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畢業(yè)設(shè)計說明書 題 目:溫擠壓工藝及模具設(shè)計 年級、 專業(yè): 姓 名: 學 號: 指 導 教 師: 完 成 時 間: 摘 要 本設(shè)計是對給定的產(chǎn)品圖進行模具設(shè)計。沖壓工藝的選擇是經(jīng)查閱相關(guān)資料和和對產(chǎn)品形狀仔細分析的基礎(chǔ)上進行的；沖壓模具的選擇是在綜合考慮了經(jīng)濟性、零件的沖壓工藝性以及復雜程度等諸多因素的基礎(chǔ)上進行的；產(chǎn)品毛坯展開尺寸的計算是在方便建設(shè)又不影響模具成型的前提下簡化為所熟悉的模型進行的。文中還對沖壓成型零件和其它相關(guān)零件的選擇原則及選擇方法進行了說明，另外還介紹了幾種產(chǎn)品形狀的毛坯展開尺寸計算的方法和簡化模型，以及沖壓模具設(shè)計所需要使用的幾種參考書籍的查閱方法。 介紹了一種精密擠壓的新型模具，擠壓時鍛件杯口有背壓套施壓，且依靠背壓套限制凸模像移，解決了孔，高低不平和壁厚不勻的問題，材料消耗顯著降低。 【關(guān)鍵詞】工藝、工藝性、溫擠壓；模具設(shè)計；反向擠壓；背壓； 目 錄 摘 要 1 前 言 3 課題來源和研究意義 5 本次設(shè)計的目的： 6 第一章 零件圖及工藝方案的擬訂 8 1.1零件圖及零件工藝性分析 8 1.2.工藝方案的確定 8 第二章 工藝設(shè)計 9 2.1.確定排樣方案 9 2.2.坯料制備方法 9 2.3.計算擠壓力 9 2.3.1.變形程度的計算 9 2.3.2.圖算法冷墩力的計算 10 2.4.總擠壓力 10 2.5.壓力機的選擇 10 2.6.壓力中心的計算 11 第三章 模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇 13 3.1.模具的設(shè)計 13 第四章 模具工作零件刃口尺寸的計算 15 4.1.擠壓模具尺寸計算 15 第五章 模具零件的選用，設(shè)計及計算 17 5.1.模具零件的選用 17 5.2.導柱、導套 20 第六章 壓力機的校核 21 6.1.壓力機的校核 21 第七章 模具零件的加工及裝配 22 7.1.模具零件的加工 22 7.2.模具的裝配 23 第八章.結(jié)束語 24 第九章 設(shè)計心得 25 第十章 致 謝 26 主要參考文獻 27 前 言 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，沖壓技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣泛，在國民經(jīng)濟各部門中，幾乎都有沖壓加工生產(chǎn)，它不僅與整個機械行業(yè)密切相關(guān)，而且與人們的生活緊密相連。 目前國內(nèi)模具技術(shù)人員短缺，要解決這樣的問題，關(guān)鍵在于職業(yè)培訓。我們做為踏入社會的當代學生，就應(yīng)該掌握扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，現(xiàn)在學好理論基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計是專業(yè)課程的理論學習和實踐之后的最后一個教學環(huán)節(jié)。希望能通過這次設(shè)計，能掌握模具設(shè)計的基本方法和基本理論。 模具的發(fā)展是體現(xiàn)一個國家現(xiàn)代化水平高低的一個重要標志，就我國而言，經(jīng)過了這幾十年曲折的發(fā)展，模具行業(yè)也初具規(guī)模，從當初只能靠進口到現(xiàn)在部分進口已經(jīng)跨了一大步，但還有一些精密的沖模自己還不能生產(chǎn)只能通過進口來滿足生產(chǎn)需要。隨著各種加工工藝和多種設(shè)計軟件的應(yīng)用使的模具的應(yīng)用和設(shè)計更為方便。隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，模具的設(shè)計和制造也越來越趨近于國際化?，F(xiàn)在模具的計算機輔助設(shè)計和制造（CAD/CAM）技術(shù)的研究和應(yīng)用。大大提搞了模具設(shè)計和制造的效率。減短了生產(chǎn)周期。采用模具CAD/CAM技術(shù)，還可提高模具質(zhì)量，大大減少設(shè)計和制造人員的重復勞動，使設(shè)計者有可能把精力用在創(chuàng)新和開發(fā)上。尤其是pro/E和UG等軟件的應(yīng)用更進一步推動了模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展使模具工作零件的加工趨進于自動化。電火花和線切割技術(shù)的廣泛應(yīng)用也對模具行業(yè)起到了飛越發(fā)展。模具的標準化程度在國內(nèi)外現(xiàn)在也比較明顯。特別是對一些通用件的使用應(yīng)用的越來越多。其大大的提高了它們的互換性。加強了各個地區(qū)的合作。對整個模具的行業(yè)水平的提高也起到了重要的作用。 沖模是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件.