圓U形帶凸緣筒形件沖壓成形工藝與模具設計【拉深切邊復合模含17張CAD圖帶卡片】
【需要咨詢購買全套設計請加QQ1459919609】圖紙預覽詳情如下：
圓 U 形帶凸緣筒形件沖壓成形工藝與模具設計【拉深切邊復合?！空?要本設計課題介紹了筒形蓋體拉伸擠切復合模的結構設計及工作過程。針對零件擠切后口部呈尖銳刃口狀現(xiàn)象，改進了模具結構，消除部分加工缺陷，分體現(xiàn)了沖壓工藝先進性和高效性,有一定的設計意義。通過對工藝零件的工藝分析及模具結構設計, 鞏固所學的知識、熟悉有關資料 ,樹立正確的設計思路,加強了對模具的整體認識,提高自己的實際模具設計工作能力。本計運用了沖壓成形模具設計的基本知識，首先對整個零件的了解分析工藝參數(shù),沖壓工藝性能,然后確定沖壓模的結構形式，工零部件的設計與計算，拉深和切邊在一個工序上完成，本副模具優(yōu)點結構簡單緊湊，易于加工維修，缺點取件可能不太方便。關鍵詞：工藝分析； 拉深成型；切邊；模具結構；筒形殼體拉伸ABSTRACTThe design issues on the box-shaped body covered crowded tensile shear modulus of the composite structure design and working process. Against cutting crowded parts after mouth was sharp blade-like phenomenon, improve the structure of the mold and eliminate some processing defects, embodies the nology Analysis and Die of the composite structure Design ,consolidate the knowledge acquired and are familiar with relevant information, establish the cstamping process advanced and efficient.So this design has a certain of significance. Through of the parts of the process Techorrect design ideas, the right to strengthen the overall mold and enhance awareness of their actual ability to mold design.Total use of the stamping die design of the basic knowledge, the first part of the whole understanding、analysis of process parameters, stamping process performance, and then determine the structure of stamping die form, the design and calculation of the components, Drawing and trimming processes in a complete, the vice die advantages of simple structure compact and easy maintenance processing, shortcomings pick-up may not be convenient.Keywords : Process Analysis; Drawing molding; Trimming; Die structure; 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…………………………………………………………21.1.2 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 筒形件拉深模具設計與制造方面…………………………………………41.3.1 筒形件拉深模具設計的設計思路………………………………………51.3.2 帶凸緣筒形件拉深模具設計的進度……………………………………62 筒形拉深沖壓件的工藝分析 ………………………………………………82.1 引言…………………………………………………………………………82.2 拉深件工藝分析……………………………………………………………83 確定工藝方案 ………………………………………………………………104 主要工藝參數(shù)的計算 ………………………………………………………114.1 拉深毛坯尺寸計算…………………………………………………………114.2 確定是否需要多次拉深……………………………………………………114.3 確定是否需要使用壓邊圈…………………………………………………124.4 制定首次拉深系數(shù)…………………………………………………………124.5 確定拉深次數(shù)………………………………………………………………144.6 畫出拉深工藝圖……………………………………………………………185 沖裁壓力、壓力中心計算及壓力機的選用 ………………………………195.1 切邊力的計算………………………………………………………………195.2 拉深力的計算………………………………………………………………195.3 公稱壓力的計算……………………………………………………………205.4 卸料力的計算………………………………………………………………205.7 壓力機的選用………………………………………………………………216 