軸承蓋落料拉深沖孔復合模設計【說明書+CAD】

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Pass to make use of the modern molding tool manufacturing technique to carry on the structure improvement to the traditional machine spare parts well, excellent turn the design, the excellent chemical engineering skill method ability the significant exaltation produces the efficiency, this kind of method to similar the product has to certainly draw lessons from the function. Key words: bearing cover; stamping; process; Production batch; Production efficiency 湖南工學院2011屆畢業(yè)設計（論文）指導教師評閱表 系：機械工程系 專業(yè)：材料成型及控制工程 學生姓名 袁剛 學 號 212070148 班 級 0701 專 業(yè) 材料成型及控制工程 指導教師姓名 張文玉 課題名稱 軸承蓋落料，拉深，沖孔復合模 評語：（包括以下方面，①學習態(tài)度、工作量完成情況、材料的完整性和規(guī)范性；②檢索和利用文獻能力、計算機應用能力；③學術水平或設計水平、綜合運用知識能力和創(chuàng)新能力；） 是否同意參加答辯： 是□ 否□ 指導教師評定成績 分值： 指導教師簽字： 年 月 日 湖南工學院2011屆畢業(yè)設計（論文）答辯及最終成績評定表 系：機械工程系 專業(yè)：材料成型及控制工程 學生姓名 袁剛 學號 48 班級 0701 答辯 日期 課題名稱 軸承蓋落料，拉深，沖孔復合模 指導 教師 成 績 評 定 分值 評 定 小計 劉先蘭 張文玉 容知云 張先良 課題介紹 思路清晰，語言表達準確，概念清楚，論點正確，實驗方法科學，分析歸納合理，結論嚴謹，設計（論文）有應用價值。 30 答辯 表現(xiàn) 思維敏捷,回答問題有理論根據(jù)，基本概念清楚，主要問題回答準確大、深入,知識面寬。 必 答 題 40 自 由 提 問 30 合 計 100 答 辯 評 分 分值： 答辯小組長簽名： 答辯成績a： ×40％＝ 指導教師評分 分值： 指導教師評定成績b： ×40％＝ 評閱教師評分 分值： 評閱教師評定成績c： ×20％＝ 最終評定成績： 分數(shù)： 等級： 答辯委員會主任簽名： 年 月 日 說明：最終評定成績＝a+b+c，三個成績的百分比由各系自己確定，但應控制在給定標準的10％左右。 湖南工學院畢業(yè)設計(論文)工作中期檢查表 題目 軸承蓋落料，拉深，沖孔復合模 學生姓名 袁剛 班級學號 212070148 專業(yè) 材料成型及控制工程 指 導 教 師 填 寫 學生開題情況 學生調研及查閱文獻情況 畢業(yè)設計（論文）原計劃有無調整 學生是否按計劃執(zhí)行工作進度 學生是否能獨立完成工作任務 學生的英文翻譯情況 學生每周接受指導的次數(shù)及時間 畢業(yè)設計（論文）過程檢查記錄情況 學生的工作態(tài)度在相應選項劃“√” □認真 □一般 □較差 尚存在的問題及采取的措施： 指導教師簽字： 年 月 日 系部意見： 負責人簽字： 年 月 日 湖南工學院畢業(yè)設計（論文）答辯資格審查表 題 目 軸承蓋落料，拉深，沖孔復合模 學生姓名 袁剛 學??? 號 212070148 專 業(yè) 材料成型及控制工程 指導教師 張文玉 內容綜述（對畢業(yè)設計或論文的研究步驟和方法、主要內容及創(chuàng)新之處進行綜述，提出答辯申請）： ???? ?? ?申請人簽名： 日期： 資? 格? 審? 查? 項? 目 是 否 01 工作量是否達到所規(guī)定要求 ? ? 02 文檔資料是否齊全（任務書、開題報告、外文資料翻譯、定稿論文及其相關附件資料等） ? ? 03 是否完成任務書規(guī)定的任務 ? ? 04 完成的成果是否達到驗收要求 ? ? 05 是否剽竊他人成果或者直接照抄他人設計（論文） 指導教師簽名： 畢業(yè)設計（論文）答辯資格審查小組意見： 符合答辯資格，同意答辯 □????? 不符合答辯資格，不同意答辯□ 審查小組成員簽名： ? ??? 年??? 月??? 日 注：此表中內容綜述由學生填寫，資格審查項目由指導教師填寫。 湖南工學院畢業(yè)設計（論文）評閱評語表 題　　目 軸承蓋落料，拉深，沖孔復合模 學生姓名 袁剛 班級學號 212070148 專業(yè) 材料成型及控制工程 評閱 教師姓名 張文玉 職稱 教授 工作單位 湖南工學院 評分內容 具 體 要 求 總分 評分 開題情況 調研論證 能獨立查閱文獻資料及從事其他形式的調研，能較好地理解課題任務并提出實施方案，有分析整理各類信息并從中獲取新知識的能力。 10 外文翻譯 摘要及外文資料翻譯準確，文字流暢，符合規(guī)定內容及字數(shù)要求。 10 設計質量 論證、分析、設計、計算、結構、建模、實驗正確合理。 35 創(chuàng)新 工作中有創(chuàng)新意識，有重大改進或獨特見解，有一定實用價值。 