錐筒零件的模具設(shè)計和工藝分析【沖壓模具設(shè)計稿】

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重 慶 理 工 大 學 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 題目 帶側(cè)凹錐形件工藝分析與模具設(shè)計 （任務(wù)起止日期 2013 年 12 月 16 日～ 2014 年 5 月 10 日） 應(yīng)用技術(shù)學院 學院 材料成型及控制工程 專業(yè) 110219101 班 學生姓名 李明軒 學 號 11021910144 指導教師 系 主 任 二級學院院長 課題內(nèi)容 1、根據(jù)給定產(chǎn)品進行相關(guān)工藝分析、計算； 2、對具體工序進行工序優(yōu)化和排樣規(guī)劃； 3、完成符合生產(chǎn)實際應(yīng)用的完整模具； 4、寫出相應(yīng)設(shè)計說明書和畢業(yè)論文，并寫出中英文摘要。 課題任務(wù)要求 1、開題報告 2、文獻綜述4500字以上，相關(guān)參考文獻15篇以上,必須包含5篇以上英文； 3、翻譯譯文字數(shù)不少于5000漢字以上； 4、設(shè)計說明書的字數(shù)不少于1.5萬字； 5、工程繪圖量不少于折合成圖幅為A0號的圖紙3張，計算機繪圖、打印。 主要參考文獻（由指導教師選定） 沖壓手冊 沖壓圖冊 沖壓工藝與模具設(shè)計 沖壓國家標準 同組設(shè)計者 無 注：1、任務(wù)書由指導教師填寫；2、任務(wù)書在第七學期期末下達給學生。 學生完成畢業(yè)設(shè)計（論文）工作進度計劃表 序號 畢業(yè)設(shè)計（論文）工作任務(wù) 工 作 進 度 日 程 安 排 周次 13 14 15 16 17 18 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 理解題目，檢索相關(guān)文獻 — — 2 完成開題報告 — 3 繼續(xù)資料檢索和相關(guān)設(shè)計實習 — — 4 完成文獻綜述 — — — 5 完成專業(yè)相關(guān)外文翻譯 — — — — 6 進行工藝設(shè)計計算、分析，模具草圖 — — — — — — 7 撰寫出設(shè)計說明書或畢業(yè)論文 — — — — — — — — — 8 完成裝配圖的出圖工作 — — — — — — — 9 完成零件圖的繪圖工作 — — — — — — — — — 10 完善畢業(yè)設(shè)計工作 — — — — — — 注：1、此表由指導教師填寫； 2、此表每個學生一份，作為畢業(yè)設(shè)計（論文）檢查工作進度之依據(jù)； 3、進度安排用“—”在相應(yīng)位置畫出。 畢業(yè)設(shè)計（論文）階段工作情況檢查表 時間 第 一 階 段 第 二 階 段 第 三 階 段 內(nèi)容 組織紀律 完 成 任 務(wù) 情 況 組織紀律 完 成 任 務(wù) 情 況 組織紀律 完 成 任 務(wù) 情 況 檢 查 情 況 教師簽字 簽字 日期 簽字 日期 簽字 日期 注：1、此表由指導教師認真填寫； 2、“組織紀律”一欄根據(jù)學生具體執(zhí)行情況如實填寫； 3、“完成任務(wù)情況”一欄按學生是否按進度保質(zhì)保量完成任務(wù)的情況填寫； 4、對違紀和不能按時完成任務(wù)者，指導教師可根據(jù)情節(jié)輕重對該生提出警告或不能參加答辯的建議。 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 題 目：錐筒工件模具設(shè)計及制造 系 （部）： XXXXXXXX 專業(yè)班級： XXXXXXX 姓 名 學 號： 6 指導教師： 2014 年 XX月 XX日 一、選題背景、研究意義及市場前景 1、選題背景 經(jīng)過幾年的模具設(shè)計與制造的課程學習、學校金工實訓以及實習，使我對模具的制造過程、加工工藝和各類加工工具有了更深入的了解,加上在杭州老板電器股份有限公司的實習，使我對各類模具有了一定的認知，對工藝選取，各類加工工具有了深刻的了解。對整付模具的裝配等也有了一定的認識，本次畢業(yè)設(shè)計，我選擇了拉伸件模的設(shè)計與制造。 2、研究意義 1）通過這次的畢業(yè)設(shè)計，使我更加深刻的了解了整付模具的設(shè)計與制造，鞏固了我以前學校的理論知識，更好的將理論與實踐結(jié)合。2）在這次的畢業(yè)設(shè)計中，我借鑒了許多在實習中所學到的書本上沒有知識，提高了我的設(shè)計能力水平。3）此次的畢業(yè)設(shè)計，我運用到了許多繪圖軟件及其他分析軟件，讓我更加了解及掌握各種軟件的靈活運氣，提高了解決實際問題的能力。4) 通過本次的課題研究，提升了我們綜合運用能力和自我分析能力。 3、模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志。因為模具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。 在電子、汽車、電機、儀表、儀器和通信等產(chǎn)品中60%——80%的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)部件所具備的高精度、高復雜程度 模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是體現(xiàn)一個國家現(xiàn)代化水平高低的一個重要標志。目前，世界模具市場可以說是供不應(yīng)求，市場需求量維持在700億至850億美元，被稱為“不衰亡工業(yè)”。同時，我國的模具產(chǎn)業(yè)經(jīng)過幾十年的曲折發(fā)展，也迎來了新一輪的發(fā)展機遇,從以前只能靠進口到現(xiàn)在部分進口，已經(jīng)跨越了以大步，但還有一些精密的沖模自己還不能生產(chǎn)，只能依靠進口來滿足生產(chǎn)的需要。 而沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計和制造有直接關(guān)系。 隨著科學技術(shù)的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進了沖壓技術(shù)的不斷革新與進步。其主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 1）、隨著各種加工工藝和多種設(shè)計軟件的應(yīng)用使模具的設(shè)計和應(yīng)用更為方便。計算機技術(shù)與模具技術(shù)完美結(jié)合，模具計算機機輔助技術(shù)（CAD、CAM、輔助工程（CAE）是20世紀70年代迅速發(fā)展起來的，到80年代已進入了實用化，大大減少了模具設(shè)計與制造人員的重復勞動，使設(shè)計人員可以把主要精力放在創(chuàng)新和開發(fā)上。特別是pro/E、UG等軟件的應(yīng)用，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，以及電火花和線切割技術(shù)的推廣更一步推動了模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 2）、簡易制模工藝的研究，為了及時的更新產(chǎn)品的花色品種，降低成本和適應(yīng)小批量產(chǎn)品生產(chǎn)的要求，開展了簡易制模工藝。 3）、模具標準化，目前發(fā)達國家模具標準化程度達到模具加工工作量的30％以上，并且有完美的標準化體系列，包括零件標準和模架標準，國際化組織已制定了國際模具系列標準，標準件品種多，規(guī)格全，質(zhì)量高，而且均已商品化，特別是對一些通用件的使用越來越多，其大大提高了他們的互換性，加強了各個地區(qū)的合作。對整個模具行業(yè)水平的提高也起到了重要作用。 二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 1、基本內(nèi)容 本課題主要是將錐筒工件的三維圖形進行科學的分析，并在此基礎(chǔ)上給出合理的成型方法，選擇材料，通過CAD對其進行模具凸,凹模的設(shè)計，之后就開始模具設(shè)計，設(shè)計出該模具所有的零件總體結(jié)構(gòu)，最后繪制出二維模具的總裝圖和零件圖，撰寫設(shè)計說明書。 零件名稱：錐筒工件 生產(chǎn)批量：大批量 材料：Q235 究方法：通過大量查閱文獻資料和研究，將理論與實踐結(jié)合，進行比較分析，完成研究。 