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彎板沖壓成形工藝與模具設計 1 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)達國家的模具相比距離相當大 1 1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 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)廠家約有 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(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(nèi)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 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 2 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(nèi)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(nèi)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(zhì)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(zhì)量和品種往往會 影響模具質(zhì)量 壽命及成本 國產(chǎn)模具鋼與國外進口鋼相比 無論是質(zhì)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 巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)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 提高模具標準化水平和模具 標準件的使用率 彎板沖壓成形工藝與模具設計 3 5 發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術 6 模具的精度將越來越高 7 模具研磨拋光將自動化 智能化 8 研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程 9 開發(fā)新的成形工藝和模具 1 2 國外模具的發(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 是其它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(zhì)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(jié)構(gòu)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 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 4 1 零件的工藝性分析 1 1 零件圖及零件工藝性分析 1 1 1 零件圖 1 1 2 零件成形工藝圖 第一步 第二步 彎板沖壓成形工藝與模具設計 5 圖 1 1 工序圖 1 1 3 方案選擇 1 方案的比較 分析沖件的外形 可采用的設計方案有 a 單工序模 即沖孔模 落料模 一次彎曲模 b 沖孔 落料復合模 一次彎曲模 c 沖孔 落料 彎曲連續(xù)模 2 方案的選擇 由于此工件表面有孔 需校核先沖孔還是在彎曲后在沖孔 彎曲半徑的中 心與孔邊的距離必須大于料厚的 1 5 倍以上 可先沖孔 即孔邊距 經(jīng)tS5 1 校核所有的孔都可以先進行沖孔再彎曲 由于工件大批量生產(chǎn) 又考慮到工件 板料厚度和尺寸的問題 采用第二套方案 即 沖孔 落料復合模 彎曲模 對此套方案的說明如下 沖孔落料 沖出產(chǎn)品上的兩個直徑 3 2 的圓孔 得到下一個工序要用的料 彎曲 在彎曲模的作用下獲得產(chǎn)品所需的整體形狀 根據(jù)要求 