模具的結構設計 ……………………………………………………………226.1 模具工作部分的工藝計算…………………………………………………226.1.1 拉深部分的計算…………………………………………………………226.1.2 擠切部分的計算…………………………………………………………246.1.3 壓料橡膠的設計與計算…………………………………………………246.1.4 彈簧的選用………………………………………………………………266.1.5 選用模架、確定閉合高度及總體尺寸…………………………………266.2 模具零件的結構設計………………………………………………………276.2.1 拉深凸?！?76.2.2 拉深凹?！?86.2.3 推件塊……………………………………………………………………286.2.4 導柱、導套………………………………………………………………296.2.5 其他零件…………………………………………………………………297 模具主要組件的裝配………………………………………………………308 模具裝配圖和模具動作過程 ………………………………………………33設計小結 ………………………………………………………………………35致謝 ……………………………………………………………………………36參考文獻 ………………………………………………………………………3751 緒論模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產品質量好，材料消耗低，生產成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)，是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產技術水平的高低是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產品的質量，效益和新產品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關注。模具工業(yè)既是高新技術產業(yè)的一個組成部分，又是高新技術產業(yè)化的重要領域。模具在機械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔了這些工業(yè)領域中 60％~90％的產品的零件，組件和部件的生產加工。20 世紀 80 年代開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產值已超過機床工業(yè)的產值。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以 15％的增長速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多科研機構和大專院校也開展了模具技術的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國成為世界超級制造大國的重要原因。今后，我國要發(fā)展成為世界制造強國，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強國。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，目前，我國制造業(yè)的資源已突破了企業(yè)——社會——國家的界線，制造業(yè)的國際化已是一個客觀事實。近幾年，我國模具產業(yè)總產值保持 13%的年增長率（據(jù)不完全統(tǒng)計，2004 年國內模具進口總值達到 600 多億，同時，有近200 個億的出口），到 2005 年模具產值預計為 600 億元，模具及模具標準件出口將從現(xiàn)在的每年 9000 多萬美元增長到 2005 年的 2 億美元左右。單就汽車產業(yè)而言，一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元，而當汽車更換車型時約有 80%的模具需要更換。2003 年我國汽車產銷量均突破 400 萬輛，預計 2004 年產銷量各突破 500 萬輛，轎車產量將達到 260 萬輛。另外，電子和通訊產品對模具的需求也非常大，在發(fā)6達國家往往占到模具市場總量的 20%之多。 目前，中國 20000 多個模具生產廠點，從業(yè)人數(shù)約 70 多萬。2004 年中國模具工業(yè)總產值已達 355 億元人民幣。工業(yè)總產值中企業(yè)自產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%。我國 20000 多個模具生產廠點，從業(yè)人數(shù)五十多萬。除了國有的專業(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)等，都得到了快速發(fā)展。其中，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，成為我國國內知名的“ 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，康佳和威力等知名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)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無論是數(shù)量還是質量仍滿足不了國內市場的需要，每年仍需進口 10 多億美元的各類大型，精密，復雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術創(chuàng)新，以縮小與國際先進水平的距離。