2、擬解決的主要問題 1）零件沖壓工藝性分析 2）確定工藝方案及模具的結(jié)構(gòu)形式 3）模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 4）模具設(shè)計工藝計算 5）工步，尺寸，排樣的設(shè)計與計算 解決辦法：參閱資料，根據(jù)公式計算，咨詢指導老師，采用經(jīng)驗值進行生產(chǎn)操作。 3、 研究步驟、內(nèi)容、工作進度 1、3月15日～4月11日：開題階段，畢業(yè)實習，查閱資料，填寫開題報告 2、4月1～5月7日：設(shè)計階段：沖壓件的工藝分析 2014-4-1至2014-4-5 a. 零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及分析 2014-4-5至2014-4-10 通過對零件的原料、結(jié)構(gòu)以及尺寸的分析，綜合考慮經(jīng)濟效益，確定選擇采用復合模具和單工序配合 b. 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 2014-4-11至2014-4-15 通過對零件結(jié)構(gòu)的分析，設(shè)計模具總體結(jié)構(gòu)。 c. 模具設(shè)計工藝計算 2014-4-16至2014-4-22 對模具結(jié)構(gòu)進行工藝分析與計算 d. 模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖的繪制 2014-4-23至2014-5-7 3、畢業(yè)設(shè)計整改：（5月8日～5月20日． ） 圖紙修改、設(shè)計說明書修改、定稿，材料復查。 4、畢業(yè)答辯。 （5月26日～6月09日．） 根據(jù)學校安排進行畢業(yè)答辯。 四、主要參考文獻 [1]、成虹 主編.《沖壓工藝與模具設(shè)計（第二版）》.高等教育出版社2009年. [2]、張信群 主編.《模具制造技術(shù)》.王雁彬主編人民郵電出版社2009年. [3]、王謹 劉瑞春 主編.《機械制圖》.中國電力出版社2008年. [4]、程燕軍 柳舟通 主編.《沖壓與塑料成型設(shè)備》.科學出版社2007年. [5]、劉力 主編.《機械制圖（第二版）》.高等教育出版社，2004. [6]、夏巨諶、李志剛 主編.《中國模具設(shè)計大典（電子版）》.中國機械工程學會、中國模具設(shè)計大典編委會，2003. [7]、黃云清 主編.《公差配合與測量技術(shù)》.機械工業(yè)出版社2001.3. [8]、林承權(quán) 余小燕 主編.《沖壓模具設(shè)計指導書》. 湖北科學技術(shù)出版社. [9]、許發(fā)樾 主編.《實用模具設(shè)計與制造手冊》.北京：機械工業(yè)出版社，2001. [10]、王海同、孫勝、肖白白 主編.《實用沖壓設(shè)計手冊》.北京：機械工業(yè)出版社。1995. [11]、趙昌盛 主編.《實用模具材料應(yīng)用手冊》.北京：機械工業(yè)出版社，2005. [12]、夏琴香主 編.《沖壓成型工藝及模具設(shè)計》.廣州：華南理工大學出版社，2004. [13]、高軍、李熹平、修大鵬 主編.《沖壓模具標準件選用與設(shè)計指南》.北京：化學工業(yè)出版社，2007. 指導教師意見 簽名 年 月 日 論文指導委員會意見 簽名 年 月 日 重慶理工大學畢業(yè)論文 文獻綜述 重 慶 理 工 大 學 文 獻 綜 述 二級學院 應(yīng)用技術(shù)學院 班 級 110219101 學生姓名 冉光輝 學 號 49 燈罩拉深成形分析及設(shè)計綜述 摘 要 ：隨著科學技術(shù)的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。本文從對拉深成形的分析，探討了拉深成形的沖壓工藝。沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，因為沖壓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 關(guān)鍵詞：模具 復合模 拉深 技術(shù)狀況 精度 冷擠壓 回彈變形 1 、前言 全國數(shù)家家具企業(yè)在燈罩的加工中還是采用傳統(tǒng)的以塑料位原材料的工藝進行生產(chǎn)，存在著“三低”(材料利用率低、設(shè)備效率低及生產(chǎn)率低)和“二高”(勞動強度高及制品成本高)等嚴重缺點。人們逐漸走上了健康、快樂、充滿新意的現(xiàn)代化室內(nèi)裝潢，鋁制燈罩代替塑料燈罩明顯不斷擴大，與塑料燈罩相比，鋁制燈罩不僅是使用壽命長，還具有自身重量輕及外形色澤美觀等特點。 目前，在我國已加入世界貿(mào)易組織的形勢下，各種型號鋁制燈罩的產(chǎn)量及價格不能滿足燈具行業(yè)中劇烈競爭的要求，為了改革工藝，提高制品質(zhì)量及生產(chǎn)效率，改善工人的勞動條件及降低制品成本，經(jīng)研究表明，鋁制燈罩采用冷擠壓方法是一種行之有效的、具有高質(zhì)量、高精度、高產(chǎn)量、低消耗、低投資及低成本等優(yōu)點。該冷擠壓技術(shù)的出現(xiàn)，對燈具行業(yè)的大批量生產(chǎn)是一場革命[1]。 現(xiàn)在沖壓板材技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對鋁板進行拉伸成形為復雜板件以不是一個難題，關(guān)鍵在于設(shè)計過程中的優(yōu)化，使其更加具有經(jīng)濟性。 2 、鋁制品的廣泛應(yīng)用 　　鋁板，顧名思義是指用鋁材或鋁合金材料制成的板型材料?；蛘哒f是由扁鋁胚經(jīng)加熱、軋延及拉直或固溶時效熱等過程制造而成的板型鋁制品。目前鋁板沖壓形成的成品有各種類型：1、照明燈飾2、太陽能反射片3、建筑外觀4、室內(nèi)裝潢：天花板，墻面等5、家具、櫥柜6、電梯7、標牌、銘牌、箱包8、汽車內(nèi)外裝飾9、家用電器：冰箱、微波爐、音響設(shè)備等10、航空航天以及軍事方面，比如中國目前的大飛機制造，神舟飛船系列，衛(wèi)星等方面。 隨著科學技術(shù)的發(fā)展，對壓鑄件產(chǎn)品的安全性和造型美觀的要求不斷提高。根據(jù)使用的不同，對零件的質(zhì)量的評價有所不同。具體來說，若零件在力學性能、幾何形狀、尺寸精度、縮孔、氣孔、粗糙度等方面滿足使用要求，就是合格品；零件比圖紙要求質(zhì)量稍差些，但還能勉強使用，該零件就是次品。如果完全不符合使用要求，該零件就是廢品。如何生產(chǎn)出高質(zhì)量的零件，對節(jié)約材料、能源和縮短制造工時，提高經(jīng)濟效益都有很大的意義[2]。 3、鋁擠壓材工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 在中國把擠壓鋁材按用途分為建筑及結(jié)構(gòu)材（簡稱建筑材）與工業(yè)材（除建筑材以外的其他一切擠壓鋁材）。中國已跨過鋁擠壓強國門檻，自2001年成為擠壓材凈出口國以來，2005年的凈出口量324.56 kt。鋁擠壓工業(yè)的地區(qū)結(jié)構(gòu)合理，與經(jīng)濟發(fā)展相適應(yīng)；全球21個工業(yè)發(fā)達國家2004年的平均工業(yè)材與建筑材之比為54：46，沒有一個國家工業(yè)材的比例達65%以上，中國2005年工業(yè)材的比例占34％，2012年的這個比例可達45％。截止到2006年底中國擁有16臺大擠壓機，總擠壓力1 170 MN，總生產(chǎn)能力約140 kt／a，不是生產(chǎn)能力與產(chǎn)量不夠，而是在品質(zhì)方面存在諸多不盡如人意。大擠壓工業(yè)型材面臨的最大挑戰(zhàn)是市場與技術(shù)，是自主創(chuàng)新力量薄弱。中國還需要增建200 MN與150 MN的工業(yè)材擠壓機各1臺[3]。 中國已建成一批如亞洲鋁業(yè)集團、金橋鋁業(yè)公司、忠旺鋁型材公司、興發(fā)集團、堅美鋁業(yè)公司、鳳鋁鋁業(yè)公司、叢林鋁業(yè)公司、南山集團等世界級的企業(yè)，也有像經(jīng)閣鋁業(yè)公司那樣的全自動化企業(yè)。 可見鋁制板料沖壓技術(shù)將更加廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，薄型板料拉伸沖壓具有廣泛的市場前景。中國在這方面的企業(yè)將會越來越多，對這方面的研究將更加具有意義。 4、目前他人在鋁制板材沖壓成其它零件的相關(guān)研究設(shè)計 4.1 薄壁深錐零件的拉伸成形方面的研究 錐形件拉伸的特點：錐形件的拉伸遠比圓筒形零件拉伸的難度大。