盒形件沖壓工藝分析及復(fù)合模具設(shè)計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計含14張CAD圖紙帶任務(wù)書+開題報告+外文翻譯】-cymj20

盒形件沖壓工藝分析及復(fù)合模具設(shè)計

摘  要

該套模具制造簡單,但需要多套模具,效率低、流程路線太長,過程分離,更難保證零件的精度和技術(shù)要求,并且過程自動化程度不高,生產(chǎn)成本也非常高,已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代機械加工的需求。所以為了解決這種問題,針對沖壓工藝和矩形盒拉深過程,首先介紹了盒形件冷沖壓成形過程，通過對盒形件的批量生產(chǎn)、零件質(zhì)量、零件結(jié)構(gòu)以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能為前提，等設(shè)計出三種不同的沖壓工藝方案并且分析和比較的形成過程包括單一過程,復(fù)雜的過程和持續(xù)的過程也就是我們常說的單工序、復(fù)合工序和連續(xù)工序,最終確定用一套復(fù)合模完成落料、拉深、沖底面矩形孔，翻邊的工序過程。精加工沖壓方法,力的計算,模具尺寸和公差,和設(shè)計模具。一份詳細(xì)的零件清單和所需的模具,并給出一個合理的裝配圖。給未來的設(shè)計提供了一個參考，借鑒執(zhí)筆的成效。

關(guān)鍵詞：盒形件；拉伸；復(fù)合模；模具設(shè)計

Abstract

The mold manufacturing is simple, but need more sets of molds, low efficiency, process route is too long, the separation process, more difficult to guarantee precision parts and technology, and process automation degree is not high, the production cost is also very high, has been unable to meet the demand of modern machining. So in order to solve this problem, the stamping process and the deep drawing process of rectangular box, introduced the process of cold stamping parts box.So in order to solve this problem, in view of the stamping process and the rectangular box deep drawing process, cold stamping process, the box parts are introduced through the quality of mass production of box parts, parts, parts structure as well as the use requirement analysis the box shaped parts of the mass production, quality components, parts structure and analysis, requirements of the study, in accordance with the use of performance is not reduced, will determine its stamping parts, three stamping process analysis and comparison of different process involves the formation of a single process, complex process and continuous process is what we often say that the single processes, complex processes and continuous processes, determined by a set of compound die blanking, drawing, punching bottom moment face process. Fine punching method, calculation of the force, mold dimensions and tolerances, and die design. A detailed list of parts and tooling required, and gives a reasonable assembly. By making full use of modern mould manufacturing technology to the traditional mechanical parts for structural improvement, optimization design, optimization of process method can greatly improve the production efficiency, this method has a certain reference value to the similar products.Provide a reference for the future design, drawing pen effect. Hope this design can be a template for future design data, also contribute to the mechanical industry in our country, makes our country mechanical industry more and more developed, the development of getting better and better.

Keywords: Rectangular box; tensile; compound die; die design

目  錄

引言 1

1 分析零件的工藝性 2

1.1 模具前瞻介紹 2

1.2 盒形件零件分析 2

2 確定工藝方案 4

2.1 工藝計算并分析 4

2.2 計算毛坯尺寸 4

2.3 確定工藝方案 7

3 主要工藝參數(shù)的計算 8

3.1 確定排樣和沖裁板料的方案 8

3.2 計算工藝力及初選設(shè)備 10

3.2.1 計算工藝中的各個力 10

3.2.2 初步選擇壓力機 13

3.2.3 計算凸、凹模刃口尺寸及公差 14

4 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 17

4.1 模具工作部分的尺寸計算 18

4.1.1 落料凹模的計算 18

4.1.2 拉伸沖孔凸凹模 19

4.1.3 落料拉伸凸凹模 20

4.1.4 上墊板 21

4.1.5 壓邊圈 22

4.1.6 卸料導(dǎo)料板 23

4.1.7 凸模固定板 24

5 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇 26

5.1 定位方式的選擇 26

5.1.1 卸料裝置與出件方式的選擇 26

5.1.2 模架的選用 28

5.1.3 模具的閉合高度 28

6 選定沖壓設(shè)備 29

7 模具的裝配與調(diào)試 30

7.1 復(fù)合模的裝配 30

7.2 凸、凹模間隙的調(diào)整 32

7.3 沖裁模具的調(diào)試 32

8 結(jié)論 33

謝  辭 34

參考文獻(xiàn) 35

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A0裝配圖.dwg

A1上模座.dwg

A1下模座.dwg

A2上固定板.dwg

A2上墊板.dwg

A2下固定板.dwg

A2卸料導(dǎo)料板.dwg

A2落料凹模.dwg

A3凸凹模.dwg

A3拉伸沖孔凸凹模.dwg

A3頂塊.dwg

Manufacturing of dies and molds.pdf

圖紙總匯.dwg

工件圖.dwg

排樣圖.dwg

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毛坯圖.dwg

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盒形件沖壓工藝分析及復(fù)合模具設(shè)計任務(wù)書.doc

