有凸緣U形筒形件沖壓成形工藝及模具設(shè)計【落料拉深模、拉深復(fù)合模含2幅模具14張CAD圖帶卡片】
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11 緒 論目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當(dāng)?shù)穆浜螅饕蚴俏覈跊_壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)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(dāng)大。1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀沖裁模以大型沖模覆蓋件模具為代表。我國已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。如東風(fēng)汽車公司沖模廠，已設(shè)計制造了富康轎車部分內(nèi)覆蓋件模具。一汽模具中心生產(chǎn)了捷達王轎車外覆蓋件模具。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點?？纱砀采w件模具的水平。在設(shè)計制造方法，手段上面已基本達到了國際水，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產(chǎn)化進程中前進了一大步。但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面，與國外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動疊片多功能模具，已達到國際水平。如南京長江機器制造廠的電機鐵芯自動疊鉚硬質(zhì)合金多工位級進模具有自動沖切、疊壓、鉚合、計數(shù)、分組，轉(zhuǎn)子鐵芯扭斜，安全保護等功能，凹模采用拼塊式，零備件可互換。常州寶馬集團公司的步進電機定轉(zhuǎn)子帶雙回疊片硬質(zhì)合金級進模。具有轉(zhuǎn)子沖片落料、旋轉(zhuǎn) 72°再疊片，定子沖片落料、回轉(zhuǎn) 90°再疊片、(以消除料厚誤差)等功能。這兩項模具精度達 2μm，步距精度 2-3μm，雙回轉(zhuǎn)精度 1′，壽命達到 1 億次以上，制造周期 5-6 個月，而價格僅為同類進口模具的 1/2-1/3，已達到國際先進水平，完全可以替代進口。其他如 48、54、68 條腿集成電路柜架多工工位級進模、電子槍硬質(zhì)合金多工進級進模、別克轎車安全帶座式工位級進模、空調(diào)器散熱片多工位級進模，均達到國外同類產(chǎn)品水平。但總體上和國外多工位級進模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。在一般沖模方面，浙江慈溪鴻達電面模具制造中心的鐵芯片復(fù)合沖模 ，實現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定，模具費用較一般低 30%-50%，交貨周期 7-20 天，并備有現(xiàn)貨供應(yīng)。在適應(yīng)市場經(jīng)濟方面邁出了可喜的一步。1.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢2國內(nèi)模具發(fā)展十大趨勢 “十五”期間，我國模具行業(yè)重點發(fā)展的產(chǎn)品是：汽車覆蓋件模具，精密沖壓模，大型、精密塑料模，大型薄壁精密復(fù)雜壓鑄模，大型精密鍛模，塑料型材、波紋管擠出模及管接頭模具，子午線橡膠輪胎活絡(luò)模，長壽命玻璃陶瓷，多工位冷鍛模及冷擠模，殼體連續(xù)拉伸模，新型快速經(jīng)濟模，主要模具標(biāo)準(zhǔn)件、拉絲模等新產(chǎn)品。模具市場的特點是：總的趨勢平穩(wěn)向上，但各類不同模具的表現(xiàn)不可能一致。沖壓模、塑料模和壓鑄模，它們的總和一般占模具總量的 80%左右。在未來的模具市場中塑料模具和壓鑄模的發(fā)展速度將高于沖壓模，它們在模具總量中的比例將逐步提高。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，將對模具提出越來越高的要求，因此精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具的需求發(fā)展將高于模具總量的發(fā)展速度。同時，由于近年來我國每年用近 10 億美元進口模具，其中精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具占多數(shù)，所以從減少進口角度出發(fā)，這類高檔模具在市場的分額比例也將逐步增大。隨著多品種、小批量產(chǎn)品時代的逐步來臨和企業(yè)對模具能保證新產(chǎn)品快速上市的要求，各種快速經(jīng)濟模具也將隨之應(yīng)運而生。將隨之應(yīng)運而生。