖 壓 工 藝 進 行 分 類 1 沖裁模具 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設(shè)計說明書 4 2 彎曲模具 3 拉伸模具 4 成形模具 1 3 2按工序組合程度進行分類 1 單工序模具 2 復合模具 3 級進模具 1 3 3按上下模的導向方式分類 分為無導向的開式模具 有導向的導料板模具和導柱模具等 1 3 4按導料或定位形式分類 分為固定導料銷模具 活動導料銷模具 導正銷模具 側(cè)刃定距模具等 2零件的工藝性分析 工 件 名 稱 彎 片 生 產(chǎn) 批 量 大 批 量 材 料 08鋼 厚 度 2mm 工 件 簡 圖 如 下 圖 所 示 彎片沖壓成形工藝及模具設(shè)計 5 圖 2 1 零 件 圖 2 1 沖 壓 件 的 工 藝 分 析 該 零 件 形 狀 較 為 復 雜 所 需 的 沖 壓 工 序 為 沖 孔 落 料 和 彎 曲 三 個 工 序 沖 裁 件 內(nèi) 外 形 所 能 達 到 的 經(jīng) 濟 精 度 為 IT11 IT13 沖 裁 件 兩 孔 中 心 距 極 限 偏 差 為 0 12mm 根 據(jù) 零 件 判 斷 一 般 精 度 的 模 具 即 可 滿 足 要 求 孔 中 心 與 邊 緣 距 離 尺 寸 公 差 為 0 5mm 又 該 零 件 涉 及 彎 曲 且 零 件 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分 別 為 5mm和 0 8mm 都 大 于 最 小 彎 曲 半 徑 rmin 0 4t 0 4 2mm 0 8mm 故 此 件 形 狀 尺 寸 精 度 均 滿 足 彎 曲 工 藝 的 要 求 可 進 行 彎 曲 工 序 加 工 零 件 材 料 08鋼 為 碳 素 鋼 具 有 良 好 的 沖 壓 性 能 適 合 沖 裁 2 2 工 藝 方 案 的 確 定 該 零 件 所 需 的 沖 壓 工 序 為 沖 孔 落 料 和 彎 曲 三 個 工 序 可 擬 定 以 下 三 種 工 藝 方 案 方 案 一 落 料 沖 孔 彎 曲 采 用 單 工 序 模 生 產(chǎn) 方 案 二 沖 孔 落 料 彎 曲 采 用 級 進 模 生 產(chǎn) 方 案 三 先 沖 孔 落 料 再 彎 曲 采 用 復 合 模 生 產(chǎn) 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設(shè)計說明書 6 各 個 方 案 優(yōu) 缺 點 及 比 較 如 下 方 案 一 模具結(jié)構(gòu)簡單 制造方便 但需要三道工序 即三副模具 成本相對較高 生產(chǎn)效率低 適應(yīng)于小批量和試制生產(chǎn) 無法滿足大批量生產(chǎn)的要求 且更重要的 是從上一道工序完成后進入下一道工序必然會增大誤差 使工件精度質(zhì)量大打折扣 達不到所需要求 方案二級進模是一種多工位 效率高的加工方法 操作方便 安全 一般適用于 大批量小型沖壓件 但級進模較復合模制造 安裝 調(diào)整都比較難 且成本較高 所 得沖裁件的尺寸精度等級沒有復合模高 方 案 三 需要兩套模具 工件精度及生產(chǎn)效率都能滿足 模具制造方便 成本相對 較低 故采用落料沖孔復合沖壓 再進行彎曲的兩套模具生產(chǎn)最為合適 結(jié) 論 方 案 三 為 最 佳 方 案 2 3 沖 裁 排 樣 方 案 的 確 定 圖2 2排樣圖 因為坯料為矩形 為提高零件的結(jié)構(gòu)精度和模具的使用壽命 采用直排最為合適 彎片沖壓成形工藝及模具設(shè)計 7 1 確定搭邊值 查表2 9取得最小搭邊值工件間a 1 2 8mm 側(cè)面a 2 3 0mm 計算條料寬度 B 92 5 2 3 mm 98 5mm 計算步距 