中鉸鏈墊片沖壓成形工藝與模具設計【沖孔落料復合模然后彎曲】【2套】【說明書+CAD】,沖孔落料復合模,然后彎曲,2套,說明書+CAD,中鉸鏈墊片沖壓成形工藝與模具設計【沖孔落料復合模,然后彎曲】【2套】【說明書+CAD】,鉸鏈,墊片,沖壓,成形,工藝,模具設計,沖孔,復合,然后,彎曲,曲折 摘要 本設計題目為V形彎曲模設計，體現(xiàn)了典型V形彎曲模的設計要求、內容及方向，有一定的設計意義。通過對該零件模具的設計，進一步加強了設計者對彎曲模設計的基礎知識的了解與掌握，為設計更復雜的彎曲模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經(jīng)驗。 本設計運用彎曲成型工藝及模具設計的基礎知識，首先分析了板材的性能要求，為選取模具的類型做好了準備；然后計算了彎曲件的彎曲力，便于選取壓力機噸位及確定壓力機型號；最后分析了彎曲件的特征，確定模具的設計參數(shù)、設計要點及頂出裝置的選取。 本設計采用了組合上下模成型V形件，這種結構能有效的防止坯料的偏移，成形機構動作靈活可靠，設計方便，非常適合在本副模具中使用。 關鍵詞：彎曲模 組合凸模 組合凹模 I 河南機電高等專科學校 學生畢業(yè)設計中期檢查表 學生姓名 學 號 0 指導教師 選題情況 課題名稱 中鉸鏈墊片沖壓工藝及模具設計 難易程度 偏難 適中 偏易 工作量 較大 合理 較小 符合規(guī)范化的要求 任務書 有 無 開題報告 有 無 外文翻譯質量 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： 2009年 4 月 28日 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 1 緒 論 目前，我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當?shù)穆浜?，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成形工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。 1.1 國內模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1.1.1 國內模具的現(xiàn)狀 我國模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，2003年我國模具生產(chǎn)廠點約有2萬多家，從業(yè)人員約50多萬人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務飽滿，2004年模具產(chǎn)值530億元。進口模具18.13億?美元，出口模具4.91億美元，分別比2003年增長18%、32.4%和45.9%。進出口之比2004年為3.69:1，進出口相抵后的進凈口達13.2億美元，為凈進口量較大的國家。 在2萬多家生產(chǎn)廠點中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。?近年來，?模具行業(yè)結構調整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。 雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠遠不能適應國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足: 第一，體制不順，基礎薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進行之中，但總體來看，體制和機制尚不適應市場經(jīng)濟，再加上國內模具工業(yè)基礎薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術方面。 第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟效益欠佳.我國模具企業(yè)技術人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是15～20萬美元，有的高達25～30萬美元，與之相對的是我國相當一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國內許多企業(yè)采用了先進的加工設備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設備數(shù)控化率和CAD/CAM應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進設備不配套，設備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。 