啟動(dòng)器端蓋沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)【圓筒件】【含11張cad圖紙+文檔全套資料】

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The design has utilize blanking craft and the basical knowledge of the mold design, has first analyzed the property requirement of the plate , has prepared for selecting the mold type；then has calculated the blanking strength,has advantaged to select the press tonnage and determine press model; Finally has analyzed the characteristic of the products, has advantaged to finite the mold design variable,the design main point and shedder. This design used piercing and blanking progressive die to form the products.Three methods are generally used to reduce smooth the shock impact,piercing die,bending dies. Key word: compound die blanking drawing press tonnage 1 緒 論 目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)?shù)穆浜螅饕蚴俏覈跊_壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大。 我國模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年我國模具生產(chǎn)廠點(diǎn)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(jìn)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(jìn)出口之比2004年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá)13.2億美元，為凈進(jìn)口量較大的國家。 在2萬多家生產(chǎn)廠點(diǎn)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(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)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(duì)中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進(jìn)行之中，但總體來看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)，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(jì)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(dòng)地位。我國每個(gè)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(dá)國家大多是15～20萬美元，有的高達(dá)25～30萬美元，與之相對(duì)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(shí)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(jìn)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(jìn)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(xì)，商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，對(duì)模具制造周期影響尤甚。 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(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進(jìn)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。 巨大的市場需求將推動(dòng)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(dá)國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟(jì)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(jì)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(jìn)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(dòng)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。 