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端罩沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 1 1 緒論 1 1 沖壓模具市場(chǎng)情況 我國(guó)沖壓模具無(wú)論在數(shù)量上 還是在質(zhì)量 技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展 但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比 差距仍很大 一些大型 精密 復(fù)雜 長(zhǎng)壽 命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口 特別是中高檔轎車的覆蓋件模具 目前仍主要依靠進(jìn) 口 一些低檔次的簡(jiǎn)單沖模 已趨供過(guò)于求 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈 1 2 沖壓模具水平狀況 近年來(lái) 我國(guó)沖壓模具水平已有很大提高 大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá) 50 多噸的模具 為中檔轎車配套的覆蓋件模具國(guó)內(nèi)也能生產(chǎn)了 精度達(dá)到 1 2 m 壽命 2 億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn) 表面粗糙度達(dá)到 Ra 1 5 m 的精沖模 大尺寸 300mm 精沖模及中厚板精沖模國(guó)內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平 1 2 1 模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況 在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下 經(jīng)過(guò)幾十年努力 現(xiàn)在我國(guó)沖壓模具的設(shè)計(jì)與制 造能力已達(dá)到較高水平 包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在很多 模具企業(yè)得到應(yīng)用 雖然如此 我國(guó)的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要和國(guó)際先進(jìn)水平相比仍有較 大差距 這些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面 無(wú)論 在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力方面 都有較大差距 轎車覆蓋件模具 具有設(shè)計(jì)和制造 難度大 質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn) 可代表覆蓋件模具的水平 雖然在設(shè)計(jì)制造方法 和手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平 模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國(guó)際水平 在轎車模具 國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步 但在制造質(zhì)量 精度 制造周期等方面 與國(guó)外相比還 存在一定的差距 標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具 是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模 具品種 有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具 已基本達(dá)到國(guó) 際水平 但總體上和國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模相比 在制造精度 使用壽命 模具結(jié)構(gòu)和功 能上 仍存在一定差距 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完善 高精度 高效益加工設(shè)備的使用越來(lái)越廣 泛 高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應(yīng)用已越來(lái)越多 NC DNC 技術(shù)的應(yīng)用 越來(lái)越成熟 可以進(jìn)行傾角加工和超精加工 這些都提高了模具型面加工精度 提高 了模具的質(zhì)量 縮短了模具的制造周期 1 2 2 專業(yè)化程度及分布狀況 我國(guó)模具行業(yè)專業(yè)化程度還比較低 模具自產(chǎn)自配比例過(guò)高 國(guó)外模具自產(chǎn)自配 比例一般為 30 我國(guó)沖壓模具自產(chǎn)自配比例為 60 這就對(duì)專業(yè)化產(chǎn)生了很多不利影 響 現(xiàn)在 技術(shù)要求高 投入大的模具 其專業(yè)化程度較高 例如覆蓋件模具 多工 