車軸蓋的沖壓模具設(shè)計-落料拉深沖孔翻孔復(fù)合模含19張CAD圖

車軸蓋的沖壓模具設(shè)計-落料拉深沖孔翻孔復(fù)合模含19張CAD圖,車軸,沖壓,模具設(shè)計,落料拉深,沖孔,復(fù)合,19,cad 摘 要 本設(shè)計是對給定的產(chǎn)品圖進(jìn)行沖壓模具設(shè)計。沖壓工藝的選擇是經(jīng)查閱相關(guān)資料和和對產(chǎn)品形狀仔細(xì)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；沖壓模具的選擇是在綜合考慮了經(jīng)濟(jì)性、零件的沖壓工藝性以及復(fù)雜程度等諸多因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；產(chǎn)品毛坯展開尺寸的計算是在方便建設(shè)又不影響模具成型的前提下簡化為所熟悉的模型進(jìn)行的。文中還對沖壓成型零件和其它相關(guān)零件的選擇原則及選擇方法進(jìn)行了說明，另外還介紹了幾種產(chǎn)品形狀的毛坯展開尺寸計算的方法和簡化模型，以及沖壓模具設(shè)計所需要使用的幾種參考書籍的查閱方法。 【關(guān)鍵詞】工藝、工藝性、沖壓工序、沖壓模具、尺寸 Abstract This project is a press die designation based on the original product. The election of press process is based on consulting correlation datum and analyzing the form of manufactured product meticulous; The election of press die is based on synthesis considerations on economical efficiency、the processing property of part and complex degree iso many factors; Calculating the work blank of manufactured product unfold dimension is lined feed on the premise of calculation convenience but without contribution die confectioning simplified frequent application cast. In the test, to introduce the election principle and means of press confectioning art and miscellaneous rapport part, otherwise also introducing calculation means on the work blank from of many kinds of product unfold dimension and simplified cast, and the means of looking up on the reference books of designing press die. 【key words】The craft； the technology capability； press process; punch die; the size. 目 錄 摘 要 4 第一章、緒論 5 1.1.沖壓的概念、特點及應(yīng)用 5 1.2.沖壓的基本工序及模具 6 第二章、沖裁件的工藝性分析 8 2.1.沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性 8 2.1.1.沖壓件的形狀 8 2.1.2.零件的工藝性分析 9 2.1.3.沖裁件的尺寸精度 9 第三章、制件沖壓工藝方案的確定 10 3.1.沖壓工序的組合與選擇 10 第四章、制件排樣圖的設(shè)計及材料利用率的計算 12 4.1.展開尺寸的計算 12 4.2.制件排樣圖的設(shè)計 14 4.2.1.搭邊與料寬 14 4.3.材料利用率的計算 15 第五章、確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計算壓力中心 17 5.1.落料力計算 17 5.2.拉深力計算 17 5.3.壓邊力計算 18 5.4.沖孔力的計算 18 5.5.翻孔力的計算 19 5.6.壓力中心的計算 19 5.7.壓力機(jī)的選用 21 第六章、凸、凹模刃口尺寸計算 22 6.1.拉深模 22 6.2.落料,沖孔凸、凹模刃口尺寸 23 6.2.1.計算原則 23 6.2.2.凸模和凹模配合加工 24 6.3.翻孔模尺寸計算方法 25 第七章、模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計 26 7.1.落料拉深沖孔模結(jié)構(gòu)形式： 26 第八章、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 28 8.1.拉深凸凹模的設(shè)計 28 8.2.沖翻孔凸凹模的設(shè)計 28 8.3.落料凹模的設(shè)計 29 第九章、壓力機(jī)的校核 31 9.1.壓力機(jī)的校核 31 設(shè)計小結(jié) 32 致 謝 33 參考文獻(xiàn) 34 第一章、緒論 模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因為他們一般都是依靠三維的模具形腔是材料成型。 模具所涉及的工藝繁多，包括機(jī)械設(shè)計制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè)，是一個多學(xué)科的綜合，其復(fù)雜程度顯而易見。 