筆記本電腦殼上殼沖壓模設計,筆記本,腦殼,沖壓,設計 、 專業(yè)定做機械畢業(yè)設計 QQ834308595 第36頁 1 緒論 1.1 選題背景及目的 金屬鎂及其合金是迄今在工程應用的最輕的結(jié)構(gòu)材料，常規(guī)鎂合金比鋁合金輕30%~50%，比鋼鐵輕70%以上，應用在工程中可大大減輕結(jié)構(gòu)件質(zhì)量。同時鎂合金具有高的比強度和比剛度，尺寸穩(wěn)定性高，阻尼減震性好，機械加工方便，尤其易于回收利用，具有環(huán)保特性。20世紀80年代以來鎂合金的研究得到飛速發(fā)展，隨著鎂合金應用面的不斷擴大鎂合金的研究和開發(fā)也進入了新時代。然而鎂合金的研究和發(fā)展還很不充分，很多工作還處于摸索階段，很多有關(guān)鎂合金性能的研究還沒有得到完全發(fā)展。對鎂合金的成型技術(shù)的研究目前主要在金屬型鑄造，砂型鑄造，低壓鑄造，差壓鑄造，熔模鑄造，壓力鑄造和技壓鑄造等方面，對鎂合金的沖壓工藝研究較少。但是，鎂合金沖壓方面的應用前景較好，除了可以減輕質(zhì)量，外觀漂亮外，特別是電磁屏蔽能力好。 本文結(jié)合省自然科學基金項目—鎂合金深加工研究，主要進行變形鎂合金的板材成型性分析設計。 1.2 國內(nèi)外研究狀況 近年來，鎂合金的開發(fā)和應用已經(jīng)受到世界各國的重視，尤其西方發(fā)達國家十分重視變形鎂合金的研究與開發(fā)，變形鎂合金材料已開始向系列化發(fā)展，產(chǎn)品應用領(lǐng)域不斷擴展。其中美國的變形鎂合金材料體系較為完備，合金系列有Mg-Al、Mg-Zn、Mg-RE、Mg-Li、Mg-Th等，可以加工成板、棒、型材和鍛件，并且開發(fā)出了快速凝固高性能變形鎂合金非晶態(tài)鎂合金及鎂基復合材料等。美國與世界上最大的鎂生產(chǎn)企業(yè)—挪威Novsk Hydro 公司簽訂了長期的合作關(guān)系。日本也開始著重研究鎂的新合金、新工藝、開發(fā)超強高變形鎂合金材料和可冷壓加工的鎂合金板材。英國開發(fā)出了Mg-Al-B擠壓鎂合金用于Magnox核反應堆燃料罐。以色列最近研制出了用在航天飛行器上、兼具優(yōu)良力學性能和耐蝕性能的變形鎂合金[1]。 我國變形鎂合金材料的研制與開發(fā)仍處于起步階段，缺少高性能鎂合金板、棒和型材，國防軍工、航天航空用高性能鎂合金材料仍依靠進口，民用產(chǎn)品尚未進行大力開發(fā)，因此，研究和開發(fā)性能優(yōu)良、規(guī)格多樣的變形鎂合金材料顯得十分重要。 1.3 課題研究方法 鎂合金在常溫下的塑性很低，因此不適于常溫下沖壓成形。鎂合金在熱態(tài)下具有較好的塑性，甚至在一些不利于其他材料成形的應力-應變狀態(tài)下也可以成形，但變形速度不宜太大。鎂合金板材在250℃左右拉深時其拉深比超過鋁合金和低碳鋼板的常溫拉深成形極限。在175℃鎂合金板形件拉深的拉深比可達2.0，225℃可達3.0。 本次設計主要是根據(jù)鎂合金AZ31板材加熱時的拉深性能來進行模具設計，鎂合金AZ31板材拉深成形時主要工藝參數(shù)有拉深力、成形速度、坯料溫度、模具預熱溫度、潤滑方式、模具圓角、模具間隙、壓邊力等，這些因素對坯料的拉深成形結(jié)果均有不同程度的影響[2]。 1.4 論文構(gòu)成 (1)選題背景和研究方法和。 (2)沖壓工藝規(guī)程 通過對工件的工藝分析和工藝計算，考慮經(jīng)濟性和可行性的前提下，確定工藝方案。 (3)進行模具設計 拉深模設計和修邊模設計。 (4)設計總結(jié) 總結(jié)本次設計之后所得到的收獲和改進意見。 2 沖壓工藝規(guī)程的編制 2.1沖壓件的工藝分析 沖壓件的零件圖如圖2.1所示 圖2.1 零件圖 圖2.2 立體圖 2.1.1 材料 制件材料為鎂合金AZ31,料厚為1mm,其化學成分及拉伸力學性能如表1.1所示: 表1.1 鎂合金AZ31化學成分 合 金 Mg Al Mn Zn Zr Min Si AZ31B 剩余 2.5-3.5 0.20-1.0 0.6-1.4 - 0.10 合 金 Cu Ni Fe Ca 其 他 雜 質(zhì) AZ31B 0.05 0.005 0.005 0.04 0.30 鎂合金具有比重輕，比強度高，阻尼性及切削加工性能好，導熱性好、電磁屏蔽能力強等優(yōu)點，廣泛應用于汽車工業(yè)、電子、通訊、家用電器、航空航天、計算機、紡織設備、印刷設備、包裝設備、軍工等行業(yè)。 