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1 硅鋼片正裝模 摘要 中文 本模具設(shè)計(jì)題目為落料合模 此零件需一道工序完成 體現(xiàn)了復(fù)雜零件的設(shè)計(jì)要求 內(nèi) 容及方向 具有一定的設(shè)計(jì)意義 通過(guò)對(duì)該零件模具的設(shè)計(jì)進(jìn)一步加強(qiáng)了設(shè)計(jì)者沖壓模具設(shè) 計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí) 為設(shè)計(jì)更復(fù)雜的沖壓模做好了鋪墊和吸取了更深該的經(jīng)驗(yàn) 本設(shè)計(jì)運(yùn)用沖壓模具設(shè)計(jì)與制造工藝基礎(chǔ)知識(shí) 首先分析了 E 形零件的外形 尺寸 精度 要求 進(jìn)行了工藝分析 考慮到此零件形位要求較高 采用單工序模工藝方案 然后根據(jù)零件 的外形尺寸計(jì)算毛坯總體尺寸 設(shè)計(jì)排樣圖及計(jì)算材料利用率及壓力中心最后計(jì)算出工作 部分尺寸 模具總體尺寸 總體尺寸包括工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 卸料裝置的設(shè)計(jì)以及固定零 件的設(shè)計(jì)與運(yùn)用 本模具的特點(diǎn)是推板在彈頂器 頂桿的作用下 處于最上位置 定位板固定坯料 上模部分 下降 用凸凹模成零件 用頂料裝置把工件頂出 開模時(shí)可使工件抬起 便于取件 關(guān)鍵詞 凸凹模 THE BENGDING DIE DESIGN This mold design topic for the bending die falls the material the punch holes superposable die this components need three working procedures to complete Has manifested the complex components design request the content and the direction Has certain design significance through further strengthened the elementary knowledge to this components mold design which the designer ramming mold designs for designed more complex flushes the die to complete the upholstery and to absorb a deeper this experience This design utilization ramming mold design and the manufacture craft elementary knowledge has first analyzed the end cover components contour the size the precision request has carried on the craft analysis considered this components are the circular components is high to the proper alignment request therefore uses the superposable die craft plan Then the basis components external dimensions computation semifinished materials overall size a design row of specimen map and the computation material use factor and the center of pressure last count is 2 present at work makes the partial sizes the mold overall size the overall size including the work spare part structural design the dumping device design as well as the fixed components design and the utilization This mold characteristic is the small end cover drawing falls the material the punch holes superposable die The formed push pedal goes against in the ball under the roof bar function is in on most the position the nursery lives the semifinished materials the top die part drops the use convex concave mold and the formed push pedal carry on the drawing and press the shape the top die continue to drop impel the formed push pedal to drop this time by falls the material concave mold the convex concave mold carries on falls the material then flushes the bottom hole When formed push pedal and dead plate contact then carries on the reshaping Is loaded with 6 roof bars in the formed push pedal operates when the mold may cause the work piece to lift is advantageous for takes Key words The bending die Superposable die Falls the material convex concave mold 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 任務(wù)書 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造 學(xué) 生 姓 名 陳海峰 學(xué) 號(hào) 0412101 設(shè)計(jì) 論文 題目 硅鋼片正裝模 起 迄 日 期 2007 年 3 月 20 日 6 月 20 日 指 導(dǎo) 教 師 原 紅 玲 發(fā)任務(wù)書日期 2007 年 3 月 20 日 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 任 務(wù) 書 1 本畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 課題來(lái)源及應(yīng)達(dá)到的目的 1 硅鋼片零件的結(jié)構(gòu)工藝分析 2 硅鋼片正裝模設(shè)計(jì) 繪制模具總裝圖及全部的工作零件圖 3 編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2 本畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 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 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書一份 圖紙 各個(gè)零件圖及裝配圖按 1 1 出圖 設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份 所在專業(yè)審查意見 負(fù)責(zé)人 年 月 日 系部意見 系領(lǐng)導(dǎo) 年 月 日 河南機(jī)電高等專科學(xué)校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 硅鋼片正裝模 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造 班 級(jí) 模具 041 學(xué)生姓名 陳海峰 學(xué) 號(hào) 0412101 指導(dǎo)教師 原紅玲 2007 年 月 日 插圖清單 工件圖 6 凸模 18 凹模 19 模柄 34 總裝圖 25 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè) 1 硅鋼片正裝模設(shè)計(jì) 第一章 沖壓件工藝性分析及方案選擇 1 材料 該工件材料為 D42 硅鋼 具有良好的沖壓工藝性 市場(chǎng)上 也容易得 到這種材料 價(jià)格適中 2 工件結(jié)構(gòu) 該零件為 E 字形結(jié)構(gòu) 幾何形狀相對(duì)簡(jiǎn)單對(duì)稱 孔邊距 最小為 32mm 遠(yuǎn)大于凸 凹模允許的最小壁厚 見沖壓教材表 2 9 5 故可以考慮采用單工序落料 模 3 尺寸精度 由零件圖可知 各尺寸公差為 128 mm 96 mm 16 mm 32 mm 32 mm 32 mm 60 mm 查公差表可得 沖壓件尺寸公差 等級(jí)為 IT11 級(jí) 尺寸精度較低 因此一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求 4 結(jié)論 由以上分析可知 圖示零件具有良好的沖壓工藝性 適合沖壓生產(chǎn) 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè) 2 5 沖壓工藝方案的選擇 該零件只有落料一個(gè)基本的沖壓工序 可擬訂出以下三種工藝方案 方案一 采用單工序落料模生產(chǎn) 方案二 沖孔 