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第 33 頁(yè)
第1章 汽車前燈罩成形工藝分析
1.1 分析制件的沖壓工藝性
1.1.1 材料
08鋼 材料厚度 t=1mm
由《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)》P19，表1-8：
抗拉бb 335—450（N/㎜2）
抗剪τ 260—360（N/mm2）
彈性模數(shù) E 190000 (N/mm2)
屈服點(diǎn)бs 200 （N/mm2）
δ（%） 32%
1.1.2 結(jié)構(gòu)分析
該零件是汽車前燈的殼罩，形狀特征包括彎曲面，拉深面，壓凸包，加強(qiáng)筋，外沿邊等，并且是非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，較為復(fù)雜。產(chǎn)品零件需要經(jīng)過(guò)多道工序才能完成，基本工序應(yīng)包括拉深、沖孔、彎曲、脹形、翻邊等。且制件水平方向有不同層次的水平面，都是通過(guò)拉深、彎曲、脹形工序制成，表明成形工序較為復(fù)雜。拉深底部沖出一大孔，尺寸精度相對(duì)比較高。制件應(yīng)注意尺寸之間的影響，以及工序之間相互的影響。
1.1.3 尺寸精度與表面粗糙度
尺寸精度按IT12級(jí)精度；
表面粗糙度Rn=12.5
1.2 確定沖壓工藝方案
根據(jù)產(chǎn)品零件的外形結(jié)構(gòu)和尺寸精度要求，首先確定是不能用級(jí)進(jìn)模工作，因?yàn)槿绻眉?jí)進(jìn)模，工作零件會(huì)發(fā)生相互的干涉現(xiàn)象，模具結(jié)構(gòu)也相當(dāng)復(fù)雜，并且不能保證零件的尺寸精度和位置精度。那么將其成形過(guò)程分為單工序完成。每工序可以設(shè)計(jì)為復(fù)合?；騿喂ば蚰９ぷ鳎源_保能夠生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品零件。
該零件成形的基本工序包括落料、拉深、沖孔、脹形、彎曲、修邊、翻邊。比較如下三個(gè)方案：
方案一：先落料沖孔，后拉深，再脹形，最后彎曲翻邊；
方案二：先落料拉深，后沖孔，再脹形，再?zèng)_孔，最后彎曲翻邊；
方案三：先落料拉深，再脹形沖孔，再脹形沖孔，最后彎曲翻邊。
方案一如果先沖孔后拉深，肯定會(huì)影響拉深的質(zhì)量和孔之間的定位尺寸，并且會(huì)影響其后的成形工序，提高了經(jīng)濟(jì)成本。那么對(duì)于此件上的孔應(yīng)該分開(kāi)沖，比如脹形上的孔，拉深底部的大孔。為了保證零件的質(zhì)量，方案一的成形工序還不足。
方案二單從模具結(jié)構(gòu)來(lái)看過(guò)于簡(jiǎn)單，中間三步都是簡(jiǎn)單的單工序模。而且方案也不完善，從零件的結(jié)構(gòu)來(lái)看，脹形部分不能一步完成。需要從兩個(gè)方向分別脹形，才能保證零件的質(zhì)量
方案三解決了前兩個(gè)方案的缺點(diǎn)，但所生產(chǎn)的零件的尺寸精度不高。
總結(jié)以上三種方案，得出方案四：
落料、拉深——脹形、沖孔——脹形、沖孔——修邊、沖孔——彎曲——沖大孔、翻邊
方案四雖然分六步工序完成，簡(jiǎn)單的說(shuō)需要六套模具。對(duì)于模具制造工作比較繁重，成本也比較高。但是由于是批量生產(chǎn)，而且根據(jù)零件外形和尺寸精度來(lái)說(shuō)，這是優(yōu)佳的方案。
1.3 模具形式
成形過(guò)程分六步完成，即需六套模具。
第一套：落料、拉深倒裝復(fù)合模；
第二套：脹形、沖孔復(fù)合模；
第三套：脹形、沖孔復(fù)合模；
第四套：修邊、沖孔復(fù)合模；
第五套: 彎曲單工序模；
第六套：沖孔、翻邊復(fù)合模；
（由于工作量的原因，主要設(shè)計(jì)前兩套模具）
1.4 毛坯展開(kāi)計(jì)算
1.4.1 拉深部分
（1-1)
=3.14×25.78×（85+74）=3.14×25.78×159 =12870.92 mm2
（1-2）
=1/2×25.78×150.84=1/2×3888.6mm2
=1/2×3465.18mm2
（1-3）
=12870.82-3888.66+3465.18=12447.44mm2
故：拉深部分面積A01=12447.44mm2
1.4.2 彎曲部分
（1-4）
=（2.16+57.5+17.53）×113=8722.47mm2
（1-5）