鎂合金管材、棒材、型材、線材拉伸力學性能應達到表1.2所列最低。 表1.2 鎂合金的拉伸力學性能要求 合 金 狀 態(tài) 產(chǎn) 品 標定厚度或直徑/mm 管材標定橫截面積/ mm2或直徑/mm 抗拉強度min/MPa 0.2%屈服強度min/mm 伸長率(50mm或4D) min/ %D、E AZ31 F 棒、型 ￡6.30 所有 240 145 7 線 材 >6.30-40.00 所有 240 150 7 >40.00-60.00 所有 235 150 7 >60.00-130.00 所有 220 140 7 空心型 材 所 有 所有 220 110 8 管 材 0.70-6.30 ￡150 220 140 8 本次所做的筆記本電腦外殼沖壓模設計所用材料應為鎂合金AZ31型材，它為中強合金，可焊，良好的成型性 2.1.2 結(jié)構(gòu)工藝性分析 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析如表1.3所示 表1.3 工藝性分析表 分析項目 沖壓件的形狀尺寸 工藝性允許值 分析結(jié)論 拉深工藝性 形狀 圓角半徑 拉深壓邊 盒形,形狀規(guī)則無尖角 R3 t/D×100=0.38 >1.5t=1.5 <<3 形狀相對簡單。 工藝結(jié)構(gòu)大于允許最小值。 拉深容易起皺,需要壓邊。 此零件的設計過程中，有拉深這一工藝過程，液壓機沒有固定的行程，不會因薄板的厚度的變化而超載，特別是對于需要很大的施力行程加工時，具有明顯的優(yōu)點，并且液壓機下面可以原有的液壓機頂缸，用來頂出零件，所以選用液壓機。 2.2毛坯形狀、尺寸的確定 筆記本電腦外殼的拉深是屬于盒形件的拉深，盒形件是一種非回轉(zhuǎn)體零件，它的側(cè)壁是由兩對長度分別為A-2r和B-2r的直邊及四個半徑為r的轉(zhuǎn)角所構(gòu)成。盒形件拉深時，由于其幾何形狀的非回轉(zhuǎn)性，變形沿壁周向的分布是不均勻的；直邊區(qū)域變形量小，圓角區(qū)域變形量大，變形分布非常復雜。盒形件拉深時，圓角部分近似圓筒形件的拉深，直邊部分近似板料彎曲，但是，直邊部分并不是單純的彎曲變形。由于圓角部分的材料要圖向直邊流動，因而直邊部分也產(chǎn)生了 2.3 盒形件形狀 橫向壓縮、縱向伸長的變形。而圓角部分，由于直邊的存在，金屬的流動，使圓角部分的變形程度大為減小。 2.2.1 盒形件的修邊余量 當盒形件的高度小而對上口要求不高時，才可免去修邊工序。一般情況下，盒形件在拉深后都需要修邊，所以在確定毛坯尺寸和進行工藝計算之前，應在工件高度或凸緣寬度上加修邊余量。 H0/r=18/3=6 H0— 圖紙要求的盒形件高度 △H— 修邊余量 H — 記入修邊余量的工件高度 r — 盒形件側(cè)壁間的圓角半徑 圖2.4 盒形件修邊余量 查文獻[5]表4-24得 △H=(0.03~0.05)H0 取 △H=0.05H0=0.05ｘ18=0.9 則 H= H0+△H=18.9 2.2.2 盒形件毛坯尺寸計算 r/(B-H)=3/(260-18.9)=0.012<0.22 查文獻[5]圖4-57可知此盒形件屬于Пa區(qū)，即角部圓角半徑較小的低盒形件。拉深特點：只有微量的材料從盒形件的圓角處轉(zhuǎn)移到側(cè)壁上去，而幾乎沒有增補側(cè)壁的高度。 其毛坯尺寸計算步驟如下： (1)計算壁部展開長度： l=H+0.57r底 由于筆記本電腦外殼兩側(cè)不是對稱的，且 是一段圓弧，所以，側(cè)壁就取圓弧長度， 兩側(cè)統(tǒng)一取H=22mm l1=22+0.57ｘ3=23.71mm l2=18.9+0.57ｘ3=20.61 (2)按拉深計算角部毛坯半徑R 當r=r底時 R1=(2rH1)1/2=(2ｘ3ｘ23.71)1/2=12mm R2=(2rH2)1/2=(2ｘ3ｘ20.61)1/2=11mm 統(tǒng)一取R=12mm 圖2.5 毛坯尺寸計算方法 (3)從ab線段的中心向半徑為R的圓弧引切線。 (4) 在直線與切線的交接處，用半徑為R的圓弧，光滑連接，即可得出毛坯外形。 