1)開始時， 凸模與坯料接觸面積較小，壓力集中，接觸部分金屬變薄嚴重甚至出現(xiàn)拉裂現(xiàn)象。2)凸凹模之間自由面積大，此部分金屬易發(fā)生起皺現(xiàn)象。3)拉伸后，零件回彈大，不易得到尺寸精確的零件。錐形零件如圖1所示。 圖1 錐形零件 錐形件拉伸成形的難易程度與其幾何形狀、坯料的相對厚度、材料的沖壓性能值、r值等有關(guān)。薄壁深錐零件拉伸成形中，由于坯料的變形程度較大，只靠坯料與凸模接觸的局部面積傳遞變形力極易引起坯料局部過度變薄乃至破裂，所以一般需要經(jīng)過多工序拉伸使零件逐漸成形。薄壁深錐零件多工序拉伸方法有階梯過渡法、曲面過渡法、圓筒過渡法等多種方法。 薄壁深錐零件拉伸工藝進行計算的步驟為：1）毛坯直徑的確定 2）圓筒形過渡毛坯拉伸次數(shù)的確定 3）零件錐形拉伸次數(shù)的確定。因圓筒過渡法有從口部開始逐漸成形法和從底部開始逐漸成形法兩種，零件錐形拉伸次數(shù)的確定應(yīng)按兩種方法進行計算。 生產(chǎn)中對薄壁深錐零件的拉伸成形應(yīng)注意的事項：1)每次退火前，要求工件表面應(yīng)清洗干凈，不允許有油污。否則退火后工件表面被燒黑，拉伸時，工件表面容易劃傷，影響外觀，嚴重時還可能因摩擦阻力過大而產(chǎn)生拉裂現(xiàn)象。2)每次拉伸后，應(yīng)將工件表面的鋁屑清洗干凈。否則在進行下一次拉伸時，工件表面極易劃傷。3)落料時，如毛刺太大，在拉伸時將其被壓在毛坯內(nèi)，劃傷零件表面。4)每次退火后，零件表面應(yīng)涂油均勻 特別在拉伸錐形部分時，如果涂油過多，毛坯零件極易產(chǎn)生起皺現(xiàn)象；如果不涂油或涂油過少，毛坯零件極易產(chǎn)生劃傷現(xiàn)象。5)生產(chǎn)所用盛具要求干凈，不允許有鐵屑、沙土等雜物，同時工件應(yīng)擺放整齊，不得重壓[4]。 可見采用上述分析方法，進行了沖壓工藝的編制和模具設(shè)計，模具結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，試模一次成功，拉伸出的零件，完全滿足產(chǎn)品圖要求。以上分析方法可為薄壁等壁厚深錐零件工藝計算提供借鑒。 4.2 鋁鍋冷擠壓工藝及模具等類似產(chǎn)品的設(shè)計 成形方法的選用。圖2為鋁鍋的形狀及尺寸。在選用冷擠壓成形方法上，有如下兩種：第1種方法：按無凸緣的直接反擠壓，其工藝過程如圖3所示。冷擠壓后，還要進行端部翻邊工序。 圖2 鋁鍋的形狀及尺寸 圖3 第1種方法冷擠壓 a—— 下料 b一一反擠壓 c— — 翻邊 第2種方法：按留凸緣的直接反擠壓，其工藝過程如圖4所示。這樣，通過單一冷擠壓工序，就可完成制品。與第1種方法相比，不再需要端部的翻邊工序，不僅提高了生產(chǎn)效率，而還可避免制品端部翻邊。經(jīng)上述兩種冷擠壓方法比較之后，應(yīng)選用第2種冷擠壓成形方法，其生產(chǎn)工藝流程是：高速帶鋸下料——退火——酸洗——潤滑——反擠壓[1]。 圖4 第2種方法冷擠壓 a——下料 b——反擠壓 可見冷擠壓技術(shù)是一項少、無切屑的金屬塑性成形工藝。生產(chǎn)實踐表明，采用冷擠壓工藝代替其它加工方法，可以明顯提高制件的表面質(zhì)量，減少機加工工時，節(jié)約材料，大大提高了生產(chǎn)率，達到降低制品成本的目的。 4.3 對燈罩薄殼類型——以對微型汽車的前大燈罩殼的加工工藝進行分析 其微型汽車的前大燈罩殼模型圖5所示: 圖5 微型汽車的前大燈罩殼模型 此模型在確定沖壓方向和拉延面時應(yīng)充分考慮以下三個方面：1)保證拉延凸模能順利拉延凹模，不應(yīng)有凸模接觸不到的死區(qū)，所有拉延部位要在一次拉延中成型。2)拉延開始時，凸模和毛坯的接觸面積要大，避免點、線接觸，接觸部位應(yīng)在沖模中心，以保證在拉延時毛坯不易串動。3)在確定拉延面時應(yīng)盡量保證毛坯平放，拉延面各部位進料阻力要求均勻。其要求是有相等的拉延角和拉延深度。4)在確定拉延面時應(yīng)盡量保證沿周整形量的均勻，這樣可保證整形的效果，從而可以獲得較為準確的焊接邊尺寸。綜合上述各種因素，選擇圖6所示沖壓方向和拉延面。 圖6 所示沖壓方向和拉延面 受力分析：如圖7所示，由于該件屬長盒形件，從盒形件受力分析可以看出：徑向拉應(yīng)力沿周邊分布不均勻，圓角部分最大，直邊部分最小。由于上述原因，造成如圖8所示的起皺和開裂現(xiàn)象。 圖7 長盒形件所受的應(yīng)力 圖8 起皺和開裂 拉延系數(shù)的影響因素：拉延系數(shù)的大小，隨盒型件形狀的不同而區(qū)別很大。查閱相關(guān)資料，可得以下最大一次拉延表(材料為08A1，厚度t=0．8～1．2)。轉(zhuǎn)角半徑r和對邊最小距離占最大拉延深度。 拉延系數(shù)的確定：根據(jù)以上分析，參照平底盒形件，采取倒推法。先將下一次拉延系數(shù)定為1，從而確定一次拉延深度和圓角半徑r，不夠的深度采用修邊后整型得到，工序安排如圖9所示[5]。 圖9 對平底盒形件整形和修邊 可見板型件沖壓成燈罩薄殼類型時，要對其變形的部分進行應(yīng)力分析，來檢查成形件的缺陷，防止出現(xiàn)起皺和開裂，在后面的工序中要對成形件進行成型和修邊。 4.4 冷擠壓模具與溫擠壓模具等方面的設(shè)計 實際生產(chǎn)中經(jīng)常采用用兩種類型的擠壓工藝，一種為冷擠壓工藝，擠壓加工時使用的模具為冷擠壓模具，在室溫下，使金屬毛坯在三向壓應(yīng)力狀態(tài)下產(chǎn)生塑性變形，從而擠出所需尺寸、形狀及性能的零件；另一種為溫擠壓工藝，溫擠壓加工時使用的模具為溫擠壓模具。將金屬毛坯加溫至金屬的再結(jié)晶溫度以下，在壓應(yīng)力狀態(tài)下使金屬產(chǎn)生變形，從而擠出所需尺寸、形狀及性能的零件。 擠壓工藝的選擇：在生產(chǎn)加工時具體采用哪一種擠壓工藝，主要是由被加工零件所采用的金屬材料的特性決定的。室溫下，如果金屬材料的塑性較好、擠壓變形抗力較低，通常采用冷擠壓加工工藝進行加工。否則，采用溫擠壓加工工藝進行加工。冷擠壓加工時，金屬材料各種元素的含量對冷擠壓加工影響較大，通常要求金屬材料的含碳量不超過0．5％，含錳量不超過1．5％ ，含鉻量不超過1．5％，含鎳量不超過0．75％，含鉬量不超過0．5％，含硅量不超過0．3％。而且在冷擠壓加工前必須進行中間熱處理(軟化處理)，使金屬材料軟化。因此，針對以上兩種加工工藝，在設(shè)計模具型腔時，擠壓模具設(shè)計必須充分考慮金屬的變形原理，然后對模具型腔進行冷擠壓加工時，金屬材料(常溫狀態(tài))在壓力作用 設(shè)計和確定。由于金屬冷擠壓加工退模后，金屬回彈，下被擠入模具型腔，進而充滿模具型腔，當零件退出 導致的結(jié)果是尺寸增大，因此設(shè)計模具時，模具型腔尺寸的設(shè)計應(yīng)根據(jù)該種材料的彈性性能進行計算，表1為幾種常用金屬材料的彈性性能系數(shù)[7]。計算出該種材料在相應(yīng)的直徑下的彈性變形量。 表1 為幾種常用金屬材料的彈性性能系數(shù)[6] 用零件成品尺寸減去相應(yīng)的彈性變形量，即可計算出相應(yīng)的模具型腔的尺寸。而溫擠壓加工退模后，由于零件溫度的下降，金屬收縮，因此設(shè)計模具時，模具型腔尺寸應(yīng)根據(jù)該種材料在某一成型溫度下的線膨脹系數(shù)進行計算，表2為幾種常用金屬材料的線膨脹系數(shù)，計算出該種材料在相應(yīng)的直徑下的線膨脹量。再用零件成品尺寸加上相應(yīng)的熱膨脹量，即可計算出相應(yīng)的模具型腔的尺寸[6]。 表2 為幾種常用金屬材料的線膨脹系數(shù)[6] 可見在生產(chǎn)加工時具體采用哪一種擠壓工藝需要了解所加工零件的材料。根據(jù)材料特性，可了解到在成形過程中的零件的回彈量，對其的沖壓模具的設(shè)計具有一定參考作用[8]。 4.5 對錐形零件的設(shè)計以深雙錐形零件的沖壓工藝及模具設(shè)計 深雙錐形零件尺寸圖10所示： 圖10 深雙錐形零件尺寸圖 在深雙錐形零件的拉伸成形過程中，為了防止板料在成型過程中出現(xiàn)起皺和開裂，對其成形部分分為多道工序來加工。具體的工序步驟可見工序圖11： 圖11 工序圖 a——落料、沖壓、拉伸毛坯 b——一次沖尖毛坯 c——二次沖尖毛坯 d——三次沖尖毛坯 e——四次沖尖毛坯 f——整形毛坯 模具結(jié)構(gòu)在工作過程中造成凹模大、小錐部硬度不均勻，且硬度低，使用壽命低，為此設(shè)計了具有預緊力的組合凹模，如圖12所示。 圖12 組合凹模 1.內(nèi)腔 2.模套 校形模如圖13所示，為便于工件定位，采用凸模在下凹模在上的反沖型式，在摩擦壓力機上鐓壓校形。 圖13 校形模 1.上模座 2.墊板 3、7.螺釘 4.上壓板 5. 校形凹模 6.凸模 8.下壓板 9.下墊板 10.