【正文】 30′這里取值為 1176。彎曲模具設計畢業(yè)設計說明書 第 1 章 引言 11 沖壓加工的特點 沖壓加工是現代機械制造業(yè)中先進高效的加工方法之一它是利用安裝在壓力機上的模具在常溫或加熱條件下對板料施加壓力使其變形或分離從而獲得一定形狀尺寸零件的加工方法因為它主要用于加工板料零件所以又稱板料沖壓 沖壓加工的特點如下 ⅰ借助壓力機的壓力利用模具能獲得壁薄重量輕剛性好形狀復雜的零件這些零件用其他的加工方法難以加工甚至無法加工 ⅱ沖壓加工的零件精度高尺寸穩(wěn)定具有良好的互換性 ⅲ沖壓加工是少無切削加 工的一種部分零件沖壓直接成形大部分無需任何再加工材料利用率高達 85 以上 ⅳ生產效率高生產過程易實現機械化和自動化適合于大批大量生產 ⅴ操作簡單便于組織生產和管理 沖壓加工的缺點是模具制造周期長制造成本高不適合于單批小批量生產其次沖壓加工多采用機械壓力機由于滑塊往復運動快大量手工操作勞動強度大易發(fā)生事故安全生產和管理要求高需采用必要的安全技術措施來保證 12 沖壓加工在現代制造業(yè)中的應用 沖壓加工的應用范圍十分廣泛不僅可以加工金屬材料而且也可以加工非金屬材料在現代制造業(yè)如汽車拖拉機農業(yè)機械電機電器儀表化工容器玩 具以及日常生活用品的生產方面都占有十分重要的地位 另外在現代國防工業(yè)生產中如飛機導彈各種槍彈和炮彈的生產沖壓加工也占有很大比例 據近年來的統(tǒng)計表明美國日本等國的模具工業(yè)年產值已經超過機床工業(yè)年產值的 10 左右沖壓模具的歷史悠久用途廣技術成熟在各種模具中所占比例最大汽車摩托車家電日用品行業(yè)是模具最大的市場占整個模具市場的 60 以上有文獻統(tǒng)計在汽車農業(yè)機械電機儀器儀表玩具制造等機械和民用產品的生產方面沖壓件的比例占零件總數的 60～ 70在電視機計算機等電子產品中占 80以上在自行車手表洗衣機電冰箱等日用家電行業(yè)占 85 以 上隨著科學技術的不斷發(fā)展工業(yè)產品層出不窮對產品的更新換代和外觀質量要求越來越高由此可見模具設計與制造技術在國民經濟中的地位十分重要 13 沖壓新技術的發(fā)展趨勢 隨著現代科學技術的不斷進步和工業(yè)生產的迅猛發(fā)展沖壓技術及模具技術不斷發(fā)展主要表現在以下幾個方面 ① 工藝分析計算方法的現代化 例如生產汽車覆蓋件的沖壓工藝傳統(tǒng)方法系根據已有的設計資料和設計者的經驗進行對比分析確定工藝方案和有關參數然后設計模具進行試沖經過反復試驗和修模直至沖出合格的零件才能交付生產近幾年來國外已經開始采用有限變形的彈塑性的有限元法對 覆蓋成形過程進行應力應變分析和計算模擬以預測某一工藝方案對零件成形的可能性和將會發(fā)生的問題將結果顯示在圖形終端上供設計人員進行修改和選擇這樣不僅可以節(jié)省昂貴的模具試驗費用縮短新產品的試制周期而且可以逐步建立一套能緊密結合生產實際的先進的設計方法促進了沖壓工藝的發(fā)展使塑性成形理論對生產起到了實際的指導作用 ② 模具設計制造技術的現代化 為了加快機電產品的更新換代縮短工藝裝備設計制造周期許多先進國家大力發(fā)展計算機輔助設計與制造 CADCAM 的研究并在生產中廣泛應用因為傳統(tǒng)的二維模具結構設計已越來越不適應現代化 生產和集成化技術要求模具設計分析制造的三維化無紙化要求新一代模具軟件以立體的直觀的感覺來設計模具所采用的三維數字化模型能方便地用于產品結構的CAE 分析模具可制造性評價和數控加工成形過程模擬及信息的管理與共享如ProENGINEERUG和 CATIA等軟件具備參數化基于特征全相關等特點從而使模具并行工程成為可能而傳統(tǒng)的模具圖紙只是作為檢驗模具使用采用模具 CADCAM 后還可以提高模具質量大大減少設計和制造人員的重復勞動使設計者盡可能把精力放在創(chuàng)新開發(fā)上 ③ 沖壓生產的機械化和自動化 為了滿足大批大量的生產需要 