沖大小墊圈復合模(論文+DWG圖紙),大小,墊圈,復合,論文,dwg,圖紙 湖南科技大學畢業(yè)設計說明書 湖南科技大學 畢 業(yè) 論 文 論文題目 沖大小墊圈復合模 學科、專業(yè) 機 械 制 造 及 其 自 動 化 姓名 賀建平 指導老師及姓名 錢書琨 教 授 . 摘要： 模具是制造業(yè)的重要工藝基礎，在我國模具制造屬于專用設備制造業(yè)。本設計是空氣濾清器殼反拉深、沖孔復合模設計，沖模的結(jié)構(gòu)性能直接反映了沖壓技術水平的高低。選用材料時應考慮模具的工作特性，受力情況，沖壓件材料性能，沖壓件的精度，生產(chǎn)批量以及模具材料的加工工藝性能和工廠現(xiàn)有條件等因素。沖床的選用主要是確定沖床的類型和噸位。板料冷沖壓加工是機械加工的一個重要組成部分。它應用十分廣泛。但由于傳統(tǒng)的加工存在著沖壓工藝方案選擇不合理、沖壓間隙選擇過大，壓力機不相匹配等問題。本文就以空氣濾清器殼反拉深、沖孔復合模設計主要介紹了沖壓模具設計的全過程： 1. 經(jīng)工藝分析工藝計算，間隙值的選擇，確定了該設計工藝流程及沖模結(jié)構(gòu)形式。 2. 同時對所設計的模具分別進行了分析說明， 3. 對壓力機做出了合理的選擇， 4. 整個過程采用AutoCAD軟件繪制模具的二維裝配圖和個別零件圖。 關鍵字：沖壓模；空氣濾清器殼；沖裁間隙；沖壓工藝。 Abstract: Board material cold to press , it processes to be machined one important component. It is very extensive that it employs . But because the choice with unreasonable choice and pressing the interval that traditional processing is pressing the craft scheme is too big, question of matching of the press. etc. This text presses The automobile rim falls the materal drawing compound mold with the main introduction of mold design to the clutch housing: 1. Calculate by analysis , craft by craft, interval choice of value, confirm this design technological process and structural form of trimming die. 2. Analyzed separately to moulds designed that explain at the same time , 3. Having made the rational choice to the press, 4. The whole course adopts AutoCAD software to draw the two-dimentional installation diagrams and specific part pictures of the mould . Key word: Press the mould ；automobile rim； the interval of blanking；press the craft。 ．1一 序 言 沖壓技術概述 沖壓是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。沖壓和鍛造同屬塑性加工(或稱壓力加工)，合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。 全世界的鋼材中，有60～70%是板材，其中大部分是經(jīng)過沖壓制成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。 沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強的特點。沖壓可制出其他方法難于制造的帶有加強筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具，工件精度可達微米級，且重復精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔窩、凸臺等。 冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工，或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面狀態(tài)低于冷沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。 沖壓是高效的生產(chǎn)方法，采用復合模，尤其是多工位級進模，可在一臺壓力機上完成多道沖壓工序，實現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高，勞動條件好，生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。 沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強比低；加工硬化性低。 在實際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。 模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準備時間。 模座、模架、導向件的標準化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復合模、多工位級進模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間，能使適用于減少沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進沖壓技術合理地應用于小批量多品種生產(chǎn)。 沖壓設備除了厚板用水壓機成形外，一般都采用機械壓力機。以現(xiàn)代高速多工位機械壓力機為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動沖壓生產(chǎn)線。 在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個非常重要的問題。 1．2 沖壓技術的發(fā)展趨勢 進入90年代以來，高新技術全面促進了傳統(tǒng)成形技術的改造及先進成形技術的形成和發(fā)展。21世紀的沖壓技術將以更快的速度持續(xù)發(fā)展，發(fā)展的方向?qū)⒏油怀觥熬?、省、凈”的需求? 沖壓成形技術將更加科學化、數(shù)字化、可控化?？茖W化主要體現(xiàn)在對成形過程、產(chǎn)品質(zhì)量、成本、效益的預測和可控程度。成形過程的數(shù)值模擬技術將在實用化方面取得很大發(fā)展，并與數(shù)字化制造系統(tǒng)很好地集成。人工智能技術、智能化控制將從簡單形狀零件成形發(fā)展到覆蓋件等復雜形狀零件成形，從而真正進入實用階段。 注重產(chǎn)品制造全過程，最大程度地實現(xiàn)多目標全局綜合優(yōu)化。優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單一成形環(huán)節(jié)向產(chǎn)品制造全過程及全生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展。 對產(chǎn)品可制造性和成形工藝的快速分析與評估能力將有大的發(fā)展。以便從產(chǎn)品初步設計甚至構(gòu)思時起，就能針對零件的可成形性及所需性能的保證度，作出快速分析評估。 沖壓技術將具有更大的靈活性或柔性，以適應未來小指量多品種混流生產(chǎn)模式及市場多樣化、個性化需求的發(fā)展趨勢，加強企業(yè)對市場變化的快速響應能力。 重視復合化成形技術的發(fā)展。以復合工藝為基礎的先進成形技術不僅正在從制造毛坯向直接制造零件方向發(fā)展，也正在從制造單個零件向直接制造結(jié)構(gòu)整體的方向發(fā)展。 深入研究沖壓變形的基本規(guī)律、各種沖壓工藝的變形理論、失穩(wěn)理論與極限變形程度等；應用有限元、邊界元等技術，對沖壓過程進行數(shù)字模擬分析，以預測某一工藝過程中坯料對沖壓的適應性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，從而優(yōu)化沖壓工藝方案，使塑性變形理論逐步起到對生產(chǎn)過程的直接指導作用。 制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料，正逐步被高強鋼板、涂敷鍍層鋼板、塑料夾層鋼板和其他復合材料或高分子材料替代。隨著材料科學的發(fā)展，加強研究各種新材料的沖壓成形性能，不斷發(fā)展和改善沖壓成形技術。 在模具設計與制造中，開發(fā)并應用計算機輔助設計和制造系統(tǒng)（CAD/CAM），發(fā)展高精度、高壽命模具和簡易模具（軟模、低熔點金模具等）制造技術以及通用組合模具、成組模具、快速換模裝置等，以適應沖壓產(chǎn)品的更新?lián)Q代和各種生產(chǎn)批量的要求。 