ZL50裝載機(jī)總體及工作裝置設(shè)計(jì)
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畢業(yè)設(shè)計(jì)
課 題 名 稱 鎖殼沖裁模具設(shè)計(jì)
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
目錄
前言 ………………………………………………………3
第1章 工藝分析工藝方案的確定…………………………10
1.3 零件材料性能分析及工件工藝性分析……………10
1.4 零件工藝性的分析 ………………………………12
1.6 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式……………………14
第2章 工作原理……………………………………………16
第3章 工藝設(shè)計(jì)及排樣方案…………………………… 17
3.2 確定排樣方式和計(jì)算材料利用率……………………19
第4章 工作零件設(shè)計(jì)…………………………………… 22
第5章 參考資料………………………………………… 30
第6章 總結(jié)……………………………………………… 31
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
前 言
模具在現(xiàn)代生產(chǎn)中，是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備，他它以其特定的形狀通過一定的方式使原材料成形。例如，沖壓件和鍛件是通過沖壓和鍛造方式使金屬材料在模具內(nèi)發(fā)生塑性變形而獲得的；金屬壓鑄件、粉末冶金零件以及塑件、陶瓷、橡膠、玻璃等非金屬制件，絕大多數(shù)也是通過模具成形的。由于模具成形具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、省料、低成本等特點(diǎn)，現(xiàn)已在國民經(jīng)濟(jì)各部門，特別是汽車、拖拉機(jī)、航空航天、儀器儀表、機(jī)械制造、家用電器、石油化工、輕工日用品等工業(yè)部門得到極其廣泛的應(yīng)用。
現(xiàn)在，模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一，研究和發(fā)展模具技術(shù)，對于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著特別重要的意義。模具工業(yè)能促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量的提高，并能獲得極大的經(jīng)濟(jì)效益，因此引起各個(gè)國家的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”，在德國則冠以“金屬加工業(yè)中的帝王”，在羅馬尼亞視為“模具就是黃金”。因此可以斷言，隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位將日益提高，模具技術(shù)也會(huì)不斷發(fā)展，并在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中發(fā)揮越來越重要的作用。
模具是高科技含量的產(chǎn)品，是專門為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，并用于特定產(chǎn)品生產(chǎn)而被特殊制作的工藝裝備，隨著工業(yè)產(chǎn)品向多樣化發(fā)展，模具生產(chǎn)從形狀、尺寸、數(shù)量、材料、結(jié)構(gòu)、精度、使用條件及壽命等方面，向著多樣化發(fā)展的傾向也日趨明顯。模具基本上是按訂貨合同單件生產(chǎn)，因此，模具產(chǎn)品的多樣性及單件生產(chǎn)的技術(shù)特點(diǎn)十分突出。所以，工廠的設(shè)計(jì)、工藝、工藝裝備和管理等，都要適應(yīng)這個(gè)技術(shù)特點(diǎn)。大部分精密復(fù)雜模具都需要高精度機(jī)床加工，檢測設(shè)備要求精密度更高。模具加工技術(shù)集中了機(jī)械、電子乃至化學(xué)和光學(xué)等工業(yè)技術(shù)的精華。同時(shí)，模具對熟練技工的依賴程度遠(yuǎn)比其他加工業(yè)要大。因此，技術(shù)的先進(jìn)性及對熟練技巧的依靠性也是模具產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)。隨著技術(shù)的快速發(fā)展，特別是信息技術(shù)等高新技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造上的應(yīng)用日漸廣泛和高新技術(shù)對模具提出的要求越來越高，模具的高新技術(shù)特點(diǎn)將日益明顯，而對熟練技巧的依靠性將逐步淡化。
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說 明
作為工業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)工藝裝備，模具在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，模具技術(shù)也已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。80年代以來，我國模具工業(yè)發(fā)展十分迅速。國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的動(dòng)力。這些年來，中國模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展。目前，中國17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)245億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。
在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。改革開放以來，中國模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化。除了國有專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨(dú)資企業(yè)和私營企業(yè)，都得到了快速發(fā)展，集體