在沖模的設(shè)計制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應(yīng)高速、自動、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應(yīng)的新型模具材料及其熱處理技術(shù)，各種高效、精密、數(shù)控自動化的模具加工機床和檢測設(shè)備以及模具CAD/CAM技術(shù)也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。精密、高效的多工位及多功能級進模和大型復雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術(shù)水平。目前，50個工位以上的級進模進距精度可達到2微米，多功能級進模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設(shè)計制造出達到國際水平的精度達2?~5微米，進距精度2~3微米，總壽命達1億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具，在設(shè)計制造方法、手段方面已基本達到了國際水平，但在制造方法手段方面已基本達到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。 模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)等先進技術(shù)正在不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術(shù)。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術(shù)、數(shù)控測量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術(shù)水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質(zhì)量（主軸轉(zhuǎn)速一般為15000~40000r/min）,加工精度一般可達10微米，最好的表面粗糙度Ra≤1微米），而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低（工件只升高3攝氏度）、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實現(xiàn)硬材料（60HRC）加工；電火花銑削加工（又稱電火花創(chuàng)成加工）是以高速旋轉(zhuǎn)的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣），因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產(chǎn)的EDSCAN8E電火花銑削加工機床，配置有電極損耗自動補償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當今電火花加工機床的技術(shù)水平；慢走絲線切割技術(shù)的發(fā)展水平已相當高，功能也相當完善，自動化程度已達到無人看管運行的程度，目前切割速度已達到300mm/min,加工精度可達±1.5微米，表面粗糙度達Ra=01~0.2微米;精度磨削及拋光已開始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標磨床及自動拋光等先進設(shè)備和技術(shù);模具加工過程中的檢測技術(shù)也取得了很大的發(fā)展,現(xiàn)在三坐標測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數(shù)據(jù)外,其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施及簡單操作步驟，使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能。此外，激光快速成形技術(shù)（RPM）與樹脂澆注技術(shù)在快速經(jīng)濟制模技術(shù)中得到了成功的應(yīng)用。利用RPM技術(shù)快速成形三維原型后，通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術(shù)可快速制造各種成形模。如清華大學開發(fā)研制的“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國自主知識產(chǎn)權(quán)的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實體制造SSM和熔融擠壓成形MEM）的系統(tǒng)，它基于“模塊化技術(shù)集成”之概念而設(shè)計和制造，具有較好的價格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型為基礎(chǔ)，采用瑞士汽巴精化的高強度樹脂澆注成形的樹脂沖模應(yīng)用在國產(chǎn)轎車試制和小批量生產(chǎn)開辟了新的途徑。 沖壓加工在汽車、拖拉機、電機、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位?