推廣應用數(shù)控沖壓設備、沖壓柔性加工系統(tǒng)（FMS）、多工位高速自動沖壓機以及智能機器人送料取件，進行機械化與自動化的流水線沖壓生產(chǎn)。 精沖與半精沖、液壓成形、旋壓成形、爆炸成形、電水成形、電磁成形、超塑成形等技術得到不斷發(fā)展和應用，某些傳統(tǒng)的沖壓加工方法將被它們所取代，產(chǎn)品的沖壓加工趨于更合理、更經(jīng)濟。 . . 1-3 一般人在參觀現(xiàn)代人化的工廠時，都不大注意參觀沖壓車間，往往覺得沖壓車間不過是通過許多發(fā)著噪聲的龐大機器的組合體，從成卷的鋼帶上生產(chǎn)出一個個零件而已，他們更感興趣的是那些常常被稱為“自動化”的比較新的加工方法和生產(chǎn)制造工藝。 數(shù)控就是一個突出的例子。然而，數(shù)控對于現(xiàn)代化制造業(yè)的貢獻及其應用的廣泛程度與沖壓技術相比，卻是微不足道的，無論是在洗衣房，還是在廚房，沖壓零件無處不在。如果沒有沖床及其相關設備，如果沒有壓印金屬零件的技術，汽車就會貴得使普通人根本買不起，罐頭起子也不會象現(xiàn)在這樣便宜。 冷沖壓是一種金屬壓力加工方法，它是在常溫下利用沖模在壓床上對金屬板料施加壓力，使其分離或變形，從而得到一定形狀零件的加工方法，它是建立在金屬材料塑性基礎上的一種工藝。 冷沖壓技術是一種先進的金屬加工方法，它有以下特點： 1 它是無屑加工； 2 所用設備是沖床； 3 所用的工具是各種形狀的沖模； 4 所用的原料多為金屬或非金屬 冷沖壓與其他加工方法比較,在技術上、經(jīng)濟上有許多優(yōu)點： 在壓床簡單沖壓下，能得到形狀復雜的零件，而這些零件用其他的方法是不可能或者很難得到的。 制得的零件一般不進一步加工，可直接用來裝配，而且有一定精度，具有互換性。 在耗料不大的情況下，能得到強度高、足夠剛性而重量輕、外表光滑美觀的零件。 材料利用率高，一般為70﹪～85﹪。 生產(chǎn)率高，沖床沖一次一般可得一個零件，而沖床一分鐘的行程少則幾次，多則幾百次。同時，毛坯和零件形狀規(guī)則，便于實現(xiàn)機械化和自動化。 沖壓零件的質(zhì)量主要靠沖模保證，所以操作方便，要求的工人技術等級不高，便于實現(xiàn)組織生產(chǎn)。 在大量生產(chǎn)的條件下，產(chǎn)品的成本低。 冷沖壓的缺點是模具要求高、制造復雜、周期長、制造費昂貴，因而在小批量生產(chǎn)中受到限制。另外，沖壓件的精度決定于模具精度，如零件的精度要求過高，用冷沖壓生產(chǎn)就難以達到。 故可知，冷沖壓制品所得零件具有表面質(zhì)量好，質(zhì)量輕，成本低的優(yōu)點，是一種經(jīng)濟的加工方法。我們現(xiàn)在所達到的生活標準，在很大程度上應歸功于金屬沖壓制品，沖壓技術及工廠里與其有關的設備，仍然是我們的面包和黃油，是不可缺少的。 本說明書將著重介紹設計“沖壓大小墊圈”的模具全過程，主要包括零件的結(jié)構(gòu)分析及工藝性分析，模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇以及與之相關的零件設計和計算分析。 二 設計任務及產(chǎn)品圖 課題名稱：“沖壓大小墊圈”的模具 設計的主要內(nèi)容 根據(jù)圖紙所給的產(chǎn)品形狀，經(jīng)過計算和分析，確定適當?shù)哪＞呓Y(jié)構(gòu)形式和制品成型的自動程度，設計一幅滿足工藝條件和使用要求的模具。 設計要求及任務 根據(jù)相關資料，盡量設計出結(jié)構(gòu)簡單和標準化的模具。 制品要求從一塊板料上沖出三個大小不同的墊圈，且要求廢料少，材料的利用率高。 模具的公差等級為7~8。 畫出模具的裝配圖及非標準零件或標準件需加工的零件圖。 產(chǎn)品圖（見圖1、零件圖上） 三 產(chǎn)品的工藝性分析 由產(chǎn)品圖可知，該產(chǎn)品為對稱結(jié)構(gòu)，且厚度均勻，而三個墊圈的結(jié)構(gòu)尺寸有一定聯(lián)系，即大墊圈的內(nèi)徑與小墊圈的外徑相近，故完全可以從一塊板料上制得。 從圖1可知，該產(chǎn)品的公差等級為11級，且要求無刺邊。 四 沖壓零件的工藝方案擬定 由零件的工藝特性及產(chǎn)品圖可知，沖壓該產(chǎn)品有兩種工藝方案可供選擇。 方案一：將產(chǎn)品從板料上由小到大沖壓，即先沖最小墊圈的內(nèi)徑，再沖出小墊圈（也就是沖中型墊圈的內(nèi)徑），其次沖出中型墊圈，最后沖出大墊圈。 方案二：一次完成三個墊圈的沖壓 無論方案一還是方案二，都會使墊圈的內(nèi)外徑擴大或縮小，然而根據(jù)使用的要求，其墊圈的內(nèi)徑只能有適當擴大，而外徑擴大和縮小一點點均可。 五 模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇 根據(jù)沖壓零件的工藝方案可知，其模具的類型有兩種供選擇。 類型一：連續(xù)模 類型二：復合模 因連續(xù)模具有結(jié)構(gòu)復雜和成本高，不適合設計要求，故應選復合摸其優(yōu)點如下： （1）沖件精度比較高，不受送料誤差影響，內(nèi)外形相對位置零件一致 （2）沖件表面叫平直。 （3）適宜沖簿料件，也適宜沖脆性或軟質(zhì)材料。 （4）可以用充分利用短材和邊角材。 沖模面積小。 其初定結(jié)構(gòu)如圖2所示，顯然這是一套倒裝復合模。 六 排樣及裁樣的方法 ] 1、排樣 根據(jù)材料的經(jīng)濟利用，同時又考慮沖裁件的質(zhì)量，故采用少量廢料排樣，如圖3所示。（總裝配圖上） 2、裁樣的方法 板料的規(guī)格選用2mm× 600mm ×1200mm,為了操作方便，采用條料單排，由排樣圖可知搭邊值a=1.5mm、a1=2mm,則 送進距：A=D+a1=90+2=92(mm)： 條料寬度：B=D+2a=90+2× 1.5=93(mm) I、縱裁法： n1=1200/93=12 n2=600/92=6 則材料的利用率為η=12×(π /4)×6×14.52÷600÷1200×100﹪=61.9﹪ Ⅱ 橫裁法: n1 =1200/92=13 n2 =600/93=6 則材料的利用率為: η=13×(π /4) ×6×14.52÷600÷1200×100﹪=67.1﹪ 由于橫裁法的材料利用率高,故采用橫裁法裁料。 七 工序壓力計算及壓力機的選擇 根據(jù)產(chǎn)品見圖[1]表1-24得： τ =340～373Mpa, 取τ=343Mpa 1、沖裁力計算： F落=1.3π dtτ =1.3×3.14×50×2×343 =252022.68(N) F’孔=1.3π d’tτ =1.3×3.14×50×2×343 =140012.6(N) F’’孔=1.3π d’’tτ =1.3×3.14×28×2×343 =78407.056(N) 其相關數(shù)據(jù)見下表： 公稱壓力：/KN 800 發(fā)生公稱壓力時滑塊距下死點距離/mm 9 滑塊行程 /mm 130 最大封閉高度 固定和可傾式 /mm 380 活動臺位置 最高 /mm 480 最低 /mm 240 封閉高度調(diào)節(jié)量 /mm 100 滑塊中心到床身距離 /mm 290 工作臺尺寸 左右 800 前后 540 工作臺孔尺寸 前后 380 左右 210 直徑 260 立柱間距 /mm 380 活動臺壓力機滑塊中心到床身緊固工作臺平面距離/mm 270 模柄孔尺寸（直徑×深度） /mm Ф60×75 工作臺板厚度 /mm 100 墊板厚度 /mm 100 傾斜角（可傾式工作臺壓力機） 30° 行程次數(shù) 次/分鐘 60 5、壓力中心的確定 由產(chǎn)品圖可知，沖裁件對稱，故其壓力中心為其對稱中心，即沖裁件墊 圈的圓心。 八 凸凹模刃口尺寸的計算 在[1]附表15，查得相關參數(shù)見下表： 基本尺寸 極限偏差 公差等級 Ф90 0 -0.30 12 Ф50 +0.16 0 11 Ф28 +0.10 0 11 =8 九 模具零件的選用設計及必要計算 〈一〉工作零件 Ⅰ凸模 1、凸模的構(gòu)造及固定方法，由零件圖可知，其外形為圓形，為增加凸模的強度與剛度而做成臺階式，同時為了使于其固定，且配合為H7/m6,并采用機械固定。 2、凸模尺寸確定，根據(jù)[1]及本模具結(jié)構(gòu)，可知其長度為凸模固定板的厚度h1、附加長度h2與推件厚度h3之和，則 h1≧1.5d=1.5×14.5=26.75 取h1=h2通常取15～20mm Ⅰ=h1+h2+h3=68 3、凸模強度校核由公式 [1]4-2） dmin≧4tτ/[σc](mm) 式中 dmin—凸模最小直徑 [σc]—凸模材0料的許用應力（M pa）,對一般工具鋼，凸模淬火硬度HRC為58～62時，取1000～1600Mpa,如有良好導向可取2000～3000Mpa。 t-材料厚度 τ-材料的抗剪強度（Mpa） 查[1]表1～24，其τ=588（T10A） 故dmin≧4.7,而計算刃口尺寸大于dmin,所以凸模設計滿足要求，其相關尺寸及結(jié)構(gòu)見圖[4]（零件圖上第10頁） Ⅱ 凹模 由于沖裁件的外形為圓形，另為了使在修模后刃口尺寸不變且刃口強度高，所以采用圓柱形洞口，根據(jù)經(jīng)驗公式（ H=kb=0.028×90=25.2 式中：b—沖裁件最大外形尺寸（mm） k—系數(shù)。見圖[2]表2～20 取H為33 凹模的固定方法，采用螺釘固定 其結(jié)構(gòu)如圖[5]所示（零件圖第13頁 Ⅲ凸凹模 根據(jù)本模具結(jié)構(gòu)沖裁特點，需采用三個凸凹模，從強度考慮，壁原受到最小的限制，由表2～21得選用本模具的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，如下表： 料厚 最小壁厚 最小直徑D 2 4.9 21 由零件尺寸可知，其凸凹模完全滿足相應要求，為了便于固定，故做成臺階式，其相關尺寸，如圖[6]、[7]、[8]所示。