【文章內(nèi)容簡介】 ，以提高材料的利用率。工藝補(bǔ)充部分除考慮拉延工藝和壓料面的需要外，還要考慮修邊和翻邊工序的要求、修邊方向西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 15 應(yīng)盡量采取垂直修邊。根據(jù)模具設(shè) 計(jì)需要，該覆蓋件采取的修邊線在拉延件壓料面上，為了在模具使用中打磨加強(qiáng)筋槽不致影響修邊線，修邊線至拉延筋的距離 A 一般取25mm，按具體工件尺寸形狀而定。 由下面 圖 7 可以知道，覆蓋件的上表面與下表面有一定的落差跟角度，不是在同一個平面上，落差的高度大概為 20mm，角度大概為 3 度左右。覆蓋件上有三個直徑為 8mm的孔，有以圓弧過渡的開口部分，零件前后左右不對稱，因此在做工藝補(bǔ)充時要將開口部分連接成封閉形狀，凸緣要用圓弧過渡使其光滑，三個直徑為 8mm 的孔要填滿。該覆蓋件可以做成一模單件式，也可以做成一模兩件式。采用 兩件式時零件左右對稱，毛料在拉延時受力均勻，成型性能良好，而且模具不易順壞，生產(chǎn)效率高等。我對該覆蓋件的拉延工藝補(bǔ)充中使用一模兩件式，以上表面做為壓料面。工藝補(bǔ)充部分在三維圖中已經(jīng)給出。其尺寸根據(jù)理論設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)得出。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)零件及工藝補(bǔ)充圖如下： 圖 7 零件形狀 圖 8 工藝補(bǔ)充圖 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 16 建立壓料面 壓料面對于非軸對稱曲面零件的成形起著重要作 用。其位置、形狀及尺寸直接影響到成形阻力及變形力的大小與分布，從而影響整個坯料成形時各處塑性變形狀態(tài)。 壓料面是覆蓋件工藝補(bǔ)充面的一個組成部分，即位于凹模圓角半徑以外的那一部分毛坯。在拉深前，壓料圈將要拉深的毛坯壓緊在凹模壓料面上。拉深過程中，壓料面被逐步拉入凹模型腔內(nèi)，形成覆蓋件本體。因此，壓料面的形狀不但要保證壓料面上的材料不起皺，而且在盡量造成凸模下的材料下凹，以降低拉深深度，最終保證拉入凹模里的材料不皺不裂，獲得合格成品。壓料面有兩種形式。 壓料面就是覆蓋件本身的凸緣面，即為覆蓋件本體的一 部分。這種壓料面的形狀是確定的，為便于拉深過程的進(jìn)行，也可以做某些部分變動，但必須在以后的適當(dāng)工序中加以整形，以達(dá)到覆蓋件的整體形狀要求。 壓料面是與工藝補(bǔ)充面所組成的。在拉深工序以后的沖孔修邊工序中，這種壓料面將被切除。所以應(yīng)盡量減小這類壓料面的材料消耗。 同時 壓料面形狀還要考慮到毛坯定位的穩(wěn)定 、可靠和送料、取件的方便。由所給的零件圖，做出的工藝補(bǔ)充知道， 所選擇的壓料面是工藝補(bǔ)充面的部分組成，并且壓料面是零件的上平面，是一個水平面。 確定后的工藝補(bǔ)充數(shù)學(xué)模型如圖 9 所示。 圖 9 壓料面的確定 拉延筋的設(shè)計(jì) （ 1） 增加進(jìn)料阻力，使整個拉延件進(jìn)料速度達(dá)到平衡狀態(tài) 。 拉延件壓料面上各部位的進(jìn)料阻力存在很大差別。在拉延時，四處圓角部分的材料要進(jìn)入凹模型腔內(nèi)，毛坯在徑向拉應(yīng)力、切向壓應(yīng)力和雙向反復(fù)彎曲應(yīng)力的作用下，變形阻力很大，所以這部分西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 17 不需要加拉延筋，否則在增加阻力會在內(nèi)壁危險斷面處拉裂或者起皺，對成形不利。相反，在工件平面輪廓的直線部分，主要是彎曲變形，進(jìn)料阻力相對圓角部分小得多，材料的流動會形成內(nèi)皺，且無法排除。為使進(jìn)料均勻，在直線部分要布置有拉延筋，在拉延件的凹處，凹 得較深，轉(zhuǎn)折比較厲害，所以也不設(shè)拉延筋。