沖大小墊圈復(fù)合模(論文+DWG圖紙),大小,墊圈,復(fù)合,論文,dwg,圖紙 1 摘要： 模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ)，在我國(guó)模具制造屬于專用設(shè)備制造業(yè)。本設(shè)計(jì)是 空氣濾清器殼反拉深、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)，沖模的結(jié)構(gòu)性能直接反映了沖壓技術(shù)水平的 高低。選用材料時(shí)應(yīng)考慮模具的工作特性，受力情況，沖壓件材料性能，沖壓件的精 度，生產(chǎn)批量以及模具材料的加工工藝性能和工廠現(xiàn)有條件等因素。沖床的選用主要 是確定沖床的類型和噸位。板料冷沖壓加工是機(jī)械加工的一個(gè)重要組成部分。它應(yīng)用 十分廣泛。但由于傳統(tǒng)的加工存在著沖壓工藝方案選擇不合理、沖壓間隙選擇過(guò)大， 壓力機(jī)不相匹配等問(wèn)題。本文就以空氣濾清器殼反拉深、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)主要介紹了 沖壓模具設(shè)計(jì)的全過(guò)程： 1. 經(jīng)工藝分析工藝計(jì)算，間隙值的選擇，確定了該設(shè)計(jì)工藝流程及沖模結(jié)構(gòu)形 式。 2. 同時(shí)對(duì)所設(shè)計(jì)的模具分別進(jìn)行了分析說(shuō)明， 3. 對(duì)壓力機(jī)做出了合理的選擇， 4. 整個(gè)過(guò)程采用 AutoCAD 軟件繪制模具的二維裝配圖和個(gè)別零件圖。 關(guān)鍵字：沖壓模；空氣濾清器殼；沖裁間隙；沖壓工藝。 Abstract: Board material cold to press , it processes to be machined one important component. It is very extensive that it employs . But because the choice with unreasonable choice and pressing the interval that traditional processing is pressing the craft scheme is too big, question of matching of the press. etc. This text presses The automobile rim falls the materal drawing compound mold with the main introduction of mold design to the clutch housing: 1. Calculate by analysis , craft by craft, interval choice of value, confirm this design technological process and structural form of trimming die. 2. Analyzed separately to moulds designed that explain at the same time , 3. Having made the rational choice to the press, 4. The whole course adopts AutoCAD software to draw the two-dimentional installation diagrams and specific part pictures of the mould . Key word: Press the mould ；automobile rim； the interval of blanking；press the craft。 2 目錄 1 前言 .......................................................................................................................................................................4 1．1 沖壓技術(shù)概述 ..............................................................................................................................................4 1．2 沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) ..................................................................................................................................5 2 沖壓工藝分析 .......................................................................................................................................................6 2．1 零件材料的分析 ..........................................................................................................................................6 2．2 零件工藝性能分析 ......................................................................................................................................6 2．3 確定工藝方案與模具形式 ..........................................................................................................................6 2．4 沖壓工序數(shù)確定 ..........................................................................................................................................7 2．5 模具類型的確定 ..........................................................................................................................................8 2．