本次設計中需要二套模具來完成 故需設計沖孔 落料復合模 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 6 和一次彎曲模 由落料 彎曲共兩道工序 本設計中只需要設計一次彎曲模 1 2 沖裁件工藝結(jié)構(gòu)的工藝性 1 2 1 沖 裁 件 的 形 狀 和 尺 寸 圖 2 2 1 1 形狀盡可能設計成簡單 對稱 使排樣時廢料最少 2 沖孔時 孔徑不宜過小 其最小孔徑與孔的形狀 材料的機械性能 材 料的厚度等有關 見表 2 2 1 表 2 2 2 表 2 2 1 用自由凸模沖孔的最小尺寸 材 料 厚 度 為 t 硬 鋼 軟 鋼 及 黃 銅 鋁 鋅 d 1 3t d 1 0t d 0 8t a 1 2t a 0 9t a 0 7t a 0 9t a 0 7t a 0 5t a 1 0t a 0 8t a 0 6t 表 2 2 2 采 用 精 密 導 向 凸 模 沖 孔 的 最 小 尺 寸 硬 鋼 軟 鋼 及 黃 銅 鋁 鋅 圓 形 孔 d 0 5t 0 35t 0 3t 方 形 孔 a 0 4t 0 3t 0 28t 3 沖 裁 件 的 孔 與 孔 之 間 孔 與 邊 緣 之 間 的 距 離 不 應 過 小 其 許 可 彎板沖壓成形工藝與模具設計 7 值 見 下 圖 2 2 1 圖 2 2 1 3 在 彎 曲 件 或 拉 伸 件 上 沖 孔 時 其 孔 壁 與 工 件 直 壁 之 間 應 保 持 一 定 的 距 離 若 距 離 太 小 沖 孔 時 會 使 凸 模 受 水 平 的 推 力 而 折 斷 見 圖 2 2 2 圖 2 2 2 1 2 2 沖 裁 件 精 度 和 粗 糙 度 1 沖 裁 件 的 內(nèi) 外 形 經(jīng) 濟 精 度 不 高 于 GB1800 86IT11 級 一 般 要 求 落 料 件 精 度 最 好 低 于 IT10 級 沖 孔 件 最 好 低 于 IT9 級 公 差 值 參 見 表 2 2 3 2 2 4 2 2 5 表 2 2 3 沖 裁 件 外 形 與 內(nèi) 孔 尺 寸 公 差 單 位 mm 沖 模 形 式 材 料 厚度 零件尺寸 0 2 0 5 0 5 1 0 1 0 2 0 2 0 4 0 4 0 6 0 10 0 08 0 05 0 12 0 08 0 18 0 10 0 24 0 012 0 30 0 15 10 50 0 10 0 08 0 22 0 12 0 28 0 15 0 35 0 20 50 150 0 14 0 12 0 30 0 16 0 40 0 20 0 50 0 25 普 通 沖 裁 模 150 300 0 20 0 50 0 70 1 00 10 0 025 0 02 0 04 0 03 0 06 0 04 0 10 0 06 10 50 0 03 0 03 0 06 0 06 0 08 0 08 0 12 0 10 50 150 0 05 0 05 0 08 0 06 0 10 0 08 0 15 0 12 高 級 沖 裁模 150 300 0 08 0 10 0 12 0 15 0 20 注 1 表 中 前 為 外 形 公 差 值 后 為 內(nèi) 孔 公 差 2 一 般 沖 裁 為 導 向 部 分 零 件 按 IT8 級 精 度 制 造 3 高 級 沖 裁 為 導 向 部 分 零 件 按 IT7 級 精 度 制 造 表 2 2 4 同 時 沖 出 兩 孔 之 間 中 心 距 公 差 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 8 沖 模 形 式 材料厚度 mm 公 差 mm 孔中心距尺寸 mm 1 1 2 2 4 4 6 50 0 10 0 12 0 15 0 20 50 150 0 15 0 20 0 25 0 30一 般沖 模 150 300 0 20 0 30 0 35 0 40 500 2 2 30 2 1 30 1 15 1 50 40 30 25 20 15 12 10 3 4 3 2 30 2 1 30 1 15 1 50 40 30 25 20 15 注 1 二 級 為 較 高 精 度 三 級 為 一 般 精 度 2 非 金 屬 沖 裁 件 內(nèi) 外 形 的 的 精 度 為 IT14 IT15 級 