自行車腳蹬內(nèi)板沖壓成形工藝及模具設(shè)計【拉深落料沖孔復(fù)合?！?/h1>

自行車腳蹬內(nèi)板沖壓成形工藝及模具設(shè)計【拉深落料沖孔復(fù)合模】,拉深落料沖孔復(fù)合模,自行車腳蹬內(nèi)板沖壓成形工藝及模具設(shè)計【拉深落料沖孔復(fù)合?！?自行車,腳蹬,沖壓,成形,工藝,模具設(shè)計,拉深落料,沖孔,復(fù)合 目錄 1緒論 1 1.1國內(nèi)模具行業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1 1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀 1 1.1.2國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢 2 1.2國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 3 1.3帶凸緣落料拉深件的模具設(shè)計與制造方向 4 1.3.1帶凸緣落料拉深件的模具設(shè)計的設(shè)計思路 4 2端蓋沖壓的工藝分析 5 2.1拉深件工藝分析 5 2.2沖壓工藝方案分析 5 2.2.1沖壓工藝方案的確定 5 2.3工藝計算 6 2.3.1計算毛坯尺寸 6 2.3.2確定工件是否能一次拉深成形 6 2.3.3確定是否用壓邊圈 6 2.4落料排樣設(shè)計 6 2.4.1確定零件的排樣方案： 7 2.4.2條料寬度、導(dǎo)料板間距離的計算 7 2.4.3材料利用率的計算： 8 2.5主要工作零件的尺寸計算 8 2.5.1沖孔凸、凹模尺寸的計算 9 2.5.2外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計算 10 2.5.3拉深凸凹模尺寸的計算 10 2.6選取凸模與凹模的圓角半徑 11 3主要零部件設(shè)計 12 4沖模壓力中心的確定 14 5沖裁力的計算 15 5.1沖裁力的計算 15 5.2落料沖裁力F落 15 5.3卸料力、推件力及頂件了力的計算： 15 5.4拉深力的計算 17 6壓力機的選用 18 7模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 19 7.1選用模架、確定閉合高度及總體尺寸 19 8其它模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 20 8.1固定板 20 8.2墊板 20 8.3導(dǎo)柱、導(dǎo)套 20 8.4其他零件 21 9模具總裝圖 23 10沖壓模具的安裝和調(diào)試 24 10.1沖壓模具裝配的基本知識 24 10.1.1通讀設(shè)計圖樣，了解有導(dǎo)柱連續(xù)模的結(jié)構(gòu)特點。 24 10.1.2查對各零件已完成裝配前的加工工序，并經(jīng)檢驗合格。 24 10.1.3確定裝配方法和裝配順序 24 10.2沖壓模具的裝配 24 10.2.1裝配模柄 24 10.2.2裝配凹模 24 10.2.3裝配凸模 24 10.2.4裝配下模 25 10.2.5裝配上模 25 10.3沖壓模具的調(diào)試 25 10.3.1模具調(diào)試的要點 25 10.3.2試沖 25 結(jié)束語 26 致謝 27 參考文獻 29 I 自行車腳蹬內(nèi)板沖壓成形工藝及模具設(shè)計 1 緒 論 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè),是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備.先進國家的模具工業(yè)已擺脫從屬地位,發(fā)展為獨立的行業(yè).日本工業(yè)界認為: “模具工業(yè)是其它工業(yè)的先行小工業(yè),是創(chuàng)造富裕社會的動力”.美國工業(yè)界認為:“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”.在德國模具被冠以 “金屬加工業(yè)中的帝王”之稱. 沖壓是一種先進的少無切削加工方法,具有節(jié)能省材,效率高,產(chǎn)品質(zhì)量好,重量輕,加工成本低等一系列優(yōu)點,在汽車,航空航天,儀器儀表,家電,電子,通訊,軍工,日用品等產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用.據(jù)統(tǒng)計,薄板成型后,制造了相當(dāng)于原材料的12倍的附加值,在國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值中,與其相關(guān)的產(chǎn)品占四分之一,在現(xiàn)代汽車工業(yè)中,沖壓件的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的59%.隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。 1.1 國內(nèi)模具行業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1.1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀 我國模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，2003年我國模具生產(chǎn)廠點約有2萬多家，從業(yè)人員約50多萬人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004年模具產(chǎn)值530億元。進口模具18.13億?美元，出口模具4.91億美元，分別比2003年增長18%、32.4%和45.9%。進出口之比2004年為3.69:1，進出口相抵后的進出口達13.2億美元，為凈進口量較大的國家。 在2萬多家生產(chǎn)廠點中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。?近年來，?模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。 雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠遠不能適應(yīng)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足: 第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進行之中，但總體來看，體制和機制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟，再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。 ??第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟效益欠佳.我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是15～20萬美元，有的高達25～30萬美元，與之相對的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 ??第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進的加工設(shè)備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。 第四，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細，商品化程度也低。 第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后．模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。 1.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢 巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:???? 1）模具日趨大型化； 2）在模具設(shè)計制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)； 3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)；??? 4）在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)；? ?5）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率； 6）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù)；??? 7）模具的精度將越來越高；? 8）模具研磨拋光將自動化、智能化；?? ?9）研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程；?? 10）開發(fā)新的成形工藝和模具。 對于模具數(shù)字化制造、系統(tǒng)集成、逆向工程、快速原型/模具制造及計算機輔助應(yīng)用技術(shù)等方面形成全方位解決方案，提供模具開發(fā)與工程服務(wù)，全面提高企業(yè)水平和模具質(zhì)量，這更是沖壓模具技術(shù)發(fā)展的重點。 1.2　 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并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。