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第 1 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用紙 第 1 章 汽車前燈罩成形工藝分析 1 1 分析制件的沖壓工藝性 1 1 1 材料 08 鋼 材料厚度 t 1mm 由 沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù) P19 表 1 8 抗拉 b 335 450 N 抗剪 260 360 N mm 彈性模數(shù) E 190000 N mm 屈服點 s 200 N mm 32 1 1 2 結(jié)構(gòu)分析 該零件是汽車前燈的殼罩 形狀特征包括彎曲面 拉深面 壓凸包 加強筋 外沿邊等 并且是非對稱結(jié)構(gòu) 較為復雜 產(chǎn)品零件需要經(jīng)過多 道工序才能完成 基本工序應包括拉深 沖孔 彎曲 脹形 翻邊等 且 制件水平方向有不同層次的水平面 都是通過拉深 彎曲 脹形工序制成 表明成形工序較為復雜 拉深底部沖出一大孔 尺寸精度相對比較高 制 件應注意尺寸之間的影響 以及工序之間相互的影響 1 1 3 尺寸精度與表面粗糙度 尺寸精度按 IT12 級精度 表面粗糙度 Rn 12 5 1 2 確定沖壓工藝方案 根據(jù)產(chǎn)品零件的外形結(jié)構(gòu)和尺寸精度要求 首先確定是不能用級進模 工作 因為如果用級進模 工作零件會發(fā)生相互的干涉現(xiàn)象 模具結(jié)構(gòu)也 相當復雜 并且不能保證零件的尺寸精度和位置精度 那么將其成形過程 分為單工序完成 每工序可以設(shè)計為復合?；騿喂ば蚰９ぷ?以確保能夠 生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品零件 該零件成形的基本工序包括落料 拉深 沖孔 脹形 彎曲 修邊 翻邊 比較如下三個方案 方案一 先落料沖孔 后拉深 再脹形 最后彎曲翻邊 第 2 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用紙 方案二 先落料拉深 后沖孔 再脹形 再沖孔 最后彎曲翻邊 方案三 先落料拉深 再脹形沖孔 再脹形沖孔 最后彎曲翻邊 方案一如果先沖孔后拉深 肯定會影響拉深的質(zhì)量和孔之間的定位尺 寸 并且會影響其后的成形工序 提高了經(jīng)濟成本 那么對于此件上的孔 應該分開沖 比如脹形上的孔 拉深底部的大孔 為了保證零件的質(zhì)量 方案一的成形工序還不足 方案二單從模具結(jié)構(gòu)來看過于簡單 中間三步都是簡單的單工序模 而且方案也不完善 從零件的結(jié)構(gòu)來看 脹形部分不能一步完成 需要從 兩個方向分別脹形 才能保證零件的質(zhì)量 方案三解決了前兩個方案的缺點 但所生產(chǎn)的零件的尺寸精度不高 總結(jié)以上三種方案 得出方案四 落料 拉深 脹形 沖孔 脹形 沖孔 修邊 沖孔 彎曲 沖大孔 翻邊 方案四雖然分六步工序完成 簡單的說需要六套模具 對于模具制造 工作比較繁重 成本也比較高 但是由于是批量生產(chǎn) 而且根據(jù)零件外形 和尺寸精度來說 這是優(yōu)佳的方案 1 3 模具形式 成形過程分六步完成 即需六套模具 第一套 落料 拉深倒裝復合模 第二套 脹形 沖孔復合模 第三套 脹形 沖孔復合模 第四套 修邊 沖孔復合模 第五套 彎曲單工序模 第六套 沖孔 翻邊復合模 由于工作量的原因 主要設(shè)計前兩套模具 1 4 毛坯展開計算 1 4 1 拉深部分 1 1 2121dchA 第 3 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用紙 3 14 25 78 85 74 3 14 25 78 159 12870 92 mm 1 2 2122 3 06 1dchA 1 2 25 78 150 84 1 2 3888 6mm 1 2 3465 18mm 4 98 3 1 3 3210AA 12870 82 3888 66 3465 18 12447 44mm 故 拉深部分面積 A01 12447 44mm 1 4 2 彎曲部分 1 4 1303675 43602 1 2 16 57 5 17 53 113 8722 47mm 1 5 420367536022 A 2 7 77 11 69 3929 77 mm 2102A 1 4 3 其它部分 直接由 CAD 得出 mm 35 264003 A 總面積 1 6 03201A 12447 