汽車封閉板成形模及沖壓工藝設(shè)計

汽車封閉板成形模及沖壓工藝設(shè)計,汽車,封閉,封鎖,成形,沖壓,工藝,設(shè)計 目錄 摘要： 3 第一章封閉板成形模及沖壓工藝 4 設(shè)計任務(wù)書 4 一、選題的依據(jù)及課題的意義 4 二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢 5 三、實驗方案 6 4.結(jié)論 7 第二章封閉板成形模及沖壓工藝設(shè)計 8 2.1 零件結(jié)構(gòu)及工藝分析 8 2.1.1 零件結(jié)構(gòu) 8 2.1.2 工藝分析 9 第三章 落料模設(shè)計 10 3.1落料毛坯形狀和尺寸的確定 10 3.2彎曲成形部分的毛坯形狀和尺寸的計算 11 3.2.1三處翻邊成形的毛坯尺寸的確定和計算 12 3.3排樣和裁板 14 3.3.1確定排樣方式并計算材料利用率 14 3.3.2裁板 15 3.4落料模結(jié)構(gòu)設(shè)計 16 3.4.1總體結(jié)構(gòu) 16 3.4.2導(dǎo)向裝置 17 3.4.3定位裝置 17 3.4.3卸料裝置 17 3.5 落料模工藝計算 17 3.5.1計算沖壓力 17 3.5.2確定壓力中心 18 3.5.3凸、凹模刃口尺寸及制造公差 19 3.6工作零件的設(shè)計 20 3.6.1 凹模設(shè)計 20 3.6.2凸模設(shè)計 21 3.7卸料元件的設(shè)計 21 3.7.1卸料橡膠的選用和設(shè)計 21 3.7.2卸料螺釘?shù)脑O(shè)計 23 3.8設(shè)計其它零件并校核壓力機 23 3.8.1其它零件的設(shè)計及選用 23 3.8.2校核壓力機 24 第四章 雙向彎曲（翻邊）成形模設(shè)計 25 4.1成形模結(jié)構(gòu)設(shè)計 25 4.1.1總體結(jié)構(gòu) 25 4.1.2工作原理 27 4.2 成型模工藝計算 27 4.2.1彎曲力的計算 27 4.2.2回彈量的確定 29 4.2.3 計算壓力中心 29 4.2.4工作部分尺寸計算 29 4.3關(guān)鍵零件的設(shè)計 30 4.3.1凹模設(shè)計 30 4.3.2翻邊凸模設(shè)計 31 4.3.3彈簧的設(shè)計 31 4.4 設(shè)計其它零部件并校和核壓力機 32 4.4.1 模座的選用 32 4.4.2 定位裝置的設(shè)計 33 4.4.3頂料板的設(shè)計 33 4.4.4彎曲凸模的設(shè)計 33 4.4.5計算閉合高度并校核壓力機 33 參考文獻 34 摘要： 隨著全球經(jīng)濟一體化的深入，模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中所發(fā)揮的作用越來越明顯。模具設(shè)計水平的高低直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率。 設(shè)計本模具是為了制造某車型中一個支柱端頭的封閉板。設(shè)計中分析了封閉板零件的結(jié)構(gòu)及工藝性，擬訂該零件的沖壓工藝為“落料——雙向彎曲（翻邊成形）”，討論了復(fù)雜彎曲（翻邊）零件毛坯展開形狀和尺寸的確定方法，設(shè)計了落料模和雙向彎曲（翻邊）成形模，對關(guān)鍵零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計作了詳細闡述，并指出了模具設(shè)計時的注意事項。其中，雙向彎曲成形模是本設(shè)計的重點，將雙向彎曲（翻邊）成形集中于一套模具中，使得沖件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率較高，滿足了生產(chǎn)需要。 由于模具設(shè)計是一種經(jīng)驗性較強的設(shè)計，經(jīng)過長期發(fā)展積累了大量豐富的沖壓工藝技術(shù)資料，在設(shè)計這兩套模具時必然要借鑒這些經(jīng)驗數(shù)據(jù)，含括了落料模、彎曲模、拉深模中常用的工藝數(shù)據(jù)以及模具材料的選取和壓力機基本參數(shù)等等. 關(guān)鍵詞：沖壓工藝 毛坯展開 雙向彎曲成形模 CAD 第一章封閉板成形模及沖壓工藝 設(shè)計任務(wù)書 一、選題的依據(jù)及課題的意義 隨著全球經(jīng)濟一體化的深入，模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中所發(fā)揮的作用越來越明顯，模具技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 模具設(shè)計是一種相對來講經(jīng)驗性較強的設(shè)計。設(shè)計人員在長期的工作中積累的經(jīng)驗和知識對模具設(shè)計起著十分重要的影響。近年來，模具CAD/CAM技術(shù)已成功應(yīng)用于模具工業(yè)，有效提高了模具設(shè)計與制造水平。 模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛的優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、適應(yīng)性很強的生產(chǎn)技術(shù)，或稱成型工具、成型工裝產(chǎn)品，是技術(shù)含量高、附加值高、使用廣泛的新技術(shù)產(chǎn)品，是價值很高的社會財富。