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編 號 無錫太湖學院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 題目： 深筒件的沖壓工藝及模具設(shè)計 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 學 號： 0923224 學生姓名： 盧 棟 指導(dǎo)教師： 高漢華 （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） 深筒件的沖 壓工藝及模具設(shè)計是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得 的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計（論文）中特別加以標注引用， 表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計（論文）不包含任何其他個人、 集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械 95 學 號： 0923224 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 無 錫 太 湖 學 院 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 1、題目 深筒件的沖壓工藝及模具設(shè)計 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 冷沖壓是利用安裝在壓力機上的沖模對材料施加壓力，使其產(chǎn) 生分離或塑性變形，從 而獲得所需要零件的一種壓力加工方法。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。利用冷沖壓模具制造 零 件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用 于制造業(yè)中。 冷沖壓模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)，是國際上公 認的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水 平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造 水平高低的重要標志，它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。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們 的關(guān)注。 冷沖壓模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上。汽車， 摩托車行業(yè)是冷沖壓模具 最大的市場，在工業(yè)發(fā)達的國家，這一市 場占整個模具市場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟五大支柱產(chǎn) I 業(yè)之一，汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件，經(jīng)濟型轎車和重型汽車，汽 車模 具作為發(fā)展重點，已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確。汽車基本 車型不斷增加，2005 年 將達到 170 種。為了適應(yīng)市場的需求，汽 車將不斷換型，汽車換型時約有 80的模具需要 更換。中國摩托 車產(chǎn)量位居世界第一，據(jù)統(tǒng)計，中國摩托車共有 14 種排量 80 多個 車型， 1000 多個型號。單輛摩托車約有零件 2000 種，共計 5000 多個，其中一半以上需要模具生 產(chǎn)。一個型號的摩托車生產(chǎn)需 1000 副模具，總價值為 1000 多萬元。其他行業(yè)，如電子及 通訊， 家電，建筑，塑膠等，也存在巨大的模具市場。 目前世界模具市場 供不應(yīng)求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。 中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術(shù)水平高，勞動成本低， 只要配備一些先進的數(shù)控制模設(shè)備，提高模具加工質(zhì)量，縮短生產(chǎn) 周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出口將會有很大 發(fā)展。研究和發(fā)展模具 技術(shù)，提高模具技術(shù)水平對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展有著特別重要的 意義。 三、本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達到的要求： 1.掌握冷沖模具設(shè)計的方法和技巧。 2.完成深筒件的沖壓工藝和主要部件的參數(shù)計算。 3.完成深筒件沖壓模具標準件的選用。 4.完成深筒件沖壓模具零、部件圖 10 張以上。 5.完成深筒件沖壓模具總裝圖 1 張。 II 6.撰寫畢業(yè)說明書一份。 計算正確完整，文字簡潔通順，書寫整齊清晰。 論文中所引用的公式和數(shù)據(jù)應(yīng)注明出處。 論文字數(shù)不少于 1.5 萬字。 四、接受任務(wù)學生： 機械 95 班 姓名 盧 棟 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學科組組長研究所 所長簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 III 摘 要 冷沖壓是利用安裝在壓力機上的沖模對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形， 從而獲得所需要零件的一種壓力加工方法。 冷沖壓模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)，是國際上公認的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù) 水 平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，它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。