落料連續(xù)沖壓 采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn) 方案一 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 雖生產(chǎn)率較低 但模具制造簡(jiǎn)單 維修方便 模具成本低 且 能滿足工件需要 方案二只需一副模具 生產(chǎn)率也很高 但零件的沖壓精度稍差 欲保證沖 壓件的形位精度 需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正 故模具制造 安裝較復(fù)合模復(fù)雜 通過(guò)上 述三種方案的分析比較 該件的沖壓生產(chǎn)采用方案一為佳 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè) 3 第二章 沖壓工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算 一 排樣設(shè)計(jì) 1 確定零件的排樣方案 設(shè)計(jì)模具時(shí) 條料的排樣很重要 該零件具有對(duì)稱的特點(diǎn) 采用直排 圖 2 所示 的排 樣方案可以提高材料的利用率 減少?gòu)U料 圖 2 條料的排樣 2 條料寬度和材料利用率的計(jì)算 查 沖壓教材 表 2 5 2 查得工件間和側(cè)面最小搭邊值分別為 a1 1 5 a 1 8 可取 a1 2 0mm 和 a 2 4mm 由零件圖和排樣圖可以計(jì)算出條料的寬度 B 132 8mm 一個(gè)步距的長(zhǎng)度 為 s 96 2 0 98 0mm 可以計(jì)算出一個(gè)步距的材料利用率為 A BS 100 128 96 2 60 32 132 8 98 100 64 查板料標(biāo)準(zhǔn)得適宜選用如下板料 寬度為 800mm 長(zhǎng)度為 1500mm 每張鋼板可裁為 6 條條料 每條可沖出 15 個(gè)零件 故每張板料的利用率為 63 4 可得下表 項(xiàng) 目 公 式 結(jié) 果 備 注 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè) 4 沖裁件的 面 積 A A 128 96 2 60 32 8448mm 2 條料寬度 B B 128 2 4 2 132 8mm 送料步距 S S 96 2 0 98 0mm 一個(gè)步距材 料利用率 A BS 100 82 4 材料利用率 總 總 128 96 2 60 32 6 15 400 1500 100 63 4 63 4 查 沖壓教 材 表 2 5 2 得最小搭邊 值 a1 2 0mm a 2 4mm 不 采用側(cè)壓裝 置 3 導(dǎo)料板間距離的計(jì)算 在排樣方案和條料寬度確定之后 就可以確定導(dǎo)料板間距離 由于制件的厚度僅為 1mm 因此不適于采用側(cè)壓裝置 導(dǎo)料板間距離按下式計(jì)算 A B C 式中 A 導(dǎo)料板見距離 B 條料寬度 C 導(dǎo)料板與條料之間的間隙 二 沖壓力與壓力中心的計(jì)算 初選壓力機(jī) 1 沖裁力 F 的計(jì)算 沖裁力沖裁過(guò)程中凸模對(duì)板料施加的壓力 它是隨凸模進(jìn)入材料的深度而變化的 是選擇壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的依據(jù) 對(duì)于該制件可采用普通平刃口模具沖裁成形 其沖裁力 F 按下式計(jì)算 P KLt 3 式中 P 沖裁力 kN L 沖裁件剪切周邊長(zhǎng)度 mm t 沖裁件材料厚度 mm 被沖材料的抗剪強(qiáng)度 MPa K 系數(shù) 考慮到模具刃部被磨損 凸凹模間隙不均勻和波動(dòng) 材料力學(xué)性能及材料厚度偏差 等因素的影響 一般取修正系數(shù) K 1 3 沖裁周邊長(zhǎng)度 L L1 L2 L3 L12 96 2 16 2 32 3 128 60 4 688mm 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè) 5 材料厚度 1mm 查 沖壓手冊(cè) 可得 D42 硅鋼的抗剪強(qiáng)度為 1 3 190N 則 F 1 3 688 1 190 169936N 2 卸料力與頂件力的計(jì)算 在沖裁結(jié)束時(shí) 由于材料的 彈性回復(fù)及摩擦的存在 將使沖下部分的材料梗塞在凹模 內(nèi) 而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上 為使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行 必須將其卸下 由工件結(jié) 構(gòu)和前面所定的沖壓方案可知 本工件的沖裁力主要包括卸料力和頂件力兩部分 其影響因 素主要有材料的力學(xué)性能 材料的厚度 模具間隙 制件的形狀和尺寸 潤(rùn)滑情況等 根據(jù) 經(jīng)驗(yàn)公式有 卸料力 Fx kxF 頂件力 FD KDF 式中 F 沖裁力 kx KD 卸料力 頂件力系數(shù) 查 沖壓手冊(cè) 取卸料力 頂件力系數(shù) kx KD 分別為 kx 0 05 KD 0 06 則 Fx kxF 0 05 169936 8496 8N FD KDF 0 06 169936 10196 16 N 3 壓力機(jī)公稱壓力的計(jì)算 壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于各種沖壓工藝力里的總和 FZ 針對(duì)該副模具結(jié)構(gòu)所 采取的卸料方式 則 FZ F Fx FD 169936 8496 8 10196 16 188628 96N 188 63N 4 模具壓力中心的確定 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn) 為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作 應(yīng)使 模具的壓力中心與壓力機(jī)的中心滑塊中心線重合 否則 沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷 導(dǎo) 致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損 還會(huì)使合理的間隙得不著保證 從而影響制件 的質(zhì)量和降低模具的壽命 甚至損壞模具 由制件圖可知 該制件輪廓是由十二段直線組成 其壓力中心位于各直線段中心的合成坐標(biāo)點(diǎn) 處 計(jì)算過(guò)程如下 如上圖所示建立工件坐標(biāo)系 XOY 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè) 6 將組成圖形的輪廓分為如圖示所示的 12 段 得出各線段的長(zhǎng)度 L1 96mm L2 16mm L3 60mm L12 128mm 確定各線段所對(duì)應(yīng)的重心位置 X1 Y1 X2 Y2 X3 Y3 X12 Y12 即分別為 64 48 56 96 48 66 0 0 根據(jù)力學(xué)原理計(jì)算出壓力中心坐標(biāo) X0 Y0 則 X0 L1X1 L2X2 L3X3 L12X12 L1 L2 L3 L12 0 688 0 Y0 L1Y1 L2Y2 L3Y3 L12Y12 L1 L2 L3 L12 2L1Y1 2L2X2 4L3Y3 2L4Y4 L6Y6 688 33504 688 48 7 即壓力中心坐標(biāo)為 0 48 7 5 初選壓力機(jī) 根據(jù)上面計(jì)算的各數(shù)據(jù) 查 沖壓手冊(cè) 初選壓力機(jī)型號(hào)為 J23 25 的開式雙柱可傾壓 力機(jī) 其具體參數(shù)如下 滑塊行程 65 mm 滑塊行程次數(shù) 次 min 55 次 min 最大封閉高度 270 mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 55mm 滑塊中心線至床身距離 200mm 工作臺(tái)尺寸 左右 560mm 前后 370mm 工作臺(tái)孔尺寸 左右 290mm 前后 200mm 直徑 260mm 模柄孔尺寸 直徑 深度 40 60 mm mm 立柱距離 不小于 270 mm 工作臺(tái)板厚度 70 mm 墊板尺寸 厚度 50 mm 傾斜角 不小于 30 0 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè) 7 第三章 模具總體設(shè)計(jì) 1 模具結(jié)構(gòu) 根據(jù)上述分析 該零件的沖壓就只有一個(gè)落料工序 對(duì)于落料模主要有三種 模具結(jié)構(gòu) 無(wú)導(dǎo)向簡(jiǎn)單落料模 導(dǎo)板式簡(jiǎn)單落料模 導(dǎo)柱式簡(jiǎn)單落料模 其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如 下 無(wú)導(dǎo)向簡(jiǎn)單落料模 這種模具的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 質(zhì)量較小 尺寸較小 制造容易 成本低廉 但是凸凹模間隙配合由壓力機(jī)滑塊的導(dǎo)向精度決定 不易對(duì)準(zhǔn) 安裝調(diào)整麻煩 模具壽命低 工件精度差 操作也不安全 所以無(wú)導(dǎo)向簡(jiǎn)單落料模僅適用于精度要求不高 外形簡(jiǎn)單和批量不大的沖壓件生產(chǎn) 導(dǎo)板式簡(jiǎn)單落料模 導(dǎo)板模的導(dǎo)向精度比無(wú)導(dǎo)向模高 壽命長(zhǎng) 使用安裝容易 操 作安全 但制造比較復(fù)雜 尤其是對(duì)形狀比較復(fù)雜的零件 按凸模配作形狀復(fù)雜的導(dǎo)板孔形 困難較大 由于受到熱處理變形的影響 導(dǎo)板常常是不經(jīng)淬火處理的 從而影響其使用壽命 和導(dǎo)向精度 故導(dǎo)板模一般適用于生產(chǎn)形狀簡(jiǎn)單 尺寸不大和中小批量生產(chǎn)的工件 