和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)多達(dá)數(shù)千家，成為國內(nèi)知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產(chǎn)品的市場競爭能力，紛紛加入了對模具制造的投入，例如科龍、美的、康佳和威力等集團(tuán)都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)多集中于沿海工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。例如，江蘇無錫的微研有限公司為一日本獨(dú)資企業(yè)，員工有200余人，擁有精密數(shù)控模具加工設(shè)備60余臺，1998年其模具產(chǎn)值超過2億元。
中國模具工業(yè)的技術(shù)水平近年來也取得了長足的進(jìn)步。目前，國內(nèi)已能生產(chǎn)精度達(dá)2微米的精密多工位級進(jìn)模，工位數(shù)最多已達(dá)160個(gè)，壽命1～2億次。在大型塑料模具方面，現(xiàn)在已能生產(chǎn)48英寸電視的塑殼模具、6.5Kｇ大容量洗衣機(jī)的塑料模具，以及汽車保險(xiǎn)杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復(fù)雜壓鑄模方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)自動(dòng)扶梯整體踏板壓鑄模及汽車后橋齒輪箱壓鑄模。在汽車模具方面，現(xiàn)已能制造新轎車的部分覆蓋件模具。其他類型的模具，例如子午線輪胎活絡(luò)模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出模等，也都達(dá)到了較高的水平，并可替代進(jìn)口模具。
雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的
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說 明
比重還比較低，CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高，許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等等。特別在大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具技術(shù)上存在明顯差距，這些類型模具的生產(chǎn)能力也不能滿足國內(nèi)需求，因而需要大量從國外進(jìn)口。
但是，由于我國的模具行業(yè)起步較晚，與國外相比，仍存在不小的差距，主要體現(xiàn)在：
產(chǎn)需矛盾：隨著工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高，工業(yè)產(chǎn)品更新速度的加快，對模具的需求越來越大。無論是數(shù)量還是質(zhì)量都無法滿足國內(nèi)市場的需要，只達(dá)到70％左右。造成矛盾突出的原因是模具企業(yè)的專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度低，生產(chǎn)周期長。另外，設(shè)計(jì)和制造工藝水平還不能完全適應(yīng)發(fā)展的需要。
企業(yè)結(jié)構(gòu)不合理：我國很多模具生產(chǎn)能力集中在各主機(jī)廠的模具分廠或車間內(nèi)，模具的商品化程度低，而國外70％以上都是專業(yè)模具廠，且走的是“小而精”的道路，因此生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益俱佳。
產(chǎn)品水平 ：衡量模具的產(chǎn)品水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的復(fù)雜程度，以及模具的制造周期和使用壽命。而這幾項(xiàng)指標(biāo)與國外相比的差距都十分明顯。
此外，模具工業(yè)的整體裝備水平也存在相對落后，利用率低的現(xiàn)象。高素質(zhì)的模具技術(shù)人才缺乏，產(chǎn)品的綜合開發(fā)能力還急需加強(qiáng)。
針對不足和模具市場巨大的潛力，根據(jù)我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀，并聯(lián)系國際先進(jìn)水平，中國模具工業(yè)協(xié)會(huì)協(xié)助政府制定了我國模具行業(yè)“十五”發(fā)展規(guī)劃，確定模具工業(yè)重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域有三方面：一是對整個(gè)模具行業(yè)發(fā)展有重要影響的主要模具標(biāo)準(zhǔn)件；二是技術(shù)含量高，反映模具制造水平和發(fā)展方向的模具；三是目前大量進(jìn)口的中高檔模具。重點(diǎn)發(fā)展的模具產(chǎn)品主要有：模架，包括冷沖模架、塑料模架和壓鑄模架等；模具導(dǎo)向件，包括導(dǎo)柱、導(dǎo)套、導(dǎo)板及無油潤滑
說明
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說 明
導(dǎo)向件等；推桿、推管，包括塑料模用及壓鑄模用的異型推桿等；熱流道元件，包括內(nèi)熱式、外熱式、閥式和管式等；彈性元件，包括矩形彈簧、聚氨酯彈性體和氮?dú)飧椎?；小型?biāo)準(zhǔn)件，包括標(biāo)準(zhǔn)凸凹模、澆口套、定位圈和拉鉤等；汽車覆蓋件模具，特別是轎車所需的覆蓋件模；精密沖壓模，包括多工位級進(jìn)模、厚板精沖模和硬質(zhì)合金多功能復(fù)合模等；大型塑料模，包括汽車飾件模和家電塑殼模等；精密塑料模，包括塑封模和多層多腔、多材質(zhì)、多色精密塑料模；大型薄壁精密復(fù)雜壓鑄模，包括用于鋁、鎂、鋅、銅及其合金壓鑄的模具；大型、精密鍛模；子午線輪胎橡膠模；長壽命玻璃、陶瓷模；快速經(jīng)濟(jì)模具；多工位冷鐓模及擠壓模；塑料型材及塑料管路模具。希望在模具企業(yè)的整體實(shí)力有進(jìn)一步提升，重點(diǎn)、骨干企業(yè)可以達(dá)到50%。2003年是“十五”關(guān)鍵的一年，如果做不到60%任務(wù)的完成，那么計(jì)劃就會(huì)失敗，而模具失敗了，對整個(gè)工業(yè)都會(huì)有影響。
近年來，外企進(jìn)入中國, 加劇了競爭，也出現(xiàn)一些價(jià)格方面的惡性競爭。為了避免因?yàn)闀簳r(shí)的利益而損失長遠(yuǎn)和整體的發(fā)展，未來一年中，行業(yè)協(xié)會(huì)也將加強(qiáng)模具企業(yè)間的組織和協(xié)調(diào)，制定合理的價(jià)格水平。同時(shí)，研究國際模具價(jià)格水平，以對行業(yè)進(jìn)行指導(dǎo)和信息溝通。
在中國，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)識到模具技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。
???