=（2.7+77+11.69）=3929.77 mm2
1.4.3 其它部分 （直接由CAD得出）
mm2
總面積： （1-6）
=12447.44+8722.47+3929.77+23640.35 =49920.03 mm2
考慮到修邊情況，以及工序之間產(chǎn)生的尺寸影響，取A=50000 mm2
第2章 落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)
2.1 排樣
由《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》P50
選用軋制薄鋼板 1㎜×500㎜×1500㎜
單行直排
a=1.2㎜ a1=1.5㎜
輪廓尺寸：
Amax×Bmax=404㎜×209.95㎜
條料寬：B=Amax+2a+毛坯修邊量
=473.28㎜
進(jìn)距：L0=Bmax+2a1=2111.15㎜
條數(shù)：n1=500/473.28=1（余26.72㎜）
每條個(gè)數(shù)：n2=1500/211.15=7(余21.95㎜)
總個(gè)數(shù)： N=n1×n2=7
利用率：η=（7×62117）/（500×1500）=57.80%
2.2 確定沖壓方向和沖壓中心
2.2.1 確定沖壓方向
確定沖壓方向應(yīng)考慮的問(wèn)題
①保證凸模能夠進(jìn)入凹模；
②開(kāi)始拉深時(shí)凸模與拉深毛坯接觸面積要大；
③開(kāi)始拉深時(shí)凸模與拉深毛坯的接觸面應(yīng)靠近中間；
④開(kāi)始拉深時(shí)凸模與拉深毛坯的接觸面要大，要分散；
⑤壓料面各部分進(jìn)料阻力力求均勻。
根據(jù)零件的形狀特征和上述的要求，確定為反向拉深，水平放置。
2.2.2 確定壓力中心
圖2.1
根據(jù)零件形狀的復(fù)雜性，利用解析法求出壓力中心
如圖2.1所示，是按1：1的比例畫出凸模工作部分剖面的輪廓圖，取了21個(gè)重心點(diǎn)，其各坐標(biāo)（x,y）和長(zhǎng)度L分別為：
01（228.31，181.25）L1=521.90 02（323.09，98.29）L2=316.46
03（137.31，93.29）L3=63.70 04（108.42, 157.32）L4=101.10
05（118.27, 216.29）L5=25.88 06（134.43，224.41）L6=17.47
07（138.31，262.74）L7=56.14 08（154.60，293.24）L8=32.56
09（180.68，278.76）L9=34.96 010（195.59，264.29）L10=10.22
011（228.31，268.11）L11=61.24 012（348.86，264.29）L12=185.86
013（463.80，270.80）L13=45.91 014（498.16，267.17）L14=42.70
015（479.69，267.17）L15=74.34 016（452.55，179.80）L16=32.09
017（462.76，168.09）L17=15.11 018（470.31，165.69）L18=12
019（474.31，172.29）L19=8 020（478.31，148.62）L20=46
021（486.01，112.01）L21=46.96
由： （2-1）
=(119154.99+102323.60+8746.65+10961.26+3060.83+2348.49+7764.72+5033.78+6316.57+1998.93+13981.70+64839.12+21293.06+21271.43+35660.15+14522.32+6992.30+5648.28+3794.48+22002.26+22823.03)/1756.60
=500537.95/1756.60 =284.95
再由： （2-2）
=(94594.38+31104.85+5942.57+15905.05+5597.59+3918.20+14750.22+9547.89+9745.45+2701.04+16419.06+49120.94+12432.43+11408.16+16577.82+5769.78+2539.84+1988.28+1378.32+6836.52+5273.14)/1756.60
=323551.53/1756.60 =184.19
故：確定出壓力中心為00（284.95，184.19） 如圖2.1 所示
2.3 確定拉深次數(shù)
1.修邊余量 h/d=24.3/170=0.14
d凸/d=156/150=1.04 得出：δ=5.0
2.毛坯直徑D的計(jì)算
