有凸緣圓筒U形件沖壓成形工藝及模具設計【落料拉深復合模含12張CAD圖帶卡片】
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有凸緣圓筒 U 形件沖壓成形工藝及模具設計【落料拉深復合?！空?要：本論文介紹了拉深的成形方法和條件，拉深是利用拉深模在壓力機的壓力作用下，將平板坯料或空心工序件制成開口空心件的加工方法。旋轉(zhuǎn)體拉深時的應力應變分析，還有拉深過程中的起皺和拉裂。拉深件毛坯的尺寸計算，和工藝計算，以及拉深次數(shù)的計算。拉深模結(jié)構(gòu)相對較簡單。根據(jù)拉深模使用的壓力機類型不同，拉深?？煞譃閱蝿訅毫C用拉深模和雙動壓力機拉深模；根據(jù)拉深順序分為首次拉深和以后各次拉深；根據(jù)工序組合可分為單工序拉深、復合工序拉深和連續(xù)工序拉深；根據(jù)壓料情況可分為有壓邊裝置和無壓邊裝置拉深。從模具設計到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進行詳細的闡述，并應用 CAD進行各重要零件的設計關鍵詞：工藝分析 拉深成型 模具裝配 模具結(jié)構(gòu) The Stamping Process and die design of the Cylindrical pieces of a flangeAbstract：The paper introduced to pull to take shape method and condition deeply, pulling is the pressure function that the exploitation pulls a deep mold in the pressure machine deeply under, anticipate flat panel or the hollow work preface piece make in to open mouth a hollow piece to process a method.Revolving the body pulls deep hour of should dint contingency analysis, also have already pulled deep process in of shrivel and pull crack.Pull a deep piece the size calculation of the semi-finished product, and the craft compute, and pull the calculation of deep number of times. Pull deep mold structure opposite more simple.According to pull the pressure machine type dissimilarity that the deep mold uses, pulling the deep mold can is divided into a list to move pressure machine to use to pull deep mold and double to move pressure machine to pull a deep mold;According to pull deeply in proper order is divided into for the very first time pull deeply with later each one pull deeply;According to the work preface combination can is divided into a single work preface to pull deeply, compound the work preface pull to deeply pull with continuous work preface deeply;According to pressing to anticipate a circumstance can is divided in to press side device and don't press side device to pull deeply.Design to zero partses to process a craft and assemble craft's etc. to carry on to elaborate in detail from the molding tool, and the design applied CAD to carry on each important spare parts.Keywords: Craft analysis , Pull to model deeply , The molding tool assembles, Molding tool structure 目 錄1 緒 論 ..........................................................................................................................................................12 有凸緣圓筒形件沖壓成形工藝及模具設計 ..............................................................................................62.1 拉深件工藝性分析 ............................................................................................................................62.1.1 計算毛坯尺寸 .........................................................................................................................62.1.2 