有凸緣U形筒形件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)【落料拉深模、拉深復(fù)合模含2幅模具14張CAD圖帶卡片】

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11 緒 論目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我?guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)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(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1.1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀沖裁模以大型沖模覆蓋件模具為代表。我國(guó)已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。如東風(fēng)汽車公司沖模廠，已設(shè)計(jì)制造了富康轎車部分內(nèi)覆蓋件模具。一汽模具中心生產(chǎn)了捷達(dá)王轎車外覆蓋件模具。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)。可代表覆蓋件模具的水平。在設(shè)計(jì)制造方法，手段上面已基本達(dá)到了國(guó)際水，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國(guó)際水平，在轎車模具國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步。但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面，與國(guó)外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)疊片多功能模具，已達(dá)到國(guó)際水平。如南京長(zhǎng)江機(jī)器制造廠的電機(jī)鐵芯自動(dòng)疊鉚硬質(zhì)合金多工位級(jí)進(jìn)模具有自動(dòng)沖切、疊壓、鉚合、計(jì)數(shù)、分組，轉(zhuǎn)子鐵芯扭斜，安全保護(hù)等功能，凹模采用拼塊式，零備件可互換。常州寶馬集團(tuán)公司的步進(jìn)電機(jī)定轉(zhuǎn)子帶雙回疊片硬質(zhì)合金級(jí)進(jìn)模。具有轉(zhuǎn)子沖片落料、旋轉(zhuǎn) 72°再疊片，定子沖片落料、回轉(zhuǎn) 90°再疊片、(以消除料厚誤差)等功能。這兩項(xiàng)模具精度達(dá) 2μm，步距精度 2-3μm，雙回轉(zhuǎn)精度 1′，壽命達(dá)到 1 億次以上，制造周期 5-6 個(gè)月，而價(jià)格僅為同類進(jìn)口模具的 1/2-1/3，已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，完全可以替代進(jìn)口。其他如 48、54、68 條腿集成電路柜架多工工位級(jí)進(jìn)模、電子槍硬質(zhì)合金多工進(jìn)級(jí)進(jìn)模、別克轎車安全帶座式工位級(jí)進(jìn)模、空調(diào)器散熱片多工位級(jí)進(jìn)模，均達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平。但總體上和國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。在一般沖模方面，浙江慈溪鴻達(dá)電面模具制造中心的鐵芯片復(fù)合沖模 ，實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定，模具費(fèi)用較一般低 30%-50%，交貨周期 7-20 天，并備有現(xiàn)貨供應(yīng)。在適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)方面邁出了可喜的一步。1.1.2 國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)2國(guó)內(nèi)模具發(fā)展十大趨勢(shì) “十五”期間，我國(guó)模具行業(yè)重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)品是：汽車覆蓋件模具，精密沖壓模，大型、精密塑料模，大型薄壁精密復(fù)雜壓鑄模，大型精密鍛模，塑料型材、波紋管擠出模及管接頭模具，子午線橡膠輪胎活絡(luò)模，長(zhǎng)壽命玻璃陶瓷，多工位冷鍛模及冷擠模，殼體連續(xù)拉伸模，新型快速經(jīng)濟(jì)模，主要模具標(biāo)準(zhǔn)件、拉絲模等新產(chǎn)品。模具市場(chǎng)的特點(diǎn)是：總的趨勢(shì)平穩(wěn)向上，但各類不同模具的表現(xiàn)不可能一致。沖壓模、塑料模和壓鑄模，它們的總和一般占模具總量的 80%左右。在未來的模具市場(chǎng)中塑料模具和壓鑄模的發(fā)展速度將高于沖壓模，它們?cè)谀＞呖偭恐械谋壤龑⒅鸩教岣?。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，將對(duì)模具提出越來越高的要求，因此精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的需求發(fā)展將高于模具總量的發(fā)展速度。