6 工藝方案分析 ..............................................................................................................................................8 3 模具結(jié)構(gòu)型式的確定 .........................................................................................................................................10 4 部分工藝參數(shù)計(jì)算 .............................................................................................................................................10 4．1 毛坯尺寸計(jì)算： ........................................................................................................................................10 4．2 反拉深次數(shù)計(jì)算 ........................................................................................................................................13 5 各部分工藝力計(jì)算 .............................................................................................................................................13 5．1 反拉深力 ....................................................................................................................................................13 5．2 頂件力 ........................................................................................................................................................14 5．3 沖栽力 ........................................................................................................................................................14 6 凸、凹模結(jié)構(gòu)及工作部分主要尺寸計(jì)算 .........................................................................................................16 6．1 反拉深凸、凹模刃口尺寸及公差的計(jì)算 ................................................................................................16 6． 2 沖孔凸、凹模刃口尺寸及公差的計(jì)算 ...................................................................................................17 6．3 沖孔凸模的設(shè)計(jì) ........................................................................................................................................19 6． 3． 1 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三原則 .................................................................................................................19 6． 3． 2 凸模的尺寸計(jì)算 .............................................................................................................................20 6． 3． 3 凸模的結(jié)構(gòu)形式 .............................................................................................................................21 6．4 拉深凹模的設(shè)計(jì) ........................................................................................................................................23 6． 4. 1 拉深模的凹模圓角半徑 ................................................................................................................20 6． 4． 2 拉深間隙 .........................................................................................................................................20 6． 5 凸凹模的設(shè)計(jì) .............................................................................................................................................25 6． 5． 1 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .............................................................................................................................20 6． 5． 