3 沖 裁 件 的 粗 糙 度 一 般 為 12 5 以 上 附 表 2 2 8 表 2 2 8 粗 糙 度 和 材 料 厚 度 關 系 材 料 厚 度 t mm 1 1 2 2 3 3 4 4 5 粗 糙 度 Ra 3 2 6 3 12 5 25 50 彎板沖壓成形工藝與模具設計 9 1 2 3 沖 裁 件 的 尺 寸 基 準 零 件 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 的 基 準 應 盡 可 能 與 制 造 時 的 定 位 基 準 重 合 這 樣 可 以 避 免 尺 寸 基 準 不 相 符 而 產(chǎn) 生 的 誤 差 沖 孔 件 的 孔 位 尺 寸 基 準 應 盡 量 選 擇 沖 壓 過 程 中 自 始 至 終 不 參 加 變 形 的 面 或 在 線 切 不 要 與 參 加 變 形 部 位 聯(lián) 系 起 來 1 3 沖 裁 件 的 凸 凹 模 尺 寸 計 算 1 3 1 凸 凹 模 尺 寸 計 算 原 則 沖 裁 時 沖 孔 直 徑 和 落 料 外 形 尺 寸 均 取 決 于 光 亮 帶 的 尺 寸 該 尺 寸 通 常 用 通 用 量 具 實 測 得 到 也 是 確 定 沖 件 尺 寸 精 度 的 唯 一 依 據(jù) 實 踐 證 明 落 料 件 的 尺 寸 接 近 凹 模 刃 口 尺 寸 沖 孔 的 尺 寸 接 近 于 凸 模 刃 口 的 尺 寸 所 以 落 料 時 以 凹 模 作 為 設 計 的 基 準 沖 孔 時 取 凸 模 作 為 設 計 的 基 準 計 算 凸 凹 模 尺 寸 時 就 遵 守 的 原 則 如 下 1 落 料 時 先 確 定 凹 模 刃 口 尺 寸 其 大 小 應 取 接 近 于 或 等 于 制 件 外 形 的 最 小 極 限 尺 寸 以 保 證 凹 模 磨 損 至 一 定 尺 寸 范 圍 內(nèi) 也 能 沖 出 合 格 制 件 凸 模 刃 口 的 基 本 尺 寸 應 比 凹 模 刃 口 基 本 尺 寸 小 一 個 最 小 合 理 間 隙 2 沖 孔 時 凸 模 刃 口 尺 寸 其 大 小 應 接 近 于 或 等 于 沖 件 孔 的 最 大 極 限 尺 寸 以 保 證 凸 模 磨 損 至 一 定 尺 寸 范 圍 內(nèi) 也 能 沖 出 合 格 的 孔 凹 模 刃 口 的 基 本 尺 寸 應 比 凸 模 刃 口 基 本 尺 寸 大 一 個 最 小 合 理 間 隙 1 3 2 凸 凹 模 分 開 加 工 時 其 尺 寸 與 公 差 的 計 算 凸 凹 模 分 開 加 工 是 指 凸 模 與 凹 模 分 別 按 圖 加 工 尺 寸 要 求 凸 凹 模 具 有 互 換 性 便 于 成 批 制 造 對 于 形 狀 簡 單 特 別 是 圓 形 件 采 用 這 種 方 法 較 為 適 宜 但 為 了 保 證 凸 凹 模 間 初 始 間 隙 合 理 不 僅 凸 凹 模 要 分 別 標 注 公 差 而 且 要 求 有 較 高 的 制 造 精 度 以 滿 足 如 下 條 件 凸 凹 Cmax Cmazx 凸 凹 式 中 凸 凹 為 凸 凹 模 制 造 公 差 Cmax Cmazx 為 凸 凹 模 最 大 與 最 小 雙 面 間 隙 對 于 圓 形 或 規(guī) 則 形 狀 的 沖 裁 件 其 落 料 沖 孔 模 允 許 偏 差 位 置 和 凸 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 10 凹 模 刃 口 尺 寸 計 算 如 下 落 料 設 制 件 外 形 尺 寸 為 D 則 D 凹 D X 凹 D 凸 D 凹 Cmin 凸 D X Cmin 凸 式 中 D 凸 D 凹 凹 分 別 為 落 料 凸 凹 模 刃 口 基 本 尺 寸 mm D 為 制 件 外 形 基 本 尺 寸 mm 為 制 件 外 形 mm 凸 凹 分 別 為 凸 凹 制 件 公 差 mm 一 般 按 IT6 IT7 級 精 度 也 可 以 取 凸 0 20 0 25 凹 0 25 X 為 系 數(shù) 制 件 精 度 為 IT10 級 以 上 時 取 1 制 件 精 度 為 IT11 13 級 時 取 0 75 制 件 精 度 為 IT14 級 以 下 時 取 0 5 X 值 也 可 以 由 