無凸緣圓筒形件-氣瓶沖壓成形工藝及模具設計【落料拉深復合模、縮口模含2副模具24張CAD】

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無凸緣圓筒形件-氣瓶沖壓成形工藝及模具設計【落料拉深復合模、縮口?！空? 要：本設計題目為汽 瓶 拉深模，體現(xiàn)了典型拉深模的設計要求、內容及方向，有一定的設計意義。通過對該模具的設計，加強了設計者對拉深模設計基礎知識的理解和運用，為設計更復雜的拉深模具做好了鋪墊。本設計運用拉深工藝及模具設計的基礎知識，首先分析了板材的性能要求，為選取模具的類型做好了準備；然后計算了拉深件的拉深力，便于選取壓力機噸位及確定壓力機型號；最后分析了拉深件的特征，便于確定模具的設計參數(shù)、設計要點及卸件裝置。本設計采用了多次拉深復合模成形汽 瓶 。成形原理可劃分為兩個階段：首先拉深凸模與凹模共同作用拉深成形外型，而后利用縮口模具對瓶口進行縮口成形。關鍵詞：沖壓成形，落料拉深復合模，縮口模 cutting Operations and mold design for gas cylinderAbstract：The topic for the design is gas cylinder drawing design,It has manifested the typical drawinging die s design request, the content and the direction, has certain 'design significance.Through the design of the component mold, strengthens the designer’s understand and utilize to the drawing die design basical knowledge,has prepareed for designing more complex drawing die.The design has utilize drawing craft and the basical knowledge of the mold design, has first analyzed the property requirement of the plate , has prepared for selecting the mold type；then has calculated the drawing strength,has advantaged to select the press tonnage and determine press model; Finally has analyzed the characteristic of the products, has advantaged to finite the mold design variable,the design main point and shedder.This design used Multiple drawing compound die to form the products.The forming principle can be divided to two stages: First, drawing punch and die affect together to make the product formed，then use the necking die to make the ring of bottle formed.Key word: cutting Operations, Multiple drawing compound die， Reducing die 目 錄1 緒 論 ................................................................11.1 國內模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 ...................................................................................11.1.1 國內模具的現(xiàn)狀 .............................................................................................11.1.2　 國內模具的發(fā)展趨勢 ..................................................................................21.2　 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 ................................................................................31.3　 深圓筒拉深件模具設計與制造方面 ....................................................................41.3.1 深圓筒拉深模具設計的設計思路 ................................................................41.3.2 深圓筒拉深模具設計的進度 .........................................................................41.4　 縮口工件模具設計與制造方面 ............................................................................42 汽瓶落料拉深復合模的設計 ..............................................52.1 工件工藝分析 ...........................................................................................................52.2 工藝方案確定 ...........................................................................................................52.2.1 計算縮口因數(shù) .................................................................................................62.2.2 計算縮口前毛胚高度 H.................................................................................62.2.3 確定拉深次數(shù) .................................................................................................62.3 進行必要的計算 .......................................................................................................82.3.1 各次拉深工序件尺寸的確定 .........................................................................82.3.2 壓邊力和拉深力 .............................................................................................92.3.3 工序壓力，初選壓力機 ..............................................................................112.3.4 模具工作部分的計算 ..................................................................................112.4 模具的總體結構設計 .............................................................................................132.4.1 模具類型的選擇 ...........................................................................................132.4.2 定位方式的選擇 ...........................................................................................132.4.3 卸料、出件方式的選擇 ...............................................................................132.4.4 導向方式的選擇 ...........................................................................................132.5 主要零部件的設計 ................................................................................................132.5.1 落料凹模結構設計與標準化 .......................................................................132.5.3 凸凹模（落料凸模、拉深凹模） ...............................................................162.5.4 壓邊圈 ...........................................................................................................172.5.5 確定凸模的通氣孔 .......................................................................................172.5.6 推件塊 ...........................................................................................................172.5.7 選用模架、確定閉合高度及總體尺寸 .......................................................182.6 模具總裝圖 .............................................................................................................19 2.7 沖壓設備的選定 .....................................................................................................193 汽瓶縮口模的設計 .....................................................253.1 必要的工藝計算 .....................................................................................................253.1.1 縮口力，初選壓力機 ...................................................................................253.2 模具總體結構設計 .................................................................................................253.2.1 模具類型的選擇 ...........................................................................................253.2.2 定位方式的選擇 ...........................................................................................253.2.3 卸料、出件方式的選擇 ...............................................................................253.2.4 導向方式的選擇 ...........................................................................................263.3.1 縮口凹模結構設計 .......................................................................................263.3.2 外支撐塊設計 ...............................................................................................273.3.3 卸料裝置的設計與標準化 ...........................................................................283.3.4 模柄 ...............................................................................................................293.3.5 打桿 ...............................................................................................................293.3.6 標準模架的選用 ...........................................................................................303.3.7 連接件選用與標準化 ...................................................................................303.4 模具總裝圖 .............................................................................................................313.5 沖壓設備的選定 .....................................................................................................31沖壓模具零件加工工藝的編制凹模加工工藝過程 ...................................................32結 束 語 ...............................................................34致 謝 .................................................................35參考文獻 ...............................................................37 51 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形工藝、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 國內模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.1.1 國內模具的現(xiàn)狀我國模具近年來發(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)結構調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。我國尚存在以下幾方面的不足:第一，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。 第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟效益欠佳.我國模具企業(yè)技術人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合 1 萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是 15～20 萬美元，有的高達 25～30萬美元，與之相對的是我國相當一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 6第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國內許多企業(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。