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1 學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人聲明 所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立完成的研究成果 除了文中 特別加以標注引用的內(nèi)容外 本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究 成果 也不包含本人已用于其他學(xué)位申請的論文或成果 對本文的研究作出重要貢獻的 個人和集體 均已在文中以明確方式表明 本人完全意識到本聲明的法律后果由本人 承擔(dān) 作者簽名 熊志遠 日期 2011 03 29 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留 使用學(xué)位論文的規(guī)定 同意學(xué)校保留并 向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版 允許論文被查閱和借閱 本人授 權(quán)南昌航空工業(yè)學(xué)院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索 可以 采用影印 縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文 作者簽名 熊志遠 日期 2011 03 29 導(dǎo)師簽名 日期 畢業(yè)設(shè)計 論文 開題報告 題目 座椅支架沖壓工藝分析及模具設(shè)計 專 業(yè) 名 稱 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 學(xué) 號 078105331 學(xué) 生 姓 名 熊志遠 指 導(dǎo) 教 師 羅海泉 填 表 日 期 2011 年 3 月 26 日 說 明 開題報告應(yīng)結(jié)合自己課題而作 一般包括 課題依據(jù)及課題的 意義 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢 含文獻綜述 研究內(nèi)容及實 驗方案 目標 主要特色及工作進度 參考文獻等內(nèi)容 以下填寫 內(nèi)容 各專業(yè) 可根據(jù)具體情況適當(dāng) 修改 但每個專業(yè)填寫內(nèi)容應(yīng)保持 一致 論文題目 座椅支架沖壓工藝分析及其模具設(shè)計 一 選題的依據(jù)及課題的意義 冷沖壓工藝是一種生產(chǎn)效率很高 少切削或無切削的先進加工方法 在經(jīng)濟和技術(shù)方面 都有很多的優(yōu)點 它操作簡單 便于實現(xiàn)機械化和自動化 適合于較大批量零件的生產(chǎn) 其制 品一般都不需要做進一步的加工 尺寸精度和互換性都較好 所以 它在航空 汽車 拖拉機 電機電器 精密儀器儀表等工業(yè)中占有十分重要的地位 據(jù)相關(guān)資料介紹 在汽車制造業(yè)中就 約有 65 75 的零件是采用冷沖壓加工工藝制造的 若按勞動量計算冷沖壓生產(chǎn)所占的勞動 量為整個汽車工業(yè)總勞動量的 25 30 在電機及儀器儀表生產(chǎn)中 也有 60 70 的零件是 采用冷沖壓工藝來完成的 此外 隨著加強國防建設(shè)的需要和人們物質(zhì)生活水品的提高 在諸 如家電 電子元件和兵器等領(lǐng)域內(nèi) 冷沖壓加工量也占有相當(dāng)大的比例 可見 支持和促進冷 沖壓加工技術(shù) 對發(fā)展國民經(jīng)濟和加速工業(yè)化建設(shè) 具有十分重要的意義 在沖壓生產(chǎn)活動中 沖壓模具作為沖壓工藝的具體執(zhí)行工具 自然倍受重視 事實上 沖壓模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平與 制造精度是保證沖壓制件質(zhì)量的關(guān)鍵 因此 開發(fā)和推廣冷沖壓生產(chǎn)工藝 必須高標準超前的 攻克沖模技術(shù) 這是必然的邏輯和規(guī)律 二 研究概況及發(fā)展趨勢綜述 在金屬和非金屬材料塑性加工工程中 模具是一種必不可少的工藝裝備 模具的使用性能 特別是使用壽命反映著一個國家的工業(yè)水平 早在 20 世紀 50 年代 美 日等工業(yè)發(fā)達國家 在開發(fā)應(yīng)用冷沖壓新技術(shù)的同時 集中了部分優(yōu)勢人才和資金 集合時常的需要 將模具作為 一個統(tǒng)一的產(chǎn)業(yè)來發(fā)展 因而取得了明顯的效果 經(jīng)過多年的耕耘 不僅在模具精度 具結(jié)構(gòu) 模具壽命 制模周期等方面取得了明顯的突破 而且在板才成型的過程模擬 模具優(yōu)化和可靠 性設(shè)計等方面形成了新的理論和方法 為適應(yīng)新的市場環(huán)境 進一步實現(xiàn)快速制模 開辟新的 技術(shù)空間 打下了基礎(chǔ) 國內(nèi)的模具工業(yè)雖起步較晚 但在過去的十多年中也取得了一些進步 例如沖壓模具方面 國內(nèi)設(shè)計制造的部分汽車覆蓋件模 空調(diào)器散熱片級進模 電機定轉(zhuǎn)子雙回轉(zhuǎn)疊片高精度硬質(zhì) 合金級進模 集成電路引線筐架多工位級進模 以及帶自動沖切 疊壓 記數(shù) 分組 扭斜和 安全保護等功能的鐵心精密多功能模 都已達到較高的水平 但從總體上看 我過與工業(yè)發(fā)達 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)備中的比重還比較低 CAD CAE CAM 技術(shù)的普及率有待提高 許多先進的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等等 特別是 在大型 精密 復(fù)雜和長壽命模具上 一方面技術(shù)差距明顯 另一方面產(chǎn)能也不能滿足過內(nèi)的 需求 因而仍需大兩從過外進口 所以 為了改變這種被動狀態(tài) 盡快適應(yīng)社會主義工業(yè)化建 設(shè)對沖壓工藝生產(chǎn)水平提高的需要 全方位大力做還模具基礎(chǔ) 研發(fā)和推廣工作 是至關(guān)重要 的 三 研究內(nèi)容及實驗方案 1 方法確定與論證 2 找資料論證觀點 3 各項指標的概述 4 優(yōu)點與缺點的比較 5 結(jié)論 四 目標 主要特色及工作進度 1 繪制零件圖 收集 查閱 分析有關(guān)資料 撰寫開題報告 2 對零件進行沖裁 彎曲工藝分析 確定工藝方案 3 計算沖壓力確定模具工作部分尺寸及公差 選取模具結(jié)構(gòu) 4 設(shè)計模具裝配圖 拆繪主要零件圖 5 外文翻譯 6000 實詞以上 6 撰寫畢業(yè)論文 五 主要參考文獻 按作者 文章名 刊物名 刊期及頁碼列出 1 姜奎華主編 沖壓工藝與模具設(shè)計 北京 機械工業(yè)出版社 2003 6 2 解汝升 沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù) 北京 中國標準出版社 1997 3 許發(fā)樾主編 實用模具設(shè)計與制造手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2001 2 4 廖念釗等主編 互換性與技術(shù)測量 北京 中國計量出版社 2001 座椅支架沖壓工藝分析及其模具設(shè)計 學(xué)生姓名 熊志遠 班級 0781053 指導(dǎo)老師 羅海泉 摘要 本設(shè)計課題給定的是某摩托車座椅支架 形狀簡單 同時包括沖裁和彎 曲兩道工序 其中彎曲相對比較簡單 在本次設(shè)計中關(guān)鍵的地方是合理的選擇 模具間隙 在模具的設(shè)計中間隙直接影響著沖裁件的質(zhì)量 所以合適的間隙的 選擇應(yīng)以工件斷面質(zhì)量 沖裁件精度 模具壽命和加工質(zhì)量四項為依據(jù) 并且 進行適當(dāng)?shù)姆诸?