端蓋沖壓成形工藝及模具設(shè)計【生產(chǎn)軸承座端蓋】【落料拉深復(fù)合?！?/h1>

端蓋沖壓成形工藝及模具設(shè)計【生產(chǎn)軸承座端蓋】【落料拉深復(fù)合?！?生產(chǎn)軸承座端蓋,落料拉深復(fù)合模,端蓋沖壓成形工藝及模具設(shè)計【生產(chǎn)軸承座端蓋】【落料拉深復(fù)合?！?沖壓,成形,工藝,模具設(shè)計,生產(chǎn),出產(chǎn),軸承,座端蓋,落料拉深,復(fù)合 端蓋沖壓成形工藝與模具設(shè)計 1緒論 1.1 模具工業(yè)的地位 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)，是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。先進國家的模具工業(yè)已擺脫從屬地位，發(fā)展為獨立的行業(yè)。日本工業(yè)界認為：“模具工業(yè)是其它工業(yè)的先行工業(yè),是創(chuàng)造富裕社會的動力”。美國工業(yè)界認為：“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”。在德國模具被冠以“金屬加工業(yè)中的帝王”之稱。 在我國，1998年3月在《國務(wù)院關(guān)于當前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》模具被列為機械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位，生產(chǎn)和基本建設(shè)序列第二位，把發(fā)展模具工業(yè)擺在發(fā)展國民經(jīng)濟的重要位置。目前，我國沖壓模具在產(chǎn)值占模具總產(chǎn)值的40%以上，處于主導地位。目前，工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用模具成行工藝方法，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)?效率和質(zhì)量。據(jù)?不完全統(tǒng)計，飛機、汽車、拖拉機、電機、儀器、儀表等產(chǎn)品，有?60%?左右的零件是用模具加工出來的；而自行車、手表、洗衣機、電冰箱及?電風扇等輕工產(chǎn)品，有?90%左右的零件是用模具加工出來的；甚至于日用五金、餐具等物品的大批量生產(chǎn)基本上完全靠模具來完成。顯而易?見，模具作為一種專用的工藝設(shè)備，在生產(chǎn)中的決定性作用和重要地位?逐漸為人們所共識。 1.2冷沖壓模具的歷史發(fā)展與現(xiàn)狀 模具的出現(xiàn)可以追溯到幾千年前的陶器和青銅器鑄造，但其大規(guī) 模應(yīng)用卻是隨著現(xiàn)代工業(yè)的崛起而發(fā)展起來的。19 世紀，隨著軍火工 業(yè)、鐘表工業(yè)、無線電工業(yè)的發(fā)展、模具開始得到廣泛使用。第二次 世界大戰(zhàn)后，隨著世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展，它又成了大量生產(chǎn)家用電器、 車、電子儀器、鐘表等零件的最佳方式。從世界范圍看，當時美國的 沖壓技術(shù)走在最前列，而瑞士的精沖、德國的冷擠壓技術(shù)、蘇聯(lián)對塑 性加工的研究也處于世界先進行列。當前國際上計算機輔助設(shè)計（CAD）和計算機輔助制造（CAM）的發(fā)展趨勢是： 繼續(xù)發(fā)展幾何圖形系統(tǒng)，以滿足復(fù)雜零件和模具的要求；在 CAD 和 CAM 的基礎(chǔ)上建立生產(chǎn)集成系統(tǒng)（CIMS）；開展塑性成行模擬技術(shù)的研究， 以提高工藝分析和模具 CAD 的理論水平和實用性；開發(fā)智能數(shù)據(jù)庫和 分布式數(shù)據(jù)庫，發(fā)展專家系統(tǒng)和智能 CAD 等各個領(lǐng)域。輔助進行零件圖形輸入、毛坯展開、條料排樣、確定模 座尺寸和標準、繪制裝配圖和零件圖、輸出 NC 程序等工作，使得模具 設(shè)計、加工精度與復(fù)雜性不斷提高，模具制造周期不斷縮短。當前國 際上計算機輔助設(shè)計（CAD）和計算機輔助制造（CAM）的發(fā)展趨勢是： 繼續(xù)發(fā)展幾何圖形系統(tǒng)，以滿足復(fù)雜零件和模具的要求；在 CAD 和 CAM 的基礎(chǔ)上建立生產(chǎn)集成系統(tǒng)（CIMS）；開展塑性成行模擬技術(shù)的研究， 以提高工藝分析和模具 CAD 的理論水平和實用性；開發(fā)智能數(shù)據(jù)庫和 分布式數(shù)據(jù)庫，發(fā)展專家系統(tǒng)和智能 CAD 等。 2落料拉深復(fù)合模設(shè)計 2.1工件的工藝性分析 2.1.1 沖壓件的工藝性分析 沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應(yīng)性。在一般情況下，對沖壓件工藝性影響最大的是它的幾何形狀尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性應(yīng)能滿足材料較省、工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。 （1） 沖裁各直線或曲線的連接處，宜有適當?shù)膱A角。 （2） 沖裁件凸出或凹入部分寬度不宜太小，并應(yīng)避免過長的懸臂與窄槽。 （3） 腰圓形沖裁件，如允許圓弧半徑，則R應(yīng)大于料寬的一半，即能采用少廢料排樣；如限定圓弧半徑等于工件寬度之半，就不能采用少廢料排樣，否則會有臺肩產(chǎn)生。 （4） 沖裁件的形狀應(yīng)能符合材料合理排樣，減少廢料。 （5） 沖孔時，由于受到凸模強度的限制，孔的尺寸不宜過小。 （6） 沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的距離，受到模具強度的限制，不能太小。 （7） 在彎曲件或拉深件上沖孔時，其孔壁與工件之間的距離不能過小。 2.1.2沖壓件的工藝性分析 拉深零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指拉深零件采用拉深成形工藝的難易程度。良好的工藝性是指坯料消耗少、工序少，模具結(jié)構(gòu)簡單、加工容易，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、廢料少和操作簡單方便等。在設(shè)計拉深零件時，應(yīng)根據(jù)材料拉深時的變形特點和規(guī)律，提出滿足工藝性的要求。 1. 對拉深材料的要求 拉深件的材料應(yīng)具有良好的塑性、低的屈強比、大的板厚方向性系數(shù)和小的板平面方向性。 2. 對拉深零件形狀和尺寸的要求 （1） 拉深件的高度盡可能小，以便能通過1—2次拉深工序成形。 （2） 拉深件的形狀盡可能簡單、對稱，以保證變形均勻。對于半敞開的非對稱件，可成雙拉深后再剖成兩件。 （3） 有凸緣的拉深件，最好滿足d凸≥d+12t，而求外輪廓與直壁斷面最好形狀相似，否則，拉深困難，切邊余量大。 （4） 為了使拉深件順利進行，凸緣圓角半徑r≥2t。當r＜0.5mm時，應(yīng)增加整形工序。 3. 對拉深零件精度的要求 （1） 由于拉深件各個部位的料厚有較大的變化，所以對零件圖上的尺寸應(yīng)明確標注是外壁還是內(nèi)壁。 （2） 由于拉深件有回彈，所以零件橫截面的尺寸公差，一般都在IT12級以下，如零件高于T12級，應(yīng)增加整形工序。 （3） 多次拉深的零件對外表面或凸緣的表面，允許有拉深過程中所產(chǎn)生的印痕和口部的回彈變形，但必須保證精度在公差允許范圍之內(nèi)。 2.1.3沖壓件的工藝性分析 在本次設(shè)計中，選用的拉深材料為Q235。選擇拉深材料時，首先應(yīng)滿足拉深件的使用要求。由于該拉深件為另一零件的蓋，不屬于易損工件，對材料的耐磨度要求不高，還應(yīng)滿足沖壓工藝對材料的要求，保證沖壓過程順利完成，即材料應(yīng)具有良好的塑性和表面質(zhì)量，以及板料厚度公差應(yīng)符合規(guī)定，Q235為一種優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，該結(jié)構(gòu)鋼已退火，而退火的目的消除鋼的內(nèi)應(yīng)力，降低硬度提高塑性細化組織均勻化學成分，而且其抗剪和抗拉強度均不高（抗剪強度220～310?MPa，抗拉強度280～390?MPa）屈服強度亦不大（約為180?MPa）伸長率約32％，所以綜合其所有的力學性能，Q235具有良好的拉深性能，適合拉深。 拉深是把一定形狀的平板毛坯或空心件通過拉深模制成各種空心零件的工序。在沖壓生產(chǎn)中拉深是一種廣泛使用的工序，用拉深工序可得到的制件一般可分為三類： 1. 旋轉(zhuǎn)體零件：如搪瓷臉盆、鋁鍋等。 2. 方行零件：如飯盒、汽車油箱等。 3. 復(fù)雜形 4. 零件如圖所示 未注圓角R1 生產(chǎn)批量：大批量 材料：Q235 材料厚度：1mm 圖2-1 零件圖 零件的材料為Q235普通碳素鋼，抗剪強度350MPa，伸長率30%，因此具有良好的沖壓性能，適合拉深。 該工件屬于圓筒形件拉深，形狀簡單對稱，所有尺寸均為自由公差，對工件厚度變化也沒有作要求，只是該工件作為另一零件的蓋?？诓砍叽?69可以稍作小些。而工件總高度尺寸14mm可在拉深后采用修邊達到要求。 2.2工藝方案的確定 該工件包括落料、拉深兩個基本工序，可以有以下三種工藝方案： 方案一：先落料，后拉深。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料-拉深復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：拉深級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需兩道工序兩副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足該工件大批量生產(chǎn)的要求。方案二只需一副模具，生產(chǎn)效率較高，盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，但模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，送進操作不方便，加之工件尺寸偏大。 通過對上述三種方案的分析比較，采用單工序模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩副模具才能完成，且生產(chǎn)效率低難以滿足該工件大量生產(chǎn)的要求。復(fù)合模需一副模具，生產(chǎn)率較高，盡管模具結(jié)構(gòu)較單工序模復(fù)雜，但由于零件的幾何零件形狀簡單對稱，模具制造并不困難。