第四，專業(yè)化、標準化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細，商品化程度也低。目前國內每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務，與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低，標準件使用覆蓋率低也對模具質量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。 第五，模具材料及模具相關技術落后．模具材料性能、質量和品種往往會影響模具質量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設備等性能差，也直接影響模具水平的提高。 1.1.2 國內模具的發(fā)展趨勢 巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:?? 1） 模具日趨大型化；??? 2）在模具設計制造中廣泛應用CAD/CAE/CAM技術；?? 3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)；??? 4）在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術；? 5）提高模具標準化水平和模具標準件的使用率；??? 6）發(fā)展優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術；??? 7）模具的精度將越來越高；? 8）模具研磨拋光將自動化、智能化；?? 9）研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程；?? 10）開發(fā)新的成形工藝和模具。 1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 模具是工業(yè)生產(chǎn)關鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產(chǎn)技術水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。近幾年，全球模具市場呈現(xiàn)供不應求的局面，世界模具市場年交易總額為600～650億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。? 國外模具總量中,大型、精密、復雜、長壽命模具的比例占到50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產(chǎn)值達48億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的90%，可見其規(guī)模效益。 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(chǎn)值也較高．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)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％． 1.3 中鉸鏈墊片模具設計與制造方面 1.3.1 中鉸鏈墊片模具設計的設計思路 沖裁彎曲是沖壓基本工序之一，它是利用沖裁模在壓力機作用下，將平板坯料件制成一定形狀零件然后彎曲的加工方法。它不僅可以加工板型零件，還可以加工條料零件及其他形狀復雜的薄壁零件，但是，加工出來的制件的精度不是很高。一般情況下，沖裁彎曲的尺寸精度應在IT13級以下，不宜高于IT11級。 只有加強沖裁彎曲變形基礎理論的研究，才能提供更加準確、實用、方便的計算方法，才能正確地確定沖裁彎曲工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決變形沖裁彎曲中出現(xiàn)的各種實際問題，從而，進一步提高制件質量。 此工件形狀、結構都比較簡單，而且左右對稱，生產(chǎn)批量為大批量，用簡單模分兩次加工，就生產(chǎn)批量來說有些費時，用級進模加工要設導正銷，模具加工、安裝較復雜，用復合模加工既能保證精度，還能保證生產(chǎn)效率，所以采用復合模加工。設計此模具時，要設計好模具的工作零部件，其它的零件根據(jù)模具結構的需要添加即可，但必須要保證模具工作時的正常運行. 1.3.2 中鉸鏈墊片模具設計的進度 1.了解目前國內外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間20天； 2.