在模具設(shè)計部分重點在于凸 凹模的設(shè)計 它們都要先進行 試模合格以后再熱處理 因為它影響著沖裁件是否合格 由于本零件屬于大批量生產(chǎn) 而且制作精度要求不高 需要多工序沖成的小型 零件 所以沖裁我選擇了級進模 以便能滿足制造要求的同時也增加了操作的 安全性及減少模具和設(shè)備的數(shù)量 從而減少車間的占地面積 由于本人水平有限 本論文中必然存在不少紕漏及錯誤之處 敬請評閱老師批 評指正 關(guān)鍵詞 沖裁間隙 級進模 段面質(zhì)量 模具壽命 指導(dǎo)老師簽名 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 1 第一章 緒論 論文題目 座椅支架沖壓工藝分析及其模具設(shè)計 1 1 選題的依據(jù)及課題的意義 在金屬和非金屬材料塑性加工工程中 模具是一種必不可少的工藝裝備 模具的使用性能特別是使用壽命反映著一個國家的工業(yè)水平 化學(xué)氣相沉積是 一種利用氣相物質(zhì)中的某些化學(xué)過程 將高熔點 高硬度金屬及其碳化物 氮 化物等性能特殊的穩(wěn)定化合物涂覆在模具工作零件表面上 形成與基體材料結(jié) 合力很強的硬質(zhì)涂層 從而使模具表面獲得優(yōu)異機械性能的技術(shù) 其中氣相沉 積 TiN 新技術(shù)就是一種使用而有效的模具表面強化新技術(shù)工藝 熱作模具鋼 作為模具鋼的重要組成部分 廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域 因此研究熱作 模具鋼在化學(xué)氣相沉積 TiN 后的組織和性能 對提高模具的表面高硬度 耐磨 性 耐蝕 耐熱性 提高模具的壽命具有重要的意義 根據(jù)模具使用場合的不同 可分為冷沖模 塑料模 鍛造模 壓鑄模 橡膠模 陶瓷模 玻璃模等 利用模具加工零件的方法 是一種少切削 無切 削和多工序重合的先進生產(chǎn)方法 廣泛用與汽車 電器 儀表 玩具和日常用 品的等產(chǎn)品的加工方法中 在國民經(jīng)濟個部門的發(fā)展中占有的重要的地位 據(jù) 統(tǒng)計 利用模具制造的零件 在飛機 汽車 拖拉機 電機 電器 儀器儀表 等機電產(chǎn)品中占 60 70 在電視機 錄音機 計算機等電子產(chǎn)品中占 80 以 上 在自行車 手表 洗衣機 電冰箱 電風(fēng)扇等輕工業(yè)產(chǎn)品中占 85 以上 因此說 模具是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)工藝裝備 具有關(guān)資料介紹 某些國家的模具總產(chǎn)值已超過了機床工業(yè)的總產(chǎn)值 其 發(fā)展速度超過了機床 汽車 電子等行業(yè) 模具工業(yè)在這些國家已擺脫了從屬 地位而發(fā)展成為獨立的行業(yè) 是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)之一 模具技術(shù) 特別是 制造精密 復(fù)雜 大型 高效 長壽命模具的技術(shù) 以成為衡量一個國家機械 制造水平的標志之一 隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 產(chǎn)品更新?lián)Q代周期的縮短 為模具工業(yè)的發(fā)展提供了機遇和挑戰(zhàn) 電子計算機技術(shù)的應(yīng)用給模具設(shè)計和制 造開辟了新的前景 預(yù)計工業(yè)發(fā)達的國家模具工業(yè)還有新的發(fā)展 1 2 模具行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 在國民經(jīng)濟快速發(fā)展的拉動和國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下 我國模具行業(yè) 發(fā)展很快 2003 全國模具總產(chǎn)值已達 450 億元以上 近年來 模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào) 整和體制改革步伐加快 主要表現(xiàn)為 大型 精密 復(fù)雜 長壽命等中高檔模 具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品 我國模具年生產(chǎn)總量雖然已位居 世界第三位 但設(shè)計制造水平在總體上要比工業(yè)發(fā)達國家落后 其差距主要表 現(xiàn)在以下幾方面 1 模具自配率教低 其中中低檔模具供過于求 中高檔模具自配率不足 60 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 2 企業(yè)組織結(jié)構(gòu) 產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 技術(shù)結(jié)構(gòu)和進口結(jié)構(gòu)都不夠合理 3 模具產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝水平低 模具制造周期長 4 模具標準化水平和模具標準件使用覆蓋率低 開發(fā)能力弱 5 與國際先進水平相比 模具企業(yè)的管理落后 我國國民經(jīng)濟長期持續(xù)高速發(fā)展 機械行業(yè)在信息社會和經(jīng)濟全球化進程 中也在不斷發(fā)展 模具行業(yè)發(fā)展趨勢是模具產(chǎn)品向著更大型 更精密 更復(fù)雜 及更經(jīng)濟快速方向發(fā)展 向著信息化 數(shù)字化 無圖化 精細化 自動化方向 發(fā)展 向著技術(shù)集成化 設(shè)備精良化 產(chǎn)品品牌化 管理信息化 經(jīng)營國際化 方向發(fā)展 模具技術(shù)的發(fā)展趨勢主要是 1 CAD CAM CAE 的廣泛應(yīng)用及其軟件的不斷改進 CAD CAM CAE 技術(shù)的進 一步集成化 一體化 智能化 2 PDM 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 CAPP 計算機輔助工藝設(shè)計管理 KBE 基于 知識工程 ERP 企業(yè)資源管理 MIS 模具制造管理信息系統(tǒng) 及 Internal 平臺等信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用 3 高速 高精加工技術(shù) 超精加工 復(fù)合加工 先進表面加工和處理技 術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 4 快速成形與快速制模 RP RT 技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 5 熱流道技術(shù) 精密測量及高速掃描技術(shù) 逆向工程及并行工程的發(fā)展 與應(yīng)用 模具標準化及模具標準件的發(fā)展及進一步推廣應(yīng)用 6 優(yōu)質(zhì)模具材料的研制及正確選用 模具自動加工系統(tǒng)的研制與應(yīng)用 7 虛擬技術(shù)和納米技術(shù)等的逐步應(yīng)用 1 3 內(nèi)容及實驗方案 1 方法確定與論證 2 找資料論證觀點 3 各項指標的概述 4 優(yōu)點與缺點的比較 5 結(jié)論 1 4 主要特色及工作進度 1 繪制零件圖 收集 查閱 分析有關(guān)資料 撰寫開題報告 2 對零件進行沖裁 彎曲工藝分析 確定工藝方案 3 計算沖壓力確定模具工作部分尺寸及公差 選取模具結(jié)構(gòu) 4 