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沖壓模具設(shè)計(jì)中側(cè)壁起皺的分析
F.-k. Chen and Y.-C. Liao
臺(tái)灣 臺(tái)北市國(guó)立臺(tái)灣大學(xué)機(jī)械工程部門
在沖壓過(guò)程中，起皺一般發(fā)生在有錐度的方形杯子和帶有階梯的矩形杯子成形時(shí)。這兩種起皺類型的共同特征是起皺都發(fā)生在相對(duì)沒(méi)有支撐的側(cè)壁。在沖壓一個(gè)有錐度的方形杯子時(shí)，當(dāng)發(fā)生起皺時(shí)，比如沖模間隙和沖壓毛壞的壓力大小等參數(shù)的影響通過(guò)有限元模擬方法被檢查到。模擬結(jié)果顯示沖模間隙越大，起皺的就越明顯，而且起皺不能通過(guò)增加沖壓力來(lái)被抑制。在研究帶有階梯的矩形杯子沖壓過(guò)程的起皺時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有相似幾何類型的實(shí)際部分。在側(cè)壁被發(fā)現(xiàn)的起皺是因?yàn)榻橛跊_頭和階梯邊緣的金屬板料不平衡伸展造成的。為減少起皺，一個(gè)最適宜的沖模設(shè)計(jì)方法就是利用有限元分析法。在無(wú)起皺產(chǎn)品中介于模擬結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果的好協(xié)議使有限元分析法生效，而且證實(shí)了利用有限元分析法去設(shè)計(jì)沖模的優(yōu)勢(shì)。
關(guān)鍵詞：側(cè)壁起皺；沖模；階梯的矩形杯子；帶有錐度的主形杯子
1． 介紹
起皺是在金屬板料成形中主要的缺陷之一。由于性能和視察的原因，在產(chǎn)品中起皺往往不能被接受。在金屬板料成形過(guò)程中，有三種形式的起皺頻繁的發(fā)生：邊緣起皺，側(cè)壁起皺和由于殘余的彈性壓力引起的未變形區(qū)域的彈性彎曲。在沖壓一個(gè)復(fù)雜形狀零件的操作時(shí)，側(cè)壁起皺意味著沖模腔中的起皺。由于側(cè)壁區(qū)域的金屬板料相對(duì)于其它區(qū)域的金屬板料不被工具所保征質(zhì)量，側(cè)壁起皺的消除比邊緣起皺的抑制更難。很明顯，在未被加固的側(cè)壁區(qū)域中的金屬材料的額外拉伸可能防止起皺，而且在實(shí)際操作中也可以通過(guò)增加沖壓力來(lái)防止起皺，但是過(guò)度的拉力會(huì)通過(guò)裂痕導(dǎo)致失敗。因此，沖壓力必須處于一個(gè)狹小的范圍，一方面，要高于抑制起皺的力，另一方面，要低于產(chǎn)生破裂的力。沖壓力的狹小范圍很難計(jì)算。對(duì)于沖壓一個(gè)復(fù)雜形狀的零件，當(dāng)起皺發(fā)生在中心區(qū)域時(shí)，有意義的沖壓力范圍甚至不存在。
為了檢查起皺的形成結(jié)構(gòu)，Yoshida et al.發(fā)明了一種測(cè)試，在這種測(cè)試?yán)?，一塊薄板料不是均勻的沿著它的斜度被拉伸。他們也計(jì)劃一個(gè)近似的理論模型，在這種模型里面，起皺的開(kāi)始取決于在壓力不均勻區(qū)域中有壓縮的側(cè)部力的彈性灣曲。Yu et al.從實(shí)驗(yàn)性和分析性上研究起皺問(wèn)題，通過(guò)理論分析，他發(fā)現(xiàn)帶有兩個(gè)圓周波的起皺可能發(fā)生，然而，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示是四到六個(gè)。當(dāng)通過(guò)一個(gè)有錐度的模具畫出金屬板料時(shí)，Narayanasamy和sowerby用平底的沖頭和半球狀的沖頭檢查金屬板料的起皺。他們也試圖去把可以抑制起皺的道具分類。
那些努力都被聚中于和簡(jiǎn)單形狀零件關(guān)聯(lián)的起皺問(wèn)題上，例如：一個(gè)圓形的杯子。在90年代早期，金屬板料成形中三維動(dòng)態(tài)軟件和有限元方法的成功運(yùn)用使得分析包括在沖壓一個(gè)復(fù)雜形狀零件的起皺問(wèn)題成為可能。在當(dāng)前的研究中，三維有限元分析法被用來(lái)分析在沖壓一個(gè)帶有階梯的矩形部分的過(guò)程中，產(chǎn)生起皺的金屬流動(dòng)制造參數(shù)上。
一個(gè)帶有階梯的方形杯子，在杯子的每一邊都有一個(gè)傾斜的側(cè)壁，在帶有錐度的杯子也相應(yīng)的存在傾斜的側(cè)壁。在沖壓過(guò)程中，側(cè)壁上的金屬板料相對(duì)沒(méi)被支撐，因此，這個(gè)部位更容易起皺。在當(dāng)前的研究中，起皺過(guò)程中的各種不同的制造參數(shù)的影響都在被研究。在沖壓一個(gè)帶有階梯的方形杯子時(shí)，就像圖1B顯示的一樣，可以觀測(cè)到另一種形式的起皺。為了評(píng)估分析的效力，在當(dāng)前的研究中，一個(gè)確切階梯幾何形狀的物體被檢測(cè)。通過(guò)使用有限元分析法和用適宜的模具設(shè)計(jì)來(lái)減少起皺，起皺的原因被確定。在觀測(cè)一個(gè)實(shí)際產(chǎn)品成形時(shí)，通過(guò)有限元分析法得到的模具設(shè)計(jì)方法得到證實(shí)。
圖1帶有錐度方形杯子的拉伸（a）和帶有階梯的矩形杯子的拉伸（b）
2有限元模型
包括沖頭、模具和毛壞固定器等工具幾何學(xué)是用CAD或PRO/E軟件來(lái)設(shè)計(jì)的。同樣用CAD軟件，三節(jié)點(diǎn)和四節(jié)點(diǎn)的外形元素被采用用來(lái)為以上工具生產(chǎn)網(wǎng)眼系統(tǒng)。對(duì)于有限元模擬來(lái)說(shuō)，工具被認(rèn)為是剛硬的，而且對(duì)應(yīng)的網(wǎng)眼被用來(lái)定義工具幾何學(xué)而不是壓力分析。同樣CAD軟件使用四節(jié)點(diǎn)外形元素來(lái)為板形壞料構(gòu)造網(wǎng)眼。圖2顯示工具的完整布置的網(wǎng)眼系統(tǒng)和用來(lái)沖壓帶有階梯方形杯子的板形壞料。由于對(duì)稱條件，方形杯子的四分之一被分析。在模擬中，板形壞料放在壓力機(jī)上，沖模向下移動(dòng)，逆著壓力機(jī)夾緊板形壞料。然后沖模上升使得板形壞料按著模腔成形。
圖2 有限元網(wǎng)眼
為了表演一個(gè)精確的有限元分析法，金屬板料的真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線被要求是輸入數(shù)據(jù)的一部分。在當(dāng)前的研究中，拉深成形的金屬板料也被用來(lái)模擬。為在飛機(jī)上切割下的樣本測(cè)試被進(jìn)行，它們依次從0度的旋轉(zhuǎn)方向到45度的旋轉(zhuǎn)方向，再到90度的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行著。平均的流動(dòng)力σ，計(jì)算方程為σ=（σ0+2σ45+σ90）/4，因?yàn)槊恳粋€(gè)方法真實(shí)應(yīng)變通常用來(lái)模擬帶錐度方形杯子和帶階梯矩形的沖壓，就如圖3顯示的那樣。
當(dāng)前研究中所有的模擬利用有限元程序PAM-STAMP涉及SGI Indigo2工作站。為了完成模似所需輸入數(shù)據(jù)的設(shè)置，沖頭的速度一般設(shè)置在10m/s，庫(kù)侖摩擦系數(shù)設(shè)置在0.1。
圖3 金屬板料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系
3 錐度方形杯中的起皺
正像圖1a顯示的那樣，草圖暗示著一些有關(guān)錐度方形杯子的尺寸，方形沖頭每一面的長(zhǎng)度（2WP）、模腔的尺寸（2Wd）和高度(H)被認(rèn)為是影響起皺的至關(guān)重要尺寸。在當(dāng)前研究中，模腔尺寸和沖頭尺寸的差距的一半稱作沖模間隙（記作G），G= Wd- WP。相關(guān)的在側(cè)壁沒(méi)被支撐的金屬板料的寬度取決于沖模間隙，起皺假想通過(guò)增加沖壓力來(lái)被抑制。相對(duì)于沖壓一個(gè)錐度方形杯子，沖模間隙和沖壓力兩方面的影響在接下來(lái)的部分被研究。
3.1沖模間隙的影響
為了檢查沖模間隙對(duì)起皺的影響，在沖壓一個(gè)錐度方形杯子時(shí)，分別用20mm，30mm，50mm大小的沖模間隙進(jìn)行模擬沖壓。在每次模擬沖壓中，模腔的尺寸都是固定在200mm，而且杯子拉深的高度都是100mm。三次模擬中使用的金屬板料都是380X380的方形尺寸，厚度也都是0.7mm，金屬的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖3所示。
圖4 G=50mm的帶有錐度的方形杯子
模擬結(jié)果顯示三次模擬中都發(fā)生起皺現(xiàn)象，沖模間隙為50mm沖壓出來(lái)的杯子模擬形狀如圖4。從圖4中可以看出，起皺分布在側(cè)壁，側(cè)壁拐角尤其明顯。這就說(shuō)明在沖壓過(guò)程中，起皺是由于在側(cè)壁有大面積區(qū)域不被支撐，同樣，由于沖模間隙不一樣，沖頭各邊的長(zhǎng)度和模腔尺寸也不一樣。由于橫向壓力的存大，在沖頭和模腔中拉深成形的金屬板料越來(lái)越不牢固。在壓縮下，側(cè)壁金屬板料不受限制的拉伸是起皺的主要原因。為了比較三種不同間隙沖壓出來(lái)的產(chǎn)品，兩個(gè)主要的應(yīng)變比率β被介紹，β=εmin/εmax，這里的εmin和εmax分別是主要的和次要的應(yīng)變。Hosford和Caddell已經(jīng)展示了β的實(shí)際值比β的評(píng)論值大，假設(shè)當(dāng)起皺發(fā)生時(shí)，β的實(shí)際值越大，起皺的可能性就越大。
在三個(gè)沖模間隙不同的沖壓中，同一側(cè)壁高度，沿著橫截面M-N的β值在圖4中標(biāo)記出，在圖5中畫出。圖5中說(shuō)明嚴(yán)重的起皺一般發(fā)生在拐角處，而對(duì)三個(gè)沖模間隙不同的沖壓，在側(cè)壁中心很少發(fā)生起皺。還說(shuō)明了沖模間隙越大，β的實(shí)際值就越大。因此，增加沖模間隙將增加在錐度方形杯子側(cè)壁處發(fā)生起皺的可能性。