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān) 注。 本設(shè)計的課題是深筒件的沖壓工藝及模具設(shè)計，零件采用 08 鋼，主要用先拉深成底 部帶有預(yù)沖孔的階梯形圓筒件，然后再翻遍。用到的工序有落料拉伸工序、第二次拉伸 工序、第三次拉伸工序及整形、沖翻邊底孔 11 工序、翻邊工序、沖 3 個小孔工序、切 邊工序這些工序流程。本次設(shè)計設(shè)計了 2 副模具，一副落料拉伸模：模架采用后側(cè)導(dǎo)柱 導(dǎo)向模架；一副為沖 3 個小孔的沖孔模。零件采用單排方式，板材尺寸為 1.59001800mm。 關(guān)鍵詞: 冷沖壓；深筒件；模具設(shè)計 IV V Abstract Cold stamping is using presses installed in the die pressure on the material, make its produce a separation or plastic deformation, obtained from the required parts of a pressure processing method. Cold stamping die industry is the foundation of the national economy industry, is internationally recognized as one of the key industries. Mold production technology level of high and low is a measure of a national product manufacture level of important symbol, it largely determines the quality of products, and new product development capability. Revitalization and development of mould industry in China, are increasingly being peoples attention. This design topic is Cold stamping technology and die design of tube parts, parts using 08 steel, mainly used to pull with pre punching deep into the bottom of the step cylinder, and then went through. Use process with blanking stretching process, the second stretching process, the third stretching process and plastic and flanging bottom hole 11 work procedure and three holes, flanging process, trimming process these processes. The two vice mould design design, a blanking tensile mold: mold frame with side guide column guide die set; A pair of blunt three holes of punching die. Parts adopt single method, board size is 1.5 * 900 * 1800 mm, Key words: cold stamping；tube pieces ；the mold design VI 目 錄 摘 要 .............................................................................................................................................IV ABSTRACT ...................................................................................................................................V 目 錄 ...........................................................................................................................................VI 1 緒 論 ...........................................................................................................................................1 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 ....................................................................................................1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 ..............................................................................................................1 1.3 本課題應(yīng)達到的要求 ...........................................................................................................2 2 深筒件的分析 .............................................................................................................................3 2.1 深筒件的設(shè)計要求 ...............................................................................................................3 2.2 深筒件的尺寸分析 ...............................................................................................................3 2.3 深筒件材料的選用 ...............................................................................................................3 2.4 深筒件圓孔加工計算 ...........................................................................................................4 2.5 深筒件加工工藝的分析 .......................................................................................................4 3 工藝方案的選擇 .........................................................................................................................5 3.1 毛坯直徑計算 .......................................................................................................................5 3.1.1 翻邊變形程度的計算 ....................................................................................................5 3.1.2 深筒件翻邊前半成品的尺寸計算 ................................................................................5 3.1.3 深筒件毛坯直徑的計算 ................................................................................................6 3.2 拉伸次數(shù)計算 .......................................................................................................................6 3.3 工序的組合和順序的選定 ...................................................................................................7 3.3.1 深筒件基本工序 ............................................................................................................7 3.3.2 沖壓方案選擇 ................................................................................................................7 3.3.3 方案 比較 ....................................................................................................................11 4 深筒件數(shù)據(jù)計算 .......................................................................................................................12 4.1 零件排樣方式選擇 .............................................................................................................12 4.2 板料尺寸的選擇 .................................................................................................................12 4.2.1 板料的利用率計算 ......................................................................................................12 4.3 材料消耗數(shù)據(jù)計算 .............................................................................................................12 4.4 各次拉伸是工件尺寸計算 .................................................................................................13 4.4.1 首次拉伸半成品尺寸 ..................................................................................................13 4.4.2 二次拉深半成品尺寸 ..................................................................................................14 4.4.3 第三次拉深半成品尺寸 ..............................................................................................14 4.5 工序的壓力計算和壓力機的選取 .....................................................................................15 4.5.1 落料拉深工序 ..............................................................................................................15 4.5.2 第二次拉深工序 ..........................................................................................................15 4.5.3 第三次拉深工序 ..........................................................................................................16 4.5.4 沖孔翻邊工序 .............................................................................................................17 VII 4.5.5 翻邊工序 ......................................................................................................................19 4.5.6 沖三個小孔工序 ..........................................................................................................19 4.5.7 切邊工序 ......................................................................................................................20 5 深筒件的模具設(shè)計 ...................................................................................................................21 5.1 落料拉深復(fù)合模 .................................................................................................................21 5.1.1 模具結(jié)構(gòu)形式 ..............................................................................................................21 5.1.2 卸料彈簧選取 ..............................................................................................................22 5.1.3 拉伸落料復(fù)合模模具相關(guān)尺寸設(shè)計 ..........................................................................23 5.2 沖 3 個小孔模具設(shè)計 .........................................................................................................24 6 結(jié)論與展望 .............................................................................................................................26 6.1 結(jié)論 .....................................................................................................................................26 6.2 不足之處及未來展望 .........................................................................................................26 致謝 ...............................................................................................................................................27 參考文獻 .......................................................................................................................................28 無錫太湖學院學士學位論文 0 1 緒 論 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 冷沖壓是利用安裝在印刷機上的材料上的壓力的模具，以產(chǎn)生分離或塑性變形，從 而獲得所需的部分的壓力加工方法。模具的基本技術(shù)和設(shè)備制造業(yè)，它的作用是控制和 限制材料（固體或液體）的流量，以便形成所需的形狀。冷沖壓模具制造零件的高效率， 產(chǎn)品質(zhì)量，材料消耗低，生產(chǎn)成本低，使用廣泛用于制造業(yè)。 