同時(shí)，由于近年來我國(guó)每年用近 10 億美元進(jìn)口模具，其中精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具占多數(shù)，所以從減少進(jìn)口角度出發(fā)，這類高檔模具在市場(chǎng)的分額比例也將逐步增大。隨著多品種、小批量產(chǎn)品時(shí)代的逐步來臨和企業(yè)對(duì)模具能保證新產(chǎn)品快速上市的要求，各種快速經(jīng)濟(jì)模具也將隨之應(yīng)運(yùn)而生。將隨之應(yīng)運(yùn)而生。未來我國(guó)的模具將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢(shì)： 第一，模具日趨大型化。這是由于用模具成型的零件日漸大型化和高生產(chǎn)效率要求發(fā)展的“一模多腔 ”所造成的。第二，模具的精度將越來越高。10 年前精密模具的精度一般為 5 微米，現(xiàn)在已達(dá)到 2-3 微米，不久 1 微米精度的模具將上市。這要求超精加工。第三，多功能復(fù)合模具將進(jìn)一部發(fā)展。新型多功能復(fù)合模具除了沖壓成型零件外，還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)，對(duì)鋼材的性能也要求越來越高。第四，標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日益廣泛。模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，且還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用在“十五”期間必將得到較大的發(fā)展。第五，快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊?，F(xiàn)在是多品種小批量的的生產(chǎn)時(shí)代，21 世紀(jì)，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例將達(dá)到 75%以上。由此，一方面是制品使用周期縮短，另一方面花樣變化平凡，要求模具的生產(chǎn)周期愈短愈好。因此，開發(fā)快速經(jīng)濟(jì)模具將越來越引起人們的重視和關(guān)注。第六，模具技術(shù)含量將不斷提高，中、高檔模具比例將不斷增大，這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整所導(dǎo)致模具市場(chǎng)走勢(shì)的變化。1.2 國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)3模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機(jī)、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(wú)法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)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(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場(chǎng)年交易總額為 600～650 億美元左右。美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。 國(guó)外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到 50%以上；國(guó)外模具企業(yè)的組織形式是"大而專 "、"大而精"。2004 年中國(guó)模具協(xié)會(huì)在德國(guó)訪問時(shí)，從德國(guó)工業(yè)、模具行業(yè)組織--德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企業(yè)約 5000 家。2003 年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá) 48 億歐元。其中（VDMA）會(huì)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(guó)模具產(chǎn)值的 90%，可見其規(guī)模效益。 隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬(wàn)美元左右，而國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多 15～20 萬(wàn)美元，有的達(dá)到 25～30 萬(wàn)美元。國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá) 70%以上，而我國(guó)才達(dá)到 45％。1.3 有凸緣筒形件拉深模具設(shè)計(jì)與制造方面拉深是沖壓基本工序之一，它是利用拉深模在壓力機(jī)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(fù)雜的薄壁零件，但是，加工出來的制件的精度都很低。一般情況下，拉深件的尺寸精度應(yīng)在 IT13 級(jí)以下，不宜高于 IT11 級(jí)。