輸送機(jī)帶輪沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)（落料拉深復(fù)合模+反拉深模具）

輸送機(jī)帶輪沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)（落料拉深復(fù)合模+反拉深模具）,輸送,機(jī)帶輪,沖壓,成形,工藝,模具設(shè)計(jì),落料拉深,復(fù)合,反拉深,模具 摘 要 本文是對拉伸件進(jìn)行工藝分析及模具設(shè)計(jì)。該工件是一個(gè)圓筒形拉伸件，另外該工件中間帶有通孔，需進(jìn)行沖孔，形狀簡單經(jīng)過計(jì)算和分析確定各工序均可一次拉伸成形。通過對各部分進(jìn)行計(jì)算分析后才能最終確定加工工序。工件整個(gè)成形過程所涉及的工序有：落料、拉伸、反拉伸、沖孔等四步。經(jīng)計(jì)算分析確定最終工藝方案為：落料與拉伸復(fù)合，反拉伸、沖孔。在確定工藝方案的基礎(chǔ)上對主要模具進(jìn)行設(shè)計(jì)，分析工件成型過程，設(shè)計(jì)模具的結(jié)構(gòu)病畫出模具裝配圖及零件圖。在本次設(shè)計(jì)中主要對落料拉伸復(fù)合模和反拉伸模進(jìn)行設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：拉伸；落料拉伸復(fù)合模；模具 - I - Conveyor belt wheel process design and mold design Abstract Pulley belt drive mechanism is one of the important parts. This part is a typical cylindrical member with a concave top. It is a remarkably versatile, in great demand of mechanical transmission parts. By process analysis identifies the main needs blanking, drawing, punching three main process. The process according to the analysis were designed stretched composite blanking die and punching die, through access to information and calculation devised both sets of molds. Tensile strength is required for the check, pressure check. The present paper has analyzed the heteromorphous filling piece ramming forming craft characteristic, introduced mold's unique feature, the work process My graduation project entitled conveyor pulley stamping and die design. Firstly part analysis, process analysis. Then mold the overall design, including a stretched composite blanking die and a punching mold design, process diagram drawn part to be machined on the specification of the last two sets of molds draw assembly drawing and part drawing. 目 錄 摘 要 I Conveyor belt wheel process design and mold design II Abstract II 一 緒 論 5 1.1沖壓技術(shù)的先進(jìn)性 5 1.2 沖壓的基本工序及模具 6 1.3我國沖壓模具市場情況 7 1.4我國模具技術(shù)的發(fā)展趨勢 8 1.5沖壓模具的現(xiàn)狀 12 二 沖壓件工藝分析 14 1. 沖壓件精度分析及確定 14 2. 沖壓件結(jié)構(gòu)分析 14 三 工藝方案 14 1.計(jì)算毛坯尺寸 14 2.落料工序 17 3. 正拉深 17 4. 反拉深 17 5. 沖孔工序 18 6.修邊工序 18 四 確定排樣裁板方案以及材料利用率計(jì)算 19 1. 排樣方式的確定 19 2. 搭邊值確定 19 3. 材料利用率 20 五 沖壓力計(jì)算 21 1.落料 21 2.正拉深 21 3.反拉深 21 4. 沖孔 21 六 工作零件刃口尺寸的計(jì)算 22 1.落料 22 2.2正拉深 23 3.反拉深 23 4.沖孔 23 七 沖壓設(shè)備的選擇 24 1. 壓力機(jī)噸位計(jì)算 24 2. 滑塊行程 25 3. 裝模高度 25 4. 壓力機(jī)功率的核算 25 1.工作零件 27 2.其他板類零件 29 3.壓料裝置 30 4.定位裝置 30 5.卸料裝置 30 6.模架及其零件 31 7.繪制落料拉深復(fù)合模裝配圖 31 8.壓力機(jī)閉合高度的校核 32 十.反拉深模具設(shè)計(jì) 33 1.反拉深模工作部分尺寸計(jì)算 33 2.反拉深模零部件設(shè)計(jì) 33 ⑴工作零件 33 ⑵其他板類零件 34 ⑶壓料裝置 34 ⑷推件裝置 34 ⑸固定零件 34 3.反拉深模的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 34 4.繪制模具裝配圖和零件圖 35 5.壓力機(jī)閉合高度的校核 35 十一 工藝卡片的編制 37 致 謝 38 參考文獻(xiàn) 1 - V - 一 緒 論 帶輪是帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中重要的零件之一。它是一種用途十分廣泛、年需求量很大的機(jī)械傳動(dòng)零件。 隨著機(jī)械工業(yè)特別是汽車制造業(yè)的發(fā)展，節(jié)約原材料，降低能耗，提高整機(jī)的質(zhì)量是普遍關(guān)注的大問題。因此，對作為機(jī)械傳動(dòng)零件的帶輪如何優(yōu)化設(shè)計(jì)，改革加工方法，對促進(jìn)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展具有特別重要的意義。對于發(fā)達(dá)的現(xiàn)代工業(yè)來說，笨重的鑄鐵帶輪已較難適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)化發(fā)展的需求。為此人們一直尋求一種新的替代品，進(jìn)而突破傳統(tǒng)工藝。 采用鋼板沖壓制作的皮帶輪在這種時(shí)代背景下應(yīng)運(yùn)而生，采用鋼板制作的皮帶輪是一種輕型結(jié)構(gòu)的帶輪(通稱鈑制帶輪)。沖壓皮帶輪作為皮帶輪的一種新型的結(jié)構(gòu)型式，以其精度高、重量輕、節(jié)能、節(jié)材、動(dòng)平衡好、生產(chǎn)效率高，無環(huán)境污染等特點(diǎn)，己被汽車工業(yè)廣泛應(yīng)用，鑄鐵等型式的傳統(tǒng)皮帶輪將會(huì)逐漸減少使用，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 同其他制造皮帶輪的工藝方法相比，沖壓皮帶輪的有著巨大的優(yōu)勢： (1)在具有足夠剛度的條件下，沖壓皮帶輪重量輕，比鑄鐵帶輪輕3/4以上。 (2)材料密度和壁厚均勻。