許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展，加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α４送?，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。目前，從事模具技術(shù)研究的機(jī)構(gòu)和院校已達(dá)30余家，從事模具技術(shù)教育的培訓(xùn)的院校已超過50余家。其中，獲得國家重點(diǎn)資助建設(shè)的有華中理工大學(xué)模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海交通大學(xué)CAD國家工程研究中心、北京機(jī)電研究所精沖技術(shù)國家工程研究中心和鄭州工業(yè)大學(xué)橡塑模具國家工程
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說 明
研究中心等。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成型與快速制模技術(shù)、新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。
???
(1)沖模技術(shù)
??? 以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。在設(shè)計(jì)制造方法和技術(shù)手段方面不斷改善，在轎車模具國產(chǎn)化方面邁出了可喜的步伐。
??? 多工位級進(jìn)模和多功能模具是我國重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。目前，國內(nèi)已
可制造具有自動(dòng)沖切、疊壓、鉚合、計(jì)數(shù)、分組、轉(zhuǎn)子鐵芯扭斜和安全保護(hù)等功能的鐵芯精密自動(dòng)疊片多功能模具。生產(chǎn)的電機(jī)定轉(zhuǎn)子雙回轉(zhuǎn)疊片硬質(zhì)合金級進(jìn)模的步距精度可達(dá)20μm，壽命達(dá)到1億次以上。其他的多工位級進(jìn)模，如用于集成電路引線框架的20～30工位的級進(jìn)模，用于電子槍零件的硬質(zhì)合金級進(jìn)模和空調(diào)器散熱片的級進(jìn)模，也已達(dá)到較高的水平。
???
(2)塑料模具技術(shù)
??? 近年來，塑料模具發(fā)展很快，在國內(nèi)模具工業(yè)產(chǎn)值中塑料模具所占比例不斷擴(kuò)大。電視機(jī)、空調(diào)、洗衣機(jī)等家用電器所需的塑料模具基本上可立足于國內(nèi)生產(chǎn)。重量達(dá)10～20噸的汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具和多達(dá)600腔的塑封模具已可自行生產(chǎn)。在精度方面，塑料尺寸精度可達(dá)IT6-7級，型面的粗糙度達(dá)到Ra0.05-0.025μm，塑料模使用壽命達(dá)100萬次以上。
??? 在塑料模具的設(shè)計(jì)制造中，CAD/CAM技術(shù)得到較快的普及，CAE軟件已經(jīng)在部分廠家應(yīng)用。熱流道技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，氣輔注射技術(shù)和高效多色注射技術(shù)也開始成功應(yīng)用。
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(3)CAD/CAE/CAM技術(shù)
??? 目前，國內(nèi)模具企業(yè)中已有相當(dāng)多的廠家普及了計(jì)算機(jī)繪圖，并陸續(xù)引進(jìn)了高檔CAD/CAE/CAM，UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等著名軟件在中國模具工業(yè)應(yīng)用已相當(dāng)廣泛。一些廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于塑料模、沖壓模和壓鑄模的設(shè)計(jì)中。
近年來，我國自主開發(fā)CAD/CAE/CAM系統(tǒng)有很大發(fā)展。例如，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學(xué)模具CAD國家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件，北京機(jī)電研究所開發(fā)的鍛模CAD/CAE/CAM軟件，北航華正軟件工程研究所開發(fā)CAXA軟件，吉林汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的商品化覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件等在國內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。
???
(4)快速成形/快速制模技術(shù)
??? 快速成形/快速制模技術(shù)在我國得到重視和發(fā)展，許多研究機(jī)構(gòu)致力于這方面的研究開發(fā)，并不斷取得新成果。清華大學(xué)、華中理工大學(xué)、西安交通大學(xué)和隆源自動(dòng)成形系統(tǒng)公司等單位都自主研究開發(fā)了快速成形技術(shù)與設(shè)備，生產(chǎn)出分層物體(LOM)、立體光固化(SLA)、熔融沉積(FDM)和選擇性燒結(jié)(SLS)等類型的快速成形設(shè)備。這些設(shè)備已在國內(nèi)應(yīng)用于新產(chǎn)品開發(fā)、精密鑄造和快速制模等方面。 快速制模技術(shù)也在國內(nèi)多家單位開展研究，目前研究較多的有電弧噴涂成形模具技術(shù)和等離子噴涂制模技術(shù)。中、低熔點(diǎn)合金模和樹脂沖壓模制造技術(shù)已獲得成功應(yīng)用，硅橡膠模也應(yīng)用于新產(chǎn)品的開發(fā)中。
???
