1790_汽車鎖座零件沖壓工藝分析及模具設計

1790_汽車鎖座零件沖壓工藝分析及模具設計,汽車,零件,沖壓,工藝,分析,模具設計 南昌航空大學科技學院學士學位論文11 前言1.1 機械與模具制造業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位機械制造工業(yè)是國民經(jīng)濟中一個十分重要的產(chǎn)業(yè)，它為國民經(jīng)濟個部門科學研究、國防建設和人民生活提供各種技術裝備，在社會主義建設事業(yè)中起著中流砥柱的作用。從農(nóng)業(yè)機械到工業(yè)機械，從輕工業(yè)機械到重工業(yè)機械，從航空航天設備到機車車輛、汽車、船舶等設備，從機械產(chǎn)品到電子電器、儀表產(chǎn)品等，都必須有機械及其制造。在工業(yè)高度發(fā)達的國家中，機械工業(yè)的產(chǎn)值常常占整個國民生產(chǎn)總值的 40%或更多。在機械制造中，機車夾具、模具都是不可缺少的工藝裝備，尤其是模具以其特定的形狀通過一定的方式是材料成形。根據(jù)國際生產(chǎn)技術協(xié)會提供的資料顯示，機械零件粗加工的 75%和精加工的 50%都將有模具成形來完成。因此模具被譽為“金屬加工中的帝王” ，是“進入富裕社會的原動力” 、 “模具就是黃金” 。1.2 當前國際模具發(fā)展現(xiàn)狀及其特點現(xiàn)代模具行業(yè)是技術、資金密集的行業(yè)。它作為重要的生產(chǎn)裝備行業(yè)在為各行各業(yè)服務的同時，也直接為高新技術產(chǎn)業(yè)服務。 由于模具生產(chǎn)采用一系列高科技，CAD/CAM/CAPP 等技術，計算機網(wǎng)絡技術、激光技術、逆向工程和并行工程、快速成型技術及敏捷制造技術、高速加工及超精度加工技術等等，因此，模具工業(yè)以成為高新技術產(chǎn)業(yè)的一個重要組成部分，有人說，現(xiàn)代模具是高技術背景下的工藝密集型工業(yè)。模具技術水平的高低，在很大的程度上決定著產(chǎn)品的質量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力，因此已成為衡量一個 國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志。模具工業(yè)是無以倫比的“效益放大器” 。用模具加工產(chǎn)品大大提高了生產(chǎn)的效率，而且還具有節(jié)約原材料、降低能耗和成本、保持產(chǎn)品高一稱為“金鑰匙” 。從另個角度看，模具是人性化、時代化、個性化、創(chuàng)造化的產(chǎn)品。更重要致性等特點。因此模具被稱為“效益的放大器” 。在國外，模具被是模具發(fā)展了，使用模具的產(chǎn)業(yè)其產(chǎn)品的國際化競爭力也提高了。模具不是批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。它具有單見生產(chǎn)和對特定用戶的依賴性。就模具行業(yè)來說，引進國外先進技術，不能采用通常的引進產(chǎn)品許可證和技術轉讓等方式，而主要是引進商品化了的 CAD/CAM/CAE 軟件和精密加工設備等。模具的CAD/CAE/CAM 涉及面廣、及多種學科與工業(yè)技術于一體，是綜合型、技術密集型產(chǎn)品。模具設計是一種經(jīng)驗性較強的設計，設計人員在長期的工作積累的經(jīng)驗和知識南昌航空大學科技學院學士學位論文2對模具設計起著十分重要的影響。盡管模具 CAD 技術應用越來越廣泛，是目前廣為使用的模具 CAD 技術大都停留在計算機輔助繪圖層次，難以勝任對模具開發(fā)的高質量、短周期、低成本要求。為此，本設計在重點利用計算機輔助進行工藝分析的過程，將轉化為傳統(tǒng)的模具 CAD 從計算機輔助繪圖提升到計算機輔助設計層次。1.3 我國模具發(fā)展現(xiàn)狀及其特點國內(nèi)的模具工業(yè)起步較晚，但在過去的十多年中也取得了一些進步。例如沖壓模具方面，國內(nèi)設計制造的部分轎車覆蓋件模、空調器散熱片級進模、電機定轉子雙回轉疊片高精度硬質合金級進模、集成電路引線框架多工位級進模，以及帶自動沖切、疊壓、鉚合、計數(shù)、分組、扭斜和安全保護等功能的鐵心精密多功能模，都已達到較高的水平。但從總體上看，我國與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重還比較低，CAD/CAE/CAM 技術的普及率尚待提高，許多先進的模具技術應用還不夠廣泛等等。特別是在大型，精密，復雜和長壽命模具上，一方面技術差距明顯；另一方面產(chǎn)能也不能滿足國內(nèi)的需求，因而仍大量從國外進口。所以，為了改變這種被動狀態(tài)，盡快適應社會主義工業(yè)現(xiàn)代化建設對沖壓工藝生產(chǎn)水平提高的需求，全方位大力做好模具基礎、研發(fā)和推廣工作，是至關重要的。我國的工業(yè)經(jīng)濟，已進入大批量規(guī)模經(jīng)濟和小批量多品種經(jīng)濟并行的時期，兩者對模具存在趨同的依賴性。