電機外殼上蓋沖壓模具設計【說明書+CAD】

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模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與前景近幾十年來，計算機技術、機械設計制造技術的迅速發(fā)展和有機結合，形成了計算機輔助設計與計算機輔助制造（CAD/CAM）這一新型技術，而且一直在不斷的發(fā)展和提高。CAD/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關鍵技術，是一項高科技、高效益的系統(tǒng)工程。它以計算機軟件的形式為用戶提供一種有效的輔助工具，使工程技術人員能借助計算機對沖壓產(chǎn)品、模具結構、成形工藝、數(shù)控加工及生產(chǎn)成本等進行設計和優(yōu)化。沖模CAD/CAM技術能顯著縮短沖模設計及制造周期、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質量，這已成為人們的共識。我國模具CAD/CAM技術發(fā)展已有近30多年的歷史。在“八五”、“九五”、“十五”期間，國內幾乎所有的模具企業(yè)已推廣普及了計算機繪圖技術，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進了相當數(shù)量的商業(yè)化CAD/CAM系統(tǒng)。隨著功能強大的專業(yè)軟件和高效集成制造設備的出現(xiàn)，以三維造型為基礎、基于并行工程（CE）的模具CAD/CAM/CAE技術正成為模具行業(yè)的重點發(fā)展方向，它能實現(xiàn)面向制造和裝配的設計，實現(xiàn)成形過程的模擬和數(shù)控加工過程的仿真，使設計、制造、分析（CAD/CAM/CAE）一體化。然而，目前的模具CAD技術大多停留在計算機輔助繪圖層面上，如何實現(xiàn)真正意義上的計算機輔助設計、實現(xiàn)CAD/CAM/CAE技術的一體化，是有關人員應該密切關注和深入研究的重點。模具CAD/CAM技術應向宜人化、集成化、智能化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展，并不斷提高模具CAD/CAM系統(tǒng)專用化程度。20世紀80年代以來，我國沖模的設計與制造能力經(jīng)過幾十年的發(fā)展，在現(xiàn)代信息、計算機技術的支撐下，已具有了相當?shù)乃剑欢覈＞咝袠I(yè)的專業(yè)化程度還比較低，模具自產(chǎn)自配比例過高，與國際先進水平相比仍有較大差距。隨著發(fā)達國家將制造業(yè)紛紛轉移到中國，中國模具工業(yè)面臨空前的發(fā)展機遇。到2005年，中國塑料模具產(chǎn)值已達到460億元，年均增長速度為12%左右，模具自給率提高到80%左右，模具及模具標準件出口達2億美元左右，汽車用塑料模具進口大量減少。我國沖壓模具的發(fā)展應加大力度研發(fā)大型、精密、復雜、長壽命的模具；進一步發(fā)展多工位級進模和多功能模具；開發(fā)和利用先進的沖壓加工方式和裝備；大力培養(yǎng)沖模設計和制造的高級專業(yè)人才；進一步改進管理水平，提高組織實施能力；深入研究與沖模制造相關的技術，包括新材料的開發(fā)、表面處理新技術的應用等。1.2 選題的目的與意義這次沖壓模具的設計的目的和意義在于：當前，高度發(fā)達的制造業(yè)和先進的制造技術已經(jīng)成為衡量一個國家綜合經(jīng)濟實力和科技水平的重要標志之一，成為一個國家在競爭激烈的國際市場上獲勝的關鍵因素。如今，隨著中國與國際接軌的步伐不斷加快，市場競爭日益激烈，要求企業(yè)在降低成本的同時,高效率地開發(fā)新產(chǎn)品,全面提高對市場的快速響應速度。而模具行業(yè)是工業(yè)的基礎行業(yè)，在工業(yè)的各個領域都廣泛地使用模具，模具制造成為整個鏈條中最基礎的要素之一。在模具行業(yè),用戶對模具的開發(fā)周期要求也越來越。許多企業(yè)都把CAD/CAM/CAE技術應用作為提高自身設計速度的重要工具。目前CAD/CAE技術應用于模具設計，已成為一種設計潮流。而沖壓模具設計的發(fā)展是一個不斷擺脫經(jīng)驗依賴、提高設計效率,向快速化智能化方向發(fā)展的過程。如何提高沖壓模具設計的效率、智能化程度一直是沖壓模具CAD/CAM/CAE領域的研究重點。隨著沖壓模具CAD/CAM/CAE技術經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前已廣泛應用于生產(chǎn)實踐，沖壓模具的標準化、規(guī)范化、智能化越來越顯示出其重要性。