(5)其他相關(guān)技術(shù)
??? 近年來，國內(nèi)一些鋼鐵企業(yè)相繼引進(jìn)和裝備了一些先進(jìn)的工藝設(shè)備，使模具鋼的品種規(guī)格和質(zhì)量都有較大的改善。在模具制造中已較廣泛地采用新的鋼材，如冷作模具鋼D2、D3、A1、A2、LD、65Nb等；熱作模具鋼H10、H13、H21、4Cr5MoVSi、45Cr2NiMoVSi等；塑料模具鋼P(yáng)20、3Cr2Mo、PMS、SMI、SMII等。
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這些模具材料的應(yīng)用在提高質(zhì)量和使用壽命方面取得了較好的效果。 國內(nèi)一些單位對多種模具拋光方法開展研究，并開發(fā)出專用拋光工具和機(jī)械?；y蝕刻技術(shù)和工藝水平提高較快，在模具飾紋的制作中廣泛應(yīng)用。
??? 高速銑削加工是近年來發(fā)展很快的模具加工技術(shù)。國內(nèi)已有一些公司引進(jìn)了高速銑床，并開始應(yīng)用。國內(nèi)機(jī)床廠陸續(xù)開發(fā)出一些準(zhǔn)高速的銑床，并正開發(fā)高速加工機(jī)床。但是，高速銑削的應(yīng)用面在國內(nèi)尚不廣泛。
雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。
未來的十年，中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括：
??? ①提高大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平；
??? ②在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)；
??? ③大力發(fā)展快速制造成形和快速制造模具技術(shù)；
??? ④在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)；⑤提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；
??? ⑥發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)；
??? ⑦逐步推廣高速銑削在模具加工的應(yīng)用；
??? ⑧進(jìn)一步研究開發(fā)模具的拋光技術(shù)和設(shè)備；
??? ⑨研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程；
??? ⑩開發(fā)新的成形工藝和模具。
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第1章 工藝分析
一 沖裁件的工藝性分析
沖裁件的工藝性是指從沖壓工藝方面來衡量其設(shè)計(jì)是否合理。一般的講，在滿足使用的要求的條件下，能以最簡單最經(jīng)濟(jì)的方法將工件沖制出來，就說明該件的沖壓工藝性好，否則，該件的工藝性就差。工藝性的好壞是相對的，它直接受到工廠的沖壓技術(shù)的水平和設(shè)備條件等因素的影響。
二 綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益觀念
改革開放以前，我國企業(yè)，特別是在軍工生產(chǎn)中，只要產(chǎn)品，不講經(jīng)濟(jì)效益是很普通的。那時(shí)，模具技術(shù)工作者在確定工藝方案，設(shè)計(jì)模具時(shí)，主要考慮的是滿足產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量的要求，很少考慮經(jīng)濟(jì)效益。今天，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)與市場經(jīng)濟(jì)的條件下，常常需要他們參與對生產(chǎn)的預(yù)測與決策。因此，必須具有現(xiàn)代技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益觀念。在工藝設(shè)計(jì)過程中，還應(yīng)考慮節(jié)省能源、減少材料消耗、降低生產(chǎn)成本，實(shí)施安全生產(chǎn)，保證獲得利潤等等。在保證產(chǎn)品質(zhì)量的條件下，充分發(fā)揮企業(yè)技術(shù)與設(shè)備的優(yōu)勢，爭取獲得最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
三 零件材料性能分析及工件工藝性分析(1.3)
（一）該產(chǎn)品的基本工序?yàn)槁淞?、沖孔。
（二）它對零件尺寸公差特殊要求，采用IT12級，利用普通加工方式可達(dá)到圖樣要求。
（三）零件材料性能分析
鎖殼零件圖如下：
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(fù)合模、級進(jìn)模等各種模具。設(shè)計(jì)這些模具時(shí)，首先要了解被加工材料的力學(xué)性能。材料的力學(xué)性能是進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)各種計(jì)算的主要依據(jù)。故在分析零件沖壓成形工藝，設(shè)計(jì)沖壓模具前，必須要了解和掌握材料的一些力學(xué)性能，以便設(shè)計(jì)?，F(xiàn)將摩擦片零件材料為10號鋼的力學(xué)性能主要參數(shù)及其概念敘述如下：
1）應(yīng)力：材料單位面積上所受的內(nèi)力，單位是N/mm，用Pa表示。10Pa=1MPa；
1MPa = 1N/mm；10Pa = 1GPa。