設(shè)計模具裝配圖 拆繪主要零件圖 5 外文翻譯 6000 實詞以上 6 撰寫畢業(yè)論文 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 3 第二章工藝方案設(shè)計 2 1 零件的工藝性分析 本設(shè)計是關(guān)于摩托車座椅支架沖壓工藝分析及模具設(shè)計 材料是 20 號鋼 板厚是 5mm 如圖 2 1 所示 圖 2 1 摩托車座椅支架零件 沖壓工藝設(shè)計的基本要求為 1 材料利用率要高 即原始材料消耗要盡可能少 2 考慮工廠的具體生產(chǎn)條件 制定出的工藝方案要技術(shù)上方便可行 經(jīng) 濟上合理 3 工序組合方式和工序排列順序要符合沖壓變形規(guī)律 能保證沖制合格 的工件 4 工序數(shù)量盡可能少 生產(chǎn)效率盡可能高 5 制定的工藝規(guī)程 要方便工廠 車間的生產(chǎn)組織與管理 良好的沖壓工藝能保證材料消耗少 工序次數(shù)少 模具結(jié)構(gòu)簡單 操作方 便 壽命長 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等等 從某種意義上講 沖壓工藝的質(zhì)量就決 定了模具的質(zhì)量 因此 制定合理的沖壓工藝方案是至關(guān)重要的 由零件 圖可知 零件的形狀簡單 便于實現(xiàn)少廢料排樣 在各直線或曲線的連接 處 都采用了圓角過渡 零件的精度和斷面粗糙度等都符合沖裁工藝的要 求 零件尺寸公差沒有特殊要求 按 IT10 取 利用普通的沖裁形式可以達 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 到圖樣要求 由于該零件外形簡單 形狀規(guī)則 適于沖裁加工 材料為 20 號鋼 b 480MPa 2 2 加工工藝方案的確定 沖裁工藝方案的主要內(nèi)容包括沖壓性質(zhì) 沖壓工序數(shù) 沖壓順序和工序 組合方式 模具結(jié)構(gòu)型式 沖模壓力中心和沖裁閉合高度等 根據(jù)以上對零件的工藝分析 并且考慮到現(xiàn)有的設(shè)備的情況 加工本零件 需要三道工序 根據(jù)沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀 尺寸大小和精度要求可知沖裁順序為 先落料再彎曲 最后成形 送料方式采用手工操作 沖裁模的結(jié)構(gòu)形式多種多 樣 如果按工序的組合分類 可分為單工序模 級進模 連續(xù)?；蛱侥?復(fù) 合模等 各種沖裁模的構(gòu)成大體相同 主要由工作零件 定位零件 卸料與推 料零件 導(dǎo)向零件 聯(lián)接與固定零件等組成 零件屬于大批生產(chǎn) 工藝性較好 但不宜采用復(fù)合模 如果采用落料以后再沖孔效率比較低 而且質(zhì)量不易保證 我采用連續(xù)模進行加工 級進模是一種工位多 效率高的沖模 在一副級進模上 根據(jù)沖壓件的實 際需要 按一定的順序安排了多個沖壓工序 在級進模中稱為工位 進行連續(xù) 沖壓 它不但可以完成沖裁工序 甚至裝配工序 許多需要多工序沖壓的復(fù)雜 的沖壓件可以在一副模具上完全成形 為高速自動沖壓提供了有利條件 由于 級進模工位較多 因而級進模沖制零件 必須解決條料或帶料的準確定位問題 才有可能保證沖壓件的質(zhì)量 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 5 第三章沖裁模設(shè)計 3 1 毛坯尺寸計算與沖裁工藝分析 3 1 1 毛坯尺寸計算 板料彎曲時 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坯展開的長度和尺寸 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 彎曲件展開長度 iwL 當(dāng) 180 時 180wrxt 當(dāng) 180 360 時 2360d 式中 彎曲件直邊部分長度 iL 彎曲部分中性層長度 w 中性層位移系數(shù) 根據(jù)王芳主編 冷沖壓模具設(shè)計設(shè)計指導(dǎo) 表 3 6 如圖 3 1 所示 前鉸扣彎曲展開長度 103 表 3 1 中性層的位移系數(shù)值 彎曲件的展開圖如圖 3 1 所示 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 圖 3 1 彎曲件展開圖 3 1 2 沖裁工藝分析 沖裁件的工藝性 是指沖裁件對沖裁工藝的適應(yīng)性 一般情況下 讀一沖裁件 工藝性影響最大的是制件的結(jié)構(gòu)形狀 精度要求 形位公差及技術(shù)要求等 良 好的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)保證材料消耗少 工序數(shù)目少 模具結(jié)構(gòu)簡單而壽命高 產(chǎn) 品質(zhì)量穩(wěn)定 操作簡單等 通常對沖裁件的工藝性影響最大的是幾何形狀尺寸 和精度要求 由彎曲件展開圖 3 1 可知 沖裁件的形狀簡單 對稱沒有復(fù)雜的曲線 沖 裁件的內(nèi) 外轉(zhuǎn)角處要用圓角過渡 而且本沖裁件沒有凸出懸臂 凹槽和孔等 一般沖裁件的經(jīng)濟精度不高于 IT11 級 最高可達 IT8 IT10 級 沖孔比落料的 精度約高 1 級 本沖裁件的經(jīng)濟精度為 IT14 因此采用單工序 后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)向式?jīng)_裁模進行加工 以方便工人操作 并 且保證制件尺寸精度 3 2 工件排樣與搭邊 3 2 1 排樣 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 7 沖裁件在板料 條料或帶料上的布置方式 稱為排樣 排樣是沖裁模設(shè)計 中的一項極其重要的工作 其目的在于減少材料的耗損 降低零件成本 提高 生產(chǎn)率 延長模具壽命 1 材料的利用率 材料利用率主要取決于排樣 是衡量排樣方案合理性的技術(shù)經(jīng)濟指標 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 根據(jù)牟林 胡建華主編 沖壓工藝與模具設(shè)計 中 3 2 式和 3 3 式 一個進距的材料利用率 的計算如下 100 nAbh 式中 A 沖裁件面積 包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料 mm 2 n 一個進距內(nèi)沖裁件數(shù)目 b 條料寬度 mm h 進距 mm 一張板料上總的材料利用率 總 的計算如下 總 100 ALBn總 式中 n 總 一張板料上沖裁件總數(shù)目 L 板料長 mm B 板料寬 mm 2 排樣方法的選擇原則 1 沖裁小工件或某種工件需要小條料時 應(yīng)沿板料方向進行排樣 符 合材料規(guī)格及工藝要求 2 沖裁彎曲毛胚時 應(yīng)考慮半料軋制方向 3 沖件在條料上的排樣 應(yīng)考慮沖壓生產(chǎn)率 沖模耐用度 沖模結(jié)構(gòu)是否 簡單和操作的方便與安全等 4 條料寬度選擇與在板料上的排樣應(yīng)優(yōu)先選用條料寬度較大而步距小的的 方案 以便經(jīng)濟地裁切板料 并減少沖壓用的時間 3 排樣的方式 根據(jù)材料的利用情況 排樣可分為有廢料排樣 少廢料排樣和無廢料排樣 三種 有廢料排樣為沿工件的全部 外形沖裁 工件與工件之間 工件與條料側(cè) 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 邊之間都有工藝余料 搭邊 存在 沖裁后搭邊成為廢料 少廢料排樣為沿部 分外形輪廓切斷或沖裁 只在工件之間或工件與條料側(cè)邊之間有搭邊存在 無 廢料排樣為工件與工件之間 