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型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計(jì) 1 1 緒 論 目前 我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?主要原因是我國 在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝 模具標(biāo)準(zhǔn)化 模具設(shè)計(jì) 模具制造工藝及設(shè)備等 方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家上有相當(dāng)大的差距 導(dǎo)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(dá)國家的模具相比距離相當(dāng)大 1 1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 1 1 1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀 我國模具近年來發(fā)展很快 近 10 年來 我國模具行業(yè)一直以每年 15 的 增長(zhǎng)速度快速發(fā)展 十五期間 我國模具行業(yè)年增長(zhǎng)速度達(dá)到 20 2005 年模 具銷售額達(dá) 610 億元 同比增長(zhǎng) 25 排在世界第三位 模具出口大幅增長(zhǎng) 表明模具水平和競(jìng)爭(zhēng)力提高 據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì) 2005 年模具出口 7 4 億美元 同 比增長(zhǎng) 50 以上 模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更趨高檔 復(fù)雜 精密 長(zhǎng)壽命的模具份額提 高到 30 目前 國內(nèi)約有模具生產(chǎn)廠商 3 萬余家 從業(yè)人員有 80 多萬人 全年模具產(chǎn)值達(dá) 534 億元人民幣 涌現(xiàn)出一批模具行業(yè)領(lǐng)頭羊 如在汽車覆蓋 件領(lǐng)域的一汽模具 輪胎領(lǐng)域的巨輪模具 塑料模具領(lǐng)域的海爾 模塊標(biāo)準(zhǔn)件 領(lǐng)域的圣都等 不少地方出臺(tái)了扶持當(dāng)?shù)啬＞咝袠I(yè)發(fā)展的政策 如重慶 成都 蘇州 大連等地都在建立模具工業(yè)園區(qū) 改善發(fā)展環(huán)境 完善模具生產(chǎn)的配套 體系 中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)模具行業(yè)提出了越來越高的要求 也為其發(fā)展提 供了巨大了的動(dòng)力 1 1 2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì) 目前國內(nèi)市場(chǎng)中低檔模具供過于求 但高檔模具卻供不應(yīng)求 因此 要鼓 勵(lì)企業(yè)增加設(shè)備 特別是骨干企業(yè)要配齊從模具粗加工 熱處理到各種精加工 光整加工 質(zhì)量控制與檢測(cè)等整套設(shè)備 一般企業(yè)要配備數(shù)控加工設(shè)備 實(shí)現(xiàn) 模具制造的全自動(dòng)加工 積極鼓勵(lì)企業(yè)與大專院校進(jìn)行技術(shù)合作 廣泛采用計(jì) 算機(jī)輔助技術(shù) 人工智能技術(shù)等進(jìn)行設(shè)計(jì)決策 模擬分析和估化設(shè)計(jì) 增強(qiáng)企 業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力 易模塑科技 深圳 有限公司目前在深圳模具業(yè)界處于領(lǐng)先地 位 它引進(jìn)先進(jìn)的日本精密機(jī)械設(shè)備 并導(dǎo)入日本模具企業(yè)的流水線作業(yè)管理 流程 使用日本模具制造業(yè)的先進(jìn)工藝 從事各類精密注塑模具 鋁合金壓鑄 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 模具 鋅合金壓鑄模具等的開發(fā) 設(shè)計(jì)和制造 近年來 該公司已成業(yè)內(nèi)翹楚 業(yè)務(wù)成長(zhǎng)性高達(dá) 300 1 2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備 在電子 建材 汽車 電機(jī) 電器 儀 器儀表 家電和通訊器材等產(chǎn)品中 據(jù)報(bào)道 高新技術(shù)在歐美模具企業(yè)得到廣 泛應(yīng)用 歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平在國際上是一流的 將高新技術(shù)應(yīng)用 于模具的設(shè)計(jì)與制造 已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證 歐美模具企業(yè)的先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)管理 使其生產(chǎn)的大型 精密 復(fù)雜模具 對(duì)促進(jìn)汽車 電子 通訊 家電等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起了極其重要的作用 也給模 具企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益 美國的模具企業(yè) 人均年銷售額在 20 萬美元左 右 意大利人均年銷售額也在 10 萬美元以上 與國內(nèi)的模具企業(yè)相比 即使扣 除價(jià)格因素的影響 歐美模具企業(yè)的生產(chǎn)效率也比我們高許多倍 要縮小與先 進(jìn)工業(yè)國家的差距 必須加快技術(shù)進(jìn)步 提高 CAD CAE CAM 的應(yīng)用程度 增加 數(shù)控加工設(shè)備的比重 用信息技術(shù)進(jìn)一步提高模具的設(shè)計(jì)制造水平 同時(shí) 要 學(xué)習(xí)和借鑒國外的先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn) 進(jìn)一步深化企業(yè)改革 目前 國內(nèi)有些模具 廠沖模 塑料模都做 大型 中型 小型模具都做 這樣很難干好 必須走小 而專 小而精 小而特的道路 同時(shí)要增強(qiáng)參與國際競(jìng)爭(zhēng)的意識(shí) 加強(qiáng)國際經(jīng) 濟(jì)技術(shù)合作與交流 在提高模具國產(chǎn)化程度的同時(shí) 進(jìn)一步擴(kuò)大出口 走向世 界 1 3 支架模具設(shè)計(jì)與制造方面 1 3 1 支架模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路 彎曲是利用金屬的塑性變形 將板料 棒料 型材或管材等按設(shè)計(jì)要求彎 曲成一定曲率和一定角度的零件的一種沖壓工序 它屬于成型工序 是沖壓加 工的基本工序之一 彎曲件的尺寸精度與板料的厚度公差 材料性能 零件的 形狀和尺寸 模具結(jié)構(gòu)和定位方式 以及工序的數(shù)量和先后順序等因素有關(guān) 生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明 無特殊要求 彎曲件的尺寸精度以不高于 IT13 級(jí)為宜 角度公 差應(yīng)不大于 15 如果對(duì)彎曲件的尺寸精度有較高要求 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)設(shè) 置定位工藝孔 對(duì)角度公差有較高要求時(shí) 應(yīng)允許零件彎曲部位表面有輕微擦 傷 或在彎曲工藝方面增加整形工序 只有加強(qiáng)沖裁件基礎(chǔ)理論的研究 才能提供更加準(zhǔn)確 實(shí)用 方便的計(jì)算 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計(jì) 3 方法 才能正確地確定沖裁工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸 解決 沖裁中出現(xiàn)的各種實(shí)際問題 從而 進(jìn)一步提高制件質(zhì)量 支件沖孔落料件是最典型的沖裁件 其工作過程很簡(jiǎn)單就沖孔落料 可采 用單工序模 復(fù)合模具或級(jí)進(jìn)模具 根據(jù)計(jì)算的結(jié)果和選用的標(biāo)準(zhǔn)模架 為了 保證制件的順利加工和順利取件 模具必須有足夠高度 要改變模具的高度 只有從改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度可根據(jù)凸模與凹模工作配合 長(zhǎng)度決定 設(shè)計(jì)時(shí)可能高度出現(xiàn)誤差 應(yīng)當(dāng)邊試沖邊修改高度 1 3 2 支架模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度 1 了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀 所用時(shí)間 20 天 2 確定加工方案 所用時(shí)間 5 天 3 模具的設(shè)計(jì) 所用時(shí)間 30 天 4 模具的調(diào)試 所用時(shí)間 5 天 在設(shè)計(jì)的過程中 將有一定的困難 但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努 