沖壓加工在國民經(jīng)濟的加工工業(yè)中占有重要的地位，廣泛應用于汽車、軍工、家電、電機、儀表等工業(yè)領域，從精細的儀表指針、電子元件到重型汽車的內、外覆蓋件以及飛機蒙皮等都需要沖壓加工。而沖壓件的質量好壞在很大程度上取決于模具設計、制造的技術水平。為了獲得良好的沖壓制品，必須考察工件的工藝性，進行工藝計算及制訂工藝路線，最后設計出合理的模具。在市場競爭日趨激烈的今天，怎樣快速、高質量地設計、制造出產(chǎn)品模具，使所生產(chǎn)的產(chǎn)品質量高、成本低、上市快，已成為贏得競爭的重要因素。 2 沖壓工藝方案的分析與確定2.1沖壓件的功用與經(jīng)濟性分析該沖壓件是某品牌生產(chǎn)的風扇電動機的外殼的上蓋，其通過將外殼的上下蓋與轉子鐵片部份相夾持，再通過4個直徑為6的孔用螺紋與螺母將電動機外殼的機殼相連接。該沖壓件工作時受力不大，對其強度和剛度的要求不太高。該沖壓件產(chǎn)量屬于小批量生產(chǎn)，外形較為復雜但分布對稱，這次設計的材料為優(yōu)質碳素結構鋼板08F鋼，采用沖壓加工經(jīng)濟性良好。沖壓件的材料力學性能如表2.1：表2.1 沖壓件的材料力學性能材料牌號材料狀態(tài)抗剪強度抗拉強度伸長率/%屈服強度優(yōu)質碳素結構08F已退火22031028039032180圖2.1 零件圖2.2沖壓件的工藝性分析2.2.1.判斷能否一次拉成 ：在生產(chǎn)實踐中，帶凸緣圓筒形的拉深件的拉深次數(shù)，可用極限拉深系數(shù)來判斷。即首先計算出拉深系數(shù)m值，然后與極限拉深系數(shù)相比較，若，則可表明可一次拉深成形。若數(shù)值時，則表明需經(jīng)過多次拉深才能成形。工件的總拉深因數(shù)d/D79mm/150mm0.527。工件總的拉深相對高度H/d25mm/79mm0.32。由/d110mm/79mm1.4，t/D1001mm/150mm1000.667，查表3.3得，有凸緣圓筒形件第一次拉深的最小拉深因數(shù)0.50;由表3.2查得有凸緣圓筒形工件第一次拉深的最大相對高度0.50，由于，H/d，故此工件圓壁部分能一次拉出。表2.2有凸緣圓筒件第一次拉深的最大相對高度凸緣相對直徑毛坯相對厚度t/D21.51.1以下0.900.750.820.650.700.570.620.500.520.451.30.800.650.720.560.600.500.530.450.470.401.50.700.580.630.500.530.450.480.400.420.351.80.580.480.530.420.440.370.390.340.350.292.00.510.420.460.360.380.320.340.290.300.252.20.450.350.400.310.330.270.290.250.260.222.50.350.280.320.250.270.220.230.200.210.172.80.270.220.240.190.210.170.180.150.160.133.00.220.180.200.160.170.140.150.120.130.10表3.3有凸緣圓筒件第一次拉深時的最小拉深因數(shù)凸緣相對直徑毛坯相對厚度t/D21.51.1以下0.510.530.550.570.591.30.490.510.530.540.551.50.470.490.500.510.521.80.450.460.470.480.482.00.420.430.440.450.452.20.400.410.420.420.422.50.370.380.380.380.382.80.340.350.350.350.353.00.320.330.330.330.332.2.2.球頭部分的成形：本零件的主要難點在于球頭部分的成形。若球頭部分采用直接局部成形工藝，根據(jù)塑性變形理論，材料的變形量不應超過其許用變形程度，利用圖2可計算出局部成形時的變形程度。經(jīng)分析，圖中各線段長度計算如下：ab段：zl=538mmbc段：f2=966mm cd段：z3=391mmok段：r=1335mm球頭直接局部成形時的變形程度為：=【2(zl+z2+z3)一2r12r100=【2(538+966+3 91)一213 35】(21335)=42根據(jù)資料，08F材料的最大變形程度，其許用變形程度】=225。因為,故球頭部分不能直接成形，只能先預成形一個較大的球頭，再收縮成一個小的球頭。假設預成形變形區(qū)的尺寸擴大到圖2中所示3點位置。則3點的橫坐標值R應等于球頭部分的展開毛坯半徑，R值求解如下。利用圖2，先算出各線段重心橫坐標。ab段：=269mm，bc段： =859mm，cd段:=117mm。