汽車備輪架加固板的沖壓工藝及落料、沖孔、彎曲復(fù)合模具設(shè)計(jì)【含15張CAD圖紙+說明書全套文件】

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feature and the number of the product with self acting feeding attachment It can stop the running of the machine when the self acting feeding attachment break out something wrong and has six procedures such as punching edge trimming bending rolling over the bore blanking lack falling product Keyword mould holddown shaping concatenation mould CAD CAM 前 言 振興和發(fā)展我國的模具工業(yè) 日益受到人們的重視和關(guān)注 模具是工業(yè)生 產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備 也已經(jīng)取得了共識(shí) 在電子 汽車 電機(jī) 電器 儀器 儀表 家電和通信等產(chǎn)品中 60 80 的零部件都要依靠模具成形 用模具生 產(chǎn)制件所具備的高精度 高復(fù)雜程度 高一致性 高生產(chǎn)率和低消耗 是其他 加工制造方法所不能比擬的 模具又是 效益放大器 用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品 的價(jià)值 往往是模具自身價(jià)值的幾十倍 上百倍 目前全世界模具年產(chǎn)值約為 600 億美元 日 美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè) 從 1997 年開始 我國模具工業(yè)產(chǎn)值也超過了機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低 已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要 標(biāo)志 因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量 效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力 鑒于模具工業(yè)的重要性 在 1989 年 3 月國務(wù)院頒布的 關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn) 的決定 中 把模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位 生產(chǎn)和基本建設(shè)序 列的第二位 1997 年以來 又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入了 當(dāng)前國 家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè) 產(chǎn)品和技術(shù)目錄 和 鼓勵(lì)外商投資產(chǎn)業(yè)目錄 經(jīng)國 務(wù)院批準(zhǔn) 從 1997 年到 2000 年 對(duì) 80 多家國有專業(yè)模具廠實(shí)行增值稅返還 70 的優(yōu)惠政策 以扶植模具工業(yè)的發(fā)展 現(xiàn)在 應(yīng)該引起我們特別注意的是 1999 年 8 月 20 日黨中央和國務(wù)院發(fā) 布的 關(guān)于加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展高科技實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的決定 中 明確提出了高新 技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域 決定 指出 要在電子信息特別是集成電路設(shè)計(jì)與制造 網(wǎng)絡(luò) 及通信 計(jì)算機(jī)及軟件 數(shù)字化電子產(chǎn)品等方面 加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新 形成一大批 擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán) 具有競爭優(yōu)勢的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè) 決定 還指出 要加強(qiáng)傳 統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí) 注重電子信息等技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的嫁接 大幅度提高國產(chǎn) 技術(shù)裝備的水平 1999 年 7 月 國家計(jì)委和科學(xué)技術(shù)部發(fā)布了 當(dāng)前國家優(yōu)先 發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南 目錄 指南 中列入了電子專用工模 具 塑料成形新技術(shù)與新設(shè)備 快速原型制造工藝及成套設(shè)備 激光加工技術(shù) 及成套設(shè)備 汽車關(guān)鍵零部件等 例如 采用快速原型制造技術(shù)和設(shè)備 用分 層實(shí)體堆積等方法 可以將復(fù)雜的 CAD 模型轉(zhuǎn)化為實(shí)物 使模具和產(chǎn)品的設(shè)計(jì) 評(píng)價(jià)與制造周期大大縮短 