3244 皮帶輪落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì),皮帶輪,落料拉深,復(fù)合,設(shè)計(jì) XXXX 大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題 目： 皮帶輪落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 材料成型及控制工程學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 1目 錄目 錄 .....................................................1第 一 章 零 件 的 工 藝 性 分 析 ..............................2第 二 章 毛 坯 尺 寸 展 開(kāi) 計(jì) 算 ..............................3第 三 章 拉 深 工 序 次 數(shù) 及 拉 深 系 數(shù) 確 定 ...................5第 四 章 沖裁力與拉深力的計(jì)算...........................11第 五 章 凸 、 凹 模 的 設(shè) 計(jì) .................................71、 落料凸、凹模尺寸計(jì)算. ........................72、 拉深凸、凹模尺寸計(jì)算. .........................83、 粗糙度的確定. ................................9第 六 章 模 具 基 本 結(jié) 構(gòu) 的 確 定 ...........................13第 七 章 模具主要零件的強(qiáng)度校核. ........................15第 八 章 沖 壓 設(shè) 備 的 選 擇 ...............................161、 初 選 設(shè) 備 ....................................162、 設(shè) 備 的 校 核 ..................................18主 要 參 考 文 獻(xiàn)附 錄2第一章 零件的工藝性分析1、零件的形狀、尺寸及一般要求該零件為厚度 2mm，大筒直徑為 86.8mm，小筒直徑為 47mm的皮帶輪，零件材料 T8，尺寸精度按圖紙要求。2、工藝方案的分析及確定工件由落料、拉深、反拉深三道工序成型，工件形狀較簡(jiǎn)單。根據(jù)計(jì)算可知，拉深工序需要進(jìn)行多次拉深才能完成，如果完全采用連續(xù)模，則模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜會(huì)增加沖壓件的生產(chǎn)成本。所以可先采用復(fù)合模進(jìn)行落料和第一步拉深，然后采用連續(xù)模直至拉深完成，再采用單工序模進(jìn)行反拉深。本次主要設(shè)計(jì)其第一道工序，即落料和第一步拉深。3第二章 毛坯尺寸展開(kāi)計(jì)算旋轉(zhuǎn)體零件采用圓形毛坯，在不變薄拉深中，材料厚度雖有變化，但其平均值與毛坯原始厚度十分接近。因此，其直徑按面積相等的原則計(jì)算，即毛坯面積與拉深件面積（加上修邊余量）相等。1、確定修邊余量在拉深的過(guò)程中，常因材料機(jī)械性能的方向性、模具間隙不均、板厚變化、摩擦阻力不等及定位不準(zhǔn)等影響，而使拉深件口部周邊不齊，必須進(jìn)行修邊，故在計(jì)算毛坯尺寸時(shí)應(yīng)按加上修邊余量后的零件尺寸進(jìn)行展開(kāi)計(jì)算。修邊余量的數(shù)值可查文獻(xiàn)《實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)》表 5-7.由于工件凸緣的相對(duì)直徑d 凸/d = 1.1013查表可得修邊余量 δ=3.5mm。2、毛坯尺寸計(jì)算4根據(jù)工件的形狀，可將其分成 F1-F8 這幾個(gè)部分。則可計(jì)算出各部分的展開(kāi)面積如下：F1 =π/4[2π(4+t/2)(90.8-t)+4.56(4+t/2)2=π/4[2π ×5×88.8+4.56×52]=222π2+28.5πF2 =π(d-t)(h-r1-r2-t)=π(90.8-2)(34-4-2-2)=2308.8πF3 =π/4[2π(2+t/2)(90.8-t-2×2-t)+8(2+t/2)2]=π/4(2π ×3×82.8+72)=124.2π2+18πF4 =π/4(90.8-2t-2×2)2-π/4(47+2t+2×2)2=π/4×82.82-π/4× 552=957.71πF5 =π/4[2π(2+t/2)(47+t)+4.56(2+t/2)2]5=π/4(2π3×49+4.56× 32)=73.5π2+10.26πF6 =(20-2t-2×2)π(47+t)=588πF7 =π/4[2π(2+t/2)(47-2×2)+8(2+t/2)2]=π/4(2π3×43+8×32 )=64.5π2+18πF8 =π/4(47-2×2)2=462.25π得：π/4D2=222π2+28.5π+2308.8π+124.2π2+18π+957.71π+73.5π2+10.26π+588π+64.5π 2+18π+462.25πD2=1936.8π+17566.08=23647.632所以經(jīng)計(jì)算求得毛坯直徑 D=154mm3、確定是否使用壓邊圈由于 D-d>22t,則要使用壓邊圈。壓邊力的計(jì)算：因?yàn)?k=D/d=154/(47+4)=3Fmax=πdt(k-1)бb=3.14×51×2×2×329=210.7 kN所以 F=0.1[1-18k/(k-1)]k2Fmax=0.1[1-(18×3)/(3-1)×32×210.76=0.1×0.65×9×210.7=123.4kN第三章 拉深工序次數(shù)及拉深系數(shù)確定在制定拉深件的工藝過(guò)程和設(shè)計(jì)拉深模具時(shí)，必須預(yù)先確定是否可以一道工序完成，或者是經(jīng)過(guò)幾道工序才能制成。