（零件圖第14、15、22頁） 〈二〉定位零件 沖模的定位零件是用來保證材料的正確送進及在模具中的正確定位由本模具是沖裁條料，故導向零件用導料銷，保證進距的則用檔料銷定位。 Ⅰ導料銷，為了保證板料準確到位，采用兩個導料銷，根據(jù)進料方向（從右向左）且導料銷裝在后側(cè)，另外導料銷為標準桿，按GB 286、11-8.1，可洗用A型，如圖[9]所示。 Ⅱ檔料銷 由本模具結(jié)構(gòu)，選用彈簧彈頂檔料銷，如圖[10]所示，按GB 286.11-8.1，由[5]表1～9～33得，相關數(shù)據(jù)，見下表： D D d1 l L 基本尺寸 極限偏差 10 -0.040-0.076 21 8 20 32 其彈簧規(guī)格為：1.6×12×30 卸料裝置與推件裝置 Ⅰ 彈壓卸料板 1、卸料與凸凹模彈邊間隙為: a=(0.1~0.2) t=0.2~0.4 取a=0.3 2、彈簧的選用與計算 初定彈簧個數(shù)n=6,而P卸=11341 (N) 則每個彈簧所要承受的力為:P0=11341/6=1890(N) 查［1］表1~139,則可知 選用65Mn圓鋼絲彈簧,其規(guī)格為24號,相關數(shù)據(jù)見下表: D(mm) D(mm) F2(mm) f(mm) H(mm) P2(N) 40 8 21.3 2.51 95 3100 則彈簧的欲壓縮量 Fb=P0·F2/P2 =3100×21.3/3100 =13 Fw=1﹢t=3(mm) 取修磨量 Fg=5(mm) 則彈簧實際所需最大壓縮為: F1=F0+Fw+Fg=13+3+5 =21(mm)<21.3(mm) 所以所選彈簧基本滿足要求 3、卸料螺釘?shù)倪x擇 由公式d= (摘自［1］P350) 式中: P--沖載力 n--螺釘個數(shù)(一般取偶數(shù)) --極限強度 取n=6,材料為45綱,則 =610Mpa,又P=511046(N) ∴d=6.67 按GB 2867.6-81, 查［1］表11~14,得相關數(shù)據(jù)見下表: d d1 I L D H D2 D1 D2 S t b c c1 r r1 10 M8 10 70 15 10 6.2 9.8 9.2 8 5 2 1.2 0.5 0.5 -1 故卸料板的設計如圖［11］所示。（零件圖第21頁） Ⅱ、推薦裝置 由于本模是一次性沖三個墊圈，由于其結(jié)構(gòu)可知，協(xié)定模均要推件裝置，考慮使干預件塊由帶螺紋孔（便于今后修模和更換配件）的圓柱銷立、連接，二推薦快由帶螺紋孔（便于今后修模和更換配件）的圓柱銷連結(jié)，二推件相關尺寸見圖[12]，[13]。 （2）頂板；其結(jié)構(gòu)及尺寸見圖[14] 2、彈件頂件裝置 （1）推件快：根據(jù)相關尺寸結(jié)構(gòu)，其數(shù)是為1，基本尺寸見圖[15] 選用氨脂彈性，由推件力F推=6700N， 按GB2867.9-81，查[1]表1～47，相關數(shù)學，如圖[16]所示。 〈四〉模架及導向裝置 I、模架 由凹模外經(jīng)尺寸（φ150）可知，模架的凹模周邊為DO=160，按GB255.6-81,在[6]表1～9～4查表: 上模座160×160×45 下模座160×160×55 由于模架的最大高度小于壓力機的最小閉合度,故將上下模座適當加厚,其相關尺寸見圖片[17],[18](零件圖第6，18頁) Ⅱ、導向裝置 1，倒柱：按GB2661.6-81,在[1]表11～15查得, 2，倒套：按GB2881.6-81,現(xiàn)選用A型,采用低熔點合金固定。 〈五〉固定與支承零件 I、 螺釘 選用凸緣模柄，用3個螺釘固定在模座的窩孔內(nèi)，按GB2862.3-81,在表[1]表11～29查的相關數(shù)據(jù),見圖[20](零件圈第8頁) Ⅱ、固定板與墊板 1、 固定板:主要作用是在凹凸模固定在模板座上,其平面輪廓尺寸,除保證凹凸模按裝外,還應考慮螺釘與銷釘孔的位置,形式有圓形和矩形兩種,一般取其厚度為凹模厚度的60％～8％,采用過渡配合(H7/m6),壓裝后端面要磨平,以保證沖模的垂直度。 由于上述條件，現(xiàn)確定相關尺寸，見圖[21]、[22]。 2墊板：其作用是在直接承受和擴散改工作零件傳遞壓力，保護模座，以免被壓陷，其作用一般取4～12mm,現(xiàn)取H=10，故墊板的設計尺寸及結(jié)構(gòu)，如圖[23]（所示零件圖P4。20） Ⅲ、緊固件 1、 螺釘 為了使于安裝，本模具的螺釘選用圓柱頭內(nèi)六角螺釘，其規(guī)格按GB119-76，在[1]表11～35查得相關數(shù)據(jù)如下表所示 D D H S I L0 8 12．5 8 6 25 25 55 20 10 15 10 8 80 20 2、 圓注銷 按GB119-76，在表11～38查得，數(shù)據(jù)見下表 D C L 10 30 10 70 8 110 〈六〉其他零件 Ⅰ導筒 根據(jù)漏料孔及其他尺寸，設計如圖[24] Ⅱ托板 由導筒及橡膠的尺寸，設計如圖[25] Ⅲ頂桿 根據(jù)模柄內(nèi)徑及頂板尺寸，現(xiàn)設計相關尺寸，見圖[26] Ⅳ螺母 按GB 53-76， 在[1]表11～39查得 d S D H 24 32 36.9 10 名稱 材料 熱處理 硬度 上模座 HT200 HRC28～32 下模座 HT200 HRC28～32 凸模 Cr12Mo 淬火 HRC60～62 凹模 A3 淬火 HRC58～60 凸凹模 Cr12Mo 淬火 HRC60～62 固定板 45 HRC43～48 卸料板 HT200 HRC43～48 導套 20 滲碳淬硬 HRC56～60 導柱 20 滲碳淬硬 HRC56～60 頂件板 A3 HRC43～48 螺釘 A3 頭部淬硬 HRC35～40 托板 HT20 彈簧 65Mn 頂桿 45 HRC43～48 頂板 40 墊板 45 淬硬 HRC43～48 圓柱銷 45 淬硬 HRC43～48 固定導筒 45 HRC28～32 橡膠墊圈 聚氨脂 卸料螺釘 45 HRC35～40 檔料銷 45 HRC43～48 定位銷 T10A 淬硬 HRC50～54 模柄 A3 HRC43～48 十一 小結(jié) 本著綜合系統(tǒng)的熟悉模具設計要求，步驟，模具結(jié)構(gòu)及行業(yè)從設計、造模、生產(chǎn)全過程的特點 ，培養(yǎng)獨立完成一項設計任務的能力的目的，我經(jīng)過近兩個月的認真分析設計 ，在老師的指導下設計出這套沖大墊圈復合模，在設計中我充分考慮模具的生產(chǎn)適用性，對模具各部位的結(jié)構(gòu)、性能及工作原理，都有了較為明確的慨念，在設計中過程中，我體會到以下幾點對模具設計工作者的重要性。 1、在保證產(chǎn)品質(zhì)量和效率的情況下，要盡量簡化模具結(jié)構(gòu)，以降低成本。 2、模具中零部件材料選用適當，盡量做到既經(jīng)濟又適用。 總之，畢業(yè)設計對我來說是一次很好的鍛煉機會，怎樣做到熟能生巧，怎樣做到得心應手，還要求今后多練習、多總結(jié) 十二參考資料 [1]《實用沖壓模具設計手冊》 鄭可皇 宇航出版社出版1990.5月 [2]《冷沖工藝與模具設計》 劉湘云 航空工業(yè)出版社 1994年8月 [3]《模具實用技術設計綜合手冊》 王 樹 勛 華南理工大學 1995年6月 [4]《沖壓手冊》王孝培 機械工業(yè)出版社 1983年11月 [5]冷沖壓及塑料模設計手冊6 [6]《沖壓及塑料伐型工藝與模具設計資料》 虞 傳寶 機械工業(yè)出版社 1992年12月 畢業(yè)設計（論文）答辯委員會主任： （簽名） 委員： （簽名） （簽名） （簽名） （簽名） 答辯成績： 總評成績： 1 摘要： 模具是制造業(yè)的重要工藝基礎，在我國模具制造屬于專用設備制造業(yè)。本設計是 空氣濾清器殼反拉深、沖孔復合模設計，沖模的結(jié)構(gòu)性能直接反映了沖壓技術水平的 高低。選用材料時應考慮模具的工作特性，受力情況，沖壓件材料性能，沖壓件的精 度，生產(chǎn)批量以及模具材料的加工工藝性能和工廠現(xiàn)有條件等因素。沖床的選用主要 是確定沖床的類型和噸位。板料冷沖壓加工是機械加工的一個重要組成部分。它應用 十分廣泛。但由于傳統(tǒng)的加工存在著沖壓工藝方案選擇不合理、沖壓間隙選擇過大， 壓力機不相匹配等問題。本文就以空氣濾清器殼反拉深、沖孔復合模設計主要介紹了 沖壓模具設計的全過程： 1. 經(jīng)工藝分析工藝計算，間隙值的選擇，確定了該設計工藝流程及沖模結(jié)構(gòu)形 式。 2. 同時對所設計的模具分別進行了分析說明， 3. 對壓力機做出了合理的選擇， 4. 整個過程采用 AutoCAD 軟件繪制模具的二維裝配圖和個別零件圖。 關鍵字：沖壓模；空氣濾清器殼；沖裁間隙；沖壓工藝。 