盒形件沖壓工藝分析及復(fù)合模具設(shè)計開題報告.doc

盒形件沖壓工藝分析及復(fù)合模設(shè)計中期檢查表.doc

譯文.doc

摘 要 該套 模具制造簡單 ,但需要多套模具 ,效率低、流程路線太長 ,過程分離 ,更難保證零件的精度和技術(shù)要求 ,并且 過程自動化程度不高 ,生產(chǎn)成本也非常高 ,已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代機械加工的需求。所以為了解決這種問題 ,針對沖壓工藝和矩形盒拉深過程 ,首先 介紹了盒形件冷沖壓成形過程， 通過 對盒形件的批量生產(chǎn)、零件質(zhì)量、零件結(jié)構(gòu)以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能為前提， 等設(shè)計出 三種不同的沖壓工藝 方案并且 分析和比較的形成過程包括單 一 過程 ,復(fù)雜的過程和持續(xù)的過程 也就是我們常說的 單工序、復(fù)合工序和連續(xù)工序 ,最終 確定用一 套 復(fù)合 模完成落料、拉深 、沖底面矩形孔，翻邊 的工序過程。精加工沖壓方法 ,力的計算 ,模具尺寸和公差 ,和設(shè)計模具。一份詳細(xì)的零件清單 和 所需的模具 ,并給出一個合理的裝配 圖 。 給 未來的設(shè)計提供了一個參考 ，借鑒執(zhí)筆的成效。 關(guān)鍵詞： 盒形件；拉伸；復(fù)合模；模具設(shè)計 he is of is to is is to of So in to of of in to in of of of as as of of in of is of of a is we by a of of A of a By of to of a to a be a to in of 目 錄 引言 ........................................................................................................................................... 1 1 分析零件的工藝性 .......................................... 2 具前瞻介紹 .......................................................... 2 形件 零件分析 ........................................................ 2 2 確定工藝方案 ................................................................................................................... 4 藝計算并分析 ........................................................ 4 算毛坯尺寸 .......................................................... 4 定工藝方案 .......................................................... 7 3 主要工藝參數(shù)的計算 ..................................................................................................... 8 定排樣和沖裁板料的方案 .............................................. 8 算工藝力及初選設(shè)備 ................................................. 10 算工藝中的各個力 ................................................................................................ 10 步選擇壓力機 ........................................................................................................ 13 算凸、凹模刃口尺寸及公差 ................................................................................ 14 4 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ............................................................................................................ 18 具工作部分的尺寸計算 ............................................... 18 料凹模的計算 .................................................... 18 伸沖孔凸凹模 .................................................... 19 料拉伸凸凹模 .................................................... 20 墊板 ............................................................ 21 邊圈 ............................................................ 22 料導(dǎo)料板 ........................................................ 23 模固定板 ........................................................ 