導(dǎo)柱式簡(jiǎn)單落料模 上 下模利用導(dǎo)柱導(dǎo)套的滑動(dòng)配合導(dǎo)向雖然利用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向會(huì) 加大模具輪廓尺寸 使模具笨重 增加模具成本 但導(dǎo)柱導(dǎo)套是圓柱形結(jié)構(gòu) 制造不復(fù)雜 容易達(dá)到較高的精度要求 且可進(jìn)行熱處理 使導(dǎo)向面具有較高的硬度 還可制成標(biāo)準(zhǔn)件 所以導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向比導(dǎo)板可靠 導(dǎo)向精度高 使用壽命長(zhǎng) 更換安裝方便 故在大批量生產(chǎn) 中使用導(dǎo)板式簡(jiǎn)單落料模 綜上分析 由于工件輪廓尺寸較大 精度要求相對(duì)較高 工件為大批量生產(chǎn) 故采用導(dǎo) 柱式簡(jiǎn)單落料模 2 送料方式 采用手動(dòng)送料方式 3 定位裝置 在進(jìn)行沖壓生產(chǎn)時(shí) 條料沿著導(dǎo)料板送進(jìn) 再經(jīng)定位銷進(jìn)行精確定位 進(jìn)而 保證沖制出合格的工件 4 導(dǎo)向方式 為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性 選用導(dǎo)柱 導(dǎo)套導(dǎo)向 由于對(duì)該工件尺寸精度 要求不是太高 因此可以采用對(duì)中導(dǎo)柱模架 5 卸料方式 對(duì)于條料通過(guò)彈性卸料裝置進(jìn) 行卸下 對(duì)于制件由安裝在模座下的彈性卸 料裝置頂出 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè) 8 第四章 模具主要零部件的設(shè)計(jì) 1 工作零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè) 9 1 凸 凹模各刃口尺寸的計(jì)算 由于制件較薄 結(jié)構(gòu)相對(duì)較為復(fù)雜 所以采用凸模與凹模配作的方法制作凸 凹模 這種加工方法的特點(diǎn)是模具間隙由配制保證 工藝比較簡(jiǎn)單 不必校核 Zmax Zmin 條件 并且還可放大基準(zhǔn)件的制造公差 使制造容易 采用配作法計(jì)算凸?；虬寄?刃口尺寸 首先根據(jù)凸?；虬寄Ｄp后輪廓變化情況 正確判斷出模具刃口各尺寸在磨 損過(guò)程中是增大 減小 還是不變這三種情況 然后分別按不同的公式進(jìn)行計(jì)算 由于該制件為落料件 選凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件 只需計(jì)算落料凹模刃口尺寸及制造公 差 凸模刃口尺寸由凹模實(shí)際尺寸按間隙要求配作 查 沖壓手冊(cè) 得沖模初始雙面間 隙值 Zmax 0 070 Zmin 0 050 由 公差配合與技術(shù)測(cè)量 表 2 4 查得各尺寸公差等級(jí) 如下 對(duì)于尺寸 32 mm 為 IT10 級(jí) 其余尺寸均為 IT11 級(jí) 根據(jù)沖模在使用過(guò)程 中的磨損規(guī)律 設(shè)計(jì)落料模時(shí)凹模基本尺寸應(yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸 這樣 在凸 凹模在磨損到一定程度時(shí)仍能沖出合格的工件 對(duì)于模具的磨損預(yù)留量與工件制 造精度有關(guān) 用 X 表示 為工件的公差值 X 為磨損系數(shù) 根據(jù)工件制造精度 對(duì) 于尺寸 32 mm 選取 X 1 其余尺寸均選 X 0 75 落料凹模的基本尺寸計(jì)算如下 第一類尺寸 磨損后增大的尺寸 如上圖中 A1 A2 A3 A4 則 A1 凹 A1max X 128 0 75 0 26 127 84 A2 凹 A2max X 96 0 75 0 23 95 83 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè)10 A3 凹 A3max X 16 0 75 0 12 15 91 A4 凹 A4max X 32 0 75 0 17 31 87 第二類尺寸 磨損后尺寸減小的尺寸 如上圖所示 B 則 B 凹 Bmin X 32 1 0 11 32 11 第三類尺寸 磨損后不變的尺寸 如圖所示尺寸 C 則 C 凹 Cmin 0 5 0 125 60 0 5 0 2 0 125 0 2 60 1 0 025 落料凸模的基本尺寸與凹模相同 不必標(biāo)注公差 但要在技術(shù)條件中注明 凸模實(shí)際 刃口尺寸按落料凹模配制 保證最小雙面合理間隙值 Zmin 0 050 落料凹模 凸模尺寸見 下圖 a 落料凹模尺寸 b 落料凸模尺寸 2 卸料橡膠的設(shè)計(jì) 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè)11 卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算見下 要求選用的 4 塊橡膠板的厚度務(wù)必一致 不然會(huì)造成受力 不均勻 運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜 影響模具的正常工作 其結(jié)構(gòu)如下圖所示 模具工作行程 工h 1 1 2 4mm 工h21t 為凸模凹進(jìn)卸料板的高度 1mm t 為料厚 為凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度 2mm 2h 橡膠工作行程 工H 4 6 10mm 工 工 修 為凸模的修磨量 取 6mm 修h 橡膠自由高度 H 自由 H 自由 4 4 10 40mm 工 橡膠的預(yù)壓縮量 H 預(yù) H 預(yù) 15 H 自由 15 40 6mm H 預(yù)一般取 10 15 H 自由 每個(gè)橡膠承受的載荷 F1 F1 4 8496 8N 4 2124 2N x 選用 4 個(gè)圓筒形橡膠 橡膠的外徑 D D d2 1 27 F p 0 5 102 1 27 2124 2 0 5 0 5 59 6mm 取 60mm 其中 d 為圓筒形橡膠的內(nèi)徑 取 d 10mm p 0 5Mpa 校核橡膠自由高度 H 自由 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè)12 0 5 H 自由 D 40 60 0 67 1 5 滿足要求 橡膠的安裝高度 H 安 H 安 H 自由 H 預(yù) 40mm 6mm 34mm 3 主要工作零部件的設(shè)計(jì) 1 落料凸模的設(shè)計(jì)與計(jì)算 材料的選用 制件為大批量生產(chǎn) 要求模具壽命較高 因此選擇凸模材料為 Cr12Mo4V GB1299 熱處理硬度達(dá) 58 62HRC 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與長(zhǎng)度計(jì)算 結(jié)合工件外形并考慮加工 將落料凸模設(shè)計(jì)成階梯式凸模 采用放電加工 與凸模固定板的配合按 H6 m5 凸模長(zhǎng)度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的 其凸模長(zhǎng)度用下列公式計(jì)算 L h1 h2 h3 t 式中 L 凸模總長(zhǎng)度 mm h1 凸模固定板高度 取 20mm h2 橡膠安裝高度 根據(jù)橡膠的設(shè)計(jì)與計(jì)算可得 h 2 34mm h3 卸料板厚度 取 20mm t 附加高度 取 2mm 則 L h1 h2 h3 t 20 34 20 2 76mm 具體結(jié)構(gòu)見下圖 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè)13 2 落料凹模的設(shè)計(jì)與計(jì)算 材料的選用 制件為大批量生產(chǎn) 要求模具壽命較高 因此選擇凸模材料為 Cr12Mo4V GB1299 熱處理硬度達(dá) 60 64HRC 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與尺寸計(jì)算 選取整體式凹模 由于下模座孔口較大因而使工作時(shí)承受彎曲力矩 若凹模高度 H 及模壁厚度 C 不足時(shí) 會(huì)使凹模產(chǎn)生較大變形 甚至破壞 但由于凹模受力復(fù)雜 凹模高度可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 即 凹模高度 H KB 凹模壁厚 C 1 5 2 H 式中 B 凹模刃口的最大寬度 mm 但 b 不小于 15mm C 凹模壁厚 mm 指刃口至凹模外形邊緣的距離 K 系數(shù) 取 0 17 凹模高度 H KB 0 17 128 21 76mm 圓整取標(biāo)準(zhǔn)值 22mm 凹模壁厚 C 1 62H 1 62 22 35 64mm 圓整取標(biāo)準(zhǔn)值 36mm 凹模長(zhǎng)度 L B 2C 128 2 36 200mm 凹模寬度 S 96 2 36 168mm 具體結(jié)構(gòu)見下圖 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè)14 凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般取 1 7 2 0 d 凹模上的螺孔設(shè)計(jì)與選用 d 為螺孔的距離 由于凹模厚度為 22mm 所以根據(jù)文獻(xiàn) 6 表 7 12 查得螺孔選用 4 M8 的螺釘固定在下模座 故選用如圖 8 螺孔到凹模外緣的最小距離 a2 1 5d 1 5 8 12mm a3 1 13d 7 91mm 凹模上螺孔間距由表 2 47 查得最小間距為 40mm 最大間距為 90mm 螺孔到銷孔的距離一般取 b 2d 所以 b 應(yīng)大于 根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板 