位級(jí)進(jìn)模和精沖模等 而一般沖模專業(yè)化程度就較低 由于自配比例高 所以沖壓模 具生產(chǎn)能力的分布基本上跟隨沖壓件生產(chǎn)能力的分布 但是專業(yè)化程度較高的汽車覆 蓋件模具和多工位 多功能精密沖模的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的分布有不少并不跟隨沖壓件能 力分布而分布 而往往取決于主要投資者的決策 例如四川有較大的汽車覆蓋件模具 的能力 江蘇有較強(qiáng)的精密沖模的能力 而模具的用戶大都不在本地 1 3 沖壓模具的發(fā)展重點(diǎn)與展望 發(fā)展重點(diǎn)的選取應(yīng)根據(jù)市場(chǎng)需求 發(fā)展趨勢(shì)和目前狀況來(lái)確定 可按產(chǎn)品重點(diǎn) 技術(shù)重點(diǎn)和其他重點(diǎn)分別敘述 1 3 1 沖壓模具產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn) 沖壓模具共有 7 小類 并有一些按其服務(wù)對(duì)象來(lái)稱呼的一些種類 目前急需發(fā)展 的是汽車覆蓋件模具 多功能 多工位級(jí)進(jìn)模和精沖模 這些模具現(xiàn)在產(chǎn)需矛盾大 發(fā)展前景好 汽車覆蓋件模具中發(fā)展重點(diǎn)是技術(shù)要求高的中高檔轎車大中型覆蓋件模具 尤其 是外覆蓋件模具 高強(qiáng)度板和不等厚板的沖壓模具及大型多工位級(jí)進(jìn)模 連續(xù)模今后 將會(huì)有較快的發(fā)展 多功能 多工位級(jí)進(jìn)模中發(fā)展重點(diǎn)是高精度 高效率和大型 高 壽命的級(jí)進(jìn)模 精沖模中發(fā)展重點(diǎn)是厚板精沖模大型精沖模 并不斷提高其精度 1 3 2 沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn) 模具技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)主要是朝信息化 高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展 因此從設(shè) 計(jì)技術(shù)來(lái)說(shuō) 發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣 CAD CAE CAM 技術(shù)的應(yīng)用 并持續(xù)提高效率 特 別是板材成型過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬分析技術(shù) 模具 CAD CAM 技術(shù)應(yīng)向宜人化 集成化 端罩沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 3 智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展 并提高模具 CAD CAM 系統(tǒng)專用化程度 為了提高 CAD CAE CAM 技術(shù)的應(yīng)用水平 建立完整的模具資料庫(kù)及開(kāi)發(fā)專家系 統(tǒng)和提高軟件的實(shí)用性十分重要 從加工技術(shù)來(lái)說(shuō) 發(fā)展重點(diǎn)在于高速加工和高精度 加工 高速加工目前主要是發(fā)展高速銑削 高速研拋和高速電加工及快速制模技術(shù) 高精度加工目前主要是發(fā)展模具零件精度 1 m 以下和表面粗糙度 Ra 0 1 m 的各種 精密加工 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 搞好模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)供應(yīng)也是沖壓模具技術(shù)發(fā)展重 點(diǎn)之一 為了提高沖壓模具的壽命 模具表面的各種強(qiáng)化超硬處理等技術(shù)也是發(fā)展重點(diǎn) 對(duì)于模具數(shù)字化制造 系統(tǒng)集成 逆向工程 快速原型 模具制造及計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)用技 術(shù)等方面形成全方位解決方案 提供模具開(kāi)發(fā)與工程服務(wù) 全面提高企業(yè)水平和模具 質(zhì)量 這更是沖壓模具技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn) 2 成形制品的工藝性分析 成型制品 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 2 1 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 此制品的材料為鋁 L3 純鋁具有許多優(yōu)良的物理性能 其中它的密度很小接近 2700kg m3 易加工 鋁的塑性好 可軋成薄板和箔 擠壓成各種民用的型材 耐腐蝕 鋁有良好的耐大氣腐蝕和水腐蝕的能力 能抵抗多數(shù)酸和有機(jī)物的腐蝕 而且它的導(dǎo) 電導(dǎo)熱性能好 發(fā)散性強(qiáng) 有吸音性 此零件的沖裁工藝主要有落料和沖孔兩步 由表 18 2 5 1 可知自由凸模沖孔的最 