按上述方法計算出毛坯尺寸及外形為： H/B=18.9/260=0.073 t/Dｘ100=1/293ｘ100=0.34 r/B=3/260=0.0115 查文獻[5]表4-26 H/B1=0.3/0.85=0.255 H/B1< H/B, 所以可以一次拉成 圖 核算角部的拉深系數(shù) 2.6 毛坯尺寸、外形 對于低盒形件,由于圓角部分對直邊的影響較小,圓角處的變形最大,故變形程度用圓角處的假想系數(shù)來表示： m=r/ky 式中 r —角部的圓角半徑 ky—毛坯圓角部分的假想半徑 當r=r底時，拉深系數(shù)可以用H/r的比值來表示，本產(chǎn)品r=r底， 所以 m=1/(2H/r)1/2=0.28 查文獻[5]表4-27 t/Dｘ100=1/293ｘ100=0.34 r/B1=3/293=0.01 m1=0.31ｘ0.85=0.26 m>m1 所以可以一次拉成 2.3 排樣設計及材料利用率計算 2.3.1 排樣方式： 為使模具設計簡單以及送料方便，故選用尺寸為1000ｘ750mm,厚1.0mm的鎂板，每塊生產(chǎn)6件。 2.3.2 材料利用率計算： 2.4工藝方案的確定 2.4.1基本工序的確定： 該零件加工的基本工序確定為落料、拉深、沖孔、修邊。 對于本產(chǎn)品，如果省去切口工序，即在落料時把切口部分的材料去掉，毛坯外形為， 顯然，如果這樣則可以省去一道工序，但是，在以后的拉深過程中，各邊會發(fā)生很大變形，不能保證零件的尺寸精度要求，所以此種方法不能用，切口工序必須有，且應該放在后面的工序中。 顯然不能先沖孔在拉深，否則孔很容易變形。若先拉深后沖孔，則能保證成形后尺寸要求。按照常理，落料拉深完全可以做成復合模，但由于鎂合金在拉深時必須加熱，且在拉深過程中，需要設置拉深筋、拉深坎，所以不宜使用落料拉深復合模。 2.4.2不同工藝方案的比較 方案一：落料-拉深-沖孔-修邊 方案二：落料拉深復合模-沖孔 -修邊 方案三：落料、拉深、沖孔級進模 -修邊 方案四：落料（切口部分材料落料先切去）-拉深沖孔復合模 比較以上四種方案，顯然，方案四中落料時省去切口工序，將導致精度不能達到要求，而且在拉深過程中需要加熱，并且拉深速度比較慢，所以不宜設計復合模，所以方案四不宜選用。 方案三 設計級進?？梢允∪スば颍股a(chǎn)效率提高，但是它存在和方案四相同的問題，那就是拉深時需要加熱，且拉深速度較慢，這樣加熱時所有的零件一起加熱浪費資源，而且，成本過高，所以也不宜選用。 方案二 也是由于拉深時需要加熱，不宜選用復合模。 方案一 設計單工序模，雖然這樣效率雖然不是最高，但從節(jié)約資源的角度和從科研方面來講都是最好的，所以選用方案一。 2.5. 工藝計算 2.5.1 落料工序 落料工序采用平刃口 落料力 F落=1.3F0=1.3Ltτ=1.3ｘ2ｘ(339+297) ｘ1ｘ140=252616N=252.6KN 其中 t— 材料厚度 ，單位為[mm]； τ—材料抗剪強度， 單位為[Mpa]; L—沖裁周長 ，單位為[mm]； 卸料力 F卸=K3 F落 查文獻[3]表2-10得 K3=0.08 F卸=0.08ｘ252.6=20.2KN 所以 F總= F落+ F卸=252.6+20.2=272.8KN 所以選擇Y32-100型液壓機 落料時凸、凹模工作部分的尺寸與公差 確定凸、凹模尺寸及制造的原則： (1)落料件的尺寸取決于凹模尺寸，沖孔尺寸取決于凸模尺寸。 (2)根據(jù)刃口的磨損規(guī)律，如果刃口磨損后尺寸變大，則刃口應取接近或等于工件的最小極限尺寸，如果刃口磨損后尺寸減少，則刃口應取接近或等于工件的最大極限尺寸。 (3)在選擇凸凹模尺寸公差時，既要保證工件的精度要求和合理的沖裁間隙，又不能使凸凹模的尺寸精度過高。 