44 8722 47 3929 77 23640 35 49920 03 mm 考慮到修邊情況 以及工序之間產(chǎn)生的尺寸影響 取 A 50000 mm 第 4 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用紙 第 2 章 落料拉深復合模設(shè)計 2 1 排樣 由 中國模具設(shè)計大典 P50 選用軋制薄鋼板 1 500 1500 單行直排 a 1 2 a 1 1 5 輪廓尺寸 Amax Bmax 404 209 95 條料寬 B Amax 2a 毛坯修邊量 473 28 進距 L0 Bmax 2a1 2111 15 條數(shù) n1 500 473 28 1 余 26 72 每條個數(shù) n2 1500 211 15 7 余 21 95 總個數(shù) N n1 n2 7 利用率 7 62117 500 1500 57 80 2 2 確定沖壓方向和沖壓中心 2 2 1 確定沖壓方向 確定沖壓方向應考慮的問題 保證凸模能夠進入凹模 開始拉深時凸模與拉深毛坯接觸面積要大 開始拉深時凸模與拉深毛坯的接觸面應靠近中間 開始拉深時凸模與拉深毛坯的接觸面要大 要分散 壓料面各部分進料阻力力求均勻 根據(jù)零件的形狀特征和上述的要求 確定為反向拉深 水平放置 第 5 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用紙 2 2 2 確定壓力中心 圖 2 1 根據(jù)零件形狀的復雜性 利用解析法求出壓力中心 如圖 2 1 所示 是按 1 1 的比例畫出凸模工作部分剖面的輪廓圖 取了 21 個重心點 其各坐標 x y 和長度 L 分別為 01 228 31 181 25 L 1 521 90 02 323 09 98 29 L 2 316 46 03 137 31 93 29 L 3 63 70 04 108 42 157 32 L 4 101 10 05 118 27 216 29 L 5 25 88 06 134 43 224 41 L 6 17 47 07 138 31 262 74 L 7 56 14 08 154 60 293 24 L 8 32 56 09 180 68 278 76 L 9 34 96 010 195 59 264 29 L 10 10 22 011 228 31 268 11 L 11 61 24 012 348 86 264 29 L 12 185 86 013 463 80 270 80 L 13 45 91 014 498 16 267 17 L 14 42 70 015 479 69 267 17 L 15 74 34 016 452 55 179 80 L 16 32 09 017 462 76 168 09 L 17 15 11 018 470 31 165 69 L 18 12 019 474 31 172 29 L 19 8 020 478 31 148 62 L 20 46 021 486 01 112 01 L 21 46 96 由 2 1 21210Lxxx 119154 99 102323 60 8746 65 10961 26 3060 83 2348 49 7764 72 50 第 6 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用紙 33 78 6316 57 1998 93 13981 70 64839 12 21293 06 21271 43 35660 1 5 14522 32 6992 30 5648 28 3794 48 22002 26 22823 03 1756 60 500537 95 1756 60 284 95 再由 2 2 21210LLyyy 94594 38 31104 85 5942 57 15905 05 5597 59 3918 20 14750 22 954 7 89 9745 45 2701 04 16419 06 49120 94 12432 43 11408 16 16577 82 5769 78 2539 84 1988 28 1378 32 6836 52 5273 14 1756 60 323551 53 1756 60 184 19 故 確定出壓力中心為 00 284 95 184 19 如圖 2 1 所示 2 3 確定拉深次數(shù) 1 修邊余量 h d 24 3 170 0 14 d 凸 d 156 150 1 04 得出 5 0 2 毛坯直徑 D 的計算 2 3 232121 d 216 mm 150768574 48 3 