近幾年，全球模具市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場年交易總額為600～650億美元左右。美國、日本、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。? 國外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例占到50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產(chǎn)值達48億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的90%，可見其規(guī)模效益。 隨著時代的進步和技術(shù)的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具工藝設(shè)計、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多15～20萬美元，有的達到 25～30萬美元。國外先進國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達70%以上，而我國才達到45％。 1.3　 帶凸緣落料拉深件的模具設(shè)計與制造方向 1.3.1 帶凸緣落料拉深件的模具設(shè)計的設(shè)計思路 拉深是沖壓基本工序之一，它是利用拉深模在壓力機作用下，將平板坯料或空心工序件制成開口空心零件的加工方法。它不僅可以加工旋轉(zhuǎn)體零件，還可以加工盒形零件及其他形狀復(fù)雜的薄壁零件，但是，加工出來的制件的精度都很底。一般情況下，拉深件的尺寸精度應(yīng)在IT13級以下，不宜高于IT11級。 只有加強拉深變形基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準(zhǔn)確、實用、方便的計算方法，才能正確地確定拉深工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決拉深變形中出現(xiàn)的各種實際問題，從而，進一步提高制件質(zhì)量。 圓筒件是最典型的拉深件，其工作過程很簡單就一個拉深，根據(jù)計算確定它可以一次拉深成功.根據(jù)計算的結(jié)果和選用的標(biāo)準(zhǔn)模架，判斷該工序不能采用標(biāo)準(zhǔn)的模架。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度。導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度可根據(jù)拉深凸模與拉深凹模工作配合長度決定．設(shè)計時可能高度出現(xiàn)誤差，應(yīng)當(dāng)邊試沖邊修改高度。 在設(shè)計的過程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會完滿的完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設(shè)計中難免有不妥之處，懇請各位老師指正。 2 端蓋沖壓的工藝分析 2.1拉深件工藝分析 原始資料：如圖所示 材料：08鋼 厚度：2mm 圖2.1 工件圖 此工件為帶凸緣圓筒形工件，形狀簡單對稱，所有尺寸均為自由公差，對工件厚度變化也沒有作要求。由于沒有公差等級標(biāo)注，所以可以按未標(biāo)公差等級處理。零件圖上未標(biāo)注公差尺寸按IT14精度計算。 2.2 沖壓工藝方案分析 2.2.1 沖壓工藝方案的確定 該工件包括拉深、沖孔兩個基本工序，可以有以下三種工藝方案： 方案一：先拉深，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：拉深—落料—沖孔復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：拉深級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足該工件大批量生產(chǎn)的要求。方案二只需一副模具，生產(chǎn)效率較高，盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的集合行裝簡單對稱，模具制造并不困難。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，但模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，送進操作不方便，加之尺寸偏大，通過對上述三種方案的分析比較，若該工件能一次拉深，則其沖壓采用方案二為佳。 2.3 工藝計算 2.3.1 計算毛坯尺寸 （1）由工件圖可知 t=2mm＞1mm,故按板厚中徑尺寸計 dt=68mm d=28mm H=4.1mm。 