重慶理工大學(xué)沖壓模具設(shè)計(jì)之聯(lián)接板

1、 重慶理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì)題目 聯(lián)接板 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 學(xué) 院 專 業(yè) 材料成型及控制工程 班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 評(píng)閱教師 時(shí) 間 摘 要 沖壓件的生產(chǎn)過(guò)程一般是從原材料剪切下料開始，經(jīng)過(guò)各種沖壓工序和其它必要的輔助工序（如酸洗、退火，表面處理等)制出按圖紙所要求的零件。這一過(guò)程的正確實(shí)施，與具體的生產(chǎn)條件、生產(chǎn)組織有著密切的聯(lián)系，要由此得到較高的經(jīng)濟(jì)效益，必須考慮工藝制訂和模具設(shè)計(jì)的合理性。 制訂沖壓件的工藝過(guò)程和設(shè)計(jì)模具是沖壓設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，也是沖壓生產(chǎn)前十分重要的技術(shù)準(zhǔn)備工作。在緒論部分闡述了選題背景、課題研究意義和內(nèi)容。選題背景中敘說(shuō)了關(guān)于沖壓行業(yè)優(yōu)缺點(diǎn)的有關(guān)知識(shí)。課題研

2、究意義包括培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)、基本技能，提高分析與解決實(shí)際問題的能力，完成工程師的基本訓(xùn)練和培養(yǎng)初步從事科學(xué)研究工作的能力。在聯(lián)接板沖壓工藝部分中做了較詳盡的敘述，包括其工藝性分析，工藝方案的選擇、排樣、剪板、工藝卡片的制作方面。在模具計(jì)算與設(shè)計(jì)這一部分中著重研究了其成形難點(diǎn)及模具設(shè)計(jì)；同時(shí)對(duì)其所產(chǎn)生的起皺、破裂和回彈進(jìn)行了慎重的處理及設(shè)計(jì)其模具，在基于有限元的工藝分析部分，主要是運(yùn)用CAD2007.UG4.0，dynaform5.5軟件對(duì)制件的成形過(guò)程進(jìn)行了仿真分析,得出了該成形過(guò)程在實(shí)際加工中是可行的。關(guān)鍵字：連接板 沖壓成形工藝 模具制造和設(shè)計(jì)目 錄摘 要 1 緒論4 1

3、.1 選題背景、意義及內(nèi)容4 1.2 沖壓行業(yè)未來(lái)主要問題和前景 52 聯(lián)接板的沖壓工藝 7 2.1 產(chǎn)品制件工藝性分析 7 2.2 工藝方案的選取8 2.3 排樣、剪板8 2.4 填寫工藝卡片102.5 根據(jù)工藝處理CAD模型132.6 基于有限元分析計(jì)算坯料大小153 模具設(shè)計(jì)及計(jì)算 173.1 模具的結(jié)構(gòu)形式 173.2 彎曲模設(shè)計(jì) 193.3 潤(rùn)滑劑的選 264 全文總結(jié)與展望 284.1 全文總結(jié) 28 4.2 展望 29參考文獻(xiàn) 301、緒論1.1 選題背景、意義及內(nèi)容 時(shí)代背景 模具是機(jī)械制造業(yè)中技術(shù)先進(jìn)、影響深遠(yuǎn)的重要工藝裝備,具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件質(zhì)量?jī)?yōu)良、工藝適

4、應(yīng)性好等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、航天、航空、輕工、電子、電器、儀表等行業(yè)。用模具成型的制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所無(wú)法比擬。我國(guó)模具行業(yè)將向大型、精密、復(fù)雜、高效、長(zhǎng)壽命和多功能方向發(fā)展。模具在很大沖壓生產(chǎn)靠模具與設(shè)備完成其加工過(guò)程，生產(chǎn)率高，操作簡(jiǎn)便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，可以獲得其他加工方法所不能或難以制造的、形狀復(fù)雜的零件。沖壓產(chǎn)品一般不需要再經(jīng)過(guò)機(jī)械加工便可使用，沖壓加工過(guò)程一般也無(wú)需加熱毛坯。所以，沖壓生產(chǎn)不但節(jié)約金屬材料，而且節(jié)約能源，沖壓產(chǎn)品一般還具有重量輕和剛性好的特點(diǎn)。  雖然近年來(lái)我國(guó)模具行業(yè)發(fā)展迅速，