24 5 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇 ................................................................................................... 25 位方式的選擇 ....................................................... 25 料裝置與出件方式的選擇 .......................................... 26 架的選用 ........................................................ 28 具的閉合高度 .................................................... 28 6 選定沖壓設(shè)備 ............................................. 29 7 模具的裝配與調(diào)試 ......................................... 30 合模的裝配 ......................................................... 30 、凹模間隙的調(diào)整 ................................................... 32 裁模具的調(diào)試 ....................................................... 32 8 結(jié)論 .................................................... 34 謝 辭 .................................................... 35 參考文獻(xiàn) ................................................... 36 第 1 頁 /共 36 頁 引言 作為一個經(jīng)過多次調(diào)查的結(jié)果，分析得出：這近幾十年來，我們國家的各個領(lǐng)域的不同企業(yè)都存在著不同程度上的進(jìn)步和改 變發(fā)展水平，都在向國際模具市場靠攏，在我們國家模具行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)的正確引導(dǎo)下，咱們模具行業(yè)無論是市場占有還有成為主要的產(chǎn)業(yè)都在倍到而進(jìn)的發(fā)展進(jìn)行時。我查閱資料后發(fā)現(xiàn)，有一份 前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的報告，上面是這樣分析并預(yù)測我國模具行業(yè)今后發(fā)展的 :“我國現(xiàn)在的模具有 75％的粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件、 50％的精加工零件由模具成型，絕大部分 塑料制品 也由模具成型” [1]。 現(xiàn)在，冷沖壓在模具制造工藝中目前已經(jīng)成為一種先進(jìn)和常常使用的金屬加工方法。所以說，加工并且設(shè)計冷沖壓模具是現(xiàn)在模具制造業(yè)中很重要的一部分內(nèi)容。由于引入了 沖壓成形已從原來的對應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行有限元等分析而逐步發(fā)展到采用計算機進(jìn)行工藝過程的模擬與分析，以實現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化設(shè)計 [3]。在沖壓 設(shè)計中有一一個環(huán)節(jié)叫做 毛坯 ，在 設(shè)計 的毛坯展開中運用了 計算機輔助設(shè)計，可以 使得 排樣 、 拉深這兩項工序的 毛坯進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。 除此之外 ，對沖壓成形性能和成形極限的研究 理論 ，沖壓件成形難度的判定以及成形預(yù)報等技術(shù)的發(fā)展， 通過沖壓理論來指導(dǎo)科學(xué)階段分析階段的實驗，使沖壓到開發(fā)計算機輔助工程和智能化的方 法。具有自主知識產(chǎn)權(quán)的設(shè)計，是完全適合中國國情，具有高水平的模具，設(shè)計師和制造商必須不斷地學(xué)習(xí)模具設(shè)計與制造的最新知識，敢于創(chuàng)新。我國現(xiàn)在有很多的模具標(biāo)準(zhǔn)件，包括模具和引導(dǎo)，推動桿，如標(biāo)準(zhǔn)件，這為實現(xiàn)中國的模具行業(yè)可能的發(fā)展。 與此同時，模具 前，普遍獲得 術(shù)已經(jīng)基本成熟。 算機輔助設(shè)計、輔助工程和輔助制造 )技術(shù)轉(zhuǎn)變 [2]。美國率先將計算機技術(shù)應(yīng)用于模具工業(yè) ,實現(xiàn)模具體 化系統(tǒng) ,達(dá)到提高模具設(shè)計效果與加工質(zhì)量、有效提高生產(chǎn)周期的目的[2]。這樣子的話，我國現(xiàn)在的這項技術(shù)還不是很成熟，但已經(jīng)走上軌道，并且未來的前前景非常好，對模具這個產(chǎn)業(yè)來說是一次突破性的提升。作為當(dāng)代大學(xué)生的我們，也需要掌握更多的知識來補充自己，不斷學(xué)習(xí)。在我們的課程里面有一門學(xué)科就是關(guān)于。 本次設(shè)計的題目是盒形件沖壓工藝分析及復(fù)合模設(shè)計，設(shè)計的任務(wù)主要是模具工藝分析以及復(fù)合模具設(shè)計的部分。在模具制 造中的材料的選擇，以滿足負(fù)荷使用廉價的材料，盡可能的更先進(jìn)的模具材料。這不僅可以生產(chǎn)出合格的模具設(shè)計，也可以充分利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)要為發(fā)展工業(yè)提供技術(shù)支持。