某落料模具設計研究畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 凸模； 2材料； 3凹模 圖 1 沖裁時作用于材料上的力 其中： P１ 、Ｐ ２ —— 凸 、凹模對板料的垂直作用力； Ｆ １ 、Ｆ ２ —— 凸 、凹模對板料的側壓力； μ P１ 、 μ Ｐ２ —— 凸 模端面與板料間摩擦力，其方向與間隙大小有關，但一般指向模具刃口； μ Ｆ１ 、 μ Ｆ２ —— 凸 、凹模側面與板料間的摩擦力。 圖 2 沖裁時板料的應力狀態圖 沖裁時，由于板料彎曲的影響，其變形區的應力狀態是復雜的，且與變形過程有關。對于無壓料板壓緊材料的沖裁，其變形區應力狀態如圖 2 所示，其中： A點 ( 凸 模側面 )： 凸 模下壓引起軸向拉應力 σ ３，板料彎曲與 凸 模側壓力引起徑向壓應力 σ1 ，而切向應力 σ ２為板料彎曲引起的壓應力與側壓邢臺職業技術學院畢業論文 第 6 頁 共 36 頁 力引起的拉應力的合成應力。 B點 ( 凸 模端面 )： 凸 模下壓及板料彎曲引起的 三向壓縮應力。 C點 (斷裂區中部 )：沿徑向為拉應力 σ １， 垂直于板平面方向為壓應力 σ3 。 D點 (凹模端面 )：凹模擠壓板料產生軸向壓應力 σ ３，板料彎曲引起徑向拉應力 σ1 和切向拉應力 σ2 。 E點 (凹模側面 )： 凸 模下壓引起軸向拉應力 σ ３，由板料彎曲引起的拉應力與凹模側壓力引起壓 應力合成產生應力 σ 1 與 σ2 ，該合成應力可能是拉應力，也可能是壓應力，與間隙大小有關。一般情況下，該處以 拉應力為主。 沖裁是分離變形的沖壓工序。當 凸 模、凹模之間的間隙正常時，工 件受力后必然從彈性變形開始，進入塑性變形，最后以斷裂分離告終，如圖 3所示。 圖 3 沖裁變形過程 ( 一 )彈性變形階段 由于凸模加壓于板料，使板料產生彈性壓 縮、彎曲和拉伸 (AB′ ＞ AB)等變形，板料底面相應部分材料略擠入凹模洞口內。此時，凸模下的板料略有拱彎 (鍋底形 )，凹模上的板料略有上翹。間隙越大，拱彎和上翹越嚴重。在這一階段中，若板料內部的應力沒有超過彈性極限時，當凸模卸載后，板料立即恢復原狀。 (二 )塑性變形階段 當凸模繼續壓入，板料內的應力達到屈服極限時，板料開始產生塑性剪切變形。 凸 模切入板料并將下部板料擠入凹模孔內，形成光亮的剪切斷面。同邢臺職業技術學院畢業論文 第 7 頁 共 36 頁 時，因 凸 、凹模間存在間隙，故伴隨著彎曲與拉伸變形 (間隙愈大，變形亦愈大 )。隨著 凸 模的不斷壓 入，材料的變形程度便不斷增加，同時硬化加劇，變形抗力也不斷上升，最后在 凸 模和凹模的刃口附近，達到極限應變與應力值時，材料就產生微小裂紋，這就意味著破壞開始，塑性變形結束。 (三 )斷裂分離階段 裂紋產生后，此時凸模仍然不斷地壓入材料，已形成的微裂紋沿最大剪應變速度方向向材料內延 伸，向楔形那樣發展，若間隙合理，上下裂紋則相遇重合，板料就被拉斷分離。由于拉斷的結果，斷面上形成一個粗糙的區域。當 凸模再 下行， 凸模將 沖落部分全部擠入凹模洞口，沖裁過程到此結束。 沖裁力與凸模行程曲線如圖 4 圖 4 沖裁力與凸模行程曲線 圖 4 為沖裁時沖裁力與 凸 模行程曲線。圖中 AB 段相當于沖裁的彈性變形階段， 凸模接觸材料后，載何急劇上升，當凸模刃口一旦擠入材料，即進入塑 性變形階段后，載荷的上升就緩慢下來，如 BC 段所示。雖然由于 凸 模擠入材料使承受沖裁力的材料面積減小，但只要材料加工硬化的影響超過 受剪面積 減小的影響，沖裁力就繼續上升，當兩者達到相等影響的瞬間，沖裁力達最大值，即圖中的 C點。此后， 受剪面積 的減少超過了加工硬化的影響，于是沖裁力下降。 凸模繼續 下壓，材料內部的微裂紋迅速擴張，沖裁力急劇下降，如圖 CD 段所示，此為沖裁的斷裂階段。 沖裁件斷面質量及其影響因素 ( 一 )斷面特征 沖裁件正常的斷面特征如圖 5所示。它由圓角帶、 光亮帶、斷裂帶和毛刺四個特征區組成。 邢臺職業技術學院畢業論文 第 8 頁 共 36 頁 圖 5 沖裁件的斷面特征 １．