工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊存在 條料沿直線 或曲線切斷而得工件 本課題排樣方式為有廢料 對排 排樣圖如 3 2 圖所示 圖 3 2 排樣圖 3 2 2 搭邊 在條料上沖裁時 工件之間以及工件和條料側(cè)邊之間的余料稱為搭 邊 搭邊的作用是 補償送料誤差 以保證沖出合格工件 保持條料剛度利于 送料 避免廢料絲進入模具間隙損壞模具 搭邊值要合理確定 從節(jié)省材料出 發(fā)搭邊值越小越好 但搭邊值小于一定數(shù)值后 對模具壽命和剪切表面質(zhì)量不 利 為了使作用在毛坯側(cè)表面上的應(yīng)力沿被沖壓件周長軍均勻分布 必須使搭 邊的最小寬度大于塑變區(qū)的寬度 而塑變區(qū)寬度與材料性質(zhì)和厚度有關(guān) 一般 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 9 約等于 0 5t 搭邊的最小寬度的最大值約等于毛坯的厚度 若搭邊值小于材料 厚度 在沖裁中還可能被拉入模具間隙中 使零件產(chǎn)生毛刺 甚至損壞模具刃 口 降低模具壽命 搭邊值大小與下列因素有關(guān) 1 材料的力學(xué)性能 硬材料的搭邊值可小一些 軟材料 脆材料的搭邊值 要大一些 2 零件的形狀與尺寸 零件尺寸大或有尖角和突出等復(fù)雜形狀時 搭邊值 應(yīng)大一些 3 材料厚度 厚度大的材料搭邊值取大一些 4 送料及擋料方式 手工送料時 有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可以小一些 根據(jù)薛啟翔主編 冷沖壓實用技術(shù) 表 3 2 可知搭邊 a 和 a1數(shù)值 a 6 3 a1 7 2 沖裁件面積 通過 CAD 軟件測繪可知 A 4232 8mm2 條料寬度 B 120mm 送料進距 h 88 7 2 30 2 3 5 mm 62 8mm 一個進距內(nèi)的材料利用率 3 3 沖裁間隙 沖裁間隙是指沖裁凸模和凹模刃口之間的尺寸之差 單邊用間隙用 C 表示 雙邊用 Z 表示 圓形沖裁模雙邊間隙為 Z D 凹 D 凸 式中 D 凹 沖裁模凹模直徑尺寸 mm D 凸 沖裁模凹模直徑尺寸 mm 沖裁間隙是沖裁過程中一個重要的工藝參數(shù) 間隙的選取是否合理直接影 響到?jīng)_裁件質(zhì)量 沖裁力 沖模的使用壽命和卸料力等 因此設(shè)計模具時一定 要選擇一個合理的間隙 考慮到模具制造中的偏差及使用中的磨損 生產(chǎn)中通 常是選擇一個合適的范圍作為合理的間隙 這個范圍的最小值稱為最小合理間 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 隙 Zmin 最大值稱為最大 合理間隙 Zmax 由于模具在使用過程中會逐步 磨損 設(shè)計和制造新模具時應(yīng)采用最小合理間隙 1 沖裁間隙的選取 沖裁間隙的大小主要與材料的性質(zhì)及厚度有關(guān) 材料越硬 厚度越大 則間 隙值應(yīng)越大 選取間隙值時應(yīng)結(jié)合沖裁件的具體要求和實際的生產(chǎn)條件來考慮 其總的原則應(yīng)該是在保證滿足沖裁件剪斷面質(zhì)量和尺寸精度的前提下 使模具 壽命最長 確定凸 凹模合理間隙有理論去頂法和查表確定法 在設(shè)計時一般 采取查表法確定 在沖模制造時 也可按材料厚度的百分比估算 根據(jù)牟林 胡建華主編 沖壓工藝與模具設(shè)計 表 2 3 選得間隙值為 Zmin 0 940 Zmax 1 280 mm 為了使模具能在較長時間內(nèi)沖制出合格的零件 提高模具的利用率 一般 設(shè)計模具時取 Zmin 作為初始間隙 3 4 沖裁力的預(yù)算 沖裁力是指板料作用在凸模上的最大抗力 沖裁力是選擇壓力機的主要依 據(jù) 也是設(shè)計模具所必須的數(shù)據(jù) 沖裁力計算包括沖裁力 卸料力 推件力 頂件力的計算 1 沖裁力計算 沖裁力是凸模與凹模相對運動使工件與板料分離所需要的力 它與材料性 質(zhì) 厚度 沖裁件周長 模具間隙大小及刃口鋒利程度有關(guān) 一般平刃口模具沖裁時 其沖裁力 F 可按下式計算 F K L t 式中 F 沖裁力 N L 沖裁件的周長 mm 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 11 t 板料厚度 mm 材料的抗剪強度 Mpa K 系數(shù) 考慮到凸模 凹模間隙波動 材料力學(xué)性能變化及材料厚 度偏差等因素而增加的安全系數(shù) 常取 K 1 3 有時也可用材料的抗拉強度進行計算 F L t b 式中 為材料的抗拉強度 Mpab 在沖裁高強度材料或厚度大 周邊長的工件時 需要很大的沖裁力 當(dāng)工 廠設(shè)備的噸位不能適應(yīng)時 為不影響生產(chǎn) 可采取一定的措施降低沖裁力 常 用的方法有階梯沖裁 斜刃沖裁和加熱沖裁等 沖裁力 沖裁件周長 有 CAD 測繪 L 330mm 板料厚度 t 5mm 材料抗剪強度 480MPa 系數(shù) K 1 3 F K L t 1 3 330 5 480 1029600N 2 卸料力 推件力和頂件力計算 由于沖裁時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) 使落料或廢料梗塞在凹模內(nèi) 而板料則緊箍在凸模上 為了使沖 裁工作繼續(xù)進行 必須將箍在凸模上的板料卸下 將卡在凹模內(nèi)的工件或廢料 向下推出或向上頂出 將緊箍在凸模上料卸下所需的力稱為卸料力 將卡在凹 模中的料推出所需的力叫推件力 將卡在凹模中的料逆著沖裁力方向頂出所需 的力叫頂件力 根據(jù)牟林 胡建華主編 沖壓工藝與模具設(shè)計 第 50 頁 卸料力 推件力和頂出力通常采用經(jīng)驗公式進行計算 卸料力 F 卸 K 卸 F 落 推件力 F 推 n K 推 F 孔 頂件力 F 頂 K 頂 F 落 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 式中 K 卸 K 推 K 頂 分別為卸料力 推件力系數(shù) 其值見表 3 3 n 同時卡在凹模內(nèi)的零件數(shù) h 凹模直壁洞口的高度 表 3 3 推件力 頂件力 卸料力系數(shù) 料厚 mm K 推 K 頂 K 卸 鋼 0 1 0 1 0 5 0 5 2 5 2 5 6 5 0 065 0 075 0 045 0 055 0 04 0 05 0 03 0 04 0 1 0 063 0 055 0 045 0 14 0 08 0 06 0 05 卸料力 F 卸 K 卸 F 792000 x 0 04 31680N 推件力 F 推 FK 推 n 792000 x0 04 x 10 5 63360N F 總 F F 推 F 卸 887040 3 5 模具壓力中心計算 沖模對工件施加的沖壓力合力的中心稱為模具的沖壓壓力中心 要使沖壓 模具正常工作 模具的壓力中心必須通過模柄曲線和壓力機的滑塊中心線重合 否則 沖裁過程中壓力機滑塊和沖模將會承受偏心載荷 使滑塊導(dǎo)軌和沖模導(dǎo) 向部分產(chǎn)生不正常磨損 合理間隙得不到保證 刃口迅速變鈍 從而降低沖件 質(zhì)量和模具壽命甚至損壞模具發(fā)生沖壓事故 因此 設(shè)計沖模時 應(yīng)正確計算 出沖裁時的壓力中心 并使壓力中心與模柄軸心線重合 對于制件外形尺寸大 形狀復(fù)雜 多凸模的沖裁模和連續(xù)模 正確確定其壓力中心就顯得更為重要 若因沖件的形狀特殊 從模具結(jié)構(gòu)方面考慮不宜使壓力中心與模柄軸心線相重 合 也應(yīng)注意盡量使壓力中心的偏離不超出所選壓力機模柄孔投影面積的范圍 壓力中心的確定有解析法 圖解法和實驗法 由于本零件形狀簡單 且對稱 其壓力中心即位于沖件輪廓圖形的幾何中心 畫出所示制件 選定坐標系 xoy 如圖 3 3 所示 沖裁件以 X 軸對稱 所以 Y0 0 X 0 51 5 