10 撰寫質量 結構嚴謹，文字通順，用語符合技術規(guī)范，圖表清楚，書寫格式規(guī)范，符合規(guī)定字數(shù)要求。 15 綜合能力 能綜合運用所學知識和技能發(fā)現(xiàn)與解決實際問題。 20 總評分 評閱教師 評閱意見 評閱成績 總評分ⅹ20% 評閱教師簽名 日期 湖南工學院畢業(yè)設計（論文）答辯資格審查表 題 目 把手封條注射模設計 學生姓名 周彪 學 號 212070156 專 業(yè) 材料成型及控制工程 指導教師 容知云 內容綜述（對畢業(yè)設計或論文的研究步驟和方法、主要內容及創(chuàng)新之處進行綜述，提出答辯申請）： 本次設計的課題是把手封條注射模設計，是在指導老師的指導下，結合生產實際選定該課題的。PE為熱塑性塑料，故本次設計采用的是注射成型，注射成型是熱塑性加工的主要方法，就是把塑料原料放入料筒中經(jīng)過加熱熔化，使之成為高黏度的流體，用柱塞或螺桿作為加壓工具，使熔體通過噴嘴以較高壓力注入模具的型腔中，經(jīng)過冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。 在設計過程中，首先對塑件進行工藝分析，了解此類型塑件的特性、用途等；再對模具的結構進行分析，根據(jù)模具的基本結構來進行對模架的選取，然后再對各種相關的工藝參數(shù)進行校核，根據(jù)教材以及圖書館叢書的公式和一系列表、參數(shù)等進行對型腔和型芯等的計算，最后進行模具的加熱、試模等。 本設計還介紹了注射成型的基本原理，即雙分型面注射模具的結構與工作原理，對注塑產品提出了基本的設計原則；詳細介紹了冷流道注射模具澆注系統(tǒng)、溫度調節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設計過程，并對模具強度要求做了說明。 由于采用點澆口三板式模具結構，要設置兩個分型面分別用于取出塑件和流道凝料。為滿足塑件能夠自動脫模，流道凝料能夠自動墜落的要求，本設計中采用順序分型結構，用拉料桿拉斷點澆口，實現(xiàn)自動切斷和墜落，拉桿起到限位作用。 同時，針對塑件兩側有側凹的機構要求，采用斜頂側向抽芯機構，該側向抽芯機構由斜桿和定位塊組成，通過斜桿借助開模的運動來完成側凹的成型。經(jīng)過對各機構的優(yōu)化設計和計算，設計的斜頂機構能夠按照要求準確的成型所需要的側凹結構。 以上是我這次畢業(yè)設計課題的內容綜述，特申請參加畢業(yè)答辯 ? 申請人簽名：周彪 日期：2011年6月7日 資 格 審 查 項 目 是 否 01 工作量是否達到所規(guī)定要求 ? ? 02 文檔資料是否齊全（任務書、開題報告、外文資料翻譯、定稿論文及其相關附件資料等） ? ? 03 是否完成任務書規(guī)定的任務 ? ? 04 完成的成果是否達到驗收要求 ? ? 05 是否剽竊他人成果或者直接照抄他人設計（論文） 指導教師簽名： 畢業(yè)設計（論文）答辯資格審查小組意見： 符合答辯資格，同意答辯 □????? 不符合答辯資格，不同意答辯□ 審查小組成員簽名： ? ??? 年??? 月??? 日 注：此表中內容綜述由學生填寫，資格審查項目由指導教師填寫。 8 讀書筆記 1 分析零件的工藝性 沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工藝過程包括備料—沖壓加工工序—必要的輔助工序—質量檢驗—組合、包裝的全過程，但分析工藝性的重點要在沖壓加工工序這一過程里。 2 計算毛坯尺寸 由于板料在扎壓或退火時所產生的聚合組織而使材料引起殘存的方向性，反映到拉深過程中，就使筒形拉深件的口部形成明顯的突耳。此外，如果板料本身的金屬結構組織不均勻、模具間隙不均勻、潤滑的不均勻等等，也都會引起沖件口高低不齊的現(xiàn)象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外緣進行修邊處理。這樣在計算毛坯尺寸的時候就必需加上修邊余量然后再進行毛坯的展開尺寸計算。 3 計算拉深次數(shù) 多次拉深的判斷方法： 利用極限拉深系數(shù)判斷，如果零件的拉深系數(shù) 小于極限拉深系數(shù)[ ]，需要進行多次拉深。 利用極限高度進行判斷，零件的相對高度 大于極限高度[ ]值需要進行多次拉深。 4.確定排樣、裁板方案 加工此零件為大批大量生產，沖壓件的材料費用約占總成本的60%～80%之多。因此，材料利用率每提高1%，則可以使沖件的成本降低0.4%～0.5%。在沖壓工作中，節(jié)約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量的生產中，較好的確定沖件的形狀尺寸和合理的排樣的降低成本的有效措施之一。 排樣有三種： a 有廢料排樣 b 少廢料排樣 c 無廢料排樣 排樣的形式分為直排式，斜排式，直對排，斜對排，混合排等。 排樣中相鄰兩個零件之間的余量或零件與條料邊緣件的余量稱為搭邊。 5.力的計算 平刃凸模落料力的計算公式為 卸料力 推薦力 帶凸緣圓筒形零件的拉深力近似計算公式 壓邊力的大小對拉深件的質量是有一定影響的，如果過大，就要增加拉深力，因而會使制件拉裂，而壓邊圈的壓力過小就會使工件的邊壁或凸緣起皺，所以壓邊圈的壓力必須適當。 6.初選壓力機 壓力機噸位的大小的選擇，首先要以沖壓工藝所需的變形力為前提。要求設備的名義壓力要大于所需的變形力，而且還要有一定的力量儲備，以防萬一。從提高設備的工作剛度、沖壓零件的精度及延長設備的壽命的觀點出發(fā)，要求設備容量有較大的剩余。 