前端蓋復(fù)合模具設(shè)計(jì)-環(huán)形蓋沖壓模具【沖壓模具設(shè)計(jì)稿】

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摘要沖壓是通過(guò)模具對(duì)板材施加壓力或拉力,使板材塑性成型,有時(shí)對(duì)板材施加剪切力而使板材分離,從而獲得一定尺寸、形狀和性能的一種零件加工方法。由于沖壓加工經(jīng)常在材料冷狀態(tài)下進(jìn)行，因此也稱冷沖壓。沖壓加工的原材料一般為板材或帶材，故也稱板材沖壓。沖壓加工需要研究沖壓工藝與模具兩個(gè)方面的問(wèn)題。沖壓工藝可以分為分離工序和成形工序。而分離工序又有落料、沖孔、切斷、切邊、剖切等工序；成型工序又包括卷圓、扭曲、拉深、變薄拉深、翻孔、翻邊、拉彎、脹形、起伏、擴(kuò)口、縮口、旋壓、校形等。沖壓加工作為一個(gè)行業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的加工業(yè)中占有重要的地位。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，沖壓件在各個(gè)行業(yè)中均占相當(dāng)大的比重，尤其在汽車、電機(jī)、儀表、軍工、家用電器等方面所占的比重更大。沖壓加工的應(yīng)用范圍極廣，從精細(xì)的電子元件、儀表指針到重型汽車的覆蓋件和大梁、高壓容器封頭以及航天器的蒙皮、機(jī)身等均需沖壓加工。沖壓件在形狀和尺寸精度方面的互換性較好，一般情況下，可以直接滿足裝配和使用要求。此外，在沖壓過(guò)程中由于材料經(jīng)過(guò)塑性變形，金屬內(nèi)部組織得到改善，機(jī)械強(qiáng)度有所提高，所以，沖壓件具有質(zhì)量輕、剛度好、精度高和外表光滑、美觀等特點(diǎn)。沖壓加工是一種套高生產(chǎn)率的加工方法，如汽車等大型零件每分鐘可生產(chǎn)幾件，而小零件的高速?zèng)_壓則每分鐘可生產(chǎn)千件以上。由于沖壓加工的毛坯是板材或卷材，一般又在冷狀態(tài)下加工，因此輕易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，比較適宜配置機(jī)械人而實(shí)現(xiàn)無(wú)人化生產(chǎn)。特別是適用于定型產(chǎn)品的中大批生產(chǎn)?！皼_壓要發(fā)展，模具是關(guān)鍵”，提高模具的效率需從沖模設(shè)計(jì)和制造開始。沖壓加工的材料利用率較高，一般可達(dá)70%85%，沖壓加工的能耗低，由于沖壓生產(chǎn)具有節(jié)材、節(jié)能和高生產(chǎn)率等特點(diǎn)，所以沖壓件呈批量生產(chǎn)時(shí)，其成本比較低，經(jīng)濟(jì)效益較高。當(dāng)然，沖壓加工與其他加工方法一樣，也有其自身的局限性，例如，沖模的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，模具價(jià)格偏高。因此，對(duì)小批量、多品種生產(chǎn)時(shí)采用昂貴的沖模，經(jīng)濟(jì)上不合算，目前為了解決這方面的問(wèn)題，正在努力發(fā)展某些簡(jiǎn)易沖模，如聚氨脂橡膠沖模、低合金沖模以及采用通用組合沖模、鋼皮模等，同時(shí)也在進(jìn)行沖壓加工中心等新型設(shè)備與工藝的研究。引言我國(guó)考古發(fā)現(xiàn)，早在2000多年前，我國(guó)已有沖壓模具被用于制造銅器，證明了中國(guó)古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就就在世界領(lǐng)先。1953年，長(zhǎng)春第一汽車制造廠在中國(guó)首次建立了沖模車間，該廠于1958年開始制造汽車覆蓋件模具。我國(guó)于20世紀(jì)60年代開始生產(chǎn)精沖模具。在走過(guò)了漫長(zhǎng)的發(fā)展道路之后，目前我國(guó)已形成了300多億元（未包括港、澳、臺(tái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，下同。）各類沖壓模具生產(chǎn)能力。改革開放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來(lái)，模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國(guó)有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。一些?guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國(guó)際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學(xué)模具CAD國(guó)家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國(guó)內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。