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； 77）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。1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢用模具生產制作表現(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。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)的產值就占德國模具產值的 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．故人均產值也較高．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產值約合 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 拉深件模具設計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。拉深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。拉深件的工藝性分析拉深零件的結構工藝性是指拉深零件采用拉深成形工藝的難易程度。良好的工藝性是指坯料消耗少、工序少，模具結構簡單、加工容易，產品質量穩(wěn)定、廢料少和操作8簡單方便等。在設計拉深零件時，應根據(jù)材料拉深時的變形特點和規(guī)律，提出滿足工藝性的要求。1. 對拉深材料的要求拉深件的材料應具有良好的塑性、低的屈強比、大的板厚方向性系數(shù)和小的板平面方向性。2. 對拉深零件形狀和尺寸的要求(1)拉深件的高度盡可能小，以便能通過 1—2 次拉深工序成形。(2)拉深件的形狀盡可能簡單、對稱，以保證變形均勻。對于半敞開的非對稱件，可成雙拉深后再剖成兩件。(3)有凸緣的拉深件，最好滿足 d 凸≥d+12t ，而求外輪廓與直壁斷面最好形狀相似，否則，拉深困難，切邊余量大。(4)為了使拉深件順利進行，凸緣圓角半徑 r≥2t。當 r＜0.5mm 時，應增加整形工序。3． 對拉深零件精度的要求。(1)由于拉深件各個部位的料厚有較大的變化，所以對零件圖上的尺寸應明確標注是外壁還是內壁。(2)由于拉深件有回彈，所以零件橫截面的尺寸公差，一般都在 IT12 級以下，如零件高于 T12 級，應增加整形工序。(3)多次拉深的零件對外表面或凸緣的表面，允許有拉深過程中所產生的印痕和口部的回彈變形，但必須保證精度在公差允許范圍之內。本設計為簡單的拉深件，形狀比較規(guī)則，但底部圓角存在較高的工藝性問題，直邊區(qū)的變形不是簡單的彎曲, 應力分布不均,可以利用塑性加工理論進行定性分析。因此，只有加強拉深變形基礎理論的研究，才能提供更加準確、實用、方便的計算方法，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)的各種實際問題，從而，進一步提高制件質量。其工作過程很簡單就一個低方形拉深，根據(jù)工藝分析及計算確定它能一次拉深成功。根據(jù)計算的結果和選用的標準模架。為了保證制件的尺寸精度，設計時可能高度出現(xiàn)誤差，應當邊試沖邊修改高度。91.3.1 筒形件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，才能提供更加準確、實用、方便的計算方法，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)的各種實際問題，從而，進一步提高制件質量。蓋體是最典型的拉深件，在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 蓋體落料拉深模具設計的進度1、明確設計任務書，收集有關資料在指導老師的指導下，擬定設計任務——方形件拉深以及設計進度計劃，并仔細閱讀《冷沖模設計指導》教材，了解本設計的目的、內容、要求和步驟，以及查閱有關模具圖冊、設計手冊等資料；了解本設計零件的用途、結構、性能，在整個產品中的裝配關系、技術要求、生產批量，采用的沖壓設備型號和規(guī)格，模具零件的制造加工工藝及標準化等情況。2、工藝分析及工藝方案的制定經分析制件的技術要求，結構工藝性及經濟性都符合工藝要求，確定總體工藝方案，填寫工藝卡。3、工藝計算及設計（1） 、排樣及材料利用率計算 （2） 、刃口尺寸的計算（3） 、沖壓的計算，壓力中心的確定，沖壓設備的初選，根據(jù)排樣圖和所選的模10具結構形式，可以方便計算出所需總壓力。待模具總設計好后，校核設備裝模尺寸，最終確定設備型號及工藝參數(shù)。4、模具結構設計(1)、確定凹模尺寸 先計算出凹模的厚度，再根據(jù)厚度確定凹模周界尺寸，在此需要考慮的三個問題：第一，要考慮凹模上的螺孔、銷孔的布置；第二，壓力中心一般與凹模的幾何中心重合；第三，凹模外形尺寸盡量按國家標準選取。（2） 、選擇模架并確定其他沖模零件的主要參數(shù) 根據(jù)凹模周界尺寸大小，從《冷沖模國家標準》中確定模架規(guī)格及主要沖模零件的規(guī)格參數(shù)。（3） 、畫沖模裝配圖 裝配圖上零件較多、結構復雜，為準確、迅速地完成畫圖工作，必須掌握正確的畫法。（4） 、畫沖模零件圖（5） 、編寫技術文件 技術文件包括：說明書、沖壓工藝卡和機械加工工藝過程卡。1.3.2 筒形件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 15 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．