端蓋沖壓成形工藝及模具設(shè)計【自行車腳蹬內(nèi)板】

端蓋沖壓成形工藝及模具設(shè)計【自行車腳蹬內(nèi)板】,自行車腳蹬內(nèi)板,沖壓,成形,工藝,模具設(shè)計,自行車,腳蹬 目 錄 1 緒論………………………………………………………………………………1 1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(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…………………………………………………………3 1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢…………………………………………………3 1.3　端蓋落料拉伸復合模具設(shè)計與制造…………………………………………6 1.3.1端蓋落料拉伸復合模具設(shè)計的設(shè)計思路……………………………………6 2 端蓋沖壓工藝性分析……………………………………………………………7 2.1 拉深件工藝性分析……………………………………………………………7 2.2 沖壓工藝方案分析……………………………………………………………7 2.2.1 沖壓工藝方案的確定…………………………………………………………8 2.3 工藝計算……………………………………………………………………8 2.3.1 計算毛坯尺寸…………………………………………………………………9 2.3.2 確定工件能否一次拉深成形………………………………………………9 2.4 落料排樣設(shè)計…………………………………………………………………9 2.4.1 確定零件的排樣方案…………………………………………………………9 2.4.2 條料寬帶、導向間寬度和材料利用率的計算………………………………9 2.4.3 材料利用率的計算……………………………………………………………10 2.5 主要工作零件的尺寸計算……………………………………………………11 2.5.1 沖孔凸凹模尺寸計算…………………………………………………………11 2.5.2 外形落料凸、凹模刃口尺寸計算…………………………………………12 2.5.3 拉深凸、凹模尺寸計算……………………………………………………13 2.6 選取凸凹模的圓角半徑………………………………………………………13 3 主要零部件設(shè)計…………………………………………………………………13 4 確定壓力中心……………………………………………………………………15 5 沖裁力計算………………………………………………………………………15 5.1 沖裁力的計算…………………………………………………………………15 5.2 落料沖裁力的計算……………………………………………………………15 5.3 卸料力、推件力及頂件力的計算…………………………………………16 5.4 拉深力的計算………………………………………………………………17 6. 壓力機的選用……………………………………………………………………17 7. 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………………18 8. 其它模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………………………19 8.1 固定板………………………………………………………………………19 8.2 墊板…………………………………………………………………………19 8.3 導柱導套……………………………………………………………………19 8.4 其他零件……………………………………………………………………22 9.模具總裝圖………………………………………………………………………22 10. 結(jié)束語…………………………………………………………………………23 致謝 ………………………………………………………………………………24 參考文獻……………………………………………………………………………26 1.緒論 進入21世紀，制造技術(shù)發(fā)展迅猛，模具技術(shù)作為現(xiàn)代制造技術(shù)的一個重要組成部分，對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著越來越重要的作用。模具作為重要的生產(chǎn)裝備和工藝發(fā)展方向，在現(xiàn)代工業(yè)的規(guī)模生產(chǎn)中日益發(fā)揮著重大作用。通過模具進行產(chǎn)品生產(chǎn)具有優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材、成本低等顯著特點，因而在機械、電子、輕工、家電、通信、軍事和航空航天等領(lǐng)域的產(chǎn)品生產(chǎn)中獲得了廣泛應用，作用不可替代，模具被贊為“金鑰匙”、“制造業(yè)之母”、“進入富裕社會的原動力”等。利用模具成形零件的方法，實質(zhì)上是一種少無切削、多工序重合的生產(chǎn)方法。采用模具成形加工零件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝，可以提高生產(chǎn)率，保證零件質(zhì)量，節(jié)約原材料，降低生產(chǎn)成本，從而獲得很高的經(jīng)濟效益。據(jù)粗略統(tǒng)計，70%以上的汽車、拖拉機、電機電器、儀器儀表零件，80%以上的塑料制品，85%以上的計算機、電子行業(yè)產(chǎn)品的零件，都是采用模具成形的方法來生產(chǎn)。因此，利用模具生產(chǎn)零件的方法已經(jīng)成為工業(yè)上進行成批或大量生產(chǎn)的主要技術(shù)手段，它對于保證制品的質(zhì)量、縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、加速產(chǎn)品的更新?lián)Q代等都具有重要意義。 