5、但是離國(guó)內(nèi)的需要和國(guó)際水平還有很大的差距。制造產(chǎn)業(yè)是一個(gè)國(guó)家的綜合國(guó)力及技術(shù)水平的體現(xiàn)，而模具行業(yè)的發(fā)展是制造產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵。針對(duì)這種情況，國(guó)家出臺(tái)了相應(yīng)的政策，正積極發(fā)展模具制造產(chǎn)業(yè)。 課題意義本課程是冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)，結(jié)合一個(gè)比較簡(jiǎn)單的沖壓零件，綜合運(yùn)用本課程及以前所學(xué)課程的理論知識(shí)，獨(dú)立設(shè)計(jì)出一套冷沖模具，能使學(xué)生得到模具設(shè)計(jì)的初步訓(xùn)練。通過(guò)本課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高學(xué)生利用技術(shù)資料、運(yùn)算和繪圖設(shè)計(jì)能力，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。具體的說(shuō)，在課程設(shè)計(jì)（論文）中應(yīng)注重以下幾方面能力的培養(yǎng)。調(diào)查研究、檢索（查閱）中外文獻(xiàn)和綜述的能力。邏輯思維與形象思維相結(jié)合的文字（外文）及語(yǔ)言表達(dá)能力。研究方案

6、的制定、論證、分析與比較的能力。設(shè)計(jì)、計(jì)算與繪圖的能力，包括計(jì)算機(jī)運(yùn)用的能力。綜合運(yùn)用專業(yè)理論、知識(shí)分析解決實(shí)際問題的能力。 課題內(nèi)容本課題的研究?jī)?nèi)容是：以一個(gè)聯(lián)接板為例，基于DYNAFORM，分析其沖壓成形工藝，對(duì)可能出現(xiàn)的諸如回彈、破裂等缺陷提出可行性的改進(jìn)意見，進(jìn)而，確定其工藝方案，制定出工藝卡片。然后利用所學(xué)知識(shí)和相關(guān)書籍、軟件完成聯(lián)接板的模具設(shè)計(jì)，畫出所有的裝配圖以及非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖，最后撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。同時(shí)體會(huì)，有限元軟件DYNAFORM在沖壓成形中的使用過(guò)程，以及縮短制作周期的實(shí)際意義。1.2 沖壓行業(yè)存在的主要問題及發(fā)展方向 沖壓行業(yè)存在的主要問題第一，人才嚴(yán)重不足，科研開發(fā)及

7、技術(shù)攻關(guān)方面投入太少。 模具行業(yè)是技術(shù)密集、資金密集的產(chǎn)業(yè)，隨著時(shí)代進(jìn)步和技術(shù)發(fā)展，能掌握和運(yùn)用新技術(shù)的人才異常短缺，高級(jí)模具鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊缺。由于模具企業(yè)效益欠佳及對(duì)科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)不夠重視，因而總體來(lái)看模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)方面投入太少，民營(yíng)企業(yè)貸款困難也影響許多企業(yè)的技術(shù)改造，致使科技進(jìn)步不大。第二，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低。 雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來(lái)看裝備水平仍比國(guó)外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國(guó)外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問題

8、長(zhǎng)期得不到較好解決。裝備水平低，帶來(lái)中國(guó)模具企業(yè)鉗工比例過(guò)高等問題。 第三，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差。 由于長(zhǎng)期以來(lái)受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國(guó)際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，對(duì)模具制造周期影響尤甚。第四，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后。模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比，無(wú)論是質(zhì)量

9、還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。 沖壓行業(yè)發(fā)展方向 進(jìn)入90年代以來(lái)，高新技術(shù)全面促進(jìn)了傳統(tǒng)成形技術(shù)的改造及先進(jìn)成形技術(shù)的形成和發(fā)展。21世紀(jì)的沖壓技術(shù)將以更快的速度持續(xù)發(fā)展，發(fā)展的方向?qū)⒏油怀觥熬⑹?、凈”的需求?#160;（2）沖壓成形技術(shù)將更加科學(xué)化、數(shù)字化、可控化?？茖W(xué)化主要體現(xiàn)在對(duì)成形過(guò)程、產(chǎn)品質(zhì)量、成本、效益的預(yù)測(cè)和可控程度。成形過(guò)程的數(shù)值模擬技術(shù)將在實(shí)用化方面取得很大發(fā)展，并與數(shù)字化制造系統(tǒng)很好地集成。人工智能技術(shù)、智能化控制將從簡(jiǎn)單形狀零件成形發(fā)展到覆蓋件等復(fù)雜形狀零件成形，從而真正進(jìn)入實(shí)用階段。 （3）注重產(chǎn)品制造