雖然中國(guó)模具工業(yè)在過(guò)去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴進(jìn)口。近年來(lái)，我國(guó)沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到12m，壽命2億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra1.5m的精沖模，大尺寸（300mm）精沖模及中厚板精沖模國(guó)內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。1、具CAD/CAM技術(shù)狀況我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學(xué)院和武漢733廠于1984年共同完成的精神模CAD/CAM系統(tǒng)是我國(guó)第一個(gè)自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學(xué)院和北京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國(guó)自行開發(fā)的第一個(gè)沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中開始采用CAD/CAM技術(shù)。國(guó)家科委863計(jì)劃將東風(fēng)汽車公司作為CIMS應(yīng)用示范工廠，由華中理工大學(xué)作為技術(shù)依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過(guò)鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進(jìn)了工作站和CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設(shè)計(jì)制造中實(shí)際應(yīng)用，取得了顯著效益。1997年一汽引進(jìn)了板料成型過(guò)程計(jì)算機(jī)模擬CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。21世紀(jì)開始CAD/CAM技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)。其中部分骨干重點(diǎn)企業(yè)還具備各CAE能力。模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識(shí)。在“八五”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來(lái)越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量CAD/CAM系統(tǒng)。如美國(guó)EDS的UG，美國(guó)Parametric Technology公司 Pro/Engineer，美國(guó)CV公司的CADSS，英國(guó)DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E, 以色列公司的Cimatron 還引進(jìn)了AutoCAD CATIA 等軟件及法國(guó)Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國(guó)內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術(shù)/DL圖的設(shè)計(jì)和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)均已實(shí)現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過(guò)渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè)計(jì)也開始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域。在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進(jìn)的軟件外，華中科技術(shù)大學(xué)、吉林大學(xué)、湖南大學(xué)等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在生實(shí)踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益?？