冷沖壓模具行業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是國際上公認的一個關(guān)鍵行業(yè)。模具生產(chǎn) 技術(shù)水平是衡量一個國家制造業(yè)的水平，這在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新 產(chǎn)品開發(fā)能力的一個重要指標。中國模具行業(yè)的振興和發(fā)展，正日益受到人們的關(guān)注。 冷沖壓模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場需求。汽車，摩托車行業(yè)是冷沖壓模具的 最大市場，在工業(yè)發(fā)達的國家，這個市場占模具市場的一半左右。汽車工業(yè)是國民經(jīng)濟 的五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車行業(yè)的零部件，經(jīng)濟型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展 的重點一直在汽車產(chǎn)業(yè)政策已經(jīng)明確的發(fā)展重點?；拘娃I車增長在2005年將達到170種。 為了滿足市場的需求，該車將繼續(xù)改變類型，自動切換時，約有80的模具需要更換。 中國摩托車產(chǎn)量位居世界第一，據(jù)統(tǒng)計，共有14種中國摩托車排放量的80多個型號， 1000多個型號。單件摩托車約2000種，共有5000多名，其中一半以上都需要模具。 A型 摩托車生產(chǎn)需要1000個模具，總價值超過1000萬美元。其他行業(yè)，如電子，電信，家電， 建筑，塑料等，也有巨大的模具市場。 世界市場需求的模具，模具是在美國，日本，法國，瑞士和其他國家的主要出口國。 中國出口模具很少，但中國模具鉗工技術(shù)水平高，勞動力成本低，只要數(shù)量控制與一些 先進的成型設(shè)備，模具加工，提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，溝通渠道，外貿(mào)出口將有 很大的開發(fā)工具。模具技術(shù)的研究和開發(fā)，模具技術(shù)水平的提高，為促進經(jīng)濟發(fā)展有著 特殊的意義。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 在沖壓模具設(shè)計與制造，目前正在朝著以下兩個方面的發(fā)展。一方面，以適應(yīng)高速， 自動，精確，安全和其他大批量生產(chǎn)需要現(xiàn)代化，模具高效率，高精度，高壽命，自動 化的方向發(fā)展。在中國，中位數(shù)為 37 或更漸進的模具工人，數(shù)以百萬計的生命，有時甚 至超過億次硬質(zhì)合金模具，精密模具的自動化和高度已在生產(chǎn)中應(yīng)用。同時，由于模具 的處理，組裝，調(diào)整，維護的要求越來越高，各種搞笑，精密，數(shù)控，模具加工機和自 動測試設(shè)備也迅速發(fā)展，如我們的數(shù)控銑床，數(shù)控加工中心和坐標磨床等先進的模具加 工設(shè)備已達到了一定的水平。另一方面，產(chǎn)品升級換代和審判秩序或小批量生產(chǎn)的需要， 鋅基合金模具，聚氨酯橡膠模具，鈑金模具，鋼模具，組合沖模和模具等制造工藝簡單， 也得到了迅速發(fā)展。為了滿足汽車行業(yè)的發(fā)展，大型覆蓋件模具設(shè)計和制造水平有了很 大提高，能夠生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具。在模具材料及熱處理，模具表面處理等，都進 行了一些國內(nèi)開發(fā)工作，并取得了良好的實際效果，如 65NB，LD1 ，012Al，CG2，中國 模具材料開發(fā)具有優(yōu)良的性能。標準化和專業(yè)化的生產(chǎn)模具，模具行業(yè)得到了廣泛的關(guān) 注。這是由于模具標準化的先決條件是組織專門生產(chǎn)模具，模具是提高模具專門生產(chǎn)的 深筒件的沖壓工藝及模具設(shè)計 1 質(zhì)量，降低模具制造周期，降低成本的關(guān)鍵。中國頒布了冷沖壓零件，模具國家標準部 分。模具的專業(yè)化生產(chǎn)正在積極組織實施。但總體而言，我國的模具標準化和專業(yè)化水 平還比較低。 計算機輔助模具設(shè)計（CAD） ，計算機輔助工程分析（CAE）和計算機輔助制造 （CAM）已成為國內(nèi)模具行業(yè)的主要設(shè)計和制造方法?？梢哉f，計算機輔助設(shè)計和制造 CAE / CAM 技術(shù)，不僅是模具設(shè)計與制造周期要短得多，而且還提高了質(zhì)量。所以，它 已成為發(fā)展和應(yīng)用的壓鑄模具技術(shù)的發(fā)展，和其他引人注目的問題?？梢灶A(yù)計，模具 CAD / CAE / CAM 技術(shù)將有更快的發(fā)展。 個股已經(jīng)冷沖壓模具設(shè)計與制造方面的發(fā)展，所有的沖壓變形進步的基本原則是分 不開的。例如，沖壓過程中，沖壓成形過程中的應(yīng)力 - 應(yīng)變分析和計算機仿真的材料特 性，金屬片變形的研究進行了研究和模頭之間的相互作用從空白的空白變形開始，沖壓 變形條件下的摩擦潤滑機理的研究等，為逐步建立了緊密結(jié)合實際生產(chǎn)中先進的沖壓工 藝和模具設(shè)計的基礎(chǔ)。所以，我們可以說，沖壓件的基本理論是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。 在這方面，國內(nèi)外學者進行了大量的工作，取得了很多成果。 世界市場需求的模具，模具是在美國，日本，法國，瑞士和其他國家的主要出口國。 中國出口模具很少，但中國模具鉗工技術(shù)水平高，勞動力成本低，只要數(shù)量控制與一些 先進的成型設(shè)備，模具加工，提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，溝通渠道，外貿(mào)出口將有 很大的開發(fā)工具。模具技術(shù)的研究和開發(fā)，模具技術(shù)水平的提高，為促進經(jīng)濟發(fā)展有著 特殊的意義 1.3 本課題應(yīng)達到的要求 第一章：清晰的冷沖壓模具的意義和目的。模具行業(yè)在國民經(jīng)濟中的了解，并能夠 掌握沖壓模具設(shè)計工藝步驟。 