在對選題的分析和設(shè)計過程是通過我大學(xué)這四年來所學(xué)知識的全部運用以及通過上學(xué)期末生產(chǎn)實習(xí)實踐所得的經(jīng)驗相結(jié)合得出了本次論文的內(nèi)容。 第 2 頁 /共 36 頁 1 分析零件的工藝性 具前瞻介紹 首先我想要說一說我們國目前模具的發(fā)展?fàn)顩r，出現(xiàn)了那些問題或者是目前我們國家比較注重模具的哪些方面。我先從 模具 的 質(zhì)量 問題談?wù)勎业南敕?： 我認(rèn)為 模具 的 質(zhì)量主要 是集中出現(xiàn)在 精度和壽命 這兩個方面中 ， 另外也包 括 結(jié)構(gòu)和外觀 這個方面下 。 還有一個方面就是維修和后期的保養(yǎng)。在模具行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者們都很清楚，評判這 一套 是否是好 模具 和創(chuàng)新型的模具 ， 著重于這套模具在 維修 這方面是不是很方便，后期的一個保養(yǎng)是不是很劃算。那么現(xiàn)在我們國家按照這樣的一個狀況來說，主要是 沖壓件 生產(chǎn)的 批量不是很多 ， 從而形成了 我國沖壓模具在 咱們 國內(nèi) 模具 市場 中在使用 壽命 這一方面，對待這個壽命問題，提出的解決方案和處理方法都不是很有成效，創(chuàng)新度不夠。再加上 精度達(dá)不到 技術(shù) 要求、 所設(shè)計的 結(jié)構(gòu) 又存在 不合理、外觀 不好看這些問題 往往 會使 質(zhì)量 這個因素成為 主要問題。 其次我想說 一說按現(xiàn)在的情況來看，我國的模具行業(yè)比國外的要落后，要不先進(jìn)。雖然存在著起步就差很遠(yuǎn)的情況在。但是我國也必須努力向前看，多多培養(yǎng)這方面的人才，多向國外學(xué)習(xí)，在現(xiàn)代化的大道上稱為模具行業(yè)的引導(dǎo)著，實現(xiàn)目前國內(nèi)外先進(jìn)的自動化。使得我國模具和國際接軌。這就需要開發(fā)、整理、推進(jìn)這項技術(shù)帶著我國模具行業(yè)更上一層樓。同時也要兼顧模具檢測設(shè)備朝著精密、高效和多功能的方向持續(xù)發(fā)展 15。最后 我想說一說。在我搜索相關(guān)知識時，我知道 了。先進(jìn)的模具只有配備先進(jìn)的壓力機和優(yōu)質(zhì)的材料，才能充分發(fā)揮作用，做出一流產(chǎn)品，取得高的經(jīng)濟效益。相信我國的模具行業(yè)發(fā)展會越來越壯大，我國模具行業(yè)一定會很好的度過這個尷尬階段，前面發(fā)展的道路會一直光明。 形件零件分析 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 3。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 一方面中 。 然而我們都知道在 沖壓加工 中需要加工的 工序 非常繁多 ， 每一道 工序中的工藝性 又不是太相同 。 有一種情況是加 工 同一個零件， 在 生產(chǎn) 中所處 的 不同的 生產(chǎn)條件、工藝裝備 等 情況 而產(chǎn)生的 不同， 最終導(dǎo)致了 其工藝性的 意義是非常不 一樣 的 。這 方面是我這次 分析 得重點： 零件的結(jié)構(gòu)工藝性 。 該零件 類似于餐盒結(jié)構(gòu) ，如圖 1呈現(xiàn)的 ，該零件 是 帶凸緣的盒形件， 材料的厚度： 料厚 t=深 工藝完成之 后厚度不變 ， 零件底部圓角半徑 r=5寸公差都為自由公差，滿足拉深工藝 中 對精度等級的 各項 要求。 第 3 頁 /共 36 頁 圖 1首先拉伸時采用拉深模具將沖裁好的條料毛坯壓制成各種開口的空心件，或者已經(jīng)開口的空心件加工成別的形狀的一種加工方法。一種處 理采用拉絲模在粗沖好條第一段壓成各種開口空心件加工方法，或有一個開放到另一個形狀的中空件。本次課題的盒形件沖壓工藝采用的是前者的加工方法。需要計算毛坯的材料的尺寸可以在接下來的設(shè)計中去擴展。拉深所用的模具叫做拉深模，拉伸也被稱為拉伸、引伸、拉延等 [4]。這項拉深工藝可以加工很多零件，比如：筒件、階梯形、球形、錐形、拋物線形等旋轉(zhuǎn)體零件，當(dāng)然也可以制出方盒形等非旋轉(zhuǎn)體零件 [4]。課題盒形件就是屬于非旋轉(zhuǎn)體零件，可以 清楚地知道拉深工藝的應(yīng)用范圍比較廣泛，在冷沖壓過程中是它的基本工序其中的一步。 其次零件的 工藝性對精度的要求 在 一般情況下 是這樣規(guī)定的 ， 采用 拉深件的尺寸精度應(yīng)在 以下，不宜高于 ；對于精度要求高的拉深件，應(yīng)在拉深后增加整形工序，以提高其精度，由于 各種 材料 存在的 向異性 產(chǎn)生的 影響，拉深件的口部或凸緣外緣一般是不整齊的， 所以 出現(xiàn) “ 凸 耳 ” 現(xiàn)象，為了獲得所需要的凸緣外形，需要增加切邊工序 [13]。 最后我想說的 是 影響拉深件工藝性的因素主要有拉深件的結(jié)構(gòu)與尺寸、精度和材料。拉深工藝性對結(jié)構(gòu)與尺寸的要求是 [5]： 拉深件 在本次課題要求中加工方法 盡量簡單、對稱 ；對于半敞開及非對稱的這種空心件，應(yīng)該盡量采用“成對拉深 拉深件的圓角不宜過小，以便拉深成形；拉深件各部分的尺寸必須保證比例的合適；拉深件的尺寸精度不宜過高 5；在材料方面，拉深件不需要較高的屈服強度和硬度。 另外盒形件沖壓工藝，該盒形件的工件 零件 的 結(jié)構(gòu)較簡單、形狀對稱， 類似 屬于圓筒形拉深件 [6]。 盒型 零件 的 尺寸公差為 選擇使 用普通 的 沖裁方法 是 可以達(dá)到零件 第 4 頁 /共 36 頁 圖樣 上所 要求 的工藝 。工件材料為 10F， 碳素結(jié)構(gòu)鋼，材料狀態(tài)已退火，抗剪強度 錯誤 !未找到引用源。 220~340拉強度 錯誤 !未找到引用源。 275~410服強度 錯誤 !未找到引用源。 190長率 錯誤 !未找到引用源。 2 確定工藝方案 藝計算并分析 h=32 b=97 r=9 錯誤 !未找到引用源。 =5 (1)錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 時，確定是矮矩形件，只需一次拉伸即可。 (2)錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 則說明屬于 r 較小 這一類型的矩形拉伸件。由于 r 較小，這種零件拉伸時僅有微量材料從角部轉(zhuǎn)移到直邊，即圓角與直角間的相互影響很小，可以將其側(cè)壁分為長度是 錯誤 !未找到引用源。 與 錯誤 !未找到引用源。 的兩對直邊部分及四個半徑為 算毛坯尺寸 首先盒形拉深件的變形是不均勻的，圓角部分變形大，直邊部分變形小 [13]。所以在拉深過程中，該零件的直邊以及圓角部分一定存在著某種相互的影響，至于影響的程度那么就要取決于零件的形狀，那么不同的形狀影響也有所不同了。盒形件的拉深工序中的拉深件，該工件的毛坯形狀和尺寸隨著 H/B(和 錯誤 !未找到引用源。的不同而發(fā)生變化，這兩個因素決定了圓角部分材料向直邊部分轉(zhuǎn)移的程度和直邊部分高度的增加量 [13]。 其次 由于板料在扎壓或退火時所產(chǎn)生的聚合組織 而使材料引起殘存的方向性，反映到拉深過程中，就使桶形拉深件的口部形成明顯的 凸 耳 [5]。此外，如果板料本身的金屬屬結(jié)構(gòu)組織不均勻、模具間隙不均勻、潤滑的不均勻等等，也都會引起沖件口高低不齊的現(xiàn)象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外緣進(jìn)行修邊處理。 所以要 在計算毛坯尺寸數(shù)值 的時候 有必要的 加上修邊余量。 最后我查了課本，上面介紹了傳統(tǒng)的該類沖模加工方法采用實體模型作為依據(jù) 7。實體模型是直觀的，可靠的數(shù)據(jù)被采集，降低加工設(shè)備的 要求等等這些優(yōu)勝點。所以我國目前很多模具廠家都是這樣做實現(xiàn)實體模型的處理方法。 由于工件拉深為 為帶凸緣的矩形盒的拉伸 ，毛坯 理論 計算 存在 一定的困難，本次 課題的 設(shè)計中，我們 采 用 鈑金 第 5 頁 /共 36 頁 工具中的一步可成成形性分析命令，來完成拉深部分的展開 ，完成毛坯展開圖 。如圖 2呈現(xiàn)的 ，為 成的工件模型。 圖 2示是像是網(wǎng)格一樣的圖，這代表著 工件 網(wǎng)格劃分圖 ，網(wǎng)絡(luò)劃分圖是目前在模具工藝中排樣過程最常用的分析方法。下圖所所呈現(xiàn)的： 圖 2作 型圖 第 6 頁 /共 36 頁 利用 毛坯展開命令得，毛坯的大體尺寸 展開分析初步是這樣的。 如圖 2示。 圖 2件 格劃分圖 圖 2坯初步計算尺寸 第 7 頁 /共 36 頁 由于 現(xiàn)在在計算中得出的結(jié)論是 計算的板料為不規(guī)則形狀，拉深時 很 容易受力不均，所以，我們選用矩形板料，通過光順邊緣，并取修邊余量，確定倒圓角的大小。最終確定毛坯尺寸為圖 2了防止 四角起皺， 將毛坯的 四角設(shè)計成半徑 30 的倒角 ，如 圖 2 定工藝方案 根據(jù)以上 面的零件工件展開的 分析和計算 ，有初步和最終的尺寸。在分析計算過程中，遇到了問題。首先在初步進(jìn)行展開計算時，考慮到矩形盒形件展開計算比較復(fù)雜，其中包括了直邊和圓角需要同時考慮才。所以初步定的方案是忽略掉翻邊這一工序，那么零件圖 改成了沒有邊的一個普通矩形盒子。那么加工工序則可以是由落料直接到?jīng)_孔切邊。這樣的話在一套復(fù)合模中實現(xiàn)沒有太大意義。最終把零件圖加上了寬邊，形成了類似于帽子形狀的寬邊矩形工件。那么在這個工件上的展開計算利用三維軟件進(jìn)行輔助。下面 可以進(jìn)一步明確該 盒形件 的沖壓加工 工序 需要包括以下 幾種 基本 的 工序 是 :落料、拉深 、沖孔和 修邊。 依照 這些基本 的 工序，可以 比 擬出下 面 幾種 不同的 工藝方案： 方案一 ： 這個方案是分步驟，一步步實現(xiàn)工藝， 先進(jìn)行落料， 然后進(jìn)行 拉深 ，再到?jīng)_底面矩形孔，最后到 修邊 這項工藝就是結(jié)束了整個工藝流程。需要設(shè)計 計算出拉深模以及所需的配合尺寸公差，同樣沖孔模，還有修邊模所需要的相關(guān)計算，這樣以來工作量大，需要制出為之相匹配的導(dǎo)向裝置，那么無形中就增加了安裝這些模具，結(jié)構(gòu)裝置的時間，和調(diào)試這些裝置的人工。在這些過程中模具的生產(chǎn)效率就會隨之降低。所以上述這些加圖 2終確定毛坯尺寸 第 8 頁 /共 36 頁 工 工序過程都采用單工序模加工。用此方案，模具的結(jié)構(gòu)都比較簡單，制造 比較 容易，制造 成本低廉，但 是缺點是 由于結(jié)構(gòu)簡單 會促使模具 定位誤差很大，而且單工序模一般無導(dǎo)向裝置，安裝和調(diào)整不 是很 方便， 耗 費 大量 時間， 同時 生產(chǎn)效率低。 方案 二： 模具制造方面有復(fù)合模和級進(jìn)模，復(fù)合模 就是壓力機在一次加工行程進(jìn)行時，落料、沖孔等等這些加工工序在一整套模具結(jié)構(gòu)中體現(xiàn)。這樣的模具結(jié)構(gòu)，對于工件的同軸度很好的保證了，工件的加工表面也比較平整，并且加工精度也一定會很高，還有一個方面就是效率的問題，同樣也是很高的。利用率也不低，不會限制條料的大小寬度，廢料也可以拿來再生產(chǎn)。很方便很能夠節(jié)約。不太好的地方就是，復(fù)合模中的凸凹模部分比較容易受到最小壁厚的限制，這樣導(dǎo)致了普遍性不高，有些內(nèi)孔間距比較小的零件就不會使用該模。級進(jìn)模則是由多個工位按照順序關(guān)聯(lián)完成不同的加工工序，在壓力機的一次行程中完成一系列 的不同的沖壓加工。一次行程完成以后，由沖床送料機按照一個固定的步距將材料向前移動，這樣在一套模具上就可以完成多個工序 [3]。那么在本次課題題中我想要采用復(fù)合模進(jìn)行設(shè)計制造。那么就是將 落料、拉深 和沖孔在 同一個復(fù)合模中一次加工成型，修邊工序為單工序模具。此方案把三個工序集中在 同 一副復(fù)合模中完成，促 使得生產(chǎn) 效 率 有很大的改變 。沒有中間的取放件過程，一次沖壓成型，而且 加工 精度也比較高，能保證加工 技術(shù) 要求，在沖裁時材料處于受壓 狀態(tài)，零件表面平整。模具的結(jié)構(gòu)也非常的緊湊，外廓尺寸比較小，但模具的結(jié)構(gòu)和裝配復(fù)雜。 