燈罩拉深成形分析及模具設(shè)計(jì)沖壓模具畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)壓鑄件產(chǎn)品的安全性和造型美觀的要求不斷提高。根據(jù)使用的不同，對(duì)零件的質(zhì)量評(píng)價(jià)有所不同。如何生產(chǎn)出高質(zhì)量的零件，對(duì)節(jié)約材料、能源和提高經(jīng)濟(jì)效益都有很大的意義。分析了燈罩這種形狀復(fù)雜、壁薄零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。針對(duì)壓鑄中易形成裂紋、拉伸不足等缺陷的工藝特性，在根據(jù)理論分析的要求和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上運(yùn)用Sol- idworks軟件進(jìn)行三維實(shí)體造型，并對(duì)未知的尺寸進(jìn)行規(guī)定。然后利用這個(gè)三維實(shí)體計(jì)算零件的質(zhì)量，在Solidworks軟件中根據(jù)零件的質(zhì)量來(lái)設(shè)計(jì)出的預(yù)定厚度的圓形坯料板材直徑。根據(jù)所得的直徑來(lái)確定原始坯料的一些尺寸，為后續(xù)的設(shè)計(jì)和研究提供一定的依據(jù)。同時(shí)利用Solidwor

2、ks軟件或其它三維軟件對(duì)沖壓模型可行性進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，利用軟件進(jìn)行燈罩成型模的相關(guān)模具設(shè)計(jì)。通過(guò)運(yùn)用Solidworks軟件，同時(shí)結(jié)合逆向造型的方法來(lái)設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的模具，為了實(shí)現(xiàn)零件的成型，本人利用Solidworks軟件設(shè)計(jì)四副模具，分別設(shè)計(jì)落料模、液壓模、翻邊模和卷邊模，使原材坯料經(jīng)過(guò)以上四副模具的加工來(lái)得到所要求的零件。研究成果是得到四副模具三維模型和相對(duì)應(yīng)的二維CAD圖尺寸圖。結(jié)論是得到所設(shè)計(jì)的零件的四副模具的相關(guān)數(shù)據(jù)，如果在實(shí)際生產(chǎn)中，可能運(yùn)用的話，再添加其它相關(guān)的數(shù)據(jù)，可以成批生產(chǎn)。最后，對(duì)本次的模具設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)。關(guān)鍵詞：落料； 液壓； 翻邊； 卷邊Abstract With the

3、 development of science and technology, Die-casting products for safety and aesthetic shapes rising. According to different use, Evaluation of the quality of parts are different. How to produce high-quality parts, to save materials, energy and increase economic efficiency has great significance. Ana

4、lysis of the complexity of the shade of such a shape, thin-walled parts of the structural characteristics. Easy for die-casting in the formation of cracks, lack of defects in the tensile properties of the process, and in accordance with the requirements of theoretical analysis and data based on the

5、use of Solidworks 3D solid modeling software, and the provisions of unknown size. Then calculated using the three-dimensional entities, the quality of parts, in accordance with Solidworks software to design parts of the quality of the target plate thickness the diameter of the circular blank. Accord

6、ing to the original blank diameter to determine the number of dimensions for the design and follow-up to provide a basis for research. At the same time, the use of Solidworks software or other three-dimensional software model of the stamping feasibility analysis and design, use of software related t

7、o shade Mold mold design. Through the use of Solidworks software, combined with the method of reverse modeling of the corresponding mold design, molding parts in order to achieve, I use Solidworks Mold Design four molds, respectively, blanking die design, hydraulic mold, flanging and crimping die mo

8、ld, so that the original material for more than four blank mold after processing to get the required parts.Research results are three-dimensional models of four molds and the corresponding size chart diagram of two-dimensional CAD. Conclusion is designed by four mold parts of the relevant data, if i

9、n the actual production may be used, then add other relevant data, can be mass-produced. Finally, the die design of this summary.Keywords: Blanking; Hydraulic; flanging; Crimping目 錄摘 要Abstract第一章 緒論11.1 課題研究的目的和意義11.2 鋁擠壓材工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀11.3該行業(yè)的其它相關(guān)零件的研究21.3.1 薄壁深錐零件的拉伸成形方面的研究21.3.2 鋁鍋冷擠壓工藝及模具等類似產(chǎn)品的設(shè)計(jì)21.4 本

10、論文研究的基本內(nèi)容及擬解決的主要問(wèn)題3第二章 總體方案的設(shè)計(jì)42.1 設(shè)計(jì)要求42.2 設(shè)計(jì)分析和流程52.3 對(duì)模具結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)工作原理的解說(shuō)72.3.1 對(duì)沖裁落料模工作過(guò)程和原理的解釋說(shuō)明72.3.2 對(duì)液壓模工作過(guò)程和原理的解釋說(shuō)明82.3.3 對(duì)翻邊模工作過(guò)程和原理的解釋說(shuō)明82.3.4 對(duì)卷邊模工作過(guò)程和原理的解釋說(shuō)明8第三章 落料模的設(shè)計(jì)93.1 工藝分析計(jì)算93.1.1 工件的排樣方案93.1.2 工藝力計(jì)算和壓力機(jī)選擇113.1.3 對(duì)模具工作部分尺寸計(jì)算123.2 模具零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算133.2.1凹模的設(shè)計(jì)計(jì)算133.2.2 選擇標(biāo)準(zhǔn)模架143.2.3 凹模和下模座的關(guān)聯(lián)設(shè)

11、計(jì)14第四章 液壓模的設(shè)計(jì)244.1 設(shè)計(jì)拉深件時(shí)應(yīng)遵循的原則244.2 設(shè)計(jì)拉深件時(shí)，對(duì)拉深件厚度不均勻現(xiàn)象的考慮254.3 確定拉深件的尺寸精度264.4 利用SolidWorks對(duì)于其它相關(guān)尺寸的確定274.5 液壓拉深成形284.6 用SolidWorks設(shè)計(jì)液壓成型模294.6.1 工藝分析計(jì)算并選擇模具結(jié)構(gòu)形式304.6.2 模具零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算324.7 裝配圖模型34第五章 翻邊模的設(shè)計(jì)355.1 工藝分析計(jì)算并選擇模具結(jié)構(gòu)形式365.1.1 計(jì)算毛坯365.1.2 驗(yàn)算拉深系數(shù)385.1.3 計(jì)算成型力并選用壓力機(jī)385.1.4 對(duì)于模具的關(guān)鍵運(yùn)作部分的設(shè)計(jì)說(shuō)明395.2 模

12、具零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算395.2.1 翻邊凹模的設(shè)計(jì)395.2.2 凹模套環(huán)的設(shè)計(jì)405.2.3 凸模的設(shè)計(jì)405.2.4 模具的其它零部件的設(shè)計(jì)415.3 模具組裝41第六章 卷邊模的設(shè)計(jì)426.1 工藝分析計(jì)算并選擇模具結(jié)構(gòu)形式436.1.1 計(jì)算毛坯436.1.2 彎曲力的計(jì)算446.1.3 計(jì)算成型力并選用壓力機(jī)456.1.4 對(duì)于模具的關(guān)鍵運(yùn)作部分的設(shè)計(jì)說(shuō)明476.2 模具零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算486.2.1 卷邊凹模的設(shè)計(jì)486.2.2 凹模套環(huán)的設(shè)計(jì)496.2.3 凸模的設(shè)計(jì)506.2.4 模具的其它零部件的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)516.3 模具組裝53第七章 總結(jié)和展望54參考文獻(xiàn)55致 謝55附 錄