凸緣相對直徑dt/d=68/28=2.43 查表得修邊余量 Δh=1.4mm 故按實際外徑dp=68+1.4×2＝70.8mm計算。 （2）計算毛坯直徑D有表得 D2=dp2+4dh-3.44Rd=70.82+4×28×4.1-3.44×1×28 所以D=74mm 2.3.2 確定工件是否能一次拉深成形 板料的相對厚度 查表4.5.1得極限拉深系數(shù)為0.58～0.48。零件＜0.58～0.48，故可以一次拉深成形。 2.3.3確定是否用壓邊圈 板料的相對厚度 d/D×100=2/74=2.7。經(jīng)查表得不用壓料裝置。 2.4落料排樣設(shè)計 2.4.1確定零件的排樣方案： 設(shè)計模具時，條料的排樣很重要。由于是零件外緣是圓形的，所以采用直排，材料的利用率較高。 78 2 2 2 排樣圖 圖2 條料的排樣 2.4.2條料寬度、導(dǎo)料板間距離的計算 查表2.5.2得搭邊值a1=2mm,a=2mm。條料寬度的計算：擬采用無側(cè)壓裝置的送料方式，得條料寬度 （2.5.5） 導(dǎo)料板間距離 （2.5.6） D—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；a—側(cè)搭邊值； △—條料寬度的單向（負向）偏差，見表2.5.3；查得△＝0.6 c—導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙；其最小值見表2.5.5查得cmin=0.5mm。 代入數(shù)據(jù)計算，取得條料寬度為 A＝79mm。 2.4.3材料利用率的計算： 根據(jù)一般的市場供應(yīng)情況，查表950 mm×1500 mm×1.5 mm的冷軋薄鋼板。每塊可剪1500mm ×78.5 mm規(guī)格條料12條，材料剪切利用率達99.2%。由材料利用率通用計算公式 = 式中 A—一個步距內(nèi)沖裁件的面積，mm2； n—一個進距內(nèi)的沖裁件數(shù)量； B—條料寬度，mm s—進距， mm 得 ==77.6% 一張板料上總的材料利用率 式中 n—一張板材上沖裁件的總數(shù)目； A1—一個沖裁件的實際面積，mm2； n—一個進距內(nèi)的沖裁件數(shù)量； B—板料寬度，mm； L—板料長度 mm 得 可見材料的利用率較高。 2.5 主要工作零件的尺寸計算 2.5.1沖孔凸、凹模尺寸的計算 該零件沖裁部分為一般沖孔落料件，外形尺寸由落料獲得，而中間的小孔尺寸則是由沖孔得到。 查表而知： Zmin = 0.246,Zmax = 0.360mm Zmax –Zmin = 0.114mm 因為模具的精度等級為IT14級 取磨損系數(shù)X = 0.5 設(shè)凸、凹模分別按IT9、IT10級精度制造，分別計算Dt、Da如下： 沖Ф18mm的孔 沖孔時，間隙取在凹模上，則： 凸模尺寸：=(d+χ△) 凹模尺寸：=( + Zmin) 式中：---沖孔凸模刃口尺寸 ---沖孔凹模刃口尺寸 d---沖孔件孔的最小極限尺寸，mm, d=18mm Zmin——雙面間隙，mm △——工件公差，mm，△=0.43mm x——磨損系數(shù)，查表得IT14級時x=0.5 δ——凸模和凹模的制造公差，mm 查表δ=0.02mm 所以 =(18+0.5×0.43) 0-0.02 =18.215 0-0.02 mm =(18.215+0.246) + 0.020=18.46+ 0.020mm 校核：|δT|+|δA|= 0.02 mm +0.02 mm =0.04 mm≤Zmax –Zmin=0.114mm滿足間隙公差條件。 2.5.2 外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計算 因此落料件為復(fù)雜的制件，所以利用配作法計算凸凹模刃口尺寸，這種方法有利于獲得最小的合理間隙，放寬對模具的加工設(shè)備的精度要求。采用配作法，計算凸凹模的刃口尺寸，首先是根據(jù)凸?；虬寄Ｄp后輪廓變化情況正確判斷出模具刃口各個尺寸在磨損過程中是變大還是變小，還是不變這三種況，然后分別按不同的計算公式計算。 a、凹模磨損后會增大的尺寸-------第一類尺寸A 第一類尺寸：Aj=(Amax-x△)0+δ b、凹模磨損后會減小的尺寸-------第二類尺寸B 第二類尺寸：Bj=(Bmax+x△)0-0.25△ c、凹模磨損后會保持不變的尺寸 第三類尺寸C 第三類尺寸：C= 。 Ф38增大：Aa=37.69mm At=37.444 0-0.02 mm R10增大： Aa=9.74mm At=9.494 0-0.02 mm R7減小： Ba=7.215 0-0.02 mm Bt=7.461mm 48不變： Ca=Ct=Cδ=480.02 2.5.3 拉深凸凹模尺寸的計算 由于零件的內(nèi)形尺寸及公差有要求，所以以凸模為基準(zhǔn)，根據(jù)磨損定律，工作部分尺寸為： d=(dmin+0.4Δ) d=(dmin+0.4Δ+ Zmin) 式中 d、d—凹、凸模的尺寸； dmin—拉深件內(nèi)徑的最小極限尺寸； Δ—零件的公差； δ、δ—凹、凸模制造公差； Z—拉深模雙面間隙。 