下模座 組合凹模由模套和內(nèi)腔組成，這樣可減少凹模大、小錐的壁厚差，有利于大小錐處淬火后硬度的一致。同時，內(nèi)腔在淬火時為保證其小錐頂部的硬度，采用圖 14 所示的方法，在內(nèi)腔浸人冷卻水的過程中，用水泵對內(nèi)腔小錐頂部進行噴射冷卻水的同時內(nèi)腔緩慢浸人冷卻液中的辦法進行淬火，使大、小錐的硬度得到了提高。另外在校形時，凹模所承受的沖擊力為徑向壓力，為保證凹模不致破裂，采用了對組成凹模的內(nèi)腔施加預加應(yīng)力的方法，以抵消工作時的拉應(yīng)力。預加應(yīng)力的施加一般采用過盈配合法而獲得，過盈配合的方法常用熱套法和冷壓法兩種，冷壓法可保持模套具有較高的強度，可獲得更大的預加應(yīng)力，操作也方便，故我廠在選取了合適的過盈量后采取冷壓法壓合而成。該凹模經(jīng)上述方法加工后，在使用中取得了理想的效果，提高了凹模的使用壽命，節(jié)約了生產(chǎn)成本[9]。 圖14 淬火冷卻方式 1.吊籃 2.凹模內(nèi)腔 3.冷卻池 4.冷卻液 5.水管 6.水泵 可見在對錐形零件的設(shè)計以深雙錐形零件的沖壓工藝及模具設(shè)計中，從板料沖壓成型的不同程度來考慮需要幾次沖壓變形，有利于金屬材料微粒在變形中穩(wěn)定的流動，同時這樣可以減少成品件的回彈變形[10]。 5 、總結(jié) 　 中國鋁擠壓工業(yè)中小的擠壓企業(yè)還是多了些，單位企業(yè)的生產(chǎn)能力比大多數(shù)工業(yè)發(fā)達國家的小得多，還有相當大的調(diào)整空間。盡管國外鋁擠壓生產(chǎn)能力大量過剩，但中國鋁擠壓材還是有相當大的國外市場待開發(fā)。中國擠壓材有很強的市場競爭力，2005年出口405.1kt，出口到153個地區(qū)與國家，也就是說哪里用擠壓鋁材哪里就有“Made in China”的這類材料。當然在出口中還有一些有待改進之處，如材料性能的均勻性與穩(wěn)定性差一些，交貨期不能完全得到保證，運輸過程中破損率大一些，高附加值產(chǎn)品比例較小。 可見鋁材板料拉伸成型行業(yè)還有很大的提升和發(fā)展空間，需要更多的科學技術(shù)和實踐試驗，對此方面的課題研究是相當有意義的。越來越多的生活用品考慮到使用鋁板沖壓成形，鋁制用品也受到人們的喜好，可見燈罩選用鋁材沖壓成型是很好的選擇，這樣更加具有經(jīng)濟性。 參考文獻 [1] 洪慎章. 鋁鍋冷擠壓工藝及模具設(shè)計.《模具制造》，2008年，第10期，62-64 [3] 王孝培.沖壓手冊 北京：機械工業(yè)出版社， 1990 [4] 翁其金.沖壓工藝及沖模設(shè)計 機械工業(yè)出版社， 2004 [5] 肖景容，姜奎華.沖壓工藝學，機械工業(yè)出版社，1988 [6] 唐德修. 薄壁金屬沖壓拉深成型工藝的研究.西南師范大學學報，2008年6 月（第3期） [7] 馬正元,韓啟.沖壓工藝與模具設(shè)計，機械工業(yè)出版社，1998 [8] 徐政坤.沖壓模具設(shè)計與制造，化學工業(yè)出版社，2001 [9] 聶蘭啟，聶伯揚. 薄壁深錐零件的拉伸成形.《模具制造》，2008 [10] 王修保，葉澤敏. 淺談冷擠壓模具與溫擠壓模具設(shè)計.《模具制造》，2008 [11] 文斌，桑宏利. 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Main processes are stretching, punching, blanking, the three processes.Size of high precision parts, mass production, and thus composite model.unching die has been widely used in industrial production. In the traditional industrial production, the worker work very hard, and there are too much work, so the efficiency is low. With the development of the science and technology nowadays, the use of punching die in the industial production gain more attention, and be used in the industrial production more and more. Self-acting feed technology of punching die is also used in production, punching die could increase the efficience of production and could alleviate the work burden，so it has significant meaning in technologic progress and economic value. Keywords cutting blanking the forming working Compound Die 目 錄 \ 前 言 Ⅰ 第1章 緒 論 1 1.1沖壓模具簡介 2 1.1.1 沖壓成形與沖壓模具的概念 2 1.1.2 沖壓模具的分類 2 1.2 本課題主要研究的內(nèi)容及意義 3 第2章模具總體方案的分析與確定 5 2.1 工藝方案分析 5 2.1.1 工件的分析 5 2.1.2 落料拉深工藝分析 5 2.2工藝方案的確定 6 第3章 主要的工藝參數(shù)計算 7 3.1 毛坯尺寸的計算 7 3.2 排樣 7 3.3 工序壓力計算 8 3.4 沖壓設(shè)備的選擇 9 第4章 主要工作部分尺寸計算 11 4.1 落料刃口尺寸計算 11 4.2 沖孔刃口尺寸計算 11 4.3模具主要零件的設(shè)計 12 第5章 模具裝配 18 5.1 沖壓模具裝配的技術(shù)要求 18 5.2 模具裝配的特點 19 5.3模具的總體設(shè)計 19 5.4模具總裝配 19 總結(jié)與展望 24 參考文獻 25 致 謝 26 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 前 言 隨著工業(yè)發(fā)展，沖壓模具的應(yīng)用越來越廣泛。同時由于產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，除了要保證模具設(shè)計質(zhì)量以外，對模具設(shè)計效率的要求也越來越高。 為了促進我國沖壓模具技術(shù)的發(fā)展，從計算機技術(shù)、先進加工技術(shù)及裝備、其它新技術(shù)與沖壓模具等方面分析了我國沖壓模具的技術(shù)現(xiàn)狀。結(jié)果表明：經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國的沖壓模具總量位居世界第三位，加工技術(shù)裝備基本已與世界先進水平同步。 本文首先分析了模具的工藝結(jié)構(gòu)，介紹了模具的設(shè)計，重點介紹了模具的結(jié)構(gòu)、凹凸模的設(shè)計、沖裁力的計算以及沖壓機的選型。其次詳細闡述了落料拉深沖孔復合模的工藝設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計過程、對拉深凸模、落料凹模、落料拉深凹凸等模具主要的成型零件以及各種標準零件進行設(shè)計計算和選擇，基本上確定了落料拉深沖孔復合模的整體結(jié)構(gòu)框架。本文設(shè)計的模具適用于加工幾何尺寸較大、形狀復雜、精度要求較高的沖壓類零件，通過理論分析和大量的工程實踐探索，在模具上采用了一些特殊機構(gòu)，可使操作簡單，提高生產(chǎn)效率,對提高企業(yè)的市場競爭力有著現(xiàn)實的意義。通過了模具的設(shè)計，可以將傳統(tǒng)的分模加工合二為一，使落料、拉深、沖孔一次成形，避免了分模加工中定位誤差的生產(chǎn)，從而保證了質(zhì)量，降低了成本，提高了生產(chǎn)效率。 -3- 第1章 緒 論 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具是生產(chǎn)各種產(chǎn)品的重要工藝裝備。它是以其特定的形狀通過一定方式將原材料加工成為零件。采用模具成形方法生產(chǎn)零件，具有優(yōu)質(zhì)、高效、省料、低成本等優(yōu)點，因此在國民經(jīng)濟各個部門，尤其是在機械制造、汽車、家用電器、儀器儀表、石油化工、輕工產(chǎn)品等工業(yè)部門得到了極其廣泛的應(yīng)用[1]。