由于模具生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)代化，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具已廣泛應(yīng)用于電動機和電器產(chǎn)品、電子計算機產(chǎn)品、儀表、家用電器產(chǎn)品與辦公設(shè)備、汽車、軍械、通用機械等產(chǎn)品的生產(chǎn)中。模具技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。為此本人選擇了“封閉板成型模及沖壓工藝設(shè)計”作為畢業(yè)課題。 二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢 目前，隨著汽車及輕工業(yè)的迅速發(fā)展，模具設(shè)計制造日益受到人們的廣泛關(guān)注，已成為一個行業(yè)。將高新技術(shù)應(yīng)用于模具設(shè)計與制造，已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證：1）、CAD/DAE/CAM的廣泛應(yīng)用，顯示了用信息技術(shù)帶動和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性。在歐美，CAD/DAE/CAM已成為模具企業(yè)普遍應(yīng)用的技術(shù)。在CAD的應(yīng)用方面，已經(jīng)超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級階段，目前3D設(shè)計已達到了70℅--89℅，PRO/E、UG、CIMATRON等軟件的應(yīng)用很普遍。2）、為了縮短制造周期，提高市場競爭力，普遍采用高速切削加工技術(shù)。3）、快速成型技術(shù)與快速制模技術(shù)獲得普遍應(yīng)用。有SLA、SLS、FDM、LOM等各種類型的快速成型設(shè)備。 國外工業(yè)先進國家都擁有上萬個模具企業(yè)與支持模具企業(yè)或為模具企業(yè)提供生產(chǎn)裝備的企業(yè)相組成的強大的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。這是為適應(yīng)社會產(chǎn)品工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的重要條件和特點。如汽車的工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)需要一大批專業(yè)性模具企業(yè)為其提供模具，同時根據(jù)汽車零件的生產(chǎn)技術(shù)要求，這些模具企業(yè)還配有相應(yīng)的先進技術(shù)裝備，包括數(shù)控和計算機數(shù)控機床、CAD/CAM系統(tǒng)，以及各種工藝裝備。 模具的社會效益很高，是高技術(shù)含量的社會產(chǎn)品，其價值和價格主要取決于模具材料、加工、外購件的勞動與消耗三項直接發(fā)生的費用和模具設(shè)計與試模等技術(shù)費用，后者，是模具價值和市場價格的主要組成部分，其中一部分技術(shù)價值計入了市場價格，而更大一部分價值，則是模具用戶和產(chǎn)品用戶受惠變?yōu)樯鐣б?。如電視機用模，其模具費用僅為電視機產(chǎn)品價格的1/3000～1/5000，盡管模具的一次投資較大，但在大批量生產(chǎn)的每臺電視機的成本中僅占極小的部分，甚至可以忽略不計，而實際上，很高的模具價值為社會所擁有，變成了社會財富。所以設(shè)計本模具具有非常重要的現(xiàn)實意義。 本模具設(shè)計是為制造某車型中一個支柱端頭上的封閉板，該零件左、右對稱，生產(chǎn)中要求左、右件數(shù)量相等。而且該零件本身屬不對稱的異形件，存在雙向的彎曲（翻邊）成形，單件沖壓時存在著橫向不平衡力，影響模具壽命和沖壓質(zhì)量，將左、右件合在一套模具上一次沖壓成形，就能消除橫向不平衡力，同時，也提高了沖件質(zhì)量和生產(chǎn)效率。據(jù)此，擬定該零件的沖壓工藝為“落料——雙向彎曲（翻邊）成形，并設(shè)計了落料和成形兩套模具。在使用AutoCAD進行模具設(shè)計時，可以方便、快捷地調(diào)用工藝資料，達到了提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短周期，降低成本，增加經(jīng)濟效益的目的，具有非常重要的現(xiàn)實意義。因此，模具廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)，有助于推動我國汽車行業(yè)的發(fā)展。 由于本人水平有限，本論文中必然存在不少紕漏及錯誤之處，敬請評閱老師批評指正。 三、實驗方案 本課題要研究的是某車型中一個支柱端頭上的封閉板成型模的設(shè)計。該零件左右對稱，生產(chǎn)中要求左、右件數(shù)量相等，生產(chǎn)綱領(lǐng)為中等批量。 