下 表 2 4 1 選 取 表 2 4 1 系 數(shù) X 非 圓 形 圓 形材 料 厚 度 t mm 制 件 公 差 mm 4 0 16 0 20 0 24 0 36 0 42 0 50 0 60 0 16 0 20 0 24 0 16 0 20 0 24 0 30 系 數(shù) X 1 0 75 0 5 0 75 0 5 沖 孔 設 制 件 孔 尺 寸 為 d 則 d 凸 d X 凸 d 凹 d 凸 Cmin 凹 D X Cmin 凸 式 中 d 凸 d 凹 分 別 為 沖 孔 凸 凹 模 刃 口 基 本 尺 寸 mm d 為 制 件 孔 的 基 本 尺 寸 mm 其 余 符 號 含 義 同 上 式 1 3 3 凸 凹 模 配 合 加 工 時 其 尺 寸 的 計 算 當 制 件 形 狀 復 雜 或 凸 凹 配 合 間 隙 較 小 時 采 用 分 開 加 工 法 比 較 因 難 此 時 可 采 用 配 合 加 工 法 即 先 加 工 凸 模 或 凹 模 這 種 加 工 法 容 易 保 證 凸 凹 模 間 的 間 隙 采 用 配 合 加 工 法 其 凸 凹 模 尺 寸 公 差 也 按 落 料 和 沖 孔 分 別 計 算 落 料 一 般 應 以 凹 模 為 準 然 后 配 做 凸 模 落 料 凹 模 磨 損 后 因 其 刃 口 彎板沖壓成形工藝與模具設計 11 復 雜 程 度 的 不 同 刃 口 尺 寸 的 變 化 不 一 定 都 是 增 大 因 此 必 須 按 凹 模 磨 損 后 的 增 大 減 小 或 不 變 三 種 情 況 計 算 如 圖 2 4 1 圖 2 4 2 所 示 第 一 類 凹 模 磨 損 后 尺 寸 增 大 如 圖 2 4 2 中 X1 X2 X3 X 計 算 這 類 尺 寸 時 可 先 把 制 件 圖 尺 寸 變 化 成 D 的 形 式 再 按 公 式 計 算 第 二 類 凹 模 磨 損 后 尺 寸 減 小 如 圖 2 4 2 中 Y 計 算 這 類 尺 寸 時 可 先 把 制 件 圖 尺 寸 變 化 成 d 的 形 式 再 按 公 式 計 算 第 三 類 凹 模 磨 損 后 尺 寸 不 變 如 圖 中 Z1 Z2 Z3 計 算 這 類 尺 寸 時 可 先 把 制 件 圖 尺 寸 燮 化 成 L 2 的 形 式 按 公 式 計 算 沖 孔 一 般 應 以 凸 模 為 準 然 后 配 做 凹 模 沖 孔 凸 模 磨 損 后 刃 口 尺 寸 的 變 化 也 不 一 定 都 是 減 小 因 此 也 應 按 凸 模 磨 損 后 尺 寸 減 小 不 變 或 增 大 三 種 情 況 計 算 如 下 圖 所 示 第 四 類 凸 模 磨 損 后 尺 寸 減 小 如 圖 中 A1 A2 A3 R 計 算 這 類 尺 寸 時 可 先 把 制 件 圖 尺 寸 變 化 成 D 的 形 式 再 按 公 式 計 算 第 五 類 凸 模 磨 損 后 尺 寸 增 大 如 圖 中 b 計 算 這 類 尺 寸 時 可 先 把 制 件 圖 尺 寸 變 化 成 D 的 形 式 再 按 公 式 計 算 第 六 類 凸 模 磨 損 后 尺 寸 不 變 如 圖 2 4 1 中 C1 C2 C3 計 算 這 類 尺 寸 時 可 先 把 制 件 圖 尺 寸 變 化 成 L 2 的 形 式 再 按 公 式 計 算 各 類 尺 寸 的 計 算 公 式 列 于 表 2 4 2 表 2 4 2 配 合 加 工 法 凸 模 為 基 準 凸 模 尺 寸 的 計 算 公 式 尺 寸 分 類 制 件 尺 寸 凸 模 尺 寸 凹 模 尺 寸 增 大 D 減 小 d D 凸 D X 凸落料 凹 模 不 變 L 2 減 小 d D 凹 d X 凹 增 大 D 沖 孔 凸 模 不 變 L 2 按 凹 模 尺 寸 配 加 工 保 證 雙 面 間 隙 C L 凹 L 凹 2 圖 2 4 1 沖 子 凸 模 刃 口 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 12 圖 2 4 2 落 料 凹 模 刃 口 1 4 沖 裁 件 板 料 計 算 1 4 1 為 由 經(jīng) 驗 確 定 的 最 小 搭 邊 數(shù) 值 供 設 計 時 參 考 表 1 4 1 搭 邊 數(shù) 值 單 位 mm 手 送 料 圓 形 半 圓 