第四，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。目前國內每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占 45%左右，其馀為自產(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量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。 第五，模具材料及模具相關技術落后．模具材料性能、質量和品種往往會影響模具質量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質量還是品種規(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。 71.2　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構設計、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　深圓筒拉深件模具設計與制造方面1.3.1 深圓筒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。只有加強拉深變形基礎理論的研究，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，進一步提高制件質量。圓筒件是最典型的拉深件，根據(jù)計算確定它不能一次拉深成功.因此，需要多次拉深。在最后的一次拉深中由于制件的高度太高，根據(jù)計算的結果和選用的標準模 8架，判斷此次拉深不能采用標準的模架。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。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。1.3.2 深圓筒拉深模具設計的進度1.了解目前國內外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間 20 天；2.確定加工方案，所用時間 5 天；3.模具的設計，所用時間 30 天；4.模具的調試，所用時間 5 天．1.4　縮口工件模具設計與制造方面縮口是沖壓基本工序之一，它是利用縮口模在壓力機作用下，將管坯或預先拉深好的圓通形件的口部直徑縮小的成形方法?？s口工藝在國防工業(yè)和民用工業(yè)中有廣泛應用。如槍炮的彈殼，鋼氣瓶等。2 汽瓶落料拉深復合模的設計工件名稱：汽瓶生產(chǎn)批量：中批量材料：08 鋼厚度：1㎜ 9工件圖：如圖一所示圖 1 氣瓶2.1 工件工藝分析該工件為帶底筒形工件，可采用拉深工序制稱筒形件，再進行縮口成形。縮口時下部不變。此工件需要兩副模具—①落料拉深復合模。②縮口模。該制件為有底縮口件，因此采用外支撐縮口模具。2.2 工藝方案確定2.2.1 計算縮口因數(shù) 由圖可知，d=29㎜,D=38㎜.縮口因數(shù)計算如下：ｍ=d/D=29/38=0.76 采用外支撐模具 查表 5-12[1 得許用縮口因數(shù)為 0.6，則該工件可以一次縮口成形。2.2.2 計算縮口前毛胚高度 H 10由圖 1 可知，h 1 =0.59㎜ 按式（5-40）[] 計算毛胚高度H=1.05[h1 +(D2-d2 )/8Dsina*(1+√D/d)]=74.98mm取 H=75.0mm，縮口前毛坯如圖 2-1 所示圖 2-1 縮口前毛坯2.2.3 確定拉深次數(shù)此工件為無凸緣圓筒形工件，要求外形尺寸，沒有厚度不變的要求。此工件的形狀滿足拉深的工藝要求，可采用拉深工序加工。工件底部圓角半徑 r＝3mm,外形尺寸為 40mm，由于沒有公差等級標注，所以?可以按未標公差等級處理。 40mm 的公差等級為 IT14 級，滿足拉深工序對工件公差等級的要求。工件的總體高度到最后可由修邊達到要求。08 鋼的拉深工藝性較好?？傊摴ぜ睦钚暂^好，需要進行以下計算來判斷拉深次數(shù)。1. 計算毛坯尺寸根據(jù)零件尺寸，其相對高度為：Ｈ／Ｄ=（75-0.5）/ （40-1）=74.5/39=1.947.查表4.3.1 得切邊量 Δh=5ｍｍ，根據(jù)表面積相等原則，用解析法求該零件的毛坯直徑 D?？砂聪旅娴墓接嬎悖?2 22241.70.56DdHrdr????公式見[2]。該件毛坯直徑： 11Ｄ=√（39 2+40*（74.5+5）-1.72*39*3-0.56*3*3=117.02mm式中：Ｄ——坯料直徑；ｄ、Ｈ、ｒ——拉深件直徑、高度、圓角半徑；2. 確定拉深次數(shù)坯料相對厚度為 ｔ／Ｄ=1/117.02=0.85％ 工件拉深因數(shù) ｍ總=ｄ／Ｄ=39/117.02=0.33 按表 4.4.4 知需要用壓料裝置。首次拉深時一般采用平面彈性壓邊裝置。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 2-2 壓邊圈各次拉深采用形式首次拉深采用彈性壓邊圈，根據(jù)ｔ／Ｄ=0.85％查表 4.4.2 得各次極限拉深系數(shù)ｍ1=0.65、ｍ 2=0.75、ｍ3=0.78 ｍ4=0.84 ……………ｍ總〈ｍ1，所以此工件需要多次拉深。故 ｄ1= ｍ1* Ｄ=0.65*117.02=76.1 ｍｍ，ｄ2=ｍ 2*ｄ1=0.75*76.1=57.05 ｍｍ，ｄ3=ｍ 3*ｄ2=0.78*57.05=44.5 ｍｍ，ｄ4=ｍ 4*ｄ3=0.84*44.5=37.37 ｍｍ，ｄ4〈39ｍｍ所以應該用 4 次拉深工序根據(jù)以上計算，最后確定工藝方案為：先落料，再進行拉深，通過落料拉深復合模 12落出圓形毛坯再通過四次拉深完成圓筒形拉深件，最后通過縮口模進行縮口成形。