企業(yè)就能快速搶占市場 取得競爭優(yōu)勢 我國沖壓模具企業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 一 現(xiàn)狀 改革開放以來 隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展 市場對(duì)模具的需求量不斷增長 近年來 模具工業(yè)一直以 15 左右的增長速度快速發(fā)展 模具工業(yè)企業(yè)的所有 制成分也發(fā)生了巨大變化 除了國有專業(yè)模具廠外 集體 合資 獨(dú)資和私營 也得到了快速發(fā)展 浙江寧波和黃巖地區(qū)的 模具之鄉(xiāng) 廣東一些大集團(tuán)公司 和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè) 科龍 美的 康家等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造 中心 中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)已有幾千家 隨著與國際接軌的腳步不斷加快 市場競爭的日益加劇 人們已經(jīng)越來越 認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量 成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性 而模具制造是整個(gè)鏈條 中最基礎(chǔ)的要素之一 模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個(gè)國家制造水平高低的重 要標(biāo)志 并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間 近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力量 將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè) 發(fā)展的重要?jiǎng)恿?一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維 CAD 并陸續(xù)開始使用 UG Pro engineer I DEAS 等國際通用軟件 個(gè)別廠家還引進(jìn)了 Moldflow C Flow DYNAFORM 等 CAE 軟件 并成功用于模的設(shè)計(jì)中 雖然中國模具工業(yè)在過去 10 多年中取得了令人矚目的發(fā)展 但許多方面與 工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距 例如 精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的 比重比較低 CAD CAE CAM 技術(shù)的普及率不高 許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠 廣泛等等 致使相當(dāng)一部分大型 精密 復(fù)雜和長壽命模具依賴進(jìn)口 我國模 具工業(yè)目前技術(shù)水平參差不齊 懸殊較大 從總體上來講 與發(fā)達(dá)工業(yè)國家及 港臺(tái)地區(qū)先進(jìn)水平相比 還有較大的差距 在采用 CAD CAM CAE CAPP 等技術(shù)設(shè) 計(jì)與制造模具方面 無論是應(yīng)用的廣泛性 還是技術(shù)水平上都存在很大的差距 在應(yīng)用 CAD 技術(shù)設(shè)計(jì)模具方面 僅有約 10 的模具在設(shè)計(jì)中采用了 CAD 距拋開 繪圖板還有漫長的一段路要走 在應(yīng)用 CAE 進(jìn)行模具方案設(shè)計(jì)和分析計(jì)算方面 也才剛剛起步 大多還處于試用和動(dòng)畫游戲階段 在應(yīng)用 CAM 技術(shù)制造模具方 面 一是缺乏先進(jìn)適用的制造裝備 二是現(xiàn)有的工藝設(shè)備 包括近 10 多年來引 進(jìn)的先進(jìn)設(shè)備 或因計(jì)算機(jī)制式 IBM 微機(jī)及其兼容機(jī) HP 工作站等 不同 或因字節(jié)差異 運(yùn)算速度差異 抗電磁干擾能力差異等 聯(lián)網(wǎng)率較低 只有 5 左右的模具制造設(shè)備近年來才開展這項(xiàng)工作 在應(yīng)用 CAPP 技術(shù)進(jìn)行工藝規(guī)劃方 面 基本上處于空白狀態(tài) 需要進(jìn)行大量的標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)工作 在模具共性工藝 技術(shù) 如模具快速成型技術(shù) 拋光技術(shù) 電鑄成型技術(shù) 表面處理技術(shù)等方面 的 CAD CAM 技術(shù)應(yīng)用在我國才剛起步 計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的軟件開發(fā) 尚處于較 低水平 需要知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累 我國大部分模具廠 車間的模具加工設(shè)備陳 舊 在役期長 精度差 效率低 至今仍在使用普通的鍛 車 銑 刨 鉆 磨設(shè)備加工模具 熱處理加工仍在使用鹽浴 箱式爐 操作憑工人的經(jīng)驗(yàn) 設(shè) 備簡陋 能耗高 設(shè)備更新速度緩慢 技術(shù)改造 技術(shù)進(jìn)步力度不大 雖然近 年來也引進(jìn)了不少先進(jìn)的模具加工設(shè)備 但過于分散 或不配套 利用率一般 僅有 25 左右 設(shè)備的一些先進(jìn)功能也未能得到充分發(fā)揮 缺乏技術(shù)素質(zhì)較高的模具設(shè)計(jì) 制造工藝技術(shù)人員和技術(shù)工人 尤其缺乏 