形 往 復 送 料 自 動 送 料料 厚 a b a b a b a b 1 大 于 1 2 大 于 2 3 大 于 3 4 大 于 4 5 大 于 5 6 大 于 6 8 8 以 上 1 5 2 2 5 3 4 5 6 7 1 5 1 5 2 2 5 3 4 5 6 2 2 5 3 3 5 5 6 7 8 1 5 2 2 5 3 4 5 6 7 3 3 5 4 5 6 7 8 9 2 2 5 3 5 4 5 6 7 8 3 4 5 6 7 8 2 3 4 5 6 7 注 沖 非 金 屬 材 料 皮 革 紙 板 石 棉 等 時 搭 邊 值 應 乘 1 5 2 1 4 1 條 料 寬 度 的 確 定 在 排 樣 方 式 和 搭 邊 值 確 定 之 后 就 可 以 確 定 條 料 的 寬 度 條 料 寬 度 與 排 樣 方 式 有 關 其 計 算 公 式 如 下 圓 形 平 行 排 樣 時 B n 1 D b D 2a 圓 形 交 叉 排 樣 時 B n 1 D b 3 2 D 2a 彎板沖壓成形工藝與模具設計 13 條 料 寬 度 偏 差 B D 2a 式 中 B 條 料 寬 度 尺 寸 mm n 工 件 排 數(shù) D 工 件 在 條 料 寬 度 方 向 尺 寸 mm b 工 件 間 最 小 搭 邊 值 mm a 工 件 與 條 料 邊 緣 間 搭 邊 值 mm 條 料 寬 度 偏 差 數(shù) 值 見 表 2 6 4 表 1 4 3 條 料 寬 度 偏 差 材 料 厚 度 t mm 條 料 寬 度 B mm 1 1 2 2 3 3 5 50 0 4 0 5 0 7 0 9 50 10 0 5 0 6 0 8 1 0 100 150 0 6 0 7 0 9 1 1 150 220 0 7 0 8 1 0 1 2 220 300 0 8 0 9 1 1 1 3 1 4 2 裁 板 方 法 沖 裁 時 所 用 的 條 料 一 般 都 是 由 一 定 規(guī) 格 的 大 張 板 料 裁 剪 而 成 的 在 條 料 寬 度 確 定 之 后 就 考 慮 怎 樣 在 板 料 上 剪 裁 條 料 的 問 題 裁 板 方 法 一 般 有 兩 種 1 縱 裁 法 即 沿 著 板 料 長 度 方 同 碾 壓 方 向 剪 裁 如 圖 1 4 4 a 所 示 2 橫 裁 法 即 沿 著 板 料 的 寬 度 方 向 垂 越 碾 壓 方 向 剪 裁 如 圖 1 4 4 b 所 示 圖 1 4 4 裁 板 方 法 在 考 慮 采 用 哪 一 種 方 法 時 首 先 要 根 據(jù) 大 張 板 料 的 規(guī) 格 及 料 寬 度 尺 寸 來 排 樣 盡 可 能 減 小 料 頭 提 高 材 料 利 用 率 同 時 應 考 慮 生 產(chǎn) 效 率 如 果 剪 床 寬 度 允 許 的 話 采 用 縱 裁 法 比 橫 裁 法 效 率 更 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 14 高 在 裁 彎 曲 零 件 用 的 條 料 時 除 了 要 注 節(jié) 料 外 還 要 特 別 注 意 條 料 的 金 屬 纖 維 的 碾 壓 方 向 最 好 使 金 屬 纖 維 碾 壓 方 向 與 彎 曲 工 位 的 彎 曲 線 相 垂 直 使 其 具 有 良 好 的 彎 曲 性 能 減 少 工 件 在 彎 曲 部 位 的 開 裂 工件板料厚 T 1mm 根據(jù)計算 板料排樣圖為 2 彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性 2 1 計算毛坯的尺寸 2 1 1 最小彎曲半徑 如果彎曲半徑過小 彎曲時板料外層拉伸變形量過大 使拉應力達到或超 過抗拉強度 則板料外層將出現(xiàn)斷裂 致使工件報廢 因此彎曲件的最小彎曲 半徑應不小于表 1 1 的數(shù)值 表 1 1 最小彎曲半徑數(shù)值 材料 正火或退火的 硬化的 彎曲線方向 垂直纖維 平行纖維 垂直纖維 平行纖維Q235 0 1t 0 5t 0 5t 1 0t 彎板沖壓成形工藝與模具設計 15 2 1 2 彎曲件的直邊高度 在進行直角彎曲時 如果彎邊過小 彎邊在模具上支持的長度過小 不容 易 形成足夠的彎矩 將產(chǎn)生不規(guī)則變形 