材料成形工藝實(shí)驗(yàn)部分

1、材料成形工藝實(shí)驗(yàn)部分第1頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四設(shè)計(jì)案例 沖裁、彎曲、拉深及成形是冷沖壓的基本工序，下面以常見的沖裁件、彎曲件為例介紹沖裁、彎曲的沖壓工藝分析、工藝方案擬訂、工藝計(jì)算、模具設(shè)計(jì)和模具主要零件的加工工藝。 案例1沖裁模設(shè)計(jì)如圖1所示零件：托扳生產(chǎn)批量：大批量材料：08F t=2mm設(shè)計(jì)該零件的沖壓工藝與模具 圖1 托板零件圖第2頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四（一）沖裁件工藝分析1. 材料：08F鋼板是碳素結(jié)構(gòu)鋼，有良好的可沖壓性能。工件結(jié)構(gòu)形狀：沖裁件內(nèi)、外形應(yīng)盡量避免有尖銳清角，為提高模具壽命，建議將所有90清角改為R1

2、的圓角。尺寸精度：零件圖上所有尺寸均未標(biāo)注公差，屬自由尺寸，可按IT14級(jí)確定工件尺寸的公差。 經(jīng)查公差表，各尺寸公差為： 58-0.74、38-0.62、30-0.52、16-0.44、 140.22、170.22、3.5+0.3結(jié)論：可以沖裁第3頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四（二） 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式 經(jīng)分析，工件尺寸精度要求不高，形狀不大，但工件產(chǎn)量較大，根據(jù)材料較厚2mm的特點(diǎn)，為保證孔位精度，沖模有較高的生產(chǎn)率，通過比較，決定實(shí)行工序集中的工藝方案，采取利用導(dǎo)正釘進(jìn)行定位、剛性卸料裝置、自然漏料方式的級(jí)進(jìn)沖裁模結(jié)構(gòu)形式。第4頁，共45頁，2022年，

3、5月20日，4點(diǎn)16分，星期四（三） 模具設(shè)計(jì)計(jì)算排樣 計(jì)算條料寬度及確定步距 首先查有關(guān)表確定搭邊值。根據(jù)零件形狀，兩工件間按矩形取搭邊值b=2，側(cè)邊按圓形取搭邊值a=2。級(jí)進(jìn)模進(jìn)料步距為32mm。條料寬度按相應(yīng)的公式計(jì)算： B= (D+2a) - 查表 =0.6 B= (58+22) -0.6 = 62-0.6圖2 排樣圖第5頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四2計(jì)算總沖壓力由于沖模采用剛性卸裝置和自然漏料方式，總的沖壓力為：P0=P + Pt；P=P1+P2式中 P1-落料時(shí)的沖裁力；P2-沖孔時(shí)的沖裁力； Pt-推料力按沖裁力計(jì)算公式計(jì)算落料時(shí)的沖裁力： P1=KL

4、t；查=300MPa =1.32（58-16）+2（30-16）+16 2300/1000 ( kN) 126.55 (kN)按沖裁力計(jì)算公式計(jì)算沖孔時(shí)的沖裁力： P2=1.343.52300/1000 ( kN)34.3 ( kN)計(jì)算推料力Pt：Pt=nKtP 取n=3，查表 Kt=0.055 Pt=30.055(126+34)26.5 ( kN) 計(jì)算總沖壓力P0：P0=P1+P2+Pt =126.55+34.5+26.5=187.5 ( kN)第6頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四3確定壓力中心 根據(jù)圖3分析，因?yàn)楣ぜD形對(duì)稱，故落料時(shí)P1的壓力中心在O1上；沖孔

5、時(shí)P2的壓力中心在O2上。 設(shè)沖模壓力中心離O1點(diǎn)的距離為X，根據(jù)力矩平衡原理得：P1X=(32-X)P2由此算得X=7mm 圖3 壓力中心第7頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四4沖模刃口尺寸及公差的計(jì)算 刃口尺寸計(jì)算方法及演算過程，將計(jì)算結(jié)果列于表1 。 在沖模刃尺寸計(jì)算時(shí)需要注意：在計(jì)算工件外形落料時(shí)，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，凸模尺寸按相應(yīng)的凹模實(shí)際尺寸配制，保證雙面間隙為0.250.36mm。 為了保證R8與尺寸為16的輪廓線相切，R8的凹模尺寸，取16的凹模尺寸的一半，公差也取一半。 在計(jì)算沖孔模刃口尺寸時(shí)，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，凹模尺寸按凸模實(shí)際尺寸配制，保證雙面間隙為0.2