S 20 2 8 mm 22 8mm 2 計算材料利用率 根據(jù)一般的市場供應(yīng)情況 原材料選用1000mm 1000mm 2mm的冷軋薄鋼板 每 塊可剪切成1000mm 100mm 條料10條 材料剪切利用率可達81 02 計算沖壓件毛坯的面積 A 92 5 20 mm 2 1850mm2 一個布距的材料利用率 nA BS 100 1850 98 5 22 8 100 82 38 所以材料總的利用率 總 81 02 82 38 66 74 2 4 計算凸 凹模刃口尺寸 查表2 4得間隙值Zmin 0 246mm Zmax 0 360mm 2 4 1沖孔3 5mm凸 凹模刃口尺寸的計算 查表2 5得凸凹模制造公差 凹 0 020mm 凸 0 020mm 校核 Zmax Zmin 0 360 0 246 mm 0 114mm 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設(shè)計說明書 8 凹 凸 0 040mm 0 114mm 滿足 凹 凸 Zmax Zmin的要求 查表2 6得 IT14 級時磨損系數(shù) x 0 5 由 2 5 得 d 凸 d min x 0 凸 5 0 5 0 08 00 02mm 5 04 00 02mm 由 2 6 得 d 凹 d 凸 Zmin 0 凹 5 04 0 246 00 02mm 5 286 00 02mm 2 4 2外形落料凸 凹模刃口尺寸的計算 因為落料件為矩形 結(jié)構(gòu)簡單 精度要求不高 所以采用凸 凹模分別加工的方 法制作凸 凹模 查表2 5得凸凹模制造公差 凹 0 025mm 凸 0 035mm 校核 Zmax Zmin 0 360 0 246 mm 0 114mm 凹 凸 0 060mm 0 114mm 滿足 凹 凸 Zmax Zmin的要求 查表2 6得磨損系數(shù)x 0 75 由 2 3 得 D 1凹 D max x 0 凹 92 5 0 75 0 12 00 025mm 91 41 00 025mm D2凹 D max x 0 凹 20 0 75 0 12 00 025mm 19 1 00 025mm 由 2 4 得 D 1凸 D凹 Z min 0 凸 91 41 0 246 00 035mm 91 164 00 035mm 彎片沖壓成形工藝及模具設(shè)計 9 D2凸 D凹 Z min 0 凸 19 1 0 246 00 035mm 18 854 00 035mm 2 5 沖壓力的計算 估算沖裁力的公式 F Lt b 式中 F 沖裁力 L 沖裁周邊長度 t 材料厚度 b 抗拉強度 沖孔力 F孔 Lt b 5 2 400 1000 kN 12 57kN 落料力 F 落 Lt b 240 2 400 192kN 卸料力和推件力的公式 F卸 K卸F落 F推 nK推F孔 式中 F 沖裁力 K卸 K推 卸料力 推件力 N 同時卡在凹模內(nèi)的沖裁件 或廢料 數(shù) n h t 式中 h 凹模洞口的直刃壁高度 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設(shè)計說明書 10 T 板料厚度 推件力 取直筒型刃口的凹模刃口形式 由表2 21查得 h 6mm 則n h t 6mm 2 4個 查表 2 7得 K推 0 05 F推 nK推 F孔 F落 4 0 05 18 85 37 2 N 11 21N 卸料力 查表2 7取K卸 0 04 F卸 K卸 F 孔 F落 0 04 18 85 37 2 N 2 242N 總沖壓力為 F總 F 落 F孔 F推 F卸 37 2 18 85 11 21 2 242 kN 69 502kN 為了保證沖壓力足夠 一般沖裁時壓力機噸位應(yīng)比計算的沖壓力大30 左右 即 F總 1 3 F總 1 3 69 