對于簡單形狀的沖裁模具一般采用凸凹模分開加工 落料件尺寸D0-△ Dd=(D-x△)0δd Dp=(D-Zmin)0-δp= (D-x△- Zmin) 0-δp 式中 Dd、Dp—分別為落料件凹模和凸模尺寸 △—工件公差 δp、δd—分別為凹模、凸模制造公差 x—磨損系數(shù) 工件精度為IT14 取x=0.5，對直邊部分 查文獻[3]表2-6 得 δp=0.035mm δd=0.050mm 查文獻[8]附表1 得 △1=1.3 mm △2=1.4 mm 表1-2-20 Zmin=0.01 mm Dd1=（293-0.5ｘ1.3）+0.050=292.35+0.050 Dp1=（292.35-0.1）0-0.035=292.250-0.035 Dd2=(340-0.5ｘ1.4)+0.050=339.3+0.050 Dp2=(339.3-0.1)0-0.035=339.20-0.035 圓角部分 D0=24 D0'=22 查文獻[3] 得 δp=0.02 mm δd=0.025 mm 查文獻[8]附表1 △1=△2=0.52 mm 表1-2-20 Zmin=0.1 mm Dd0=(24-0.5ｘ0.52) +0.0250=23.74+0.0250 Dp0=(23.74-0.1)0-0.02=22.640-0.02 Dd0'=(22-0.5ｘ0.52)+0.0250=21.74+0.0250 Dp0'=(21.74-0.1)0-0.02=21.640-0.02 2.5.2 拉深工序 拉深時需要加熱到300℃，用來提高鎂合金的拉深性能，常溫下，鎂合金不能拉深。 查文獻[9]附表A2得 300℃時其抗剪強度 τ=35~50Mpa 抗拉強度 σb=30~50 Mpa 查文獻[8]表1-4-29 盒形件一次拉深時的拉深力F拉 F拉=(2A+2B-1.72r)tσbK4 其中 A、B—盒形件的長與寬 r—盒形件圓角半徑 t—材料厚度 σb—抗拉強度 單位(Mpa) K4—系數(shù) H/B=18.9/260=0.07 r/B=3/260=0.0115 t/Dｘ100=1/297ｘ100=0.33 查文獻[80]表1-4-33 得 K4=0.7 所以 F拉=（2ｘ260+2ｘ305-1.72ｘ3）ｘ1ｘ50ｘ0.7 =39369N≈40KN 查文獻[8]表1-4-26 得 壓邊力 F壓=AP A—壓邊圈下的坯料面積 P—單位壓邊力 由文獻[8]表1-4-28 得 P=3 F壓=（293ｘ340-260ｘ305）ｘ3=60960 N≈61 KN 總壓力 F總= F拉+ F壓=40 KN +61 KN =101KN 所以選擇Y32-100型液壓機 2.5.3 沖孔工序 沖孔力 F沖=1.3Ltτ=1.3ｘ[81ｘ4+4π(15+13)/2]ｘ1ｘ140=99008N≈99KN 推料力 F推=n K推F沖=5ｘ0.055ｘ99=27.23KN 卸料力 F卸=K卸 F沖=0.04ｘ99=3.96 KN n=5 是同時留在凹模刃口內(nèi)廢料的片數(shù) 查文獻[3]表2-10得 K推=0.055 K卸=0.04 F總=F沖+F推+F卸=99+27.23+3.96=130 KN 所以選擇Y32-100型壓力機 2.5.4 修邊工序 對于筆記本電腦外殼兩端的缺口，可以通過切口 工序完成，切口又分兩個方向進行，水平方向和垂直方向，并且切口1、2之間的距離只有5mm，切口3的長度較大，所以不能一次切成，要先在切口1、3的水平方向切一次，然后再切1、3的垂直方向，再在切口2上水平垂直方向一次切成。此時修邊工序才算完成。 切邊力的計算： 圖2.6 修邊順序 (1)第一次切邊 F切=1.3Ltτ 式中：F切－切邊力（N） L－工件輪廓周長（mm） t-材料厚度（mm） τ-材料的抗剪強度（Mpa） 則F切=1.3×780×1.0×140＝141960N=142（KN） (2)第二次切邊 F切=1.3Ltτ 則F切=1.3×724×1.0×140＝131768N=132（KN） (3)第三次切邊 F切= F切1+F切2=1.3×（80×2+18×2）×1×140+1.3×（80×2+4×2）×1×140 =64792N =65KN 選擇J31-2500型閉式單點壓力機 2.6沖壓工藝過程卡片 表1.4 沖壓工藝過程卡片 湖南大學 沖壓工藝卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 筆記本電腦外殼沖壓件 零件名稱 材料 板料規(guī)格 毛坯尺寸 毛坯可制件數(shù) 材料技術(shù)要求 共3頁 鎂合金AZ31 1.0750 1000 293340 6 第1頁 工序號 工序名稱 工序簡圖 設備 模具 工時 0 下料 剪板機 1 落料 Y32-100型液壓機 落料模 2 拉深 Y32-100型液壓機 拉深模 3 沖孔 Y32-100型液壓機 沖孔模 4 斜楔修邊模 J31— 2500壓力機 修邊模 5 垂直修邊模 J31— 2500壓力機 修邊模 垂直斜楔修邊復合模 J31— 2500壓力機 水平垂直修邊復合模 3 拉深模設計 3.1 模具的結(jié)構(gòu)形式 因為制件材料較薄，為保證制件平整，采用彈性壓邊裝置。