本零件為對稱幾何體,其壓力中心就在它的圓心處，不必計算它的壓力中心。 7.凸、凹模具尺寸的計算 在決定模具刃口尺寸及制造公差時，需考慮以下原則： ① 落料件的尺寸取決于凹模的磨損，沖裁件的尺寸取決于凸模尺寸。 ② 考慮到?jīng)_裁時凸、凹模的磨損，在設計凸、凹模刃口尺寸時，對基準件刃口尺寸在磨損后變大的，其刃口公稱尺寸應取工件尺寸范圍內較小的數(shù)值。對基準件刃口尺寸在磨損后減少的，其刃口公稱尺寸應取工件尺寸范圍內較大的數(shù)值。這樣，在凸模磨損到一定程度的情況下，任能沖出合格的零件。 ③ 在確定模具刃口制造公差時，要既能保證工件的精度要求，又要保證合理的間隙數(shù)值。 模架的選用 采用落料、拉深、沖孔復合模，首先要考慮落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚是否過薄。 模具的閉合高度 所謂的模具的閉合高度H是指模具在最低工作位置時，上下模座之間的距離，它應與壓力機的裝模高度相適應。 軸承蓋落料、拉深、沖孔復合模 摘 要 介紹了軸承蓋冷沖壓成形過程，經(jīng)過對軸承蓋的批量生產、零件質量、零件結構以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能為前提，將其確定為沖壓件，用沖壓方法完成零件的加工，沖壓基本工序為：落料、拉深、沖孔，然后根據(jù)對工序的初步計算，確定工序數(shù)目，如沖壓次數(shù)，拉深次數(shù)，對工序順序的安排，一般根據(jù)各工序的變形特點，質量要求來確定，由于本工件為帶孔的落料、拉深件，因此先落料，再拉深，最后沖孔，根據(jù)生產批量和條件（沖壓加工條件和模具制造條件）確定工序組合，因為生產批量大，所以將各個工序組合在一起，并用復合模沖壓，這樣就提高了產品的生產率。通過充分利用現(xiàn)代模具制造技術對傳統(tǒng)機械零件進行結構改進、優(yōu)化設計、優(yōu)化工藝方法能大幅度提高生產效率，這種方法對類似產品具有一定的借鑒作用。 關鍵字：軸承蓋；沖壓；工序；生產批量；生產效率 ABSTRACT Introduced to carry the bearing cover cold hurtle to press to take shape the process, pass by to the batch quantity production, spare parts quantity, the spare parts structure and usage request of carry the bearing cover of analysis, study, according to not lower to use the function as premise, is certain in order to hurtle to press the piece, it uses to hurtle to press the method to complete the spare parts to process, hurtling to press basic work preface is: Fall to anticipate, pull deep, hurtle the bore, then according to the initial calculation of the work preface, make sure the work ordinal number eyes, if hurtle to press the number of times, pulling the deep number of times, to the in proper order arrangement of the work preface, general transform the characteristics according to each work preface, the quantity request to certain, because of in order to take the bore to fall to anticipate, pull the deep piece, this work piece so fall to anticipate first, then pull deeply, blunt bore of end, according to produce the batch quantity and condition( hurtle to press to process the condition and molding tools to make the condition)s to make sure the work that the preface combine, because of produce the batch quantity big, so combine each work preface together, counteract compound the mold hurtles to press, raising the rate of production of the product thus. Pass to make use of the modern molding tool manufacturing technique to carry on the structure improvement to the