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(jī)、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(gè)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、法國、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(shí)，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中（VDMA）會(huì)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(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)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(gè)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(dá)國家大多15～20萬美元，有的達(dá)到 25～30萬美元。 國外先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國才達(dá)到45%。所以我們這一代青年學(xué)子一定要奮發(fā)向上，為祖國的未來增添一份絢麗的光彩！ 大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)三年教學(xué)環(huán)節(jié)中的最后一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對(duì)大學(xué)三年所學(xué)的知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。在學(xué)校的近三年學(xué)習(xí)中，已完成了模具專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中所要求的理論課程及相關(guān)的實(shí)踐環(huán)節(jié)。在畢業(yè)前夕，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，進(jìn)行對(duì)所學(xué)知識(shí)的全面總結(jié)整合和應(yīng)用，使其系統(tǒng)化，提高綜合運(yùn)用能力及擴(kuò)大模具領(lǐng)域的新視野。 畢業(yè)設(shè)計(jì)其目的在于鞏固所學(xué)知識(shí)，熟悉相關(guān)資料的查閱，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)實(shí)際工作能力。通過設(shè)計(jì)，使我在工藝性分析、工藝方案論證、工藝計(jì)算、零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、編寫技術(shù)文件和閱讀技術(shù)文獻(xiàn)等方面受到一次綜合訓(xùn)練，使自己的認(rèn)識(shí)增長了許多。 畢業(yè)設(shè)計(jì)要達(dá)到的具體要求是： 1.系統(tǒng)總結(jié)，鞏固過去所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)課知識(shí)。 2. 運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決模具技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)際工程問題，以此進(jìn)行綜合知識(shí)的訓(xùn)練。 3.通過某項(xiàng)具體工程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究，達(dá)到多種綜合能力的培養(yǎng)，掌握設(shè)計(jì)和科研的基本過程和基本方法。 4.提高和運(yùn)用與工程技術(shù)有關(guān)的人文科學(xué)，價(jià)值工程和技術(shù)經(jīng)濟(jì)的綜合知識(shí)。 此次我做的是冷沖壓模具設(shè)計(jì)，為一副簡單的落料拉深復(fù)合模具，冷沖壓是利用安裝在壓力機(jī)上的沖模對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得需要零件（俗稱沖壓件或沖件）的一種壓力加工方法。因?yàn)樗ǔＪ窃谑覝叵逻M(jìn)行加工，所以稱為冷沖壓。 冷沖壓與其他加工方法相比，具有獨(dú)到的特點(diǎn)，所以在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門越來越多地采用冷沖壓加工產(chǎn)品零部件，如汽車、拖拉機(jī)、電器、儀表、電子、國防以及日用品等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重相當(dāng)大。不少過去有鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在已經(jīng)被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。