由于該零件存在著雙向彎曲（翻邊），因此初步擬訂如下兩種工藝方案： 方案一：落料→外緣彎曲（翻邊）→彎曲成形 方案二：落料→雙向彎曲（翻邊） 以上兩種工藝方案中，前一種方案需要三副模具，若定位不好的話，很容易造成零件的不一致，影響零件質(zhì)量，且工作效率低，后一種方案，成形模結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但沖壓質(zhì)量好，生產(chǎn)效率較高，故決定采用后一種沖壓工藝方案。 在設(shè)計落料模之前，首先要確定落料毛坯形狀和尺寸，其中既有理論計算，也涉及到定性地估算，最終通過實驗確定。該零件雖說是左右對稱件，但展開后的形狀卻是相同的，因此只需設(shè)計一副落料模即可，該模具采用下出料彈壓卸料結(jié)構(gòu)。 雙向彎曲（翻邊）成形模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其關(guān)鍵之處在于為了保證成形的可靠，要求成形動作按設(shè)計意圖順序動作，其中上下模彈簧規(guī)格的選擇起著決定性的作用。該模具每一個沖壓過程完成左、右各一件封閉板零件的成形加工，坯料靠定位板定位，這樣不僅能消除橫向不平衡力，同時，也提高了沖件質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 在選擇壓力機時，涉及到壓力中心的確定，擬訂采用一種基于AutoCAD中“工具”的壓力中心確定方法，快速直接，簡單方便，精度較高。 4.結(jié)論 該零件雖說是左、右對稱件，且存在著雙向彎曲成形，但合理安排沖壓工藝，仔細進行模具設(shè)計后，其加工過程并不復(fù)雜。通過該零件的沖壓工藝和模具設(shè)計可以看出，形狀復(fù)雜的彎曲（翻邊）成形零件，在計算展開尺寸時，不僅需要根據(jù)書本知識進行計算，適當(dāng)?shù)慕?jīng)驗以及對沖件工藝性的改進也是必要的另外，合理安排沖壓工藝，并進行精心地設(shè)計，可最大限度地滿足沖件質(zhì)量和生產(chǎn)的要求。 在設(shè)計成形模時，要注意以下幾點： （1） 凹模采用整體結(jié)構(gòu)，內(nèi)孔由線切割加工，使左、右對稱性好，沖件質(zhì)量高。 （2） 合理選擇上、下彈簧的彈力，保證模具順序動作。 （3） 精確調(diào)整限位圈的高度，沖壓時靠其準確、快速控制模具的閉合高度。 （4） 注意控制好彎曲模具與頂料板、彎曲凹模之間的間隙，并且頂料板的淬火硬度不能太高（43～48HRC），防止頂料板從中間斷裂。 第二章封閉板成形模及沖壓工藝設(shè)計 2.1 零件結(jié)構(gòu)及工藝分析 2.1.1 零件結(jié)構(gòu) 本課題設(shè)計的零件是某車型上支柱端頭的封閉板，材料為08Al，料厚1mm,如圖1所示。零件圖所示為封閉板左件，封閉板右件與其對稱，生產(chǎn)中要求左、右件數(shù)量相等,生產(chǎn)綱領(lǐng)為中等批量。該零件從圖紙要求的尺寸和使用情況看，尺寸精度要求并不太高，外形尺寸按IT14級即可，彎曲（翻邊）高度的尺寸公差還可適當(dāng)放大。 圖1 封閉板零件圖 2.1.2 工藝分析 該零件從形狀上看是不對稱的異形件，且存在雙向彎曲（或翻邊）成形，就其彎曲部分看，成形并不困難，但翻邊部分即三處帶圓弧的轉(zhuǎn)角處的成形存在一定的困難。 （1） 零件圖中R5mm處的翻邊成形可按矩形件轉(zhuǎn)角的拉深成形處理，由于底角半徑r=1.5mm,所以 ……………………………（2.1） 式中 D——坯料直徑（mm）； d——圓筒形工件直徑（mm），取5×2=10mm； h——圓筒形工件高度（mm），取10+1=11mm。 將以上數(shù)據(jù)帶入（2.1）式得==23.4mm。因此最大相對高度h/D=11/23.4≈0.47，故成形并不困難，可一次拉深成形。 （2） 而圓角R3.5mm處的翻邊成形難度較大，屬孔的翻邊成形，由于其翻邊半徑R小于翻邊高度，因此成形后此處必然拉裂，必須對其進行工藝處理，降低翻邊高度。 （3） R1mm處若按拉深模型進行計算，則由于底角半徑r=1.5相對于轉(zhuǎn)角半徑1.5(中性層半徑)不可忽略，所以 ………………（2.2） 式中 D——坯料直徑（mm）； d——圓筒形工件直徑（mm），?。?+0.5）×2=3mm； h——圓筒形工件高度（mm），取10+1=11mm； r——底角半徑（mm）,取1.5mm。 將以上數(shù)據(jù)帶入（2.2）式得: = =11.5mm 因此相對高度h/D=11/11.5≈0.95，且毛坯的相對厚度t/D=1/11.5≈0.09又較大，故其一次成形有較大的困難。但從結(jié)構(gòu)上看，其圓弧部分并不多，夾角僅為52°左右，成形時多余三角形的材料并不太多，同時上部與其相鄰的直角彎曲成形部分較短，且另一邊是開放的，其對多余三角形所施加的切向力并不大，即圓角部分的多余三角形材料并不是完全按純拉深時的徑向流動，相反，這里由于切向缺少材料約束而以橫向流動為主，這就大大改善了材料變形情況，使其能夠一次翻邊成形。當(dāng)然，這使得此處的材料變形情況也變得較復(fù)雜，給毛坯展開計算帶來了一定的難度。但考慮到右上部相鄰的轉(zhuǎn)角開了工藝缺口，故直壁部分翻邊后有一定的誤差也是允許的，只要保證外形尺寸即可，這使得毛坯形狀的確定還是有可能的。 10