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 13 壓力中心如下圖 3 3 圖 3 3 壓力中心圖 X0 0 x14 12x10 24 3 x24 5 35x28 48 35x13 5 13 5x48 3 14 2x50 35x60 7 47x96 35x60 7 14 2x 70 28 6x35 24 5x12 12x10 330 42 95 取整數(shù) 41 Y0 44 35 14 12 30 24 5 5 1 28 6 12 13 5 15 14 2 11 4 35 29 35 47 44 35 3 5 9 35 14 2 62 35 13 5 83 2 77 28 6 115 5 24 5 12 57 7 330 44 7 取整數(shù) 45 所以求得 X0 41 Y0 45 3 6 凸 凹模刃口尺寸計算 沖栽模凸 凹模刃口尺寸精度是影響沖裁件尺寸精度的重要因素 凸 凹 模的合理間隙值也要靠刃口尺寸及其公差保證 因此 正確確定沖裁凸模和凹 模刃口的尺寸及公差 是沖模設(shè)計的重要環(huán)節(jié) 1 凸 凹模刃口尺寸計算的原則 由沖裁過程和生產(chǎn)實踐可知 落料件的光面是因凹模刃口擠切材料產(chǎn)生的 而孔的光面是凸模刃口擠切材料產(chǎn)生的 落料件的大端尺寸等于或接近于凹模 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 刃口尺寸 沖孔件的小端尺寸等于或接近于凸模刃口尺寸 計算凸模和凹模尺 寸時應(yīng)遵循下述原則 1 落料時 應(yīng)先確定凹模刃口尺寸 凹模刃口的基本尺寸取接近或等于 零件的最小極限尺寸 以保證凹模磨損在一定范圍內(nèi)也能沖出合格的零件 凸 模刃口的基本尺寸則按凹模刃口基本尺寸減小一個最小間隙值 2 沖孔時 先確定凸模刃口尺寸 凸模刃口的基本尺寸取接近或等于孔 的最大極限尺寸 以保證凸模磨損在一定范圍內(nèi)也可使用 而凹模的基本尺寸 則按凸模刃口的基本尺寸加上一個最小間隙值 3 凸模和凹模刃口的制造公差 主要取決于沖裁件的精度和形狀 一般 模具的制造精度比沖裁件的精度至少高 1 2 級 若制件沒有標注公差 則對于 非圓形件按國家標準非配合尺寸的 IT14 級精度來處理 圓形件一般可按 IT10 級精度來處理 2 凸 凹模刃口尺寸計算的方法 凸 凹模刃口尺寸的計算與加工方法有關(guān) 基本上可分為兩類 1 凸模與凹模分開加工 這種方法適用于圓形或簡單形狀的工件 采用凸模與凹模分開加工這種方法 要分別 標注凸模和凹模刃口尺寸與制造公差 同時 為了保證一定的間隙 模具的制造公差 必須滿足下列條件 p d Zmax Zmin 或 p 0 4 Zmax Zmin d 0 6 Zmax Zmin 式中 p 凸模的制造公差 d 凹模的制造公差 Zmax 最大合理間隙 Zmin 最小合理間隙 2 凸模與凹模配作加工 凸 凹模配作加工是指先按圖樣設(shè)計尺寸加工好凸模或凹模中的一件作為 標準件 一般落料時以凹模為基準件 沖孔時以凸模為基準件 然后根據(jù)基準 件的實際尺寸按間隙要求配作另一件 這種加工方法的特點是模具的間隙由配 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 15 作保證 工藝比較簡單 不需要公式 Zmax Zmin 來進行校核 并且還p d 可以放大基準件的制造公差 一般可去沖裁件公差的 使制造容易 因此41 是目前一般工廠常常采用的方法 用配合加工法制造模具常用于復(fù)雜形狀及薄 料的沖裁件 圖樣上只需標注基準件的尺寸及其公差 配作件僅注基本尺寸 并注明與基準件配作及應(yīng)保證的間隙值 3 計算各主要零件的尺寸 1 凹模厚度 其中 b 111mm K 0 3 故 H Kb 0 3 111 33 3mm 但是該件上還需沖一較小的空 且均在同一凹模上進行 所以凹模厚度應(yīng)適當(dāng)增 加 故取 H 30 C 1 5 2 H 60mm 凹模的外形尺寸 長 寬為 300 195 2 凸模固定板的厚度 H1 0 7H 0 7 33 3 23 31 取整數(shù) 25mm 3 墊板的采用與厚度 是否采用墊板 以承壓面的凸模進行計算 F A 177 408MPa 鑄鐵模板的 p 為 90 140MPa 故 p 因此須采用墊板 墊板厚度是 10mm 4 卸料模的自由高度 根據(jù)工件材料厚度為 5mm 沖裁是凸模進入凹模深 度取 2mm 考慮模具維修時刃磨留量 2mm 再考慮開啟時卸料板高出凸 模 1mm z 則總工作行程 h 工件 10mm 橡皮的自由高度 h 自由 h 工件 0 25 0 30 33 3 40mm 取 h 自由 40mm 模具在組裝時預(yù)留量為 h 預(yù) 10 15 h 自由 4 6mm 取 h 預(yù) 6mm 由此可算出模具中安裝卸料板的空間高度為 34mm 5 計算凸凹模工作部分尺寸 查表 Zmin 0 83mm Zmax 1 140mm 沖孔凸模 1 工作孔尺寸 長 18mm 寬 9mm 尺寸為 18mm 時 p 0 02mm 尺寸為 9mm 時 p 0 02mm X 0 6 根據(jù) Bp B X 0 p 則 Bp1 18 042 0 0 02 mm Bp1 9 0420 0 02 mm 沖孔凸模各尺寸如下圖 3 4 所示 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 圖 3 4 沖孔凸模尺寸圖 落料凸模 2 工件工作尺寸 長 111 mm 寬 89 mm 時 p 0 025 mm 半徑 15 mm p 0 02mm X 0 6 根據(jù) Bp B X Zmin 0 p Bp1 14 1280 0 02 mm Bp2 110 0860 0 025 mm Bp3 88 0860 0 025 mm 落料凸模各尺寸入下圖 3 5 所示 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 17 圖 3 5 落料凸模尺寸 沖孔凹模 工件工作尺寸 長 18 mm 半徑 4 5 mm X 0 6 根據(jù) Dd d X Zmin d 0 Dd1 18 8720 020 mm Dd2 5 35880 020 mm 落料凹模 工件工作尺寸 長 111 mm 寬 88 7 mm 半徑 15 mm X 0 6 根據(jù) Dd d X d 0 Dd1 14 9580 020 mm Dd2 110 9160 0350 mm Dd3 88 9160 0350 mm 落料凹模各尺寸如下圖 3 6 所示 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 圖 3 6 落料凹模尺寸 3 7 模具的總體設(shè)計 3 7 1 沖模的閉合高度 所謂模具的閉合高度是指模具在最低工作位置時 上下模座之間的距離 它應(yīng)與壓力機的裝模高度相適應(yīng) 壓力機的裝模高度則是指滑塊在下止點位置時 滑塊底面至工作臺板上 平面之間的距離 一般壓力機滑塊里的連桿具有一定的調(diào)節(jié)量 M 當(dāng)壓力機連 桿調(diào)至最短時 為壓力機的最大裝模高度 Hmax 當(dāng)連桿調(diào)至最長時 為壓力機 的最小裝模高度 Hmin 壓力機的裝模高度必須符合模具閉合高度的要求 其關(guān)系為 Hmax 5 H Hmin 10 式中 Hmax Hmin 壓力機的最大和最小裝模高度 H 模具的閉合高度 H 模 50 10 20 10 15 25 60 190 mm 如果模具的閉合高度太小 則在使用時須在壓力機的工作臺上加墊板 模具閉合高度絕不能大于壓力機的裝模高度 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 19 3 8 結(jié)構(gòu)件與標準件選用 3 8 1 模架 模架包括上模座 下模座 導(dǎo)柱和導(dǎo)套 沖壓模具的全部零件都安裝在模 架上 為了縮短模具制造周期 降低成本 