目前國內(nèi)模具技術(shù)人員短缺，要解決這樣的問題，關(guān)鍵在于職業(yè)培訓(xùn)。我們做為踏入社會的當(dāng)代學(xué)生，就應(yīng)該掌握扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，現(xiàn)在學(xué)好理論基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計是專業(yè)課程的理論學(xué)習(xí)和實踐之后的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)。希望能通過這次設(shè)計，能掌握模具設(shè)計的基本方法和基本理論。 模具的發(fā)展是體現(xiàn)一個國家現(xiàn)代化水平高低的一個重要標(biāo)志，就我國而言，經(jīng)過了這幾十年曲折的發(fā)展，模具行業(yè)也初具規(guī)模，從當(dāng)初只能靠進(jìn)口到現(xiàn)在部分進(jìn)口已經(jīng)跨了一大步，但還有一些精密的沖模自己還不能生產(chǎn)只能通過進(jìn)口來滿足生產(chǎn)需要。隨著各種加工工藝和多種設(shè)計軟件的應(yīng)用使的模具的應(yīng)用和設(shè)計更為方便。隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，模具的設(shè)計和制造也越來越趨近于國際化?，F(xiàn)在模具的計算機(jī)輔助設(shè)計和制造（CAD/CAM）技術(shù)的研究和應(yīng)用。大大提搞了模具設(shè)計和制造的效率。減短了生產(chǎn)周期。采用模具CAD/CAM技術(shù)，還可提高模具質(zhì)量，大大減少設(shè)計和制造人員的重復(fù)勞動，使設(shè)計者有可能把精力用在創(chuàng)新和開發(fā)上。尤其是pro/E和UG等軟件的應(yīng)用更進(jìn)一步推動了模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展使模具工作零件的加工趨進(jìn)于自動化。電火花和線切割技術(shù)的廣泛應(yīng)用也對模具行業(yè)起到了飛越發(fā)展。模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度在國內(nèi)外現(xiàn)在也比較明顯。特別是對一些通用件的使用應(yīng)用的越來越多。其大大的提高了它們的互換性。加強(qiáng)了各個地區(qū)的合作。對整個模具的行業(yè)水平的提高也起到了重要的作用。 1.1.沖壓的概念、特點及應(yīng)用 沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對材料施加壓力，使板料產(chǎn)生分離，或塑性變形，從而獲得某個形狀的零件的一種冷加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進(jìn)行冷變形加工，主要是采用板料或者片料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術(shù)。 沖壓模是將板材批量加工成所需的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行。沖壓工藝，沖壓模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的四大要素，只有它們相互結(jié)合才能加工出合格的產(chǎn)品。 沖壓件，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車、農(nóng)機(jī)、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)?shù)拇螅賱t60%以上，多則90%以上。不少過去用鍛造=鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產(chǎn)中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、快速進(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實現(xiàn)的。 1.2.沖壓的基本工序及模具 在實際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。這時在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合-級進(jìn)和復(fù)合-級進(jìn)三種組合方式。 復(fù)合沖壓——在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。 級進(jìn)沖壓——在壓力機(jī)上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。 復(fù)合-級進(jìn)——在一副沖模上包含復(fù)合和級進(jìn)兩種方式的組合工序。 沖模的結(jié)構(gòu)類型，按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉延和脹形模，成形模等；按多個工序工序的組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級進(jìn)模等。所有模具都是由上半模和下半模兩部分組成，下模被固定在壓力機(jī)工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。