方案三 本方案，是利用一個叫做帶料式級進(jìn)多個工位同時工作并且是自動的。沖壓自動壓，使生產(chǎn)效率高、操作簡單、安全有效，但這個計劃需要一個專用壓力機或自動送料裝置。 案需要專用的壓力機或自動的送料裝置。 該模具結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜以至于設(shè)計中會產(chǎn)生很多問題，就會加大生產(chǎn)的周期，從而生產(chǎn)加工升本也隨之升高。 通過對于 前面三 種方案的分析 和 比較， 我 考慮到零件的 精度高 ， 壽命不能太低以 及生產(chǎn) 批量大。并且需求多。 方案一無法滿足 需求量的 要求， 此方案是 單工序模，加工時間過長，導(dǎo)致效率過低。從而此方案無法實現(xiàn)工藝要求。 而比較方案二和方案三， 主要分歧出現(xiàn)在，輔助模具機構(gòu)的選擇上。方案三雖然自動化程度很高，經(jīng)濟效益也不錯。但是需要專用的機構(gòu)來完成，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜加工工藝時間長，成本高。故舍棄此方案。選擇物美價廉的方案二。 這樣既能保證大批量生產(chǎn)的高效率又能保證加工精度，而且成本 比例 不高，經(jīng)濟 方面比較 合理。 在方案二中，是將 落料、拉深 和沖孔在 同一個復(fù)合模 中。首先必須要知道復(fù)合模設(shè)計的要點 [5]： 1 模具結(jié)構(gòu)類型的選擇：按照凸凹模位置的不同，復(fù)合模分為兩種：正裝復(fù)合模、倒裝復(fù)合模。其中倒裝復(fù)合模漏料方便，操作安全，應(yīng)用廣泛。 2 模板材料及厚度的選擇。 3 閉模高度的確定。 4 模板外形尺寸的確定：為了保證落料凹模的剛度，但又不使厚度及外形尺寸過大，應(yīng)在四周適當(dāng)?shù)脑O(shè)置 8個左右的圓柱銷，圓柱銷具有模 第 9 頁 /共 36 頁 板定位、承受落料力的水平分立的雙重作用。 5 工作零件設(shè)計。 6 定位零件設(shè)計：復(fù)合模的定位方式與其工序位置、坯料方式等因素有關(guān)。 7卸料零件設(shè)計。 8 限位裝置設(shè)計。通過對復(fù)合模的了解。選擇方案二是最合理的選 擇?，F(xiàn)在開始對該零件進(jìn)行相關(guān)計算。 3 主要工藝參數(shù)的計算 定排樣和沖裁板料的方案 關(guān)于排樣這個問題，我專門查閱了書籍，資料中是這樣對排樣進(jìn)行定義的：沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法稱為排樣 4。排樣的合理性表現(xiàn)是提高材料的利用率、降低成本比例，以保證沖件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。根據(jù)材料的合理利用情況分類得 [5]： (1) 有廢料排樣 產(chǎn)品與產(chǎn)品之間、產(chǎn)品 與坯料邊緣之間均有搭邊。 (2) 少廢料排樣 僅在產(chǎn)品與產(chǎn)品 (或產(chǎn)品與坯料邊緣 )之間有搭邊。 (3) 無廢料排樣 產(chǎn)品與產(chǎn)品之間、產(chǎn)品與坯料邊緣之間均無搭邊。 由于材料的經(jīng)濟利用直接決定于沖壓件的制造方法和排樣方式，所以在沖壓生產(chǎn)中，可以按工件在板料上排樣的合理程度即沖制某一工件的有用面積與所用板料的總面積的百分比來作為衡量排樣合理性的指標(biāo) 。 在排樣部分還有一個問題比較重要，那就是搭邊值。下面是經(jīng)過翻閱一些資料而論述的。搭邊的作用是為了保證毛坯從條料上分離，補償由于定位誤差使條料在送進(jìn)過程中產(chǎn)生的偏移所需的工藝廢料 [8]。 按照常理來說 ，搭邊的作用是為了補充送料是的定位誤差，防止由于條料的寬度誤差 還有 送料時的步距誤差以及送料歪斜誤差等原因而沖 裁出殘缺的廢品，從而確保沖件的切口表面質(zhì)量 ，少量毛邊現(xiàn)象 ， 最終 沖 裁 制 件 出合格的工件 [3]。同時，搭邊還使條料保持有一定的剛度，保證條料的 順序一層一層 行進(jìn)， 加大大 提高了生產(chǎn)率。搭邊值 得出情況 大小要合理選取。根據(jù)此零件的尺寸通過查表 [9]取。 最小 搭邊值為 1 目 視測方面來講，該零件的排樣應(yīng)該采用直排 是 最合理。排樣圖如圖 3呈現(xiàn)的： 第 10 頁 /共 36 頁 按照 圖 3可知：進(jìn)距 [10] S=202+料寬度 [10] b=220+2×24面進(jìn)行板料的選用， 板料規(guī)格 目前是準(zhǔn)備 擬用 400000銹鋼板。查《沖壓模具設(shè)計》 目的是 為了 在操作時方便快捷從而 采用橫裁 這個方式 。 裁板條數(shù) 1 4000224An b? ? ?17 條 每條個數(shù) ?????200 2140012 S 每板總個數(shù) 12 6 1 7 1 0 2n n n? ? ? ? ?材料利用率 %100???? n 面? 圖 3樣圖 第 11 頁 /共 36 頁 1 0 2 4 3 6 6 7 . 4 3 100%1 4 0 0 4 0 0 0? ???? ? 算工藝力及初選設(shè)備 算工藝中的各個力 (1)落料力的計算 在模具進(jìn)行設(shè)計工作之前，需要在大體上知道需要計算哪些力來保證下面的設(shè)計和選用的設(shè)備的合理性，首先在沖裁模設(shè)計時，為了合理地設(shè)計模具及選用設(shè)備，必須計算沖裁力 [11]。 平刃凸模落料力的計算公式為 [12]： ?[13] (3式中 P— 沖裁力（ N）； L— 沖件 的周邊長度（ 可通過 量。 t— 板料厚度（ ? — 材料的抗沖剪強度（ K— 修正系數(shù)。它與沖裁間隙、沖件形狀、沖裁速度、板料厚度、潤滑情況等多種因素有關(guān) [5]。其影響范圍的最小值和最大值在（ 范圍內(nèi)，一般 k 取為 ]。 在 我們常見的 實際 操作中和實際運 用中，抗沖剪強度 ? 的 取 值一般取材料抗拉強度b? 的 ]。 當(dāng)然在估算方面，實現(xiàn)更加方便的效果 ， 一般情況下我們 取抗沖剪強度 錯誤 !未找到引用源。 等于該材料抗拉強度 b? 的 80%， 4 1 0 P? ?。