知識(shí)面寬 知識(shí)結(jié)構(gòu)層次高的復(fù)合型人才 中國模具行業(yè)中的技術(shù)人員 只占 從業(yè)人員的 8 12 左右 且技術(shù)人員和技術(shù)工人的總體技術(shù)水平也較低 1980 年以前從業(yè)的技術(shù)人員和技術(shù)工人知識(shí)老化 知識(shí)結(jié)構(gòu)不能適應(yīng)現(xiàn)在的需要 而 80 年代以后從業(yè)的人員 專業(yè)知識(shí) 經(jīng)驗(yàn)匱乏 動(dòng)手能力差 不安心 不愿 學(xué)技術(shù) 近年來人才外流不僅造成人才數(shù)量與素質(zhì)水平下降 而且人才結(jié)構(gòu)也 出現(xiàn)了新的斷層 青黃不接 使得模具設(shè)計(jì) 制造的技術(shù)水平難以提高 二 未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢 模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品 交貨期短 精度高 質(zhì)量好 價(jià)格低 的要求服務(wù) 達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng) 1 全面推廣 CAD CAM CAE 技術(shù) 模具 CAD CAM CAE 技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向 隨著微機(jī)軟件的發(fā)展 和進(jìn)步 普及 CAD CAM CAE 技術(shù)的條件已基本成熟 各企業(yè)將加大 CAD CAM CAE 培訓(xùn)的技術(shù)服務(wù)的力度 進(jìn)一步擴(kuò)大 CAE 技術(shù)的應(yīng)用范圍 計(jì)算 機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使 CAD CAM CAE 技術(shù)跨地區(qū) 跨企業(yè) 跨院所地在整個(gè)行業(yè) 中推廣成為可能 實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合 使虛擬成為可能 2 高速銑削加工 國外近年來發(fā)展的高速銑削加工 大幅度提高了加工效率 并可獲得極高 的表面光潔度 另外 還可加工高硬度模塊 還具有溫升低 熱變形小的優(yōu)點(diǎn) 高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展 對(duì)汽車 家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的 活力 目前它已向更高的敏捷化 智能化 集成化方向發(fā)展 3 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ?所需的諸多功能 大大縮短了模具的在研制制造周期 有些快速掃描系統(tǒng) 可 快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上 實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集 自動(dòng)生成各種 不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序 不同格式的 CAD 數(shù)據(jù) 用于模具制造業(yè)的 逆向工 程 模具掃描系統(tǒng)已在汽車 摩托車 家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用 相信在 十 五 期間將發(fā)揮更大的作用 4 電火花銑削加工 電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù) 這是一種替代傳統(tǒng)的用 成型電極加工型腔的新技術(shù) 它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維 輪廓加工 像數(shù)控銑一樣 因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極 這顯然是電火 花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展 國外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用 預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展 5 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高 估計(jì)目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率 已達(dá)到 30 左右 國外發(fā)達(dá)國家一般為 80 左右 6 優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù) 選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必 要 模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié) 模具 熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理 模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的 氣相沉積 TiN TiC 等 等離子噴涂等技術(shù) 7 模具研磨拋光將自動(dòng)化 智能化 模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命 制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響 