说明书(5)

2019-03-22 10:26

广西工学院毕业设计书

说是一个细长且拉深深度一般的工件。该零件需要经过多道工序才能完成。根据该工件的工艺分析,工件的基本冲压工序为:拉延、整形、修边、冲孔。

对于分离工序,获取毛坯形状需要用到落料或切断工序,冲内孔需要用到冲孔工序,为了获得零件外部形状,还应有修边工序,因为是两件合并成形,还需剖切工序分离左右件。

基于以上分析,不同工序的组合可能有以下A、B两种工艺方案。

方案A:落料、冲孔——拉延——修边、剖切 方案B:切断——拉延——冲孔、修边、剖切

方案A特点:坯料由落料冲孔模获得,获得坯料外形的同时,可以冲出内孔,此方案的优点是内孔可以用于后面拉延工序和修边、剖切工序的定位。但是冲孔后再拉延的加工顺序不能保证孔的形状和位置精度,且拉延件上有内孔可能会导致拉延的失败。

方案B特点:坯料可以由剪板机切断板料获得,不需要设计落料模,降低了成本。而冲孔是分离零件与内部废料,在工件的内部进行,修边和剖切是分离零件与外部废料,在工件外轮廓进行,所以冲孔修边剖切可以同时进行,此方案是可行的,而且同时冲孔修边剖切可以提高加工轮廓的位置精度。由于只需要设计制造一套模具,降低了成本,收到很好的经济效益。

经过全面分析、综合考虑,以零件质量、生产效益及经济性几个方面衡量,认为两种方案中方案B最佳,故本设计采用方案B。

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第3章 拉延模设计

拉延模是保证制成合格覆盖件最主要的装备。其作用是将平板状毛料经过拉延工序 使之成型为立体空间工件。拉延模有正装和倒装两种型式。正装式拉延模的凸模和压边圈在上,凹模在下,它使用双动压力机,凸模安装在内滑块上,压边圈安装在外滑块上,在拉延成型时外滑块首先下行,压边圈将毛料紧紧压在凹模面上,然后内滑块下行,凸模将毛料拉人凹模型腔内,毛料在凸模、凹模和压边圈的作用下受到拉应力与压应力的作用,生产塑性变形,最后成型为我们所要的工件形状。倒装式拉延模的凸模和压边圈在下,凹模在上,它使用单动压力机。凸模直接装在下工作台上,压边圈则使用压力机下面的顶出缸,通过顶杆获得所需的压料力,压边力比较小,不能提供较大的拉深行程。双动压力机所选用的拉延模的结构比较简单,主要由三大件(凸模、凹模和压边圈)或四大件(凸模、凸模固定模座、凹模和压边圈)组成。形状简单、拉延深度浅的覆盖件一般采用单动压力机来成型。倒装型式拉延模只有在顶出缸压力能够满足压料需要的情况下方可采用。

3.1 冲压设备的选择

3.1.1 拉深力的计算

该零件的材料为ST13,属于冲压级冷轧薄钢板,塑性好,冲压加工性能良好。屈服强度≤240MPa,抗拉强度为270~370MPa,弹性模量E=2.07E5MPa,塑性硬化指数n=0.237,厚向异性指数r=2.295,硬化指数在钢材中是比较高的,材料成形极限较大。具有良好的拉深成形性能。

由于这个覆盖件是不规则形状,不能用一般的圆筒件、带法兰圆筒件、锥形零件等进行计算,因此采用任何形状的拉深力的计算:

P=Ltób Kb[3],

式中,L —凸模周边的长度, t—为材料的厚度1.5mm, ób—材料的抗拉强度(Mpa) Kb—系数取0.9(由表4—80)

[3]

ób为由上面的工艺分析知为270~370N2mm2在此为了安全起见取较大值计算350M pa,

凸模周边的长度L,由于凸模的是一个复杂的曲面,不能用一般的计算方法进行计算其周长,在此借助UG进行计算(“分析—质量属性—面积使用曲线计算—边界临时的”选择凸模的外轮廓曲线,最后得出了所需的曲线的周长与面积分别了21064.08mm, 68540.856mm2。因此拉深力为:

P=Ltób Kb=21064.08x1.2x350x0.9=7962222.24N=7962.222KN

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3.1.2 压边力的计算

压边圈的压力必须适当,如果过大,就要增加拉延力,而增加拉延力会使工件拉裂,而压边圈的压力过低就会使工件的边壁或凸缘起皱。压边力的计算公式为[1] 127136mm2。因此,Q=127136X2=254272N=254.272KN。

