【正文】 國(guó) PSF 公司均已建立覆蓋件拉延成型模 CAD/CAM 系統(tǒng)，特別是福特汽車(chē)公司在覆蓋件塑性成形方面取得很大成就，應(yīng)用大應(yīng)變彈塑性有限元方法，模擬覆蓋件的成型過(guò)程，預(yù)測(cè)其中的應(yīng)力、應(yīng)變分布，失穩(wěn)破裂及回彈的計(jì)算等。 從 20 世紀(jì) 90年代中期開(kāi)始，華中科技大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在深入分析級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，將基于特征的特征的設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于級(jí)進(jìn)模CAD/CAM 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)上，于 1999 年在 AutoCAD 軟件平臺(tái)上建成了基于基于特征的級(jí)進(jìn)模 CAD/CAM 集成系統(tǒng)（ HMJC 系 統(tǒng)）。由于在沖壓工藝設(shè)計(jì)時(shí)需考慮眾多因素，所以該模塊提供進(jìn)行交互設(shè)計(jì)的各種操作命令，以便用戶(hù)快速確定設(shè)計(jì)結(jié)果。下面將對(duì)托架的加工工藝選擇做詳細(xì)闡述。 7 考慮 到 工件的 實(shí)際尺寸 。彎曲半徑應(yīng)大于材料的許可最小半徑，否則應(yīng)采用多次彎曲并增加中間退火的的工藝，或者是先在彎曲角內(nèi)側(cè)壓槽后再進(jìn)行彎曲。 圖 23 彎曲質(zhì)變高度要求 圖 24 孔邊距 圖中工件兩邊的孔邊距為 （ =） ,中心孔φ 10mm 孔邊距為 （ ） ,均滿(mǎn)足要求 ，但是考慮到孔的精度要求，應(yīng)先彎曲再?zèng)_孔 。如圖 31所示，本次設(shè)計(jì)的工件形狀完全對(duì)稱(chēng)。然后彎曲中間兩角，最后沖 4 個(gè)孔（φ 5mm），彎曲部分如圖 35所示。 工藝方案的比較 綜合運(yùn)用彎曲模成型原理和模具設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)上述六個(gè)方案進(jìn)行比較，可以得出如下結(jié)論。缺點(diǎn)：模具壽命低，工件表面有劃傷，厚度變薄，回彈不易控制，尺寸的控制不夠精確。其生產(chǎn)率很高，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝、調(diào)試、維修比較困難，制造周期長(zhǎng)。 毛培尺寸的確定 9 首先根據(jù)工件結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行毛坯展開(kāi)尺寸的計(jì)算，工件尺寸如圖 38 所示 由《 簡(jiǎn)明沖壓 模具 設(shè) 計(jì) 手 冊(cè) 》式（ 34 ）可得 )(6 5 0 7r2LL 0ii mmtx ????? ）（? 式中： Li直邊長(zhǎng)度； ri彎曲半徑； x0應(yīng)變中性層位移系數(shù)。合理的 U形件彎曲凸凹模單邊間隙可按下式計(jì)算： C=t+Δ +kt 式中 C——— 彎曲凸凹模單邊間隙； t——— 材料厚度 Δ ——— 材料厚度正偏差 k——— 根據(jù)彎曲件高度 h 和彎曲線(xiàn)長(zhǎng)度 b確定的系數(shù)，可查《 簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè) 》系數(shù) k值表。 沖壓設(shè)備的選取 彎角最大自由彎曲力為 b2tRC kBt ???自F 式中 C—— 與彎曲形式有關(guān)的系數(shù)，對(duì)于 V形件 C取 ，對(duì)于 U形件 C 取； B—— 料寬， mm； k—— 安裝系數(shù)，一般取 ； t—— 料厚， mm； σ b—— 材料強(qiáng)度極限， Mpa。 查《沖壓模具簡(jiǎn)明手冊(cè)》開(kāi)式可傾工作臺(tái)壓力機(jī)主要參數(shù)表，選用壓力機(jī)型號(hào)為 J2316，其公稱(chēng)壓力 160kN。 