雖然級進模也需一副模具，且生產(chǎn)率較高，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，送進料不方便，加之工件尺寸偏大。通過分析對上述三種模具的比較，該件若能一次成形，則采用復(fù)合模最佳。 2.3主要設(shè)計計算 2.3.1確定修邊余量 該件h=14mm，h/d=14/40=0.35,查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表4.1可得mm，則可得拉深高度H H=h+ =14+1.2=15.2mm 2.3.2毛坯尺寸計算 根據(jù)毛坯尺寸的確定原則可知有兩種方法來計算毛坯的計算原則： 1. 面積相等原則：由于拉深前和拉深后材料的體積不變，對于不變薄拉深，假設(shè)材料厚度拉深前后不變，拉深毛坯的尺寸按“拉深前后的表面積相等”來確定。 2. 形狀相似原則：拉深毛坯的形狀一般與拉深件橫截面的形狀相似，即當零件的形狀是圓形或橢圓形時，其拉深前毛坯的展開形狀也基本上是圓形或橢圓形。 根據(jù)本零件的特點：為簡單形狀的旋轉(zhuǎn)體，可以采用面積相等的原則來確定。 根據(jù)表面積相等原則，用解析法求解該零件的毛坯直徑D。由于板厚大于1mm，故采用工件的中徑尺寸計算。 圖 2-2 毛坯尺寸圖 D= = =90.5mm 2.3.3確定拉深次數(shù) 該工件底部有一臺階，按階梯形件的拉深來計算，求出h/dmin=15.2/40=0.38,根據(jù)毛坯相對厚度t/D=1/90.5=0.011，查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表4.5得一次拉深n=0.84～0.65,因為0.38＜0.84～0.65，初步確定可以一次拉深成型。所以能采用落料-拉深復(fù)合沖壓。 2.3.4畫出工序圖 a） b） 圖 2-3 工序圖 2.3.5排樣及相關(guān)計算 在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約和減少廢料具有重要的意義。在模具設(shè)計中，排樣設(shè)計是一項極為重要的、技術(shù)性很強的設(shè)計工作，排樣的合理與否直接影響到材料的利用率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)率與成本以及模具壽命等。所以排樣工作的好壞是左右沖裁經(jīng)濟效益的重要因素之一。? 沖裁所產(chǎn)生的廢料分為兩種：一是工件的各種內(nèi)孔產(chǎn)生的廢料，它取決于工件的形狀，一般不能改變，稱為設(shè)計廢料；二是由于工件之間的搭邊和工件與條料側(cè)面的搭邊、板料的料頭、料尾產(chǎn)生的廢料，它取決于沖壓方式和排樣方式，稱為工藝廢料。? 提高材料利用率最主要的途徑是合理排樣，使工藝廢料盡量小。另外在滿足工件使用要求的前提下，適當?shù)馗淖児ぜ慕Y(jié)構(gòu)形狀也可以提高材料的利用率。 ?1.搭邊? 排樣時，工件及工件與條料側(cè)邊之間的余料叫搭邊。搭邊的作用是補償定位誤差和保持條料有一定的剛度，以保證沖壓件質(zhì)量和送料方便。搭邊太寬，浪費材料；搭邊太窄會引起搭邊斷裂或翹曲，可能出現(xiàn)“啃刀”現(xiàn)象或沖裁時被拉斷，有時還會拉入模具間隙中，損壞模具刃口，從而影響模具壽命。? 搭邊值的大小與下列因素有關(guān)：? （1）材料的力學性能?硬材料可小些，軟材料的搭邊可要大些。? （2）工件的形狀與尺寸?尺寸大或帶有突尖的復(fù)雜形狀時，搭邊要取得大些。 （3）?材料厚度?薄材料的搭邊應(yīng)取得大些。? （4） 送料方式及擋料方式?用手工送料、有側(cè)壓板導向的搭邊值可以取小些。 查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表2.9 得a=1mm，a1=0.8mm 常用的排樣方法有三種：? （1）廢料排樣：指沿工件全部外形沖裁，工件與工件、工件與條料邊緣都留有搭邊，此種排樣的缺點是材料利用率低，但有了搭邊就能保證沖裁件的質(zhì)量，模具壽命也高。? （2）少廢料排樣：指模具只沿著工件部分外形輪廓沖裁，只有局部搭邊的存在。? （3）無廢料排樣：指工件與工件之間及工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊的存在，模具刃口沿條料順序切下，直接獲得工件。? 少、無廢料排樣的缺點是工件質(zhì)量差，模具壽命不高。但這兩種排樣可以節(jié)省材料，還具有簡化模具結(jié)構(gòu)、降低沖裁力和提高生產(chǎn)率等優(yōu)點，并且工件須具有一定的形狀，才能采用少、無廢料排樣。上述三類排樣方法，按工件的外形特征主要分為直排、斜排、直對排、斜對排、混合排、多行排等形式。? 根據(jù)本零件的特點，適合采用廢料直排的方式,這樣不僅使沖出的零件達到質(zhì)量要求，還可以在一定程度上提高材料的利用率。 通過對工件的分析確定毛坯尺寸?90.5，材料厚度為1mm，由于毛坯是圓形的，所以可以采用較簡單的有廢料直排方式。 查《沖壓工藝與模具設(shè)計》查表2.12得 送料最小間隙Cmin=0.5mm =0.6 沖裁面積：A=D2/4=3.14×90.52/4=6429.3mm2 步距：S=D+a1=90.5+0.8=91.3mm 條料寬度：B=D+2a+C=90.5+2×1+0.5=93mm 一個步距的材料利用率： =×100=×=76 根據(jù)以上數(shù)據(jù)畫出排樣圖如圖 圖 2-4 排樣圖 查《模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計手冊》板材標準，選用750mm×1000mm的冷軋鋼板，根據(jù)縱裁法計算： 每條板料數(shù)：n1=750/93=8(條)，余6mm。 