traditional machine spare parts well, excellent turn the design, the excellent chemical engineering skill method ability the significant exaltation produces the efficiency, this kind of method to similar the product has to certainly draw lessons from the function. Key words: bearing cover; stamping; process; Production batch; Production efficiency 目 錄 1 分析零件的工藝性 2 1.1 沖裁工藝性 2 1.2 拉深工藝性 2 2 分析計算確定工藝方案 4 2.1 計算毛坯尺寸 4 2.2 確定是否需要壓邊圈 4 2.3 計算拉深次數(shù) 5 2.4 確定工藝方案 6 3 主要工藝參數(shù)的計算 7 3.1 確定排樣、裁板方案 7 3.2 計算工藝力、初選壓力機 8 3.2.1 計算工藝力 8 3.2.2 初選壓力機 11 3.3 計算壓力中心 11 3.4 計算凸、凹模刃口尺寸及公差 12 4 模具的整體結構設計 14 4.1 模具結構形式的選擇 14 4.2 模具總體設計 14 4.3 模具工作部分尺寸計算 15 4.3.1 落料凹模 15 4.3.2 沖孔凸模 16 4.3.3 拉深凸模 16 4.3.4 凸凹模 16 5 模具的主要零部件結構設計 18 5.1 模架 18 5.2 模座 18 5.3 模柄 18 5.4 定位零件 19 5.4.1 擋料銷 19 5.4.2 導料銷 19 5.4.3 導料板 19 5.5 卸料裝置 20 5.5.1 固定卸料板 20 5.5.2 橡膠 21 5.6 其他支撐與固定零件 21 5.6.1 凸模固定板 21 5.6.2 導向零件 22 5.6.3 墊板 22 5.7 緊固件 22 6 確定沖壓設備 24 7 模具的裝配 25 7.1 復合模的裝配 25 7.2 凸、凹模間隙的調整 25 8 重要零件的加工工藝過程編制 26 結 論 28 致 謝 29 參考文獻 30 1 分析零件的工藝性 1.1 沖裁工藝性 沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖壓工藝的適應性，即沖裁件的結構形狀、尺寸大小、精度等級是否符合沖裁加工的工藝要求。良好的結構工藝性應保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結構簡單而壽命高，產品質量穩(wěn)定，操作簡單單等等。通常對沖裁件的工藝性影響最大的是幾何形狀尺寸和精度要求。對幾何形狀的要求是沖裁件的形狀應盡可能簡單、對稱，最好采用圓形、矩形等規(guī)則的幾何形狀或由這些形狀所組成，使排樣時廢料最少；沖裁件的凸出懸臂和凹槽的寬度不宜太小，以免凸模折斷；沖裁件的外形或內形的轉角出，要避免夾角出現(xiàn)，應以圓弧過渡，以便于模具加工，減少熱處理或沖壓時的在尖角處開裂的現(xiàn)象，同時可以防止尖角部位的刃口磨損過快而使模具壽命降低。對精度的要求是沖裁件的經(jīng)濟精度一般不高于IT11級，最高可達IT8~10級，沖孔比落料的精度約高一級。 該零件的形狀如圖1，其沖裁工藝性為： （1）結構與尺寸：該零件結構較簡單、形狀對稱，完全由圓弧和直線組成，沒有長的懸臂和狹槽。 （2）精度：零件尺寸除中心孔和兩中心孔的距離尺寸接近IT11級外，其余尺寸均為自由尺寸且無其他特殊要求，利用普通沖裁方法可以達到零件圖樣要求。 （3）材料：該零件材料為20號鋼，屈服強度為450Mpa，此材料具有良好的結構強度和塑性，其沖裁加工性較好。 （4）生產批量：大批量生產。 根據(jù)以上分析，該零件的沖裁性較好，可以沖裁加工。 1.2 拉深工藝性 影響拉深件工藝性的因素主要有拉深件的結構與尺寸、精度和材料。拉深工藝性對結構與尺寸的要求是拉深件因盡量簡單、對稱，并能一次拉深成形；拉深件的壁厚公差或變薄量一般不應超出拉深工藝壁厚變化規(guī)律；當零件一次拉深的變形程度過大時，為避免拉裂，需采用多次拉深，這時在保證必要的表面質量前提下，應允許內、外表面存在拉深過程中可能產生的痕跡；在保證裝配要求下，應允許拉深件側壁有一定的斜度；拉深件的徑向尺寸應只標注外形尺寸或內形尺寸，而不能同時標注內、外形尺寸。 工藝性對精度的要求是一般情況下，拉深件的尺寸精度應在IT13級以下，不宜高于IT11級；對于精度要求高的拉深件，應在拉深后增加整形工序，以提高其精度，由于材料各向異性的影響，拉深件的口部或凸緣外緣一般是不整齊的，出現(xiàn)“突耳”現(xiàn)象，需要增加切邊工序。 工藝性要求材料具有良好的塑性，屈強比小，板厚方向性系數(shù)r大，板平面方向性系數(shù)小。屈強比值越小，一次拉深允許的極限變形程度越大，拉深的性能越好；板厚方向性系數(shù)r和板平面方向性系數(shù)反映了材料的各向異性性能，當r較大或較小時，材料寬度的變形比厚度方向的變形容易，板平面方向性能差異較小，拉深過程中材料不易變薄或拉裂，因而有利于拉深成形。 該零件可看成帶凸緣的圓筒形件，料厚t=2mm，拉深后厚度不變；零件底部圓角半徑r=3mm凸緣處的圓角半徑也為R=3mm；尺寸公差都為自由公差，滿足拉深工藝對精度等級的要求；零件所用材料20號鋼塑性好，易于拉深成形。 