Ⅰ級(jí)精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架型號(hào)為 125 100 （ 90～ 180） GB/ 后側(cè)導(dǎo)柱上模座型號(hào)為 125 100 30 GB/ 后側(cè)導(dǎo)柱下模座型號(hào)為 125 100 40 GB/ 導(dǎo)套型號(hào)為 A25H7 80 38 GB/ 導(dǎo)柱型號(hào) 為 A25h6 150 GB/ 模柄 由前面彎外角所述，選擇壓入式模柄，由《 沖壓模具簡(jiǎn)明手冊(cè) 》模柄系列選擇模柄 A25 70 JB/ 1990 繪制零件圖和根據(jù)零件圖 如圖 31 ? ?? ?? ?? ???12 圖 凸模的設(shè)計(jì) 凸模裝在下模座上，采用與下模座過(guò)盈配合壓入下模座中。凸模的三維圖如圖 53所示。校正彎曲工作單元結(jié)構(gòu) 推件裝置裝在上模內(nèi)，通過(guò)沖床滑塊內(nèi)的打料機(jī)構(gòu)完成推件工作。上模上行到上死點(diǎn)過(guò)程中，凹模對(duì)推料器產(chǎn)生一個(gè)向上的位移，位移量略大于彎曲件高度，從而使彎曲件脫出凹模。其推件靠壓力機(jī)中滑塊內(nèi)的橫梁作用，推件力大且可靠。推板一般裝在上模的孔內(nèi)，其厚度與工件尺寸和推件力有關(guān)，對(duì)于中小件，一般取 5～ 10mm。 由《實(shí)用沖壓技術(shù)手冊(cè)》推桿系列表選擇帶肩推桿，根據(jù)以上原則，選擇直徑 d=8mm，長(zhǎng)度 L=120mm，材料 45 鋼， A型帶肩推桿，型號(hào)為 推桿 A8 120 JB/T 其中 d1=10mm 推板根據(jù)彎曲件來(lái)設(shè)計(jì)，沖裁件的內(nèi)部形狀尺寸較小，外形尺寸較簡(jiǎn)單時(shí)，推件塊（頂件塊）外形與凹模為間隙配合 H8/f8，推件塊（頂件塊）內(nèi)孔與凸模為非配合關(guān)系（外導(dǎo)向） ，在本設(shè)計(jì)中推件塊與凹模壁為非配合關(guān) 系 。由于在后面的設(shè)計(jì)中還需要考慮精確定位裝置的導(dǎo)正銷(xiāo)的讓位孔部分，故在推板與工件接觸的一面預(yù)留 4mm 深的孔。然后用 φ 10mm ?15 孔作為導(dǎo)正孔、導(dǎo)正銷(xiāo)精確定位，在 Z 方向上推板對(duì)工件進(jìn)行約束，則在 X、 Y、Z三個(gè)方向都對(duì)工件進(jìn)行了約束。 同彎外角，為了達(dá)到導(dǎo)正銷(xiāo)正定位條料的目的，導(dǎo)正銷(xiāo)直徑應(yīng)凸出彈壓卸料板一定長(zhǎng)度 h。 ②導(dǎo)正銷(xiāo)工作段直徑計(jì)算 由前面彎外角可知，導(dǎo)正銷(xiāo)工作段直徑分兩種情況，在這里不在贅述。 導(dǎo)正銷(xiāo)安裝在凸模上面，凸?？傞L(zhǎng)為 50mm。導(dǎo)料板有與導(dǎo)板分離和連城整體的兩種結(jié)構(gòu)。導(dǎo)料銷(xiāo)只起輔助導(dǎo)正作用，起精確定位作用的是導(dǎo)正銷(xiāo)，采用橫向送料的的形式，將導(dǎo)料板安裝在凸模的前后兩側(cè)。 由參考文獻(xiàn) [4]內(nèi)六角螺釘系列表選螺釘 螺釘 GB/ M8 40 下模座和凸模的固定也采用螺釘連接 ? ???16 由參考文獻(xiàn) [4]內(nèi)六角螺釘系列表選螺釘 螺釘 GB/T M8 30 具體參數(shù)為： P=， b=28mm， dk=13mm， k=8mm， t=4mm， s=6mm， e=，r=。 由于公稱(chēng)長(zhǎng)度小于表中數(shù)值，故需要制出全螺紋。 在這里單擊“現(xiàn)性馬達(dá)” 圖標(biāo)為模具添加線(xiàn)性馬達(dá)。 18 安裝馬達(dá)位置為 如圖 311 所示 馬達(dá)添加位置 圖 311 下面進(jìn)行仿真分析 當(dāng)我們完成模型動(dòng)力學(xué)參數(shù)的設(shè)置后，就可以仿真求解題設(shè)問(wèn)題。 單擊 motionmanager 工具欄的“結(jié)果和圖解” 圖標(biāo)按鈕彈出如圖所示“結(jié)果”屬性管理器。在 34s 的時(shí)候?yàn)榱氵@是上模停止不動(dòng)推件器向下運(yùn)動(dòng)將沖壓成形的工件頂出。 得到應(yīng)力分析結(jié)果如下圖所示 圖 318 通過(guò)圖解我們可以看到 凹 模的兩個(gè)邊界和倒角部分所受的應(yīng)力明顯大于其他部位。 21 安全系數(shù)分析圖解如下圖 320 所示 圖 320 通過(guò)圖解我們看到整個(gè)凹模是可以安全適用的。 如圖 3 32 22 323 所示 圖 320 圖 321 22 圖 322 圖 323 對(duì)點(diǎn)擊生成網(wǎng)格 ，按系統(tǒng)默認(rèn)值處理。加強(qiáng)對(duì)這一部位的保護(hù)。 