每條制件數(shù)：n2=1000/91.3=10(件) 每板制件數(shù)：n=n1×n2=8×10=80(件) 材料利用率：===69 2.3.6沖壓工序壓力計算 由材料是Q235，查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表1.3 b=320，b=400 查表4.6 取K1=0.6 1、落料力的計算 F=KLtb 式中L—沖裁輪廓的總長度； t—板料厚度； b --板料的抗拉強度； K—系數(shù)(一般取1.3) 故：F=1.3××90.5×1×320=118.2KN 2、推件力： 查表2.7 K推＝0.05 F推＝n K推F=1×0.05×118.2 KN=5.91KN 式中：F推——推件力（KN）； 　　　K推——推件力系數(shù)； 　　　 n——梗塞在凹模內(nèi)的沖件數(shù)； 3、卸料力： 查表2.7?。诵叮?.035 F卸＝Ｋ卸Ｆ＝0.035×118.2KN=4.14KN 式中：F卸———卸料力（KN）； 　　 Ｆ——沖裁力（KN）； 　　?。诵丁读狭ο禂?shù)； 總的沖壓力：F1=F+F推+F卸=118.2+5.91+4.14=128.25KN 4、壓力中心的計算 因該工件形狀簡單的圓形，且關(guān)于x軸，y軸均對稱，故其壓力中心位于其幾何中心。 5、壓邊力的計算 采用壓邊的目的是為力防止變形區(qū)板料在拉深過程中的起皺，拉深時壓扁力必須適當，壓邊力過大會引起拉伸力的增加，甚至造成制件拉裂，壓邊力過小則會造成制件直壁或凸緣部分起皺，所以是否采用壓邊裝置主要取決于毛坯或拉深系數(shù)m和相對厚度t/D100 由于t/D100=1/90.5100=1.1 故：查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表4.7知，需要采用壓邊裝置。 壓邊力:FY=[D2-(d1+2rA)2]p 式中A---壓邊圈下坯料的投影面積（mm2）； p---為單位壓邊力（MPa）； D---毛坯直徑（mm）； d1---第一次拉深工件的直徑（mm）； rA=各次拉深凹模圓角半徑（mm）。 查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表4.8可知：p=2.3Mpa, rA初定為rA=8mm FY=[D2-(d1+2rA)2]p =[90.52-(69+2×8)2]×2.3 =1.74KN 3、拉深力的計算 F= 式中：d1---首次拉深時工件的直徑； ---為材料抗拉強度（MPa）； t---材料厚度； K1---為修正系數(shù)。 查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表4.6可知：=0.6 F= = =51.24 KN 故總拉深力：= F+F+FY =118.2+1.74+51.24 =171.18KN 2.3.7拉深間隙的確定 拉深間隙是指凸凹模橫向尺寸的差值，雙邊間隙用Z表示。間隙過小，工件質(zhì)量較好，但拉深力大工件容易拉斷，模具磨損嚴重，壽命低。間隙過大，拉深力小模具壽命提高了，但工件易起皺變厚，側(cè)壁不直，口部邊線不齊，有回彈，質(zhì)量不能保證。? 因此，確定間隙的原則是：既要考慮到板料公差的影響，又要考慮毛坯口部增厚現(xiàn)象，故間隙值一般應(yīng)比毛坯厚度略大一些，其值按下式計算；? 單面間隙：?Z/2=t max +Ct+= 式中，t max ---- 板料的最大厚度，t max=t+; t ---- 板料的厚度；? --D ---- 板料的正偏差；? -- C ------ 間隙系數(shù)，考慮到板料增厚現(xiàn)象；? 由表Z=21.1t可知有壓邊圈拉深時，模具的間隙值： Z=21.1t=2.2 2.3.8壓力機的初選擇 沖壓設(shè)備的選擇直接關(guān)系到設(shè)備的合理使用，安全，產(chǎn)品質(zhì)量，模具壽命，生產(chǎn)效率和成本等一系列問題。 選擇壓力機公稱壓力時必須注意，當拉深行程較大，尤其是采用落料、拉深復(fù)合模時，應(yīng)使工藝曲線位于壓力機滑塊的許用壓力曲線之下，不能簡單地根據(jù)落料力與拉深力之和小于壓力機公稱壓力去確定壓力機的規(guī)格，否則很有能由于過早地出現(xiàn)最大沖壓力而使壓力機超載損壞，而應(yīng)該考慮壓力機在落料、拉深的復(fù)合沖壓成形中所做的功，考慮壓力機電動機能否負載。 對于拉深工作，由于施力行程較大，不能按壓力機的額定壓力選用，為了選用方便，可以近似得取為： 在淺拉深時，最大拉深力壓力機公稱壓力； 在深拉深時，最大拉深力。 式中 ——壓力機公稱壓力 F——拉深力和壓邊力的總和，在用復(fù)合模沖壓時，還包括其他變形力； 取落料力和拉深力中較大的一個力，根據(jù)以上原則，由于該制件大批量生產(chǎn)，且精度要求不高，初選開式可頃雙柱壓力機它具有工作臺面三面敞開，操作方便，成本低廉的有點。根據(jù)總壓力選擇壓力機，前面已經(jīng)算得壓力機的公稱壓力為171.18 KN，查《沖壓工藝與模具模具設(shè)計》表7.3提供的壓力機公稱壓力中可選取壓力機的型號為：JH2-25 由于拉深行程比較大，消耗功率較多，因此對拉深工作還需驗算壓力機的電動機功率。在此可以通過拉深功來計算電動機的功率，與電動機的額定功率比較，若，則所選壓力機適合。 