凹型彎曲件的沖壓工藝及模具設(shè)計【說明書+CAD】

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河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 系 部： 材料工程系 專 業(yè)： 模具設(shè)計與制造 學(xué)生姓名: 王桂周 學(xué) 號: 0412226 設(shè)計(論文)題目： 型彎曲件的沖壓工藝及模具設(shè)計 起 迄 日 期: 2007 年 3月 22 日~ 5月 22 日 指 導(dǎo) 教 師: 王強(qiáng) 于智宏 2007 年 3月 20 日 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、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家尚有相當(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。 一、 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 (1)國內(nèi)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(wù)飽滿，2004年模具產(chǎn)值530億元。進(jìn)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(jìn)出口之比2004年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá)13.2億美元，為凈進(jìn)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(fù)雜、長壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)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(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)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(chǔ)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(jìn)行之中，但總體來看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)，再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)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(shù)方面。 第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國模具企業(yè)技術(shù)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(dá)國家大多是15～20萬美元，有的高達(dá)25～30萬美元，與之相對的是我國相當(dāng)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(jìn)的加工設(shè)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(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)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(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(xì)，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(wù)，與國際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)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(guān)技術(shù)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(jìn)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(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。 (2)　國內(nèi)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(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)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(dá)國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術(shù)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(shè)計制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)；?? ? 3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)；??? ? ?4）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；??? 5）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)；??? 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(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程；?? 9）開發(fā)新的成形工藝和模具。 