根據(jù)久里金法則，球頭面積，得=2 (5.382.69+9.668.59+3.9111.7)=286.4又根據(jù)面積相等原則，有：=17mm則預成形變形區(qū)的面積應為：=286.4+()=3972考慮到球頭部分成形實際上是拉伸與脹形兩種變形方式的疊加。為了保證零件尺寸精度和表面質量。在球頭最后一道工序里應有一定的脹形成分。為此，應使預成形面積稍小于零件實際變形區(qū)的面積。根據(jù)資料，取預成形面積為的95。則預成形面積為：A_=95=397295=3773 設預成形球頭高度一10mm，利用球頭面積計算公式可得預成形球頭半徑。為保證最后球頭部分成形質量與模具結構的合理性預成形球面應向內凹進，使最后球頭部分呈反向拉伸成形。通過上述分析計算可知，端蓋零件的關鍵工序是拉伸及球頭部分的預成形，并將其復合在1副模具上完成。另外圓角半徑凸緣部分R 1mm和球頭部分R2mm均較小，應通過整形獲得。整形模凸、凹模之間單邊間隙應小于料厚（料厚1mm)，制造精度分別取IT7和IT8級，表面粗糙度，以保證零件重要部位的精度要求。2.3 工藝方案的分析與確定該工件包括落料、圓筒拉深、球頭拉深、球頭反拉深、沖球頭部分孔、沖筒形上部的散熱孔、沖螺絲孔、整形和切邊九個基本工序，可有以下五種工藝方案： 方案一：落料圓筒拉深 球頭拉深 球頭反拉深 沖球頭部分孔 沖筒形上部的散熱孔 整形 沖螺絲孔切邊。采用單工序模生產(chǎn)。工序簡圖如表2.3所示。表2.3 方案一各工序簡圖落料圓筒拉深球頭拉深球頭反拉深沖球頭部分孔沖筒形上部散熱孔整形沖螺紋孔切邊方案二：落料圓筒拉深球頭拉深復合 球頭反拉深 沖球頭部分孔 沖筒形上部的散熱孔整形沖螺絲孔切邊。采用復合模+單工序模生產(chǎn)。工序簡圖如表2.4所示。表2.4 方案二各工序簡圖落料圓筒拉深球頭拉深復合球頭反拉深沖球頭部分孔沖筒形上部散熱孔整形沖螺紋孔切邊方案三：落料圓筒拉深拉深模復合球頭拉深 球頭反拉深 沖球頭部分孔 沖筒形上部的散熱孔整形沖螺絲孔切邊。采用復合模+單工序模生產(chǎn)。工序簡圖如表2.5所示。表2.5 方案三各工序簡圖落料圓筒拉深拉深模復合球頭拉深球頭反拉深沖球頭部分孔沖筒形上部散熱孔整形沖螺紋孔切邊方案四：落料圓筒拉深球頭拉深復合模 球頭反拉深 沖球頭部分孔和筒形上部的散熱孔整形沖螺絲孔復合模切邊。采用復合模+單工序模生產(chǎn)。工序簡圖如表2.6所示。表2.6 方案四各工序簡圖落料圓筒拉深球頭拉深復合模球頭反拉深沖球頭部分孔和筒形上部的散熱孔整形沖螺紋孔切邊方案五：采用帶料級進拉深或在多工位自動壓力機上沖壓。分析比較上述五種方案，可以得出以下結論：方案一各個工序模具結構簡單，但工序組合程度較低，生產(chǎn)效率低，難以滿足生產(chǎn)要求。方案三符合沖壓成型規(guī)律，各工序模具的安排也比較合理。方案四沖球頭部分孔和筒形上部的散熱孔時，這幾個孔的工作零件都不在同一個平面，模具的磨損快慢程度也不一樣，這會給修模帶來不便，修模后要保持相對位置也相對困難。方案五采用帶料級進拉深或在多工位自動壓力機上沖壓，可以獲得較高的生產(chǎn)效率，而且操作比較安全，同時也避免了上述方案的缺點，但這一方案需要專用的壓力機或者自動送料裝置，而且模具結構復雜，制造周期長，生產(chǎn)成本高。因此，只有在大批量生產(chǎn)中才適宜。方案二的工序模具安排與方案三少了一副模具，經(jīng)過計算與理論可以得出工件的拉深與球頭部分拉深是可以復合一起的，所以方案二比方案三更具生產(chǎn)優(yōu)勢，節(jié)省生產(chǎn)時間，提高經(jīng)濟性。綜合以上分析比較，決定采用方案二作為本沖壓件的沖壓工藝方案。2.4 本章小結這次沖壓件形狀比較復雜但分布對稱，在落料、拉深等部分可以減少模具所受的偏心負荷的作用，減少了對模具精度和壽命的影響；拉深部分經(jīng)過計算可以一次拉深成形，而且對于小批量生產(chǎn)的小型工廠而言，模具結構的復雜化將提高了生產(chǎn)的成本，因此多采用工序分散的工藝方案。這樣可以簡化模具結構，具有一定的經(jīng)濟性，但難以保證較高精度。3 零件沖壓工藝計算3.1 材料的排樣和毛坯計算3.1.1修邊余量的確定因為該沖壓件的d=80，由公式。因為（料厚），所以該拉伸件需要修邊余量，圓整為。3.1.2毛坯尺寸展開計算毛坯尺寸展開圖見圖3.1所示，圖3.1 沖壓件展開圖毛坯尺寸的計算如表3.1：表3.1查表數(shù)據(jù)來自1沖壓模具簡明設計手冊表4.164.19表3.1 毛坯尺寸的計算序號計算方法算式與結果 /1各直線段和各圓弧段的長度L，其中各圓弧段的長度的可由表4.16或表4.17求出各直線段重心到工件軸線的距離和各圓弧段的重心到軸線的距離x,其中各圓弧段的重心到軸線的距離可用表4.18或表4.19求出,2工件的表面積3由公式算出毛坯直徑3.1.3排樣與裁板方案的確定1.