拉深圓筒形件時的最大拉深力可按下式計算： =3（300+235）（90.5-40-8）1=68212.5N 式中， ——材料的抗拉強度（Mpa）； ——材料的屈服極限（Mpa）； d——拉深凹模直徑。 表4-1 公稱壓力（KN） 250 滑塊行程（mm） 75 行程次數(shù)（次/分鐘） 80 最大閉合高度（mm） 260 封閉高度調(diào)節(jié)度（mm） 55 工作臺尺寸（mmmm） 前后370左右560 模柄尺寸（mmmm） 直徑40深度60 電動機功率（KW） 2.2 拉深功 A==c =0.77551041210=509J 式中， c——系數(shù)，由表4-84查得0.77 h——拉深高度 壓力機的電動機功率按下式計算： N= =1.3×509×5560×103×0.7×0.9=0.96kW 式中，K——不平衡系數(shù)K=1.2~1.4，取1.3 A——拉深功（焦） ——壓力機效率0.6~0.8取為0.7 ——電動機效率0.9~0.95取為0.9 n ——壓力機每分鐘的行程次數(shù) 因為N=0.96kw <1.1kw（電動機額定功率），亦即在拉深過程中不會發(fā)生過載現(xiàn)象，而且壓力機得滑塊行程大于2倍的工件高度，所以認為所選壓力機是合適的。 2.3.9工作部分尺寸計算 1、落料凸凹模刃口尺寸計算 落料件的尺寸取決于凹模尺寸，因此落料模應(yīng)先決定凹模尺寸，用減小凸模尺寸的方法來保證合理間隙。由于工件形狀為圓形，屬于簡單規(guī)則形狀的沖裁件，所以采用凸，凹模分開加工的方法。 落料時，工件尺寸為?90.50 -0.87，查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表2.5得 凸=0.025mm，凹=0.035mm 由表2.6得X=0.5，=0.87，由表2.4得沖裁初始雙面間隙 Zmin=0.18mm, Zmax=0.12mm D凹=(Dmax-x?)0 +δ凹=(90.5-0.5×0.87) +0.035 0= 90.07+0.035 0 D凸=（D凹-Zmin）=（Dmax-x?-Zmin)-δ凸0=（90.5-0.5×0.87-0.1）0 -0.025 =89.950 -0.025 式中D凸,D凹——分別為落料凸，凹模的刃口尺寸（mm）； Zmax，Zmin——最大最小合理間隙（mm）； X——磨損系數(shù)； 凸, 凹——分別為凸凹模的制造公差，由標準公差表查得其值 ——工件的公差（mm） 為了保證沖模的最大合理間隙，凸模和凹模制造公差必須保證： 這里， 0.035+0.025=0.06≤0.18-0.12=0.06 所以滿足分別制造的要求 畫出落料凹模如圖： 圖 2-5 落料凹模 2、拉深凸凹模尺寸計算 拉深時工件尺寸?69 ，查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表2.5得 凸=0.02mm，凹=0.03mm ，=0.74 查表4.13得拉深模的單邊間隙為:Z/2=（1～1.1）t 則 Z=2～2.2 取Z=2 由于工件進行多次拉深，所以首次拉深的半成品尺寸公差沒有嚴格限制，這時模具的尺寸只需取半成品的過度尺寸即可。 凹模尺寸：D凹=（D-0.75?)0 +δ凹=（69-0.75×0.74）+0.08 0=68.4+0.08 0 凸模尺寸：D凸=（D-0.75-Z)-δ凸0=(69-0.75×0.74-2)0 -0.05=66.40 -0.05 式中凸——凸模制造公差； 凹——凹模制造公差； Z——凸，凹模的單邊間隙（mm）。 其中因為該工件口部尺寸要求與另一件配合，所以在設(shè)計時可將其尺寸作小些，即拉深凹模尺寸取?68.1+0.08 0mm，相應(yīng)拉深凸模尺寸取?66.10 -0.05mm。工件底部尺寸?43mm、?40mm、3mm與R2mm因為屬于過渡尺寸，要求不高，為簡單方便，實際生產(chǎn)中直接按工件尺寸作拉深凸、凹模該尺寸。 畫出拉深凸模如圖： 圖 2-6 拉深凸模 落料拉深凸凹模： 圖 2-7 落料拉深凸凹模 3、圓角半徑的確定 3.1 圓角半徑對拉深過程的影響 拉深力是通過凸模圓角傳遞到被拉深工件上的，位于凸模圓角處的工件材料是最容易破裂的，“危險斷面”凸模圓角半徑r增大，則該處拉深件材料因厚度變薄量減小而強度增大，所傳遞的極限拉深力F也增大，因而可以減小拉深系數(shù)m。? 拉深模的凹模圓角半徑要取得適當，如果增大凹模圓角半徑ra則材料拉入凹模時的阻力減小，拉深系數(shù)m也減小，但當如果當ra取得過大，則有更多的材料未被壓料圈壓住，而容易起皺。在拉深工件時，對于變形量較大處，就需要用較大的ra，由于在矩形件拉深時，角部的變形量最大，為了使金屬的流動性較為均勻，角部的凹模圓角半徑應(yīng)比直邊處的凹模圓角半徑大。 3.2 圓角半徑數(shù)值 一般應(yīng)按經(jīng)驗公式取得凹模的最小圓角半徑； Ra=0.8 式中，D --- 毛坯或上道工序的拉深直徑； d --- 本道工序的拉深直徑； T --- 材料厚度。 Ra=0.8 =0.8 =5.7mm 2.4模具的總體設(shè)計 2.4.1模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合沖壓，所以模具類型為落料—拉深復(fù)合模。 2.4.2定位方式的選擇 因為該模具使用的是條料，所以導料采用導板（本副模具固定卸料板與導料板一體），送進步距控制采用擋料銷。 2.4.3卸料出件方式的選擇 模具采用固定卸料，剛性打件，并利用裝在壓力機工作臺下的標準緩沖器提供壓邊力。 2.4.4導向方式的選擇 導向裝置用來保證上模相對于下模正確的運動，對于生產(chǎn)批量較大，零件的要求較高，.