10、全過(guò)程，最大程度地實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)全局綜合優(yōu)化。優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單一成形環(huán)節(jié)向產(chǎn)品制造全過(guò)程及全生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展。 （4）對(duì)產(chǎn)品可制造性和成形工藝的快速分析與評(píng)估能力將有大的發(fā)展。以便從產(chǎn)品初步設(shè)計(jì)甚至構(gòu)思時(shí)起，就能針對(duì)零件的可成形性及所需性能的保證度，作出快速分析評(píng)估。 （5）沖壓技術(shù)將具有更大的靈活性或柔性，以適應(yīng)未來(lái)小指量多品種混流生產(chǎn)模式及市場(chǎng)多樣化、個(gè)性化需求的發(fā)展趨勢(shì)，加強(qiáng)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)變化的快速響應(yīng)能力。 （6）重視復(fù)合化成形技術(shù)的發(fā)展。以復(fù)合工藝為基礎(chǔ)的先進(jìn)成形技術(shù)不僅正在從制造毛坯向直接制造零件方向發(fā)展，也正在從制造單個(gè)零件向直接制造結(jié)構(gòu)整體的方向發(fā)展。

11、  （7）建立市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)模式，實(shí)現(xiàn)管理現(xiàn)代化。在全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程加快以及中國(guó)加入WTO面臨的新形勢(shì)下，企業(yè)必須迅速建立和不斷完善市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)模式，并從企業(yè)組織機(jī)構(gòu)、人力資源配置、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)、產(chǎn)量質(zhì)量控制、國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)內(nèi)國(guó)際貿(mào)易法規(guī)、電子商務(wù)、國(guó)內(nèi)外信息、網(wǎng)絡(luò)等方面與國(guó)際接軌，實(shí)現(xiàn)管理現(xiàn)代化。（8）加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè)，提高行業(yè)人員素質(zhì)。沖壓行業(yè)加強(qiáng)人才培養(yǎng)，提高行業(yè)人員素質(zhì)的任務(wù)迫在眉睫。振興沖壓行業(yè)%需要大批高水平的科技人才，大批熟悉國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)、具有現(xiàn)代管理知識(shí)和能力的企業(yè)家和大批能熟悉掌握先進(jìn)技術(shù)、工藝技能的高級(jí)技術(shù)人才。只有有計(jì)劃、有層次地大力培養(yǎng)充實(shí)行業(yè)人才%沖壓技術(shù)（產(chǎn)品）、行

12、業(yè)（企業(yè)）才能跨入國(guó)際先進(jìn)行列。（9）發(fā)揮行業(yè)協(xié)會(huì)和學(xué)會(huì)的作用，促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展。利用行業(yè)協(xié)會(huì)和學(xué)會(huì)各自的優(yōu)勢(shì)，在沖壓技術(shù)和沖壓行業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮各項(xiàng)作用，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。加入WTO以后，中國(guó)的汽車工業(yè)、航空航天工業(yè)等支柱產(chǎn)業(yè)必將有大的發(fā)展。我國(guó)的沖壓行業(yè)既充滿發(fā)展的機(jī)遇，又面臨進(jìn)一步以高新技術(shù)改造傳統(tǒng)技術(shù)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)事業(yè)將向沖壓成形技術(shù)的發(fā)展提出更多更新更高的要求。我國(guó)的板料加工領(lǐng)域必須加強(qiáng)力量的聯(lián)合，加強(qiáng)技術(shù)的綜合與集成，加快傳統(tǒng)技術(shù)從經(jīng)驗(yàn)向科學(xué)化轉(zhuǎn)化的進(jìn)程。加速人才培養(yǎng)，提升技術(shù)創(chuàng)新能力，提高沖壓技術(shù)隊(duì)伍的整體素質(zhì)和生產(chǎn)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。面對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期

13、，沖壓行業(yè)必須轉(zhuǎn)變觀念，改變機(jī)制，改變傳統(tǒng)沖壓行業(yè)的面貌，把中國(guó)的沖壓行業(yè)做大做強(qiáng)。中國(guó)沖壓行業(yè)的發(fā)展，需要以發(fā)展先進(jìn)技術(shù)和技術(shù)創(chuàng)新為龍頭，以國(guó)際市場(chǎng)為目標(biāo)，以發(fā)達(dá)國(guó)家的沖壓行業(yè)為參照，加強(qiáng)發(fā)展思路研究，爭(zhēng)取早日步入國(guó)際先進(jìn)沖壓行業(yè)的行列。2聯(lián)接板的沖壓工藝2.1 制件工藝性分析 圖2.1所示為聯(lián)接板的三維模型，圖2.2為制件的二維零件圖。圖3-2 油箱蓋零件零件材料為20鋼，厚度4mm。為了保證能夠精確裝配，有些尺寸有一定的公差要求，且大批量生產(chǎn)。 （a） 圖2.1 聯(lián)接板的三維模型圖2.2制件的二維零件圖 該零件尺寸精度高，形狀復(fù)雜，要求表面平整，毛刺高度不得大于0.08mm。其中5孔的位