為方便操作和取件及保證壓邊力均勻，壓力機采用液壓機。在設計時，彈性壓邊圈裝在下模的拉深模，這種模具的特點就是可選用壓力大的彈簧，橡皮或氣墊，用以增大壓邊力，同時壓邊力是可調(diào)的，以滿足拉深件的要求。 其結(jié)構(gòu)形式為： 圖3.1 拉深模裝配圖 拉深過程中主要是要滿足拉深時的外形尺寸，拉深過程中的問題是可能會出現(xiàn)起皺，并且對于這類覆蓋件拉深時，毛坯各處的變形程度相差很大，需要采用拉深筋來控制毛坯各段流入凹模的阻力，亦即調(diào)整毛坯周邊各邊的徑向拉應力。拉深筋在毛坯周邊的布置，與零件的幾何形狀、變形特點和拉深程度有關(guān)。在變形程度大、徑向拉應力也大的圓角處，可不設或少設拉深筋。直邊處則設1~3條拉深筋，以增大變形阻力，從而調(diào)整送料阻力和進料阻力。 對于加熱時進行拉深，要對毛坯和模具一起進行加熱，只對毛坯進行加熱的而對模具不加熱的沖壓只可用于變形程度不大的情況。因為當只對毛坯進行加熱時，毛坯有加熱爐送至冷模具上開始沖壓，毛坯的溫度將有70到150度的降低，所以要想讓毛坯拉深時的溫度符合要求，則毛坯就需要加熱到更高的溫度。由于鎂合金拉深性能不好，所以拉深時對毛坯和模具一起進行加熱。 3.2. 模具刃口尺寸計算 3.2.1 上下模刃口尺寸計算 由于零件一次可以拉成，所以凸模的尺寸就是零件的內(nèi)部尺寸。盒形件拉深時的間隙直邊部分和圓角部分是不相等的，直邊部分一般取z/2=(1~1.1)t。 直邊部分 z/2=1.1t=1.1mm 圖3.2凸凹模間隙 圓角部分的間隙求法如圖3.3所示[5] 此零件要求外形尺寸，所以計算圓角部分的間隙要用b)圖。 rp=(0.414rB+0.1t)/0.414 式中 rp—凸模的圓角半徑； rB=rd-Z/2 本次設計中 rB=4-1.1=2.9mm rp=(0.414ｘ2.9+0.1ｘ1)/0.414=3.24mm 所以 凸模圓角半徑 rp=3.24mm 取rp=3.5mm a)工件要求內(nèi)形尺寸 b)工件要求外形尺寸 圖3.3 盒形件圓角部分間隙 3.2.2 壓力中心計算 為了保證壓力機和模具正常地工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機滑塊中心線相重合。否則沖壓時會使沖模與壓力機滑塊歪斜，引起凸凹模間隙不均和導向零件加速磨損，造成刃口和其他零件的損壞。在拉深過程中，壓力是不均勻的，并且此零件的幾何形狀不是完全對稱的，所以壓力中心的計算比較麻煩，又因為此零件近似對稱，所以就近似把它的幾何中心定義為壓力中心。 3.3 零件設計及標準件選擇 3.3.1 凸模的設計 (1) 凸模尺寸 凸模尺寸260ｘ305ｘ85mm (2) 凸模強度校核 由于凸模屬于不規(guī)則零件，所以要按凸模工作端面尺寸計算，分為兩種情況，即凸模端面寬度B大于沖裁件厚度t如圖3.4a)和端面寬度B小于或等于沖裁件厚度t如圖b)。沖裁件厚度只有1mm，所以屬于圖3.4a)所示的情況。查文獻[11]，則需核算刃口接觸強度應力бk，因此此時接觸應力бk應大于平均應力б0。 圖3.4 計算凸模強度時所取的面積 бk=Ltτ/Fk≤[б] 式中 L—沖件輪廓長度(mm) t—沖件材料厚度(mm) τ—沖件材料抗剪強度(N/mm2) Fk—接觸面積(mm2)取接觸面積寬度為t/2 бk—凸模刃口接觸應力 [б]—凸模材料許用應力 取[б]=1800N/mm2 бk=(305ｘ2+260ｘ2)ｘ1ｘ50/(305ｘ1+260ｘ1)=100<[б]=1800 所以強度符合條件 (3) 凸模的結(jié)構(gòu)形式 因為凸模與模座接觸面積較大，所以直接用螺釘固定，如圖所示，因為凸模所受力并不是很大，所以直接把凸模固定在下模座上，并以底面止扣定位，使整體結(jié)構(gòu)趨于簡單。 圖3.5 凸模 3.3.2 凹模的設計 1) 凹模的形狀及尺寸 凹模形狀如圖所示，根據(jù)模具實際結(jié)構(gòu)的需要，現(xiàn)設計其尺寸為400ｘ400ｘ70mm，為防止壓手 應h1大于20mm以上。 