在確定拉深工序次數(shù)時(shí)，必須做到使毛坯內(nèi)部的應(yīng)力既不超過(guò)材料的強(qiáng)度極限，而且還能充分利用材料的塑性。也就是說(shuō)每一次拉深工序，應(yīng)在毛坯側(cè)壁強(qiáng)度允許的條件下，采用最大可能的變形程度。制訂拉深工藝時(shí),為了減少拉深次數(shù),希望采用小的拉深系數(shù)(大的拉伸比)。有力學(xué)分析可知，拉深系數(shù)過(guò)小，將會(huì)在危險(xiǎn)斷面產(chǎn)生破裂。因此，要保證拉深順利進(jìn)行，每次拉深系數(shù)應(yīng)大于極限拉深系數(shù)。該零件的拉深系數(shù)，即拉深后圓筒件直徑與拉深前毛坯直徑的比值，為m=d/D=(47+4)/154=0.33有凸緣的圓筒件在拉深時(shí)還要考慮拉深的相對(duì)高度是否大于極限相對(duì)高度。計(jì)算可得拉深的相對(duì)高度為：h/d=20/（47+4）=0.392極限拉伸系數(shù)與板料成形性能、毛坯相對(duì)厚度、凸凹模間隙及7其圓角半徑有關(guān)。通過(guò)計(jì)算可得：π/4dF2-756.25π+73.5π 2+10.26π+588π+64.5π 2+18π+462.25π=484.2 π2+4391.52πdF=143.6所以：法蘭相對(duì)直徑 dF/d=143.6/（47+2）=2.93毛坯的相對(duì)厚度 t/D×100=2/154×100=1.3依文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》 ，查表 4-10，查得零件的極限拉深系數(shù)[m]=0.32依文獻(xiàn)《實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)》 ，查表 5-16，查得第一次拉深的最大相對(duì)高度[h/d]=0.18可知拉深系數(shù)大于極限拉深系數(shù)，拉深的相對(duì)高度大于極限相對(duì)高度，所以不能一次拉深成形。由于本設(shè)計(jì)只進(jìn)行第一次拉深的設(shè)計(jì)，所以對(duì)以后的多次拉深不進(jìn)行計(jì)算。第四章 沖裁力與拉深力的計(jì)算1、沖裁力的計(jì)算計(jì)算沖裁力的目的是為了合理地選用壓床和設(shè)計(jì)模具。壓床的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。8平刃模具沖裁時(shí)，其沖裁力 F0可按下式計(jì)算：F0=Ltτ式中× t— —材 料 厚 度 ， [t]為 mmτ ——材 料 抗 剪 強(qiáng) 度 ， [τ ]為 MPaL——沖 裁 周 長(zhǎng) ， [L]為 mm考 慮 到 模 具 刃 口 的 磨 損 ， 凸 、 凹 模 間 隙 的 波 動(dòng) ， 材 料 機(jī) 械性 能 的 變 化 ， 材 料 厚 度 偏 差 等 因 素 ， 實(shí) 際 所 需 沖 裁 力 還 須 增 加30%， 即F=1.3F0=1.3Ltτ所以沖裁力 F=1.3×2π× 154/2×2×260=326.89 kN因?yàn)槟＞卟捎脛傂孕读涎b置，所以不用計(jì)算卸料力。而 F 頂件力 =K2F=0.06×326.89=19.62 kN(依文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》查表 2-10 得 K2=0.06）所以總沖裁力為：F0=326.89+19.62=346.51 kN2、拉深力的計(jì)算在確定拉伸件所需的壓力機(jī)噸位時(shí)，必須先求的拉深力。在拉深帶法蘭的圓筒件的生產(chǎn)中常用如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：F = πd1tσbK式中 t——料厚；d1——第一次拉深半成品圓筒直徑；σb——抗拉強(qiáng)度9由于零件材料為 T8 鋼，查得其抗拉強(qiáng)度為 329MPa； K——系數(shù)，依文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》查表 4-11查得 K =1；由上求得拉深力 F = 103.3 kN ;第五章 凸、凹模設(shè)計(jì)1、落料凸、凹模尺寸計(jì)算因?yàn)槁淞闲螤顬閳A形，形狀簡(jiǎn)單，所以采用凸、凹模分開(kāi)加工的方法。查文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》表 2-3 可知沖裁模的雙面間隙為：Z min=0.12mm, Zmax=0.16mm則凸模和凹模的制造公差分別為：δ p=0.4(Zmax-Zmin)=0.4(0.16-0.12)=0.016δ d=0.6(Zmax-Zmin)=0.6(0.16-0.12)=0.024設(shè)工件尺寸為 D-△ 。落料時(shí)首先確定凹模尺寸，使凹模公稱(chēng)尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸，再減小凸模尺寸以保證最小合理間隙 Zmin。則凸、凹模的尺寸計(jì)算公式如下：Dd=(D-x△） +δd10DP=(Dd-Zmin)-δp =(D-x△-Z min)-δp式中 D d、D P——落料凹、凸模尺寸，[D d]與[D P]為 mm△—工件制造公差，[△]為 mmZmin—最小合理間隙（雙面） ， [Zmin]為 mmδ p、δ d—凸、凹模的制造公差，[δ p][δ d]為 mmx△—磨損量，其中系數(shù) x 是為了使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸查文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》表 2-7，可知 x=0.75.2、拉深凸、凹模尺寸計(jì)算一 、 凹 模 圓 角 半 徑 rd rd 與 毛 坯 厚 度 、 零 件 的 形 狀 尺 寸 和 拉 深 方 法 有 關(guān)因 為 D-dd(凹 模 內(nèi) 徑 )>30 時(shí) ， 應(yīng) 取 較 大 的 rd 值查 文 獻(xiàn) 《 沖 壓 工 藝 學(xué) 》 表 4-6， 可 得rd=9mm二 、 凸 模 圓 角 半 徑 rp 一 般 可 取 rp =rd。 