3.2沖壓力的影響
眾所周知，在沖壓過(guò)程中，增加沖壓力可以幫助排除起皺。為了研究增加沖壓力的影響，沖模間隙為50mm與起皺是有關(guān)聯(lián)的，用沖模間隙為50mm的模具沖壓帶有錐度方形杯子被用不同的沖壓力來(lái)模擬了。沖壓從100KN增加到600KN，這兩個(gè)力分別產(chǎn)生0.33Mpa和1.98Mpa。在上述部分，剩下的模擬條件與給定的是一樣的。處于中間的300KN也被用來(lái)模擬。
模擬結(jié)果顯示沖壓力的增加并沒(méi)有幫助消除發(fā)生在側(cè)壁的起皺。在圖4中已標(biāo)出沿著橫截面M-N的β值與沖壓力為100KN和600KN的β值作比較。模擬結(jié)果指出兩種情況下，沿著橫截面M-N的β值是一樣的。為了檢查兩種不同沖壓力的起皺形狀，正如圖4和圖6標(biāo)出的那樣，側(cè)壁上從底部向上有五處不同位置的橫截面。從圖6可以看出，兩個(gè)外殼的波浪形橫截面是相似的。這就說(shuō)明在沖壓帶有錐度的方形杯子時(shí)，沖壓力不影響起皺的發(fā)生，這是因?yàn)槠鸢櫟脑蛑饕怯捎谠谟袡M向壓力存在的側(cè)壁處有大面積區(qū)域不被支撐。沖壓力對(duì)沖頭和模腔之間材料不穩(wěn)定的模式并沒(méi)有影響。
圖5 沿著橫截面M-N不同沖模間隙的β值
4階梯矩形杯子
在沖壓一個(gè)階梯矩形杯子時(shí)，起皺發(fā)生在側(cè)壁即使沖模間隙并不是那么重要。輪廓1顯示沖壓階梯矩形杯子的沖頭草圖，在這張草圖中，側(cè)壁C沿臺(tái)階D-E而行。在近期的研究中，在一個(gè)實(shí)際的產(chǎn)品中檢查到了這種幾何形狀。這種產(chǎn)品使用的原材料的厚度是0.7mm，從拉力測(cè)試中獲得的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如圖3所示。
這種沖壓部分產(chǎn)品的程序包括通過(guò)清理焊縫的深拉。在這種深拉過(guò)程中，沒(méi)有焊縫被用在沖模表面來(lái)幫助幫助金屬的流動(dòng)。但是，由于沖頭拐角處的半徑過(guò)小和其復(fù)雜的幾何形狀，如圖7顯示的那樣，在沖頭邊緣上部經(jīng)常發(fā)生拉裂，在真實(shí)產(chǎn)品的側(cè)壁處經(jīng)常發(fā)生起皺。從圖7中可以看出，皺紋發(fā)分布在側(cè)壁上，但是在階梯邊緣拐角處最為嚴(yán)重，就像圖1（b）中A-D，B-E顯示的那樣。在沖頭的上部邊緣，金屬往往被拉裂，就像圖7所示。
為了進(jìn)一步的了解沖壓過(guò)程中板料的變形，誕生了一種有限元的方法。這種有限元模擬方法被在最初的設(shè)計(jì)中。部分的模擬形狀如圖8所示。從圖8中可以看出，零件上部邊緣的網(wǎng)眼被拉深，皺紋分布在側(cè)壁上，類似真實(shí)零件中的那樣。
圖6 從圖a的100KN到圖b的600KN不同側(cè)壁高度的橫截面線條
圖7 產(chǎn)品零件中的拉裂和起皺
圖8 產(chǎn)品拉裂和起皺的模擬形狀
如圖1（b）就像A-B邊緣半徑和沖孔拐角處A的半徑一樣，沖孔的半徑也很小，這被認(rèn)為是拉裂的最主要原因。但是，根據(jù)有限元分析的結(jié)果，拉裂可以通過(guò)增加以半徑來(lái)避免。這種理念在現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品中通過(guò)增加半徑得到證實(shí)。
個(gè)別的嘗試也被用來(lái)消除起皺。第一，沖壓力加到原來(lái)的2倍。但是，就像在拉深帶有錐度的杯子中得到的結(jié)果一樣，沖壓力對(duì)消除起皺現(xiàn)象沒(méi)有起有很大的效果。通過(guò)增加摩擦和毛坯尺寸也得到同樣的結(jié)論。于是我們推測(cè)，這種起皺不能通過(guò)增加沖壓力來(lái)得到抑制。
由于在金屬屈服于過(guò)大壓力的區(qū)域，往往會(huì)因?yàn)榇罅康慕饘倭鲃?dòng)而起皺，一種通過(guò)在起皺區(qū)域增加掛鉤用于消除起皺的簡(jiǎn)單方法被用來(lái)吸收多余的材料。為了多余的金屬能有效的被吸收，掛鉤應(yīng)該平衡的加在起皺位置?；谶@種理念，兩個(gè)掛鉤被加在鄰近在壁上吸收多余的材料，如圖9如示。模擬結(jié)果顯示，階梯拐角處的起皺正如想象的那樣被吸收，但是，一些起皺仍然沒(méi)被吸收。這說(shuō)明在側(cè)壁處需要更多的掛鉤來(lái)吸收所有過(guò)量的材料，但是這在模具設(shè)計(jì)中是不允許的。
利用有限元分析法分析沖壓工序的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是沖壓過(guò)程中板料的變形形狀可以被監(jiān)測(cè)，而這在真實(shí)的產(chǎn)品沖壓過(guò)程中是不可能的。對(duì)沖壓過(guò)程中金屬流動(dòng)的精密監(jiān)測(cè)顯示板料最開(kāi)始通過(guò)沖頭的力按模腔的形狀成形，直到板料接觸到如圖1（b）階梯D-E邊緣才形成起皺。起皺的形狀如
圖9 加到側(cè)壁的起皺
圖10顯示的那樣。這就為模具設(shè)計(jì)的改進(jìn)提供了有價(jià)值的信息。
圖10 當(dāng)板料接觸臺(tái)階邊緣的起皺形成
圖11 切除了的臺(tái)階拐角
對(duì)于起皺的發(fā)生，最初的一個(gè)猜想是沖頭拐角處范圍A和階梯拐角處范圍D之間的金屬板料處于不平坦的拉深，就如圖1（b）所示。階梯拐角處被切主要是為了改善拉深條件，這樣就允許通過(guò)增加階梯邊緣有更多的拉伸被應(yīng)用到如圖11所示，從而使得模具設(shè)計(jì)的改進(jìn)得到發(fā)展。但是，杯子側(cè)壁處仍然有起皺，這就意味著起皺是因?yàn)檎麄€(gè)沖頭邊緣和整個(gè)階梯邊緣的不平坦引起的，不僅僅是沖頭拐角處和階梯拐角處之間的不平坦。為了證實(shí)這種說(shuō)法，兩種改進(jìn)過(guò)了的模具設(shè)計(jì)被用來(lái)實(shí)驗(yàn)：為了描述想象中的形狀用兩種拉深操作，一種是切去整個(gè)階梯，而另一種是增加更多的拉深操作。前一個(gè)方法的模擬形狀所圖12所示。自從更低的階梯被切去后，拉深工序與圖12中的矩形杯子拉深工序性很相似。從圖12中可以看出起皺現(xiàn)象已被消除。
在這兩種操作的拉深工序中，板料最初是被拉到很深的階梯處，如圖13（a）所示，然后，較低的階梯在第二步拉深操作中成形，同是，如圖13（b）所示的想象形狀也得到了。從圖13（b）可以清晰的看出，通過(guò)兩步拉深工序可以造出沒(méi)有起皺的階梯矩形杯子，同時(shí)也說(shuō)明在兩步拉深工序中，如果相應(yīng)的順序被應(yīng)用，則更低一些的階梯處的成形是伴隨更深階梯處成形和最深階梯邊緣處成形的最早成形，如圖1(b)中的A-B，因?yàn)榻饘俨蝗菀淄ㄟ^(guò)較低的階梯進(jìn)入模具型腔。
圖12改善模具設(shè)計(jì)的模擬形狀
圖13 兩個(gè)操作步驟中的a第一步操作 b第二步操作
有限元分析法說(shuō)明用簡(jiǎn)單的拉深操作來(lái)設(shè)計(jì)理想產(chǎn)品的沖壓模具設(shè)計(jì)是很難完成的。但是，由于額外的模具費(fèi)用和操作費(fèi)用，兩個(gè)操作的制造費(fèi)用是很高的。為了保持較低的制造費(fèi)用，零件的設(shè)計(jì)師對(duì)形狀做出了合適的改變，而且通過(guò)有限元模擬分析法結(jié)果去切除較低的臺(tái)階來(lái)改善模具設(shè)計(jì)，如圖12所示。隨著設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)，產(chǎn)品真實(shí)的沖壓模具被制造出來(lái)，而且零件還沒(méi)有起皺，如圖14所示。通過(guò)有限元模擬分析法得到的零件也沒(méi)有起皺。
為了進(jìn)一步驗(yàn)證有限元模擬分析法的結(jié)果，有限元模擬分析法得到的沿橫截面G-H的厚度分布如圖14所示，這與產(chǎn)品的尺寸做了比較，比較的結(jié)果顯示在圖15。從圖15可以看出有限元模擬分析法得到的預(yù)想的厚度分布和產(chǎn)品得到的厚度分布是相符合的。這種吻合證實(shí)了有限元模擬分析法的效率。
圖14 無(wú)缺陷產(chǎn)品零件
圖15 G-H處模擬和測(cè)量厚度
5概要和結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)有限元模擬分析法研究了兩種在沖壓過(guò)程中的起皺，而且還檢查了其起皺的原因和消除起皺的方法。
第一種形式的起皺發(fā)生在沖壓帶有錐度的方形杯子的側(cè)壁上，這種起皺的原因是因?yàn)闆_模間隙過(guò)大（沖模間隙就是模腔的尺寸和沖頭的尺寸的差距）。當(dāng)金屬被拉至模腔中，在沖頭和型腔中有一有害的拉深時(shí)，大的沖模間隙導(dǎo)致金屬板料的大面積區(qū)域不被支撐，因此大面積區(qū)域不被支撐導(dǎo)致起皺。有限元模擬分析法顯示這種起皺不能通過(guò)增加沖壓力的方法來(lái)得到抑制。
另一種形式的起皺發(fā)生在有階梯矩形的幾何形狀物體沖壓過(guò)程中。起皺往往發(fā)生在臺(tái)階以上的側(cè)壁，甚至沖模的間隙不是足夠的大。通過(guò)有限元模擬法得知，這種起皺主要是由于在沖頭和臺(tái)階邊緣存在不平坦的拉伸。在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)有限元模擬分析法單獨(dú)的嘗試被用來(lái)消除起皺，切除了臺(tái)階的模具被建立。通過(guò)無(wú)缺陷的零件證實(shí)了這種模具設(shè)計(jì)方法對(duì)消除起皺的作用。有限元模擬分析法得到的結(jié)果和真實(shí)產(chǎn)品中看到的結(jié)果相吻合說(shuō)明了有限元模擬分析法的準(zhǔn)確性，還證實(shí)了用有限元分析法代替真實(shí)的模具制造方法的效力。
感謝
作者希望感謝中國(guó)人民共和國(guó)民族科學(xué)委員會(huì)授于NSC-86-2212-E002-028編號(hào)才使得這個(gè)項(xiàng)目得到發(fā)展。他們也希望感謝KYM提供了產(chǎn)品零件。