2.3 進行必要的計算2.3.1 各次拉深工序件尺寸的確定經(jīng)調整后各次拉深系數(shù)為ｍ1=0.67，ｍ2=0.77 ，ｍ3=0.8 ，ｍ4=0.85。各次工序件直徑為：ｄ1=ｍ 1×Ｄ=0.67×117.02=78.4ｍｍ，ｄ2=ｍ 2×ｄ1=0.77×78.4=58.08ｍｍ，ｄ3=ｍ 3×ｄ2=0.8×58.08=45.88ｍｍ，ｄ4=ｍ 4×ｄ3=0.85×45.88=39ｍｍ各次工序件圓角半徑取以下數(shù)值：由表 4-13 查得 RA1 =5√（Ｄ-d）×t=6.2ｍｍ，故R1 = RA1 –t/2=5.7ｍｍ，R 2 = 0.8 R1 =4.56ｍｍ，R 3 =0.8 R2 =3.7ｍｍ，R 4 =3ｍｍ。各工序件高度為：h1=0.25×（Ｄ 2 /ｄ1-ｄ1） +0.43×R1 /ｄ1（ｄ1+0.32×R 1 ）=0.25×（117.02 2 /78.4-78.4）+0.43×5.7 /78.4（78.4+0.32×5.7）=26.3ｍｍ，h2=0.25×（Ｄ 2 /ｄ2- ｄ2） +0.43×R2 /ｄ2（ｄ2+0.32×R 2 ）= 0.25×（117.02 2 /58.08-58.08）+0.43×4.56 /58.08（58.08+0.32×4.56 ）=46.2ｍｍ，h3=0.25×（Ｄ 2 /ｄ3- ｄ3） +0.43×R3 /ｄ3（ｄ3+0.32×R 3 ）=0.25×（117.02 2 /45.88-45.88）+0.43×3.7 /45.88（45.88+0.32×3.7 ）=65.04ｍｍ，h4=h+Δh=80ｍｍ。 計算拉深工序件的高度是為了設計再拉深模時確定壓邊圈的高度， 再拉深模壓邊圈的高度應大于前道工序件的高度。因此拉深工序件高度的計算不必很精確， 可取較大的整數(shù)值。當末次拉深的凸模圓角半徑 大于拉深件底角1pr半徑 時， 將出現(xiàn)所計算的末次拉深高度 大于拉深件的高度 。這是正常的， rnH通過整形，減小 值，高度將減小至拉深p 件高度 （包括修邊余量） 13以上所得尺寸都是中徑尺寸，換算成外徑和總高度后繪制工序件 3-3 所圖 2-3 拉深草圖2.3.2 壓邊力和拉深力壓邊圈產(chǎn)生的壓邊力 F 壓 大小應適當，F(xiàn) 壓 太小，防皺效果不好； F 壓 太大，則會增大傳力區(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。由式 4.4.6[3]得圓筒形件首次拉深壓邊力：FY1=????2 22 213.147.08.457.1454ADdrPKn????????????????以后各次拉深壓邊力：FY2=????2 22 213.1478.5.04.6.574drPKn????????????????FY4=????2 22 2343.145.839.5017dr n?????????FY3= ????2 22 233.48.5.4.3.5084drPKn???????????????? 14首次拉深力： 113.478.130.726.bFdtKKn??????以后各次拉深力： 22.5.4.85.bt331483096FdKKn??????42.9.7.bt落料力： 3.14.0243158LbbtDt n??卸料力： 0.587.9FKKn??卸 卸 落式中： Ｄ——坯料直徑； Ｐ——單位面積壓料力，其值由表得為 2.5MPA； ｄ1……ｄｎ——各次拉深后工序件的直徑； σb—被拉深材料的抗拉強度(MPa)； Ｋ1，Ｋ2——修正系數(shù)查表 4.4.6 得Ｋ1=0.72，Ｋ2=0.85，0.8，0.7；L——周邊長度； K 卸 ——查表為 0.052.3.3 工序壓力，初選壓力機按式 4-37[2]各壓力機的公稱壓力為：F 壓 1≧1.9（F Y1 +F1+ FL+F 卸 ）=1.9×（14.5+76.22+158+7.9）=487.60 KN，計算工序總壓力：F 總＞ 487.60KN壓力機的主要參數(shù)如下表表一 所選擇壓力機的相關參數(shù) 15型號公稱壓力/kN滑塊行程/mm最大封閉高度/mm工作臺尺寸 /mm可傾斜角/·封閉高度調節(jié)量/mmJH23-63 630 130 480 480×710 30 100JH23-25 250 65 270 370×560 30 55JH23-16 160 55 220 300×450 35 452.3.4 模具工作部分的計算1. 拉深模的間隙深間隙對拉深過程有較大的影響。它不僅影響拉深件的質量與尺寸精度，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。本模具的拉深間隙查表得出：Z1/2=1.2t=1.2mm Z2/2=1.1t=1.1mmZ3/2=1.1t=1.1mm Z4/2=t=1 mm2. 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。考慮到實際采用的拉深系數(shù)均接近其極限值，故首次拉深凹模圓角半徑 應大1dr些，可按公式 ， 和0.8dtr?（ D-） 1(0.6~9)dndnrr?? 16，公式見 [3]計算各次拉深凸模和凹模的圓角半徑并化整，分1(0.6~)pnpnrr??別為：R a1=RT1=6.2 mm 　R A2=RT2=5.36mmR A3=RT3 =4.3　mm 　R A4=RT4 =3mm 3. 凸凹模工作部分的尺寸和公差由于工件要求內形尺寸，故拉深以凸模為基準，模具的制造公差按 IT8 級選取。用配作法加工凸，凹模，用線切割機加工。根據(jù)公式： 查表得： 0min(.4)TTd?????0.3,.5TA??0.740.740.62.62123408,58,5839dd???按公式計算出各次凸模的尺寸為： 00001.32.33.34.3, ,1,925TTTTmddm???????間隙取在凹模上根據(jù)公式；Z1=2.4， 。Z2=Z3=2.2，Z4=2。計算出各次拉深凹模的尺寸為： 0()AATdZ???.20.20.20.2123408,658,48,15AAmdmdmdm??????落料時以凹模為基準設計： ，D=117.02 0-0.87 ，ax0()AADX????