13、55 第一章 緒論1.1 課題研究的目的和意義全國(guó)數(shù)家家具企業(yè)在燈罩的加工中還是采用傳統(tǒng)的以塑料位原材料的工藝進(jìn)行生產(chǎn)，存在著“三低”(材料利用率低、設(shè)備效率低及生產(chǎn)率低)和“二高”(勞動(dòng)強(qiáng)度高及制品成本高)等嚴(yán)重缺點(diǎn)。人們逐漸走上了健康、快樂(lè)、充滿新意的現(xiàn)代化室內(nèi)裝潢，鋁制燈罩代替塑料燈罩明顯不斷擴(kuò)大，與塑料燈罩相比，鋁制燈罩不僅是使用壽命長(zhǎng)，還具有自身重量輕及外形色澤美觀等特點(diǎn)。 在我國(guó)已加入世界貿(mào)易組織的形勢(shì)下，各種型號(hào)鋁制燈罩的產(chǎn)量及價(jià)格不能滿足燈具行業(yè)中劇烈競(jìng)爭(zhēng)的要求，為了改革工藝，提高制品質(zhì)量及生產(chǎn)效率，改善工人的勞動(dòng)條件及降低制品成本，經(jīng)研究表明，鋁制燈罩采用冷擠壓方法是一種行之

14、有效的、具有高質(zhì)量、高精度、高產(chǎn)量、低消耗、低投資及低成本等優(yōu)點(diǎn)。該冷擠壓技術(shù)的出現(xiàn)，對(duì)燈具行業(yè)的大批量生產(chǎn)是一場(chǎng)革命。冷擠壓技術(shù)是一項(xiàng)少、無(wú)切屑的金屬塑性成形工藝。生產(chǎn)實(shí)踐表明，采用冷擠壓工藝代替其它加工方法，可以明顯提高制件的表面質(zhì)量，在機(jī)加工時(shí)節(jié)約材料，大大提高了生產(chǎn)率，達(dá)到降低制品成本的目的1。 目前，中國(guó)鋁擠壓工業(yè)中小的擠壓企業(yè)還是多了些，單位企業(yè)的生產(chǎn)能力比大多數(shù)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的小得多，還有相當(dāng)大的調(diào)整空間。盡管國(guó)外鋁擠壓生產(chǎn)能力大量過(guò)剩，但中國(guó)鋁擠壓材還是有相當(dāng)大的國(guó)外市場(chǎng)待開(kāi)發(fā)。如果在出口中材料性能的均勻性與穩(wěn)定性差一些，交貨期就不能完全得到保證，運(yùn)輸過(guò)程中破損率也會(huì)大一些，使高

15、附加值產(chǎn)品比例較小2?？梢?jiàn)鋁材板料拉伸成型行業(yè)還有很大的提升和發(fā)展空間，需要更多的科學(xué)技術(shù)和實(shí)踐試驗(yàn)，對(duì)此方面的課題研究是相當(dāng)有意義的。越來(lái)越多的生活用品考慮到使用鋁板沖壓成形，鋁制用品也受到人們的喜好，可見(jiàn)燈罩選用鋁材沖壓成型是很好的選擇，這樣更加具有經(jīng)濟(jì)性。1.2 鋁擠壓材工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀中國(guó)已跨過(guò)鋁擠壓強(qiáng)國(guó)門(mén)檻，自2001年成為擠壓材凈出口國(guó)以來(lái)，2005年的凈出口量324.56 kt。鋁擠壓工業(yè)的地區(qū)結(jié)構(gòu)合理，與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)；全球21個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家2004年的平均工業(yè)材與建筑材之比為54:46，沒(méi)有一個(gè)國(guó)家工業(yè)材的比例達(dá)65%以上，中國(guó)2005年工業(yè)材的比例占34，2012年的這個(gè)比例

16、可達(dá)45。截止到2006年底中國(guó)擁有16臺(tái)大擠壓機(jī)，總擠壓力1170 MN，總生產(chǎn)能力約140 kta，不是生產(chǎn)能力與產(chǎn)量不夠，而是在品質(zhì)方面存在諸多不盡如人意。大擠壓工業(yè)型材面臨的最大挑戰(zhàn)是市場(chǎng)與技術(shù)，是自主創(chuàng)新力量薄弱。中國(guó)還需要增建200 MN與150 MN的工業(yè)材擠壓機(jī)各1臺(tái)2?？梢?jiàn)，鋁制板料沖壓技術(shù)需要更加廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，薄型板料拉伸沖壓具有廣泛的市場(chǎng)前景。中國(guó)在這方面的企業(yè)將會(huì)越來(lái)越多，對(duì)這方面的研究將更加具有意義。1.3該行業(yè)的其它相關(guān)零件的研究根據(jù)本人的資料搜所，找到類似零件模型的加工成型研究，在此舉幾個(gè)例子。1.3.1 薄壁深錐零件的拉伸成形方面的研究錐形零件如圖1-1

17、所示。圖1-1 錐形零件錐形件拉伸成形的難易程度與其幾何形狀、坯料的相對(duì)厚度、材料的沖壓性能值、r值等有關(guān)。此薄壁深錐零件需要經(jīng)過(guò)多工序拉伸使零件逐漸成形，其加工方法有階梯過(guò)渡法、曲面過(guò)渡法、圓筒過(guò)渡法等多種方法3。1.3.2 鋁鍋冷擠壓工藝及模具等類似產(chǎn)品的設(shè)計(jì)鋁鍋的形狀及尺寸如圖1-2所示。其加工方法：按無(wú)凸緣的直接反擠壓，其工藝過(guò)程如圖1-3所示，冷擠壓后，還要進(jìn)行端部翻邊工序1。圖1-2 鋁鍋的形狀及尺寸圖1-3 零件加工a 下料 b一一反擠壓 c 翻邊1.4 本論文研究的基本內(nèi)容及擬解決的主要問(wèn)題用鋁材板料拉深成型的燈罩模型，考慮到用復(fù)合模實(shí)現(xiàn)此加工的話，其卷邊的工序需要另外加工，而

18、且模具的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。因此本人直接通過(guò)單步工序來(lái)實(shí)現(xiàn)此模具的加工，主要實(shí)現(xiàn)落料、拉深、翻邊、卷邊四個(gè)過(guò)程來(lái)加工出零件?；緝?nèi)容及擬解決的主要問(wèn)題：1) 設(shè)計(jì)落料模具2) 設(shè)計(jì)液壓拉深模具 3) 設(shè)計(jì)翻邊模具4) 設(shè)計(jì)卷邊模具落料模具的設(shè)計(jì)主要是為了得到圓形板料的設(shè)計(jì)，根據(jù)逆向設(shè)計(jì)和理論要求，確定圓形板料的尺寸，根據(jù)圓形板料的尺寸來(lái)設(shè)計(jì)落料模具。在落料模設(shè)計(jì)的過(guò)程中，對(duì)板料的利用率進(jìn)行計(jì)算，使其符合經(jīng)濟(jì)實(shí)用的要求4。在對(duì)落料模的設(shè)計(jì)中，根據(jù)其它相關(guān)類似模具的設(shè)計(jì)，落料模設(shè)計(jì)成通用的落料模結(jié)構(gòu)。同時(shí)對(duì)落料沖壓力進(jìn)行計(jì)算來(lái)選擇相對(duì)應(yīng)的壓力機(jī)。根據(jù)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)，利用Solidworks軟件畫(huà)出三維模型。