2 拉深凸模結(jié)構(gòu) .................................................................................................................................20 7 壓力設(shè)備選擇 .....................................................................................................................................................27 8 模具設(shè)計(jì) .............................................................................................................................................................28 9 模具其他零件設(shè)計(jì)及計(jì)算 .................................................................................................................................28 3 9．1 沖模的導(dǎo)向裝置 ........................................................................................................................................28 9．1. 1 無(wú)導(dǎo)向沖栽條件 .................................................................................................................................29 9．1. 2 導(dǎo)板導(dǎo)向 .............................................................................................................................................29 9．1. 3 模架的導(dǎo)向 .........................................................................................................................................29 9．2 模架的類型及應(yīng)用 ....................................................................................................................................29 9．3 定位裝置 ....................................................................................................................................................30 9．4 卸料裝置 ....................................................................................................................................................30 9．4. 1 固定卸料裝置的形式 .........................................................................................................................29 9．4. 2 固定卸料板的固定方式 .....................................................................................................................29 9．5 推件裝置的設(shè)計(jì) ........................................................................................................................................30 9．5. 1 推件板的結(jié)構(gòu)形式 .............................................................................................................................29 9．5. 2 推件板的尺寸與公差 .........................................................................................................................29 9．5. 3 推件板的極點(diǎn)位置 .............................................................................................................................29 9．5. 4 打桿與打板的設(shè)計(jì) .............................................................................................................................29 9．6 模柄的類型與選擇 ....................................................................................................................................29 9．7 凸模固定板 ................................................................................................................................................29 9．8 墊板 ............................................................................................................................................................29 9．9 緊固件 ........................................................................................................................................................29 9．