圖3.6 凹模 2) 凹模的刃口形式 采用平刃口，特點是刃磨后刃口尺寸不變。 3.3.3 定位板的設計 定位板的作用是對于單個毛坯的外輪廓進行定位，定位板與坯料定位面的配合可采用H9/h9的間隙配合，查文獻[8]表1-2-42得: h=t+2=1+2=3mm 所以定位板的尺寸為400ｘ400ｘ3mm，與壓邊圈配做。 3.3.4 彈性壓邊圈的設計 由于筆記本電腦外殼的圓角部分的半徑較小，在拉深過程中可能會出現(xiàn)起皺的情況，為保證正常生產(chǎn)，需要加壓邊圈，壓邊力的大小對拉深力有很大影響，壓邊力太大會增加危險斷面的拉應力，導致拉裂或嚴重變薄，太小則防皺效果不好。 壓邊裝置有剛性和彈性兩種，本次設計采用彈性壓邊裝置，彈性壓邊裝置的壓邊力系由底油缸、彈簧或橡皮產(chǎn)生，其中，油缸壓邊力不隨凸模行程變化，壓邊效果較好，彈簧和橡皮壓邊力都隨行程增大而上升，對拉深不利，所以選用油缸壓邊裝置。 彈性壓邊裝置的尺寸根據(jù)模具的實際需要設為400ｘ400ｘ8mm，與凸模間隙配合。 3.3.5 拉深筋的設計 毛坯各處的變形程度相差很大，需要采用拉深筋來調(diào)整，拉深筋的結(jié)構(gòu)和位置對覆蓋件的拉深成形的質(zhì)量有極其重要的影響，拉深筋的結(jié)構(gòu)與產(chǎn)生的阻力密切相關(guān)，不合理的結(jié)構(gòu)，將使筋的作用不能正常發(fā)揮。 拉深筋合理的位置應同時滿足下列條件 (1)起外皺 圖3.7是壓筋瞬間狀態(tài)。包筋所用材料來自外緣，就外緣變形而言，其性質(zhì)純屬不帶壓邊圈情況下的拉深，應滿足不用壓邊圈的判據(jù)，否則會起外皺，如果在dj之外設置一平面壓邊圈并單獨施加平面壓邊力，則壓筋時外皺可以避免。 (2)不起內(nèi)皺 圖3.7 拉深筋誘發(fā)外皺 由經(jīng)驗得知，筋的阻力隨著位置的外移而呈上升趨勢，在結(jié)構(gòu)一定的情況下，阻力近是位置的函數(shù)。 (3)不拉裂 阻力的增大雖然可以消除內(nèi)皺，但阻力過大又會造成內(nèi)部的拉裂，在筋結(jié)構(gòu)已定的情況下，通過調(diào)整位置參數(shù)可以避免。 3.3.6 上下模座、導柱導套的設計 模座選用標準模座，導柱導套也選用標準的。模座選用GB2855.5-81,硬度為HRC28-32,材料為HT200。上模座尺寸為A400ｘ400ｘ55，下模座尺寸為A400ｘ400ｘ65。在安裝模具時，模具的方向容易產(chǎn)生誤差，防止的辦法就是打上和模記號，或使導柱間距不一樣。所以模座上的兩個導柱的直徑不一樣，其中一個的導柱直徑為45mm,導套直徑為60mm，另一個導柱直徑為50mm導套直徑為65mm。 3.3.7 出件裝置的設計 出件裝置的結(jié)構(gòu)如圖所示，這樣的設計模柄就要選用中間有孔的，以方便打料桿從中間孔中通過，其出件過程就是打料桿1和卸料板2把工件敲出來。 圖3.8 卸料裝置 3.4模具閉合高度的計算 H=H1+H2+H3+H4=55+70+85+65=275mm 其中，H1為上模座高，H2為凹模高，H3為凸模高，H4為下模座高。 3.5裝配圖及零件圖的繪制 在A1圖紙上按比例1:1繪制裝配圖,在A4圖紙上繪制零件圖。 3.6 壓力機校核 表2.1 壓力機的校核 校核內(nèi)容 壓力機參數(shù) 模具參數(shù) 結(jié)論 動梁最大行程 600 遠遠小于 可以將零件放進取出 動梁至工作臺面最大距離 Hmax=900 Hmin=230 H=275 滿足 工作臺尺寸 586×950 下模座尺寸為 560×560 滿足要求 4 修邊模設計 4.1 模具的結(jié)構(gòu)形式 修邊模包括單純的修邊模和修邊沖孔復合模，修邊模根據(jù)鑲塊的運動方式可以分為三種基本類型： 垂直修邊模 修邊鑲塊與壓力機滑塊的運動方向一致作垂直運動的修邊模 斜楔修邊模 修邊鑲塊作水平或傾斜運動的修邊模 垂直斜楔修邊模 一些修邊鑲塊作垂直方向運動，而另一些修邊鑲塊最水平或傾斜方向運動的修邊模 在本次設計中，如果從經(jīng)濟方面考慮，則應選擇垂直斜楔修邊模，但是由于其中一個切口尺寸過大，如果選擇垂直斜楔修邊模，則工件的精度難以得到保證。