我國已制定出模架標準 并且有商 品出售 根據(jù)模架導(dǎo)向用的導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合性質(zhì)分為滑動導(dǎo)向模架和滾動導(dǎo) 向模架兩大類 每類模架中 由于導(dǎo)柱安裝位置和數(shù)量不同 又各具有多種模 架類型 選擇模架結(jié)構(gòu)時要根據(jù)工件的受力變形特點 坯件定位 出件方式 材料 送進方向 導(dǎo)柱受力狀態(tài) 操作是否方便等方面進行綜合考慮 選擇模架尺寸 時要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮 一般在長度上及寬度上都應(yīng)比凹模大 30 40mm 模板厚度一般等于凹模厚度的 1 1 5 倍 選擇模架時還要注意到模 架與壓力機的安裝關(guān)系 本設(shè)計采用對角導(dǎo)柱式模架 3 8 2 模座 模座分為上模座和下模座 它們是沖模全部零件安裝的基體 有承受和傳 遞沖裁力 因此它要具有足夠的強度 剛度和足夠大的外形尺寸 上模座通過 模柄安裝在沖床滑塊上 下模座用壓板和螺栓固定在工作臺上 模座的前側(cè)面 須進行機械加工 以便在此面打上模具的標記 上模板導(dǎo)套孔的外側(cè)面要加工 一條淺窄槽 便于沖模工作時對導(dǎo)套潤滑 后側(cè)導(dǎo)柱上模座 材料 HT200 上模座 300 195 70 GB T2855 5 后側(cè)導(dǎo)柱下模座 材料 HT200 下模座 160 195 90 GB T2855 6 3 8 3 模柄 本設(shè)計采用壓入式模柄 它與模座孔采用過渡配合 H7 m6 并且加銷釘防 轉(zhuǎn) 這種模柄可較好保證軸線與上模座的垂直度 試用于各種中 小型沖模 生產(chǎn)中最常用 A 型壓入式模柄 材料 Q235 模柄 A32 95 JB T7646 1 3 8 4 定位裝置 本模具采用手工送料連續(xù)模 沖孔凸模要用固定板固定 落料的凸模用 螺釘固定 凹模要用圓柱銷和螺釘去固定 沖孔時用定位銷定位 落料用 2 個 圓錐孔和 1 個檔塊定位 卸料采用剛性的 導(dǎo)向裝置采用導(dǎo)柱導(dǎo)套 3 9 沖裁設(shè)備選擇 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 3 9 1 沖裁設(shè)備類型的選擇 設(shè)備類型的選擇要依據(jù)沖裁件的生產(chǎn)批量 工藝方法與性質(zhì)及沖裁件的尺 寸 形狀與精度等要求來進行 1 根據(jù)沖裁件的大小進行選擇 對于中小型的沖裁件 彎曲件或淺拉深件的生產(chǎn) 主要應(yīng)采用開式機械壓 力機 雖然開式?jīng)_床的剛度差 在沖裁力的作用下床身的變形能夠破壞沖裁模 的間隙分部 降低模具的壽命或沖裁件的表面質(zhì)量 但操作方便 價格低廉 對于大中型的沖裁件 深度大的成形件及復(fù)合工序件的生產(chǎn) 可選擇閉式機械 壓力機 結(jié)構(gòu)緊湊 工件平穩(wěn) 在大型拉深件的生產(chǎn)中 應(yīng)盡量選用雙動拉伸 壓力機 其所用模具結(jié)構(gòu)簡單 調(diào)整方便 2 根據(jù)沖裁件的生產(chǎn)批量選擇 在小批量生產(chǎn)薄板件中 可選擇通用壓力機 速度快 生產(chǎn)效率高 質(zhì)量 較穩(wěn)定 在大型厚板的拉深 彎曲等沖裁件的生產(chǎn)中 應(yīng)采用液壓機 液壓機 行程不固定 不會因為板料厚度變化而超載 而且在需要很大的施力行程加工 時 與機械壓力機相比具有明顯的優(yōu)點 3 考慮精度與剛度 壓力機的剛度是由床身剛度 傳動剛度與導(dǎo)向剛度三部分組成的 在選用設(shè)備 類型時 應(yīng)允許注意到設(shè)備的精度與剛度 尤其是在進行校正彎曲 校形及整 形這類工序時 更應(yīng)選擇剛度與精度較高的壓力機 如果剛度較差 負載終了 和卸載時模具間隙回發(fā)生很大變化 影響沖壓件的精度與模具壽命 4 考慮生產(chǎn)現(xiàn)場的實際問題可能和技術(shù)上的先進性 在進行設(shè)備選擇時 應(yīng)該設(shè)法利用現(xiàn)有設(shè)備來完成工藝過程 有時可利用 原有壓力機進行適當(dāng)改進 以滿足生產(chǎn)需要 需要采用先進技術(shù)進行沖裁時 可以選擇帶有數(shù)字顯示的 利用計算機操作的及具有速控加工裝置的各類新設(shè) 備 如對于斷面要求特別光潔的沖裁件加工 對工藝先進和設(shè)備先進的要求較 高 此時 可選擇精沖壓力機甚至激光加工機 3 10 2 壓力機選用原則 確定壓力機規(guī)格時 一般應(yīng)遵循以下原則 1 壓力機的公稱壓力不小于沖壓工序所需的壓力 2 壓力機滑塊行程應(yīng)滿足工件高度上能獲得所需尺寸 并在沖壓后能順 利地從模具上取出工件 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 21 3 壓力機的閉合高度 工作臺尺寸和滑塊尺寸等應(yīng)滿足模具的正確安裝 尤其是壓力機的閉合高度應(yīng)于沖模的閉合高度相適應(yīng) 4 壓力機的滑塊行程次數(shù)應(yīng)符合生產(chǎn)率和材料變形速度的要求 根據(jù) 3 4 沖壓力的計算 總的沖裁力為 887040KN 考慮到壓力機的適用范圍 故選擇開式雙柱可傾式工作臺壓力機其型號為 JG23 40 查 沖模設(shè)計應(yīng)用實 例 附錄 B3 其部分參數(shù)如下 該模具的總沖壓力 F 總 887040 閉合高度 H 模 190 mm 外廓尺寸 300 mm X195 mm 選用壓力機的主要技術(shù)規(guī)格 公稱壓力 100KN 滑塊行程 130 mm 滑塊行程次數(shù) 次 Min 38 mm 最大閉合高度 480 mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 100 mm 滑塊中心線至床身距離 380 mm 立柱距離 530 mm 工作臺尺寸 前后 710 mm 左右 1070 mm 工作臺孔尺寸 左右 405 mm 直徑 500mm 前后 405mm 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 第四章彎曲模設(shè)計 4 1 分析零件的沖壓性 彎曲是用力使材料彎曲成具有一定曲率形狀的一種沖壓變形工序 本設(shè)計 彎曲的是摩托車座椅支架 如下圖 4 1 所示 圖 4 1 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 23 4 2 彎曲回彈 板料在常溫下的彎曲總是由塑性變形和彈性變形兩部分組成 所以在卸載 以后 彈性變形完全消失 塑性變形將完全保留下來 使彎曲件的彎曲半徑與 彎曲角發(fā)生變化 這一現(xiàn)象稱為回復(fù) 回跳 彎曲回彈是彎曲成形不可避免的 現(xiàn)象 它將直接影響彎曲件的精度 必須加以控制 4 2 1 影響回彈量的因素 1 材料的力學(xué)性能 回彈的大小與材料的屈服強度 成正比 與彈性模b 量 E 成反比 即 E 越大 則回彈越大 在材料性能不穩(wěn)定時 回彈值也不穩(wěn)s 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 定 2 相對彎曲半徑 r t 當(dāng)其他條件相同時 回彈隨 r t 值的增大而增大 這是因為 當(dāng) r t 增大時 彎曲變形程度減少 其中塑性變形和彈性變形成分 均減少 但總變形中彈性變形所占比例在增加 這也是大曲率半徑的制件難以 彎曲成形的原因 因此 可按 r t 值來確定回彈角的大小 3 彎曲工件的形狀 一般 U 形工件由于各邊互相牽制而比 V 形工件回彈 要小 4 模具間隙 U 形彎曲模的凸 凹模單邊間隙 Z 2 越大 則回彈越大 Z 2 t 時 板料處于擠壓狀態(tài) 