最 后 一 道 拉 深 時(shí) rp 等 于 零 件 的 圓 角 半徑 .所 以 取 rp =rd = 9mm.三 、 凸 、 凹 模 間 隙 c決 定 凸 、 凹 模 間 隙 時(shí) ， 不 僅 要 考 慮 材 質(zhì) 和 板 厚 ， 還 要 考慮 工 件 的 尺 寸 精 度 和 表 面 質(zhì) 量 要 求 。由 于 該 拉 深 要 使 用 壓 邊 圈 ， 則11C = tmax+kt ； 取 C=2mm式 中 tmax——材 料 最 大 厚 度 ；k——間 隙 系 數(shù) 。由 于 零 件 的 尺 寸 標(biāo) 注 在 內(nèi) 徑 上 ， 則 依 凸 模 為 準(zhǔn) ， 間 隙 取在 凹 模 上 ， 即 增 大 凹 模 尺 寸 得 到 間 隙 。四 、 凸 、 凹 模 尺 寸 及 制 造 公 差最 后 一 道 拉 深 模 的 尺 寸 公 差 決 定 了 零 件 的 尺 寸 精 度 ， 故 其尺 寸 、 公 差 應(yīng) 按 零 件 要 求 來(lái) 確 定 。對(duì) 于 多 次 拉 深 的 第 一 次 拉 深 和 中 間 工 序 的 毛 坯 尺 寸 公 差 沒(méi)有 必 要 限 制 ， 此 時(shí) ， 可 取 模 具 尺 寸 等 于 毛 坯 過(guò) 渡 尺 寸 。 若 取 凸模 為 基 準(zhǔn) ， 則凸模尺寸 D P=D-δp凹 模 尺 寸 Dd=（D+2c) +δd根據(jù)拉深系數(shù) m=0.32，即 d/154=0.32，d=50 則，D=50-2t=46凸、凹模的制造公差依文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》查表 4-7，依工件的厚度和拉深直徑，查得δ d=0.08， δ p=0.05則：D P=46-0.05 ; Dd=50+0.083、粗糙度的確定凸凹模的刃口部位要求較高，粗糙度選用 0.4，凸模及凹模鑲塊用于固定的部位選用 0.8，對(duì)于固定板上的孔，由于加工較困難，可選用 1.6，其它不太重要的部位選用 6.3。12第六章 模具基本結(jié)構(gòu)的確定模具的基本結(jié)構(gòu)和組成如下所示：1、凸、凹模的結(jié)構(gòu)形式一、落料凸模與拉深凹模采用凸緣形式，用螺栓與上模板緊固。模具結(jié)構(gòu)如下圖所示13二、落料凹模模具結(jié)構(gòu)如下圖所示三、拉深凸模采用嵌入式結(jié)構(gòu)，用螺釘與下模板緊固。模具結(jié)構(gòu)如下圖所示：142、模具其他部分的作用與選材如下：上模座：○ 1上模座的作用是通過(guò)模柄與壓力機(jī)相連接，將模具的上模部分安裝在壓力機(jī)上。材料選用 HT200。因?yàn)樯夏Ｗ谀＞吖ぷ髦兄怀惺軟_擊力，要求材料具有較好的強(qiáng)度和韌性。上模座尺寸選用315mm ×200mm×45mm上模墊板○ 2上模墊板在模具工作過(guò)程中，承受卸料組件、沖頭傳遞過(guò)來(lái)的較大的沖擊載荷。因此要求材料有較好的強(qiáng)度、硬度和一定的韌性。選用 45，調(diào)質(zhì)到 HRC38~43。卸料板○ 3本模具選用固定卸料板，用螺栓和銷(xiāo)釘固定在下模上，能承受的卸料力較大，常用于厚板沖壓件的卸料。厚度為 6mm，材料選用45 鋼，調(diào)質(zhì) HRC38~43。定位板○ 415定位板在過(guò)程中起到保證單個(gè)毛坯在拉深過(guò)程中有正確位置的作用,以保證拉深出合格的制件。通過(guò)螺釘與凹模固定板連接，以毛坯外形進(jìn)行定位。厚度為 5mm,材料選用 45 鋼，調(diào)質(zhì) HRC38~43。拉深凸模固定板○ 5該固定板在模具中不僅起穩(wěn)定拉深凸模的作用，還通過(guò)其與下模板之間的彈簧的作用起到壓邊圈的作用。在工作過(guò)程中要承受來(lái)自落料凸模的沖擊，因此要求材料有較好的強(qiáng)度、硬度和一定的韌性。選用 45，調(diào)質(zhì)到 HRC38~43。下模固定板○ 6承受很大的沖擊載荷。需要有較好的韌性和強(qiáng)度。選用 45 鋼。下模座○ 7其作用與上模座相似，選用 HT200。尺寸選用 315mm ×200mm×55mm。2、模架選定模具的基本形式后，開(kāi)始選擇模架。依凹模尺寸及壓力機(jī) 工作臺(tái)尺寸選取。根據(jù)文獻(xiàn)《實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)》 ，選用后側(cè)導(dǎo)柱模架，選用 HT200。其各尺寸參數(shù)如下：凹模周界 D=200 mmB=200mm， L=315mm閉合高度 190~230mm導(dǎo)套 32mm×160mm導(dǎo)柱 32mm×43mm×110mm16其結(jié)構(gòu)形式如下圖：本模具采用人工送料。第七章 模具主要零件的強(qiáng)度校核1、 壓力中心的確定為了保證壓力機(jī)和模具正常的工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心線相重合。否則在沖壓時(shí)會(huì)使沖模與壓力機(jī)滑塊歪斜，引起凸、凹模間隙不均和導(dǎo)向零件加速磨損，造成刃口和其它零件的損壞，甚至還會(huì)引起壓力機(jī)導(dǎo)軌磨損，影響壓力機(jī)精度。本制件為圓形，壓力中心在圓心。2、模具主要零件強(qiáng)度設(shè)計(jì)凸、凹模○ 117凸模長(zhǎng)度確定以后，一般不作強(qiáng)度計(jì)算，且該凸模直徑較大，不會(huì)造成縱向失穩(wěn)或折彎，故可不進(jìn)行校核。同理，凹模外形尺寸確定以后，可以保證凹模具有足夠的強(qiáng)度和剛度，也不做強(qiáng)度校核。