汽車(chē)封閉板成形模及沖壓工藝設(shè)計(jì)

汽車(chē)封閉板成形模及沖壓工藝設(shè)計(jì),汽車(chē),封閉,封鎖,成形,沖壓,工藝,設(shè)計(jì) 目錄 摘要： 3 第一章封閉板成形模及沖壓工藝 4 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 4 一、選題的依據(jù)及課題的意義 4 二、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì) 5 三、實(shí)驗(yàn)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(jì) 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(jì) 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(jì)算 11 3.2.1三處翻邊成形的毛坯尺寸的確定和計(jì)算 12 3.3排樣和裁板 14 3.3.1確定排樣方式并計(jì)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(jì) 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(jì)算 17 3.5.1計(jì)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(jì) 20 3.6.1 凹模設(shè)計(jì) 20 3.6.2凸模設(shè)計(jì) 21 3.7卸料元件的設(shè)計(jì) 21 3.7.1卸料橡膠的選用和設(shè)計(jì) 21 3.7.2卸料螺釘?shù)脑O(shè)計(jì) 23 3.8設(shè)計(jì)其它零件并校核壓力機(jī) 23 3.8.1其它零件的設(shè)計(jì)及選用 23 3.8.2校核壓力機(jī) 24 第四章 雙向彎曲（翻邊）成形模設(shè)計(jì) 25 4.1成形模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(jì)算 27 4.2.1彎曲力的計(jì)算 27 4.2.2回彈量的確定 29 4.2.3 計(jì)算壓力中心 29 4.2.4工作部分尺寸計(jì)算 29 4.3關(guān)鍵零件的設(shè)計(jì) 30 4.3.1凹模設(shè)計(jì) 30 4.3.2翻邊凸模設(shè)計(jì) 31 4.3.3彈簧的設(shè)計(jì) 31 4.4 設(shè)計(jì)其它零部件并校和核壓力機(jī) 32 4.4.1 模座的選用 32 4.4.2 定位裝置的設(shè)計(jì) 33 4.4.3頂料板的設(shè)計(jì) 33 4.4.4彎曲凸模的設(shè)計(jì) 33 4.4.5計(jì)算閉合高度并校核壓力機(jī) 33 參考文獻(xiàn) 34 摘要： 隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的深入，模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所發(fā)揮的作用越來(lái)越明顯。模具設(shè)計(jì)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(jì)本模具是為了制造某車(chē)型中一個(gè)支柱端頭的封閉板。設(shè)計(jì)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(kāi)形狀和尺寸的確定方法，設(shè)計(jì)了落料模和雙向彎曲（翻邊）成形模，對(duì)關(guān)鍵零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作了詳細(xì)闡述，并指出了模具設(shè)計(jì)時(shí)的注意事項(xiàng)。其中，雙向彎曲成形模是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，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(mǎn)足了生產(chǎn)需要。 由于模具設(shè)計(jì)是一種經(jīng)驗(yàn)性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)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(jì)這兩套模具時(shí)必然要借鑒這些經(jīng)驗(yàn)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(jī)基本參數(shù)等等. 關(guān)鍵詞：沖壓工藝 毛坯展開(kāi) 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(jì)任務(wù)書(shū) 一、選題的依據(jù)及課題的意義 隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的深入，模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所發(fā)揮的作用越來(lái)越明顯，模具技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造水平高低的重要標(biāo)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(kāi)發(fā)能力。 模具設(shè)計(jì)是一種相對(duì)來(lái)講經(jīng)驗(yàn)性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員在長(zhǎng)期的工作中積累的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)對(duì)模具設(shè)計(jì)起著十分重要的影響。近年來(lái)，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(jì)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(qiáng)的生產(chǎn)技術(shù)，或稱(chēng)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(jià)值很高的社會(huì)財(cái)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(dòng)機(jī)和電器產(chǎn)品、電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)品、儀表、家用電器產(chǎn)品與辦公設(shè)備、汽車(chē)、軍械、通用機(jī)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(gè)國(guó)家制造水平高低的重要標(biāo)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(kāi)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(jì)”作為畢業(yè)課題。 二、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì) 目前，隨著汽車(chē)及輕工業(yè)的迅速發(fā)展，模具設(shè)計(jì)制造日益受到人們的廣泛關(guān)注，已成為一個(gè)行業(yè)。將高新技術(shù)應(yīng)用于模具設(shè)計(jì)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(dòng)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(jí)階段，目前3D設(shè)計(jì)已達(dá)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(lèi)型的快速成型設(shè)備。 國(guó)外工業(yè)先進(jìn)國(guó)家都擁有上萬(wàn)個(gè)模具企業(yè)與支持模具企業(yè)或?yàn)槟＞咂髽I(yè)提供生產(chǎn)裝備的企業(yè)相組成的強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。