只有加強(qiáng)拉深變形基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準(zhǔn)確、實(shí)用、方便的計(jì)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(shí)際問題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。有凸緣圓筒形件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)是典型的拉深件，其工作過程很簡(jiǎn)單，先落料再拉深，根據(jù)計(jì)算確定它可以五次拉深成功。42 有凸緣筒形件沖壓模設(shè)計(jì)2.1 工藝分析原始資料：如圖所示生產(chǎn)批量：大批量材 料： 08 鋼厚 度： 1.0mm 圖 1-1 制件圖此工件為帶凸緣筒形件，要求外形尺寸，沒有厚度不變的要求。公差等級(jí)為 IT13級(jí)。工件底部圓角半徑 4mm，外形尺寸為 75mm 查得其公差為 0.54mm，內(nèi)形尺寸為?30mm，其公差為 0.33mm 屬于小型零件。工件高度 50mm，其公差為 0.39mm 可在?拉深后采用修邊達(dá)到要求。 2.1.1 計(jì)算毛坯尺寸根據(jù)附圖所示，d 凸 =75mm,d=(30-1)=29mm。由凸緣的相對(duì)直徑 d 凸/d=75mm/29mm=2.6，查表 4-4[14]得，△h=2mm.由表 4-7 序號(hào) 4 中得有凸緣圓筒形件的毛坯直徑為：D=[ d 凸 2-1.72（r1+r2 ）d-0.56(r2 2-r12)+4dH] 1/2將 d 凸 =75+2△h=（75+4）mm=79mm，r 1=r2=4+t/2=(4+1/2) mm=4.5mm, d=(30-1)=29mm,H=(50-1) mm=49mm 代入上式中，得毛坯的直徑為：D=[ 792-1.72×（4.5+4.5）×29+4×29×49] 1/2mm =107mm2.1.2 拉深次數(shù)的確定（1）判斷能否一次拉成工件總的拉深系數(shù) m 總=d／D=29 mm／107 mm =0.27 ,工件總的拉深相對(duì)高度H／d=49 mm／29 mm =1.69.由 d 凸 ／d=79mm ／29mm=2.7,t／D×100=1mm／107mm×100=0.94,查表 4.5.2 得，有凸緣圓筒形件第一次拉深的極限拉深系數(shù) m 1=0.36；5由表 4.5.1 查得，有凸緣圓筒形件首次拉深的極限相對(duì)高度 h 1／d 1=0.22,由于 m 總 ＜m 1，H／d＞h 1／d 1，故此工件不能一次拉出。（2）試制訂首次拉深系數(shù)取首次 d 凸 ／d 1=1.1，查表 4.4.1 得 m 1=0.55，而第一次拉深系數(shù) m 1= d 1／D ，則第一次拉深的半成品直徑為 d 1= m 1 D=0.55×107mm=58.85mm(調(diào)整為 60mm)。第一次拉深的凹模圓角半徑用式計(jì)算r 凹 1=0.8 ??tdD1?將 D=107mm, d1=60mm,t=1mm 代入上式得，凹模的圓角半徑 r 凹1=0.8 mm=6.9mm,則 r 1= r 凹 1+t／2=(6.9+1／2)mm=7.4mm, 取 r 1=7mm,并取 r1)607(??凸 1= r 凹 1,則 r 2= r 1=7mm,根據(jù)工件圓角重新調(diào)整凸、凹模的圓角，取為 r 凸 1= r 凹 1=7-1／2=6.5mm.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(duì)坯料作相應(yīng)的放大。過程如下：圖所示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：A 環(huán) = [d 凸 2-（d 1+2 r 1） 2]4?將 d 凸 =79mm, d 1=60mm, r 1=7mm 代入上式，則：A 環(huán) = [792-（60+2×7） 2]mm2=765× mm24?4?工件的面積應(yīng)等于毛坯的面積，由公式求得：A 工件 = D2= ×1072 mm2=11449× mm24?4?被拉入凹模的面積應(yīng)等于：A 凹 = A 工件 - A 環(huán) =10684× mm24?若多拉入 5%的料進(jìn)入凹，則被拉入凹模的面積6A 凹＇ =1.05 A 凹 =11218× mm2，4?使擴(kuò)大的毛坯面積為：A 環(huán)＇ =1.05 A 凹 + A 環(huán) =11218× +765× mm24?=11983× mm24?故擴(kuò)大后的坯料直徑為：D＇ = = =109mm?’環(huán)A1983由式可求得半成品的高度，因圓角半徑 r 1= r 2，則：Hn= ( D＇2 - d 凸 2)+0.43(r 1+ r 2)n5.0將 D＇ =109mm, d 凸 =79mm, d 1=60mm, r 1= r 2=7mm 代入上式，得到第一次拉深的高度為：H 1= （109 2-792）mm+0.43×14mm=30mm605.工件的第一次相對(duì)高度（H 1／d 1）工件=30 mm／60 mm=0.50由表 4.5.1 查得有凸緣圓筒形件第一次拉深的最大高度 h 1／d 1= 因?yàn)椋℉ 1／d 1）工件 h 1／d 1，所以第一次拉深直徑 φ60 mm 選擇合理。（3）確定拉深次數(shù)因?yàn)?t／D×100=0.9＜1.5，m 1=0.55 ＜0.6，由表 4.4.4 查得需要用壓料裝置。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 選取，且取值應(yīng)略大些。