未來我國的模具將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢： 第一，模具日趨大型化。這是由于用模具成型的零件日漸大型化和高生產(chǎn)效率要求發(fā)展的“一模多腔 ”所造成的。第二，模具的精度將越來越高。10 年前精密模具的精度一般為 5 微米，現(xiàn)在已達到 2-3 微米，不久 1 微米精度的模具將上市。這要求超精加工。第三，多功能復(fù)合模具將進一部發(fā)展。新型多功能復(fù)合模具除了沖壓成型零件外，還擔(dān)負疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)，對鋼材的性能也要求越來越高。第四，標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日益廣泛。模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，且還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用在“十五”期間必將得到較大的發(fā)展。第五，快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊?，F(xiàn)在是多品種小批量的的生產(chǎn)時代，21 世紀(jì)，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例將達到 75%以上。由此，一方面是制品使用周期縮短，另一方面花樣變化平凡，要求模具的生產(chǎn)周期愈短愈好。因此，開發(fā)快速經(jīng)濟模具將越來越引起人們的重視和關(guān)注。第六，模具技術(shù)含量將不斷提高，中、高檔模具比例將不斷增大，這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整所導(dǎo)致模具市場走勢的變化。1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢3模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)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(shù)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(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)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(yīng)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(fù)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 年中國模具協(xié)會在德國訪問時，從德國工業(yè)、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(shù)的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具工藝設(shè)計、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達 70%以上，而我國才達到 45％。1.3 有凸緣筒形件拉深模具設(shè)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。它不僅可以加工旋轉(zhuǎn)體零件，還可以加工盒形零件及其他形狀復(fù)雜的薄壁零件，但是，加工出來的制件的精度都很低。一般情況下，拉深件的尺寸精度應(yīng)在 IT13 級以下，不宜高于 IT11 級。只有加強拉深變形基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準(zhǔn)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(zhì)量。有凸緣圓筒形件沖壓成形工藝及模具設(shè)計是典型的拉深件，其工作過程很簡單，先落料再拉深，根據(jù)計算確定它可以五次拉深成功。42 有凸緣筒形件沖壓模設(shè)計2.1 工藝分析原始資料：如圖所示生產(chǎn)批量：大批量材 料： 08 鋼厚 度： 1.0mm 圖 1-1 制件圖此工件為帶凸緣筒形件，要求外形尺寸，沒有厚度不變的要求。公差等級為 IT13級。工件底部圓角半徑 4mm，外形尺寸為 75mm 查得其公差為 0.54mm，內(nèi)形尺寸為?30mm，其公差為 0.33mm 屬于小型零件。工件高度 50mm，其公差為 0.39mm 可在?拉深后采用修邊達到要求。 2.1.1 計算毛坯尺寸根據(jù)附圖所示，d 凸 =75mm,d=(30-1)=29mm。由凸緣的相對直徑 d 凸/d=75mm/29mm=2.6，查表 4-4[14]得，△h=2mm.