19、液壓模具的設(shè)計(jì)主要是為了得到旋轉(zhuǎn)突起零件的設(shè)計(jì)（具體結(jié)構(gòu)可見(jiàn)模型），根據(jù)逆向設(shè)計(jì)和理論要求，確定所要設(shè)計(jì)零件的尺寸，根據(jù)所確定尺寸數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)計(jì)液壓模具。在液壓模設(shè)計(jì)的過(guò)程中，同時(shí)要考慮凹模內(nèi)槽的液體壓力，使橡膠模處于一個(gè)平衡的要求，其液體通過(guò)外部連通器保持要求的壓力，這部分?jǐn)?shù)據(jù)在生產(chǎn)實(shí)踐中調(diào)節(jié)，本課題不做考慮。對(duì)液壓模所需壓力進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)分析設(shè)計(jì)的可行性，從而來(lái)選擇相對(duì)應(yīng)的壓力機(jī)。根據(jù)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)，利用Solidworks軟件畫(huà)出三維模型。翻邊模具的設(shè)計(jì)主要是為了得到零件的邊緣向凸起的方向翻起的設(shè)計(jì)，考慮到翻邊成型的功能不能在液壓模具中實(shí)現(xiàn)，因此需要設(shè)計(jì)翻邊模具來(lái)實(shí)現(xiàn)。在翻邊模具設(shè)計(jì)的過(guò)程中，結(jié)

20、合所要得到的零件外形和翻邊受力狀況來(lái)設(shè)計(jì)其它部件。同時(shí)對(duì)翻邊模具所須的力進(jìn)行計(jì)算來(lái)選擇相對(duì)應(yīng)的壓力機(jī)。根據(jù)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)，利用Solidworks軟件畫(huà)出三維模型。卷邊模具的設(shè)計(jì)主要是為了得到零件的翻起邊緣向內(nèi)卷起的設(shè)計(jì)，考慮到卷邊成型的功能不能在翻邊模具中實(shí)現(xiàn)，因此需要設(shè)計(jì)卷邊模具來(lái)實(shí)現(xiàn)。在卷邊模具設(shè)計(jì)的過(guò)程中，結(jié)合所要得到的零件外形和卷邊受力狀況來(lái)設(shè)計(jì)其它部件。同時(shí)對(duì)卷邊模具所須的力進(jìn)行計(jì)算來(lái)選擇相對(duì)應(yīng)的壓力機(jī)。根據(jù)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)，利用Solidworks軟件畫(huà)出三維模型。本論文的最終目的是為了設(shè)計(jì)出燈罩零件，根據(jù)以上的方案，依次通過(guò)四種模具的使用來(lái)做出產(chǎn)品零件，在理論上是可行的。第二章 總體方案

21、的設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)要求燈罩零件尺寸示意圖如圖2-1所示：圖2-1 燈罩零件尺寸示意圖模具要求：1) 此模具屬于燈罩成型模，要求是液壓成型模；2) 模具必須具有一般成型模具的典型結(jié)構(gòu)，包括材料定位，送進(jìn)、卸料、導(dǎo)向等裝置；3) 模具制造精度高，表面光潔度好；4) 模具適合材料是純鋁材料；5) 材料厚度為0.8mm的板材。2.2 設(shè)計(jì)分析和流程 設(shè)計(jì)方案的比較和選擇。根據(jù)圖2-1的零件尺寸，可以考慮用其它機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)加工出燈罩零件。因?yàn)榇肆慵x用鋁材，故其的可塑形比較好，而且零件是旋轉(zhuǎn)體薄件，傳統(tǒng)方法是可以采用旋壓機(jī)來(lái)加工。根據(jù)燈罩的外形，可以設(shè)計(jì)得出沿?zé)粽滞庑巫邉?dòng)的成型路線軌跡，不過(guò)燈罩的邊緣部分

22、是向外卷，而且半徑較小。利用旋壓機(jī)來(lái)一次加工具有一定的難度，而且旋壓機(jī)的價(jià)格比一般的壓力機(jī)貴。在批量生產(chǎn)中，利用旋壓機(jī)來(lái)加工的經(jīng)濟(jì)性不如采用模具來(lái)加工成型。對(duì)于圖2-1中零件形狀和尺寸要求，考慮到零件的卷邊部分，采用復(fù)合模具加工成形具有一定的難度，而且這種模具的造價(jià)比較高。結(jié)合課題的要求，本人采用多副模具分工序分別加工零件來(lái)完成設(shè)計(jì)，這些模具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)便宜，對(duì)于零件的批量加工非常使用。可見(jiàn)，選用多副模具分工序加工這個(gè)方案來(lái)對(duì)于批量生產(chǎn)零件產(chǎn)品是非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用的。為了得到以上零件的三維模型，本人設(shè)計(jì)的此零件需要通過(guò)四個(gè)主要工序來(lái)逐步實(shí)現(xiàn)零件的成型。首先在一般的鋁料板料中沖壓出所要求尺寸的圓形

23、鋁板，之后，圓形鋁板要進(jìn)行拉深、翻邊、卷邊，這些主要通過(guò)設(shè)計(jì)的模具和壓力機(jī)等設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。 落料模的設(shè)計(jì)，該模具可以實(shí)現(xiàn)沖壓得到圓形的坯料（結(jié)合設(shè)計(jì)尺寸要求），其內(nèi)部大概結(jié)構(gòu)可見(jiàn)圖2-2。圖2-2 落料模內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖液壓拉深模的設(shè)計(jì)，該模具可以實(shí)現(xiàn)沖壓得到旋轉(zhuǎn)突起零件的拉深成型（結(jié)合設(shè)計(jì)尺寸要求），其內(nèi)部大概結(jié)構(gòu)可見(jiàn)圖2-3。圖2-3 液壓模內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 翻邊模的設(shè)計(jì)，該模具可以實(shí)現(xiàn)沖壓得到旋轉(zhuǎn)突起零件邊緣的翻邊成型（結(jié)合設(shè)計(jì)尺寸要求），其內(nèi)部大概結(jié)構(gòu)可見(jiàn)圖2-4。圖2-4 翻邊模內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖卷邊模的設(shè)計(jì)，該模具可以實(shí)現(xiàn)沖壓得到旋轉(zhuǎn)突起零件邊緣的卷邊成型（結(jié)合設(shè)計(jì)尺寸要求），其內(nèi)部大概結(jié)構(gòu)可見(jiàn)圖

24、2-5。圖2-5 卷邊模內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2.3 對(duì)模具結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)工作原理的解說(shuō)2.3.1 對(duì)沖裁落料模工作過(guò)程和原理的解釋說(shuō)明 在開(kāi)始工作時(shí)，模具處于開(kāi)模狀態(tài)，在模具的一邊自動(dòng)的間歇性的送入板料，在送入板料的過(guò)程中，由三個(gè)擋料銷來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向定位的作用。每當(dāng)板料進(jìn)給到一定的距離，落料模開(kāi)始合模沖壓板料，首先卸料板壓緊板料，然后凸模沖壓板料，沖出圓形鋁板。然后進(jìn)行開(kāi)模，考慮到凸模沖壓板料后，板料可能會(huì)卡在凸模上，故在模具中添加卸料裝置。該卸料裝置由卸料板、卸料橡皮和卸料螺釘三部分組成，在合模時(shí)卸料橡皮處于壓縮狀態(tài)，開(kāi)模后其恢復(fù)原形，故卸料橡皮的彈性恢復(fù)力和卸料裝置的重力使得卸料板下移來(lái)帶動(dòng)板料，讓卡在凸