200 168 22 JB T7643 1 其結(jié)構(gòu)如下圖所示 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè)15 落料凹模零件示意圖 3 定位零件的設(shè)計(jì) 擋料銷的設(shè)計(jì) 擋料銷在模具中主要起定位作用 用它擋住搭邊或沖件輪廓 以限定條料送進(jìn)距離 它 可分為固定擋料銷 活動(dòng)擋料銷 始用擋料銷 由于固定擋料銷具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 制造容易 等特點(diǎn) 故在該副模具結(jié)構(gòu)中采用固定擋料銷進(jìn)行定距 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì) 導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸 外側(cè)與凹模齊平 導(dǎo)料板與條料之間的間隙取 1 2mm 這樣就可確定了導(dǎo)料板的寬度 導(dǎo)料板的厚度按 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 表 2 9 7 選擇 導(dǎo) 料板采用 Q235 鋼制作 熱處理硬度為 43 48HRC 用螺釘和銷釘固定在凹模上 導(dǎo)料板的結(jié)構(gòu)尺寸可如下圖所示 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè)16 導(dǎo)料板結(jié)構(gòu)尺寸圖 4 卸料裝置的設(shè)計(jì) 卸料板的設(shè)計(jì) 卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同 厚度為 20mm 卸料板采用 45 鋼制造 淬火硬度為 43 48HRC 卸料板的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè)17 卸料板結(jié)構(gòu)尺寸圖 卸料螺釘?shù)倪x用 卸料板上設(shè)置 4 個(gè)卸料螺釘 公稱直徑為 10mm 螺紋部分為 M10 10mm 卸料螺釘尾部 應(yīng)留有足夠的行程空間 卸料螺釘擰緊后 應(yīng)使卸料板超出凸模端面 1mm 有誤差時(shí)通過(guò)在 螺釘與卸料板之間安裝墊片來(lái)調(diào)整 故卸料螺釘查 五金簡(jiǎn)明手冊(cè) 選 M10 84mm 4 頂件裝置的設(shè)計(jì) 1 頂件裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 頂件裝置一般是彈性的 其基本組成有頂桿 頂件塊 裝在下模底下的彈頂器 其選擇橡膠作為彈性元件 這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是頂件力容易調(diào)節(jié) 工作可靠 沖件平直度 較高 由于頂件塊在沖裁過(guò)程中是在凹模中運(yùn)動(dòng)的零件 因此對(duì)它有如下的要求 模具 處于閉合狀態(tài)時(shí) 其背后有一定空間 以備修模和調(diào)整的需要 模具處于開啟狀態(tài)時(shí) 必須順利復(fù)位 工作面高于凹模平面 以便繼續(xù)沖裁 它與凹模和凸模的配合應(yīng)保證順 利滑動(dòng) 不發(fā)生干涉 為此 頂件塊與凹模的配合為間隙配合 其外形尺寸按公差與配 合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) h8 制造 頂件塊與凸模的配 合呈較松的間隙配合 其具體結(jié)構(gòu)如下圖所 示 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè)18 2 橡膠的設(shè)計(jì)與計(jì)算 卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算見下 要求選用的 4 塊橡膠板的厚度務(wù)必一致 不然會(huì)造成受 力不均勻 運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜 影響模具的正常工作 其結(jié)構(gòu)如下圖所示 模具工作行程 工h h1 h2 t 1 1 1 3mm 工 為沖裁前頂件塊高于凹模表面 1mm 1 t 為材料厚度 為凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度 1mm 2h 橡膠工作行程 工H 3 5 10mm 工 工 修 為凸模的修磨量 取 5mm 修h 橡膠自由高度 H 自由 H 自由 4 4 8 32mm 工 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè)19 橡膠的預(yù)壓縮量 H 預(yù) H 預(yù) 15 H 自由 15 32 5mm H 預(yù)一般取 10 15 H 自由 橡膠承受的載荷 F1 F1 10196 16N 選用 1 個(gè)圓筒形橡膠 橡膠的外徑 D D d2 1 27 F p 0 5 102 1 27 10196 16 0 8 0 5 127 8mm 取 128mm 其中 d 為圓筒形橡膠的內(nèi)徑 取 d 12mm p 0 8Mpa 橡膠的安裝高度 H 安 H 安 H 自由 H 預(yù) mm mm mm 5 模架及其他零部件的設(shè)計(jì) 1 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 該模具采用中間導(dǎo)柱模架 這種模架的導(dǎo)柱在模具中間位置 沖壓時(shí)可防止由于偏心力 矩而引起的模具歪斜 以凹模周界尺寸凹模周界 L mm B mm 為依據(jù) 選擇模 架規(guī)格 根據(jù)凹模周界的具體尺寸 查 沖壓手冊(cè) 2 P273 得采用中間導(dǎo)柱模架最適合具 體規(guī)準(zhǔn)的是 材料為 ZG45 ZG310 570 0I 級(jí)精度的中間導(dǎo)柱模架 導(dǎo)柱標(biāo)記 160 GB T2861 1 90 160 GB T2861 1 90 導(dǎo)套標(biāo)記 100 46 GB T2861 6 90 100 46 GB T2861 6 90 上模座標(biāo)記 GB T2855 1 90 下模座標(biāo)記 GB T2855 2 90 2 模柄的設(shè)計(jì) 模柄與上模座的聯(lián)接采用壓入式的結(jié)構(gòu)模柄標(biāo)記 A GB2862 2 81 Q235 其結(jié)構(gòu)如下圖所示 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè)20 壓入式的模柄 3 卸料裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 在前面已經(jīng)確定了采用彈壓卸料板 設(shè)計(jì)卸料板為一整體板 本模具的卸料板不僅有卸 料作用 還具有外形凸模的導(dǎo)向作用 并能對(duì)小凸模起保護(hù)作用 卸料板的邊界尺寸經(jīng)查手 冊(cè) 2 表 15 28 得 卸料板長(zhǎng)度 L 200mm 寬度 B 168mm 厚度 h0 20mm 此模具中 卸料板對(duì)沖孔落料凸模 起導(dǎo)向作用 卸料板和凸模按 H7 h6 配合制造 4 聯(lián)接件的選用與標(biāo)準(zhǔn)化 本模具采用螺釘固定 銷釘定位 具體講圓柱銷釘標(biāo)記 5 鋼 8 65 GB 119 86 內(nèi)六角螺釘標(biāo)記 5 鋼 M12 90 GB70 85 5 鋼 M8 70 GB70 85 5 鋼 M6 30 GB70 85 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè)21 第五章 單工序落料?？傃b圖 根據(jù)模具設(shè)計(jì)的基本形式 可以確定模具的基本結(jié)構(gòu)圖如下 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè)22 第六章 沖壓設(shè)備的選定 1 模具閉合高度的確定 根據(jù)上圖所示的模具結(jié)構(gòu)圖和各零部件的設(shè)計(jì)參數(shù) 可以確定其閉合高度如下 已知 上模座厚度 H 上 45mm 下模座厚度 H 下 50mm 上模墊板厚度 H 上墊 8mm 凸模固定板厚度 H 凹 20mm 橡膠厚度 H 橡膠 34mm 卸料板厚度 H 卸 20mm 凹模板厚度 H 凹 20mm 則該模具的閉合高度 H 閉 H 上 H 下 H 上墊 H 凹 H 橡膠 H 卸 H 凹 45 50 8 20 20 22 165mm 可見 該模具閉合高度小于所選壓力機(jī) J23 25 最大裝模高度 270mm 可以使用 2 壓力機(jī)參數(shù)表 滑塊行程 65 mm 滑塊行程次數(shù) 次 min 55 次 min 最大封閉高度 270 mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 55mm 滑塊中心線至床身距離 200mm 工作臺(tái)尺寸 左右 560mm 前后 370mm 工作臺(tái)孔尺寸 左右 290mm 前后 200mm 直徑 260mm 模柄孔尺寸 直徑 深度 40 60 mm mm 立柱距離 不小于 270 mm 工作臺(tái)板厚度 70 mm 墊板尺寸 厚度 50 mm 傾斜角 不小于 30 0 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè)23 第七章 模具零件的加工工藝 1 落料凹模的加工工藝過(guò)程 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 1 備料 將毛坯鍛壓成 2 熱處理 退火 3 刨 刨六個(gè)面 互為直角 留單邊余量 0 5 4 熱處理 調(diào)質(zhì) 5 磨平面 磨六面 互為直角 6 鉗工劃線 劃出落料孔位置線及銷孔 螺紋孔線 7 加工螺紋孔 銷孔 穿絲孔 按位置加工螺紋孔 銷孔 穿絲孔 8 熱處理 淬火回火達(dá)到 