Abstract: Board material cold to press , it processes to be machined one important component. It is very extensive that it employs . But because the choice with unreasonable choice and pressing the interval that traditional processing is pressing the craft scheme is too big, question of matching of the press. etc. This text presses The automobile rim falls the materal drawing compound mold with the main introduction of mold design to the clutch housing: 1. Calculate by analysis , craft by craft, interval choice of value, confirm this design technological process and structural form of trimming die. 2. Analyzed separately to moulds designed that explain at the same time , 3. Having made the rational choice to the press, 4. The whole course adopts AutoCAD software to draw the two-dimentional installation diagrams and specific part pictures of the mould . Key word: Press the mould ；automobile rim； the interval of blanking；press the craft。 2 目錄 1 前言 .......................................................................................................................................................................4 1．1 沖壓技術概述 ..............................................................................................................................................4 1．2 沖壓技術的發(fā)展趨勢 ..................................................................................................................................5 2 沖壓工藝分析 .......................................................................................................................................................6 2．1 零件材料的分析 ..........................................................................................................................................6 2．2 零件工藝性能分析 ......................................................................................................................................6 2．3 確定工藝方案與模具形式 ..........................................................................................................................6 2．4 沖壓工序數(shù)確定 ..........................................................................................................................................7 2．5 模具類型的確定 ..........................................................................................................................................8 2．6 工藝方案分析 ..............................................................................................................................................8 3 模具結(jié)構(gòu)型式的確定 .........................................................................................................................................10 4 部分工藝參數(shù)計算 .............................................................................................................................................10 4．1 毛坯尺寸計算： ........................................................................................................................................10 4．2 反拉深次數(shù)計算 ........................................................................................................................................13 5 各部分工藝力計算 .............................................................................................................................................13 5．1 反拉深力 ....................................................................................................................................................13 5．2 頂件力 ........................................................................................................................................................14 5．3 沖栽力 ........................................................................................................................................................14 6 凸、凹模結(jié)構(gòu)及工作部分主要尺寸計算 .........................................................................................................16 6．1 反拉深凸、凹模刃口尺寸及公差的計算 ................................................................................................16 6． 2 沖孔凸、凹模刃口尺寸及公差的計算 ...................................................................................................17 6．3 沖孔凸模的設計 ........................................................................................................................................19 6． 3． 1 凸模的結(jié)構(gòu)設計三原則 .................................................................................................................19 6． 3． 2 凸模的尺寸計算 .............................................................................................................................20 6． 3． 