根據(jù)以上分析，該零件的拉深工藝性較好，可用拉深工序加工。 所以，該零件的加工工藝性較好。 圖1 工件圖 2 分析計算確定工藝方案 2.1 計算毛坯尺寸 由于板料在扎壓或退火時所產生的聚合組織而使材料引起殘存的方向性，反映到拉深過程中，就使桶形拉深件的口部形成明顯的突耳。此外，如果板料本身的金屬結構組織不均勻、模具間隙不均勻、潤滑的不均勻等等，也都會引起沖件口高低不齊的現(xiàn)象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外緣進行修邊處理。這樣在計算毛坯尺寸的時候就必需加上修邊余量然后再進行毛坯的展開尺寸計算。 根據(jù)零件的尺寸取修邊余量的值為3.6mm表5—7，《沖壓工藝與模具設計實用技術》） 在拉深時，雖然拉深件的各部分厚度要求發(fā)生一些變化，但如果采用適當?shù)墓に嚧胧?，則其厚度的變化量還是并不太大。在設計工藝過程時，可以不考慮毛坯厚度的變化。同時由于金屬在塑性變形過程中保持體積不變，因而，在計算拉深件的的毛坯展開尺寸時，可以認為在變形前后的毛坯和拉深間的表面積相等。 對于該零件，可以看成是帶凸緣拉深件，其相對凸緣直徑 ……………………………………（1） 因3.6mm，故其毛坯最大直徑通過公式： …………………… （2） 得： D= 2.2 確定是否需要壓邊圈 坯料相對厚度: ……………………………………… （3） 所以需要壓邊圈。 2.3 計算拉深次數(shù) 在考慮拉深的變形程度時，必需保證使毛坯在變形過程中的應力既不超過材料的變形極限，同時還能充分利用材料的塑性。也就是說，對于每道拉深工序，應在毛坯側壁強度允許的條件下，采用最大的變形程度，即極限變形程度。 圖2 拉深后的形狀 極限拉深系數(shù)值可以用理論計算的方法確定。即使得在傳力區(qū)的最大拉應力與在危險斷面上的抗拉強度相等，便可求出最小拉深系數(shù)的理論值，此值即為極限拉深系數(shù)。但在實際生產過程中，極限拉深系數(shù)值一般是在一定的拉深條件下用實驗的方法得出的，我們可以通過查表來取值。 零件的總拉深系數(shù)為 ……………………………（4） 其相對凸緣直徑 ……………………………（5） 屬于帶大凸緣拉深的拉深件。根據(jù) ………………………………… （6） ，（由表5—21，《沖壓工藝與模具設計實用手冊》可以查出 ，表5—22，《沖壓工藝與模具設計實用手冊》可以查出8） 因為凸緣的相對高度0.266小于最大相對高度0.58，且實際拉深系數(shù)0.548大于最小極限拉深系數(shù)0.48，所以拉深過程可以一次拉深成功。 2.4 確定工藝方案 確定工藝方案就是要在工序的性質、數(shù)量、順序和組合幾個方面加以確定。工序性質是指某個沖壓件所需要的沖壓工序的種類。工序性質主要根據(jù)零件的構造，按照工序變形性質和應用范圍，結合現(xiàn)場條件、模具形式及結構、制作定位及加工操作等許多因素綜合分析后確定。 確定工序數(shù)量的原則是：在保證質量的前提下，工序數(shù)量盡可能地少。工序數(shù)量主要取決于制作幾何構造的復雜程度、精度要求以及材料的性質等。工序數(shù)量若指同性質工序重復進行的次數(shù)時，工序性質不同，其根據(jù)也不同。如拉延件主要是通過極限變形程度的計算求出所需拉延的額次數(shù)。工序數(shù)量若只不同的工序時，則應結合工序性質的確定，充分利用制件的工藝性狀，減少工序數(shù)，特別是減少一些輔助工序。 工序的順序主要由工序性質、坯料的工藝性狀、制件的精度及定位要求所決定。安排工序順序的一般原則是：前后工序不應相互妨礙，盡可能地創(chuàng)造條件，使前后工序相互有利。 工序能否合并及合并的程度主要取決于模具的可行性和經(jīng)濟性。合并形式中，復合沖壓的制件質量好，而連續(xù)沖壓操作方便、生產率高。大批量生產中，為提高生產率、降低成本、操作方便，盡可能采用工序合并的方案，沖壓小沖件多用連續(xù)工序，大制件多用復合工序。 該零件包括落料和拉深兩個基本工序，可采用的加工工藝方案有單工序、復合工序和連續(xù)工序三種。由于零件屬于大批量生產且制件比較大，因此采用單工序效率太低，運輸安裝成本高，占地大，且不便于操作。采用復合工序和連續(xù)工序加工出來的零件精度和平直度都較好，生產效率高，材料利用率也高。但制件比較大，采用連續(xù)工序時工作強度增加，故采用復合工序工藝方案。 3 主要工藝參數(shù)的計算 3.1 確定排樣、裁板方案 加工此零件為大批大量生產，沖壓件的材料費用約占總成本的60%~80%之多。因此，材料利用率每提高1%，則可以使沖件的成本降低0.4%~0.5%。在沖壓工作中，節(jié)約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量的生產中，較好的確定沖件的形狀尺寸和合理的排樣是降低成本的有效措施之一。 沖裁件在板料上的布置方法稱為沖裁工作的排樣法，通常叫做排樣。排樣的目的在于合理利用原材料，并盡可能節(jié)約材料。材料利用率是衡量排樣經(jīng)濟性的指標。它是指林的實際面積與每個零件所占板料面積的百分比，即 ………………………………（7） 式中 ——材料利用率； ——零件的實際面積； ——沖裁此零件所占用的板料面積，包括零件實際面積與廢料面積。 值越大，說明廢料越少，材料利用率就越高。 從上式可以看出，若減少廢料面積，就可以提高材料利用率。沖裁時產生的廢料分為工藝廢料與結構廢料良種。搭邊和余量屬于工藝廢料，它取決于排樣形式及沖壓方式；結構廢料是有零件本身的形狀特點決定的，一般不能改變。