確定加工方案，所用時間5天； 3.模具的設計，所用時間30天； 4．模具的調試．所用時間5天． 2 中鉸鏈墊片的沖壓工藝性分析 2.1 工件的工藝性分析 工件名稱：中鉸鏈墊片 生產(chǎn)批量：大批量 材料：Q235鋼 料厚：2mm 彎曲前 零件寬：12mm 彎曲后 圖1 零件圖 此零件是典型的V形件，零件圖中的尺寸兩沖孔位置有較高的要求，其余的均為未注公差，在處理這些零件的公差等級時，均按照IT13級要求，彎曲圓角半徑為2mm，大于最小彎曲半徑（rmim=t=0.6×2=1.2mm）所以，此件形狀尺寸精度均滿足彎曲工藝要求，另外此彎曲件的形狀和尺寸基本對稱，防止了彎曲時毛坯偏移造成制件質量不穩(wěn)定，確保了工藝性的要求，可以采用彎曲工藝加工。所以可以采用此方案加工。 2.2 工藝方案及模具結構類型 該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以采用以下三種工藝方案: ①先落料、再沖孔、然后彎曲，采用單工序模生產(chǎn). ②沖孔—落料復合沖壓，然后彎曲，采用復合模生產(chǎn). ③沖孔—落料—彎曲連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn). 方案①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，生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求.由于零件結構簡單，為提高生產(chǎn)率，主要應采用復合沖裁或級進沖裁方式。由于孔邊尺寸34mm 二者有公差要求，需要更好地保證。 方案②只需要兩套模具，沖壓件的形位精度和尺寸易于保證，且生產(chǎn)效率也高。盡管模具結構較方案一復雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。 方案③只需要一套模具，生產(chǎn)效率也很高，但零件的沖壓精度較復合模的低。 欲保證沖壓件的形位精度，通過以上三種方案的分析比較，對該見沖壓生產(chǎn)以采用放案②為佳。 綜上所述：考慮到零件生產(chǎn)批量，同時保證各項技術要求，選用方案②，其工序：先沖孔落料，再彎曲 3 沖裁模設計 3.1 排樣及材料利用率 3.1.1 確定零件的排樣方案 設計模具時，條料的排樣方案很重要。合理的排樣應是在保證制件質量，有利于簡化模具結構的前提下，以最少的材料消耗，沖出最多的合格制件。為提高模具的使用壽命，保證沖裁件的質量，降低生產(chǎn)成本。該中鉸鏈墊板零件，采用有廢料直排的排樣方法，使材料的利用率最高，材料厚度t=2,排樣圖如下圖所示 圖2 排樣圖 查表2.9分別取工件間和側邊搭邊值為2.0mm和2.2mm 計算條料寬度 因為采用了有廢料排樣，沿制件部分外形沖裁，所以條料寬度為 B=(53+2×2.2)mm=57.4mm 步距：h=（12+2.0）=14mm 確定板料規(guī)格 選用了熱軋普通薄板，查資料采用板料的長度為1000mm，寬度為900mm，采用橫裁的方法,每塊可以剪切成45mm×1000mm規(guī)格條料20條。 3.1.2 材料利用率的計算 為防止彎曲件開裂，彎曲線要與板料的纖維線垂直，所以只能采用橫裁，則： 每板條數(shù)：=1000／57.4=17條余24.2mm 每條的工件數(shù)：=900／14=64條余4mm 每板的工件數(shù)：×=17×64=1088個 材料的利用率：=1088×12×53／900×1000×100%=76.89% 3.2 確定凸凹模間隙，計算凸凹刃口尺寸 由于沖孔是兩邊長為8 mm，圓角半徑是3.2 mm的橢圓，形狀較為簡單，尺寸精度要求不高，而落料是一個簡單的類似距形，四周由半徑3mm的圓角，因沖裁此類工件的凸、凹模制造相對簡單，精度容易保證，所以擬采用分別加工。設計時，需在圖紙上分別標注凸模和凹模刃口尺寸及制造工差。 查表2.4得間隙值Z=0.246mm，Z=0.360mm。查表2.5得凸、凹模制造公差：= 0.020mm，= 0.020mm。 校核：Z- Z = 0.114mm，而+ = 0.040mm 滿足Z- Z≥ +的條件。 查表2.6得：IT14級時磨損系數(shù)x = 0.75 查表2.4得間隙值Z=0.246mm，Z=0.360mm。查表2.5得凸、凹模制造公差：= 0.02mm，= 0.02mm。 校核：Z- Z = 0.140mm，而+ = 0.045mm 滿足Z- Z≥ +的條件。 所以采用分別制造法加工。查表4.6得IT11級x = 0.75 設計加工時，以凸模為設計基準，由式2.5和2.6得 d = （d + xΔ） d = （d + Z） 式中 d、d —沖孔凸凹模尺寸； —沖孔件的最小基本尺寸； x—磨損系數(shù)； Δ—工件制造公差； Z—最小合理間隙； δ、δ—凸、凹模的制造公差。 