所以應該先選擇斜楔修邊模，再用垂直修邊模，這樣雖然工序多了一個，但是工件的精度保證了，設計時，應在保證質(zhì)量的前提下，再考慮經(jīng)濟性。 其結(jié)構(gòu)形式為： 圖4.1 修邊模裝配圖 設計修邊模時，應做到定位方便、可靠、安全，這樣才能保證零件修邊的尺寸、位置準確。 修邊模設計時須注意的問題： 采用鑄造的上模、下模、壓料板 防止壓料板的掉落，需設置壓料板安全機構(gòu) 對于承受水平推力的模具要同時使用導柱和背靠塊 設置支承器，保護彈性元件部工作時處于自由狀態(tài) 設置模具的起吊裝置 4.2 壓力中心計算 由于零件形狀基本對稱,其幾何中心就是壓力中心，無需計算壓力中心。 4.3 零件設計及標準件選擇 4.3.1 斜楔和滑塊的設計 (1)斜楔和滑塊的行程關(guān)系 斜楔和滑塊配對應用，交直運動為水平運動或傾斜運動，從而擴大沖模的行程，根據(jù)零件的需要，本次設計是把垂直運動轉(zhuǎn)換為水平運動，其運動簡圖如圖4.2所示。斜楔1向下推動滑塊2沿水平向右移。 圖4.2 斜楔、滑塊運動方式 對于水平斜楔機構(gòu)的行程關(guān)系,如下: 滑塊的運動行程S就是加工時所需的水平方向的行程量，零件取出和放入的操作量的總和。 下面是水平斜楔的結(jié)構(gòu)圖、行程圖和工作受力圖，如圖4.3、4.4、4.5 圖4.3 結(jié)構(gòu)圖 圖4.4 行程圖 其計算公式為 S3/S=tgβ Q=F/cosθ1 圖4.5 工作受力圖 斜楔角β不但影響到滑塊行程的大小，同時對力的傳遞和效率也有很大的影響。作水平運動時取β=500，為了平衡水平運動的斜楔的反側(cè)力，在斜楔背面裝有反側(cè)塊。 取S=8mm,則 S3=8ｘtg50=9.53mm 取S3=10mm 右邊的滑塊尺寸為70ｘ222ｘ35mm，左邊的滑塊尺寸為70ｘ132ｘ35mm。 (2) 斜楔和滑塊的尺寸設計 斜楔的有效行程S應大于滑塊行程S1，滑塊作水平運動的斜楔角度α一般可取40o。 滑塊的長度尺寸L2應當保證當斜楔開始推動滑塊時，推動的合力作用線處于滑塊長度之內(nèi)（如圖4.6所示）。 合理的滑塊高度H2應小于滑塊長度L2，一般可取L2：H2=(2~1)：1 為了保證滑塊運動的平穩(wěn)，滑塊的寬度B2一般應小于或等于滑塊的長度L2的2.5倍。 斜楔尺寸H1,L1基本上可按不同模具的結(jié)構(gòu)要求 圖4.6 滑塊尺寸關(guān)系圖 進行設計，但必須有可靠的擋塊，以保證斜楔正常工作。 對于大型模具，滑塊寬度B2與斜楔寬度B1及所需的斜楔數(shù)量可通過查文獻[11]表14-40獲得。 4.3.2 滑塊返回行程的復位機構(gòu) 斜楔滑塊在進行修邊時，由于卸料力和滑塊重力或其它因素所產(chǎn)生的力會把凸模卡住，工作完畢后，滑塊不能自動回到初始位置，為了使滑塊回到初始位置，必須設置復位機構(gòu)。復位機構(gòu)分為彈簧復位機構(gòu)和返楔復位機構(gòu)。返楔復位機構(gòu)就是在壓力機回程時靠返楔機構(gòu)將滑塊回到初始位置。本次零件復位機構(gòu)的設計采用反楔復位機構(gòu)，其特點就是結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖4.7所示 1—滑塊 2—調(diào)整塊 3—防磨板 4—返楔塊 5—返楔滑塊 6—卸楔 圖4.7 滑塊復位機構(gòu) 4.3.3 出件裝置的設計 由于工件是開口端朝下放在修邊模上的，工作時壓料板先壓著工件，然后修邊，工作后，工件留在凸模上，工件與凸模之間無任何間隙，而且有時候工件還被定位件卡的很緊，所以，工件取出很困難，如果取件方法不當，會使其變形，對下道工序產(chǎn)生影響，所以要使工件順利取出，必須設置取件裝置，本次設計是靠氣缸推動推桿把工件推出。 4.3.4 上模座的設計 其結(jié)構(gòu)如圖4.8所示 圖4.8 上模座 其中1的作用是裝置限位器的限制壓料板的下降位置，防止壓料板掉下來碰傷工件或操作者。 上模座的尺寸及材料為660ｘ460ｘ95mm HT250 4.3.5 下模座的設計 其結(jié)構(gòu)如圖4.9所示 圖4.9 下模座 其中1、5是落廢料的孔，即切掉的廢料從1、5處落到下面的廢料盒內(nèi)。3是用來定出托架，即頂出工件，2、4是作導向作用的。 