112 沖壓件的工藝分析2.1 引言設計的目的是在于鞏固所學的理論知識，熟悉了解有關資料，樹立正確的設計思想，掌握設計方法，培養(yǎng)實際工作能力，通過沖模結構設計，在沖壓工藝性分析，沖壓工藝方案論證，沖壓工藝計算，沖模零件結構設計，編寫技術文件和查閱技術文獻等方面受到依次綜合訓練。本設計題目為筒形形件拉深模,但對做畢業(yè)設計的畢業(yè)生有一定的設計意義，它概括了拉深零件的設計要求、內容及方向。通過對該零件模具的設計，進一步加強了設計者沖壓模設計的基礎，為設計更復雜的沖壓模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經驗。拉深件的工藝性是指從沖壓工藝方面來衡量其設計是否合理，一般地講，在滿足工件的使用要求條件下，能以最簡單的最經濟的方法將工件沖制出來。2.2 拉深件工藝分析12圖 1 制件圖原始資料：如圖 1 所示材 料：Q235厚 度：1.5mm根據(jù)零件結構可知：此工件為有凸緣圓形工件，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,等于兩倍的壁厚尺寸，也滿足首次拉深工藝要求，因此在拉深工序（拉深工序底部圓角半徑 r=3mm）后須增加一道切邊工序以滿足制件高度上質量要求。內形尺寸為 25mm 的公差等級為 IT13 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切邊達到要求。用于拉深的材料的一般具有較好的塑性、低的屈強比、大的板厚方向性系數(shù)和小的板平面方向性。Q235 是較普遍的材料，價格便宜，資源豐富，其退火后并且滿足拉深件對材料的要求，厚度為 1.5mm。133 確定工藝方案確定方案就是確定沖壓件的工藝路線，主要包括沖壓工序數(shù)，工序的組合和順序等。確定合理的沖裁工藝方案應在不同的工藝分析進行全面的分析與研究，比較其綜合的經濟技術效果，選擇一個合理的沖壓工藝方案。根據(jù)制件的工藝分析,知道制件是個簡單的圓形拉深件。經制件的工藝性分析，由沖裁工藝可知，該制件可能包括落料、拉深或拉深、切邊基本工序，可以有以下三種工藝方案：方案一：先落料，再拉深。采用單工序模生產。方案二：拉深和切邊復合沖壓。采用復合模生產。方案一、模具結構簡單，但需兩道工序兩副模具，沖件多次定位，加工尺寸積累誤差較大，模具制造成本高而生產率低，難以滿足批量生產要求。方案二、只需一副模具，工件的精度及生產效率都較高，工件平整,同軸度高,對稱度及位置誤差小,由于該沖裁件為方形并且需切邊,落料和拉深幾道工序才可完成,所以對于該工件尺寸較小,同軸度要求較高。此副模具為生產該產品的第一道工序即落料拉深所用。產品最終成形還需要拉深14模，正是由于考慮到零件拉深工藝的復雜性，若采取落料拉伸連續(xù)模，雖然、減少了產品的沖壓成形時間，但是模具結構復雜且精度要求高，制造周期長，制模成本高，加工也不方便。故不宜采用。該零件屬于中小批量生產，工藝性較好，沖壓件尺寸精度不高，形狀簡單。根據(jù)現(xiàn)有沖模制造條件與沖壓設備，采用拉深復合模，模具制造周期短，價格低廉，工人操作安全，方便可靠。因此，根據(jù)工件的外形及尺寸關系選擇方案二,為拉深切邊復合模。4 主要工藝參數(shù)的計算4. 1 拉深毛坯尺寸拉深件的工藝計算是拉深工藝設計中的一個環(huán)節(jié)，本制件的工藝計算屬于最簡單的。其主要的內容包括計算毛坯直徑、決定拉深次數(shù)及確定壓邊裝置等。根據(jù)表面積相等原則，用解析法求該零件的毛坯直徑 D。可按下面的程序計算：1.確定修邊余量在拉深的過程中，由于材料的各向異性，模具間隙不均，摩擦力不均及定位不準等因素的影響，使拉深的口部不齊。為保證制件高度方向的尺寸精度，須進行修邊，在計算毛坯尺寸也須計入修邊余量。2.計算毛坯尺寸 已知 d 凸 =56mm, d 為中徑 d=25-1.5=23.5mm，d 凸 /d=56/23.5=2.24，查沖壓課本表 4.2 得修邊余量△R=1.8，因為零件底部圓角半徑 r 與凸緣半徑 R 相等，即 r=R 時，有凸緣筒形件的毛坯直徑D= dRHd4.32??凸可以將 d 凸 =56mm,d=23.5mm ,H=(40-1.5)mm=38.5mm，R=3 代入公式可求出毛坯的直徑 D= 35.24.385.246????15=80.7mm 取 D=81mm4. 2 確定是否需要多次拉深工件總的拉深系數(shù) m 總 =d/D=23.5/81=0.29, 工件總的拉深相對高度H/d=40/23.5=1.63 根據(jù)毛坯的相對厚度為 t/D×100=1.5/81×100≈1.86, d 凸/d=59.6/23.5=2.54,可以由沖壓課本表 4.9 查得有凸緣筒形件第一次拉深度極限拉深系數(shù)m1=0.37，由沖壓課本表 4.10 可以查到，有凸緣筒形件第一次拉深度極限相對高度 /1h=0.3,因為 m 總 =0.29<0.37，故此工件需要多次拉深才能完成。d4.3 確定是否用壓邊圈在拉深過程中工件易發(fā)生起皺現(xiàn)象，制件在成形過程中，凸緣的起皺現(xiàn)象主要取決于毛坯的相對厚度、變形程度和凹模的幾何形狀等。為了解決這個問題，生產實際中主要方法是在模具結構上采用壓料裝置。常用的壓料裝置有剛性壓料裝置和彈性壓料裝置兩種。是否采用壓料裝置主要看拉深過程中是否可能發(fā)生起皺現(xiàn)象，可根據(jù)坯料相對厚度 來確定，由于 t/D×100=1.36<1.5=t，查表得，當 t/D×100<1.5 起皺的Dt可能性很大，需要采用壓邊圈。首次拉深時一般采用平面壓邊裝置,其結構如下圖所示:圖 3 壓邊圈采用形式4.4 制訂首次拉深系數(shù)由題目可以取首次 dt/ =1.1,查表可以得到 m1=0.5，而第一次拉深系數(shù) m1= 'd1/D，第一次拉深的半成品直徑為 d1= m1 D=0.50×81=40.5mm (調整為 41mm).16第一次拉深的凹模圓角半徑用下式計算=0.8 凹rtdD)(1?