，F(xiàn)代各種先進工業(yè)化國家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達的。在我國的現(xiàn)代化建設(shè)進程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。 當今，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，沖壓工藝技術(shù)也在不斷革新和發(fā)展，這些革新和發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個方面： （1）工藝分析計算方法的現(xiàn)代化 （2）模具設(shè)計及制造技術(shù)的現(xiàn)代化 （3）沖壓生產(chǎn)的機械化和自動化 （4）新的成型工藝以及技術(shù)的出現(xiàn) （5）不斷改進板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。 課題來源和研究意義 本設(shè)計題目由實習單位提供，經(jīng)系指導老師審核通過的。本設(shè)計題目涉及的主要內(nèi)容是對溫擠壓模的設(shè)計, 研究目的是在廠原有的基礎(chǔ)上，對模具進行改進設(shè)計，提高產(chǎn)品質(zhì)量與效益。 在二十世紀中期甚至更早,國外就已經(jīng)出現(xiàn)很多對模具及模具工業(yè)的高度評價與精辟的比喻。例如: “模具是美國工業(yè)的基石”(美國)；“模具是促進社會繁榮富強的原動力”(日本)；“模具工業(yè)是金屬加工的帝王”(德國)；“模具是黃金”(東歐)等。在二十世紀未,中國人才開始認識到其極端重要性,作出了科學的評價:“模具工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)之母”(中國)。 21世紀的制造業(yè)，正從以機器為特征的傳統(tǒng)技術(shù)時代，向著以信息為特征的技術(shù)時代邁進，即用信息技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。經(jīng)濟全球化和世界市場一體化加速發(fā)展，不斷加劇了制造商之間的競爭，提出了快速反應(yīng)市場的要求，與之相適應(yīng)，制造業(yè)對柔性自動化技術(shù)及裝備的要求更加迫切而強烈。同時，微電子技術(shù)和信息通信技術(shù)的快速發(fā)展，為柔性自動化提供了重要的技術(shù)支撐，工業(yè)裝備的數(shù)控化、自動化、柔性化呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。 現(xiàn)今,全世界模具工業(yè)年總產(chǎn)值約為650億美元，其中亞洲地區(qū)占到全世界一半的總產(chǎn)值。而在亞洲,最高屬于日本,年產(chǎn)值達200億美元上下。美國的年產(chǎn)值為50億美元。中國也在后來居上,現(xiàn)在已經(jīng)達到70億美元。然而,產(chǎn)值并不等同于技術(shù)質(zhì)量。雖然我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與發(fā)展經(jīng)濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大。一些大型、精度、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。而技術(shù)含量低的模具已供過于求,市場利潤空間狹小。近五年來,平均每年進口模具約為11.2億美元,2003年就進口了近13.7億的模具,這還未包括隨設(shè)備和生產(chǎn)線作為附件帶進來的模具。這表示中國大陸模具業(yè)的發(fā)展?jié)摿θ匀缓芫薮?。這就是這次研究的意義。 本次設(shè)計的目的： 畢業(yè)設(shè)計是一種綜合性的訓練，也是一個重要的專業(yè)實訓環(huán)節(jié)，它綜合性強，應(yīng)用知識面寬。隨著社會主義市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品增多，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，市場競爭激烈。模具作為一種工具已廣泛地應(yīng)用在各行各業(yè)之中。模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。在國民經(jīng)濟的各個工業(yè)部門都越來越多地依靠模具來進行生產(chǎn)加工。模具已成為國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)。模具已成為當代工業(yè)的重要手段和工藝發(fā)展方向之一?，F(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)效益的提高，在很大程度上取決于模具的發(fā)展和技術(shù)經(jīng)濟水平。 為了更進一步加強我們的設(shè)計能力，鞏固所學的專業(yè)知識，在畢業(yè)之際，特安排了此次的畢業(yè)設(shè)計。