由表 4-7 序號 4 中得有凸緣圓筒形件的毛坯直徑為：D=[ d 凸 2-1.72（r1+r2 ）d-0.56(r2 2-r12)+4dH] 1/2將 d 凸 =75+2△h=（75+4）mm=79mm，r 1=r2=4+t/2=(4+1/2) mm=4.5mm, d=(30-1)=29mm,H=(50-1) mm=49mm 代入上式中，得毛坯的直徑為：D=[ 792-1.72×（4.5+4.5）×29+4×29×49] 1/2mm =107mm2.1.2 拉深次數(shù)的確定（1）判斷能否一次拉成工件總的拉深系數(shù) m 總=d／D=29 mm／107 mm =0.27 ,工件總的拉深相對高度H／d=49 mm／29 mm =1.69.由 d 凸 ／d=79mm ／29mm=2.7,t／D×100=1mm／107mm×100=0.94,查表 4.5.2 得，有凸緣圓筒形件第一次拉深的極限拉深系數(shù) m 1=0.36；5由表 4.5.1 查得，有凸緣圓筒形件首次拉深的極限相對高度 h 1／d 1=0.22,由于 m 總 ＜m 1，H／d＞h 1／d 1，故此工件不能一次拉出。（2）試制訂首次拉深系數(shù)取首次 d 凸 ／d 1=1.1，查表 4.4.1 得 m 1=0.55，而第一次拉深系數(shù) m 1= d 1／D ，則第一次拉深的半成品直徑為 d 1= m 1 D=0.55×107mm=58.85mm(調(diào)整為 60mm)。第一次拉深的凹模圓角半徑用式計算r 凹 1=0.8 ??tdD1?將 D=107mm, d1=60mm,t=1mm 代入上式得，凹模的圓角半徑 r 凹1=0.8 mm=6.9mm,則 r 1= r 凹 1+t／2=(6.9+1／2)mm=7.4mm, 取 r 1=7mm,并取 r1)607(??凸 1= r 凹 1,則 r 2= r 1=7mm,根據(jù)工件圓角重新調(diào)整凸、凹模的圓角，取為 r 凸 1= r 凹 1=7-1／2=6.5mm.為了以后的拉深不使已拉深好的凸模變形，第一次拉深要將坯料多拉入凹模所需要量的 5%，則需對坯料作相應(yīng)的放大。過程如下：圖所示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：A 環(huán) = [d 凸 2-（d 1+2 r 1） 2]4?將 d 凸 =79mm, d 1=60mm, r 1=7mm 代入上式，則：A 環(huán) = [792-（60+2×7） 2]mm2=765× mm24?4?工件的面積應(yīng)等于毛坯的面積，由公式求得：A 工件 = D2= ×1072 mm2=11449× mm24?4?被拉入凹模的面積應(yīng)等于：A 凹 = A 工件 - A 環(huán) =10684× mm24?若多拉入 5%的料進入凹，則被拉入凹模的面積6A 凹＇ =1.05 A 凹 =11218× mm2，4?使擴大的毛坯面積為：A 環(huán)＇ =1.05 A 凹 + A 環(huán) =11218× +765× mm24?=11983× mm24?故擴大后的坯料直徑為：D＇ = = =109mm?’環(huán)A1983由式可求得半成品的高度，因圓角半徑 r 1= r 2，則：Hn= ( D＇2 - d 凸 2)+0.43(r 1+ r 2)n5.0將 D＇ =109mm, d 凸 =79mm, d 1=60mm, r 1= r 2=7mm 代入上式，得到第一次拉深的高度為：H 1= （109 2-792）mm+0.43×14mm=30mm605.工件的第一次相對高度（H 1／d 1）工件=30 mm／60 mm=0.50由表 4.5.1 查得有凸緣圓筒形件第一次拉深的最大高度 h 1／d 1= 因為（H 1／d 1）工件 h 1／d 1，所以第一次拉深直徑 φ60 mm 選擇合理。（3）確定拉深次數(shù)因為 t／D×100=0.9＜1.5，m 1=0.55 ＜0.6，由表 4.4.4 查得需要用壓料裝置。由于有凸緣圓筒形件在以后各次拉深中的拉深系數(shù)可由表 4.4.1 選取，且取值應(yīng)略大些。根據(jù)毛坯的相對高度(t／D)×100=(1mm ／109 mm) ×100=0.9,由表 4.4.1 可取值為 m 2=0.78， m 3=0.81， m 4= 0.83，m 5=0.86。各次拉深時半成品的直徑為：7d 2= m 2 d 1=0.78×60 mm =46.80 mm（調(diào)整為 48mm）d 3= m 3 d 2=0.81×48 mm =38.88 mm（調(diào)整為 39.5mm）d 4= m 4 d 3=0.83×39.5 mm =32.79 mm（調(diào)整為 33mm）d 5= m 5 d 4=0.86×33mm =28.38mm＜29mm。選定 d 5 為工件的直徑 29 mm。以后各次的凹模圓角半徑 r 凹 n =（0.6 ~ 0.8）r 凹（n-1 ）第二次拉深的凹模圓角半徑 r 凹 2=0.7×6.50≈5.2 mm，r 凸 2= r 凹 2=5.2 mm。則第二次拉深的工件尺寸為：r 2=(5.2+1/2)mm≈5.7 mm。同理，第三次拉深的模具圓角半徑 r 凸 3 =r 凹 3=4.56 mm，工件的尺寸為 r=5.06 mm。