研究自動(dòng)化 智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作 以提高模具表面質(zhì) 量是重要的發(fā)展趨勢 8 模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展 這是我國長遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo) 模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合 配 有隨行定位夾具或定位盤 有完整的機(jī)具 刀具數(shù)控庫 有完整的數(shù)控柔性同 步系統(tǒng) 有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng) 目 錄 第 1 章 沖壓工件的工藝分析 第 2 章 工藝方案的確定 第 3 章 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 第 4 章 模具工藝設(shè)計(jì) 4 1 計(jì)算毛胚尺寸 4 2 確定排樣方案 4 3 計(jì)算材料利用率 4 4 計(jì)算沖壓力 4 4 1 沖裁力 F 沖 4 4 2 彎曲力 F 彎 4 4 3 御料力 F 御 和推料力 F 推 4 5 初選壓力機(jī) 4 6 計(jì)算壓力中心 4 7 計(jì)算沖裁模凸 凹模刃口尺寸 4 7 1 沖孔刃口尺寸 4 7 2 切邊和切斷刃口尺寸 4 8 計(jì)算彎曲模工作部分尺寸 4 8 1 彎曲時(shí)凸模與凹模之間的間隙 4 8 2 彎曲時(shí)凸模與凹模的寬度尺寸 4 8 3 彎曲時(shí)模具圓角半徑與凹模深度 第 5 章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 1 沖裁模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 1 1 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 1 2 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 1 3 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 1 4 定位零件的設(shè)計(jì) 5 1 5 導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì) 5 1 6 卸料與推件裝置的設(shè)計(jì) 第 6 章總結(jié)體會(huì)參考文獻(xiàn) 第 1 章 沖壓工件的工藝分析 工件名稱 汽車備輪架加固板 生產(chǎn)批量 大批量 材 料 08A 材料碳素結(jié)構(gòu)鋼 08A 的力學(xué)性能見下表 材料名稱 牌號(hào) 材料狀態(tài) 抗剪強(qiáng)度 MPa 抗拉強(qiáng)度 MPa 延伸率 屈服強(qiáng)度 MPa 碳素結(jié)構(gòu) 鋼 08A 退火 255 333 275 410 32 196 制件如下圖所示 從上圖看 主要存在以下幾點(diǎn)要注意的問題 1 零件內(nèi) 外形轉(zhuǎn)角部都以圓角過渡 便于模具加工 2 零件最小孔徑 11 滿足最小孔徑條件 3 加固板上頂板中兩個(gè) 11 孔與左邊距僅相距 3 5mm 在設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)時(shí) 應(yīng)加以注意 4 沖裁時(shí)可滿足 21 的公差要求 5 各孔中心距之間無公差要求 孔中心與邊緣距離尺寸也無公差要求 6 彎曲角為 90 無公差要求 通過上述工藝分析可知 該零件為普通厚板彎曲件 尺寸精度不高 主要 是輪廓成形問題 屬大量生產(chǎn) 因此可用沖壓方法生產(chǎn) 第 2 章 工藝方案的確定 根據(jù)制件工藝性分析 其基本工序有落料 沖孔 彎曲三種 組合起來有以 下幾種方案 1 落料 彎曲 沖孔 單工序沖壓 2 落料 沖孔 彎曲 單工序沖壓 3 切邊 彎曲 沖孔 單件復(fù)合沖壓 4 切邊 落料 沖孔 彎曲 單件復(fù)合沖壓 沖孔時(shí) 沖底部兩個(gè)直徑 11 孔 一個(gè)直徑 21 孔和兩個(gè)腰形孔 其余六 個(gè)直徑 11 孔轉(zhuǎn)削加工 方案 1 2 屬于單工序沖壓 由于此制件生產(chǎn)批量較大 生產(chǎn)效率低 不宜采用 方案 3 由于先彎曲 造成沖孔時(shí)非常不方便 增加了模具的制造難度 故不宜采用 方案 4 加工零件時(shí)較為容易 且效率較高 故此方案最為合適 第 3 章 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 模具結(jié)構(gòu)主要包括定位零件 導(dǎo)向零件 御料與推 頂 件裝置和連接與 固定零件 因本制件形狀較大 且材料較厚 故采用固定擋料銷定位 利用擋料銷的 定位面抵住板料的前搭邊 利用導(dǎo)料銷縱向送料 板料沿著導(dǎo)料銷的一側(cè)導(dǎo)向 送進(jìn) 以免送偏 考慮到材料的厚度 采用剛性御料裝置和剛性推件裝置 本制件為大批量生產(chǎn) 同時(shí) 為保證沖裁件精度 采用對(duì)角導(dǎo)柱滑動(dòng)導(dǎo)向 模架 以保證精確定位 提高沖壓件質(zhì)量及模具壽命 第 4 章 工藝設(shè)計(jì) 4 1 計(jì)算毛胚尺寸 板料彎曲時(shí) 中性層長度是不變的 因此根據(jù)變形前后中性層長度不變的 原則來確定彎曲件毛胚展開的長度和尺寸 由于彎曲變形程度 彎曲方法 彎 曲件形狀及標(biāo)注方法等不同 故計(jì)算方法略有不同 主要有概算法 外側(cè)尺寸 加算法和內(nèi)側(cè)尺寸加算法三種 本設(shè)計(jì)中采用概算法 彎曲件分為直邊和彎曲兩部分 以其中性層長度之 