查表Δ＝0.23mm 查表δt=0.06mm δa=0.09mm 由公式（4.8.8）[2]得＝（1～1.1）t t—板料厚度 mm。 Z=2×（1～1.1）×2=4～4.4mm 取Z=4.2 mm則 d =(dmin+0.4Δ)=( 24+0.4×0.23) mm=24.1mm da =(dmin+0.4Δ+ Zmin)=(24+0.4×0.62+4.2) =28.3mm 2.6 選取凸模與凹模的圓角半徑 因為圓角R＝1mm屬于過渡尺寸，要求不高且R＝1mm<2t=4可以一次成形，為簡單方便，設(shè)計生產(chǎn)中直接按工件尺寸作為拉深凸、凹模該處尺寸。 3 主要零部件設(shè)計 由于工件形狀簡單對稱，所以模具的工作零件均采用整體結(jié)構(gòu)，拉深凸模、沖孔凹模、沖孔凸模拉深凹模的結(jié)構(gòu)如零件圖所示。 (1)沖孔Φ5、Φ18凸模的設(shè)計。為了增加凸模的強度和剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)制成逐漸增大的多級形式，且它的外形尺寸較大，所以以采用B形凸模。 圖3.1 凸模 (2)凸凹模的設(shè)計。 將拉深凸模與沖孔凹模設(shè)計成一個整體，其結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：本模具為復(fù)合模，除了沖孔凸模和落料凹模外，還有一個凸凹模，根據(jù)整體模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要，凸凹模的結(jié)構(gòu)簡圖如圖，確定凸凹模安裝在模架上的位置時，要依靠計算的壓力中心數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。 查表2.23得落料凸模和沖孔凹模的最小壁厚為4.9mm，而實際壁厚為10mm，故符合強度要求，凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙面間隙為0.246～0.36 mm。 拉深凸模的外形尺寸由前面的計算確定，由于有打料裝置，所以中間不需要開通氣孔。拉深凸模在彈性壓料裝置的作用下，完成拉深的工作過程。 圖3-2 凸凹模零件圖 4 沖模壓力中心的確定 為了保證壓力機和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心和壓力機滑塊的中心線相重合。否則沖壓時滑塊會承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊的滑軌和模具的導(dǎo)向部分不正常磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響制件的質(zhì)量降低模具壽命甚至損壞模具。而本模具所沖裁的制件形狀完全對稱于相互垂直的 兩條對稱線，所以模具的壓力中心在幾何圖形的中心點上。因為本制件是軸對稱零件，所以不用計算壓力中心。模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點。 5 沖裁力的計算 5.1 沖裁力的計算 由于本模具未采用彈性卸料裝置，所以沖裁力由式2.25 得 F沖裁=F+F卸+F頂 =F（1+K卸+K頂 ）=KLt 式中：L—沖裁周邊長度； t—材料厚度； —材料抗剪強度； K—系數(shù); 一般取1.3。 由查表得＝260～360M／Pa。取＝310M／Pa。則 5.2 落料沖裁力F落 F落＝Ktτ 式中—落料件外形周邊尺寸 ＝3.14×38+3.14×10＝150.72mm 所以F落＝KLtτ＝1.3×150.72×2.0×300=117560N 取F落＝117.56KN 5.3 卸料力、推件力及頂件了力的計算： 卸料力是將廢料或工件從凸凹模上刮下的力。而推件力是將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需的力。頂件力逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需的力。卸料力、推件力和頂件力是由壓力機和模具卸料裝置或頂件裝置傳遞的，所以在選擇設(shè)備公稱壓力或設(shè)計沖裁的時候應(yīng)分別予以考慮，影響這些力的因素較多，主要有材料的力學(xué)性能、厚度、模具間隙、凹模洞口結(jié)構(gòu)、搭邊大小、潤滑情況、制件的形狀和尺寸等?