方盒形蓋體、端蓋的沖壓工藝模具設計與工藝-拉深模含15張CAD圖

方盒形蓋體、端蓋的沖壓工藝模具設計與工藝-拉深模含15張CAD圖,方盒,形蓋體,沖壓,工藝,模具設計,拉深模含,15,cad 端蓋拉伸復合模設計 摘 要：本設計課題介紹了盒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；盒形殼體拉伸 目 錄 第1章 緒論 ………………………………………………………….….………..1 1.1國內模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢…………………………………….….………..1 1.1.1國內模具的現(xiàn)狀 ……………………………………………….. ...……. .1 1.1.2國內模具的發(fā)展趨勢 ……………………………….…………. ...…….. 2 1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢........……………………….……………….…3 1.3 端蓋拉深模具設計與制造方面........……………….……….………………3 1.3.1 端蓋拉深模具設計的設計思路 ……………………………….........…. 4 1.3.2 低方形件拉深模具設計的進度 …………………………………..…. …5 第2章 端蓋拉深沖壓件的工藝分析 …………………….………………………6 2.1引言…………………………………….………………………………....……..6 2.2拉深件工藝分析........……………………….…………………...…..….…….6 第3章 確定工藝方案 ……………………..….…… ………………….…...........8 第4章 主要工藝參數(shù)的計算 ……………………..….…… …….………………9 4.1拉深毛坯尺寸計算………………………………………………...…...……...9 4.2 確定拉深次數(shù)……………………………………………………....……. .…10 4.3確定是否用壓邊圈及類型……………………………………….. ...…….…10 4.4 排樣方式的確定………………………………………………….. ………. ..11 第5章 沖裁壓力、壓力中心計算及壓力機的選用 ….…………..…………..12 5.1切邊沖裁力的計算……………………………….….……………...………...12 5.1.1 切邊力的計算 …………………………………………………...…....12 5.2拉深力的計算........…………………………………………...…...……........12 5.3卸料力的計算……………….………………………………...………...........13 5.4 壓料力的計算 .……………….………………….…………......…………...13 5.5 拉深功的計算 ……………….……………………………...……………....13 5.6 拉深功率的計算……………………………….………………...…………...14 5.7 壓力的選用 …………….………………………………...…………..…..…14 第6章模具的結構設計……………………………………………….. ...…. ..…16 6.1模具工作部分的工藝計算 ………………………………….………...…....16 6.1.1 拉深部分的計算………………………………………………….. ….... .16 6.1.2 擠切部分的計算…………………………………………………..........17 6.1.3壓料橡膠的設計與計算……………………………………….. ...….. …18 6.1.4彈簧的選用………………………………………………………....……..19 6.1.5選用模架、確定閉合高度及總體尺寸………………………….. ....…19 6.2模具零件的結構設計 ........………………...………….......………..........20 6.2.1 拉深凸模………………………………………………………….. .........20 6.2.2 拉深凹?！?. .........21 6.2.3 推件塊…………………………………………………………...……. …21 6.2.4 壓邊圈…………………………………………………………...………..22 6.2.5 導柱、導套…………………………………………………………........23 6.2.6 其他零件………………………………………………….. ...……. …...23 6.3模具總裝圖 ……………….………………………………...…...……….…24 第7章結束語…… ………………………….……………..……………….......26 致謝……………………………….…………………..………………...……........27 參考文獻………………………….………………..……..……………….……....28 第1章 緒論 隨著我國改革開放步伐的進一步加快，中國正逐步成為全球制造業(yè)的基地，特別是加入WTO后，作為制造業(yè)基礎的模具行業(yè)近年來得到了迅速發(fā)展。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備，在電子、汽車、電機、電器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%—80%的零部件都依靠模具成型。國民經(jīng)濟的五大支柱產(chǎn)業(yè)，即機械、電子、汽車、石化、建筑，都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應。模具生產(chǎn)水平的高低，己成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，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。因此，我國要從一個制造業(yè)大國發(fā)展成為一個制造業(yè)強國，必須要振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，提高模具工業(yè)的整體技術水平。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，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。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。 ?? 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。 1.2國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 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。