3 凸模的結(jié)構(gòu)形式 .............................................................................................................................21 6．4 拉深凹模的設計 ........................................................................................................................................23 6． 4. 1 拉深模的凹模圓角半徑 ................................................................................................................20 6． 4． 2 拉深間隙 .........................................................................................................................................20 6． 5 凸凹模的設計 .............................................................................................................................................25 6． 5． 1 凸模的結(jié)構(gòu)設計 .............................................................................................................................20 6． 5． 2 拉深凸模結(jié)構(gòu) .................................................................................................................................20 7 壓力設備選擇 .....................................................................................................................................................27 8 模具設計 .............................................................................................................................................................28 9 模具其他零件設計及計算 .................................................................................................................................28 3 9．1 沖模的導向裝置 ........................................................................................................................................28 9．1. 1 無導向沖栽條件 .................................................................................................................................29 9．1. 2 導板導向 .............................................................................................................................................29 9．1. 3 模架的導向 .........................................................................................................................................29 9．2 模架的類型及應用 ....................................................................................................................................29 9．3 定位裝置 ....................................................................................................................................................30 9．4 卸料裝置 ....................................................................................................................................................30 9．4. 1 固定卸料裝置的形式 .........................................................................................................................29 9．4. 2 固定卸料板的固定方式 .....................................................................................................................29 9．5 推件裝置的設計 ........................................................................................................................................30 9．5. 1 推件板的結(jié)構(gòu)形式 .............................................................................................................................29 9．5. 2 推件板的尺寸與公差 .........................................................................................................................29 9．5. 3 推件板的極點位置 .............................................................................................................................29 9．5. 4 打桿與打板的設計 .............................................................................................................................29 9．6 模柄的類型與選擇 ....................................................................................................................................29 9．7 凸模固定板 ................................................................................................................................................29 9．8 墊板 ............................................................................................................................................................29 9．9 緊固件 ........................................................................................................................................................29 9．