確定是否用壓邊圈 .................................................................................................................72.1.3 判斷能否一次拉成 .................................................................................................................72.1.4 試制訂首次拉深系數(shù) .............................................................................................................82.1.5 確定拉深次數(shù) .........................................................................................................................92.1.6 畫出拉深工序圖 ...................................................................................................................132.2 工藝方案的確定 ..............................................................................................................................142.3 必要的工藝計算 ..............................................................................................................................152.3.1 排樣計算 ...............................................................................................................................152.3.2 計算壓邊力，拉深力 ...........................................................................................................162.3.3 模具工作部分尺寸的計算 ...................................................................................................182.4 模具總體設計 ..................................................................................................................................192.4.1 模具類型的選擇 ...................................................................................................................192.4.2 定位方式的選擇 ...................................................................................................................192.4.3 卸料、出件方式的選擇 .......................................................................................................202.4.4 導向方式的選擇 ...................................................................................................................202.5 主要零部件的設計 ..........................................................................................................................202.5.1 拉深凹模 ...............................................................................................................................202.5.2 拉深凸模 ...............................................................................................................................202.5.3 打板 .......................................................................................................................................202.5.4 壓邊圈 ...................................................................................................................................212.5.5 導柱、導套 ...........................................................................................................................212.5.6 固定擋料銷 ...........................................................................................................................212.5.7 選用模架、確定閉合高度及總體尺寸 ...............................................................................222.6 壓力機的選定 ..................................................................................................................................222.7 模具總裝圖 ......................................................................................................................................232.8 加工工藝卡 ......................................................................................................................................24 結(jié) 束 語 ........................................................................................................................................................27致 謝 ............................................................................................................................................................28參 考 文 獻 ..................................................................................................................................................29 1 緒 論目前，我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當?shù)穆浜?，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成型工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀我國沖壓模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，2003 年我國模具生產(chǎn)廠點約有 2萬多家，從業(yè)人員約 50 多萬人，2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務飽滿，2004 年模具產(chǎn)值 530 億元。進口模具 18.13 億美元，出口模具 4.91 億美元，分別比 2003 年增長 18%、32.4%和 45.9%。進出口之比 2004 年為3.69:1，進出口相抵后的進凈口達 13.2 億美元，為凈進口量較大的國家在 2 萬多家生產(chǎn)廠點中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有 20 多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。 近年來， 模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資" 及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠遠不能適應國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。低檔模具過剩，高檔模具供不應求，甚至有的依賴進口，因此，模具企業(yè)必須找準自己的弱點，盡快縮短與國外的差距。(1)體制不順，基礎薄弱“三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進行之中，但總體來看，體制和機制尚不適應市場經(jīng)濟，再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術方面。 (2)人才嚴重不足，科研開發(fā)及技術攻關方面投入太少 模具行業(yè)是技術密集、資金密集的產(chǎn)業(yè)，隨著時代進步和技術發(fā)展，能掌握和運用新技術的人才異常短缺，高級模具鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊缺。由于模具企業(yè)效益欠佳及對科研開發(fā)和技術攻關不夠重視，因而總體來看模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術攻關方面投入太少，民營企業(yè)貸款困難也影響許多企業(yè)的技術改造，致使科技進步不大。 (3)工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進的加工設備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設備數(shù)控化率和 CAD/CAM 應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進設備不配套，設備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。(4)專業(yè)化、標準化、商品化的程度低、協(xié)作差 由于長期以來受“ 大而全 ”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細，商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占 45%左右，其余為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務，與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低，標準件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。 (5)模具材料及模具相關技術落后模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設備等性能差，也直接影響模具水平的提高。1.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向包括以下幾方面: (1) 模具日趨大型化； (2)在模具設計制造中廣泛應用 CAD/CAE/CAM 技術； (3).模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)； (4).在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術； (5).提高模具標準化水平和模具標準件的使用率； (6).發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術； (7). 模具的精度將越來越高； (8).模具研磨拋光將自動化、智能化； (9).研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程； (10).開發(fā)新的成形工藝和模具。1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢模具是工業(yè)生產(chǎn)關鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產(chǎn)技術水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。近幾年，全球模具市場呈現(xiàn)供不應求的局面，世界模具市場年交易總額為 600～650 億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。 國外模具總量中,大型、精密、復雜、長壽命模具的比例占到 50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專 "、"大而精"。2004 年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織-- 德國機械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約 5000 家。2003 年德國模具產(chǎn)值達 48 億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有 90家，這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的 90%，可見其規(guī)模效益。 隨著時代的進步和技術的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術的人才如模具結(jié)構(gòu)設計、模具工藝設計、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多 15～20 萬美元，有的達到 25～30 萬美元。國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達 70%以上，而我國才達到 45％。1.3 有凸緣圓筒形件多次拉深模具設計與制造1.3.1 有凸緣圓筒形件多次拉深模具設計的設計思路拉深是沖壓基本工序之一，它是利用拉深模在壓力機作用下，將平板坯料或空心工序件制成開口空心零件的加工方法。它不僅可以加工旋轉(zhuǎn)體零件，還可以加工盒形零件及其他形狀復雜的薄壁零件，但是，加工出來的制件的精度都很底。一般情況下， 拉深件的尺寸精度應在 IT13 級以下，不宜高于 IT11 級。有凸緣圓筒形件是最典型的拉深件，其工作過程很簡單就一個拉深，根據(jù)計算確定它不能一次拉深成功.因此，需要多次拉深。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導柱和導套的高度,改變導柱和導套的高度的同時,還要注意保證導柱和導套的強度. 導柱和導套的高度可根據(jù)拉深凸模與拉深凹模工作配合長度決定．設計時可能高度出現(xiàn)誤差，應當邊試沖邊修改高度。只有加強拉深變形基礎理論的研究，才能提供更加準確、實用、方便的計算方法，才能正確地確定拉深工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決拉深變形中出現(xiàn)的各種實際問題，從而，進一步提高制件質(zhì)量。1.3.2 有凸緣圓筒形件多次拉深模具設計的進度1.了解目前國內(nèi)外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間 15 天；2.確定工藝規(guī)程，所用時間 5 天；3.模具的設計，所用時間 30 天；4.模具的調(diào)試，所用時間 5 天。 2 有凸緣圓筒形件沖壓成形工藝及模具設計2.1 拉深件工藝性分析工 件 圖： 如圖所示生產(chǎn)批量： 大量 材 料： 08 鋼厚 度： 2mm圖 1 制件圖此工件為有凸緣圓筒形件，要求零件尺寸標注在外形，零件尺寸厚度不變。