據(jù)統(tǒng)計，利用模具制造的零件，在汽車、飛機、電機電器、儀器儀表等機電產(chǎn)品中占70%；在電視機、錄音機、計算機等電子產(chǎn)品中占80%以上；在手表、洗衣機、電冰箱等輕工產(chǎn)品中占85%以上。經(jīng)過幾十年的發(fā)展 ,我國的沖壓模具總量位居世界第三位 ,加工技術(shù)裝備基本已與世界先進水平同步。以汽車覆蓋件為代表的大型、復雜、精密沖壓模[2]。用 CAD/CAM /CAE軟件進行三維設(shè)計和模擬，靠高速、精密的加工設(shè)備生產(chǎn) ,用新型研磨或拋光代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工研磨拋光，提高模具質(zhì)量。這些都代表了沖壓模具發(fā)展的趨勢[3]。中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)大屏幕彩電塑殼注射模具、大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/ CAE/CAM技術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成型與快速制模技術(shù)、新型模具材料等方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面作出了貢獻。進入21世紀，在經(jīng)濟全球化的新形勢下，隨著資本、技術(shù)和勞動力市場的重新整合，中國裝備制造業(yè)在加入WTO以后，將成為世界裝備制造業(yè)的基地。而在現(xiàn)代制造業(yè)中，無論哪一行業(yè)的工程裝備，都越來越多采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品。為了適應(yīng)用戶對模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切要求。 隨著工業(yè)發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量越來越多；對產(chǎn)品質(zhì)量和外觀的要求，更是日趨精美。由于每副模具是特定產(chǎn)品零件生產(chǎn)用的專用工裝，因此，模具設(shè)計是隨工業(yè)產(chǎn)品零件的形狀、尺寸及其精度，表面質(zhì)量要求及成型工藝條件的變化而變化的。所以每副模具都必須進行創(chuàng)造性的設(shè)計，工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用模具成形工藝方法，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率和質(zhì)量。一般壓力機加工，一臺普通壓力機設(shè)計每分鐘可生產(chǎn)零件幾件到幾十件，高速壓力機的生產(chǎn)率已達到每分鐘數(shù)百件甚至上千件。顯而易見，模具作為一種專用的工藝裝備，在生產(chǎn)中的決定性作用和重要地位逐漸為人們所共識。 1.1沖壓模具簡介 1.1.1 沖壓成形與沖壓模具的概念 沖壓成形是指利用安裝在壓力機上的模具，對模具里的板料施加壓力，使其生產(chǎn)分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件加工方法。沖壓加工的對象一般為金屬板料、薄壁管、薄型材等，板厚方向變形一般不側(cè)重考慮，因此也稱為板料沖壓，并且通常是在室溫狀態(tài)下進行，所以也稱為冷沖壓[8]。 沖壓模具是指在沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，俗稱沖模 在沖壓零件的生產(chǎn)中，合理的沖壓成形工藝、先進的模具，高效的沖壓設(shè)備是必不可少的三要素。如圖1-1所示。 圖 1-1 沖壓零件的影響因素 1.1.2 沖壓模具的分類 1.根據(jù)工藝性質(zhì)分類 （1）沖裁模 沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。 （2）彎曲模 使板料毛坯或其它坯料沿著直線產(chǎn)品彎曲變形，從而獲得一定角度和姓張的工件模具。 （3）拉深模 是把板料毛坯制成開口空心件，或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。 （4）成形模 是將毛坯或半成品工件按照凸、凹模的形狀直接復制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等[9]。 2、根據(jù)工序合程度分類 （1）單工序模 在壓力機的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。 （2）復合模 只有一個工位，在壓力機的一次行程中，在同一工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 （3）級進模（也稱為連續(xù)模） 在毛坯的送進方向上，具有兩個或更多的工位，在壓力機的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 1.2 本課題主要研究的內(nèi)容及意義 本課題的研究對象是錐筒零件零件的落料拉深沖孔復合模具和凹坑成型模具的設(shè)計，做出工藝分析案，計算出工藝參數(shù)，設(shè)計模具的總體裝配圖，從而提高了理論分析能力和解決實際問題的獨立工作能力。主要內(nèi)容具體可以分為以下幾個部分： 1、對落料拉深沖孔復合模進行工藝設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計[10]。 2、主要工作部分尺寸的計算。 3、主要工藝參數(shù)的計算。 4、模具的工作總體設(shè)計及裝配。 5、設(shè)計出模具總裝配圖。 隨著科學的飛速發(fā)展，沖壓模具在各行業(yè)中有著較廣泛的應(yīng)用，其組成零件中標準件占有很大比重。而很多沖壓制件都是系列化產(chǎn)品，它們的模具節(jié)哦故相同或相似而尺寸不僅相同，在設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要反復查閱手冊以確定模具零部件的標準外形與尺寸，重復設(shè)計的工作量很大。由于產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)日趨復雜，新產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期不斷縮短，設(shè)計環(huán)節(jié)在產(chǎn)品的整個生命周期中占據(jù)了越來越重要的地位。國外的模具制造企業(yè)，廣泛使用先進的高精度、高速度、專業(yè)化加工裝備，如日本豐田汽車模具公司擁有構(gòu)造面加工數(shù)控銑床39臺套、型面加工高速五軸五面銑床15臺套、其它新型一體化專門加工設(shè)備6臺套。加工工藝方法包括等高線加工、最大長度順向走刀加工等，精加工走刀移行密度僅有0.3mm。同時，可以實現(xiàn)內(nèi)凹圓角清根、外凸圓角加工到位等，因而可以控制模具配合的不等距間隙、最大可能的縮小型面誤差，實現(xiàn)模面的精細加工。日本、韓國、新加坡、德國、荷蘭、美國及我國臺灣、香港地區(qū)的獨資、合資企業(yè)很多，民營模具企業(yè)很不少；蘇州蘭佩鑄造、遠輕模具等企業(yè)主要生產(chǎn)汽車發(fā)動機及輪轂等部件壓鑄模和鑄模，昆山中大模架等企業(yè)專業(yè)生產(chǎn)各種大型模架、模具導向件、模具彈簧等標準件[11]。 國內(nèi)的許多模具企業(yè)通過引進先進的加工裝備，硬件上與國際水平的差距正在快速縮小：上海的汽車模具企業(yè)，近年來通過大量購置先進的五軸高速加工機床、大型龍門加工中心和五軸聯(lián)動數(shù)控高速銑床、數(shù)控車或復合加工機床、先進的大型測量和調(diào)試設(shè)備及多軸數(shù)控激光切割機等。一汽模具公司已經(jīng)擁有五軸高速數(shù)控銑床等大型高速加工設(shè)備；東風汽車模具公司擁有高速的數(shù)控銑床。目前，資產(chǎn)過億，擁有龍門加工中心10臺以上的大型汽車模具企業(yè)已經(jīng)達到10多家。外國人都驚呼：怎么兩年之間中國大陸的汽車模具規(guī)模、數(shù)量和制造能力會有如此大的變化。我國沖壓模具產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)工藝水平，總體上比國際先進水平低許多，而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進水平長許多。