6、50.36mm。第8頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四表1 沖模刃口尺寸沖裁性質(zhì)工件尺寸計(jì)算公式凹模尺寸標(biāo)注法凸模尺寸標(biāo)注法落料580-0.74380-0.62300-0.52160-0.44R8d=0.2557.60+0.1837.70+0.1629.70+0.1316.8+00.11R7.9+00.06凸模尺寸按凹模實(shí)際尺寸配置，保證雙邊間隙0.250.36 mm沖孔3.5+0.3p=0.25凹模尺寸按凸模刃口實(shí)際尺寸配置，保證雙邊間隙0.250.36 mm3.65-0.08中心距尺寸： L14=140.44/8=140.055 L17=170.44/8=170.05

7、5注：在計(jì)算模具中心距尺寸時(shí)，制造偏差值取工件公差的1/8。 凹模計(jì)算凸模計(jì)算第9頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四5. 確定各主要零件結(jié)構(gòu)尺寸（1）凹模外形尺寸的確定凹模厚度H的確定：H= P取總壓力=187.5(kN)=187500NH= 26mm，取凹模厚度H=25mm。根據(jù)設(shè)計(jì)資料確定凹模長(zhǎng)度L和寬度B凹模長(zhǎng)度L的確定：L= b+2c （c根據(jù)設(shè)計(jì)資料取34） = 58+234=126mm凹模寬度B的確定：B= 步距+工件寬+2c（步距=32；工件寬=30；c=34）B=32+30+234 =130mm 凹模板尺寸為L(zhǎng)BH=12613025第10頁，共45頁，20

8、22年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四（2）凸模長(zhǎng)度L1的確定凸模長(zhǎng)度計(jì)算為：L1=h1+h2+h3+Y其中導(dǎo)料板厚h1=8；卸料板厚h2=12；凸模固定板厚h3=18; 凸模修磨量Y=18，則L1=8+12+18+18=56mm 選用沖床的公稱壓力，應(yīng)大于計(jì)算出的總壓力P0=187.5(kN)；最大閉合高度應(yīng)大于沖模閉合高度+5mm；工作臺(tái)臺(tái)面尺寸應(yīng)能滿足模具的正確安裝。按上述要求，結(jié)合工廠實(shí)際，可選用J23-250開式雙柱可傾壓力機(jī)。并需在工作臺(tái)面上配備墊塊，墊塊實(shí)際尺寸可配制。第11頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四（3）設(shè)計(jì)并繪制總圖、選取標(biāo)準(zhǔn)件 按已確定模具形式

9、及參數(shù)，冷沖模標(biāo)準(zhǔn)中選取標(biāo)準(zhǔn)模架。繪制模具總裝圖。如圖4，單排沖孔落料連續(xù)模。按模具標(biāo)準(zhǔn)，選取所需的標(biāo)準(zhǔn)件，查清標(biāo)準(zhǔn)件代號(hào)及標(biāo)記，寫在總圖明細(xì)表內(nèi)見表2。并將各零件標(biāo)出統(tǒng)一代號(hào)。第12頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四圖4 單排沖孔落料連續(xù)模1-簧片 2-螺釘 3-下模座 4-凹模 5-螺釘 6-承導(dǎo)料 7-導(dǎo)料板 8-始用擋料銷 9、26-導(dǎo)柱 10、25-導(dǎo)套 11-擋料釘 12-卸料板 13-上模座 14-凸模固定板 15-落料凸模 16-沖孔凸模 17-墊板 18-圓柱銷 19-導(dǎo)正銷 20-模柄 21-防轉(zhuǎn)銷 22-內(nèi)六角螺釘 23-圓柱銷 24-螺釘?shù)?3頁，

10、共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四（五）繪制非標(biāo)準(zhǔn)零件圖 本實(shí)例只繪制凸凹模、凹模、凸模固定板和卸料板四個(gè)零件圖樣，見圖5至圖8。圖5 凸凹模第14頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四圖6 落料凹模第15頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四圖7 固定板第16頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四圖8 卸料板第17頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四第18頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四 案例2 彎曲模零件名稱：托架（見圖9）生產(chǎn)批量：2萬件/年材 料：08冷軋鋼板編制沖壓工藝