把 = 8mm,x = 0.75, Δ = 0.36, Z=0.246mm, = 0.020mm，= 0.02mm代入上 根據(jù)設計原則,落料時以凹模為設計基準。由書式（2.3）和（2.4）得 D= ( D - x) D= ( D - Z) 式中 D、 D—落料凹凸模尺寸； D—落料件的最大基本尺寸； x—磨損系數(shù)； Δ—工件制造公差； Z—最小合理間隙； δ、δ—凸、凹模的制造公差。 把D = mm，x = 0.75, Δ = 0.20, = 0.02mm，= 0.02mm，Z=0.360mm代入上式得 對于尺寸53 = 0.02mm，= 0.03mm。 3.3 沖裁工序總力的計算 圖3 制件圖 由工件結構和前面所確定的沖壓方案可知，本工件的沖裁力包括以下部分： 沖兩個邊長是8半徑是3.2的橢圓形孔的力F1、沖外形輪廓的力F、采用彈性卸料裝置和下出料方式的卸料力FX、推件力FT. 考慮到模具刃部被磨損，凸凹模間隙不均勻和波動，材料力學性能及材料厚度偏差等因素的影響，實際計算沖裁力時按下面公式： F=KLtτb 式中 : F—沖裁力（kN） L—沖裁件剪切周邊長度（mm） t—沖裁件材料厚度（mm） τ—被沖材料的抗剪強度(MPa) K—系數(shù)，一般取1.3。 為方便計算,可由下面公式代替上式: F=KLtτb≈Ltσb σb— 材料抗拉強度(MPa) 查表6.1—50[1] 得σb=400Mpa 經(jīng)計算的外形輪廓的尺寸是L1=47×2+6×2+2πR3=124.85mm 內空的輪廓的尺寸是L2=2×(6.4π+16)=72.19 mm 所以沖裁力F=（124.85+72.19）×400×2=157.632 KN 推件力、卸料力可由以下公式計算: FT=n KT F FX=kX F 式中 Kt—推件力系數(shù),查表2.1－12[3] 得Kt=0.05; KX—卸料力系數(shù),由手冊查得KX=0.04; n—同時卡在凹模的工件(取n=1); 代入數(shù)據(jù)得: FT = 4×0.05×157.632 =31.526 KN FX=0.04×157.632=6.305 KN 沖裁工序總力: FZ=F + FT + FX ==157.632 +31.526+6.305=195.463 KN 為了保證沖裁力足夠，一般沖裁時壓力機的噸位應比計算的沖裁力大30%左右，即FZ =1.3×195.463=254.102 KN 3.4 壓力中心確定 模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應使沖模的壓力中心與壓力機滑快的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導軌間產(chǎn)生過大的磨損，模具導向零件加速磨損，減低模具和壓力機的使用壽命。沖模的壓力中心，的按下述原則確定： （1）對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。 （2）工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 （3）形狀復雜的零件，多孔沖模，級進模的壓力中心可用解析法求出沖模壓力中心。 如圖所表示 圖4 壓力中心 由于工件x方向對稱，故壓力中心X0=0故只需計算將工件周邊分成2段，又因為左右兩個圖形大小一樣，分別作用于兩空的作用力大小一樣。即L1=L2 yc＝ = ＝ =0.75mm 3.5 沖孔落料模具總體設計 確定沖壓工藝方案后，應通過分析比較，選擇合理的模具結構型式，使其盡量滿足以下要求： （1）能沖出符合技術要求的工件； （2）能提高生產(chǎn)率； （3）模具制造和維修方便； （4）模具有足夠的壽命； （5）模具易于安裝調整，且操作方便、安全。 3.5.1 模具結構型式 在確定采用復合模后，便要考慮采用正裝式還是倒裝式復合模。大多數(shù)情況優(yōu)先采用倒裝式復合模，這是因為倒裝式復合模的蟲孔廢料可以通過凸凹模從壓力機工作臺孔中漏出。工件由上面的凹模帶上后，由推薦裝置推出，再由壓力機附上的接件裝置接走。條料由下模的卸料裝置脫出。這樣操作方便而且安全，能保證較高的生產(chǎn)率。而正裝式復合模，沖孔廢料由上模帶上，再由推料裝置推出，工件則由下模的推件裝置向上推出，條料由上模卸料裝置脫出，三者混雜在一起，如果萬一來不及排出廢料或工件而進行下一次沖壓，就容易崩裂模具刃口。 故本零件采用倒裝式復合模結構。 3.5.2 定位裝置 為了使條料送料時有準確的位置,保證沖出合格的制件,同時考慮到零件生產(chǎn)批量不多,且要求模具結構盡量簡單,所以采用定位銷定位。 　　因為板料厚度t=2mm,屬于較小厚度的板材,且制件尺寸不大,固采用側面兩個固定擋料銷定位導向,在送料方向由于受凸模和凹模的影響,為了不至于削弱模具的強度,在送給方向采用一個彈簧擋料裝置的活動擋料銷. 