14、置要求比較高，側(cè)孔位于斜面上，加工比較困難。2.2 工藝方案的選擇由零件形狀分析，可以采用一模一件、一模兩件等方案成形零件，分析比較上述一種方案，提高了材料的利用率，并且成形過(guò)程中材料流動(dòng)均勻，節(jié)約生產(chǎn)成本，易于成形，同時(shí)還提高了設(shè)備的使用率，降低了人力物力的消耗，并且模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。分析可知一模一件進(jìn)行成形較好?？紤]到模具的強(qiáng)度,零件的可成形性以及零件的使用性能及表面質(zhì)量，要合理選擇制件的修邊余量，修邊余量一般應(yīng)該大于5 mm。由于該件是進(jìn)行一模一件成形，故坯料的展開長(zhǎng)度為：考慮修邊余量及該成形是無(wú)壓邊圈的成形，故板料尺寸大致選取150 mm×100 mm×4 mm。經(jīng)以上

15、分析計(jì)算，坯料尺寸選取50 mm×100 mm×4 mm。該零件所需要的基本沖壓工序?yàn)榧舭?、切邊落料、沖孔、彎曲幾種。根據(jù)對(duì)零件工藝性的分析以及各沖壓工序的了解，可確定以下幾種工藝方案：方案一：落料沖孔彎曲，即采用單工序模生產(chǎn)； 方案二：落料沖孔彎曲，即采用單工序模+復(fù)合模生產(chǎn)； 方案三：落料彎曲沖孔，即采用單工序模生產(chǎn)；采用方案一，模具制造結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需三道工序三副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)要求，且在加工過(guò)程中工件要進(jìn)行多次定位，工件尺寸的積累誤差大。采用方案二，生產(chǎn)效率高，工件精度也能滿足要求，模具也容易制造，操作方便，成本較低。采用方案三，變形量比較

16、大不易保證誤差在規(guī)定范圍之內(nèi)，而且模具難以設(shè)計(jì)。綜上所述，最終采用方案二，即采用單工序模+復(fù)合模生產(chǎn)，共需要三副模具。在沖壓加工中，成形工序?yàn)殛P(guān)鍵工序，如果成形質(zhì)量達(dá)不到要求，后續(xù)的工序就無(wú)法進(jìn)行。因此，本文聯(lián)接板的成形工序作了詳細(xì)討論。2.3 排樣、剪板零件外輪廓尺寸為147mm×94mm,考慮操作方便、修邊余量及工藝方案，剪板尺寸為150mm×115mm，采用單板單件的形式，即直接用剪板機(jī)將板料剪成毛坯大小，即采用無(wú)廢料排樣方式。（1）當(dāng)選用4mm×800mm×1500mm規(guī)格的板料時(shí)，剪切條料尺寸為115mm×1500mm條數(shù)n1=800

17、/115=6個(gè)，余110mm每條個(gè)數(shù)n2=1500/150=10個(gè)，余0mm每板個(gè)數(shù)n3=10×6=60個(gè)工件面積S9439mm2。材料利用率=（9439×60）/（800×1500）×100%=47.19% （2）當(dāng)選用4mm×600mm×2000mm規(guī)格的板料時(shí)，剪切條料尺寸為115mm×2000mm條數(shù)n1=600/115=5個(gè)，余25mm每條個(gè)數(shù)n2=2000/150=13個(gè)，余50mm每板個(gè)數(shù)n3=5×13=65個(gè)工件面積S9439mm2。材料利用率=（9439×65）/（600×20

18、00）×100%=51.12%綜合考慮，采用4mm×1600mm×2000mm規(guī)格的板料。由于在中間的切斷工序會(huì)有大量的廢料，故材料利用率為51.12%。2.4 填寫工藝卡片根據(jù)上述分析和計(jì)算，將所需得工序、工步填入沖壓工藝卡片，如工廠名稱沖壓工藝卡片標(biāo)記零件代號(hào)1文件代號(hào)車間名稱零件名稱聯(lián)接板共 2 頁(yè)材料名稱規(guī)格毛坯尺寸條料4mm×600mm×2000mm材料利用情況產(chǎn)品型號(hào)20鋼t=4單件4×94×147材料利用率51.12%每臺(tái)件數(shù)65片工序工步工序或工步內(nèi)容加工草圖設(shè)備工具量具備注定額I12剪板檢查材料（1） 厚度

19、t4（2） 表面質(zhì)量：平整、無(wú)氣泡、分層、銹蝕、白膜。剪切檢驗(yàn)（按工藝要求）115×2000剪板機(jī)Q112.5×1600卷尺2200條/班次II12落料沖孔校裝模具檢驗(yàn)（按工藝要求）（1） 成形區(qū)無(wú)拉裂、起皺現(xiàn)象（2） 首檢3件以上，每2小時(shí)抽檢一次JB21- 63落料沖孔模3200片/班次III12彎曲校裝模具檢驗(yàn)（按工藝要求）J36- 160B彎曲模IV檢驗(yàn)根據(jù)工件圖，按電機(jī)零部件檢驗(yàn)管理制度執(zhí)行，進(jìn)行分批抽驗(yàn)編制校對(duì)審核批準(zhǔn)實(shí)施日期標(biāo)記處數(shù)文件號(hào)簽字日期附表1所示。2.5 根據(jù)工藝處理CAD模型由以上的分析可知，制件的成形主要工藝是第一步落料?？紤]制件的尺寸和精度要求