通過沖壓加工制造，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了成本?？梢哉f如果在生產(chǎn)中不廣泛采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門的產(chǎn)品要提高生產(chǎn)率，提高質(zhì)量，降低成本，進(jìn)行產(chǎn)品的更新?lián)Q代是難以實(shí)現(xiàn)的。 在大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí)，對(duì)機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的了解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目標(biāo)，模具設(shè)計(jì)是一個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，我們進(jìn)行的大量實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)為其提供了一定的現(xiàn)場認(rèn)知。經(jīng)過在新飛電器有限公司、洛陽中國一拖的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對(duì)于模具特別是沖壓模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過程方面的知識(shí)，而對(duì)于模具的制造工藝更是有了零的突破。在指導(dǎo)老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時(shí)在現(xiàn)場查閱了很多相關(guān)資料并親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關(guān)手冊和書籍，設(shè)計(jì)中，充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡了最大努力做畢業(yè)設(shè)計(jì)。 在設(shè)計(jì)的過程中，雖然有一定的困難，但在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)、同學(xué)間的討論和自己的努力下，完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中難免會(huì)出現(xiàn)疏漏和不妥之處，敬請(qǐng)各位老師指正。 2 啟動(dòng)器端蓋落料拉深模設(shè)計(jì) 名稱：手推車軸碗 材料：08鋼 料厚：1 mm 批量：大批量 圖1 制件圖 2.1工藝分析 制件為無凸緣筒形零件，要求外形尺寸，對(duì)厚度變化沒有要求。制件的形狀滿足拉深工藝要求。底部圓角半徑r=4mm，大于拉深凸模圓角半徑r［r=(2～3)t=(2～3)×1=2～3mm］(t為板料厚度)，滿足首次拉深對(duì)圓角半徑的要求，尺寸58按公差表查得IT14級(jí)，滿足拉深工序?qū)χ萍畹燃?jí)的要求。 2.2工藝方案確定 2.2.1拉深件毛坯尺寸的計(jì)算 在計(jì)算拉深毛坯尺寸時(shí)，首先確定修邊余量。并把修邊余量加到拉深件高度上，這時(shí)拉深件的高度（H）為原拉深高度（h）與修邊余量（△h）之和，即拉深系數(shù)與拉深次數(shù)的確定 H=h+△h 1.確定修邊余量△h 該件h=16 mm,d=58-1=57 mm 所示△h= h/d=16/57≈0.28 因?yàn)椤鱤＜料厚t=1 故該件在拉深時(shí)不需修邊余量。 2.計(jì)算毛坯直徑 D= = ≈80mm 式中 D——拉深件毛坯尺寸，mm； r——拉深件底部圓角半徑，mm。 實(shí)際生產(chǎn)中針對(duì)無需修邊的拉深件，在毛坯尺寸確定的方法上，一般根據(jù)理論計(jì)算的結(jié)果，備制拉深件的毛坯，待拉深試模合格后，再制作拉深件的毛坯落料模。 2.2.2拉深系數(shù)與拉深次數(shù)的確定 工件總的拉深系數(shù)為： m總=d/D=57/80≈0.71 拉深次數(shù)的確定 毛坯相對(duì)厚度為 t/D=1/80×100%≈1.2457% 查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》，首次拉伸的極限拉深系數(shù)為 m1=0.6 m總=0.71＞0.6 故工件可以一次拉深成形。 該工件僅包含落料和拉深兩個(gè)基本工序，可以采用以下兩種工藝方案： 方案一：落料——拉深，采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料——拉深，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：拉深級(jí)進(jìn)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 方案一：模具結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，但需要兩道工序兩副模具，由于兩次定位使得工件的形位誤差難以保證，制件的質(zhì)量較差，效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)要求，故不宜采用。 方案二：只需一副模具，由于一次成形，減少了多次定位出現(xiàn)的定位誤差，并且在模具結(jié)構(gòu)中采用彈性壓料裝置，使其制件質(zhì)量較好，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高。 