工作時，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機(jī)滑塊帶動上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模，壓料板等）的作用下坯料便產(chǎn)生分離或產(chǎn)生一定的塑形形狀，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上模回升時，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。 第二章、沖裁件的工藝性分析 沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序。分離工序也稱沖裁，是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質(zhì)量要求和產(chǎn)品尺寸要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。 2.1.沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性 2.1.1.沖壓件的形狀 圖1.零件及尺寸 此制件的形狀較簡單，且對稱，有圓角過渡，便于模具的加工，產(chǎn)品材料為10#鋼，屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，厚度1.2mm。 10號鋼塑性、韌性很好，易冷熱加工成形，正火或冷加工后切削加工性能好，焊接性優(yōu)良，無回火脆性，淬透性和淬硬性均差。 制造要求受力不大、韌性高的零件，如汽車車身、貯器、深沖壓器皿、管子、墊片等，可用作冷軋、冷沖、冷鐓、冷彎、熱軋等工藝成形，也可用作心部強(qiáng)度不高的滲碳件、碳氮共滲件等。 2.1.2.零件的工藝性分析 產(chǎn)品所用的材料為10#鋼，其力學(xué)性能如下：τ=260-340Mpa,σb=300-440Mpa,σs=210Mpa。（《冷沖壓工藝與模具設(shè)計》P322），零件圖上未注公差等級，屬自由尺寸，按IT10級確定工件尺寸的公差。該制件形狀簡單，尺寸較小，厚度一般，屬于普通沖壓件。 本零件采用的是1.2mm的鋼板料帶沖壓而成,由圖而知該圖的零件外形尺寸不大且外形簡單，要求的精度也不高。從材料來說，該零件比較薄，便于成型，故該零件有利于沖壓成型。 2.1.3.沖裁件的尺寸精度 沖裁件的精度主要以其尺寸精度、沖裁斷面粗糙度、毛刺高度三個方面的指標(biāo)來衡量，根據(jù)零件圖上的尺寸標(biāo)注及公差，可以判斷屬于尺寸精度為IT10—IT11的經(jīng)濟(jì)級普通沖壓。 第三章、制件沖壓工藝方案的確定 3.1.沖壓工序的組合與選擇 沖裁工序可以分為單工序沖裁、復(fù)合工序沖裁和連續(xù)沖裁。 沖裁方式根據(jù)下列因素確定： （1） 根據(jù)生產(chǎn)批量來確定 對于年產(chǎn)量需求100萬件的該產(chǎn)品來說采用復(fù)合模或連續(xù)模較合適。 （2） 根據(jù)沖裁件尺寸和精度等級來確定 復(fù)合沖裁所得到的沖裁件尺寸精度等級高，而連續(xù)沖裁比復(fù)合沖裁的沖裁件尺寸精度等級低。 （3） 根據(jù)對沖裁件尺寸形狀的適應(yīng)性來確定 產(chǎn)品的尺寸較小，考慮到單工序送料不方便和生產(chǎn)效率低，因此常采用復(fù)合沖裁或連續(xù)沖裁。連續(xù)沖裁又可以加工形狀復(fù)雜、寬度很小的異形沖裁件。 （4） 根據(jù)模具制造安裝調(diào)整的難易和成本的高低來確定, 對復(fù)雜形狀的沖裁件來說，采用復(fù)合沖裁比采用連續(xù)沖裁較為適宜，因為模具制造簡單，安裝方便，調(diào)整較容易，且成本較低。 （5） 根據(jù)操作方便程度，安全系數(shù)來確定 復(fù)合模沖裁脫模困難，操作不方便，排除廢料也比較困難，很多都要人工操作，安全系數(shù)比較差，連續(xù)沖裁較相反，安全系數(shù)高，很多都實現(xiàn)全自動。 對工序的安排，擬有以下幾種方案： 產(chǎn)品外形為筒形拉伸件，內(nèi)孔為翻孔，所以有落料，拉深，沖孔，翻孔，共4種工序。 ①落料—拉深—沖孔—翻孔，單工序模生產(chǎn)。 ②落料拉深—沖孔翻孔，或者4工序復(fù)合，復(fù)合沖壓生產(chǎn)。 ③落料—拉深—沖孔—翻孔—切邊級進(jìn)模，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。 方案①模具結(jié)構(gòu)簡單，容易制造。但成形制件需要4道工序、4套模具才能完成零件的加工，工序分散，搬運(yùn)半成品要浪費(fèi)大量時間。生產(chǎn)效率較低；工件的精度也難以保證。 方案②復(fù)合模結(jié)構(gòu)一般，比較容易制造。制件也需兩道或者一道工序；節(jié)約了半成品搬運(yùn)的時間提高了生產(chǎn)效率且易于保證孔的質(zhì)量和制件精度。 方案③級進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜；難以制造。有較高的生產(chǎn)效率且能保證制件的精度。 綜上所述，根據(jù)生產(chǎn)效率、精度、所使用的機(jī)床、卸料方式、廢料出料、板料的定位方式、制造成本等方面分析最終確定方案二。 在一副模具中，可以完成包括落料，拉深等多道沖壓工序；減少了使用多副模具的周轉(zhuǎn)和重復(fù)定位過程，顯著提高了勞動生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。 綜上所述分析，在滿足沖裁件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，選擇復(fù)合沖壓方式，其模具壽命較長，生產(chǎn)率高，操作較方便和工作安全性高。所以選用落料拉深沖孔翻孔復(fù)合模。 第四章、制件排樣圖的設(shè)計及材料利用率的計算 4.1.展開尺寸的計算 拉深件毛坯展開尺寸，通常按毛坯面積等于制件面積的原則確定。 