（2-3）
=216 mm2
3.確定是否用壓邊圈
毛坯相對(duì)厚度t/d=1/200×100=0.5 h/d=0.14
所以應(yīng)采用壓邊圈
4.拉深系數(shù)
t/D×100=1/200×100=0.5
d凸/d=156/150=1.04
查[2] P208 表4-20
h1/d1=0.50——0.62
而： h/d=23.4/150=0.156
顯然 h/d
3～6
18
30
>6～10
22
36
>10～18
27
43
>18～30
33
52
>30～50
39
62
>50～80
46
74
>80～120
54
87
>120～180
63
100
3.7 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.7.1 主要工作零件
1.沖孔凸模
沖孔凸模材料為T10A，硬度要求58—62HRC，臺(tái)階底面應(yīng)壓入后磨平。凸模刃口部分設(shè)計(jì)成為方孔形，是因?yàn)槌尚慰资欠娇住６寻惭b部分設(shè)計(jì)成圓柱形，其主要目的是避免鉗工在安裝凸模時(shí)劃傷自己，便于安裝。
兩沖孔凸模都是依靠凸模固定板固定，采用過(guò)盈配合H7/m6穩(wěn)固。所以凸模固定板孔的配合尺寸是㎜。
（1）凸模長(zhǎng)度尺寸計(jì)算
因?yàn)槭沁x用非標(biāo)準(zhǔn)凸模，所長(zhǎng)度尺寸由磨具結(jié)構(gòu)確定，需要考慮：凸模固定板厚度h1，壓料板厚度h2，凸模進(jìn)入凹模的深度，以及由凸模修磨量和在模具閉合狀態(tài)下固定板與壓料板之間的安全距離等因素需要增加的高度h，即：
（3-9）
那么有： mm
（2）凸模強(qiáng)度校核
對(duì)于此類結(jié)構(gòu)的凸模，必須進(jìn)行承壓力和穩(wěn)定能力的校核。
①承壓能力校核 沖裁時(shí)凸模承受的有平均壓應(yīng)力б和刃口的接觸應(yīng)力бk兩種。當(dāng)此凸模斷面寬度B=7mm大于材料厚度t=mm時(shí)，接觸應(yīng)力бk大于平均壓應(yīng)力б，因而強(qiáng)度校核的條件是接觸應(yīng)力бk小于或等于材料的許用壓應(yīng)力бp：
由： （3-10）
式中： бk—凸模刃口接觸應(yīng)力（MPa）；
L—沖件輪廓長(zhǎng)度（mm）；
A—沖件平均面積（m㎡）；
бp—凸模材料的許用壓力（MPa）。
那么有：
∴復(fù)合條件
②穩(wěn)定能力校核 按確定壓桿臨界力的歐拉公式計(jì)算，把凸模的一端視作為固定端，另一端根據(jù)導(dǎo)向形式或視作為自由端，或視作為鉸支端或者是固定端的壓桿。
由公式： （3-11）
式中： Lmax—凸模允許的最大自由長(zhǎng)度（mm）；
E—凸模材料彈性模量（MPa）；
τ—重建材料抗剪強(qiáng)度（MPa）。
那么有：
∴復(fù)合條件
2.脹形凸模
本模具設(shè)有四個(gè)脹形凸模，材料為T10A，硬度要求58—62HRC，都是整體式結(jié)構(gòu)。脹形凸模刃口處加工成零件所需脹形的外形，裝配處加工成矩形，這樣便于凸模和凸模固定板的加工。脹形凸模依靠凸模固定板固定，之間按H7/m6過(guò)盈配合加工。
3.7.2 其它零件設(shè)計(jì)
1.定位零件
此套模具設(shè)計(jì)定位零件的作用是用來(lái)確定毛坯零件在模具中準(zhǔn)確位置，保證沖出合格的制件。根據(jù)定位零件的設(shè)計(jì)原則：定位至少應(yīng)有三個(gè)支承點(diǎn)，即兩個(gè)導(dǎo)向點(diǎn)和一個(gè)定距點(diǎn)。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，零件內(nèi)部有一個(gè)拉深部分，上下對(duì)稱是直平面。那么可以在直平面處加兩塊定位塊，將零件的縱向定位，并且用螺釘和銷釘把定位塊穩(wěn)定在脹形凹模上，其結(jié)構(gòu)如3.8所示。橫向的定位用兩個(gè)固定的定位銷定位，定位銷靠過(guò)盈配合，固定在凹模上。
定位塊材料為45，硬度要求43—48HRC，長(zhǎng)×寬×厚度=40mm×20mm×30mm；
固定定位銷材料為45，硬度要求43—48HRC，D=8mm，d=4mm
3.壓料裝置及零件設(shè)計(jì)
壓力機(jī)下壓時(shí)，脹形凸模將工件壓入凹模內(nèi)，材料會(huì)發(fā)生起皺或者脹形的效果不是很好。因?yàn)槊浶螐木植縼?lái)看就是變薄拉深工序，所以需要壓料裝置。當(dāng)沖壓過(guò)程完成后，由于鋼板的回彈作用，壓料板還能起到把工件從凹模中帶出來(lái)，容易取件。