，F(xiàn)在按照下面的經(jīng)驗公式計算： 卸料力Fx Fx＝ F落 式中Fx—卸料力 —卸料系數(shù)，查表＝0.025～0.06，取＝0.05 所以Fx＝0.05×117.56＝5.9KN 推料力Ft Ft ＝F孔n 式中—推料系數(shù),查表取=0.05 n—同時卡在凹模洞孔內(nèi)的件數(shù),取n=10 所以Ft=0.05×68.58×10=34.29KN 頂件力Fd Fd=(F孔＋F落） 式中Fd—頂件力 =頂件系數(shù),查表取=0.06 所以Fd=0.06×(68.58+117.56)=11.2KN 5.4拉深力的計算 采用壓料圈得 式中t—材料厚度； d—拉深后的工件直徑； —拉深件材料的抗拉強度。 —修正系數(shù)；由查表得＝215～410M／Pa。取＝300M／Pa。 由查表得K1＝1.27則 6 壓力機的選用 沖裁時,壓力機的壓力值必須大于或者等于沖裁各工藝力的總和,即大于總的沖壓力,總的沖壓力根據(jù)模具結(jié)構(gòu)不同計算公式不同,當(dāng)采用彈性卸料裝置和下出件的模具時,總的沖壓力為： F=F +F落+ Fx+Ft Ft+F=142.8+117.56+5.9+11.2+64.96=342.42KN 根據(jù)拉深力的計算結(jié)果和工件的高度，選擇壓力機：JH23-40． 表6-1 公稱壓力/KN 滑塊行程/mm 最大閉合高度/mm 最大裝模高度/mm 400 100 330 265 連桿調(diào)節(jié)長度/mm 模柄孔尺寸/mm 65 φ50×70 壓力機的校核 壓力機的工作臺尺寸為460×700 mm，最大閉合高度為330 mm，連桿調(diào)節(jié)長度為65 mm，最大裝模高度為265mm，而模具的閉合高度為188.5 mm，可以安裝。 7 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 7.1選用模架、確定閉合高度及總體尺寸 由于拉深凹模外形尺寸較大，為了工作過程穩(wěn)定，選用中間導(dǎo)柱模架。再按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸見表7-1。 表7-1 模架規(guī)格選用 名稱 尺寸 材料 熱處理 上模座 160×125×40 HT200 下模座 160×125×40 HT200 導(dǎo)柱 25×170、32×170 20 滲碳58～62 導(dǎo)套 25×110×43、32×110×43 20 滲碳58～62 Hmin=180mm,Hmax=220mm 模具的閉合高度　 由此可見模具的實際開模高度遠遠大于所采用模架的最大閉合高度，所以此制件不能采用標(biāo)準(zhǔn)模架。 為了節(jié)省加工時間，只有在模具標(biāo)準(zhǔn)模架的基礎(chǔ)上進行修改。因為 要使模具具有足夠的封閉高度，只有改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度： 導(dǎo)柱：20×200、32×200； 導(dǎo)套：20×110×43、30×110×43 8 其它模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 8.1 固定板 查表凸模固定板選用： 120×100×10-45鋼JB/T 7643.2。 落料凸模拉深凸模固定板選用： 120×100×10-45鋼JB/T 7643.2。 8.2 墊板 墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以降低模座所受的單位壓力，防止模座被局部壓陷，從而影響凸模的正常工作。是否需要用墊板，可按下式校核： 式中：p—凸模頭部端面對模座的單位壓力（N）； —凸模承受的總壓力（N）； A—凸模頭部端面支撐面積(mm2)。 沖裁時： 拉深時： HT200的許用壓應(yīng)力為90～140Mpa。 但是因為通過上模座固定的模柄與壓力機相連，且上模座閉下模座薄，而且下模座固定在壓力機工作臺上。為防止上模座損壞，在上模座加墊板。查表7-4選用墊板 125×125×6-45鋼 JB/7643.3。 8.3 導(dǎo)柱、導(dǎo)套 對于生產(chǎn)批量大、要求模具壽命高的模具，一般采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套來保證上、下模的導(dǎo)向精度。導(dǎo)柱、導(dǎo)套在模具中主要起導(dǎo)向作用。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用間隙配合。根據(jù)沖壓工序性質(zhì)、沖壓的精度及材料厚度等的不同，其配合間隙也稍微不同。這里采用H7/h6。 8.4 其他零件 模具其他零件的選用見表3-2． 