2）屈服點(diǎn)σs。材料開始產(chǎn)生塑性變形時(shí)的應(yīng)力值，單位是N/mm。彎曲、拉深、成形等工序中，材料都是在達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行塑性變形而完成該工序的成形的。經(jīng)查表取σs = 206 MPa。
3）抗拉強(qiáng)度σb。材料受到拉深作用，開始產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)力值，單位是MPa。σb = 294～432MPa。
4）抗剪強(qiáng)度τb。材料受到剪切作用，開始產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)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(biāo)，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
10MPa。
6）屈服比σs/σb。是材料的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)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(shí)，所需的壓邊力和所需克服的摩擦力相應(yīng)的減小，有利于提高成形極限。
7）伸長率δ。在材料性能實(shí)驗(yàn)時(shí)，試件由拉伸試驗(yàn)機(jī)拉斷后，對接起來測量長度，其伸長量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=29％。
綜上所述，對鎖殼零件材料10號鋼的力學(xué)性能分析，主要是為了便于模具設(shè)計(jì)中各參數(shù)的計(jì)算，故在后序的模具設(shè)計(jì)中各參數(shù)的計(jì)算均以上面所取的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。
（四）零件工藝性的分析
該零件為鎖殼，結(jié)構(gòu)簡單，對稱，是典型的拉深件。在拉深過程中要注意控制拉深程度，加工時(shí)，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，形狀等一些技術(shù)要求，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：
1）拉深件圓角半徑：拉深件的圓角半徑要適合，應(yīng)盡量大些，以便于成形和減少拉深次數(shù)，避免在拉深過程中出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象即拉裂。拉深件底與壁的圓角半徑應(yīng)滿足r1≥t。而在此設(shè)計(jì)中圓角半徑R3＞t，故滿足設(shè)計(jì)要求。
2）考慮拉深件厚度不均勻的現(xiàn)象：在拉深過程中，一般為不變薄拉深，從理論分析上說是不符合的，在拉深過程中壁厚應(yīng)有少量的變化，如果在拉深件精度要求不高時(shí)，一般可以忽略不計(jì)，而在此設(shè)計(jì)當(dāng)中我們應(yīng)該考慮壁厚不均勻現(xiàn)象問題，加工出符合圖樣要求的零件。
3）拉深見的孔位布置：根據(jù)示圖所示，該零件的孔位布置合理，處于中心部位。在沖孔時(shí)，要注意孔與拉深件的同心度的問題，孔到拉深底部邊緣的距離d≤d1-2r1-t。
根據(jù)零件圖，初步分析可以知道鎖殼零件的沖壓成形需要多道工序才能完成，首先進(jìn)行一次正拉深，形成外形尺寸形狀。其次進(jìn)行反拉深。底部還要沖小孔。
綜上所述，鎖殼由平板毛坯沖壓成形應(yīng)包括的基本工序有：(1) 落料+拉深 (2)修邊 (3) 沖孔 (4)翻邊. 由于是多道工序，多套模具成形，還要特別注意各工序間的定位。
（五）重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證有一定的模具壽命。
工藝毛坯的極限偏差：
尺寸 凸模偏差 凹模偏差
58 -0.020 +0.030
88 -0.025 +0.025
參考《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.5
P45,46
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
(六) 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式
根據(jù)制件工藝分析，其基本工序有:落料沖孔。完成鎖殼的設(shè)計(jì),根據(jù)所需基本工序可,得到如下幾種方案:
方案一
1） 落料
2） 拉深
3） 修邊
4） 沖孔φ2
5） 沖φ11.8的翻邊孔1個(gè)
6） 翻邊
7） 沖φ6的孔2個(gè)
8） 沖不規(guī)則形狀的孔1個(gè)
方案二
1） 落料+拉深
2） 沖φ11的孔φ2個(gè)及不規(guī)則形狀的孔1個(gè)
3） 翻邊
4） 修邊
5） 沖側(cè)孔
方案三
1） 落料+拉深+非翻邊孔+沖φ2孔
2） 翻邊
3） 修邊
4） 沖φ11孔
5） 沖側(cè)孔
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
綜合以上三種方案，方案一最合理。采用三種模具即可解決一些問題，第一種是方案,工藝好,精度高;第二種方案，是先沖孔后翻邊,會(huì)造成尺寸偏差,精度減低.第三種方案會(huì)造成尺寸偏差,精度減低，工序不易操作.故選擇的是方案一。
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
第2章 工作原理