產(chǎn)品質(zhì)量水平低主要表現(xiàn)在精度、表面粗糙度、壽命及模具的復雜程度上；生產(chǎn)工藝水平低則主要表現(xiàn)在加工工藝，加工裝備等方面。沖壓模具加工工藝和裝備對提高加工效率、確保模具精度、縮短交貨周期有重要影響[12]。過去的中國沖壓模具行業(yè)，車、刨、銑、磨等傳統(tǒng)普通機床和電火花線切割機床，曾經(jīng)在絕大數(shù)沖壓模具企業(yè)使用。采用加工沖壓模具時，通常需要對模具零件反復裝夾和定位，因而加工生產(chǎn)效率低。模具產(chǎn)品質(zhì)量差。模具是機械制造業(yè)中技術(shù)先進、影響深遠的重要工藝裝備、具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件質(zhì)量優(yōu)良、工藝適應(yīng)性好等特點，被廣泛應(yīng)用與汽車，機械、航天、航空、輕共、電子、電器、儀表等行業(yè)。2005年中國模具工業(yè)產(chǎn)值達到610億元，增長率保持在25%的高水平，行業(yè)的生產(chǎn)能力約占世界總量的10%，僅次于日本、美國而位列世界第三。目前我國大部分模具企業(yè)采用的仍然是傳統(tǒng)的設(shè)計方法，特別四中小型模具企業(yè)，設(shè)計人員進行著大量的重復性勞動，在通用零件和標準件的設(shè)計過程中，不得不多次重復查閱設(shè)計手冊，造成模具設(shè)計周期長、效率低、耗資大的現(xiàn)狀，這也就影響了企業(yè)的市場競爭力[13]。 本課題錐筒零件，沖壓該零件時，普遍采用落料、拉深、沖孔三道工序，生產(chǎn)效率低，成本也高，為此，設(shè)計了沖壓該零件的落料、拉深、沖孔復合模，是原三道工序合三為一，大大提高了生產(chǎn)效率[14]。 第2章 復合模具總體方案的分析與確定 本課題的研究對象是錐筒零件，材料為Q235鋼，料厚為0.8mm，是形狀規(guī)則的旋轉(zhuǎn)體零件大批量生產(chǎn)。錐筒零件如圖2-1所示。 2.1 工藝方案分析 2.1.1 工件的分析 工件圖:如圖所示2-1 生產(chǎn)批量:大批量 材料:Q235鋼 料厚:0.8mm 圖2-1 工件的簡圖 - 7 - 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 2.1.2 落料拉深工藝分析 由圖2-1可見，該工件的加工涉及到落料、拉伸、沖孔和凹坑四種工序內(nèi)容。根據(jù)變形特點，對于帶孔的拉深件，一般應(yīng)先拉深后沖孔。 (1)落料拉深工藝分析 此工件為無凸緣圓筒形，工件,要求內(nèi)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，可用拉深工序加工件底部圓角半徑r=4.8mm，大于拉深凸模圓角半徑r凸=2~6mm,滿足拉深對圓角半徑的要求。尺寸Φ30mm，按公差表查得為IT14級，滿足拉深工序?qū)ぜ畹燃壍囊蟆? （2）沖孔工藝分析 對于所沖孔Φ15mm，一般沖孔模對該種材料以沖壓的最小孔徑為d≥t，t=1.5mm，因而Φ15孔符合工藝要求。 2.2工藝方案的確定 根據(jù)制件的工藝性分析，其基本工序有落料、拉深和切邊?，F(xiàn)擬定以下幾種工藝方案： 方案一：先落料，后拉深，沖孔，最后成型采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料拉深沖孔復合沖壓采用復合模和單工序配合生產(chǎn)。 方案三：落料、拉深級進沖壓，沖孔，采用級進模生產(chǎn)。 方案分析：方案一模具結(jié)構(gòu)較為簡單，但需要四副模具和四道工序，成本高，生產(chǎn)效率低，難以滿足大量生產(chǎn)的生產(chǎn)要求。 方案二只需要一副模具，減少了工序數(shù)量，工件的精度及生產(chǎn)效率都比較高，但模具制造時有一定的困難。 方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)的制件精度不如復合模生產(chǎn)精度高，模具本身制造也有一定的難度，生產(chǎn)效率不如復合模高，并且生產(chǎn)過程中需要克服工件的精確定位問題。 通過對上述三種方案的綜合比較，并且考慮模具的制造精度及制件的精度，該沖壓工藝方案選用方案二較優(yōu)。 本工件首先需要落料，制成直徑D=69.6mm的圓片，然后D=69.6mm的原板料為毛坯進行拉深，拉深成為內(nèi)徑為Φ30mm、內(nèi)圓角r為4.8mm的無凸緣圓筒，最后按h=1.8mm進行修邊。根據(jù)以上工藝分析，為了提高生產(chǎn)效率，該零件的加工采用落料、拉深和沖孔復合、一次成型的方式[15]。所以不需要修邊 第3章 主要的工藝參數(shù)計算 3.1 毛坯尺寸的計算 計算毛坯直徑D 如圖3-1工件圖所示。 h=（30.8-0.75）mm=30.05mm，d=（30+0.75+0.75）mm=31.5mm，取31mm。工件的相對高度h/d=30.05mm/31.5mm=0.95。 圓筒形拉深工件的毛坯尺寸計算公式為： D=(d2 +4dH-1.72rd-0.56r2 )1/2 （3-1） 將d=30mm，H=h+ Δh=30.05mm+1mm=31mm，r=（4.8+0.75）mm=5.55mm代入上式，即得毛坯的直徑為： D=69.6mm （3-2） 拉深次數(shù)與拉深力的計算 M==≈0.46 由于==0.93 ×100=×100=2.8 查表4-8（沖模設(shè)計應(yīng)用實例） 得m=0.45 所以 m>m 故 凸緣工件能一次拉深出來。 3.2 排樣 排樣：沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法。合理的排樣是提高材料利用率、降低成本，保證沖件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。在排樣時應(yīng)考慮如下原則。沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。同一零件可以采用不同的排樣形式，排樣方式不同，材料利用率不同。大批量生產(chǎn)時，在沖裁件的成本中，材料費用一般占60%以上，因此，材料的經(jīng)濟利用是一個重要問題，特別對貴重的有色金屬。同時排樣要考慮方便生產(chǎn)操作、沖模結(jié)構(gòu)簡單、壽命長以及車間生產(chǎn)條件和原材料狀況等[16]。 要提高材料利用率，主要應(yīng)從減少工藝廢料著手。減少工藝廢料的措施有：設(shè)計合理的排樣方案，選擇合適的板料規(guī)格和合理的裁板法（減少料頭、料尾和邊余料），或利用廢料作小零件。對一定形狀的沖件，結(jié)構(gòu)廢料是不可避免的，但充分利用結(jié)構(gòu)廢料是可能的。當兩個不同沖件的材料和厚度相同時，較小尺寸的沖件可在較大尺寸沖件的廢料中沖制出來。例如，電機轉(zhuǎn)子硅鋼片，就是利用定子硅剛片的廢料沖出的[17]。如圖3-2 （1） 提高材料利用率。 （2） 使工人操作方便、安全，減輕工人的勞動強度。條料在沖裁過程中翻動要少，在材料利用率相同或相近時，應(yīng)盡可能選條料寬、進距小的排樣方法。這樣還可以板料裁切次數(shù)，節(jié)省裁備料時間。 （3） 使模具結(jié)構(gòu)簡單、模具壽命長。 （4） 保證沖件的質(zhì)量。 （5） 對于彎曲件的落料，在排樣時還要考慮板料的纖維方向。 該工件排樣根據(jù)落料工序設(shè)計，考慮操作方便及模具結(jié)構(gòu)單， 故采用單排排樣設(shè)計。搭邊值為a1=2，a=2.5，采用單擋料銷擋料。則： 條料寬為 b=69.6mm+2a=73.6mm 條料的進距為 h=69.6mm+ 2.5 =72.1mm 圖3-2 排樣圖 - 12 - 3.3 工序壓力計算 （1）落料力計算 按式（3-3） F落=1.3L tτ （3-3） 式中F落　　——　落料力（Ｎ） 　　　　?。獭　」ぜ廨喞荛L，Ｌ＝πD＝218.7mm； t —— 材料厚度，t=0.8mm； τ —— 材料的抗剪強度（MPa），由書末附錄A1查得τ=400MPa。 落料力則為： F落=1.3×218.7mm×0.8mm×400MPa≈227.4 kN （3-4） （2）卸料力 按公式 F卸=K卸 × F落 （3-5） 式中 K卸 —— 卸料力因數(shù)，其值K卸=0.03 卸料力則為： F卸=0.03×227.4N≈6.8 kN （3-6） （3）沖孔力計算 按式（3-7） F沖=1.3Ltτ （3-7） 式中 L —— 工件內(nèi)輪廓周長（mm）。