拉深件的毛坯尺寸，很難預(yù)先精確地計算，這是因為拉深件壁部在拉深過程中厚薄程序，隨毛坯退火與否、壓邊力的大小、凸凹模間隙以及變形程度等因素有關(guān)。因此難以保持拉深件完全均勻一致的高度，通常需要修邊，將不平齊的部分切去。所以在計算毛坯之前，要在拉深件上增加切邊余量。 根據(jù)工件相對高度H/d=19.4/58.8=0.3299，查表的修邊余量為1.0。由于拉伸后的產(chǎn)品高度沒有公差，所以無需增加修邊余量。 此零件為大R角拉深件，所以計算產(chǎn)品展開尺寸 公式是D2=d2-1.72dr-0.56r2+4dH 其中 D——展開尺寸 d——拉深直徑，58.8 r——拉深R角，2+0.6=2.6 H——拉深高度，19.4 經(jīng)過實際計算 D2=58.82-1.72×58.8×2.6-0.56×2.62+4×58.8×19.4 =7753.5808 D=88.0544，此尺寸目前是待定，在實際生產(chǎn)時需調(diào)節(jié)。這里先取88設(shè)計模具。 展開圖紙如下圖所示： 拉深次數(shù)的確定 判斷能否一次拉深 H/d=19.4/58.8=0.3299 (t/D)×100=1.36 m=d/D=0.6681 根據(jù)以上數(shù)據(jù)查表得首次拉深系數(shù)m1=0.50-0.53，由于m1＜0.6681（實際拉深系數(shù)），故能一次拉深成型。 翻孔預(yù)孔尺寸的計算 可根據(jù)公式 d=D-2(H-0.43r-0.72t) 式中 d——預(yù)孔直徑（mm）； D——翻孔直徑（mm）；25+1.2=26.2 H——翻孔高度（mm）；6 t——材料厚度；(mm)；1.2 r——翻孔圓角；1.5 經(jīng)計算 d=26.2-2×（6-0.43×1.5-0.72×1.2）=17.218,取整17.2。 4.2.制件排樣圖的設(shè)計 排樣時需考慮如下原則： 1） 提高材料利用率（不影響沖件使用性能前提下，還可適當(dāng)改變沖件的形狀） 2） 合理排樣方法使操作方便，勞動強(qiáng)度低且安全。 3） 模具結(jié)構(gòu)簡單、壽命長。 4） 保證沖件的質(zhì)量和沖件對板料纖維方向的要求。 4.2.1.搭邊與料寬 1．搭邊 排樣中相鄰兩個零件之間的余料或零件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。 搭邊值要合理確定，值過大，材料利用率低；值過小，搭邊的強(qiáng)度與剛度不夠，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。因此，搭邊的最小寬度大于塑性變形區(qū)的寬度，一般可取等于材料的厚度。 搭邊值的大小還與材料的力學(xué)性能、厚度、零件的形狀與尺寸、排樣的形式、送料及擋料方式、卸料方式等因素有關(guān)。搭邊值一般由經(jīng)驗確定，根據(jù)所給材料厚度δ=1.2mm，確定搭邊工作間a1為1.0mm, a為1.2mm。 2. 送料步距和條料寬度的確定 （1） 送料步距 條料在模具上每次往前送一步的距離叫送料步距，且每次只沖一個零件，這個距離的計算公式為 S=D+a1 S=88+1.0=89mm 式中 D——沖裁件寬度； a1——沖裁之間的搭邊值。 （2） 條料寬度 條料寬度的確定原則：最小條料寬度要保證沖裁時零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時順利地在導(dǎo)料板之間送進(jìn)，并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。 當(dāng)用孔定距時，可按下式計算 條料寬度 B-Δ=(Dmax+2a)-Δ =(88+2×1.2)-0.5=90.4-0.5mm 式中 B——條料的寬度（mm）； Dmax——沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）； a——側(cè)搭邊值； Δ——條料寬度的單向（負(fù)向）公差； 剪切條料寬度偏差Δ=0.5, 因此B=90.4-0.5。 具體可見排樣圖2。 4.3.材料利用率的計算 由于沖裁件的產(chǎn)量很大，沖壓的生產(chǎn)率高，故材料費(fèi)常會占沖裁的60%以上。材料利用率是很重要的經(jīng)濟(jì)因素.要提高利用率必須減少廢料的產(chǎn)生。產(chǎn)生廢料的原因可分為結(jié)構(gòu)廢料和工藝廢料。結(jié)構(gòu)廢料是由工件的結(jié)構(gòu)確定的，所以不可避免。而工藝廢料是由沖壓方式和排樣方式所決定的。因此，要減少工藝廢料來實現(xiàn)利用率，有時可以在不影響使用性能的情況下，可以適當(dāng)?shù)母淖儧_裁件的形狀。 一個步距內(nèi)的材料利用率η為 η=nF/Bs×100% η=1×3.14×44×44/89×90.4×100%=75.557% 式中 F——一個步距內(nèi)沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）； n——一個步距內(nèi)沖裁件數(shù)目； B——條料寬度（mm）； s——步距； 第五章、確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計算壓力中心 5.1.落料力計算 F=KLδτ F=1.3×3.14×88×1.2×340=146560.128N =146.56KN 式中 F——沖裁力（N）； L——沖裁件周邊長度（mm）；直徑88 τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；260-340MPa δ——材料厚度(mm)；1.2mm K——系數(shù)，通常K=1.3； F卸=K卸F =0.05×146.56=7.328KN 式中 F——沖裁力； F卸——卸料系數(shù) 5.2.