首先由壓力機(jī)帶動(dòng)模柄，模柄再帶動(dòng)上模座下行，上模座帶著凸凹模下行，凸凹模與落料凹模完成落料的動(dòng)作，凸凹模繼續(xù)下行，拉深凹將條料拉入凸凹模，完成拉深動(dòng)作過程，再由頂桿帶動(dòng)壓邊圈拉制件頂出。
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說明
第3章 工藝計(jì)算及排樣方案
1、尺寸的確定
已知b1=88 b=58 t=1.2 r底=6 r1=3.8 r2=7.3 h0=28
r1/b=3.8/58=0.066
h0/b=28/58=0.483
由圖4—72查得該件屬 區(qū)的低矩形件，又根據(jù)t/bx100=1.2/58x100=2.172 ，可按表4—33所得的第一種方法計(jì)算。
1） 選取修邊余量h，確定矩形件的計(jì)算高度。
當(dāng)h0/r1=28/3.8=7.368
Δh=0.5h0/r1=0.5x7.368=3.684(mm)
h=h0+Δh=28+3.684=31.684(mm)
2） 假想毛坯尺寸直徑。
D=1.13
=112.418mm
3） 毛坯長度
r=D+(b1-b)=112.418+(88-58)=142.418(mm)
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
4） 毛坯寬度
K=D-(b-2r1)+【b-2x（h-0.43xr底）】（b1-b）/（b1-2r）
=112.418x(58-2x3.8)+【58+2x（31.684-0.43X6）】（88-58）/（88-2x3.8）
=113.832mm
5） 毛坯直徑
R=0.5K=0.5x113.832=56.916(mm)
圓整毛坯直徑為11.25mm。毛坯長度為142.5mm,毛坯寬度為114mm。毛坯半徑為57mm。
6） 毛坯尺寸如下圖示：
由h0/b=28/58=0.483<0.7~0.8
這屬于低盒件拉深。
M=r/R=3.8/57=0.067
毛坯相對厚度t/bx100=1.2/58x100=2.1
查表相4-27得
m1=0.050
m>m1
所以屬于一次拉深成形。
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
2、確定排樣方式和計(jì)算材料利用率。
（2.1）排樣類型與排樣方法
（一）排樣的目的與作用
沖裁件在板料、條料或帶料上的布置方法稱為排樣法，簡稱排樣。排樣的結(jié)果要畫出排樣圖。排樣是否合理，直接影響到材料利用率，零件質(zhì)量，生產(chǎn)率，模具結(jié)構(gòu)與壽命及生產(chǎn)操作方式與安全。因此，在沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)中，排樣是一項(xiàng)極為重要的，技術(shù)性很強(qiáng)的工作。
（二）排樣的基本類型
按材料的經(jīng)濟(jì)利用程度或廢料的多少，排樣可分為有廢料排樣與少，無廢料排樣兩大類。按零件在條料上的布置形式，排樣又可分為直排、對排、對頭斜排、多排、混合排等形式。
1．有廢料排樣 落料時(shí)沖裁輪廓是封閉的，在工件與工件之間以及工件與條料側(cè)邊之間，都留出了作為剪切支撐面的工藝余料，簡稱搭邊。搭邊就是廢料，從降低材料消耗考慮，希望搭邊小些。但搭邊值太小，支撐面剛度不足，將使工件質(zhì)量變壞、模具壽命降低。
有廢料排樣有如下幾種形式：
（1）直排 排樣時(shí)，優(yōu)先選用直排，因?yàn)橹迸诺哪＞咦詈唵?。但對于三角形、角尺形等工件，采用直排?huì)造成較大的材料浪費(fèi)，可考慮選取斜排或?qū)ε拧?
（2）斜排 斜排將使制模工作量增大，可達(dá)15%。因此，如果節(jié)省材料不超過5%，采用斜排的意義不是很大的。
（3）對排 選取對排省料幅度較大，比直排省料可達(dá)30%~50%。但需注意如下問題：如果采取送一次料沖一件的方案，即用單凸模，模具結(jié)構(gòu)與直排時(shí)基本相同，模具費(fèi)也相差不大，但只適用與條料，不能卷料，因?yàn)樵跊_完一次后，需要調(diào)頭沖另一行。沖另一行時(shí)，條料的剛度很差，給送料造成困難，有時(shí)根本無法送料，操作者普通不愿意采用這種方案。因此，只有在生產(chǎn)量不大，且調(diào)頭沖時(shí)能保證足夠的剛度時(shí)才可考慮采用此方案。如果采取一次沖兩件的方案，即用雙凸模，則模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜了，模具長度增大了，因而模具費(fèi)用也增加了?？梢酝ㄟ^盈虧平衡點(diǎn)，對各方案進(jìn)行比較，并作出選擇。
（4）多排 采用多排是為了省料，但省料有限。對于圓形件，采用單排、雙排、三排的材料利用率分別78%、84%、86%。采用四排以上時(shí)，每增加一排，材料利用率提高不到2%。然而，增加排數(shù)，將使模具復(fù)雜化，由于受到凹模強(qiáng)度的限制，相鄰兩件上不允許同時(shí)沖出的，必須設(shè)置空工位，結(jié)果使模具沿送料方向增長長度，造成模具費(fèi)用增加。所以，只有在大量生產(chǎn)圓形小件，并且材料較貴重（主要是各種銅板）時(shí)，才能考慮采用多排。
（5）混合排 如果將一種零件落料后的廢料作為另一種工件的原材料，當(dāng)然也可以提高材料的利用率。但這種排樣對于小型件既不方便又不安全。
2．少廢料與無廢料排樣 就是使一個(gè)工件落料形狀的一邊或數(shù)個(gè)邊成為另一工件的邊緣，取消了工件之間的搭邊，成為少廢料排樣。如果條料的邊緣能作為工件的邊緣，則可以完全取消搭邊而成為無廢料排樣。少廢料和無廢料排樣，沖裁輪廓都是非封閉的。能進(jìn)行少廢料和無廢料排樣的工件是不多見的，常常需要對工件的形狀作些修改才能實(shí)現(xiàn)。顯然，這種排樣材料的利用率是很高的。但這種排樣也存在缺點(diǎn)，突出的一個(gè)問題是一個(gè)工件上的毛刺和塌角可