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學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào):
設(shè)計(jì)題目： 彎板的沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)
起 迄 日 期: 2009年 3月 20 日 ~ 5 月20 日
指 導(dǎo) 教 師:
2009年3月20日
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書
1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題來(lái)源及應(yīng)達(dá)到的目的：
本設(shè)計(jì)題目為彎板彎曲模設(shè)計(jì)，通過(guò)設(shè)計(jì)，應(yīng)對(duì)沖壓工藝生產(chǎn)較為熟悉，能熟練使用相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)，獨(dú)立完成一套模具的設(shè)計(jì)及模具工作零件加工工藝的編制。并且能夠運(yùn)用模具設(shè)計(jì)軟件完成模具裝配圖及零件圖的繪制。
2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
（1）了解目前國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀；
（2）分析鋼板的成形工藝并確定其工藝方案；
（3）模具主要設(shè)計(jì)計(jì)算；
（4）繪制模具總裝圖，并繪制零件圖；
（5）模具的裝配及調(diào)試；
（6）得出設(shè)計(jì)結(jié)論。
零件名稱：彎曲板
生產(chǎn)批量：大批量
材料：H62
料厚：4mm
板寬：20mm
所在專業(yè)審查意見(jiàn)：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
系部意見(jiàn)：
系領(lǐng)導(dǎo)：
年 月 日
河南機(jī)電高等專科學(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目： 彎曲板沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)
系 部
專 業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造
班 級(jí)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師
2009年05 月20日
河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
1 緒 論
近幾年來(lái)，我國(guó)模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具設(shè)計(jì)與制造水平有了較大提高，大型、精密、復(fù)雜高效和長(zhǎng)壽命模具的需求量大幅度增加，模具質(zhì)量、模具壽命明顯提高，模具交貨期較前縮短，模具CAD/CAM技術(shù)也得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。
1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
1.1.1國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀
沖壓技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空、汽車、電機(jī)、家電和通信等行業(yè)零部件的成形。由于沖壓工藝具有生產(chǎn)率高，能成形復(fù)雜零件，適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在某些領(lǐng)域已經(jīng)取代機(jī)械加工，并正逐步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。據(jù)國(guó)際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)到本世紀(jì)中，機(jī)械零部件中60%的粗加工，80%的精加工要由模具來(lái)完成。因此沖壓技術(shù)對(duì)發(fā)展生產(chǎn)、增加效益、更新產(chǎn)品等方面具有重要作用。
經(jīng)調(diào)查，全國(guó)模具行業(yè)從業(yè)人員的崗位分布情況大致如下：從事模具設(shè)計(jì)，模具工藝過(guò)程實(shí)施，產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)和監(jiān)督工作的人員占總數(shù)的42%；其次是具體生產(chǎn)設(shè)備的操作，模具的制造、調(diào)試和維修，從事這類工作的是智能型操作人員，占總數(shù)的26%；三是從事生產(chǎn)組織，技術(shù)指導(dǎo)和技術(shù)管理工作的人員，占總數(shù)的14%；四是從事模具營(yíng)銷工作和售后技術(shù)服務(wù)的人員，占總數(shù)的9%；五是個(gè)體、行政管理人員，占總數(shù)的9%。
從20世紀(jì)80年代初開(kāi)始，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)，已從機(jī)床工業(yè)中分離出來(lái)，并發(fā)展成為一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)部門，而且其產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)的模具工業(yè)發(fā)展十分迅速；近年來(lái)，一直以每年15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。目前，中國(guó)約有17000多個(gè)模具制造廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)60多萬(wàn)；2001年中國(guó)模具工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)320億元人民幣，中國(guó)模具工業(yè)的技術(shù)水平取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)提出了越來(lái)越多且越來(lái)越高的要求巨大的市場(chǎng)需求推動(dòng)著中國(guó)模具工業(yè)更快地發(fā)展。2001年中國(guó)大陸制造業(yè)對(duì)模具的市場(chǎng)需求量約為430億元人民幣；今后幾年仍將以每年10%以上的速度增長(zhǎng)。對(duì)于大型、精密、復(fù)雜高效和長(zhǎng)壽命模具需求的增長(zhǎng)將遠(yuǎn)超過(guò)每年10%的增幅。
雖然說(shuō)我國(guó)模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國(guó)尚存在以下幾方面的不足:
第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。“三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營(yíng)企業(yè)近年來(lái)發(fā)展較快，國(guó)企改革也在進(jìn)行之中，但總體來(lái)看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，再加上國(guó)內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。
??? 第二，開(kāi)發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，在市場(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國(guó)每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元，國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多是15～20萬(wàn)美元，有的高達(dá)25～30萬(wàn)美元，與之相對(duì)的是我國(guó)相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過(guò)去作坊式管理，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。
?? 第三，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(wèn)題長(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(wèn)題。
? 第四，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。
第五，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。
1.1.2 國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)
巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)在過(guò)去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來(lái)的十年，中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:????