因其是整體結(jié)構(gòu)，成形工藝合理，尺寸精度高(即槽面徑向跳動(dòng)量一般在0.1~0. 2 )，動(dòng)平衡性好，慣量小。 (3)同脹壓法相比，所用工具和模具的費(fèi)用低(為脹壓模具費(fèi)的1/5)，而且強(qiáng)度高，壽命長，同時(shí)這種沖壓成形的皮帶輪具有可通用性，在工序周轉(zhuǎn)和運(yùn)輸過程中的損壞率低。 (4)節(jié)能、節(jié)料、低成本。沖工藝能耗低，優(yōu)于鑄鐵帶輪的鑄造與退火等能耗工序，節(jié)約能源材料在50%以上，效率高，每分鐘可加工數(shù)件。 (5)無環(huán)境污染。工人勞動(dòng)條件好，勞動(dòng)強(qiáng)度低。 1.1沖壓技術(shù)的先進(jìn)性 機(jī)械制造中的塑性加工方法主要有鍛造和沖壓兩種。沖壓屬于板料成形，是利用模具在壓力機(jī)的作用下使金屬板料產(chǎn)生分離或變形，以獲得一定形狀和尺寸的零件的加工方法。 在金屬?zèng)_壓的生產(chǎn)中，合理的沖壓成形工藝、先進(jìn)的模具、高效的沖壓設(shè)備是必不可少的三要素。 冷沖壓與其他機(jī)械加工方法相比，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面有如下特點(diǎn)： 1）沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，對工人的要求也不高，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。普遍壓力機(jī)可每分鐘生產(chǎn)幾十件零件，高速壓力機(jī)每分鐘可生產(chǎn)幾百甚至幾千件零件。所以他是一個(gè)高效率的加工方法。 2）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件，小到儀表儀器，大到汽車覆蓋件，還可獲得其他加工方法難以制造的壁薄、質(zhì)量輕、剛性好、表面質(zhì)量高、形狀復(fù)雜的零件。 3）沖壓件的尺寸精度由模具來保證，所以質(zhì)量穩(wěn)定、互換性好。 4）沖壓加工一般不需要加熱毛坯，也不需要切削加工那樣，大量切削金屬，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約金屬，沖壓件的成本較低。 1.2 沖壓的基本工序及模具 由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類：分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定的形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序,成形工序是指使坯料在不斷裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的工序。 在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少時(shí)，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(shí)在工藝多采用集中的方案，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，組合的方法不同，又可分為復(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(shí)完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。 級進(jìn)沖壓——在壓力機(jī)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成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)沖壓——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)類型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等按工序的組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級進(jìn)模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被緊固在壓力機(jī)滑塊上，可隨滑塊作上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，是沖模的活動(dòng)部分；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(shí)，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)上模下壓，在模具工作零件(即凸模、凹模)作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r(shí)．模具的卸科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)行下一次沖壓的循環(huán)。 1.3我國沖壓模具市場情況 我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國發(fā)經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復(fù)雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進(jìn)口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場竟?fàn)幖ち摇? 據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)材料，2004年我國沖壓模具總產(chǎn)出約為220億元，其中出口0.75億美元,約合6.2億元. 根據(jù)我國海關(guān)統(tǒng)計(jì)資料,2004年我國共進(jìn)口沖壓模具5.61億美聯(lián)社元,約合46.6億元.從上述數(shù)字可以得出2004年我國沖壓模具市場總規(guī)模約為266.6億元.其中國內(nèi)市場需求為260.4億元,總供應(yīng)約為213.8億元,市場滿足率為82%.在上述供求總體情況中,有幾個(gè)具體情況必須說明:一是進(jìn)口模具大部分是技術(shù)含量高的大型精密模具,而出口模具大部分是技術(shù)含量較低中的中低檔模具,因此技術(shù)含量高的中高檔模具市場滿足率低于沖壓模具總體滿足率,這些模具的發(fā)展已滯后于沖壓件生產(chǎn),而技術(shù)含量低的中低檔模具市場滿足率要高于沖壓模具市場總體滿足率;二是由于我國的模具價(jià)格要比國際市場低格低許多,具有一定的竟?fàn)幜?因此其在國際市場前景看好,2005年沖壓模具出口達(dá)到1.46億美元,比2004年增長94.7%就可說明這一點(diǎn);三是近年來港資、臺資、外資企業(yè)在我國發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量的自產(chǎn)自用的沖壓模具無確切的統(tǒng)計(jì)資料，因此未能計(jì)入上述數(shù)字之中。 我國沖模工業(yè)不能滿足國內(nèi)經(jīng)濟(jì)需要的原因主要有： 1.專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度低。 2.模具品種少，效率低，經(jīng)濟(jì)效益也差。 3.制造周期長，模具精度不高，制造技術(shù)較落后。 4.模具壽命短，新材料使用量不到10%。 力量分散，管理落后。