根據(jù)毛坯的相對(duì)高度(t／D)×100=(1mm ／109 mm) ×100=0.9,由表 4.4.1 可取值為 m 2=0.78， m 3=0.81， m 4= 0.83，m 5=0.86。各次拉深時(shí)半成品的直徑為：7d 2= m 2 d 1=0.78×60 mm =46.80 mm（調(diào)整為 48mm）d 3= m 3 d 2=0.81×48 mm =38.88 mm（調(diào)整為 39.5mm）d 4= m 4 d 3=0.83×39.5 mm =32.79 mm（調(diào)整為 33mm）d 5= m 5 d 4=0.86×33mm =28.38mm＜29mm。選定 d 5 為工件的直徑 29 mm。以后各次的凹模圓角半徑 r 凹 n =（0.6 ~ 0.8）r 凹（n-1 ）第二次拉深的凹模圓角半徑 r 凹 2=0.7×6.50≈5.2 mm，r 凸 2= r 凹 2=5.2 mm。則第二次拉深的工件尺寸為：r 2=(5.2+1/2)mm≈5.7 mm。同理，第三次拉深的模具圓角半徑 r 凸 3 =r 凹 3=4.56 mm，工件的尺寸為 r=5.06 mm。第四次拉深的模具圓角半徑 r 凸 4=r 凹 4=4.1mm，半成品的圓角半徑取為 4.6 mm。最后一次拉深，凸、凹模的圓角半徑應(yīng)取工件的圓角半徑值，即 r 凸 5=r 凹 5=4 mm。第二次拉深時(shí)，多拉 3%的材料，第一次余下 2%的材料返到凸緣上。A 環(huán) = [d 凸 2-（d 2+2 r 2） 2]4?= [792-（48+2×5.7） 2]mm2=2713× mm 2，4?A 凹 = A 工件 - A 環(huán) = D2- A 環(huán)4?= ×1072 mm2-2713× mm 2=8736× mm2，44?若多拉入 3%的料進(jìn)入凹，則被拉入凹模的面積：A 凹 ＇ =1.03×A 凹 =8998× mm2，4?使擴(kuò)大的毛坯面積為：A 環(huán) ＇ = A 凹 ＇ + A 環(huán) =11711× mm2，4?8故擴(kuò)大后的坯料直徑為：D＇ = = =108mm?’環(huán)A417則第二次拉深時(shí)半成品的高度為：H 2= ( D＇2 - d 凸 2)+0.43×2r 25.0= ( 1082- 792) mm +0.43×2×5.7 mm 47.=33mm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，A 環(huán) = [d 凸 2-（d 3+2r3） 2]4?= [792-（39.5+2×5.06） 2]mm2=3779× mm 2，4?A 凹 = A 工件 - A 環(huán) = D2- A 環(huán)4?= ×1072 mm2-3779× mm 2=7670× mm2，44?A 凹 ＇ =1.03×A 凹 =7900× mm2，4?A 環(huán) ＇ = A 凹 ＇ + A 環(huán) =7900× +3779× mm24?=11679× mm2，4?D＇ = = =108mm’環(huán)A1679則第三次拉深時(shí)半成品的高度為：H 3= ( D＇2 - d 凸 2)+0.43×2r 5.039= ( 1082- 792) mm +0.43×2×5.06 mm 5.390=39mm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。A 環(huán) = [d 凸 2-（d 4+2 r 4） 2]?= [792-（33+2×4.6） 2]mm2=4460× mm 2，4?A 凹 = A 工件 - A 環(huán) = D2- A 環(huán)4?= ×1072 mm2 - 4460× mm 2=6989× mm2，4?4?A 凹 ＇ =1.03×A 凹 =7198.67× mm2，A 環(huán) ＇ = A 凹 ＇ + A 環(huán) =7198.67× +4460× mm24?=11658.67× mm2，D＇ = = =107.9mm?’環(huán)A467.158則第四次拉深時(shí)半成品的高度為：H 4= ( D＇2 - d 凸 2)+0.43×2r 45.0= (107.92- 792) mm +0.43×2×4.6mm 3.=45mmH 5= H 工件 =59mm各半成品的外形總高用：Hn+1mm，分別為：10h 1=31mm，h 2= 34mm，h 3=40mm，h 4=46mm，h 5=50mm。2.2 工藝方案確定拉深件的工藝計(jì)算是拉深工藝設(shè)計(jì)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，本制件的工藝計(jì)算屬于最簡(jiǎn)單的。其主要的內(nèi)容包括計(jì)算毛坯直徑、決定拉深次數(shù)及確定工序件的尺寸等。第一步是落料，然后進(jìn)行五次拉深。由于本工件采用了圖 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(jì)算2.3.1 排樣這里毛坯直徑 107mm 不算太小，考慮到操作方便，排樣采用單排。采用無(wú)側(cè)壓?裝置，查參考文獻(xiàn) [2]取其搭邊數(shù)值：條料兩邊 a=2.0mm、進(jìn)距方向 a1=1.5mm、條料與導(dǎo)料板之間的間隙 c=2.0mm.進(jìn)距 h=D+a1=107+1.5=108.5mm條料寬度b=D+2a+c=107+2x2.0+2.0=113mm板料規(guī)格查參考文獻(xiàn) [2]選用 的鋼板1.5403?圖 1-3 排樣圖裁板條數(shù) n1=B/b=12每條個(gè)數(shù) n2=(A-a1)/h=26每板總個(gè)數(shù) 2048???