拉深力計算 拉深力用理論計算很復(fù)雜，一般采用經(jīng)驗計算方法，經(jīng)驗公式建立的基點是，拉深力的數(shù)值略小于拉深件危險斷面的斷裂力；斷裂與拉深力的比值用系數(shù)K表示；K值的大小取決于拉深件的形狀及變形方式。其數(shù)值由實驗確定。 拉深力可按下式計算 P=3.14Kd1tδ P=3.14×0.72×60×1.2×440=71622.144N =71.622KN 式中 F——拉深力（N）； d1——拉深直徑（mm）；60mm τ——材料抗拉強(qiáng)度（MPa）；300-440MPa t——材料厚度(mm)；1.2mm 5.3.壓邊力計算 在拉深過程中壓邊力起防皺的作用，壓邊力要適當(dāng)，在保證變形區(qū)不起皺的前提下，盡量選用較小的壓邊力。壓邊力如下公式計算: 筒形件首次拉伸的壓邊力的計算公式F=π[D2-(d+2r) 2]P/4 其中F——單位壓邊力N； P——單位壓邊力N； D——平毛坯直徑（mm）；88mm d——拉深件直徑（mm）；60mm r——凹模圓角半徑（mm）；3mm 其中P=2.5~3.0，取F=3.0，代入公式3-4得 F＝3.14/4〔882-（60+2×3）2〕×3N ＝7978.74N ≈7.98KN 5.4.沖孔力的計算 沖孔力計算 F=KLδτ F=1.3×3.14×17.2×1.2×340=28645.84N =28.646KN 式中 F——沖裁力（N）； L——沖孔件周邊長度（mm）；直徑17.2的圓 τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；260-340MPa δ——材料厚度；(mm)；1.2 K——系數(shù)，通常K=1.3； F推=K推F =0.05×28.646=1.4323KN 式中 F——沖裁力； F頂——和推件系數(shù) 5.5.翻孔力的計算 翻孔力一般不大，可按以下公式近似計算 P=1.1×3.14（D-d）tσ 其中 P——翻孔力（N）； D——翻孔后的孔徑（mm）；25+1.2=26.2 d——翻孔預(yù)孔的孔徑（mm）；17.2 t——材料厚度（mm）；1.52 σ——材料屈服極限；(MPa)，210MPa 計算P=1.1×3.14×（26.2-17.2）×1.2×210=7833.672N=7.834KN 這一工序的最大總壓力為： P=F+P2+F =146.56+71.622+7.98+28.646+1.4323+7.834=264.0743KN 5.6.壓力中心的計算 模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。 沖模的壓力中心，可按下述原則來確定： （１）對稱形狀的單個沖壓件，沖模的壓力中心就是沖壓件的幾何中心。 （２）工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 （３）形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、 級進(jìn)模的 壓力中心可用解析計算法求出諸力的 合力對該軸的力矩。求出合力作用點的 座標(biāo) 位置 O0(x0,y０)，即為所求模具的壓力中心。 計算公式為： 因沖壓力與沖壓周邊長度成正比， 所以式中的各沖壓力 P１、Ｐ２、Ｐ３……Pn，可分別用各沖壓周邊長度 L１、Ｌ２、Ｌ３……Ln代替，即： F1——落料力 F1=KLδτ，得F1=146.56KN F2——拉深力 F2=3.14Kd1tδ，得F2=71.622KN F3——壓邊力 F3=π[D2-(d+2r) 2]P/4，得F3=7.98KN F4——沖孔力 F5=3.14Kd1tδ，得F4=28.464KN F5——翻孔力 F3=1.1×3.14（D-d）tσ，得F5=7.834 Y1——F1到X軸的力臂 Y1=0 X1——F1到Y(jié)軸的力臂 X1=0 Y2——F2到X軸的力臂 Y2=0 X2——F2到Y(jié)軸的力臂 X2=0 Y3——F3到X軸的力臂 Y3=0 X3——F3到Y(jié)軸的力臂 X3=0 Y4——F4到X軸的力臂 Y4=0 X4——F4到Y(jié)軸的力臂 X4=0 Y5——F5到X軸的力臂 Y5=0 X5——F3到Y(jié)軸的力臂 X5=0 根據(jù)合力距定理： YG=（Y1F1+ Y2F2+ Y3F3）/（F1+ F2+ F3） XG=（X1F1+ X2F2+ X3F3）/（F1+ F2+ F3） YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0 XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG=0 由于該零件形狀對稱，受力平衡，所以壓力中心在工件中心，即模具中心。 5.7.壓力機(jī)的選用 根據(jù)F公稱≥F總，及模具外形大小，初步確定壓力機(jī)的型號：J23—40 型號為J23—40壓力機(jī)的基本參數(shù)如：（表一） 公稱壓力/KN 400 墊板尺寸/mm 孔徑200 滑塊行程/mm 100 厚度80 滑塊行程次數(shù)/（次/min） 80 模柄孔尺寸/mm 直徑50 深度70 最大封閉高度/mm 300 滑塊底面積尺寸/mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 80 滑塊中心線至床身距離/mm 床身最大可傾角 20° 立柱距離/mm 300 工作臺尺寸/mm 前后450 左右630 第六章、凸、凹模刃口尺寸計算 6.1.拉深模 凸凹模圓角半徑對拉深工作影響很大。毛坯經(jīng)凹模圓角進(jìn)入凹模時，受拉深和摩擦作用，若凹模圓角半徑過小，因徑向拉力增大，易使拉深件表面劃傷或產(chǎn)生斷裂；若過大，則壓邊面積小，由于懸空增大，易起內(nèi)皺。因此，合理的選擇凹模圓角半徑很重要。具體數(shù)值查表可得。 拉深的凸凹模之間的間隙對拉深力、制件質(zhì)量、模具壽命等都有影響。間隙過大，容易起皺，制件有錐度，精度差；間隙過小，增加摩擦，導(dǎo)致之間邊薄嚴(yán)重，甚至拉裂。