但改革開放以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，尤其是國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，大大地提高了模具的商品化程度，推動(dòng)了模具技術(shù)和模具工業(yè)的迅速發(fā)展，在CAD/CAM/CAE的運(yùn)用、加工工藝手段、沖壓件質(zhì)量及模具性能方面，均已達(dá)到或接近國際水平。 1.4我國模具技術(shù)的發(fā)展趨勢 當(dāng)前，我國工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是產(chǎn)品品種多、更新快和市場競爭激烈。在這種情況下， 用戶對模具制造的要求是交貨期短、精度高、質(zhì)理好、價(jià)格低。因此，模具工業(yè)的發(fā)展的趨勢是非常明顯的。 （1）模具產(chǎn)品發(fā)展將大型化精密化 模具產(chǎn)品成形零件的日漸大型化，以及由于高效率生產(chǎn)要求的一模多腔(如塑封模已達(dá) 到一模幾百腔)使模具日趨大型化。隨著零件微型化，以及模具結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求(如多工位級進(jìn)模工位數(shù)的增加，其步距精 度的提高)精密模具精度已由原來的5μm提高到2～3μm，今后有些模具加工精度公差要求 在1μm以下，這就要求發(fā)展超精加工。 （2）多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展 新型多功能復(fù)合具是在多工位級進(jìn)?；A(chǔ)上開發(fā)出來的。一套多功能模具除了沖壓成 形零件外，還可擔(dān)負(fù)轉(zhuǎn)位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務(wù)。通過這種多勸能模具生產(chǎn) 出來的不再是單個(gè)零件，而是成批的組件。如觸頭與支座的組件，各種小型電機(jī)、電器及儀 表的鐵芯組件等。 （3）熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高 由于采用熱流道技術(shù)的模具可提高制作的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省制作的原材料和節(jié) 約能源，所以廣泛應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革。國外熱流道模具已有一半用上了熱 流道技術(shù)，有的廠甚至已達(dá)80%以上，效果十分明顯。國內(nèi)近幾年已開始推廣應(yīng)用，但總體 還達(dá)不到10%，個(gè)別企業(yè)已達(dá)到20%~30%。制訂熱流道元器件的國家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價(jià)廉高 質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。 （4）氣體輔助注射模具和適應(yīng)高壓注射成形等工藝的模具將積極發(fā)展 氣體輔助注射成形是一種塑料成形的新工藝，它具有注射壓力低、制品翹曲變形少、 表面好以及易于成形壁厚差異較大的制品等優(yōu)點(diǎn)，可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低 成本。國外，已經(jīng)較成熟。國內(nèi)目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成 形包括塑料熔體注射和氣體(一般均采用氮?dú)?注射成形兩面部份，比傳統(tǒng)的普通注射工藝有 更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且氣體輔助注射常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計(jì)和 控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動(dòng)分析軟件，顯得十分重要。為了確保塑料件精度，將繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具。在注射成形中，影響成型件精度的最大因素是成型收縮，高壓注射成型可強(qiáng)制樹 脂收縮率，增加塑件尺寸的穩(wěn)定性。模具要求剛性好、耐高壓。特別是精密模具的型腔應(yīng)淬 火，澆口密封性好，模具能準(zhǔn)確控制。注射壓縮成型技術(shù)，是在模具預(yù)先半開模狀態(tài)或者在 鎖模力保持中壓或低壓，模具在設(shè)定的打開量下，注射溶融樹脂，然后以最大的鎖模力進(jìn)行 壓縮成型，其效果是：(1)成型件局部內(nèi)應(yīng)力?。?2)可得到縮孔少的厚壁成型件；(3)對于塑件狹窄的部件也可注入樹脂；(4)用小注射力能得到優(yōu)良制品。該類模具的理想結(jié)構(gòu)是：(1) 注射時(shí)樹脂以低的流動(dòng)阻力迅速充填型腔；(2)充填完后能立即遮斷澆口部；(3)壓縮作用應(yīng) 僅限于型腔部。 （5）快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊 現(xiàn)在是多品種、少批量生產(chǎn)的時(shí)代，到下一個(gè)世紀(jì)，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例 將達(dá)75%以上。一方面是制品使用周期短，品種更新快，另一方面制品的花樣變化頻繁，均 要求模具的生產(chǎn)周期越快越好。因此，開發(fā)快速經(jīng)濟(jì)具越來越引起人們的重視。例如，研制 各種超塑性材料(環(huán)氧、聚脂等)制作或其中填充金屬粉末、玻璃纖維等的簡易模具：中、低 熔點(diǎn)合金模具、噴涂成型模具、快速電鑄模、陶瓷型精鑄模、陶瓷型吸塑模、疊層模及快速 原型制造模具等快速經(jīng)濟(jì)模具將進(jìn)一步發(fā)展。快換模架、快換沖頭等也將日益發(fā)展。另外，采用計(jì)算機(jī)控制和機(jī)械手操作的快速換模裝置、快速試模技術(shù)也會(huì)得到發(fā)展和提高。 （6）模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛 使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。 因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn) 生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件 規(guī)格品種，發(fā)展和完善聯(lián)銷網(wǎng)，保證供貨迅速。 （7）模具使用優(yōu)質(zhì)材料及應(yīng)用 先進(jìn)的表面處理技術(shù)將進(jìn)一步受重視在整個(gè)模具價(jià)格構(gòu)成中，材料所占比重不大，一般在20%～30%之間，因此選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。對于模具鋼來說，要采用電渣 重熔工藝，努力提高鋼的純凈度、等向性、致密度和均勻性及研制更高性能或有特殊性能的模具鋼。如采用粉末冶金工藝制作的粉末高速鋼等。粉末高速鋼解決了原來高速鋼冶煉過程中產(chǎn)生的一次碳化物粗大和偏析，從而影響材質(zhì)的問題。其碳化物微細(xì)，組織均勻，沒有材 料方向性，因此它具有韌性高、磨削工藝性好、耐磨性高、長年使用尺寸穩(wěn)定等特點(diǎn)，是一種很有發(fā)展前途的鋼材。