總 n 總 =n1n2=31211材料利用率 =79.8%)10%nDdAB?????總 4總 （2.3.2 確定是否用壓邊圈相對(duì)厚度 T/D%=1/109%=0.92%，查表 1-4 得，需要采用壓邊圈。一般采用平面壓邊裝置。首次拉深時(shí)一般采用平面壓邊裝置。再次拉深時(shí)，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2.3.3 拉深凸、凹模工作部分的尺寸和公差對(duì)于多次拉深，工序件尺寸無(wú)需嚴(yán)格要求，前四次拉深以凹模為基準(zhǔn)，模具的制造公差按 IT10 級(jí)選取，可以計(jì)算出各次凹模的尺寸為：D d1=61 +0.12 mm，D d2=49+0.1mm，D d3=40.5 +0.1 mm，D d4=34 +0.1mm。由式 4.8.17 計(jì)算出各次凸模的尺寸為：D p1=57.6-0.12 mm，D p2=45.6-0.1 mm，D p3=37.1-0.1 mm，D p4=30.8-0.1 mm。第五次拉深是最后一次拉深，由于要求零件尺寸標(biāo)注在外形，因此以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，模具按 IT8 級(jí)選取公差。由式 4.8.12 、式 4.8.13 計(jì)算出模具的尺寸為：Dd5=（D max - 0.75△） + =（30-0.75×0.3 ） + mm=29.78+ mmd?039.039.Dp5=（D max - 0.75△- Z 5）- =（30-0.75×0.3-2.10 ） -0.039mm=27.68-0.039 mmp2.3.4 拉深凸模與凹模的圓角半徑拉深模的圓角半徑如下：r 凸 1= r 凹 1=（7-0.75）mm=6.25 mmr 凸 2= r 凹 2=（5.7-0.75）mm=4.95 mm12r 凸 3= r 凹 3= r 凸 4= r 凹 4=（5.06-0.75）mm=4.31 mmr 凸 5= r 凹 5=r 工件 =4 mm2.3.5 落料凸模與凹模的尺寸計(jì)算落料時(shí)，間隙取在凹模上，則：凸模尺寸dp=（d+x△） -δp0凹模尺寸dd=(d+x△+Zmin)0+δ 式中Dd Dp——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mmx——磨損系數(shù)，由參考文獻(xiàn) [7]查表 2-30 得：IT13 級(jí)時(shí) x=0.75。Zmin——雙面間隙，mm△——工件公差，mmδ——凸模和凹模的制造公差， mm計(jì)算出以下尺寸為：落料凸模尺寸：Dp=（d+x△） -δp0=104.6-0.013-0.037落料凹模尺寸Dd=(d+x△+Zmin)0+δ=107-0.013-0.0372.3.6 壓力、壓力中心計(jì)算及壓力機(jī)的選用因?yàn)楸局萍禽S對(duì)稱零件，所以壓力中心為其軸對(duì)稱中心。1、壓力計(jì)算（1）落料力 查參考文獻(xiàn) [5]K=1.3, bFKLt??落 料 力 350bMP??1.367.5301465.7N???落 料 力（2）拉深力拉深力按式 4.4.8 計(jì)算。F=Kπd tσb由表 4.4.6 查出因數(shù) K。m 1= = =0.56，K 1=0.96；Dd07613m 2= = =0.80，K 2=0.80；1d6048m 3= = =0.82，K 3=0.78；25.9m 4= = =0.84，K 4=0.74；3d.m 5= = =0.88，K 5=0.64；429則各次拉深力為：F1=（0.96×3.14×60×1×440）N=79580 NF2=（0. 8×3.14×48×1×440）N=53053 NF3=（0.78×3.14×39.5×1×440）N=42567N F4=（0.74×3.14×33×1×440）N=33739 N F5=（0.64×3.14×29×1×440）N=25643 N（3）壓邊力 為了解決拉深過程中的起皺問題，生產(chǎn)實(shí)際中的主要方法是在模具結(jié)構(gòu)上采用壓料裝置。由表 4.4.6 中公式計(jì)算第一次拉深的壓邊力為：P 值由表 4.4.5 查得 P=3Mpa。FQ1= [D2 -（d 1+2 r 凹 ） 2] P= [1092-（60+2×7 ） 2] mm2×3Mpa=15084 N；4?4?以后各次的壓邊力為：FQ2= （d 12 - d 22）P= （60 2 - 482）mm 2×3Mpa=3052 N；FQ3= （d 22 - d 32）P= （48 2 – 39.52）mm 2×3Mpa=1752 N；4?4?FQ4= （d 32 - d 42）P= （39.5 2 - 332）mm 2×3Mpa=1108 N；FQ5= （d 4 2- d 52）P= （33 2 – 292）mm 2×3Mpa=584 N；??由于在實(shí)際生產(chǎn)中，拉深所需要的拉深力較大些，所以在選取壓力機(jī)的公稱壓力時(shí)。按式 4.4.13 計(jì)算壓力機(jī)公稱壓力。F 壓 ≥1.6（F+ F Q）14代入各次的壓邊力，拉深力，得：F 壓 1≥140KN， F 壓 2≥80KN，F(xiàn) 壓 3≥63KN， F 壓 4≥49KN，F(xiàn) 壓 4≥37KN。2、初選壓力機(jī)根據(jù)上述公稱壓力的計(jì)算，選用公稱壓力是 250KN 的壓力機(jī)就行了。所以我們可以選擇型號(hào)為 J23-40 和 J23-30 開式可傾壓力機(jī)，但該工件凸、凹模長(zhǎng)度較大，為了滿足閉合高度的要求選擇 400KN 的 J23-40 型號(hào)的開式壓力機(jī)。