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(jìn)操作不方便。 通過對(duì)上述三種方案分析比較，雖然方案一和方案三也能滿足要求，但對(duì)工人要求較高并且經(jīng)濟(jì)效率沒有復(fù)合模高，故：綜合考慮采用第二種沖壓工藝方案進(jìn)行為好。即采用復(fù)合模生產(chǎn)。 2.3必要的工藝計(jì)算 2.3.1排樣的計(jì)算 單個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η： η= 式中：A——一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積； B——條料寬度； S——步距。 由下表1得a1=0.8㎜,a=1.0㎜ A=πR2=3.14×(16-4+4.5×3.14/2+29-1-4)2=5805.86mm2， B=86+2×1.0=88㎜，S=86+0.8=86.8㎜ 故η= =≈76% 表1 材料厚度t 工件間a1 側(cè)面a 0.25以下 1.8 2.0 0.25～0.5 1.2 1.5 0.5～0.8 1.0 1.2 0.8～1.2 0.8 1.0 1.2～1.6 1.0 1.2 1.6～2.0 1.2 1.5 2.0～2.5 1.5 1.8 2.5～3.0 1.8 2.2 3.0～3.5 2.2 2.5 3.5～4.0 2.5 2.8 4.0～5.0 3.0 3.5 5.0～12 0.6t 0.7t 排樣如圖2所示： 圖 2 2.3.2拉深凸、凹模工作部分尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)于制件一次拉成的拉深模及末次拉深模，其凸模和凹模的尺寸及公差應(yīng)按制件的要求確定。 此工件要求的是外形尺寸，設(shè)計(jì)凸，凹模時(shí)，應(yīng)以凹模尺寸為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，即 凹模尺寸 Da=（D1-0.75△）+0△/4 =（58-0.75×0.5）+00.5/4 =57.625+00.125 mm 式中 D1——拉深件的基本尺寸，mm； △——拉深件的尺寸公差，mm。 間隙取在凸模上，則凸模尺寸可標(biāo)注凹?；境叽?，不標(biāo)注公差，但在技術(shù)中要注明按單面拉深間隙配作。 注：拉深凸，凹模采用分別加工時(shí)，要嚴(yán)格控制凸，凹模的制造公差，保證拉伸間隙在允許的范圍內(nèi)。 2.3.3落料凸、凹模工作部分尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸、凹模設(shè)計(jì)成直通式，4個(gè)M10的螺釘固定在墊板上，與凹模固定板配合按H6/m5。安排凸、凹模在模架的位置時(shí)，根據(jù)壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心和模柄中心重合，其落料凸、凹模的長度根據(jù)拉深凸模的長度進(jìn)行設(shè)計(jì)，取L=40mm根據(jù)前面凸模的設(shè)計(jì)時(shí)的尺寸計(jì)算可以得出，下面對(duì)其輪廓尺寸進(jìn)行計(jì)算： 凹模的厚度 H=KB 由表2 查得K=0.3 表2 S 材料厚度t ≦1 ﹥1～3 ﹥3～6 ≦50 ﹥50～100 ﹥100～200 ﹥200 0.30～0.40 0.20～0.30 0.15～0.20 0.10～0.15 0.35～0.50 0.22～0.35 0.18～0.22 0.12～0.18 0.45～0.60 0.30～0.45 0.22～0.30 0.15～0.22 則H=0.3×58=17.4mm 此為最小值，應(yīng)取大點(diǎn)值H=40mm 寬度L1 =100mm 凸、凹模的長度 取L2=142mm 即凸、凹模的輪廓尺寸為142mm×100mm×40mm 2.3.4拉深凸、凹模圓角半徑的計(jì)算 1.凹模的圓角半徑ra 一般來說，大的ra可以降低拉深系數(shù)，還可以提高拉深件的質(zhì)量，所以應(yīng)盡量取大些。但ra太大，拉深時(shí)板料將過早失去壓邊，有可能出現(xiàn)拉深后期起皺。故凹模的圓角半徑的合理值應(yīng)當(dāng)不小于4 t (t為料厚)。 拉深凹模圓角半徑取ra=5 mm。 2.凸模的圓角半徑r t r t對(duì)拉深變形的影響，不象ra那樣影響拉深的全過程，但r t過大或過小同樣對(duì)防止起皺和拉裂及降低極限拉深系數(shù)不利。故r t的合理取值應(yīng)不小于(2～3)t只有變形程度較小時(shí)，才允許取(2～3) r t=2 t。設(shè)計(jì)制件可以一次拉成的拉深模或多次拉深的末次拉深模，r t應(yīng)取制件底部圓角相等數(shù)值，如果拉深件零件圖上所標(biāo)注的圓角半徑小于r t的合理值，拉深模的r t仍需取合理值。代拉深后再用整形方法使圓角半徑達(dá)到圖樣要求。此件需一次拉深成形，所以r t值取與制件底部圓角相同的R值，即 r t=3mm r t＜(2～3)t 2.3.5凸、凹模間隙的計(jì)算 拉深間隙是指單邊間隙，即Z=（da-dt）/2.間隙過小會(huì)增加摩擦力,使拉深件容易拉裂,且易擦傷制件表面,降低模具壽命.間隙過大則對(duì)坯料的校直作用小,影響制件的尺寸精度.因此,確定間隙的原則是,既要考慮料厚的公差,又要考慮筒形件口部的增厚現(xiàn)象,根據(jù)拉深時(shí)是否采用壓邊圈和制件的尺寸精度、表面粗糙度要求合理確定。 