畢業(yè)計也是我們專業(yè)在學完基礎(chǔ)理論課，技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的基礎(chǔ)上，所設(shè)置的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。 一、綜合運用本專業(yè)所學的理論與生產(chǎn)實際知識，進行一次沖壓模設(shè)計的實際訓練，從而提高我們獨立工作能力。 二、鞏固復習三年以來所學的各門學科的知識，以致能融貫通，進一步了解從模具設(shè)計到模具制造整個工藝流程。 三、掌握模具設(shè)計的基本技能，如計算、繪圖、查閱設(shè)計資料和手冊，熟悉標準和規(guī)范等。 由于本人設(shè)計水平有限，經(jīng)驗不足，錯誤難免，敬請老師批評、指導，不勝感激。 第一章 零件圖及工藝方案的擬訂 1.1零件圖及零件工藝性分析 一、零件圖 圖（1—1） 工件圖：如圖1—1所示 材料：鋁, 二、零件的工藝性分析 產(chǎn)品所用的材料為鋁，軟狀態(tài)，其力學性能如下：τ=80Mpa,σb=75-110 Mpa, σs=50-80Mpa。（《冷沖壓工藝與模具設(shè)計》P322），零件圖上未注公差等級，屬自由尺寸，按IT12級確定工件尺寸的公差。 1.2.工藝方案的確定 精密擠壓可以取代或部分取代金屬切削加工。圖1所示泵座零件，是一種典型的杯形件，材料為鋁。采用溫擠壓方法生產(chǎn)，既易于成型，又能獲得較好的精度和表面粗糙度值。由于鑲件底部厚度有嚴格要求，擠壓設(shè)備采用曲柄壓力機。 第二章 工藝設(shè)計 2.1.確定排樣方案 坯料的選擇，在很大程度上決定著零件件的質(zhì)量。同時，它對金屬的工藝過程等都有很大的影響。如果坯料尺寸選擇得不合理，不但會造成金屬的過分損耗，而且還會嚴重影響擠壓工藝過程的順利進行。所以說，正確地選擇和計算坯料的種類、尺寸和公差是十分重要的。 坯料的形狀應(yīng)該根據(jù)零件相應(yīng)橫截面的形狀來確定。一般旋轉(zhuǎn)體及軸對稱多角類零件可以選用圓柱形坯料。 本例直接選用80×80的方形棒料，通過剪機截切下料。 2.2.坯料制備方法 坯料制備方法有截切下料、沖裁下料、切削下料、鋸切下料等多種方法，可按需選用。在機械壓力機上用專用的截切模對棒料或管料進行截切下料是應(yīng)用得最為廣泛的方法。本例通過截切下料，與其他方法相比可以節(jié)省原料。 2.3.計算擠壓力 2.3.1.變形程度的計算 斷面減縮率ε= (F0-F1)/F0*100﹪[9] FO——毛胚截面積； F1——工件變形后的截面積； ε=3.14×37×37/6345.1 = 67.74% 查資料得：鋁擠壓變形許用變形程度是75%---85%，所以小于該材料的變形許用變形程度，所以可以通過一次溫擠壓成形。 2.3.2.圖算法冷墩力的計算 由斷面減縮率ε=67.74% 根據(jù)有色金屬擠壓時單位壓力圖表查表得： 單位擠壓力 Pt=1230Mpa，修正系數(shù)K h=0.68 取凸模底部錐角為180度（零件圖要求底部平整） 查圖4-23得P=K a K h Pt P = 0.68*1.06*1230=886.6MPa [9] P——單位擠壓力； ——材料變形抗力； d0——毛胚直徑； d1——后的直徑； h0——毛胚高度； h1——凹模工作帶的高度； 2.4.總擠壓力 P總= A*P擠= 6345.1*886.6/4=1406.4KN 2.5.壓力機的選擇 根據(jù)以上計算和分析，再結(jié)合車間設(shè)備的實際情況，選用公稱壓力為2000KN的壓力機（型號為JH21-200）能滿足使用要求。 壓力機的具體參數(shù)如下，型號為JH21-200 公稱壓力 2000KN 滑塊行程 350mm 行程次數(shù) 22 min-1 最大封閉高度 600mm 滑塊中心至機身距離 450mm 工作臺尺寸 900×750mm 模柄孔尺寸 Φ60×80mm 2.6.壓力中心的計算 模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則，會使模具和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導軌間產(chǎn)生過大的磨損，模具導向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。 模具的壓力中心，可按下述原則來確定： （１）對稱形狀的單個零件，模具的壓力中心就是沖壓件的幾何中心。 （２）工件形狀相同且分布位置對稱時，模具的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 （３）形狀復雜的零件、多孔沖模、 級進模的 壓力中心可用解析計算法求出諸力的 合力對該軸的力矩。求出合力作用點的座標位置，所求模具的壓力中心。 計算公式為： 因沖壓力與沖壓周邊長度成正比， 所以式中的各沖壓力 P１、Ｐ２、Ｐ３……Pn，可分別用各沖壓周邊長度 L１、Ｌ２、Ｌ３……Ln代替，即： 本設(shè)計中工件形狀相同且分布位置對稱時，模具的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 即 XG = （X1F1+ X2F2）/（F1+ F2） YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG =0 XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG =0 第三章 模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇 根據(jù)確定的工藝方案和零件的形狀特點，精度要求，預(yù)選設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)，模具的制造條件及安全生產(chǎn)等，選定模具類型及結(jié)構(gòu)形式。 