10 定位銷 ......................................................................................................................................................29 10 模具的裝配 .......................................................................................................................................................38 10．1 復(fù)合模的裝配 ..........................................................................................................................................29 10．2 凸、凹模間隙的調(diào)整 ..............................................................................................................................29 11 凸凹模制造的工藝過(guò)程 ...................................................................................................................................37 10 模具的總裝配圖 ...............................................................................................................................................38 11 設(shè)計(jì)總結(jié) ...........................................................................................................................................................40 12 致謝 ...................................................................................................................................................................41 13 參考文獻(xiàn) ...........................................................................................................................................................42 4 1 前言 1．1 沖壓技術(shù)概述 沖壓是靠壓力機(jī)和模具對(duì)板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離， 從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件) 的成形加工方法。沖壓和鍛造同屬塑性加工 (或稱壓力加 工)，合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。 全世界的鋼材中，有 60～70%是板材，其中大部分是經(jīng)過(guò)沖壓制成成品。汽車的車身、底盤、 油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機(jī)、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。儀器 儀表、家用電器、自行車、辦公機(jī)械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。 沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強(qiáng)的特點(diǎn)。沖壓可制出其他方法難于制造的帶 有加強(qiáng)筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具，工件精度可達(dá)微米級(jí)， 且重復(fù)精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔窩、凸臺(tái)等。 冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工，或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面狀態(tài)低于冷 沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。 沖壓是高效的生產(chǎn)方法，采用復(fù)合模，尤其是多工位級(jí)進(jìn)模，可在一臺(tái)壓力機(jī)上完成多道沖 壓工序，實(shí)現(xiàn)由帶料開(kāi)卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動(dòng)生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)條件好， 生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。 沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是 使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時(shí)保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料 在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實(shí)際生產(chǎn)中，常常是多種工序 綜合應(yīng)用于一個(gè)工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對(duì)沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻； 表面光潔，無(wú)斑、無(wú)疤、無(wú)擦傷、無(wú)表面裂紋等；屈服強(qiáng)度均勻，無(wú)明顯方向性；均勻延伸率高； 屈強(qiáng)比低；加工硬化性低。 在實(shí)際生產(chǎn)中，常用與沖壓過(guò)程近似的工藝性試驗(yàn)，如拉深性能試驗(yàn)、脹形性能試驗(yàn)等檢驗(yàn) 5 材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。 模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本 和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計(jì)和制造需要較多的時(shí)間，這就延長(zhǎng)了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。 