25、模上的板料脫落，而被沖落下來(lái)的圓形板料會(huì)沿著下模座和凹模的中心通孔掉落。以上這樣就完成了整個(gè)沖壓過(guò)成了，下一個(gè)過(guò)成就從復(fù)以上的描述過(guò)程。2.3.2 對(duì)液壓模工作過(guò)程和原理的解釋說(shuō)明 在開(kāi)始工作時(shí)，模具處于開(kāi)模狀態(tài)，在模具的一邊通過(guò)人工或機(jī)械手送入圓形板料，在送入板料的過(guò)程中，由豎起的兩個(gè)圓柱銷來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的作用，同時(shí)橡膠壓板的錐形孔有利于圓形板料的滑入，使之中心定位。模具在合模的過(guò)程中，先由壓邊環(huán)向下與橡膠壓板的內(nèi)錐形孔壓緊，并沒(méi)有壓緊工件，只留有一部分的間隙以便于零件拉深成型時(shí)的金屬流通5。之后，凸模下壓拉深工件，而凹模裝置中，在液體壓力的作用下，使工件包向凸模，逐漸性成凸模的形狀，由于凹模處

26、采用軟性材料的橡膠模，在拉深成型的過(guò)程中，不會(huì)壓緊半徑較小的變形面，此橡膠模起到保護(hù)零件的作用。由于利用這種模具的液壓拉深成型，可以防止產(chǎn)生尖角和較小半徑弧面的裂開(kāi)，故零件在加工中不需要整形。當(dāng)零件成型后，凹模零件內(nèi)液體壓力調(diào)小，液壓模開(kāi)始開(kāi)模。凸模開(kāi)始離開(kāi)零件，而壓邊環(huán)依然壓緊著零件邊緣，當(dāng)其上的彈簧處于松弛狀態(tài)后，等上模上升到一定程度后使螺釘帶動(dòng)壓邊環(huán)，之后，整個(gè)上模將離開(kāi)下模。當(dāng)上模離開(kāi)到一定距離后，凹模槽內(nèi)的液體通過(guò)外部的聯(lián)通器沖壓，使橡膠?；謴?fù)到原來(lái)的形狀，同時(shí)把成型零件頂出。之后，通過(guò)人工或機(jī)械手把成型零件取出，完成整個(gè)工作過(guò)程，下一個(gè)過(guò)成就從復(fù)以上的描述過(guò)程。2.3.3 對(duì)翻邊模

27、工作過(guò)程和原理的解釋說(shuō)明 在開(kāi)始工作時(shí)，模具處于開(kāi)模狀態(tài)，在模具的一邊通過(guò)人工或機(jī)械手送入液壓成型后的零件，在送入零件的過(guò)程中，通過(guò)下模定位板的錐形孔有利于零件的滑入，使之中心定位。模具在合模的過(guò)程中，先由下模的大型推桿件推動(dòng)翻邊凸模，使翻邊凸模上升到一定的高度，以便與上模下壓過(guò)程中，凹模和凸模把零件夾在中間，然后繼續(xù)下移，當(dāng)零件下移到碰到下模定位板的錐形孔的沉頭面時(shí)，零件的邊緣開(kāi)始拉深成型。此時(shí)，凹模套環(huán)和夾緊卸料環(huán)同步下移，工件的外邊緣開(kāi)始拉深變形，直到上模下降到規(guī)定的高度。翻邊模的成型過(guò)程就完成了。之后是開(kāi)模過(guò)程，此時(shí)上模架、凸模和夾緊卸料環(huán)同時(shí)上升，當(dāng)夾緊卸料環(huán)的上表面上升到與下模定位

28、板的錐形孔的沉頭面等高時(shí)，凸模和夾緊卸料環(huán)停止上升，而上模依然上升留出一定的空間以便于零件的取出和放入。上模架上升停止后，通過(guò)人工或機(jī)械手把成型零件取出，完成整個(gè)工作過(guò)程，下一個(gè)過(guò)成就從復(fù)以上的描述過(guò)程。2.3.4 對(duì)卷邊模工作過(guò)程和原理的解釋說(shuō)明 在開(kāi)始工作時(shí)，模具處于開(kāi)模狀態(tài)，在模具的一邊通過(guò)人工或機(jī)械手送入經(jīng)過(guò)反邊處理過(guò)的零件，因?yàn)橥鼓５耐怀鐾庑问沽慵行亩ㄎ?。模具在合模的過(guò)程中，先由卷邊凹模的下表面接觸壓向凸模套環(huán)的上表面，同時(shí)夾緊裝置中的定位夾緊模開(kāi)始?jí)壕o零件，防止在卷邊過(guò)成中因?yàn)榫磉叾沽慵膬?nèi)部發(fā)生變形。當(dāng)上模架和凸模套環(huán)下降到一定程度時(shí)，凹模的內(nèi)弧形面對(duì)零件的邊緣進(jìn)行卷邊變形，

29、直到卷邊成型完成。之后，上模架開(kāi)始上升，在此同時(shí)上模架和凸模套環(huán)同步上升直到彈簧恢復(fù)到平衡狀態(tài)。上摩架繼續(xù)上升，直到夾緊定位裝置中的螺釘帶動(dòng)壓環(huán)上升時(shí)，整個(gè)上模架全部離開(kāi)下模架。當(dāng)開(kāi)模到一定程度，以便于零件取出和放入時(shí)，上模架上升停止后，通過(guò)人工或機(jī)械手把成型零件取出，完成整個(gè)工作過(guò)程，下一個(gè)過(guò)成就從復(fù)以上的描述過(guò)程。第三章 落料模的設(shè)計(jì)中等批量沖壓生產(chǎn)如圖31所示圓形鋁板零件，材料為1060牌號(hào)的純鋁材料，直徑=190mm，料厚t=0.8mm，尺寸公差=0.3。圖31 所需圓形鋁板零件3.1 工藝分析計(jì)算該工件屬典型的落料件，形狀簡(jiǎn)單，尺寸精度較低，只需一套簡(jiǎn)單的沖裁模即可。3.1.1 工件

30、的排樣方案根據(jù)本人的設(shè)計(jì)，查手冊(cè)得知工件與板料邊緣的搭邊值=3mm，工件間的搭邊值=3mm。采用單排方式，此時(shí)條料寬度可裁為：沖裁時(shí)送進(jìn)步距為：選用條料尺寸為，該條料是窄卷裁展開(kāi)所得。沖裁前后坯料形狀分別見(jiàn)圖32和圖33所示。1、首先建立沖裁后的板材零件 （1）根據(jù)以上尺寸先建立窄卷材的展開(kāi)模型圖32 窄卷材的展開(kāi)模型（2）根據(jù)拉伸切除和陣列特征得到最終板料形狀圖33 窄卷材沖壓完后的模型2、使用測(cè)量功能測(cè)量完成沖裁前后的板料的面積在Solidworks中利用測(cè)量功能測(cè)量完成沖裁前后的板料的面積，在測(cè)量沖裁前的板料面積對(duì)話框中顯示出所選面的面積為196000,此為沖裁前板料的表面積，所選面的周