第四次拉深的模具圓角半徑 r 凸 4=r 凹 4=4.1mm，半成品的圓角半徑取為 4.6 mm。最后一次拉深，凸、凹模的圓角半徑應(yīng)取工件的圓角半徑值，即 r 凸 5=r 凹 5=4 mm。第二次拉深時，多拉 3%的材料，第一次余下 2%的材料返到凸緣上。A 環(huán) = [d 凸 2-（d 2+2 r 2） 2]4?= [792-（48+2×5.7） 2]mm2=2713× mm 2，4?A 凹 = A 工件 - A 環(huán) = D2- A 環(huán)4?= ×1072 mm2-2713× mm 2=8736× mm2，44?若多拉入 3%的料進入凹，則被拉入凹模的面積：A 凹 ＇ =1.03×A 凹 =8998× mm2，4?使擴大的毛坯面積為：A 環(huán) ＇ = A 凹 ＇ + A 環(huán) =11711× mm2，4?8故擴大后的坯料直徑為：D＇ = = =108mm?’環(huán)A417則第二次拉深時半成品的高度為：H 2= ( D＇2 - d 凸 2)+0.43×2r 25.0= ( 1082- 792) mm +0.43×2×5.7 mm 47.=33mm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，A 環(huán) = [d 凸 2-（d 3+2r3） 2]4?= [792-（39.5+2×5.06） 2]mm2=3779× mm 2，4?A 凹 = A 工件 - A 環(huán) = D2- A 環(huán)4?= ×1072 mm2-3779× mm 2=7670× mm2，44?A 凹 ＇ =1.03×A 凹 =7900× mm2，4?A 環(huán) ＇ = A 凹 ＇ + A 環(huán) =7900× +3779× mm24?=11679× mm2，4?D＇ = = =108mm’環(huán)A1679則第三次拉深時半成品的高度為：H 3= ( D＇2 - d 凸 2)+0.43×2r 5.039= ( 1082- 792) mm +0.43×2×5.06 mm 5.390=39mm第四次多拉入 1%的材料，第三次余下 0.5%的材料返回凸緣上。A 環(huán) = [d 凸 2-（d 4+2 r 4） 2]?= [792-（33+2×4.6） 2]mm2=4460× mm 2，4?A 凹 = A 工件 - A 環(huán) = D2- A 環(huán)4?= ×1072 mm2 - 4460× mm 2=6989× mm2，4?4?A 凹 ＇ =1.03×A 凹 =7198.67× mm2，A 環(huán) ＇ = A 凹 ＇ + A 環(huán) =7198.67× +4460× mm24?=11658.67× mm2，D＇ = = =107.9mm?’環(huán)A467.158則第四次拉深時半成品的高度為：H 4= ( D＇2 - d 凸 2)+0.43×2r 45.0= (107.92- 792) mm +0.43×2×4.6mm 3.=45mmH 5= H 工件 =59mm各半成品的外形總高用：Hn+1mm，分別為：10h 1=31mm，h 2= 34mm，h 3=40mm，h 4=46mm，h 5=50mm。2.2 工藝方案確定拉深件的工藝計算是拉深工藝設(shè)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(nèi)容包括計算毛坯直徑、決定拉深次數(shù)及確定工序件的尺寸等。第一步是落料，然后進行五次拉深。由于本工件采用了圖 的拉深過程，而且每次拉深都有余料返回凸緣，為了去掉筒壁上的壓痕和凸緣上的波紋，須加一次整形工序，最后是修邊。2.3 必要的工藝計算2.3.1 排樣這里毛坯直徑 107mm 不算太小，考慮到操作方便，排樣采用單排。采用無側(cè)壓?裝置，查參考文獻 [2]取其搭邊數(shù)值：條料兩邊 a=2.0mm、進距方向 a1=1.5mm、條料與導(dǎo)料板之間的間隙 c=2.0mm.進距 h=D+a1=107+1.5=108.5mm條料寬度b=D+2a+c=107+2x2.0+2.0=113mm板料規(guī)格查參考文獻 [2]選用 的鋼板1.5403?圖 1-3 排樣圖裁板條數(shù) n1=B/b=12每條個數(shù) n2=(A-a1)/h=26每板總個數(shù) 2048???總 n 總 =n1n2=31211材料利用率 =79.8%)10%nDdAB?????總 4總 （2.3.2 確定是否用壓邊圈相對厚度 T/D%=1/109%=0.92%，查表 1-4 得，需要采用壓邊圈。一般采用平面壓邊裝置。首次拉深時一般采用平面壓邊裝置。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2.3.3 拉深凸、凹模工作部分的尺寸和公差對于多次拉深，工序件尺寸無需嚴(yán)格要求，前四次拉深以凹模為基準(zhǔn)，模具的制造公差按 IT10 級選取，可以計算出各次凹模的尺寸為：D d1=61 +0.12 mm，D d2=49+0.1mm，D d3=40.5 +0.1 mm，D d4=34 +0.1mm。