為了方便操作，采用條料單排。取搭邊，。由2冷沖壓工藝與模具設計第79頁可得。條料寬度： 步距： 板料選用規(guī)格為：1mm8002000。由3冷沖壓工藝與模具設計第339頁可得。2.排樣設計見圖3.2圖3.2 排樣圖每板條料數(shù)：條每條制件數(shù)：件每板制件數(shù)：件故一個步距內的材料利用率為： =(150/2)%=75.7故每塊板料的利用率為： =（653.1475）/(8002000)100 =71.83.2 采用或不采用壓邊圈由表3.2知道：,。所以決定采用壓邊圈。表3.2 采用或不采用壓邊圈的條件是否用壓邊圈第一次拉伸以后各次拉伸用可用可不用不用2.00.61.50.83.3 各工序沖壓力的計算1、落料力的計算F=1.3Lt式中L沖裁輪廓的總長度；t板料厚度；-板料的抗拉強度查冷沖壓工藝與模具設計附表2可知：=390MPa 。故：F=1.32（150/2）1390=238.8KN2、 卸料力和推件力的計算 =KF =K F式中K為卸料力系數(shù)，K為頂件力系數(shù)查沖壓工藝與模具設計表2-10知：K=0.04；K =0.05故： =KF =0.04238.8 =9.6KN =K F =0.05238.8 =12KN表3.5 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚鋼0.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03鋁、鋁合金0.0250.080.030.07紫銅、黃銅0.020.060.030.093、 筒形件有壓邊拉深的拉深力P計算公式：拉深力是指拉深過程中出現(xiàn)的最大拉深力，其值等于徑向最大拉應力與筒壁截面積的乘積。顯然，為了完成拉深加工，凸模壓力應大于最大拉深力。因此，計算拉深力的目的是為了選擇壓力機的額定壓力。從實際出發(fā)，按公式估算由1郝濱海編著沖壓模具簡明設計手冊第147頁表4.35可得： （3.6）式中 首次拉深力，N； 首次拉深直徑，； 材料厚度，； 板料抗拉強度，MPa；見表2.1 修正系數(shù)，按表3.4選取。表3.4 修正系數(shù) 首次拉深系數(shù)0.550.570.600.620.650.670.700.720.750.770.801.00.930.860.790.720.660.600.550.500.650.40所以拉深筒形部分的拉深力3.14801390198KN4、筒形部分拉深時壓邊力計算公式：由1郝濱海編著沖壓模具簡明設計手冊第150頁表4.464.48可得： （3.8）式中 首次拉深時的壓邊力，N； 坯料直徑，； 首次拉深直徑，； 拉深凹模圓角半徑，； 單位壓邊力，MPa；見表3.6表3.6各種材料拉深時的單位壓邊在單動壓力機上拉深時的單位壓邊力材料鋁紫銅黃銅壓軋青銅20鋼、08鋼、鍍錫鋼板軟化耐熱鋼高合金鋼、高錳鋼、不銹鋼0.81.21.21.81.52.02.02.52.532.83.534.54、 球頭預成形拉深力的計算：由經(jīng)驗計算公式式中 凸模直徑，mm； 坯料厚度，； 板料抗拉強度，MPa； 所以3.14191390123.3KN所以總壓力 F+407.7KN由于制作屬于淺拉深，故確定壓力機的公稱壓力應滿足：（0.70.8）407.7285.39326.16 KN初選壓力機：初選壓力機公稱壓力為400kN，型號為J23-40。滑塊行程80mm，行程次數(shù)45/90次/min,最大裝模高度330，連桿調節(jié)長度65，工作臺尺寸460 700（前后左右），模柄孔尺寸（直徑深度），電動機功率5.5KW。3.4 模具的壓力中心沖壓力合力的作用點稱為壓力中心。為了保證模具和壓力機的平穩(wěn)工作，必須使壓力中心與壓力機滑塊中心線相重合，對于使用模柄的中小型模具就是要使其壓力中心與模柄相重合，否則將使沖模的壓力機滑塊承受側向力，引起凸、凹模間隙不均勻和導向零件加速磨損甚至還會引起壓力機導軌的磨損、影響壓力機精度。由于該沖壓件是完全對稱于相互垂直的兩條對稱中心線，所以該模具的壓力中心在沖壓件的中心點上。3.5本章小結計算沖壓件的毛坯尺寸，對落料、拉深、球頭預成形等工序的參數(shù)進行計算，并計算各工序的沖壓力。由于要考慮壓力機的許用壓力曲線和模具的閉合高度，以上設備都是初次選定，在模具結構確定后在來確定壓力機的型號，現(xiàn)在初選的壓力機為開式雙柱可傾壓力機。4 模具主要零件的設計與計算4.1 模具結構的確定這次設計主要討論的模具是工序一的落料拉深球頭預成形復合模具。4.1.1 模具的形式復合模又分為正裝式和倒裝式。