所以要提高材料利用率，主要從減少工藝廢料著手。合理的排樣是減少工藝廢料的主要手段。另外，在不影響設計要求的情況下，改善零件結構也可以減少結構廢料。此外，利用廢料做小零件的毛坯，也可以使材料利用率大大提高。 屬于工藝廢料的搭邊對沖壓工藝也有很大的作用。搭邊就是排樣時零件與零件之間以及零件與條料側邊間留下的余料。搭邊的作用是為了補充送料是的定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料時的步距誤差以及送料歪斜誤差等原因而沖出殘缺的廢品，從而確保沖件的切口表面質量，沖制出合格的工件。同時，搭邊還使條料保持有一定的剛度，保證條料的順利行進，提高了生產率。搭邊值得大小要合理選取。從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值越小越好，但搭邊小于一定數(shù)值后，對模具壽命和減切表面質量都不利。搭邊值過小，作用在模具側表面上的法向力沿著落料毛坯周長的分布不均勻，造成模具刃口磨損；同時在沖裁時，搭邊被拉斷，使零件產生毛刺，有時還會拉入凸模和凹模間隙中，損壞模具刃口，降低模具壽命。搭邊值過大，材料利用率低。搭邊值大小的有關因素如下： l 與材料的機械性能有關，硬材料的搭邊值可小些，軟材料、脆性材料的搭邊值要大一些； l 與材料厚度有關，厚材料的搭邊值應取大些； l 與零件的形狀的形狀與尺寸有關，零件的形狀復雜，且有尖突及尺寸大時，搭邊值要取大些； l 與送料及擋料方式有關，有側壓板導向的手工送料，其搭邊值可以小些。 根據(jù)此零件的尺寸通過查《沖壓工藝學》表2—11?。? 搭邊值為 進距方向 于是有： 間距 …………………（8） 條料寬度 …………………（9） 板料規(guī)格擬用2mm×1400mm×3000mm熱軋鋼板（表18.3—24，《沖壓模具設計》）。為了操作方便采用橫裁法： 每張鋼板條數(shù) 條…………………… （10） 每條個數(shù) 個 ……………（11） 每板總個數(shù) 個……………………（12） 材料利用率： ………………………………（13） 3.2 計算工藝力、初選壓力機 3.2.1 計算工藝力 （1）落料力 落料力（的大小主要與材料的性質、厚度和零件的展開長度有關。用平刃沖裁時，其落料力可按下式進行計算： ……………………………………（14） 式中 F—落料力（N） L—沖件的周邊長度（mm） t—板料厚度（mm） —材料的抗拉強度（MPa） 因此，該零件的落料力為： （2）沖孔力 沖孔力可按下式計算： …………………………………（15） 式中 —沖孔力（N） L—沖件的內輪廓長度（mm） t—板料厚度（mm） —材料的抗拉強度（MPa） 因此，該零件的沖孔力為： （3）卸料力 一般情況下，沖裁件從板料切下以后受彈性變形及收縮影響。會使落料件梗塞在凹模內，而沖裁后剩下的板料則箍緊在凸模上。從凸模上將沖件或廢料卸下來所需的力稱卸料力。影響這個力的因素較多，主要有材料力學性能、模具間隙、材料厚度、零件形狀尺寸以及潤滑情況等。所以要精確地計算這些力是困難的，一般用下列經(jīng)驗公式計算： ………………………………………（16） 式中 F—沖裁力(N) —卸料力系數(shù)，其值可查表，取為0.05。 得 （4）推件力 將卡在凹模中的材料逆著沖裁力方向頂出所需要的力稱為推件力。根據(jù)材料厚度 取凹模直壁高度h=8mm，故，則推件力為： ………………………………………（17） —推件力系數(shù)，其值可查表，取為0.055。 （5）拉深力 一般情況下拉深力隨凸模行程變化而改變，其變化曲線如圖3。從圖中可以看出，在拉深開始時，由于凸緣變形區(qū)材料的變形不大，冷作硬化也小，所以雖然變形區(qū)面積較大，但材料變形抗力與變形區(qū)面積相乘所得的拉深力并不大；從初期到中期，材料冷作硬化的增長速度超過了變形區(qū)面積減少速度，拉深力逐漸增大，于前中期拉深力達到最高點位置；拉深到中期以后，變形區(qū)面積減少的速度超過了冷作硬化增加的速度，于是拉深力逐漸下降。零件拉深完以后，由于還要從凹模中推出，曲線出現(xiàn)延緩下降，這是摩擦力作用的結果，不是拉深變形力。 圖3 拉深力變化曲線 由于影響拉深力的因素比較復雜，按實際受力和變形情況來準確計算拉深力是比較困難的。所以，實際生產中通常是以危險斷面的拉應力不超過其材料抗拉強度為依據(jù)，采用經(jīng)驗公式進行計算。對于帶凸緣圓筒形零件的拉深力近似計算公式為： ……………………………………（18） 式中 —圓筒形零件的凸模直徑（mm） —系數(shù)，這里取1 —材料的抗拉強度（MPa） —材料厚度 因此 （6）壓邊力 壓邊力的大小對拉深件的質量是有一定影響的，如果過大，就要增加拉深力，因而會使制件拉裂，而壓邊圈的壓力過小就會使工件的邊壁或凸緣起皺，所以壓邊圈的壓力必須適當。合適的壓邊力范圍一般應以沖件既不起皺、又使得沖件的側壁和口部不致產生顯著的變薄為原則。壓邊力的大小和很多因素有關，所以在實際生產中，可以根據(jù)近似的經(jīng)驗公式進行計算，查《冷沖壓模具設計指導》表4—26可知： ……………………………（19） 式中 D—毛坯直徑（mm） d—沖件的外徑（mm） q—單位壓邊力（M Pa） 這里q的值取3.0。 所以 = 3.2.2 初選壓力機 壓力機噸位的大小的選擇，首先要以沖壓工藝所需的變形力為前提。要求設備的名義壓力要大于所需的變形力，而且還要有一定的力量儲備，以防萬一。從提高設備的工作剛度、沖壓零件的精度及延長設備的壽命的觀點出發(fā)，要求設備容量有較大的剩余。 