鎖殼沖裁模具設(shè)計,鎖殼沖裁,模具設(shè)計 湖南大學衡陽分校課程設(shè)計 湖南大學衡陽分校 畢業(yè)設(shè)計 課 題 名 稱 鎖殼沖裁模具設(shè)計 學 生 姓 名 余 坤 學 號 2003103317 院(系)、專業(yè) 機械系2003級模具三班 指 導 教 師 李良喜 2006年 05 月 25 日 計 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)計及排樣方案…………………………… 17 3.2 確定排樣方式和計算材料利用率……………………19 第4章 工作零件設(shè)計…………………………………… 22 第5章 參考資料………………………………………… 30 第6章 總結(jié)……………………………………………… 31 計 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，現(xiàn)已在國民經(jīng)濟各部門，特別是汽車、拖拉機、航空航天、儀器儀表、機械制造、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用。 現(xiàn)在，模具技術(shù)已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標志之一，研究和發(fā)展模具技術(shù)，對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展有著特別重要的意義。模具工業(yè)能促進工業(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)濟效益，因此引起各個國家的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽為“進入富裕社會的原動力”，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)濟中的地位將日益提高，模具技術(shù)也會不斷發(fā)展，并在國民經(jīng)濟發(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，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)特點十分突出。所以，工廠的設(shè)計、工藝、工藝裝備和管理等，都要適應這個技術(shù)特點。大部分精密復雜模具都需要高精度機床加工，檢測設(shè)備要求精密度更高。模具加工技術(shù)集中了機械、電子乃至化學和光學等工業(yè)技術(shù)的精華。同時，模具對熟練技工的依賴程度遠比其他加工業(yè)要大。因此，技術(shù)的先進性及對熟練技巧的依靠性也是模具產(chǎn)品的技術(shù)特點。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)計制造上的應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)特點將日益明顯，而對熟練技巧的依靠性將逐步淡化。 計 算 內(nèi) 容 說 明 作為工業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)工藝裝備，模具在國民經(jīng)濟中占有重要的地位，模具技術(shù)也已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標志之一。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多個模具生產(chǎn)廠點，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、康佳和威力等集團都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨資的模具企業(yè)多集中于沿海工業(yè)發(fā)達地區(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步。目前，國內(nèi)已能生產(chǎn)精度達2微米的精密多工位級進模，工位數(shù)最多已達160個，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大容量洗衣機的塑料模具，以及汽車保險杠、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。在大型精密復雜壓鑄模方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)自動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，也都達到了較高的水平，并可替代進口模具。 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 計 算 內(nèi) 容 說 明 比重還比較低，CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高，許多先進的模具技術(shù)應用還不夠廣泛等等。特別在大型、精密、復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、標準化程度低，生產(chǎn)周期長。另外，設(shè)計和制造工藝水平還不能完全適應發(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，加工模具的復雜程度，以及模具的制造周期和使用壽命。而這幾項指標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。 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)系國際先進水平，中國模具工業(yè)協(xié)會協(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)重點發(fā)展領(lǐng)域有三方面：一是對整個模具行業(yè)發(fā)展有重要影響的主要模具標準件；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；三是目前大量進口的中高檔模具。重點發(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；模具導向件，包括導柱、導套、導板及無油潤滑 說明 計 算 內(nèi) 容 說 明 導向件等；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、聚氨酯彈性體和氮氣缸等；小型標準件，包括標準凸凹模、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，包括多工位級進模、厚板精沖模和硬質(zhì)合金多功能復合模等；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)的整體實力有進一步提升，重點、骨干企業(yè)可以達到50%。2003年是“十五”關(guān)鍵的一年，如果做不到60%任務的完成，那么計劃就會失敗，而模具失敗了，對整個工業(yè)都會有影響。 近年來，外企進入中國, 加劇了競爭，也出現(xiàn)一些價格方面的惡性競爭。為了避免因為暫時的利益而損失長遠和整體的發(fā)展，未來一年中，行業(yè)協(xié)會也將加強模具企業(yè)間的組織和協(xié)調(diào)，制定合理的價格水平。同時，研究國際模具價格水平，以對行業(yè)進行指導和信息溝通。 在中國，人們已經(jīng)越來越認識到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位，認識到模具技術(shù)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)進步的投資力度，將技術(shù)進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多研究機構(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)研究的機構(gòu)和院校已達30余家，從事模具技術(shù)教育的培訓的院校已超過50余家。其中，獲得國家重點資助建設(shè)的有華中理工大學模具技術(shù)國家重點實驗室，上海交通大學CAD國家工程研究中心、北京機電研究所精沖技術(shù)國家工程研究中心和鄭州工業(yè)大學橡塑模具國家工程 計 算 內(nèi) 容 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步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面做出了貢獻。 ??? (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)已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、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。 ??? 多工位級進模和多功能模具是我國重點發(fā)展的精密模具品種。目前，國內(nèi)已 可制造具有自動沖切、疊壓、鉚合、計數(shù)、分組、轉(zhuǎn)子鐵芯扭斜和安全保護等功能的鐵芯精密自動疊片多功能模具。生產(chǎn)的電機定轉(zhuǎn)子雙回轉(zhuǎn)疊片硬質(zhì)合金級進模的步距精度可達20μm，壽命達到1億次以上。其他的多工位級進模，如用于集成電路引線框架的20～30工位的級進模，用于電子槍零件的硬質(zhì)合金級進模和空調(diào)器散熱片的級進模，也已達到較高的水平。 ??? (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大。電視機、空調(diào)、洗衣機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10～20噸的汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具和多達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IT6-7級，型面的粗糙度達到Ra0.05-0.025μm，塑料模使用壽命達100萬次以上。 ??? 在塑料模具的設(shè)計制造中，CAD/CAM技術(shù)得到較快的普及，CAE軟件已經(jīng)在部分廠家應用。熱流道技術(shù)得到廣泛應用，氣輔注射技術(shù)和高效多色注射技術(shù)也開始成功應用。 計 算 內(nèi) 容 說 明 (3)CAD/CAE/CAM技術(shù) ??? 目前，國內(nèi)模具企業(yè)中已有相當多的廠家普及了計算機繪圖，并陸續(xù)引進了高檔CAD/CAE/CAM，UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等著名軟件在中國模具工業(yè)應用已相當廣泛。一些廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應用于塑料模、沖壓模和壓鑄模的設(shè)計中。 近年來，我國自主開發(fā)CAD/CAE/CAM系統(tǒng)有很大發(fā)展。例如，華中理工大學模具技術(shù)國家重點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學模具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、華中理工大學、西安交通大學和隆源自動成形系統(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、低熔點合金模和樹脂沖壓模制造技術(shù)已獲得成功應用，硅橡膠模也應用于新產(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)相繼引進和裝備了一些先進的工藝設(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P20、3Cr2Mo、PMS、SMI、SMII等。 計 算 內(nèi) 容 說 明 這些模具材料的應用在提高質(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)已有一些公司引進了高速銑床，并開始應用。國內(nèi)機床廠陸續(xù)開發(fā)出一些準高速的銑床，并正開發(fā)高速加工機床。但是，高速銑削的應用面在國內(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(shù)的主要發(fā)展方向包括： ??? ①提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設(shè)計制造水平； ??? ②在模具設(shè)計制造中廣泛應用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(shù)； ??? ⑦逐步推廣高速銑削在模具加工的應用； ??? ⑧進一步研究開發(fā)模具的拋光技術(shù)和設(shè)備； ??? ⑨研究和應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。 計 算 內(nèi) 容 說 明 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)濟效益是很普通的。那時，模具技術(shù)工作者在確定工藝方案，設(shè)計模具時，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)濟效益。今天，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)與市場經(jīng)濟的條件下，常常需要他們參與對生產(chǎn)的預測與決策。因此，必須具有現(xiàn)代技術(shù)經(jīng)濟效益觀念。在工藝設(shè)計過程中，還應考慮節(jié)省能源、減少材料消耗、降低生產(chǎn)成本，實施安全生產(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)品的基本工序為落料、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合模、級進模等各種模具。設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計?，F(xiàn)將摩擦片零件材料為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。10Pa=1MPa； 1MPa = 1N/mm；10Pa = 1GPa。 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 = 206 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 = 294～432MPa。 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 10MPa。 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號鋼的力學性能分析，主要是為了便于模具設(shè)計中各參數(shù)的計算，故在后序的模具設(shè)計中各參數(shù)的計算均以上面所取的數(shù)值進行計算。 （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，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，形狀等一些技術(shù)要求，應考慮以下幾點： 1）拉深件圓角半徑：拉深件的圓角半徑要適合，應盡量大些，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滿足r1≥t。而在此設(shè)計中圓角半徑R3＞t，故滿足設(shè)計要求。 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有少量的變化，如果在拉深件精度要求不高時，一般可以忽略不計，而在此設(shè)計當中我們應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，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，首先進行一次正拉深，形成外形尺寸形狀。其次進行反拉深。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》。北京：機械工業(yè)出版社，2000.5 P45,46 計 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,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 6） 翻邊 7） 沖φ6的孔2個 8） 沖不規(guī)則形狀的孔1個 方案二 1） 落料+拉深 2） 沖φ11的孔φ2個及不規(guī)則形狀的孔1個 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 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,會造成尺寸偏差,精度減低.