1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀 我國的模具制造技術(shù)是隨著現(xiàn)代化工業(yè)建設(shè)的發(fā)展而發(fā)展起來的。20世紀50年代以前，我國的工業(yè)基礎(chǔ)非常薄弱，大部分工業(yè)品不能自行生產(chǎn)，因而所需要的模具很少，也談不上模具工業(yè)和模具技術(shù)，國內(nèi)只能仿制一些簡單的模具，且主要依靠鉗工個人技術(shù)來實現(xiàn)。 解放后，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，各種工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)所需要的模具日益增多，模具制造水平處于參照外國模具圖樣進行加工，并且多為單工序模具、簡單的復合模具、少工序和較低精度的級進模具和機外脫模的塑料壓縮模具。隨著國際經(jīng)濟技術(shù)合作交流的發(fā)展，國外的模具技術(shù)書刊、模具設(shè)計手冊、模具制造資料等相繼介紹到我國，對指導和促進模具技術(shù)的發(fā)展起到了重要作用，同時制造模具的一些專用加工設(shè)備如大型仿形銑床、坐標鏜床等的引進，為制造大型模具打下了物質(zhì)基礎(chǔ)。到1956年，制造模具開始采用成形磨削加工，模具結(jié)構(gòu)采用拼塊方式，初步解決了模具鉗工手工作業(yè)和熱處理變形問題。這對于提高模具質(zhì)量和精度、縮短制造周期起到了重要作用。 20世紀50年代末，電火花加工技術(shù)開始應用于模具生產(chǎn)，這種方法可以把模具型腔、型面的精加工放在熱處理之后，避免了熱處理變形對精度的影響，使模具制造技術(shù)水平又有一個較大的提高。尤其是1963年，國內(nèi)研制成功電火花線切割加工機床，從而可以加工更為復雜、精密的沖裁模等，大大減少了模具鉗工的手工作業(yè)，并應用于塑料模、壓鑄模和其他成形模具的型孔加工。這一技術(shù)的應用和普及是我國模具制造技術(shù)發(fā)展的又一重要里程碑。 改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展及相關(guān)學科的技術(shù)進步，推動了模具制造技術(shù)及模具工業(yè)的迅猛發(fā)展，模具無論是從品種、數(shù)量還是精度方面，都有了大幅度的發(fā)展，模具對工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的影響也越來越大，模具制造業(yè)也成了現(xiàn)代工業(yè)中一個相對獨立的重要分支。模具標準化工作是代表模具工業(yè)和模具技術(shù)發(fā)展的重要標志。到目前為止，已經(jīng)制定了沖壓模、塑料模、壓鑄模和模具基礎(chǔ)技術(shù)等50多項國家標準、近300個標準號，基本滿足了國內(nèi)模具生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的需要。模具的商品化程度也大大提高，從“八五”期間的20%提高到目前的40%左右。一些先進、精密和高自動化程度的模具加工設(shè)備，如數(shù)控仿形銑床、數(shù)控加工中心、精密坐標磨床、連續(xù)軌跡數(shù)控坐標磨床、高精度低損耗數(shù)控電火花成型加工機床、慢走絲精密電火花線切割機床、精密電解加工機床、三坐標測量儀、擠壓研磨機等模具加工和檢測用的精密高效設(shè)備，由過去依靠進口到逐步自行設(shè)計制造，使模具加工工藝手段登上了一個新臺階，同時為先進加工工藝的推廣奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。特別是模具成型表面的特種加工工藝的研究和發(fā)展，使模具加工的精度和表面粗糙度都有很大的改善。特種加工工藝設(shè)備的改進和提高，使模具加工自動化程度和效率都大大提高。模具新材料的應用，以及熱處理和表面處理技術(shù)的開發(fā)和應用，使模具壽命大幅度提高?？焖俪尚图夹g(shù)在模具制造上的應用，是近20年以來模具制造技術(shù)的又一重大發(fā)展?？焖俪尚图夹g(shù)是綜合了機械工程、CAD、數(shù)控機床激光技術(shù)和材料科學技術(shù)的一種全新的制造工藝，應用于模具制造，可以使模具設(shè)計和制造更加快速、經(jīng)濟、實用，對于多品種、小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)及新產(chǎn)品敏捷開發(fā)具有重要意義。 我國模具制造技術(shù)水平，從過去只能制造簡單模具發(fā)展到了可以制造大型、精密、復雜、長壽命模具。例如在沖壓模具方面，我國設(shè)計和制造的電機定轉(zhuǎn)子硅鋼片硬質(zhì)合金多工位自動級進模和電子、電氣行業(yè)用的50余工位的硬質(zhì)合金多工位自動級進模，都達到了國際同類模具產(chǎn)品的技術(shù)水平。凹模鑲件重復定位精度＜0.005mm,步距精度＜0.005mm,模具成型表面粗糙度為Ra0.4~0.1μm，零件可以互換，模具壽命達1億沖次。級進沖裁技術(shù)和疊鉚原理相結(jié)合，在高速沖床上使用，具有自動沖切、疊壓、鉚合、扭角、計數(shù)分組和安全保護功能。在塑料模具方面，能設(shè)計和制造汽車保險杠及整體儀表盤大型注射模，大型彩色電視機、洗衣機和電冰箱等多種精密、大型注射模。例如天津市通信廣播公司模具廠設(shè)計和制造的汽車保險杠模具重達10余噸、模具尺寸精度可達10μm、型腔表面粗糙度為Ra0.1μm，型芯表面粗糙度為Ra3.2μm、模具壽命達30萬次以上，達到國際同類模具產(chǎn)品的技術(shù)水平。 