墊板○ 2墊板的作用是為了平均分布模板所受到的壓力，可根據(jù)凸模傳給的壓力來(lái)決定墊板是否合格。第八章 沖壓設(shè)備的選擇沖 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(wèn) 題 。1、 初 選 設(shè) 備沖壓生產(chǎn)中主要應(yīng)用的是曲柄壓力機(jī)和液壓機(jī)。由于本零件的成型屬于落料淺拉深，且根據(jù)其幾何尺寸和精度要求，選用具有 C形床身的開(kāi)式曲柄壓力機(jī)。雖然開(kāi)式壓力機(jī)的剛度差，并且由于床身變形而破壞了沖模的間隙分布，降低了沖模的壽命和制件的質(zhì)量。但是，它卻具有操作空間三面敞開(kāi)，操作方便，容易安裝機(jī)械化的18附屬設(shè)備和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。在壓力機(jī)的類(lèi)型選定以后，應(yīng)進(jìn)一步根據(jù)變形力的大小，沖壓件的尺寸和模具尺寸來(lái)確定設(shè)備的規(guī)格。由于沖裁工序與拉深工序不是同時(shí)進(jìn)行，所以只需考慮兩工序中所需壓力較大的工序。沖裁力為 F = 346.51 kN，依沖壓力的計(jì)算圖與沖壓設(shè)備需要負(fù)荷圖對(duì)比，故可選用公稱(chēng)壓力為 450 kN 的壓力機(jī)。根據(jù)國(guó)標(biāo) JB/T 9965-1999 ，初選壓力機(jī)的型號(hào)為 J21-45。依文獻(xiàn)《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 13.10，可查得該壓力機(jī)個(gè)技術(shù)參數(shù)如下：標(biāo)稱(chēng)壓力/kN 450標(biāo)稱(chēng)行程/mm 3.2滑塊行程/mm 120行程次數(shù)/次·min -1 80最大閉合高度/mm 270封閉高度調(diào)節(jié)/mm 60滑塊中心線到機(jī)身距離/mm 225工作臺(tái)尺寸 左右/mm 810前后/mm 440工作臺(tái)孔尺寸/mm 150模柄孔尺寸 直徑/mm 50深度/mm 6019電動(dòng)機(jī)功率/kW 5.52、設(shè)備校核裝模高度校核○ 1為使模具正常工作，模具閉合高度必須與壓力機(jī)閉合高度相適應(yīng)，應(yīng)介于壓力機(jī)最大和最小閉合高度之間，一般按如下關(guān)系確定：h 最大 -5mm >= h 模 >= h 最小 +10mm所設(shè)計(jì)模具的閉合高度為 220mm ，而壓力機(jī)的閉合高度為 210mm ~270mm，在可調(diào)范圍之內(nèi)。 滑塊行程校核○ 2在拉深中為了便于安放毛坯和取出工件,其行程一般大于拉深件高度的 2.5 倍。工件高度為 9mm,而壓力機(jī)行程為 60mm,故該壓力機(jī)行程符合規(guī)定。模具安裝空間尺寸校核○ 3包括工作臺(tái)面的大小和模柄孔尺寸。經(jīng)校核比較該模具可在壓力機(jī)工作上正確安裝和定位。且臺(tái)面上的漏料孔與所選工藝相適應(yīng)。主 要 參 考 文 獻(xiàn)主 要 參 考 文 獻(xiàn)[1] 王 孝 培 ,沖 壓 手 冊(cè) （ 修 訂 本 ） .機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 .198820[2] 薛 啟 翔 .冷 沖 壓 實(shí) 用 技 術(shù) .北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 .2006[3] 鄭 家 賢 .沖 壓 工 藝 與 模 具 設(shè) 計(jì) 實(shí) 用 技 術(shù) .北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 .2005[4] 郝 濱 海 .實(shí) 用 模 具 技 術(shù) 手 冊(cè) .北 京 ： 化 學(xué) 工 業(yè) 出 版 社 .2004[5] 周 良 德 ， 朱 泗 芳 等 .現(xiàn) 代 工 程 圖 學(xué) .湖 南 ： 湖 南 科 學(xué) 技 術(shù) 出版 社 .2000[6] 肖 景 容 ， 姜 奎 華 .沖 壓 工 藝 學(xué) .北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 .2004[7] 陳 錫 棟 、 周 小 玉 ， 實(shí) 用 模 具 技 術(shù) 手 冊(cè) 。 北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出版 社 .2005[8] 模 具 實(shí) 用 技 術(shù) 叢 書(shū) 編 委 會(huì) .沖 模 設(shè) 計(jì) 應(yīng) 用 實(shí) 例 .北 京 ： 機(jī)械 工 業(yè) 出 版 社 .2000[9] 高 為 國(guó) .模 具 材 料 .北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 .2005[10] 王 衛(wèi) 衛(wèi) .材 料 成 形 設(shè) 備 .北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 .2005[11] 俞 漢 清 ， 陳 金 德 .金 屬 塑 性 成 形 原 理 .北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出版 社 .2003[12] 廖 念 釗 ， 莫 雨 松 ， 李 碩 根 ， 楊 興 駿 等 .互 換 性 與 技 術(shù) 測(cè)量 .北 京 ： 中 國(guó) 計(jì) 量 出 版 社 .2003[13] 楊 可 楨 ， 程 光 蘊(yùn) .機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 基 礎(chǔ) （ 第 四 版 ） .