二、　國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 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，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(shù)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(biāo)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(yīng)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(fù)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(jī)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(dá)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(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具工藝設(shè)計、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)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(dá)國家大多15～20萬美元，有的達(dá)到 25～30萬美元。 國外先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國才達(dá)到45％．  第一章 彎曲件工藝分析 1.1 彎曲件工藝性分析 工件名稱：型彎曲件 工件簡圖：如圖所示 生產(chǎn)批量：大批量 材料：08鋼 材料厚度：2 mm 圖1制件圖 由上圖可知,此工件為典型型彎曲件。材料為08鋼，具有良好的彎曲性能適合彎曲成型加工。工件結(jié)構(gòu)簡單，除了裝配尺寸，公差等級IT14級有嚴(yán)格要求外其余尺寸均為自由公差，工件整體上看，尺寸精度較高，普通彎曲成型不能完全滿足要求,需要復(fù)合彎曲。 1.2 彎曲件研究思路 本課題研究的思路: 型彎曲件模具的設(shè)計. 型彎曲件是最典型的彎曲件，其工作過程很簡單就一個彎曲，根據(jù)實際確定它不能一次彎曲成功.因此，需要兩次彎曲。從制件的成型原理和模具加工成本考慮，確定此次彎曲不采用標(biāo)準(zhǔn)的模架。為了保證制件的順利加工，模具必須有足夠精度。要保證模具的精度，特別要保證導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合精度,保證導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合精度的同時,還要注意保證導(dǎo)柱和導(dǎo)套的剛度. 另外，模具的精度還和彎曲凸模與彎曲凹模工作配合精度有關(guān)．設(shè)計時可能精度出現(xiàn)誤差，應(yīng)當(dāng)邊試沖邊修改調(diào)整。 只有加強(qiáng)彎曲變形基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準(zhǔn)確、實用、方便的計算方法，才能正確地確定彎曲工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決彎曲變形中出現(xiàn)的各種實際問題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。 本課題設(shè)計進(jìn)度的安排如下： 　　1.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間15天； 　　2.確定加工方案，所用時間5天； 　　3.模具的設(shè)計，所用時間30天； 4.模具的調(diào)試．所用時間5天。 第二章 彎曲工藝方案的確定 2.1 方案介紹 該工件彎曲成型，可以一次彎曲成型，也可以二次彎曲成型如今有以下三種方案供選擇： 方案一：采用一次彎曲成型，單工序生產(chǎn)。 如下圖所示： 圖2 方案二：采用兩次彎曲成型，先彎U型，再彎型，采用兩套單工序模生產(chǎn) 具體如下圖所示： 圖a 為首次彎曲模具結(jié)構(gòu)圖；圖b為第二次彎曲模具結(jié)構(gòu)圖。 a)首次彎曲 b)二次彎曲 圖3 方案三：采用在一套模具上成型，復(fù)合模生產(chǎn)。 具體如下圖所示： 圖4 2.2 方案分析： 方案一、模具結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)制造成本低，但工件尺寸精度低，尤其是四個直角的精度難以得到保證。另外，在彎曲過程中，由于凸模肩部妨礙了坯料的轉(zhuǎn)動，加大了坯料通過凹模圓角的摩擦力，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。 方案二、模具結(jié)構(gòu)相對簡單，生產(chǎn)成本較高，由于采用兩副模具進(jìn)行彎曲成形，從而可以避免了方案一中的缺陷，提高了彎曲件的質(zhì)量，但由于采用兩副模具進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低，另外，凹模的強(qiáng)度不易保證。 方案三、模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)制造成本與方案二差不多，但是工件尺寸精度，位置精度容易保證，生產(chǎn)效率也高。 綜上所述，經(jīng)過對三種方案的比較分析可見，該工件的彎曲成型生產(chǎn)采用方案三比較合理。 第三章 設(shè)計計算 3.1 主要設(shè)計計算 3.1.1 彎曲件毛坯坯料尺寸的計算 L= 式中: L——彎曲件毛坯長度（mm）; ——彎曲件各直線段長度之和（mm）; ——彎曲件各部分（圓弧部分）應(yīng)變中性層展開長度之和（mm）; 圖5 由圖可知：L=2+2++4 式中： ——第一段圓弧部分應(yīng)變中性層展開長度（mm）; 其中： =（85-54）/2-t-r =（80-54）/2-2-1 =10 mm =22-2（t+ r） =22-2（2+1） =16 mm =54-2 r =54-2 =52 查《模具設(shè)計大典3》得公式： =1.57 式中：——應(yīng)變中性層的曲率半徑（mm）； 其中：= r+X t 式中：X——中性層位移系數(shù)，查〈〈沖壓模具設(shè)計與制造〉〉教程，表3.4.1得X=0.25； 所以：=1+0.25 X 2 =1.5 mm 所以：=1.57 X 1.5 =2.355 mm 毛坯長度：L=2 X 10+2 X 16+52+4 X 2.36 =113.42 mm 3.1.2 彎曲應(yīng)力的計算 該模具工件屬于自由彎曲成型，所以U形件彎曲力： = 式中：——自由彎曲在沖壓行程結(jié)束時的彎曲力(N); B——彎曲件的寬度,B=70 mm; t ——彎曲材料的厚度(mm); r ——彎曲件的內(nèi)彎曲半徑(mm); ——材料的抗拉強(qiáng)度(MPa); K——安全系數(shù),一般取K=1.3。 = ＝32444.53 N 3.1.3 壓料力的計算 根據(jù)<<沖壓模具設(shè)計與制造>>公式(3.5.4),如果彎曲模設(shè)有頂出裝置或壓料裝置時,其頂出力可以近似取自由彎曲力的30% ~ 80%即: =(0.3 ~ 0.8) 在此取: =0.6 =0.6 X32444.53 =1946.72 N 3.1.4 壓力機(jī)公稱壓力的確定 根據(jù)<<沖壓模具設(shè)計與制造>>公式(3.5.5)即: (1.2 ~ 1.3) (+) 式中: _彎曲應(yīng)力 _壓料力 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: 1.3(+) =1.3 X (32444.53+1946.72) =44708.63 N 根據(jù)計算結(jié)果,查<<模具實用技術(shù)手冊>>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 由方案三可知,所設(shè)計的復(fù)合模整個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)計為U 型彎曲種類,所以,其設(shè)計可按U 型件設(shè)計方法設(shè)計 因為=0.5, 值較小,所以取=r=1 mm 3.2.2 凹模圓角半徑 根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗可知: 當(dāng)t = 2 ~ 4 mm 時, =(2 ~ 3) t 從保證制件精度要求考慮,特別是所設(shè)計的彎曲復(fù)合模值不宜取大值。在此?。海? t ＝2 X 2 ＝4 mm 。 3.2.3 凹模深度 圖6 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,影響工件質(zhì)量。如果過大,則浪費模具鋼材,且需沖床有較大的工作行程。 由前面計算可知彎曲件邊長L=++ =10+16+2.36 =28.36 mm 據(jù)邊長L=28.36 mm 查<<中國模具設(shè)計大典3>>表19.3-18得: = 20 mm 3.2.4 凹凸模間隙計算 查<<沖壓模具設(shè)計與制造>>的U 型件彎曲的凸凹模單邊間隙可按下式計算: C = + x t = t + + x t 式中: C——彎曲凹、凸模單邊間隙(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)計大典3>>表19.3-19得 X = 0.1 ; 所以: C = 2 + 0.006 + 0.1 x 2 =2.206 mm 3.3 U 形彎曲凸凹模橫向尺寸的設(shè)計 圖7 由工件圖上可知:工件是內(nèi)形標(biāo)注的彎曲件,設(shè)計時應(yīng)該以凸模為基準(zhǔn)先確定凹模尺寸。再利用凸凹間隙求出凹模的尺寸。 根據(jù)<<沖壓模具設(shè)計與制造>>教程公式(3.944)與(3.9.5)得: 凸模尺寸為: = ( + 0.75 式中: ——凸模橫向尺寸(mm); ——彎曲件橫向的最小極限尺寸(mm); ——彎曲件的尺寸公差(mm); ——凸模的制造公差,采用IT7級。 所以: =(54 + 0.75 x 0.74 =54.56 查<<公差與配合手冊>>表1-6標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值IT7級得: =54056 mm 凹模尺寸為: =( + Z 式中: ——凹模橫向尺寸(mm); Z——凹凸模雙面間隙(mm); ——凹模的制造公差,取IT8級得: = (54.56 + 4.412 = 58.972 查<<公差與配合手冊>>表1-6標(biāo)準(zhǔn)公差值IT 8級得: = 58.972 3.4 彈簧的選用 彈簧是模具中廣泛應(yīng)用的彈性元件,主要為彈性卸料用. 3.4.1每個彈簧力計算 根據(jù)模具安裝位置,選定4個彈簧,每個彈簧的彈頂力為: / N 式中: —— 彈簧復(fù)位的彈頂力(N),在此=44708.63 N ; ——彈簧的預(yù)頂力(N); N——彈簧數(shù)量。 / N = 44708.63/4 = 11177.19 N ) 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35 mm x 10 mm x 300 mm,具體參數(shù)是D=35 mm , d = 10 mm , t =21.7 mm = 27806 N , = 125 mm , = 300 mm , n = 12.5。 3.4.2彈簧預(yù)壓縮量 = 式中: ——彈簧預(yù)壓縮量(mm); ——彈簧最大允許負(fù)荷(N)。 所以: = x 125 =50.23 mm 3.4.3 彈簧校核 彈簧實際工作總壓縮量: = + 式中: ——彈簧工作行程 (mm); = + 式中: ——凸模進(jìn)入凹模深度22 mm ; ——擺塊進(jìn)行二次彎曲工作時,凸模下滑行程50 mm 。 所以: = 22 + 50 = 72 mm = + = 50.23 + 72 = 122.23 mm 顯然, < = 125 mm ,所以所選的彈簧是合適的,可用。 第四章 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。具體結(jié)構(gòu)如下土所示: 圖8八字?jǐn)[塊復(fù)合模結(jié)構(gòu) 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件,工作原理:上?；爻?壓力機(jī)限位裝置迫使打桿推動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),擺塊(一對),銷軸(2個),導(dǎo)板,銷釘(2個),內(nèi)六方螺釘(4個),下模座,限位塊(2個),螺釘(2個),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:113.42 mm x 70 mm ,板料由前方送進(jìn),送料方向定位由限位釘限位,左右方向由限位塊定位。板料定位后,上模下行,凸模壓入凹模同時把板料拉入模腔內(nèi),進(jìn)行首次U型彎曲動作;當(dāng)凸模壓入凹模深度22 mm時,首次U型彎曲完成,進(jìn)入二次彎曲動作,這時,在上模下行力的驅(qū)使下,擺塊被迫向左右擺動,同時板料發(fā)生二次彎曲動作,最后工件成型為型件。