因為在經(jīng)濟快速發(fā)展，產(chǎn)品暢銷時期，自然要求模具能及時供應；而在經(jīng)濟停滯，產(chǎn)品不暢銷時期，企業(yè)必然會想方設法開發(fā)新產(chǎn)品，也同樣會對模具帶來強勁的需求。這說明，模具市場的總體趨勢將是一直平穩(wěn)向上的。也有人說，模具工業(yè)是永不衰退的工業(yè)，正是基于這樣的分析。另外，從另一個角度看，兩者對模具結構的要求是各不相同的，大批量生產(chǎn)用的模具應著眼于高效率和長壽命，而小批量生產(chǎn)用的模具則應著眼于結果簡單、制?？焖俸统杀镜土Ｒ虼?，對不同要求的模具要求，應相應的制定不同的設計方案。1.4 汽車鎖座零件的簡單介紹本設計是 GJ750B 汽車鎖座零件，材料是 Q235，在設計過程中必須考慮成本，配合整體汽車設計減少成本，同時運用當前較先進的技術手段提高效率，例如：本次設計采用 AUTO CAD 輔助設計，大大縮短了模具設計過程的分析工作周期，迅速提高模具設計的效率。由于本人水平有限，本論文中還存在不少的錯誤和不足之處，敬請評閱老師批閱和糾正。南昌航空大學科技學院學士學位論文32 鎖座零件沖壓工藝分析2.1 零件結構的分析本設計的零件是鎖座零件，材料為 Q235，厚度為 2mm。如圖 2-1.1 所視。該零件進行沖壓加工的基本為沖孔、落料。圖 2-1.1 鎖座零件圖南昌航空大學科技學院學士學位論文42.2 確定工藝方案三個孔的邊緣與彎曲中心的距離分別為：1.5mm2.0t(4mm)6.5mm>2.0t(4mm)彎曲時會引起 b 邊上小孔的變形,可以在彎曲后修正，所以可以先沖孔在彎曲.方案一：落料與沖孔復合。方案二：先落料再沖孔。分析沖壓工藝方案：方案一：模具結構簡單，模具壽命長、制造周期短、投產(chǎn)快。能利用一個側面定位，操作比較簡單方便。方案二：模具結構簡單，投產(chǎn)快壽命長，尺寸和形狀不精確。綜上所述，考慮到該零件的批量為中批量，作為保證各項技術要求，選用方案一。工序如下：1. 下料。2. 落料和沖孔。南昌航空大學科技學院學士學位論文53 沖壓模的設計3.1 零件工藝計算3.1.1 計算毛坯長度:該零件的毛坯展開尺寸按圖 3-1.1 所示計算:圖 3-1.1由于彎曲半徑:r(1.5mm)>0.5t(1mm),所以 毛坯總長度 L=L1+L2+L3+∏(r+xt) 式中:L 1=32.5mm,L2=18mm,L3=32.5mm查表得:X=0.27L=32.5+18+32.5+3.14×(1.5+0.27×2)=89.4056mm考慮材料的收縮,經(jīng)過修正,取實際毛坯尺寸 L=90mm 3.1.2 排樣及材料利用率：排樣是指沖裁零件（毛坯）在條料，帶料或板料上布置的方法。合理有效的排樣在于保證在最低的材料消耗和高生產(chǎn)率的條件下，得到符合設計要求的工件。在沖壓生產(chǎn)過程中，保證很低的廢料百分率是現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)最重要的技術指標之一。在沖壓生產(chǎn)過程中，沖壓件材料消耗費用可達總成本的 60%～75%，每降低 1%的沖壓廢料，將會使成本降低 0.4%～0.5%。合理的利用材料是降低成本的有效措施，尤其是在成批和大量生產(chǎn)中，沖壓件的年產(chǎn)量達數(shù)十萬件，甚至數(shù)百萬件，材料合理利用的經(jīng)濟效率更為突出。南昌航空大學科技學院學士學位論文6排樣方法的選擇原則：①沖裁小工件或某種工件需要窄條（帶）料時，應沿板料順長方向進行排樣，符合材料規(guī)格及工藝要求。②沖裁彎曲毛坯時，應考慮板料軋制方向③沖件在條（帶）料上的排樣，應考慮沖壓生產(chǎn)率、沖模耐用度、沖模結構是否簡單和操作的方便與安全等。④條料寬度選擇與在板料上的排樣應優(yōu)先選擇條料寬度較大而步距較小的方案，以便經(jīng)濟地裁切板料，并減少沖壓用時間。⑤在可能情況下，要求產(chǎn)品設計時修正產(chǎn)品零件的結構形狀和尺寸，以減少或消除設計廢料的形成，并有可能采取少、無廢料排樣方法。由于毛坯的形狀，考慮操作的方便與模具結構尺寸，初步選用對排。搭邊值要合理確定。搭邊值過大，材料利用率低。搭邊值過小，在沖裁過程中會被拉斷，防礙順利送料，零件會產(chǎn)生毛刺，有時會拉入凸、凹模間隙中，損壞模具的刃口，降低模具的壽命。所以搭邊值的選取一般由經(jīng)驗確定，取值可參考資料[3] 。圖 3-1.2選取搭邊值：模具選用固定卸料板由表可得搭邊值：a=2.0×1.1=2.2 a 1=2.2×1.1=2.4采用有側壓板的沖壓時條料寬度 B=D+2a毛坯面積：S=10×36+(2 2-4/∏×2 2)×4+2×10+18×14+8×5+4/∏×5 2×4+26×26+16×5+18×2=1545.94 ≈1546(mm 2)南昌航空大學科技學院學士學位論文7方案一：雙行對排(圖 3-1.2)條料寬度：B=90+33+4×2.4=132.6（mm）進距： h=2/1(26+2.2)=14.1(mm)一個進距的材料利用率：η=nS/Bh × 100%=1×1546/（132.6×14.1）×100%=82.7%圖 3-1.3方案二：單行對排（圖 3-1.3）B=90+2×2.4=94.8(mm)H=2/26+2/10+2.2=25.2(mm)一個進距的材料利用率：η=nS/Bh × 100%=1×1546/(94.8×25.2) ×100%=64.7%從上述兩種排樣可以分析得：采用雙行對排，材料的利用率更高。