焖僭停≧P）傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟(jì)模具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來(lái)低熔點(diǎn)合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣樣制作難等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造，它標(biāo)志著RPM應(yīng)用于汽車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來(lái)也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開始在生產(chǎn)中應(yīng)用的無(wú)模多點(diǎn)成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點(diǎn)。2、模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)幾十年努力，現(xiàn)在我國(guó)沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。雖然如此，我國(guó)的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要和國(guó)際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這一些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無(wú)論在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國(guó)外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具，已基本達(dá)到國(guó)際水平。但總體上和國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。 從技術(shù)角度來(lái)看，模具制造（包括設(shè)計(jì)和加工）技術(shù)大致可分為五個(gè)發(fā)展階段：手工操作階段、手工操作加機(jī)械化（普通通用機(jī)床與工具）階段、數(shù)字控制階段、計(jì)算機(jī)化階段和CAD/CAE/CAM信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一體化，我國(guó)目前主要以數(shù)字控制階段為主。就沖模的結(jié)構(gòu)和類型而言，目前國(guó)內(nèi)在定型的機(jī)電產(chǎn)品生產(chǎn)中，至今仍然是單工序沖模多，復(fù)合模與多工位連續(xù)模、復(fù)合模占的比例很小，多工位連續(xù)模則更少見。近年來(lái)在儀表行業(yè)的調(diào)研統(tǒng)計(jì)表明：在較先進(jìn)、經(jīng)營(yíng)形式良好的企業(yè)中，按沖模分類具有套數(shù)比，只能達(dá)到單工序模：復(fù)合模：多工位連續(xù)模=5.5:3:1.5,沿海鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)僅為:7.2:2:0.8,內(nèi)地決大多數(shù)企業(yè)只用單工序模,多數(shù)為沒有模架的的敞開模。1沖裁件的工藝性分析沖裁件的工藝性，是指沖裁件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性,即沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、尺寸偏差、形位公差與尺寸基準(zhǔn)等是否符合沖裁工藝的要求。沖裁件的工藝性對(duì)沖裁工件的質(zhì)量、材料利用率、生產(chǎn)率、模具制造難易、模具壽命、操作方式及沖壓設(shè)備的選用等都有很大的影響。一般情況下，對(duì)沖裁件工藝性影響最大是幾何形狀、尺寸、精度要求。良好的沖裁件工藝性能滿足材料省、工序少、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、模具較易加工、操作方便且壽命較高等要求，從而顯著降低沖裁件的制造成本。材料分析沖裁材料為Q235鋼，查文獻(xiàn)1 ： P25表2-7碳素結(jié)構(gòu)鋼（GB699-88摘錄），該鋼種是碳素結(jié)構(gòu)鋼，碳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)是0.07%0.14，屬于低炭鋼，屈服點(diǎn)s=225MPa，抗拉強(qiáng)度，延伸率不小于31，斷面收縮率不小于55，塑性好，焊接性好，適合沖裁。1.1 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 1.1.1 沖裁件的形狀圖1.零件及尺寸此制件的形狀較簡(jiǎn)單，且對(duì)稱，有圓角過(guò)渡，便于模具的加工和減少?zèng)_壓時(shí)在尖角處開裂的現(xiàn)象，同時(shí)也可以防止尖角部位刃口的過(guò)快磨損。2 制件沖壓工藝方案的確定2.1 沖壓工序的組合沖裁工序可以分為單工序沖裁、復(fù)合工序沖裁和連續(xù)沖裁。