能處在不同的板的平面上，而毛刺和塌角在相反的方向上工件，在使用上常常是不允許的，選用時(shí)要特別注意。另一個(gè)缺點(diǎn)是工件尺寸不容易準(zhǔn)確，因?yàn)橐粋€(gè)工件的輪廓形狀可能分幾次才沖出，由于定位誤差較大，沖出的工件尺寸和形狀就不如沖封閉輪廓的落料精確。但由于它具有省料的突出優(yōu)點(diǎn)，在工件尺寸精度要求不高時(shí)，特別是大量生產(chǎn)時(shí)，還是應(yīng)該優(yōu)先考慮的。
(2.2) 排樣設(shè)計(jì)
上圖的毛坯形狀和尺寸較大，為便于手工送料，選用單排沖壓，有兩種排樣方式如圖示。
經(jīng)過分析計(jì)算：（a）的排樣方式，材料利用率最高。
3、搭邊值的確定
由于工藝所采用的送料方式為手工送料，且為非圖形，查表2-17得
a=2.5mm a1=2mm
4、沖壓設(shè)備的選擇，
由于本套模具為落料拉伸模，計(jì)算參數(shù)如下：
1） 落料力
F落=1.3Lτz
將t=1.2mm及08鋼材料的搞剪強(qiáng)度τ=260Mpa代入上式，得
參考《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.5
P55
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
F推=1x122849.99x0.035
=4299.750N
F總=F落+F推=127149.74N
根據(jù)壓力，可選用160的開式雙柱可傾壓力機(jī)。
根據(jù)資料得其主要參數(shù)及大小如下：
最大沖壓力 160KN
滑塊行程 70mm
滑塊行程次數(shù) 120次/min
最大封閉高度 220mm
封閉高度調(diào)節(jié)量 45mm
工作臺尺寸 300mmx450mm
模柄尺寸 直徑40x60
5、落料拉深先后的確定
F0=127149.7 4
拉深力
F拉=(2b1+2b-1.72r)tδbk4
查表4-23得k4=0.7
δb=420Mpa代入公式得
F拉=(2x88+2x58-1.72x6)x1.2x420x0.7
=104376.704
所以F總>F拉
所以本復(fù)合模為先沖裁后拉深
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
第4章 工作零件設(shè)計(jì)
1凹模的設(shè)計(jì)
1） 模的材料選Cr12，凹模是在強(qiáng)壓連續(xù)使用和有很大沖壓力的條件下工作臺的，且伴有溫度的升高，工作條件惡劣，要求凹模材料有好的耐磨性，耐沖擊性，淬透性和切耐性。
2） 凹模的硬度要求較高，一般應(yīng)進(jìn)行淬為熱處理，使其硬度達(dá)到期HRC58-62。
3） 凹模設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)如下圖所示：
4）刃口尺寸的確定
由表尺寸2-23表得
Zmax=0.180
Zmin=0.126
Zmax-Zmin=0.180-0.126=0.054
根據(jù)表2-32表得
A凹=（A-xΔ）+0δ凹
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
根據(jù)表2-30得
x=0.75 Δ=0.4
則： A凹1=（58-0.75x0.4） 0+0.030=57.70+0.030
A凹2=（88-0.75x0.4）+00.035=87.70+0.035
5）、強(qiáng)度的校核
凹模強(qiáng)度校核主要是栓查高度h，因?yàn)榘寄Ｏ旅娴哪Ｗ驂|板一的洞口較凹模洞口大，合凹模工作時(shí)彎曲，若凹高度不夠便會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，以致?lián)p壞。
查表2-45得
δ彎=1.5F/h2【δ彎】
h最小=
凹模厚度 H=K6
查表2-24得K=0 .2
H=142.5x0.2=28.5mm
考慮到工件及凸凹模的影響取取H=0.32mm
【δ彎】=490Mpa
δ彎=1.5X122849.99/322=179.956Mpa<【δ彎】
經(jīng)校核，凹模強(qiáng)度足夠。
2、凸模的設(shè)計(jì)
1） 凸模的材料為Cr12mov
2） 凸模硬度要求低于凹模硬度，但其硬度還是較高的，要經(jīng)過回火的熱處理方法，使其硬度達(dá)到HRC56-60。
該凸模為拉深模具，且凸模的長度，寬度應(yīng)根據(jù)拉深件具體結(jié)構(gòu)確定。
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
3） 圓角半徑 rp
rd=8t
rp=（0.6~1）rd
4） 所以該凸模圓角半徑rp為
rp=0.6x8t
=0.6x8x1.2
=6mm
5） 凸模刃口的尺寸
B凸=（B-XΔ-Z）0-δP
查表2-30得
x=0.75 Δ=0.4 Z=（1.0~1.1）t
B凸1=（58-0.75x0.4-1.2x2）0-0.020
B凸2=（88-0.75x0.4-1.2x2）0-0.025
=85.30-0.025
6） 拉深凸模出氣口的尺寸
查表4-35得：
通孔直徑d
d=6.5mm
7） 凸模強(qiáng)度校核
δp=F/A≤【δp】
沖裁時(shí)，凸模承受的壓力，必須小于凸模材料強(qiáng)度允許的壓應(yīng)力【δp】
δp=F/A122849.99/55.3x85.3=260Mpa
δp≤【δp】=980~1569
所以凸模強(qiáng)度足夠。
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
3凸凹模具的設(shè)計(jì)
1） 材料選用Cr12。