故決定采用雙行對排。南昌航空大學科技學院學士學位論文83.1.3 計算壓力機及初選沖床1.沖裁力的計算平刃模具沖裁時的沖裁力：P = Ltζ實際所需的沖裁力還需增加 30%，即P =1.3Ltζ工件毛坯周長 L0：L 0=232工件孔總周長 L： L =2×3.14×3×2+3.14×15.5=86.35mm由 Q235-A 的 δ=304～373mpa故：落料力為：F 1= 1.3×232×2×343= 207KN沖孔力為 :F 2=1.3×86.35×2×343=77KN F 沖 = F1+ F2=284KN查表得：K 卸 =0.05，K 頂 =0.06 所以：落料時的卸料力為：F 卸 = 0.05×207 = 10.35 KN沖孔時的頂料力為：F 頂 = 0.06×77 = 4.62 KN總沖壓力:P 總 = F 沖 +F 卸 +F 頂 = 284+10.35+4.62+ =298.97KN根據(jù)《中國模具設計大典》選用 400 KN 沖床。南昌航空大學科技學院學士學位論文93.1.4 確定壓力中心 圖 3-1.4根據(jù)圖 3-1.4 的分析:L1=26mm X1=0 Y1=0L2=52mm X2=0 Y2=13mmL3=15.7mm X3=0 Y3=28mmL4=6.28mm X4=0 Y4=31.57mmL5=28mm X5=0 Y5=40mmL6=15.7mm X6=0 Y6=49mmL7=6.28mm X7=0 Y7=52.57mmL8=72mm X8=0 Y8=72mmL9=10mm X9=0 Y9=90mmL10=118.84mm X10=-8mm Y10=28mmL11=18.84mm X11=8mm Y11=23mm南昌航空大學科技學院學士學位論文10L12=48.67mm X12=0mm Y12=11mm由公式 X=(∑L i×Xi)/(∑L i) ; Y=(∑L i×Yi)/(∑L i)得壓力中心的坐標值為：X=0 ，Y=34.91mm3.1.5 沖裁間隙的計算沖裁間隙是指沖裁模的凸模和凹模刃口之間的間隙。間隙值的大小對沖裁件的質量、模具壽命、沖裁力的影響很大，是沖裁工藝與模具設計中的一個極其重要的工藝參數(shù)?；\統(tǒng)的說,選用中等或偏大的間隙,會收到省力節(jié)能的效果．這是因為在一定范圍內(nèi)增大間隙，剪切區(qū)內(nèi)的壓應力降低，而拉應力增加，容易產(chǎn)生裂紋，從而抗剪強度變小，使沖裁力下降．同樣，由于增大間隙，沖出的工件尺寸會因拉伸變形產(chǎn)生回彈而縮小，因而不至于再堵塞在凹?？變?nèi)，使推件力明顯變小．間隙過小或過大時，沖裁功都會有所增加，只有間隙合適時，沖裁斷裂時的上，下裂紋才會相遇匯合，使沖裁功最?。牧蠟?Q235，厚度為 2mm，可查參考資料[8]表 3-3 沖裁模初始雙面間隙Zmin=0.246mm Zmax=0.360mm .南昌航空大學科技學院學士學位論文113.1.6 沖裁模刃口尺寸的計算模具刃口如圖 3-1.5 所示，尺寸計算： 圖 3-1.5(1) 落料計算公式： D d=（D max-x△） +δd 0Dp=（D 凹 -Zmin） -δp 0=（D-x△-Z min） -δp 0查表得： Z min=0.22mm Zmax=0.26mmX1=1 δ 1p=-0.020 δ 1d=+0.025X2=1 δ 2p=-0.020 δ 2d=+0.020X3=1 δ 3p=-0.020 δ 3d=+0.020所以可得：D1d=（26-1×0.13） +0.0250 =25.87+0.0250D1p=（26-1×0.13-0.22） -0.0200=25.65-0.0200D2d=（18-1×0.11） +0.0200 =17.89+0.0200 D2p=（18-1×0.11-0.22） -0.0200=17.67-0.0200D3d=（10-1×0.15） +0.0200 =9.85+0.0200南昌航空大學科技學院學士學位論文12D3p=（10-1×0.15-0.22） -0.0200=9.63-0.0200（2） 沖孔計算公式： d p=（d min+x△） -δp 0dd=（d p+Zmin） +δd 0=（d min+ x△+Z min） +δd 0查表得： x 1=0.7 δ 1p=-0.020 δ 1d=+0.020 X2=0.7 δ 2p=-0.020 δ 2d=+0.020所以得: d 1p=(6+0.7×0.12)-0.0200=6.08-0.0200d1d=(6+0.7×0.12+0.22)+0.0200=6.3+0.0200 d2p=(15.5+0.7×0.18)-0.0200=15.63-0.0200d2d=(15.5+0.7×0.18+0.22)+0.0200=15.85+0.0200 (3) 孔心距:計算公式: L d=(Lmin+0.5△)±0.125△可得: L 1d=(15.88+0.5×0.24) ±0.125×0.24=16±0.03L2d=(4.88+0.5×0.24) ±0.125×0.24=5±0.03L3d=(11.88+0.5×0.24) ±0.125×0.24=12±0.033.2 設計各主要零件結構尺寸3.2.1 凹模外形尺寸的設計：凹模高度 H 的確定：H=KB=0.28×90=25.2mm取 H=30 mm凹模壁厚 C 的確定：C=（1.5~2）H,取C=1.5×30=45凹模的長度 L 的確定:L=b＋2C=180mm 凹模的寬度 B 的確定:B=a+2C=116mm根據(jù)參考資料 3 確定凹模外形尺寸為:200mm×125mm×30mm。