力 相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù) 由于學(xué)生水平有限 而且缺乏經(jīng)驗(yàn) 設(shè) 計(jì)中難免有不妥之處 肯請(qǐng)各位老師指正 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 2 彎曲件工藝性分析及方案的確定 工 件 名 稱 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計(jì) 生 產(chǎn) 批 量 大 批 量 材 料 08 號(hào) 鋼 材 料 厚 度 2mm 圖 1 1 2 1 彎曲件工藝性分析 此工件為典型 彎曲件 材料是 08 剛 具有狼嚎的彎曲性能適合彎曲成 型加工 工件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 除了裝配尺寸公差等級(jí) IT14 級(jí)有嚴(yán)格的要求外其余尺 寸均為自由公差 工件整體上看尺寸精度低 普通彎曲成型完全能滿足要求 2 2 工藝方案的確定 該工件彎曲成型 可以一次成型 也可以二次彎曲成型有如下三種方案可 供選擇 方案一 采用在一套模具上成型 復(fù)合模生產(chǎn) 如下圖所示 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計(jì) 5 圖 1 2 方二 采用一次彎曲成型 單工序生產(chǎn) 如下圖所示 圖 1 3 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 方案三 采用兩次彎曲成型 采用兩套單工序模生產(chǎn) 如下圖 圖1 4 首次彎曲 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計(jì) 7 2 3 彎曲件工藝方案分析 方案一 模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜 生產(chǎn)制造成本與方案三基本一樣 但工件尺寸精 度高 位置精度容易保證 生產(chǎn)效率也高 方案二 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 生產(chǎn)制造成本低 但工件尺寸精度比較低 尤其 是四個(gè)直角的精度難以得到保證 另外 在彎曲過程中 由于凹模肩部妨礙了 坯料的轉(zhuǎn)動(dòng) 加大了坯料通過凹模圓角的磨擦力 使彎曲件側(cè)壁容易擦傷和變 薄 成型后彎曲件兩肩部與底面不平行 方案三 模具結(jié)構(gòu)能相對(duì)簡(jiǎn)單 但生產(chǎn)成本較高 由于采用兩幅模具進(jìn)行 彎曲成形 從而可以避免了方案二中的缺陷 提高了彎曲件的質(zhì)量 但由于采 用兩幅模具進(jìn)行生產(chǎn) 生產(chǎn)效率低 另外 凹模的強(qiáng)度不易保證 綜上所述 經(jīng)過對(duì)三種方案的比較分析可見 該工件的彎曲成型生產(chǎn)方案 采用方案三比較合理 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 3 主要設(shè)計(jì)計(jì)算 3 1 主要設(shè)計(jì)計(jì)算 3 1 1 彎曲件毛坯坯料尺寸計(jì)算 321LL 式中 彎曲件毛坯長(zhǎng)度 mm 彎曲件各直線段長(zhǎng)度之和 mm 彎曲件各部分 圓弧部分 應(yīng)變中性層展開長(zhǎng)度之和 mm 2L 13214彎直直直 LL 式中 第一段圓弧部分應(yīng)變中性層展開長(zhǎng)度 mm 1彎 其中 0mr t2 54 8 直 16L2 直 3直 圖 1 6 經(jīng)查資料得公式 57 1 彎L 式中 應(yīng)變中性層的曲率半徑 mm 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計(jì) 9 其中 trX 式中 X 中性層位移系數(shù) 查 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 教程 表 3 4 1 得 X 025 所以 m5 12 0 所以 371彎L 毛坯長(zhǎng)度 m42 136 46 3 1 2 彎曲應(yīng)力的計(jì)算 該模具工件屬于自由彎曲成型 所以 U 型件彎曲力 tr7 0b 2 KBF自 式中 自由彎曲在沖壓行程結(jié)束時(shí)的彎曲力 N 自 B 彎曲件的寬度 B 70mm t 彎曲材料的厚度 mm r 彎曲件的內(nèi)部彎曲半徑 mm 材料的抗拉強(qiáng)度 MPa b K 完全系數(shù) 一般取 K 1 3 所以 NF53 24213870 自 3 1 3 圧料力計(jì)算 根據(jù) 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 