這次設計的落料拉深模可用正裝式復合模又可用倒裝式復合模，正裝式復合模的沖裁件的平整度較好，廢料不在凸凹模內積聚，壓力機回程時，廢料即從凸凹模內推出，受力情況比倒裝復合模好，適用于薄料沖裁，以及壁厚較小、強度較差的凸凹模。同時考慮到工件的定位問題，決定采用正裝式復合模。4.1.2 輔助裝置沖壓件的定位：沖壓件的定位主要由凹模的形狀和尺寸來保證。廢料的卸除：主要為落料后廢料，這里采用卸料板把廢料從凸模上頂下，直接落到模具下模板上。工件的折除：這里采用頂件桿把工件從凸模上頂出，直接落到下模板上。4.1.3 導向零件導向零件有很多，如用導板導向，則在模具上安裝不方便，而且阻擋操作員的視線，所以不采用；若用滾珠式導柱導套進行導向，雖然其導向精度高，壽命長，但是結構比較復雜，所以也不采用；針對這次工件的加工工序的精度要求不高，采用滑動式導柱導套進行導向，而且使模具在壓力機上的安裝比較簡單，操作又方便，還可以降低成本。4.1.4 模架模架有中間導柱模架、對角導柱模架、后側導柱模架。若采用中間導柱模架，則導柱對稱分布，受力平衡，滑動平穩(wěn)，拔模方便，只能從一個方向送料；若采用對角導柱模架，則受力平衡，滑動平穩(wěn)，可縱向或橫向送料；若采用后側導柱模架，則可以三方向送料，操作員視線不被阻擋，結構比較緊湊，但模具受力不太平衡，滑動不夠平衡。本設計以結構方面和減少模具材料為目的，決定采用后側導柱模架。4.2 模具刃口尺寸計算4.2.1落料模具部分的凸、凹模尺寸計算：落料單邊間隙為凹模尺寸：凸模尺寸： 式中 沖孔凸模的刃口尺寸，； 沖孔凹模的刃口尺寸，； 雙面間隙，（見表4.1）； D沖孔件的尺寸，； 磨損系數(shù)，當沖壓件尺寸公差為IT10級以上時，取；級時，?。籌T14級以下時，取； 工件公差，； 凸模和凹模的制造公差，mm，當標注形式為，（或，）時，；當標注形式為（或）時，。表4.1 沖裁模單面間隙 材料厚度08、10、35、09Mn、Q235、B3Q34540、5065Mn最小值最大值最小值最大值最小值最大值最小值最大值0.50.0200.0300.0200.0300.0200.0300.0200.0300.60.0240.0360.0240.0360.0240.0360.0240.0360.70.0320.0460.0320.0460.0320.0460.0320.0460.80.0360.0520.0360.0520.060.0520.0360.0460.90.0380.0630.0450.0630.0450.0630.0450.0631.00.0400.0700.0500.0700.0500.0700.0450.0631.20.0630.0900.0660.0900.0660.0904.2.2拉深模具部分的凸、凹模尺寸計算： 凸、凹模制造公差采用IT10，制件精度取14級拉深凸、凹模拉深間隙凸模與凹模單邊間隙為Z/2=1.09/2=0.545凹模尺寸：凸模尺寸：式中 沖孔凸模的刃口尺寸，； 沖孔凹模的刃口尺寸，； 拉深件最大外徑，； 拉深件公差，； 、凹模和凸模制造公差（見沖壓工藝與模具設計表47）4.2.3球頭預成形模具部分的凸、凹模尺寸計算：凹模與拉深模的凸模復合，尺寸為深度H10、半徑R19的圓頭，倒角半徑為3mm；凸模與拉深模的凹模復合，尺寸為深度H9、半徑R18的圓頭，倒角半徑為3mm。4.3 凸、凹模設計4.3.1凸、凹模孔口的設計凸凹模凹?？卓诘男问竭x直筒式孔口凹模，凹?？卓诟叨瓤砂床牧系暮穸冗x取：，；，；，。材料厚度為，取凸凹?？卓诟叨取?.3.2凸、凹模外形尺寸設計落料模具部分的凸、凹模外形尺寸：由凸、凹模外形尺寸的經(jīng)驗公式：凹模高度：凹模壁厚：式中 B凹模孔的最大寬度，但不能小于15； C凹模壁厚，指刃口到凹模外形邊緣的距離； K系數(shù)，見表4.2。表4.2 系數(shù)K值B/料厚/0.512332000.100.120.150.180.22表4.3 修正系數(shù)凹模刃口周長/mm507575150150300300500500以上修正系數(shù)1.121.251.371.501.6 由圖知B=D=150凹模高度：H=0.18 15027mm 因為凹模刃口周長超過50，凹模高度應乘以表4.3中的修正系數(shù)。 所以整體落料凹模板的厚度H可根據(jù)公式式中 凹模材料的修正系數(shù)，碳素工具鋼取1.3； 凹模厚度按刃口長度修正系數(shù)，見上表4.3；考慮到凸凹模的受力比較復雜，為了保證足夠的強度和剛度，取凸凹模壁厚：考慮結構的需要和工件的定位，取C=1.5 27=40.5mm凹模板長度L=D+2C=150+240.5=231刃口高度根據(jù)沖壓模具簡明設計手冊表2.40查得h=8,整體落料凹模和拉深凸模的固定：直接把整體落料凹模和拉深凸模用螺釘連接。4.4 卸料彈簧設計彈簧預壓力公式：式中 彈簧預壓力，N； 卸料力或推件力、壓邊力，N； 彈簧根數(shù)。