1） 模具日趨大型化；???
? 2） 在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)；??
? 3） 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)；???
? 4） 在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)；?
?? 5） 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；???
6） 發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)；???
7） 模具的精度將越來(lái)越高；?
? 8） 模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化；??
?? 9） 研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程；??
?10）開(kāi)發(fā)新的成形工藝和模具。
1.2 國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無(wú)法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)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。近幾年，全球模具市場(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場(chǎng)年交易總額為600～650億美元左右。美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。?
國(guó)外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到50%以上；國(guó)外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問(wèn)時(shí)，從德國(guó)工、模具行業(yè)組織--德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企業(yè)約5000家。2003年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中（VDMA）會(huì)員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國(guó)模具產(chǎn)值的90%，可見(jiàn)其規(guī)模效益。
隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元左右，而國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多15～20萬(wàn)美元，有的達(dá)到 25～30萬(wàn)美元。國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國(guó)才達(dá)到45％
沖壓技術(shù)的發(fā)展主要反映在以下5個(gè)方面：
（1）模具的計(jì)算機(jī)輔助能力設(shè)計(jì)和輔助制造技術(shù)
采用該技術(shù)，模具設(shè)計(jì)和制造效率一般可提高2-3倍，模具生產(chǎn)周期可縮短1/2-1/3。目前，已達(dá)到CAD/CAM一體化，模具圖紙只是作為檢驗(yàn)?zāi)＞咧谩?
（2）工藝分析中的板料成形模擬仿真技術(shù) （沖壓CAE）
（3）快速模具制造技術(shù)的發(fā)展
將快速成形（RPM）技術(shù)與各種常規(guī)的鑄造、粉末燒結(jié)工藝相結(jié)合而發(fā)展起來(lái)的快速模具制造技術(shù)以及低熔點(diǎn)合金模具，樹(shù)脂模具都可用于冷沖壓成形。??
（4）采用沖壓新工藝
精密沖裁、液壓成形、沖壓焊接復(fù)合工藝等特種沖壓工藝的采用，使沖壓工藝的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，沖壓制件的質(zhì)量和效率大大提高，從而使生產(chǎn)成本進(jìn)一步降低。
（5）冷沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化
為了滿足大批量生產(chǎn)的需要，沖壓設(shè)備已由單工位的低速壓力機(jī)發(fā)展到多工位的高速壓力機(jī)；在高速壓力機(jī)上采用多工位的級(jí)進(jìn)模進(jìn)行沖壓加工，使冷沖壓生產(chǎn)達(dá)到高度自動(dòng)化；汽車覆蓋件可采用自動(dòng)送料、自動(dòng)取件、自動(dòng)傳送的流水線生產(chǎn)。
1.3 沖壓加工特點(diǎn)
沖壓加工與其它加工方法相比,無(wú)論在技術(shù)方面,還是在經(jīng)濟(jì)方面,都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn).如:沖壓在少,無(wú)切屑加工方法之一,是一種省能,低耗,高效的加工方法,因而制品的成本較低。
沖壓件的尺寸公差由模具保證,具有一模一樣的特征,所以產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,沖壓可以壁薄,重量輕,形狀復(fù)雜,表面質(zhì)量好,剛性好的工件。冷沖壓生產(chǎn)靠壓力機(jī)和模具完成加工過(guò)程,其生產(chǎn)效率高,操作方便,易于機(jī)械化與自動(dòng)化,用普通壓力機(jī)進(jìn)行沖壓加工,每分鐘可達(dá)幾十件,用高速壓力機(jī)生產(chǎn),每分鐘可達(dá)數(shù)百件或千件以上。
1.4 沖壓加工和沖模在生產(chǎn)中的地位
由于冷沖壓加工具有上述突出的優(yōu)點(diǎn)，因此在批量生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用,在汽車，拖拉機(jī)，電機(jī)，電器儀表和日用品的生產(chǎn)中，已占據(jù)十分重要的地位，特別是在電子工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中，已成為不可缺少的，主要加工方法之一，沖模在實(shí)現(xiàn)冷沖壓加工是必不可少的工藝設(shè)備，沒(méi)有先進(jìn)的模具技術(shù)，先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)，眾所周知，產(chǎn)品要具有況爭(zhēng)能力，除了應(yīng)具有的先進(jìn)模具技術(shù)，穩(wěn)定的使用性能，結(jié)構(gòu)新穎，更新?lián)Q代快等特點(diǎn)外，還必須具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，這就需要采用先進(jìn)，高效的生產(chǎn)手段，不斷降低成本，要達(dá)到上述目的，途徑是多方面的，模具就是其中的重要因素之一，它的重要性早已為國(guó)內(nèi)外所重視,并為工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展過(guò)程所證實(shí)，在美國(guó)，日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家,模具工業(yè)年產(chǎn)值，早已超過(guò)了機(jī)床工業(yè)，在模具工業(yè)中沖模占的比例很大，由此可以看出冷沖壓與沖模在國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)中的重要地位.
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，沖壓及模具技術(shù)也在為斷革新與發(fā)展，主要表現(xiàn)以下方面：工藝分析計(jì)算方法現(xiàn)代化，近幾年來(lái),國(guó)外開(kāi)始采用有限變形的彈塑性有限元法，對(duì)復(fù)雜成形件的成形過(guò)程進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析和計(jì)算機(jī)模擬，以預(yù)測(cè)某一工藝方案對(duì)零件成形的可能性和會(huì)發(fā)生的問(wèn)題，將結(jié)果顯示在圖形終端上，供設(shè)計(jì)人員進(jìn)行修改和選擇，這樣，不但可以節(jié)省模具試用制費(fèi)用，縮短新產(chǎn)品的試制周期，而且可以逐步建立一套能結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法，既促進(jìn)了沖壓工藝的發(fā)展，也將使塑性成形理論逐步達(dá)到對(duì)生產(chǎn)實(shí)際的指導(dǎo)作用。
修改和選擇，這樣，不但可以節(jié)省模具試用制費(fèi)用，縮短新產(chǎn)品的試制周期，而且可以逐步建立一套能結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法，既促進(jìn)了沖壓工藝的發(fā)展，也將使塑性成形理論逐步達(dá)到對(duì)生產(chǎn)實(shí)際的指導(dǎo)作用.