小尺寸鋁為 d 0 8t 此零件 h 16mm d 45mm 則滿足條件 可以一次拉成 工藝設(shè)計(jì) 中會(huì)說(shuō)明此零件可一次拉成 此零件成形過(guò)程共分為四步 即落料 拉深 沖孔 切 邊 四個(gè)工序需要依次進(jìn)行 可采用的方案可設(shè)計(jì)成連續(xù)模 單工序模 和復(fù)合模 2 2 模具結(jié)構(gòu)選擇 方案對(duì)比 1 單工序模 這種模具的制造成本較低 但是制品的誤差較大生產(chǎn)效率較低 若采用此種模具 則至少需要 3 套模具 分別為落料模 拉深模 和沖孔模 2 復(fù)合模 端罩沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 5 復(fù)合模的設(shè)計(jì)難點(diǎn)是如何在同一工作位置上合理布置幾隊(duì)凸凹模 在結(jié)構(gòu)上的主 要特征是有一個(gè)既是落料凸模又是沖孔凹模的凸凹模 它的制造成本較高 但是制品 的誤差較小 生產(chǎn)效率較高能在一套模具上同時(shí)進(jìn)行多道工序 如此零件采用復(fù)合模 則可大大縮短制件的成形周期 而且制品的質(zhì)量可以保證 3 連續(xù)模 連續(xù)模是一種工位多 效率高的沖模 整個(gè)沖件的成形是在連續(xù)過(guò)程中逐步完成 的 連續(xù)成形是工序集中的工藝方法 可使切邊 切口 切槽 沖孔 落料等多種工 序在一副模具上完成 它不但可以完成沖裁工序還可以完成成形工序 甚至裝配工序 許多需要多工序沖壓的復(fù)雜沖壓件可以在一副模具上完成成形 就此零件來(lái)看需設(shè)計(jì) 成多工位級(jí)進(jìn)模才能完成拉深成形工藝 但是這種模具設(shè)計(jì)難度較大需要很好的定位 和導(dǎo)向裝置 就目前水平來(lái)看很難實(shí)現(xiàn) 而且制品精度也難以保證 綜上所述 對(duì)于此零件用復(fù)合模來(lái)制造比較好 2 3 確定工藝方案 此零件毛坯為平板類毛坯 應(yīng)此就工藝上來(lái)說(shuō)需完成三道工序即落料 沖孔 和 拉深 成形方案一 先用壓力機(jī)落料 沖孔 拉深 此方法在拉深過(guò)程中容易產(chǎn)生起皺和拉裂等問(wèn)題 因?yàn)榈诙降臎_孔工序?qū)⑴髁?的中間去掉 則在拉深過(guò)程中材料的抵抗失穩(wěn)的能力就大大降低了 成形方案二 沖孔 落料 拉深 此方法進(jìn)行到落料工序是與前一種形成相同的問(wèn)題 制品容易產(chǎn)生缺陷 成形工藝方案三 落料 拉深 沖孔 此方法能大大提高材料的抗失穩(wěn)能力 從而提高產(chǎn)品質(zhì)量 達(dá)到產(chǎn)品精度要求 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 綜上所述應(yīng)采用第三中工藝方案 因?yàn)榇肆慵墓ば蛏婕暗嚼钆c沖裁兩道重要的工序 而拉深件坯料形狀和尺寸 是以沖件形狀和尺寸為基礎(chǔ)按體積不變?cè)瓌t和相似原則確定 對(duì)于形狀復(fù)雜的拉深件 利用相似原則僅能初步確定坯料形狀 必須通過(guò)多次試壓反復(fù)修改才能最終確定出坯 料形狀 因此拉深見(jiàn)的模具設(shè)計(jì)一般是先設(shè)計(jì)拉深模 坯料尺寸確定后再設(shè)計(jì)沖裁模 3 加工工藝的設(shè)計(jì) 3 1 拉深工藝的設(shè)計(jì) 制件外形 端罩沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 7 3 1 1 外形毛坯尺寸的確定 根據(jù)公式計(jì)算得外形毛坯尺寸 D 211146 8dhrd 22 456 04372 53 981849 2 76 69mm 查表 4 3 可知鋁的第一次拉深系數(shù) M1 為 0 48 0 50 以后各次拉深系數(shù) MN 為 2 0 73 0 75 最大相對(duì)高度 h d 17 2 45 0 38 零件總拉伸系數(shù) m 0 50 所以一次拉深即可 623 094d D 3 1 2 拉深模工作部分參數(shù) 1 圓角半徑 1 拉深凹模的圓角半徑可按經(jīng)驗(yàn)公式確定 Rd 0 8 TdD 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 式中 Rd 凹模圓角半徑 mm D 毛坯直徑 mm d 凹模內(nèi)徑 mm t 材料厚度 mm 則 Rd 0 8 5 8mm2 43 69 2 拉深凹模的圓角半徑 選用規(guī)則 1 除最末一次拉深工序外 其他所有各次拉深工序中 凹模圓角半徑相等或取略 小的數(shù)值 2 在最后一次拉深工序中 凸模圓角半徑與工件的圓角半徑相等 但對(duì)于厚度小 于 6mm 的材料 其數(shù)值不得小于 2 3 t 對(duì)于厚度大于 6mm 的材料 其值不得小于 1 5 2 t 3 如果制件要求的圓角半徑很小 則在最后一次拉深工序以后 須進(jìn)行整形 根據(jù)上述要求凸模圓角半徑 rp 5mm 2 間隙 拉深模的凸模及凹模的單邊間隙 C dd dp 2 間隙值應(yīng)合理選擇 否則 C 過(guò)小會(huì)增加摩擦力 使拉深件容易破裂 且易擦傷表 面和降低模具壽命 C 過(guò)大 又易使拉深件起皺 且影響制件精度 在確定間隙時(shí)須考 