沖裁方式根據(jù)下列因素確定：（1） 據(jù)沖裁件尺寸和精度等級(jí)來(lái)確定 復(fù)合沖裁所得到的沖裁件尺寸精度等級(jí)高，而連續(xù)沖裁比復(fù)合沖裁的沖裁件尺寸精度等級(jí)低。本產(chǎn)品無(wú)公差標(biāo)注，屬于自由公差，所以精度要求比較低。設(shè)計(jì)模具時(shí)優(yōu)先考慮復(fù)合?；騿喂ば蚰＞摺＃?） 根據(jù)模具制造安裝調(diào)整的難易和成本的高低來(lái)確定, 對(duì)復(fù)雜形狀的沖裁件來(lái)說(shuō)，采用復(fù)合沖裁比采用連續(xù)沖裁較為適宜，因?yàn)槟＞咧圃彀惭b調(diào)整較容易，且成本較低。（3） 根據(jù)操作是否方便與安全來(lái)確定 復(fù)合沖裁其出件或清除廢料較困難，工作安全性較差，連續(xù)沖裁較安全。綜上所述分析，在滿足沖裁件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，選擇單工序模具沖裁方式，其模具壽命較長(zhǎng)，生產(chǎn)率高，操作較方便和工作安全性高。2.2 沖壓順序的安排落料，拉伸，切邊，翻邊，沖孔，翻孔共六道工序，考慮到設(shè)計(jì)加工成本，可以采用復(fù)合模來(lái)設(shè)計(jì)，比如1、落料拉伸，切邊沖孔，翻邊，反孔，2、落料，拉伸翻邊，沖孔翻孔3、落料拉伸，切邊，翻邊，沖孔翻孔根據(jù)以上分析，方案2工序少，成本低，工藝也合理，由于對(duì)于畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，做3套模具，工作量比較大，所以本設(shè)計(jì)中只設(shè)計(jì)拉伸翻邊模。工序圖如下：3 制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算3.1展開尺寸的計(jì)算翻邊展開尺寸的計(jì)算，凸緣部分的材料受壓應(yīng)力的作用，一旦失去穩(wěn)定，就會(huì)起拱彎曲，其情況與壓桿受壓失去穩(wěn)定而彎曲相似。整個(gè)凸緣在起拱后形成波浪形的皺折，稱為起皺，解決起皺這個(gè)問(wèn)題的方法，可以在拉伸過(guò)程中，在產(chǎn)品上加個(gè)壓料筋，或者采用上下壓料板同時(shí)壓住產(chǎn)品，確保產(chǎn)品在拉伸過(guò)程中，保證產(chǎn)品受力均勻，這樣就不容易起皺。這里計(jì)算可以采用中性層計(jì)算方法，也就是拉深后，翻邊前的外形尺寸：D=168.6+5.42=179.4拉伸件毛坯展開尺寸，通常按毛坯面積等于制件面積的原則確定。拉伸件的毛坯尺寸，很難預(yù)先精確地計(jì)算，這是因?yàn)槔旒诓吭诶爝^(guò)程中厚薄程序，隨毛坯退火與否、壓邊力的大小、凸凹模間隙以及變形程度等因素有關(guān)。因此難以保持拉伸件完全均勻一致的高度，通常需要修邊，將不平齊的部分切去。所以在計(jì)算毛坯之前，要在拉伸件上增加切邊余量。根據(jù)產(chǎn)品形狀，查表得計(jì)算產(chǎn)品拉深斜面X段部分展開尺寸公式是DD=dd+4d1h3.44d1r 其中 D展開尺寸 d切邊直徑，179.4r拉伸圓角，2.6d1拉伸直徑，140h拉伸高度，10.8計(jì)算結(jié)果為D=192.3此尺寸目前是待定，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)需調(diào)節(jié)。展開圖紙如下圖所示：拉伸次數(shù)的確定，判斷能否一次拉伸計(jì)算， H/d=10.8/140=0.07 (t/D)*100=0.006 m=d/D=0.728根據(jù)以上數(shù)據(jù)查表得首次拉伸系數(shù)m1=0.64，由于m10.728實(shí)際拉伸系數(shù)），故能一次拉伸成型，另外根據(jù)數(shù)據(jù)查表，首次拉伸的最大相對(duì)高度H1/d1=0.42，由于0.620.07，也能說(shuō)明能一次拉身成型。 3.2制件排樣圖的設(shè)計(jì)排樣時(shí)需考慮如下原則：1） 提高材料利用率（不影響沖件使用性能前提下，還可適當(dāng)改變沖件的形狀）2） 合理排樣方法使操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低且安全。3） 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)。4） 保證沖件的質(zhì)量和沖件對(duì)板料纖維方向的要求。3.2.1 搭邊與料寬 1搭邊 排樣中相鄰兩個(gè)零件之間的余料或零件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊值要合理確定，值過(guò)大，材料利用率低；值過(guò)小，搭邊的強(qiáng)度與剛度不夠，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖裁件毛刺，有時(shí)甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。