查表得：，min0.25..1.6A TXZ????， ， ，0.25025(1787)9D????00min.164TTA???2.4 模具的總體結構設計2.4.1 模具類型的選擇 17由沖壓工藝分析可知，采用落料拉深復合模完成落料和首次拉深，再通過拉深模完成以后各次拉深。2.4.2 定位方式的選擇因為該模具使用的是條料，所以導料使用導料銷，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彈性卸料板卸料，剛性打件。2.4.4 導向方式的選擇為了提高模具和質量，方便安裝和調整，采用后側導柱的導向方式。2.5 主要零部件的設計2.5.1 落料凹模結構設計與標準化整體式凹模如圖 3-6 裝于下模座上，由于下模座孔口較大因而使工作時承受彎曲力矩，若凹模高度 H 及模壁厚度 C 不足時，會使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破壞。但由于凹模受力復雜，凹模高度可按經(jīng)驗公式計算，即凹模高度 H=KB凹模壁厚 C=(1.5~2)H式中 B----凹模孔的最大寬度，mm 但 B 不小于 15mmC-----凹模壁厚，mm 指刃口至凹模外形邊緣的距離；K=系數(shù)，取 0.40凹模高度：H=KB=0.40×117.02=46.81mm 按表取標準值 47mm凹模壁厚：C=1.5H = 1.2×47=56mm凹模刃口尺寸如上 2.3 所計算結果。凹模由于采用整體式凹模，所以由外形落料凹模確定其凹模板厚度，其凹模刃口高 18度由表 2.40 查得 h=6mm，β= 20上螺孔到凹模外緣的距離一般取（1.7~2.0）d。d 為螺孔的距離，由于凹模厚度為 17mm，所以根據(jù)表 2.46﹝2﹞查得螺孔選用 4×M8的螺釘固定在下模座。如圖 2-4 圖 2-4 整體式落料凹模結構圖 2-5 螺釘位置 19圖 2-5 凹模上的螺孔設計與選用螺孔到凹模外緣的最小距離 a2=1.5d=1.5×8=12mma3=1.13d≈9mm凹模上螺孔間距由表 2.47 查得最小間距為 40mm，最大間距為 90mm。 　　　螺孔到銷孔的距離一般取 b>2d,所以 b 應大于 16.根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板 250 mm×250 mm×40mm。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，這樣會使卸件容易些，否則凸模與工件由于真空狀態(tài)而無法卸件。其凸凹模結構及尺寸如圖 3-5 所示，首次拉深凸模結構如圖 3-6 所示。圖 2-6 首次拉深凸模2.5.3 凸凹模（落料凸模、拉深凹模）內形尺寸由拉深凸模，外形尺寸由落料凹模尺寸采用配做法加工；拉深凹模需要有三個以上的螺釘與上模座固定，還需要兩個與上模座同時加工的銷釘孔。其結構如圖 2-7示。 20圖 2-7 凸凹模2.5.4 壓邊圈在拉深工序中，為保證拉深件的表面質量，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) 、橡皮等構成彈性卸料系統(tǒng)。2.5.5 確定凸模的通氣孔表 4-14，查得凸模的通氣孔直徑為 ?1=?2=6.5mm，?3=?4=5mm，一般均布 4～7 個通氣孔。2.5.6 推件塊一般與打料桿聯(lián)合使用，屬于剛性卸件裝置，靠兩者的自重把工件打出來。打料塊與拉深凹模間隙配合。 21圖 2-8 推件塊2.5.7 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不大，首次拉深落料復合模和以后各次拉深模，都選用后側導柱模架。再按其標準選擇具體結構尺寸見表 3-1。表 3-1 首拉深復合模模 架 規(guī) 格 選 用名稱 尺寸 材料 熱處理上模座 250×250×40 HT200 HRC45～50下模座 250×250×63 HT200導柱 45×230、50×230 20 滲碳 58～62導套 45×125×48、50×125×48 20 滲碳 58～62模柄標記：A40?60 JB/T 7646.1；打桿長度比模柄高出 5～10㎜； 墊板厚度：12mm；凸模固定板厚度：32mm； 凸凹模固定板厚度：21㎜；卸料板厚度：14 mm； 卸料板上彈簧預留沉孔：6mm；壓邊圈為 ?117.02mm 高度為 10mm；模具的閉合高度 H 閉 =H 上 +H 凸 +H 凸凹 +2×H 墊 +H 下 =40+64+50+24+63=241mm 222.6 模具總裝圖由以上設計，可得到模具的總裝圖如圖 2-7，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，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。當凹模隨上模回升時，零件制品在打料塊及打料桿的作用下，將其從凹模內推出。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。圖 2-7 落料拉深復合?？傃b圖2.7 沖壓設備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，因此，工作行程根據(jù)拉深力的計算結果和工件的高度，選擇壓力機：由于拉深力很大,所以首次拉深選 J23-63.同樣,選擇第二次拉深、第三次拉深所用壓力機,分別為第二次拉深：J23-25、第三次拉深： J23-16． 232.8 沖壓模具零件加工工藝的編制2.8.1 凹模加工工藝過程 如表 6-1 所示表 6-1 落料模加工工藝過程 24工序號工序名稱 工序內容 設備1 備料 將毛坯鍛成 252×252×47mm2 熱處理 退火3 銑 銑六面,厚度留單邊磨量 0.2~0.3mm 銑床4 平磨 磨厚度到上限尺寸,磨側基面保證互相垂直 平面磨床5 鉗工 劃各型孔,螺孔,銷孔位置劃漏孔輪廓線6 鉗工 加工好凸模,配作沖孔凹模達要求7 銑 銑漏料孔達要求 銑床8 鉗工 鉆鉸 4×φ10 ,鉆攻 4×M12015.? 