我國模具制造行業(yè)近十余年來的年工業(yè)產(chǎn)值，持續(xù)以15%的增長速度在迅速遞增，已經(jīng)成為國民經(jīng)濟中一個舉足輕重的工業(yè)分支。 1.1.2國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢 隨著科學技術(shù)的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備不斷涌現(xiàn)，因而，促成了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。 （1）沖壓成形理論及沖壓工藝 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、沖壓成形過程應力應變分析、板料變形規(guī)律研究及配料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的發(fā)展，特別是隨著計算機技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來我國已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術(shù)，即利用有限元等數(shù)值分析方法模擬金屬的塑性成形過程。據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計人員可預測某一工藝方案成形的工藝性及可能出現(xiàn)的工藝問題，并通過在計算機上有選擇的修改有關(guān)參數(shù)，實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計。 （2）沖壓模具的設(shè)計與制造 沖壓模具是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件。在沖壓模具的設(shè)計與制造上，目前正朝著以下兩方面發(fā)展：一方面，為了適應高速、自動、精密、安全等現(xiàn)代化生產(chǎn)需要，沖壓模具正向高效率、高精度、高壽命、自動化及多工位方向發(fā)展。在我國，工位數(shù)達50甚至更多的級進模、壽命達億次的硬質(zhì)合金模、精度和自動化程度相當高的沖壓模具都已經(jīng)應用在生產(chǎn)中，同時，由于這樣的沖壓模具對加工、裝配、調(diào)整、維修要求很高，因此，各種高效、精密，數(shù)控、自動化的模具加工機床和檢測設(shè)備也正在迅速發(fā)展；另一方面，為了產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制小批量生產(chǎn)的需要，鋅合金沖壓模具、聚氨酯橡皮沖壓模具、薄板沖壓模具、鋼帶沖壓模具、組合沖壓模具等各種簡易沖壓模具及其制造工藝也得到了迅速發(fā)展。 （3）模具材料模具材料及熱處理與表面處理工藝對模具加工質(zhì)量和壽命的影響很大，世界各主要工業(yè)國在此方面的研究取得了較大的進步，并開發(fā)了許多新的鋼種，其硬度可達HRC58～70,而變形只有普通鋼的1/2～1/5。如火焰淬火鋼可局部硬化，且無脫碳；我國研制的65Hb、LD和CD等新鋼種，具有熱加工性能好、熱處理變形小、抗沖擊性能佳等特點。與此同時，還發(fā)展了一些新的熱處理和表面處理工藝，主要有：氣體軟氮化、離子氮化、滲硼、表面涂金、化學氣象沉積、物理跡象沉積、激光表面處理等。這些方法能提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐腐蝕性，使模具壽命大大延長。 （4）沖壓模具的標準化和專業(yè)化 模具的標準化和專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)的高度重視，這是由于模具標準化是組織模具專業(yè)化生產(chǎn)的前提，而模具的專業(yè)化生產(chǎn)是提高模具質(zhì)量、縮短模具制造周期、低成本的關(guān)鍵。我國已頒布了冷沖壓術(shù)語、冷沖模零部件的國家標準，沖壓模具的專業(yè)化正處在積極組織和實施中，但總的來說，我國沖壓模具的標準化和專業(yè)化水平還處于較低水平。 （5）沖壓模具CAD/CAE/CAM技術(shù) 模具CAD/CAE/CAM技術(shù)是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，它以計算機軟件的形式為用戶提供一種有效的輔助工具，使工程技術(shù)人員能借助計算機對產(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及成本等進行優(yōu)化設(shè)計從而顯著縮短模具設(shè)計與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。隨著功能強大的專業(yè)軟件和高效集成制造設(shè)備的出現(xiàn)，以三維造型為基礎(chǔ)、基于并行工程的模具CAD/CAE/CAM技術(shù)正成為發(fā)展方向，它能實現(xiàn)制造和裝配的設(shè)計、成形過程的模擬和數(shù)控加工過程的防真，還可對模具可制造性進行評價，使模具設(shè)計與制造一體化、智能化。 （6）快速模具制造技術(shù) 目前，快速經(jīng)濟制模技術(shù)主要有低熔點合金制模技術(shù)、鋅基合金制模技術(shù)、噴涂成形制模技術(shù)等。采用快速模具制造技術(shù)，能簡化模具制造工藝，縮短制模周期，降低模具生產(chǎn)成本，在工業(yè)生產(chǎn)中取得了顯著的經(jīng)濟效益。 1.2國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 隨著市場經(jīng)濟發(fā)展的需要和產(chǎn)品更新?lián)Q代不斷加快，對模具制造提出了越來越高的要求，模具制造質(zhì)量提高、生產(chǎn)周期縮短已經(jīng)成為該行業(yè)發(fā)展的必然趨勢?？