模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡(jiǎn)易模具(供小批量生產(chǎn)) 、復(fù)合模、多工位級(jí)進(jìn)模(供大 量生產(chǎn)) ，以及研制快速換模裝置，可減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于減少 沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進(jìn)沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批 量多品種生產(chǎn)。 沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機(jī)成形外，一般都采用機(jī)械壓力機(jī)。以現(xiàn)代高速多工位機(jī)械壓力機(jī) 為中心，配置開(kāi)卷、矯平、成品收集、輸送等機(jī)械以及模具庫(kù)和快速換模裝置，并利用計(jì)算機(jī)程 序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線。 在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時(shí)間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料 等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。 1．2 沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 進(jìn)入 90 年代以來(lái)，高新技術(shù)全面促進(jìn)了傳統(tǒng)成形技術(shù)的改造及先進(jìn)成形技術(shù)的形成和發(fā)展。 21 世紀(jì)的沖壓技術(shù)將以更快的速度持續(xù)發(fā)展，發(fā)展的方向?qū)⒏油怀觥熬⑹?、凈”的需求?沖壓成形技術(shù)將更加科學(xué)化、數(shù)字化、可控化?？茖W(xué)化主要體現(xiàn)在對(duì)成形過(guò)程、產(chǎn)品質(zhì)量、 成本、效益的預(yù)測(cè)和可控程度。成形過(guò)程的數(shù)值模擬技術(shù)將在實(shí)用化方面取得很大發(fā)展，并與數(shù) 字化制造系統(tǒng)很好地集成。人工智能技術(shù)、智能化控制將從簡(jiǎn)單形狀零件成形發(fā)展到覆蓋件等復(fù) 雜形狀零件成形，從而真正進(jìn)入實(shí)用階段。 注重產(chǎn)品制造全過(guò)程，最大程度地實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)全局綜合優(yōu)化。優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單一成形環(huán)節(jié) 向產(chǎn)品制造全過(guò)程及全生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展。 對(duì)產(chǎn)品可制造性和成形工藝的快速分析與評(píng)估能力將有大的發(fā)展。以便從產(chǎn)品初步設(shè)計(jì)甚至 構(gòu)思時(shí)起，就能針對(duì)零件的可成形性及所需性能的保證度，作出快速分析評(píng)估。 沖壓技術(shù)將具有更大的靈活性或柔性，以適應(yīng)未來(lái)小指量多品種混流生產(chǎn)模式及市場(chǎng)多樣化、 個(gè)性化需求的發(fā)展趨勢(shì)，加強(qiáng)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)變化的快速響應(yīng)能力。 重視復(fù)合化成形技術(shù)的發(fā)展。以復(fù)合工藝為基礎(chǔ)的先進(jìn)成形技術(shù)不僅正在從制造毛坯向直接 制造零件方向發(fā)展，也正在從制造單個(gè)零件向直接制造結(jié)構(gòu)整體的方向發(fā)展。 深入研究沖壓變形的基本規(guī)律、各種沖壓工藝的變形理論、失穩(wěn)理論與極限變形程度等；應(yīng) 用有限元、邊界元等技術(shù)，對(duì)沖壓過(guò)程進(jìn)行數(shù)字模擬分析，以預(yù)測(cè)某一工藝過(guò)程中坯料對(duì)沖壓的 適應(yīng)性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，從而優(yōu)化沖壓工藝方案，使塑性變形理論逐步起到對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的 直接指導(dǎo)作用。 制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料，正逐步被高強(qiáng)鋼板、涂敷鍍層鋼板、塑料夾層鋼板和其他復(fù) 合材料或高分子材料替代。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，加強(qiáng)研究各種新材料的沖壓成形性能，不斷發(fā) 展和改善沖壓成形技術(shù)。 在模具設(shè)計(jì)與制造中，開(kāi)發(fā)并應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)（CAD/CAM） ，發(fā)展高精度、 6 高壽命模具和簡(jiǎn)易模具（軟模、低熔點(diǎn)金模具等）制造技術(shù)以及通用組合模具、成組模具、快速 換模裝置等，以適應(yīng)沖壓產(chǎn)品的更新?lián)Q代和各種生產(chǎn)批量的要求。 推廣應(yīng)用數(shù)控沖壓設(shè)備、沖壓柔性加工系統(tǒng)（FMS） 、多工位高速自動(dòng)沖壓機(jī)以及智能機(jī)器 人送料取件，進(jìn)行機(jī)械化與自動(dòng)化的流水線沖壓生產(chǎn)。 精沖與半精沖、液壓成形、旋壓成形、爆炸成形、電水成形、電磁成形、超塑成形等技術(shù)得 到不斷發(fā)展和應(yīng)用，某些傳統(tǒng)的沖壓加工方法將被它們所取代，產(chǎn)品的沖壓加工趨于更合理、更 經(jīng)濟(jì)。 2 沖壓工藝分析 2．1 零件材料的分析 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(fù)合模、 級(jí)進(jìn)模等各種模具。設(shè)計(jì)這些模具時(shí)，首先要了解被加工材料的力學(xué)性能。材料的力學(xué)性能是進(jìn) 行模具設(shè)計(jì)時(shí)各種計(jì)算的主要依據(jù)。故在分析零件沖壓成形工藝，設(shè)計(jì)沖壓模具前，必須要了解 和掌握材料的一些力學(xué)性能，以便設(shè)計(jì)?，F(xiàn)將空氣濾清器殼零件材料為 10 號(hào)鋼的力學(xué)性能主要 參數(shù)及其概念敘述如下： （1）應(yīng)力：材料單位面積上所受的內(nèi)力，單位是 N/mm ，用 Pa 表示。10 Pa=1MPa；1MPa = 2 6 1N/mm ；10 Pa = 1GPa。 