北 京 ： 高 等教 育 出 版 社 .1999XXXX 大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題 目： 皮帶輪落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 材料成型及控制工程學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 1目 錄目 錄 .....................................................1第 一 章 零 件 的 工 藝 性 分 析 ..............................2第 二 章 毛 坯 尺 寸 展 開(kāi) 計(jì) 算 ..............................3第 三 章 拉 深 工 序 次 數(shù) 及 拉 深 系 數(shù) 確 定 ...................5第 四 章 沖裁力與拉深力的計(jì)算...........................11第 五 章 凸 、 凹 模 的 設(shè) 計(jì) .................................71、 落料凸、凹模尺寸計(jì)算. ........................72、 拉深凸、凹模尺寸計(jì)算. .........................83、 粗糙度的確定. ................................9第 六 章 模 具 基 本 結(jié) 構(gòu) 的 確 定 ...........................13第 七 章 模具主要零件的強(qiáng)度校核. ........................15第 八 章 沖 壓 設(shè) 備 的 選 擇 ...............................161、 初 選 設(shè) 備 ....................................162、 設(shè) 備 的 校 核 ..................................18主 要 參 考 文 獻(xiàn)附 錄2第一章 零件的工藝性分析1、零件的形狀、尺寸及一般要求該零件為厚度 2mm，大筒直徑為 86.8mm，小筒直徑為 47mm的皮帶輪，零件材料 T8，尺寸精度按圖紙要求。2、工藝方案的分析及確定工件由落料、拉深、反拉深三道工序成型，工件形狀較簡(jiǎn)單。根據(jù)計(jì)算可知，拉深工序需要進(jìn)行多次拉深才能完成，如果完全采用連續(xù)模，則模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜會(huì)增加沖壓件的生產(chǎn)成本。所以可先采用復(fù)合模進(jìn)行落料和第一步拉深，然后采用連續(xù)模直至拉深完成，再采用單工序模進(jìn)行反拉深。本次主要設(shè)計(jì)其第一道工序，即落料和第一步拉深。3第二章 毛坯尺寸展開(kāi)計(jì)算旋轉(zhuǎn)體零件采用圓形毛坯，在不變薄拉深中，材料厚度雖有變化，但其平均值與毛坯原始厚度十分接近。因此，其直徑按面積相等的原則計(jì)算，即毛坯面積與拉深件面積（加上修邊余量）相等。1、確定修邊余量在拉深的過(guò)程中，常因材料機(jī)械性能的方向性、模具間隙不均、板厚變化、摩擦阻力不等及定位不準(zhǔn)等影響，而使拉深件口部周邊不齊，必須進(jìn)行修邊，故在計(jì)算毛坯尺寸時(shí)應(yīng)按加上修邊余量后的零件尺寸進(jìn)行展開(kāi)計(jì)算。修邊余量的數(shù)值可查文獻(xiàn)《實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)》表 5-7.由于工件凸緣的相對(duì)直徑d 凸/d = 1.1013查表可得修邊余量 δ=3.5mm。2、毛坯尺寸計(jì)算4根據(jù)工件的形狀，可將其分成 F1-F8 這幾個(gè)部分。則可計(jì)算出各部分的展開(kāi)面積如下：F1 =π/4[2π(4+t/2)(90.8-t)+4.56(4+t/2)2=π/4[2π ×5×88.8+4.56×52]=222π2+28.5πF2 =π(d-t)(h-r1-r2-t)=π(90.8-2)(34-4-2-2)=2308.8πF3 =π/4[2π(2+t/2)(90.8-t-2×2-t)+8(2+t/2)2]=π/4(2π ×3×82.8+72)=124.2π2+18πF4 =π/4(90.8-2t-2×2)2-π/4(47+2t+2×2)2=π/4×82.82-π/4× 552=957.71πF5 =π/4[2π(2+t/2)(47+t)+4.56(2+t/2)2]5=π/4(2π3×49+4.56× 32)=73.5π2+10.26πF6 =(20-2t-2×2)π(47+t)=588πF7 =π/4[2π(2+t/2)(47-2×2)+8(2+t/2)2]=π/4(2π3×43+8×32 )=64.5π2+18πF8 =π/4(47-2×2)2=462.25π得：π/4D2=222π2+28.5π+2308.8π+124.2π2+18π+957.71π+73.5π2+10.26π+588π+64.5π 2+18π+462.25πD2=1936.8π+17566.08=23647.632所以經(jīng)計(jì)算求得毛坯直徑 D=154mm3、確定是否使用壓邊圈由于 D-d>22t,則要使用壓邊圈。壓邊力的計(jì)算：因?yàn)?k=D/d=154/(47+4)=3Fmax=πdt(k-1)бb=3.14×51×2×2×329=210.7 kN所以 F=0.1[1-18k/(k-1)]k2Fmax=0.1[1-(18×3)/(3-1)×32×210.76=0.1×0.65×9×210.7=123.4kN第三章 拉深工序次數(shù)及拉深系數(shù)確定在制定拉深件的工藝過(guò)程和設(shè)計(jì)拉深模具時(shí)，必須預(yù)先確定是否可以一道工序完成，或者是經(jīng)過(guò)幾道工序才能制成。