由于彎曲回彈力的作用下,工件被卡在凹模腔內(nèi),隨著上?；爻獭．?dāng)上模的打桿觸動壓力機(jī)的限位裝置時,達(dá)桿推動壓板迫使工件從凹模中頂出,卸下工件。在上模回程同時,下模的彈簧彈性勢能釋放,驅(qū)使凸?；爻?從而完成整個工件的彎曲動作。 4.2 定位方式的選擇 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(jìn),送進(jìn)方向在凸模的頂部設(shè)有兩個限位釘定位,左右方向采用一對定位塊定位。 4.3出件方式的設(shè)計 彎曲成型后由于彎曲回彈力的作用下,工件回卡在凹模內(nèi),為此,在這里采用了上出現(xiàn)的方式,利用壓力機(jī)的限位裝置迫使打桿推動壓板頂出工件。 第五章 主要零件的設(shè)計 5.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 5.1.1 凸模的結(jié)構(gòu)草圖如下所示: 圖9凸模的結(jié)構(gòu)草圖 在凸模頂部鉆兩個的孔固定兩個限位釘,凸模與限位釘?shù)呐浜习碒7 / n6 配合。在底部鉆一螺孔用來與上墊板連接,另外在兩側(cè)各鉆兩個銷孔用以安裝擺塊,其中銷釘與銷孔采用H7 / m6 配合。 5.1.2 凸模主要尺寸的計算 長度方向: = = = 70 mm 式中: ——擺塊的寬度(mm); ——坯料寬度70 mm 。 L = + 2 t 式中: t——凸模長度方向上側(cè)壁厚度,綜合考慮到模具強(qiáng)度,剛度和生產(chǎn)成本,選t = 10 mm 。 L = 70 + 2 x 10 = 90 mm 寬度方向: 由前面凸模橫向尺寸計算可知: B = = 54.56 mm; = B — 2 P 式中: p —— 擺塊的厚度,由后面擺塊設(shè)計中可知, p = 16 mm。 所以: = 54.56 — 2 x 16 = 22.56 mm d = + p / 2 = 22.56 + 16 / 2 = 30.56 mm 從定位準(zhǔn)確和加工難易程度考慮,在此選R = 5 mm。 高度方向: = = 22 mm 式中: ——首次彎曲時,凸模進(jìn)入凹模的深度22 mm。 = + P / 2 = 22 + 8 = 30 mm h = + + + 式中: —— 首次彎曲,凸模進(jìn)入凹模的深度(mm) ; —— 擺塊高度,由后面擺塊設(shè)計中可知 = 58 mm 。 —— 導(dǎo)板的高度8 mm,由后面的設(shè)計可知; —— 下模座的高度26 mm,由后面的設(shè)計可知。 所以: h = 22 + 58 + 8 + 26 = 114 mm 凸模其余尺寸的設(shè)計和具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計可參見后面的凸模零件圖所示。 5.2 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 考慮到凹模在彎曲時所受的彎曲力和左右張力都比較大,因此,對凹模的強(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整體,其結(jié)構(gòu)草圖如下所示: 圖10 5.2.1 凹模主要尺寸的設(shè)計 長度方向: 由前面的計算可知: = = 58.972 mm 。 L = + 2 式中: —— 凹模側(cè)壁厚度,因為工件在第二次彎曲成型是在凹模與擺塊的共同作用下成型的,所以凹模壁厚度應(yīng)略大于工件的凸緣外伸部分尺寸,即: > + 由前面彎曲件坯料尺寸計算可知, = 10 mm , = 2.355 mm 。 所以: > 10 + 2.355 =12.355 mm 綜合考慮模具剛度和生產(chǎn)成本,在此取 = 14 mm 。 所以: L = 58.972 + 2 x 14 = 86.976 mm 在此,取L = 87 mm 。 高度方向: = + 式中: —— 首次彎曲凸模進(jìn)入凹模的深度 = 22 mm ； —— 壓板高度（mm），= 23 mm 。 所以： = 22 + 23 = 45 mm 凹模其余尺寸的設(shè)計和凹模結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計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)的設(shè)計 5.3.1 擺塊的結(jié)構(gòu)草圖如下所示： 圖11擺塊草圖 5.3.2 擺塊的主要尺寸的設(shè)計 圓角半徑R：R = / 2 式中： —— 擺塊的厚度（mm），根據(jù)擺塊的工作受力情況和生產(chǎn)成本考慮在此選 = 16 mm 。 所以：R = 16 / 2 = 8 mm 擺塊寬度B：B = = 70 mm 式中：—— 彎曲坯料的板寬70 mm。 擺塊的工作原理圖如下所示： 圖12擺塊工作原理 由上面擺塊工作原理得L的計算公式如下： L = + + 式中： —— 模側(cè)壁的厚度，= 14 mm； —— 坯料厚度，= 2 mm； —— 擺塊厚度，= 16 mm。 L = 14 + 2 + 16 / 2 =24 mm 擺塊的其余尺寸設(shè)計與及具體結(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 坯料的定位采用限位釘前方定位和定位塊左右定位，限位釘與凸模頂孔采用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 限位釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)草圖如下所示: 圖13限位螺釘結(jié)構(gòu)草圖 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)計如下即可滿足使用要求: = 5 mm D = 8 mm h = 5 mm 其余尺寸設(shè)計見后面限位釘零件圖所示。 5.5 定位塊的設(shè)計 定位塊的結(jié)構(gòu)草圖如下所示: 圖14定位塊結(jié)構(gòu)草圖 定位塊主要工作尺寸H可按以下公式計算: H = + t + 式中: H —— 定位塊主要工作尺寸(mm); —— 凹模高度, = 114 mm ; t —— 坯料厚度, t = 2 mm ; ——為定位可靠,設(shè)定的自由高度,在此選定= 5 mm。 