3.1.模具的設(shè)計 本設(shè)計采用一般的敞開式反擠壓模擠壓杯形件時，產(chǎn)品存在孔口高低不平和壁厚不勻的缺陷。假設(shè)零件外徑為d，高為H．壁厚為t，對高徑比較小(H／d<1)而壁厚與直徑之比較大(A／d>O.1)的鋼質(zhì)杯形件。如圖1所示件，一般稱為座類，孔口高低不平對于鋼碗的材料消耗影響很大。例如用一般的反擠壓模具擠壓，其孔口高低不平的差值可達4-6mm。為了減少和消除不合格鍛件，被迫增加鍛件高度和壁厚，即增大料塊，從而增加了材料消耗。 結(jié)合實際生產(chǎn)和模具調(diào)試，本設(shè)計中將考慮采用新型的模具結(jié)構(gòu)： 1. 沉座 2. 頂件桿 3.下模板 4.凹模底座 5.內(nèi)六角螺釘 6.圓柱銷 7.預(yù)應(yīng)力圈 8.凹模 9.導柱 10.凸模 11. 背壓套 12. 內(nèi)六角螺釘 13. 卸料扳 14. 卸料彈簧 15.導套 16.固定板 17.壓力板 18.上模板 19.上墊板 20.內(nèi)六角螺釘 21.疊形彈簧 22.卸料螺釘 23. 內(nèi)六角螺釘 24.頂桿 模幾工作前，背壓套11和卸料板13在彈簧14的張力作用下．處于相對于凸模10的下極限位置，背壓套11的下端與凸模10的下端近乎平齊。 模具開始工作時，上模隨壓力機滑塊下行，背壓套11與凸模10一起插入凹模8內(nèi)，進而接觸鍛壞，此時凸模通過背壓套11依靠凹模10導向，限制了在擠壓過程中凸模下端偏移，防止了鍛件壁厚不勻。隨著上模下行，毀坯被凸模擠壓變形成筒形，筒底減薄，簡壁增高，孔口金屬推動背壓套和卸料板上移，通過頂桿24傳力，碟形彈簧21被壓縮，其張力(背壓力)反作用于鍛件孔口，迫使孔口金屬流動趨于平齊。顯然，各熱料塊體積的差異通過碟形彈簧21的不同壓縮量獲得補償，換言之，封閉模腔的補償空間是巾磷形彈簧的壓縮提供的。鍛件變形結(jié)束時，碟形彈簧壓縮量達到其最大工作變形量，背壓力達到其最大上作壓力。 擠壓完成后上模上行，在凸模上行Hb(Hb為碟形彈簧21的最大工作變形量過程中，依靠碟形彈簧21和卸料彈簧14張力(背壓力)壓住鍛件不動，即此階段每瞬時的卸料力為碟形邢簧21和卸料彈簧14的瞬時張力之和。 此階段以后每一瞬時的卸料力僅為卸料彈簧14的瞬時張力，直至零件完全脫離凸棋。該模具擠壓完成后，卸料板的推力使鍛件停留在凹模內(nèi)，然后下頂料機構(gòu)通過頂件桿2將工件頂出凹模。 工藝過程:精密溫擠壓工藝過程如下：①下料，將方的鋁棒料剪切成長度為40mm的坯料；②加熱，在中頻感應(yīng)加熱爐中將壞料加熱至750-850℃①制坯，在63kN沖床上自由鐓粗制坯，預(yù)制坯直桿為80mm；④擠壓，在2000kN沖床上用新型反擠模將鋼碗擠壓成型；⑤退火熱處理，擠壓件退火后硬度為207-240HB；⑥表面清理，將熱處理后的擠壓件酸洗清理，除去氧化鐵皮；⑦檢驗入庫，對擠壓件的尺寸精度，表面質(zhì)量和硬度進行逐項檢驗，完全合格后入庫。 第四章 模具工作零件刃口尺寸的計算 4.1.擠壓模具尺寸計算 凸、凹模尺寸計算原則 間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個。沖壓過程中，凸模與凹模和工件之間的均有磨檫，而且間隙越小，磨檫越嚴重。在實際生產(chǎn)中受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對垂直于凹模平面，而且間隙也不會絕對均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側(cè)面與材料間的磨檫減小，并緩減間隙不均勻的不利影響，從而提高模具的使用壽命。 沖壓間隙對沖壓力的影響： 雖然沖壓力隨沖壓間隙的增大有一定程度的降低，但是當單邊間隙介于材料厚度 5%~20%范圍時，沖壓力的降低并不明顯（僅降低5%~10%左右）。因此，在正常情況下，間隙對沖壓力的影響不大。 沖壓間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響： 間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響較為顯著。間隙增大后，從凸模上斜、從凸?？卓谥型瞥龌蝽敵隽慵紝⑹×ΑＲ话惝攩芜呴g隙增大到材料厚度的15%~25%左右時斜料力幾乎減到零。 沖壓間隙對尺寸精度的影響： 間隙對沖壓件尺寸精度的影響的規(guī)律，對于沖孔和落料是不同的，并且與材料軋制的纖維方向有關(guān)。 通過以上分析可以看出，沖壓間隙對斷面質(zhì)量、模具壽命、沖壓力、斜料力、推件力、頂件力以及沖壓件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此，并不存在一個絕對合理的間隙數(shù)值，能同時滿足斷面質(zhì)量最佳，尺寸精度最佳，沖壓模具壽命最長，沖壓力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個方面的要求。