為了提高模具壽命和工作質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，一般都需要采用導向裝置，本模具中應(yīng)用導柱導套裝置來完成導向該復(fù)合模采用中間導柱的導向方式。 2.5主要零部件設(shè)計 2.5.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1、落料凹模高度的確定? 由于工件形狀對稱簡單，所以模具的工作零部件均采用整體式結(jié)構(gòu)，落料凹模厚度及壁厚查《沖壓模具設(shè)計與制造》表2.9.5得K=0.2 凹模厚度：H=kb=0.2×90.1=18mm 但毛坯拉深高度14，考慮到還需要空間安裝壓邊圈，查《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》表2.62選用標準尺寸，H=40。 凹模壁厚：C=(1.5～2)H=(1.5～2)×40=60～80 取C=70mm 式中：b---凹模刃口的最大尺寸（mm）； k---系數(shù)。 ?根據(jù)?GB2858.4—81，并考慮總體布局，選擇圓形凹模板，尺寸為D×H=200mm×40mm，刃口高度選擇17mm，材料采用CrWMn，工作部分熱處理硬度為60~64HRC，結(jié)構(gòu)圖如下： ???2、拉深凸模? 根據(jù)工件外形并考慮加工，將凸模設(shè)計成帶肩臺階式圓凸凹模，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與修模，采用車床加工，與凸模固定板的配合按H7/m6。材料選用T10A，淬火硬度為58~62HRC，根據(jù)凸模直徑，選擇其上通氣孔直徑為6.5mm，為了實現(xiàn)先落料后拉深，模具裝配后，應(yīng)使拉深凸模的端面比羅料凹模端面低。凸模長度：???????????? L=H固+H凹-H低 =20+40-3 =57mm 式中：H固——凸模固定板厚度（mm），H固=20mm； ?H凹——凹模厚度（mm），H凹=40mm；? H低——裝配后，拉深凸模的端面低于落料凹模端面高度，根據(jù)板厚大小，決定H低=3mm。 3、凸凹模? 結(jié)合工件外形并考慮加工，將凸凹模設(shè)計成帶肩圓凸凹模，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換，采用車床加工，與凸凹模固定板的配合按H7/n6，凸凹模長度L=52mm,具體結(jié)構(gòu)可如下圖6所示。 4、依據(jù)凹模尺寸，查國標GB2858.6—81，選擇圓形上墊板尺寸為D×H=200mm×20mm，下墊板尺寸為D×H=200×10材料為45鋼，熱處理硬度43～48HRC。 5、固定板設(shè)計???????????? ?凸模的固定方式有直接固定在模座、用固定板固定和快換式固定三種固定方式，這里選用固定板固定，固定板與凸模為過渡配合（H7/n6），根據(jù)GB2858.5—81及凹模尺寸選取凸模固定板尺寸D×H=200mm×20mm。 6、模柄的設(shè)計? ??模柄選擇壓入式模柄，材料選用Q235，熱處理硬度43～48HRC，依據(jù)模具設(shè)計尺寸，參考GB2862.1—90，選用B型。 2.5.2其他零部件的設(shè)計與選用 2.5.2.1打料裝置的設(shè)計 在本模具中采用打桿推動連接推桿來完成打料動作，打桿穿過模柄凸露在模具的外面，當完成一次沖裁時壓力機滑塊回程，打桿與壓力機的打料橫桿相碰，打桿推動連接推桿將卡在凸凹模的凹?？變?nèi)的圓形廢料打下，當注意的是： 第一：需要保證打桿在模柄內(nèi)的順利滑動，須間隙配合。 第二：需要保證連接推桿在凸凹模內(nèi)的順利滑動，須間隙配合。 2.5.2.2頂件裝置的設(shè)計 頂件裝置一般是彈性的，在本模具中是由頂桿、頂件塊和裝在下模座下面的彈頂器組成，這種結(jié)構(gòu)的頂件力容易調(diào)節(jié)，工作可靠。 2.5.2.3頂件塊的設(shè)計 本模具采用頂件塊將制件從卡在凹模內(nèi)小凸模上刮下，頂件塊在沖裁的過程中實在凹模中運動的零件，對它有如下的要求：模具處于閉合狀態(tài)時其背后有一定的空間，以備修磨和調(diào)整的需要；模具處于開啟狀態(tài)時，必須順利復(fù)位，工作面高出凹模平面，以便繼續(xù)沖裁；它與凹模和凸模的配合應(yīng)保證順利滑動，不發(fā)生干涉。為此頂件塊與凹模為間隙配合，其外形尺寸一般按公差與配合國家標準h8制造。頂件塊與凸模的配合一般呈較松的間隙配合。 2.5.2.4頂桿的設(shè)計 在本模具中選用四個頂桿與彈頂器上的托板相配合，四個頂桿均勻分布，傳送的橡皮的推件力較為平穩(wěn)，在此需要注意的是：頂桿、的直徑不能太小，以免在克服橡皮彈力時發(fā)生撓曲。還有頂桿與下模上的孔相配合，必需保證其在孔內(nèi)順利的滑動，所以頂件塊與凹模為間隙配合，其外形尺寸一般按公差與配合國家標準h8制造 2.5.2.5模架及其他零部件的選用 模具選用中間導柱標準模架，可承受較大的沖壓力。為了防止裝模時，上模誤轉(zhuǎn)180°裝配，將模架中兩對導柱與導套作成粗細不等： 導柱與導套結(jié)構(gòu)從標準中選取，尺寸由模架中的參數(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1~2mm。導柱與導套之間的配合為H7/h6,導套與上模座之間、導柱與下模座之間采用過渡配合H7/m6。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45鋼，熱處理硬度為調(diào)質(zhì)28~32HRC????????????????????????? 