L=229.3mm 沖孔力則為： F沖=1.3×47.1mm×0.8mm×400MPa≈49 kN （3-8） （4） 拉深力計算 由于零件為淺拉深，故可按有壓邊圈的圓筒形近似計算。按公式： F拉=Kπdtσb （3-9） 式中 F拉 —— 拉深力（N）； d —— 拉深件的直徑，d=30mm； t —— 材料厚度； σb —— 材料的強度極限（MPa），σb=400MPa； K —— 修正因數(shù)。由表查得修正因數(shù) K=0.93； （3-10） 拉深力則為： F拉=0.93×3.14×30×2×400≈71kN （3-11） 3.4 沖壓設(shè)備的選擇 沖壓設(shè)備選用是沖壓工藝設(shè)計過程中的一項重要內(nèi)容。模具的設(shè)計要與沖壓設(shè)備的類型和主要規(guī)格相匹配，否則不能工作。正確選擇沖壓設(shè)備，關(guān)系到設(shè)備的安全使用、沖壓工藝的順利實施及沖壓件質(zhì)量、生產(chǎn)效率、模具壽命等一系列問題。沖壓設(shè)備屬鍛壓機械[18]。常見冷沖壓設(shè)備有機械壓力機（以Jxx表示其型號）和液壓機（以Yxx表示其型號）。主要根據(jù)所要完成的沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量、沖壓件的尺寸大小和精度要求來選擇。 對于中小型沖裁件、彎曲件或拉伸件等，主要選用開式機機械壓力機。開式壓力機雖然剛度不高，在較大沖壓力的作用下床身的變形會改變沖模間隙分布，降低模具壽命和沖壓件表面質(zhì)量，但是由于它提供了極為方便的操作條件和易于安裝機械化附屬裝置的特或工作點，所以目前仍是中小型沖壓件生產(chǎn)的主要設(shè)備。另外，在中小型沖壓件生產(chǎn)中，若采用導板?；蚬ぷ鲿r要求導柱導套不脫離的模具，應(yīng)選用行程較小的偏心軸壓力機。對于大中型沖壓件，多選用閉式機械壓力機，包括一般用途的通用壓力機和專用的精密壓力機、雙動或三動拉伸壓力機等。其中薄板沖裁或精密沖裁時，選用精度和剛度較高的精密壓力機；大型復雜拉深件生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選用雙動或三動拉深壓力機，因其可使所用模具結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便[19]。 在小批量生產(chǎn)中，多采用液壓機或摩擦壓力機。液壓機沒有固定的行程，不會因為板料厚度變化而超載，而且在需要很大的施力行程加工時，與機械壓力機相比具有明顯的優(yōu)點，特別適合大型厚板沖壓件的生產(chǎn)。但液壓機的速度低，生產(chǎn)效率不高，而沖壓件的尺寸精度有時受到操作因素的影響而不十分穩(wěn)定。摩擦壓力機具有結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，不易發(fā)生超載破壞等特點，在小批量生產(chǎn)中常用來彎曲件，尤其適用校平、整形、壓印等成形工序。但摩擦壓力機的行程次數(shù)小，生產(chǎn)效率低，而操作也不太方便。在大批量生產(chǎn)或形狀復雜件的大量生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選用高速壓力機或多工位自動壓力機[20]。 ??? 沖壓設(shè)備分類： 1.機械壓力機按驅(qū)動滑塊機構(gòu)的種類可分為曲柄式和摩擦式； 2.按滑塊個數(shù)可分為單動和雙動；??? 3.按床身結(jié)構(gòu)形式可分為開式（C型床身）和閉式（Ⅱ型床身）； 4.按自動化程度可分為普通壓力機和高速壓力機等。 對于淺拉深可按式 F壓≥（1.6～1.8）F總，估算公稱壓力來選擇壓力機。選用公稱壓力為630 kN的方式壓力機。其主要技術(shù)參數(shù)為： 公稱壓力：630 kN 滑塊行程：55 mm 最大閉合高度：220 mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：45 mm 工作臺尺寸：300mm×450mm - 16 - 模柄孔尺寸：Φ50mm×60mm 第4章 主要工作部分尺寸計算 4.1 落料刃口尺寸計算 由公差表查得Φ69.6為IT14級，取x=0.5mm。 則： 凹模 Dd =（Dmax-xΔ）0+δd =69.51 0+0.03 凸模 Dp =（Dd-2Cmin）0-δP =69.30-0.015 4.2 沖孔刃口尺寸計算 沖裁屬于分離工序，沖裁模凸、凹模帶有鋒利刃口，凸、凹模之間的間隙較小，其加工具有如下特點： 　 （1）凸、凹模材質(zhì)一般是工具鋼或合金工具鋼，熱處理后的硬度為58～60HRC，凹模比凸模稍硬一些； 　 （2）凸、凹模精度主要根據(jù)沖裁件精度決定，一般尺寸精度在IT6～IT9，工作表面粗糙度在Ra=1.6～0.4μm； 　 （3）凸、凹模工作端帶有鋒利刃口，刃口平直（斜刃除外），安裝固定部分要符合配合要求； 　 （4）凸、凹模裝配后應(yīng)保證均勻的最小合理間隙。 　 （5）凸模的加工主要是外形加工，凹模的加工主要是孔（系）加工。凹模型孔加工和直通式凸模加工常用線切割方法。 由公差表查得Φ15為IT12級，取x=0.75mm。 則： 凸模 dp =（dmin+xΔ）0-δP =Φ15.050-0.03 凹模 dd =（dp +2Cmin）0+δd =Φ15.250+0.05 采用凸、凹模分開加工法時，為了保證凸、凹模間一定的間隙值，必須 - 18 - 嚴格限制沖模制造公差，因此，造成沖模制造困難。對于沖制薄材料（因Zmax與Zmin的差值很?。┑臎_模，或沖制復雜形狀工件的沖模，或單件生產(chǎn)的沖模，常常采用凸模與凹模配作的加工方法。?配作法就是先按設(shè)計尺寸制出一個基準件（凸模或凹模），然后根據(jù)基準件的實際尺寸再按最小合理間隙配制另一件。這種加工方法的特點是模具的間隙由配制保證，工藝比較簡單，不必校核 + ≤ 的條件，并且還可放大基準件的制造公差，使制造容易。設(shè)計時，基準件的刃口尺寸及制造公差應(yīng)詳細標注 ，而配作件上只標注公稱尺寸，不注公差，但在圖紙上注明：“凸（凹）模刃口按凹（凸）模實際刃口尺寸配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin”。 拉深時 落料時的凸模就是拉深時的凹模 拉深時的單間隙的確定 Z=（1~1.1）t=1~1.1mm 取Z=0.0.8mm 拉深時的工作部分尺寸的確定 由于拉深工件的公差為IT14級，故凸、凹模的制造公差可取IT10級精度，查書末附錄E3（沖模設(shè)計應(yīng)用實例）得δ=δ=0.084mm。按式（4—24）、式（4—25）可求拉深凸、凹模尺寸及公差如下表 工件尺寸 d=(D-0.75△) d=（d-Z) Φ30 34.2 30 4.3模具主要零件的設(shè)計 1、凸凹模的設(shè)計(如圖4-1) 凸凹模是復合模具中同時具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件。它的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。 圖4-1 凸凹模 2、凸模的設(shè)計（如圖4-2） 圖4-2 凸模實體圖 3、落料凹模的設(shè)計（如圖4-3） 圖4-3 落料凹模的簡圖 4、模柄的選用（如圖4-4） 模柄的作用是將模具的上模座固定在壓力機的滑塊上。該模具采用凸緣式模柄，按照國家標準選取，標準件號為B40X85 GB2862.3-1981，材料為Q235鋼，如圖4-4。 圖4-4 模柄實體圖 7、卸料板的設(shè)計（如圖4-7） - 18 - 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 圖4-7 卸料板的簡圖 8、中間固定板的設(shè)計（如圖4-8） 該模具的固定板為圓形固定板，一般固定板取凹模厚度的0.6～0.8倍，其平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸相同、但還應(yīng)考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?。固定板的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合。固定板的材料采用45鋼[21]。 圖4-8 中間固定板的簡圖 沖壓模具的組成零件可以分為工藝零件和結(jié)構(gòu)零件兩大類。如圖4-9所示。 圖4-9 沖壓模組成零件 1.工藝零件 工藝零件是指直接與完成沖壓工藝過程并和配料直接發(fā)生作用的零件。 