將 D=81mm, d1=41mm, t=1.5mm, 代入上式，得到凹模的圓角半徑 =0.8凹r=6.2mm,所以可得到 = +t/2=(6.2+1.5/2)mm=6.95mm 取 =7mm，m5.)418(??1r凹 1并取 = ,所以 = =7mm, 根據(jù)工件圓角重新調整凸、凹模的圓角半徑，取為 =1凸r凹 2r1 1凸r=（7-1.5/2 ）mm=6.25mm.凹為了以后的拉深不使已拉深的半成品工序件變形，第一次拉深要將坯料多拉入凹模所需要量的 5﹪，則需要對坯料作相應的放大，過程如下：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：=環(huán)A????2124rdt???=59.6mm , =40.5mm , =8mm ,代入上式，則凸d1d1r= = mm環(huán)A????2275.406.9?????45932工件的面積應等于毛坯的面積，由下列公式求得= = ×81×81= mm工 件 24D??46512被拉入凹模的面積應等于= - = mm凹A工 件 環(huán) ?459202若多擴大 5﹪的料進入凹模，則被拉入凹模的面積mm?凹‘凹 05.1?4622使擴大到毛坯面積為+ = mm?環(huán)A凹05.1環(huán) ?46809217故擴大后的坯料直徑為=82.5mm?環(huán)‘AD4?由下式可求得半成品的高度，因圓角半徑相等，則????212' 43.05.0rdHtn???將 =82.5mm, = mm, =0.05mm, = =7mm 代入上式，得到第一次拉深的高'Dt6.91d1r2度為=18mm????743.06.59.8240.21 ???H工件的第一次相對高度 =18/40=0.45工 件??????1dH由表 4.10 可查得有凸緣筒形件第一次拉深的最大相對高度 =0.7，因為1hd≤ =0.7，所以第一次拉深直徑為 41mm 選擇合理。工 件??????1dH1h4.5 確定拉深次數(shù)4.5.1 計算直徑。有凸緣圓筒形件在以后各次拉深中的拉深系數(shù)可按照表中選取，且取值應若大些，根據(jù)毛坯的相對高度（t/D）×100=（1.5mm/82.5mm）×100=1.82, 由表 4.11 可取值為 =0.75 =0.78 =0.78 =0.84.2m34m5各次拉深時半成品的直徑為= =0.75×40.5=30.3mm（調整為 32mm）2d1= =0.78×30.3=23.63mm (調整為 25mm)3m= =0.83×25=20.7mm <23.5mm,4d所以需要 4 拉深成形。18由于每次最好不以極限拉深系數(shù)進行拉深，所以調整拉深系數(shù)值為： =0.45 , 1m=0.77 ， =0.8， =0.82。2m34m各次半成品直徑為= ×D=0.50×81mm=0.5mm 調整為（42mm）1d= =0.77×42mm=32.34mm 調整為（34mm）2m1= =0.8×34mm=27.2mm 調整為（28mm）3=0.82×28mm=22.9mm<23.5mm?4d3所以最終是 4 次拉深成形，選定 為工件的直徑 23.5mm.4d4.5.2 計算圓角半徑。以后各次的凹模圓角半徑 ???1nn8.06??凹凹 rr第二次拉深的凹模的圓角半徑 =0.6×6.25=3.75mm, = =3.75mm, 則第2凹r 2凸 凹二次拉深的工件 r =3.75+1.5/2=4.5mm, 同理第三次拉深的模具圓角半徑 = =3.25, 3凸r凹工件 r =4mm，第四次拉深的模具圓角半徑 = =3mm, 半成品的圓角半徑取 3mm.4凸r凹4.5.3 計算高度。第一次拉深要將坯料多拉入凹模所需要的量的 5﹪，則需對坯料做相應的放大，第一次拉深的半成品，其凸緣的圓環(huán)面積 ，由公式可得環(huán)A= mm環(huán)A????2124rdt???將 =59.6mm, =42mm, =7mm 代入上式，則td1= = mm環(huán) ??22746.59?????4162工件的面積應等于毛坯的面積，由下列公式求得= = ×81×81= mm工 件A24D??46512被拉入凹模的面積應等于= - = mm凹 工 件 環(huán) ?46097219若多擴大 5﹪的料進入凹模，則被拉入凹模的面積mm?凹‘凹 A05.1?4622使擴大到毛坯面積為+ = mm?環(huán)A凹05.1環(huán) ?46812故擴大后的坯料直徑為=82.5mm?環(huán)‘AD?=26mm????743.06.59.824102??H第二次拉深時，多拉深 3﹪的材料，第一次余下 2﹪的材料返到凸緣上。= == = mm環(huán)A????2124rdt???????22436.594?????1782= - = mm凹 工 件 環(huán) 032若多拉入 3﹪的材料進入凹模，則被拉入凹模的面積mm?凹‘凹 A03.1?422使擴大到毛坯面積為+ = mm?環(huán)A凹03.1環(huán) ?460192故擴大后的坯料直徑為=77.6mm (調整為 78mm)?環(huán)‘AD?則第二次拉深時半成品的高度為=29mm??423.06.5978342.02????H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，20= = = mm環(huán)A????2124rdt???????22486.594?????562= - = mm凹 工 件 環(huán) 2mm?凹‘凹 A015.?4692+ = mm環(huán) 凹.環(huán) 752=82.2mm （調整 83mm）?