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高檔不銹鋼保溫杯過濾盤的切邊沖孔模具設(shè)計(jì)
機(jī)電系02級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化本科班 董南林
指導(dǎo)老師: 張高萍 高級(jí)工程師
第一章 工件工藝性分析
1.1 分析零件的沖壓工藝性
高檔不銹鋼保溫杯過濾盤,是高檔不銹保溫杯中的一個(gè)零件，作用是在杯中起隔離茶渣的作用。其工作環(huán)境是耐100℃的高溫，能在堿性的茶水里長(zhǎng)時(shí)間的浸泡。工件材料為不銹鋼板1Cr18Ni9Ti，板厚t=0.3mm，大批量生產(chǎn)，采用沖壓工藝。
不銹鋼的特點(diǎn)：
通俗地說，不銹鋼就是不容易生銹的鋼，實(shí)際上一部分不銹鋼，既有不銹性，又有耐酸性（耐蝕性）。不銹鋼的不銹性和耐蝕性是由于其表面上富鉻氧化膜（鈍化膜）的形成。這種不銹性和耐蝕性是相對(duì)的。不銹鋼的分類方法很多。按室溫下的組織結(jié)構(gòu)分類，有馬氏體型、奧氏體型、鐵素體和雙相不銹鋼；按主要化學(xué)成分分類，基本上可分為鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼兩大系統(tǒng)；按用途分則有耐硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐海水不銹鋼等等，按耐蝕類型分可分為耐點(diǎn)蝕不銹鋼、耐應(yīng)力腐蝕不銹鋼、耐晶間腐蝕不銹鋼等；按功能特點(diǎn)分類又可分為無磁不銹鋼、易切削不銹鋼、低溫不銹鋼、高強(qiáng)度不銹鋼等等。由于不銹鋼材具有優(yōu)異的耐蝕性、成型性、相容性以及在很寬溫度范圍內(nèi)的強(qiáng)韌性等系列特點(diǎn)，所以在重工業(yè)、輕工業(yè)、生活用品行業(yè)以及建筑裝飾等行業(yè)中獲取得廣泛的應(yīng)用。
奧氏體不銹鋼 在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。鋼中含Cr約18%、Ni 8%~10%、C約0.1%時(shí)，具有穩(wěn)定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括著名的18Cr-8Ni鋼和在此基礎(chǔ)上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素發(fā)展起來的高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不銹鋼無磁性而且具有高韌性和塑性，但強(qiáng)度較低，不可能通過相變使之強(qiáng)化，僅能通過冷加工進(jìn)行強(qiáng)化。如加入S，Ca，Se，Te等元素，則具有良好的易切削性。此類鋼除耐氧化性酸介質(zhì)腐蝕外，如果含有Mo、Cu等元素還能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蝕。此類鋼中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可顯著提高其耐晶間腐蝕性能。高硅的奧氏體不銹鋼濃硝酸肯有良好的耐蝕性。由于奧氏體不銹鋼具有全面的和良好的綜合性能，在各行各業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。
鐵素體不銹鋼 以鐵素體組織為主的不銹鋼。含鉻量在11%~30%，具有體心立方晶體結(jié)構(gòu)。這類鋼一般不含鎳，有時(shí)還含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素，這類鋼具導(dǎo)熱系數(shù)大，膨脹系數(shù)小、抗氧化性好、抗應(yīng)力腐蝕優(yōu)良等特點(diǎn)，多用于制造耐大氣、水蒸氣、水及氧化性酸腐蝕的零部件。這類鋼存在塑性差、焊后塑性和耐蝕性明顯降低等缺點(diǎn)，因而限制了它的應(yīng)用。因此使這類鋼獲得廣泛應(yīng)用。
奧氏體--鐵素體雙相不銹鋼 是奧氏體和鐵素體組織各約占一半的不銹鋼。在含C較低的情況下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等合金元素。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時(shí)還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高，具有超塑性等特點(diǎn)。與奧氏體不銹鋼相比，強(qiáng)度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能，也是一種節(jié)鎳不銹鋼。
1Cr18Ni9Ti是屬于奧氏體不銹鋼，具有無磁性而且具有高韌性和塑性，但強(qiáng)度較低，不可能通過相變使之強(qiáng)化，僅能通過冷加工進(jìn)行強(qiáng)化。
由于過濾盤的剛度和精度要求不高，定位是利用的凸緣（R5）與高檔杯內(nèi)壁的階梯相配合,其定位要求也不高。
該沖壓件采用厚度為0.3mm的不銹鋼板沖壓而成，能保證其有足夠的強(qiáng)度和剛度。最大尺寸為，公差等級(jí)為IT11級(jí)。其深度為15mm是一個(gè)自由尺寸，圓筒直徑為.底部沖有127個(gè)環(huán)形排列的的小孔。公差等級(jí)為IT13級(jí)。底部圓角半徑為R1.5mm。
此零件為軸對(duì)稱件,材料厚度僅為0.3mm,沖裁性能好。其形狀特征表明它是一個(gè)帶凸緣的圓筒形件，其主要的形狀、尺寸可以由拉深、沖孔、切邊等沖壓工序獲得。作為拉深成形尺寸，其拉深工藝的參數(shù)值，都比較合適，拉深工藝性比較好,的公差要求不大，凸緣的圓角半徑為R5mm和底部圓角半徑R1.5mm適中，所以拉深后能成型。而且能用制造精度不高，間隙一般的模具來進(jìn)行加工。沖底孔因?yàn)榭纵^小，較密，但分布均勻，最邊的圓孔離直壁的距離較近,為4.25mm. 對(duì)于所沖小孔,按《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》表2-1查得，一般沖孔模對(duì)該種材料可以沖壓的最小孔徑，所選材料為不銹鋼板1Cr18Ni9Ti，其抗剪強(qiáng)度為，d=1.5,t=0.3mm,因而符合尺寸精度工藝要求。按《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》圖2.6.2可知,零件的孔邊距為3mm和4.25mm均大于最小孔邊距。孔的公差等級(jí)為IT13，以上各項(xiàng)分析，均符合沖裁工藝要求，故可以采用多孔沖裁模進(jìn)行加工。因孔多且小，所以難度較大，采用精度較高，材料強(qiáng)度、硬度較好的模具。切邊，精度較高，采用間隙較小的模具來進(jìn)行加工。
零件圖如下：
圖1.1 零件圖