由式 4.8.17 計算出各次凸模的尺寸為：D p1=57.6-0.12 mm，D p2=45.6-0.1 mm，D p3=37.1-0.1 mm，D p4=30.8-0.1 mm。第五次拉深是最后一次拉深，由于要求零件尺寸標(biāo)注在外形，因此以凹模為設(shè)計基準(zhǔn)，模具按 IT8 級選取公差。由式 4.8.12 、式 4.8.13 計算出模具的尺寸為：Dd5=（D max - 0.75△） + =（30-0.75×0.3 ） + mm=29.78+ mmd?039.039.Dp5=（D max - 0.75△- Z 5）- =（30-0.75×0.3-2.10 ） -0.039mm=27.68-0.039 mmp2.3.4 拉深凸模與凹模的圓角半徑拉深模的圓角半徑如下：r 凸 1= r 凹 1=（7-0.75）mm=6.25 mmr 凸 2= r 凹 2=（5.7-0.75）mm=4.95 mm12r 凸 3= r 凹 3= r 凸 4= r 凹 4=（5.06-0.75）mm=4.31 mmr 凸 5= r 凹 5=r 工件 =4 mm2.3.5 落料凸模與凹模的尺寸計算落料時，間隙取在凹模上，則：凸模尺寸dp=（d+x△） -δp0凹模尺寸dd=(d+x△+Zmin)0+δ 式中Dd Dp——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mmx——磨損系數(shù)，由參考文獻 [7]查表 2-30 得：IT13 級時 x=0.75。Zmin——雙面間隙，mm△——工件公差，mmδ——凸模和凹模的制造公差， mm計算出以下尺寸為：落料凸模尺寸：Dp=（d+x△） -δp0=104.6-0.013-0.037落料凹模尺寸Dd=(d+x△+Zmin)0+δ=107-0.013-0.0372.3.6 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，所以壓力中心為其軸對稱中心。1、壓力計算（1）落料力 查參考文獻 [5]K=1.3, bFKLt??落 料 力 350bMP??1.367.5301465.7N???落 料 力（2）拉深力拉深力按式 4.4.8 計算。F=Kπd tσb由表 4.4.6 查出因數(shù) K。m 1= = =0.56，K 1=0.96；Dd07613m 2= = =0.80，K 2=0.80；1d6048m 3= = =0.82，K 3=0.78；25.9m 4= = =0.84，K 4=0.74；3d.m 5= = =0.88，K 5=0.64；429則各次拉深力為：F1=（0.96×3.14×60×1×440）N=79580 NF2=（0. 8×3.14×48×1×440）N=53053 NF3=（0.78×3.14×39.5×1×440）N=42567N F4=（0.74×3.14×33×1×440）N=33739 N F5=（0.64×3.14×29×1×440）N=25643 N（3）壓邊力 為了解決拉深過程中的起皺問題，生產(chǎn)實際中的主要方法是在模具結(jié)構(gòu)上采用壓料裝置。由表 4.4.6 中公式計算第一次拉深的壓邊力為：P 值由表 4.4.5 查得 P=3Mpa。FQ1= [D2 -（d 1+2 r 凹 ） 2] P= [1092-（60+2×7 ） 2] mm2×3Mpa=15084 N；4?4?以后各次的壓邊力為：FQ2= （d 12 - d 22）P= （60 2 - 482）mm 2×3Mpa=3052 N；FQ3= （d 22 - d 32）P= （48 2 – 39.52）mm 2×3Mpa=1752 N；4?4?FQ4= （d 32 - d 42）P= （39.5 2 - 332）mm 2×3Mpa=1108 N；FQ5= （d 4 2- d 52）P= （33 2 – 292）mm 2×3Mpa=584 N；??由于在實際生產(chǎn)中，拉深所需要的拉深力較大些，所以在選取壓力機的公稱壓力時。按式 4.4.13 計算壓力機公稱壓力。F 壓 ≥1.6（F+ F Q）14代入各次的壓邊力，拉深力，得：F 壓 1≥140KN， F 壓 2≥80KN，F(xiàn) 壓 3≥63KN， F 壓 4≥49KN，F(xiàn) 壓 4≥37KN。2、初選壓力機根據(jù)上述公稱壓力的計算，選用公稱壓力是 250KN 的壓力機就行了。所以我們可以選擇型號為 J23-40 和 J23-30 開式可傾壓力機，但該工件凸、凹模長度較大，為了滿足閉合高度的要求選擇 400KN 的 J23-40 型號的開式壓力機。2.4 模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計1）正倒裝結(jié)構(gòu)：根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括落料和拉深兩個工序，采用倒裝結(jié)構(gòu)，即落料凹模安排在下模。2）送料方式：因是大批量生產(chǎn)，采用手工送料方式。3）定位裝置：本工件在復(fù)合模中尺寸是較小的，又是大批量生產(chǎn)，采用固定擋料銷定位。