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沖壓純凈的鈦板料的可鍛模性
機(jī)械工程學(xué)，臺(tái)灣國(guó)立大學(xué)，臺(tái)北10764，羅克克(1964年提出的厘米·克·秒制電導(dǎo)率單位)
2003 年10月20 日標(biāo)準(zhǔn)；2005 年4月12 日接受以修改過(guò)的形式；2005 年5月4 日公證
摘要
由于六角close-packed (HCP) 晶體結(jié)構(gòu), 商業(yè)純凈的鈦(CP 鈦) 在室溫顯示低延展性, 并且要求熱量活化作用增加它的延展性和可模鍛性。在本研究中, 由實(shí)驗(yàn)性方法學(xué)習(xí)了CP 鈦板料在vanous 溫度的可模鍛性. 拉伸測(cè)試第一次進(jìn)行調(diào)查CP 鈦板料在各種各樣的溫度下的機(jī)械行為。形成極限測(cè)試，V 彎曲測(cè)試,和拉伸試驗(yàn)測(cè)試沖壓CP 鈦板料在各種各樣的溫度下的可模鍛性。實(shí)驗(yàn)性結(jié)果表明, 雖然可模鍛性被限制以冷形成，但CP 鈦板料在室溫能形成薄元件。另外, V 彎曲測(cè)試表明，在拉拔成型溫度可以減少回彈。試驗(yàn)結(jié)果獲得在本研究中可以幫助設(shè)計(jì)CP 鈦板料沖壓模。
2005 年Elsevier B.V 版權(quán)所有。
關(guān)鍵字：純鈦板；可成形性；成型極限；V彎曲；回彈
1. 介紹
由于它的重量和高強(qiáng)度系數(shù)，工業(yè)純凈的鈦(CP 鈦) 是一潛在構(gòu)件, 并且最近受到電子產(chǎn)業(yè)注意。因?yàn)樗母?jìng)爭(zhēng)力和優(yōu)越表現(xiàn)，CP 鈦的主要分解的過(guò)程是壓制形成。在制造工藝的壓制成形之中，沖壓CP 鈦板料是特別重要為生產(chǎn)薄壁結(jié)構(gòu)組分被使用在電子產(chǎn)品, 譬如筆記本蓋子, 移動(dòng)電話 等。CP 鈦板料由于它六角close-packed (HCP) 結(jié)構(gòu)在室溫通常顯示有限的延展性。雖然可成形性可以在高溫下改善，但是一個(gè)制造過(guò)程總希望在室溫下進(jìn)行。但是, CP 鈦多數(shù)研究集中于微結(jié)構(gòu) [ 1-4 ], 并且關(guān)于CP 鈦板料沖壓的可模鍛性文學(xué)研究不是很深入。
在本研究中, 使用實(shí)驗(yàn)性方法調(diào)查了CP 鈦板料沖壓的可模鍛性。從實(shí)驗(yàn)獲得的關(guān)于CP 鈦板料在各種各樣的溫度范圍從室溫到300攝氏度的機(jī)械性能的結(jié)果。另外,CP 鈦板料的重要形成的特征, 譬如形成極限, 回彈,和極限拉延比，都要被檢測(cè)。
2. 在各種各樣溫度下的機(jī)械性能測(cè)試
應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是根本信息為金屬板的可模鍛性的研究。依照以上提到, 在室溫CP 鈦板料的可模鍛性是有限的,可以在拉伸成型溫度改善。為了審查品CP 鈦物產(chǎn)覆蓋在不同的溫度的機(jī)械性能，拉伸測(cè)試執(zhí)行了在各種各樣的溫度范圍從室溫對(duì)300 0C 和在0.1, 0.01, 0.001, 和0.0001/s 之下的不同的張力率, 各自地。拉伸測(cè)試標(biāo)本由JIS 等級(jí)1 CP 0.5 毫米制成鈦板料厚度準(zhǔn)備了根據(jù)ASTM 標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)本被削減沿平面剖面與輾壓方向(00), 和在角度450 和900 對(duì)輾壓方向。標(biāo)本裁減毛刺沿導(dǎo)線邊緣。