在校學(xué)生設(shè)計(jì)是對(duì)手工設(shè)計(jì)的一種練習(xí)，也是為自己以后獨(dú)立設(shè)計(jì)的一種演練，在這個(gè)基礎(chǔ)階段，必須把一些基本的方法、步驟、公式、表格查法的掌握，才能為以后的設(shè)計(jì)服務(wù)。
本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是使同學(xué)們了解沖壓成型的基本原理；熟悉沖壓用材料、模具用材料以及沖壓用設(shè)備等；掌握各種沖壓工藝的成型方法，并具有初步解決生產(chǎn)中常出現(xiàn)的工藝問(wèn)題的能力；掌握各種沖壓模具的設(shè)計(jì)方法，并具有設(shè)計(jì)中等復(fù)雜程度沖壓模具能力。
1.5 U形彎曲模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度
1.了解目前國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間20天；
2.確定加工方案，所用時(shí)間5天；
3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間30天；
4．模具的調(diào)試．所用時(shí)間5天
2 彎曲件工藝分析
2.1 工件圖及要求
零件名稱：彎曲板
生產(chǎn)批量：大批量
材料：H62
料厚：4mm
板寬：20mm
工件圖
此工件是小于90度U形彎曲件，零件圖（見(jiàn)上圖）中的尺寸公差為未注公差，在處理這類零件公差時(shí)均按IT14級(jí)要求。彎曲圓角半徑R為2.5mm，大于最小彎曲半徑（＝0.6ｔ＝0.6×4＝2.4ｍｍ），故此件形狀、尺寸、精度均滿足彎曲工藝的要求，可用彎曲工序加工。
2.2工藝方案的確定
（1）該工件是基于預(yù)彎U形件上對(duì)左右兩側(cè)進(jìn)行，由所用材料H62的特性和壁厚可選零件圖中彎曲圓角為R=2.5mm，具有良好工藝性的彎曲件，不僅能簡(jiǎn)化彎曲工藝過(guò)程和模具設(shè)計(jì)，而且能夠提高彎曲件的精度和節(jié)省材料。
（2）零件圖中的尺寸公差為未注公差，在處理這類零件公差等級(jí)是均按IT14要求，彎曲圓角半徑R=2.5mm，大于最小彎曲半徑（Rmin=0.6t=0.6*4mm=2.4mm）,所以該工件形狀、尺寸、精度均滿足彎曲工藝的要求，可用壓彎工藝加工。由于在進(jìn)行直角彎曲時(shí)，如果彎邊過(guò)小，彎邊在模具上支持的長(zhǎng)度過(guò)小，不容易形成足夠的彎矩，將產(chǎn)生不規(guī)則變形，很難得到形狀準(zhǔn)確的零件。為避免這種情況，應(yīng)使彎邊高度H>2.5t,當(dāng)H<2.5t時(shí)，則應(yīng)在彎曲部位開(kāi)槽，使之便于彎曲。或加大此處的彎邊高度H，在彎曲后在裁去加高的部分，該工件是基于U形件的基礎(chǔ)上進(jìn)行L形壓彎成型的。有圖中可知彎曲成形 后工件的H=9.5mm>2.5*2=5mm，故不易產(chǎn)生缺陷。
（3）板材彎曲零件的彎曲線與板料纖維方向的關(guān)系：冷沖壓使用的板料多是經(jīng)過(guò)軋制成形，金屬在軋制過(guò)程中形成了纖維方向（其纖維方向與軋制方向相同）軋制板材在各方向的性能是有差別的，材料沿纖維線方向塑性較好，所以彎曲板料或卷料時(shí)彎曲線最好與纖維方向垂直，這樣彎曲件不易開(kāi)裂。
如果在同一零件上具有不同方向的彎曲，在考慮彎曲件排樣經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡可能使彎曲線與纖維方向的夾角a不小于30°。
如果彎曲半徑過(guò)小，彎曲時(shí)板料外層拉伸變形量過(guò)大，是拉伸應(yīng)力達(dá)到或超過(guò)抗拉強(qiáng)度，則板料彎曲存在一個(gè)最小圓角半徑允許值。R>rmin。當(dāng)圓角半徑必須小于最小圓角半徑時(shí)，可設(shè)法提高材料的塑性，例如將材料退火或在加熱狀態(tài)下彎曲。厚板可采用先開(kāi)槽或壓槽的方法，使彎曲部位的板料變薄，能防止彎曲部位開(kāi)裂。
理論上講，彎曲圓角半徑最大值是沒(méi)有限制的，但也不宜過(guò)大，因?yàn)檫^(guò)大時(shí)，受到回彈的影響，彎曲角度與圓角半徑的精度都不易達(dá)到要求。
（4）板材請(qǐng)按去零件的沖裁件毛刺面與彎曲方向：
彎曲件的毛坯往往是經(jīng)沖裁落料而形成的，其沖裁的斷面一部分是光亮面，另一部分是毛刺面。彎曲件應(yīng)使其毛刺面作為彎曲件的內(nèi)側(cè)，當(dāng)必須將毛刺面置于外側(cè)時(shí)，應(yīng)盡量加大彎曲半徑，以避免開(kāi)裂。
以上分析可得該零件所需的沖壓工序?yàn)閺澢?，采用彎鉤形單工序彎曲模。
2.3 彎曲工藝計(jì)算
2.3.1 彎曲件毛坯展開(kāi)長(zhǎng)度的計(jì)算
當(dāng)彎曲圓角半徑較?。ǎ颍?.5ｔ）時(shí)，由于彎曲變形時(shí)不僅彎曲圓角部分變薄嚴(yán)重，而且與圓角部分相鄰的直邊部分也產(chǎn)生了一定的變薄，所以應(yīng)該按變形前后體積不變條件確定長(zhǎng)度。通常采用表3.5所示經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。
當(dāng)彎曲圓角半徑較?。ǎ?.5ｔ）時(shí)，由于變薄不嚴(yán)重，可按中性層展開(kāi)原則，坯料總長(zhǎng)度等于彎曲件直線部分長(zhǎng)度和彎曲圓角部分應(yīng)變中性層長(zhǎng)度之和，即
Ｌ彎＝
Ｌ總＝直＋彎
?。剑?
式中Ｌ彎--------------------彎曲件彎曲圓角部分長(zhǎng)度；
Ｌ總---------坯料展開(kāi)總長(zhǎng)度
-------------------彎曲中心角
因?yàn)椋遥?.5＞0.5×4，屬于圓角半徑較大的彎曲件。所以彎曲件的展開(kāi)長(zhǎng)度按直邊與圓角邊分段進(jìn)行計(jì)算。視直邊區(qū)在彎曲前后長(zhǎng)度不變，圓角區(qū)展開(kāi)長(zhǎng)度按彎曲前后中性層長(zhǎng)度不變條件進(jìn)行計(jì)算。
1) 由于Ｒ/ｔ＝2.5/4＝0.63，查表3.4，得中性層位移系數(shù)X＝0.42
變形區(qū)中性層曲率半徑按式（3.7）計(jì)算
?。剑颍簦剑?.5＋0.42×4）ｍｍ＝3.64
2) 毛坯尺寸（中性層長(zhǎng)度）
Ｌ總＝直＋彎
?。虖潱剑剑恚?
該零件毛坯展開(kāi)長(zhǎng)度為
Ｌ總＝［（13－2－2.5）×2＋（60-2×4-2×2.5）＋5.71×2+2.86×2］ｍｍ
＝83.2ｍｍ
2.3.2 彎曲模工作部分尺寸計(jì)算
1) 凸模圓角半徑。
當(dāng)彎曲件的相對(duì)彎曲半徑ｒ/ｔ較小時(shí)，取凸模圓角的半徑ｒ凸等于或小于彎曲件內(nèi)側(cè)的圓角的半徑r，但不能小于表3.1所示列的最小的彎曲半徑。若彎曲件的ｒ/ｔ小于最小相對(duì)彎曲半徑/ｔ，則彎曲時(shí)應(yīng)?。?， 然后增加一道整形的工序，使得整形凸模的凸模圓角半徑＝ｒ。由于此工件ｒ/ｔ＝2.5/4＝0.63較小且Ｒ為2.5ｍｍ，大于最小彎曲半徑（＝0.6ｔ＝2.4ｍｍ），故凸模圓角半徑為ｒ凸＝Ｒ＝2.5ｍｍ。
2) 凹模圓角半徑。
凹模圓角的半徑的大小對(duì)彎曲力以及對(duì)彎曲件的質(zhì)量均由影響。過(guò)小會(huì)使彎矩的彎曲力臂減小，毛坯沿凹模圓角滑入時(shí)的阻力很大，彎曲力增加，并易使工件表面擦傷甚至出現(xiàn)壓痕。凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致，否則在彎曲時(shí)毛坯會(huì)發(fā)生偏移.