3.5.3 推件裝置 在倒裝式復合模中，沖裁后工件嵌在上模部分的落料凹模內，需由剛性或彈性推件裝置推出。剛性推件裝置推件可靠，可以將工件穩(wěn)當?shù)赝瞥霭寄！５跊_裁時，剛性推件裝置對工件不起壓平作用，故工件平整度和尺寸精度比用彈性推件裝置時要低些。 由于剛性推件裝置已能保證工件所有尺寸精度，又考慮到剛性推件裝置結構緊湊，維護方便，故這套模具采用剛性結構。為兼顧工件的平整度和尺寸精度，可在剛性推件裝置和凸模固定板之間鑲嵌橡膠。 3.5.4 卸料裝置 復合模沖裁時，條料將卡在凸凹模外緣，因此需要在下模設置卸料裝置。 在下模的彈性卸料裝置一般有兩種形式：一種是將彈性零件（如橡膠），裝設在卸料板與凸凹模固定板之間；另一種是將彈性零件裝設在下模板下。由于該零件的條料卸料力不大，故采用前一種結構，并且使用橡膠作為彈性零件。 3.5.5 導向裝置 采用二導柱式模架。為保證零件的質量及穩(wěn)定性，選用導柱、導套導向。由于該零件導向尺寸較小，且零件的精度要求不是太高。所以適宜采用后側導柱模架。 3.5.6 模架的總體尺寸 模架的設計 模各零件標記如下： 上模座： 320mm×245mm×40mm 下模座： 320mm×245mm×40mm 導柱：28×150mm GB/T2861.1 導套：45×100×38mm GB/T2861.6 模柄： φ40mm×78mm 墊板厚度： 200mm×160mm×12mm 卸料板厚度： 200mm×160mm×40mm 凸模固定板厚度： 200mm×160mm×40mm 模具的閉合高度： H閉=h上模座+h墊板+h凸模固定板+h落料凹模+t+h卸料板+h橡膠外露+h下模座 =（40+12+40+40+20+8+40）=200mm 3.6 沖壓設備的選定 選擇型號為JB23-100的開式雙柱可傾壓力機能滿足使用要求。其主要技術參數(shù)如下：公稱壓力：100KN 滑塊行程：130mm 最大閉合高度：480mm 最大裝模高度：380mm 工作臺尺寸：（前后×左右）：710mm×1080mm 墊板尺寸：（厚度×孔徑）：100mm×250mm 模柄空尺寸：φ60mm×75mm 最大傾斜角度：30° 圖5沖孔落料模具總裝圖 1 上模座 2 螺釘 3 模板 4 螺栓 5 墊板 6 凸模固定板 7 導套 8 凹模 9 卸料板 10 導板 11 凸凹模固定 12 下模座 13 橡膠 14 凸凹模 15 推件塊 16 銷釘 17 凸模 18 擋料銷 19 彈簧 20 卸料螺釘 4 彎曲模設計 4.1 彎曲件工藝分析 此工件是普通的V形件，且彎曲件形狀對稱，彎曲半徑左右一致，以保證彎曲時對板料的摩擦力平衡，防止產(chǎn)生偏移。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。彎曲圓角半徑為r=6mm.(rmin=0.6t=0.6×2=1.2mm). 故此件形狀尺寸精度均滿足彎曲工藝的要求，可用彎曲工序加工。 零件圖如下所示： 圖6 彎曲后制件形狀 4.2 工藝方案的確定 該零件的所需的沖壓工序為彎曲，采用彎曲單工序模即可。 4.3 彎曲工藝計算 （1）彎曲件展開長度的計算 當彎曲圓角半徑較小時（r<0.5t）時，根據(jù)毛坯與制件等體積原則計算。 當彎曲圓角半徑較大時（r>0.5t）時，根據(jù)中性層長度不變原理計算。 因為r=6>0.5×2=1.0，屬于較大的彎曲件。所以彎曲件的展開長度按直邊區(qū)與圓角較大的彎曲件。直邊區(qū)在彎曲前后長度不變，圓角區(qū)展開長度按彎曲前后中性層長度不變條件進行計算。 4.4 彎曲模工作部分的尺寸計算 4.4.1 凸模圓角半徑 當彎曲件的相當圓角半徑r/t較小時，取凸模圓角半徑r凸等于或略小于彎曲件內側的圓角半徑r，但不能小于表3.1所列的最小彎曲半徑rmin。若彎曲件的r/t小于最小彎曲半徑rmim/t，則彎曲時應取r凸＞rmin，然后增加一道整形工序，使整形模的凸模圓角半徑r凸=r 當彎曲件的相對彎曲半徑r/t較大（t/t≥10），精度要求較高時，必須考慮回彈的影響，根據(jù)回彈值的大小對凸模圓角半徑r凸進行修正。 由于此工件的R/t=2/2=1較小，且R為2mm，大于最小彎曲半徑（rmim=t=0.6×2=1.2mm），故凸模的圓角半徑r凸=R=2mm 4.4.2 凹模圓角半徑 凹模圓角半徑r凹的大小對彎曲力以及彎曲件的質量均有影響。r凹過小會使彎曲力的力臂減小，毛抷沿凹?；霑r的阻力增大，彎曲力增加，并易使工件表面擦傷甚至出現(xiàn)壓痕。凹模兩邊的左右形狀應一致，否則在彎曲時毛抷會發(fā)生偏移。 實際生產(chǎn)中，r凹通常根據(jù)材料的厚度t選取。 