Q=Fq,,其

中q值取2Mpa,F为压边圈上坯料的投影面积,由拉深工艺图并且借助UG进行计算约为

3.1.3 压力机的选择

对于单动压床P压=P+Q,

式中P压 —压床的公称压力; P——拉深力 Q——压边力

因此,单动压力机的P压=P+Q=7962.222+254.272=8216.494KN. 在实际生产中按下式确定压力机的公称压力=1.8x8216.494KN=14789.69KN,

根据工厂生产实际选压机为:JQ36-400(闭式双点单动压力机).

[4]

Fg≥(1.6~1.8) P

3.2 模具结构形式的确定

根据使用冲压设备不同,汽车钣金件拉延模可分为单动拉延模和双动拉延模。

单动拉延模在单动压力机上使用,上模是凹模,下模是凸模,中间的压边圈通过弹簧、橡皮或气垫获得压边力。单动拉延模的特点是结构简单、造价低。对于单动拉延模,凸模安装在下工作台面上,压边圈用拉力机的顶杆顶出,通过顶杆得到所需的压边力,凹

模在上称为到装式拉延模。下图3.2-1为到装式单动拉延模的典型结构 及相关参数

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图3.2-1单动拉延模的典型结构

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表3-1 单动拉延模的典型结构的参数 单位:mm GM241火焰淬火硬度HRC50-55 符号 等级 大型 A B C D E F G H Min55 50 40 40 35 300 60 60 中小型 Min50 40 40 40 30 300 50 50 备注 符号 公差 ±2.0 ±2.0 ±2.0 ±2.0 ±0.5 ±0.5 1 2 3 4 5 6 7 8 一般 GM241 GM241 GM241 板件厚度 形状复杂且材料流动较大处 GM241 需刷镀 GM241 需刷镀 GM241 备注 I 35 30 ±2.0 9 双动拉延模在双动压力机上使用,双动压力机上滑块分内滑块和外滑快两个部分,上模固定在内滑块上,压边圈固定在外滑块上,压边力由外滑块获得。双动拉延模的特点是压边力大,便于调节,且压边力是刚性的,压边稳定可靠;行程大,可拉延深度大的拉延件。一般用于拉延成形型面复杂落差大、表面质量要求高的大型零件。下图3.2-2为正装式双动拉延模的典型结构及相关参数。

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图3.2-2双动拉延模的典型结构

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表3-2双动拉延模的典型结构的参数 单位:mm

等级 中小型 Min50 40 40 40 30 300 50 50 30 备注 符号 公差 ±2.0 ±2.0 ±2.0 ±2.0 ±0.5 ±0.5 ±2.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 一般 GM241 GM241 GM241 FC30 板件厚度 形状复杂且材料流动较大处 A B C D E F G H I Min55 50 40 40 35 300 60 60 35 GM241 需刷镀 GM241 需刷镀 GM241 FC30 备注 符号 大型 综上所述,形状简单、拉延深度不大的钣金件一般采用单动压力即来成形。在进行完工艺补充后知道,工艺补充后的拉深深度大概为20mm左右,深度相对比较浅,而且补充后的零件是前后对称的。根据零件特点,本设计宜采用单动拉延模,且本设计按JQ36-400压力机参数设计,JQ36-400压力机属闭式双点单动压力机,因此本设计拉延模结构为单动拉延模。

3.3导向装置

3.3.1拉延模的导向

拉延模导向分内导向和外导向。外导向一般指压边圈和凹模之间的导向,内导向一般指压边圈和凸模之间的导向。外导向模具体积大成本高,但导引稳定性及平衡性佳。可以在生产过程中了解到模具的导向是否良好。而且耐滑板的更换比较方便。内导向可以使模具紧凑体积小成本底,但导向稳定性及平衡性较差,而且在生产过程中无法看到模具的导向,不能时刻了解模具间导向是否良好,耐滑板的更换不方便。

常用的导向零件有导向板、导向块和背块块三种。一般冲压模使用的导柱导套,在覆盖件拉廷模中,只有当拉延兼冲孔时才兼而用之。选用的导向板结构由《汽车冲模标准件2006-2007》可知,导向板结构及尺寸如图3.3-1所示

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