實(shí)際生產(chǎn)中，通常根據(jù)材料的厚度來(lái)選擇。
當(dāng)ｔ＜2ｍｍ時(shí)，＝（3～6）ｔ；
當(dāng)ｔ＝2～4ｍｍ,＝（2～3）ｔ；
當(dāng)ｔ＞4ｍｍ，＝2ｔ
因?yàn)椴牧系暮穸葹?ｍｍ，所以＝（2～3）ｔ，所以凹模圓角的半徑取＝8ｍｍ。
3) 凹模工作部分深度的設(shè)計(jì)計(jì)算。
凹模深度要適當(dāng)，若過(guò)小，則彎曲件兩端自有部分太長(zhǎng)，工件回彈大，不平直；若深度過(guò)大，則凹模增高，多耗模具材料，并需要較大的壓力機(jī)工作行程。
對(duì)于Ｕ形彎曲模：若平直邊高度不大或要求兩邊平直，則凹模深度應(yīng)大于工件的深度；若彎曲件直邊較長(zhǎng)，且平直度要求不高，則凹模深度可以小于工件的高度。
凹模工作部分的深度將決定板料的進(jìn)模深度，同時(shí)也影響到彎曲件直邊的平直度，對(duì)工件的尺寸精度造成一定的影響。此彎曲件：直邊高度為13ｍｍ，板厚4ｍｍ，查表3.12得凹模的底部最小厚度＝6ｍｍ，因此，凹模工作部分深度為直邊的高度加斜邊的高度加活動(dòng)凹模的高度加頂料板的厚度，即＝13＋4+12＋12＝45ｍｍ。
4) 凸凹模間隙。
對(duì)于U形彎曲件，必須合理確定凸凹模之間的間隙。間隙過(guò)大，則回彈大，工件的形狀和尺寸不容易保證。間隙過(guò)小，會(huì)增加彎曲力，使工件厚度減薄，增加摩擦，擦傷工件并降低模具壽命。U形件凸凹模的單面間隙一般可按下式計(jì)算
彎曲有色金屬
彎曲黑色金屬
式中————凸凹模單面間隙（mm）
———板料的最小厚度和最大厚度（mm）
t—————板料厚度的基本尺寸（mm）
C—————間隙系數(shù)，其值按表3.14選取
但當(dāng)工件精度要求不高或校正彎曲時(shí)，生產(chǎn)中常采用調(diào)整凸凹模間隙的方法來(lái)解決工件回彈問(wèn)題。設(shè)計(jì)彎曲模結(jié)構(gòu)時(shí)，常常把凹模做成可調(diào)式或鑲拼式。當(dāng)設(shè)計(jì)為可調(diào)式時(shí)，可以將模具的凸凹模間隙值初選為材料厚度t。
5） 凸凹模橫向尺寸及公差
工件標(biāo)注外形尺寸時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，間隙取在凸模上。查表2.5得
凹模橫向尺寸
凸模橫向尺寸
式中
2.3.3 彎曲件回彈值的計(jì)算
由于回彈值直接影響了彎曲件的形狀和尺寸，因此，在模具設(shè)計(jì)和制造時(shí)，必須要先考慮材料的回彈。通常是先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)值和簡(jiǎn)單的計(jì)算和初步確定模具工作部分尺寸，然后在試模修正模具的相應(yīng)部分的形狀和尺寸。
影響回彈的因素：
材料的力學(xué)性能：由金屬變形特點(diǎn)可知，卸載時(shí)，彈性恢復(fù)的應(yīng)變量與材料的屈服極限成正比，與彈性模量E成反比，即σs /E越大，回彈越大。也就是說(shuō)材料的屈服極限σs越大，彈性模量E越小，彎曲變形的回彈也越大。因?yàn)椴牧系那O限σs越高，材料在一定的變形程度下，其變形區(qū)斷面內(nèi)的應(yīng)力也越大，因而可以引起更大的彈性變形，所以回彈值也越大；而彈性模量E越大，則材料抵抗彈性變形的能力越強(qiáng)，所以回彈值越小。
相對(duì)彎曲半徑r/t：相對(duì)彎曲半徑r/t越小，則回彈值越小。因?yàn)橄鄬?duì)彎曲半徑r/t越小，彎曲變形程度越大，變形區(qū)總的切向變形程度增大，塑性變形再總變形中占得比例增大，而相應(yīng)彈性變形的比例則減少，從而回彈值減少。反之，相對(duì)彎曲半徑r/t越大，則回彈值越大，這也是r/t很大的工件不易彎曲成形的原因。
彎曲中心角α：彎曲中心角α越大，回彈角也越大，因?yàn)殡S著α增大，變形區(qū)段長(zhǎng)度增加，會(huì)談累積值也增大，回彈角也就越大但對(duì)曲率半徑的回彈沒(méi)有影響。
彎曲方式：自有彎曲時(shí)，回彈值大；校正彎曲時(shí)，回彈值小。再無(wú)底彎曲模內(nèi)作自由彎曲時(shí)，會(huì)談最大；再有底彎曲模內(nèi)作自由彎曲時(shí)，會(huì)談最小。這是因?yàn)樾Ｕ龔澢鷷r(shí)，校正力比自有彎曲時(shí)的彎曲力大得多，使得變形區(qū)的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)與自由彎曲時(shí)有所不同。極大地校正彎曲力迫使變形區(qū)外側(cè)的拉應(yīng)力有所減小，而在外側(cè)中性層附近還出現(xiàn)與內(nèi)側(cè)相同的壓縮應(yīng)力。隨著校正力的增加，壓應(yīng)力區(qū)逐步向外側(cè)擴(kuò)展，致使變形區(qū)的大部分甚至全部斷面均出現(xiàn)壓縮應(yīng)力，卸載后內(nèi)、外兩側(cè)的回彈趨勢(shì)相互抵消，產(chǎn)生了減小回彈的效果。
彎曲件形狀：一般，彎曲件形狀越復(fù)雜一次彎曲成形的數(shù)量越多，則彎曲時(shí)各部分相互牽制作用越大；彎曲中拉伸變形的成分越大，則回彈量越小，因此，一次彎曲成形時(shí)，U型件的回彈量比V型件的回彈量小。
磨具間隙：在彎曲U型件時(shí)，凸、凹模間隙對(duì)回彈角有較大的影響，間隙越大，會(huì)談?shì)^也越大。當(dāng)采用負(fù)間隙時(shí)，由于磨具對(duì)材料的擠壓作用，可使回彈角減小至最小值，甚至出現(xiàn)零或負(fù)值。
控制回彈的措施：
從選用材料上采取措施。在滿足彎曲件使用要求的前提下，盡可能選用彈性模量E大、屈服極限σs小、力學(xué)性能比較穩(wěn)定的材料，以減少?gòu)澢鷷r(shí)的回彈。
改進(jìn)彎曲件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在彎曲件設(shè)計(jì)上改進(jìn)某些結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)彎曲件的剛度以減少回彈，比如：在彎曲變形區(qū)壓制加強(qiáng)筋，增加彎曲件的剛度。
從工藝上采取措施：
采用熱處理工藝。對(duì)一些硬材料或已經(jīng)冷作硬化的材料，彎曲前先進(jìn)行退火處理，降低其硬度以減少?gòu)澢鷷r(shí)的回彈，待彎曲后再淬硬。對(duì)回彈較大的材料，在條件允許的情況下，甚至可采用加熱彎曲。
采用拉彎工藝。相對(duì)彎曲半徑很大的彎曲件，由于變形程度很小，變形區(qū)大部分或全部處于彈性變形狀態(tài)，彎曲回彈量很大，甚至根本無(wú)法成形，這時(shí)可以采用拉彎工藝。
從模具結(jié)構(gòu)上采取措施。
補(bǔ)償法。一般來(lái)說(shuō)，它是消除彎曲件回彈最簡(jiǎn)單的方法，在實(shí)際生產(chǎn)中廣泛使用。
對(duì)于比較硬的材料，可根據(jù)回彈值對(duì)模具工作部分的形狀和尺寸進(jìn)行修正。
對(duì)于軟材料（如：Q215、Q235、10、20和H62等），其回彈角小于5°時(shí)，可在模具上作出補(bǔ)償角并取較小的凸凹模間隙。
單角彎曲時(shí)，根據(jù)回彈量的大小，將凸模圓角半徑和頂角預(yù)先做小些，然后調(diào)試修模，補(bǔ)償回彈。
雙角彎曲時(shí)，可在凸模兩側(cè)分別作出回彈角或?qū)⒛＞叩撞孔龀蓤A弧形，利用底部向下的回彈作用，來(lái)補(bǔ)償彎曲件側(cè)壁的回彈。
校正法。對(duì)于材料厚度在0.8以上，塑性比較好，且r/t又不大時(shí)，可以改變凸模結(jié)構(gòu)，使校正力集中在彎曲變形區(qū)，改變變形區(qū)應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)，迫使材料內(nèi)、外側(cè)同為切向壓應(yīng)力，從而使內(nèi)、外側(cè)回彈趨勢(shì)相互抵消，以達(dá)到減少回彈的目的。
縱向加壓法。
采用軟凹模法。由于軟凹模能將壓力均勻的傳到材料上，使彎曲件與金屬凸模完全貼合，其回彈量比金屬凹模小的多。因此，可利用橡膠或聚氨酯凹模代替剛性金屬凹模進(jìn)行彎曲。
金屬板材在塑性彎曲時(shí)總是伴隨著彈性變形，因此，當(dāng)工件彎曲后就會(huì)發(fā)生彈復(fù)。影響彈復(fù)量的因素很多，主要與材料的機(jī)械性能，板材的厚度，彎曲半徑的大小以及彎曲時(shí)校正力的大小有關(guān)，要在理論上計(jì)算彈復(fù)值是有困難的，通常在模具設(shè)計(jì)時(shí)按經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的數(shù)據(jù)來(lái)選擇，經(jīng)試沖后再對(duì)模具工作部分加以修正。確定彈復(fù)值的多少將直接影響彎曲件的質(zhì)量，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)值以及查找資料得到回彈角。