特別對形狀復(fù)雜的沖件及高速?zèng)_壓的模具，其優(yōu)越性更加突出。這種鋼材還適用于注射成型漆加玻璃纖維或金屬粉末的增強(qiáng)塑料的模具，如型腔、形芯、澆口 等主要部件。另外，模具鋼品種規(guī)格多樣化、產(chǎn)品精料化、制品化，盡量縮短供貨時(shí)間亦是 重要方向。模具熱處理和表面處理是能否充分發(fā)揮模具鋼材性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展 方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善普及常用表面處理方法，即擴(kuò)滲如：滲碳、滲 氮、滲硼、滲鉻、滲釩外，應(yīng)發(fā)展設(shè)備昴貴、工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子 噴涂等技術(shù)。 （8）在模具設(shè)計(jì)制造中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù) 模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。實(shí)踐證明，模具CAD/CAM/CAE 技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向?，F(xiàn)在，全面普及CAD/CAM/CAE技術(shù)已基本成熟。由于模具 CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件 價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，特別是微機(jī)的普及應(yīng)用，更為廣大模具企業(yè)普 及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好的條伯。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，技術(shù)培訓(xùn)工作也日趨 簡化。在普及推廣模具CAD/CAM技術(shù)的過程中，應(yīng)抓住機(jī)遇，重點(diǎn)扶持國產(chǎn)模具軟件的開發(fā) 和應(yīng)用。 加大技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度。應(yīng)時(shí)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。對于已普及了 模具CAD/CAM技術(shù)的一批以家電行業(yè)代表的企業(yè)來說，應(yīng)積極做好模具CAD/CAM技術(shù)的深化 應(yīng)用工作，即開展企業(yè)信息化工程，可從CAPP,PDM，CIMS,VR，逐步深化和提高。 （10）快速原型制造(RPM)技術(shù)得到更好的發(fā)展 快速原型制造(RPM)技術(shù)是美國首先推出的。它是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、激光成形技術(shù)和 新材料技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，是一種全新的制造技術(shù)，是基于新穎的離散/堆積(即材料累加) 成形思想，根據(jù)零件CAD模型、快速自動(dòng)完成復(fù)雜的三維實(shí)體(原型)制造。RPM技術(shù)是集精 密機(jī)械制造、計(jì)算機(jī)、NC技術(shù)、激光成形技術(shù)和材料科學(xué)最新發(fā)展的高科技技術(shù)，被公認(rèn)為是繼NC技術(shù)之后的一次技術(shù)革命。 RPM技術(shù)可直接或間接用于模具制造。首先是通過立體光固化(SLA)疊層實(shí)體制造(LOM) 激光選區(qū)燒結(jié)(SLS)、三維打印(3D-P)熔融沉積成形(FDM)等不同方法得到制件原型。然后通 過一些傳統(tǒng)的快速制模方法，獲得長壽命的金屬模具或非金屬的低壽命模具。主要有精密鑄 造、粉末冶金、電鑄和熔射(熱噴涂)等方法。這種方法制模，具有技術(shù)先進(jìn)、成本較低、設(shè) 計(jì)制造周期短、精度適中等特點(diǎn)。從模具的概念設(shè)計(jì)到制造完成僅為傳統(tǒng)加工方法所需時(shí)間 的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技術(shù)與快速原型制造技術(shù)的結(jié)合，將是傳統(tǒng)快速 制模技術(shù)，進(jìn)一步深入發(fā)展的方向。RPM技術(shù)還可以解決石墨電極壓力振動(dòng)(研磨)成形法中母模(電極研具)制造困難問題，使該法獲得新生。青島海爾模具有限公司還構(gòu)建了基于RE(逆向工程技術(shù))/RPM的模具并行 開發(fā)系統(tǒng)，具有開發(fā)質(zhì)量高、開發(fā)成本低及開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。 （11）高速銑削加工將得到更廣泛的應(yīng)用 國外近年來發(fā)展的高速銑削加工 ，主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)到40000～100000r/min,快速進(jìn)給速 度可達(dá)到30～40m/min，換刀時(shí)間可提高到1～3S。這樣就大幅度提高了加工效率，如在加工壓鑄模時(shí)，可提高7～8倍，并可獲得Ra≤10um的加工表面粗糙度。形狀精度可達(dá)10um。 另外，還可加工硬度達(dá)60HRC的模塊，形成了對電火花成形加工的挑戰(zhàn)。因此，高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了模具加工的發(fā)展，特別是對汽車、家電行業(yè)中大型腔模具制造方面注入了新的活力。 （12）模具高速掃描及數(shù)字化系統(tǒng)將發(fā)揮更大的作用 英國雷尼紹公司的模具掃描系統(tǒng)，已在我國200多家模具廠點(diǎn)得到應(yīng)用，取得良好效 果。該系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕牡哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短的研 制制造周期。如RENSCAN200快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上， 用雷尼紹的SP2-1掃描測頭實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集，控制核心是雷尼紹TRACECUT軟件，可自動(dòng) 生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工等程序及不同格式的CAD數(shù)據(jù)。用于模具制造業(yè)的“逆向工 程”。該公司又推出了CYCLON高速掃描機(jī)，這是一臺獨(dú)立工作的專門用來掃描的設(shè)備，不占用加工機(jī)床的工作時(shí)間。其掃描速度最高可達(dá)3m/min，大大縮短了模具制造周期，另外，其數(shù)據(jù)采集速度比RENSCAN200快，定時(shí)探針接觸力小，因此可以用非常細(xì)的探針，用來掃描細(xì)小的模具和細(xì)微的特征表面，擴(kuò)大模具生產(chǎn)的品種范圍。由于模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、定電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大作用。 （13）模具研磨拋光將向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展 模具表面的精加工是模具加工中未能很好解決的難題之一。模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，我國目前仍以手工研磨拋光為主，不僅效率 低(約占整個(gè)模具制造周期的1/3)，且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，質(zhì)量不穩(wěn)定，制約了我國模具加工 向更高層次發(fā)展。因此，研究拋光的自動(dòng)化、智能化是重要的發(fā)展趨勢。日本已研制了數(shù)控研磨機(jī)，可實(shí)現(xiàn)三維曲面模具研磨拋光的自動(dòng)化、智能化是重要的發(fā)展趨勢。日本已研制了數(shù)控研磨機(jī)，可實(shí)現(xiàn)三給曲面模具研磨拋光的自動(dòng)化。另外，由于模具型腔形狀復(fù)雜，任何一種研磨拋光方法都有一定局限性。應(yīng)注意發(fā)展特種研磨與拋光、如擠壓衍磨、電化學(xué)拋光、 超聲拋光以及復(fù)合拋光工藝與裝備，以提高模具表面質(zhì)量。 （14）模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展 隨著各種新技術(shù)的迅速發(fā)展，國外已出現(xiàn)了模具自動(dòng)加工系統(tǒng)。這也是我國長遠(yuǎn)發(fā)展 的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有如下特征：多臺機(jī)床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。 1.5沖壓模具的現(xiàn)狀 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)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(jìn)了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下。 ① 沖壓成形理論及沖壓工藝方面 沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應(yīng)力應(yīng)變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進(jìn)展。研究推廣能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本和擴(kuò)大沖壓工藝應(yīng)用范圍的各種沖壓新工藝，也是沖壓技術(shù)的發(fā)展方向之—。日前，國內(nèi)外相繼涌現(xiàn)出了精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝、超塑性成形工藝及無模多點(diǎn)成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟(jì)的沖壓新工藝。 ② 沖模設(shè)計(jì)與制造方面 沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件。在沖模的設(shè)計(jì)和制造上，目前正朝著以下兩方面發(fā)展：一方面，為了適應(yīng)高速、自動(dòng)、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要．沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相適應(yīng)的新型模具材料及其熱表處理技術(shù)，各種高效、精密、數(shù)控、自動(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢測設(shè)備以及模具CAD/CAM技術(shù)也正在迅速發(fā)展：另一方向，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。 ③ 沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化方面 性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動(dòng)化的沖壓設(shè)備相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設(shè)備也由單工位、單功能、低速壓力機(jī)朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機(jī)械手乃至機(jī)器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動(dòng)線和高速自動(dòng)壓力機(jī)紛紛投入使用。 ④ 沖模標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)方面 模具的標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)的廣泛重視。因?yàn)闆_模屬單件小批量生產(chǎn)，沖模零件既具有一定的復(fù)雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性。因此，只有實(shí)現(xiàn)了沖模的標(biāo)準(zhǔn)化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)專業(yè)化、商品化，從而降低模具成本，提高模具質(zhì)量和縮短制造周期。 二 沖壓件工藝分析 1. 沖壓件精度分析及確定 零件形狀尺寸如圖1.0-1所示，查公差與配合技術(shù)手冊/方昆凡—北京：北京出版社續(xù)表1-2得該零件的精度等級為IT10級；查表1-2確定各尺寸的公差值，φ47對應(yīng)公差為+0.10mm，φ36對應(yīng)公差為+0.10mm，φ100對應(yīng)公差為-0.14mm。 材料：08鋼 料厚：t=1mm 大批量生產(chǎn) 圖1.0-1工件圖 2. 沖壓件結(jié)構(gòu)分析 此零件材料為08鋼，料厚為1mm，且零件為軸對稱旋轉(zhuǎn)體，沖裁性能較好；h/d較小，拉深工藝性較好，因此初步分析該零件的沖壓基本工序有：落料、正拉深、反拉深、沖孔、修邊 三 工藝方案 1.計(jì)算毛坯尺寸 外緣拉深后得到的沖壓件如圖1.0-2所示。 圖1.0-2 外緣拉深后的沖壓件 外緣拉深屬于帶凸緣圓筒不變薄拉深，雖然材料厚度有變化，但是平均值與毛坯原始厚度十分接近。因此，毛坯展開尺寸可根據(jù)毛坯面積等于拉深件面積的原則來確定。由于材料的各向異性以及拉深時(shí)金屬流動(dòng)條件的差異，為了保證零件的尺寸，必須保留出修邊余量，在計(jì)算毛坯尺寸時(shí)必須計(jì)入修邊余量。 d f/d=100/89=1.12,根據(jù)d f/d數(shù)值查沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)（第二版）P137中表5-2得修邊余量為3.5mm，所以d f修正為d f=100+3.5×2=107（mm）（注：d為中徑）。 （1） 毛坯直徑 由表5-3當(dāng)r≠R時(shí)，毛坯直徑為： 已知代入D≈159mm （2） 是否使用壓邊圈 毛坯的相對厚度t／D×100=1／159×100=0.63，零件拉深系數(shù)m 1=d／D=90／159=0.57，查沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)（第二版）P144中表5-7可知，0.63小于1.5,0.57小于0.6故需采用壓邊圈。 