很難得到形狀準確的零件 為了保證 工件的彎曲質(zhì)量 必須滿足彎曲件的直邊高度 H 2t 如下圖 1 2 所示 圖 1 2 本工件中 所以符合要求 H9 t1 2 1 3 板材彎曲零件的彎曲線與板料的纖維方向的關系 所選材料 Q235 為冷軋成形 金屬在軋制過程中形成了纖維方向 其纖維方 向與軋制方向相同 應使板料彎曲線方向與其纖維方向垂直 2 1 4 板材彎曲零件的孔與彎曲線的最小距離 對帶孔的工件進行彎曲時 如果孔位于彎曲線附近 彎曲時材料的流動會 使 原有的孔變形 因此 應當盡量使孔遠離彎曲線 孔的邊緣距彎曲線的距離 l 應滿足下列關系 當 時 t3 50 0 30 0 35 0 42 0 50 0 60 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 22 4 沖壓設備的選擇 4 1 壓力機的選擇 由于以上算出 故可選取壓力機為開式雙柱可傾壓力機 J23 9150N y 彎板沖壓成形工藝與模具設計 23 16 其參數(shù)如表 4 1 所示 表 4 1 開式雙柱可傾壓力機的主要參數(shù) 標稱壓力 kN 160 滑塊行程 mm 55 滑塊行程次數(shù) min 120 最大封閉高度 mm 220 封閉高度調(diào)節(jié)量 mm 45 滑塊中心至床身距離 mm 160 左右 mm 450工作臺尺寸 mm 前后 mm 300 左右 mm 240 前后 mm 160工作臺孔尺寸 mm 直徑 mm 210 立柱間距離 mm 220 模柄孔尺寸 直徑 深度 mm 406 墊板尺寸 mm 40 床身最大可傾斜角度 35 5 模具的結(jié)構(gòu)件設計 5 1 模架 模架包括上模座 下模座 導柱和導套 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 并有商品模 架 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 24 出售 在這里我們選取滑動導向型后側(cè)導柱式標準模架 方便進料 可以從左 右 前三個方向進料 1 上模座的主要參數(shù)如下表 5 1 所示 表 5 1 座 GB T2855 6 主要參數(shù) 凹模周界 L B H 1LS 1A2R 2lD 160 125 40 170 170 85 150 38 80 38 2 下模座的主要參數(shù)如下表 5 2 所示 表 5 2 下模座 GB T2855 6 主要參數(shù) 凹模周界 L B H 1LS 1A2R 2lD h 160 125 50 170 170 85 150 38 80 25 30 5 2 操作方式選擇 采用手工操作方式 5 3 材料送進和定位方式選擇 1 材料送進方式選擇 采用手工送進方式 從模具前方將材料送進 材料送到指定位置由定位銷 和 定位板把材料擋在指定位置上 2 定位方式的確定 首先由頂桿將壓料板頂起 配合凸模壓緊制件 進行彎曲 因為模具采用的是 前 一工序沖裁好的板料 板料由模具前方送進 送進方向在凸模的頂部設有兩個限 位釘定位 左右方向采用一對定位塊定位 彎板沖壓成形工藝與模具設計 25 5 4 卸料裝置的選擇 采用彈性卸料 用頂板從下面把件從凹模中頂出 5 5 導向裝置的選擇 選用滑動導柱 導套 5 6 導套結(jié)構(gòu)尺寸 導套結(jié)構(gòu)尺寸如下圖 4 4 所示 圖 5 1 導套的結(jié)構(gòu)形式 主要參數(shù)如下表 4 5 所示 表 5 3 導套的主要參數(shù) 參數(shù) d D L H l 油槽數(shù) 數(shù)值 25 35 85 30 15mm 2 5 7 導柱的結(jié)構(gòu)尺寸 導柱結(jié)構(gòu)形式如下圖 5 2 所示 主要參數(shù)如下 d 25 L 170 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 26 圖 5 2 導柱的結(jié)構(gòu)形式 彎板沖壓成形工藝與模具設計 27 6 模柄的選用 選用凸緣式模柄 其結(jié)構(gòu)如下圖 5 3 所示 圖 5 3 凸緣模柄 其基本尺寸如下表 5 4 所示 表 5 4 凸緣模柄基本尺寸 d d11 D