10 定位銷 ......................................................................................................................................................29 10 模具的裝配 .......................................................................................................................................................38 10．1 復合模的裝配 ..........................................................................................................................................29 10．2 凸、凹模間隙的調(diào)整 ..............................................................................................................................29 11 凸凹模制造的工藝過程 ...................................................................................................................................37 10 模具的總裝配圖 ...............................................................................................................................................38 11 設計總結(jié) ...........................................................................................................................................................40 12 致謝 ...................................................................................................................................................................41 13 參考文獻 ...........................................................................................................................................................42 4 1 前言 1．1 沖壓技術概述 沖壓是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離， 從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件) 的成形加工方法。沖壓和鍛造同屬塑性加工 (或稱壓力加 工)，合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。 全世界的鋼材中，有 60～70%是板材，其中大部分是經(jīng)過沖壓制成成品。汽車的車身、底盤、 油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。儀器 儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。 沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強的特點。沖壓可制出其他方法難于制造的帶 有加強筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具，工件精度可達微米級， 且重復精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔窩、凸臺等。 冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工，或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面狀態(tài)低于冷 沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。 沖壓是高效的生產(chǎn)方法，采用復合模，尤其是多工位級進模，可在一臺壓力機上完成多道沖 壓工序，實現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高，勞動條件好， 生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。 沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是 使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料 在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產(chǎn)中，常常是多種工序 綜合應用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻； 表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高； 屈強比低；加工硬化性低。 在實際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗 5 材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。 模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本 和質(zhì)量的重要因素。模具設計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準備時間。 模座、模架、導向件的標準化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn)) 、復合模、多工位級進模(供大 量生產(chǎn)) ，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間，能使適用于減少 沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進沖壓技術合理地應用于小批 量多品種生產(chǎn)。 沖壓設備除了厚板用水壓機成形外，一般都采用機械壓力機。以現(xiàn)代高速多工位機械壓力機 為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機程 序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動沖壓生產(chǎn)線。 在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料 等工序，常常發(fā)生人身、設備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個非常重要的問題。 1．2 沖壓技術的發(fā)展趨勢 進入 90 年代以來，高新技術全面促進了傳統(tǒng)成形技術的改造及先進成形技術的形成和發(fā)展。 21 世紀的沖壓技術將以更快的速度持續(xù)發(fā)展，發(fā)展的方向?qū)⒏油怀觥熬?、省、凈”的需求?沖壓成形技術將更加科學化、數(shù)字化、可控化?？茖W化主要體現(xiàn)在對成形過程、產(chǎn)品質(zhì)量、 成本、效益的預測和可控程度。成形過程的數(shù)值模擬技術將在實用化方面取得很大發(fā)展，并與數(shù) 字化制造系統(tǒng)很好地集成。人工智能技術、智能化控制將從簡單形狀零件成形發(fā)展到覆蓋件等復 雜形狀零件成形，從而真正進入實用階段。 注重產(chǎn)品制造全過程，最大程度地實現(xiàn)多目標全局綜合優(yōu)化。優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單一成形環(huán)節(jié) 向產(chǎn)品制造全過程及全生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展。 對產(chǎn)品可制造性和成形工藝的快速分析與評估能力將有大的發(fā)展。以便從產(chǎn)品初步設計甚至 構(gòu)思時起，就能針對零件的可成形性及所需性能的保證度，作出快速分析評估。 沖壓技術將具有更大的靈活性或柔性，以適應未來小指量多品種混流生產(chǎn)模式及市場多樣化、 個性化需求的發(fā)展趨勢，加強企業(yè)對市場變化的快速響應能力。 重視復合化成形技術的發(fā)展。以復合工藝為基礎的先進成形技術不僅正在從制造毛坯向直接 制造零件方向發(fā)展，也正在從制造單個零件向直接制造結(jié)構(gòu)整體的方向發(fā)展。 