表5-7采用/不采用壓料裝置的判別條件 拉伸方法 第一次拉伸 以后各次拉深 (t/D）×100 m1 （t/dn-1） mm 用壓邊圈 ＜1.5 ＜0.6 ＜1.0 ＜0.8 可用可不用 1.5-2 0.6 1.0-1.5 0.8 不用壓邊圈 ＞2 ＞0.6 ＞1.5 大于0.8 （3） 計(jì)算拉深次數(shù) 按下列數(shù)據(jù)d f／d=1.12，t／D=1／159≈0.63％，查實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊p91表3-36得首次拉深允許的最大相對高度為：h 1／d 1=0.50～0.60。工件的相對高度h／d 2=33／88≈0.375，得出拉深次數(shù)n=1。 （4） 驗(yàn)證拉深系數(shù)是否超出極限 查沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)（第二版）表5-10得m t=0.53，所以m 1＞m t，拉深系數(shù)符合要求。 表5-10有凸圓筒件的首次拉伸系數(shù) 凸緣的相對直徑 毛坯相對厚度 >0.06～0.2 0.2～0.5 0.5～1.0 1.0～1.5 〉1.5 <1.1 0.59 0.57 0.55 0.53 0.50 1.1～1.3 0.55 0.57 0.53 0.51 0.49 1.3～1.5 0.52 0.51 0.50 0.49 0.47 1.5～1.8 0.48 0.48 0.47 0.46 0.45 1.8～2.0 0.45 0.45 0.44 0.43 0.42 2.0～2.2 0.42 0.42 0.42 0.41 0.40 2.2～2.5 0.38 0.38 0.38 0.38 0.37 2.5～2.8 0.35 0.35 0.34 0.34 0.33 2.8～3.0 0.33 0.33 0.32 0.32 0.31 2.落料工序 落料工序需沖裁出直徑D=159mm的板料。 3. 正拉深 由以上計(jì)算可知，正拉深為首次拉深，且可一次拉深成所需的形狀，拉深過程中需使用壓邊裝置，拉深后工件的形狀如圖1.0-3所示。 圖1.0-3 首次拉深件 4. 反拉深 （1） 計(jì)算拉深次數(shù) d f／d=90／48=1.9，毛坯相對厚度t／D=1／90=1.11％，查實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊p91表3-36得首次拉深允許的最大相對高度為和h 2／d 2=0.36～0.46。工件的相對高度h／d 3=19／47=0.40，得出拉深次數(shù)n=1。 （2） 驗(yàn)證拉深系數(shù)是否超出極限 查沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)（第二版）表5-10得m t=0.43，而零件拉深系數(shù)m 1=d∕D=49∕90=0.54，所以m 1〉m t，拉深系數(shù)符合要求。 （3） 反拉深不容易起皺，一般不需壓邊。 （4） 反拉深后工件圖如圖1.0-4所示。 圖1.0-4反拉深后工件圖 5. 沖孔工序 反拉深后需沖裁出直徑D=36mm的孔。沖孔后工件如圖1.0-5所示。 圖1.0-5沖孔后工件圖 6.修邊工序 修邊后的工件圖如圖1.0-6所示。 圖1.0-6修邊后工件圖 四 確定排樣裁板方案以及材料利用率計(jì)算 根據(jù)上述計(jì)算，毛坯直徑已經(jīng)確定，可以進(jìn)行排樣設(shè)計(jì)。 1. 排樣方式的確定 根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)和材料利用率情況有三種排樣方式，即有廢料排樣、無廢料排樣和少廢料排樣。由于毛坯直徑比較大，采用少廢料排樣；考慮操作方便，排樣采用直排單排。 2. 搭邊值確定 查沖壓成形工藝與模設(shè)計(jì)（第二版）p49表3-8可得：橫搭邊a 1=1.0，步距S=159；條料寬度B=D+2a 1=159+2×1.0=161。 表3-8 最小搭邊值a 3. 材料利用率 一個(gè)步距的材料利用率：η=A／SB×100％=77.5％,排樣圖如圖1.0-7所示。 圖1.0-7排樣圖 五 沖壓力計(jì)算 1.落料 查冷沖模具設(shè)計(jì)典型實(shí)例詳解p138得落料力公式 F落料=Ltσb=（π×159×1×295）N=147356.4N，σb為板料抗拉強(qiáng)度，08鋼的σb≥295MPa，取295MPa。 2.正拉深 查沖壓工藝模具學(xué)（第三版）經(jīng)驗(yàn)公式為： F 1=πd 1tσbk 1=π×90×1×295×0.93≈77570.6（N） 查冷沖模具設(shè)計(jì)典型實(shí)例詳解p139表5-1得k 1=0.93 由于正拉深時(shí)采用了壓邊圈，需計(jì)算壓邊力，由實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊p121表3-65查得壓邊力F Q(N)的計(jì)算公式為：F Q=π／4[D2-(d 1-2t+2rd) 2q]=3.14／4×[1592-（90-2+2×2）2×2.5]=3235.0N 式中單位壓力q由實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊p122表3-66查得，q=2.5MPa。 3.反拉深 因?yàn)榉蠢钜欢ㄊ窃倮?，所以在?jì)算反拉深力時(shí)可根據(jù)再拉深的拉深力計(jì)算公式求得：F 2=πd 2tσbk 2=π×（47+2）×1×295×1.3≈59005.3（N） 式中k 2由實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊P123中表3-70經(jīng)差值法求得。 4. 沖孔 沖孔直徑為φ36mm，F(xiàn)沖孔=Ltσb=π×36×1×295=33346.8（N） 六 工作零件刃口尺寸的計(jì)算 1.落料 落料凹模、落料凸模采用分別加工法加工。落料件尺寸為159 0 -0.16mm。根據(jù)t=1mm，查沖壓成形工藝與模設(shè)計(jì)（第二版）p41表3-5得：Zmin=0.100，Zmax=0.140。因?yàn)槁淞霞某叽缇葹镮T10級，由沖壓成形工藝與模設(shè)計(jì)（第二版）p37表3-2得，所以落料凹模尺寸精度為IT8級，落料凸模尺寸精度為IT7級。查公差與配合合技術(shù)手冊表1-2得凹模尺寸上偏差δd=+0.063，凸模尺寸下偏差δp=-0.040，因?yàn)槌叽缇葹镮T10以上所以x=1。 |δp|+|δd|=0.103＞Zmax－Zmin=0.140-0.100=0.040﹙mm﹚ 說明所取凸凹模公差不能滿足|δp|+|δd|≤Zmax－Zmin的條件，可調(diào)整如下： δp=0.4﹙Zmax－Zmin﹚=0.4×0.040=0.016﹙mm﹚ δd=0.6﹙Zmax－Zmin﹚=0.6×0.040=0.024﹙mm﹚ 落料凹模刃口尺寸Dd=（Zmax-xΔ）+δd 0 =（159-1×0.16）+0.024 0=158.84+0.024 0（mm） 落料凸模刃口尺寸Dp=（Dd-Zmin） 0 –δp =（158.84-0.100） 0 -0.016=158.74 0 -0.016（mm） 表3-5沖裁模初始間隙值 2.2正拉深 正拉深的尺寸為φ90 0 -0.14mm （1） 圓角半徑 拉深凹模的圓角半徑可按沖壓成形工藝與模設(shè)計(jì)（第二版）p164中經(jīng)驗(yàn)公式確定： r=0.8[（D-d）t] ?=0.8×[﹙159-90﹚×1.0] ?≈6.65mm，取7mm。 一次拉深成型中，凸模的圓角半徑r p應(yīng)與工件的圓角半徑相等。但對于厚度小于6mm的材料，其數(shù)值不得小于2t。驗(yàn)證r=2mm=2t，符合要求，不需要再加入整形工序，所以凸模的圓角半徑r p=2mm。 （2） 間隙 拉深模的凸模及凹模的單邊間隙,由于正拉深采用了壓邊圈,這時(shí)間隙數(shù)值可以按沖壓成形工藝與模設(shè)計(jì)（第二版）p166中表5-19取值，取值為單邊間隙Z=(1～1.1)t取Z=1.05mm （3） 拉深凸凹模工作部分尺寸的確定 由沖壓成形工藝與模設(shè)計(jì)（第二版）p166得拉深凹模尺寸 所以D d=（90-0.75×0.14）+0.035 0=89.895+0.035 0 拉深凸模尺寸按凹模實(shí)際尺寸配作，保證單面間隙為1.05mm。 3.反拉深 反拉深的尺寸為φ （1） 圓角半徑 根據(jù)零件形狀拉深凹模的圓角半徑需與工件圓角半徑相等，即r d=4mm。 一次拉深成型中，r p=（0.6～1）r d，但對于厚度小于6mm的材料，其數(shù)值不得小于2t。驗(yàn)證r=4mm﹥2t=2mm，符合要求，不需要再加入整形工序，所以凸模的圓角半徑r p=4mm。 （2） 間隙 反拉深沒有采用壓邊圈，這時(shí) Z=t max=1mm。 （3） 凸凹模工作部分尺寸的確定 查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)課本P198得拉深凸模尺寸 所以d p=（47+0.4×0.002) = 拉深凹模尺寸按凸模實(shí)際尺寸配作，保證單面間隙為1mm。 4.沖孔 沖孔的直徑為φ，沖孔凹模、沖孔凸模采用分別加工法。根據(jù)t=1mm， 查沖壓成形工藝與模設(shè)計(jì)（第二版）p41表3-5得：Zmin=0.100，Zmax=0.140。 因?yàn)闆_孔件的尺寸精度為IT10級，所以沖孔凹模尺寸精度為IT8級，沖孔凸模尺寸精度為IT7級。 查表得凹模尺寸上偏差δd=+0.039，凸模尺寸下偏差δp=-0.025，x=1，則： |δp|+|δd|=0.064＞Zmax－Zmin=0.140-0.100=0.040﹙mm﹚ 說明所取凸凹模公差不能滿足|δp|+|δd|≤Zmax－Zmin的條件，可調(diào)整如下： δp=0.4﹙Zmax－Zmin﹚=0.4×0.040=0.016﹙mm﹚ δd=0.6﹙Zmax－Zmin﹚=0.6×0.040=0.024﹙mm﹚ 沖孔凸模刃口尺寸d p=（d min+xΔ） 0 –δp=（36+1×0.100） 0 -0.016=36.10 0 -0.016（mm） 沖孔凹模刃口尺寸d d=（d p+Zmin）＋δd 0=（36.10+0.100）+0.024 0=36.20+0.024 0（mm） 七 沖壓設(shè)備的選擇 由于零件屬于中小型沖壓件，且需要拉深工序，所以沖壓設(shè)備類型初步選為開式壓力機(jī)。下面進(jìn)行規(guī)格選擇。 1. 壓力機(jī)噸位計(jì)算 F復(fù)合模=F落料+F正拉深+F壓邊 =147356.4N+77570.6N+3235.0N =228162.0N=228.1620KN F反拉深模=F反拉深=59005.3N=59.0053KN F沖孔模=F沖孔=33346.8N=33.3468KN 但是，沖壓過程中最大作用力Pmax發(fā)生的時(shí)間很難與標(biāo)定壓力機(jī)的名義壓力位置相重合。這時(shí)便不能單純地按最大作用力與壓力機(jī)名義壓力之間的關(guān)系來選擇設(shè)備的噸位，而應(yīng)該以保證壓力機(jī)全部行程范圍內(nèi)，為完成加工所需的滑塊作用力都不能超出壓力機(jī)允許壓力與行程關(guān)系的范圍為條件來選擇。由于沒有壓力機(jī)容許負(fù)荷曲線，所以參照參考書中壓力機(jī)噸位選擇中相關(guān)計(jì)算公式得： F總壓力=（0.5～0.6）F壓力機(jī) 因此壓力機(jī)計(jì)算壓力為： F復(fù)合模壓力機(jī)=F復(fù)合模／（0.5～0.6） =228.1620／(0.5～0.6) =(456.3～380.2)KN F反拉深壓力機(jī)= F反拉深／（0.5～0.6） =59.0053／(0.5～0.6) =(118.0～98.3)KN F沖孔壓力機(jī)= F沖孔／（0.5～0.6） =33.3468／(0.5～0.6) =(66.7～55.6)KN 根據(jù)上述計(jì)算壓力，落料拉深復(fù)合模選定公稱壓力為630KN的壓力機(jī)，反拉深模選定公稱壓力為100KN的壓力機(jī)，沖孔模選定公稱壓力為63KN的壓力機(jī)。 2. 滑塊行程 由沖壓成型工藝與模具設(shè)計(jì)（第二版）p8可知滑塊行程應(yīng)能保證毛坯的順利放進(jìn)與零件取出。在沖裁時(shí)，壓力機(jī)并不需要太大的滑塊行程，滑塊行程只要比凹模與卸料板上板料的距離大（2～3）mm即可。在進(jìn)行拉深時(shí)，行程一般取拉深件高度的（2～2.5）倍。 3. 裝模高度 由沖壓成型工藝與模具設(shè)計(jì)（第二版）p9可知模具閉合高度的值應(yīng)小于壓力機(jī)連桿調(diào)節(jié)到最短距離時(shí)，由壓力機(jī)墊板上表面到滑塊底平面的距離，其關(guān)系為Hmax=Hm+5，式中Hm—模具的閉合高度（mm）。 綜合以上要求，落料拉深復(fù)合模選擇的壓力機(jī)型號為JB23-63開式雙柱可傾式壓力機(jī)；反拉深模選擇的壓力機(jī)型號為J23-10開式雙柱可傾式壓力機(jī)；沖孔模選擇的壓力機(jī)型號為J23-6.3開式雙柱可傾式壓力機(jī)。 4. 壓力機(jī)功率的核算 （1） 計(jì)算壓力機(jī)的有效功 在根據(jù)沖壓力選擇壓力機(jī)后，還必須核算該項(xiàng)壓力機(jī)的功率（功）是否適合。壓力機(jī)的一個(gè)行程所產(chǎn)生的有效功Wp應(yīng)大于沖壓所需要的總變形功Wb及壓縮彈頂裝置所需的功W之和，即 Wp≥Wb+W 壓力機(jī)的功由飛輪的有效能量和電動(dòng)機(jī)輸出的能量所組成。后者主要消耗在克服摩擦和床身彈性的能量等有害阻力以及恢復(fù)飛輪在沖壓后降低的速度上。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于缺少具體數(shù)據(jù)，很難定量計(jì)算。根據(jù)壓力機(jī)型式→標(biāo)準(zhǔn)行程→壓力機(jī)行程數(shù)，試算得： 壓力機(jī)行程數(shù) n=340／P?=340／800?=63.9(次／min) ≈64(次／min) 單行程有效功 Wp=0.14(P3)?=0.14(8003)?=3167.8(N.m) （2） 每道沖壓工序有效沖壓功 ①落料沖壓功 W落料=F落料t=147356.4×0.001=147.4（N.m） ②φ90mm拉深功 W拉深=F正拉深h外=77570.6×0.034=2637.4（N.m） ③φ47mm拉深功 W反拉深=F反拉深h內(nèi)=59005.3×0.020=1180.1（N.m） ④φ36mm孔沖壓功 W沖孔=F沖孔t=33346.8×0.001=33.3（N.m） 有效沖壓功Wb=W落料+W拉深+W反拉深+W沖孔=3998.2（N.m） (3)彈頂裝置壓縮功 ①頂件器。在模具中，頂件器的作用是壓緊坯料及沖壓過程中頂出坯料，同時(shí)在拉深過程中充當(dāng)壓邊圈起圧料作用，防止拉深過程中起皺。 頂件器有橡皮、彈簧和氣墊（壓縮空氣）三種，這三種均可用于薄料拉深。據(jù)分析，拉深時(shí)所需的壓邊力，在拉深開始階段要求較大，而隨著拉深深度的加大，壓邊力隨之減小，才會(huì)有利于拉深的進(jìn)行，對于薄料的拉深尤為重要。而彈簧和橡膠所提供的力，是隨著壓縮行程的加大而增大，這與壓邊力的需求正好相反，所以不適合采用彈簧和橡膠，而選用氣墊裝置。大噸位的壓力機(jī)下部帶有氣墊裝置，壓力可以調(diào)節(jié)，工作平穩(wěn)，壓縮空氣的壓力P一般為（0.5～0.6）MPa。 F壓邊=3235.0N，所以汽缸面積A=F壓邊／P=3235.0／5×105 =0.000000.647（㎡）=0.647（mm2）， d=(4A／π) ?