可能產(chǎn)生負回彈 5 彎曲力 生產(chǎn)中多采用加大彎曲力的校正彎曲 彎曲力的增大可擴大 彎曲件內(nèi)部的塑性變形區(qū) 從而減少回彈 4 2 2 減少回彈量的措施 彎曲成形必然要發(fā)生回彈現(xiàn)象 如前所述 回彈大小與彎曲的方法及模具 結(jié)構(gòu)等因素有關(guān) 要完全消除回彈是極其困難的 生產(chǎn)中可以采用某些措施來 減少或補償由于回彈所產(chǎn)生的誤差 以提高彎曲件的精度 1 改善制件的結(jié)構(gòu) 提高材料塑性 彎曲處壓出加強筋 使彎曲件回彈比較困難 這樣既能增加彎曲件尺寸 的準確性 又能提高彎曲件的剛度 盡量選用彈性模數(shù)量 E 大而屈服強度 低的材料彎曲 以減少s 回彈 硬材料或冷作硬化材料必須先退火 降低其屈服點 采用加熱彎曲 2 采用正確的彎曲工藝 改善變形區(qū)應(yīng)力狀態(tài) 采用校正彎曲 在彎曲終了 對板料施加一定的校正力 使內(nèi)外層金屬 都被拉長 則回彈可因為相互抵消而減少 一般認為 彎曲變形區(qū)的校正壓縮 量為料厚的 2 5 時 校正效果較好 采用拉彎工藝 對大曲率半徑的制件 用普通彎曲方法彎曲時 由于回 彈大而很難成形 故常用拉彎法 即在制件彎曲的同時施加有軸向拉力 使材 料內(nèi) 外層均為拉應(yīng)力 回彈互相抵消 達到了減少工件回彈的目的 采用端部加壓彎曲 在彎曲終了帖模時 利用模具對板料端部施加壓力 上彎曲變形內(nèi) 外層均產(chǎn)生壓應(yīng)力以減少回彈 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 25 3 改善模具結(jié)構(gòu) 補償回彈 根據(jù)彎曲件的回彈趨勢和回彈量的大小 修正凸?；虬寄９ぷ鞑糠值男?狀尺寸 使彎曲后的工件回彈量得到補償 如 V 形彎曲時 根據(jù)工件可能產(chǎn)生 的回彈角 將凸模彎曲角預(yù)先做得小升些 一補償回彈 U 形彎曲時 可在凸 模兩側(cè)分別做出回彈角或?qū)⒛＞叩撞孔龀苫⌒?利用底部向下的回彈來補償彎 曲件側(cè)壁的回彈 利用橡膠或聚酯胺酯軟凹模來代替金屬的剛性凹模進行彎曲 這樣可排 除在非變形區(qū)的變形和回彈 并且調(diào)整凸模入軟凹模的深度以控制回彈值 此 回彈量比金屬凹模小得多 把凹模做成活動式的 以便于實現(xiàn)過正彎曲來控制回彈 該零件批量較大 應(yīng)在保證精度的前提下提高生產(chǎn)率和簡化模具結(jié)構(gòu) 降 低生產(chǎn)成本 本工件展開板料大體成 型 厚度為 左端要進行 U 型彎曲 右側(cè) 通過 V 型彎曲 左側(cè)的 U 型彎曲要求 IT9 級精度 一般的彎曲模無法達到此精 度要求 故應(yīng)該在初次彎曲后加一步校形工序 右側(cè)的 V 型彎曲可以在初次彎 曲時一起完成 也可以在校形時完成 為提高生產(chǎn)率和零件精度 并考慮到模 具的復(fù)雜度 該零件分兩步工序完成 第一步為完成 U 型彎曲和 V 型彎曲 第 二步為校形 這樣可以放寬對第一步工序模具的要求 考慮到第一次沖壓對后續(xù)加工的影響 應(yīng)在幾個關(guān)鍵尺寸上提高加工要求 第一步?jīng)_壓采用普通的凹凸模 一次行程完成 U 型和 V 型成型 考慮到裝 卸料的方便 在凹模上加裝依靠板料外形定位的定位板 并采用彈簧頂料裝置 使零件在沖壓完成后可以自動彈出凹模 由于零件在彎曲完成后的回彈 在沖 壓完成后不會出現(xiàn)零件卡在凸模上的現(xiàn)象 故不必設(shè)計凸模卸料裝置 根據(jù)工件圖紙的要求 工件的內(nèi)彎曲角為 R3 小于最小彎曲半徑第一次 彎曲 U 型部分的內(nèi)彎曲角取 r 3mm 凹模刃口圓角選用 R5 4 3 進行彎曲力的計算 使一個物體發(fā)生彎曲變形所要用的最小力即為彎曲力 1 U 型彎曲的彎曲力 由于影響彎曲力的因素很多 這里只進行粗略的估算 按公式 Fu 0 7kbt2 b r t k 1 3 b 88 7mm t 5mm b 425Mpa r 1 5mm 所以 F 0 7 1 3 88 7 5 5 425 1 5 5 131941 25N 2 V 型彎曲的彎曲力 按公式 F 0 6kbt 2 b r t Fv 0 6 1 3 111 5 5 425 10 5 61327 5N 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 26 總彎曲力 F Fu Fu 131941 25 61327 5 193268 75N 初步選定用 250KN 的的壓力機 3 校正彎曲的彎曲力計算 由表 4 4 及 4 5 P127 P Fq q s 120MPa 910mm2 109200KN 故選用 160KN 的壓力機 4 4 估算模具的各部分尺寸 初步選擇壓力機和模架 考慮到彎曲行程 卸料 等 模具高度應(yīng)不小于 140mm 長度大約在 220mm 左右 寬度 150mm 左右 一個沖程的行程 H 2 5 h 2 5 35mm 87 5mm 所以選用 JG23 40 型壓力機 其滑塊行程為 100mm 考慮到裝卸料方便和模具受力平衡 以及模具高度 選用 A 型對角導(dǎo)柱模架 GB T 2851 1 1990 L 250mm H 255mm 模具草圖如下 a 凸模草圖 b 凹模草圖 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 27 4 5 主要部件的初步設(shè)計及選用 1 凸 凹模刃口尺寸的確定 工件的內(nèi)形尺寸標注為 26D9 0 28 故凸模應(yīng)選用 IT7 級精度制造 根據(jù)資料 P276 頁所示及工件圖紙標注 凸模寬度 Lp L 0 75 p 26 0 75 0 28 0 065 0 0250 26 26 0 0250 凹模尺寸 Ld Lp 2C p 26 26 2 5 0 0 025 考慮工件沖裁公差和模具制造的工藝性 取凸模長度 L1 L 工 1mm 112mm 2 凹 凸模的高度確定 應(yīng)根據(jù)工件的行程確定凹模的高度 再確定 凸模的高度 考慮到凹模的刃口部分需做出圓角 圓角的半徑再加上工件的高度的就是 模的工作部分深度 取圓角部分 R 6mm 則凹模的工作部分深度 H1 5mm 35mm 40mm 考慮凸模與凹模之間的安全間隙取 10mm 此外還有工件定位板的厚度 5mm 則凸模的基本高度為 Ht 40mm 5 10 55mm 凹模還應(yīng)考慮到頂料板的厚度 取為 20mm 則凹模的基本高度為 Ha 40mm 20mm 60mm 凹 凸模的詳細設(shè)計從略 3 彈性元件的選用和核算 彈簧頂件器的工作彈簧的選用主要考慮最大允許壓縮量和工作極限載 荷 把工件從凹模中頂出的行程等于工件的高度 35mm 則彈簧的最大允許壓 縮量不小此 查表 8 40 P239 所列的圓柱螺旋壓縮彈簧 初選 30 4 120 規(guī)格的彈 簧 校核頂料力 彈簧在模具開合狀態(tài)下應(yīng)能夠有足夠的彈力支持頂料板和工 件及其他零 件 設(shè)彈簧的 預(yù)壓縮量為 8mm 則在預(yù)壓縮狀態(tài)下彈簧的彈力 F 8mm 480N 48 1mm 60N 工件 頂料板及其他元件的總重不超過 2KG 19 8N 故頂料彈簧的預(yù)壓縮 提供的彈力足 夠大 考慮到頂料器工作時可能的阻力和彈簧的力學(xué)特性曲線 該彈簧是 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 28 適用的 4 6 模架 導(dǎo)柱 導(dǎo)套 模柄的選用 模架根據(jù)模具的閉合高度及外形尺寸選用參考書目 P 109 P 110 表 2 64 所列 選用 A 型對角導(dǎo)柱模架 GB T2851 1 1990 主要技術(shù)尺寸為 L 250mm Hmax 255mm Hmin 210mm h1 45mm h2 55mm 材料為 Q235 導(dǎo)柱選用參考書目 