2.4 模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）正倒裝結(jié)構(gòu)：根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括落料和拉深兩個(gè)工序，采用倒裝結(jié)構(gòu)，即落料凹模安排在下模。2）送料方式：因是大批量生產(chǎn)，采用手工送料方式。3）定位裝置：本工件在復(fù)合模中尺寸是較小的，又是大批量生產(chǎn)，采用固定擋料銷定位。首沖時(shí)利用條料毛邊抵住擋料銷定位，送料時(shí)廢料孔與固定擋料銷作為定位，依此保證條料送進(jìn)的精度。4）導(dǎo)向方式：為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于已經(jīng)采用了手工送料方式，為了提高開敞性，采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。5）卸料方式：本模具采用倒裝結(jié)構(gòu)，工件留在凸凹?？锥粗校么驐U和推件塊的自重力把工件由凸凹?？状虺?。工件厚度為 1.0mm，為了簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)和達(dá)到可靠的卸料力，選用剛性卸料板來卸下條料。2.5 模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5.1 落料凹模內(nèi)、外形尺寸和厚度已由前面的計(jì)算確定；落料凹模需要有三個(gè)以上的螺釘與上模座固定，還需要兩個(gè)與上模座同時(shí)加 A15工的銷釘孔。有一個(gè)擋料銷用的銷孔。圖 圖 2-1 落料凹模 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(jì)算確定。它需要三個(gè)以上的螺紋孔，以便與下模座固定。拉深凸模上一般開有出氣孔，這樣會(huì)使卸件容易些，否則凸模與工件由于真空狀態(tài)而無(wú)法卸件。查參考文獻(xiàn) [10]，本凸模出氣孔的直徑為 φ5mm。　圖 2-2 第一次拉深凸模2.5.3 打料塊深 1216A一般與打料桿聯(lián)合使用，屬于剛性卸件裝置，靠?jī)烧叩淖灾匕压ぜ虺鰜?。打料塊與拉深凹模間隙配合。圖 2-3 凸凹模 圖 2-4 打料塊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。 圖 2-5 壓邊圈壓邊圈的內(nèi)形與拉深凸模間隙配合，外形套有半成品制件。一般與頂料桿(三根以上)、橡皮等構(gòu)成彈性卸料系統(tǒng)。2.5.5 導(dǎo)柱、導(dǎo)套對(duì)于生產(chǎn)批量大、要求模具壽命高的模具，一般采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套來保證上、下模的導(dǎo)向精度。導(dǎo)柱、導(dǎo)套在模具中主要起導(dǎo)向作用。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用間隙配合。17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?yàn)楸局萍暮穸葹?1.0mm，所以采用 H7/f7。2.5.6 固定擋料銷固定擋料銷的設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此擋 料銷如圖2-6 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(shí)擋料銷位 置如圖 2-7： 廢料孔前端定位時(shí)擋料銷位置 圖 2-6 固定擋料銷的結(jié)構(gòu)12rdla??——擋料銷與導(dǎo)正銷的間距 mm 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 l圖 2-7 固定擋料銷的位置2.5.7 模柄 對(duì)于小型的沖裁模直接利用模 柄與壓力機(jī)固定。 圖 2-8 模柄2.5.8 模具工作部分的計(jì)算181、 拉深模的間隙本模具的拉深間隙查參考文獻(xiàn) [8]得出:有壓料圈拉深時(shí)單邊間隙值查得，Z 1／2= Z 2／2= Z 3／2=1.2t=1.2×1mm=1.2 mm，Z 4／2=1.1 t=1.1×1mm=1.1mm，Z 5／2=1.05 t=1.05×1mm=1.05mm。因此各次拉深間隙為：Z 1=2.4mm， Z 2=2.4mm，Z 3=2.4mm， Z 4=2.2mm，Z 5=2.1mm。2、 選用模架、確定閉合高度及總體尺寸選用后側(cè)導(dǎo)柱模架，其兩導(dǎo)柱、導(dǎo)套分別裝在上下模座后側(cè)，凹模面積是導(dǎo)套前的有效區(qū)域?？捎糜跊_壓較寬條料，送料及操作方便，可縱向橫向送料。再按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸見表 2-1。表 2-1 模 架 規(guī) 格 選 用名稱 尺寸 材料 熱處理上模座 250×250×70 HT200下模座 250×250×90 HT200導(dǎo)柱 44×300 20 滲碳 58～62導(dǎo)套 44×170×66 20 滲碳 58～62模具的閉合高度 H 閉 =H 上 +H 凹 +H 凸 +H 下 =70+80+90+90=330mm式中：H 凹 —凹模厚度，H 凹 =80mm；H 凸 —凸模厚度，H 凸 =90mm；H 上 —上模座的厚度，H 上 ＝70mm；H 下 —下模座的厚度，H 下 ＝90mm；經(jīng)檢驗(yàn)可以看出，符合要求。 