此件拉深模采用壓邊裝置，經(jīng)工藝計(jì)算一次就能拉深成形，故間隙為Z=1.1t=1.1mm 2.3.6拉深力的計(jì)算及初選壓力機(jī) 由表3確定壓邊力的計(jì)算公式 表3 壓邊力的計(jì)算公式 拉深情況 公式 拉深任何形狀的工件 FQ=Ap 圓筒件第一次拉深 FQ=π/4[D2-(d1+2r凹)2]p 圓筒件以后各次拉深 FQ=π/4 (dn-1- dn)2]p 即 FQ= 式中 r凹=4mm，D=80mm，d1=57mm，由表4查得q=2.5 Mpa； 表4 材料名稱 單位壓力p/MPa 材料名稱 單位壓力p/MPa 鋁 0.8～1.2 08鋼，20鋼鍍錫鋼板 2.5～3.0 紫銅，硬鋁 1.2～1.8 軟化狀態(tài)的耐熱鋼 2.8～3.5 黃銅 1.5～2.0 高合金鋼高錳鋼不銹鋼 3.0～4.5 壓軋青銅 2.0～2.5 把以上數(shù)據(jù)代入上式，得壓邊力為： FQ = = ≈4268（N） 計(jì)算拉深力 F =3.14 d tKσb 已知m=0.60 mm，由表5查得k=0.86，08鋼的強(qiáng)度極限σb=440 Mpa 表5 M1 0.55 0.57 0.60 0.62 0.65 0.67 0.70 0.72 0.75 0.77 0.80 K1 1.00 0.93 0.86 0.79 0.72 0.66 0.60 0.55 0.50 0.45 0.40 M2 0.70 0.72 0.75 0.77 0.80 0.85 0.90 0.95 K2 1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0.70 0.60 0.50 將d=57mm，k=0.86，t=1mm，6=440 Mpa代入上式，即： F=3.14×57×1×440×0.86 =67726.032 ≈67726（N） 按式4-37，壓力機(jī)的工稱壓力為拉深所需的壓力： F壓≥1.8（F+FQ）=1.8×(4268+67726) =1.8×71994=129589.2（N） ≈130（kN） 故壓力機(jī)的公稱壓力要大于130kN，取160kN。所以初選壓力機(jī)型號(hào)為JA21-35。 2.4模具總體設(shè)計(jì) （1） 拉深模結(jié)構(gòu)簡圖的畫法如圖3所示： 圖3 拉深模簡圖 1——上模座 2——凹模固定板 3——推件板 4——凹模 5——壓邊圈 6——凸模 7——凸模固定板 8——下模座 （2） 采用的結(jié)構(gòu)形式 拉深模結(jié)構(gòu)采用帶壓邊圈的倒裝式結(jié)構(gòu)，采用這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于可采用通用的彈頂裝置。 2.5主要零部件的設(shè)計(jì) 2.5.1拉深凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由以上對(duì)拉深凸、凹模尺寸的計(jì)算，可對(duì)其結(jié)構(gòu)作如下設(shè)計(jì)，如圖4和圖5所示： 圖3 凹模 圖4 凸模 2.5.2壓邊裝置的設(shè)計(jì) 該拉深模選在單動(dòng)壓力機(jī)上進(jìn)行拉深加工，所以必須借助彈性元件在受壓時(shí)所產(chǎn)生的壓力提供壓邊力。故選用具有通用性的彈性壓邊裝置作為彈性元件，這樣可避免每副模具都設(shè)計(jì)一套專用的彈性壓邊裝置。模具只需配備壓邊圈和頂桿，并采用倒裝式結(jié)構(gòu)。壓邊裝置如圖6所示： 圖6 壓邊裝置 2.5.3彈簧的設(shè)計(jì) 由以上計(jì)算可知落料時(shí)壓邊力和拉深力分別為FQ=4268N,F=6776N，這個(gè)力相對(duì)不太大，采用彈簧卸料裝置較為合適。 1）所選彈簧必須滿足預(yù)壓力的要求： FO≥Fx/n 式中：FO—— 彈簧預(yù)壓狀態(tài)的壓力（N）； Fx——卸料力（N）； n——彈簧數(shù)量 即FO≥Fx/n=1000/3 =333.3（N） 2） 所選彈簧必須滿足最大許可壓縮量的要求： 即 △H2 ≥△H △H=△H0+△H3+△H1 式中：△H2——彈簧最大許可壓縮量（㎜）； △H——彈簧實(shí)際總壓縮量（㎜）； △H0——彈簧預(yù)壓縮量（㎜）； △H1——卸料板的工作行程（㎜），一般取△H1=t+1,t為板料厚度； △H3——凸模刃磨量和調(diào)整量，一般取5～10㎜。 計(jì)算：△H0=Fo/F2△H2=（250/533）/14.7=6.9 校核：設(shè)△H1=2㎜，△H3=5㎜ △H=△H0+△H1+△H3 =（6.9+2+5）㎜ =13.9㎜ 由于14.7＞13.9㎜，即△H2＞△H。 3) 根據(jù)F預(yù)的大小,從表中初選彈簧規(guī)格,使所選彈簧的工作極限負(fù)荷 Fj大于F預(yù)。 4) 根據(jù)所選彈簧的工作極限負(fù)荷Fj和hj 工作極限負(fù)荷下的總變形量 ,作出該序號(hào)彈簧的特性曲線。 5) 檢查彈簧最大允許壓縮量,如滿足下列條件,則彈簧選得合適。 hj≥h預(yù)+h工+h修磨 式中 h預(yù) ——彈簧預(yù)壓縮量; h工 ——卸料板工作行程,一般取料厚加1 h修磨 —— 凸,凹模修模量,取6mm 如果hj ＜h預(yù)+h工+h修磨 .則必須重新選擇彈簧。 分別把FQ和F代入上公式中，計(jì)算并查表得所用的彈簧分別為：3×15×75 GB2089-80 和 1×10×20GB2089-80 . 2.5.4推件板的設(shè)計(jì) 推件板的作用就是協(xié)助推桿推出制件，完成拉深的最后一道工序。所以它不需要過多要求。 