502kN 90 3526kN 2 6 工作零部件的設(shè)計 2 6 1沖孔凸模 凸模長度的計算及凸模長度的確定 主要根據(jù)凸模結(jié)構(gòu) 修磨 操作安全 裝配等 因素的需要 采用固定卸料板和導料板時 凸模長度按下式計算 L h1 h2 h3 h h1 凸模固定板厚度 h2 卸料板厚度 h3 導料板厚度 h 附加長度 h1 h2 h3 h h1取20 h 2取10 h 3取4 圖2 3沖孔凸模 則L 20 4 10 20 54 彎片沖壓成形工藝及模具設(shè)計 11 2 6 2凸模強度校核 a 壓應(yīng)力校對 對凸模斷面上的承受能力進行計算時 必需使沖裁力為最小或等于最小斷面所允許的最大壓力 d T c 4d 2 即 t c 凸模內(nèi)的壓應(yīng)力 p 沖裁力 d 凹模直徑 t 板料厚度 被沖材料的抗剪強度 c 凸模材料的許永應(yīng)力 2 6 3凸凹模的選擇 對于復合模而言 凸凹模的內(nèi)外緣均為刃口 這時內(nèi)外緣之間的壁厚決定于沖裁件 的尺寸 凸凹模的壁厚又受到?jīng)_裁結(jié)構(gòu)的影響 對于倒裝式復合模 因孔會積存廢料 其 最小壁厚就應(yīng)該大些 倒裝式復合模的凸凹模最小壁厚均為1 5倍 但不小于0 7 所以 該凸凹模最小壁厚不應(yīng)小于3 圖2 4凸凹模 2 6 4落料凸模的選擇 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設(shè)計說明書 12 L H1 H2 2 6 5落料凹模的選擇 1 凹模的厚度 H Kb b 沖裁件的最大外形尺寸 K 系數(shù) 取K 0 15 H 0 15 92 5 13 875 取H 14 2 凹模厚度 C 1 2 H C 14 28 取C 20 3 凹模上螺孔 銷孔位置尺寸和螺釘尺寸 a 從凹模外緣到螺孔的尺寸 用M12的螺釘 A 1 7 2 0 d 取A 22 4 螺孔間距離 最小間距為80 最大間距為150 5 凹模強度的校核 彎 彎 25 1hF 彎 1 6Mpa 彎 23590 2 7 定位零件的設(shè)計 彎片沖壓成形工藝及模具設(shè)計 13 復合模采用固定擋料銷 它是一種比較簡單的定位零件 用于限定條料的送進距 離 抵住條料的搭邊或工件的輪廓 使送入沖模的材料有正確的位置 起到定位作用 選用臺肩式擋料銷 選D 10 d 6 h 5 L 14 彎曲模 采用定位板 以外緣定位 定位板高度 h t 1 3 定位板一般有兩個銷 釘固定 以防止 定位板的移動 定 位板與毛坯間的通 常所取的極限偏差 為h 8和h 9復合模導料板的選擇 采用分離式導料板導料板厚度H 8 圖2 5臺肩式擋料銷 料零件 1 卸料螺釘?shù)倪x擇 d 10 L 60 d 1 M8 l 8 D 15 H 6 2 打桿的選擇 H h1 h2 C 120 3 卸料板壓料臺肩的高度h h H t 0 1 0 3 t 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設(shè)計說明書 14 8 2 0 5 6 5 圖2 6卸料螺釘 4 導柱導套 d 45 L 260 導套 d 45 01 016 L 150 H 20 L 25 油槽數(shù)兩個 5 支撐零部件 模架的選擇 中間導柱模架 上模座 400 60 下模座 400 75 導柱 45 260 導套 45 150 58 6 模柄的選擇 50 70 選用凸緣模柄 d 50 08 24 D 100 0 H 78 h 18 d1 17 D1 72 d 3 11 d 2 18 h 1 11 7 墊板的選擇 墊板的作用是直接承受凸模的壓力 以降低模座承受的單位壓力 防止模座被局 部壓陷 影響凸模的正常工作 墊板的外形尺寸和模板相同 厚度取10mm 用45鋼 8 裝配調(diào)試 