慮到毛坯在拉深中外緣變厚現(xiàn)象 材料厚度偏差幾拉深件的精度要求 由以前的分析 可知該制件不用壓邊圈 則 C 1 1 1 tmax tmax 材料厚度的最大極限尺寸 mm 則 C 2mm 3 1 3 工作部分尺寸的確定 確定凸模和凹模工作部分尺寸 應(yīng)考慮模具的磨損和拉深件的彈復(fù) 其尺寸公差 只在最后一道工序考慮 端罩沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 9 最后一道工序凸凹模工作部分尺寸應(yīng)按拉深件尺寸標(biāo)注方式不同 由公式進(jìn)行計(jì) 算 在此選擇下列公式 Dd d 0 4 2C 0 d dp d 0 4 p0 Dd 凹模尺寸 dp 凸模尺寸 d 拉深件外形的基本尺寸 C 凸凹模的單邊間隙 d 凹模制造公差 p 凸模的制造公差 拉深件的基本尺寸的公差 Dd d 0 4 2C 0 d 41 0 4 0 25 2 2 00 05 45 1 00 05 Dp d 0 4 p0 41 0 4 0 25 00 035 41 1 00 035 由表 19 4 40 可得圓形拉深模凸 凹模的制造公差 d 0 05 p 0 035 2 拉深凸模的出氣孔尺寸 出氣孔的尺寸可查表 19 4 41 得 d 5mm 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 3 1 4 工藝力的計(jì)算 為了防止在拉深過(guò)程中制件的邊臂或凸緣起周皺 應(yīng)使毛坯 或半成品 被拉入 凹模圓角以前保持穩(wěn)定狀態(tài) 其穩(wěn)定程度主要取決于毛坯的相對(duì)厚度 t d 100 由表 19 4 42 1 可知該零件不用壓邊圈 1 沖裁力的計(jì)算及壓力中心的確定 由于該零件為軸對(duì)稱零件 故不必進(jìn)行壓力中心的計(jì)算 沖裁力的計(jì)算 計(jì)算沖裁力的目的是為了合理地選定壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具 壓力機(jī)的噸位必須大于 所計(jì)算的沖裁力 沖裁力 F0 Lt b 式中 F0 沖裁力 N t 材料厚度 mm b 材料抗剪強(qiáng)度 N L 沖裁周長(zhǎng) mm 而實(shí)際沖裁力為 F 1 3 F0 1 3 Lt b Lt b 沖孔 F 2 3 14 30 70 14067N 端罩沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 11 卸料力及推件力的計(jì)算 依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式有 推件力 F1 nK1F 頂件力 F2 K2F 卸料力 F3 K3F 式中 F 沖裁力 N n 同時(shí)梗塞在凹模內(nèi)的零件數(shù) 推件力 頂件力 卸料力系數(shù) 可查表 19 1 121k23 0 03 0 07 0 03 0 07 0 05 0 0812k3k 2 拉深力的計(jì)算 1 在確定拉深件所需的壓力機(jī)噸位時(shí)必須先求出拉深力 值得注意的是 在選擇 設(shè)備噸位的時(shí)候并不能單單根據(jù)所有力的疊加來(lái)選擇 而需要考慮在所有力的基礎(chǔ)上 增加一定的比例去選擇 根據(jù)由表 19 4 46 1 可得拉深力公式 3 F 3 14 d1t bk1 F 拉深力 t 材料厚度 b 材料的抗拉強(qiáng)度 k1 系數(shù) 則 F 3 14 45 2 70 0 65 12858 壓力機(jī)噸位的選擇 對(duì)于單動(dòng)壓力機(jī) F F 拉 F 壓 對(duì)于雙動(dòng)壓力機(jī) F1 F 拉 F2 F 壓 式中 F 壓力機(jī)的公稱壓力 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 F1 內(nèi)滑快的公稱壓力 F2 外滑快的公稱壓力 F 拉 拉深力 F 壓 壓邊力 2 切邊力 F 切 1 3 Dt 1 3 3 14 45 2 320N 117561 6N 117 6KN 式中 D 工件外輪廓直徑 D 45mm 3 2 沖壓工藝設(shè)計(jì) 沖裁是利用模具使板料產(chǎn)生分離的沖壓工序 包括落料 沖孔 切邊 剖切 修 邊等 用它可以制作零件或?yàn)閺澢?拉深 成行等工序準(zhǔn)備毛坯 從板料沖下所需形 狀的零件叫落料 在工件上沖出所需形狀的孔 沖去的為廢料 叫沖孔 本零件所用 到的沖壓工藝主要有落料和沖孔兩步 3 2 1 模具間隙的設(shè)計(jì) 模具間隙是指凸 凹模刃口間縫隙的距離 若用符號(hào) C 表示 俗稱單面間隙 而雙面間隙用 Z 表示 間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量 沖裁力 模具壽命的影響很大 是沖 裁工藝與模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)及其重要的問(wèn)題 由表 19 1 6 1 可查得軟鋁 3 的沖裁模初始雙面間隙 Z 為 Zmin 0 100mm Zmax 0 140mm 3 2 2 凸凹模刃口尺寸計(jì)算 模具刃口尺寸精度是影響沖裁件尺寸精度的首要因素 模具的合理間隙值也要靠 端罩沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 