即 ： b?? 此，該沖件的落料力的計算公式為 (3??? = . 8 7 9 2 . 5 1 . 5 4 1 0? ? ? ? =中 L 為落料的周長，利用 量為 (2)卸料力的計算 在正常情況下，經(jīng)過沖壓板切斷的彈性變形和收縮的影響。沖裁件會在凹模處塞住，其余的金屬板材沖壓擰緊凸模。那么從凸模上將沖裁件或廢料卸下來所需的力稱卸料力。影響卸料力的力因素很多，主要集中在材料力學(xué)性能上面存在著差距，厚度的材料，零件，模具的形狀和大小，和潤滑油。 第 12 頁 /共 36 頁 所以 一定 要 精準(zhǔn)無誤的 計算這些力 相對來說是非常 困難的， 正常情況下 用下列經(jīng)驗公式計算： 卸料力 錯誤 !未找到引用源。 (3式中 F—— 沖裁力 (N) 1K—— 頂件力及卸料力系數(shù)，其值可查教材表 3 這里取1 表 3料力、推薦力和頂件力系數(shù) 因此 0 . 0 4 5 0 6 . 9 2 0 . 3F K N? ? ?卸 (2)拉深力 拉深力是由產(chǎn)品的形狀與壁厚所決定的，還有必須要核算你所選的壓力機的氣墊頂出力是否滿足。 零件拉深完以后，由于還要從凹模中推出，曲線出現(xiàn)延緩下降，這是摩擦力作用的結(jié)果，不是拉深變形力。 橫坐標(biāo)為凸模行程，縱坐標(biāo)拉伸力。拉 伸力在沖壓行程是不斷變化的， 最大峰值 5。下方圖是拉伸力變化曲線變化的呈現(xiàn)。 料厚 t/x 鋼 ≤ 、鋁合金、純銅、黃銅 第 13 頁 /共 36 頁 接影響到拉深方法的部分可以生產(chǎn)零部件，質(zhì)量，成本和零件的生產(chǎn)周期的影響，等等。 工藝性良好的 拉深沖裁 部件 ,不僅可以滿足產(chǎn)品的使用要求 ,同時在拉深沖裁技術(shù)部分，采用最簡單的，最經(jīng)濟、最快的方法。在 影響拉深力因素 的情況來分析的結(jié)果是比較困難麻煩的 ， 我們按照 實際 的 受力 情況以及 變 形情況來 推算此力是復(fù)雜的 。所以， 在 實際 的機械加工 生產(chǎn)中 一般 是以危險斷面的拉應(yīng)力不超過其材料抗拉強度為依據(jù)，采用 機械工程師的經(jīng)驗之談來引導(dǎo)出 公式進(jìn)行 拉深力 計算。對于帶凸緣圓筒形零件的拉深力近似計算 公式 [14]： 錯誤 !未找到引用源。 (3式中 l — 拉深零件的凸模周邊長度（ K — 系數(shù)，這里取 1； b? — 材料的抗拉強度（ t — 材料厚度。 通過 量， l= 因此 1 4 1 2 1 . 5 4 1 2 . 5 5 1 7 0F K N? ? ? ? ?步選擇壓力機 沖壓設(shè)備屬于鍛壓機械，其類型很多，以適應(yīng)不同的沖壓工藝要求。在選擇冷沖設(shè)備中沖壓工藝還有模具設(shè)計制造中的一個重要部分，這個部分會直接影響到?jīng)_壓設(shè)備的安全和合理的使用。同時也關(guān)系到?jīng)_壓生產(chǎn)中產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率及成本，以及模具壽命等一 系列重要問題。沖壓設(shè)備的選擇一般分為以下幾種情況 [9]： （ 1）對于大型或形狀較復(fù)雜的拉伸件，常采用上傳動的閉式雙動拉伸壓力機。此模具結(jié)構(gòu)簡單，壓迫可靠易調(diào)，特別適于大量生產(chǎn)。 圖 3伸力變化曲線 第 14 頁 /共 36 頁 （ 2）有校正彎曲、校平整形工序的用精壓機。 （ 3）精密沖裁一般選用專用的精沖壓力機。機身精度要求高、剛性好、沖裁速度較低。 （ 4）導(dǎo)板?；蛞髮?dǎo)套不離開導(dǎo)柱的模具，最好選用行程可調(diào)的偏心式壓力機。 （ 5）冷擠壓工藝盡量選用剛度大、精度較高 的專用冷擠壓壓力機或液壓機。 這部分是在壓力機的選擇方面進(jìn)行分析計算，包括 壓力機噸位的大小的選擇 以及技術(shù)主要參數(shù)。那么主要是按照沖壓工件的尺寸、變形力以及模具尺寸，進(jìn)行正常的校核[15]。 首先要以沖壓工藝 計算中 所需 要 的 壓力變形力 為 前提 。要求設(shè)備的壓力要大于所需的變形力，而且還要有一定的力量儲備， 為防止出現(xiàn)狀況 。 我們首先根據(jù)這套設(shè)備的壽命問題為切入點，那么需要提升該設(shè)備的壽命長度，就要從幾個方面來分析考慮。提高該設(shè)備的工件剛度，沖壓零件的加工工藝性和加工精度，最后還有該設(shè)備壽命的延長。 那么 要求設(shè)備 最大容量有 余量 。 因拉落 ，故總沖壓力 錯誤 !未找到引用源。 (3=? ?5 0 6 0 7 0?? = 應(yīng)選的壓力機公稱壓力 ? ??? 公稱壓力為： 0 1 . 3 9 0 6 . 3 6P F K N???(3因此初選壓力機 算 凸、凹模刃口尺寸及公差 在沖裁工藝與沖裁設(shè)計中，凸凹模刃口尺寸和公差就直接影響著沖裁工件的尺寸精度。本次課題設(shè)計的盒形件這個沖裁件的模具中，凸凹模尺寸也是很重要的，因為模具的合適的間隙值是由凸凹模刃口尺寸以及它的公差來保證。所以在設(shè)計中也是很重要的。我們需要先知道凸凹模人口尺寸的規(guī)律和計算的原則，規(guī)律是在生產(chǎn)實踐中總計出來的，包括有一是沖裁件斷面都帶有錐度。這個部分是因為落料件的光亮帶位于大端尺寸，沖孔件的光亮帶位于小端尺寸。所以規(guī)定說：落料件的光面尺寸就相當(dāng)于凹模尺寸，沖孔件的光面尺寸就相當(dāng)于凸模尺寸，這 里所說的光面就是端面。二是凸模輪廓在工作中會被磨損而變小，而凹模則會變大。這樣它們之間的間隙也會變大。計算的原則，一是設(shè)計落料模先要確定好凹模刃口尺寸，就是要以凹模為基準(zhǔn)，沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來取值。二是設(shè)計沖孔模先要確定好凸模刃口尺寸，就是要以凸模為基準(zhǔn)，沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來取得。三是 在確定模具刃口制造公差時，要既能保證工件的 第 15 頁 /共 36 頁 精度要求，又要保證合理的間隙數(shù)值 11。 所以經(jīng)過分析，保證確認(rèn)好的 刃口部分的尺寸是 非常至關(guān) 重要的 。 