環(huán)‘D4?則第三次拉深時半成品的高度為=33mm??423.06.59832.0223 ????H由于 33mm<40mm, 所以 = =40mm4H工 件各半成品的外形總高用： +1.5mm 來計算，分別為nh=26mm, =29mm, =33mm, =40mm=1h2h34工 件由以上計算可知道，該工件的制造第一步是落料，然后進行四次拉深，由于本工件每次拉深都有余料返回凸緣，為了去掉筒壁和凸緣上的波紋，須加一次整形工序，最后是修邊。4.6 畫出拉深工序圖 畫出各次拉深件的簡圖，便于設計各次拉深模，可避免設計拉深時，將重要尺寸搞錯，如果拉深次數(shù)較少，可不用畫出工序圖，本次拉深簡圖如下圖所示。21圖二： 有凸緣筒形件拉深件的工序圖225 沖裁壓力、壓力中心計算及壓力機的選用因為本制件是軸對稱零件，所以不用計算壓力中心。5.1 切邊力的計算考慮到模具的刃口部被磨損,凸模與凹模間隙不均勻和波動,材料的力學性能波動及材料的厚度偏差等各種因素的影響,于是實際計算剪切力的計算公式應按以下經驗公式進行：F 切=L1t b計算?式中各含義見[5]F 切------切邊力（KN） ，L1-------切邊周邊長度（mm） ，t--------制件的材料厚度（mm） ，σ b------被拉深材料的抗拉強度（N/mm ） ，2查手冊得 Q235 的 σ b =400N/mm2即F 切=56 ×1.5×440?=116KN5.2 拉深力的計算本制件拉深時需采用壓邊圈?？紤]到模具的刃口部被磨損,凸模與凹模間隙不均勻和波動,材料的力學性能波動及材料的厚度偏差等各種因素的影響,實際計算拉深力的計算公式應該以生產中常用的公式進行計算：F=K bdt??式中各含義見[5]F-------拉深力（KN） ，23d-------半成品直徑（mm）t-------制件的材料厚度（mm）σ b------被拉深材料的抗拉強度（N/mm ）2由表《沖壓工藝》4.6 查出修正系數(shù) k= = =0.52, =11mDd8421= = 0.81, =0.792132k= = =0.82, =0.7832d483= = =0.84, =0.714m35.4k則各次拉深力為=(1×3.14×42×1.5×440)N=87041N1F=(0.79×3.14×34×1.5×440)N=55665N2=(0.78×3.14×28×1.5×440)N=45261N3=(0.71×3.14×23.5×1.5×440)N=34580N4F5.3 計算公稱壓力公式： ≧1.6（F+ ）壓Fq由于無壓邊裝置，無需計算壓邊力，代入各次的拉深力，可得：≧139266N, ≧89064N, ≧67892N, ≧51687N.\1壓F2壓 3壓 4壓F5.4 卸料力的計算影響卸料力的因素很多，其中以沖裁間隙、沖裁件的形狀及尺寸影響較大，其次是材料的力學性能、板料厚度、搭邊料的寬度、潤滑與粘度情況等。在生產均采用經驗公式計算：24F 卸=K1 FK-------卸料力系數(shù),查表 1-7 取 0.05，則=0.05×80.7KN=43.5KN1卸=0.05×55.7KN=27.3KN2卸F=0.05×45.3KN=27.6KN3卸=0.05×34.6KN=17.3KN4卸5.5 壓力機的選用壓力機額定壓力的選擇，必須使壓力機額定壓力大于拉深力與壓邊力的總和，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，由文獻[]表 1-8 開式雙柱可傾壓力機部分參數(shù)初步可選 J23-10A：型號：J23-10A公稱壓力/KN：100滑塊行程/mm：75滑塊行程次數(shù)/min ：1351?最大閉合高度/mm：180閉合高度調節(jié)量/mm：50滑塊中心線至車身距離/mm：130工作臺尺寸/mm，前后： 240左右：360墊塊厚度/mm：50模柄孔尺寸/mm，直徑：30 深度/mm：50256 模具的結構設計6.1 模具工作部分的工藝計算6.1.1 拉深部分的計算1、凸凹模間隙拉深模的凸凹模之間的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。間隙過大，制件有錐度，易起皺，精度差；間隙過小，則直壁變薄嚴重，甚至拉裂，同時降低模具壽命。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。直邊部分的單邊間隙按式，由表可查得選取為Z=3.2mm2、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，容易產生失穩(wěn)起皺。= =（7-0.75）mm=6.25mm1凸r凹= =（5-0.75）mm==4.25mm2凸 凹= = (4-0.75) mm=3.25mm3凸r凹= = =3mm4凸 凹 工 件最后一次拉深凹模的圓角半徑等于工件的圓角半徑，即 r 凸=r=3mm. 3、拉深凸凹模工作部分的尺寸和公差26制件的尺寸要求內形尺寸，拉深以凸模為基準，考慮到凸模越磨越小，按式凸模尺寸：dp =（dmin +0.4△） 0??凹模尺寸：dd =（dmin +0.4△+Z） ?0式中 dmin——工件的內形公稱尺寸△ ——工件的公差?凸、? ——凸、凹模的制造公差凹對于多次拉深，工序件尺寸無需嚴格要求，前四次拉深以凹模為基準，模具的制造公差按 IT10 級選取，計算出各次凹模的尺寸為：= mm， = mm, = mm1凹D1.0543?2凹D1.053?3凹D1.05?計算出各次凸模的尺寸為：= mm, = mm, = mm1凸 01.34?1凸 01.32?1凸 01.26?第四次拉深是最后一次拉深，由于要求零件尺寸標注在外形，因此，以凹模為設計基準，模具按 IT8 級選取公差，計算模具的尺寸為：= =（25-0.75×0.3） =24.78 mm4凹D??a????0max75. 