模具的閉合高度是指模具在最低工作位置時上下模座之間的距離，它應(yīng)與壓力機的裝模高度相適應(yīng)，從生產(chǎn)量、模具結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品規(guī)格和操作方便等方面考慮，選擇滑動導向中間導柱圓形模架，查GB2851.6-81，所選模架具體參數(shù)如下： ?凹模周界D0：200mm D2=280? 閉合高度(參考)最?。?40mm? 閉合高度(參考)最大：200mm? 上模座厚度取35mm，即H上模=45mm 上模墊板厚度取20mm，即H墊=20mm 固定卸料板厚度取15mm，即H卸=15mm 下固定板厚度取20mm，即H下固定=20mm 下模墊板厚度取10mm，即H下墊板 =10mm 下模座厚度取45mm，即H下模=50mm 導柱?數(shù)量2? 規(guī)格：25mm×170mm? ???????? 27mm×170mm 導套 數(shù)量2 規(guī)格：?25mm×90mm×41mm ?28mm×90mm×45mm 模具閉合高度H閉=H上模+H墊+H凸凹模+H凹模+H下固定+H下墊板+H下模-H入 =（45+20+52+40+20+10+50-19）mm =218mm 式中：H凸凹模---凸、凹模的高度，H凸凹模=52mm； H凹模---凹模的厚度，H凹模=40mm； H入---凸凹模進入落料凹模的深度，H入=19mm。 綜上計算該模具閉合高度小于所選壓力機JH2-25的最大裝模高度（260），可以使用。 2.5.3其他零部件的說明 選用4個卸料螺釘，公稱直徑為8mm；凸凹模緊固螺釘選取M12x80mm，選用四個；凹模緊固螺釘選取M10x90mm選用四個；擋料銷采用A型固定擋料銷，d=6mm；導料板與卸料板設(shè)計為一體；圓柱銷選取?10x90mm，上下模座各一個。選用四個頂桿，取?8x100mm。? ????頂件裝置兼起壓邊的作用，由于壓邊力和工作行程過大，不宜采用彈簧或橡膠式頂件裝置，所以選擇氣墊式頂件裝置。 2.6壓力機的校核? 2.6.1閉合高度的校核? ??所選壓力機的最大閉合高度為260mm，閉合高度調(diào)節(jié)量為55mm，墊板高度為50mm，所以：Hmin=260mm-50mm=210mm? 本次模具設(shè)計的閉合高度為H=203mm，? ??????????????Hmax－5mm=255mm????=+Hmin+10mm=220mm? 滿足???????Hmin+10≤H≤Hmax－5?? 所選壓力機閉合高度滿足要求。 ?2.6.2工作臺面尺寸的校核? 所選壓力機工作臺尺寸為?：前后370mm，左右560mm?，模具外形尺寸為D=280mm，模具底座外形尺寸為：前后250mm?，左右320mm，根據(jù)工作臺面尺寸一般應(yīng)大于模具底座尺寸50~70mm，其工作臺孔徑尺寸為D=260mm，大于廢料尺寸，可以漏料，所以工作臺尺寸滿足要求。? 2.6.3滑塊行程的校核? 滑塊行程應(yīng)保證能夠方便地放入毛坯和取出零件，對于拉深工序，滑塊行程應(yīng)大于零件高度的2倍，零件高度×2=14mm×2=28mm，所選壓力機的滑塊行程為75mm，所以滑塊行程滿足要求。 2.7模具總裝圖及工作原理 2.7.1模具總裝圖 圖 2-8 裝配圖 2.7.2模具工作原理 將條料送入剛性卸料板下長條形槽中，平放在凹模面上，并靠槽的一側(cè)，壓力機滑塊帶著上模下行，凸凹模下表面首先接觸條料，并與頂件塊一起壓住條料，先落料，后拉深；當拉深結(jié)束后，上模回程，落料后的條料由剛性卸料板從凸凹模上卸下，拉深成形的工件由壓力機上活動橫梁通過推件塊從凸凹模中剛性打下，用手工將工件取走后，將條料往前送進一個步距，進行下一個工件的生產(chǎn)。 2.8模具的裝配、安裝與調(diào)試 2.8.1模具的裝配 1.裝配好的沖模，其閉合高度應(yīng)符合要求。 2.模柄裝入上模座后，其軸心線對上模座上平面的垂直度誤差，在全長范圍內(nèi)不大于0.05mm。 3.裝入模架的每對導柱和導套的配合間隙（或過盈）應(yīng)符合手冊的規(guī)定。 4.導柱與導套裝配后，其軸心線應(yīng)分別垂直于下模座的底平面和上模座的上平面。 5.上模座的上平面應(yīng)于下模座的底平面平行。 6.裝配好的導柱，其固定端面與下模座下平面應(yīng)保留1～2mm距離，選用B型導套時，裝配后其固定端面應(yīng)低于上模座上平面1～2mm。 7.裝配好的模架，其上模座沿導柱上、下移動應(yīng)平穩(wěn)，無阻滯現(xiàn)象。 8. 凸模和凹模的配合間隙應(yīng)符合設(shè)計要求，沿整個刃口輪廓應(yīng)均勻一致。 9. 定位裝置要保證定位正確可靠，卸料、頂料裝置要動作靈活、正確，出料孔要暢通無阻，保證制件或廢料不卡在凹模內(nèi)或凸模上。 10. 模具應(yīng)在生產(chǎn)現(xiàn)場進行試模，沖出的制件應(yīng)符合設(shè)計要求。 2.8.2模具的安裝 1）安裝沖壓模熟悉沖壓工藝和沖壓模具圖樣，檢查所要安裝的模具和壓力機是否完好正常。 2）沖壓模放入壓力機之前，清除黏附在沖壓模上下表面、壓力機滑塊的地面與工作臺面的雜物。 3）測量沖壓模的閉合高度，并根據(jù)測量的尺寸調(diào)整壓力機滑塊的高度，使滑塊在下止點時，滑塊底面與壓力機工作臺面之間的距離略大于沖壓模的閉合高度。 4）取下模柄鎖緊塊，將沖壓模推入，使模柄進入壓力機滑塊的模柄孔內(nèi)，合上鎖緊塊，將壓力機滑塊停在下止點，并調(diào)整壓力機滑塊高度，使滑塊與沖壓模頂面貼合。 