根據(jù)參考資料 3 凹模螺孔選用 d=M6根據(jù)參考資料 3 查得，凹模螺孔間距為 25mm--70mm凹模上螺孔到凹模外緣的最小距離 a1=1.25d=1.25×6=7.5mm選用 a1=12mm螺孔到凹模孔、銷孔距離的最小尺寸為 bmin=1.3d=1.6×6=7.8mm南昌航空大學科技學院學士學位論文13凹模具體尺寸如下圖（圖 3-2.1）所示：圖 3-2.1計算出凹模的尺寸后便可以確定模架的選取.南昌航空大學科技學院學士學位論文143.2.2 凸凹模外形尺寸設計圖 3-2.2在復合模中，必定有一個凸凹模。凸凹模的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚決定與沖裁件的尺寸。從強度的考慮，壁厚受最小值的限制。凸凹模的最小壁厚與沖模結構有關，對于正裝復合模，由于凸凹模裝于上模，孔內(nèi)不會有積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；對于倒裝復合模，因為孔內(nèi)會積存廢料，所以最小壁南昌航空大學科技學院學士學位論文15厚要大些。凸凹模的外形尺寸根據(jù)凹模來配做，總高度的設計 H=50mm。詳細尺寸和技術要求參見凸凹模的設計圖。形狀見圖 3-2.2。3.2.3 凸模外形尺寸的設計：一般的凸模組件結構包括凸模和凸模固定板、墊板和防轉銷等，并用螺釘銷釘固定在上模座上。凸模刃口要有高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力。因此應有高的硬度與適當?shù)娜涡?。形狀簡單的凸模常選用 T8A、T10A 等制造。凸模長度 L=l 1+l2+l3+l其中：l 1—卸料板的厚度；l2--凸模固定板厚度；l3--導尺厚度l --附加長度，一般取 l=15~20mm參考資料可得，凸模尺寸如圖 3-2.3：圖 3-2.3南昌航空大學科技學院學士學位論文163.2.4 其他主要部件的選?。和鼓９潭ò?，用于固定凸模。固定板的外行尺寸一般與凹模大小一樣，可由標準中查得。固定凸模用的形孔與凸模固定部分相適應。型孔位置應與凹模型孔位置協(xié)調一致。凸模固定板內(nèi)凸模的固定方法通常是將凸模壓入固定板內(nèi)，其配合用 H7/m6，對于大尺寸的凸模，也可以直接用螺釘、銷釘固定到模座上而不用固定板。對于小模具還可以用粘結固定。個模具主要零件標準如下：上模座 L/mm×B/mm×H/mm=250mm×200mm×45mm下模座 L/mm×B/mm×H/mm=250mm×200mm×50mm導柱 d/mm×L/mm=35mm×160mm導套 d/mm×L/mm×D/mm=35mm×105mm×43mm模架閉合高度： 170mm～210mm墊片厚度： 10mm凸模固定板厚度： 18mm卸料板厚度： 28mm3.2.5 壓力機的選?。?開式雙柱可傾壓力機 J23-40 ， 公稱壓力： 400KN滑塊行程： 100mm最大閉合高度： 330mm連桿調節(jié)量： 65mm工作臺尺寸： 460mm×700mm墊板尺寸：（厚度×孔徑） 65mm×200mm模柄孔尺寸：（直徑×深度）φ50mm×70mm最大傾斜角度: 30°南昌航空大學科技學院學士學位論文173.3 沖裁模裝配圖圖 3.9圖 3-2.4 沖裁模裝配圖 1.導料銷 2.固定擋料銷 3.上模座 4.螺釘 5.螺釘 6.推桿 7.推板 8.推板 9.推銷 10.墊板 11.螺栓 12.導套 13.凸模固定板 14.推件板 15.落料凹模模 16.凸模 17.卸南昌航空大學科技學院學士學位論文18料板 18.導柱 19.下模座 20.彈簧 21.凸凹模 22.螺釘 23.銷釘 24.卸料螺釘4 彎曲模的設計4.1 彎曲件的工藝分析4.1.1 最小彎曲半徑 rmin工件在彎曲彎曲時候，外層纖維受拉應力最大，內(nèi)層受壓應力最大，彎曲毛坯變形區(qū)外表面金屬在切應力作用下，產(chǎn)生切向伸長變形 ε 可用下式表示：ε= t/2ρ = 1/（2r/t+1）彎曲半徑與材料厚度的比值稱相對彎曲半徑（r/t） 。r/t 越小，變相程度越大。但當減小到一定程度時，材料外層纖維可能因受應力過大而被拉裂。因此最小彎曲半徑不能太小，應受到一定的限制。影響最小彎曲半徑有如下因素：（1） 材料的機械性能塑性越好的材料，塑性變形的穩(wěn)定性越好，所永許的最小完全半徑就越小。但是在生產(chǎn)中，由于受到冷作硬化的影響而塑性有所降低?？蛇M行退火處理。