n6 基本尺寸 mm 極限偏差 mm 基本尺寸 mm 極限偏 差 mm H mm h mm d1 mm D1 mm d3 mm d2 mm h1 mm 40 0 824 85 02 78 18 13 62 11 18 11 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 28 7 模具的裝配 總裝時 首先應根據(jù)主要零件的相互依賴關系 以及裝配方便和易于保證 裝配精度要求來確定裝配基準件 例如復合模一般以凸凹模作為裝配基準件 級 進模以凹模作為裝配基準件 其次 應確定裝配順序 根據(jù)各個零件與裝配基 準 件的依賴關系和遠近程度確定裝配順序 裝配結(jié)束后 要進行試沖 通過試沖 發(fā) 現(xiàn)問題 并及時調(diào)整和修理直至模具沖出合格零件為止 7 1 裝配前的準備 7 1 1 通讀設計圖樣 了解正裝式復合模的結(jié)構(gòu)特點 本模具的裝配工藝要 點是 同時保證落料和沖孔用凸凹模間隙的均勻 打料機構(gòu)工作可靠 能及時推出工件 7 1 2 查對各零件已完成裝配前的加工工序 并經(jīng)檢驗合格 7 1 3 確定裝配方法和裝配順序 經(jīng)查對認定模具零件已加工完成 可采用直接裝配方法 結(jié)合模具結(jié)構(gòu)特點 對凸凹模 凸模先進行分組裝配 再進行總裝配 選用以 凸 凹模為基準件 先裝配上模 再裝配下模及輔助零件 7 2 裝配模 將模柄壓入上模座后 鉆 鉸銷孔 打入止轉(zhuǎn)銷 7 3 裝配凸凹模 按照壓入法操作要求 將凸凹模壓入固定板中 檢查凸凹模相對固定板基 準面的垂直度 并刃入凸模 用工藝定位器法檢查配合間隙的均勻性 待凸凹 模 彎板沖壓成形工藝與模具設計 29 全部壓入 認定間隙分布均勻后 磨平固定板支撐面和凸凹模刃口面 7 4 裝配凸模 將凸模壓入固定板中 按壓入法裝配要領 檢查其相對固定板基準面的垂直 度認定合格后 磨平固定板支撐面和刃口面 7 5 裝配下模 將組裝好的凸模 固定板和下墊板 按照設計要求位置 安裝在下模座上 緊固螺釘 鉆 鉸銷孔 裝入圓柱銷 7 6 裝配上模 將組裝好的凸凹模 固定板和上墊板 安裝在上模座上 緊上螺釘 用工 藝定位器法控制上下模的配合間隙 使其均勻 認定均勻后 在上模相應部位 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 30 鉆 鉸銷孔 打入圓銷 7 7 安裝凹模 將凹模安裝在下模相應部位 凹模和凸凹模間隙 用墊片法或直接安裝法 控制其均勻性 7 8 試切 用紙試沖 觀察沖切紙邊的狀況 經(jīng)調(diào)整并認定均勻后 鉆 鉸另一組銷 孔 打入圓銷 7 9 裝配其它零件并試模 上模安裝頂桿 頂件塊 檢查打料機構(gòu)工作的可靠性 安裝卸料板和彈簧 安裝后的卸料板下平面比凸凹模刃口面低 0 2 0 5mm 在設計指定的壓力機上 裝配好的模具進行試沖 試模時重點檢查打料機構(gòu)和頂出機構(gòu)的動作是否及時 可靠 每一次沖壓 后 上模隨壓力機上行到上死點時 條料和頂出的工件都應該出現(xiàn)在下模凹模 工 作面上 以便及時清除 裝配后應保證間隙均勻 落料凹模刃口面應高出沖孔凸模工作端面 2mm 8 總結(jié) 本次設計是在校模具設計 也是畢業(yè)之前最后一次設計 各項要求都比較 嚴格 為了能夠很好的完成最后一次功課 交給老師一份滿意的答卷 我從圖 書館借來的書籍中和網(wǎng)上查閱了大量的關于沖壓模具的設計資料 這位我在后 來的畢業(yè)設計實施過程中減去了不少麻煩 也更通過這次畢業(yè)設計我系統(tǒng)的翻 閱了三年時間以來所學的專業(yè)知識 重現(xiàn)的學習和掌握 讓自己發(fā)現(xiàn)到更多的 彎板沖壓成形工藝與模具設計 31 不足之處 在這次的畢業(yè)設計中 我綜合了三年多來所學的所有專業(yè)知識 使我受益 匪淺 不僅使自己的專業(yè)技能有所發(fā)揮并且掌握的更為熟練 也加強了在大學 階段所學專業(yè)理論知識的鞏固 在做這次課程設計的過程中 在設計和繪圖都遇到方面遇到了一些實際問 題 經(jīng)過老師和同學的指導幫助 再加上自身不懈的努力 問題得到了及時解 決 這次的設計使我對冷沖壓模具設計有了一定的認識 