公式 3 5 4 如果彎曲模具設(shè)有頂出裝置 或壓料裝置時(shí) 其定出力 可以近似取自由彎曲力的 30 80 即 y 自F8 0 3y 在此取 N72 1946y 自 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 3 1 4 壓力機(jī)公稱壓力的確定 根據(jù) 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 公式 3 5 5 即 自 yyj3 1 2FF 式中 彎曲應(yīng)力自F 壓料力y 考慮到彎曲工件板料較厚 而且板寬也較大 壓力機(jī)公稱壓力應(yīng)取值偏大為 宜 在此取 NF63 47083 1yyj 自 根據(jù)計(jì)算結(jié)果 查 模具使用技術(shù)手冊(cè) 表 2 3 初選壓力機(jī)為 J23 10 3 2 彎曲模工作部分尺寸的設(shè)計(jì) 3 2 1 凸模圓角半徑設(shè)計(jì) 由方案一可知 所涉及的復(fù)合模整個(gè)工作原理可分為兩部分 U 型彎曲和 在 U 型彎曲基礎(chǔ)上的 型彎曲 歸根到底 其設(shè)計(jì)為 U 型彎曲種類 所以 其設(shè)計(jì)可按 U 型件設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì) 因?yàn)?值較小 所以 取 r 5 0t r r tt m1rt 3 2 2 凹模圓角半徑 Ar 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)可知 當(dāng) t 2 4mm 時(shí) t3 2r A 從保證制件精度要求考慮 特別是所設(shè)計(jì)的彎曲復(fù)合模 值不宜取最大值 Ar 此取 m4t2r A 3 2 3 凹模深度 0l 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計(jì) 11 圖1 7 凹模深度 過小 則坯料兩端受壓部分太多 工件回彈大 而且不平直 0l 影響工件質(zhì)量 如果過大 則浪費(fèi)模具鋼材 且需沖床有較大的工作行程 由前面計(jì)算可知彎曲件邊長(zhǎng) m36 28121 彎直直 LL 據(jù)邊長(zhǎng) L 28 36mm 查相關(guān)資料得 0l 3 2 4 凸 凹模間隙計(jì)算 查 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 的 U 型件彎曲的凸 凹模單邊間隙可按下式計(jì) 算 xtttmax C 式中 彎曲凸 凹模單邊間隙 mm t 工件材料厚度 基本尺寸 mm 工件材料厚度的正偏差 mm X 間隙系數(shù) 查 中國模具設(shè)計(jì)大典 3 表 19 3 19 得 X 0 1 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 3 3 U 形彎曲凹凸模橫向尺寸的設(shè)計(jì) 圖1 8 由工件圖上可知 工件是內(nèi)形標(biāo)注的彎曲件 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以圖凸模為基準(zhǔn)先 確定凹模尺寸 再利用凹凸間隙求出凹模的尺寸 根據(jù) 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 教程公式 3 944 與 3 9 5 得 凸模尺寸為 0 mint75 LT 式中 凸模橫向尺寸 mm TL 彎曲件橫向的最小極限尺寸 mm min 彎曲件的尺寸公差 mm 凸模的制造公差 采用 IT17 級(jí) t 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計(jì) 13 所以 0 0 tt56 47 54 TL 查 公差與配合手冊(cè) 表 1 6 標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí) IT17 級(jí)得 m56 03 T 凹模尺寸為 AZLA 0 式中 凹模橫向尺寸 mm 凹凸模雙面間隙 mm Z 凹模的制造公差 取 IT18 級(jí)得 A AAAL 00972 5841 56 查 公差與配合手冊(cè) 表 1 6 標(biāo)準(zhǔn)公差值 IT18 級(jí)得 046 A 3 4 彈簧的選用 彈簧是模具中廣泛應(yīng)用的彈性元件 主要彈性卸料用 3 4 1 每個(gè)彈簧力計(jì)算 根據(jù)模具安裝位置 選定 4 個(gè)彈簧 每個(gè)彈簧的彈頂力為 NFX 0 式中 彈簧復(fù)位的彈頂力 N 在此 44708 63 XF 彈簧的預(yù)頂力 N 0 彈簧的數(shù)量 NX 19 74 63 708 0 查 中國機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編彈簧卷 GB T2089 94 