確定是否用壓邊圈 毛坯相對厚度 t d 1 200 100 0 5 h d 0 14 所以應采用壓邊圈 4 拉深系數(shù) t D 100 1 200 100 0 5 d 凸 d 156 150 1 04 查 2 P208 表 4 20 h1 d1 0 50 0 62 而 h d 23 4 150 0 156 顯然 h d h1 d1 故 只需一次拉深 且拉深系數(shù) 2 P208 m 1 0 55 可拉深直徑 d D m1 216 0 55 1193 6 18 30 6 10 22 36 10 18 27 43 18 30 33 52 30 50 39 62 50 80 46 74 80 120 54 87 120 180 63 100 3 7 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 3 7 1 主要工作零件 1 沖孔凸模 沖孔凸模材料為 T10A 硬度要求 58 62HRC 臺階底面應壓入后磨平 凸模刃口部分設(shè)計成為方孔形 是因為成形孔是方孔 而把安裝部分設(shè)計 成圓柱形 其主要目的是避免鉗工在安裝凸模時劃傷自己 便于安裝 兩沖孔凸模都是依靠凸模固定板固定 采用過盈配合 H7 m6 穩(wěn)固 所 以凸模固定板孔的配合尺寸是 015 1 凸模長度尺寸計算 因為是選用非標準凸模 所長度尺寸由磨具結(jié)構(gòu)確定 需要考慮 凸 第 28 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用紙 模固定板厚度 h1 壓料板厚度 h2 凸模進入凹模的深度 以及由凸模修磨 量和在模具閉合狀態(tài)下固定板與壓料板之間的安全距離等因素需要增加的 高度 h 即 3 9 hhL 321 那么有 mm10450 2 凸模強度校核 對于此類結(jié)構(gòu)的凸模 必須進行承壓力和穩(wěn)定能力的校核 承壓能力校核 沖裁時凸模承受的有平均壓應力 和刃口的接觸應力 k 兩種 當此凸模斷面寬度 B 7mm 大于材料厚度 t mm 時 接觸應力 k 大于平均壓應力 因而強度校核的條件是接觸應力 k 小于或等于材料 的許用壓應力 p 由 3 10 pkALt 式中 k 凸模刃口接觸應力 MPa L 沖件輪廓長度 mm A 沖件平均面積 m p 凸模材料的許用壓力 MPa 那么有 MPaMPapk 15698 17493028 復合條件 穩(wěn)定能力校核 按確定壓桿臨界力的歐拉公式計算 把凸模的一端視作 為固定端 另一端根據(jù)導向形式或視作為自由端 或視作為鉸支端或者是 固定端的壓桿 由公式 3 11 tEdL3max8 式中 Lmax 凸模允許的最大自由長度 mm E 凸模材料彈性模量 MPa 重建材料抗剪強度 MPa 那么有 mmL2301430284 10ax 第 29 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用紙 復合條件 2 脹形凸模 本模具設(shè)有四個脹形凸模 材料為 T10A 硬度要求 58 62HRC 都是 整體式結(jié)構(gòu) 脹形凸模刃口處加工成零件所需脹形的外形 裝配處加工成 矩形 這樣便于凸模和凸模固定板的加工 脹形凸模依靠凸模固定板固定 之間按 H7 m6 過盈配合加工 3 7 2 其它零件設(shè)計 1 定位零件 此套模具設(shè)計定位零件的作用是用來確定毛坯零件在模具中準確位置 保證沖出合格的制件 根據(jù)定位零件的設(shè)計原則 定位至少應有三個支承 點 即兩個導向點和一個定距點 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu) 零件內(nèi)部有一個拉深 部分 上下對稱是直平面 那么可以在直平面處加兩塊定位塊 將零件的 縱向定位 并且用螺釘和銷釘把定位塊穩(wěn)定在脹形凹模上 其結(jié)構(gòu)如 3 8 所示 橫向的定位用兩個固定的定位銷定位 定位銷靠過盈配合 固定在 凹模上 定位塊材料為 45 硬度要求 43 48HRC 長 寬 厚度 40mm 20mm 30mm 固定定位銷材料為 45 硬度要求 43 48HRC D 8mm d 4mm 3 壓料裝置及零件設(shè)計 壓力機下壓時 脹形凸模將工件壓入凹模內(nèi) 材料會發(fā)生起皺或者脹 形的效果不是很好 因為脹形從局部來看就是變薄拉深工序 所以需要壓 料裝置 當沖壓過程完成后 由于鋼板的回彈作用 壓料板還能起到把工 件從凹模中帶出來 容易取件 壓料裝置由壓料板 彈簧和壓料螺釘組成 壓料板 長 寬 厚度 540mm 