31、長(zhǎng)為2392mm。在測(cè)量沖裁后的板料面積對(duì)話框中顯示出所選面的面積為54235.63,此為沖裁后板料的表面積。利用上面所得到的兩個(gè)面積就可以得到材料的利用率了，材料的利用率為：3.1.2 工藝力計(jì)算和壓力機(jī)選擇在此選用退火后的106O純鋁材料，其力學(xué)性能：抗剪強(qiáng)度為，抗拉強(qiáng)度為，屈服強(qiáng)度為，伸長(zhǎng)率為。式中 圓周率，一般??； 坯料直徑，由已知得：190（mm）； 沖裁件周長(zhǎng)（mm）。 （3-1）式中 落料力（N）； 板料厚度（mm）； 沖裁件周長(zhǎng)（mm）；修正安全系數(shù)，一般??； 材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）。查手冊(cè)此材料的卸料力系數(shù)為0.0250.08,在此取上限為0.08，則落料的卸料力為 （3-

32、2）式中 沖裁所需卸料力（N）。查手冊(cè)根據(jù)材料厚度取凹模刃口高度=5mm，故在凹?？趦?nèi)同時(shí)存有落料件的個(gè)數(shù)為 （3-3）查手冊(cè)此材料推件力系數(shù)為0.030.07，在此取上限為0.07，則推件力為 （3-4）式中 推件力大?。∟）； 卡在凹模中工件及廢料個(gè)數(shù)。這工序的最大總壓力為 （3-5）設(shè)備噸位大小的選擇，首先要以沖壓工藝所需要的變形力為前提。要求設(shè)備的名義壓力要大于所許要的變形力，而且還要有一定的力量?jī)?chǔ)備，以防萬(wàn)一。例如，某道沖壓工序的工藝變形力為， 那么，選擇的設(shè)備噸位一般為。從提高設(shè)備的工作剛度、沖壓件的精度及延長(zhǎng)設(shè)備的壽命觀點(diǎn)出發(fā)，要求設(shè)備容量有較大剩余。最新觀點(diǎn)是使設(shè)備留有40%3

33、0%的余量，即使用設(shè)備容量的60%70%。還有的建議只使用設(shè)備容量的50%，即取設(shè)備的噸位為工藝變形力的2倍。對(duì)本人的課題設(shè)計(jì)，設(shè)備的名義壓力可取工藝變形力的1.3倍，即根據(jù)上述工藝力的計(jì)算值，可選用壓力機(jī)，其主要參數(shù)為：最大封閉高度，封閉高度調(diào)節(jié)量，最小封閉高度，工作臺(tái)孔直徑，模柄孔尺寸（直徑深度）為。3.1.3 對(duì)模具工作部分尺寸計(jì)算對(duì)圓形凸模和凹模，可采用分開(kāi)加工方式。凸模和凹模之間的間隙也必須在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，如果間隙過(guò)大或過(guò)小，不僅難以沖出合格的制件，還會(huì)影響模具的壽命，這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙，最大值稱為最大合理間隙，查設(shè)計(jì)手冊(cè)得知該材料的沖裁模最大雙面間隙，最小雙面間隙

34、。 （3-6）查手冊(cè)得，落料部分凹模和凸模的制造偏差分別為 （3-7）經(jīng)驗(yàn)算不滿足的條件，因此減小、的值，按下面的公式取值，即 （3-8） （3-9）查手冊(cè)得模具磨損系數(shù)，此零件的普通沖裁件的外形及孔內(nèi)公差為，則磨損量：。對(duì)落料件，應(yīng)該先根據(jù)工件確定凹模尺寸，得落料模凹模和凸模工件直徑分別為： （3-10） （3-11）3.2 模具零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1凹模的設(shè)計(jì)計(jì)算1、選定孔口形式：因?yàn)楣ぜa(chǎn)批量較大且材料較薄，所以選用刃口強(qiáng)度高、修模后孔口尺寸不變的圓柱形孔口凹模。2、刃口直筒高度：如前述的材料厚度所取凹模刃口高度為5 mm。3、刃口直筒直徑：高度為的刃口直筒的直徑即為前面求得的凹模

35、工作直徑，名義尺寸為189.775mm；為了便于出料，直筒下部的寬孔直徑比直筒直徑大12mm，在這里為了便于設(shè)計(jì)取1.225mm，因此直筒下部的寬孔直徑取4、凹寬的外形尺寸確定：凹模的高度和壁厚查手冊(cè)獲得，根據(jù)板料厚度及凹模尺寸，得推薦的凹模的高度。取，調(diào)整到符合標(biāo)準(zhǔn)，取凹模的外徑尺寸為。5、在SolidWorks環(huán)境中進(jìn)行凹模的初步造型，其模型如圖3-4所示。圖3-4 凹模的初步造型3.2.2 選擇標(biāo)準(zhǔn)模架1、確定模具封閉高度：根據(jù)所選壓力機(jī)的最大封閉高度和最小封閉高度，一般按下列關(guān)系選擇沖模的閉合高度： （3-12）即。2、根據(jù)凹模的輪廓尺寸以及閉合高度的尺寸范圍，參照手冊(cè)，并根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

36、，選擇：凹模Z周界為為；后側(cè)滑動(dòng)導(dǎo)向鑄鐵模架為；（上模座為、下模座為、導(dǎo)柱為、導(dǎo)套為等零件）。3.2.3 凹模和下模座的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)1、緊固螺釘?shù)倪x擇及螺釘孔的計(jì)算凹模與下模座之間使用螺釘緊固，此處采用4個(gè)均布的M10內(nèi)六角圓柱螺釘。根據(jù)下模座的厚度（55mm），選擇長(zhǎng)度為60mm的內(nèi)六角圓柱螺釘。下模座的沉頭孔直徑為16.5mm，下模座的螺釘孔采用通孔的形式，其通孔的直徑為11.5mm。下模座的沉頭孔的深度等于螺釘直徑加上1mm，所以下模座的沉頭孔的深度為11mm。凹模的螺紋孔的深度應(yīng)大于如下值：螺釘長(zhǎng)（下模座厚度沉頭孔深度）=60（5511）=16（mm）考慮凹模的高度，凹模的螺紋孔的深度取2

37、0mm。一般來(lái)說(shuō)，M10的螺紋孔與凹模邊緣的距離要大于11mm，與凹模刃口的距離要大于17mm，所以凹模中螺紋孔可以分布在直徑為：之間，在這里取225mm的圓周作為凹模螺紋孔的分布圓周。2、銷釘?shù)倪x擇以及凹模和下模座的銷釘孔尺寸計(jì)算下模座與凹模之間使用螺釘緊固，為了不使兩者發(fā)生相互移動(dòng)，須用兩個(gè)銷釘進(jìn)行定位。選擇直徑為10mm的圓柱銷標(biāo)準(zhǔn)件，柱銷配合長(zhǎng)度為柱銷直徑的兩倍，根據(jù)下模座厚度與銷釘直徑兩倍和（55mm+20mm），選擇長(zhǎng)度為70 (755)的銷釘。因此，可采用型普通圓柱銷。兩個(gè)銷釘沿凹模軸線對(duì)稱分布，銷釘孔直徑為10mm，與凹模邊緣之間的距離一般不小于8mm,所以可與螺紋孔分布在同一