2 9 （2）屈服點(diǎn) σs：材料開(kāi)始產(chǎn)生塑性變形時(shí)的應(yīng)力值，單位是 N/mm 。彎曲、拉深、成形等工 2 序中，材料都是在達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行塑性變形而完成該工序的成形的。經(jīng)查表取 σs = 210 MPa。 （3）抗拉強(qiáng)度 σb。材料受到拉深作用，開(kāi)始產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)力值，單位是 MPa。σb = 340MPa。 （4）抗剪強(qiáng)度 τb。材料受到剪切作用，開(kāi)始產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)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(biāo)，彈性模量大，表示材料受力后變 形較小，或者說(shuō)，產(chǎn)生一定的變形需要較大的力。E = 194 x 10 MPa。 3 （6）屈服比 σs/σb。是材料的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)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(shí)，所需的壓邊力和所需克服的摩擦力相應(yīng)的減小， 有利于提高成形極限。 （7）伸長(zhǎng)率 δ。在材料性能實(shí)驗(yàn)時(shí)，試件由拉伸試驗(yàn)機(jī)拉斷后，對(duì)接起來(lái)測(cè)量長(zhǎng)度，其伸長(zhǎng)量 7 與原長(zhǎng)度之比稱為伸長(zhǎng)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(hào)鋼的伸長(zhǎng)率 δ=31％。 綜上所述，對(duì)空氣濾清器殼零件材料 10 號(hào)鋼的力學(xué)性能分析，主要是為了便于模具設(shè)計(jì)中 各參數(shù)的計(jì)算，故在后序的模具設(shè)計(jì)中各參數(shù)的計(jì)算均以上面所取的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。 2.2 零件工藝性的分析 沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過(guò)程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工藝過(guò)程包括 備料—沖壓加工工序—必要的輔助工序—質(zhì)量檢驗(yàn)—組合、包裝的全過(guò)程，但分析工藝性的重點(diǎn) 要在沖壓加工工序這一過(guò)程里。而沖壓加工工序很多，各種工序中的工藝性又不盡相同。即使同 一個(gè)零件，由于生產(chǎn)單位的生產(chǎn)條件、工藝裝備情況及生產(chǎn)的傳統(tǒng)習(xí)慣等不同，其工藝性的涵義 也不完全一樣。這里我們重點(diǎn)分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性。 該零件為空氣濾清器殼，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)稱，是典型的沖壓件。在沖壓過(guò)程中要注意控制沖載 程度，加工時(shí)，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，形狀等一些技術(shù)要求，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： （1）凸、凹模間隙的決定：對(duì)于斷面垂直度、尺寸精度要求不高的零件，在保證零件要求的前 提下，應(yīng)以降低沖載力，提高模具壽命為主，采用大間隙；對(duì)于斷面垂直度、尺寸精度要求較高 的零件，應(yīng)選用較小的間隙值。間隙 Z=2t(1-h/t)tanβ。 （2）考慮模具刃口鈍利情況：當(dāng)模具刃口磨損成圓角變鈍時(shí)，刃口與材料接觸面積增加，應(yīng)力 集中效應(yīng)減輕，擠壓作用大，延緩了裂紋的產(chǎn)生，制件圓角大，光亮帶寬，但裂紋發(fā)生點(diǎn)要由刃 口側(cè)面向上移動(dòng)，毛刺高度加大，即使間隙合理，也仍會(huì)產(chǎn)生毛刺。 根據(jù)零件圖，初步分析可以知道空氣濾清器殼零件的沖壓成形需要多道工序才能完成，進(jìn)行 反拉深，形成外形尺寸形狀，其次沖孔。 綜上所述，空氣濾清器殼由原始毛坯沖壓成形應(yīng)包括的基本工序有：反拉深，沖孔復(fù)合模等。 2.3 確定工藝方案和模具形式 在沖壓分析的基礎(chǔ)上，找出工藝與模具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與難點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況提出各種可能的沖 壓工藝方案，內(nèi)容包括工序性質(zhì)，工序數(shù)目，工序順序及組合方式等，有時(shí)同一種沖壓零件也可 能存在多個(gè)可行的方案，通常每種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)從產(chǎn)品質(zhì)量生產(chǎn)效率，設(shè)備占用情況，模 具制造的難易程度和模具的使用壽命的高低，生產(chǎn)成本，操作方便與安全程度等方面進(jìn)行綜合分 析、比較，確定出適合于現(xiàn)有生產(chǎn)條件的最佳方案，故在一定的條件下，以最簡(jiǎn)單的方法，最快 的速度，最少的勞動(dòng)量，最少的費(fèi)用，可靠的加工出符合圖樣各項(xiàng)要求的零件，在保證加工質(zhì)量 的前提下，選擇經(jīng)濟(jì)合理的工藝方案。 確定工藝方案及模具形式： 1、根據(jù)對(duì)沖壓零件的形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果，確定沖壓所需的基本 的工序，反拉深，沖孔復(fù)合。 8 2、根據(jù)初步工藝計(jì)算，確定工藝數(shù)目，如沖壓次數(shù)等。 3、根據(jù)個(gè)別工序的變形特點(diǎn)、質(zhì)量要求等確定工序順序。 一般可按照下列原則進(jìn)行： 1） 、對(duì)沖帶孔的或有缺口的沖裁件，如選用簡(jiǎn)單模，一般先落料，再?zèng)_孔或切口，使用級(jí)進(jìn) 模，則先沖空孔或切口后落料 2） 、對(duì)于到孔的拉深件，一般先拉深，后沖孔，但孔的位置在零件底部且孔徑尺寸要求不高 時(shí)，也可先沖孔后拉深。 3） 、對(duì)于形狀復(fù)雜的拉深件，為便于材料變形和流動(dòng)，應(yīng)先形成內(nèi)部形狀，再拉深外部形狀。 4） 、整形或校平工序，應(yīng)在沖壓件基本成型以后進(jìn)行。 4、根據(jù)生產(chǎn)批量和條件（沖壓加工條件和模具制造條件）確定工序組合。生產(chǎn)批量大時(shí)， 沖壓工序應(yīng)盡可能組合在一起，用復(fù)合模具；小批量生產(chǎn)用單工序簡(jiǎn)單模。 由于離合器沖壓成形需要的多道工序完成，因此選擇合理的成形工藝方案十分重要，考慮到 生產(chǎn)批量大，應(yīng)在生產(chǎn)合格零件的基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。 