鉆床9 熱處理 淬火,回火,保證 HRC60~6410 平磨 磨厚度及基面見光 平面磨床11 線切割 按圖切割各型孔,留 0.005~0.01 單邊研量 線切割機 床12 鉗工 研光各型孔達要求13 檢驗 252.8.2 凸模加工工藝過程 如表 6-2-1,6-2--2,6-2-3 所示表 6-2-1 落料凸凹模加工工藝過程工序號工序名稱 工序內容 設備1 備料 將毛坯鍛成 ?120×55mm2 熱處理 退火 263 銑 銑面,厚度留單邊磨量 0.2~0.3mm 銑床4 平磨 磨厚度到上限尺寸,磨側基面保證互相垂直 平面磨床5 鉗工 劃刃口輪廓尺寸及孔位置尺寸6 鉗工 加工好凹模,配作落料凸模達要求7 線切割 按圖切割各型孔,留 0.005~0.01 單邊研量 線切割機 床8 熱處理 淬火,回火,保證 HRC60~649 鉗工 磨各配合面達要求10 檢驗表 6-2-2 拉深凸模加工工藝過程工序號工序名稱 工序內容 設備1 備料 備料 φ80×80mm2 熱處理 退火3 車外圓 車外圓達配合尺寸 車床 274 車工作 尺寸 車工作尺寸達要求 車床5 倒角 倒角達要求 車床6 鉗工 拋光達表面要求7 熱處理 淬火,回火,保證 HRC58~628 鉗工 磨平上下表面達要求9 檢驗. 3 汽瓶縮口模的設計3.1 必要的工藝計算3.1.1 縮口力，初選壓力機已知凹模與工件的摩擦因數(shù) μ=0.1，δ b=430MPa.縮口力 F 按式 (5-43)［1］計算：F=K[1.1×3.14Dtδb （1-d/D）×（1+μctga）×（1/cosa）]=1.15×[1.1×3.14×38×1×430×（1-29/38）×（1+0.1ctg20 ）×1/cos20]=38.93kN查文獻[4]開式可傾壓力機參數(shù)初選壓力機型號為 GB/T14348 和 GB/T14353，見表一。 28表一 所選擇壓力機的相關參數(shù)3.2 模具總體結構設計3.2.1 模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用縮口模完成縮口成形工藝。3.2.2 定位方式的選擇因為該模具使用的外支撐塊和墊塊定位。3.2.3 卸料、出件方式的選擇模具采用剛性推件塊卸料。3.2.4 導向方式的選擇為了提高模具和質量，方便安裝和調整，采用后側導柱的導向方式。3.3 主要零部件的設計3.3.1 縮口凹模結構設計凹模采用整體式凹模，各沖裁的凹模孔均采用線切割加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合 29圖 3-1 整體式凹模的結構及尺寸整體式凹模如圖 3 于上座上，由于是縮口模，工件對凹模有很大的張力。若凹模高度 H 及模壁厚度 C 不足時，會使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破裂。但由于凹模受力復雜，凹模高度可按經(jīng)驗公式計算，即凹模高度 H=KB凹模壁厚 C=(1.5~2)H式中 B——凹模孔的最大寬度，mm，但 B 不小于 15mmC-----凹模壁厚，mm 指刃口至凹模外形邊緣的距離；K=系數(shù)，取 0.30凹模高度 H=KB=0.30×40=12mm 取≧15㎜，據(jù)需要選 H=25㎜凹模壁厚 C=1.5H = 1.5×25=30 凹模的長度選取要考慮以下因素：a)保證有足夠的剛度和強度。b)有足夠空間安裝頂出器并使其運動靈活。選取凹模邊界為 125㎜×125mm。凹模材料選用 Cr12 制造，熱處理硬度為 3058～62HRC。凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般取（1.7~2.0）d； 圖 3-2 凹模上的螺孔設計與選用 d 為螺孔的距離，由于凹模厚度為 25mm，所以根據(jù)表 2.46﹝2﹞查得螺孔選用 4×M8 的螺釘固定在上模座。故選用如圖 8： 螺孔到凹模外緣的最小距離 a2=1.5d=1.5×8=12mma3=1.13d=1.13×8≈9mm凹模上螺孔間距由表 2.47 查得最小間距為 40mm，最大間距為 90mm。 　　　螺孔到銷孔的距離一般取 b>2d，所以 b 應大于 16。縮口模采用外支撐式一次成形，縮口凹模工作面要求表面粗糙度為 Ra0.4℉μｍ。使用標準下彈頂器，采用后側導柱模架，導柱導套加長 160 考慮模具閉合高度 225㎜可頃壓力機 400kN.3.3.2 外支撐塊設計 31圖 3-3 外支撐塊通過外支撐塊來固定和定位縮口件。高度 105mm,外形直徑 119mm.內孔直徑 40mm,通過推桿推動其移動來縮短開模行程。3.3.3 卸料裝置的設計與標準化該模具采用剛性頂出器壓力機的力作用在打桿上，打桿作用頂出器推出工件。頂出器的結構和尺寸如圖 3-4 所示。推出器：材料 45 鋼 硬度 43~48HRC圖 3-4 推出器 323.3.4 模柄模柄標記：A40×100JB/T 7646.1模柄與上模座的聯(lián)接采用壓入式的結構如圖 3-5 示。圖 3-5 壓入式的模柄3.3.5 打桿材料 Q235 硬度 48~52HRC 查模具設計大全可知模柄直徑 40㎜取打桿直徑為 11㎜ 打桿長度應比模柄高出 5~10㎜，結構尺寸如圖 3-6 示：圖 3-6 打桿3.3.6 標準模架的選用 33由凹模周界可以選取標準模架。凹模周界Ｌ＝125mm,B=125mm,閉合高度 h1=225㎜材料為 ZG45(ZG310-570),0I 級精度的后側導柱模架。如圖 3-7 示。圖 3-7 架后側模架導柱標記：22×160GB/T2861.1 —9022×160 GB/T2861.1—90導套標記：22×65×60 GB/T2861.6—9022×70×60GB/T2861.6—90上模座標記：125?125×32GB/T2855.5—90下模座標記：125×125×40GB/T2855.5——90模具閉和高度：H 模 =32+25+60+68+40=2253.3.7 連接件選用與標準化本模具采用螺釘固定，銷釘定位。具體講內六角螺釘標記：35 鋼 M8?65 GB70—85螺釘標記：35 鋼 M8?30 GB