58 62HRC 9 磨平面 精磨上下平面 10 線切割 按落料輪廓切割 達(dá)到尺寸要求 11 鉗工精修 全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求 12 檢驗(yàn) 2 凸模的加工工藝過(guò)程 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 1 備料 將毛坯鍛壓成 2 熱處理 退火 去應(yīng)力 3 銑 立銑機(jī)車銑外輪廓 留單邊余量 0 5 4 熱處理 調(diào)質(zhì) 5 磨平面 磨各個(gè)平面 保證上下面的平行度 6 鉗工劃線 劃出 字形落料輪廓線 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè)24 7 熱處理 淬火回火達(dá)到 58 62HRC 8 磨平面 精磨上下平面 9 線割加工 按落料輪廓線割 達(dá)到尺寸要求 10 鉗工精修 凸模刃口修磨量 mm 使孔尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)要求 11 檢驗(yàn) 1 落料凹模的加工工藝過(guò)程 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 1 備料 將毛坯鍛壓成 2 熱處理 退火 3 刨 刨六個(gè)面 互為直角 留單邊余量 0 5 4 熱處理 調(diào)質(zhì) 5 磨平面 磨六面 互為直角 6 鉗工劃線 劃出落料孔位置線及銷孔 螺紋孔線 7 加工螺紋孔 銷孔 穿絲孔 按位置加工螺紋孔 銷孔 穿絲孔 8 熱處理 淬火回火達(dá)到 58 62HRC 9 磨平面 精磨上下平面 10 線切割 按落料輪廓切割 達(dá)到尺寸要求 11 鉗工精修 全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求 12 檢驗(yàn) 3 凸模固定板的加工工藝過(guò)程 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 1 備料 將毛坯鍛壓成 2 熱處理 退火 3 刨 刨六個(gè)面 互為直角 留單邊余量 0 5 4 熱處理 調(diào)質(zhì) 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè)25 5 磨平面 磨六面 互為直角 6 鉗工劃線 劃出凸模固定孔位置線及銷孔 螺紋孔線 7 加工螺紋孔 銷孔 穿絲孔 按位置加工螺紋孔 銷孔 穿絲孔 8 熱處理 淬火回火達(dá)到 58 62HRC 9 磨平面 精磨上下平面 10 CNC 加工 按固定孔輪廓切割 達(dá)到尺寸要求 11 鉗工精修 全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求 12 檢驗(yàn) 4 其他零件加工 卸料板及落料凸模的加工與落料凹模加工方法基本相同 故可按上述加工方法加工 其 原理一樣 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè)26 致 謝 首先感謝本人的指導(dǎo)老師原紅玲老師 她仔細(xì)審閱了本文的全部?jī)?nèi)容并對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì) 內(nèi)容提出了許多建議與意見 原紅玲老師淵博的知識(shí) 誠(chéng)懇的為人 使我受益匪淺 在我的 畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中 特別是遇到困難時(shí) 她給了我許多鼓勵(lì)和幫助 在這里我向她表示真誠(chéng)的 感謝 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我在溫習(xí)學(xué)過(guò)的知識(shí)的同時(shí)又學(xué)習(xí)了許多新知識(shí) 對(duì)一些原來(lái)一知 半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識(shí) 特別是原來(lái)所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課 如機(jī)械制圖 模具 材料 公差配合與技術(shù)測(cè)量 冷沖模具設(shè)計(jì)與制造等有了更深刻的理解 使我進(jìn)一步的了解 了怎樣將這些知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中 同時(shí)還使我更清楚了模具設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮的問(wèn)題 如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費(fèi)材料 保證工件的經(jīng)濟(jì)性 加工工藝的合理 性 在學(xué)校中 我們主要學(xué)的是理論性的知識(shí) 而實(shí)踐性很欠缺 而畢業(yè)設(shè)計(jì)就相當(dāng)于實(shí)戰(zhàn) 前的一次演練 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)可以把我們以前學(xué)的專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)的連貫起來(lái) 使我們?cè)跍亓?xí) 舊知識(shí)的同時(shí)也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識(shí) 這不但提高了我們解決問(wèn)題的能力 開闊了我們 的視野 在一定程度上彌補(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足 為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 歷經(jīng)近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束 敬請(qǐng)各位老師對(duì)我的設(shè)計(jì)過(guò)程作最后檢查 在這次 畢業(yè)設(shè)計(jì)中通過(guò)參考 查閱各種有關(guān)模具方面的資料 請(qǐng)教各位老師有關(guān)模具方面的問(wèn)題 并且和同學(xué)的探討 模具設(shè)計(jì)在實(shí)際中可能遇到的具體問(wèn)題 使我在這短暫的時(shí)間里 對(duì)模 具的認(rèn)識(shí)有了一個(gè)質(zhì)的飛躍 感謝和我在一起進(jìn)行課題研究的同窗同學(xué) 和他們?cè)谝黄鹩懻?研究使我受益非淺 在 此 再次感謝各位老師特別是我的指導(dǎo)老師丁鵬老師在這一段時(shí)間給予無(wú)私的幫助和指導(dǎo) 并向他們致于深深的敬意 對(duì)關(guān)心和指導(dǎo)過(guò)我的各位老師表示衷心的感謝 參考文獻(xiàn) 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 頁(yè)27 1 陳錫棟主編 實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 2 李紹林主編 實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè) M 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1998 3 許發(fā)樾主編 實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 4 楊玉英主編 實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)手冊(cè) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 5 模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì) 沖壓設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1999 6 翟德梅主編 模具制造技術(shù) M 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 7 王芳主編 冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1998 8 任嘉卉主編 公差與配合手冊(cè) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 9 彭建聲 秦曉剛編著 模具技術(shù)問(wèn)答 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1996 河南機(jī)電高等專科學(xué)校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 評(píng) 語(yǔ) 學(xué)生姓名 陳海峰 班級(jí) 模具 041 班 學(xué)號(hào) 0412101 題 目 硅鋼片正裝模 綜合成績(jī) 指導(dǎo)者評(píng)語(yǔ) 1 該同學(xué)能夠獨(dú)立的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù) 所做的沖壓模設(shè)計(jì)符合要求 2 該同學(xué)查閱了國(guó)內(nèi)有關(guān)沖壓模具設(shè)計(jì)與制造方面的大量資料 制訂出了 合理的沖壓工藝 完成了沖壓模具設(shè)計(jì) 3 說(shuō)明書比較規(guī)范 4 尺寸標(biāo)注 模具零部件的結(jié)構(gòu) 論文內(nèi)容等存在少量問(wèn)題 5 該同學(xué)設(shè)計(jì)說(shuō)明書內(nèi)容完整 計(jì)算正確 書寫規(guī)范 圖紙符合要求且質(zhì) 量高 建議成績(jī)?cè)u(píng)定中 6 可以提交答辯 