表有關(guān)彈簧規(guī)格 初選 規(guī)格為 35mm 300mm 具體參數(shù)是 D 35mm d 10mm t 21 7mm N n 12 5 27806 Fm125 H30 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 3 4 2 彈簧預(yù)壓縮 量0H 20F 式中 彈簧預(yù)壓縮量 mm 彈簧最大允許負(fù)荷 N 2 所以 m23 501786 0 H 3 4 3 彈簧校核 彈簧實(shí)際工作總壓縮量 10H 式中 彈簧工作行程 mm 1 2H 式中 凸模進(jìn)入凹模深度 22mm 1 擺塊進(jìn)行第二次彎曲工作時(shí) 凸模下滑行程 50mm 2 所以 m72501 H m23 13 1 顯然 所以選用的彈簧式合適的 可用 2 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計(jì) 15 4 模具類型的選擇 4 1 模具結(jié)構(gòu)選擇 由彎曲工藝分析可知 采用復(fù)合模 所以模具類型為復(fù)合模 模具結(jié)構(gòu)如 下圖所示 圖 1 9 模具上模部分主要由 凹模 打桿 壓板組成 卸料方式采用剛性打件裝 置卸料 工作原理 上?；爻?壓力機(jī)限位裝置迫使大干推動(dòng)壓板把彎曲件從 凹模腔中推出 下模部分由凸模 限位釘 2 個(gè) 擺塊 一對(duì) 導(dǎo)板 銷釘 2 個(gè) 內(nèi)六角螺釘 4 個(gè) 下模座 限位塊 2 個(gè) 上墊板 下墊板 彈 簧等零件組成 彎曲坯料由前一沖裁工序準(zhǔn)備尺寸為 113mm 50mm 板料有前方送進(jìn) 送 料方向定位由限位螺釘限位 左右方向由限位塊定位 板料定位后 上模下行 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 凸模壓入凹模同時(shí)把板料拉入模腔內(nèi) 進(jìn)行首次 U 型彎曲動(dòng)作 當(dāng)凸模壓入凹 模深度 22mm 時(shí) 首次 U 型彎曲完成 進(jìn)入二次彎曲動(dòng)作 這時(shí)在上模下行力的 驅(qū)使下擺塊被迫左右擺動(dòng) 同時(shí)板料發(fā)生二次彎曲動(dòng)作 最后工件成型為 型件 憂郁彎曲回彈力的作用下 工件被卡在凹模型腔內(nèi) 隨著上?；爻?當(dāng)上模的打桿觸動(dòng)壓力機(jī)的限位裝置時(shí) 打桿推動(dòng)壓板迫使工件從凹模中頂出 卸下工件 在上模回程同時(shí) 下模的彈簧彈性勢(shì)能釋放 驅(qū)使凸?；爻?從而 完成整個(gè)工件的彎曲動(dòng)作 4 2 定位方式的選擇 因?yàn)槟＞卟捎玫氖乔耙还ば驔_裁好的板料 板料由模具前方送進(jìn) 送進(jìn)方 向在凸模的頂部設(shè)有兩個(gè)限位釘定位 左右方向采用一對(duì)定位塊定位 4 3 出件方式的設(shè)計(jì) 彎曲成型后由于彎曲回彈力的作用下 工件會(huì)卡在凹模內(nèi) 為此 在這里 采用了上出模的方式 利用壓力機(jī)的限位裝置迫使打桿推動(dòng)壓板頂出工件 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計(jì) 17 5 主要零件的設(shè)計(jì) 5 1 工件零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 1 1 凸模的結(jié)構(gòu)草圖如下圖所示 圖 1 10 在凸模頂部鉆兩個(gè) 的孔固定兩個(gè)限位釘 凸模與限位釘?shù)呐浜习? H7 n6 配合 在底部鉆一螺紋孔來與上墊板鏈接 另外在兩側(cè)各鉆兩個(gè)銷釘孔 用以安裝擺塊 其中銷釘與銷釘孔采用 H7 m6 配合 5 1 2 凸模主要尺寸的計(jì)算 長(zhǎng)度方向 m70lb2 BL 式中 坯料的寬度 mm b 坯料寬度 70mm l 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 18 t2 L 式中 t 凸模長(zhǎng)度方向上側(cè)壁厚度 綜合考慮到模具強(qiáng)度 剛度和生產(chǎn)成本 選 t 10mm L 70 2 10 90mm 寬度方向 有前面凸模橫向尺寸計(jì)算可知 m56 4 TLBP2i 式中 P 擺塊的厚度 有后面擺塊設(shè)計(jì)知 P 16mm 所以 1 56 4i 56302 di B 從定位準(zhǔn)確和加工難易程度考慮 在此選 R 5mm 高度方向 mh1 式中 首次彎曲時(shí) 凸模進(jìn)入凹模的深度 22mm 1 302 2 P xdBh 1h 式中 首次彎曲時(shí) 凸模進(jìn)入凹模的深度 mm 擺塊高度 由后面擺塊設(shè)計(jì)中可知 m58h B 導(dǎo)板的高度 10mm 由后面設(shè)計(jì)可知 dh 下模座的高度 24mm 由后面設(shè)計(jì)可知 x 所以 