=,0.907(mm),d過大，不適合采用氣墊。 退而求其次，改用橡皮，橡皮預(yù)壓縮量：F 0=0.15H,P=0.5MPa，d=283.3mm，求得D=290mm。橡皮的最大壓縮量：Fmax=（0.35～0.45）H,為了保證橡膠不致過早損壞，取Fmax=0.35H。 工作行程：L=Fmax- F 0=0.2H 拉深高度即為工作行程：L=34mm，所以橡皮的自由高度為H=L∕0.2=170mm 橡皮的預(yù)壓縮量：F 0=15％H=25.5mm 在橡皮終壓縮量為35％時(shí)，壓縮力為： F 2=πd 2／4×2.1=3.14×283.3 2／4×2.1=132306.78（N） 從拉深開始時(shí)的壓邊力31527.6N上升到拉深終了時(shí)的132306.78N，壓邊力太大有可能導(dǎo)致工件拉裂，同時(shí)拉深功消耗太大，機(jī)床的負(fù)載過大。最終還得回到采用氣墊裝置，氣墊結(jié)構(gòu)簡單，活塞桿較長，導(dǎo)向性能好，能承受一定的偏心力；同時(shí)內(nèi)部有較大的空腔，可以儲存較多的壓縮空氣，不必另備儲氣罐，價(jià)格便宜，工作可靠。但受壓力機(jī)底座下安裝空間的限制，工作壓力有限。液壓墊結(jié)構(gòu)緊湊，頂出力和壓料力可分別控制，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在工作過程中，液壓油通過溢流閥溢流會(huì)增加油溫，會(huì)使密封橡膠材料壽命縮短，同時(shí)油液流動(dòng)急劇，使油缸內(nèi)油壓不夠穩(wěn)定，會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)，引起油壓波動(dòng)，并且油流迅速啟停、換向，也會(huì)引起液壓沖擊，形成噪聲，也會(huì)引起漏油。所以一般多在氣墊無法滿足壓料要求時(shí)，才會(huì)使用液壓墊。 為了減小氣缸尺寸，擬將氣壓定為0.8MPa，按上述要求重新進(jìn)行核算汽缸內(nèi)徑： A=F壓邊／P=31527.6／（8×105 ）=0.0394095（㎡）=39409.5（mm 2）， d=（4A／π）?=224mm。 ②頂件器壓縮功 采用汽缸壓邊，在拉深過程中壓邊力沒有變化，拉深功也是恒定的，壓縮拉深功為： W=F壓邊f(xié)h=3235.0×2×0.15×0.034=33.0（N.m） 式中f—壓邊圈與板料、拉深凹模與板料的摩擦系數(shù)，單面取0.15，雙面乘2。③總沖壓功 總沖壓功是有效沖壓功與壓縮功之和： W總沖壓功=Wb+W=3998.2+33.0=4031.2（N.m）＜Wp（Wp=4227 N.m），沖壓功滿足要求。 八 模具結(jié)構(gòu)選擇 （1）沖模結(jié)構(gòu)形式。由沖壓工藝分析可知，采用一套復(fù)合模，兩套單工序模。 （2）定位方式。因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，控制條料的送進(jìn)步距采用固定擋料銷定距。 （3）卸料、出件方式的選擇。根據(jù)零件的形狀和工藝方案，沖裁后的工藝廢料留在條料上，不需采用卸料裝置。工件由于采用了兩道拉深工序，所以采用頂件器頂出。 （4）導(dǎo)向裝置的選擇。選擇后側(cè)導(dǎo)柱模架，該模架可用于沖壓較寬條料，送料及操作方便，可縱向或橫向送料。凹模周界范圍為250mm×250mm。 九 落料拉深復(fù)合模主要零部件的設(shè)計(jì) 1.工作零件 a落料凹模尺寸 凹模設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮凹模強(qiáng)度，制造方法和加工精度等。 落料凹模采用凹模板，凹模刃口孔型采用階梯式，刃口的強(qiáng)度好，刃口尺寸不隨修磨刃口而增大。 查課本表3-24，表3-25，得系數(shù)k=0.2，送料方向的凹模刃壁到凹模邊緣的最小距離161，送料方向的凹模刃壁間的最大距離161mm，垂直于送料方向的凹模刃壁間的最大距離161mm。根據(jù)課本Ⅱ公式（3-13）（3-32）（3-33），得 凹模厚度H=sk=161x0.2=32.2mm 凹模寬度s+2s=137+2x40=217 凹模長度s+2s+137+2x40=217 根據(jù)計(jì)算得出的長×寬×厚尺寸與凹模板的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對照，為使模具結(jié)構(gòu)合理，選用凹模板L×B×H=250×250×40。 根據(jù)模具的總體輪廓和結(jié)構(gòu)，初選緊固螺釘和銷釘，凹模需要淬火，凹模上螺釘孔和銷釘孔的主要參數(shù)如下： 螺孔中心到凹模外緣等距，孔中心到外緣的距離為 L=2d=2×12=24； 查課本Ⅰ表2-19，得銷孔中心到凹模外緣最小距離，取； 螺孔中心刃口邊緣及銷孔邊緣的距離，標(biāo)準(zhǔn)尺寸： s>2d=24； 查課本Ⅰ表2-20，得凹模板、凸模固定板上螺孔之間中心距 Smin=60，Smax=115 b拉深凸模和凸凹模 拉深凸模的結(jié)構(gòu)采用典型圓凸模結(jié)構(gòu)，下端為工作部分，中間的圓柱部分用來與凸模固定板配合，最上端的臺肩用于固定并承受卸料力等，各部分的直徑尺寸根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定。 凸凹模的結(jié)構(gòu)也采用典型圓凸模的結(jié)構(gòu)，與拉深凸模相同。其中凸凹模的拉深部分根據(jù)模具的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)延伸。 由以上工作零件的刃口尺寸計(jì)算，可知拉深凸模與拉深凹模的圓角半徑均為5mm，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)及課本Ⅱ式（3-26），得 拉深凸模長度l=40+24-1=63mm 凸凹模長度l=24+36=60mm 凹模設(shè)計(jì)圖如圖1.0-8所示： 圖1.0-8凹模 由工作零件的刃口尺寸計(jì)算結(jié)果，可知凸模的直徑都較大，凸模的剛度和強(qiáng)度都足夠，可不用進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的校核。 2.其他板類零件 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，固定板的厚度取凹模厚度的0.6～0.8，所以H=40×0.8=32，查標(biāo)準(zhǔn)手冊，取固定板厚度H=24mm。 由以上計(jì)算，可知拉深凸模承受的總壓力Fz=F首次=33175.2N，凸模頭部端面直徑，根據(jù)課本Ⅱ公式（3-42），得凸模頭部端面直徑對模座的單位面積壓力 查課本Ⅱ表3-34，可知，即拉深凸模與模座之間不需要加墊板。 對于凸凹模， 凸凹模與模座之間也不需要加墊板，但考慮到模柄的安裝，為了避免模柄對凸凹模的沖擊，應(yīng)該加上墊板。 根據(jù)凹模板的外形尺寸及以上計(jì)算，查標(biāo)準(zhǔn)手冊，選定上固定板，下固定板，墊板。 上固定板設(shè)計(jì)圖如圖1.0-9所示： 圖1.0-9上固定板 3.壓料裝置 根據(jù)模具的總體結(jié)構(gòu)，該模具的壓料裝置援用彈性壓料裝置，彈性元件為橡膠，這種壓料裝置結(jié)構(gòu)簡單，在中小型壓力機(jī)上使用較為方便，滿足模具使用的要求。壓料圈采用平面形，根據(jù)零件及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為圓形。頂桿參照部標(biāo)，選用B10×130 QJ 717-82。 4.定位裝置 條料在送進(jìn)過程中，采用導(dǎo)料銷控制送進(jìn)方向，采用固定擋料銷定位控制