和可求得彎曲件展開長度 但彎曲部分的中性層要考慮位移 查文獻(xiàn) 1 可知該零件的毛胚展開尺寸可按下式計(jì)算 12 80Llrt 式中 彎曲件展開長度 mm 彎曲件直邊長 mm 1l2 r 彎曲件彎曲半徑 mm 層位移系數(shù) 查文獻(xiàn) 1 表 5 6 得 0 33 彎曲件的彎曲帶中心角 為 90 t 板料厚度 mm t 4mm 求寬度方向展開尺寸時(shí) 由上面制件零件圖可知 116 r t 116 5 4 107mm1l 140 2 r t 122mm2 2 L1l3 490 5 34 8 214 122 1 57 6 2 2 355 8mm 考慮到彎曲是板料纖維的伸長 經(jīng)過試壓修正 實(shí)際毛胚尺寸取 355mm L 同理 可計(jì)算出其他部位尺寸 最后得出如下圖所示的彎曲毛胚的形狀和 尺寸 加固板毛胚尺寸圖 4 2 確定排樣方案 排樣是指沖裁件在條料 帶料或板料上的布置方法 合理的排樣和選擇適 當(dāng)?shù)拇钸呏?是降低成本和保證制件質(zhì)量及模具壽命的有效措施 從本制件零件圖上分析可知 該零件形狀比較復(fù)雜 孔 槽較多 只能采 用有廢料排料 由此形成的設(shè)計(jì)廢料占了很大的比例 要控制和提高材料的利 用率 唯有從降低工藝廢料百分比入手 采用合理的排樣方法才能降低廢料的 比例 考慮到此為大批量生產(chǎn) 結(jié)合沖壓生產(chǎn)率 沖模耐用度 沖模結(jié)構(gòu)應(yīng)盡 量簡單和操作方便 安全等因素 提出以下幾種方案 方案一 方案二 從節(jié)約材料 減少模具制造難度方面考慮 采用方案一 由文獻(xiàn) 1 表 3 12 可查得該零件沖裁時(shí)的最小搭邊值如下 工件間 a 3mm 側(cè)面 b 3 5mm 考慮到實(shí)際情況 取 a b 5mm 由此可知 條料寬 B 355 2b 365mm 單件制件所需材料長 L 253 a 258mm 查文獻(xiàn) 2 表 4 1 選板料規(guī)格為 1600mm 1500mm 4mm 每塊可剪 365mm 258mm 4mm 規(guī)格條料 24 塊 材料剪裁利用率達(dá) 94 2 4 3 計(jì)算材料利用率 排樣的目的是為了在保證制件質(zhì)量的前提下 合理利用原材料 衡量排樣 經(jīng)濟(jì)性 合理性的指標(biāo)是材料的利用率 由文獻(xiàn) 1 可查得材料利用率計(jì)算公式如下 01 A 式中 得到制件的總面積 mm 一個(gè)步距地條料面積 L B mm 由制件毛胚圖等參考資料可計(jì)算出 4 4 計(jì)算沖壓力 完成本制件所需的沖壓力由沖裁力 彎曲力 推料力和御料力組成 4 4 1 沖裁力 F 沖 沖裁力是選擇壓力機(jī)的主要依據(jù) 也是設(shè)計(jì)模具所必須得數(shù)據(jù) 在沖裁過 程中 沖裁力的大小是不斷變化的 沖裁力是指板料作用在凸模上的最大抗力 此制件的沖裁力由沖孔力 切邊力 切斷力三部分組成 采用普通平刃刀 口沖裁 由文獻(xiàn) 1 可知沖裁力的計(jì)算公式如下 F 沖 KLt 式中 系數(shù) 取 1 3 沖裁件周長 mm 材料抗剪強(qiáng)度 MPa 查文獻(xiàn) 2 表 4 12 取 300MPa 材料厚度 mm 4mm t t 制件周長 由外周長 和內(nèi)孔周長 組成 L12L12 357065740254 28 43 123 1L mm35240786520L 由上述數(shù)據(jù)可求得制件沖裁力如下 F 沖 3120KN1 4 4 2 彎曲力 F 彎 彎曲力是指彎曲工件完成預(yù)定形狀時(shí)需要壓力機(jī)施加的壓力 是設(shè)計(jì)沖壓 工藝和選擇設(shè)備的依據(jù)之一 彎曲力不僅與板料材質(zhì) 板料厚度 彎曲幾何參 數(shù)和凸 凹模間隙有關(guān) 而且與彎曲方式關(guān)系密切 由于影響因數(shù)眾多而難以 精確計(jì)算 故常采用經(jīng)驗(yàn)公式或簡化公式計(jì)算 總的來說 分為自由彎曲力計(jì) 算和校正彎曲力計(jì)算兩類 本設(shè)計(jì)中完成此制件的加工 一共需要兩次彎曲 1 壓彎加固板的頂部和底部 2 壓彎加固板的兩側(cè)部 為保證制件彎曲質(zhì)量 有效控制回彈 采用校正彎曲 由文獻(xiàn) 1 查得校 正彎曲力的計(jì)算公為式如下 F 彎 AP 式中 A 工件被校正部分在垂直于凸模運(yùn)動(dòng)方向上的投影面積 mm P 單位校正力 MPa 查文獻(xiàn) 1 表 5 9 取 P 60MPa 由上式和制件零件圖可求得 F 彎 1 A 605 462 KN4 7 F 彎 2 AP 49106 52 KN3 8 F 彎 3 AP60142 KN 9 F 彎 F 彎 1 F 彎 2 F 彎 3 3646 86 KN 4 4 3 御料力 F 御 和推料力 F 推 由于沖裁時(shí)材料的彈性變形及摩擦 在一般沖裁條件下 沖裁后材料將發(fā) 生彈性恢復(fù) 使落料件或沖孔廢料梗塞在凹模上 而板料則緊箍在凸模上 為 了使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行 需要一定的御料力和推料力將工件或廢料頂出 由文獻(xiàn) 1 可得御料力和推料力計(jì)算公式如下 御料力 F 御 K 御 F 沖 推料力 F 推 K 推 F 沖n 式中 K 御 K 推 系數(shù) 查文獻(xiàn) 1 表 3 13 得 K 推 0 045 K 御 0 035 同時(shí)卡在凸模洞孔的件數(shù) 一般卡 3 5 件 本設(shè)計(jì)中取 3 n 解得 F 御 109 2kN0 3512 F 推 421 2KN40 由上述數(shù)據(jù)可求得總的公稱壓力 F 為 F F 沖 F 彎 F 御 F 推 7297 26 KN 4 5 初選壓力機(jī) 查文獻(xiàn) 3 表 1 83 閉式單點(diǎn)壓力機(jī)技術(shù)規(guī)格 部分 參數(shù) 初選公稱壓 力為 8000KN 的壓力機(jī) 