而且在直線部分設(shè)置拉延筋，既增加了進(jìn)料阻力，也使直線部分和圓角部分的進(jìn)料阻力均勻化，從而防止材料 “多則皺、少則裂 ”的現(xiàn)象發(fā)生。 （ 2） 加大拉延成型的內(nèi)應(yīng)力數(shù)值，提高覆蓋件的剛性。在一般拉延成型過程中，為了減少內(nèi)皺，往往采取增加毛料尺寸的方法。增加一條拉延筋，可以代替增加不少壓料面積所取得的增加阻力的效果。拉延筋的設(shè)置可以提高覆蓋件的進(jìn)料阻力，況且拉延筋通過調(diào)整修磨間隙的方法，十分方便有利。 （ 3） 加大徑向拉應(yīng)力，減少切向壓應(yīng)力，延緩或防止起皺。 （ 4） 降低壓料面加工要 求采用拉延筋后，壓料面的間隙可適當(dāng)加大，也可適當(dāng)降低對壓料面加工粗糙度的要求。 (5） 穩(wěn)定拉延過程某些拉延件不用拉延筋也能成形，但形狀不夠穩(wěn)定，剛性較差拉延筋是否設(shè)置，設(shè)計(jì)位置、數(shù)量和形狀等是拉延成形中的重要問題，它往往成為拉延成敗的關(guān)鍵。 (1) 拉延筋的結(jié)構(gòu)有圓形、半圓形和方形三種形式，一般裝在壓料圈上，而與凹模上開出相應(yīng)的槽相配合。此次的設(shè)計(jì)采用的是半圓形的拉延筋，淬火硬度為 58～ 62HRC，半徑為 7mm，高度為 6mm。 拉延筋也可以和壓料圈或者凹模的壓料面做成整體形式，本次設(shè)計(jì) 的拉延筋就是與壓邊圈做成整體式，這樣制造容易，修磨方便，得到了廣泛的應(yīng)用。 （ 2）布置原則和方法： 拉延筋的位置、數(shù)目和長短是根據(jù)拉延件外形、起伏特點(diǎn)和拉延深度等因素確定。拉延筋的布置原則見表 2—1。 按凹?？谛螤畈贾?，拉延筋的布置方法見表 2—2。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 18 表 21 拉延筋的布置原則 要求 布置原則 增加進(jìn)料阻力，提高材料變形程度 放整圈的或間斷的一條拉延檻或 1～ 3 條拉延筋 增加徑向拉應(yīng)力，降低切向應(yīng)力，防止毛坯起皺 在容易起皺的部位設(shè)置局部的短筋 調(diào)整進(jìn)料阻力和進(jìn)料量 拉延深度大的直線部位，放 1～ 3 條拉延 筋； 拉延深度大的圓弧部位，不放拉延筋； 拉延深度相差較大時，在深的部位不設(shè)拉延筋，淺的部位設(shè)拉延筋 表 2— 2 按凹?？谛螤畈贾美咏畹姆椒? 序號 形狀 要求 布置方法 1 大外凸圓弧 補(bǔ)償變形阻力不足 設(shè)置 1 條 2 大內(nèi)凹圓弧 補(bǔ)償變形阻力不足；避免拉延時，材料從相鄰兩側(cè)凸圓弧部分?jǐn)D過來而形成皺紋 設(shè)置 1 條長筋和 2 條短筋 3 小外凸圓弧 塑流阻力大，應(yīng)讓材料有可能向直線區(qū)段擠流 不設(shè)拉延筋；相鄰筋的位置應(yīng)與凸圓弧保持 3176?！?2176。夾角關(guān)系 4 小內(nèi)凹圓弧 將兩相鄰側(cè)面擠過來的多余材料延展開 ，保證壓邊面下的毛坯處于良好狀態(tài) 沿凹模口不設(shè)筋； 在離凹?？谳^遠(yuǎn)處設(shè)置兩段短筋 5 直線 補(bǔ)償變形阻力不足 根據(jù)直線長短設(shè)計(jì) 1～ 3條拉延筋（長者多設(shè)，并呈塔形分布，短者少設(shè)） （ 3）拉延筋布置方向。拉延筋一定要與材料流動方向垂直。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 19 （ 4）拉延筋的深淺與多少。拉延深度的部位不設(shè)或者少設(shè)，深度淺的部位一定要設(shè)置或多設(shè)置。拉延筋最多設(shè)置三根，最里面一圈常為封閉形狀，第二、第三只在直線部分設(shè)置，第三圈長度最短。 