h 22 58 10 24 114mm 凸模其余尺寸的設(shè)計(jì)和具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可參見后面的凸模零件圖所示 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計(jì) 19 5 2 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖 1 11 考慮到凹模在彎曲時(shí)所受的彎曲力合作有張力都比較大 因此 對(duì)凹模的 強(qiáng)度和剛度都要有較高的要求 為了保證凹模的強(qiáng)度和剛度 在此把凹模和模 柄做成一個(gè)整體 其結(jié)構(gòu)草圖如下圖所示 5 2 1 凹模主要尺寸的設(shè)計(jì) 長(zhǎng)度方向 由前面的計(jì)算可知 m972 581 ALaT 式中 凹模側(cè)壁厚度 aT 因?yàn)楣ぜ诘诙纬尚褪窃诎寄Ｅc擺塊的共同作用下成型的 所以凹模壁 厚應(yīng)略大于 工件的凸緣外伸部分尺寸 即 1a彎直 LT 由前面彎曲件坯料尺寸計(jì)算可知 彎直 m35 201 所以 mTa35 12 0 綜合考慮模具剛度和生產(chǎn)成本 在此取 4aT 所以 在此 取 L 87mm 976 8497 58 L 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 高度方向 y1h 式中 首次彎曲凸模進(jìn)入凹模的深度為 22mm 1h 壓板高度 mm 23mm y y 所以 m45231 凹模其余尺寸的設(shè)計(jì)和凹模結(jié)構(gòu)的模具設(shè)計(jì)可參見后面的凹模結(jié)構(gòu)零件圖 所示 5 3 擺塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 3 1 擺塊的結(jié)構(gòu)草圖如下所示 圖1 12 5 3 2 擺塊的主要尺寸設(shè)計(jì) 圓角半徑 R 2 tBR 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計(jì) 21 式中 擺塊的厚度 mm 根據(jù)擺塊的工作受力情況和生產(chǎn)成本考慮在Bt 此選 m82 16 擺塊寬度 B L50 式中 彎曲坯料的板寬 50mm L 由上面擺塊工作原理得 L 的計(jì)算公式如下 Bat 式中 模側(cè)壁的厚度 at m14ta 坯料厚度 2 擺塊厚度 Bt 6t B 所以 L 14 2 16 2 24mm 擺塊的其余尺寸設(shè)計(jì)與具體結(jié)構(gòu)可參見后面擺塊零件圖所示 5 4 定位零件的設(shè)計(jì) 坯料的定位采用限位釘前方定位和定位塊左右定位 限位釘和凸模孔采用 H7 n6 配合固定 定位塊采用銷釘定位 螺桿固定在下模座上 5 4 1 限位釘?shù)脑O(shè)計(jì) 限位釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)草圖如下圖所示 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 圖1 13 由于限位釘只起限位作用 基本上不受過大的力作用 所以限位釘尺寸設(shè) 計(jì)如下即可滿足使用要求 D 8mmh 5mmm5d1 其余尺寸設(shè)計(jì)見后面限位釘零件圖所示 5 5 定位塊的設(shè)計(jì) 定位塊的結(jié)構(gòu)草圖如下所示 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計(jì) 23 圖1 14 定位塊主要尺寸 可按以下公式計(jì)算 H0th H 式中 定位塊主要工作尺寸 mm 凹模高度 t m14t 坯料厚度 2 為定位可靠 設(shè)定的自由高度 在此選定 0h m5h0 所以 114 2 5 121mmH 定位塊的其余尺寸設(shè)計(jì)及具體結(jié)構(gòu)可參見后面定位塊零件圖所示 5 6 彈頂部件的設(shè)計(jì) 由于工件彎曲受力較大 在此采用彈簧作彈性元件 彈簧具有彈壓力大 彈頂靈活等優(yōu)點(diǎn) 該模具采用四根彈簧 上下墊板和 4 跟螺桿組成彈頂部件 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 5 6 1 墊片的設(shè)計(jì) 由模具結(jié)構(gòu)所限 上下墊板均是圓形結(jié)構(gòu) 主要設(shè)計(jì)如下 上墊板 直徑 155mm 厚度 12mm 下墊板 直徑 155mm 厚度 12mm 上下墊板均采用 45 鋼制造 淬火厚度 42 47HRC 其具體結(jié)構(gòu)見后面墊 板零件圖所示 5 6 2 導(dǎo)板的設(shè)計(jì) 導(dǎo)板主要起導(dǎo)向定位作用 選材料 T8A 淬火硬度 55 60HRC 制造尺寸 