因此，正確地確定凸模和凹模之間的間隙是很重要的。 拉深模間隙是單面間隙，即凹模和凸模直徑之差的一半。 本次設(shè)計的模具結(jié)構(gòu)為有壓邊圈的，在選擇間隙時可以直接查表，拉深一次成型，所以查表可知間隙為(1-1.2t)，t為材料厚度。 凸、凹模工作部分尺寸的確定，主要考慮模具的磨損和拉深件的回彈。尺寸公差在最后一道工序考慮，本次設(shè)計只有一道拉深，所以要考慮，結(jié)合實際經(jīng)驗和產(chǎn)品的公差，如果模具間隙大，雖然容易拉伸，不過，拉伸直徑無法保證精度，所以拉伸間隙不能太大本次模具間隙選擇1.1t。 1）、制件標(biāo)注外形尺寸 凹模尺寸為 Ld=（Lmax–0.5Δ） 凸模尺寸為 Lp=（Ld–0.5Δ–Z） （2）、制件標(biāo)注內(nèi)尺寸 凸模尺寸為 Lp=（Lmin+0.4Δ） 凹模尺寸為 Ld=（Lp+0.4Δ+Z） 其中 L—拉深件的外形或內(nèi)尺寸 Δ—拉深件的尺寸偏差 Ld—拉深凹模的基本尺寸 Lp—拉深凸模的基本尺寸 Z—凸凹模雙面間隙 具體計算如下，制件標(biāo)注外形尺寸，按此公式計算 拉深凹模尺寸為 Ld=（Lmax–0.5Δ） =60.15-0.5×0.3 =60 凸模尺寸為 Lp=（Ld–0.75Δ–Z） =60-2.0×1.1×1.2 =57.36 凸、凹模工作表面粗造度要求：凹模工作表面和型腔表面粗造度應(yīng)達(dá)到0.8；圓角處的表面粗造度一般要求0.4；凸模工作部分表面粗造度一般要求0.8-1.6。 6.2.落料,沖孔凸、凹模刃口尺寸 6.2.1.計算原則 設(shè)計落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上。 間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個。沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間的均有磨檫，而且間隙越小，磨檫越嚴(yán)重。在實際生產(chǎn)中受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對垂直于凹模平面，而且間隙也不會絕對均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側(cè)面與材料間的摩擦減小，并緩減間隙不均勻的不利影響，從而提高模具的使用壽命。 沖裁間隙對沖裁力的影響： 雖然沖裁力隨沖裁間隙的增大有一定程度的降低，但是當(dāng)單邊間隙介于材料厚度 5%~20%范圍時，沖裁力的降低并不明顯（僅降低5%~10%左右）。因此，在正常情況下，間隙對沖裁力的影響不大。 沖裁間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響： 間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響較為顯著。間隙增大后，從凸模上斜、從凸?？卓谥型瞥龌蝽敵隽慵紝⑹×ΑＲ话惝?dāng)單邊間隙增大到材料厚度的15%~25%左右時斜料力幾乎減到零。 沖裁間隙對尺寸精度的影響： 間隙對沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律，對于沖孔和切邊是不同的，并且與材料軋制的纖維方向有關(guān)。 通過以上分析可以看出，沖裁間隙對斷面質(zhì)量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此，并不存在一個絕對合理的間隙數(shù)值，能同時滿足斷面質(zhì)量最佳，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個方面的要求。在沖壓的實際生產(chǎn)過程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個方面的主要因素。但許多研究結(jié)果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質(zhì)量的間隙數(shù)值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數(shù)值也是不一致的。一般說來，當(dāng)對沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時，應(yīng)選取較小的間隙值，而當(dāng)對沖裁件的質(zhì)量要求不是很高時，則應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。 6.2.2.凸模和凹模配合加工 配合加工方法，就是先按尺寸和公差制造出凹?；蛲鼓Ｆ渲幸粋€，然后依此為基準(zhǔn)再按最小合理間隙配做另一件。采用這種方法不僅容易保證沖裁間隙，而且還可以放大基準(zhǔn)件的公差，不必檢驗δd+δp≤Zmax-Zmin 。同時還能大大簡化設(shè)計模具的繪圖工作。目前，工廠對單件生產(chǎn)的模具或沖制復(fù)雜形狀的模具，廣泛采用配合加工的方法來設(shè)計制造。 落料凹模尺寸按下列公式計算： 沖孔時 dp=(dmin+XΔ)- δp 落料時 Dp=(Dmax-XΔ-Zmin)- δp 式中 Dp dp——分別為落料凸模的刃口尺寸（mm）； Dmax ——為落料件的最大極限尺寸（mm）； Δ——工件公差； Δp——凸模制造公差，通常取δp=Δ/4； δp’——刃口中心距對稱偏差，通常取δp’=Δ/8； Lp——凸模中心距尺寸（mm）； L——沖件中心距基本尺寸（mm）； Zmin——最小沖裁間隙（mm）； 落料凹模尺寸：Aj1=(Amax-XΔ)-Δ =88.2-0.5×0.4=; 落料凸模尺寸：Ah1=(Aj1-2Z)+Δ =88-2×0.05=; 沖孔凸模尺寸：Bj=(Amin+XΔ)+Δ/4 =17.1+0.5×0.2=17.2； 沖孔凹模尺寸：Nj=(Bj+2Z)- Δ/4 =17.2+2×0.05=17.3； 6.3.