壓料裝置由壓料板、彈簧和壓料螺釘組成：
壓料板 長(zhǎng)×寬×厚度=540mm×400mm×25mm，材料為45，硬度要求為43—48HRC；
彈簧 彈簧的選擇主要考慮能否將壓料板彈開(kāi)的高度要大于脹形部分的最大深度，壓力機(jī)下壓時(shí)壓料板能壓住周邊，能很好的成形。
選用彈簧：d=8mm，t=13.5mm，F(xiàn)j=2200N，D2=45mm，h=55mm，n=3，L=707mm
材料為60Si2Mn，硬度要求43—48HRC。
壓料螺釘 材料為45，熱處理硬度35—40HRC。
4. 固定零件
（1）模柄
同樣，為了將固定上模座于壓力機(jī)滑塊上時(shí)，且使模具的壓力中心與壓力機(jī)的壓力中心保證一致，加設(shè)模柄。根據(jù)所選開(kāi)式壓力機(jī)的模柄孔尺寸Φ65mm×75mm，選擇標(biāo)準(zhǔn)凸緣式模柄（GB2862.3—81），材料45。
（2）凸模固定板
凸模固定板采用材料為45，硬度要求為43—48HRC，長(zhǎng)×寬×厚度=540mm×400×50mm。板內(nèi)加工帶臺(tái)階方孔，按H7/m6過(guò)盈配合加工。
（3）墊板
沖壓時(shí)，由于沖壓力作用在凸模和凹模上，為了避免磨傷了凸模和凹模，需要分別在上下加墊板。材料45，硬度要求43—48HRC，長(zhǎng)×寬×厚度=540mm×400mm×10mm。
結(jié) 論
我的設(shè)計(jì)是汽車前燈罩沖壓模具設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)任務(wù)一到手，就開(kāi)始對(duì)零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，查閱有關(guān)專業(yè)書籍，完成了零件的二維圖，包括尺寸的測(cè)繪。然后對(duì)零件毛坯展開(kāi)計(jì)算，確定出工藝方案。零件的成形包括拉深、脹形、彎曲、沖孔、翻邊等多道基本工序，考慮到成形工序的合理性和之間的相互影響，方案的確定在設(shè)計(jì)過(guò)程中要有所調(diào)整，使工作量增大；在設(shè)計(jì)第一套模具過(guò)程中，同樣遇到了一些困難，都在老師的指導(dǎo)和自己的努力下，一一解決。對(duì)于零件的加工，包括對(duì)工作零件的加工工序及方法的掌握不是很全面，表明還是缺乏專業(yè)知識(shí)，還需進(jìn)一步學(xué)習(xí)總結(jié)；第一套模具設(shè)計(jì)完成后，開(kāi)始設(shè)計(jì)第二套模具，由于有老師的指導(dǎo)，第二套模具順利完成；最后寫說(shuō)明書，總結(jié)設(shè)計(jì)。當(dāng)然設(shè)計(jì)中還存在不足處，希望在以后的工作實(shí)踐中加以學(xué)習(xí)改進(jìn)。
通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，是對(duì)大專課程的一個(gè)總結(jié)，也是對(duì)專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的檢驗(yàn)。四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)就此結(jié)束，從中我收獲很多，而且得到很多快樂(lè)。為我大專學(xué)習(xí)畫上圓滿句號(hào)！
致謝
首先，真心感謝我的指導(dǎo)老師——仲威老師！在近幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，仲老師無(wú)私、仔細(xì)、耐心地指導(dǎo)我，將設(shè)計(jì)順利完成。最重要的是在設(shè)計(jì)初期，在我因?yàn)橛龅嚼щy而使得我心慌意亂的時(shí)候，仲老師用行動(dòng)鼓勵(lì)著我，幫我做思想工作。讓我重新樹(shù)立信心，這讓我由衷的感動(dòng)。
同時(shí)，謝謝圖書館的各位老師，提供專業(yè)的書籍和資料。
最后，衷心感謝本專業(yè)所有老師給我的教導(dǎo)，以及所有幫助過(guò)我的人！
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南京工程學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)專用紙