指導(dǎo)者 簽字 年 月 日 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 中期檢查表 學(xué)生姓名 陳海峰 學(xué) 號(hào) 0412101 指導(dǎo)教師 原紅玲 課題名稱 硅鋼片正裝模 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(wú) 開題報(bào)告 有 無(wú)符合規(guī)范化 的要求 外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 中 差 學(xué)習(xí)態(tài)度 出勤情況 好 一般 差 工作進(jìn)度 快 按計(jì)劃進(jìn)行 慢 中期工作匯 報(bào)及解答問(wèn) 題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績(jī)?cè)u(píng)定 所在專業(yè)意見 負(fù)責(zé)人 年 月 日 1 中文 4900 字 沖壓變 形 沖壓變形工藝可完成多種工序 其基本工序可分為分離工序和變形工序兩 大類 分 離 工 序 是 使 坯 料 的 一 部 分 與 另 一 部 分 相 互 分 離 的 工 藝 方 法 主 要 有 落 料 沖孔 切邊 剖切 修整等 其中有以沖孔 落料應(yīng)用最廣 變形工序是使坯 料的一部分相對(duì)另一部分產(chǎn)生位移而不破裂的工藝方法 主要有拉深 彎曲 局部成形 脹形 翻邊 縮徑 校形 旋壓等 從本質(zhì)上看 沖壓成形就是毛坯的變形區(qū)在外力的作用下產(chǎn)生相應(yīng)的塑 性 變形 所以變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)和變形性質(zhì)是決定沖壓成形性質(zhì)的基本因素 因 此 根據(jù)變形區(qū)應(yīng)力狀態(tài)和變形特點(diǎn)進(jìn)行的沖壓成形分類 可以把成形性 質(zhì)相 同的成形方法概括成同一個(gè)類型并進(jìn)行系統(tǒng)化的研究 絕大多數(shù)沖壓成形時(shí)毛坯變形區(qū)均處于平面應(yīng)力狀態(tài) 通常認(rèn)為在板材表面上 不受外力的作用 即使有外力作用 其數(shù)值也是較小的 所以可以認(rèn)為垂直于 板面方向的應(yīng)力為零 使板材毛坯產(chǎn)生塑性變形的是作用于板面方向上相互垂 直的兩個(gè)主應(yīng)力 由于板厚較小 通常都近似地認(rèn)為這兩個(gè)主應(yīng)力在厚度方向 上是均勻分布的 基于這樣的分析 可以把各種形式?jīng)_壓成形中的毛坯變形區(qū) 的 受 力 狀 態(tài) 與 變 形 特 點(diǎn) 在 平 面 應(yīng) 力 的 應(yīng) 力 坐 標(biāo) 系 中 沖 壓 應(yīng) 力 圖 與 相 應(yīng) 的 兩 向 應(yīng) 變 坐 標(biāo) 系 中 沖 壓 應(yīng) 變 圖 以 應(yīng) 力 與 應(yīng) 變 坐 標(biāo) 決 定 的 位 置 來(lái) 表 示 也 就 是 說(shuō) 沖 壓 應(yīng) 力 圖 與 沖 壓 應(yīng) 變 圖 中 的 不 同 位 置 都 代 表 著 不 同 的 受 力 情 況 與 變 形 特 點(diǎn) 1 沖 壓 毛 坯 變 形 區(qū) 受 兩 向 拉 應(yīng) 力 作 用 時(shí) 可 以 分 為 兩 種 情 況 即 0 t 0 和 0 t 0 再這兩種情況下 絕對(duì)值最大的應(yīng)力都是拉應(yīng)力 以下 對(duì)這兩種情況進(jìn)行分析 1 當(dāng) 0 且 t 0 時(shí) 安全量理論可以寫出如下應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系式 1 1 m m t t m k 式中 t 分別是軸對(duì)稱沖壓成形時(shí)的徑向主應(yīng)變 切向主應(yīng)變 和 厚度方向上的主應(yīng)變 t 分別是軸對(duì)稱沖壓成形時(shí)的徑向主應(yīng)力 切向主應(yīng)力和厚度 方向上的主應(yīng)力 m 平均應(yīng)力 m t 3 k 常數(shù) 在平面應(yīng)力狀態(tài) 式 1 1 具有如下形式 2 3 2 3 2 t 3 t t k 1 2 因 為 0 所以必定有 2 0 與 0 這 個(gè) 結(jié) 果 表 明 在 兩 向 拉 應(yīng) 力 的 平 面 應(yīng) 力 狀 態(tài) 時(shí) 如 果 絕 對(duì) 值 最 大 拉 應(yīng) 力 是 則 在 這 個(gè) 方 向 上 的 主 應(yīng)變一定是正應(yīng)變 即是伸長(zhǎng)變形 又因?yàn)?0 所以必定有 t 0 與 t2 時(shí) 0 當(dāng) 0 的變化范圍是 0 在雙向等拉力狀態(tài)時(shí) 有 式 1 2 得 0 及 t 0 且 t 0 時(shí) 有式 1 2 可知 因?yàn)?0 所以 1 定有 2 0 與 0 這個(gè)結(jié)果表明 對(duì)于兩向拉應(yīng)力的平面應(yīng)力狀 態(tài) 當(dāng) 的絕對(duì)值最大時(shí) 則在這個(gè)方向上的應(yīng)變一定時(shí)正的 即一定是 伸長(zhǎng)變形 又因?yàn)?0 所以必定有 t 0 與 t 0 當(dāng) 0 的變化范圍是 0 當(dāng) 時(shí) 0 也 就 是 在雙 向等拉力狀態(tài)下 在兩個(gè)拉應(yīng)力方向上產(chǎn)生數(shù)值相同的伸長(zhǎng)變形 在受單 向 拉應(yīng)力狀態(tài)時(shí) 當(dāng) 0 時(shí) 2 也就是說(shuō) 在受單向拉應(yīng)力狀態(tài) 下 其變形性質(zhì)與一般的簡(jiǎn)單拉伸是完全一樣的 這種變形與受力情況 處于沖壓應(yīng)變圖中的 AOC 范圍內(nèi) 見圖 1 1 而 在沖壓應(yīng)力圖中則處于 AOH 范圍內(nèi) 見圖 1 2 上述兩種沖壓情況 僅在最大應(yīng)力的方向上不同 而兩個(gè)應(yīng)力的性質(zhì)以及 它們引起的變形都是一樣的 因此 對(duì)于各向同性的均質(zhì)材料 這兩種變形是 完全相同的 1 沖壓毛坯變形區(qū)受兩向壓應(yīng)力的作用 這種變形也分兩種情況分析 即 o t 0 和 0 t 0 1 當(dāng) 0 且 t 0 時(shí) 有 式 1 2 可 知 因 為 0 一定 3 有 2 0 與 0 這個(gè)結(jié)果表明 在兩向壓應(yīng)力的平面應(yīng)力狀態(tài)時(shí) 如果 4 絕對(duì)值最大拉應(yīng)力是 0 則 在 這 個(gè) 方 向 上 的 主 應(yīng) 變 一 定 是 負(fù) 應(yīng) 變 即 是 壓 縮變形 又因?yàn)?0 與 t 0 即在板料厚度 方 向上的應(yīng)變是正的 板料增厚 在 方向上的變形取決 于 與 的數(shù)值 當(dāng) 2 時(shí) 0 當(dāng) 2 時(shí) 0 當(dāng) 0 這時(shí) 的變化范圍是 與 0 之間 當(dāng) 時(shí) 是 雙 向 等 壓 力 狀 態(tài) 時(shí) 故有 0 當(dāng) 0 時(shí) 是受單向壓應(yīng)力狀態(tài) 所以 2 這種變形情況處于沖壓應(yīng)變圖中的 EOG 范 圍 內(nèi) 見 圖 1 1 而 在 沖 壓 應(yīng) 力 圖 中則處于 COD 范圍內(nèi) 見圖 1 2 2 當(dāng) 0 且 t 0 時(shí) 有 式 1 2 可 知 因 為 0 所 以 一定有 2 0 與 0 這個(gè)結(jié)果表明 對(duì)于兩向壓應(yīng)力的平面應(yīng) 力狀 態(tài) 如果絕對(duì)值最大是 則在這個(gè)方向上的應(yīng)變一定時(shí)負(fù)的 即一 定是壓 縮變形 又因?yàn)?0 與 t 0 即在板料厚度 方 向上的應(yīng)變是正的 即為壓縮變形 板厚增大 在 方向上的變形取決 于 與 的數(shù)值 當(dāng) 2 時(shí) 0 當(dāng) 2 0 當(dāng) 0 這時(shí) 的數(shù)值只能在 0 之間變化 當(dāng) 時(shí) 是雙 向 等壓力狀態(tài) 所以 0 這種變形與受力情況 處于沖壓應(yīng)變圖中的 GOL 范圍內(nèi) 見圖 1 1 而在沖壓應(yīng)力圖中則處于 DOE 范圍內(nèi) 見圖 1 2 1 沖 壓 毛 坯 變 形 區(qū) 受 兩 個(gè) 異 號(hào) 應(yīng) 力 的 作 用 而 且 拉 應(yīng) 力 的 絕 對(duì) 值 大 于 壓 應(yīng) 力的絕對(duì) 值 這種變形共有兩種情況 分別作如下分析 1 當(dāng) 0 時(shí) 由 式 1 2 可 知 因 為 0 所以一定有 2 0 及 0 這個(gè)結(jié)果表明 在異號(hào) 的 平面應(yīng)力狀態(tài)時(shí) 如果絕對(duì)值最大應(yīng)力是拉應(yīng)力 則在這個(gè)絕對(duì)值最大的 拉應(yīng) 力方向上應(yīng)變一定是正應(yīng)變 即是伸長(zhǎng)變形 又因?yàn)?0 所 以 必 定 有 0 0 0 時(shí) 由式 1 2 可知 用與 前 項(xiàng) 相 同 的 方 法 分 析 可 得 0 即 在 異 號(hào) 應(yīng) 力 作 用 的 平 面 應(yīng) 力 狀 態(tài) 下 如 果 絕 對(duì)值最大應(yīng)力是拉應(yīng)力 則 在 這 個(gè) 方 向 上 的 應(yīng) 變 是 正 的 是 伸 長(zhǎng) 變 形 而 在 壓應(yīng)力 方 向 上 的 應(yīng) 變 是 負(fù) 的 0 0 0 時(shí) 由式 1 2 可知 因?yàn)?0 所以一定有 2 0 及 0 0 必定有 2 0 即在拉應(yīng)力方向 上 的應(yīng)變是正的 是伸長(zhǎng)變形 這時(shí) 的變化范圍只能在 與 0 的范圍內(nèi) 