當t＜2mm，r凹=（3～6）t 當t=2～4mm，r凹=（2～3）t 當t＞4mm，r凹=2t 對于v形彎曲模的凹模底部圓角半徑r凹′見圖2，可根據(jù)彎曲變形區(qū)坯料變薄的特點，取r凹′=（0.6～0.8）（r凸+t）計算： r凹′=（0.6～0.8）（2+2）=2.4～3.2取r凹=3mm 又因為凸模半徑r凸=R=2mm，而板料的厚度為2mm，所以綜合考慮，凹模底部圓角半徑r凹取r凹=4mm 4.4.3 凹模工作部分深度的計算 對于V形件彎曲模：凹模深度及底部最小厚度h如圖5所示。 圖7 彎曲模工作部分尺寸 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。此彎曲件的 邊長=24.93mm，板厚2mm，查表4得凹模底部最小厚度為h=20mm，凹模工作部分深度=10～15mm。 表1　彎曲V形件的凹模深度及底部最小厚度 mm 彎曲件的 邊長 材 料 厚 度 ≤2 2～4 ＞4 10～25 ＞25～50 ＞50～75 ＞75～100 ＞100～150 10～15 15～20 20～25 25～30 30～35 20 22 27 32 37 15 25 30 35 40 22 27 32 37 42 —— 30 35 40 50 —— 32 37 42 47 4.4.4 凸凹模間隙 V形件彎曲時，凸凹模的間隙是靠調整壓力機的閉合高度來控制的，不需要在設計模具時確定。但在模具設計中，必須考慮到模具閉合時，使模具工作部分與工件能緊密貼合，以保證彎曲質量。 4.5 彎曲件回彈值的計算 該彎曲件的相對彎曲半徑r/t＜5，由于變形程度大，卸載后彎曲圓角半徑的變化很小，可以不予考慮，而僅考慮彎曲中心角額變化。 當彎曲件彎曲中心角不為90°時，其回彈角可按下式計算： Δα=Δα90 （4） 式中 Δα ——彎曲件的彎曲中心角為α時的回彈角； ? Δα ——彎曲中心角為90°時的回彈角 ? α ——彎曲件的彎曲中心角。 而本彎曲件彎曲中心角為90°，所以可以根據(jù)下表差得。 表2　90°單角自由彎曲時的回彈角 材 料 材 料 厚 度t/mm ＜0.8 0.8～2 ＞2 中硬鋼（=400～500MPa） 硬黃銅（=350～400MPa） 硬青銅（=350～400MPa） ＜1 1～5 ＞5 5° 6° 8° 2° 3° 5° 0° 1° 3° 硬鋼（＞550MPa） ＜1 1～5 ＞5 7° 9° 12° 4° 5° 7° 2° 3° 6° 小變形程度（r/t≥10）時，回彈大，先計算凸模圓角半徑，在、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，彎曲中心角不為90°，查相關手冊，r/t=2/2=1＜5，屬于大變形程度。 其回彈值可按下式計算： △ α=α/90°△α90° 式中△α——彎曲件的彎曲中心角為α時的回彈角； △ α90°———彎曲中心角為90°時的回彈角； α——彎曲件的彎曲中心角。 經(jīng)查表得，彎曲中心角為90°的回彈角△α90°=2°， 4.6 彎曲力的計算 自由彎曲時的彎曲力計算公式： F自=t2σb Rmin=t=0.6×2=1.2mm 式中： F自—— 材料在沖壓行程結束時的彎曲力，N； b—— 彎曲件寬度，mm； t—— 彎曲件厚度，mm； r—— 彎曲件內彎曲半徑，mm； σb—— 材料強度極限，MPa； K—— 安全系數(shù)，一般可取K=1.3。 該板在校正彎曲前是自由彎曲，彎曲力為： F自1=t2σb =×22×400N =3.74kN 因為彎曲件兩邊的圓角是同時進行彎曲的，二者的彎曲力之和為6.24kN，大于另一圓角彎曲時的彎曲力，所以總的自由彎曲力應為6.24kN。 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自=（0.3～0.8）×3.744 kN=1.123～2.9552 kN 取F頂=2 kN。 校正彎曲時的彎曲力計算公式： F較=Ap （6） 式中：F較—— 校正彎曲力（N） P—— 單位校正力，MPa，其值見表7 A—— 校正部分投影面積（mm2） 表3 單位校正力p Mpa 材 料 材料厚度t/mm ≤1 >1~2 >2~5 >5~10 鋁 15~20 20~30 30~40 40~50 黃銅 20~30 30~40 40~60 60~80 10～20鋼 30~40 40~50 60~80 80~100 25～30鋼 40~50 50~60 70~100 100~120 該彎板校正彎曲時，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，而在彎曲過程中二者又不是同時存在，因此查表得p=60Mpa，所以校正彎曲力為： F較=Ap=（12×27.634）×60N=19.896kN 對于校正彎曲，由于校正彎曲力比頂件力打得多，故頂件力可以忽略，但這里為了保險起見，在計算壓力機公稱壓力時，還是將頂件力考慮進去。 F壓力機≥（1.2～1.3）（F校+F頂） =（1.2～1.3）×（19.896+2）kN =（26.28～28.46）kN 故：初選壓力機型號為JB23-16. 