對塑性不好的材料可進行熱加工以提高其塑性變形能力。（2） 板料彎曲方向性實際的板料中，纖維層是有一定方向的，平行于纖維方向的塑性指標比垂直的要好，因此在彎曲時，應盡量使彎曲線與纖維方向垂直，最小彎曲半徑可去小些。如圖 4-1.1，圖 4-1.2 所示：合理 不合理圖 4-1.1 圖 4-1.2（3） 板寬板寬是以相對板寬 B/t 來表示的。B/t〈3 時，彎曲時在板料寬度方向的應力為 0，板寬方向的材料可以自由移動緩解了板寬方向的受力狀況，因此可以使最小彎曲半徑減 小。板寬增加，r min/t 增大。（4） 彎曲中心角南昌航空大學科技學院學士學位論文19rmin/t 較小時，在直邊部分也產(chǎn)生一定的切向應力，使圓角區(qū)變形得到緩解，從而使 rmin/t 減小。（5） 板料厚度板料厚度 t 減小時，則外表面的切向應變 ε 減小，即開裂的危險性減小。但是另方面，變形區(qū)在厚度方向的應變是按線性規(guī)律變化的，對于薄板料切向應變很快由外層的最大值衰減到中性層的零。從而 rmin/t 可盡量小些。4.1.2 彎曲件直邊高度 HH 不應該去得太小，最好 H 〉3t ，否則不能得到足夠的。如果不能做到 H 〉2t ，可在彎曲部位預先壓糟在彎曲，或者當增長直邊部分，彎曲成形后在切去多余部分。如圖 4-1.3 所示：圖 4-1.34.1.3 孔邊距 L孔邊距必須使孔位于非變形區(qū)，以免產(chǎn)生變形，孔邊到彎曲半徑中心的距離 L應滿足：t 〈2mm 時， L 〉t ；t 〈2mm 時， L 〉2t 。4.1.4 彎曲回彈彎曲回彈是彈性變形過度到塑性變形，在塑性變形中伴有彈性變形的存在。彈性恢復往往表現(xiàn)為彎曲部分曲率半徑和角度在外力卸去后發(fā)生變化。彎曲回彈的程度以 Δα 和 ΔK 表示，則ΔK = 1/ρ 0 - 1/ρ 0′Δα= α- α 0回彈角 Δα 大于 0 時，稱正回彈，反之稱為負回彈。（1）回彈量的確定當 r/t〈 5～8 時，此零件的相對彎曲半徑為 r/t = 1.5/2 = 0.75 ，在彎曲變形后，彎曲半徑變化不大，只考慮角度的回彈，在板料全塑性彎曲時，南昌航空大學科技學院學士學位論文20Δα = 3σ sρ 0α/EtΔK = 3σ s/Et 其中 α 為彎曲時候的彎曲角度。（2） 影響彎曲回彈的因素① 材料的機械性能回彈的大小與材料的屈服極限成 σ s正比，與彈性模量 E 成反比。材料越硬，塑性越差，彎曲后回彈就越大。② 相對彎曲半徑當 r/t 越小時，彎曲板料的切向變形程度就越大，總變形中塑性變形比例大，回彈值越小，當 r/t〈 0.2～0.3 時，回彈可能為負值。③ 彎曲方式板料彎曲方式有自由彎曲和校對彎曲，自由彎曲的回彈大，校對彎曲的回彈小。因為校對彎曲的彎曲力大，增加了圓角處的塑性變形程度。④ 摩擦與間隙摩擦可以改變彎曲毛坯各部分的應力狀態(tài)，一般認為在大多數(shù)情況下摩擦可以增大彎曲變形區(qū)的拉應力，使零件更接近模具的形狀。在彎曲 U 形件時，間隙越小，摩擦力越大，由于模具對板料有擠薄作用，可是回彈減小，相反，回彈值增大。（3）減小回彈的措施① 從彎曲件的設計方面在彎曲件的某些結構上，如在變形區(qū)壓制加強頸回成邊形翼不僅可以增加彎曲件的剛度，也使彎曲件的回彈困難。在滿足使用要求的前提下，采用彈性模數(shù)大，屈服極限小，機械性能穩(wěn)定的板料。② 從工藝方面從工藝方面，可以增加彎曲力，采用校對彎曲，對于冷硬化材料，在彎曲前先退火，以降低屈服強度，或者采取熱加工，并盡量選取較小的相對彎曲半徑。③ 從磨具的結構上采取措施可以采取回彈補償，在凸模的底端開一小圓窩，減小凸模角度值，或者在凸模的圓角附近開圓鑿，一補償彎曲回彈或者采用錐形凸模。也可以改變應力狀態(tài)，在材料的厚度上 0.8mm 以上，彎曲半徑部分南昌航空大學科技學院學士學位論文21增大。如圖 4-1.4，圖 4-1.5，圖 4-1.6 所示：圖 4-1.4 凸模角度修整到 α-Δα 圖 4-1.5 錐形凸模圖 4-1.6 凹底凸模4.2 制定彎曲方案確定彎曲件的制造工藝時，先結合具體情況，即板料的形狀，尺寸，精度，生產(chǎn)批量等進行綜合分析，研究從毛坯到成品需要幾道工序。合理的工序安排，對彎曲件的質量，生產(chǎn)效率，彎曲難易程度，經(jīng)濟效益都有重要意義。4.2.1 工序安排原則對二次彎曲件，先彎曲外角后彎內(nèi)角，后次彎曲不能破壞前次彎曲，前次彎曲不能干擾以后的彎曲，切有定位基準。并在比較不同彎曲方案時，盡量選取模具結構簡單，操作方便，生產(chǎn)效率高的方案。4.2.2 工序安排方法（1） 對于 U 形件，可以才用一次彎曲成型方案。（2） 采用對稱彎曲。（3） 當彎曲件的沿邊有部位缺口時，若直接彎曲容易發(fā)生叉口現(xiàn)象。應加連連接帶將缺口連成一體，等彎曲后將多余部分切去。（4） 對于大批量，尺寸小的彎曲件，為提高生產(chǎn)率，可以采取連續(xù)彎曲工藝。對于此次彎曲件，由于采用已經(jīng)沖裁的單個零件進行彎曲，因此南昌航空大學科技學院學士學位論文22不采取連續(xù)彎曲工藝。