翻孔模尺寸計算方法 利用模具把板料上的孔緣或者是外緣翻成豎邊的沖壓加工方法叫做翻孔和翻邊，這是沖壓加工常用的加工方法。使用比較廣泛。 本次設(shè)計為內(nèi)孔翻邊設(shè)計，也叫翻孔，主要的變形是坯料受切向和徑向拉伸，越接近預(yù)孔邊緣變形越大。因此，圓孔翻邊的失敗往往是邊緣拉裂，拉裂與否取決于拉伸變形的大小，圓孔拉伸的變形程度用翻孔前預(yù)孔直徑d與翻孔后的平均直徑D的比值K表示。 K=d /D K為翻邊系數(shù)，顯然，K值越小，變形程度越大，圓孔翻邊時孔邊瀕臨破壞的翻邊系數(shù)，稱為最小翻邊系數(shù)。（也叫極限翻邊系數(shù)） 最小翻邊系數(shù)的大小，主要取決于材料的塑性，預(yù)孔的表面質(zhì)量和硬化程度，材料的相對厚度、凸模工作部分的形狀等因素。 本次設(shè)計的材料是10#，厚度為1.2，屬于軟鋼，查表得極限翻邊系數(shù)為0.65，而實際計算K=17.2/26.2=0.65648，由于0.65648＞0.65，所以能一次翻孔。 第七章、模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計 根據(jù)確定的工藝方案和零件的形狀特點，精度要求，預(yù)選設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)，模具的制造條件及安全生產(chǎn)等，選定模具類型及結(jié)構(gòu)形式。 7.1.落料拉深沖孔模結(jié)構(gòu)形式： 本次設(shè)計的復(fù)合模，在壓力機(jī)的一次行程中，經(jīng)一次送料定位，在模具的同一部位同時完成四道工序,其沖裁件的相互位置精度高,對條料的定位精度也比較高，因為需要用導(dǎo)料板對條料寬度進(jìn)行導(dǎo)向。沖壓件精度高, 可以很好的保證工件的形狀和尺寸精度,模具結(jié)構(gòu)較一般,制造精度要求比較高,制造周期短,價格相對較低，節(jié)約了成本。工序較集中排除了半成品搬運(yùn)時間，提高了生產(chǎn)效率。這種模具適用于生產(chǎn)批量大,精度要求高,內(nèi)外形尺寸差較大的沖裁件。這樣操作方便，生產(chǎn)效率提高很多。 所選的模架螺釘?shù)攘慵际菑臉?biāo)準(zhǔn)件中選取,這樣可有效的降低成本。 第八章、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 8.1.拉深凸凹模的設(shè)計 拉伸凸模，同時也是翻孔的凹模，（如圖），凸模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達(dá)到58-62HRC。外形與固定板過盈配合： 8.2.沖翻孔凸凹模的設(shè)計 凸凹模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達(dá)到58-62HRC。采用臺階式，與固定板采用過盈配合的方式，與下模板連接。 8.3.落料凹模的設(shè)計 形狀結(jié)構(gòu)：（如圖） 凹模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達(dá)到58-62HRC。凹模采用螺釘固定結(jié)構(gòu)，與下模板配合，這樣簡化了模具的結(jié)構(gòu)，節(jié)省了材料的成本。外形尺寸如圖。 卸料零件 壓料用彈性元件常用的主要由彈簧、橡膠及氣墊三種，但查有關(guān)資料了解到，目前國內(nèi)中小型壓力機(jī)中安裝氣墊的較少，所以常用的彈性元件是彈簧和橡膠。本設(shè)計中下模采用樹脂卸料，上模采用彈簧卸料。 上、下模座螺釘選取 由凹模周界φ200×50選用M10的內(nèi)六角圓柱頭螺釘 參照模具各零件的具體情況， 上模座選用3顆M10X60的內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。 下模座選用3顆M10X60的內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。 ( 螺釘) 根據(jù)模具的實際情況 上模座選用兩顆Φ10×60的圓柱銷釘定位 下模座選用兩顆Φ10×60的圓柱銷釘定位 (圓柱銷釘) 參照模具各零件的具體情況，合理布置螺釘、圓柱銷的位置，從GB70—76和GB119—76中選適當(dāng)?shù)囊?guī)格與尺寸。 ⑤導(dǎo)向裝置 本模具采用圓形導(dǎo)柱、導(dǎo)套式的導(dǎo)向裝置。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用間隙配合，配合精度為H7/R6。導(dǎo)柱與導(dǎo)套相對滑動，要求配合表面有足夠的強(qiáng)度，又要有足夠的韌性。所以材料選用20鋼，表面經(jīng)滲碳淬火處理，表面硬度為45～48HRC。 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的配合精度、上模座上平面對下模座下平面的平行度、導(dǎo)柱軸心線對下模座下平面的垂直度等都要規(guī)定一定的公差等級。這些技術(shù)條件可保證整個模架具有一定的精度，也是保證沖裁間隙均勻性的前提。有了這一前提，加上工作零件的制造精度和裝配精度達(dá)到一定的要求，整個模具達(dá)到一定的精度就有了基本的保證。 導(dǎo)柱選用GB2861.2—81中的B型導(dǎo)柱，直徑d=35mm、d=32mm、極限偏差為R7、長度L=150mm。 導(dǎo)套選用GB2861.6—81中的A型導(dǎo)套，直徑d=35mm、D=50mm；直徑d=32mm、D=45mm；極限偏差為H7、長度L=100mm。 由于為減少模具成本，選擇的是中間導(dǎo)柱圓形標(biāo)準(zhǔn)模架，由于此模架的導(dǎo)柱在后側(cè)，模具表示很平穩(wěn)。 