要提高生產(chǎn)成本，應(yīng)該盡量選擇合理的工藝方案，選擇復(fù)合能復(fù)合的工序，但復(fù)合程度太高， 模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝調(diào)試?yán)щy，模具成本高，同時(shí)可能降低模具的強(qiáng)度，縮短模具壽命。 根據(jù)零件形狀確定沖壓工序類型和選擇工序順序，為了提高生產(chǎn)率，保證模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沖 壓件尺寸穩(wěn)定、精度高，沖壓該零件的基本工序?yàn)榉蠢?，沖孔復(fù)合模。 圖 1.1 所示為空氣濾清器殼零件，材料為 10 號(hào)鋼，厚度為 t=2mm，大批量生產(chǎn)。而冷沖壓 是一種先進(jìn)的金屬加工方法，這是建立在金屬塑性變形的基礎(chǔ)上，利用模具與沖壓設(shè)備對(duì)板料金 屬進(jìn)行加工，以獲得所需要的零件形狀和尺寸。冷沖壓和切削加工相比較，具有生產(chǎn)率高，加工 成本低，材料利用率高，產(chǎn)品尺寸精度穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)， 特別適合大批量生產(chǎn)，因此，此零件的生產(chǎn)選用沖壓加工較為經(jīng)濟(jì)合理。 圖 1.1 空氣濾清器殼 9 2．4 沖壓工序數(shù)確定 由零件圖（1.1） ，沖壓開(kāi)始，毛坯材料應(yīng)先進(jìn)行落料工序，通過(guò)計(jì)算初步確定毛坯的外形尺 寸，落料件為圓形，壓力中心在圓心上，為典型的落料；落料之后包括了正拉深、反拉深、沖孔、 等工序；進(jìn)行拉深時(shí)，須用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算拉深系數(shù) m，判斷是否可以一次拉深成形，通過(guò)驗(yàn)算可 知此零件可以一次拉深成形；然后在沖中心孔，綜上可知，沖壓此零件主要有以下幾個(gè)基本工序： （1） 落料； （2） 正拉深； （3） 反拉深； （4） 沖中間孔； 2．5 模具類型的確定 沖壓生產(chǎn)的模具制造費(fèi)用比較高，占沖壓件總成本的 10%~30%，甚至更高，所以采用沖壓 加工的生產(chǎn)方式，必須視生產(chǎn)批量決定采用何種模具形式，由表 2-8[2]：生產(chǎn)批量與模具形式之 間的關(guān)系，參考知，此工件為大批量生產(chǎn)，如果采用單工序模，雖然單工序模具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操 作安全方便，模具使用壽命高，成本低等優(yōu)點(diǎn)，但最主要是工序數(shù)較大，生產(chǎn)批量大，形狀較為 復(fù)雜，采用單工序模很難達(dá)到精度要求，且生產(chǎn)率低，位置誤差較大，故不采用單工序模；所以 模具形式采用級(jí)進(jìn)模與復(fù)合模較為合理，顯然此工件滿足沖壓工藝的要求，成形時(shí)包括了落料、 反拉深、沖孔、壓筋等工序，整形與車邊采用專用模具與車床進(jìn)行，且工件體積較大，拉深與壓 筋都比較容易實(shí)現(xiàn)，但由此工件的形狀分析知不適合采用級(jí)進(jìn)模。通過(guò)表 2-9[2]單工序模、級(jí)進(jìn) 模與復(fù)合模的比較，綜合考慮各種生產(chǎn)成本和經(jīng)濟(jì)性，確定此工件的沖壓成形模具采用復(fù)合模具。 2．6 工藝方案分析 采用落料拉深沖孔復(fù)合模，而本人要做的是毛坯已經(jīng)是落料正拉深之后的零件了，所以工藝 方案為反拉深沖孔復(fù)合模。 3 模具結(jié)構(gòu)型式的確定 通過(guò)以上工藝分析與工藝方案的確定，選定模具種類：落料模，拉深模，沖孔模等，而落料 與正拉深復(fù)合，反拉深與沖孔復(fù)合，整形為一套模具，總共為二套模具，本設(shè)計(jì)只設(shè)計(jì)其中的反 拉深與沖孔復(fù)合模具，綜合上面的分析，畫(huà)出模具的結(jié)構(gòu)草圖： 10 ?50H7r63H7h6?35H7r6 ?16H7m?16H7m?81H7h6?16H7h98 H7h68Hh6 4 部分工藝參數(shù)計(jì)算 4．1 毛坯尺寸計(jì)算： 尺寸不變?cè)?拉深前和拉深后材料的體積不變；對(duì)于不變薄拉深因假設(shè)變形 中材料厚度不變，既拉深前毛坯的面積與工件面積相等。 相似原理 毛坯的形狀一般與工件截面形狀相似；毛坯的周邊必須制成光滑曲 線，無(wú)急劇的轉(zhuǎn)折。如圖示零件其毛坯既為圓形。這樣，當(dāng)工件的重量、體積或面 積已知時(shí)，其毛坯尺寸就可以求得。其具體方法有：等重量法，等體積法，等面積 法，分析圖解法和作圖法等。在生產(chǎn)上應(yīng)用的最多的是等面積法，下面就用等面積 法求出圖示零件的毛坯尺寸。先計(jì)算零件的表面積。因材料厚度為 3mm，則以中徑 來(lái)計(jì)算。由于拉深時(shí)材料厚度不均勻，機(jī)械性能有方向性，模具的間隙不均勻以及 毛坯定位不準(zhǔn)確等原因，拉深后工件的口部是不齊平的。為使工件整齊，應(yīng)切去不 平的部分。在生產(chǎn)上用的最多的是等面積法來(lái)計(jì)算零件的毛坯尺寸。先計(jì)算零件的 表面積，因材料厚度大于 1mm,如以外徑和外高或內(nèi)部尺寸來(lái)計(jì)算，則毛坯尺寸誤差 大。故對(duì)于料厚大于 1mm 的工件，應(yīng)以零件厚度的中線為準(zhǔn)來(lái)計(jì)算，即零件尺寸從 料厚中間算起。 由于拉深時(shí)材料厚度不均勻，機(jī)械性能有方向性，模具的間隙不均勻以及毛坯定位不準(zhǔn)確等 原因，拉深后工件的口部是不平齊的。為使工件整齊，應(yīng)切去不平的部分。因而計(jì)算毛坯時(shí)應(yīng)在 工件高度方向上加一修邊量 δ。根據(jù)零件的尺寸取修邊余量的值為 2mm。查表 5—7， 《沖壓工藝 與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)》 在拉深時(shí)，雖然拉深件的各部分厚度會(huì)發(fā)生一些變化，但如果采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，則其厚 度的變化量還是并不太大。在設(shè)計(jì)工藝過(guò)程時(shí)，可以不考慮毛坯厚度的變化，為了便于計(jì)算把零 件和毛坯分解成若干個(gè)簡(jiǎn)單幾何體，分別求出其面積后相加。 毛坯的外徑與零件的外徑相等，都為 102，根據(jù)面積相等法可以算出平板材料第一次正拉深 11 之后毛坯的高度 h 為 54.27，寬度為 102. 4．2 計(jì)算反拉深次數(shù) 在考慮拉深的變形程度時(shí)，必需保證使毛坯在變形過(guò)程中的應(yīng)力既不超過(guò)材料的變形極限， 同時(shí)還能充分利用材料的塑性。也就是說(shuō)，對(duì)于每道拉深工序，應(yīng)在毛坯側(cè)壁強(qiáng)度允許的條件下， 采用最大的變形程度，即極限變形程度。 極限拉深系數(shù)值可以用理論計(jì)算的方法確定。