彈簧允許的最大壓縮量： 式中 彈簧允許的最大壓縮量，； 彈簧需要的總壓縮量，； 彈簧預壓縮量，； 卸料板或推件塊、壓邊圈的工作行程，一般取料厚加1； 模具的修模量或調整量，mm，一般取。卸料力： 設彈簧個數(shù)為個，所以表4.5 圓柱螺旋壓縮彈簧序號彈簧中徑材料直徑節(jié)距自由高度工作極限負荷下變形量最大工作負荷有效圈數(shù)51534.1409.44401065010.31175511.812.786514.11597516.417.5彈簧中徑；彈簧鋼絲直徑；節(jié)距；彈簧自由高度；工作極限負荷下變形量；彈簧每圈最大壓縮量：每圈彈簧預壓縮量：彈簧預壓縮量：彈簧需要的總壓縮量：所以，所選的彈簧滿足要求。彈簧的安裝高度： 4.5 落料凸模、拉深凹模和球頭預成形凸模復合模4.5.1落料凸模、拉深凹模和球頭預成形凸模復合模的分析因為所沖的工件形狀不規(guī)則，而且涉及了兩個高度不同的平面。所以要求定位精準和沖裁力、拉深力合理，如果球頭預成形拉深力過大，剛容易拉破、拉裂，經(jīng)過上述的計算已經(jīng)得出合理的尺寸和拉深力。所以落料凸模部分的為的圓柱凸模；球頭預成形部分凸模為長度H10，半徑R19的圓球凸模，與落料凸模在圓柱底面25mm處復合在一起，接口處圓角半徑為R3。復合模材料采用Cr12MoV，熱處理硬度為淬硬60-64HRC4.5.2落料凸模、拉深凹模和球頭預成形凸模復合模的長度復合模具的長度計算公式： 式中 L復合模的長度，； 復合模固定板厚度，； 卸料板厚度，根據(jù)表4.6取18； 附加長度，一般取1020。表4.6 彈性卸料板的厚度H沖壓件料厚t卸料板寬度B8101214161012141618沖孔凸模的長度：32+18+2080mm4.6落料凹模落料凹模見圖4.2圖4.2 落料凹模切邊凹模的長度： 式中 切邊凹模的長度，； 凸模固定板的厚度，； 凹模自由長度， 凸凹模厚度，。凸模固定板的厚度：取 切邊凹模的長度：落料凹模材料采用Cr12MoV，熱處理硬度為淬硬60-64HRC4.7橡膠作為彈性元件，具有承受負荷比彈簧大、安全以及安裝調整等方面等優(yōu)點。沖壓模具選用橡膠塊作為彈壓卸料裝置的彈性元件更為多見。1高度計算橡膠的高度按下式計算 (沖模設計手冊)式中 H橡膠高度（mm）； L工作行程，或橡膠在工作時的壓縮量（mm）； 工作行程末的橡膠壓縮量（）； 橡膠預壓縮量（）。對于普通橡膠，可取1015，45。對于聚氨酯橡膠，510，1035。硬度越高，和都應減小。2校核高度按上式算得高度，還需要一下式復核：H=(0.51.5)D式中 D橡膠外徑（mm）。故果H過小，可適當放大。H過大，可將橡膠墊分成數(shù)塊，以免失穩(wěn)彎曲。根據(jù)上式代入數(shù)據(jù)因為拉深后工件的高度加上料厚的總高度為26mm，而選取壓力機的最大行程為80mm，所以橡膠墊的工作行程，為了工作效率，選取L為60mm。采用材料為普通橡膠。所以：171.4 mm（調整為172mm）橡膠外徑取為240mm4.8卸料板采用圓形彈性卸料板，外圓直徑為,內圓直徑與拉深凸模的單邊間隙為。卸料板厚度為18mm。卸料板材料采用Q235。見圖4.4。圖4.4 卸料板表4.8 彈性卸料板孔與凸模的單邊間隙值材料厚度單邊間隙4.9導柱導套導柱與導套結構由標準中選取，尺寸由模架中參數(shù)決定。導柱的長度應保證沖模在最低工作位置時，導柱上端面與上模座頂面的距離不小于2mm，而下模座底面與導柱底面的距離應為0.5-2mm。導柱與導套之間的配合為H7/h6,導套與上模座之間的配合為H7/r6，導柱與下模座之間的配合為H7/r6。導柱與導套材料采用20鋼，熱處理為滲碳淬火。上下模座材料采用HT200，熱處理硬度為調質28-32HRC。導柱導套按I級精度配合。見圖4.5。采用擬標準型導套，直徑、極限偏差r6、長度L=125mm、H=45mm。導套采用擬標準型導柱，直徑、極限偏差r6、長度L=230、l=65mm。圖4.5 導柱導套4.10模座模架有中間導柱模架、對角導柱模架、后側導柱模架。若采用中間導柱模架，則導柱對稱分布，受力平衡，滑動平穩(wěn)，拔模方便，只能從一個方向送料；若采用對角導柱模架，則受力平衡，滑動平穩(wěn)，可縱向或橫向送料；若采用后側導柱模架，模具受力不平衡，滑動不平衡，但可以三方向送料，操作員視線不被阻擋，結構比較緊湊。落料拉深復合模采用滑動導向后側導柱式模架的導向方式，帶有導柱的沖裁模適合于精度要求較高，生產(chǎn)批量較大的沖裁件，且導柱模結構比較完善，對后側導柱的導向方式可從左右和前后兩個方向進行送料。故相應選后側導柱模架。見圖因為它的模具較高所以選取比較大一點的模架，模架的結構與尺寸都直接由標準中選取，相關參數(shù)如下：上模座，凹模周界L=315mm、B=250、厚度、導套孔直徑、極限偏差。