13 模具刃口尺寸及其公差來(lái)保證 在生產(chǎn)實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn) 1 由于凸凹模之間存在間隙 使落下的料或沖出的孔都是帶有堆度的 且落料件 的大端尺寸等于凹模尺寸 沖孔件的小端尺寸等于凸模尺寸 2 在測(cè)量與使用中 落料件是以大端尺寸為基準(zhǔn) 沖件孔徑是以小端尺寸為基準(zhǔn) 的 3 沖裁時(shí)凸 凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦 凸模越磨越小 凹模越磨越大 結(jié)果使間隙越用越大 所以在決定模具刃口尺寸及其制造公差是需考慮下述原則 落料件尺寸由凹模尺寸決定 沖孔時(shí)孔的尺寸有凸模決定 故設(shè)計(jì)落料模時(shí)以凹 模為基準(zhǔn) 間隙取在凸模上 設(shè)計(jì)沖孔磨時(shí) 以凸模為基準(zhǔn) 間隙取在凹模上 考慮到?jīng)_裁中凸凹模的磨損 設(shè)計(jì)落料模是凹?；境叽鐟?yīng)取在工件尺寸公差范 圍內(nèi)的較小尺寸 設(shè)計(jì)沖孔模時(shí) 凸?；境叽鐒t應(yīng)取工件的尺寸公差范圍內(nèi)的較大 尺寸 這樣凸 凹模磨損到一定程度仍能沖出合格的零件 由于磨損間隙會(huì)越用越大 則設(shè)計(jì)時(shí)凸 凹模間隙應(yīng)取最小合理間隙 由于沖孔和落料外形都比較簡(jiǎn)單 則采用凸 凹模分別制造法來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì) 落料 設(shè)工件尺寸為 Dd D x 0 Dp Dd Zmin p0 D x Zmin p0 沖孔 dp d x p0 dd dp Zmin 0 d x Zmin 0 d 式中 Dp Dd 落料凹模和凸模的刃口尺寸 mm dp dd 沖孔凹模和凸模的刃口尺寸 mm d 沖孔工件孔徑的基本尺寸 mm D 落料工件外徑的基本尺寸 mm 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 工件制造公差 mm X 系數(shù) Zmin 最小合理間隙 p 制造公差 由表 19 1 6 查得 Zmin 0 100mm ZMAX 0 140mm 則雙面間隙 Zmax Zmin 0 140 0 100 0 040mm 由表 19 1 9 查出 凸 凹模的極限偏差落料部分基本尺寸為 67mm 則 d 0 03mm p 0 02mm d p 0 05 ZMAX Zmin 沖孔部分基本尺寸為 32mm 則 d 0 03mm p 0 02mm d p 0 05 ZMAX Zmin 由上式計(jì)算落料部分尺寸由表 19 1 10 取 x 0 5 則 落料凹模 Dd D x 0 d 67 0 5 0 25 0 0 03 68 880 0 03 凸?；境叽鐬?69mm 間隙配做保證 Zmin 0 100mm 沖孔凸模 dp d x p0 30 0 5 0 21 0 020 30 110 020 凸模基本尺寸為 30mm 間隙配做保證 Zmin 0 100mm 3 2 3 排樣的設(shè)計(jì) 這里毛坯直徑為 69 不算太小 考慮到操做方便 排樣采用單排 取其搭邊數(shù)值 由表 19 1 17 可得 條料兩邊 a 2 1mm 進(jìn)距方向 a1 1 56mm 于是有 進(jìn)距 h D a1 69 1 56 70 56mm 條料寬度 b D 2a 69 2 2 1 73 2mm 端罩沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 15 板料規(guī)格擬用 2mm 900mm 1800mm 鋁板 若用縱裁 裁板條數(shù) n1 12 條bB2 7390 每條個(gè)數(shù) n2 26 個(gè)haA1 56 0 8 每板總個(gè)數(shù) n 總 n1 n2 12 26 312 個(gè) 材料利用率 總 100 52 4 BA dDn 41 32 總 若用橫裁 裁板條數(shù) n1 25 條b2 73180 每條個(gè)數(shù) n2 13 個(gè)haB1 56 0 9 每板總個(gè)數(shù) n 總 n1 n2 25 12 300 個(gè) 材料利用率 總 100BA dDn 41 32 總 50 4 由此可見(jiàn) 縱板有較高的材料利用率 且該零件沒(méi)有纖維方向性的 考慮 故決定 采用縱裁 排樣圖如下圖所示 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 16 4 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 此零件成形需用復(fù)合模 復(fù)合模具有許多優(yōu)點(diǎn) 內(nèi)外形相對(duì)位置及零件尺寸的一 致性非常好 制件精度高 制件表面平直 適宜沖制薄料 也適宜沖制脆性軟質(zhì)材料 可充分利用短料或邊角余料 模具結(jié)構(gòu)緊湊 要求壓力機(jī)工作臺(tái)面積較小 但復(fù)合模 也存在一定的缺點(diǎn) 凸凹模壁厚 制件內(nèi)形與外形之間 內(nèi)形與內(nèi)形之間的尺寸 受 到限制 尺寸不能太小 否則影響模具強(qiáng)度 制件不能從壓力機(jī)工作臺(tái)孔中漏出 