首沖時利用條料毛邊抵住擋料銷定位，送料時廢料孔與固定擋料銷作為定位，依此保證條料送進的精度。4）導(dǎo)向方式：為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于已經(jīng)采用了手工送料方式，為了提高開敞性，采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。5）卸料方式：本模具采用倒裝結(jié)構(gòu)，工件留在凸凹?？锥粗校么驐U和推件塊的自重力把工件由凸凹?？状虺觥９ぜ穸葹?1.0mm，為了簡化模具結(jié)構(gòu)和達到可靠的卸料力，選用剛性卸料板來卸下條料。2.5 模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.5.1 落料凹模內(nèi)、外形尺寸和厚度已由前面的計算確定；落料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 A15工的銷釘孔。有一個擋料銷用的銷孔。圖 圖 2-1 落料凹模 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。查參考文獻 [10]，本凸模出氣孔的直徑為 φ5mm?！D 2-2 第一次拉深凸模2.5.3 打料塊深 1216A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 2-3 凸凹模 圖 2-4 打料塊2.5.4 壓邊圈在拉深工序中，為保證拉深件的表面質(zhì)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。 圖 2-5 壓邊圈壓邊圈的內(nèi)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(gòu)成彈性卸料系統(tǒng)。2.5.5 導(dǎo)柱、導(dǎo)套對于生產(chǎn)批量大、要求模具壽命高的模具，一般采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套來保證上、下模的導(dǎo)向精度。導(dǎo)柱、導(dǎo)套在模具中主要起導(dǎo)向作用。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用間隙配合。17根據(jù)沖壓工序性質(zhì)、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 1.0mm，所以采用 H7/f7。2.5.6 固定擋料銷固定擋料銷的設(shè)計根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此擋 料銷如圖2-6 選用直徑 φ20mm，h=4mm 材料為 45 鋼 A 型固 定擋料銷 GB/T1214。根據(jù)分析選用廢料孔前端定位時擋料銷位 置如圖 2-7： 廢料孔前端定位時擋料銷位置 圖 2-6 固定擋料銷的結(jié)構(gòu)12rdla??——擋料銷與導(dǎo)正銷的間距 mm dr——凸凹模的直徑 mmd——擋料銷的直徑 mm——搭邊 mm1a=（66.7+20）/2+1=44.35mm l圖 2-7 固定擋料銷的位置2.5.7 模柄 對于小型的沖裁模直接利用模 柄與壓力機固定。 圖 2-8 模柄2.5.8 模具工作部分的計算181、 拉深模的間隙本模具的拉深間隙查參考文獻 [8]得出:有壓料圈拉深時單邊間隙值查得，Z 1／2= Z 2／2= Z 3／2=1.2t=1.2×1mm=1.2 mm，Z 4／2=1.1 t=1.1×1mm=1.1mm，Z 5／2=1.05 t=1.05×1mm=1.05mm。因此各次拉深間隙為：Z 1=2.4mm， Z 2=2.4mm，Z 3=2.4mm， Z 4=2.2mm，Z 5=2.1mm。2、 選用模架、確定閉合高度及總體尺寸選用后側(cè)導(dǎo)柱模架，其兩導(dǎo)柱、導(dǎo)套分別裝在上下模座后側(cè)，凹模面積是導(dǎo)套前的有效區(qū)域?？捎糜跊_壓較寬條料，送料及操作方便，可縱向橫向送料。再按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸見表 2-1。表 2-1 模 架 規(guī) 格 選 用名稱 尺寸 材料 熱處理上模座 250×250×70 HT200下模座 250×250×90 HT200導(dǎo)柱 44×300 20 滲碳 58～62導(dǎo)套 44×170×66 20 滲碳 58～62模具的閉合高度 H 閉 =H 上 +H 凹 +H 凸 +H 下 =70+80+90+90=330mm式中：H 凹 —凹模厚度，H 凹 =80mm；H 凸 —凸模厚度，H 凸 =90mm；H 上 —上模座的厚度，H 上 ＝70mm；H 下 —下模座的厚度，H 下 ＝90mm；經(jīng)檢驗可以看出，符合要求。 