其具體結(jié)構(gòu)以及尺寸設(shè)計(jì)見后面墊板零件圖所示 m105143 6 壓力機(jī)的參數(shù)與比較 由前面壓力機(jī)工程壓力計(jì)算初選壓力機(jī)型號(hào) J23 10 查 模具實(shí)用技術(shù) 手冊(cè) 表 2 3 得壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下 公稱壓力 100KN 滑塊行程 45mm 最大閉合高度 180mm 最大裝模高度 180mm 連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度 35mm 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計(jì) 25 工作臺(tái)尺寸 前后 左右 160mm 200mm 墊板尺寸 厚度 35mm 模柄孔尺寸 30mm 60mm 最大傾斜角度 035 由上述技術(shù)參數(shù)可知 所選壓力機(jī) J23 10 可用 7 模具零件的加工工藝 7 1 凸模的加工工藝過程 表 1 凸模加工工藝卡 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 1 備料 鋸床下料 80 mm x 130 mm 2 煅造 煅成 94 mm x 58 mm x 120 mm 3 熱處理 退火 硬度 229 HBS 4 刨 刨六面 互為直角 92 mm x 58 mm x 120 mm 5 平磨 磨六方 91 mm x 55 mm x 115 mm 6 數(shù)控銑 銑出擺塊安裝槽 7 熱處理 淬火硬度 58 60 HRC 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 26 8 磨 1 磨外形至圖紙要求尺寸 90 mm x 54 mm x 114 mm 2 磨安裝槽至圖紙要求尺寸 70 mm x 16 mm x 84 mm 9 鉗 1 倒角去毛刺 2 畫線 鉆孔 攻螺紋 精修等 3 研磨銷孔 4 精修全部達(dá)設(shè)計(jì)要求 7 2 凹模的加工工藝過程 表 2 凹模加工工藝卡 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 1 下料 鋸床下料 85 mm x 120 mm 2 鍛造 煅成 90 mm x 82 mm x 92 mm 3 熱處理 退火 硬度退火 硬度 229 HBS 4 刨 刨外形與凹模腔 留 2 mm 余量 5 磨 磨外形與凹模腔 留 0 5 mm 余量 6 銑 樹控銑 銑 20 孔與 16 孔 留 0 5 余量 7 熱處理 淬火硬度 58 60 HRC 8 磨 磨至圖紙要求 9 鉗 倒角 去毛刺 精修 研磨凹模腔 16 孔 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計(jì) 27 8 模具的裝配 模具的裝配全過程如下表格所示 表 3 裝配工序卡 序號(hào) 工序 工藝說明 1 凸凹模預(yù)配 1 裝配前仔細(xì)檢查凸模形狀 尺寸以及凹模的形狀 與尺寸 是否符合圖紙要求尺寸精度 形狀精度 2 將凸模與凹模相配 檢查加工是否均勻 不適合 者 應(yīng)重新修磨或者更換 2 凸模裝配 以凸模為基準(zhǔn) 安裝好限位釘 擺塊 3 裝配下模 1 把導(dǎo)板與下模座安裝好 2 把彈頂部件安裝到下模座上 3 安裝凸模 由上端把已經(jīng)安裝好的凸模部件壓入 導(dǎo)板孔至上墊板接觸 用螺釘把凸模與上墊板連 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 28 接擰緊 4 安裝定位塊 把定位塊安裝到下模座上 4 上模安裝 把壓桿插入凹模后與壓板連接好 擰緊 5 安裝模具 分別把上模部分 下模部分安裝到壓力機(jī)工作臺(tái)上 并調(diào)出合理的間隙 6 試沖與調(diào)整 開機(jī)試沖并根據(jù)試沖的結(jié)果作出相應(yīng)的調(diào)整 9 模具試沖 下表分別列出了模具在試沖時(shí)常見的故障 原因和調(diào)整方法 表 4 模具在試沖時(shí)常見的故障 原因和調(diào)整方法 常見故障 產(chǎn)生原因 調(diào)整方法 彎曲角度不 夠 1 凸凹模的回彈角制造過小 2 凸模進(jìn)入凹模的深度太淺 3 凸 凹模間隙過大 4 試模材料不對(duì) 5 彈頂器的彈力太小 1 加大回彈角 2 調(diào)整沖模閉合高 度 3 調(diào)整間隙值 4 更換試沖材料 5 加大彈頂器的彈 頂力 彎曲位置偏 移 1 定位塊的位置不對(duì) 2 凹模兩側(cè)進(jìn)口圓角大小不等 材料滑動(dòng)不一致 1 調(diào)整定位板位移 2 修磨凹模圓角 3 加大壓料力 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計(jì) 29 3 沒有壓料裝置或者壓料裝置的 壓力不足和壓板位置過低 4 凸模沒有對(duì)正凹模 4 調(diào)整凸凹模位置 