本次所設(shè)計(jì)的零件，由于拉延成型的深度大概為 20mm 左右，拉深深度一般，零件的變形部分較少，在兩個 彎曲的部位是主要的變形區(qū)。為了防止在拉延后的零件剛性不足，因此設(shè)計(jì)的拉延筋是按修邊線的形狀設(shè)計(jì)成封閉式的，拉延筋半徑是 6mm，高度是6mm。拉延筋可以加大進(jìn)料的阻力，增強(qiáng)零件的剛度。拉延筋的布置方式 如下圖 所示： 圖 10 拉延筋 毛坯尺寸確定 本零件形狀相對比較簡單，截面大致呈 Z 形 ,在采用一模兩件式做好工藝補(bǔ)充后，零件形狀大致為 “U”形，由俯視看去呈長方形 ,因此采用矩形的毛坯拉延，拉延下料可以通過剪板機(jī)方便地獲得。由《福田沖壓模具設(shè)計(jì)規(guī)范》中的公式算出，公式如下 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 20 用 UG 的測量命令， 量出長度方向的 a1=a2=417mm，寬度方向的 a1=55mm a2=50mm ，將量得的 數(shù)據(jù)代入上 式，得出工件 毛料的基本 尺寸是長 ? 寬為884mm? 97mm，因?yàn)樵谧龉に囇a(bǔ)充時通過測量發(fā)現(xiàn)如果按上式計(jì)算得的毛料的數(shù)據(jù)用來做下料的尺寸的話，用 UG 量出從壓邊筋最外輪廓到毛料的最外輪廓得到的料長度大概為 10mm 左右，如果下料長 ? 寬為 884mm97mm 用來生產(chǎn)的話會比較危險，可能會拉不 出工件，或是在生產(chǎn)時凸模會把料拉入凹內(nèi)，損壞模具。因此在上面用公式算出料長 ? 寬為 884mm97mm 的基礎(chǔ)上再把長單邊放料 ,寬單邊放料 20mm。最后得出的下料長 ? 寬為 929mm137mm，取此值為毛坯尺寸。 確定工藝方案 經(jīng)過對零件的工藝性分析后，結(jié)合產(chǎn)品圖進(jìn)行必要的計(jì)算，并在分析沖壓工藝類型、沖壓次數(shù)、沖壓順序和工序組合方式的基礎(chǔ)上，提出各種可能的沖壓工藝方案，然后通過對產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率、設(shè)備 條件、模具制造和壽命、操作、安全以及經(jīng)濟(jì)性等方面的綜合分析、比較，確定出一種適合于本部門生產(chǎn)的最佳工藝方案。 沖壓的基本工序包括成形工序和 分離工序兩大類。成形工序 ——材料的變形力學(xué)范圍是在塑性變形范圍 ；分離工序 ——材料的變形力學(xué)范圍表現(xiàn)為產(chǎn)生斷裂變形的工序。 經(jīng)過對零件的分析，此件為半封閉的 “U”形件，看似可以彎曲成形，但零件凸緣部分并不嚴(yán)格平坦，成形時并不是按照一定的曲率或角度進(jìn)行，且底部還有凹槽，因此拉延成形方法才能沖壓出合格的產(chǎn)品。 對于分離工序，獲取毛坯形狀需要用到落料或切斷工序，沖內(nèi)孔需要 用到?jīng)_孔工序，為了獲得零件外部形狀，還應(yīng)有修邊工序，因?yàn)槭莾杉喜⒊尚?，還需剖切工序分離左右件。 零件圖如下： 圖 11 零件圖 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 21 零件材料采用低碳鋼，厚度 t=，含碳量 ≤，伸長率 ≥34％（標(biāo)距 l0=80mm），可見材料塑性好，沖壓加工性能良好。 屈服強(qiáng)度 ≤240MPa，抗拉強(qiáng)度為 270～ 370MPa，彈性模量 E=，塑性硬化指數(shù) n=，厚向異性指數(shù) r=，硬化指數(shù)在鋼材中是比較高的，材料成形極限較大。 通過對該覆蓋件的分析，可知其 要求的表面必須光順平滑、棱 線清晰、剛性良好 ，零件的結(jié)構(gòu) 一般、拉延部分的過渡圓角半徑為 4mm 和 5mm，工件四周有半徑不等的圓弧過渡。零件上表面跟下表面不是在一個平面上，上表面跟下表面間的角度大概是 3 度。