必 須解決出件問(wèn)題 復(fù)合模復(fù)合的工序內(nèi)容多時(shí) 特別是既有沖裁工序又有成形工序時(shí) 端罩沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 17 會(huì)對(duì)模具刃口的刃磨帶來(lái)不便 因此在設(shè)計(jì)是必須解決上述問(wèn)題 4 1 落料 拉深工序的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 首先要考慮落料凸模 兼拉深凹模 的壁厚是否過(guò)薄 本例凸凹模壁厚 b 12mm 能保證足夠強(qiáng)度 故可采用復(fù)合模 24569 落料拉深復(fù)合模常采用如圖所示的典型結(jié)構(gòu)即落料采用正裝式 拉深采用倒裝式 在模座下面設(shè)有彈性卸料裝置 這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是操作方便 出件暢通無(wú)阻 生產(chǎn)率 高 缺點(diǎn)是彈性卸料裝置使模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜特別是拉深深度大 料較厚 卸料力大的 情況 需要較多 較長(zhǎng)的彈簧 使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜 為了簡(jiǎn)化上模部分 可采用剛性卸料板 其缺點(diǎn)是拉深件留在剛性卸料板內(nèi) 不 易出件 帶來(lái)操作上的不便 對(duì)于本例 由于拉深深度不算大 材料也不厚 因此采 用彈性卸料較合適 考慮到裝模方便 模具采用后側(cè)布置的導(dǎo)柱 導(dǎo)套模架 4 2 沖孔 切邊工序的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 沖孔工序需要沖出一個(gè)直徑為 30 的孔 孔徑較大 凸模的強(qiáng)度 剛度能夠滿足要 求 采用正裝式 切邊工序需要切掉寬度為 1 2 mm 的修邊余量 用凸凹模的內(nèi)側(cè)就可 完成沖裁 沖孔完成后制件由剛性卸料板向下頂出 沖孔完成后制件由剛性卸料板向 下頂出 沖孔廢料由彈性橡皮向上頂出 切邊廢料由壓邊圈向上頂出 模具工作部分尺寸計(jì)算 落料凸凹模 1 落料凹模的外形尺寸確定 取凹模壁厚為 30 40mm 1 5 2 倍的凹模厚度 調(diào)整到符合標(biāo)準(zhǔn)即凹模外徑設(shè) 計(jì)為 130mm 2 選擇標(biāo)準(zhǔn)模架 確定閉合高度及總體尺寸 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 由凹模外形尺寸 140 mm 選后側(cè)滑動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套模架 再按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu) 尺寸如下表 名稱 尺寸 材料 技術(shù)要求 上模板 300mm 260mm 40mm HT250 滲碳 58 62HRC 下模板 300mm 250mm 50mm HT250 滲碳 58 62HRC 導(dǎo)柱 25mm 75mm 15 導(dǎo)套 25mm 50mm 30mm 15 壓入式模柄 50mm 70mm Q235 模柄閉合高度最大 250mm 最小 200mm 模具的實(shí)際閉合高度一般為 H 模 上模板厚度 墊板厚度 沖頭長(zhǎng)度 凹模厚度 下模板厚度 沖頭進(jìn)入凹模深度 40 40 65 48 50 1 1 16 2 mm 228mm 查開(kāi)式壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)可知 250KN 壓力機(jī)最大閉合高度為 固定臺(tái)和可傾式最大 閉合高度為 250mm 活動(dòng)臺(tái)式最大為 360mm 最小為 180mm 故實(shí)際設(shè)計(jì)的 模具閉合 高度 H 模 228mm 符合要求 4 3 模具工作過(guò)程 模具打開(kāi) 將條料沿導(dǎo)料螺釘送進(jìn) 當(dāng)條料遇到定位銷時(shí) 啟動(dòng)壓力機(jī) 上模下 行 外凸凹模 12 與凹模 24 完成落料 上模繼續(xù)下降 外凸凹模 12 與內(nèi)凸凹模 20 進(jìn) 行正拉深 在拉深的同時(shí)凸模 15 與推料板 2 上行 當(dāng)拉深完成時(shí)凸模 15 將沖出一個(gè) 小孔 而且凸凹模將制件外緣切下 加工完成后上模回程 模具打桿碰到壓力機(jī)打桿 打桿 8 下行通過(guò)頂桿推料板 16 將制件向下推 則制件脫離外凸凹模時(shí) 沖下孔的廢料 端罩沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 19 通過(guò)橡皮 17 頂出 通過(guò)橡皮向上的頂出壓邊圈將制件頂出 5 模具主要零件的結(jié)構(gòu) 5 1 落料凹模 此落料凹模的尺寸和厚度已定下圖所示 需要有 3 個(gè)螺紋孔 以便和下模板固定 需要有兩個(gè)與下模板同時(shí)加工的銷釘孔 有一個(gè)擋料銷用的銷孔 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 