型號(hào)為 JA31 630B 4 6 計(jì)算壓力中心 沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為壓力中心 為了保證壓力機(jī)和沖模正常平穩(wěn)地工 作 必須使沖模的壓力中心通過模柄軸線與壓力機(jī)滑塊中心重合 從而保證模 具的使用壽命和制件的加工質(zhì)量 本設(shè)計(jì)中 制件采用單件沖壓 沖壓件圖形本身左右對(duì)稱 故采用解釋法 求壓力中心較為方便 建立坐標(biāo)系如下圖所示 因?yàn)樽笥覍?duì)稱 所以 0 只需求 GXGY 由文獻(xiàn) 1 可查得壓力中心計(jì)算公式如下 123456GYFYF 133 16 133mm 4 7 計(jì)算沖裁模凸 凹模刃口尺寸 沖裁模凸 凹模刃口尺寸的計(jì)算與加工方法有關(guān) 加工方法基本分為凸模 與凹模分開加工和凸模與凹模配作加工兩類 本制件形狀較為復(fù)雜 材料較厚 所以采用配作加工法加工凸 凹模 4 7 1 沖孔刃口尺寸 加工凸 凹模時(shí) 以沖 孔的凸模為基準(zhǔn)件 圖樣上只需標(biāo)注基準(zhǔn)件的 尺寸及公差 配作件僅標(biāo)注基本尺寸 注明與基準(zhǔn)件配作及應(yīng)保證的間隙值 由文獻(xiàn) 表 可得沖孔時(shí)凸模與凹模配作加工工作部分尺寸和公差計(jì) 算公式如下 0ppd min0dZ 式中 沖孔凸 凹?；境叽?mm pd 基準(zhǔn)件基本尺寸 mm 為 21mm 制件制造公差 mm 查文獻(xiàn) 1 表 3 15 取 0 30mm 最小合理間隙 mm 查文獻(xiàn) 4 表 2 12 取minZ 0 640mm min 因數(shù) 查文獻(xiàn) 1 表 3 15 取 0 5 凸 凹模的制造公差 查文獻(xiàn) 1 表 3 16 取p d 0 020 0 025 由上述數(shù)據(jù)可求得 00 2 221 5315pdm 0 2506479 4 7 2 切邊和切斷刃口尺寸 在切邊和切斷工序中 凸 凹模在四個(gè)方向與板料作用并使之分離 從制 件毛胚圖可知 該工序?yàn)槁淞瞎ば?尺寸 a b 為落料尺寸 為使計(jì)算簡單 直 接取 a 和 b 為凸?；境叽?1 切斷刃口尺寸 0minppAaZ 0 25 3 64 0 241 0ddAa 0255 3 0 248m 2 切邊刃口尺寸 0minppBbZ 0 25 3 64 0 241 0ddBb 0255 3 0 248m 4 8 計(jì)算彎曲模工作部分尺寸 彎曲模工作部分的尺寸主要指凸 凹間隙 圓角半徑 凹模深度及凸 凹 模橫向?qū)挾瘸叽绲?4 8 1 彎曲時(shí)凸模與凹模之間的間隙 彎曲 V 形工件時(shí) 凸 凹模間隙時(shí)靠調(diào)整壓力機(jī)閉合高度來控制的 不需 要在模具結(jié)構(gòu)上確定間隙 U 形工件的彎曲 則必須選擇適當(dāng)?shù)拈g隙 間隙的 大小對(duì)于工件質(zhì)量和彎曲力有很大影響 間隙越小 彎曲力越大 間隙過小 則會(huì)使工件壁變薄 并降低凸模壽命 間隙過大 則回彈較大 還會(huì)降低工件 精度 本制件彎曲工序中 第二 三次彎曲都屬于 U 形彎曲 故需計(jì)算凸模與凹 模之間的間隙 U 形件彎曲的凸 凹模間隙 根據(jù)材料的厚度 彎曲件的高度 和厚度而定 查文獻(xiàn) 1 得凸 凹模單邊間隙可按下式計(jì)算 ctkt 式中 彎曲時(shí)凸模與凹模之間的間隙 mm 材料的公稱厚度 4mm t 間隙關(guān)系 查文獻(xiàn) 1 表 5 10 取 0 07 k k 板料厚度的正偏差 本設(shè)計(jì)中取 0 由上述數(shù)據(jù)可求得 40 74 28cm 4 8 2 彎曲時(shí)凸模與凹模的寬度尺寸 凸模與凹模的寬度尺寸 見下圖 與工件的尺寸有關(guān) 第 1 次彎曲凹模 第 1 次彎曲凸模 第 2 次彎曲凹模 第 2 次彎曲凸模 彎曲模尺寸簡圖 根據(jù)工件尺寸的標(biāo)注樣式不同 凸模與凹模的寬度尺寸可按下表所列公式 進(jìn)行計(jì)算 工件尺寸標(biāo)注方式 凸模尺寸 凹模尺寸 用外形尺寸標(biāo)注 以凸模為基準(zhǔn)件 L 凹 012 d L 凸 按凹模尺寸配制 L 凸 L 凹 02pc 用內(nèi)形尺寸標(biāo)注 L 凹 按凸模尺寸配制 L 凹 L 凸 0dc 以凸模為基準(zhǔn)件 L 凸 012p 注 L 凸 L 凹 彎曲凸模和凹模寬度尺寸 mm L 彎曲件外形或內(nèi)形公稱尺寸 mm 彎曲件尺寸公差 mm 凸模與凹模的單面間隙 mm 4 28mm c c 凸 凹模的制造公差 0 020 0 025 p dp d 從本制件零件圖可知 該制件是以外形尺寸標(biāo)注 且無尺寸公差 故凸模 與凹模寬度計(jì)算公式如下 L 凹 L L 凸 L 凹 02pc 第二次彎曲時(shí) L 凹 0 25178 L 凸 694 第二次彎曲時(shí) L 凹 0 251 L 凸 34 4 8 3 彎曲時(shí)模具圓角半徑與凹模深度 1 凸模圓角半徑 pr 如工件內(nèi)側(cè)的圓角半徑為 r 通常 r 但不能小于材料允許的最小彎曲p 半徑 當(dāng)工件彎曲半徑 r 小于 時(shí) 則應(yīng)取 然后在利用隨后的整minr minprmin 形工序滿足制件的要求 此時(shí) 整形模的圓角半徑 r 對(duì)于工件圓角半徑較 大 而且精度要求較高時(shí) 應(yīng)考慮回彈的影響 將凸模圓角半徑根據(jù)回彈角的 大小作相應(yīng)的調(diào)整 以補(bǔ)償彎曲的回彈量 本設(shè)計(jì)中取 r 5mm pr 2 凸模圓角半徑 d 工件在壓彎過程中 凸模將工件壓入凹模而成形 凸?？