2.6 模具總裝圖如下圖 2-9：19123456789101234156718920圖 2-9 模具總裝圖由以上設(shè)計(jì)，可得到模具的總裝圖，其工作過程是：將條料送入剛性卸料板 7 下長(zhǎng)條形槽中，平放在凹模面上，并靠槽的一側(cè)， 壓力機(jī)滑塊帶著上模下行，凸、凹模8 下表面首先接觸條料，并與推件塊 15 一起壓住條料，先落料，后拉深；當(dāng)拉深結(jié)束后上模回程，落料后的條料由剛性卸料板 7 從凸凹模上卸下，拉深成形的工件由壓力機(jī)上活動(dòng)橫梁通過打料桿和推件塊 15 從凸、凹模中剛性打下，用手工將工件取走。2.7 壓力機(jī)的類型選定壓力機(jī)的工作行程需要考慮工件的成形和方便取件。壓力機(jī)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(shè)計(jì)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(jì)算結(jié)果和工件的高度，選擇壓力機(jī)： 查參考文獻(xiàn) [6]開式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號(hào)為 J23-40 開式可傾壓力機(jī)，見下表 1-1：表 1-1 壓力機(jī)公稱壓力/KN 400發(fā)生公稱壓力時(shí)離下極點(diǎn)距離/mm 7滑塊固定行程/mm 100標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)（不小于） （次/min） 80（快速型）發(fā)生公稱壓力滑塊離下極點(diǎn)距離/mm 220（快速型）滑塊行程/mm 40（快速型）行程次數(shù)（不小于） （次/min） 200（最大閉合高度）固定臺(tái)和可傾/mm 300（最大閉合高度）活動(dòng)臺(tái)位置（最低/最高）/mm 400/200閉合高度調(diào)節(jié)量/mm 80（標(biāo)準(zhǔn)型）滑塊中心到機(jī)身距離（吼深）/mm 220(標(biāo)準(zhǔn)型 )工作臺(tái)尺寸 (左右× 前后)/mm 630×420標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)孔尺寸( 左右× 前后)/mm 300×150(標(biāo)準(zhǔn)型) 工作臺(tái)孔尺寸 (直徑)/mm 200(標(biāo)準(zhǔn)型) 立柱間距離 (不小于)/mm 300(加大型) 滑塊中心到機(jī)身距離(吼深)/mm -(加大型) 工作臺(tái)尺寸 (左右× 前后)/mm -(加大型) 工作臺(tái)孔尺寸 (左右× 前后)/mm -(加大型) 工作臺(tái)孔尺寸 (直徑)/mm -活動(dòng)臺(tái)壓力機(jī)滑塊中心到機(jī)身緊固工作臺(tái)平面之距離/mm210模柄孔尺寸(直徑×深度)/mm Ф50×70工作臺(tái)板厚度/mm 80傾斜角(不小于)(°) 30212.8 機(jī)械加工工藝過程卡機(jī)械加工工藝過程卡 1產(chǎn)品型號(hào)零（部）件圖號(hào)MJ001-02機(jī)械加工工藝過程卡片產(chǎn)品名稱筒件落料拉深復(fù)合模零（部）件名稱落料凹模共（1）第（1）頁(yè)材料牌號(hào)Cr12MoV毛坯種類棒料毛坯外型尺寸φ150x450+4㎜每個(gè)毛坯可制件數(shù) 1每臺(tái)件數(shù)1 備注工時(shí)工序號(hào)工序名稱工 序 內(nèi) 容車間 工段 設(shè)備工 藝 裝 備準(zhǔn)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(zhǔn)面，對(duì) 90°模具車間磨床645 鉗工 裝配 模具車間20設(shè)計(jì)日審核日標(biāo)準(zhǔn)化日期會(huì)簽日期22期 期標(biāo)記 記數(shù) 更改文件號(hào)簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更該文件號(hào)機(jī)械加工工藝過程卡 2產(chǎn)品型號(hào)零（部）件圖號(hào)MJ001-08機(jī)械加工工藝過程卡片產(chǎn)品名稱筒件落料拉深復(fù)合模零（部）件名稱拉深凸模共（1）第（1）頁(yè)材料牌號(hào)T10A毛坯種類棒料毛坯外型尺寸φ60x500+4㎜每個(gè)毛坯可制件數(shù) 1每臺(tái)件數(shù)1 備注工時(shí)工序號(hào)工序名稱工 序 內(nèi) 容車間 工段 設(shè)備工 藝 裝 備準(zhǔn)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(zhǔn)面，對(duì) 90°模具車間磨床645 鉗工 裝配 模具車間20設(shè)計(jì)審核標(biāo)準(zhǔn)化日期會(huì)簽日期23日期日期標(biāo)記 記數(shù) 更改文件號(hào)簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更該文件號(hào)24結(jié) 束 語(yǔ)帶凸緣筒形件屬于簡(jiǎn)單拉深件，分析其工藝性，并確定工藝方案。