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 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。 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。 方行件是最典型的盒形拉深件，根據(jù)盒形件能否一次拉深成形將其分兩類：低盒形件與高盒形件。盒形件在拉深時由于其幾何形狀的非回轉特性，變形沿變形區(qū)周邊的分布是不均的，直邊區(qū)變形小，圓角區(qū)變形大，而且變形是非常的復雜的。通過網(wǎng)格實驗的分析得出拉深方形的一些變形特點：1.直邊區(qū)的變形不是簡單的彎曲，橫向受壓縮，縱向受拉深，越靠近圓角區(qū)變形越大，另外橫向壓縮變形要比相應圓筒形件小。2.應力分布不均，特別是徑向拉應力的分布很不均勻，中間最大，向兩側直邊區(qū)減小。方形件拉深時同樣存在起皺和裂問題，且發(fā)生在圓角區(qū)。在直邊區(qū)還有一個特殊的工藝問題，即所謂“直邊緩松”現(xiàn)象，這是由于拉深過程中圓角區(qū)材料從橫向擠向徑向直邊，使直邊區(qū)材料沿橫向顯得偏多，造成工件的剛性不好，嚴重時可造成工件的形狀不規(guī)則，出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象。這是方形件拉深的特殊質量問題，應該引起注意的。 1.3.1 端蓋拉深模具設計的設計思路 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(chǎn)品中的裝配關系、技術要求、生產(chǎn)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(jīng)分析制件的技術要求，結構工藝性及經(jīng)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。 第2章 盒形沖壓件的工藝分析 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。 本設計題目為低盒形件拉深模,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(jīng)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(jīng)濟的方法將工件沖制出來。 2.2拉深件工藝分析 原始資料：如圖1所示 材 料：YL12 厚 度： 0.6mm 圖1 制件圖 根據(jù)零件結構可知：此工件為無凸緣方形工件，要求內形尺寸，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=2mm,大于兩倍的壁厚尺寸，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=2mm）后須增加一道擠邊工序以滿足制件高度上質量要求。內形尺寸為32mm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。YL12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0.6mm。 第3章 確定工藝方案 根據(jù)制件的工藝分析,知道制件是個簡單的方形拉深件。經(jīng)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(chǎn)。 方案二：拉深和切邊復合沖壓。采用復合模生產(chǎn)。 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(chǎn)率低，難以滿足批量生產(chǎn)要求。 方案二、只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)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。 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。 第4章 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.計算拉深毛坯尺寸 由于板厚t小于1mm，故可直接用工件圖所注尺寸計算，不必用中線尺寸計算。 （1）、求出彎曲部分的展開長度L 由r角/B=3/32=0.094，工件的相對高度H/r=5.2/3=1.73，按表4.13 可知，制件可一次拉深出。且由式3.2 計算展開長度為 L=H+0.57R底 式中， H———拉深件高度（mm）， R底———底部圓角半徑（mm）， r角———轉角圓角半徑（mm）. 即 L=5.2+0.57×2=6.3mm （2）、圓角部分展開的圓弧半徑R 由式 R= = =5.87mm （3）、作出圓角部分到直邊部分階梯過度的平面毛坯ABCDEF （4）、過BC、DE中點分別向半徑為R的圓弧作切線，并用圓弧圓滑過渡，使f1=f2，最后得角部毛坯輪廓線見下圖： 圖 2 毛坯輪廓圖 4. 2 確定拉深次數(shù) 利用極限相對高度進行判斷,根據(jù)角部的相對圓角半徑r/B=2/32=0.06和相對厚度t/D×100=0.6/43.35×100=1.38。 由表1-36 矩(方)形盒首次拉深的極限相對高度[H/B1]=0.5，可知： 工作的相對高度H/B=5.2/32=0.16[H/B1],故可一次拉成 4.3確定是否用壓邊圈及類型 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(chǎn)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，相對厚度t/D×100=0.6/43.35×100=1.38，查表得，當t/D×100<1.5起皺的可能性很大，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排樣方式的確定 設計復合模，首先要設計條料排樣圖。該工件的毛坯是近圓形，應采用有廢料直排的排樣方式。 第5章 沖裁壓力、壓力中心計算及壓力機的選用 5.1切邊沖裁力的計算 5.1.1 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(jīng)驗公式進行： F切=L1tb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）， σb------被拉深材料的抗拉強度（N/mm）， 查手冊得YL12的σb =200N/mm 即 F切=4×33.2×0.6×200 =15.9KN 5.2拉深力的計算 本制件拉深時需要采用壓邊圈?？