分別 采用粗加工，精加工是指凸模和凹模根據(jù)各自的圖案的尺寸和公差加工分別，沖裁間隙的凸凹模刃口尺寸及公差，所以需要計算凸凹模刃口尺寸及公差，在設(shè)計模具的圖樣上，這種加工方法是可以互換的，便于批量生產(chǎn)，主要用于簡單的，規(guī)范的形狀，圖形，方法或矩形的沖裁件。以下是本次課題盒形件設(shè)計中的凸模、凹模刃口尺寸計算的概覽： 一是這樣，因為落料材料表面的大小等于模刃口尺寸或基本一致，首先應(yīng)確定沖模刃口尺寸，即刃口尺寸為基準(zhǔn)的模具，而且由于落料件的材料尺寸可以按照模具刃口磨損而增加，為了確保模具磨損到一定程度仍能沖出合格的零件， 所以在模具基本尺寸尺寸公差應(yīng)有的更小的尺寸范圍內(nèi)選用材料，該沖裁沖頭的基本尺寸是凹模基本尺寸減去合理的最小間隙。 d ????? 0)( (30m i n)2( ???(3式中 落料凸模最大直徑（ 落料凹模最大直徑（ D — 工件允許最大尺寸（ ? — 沖裁工件要求的公差 X — 系數(shù)，為避免多數(shù)沖裁件尺寸都偏向于極限尺寸，此處可取X= 對于未標(biāo)注公差可按 計算，沖裁模刃口雙面間隙 14： 2.0 m a xm ? d? 、 p? — 凹、凸模制造偏差，這里可以按 選取 : 落 料刃口尺寸： 220 202 30工件尺寸公差按 精度選取，查表 3工件尺寸偏差 、 ，查表 3 ，尺寸 220 和 202 的凹模間隙 4 3 ? 凹凸 ?? ， 30 的凸凹模間隙為 0 . 0 2 0 , 0 . 0 2 5m m m m????凹凸 。 第 16 頁 /共 36 頁 表 3差表 基 本 尺 寸 /于 至 3 6 10 0 18 8 30 0 50 0 80 0 120 20 180 80 260 60 360 3損系數(shù) x 表 3凹模制造間隙表 基 本 尺 寸 /模公差 凹模公差 大于 至 mm 18 8 30 厚 圓形 非圓形 品公差 錯誤 !未找到引用源。 第 17 頁 /共 36 頁 30 80 0 120 20 300 核間隙：不滿足｜凸?｜ +｜凹?｜ ?Z ?條件，但相差不大，可作如下調(diào)整3： )(4.0 m i nm a x ?凸? (3= )(i nm a x ?凹?(3 ? 尺寸計算如下： ???? 0)((3 = 0 . 0 2 40( 2 2 0 0 . 5 1 . 1 5 ) ???=m i n)( ???(3 = 00 . 0 1 6( 2 1 9 . 4 0 . 1 2 ) ??=????? 0)( (3 = 0 . 0 2 40( 2 0 2 0 . 5 1 . 1 5 ) ???=m i n)( ???(3 = 00 . 0 1 6( 2 0 1 . 4 0 . 1 2 ) ??= ???? 0)( (3 = 0 . 0 2 40( 3 0 0 . 5 0 . 5 2 ) ???= 0m i n)( ???(3 = 00 . 0 1 6( 2 9 . 7 4 0 . 1 2 ) ?? 第 18 頁 /共 36 頁 = ② 查資料得出：影響極限拉深系數(shù)的因素有材料的力學(xué)性能和組織，其中要包括組織均勻，晶粒大小適當(dāng)，屈強比 (錯誤 !未找到引用源。 )小，塑形好的材料。還有板料的相對厚 t/D[13]。 拉深時，拉深模直徑尺寸的確定 原則 與沖裁模刃口尺寸的確定 原則是大致一樣的 ， 但是有些內(nèi)容是不盡相同的。 拉深凸模和凹模的單邊間隙 Z=算凸凹模制造公差，按 精度選取，由表 得，對于拉深尺寸 凹凸 ??[11]。 因拉深件注 內(nèi)形 尺寸 [11]，按 凸 模進(jìn)行配作： ( 0 . 5 )?? ? ? 凸0… (3式中 d— 拉深件內(nèi)形尺寸 ： 凸模尺寸： ? — 拉深件公差，這里按 精度選取。 即有 000 . 0 4 6 0 . 0 4 61 1 7 ( 1 1 7 0 . 2 1 0 . 5 0 . 2 1 ) 1 1 6 . 9p ??? ? ? ? ?000 . 0 4 6 0 . 0 4 69 7 ( 9 7 0 . 2 1 0 . 5 0 . 2 1 ) 9 6 . 9p ??? ? ? ? ?拉深凹模則 按 凸模的基本尺寸 ,并要求按單面（或雙面）拉深間隙配作 [13]。 4 模具的結(jié)構(gòu) 設(shè)計 在模具機構(gòu)設(shè)計中，適合本次盒形件的設(shè)計是沖裁模的設(shè)計。我了解到的沖壓模具有很多種類，同時它們具有著不盡相同的特點以及適用于的范圍也是不大相同的 [5]。當(dāng)當(dāng)我在設(shè)計過程中選擇的時候，需要考慮的大致有幾方面，包括工件的形狀特點，尺寸大小，精度要求，材料的厚度，目前所涉及的沖壓設(shè)備，沖壓效率，成本等等這幾方面因素。需要將這幾方面全部考慮后才可以確定設(shè)計 [5]。 設(shè)計要求需要有沖壓模具圖，包括裝配圖，零件圖。這兩張圖為之后模具的裝配調(diào)試和維修提供了很重要的資料。在設(shè)計中這些都必須是要遵守機械制圖中國家標(biāo)準(zhǔn)的基本規(guī)定，另外或許還需要知道模具行業(yè)中企業(yè)特殊的規(guī)定 [5]。 第 19 頁 /共 36 頁 具工作部分的尺寸計算 料凹模的計算 在我所查閱的資料中顯示模具結(jié)構(gòu)設(shè)計中的凹模類型有非常多的類型，凹模的外形有圓形和板形；結(jié)構(gòu)有整體式和鑲拼式；刃口也有平刃和斜刃 [11]。本次盒形件結(jié)構(gòu)設(shè)計中的落料凹模，是 采用矩形板結(jié)構(gòu) ，因為我的工件俯視圖看下來就是一個要拉深成一個矩形，還采用了 直接通過螺釘、銷釘與下模座固定的 這種 固定方式。 按照 生產(chǎn) 要求，因為需要大批量生產(chǎn) ， 就必須要 考慮凹模的磨損和保證零件的質(zhì)量。凹模輪廓尺寸計算如下： 凹模厚度 0 . 2 2 2 0 4 4H k b m m? ? ? ? (4凹模壁厚 1 . 5 1 . 5 4 4 6 6C H m m? ? ? ? 在決定選擇哪個值得時候，必須要保證 實際情況 ，并且依據(jù)它來 選取尺寸 。最后 只需 要 大體上選取的數(shù)值 大于計算 所得的 值 就 可 以。 . 根據(jù)算得的凹模輪廓尺寸，選取與計算值相近的凹模板 其尺寸為 60400 ??? 。 (4-2