诓康膱A角半徑 對(duì)于零件質(zhì)量有明顯的影響 如過小 彎曲板料表面出現(xiàn)劃痕 如凸模兩邊dr 圓角半徑不一致 則毛胚會(huì)產(chǎn)生偏移 凸模圓角半徑 的大小與彎曲高度和材dr 料厚度有關(guān) 查文獻(xiàn) 1 表 5 12 可知 第二次彎曲時(shí) 15mm dr 第三次彎曲時(shí) 20mm 3 凸模深度 凸模深度尺寸要適中 若過小 毛胚兩邊自由部分太多 彎曲件彈復(fù)大又 不平直 彎曲件質(zhì)量下降 若過大 凸模增大 則模具耗材也增多 且壓力機(jī) 需要有較大的工作行程 查文獻(xiàn) 1 表 5 12 可得凸模的深度 L 第二次彎曲時(shí) L 40mm 第二次彎曲時(shí) L 55mm 第 5 章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本制件加工過程中需要沖裁模和彎曲模兩類模具 5 1 沖裁模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 沖裁模是沖壓生產(chǎn)所用的主要工藝裝備 沖裁模結(jié)構(gòu)的合理性和先進(jìn)性 對(duì)沖裁件的質(zhì)量與精度 沖裁加工的生產(chǎn)率與經(jīng)濟(jì)效應(yīng) 模具的使用壽命與操 作安全等都有著密切的關(guān)系 沖模的工作零件 包括凸模 凹模及凸凹模 又稱成形零件 是直接完成 沖裁工序的關(guān)鍵零件 5 1 1 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸模又稱沖頭 是沖模的關(guān)鍵零件之一 凸模本身按其作用又可分為工作 部分 即刃口 和固定部分 查閱查考文獻(xiàn)選擇如下圖所示的凸模結(jié)構(gòu)簡圖 中型圓孔凸模 參閱文獻(xiàn) 1 可得凸模長度計(jì)算公式如下 123Lh 式中 凸模長度 mm 凸模固定板厚度 mm 查文獻(xiàn) 1 表 1 300 取 30mm 1h 1h 卸料板厚度 mm 查文獻(xiàn) 1 表 1 300 取 30mm 2 2 導(dǎo)板厚度 mm 查文獻(xiàn) 1 表 1 300 取 12mm 3 3 附加長度 包括凸模的修磨量 凸模進(jìn)入凹模的深度 凸模固定板h 與卸料板的安全距離等 一般取 15mm 20mm 本設(shè)計(jì)取 20mm h mm301209L 在一般情況下 凸模的強(qiáng)度是足夠的 所以不用進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算 但本制件 板料厚度較大 應(yīng)進(jìn)行壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的校核 檢查其危險(xiǎn)斷面尺寸和自由 長度是否滿足強(qiáng)度要求 1 壓應(yīng)力的校核 查文獻(xiàn) 1 可知圓形凸模按下式進(jìn)行壓應(yīng)力校核 min4td 式中 凸模最小直徑 mm i 料厚 mm 4mm tt 材料的抗剪強(qiáng)度 MPa 255 MPa 333 MPa 凸模材料的許用壓應(yīng)力 MPa 1800MPa 2000 MPa 解得 2 96mmmind 該制件最小的孔為 11 顯然圓凸凸模壓應(yīng)力強(qiáng)度符合條件 2 穩(wěn)定性校核 凸模的抗失穩(wěn)定能力 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 可分為無導(dǎo)向裝置和有導(dǎo)向裝 置凸模兩種情況 本設(shè)計(jì)中為有導(dǎo)向裝置凸模 查文獻(xiàn) 1 可知其計(jì)算公式如下 2max70dLF 式中 允許的凸模最大自由長度 mmax 凸模最小直徑 mm 11mm d 沖裁力 N 53882N FF 解得 140 8mm maxL 顯然 凸模的長度符合穩(wěn)定性要求 5 1 2 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模的結(jié)構(gòu)形式較多 按外形可分為標(biāo)準(zhǔn)圓凹模和板狀凹模 按結(jié)構(gòu)分 為整體式和鑲拼式 按刃口形式也有平刃和斜刃 幾種常見的凹模刃口形式 如下圖所示 圖 a 為錐形刃口凹模 沖裁件或廢料容易通過 凹模磨損后的修摸量較 小 但刃口強(qiáng)度較低 刃口尺寸在修磨后略有增大 適用于形狀簡單 精度要 求不高 材料厚度較薄工件的沖裁 當(dāng) t 2 5mm 時(shí) a 15 當(dāng) t 2 5 6mm 時(shí) a 30 當(dāng)采用電火花加工凹模時(shí) a 4 20 圖 b c 為圓柱刃口筒形或錐形凹模 刃口強(qiáng)度較高 修磨后刃口尺 寸不變 但孔口容易積存工件或廢料 推件力大且磨損大 適用于形狀復(fù)雜或 精度要求較高工件的沖裁 當(dāng) t 0 5mm 時(shí) h 3 5mm 當(dāng) t 0 5 5mm 時(shí) h 5 8mm 當(dāng) t 5 10mm 時(shí) h 10 15mm a 3 5 本設(shè)計(jì)中凹模采用 b 圖所示結(jié)構(gòu)形式 沖裁時(shí)凹模承受沖裁力和側(cè)向力的作用 由于凸模的結(jié)構(gòu)形式不一 受力 狀態(tài)又比較復(fù)雜 目前還不可能用理論計(jì)算法確定凸模尺寸 在生產(chǎn)中大都采 用經(jīng)驗(yàn)公式概略地計(jì)算凹模尺寸 查文獻(xiàn) 1 可得其計(jì)算公式如下 凹模厚度 dHKb 凹模壁厚 1 5 2 cd 式中 b 沖裁件最大外形尺寸 mm 取 b 355mm K 因數(shù) 見下表 因數(shù) K 的數(shù)值 b mm 料厚 0 5 1 2 3 3 50 0 3 0 35 0 42 0 50 0 60 50 100 0 2 0 22 0 28 0 35 0 42 100 200 0 15 0 18 0 20 0 24 0 30 200 0 10 0 12 0 15 0 18 0 22 解得 0 23578dHm 75mm c 凹模板長度 L 為 L 355 步進(jìn)距 2c 505mm 凹模板寬度 B 為 B 258 料寬 2c 