由于拉深凹模的尺寸是142×142×65，故根據(jù)推件板與它的配合取推件板的尺寸為61×61×30 2.5.5凸模固定板的設(shè)計(jì) 因?yàn)橥鼓９潭ò迨枪潭ㄍ鼓５?，?duì)它的要求應(yīng)優(yōu)先考慮凸模是否適合，經(jīng)查[11]確定凸模固定板的尺寸為142×142×30，如圖7所示： 圖7 2.5.6墊板的設(shè)計(jì) 墊板是配合凹模工作的，材料選擇Q235，外形銳角應(yīng)倒鈍，整體尺寸為142×142×25，如8圖所示： 圖 8 2.5.7模架的選用 該模具采用中后側(cè)導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具后側(cè)位置，模具較敞開。以凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。根據(jù)模具周界的具體尺寸，查[2]選選后側(cè)導(dǎo)柱模架最合適的規(guī)格是： 上模座390×200×45 GB/T2855.5 下模座390×200×45 GB/T2855.6—81的標(biāo)準(zhǔn)模架，材料為Q235。 拉深模閉合高度H： H=Hs+Hag+Ha+Hy+Htg+Hx+s+t =45+45+25+60+30+30+(30～45)+1 =266～281(mm) 取274 mm 式中 Hs——上模座厚度，mm； Hx——下模座厚度，mm； Hag——凹模固定板厚度，mm； Ha——凹模厚度，mm； Hy——壓邊圈厚度，mm； Htg——凸模固定板厚度，mm； s——安全距離，mm，一般取30～45 mm； t——拉深件厚度，mm，一般取1 mm。 根據(jù)設(shè)計(jì)出來的最大閉合高度設(shè)計(jì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套，有模座上的導(dǎo)柱和導(dǎo)套的尺寸確定選擇的尺寸查[2]得： 導(dǎo)柱A22h5×130 GB/T2861.1—81 導(dǎo)套A22H6×80×33 GB/T2861.6—81 模柄的設(shè)計(jì) 根據(jù)壓力的相關(guān)參數(shù)，查[3]選擇模柄為壓入式模柄其參數(shù)為25×80 ，JB/T7646.1—81Q235。模柄與上模座的聯(lián)接采用壓入。 2.5.8聯(lián)接件的選用與標(biāo)準(zhǔn)化 本模具采用螺釘固定，銷釘定位。具體講 內(nèi)六角螺釘標(biāo)記：45鋼M6×60 GB70—85 卸料螺釘標(biāo)記：45鋼M8×80 GB2867.5—81 螺釘標(biāo)記：45鋼M6×50 GB68—76 圓柱銷釘標(biāo)記：45鋼A6×60 GB 119—86 2.6模具總裝圖 裝配圖如圖9所示： 圖9 拉深模裝配圖 1——上模座 2——導(dǎo)套 3——導(dǎo)柱 4——凹模墊板 5——螺釘 6——推件板 7——模柄 8——防轉(zhuǎn)銷 9——推桿 10——銷釘 11——拉深凹模 12——壓邊圈13——卸料螺釘 14——凸模固定板 15——下模座 16——限位柱 17——定位銷 18——拉深凸模 19——彈簧 20——銷釘 21——螺塞 這種拉深模結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，制造容易。工作時(shí)將毛坯放入壓邊圈5上面的定位銷或定位板內(nèi)，上模下降，彈性壓邊圈先將毛坯壓住，然后凸模6對(duì)毛坯進(jìn)行拉深。當(dāng)拉深結(jié)束上模回升時(shí)，包在凸模上的工件被壓邊圈頂出，并由推件板3把工件從凹模4內(nèi)推下。這里彈性壓邊圈不僅起壓邊作用，而且還起定位和卸件作用。凸模上需開設(shè)排氣孔，以防拉伸件緊吸于凸模上而造成卸件困難。采用倒裝式結(jié)構(gòu)，方便在空間位置較大的下模部分安裝和調(diào)節(jié)壓邊裝置。 2.7壓力機(jī)的選定 根據(jù)已初選壓力機(jī)公稱壓力機(jī)公稱壓力值160kN，其最大閉合高度226 mm，不符合設(shè)計(jì)要求，應(yīng)選壓力機(jī)型號(hào)為JA21-35（見表6），最大閉合高度為274 mm，滿足模具設(shè)計(jì)要求。 表6 開式雙柱固定臺(tái)壓力機(jī)技術(shù)規(guī)格 型 號(hào) JA21-35 公稱壓力/kN 350 滑塊行程/ mm 130 滑塊行程次數(shù)/(次/min) 50 最大閉合高度/ mm 280 閉合高度調(diào)節(jié)量/ mm 60 滑快中心線至床身距離/ mm 205 立柱距離/ mm 428 工作臺(tái)尺寸/ mm 前 后 380 左 右 610 工作臺(tái)孔尺寸/ mm 前 后 200 左 右 290 直 徑 260 墊板尺寸/ mm 厚 度 60 直 徑 22.5 模柄孔尺寸/ mm 直 徑 50 深 度 70 滑塊底面尺寸/ mm 前 后 210 左 右 270 2.8加工工藝卡 2.8.1拉深凹模的工藝卡片 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 1 下料 將毛坯鍛造成筒形142mm×142 mm×65mm 2 粗車 粗車外型 3 精車 精車外型 4 劃線 劃線加工安裝 5 熱處理 淬火 6 磨平面 修磨各平面及型孔或研磨各型孔 7 拋光 使其達(dá)到圖紙要求 8 檢驗(yàn) 整體檢查有無不符之處 2.8.2拉深凸模的工藝過程卡 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 1 下料 將毛坯鍛造成筒形80mm×120 mm×80mm 2 熱處理 退火 