在確定拉深工序次數(shù)時(shí)，必須做到使毛坯內(nèi)部的應(yīng)力既不超過(guò)材料的強(qiáng)度極限，而且還能充分利用材料的塑性。也就是說(shuō)每一次拉深工序，應(yīng)在毛坯側(cè)壁強(qiáng)度允許的條件下，采用最大可能的變形程度。制訂拉深工藝時(shí),為了減少拉深次數(shù),希望采用小的拉深系數(shù)(大的拉伸比)。有力學(xué)分析可知，拉深系數(shù)過(guò)小，將會(huì)在危險(xiǎn)斷面產(chǎn)生破裂。因此，要保證拉深順利進(jìn)行，每次拉深系數(shù)應(yīng)大于極限拉深系數(shù)。該零件的拉深系數(shù)，即拉深后圓筒件直徑與拉深前毛坯直徑的比值，為m=d/D=(47+4)/154=0.33有凸緣的圓筒件在拉深時(shí)還要考慮拉深的相對(duì)高度是否大于極限相對(duì)高度。計(jì)算可得拉深的相對(duì)高度為：h/d=20/（47+4）=0.392極限拉伸系數(shù)與板料成形性能、毛坯相對(duì)厚度、凸凹模間隙及7其圓角半徑有關(guān)。通過(guò)計(jì)算可得：π/4dF2-756.25π+73.5π 2+10.26π+588π+64.5π 2+18π+462.25π=484.2 π2+4391.52πdF=143.6所以：法蘭相對(duì)直徑 dF/d=143.6/（47+2）=2.93毛坯的相對(duì)厚度 t/D×100=2/154×100=1.3依文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》 ，查表 4-10，查得零件的極限拉深系數(shù)[m]=0.32依文獻(xiàn)《實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)》 ，查表 5-16，查得第一次拉深的最大相對(duì)高度[h/d]=0.18可知拉深系數(shù)大于極限拉深系數(shù)，拉深的相對(duì)高度大于極限相對(duì)高度，所以不能一次拉深成形。由于本設(shè)計(jì)只進(jìn)行第一次拉深的設(shè)計(jì)，所以對(duì)以后的多次拉深不進(jìn)行計(jì)算。第四章 沖裁力與拉深力的計(jì)算1、沖裁力的計(jì)算計(jì)算沖裁力的目的是為了合理地選用壓床和設(shè)計(jì)模具。壓床的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。8平刃模具沖裁時(shí)，其沖裁力 F0可按下式計(jì)算：F0=Ltτ式中× t— —材 料 厚 度 ， [t]為 mmτ ——材 料 抗 剪 強(qiáng) 度 ， [τ ]為 MPaL——沖 裁 周 長(zhǎng) ， [L]為 mm考 慮 到 模 具 刃 口 的 磨 損 ， 凸 、 凹 模 間 隙 的 波 動(dòng) ， 材 料 機(jī) 械性 能 的 變 化 ， 材 料 厚 度 偏 差 等 因 素 ， 實(shí) 際 所 需 沖 裁 力 還 須 增 加30%， 即F=1.3F0=1.3Ltτ所以沖裁力 F=1.3×2π× 154/2×2×260=326.89 kN因?yàn)槟＞卟捎脛傂孕读涎b置，所以不用計(jì)算卸料力。而 F 頂件力 =K2F=0.06×326.89=19.62 kN(依文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》查表 2-10 得 K2=0.06）所以總沖裁力為：F0=326.89+19.62=346.51 kN2、拉深力的計(jì)算在確定拉伸件所需的壓力機(jī)噸位時(shí)，必須先求的拉深力。在拉深帶法蘭的圓筒件的生產(chǎn)中常用如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：F = πd1tσbK式中 t——料厚；d1——第一次拉深半成品圓筒直徑；σb——抗拉強(qiáng)度9由于零件材料為 T8 鋼，查得其抗拉強(qiáng)度為 329MPa； K——系數(shù)，依文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》查表 4-11查得 K =1；由上求得拉深力 F = 103.3 kN ;第五章 凸、凹模設(shè)計(jì)1、落料凸、凹模尺寸計(jì)算因?yàn)槁淞闲螤顬閳A形，形狀簡(jiǎn)單，所以采用凸、凹模分開(kāi)加工的方法。查文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》表 2-3 可知沖裁模的雙面間隙為：Z min=0.12mm, Zmax=0.16mm則凸模和凹模的制造公差分別為：δ p=0.4(Zmax-Zmin)=0.4(0.16-0.12)=0.016δ d=0.6(Zmax-Zmin)=0.6(0.16-0.12)=0.024設(shè)工件尺寸為 D-△ 。落料時(shí)首先確定凹模尺寸，使凹模公稱(chēng)尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸，再減小凸模尺寸以保證最小合理間隙 Zmin。則凸、凹模的尺寸計(jì)算公式如下：Dd=(D-x△） +δd10DP=(Dd-Zmin)-δp =(D-x△-Z min)-δp式中 D d、D P——落料凹、凸模尺寸，[D d]與[D P]為 mm△—工件制造公差，[△]為 mmZmin—最小合理間隙（雙面） ， [Zmin]為 mmδ p、δ d—凸、凹模的制造公差，[δ p][δ d]為 mmx△—磨損量，其中系數(shù) x 是為了使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸查文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》表 2-7，可知 x=0.75.2、拉深凸、凹模尺寸計(jì)算一 、 凹 模 圓 角 半 徑 rd rd 與 毛 坯 厚 度 、 零 件 的 形 狀 尺 寸 和 拉 深 方 法 有 關(guān)因 為 D-dd(凹 模 內(nèi) 徑 )>30 時(shí) ， 應(yīng) 取 較 大 的 rd 值查 文 獻(xiàn) 《 沖 壓 工 藝 學(xué) 》 表 4-6， 可 得rd=9mm二 、 凸 模 圓 角 半 徑 rp 一 般 可 取 rp =rd。 