沖件的尺寸 過長(zhǎng)或者不 足 1 凸凹模之間的間隙過小 材料 被拉長(zhǎng) 2 壓料裝置壓力過大 將材料拉 長(zhǎng) 3 設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算錯(cuò)誤或不正確 1 調(diào)整凸凹模間隙 2 減小壓料力 3 改變坯料尺寸 沖件外部有 光亮的凹陷 1 凹模的圓角半徑過小 沖件表 面被劃痕 2 凸 凹模之間的間隙不均勻 3 凸 凹模表面粗糙度太大 1 加大圓角半徑 2 調(diào)整凸 凹模間 隙 3 拋光凸 凹模表 面 設(shè)計(jì)小結(jié) 通過對(duì)本模具的設(shè)計(jì) 基本掌握了對(duì)沖壓模具設(shè)計(jì)的方法及步驟 對(duì)復(fù)合模 有了更進(jìn)一步的了解和認(rèn)識(shí) 對(duì)沖壓模具的加工方法和制造途徑也積累了不少 知識(shí) 通過對(duì)這次的方形墊片模具設(shè)計(jì)的畢業(yè)設(shè)計(jì) 我認(rèn)識(shí)到了除了正確掌握 和應(yīng)用書本知識(shí)外 吸取和借鑒他人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)虛心向別人請(qǐng)教也是非常重要 的 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 30 致謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們進(jìn)行完了三年的模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)課程后進(jìn)行的 它是 對(duì)我們?nèi)陙硭鶎W(xué)課程的又一次深入 系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí) 也是一次理論聯(lián) 系實(shí)踐的訓(xùn)練 它在我們的學(xué)習(xí)中占有重要的地位 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我在溫習(xí)學(xué)過的知識(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(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 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)可是把我們以前學(xué)的專業(yè)知識(shí)系統(tǒng) 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計(jì) 31 的連貫起來 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) 通過對(duì)彎曲冷沖模的設(shè)計(jì) 我對(duì)沖裁模 彎曲模有了更為深刻的認(rèn)識(shí) 特 別是這種彎曲模具的設(shè)計(jì) 彎曲模的主要零件的加工一般比較復(fù)雜 多采用線 切割進(jìn)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(jì)算出 來 多需要在試模后再進(jìn)行調(diào)整 在模具的設(shè)計(jì)過程中也遇到了一些難以處理 的問題 雖然設(shè)計(jì)中對(duì)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(jì)算時(shí)的公式的選用 凸凹模間隙的計(jì)算 卸件機(jī)構(gòu)選用 工作 零件距離的調(diào)整 都可以進(jìn)行進(jìn)一步的完善 使生產(chǎn)效率提高 參考文獻(xiàn) 1 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 原紅玲主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2 機(jī)械制圖 寇世瑤主編 高等教育出版社 3 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)基礎(chǔ) 徐立新主編 電子工業(yè)出版社 4 金屬材料與熱處理 程芳主編 南京大學(xué)出版社 5 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 徐起賀主編 機(jī)械工業(yè)出版社 6 沖壓與塑壓成型設(shè)備 閆亞林主編 高等教育出版社 7 模具制造技術(shù) 翟德梅主編 化學(xué)工業(yè)出版社 8 互換性與技術(shù)測(cè)量 馬霄主編 南京大學(xué)出版社 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 32