20、，要增加工藝補(bǔ)充面，即修邊余量。工藝補(bǔ)充面（修邊余量）可以在CAE軟件中進(jìn)行，但是CAD在造型上的優(yōu)勢(shì)，以及對(duì)制件模具尺寸外形精度的要求，首選CAD軟件來(lái)處理。對(duì)指定的二維產(chǎn)品零件圖，使用UG NX4.0造型軟件進(jìn)行造型。在原始零件的基礎(chǔ)上增加工藝補(bǔ)充面（修邊余量）。把造型好的三維模型導(dǎo)出*.igs格式的文件，存為black.igs。從模具造型中分離出模具的外表面，導(dǎo)出*.igs格式的文件，存為dle.igs。 原始零件 圖2.32.6 基于有限分分析計(jì)算坯料大小在dynaform中將添加了工藝補(bǔ)充面的零件black.igs快速展開，作為為數(shù)值模擬成形中的black（坯料）。新建和保存數(shù)據(jù)庫(kù)啟

21、動(dòng)ynafom 5.5。單擊文件菜單，選擇另存為子菜單。輸入“l(fā)acj.df” 作為文件名。單擊保存按鈕保存數(shù)據(jù)庫(kù)。2.6.2 導(dǎo)入幾何模型單擊導(dǎo)入菜單。選擇文件位置選取文件black.igs單擊確定導(dǎo)入零件層的幾何模型。單擊Exit退出BSE Preparation 對(duì)話框。2.6.3 自動(dòng)曲面網(wǎng)格劃分選擇前處理菜單 。點(diǎn)擊單元子菜單，選擇曲面網(wǎng)格化，選擇TOOL，MESH。 圖2.4 網(wǎng)格參數(shù) 單擊選擇曲面按鈕。 選擇所有的顯示在屏幕上的所有曲面。單擊確定按鈕確認(rèn)所選擇的曲面。單擊按鈕應(yīng)用進(jìn)行網(wǎng)格劃分,網(wǎng)格參數(shù)如圖2.4所示。單擊確定退出網(wǎng)格劃分對(duì)話框。單擊接受網(wǎng)格中的是選項(xiàng)，接受所劃分網(wǎng)

22、格，結(jié)果如圖2.5所示 單擊按鈕Exit退出Surface Mesh對(duì)話框。 單擊EXIT推出BSE PREPARATION對(duì)話框。 圖2.5 網(wǎng)格劃分結(jié)果 2.6.4 檢查和修補(bǔ)網(wǎng)格單擊前處理菜單。選擇Preparation子菜單。 單擊重疊的單元按鈕，檢查是否又重疊的單元。Boundary Display圖標(biāo)，檢查網(wǎng)格錯(cuò)誤，然后進(jìn)行修改。單擊 (自由旋轉(zhuǎn)) 來(lái)旋轉(zhuǎn)模型。 單擊 (清除高亮顯示)。單擊以等軸視圖顯示模型。單擊Auto Plate Normal圖標(biāo)。選擇CURSOR PICK PART。移動(dòng)光標(biāo)來(lái)選擇模型上的一個(gè)單元。選擇Yes確定法線方向。單擊OK 退出Mesh Check

23、Repair對(duì)話框。檢查完畢后，點(diǎn)擊確定后退出菜單。2.6.5 坯料尺寸估算 單擊坯料工程菜單。選擇Preparation子菜單。選擇Blank Size Estimate，出現(xiàn)如圖2.6所示對(duì)話框。把Solwer中的MSTEP換成FTI One Step Solver。單擊“NULL” 定義材料。 圖2.6 Blank Size Estimate將Standard 換成Japan。單擊Material Library ，選擇DQ-type37。材料參數(shù)如下圖2.7所示： 圖2.7 材料參數(shù)單擊OK退出MATERIAL對(duì)話框圖。輸入blank thickness:4 (mm)。單擊Apply

24、開始運(yùn)行BSE 。單擊Exit 退出BSE Preparation 對(duì)話框。點(diǎn)擊保存，保存數(shù)據(jù)庫(kù)，坯料輪廓線如圖2.8所示。 圖2.8 坯料輪廓線根據(jù)以上有限元分析計(jì)算得到的坯料大小和前面工藝分析確定的坯料大小基本一樣，故坯料大小為150mm×1150mm.2.7.1產(chǎn)品零件的排樣3模具設(shè)計(jì)及計(jì)算3.1 模具的結(jié)構(gòu)形式冷沖模的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，如果按工序的組合分類，可分為單工序模、級(jí)進(jìn)模、復(fù)合模等。各種沖模的構(gòu)成大體相同，主要由工作零件、定位零件、卸料與推料零件、導(dǎo)向零件、聯(lián)接與固定零件等組成。由于本制件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，位置度要求高，經(jīng)工藝分析由落料沖孔-彎曲三道工序組成，即采用單工序模+