5 2 拉深凸模 設(shè)計(jì)的外形尺寸如下圖所示 有兩個(gè)固定用的螺釘孔 以便和下模板固定 在底 部加工兩個(gè)頂桿貫穿用的孔 端罩沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 21 5 3 凸凹模 凸凹模設(shè)計(jì)的外形尺寸要與其他零件相配合 在凸凹模上加工出四個(gè)螺釘孔以便 和其他零件固定 加工出一個(gè)銷釘孔 做為定位用 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 22 5 4 彈性卸料板 內(nèi)行與凸凹模間隙配合 外形根據(jù)橡皮的數(shù)量和其他零件尺寸來(lái)定 在模板上加 工出四個(gè)螺釘孔和一個(gè)擋料銷孔 以便和螺釘與擋料銷配合 該零件用擋料銷來(lái)定位 所以不用再加工出定位用的銷孔 在模板上加工出深度為 5mm 直徑為 30mm 的凹槽 用 端罩沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 23 來(lái)安裝橡皮 5 5 沖孔凸模 沖孔凸模的加工與設(shè)計(jì)需要嚴(yán)格要求并嚴(yán)格執(zhí)行 應(yīng)為此零件直接參與零件的沖 壓工序 零件硬度 58 62HRC 需要進(jìn)行熱處理來(lái)提高硬度 凸模的工作尺寸一定要嚴(yán) 格保證 以保證加工出合格的制件 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 24 5 6 墊板 此墊板的加工較為簡(jiǎn)單 加工出四個(gè)螺釘孔用來(lái)與上模板固定 端罩沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 25 5 7 其它零件 其它零件按照需要和國(guó)標(biāo)來(lái)選擇 落料拉深復(fù)合模零件表 序號(hào) 名稱 數(shù)量 材料 規(guī)格 熱處理 01 螺栓銷 2 35 M6 96 02 卸料板 1 Q235 177 130 1 2 03 上模板 1 HT250 260 300 4 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 26 0 04 擋料銷 1 T8 05 彈簧 4 65Mn 06 銷 1 T8 6 60 07 模柄 1 Q235 08 打料桿 1 45 09 墊板 1 Q235 10 螺釘 1 45 M4 110 11 墊板 1 45 12 凸凹模 1 Cr12 熱處理 58 62HRC 13 卸料螺釘 4 45 14 導(dǎo)套 2 15 25 50 3 0 15 凸模 1 Cr12 熱處理 58 62HRC 16 推料板 1 45 17 橡皮 1 端罩沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 27 18 卸料螺釘 1 45 19 螺釘 4 45 M6 80 20 凸凹模 1 Cr12 熱處理 58 62HRC 21 螺釘 2 45 M6 60 22 頂桿 3 45 23 頂件塊 1 45 24 凹模 1 Cr12 熱處理 58 62HRC 25 螺母 2 45 M6 26 下模板 1 HT250 27 導(dǎo)柱 2 15 25 75 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 28 6 零件的加工 落料凹模的加工工藝 此落料凹模為圓柱形 屬回轉(zhuǎn)體零件 故可用車床加工外形 對(duì)于中間的凹模落 料孔 則可用銑銷加工成形 銷孔和螺釘孔可用搖臂鉆床加工 則此零件的加工工藝路線為 備料 銑平面 車外形 銑 66 88 的孔 銑 70 的孔 銑床加工各孔 熱處理 鉗工 結(jié)束語(yǔ) 端罩沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 29 大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束 畢業(yè)設(shè)計(jì)是其中最后一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié) 是對(duì)以前所學(xué)的 知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn) 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展 采用模具的生產(chǎn) 技術(shù)得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用 在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程 生產(chǎn)實(shí)習(xí) 我熟練 地掌握了機(jī)械制圖 機(jī)械設(shè)計(jì) 機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí) 對(duì)機(jī)械 制造 加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng) 全面的理解 