下模座，凹模周界L=315mm、B=250mm、厚度H=60mm、導柱孔直徑、極限偏差。圖4.6 后側導柱模架4.11凸模固定板 采用擬標準圓形固定板，直徑、厚度。見圖4.7圖4.7 固定板凸模固定板材料采用45鋼4.12模柄采用壓入式模柄，直徑、高度。模柄材料采用Q235。見圖4.84.8 模柄4.13模具總裝配圖圖4.8 模具總裝配圖簡圖完整圖形見附表A的裝配圖14。其工作過程為：在壓力機的作用下，上模向下移動，彈性卸料板先接觸工件，復合模的落料凸模開始沖裁，落料完成時，復合模的拉深凹模與下模的拉深凸模開始進行筒形拉深工作，當拉深到球頭預成形凸模接觸到工件時，球頭預成形凸模與下模的球頭預成形凹模進行球頭預成形工作，至此整個落料、拉深、球頭預成形過程完成；回程時，上模向上移動，由卸料彈簧和卸料板將廢料頂下，推件裝置將工件推出，完成整個落料拉深預成形過程。4.14模具材料的選用表4.9 模具材料的選用與熱處理零件名稱材料牌號熱處理硬度 拉深凸模淬硬落料凹模淬硬凸凹模淬硬上、下模座模柄導柱鋼滲碳，表面淬火導套鋼滲碳，表面淬火凸凹模固定板鋼卸料板擋料銷鋼45淬火彈簧淬火螺釘鋼頭部淬火銷釘鋼淬火推板鋼淬火螺母螺紋推桿鋼淬火4.15 模具的閉合高度上模座厚度：；下模座厚度：；凸模固定板厚度：；卸料板厚度：；凸凹模厚度：；工件厚度：；彈簧的外露高度：。模具的閉合高度： 4.16沖壓設備的選擇因為所沖裁的工件屬于小批量生產(chǎn)，精度要求不高，故選用開式雙柱可傾壓力機。由，選用公稱壓力為的開式雙柱可傾壓力機J23-40?；瑝K行程：100，滿足四倍工件高度（25）；最大閉合高度：330；最大裝模高度：265；連桿調節(jié)長度：65；由公式：式中 最大閉合高度，； 最大閉合高度，； 壓力機墊板厚度， 最大裝模高度，；連桿調節(jié)長度，；模具的閉合高度，。由： 因此要加壓力機的墊板，由公式 符合要求。工作臺尺寸：（前后左右）：，滿足大于下模周界；模柄尺寸：（直徑深度）：；最大傾斜角度：。4.17模具主要零件的加工方法凸凹模、凸模加工：凸凹模的外圍形狀用車削、磨削加工，孔口形狀采用穿孔機打穿絲孔，然后用線切割加工方法加工成形；凸模用線切割加工機床先加工凹模，然后根據(jù)凹模配作凸模。卸料板加工：卸料板外圍形狀經(jīng)過鍛造、熱處理退火后，采用刨削先粗加工，再用磨削加工平磨上、下工作平面；內孔利用凹?？着渥?，用電火花穿孔機打穿絲孔，先加工好凸凹模，然后根據(jù)凹模上的孔下復制卸料板孔。凸模固定板加工：圓形凸模固定板的外圍形狀用車削、磨削加工，固定板上的固定孔可用數(shù)控銑床進行加工，或者采用穿孔機打穿絲孔，然后用線切割加工方法加工成形。4.18本章小結對落料、拉深和球頭預成形復合模進行總體設計，對各部分模具凸模、凹模、凸凹模等進行了設計計算與標準的選擇，對模具的各主要部件進行選擇和設計；壓力機的選擇是模設計的一項重要內容，在此選用開式雙柱可傾壓力機，需滿足壓力機的裝模高度必須符合模具閉合高度的要求，壓力機的滑塊行程需滿足沖壓件的成形要求，壓力機的工作臺面尺寸應大于模具尺寸，每邊大。5 總結走過緊張忙碌的大四最后一個學期，畢業(yè)設計也告一段落，經(jīng)過這次畢業(yè)前的這次大設計，對我們學生是一個檢驗，同時也是一個艱難的挑戰(zhàn)，這將是對我們過去所學知識的一次綜合檢查，它要求我們將大學這四年來所學到的知識能夠融會貫通、熟練應用，并要求我們能夠理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)我們的綜合運用能力以及解決實際問題的能力。這次設計討論了落料拉深球頭預成形復合模，對一個電動機外殼從工藝分析到模具的結構設計進行了討論。主要設計的內容有以下方面：1、對電動機外殼進行工藝性分析，包括電動機的功用、精度的要求。2、對電動機外殼的沖壓成形工藝方案進行分析，確定最優(yōu)的沖壓工藝方案。3、以所選擇的方案為基礎，進行工藝計算和沖壓力的計算。4、以所選方案的其中的主要工序進行模具結構的設計。這次設計中，讓我充分了解了沖壓模具的基礎知識和模具的設計流程。在模具設計制造前，要對零件結構工藝和材料的成形性能做一些準備工作，對零件的綜合分析，決定采用的排樣方案，沖壓工藝方案和計算等，采用模具固定板具有高精度、長壽命，可快速更換凸模和凹模鑲塊，并且重復裝配精度高，可延長模具的使用壽命。因此模具投入生產(chǎn)后使用正常，產(chǎn)品質量符合圖紙要求。模具設計雖然只占模具成本的10%左右，卻決定了整個模具成本的70%80%。所以，在設計時詳盡地考慮了模具結構，考慮提高生產(chǎn)率，如何方便維修。但是，又不能完全依賴于設計，在實際生產(chǎn)中要具體問題具體分析，根據(jù)實際狀況進行模具調整也是必需的。在生產(chǎn)中模具的維修、保養(yǎng)也是很重要的。