03.?03.?=(24.78—3.2) =21.58 mm?凸 4rZ?凹 03.?03.?4、拉深凸模通氣孔在拉深的過程中，由于拉深力的作用或潤滑油等因素，使得制件很容易被粘附在凸模上制件與凸模間形成真空，會增加卸件的困難，造成制件底部不平，為此，凸模應設計有通氣孔。對于一般小型制件可直接在凸模上鉆出通氣孔，其大小根據(jù)凸模尺寸而定，具體數(shù)據(jù)由表查得直徑 d1=3mm6.1.2 擠切部分的計算1、切邊沖裁模間隙切邊間隙是否合理將直接影響到沖裁件的質量,尺寸,精度,模具的壽命,設備的能耗27等.當切邊沖裁間隙適當時,上下裂紋重合,沖件的斷面質量較好,間隙過小時,凸模刃口部的裂紋向外裂開錯開,沖件斷面上有二次剪切的光亮帶和夾層,此時的毛刺是被擠出來的,間隙過大時,材料在變形過程中被拉伸較大,沖裁件斷面上光亮帶較小,而圓角帶及毛刺都比較大。在擠切修邊是，工件的內側邊緣部分的變形阻力要比中間部分的大，而使得模具彈性變形的分布不均，且模具刃口的單位壓力都非常大。確定合理的間隙值是十分重要的,在實際應用中通常選擇一個適當?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙,其下限為 Cmin 最小合理間隙值,Cmax 最大合理間隙值。2、擠切凸模工作部分的尺寸和公差(1)、擠切凸模刃口尺寸與制件的內側尺寸基本一致,以拉深凹模作為設計基準尺寸,凸、凹模間隙靠改變擠切凸模刃口尺寸得到。(2)、擠切凸模刃口在沖制中也會因逐漸被磨損,而減小尺寸,故設計時,應選用接近或等于,工作的最大極限,尺寸作為凸模刃口尺寸。(3)、凸、凹模在沖制中均會磨損,從而使沖裁間隙增大,設計模具時,一般應依照磨損的規(guī)律,選擇最小合理間隙。(4)、選擇凸凹模刃口尺寸公差應依照沖件的精度要求以經濟合理為原則。6.1.3 壓料橡膠的設計與計算1.壓料板工作行程 h 工h 工 =h1+h2+t=1mm+1.5mm+5.2mm=7.7mmh1——凸模凹進壓料板的高度h2——凸模沖裁后進入凹模的深度 取 5.2mm2.橡膠工作行程 H 工H 工 =h 工 +h 修=7.7mm+2mm=9.7mm28h 修 ——凸模修模量 取 2mm3.橡膠自由高度 H 自由取 H 工 為橡膠自由高度的 25％H 自由 =4×9.7mm=38.8mm4.橡膠的預壓縮量 H 預一般 H 預 為（0.1～0.15）H 自由?。?H 預 =0.15 H 自由=0.15×38.8mm=5.82mm5.每個橡膠承受的載荷 F1選用兩個圓筒形橡膠；F 1=F 壓 /2=1070÷2N=535N6.橡膠的外徑 DD= )/(27.1pFd?= m5.0/3.0?=38mm7.校核橡膠自由高度 H 自由0.5≤H 自由 /D=0.90≤1.5 滿足要求8.橡膠的安裝高度 H 安H 安 =H 自由 -H 預=35.2mm-5.82mm29=29.38mm取安裝高度 30mm6.1.4 彈簧的選用沖模常用圓柱螺旋壓縮彈簧，強力彈簧和碟形彈簧。根據(jù)實際工藝力選擇圓柱螺旋壓縮彈簧，由文獻[3]表 3-27 查得，圓柱螺旋壓縮彈簧的有關參數(shù)：彈簧外徑 D=6mm鋼絲直徑 d=0.8mm節(jié)距 t=1.8mm最大工作負荷 F2=28N最大工作負荷 F 的總變形量 f2=15.5mm彈簧自由長度 H0=30mm有效圈數(shù) n=16最大工作負荷下的單圈變形量 f=0.97mm6.1.5 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較小，為了工作過程穩(wěn)定，選用中間導柱模架。再按其標準選擇具體結構尺寸見表 6-1。表 6-1 模 架 規(guī) 格 選 用名稱 尺寸 材料 熱處理上模座 100×80×25 HT200下模座 100×80×30 HT200導柱 20×100、22×100 20 滲碳 58～62導套 20×65×23、22×65×23 20 滲碳 58～6230Hmin=130mm,Hmax=150mm模具的閉合高度 H=上模座厚+墊板厚+凹模厚+凸模高+下模座厚-（工件高+料厚）=25+10+45+41+35+10+30-（40+1.5）=145mm因為模具的封閉高度 H 應該介于壓力機的最大封閉高度 Hmax 和最小封閉高度Hmin 之間，一般?。篐max-5mm≥H≥Hmin+10mm由此可以看出，要想讓制件順利加工和從模具上取出，只有使模具有足夠的封閉高度： Hmax≥H+5mm=145+5=150mmHmin≤H-10mm=145-10=135mm6.2 模具零件的結構設計6.2.1 拉深凸模拉深凸模的外形尺寸，即工作尺寸由前面的計算確定。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，其結構見下31圖 4 拉深凸模結構拉深凸模用壓入法與擠切凸模固定，擠切凸模用螺釘與下模座固定，還需要一個銷釘孔。6.2.2 拉深凹模內、外形尺寸已由前面的計算確定，經查閱有關資料并根據(jù)模具結構要求，初步確定落料凹模壁厚 C=30mm，厚度 h=40mm，它需要兩個銷釘定位和兩個以上的螺紋孔，以便與上模座固定，實際確定凹模尺寸如圖：6.2.3 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32塊與拉深凹模間隙配合。圖 5 推件塊6.2.4 導柱、導套對于生產批量大、要求模具壽命高的模具，一般采用導柱、導套來保證上、下模的導向精度。導柱、導套在模具中主要起導向作用。導柱與導套之間采用間隙配合。根據(jù)沖壓工序性質、沖壓的精度及材料厚度等的不同，其配合間隙也稍微不同。因為本制件的厚度為 0.6mm，所以采用 H7/h6。6.2.5 其他零件模具其他零件的選用見表 6-2．