38、圓周上，該圓直徑為。3、落料孔計(jì)算由于此沖裁采用正裝式，凹模裝在下模座上，沖下的工件從凹模的落料孔漏下，所以應(yīng)在下模座中開(kāi)一個(gè)落料孔，工件經(jīng)下模座的落料孔以及沖床工作臺(tái)面的落料孔落下。通常，下模座的落料孔的直徑比凹模下部的寬孔直徑大0.52mm，在此取2mm，因此，下模座的落料孔直徑為：4、用軟件設(shè)計(jì)凹模和下模座的裝配體（1）擋料銷的選擇：根據(jù)材料的厚度0.8mm，查手冊(cè)可選固定擋料銷，其基本尺寸為。由此可以得到凹模上與擋料銷相配的孔的直徑為4mm。固定擋料銷的數(shù)量選用3個(gè)，其中的一個(gè)擋料銷用來(lái)保證條料的送進(jìn)步距，其位置位于凹?？籽厮土戏较虻闹行木€上，另外兩個(gè)用于條料側(cè)面的定位。（2）用軟件進(jìn)

39、行擋料銷的零件造型，如圖3-5所示。圖3-5 擋料銷的零件（3）凹模上與擋料銷相配合的孔位置的確定：為保證準(zhǔn)確的送料步距，擋料銷孔與凹模中心的距離可以通過(guò)下面的方式計(jì)算： （3-13）用于側(cè)擋料的擋料銷孔與沿送料方向的中心線的距離可以用下面的方式計(jì)算得出： （3-14）結(jié)合凹?？椎某叽纾糜趥?cè)擋料的兩個(gè)擋料銷孔之間的距離取100mm。（4）為凹模添加擋料銷孔，如圖3-6所示。圖3-6 加擋料銷孔（5）向下模裝配體中插入擋料銷及緊固件并完成下模設(shè)計(jì)，如圖3-7所示。圖3-7 下模裝配體（6）彈性卸料裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算卸料橡皮的選擇：選擇圓筒形橡皮，根據(jù)凸模尺寸，并考慮橡皮壓縮時(shí)產(chǎn)生的鼓形，取橡皮圓筒

40、的內(nèi)徑，查手冊(cè)得知橡皮壓縮20%時(shí)的單位壓力。查手冊(cè)得橡皮圓筒的外徑為： 取230mm （3-15）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，卸料橡皮的自由高度一般應(yīng)滿足關(guān)系：故可取，其總壓縮量達(dá)到20%時(shí)，便能夠滿足卸料力的要求，此時(shí)橡皮的高度為55.2mm。另外，一般要求卸料橡皮工作時(shí)的最大壓縮量不大于45%。卸料板尺寸：根據(jù)橡皮和凸模尺寸及其布置，取卸料板的外徑，卸料板厚度取12mm。彈性卸料板與凸模之間的單面間隙可取。顯然卸料板的內(nèi)徑為。在Solidworks中進(jìn)行卸料板的造型，如圖3-8所示。圖3-8 卸料板（7）凸模與墊板的設(shè)計(jì)計(jì)算選用墊板：為了增加鑄鐵模座的抗壓能力，應(yīng)采用墊板。參照卸料板的外形尺寸，墊板外形尺

41、寸也取，高度取，墊板材料選用45鋼，即選用的鋼墊板。在Solidworks中進(jìn)行墊板零件的造型，如圖3-9所示。圖3-9 墊板零件凸模的設(shè)計(jì)：該模具比較簡(jiǎn)單，凸模和墊板可通過(guò)螺釘和銷釘直接固定在上模座上，凸模直徑已在計(jì)算刃口尺寸時(shí)求出。凸模高度應(yīng)考慮卸料板厚度及橡皮壓縮后的高度等。為使卸料徹底，應(yīng)使卸料板底端與凸模平齊時(shí)橡皮的壓縮量不低于20%，取此時(shí)橡皮高度。對(duì)沖裁而言，模具工作行程約為，其t值很小，所以卸料橡皮工作時(shí)的壓縮量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于45%的上限值。凸模高度及所選擇的橡皮能夠滿足工作要求。在此凸模高度可近似取 （3-16）在Solidworks中進(jìn)行凸模零件的造型，如圖3-10所示。圖3-1

42、0 凸模零件（8）卸料螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)選擇卸料螺釘：按標(biāo)準(zhǔn)初選圓柱頭卸料螺釘4個(gè)，每個(gè)螺釘所程受的力為，由沖壓工藝（湖南省機(jī)械工程學(xué)會(huì)鍛壓分會(huì)編，湖南科學(xué)技術(shù)出版社，1984.5）中表317知，M8螺釘允許負(fù)荷4300N，故卸料螺釘強(qiáng)度能夠滿足工作要求。卸料螺釘窩深由下式求得：=上模座厚度+墊板厚度+凸模高度卸料板厚度卸料螺釘長(zhǎng)度 （3-17） =45+10+68.2-12-80=31.2同時(shí)還需要滿足下面的條件：螺栓頭部高度+刃口修磨量+入模量+ （3-18）刃口修磨量一般為，入模量為1mm。其值小于上模座厚度，故所選螺釘?shù)拈L(zhǎng)度也能滿足工作要求。四個(gè)卸料螺釘采用均布方式，其分布位置可以參考下模座上

43、螺釘?shù)姆植嘉恢?，也取在直?30mm的圓周上。在Solidworks中進(jìn)行卸料螺釘?shù)脑煨?，如圖3-11所示。圖3-11 卸料螺釘（9）選擇模柄形式選擇模柄：模具較小，可選擇壓入式模柄。由于模柄長(zhǎng)度不得大于壓力機(jī)滑塊里模柄孔的深度，查手冊(cè)可采用的A型模柄，即模柄。模具往壓力機(jī)上安裝時(shí)，模柄外采用套筒。在Solidworks中進(jìn)行模柄零件的造型，如圖3-12所示。圖3-12 模柄零件（10）在裝配體環(huán)境中關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)上模座、墊板、凸模、橡皮和卸料板為上模插入緊固螺釘孔和銷釘孔：上模座、墊板和凸模之間采用螺釘緊固，使用銷釘定位。為了減少加工次數(shù)和統(tǒng)一規(guī)格，采用M8的螺釘和兩個(gè)直徑為8mm的銷釘，采用均勻

44、分布即可。根據(jù)所選用的螺釘尺寸，上模座的沉頭孔的直徑和深度分別取13.5mm和9mm，其通孔直徑為9mm，根據(jù)凸模的尺寸，螺釘孔和銷釘孔分布在直徑為225mm的圓周上。為上模插入卸料螺釘孔：卸料螺釘穿過(guò)上模座、墊板、卸料橡皮以及卸料板，所以卸料螺釘孔是一個(gè)貫穿上模的通孔，在上模裝配環(huán)境中生成卸料螺釘孔。（11）往上模裝配體中插入螺釘和銷釘并初步完成上模設(shè)計(jì)采用自底向上的裝配方式，向上模裝配體中依此插入兩個(gè)定位銷釘、三個(gè)緊固螺釘以及四個(gè)卸料螺釘，可見(jiàn)圖3-13。圖3-13 上模裝配體（12）生成沖裁模裝配體，如圖3-14所示。圖3-14 沖裁模裝配體使用Solidworks的“測(cè)量”功能，測(cè)得摩

45、具的閉合高度為202.2mm。也可以使用公式計(jì)算：=上模座厚度+墊板厚度+凸模厚度+凹模厚度+下模厚度 （3-19） =（45+10+68.2+25+55-1）=202.2mm所選壓力機(jī)最大及最小封閉高度分別為， 沖裁模高度符合設(shè)計(jì)要求。（13）檢查并完善模具裝配體 使用“干涉檢查”功能，檢查“沖裁模”裝配體，發(fā)現(xiàn)下模的擋料銷與上模的卸料板間存在干涉現(xiàn)象，故卸料板上還需要鉆三個(gè)與擋料銷相配合的孔。（14）插入工件和板料得到最終的沖裁模裝配體和沖裁?？梢?jiàn)圖3-15和圖 3-16。圖3-15 沖裁模裝配體圖3-16 沖裁模1板料 2下模座 3卸料板 4內(nèi)六角螺釘 5凸模 6工件7擋料銷 8橡膠環(huán)