深入研究沖壓變形的基本規(guī)律、各種沖壓工藝的變形理論、失穩(wěn)理論與極限變形程度等；應 用有限元、邊界元等技術，對沖壓過程進行數(shù)字模擬分析，以預測某一工藝過程中坯料對沖壓的 適應性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，從而優(yōu)化沖壓工藝方案，使塑性變形理論逐步起到對生產(chǎn)過程的 直接指導作用。 制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料，正逐步被高強鋼板、涂敷鍍層鋼板、塑料夾層鋼板和其他復 合材料或高分子材料替代。隨著材料科學的發(fā)展，加強研究各種新材料的沖壓成形性能，不斷發(fā) 展和改善沖壓成形技術。 在模具設計與制造中，開發(fā)并應用計算機輔助設計和制造系統(tǒng)（CAD/CAM） ，發(fā)展高精度、 6 高壽命模具和簡易模具（軟模、低熔點金模具等）制造技術以及通用組合模具、成組模具、快速 換模裝置等，以適應沖壓產(chǎn)品的更新?lián)Q代和各種生產(chǎn)批量的要求。 推廣應用數(shù)控沖壓設備、沖壓柔性加工系統(tǒng)（FMS） 、多工位高速自動沖壓機以及智能機器 人送料取件，進行機械化與自動化的流水線沖壓生產(chǎn)。 精沖與半精沖、液壓成形、旋壓成形、爆炸成形、電水成形、電磁成形、超塑成形等技術得 到不斷發(fā)展和應用，某些傳統(tǒng)的沖壓加工方法將被它們所取代，產(chǎn)品的沖壓加工趨于更合理、更 經(jīng)濟。 2 沖壓工藝分析 2．1 零件材料的分析 冷沖壓模具包括沖裁、彎曲、拉深、成形等各種單工序模和由這些基本工序組成的復合模、 級進模等各種模具。設計這些模具時，首先要了解被加工材料的力學性能。材料的力學性能是進 行模具設計時各種計算的主要依據(jù)。故在分析零件沖壓成形工藝，設計沖壓模具前，必須要了解 和掌握材料的一些力學性能，以便設計?，F(xiàn)將空氣濾清器殼零件材料為 10 號鋼的力學性能主要 參數(shù)及其概念敘述如下： （1）應力：材料單位面積上所受的內(nèi)力，單位是 N/mm ，用 Pa 表示。10 Pa=1MPa；1MPa = 2 6 1N/mm ；10 Pa = 1GPa。 2 9 （2）屈服點 σs：材料開始產(chǎn)生塑性變形時的應力值，單位是 N/mm 。彎曲、拉深、成形等工 2 序中，材料都是在達到屈服強度時進行塑性變形而完成該工序的成形的。經(jīng)查表取 σs = 210 MPa。 （3）抗拉強度 σb。材料受到拉深作用，開始產(chǎn)生斷裂時的應力值，單位是 MPa。σb = 340MPa。 （4）抗剪強度 τb。材料受到剪切作用，開始產(chǎn)生斷裂時的應力值，單位是 MPa。取 τb = 255～333MPa。 （5）彈性模量 E。材料在彈性范圍內(nèi)，表示受力與變形的指標，彈性模量大，表示材料受力后變 形較小，或者說，產(chǎn)生一定的變形需要較大的力。E = 194 x 10 MPa。 3 （6）屈服比 σs/σb。是材料的屈服強度與抗拉強度之比，其值越小，表示材料允許的塑性變形 區(qū)越大，在拉深工序中，材料的屈服比較小時，所需的壓邊力和所需克服的摩擦力相應的減小， 有利于提高成形極限。 （7）伸長率 δ。在材料性能實驗時，試件由拉伸試驗機拉斷后，對接起來測量長度，其伸長量 7 與原長度之比稱為伸長率，其數(shù)值用“％”表示，其數(shù)值越大表示材料的塑性越好。經(jīng)查表可得， 材料為 10 號鋼的伸長率 δ=31％。 綜上所述，對空氣濾清器殼零件材料 10 號鋼的力學性能分析，主要是為了便于模具設計中 各參數(shù)的計算，故在后序的模具設計中各參數(shù)的計算均以上面所取的數(shù)值進行計算。 2.2 零件工藝性的分析 沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工藝過程包括 備料—沖壓加工工序—必要的輔助工序—質(zhì)量檢驗—組合、包裝的全過程，但分析工藝性的重點 要在沖壓加工工序這一過程里。而沖壓加工工序很多，各種工序中的工藝性又不盡相同。即使同 一個零件，由于生產(chǎn)單位的生產(chǎn)條件、工藝裝備情況及生產(chǎn)的傳統(tǒng)習慣等不同，其工藝性的涵義 也不完全一樣。這里我們重點分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性。 該零件為空氣濾清器殼，結(jié)構(gòu)簡單，對稱，是典型的沖壓件。在沖壓過程中要注意控制沖載 程度，加工時，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，形狀等一些技術要求，應考慮以下幾點： （1）凸、凹模間隙的決定：對于斷面垂直度、尺寸精度要求不高的零件，在保證零件要求的前 提下，應以降低沖載力，提高模具壽命為主，采用大間隙；對于斷面垂直度、尺寸精度要求較高 的零件，應選用較小的間隙值。間隙 Z=2t(1-h/t)tanβ。 （2）考慮模具刃口鈍利情況：當模具刃口磨損成圓角變鈍時，刃口與材料接觸面積增加，應力 集中效應減輕，擠壓作用大，延緩了裂紋的產(chǎn)生，制件圓角大，光亮帶寬，但裂紋發(fā)生點要由刃 口側(cè)面向上移動，毛刺高度加大，即使間隙合理，也仍會產(chǎn)生毛刺。 根據(jù)零件圖，初步分析可以知道空氣濾清器殼零件的沖壓成形需要多道工序才能完成，進行 反拉深，形成外形尺寸形狀，其次沖孔。 綜上所述，空氣濾清器殼由原始毛坯沖壓成形應包括的基本工序有：反拉深，沖孔復合模等。 2.3 確定工藝方案和模具形式 在沖壓分析的基礎上，找出工藝與模具設計的特點與難點，根據(jù)實際情況提出各種可能的沖 壓工藝方案，內(nèi)容包括工序性質(zhì)，工序數(shù)目，工序順序及組合方式等，有時同一種沖壓零件也可 能存在多個可行的方案，通常每種方案各有優(yōu)缺點，應從產(chǎn)品質(zhì)量生產(chǎn)效率，設備占用情況，模 具制造的難易程度和模具的使用壽命的高低，生產(chǎn)成本，操作方便與安全程度等方面進行綜合分 析、比較，確定出適合于現(xiàn)有生產(chǎn)條件的最佳方案，故在一定的條件下，以最簡單的方法，最快 的速度，最少的勞動量，最少的費用，可靠的加工出符合圖樣各項要求的零件，在保證加工質(zhì)量 的前提下，選擇經(jīng)濟合理的工藝方案。 確定工藝方案及模具形式： 1、根據(jù)對沖壓零件的形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果，確定沖壓所需的基本 的工序，反拉深，沖孔復合。 8 2、根據(jù)初步工藝計算，確定工藝數(shù)目，如沖壓次數(shù)等。 3、根據(jù)個別工序的變形特點、質(zhì)量要求等確定工序順序。 一般可按照下列原則進行： 1） 、對沖帶孔的或有缺口的沖裁件，如選用簡單模，一般先落料，再沖孔或切口，使用級進 模，則先沖空孔或切口后落料 2） 、對于到孔的拉深件，一般先拉深，后沖孔，但孔的位置在零件底部且孔徑尺寸要求不高 時，也可先沖孔后拉深。 3） 、對于形狀復雜的拉深件，為便于材料變形和流動，應先形成內(nèi)部形狀，再拉深外部形狀。 4） 、整形或校平工序，應在沖壓件基本成型以后進行。 4、根據(jù)生產(chǎn)批量和條件（沖壓加工條件和模具制造條件）確定工序組合。生產(chǎn)批量大時， 沖壓工序應盡可能組合在一起，用復合模具；小批量生產(chǎn)用單工序簡單模。 由于離合器沖壓成形需要的多道工序完成，因此選擇合理的成形工藝方案十分重要，考慮到 生產(chǎn)批量大，應在生產(chǎn)合格零件的基礎上盡量提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。 要提高生產(chǎn)成本，應該盡量選擇合理的工藝方案，選擇復合能復合的工序，但復合程度太高， 模具的結(jié)構(gòu)復雜，安裝調(diào)試困難，模具成本高，同時可能降低模具的強度，縮短模具壽命。 根據(jù)零件形狀確定沖壓工序類型和選擇工序順序，為了提高生產(chǎn)率，保證模具結(jié)構(gòu)簡單，沖 壓件尺寸穩(wěn)定、精度高，沖壓該零件的基本工序為反拉深，沖孔復合模。 圖 1.1 所示為空氣濾清器殼零件，材料為 10 號鋼，厚度為 t=2mm，大批量生產(chǎn)。而冷沖壓 是一種先進的金屬加工方法，這是建立在金屬塑性變形的基礎上，利用模具與沖壓設備對板料金 屬進行加工，以獲得所需要的零件形狀和尺寸。冷沖壓和切削加工相比較，具有生產(chǎn)率高，加工 成本低，材料利用率高，產(chǎn)品尺寸精度穩(wěn)定，操作簡單，容易實現(xiàn)機械化和自動化等一系列優(yōu)點， 特別適合大批量生產(chǎn)，因此，此零件的生產(chǎn)選用沖壓加工較為經(jīng)濟合理。 圖 1.1 空氣濾清器殼 9 2．4 沖壓工序數(shù)確定 由零件圖（1.1） ，沖壓開始，毛坯材料應先進行落料工序，通過計算初步確定毛坯的外形尺 寸，落料件為圓形，壓力中心在圓心上，為典型的落料；落料之后包括了正拉深、反拉深、沖孔、 等工序；進行拉深時，須用經(jīng)驗公式計算拉深系數(shù) m，判斷是否可以一次拉深成形，通過驗算可 知此零件可以一次拉深成形；然后在沖中心孔，綜上可知，沖壓此零件主要有以下幾個基本工序： （1） 落料； （2） 正拉深； （3） 反拉深； （4） 沖中間孔； 2．