沖壓設備已由單工位低速壓力機發(fā)展到多工位高速壓力機一般中小型沖壓件即可在多工位壓力機上生產也可以在高速壓力機上采用多工位級進模生產使沖壓生產達到高度自動化大型沖壓件如汽車覆蓋件可在多工位壓力機上利用自動送料配備機械手進行機械化流水線生產從而減輕勞動強度和提高勞動生產率 ④ 為了滿足產品更新換代和生產批量少的發(fā)展趨勢 發(fā)展了一些新的成形工藝如高能成形和旋壓等簡易模具如軟模和低熔點合金模等通用組合模具數控沖壓設備和沖壓柔性制造系統(tǒng) FMS 等這樣就使沖壓生產既適合大量生產也同樣可以適應于小批量生產另外通過廣 泛采用標準件通用件的分工協(xié)作生產模式適應可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求的綠色設計與制造等 ⑤ 模具材料及表面處理技術發(fā)展迅速 模具工業(yè)要上水平材料應用是關鍵因選材和用材不當致使模具過早失效大約占失效模具的 45 以上在模具材料方面常用冷作模具鋼有 CrWMnCr12Cr12MoV 和 W6Mo5Cr4V2 火焰淬火鋼 如日本的AUX2SX105V 7CrSiMnMoV 等 常 用 新 型 熱 作 模 具 鋼 有 美 國 H13 瑞典QRO80MQRO90SUPREME 等常用塑料模具用鋼有預硬鋼 如美國 P20 時效硬化型鋼 如美國 P21日本 NAK55等 熱處理硬化型鋼 如美國 D2日本 PD613PD555瑞典一勝白 136 等 粉末模具鋼 如日本 KAD18 和 KAS440 等覆蓋件拉延模常用HT300QT602MoCrMoV 鑄鐵等大型模架用 HT250 多工位精密沖模常采用鋼結硬質合金及硬質合金 YG20 等在模具表面處理方面其主要趨勢是由滲入單一元素向多元素共滲復合滲 如 TD法 發(fā)展由一般擴散向 CVDPVDPCVD離子滲入離子注入等方向發(fā)展可采用的鍍膜有 TiCTiNTiCNTiAlNCrNCr7C3W2C 等同時熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展另外目前對激光強 化輝光離子氮化技術及電鍍 刷鍍 防腐強化等技術也日益受到重視 第 2 章 彎曲模具設計過程 21 零件結構圖 圖 21 零件圖 22 工藝分析 不論沖壓件的幾何形狀和尺寸大小如何其生產過程一般都是從原材料剪切下料開始經過各種沖壓工序和其他必要的輔助工序如退火酸洗表面處理等加工出圖紙所要求的零件而沖壓件的工藝性是指沖件在沖壓加工中的難易程度沖壓工藝性的好壞直接影響沖壓件的質量模具壽命材料消耗生產率和沖壓成本甚至影響到沖壓工藝的實施因此設計中應盡可能提高沖壓件的工藝性此次設計的零件如圖 21 所示由圖中可以看出該件形 狀并不是很復雜該彎曲件的斷面是燕尾形的且形狀對稱彎曲半徑左右一致所以彎曲時坯料受力平衡而無滑動彎曲材料為 Q23523 主要工藝參數計算 毛坯尺寸的計算 分析零件圖該件屬于有圓角半徑較大的彎曲件所以彎曲件的展開長度按直邊區(qū)與圓角區(qū)分段進行計算視直邊區(qū)在彎 曲前后長度不變圓角區(qū)展開長度按彎曲前后中性層長度不變條件進行計算 毛坯尺寸分析如圖 2 所示 圖 2 計算毛坯尺寸分析 展開料寬度 L 2L1L2L3 L1 0785mm L2 5495mm L3 6mm 根據 rt 值由表 1 查出中性層系數 x 038 所以 L 2456mm 取為 25mm 長度尺寸為 25mm 故毛坯尺寸為 25mm25mm 回彈值的計算 一般而言彎曲件越復雜一次彎曲成形角的數量越多回彈量就越小 根據有關文獻大變形程度 rt ＜ 5 自由彎曲時的回彈值 卸載后彎曲件圓角半徑的變化是很小的可以不予考 慮而僅考慮彎曲中心角的回彈變化 式中 回彈角 彎曲件的中心角 材料 90 單角校正彎曲的回彈角度 由文獻 [1]得為 1176?！?1176。 