達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的 對(duì)于模具設(shè)計(jì)這 個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題 我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí) 經(jīng)過(guò)在新飛電器有限公司 在 洛陽(yáng)中國(guó)一拖的生產(chǎn)實(shí)習(xí) 我對(duì)于冷沖模具 塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn) 識(shí) 豐富和加深了對(duì)各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過(guò)程方面的知識(shí) 而對(duì)于模具的制造工藝 更是有了全新的理解 在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下 我們對(duì)于模 具的設(shè)計(jì)和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識(shí) 同時(shí)在實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)親手拆裝了一些典型的 模具實(shí)體并查閱了很多相關(guān)資料 通過(guò)這些實(shí)踐 我們熟練掌握了模具的一般工作原 理 制造 加工工藝 通過(guò)在圖書(shū)館借閱相關(guān)手冊(cè)和書(shū)籍 更系統(tǒng)而全面了細(xì)節(jié)問(wèn)題 鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計(jì)工作者應(yīng)有的素質(zhì) 設(shè)計(jì)中 我充分利用和查閱各種資料 并與同學(xué)進(jìn)行充分討論 盡最大努力搞好 本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中 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 不妥之處在所難免 肯請(qǐng)各位老師指正 致 謝 首先感謝本人的導(dǎo)師翟德梅老師 她對(duì)我的仔細(xì)審閱了本文的全部?jī)?nèi)容并對(duì)我的 畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議 翟德梅老師淵博的知識(shí) 誠(chéng)懇的為人 使我受 益匪淺 在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中 特別是遇到困難時(shí) 她給了我鼓勵(lì)和幫助 在這里我 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 30 向她表示真誠(chéng)的感謝 感謝母校 河南機(jī)電高等專科學(xué)校的辛勤培育之恩 感謝材料工程系給我提供的良 好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境 使我學(xué)到了許多新的知識(shí) 掌握了一定的操作技能 感謝和我在一起進(jìn)行課題研究的同窗張帥奇同學(xué) 和他在一起討論 研究使我受 益非淺 最后 我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí) 生活中認(rèn)識(shí)了很多可敬的老師和可親的同學(xué) 并感激師友的教誨和幫助 參考文獻(xiàn) 1 中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典編委會(huì) 中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典 江西科學(xué)技術(shù)出版社 2003 2 原紅玲主編 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 2010 端罩沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 31 3 閻亞林主編 沖壓與塑壓成形設(shè)備 高等教育出版社 2010 5 楊占堯主編 沖壓模具圖冊(cè) 高等教育出版社 2006 6 寇世瑤主編 機(jī)械制圖 高等教育出版社 2004 7 王芳主編 冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo) 機(jī)械工業(yè)出版社 1996 8 王孝培主編 沖壓手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 9 周士昌 蔡春源主編 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 2006 10 史鐵梁 主編 模具設(shè)計(jì)指導(dǎo) 機(jī)械工業(yè)出版社 2003 11 沖模設(shè)計(jì)手冊(cè) 編寫(xiě)組 沖模設(shè)計(jì)手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 1996