表8-1 模具其他零件的選用 序號 名稱 數(shù)量 材料 規(guī)格/ mm 熱處理 1 下模座 1 HT200 160×160×45 2 導(dǎo)柱 1 20鋼 φ28×200　 滲碳58～62HRC 3 導(dǎo)柱 1 20鋼 φ32×200 滲碳58～62HRC 4 導(dǎo)套 1 20鋼 28×110×43 滲碳58～62HRC 5 導(dǎo)套 1 20鋼 32×110×43 滲碳58～62HRC 6 上模座 1 HT200 160×160×40 7 內(nèi)六角螺釘 4 Cr12 M10×45 58～62HRC 8 內(nèi)六角螺釘 4 Cr12 M10×100 58～62HRC 9 模柄 1 Q235-1.F A50×110 10 銷釘 2 45鋼 6×60 11 銷釘 2 45鋼 8×80 12 打桿 1 45鋼 M14×220 13 緊定螺釘 6 45鋼 M4×12 14 固定擋料銷 1 45鋼 A6 43～48HRC 9 模具總裝圖 由以上設(shè)計，可得到模具的總裝圖： 圖9-1 裝配圖 其工作過程是：模具在工作時，壓力機滑塊下行，通過模柄帶動上模座下行，凸凹模先拉深，緊接著進行落料，最后進行沖孔。沖孔完成以后，壓力機滑塊上行，通過模柄帶動上模座上行，當(dāng)凹模隨上?；厣龝r，零件制品在彈性裝置的作用下，將其從凹模內(nèi)推出，準(zhǔn)備下一次行程。 10 沖壓模具的安裝和調(diào)試 10.1 沖壓模具裝配的基本知識 總裝時，首先應(yīng)根據(jù)主要零件的相互依賴關(guān)系，以及裝配方便和易于保證裝配精度要求來確定裝配基準(zhǔn)件，例如復(fù)合模一般以凸凹模作為裝配基準(zhǔn)件，級進模以凹模作為裝配基準(zhǔn)件；其次，應(yīng)確定裝配順序，根據(jù)各個零件與裝配基準(zhǔn)件的依賴關(guān)系和遠近程度確定裝配順序。裝配結(jié)束后，要進行試沖，通過試沖發(fā)現(xiàn)問題，并及時調(diào)整和修理直至模具沖出合格零件為止。 10.1.1 通讀設(shè)計圖樣，了解有導(dǎo)柱連續(xù)模的結(jié)構(gòu)特點。 本模具的裝配工藝要點是：凸，凹模固定板上的型孔尺寸和位置精度的協(xié)調(diào)，要同時保證多個凸模，凹模的間隙和位置符合要求。 10.1.2 查對各零件已完成裝配前的加工工序，并經(jīng)檢驗合格。 10.1.3 確定裝配方法和裝配順序 經(jīng)查對認定模具零件已加工完成，可采用化整為零的裝配方法。結(jié)合模具結(jié)構(gòu)特點，以凹模作裝配基準(zhǔn)件，先將凹模裝配在下模座上，凸模與凸模固定板裝在一起，再以凹模為基準(zhǔn)，調(diào)整好間隙，將凸模固定板安裝在上模座上，經(jīng)試沖合格后，鉆鉸定位銷孔。 10.2沖壓模具的裝配 10.2.1 裝配模柄 將模柄壓入上模座后，鉆、鉸銷孔，打入止轉(zhuǎn)銷。 10.2.2裝配凹模 以凹模作裝配基準(zhǔn)件，將凹模裝配在下模座上 10.2.3 裝配凸模 將凸模壓入固定板中，按壓入法裝配要領(lǐng)，檢查其相對固定板基準(zhǔn)面的垂直度，認定合格后，磨平固定板支撐面和刃口面。 10.2.4裝配下模 將組裝好的凹模，按照設(shè)計要求位置，安裝在下模座上，緊固螺釘，鉆、鉸銷孔，裝入圓柱銷。 10.2.5裝配上模 將組裝好的凸模，固定板和墊板，安裝在上模座上，緊上螺釘，用工藝定位器法控制上下模的配合間隙，使其均勻。認定均勻后，在上模相應(yīng)部位鉆、鉸銷孔，打入圓銷。 10.3 沖壓模具的調(diào)試 10.3.1模具調(diào)試的要點 模具調(diào)試，因模具類型不同，結(jié)構(gòu)不同，可能出現(xiàn)的問題也不同，調(diào)試的內(nèi)容也隨之變化。 ⑴模具閉合高度調(diào)試。模具應(yīng)與沖壓設(shè)備配合好，保證模具應(yīng)有的閉合高度和開啟高度。 ⑵導(dǎo)向機構(gòu)的調(diào)試。導(dǎo)柱，導(dǎo)套要有好的配合精度，保證模具運動平穩(wěn)，可靠。 ⑶凸，凹模刃口及間隙調(diào)試。刃口鋒利，間隙要均勻。 ⑷定位裝置的調(diào)試。定位要準(zhǔn)確，可靠。 ⑸卸料及出件裝置的調(diào)試。卸料及出件要通暢，不能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。10.3.2 試沖 用紙試沖，觀察沖切紙邊的狀況，經(jīng)調(diào)整并認定均勻后， 鉆、鉸另一組銷孔，打入圓銷。 結(jié)束語 端蓋屬于拉深件，分析其工藝性，并確定工藝方案。由于在零件制造前進行了預(yù)測，分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時候才可以減少廢品的產(chǎn)生。 端蓋模具的設(shè)計，是理論知識與實踐有機的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對理論知識做了更深切貼實的闡述。也使我認識到，要想做一名合理的模具設(shè)計人員，必須要有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識新技術(shù)，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識應(yīng)用到實踐中去，并堅持科學(xué)、嚴謹、求實的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國民經(jīng)濟的騰飛做出應(yīng)有的貢獻。 