5）開動壓力機，并逐步調(diào)整滑塊的高度，現(xiàn)將上下模之間放入紙片，使紙片剛好切斷后再放入試沖材料，剛好沖下零件后，將可調(diào)連桿螺釘鎖緊。 6）安裝好后進行試沖，如出現(xiàn)故障，則要從分析原因入手，進行模具的調(diào)整或修理，直至模具工作正常并沖出合格的沖壓件為止。 2.8.3模具的調(diào)試 1）將裝配后的模具順利地裝在指定的壓力機上。 2）用指定的材料穩(wěn)定的在模具上制出合格的制品零件。 3）檢查制品零件的質(zhì)量，若發(fā)現(xiàn)制品零件存在缺陷，分析原因，設(shè)法對模具進行修理和調(diào)制，直到能生產(chǎn)出一批完全符合圖樣的零件為止。 4）根據(jù)設(shè)計要求，進一步確定某些模具需經(jīng)試驗后所確定的尺寸。并修整這些尺寸，直到符合要求為止。 5）在試模后，應(yīng)排除影響生產(chǎn)、安全、質(zhì)量和操作等各種不利因素，使模具達到能穩(wěn)定、批量生產(chǎn)的目的。 3總結(jié) 通過這次畢業(yè)設(shè)計使我熟悉了沖壓模具的整個過程，掌握了冷沖壓模具設(shè)計的方法和步驟，并且了解了在做沖壓模具之前首先要對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形態(tài)，模具的結(jié)構(gòu)形態(tài)。也就是要對產(chǎn)品的工藝性進行合理的分析，從而才能采取更合適模具，節(jié)約成本的同時還能保證加工零件的精度要求。其次，考慮好產(chǎn)品的批量以及精度要求以及材料的造價。最后完成產(chǎn)品的模具設(shè)計、模具的裝配圖、零件圖。掌握了冷沖壓模具設(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，通過畢業(yè)設(shè)計，使自己各方面知識都有所提高。 本次畢業(yè)設(shè)計的成功完成使我個人的所有專業(yè)中學術(shù)上的一次難忘的歷程，因為通過我本人的長時間的思考、設(shè)計以及老師多次細心的指導使我知道一套合格的沖壓模具設(shè)計的完成以及一套合格的圖紙的完成都需要付出多少次的心血和汗水，通過它可以說明一個人最基本的學習工作態(tài)度，我認為要立志成為一個模具行業(yè)的佼佼者首先要從每一個細節(jié)做起，做事要有堅忍不拔的毅力，有耐心、謙虛、謹慎這樣才能成為一名出色的模具工程師。 ?本次畢業(yè)設(shè)計的順利完成是我個人專業(yè)學習中的一次難忘經(jīng)歷，通過老師多次細心的指導以及自己長時間的思考、設(shè)計讓我知道一套合格的沖壓模具的設(shè)計以及一套合格圖紙的完成都需要付出很多心血和汗水。畢業(yè)設(shè)計的完成，教會了我自己解決問題的方法，從細微之處一點一滴的指導我。通過這次實踐，我進一步熟悉了模具的設(shè)計，鍛煉了模具設(shè)計實踐能力和自己的獨立設(shè)計能力。? ????現(xiàn)在即將走向工作崗位，在今后的工作中，我會繼續(xù)加強理論的學習，再接再勵，將所學的知識付諸實踐，總結(jié)經(jīng)驗，不斷進步！ 致謝 首先感謝本人的導師丁海老師，他對我的仔細審閱了本文的全部內(nèi)容并對我的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。丁海老師淵博的知識，誠懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計的過程中，特別是遇到困難時，他給了我鼓勵和幫助，在這里我向他表示真誠的感謝！ 感謝母?！幽蠙C電高等專科學校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學習及實踐環(huán)境，使我學到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。 感謝和我在一起進行課題研究的同窗同學，和他在一起討論、研究使我受益非淺。 最后，我非常慶幸在三年的的學習、生活中認識了很多可敬的老師和可親的同學，并感激師友的教誨和幫助！ 參考文獻 [1] 原紅玲主編.沖壓工藝與模具設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008 [2] 陳華杰、李憲麟編著.實用冷作工計算手冊[M].上?？茖W技術(shù)出版社，1998 [3] 魏春雷、朱三武主編.模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計手冊[M].天津：天津大學出版社，2010 [4] 王秀鳳、張永春編著.冷沖壓模具設(shè)計與制造[M].北京：北京航空航天大學出版社，2012 [5] 柯旭貴、張榮清主編.沖壓工藝與模具設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012 [6] 寇世瑤主編.機械制圖[M].北京：高等教育出版社，2007 [7] 史鐵梁主編.冷沖模設(shè)計指導[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999 [8] 馬霄主編.互換性與技術(shù)測量[M].南京：南京大學出版社，2012 [9] 王孝培主編.中國模具設(shè)計大典之沖壓模具設(shè)計[M].江西科學技術(shù)出版社，2003 [10] 王孝培主編.沖壓手冊[M].機械工業(yè)出版社，1988 29

收藏