P 101 所列的 A 型導(dǎo)柱 GB T2861 1 1990 主要的技 術(shù)尺寸為 d 28 極限偏差 6 級 L 195mm 導(dǎo)套選用參考書目 P 101 所列的 A 型導(dǎo)套 GB T2861 6 1990 主要的技 術(shù)尺寸為 D 29mm L 100mm l 40mm 極限偏差 7 級 模柄選用參考書目 P 126 所列的旋入式模柄 JB T7646 2 1994 主要的技 術(shù)尺寸為 d 50mm 模具總的閉合高度為 200mm 4 7 沖壓設(shè)備的選用 選用 JG23 40 型壓力機 主要的技術(shù)參數(shù)為 公稱壓力 100mm 滑塊行程 100mm 最大封閉高度 300mm 封閉高度調(diào)解量 80mm 立柱距離 300mm 4 8 標準件選用 1 定位裝置 定位銷 材料 35 鋼 B10 45 B10 70 GB117 86 定位板 材料 45 鋼 調(diào)質(zhì)硬度為 28HRC 32HRC 壓料板 壓料板 材料 45 鋼 淬火硬度為 40HRC 45HRC 2 頂件裝置 頂件裝置的作用是將制件或廢料從凹模型腔中頂出 凹模裝在下模座時 如果工件不能通過模具的底部漏出 則需要借助于裝在壓力機工作臺下的頂件 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 29 裝置利用彈簧和氣墊驅(qū)動推板頂出工件 分剛性和彈性兩種 頂桿 材料 45 鋼 頂桿 8 60 JB T7650 3 3 開槽盤頭螺釘 不經(jīng)表面處理的開槽盤頭螺釘 M10 45 M10 60 GB67 85 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 30 結(jié)論 沖壓技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空 汽車 電機 家電和通信行業(yè)零部件的成形 近幾年來 我國模具技術(shù)有了很大的發(fā)展 模具設(shè)計與制造水平有了較大的提 高 大型 精密 復(fù)雜 高效和長壽命模具的需求幅度增加 模具質(zhì)量 模具 壽命明顯提高 模具交貨期較前縮短 模具 CAD CAM 技術(shù)也得到了相當(dāng)廣泛的 應(yīng)用 由于沖壓工藝具有生產(chǎn)率高 生產(chǎn)成本低 材料利用率高 能成形復(fù)雜 零件 適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點 在某些領(lǐng)域已取代機械加工 并且正逐步擴大 其應(yīng)用范圍 據(jù)國際生產(chǎn)協(xié)會預(yù)測 到本世紀中 機械零件中 60 的粗加工 80 的精加工要由模具來完成 因此 沖壓技術(shù)對發(fā)展生產(chǎn) 增加效益 更新產(chǎn) 品等方面有重要作用 研究沖壓模具的結(jié)構(gòu) 提高沖壓模具的各項指標 對沖 壓模具設(shè)計和沖壓技術(shù)發(fā)展是十分必要的 通過此次設(shè)計使我對模具行業(yè)有了進一步的重視 知道它在國民經(jīng)濟中的 重要性 本課題首先對通過國內(nèi)外模具行業(yè)的分析 知道雖然我國模具年生產(chǎn) 總量已位居世界第三位 但是設(shè)計制造水平在總體上要比工業(yè)發(fā)達國家落后 本設(shè)計課題給定的摩托車座椅支架 形狀簡單 同時包括沖裁和彎曲兩道工序 其中彎曲相對比較簡單 由于本零件屬于大批量生產(chǎn) 而且制作精度要求不高 需要多工序沖成的小型零件 所以沖裁我選擇了級進模 以便能滿足制造要求 的同時也增加了操作的安全性及減少模具和設(shè)備的數(shù)量 從而減少車間的占地 面積 在本此設(shè)計中關(guān)鍵的地方是合理的選擇模具間隙 在模具的設(shè)計中間隙 直接影響著沖裁件的質(zhì)量 所以合適的間隙的選擇應(yīng)以工件斷面質(zhì)量 沖裁件 精度 模具壽命和加工質(zhì)量四項為依據(jù) 并且進行適當(dāng)?shù)姆诸?在模具設(shè)計部 分重點在于凸 凹模的設(shè)計 它們都要先進行試模以后在熱處理 因為它影響 著沖裁件是否合格 由于本人水平有限 本論文中必然存在不少紕漏及錯誤之處 敬請評閱老 師批評指正 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 31 參考文獻 1 姜奎華 沖壓工藝與模具設(shè)計 北京 機械工業(yè)出版社 2003 6 2 解汝升 沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù) 北京 中國標準出版社 1997 3 許發(fā)樾 實用模具設(shè)計與制造手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2001 2 4 廖念釗等 互換性與技術(shù)測量 北京 中國計量出版社 2001 5 牟林 胡建華 沖壓工藝與模具設(shè)計 北京 中國林業(yè)出版社 北京大學(xué)出版社 2006 8 6 付宏生 冷沖壓成形工藝與模具設(shè)計制造 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2005 3 7 郝海濱 沖壓模具簡明設(shè)計手冊 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2004 11 8 陳錫棟 周小玉 實用模具技術(shù)手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2001 7 9 馬正元等 沖壓工藝與模具設(shè)計 北京 機械工業(yè)出版社 1998 5 10 許發(fā)樾 沖模設(shè)計應(yīng)用實例 北京 機械工業(yè)出版社 1999 6 11 Wilson F W Die design handbook McGraw 1990 6 12 王同海 孫勝等 實用沖壓設(shè)計技術(shù) 北京 機械工業(yè)出版社 1995 4 13 熊南峰 石其年 冷沖壓模具設(shè)計 北京 科學(xué)出版社 2005 14 馮開平 左宗義 畫法幾何與機械制圖 廣州 華南理工大學(xué)出版社 2001 9 15 徐政坤 沖壓模具設(shè)計與制造 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2003 7 16 奈銀柱 沖壓工藝與模具設(shè)計 北京 北京大學(xué)出版社 2005 11 17 江維健等 冷沖壓模具設(shè)計 廣州 華南理工大學(xué)出版社 2005 7 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 32 致 謝 本文是在羅海泉老師精心指導(dǎo)和大力支持下完成的 羅老師以其嚴謹求實的 治學(xué)態(tài)度 高度的敬業(yè)精神 兢兢業(yè)業(yè) 孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進 取精神對我產(chǎn)生重要影響 他淵博的知識 開闊的視野和敏銳的思維給了我深 深的啟迪 同時 在此次畢業(yè)設(shè)計過程中我也學(xué)到了許多了關(guān)于模具方面的知 識 分 析處理問題能力有了很大提高 老師言傳身教使我受益匪淺 必將對我以后的 學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生巨大的影響 在以后的人生道路上 我一定奮發(fā)向上 努力進 取 不辜負老師對學(xué)生的教導(dǎo) 此外 還要感謝那些給予幫助 鼓勵和支持的同學(xué) 最后 對在百忙之中抽 出時間評審論文的各位教授 專家表示感謝 熊志遠 2011 05 11