因此，搭邊的最小寬度大于塑性變形區(qū)的寬度，一般可取等于材料的厚度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，根據(jù)所給材料厚度=1.2mm，確定搭邊工作間a1為2.5mm, a為2.5mm。具體可見排樣圖2。2 送料步距和條料寬度的確定（1） 送料步距 條料在模具上每次送進(jìn)的距離成為送料步距。每次只沖一個(gè)零件的步距S的計(jì)算公式為 S=D+a1 (1) S=192.3+2.5=194.8mm式中 D平行于送料方向的沖裁寬度；a1沖裁之間的搭邊值。（2） 條料寬度 條料寬度的確定原則：最小條料寬度要保證沖裁時(shí)零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時(shí)順利地在導(dǎo)料板之間送進(jìn)，并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。當(dāng)用孔定距時(shí)，可按下式計(jì)算條料寬度 B-=(Dmax+2a)- =(192.3+22.5) -0.5 =197.3-0.5 mm式中 B條料的寬度（mm）；Dmax沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）；a側(cè)搭邊值；條料寬度的單向（負(fù)向）公差；剪切條料寬度偏差=0.5, 因此B=197.3-0.5 。排樣圖如下：3.2 材料利用率的計(jì)算一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率為=nF/Bs100% （3）=129043.5/194.8197.3100%=75.6%式中 F一個(gè)步距內(nèi)沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）；n一個(gè)步距內(nèi)沖裁件數(shù)目；B條料寬度（mm）；s步距； 4. 確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心 4.1 拉深模拉深力計(jì)算拉伸力用理論計(jì)算很復(fù)雜，一般采用經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法，經(jīng)驗(yàn)公式建立的基點(diǎn)是，拉伸力的數(shù)值略小于拉伸件危險(xiǎn)斷面的斷裂力；斷裂與拉伸力的比值用系數(shù)K表示；K值的大小取決于拉伸件的形狀及變形方式。其數(shù)值由實(shí)驗(yàn)確定。拉伸力可按下式計(jì)算 P=3.14Kd1t (4-1) P=3.140.721401.2380=144329.47N =144.33KN式中 F拉伸力（N）；d1拉伸直徑（mm）；材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；t材料厚度；(mm)K修正系數(shù)（查表可得），K=1.3；壓料力的計(jì)算，F(xiàn)=0.08P=11.55翻邊屬于淺拉深，所以翻邊力計(jì)算類似拉深力計(jì)算翻邊力可按下式計(jì)算 P=3.14Kd1t (4-1) P=3.140.721771.2380=182473.7N =182.5KN壓料力的計(jì)算，F(xiàn)=0.08P=14.6所以拉深翻邊模的總的沖壓力為F總=P+F=14.6+182.5+144.3+11.55=352.95KN4.2 壓力中心的計(jì)算 采用解析法求壓力中心，該產(chǎn)品三副模具中，尺寸都是沿X軸Y軸對(duì)稱所以力到X軸和到Y(jié)軸的力臂都是0根據(jù)合力距定理：YG = （Y1F1+ Y2F2+ Y3F3）/（F1+ F2+ F3）XG = （X1F1+ X2F2+ X3F3）/（F1+ F2+ F3）所以沖壓力到X軸的力臂；YG =0，到Y(jié)軸的力臂；XG =04.3 壓力機(jī)的選用初步確定壓力機(jī)的型號(hào)：F公稱F總 因此選擇壓力機(jī)的型號(hào)為：1、拉深模：J5363開式壓力機(jī) 型號(hào)為J5363壓力機(jī)的基本參數(shù)如：（表一）公稱壓力/KN630墊板尺寸/mm滑塊行程/mm240厚度90滑塊行程次數(shù)/（次/min）70模柄孔尺寸/mm直徑50深度70最大封閉高度/mm270滑塊底面積尺寸/mm封閉高度調(diào)節(jié)量90滑塊中心線至床身距離/mm床身最大可傾角30工作臺(tái)尺寸/mm前后480左右7105. 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算51 拉伸模凸凹模圓角半徑對(duì)拉伸工作影響很大。毛坯經(jīng)凹模圓角進(jìn)入凹模時(shí)，受彎曲和摩擦作用，若凹模圓角半徑過(guò)小，因徑向拉力增大，易使拉伸件表面劃傷或產(chǎn)生斷裂；若過(guò)大，則壓邊面積小，由于懸空增大，易起內(nèi)皺。因此，合理的選擇凹模圓角半徑很重要。具體數(shù)值查表可得。