408mm 查文獻(xiàn) 2 表 5 7 選 L B 500 500 規(guī)格滑動(dòng)導(dǎo)向?qū)悄＞吣＜?5 1 3 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸凹模式復(fù)合模中的關(guān)鍵零件 凸凹模工作端的內(nèi)外緣均為刃口 一般內(nèi) 緣與凹模刃口結(jié)構(gòu)形式相同 外緣與凸模刃口結(jié)構(gòu)形式相同 內(nèi)外緣之間的壁 厚取決于沖裁件的尺寸 所以當(dāng)沖件孔邊距離較小時(shí)必須考慮凸凹模的強(qiáng)度 凹凸模的最小壁厚與沖模的結(jié)構(gòu)有關(guān) 一般可由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)決定 不積聚廢料的 凸凹模的最小壁厚 對(duì)于黑色金屬和硬材料約為工件料厚的 1 5 倍 單但不小 于 0 7mm 對(duì)于有色材料與軟材料約等于工件料厚 但不小于 0 5mm 本設(shè)計(jì)中 凸凹模尺寸滿足最小壁厚條件 具體形狀和尺寸見模具裝配圖 5 1 4 定位零件的設(shè)計(jì) 模具上定位零件的作用是使毛胚或半成品在模具上能夠正確定位 根據(jù)毛 胚形狀 尺寸及模具的結(jié)構(gòu)形式 可以選用不同的定位方式 常見的定位零件 有 擋料銷 定位板 導(dǎo)正銷 側(cè)刃和導(dǎo)料尺等 本設(shè)計(jì)中采用圓頭固定擋料銷定位 導(dǎo)料板送料 具體形狀和尺寸見裝配 圖 5 1 5 導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì) 在大批量生產(chǎn)中為了便于裝模或在精度要求較高的情況下 模具都采用導(dǎo) 向裝置 以保證精確定位 提高沖件質(zhì)量及模具壽命 本設(shè)計(jì)中 采用滑動(dòng)導(dǎo)柱 導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向 具體尺寸見裝配圖 5 1 6 卸料與推件裝置的設(shè)計(jì) 卸料裝置和推件裝置有剛性 即固定卸料板 和彈性兩種形式 此外廢料 切刀也是卸料的一種形式 固定卸料板方式卸料力大 但無壓料作用 毛坯材料厚度大于 0 8mm 以上 時(shí)采用 彈性卸料板方式卸料力小 但有壓料作用 沖裁質(zhì)量較好 多用于薄板 對(duì)于卸料力要求較大 卸料板與凹模間又要求有較大的空間位置時(shí) 可采用剛 彈性相結(jié)合的卸料裝置 本設(shè)計(jì)中 采用剛性卸料裝置和剛性推件裝置 卸料板的厚度 h 見小表 卸料板的厚度 卸料板寬度 50 50 80 80 125 125 200 200 沖件料 厚 t H0 H0 H0 H0 H0 H0 H0 H0 H0 H0 0 8 6 8 6 10 8 12 10 14 12 16 0 8 1 5 6 10 8 12 10 14 12 16 14 18 1 5 3 8 10 12 14 16 3 4 5 10 12 14 16 18 4 5 12 14 16 18 20 H0固定卸料板厚度 mm 故固定卸料板選擇 500mm 500mm 18mm 規(guī)格 第八章 結(jié)論 通過論文設(shè)計(jì)可以看出 此設(shè)計(jì)對(duì)于改造一個(gè)廠的現(xiàn)有設(shè)備有一定的意 義 在我國 絕大多數(shù)機(jī)械 電器制造廠商都擁有這種設(shè)備 隨著生產(chǎn)力的提 高 舊的生產(chǎn)設(shè)備將會(huì)被新的生產(chǎn)設(shè)備所淘汰 而對(duì)于企業(yè)來說舊設(shè)備的淘汰 將是一種損失 通過改造 提高了生產(chǎn)力 也節(jié)約了生產(chǎn)成本 我們知道沖壓 加工一般是大批量生產(chǎn)沖壓模具在機(jī)械生產(chǎn)中占有及其重要的作用 它是機(jī)械 學(xué)與材料學(xué)的統(tǒng)一 模具加工本身就是一種生產(chǎn)力較高的生產(chǎn)方式 加上自動(dòng) 化設(shè)備的模具加工更進(jìn)一步地提高了它的生產(chǎn)力 總結(jié)與體會(huì) 通過本次設(shè)計(jì) 我加強(qiáng)了沖壓模具方面知識(shí)的學(xué)習(xí) 作為本人的專業(yè)我 知道沖壓模具在當(dāng)今生產(chǎn)的重要意義 而經(jīng)過這一次設(shè)計(jì) 我加強(qiáng)了沖壓學(xué) 沖壓加工工藝以及材料學(xué)的理解 而更重要的是本人力求創(chuàng)新 把大學(xué)所學(xué)知 識(shí)綜合起來 用計(jì)算機(jī)語言 傳感器技術(shù) 微機(jī)原理 微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù) 電子電路 液壓氣動(dòng)結(jié)合起來完成這一設(shè)計(jì) 這使得我的綜合能力素質(zhì)能力得 以大大的提高 也是我大學(xué)所學(xué)知識(shí)的一種具體表現(xiàn) 致 謝 本次設(shè)計(jì)是在云南航天工業(yè)總公司的呂昭莉老師及牛老師的悉心指導(dǎo)下完 成的 他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度 高深的學(xué)術(shù)水平使我受益匪淺 他們對(duì)本人在學(xué) 習(xí) 工作 生活等方面的深切關(guān)心與幫助使我終生難忘 在此謹(jǐn)向呂老師 牛 老師表示衷心的感謝和誠摯的敬意 最后感謝機(jī)械工程系慶華老師及其他領(lǐng)導(dǎo) 老師和同學(xué)在我學(xué)習(xí)期間的關(guān) 心 支持和幫助 參考文獻(xiàn) 1 肖景容 姜奎華主編 沖壓工藝學(xué) P20 公式 2 8 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