即使得在傳力區(qū)的最大拉應(yīng)力與在危險(xiǎn)斷面上 的抗拉強(qiáng)度相等，便可求出最小拉深系數(shù)的理論值，此值即為極限拉深系數(shù)。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程 中，極限拉深系數(shù)值一般是在一定的拉深條件下用實(shí)驗(yàn)的方法得出的，我們可以通過(guò)查表來(lái)取值。 該工件反拉深為工件第 2 次拉伸，因此可以計(jì)算其拉深系數(shù)來(lái)確定拉深次數(shù)。 其反拉深系數(shù)為： 83.01//??Ddm 查表 4-1，m =0.72~0.74 之間，而 m> m ,所以反拉深過(guò)程可以一次拉深成功。2 2 5 各部分工藝力計(jì)算 5．1 反拉深力 第 2 次拉深力的計(jì)算公式為 F = d t k …………………………………………2.9 2?b?2 依據(jù)(P175， 《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》 ) 式中 F — 拉深力（N）2 —材料的抗拉強(qiáng)度（MPa） 10 號(hào)鋼抗拉強(qiáng)度為 340MPab? d —第 2 次拉深成品的直徑 t—板料厚度（mm） k —修正系數(shù)。查表 4-7 為 0.742 因此，該零件的拉深力的計(jì)算公式為 F = d t k …………………………………………2.102?b?2 =2 N74.03814.?? =131144 N 拉深功：A = F h /1000=3737.6 W2?max2 12 5．2 頂件力 頂件力的計(jì)算公式可按下式： = ………………………………………2.14頂F拉頂K? 式中 ——頂件力（N） ；頂 ——頂件力系數(shù)；查表 2-8 = 0.06頂 頂 =頂 拉頂 = 0.06 131144? =7867 N 5．3 沖裁力 沖裁力是沖裁過(guò)程中凸模對(duì)材料的壓力。它是隨凸模行程而變化的。通常所說(shuō)的沖裁力是 指沖裁力的最大值。它是選用壓力機(jī)、模具設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度校核的重要依據(jù)。一般用下列經(jīng)驗(yàn)公式 計(jì)算： 沖裁力 ………………………………2.11 LtF?b? 式中 F——沖裁力(N) ——零件周長(zhǎng)（mm） ， ——材料的抗拉強(qiáng)度極限（MPa）b —板料厚度（mm）t 因此 =34163.2 NbrtF??2? 6 凸、凹模結(jié)構(gòu)及工作部分主要尺寸計(jì)算 6．1 反拉深凸、凹模刃口尺寸及公差的計(jì)算： 由式 ……………………………3.8 dDd?????0)75.( ……………………3.92pCp?? 依據(jù)（P54， 《沖壓工藝模具學(xué)》 ） 以上各式中，查表可知 分別為+0.025、-0.035 。間隙 C 查表（表 2—10， 《沖壓工藝pd?、 模具學(xué)》 ） 有 …………………………3.10mtC2)(0.1?12.0)75.8???dD 13 m12.0)85(?? 08.)47.??pd 08.1? 6．2 沖孔凸、凹模刃口尺寸及公差的計(jì)算 對(duì)于圓行或-簡(jiǎn)單規(guī)則形狀的沖裁件 ,采用凸凹模分別加工的方法,沖孔時(shí),由于零件孔尺寸為 16,根據(jù)沖孔時(shí)間隙取在凹模上,則首先確定基準(zhǔn)件凸模刃口尺寸 ,再加上 便是凹模刃口尺pdminZ 寸。 …………………3.30)(pdp?????? ……………………3.4dZ0min 式中 ——沖孔凸、凹模刃口尺寸pd d —零件孔徑公稱尺寸（mm） ——零件公差(mm)? ——最小合理間隙(mm)minZ 、 —凹、凸模制造偏差,查表其值分別為+0.02、-0.02d?p 帶入數(shù)值可以算出 =16 =16.246 02.?d02.? 采用凸凹模分別加工法,需要分別標(biāo)注凸凹模刃口尺寸及公差,為了保證合理間隙, 必須滿足下列條 件: | |+| | 。帶入數(shù)值校核間隙可知滿足要求.pd?minaxZ 6.3 沖孔凸模的設(shè)計(jì) 6.3.1）凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的三原則 為了保證凸模能夠正常工作，設(shè)計(jì)任何結(jié)構(gòu)形式的凸模都滿足如下三原則。 ① 精確定位 凸模安裝到固定板上以后，在工作過(guò)程中其軸線或母線不允許發(fā)生任何方向的移位否則將造 成沖裁間隙不均勻，降低模具壽命，嚴(yán)重時(shí)可造成啃模。 ② 防止拔出 回程時(shí)，卸料力對(duì)凸模產(chǎn)生拉伸作用。凸模的結(jié)構(gòu)應(yīng)能防止凸模從固定板中拔出來(lái)。 ③ 防止轉(zhuǎn)動(dòng) 對(duì)于工作段截面為圓形的凸模，當(dāng)然不存在防轉(zhuǎn)的問(wèn)題?？墒菍?duì)于一些截面比較簡(jiǎn)單的凸模， 例如長(zhǎng)圓形、半圓形、矩形等，為了使凸模固定板上安裝凸模的型孔加工容易，常常將凸模固定 段簡(jiǎn)化為圓形。這時(shí)就必須保證凸模在工作過(guò)程中不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，否則將啃模。 以上三條原則主要是從凸模安裝固定方法考慮的。在設(shè)計(jì)各種凸模的時(shí)，應(yīng)注意都要滿足 14 這三條原則。 6.3.2） 凸模的尺寸計(jì)算 凸模工作部分的尺寸計(jì)算，參見(jiàn)前面的主要工藝參數(shù)的計(jì)算。其他部分結(jié)構(gòu)寸的計(jì)算如下： （1）凸模長(zhǎng)度 L 凸模長(zhǎng)度 L 應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定。采用固定卸料板和導(dǎo)尺時(shí)，凸模長(zhǎng)度應(yīng)該為： L=h +h +h +h123 式中 h ---固定板厚度（mm） h ---卸料板厚度（mm）2 h ---導(dǎo)尺厚度（mm）3 h---附加長(zhǎng)度（mm） h 主要考慮凸模進(jìn)入凹模的深度，模具閉合狀態(tài)下，卸料板到凸模固定板間的安全距離 （15~20mm）以及總修磨量（4~6mm）等因素后確定。而本沖孔凸模為下固定板加上外出部分。 一般情況下，凸模的強(qiáng)度是足夠的，不必作強(qiáng)度效核，但是，在凸模特別細(xì)長(zhǎng)或凸模的斷面 尺寸很小而坯料厚度較大的情況下，必須進(jìn)行效核，對(duì)于本題的凸模，凸模并不特別細(xì)長(zhǎng)，所以 不須進(jìn)行強(qiáng)度效核。 凸模外形尺寸形狀如下圖所示: 4.1 凸模外形尺寸圖 凸模的外形尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，用以上方法求得的外形尺寸應(yīng)向接近的標(biāo)準(zhǔn)尺寸靠攏。故凸模尺 寸、強(qiáng)度和剛度足夠，一般不再進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的核算。 6.3.3 凸模的結(jié)構(gòu)形式 當(dāng)沖裁形狀復(fù)雜，公差等級(jí)高，尺寸大或尺寸較小的零件時(shí)，可以采用鑲拼式凹模，但