第二章：零件沖壓工藝分析。通過材料的強度的剛度，尺寸精度和模制的方法分析， 以確定工藝方案。 第三章：技術(shù)方案的發(fā)展。拉模具的形狀的部分功能，對精度的要求，生產(chǎn)量，模 具制造條件和可能使用現(xiàn)有的設(shè)備，以確定程序的總體結(jié)構(gòu)。 第 4 章：工藝參數(shù)的計算。利用計算消隱，圖號，圖紙系數(shù)，模具設(shè)計提供數(shù)據(jù)。 第五章：技術(shù)和工藝的發(fā)展。 第六章：模具設(shè)計和模具設(shè)計結(jié)構(gòu)。并能夠繪制更熟練的模具裝配草圖，選擇定位 零件及固定件彎曲件匹配畢業(yè)模具，并入選新聞進行檢查，選擇和設(shè)計，零件及模具的 設(shè)計和選擇模具裝配圖草圖，一些選擇錯開，經(jīng)過反復(fù)米的設(shè)計，計算，繪圖，修改， 設(shè)計出合理的和可靠的模具標準件，模具和零件裝配圖設(shè)計草圖。 設(shè)計完成后，應(yīng)初步掌握冷沖壓的基本原則;掌握沖壓模具設(shè)計過程的設(shè)計和基本方 法;能夠解決共同制造的產(chǎn)品質(zhì)量，工藝和模具的技術(shù)問題，了解新技術(shù)，新模具和沖壓 發(fā)展。 無錫太湖學院學士學位論文 2 深筒件的沖壓工藝及模具設(shè)計 3 2 深筒件的分析 2.1 深筒件的設(shè)計要求 如圖 2.1 所示深筒件，材料 08 鋼厚度 1.5mm，中等批量生產(chǎn)。 圖 2.1 深筒件 2.2 深筒件的尺寸分析 該零件外殼的主要配合尺寸為 16.5 mm、 22.3 mm、16 .mm，差沖壓件尺0.120.140.2 寸公差表確定其精度等級為 IT11IT12 級，屬于正常沖壓尺寸精度范圍。為保證裝配后 零件的使用要求，必須保證三個小孔 3.2 mm 與 16.5 mm 內(nèi)孔之間有較高的同軸度0.12 要求。三個小孔 3.2 mm 分布的圓心位置 420.1mm 為 IT10 級精度 。 7 2.3 深筒件材料的選用 由于工人在拉伸和沖壓變形理論不一致，使用的材料是不同的，不同的材料具有不同 的特性，在不同的過程中的作用的材料的性能是不一樣的。即使用于形成一般的金屬材料 也適用于分離的步驟，和非金屬材料一般僅適用于分離步驟。沖壓過程中的材料，從以下 要求：首先，以滿足要求的沖壓，良好的沖壓性能，強度，剛度，導(dǎo)電性，導(dǎo)熱性，耐腐 蝕性。應(yīng)具有良好的沖壓性能，成形工序中，以提高質(zhì)量的沖壓，沖孔的硬質(zhì)材料具有良 好的可拉伸性，在分離步驟中，要求到?jīng)_頭的材料具有一定的塑性。也應(yīng)該有良好的塑性 和表面質(zhì)量。由于模具沖壓某種材料的厚度有一定的差距很大影響質(zhì)量的差距，材料的厚 度公差過大，會直接影響到?jīng)_壓件的質(zhì)量，甚至浪費。在彎曲的校正，的塑造這一步驟， 如果材料厚度公差過大，它會導(dǎo)致?lián)p壞模具或按。所以，選擇材料的殼體部分厚度噸=1.5 毫米，1.5毫米的厚度和沖壓件的強度和剛度都有助于增加的產(chǎn)品，以確保有足夠的強度和 剛度。選擇標準：GB / T708-1988，碳結(jié)鋼，08級的鋼，具有良好的沖壓性能。 2.4 深筒件圓孔加工計算 可以被模制底部的一部分的特定的結(jié)構(gòu)，在三個方面：首先，第 1 拉深成階梯狀的筒 無錫太湖學院學士學位論文 4 狀構(gòu)件，然后切割以機械方式，如車削的底部去掉;其次，先拉深成的臺階筒狀構(gòu)件，然后 使用沖孔的方法，以消除底部;第三，先拉伸成階梯形的圓筒件，然后翻邊。如圖 2.2 所示。 圖 2.2 外殼底部成型方案 形成在底部以上三種方法，第一種方法中使用的底部，無疑轉(zhuǎn)動部分的橫截面的高品 質(zhì)，但生產(chǎn)效率低，不適用，并且更廢物中的一部分在底部的情況下不應(yīng)該被用于要求不 高的第二種方法是使用沖孔的方式，需要在底部的圓角半徑的各部分之前，沖孔沖壓成緊 密的間隙角（即，R0） ，所以在一個塑料的切割過程之前，首先增加，清角難以保證技 術(shù)質(zhì)量要求;第三種方法使用翻邊，生產(chǎn)效率高，節(jié)省材料，翻邊孔口雖然沒有上述兩個好， 但部分可以看作是 21 IT14 級的公差的高度，搜索方式以滿足部分的技術(shù)要求。所以使用 第三種方法確定的底部，即拉伸 - 預(yù)沖孔 - 翻邊。 2.5 深筒件加工工藝的分析 根據(jù)技術(shù)要求，分析其沖壓過程：從零件的結(jié)構(gòu)特點，和沖壓變形特性的觀點，部分 屬于帶寬凸緣旋轉(zhuǎn)器的筒狀構(gòu)件，和直徑的( d 凸 /d )、相對高度(h/d )都比較合適，拉 深工藝性較好。由于零件的圓角半徑 R1.5mm 較小，尺寸 16.5 mm、 22 .3 0.120.14 mm、16 mm 精度偏高，所以需要采取最后高精度深拉伸，和凸，凹膜間隙較小的模具，0.2 然后安排成型工藝，以滿足部分要求。三個小孔 3.2mm 分布的中心距要求較高，于是在 沖 3.2mm 三個小孔時，需要使用導(dǎo)向部分和工作部分精度等級為 IT7 級以上的高級精度 沖壓模，并且一次性將三個小孔全部沖孔出，同時利用 22.3 mm 的內(nèi)孔來進行定位，0.14 來保證裝配基準與制造基準一樣 。8 深筒件的沖壓工藝及模具設(shè)計 5 3 工藝方案的選擇 3.1 毛坯直徑計算 3.1.1 翻邊變形程度的計算 零件底部 16.5 mm 的翻邊，有兩種方式：第一，預(yù)打孔直接對應(yīng)的預(yù)沖孔的平板0.12 至所需的高度;二，搜索不達到理想的高度，所以你需要有一定的繪圖高度，然后沖孔翻邊。 所以，在前毛坯直徑確定之前的半成品的計算翻邊尺寸，也就是，確定底部的一部分 16.5 mm 的高度尺寸能否一次翻邊成形。0.12 16.5 mm 的高度尺寸：h=21-16=5mm 翻邊高度計算公式： . H= D ( 1- K)/2+0.43r+ 0.72t ； (3.1) 根據(jù)上面計算公式求出： K=1-2(h -0.43r -0.72t)/D=1-2 ( 5 -0.431-0.72 1.5)/18 =0.61 (3.2) 即翻邊高度 h =5 mm 時，翻邊系數(shù) K =0.61。所以翻邊時預(yù)沖底孔為 d =D K =180.61= 11 (3.3) 由 d/t =11/1.5=7.3 ,查表 31 得，當采用圓柱形的凸模，用沖孔模進行沖孔時，所允許的極 限翻邊系數(shù) K=0.50 0.28，所以一次拉深是拉不出來的 。 