46、9導(dǎo)柱 10導(dǎo)套 11上模座 12卸料螺釘13內(nèi)六角螺釘 14模柄 15定位銷 16墊板第四章 液壓模的設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)拉深件時(shí)應(yīng)遵循的原則在將平板坯料通過(guò)拉深方法變成各種形狀的空心件的拉深工藝過(guò)程中，材料本身要發(fā)生流動(dòng)，其流動(dòng)的難易程度直接決定工件拉深的可能性和拉深次數(shù)的多少。為了有利于拉深的正常進(jìn)行及減少不必要的廢品產(chǎn)生，在設(shè)計(jì)中，得考慮以下幾方面。1） 在使用條件允許的情況下，拉深件應(yīng)盡可能采用軸對(duì)稱回轉(zhuǎn)體件，且形狀力求簡(jiǎn)化。2） 在工件的平面部分，尤其是在距離邊緣較遠(yuǎn)的位置上，應(yīng)盡量避免有凸起和凹坑現(xiàn)象，即使產(chǎn)品上要求其局部有凹坑及凸起，則高度也不能過(guò)大。3） 設(shè)計(jì)曲面空心件時(shí)，應(yīng)盡量

47、避免有尖底形狀。4） 拉深件各部分尺寸比例要適當(dāng)，應(yīng)盡量避免設(shè)計(jì)有寬凸緣和深度較大的拉深件。圖21所示的帶凸緣的拉深件，其凸緣直徑應(yīng)控制在如下范圍內(nèi)： （4-1）式中 凸緣直徑（mm）； d 拉深件直徑（mm）； t 拉深件厚度（mm）。拉深件的拉深深度，一般應(yīng)控制在如下范圍內(nèi)：式中 h拉深件的最大拉深深度（mm）。一般來(lái)說(shuō)，拉深件的圓角半徑越大越好。如圖41所示，其拉深件底與壁之間的圓角半徑和凸緣的圓角半徑及矩形件的四壁間的圓角半徑應(yīng)滿足下列關(guān)系： ，即最好使，； ，即最好使，； ，為了盡量減少拉深次數(shù)，應(yīng)使。式中 H矩形盒件的高度（mm）。 假如矩形盒件各圓角半徑要求較小，則可考慮增加一道

48、整形工序，根據(jù)以上的尺寸要求，考慮到與矩形盒件的相似之處，可大概確定燈罩的尺寸，如圖4-2所示。圖 41 矩形盒件尺寸示意圖圖4-2 燈罩尺寸圖4.2 設(shè)計(jì)拉深件時(shí)，對(duì)拉深件厚度不均勻現(xiàn)象的考慮在拉深件時(shí)，拉深件由于各處變形不均勻，所以拉深過(guò)程中材料厚度要發(fā)生變化。一般情況下，拉深件的底部中心拉深后保持原材料厚度，底部圓角處材料變薄，上部和凸緣處變厚。在拉深矩形件時(shí)，其矩形四角處材料變薄。在不變拉深中，拉深件厚度不均勻現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，其上下壁厚變化可達(dá)（t為板料厚度）。即根據(jù)以上條件上下壁厚的的變化為。在多次拉深時(shí)，零件內(nèi)外壁上或帶凸緣拉深件的凸緣表面應(yīng)允許有拉深過(guò)程中產(chǎn)生的印痕。若有特殊要求時(shí)，

49、可最后采用整形工序消除這些印痕。4.3 確定拉深件的尺寸精度設(shè)計(jì)拉深件時(shí)，由于影響拉深件尺寸精度因素很多，所以在保證拉深件使用的情況下，不要對(duì)其有過(guò)高的要求。其斷面精度一般可取IT12IT14級(jí)，查使用手冊(cè)，得表4-1和表4-2：表4-1 拉深件內(nèi)形或外形的直徑公差 （單位：mm）材料厚度拉深件直徑d505010010030018303050508080120不帶凸緣帶凸緣的不帶凸緣帶凸緣的不帶凸緣帶凸緣的不帶凸緣帶凸緣的不帶凸緣帶凸緣的10.50.30.60.40.70.50.80.61.10.7根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)要求，本人所設(shè)計(jì)的零件尺寸精度為如圖4-3所示。圖4-3 零件尺寸對(duì)于拉深件，彈

50、性變形作用比彎曲件小，但在（t為材料厚度，d為筒直徑）小于時(shí)，零件從模中卸下后，直徑則往往稍有加大。在材料厚度不一致的情況下，頂端也可能發(fā)生橢圓。所以設(shè)計(jì)拉深件時(shí)，為保持拉深出合格的產(chǎn)品，從工藝性來(lái)考慮，設(shè)計(jì)者可以在保持拉深件的一定形狀情況下，可以在周邊或底部加上加強(qiáng)筋或設(shè)計(jì)成有一定寬度的凸緣及卷邊形狀。根據(jù)上述信息，得： （4-2） （4-3）因此，在本人的這課題設(shè)計(jì)中，在最后的工序中零件本身的的卷邊形狀在一定程度上減弱了零件拉深后的彎曲回彈，同時(shí)在實(shí)際生產(chǎn)和使用中，對(duì)燈罩的尺寸精度要求不需要很高。4.4 利用SolidWorks對(duì)于其它相關(guān)尺寸的確定用SolidWorks來(lái)計(jì)算和確定零件內(nèi)

51、凹面的值，用SolidWorks對(duì)于原來(lái)的圓形毛坯件的單面面積和整體質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量估算。測(cè)得圓形毛坯的單面面積為，毛坯的質(zhì)量為。根據(jù)以上情況和原來(lái)所確定的零件尺寸，在SolidWorks中進(jìn)行實(shí)體造型，確定如圖4-4中的尺寸。圖4-4 零件的尺寸圖根據(jù)以上的步驟，用SolidWorks測(cè)得成型件的上表面面積為，零件的質(zhì)量為。以上測(cè)得圓形毛坯的單面面積為，毛坯的質(zhì)量為，可見(jiàn)從毛坯到成型件的質(zhì)量和單面面積的數(shù)據(jù)變化不大，理論上推斷上圖所示的零件尺寸符合設(shè)計(jì)要求。在SolidWorks中設(shè)計(jì)的零件尺寸中確定，其中所對(duì)應(yīng)的角度約。然而，在實(shí)際生產(chǎn)中，零件的彎曲和拉伸部分的壁厚是不均勻的，影響零件成型后的

52、尺寸的因素很多，因此以上的數(shù)據(jù)僅供參考。本人的課題設(shè)計(jì)就按以上的理論數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。為了方便建模，本人采用SolidWorks中的零件尺寸進(jìn)行液壓成型模的設(shè)計(jì)。4.5 液壓拉深成形根據(jù)SolidWorks中的零件尺寸可以知道所設(shè)計(jì)的零件中部是屬于拋物線形的，拋物線形零件目前應(yīng)用的較多，如汽車車燈外殼、自行車車燈等。目前，拉深這種復(fù)雜的拋物線零件，已被液壓成形及橡膠成形所代替。采用液壓成形的零件，可以得到較理想的尺寸精度和表面質(zhì)量的制品。對(duì)于這類拋物線零件，若用普通拉深，需要多道工序，而用液壓成形，可以減少工序。液壓成形是指直接利用液體（水、油類）的壓力，使坯料成形的一種沖壓加工方法。利用液