2） 熱處理硬度達(dá)到HRC58-62，尾部回火HRC40-45。
3） 凸凹模的尺寸如圖所示：
凸凹模的最小壁厚一般由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定，倒裝復(fù)合凸凹模最小壁厚：對于黑色金屬和硬材料約為工件的料厚的1.5倍，但不小于0.7mm；對于有色金屬用軟材料約等于工件壁厚，但不小于0.5mm正裝復(fù)合模凸凹模的最小可參考表2-27
t=1.2
最小壁厚 3.2
最小直徑 18
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
4、卸料板的設(shè)計(jì)
1） 材料為45號鋼。
2） 裝置形式如下圖所示。
5、打桿的長度
考慮到墊板的高度是10mm，推板的高度是12mm，模柄的尺寸是40 x100。螺母的寬度為8mm。且需2個(gè)螺母，還需留一定的余量。所以打桿的長度
L=10+12+100+2x8+10
=148mm
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
6、壓邊裝置的設(shè)計(jì)
在拉深過程中，壓邊圈的作用是用來防止工件邊壁或凸緣起皺的。隨著拉深增加還需要減少的壓邊力應(yīng)減少。
t/D=1.2/112.418=1.1% m1=0.050
查表4-11 t/D<1.5% m1≤0.60
應(yīng)采用壓邊圈裝置。
壓邊力Fy=AP
查表4-27得
P=2.5-3MPa
根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)壓邊圈的面積為：
A=πR2+30x114=πx572+3420=13627(mm2)
Fy=22.5x13627=34067.5N
一般情況下采用彈簧墊或橡皮墊，本設(shè)計(jì)選擇橡皮墊。采用平面壓邊圈，一般拉深模中采用平面壓邊圈。
7、頂桿的長度
頂桿的長度取決于工件的高度，在保證制件頂出的情況下，頂桿的長度為：
L=32+45+10=87mm
取L=90mm
8、橡皮墊的設(shè)計(jì)
1）、選用的原則
為保證橡皮不致于過早失去彈性損壞，其允許最大壓縮量應(yīng)不超過其自由高度的45%
一般取h總=（0.35-0.45）h自由
故工作行程
h工作= h總- h預(yù)=（0.25-0.30）h自由
2)橡皮高度
h自由=h工作/0.25-0.30
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
3)橡皮的結(jié)構(gòu)形式如下圖：
D=
=132mm
根據(jù)工件的厚度1.2mm，拉深時(shí)凸模進(jìn)入凸凹模深度為35mm，考慮模具維修時(shí)刃磨留量2mm，則總的工作行程。
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
H工作=1.2+35+2=38.2mm
H自由=38.2/0.25-0.30=127.3~152.8mm
取自由高度為150
h預(yù)期=(10%~15%)h自由
=15~22.5mm
取h預(yù)=22mm
模具中橡皮高度為128mm
9、模具的選擇
根據(jù)制件的毛坯尺寸可選凹模周界為250mm，B為125mm，H為160~220mm，的后側(cè)導(dǎo)柱模深
根據(jù)模架可知
上模座 250X125X40 GB2855.5-81
下模座 250X125X45 GB2855.6-81
導(dǎo)柱 28X150 GB2861.1-81
導(dǎo)套 28X100X38 GB2861.6-81
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
第5章 參 考 資 料
1肖景容 姜奎華編的《沖壓工藝學(xué)》北京：機(jī)械加工出版社會(huì)性 1999。
2王孝培主編《沖壓手冊》第二版 北京 機(jī)械工業(yè)出版社。
3王芳主編《冷沖壓模具設(shè)計(jì)手冊》 北京 機(jī)械工業(yè)出版社。
4 黃毅宏、李明輝主編模具制造工藝.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.6
5 李紹林，馬長福主編.實(shí)用模具技術(shù)手冊.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2000.6
6 華北航天工業(yè)學(xué)院，鐘 斌主編《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.5
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
第6章 總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是每位大學(xué)生畢業(yè)之前必經(jīng)之路， 經(jīng)過了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我初步了解了設(shè)計(jì)模具的各道工序，清楚了模具的各個(gè)結(jié)構(gòu)，了解了各個(gè)設(shè)計(jì)過程中的重要環(huán)節(jié)，具備了一定的設(shè)計(jì)能力，學(xué)到了真正的實(shí)踐知識，但這還不夠，在以后的工作中，還要繼續(xù)努力的為中國的模具設(shè)計(jì)與制造水平上升而努力。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以說是大學(xué)三年所學(xué)之結(jié)晶，在此，我真誠的感謝老師們?nèi)陙韺ξ业慕陶d。
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