最 后 一 道 拉 深 時(shí) rp 等 于 零 件 的 圓 角 半徑 .所 以 取 rp =rd = 9mm.三 、 凸 、 凹 模 間 隙 c決 定 凸 、 凹 模 間 隙 時(shí) ， 不 僅 要 考 慮 材 質(zhì) 和 板 厚 ， 還 要 考慮 工 件 的 尺 寸 精 度 和 表 面 質(zhì) 量 要 求 。由 于 該 拉 深 要 使 用 壓 邊 圈 ， 則11C = tmax+kt ； 取 C=2mm式 中 tmax——材 料 最 大 厚 度 ；k——間 隙 系 數(shù) 。由 于 零 件 的 尺 寸 標(biāo) 注 在 內(nèi) 徑 上 ， 則 依 凸 模 為 準(zhǔn) ， 間 隙 取在 凹 模 上 ， 即 增 大 凹 模 尺 寸 得 到 間 隙 。四 、 凸 、 凹 模 尺 寸 及 制 造 公 差最 后 一 道 拉 深 模 的 尺 寸 公 差 決 定 了 零 件 的 尺 寸 精 度 ， 故 其尺 寸 、 公 差 應(yīng) 按 零 件 要 求 來(lái) 確 定 。對(duì) 于 多 次 拉 深 的 第 一 次 拉 深 和 中 間 工 序 的 毛 坯 尺 寸 公 差 沒(méi)有 必 要 限 制 ， 此 時(shí) ， 可 取 模 具 尺 寸 等 于 毛 坯 過(guò) 渡 尺 寸 。 若 取 凸模 為 基 準(zhǔn) ， 則凸模尺寸 D P=D-δp凹 模 尺 寸 Dd=（D+2c) +δd根據(jù)拉深系數(shù) m=0.32，即 d/154=0.32，d=50 則，D=50-2t=46凸、凹模的制造公差依文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》查表 4-7，依工件的厚度和拉深直徑，查得δ d=0.08， δ p=0.05則：D P=46-0.05 ; Dd=50+0.083、粗糙度的確定凸凹模的刃口部位要求較高，粗糙度選用 0.4，凸模及凹模鑲塊用于固定的部位選用 0.8，對(duì)于固定板上的孔，由于加工較困難，可選用 1.6，其它不太重要的部位選用 6.3。12第六章 模具基本結(jié)構(gòu)的確定模具的基本結(jié)構(gòu)和組成如下所示：1、凸、凹模的結(jié)構(gòu)形式一、落料凸模與拉深凹模采用凸緣形式，用螺栓與上模板緊固。模具結(jié)構(gòu)如下圖所示13二、落料凹模模具結(jié)構(gòu)如下圖所示三、拉深凸模采用嵌入式結(jié)構(gòu)，用螺釘與下模板緊固。模具結(jié)構(gòu)如下圖所示：142、模具其他部分的作用與選材如下：上模座：○ 1上模座的作用是通過(guò)模柄與壓力機(jī)相連接，將模具的上模部分安裝在壓力機(jī)上。材料選用 HT200。因?yàn)樯夏Ｗ谀＞吖ぷ髦兄怀惺軟_擊力，要求材料具有較好的強(qiáng)度和韌性。上模座尺寸選用315mm ×200mm×45mm上模墊板○ 2上模墊板在模具工作過(guò)程中，承受卸料組件、沖頭傳遞過(guò)來(lái)的較大的沖擊載荷。因此要求材料有較好的強(qiáng)度、硬度和一定的韌性。選用 45，調(diào)質(zhì)到 HRC38~43。卸料板○ 3本模具選用固定卸料板，用螺栓和銷(xiāo)釘固定在下模上，能承受的卸料力較大，常用于厚板沖壓件的卸料。厚度為 6mm，材料選用45 鋼，調(diào)質(zhì) HRC38~43。定位板○ 415定位板在過(guò)程中起到保證單個(gè)毛坯在拉深過(guò)程中有正確位置的作用,以保證拉深出合格的制件。通過(guò)螺釘與凹模固定板連接，以毛坯外形進(jìn)行定位。厚度為 5mm,材料選用 45 鋼，調(diào)質(zhì) HRC38~43。拉深凸模固定板○ 5該固定板在模具中不僅起穩(wěn)定拉深凸模的作用，還通過(guò)其與下模板之間的彈簧的作用起到壓邊圈的作用。在工作過(guò)程中要承受來(lái)自落料凸模的沖擊，因此要求材料有較好的強(qiáng)度、硬度和一定的韌性。選用 45，調(diào)質(zhì)到 HRC38~43。下模固定板○ 6承受很大的沖擊載荷。需要有較好的韌性和強(qiáng)度。選用 45 鋼。下模座○ 7其作用與上模座相似，選用 HT200。尺寸選用 315mm ×200mm×55mm。2、模架選定模具的基本形式后，開(kāi)始選擇模架。依凹模尺寸及壓力機(jī) 工作臺(tái)尺寸選取。根據(jù)文獻(xiàn)《實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)》 ，選用后側(cè)導(dǎo)柱模架，選用 HT200。其各尺寸參數(shù)如下：凹模周界 D=200 mmB=200mm， L=315mm閉合高度 190~230mm導(dǎo)套 32mm×160mm導(dǎo)柱 32mm×43mm×110mm16其結(jié)構(gòu)形式如下圖：本模具采用人工送料。第七章 模具主要零件的強(qiáng)度校核1、 壓力中心的確定為了保證壓力機(jī)和模具正常的工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心線相重合。否則在沖壓時(shí)會(huì)使沖模與壓力機(jī)滑塊歪斜，引起凸、凹模間隙不均和導(dǎo)向零件加速磨損，造成刃口和其它零件的損壞，甚至還會(huì)引起壓力機(jī)導(dǎo)軌磨損，影響壓力機(jī)精度。本制件為圓形，壓力中心在圓心。2、模具主要零件強(qiáng)度設(shè)計(jì)凸、凹?！?117凸模長(zhǎng)度確定以后，一般不作強(qiáng)度計(jì)算，且該凸模直徑較大，不會(huì)造成縱向失穩(wěn)或折彎，故可不進(jìn)行校核。同理，凹模外形尺寸確定以后，可以保證凹模具有足夠的強(qiáng)度和剛度，也不做強(qiáng)度校核。墊板○ 2墊板的作用是為了平均分布模板所受到的壓力，可根據(jù)凸模傳給的壓力來(lái)決定墊板是否合格。