此工件的形狀滿足拉深工藝要求，可用拉深工序加工。各圓角 r=3.5＞2t，滿足拉深對圓角半徑的要求。 為 IT13 級，滿足拉深工序03.4??對工件的公差等級要求。08 鋼拉深性能良好。此零件的拉深次數(shù)可由下列工序計算來確定。2.1.1 計算毛坯尺寸 =76mm,d=(34-1.5)mm=32.5mm,由凸緣的相對直徑 /d=76 mm/32.5 mm=2.34，凸d 凸d查表 4.3.2[6]得修邊余量△R=2.5 mm，因零件底部圓角半徑 r 與凸緣圓角半徑 R 相等， 即 r=R 時，有凸緣筒形件的毛坯直徑：D= dRHd4.32??凸d=32.5mm,H=(54.5-1.5)mm=53mm,R=3.5mm 代，將 凸 mR81)5.76(????入上式中，得毛坯的直徑為：D= =111mm5.324.3.24???2.1.2 確定是否用壓邊圈因為 t／D×100%=1.35＜1.5， =0.53＜0.6，由表 4.4.4[6]查得需要用壓料裝置。首1m次拉深時一般采用平面壓邊裝置。再次拉深時，采用筒形壓邊圈。一般來說再次拉深所需要的壓邊力較小，而提供壓邊力的彈性力卻隨著行程而增加，所以要用限位裝置。首次拉深 再次拉深圖 2 壓邊圈各次拉深采用形式2.1.3 判斷能否一次拉成工件總的拉深系數(shù) =d/D=32.5 mm/111 mm =0.29 ,工件總的拉深相對高度 H/d=53 總mmm/32.5 mm =1.63.由 /d=81mm/32.5mm=2.49,t/D×100=1.5mm/111mm×100=1.35,查表 4.5.2[6]得，有凸凸d緣圓筒形件第一次拉深的極限拉深系數(shù) =0.38；1由表 4.5.1[6]查得，有凸緣圓筒形件首次拉深的極限相對高度 / =0.3,由于1hd＜ ，H/d＞ / ，故此工件不能一次拉出?？俶11hd 2.1.4 試制訂首次拉深系數(shù)取首次 / =1.1，查表 4.4.1[6]得 =0.53，而第一次拉深系數(shù) = /D，則第一次凸d1 1m1md拉深的半成品直徑為 =0.53×111mm=58.83mm(調(diào)整為 60mm)。D1?第一次拉深的凹模圓角半徑用下式計算=0.81凹r??td1?將 D=111mm, =60mm,t=1.5mm 代入上式得，凹模的圓角半徑 =0.81凹rmm=6.997mm,則 = +t/2=(6.997+1.5／2)mm=7.747mm,取 =8mm,5.)601(??1r凹并取 = ,則 = =8mm,根據(jù)工件圓角重新調(diào)整凸、凹模的圓角，取為 = =8-凸r1凹 2r1 1凸 凹r1.5/2=7.25mm.為了以后的拉深不使已拉深好的凸模變形，第一次拉深要將坯料多拉入凹模所需要量的 5%，則需對坯料作相應的放大。過程如下：圖 b)所示為第一次拉深的半成品，其凸緣的圓環(huán)面積 A 環(huán)，由公式求得：= [ -（ +2 ） 2]環(huán)A4?2凸d1r將 =81mm, =60mm, =8mm 代入上式，則：凸 11= [812-（60+2×8） 2] =785×環(huán)A4?m4?2工件的面積應等于毛坯的面積，由下列公式求得：= D2= ×1112 =12321× 工 件A4?4?2被拉入凹模的面積應等于：= - =11536×凹A工 件 環(huán) 4?2m若多拉入 5%的料進入凹，則被拉入凹模的面積＇ =1.05 =12112.8× ，凹A凹 4?2 使擴大的毛坯面積為：＇ =1.05 + =12112.8× +785× 環(huán)A凹 環(huán)A4?2m=12897.8× 2m故擴大后的坯料直徑為：D＇ = = =113.6mm?’環(huán)A48.1297由下式可求得半成品的高度，因圓角半徑 = ，則：2r1= ( D＇2 - )+0.43( + )nHd5.02凸 21將 D＇ =113.6mm, =81mm, =60mm, = =8mm 代入上式，得到第一次拉深的凸 1d1r2高度為：= （113.6 2-812）mm+0.43×16mm=33mm1H605.工件的第一次相對高度 =33mm/60mm=0.55工 件)/(1dH由表 4.5.1[6]查得有凸緣圓筒形件第一次拉深的最大高度 =0.65，因為)/(1dh≤ ，所以第一次拉深直徑 φ60 mm 選擇合理。工 件)/(1d)/(1h2.1.5 確定拉深次數(shù)1.計算直徑由于有凸緣圓筒形件在以后各次拉深中的拉深系數(shù)可由表 4.4.1[6]選取，且取值應略大些。根據(jù)毛坯的相對高度(t/D)×100=(1.5mm/113.6 mm) ×100=1.32,由表 4.4.1 可取值為=0.76， =0.79， = 0.84， =0.88。2m34m5各次拉深時半成品的直徑為：= =0.76×60mm=45.6mm（調(diào)整為 47mm）2d1 = =0.79×47mm=37.13mm（調(diào)整為 40mm）3dm2= =0.84×40mm=33.6mm（調(diào)整為 36mm）4= =0.88×36mm=31.68mm＜34mm。5選定 為工件的直徑 34mm。d2.計算圓角半徑以后各次的凹模圓角半徑 =（0.6～0.8）nr凹 )1(?nr凹第二次拉深的凹模圓角半徑 =0.6×7.25≈4.3mm， = =4.3mm。2凹 2凸 凹r則第二次拉深的工件尺寸為： =4.3+1.512≈5mm。r同理，第三次拉深的模具圓角半徑 = =3.25 mm，工件的尺寸為 r=4mm。3凸 凹第四次拉深的模具圓角半徑 = =3.25mm，半成品的圓角半徑取為 4mm。4凸r凹最后一次拉深，凸、凹模的圓角半徑應取工件的圓角半徑值，即 = =3.5mm。5凸r凹3.計算高度第二次拉深時，多拉 3%的材料，第一次余下 2%的材料返到凸緣上。= [ 2-（ +2 ） 2]環(huán)A4?凸dr= [812-（47+2×5） 2] =3312× ，m4?2= - = D2-凹A工 件 環(huán) 4?環(huán)A= ×1112 -3312× =9009× ，m24?2m若多拉入 3%的料進入凹模，則被拉入凹模的面積：＇ =1.03× =9279.27× ，凹A凹 4?2使擴大的毛坯面積為： ＇ = ＇ + =9279.27× +3312×環(huán)A凹 環(huán) 4?2m=12591.27× ，2m故擴大后的坯料直徑為：D＇ = = =112mm?’