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(chǎn)中常用的經(jīng)驗公式進行計算： 本次拉深　　 F=LtbK 式中各含義見[5] F-------拉深力（KN）， L--------拉深件周邊長度（mm）， K-------系數(shù),一般取0.8 即拉深力 F=4×32×0.6×200×0.8 　=12.3KN 5.3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(chǎn)均采用經(jīng)驗公式計算： F卸=K1 F K-------卸料力系數(shù),查表1-7取0.05，則 F卸=0.05×12.3KN=0.62KN 5.4 壓料力的計算 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。其計算公式可按下式計算： 壓邊力 FQ=Ap=π/4[D2-B2]p 式中各含義見[4] A———壓邊圈的面積（mm）; p——單位壓邊力（Mpa）; 查表1-56壓床上拉深時單位壓邊力的數(shù)值可知YL12的單位壓邊力p=1.6 Mpa，即壓邊力 　　 　　　　FQ＝π/4[43.352-322]×1.6 ＝1.07KN 5.5 拉深功的計算 總拉深力 F總＝F+FQ+ F切+F卸 ＝12.3+1.07+15.9+0.62=29.89KN 式中 ——拉深功（J）； ——最大拉深力（N）； ——拉深深度（mm）； ?——系數(shù)（查表4-61拉深系數(shù)的關系，取=0.8）。 =0.8′29890 ′5.2′0.001=124.34 J 5.6 拉深功率的計算 功率：N= ==507.92kw 式中 N----壓力機電動機功率（KW） K----不平衡系數(shù)，K =1.2 A----拉深功（J） 1----壓力機效率，1=0.6 2----電機效率，2=0.9 n----壓力機每分鐘行程次數(shù) 1.36----轉換系數(shù) 5.7 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，為了使拉深的工藝力的曲線處于壓力機壓力曲線之內，在選用壓力機的額定壓力時，可按下列淺拉深件經(jīng)驗公式選用：　 P=1.8（F+ FQ + F切+F卸） =1.8×（12.3+1.07+15.9+0.62） =53.80 KN 　 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：135 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：50 第6章 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3-5-29選取為 Z/2=1.05t=0.63mm 故直邊部分間隙為1.26mm。圓角部分的單邊間隙比直邊部分大0.1t，即圓角部分間隙為1.38mm。 2、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。 拉深凹模的圓角半徑由表3-5-30選取r凹=5t，既r凹=5×0.6=3mm，拉深凹模的圓角半徑等于工件的圓角半徑，即r凸=r=2mm.　　　　　　　 3、拉深凸凹模工作部分的尺寸和公差 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△） 凹模尺寸：dd =（dmin +0.4△+Z） 式中 dmin——工件的內形公稱尺寸 △ ——工件的公差 d凸、d——凸、凹模的制造公差 工件的公差為IT13級，凸凹模的制造公差取IT8級。查表3-5-32 d凸=0.020mm, d=0.020mm, 核對Zmax-Zmin=0.04 將△=0.34mm，Z=1.26mm代入上式，則凸、凹模的尺寸分別為 dp =（32+0.34×0.4）=32.15mm dd =（32+0.4×0.34+1.26）=33.40mm 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4.32,查得直徑d1=3mm 6.1.2 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?jīng)_裁件的質量,尺寸,精度,模具的壽命,設備的能耗等.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(jīng)濟合理為原則。 查表得間隙值Zmin=0.12,Zmax=0.20對切邊采用凸凹模配作制造法,其凸凹模部分尺寸計算如下: 查表得凸,凹模制造法,d=0.020mm, d=0.020mm,核對Zmax-Zmin=0.04, d+d=0.04,滿足Zmax-Zmin≥d+d的條件,查表得因數(shù)X=0.5，d=( d -Zmin) =33.28 mm, d= 33.40 mm 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+0.6mm+5.2mm =6.8mm h1——凸模凹進壓料板的高度 h2——凸模沖裁后進入凹模的深度 取5.2mm 2.橡膠工作行程H工 H工=h工+h修 =6.8mm+2mm =8.8mm h修——凸模修模量 取2mm 3.橡膠自由高度H自由 取H工為橡膠自由高度的25％ H自由=4×8.8mm =35.2mm 4.橡膠的預壓縮量H預 一般H預為（0.1～0.15）H自由 取： H預=0.15 H自由 =0.15×35.2mm =5.28mm 5.每個橡膠承受的載荷F1 選用兩個圓筒形橡膠；F1=F壓/2 =1070÷2N =535N 6.橡膠的外徑D D= = =38mm 7.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-5.28mm =29.2mm 取安裝高度30mm 6.1.4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=0.97mm 6.1.5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58～62 Hmin=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+5.3+40+10+30-（5.2+0.6）=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?。? Hmax-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=150mm Hmin≤H-10mm=145-10=135mm 6.2 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，其結構見下圖： 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(jīng)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。打料塊與拉深凹模間隙配合。 