總裝時 首先應(yīng)根據(jù)主要零件的相互依賴關(guān)系 以及裝配方便和易于保證裝配精 度要求來確定裝配基準件 例如復合模一般以凸凹模作為裝配基準件 級進模以凹模 作為裝配基準件 其次 應(yīng)確定裝配順序 根據(jù)各個零件與裝配基準件的依賴關(guān)系和 遠近程度確定裝配順序 裝配結(jié)束后 要進行試沖 通過試沖發(fā)現(xiàn)問題 并及時調(diào)整 和修理直至模具沖出合格零件為止 彎片沖壓成形工藝及模具設(shè)計 15 3彎曲模具的設(shè)計 3 1 彎曲的工藝計算 3 1 1 彎曲件展開長度的計算 當彎曲圓角半徑較小 r 0 5t 時 根據(jù)毛坯與制件等體積法計算 當彎曲圓角 半徑較大 r 0 5t 時 根據(jù)中性層長度不變原理計算 1 因為R 0 8 0 5 2 屬于圓角半徑較小的彎曲件 由于曲變形時不僅彎曲圓角部分變 薄嚴重 而且與圓角部分相鄰的直邊部分也產(chǎn)生了一定的變薄 所以應(yīng)該按變形前后 體積不變條件確定長度 通常采用表3 5所示經(jīng)驗公式計算 L1總 L1 L2 0 6t 18 26 0 6 2 mm 45 2mm 2 又因為R 5 0 5 2 屬于圓角半徑較大的彎曲件 由于變薄不嚴重 可按中性 層展開原則 坯料總長度等于彎曲件直線部分和彎曲圓角部分應(yīng)變中性層長度之和 如下圖所示 L 1 18mm L2 26mm L3 18mm L4 30mm 經(jīng)計算得 L 3直 13mm L4直 25mm 根據(jù)r t 由表3 4查出應(yīng)變中性層位移系數(shù)x 0 46 計算應(yīng)變中性層的曲率半徑 r xt 5 92 因為 L 彎 180 r xt 180 式中 L 彎 彎曲件彎曲圓角部分長度 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設(shè)計說明書 16 彎曲中心角 r 彎曲件的內(nèi)彎曲半徑 t 板料厚度 x 中性層位移系數(shù) 得 L彎 180 90 5 92 180 mm 9 3mm L2總 L3直 L4直 L彎 13 25 9 3 mm 47 3mm 3 由此得出 L 總 L1總 L2總 45 2 47 3 mm 92 5mm 圖3 1 彎曲零件 3 1 2 彎曲模工作部分尺寸計算 1 凸模圓角半徑 R 0 8時 R t 0 8 2 0 4較小 且R 0 8mm 小于最小彎曲半徑 r min 0 4t 0 4 2m m 0 8mm 故凸模圓角半徑為r 凸 R 0 8mm R 2 5 時 R t 2 5 2 1 25 較小 且R 2 彎片沖壓成形工藝及模具設(shè)計 17 5mm 大于最小彎曲半徑 r min 0 4t 0 4 2mm 0 8mm 故凸模圓角半徑為r 凸 R 2 5 mm 2 凹模圓角半徑 凹模圓角半徑r 凹 一般按材料厚度t來選取 因為材料厚度為 2mm 所以r 凹 2 3 t 故 凹 模 圓 角 半 徑 取 r凹 4mm 3 凹模工作部分深度的設(shè)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 此彎曲件直邊高度20mm 板厚2mm 查表3 12 得凹模的底部最小厚度h 0 4mm 因此凹模工作部分深度h 凹 20 4 mm 24mm 4 凸凹模間隙 對于U形件彎曲 必須合理確定凸 凹模之間的間隙 間隙過大 則回彈大 工件 的形狀和尺寸不易保證 間隙過小 會加大彎曲力 使工件厚度減薄 增大摩擦 擦 傷工件并降低模具壽命 U形件凸 凹模的單面間隙值一般可按下式計算 彎曲有色金屬 tmin C t2Z 式中 C 間隙系數(shù) 查表得 C 0 05 則 tmin C t 2 0 05 2 mm 2 1 2Z 5 凸凹模橫向尺寸及公差 