25、復(fù)合模生產(chǎn)。3.2 彎曲模具設(shè)計(jì)由于該制件在成形過(guò)程中主要是彎曲變形，故在選擇壓力機(jī)時(shí)主要以彎曲力的大小來(lái)確定。彎曲力的大小不僅與毛坯尺寸、材料機(jī)械性能、凹模支點(diǎn)間的距離、彎曲半徑以及模具間隙等因素有關(guān)，而且與彎曲方式也有很大的關(guān)系，因此，要從理論上計(jì)算彎曲力是很復(fù)雜的，計(jì)算的精確度也不高，通常在生產(chǎn)中是采用經(jīng)驗(yàn)公式或者簡(jiǎn)化的理論公式計(jì)算。已知：工件材料：20材料厚度：4mm查資料，得到SPCC的抗拉強(qiáng)度=353-500Mpa，取=500Mpa。查沖壓手冊(cè)表2-37，得到0.04-0.05, 0.055, =0.06。3.2.1 自由彎曲力的計(jì)算由于該件成對(duì)加工，故成形時(shí)近似看出是彎曲成形。對(duì)

26、于U形件=式中：材料在沖壓行程結(jié)束時(shí)的自由彎曲力，為N; b彎曲件的寬度，b為mm； t彎曲件的厚度，t為mm； r彎曲件的內(nèi)彎曲半徑，r為mm； 材料的抗拉強(qiáng)度，為MPa; K安全系數(shù)，一般取K=1.3。=90772.5N3.2.2 校正彎曲力的計(jì)算彎曲件在沖壓行程結(jié)束時(shí)受到模具的校正，校正力按下式近似計(jì)算：=AP式中：校正彎曲力，為N;A 校正部分投影面積，A為；P單位校正力，P為MPa，其值查沖壓手冊(cè)表3-17得P=60MPa。=AP=147×38×60=335160N3.2.3 頂件力的計(jì)算由于該成形模具有頂件裝置，其頂件力F近似取自由彎曲力的30%-80%。即F=

27、0.8=0.8×90772.5N=72618N。3.2.4 成形時(shí)壓力機(jī)的選擇對(duì)于校正彎曲，由于校正力是發(fā)生在接近于下死點(diǎn)位置，校正力與自由彎曲力并非重疊關(guān)系，而且校正力的數(shù)值比頂件力大很多，F(xiàn)值可以忽略不計(jì)，因此只按校正力選擇壓力機(jī)。即=335160N。根據(jù)以上計(jì)算，可選公稱壓力為630KN的開式壓力機(jī)（JB21-63）。其技術(shù)參數(shù)為：公稱壓力： 630KN滑塊行程： 120mm行程次數(shù)： 70次/min最大封閉高度： 360m封閉高度調(diào)節(jié)量： 90mm 立柱間距離： 340mm工作臺(tái)尺寸（前后×左右）： 710×480mm模柄孔尺寸（前后×左右）：

28、50×70mm 3.2.5 模具壓力中心的確定由于本件是對(duì)稱件，所以模具壓力中心在制件的幾何中心。如圖3.1所示。圖3.1 壓力中心示意圖3.2.6 彎曲凸凹模的間隙該制件在成形時(shí)有一個(gè)9°的斜角，但是在計(jì)算時(shí)近似看成是彎曲U形件，其凸凹模間隙c的大小，對(duì)彎曲件質(zhì)量有直接影響，過(guò)大的間隙將引起彈復(fù)角的增加，過(guò)小時(shí)，引起工件材料厚度的變薄，降低了模具使用壽命，因此，必須確定出合理的間隙值。凸凹模合理的間隙值一般可按下式計(jì)算:c=t+Kt式中 c彎曲凸凹模單邊間隙； t材料厚度； 材料厚度正偏差； K根據(jù)彎曲件高度h和彎曲線長(zhǎng)度b而決定的系數(shù)。然而，由于該工件精度要求較高，凸凹