因，故總沖壓力 ……………………（20） = = 應選的壓力機公稱壓力取為1.4，則公稱壓力為： ………………………………… （21） 因此初選開式壓力機1600KN。 3.3 計算壓力中心 為了保證壓力機和模具平穩(wěn)的工作，必須使沖模的壓力中 心與壓力機滑塊中心線重合，對于使用模柄的中小型模具就是 要使其壓力中心與模柄軸線相重合，否則將會使沖模和壓力機滑塊承受側向力，產生偏移，引起凸、凹模間隙不均勻和導向零件加速磨損，還會引起壓力機導軌的磨損、影響壓力機精度，嚴重時會損壞模具和設備，造成沖壓事故。 任何幾何圖形的重心就是其壓力中心。對于復雜工件和多凸模沖裁的壓力中心，可利用力矩原理用計算法求得，即分力對某坐標軸力矩之和等于其合力對該坐標軸的力矩。 在實際生產中，可能出現(xiàn)沖模壓力中心在沖壓過程中發(fā)生沖壓變形的情況，或者由于沖壓件形狀的特殊性，從模具結構考慮不宜于使壓力中心與滑塊中心重合，這時應注意使壓力中心偏離不致超出所選壓力機所允許范圍。 因為本零件為圓形其壓力中心就在其圓心，所以不必計算它的壓力中心。 3.4 計算凸、凹模刃口尺寸及公差 沖裁件的尺寸精度取決于凸、凹模刃口部分的尺寸。沖裁間隙的合理也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸來實現(xiàn)和保證。所以正確確定刃口部分的尺寸是相當重要的。在決定模具刃口尺寸及制造公差時，需考慮以下原則：①落料件的尺寸取決于凹模的磨損，沖裁件的尺寸取決于凸模尺寸。②考慮到?jīng)_裁時凸、凹模的磨損，在設計凸、凹模刃口尺寸時，對基準件刃口尺寸在磨損后變大的，其刃口公稱尺寸應取工件尺寸范圍內較小的數(shù)值。對基準件刃口尺寸在磨損后減少的，其刃口公稱尺寸應取工件尺寸范圍內較大的數(shù)值。這樣，在凸模磨損到一定程度的情況下，任能沖出合格的零件。③在確定模具刃口制造公差時，要既能保證工件的精度要求，又要保證合理的間隙數(shù)值。 采用凸凹模分別加工，凸凹模分別加工是指在凸模與凹模分別按各自圖樣上標注的尺寸及公差進行加工，沖裁間隙由凸凹模刃口尺寸及公差保證，這樣就需要分別計算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差，并標注在凸凹模設計圖樣上，這樣加工方法具有互換性，便于成批制造，主要用于簡單，規(guī)范形狀（圖形，方法或矩形）的沖件 ①落料時，因為落料件表面尺寸與凹模刃口尺寸相等或基本一致，應該先確定凹模刃口尺寸，即以凹模刃口尺寸為基準，又因為落料件尺寸會隨凹模刃口的磨損而增大，為了保證凹模磨損到一定程度仍能沖出合格零件，故凹?；境叽鐟撊÷淞霞叽绻罘秶鷥鹊妮^小尺寸，落料凸模的基本尺寸則是凹?；境叽缟蠝p去最小合理間隙 對于未標注公差可按IT14級計算，根據(jù)《沖壓工藝學》表2-3查得，沖裁模刃口雙面間隙 落料刃口尺寸計算 凸模制造公差按IT8級精度選取，由《沖壓工藝學》表2-6查得，對于落料尺寸， 校核間隙：｜｜+｜｜>條件，但相差不大，可作如下調整： ………………………………… （22） = ………………………………… （23） 則 ………………………………（24） ……………………………………（25） 式中因數(shù)由表2-13查得：，=1.15按IT14級選取。 ②拉深時，拉深凸模和凹模的單邊間隙可按表4-12中計算凸凹模制造公差，按IT8級精度選取，由表4查得，對于拉深尺寸，，按IT14級精度選取，查附錄表4，可以得，由于工件給定了內部尺寸因此可以按公式 ……………………………………（26） ……………………………… （27） ③沖孔時，對于沖孔孔， 按IT14級精度選取，查附表4得：校核間隙：｜｜+｜｜=，滿足條件，故可以采用凸模與凹模配合加工方法，因數(shù)由表2-13查得，，則為： ………………………………………（28） …………………………… （29） 4 模具的整體結構設計 4.1 模具結構形式的選擇 采用落料、拉深、沖孔復合模，首先要考慮落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚是否過薄。本次設計中凸凹模的最小壁厚為，滿足鋼材最小壁厚的要求能夠保證足夠的強度，故采用復合模。 模具采用正裝式。模座下的緩沖器兼作壓邊與頂件，另外還設有彈性卸料裝置的彈性頂件裝置。這種結構的優(yōu)點是操作方便，出件暢通無阻，生產效率高，缺點是彈性卸料板使模具的結構變復雜,要簡化可以采用剛性卸料板，其缺點是拉深件留在剛性卸料板中不易取出，帶來操作上的不便，結合本次設計綜合考慮，采用固定卸料板。 從導向的精度和運動的平穩(wěn)以及具體規(guī)格方面考慮，可以采用滑動導向后側導柱模架（GB/9436—88）。 4.2 模具總體設計 模具閉合高度： 模具總裝圖的草圖如圖4 圖4 軸承蓋沖孔、落料、拉深復合模 4.3 模具工作部分尺寸計算 4.3.1 落料凹模 落料凹模采用圓形板結構和直接通過螺釘、銷釘與下模座固定的固定方式。因生產的批量大，考慮凹模的磨損和保證零件的質量，凹模刃口采用直刃壁結構，刃壁高度，漏料部分沿刃口輪廓適當擴大（為便于加工，落料凹模漏料孔可設計成近似于刃口輪廓的形狀）。凹模輪廓尺寸計算如下： 凹模厚度 ……………………（30） 凹模壁厚 沿送料方向的凹模長度為 L= 根據(jù)算得的凹模輪廓尺寸，選取與計算值相近的凹模板，其尺寸為。 凹模的材料選用，工作部分熱處理淬硬。 4.3.2 沖孔凸模 沖孔凸模加工部分為圓形，對于較大的凸模采用臺肩式固定并與固定 板配合按 配合。 