3 粗車 粗車各面及退刀槽，各留余量3 mm 4 精車 精車各面，保證所要尺寸的前提下，留余量0.2 mm 5 熱處理 淬火 6 磨平面 磨裝配處成形面，修磨成形端面和圓角R 7 拋光 按圖要求加工成所需尺寸 8 檢驗(yàn) 整體檢查有無不符之處 結(jié) 束 語 本課程設(shè)計(jì)是我們進(jìn)行完了三年的模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)課程后進(jìn)行的，它是對(duì)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(shí)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(jì)使我從新系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了所學(xué)專業(yè)知識(shí)同時(shí)也鞏固了先前學(xué)到了的知識(shí)，同時(shí)感觸最深刻的是：所學(xué)知識(shí)只有在應(yīng)用中才能在更深刻理解和長時(shí)間記憶。對(duì)一些原來一知半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識(shí)。特別是原來所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機(jī)械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測量、冷沖模具設(shè)計(jì)與制造等有了更深刻的理解，使我進(jìn)一步的了解了怎樣將這些知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中。同時(shí)還使我更清楚了模具設(shè)計(jì)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(fèi)材料，保證工件的經(jīng)濟(jì)性，加工工藝的合理性。 在設(shè)計(jì)的過程中通過沖壓手冊、模具制造簡明手冊、模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊等隊(duì)要設(shè)計(jì)的問題進(jìn)行查詢，我了解了通過更多的途徑去了解我要做的設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)更具合理性。也使我學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)過程中對(duì)資料的查詢和運(yùn)用。通過這次設(shè)計(jì)，我更加深入地學(xué)習(xí)了冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計(jì)的內(nèi)容。冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括冷沖壓工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)及沖模制造三方面內(nèi)容，盡管三者的工作內(nèi)容不同，但三者之間存在著相互滲透、相互補(bǔ)充、相互依存的關(guān)系。 冷沖壓工藝設(shè)計(jì)是針對(duì)給定的產(chǎn)品圖樣，根據(jù)其生產(chǎn)批量的大小、沖壓設(shè)備的類型規(guī)格、模具制造能力及工人技術(shù)水平等具體生產(chǎn)條件，從對(duì)產(chǎn)品零件圖的沖壓工藝性分析入手經(jīng)過必要的工藝計(jì)算，制定出合理的工藝方案，最后編寫沖壓工藝卡的一個(gè)綜合分析、計(jì)算、設(shè)計(jì)過程。沖壓工藝方案的確定包括工序性質(zhì)、數(shù)量的確定，工序順序的安排，工序組合方式及工序定位方式的確定等內(nèi)容。 沖壓模具設(shè)計(jì)則是依據(jù)制定的沖壓工藝規(guī)程，在認(rèn)真考慮毛坯的定位、出件、廢料排出諸問題以及模具的制造維修方便、操作安全可靠等因素后，設(shè)計(jì)計(jì)算并構(gòu)思出與沖壓設(shè)備相適應(yīng)的模具總體結(jié)構(gòu)，然后繪制出模具總裝圖和所有非標(biāo)準(zhǔn)零件圖的整個(gè)設(shè)計(jì)繪圖過程。 歷經(jīng)近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請(qǐng)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(jì)在實(shí)際中可能遇到的具體問題，使我在這短暫的時(shí)間里，對(duì)模具的認(rèn)識(shí)有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。 從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個(gè)人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過程對(duì)模具的認(rèn)識(shí)過程亦是如此。