當(dāng) 時(shí) 0 0 0 時(shí) 由式 1 2 可知 用 與前 項(xiàng)相同的方法分析可得 0 0 AON GOH 伸長(zhǎng)類雙向受拉 o 0 0 o AOC AOH 伸長(zhǎng)類 o EOG COD 壓縮類雙向受壓 o 0 0 o MON FOG 伸長(zhǎng)類異號(hào)應(yīng)力 o 0 LOM EOF 壓縮類 COD AOB 伸長(zhǎng)類異號(hào)應(yīng)力 o 0 DOE BOC 壓縮類 表 1 2 伸長(zhǎng)類成形與壓縮類成形的對(duì)比 項(xiàng)目 伸長(zhǎng)類成形 壓縮類成形 9 變形區(qū)質(zhì)量問(wèn)題的表 現(xiàn)形式 變形程度過(guò)大引起變形區(qū) 產(chǎn)生破裂現(xiàn)象 壓力作用下失穩(wěn)起皺 成形極限 1 主要取決于板材的塑 性 與厚度無(wú)關(guān) 2 可用伸長(zhǎng)率及成形極 限 DLF 判斷 1 主要取決于傳力區(qū)的 承載能力 2 取決于抗失穩(wěn)能力 3 與板厚有關(guān) 變形區(qū)板厚的變化 減薄 增厚 提高成形極限的方法 1 改善板材塑性 2 使變形均勻化 降低局 部變形程度 3 工序間熱處理 1 采用多道工序成形 2 改變傳力區(qū)與變形區(qū) 的力學(xué)關(guān)系 3 采用防起皺措施 擴(kuò)口 圖 1 3 沖壓應(yīng)變圖 1 0 圖 1 3 體系化研究方法舉例 1 1 Categories of stamping forming Many deformation processes can be done by stamping the basic processes of the stamping can be divided into two kinds cutting and forming Cutting is a shearing process that one part of the blank is cut form the other It mainly includes blanking punching trimming parting and shaving where punching and blanking are the most widely used Forming is a process that one part of the blank has some displacement form the other It mainly includes deep drawing bending local forming bulging flanging necking sizing and spinning In substance stamping forming is such that the plastic deformation occurs in the deformation zone of the stamping blank caused by the external force The stress state and deformation characteristic of the deformation zone are the basic factors to decide the properties of the stamping forming Based on the stress state and deformation characteristics of the deformation zone the forming methods can be divided into several categories with the same forming properties and to be studied systematically The deformation zone in almost all types of stamping forming is in the plane stress state Usually there is no force or only small force applied on the blank surface When it is assumed that the stress perpendicular to the blank surface equal to zero two principal stresses perpendicular to each other and act on the blank surface produce the plastic deformation of the material Due to the small thickness of the blank it is assumed approximately that the two principal stresses distribute uniformly along the thickness direction Based on this analysis the stress state and 10 the deformation characteristics of the deformation zone in all kind of stamping forming can be denoted by the point in the coordinates of the plane princ ipal stress diagram of the stamping stress and the coordinates of the corresponding plane principal stains diagram of the stamping strain The different points in the figures of the stamping stress and strain possess different stress state and deformation characteristics 1 When the deformation zone of the stamping blank is subjected toplanetensile stresses it can be divided into two cases that is 0 t 0and 0 t 0 In both cases the stress with the maximum absolute value is always a tensile stress These two cases are analyzed respectively as follows 2 In the case that 0and t 0 according to the integral theory the relationships between stresses and strains are m m t t m k 1 1 where t are the principal strains of the radial tangential and thickness directions of the axial symmetrical stamping forming and tare the principal stresses of the radial tangential and thickness directions of the axial symmetrical stamping forming m is the average stress m t 3 k i s a constant In plane stress state Equation 1 1 3 2 3 2 t 3 t t k 1 2 Since 0 so 2 0 and 0 It indicates that in plane stress state with two axial tensile stresses if the tensile stress with the maximum absolute value is the principal strain in this direction must be positive that is the deformation belongs 11 to tensile forming In addition because 0 therefore t 0 and t2 0 and when 0 The range of is 0 In the equibiaxial tensile stress state according to Equation 1 2 0 and t 0 and t 0 according to Equation 1 2 2 0 and 0 This result shows that for the plane stress state with two tensile stresses when the absoluste value of is the strain in this direction must be positive that is it must be in the state of tensile forming Also because 0 therefore t 0 and t 0 and when 0 12 The range of is 0 When 0 that is in equibiaxial tensile stress state the tensile deformation with the same values occurs in the two tensile stress directions when 0 2 that is in uniaxial tensile stress state the deformation characteristic in this case is the same as that of the ordinary uniaxial tensile This kind of deformation is in the region AON of the diagram of the stamping strain see Fig 1 1 and in