則 回彈問題的解決 本彎曲件比較復雜一次彎曲成形四個角彎曲過程中由于各部位的材料互相牽制彎曲后的回彈就變得更小再通過取較小的凸凹模間隙 24bt 式中 材料在沖壓行程結束時的自由彎曲力 N b 彎曲件的寬度 mm t 彎曲件的厚度 mm 材料的抗拉強度 M 由文獻 [2]得 0552 由文獻 [2]得 052 所以 F 24 4650N 曲力 根據文獻 F A 式中 A 校正部分投影面積 mm 單位面積上的正壓力 MPa 查文獻 [3]得 40Mpa 所以 F 40 24000 N 曲的彎曲力 式中 K 系數一般取 K 13 B 彎曲線長度 mm t 板料厚度 mm 材料抗拉強度 MPa 查文獻 [6]得 450MPa 所以 N 及壓料力 根據文獻 [12]取 03 即 034650 1395 N 總和 及壓力中心的計算 ①校正彎曲力最大是在壓力機工作到下死點的位置且校正力遠遠大于自由彎曲力或接觸彎曲力而在彎曲工作過程中二者又不是同時存在因此只計算校正力既 N ②為了保證壓力機和模具正常地工作必須使沖模的壓力中心與壓力機滑塊中心線相重合否則在沖壓時會使沖模與壓力機滑塊歪斜引起凸凹模間隙不均勻和導向零件加速磨損造成刃口和其它零件的損壞甚至還會引起壓力機導軌磨損影響壓力機精度而形狀簡單而對稱的工件其沖裁時的壓力中心與工件的中心重合由于該零件沖孔其中心便是壓力機的壓力中心故不必進行壓力中心的計算 25 模具主要 零部件設計 凸凹模結構設計 ①凸模結構 該工件的斷面是燕尾形的當燕尾成形后要考慮如何將工件從凸模上卸下來假如把凸模制成整體形式則工件很難從凸模上卸下來所以必須把凸模制成帶有斜面的組合式凸模如圖 3 所示這種組合式凸模分成三個部分中間一塊帶有雙斜面兩邊各有一塊帶斜面的活動凸模這樣當模具開啟時活動凸模會自動下降由于斜面的作用凸模的寬度就會縮小工件便很容易取下 圖 3 組合式活動凸模 ②凹模結構 凹模部分是轉軸式的左右兩件相對稱由于這樣的凹模較小一般制成整體式如圖 4 所示 墊板 9 的底面與轉軸凹模間的摩擦較為 嚴重因此墊板須用較好的材料制成 這里選用的是 GCr15 合金鋼 并需進行熱處理使其淬火后硬度達到 60～ 64 HRC 凸凹模工作部分尺寸計算 ①凸模圓角半徑 當彎曲件 r較小時 r 10mm凸模圓角半徑 r r 但 r≥ r 該零件的彎曲圓角半徑較小但不小于工件材料所允許的最小彎曲半徑 r 06t 06 1 06mm 所以凸模的圓角半徑 r 可取彎曲件的內彎曲半徑 r 2mm ②凹模圓角半徑 凹模圓角半徑不能過小以免增加彎曲力擦傷工件表面此工件兩邊彎曲高度相同屬于對稱彎曲凹模兩邊圓角半徑 r 應取大小一致凹模的圓角 半徑可以通過公式法和查表法因為彎曲件的外圓角半徑為 2mm 因此凹模的圓角半徑取 2mm ③彎曲凸凹模的間隙 對于 U 形件彎曲 必須合理確定凸凹模之間的間隙間隙過大則回彈大工件的形狀和尺寸誤差增大間隙過小會加大彎曲力使工件厚度減薄增加摩擦擦傷工件并降低模具壽命 U 形件 凸 凹模的單面間隙 值一般可按下式計算 彎曲黑色金屬 式中 凸 凹模的單面間隙 mm 板料的最大厚度 mm t 板料厚度的基本尺寸 mm C 間隙系數其值按表選取 表 間隙系數 C 值 彎曲件 高度 h bh ≤ 2 bh ＞ 2 板 料 厚 度 t ＜ 05 062 21～ 4 41～ 5 ＜ 05 062 21～ 4 42～ 76 76～ 12 10 20 35 50 70 100 150 200 005 005 007 010 010 － － － 005 005 005 007 007 007 010 010 004 004 004 005 005 005 007 007 － 003 003 004 005 005 005 007 010 010 015 020 020 － － － 010 010 010 015 015 015 020 020 008 008 008 010 010 010 015 015 － 006 006 006 010 010 010 015 － 006 006 006 008 008 010 010 注 b 為彎曲件寬度 ④凸凹模尺寸設計 工件是用外形尺寸標注的根據有關文獻 則有 式中 凹模凸模寬 度 mm 彎曲件寬度的尺寸公差 mm 凹