所以: H = 114 + 2 + 5 =121 mm 定位塊的其余尺寸設(shè)計及具體結(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 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。該模具采用4根彈簧，上下墊板和4螺桿組成彈頂部件。 5.6.1 墊板的設(shè)計 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)計如下： 上墊板： 直徑115 mm ,厚度12 mm ； 下墊板： 直徑115 mm ,厚度12 mm ； 上下墊板均采用45鋼制造，淬火硬度40 45 HRC 。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 導(dǎo)板主要起導(dǎo)向定位作用，選用材料T8A，淬火硬度58 60 HRC。制造尺寸：143 mm x 115 mm x 8 mm 。其具體結(jié)構(gòu)以及尺寸設(shè)計見后面墊板零件圖所示。 第六章 壓力機(jī)的參數(shù)與較核 由前面壓力機(jī)公稱壓力計算初選的壓力機(jī)型號：J23-10，查《模具實用技術(shù)手冊》表2-3得壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱壓力：100 KN ； 滑塊行程：45 mm ； 最大閉合高度：180 mm ； 最大裝模高度：180 mm ； 連桿調(diào)節(jié)長度：35 mm ； 工作臺尺寸（前后x左右）：130 mm x 200 mm ； 墊板尺寸（厚度）：35 mm ； 模柄孔尺寸：30 mm x 60 mm ； 最大傾斜角度： 由上述技術(shù)參數(shù)可知，所選壓力機(jī)J23-10型號可用。 第七章 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 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 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 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。 第八章 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 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。 第九章 模具試沖 下表分別列出了模具在試沖時常見的故障，原因和調(diào)整方法： 表4模具在試沖時常見的故障，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 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 2、 凹模兩側(cè)進(jìn)口圓角大小不等，材料滑動不一致 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、 凸模沒有對正凹模 1、 調(diào)整定位板位移 2、 修磨凹模圓角 3、 加大壓料力 4、 調(diào)整凸凹模位置 沖件的尺寸過長或者不足 1、 凸凹模之間的間隙過小，材料被拉長 2、 壓料裝置壓力過大，將材料拉長 3、 設(shè)計時計算錯誤或不正確 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)計總結(jié) 通過沖壓課程設(shè)計，我進(jìn)一步鞏固了沖裁理論知識。并且也加深了相關(guān)理論知識的認(rèn)識。同時熟練掌握了專業(yè)工具書的使用方法。在整個過程中，增強(qiáng)了自己的動手能力及獨立思考解決問題的能力。當(dāng)然，由于本人水平有限及缺乏生產(chǎn)實際經(jīng)驗，該設(shè)計難免存在不足之處。希望老師對此提出批評意見，在此表示萬分的感謝。 致謝 畢業(yè)設(shè)計是我們進(jìn)行完了三年的模具設(shè)計與制造專業(yè)課程后進(jìn)行的，它是對我們?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)計使我在溫習(xí)學(xué)過的知識的同時又學(xué)習(xí)了許多新知識，對一些原來一知半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識。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)測量、冷沖模具設(shè)計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運用到實際的設(shè)計中。同時還使我更清楚了模具設(shè)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(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，而實踐性很欠缺，而畢業(yè)設(shè)計就相當(dāng)于實戰(zhàn)前的一次演練。通過畢業(yè)設(shè)計可是把我們以前學(xué)的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來，使我們在溫習(xí)舊知識的同時也可以學(xué)習(xí)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(chǔ)。 通過對彎曲冷沖模的設(shè)計，我對沖裁模、彎曲模有了更為深刻的認(rèn)識，特別是這種彎曲模具的設(shè)計。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算出來，多需要在試模后再進(jìn)行調(diào)整。在模具的設(shè)計過程中也遇到了一些難以處理的問題，雖然設(shè)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(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] 劉建超，張寶忠主編.沖壓模具設(shè)計與制造.北京：高等出版社，2004.6 [2] 中國模具設(shè)計大典編委員會.中國模具設(shè)計大典3.南昌：江西科學(xué)出版社，2003.1 [3] 任嘉卉主編.公差與配合手冊. 北京：機(jī)械出版社，2000.4 [4] 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