環(huán)A427.159則第二次拉深時半成品的高度為：= ( - 2)+0.43×22H5.0d?凸 2r= (1122-812)mm+0.43×2×5mm 47.=36mm第三次多拉入 1.5%的材料，第二次余下 1.5%的材料返回到凸緣上，= [ 2-（ +2 ） 2]環(huán)A4?凸d3r= [812-（40+2×4） 2] =4257× ，m4?2= - = D2-凹A工 件 環(huán) 4?環(huán)A= ×1112 -4257× =8064× ，m24?2m＇ =1.03× =8305.92× ，凹A凹 2＇ = ＇ + =8305.92× +4257×環(huán) 凹 環(huán) 4?2m =12562.92× ，4?2mD＇ = = =112mm’環(huán)A49.156則第三次拉深時半成品的高度為：= ( - 2)+0.43×23H5.0d?凸 3r= (1122-812)mm+0.43×2×4mm 40.=41mm第四次多拉入 1%的材料，第三次余下 0.5%的材料返回凸緣上。= [ 2-（ +2 ） 2]環(huán)A4?凸d4r= [812-（36+2×4） 2]mm2=4625× ，4?2m= - = D2-凹A工 件 環(huán) 4?環(huán)A= ×1112 -4625× =7696× ，m24?2m＇ =1.03× =7926.88× ，凹A凹 2＇ = ＇ + =7926.88× +4625×環(huán) 凹 環(huán) 4?2m=12551.88× ，2D＇ = = =112mm?’環(huán)A48.15 則第四次拉深時半成品的高度為：= ( - 2)+0.43×24H5.0dD?凸 4r= (1122-812)mm+0.43×2×4mm 36.=45mm= =53mm5H工 件各半成品的外形總高用： +1.5mm，分別為：n=34.5mm， =37.5mm， =42.5mm， =46.5mm， =54.5mm。1h2h3h4h5h2.1.6 畫出拉深工序圖畫出各次拉深件的簡圖，便于設計各次拉深模，可避免設計拉深模時，將重要尺寸搞錯。如果拉深次數(shù)較少，也不用畫出工序圖。本次拉深簡圖如下圖所示：R8R8 34.5φ81φ62 R5R5 37.5φ81φ49R4R4 42.5φ81φ4048R4R4φ81φ3554.5R3.5R3.5φ81φ32.5圖 3 有凸緣圓筒形拉深件的工序圖2.2 工藝方案的確定根據(jù)制件的工藝分析,知道制件是個帶凸緣筒形拉深件。所以它的基本工序有：落料、 拉深。根據(jù)這兩個基本工序可擬出三種方案：方案一：先落料、后拉深。采用兩個單工序模生產(chǎn)。方案二：落料--拉深復合沖壓。采用復合模生產(chǎn)。方案三：拉深級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)比較三種方案，方案一：模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足工件大批量生產(chǎn)的要求。方案二：只需一副模具，生產(chǎn)效率高，盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。方案三：也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，但模具結(jié)構(gòu)比較復雜，操作不方便。對上述三種方案的分析比較，該工件若能一次拉深，則其沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。第一步是落料，然后進行五次拉深。由于本工件采用了圖一的拉深過程，而且每次拉深都有余料返回凸緣，為了去掉筒壁上的壓痕和凸緣上的波紋，須加一次整形工序，最后是修邊。2.3 必要的工藝計算2.3.1 排樣計算這里毛坯直徑 Ф111mm 不算太小，考慮到操作方便，排樣采用單排。采用側(cè)壓裝置，查參考文獻 [6]取其搭邊數(shù)值： 圖 4 排樣圖條料兩邊 a=1.2mm，進距方向 a1=1.0mm，條料與導料板之間的間隙 c=0.5mm。進距 h=D+a1=111+1.0=112mm條料寬度 b=D+2a+C=111+2×1.2+0.5≈114mm板料規(guī)格查參考文獻 [2]選用 1.5×2300×3000 的鋼板裁板條數(shù) 201431?bBn每條個數(shù) 6.2?haA每板總個數(shù) 52021???n總材料利用率 =72.9%BAD24??總總2.3.2 計算壓邊力，拉深力為了解決拉深過程中的起皺問題，生產(chǎn)實際中的主要方法是在模具結(jié)構(gòu)上采用壓料 裝置。壓邊圈產(chǎn)生的壓邊力 大小應適當， 太小，防皺效果不好； 太大，則會增大QFQFQF傳力區(qū)危險斷面上的拉應力，從而引起材料嚴重變薄甚至拉裂。因此，實際應用中，在保證變形區(qū)不起皺的前提下，盡量選小的壓邊力。因為本制件是軸對稱零件，所以不用計算壓力中心。1.計算壓邊力由表 4.4.6[6]中公式計算第一次拉深的壓邊力為：P 值由表 4.4.5[6]查得 P=3Mpa。= [D2-（ +2 ） 2]P= [113.62-（60+2×8） 2]mm2×3Mpa1QF4?1d凹r4?=16789N；以后各次的壓邊力為：= （ 2 - 2）P= （60 2-472）mm 2×3Mpa=3276N；2QF4?1d4?= （ 2 - 2）P= （47 2-402）mm 2×3Mpa=1434N；33= （ 2 - 2）P= （40 2-362）mm 2×3Mpa=716N；4QF?3d4?= （ 2- 2）P= （36 2-342）mm 2×3Mpa=330N；5452.計算拉深力拉深力按式 4.4.8[6]計算。F=Kπdtσb由表 4.4.6[6]查出因數(shù) K。 = = =0.54， =1.00；1mDd601K= = =0.78， =0.78；21d60472= = =0.83， =0.76；3m24793K= = =0.85， =0.70；43d94= = =0.98， =0.50；5m4.25K則各次拉深力為：=（1×3.14×60×1.5×440）N=124344N1F=（0.78×3.14×47×1.5×440）N=75974.18N2=（0.76×3.14×40×1.5×440）N=63000.96N 3=（0.70×3.14×36×1.5×440）N=52224.48N 4F=（0.50×3.14×34×1.5×440）N=35230.8N53.計算公稱壓力按式 4.4.13[6]計算壓力機公稱壓力。≥1.6（F+ ）壓FQ代入各次的壓邊力，拉深力，得：≥226KN， ≥127KN， ≥103KN， ≥85KN， ≥57KN。1壓 2壓 3壓F4壓 5壓F2.3.3 模具工作部分尺寸的計算1.拉深模的間隙拉深間隙對拉深過程有較大的影響。它不僅影響拉深件的質(zhì)量與尺寸精度，而且影響拉深模的壽命以及拉深是否能夠順利進行。因此，應該綜合考慮各種影響因素， 選取適當?shù)睦铋g隙值，既可保證工件的要求，又能使拉深順利進行。由表 4.8.2[6]有壓料圈拉深時單邊間隙值查得，／ 2= ／2= ／2=1.2t=1.2×1.5mm=1.8mm ， ／2=1.1t=1.1×1.5mm=1.65mm，1Z23Z4Z5Z／2=1.05t=1.05×1.5mm=1.575mm。因此各次拉深間隙為：=3.6mm， =3.6mm， =3.6mm， =3.3mm， =3.15mm。1Z23Z45Z2.拉深模的圓角半徑凸模、凹模的選用在制件拉深過程中有著很大的作用。凸模圓角半徑的選用可以大些，這樣會減低板料繞凸模的彎曲拉應力，工件不易被拉裂，極限拉深因數(shù)會變小些；凹模的圓角半徑也可以選大些，這樣沿凹模圓角部分的流動阻力就會小些，拉深力也會減小，極限拉深因數(shù)也會相應減小。但是凸、凹模的圓角半徑也不易過大，過大的圓角半徑，就會減少板料與凸模和凹模端面的接觸面積及壓邊圈的壓料面積，板料懸空面積增大，容易產(chǎn)生失穩(wěn)起皺。= =（8-0.75）mm=7.25mm1凸r凹= =（5-0.75）mm=4.25mm2凸 凹= = = =（4-0.75 ）mm=3.25mm3凸r凹 4凸 凹r= = =3.5mm5凸 凹 工 件3.凸、凹模工作部分的尺寸和公差對于多次拉深，工序件尺寸無需嚴格要求，前四次拉深以凹模為基準，模具的制造公差按 IT10 級選取，由式 4.8.16[6]計算出各次凹模的尺寸為： = mm， =1dD12.056?2dmm， = mm， = mm。1.0548?3dD1.054?4d1.0537?由式 4.8.17[6]計算出各次凸模的尺寸為：= mm， = mm， = mm， = mm。1p012.97?2p01.9?3Dp01.9?4p01.93?第五次拉深是最后一次拉深，由于要求零件尺寸標注在外形，因此以凹模為設計基準，模具按 IT8 級選取公差。由式 4.8.12 [6]、式 4.8.13[6]計算出模具的尺寸為：=（ Dmax-0.75△ =（34-0.75×0.3） mm=33.78 mm5dDA??0)039.?039.?=（Dmax-0.75△- =（34-0.75×0.3-3.15） mm=30.405 mmp5ZT?? 039.?039.? 2.4 模具總體設計2.4.1 模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用復合沖壓，所以模具類型為落料拉伸復合模。2.4.2 定位方式的選擇因為該模具使用的是條料，所以導料采用導料板，送進步距控制采用擋料銷。2.4.3 卸料、出件方式的選擇模具采用固定卸料，彈性打件，并利用裝在壓力機工作臺下的標準緩沖器提供壓邊力。2.4.4 導向方式的選擇為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該復合模采用后側(cè)導柱的導向方式。2.5 主要零部件的設計2.5.1 拉深凹模內(nèi)、外形尺寸和厚度已由前面的計算確定；拉深凹模需要有三個螺釘與上模座固定，還需要兩個與上模座同時加工的銷釘孔。2.5.2 拉深凸模拉深凸模的外形尺寸（工作尺寸）由前面的計算確定。它需要三個螺紋孔，以便與下模座固定。拉深凸模上一般開有通氣孔，這樣會使卸料容易些，否則凸模與工件由于真空狀態(tài)而無法卸料。 查表，本凸模通氣孔的直徑為 Ф5mm。2.5.3 打板一般與打桿聯(lián)合使用， 屬于剛性卸件裝置，靠兩者的自重把工 件打出來。打板與拉深凹模間隙配合。 圖 10-1 打板2.5.4 壓邊圈在拉深工序中，為保證拉深件的表面質(zhì)量，防止拉深過程中材料的起皺，常采用壓邊圈用合適的壓邊力使毛坯的變形區(qū)部分被壓在凹模平面上，并使毛坯從壓邊圈與凹模平面之間的縫隙中通過，從而制止毛坯的起皺現(xiàn)象。壓邊圈的內(nèi)形與拉深凸模間隙配合，外形套有半成品制件。一般與頂件桿(四根)、橡皮等構(gòu)成彈性卸料系統(tǒng)。2.5.5 導柱、導套對于生產(chǎn)批量大、要求模具壽命高的模具，一般采用導柱、導套來保證上、下模的導向精度。導柱、導套在模具中主要起導向作用。導柱與導套之間采用間隙配合。根據(jù)沖壓工序性質(zhì)、沖壓的精度及材料厚度等的不同，其配合間隙也稍微不同。因為本制件的厚度為 1.5mm，所以采用 H7/f7。2.5.6 固定擋料銷固定擋料銷的設計根據(jù)標準件，選用此擋 料銷如圖6 選用直徑 φ20mm，h=4mm 材料為 45 鋼 A 型 固定擋料銷 GB/T1214。根據(jù)分析選用廢料孔前端定位時擋料銷位 置如圖 7： 廢料孔前端定位時擋料銷位置 圖 6 固定擋料銷的結(jié)構(gòu)12rdla??——擋料銷與導正銷的間距，mm l dr——凸凹模的直徑，mmd——擋料銷的直徑，mm——搭邊，mm1a=（66.7+20）/2+1=44.35mm 圖 7 固定擋料銷的位置l2.5.7 選用模架、確定閉合高度及總體尺寸由于拉深凹模外形尺寸較大，為了工作過程穩(wěn)定，選用后側(cè)導柱模架。