一、摩托車側(cè)蓋前支承沖壓工藝設計(彎曲模)

1、一、 摩托車側(cè)蓋前支承沖壓工藝設計（彎曲模） 圖12-1所示為摩托車側(cè)蓋前支承零件示意圖，材料Q215鋼，厚度1.5mm，年生產(chǎn)量5萬件，要求編制該沖壓工藝方案。 圖12-1  側(cè)蓋前支承零件示意圖 零件及其沖壓工藝性分析摩托車側(cè)蓋前支承零件是以2個mm的凸包定位且焊接組合在車架的電氣元件支架上，腰圓孔用于側(cè)蓋的裝配，故腰圓孔位置是該零件需要保證的重點。另外，該零件屬隱蔽件，被側(cè)蓋完全遮蔽，外觀上要求不高，只需平整。該零件端部四角為尖角，若采用落料工藝，則工藝性較差，根據(jù)該零件的裝配使用情況，為了改善落料的工藝性，故將四角修改為圓角，取圓角半徑為2mm。此外零件的“腿”較長

2、，若能有效地利用過彎曲和校正彎曲來控制回彈，則可以得到形狀和尺寸比較準確的零件。腰圓孔邊至彎曲半徑R中心的距離為2.5mm。大于材料厚度 （1.5mm），從而腰圓孔位于變形區(qū)之外，彎曲時不會引起孔變形，故該孔可在彎曲前沖出。 確定工藝方案首先根據(jù)零件形狀確定沖壓工序類型和選擇工序順序。沖壓該零件需要的基本工序有剪切(或落料)、沖腰圓孔、一次彎曲、二次彎曲和沖凸包。其中彎曲決定了零件的總體形狀和尺寸，因此選擇合理的彎曲方法十分重要。(1) 彎曲變形的方法及比較  該零件彎曲變形的方法可采用如圖12-2所示中的任何一種。第一種方法(圖12-2a)為一次成形，其優(yōu)點是用一副模具成

3、形，可以提高生產(chǎn)率，減少所需設備和操作人員。缺點是毛坯的整個面積幾乎都參與激烈的變形，零件表面擦傷嚴重，且擦傷面積大，零件形狀與尺寸都不精確，彎曲處變薄嚴重，這些缺陷將隨零件“腿”長的增加和“腿”長的減小而愈加明顯。    第二種方法(圖12-2b)是先用一副模具彎曲端部兩角，然后在另一副模具上彎曲中間兩角。這顯然比第一種方法彎曲變形的激烈程度緩和的多，但回彈現(xiàn)象難以控制，且增加了模具、設備和操作人員。第三種方法(圖12-2c)是先在一副模具上彎曲端部兩角并使中間兩角預彎45°，然后在另一副模具上彎曲成形，這樣由于能夠?qū)崿F(xiàn)過彎曲和校正彎曲來控制回彈，故零

4、件的形狀和尺寸精確度高。此外，由于成形過程中材料受凸、凹模圓角的阻力較小，零件的表面質(zhì)量較好。這種彎曲變形方法對于精度要求高或長“腳”短“腳”彎曲件的成形特別有利。圖12-2  彎曲成形a)一副模具成形  b)、c)兩副模具成形(2) 工序組合方案及比較  根據(jù)沖壓該零件需要的基本工序和彎曲成形的不同方法，可以作出下列各種組合方案。方案一：落料與沖腰圓孔復合、彎曲四角、沖凸包。其優(yōu)點是工序比較集中，占用設備和人員少，但回彈難以控制，尺寸和形狀不精確，表面擦傷嚴重。方案二：落料與沖腰圓孔復合、彎曲端部兩角、彎曲中間兩角、沖凸包。其優(yōu)點是模具結構簡單，投產(chǎn)快，但回彈難

5、以控制，尺寸和形狀不精確，而且工序分散，占用設備和人員多。方案三：落料與沖腰圓孔復合、彎曲端部兩角并使中間兩角預彎45°、彎曲中間兩角、沖凸包。其優(yōu)點是工件回彈容易控制，尺寸和形狀精確，表面質(zhì)量好，對于這種長“腿”短“腳”彎曲件的成形特別有利，缺點是工序分散，占用設備和人員多。方案四：沖腰圓孔、切斷及彎曲四角連續(xù)沖壓、沖凸包。其優(yōu)點是工序比較集中，占用設備和人員少，但回彈難以控制，尺寸和形狀不精確，表面擦傷嚴重。方案五：沖腰圓孔、切斷及彎曲端部沖腰圓孔、切斷連續(xù)沖壓、彎曲中間兩角、沖凸包。這種方案實質(zhì)上與方案二差不多，只是采用了結構復雜的連續(xù)模，故工件回彈難以控制，尺寸和形狀不精確。

6、方案六：將方案三全部工序組合，采用帶料連續(xù)沖壓。其優(yōu)點是工序集中，只用一副模具完成全部工序，其實質(zhì)是把方案三的各工序分別布置在連續(xù)模的各工位上，所以還具有方案三的各項優(yōu)點，缺點是模具結構復雜，安裝、調(diào)試和維修困難。制造周期長。綜合上述，該零件雖然對表面外觀要求不高，但由于“腿”特別長，需要有效地利用過彎曲和校正來控制回彈，其方案三和方案六都能滿足這一要求，但考慮到該零件件生產(chǎn)批量不是太大，故選用方案三，其沖壓工序如下：落料沖孔、一次彎形 （彎曲端部兩角并使中間兩角預彎45°）、二次彎形(彎曲中間兩角)、沖凸包。 主要工藝參數(shù)計算(1) 毛坯展開尺寸 (查工具書)