這是為適應(yīng)社會(huì)產(chǎn)品工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的重要條件和特點(diǎn)。如汽車(chē)的工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)需要一大批專(zhuān)業(yè)性模具企業(yè)為其提供模具，同時(shí)根據(jù)汽車(chē)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(jìn)技術(shù)裝備，包括數(shù)控和計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床、CAD/CAM系統(tǒng)，以及各種工藝裝備。 模具的社會(huì)效益很高，是高技術(shù)含量的社會(huì)產(chǎn)品，其價(jià)值和價(jià)格主要取決于模具材料、加工、外購(gòu)件的勞動(dòng)與消耗三項(xiàng)直接發(fā)生的費(fèi)用和模具設(shè)計(jì)與試模等技術(shù)費(fèi)用，后者，是模具價(jià)值和市場(chǎng)價(jià)格的主要組成部分，其中一部分技術(shù)價(jià)值計(jì)入了市場(chǎng)價(jià)格，而更大一部分價(jià)值，則是模具用戶(hù)和產(chǎn)品用戶(hù)受惠變?yōu)樯鐣?huì)效益。如電視機(jī)用模，其模具費(fèi)用僅為電視機(jī)產(chǎn)品價(jià)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(tái)電視機(jī)的成本中僅占極小的部分，甚至可以忽略不計(jì)，而實(shí)際上，很高的模具價(jià)值為社會(huì)所擁有，變成了社會(huì)財(cái)富。所以設(shè)計(jì)本模具具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本模具設(shè)計(jì)是為制造某車(chē)型中一個(gè)支柱端頭上的封閉板，該零件左、右對(duì)稱(chēng)，生產(chǎn)中要求左、右件數(shù)量相等。而且該零件本身屬不對(duì)稱(chēng)的異形件，存在雙向的彎曲（翻邊）成形，單件沖壓時(shí)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(shí)，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(jì)了落料和成形兩套模具。在使用AutoCAD進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，可以方便、快捷地調(diào)用工藝資料，達(dá)到了提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短周期，降低成本，增加經(jīng)濟(jì)效益的目的，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，模具廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造業(yè)，有助于推動(dòng)我國(guó)汽車(chē)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(cuò)誤之處，敬請(qǐng)?jiān)u閱老師批評(píng)指正。 三、實(shí)驗(yàn)方案 本課題要研究的是某車(chē)型中一個(gè)支柱端頭上的封閉板成型模的設(shè)計(jì)。該零件左右對(duì)稱(chēng)，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(jì)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(jì)算，也涉及到定性地估算，最終通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。該零件雖說(shuō)是左右對(duì)稱(chēng)件，但展開(kāi)后的形狀卻是相同的，因此只需設(shè)計(jì)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(dòng)作按設(shè)計(jì)意圖順序動(dòng)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(gè)沖壓過(guò)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(shí)，也提高了沖件質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 在選擇壓力機(jī)時(shí)，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(jiǎn)單方便，精度較高。 4.結(jié)論 該零件雖說(shuō)是左、右對(duì)稱(chēng)件，且存在著雙向彎曲成形，但合理安排沖壓工藝，仔細(xì)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)后，其加工過(guò)程并不復(fù)雜。通過(guò)該零件的沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)可以看出，形狀復(fù)雜的彎曲（翻邊）成形零件，在計(jì)算展開(kāi)尺寸時(shí)，不僅需要根據(jù)書(shū)本知識(shí)進(jìn)行計(jì)算，適當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)以及對(duì)沖件工藝性的改進(jìn)也是必要的另外，合理安排沖壓工藝，并進(jìn)行精心地設(shè)計(jì)，可最大限度地滿(mǎn)足沖件質(zhì)量和生產(chǎn)的要求。 在設(shè)計(jì)成形模時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)： （1） 凹模采用整體結(jié)構(gòu)，內(nèi)孔由線切割加工，使左、右對(duì)稱(chēng)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(dòng)作。 （3） 精確調(diào)整限位圈的高度，沖壓時(shí)靠其準(zhǔn)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(jì) 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(jì)的零件是某車(chē)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(duì)稱(chēng)，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(jí)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(duì)稱(chēng)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(duì)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(duì)其進(jìn)行工藝處理，降低翻邊高度。 （3） R1mm處若按拉深模型進(jìn)行計(jì)算，則由于底角半徑r=1.5相對(duì)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(duì)高度h/D=11/11.5≈0.95，且毛坯的相對(duì)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(shí)多余三角形的材料并不太多，同時(shí)上部與其相鄰的直角彎曲成形部分較短，且另一邊是開(kāi)放的，其對(duì)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(shí)的徑向流動(dòng)，相反，這里由于切向缺少材料約束而以橫向流動(dòng)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(kāi)計(jì)算帶來(lái)了一定的難度。但考慮到右上部相鄰的轉(zhuǎn)角開(kāi)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