29、模間隙值應(yīng)適當(dāng)減少，故取c=t=4mm。3.2.7 彎曲模工作部分的設(shè)計(jì)凸、凹模寬度尺寸計(jì)算由于改制件是用內(nèi)形尺寸進(jìn)行標(biāo)注的，故凹模尺寸按凸模尺寸配制，保證雙面間隙為2c。凸、凹模的圓角半徑與彎曲凹模深度的確定a、凸模圓角半徑由于彎曲件的內(nèi)側(cè)彎曲半徑r>，故=r=4mm。b、凹模圓角半徑與凹模深度凹模的圓角半徑一般不要少于4mm，以免彎曲時(shí)材料表面出現(xiàn)劃痕。凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)當(dāng)一致，否則彎曲時(shí)毛坯會(huì)發(fā)生偏移。凹模深度要適當(dāng)，若過(guò)小，毛坯兩邊自由部分太多，彎曲件彈復(fù)大，不平直，若過(guò)大，凹模增大，消耗模具鋼材多，且需要壓力機(jī)有較大的工作行程。凹模圓角半徑與凹模的深度l，查沖壓手冊(cè)表3-20

30、得，=4mm，l=15mm，但是考慮到該件成形時(shí)的變形情況，取l=70mm。凸模、凹模二維圖如圖3.2（a）、3.3（a）所示， （a） （b） 圖3.2 由于凸模、凹模外形復(fù)雜，故將其按照制件的數(shù)字模型用數(shù)控銑床進(jìn)行數(shù)字加工。同時(shí)為了保證零件的表面美觀，在零件加工時(shí)要求其精度為IT8，表面粗糙度0.8。3.2.8 彎曲模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)在選定彎曲件工藝方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行，為了保證達(dá)到工件的要求，在進(jìn)行彎曲模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須注意以下幾點(diǎn)：坯料放置在模具上應(yīng)保證可靠的定位；在壓彎的過(guò)程中，應(yīng)防止毛坯的滑動(dòng)；為了減少?gòu)棌?fù)，在沖程結(jié)束時(shí)應(yīng)使工件在模具中得到校正；彎曲模的結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮到制造與維

31、修中減小彈復(fù)的可能；毛坯放入到模具上和壓彎后從模具中取出工件要方便。3.2.9 模架的選擇根據(jù)制件以及模具外形尺寸，結(jié)合壓力機(jī)工作臺(tái)板的尺寸選用后側(cè)導(dǎo)柱模架，在按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸。模架具體參數(shù)如下：名稱尺寸材料代號(hào)上模座350mm 250mm 45mmHT200GB2855.5-81下模座350mm 250mm 55mmHT200GB2855.6-81導(dǎo)柱40mm260mm20GB2861.1-81導(dǎo)套40mm140mm53mm20GB2861.6-813.2.10 定位零件定位零件是確定坯件安裝位置的零件，有定位銷（板）、擋料銷（板）、導(dǎo)正銷、導(dǎo)料板、定距側(cè)刀、側(cè)壓器等。設(shè)計(jì)定位零件時(shí)

32、應(yīng)考慮操作方便，不應(yīng)有過(guò)定位，位置要便于觀察，最好采用前推定位、外廓定位和導(dǎo)正銷定位等。故該成形模采用導(dǎo)料板進(jìn)行定位?？紤]到坯料的大小，導(dǎo)料板參數(shù)如下：名稱尺寸材料熱處理定位板200mm 35mm 15mm45HRC4348定位板二維圖如圖3.4所示：圖3.4 定位板 3.2.11 卸料裝置卸料裝置的型式較多，它包括固定卸料板、活動(dòng)卸料板、彈壓卸料板和廢料切刀等幾種。在大批量生產(chǎn)用的模具上，要用淬硬得的卸料板。固定卸料板適用于沖制材料厚度大于和等于0.8mm的帶料或條料。彈壓卸料板主要用于沖制薄件和要求平整的沖件。本模具采用彈性頂料板，此頂料板不僅在成形完之后起頂件作用，還在剛開始成形時(shí)起支撐

33、坯料的作用，從而增加制件的表面質(zhì)量?？紤]到制件的形狀大小，頂料板參數(shù)如下：名稱尺寸材料熱處理頂料板106mm 80mm 70mm45HRC4348頂料板二維圖如圖3.5所示， （a） 圖3.5 頂料板3.2.12 墊板墊板屬于支承零件，它用在此模具中的作用是對(duì)導(dǎo)料板起導(dǎo)向作用和控制導(dǎo)料板的行程。經(jīng)綜合考慮，墊板參數(shù)如下：名稱尺寸材料熱處理墊板230mm 200mm 50mm45調(diào)質(zhì)HRC43483.2.13 緊固，定位零件緊固零件包括螺釘、螺母、彈簧、圓柱銷、墊圈等，一般都采用標(biāo)準(zhǔn)件。沖壓模具的標(biāo)準(zhǔn)件用量較多，設(shè)計(jì)選用時(shí)應(yīng)保證緊固和彈性頂出的需要，避免緊固件暴露在表面操作位置上，防止碰傷人手和