在沖壓的實際生產(chǎn)過程中，間隙的選用主要考慮沖壓件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個方面的主要因素。但許多研究結(jié)果表明，能夠保證良好的沖壓件斷面質(zhì)量的間隙數(shù)值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數(shù)值也是不一致的。一般說來，當對沖壓件斷面質(zhì)量要求較高時，應(yīng)選取較小的間隙值，而當對沖壓件的質(zhì)量要求不是很高時，則應(yīng)適當?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。 凸凹模圓角半徑對拉伸工作影響很大。毛坯經(jīng)凹模圓角進入凹模時，受彎曲和摩擦作用，若凹模圓角半徑過小，因徑向拉力增大，易使拉伸件表面劃傷或產(chǎn)生斷裂；若過大，則壓邊面積小，由于懸空增大，易起內(nèi)皺。因此，合理的選擇凹模圓角半徑很重要。具體數(shù)值查表可得。 擠壓凸凹模與沖裁凸凹模不同，擠壓凸凹模是非標準件，所以其尺寸應(yīng)根據(jù)給定的零件外形尺寸選擇合適的即可。 凸、凹模具體尺寸見下圖，未注配合及公差均按H6/h5或者H7/h6。另外加工方面的一些注意事項有：凸凹模表面加工時要防止其表面缺陷和殘余應(yīng)力；凹模的內(nèi)型腔表面，一般要經(jīng)過拋光，研磨后要達到粗糙度Ra0.1μm 第五章 模具零件的選用，設(shè)計及計算 5.1.模具零件的選用 ①成形零件 一、凸模 沖頭材料選用Cr12MoV，淬火硬度達到58-62HRC。采用臺階式固定在下固定板上，過盈配合。 圖5-1） 二、凹模 凹模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達到58-62HRC。凹模由壓力圈固定結(jié)構(gòu)，與下模板配合，這樣簡化了模具的結(jié)構(gòu)，節(jié)省了材料的成本。外形尺寸 三、彈簧的選擇 背壓力是被動力，是鍛件變形過程中因簡壁增高，筒口金屬上移，被壓縮的碟形彈簧產(chǎn)生的張力，其作用是阻止鍛件孔口的不均勻變形，迫使孔口金屬流動趨于均勻。因此，保證鍛件孔口平齊的單位背壓力比凸摸對鍛件底邵的單位壓力(主動力)小很多。在變形的量后階段，前者僅為后者的1／8-1/0。 ②支撐固定零件 上、下模座中間聯(lián)以導向裝置的總體稱為模架。通常都是根據(jù)模具零件最大外形尺寸。選用標準模架。卸料板為最大零件，其大小為320×320 mm，選用鋼板模板，經(jīng)濟實惠，加工方便。根據(jù)尺寸，選用中間導柱模架，模具的閉合高度h = 289～329mm ， 上下模座選用材料為Q235，下模板厚度60，上模板厚度50。 再由凹模板和模架尺寸確定其它模具模板的尺寸如下： 凸模固定板：220×220×30 凹模：160×140×90 卸料板：320×320×30 上墊板：260×260×20 固定板：220×220×30 ③卸料零件 采用液壓卸料板卸料，根據(jù)卸料力的大小取卸料板的厚度為30mm。由于采用液壓機調(diào)試此模具，下模的壓力可以在機床上調(diào)試大小。 上、下模座螺釘選取　 由應(yīng)力圈周界：240×240×90選用M10的內(nèi)六角圓柱頭螺釘 參照模具各零件的具體情況， 上模座選用4顆M10X80的內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。 下模座選用4顆M10X90的內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。 ( 螺釘) 卸料螺釘 查《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》表15-34選取卸料螺釘 選用M8X60的圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘 ( 卸料螺釘 ) 其主要參數(shù)：d1=16 l=14 d2=24 H=10 t=8 s=10 d3=14.5 d4=6.9 d5=9.5 L=55 根據(jù)模具的實際情況 下模座選用四顆Φ10×90的圓柱銷釘定位 (圓柱銷釘) 參照模具各零件的具體情況，合理布置螺釘、圓柱銷的位置，從GB70—76和GB119—76中選適當?shù)囊?guī)格與尺寸。 ⑤導向裝置 本模具采用圓形導柱、導套式的導向裝置。導柱與導套之間采用間隙配合，配合精度為H7/R6 。導柱與導套相對滑動，要求配合表面有足夠的強度，又要有足夠的韌性。所以材料選用20鋼，表面經(jīng)滲碳淬火處理，表面硬度為58～62HRC。 導柱選用GB2861.2—81中的B型導柱，直徑d1=32mm、d2=35mm極限偏差為R7 、長度L=180mm 。 導套選用GB2861.6—81中的A型導套，直徑d1=45mm 、D1=60 mm、d1=50mm 、D1=65 mm、極限偏差為H7 、長度L =80mm。 5.2.導柱、導套 導柱與導套結(jié)構(gòu)由標準中選取，尺寸由模架中參數(shù)決定。導柱的長度應(yīng)保證沖模在最低工作位置時，導柱上端面與上模座頂面的距離不小于10-15mm，而下模座底面與導柱底面的距離應(yīng)為0.5-1mm。導柱與導套之間的配合為H7/h6,導套與上模座之間的配合為H7/r6，導柱與下模座之間的配合為R7/h5。