上模座：125×125×35下模座：125×125×45導 柱：22×150導 套：22×85×33=150mm, =190mmminHmax模具的閉合高度 = + + + =35+40+45+45=165mm閉 上H凹 壓 下式中： —凹模厚度， =40mm；凹 凹—壓邊圈的厚度， ＝45mm；壓H壓—上模座的厚度， ＝35mm；上 上—下模座的厚度， ＝45mm；下 下H由上述計算模具的閉合高度 =165mm，壓力機所允許模具的最小厚度閉=150mm，最大厚度 =190mm，即模具滿足的安裝條件。minHmax≤ ≤inmax2.6 壓力機的選定壓力機的工作行程需要考慮工件的成形和方便取件。壓力機的類型選擇，主要根據(jù)沖壓性質(zhì)，生產(chǎn)批量大小，制件的幾何形狀尺寸，精度要求以及安全操作因素來確定。本設計的制件屬于大批量，精度中等，外形輪廓一般但是需要壓邊裝置，保證壓力的可靠性以及制件的精度。因此，工作行程根據(jù)拉深力的計算結(jié)果和工件的高度，選擇壓力機： 由于拉深力很大，所以首次拉深：J23-31.5。同樣，選擇第二次拉深： J23-16；第三次拉深：J23-16；第四次拉深：J23-10；第五次拉深：J23-6.3．2.7 模具總裝圖圖示為本工件的落料與首次拉深復合模。 123456789101234156178920圖 8 模具總裝圖說明：五次拉深模具都是在單動壓力機上拉深，采用標準后座模架，壓邊圈是通過頂件桿由氣墊來壓邊的，氣墊的壓邊提供的壓邊力恒定，是較為理想的彈性壓邊裝置。由限位圈來防止壓邊圈被頂出，盡量減小壓邊面積，以增大單位壓邊力。模具仍為倒裝結(jié)構(gòu)，由打桿頂出工件。其工作過程是：模具在工作時，將前一道工序拉深后所得的半成品坯件套在壓邊圈上。凹模裝在上模，凸模裝在下模。待凹模隨上模下降時，首先將坯件壓住，然后坯件和壓邊圈同時向下推，凸模逐漸露出壓邊圈，而將坯料上端一部分材料壓入凹模內(nèi)，使坯件在凸、凹模作用下，產(chǎn)生塑性變形而制成所要求的零件。當凹模隨上?；厣龝r，零件制品在打料塊及打料桿的作用下，將其從凹模內(nèi)推出。而壓邊圈在緩沖器系統(tǒng)作用下又回到原位，準備下一次拉深。2.8 加工工藝卡 機械加工工藝過程卡 1產(chǎn)品型號零（部）件圖號2機械加工工藝過程卡片產(chǎn)品名稱墊片落料拉深復合模零（部）件名稱落料凹模共（1）第（1）頁材料牌號Cr12MoV毛坯種類棒料毛坯外型尺寸φ150x450+4㎜每個毛坯可制件數(shù) 1每臺件數(shù)1 備注工時工序號工序名稱工 序 內(nèi) 容 車間 工段 設備工 藝 裝 備準終 單件05下料 鋸割下料 Φ150㎜×45㎜ 下料車間鋸床 0.510車 端面 模具車間車床 20.15磨 磨平面 模具車間磨床 1020劃線 模具車間525鉗工 鉆螺孔及銷孔 模具車間630熱處理淬火，回火 60~64HRC。 熱處理車間235磨內(nèi)孔模具車間磨床1540平磨 磨上下面，基準面，對90°模具車間磨床645鉗工 裝配 模具車間20設計審核標準化日期會簽日期 日期日期標記 記數(shù) 更改文件號簽字 日期 標記 處數(shù) 更該文件號機械加工工藝過程卡 2產(chǎn)品型號零（部）件圖號8機械加工工藝過程卡片產(chǎn)品名稱墊片落料拉深復合模零（部）件名稱拉深凸模共（1）第（1）頁材料牌號T10A毛坯種類棒料毛坯外型尺寸φ60x500+4㎜每個毛坯可制件數(shù) 1每臺件數(shù)1 備注工時工序號工序名稱工 序 內(nèi) 容 車間 工段 設備工 藝 裝 備準終 單件05下料 鋸割下料 Φ60㎜×50㎜ 下料車間鋸床 0.510車 端面 模具車間車床 20.15磨 磨平面 模具車間磨床 1020劃線 模具車間525鉗工 鉆螺孔及銷孔 模具車間630熱處理淬火，回火 60~64HRC。 熱處理車間235線切割模具車間線切割1540平磨 磨上下面，基準面，對90°模具車間磨床6 45鉗工 裝配 模具車間20設計日期審核日期標準化日期會簽日期標記記數(shù) 更改文件號簽字 日期 標記 處數(shù) 更該文件號 結(jié) 束 語有凸緣圓筒形件屬于簡單拉深件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計算確定本制件是多次拉深成的，然后相應選取各次拉深時的壓力機。本設計主要是首次拉深模具的設計，需要計算拉深時的間隙、工作零件的圓角半徑、尺寸和公差，并且還需要確定模具的總體尺寸和模具零件的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)上面的設計繪出模具的總裝圖。由于在零件制造前進行了預測，分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時候才可以減少廢品的產(chǎn)生。有凸緣圓筒形件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡單，要保證零件的順利加工和取件，必須有足夠的高度，以達到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡單，它可以相應的簡化了模具結(jié)構(gòu)。便以以后的操作、調(diào)整和維護。有凸緣圓筒形件拉深模具的設計，是理論知識與實踐有機的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對理論知識做了更深切貼實的闡述。也使我認識到，要想做為一名合理的模具設計人員，必須要有扎實的專業(yè)基礎，并不斷學習新知識新技術，樹立終身學習的觀念，把理論知識應用到實踐中去，并堅持科學、嚴謹、求實的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術，為國民經(jīng)濟的騰飛做出應有的貢獻。 參 考 文 獻[1] 模 具 實 用 技 術 叢 書 編 委 主 編 .沖 模 設 計 應 用 實 例 .北京：機械工業(yè)出版社，1999.6 ：141～146[2] 馮炳堯，韓泰榮，蔣文森編著.模具設計與制造簡明手冊（第二版）.上?？茖W技術出版社，1999，10[3] 陳于萍，高曉康編著 .互換性與測量技術.北京：高等教育出版社，2002，9[4] 翟德梅，段維峰主編 .模具制造技術.北京：化學工業(yè)出版社，2005.5[5] 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