34、妨礙操作。在此成形模具中只需采用螺釘緊固和圓柱銷定位。分別采用GB7.-76和GB119-76。3.2.14 模具材料選擇及熱處理 凹模,凸模是在強(qiáng)壓、連續(xù)使用和用很大沖擊的條件下工作的，并伴有溫度的升高，工作條件及其惡劣。所以對(duì)凸、凹模的材料要求有好的耐磨性、耐沖擊性、淬透性和切削性，硬度大，熱處理變形要小，而且價(jià)格低廉。根據(jù)沖壓手冊(cè)表8-36，沖壓工作零件常用材料及熱處理要求，選擇凸模材料為T10A，熱處理為淬硬HRC5862；選擇凹模材料為T10A，熱處理為淬硬HRC5862。3.2.15 模具裝配圖與分析 經(jīng)分析、驗(yàn)證最終所得成形模結(jié)構(gòu)圖如下圖3.6所示。圖3.6 彎曲模 本模具是下頂

35、出件彎曲模。該模具成形的工件表面平整，模具采用導(dǎo)料板來(lái)對(duì)坯料進(jìn)行定位，采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向，采用頂件塊來(lái)頂出制件，故成形的工件質(zhì)量較高，模具壽命長(zhǎng)，使用安裝方便，適用于大批量生產(chǎn)。送料時(shí)，通過(guò)導(dǎo)料板來(lái)定位。將坯料放置在下模上，隨著壓力機(jī)滑塊的下行，成形凸模與成形凹模、頂件板之間的板料被壓緊。滑塊繼續(xù)下行即可執(zhí)行成形工序。當(dāng)下行至下止點(diǎn)時(shí)，即完成成形工序。當(dāng)壓力機(jī)滑塊上形時(shí)，下模利用氣墊推動(dòng)推桿來(lái)卸料。3.3 潤(rùn)滑劑的選擇潤(rùn)滑劑可以減少與模具之間的摩擦，降低變形抗力，冷卻工作表面，并可以保護(hù)工件表面不被拉毛。使用潤(rùn)滑劑可以在模具和毛坯之間形成牢固的、低摩擦的潤(rùn)滑膜以防止兩者直接接觸，降低摩擦力，抑

36、制制件破裂，提高成形極限；同時(shí)，減少因燒結(jié)粘著而產(chǎn)生的擦傷，提高產(chǎn)品質(zhì)量，延長(zhǎng)模具壽命。潤(rùn)滑劑種類見表3.1所示。沖壓加工中所使用油型和水型油型，根據(jù)成形高度的不同，由不同新度的基礎(chǔ)油和添加劑配制而成，其組成分別見3.2和表3.3。所以，綜合考慮上述原因同時(shí)考慮成本和經(jīng)濟(jì)性因數(shù)。選取潤(rùn)滑劑為工業(yè)凡士林。表3.1 沖壓潤(rùn)滑劑的種類和特征3.2 油性沖壓油 表3.3水融性沖壓油4全文總結(jié)和展望4.1 全文總結(jié)近年來(lái)，出于安全性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)?？紤]，車身輕量化逐漸成為汽車（尤其轎車）工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)之一。本文針對(duì)某些聯(lián)接板，著重研究了有限元工藝分析，及其成形難點(diǎn)和模具設(shè)計(jì)；同時(shí)對(duì)其所產(chǎn)生的回彈進(jìn)行了慎重

37、的處理。通過(guò)分析、實(shí)踐檢測(cè)可得如下結(jié)論：成形工序制造是合理的，它保證了坯料的順利成形，改善了零件成形時(shí)的力學(xué)件，使材料各處的變形均勻一致，方便后續(xù)的切邊、切斷、成形等工序的實(shí)施。雖然本次畢業(yè)設(shè)計(jì)僅僅短短的一個(gè)月時(shí)間，但是通過(guò)這段時(shí)間的學(xué)習(xí)使我收獲了很多，如下所述：以聯(lián)接板件為例，介紹了數(shù)值模擬的一般步驟。對(duì)于聯(lián)接板自身成形的起皺、破裂等缺陷，在基于有限元的分析中，早發(fā)現(xiàn)，早解決，提高了制模的效率，體現(xiàn)了有限元的優(yōu)勢(shì)。對(duì)起皺、破裂的機(jī)理及解決方法有所掌握。對(duì)DYNAFORM5.5有了進(jìn)一步的掌握。對(duì)UG4.0、Auto cad等CAD制圖軟件更加熟練和高效。這次工作是所學(xué)機(jī)械制圖，公差與配合，模具材料及其熱處理，沖壓工藝，模具結(jié)構(gòu)等等模具相關(guān)知識(shí)的復(fù)習(xí)鞏固與綜合運(yùn)用。同時(shí)翻閱了大量的資料文獻(xiàn)，對(duì)有限元有所學(xué)習(xí)和掌握。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們查閱文獻(xiàn)，分析問題，解決問題