工件標注外形尺寸時 以凹模為基準進行計算 間隙取在凸模上 查表2 5得 凹 0 020mm 凸 0 030mm 凹模橫向尺寸 L凹 L 0 75 0 凹 30 0 75 0 6 00 020mm 29 55 00 020mm 凸模橫向尺寸 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設(shè)計說明書 18 L凸 L 凹 Zmin 0 凸 29 55 2 0 凸 mm 27 55 00 030mm 3 1 3 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 卸載后圓角半徑變化小 僅考慮彎曲中心角的回彈變化 彎曲時 彎曲中心角為90 因此 查相關(guān)手冊 取回彈角為2 3 1 4 彎曲力的計算 1 U形件校正彎曲時 在進行校正彎曲前是自由彎曲 彎曲力F U自 為 FU b 自 trK 27 028 0431 10400N 10 4kN V形件校正彎曲時 在進行校正彎曲前是自由彎曲 彎曲力F v自 為 FV b 自 trK 26 025 4031 5546 7N 5 546kN 式中 F 沖壓行程結(jié)束時自由彎曲的彎曲力自 K 安全系數(shù) 一般取K 1 3 b 彎曲件寬度 mm t 彎曲件材料厚度 mm b 彎曲件材料的抗拉強度 MPa r 彎曲件的內(nèi)彎曲半徑 mm 2 頂件力F頂可近似取自由彎曲力的30 80 即 F頂 0 3 0 8 F U自 FV自 0 3 0 8 10 4 5 546 kN 4 7838 12 7568 kN 彎片沖壓成形工藝及模具設(shè)計 19 取F 頂 12kN 3 校正彎曲時 校正彎曲力最大值在壓力機工作到下止點的位置 且校正力遠遠 大于自由彎曲力 或接觸彎曲力 而在彎曲工作過程中 二者又不是同時存在 因 此 查表3 7得p 50MPa 所以校正力 F 校 為 F Ap 校 A 校正部分投影面積 mm 2 p 單位面積校正 F校 Ap 60 20 50N 60000N 60kN 4 對于校正彎曲 由于校正彎曲力比頂件力F 頂 大得多 故頂件力F 頂 以忽略 但這里為了保險起見 在計算壓力機工程壓力時 還是將頂件力F 頂 考慮進去 F壓機 1 2 1 3 F校 F頂 1 2 1 3 60 12 kN 86 4 93 6 kN 初選壓力機型號為JB23 10 3 2 模具總體設(shè)計 該模具采用彎曲單工序模 上模主要由上模座 凸模 副凹模等零件組成 下模 主要由凹模 凹模固定板 頂板 凹模墊板 頂桿 螺釘和下模座等零件組成 彎曲 工件由下面的彈頂裝置頂出 3 3沖壓設(shè)備的選定 初選壓力機的公稱壓力為100kN 即JB23 10型壓力機 JB23 10型壓力機的滑塊行程為45mm 大于工件高度的兩倍 滿足支承板彎曲時的沖壓行程 最大閉合高度 180mm 最大裝模高度 145mm 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設(shè)計說明書 20 連桿調(diào)節(jié)長度 35mm 壓力機工作臺尺寸 前后 左右 240mm 370mm 模柄孔尺寸 30mm 55mm 最大傾斜角度 35 由于彎曲模不是標準模架 因此 需要自行設(shè)計 取上模座高度為35mm 凸模固 定板高度為25mm 凹模高度為24mm 墊板高度為15mm 下模座高度為40mm 中間 的安全距離為25mm 彎曲模閉合高度是指沖床運行到下止點時 模具工作狀態(tài)的高度 故模具閉合高度為 H H上模座 H凸模固定板 H凹模 H墊板 H下模座 H安全距離 35 25 24 15 40 25 mm 164mm 彎片沖壓成形工藝及模具設(shè)計 21 4 模具裝配圖 圖4 1落料沖孔模 