由 d /D =54/65 =0.83，(t/D) 100 =2.3 可得 m1=0.45，而 d1=m1 D =0.45 65 =29 mm 。m2= d2/d1= 22.3/29 =0.77 查表 3-4 得極限拉深系數(shù)m 2 =0.75 <0.77，所以可以使用兩次拉伸。由于上述兩個過 程用于深拉深系數(shù)的限制，所以在圖中的變形，應(yīng)該有良好的成型條件下，如大的圓角。 但零件本身厚度 t= 1.5 毫米，直徑相對較小的部分，是難以達到的，除了實際部分的圓角 半徑 R = 1.5 毫米，所以，需要添加第二次拉伸。當然，也可以使用 3 次的拉伸方法。拉 深增加的數(shù)量可以對應(yīng)于拉深變形的變形減少，可以使用更小的角半徑，整形步驟，增加 相比沖壓件模具的數(shù)量沒有增加，可以保證質(zhì)量，而且還穩(wěn)定生產(chǎn)。 m1=0.50，m 2=0.75，m 3=0.78 d1= m1D1=0.50 65 =32.5 d2=m2d1=0.7532.5=24.375 d3=m3d2=0.7824.375=19.0125 d3=19.0125<23 . 8 零件總的拉深系數(shù) d/D=23.8/65=0.366，調(diào)整后的三次拉深工序的拉深系數(shù)為 m1=0.56，m 2=0.805，m 3=0.81 m1m2m3=0.56 0.8050.81=0.366 深筒件的沖壓工藝及模具設(shè)計 7 表 3-3 帶凸緣筒形件第一次拉深時的最大相對拉深高度 毛坯相對厚度 t / D (%) 凸緣相對直徑 d t / d1 0.060.2 0.20.5 0.51 11.5 1.5 1.1 0.450.52 0.500.62 0.570.70 0.600.80 0.750.90 1.11.3 0.400.47 0.450.53 0.500.60 0.560.72 0.650.80 1.31.5 0.350.42 0.400.48 0.450.53 0.500.63 0.580.70 1.51.8 0.290.35 0.340.39 0.370.44 0.420.53 0.480.58 1.82.0 0.250.30 0.290.34 0.320.38 0.360.46 0.420.51 2.02.2 0.220.26 0.250.29 0.270.33 0.310.40 0.350.45 2.22.5 0.170.21 0.200.23 0.220.27 0.250.32 0.280.35 2.52.8 0.130.16 0.150.18 0.170.21 0.190.24 0.220.27 2.83.0 0.100.13 0.120.15 0.140.17 0.160.20 0.180.22 表 3-4 無凸緣圓筒件采用壓邊圈時的拉深系數(shù) 毛坯相對厚度 t / D (%)拉深系數(shù) 21.5 1.51.0 1.00.6 0.60.3 0.30.15 0.150.08 m1 0.480.50 0.500.53 0.530.55 0.550.58 0.580.60 0.600.63 m2 0.730.75 0.750.76 0.760.78 0.780.79 0.790.80 0.800.82 m3 0.760.78 0.780.79 0.790.80 0.800.81 0.810.82 0.820.84 m4 0.780.80 0.800.81 0.810.82 0.820.83 0.830.85 0.850.86 m5 0.800.82 0.820.84 0.840.85 0.850.86 0.860.87 0.870.88 3.3 工序的組合和順序的選定 對于更復(fù)雜的零件，沖壓工藝漫長的過程，這就需要使用大，往往不容易直觀地確定 一個具體的沖壓工藝方案，那么通常采取如下方法：首先確定工作所需的基本步驟，然后 的基本步驟秩序按照與適當?shù)臎_壓集中和權(quán)力下放，目的是確定每一個步驟的具體內(nèi)容， 不同的可能組合的工藝方案，結(jié)合各種因素，分析和比較，以確定最適合的生產(chǎn)規(guī)模排名 適應(yīng)生產(chǎn)技術(shù)方案的站點的具體情況 。1 3.3.1 深筒件基本工序 根據(jù)上面拉深次數(shù)分析和零件的具體結(jié)構(gòu)，外殼沖壓所需的基本工序有：落料、第一 次拉深、第二次拉深、預(yù)沖翻邊底孔 11、翻邊、沖三個小孔 3. 2、切邊 。9 3.3.2 沖壓方案選擇 在每道工序的沖壓變形分析可以看出，從本質(zhì)上講，各種金屬成形過程坯料變形區(qū)的 變形過程中的力量，所以坯料變形區(qū)的特點是手中的情況，并決定變形種的沖壓變形性能 的主要依據(jù)。根據(jù)所要求的基本零件的加工過程中，使用場景：第一復(fù)合沖壓和拉伸，過 程的其余部分按照一個單一的步驟進行了。圖 3.2 顯示了的沖壓程序流程圖，圖 3.3 顯示 的各種生產(chǎn)工藝與模具結(jié)構(gòu)圖。 無錫太湖學院學士學位論文 8 圖 3.2 沖壓流程圖 深筒件的沖壓工藝及模具設(shè)計 9 圖 3.3 各工序用模具結(jié)構(gòu)工作原理圖 方 案二：落料與第一次拉深進行復(fù)合設(shè)計，預(yù)沖翻邊底孔與沖三個小孔 復(fù)合，翻邊 與切邊復(fù)合，其余按照單工序進行。 圖 3.4 方案二流程圖 方案二部分 工序用模 具結(jié)構(gòu)工 作原理圖 方 案 三 ： 落 料 與 第一 次 拉 深 和 預(yù) 沖 翻 邊 底 孔 復(fù)合 ， 其 余 按 照 單 工序 進 行 。 所示為方 案三的沖壓流程圖。方案四的第一道工序用復(fù)合模的模具結(jié)構(gòu)工作 原理圖。 方 案 三 ： 落 料 與 第一 次 拉 深 與預(yù) 沖 翻 邊 底 孔復(fù)合 ， 其 余 按 照 單 工序 進 行 。 方案三的 沖壓流程圖。所示為方案四的第一道工序用復(fù)合模的模具結(jié)構(gòu)工作原理圖。 圖 3.5 方案 三的部分 工序用模 具結(jié)構(gòu)工 作原理圖 無錫太湖學院學士學位論文 10 方案 三的第一 道工序用 復(fù)合模的 模具結(jié)構(gòu) 工作 原理圖 方案四： 落料與 第一次 拉深進行復(fù) 合設(shè)計，預(yù) 沖翻邊 底 孔 1 1與翻邊 復(fù)合， 沖三個 小 孔 32 與 切邊進行復(fù)合，其余按照單工序進行。如圖 所示為方案二的沖壓流程圖，圖所 示為方 案二的部分工序用模具結(jié)構(gòu)工作原理圖，其余單工序模具結(jié)構(gòu)工作原理同方案一。 