5 模具類型的確定 沖壓生產(chǎn)的模具制造費用比較高，占沖壓件總成本的 10%~30%，甚至更高，所以采用沖壓 加工的生產(chǎn)方式，必須視生產(chǎn)批量決定采用何種模具形式，由表 2-8[2]：生產(chǎn)批量與模具形式之 間的關系，參考知，此工件為大批量生產(chǎn)，如果采用單工序模，雖然單工序模具有結(jié)構(gòu)簡單，操 作安全方便，模具使用壽命高，成本低等優(yōu)點，但最主要是工序數(shù)較大，生產(chǎn)批量大，形狀較為 復雜，采用單工序模很難達到精度要求，且生產(chǎn)率低，位置誤差較大，故不采用單工序模；所以 模具形式采用級進模與復合模較為合理，顯然此工件滿足沖壓工藝的要求，成形時包括了落料、 反拉深、沖孔、壓筋等工序，整形與車邊采用專用模具與車床進行，且工件體積較大，拉深與壓 筋都比較容易實現(xiàn)，但由此工件的形狀分析知不適合采用級進模。通過表 2-9[2]單工序模、級進 模與復合模的比較，綜合考慮各種生產(chǎn)成本和經(jīng)濟性，確定此工件的沖壓成形模具采用復合模具。 2．6 工藝方案分析 采用落料拉深沖孔復合模，而本人要做的是毛坯已經(jīng)是落料正拉深之后的零件了，所以工藝 方案為反拉深沖孔復合模。 3 模具結(jié)構(gòu)型式的確定 通過以上工藝分析與工藝方案的確定，選定模具種類：落料模，拉深模，沖孔模等，而落料 與正拉深復合，反拉深與沖孔復合，整形為一套模具，總共為二套模具，本設計只設計其中的反 拉深與沖孔復合模具，綜合上面的分析，畫出模具的結(jié)構(gòu)草圖： 10 ?50H7r63H7h6?35H7r6 ?16H7m?16H7m?81H7h6?16H7h98 H7h68Hh6 4 部分工藝參數(shù)計算 4．1 毛坯尺寸計算： 尺寸不變原理 拉深前和拉深后材料的體積不變；對于不變薄拉深因假設變形 中材料厚度不變，既拉深前毛坯的面積與工件面積相等。 相似原理 毛坯的形狀一般與工件截面形狀相似；毛坯的周邊必須制成光滑曲 線，無急劇的轉(zhuǎn)折。如圖示零件其毛坯既為圓形。這樣，當工件的重量、體積或面 積已知時，其毛坯尺寸就可以求得。其具體方法有：等重量法，等體積法，等面積 法，分析圖解法和作圖法等。在生產(chǎn)上應用的最多的是等面積法，下面就用等面積 法求出圖示零件的毛坯尺寸。先計算零件的表面積。因材料厚度為 3mm，則以中徑 來計算。由于拉深時材料厚度不均勻，機械性能有方向性，模具的間隙不均勻以及 毛坯定位不準確等原因，拉深后工件的口部是不齊平的。為使工件整齊，應切去不 平的部分。在生產(chǎn)上用的最多的是等面積法來計算零件的毛坯尺寸。先計算零件的 表面積，因材料厚度大于 1mm,如以外徑和外高或內(nèi)部尺寸來計算，則毛坯尺寸誤差 大。故對于料厚大于 1mm 的工件，應以零件厚度的中線為準來計算，即零件尺寸從 料厚中間算起。 由于拉深時材料厚度不均勻，機械性能有方向性，模具的間隙不均勻以及毛坯定位不準確等 原因，拉深后工件的口部是不平齊的。為使工件整齊，應切去不平的部分。因而計算毛坯時應在 工件高度方向上加一修邊量 δ。根據(jù)零件的尺寸取修邊余量的值為 2mm。查表 5—7， 《沖壓工藝 與模具設計實用技術》 在拉深時，雖然拉深件的各部分厚度會發(fā)生一些變化，但如果采用適當?shù)墓に嚧胧瑒t其厚 度的變化量還是并不太大。在設計工藝過程時，可以不考慮毛坯厚度的變化，為了便于計算把零 件和毛坯分解成若干個簡單幾何體，分別求出其面積后相加。 毛坯的外徑與零件的外徑相等，都為 102，根據(jù)面積相等法可以算出平板材料第一次正拉深 11 之后毛坯的高度 h 為 54.27，寬度為 102. 4．2 計算反拉深次數(shù) 在考慮拉深的變形程度時，必需保證使毛坯在變形過程中的應力既不超過材料的變形極限， 同時還能充分利用材料的塑性。也就是說，對于每道拉深工序，應在毛坯側(cè)壁強度允許的條件下， 采用最大的變形程度，即極限變形程度。 極限拉深系數(shù)值可以用理論計算的方法確定。即使得在傳力區(qū)的最大拉應力與在危險斷面上 的抗拉強度相等，便可求出最小拉深系數(shù)的理論值，此值即為極限拉深系數(shù)。但在實際生產(chǎn)過程 中，極限拉深系數(shù)值一般是在一定的拉深條件下用實驗的方法得出的，我們可以通過查表來取值。 該工件反拉深為工件第 2 次拉伸，因此可以計算其拉深系數(shù)來確定拉深次數(shù)。 其反拉深系數(shù)為： 83.01//??Ddm 查表 4-1，m =0.72~0.74 之間，而 m> m ,所以反拉深過程可以一次拉深成功。2 2 5 各部分工藝力計算 5．1 反拉深力 第 2 次拉深力的計算公式為 F = d t k …………………………………………2.9 2?b?2 依據(jù)(P175， 《沖壓工藝與模具設計實用手冊》 ) 式中 F — 拉深力（N）2 —材料的抗拉強度（MPa） 10 號鋼抗拉強度為 340MPab? d —第 2 次拉深成品的直徑 t—板料厚度（mm） k —修正系數(shù)。查表 4-7 為 0.742 因此，該零件的拉深力的計算公式為 F = d t k …………………………………………2.102?b?2 =2 N74.03814.?? =131144 N 拉深功：A = F h /1000=3737.6 W2?max2 12 5．2 頂件力 頂件力的計算公式可按下式： = ………………………………………2.14頂F拉頂K? 式中 ——頂件力（N） ；頂 ——頂件力系數(shù)；查表 2-8 = 0.06頂 頂 =頂 拉頂 = 0.06 131144? =7867 N 5．3 沖裁力 沖裁力是沖裁過程中凸模對材料的壓力。它是隨凸模行程而變化的。通常所說的沖裁力是 指沖裁力的最大值。它是選用壓力機、模具設計以及強度校核的重要依據(jù)。一般用下列經(jīng)驗公式 計算： 沖裁力 ………………………………2.11 LtF?b? 式中 F——沖裁力(N) ——零件周長（mm） ， ——材料的抗拉強度極限（MPa）b —板料厚度（mm）t 因此 =34163.2 NbrtF??2? 6 凸、凹模結(jié)構(gòu)及工作部分主要尺寸計算 6．1 反拉深凸、凹模刃口尺寸及公差的計算： 由式 ……………………………3.8 dDd?????0)75.( ……………………3.92pCp?? 依據(jù)（P54， 《沖壓工藝模具學》 ） 以上各式中，查表可知 分別為+0.025、-0.035 。間隙 C 查表（表 2—10， 《沖壓工藝pd?、 模具學》 ） 有 …………………………3.10mtC2)(0.1?12.0)75.8???dD 13 m12.0)85(?? 08.)47.??pd 08.1? 6．2 沖孔凸、凹模刃口尺寸及公差的計算 對于圓行或-簡單規(guī)則形狀的沖裁件 ,采用凸凹模分別加工的方法,沖孔時,由于零件孔尺寸為 16,根據(jù)沖孔時間隙取在凹模上,則首先確定基準件凸模刃口尺寸 ,再加上 便是凹模刃口尺pdminZ 寸。 …………………3.30)(pdp?????? ……………………3.4dZ0min 式中 ——沖孔凸、凹模刃口尺寸pd d —零件孔徑公稱尺寸（mm） ——零件公差(mm)? ——最小合理間隙(mm)minZ 、 —凹、凸模制造偏差,查表其值分別為+0.02、-0.02d?p 帶入數(shù)值可以算出 =16 =16.246 02.?d02.? 采用凸凹模分別加工法,需要分別標注凸凹模刃口尺寸及公差,為了保證合理間隙, 必須滿足下列條 件: | |+| | 。帶入數(shù)值校核間隙可知滿足要求.pd?minaxZ 6.3 沖孔凸模的設計 6.3.1）凸模的結(jié)構(gòu)設計的三原則 為了保證凸模能夠正常工作，設計任何結(jié)構(gòu)形式的凸模都滿足如下三原則。 ① 精確定位 凸模安裝到固定板上以后，在工作過程中其軸線或母線不允許發(fā)生任何方向的移位否則將造 成沖裁間隙不均勻，降低模具壽命，嚴重時可造成啃模。 ② 防止拔出 回程時，卸料力對凸模產(chǎn)生拉伸作用。凸模的結(jié)構(gòu)應能防止凸模從固定板中拔出來。 ③ 防止轉(zhuǎn)動 對于工作段截面為圓形的凸模，當然不存在防轉(zhuǎn)的問題。可是對于一些截面比較簡單的凸模， 例如長圓形、半圓形、矩形等，為了使凸模固定板上安裝凸模的型孔加工容易，常常將凸模固定 段簡化為圓形。這時就必須保證凸模在工作過程中不發(fā)生轉(zhuǎn)動，否則將啃模。 以上三條原則主要是從凸模安裝固定方法考慮的。在設計各種凸模的時，應注意都要滿足 14 這三條原則。 6.3.2） 凸模的尺寸計算 凸模工作部分的尺寸計算，參見前面的主要工藝參數(shù)的計算。其他部分結(jié)構(gòu)寸的計算如下： （1）凸模長度 L 凸模長度 L 應根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定。采用固定卸料板和導尺時，凸模長度應該為： L=h +h +h +h123 式中 h ---固定板厚度（mm） h ---卸料板厚度（mm）2 h ---導尺厚度（mm）3 h---附加長度（mm） h 主要考慮凸模進入凹模的深度，模具閉合狀態(tài)下，卸料板到凸模固定板間的安全距離 （15~20mm）以及總修磨量（4~6mm）等因素后確定。而本沖孔凸模為下固定板加上外出部分。 一般情況下，凸模的強度是足夠的，不必作強度效核，但是，在凸模特別細長或凸模的斷面 尺寸很小而坯料厚度較大的情況下，必須進行效核，對于本題的凸模，凸模并不特別細長，所以 不須進行強度效核。 凸模外形尺寸形狀如下圖所示: 4.1 凸模外形尺寸圖 凸模的外形尺寸已標準化，用以上方法求得的外形尺寸應向接近的標準尺寸靠攏。故凸模尺 寸、強度和剛度足夠，一般不再進行強度和剛度的核算。 6.3.3 凸模的結(jié)構(gòu)形式 當沖裁形狀復雜，公差等級高，尺寸大或尺寸較小的零件時，可以采用鑲拼式凹模，但