4.7 彎曲模具總體設計 模具采用彎曲單工序模，上模由上模座，凸模等零件組成；下模由凹模，下模座，定位銷等零件組成。 沖壓設備的選定 初選壓力機的公稱壓力為160KN，即J23-16型壓力機。 J23-16型壓力機的滑塊行程為45mm大于工件的高度，滿足支撐板彎曲時的沖壓行程。 最大閉合高度：220mm 連桿調節(jié)長度：45mm 最大裝模高度：180mm 壓力機工作臺尺寸(前后×左右):300mm×450mm 模柄孔尺寸：Φ40mm×60mm 最大傾斜角度： 由于彎曲模不是標準模架，因此需要自行設計。取上模座高度為35mm，凸模固定板高度為25mm，上墊板高度為6mm,凹模高度為50mm，下模座高度為40mm，下墊板高度為8mm，中間安全距離為20mm，故模具閉合高度為: =184mm 4.8 校核壓力機 壓力機的最大裝模高度應滿足；而初選壓力機 J23-16的最大裝模高度值為180mm,顯然不能夠滿足使用要求。該選壓力機，其型號為J23-25；其相關參數(shù)如下： 公稱壓力;250KN 滑塊行程：65mm 最大閉合高度：270mm 封閉高度調節(jié)量：55mm 最大裝模高度：220mm 壓力機工作臺尺寸(前后、左右)：370mm×560mm 模柄孔尺寸: Φ40mm×60mm 最大傾斜角度： J23-25的最大裝模高度值220﹥184+5；滿足使用要求。此外，壓力機的公稱壓力、滑塊行程也都滿足使用要求。 圖8 彎曲模具總裝圖 1 下模座 2 螺釘 3 凹模 4 定位銷 5 凸模 6 上模座 7 螺釘 8 模柄 9 止轉銷 10 銷釘 11 上墊板 12 凸模固定板 13 頂件塊 14 下墊板 15 銷釘 16 彈簧 5 模具零部件的加工方法 5.1 沖孔落料模具工作零件的制造 普通零件的加工是按產(chǎn)品零件圖要求全部加工完畢，再進行總裝。而模具零件的加工有些是不能按模具零件圖全部加工完畢的，要待部件組裝或整模組裝時修配或配鉆，所以模具零件圖上的形狀和尺寸是否全部加工出來，還要根據(jù)模具加工的裝配方法而定。若以凸模凹模為基準裝配時，零件圖上的導柱孔在零件加工時就不加工，若以四導柱導套作型腔，凸模相對位置控制基準時，則凹模及凸模固定板的導柱孔應與凹模或凸模固定板的型孔在各板之上同時加工出來。 使用銑床加工一個零件時，必須先把零件的相關尺寸、材料、使用刀具、加工參數(shù)確定下來，保證加工能順利完成，同時，設計方面也要考慮到加工的難易程度，以減少加工的困難，所以在加工前要慎重考慮各種細節(jié)。在買回來的模板里，要確定模板的加工基準，哪些面是基準面，這一般在訂購模板時會標明那幾個面是經(jīng)過打磨，之后就是把加工基準定下來，當然事前必須準備好零件圖，根據(jù)零件圖來定位加工方案，如果要用到數(shù)控編程，就必須把加工原點定出來。定好加工方案后，就可以開始加工，先把臺虎鉗裝夾到銑床導軌上微微夾緊，然后打表，在打表時要非常小心，當表很靠近工件時，不能使用太快的進給速度，否則很容易碰壞儀表，在校平行度時，最好先來回走幾遍，觀察大概偏向，然后使用木錘輕輕敲擊虎鉗，使其保持在很小的偏差范圍就行了，然后夾緊虎鉗，把兩個基準方向的平行度定好后，把工件裝上放平然后夾緊，就要把刀具裝到銑床上，利用刀具找正工件坐標原點，在設置坐標原點時要將刀具的半徑算進去，這樣才能使主軸對應工件原點，x-y平面的坐標定下來后，確定z方向上的原點，將z方向上的原點設在工件表面上，以方便編程。之后就是加工，加工程序編好后必須進行一次模擬運行，察看刀具路線是否會超出銑床的工作行程，防止出事故。如果程序沒錯，就可以傳到數(shù)控銑床運行。不同刀具要使用不同轉速，鉆孔要比銑槽的轉速慢，進給速度要根據(jù)觀察來手動調試，加工時要時刻觀察走刀情況，同時適當加冷卻液及掃除鐵屑，當程序完成后，刀具就會自動回原點，（若發(fā)現(xiàn)有不正常的現(xiàn)象，必須馬上停止。）若無異?，F(xiàn)象即可繼續(xù)做下一工序。 零件加工工藝卡參看附件。 5.2 彎曲模具工作零件的制造 彎曲模零件的加工方法基本與沖裁模相同，一般都是根據(jù)零件的尺寸精度，形狀復雜程度與表面粗糙度要求及設備條件，按圖樣進行加工與制造。由于彎曲變形工藝的特殊性，彎曲模制造有如下特點： 彎曲模工作部分形狀比較復雜，幾何形狀尺寸精度要求較高。 在制造時，凸凹模工作表面的曲線和折線需要事先做好的樣板或樣件來控制，以保證制造精度，樣板和樣件的精度一般應為。由于零件回彈的影響，加工出來的凸模與凹模的形狀不可能與零件最后形狀完全相同。因此，必須有一定的修正值。該值應根據(jù)操作者的經(jīng)驗和反復試驗后確定，并根據(jù)修正值來加工樣板和樣件。 彎曲凸凹模的淬火，回火工序是在試模工序后進行的 彎曲成形時，由于材料的彈塑性變形，使彎曲件產(chǎn)生回彈。