圖 3.6 方案 四的沖壓 流程圖 方案 四的部分 工序用模 具結(jié)構(gòu)工 作原理 圖 方案五：采用帶料連續(xù)拉深級進?；蛟诙喙の蛔詣訅毫C上進行沖壓。 深筒件的沖壓工藝及模具設(shè)計 11 3.3.3 方案 比較 方案四中采 用預(yù)沖翻 邊底孔與翻邊進行復(fù)合 ，模具 的 壁厚尺寸為( 1 65- 11)/2 = 2.75mm 小 于凸凹模所允許的最小壁厚值為 3.8mm， 所 以 凸凹模的強度是不夠的， 導(dǎo) 致 模具容易損壞； 而沖 三個小孔的模的工序 與切邊復(fù)合一起的工序所使用的模具他的凸凹模的壁厚的數(shù)值為 (5 0- 42-3.2)/2=2.4 mm， 因所以同樣存在凸凹模的強度缺少，導(dǎo)致模具易損壞的問題。 方案二解決了模具因為工作部分的壁厚太少， 強度缺少， 易 損壞的問題， 但是發(fā)現(xiàn)了新 的問題。因為 沖小孔模和預(yù)沖翻邊底孔的復(fù)合模之中，兩個刃 口是在不同一高度的，而且 受力也不同，所以使用中模具磨損的快慢也會不同， 所以給模具的使用和維修帶來困難， 同時刃磨以后要保持兩個刃口之間 的相對高度也不容易做到。對于另外翻邊和切邊進行 復(fù)合的工序也存在同樣的問題。 方案三中第一次拉深沖孔復(fù)合模具中，將落料凹模拉伸凸模做成一體，同樣也會造成 刃磨困難。 另外存在的較大的困難的是底孔經(jīng)過后兩次拉深， 孔的直徑一旦發(fā)生 變化，會 直接影響翻邊的高度和翻邊后孔口邊緣的質(zhì)量。 方案五采用級進?；蛘咦詣記_模的方式，生產(chǎn)效率比較高，操作也安全，適合于大批 量生產(chǎn)的零件。 但是需要用專用的壓力機或自動送料裝置，模具設(shè)計、制造技術(shù)，模具 的使用、保養(yǎng)與維修技術(shù)都要求較高，同時模具的結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，制造周期長生產(chǎn)成本高。 方案一不存在上述缺點，出落料拉深工序外， 都使用了單工序簡單模具，生產(chǎn)效率低 的特點。但是對于中小批量零 件的生產(chǎn)中，在缺少實踐經(jīng)驗的時侯，出于對試生產(chǎn) 的考慮， 單工序模具生產(chǎn)風險較小。所以我決定采用方案一進行模具設(shè)計，同時在方案一中的第三 次拉深和翻邊工序中，通過正確控制模具閉合 的 高度，在壓力機行程的終了的時侯，可以 使模具對工件產(chǎn)生剛性錘擊來起到整形的作用，從而可以將整形的工序去掉。 無錫太湖學院學士學位論文 12 4 深筒件數(shù)據(jù)計算 4.1 零件排樣方式選擇 由于毛坯直徑為65mm，考慮到對操作的安全與方便，采用單排方式。如圖 4.1 所示 為零件的排樣圖。其中搭邊值取 a 2 mm,a1 1.5 mm 進距L D a1 65 +1.5= 66 . 5 mm 條料寬度bD2a6522 69 mm 圖 4.1 外殼排樣 4.2 板料尺寸的選擇 根據(jù)零件圖和板料規(guī)格擬選用板料為 1. 5 900 1800 mm 4.2.1 板料的利用率計算 條料數(shù)量 n1=B/b=900/69=13 條余 3mm 每條零件數(shù) n2=(A-a1)/L= ( 1800-1.5 ) / 66 . 5 =27 個余 3mm 每張板料可沖零件總數(shù) n= n1n2=1327=351 個料利用率 (4.1) (D2-d)/40%69.5AB 條料數(shù)量 n 1=A / b =1800 / 69 =26 條余 6mm (4.2) 每條零件數(shù) n 2= ( B -a 1 ) / L =( 900-1 . 5 ) / 66 . 5 =13 個余 34mm (4.3) 每張板料可沖零件總數(shù) n = n 1 n 2= 2613 =338 個 材料利用率 =66.5%38 ( 65- )/40%901 所以板料采用縱裁的方式時，材料的利用率高。 4.3 材料消耗數(shù)據(jù)計算 零件的凈重 深筒件的沖壓工藝及模具設(shè)計 13 m =st= =33g=0.33kg (4.4)85.710.4502.3165 中內(nèi)第一項為毛坯尺寸，第二項為底孔廢料面積，第三項為三個小孔面積，()內(nèi)為切 邊廢料面積，低碳鋼密度 7. 85 g/cm 3 。材料消耗定額 m0 =( ABt ) / 351=( 90010180010 1.510 7.85 ) / 351 =0 . 054 kg (4.5) 4.4 各次拉伸是工件尺寸計算 4.4.1 首次拉伸半成品尺寸 根據(jù)計算，需要進行拉深三次。第一次拉伸半成品直徑 d1 = m1D=0.5665=36.4 mm(中線尺寸) 第一次拉伸凹模圓角半徑按表 41 應(yīng)該選取 5.5mm，由于增加了一道拉深工序，各 道拉深變形程度有所減小，所以可以選用較小的圓角半徑。取凹模圓角半徑 R 凹 =5 mm， 凸模圓角半徑取 R 凸 =4 mm。第一次拉伸后半成品高度尺寸為 211110.250.0.3r-r-dhDd凸 凹 凸 凹 凸 （ ） =13mm， (4.7). .464.(57.)(57.)336 實際生產(chǎn)中取 h1=13.8mm 如圖所示為第一次拉伸后半成品的形狀與尺寸，為中線的計算尺寸。 圖 4.2 中線尺寸圖 表 4-1 拉深凹模圓角半徑 R 凹 (mm) D d t 1 11.5 1.52 23 34 46 10 2.5 3.5 4 4.5 5.5. 6.5 1020 4 4.5 5.5 6.5 7.5 9 2030 4.5 5.5 6.5 8 9 11 無錫太湖學院學士學位論文 14 3040 5.5 6.5 7.5 9 10.5 12 4050 6 7 8 10 11.5 14 續(xù)表4-1 D d t 1 11.5 1.52 23 34 46 5060 6.5 8 9 11 12.5 15.5 6070 7 8.5 10 12 13.5 16.5 7080 7.5 9 10.5 12.5 14.5 18 8090 8 9.5 11 13.5 15.5 19 90100 8 10 11.5 14 16 20 100110 8.5 10.5 12 14.5 17 20.5 110120 9 11 12.5 15.5 18 21.5 120130 9.5 11.5 13 16 18.5 22.5 130140 9.5 11.5 13.5 16.5 19 23.5 140150 10 12 14 17 20 24 150160 10 12.5 14.5 17.5 20.5 25 4.4.2 二次拉