經(jīng)過近三個(gè)月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一定能為三年的大學(xué)生涯劃上一個(gè)圓滿的句號(hào)，為將來的事業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 - 27 - 致 謝 通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，我逐步樹立了正確的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)了創(chuàng)新意識(shí)，熟悉掌握沖壓模具設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，培養(yǎng)了分析問題和解決問題的能力；通過設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖以及運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊等有關(guān)設(shè)計(jì)資料，進(jìn)行了全面的塑料模具設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練。 從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個(gè)人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過程，我對(duì)模具的認(rèn)識(shí)過程亦是如此。經(jīng)過近三個(gè)月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一定能為三年的大學(xué)生涯劃上一個(gè)圓滿的句號(hào)，為將來的事業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 在這次設(shè)計(jì)過程中得到了老師以及許多同學(xué)的幫助，特別是韓艷艷老師的悉心指導(dǎo)，使我受益匪淺。在此，對(duì)關(guān)心和指導(dǎo)過我各位老師和幫助過我的同學(xué)表示衷心的感謝! 感謝母?！幽蠙C(jī)電高等?？茖W(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識(shí)，掌握了一定的操作技能。 最后，我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識(shí)了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助！ 畢業(yè)之后，我一定會(huì)努力工作的，不辜負(fù)各位老師對(duì)我們的深切期望，在這里也說一聲：老師，您辛苦了！ 祝各位老師：身體健康、萬事如意！ 參 考 文 獻(xiàn) [1]王孝培主編.沖壓手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990 [2]李紹林主編.實(shí)用模具技術(shù)手冊[M].上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1998 [3]陳錫棟、主編.實(shí)用模具技術(shù)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001 [4]模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì).沖壓設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 [5]楊玉英主編.實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)手冊[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [6]許發(fā)樾主編.實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 [7]王芳主編.冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998 [8]李易、于成功、聞小芝主編.現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試與維修實(shí)用手冊[M].北京：金版電子出版公司，2003 [9]翟德梅主編.模具制造技術(shù)[M].河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 [10]任嘉卉主編.公差與配合手冊[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 [11]劉建超主編.沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 [M]. 北京：高等教育出版社，1996 [12]成虹主編.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：電子科技大學(xué)出版社，2002 [13]駱志斌主編.模具工實(shí)用技術(shù)手冊[M].南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1999 [14]周玲主編.沖模設(shè)計(jì)實(shí)例講解[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007 [15]模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì)編[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999