33表 6-2 模具其他零件的選用序號名稱數(shù)量材料 規(guī)格/ mm 標準 熱處理1 上模座 1 HT200 100×80×25 GB/T28559-902 模柄 1 Q235 GB/T2862.1-813 連接推桿 1 45 φ8×70 GB/T7650-94 40～45HRC4 止轉螺釘 1 45 M6×12 GB/T7653-945 螺釘 2 45 φ8×60 GB/T7653-94 40～45HRC6 上墊板 1 Q235 100×80×8 GB/T7643.3-94 40～43HRC7 推件塊 1 45 GB/T7653-948 拉深凹模 1 Cr12 100×80×45 60～62HRC9 拉深凸模 1 T10A 60～62HRC10 壓料板 1 45 43～48HRC11 橡膠 聚胺脂12 卸料螺釘 2 45 M8×65 GB/T2867.6-92 30～35HRC13 擠切凸模 2 Cr12 60～62HRC3414 固定銷 2 45 φ6×35 40～45HRC15 下模座 1 HT200 100×80×30 GB/T2855.10-9416 螺釘 2 45 φ6×40 GB/T7653-94 40～45HRC17 彈簧 2 60SiMn φ6×30 18活動擋料銷245φ6×10 JB/T7649.1-94 40～45HRC19 導柱22020（22）×100GB/T2862.1-94 滲碳58～62HRC20 導套 2 2020（22）×63×100GB/T2862.6-94 滲碳58～62HRC21 固定銷 2 20 φ8×60 GB/T2855.1-90 40～45HRC7 模具主要組件的裝配本模具屬于帶有壓邊圈的拉深模，應對壓邊力進行適當調整。這是因為壓邊力過大，則制件易被拉裂；壓邊力過小，又易于起皺。因此，在裝置模具時，應邊試驗，邊調整，直到合適為止。351、模柄的裝配，因為所示模具的模柄是從以上模座的下而向上壓入的，所以在安裝凸模固定板和墊板之前，應先把模柄裝好。模柄與上模座的配合要求是 H7/m6.裝配時，先在壓力機上將模柄壓入，再加工定儉銷孔或螺紋孔。然后把模柄端面突出部分銼平或磨平，安裝好模柄后，用角尺檢查模柄與上模座上平面的垂有度。2、凸模的裝配，凸模與固定板的配合要求為 H7/m6.。裝配時，先在壓力機上將凸模固定板內，檢查凸模的垂直度，然后將固定板的上平面與凸模尾部一起磨平，為了保持凸模刀口鋒利還應將凸模的端面磨平。3. 上模的裝配 預裝上模座，劃出與凹模墊板相應螺孔、銷孔位置并鉆鉸螺孔、銷孔；用螺釘將墊板、上模座連在一起，但不要擰緊；將卸料塊套裝在已裝入固定板的凸模上，復中心后，緊固螺釘。4、模架的技術要求及裝配裝配成套的模架，多項技術指標（上模座上平面對下模座下平面的平行度）導柱軸心線對下模座下平面的垂直度和導套孔軸心線對上模座下面垂直度）應符合相應精度等級要求。壓入上、下模座的導柱導柱離其它裝表面應有 1—2mm 距離，壓入后就牢固。裝配成套的模架，各零件的工作表不應有碰傷，裂 以及其它機械損傷模架的裝配主要指導柱導套的裝配，目前大多數(shù)導柱，導套與模座之間采用過盈配合，但也有少數(shù)采用粘 工藝的，即將上下模座孔擴大，降低其加工要求，同時將導柱、導套之間冷入粘結劑，即可使用導柱，導套固定，滑動導向模架常用的裝配工藝和檢驗方法有壓入導套、壓入導套安、裝導套。8 模具總裝圖和模具動作過程由以上設計，可得到模具的總裝圖，見下圖：3610987621453918765 23420圖 7 模具總體結構1 上模座 2 模柄 3 連接推桿 4 抑制螺釘塊 5 緊固螺釘 6 上墊板 7 推件塊 8 拉伸凹模 9 拉伸凸模 10 導料板 11 橡膠 12 卸料螺釘 13 擠切凸模 14 固定銷 15 下模座 16 緊固螺釘 17 彈簧 18 活動擋料銷 19 導柱 20 導套 21 固定銷 其工作過程是：根據(jù)上述各工序安排，整個零件加工分別設計了一副專用模具，為拉伸擠切復合模，其結構如圖示，該模具工作過程為：凹模裝在上模，凸模裝在下模，沖床滑塊上行，模具開啟，將條料放于導料板 10 上，在活動擋料銷的導向與定位作用下，當沖床滑塊下行，待凹模隨上模下降時，首先將坯件壓住，然后坯件向下推，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，產生塑性變形將工件拉深成形。切邊凸模與凹模成無間隙配合沖裁，隨著沖床滑塊的逐漸下移。當拉伸完成，拉伸擠切凸模 13 上的擠切刃口部位開始與拉伸擠切凹模 2 作用將擠切口部擠切出來，完成修邊。當凹模隨上?；厣龝r，零件由推件塊 7 從拉伸擠切凹模 8 內推出，工件與切邊料自行分離。零件制品在打料塊及連接推桿的作用下，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。37設計小結畢業(yè)設計是一種綜合性較強的專業(yè)實踐環(huán)節(jié)，它具知識面寬、學科廣、綜合性強，通過這次畢業(yè)設計，我鞏固了以前學過的知識，提高了查閱資料的能力，使我更加認識到畢業(yè)設計的重要性，從而提高了我理論聯(lián)系實際的設計能力和動手能力。為我今38后走向工作崗位打下了一定的基礎。筒形件屬于簡單拉深件，但拉深工藝相對復雜。由于在零件制造前進行了預測，分析了制件在生產過程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應的工藝措施。因此，模具在生產零件的時候才可以減少廢品的產生。筒形件的形狀結構較為簡單，但是高度不大，不適合將拉深毛坯的加工工序與拉深工序在一副模具上生產。要保證零件的順利加工和取件及生產的經濟性，本模具采用采用拉伸擠切復合模，能較好地實現(xiàn)拉伸及拉伸件口的修邊，模具設計制造簡便易行．擠切效果好，能極大地提高生產效率，但拉伸擠切凹模設計較為重要，設計中應充分考慮