本設(shè)計(jì)主要是計(jì)算拉深時(shí)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(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測(cè)，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(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時(shí)候才可以減少?gòu)U品的產(chǎn)生。帶凸緣筒形件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，它可以相應(yīng)的簡(jiǎn)化了模具結(jié)構(gòu)。以便以后的操作、調(diào)整和維護(hù)。帶凸緣筒形件模具的設(shè)計(jì)，是理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對(duì)理論知識(shí)做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識(shí)到，要想作為一名合格的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。25致 謝時(shí)光如電，歲月如梭，大學(xué)三年一晃而過，而我也即將離開我們尊敬的老師、友好的同學(xué)和熟悉的校園走進(jìn)社會(huì)。在這畢業(yè)之際，作為一名工科的學(xué)生，畢業(yè)設(shè)計(jì)是一件必不可少的事。畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及的知識(shí)廣泛，很多都是我門的教科書上沒有的，這就需要自己到圖書館查找所需的資料。在設(shè)計(jì)中，涉及很多計(jì)算的問題，必須通過所學(xué)知識(shí)、相關(guān)的資料及自己的不斷努力才能解決。在學(xué)校中，我們所學(xué)的主要是理論性知識(shí)，實(shí)踐性比較欠缺，而畢業(yè)設(shè)計(jì)就相當(dāng)于實(shí)戰(zhàn)前的一次演練。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以把我們以前學(xué)的專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)地聯(lián)系起來，使我們既溫故又學(xué)到更多新的知識(shí)；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。由于資質(zhì)有限，很多知識(shí)掌握的不是很牢固，在設(shè)計(jì)的過程中難免要遇到很多問題，但經(jīng)過課程設(shè)計(jì)，使我們有了一定的設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)；同時(shí)在老師的悉心指導(dǎo)及同學(xué)的熱心幫助下，我克服了一個(gè)又一個(gè)的困難，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)不斷完善。在此，我在設(shè)計(jì)中不斷思考問題，研究問題，咨詢問題，汲取了更系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)，使自己的能力得到很大程度的提高。參 考 文 獻(xiàn)[1] 劉建超，張寶忠主編 .沖壓模具設(shè)計(jì)與制造[M].北京：高等教育出版社，2004[2] 夏巨甚，李志剛主編 .中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典 3[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003[3] 王孝培主編 .沖壓手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990[4] 王芳主編 .冷沖模設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001[5] 馮炳堯，韓泰榮，蔣文森編.模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)第 2 版[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1998[6] 郝濱海編著 . 沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2005 年 1 月[7] 楊玉英主編. 實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2005 年1 月26[8] 中國(guó)機(jī)床總公司編著. 全國(guó)機(jī)床產(chǎn)品供貨目錄冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002年 6 月[9] 史鐵梁主編 . 冷沖模設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1996 年 7 月[10] 翟德梅主編 .模具制造技術(shù)[M].河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校[11] 模具實(shí)用技術(shù)叢書編.沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例.機(jī)械工業(yè)出版社