4.3 確定毛坯彎曲部分尺寸 L 彎 ，下料方式要確定毛坯的長度尺寸，需先求出毛坯的中性層曲率半徑 一般取 ρ 0= r+t/2當變形程度比較大時，應變中性層會向內(nèi)側移動，根據(jù)體積不邊定律，可以計算。在實際使用中用經(jīng)驗公式：ρ 0 = r + kt其中 k 為中性層位移系數(shù)，根據(jù) r/t=0.75 可以查表得到 k = 0.33 。對于彎邊部分 L 彎 = pi*α*ρ 0/180o = pi*90o*（ 1.5+0.33*2）/180 o =3.3912 mm 。南昌航空大學科技學院學士學位論文234.4 確定彎曲模結構形式4.4.1 凸模的圓角半徑 rp彎曲件相對彎曲半徑較小時，一般去凸模圓角半徑為彎曲件的內(nèi)側半徑，即 rp = r ，但是不能小于彎曲件的最小彎曲半徑，在工件要求的彎曲半徑小于最小彎曲半徑時，即 r 〈 rmin ， 先取 rp 〉r min ，然后在加工序修整。當彎曲件相對彎曲半徑 r/t 較大時，凸模圓角半徑應該根據(jù)回彈進行修正。此處，取 rp = 1.5mm 4.4.2 凹模圓角半徑 r d凹模圓角半徑不能太小，否則會增加彎曲力和擦傷工件，對稱彎曲工件，凹模兩側圓角半徑應該一致，以免造成坯料的滑移。凹模圓角半徑通常根據(jù)材料厚度 t 來選?。寒?t 〈 2 時，r d = （3～6）t ；當 t = （2～4）時，r d= （2～3）t ；當 t 〉4 時，r d = 2t 。據(jù)此， 取 rd = 2t = 6mm 。4.4.3 凹模工作深度 l 凹模工作深度 l 應適當，l 過小，工件兩端自由部分多，彎曲件回彈大，工件不平直，影響精簡精度；l 過大，凹模消耗的材料多，且需要的壓力機行程大。根據(jù)彎曲邊長 L = 34mm ， 板料厚度 t = 2mm ，查表可取 l =20 mm 。如圖 4-4.1 所示：圖 4-4.1 彎曲模工作深度4.4.4 凸模凹模的單邊間隙 Z/2 凸模凹模的單邊間隙應考慮到板料寬度，板料的機械性能，相對彎曲半徑，彎南昌航空大學科技學院學士學位論文24曲件的尺寸精度和板料厚度偏差等因素。U 形件的單邊間隙可以按照下式 取值：Z/2 = tmax + nt 其中 tmax 為板料的最大厚度， n 為間隙系數(shù)， t 為板厚基本尺寸 。此處， 取 t = tmax = 2mm ，根據(jù)彎曲見的彎曲高度 H = 36 – 2 = 34， 寬 21.021 度與高度的比值 B/H = 26/34 ， 查表得 n = 0.05 ， 所以 Z/2 = t = 2.1 mm 。4.4.5 凸凹模的寬度尺寸 L 凸 和 L 凹凸凹模的寬度尺寸和工件的尺寸標注形式有關。一般原則是：當工件標注外形尺寸時，以凹模為基準計算，間隙取在凸模上；當工件標注內(nèi)形尺寸時，以凸模為基準計算，間隙去在凹模上，并采用配制法制模。此零件為標注的是內(nèi)形尺寸 基本尺寸為 21mm ， 一般沖裁所得的毛坯尺寸精度為 IT10～IT14 級，此處取 IT10 級，則公差 Δ =0.5 mm ，并作為對稱公差標注?？梢源_定標注對稱公差 ，L 凸 = （L-0.5Δ） 0-σp = （21-0.5*0.5） 0-0.021 mm 。=20.750-0.021 mm 。如圖 4-4.2 所示： 圖 4-4.2 對內(nèi)形有要求的尺寸，不同的偏差對凸模的寬度不同。4.4.6 計算毛坯尺寸 L已經(jīng)得到中性層的半徑 ρ 0 = r + kt = 1.5+0.33*2 =2.16 mm 。毛坯整長度為 L = L 直 + L 彎 = 21+（36-2）*2 + 2*pi*90o*ρ 0/180o =95.7824mm 。4.4.7 計算彎曲力 F 彎 ，卸料力 F 卸 ，推件力 F 推 和壓力中心（x 0 ，y 0）（1）彎曲力是設計彎曲工藝過程和選擇設備的重要依據(jù)之一。彎曲力的大小和毛坯尺寸，彎曲件形狀，材料性能，彎曲方法和模具結構等多種因素相關，實際應用中常用經(jīng)驗公式粗略估算。對于 U 形件，彎曲力為：南昌航空大學科技學院學士學位論文25F 彎 = 0.7kBt2σ b/（r+t） = 0.7*1.3*26*22*450/（1.5+2）=12168 N 。其中 k 為安全系數(shù)，一般取 k = 1.3 。（2）卸料力和推件力一般可以去為彎曲力的 30﹪～80﹪ ，此處取為 50﹪ ，即得到： F 卸 = F 推 = 0.5*F 彎 =6084 N 。（3）確定壓力中心 圖 4-4.3根據(jù)圖 4-4.3 的分析:L1=26mm X1=0 Y1=0L2=52mm X2=0 Y2=13mmL3=15.7mm X3=0 Y3=28mmL4=6.28mm X4=0 Y4=31.57mmL5=28mm X5=0 Y5=40mmL6=15.7mm X6=0 Y6=49mmL7=6.28mm X7=0 Y7=52.57mmL8=72mm X8=0 Y8=72mmL9=10mm X9=0 Y9=90mmL10=118.84mm X10=-8mm Y10=28mm南昌航空大學科技學院學士學位論文26L11=18.84mm X11=8mm Y11=23mmL12=48.67mm X12=0mm Y12=11mm由公式 X=(∑L i×Xi)/(∑L i);Y=(∑L