2.6 模具總裝圖如下圖 2-9：19123456789101234156718920圖 2-9 模具總裝圖由以上設(shè)計，可得到模具的總裝圖，其工作過程是：將條料送入剛性卸料板 7 下長條形槽中，平放在凹模面上，并靠槽的一側(cè)， 壓力機滑塊帶著上模下行，凸、凹模8 下表面首先接觸條料，并與推件塊 15 一起壓住條料，先落料，后拉深；當(dāng)拉深結(jié)束后上?；爻蹋淞虾蟮臈l料由剛性卸料板 7 從凸凹模上卸下，拉深成形的工件由壓力機上活動橫梁通過打料桿和推件塊 15 從凸、凹模中剛性打下，用手工將工件取走。2.7 壓力機的類型選定壓力機的工作行程需要考慮工件的成形和方便取件。壓力機的類型選擇，主要根據(jù)沖壓性質(zhì)，生產(chǎn)批量大小，制件的幾何形狀尺寸，精度要求以及安全操作因素來確定。本設(shè)計的制件屬于大批量，精度中等，外形輪廓一般但是需要壓邊裝置，保證壓力的可靠性以及制件的精度。因此，工作行程根據(jù)拉深力的計算結(jié)果和工件的高度，選擇壓力機： 查參考文獻 [6]開式可傾壓力機參數(shù)初選壓力機型號為 J23-40 開式可傾壓力機，見下表 1-1：表 1-1 壓力機公稱壓力/KN 400發(fā)生公稱壓力時離下極點距離/mm 7滑塊固定行程/mm 100標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)（不小于） （次/min） 80（快速型）發(fā)生公稱壓力滑塊離下極點距離/mm 220（快速型）滑塊行程/mm 40（快速型）行程次數(shù)（不小于） （次/min） 200（最大閉合高度）固定臺和可傾/mm 300（最大閉合高度）活動臺位置（最低/最高）/mm 400/200閉合高度調(diào)節(jié)量/mm 80（標(biāo)準(zhǔn)型）滑塊中心到機身距離（吼深）/mm 220(標(biāo)準(zhǔn)型 )工作臺尺寸 (左右× 前后)/mm 630×420標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺孔尺寸( 左右× 前后)/mm 300×150(標(biāo)準(zhǔn)型) 工作臺孔尺寸 (直徑)/mm 200(標(biāo)準(zhǔn)型) 立柱間距離 (不小于)/mm 300(加大型) 滑塊中心到機身距離(吼深)/mm -(加大型) 工作臺尺寸 (左右× 前后)/mm -(加大型) 工作臺孔尺寸 (左右× 前后)/mm -(加大型) 工作臺孔尺寸 (直徑)/mm -活動臺壓力機滑塊中心到機身緊固工作臺平面之距離/mm210模柄孔尺寸(直徑×深度)/mm Ф50×70工作臺板厚度/mm 80傾斜角(不小于)(°) 30212.8 機械加工工藝過程卡機械加工工藝過程卡 1產(chǎn)品型號零（部）件圖號MJ001-02機械加工工藝過程卡片產(chǎn)品名稱筒件落料拉深復(fù)合模零（部）件名稱落料凹模共（1）第（1）頁材料牌號Cr12MoV毛坯種類棒料毛坯外型尺寸φ150x450+4㎜每個毛坯可制件數(shù) 1每臺件數(shù)1 備注工時工序號工序名稱工 序 內(nèi) 容車間 工段 設(shè)備工 藝 裝 備準(zhǔn)終 單件05 下料 鋸割下料 Φ150㎜×45㎜下料車間鋸床 0.510 車 端面 模具車間車床 20.15 磨 磨平面 模具車間磨床 1020 劃線 模具車間525 鉗工 鉆螺孔及銷孔 模具車間630 熱處理淬火，回火60~64HRC。熱處理車間235 磨內(nèi)孔模具車間磨床1540 平磨 磨上下面，基準(zhǔn)面，對 90°模具車間磨床645 鉗工 裝配 模具車間20設(shè)計日審核日標(biāo)準(zhǔn)化日期會簽日期22期 期標(biāo)記 記數(shù) 更改文件號簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更該文件號機械加工工藝過程卡 2產(chǎn)品型號零（部）件圖號MJ001-08機械加工工藝過程卡片產(chǎn)品名稱筒件落料拉深復(fù)合模零（部）件名稱拉深凸模共（1）第（1）頁材料牌號T10A毛坯種類棒料毛坯外型尺寸φ60x500+4㎜每個毛坯可制件數(shù) 1每臺件數(shù)1 備注工時工序號工序名稱工 序 內(nèi) 容車間 工段 設(shè)備工 藝 裝 備準(zhǔn)終 單件05 下料 鋸割下料 Φ60㎜×50㎜ 下料車間鋸床 0.510 車 端面 模具車間車床 20.15 磨 磨平面 模具車間磨床 1020 劃線 模具車間525 鉗工 鉆螺孔及銷孔 模具車間630 熱處理淬火，回火60~64HRC。熱處理車間235 線切割模具車間線切割1540 平磨 磨上下面，基準(zhǔn)面，對 90°模具車間磨床645 鉗工 裝配 模具車間20設(shè)計審核標(biāo)準(zhǔn)化日期會簽日期23日期日期標(biāo)記 記數(shù) 更改文件號簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更該文件號24結(jié) 束 語帶凸緣筒形件屬于簡單拉深件，分析其工藝性，并確定工藝方案。本設(shè)計主要是計算拉深時的間隙、工作零件的圓角半徑、尺寸和公差，并且還需要確定模具的總體尺寸和模具零件的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)上面的設(shè)計繪出模具的總裝圖。