因?yàn)橥拱寄＜捌涔潭ò搴蛪|板，是通過(guò)螺釘、銷(xiāo)釘?shù)扰c上模座、下模座連接在一起的，模架是模具和壓力機(jī)的連接件，所以，模架具有重要的作用。 選擇模架尺寸時(shí)要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮，在長(zhǎng)度、寬度上都應(yīng)該比凹模大 30～ 40mm，模板厚度一般等于凹模厚度的 1～ 。四角導(dǎo)柱式模架主要用于精度要求較高的沖壓件和大型沖壓件。 沖模設(shè)計(jì)時(shí)，必需使沖模的閉合高度和壓力機(jī)的閉合高度相適應(yīng)，通常應(yīng)滿(mǎn)足 Hmax5≥ H≥ Hmin+10 式中 Hmax—— 壓力機(jī)的最大閉合高 度， mm； Hmin—— 壓力機(jī)的最小閉合高 度， mm； H—— 沖模的閉合高度， mm。由《沖壓模具簡(jiǎn)明手冊(cè)》開(kāi)式可傾工作臺(tái) 壓力機(jī)主要參數(shù)表可知，壓力機(jī)的最大閉 圖 42 沖模閉合高度 合高度 Hmax=220mm 最小閉合高度 Hmin=160mm 所選沖模閉合高度 H=210mm ，在190~225 范圍之內(nèi)，滿(mǎn)足條件 Hmax5≥ H≥Hmin+10 模柄 模柄對(duì)中小型模具用于固定上模，沖模的上模則通過(guò)模柄安裝在沖床滑塊上。 本設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)的“壓入式模柄”，模柄規(guī)格為： A25 70 JB/ 1990 壓力中心的計(jì)算 沖壓力的合力的作用點(diǎn)稱(chēng)為沖模的壓力中心。故不需考慮不規(guī)則形狀沖裁的壓力中心的求法。落料件的尺寸接近于凹模刃口尺寸，而沖孔件的尺寸接近于凸模刃口尺寸。 查《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》表 36 簡(jiǎn)單形狀沖裁時(shí) 5? mm 的極限偏差?? ，磨損因數(shù)查表得 x=。工件部分淬硬至 HRC58~62。是具有鋒利刃口的工作部分，中間圓柱部分是安裝部分，它與固定板按 H8/k7 配合，尾部臺(tái)肩是為了保證卸料時(shí)凸模不致被拉出，圓形凸模采用臺(tái)肩式固定。 h3卸料彈性元件被預(yù)壓后的厚度 L=10mm+10mm+40mm =60mm 凸模三維圖 圖 42 定位件 定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上相對(duì)凸、凹模有正確的位置。 卸料裝置的設(shè)計(jì)和 卸料彈簧的選用 本設(shè)計(jì)采用彈性卸料裝置 。 ②卸料板應(yīng)有足夠剛度，其厚度 H可按下式計(jì)算，即 H=（ ～ ） Hd 式中 H—— 卸料板厚度， mm； Hd—— 凹版厚度， mm。 卸料裝置的尺寸計(jì)算 卸料板的形狀一般與凹模形狀相同，同時(shí)卸料板的成形孔形狀基本與凹?？紫嗤?xì)小凹?？准疤厥庑涂壮猓?，因此在加工時(shí)一般與凹模配合加工。借助彈簧、橡膠或氣墊等彈性裝置卸料，常兼做壓邊。/2=（ ～ ） t，取 ，將 t= 代入得單邊間隙 Z39。 卸料板底面高出凸模底面的尺寸 k= 取 k=。橡膠的壓力和行程呈曲線(xiàn)式增長(zhǎng)，氣墊的壓力在行程中基本不變，所以采用氣墊最為理想。 對(duì)于卸料行程不大的模具，彈簧或橡膠裝在模具中，彈簧與座孔的間隙值31 C應(yīng)根據(jù)彈簧外徑選定，彈簧外徑為 φ 10mm 時(shí)， C=1mm；外徑每增加 5mm， C值增大 ；大于 30mm 的外徑， C=。 由《沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)》表 211 可知： )( 00 00 43m a x mmnFd ????????? 取 t=7mm，則 H0=nt+（ ） d=6 7+3=45(mm) ④計(jì)算彈簧總壓縮量 Hc=Hy+Hg+Hx 式中 Hy—— 彈簧預(yù)壓縮量， Hy=H2Py/P2， mm Hg—— 彈簧的工作行程，沖裁中 Hg=t+1（ t 為料厚）， mm Hx—— 凸模總修模量，一般取 4～ 10mm。 ⑥卸料彈簧窩座的深度計(jì)算 彈簧窩座的深淺，將影響彈簧的卸料力的大小。 圖 44 彈簧卸料沖裁模 故彈簧窩座的深度為 321 hhthFLH ?????? 式中 L——— 彈簧的自由狀態(tài)長(zhǎng)度， mm； F——— 彈簧的最大容許壓縮量， mm； h1——— 卸料板厚度， mm； h2——— 凸模高度， mm； t——— 沖裁模厚度， mm； ——— 上、下模刃口