i×Yi)/(∑L i)得壓力中心的坐標值為：X=0 ，Y=34.91mm4.4.8 選擇壓力機 對于有壓料裝置的自由彎曲所需要的彎曲力 F 彎 有：F 壓 = F 彎 + F 卸 = 18252 N為了確保壓力機的安全，使壓力機不至于長時間在過載狀態(tài)下工作，自由彎曲選擇壓力機噸位時，按照計算彎曲力是壓力機公稱壓力的 75%～80%確定壓力機的公稱壓力 即： F 壓力機公稱 = F 壓 /（0.75～0.8）對于有校正彎曲時，因為下止點位置和板料板厚對 F 壓 影響很大，為考慮設備安全，按下式確定彎曲壓力機的公稱壓力：F 壓力機公稱 = （1.5～2）F 壓此零件不采取校對彎曲，系數(shù)取到 0.8，因此F 壓力機公稱 = F 壓 /0.8 =18252 /0.8 = 22815N 。根據(jù)沖裁力，由表參考資料[5]表 3-3 選取開式壓力機 JH21-25。具體參數(shù)如下：標準壓力為 250KN最大閉合高度為 250mm工作臺尺寸 左右 450mm ， 前后 300mm工作臺墊板高度 70mm 模柄孔尺寸 ?40 X 65 4.4.9 模架的選擇：上模座 160X160X40 （GB/T 2855.5）下模座 160X160X45 （GB/T 2855.6）導柱 28X150 （GB/T 2861.1）導套 28X100X38 （GB/T 2861.6）閉合高度 160—200mm南昌航空大學科技學院學士學位論文274.5 彎曲模裝配圖南昌航空大學科技學院學士學位論文28圖 4-5.1 彎曲裝配圖1.下模座 2.凹模 3.頂件塊 4.螺釘 5.導正銷 6.導料板 7.凸模 8 凸模固定板 9 上模座10.固定螺釘 11.壓入式模柄接頭 12.推桿 13.銷釘 14.導套 15.導柱 16.固定螺釘17.銷釘 18.彈簧5 冷沖模零件的制造工藝5.1 傳統(tǒng)模具制造向現(xiàn)代模具制造的過渡傳統(tǒng)模具技術主要是根據(jù)設計圖樣，用仿形加工、成形磨削以及電火花加工方法來制造模具。近年來，隨著計算機網(wǎng)絡的高速發(fā)展，引起了一場信息技術革命，并構造了一個全球范圍的虛擬環(huán)境，極大地縮短了人與人之間的距離。計算機技術、自動化技術、網(wǎng)絡通信技術，這三者的有機結合給現(xiàn)代技術準備了技術條件和奠定了物質基礎?，F(xiàn)代模具制造伴隨這些技術的發(fā)展而提出并得到實質性的應用?，F(xiàn)代模具制造能夠利用 CAD/CAE/CAPP/CAM 技術和數(shù)控加工技術有效地對整個設計制造過程進行預測評估，迅速獲得樣本，有利于爭取訂單、贏得客戶，同時節(jié)省大量的模具試制材料、費用，減少模具返修率，縮短生產(chǎn)周期，大大降低了模具成本。在此期間，人們還可針對新的技術環(huán)境進行深入探討研究，甚至可以利用網(wǎng)絡通信技術，在世界范圍里組織最精良的動態(tài)聯(lián)盟隊伍來完成每個項目，快速解決各種問題。可見高技術的發(fā)展給模具制造業(yè)帶來了新的生機，模具制造現(xiàn)代化正成為國際模具業(yè)的發(fā)展趨勢。國內(nèi)模具業(yè)也正從傳統(tǒng)模具制造模式向現(xiàn)代化模具制造模式。5.2 編制冷沖模零件工藝的整體思路隨著加工技術的迅速發(fā)展，模具制造工藝更新很快，整體上來講，模具的制造工藝要充分考慮模具零件的材料、結構形狀、尺寸、精度和使用壽命等方面的不同要求，采用合理的加工方法和工藝路線來保證模具的加工質量、提高生產(chǎn)效率、降低成本。要特別注意在設計和制造模具時，既要保證必要的零件精度和質量，也不能盲目追求模具的加工精度和壽命，否則就會使制造費用增加，經(jīng)濟效益下降。而沖裁模具中的凸凹模往往結構比較復雜，受力情況相對惡劣，精度要求又比較高，是制定模具工藝過程中一份比較重要的零件工藝。南昌航空大學科技學院學士學位論文295.3 零件立體圖和凸凹模立體圖圖 5-3.1 零件立體圖南昌航空大學科技學院學士學位論文30圖 5-3.2 凸凹模立體圖5.4 凸凹模的加工工藝5.4.1 凸凹模的工藝說明與方案比較冷沖模的凸凹模是完成條料沖壓成形的最主要的工作零件，往往結構復雜，受力情況惡劣，精度要求又比較高。在凸凹模的加工工藝中，工序安排一般是：下料——鍛造——退火——粗加工各面——粗磨基準面——劃線——型孔半精加工——劃線——工作型面半精加工——淬火、低溫回火——精磨基準面——成形磨削——修研。也可采用線切割加工代替，其工序為：下料——鍛造——退火——粗加工各面——粗磨基準面——劃線——鉆穿絲孔——電火花線切割型孔——劃線——工作型面半精加工——淬火低溫回火——精磨基準面——成型磨削——研磨，一般來說，線切割加工更容易保證加工精度，但有些地區(qū)線切割加工的成本明顯高于銑削加工，故在本次加工中仍然采用銑削加工。在裝夾工程中，應盡量一次裝夾完成。其材料一般是CrWMn、Cr12、Cr12MoV 及硬質合金。零件的預備熱處理常采用退火，正火工藝，其目的主要是消除內(nèi)應力，降低硬度以改善切削加工性能，為最終熱處理作準備，而最終熱處理則是在精加工前進行淬火、低溫回火處理，以提高其硬度和耐磨性，按圖 5.4.1 凸凹模零件的技術要求制定其具體工藝規(guī)程.