工藝零件進一步又可分為： （1）工作零件：是指實現(xiàn)沖壓變形，使材料正確分離或塑性變形，保證沖壓件形狀的零件，包括凸模、凹模、凹凸模等。 （2）定位零件：是指保證條料或毛坯在模具中的正確位置的零件，包括導料板、導料銷、側(cè)壓板、導正銷、側(cè)刃、擋料銷等。 （3）壓料零件：是指在拉深工序中防止工件起皺的零件，包括壓料板、壓料圈等。 （4）卸料零件：是指將沖裁后由于彈性恢復而卡在凹?？變?nèi)或在凸模上的工件或廢料脫卸下來的零件。卸料零件包括卸料板、彈簧、橡皮等。出件零件包括推件塊、推桿、頂件塊、頂桿等[22]。 2.結(jié)構(gòu)零件 結(jié)構(gòu)零件是指不直接參與完成沖壓工藝過程，也不和坯料直接發(fā)生作用，只對模具完成工藝過程起保證作用或?qū)δ＞叩墓δ芷鹜晟谱饔玫牧慵? 結(jié)構(gòu)零件進一步又可分為： （1）導向零件：是保證上模對下模正確位置和運動的零件，一般由導套和導柱組成。 （2）固定零件：是承裝模具零件或?qū)⒛＞甙惭b固定到壓力機上的零件，如上模座、下模座、凸凹模固定板、模柄等。 （3）緊固及其它零件。如螺釘、定位銷等。 -18 - 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第5章 模具裝配 模具裝配是整個模具制造過程的最后階段，模具裝配圖或驗收技術(shù)條件是裝配的依據(jù)，構(gòu)成模具的所有復合技術(shù)要求的零件，包括標準件、通用件及成型零件等是模具裝配的基礎(chǔ)。但是有了合格的零件，還必須制定合理的裝配工藝，才能裝配符合設(shè)計要求的模具[23]。 在裝配過程中，即要保證配合零件的配合精度，又要保證零件之間的位置精度。對于具有相對運動的零部件，還必須保證它們之間的運動精度。模具裝配的高低及質(zhì)量好壞，直接影響零件能否正常生產(chǎn)以及零件的尺寸、形狀精度和成本。所以說，模具的裝配是模具制造過程中重要環(huán)節(jié)。 沖壓模具裝配完成后，各模具零件組成模具的上模部分和下模部分。沖壓模具工作時，下模部分安裝在壓力機的工作臺上，是模具的固定部分；上模部分通過模柄安裝在壓力機滑塊上，是模具的活動部分[24]。 5.1 沖壓模具裝配的技術(shù)要求 （1）模具各組成零件的材料、尺寸精度、幾何形狀精度、表面粗糙度和熱處理工藝以及相對位置精度等都要復合圖樣要求，零件的工作表面不允許有裂紋和機械傷痕等缺陷。 （2）模具裝配后，所有模具的活動部位都應(yīng)該保證位置準確、配合間隙適當、動作可靠、運動平穩(wěn)。固定的零件應(yīng)牢固可靠，在使用過程中不得出現(xiàn)松動和脫落。 （3）凸模和凹模的配合間隙應(yīng)符合設(shè)計要求，沿整個刃口輪廓間隙應(yīng)均勻一致。 （4）模柄裝入上模座后，其軸心線對上模座上平面的垂直度誤差，在全長范圍內(nèi)不大于0.05mm。 （5）上模座的上平面應(yīng)和下模座的底平面平行。導柱和導套裝配后，其軸心線應(yīng)分別垂直度于下模座的底平面和上模座的上平面。 （6）裝配好的模架，其上模座沿導柱上、下移動應(yīng)平穩(wěn)，無阻滯現(xiàn)象。導柱和導套的配合精度應(yīng)符合規(guī)定要求。 （7）定位裝置要保證毛坯定位正確可靠。 （8）卸料裝置和頂件裝置應(yīng)靈活，正確，出料孔暢通無阻，保證制件及廢料不卡在沖模內(nèi)。 （9）模具應(yīng)在生產(chǎn)的條件下進行實驗，沖出的制件應(yīng)符合設(shè)計要求[25]。 5.2 模具裝配的特點 模具在結(jié)構(gòu)上分為上模部分和下模部分，所以裝配過程的總的思路是：將模具零件分別裝配成上模部分和下模部分，然后將上模部分和下模部分裝配成完整的模具。本模具的彈頂裝置屬于下模部分，包括橡膠、底板、聯(lián)接螺釘、螺母等零件，裝配時可以將這些零件先裝配成彈頂裝置，再作為一個整體裝入下模部分[26]。 5.3模具的總體設(shè)計 該件的模具結(jié)構(gòu)主要由上、下模座，落料凹模，凸凹模，上、下固定板，中間固定板，投料器，卸料板，墊板組成[27]。 根據(jù)主要工作部分尺寸，結(jié)構(gòu)以及彈性元件的尺寸。即： 上模座：320mm×280mm×30mm HT200 下模座：320mm×280mm×40mm HT200 導 柱：28mm×170mm 20 鋼 導 套：28mm×110mm×43mm 20 鋼 導柱、導套滲碳深度為0.8～1.0.8mm，硬值為58～62HRC。落料凹模、凸凹模材料均采用Cr12，熱處理硬度58～62HRC。卸料板、墊板、固定板材料均采用45鋼。 5.4模具總裝配 通過以上的設(shè)計可以得到落料拉伸沖孔復合模具的總裝圖，如圖所示。模具的上模部分主要由上模座、落料拉伸凸凹模、卸料板、推件塊等組成。下模部分由下模座、落料凹模、拉深凸模、橡膠等組成[28]。（如圖5-1） 圖5-1模具總裝配圖 壓力機將力傳遞給頂桿13，頂桿13再通過打桿將力傳遞給凸凹模和沖孔凸模，當凸凹模到達一定距離時，完成落料過程，當凸凹模繼續(xù)向下運動時，（打桿將力傳遞給壓塊17，將落料好的工件固定），同時完成拉伸和沖孔過程。卸料過程中，在工作過程中已將橡膠29壓縮變形，當工作完后橡膠29將力釋放出來帶動打桿26,22,21向上運動，將工件向上頂出來。 - 22 - 圖5-2 二維復合模具總裝配圖 總結(jié)與展望 全文總結(jié) 主要研究對象是錐筒零件零件的落料拉深沖孔復合模具和成型模具，做出工藝分析案，計算出工藝參數(shù)，設(shè)計復合模具的總體裝配圖，從而提高了理論分析能力和解決實際問題的獨立工作能力[29]。主要內(nèi)容具體可以分為以下幾個部分： 1、完成了模具的工藝設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計過程，對拉深凸模、落料凹模、落料拉伸凹凸模等主要成形零件以及各種標準零件進行計算和選擇。 2、主要工作部分尺寸的計算。 3、主要工藝參數(shù)的計算。 4、模具的工作總體設(shè)計及裝配。 5、設(shè)計出模具總裝配圖，用CAD軟件完成了復合模具的三維圖，取得了一定的效果。 6、初步分析了研究了模具裝配技術(shù)，實現(xiàn)在CAD環(huán)境下落料拉伸沖孔復合模具完整的裝配過程。 未來展望 本文雖用CAD軟件設(shè)計出復合模具并進行了一定的研究和探索，并在企業(yè)的模具設(shè)計中得到了一定程度的應(yīng)用，但是鑒于時間限制和本人知識的局限，還存在許多實際工作需要完善。在本文所做的研究工作的基礎(chǔ)上，提出進一步的研究設(shè)想如下[30]： (1) 目前，本論文只是完成了模具各組成零件的設(shè)計，還可以進一步的對模具各零件進行簡單的改進。即方便又經(jīng)濟。 (2) 本文的研究目前僅局限于CAD設(shè)計的領(lǐng)域，還可以擴展到?CAM領(lǐng)域，根據(jù)本文的研究結(jié)論加工出模具實物，以驗證本文CAD設(shè)計系統(tǒng)的可靠性與完備性。 (3) 本文設(shè)計的復合模具零件過于復雜，加工出的零件精度不高，未來的幾年，在成批量生產(chǎn)中可以改進模具的結(jié)構(gòu)，提高模具的加工精度，從而提高模具的質(zhì)量和效率。 參考文獻 [1] 郭立波，陳春煥，潘金芝．復合冷作模具鋼基材的熱處理[J]．金屬熱處理，2010 [2] 樊新民．高速鋼-Q235 鋼軋制復合板的組織與性能[J]．材料科學與工藝，2004，12(5):521-523　 [3] 楊金志，仇逸．市場信息[J]．模具商情，2005，70 (3) ：22 [4] 蔡美良．新編工模具鋼的金相熱處理[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2001：156-157 [5] 牟紅霞．模具材料的發(fā)展與動向[J] ．現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2006，173(4)：83-89 [6] 崔崑．中國模具鋼現(xiàn)狀及發(fā)展[J] ．機械工程材料，2001，(1)：1-5 [7] 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老師淵博的學識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，創(chuàng)新的精神，誠懇和平易近人的品格讓我受益匪淺，為我樹立了終身學習的榜樣。值此論文完稿之際，謹向辛勤培養(yǎng)和無私幫助自己的老師致以崇高的敬意和由衷的感謝！ - 26 - - 10 - - 22 - 南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） - 28 -