因此，在制造彎曲模時，必須考慮材料的回彈值，以便使彎曲的零件能符合圖樣所規(guī)定的要求。由于影響回彈的因素很多，要求設計的完全準確是不可能的。這就要求在制造模具時，對其反復試驗和修正，根據(jù)實際情況，對凸凹模的尺寸和形狀進行精修，直到回彈影響消除為止。為了便于修正，彎曲的凸凹模形狀及尺寸經(jīng)試驗確定后，才能進行淬硬定形。 彎曲凸凹模加工工序，應根據(jù)零件外形尺寸標注情況來選擇 對于尺寸標注在內形上的零件，一般先加工凸模，而凹模按凸模配制，并保證一定得間隙值；對于尺寸標注在外形上的零件，應先加工凹模，凸模按加工出的凹模配制加工，并保證合適的間隙值。 彎曲凸凹模的圓角半徑應加工一致，工作部分表面應進行拋光，表面粗糙度值應在以下 彎曲模工作零件的加工關鍵是如何保證工作型面的尺寸形狀精度、表面粗糙度。其工藝過程通常為：鍛制坯料-----退火-----基準平面加工-------劃線------工作型面粗精加工--------熱處理-----光整加工。由于生產(chǎn)條件不同，所采用的加工工藝過程也有所不同。如果模具加工設備比較齊全，可采用電火花，線切割，成形磨削等方法進行工作型面的精加工，否則采用普通金屬切削機床加工和鉗工銼修相配合的加工方案較為合適。 小型彎曲凸凹模常用T8A,T10A鋼，淬硬到58～62HRC.對于形狀復雜的或生產(chǎn)批量較大的彎曲件，凸凹模材料可用CrWMn，Cr12，Cr12MoV,淬硬到60～ 64HRC 彎曲凸模沒有固定的形式，此工件結構簡單，精度要求不高，所以可以設計比較簡單一些，但一定要把回彈角考慮進去，凸模成型部分設置為88° 結束語 中鉸鏈墊片屬于典型的沖裁件，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，然后選取相應的壓力機。本設計主要是落料凸、凹模及沖孔凸、凹模的設計，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構零件以及模具的總體尺寸，然后根據(jù)上面的設計繪出模具的總裝圖。 由于在零件制造前進行了預測，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。 中鉸鏈墊片沖裁件的形狀結構較為簡單，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。模具工作零件的結構也較為簡單，它可以相應的簡化模具結構。便于以后的操作、調整和維護。 中鉸鏈墊片沖孔落料模具的設計，是理論知識與實踐有機的結合，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計人員，必須要有扎實的專業(yè)基礎，并不斷學習新知識新技術，樹立終身學習的觀念，把理論知識應用到實踐中去，并堅持科學、嚴謹、求實的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術，為國民經(jīng)濟的騰飛做出應有的貢獻。 致 謝 匆忙之中就馬上就要結束大學生活了，作為一名合格的大學生,畢業(yè)設計是我們每個人都必須認真完成的任務，也是對大學里面所學所有課程的一次綜合的回顧，也是考驗我們在這里學到所有知識的掌握程度。本次畢業(yè)設計對我們來說時間真的有點倉促，因為平時的知識掌握不牢固，很多東西都要在圖書館里面慢慢摸索。不過值得慶幸的是在這個過程中有于智宏老師的耐心指導，每周不顧舟車勞頓辛苦的于老師都會準時為我們的疑問做一個認真的答復，雖然我們的基礎不是很好，老師卻從沒有放棄我們，總是耐心的鼓勵和悉心的指導。于老師對我們的嚴格要求也給我們一定的壓力，這就讓我們不能自我放縱懈怠，也只有這樣才能靜下心來做未完成的任務，雖然我感覺我們做的還不夠好，還有很多東西我們都不是很清楚明了，但是讓我明白了作為一名模具專業(yè)的畢業(yè)生孜孜以求，學術專攻，這些是我們每個人都必須具備的基本素質。同時，在此次畢業(yè)設計過程中我也學到了許多了關于精密模具設計方面的知識，實際動手設計和操作技能有了很大的提高。 另外，我還要特別感謝本專業(yè)的程芳老師,翟德梅老師,楊占堯老師，原紅鈴老師和于智宏等老師對我的實驗以及論文寫作的指導，他們對我完成這篇論文提供了大力的幫助和支持。 最后，再次對關心、幫助我的老師和同學表示衷心地感謝！ 感謝母?！幽蠙C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。 感謝和我在一起進行課題研究的張宏雷同學，和他在一起討論、研究使我受益非淺。 最后，我非常慶幸在三年的的學習、生活中認識了很多可敬的老師和可親的同學，并感激師友的教誨和幫助！ 參考文獻 [1] 楊占堯.沖壓模具圖冊[M].北京：高等教育出版社，2004. 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