下模座的尺寸及材料為660ｘ460ｘ120mm HT250 4.3.6 壓料板的設計 其結(jié)構(gòu)如圖4.10所示： 圖4.10 壓料板 其中，1是限制壓料板的下降位置, 防止壓料板掉下來碰傷工件或操作者。螺紋2的作用是當壓料板裝入或取出模具時的起吊裝置，只要在1處裝入起吊裝置就可以了。 4.3.7 防磨板的設計 防磨板的作用主要是提高導向面的耐磨性，防磨板材料一般采用優(yōu)質(zhì)工具鋼，本次設計的材料采用T8A,硬度為52-56HRC。其尺寸設計原則如下： 防磨板寬度：導向面應選在被導向滑動零件輪廓的直線或最平滑的部位，一般取4-8處，且前后左右對稱分布。防磨板的總寬度應為內(nèi)側(cè)滑動零件輪廓全長的25％以上，防磨板的總寬度決定后，需按比例配置在各導向部位。 防磨板長度：防磨板的長度只能長，不能短。因為當上模下降接觸毛坯之前要預先有一定的長度。 防磨板的尺寸隨零件的不同而不同，序號為04，其尺寸為25ｘ100ｘ5mm，序號為08，尺寸為75ｘ222ｘ8mm，序號為23，尺寸為25ｘ50ｘ5mm，序號為35，尺寸為35ｘ100ｘ5mm。 4.3.8 導板的設計 導板的作用是用于上下模的導向，所用材料為45鋼，硬度為高頻淬火HRC55,導板的尺寸為32ｘ50ｘ8mm。 4.4 模具閉合高度的計算 H閉=H1+H2+H3=95+120+10= 225 mm 其中H1是上模座的高度，H2是下模座的高度，H3是斜楔行程。 4.5 裝配圖及零件的圖繪制 在A1圖紙上按比例1:1繪制裝配圖,在A4圖紙上繪制零件圖。 4.6 壓力機校核 表3.1 壓力機的校核 校核內(nèi)容 壓力機參數(shù) 模具參數(shù) 結(jié)論 滑塊行程 315 接近 可以將零件放進取出 閉合高度 Hmax=490 Hmin=490-310=180 H=225 滿足 工作臺尺寸 1000×950 下模座尺寸為 660×460 滿足要求 設計總結(jié) 轉(zhuǎn)眼間三個月就過去了，經(jīng)過這一段時間的畢業(yè)設計，我對沖壓模具設計又有了一個新的認識，對沖壓的了解又加深了一層，同時也對自己獨立完成設計增加了一些經(jīng)驗，對以后走向工作崗位打下了堅實的基礎(chǔ)。 在本次設計中，通過查閱了大量的資料，我認識到自己對沖壓是多么的缺乏了解。更深一步的感受到?jīng)_壓過程中的工藝分析是多么重要，在前面的幾周內(nèi)都是在做工件的工藝分析，當自己認為分析的已經(jīng)足夠，考慮的也足夠詳細了，可以進行設計了的時候，動起筆來，卻不知從何下手，拉深過程中的起皺，拉裂怎樣預防，怎樣取出工件，加熱的爐子應該放在哪里，等等很多問題都不知怎么解決。剛剛認為拉深模的設計可以告一段落時，卻發(fā)現(xiàn)原本想好的修邊模又出了問題，原本打算設計垂直斜楔修邊復合模，卻發(fā)現(xiàn)由于一開始沒有考慮到尺寸相對于零件太大，設計出的模具達不到工件的精度要求，根本不能設計成復合模，所以又趕著修改修邊模，所幸最后終于按時完成了設計。 在設計過程中，拉深筋的位置和尺寸不能很精確的確定，因為它和拉深過程中的很多因素有關(guān)，并且有關(guān)拉深筋方面的文獻資料相對比較少。雖然在沖壓過程中拉深筋的有著舉足輕重的作用，但是關(guān)于拉深筋的理論還很籠統(tǒng)，還不系統(tǒng)，沒有非常精確的公式去計算，很多時候都是靠經(jīng)驗，所以拉深筋的最終位置需要在試制過程中確定，需要根據(jù)實際生產(chǎn)過程的實際情況來確定。 在我即將走向社會的時候，很慶幸自己能夠有這樣的機會使自己得到鍛煉，在鞏固專業(yè)知識的同時，也學習了一些其他方面的知識，并且感覺在思想上也有所進步。比如這次設計中，我學習了三維造型的軟件(UG)和模具設計與制造方面的知識，另外還進一步學習了零件加工工藝方面的知識。我為自己能夠在大學的最后階段上一堂如此難忘的課而感到高興，四個字形容就是“受益匪淺”。有了這次經(jīng)歷，我將信心百倍的走向今后的工作崗位。 參考文獻 [1] 余琨，黎文獻等．變形鎂合金的研究、開發(fā)及應用[J]．中國有色金屬學報，2003,13(2):277-288. 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