拉伸的凸凹模之間的間隙對(duì)拉伸力、制件質(zhì)量、模具壽命等都有影響。間隙過(guò)大，容易起皺，制件有錐度，精度差；間隙過(guò)小，增加摩擦，導(dǎo)致之間邊薄嚴(yán)重，甚至拉裂。因此，正確地確定凸模和凹模之間的間隙是很重要的。拉伸模間隙是單面間隙，即凹模和凸模直徑之差的一半。本次設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)為有壓邊圈的，卸料板和凹模芯起到上下壓料的作用，在選擇間隙時(shí)可以直接查表，拉伸一次成型，所以查表可知間隙為(1-1.1t)，t為材料厚度。產(chǎn)品拉深時(shí)開始間隙比較大，所以選用最小間隙，此處即選t.凸、凹模工作部分尺寸的確定，主要考慮模具的磨損和拉伸件的回彈。1）、制件標(biāo)注外形尺寸 凹模尺寸為L(zhǎng) d=（Lmax 0.75）凸模尺寸為L(zhǎng) p=（Ld0.75Z）（2）、制件標(biāo)注內(nèi)尺寸凸模尺寸為L(zhǎng) p=（Lmin +0.4） 凹模尺寸為L(zhǎng) d=（Lp+0.4+Z） 其中 L拉伸件的外形或內(nèi)尺寸拉伸件的尺寸偏差L d拉伸凹模的基本尺寸L p拉伸凸模的基本尺寸Z凸凹模雙面間隙具體計(jì)算如下，制件標(biāo)注外尺寸，按此公式計(jì)算拉深凹模尺寸：L d1=（Lmax 0.75）=141.2拉深凸模尺寸：L p=（Ld0.75Z）=138.4翻邊凹模尺寸為L(zhǎng) d=（Lmax 0.75）=177翻邊凸模尺寸為L(zhǎng) p1=（Ld 0.75Z）=174.6拉深凸模要比翻邊凹模高出2-3毫米，要求產(chǎn)品先拉深，后翻邊，否則產(chǎn)品料無(wú)法流動(dòng)，凸、凹模工作表面粗造度要求：凹模工作表面和型腔表面粗造度應(yīng)達(dá)到0.8；圓角處的表面粗造度一般要求0.4；凸模工作部分表面粗造度一般要求0.8-1.6。 6 模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 拉深翻邊模結(jié)構(gòu)形式：為方便操作，提高生產(chǎn)效率，可以采用正裝結(jié)構(gòu)，如圖：7、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、拉深凸模的設(shè)計(jì)，與下模板采用螺釘和銷釘固定。材料：Cr12Mov硬度：5862HRC（如圖）2、翻邊凹模的設(shè)計(jì)，與下模板固定，材料：Cr12Mov硬度：5862HRC（如圖） 凹模設(shè)計(jì)凹模周界 由冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)得出凹模周界的計(jì)算公式（3.46）、（3.47）、（3.48）厚度H=Kb（15mm）式中：b沖裁件的最大外形尺寸，b=177 K系數(shù)，查表得K=0.20則 H=0.20177=35.4mm凹模壁厚c=（1.01.5）H（3040mm）=35.453.1mmD=280mm由模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)表5-43圓形凹模標(biāo)準(zhǔn)可查到較為靠近的凹模周界尺寸為280mm確定其他零件的尺寸參數(shù)由模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)表5-4，方便的確定其他沖模零件的數(shù)量、尺寸及主要參數(shù)。為確保彈簧的壓縮，凹模下面需要加10厚的墊板其零件參數(shù)如下表所示：凹模周界凸模長(zhǎng)度配用模架閉合高度H孔距尺寸最小最大SS1S2S3280180零件名稱及標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)凹模墊板凸凹模凹模卸料板凸模固定板2801018050280452003828020螺釘圓柱銷卸料螺釘樹脂螺釘圓柱銷圓柱銷M860850M860M106086010603.5.3選擇標(biāo)準(zhǔn)模架由凹模周界尺寸及模架閉合高度在205245mm之間，查模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)表5-7選用模架：15#中間圓形導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架160200GB/T2851.11990，上模座厚度45，下模座厚度55，導(dǎo)柱40140，45140。3、定位板的設(shè)計(jì)，定位板要根據(jù)最后的落料尺寸配做，保證間隙配合，正0.10-0.15，采用4螺釘M8與凹模固定，保證型腔與凹模同心。