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設(shè)計說明書 22 圖4 2彎曲模 彎片沖壓成形工藝及模具設(shè)計 23 5 結(jié)束語 彎板屬于典型的沖裁彎曲件 分析其工藝性 并確定工藝方案 根據(jù)計算確定該 制件的沖裁力及模具刃口尺寸 然后選取相應(yīng)的壓力機 本設(shè)計主要是落料凸 凹模 及沖孔凸 凹模的設(shè)計 需要計算凸凹模的間隙 工作零件的尺寸和公差 此外 還需 要確定模具工藝零件和結(jié)構(gòu)零件以及模具的總體尺寸 然后根據(jù)上面的設(shè)計繪出模具 的總裝圖 由于在零件制造前進行了預(yù)測 分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷 采取 了相應(yīng)的工藝措施 因此 模具在生產(chǎn)零件的時候才可以減少廢品的產(chǎn)生 彎板沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡單 但是其尺寸相對較大不適合選用標準模架 要 保證零件的順利加工和取件 模具必須有足夠的長度 因此需要改變上 下模座的長 度 以達到要求 模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡單 它可以相應(yīng)的簡化模具結(jié)構(gòu) 便 于以后的操作 調(diào)整和維護 彎板沖孔落料模具的設(shè)計 是理論知識與實踐有機的結(jié)合 更加系統(tǒng)地對理論知 識做了更深切貼實的闡述 也使我認識到 要想做為一名合格的模具設(shè)計人員 必須 要有扎實的專業(yè)基礎(chǔ) 并不斷學習新知識新技術(shù) 樹立終身學習的觀念 把理論知識 應(yīng)用到實踐中去 并堅持科學 嚴謹 求實的精神 大膽創(chuàng)新 突破新技術(shù) 為國民 經(jīng)濟的騰飛做出應(yīng)有的貢獻 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設(shè)計說明書 24 致 謝 首先我衷心地感謝本人的導師韓艷艷老師 她仔細審閱了我設(shè)計的全部內(nèi)容并對 我的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容提出了許多寶貴的建設(shè)性建議 使我受益匪淺 在畢業(yè)設(shè)計的過程 中 特別是遇到困難時 給了我極大的鼓勵和幫助 在這里我向她表示真誠的感謝 感謝母校 河南機電高等?？茖W校的辛勤培育之恩 感謝材料工程系給我提供的良好學習及實踐 環(huán)境 使我學到了許多新的知識 掌握了一定的操作技能 最后 我非常慶幸在三年的的學習 生活中認識了很多可親可敬的老師和團結(jié)友 愛的同學 并感激師友的教誨和幫助 我殷切地希望我們模具專業(yè)能在全系師生的齊 心協(xié)力下越辦越好 衷心祝愿我們的學校和我們所有的師生都能青春永駐 活力無限 步步登高 彎片沖壓成形工藝及模具設(shè)計 25 參 考 文 獻 1 原紅玲主編 沖壓工藝與模具設(shè)計 M 北京 機械工業(yè)出版社 2010 2 王孝培主編 沖壓手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2004 3 翟德梅 段維峰主編 模具制造技術(shù) M 北京 化學工業(yè)出版 2005 4 程芳 杜偉主編 金屬材料與熱處理 M 南京大學出版社 2011 5 楊占堯主編 沖壓模具圖冊 M 北京 高等教育出版社 2006 6 寇世瑤主編 機械制圖 M 北京 高等教育出版社 2011 7 王曉江主編 模具設(shè)計與制造專業(yè)英語 M 北京 機械工業(yè)出版社 2012