１）相對(duì)彎曲半徑較大時(shí)自由彎曲的回彈值?！? 當(dāng)相對(duì)彎曲半徑ｒ/ｔ10時(shí)，回彈值比較大，卸載后彎曲件的彎曲角半徑和角度都發(fā)生了較大變化，此時(shí)，可以不考慮材料厚度的變化及應(yīng)力，應(yīng)變中性層的移動(dòng)，以簡(jiǎn)化計(jì)算。在這種情況下，凸模圓角半徑ｒ凸和凸模圓角部分中心角可按下式進(jìn)行計(jì)算
式中 ?。蛲埂鼓A角半徑（ｍｍ）
———————凸模圓角部分中心角
?。颉獜澢A角半徑（ｍｍ）
——————彎曲件圓角部分中心角
——————彎曲件材料的屈服極限（Ｍｐａ）
Ｅ——————彎曲件材料的彈性模量（Ｍｐａ）
ｔ——————彎曲件材料厚度（ｍｍ）
２）相對(duì)彎曲半徑較小時(shí)自由彎曲的回彈值 當(dāng)彎曲件的相對(duì)彎曲半徑r/t＜5時(shí)，由于變形程度大，卸載后彎曲半徑的變化很小，可以不予考慮，而僅考慮彎曲中心角的變化。
當(dāng)彎曲件彎曲中心角不為90度時(shí)，其回彈角按下式計(jì)算
式中 ——————彎曲件的彎曲中心角為時(shí)的回彈角
—————彎曲中心角為90度時(shí)的回彈角
——————彎曲件的彎曲中心角
第一次彎曲時(shí)彎曲中心角為90度，因此查相關(guān)手冊(cè)，取回彈角為3度，第二次彎曲時(shí)彎曲角為45度時(shí)，由以上公式得
即彎曲角為45度時(shí)的回彈角為1.5度。
2.3.4 彎曲力的計(jì)算
Ｕ形件校正彎曲時(shí)，在進(jìn)行校正彎曲前是自由彎曲，彎曲力為：
===16.58kN
頂件力F頂可近似取自由彎曲力的0.3—0.8倍，即
F頂＝（0.3－0.8）＝＝ｋＮ
取F頂=13kN。
校正彎曲時(shí)，校正彎曲力最大值在壓力機(jī)工作到下止點(diǎn)的位置，且校正力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自由彎曲力（或接觸彎曲力），而在彎曲工作過(guò)程中，二者又不是同時(shí)存在的，因此查表３.７得ｐ＝70ＭｐＡ，所以校正力Ｆ校為：
Ｆ校＝Ａｐ＝（20*60）*70＝84ＫＮ
所以第一次彎曲時(shí)：
?。疲剑菩＃?6.58＋84＝100.58ＫＮ
第二次彎曲時(shí)：
=＝＝16.58ＫＮ
對(duì)于校正彎曲，由于校正彎曲力比頂件力大的多，故頂件力可以忽略，但這里為了保險(xiǎn)起見(jiàn)，在計(jì)算壓力機(jī)公稱壓力時(shí)，還是將頂件力考慮進(jìn)去。
Ｆ壓機(jī)
綜合考慮以上得，初選壓力機(jī)型號(hào)為JB23—16.
2.4 模具總體設(shè)計(jì)
模具總體設(shè)計(jì)包括：模具類型的確定好模具結(jié)構(gòu)形式的確定.
2.4.1 模具類型的確定
沖模的類型與沖壓工藝方案是相互對(duì)應(yīng)的，兩者都是根據(jù)生產(chǎn)批量，零件形狀和尺寸，零件質(zhì)量要求，材料性質(zhì)和厚度，沖壓設(shè)備和制模條件，操作因素等確定。復(fù)合?？梢詻_尺寸較大的零件，但對(duì)材料厚度，孔心距，孔邊距又一定的限制；級(jí)進(jìn)模沖小型零件，尤其是形狀復(fù)雜的異形件，但級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸受壓力機(jī)臺(tái)面尺寸的限制；單工序模不受零件尺寸和板厚的限制。復(fù)合模沖壓比單工序模具沖壓的沖件質(zhì)量好；而級(jí)進(jìn)模的沖壓件質(zhì)量一般介于單工序模與復(fù)合模之間。
由于采用沖壓工藝方案為彎曲，所以采用單工序彎曲模。
2.4.2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定
模具類型確定后，還要確定模具的具體結(jié)構(gòu)形式，主要包括：送料與定位方式的確定，卸料與出件方式的確定，工作零件的結(jié)構(gòu)及其固定方式的確定，模具精度及導(dǎo)向方式的確定等。對(duì)于復(fù)雜的彎曲模及其他需要改變沖壓力方向和工作零件運(yùn)動(dòng)方向的模具，還要確定傳力和運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。
由于該模具采用單工序彎曲模，上模主要有上模座，凸模，模柄，墊板，斜楔和凸模固定板等零件組成；下模主要有下模座，頂料板，活動(dòng)凹模，蓋板，支撐板，彈簧，彈簧管，頂桿和定位板等零件組成。彎曲工件有下面的彈簧頂出。
2.5 模具主要零部件的設(shè)計(jì)
2.5.1 彎曲凸模、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開(kāi)加工的方法制作凸凹模。這時(shí)需要分別計(jì)算和標(biāo)注凸模和凹模的尺寸和公差。
由于該工件是沿著工件彎曲角的中心線方向彎曲的， 所以工件是簡(jiǎn)單的U型彎曲，只需確定彎曲的角度即可，有零件圖可知，零件的彎曲角為90°和45°，因?yàn)閺澢鷷r(shí)有回彈存在，且回彈角為3°，所以可將凸模彎曲角做成為87°和42°，凹模彎曲角做成90°和45°。凸模材料選用Cr12MoV，熱處理硬度為60～64HRC，凹模材料選用 Cr1212MoV， 熱處理硬度為60～62HRC，凸凹模形式如下圖所示
凸模結(jié)構(gòu)
凹模結(jié)構(gòu)
2.5.2 模柄的設(shè)計(jì)
模柄的作用是固定上模座于壓力機(jī)滑塊上時(shí)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的壓力中心保證一致,所以,模柄的長(zhǎng)度不得大于壓力機(jī)滑塊內(nèi)模柄孔的深度,模柄直徑應(yīng)與模柄孔直徑一致.根據(jù)模具的總體特點(diǎn),選用整體式模柄,其結(jié)構(gòu)形式如下圖所示
整體式模柄
2.5.3 螺釘和銷釘?shù)脑O(shè)計(jì)
螺釘和銷釘都是標(biāo)準(zhǔn)件,設(shè)計(jì)模具時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)選用即可,螺釘用于固定模具零件，一般選用內(nèi)六角螺釘;銷釘起定位作用,常用圓柱銷釘.螺釘，銷釘規(guī)格應(yīng)根據(jù)沖壓大小，凹模厚度等確定，選用銷釘?shù)男吞?hào)為φ8×90，螺釘?shù)男吞?hào)為M16×60，螺釘，銷釘?shù)牟牧隙伎刹捎?5鋼。
2.5.4 下模座的設(shè)計(jì)
下模座的材料選用HT200，規(guī)格為200×450，熱處理硬度為43～48HRC。
2.5.5 彈簧的設(shè)計(jì)
根據(jù)模具結(jié)構(gòu)彈簧，彈簧所需的預(yù)壓力為
Ｆ０＝13ｋＮ
根據(jù)預(yù)壓力和模具結(jié)構(gòu)尺寸，初選序號(hào)為73～77的彈簧，其最大工作負(fù)荷Ｆ０＝21ｋＮ＞13ｋＮ。雖然彈簧的最大工作負(fù)荷符合要求，但其彈簧太長(zhǎng)，會(huì)使模具的高度增加，所以選用最大工作負(fù)荷為21ｋＮ范圍內(nèi)的彈簧。
試選78～83號(hào)中的79號(hào)彈簧，校核檢驗(yàn)彈簧最大許可壓縮量Ｌｍａｘ＞彈簧實(shí)際總壓縮量Ｌ總。79號(hào)彈簧的具體參數(shù)是：彈簧外徑Ｄ＝55ｍｍ，材料直徑ｄ＝9ｍｍ，自由高度Ｈ０＝120ｍｍ，節(jié)距ｔ＝14.5ｍｍ，Ｆ０＝21ｋＮ，極限載荷時(shí)彈簧高度為88.4ｍｍ。
彈簧最大可壓縮量?。蹋恚幔剑?20-88.4）＝31.6mm
彈簧預(yù)壓縮量 L`=
校核：卸料板工作行程 t+h1+h2=（4+1+0.5）=5.5mm
凸模刃磨量和調(diào)節(jié)量 h3=6mm
彈簧實(shí)際總壓縮量 L總=L‘＋t+h1+h2+h3=19.6+5.5+6=27.1mm
由于31.6mm＞27.1,即Ｌｍａｘ＞L總，所以所選彈簧是合適的。
79號(hào)彈簧的規(guī)格為：
外徑：Ｄ＝55mm
鋼絲直徑：d=9.0mm
自由高度：H0=120mm
裝配高度：H2＝H0-L’=120-19.6=100.4mm
彈簧的窩座深度：ｈ=H0-Lmax+h卸料板+t+1-h修模
=120-31.6+16+4+1-77-6
=24.4mm
彈簧的外漏高度：H3=H2-h-h卸料板窩深＝100.4-24.4-7=69mm
2.5.6 模架的設(shè)計(jì) 模架各零件標(biāo)記如下：
上模座：300*250*50
下模座：300*250*65
模 柄：φ40mm×60mm
墊板厚度：300*250*`15
頂件板厚度:60*20*12
凸模固定板的厚度:300*250*25
2.6 沖壓設(shè)備的選定
初選壓力機(jī)的公稱壓力為160ＫＮ，即JB23——16型壓力機(jī)。
2.6.1 壓力機(jī)的選用
壓力機(jī)的選用是根據(jù)沖壓工藝性質(zhì)，沖壓件批量大小，模具尺寸精度。變形力大小，設(shè)備情況。
最大閉合高度： 220mm。
最大裝模高度： 180mm。
連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度： 45mm。
壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸（前后×左右）：300mm×450mm。
模柄孔尺寸（直徑×深度）：φ40mm×60mm，
最大傾斜角度： 35°
沖壓設(shè)備與沖壓工藝的關(guān)系
沖壓設(shè)備類型
壓彎
沖裁
生產(chǎn)量
曲柄壓力機(jī)
小行程
不適用
適用
高
中行程
適用
較高
大行程
較高
雙動(dòng)拉伸壓力機(jī)
不適用
不適用
較高
摩擦壓力機(jī)
適用
可用
低
液壓機(jī)
無(wú)
不適用
低
液壓機(jī)在小批量和大型拉深彎曲和成形件的生產(chǎn)中多選用液壓機(jī)，但液壓機(jī)一般不適用于沖裁工作并且彎曲成形式生產(chǎn)率低。
本設(shè)計(jì)中沖壓設(shè)備選用曲柄壓力機(jī)，而該壓力機(jī)有分為開(kāi)式壓力機(jī)和閉式壓力機(jī)。
在中小型的沖裁件，彎曲件成淺拉伸機(jī)的壓力生產(chǎn)中，主要選用開(kāi)式壓力機(jī)。
在大中型和精度要求要求高的沖壓件的生產(chǎn)中，主要選用閉式壓力機(jī)。
經(jīng)過(guò)上邊對(duì)比可得沖壓設(shè)備選用開(kāi)式曲柄壓力機(jī)，即初選壓力機(jī)型號(hào)為JB-23-16
2.6.2 沖壓設(shè)備的選擇
沖壓設(shè)備的選擇主要是根據(jù)沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量、沖壓件的幾何形狀尺寸和精度要求等因素來(lái)確定的。沖壓生產(chǎn)常用的設(shè)備很多。選用設(shè)備時(shí)，應(yīng)主要考慮下述因素：
① 沖壓設(shè)備的型號(hào)和工作形式是否適用于完成的工序；是否符合安全生產(chǎn)和環(huán)保的要求
② 沖壓設(shè)備的壓力和功率是否滿嘴應(yīng)完成工序的需要
③ 沖壓設(shè)備的裝模高度、工作臺(tái)面尺寸、行程等是否適合應(yīng)完成工序所用的模具
④ 沖壓設(shè)備的行程次數(shù)是否滿足生產(chǎn)率的要求等。
2.6.3 壓力機(jī)校核：
由于彎曲模不是標(biāo)準(zhǔn)的的模架，因而，需要自行設(shè)計(jì)。取上模座的高度為35ｍｍ，模柄高度H=（H上+H下）=（60+40）mm=100mm，凸模H=（H上+H下）=（40+20）=６０mm，凹模Ｈ＝35ｍｍ，墊板的高度為15ｍｍ，下模座H=50mm，中間的安全距離為25ｍｍ。彎曲模閉合高度是指沖床運(yùn)行到下止點(diǎn)時(shí)，模具工作狀態(tài)的高度，模具的閉合高度是指模具工作行程終了時(shí)，上模座上平面至下模座下平面之間的距離。故模具閉合高度Hd為：
?。龋剑壬夏Ｗ韧鼓９潭ò澹劝寄＃葔|板＋Ｈ下模座＋Ｈ安全距離
?。剑?5＋25＋35＋15＋50＋25）ｍｍ
?。?85ｍｍ
壓力機(jī)能滿足模具使用要求。
2.7繪制模具總裝圖
彎曲板的模具圖如圖所
總 結(jié)
本課程設(shè)計(jì)是我們進(jìn)行完了三年的模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)課程后進(jìn)行的，它是對(duì)我們?nèi)陙?lái)所學(xué)課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)踐的訓(xùn)練。它在我們的學(xué)習(xí)中占有重要的地位。
通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我從新系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了所學(xué)專業(yè)知識(shí)同時(shí)也鞏固了先前學(xué)到了的知識(shí)，同時(shí)感觸最深刻的是：所學(xué)知識(shí)只有在應(yīng)用中才能在更深刻理解和長(zhǎng)時(shí)間記憶。對(duì)一些原來(lái)一知半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識(shí)。特別是原來(lái)所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機(jī)械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測(cè)量、冷沖模具設(shè)計(jì)與制造等有了更深刻的理解，使我進(jìn)一步的了解了怎樣將這些知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中。同時(shí)還使我更清楚了模具設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮的問(wèn)題，如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費(fèi)材料，保證工件的經(jīng)濟(jì)性，加工工藝的合理性。
在設(shè)計(jì)的過(guò)程中通過(guò)沖壓手冊(cè)、模具制造簡(jiǎn)明手冊(cè)、模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)等隊(duì)要設(shè)計(jì)的問(wèn)題進(jìn)行查詢，我了解了通過(guò)更多的途徑去了解我要做的設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)更具合理性。也使我學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)資料的查詢和運(yùn)用。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我更加深入地學(xué)習(xí)了冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計(jì)的內(nèi)容。冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括冷沖壓工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)及沖模制造三方面內(nèi)容，盡管三者的工作內(nèi)容不同，但三者之間存在著相互滲透、相互補(bǔ)充、相互依存的關(guān)系。
冷沖壓工藝設(shè)計(jì)是針對(duì)給定的產(chǎn)品圖樣，根據(jù)其生產(chǎn)批量的大小、沖壓設(shè)備的類型規(guī)格、模具制造能力及工人技術(shù)水平等具體生產(chǎn)條件，從對(duì)產(chǎn)品零件圖的沖壓工藝性分析入手經(jīng)過(guò)必要的工藝計(jì)算，制定出合理的工藝方案，最后編寫沖壓工藝卡的一個(gè)綜合分析、計(jì)算、設(shè)計(jì)過(guò)程。沖壓工藝方案的確定包括工序性質(zhì)、數(shù)量的確定，工序順序的安排，工序組合方式及工序定位方式的確定等內(nèi)容。
沖壓模具設(shè)計(jì)則是依據(jù)制定的沖壓工藝規(guī)程，在認(rèn)真考慮毛坯的定位、出件、廢料排出諸問(wèn)題以及模具的制造維修方便、操作安全可靠等因素后，設(shè)計(jì)計(jì)算并構(gòu)思出與沖壓設(shè)備相適應(yīng)的模具總體結(jié)構(gòu)，然后繪制出模具總裝圖和所有非標(biāo)準(zhǔn)零件圖的整個(gè)設(shè)計(jì)繪圖過(guò)程。
歷經(jīng)近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中通過(guò)參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請(qǐng)教各位老師有關(guān)模具方面的問(wèn)題，并且和同學(xué)的探討，模具設(shè)計(jì)在實(shí)際中可能遇到的具體問(wèn)題，使我在這短暫的時(shí)間里，對(duì)模具的認(rèn)識(shí)有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。
從陌生到開(kāi)始接觸，從了解到熟悉，這是每個(gè)人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過(guò)程，我對(duì)模具的認(rèn)識(shí)過(guò)程亦是如此。經(jīng)過(guò)近三個(gè)月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一定能為三年的大學(xué)生涯劃上一個(gè)圓滿的句號(hào)，為將來(lái)的事業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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