400mm 25mm 材料為 45 硬度要求 為 43 48HRC 彈簧 彈簧的選擇主要考慮能否將壓料板彈開的高度要大于脹形部分 的最大深度 壓力機下壓時壓料板能壓住周邊 能很好的成形 選用彈簧 d 8mm t 13 5mm Fj 2200N D2 45mm h 55mm n 3 L 707mm 材料為 60Si2Mn 硬度要求 43 48HRC 壓料螺釘 材料為 45 熱處理硬度 35 40HRC 第 30 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用紙 4 固定零件 1 模柄 同樣 為了將固定上模座于壓力機滑塊上時 且使模具的壓力中心與 壓力機的壓力中心保證一致 加設(shè)模柄 根據(jù)所選開式壓力機的模柄孔尺 寸 65mm 75mm 選擇標準凸緣式模柄 GB2862 3 81 材料 45 2 凸模固定板 凸模固定板采用材料為 45 硬度要求為 43 48HRC 長 寬 厚度 540mm 400 50mm 板內(nèi)加工帶臺階方孔 按 H7 m6 過盈配合加工 3 墊板 沖壓時 由于沖壓力作用在凸模和凹模上 為了避免磨傷了凸模和凹 模 需要分別在上下加墊板 材料 45 硬度要求 43 48HRC 長 寬 厚 度 540mm 400mm 10mm 第 31 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用紙 結(jié) 論 我的設(shè)計是汽車前燈罩沖壓模具設(shè)計 設(shè)計任務一到手 就開始對零 件結(jié)構(gòu)進行分析 查閱有關(guān)專業(yè)書籍 完成了零件的二維圖 包括尺寸的 測繪 然后對零件毛坯展開計算 確定出工藝方案 零件的成形包括拉深 脹形 彎曲 沖孔 翻邊等多道基本工序 考慮到成形工序的合理性和之 間的相互影響 方案的確定在設(shè)計過程中要有所調(diào)整 使工作量增大 在 設(shè)計第一套模具過程中 同樣遇到了一些困難 都在老師的指導和自己的 努力下 一一解決 對于零件的加工 包括對工作零件的加工工序及方法 的掌握不是很全面 表明還是缺乏專業(yè)知識 還需進一步學習總結(jié) 第一 套模具設(shè)計完成后 開始設(shè)計第二套模具 由于有老師的指導 第二套模 具順利完成 最后寫說明書 總結(jié)設(shè)計 當然設(shè)計中還存在不足處 希望 在以后的工作實踐中加以學習改進 通過畢業(yè)設(shè)計 是對大專課程的一個總結(jié) 也是對專業(yè)知識學習的檢 驗 四個月的畢業(yè)設(shè)計就此結(jié)束 從中我收獲很多 而且得到很多快樂 為我大專學習畫上圓滿句號 第 32 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用紙 致謝 首先 真心感謝我的指導老師 仲威老師 在近幾個月的畢業(yè)設(shè)計 過程中 仲老師無私 仔細 耐心地指導我 將設(shè)計順利完成 最重要的 是在設(shè)計初期 在我因為遇到困難而使得我心慌意亂的時候 仲老師用行 動鼓勵著我 幫我做思想工作 讓我重新樹立信心 這讓我由衷的感動 同時 謝謝圖書館的各位老師 提供專業(yè)的書籍和資料 最后 衷心感謝本專業(yè)所有老師給我的教導 以及所有幫助過我的人 第 33 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用紙 參考文獻 1 肖祥芷 王孝培主編 中國模具設(shè)計大典 3 南昌 江西科學出版社 2003 1 2 王孝培主編 沖壓手冊 第二版 北京 機械工業(yè)出版社 2000 10 3 王芳主編 冷沖壓模具設(shè)計指導 機械工業(yè)出版社 1998 4 王春武 齊廣霞 揭錢發(fā)編著 冷沖壓模具設(shè)計 北京 兵器工業(yè)出版社 1995 8 5 陳炎嗣 郭景儀主編 沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù) 北京 北京出版社 1991 6 楊玉英主編 實用沖壓工藝及模具設(shè)計手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2005 7 廖念釗 莫雨松 李碩根 楊興駿編 互換性與技術(shù)測量 第四版 北京 中國計量 出版社 2001 1 8 大連理工大學工程畫教研室編 機械制圖 第四版 北京 高等教育出版社 1993 9 王樹勛 高廣升編 冷沖壓模具結(jié)構(gòu)圖冊大全 廣州 華南理工大學出版社 1997