導柱與導套材料采用20鋼，熱處理硬度為（滲碳）56-62HRC。上下模座材料采用HT200鋼。 按GB2861.2—81選d=32mm/35mm其中導柱長度有150—230mm，模具閉合高度233.7mm，選導柱長度。 按GB2861.6—81選D=45mm/50mm的導套，考慮模具的閉合高度，在此選L=80mm。 第六章 壓力機的校核 6.1.壓力機的校核 1、閉合高度的校核 所選壓力機的最大裝模高度為400mm，閉合高度的調(diào)節(jié)量為200mm Hmin=400-200=200mm 本次設(shè)計模具的的閉合高度 H=H上模座+ H上墊弄+H凸模+H凹模+ H下墊板+ H下模座 =302 Hmax-5=395 Hmin=200 ∴滿足要求。 2、工作臺面尺寸的校核 所選壓力機的工作臺尺寸為：左右：900 前后：750 而模具的外形尺寸為：460×360 根據(jù)工作臺面尺寸一般應(yīng)大于模具底座50～70mm，∴工作臺面尺寸滿足。 3、 滑塊行程的校核 滑塊行程應(yīng)保證方便地放入毛坯和取出零件， 所選壓力機滑塊行程為200mm,滿足。 綜上，所選壓力機（型號為JH21-200）滿足需要。 第七章 模具零件的加工及裝配 7.1.模具零件的加工 普通零件的加工是按產(chǎn)品零件圖要求全部加工完畢，再進行總裝。而模具零件的加工有些是不能按模具零件圖全部加工完畢的，要待部件組裝或整模組裝時修配或配鉆，所以模具零件圖上的形狀和尺寸是否全部加工出來，還要根據(jù)模具加工的裝配方法而定。若以凸模凹模為基準裝配時，零件圖上的導柱孔在零件加工時就不加工，若以四導柱導套作型腔，凸模相對位置控制基準時，則凹模及凸模固定板的導柱孔應(yīng)與凹?；蛲鼓９潭ò宓男涂自诟靼逯贤瑫r加工出來。 使用銑床加工一個零件時，必須先把零件的相關(guān)尺寸、材料、使用刀具、加工參數(shù)確定下來，保證加工能順利完成，同時，設(shè)計方面也要考慮到加工的難易程度，以減少加工的困難，在加工模具零件之前要慎重考慮各種細節(jié)。在買回來的模板里，要確定模板的加工基準，哪些面是基準面，這一般在訂購模板時會標明哪幾個面是經(jīng)過打磨，之后就是把加工基準定下來，當然事前必須準備好零件圖，根據(jù)零件圖來定位加工方案，如果要用到數(shù)控編程，就必須把加工原點定出來。定好加工方案后，就可以開始加工，先把工件裝夾到虎口鉗上，使用銅錘敲擊以使工件被夾緊，然后打表，在打表時要非常小心，當表很靠近工件時，不能使用加速進給，否則很容易碰壞儀器，在校平行度時，最好先來回走幾遍，觀察大概偏向，然后要小心敲擊工件，使其保持在很小的偏差范圍就行了，把兩個基準方向的平行度定好后，就要用分中器確定原點坐標，在設(shè)置坐標時要將分中器的半徑算進去，這樣才能使主軸對應(yīng)工件原點，x-y平面的坐標定下來后，就要把刀具裝到銑床上，使用半徑范圍內(nèi)的夾具把刀具夾緊，裝上道具后就是確定z方向上的原點，一般選擇工件表面為0以方便編程。之后就是加工，如果是選用數(shù)控加工，必須使程序和當前銑床的刀具起點相一致，否則加工位置就會錯誤，同時還要察看刀具路線是否會超出銑床的工作行程，防止出事故。如果程序沒錯，就可以傳到數(shù)控銑床運行。不同刀具要使用不同轉(zhuǎn)速，鉆孔要比銑槽的轉(zhuǎn)速慢，進給速度要根據(jù)觀察來手動調(diào)試，加工時要時刻觀察走刀情況，同時適當加冷卻液及掃除鐵屑，若發(fā)生事故，必須馬上停止。當程序完成后，刀具就會回原點，繼續(xù)做下一工序。 7.2.模具的裝配: 根椐復合模裝配要點，選凹模作為裝配基準件，先裝下模，再裝上模，并調(diào)整間隙、試沖、返修。 序號 工序 工藝說明 １ 凸、凹模預(yù)配 １裝配前仔細檢查各凸模尺寸以及凹模形孔，是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀。 ２將各凸模分別與相應(yīng)的凹?？紫嗯?，檢查其間隙是否加工均勻。不合適者應(yīng)重新修磨或更換 ２ 凸模裝配 以凹?？锥ㄎ?，將各凸模分別壓入凸模固定板的形孔中，并擠緊牢固 ３ 裝配下模 １在下模座上劃中心線，按中心預(yù)裝凹模、固定板； ２在下模座上，用已加工好的凹模板分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲； ４ 裝配上模 １在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入 0.3mm的紙片，然后將凸模與固定板組合裝入凹模； ２預(yù)裝上模座，劃出與凸模固定板相應(yīng)螺孔、銷孔位置并鉆鉸螺孔、銷孔； ３用螺釘將固定板組合、墊板、上模座連接在一起，但不要擰緊； ４將卸料板裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠和卸料螺釘，并調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓量，使卸料板高出凸模下端約1mm； ５復查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘； ６安裝定位銷； ７切紙檢查，合適后打入銷釘 ５ 試沖與調(diào)整 裝機試沖根椐試沖結(jié)果作相應(yīng)調(diào)整 第八章.