拉伸測(cè)試進(jìn)行了使用MTS 810 測(cè)試機(jī)器。因?yàn)樵诟邷販y(cè)試、熱化熔爐接通MTS810 測(cè)試機(jī)器。標(biāo)本在拉伸測(cè)試之前先加熱到100, 200, 和300 0C。在測(cè)試期間, 溫度標(biāo)本被保持恒定直到樣品拉伸到故障。
在本研究中, 工程學(xué)應(yīng)力關(guān)系第一次從實(shí)驗(yàn)性數(shù)據(jù)獲得，然后是轉(zhuǎn)換成真實(shí)的應(yīng)力聯(lián)系根據(jù)a一Qo(1 +e) 和 e=ln(1十e), a 和s 是真實(shí)的重力和真正的張力、Qo 和a 是工程應(yīng)力, 和工程應(yīng)變的張力, 各自地。在室溫下從樣品獲得CP 鈦真實(shí)的應(yīng)力關(guān)系，被削減三個(gè)不同取向被顯示在圖l 。非均質(zhì)性的行為被觀察在圖1 。它被看見(jiàn)圖1, 00 標(biāo)本有更高的出產(chǎn)量和a 更大的伸長(zhǎng)比標(biāo)本在其它二個(gè)方向, 在伸長(zhǎng)上的區(qū)別是更加重大的。并且觀察它, 0度 樣本顯示重大工作硬化的產(chǎn)物在標(biāo)本之中在三個(gè)方向。這個(gè)結(jié)果一致于那獲得Ishiyama 等[ 5 ] 。在起點(diǎn)階段測(cè)試他們發(fā)現(xiàn)了滑動(dòng)變形發(fā)生在00 個(gè)和900 個(gè)方向。在進(jìn)一步變形階段期間, 孿生變形快速地增加在00 方向和生產(chǎn)更高的抵抗反對(duì)脫臼滑動(dòng), 收效按更大的價(jià)值在出產(chǎn)量, 工作硬化, 和伸長(zhǎng)。CP 的平均屈服應(yīng)力和伸長(zhǎng)鈦板料在室溫是大約352 MPa 和28%, 各自地?？墒悄铅抵登?yīng)力和伸長(zhǎng)的值CP 鈦板料在室溫下不是良好的在一深拉處理比擬碳鋼的、他們是可行的因?yàn)橄鄬?duì)淺的模具產(chǎn)品從那可成形性觀點(diǎn)。
圖2 顯示原物和被扭屈的標(biāo)本在三個(gè)方向。它被注意在圖2, 00 標(biāo)本進(jìn)行一致的變形在破裂之前, 當(dāng)900 標(biāo)本顯示一次明顯的頸, 和變形 450標(biāo)本方向在那些其它二個(gè)方式之間
為了審查張力率的作用在CP 鈦板料的變形, 拉伸測(cè)試并且執(zhí)行在室溫在不同的滑塊速度之下, 造成不同的張力率的0.1, 0.01, 0.001, 和0.0001,各自地。真實(shí)的應(yīng)力關(guān)系在各種各樣的張力率為00 標(biāo)本被顯示在圖3 。重要的微量在應(yīng)力曲線從張力率0.1 到0.001 是注意在圖3, 和應(yīng)力曲線變得接近互相之后。同樣觀察在拉伸測(cè)試趨向?yàn)?50 個(gè)和900 個(gè)樣本。它表明CP 鈦板料穩(wěn)定的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可能是在張力率更小比0.001 之下獲得。
CP 鈦的真實(shí)的應(yīng)力聯(lián)系覆蓋在各種各樣的溫度范圍從室溫對(duì)300 0C 為標(biāo)本00 方向被顯示在圖4。測(cè)試執(zhí)行在張力率的0.001顯示在圖4。在圖4,上CP 鈦板料在高溫下有更好的可鍛性。測(cè)試更低溫度的增量得到應(yīng)力曲線比例。注意在圖4 依照樣本的伸長(zhǎng)不增加從室溫對(duì)100 0C被觀測(cè), 相反, 伸長(zhǎng)得到更小當(dāng)樣本被加熱 100 0C 。
Fig. 3. True stress-strain relations at various strain-rates (1/s) for 00 speci
men at room temperature.