南昌航空大學科技學院學士學位論文315.4.2 根據(jù)零件圖編制工藝規(guī)程圖 5-4.1 凸凹模零件圖工序 1 下料工序 5 鍛造毛坯，按照外形尺寸，鍛出基本外形。南昌航空大學科技學院學士學位論文32工序 10 退火工序 15 銑削，銑各個平面，保證其垂直度為 0.01mm。工序 20 平磨，磨上、下兩平面，保證劃線清晰同時留磨量。工序 25 鉗工，去毛刺，劃螺孔位置線，鉆螺紋底孔，攻絲，劃孔的位置線。工序 30 鏜削，按線鉆孔，然后鏜孔。工序 35 鉗工，去毛刺，同時劃出凸模外輪廓線。工序 40 銑削，外形銑削粗加工，留修挫磨量 0.15～0.25mm。工序 45 鉗工，去毛刺，挫修三孔，留研磨量。工序 50 熱處理，淬火、低溫回火，硬度 58～62HRC。工序 55 平磨，精磨上、下平面。工序 60 鉗工，去毛刺，研磨內(nèi)孔。工序 65 成形磨削，按一定得磨削程度精磨凸模外形。工序 70 鉗工，精修內(nèi)孔，按沖孔凸模修出間隙，凸模外形與凹模配間隙。工序 75 檢驗，轉模具裝配。為了便于裝夾，一般都將毛坯鍛造成規(guī)范的外形，因為鍛造不但容易得到所需的尺寸，節(jié)約材料，減少加工余量，而且還可以細化晶粒，改善材料內(nèi)部組織，提高模具材料的綜合機械性能。鍛造的毛坯體積應考慮到鍛造工序的氧化和脫碳，一般比所需體積大 2%～3%，Cr12 的加熱時間不易過長，防止嚴重脫碳和組織變粗，并嚴格控制始鍛溫度和終鍛溫度，防止鍛造內(nèi)裂。Cr12 為淬透性很好的模具用鋼，一般鍛造后在空氣中冷卻后會析出大量馬氏體而局部變硬，不利于后面加工，所以必須進行退火處理。在銑削各面時，首先應注意觀察兩大平面的質量情況，選擇質量較好的面作為刃口平面，加工量也應大些，走刀時，切削速度不能過快，防止引起高溫使材料變硬。而磨平面的目的是為了保證劃線鉆孔清晰可靠，同時為了減少淬火后平面的磨削量，因為淬火后磨削困難些，磨削時應保證一組直角的垂直度，以保證后續(xù)加工有可靠地基準。磨削后常做退磁處理。在鉗工工序中，注意打樣沖眼的方法，在目視的同時要依靠手感。一般來說在銷孔和螺孔攻絲前，空口應該倒角加工。淬火時加熱應該在鹽浴爐或真空爐中進行。淬火后應該增加低溫回火工序，以減少材料由于淬火 而引起的內(nèi)應力。凸凹模熱處理時會出現(xiàn)少量變形和氧化，而鉗工加工也會留下劃線痕跡，常用平磨大平面加以消除，同時也可以提高刃口的銳利程度。南昌航空大學科技學院學士學位論文33結 論在本次畢業(yè)設計中通過參考、查閱各種有關模具方面的資料，使我在這短暫的時間里，對汽車鎖座有了比較全面的了解，熟悉了沖壓工藝分析及模具設計的理念。而且還對主要零件的設計，主要工藝參數(shù)的計算，模具的總體結構設計及零部件的設計等也都有了進一步的理解和掌握。明確模具在當今社會生活中運用得非常廣泛，懂得模具設計的方法對我們以后的工作和發(fā)展有著十分重要的意義。但在設計之初我也遇到了很多的困難，首先是無法入門，不知道從何下手，沖壓工藝分析等方面知識的匱乏，還有就是凹凸模的選取，許多理論知識在實際中應該怎樣應用等等，這些都使我在設計中一度陷入困境。其次，CAD 的技巧運用的不熟練，也曾使我的設計停滯不前。但在羅老師的精心指導和孜孜不倦的講解下，我不但明白了工作原理、工藝過程，而且還掌握了方法和技巧。在本次畢業(yè)設計過程中，讓我了解了設計方法對我們學習的重要性，同時也發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足之處。深有感觸：1、 僅僅了解書本上的知識是遠遠不夠的，只有結合自己的實際情況運用于實踐，這樣才能更深地了解和學習好知識。2、 我們要在工作中不斷的積累經(jīng)驗，學會用自己的知識解決實際問題。3、 覺得自己學到的知識太有限，知識面太窄，以后還有待加強訓練和實踐。4、 我們要不斷地向別人學習，尤其要多想老師請教，他們可以讓我們少走很多的彎路，同時也讓我們知道很多優(yōu)秀的設計方法和與眾不同的設計理念。5、 創(chuàng)新設計是我們未來生存的法寶，所以從現(xiàn)在開始一定要有意識的鍛煉和培養(yǎng)自己在這方面能力。南昌航空大學科技學院學士學位論文34參考文獻[1]．姜奎華主編. 沖壓工藝與模具設計. 北京：機械工業(yè)出版社， 2003.6[2]．解汝升. 沖壓模具設計與制造技術. 北京：中國標準出版社， 1997[3]．許發(fā)樾主編. 實用模具設計與制造手冊. 北京：機械工業(yè)出版社， 2001.2[4]．廖念釗等主編. 互換性與技術測量. 北京：中國計量出版社， 2011.2·第5版[5]. Wilson，F(xiàn).W.Die design handbook MaGraw Hill 1990.6南昌航空大學科技學院學士學位論文35致 謝在這次畢業(yè)設計中，我要首先感謝羅海泉老師，同時還要感謝同組的各位同學，沒有羅老師的指導我想我就做不到今天這個程度，花費了羅老師大量的時間和精力。由于同組，我們幾個同班同學時常集體討論，互相幫助，這也在一定程度上，大大提高了畢設質量。此外，還要感謝各位答辯老師對論文的指導與批評。