53、壓成形，可以進(jìn)行的工序有：彎曲、拉深、翻邊、成形等。液壓成形較其他成形有如下優(yōu)點(diǎn)：1） 模具制造簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短。2） 模具壽命較長(zhǎng)，并且模具的通用化程度較高。3） 采用液壓拉深時(shí)，其拉深深度可加大并可加工形狀復(fù)雜的制品零件。4） 液壓成形可不必使用特殊的專用冷沖壓設(shè)備。液壓成形盡管有上述優(yōu)點(diǎn)，但它用液體充當(dāng)凸、凹模，因此操作工藝較一般鋼模及橡皮模復(fù)雜的多，故目前使用的還不夠廣泛。液壓成形有兩種類型：一種是凸模采用液體，另一種是凹模采用液體。不論是哪種類型，其原理全是一樣的。根據(jù)以上情況和本人的課題設(shè)計(jì)要求，本人采用液壓凹模拉深，即采用液體充當(dāng)拉深凹模，而凸模仍為普通的鋼制凸模的一種拉深方法,

54、在凸凹模之間隔一層橡膠模，以便于成型。這種液壓凹模拉深，其液壓特點(diǎn)是：1） 液壓凹模拉深時(shí)，由于有很高的液體靜壓力，可將坯料緊緊地壓在凸模之上，故工件底部不易變薄。2） 液壓凹模拉深時(shí)，極限拉深系數(shù)要比普通拉深極限系數(shù)小得多，故材料變形容易，易于成形，無(wú)需多次拉深，一次即可成形。3） 采用液壓凹模成型，坯料定位容易，故質(zhì)量、精度高于液壓凸模拉深。4） 液壓凹模拉深不易出現(xiàn)皺紋6。液體的壓力，對(duì)成形有很大影響。壓力不能過(guò)大或過(guò)小。其壓力可按下式確定： （4-4）式中 所需液體單位壓力（）； 零件直徑（mm）；材料厚度（mm）； 坯料周邊產(chǎn)生拉深變形所需的拉應(yīng)力（）?？山瓢聪率酱_定： （4-5）

55、式中 材料的屈服強(qiáng)度（）； 零件拉深系數(shù)。根據(jù)以上條件，得知所需要液體單位壓力為：=2.76 (N) （4-4）如果所拉深零件形狀較為復(fù)雜，若使成形能得到零件底部較小的圓角半徑時(shí)，則必須加大液壓力，其值為： （4-6）式中 零件底部的圓角半徑（mm）； 材料的屈服強(qiáng)度（）；材料厚度（mm）。 根據(jù)以知尺寸，零件底部較小的圓角半徑最小值為。則可以得到： （4-6）在實(shí)際生產(chǎn)中，采用最大單位壓力壓力：。4.6 用SolidWorks設(shè)計(jì)液壓成型模根據(jù)以上情況情況，用SolidWorks設(shè)計(jì)液壓成形模，為了方便液壓拉深成型，本人假設(shè)坯料經(jīng)這副液壓成模后成形模后的零件尺寸如圖4-5所示。 圖4-5 液

56、壓成型后的零件模型和尺寸根據(jù)已知結(jié)構(gòu)特點(diǎn)得知，上一道工序成形件是直徑為190mm的1060的鋁板圓形坯料，板材厚度為t=0.8mm，而成型后的坯件尺寸可見(jiàn)上圖，板材厚度t=0.8mm（理論假設(shè)），凸緣直徑，圓筒體內(nèi)徑，兩個(gè)圓角半徑分別為，查手冊(cè)可得，圓筒的內(nèi)徑公差為，公差為。4.6.1 工藝分析計(jì)算并選擇模具結(jié)構(gòu)形式1、對(duì)毛坯的計(jì)算在SolidWorks中測(cè)量以上零件的單面面積為,原先的毛坯單面積為：，己經(jīng)非常接近了，為了方便起見(jiàn)，則可認(rèn)為這毛坯直徑為。毛坯作為落料件，其精度應(yīng)低于級(jí)。查手冊(cè)可將毛坯直徑公差定為，并按“入體原則”標(biāo)注為單向負(fù)公差。毛坯形狀及尺寸是落料模沖壓落料后的成形件。2、驗(yàn)

57、算拉深系數(shù) 由于本人采用高壓液體通過(guò)橡皮使工件成形，因此不同于一般的拉深。要形成以上的零件模型可以認(rèn)為通過(guò)一次拉深可以實(shí)現(xiàn)。毛坯相對(duì)厚度： 凸緣彎曲處的直徑：凸緣彎曲處的相對(duì)直徑：查表得該尺寸處第一次拉深時(shí)極限拉深系數(shù)為：0.44,而實(shí)際拉深系數(shù)為: （4-7）筒形中面直徑為：凸緣相對(duì)直徑：查表得該尺寸處第一次拉深時(shí)極限拉深系數(shù)為：0.38,而實(shí)際拉深系數(shù)為: （4-8）可見(jiàn)，以上的分部分析符合一次拉深成形的要求。3、計(jì)算成形力并選用液壓機(jī)根據(jù)液壓拉深成形中采用最大單位壓力。圓形坯料的單面面積可近似取：，則拉深力可按下式計(jì)算： （4-9）然而在實(shí)際拉深中，凸模所受的力要比上面的小，因?yàn)閴哼叢糠?/p>

58、的面積是不受正面的拉深力的，在設(shè)計(jì)中取上值計(jì)算。壓力機(jī)上的單位壓邊力約為，則單邊力的的公式計(jì)算如下： （4-10）然而本人設(shè)計(jì)的壓邊裝置是為了零件的定位和加緊，防止邊緣在拉深過(guò)程中起皺，同時(shí)要保證材料有一定的流動(dòng)性?？梢?jiàn)，加緊力不需要以上這么大，在設(shè)計(jì)中取上值計(jì)算。 根據(jù)本人的設(shè)計(jì)需要在模具上增加一個(gè)卸料裝置，其裝置又具有壓邊功能，則采用彈簧卸料，其作用力作用在環(huán)形鋼圈上，環(huán)形圈會(huì)托住拉深零件的邊緣，使零件頂出，具體可見(jiàn)三維模型，其卸料力是為了取出成形零件。 （4-11）其質(zhì)量由SolidWorks直接算出。，則不需要添加額外的力，壓邊裝置就可實(shí)現(xiàn)卸料功能。則其總的壓力為 （4-12）根據(jù)以上條件，選擇四柱式單動(dòng)薄板沖壓液壓機(jī)，其型號(hào)為：4000A。4、模具結(jié)構(gòu)形式選擇在這模具中，工件的高度為60mm，為了零件便于卸料和取出，模具行程在每次的工作中至少為120mm。初步定為彈簧作為卸料裝置，模具上的緩沖器可作壓邊裝置，與彈簧連接的環(huán)形圈為頂件裝置，使出件方便。工件經(jīng)拉深成形后嵌在下模的凹模內(nèi)，由頂出件的回彈和橡皮模液壓回復(fù)來(lái)頂出成形件。此模具通過(guò)高壓液體通過(guò)橡皮使工件成形。橡皮膜厚度6.5mm，最高壓力可達(dá)，橡皮膜壽命可2萬(wàn)件以上，拉深