沖孔凸模長度過短則不能插入凹模刃口內對板料進行沖切，但若凸模過長又會降低工作時候的穩(wěn)定性，故凸模長度要適中，可以按公式 ～ …………………………（31） ——凸模固定板的厚度（） ——卸料板厚度（） ——導料板厚度（） 凸模的熱處理凸模材料選用Cr12MoV，工作部分熱處理為淬硬HRC56～62。 4.3.3 拉深凸模 拉深凸模刃口部分為非圓形，為便于凸模和固定板的加工，可設計成階梯形結構，并將安裝部分設計成便于加工的長圓形，通過螺釘緊固在固定板上，用銷釘定位。凸模的尺寸根據(jù)刃口尺寸、卸料裝置和安裝固定要求確定。凸模的材料選用T8A，工作部分熱處理淬硬。 對于拉深凸模的工作深度，必須從幾何形狀上做的正確。為了使零件容易在拉深后被脫下，在凸模的工作深度可以作成一定錐度。 為了防止拉深件被凹模內壓縮空氣頂癟及拉深件與凸模之間發(fā)生真空現(xiàn)象而緊箍在凸模上，故在凸模上設計通氣孔，以使拉深后容易從凸模上取下。根據(jù)凸模尺寸取出氣孔直徑，數(shù)量為4個。 拉深凸模的自由長度為：L=凸模工作高度+固定板厚度=10+38=48mm。 4.3.4 凸凹模 該復合模中的凸凹模是主要工作零件，其外形作為落料凸模內形又作為拉深凹模，并且內、外形刃口部分都為非圓形，為便于凸凹模與凸模固定板的配合，凸凹模的安裝部分設計成便于加工的長圓形，通過螺釘緊固在凸模固定板上，并用銷釘定位。 凸凹模的自由長度為：L=凸模固定板厚度+橡膠安裝高度+卸料板厚度+材料厚度+凸凹模工作高度=22+26+20+2+35=105mm。凸凹模的材料選用Cr12MoV，工作部分熱處理滲碳58~62HRC。 圖5 凸凹模 5 模具的主要零部件結構設計 5.1 模架 模架選用中間滑動導柱模架，這種模架的導柱裝在模具中心對稱位置，沖壓時可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜，兩個導柱的直徑不同，可避免上模與下模錯裝而發(fā)生啃模事故。該模架滑動平穩(wěn)、導向準確牢靠，可保證均勻的沖裁間隙，提高模具的刃磨壽命，并使模具的調試簡單化。 5.2 模座 模座是沖模全部零件安裝的基體，又承受和傳遞沖壓力，因此要求它們具有足夠的強度、剛度和足夠大的外形尺寸。模座的尺寸規(guī)格根據(jù)模架類型、凹模周界尺寸和安裝要求確定。對于圓形模座，其長度應比凹模長度大，寬度等于或略大于凹模寬度，深度取凹模板厚度的倍?？紤]受力情況，上模座厚度可比下模座小。模座的前側面需進行機械加工，以便在此面打上該模具的標記。上模座導套孔的外側面要加工一淺窄槽，便于沖模工作時對導套潤滑。模座常用灰口鑄鐵制造。該材料有較好的吸震性，這里選用HT200。 5.3 模柄 圖6 模柄 模柄的作用是把上模固定在壓力機滑塊上，同時使模具中心通過滑塊的壓力中心。選擇模柄時，先根據(jù)模具大小、上模結構、模架類型及精度等確定模丙的結構類型，再根據(jù)壓力機滑塊上模柄孔尺寸確定模柄的尺寸規(guī)格。一般模柄直徑應與模柄孔直徑相等，模柄長度應比模柄孔深度小5~10mm。根據(jù)工件結構選用凸緣式模柄，用4個螺釘固定在上模座的窩孔內。模柄的凸緣與上模座窩孔以配合。其結構形式如圖6。 5.4 定位零件 5.4.1 擋料銷 擋料銷的作用是擋住條料搭邊或沖件輪廓以限定條料送進的距離。因圓柱頭擋料銷結構簡單，制造容易，故選用圓柱頭固定擋料銷，并固定在凹模上。擋料銷用45號鋼制造，淬火硬度為，其結構如圖7。 圖7 擋料銷 5.4.2 導料銷 導料銷的作用是保證條料沿正確的方向送進。導料銷一般設兩個，并位于條料的同一側。導料銷安裝在凹模上，與凹模過渡配合，配合面均要求。導料銷用T8鋼制造，淬火硬度為。 5.4.3 導料板 導料板作用是保證條料沿正確的方向送進，在用固定卸料的沖模中必須用導料板導向，導料板間的距離應該等于條料的最大寬度加上一間隙值（一般大于），其高度H由料厚可以查表2-42得，導料板其他尺寸可以查表2-43得： …………………………………（32） 式中： ——導料板長度 ——導料板直徑 導正銷的作用是消除送料時用擋料銷等定位零件做粗定位時的誤差，保證沖件在不同工位上沖出的內形與外形之間的相對位置公差要求，導正銷通常設置在落料凸模上與擋料銷配合使用，可以用于導正的孔。導正銷頭部由圓錐形的導入部分和圓柱形的導正部分組成，導正部分的直徑可以按以下公式計算： ………………………………………………（33） 式中 ——導正銷導正部分的直徑 ——導正孔的沖孔凸模直徑 ——導正銷直徑與沖孔凸模直徑的差值 根據(jù)料厚 可以查表3-33得： 導正部分的直徑公差，可以按～選取，導正部分的高度，可以按表3-34選取 即： ………………………………（34） 其他尺寸可以查表3-34得： 由于導正銷常常與擋料銷配合使用，擋料銷只能起到粗定位的作用，故擋料銷 導正銷的位置關系可以按公式計算，擋料銷與導正銷的中心距為： ………………………………（35） 式中 ——擋料銷與導正銷的中心距 ——送料進距 ——落料凸模直徑 ——擋料銷頭部直徑 5.5 卸料裝置 5.5.1 固定卸料板 固定卸料板結構簡單，工作可靠，卸料力大，適用于平整度要求不高或厚料板制件的卸料，由于沖裁時容易產生翹曲，因此當料厚時，采用固定卸料板，并且采用卸料板與導板分開，此類型在復合模中廣泛應用。 卸料板之卸料孔與凸模之間的單邊間隙，可以取料厚的～倍 ?。? 固定卸料板厚度h，可以查表9-15得： 固定卸料板的長，寬尺寸和凹模尺寸相同，所以其輪廓尺寸為： …………………………（36） 根據(jù)算得卸料板輪廓尺寸，選取與計算