在模具維修時，應該多注意細節(jié)，找出根本原因，針對其維修。在拆裝模具時，要認真仔細，以防損傷模具。定期的維護、保養(yǎng)也可以大大提高模具壽命。從模具設計出發(fā)點時，在沖壓件的工藝方案的確定時如果可以采用全單工序的工藝路線，應盡量采用工序分散的工藝方案，用單工序模分散沖壓，使得模具結構簡單，制造快而且價格低廉，用焊接、機械加工和鈑金等方法就可制造出來，從而降低成本。由于這是本人第一次沖壓模具設計，設計中存在很多的不足之處，同時由于自身的原因，對沖壓模具設計沒有很強的理論知識和認知，使得在此次沖壓模具結構設計上還存在很多欠缺和錯誤。在模具設計的時候，模具零部件應盡可能選用國家標準件和工廠沖模標準件，使模具設計典型化和制造簡單化，從而縮短設計制造周期，降低成本。此次畢業(yè)設計是我們從大學畢業(yè)生走向未來設計工作的重要一步。如從最初的選題，開題到計算、繪圖直到完成設計。其間，查找資料，老師指導，與同學交流，反復修改圖紙，每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。這次畢業(yè)設計也使我明白了自己知識還很淺薄，雖然大學畢業(yè)了，但自己的求學之路還很長，應該本著活到老，學到老的精神，在以后的工作和生活中不斷繼續(xù)學習，充實自己。參考文獻1郝濱海編著沖壓模具簡明設計手冊M北京：化學工業(yè)出版社，2004.112馮炳齊 韓泰榮 周振海 蔣文森模具設計與制造簡明手冊M上海科學技術出版社，20043 張海星，陳玉芳編著冷沖壓工藝與模具設計M杭州：浙江大學出版社，200614康俊遠主編冷沖壓工藝與模具設計M北京：北京理工大學出版社，200725王芳主編冷沖壓模具設計指導M北京：機械工業(yè)出版社，1999106虞傳寶主編冷沖壓及塑料成型工藝與模型具設計資料M北京：機械工業(yè)出版社，199377楊占主編堯冷沖壓模具圖冊M北京：高等教育出版社，200478周玲編著冷沖壓模具實例詳解M北京：化學工業(yè)出版社200719鄭家賢主編沖壓工藝與模具設計實用指導M北京：機械工業(yè)出版社，2005110薛啟翔主編新編沖壓工藝計算手冊M北京：機械工業(yè)出版社，2004311 王秀鳳主編SolidWorks冷沖壓模具設計教程M北京：北京航空航天大學出版社，2007112模具實用技術叢書編委會編著沖模設計應用實例M北京：機械工業(yè)出版社,1999613李名望 譚平宇 周青春斜面沖孔工藝與模具結構設計J模具工業(yè)，2004，No4,4014周開華編著如何在斜面零件上沖孔J模具工業(yè),1983,04期15M. 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Foong, “Some considerations in the design and automatic staging of progressive dies”, International Journal of Materials Processing Technology, 29, pp. 147158, 1992.致謝畢業(yè)設計是我們大學生綜合應用自己在大學期間所學知識的一個最好的工具，同時也是在走向社會之前的一扇鍛煉之門，是對自己各方面能力的一種檢驗。通過這次畢業(yè)設計使我熟悉了沖壓模具的整個過程，并且了解了在做沖壓模具之前首先要對產(chǎn)品的結構形態(tài)，模具的結構形態(tài)。也就是要對產(chǎn)品的工藝性進行合理的分析，從而才能采取更合適模具，節(jié)約成本的同時還能保證加工零件的精度要求。其次，考慮好產(chǎn)品的批量以及精度要求以及材料的造價。最后完成產(chǎn)品的模具設計、模具的裝配圖、零件圖。這次畢業(yè)設計還存在著很多不足的地方，還有很多問題有待去解決。本次畢業(yè)設計的成功完成是我個人的所學專業(yè)中和學術上的一次難忘的歷程，因為通過我本人的長時間的思考、設計以及老師多次細心的指導使我知道一套合格的沖壓模具設計的完成以及一套合格的圖紙的完成都需要付出多少次的心血和汗水，通過它可以說明一個人最基本的學習工作態(tài)度。設計過程中也暴露了自己有些方面知識尚有所欠缺，讓我能夠更清晰地認識自己的短處，并加以補充和加強。在這次畢業(yè)設計中我要特別感謝吳曉丹老師和班里做沖壓模具同學的幫助，在吳老師悉心的教導，細心的指導下，并通邊與班里做沖壓模具的同學的相互討論，讓我能夠更清晰地和順得地解決了這個課題中的一個又一個難點。因為有了你們的幫助，我的設計才圓滿地結束，再一次對你們表示致謝！ 附錄A 圖紙及其清單序號代號名稱數(shù)量備注101導柱1零件圖A4202導套1零件圖A4303卸料板1零件圖A2404螺紋推桿1