第八章 沖壓設(shè)備的選擇沖 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(wèn) 題 。1、 初 選 設(shè) 備沖壓生產(chǎn)中主要應(yīng)用的是曲柄壓力機(jī)和液壓機(jī)。由于本零件的成型屬于落料淺拉深，且根據(jù)其幾何尺寸和精度要求，選用具有 C形床身的開(kāi)式曲柄壓力機(jī)。雖然開(kāi)式壓力機(jī)的剛度差，并且由于床身變形而破壞了沖模的間隙分布，降低了沖模的壽命和制件的質(zhì)量。但是，它卻具有操作空間三面敞開(kāi)，操作方便，容易安裝機(jī)械化的18附屬設(shè)備和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。在壓力機(jī)的類(lèi)型選定以后，應(yīng)進(jìn)一步根據(jù)變形力的大小，沖壓件的尺寸和模具尺寸來(lái)確定設(shè)備的規(guī)格。由于沖裁工序與拉深工序不是同時(shí)進(jìn)行，所以只需考慮兩工序中所需壓力較大的工序。沖裁力為 F = 346.51 kN，依沖壓力的計(jì)算圖與沖壓設(shè)備需要負(fù)荷圖對(duì)比，故可選用公稱(chēng)壓力為 450 kN 的壓力機(jī)。根據(jù)國(guó)標(biāo) JB/T 9965-1999 ，初選壓力機(jī)的型號(hào)為 J21-45。依文獻(xiàn)《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 13.10，可查得該壓力機(jī)個(gè)技術(shù)參數(shù)如下：標(biāo)稱(chēng)壓力/kN 450標(biāo)稱(chēng)行程/mm 3.2滑塊行程/mm 120行程次數(shù)/次·min -1 80最大閉合高度/mm 270封閉高度調(diào)節(jié)/mm 60滑塊中心線到機(jī)身距離/mm 225工作臺(tái)尺寸 左右/mm 810前后/mm 440工作臺(tái)孔尺寸/mm 150模柄孔尺寸 直徑/mm 50深度/mm 6019電動(dòng)機(jī)功率/kW 5.52、設(shè)備校核裝模高度校核○ 1為使模具正常工作，模具閉合高度必須與壓力機(jī)閉合高度相適應(yīng)，應(yīng)介于壓力機(jī)最大和最小閉合高度之間，一般按如下關(guān)系確定：h 最大 -5mm >= h 模 >= h 最小 +10mm所設(shè)計(jì)模具的閉合高度為 220mm ，而壓力機(jī)的閉合高度為 210mm ~270mm，在可調(diào)范圍之內(nèi)。 滑塊行程校核○ 2在拉深中為了便于安放毛坯和取出工件,其行程一般大于拉深件高度的 2.5 倍。工件高度為 9mm,而壓力機(jī)行程為 60mm,故該壓力機(jī)行程符合規(guī)定。模具安裝空間尺寸校核○ 3包括工作臺(tái)面的大小和模柄孔尺寸。經(jīng)校核比較該模具可在壓力機(jī)工作上正確安裝和定位。且臺(tái)面上的漏料孔與所選工藝相適應(yīng)。主 要 參 考 文 獻(xiàn)主 要 參 考 文 獻(xiàn)[1] 王 孝 培 ,沖 壓 手 冊(cè) （ 修 訂 本 ） .機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 .198820[2] 薛 啟 翔 .冷 沖 壓 實(shí) 用 技 術(shù) .北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 .2006[3] 鄭 家 賢 .沖 壓 工 藝 與 模 具 設(shè) 計(jì) 實(shí) 用 技 術(shù) .北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 .2005[4] 郝 濱 海 .實(shí) 用 模 具 技 術(shù) 手 冊(cè) .北 京 ： 化 學(xué) 工 業(yè) 出 版 社 .2004[5] 周 良 德 ， 朱 泗 芳 等 .現(xiàn) 代 工 程 圖 學(xué) .湖 南 ： 湖 南 科 學(xué) 技 術(shù) 出版 社 .2000[6] 肖 景 容 ， 姜 奎 華 .沖 壓 工 藝 學(xué) .北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 .2004[7] 陳 錫 棟 、 周 小 玉 ， 實(shí) 用 模 具 技 術(shù) 手 冊(cè) 。 北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出版 社 .2005[8] 模 具 實(shí) 用 技 術(shù) 叢 書(shū) 編 委 會(huì) .沖 模 設(shè) 計(jì) 應(yīng) 用 實(shí) 例 .北 京 ： 機(jī)械 工 業(yè) 出 版 社 .2000[9] 高 為 國(guó) .模 具 材 料 .北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 .2005[10] 王 衛(wèi) 衛(wèi) .材 料 成 形 設(shè) 備 .北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 .2005[11] 俞 漢 清 ， 陳 金 德 .金 屬 塑 性 成 形 原 理 .北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出版 社 .2003[12] 廖 念 釗 ， 莫 雨 松 ， 李 碩 根 ， 楊 興 駿 等 .互 換 性 與 技 術(shù) 測(cè)量 .北 京 ： 中 國(guó) 計(jì) 量 出 版 社 .2003[13] 楊 可 楨 ， 程 光 蘊(yùn) .機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 基 礎(chǔ) （ 第 四 版 ） .北 京 ： 高 等教 育 出 版 社 .1999