7、展開尺寸按圖12-3分段計算。毛坯展開長度式中 =12.5mm; =45.5m; =30mm; 和按計算。其中圓周半徑r分別為2mm和4mm，材料厚度t=1.5mm，中性層位置系數(shù)x按由表3-2查取。當r=2mm時取x=0.43，r=4mm時取x=0.46。將以上數(shù)值代入上式得考慮到彎曲時材料略有伸長，故取毛坯展開長度L=168mm。對于精度要求高的彎曲件，還需通過試彎后進行修正，以獲得準確的展開尺寸。(2)    確定排樣方案和計算材料利用率1) 確定排樣方案，根據(jù)零件形狀選用合理的排樣方案，以提高材料利用率。該零件采用落料與沖孔復合沖壓，毛坯形狀為矩形，長度方

8、向尺寸較大，為便于送料，采用單排方案 （見圖12-4）。搭邊值和由表2-12查得，得=2mm,=1.8mm。圖12-3  毛坯計算圖                圖12-4  排樣方案 2) 確定板料規(guī)格和裁料方式。根據(jù)條料的寬度尺寸，選擇合適的板料規(guī)格，使剩余的邊料越小越好。該零件寬度用料為172mm，以選擇1.5mm×710mm×1420mm的板料規(guī)格為宜。裁料方式既要考慮所選板料規(guī)格、沖制

9、零件的數(shù)量，又要考慮裁料操作的方便性，該零件以縱裁下料為宜。對于較為大型的零件，則著重考慮沖制零件的數(shù)量，以降低零件的材料費用。(3) 計算材料消耗工藝定額和材料利用率。根據(jù)排樣計算，一張鋼板可沖制的零件數(shù)量為n=4×59=236(件)。材料消耗工藝定額      材料利用率 =79.7% 零件面積由圖12-5計算得出。圖12-5  落料、沖孔工序略圖 計算各工序沖壓力和選擇沖壓設備(1) 第一道工序落料沖孔(見圖12-6)  該工序沖壓力包括沖裁力，卸料力和推料力，按圖12-6所示的結構形式，系采用打桿在滑塊快回

10、到最高位置時將工件直接從凹模內(nèi)打出，故不再考慮頂件力。沖裁力  式中   L剪切長度;       t 材料厚度（1.5mm）;拉深強度，查表取=400Mpa；     抗剪強度。 剪切長度L按圖12-5所示尺寸計算式中   落料長度(mm)；   沖孔長度(mm)。將圖示尺寸代入計算公式可得因此， =376+65=441mm將以上數(shù)值代入沖裁力計算公式可得落料卸料力式中  &

11、#160;    卸料力系數(shù)，由表2-8查??；           落料力(N)。將數(shù)值代入卸料力公式可得_沖孔推件力式中   梗塞件數(shù)量(即腰圓形廢料數(shù))，取n=4；      推件力系數(shù)，由表2-8查??；      沖孔力(N)。將數(shù)值代入推件力公式可得第一道工序總沖壓力   

12、60;                                             =264600+9024+8580   &#

13、160;                               =282204282（kN）選擇沖壓設備時著重考慮的主要參數(shù)是公稱壓力、裝模高度、滑塊行程、臺面尺寸等。根據(jù)第一道工序所需的沖壓力，選用公稱壓力為400kN的壓力機就完全能夠滿足使用要求。(2) 第二道工序一次彎形(見圖12-7)

14、  該工序的沖壓力包括預彎中部兩角和彎曲、校正 端部兩角及壓料力等，這些力并不是同時發(fā)生或達到最大值的，最初只有壓彎力和預彎力，滑塊下降到一定 位置時開始壓彎端部兩角，最后進行校正彎曲，故最大沖壓力只考慮校正彎曲力和壓料力。校正彎曲力               式中   校正部分的投影面積       單位面積校正(MPa)，由表3-11查取，=

15、100Mpa。結合圖12-1、圖12-5所示尺寸計算式如下校正彎曲力壓料力為自由彎曲力的30%80%。自由彎曲力(表3-10)  式中    系數(shù) =1.2；        彎曲件寬度 =22mm;        料厚=1.5mm；    抗拉強度 =400MPa；     &#

16、160;  支點間距近似取10mm。將上述數(shù)據(jù)代入表達式，得：取，得壓料力=50%×2376=1188 則第二道工序總沖壓力  根據(jù)第二道工序所需要的沖壓力，選用公稱壓力為400kN的壓力機完全能夠滿足使用要求。（3）第三道工序二次彎形(見圖12-8)   該工序仍需要壓料，故沖壓力包括自由彎曲力和壓料力。自由彎曲力      壓料力          則第三道工序總沖壓力第三道工序所需的沖壓力很

17、小，若單從這一角度考慮，所選的壓力機太小，滑塊行程不能滿足該工序的加工需要。故該工序宜選用滑塊行程較大的400kN的壓力機。（4）第四道工序沖凸包（見圖12-9） 該工序需要壓料和頂料，其沖壓力包括凸包成形力和卸料力及頂件力，從圖12-1所示標注的尺寸看，凸包的成形情況與沖裁相似，故凸包成形力可按沖裁力公式計算得凸包成形力  卸料力      頂件力      (系數(shù)、由表2-8查取)則第四道工序總沖壓力從該工序所需的沖壓力考慮，選公稱壓力為40kN的壓力機就行了，但是該工件高度大，需要滑塊行程也相應要大，故該工序選用公稱壓力為250kN的壓力機。 模具結構形式的確定落料沖孔模具、一次彎形模具、二次彎形模具、沖凸包模具結構形式分別見圖12-6、圖12-