11、方案設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)。 圖8 彎曲件 第19頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四（一）確定工藝方案 制成該零件所需的基本工序?yàn)闆_孔、落料和彎曲。其中沖孔和落料屬于簡(jiǎn)單的分離工序，彎曲成形的方式可以有圖9所示的三種。圖9 工藝方案第20頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四 零件上的孔，盡量在毛坯上沖出，簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，便于操作。該零件上的10孔的邊與彎曲中心的距離為6mm，大于1.0t=1.5mm，彎曲時(shí)不會(huì)引起孔變形，因此10孔可以在壓彎前沖出，沖出的10孔可以做后續(xù)工序定位孔用。而4-5孔的邊緣與彎曲中心的距離為1.5mm，=1.5t，壓彎時(shí)易發(fā)生孔變形，故

12、應(yīng)在彎后沖出。 完成該零件的成形，可能的工藝方案有以下幾種： 方案一： 落料與沖孔10復(fù)合，見圖10a，壓彎外部?jī)山遣⑹怪虚g兩角l預(yù)彎45，見圖10b，壓彎中間兩角，見圖10c，沖4-5孔，見圖10d。第21頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四第22頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四圖11 方案二 方案二：落料與沖孔10復(fù)合，圖10a，壓彎外部?jī)山?，見圖11a，壓彎中間兩角，見圖11b，沖4-5孔，見圖10d。第23頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四 方案三：落料與沖10孔復(fù)合，見圖10a，壓彎四個(gè)角12，沖4-5孔，見圖10d。

13、第24頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四 方案四：沖10孔，切斷及彎曲外部?jī)山?，圖13，壓彎中間兩角，見圖11b，沖4-5孔，見圖10d。圖13 沖孔10、切斷及彎曲外部?jī)山沁B續(xù)沖壓第25頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四 方案五：沖10孔，切斷及壓彎四個(gè)角連續(xù)沖壓圖14，沖4-5孔，見圖10d。第26頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四 方案六：全部工序組合采用帶料連續(xù)沖壓，如圖15所示的排樣圖。在上述列舉的方案中，方案一的優(yōu)點(diǎn)是：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模具壽命長(zhǎng)，制造周期短，投產(chǎn)快；工件的回彈容易控制，尺寸和形狀精確，表面質(zhì)量高；各工

14、序（除第一道工序外）都能利用10孔和一個(gè)側(cè)面定位，定位基準(zhǔn)一致且與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，操作也比較簡(jiǎn)單方便。缺點(diǎn)是：工序分散，需用壓床，模具及操作人員多，勞動(dòng)量大。圖15 級(jí)進(jìn)沖壓排樣圖第27頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四方案二的優(yōu)點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投產(chǎn)快壽命長(zhǎng)，但回彈難以控制，尺寸和形狀不精確，且工序分散，勞動(dòng)量大，占用設(shè)備多。方案三的工序比較集中，占用設(shè)備和人員少，但模具壽命短，工件質(zhì)量 （精度與表面粗糙度）低。方案四的優(yōu)點(diǎn)是工序比較集中，從工件成形角度看，本質(zhì)上與方案二相同，只模具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。方案五本質(zhì)上與方案三相同，只是采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜級(jí)進(jìn)模。方案六的優(yōu)點(diǎn)是工序最集中，

15、只用一副模具完成全部工序，由于它把方案一的各工序分別布置到連續(xù)模的各工位上，所以具有方案一的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝、調(diào)試?yán)щy、制造周期長(zhǎng)。第28頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四 綜上所述，考慮到該零件的批量不大，為保證各項(xiàng)技術(shù)要求，選用方案一。其工序如下： 落料和沖10孔； 壓彎端部?jī)山牵?壓彎中間兩角； 沖4-5孔。第29頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四(二) 工藝計(jì)算1. 計(jì)算毛坯長(zhǎng)度 毛坯長(zhǎng)度按圖16 分段計(jì)算。毛坯總展開長(zhǎng)度L0 L0 = 2（l1+l2+l3+l4）+ l5由圖16：l1= 9mm；l3=25.5mm；l5=