在模具設計過程中 不僅把大學所學到知識加深了 還學會了查閱有關書籍和資料 能夠把各科靈 活的運用到設計中去 更是鍛煉了自己的查閱資料的能力 這次的畢業(yè)設計不僅是對自己學習模具專業(yè)方面一年來的考核 也是在畢 業(yè)之前對自身的一次全面 綜合型的測試 這為今后的工作做好了鋪墊和奠定 了一定的基礎 設計中不妥之處在所難免 肯請各位老師指正 致 謝 通過這次畢業(yè)設計使我在溫習學過的知識的同時又學習了許多新知識 對 一些原來一知半解的理論也有了進一步的的認識 特別是原來所學的一些專業(yè) 基礎課 如機械制圖 模具材料 公差配合與技術測量 沖壓模具設計與制造 等有了更深刻的理解 使我進一步的了解了怎樣將這些知識運用到實際的設計 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 32 中 同時還使我更清楚了模具設計過程中要考慮的問題 如怎樣使制造的模具 既能滿足使用要求又不浪費材料 保證工件的經(jīng)濟性 加工工藝的合理 在學校中 我們主要學的是理論性的知識 而實踐性很欠缺 而畢業(yè)設計就 相當于實戰(zhàn)前的一次演練 通過畢業(yè)設計可是把我們以前學的專業(yè)知識系統(tǒng)的 連貫起來 使我們在溫習舊知識的同時也可以學習到很多新的知識 這不但提 高了我們解決問題的能力 開闊了我們的視野 在一定程度上彌補我們實踐經(jīng) 驗的不足 為以后的工作打下堅實的基礎 通過對彎板件復合模的設計 我對沖裁模 彎曲模有了更為深刻的認識 特別是這種沖孔落料模具的設計 彎曲模的主要零件的加工一般比較復雜 多 采用線切割進行加工 彎曲回彈的影響因素多 不容易從純理論的角度精確的 計算出來 多需要在試模后再進行調(diào)整 在模具的設計過程中也遇到了一些難 以處理的問題 雖然設計中對它們做出了解決 但還是感覺這些方案中還是不 能盡如人意 如壓力計算時的公式的選用 凸凹模間隙的計算 卸件機構(gòu)選用 工作零件距離的調(diào)整 都可以進行進一步的完善 使生產(chǎn)效率提高 歷經(jīng)近三個月的畢業(yè)設計即將結(jié)束 敬請各位老師對我的設計過程作最后 檢查 在這次畢業(yè)設計中通過參考 查閱各種有關模具方面的資料 請教各位 老師有關模具方面的問題 并且和同學的探討 模具設計在實際中可能遇到的 具體問題 使我在這短暫的時間里 對模具的認識有了一個質(zhì)的飛躍 從陌生到開始接觸 從了解到熟悉 這是每個人學習事物所必經(jīng)的一般過程 我對模具的認識過程亦是如此 經(jīng)過近三個月的努力 我相信這次畢業(yè)設計一 定能為三年的大學生涯劃上一個圓滿的句號 為將來的事業(yè)奠定堅實的基礎 在這次設計過程中得到了老師以及許多同學的幫助 我受益匪淺 在此 再 次感謝各位老師特別是我的指導老師于智宏老師在這一段時間給予無私的幫助 和指導 并向他們致于深深的敬意 對關心和指導過我各位老師表示衷心的感 謝 參考文獻 彎板沖壓成形工藝與模具設計 33 1 劉建超 張寶忠主編 沖壓模具設計與制造 北京 高等出版社 2004 6 2 中國模具設計大典編委員會 中國模具設計大典 3 南昌 江西科學出版社 2003 1 3 任嘉卉主編 公差與配合手冊 北京 機械出版社 2000 4 4 馮炳光主編 模具設計與制造簡明手冊 上海 上?？茖W技術出版社 1998 5 5 中國標準出版社 全國彈簧標準化技術委員會編 中國機械工業(yè)標準匯編彈 簧卷 北京 中國標準出版社 1999 6 6 中國輕工模具網(wǎng)模具新聞 中國模具工業(yè)特點基本狀況及情況 分析 2006 4 11 7 太空模具網(wǎng) 未來 10 年的模具發(fā)展趨勢 2005 11 24 8 中國金屬加工網(wǎng) 沖壓模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及技術趨勢 2005 6 9 彭建聲 秦曉剛編著 模具技術問答 北京 機械工業(yè)出版社 1996 10 Kondo K Parametric and Interactive Geometric Modeler Formechanical Computer Aeded Design 1990 10