致謝 畢業(yè)設(shè)計是我們進行完了三年的模具設(shè)計與制造專業(yè)課程后進行的，它是對我們?nèi)陙硭鶎W(xué)課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實踐的訓(xùn)練。它在我們的學(xué)習(xí)中占有重要的地位。 通過這次畢業(yè)設(shè)計使我在溫習(xí)學(xué)過的知識的同時又學(xué)習(xí)了許多新知識，一些原來一知半解的理論也有了進一步的的認識。特別是原來所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測量、冷沖模具設(shè)計與制造等有了更深刻的理解，使我進一步的了解了怎樣將這些知識運用到實際的設(shè)計中。同時還使我更清楚了模具設(shè)計過程中要考慮的問題，如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費材料，保證工件的經(jīng)濟性，加工工藝的合理性。 在學(xué)校中，我們主要學(xué)的是理論性的知識，而實踐性很欠缺，而畢業(yè)設(shè)計就相當(dāng)于實戰(zhàn)前的一次演練。通過畢業(yè)設(shè)計可是把我們以前學(xué)的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來，使我們在溫習(xí)舊知識的同時也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補我們實踐經(jīng)驗的不足，為以后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。 通過對端蓋冷沖模的設(shè)計，我對沖裁模有了更為深刻的認識，特別是這種落料拉深沖孔復(fù)合模的設(shè)計。在模具的設(shè)計過程中也遇到了一些難以處理的問題，雖然設(shè)計中對它們做出了解決 ，但還是感覺這些方案中還是不能盡如人意，如壓力計算時的公式的選用、凸凹模間隙的計算、卸件機構(gòu)的選用、工作零件距離的調(diào)整，都可以進行進一步的完善，使生產(chǎn)效率提高。 歷經(jīng)近三個月的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，敬請各位老師對我的設(shè)計過程作最后檢查。在這次畢業(yè)設(shè)計中通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請教各位老師有關(guān)模具方面的問題，并且和同學(xué)的探討，模具設(shè)計在實際中可能遇到的具體問題，使我在這短暫的時間里，對模具的認識有了一個質(zhì)的飛躍。 從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過程，我對模具的認識過程亦是如此。經(jīng)過近三個月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計一定能為三年的大學(xué)生涯劃上一個圓滿的句號，為將來的事業(yè)奠定堅實的基礎(chǔ)。 在這次設(shè)計過程中得到了老師以及許多同學(xué)的幫助，我受益匪淺。在此，再次感謝各位老師特別是我的指導(dǎo)老師于智宏師在這一段時間給予無私的幫助和指導(dǎo)，并向他們致以深深的敬意，對關(guān)心和指導(dǎo)過我各位老師表示衷心的感謝! 參考文獻 [1] 趙志偉等.模具發(fā)展現(xiàn)狀［M］.模具制造，2007.6 [2] 原紅玲主編. 沖壓工藝與模具設(shè)計[M]. 機械工業(yè)出版社2010.8 [3] 馮炳堯、韓泰榮、蔣文森編. 沖壓設(shè)計與制造簡明手冊[M]. 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社1998 [4] 高軍 李熹平 修大鵬等編著 沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計指南[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社 2007.7 [5] 中國機械工程學(xué)會 中國模具設(shè)計大典編委會等主編 中國模具設(shè)計大典[M]. 江西科學(xué)技術(shù)出版社2003 [6] 郝濱海編 沖壓模具簡明設(shè)計手冊[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社 2005 [7] 閻亞林主編 沖壓與塑壓成型設(shè)備[M]. 高等教育出版社2010.4 27

收藏