由于在零件制造前進行了預(yù)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(yīng)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。帶凸緣筒形件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡單，模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡單，它可以相應(yīng)的簡化了模具結(jié)構(gòu)。以便以后的操作、調(diào)整和維護。帶凸緣筒形件模具的設(shè)計，是理論知識與實踐有機的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對理論知識做了更深切貼實的闡述。也使我認(rèn)識到，要想作為一名合格的模具設(shè)計人員，必須要有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識新技術(shù)，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識應(yīng)用到實踐中去，并堅持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國民經(jīng)濟的騰飛做出應(yīng)有的貢獻。25致 謝時光如電，歲月如梭，大學(xué)三年一晃而過，而我也即將離開我們尊敬的老師、友好的同學(xué)和熟悉的校園走進社會。在這畢業(yè)之際，作為一名工科的學(xué)生，畢業(yè)設(shè)計是一件必不可少的事。畢業(yè)設(shè)計涉及的知識廣泛，很多都是我門的教科書上沒有的，這就需要自己到圖書館查找所需的資料。在設(shè)計中，涉及很多計算的問題，必須通過所學(xué)知識、相關(guān)的資料及自己的不斷努力才能解決。在學(xué)校中，我們所學(xué)的主要是理論性知識，實踐性比較欠缺，而畢業(yè)設(shè)計就相當(dāng)于實戰(zhàn)前的一次演練。通過畢業(yè)設(shè)計，可以把我們以前學(xué)的專業(yè)知識系統(tǒng)地聯(lián)系起來，使我們既溫故又學(xué)到更多新的知識；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補我們實踐經(jīng)驗的不足，為以后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。由于資質(zhì)有限，很多知識掌握的不是很牢固，在設(shè)計的過程中難免要遇到很多問題，但經(jīng)過課程設(shè)計，使我們有了一定的設(shè)計的經(jīng)驗；同時在老師的悉心指導(dǎo)及同學(xué)的熱心幫助下，我克服了一個又一個的困難，使我的畢業(yè)設(shè)計不斷完善。在此，我在設(shè)計中不斷思考問題，研究問題，咨詢問題，汲取了更系統(tǒng)的專業(yè)知識，使自己的能力得到很大程度的提高。參 考 文 獻[1] 劉建超，張寶忠主編 .沖壓模具設(shè)計與制造[M].北京：高等教育出版社，2004[2] 夏巨甚，李志剛主編 .中國模具設(shè)計大典 3[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003[3] 王孝培主編 .沖壓手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1990[4] 王芳主編 .冷沖模設(shè)計指導(dǎo)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001[5] 馮炳堯，韓泰榮，蔣文森編.模具設(shè)計與制造簡明手冊第 2 版[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1998[6] 郝濱海編著 . 沖壓模具簡明設(shè)計手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2005 年 1 月[7] 楊玉英主編. 實用沖壓工藝及模具設(shè)計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社， 2005 年1 月26[8] 中國機床總公司編著. 全國機床產(chǎn)品供貨目錄冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002年 6 月[9] 史鐵梁主編 . 冷沖模設(shè)計指導(dǎo)[M].北京：機械工業(yè)出版社.1996 年 7 月[10] 翟德梅主編 .模具制造技術(shù)[M].河南機電高等?？茖W(xué)校[11] 模具實用技術(shù)叢書編.沖模設(shè)計應(yīng)用實例.機械工業(yè)出版社