圓角帶 該區域的形成主要是當 凸 模刃口剛壓入板料時，刃口附近的材料產生彎曲和伸長變形，材料被帶 進模具間隙的結果。 ２．光亮帶 該區域發生在塑性變形階段，當刃口切入金屬板料后，板料與模具側面擠壓而形成的光亮垂直的斷面。通常占全斷面的 1／２～１／３。 ３．斷裂帶 該區域是在斷裂階段形成。是由刃口處產生的微裂紋在拉應力的作用下，不斷擴展而形成的撕裂面其斷面粗糙，具有金屬本色，且帶有斜度。 ４．毛刺毛刺 的形成是由于在塑性變形階段后期， 凸 模和凹模的刃口切入被加工板料一定深度時，刃口正面材料被壓縮，刃尖部分是高靜水壓應力狀態，使微裂紋的起點不會在刃尖處發生，而是在模具側面距刃尖不遠的地方發生，在拉應力的作用下，裂紋加長，材料斷裂而產生毛刺。在普通沖裁中毛刺是不可避免的。 在四個特征區中，光亮帶剪切面的質量最佳。各個部分，在整個斷面上所占的比例，隨材料的性能、厚度、模具沖裁間隙、刃口狀態及摩擦等條件的不同而變化。 (二 )材料的性能對斷面質量的影響 對于塑性較好的材料，沖裁時裂紋出現 得較遲，因而材料剪切的深度較大。所以得到的光亮帶所占比例大，圓角大， 穹彎大 ，斷裂帶較窄。而塑性差的材料，當剪切開始不久材料便被拉裂，光亮帶所占比例小，圓角小，穹彎小 ，而大部分是有斜度的粗糙斷裂帶。 (三 )模具沖裁間隙大小對斷面質量的影響 沖裁單面間隙是指 凸 模和凹模刃口橫向尺寸的差值的一半，常稱間隙用 邢臺職業技術學院畢業論文 第 9 頁 共 36 頁 C 表示。間隙值的大小，影響上、下裂紋的會合；影響變形應力的性質和大小。 當間隙過小時，如圖 6a 所示，上、下裂紋互不重合。兩裂紋之間的材料，隨著沖裁的進行將被第二次剪切在斷面上形成第二光亮帶 ，該光亮帶中部有殘留的斷裂帶 (夾層 )。小間隙會使應力狀態中的拉應力成分減小，擠壓作用增大，使材料塑性得到充分發揮，裂紋的產生受到抑制而推遲。所以，光亮帶寬度增加，圓角、毛刺、斜度翹曲、 拱彎等 弊病都有所減小，工件質量較好，但斷面的質量也有缺陷，像中部的夾層等。 當間隙過大時，如圖 6c 所示，上、下裂紋仍然不重合。因變形材料應力狀態中的拉應力成分增大、材料的彎曲和拉伸也增大，材料容易產生微裂紋，使塑性變形較早結束。所以，光亮帶變窄，剪裂帶、圓角帶增寬、毛刺和斜度較大， 拱彎 翹曲現象顯著，沖裁 件質量 下降。并且拉裂產生的斜度增大，斷面出現二個斜度，斷面質量也是不理想的。 當間隙合適時，如圖 6b 所示，上、下裂紋能會合成條線。盡管斷面有斜度，但零件比較平直，圓角、毛刺斜度均不大。有較好的綜合斷面質量。 當模具間隙不均勻時， 沖裁件會出現 部分間隙過大，部分間隙過小的斷面情況。這對沖裁件斷面質量也是有影響的，要求模具制造和安裝時必須保持間隙均勻。 圖 6 間隙大小對沖裁件斷面質量的影響 a)間隙過小； b)間隙合適； c)間隙過大 (四 )模具刃口狀態對斷面質量的影響 刃口狀態對沖裁過程中的應力狀態有較大影響。當模具刃口磨損成圓角時，擠壓作用增大，則沖裁件圓角和光亮帶增大。鈍的刃口，即使間隙選擇合理，在沖裁件上將產生較大毛刺。凸模鈍時 ，落料件產生毛刺；凹模鈍時，沖孔件產生毛刺。 邢臺職業技術學院畢業論文 第 10 頁 共 36 頁 2 落料模具的沖壓工藝性分析 沖壓工藝規程 表 工藝規程卡片 車間 產品型別 工藝規程 零件名稱： 落料模 零件號： 15B363 工藝室主任 車間主任 主管工藝員 總工藝師 版次 年 月 日 批準 表 工序卡片 車間 工作程 序 型別 材料 毛料種類 零件名稱 零件號 第 頁 DC01 板料 落料模 15B636 第 頁 工序號 工序名稱 工作地 頁次 設備名稱 設備類別 工作等級 工時定額 附注 1 切料 剪床 2 沖裁 開式雙柱可傾沖床 J2363 3 去毛刺 4 檢驗 游標卡尺等 更改單號 編號 簽字 日期 更改單號 編號 簽字 日期 工藝員 車間主任 邢臺職業技術學院畢業論文 第 11 頁 共 36 頁 表 檢驗卡片 車間 檢驗圖表 型別 零件名稱 零件號 工序號 第 頁 落料模 1 第 頁 材料 硬度 Q235 項目號