材料：45#形狀結(jié)構(gòu)：（如圖）4、凸凹模的設(shè)計(jì)材料：Cr12Mov硬度：5558HRC形狀結(jié)構(gòu)： （如圖）8、模具零件的加工工藝（一）、拉深凸模的加工工藝 表（一）工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鍛成145mmX50mm2熱處理退火3數(shù)控車數(shù)控車外圓及端面，到尺寸公差，車床4鉗工劃線，鉆螺紋孔4-M8，銷釘孔2-7.8, 鉆床5熱處理淬火,回火,保證HRC60646磨加工研磨加工，保證外形尺寸7退磁鉗工退磁8鉗工磨各配合面達(dá)要求9檢驗(yàn)（三）、拉深凹模的加工工藝表（二）工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鍛成290mmX50mm2熱處理退火3車車外圓及端面，外圓到尺寸280mm，厚度46 mm，及中間孔170，及臺(tái)階孔，留磨量0.2-0.3車床4鉗工劃線，鉆螺紋孔M12，銷釘孔11.8,鉆床5熱處理淬火,回火,保證HRC60646磨加工磨加工，磨兩平面磨床7退磁鉗工退磁8磨加工磨加工，磨內(nèi)孔尺寸，到公差內(nèi)圓磨床9鉗工磨各配合面達(dá)要求10檢驗(yàn)（三）、凸凹模的加工工藝表（三）工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鍛成185mmX55mm2熱處理退火3車車外圓及端面，外圓到尺寸175mm，厚度50 mm，及內(nèi)孔尺寸135車床4加工中心加工表面5熱處理淬火,回火,保證HRC60646磨加工磨加工，保證外形尺寸磨床7退磁鉗工退磁8鉗工磨各配合面達(dá)要求9檢驗(yàn)8、模具的總裝配1、確定裝配基準(zhǔn)件 以凹模為裝配基準(zhǔn)件。 首先要確定凹模在上模板上的位置， 安裝凹模組件， 然后用平行板將凸模組件和上模板夾緊，在上模板上劃出彎曲孔線，進(jìn)而安裝好上模板上的其他組件。2、安裝上模部分 檢查下模部分各個(gè)零件尺寸是不是滿足裝配技術(shù)條件要求。 安裝下模，同時(shí)調(diào)整沖裁間隙和拉深間隙， 將下模系統(tǒng)各零件分別裝于下模座內(nèi)。3、安裝模具的彈簧壓縮部分，均份彈簧孔位置，選用彈簧長(zhǎng)度。4、自檢 按沖模技術(shù)條件進(jìn)行總裝配檢查。5、檢驗(yàn)6、試沖設(shè)計(jì)小結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)是一種綜合性較強(qiáng)的專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，它具知識(shí)面寬、學(xué)科廣、綜合性強(qiáng)，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我鞏固了以前學(xué)過(guò)的知識(shí)，提高了查閱資料的能力，使我更加認(rèn)識(shí)到畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要性，從而提高了我理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力。為我今后走向工作崗位打下了一定的基礎(chǔ)。在本次設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了許多的東西。首先對(duì)于AUTOCAD和Pro/ENGINEER的應(yīng)用更加熟練；其次，通過(guò)模具設(shè)計(jì)我對(duì)于模具設(shè)計(jì)的流程基本上熟悉。這次設(shè)計(jì)是對(duì)以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)的一次綜合性的實(shí)踐。涉及到機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、互換性以及CAD/CAM各個(gè)方面的內(nèi)容。設(shè)計(jì)過(guò)程中按照任務(wù)書的要求和目的，循序漸進(jìn),力求數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)合理。參考了許多文獻(xiàn)資料。由于經(jīng)驗(yàn)不足，還有許多地方?jīng)]有考慮全面，有待于完善?？傊?，學(xué)海無(wú)涯，在以后的時(shí)間里，我要更加努力學(xué)習(xí)！參考文獻(xiàn)1朱光力主編. 模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)訓(xùn).第1版. 北京：高等教育出版社. 2002. 1341562吳詩(shī) 主編. 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) . 第1版. 西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社. 2001. 40453溫松明主編. 互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ). 第2版. 長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)出版社. 1998. 454馮炳堯 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