圖5 推件塊 6.2.4 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。 在此由于料厚少于1mm，采用彈壓裝置，壓邊圈的內形與拉深凸模間隙配合。 圖 6 壓邊圈 6.2.5 導柱、導套 對于生產(chǎn)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。 6.2.6 其他零件 模具其他零件的選用見表6-2． 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/T28559-90 2 模柄 1 Q235 GB/T2862.1-81 3 連接推桿 1 45 φ8×70 GB/T7650-94 40～45HRC 4 抑制螺釘 1 45 M6×12 GB/T7653-94 5 螺釘 2 45 φ8×60 GB/T7653-94 40～45HRC 6 上墊板 1 Q235 100×80×8 GB/T7643.3-94 40～43HRC 7 推件塊 1 45 GB/T7653-94 8 拉深凹模模 1 Cr12 100×80×45 60～62HRC 9 拉深凸模 1 T10A 60～62HRC 10 壓料板 1 45 43～48HRC 11 橡膠 聚胺脂 12 卸料螺釘 2 45 M8×65 GB/T2867.6-92 30～35HRC 13 擠切凸模 2 Cr12 60～62HRC 14 固定銷 2 45 φ6×35 40～45HRC 15 下模座 1 HT200 100×80×30 GB/T2855.10-94 16 螺釘 2 45 φ6×40 GB/T7653-94 40～45HRC 17 彈簧 2 60SiMn φ6×30　 18 活動擋料銷 2 45 φ6×10 JB/T7649.1-94 40～45HRC 19 導柱 2 20 20（22）×100 GB/T2862.1-94 滲碳58～62HRC 20 導套 2 20 20（22）×63×100 GB/T2862.6-94 滲碳58～62HRC 21 固定銷 2 20 φ8×60 GB/T2855.1-90 40～45HRC 6.3 模具總裝圖 由以上設計，可得到模具的總裝圖，見下圖： 圖 7 模具總體結構 1上模座 2模柄 拉伸擠切凹模 3連接推桿 4抑制螺釘塊 5緊固螺釘 6上墊板 7塊件塊 擠切凸 8拉伸凹模 9 拉伸凸模10壓邊料 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，將條料放于壓邊圈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。 第7 章 結束語 低盒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(chǎn)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(chǎn)零件的時候才可以減少廢品的產(chǎn)生。 低盒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(chǎn)。要保證零件的順利加工和取件及生產(chǎn)的經(jīng)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(chǎn)效率，但拉伸擠切凹模設計較為重要，設計中應充分考慮其擠切?？谛螤?，否則易影響擠切口的擠切面形狀。在拉伸最終進行擠切修邊時，拉伸擠切凹模四角不可過大，同時，最好保證擠切修邊口的平宵，從而避免出現(xiàn)尖銳刃口狀擠切口。 本次的畢業(yè)設計，是理論知識與實踐有機的結合，更加系統(tǒng)地對理論知識做了更深切貼實的闡述。通過設計的這一環(huán)節(jié)使我更深刻地認識到，設計的好壞直接影響到制件質量和勞動強度以及生產(chǎn)成本。所以設計者應該具備淵博的知識和大量的實踐經(jīng)驗作為基礎，應該懂得生產(chǎn)的環(huán)節(jié)。這樣才能設計出好的實用的模具來。 同時也使我意識到要想做為一名合理的模具設計人員，必須要有扎實的專業(yè)基礎，并不斷學習新知識新技術，樹立終身學習的觀念，把理論知識應用到實踐中去，并堅持科學、嚴謹、求實的精神。雖然我傾注了大量的勞動和汗水在這個設計，由于缺乏經(jīng)驗與實踐。設計的十分艱辛，雖然借鑒了許多，還是有好多不明白之處。希望在老師的指導和今后自己的工作中不斷充實自我的能力。 致 謝 首先感謝本人的導師文秀海老師，他仔細審閱了本文的全部內容并對我的畢業(yè)設計內容提出了許多建設性建議。文老師淵博的知識，誠懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設計的過程中，特別是遇到困難時，他給了我鼓勵和幫助，在這里我向他表示真誠的感謝！ 感謝母?！幽蠙C電高等專科學校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學習及實踐環(huán)境，使我學到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。 感謝和我在一起進行課題研究的同窗同學，和他們在一起討論、研究使我受益非淺。 最后，我非常慶幸在三年的的學習、生活中認識了很多可敬的老師和可親的同學，并感激師友的教誨和幫助！ 參 考 文 獻 [1] 陳錫棟、周小玉主編.實用模具技術手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001 [2] 李紹林、馬長福主編.實用模具技術手冊[M].上海科學技術出版社，1998 [3] 許發(fā)樾主編.實用模具設計與制造手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000 [4] 楊玉英主編.實用沖壓工藝及模具設計手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2004 [5] 模具實用技術叢書編委會.沖壓設計應用實例[M].北京：機械工業(yè)出版社.1999 [6] 翟德梅主編.模具制造技術[M].河南機電高等?？茖W校 [7] 王芳主編.冷沖壓模具設計指導[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1998 [8] 任嘉卉主編.公差與配合手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2000 [9] 李易、于成功、聞小芝主編.現(xiàn)代模具設計、制造、調試與維修實用手冊[M].北京：金版電子出版公司，2003 [10] 彭建聲、秦曉剛編著.模具技術問答[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1996 [11] Williams. 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