16、22mm l2= /2 (R+kt)=3.14/2(1.5+0.141.5) =3.32mm l4= l2 l0= 2(9+3.32+25.5+3.32)+22 = 104.28(取104-00.5mm)第30頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四圖16 彎曲件毛坯長(zhǎng)度計(jì)算圖 第31頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四2. 排樣及材料利用率 由于毛坯尺寸較大，考慮操模具尺寸，決定采用單排。 取搭邊a=2 a1=1.5，則進(jìn)距h=30+1.5=31.5mm 條料寬度B=104.28 + 22=108.28（取108mm）板料規(guī)格選用1.59001800mm采

17、用縱裁時(shí)：每板的條數(shù)：n1=900/108=8多余36mm 每條的工件數(shù)：n2=18001.5/31.5=57件余3mm 每板的工件數(shù)：n=n1n2=8*57=456個(gè)利用率：=456*30*104.28/900*1800*100=88.1經(jīng)計(jì)算橫裁時(shí)板料利用率僅為86.5，故決定采用縱裁。 第32頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四3. 計(jì)算壓力及初選沖床(1) 落料與沖孔復(fù)合工序，見圖10a。沖裁力 Pt=(L+l)b*t L=2(104.28+30)=268.56mm；l=*10=32.3mm； t=1.5mm；b=400Mpa故Pt=(268.56+32.3)*40

18、0*1.5=179970(N)卸料力 P1=K1*Pt=0.04*179970=7198.8(N)推件力 P2=n*K2*Pt=4*0.055*179970 =39593.4(N)總沖壓力：P0= Pt+P1+P2 = 179970+7198.8+39593.4=226762.2N=22.68t選用25噸沖床。第33頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四(2) 第一次彎曲，見圖10b 首次壓彎時(shí)的沖壓力包括：預(yù)彎中間兩角、彎曲和校正端部?jī)山羌皦毫狭Φ?。這些力并非同時(shí)發(fā)生或達(dá)到最大值，開始只有壓彎曲力和預(yù)彎力，滑塊至一定位置時(shí)開始?jí)簭澏瞬績(jī)山?，最后進(jìn)行鐓壓。為安全可靠，將端部?jī)?/p>

19、角的壓彎力Pw、校正力Pa及壓料力Pj合在一起計(jì)算?？倹_壓力 P0=Pw+Pa+PjPw=B t2b / r+t = 30*1.52*400/1.5+1.5=9000NPj=0.5Pw=0.5*9000=4500NPa=F*q；F=1670mm2（校正面積），q=80MPa(單位校正力)故Pa=1670*8=133600N得P0=9000+4500+133600=147100N=14.7t選用16噸沖床第34頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四(3) 第二次彎曲，見圖10c二次彎曲時(shí)仍需壓料力，故所需總的沖壓力： P0=Pw+Pa+PjPw=B t2b / r+t = 30

20、*1.52*400/1.5+1.5=9000NPj=0.5Pw=0.5*9000=4500NPa=F*q；F=1380mm2（校正面積），q=80MPa(單位校正力)故Pa=1380*80=110400N選用16噸壓力機(jī)(4) 沖4-5孔，見圖10d 4-5孔同時(shí)沖壓，所需的總壓力 P0=Pt+P1 Pt=nd*t*b=4*5*1.5*400=37680N P1=K1*Pt=0.04*37680=1510N故P0=37680+1510=39190N，選用16噸壓力機(jī)（min）第35頁，共45頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)16分，星期四冷沖壓模具課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)目的 冷沖模具設(shè)計(jì)理論教學(xué)之后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是：綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和實(shí)踐知識(shí)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行一次冷沖壓模具課程設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練，從而培養(yǎng)和提高獨(dú)立工作的能力。鞏固和擴(kuò)充冷沖壓模具課程所學(xué)內(nèi)容，掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的方法和步驟。二、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容（一） 設(shè)計(jì)課題：常見零件的沖裁工藝和彎曲工藝的沖壓模。（二） 設(shè)計(jì)內(nèi)容：每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成包括沖壓工藝性分析、工藝方案制定、工 藝計(jì)算、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和編寫設(shè)計(jì)說明書。三、課程設(shè)計(jì)要求 鑒于目前