第九章、壓力機(jī)的校核 9.1.壓力機(jī)的校核 1、閉合高度的校核 所選壓力機(jī)的最大裝模高度為300mm，閉合高度的調(diào)節(jié)量為80mm Hmin=300-80=220mm 本次設(shè)計模具的的閉合高度 H=H上模座+H墊板+H固定板+H凹模+H卸料板+H樹脂+H下固定板+H下固定板+H下墊板+H下模座 =234.2 Hmax-5=295 Hmin+5=235 ∴能滿足 Hmax-5＜Hmin-5。 2、工作臺面尺寸的校核 所選壓力機(jī)的工作臺尺寸為：左右：630 前后：450 而模具的外形尺寸為：380×270 根據(jù)工作臺面尺寸一般應(yīng)大于模具水杯蓋40～70mm， ∴工作臺面尺寸滿足。 3、滑塊行程的校核 滑塊行程應(yīng)保證方便地放入毛坯和取出零件， 所選壓力機(jī)滑塊行程為100mm,滿足。 綜上，所選壓力機(jī)J23-40滿足需要。 設(shè)計小結(jié) 畢業(yè)設(shè)計是一種綜合性較強(qiáng)的專業(yè)實踐環(huán)節(jié)，它具知識面寬、學(xué)科廣、綜合性強(qiáng)，通過這次畢業(yè)設(shè)計，我鞏固了以前學(xué)過的知識，提高了查閱資料的能力，使我更加認(rèn)識到畢業(yè)設(shè)計的重要性，從而提高了我理論聯(lián)系實際的設(shè)計能力和動手能力。為我今后走向工作崗位打下了一定的基礎(chǔ)。 在本次設(shè)計中，我學(xué)到了許多的東西。首先對于AUTOCAD的應(yīng)用更加熟練；其次，通過模具設(shè)計我對于模具設(shè)計的流程基本上熟悉。了解到?jīng)_裁間隙，拉深系數(shù)，拉深間隙的計算，復(fù)合模的設(shè)計過程，這次設(shè)計是對以前所學(xué)的專業(yè)知識的一次綜合性的實踐。涉及到機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計、模具設(shè)計、互換性以及CAD/CAM各個方面的內(nèi)容。 本次畢業(yè)設(shè)計歷時一個月左右，從最初的領(lǐng)會畢業(yè)設(shè)計的要求，到對拿到自己手上的沖壓件的沖壓性能的分析計算，諸如對沖壓件結(jié)構(gòu)的分析，對形狀的分析等，不斷地分析計算，對要進(jìn)行設(shè)計的沖壓件有了一個比較全面深刻的認(rèn)識，并在此基礎(chǔ)上綜合考慮生產(chǎn)中的各種實際因素，最后確定本次畢業(yè)設(shè)計的工藝方案。然后是對排樣方式的計算，直到模具總裝配圖的繪制，用時近一個月。在這段時間里，我進(jìn)行了大量的計算：從材料利用率的計算，到工序壓力的計算，再工作部分刃口尺寸及公差的計算，到各種零件結(jié)構(gòu)尺寸的計算以及主要零部件強(qiáng)度剛度的核算。其間在圖書館翻閱了許多相關(guān)書籍和各種設(shè)計資料。因此從某種意義上講，通過本次畢業(yè)設(shè)計的訓(xùn)練，也培養(yǎng)和鍛煉了一種自己查閱資料，獲取有價值信息的能力。 總之，通過本次畢業(yè)設(shè)計的鍛煉，使我對模具設(shè)計與模具制造的整個過程都有了比較深刻的認(rèn)識和全面的掌握。使我接受了一個模具專業(yè)的畢業(yè)生應(yīng)該有的鍛煉和考查。我很感謝學(xué)校和各位老師給我這次鍛煉機(jī)會。我是認(rèn)認(rèn)真真的做完這次畢業(yè)設(shè)計的，也應(yīng)該認(rèn)認(rèn)真真的完成我大學(xué)三年里最后也是最重要的一次設(shè)計。但是由于水平有限，錯誤和不足之處再所難免，懇請各位指導(dǎo)老師批評指正，不勝感激。 設(shè)計過程中按照任務(wù)書的要求和目的，循序漸進(jìn),力求數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)合理。參考了許多文獻(xiàn)資料。由于經(jīng)驗不足，還有許多地方?jīng)]有考慮全面，有待于完善。 總之，學(xué)海無涯，在以后的時間里，我要更加努力學(xué)習(xí)！ 致 謝 首先感謝學(xué)校及學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)的悉心關(guān)懷和耐心指導(dǎo)，特別要感謝指導(dǎo)老師給我的指導(dǎo)，在設(shè)計思路和論文寫作過程中，我始終得到老師的悉心教導(dǎo)和認(rèn)真指點，使得我的理論知識和繪圖能力都有了很大的提高與進(jìn)步，對模具設(shè)計與制造的整個工藝流程也有了一個基本的掌握。在他身上，時刻體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴(yán)謹(jǐn)求實的教學(xué)風(fēng)范，勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學(xué)理念。他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學(xué)要求，端正了我的學(xué)習(xí)態(tài)度，使我受益匪淺。 另外，還要感謝和我同組的其他同學(xué)，他們在尋找資料，解答疑惑，實驗操作、論文修改等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。 最后，感謝所有給予我關(guān)心和支持的老師和同學(xué)使我能如期完成這次畢業(yè)設(shè)計。謝謝各位老師和同學(xué)！ 參考文獻(xiàn) [1]朱光力主編. 模具設(shè)計與制造實訓(xùn).第1版. 北京：高等教育出版社. 2002. 134~156 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