the region GOH of the diagram of the stamping stress see Fig 1 2 Between above two cases of stamping deformation the properties of and and the deformation caused by them are the same only the direction of the maximum stress is different These two deformations are same for isotropic homogeneous material 1 When the deformation zone of stamping blank is subjected to two compressive stresses and t 0 it can also be divided into two cases which are 0 t 0 and 0 t 0 1 When 0 and t 0 according to Equation 1 2 2 0 與 0 This result shows that in the plane stress state with two compressive stresses if the stress with the maximum absolute value is 0 the strain in this direction must be negative that is in the state of compressive forming Also because 0 and t 0 The strain in the thickness direction of the blank t is positive and the thickness increases The deformation condition in the tangential direction depends on the values 13 of and When 2 0 when 2 0 and when 0 The range of is 0 When it is in equibiaxial tensile stress state hence 0 when 0 it is in uniaxial tensile stress state hence 2 This kind of deformation condition is in the region EOG of the diagram of the stamping strain see Fig 1 1 and in the region COD of the diagram of the stamping stress see Fig 1 2 2 When 0and t 0 according to Equation 1 2 2 0 and 0 This result shows that in the plane stress state with two compressive stresses if the stress with the maximum absolute value is the strain in this direction must be negative that is in the state of compressive forming Also because 0 and t 0 The strain in the thickness direction of the blank t is positive and the thickness increases The deformation condition in the radial direction depends on the values of and When 2 0 when 2 0 and when 0 The range of is 0 When it is in equibiaxial tensile stress state hence 0 This kind of deformation is in the region GOL of the diagram of the stamping strain see Fig 1 1 and in the region DOE of the diagram of the stamping stress see Fig 1 2 3 The deformation zone of the stamping blank is subjected to two stresses with opposite signs and the absolute value of the tensile stress is larger than that of the compressive stress There exist two cases to be analyzed as follow 14 1 When 0 according to Equation 1 2 2 0 and 0 This result shows that in the plane stress state with opposite signs if the stress with the maximum absolute value is tensile the strain in the maximum stress direction is positive that is in the state of tensile forming Also because 0 therefore When then 0 0 0 according to Equation 1 2 by means of the same analysis mentioned above 0 that is the deformation zone is in the plane stress state with opposite signs If the stress with the maximum absolute value is tensile stress the strain in this direction is positive that is in the state of tensile forming The strain in the radial direction is negative When then 0 0 0 according to Equation 1 2 2 0 and 0 and 0 therefore 2 0 The strain in the tensile stress direction is positive or in the state of tensile forming The range of is 0 When then 0 0 0 according to Equation 1 2 and by means of the same analysis mentioned above When then 0 0 AON GOH TensileBiaxial tensile stress state 0 0 AOC AOH Tensile EOG COD Compress ive Biaxial compressive stress state 0 0 MON FOG TensileStateof stress with opposite signs 0 LOM EOF Compress ive COD AOB TensileState of stress with opposite signs 0 DOE BOC Compress ive 20 Table 1 2 Comparison between tensile and compressive forming Item Tensile forming Compressive forming Representation of the quality problem in the deformation zone Fracture in the deformation zone due to excessive deformation Instability wrinkle caused by compressive stress Forming limit 3 Mainly depends on the plasticity of the material and is irrelevant to the thickness 4 Can be estimated by extensibility or the forming limit DLF 4 Mainly depends on the loading capability in the force transferring zone 5 Depends on the anti instability capability 6 Has certain relationship to the blank thickness Variation of the blank thickness in the deformation zone Thinning Thickening Methods to improve forming limit 4 Improve the plasticity of the material 5 Decrease local 4 Adopt multi pass forming process 5 Change t he mechanics 21 deformation and increase deformation uniformity 6 Adopt a n intermediate heat treatment process relationship between the force transferring and deformation zones 6 Adopt anti wrinkle measures Fig 1 1 Diagram of stamping strain 4 4 expanding Fig 1 2 Diagram of stamping stress 22 Fig 1 3 Examples for systematic research methods