第三種方案會造成尺寸偏差,精度減低，工序不易操作.故選擇的是方案一。 計 算 內(nèi) 容 說 明 第2章 工作原理 首先由壓力機帶動模柄，模柄再帶動上模座下行，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，完成拉深動作過程，再由頂桿帶動壓邊圈拉制件頂出。  計 算 內(nèi) 容 說明 第3章 工藝計算及排樣方案 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算。 1） 選取修邊余量h，確定矩形件的計算高度。 當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 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 算 內(nèi) 容 說 明 2、確定排樣方式和計算材料利用率。 （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)計中，排樣是一項極為重要的，技術(shù)性很強的工作。 （二）排樣的基本類型 按材料的經(jīng)濟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，優(yōu)先選用直排，因為直排的模具最簡單。但對于三角形、角尺形等工件，采用直排會造成較大的材料浪費，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)與直排時基本相同，模具費也相差不大，但只適用與條料，不能卷料，因為在沖完一次后，需要調(diào)頭沖另一行。沖另一行時，條料的剛度很差，給送料造成困難，有時根本無法送料，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)頭沖時能保證足夠的剛度時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)復雜了，模具長度增大了，因而模具費用也增加了?？梢酝ㄟ^盈虧平衡點，對各方案進行比較，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，每增加一排，材料利用率提高不到2%。然而，增加排數(shù)，將使模具復雜化，由于受到凹模強度的限制，相鄰兩件上不允許同時沖出的，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，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 就是使一個工件落料形狀的一邊或數(shù)個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，突出的一個問題是一個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，選用時要特別注意。另一個缺點是工件尺寸不容易準確，因為一個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，在工件尺寸精度要求不高時，特別是大量生產(chǎn)時，還是應該優(yōu)先考慮的。 (2.2) 排樣設(shè)計 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鋼材料的搞剪強度τ=260Mpa代入上式，得 參考《沖壓工藝與模具設(shè)計》。北京：機械工業(yè)出版社，2000.5 P55 計 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。 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 所以本復合模為先沖裁后拉深  計 算 內(nèi) 容 說 明 第4章 工作零件設(shè)計 1凹模的設(shè)計 1） 模的材料選Cr12，凹模是在強壓連續(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，一般應進行淬為熱處理，使其硬度達到期HRC58-62。 3） 凹模設(shè)計的結(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 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）、強度的校核 凹模強度校核主要是栓查高度h，因為凹模下面的模座或墊板一的洞口較凹模洞口大，合凹模工作時彎曲，若凹高度不夠便會產(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，凹模強度足夠。 2、凸模的設(shè)計 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，使其硬度達到HRC56-60。 該凸模為拉深模具，且凸模的長度，寬度應根據(jù)拉深件具體結(jié)構(gòu)確定。 計 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） 凸模強度校核 δp=F/A≤【δp】 沖裁時，凸模承受的壓力，必須小于凸模材料強度允許的壓應力【δp】 δp=F/A122849.99/55.3x85.3=260Mpa δp≤【δp】=980~1569 所以凸模強度足夠。 計 算 內(nèi) 容 說 明 3凸凹模具的設(shè)計 1） 材料選用Cr12。 2） 熱處理硬度達到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)驗數(shù)據(jù)確定，倒裝復合凸凹模最小壁厚：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 算 內(nèi) 容 說 明 4、卸料板的設(shè)計 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 算 內(nèi) 容 說 明 6、壓邊裝置的設(shè)計 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)計時壓邊圈的面積為： 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 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=（0.25-0.30）h自由 2)橡皮高度 h自由=h工作/0.25-0.30 計 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，拉深時凸模進入凸凹模深度為35mm，考慮模具維修時刃磨留量2mm，則總的工作行程。 計 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預期=(10%~15%)h自由 =15~22.5mm 取h預=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 導柱 28X150 GB2861.1-81 導套 28X100X38 GB2861.6-81  計 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》北京：機械加工出版社會性 1999。 2王孝培主編《沖壓手冊》第二版 北京 機械工業(yè)出版社。 3王芳主編《冷沖壓模具設(shè)計手冊》 北京 機械工業(yè)出版社。 4 黃毅宏、李明輝主編模具制造工藝.北京：機械工業(yè)出版社，1999.6 5 李紹林，馬長福主編.實用模具技術(shù)手冊.上海：上?？茖W技術(shù)文獻出版社，2000.6 6 華北航天工業(yè)學院，鐘 斌主編《沖壓工藝與模具設(shè)計》。北京：機械工業(yè)出版社，2000.5 計 算 內(nèi) 容 說 明 第6章 總結(jié) 畢業(yè)設(shè)計是每位大學生畢業(yè)之前必經(jīng)之路， 經(jīng)過了此次畢業(yè)設(shè)計，我初步了解了設(shè)計模具的各道工序，清楚了模具的各個結(jié)構(gòu)，了解了各個設(shè)計過程中的重要環(huán)節(jié)，具備了一定的設(shè)計能力，學到了真正的實踐知識，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)計與制造水平上升而努力。 這次畢業(yè)設(shè)計可以說是大學三年所學之結(jié)晶，在此，我真誠的感謝老師們?nèi)陙韺ξ业慕陶d。 31 第 31 頁 共 31 頁