結(jié)束語 本設(shè)計就是本著這個思想對產(chǎn)品模具進行分析設(shè)計，力求設(shè)計出技術(shù)水平高、經(jīng)濟效益好的模具，同時也圍繞著對新產(chǎn)品開發(fā)、新產(chǎn)品投入生產(chǎn)這個理念展開設(shè)計。前蓋零件形狀較為簡單，所以加工工藝也不復雜。通過對零件圖的綜合分析與實習單位的實際生產(chǎn)要求，設(shè)計出了最可行的加工方案。本模具有生產(chǎn)率高、精度高的特點，加工過程又不會影響制品尺寸，這非常符合實習公司的實際生產(chǎn)要求，對單位能保持全國模具行業(yè)的領(lǐng)先地位也有一定的促進作用。 該新型模具在凸模上套有受彈性元件張力作用的背壓套，既保證了鍛件在封閉型腔中變形，迫使孔口金屬流動趨于平齊，又使模腔在一定范圍內(nèi)對不同的鍛件體積兒有不同的補償空間，避免固鍛件體積差異導致的孔口不平或凹模被脹裂。同時背壓套對凸模還有導向作用，限制了凸模下端的偏移，避免鍛件壁厚不勻。生產(chǎn)實踐證明，該模具擠壓成型的鋼碗，碗口平齊，壁厚均勻，與傳統(tǒng)的敞開式反擠模相比，鋼碗材料消耗降低8％。(end) 第九章 設(shè)計心得 通過本次畢業(yè)設(shè)計，在理論知識的指導下，結(jié)合認識實習和生產(chǎn)實習中所獲得的實踐經(jīng)驗，在老師和同學的幫助下，認真獨立地完成了本次畢業(yè)設(shè)計。在本次設(shè)計的過程中，通過自己實際的操作計算，我對以前所學過的專業(yè)知識有了更進一步、更深刻的認識，能夠把自己所學的知識比較系統(tǒng)的聯(lián)系起來。同時也認識到了自己的不足之處。到此時才深刻體會到，以前所學的專業(yè)知識還是有用的，而且都是模具設(shè)計與制造最基礎(chǔ)、最根本的知識。 本次畢業(yè)設(shè)計歷時一個月左右，從最初的領(lǐng)會畢業(yè)設(shè)計的要求，到對拿到自己手上的沖壓件的沖壓性能的分析計算，諸如對沖壓件結(jié)構(gòu)的分析，對形狀的分析等，不斷地分析計算，對要進行設(shè)計的沖壓件有了一個比較全面深刻的認識，并在此基礎(chǔ)上綜合考慮生產(chǎn)中的各種實際因素，最后確定本次畢業(yè)設(shè)計的工藝方案。然后是對排樣方式的計算，直到模具總裝配圖的繪制，用時近一個月。在這段時間里，我進行了大量的計算：從材料利用率的計算，到工序壓力的計算，再工作部分刃口尺寸及公差的計算，到各種零件結(jié)構(gòu)尺寸的計算以及主要零部件強度剛度的核算。其間在圖書館翻閱了許多相關(guān)書籍和各種設(shè)計資料。因此從某種意義上講，通過本次畢業(yè)設(shè)計的訓練，也培養(yǎng)和鍛煉了一種自己查閱資料，獲取有價值信息的能力。 總之，通過本次畢業(yè)設(shè)計的鍛煉，使我對模具設(shè)計與模具制造的整個過程都有了比較深刻的認識和全面的掌握。使我接受了一個模具專業(yè)的畢業(yè)生應(yīng)該有的鍛煉和考查。我很感謝學校和各位老師給我這次鍛煉機會。我是認認真真的做完這次畢業(yè)設(shè)計的，也應(yīng)該認認真真的完成我大學三年里最后也是最重要的一次設(shè)計。但是由于水平有限，錯誤和不足之處再所難免，懇請各位指導老師批評指正，不勝感激。 第十章 致 謝 首先感謝學校及學院各位領(lǐng)導的悉心關(guān)懷和耐心指導，特別要感謝指導老師給我的指導，在設(shè)計和說明書的寫作以及實物制作過程中，我始終得到他的悉心教導和認真指點，使得我的理論知識和動手操作能力都有了很大的提高與進步，對模具設(shè)計與制造的整個工藝流程也有了一個基本的掌握。在他身上，時刻體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴謹求實的教學風范，勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學理念。他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學要求，端正了我的學習態(tài)度，使我受益匪淺。 另外，還要感謝和我同組的其他同學，他們在尋找資料，解答疑惑，實驗操作、論文修改等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。 最后，感謝所有給予我關(guān)心和支持的老師和同學使我能如期完成這次畢業(yè)設(shè)計。謝謝各位老師和同學！ 感謝學校對我這兩年的培養(yǎng)和教導，感謝學院各位領(lǐng)導各位老師三年如一日的諄諄教導！ 主要參考文獻 1.《沖壓手冊》（第二版）.機械工業(yè)出版社，1995 2.《沖壓設(shè)計資料》.機械工業(yè)出版社，1983 4.《模具實用技術(shù)設(shè)計綜合手冊》.華南理工大學出版社，1995 5.《冷沖壓模具設(shè)計與制造》.西北工業(yè)大學出版社，1983 6．《機械制圖》 高等教育出版社， 2003 7．《沖壓工藝與模具設(shè)計》 高等教育出版社，2001 8．《冷沖壓工藝與模具設(shè)計》 中南大學出版社，2006 9．《實用沖壓工藝及模具設(shè)計手冊》，機械工業(yè)出版社 2002 10．《模具設(shè)計與制造簡明手冊》，上?？茖W技術(shù)出版社 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