v觀模具制造業(yè)近十余年來的發(fā)展道路，其主要發(fā)展方向可以歸納為如下幾個方面。 1.模具生產(chǎn)的專業(yè)化和標準化程度不斷提高 多年來的模具制造實踐表明，要使模具技術(shù)高速發(fā)展，實現(xiàn)專業(yè)化、標準化生產(chǎn)是關(guān)鍵，目前美國模具專業(yè)化程度已超過90%，日本也超過了75%。而我國模具專業(yè)化程度還處在25%左右。 2.模具粗加工技術(shù)向高速加工發(fā)展 以高速銑削為代表的高速切血加工技術(shù)代表了模具零件外形表面粗加工發(fā)展的方向。高速銑削可以大大改善模具表面的質(zhì)量狀況，并大大提高加工效率和降低加工成本。例如IN-GERSOLL公司生產(chǎn)的VHM型超高速加工中心的切削進給速度為76m∕min;主軸轉(zhuǎn)速為45000r∕min；瑞士SIP公司生產(chǎn)的AFX立式精密坐標鏜床的主軸轉(zhuǎn)速為30000r∕min；日本森鐵工廠生產(chǎn)的MV-40型立式加工中心，其轉(zhuǎn)速達40000r∕min。另外，毛坯下料設(shè)備出現(xiàn)了高速鋸床、陽極切割和激光切割等高速、高效率加工設(shè)備，還出現(xiàn)了高速磨削設(shè)備和強力磨削設(shè)備等。 3.成形表面的加工向精度、自動化方向發(fā)展 成形表面的加工向計算機控制和高精度加工方向發(fā)展。數(shù)控加工中心、數(shù)控電火花成形加工設(shè)備、計算機控制連續(xù)軌跡坐標磨床和配有CNC裝修設(shè)備與精密測量裝置的成形磨削加工設(shè)備等的推廣使用，是提高模具制造技術(shù)水平的關(guān)鍵。 4.光整加工技術(shù)向自動化方向發(fā)展 當前模具成形表面的研磨、拋光等光整加工仍然以手工業(yè)為主，不僅花費工時多，而且勞動強度大、表面質(zhì)量低。工業(yè)發(fā)達國家正在研制有計算機控制、帶有磨料磨損自動補償裝置的光整加工設(shè)備，可以對復雜型面的三維曲面進行光整加工，并開始在模具加工上使用，大大提高了光整加工的質(zhì)量和效率。 5.模具CAD/CAM技術(shù)將有更快的發(fā)展 模具CAD/CAM技術(shù)在模具設(shè)計和制造上的優(yōu)勢越來越明顯，它是模具技術(shù)的又一次革命，普及和提高模具CAD/CAM技術(shù)的應用是模具制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢。 6.研制和發(fā)展模具用材料 模具材料是影響模具壽命、質(zhì)量、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本的重要方面。沒有充足的、高質(zhì)量的、品種系列齊全的模具用材料，模具工業(yè)要趕上世界先進水平就只能是紙上談兵。加速研發(fā)急需的模具新鋼種，如高強韌、高耐磨新型優(yōu)質(zhì)模具鋼，大力發(fā)展硬質(zhì)合金模具材料已經(jīng)勢在必行。 1.3端蓋落料拉伸沖孔復合模具設(shè)計與制造方面 1.3.1端蓋落料拉伸沖孔模具設(shè)計的思路 此工件形狀、結(jié)構(gòu)都比較簡單，生產(chǎn)批量為大批量，用簡單模分兩次加工，就生產(chǎn)批量來說有些費時，用級進模加工要設(shè)導正銷，模具加工、安裝較復雜，用復合模加工既能保證精度，還能保證生產(chǎn)效率，所以采用復合模加工。設(shè)計此模具時，要設(shè)計好模具的工作零部件，其它的零件根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的需要添加即可，但必須要保證模具工作時的正常運行. 1.3.2端蓋成型工藝及模具設(shè)計的進度 1.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間2天； 2.確定加工方案，所用時間3天； 3.模具的設(shè)計，所用時間20天； 4．模具的調(diào)試．所用時間5天． 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 ` 6.1 R1 R1 φ38 R10 48 2× φ 5 R7 φ24 +0.23 0 φ18 +0.20 0 φ28 0 -0.28 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注，所以可以按未標公差等級處理。零件圖上未標注公差尺寸按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—沖孔復合沖壓。采用復合模生產(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4.3.2[2]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4.33[2]得 D2=dp2+4dh-4Rd=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、導尺間寬度和材料利用率的計算 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)凸模或凹模磨損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，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。 (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： 圖示 凸凹模零件圖 4. 壓力、壓力中心計算及壓力機的選用 為了保證壓力機和模具的正常工作，應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，導致滑塊的滑軌和模具的導向部分不正常磨損，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. 