零件上有兩出凹下，在凹下的地方旁邊有三個直徑為 8mm的孔，零件的總長度為 402 mm,總寬度為 67mm，拉深深度大概為 20mm，深度一般。由上面數(shù)據(jù)可以知道該零件相對來說是一個細(xì)長且拉深深度一般的工件。該零件 需要經(jīng)過多道工序才能完成 。 根據(jù)該工件的工藝分析， 工件的基本沖壓工序 為：拉延 、整形、 修邊 、沖孔。 對于分離工序，獲取毛坯形狀需要用到 落料或切斷工序，沖內(nèi)孔需要用到?jīng)_孔工序，為了獲得零件外部形狀，還應(yīng)有修邊工序，因?yàn)槭莾杉喜⒊尚?，還需剖切工序分離左右件。 基于以上分析，不同工序的組合可能有以下 A、 B 兩種工藝方案。 方案 A：落料、沖孔 ——拉延 ——修邊、剖切 方案 B：切斷 ——拉延 ——沖孔、修邊、剖切 方案 A 特點(diǎn)：坯料由落料沖孔模獲得，獲得坯料外形的同時，可以沖出內(nèi)孔，此方案的優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)孔可以用于后面拉延工序和修邊、剖切工序的定位。但是沖孔后再拉延的加工順序不能保證孔的形狀和位置精度，且拉延件上有內(nèi)孔可能會導(dǎo)致拉延的失敗。 方案 B 特點(diǎn)：坯料可以 由剪板機(jī)切斷板料獲得，不需要設(shè)計(jì)落料模，降低了成本。而沖孔是分離零件與內(nèi)部廢料，在工件的內(nèi)部進(jìn)行，修邊和剖切是分離零件與外部廢料，在工件外輪廓進(jìn)行，所以沖孔修邊剖切可以同時進(jìn)行，此方案是可行的，而且同時沖孔修邊剖切可以提高加工輪廓的位置精度。由于只需要設(shè)計(jì)制造一套模具，降低了成本，收到很好的經(jīng)濟(jì)效益。 經(jīng)過全面分析、綜合考慮，以零件質(zhì)量、生產(chǎn)效益及經(jīng)濟(jì)性幾個方面衡量，認(rèn)為兩種方案中方案 B 最佳，故本設(shè)計(jì)采用方案 B。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 49 第 3 章 拉延模設(shè)計(jì) 拉延模是保證制成合格覆蓋件最主要的裝備。其作用是將平板狀毛料經(jīng)過拉延工序 使之成型為立體空間工件。拉延模有正裝和倒裝兩種型式。正裝式拉延模的凸模和壓邊圈在上，凹模在下，它使用雙動壓力機(jī)，凸模安裝在內(nèi)滑塊上，壓邊圈安裝在外滑塊上，在拉延成型時外滑塊首先下行，壓邊圈將毛料緊緊壓在凹模面上，然后內(nèi)滑塊下行，凸模將毛料拉人凹模型腔內(nèi)，毛料在凸模、凹模和壓邊圈的作用下受到拉應(yīng)力與壓應(yīng)力的作用，生產(chǎn)塑性變形，最后成型為我們所要的工件形狀。倒裝式拉延模的凸模和壓邊圈在下，凹模在上，它使用單動壓力機(jī)。凸模直接裝在下 工作臺上，壓邊圈則使用壓力機(jī)下面的頂出缸，通過頂桿獲得所需的壓料力，壓邊力比較小，不能提供較大的拉深行程。雙動壓力機(jī)所選用的拉延模的結(jié)構(gòu)比較簡單，主要由三大件（凸模、凹模和壓邊圈）或四大件（凸模、凸模固定模座、凹模和壓邊圈）組成。形狀簡單、拉延深度淺的覆蓋件一般采用單動壓力機(jī)來成型。倒裝型式拉延模只有在頂出缸壓力能夠滿足壓料需要的情況下方可采用。 沖壓設(shè)備的選擇 拉深力的計(jì)算 該零件的材料為 ST13，屬于沖壓級冷軋薄鋼板， 塑性好，沖壓加工性能良好。 屈服強(qiáng)度 ≤240MPa，抗拉強(qiáng)度為 270～ 370MPa，彈性模量 E=，塑性硬化指數(shù)n=，厚向異性指數(shù) r=，硬化指數(shù)在鋼材中是比較高的，材料成形極限較大。具有良好的拉深成形性能。 由于這個覆蓋件是不規(guī)則形狀，不能用一般的圓筒件、帶法蘭圓筒件、錐形零件等進(jìn)行計(jì)算，因此采用任何形狀的拉深力的計(jì)算： P=Lt211。b Kb[3]， 式中， L —凸模周邊的長度 ； t—為材料的厚度 ； 211。b—材料的抗拉強(qiáng)度（ Mpa） ； Kb—系