壓力計算 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。?。?10M／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)計沖裁的時候應分別予以考慮，影響這些力的因素較多，主要有材料的力學性能、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，?。?.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。?。?00M／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． 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 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，選用中間導柱模架。再按其標準選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸見表3-1。 表3-1 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 導柱 25×170、32×170 20 滲碳58～62 導套 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準模架。 為了節(jié)省加工時間，只有在模具標準模架的基礎(chǔ)上進行修改。因為 要使模具具有足夠的封閉高度，只有改變導柱和導套的高度： 導柱：20×200、32×200； 導套：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[4]選用墊板 125×125×6-45鋼 JB/7643.3。 8.3 導柱、導套 對于生產(chǎn)批量大、要求模具壽命高的模具，一般采用導柱、導套來保證上、下模的導向精度。導柱、導套在模具中主要起導向作用。導柱與導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3-2 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 導柱 1 20鋼 φ28×200　 滲碳58～62HRC 3 導柱 1 20鋼 φ32×200 滲碳58～62HRC 4 導套 1 20鋼 28×110×43 滲碳58～62HRC 5 導套 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，當凹模隨上?；厣龝r，零件制品在打料塊的作用下，將其從凹模內(nèi)推出，準備下一次行程。 10. 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，要想做為一名合理的模具設(shè)計人員，必須要有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學習新知識新技術(shù)，樹立終身學習的觀念，把理論知識應用到實踐中去，并堅持科學、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課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復習，也是一次理論聯(lián)系實踐的訓練。它在我們的學習中占有重要的地位。 通過這次畢業(yè)設(shè)計使我在溫習學過的知識的同時又學習了許多新知識，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。 在學校中，我們主要學的是理論性的知識，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的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來，使我們在溫習舊知識的同時也可以學習到很多新的知識；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)。 感謝母?！幽蠙C電高等?？茖W校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學習及實踐環(huán)境，使我學到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。 通過對端蓋制件冷沖模的設(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級進模的設(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)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，這是每個人學習事物所必經(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的幫助，我受益匪淺。在此，再次感謝各位老師特別是我的導師于智宏師在這一段時間給予無私的幫助和指導，并向他們致于深深的敬意，對關(guān)心和指導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［J］.模具制造，2007，6：2～4 [2] 劉建超 張寶忠主編. 沖壓模具設(shè)計與制造 [M]. 高等教育出版社2004.6.1 [3] 馮炳堯 韓泰榮 蔣文森 編 丁戰(zhàn)生 審. 沖壓設(shè)計與制造簡明手冊 上?？茖W技術(shù)出版社[M]. 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