但是, 在測(cè)試的溫度比100 0C更高時(shí)伸長(zhǎng)變大。更大的伸長(zhǎng)在室溫是相當(dāng)異常的。但這種現(xiàn)象唯一發(fā)生在00 樣本。45度和90度樣本,當(dāng)在測(cè)試的溫度伸長(zhǎng)連續(xù)被增加, 顯示在圖5和圖6上, 各自地。在室溫發(fā)生了更大的伸長(zhǎng)在 00 樣本也許歸結(jié)于在室溫孿生變形的快速的增量在00 方向, 導(dǎo)致更高的抵抗阻止脫臼滑動(dòng), 并且造成更大的伸長(zhǎng)。各向異性現(xiàn)象其它索引是塑料張力比率, 即。 r 價(jià)值, 被定義作為塑料張力比率在到那的橫向方向在厚度方向在a 單軸的拉伸測(cè)試。
窗體頂端
在本研究中, r 價(jià)值是樣本在室溫拉伸測(cè)試獲得0度, 45度, 和 90度方向。測(cè)量r 價(jià)值從標(biāo)本被舒展到20% 是4.2, 2.2, 和2.1 為 00, 450, 和900 個(gè)標(biāo)本, 各自地。從更高的r- 價(jià)值表明更好的回火性, 它表示, CP 鈦覆蓋陳列更好的深圖畫(huà)質(zhì)量在輾壓方向比其它二個(gè)方向。并且CP 鈦各向異性現(xiàn)象板料再被證實(shí)了從重大區(qū)別 r 價(jià)值。
3. 沖壓CP 鈦板料的可鍛性
除基本的機(jī)械性能之外, 審查了CP 鈦板料的沖壓的可模鍛性。在本研究,形成極限測(cè)試在室溫, 并且V 彎曲測(cè)試和圓杯子圖畫(huà)測(cè)試在各種各樣溫度執(zhí)行了。測(cè)試結(jié)果被談?wù)摿伺cCP 相關(guān)形成的物產(chǎn)鈦覆蓋在印記過(guò)程中。
3.1. 成型極限測(cè)試
因?yàn)镵eeler 和Backofen [ 6 ] 介紹了概念形成極限圖(FLD), 1963 年這是 廣泛被接受的標(biāo)準(zhǔn)為破裂預(yù)言以金屬片 形成。確定FLD, 舒展測(cè)試是執(zhí)行為不同的寬度薄鋼板樣品使用半球型沖床。標(biāo)本是第一電化學(xué)上銘刻以會(huì)是的圓柵格扭屈入橢圓在被舒展以后。
工程學(xué)張力測(cè)量了沿少校和較小軸橢圓被命名少校和較小張力, 各自地。并且他們主要是測(cè)量飛機(jī)上的張力。
在本研究中, 長(zhǎng)方形標(biāo)本有同樣長(zhǎng)度的100mm, 但以另外寬度排列從10 到100 毫米在10 毫米的增加, 被測(cè)試了。相似與拉伸測(cè)試, CP 鈦板料被切開(kāi)了在三個(gè)取向?qū)殙悍较? 即, 00, 450, 和900, 為各標(biāo)本的大小。在測(cè)試期間, 標(biāo)本夾緊了在周圍被舒展了對(duì)失敗在78 毫米半成品沖床。工程學(xué)少校和較小張力測(cè)量在地點(diǎn)最接近破裂為每個(gè)標(biāo)本被記錄了。少校和較小張力是密謀反對(duì)互相以主要張力作為縱坐標(biāo), 和曲線適合入張力點(diǎn)被定義了形成的極限曲線。圖顯示這形成極限曲線稱形成的極限圖。FLD 是一個(gè)非常有用的標(biāo)準(zhǔn)為發(fā)生的破裂在一個(gè)沖壓的過(guò)程中。
根據(jù)早先分析, CP 鈦板料能被形成在室溫。為了進(jìn)一步證實(shí)它的可行性, 形成的極限測(cè)試執(zhí)行了在室溫度。測(cè)試結(jié)果看出圖7 顯示形成的極限曲線?？匆?jiàn)在圖7, 主要張力在曲線的最低的點(diǎn), 并且是平面張力變形方式, 是0.34 。比較被冷軋的鋼或不銹鋼, 這數(shù)值更低。但是, 為沖壓薄產(chǎn)品, 圖7顯示形成的極限曲線表明CP 鈦板料在室溫形成的更大的可能性。這有可能在室溫用CP 鈦板料能制造電子材料。
3.2. V 彎曲測(cè)試
因?yàn)镃P 鈦彈性模數(shù)比鋼要低,回彈是重要的彎曲處理。在本研究, V 彎測(cè)試執(zhí)行了審查CP 鈦板料在各種各樣溫度回彈形成的物產(chǎn)。V 彎測(cè)試結(jié)果用圖8顯示 。圖8能看見(jiàn)在下模有一個(gè)開(kāi)頭角度90度。環(huán)烷驅(qū)研究那效果的沖頭半徑接通彈性后效，工具以沖壓半徑從0.5 到5.0 毫米, 在0.5 毫米的增加, 準(zhǔn)備了。CP 鈦板料的樣本以0.5 毫米的厚度, 長(zhǎng)度 60 毫米, 和寬度15 毫米。為增加測(cè)試的溫度,標(biāo)本被附寄了在熱化熔爐。V 彎測(cè)試不使用潤(rùn)滑劑因?yàn)槟Σ燎闆r有對(duì)回彈的無(wú)意義作用發(fā)生了在V 彎曲測(cè)試。彎曲的測(cè)試進(jìn)行了在室溫, 100, 200, 和3000C, 各自地。在彎曲的測(cè)試以后, 彎的標(biāo)本角度由CMM 測(cè)量了, 和回彈角度被計(jì)算了 。
Fig. 8. Tooling used in the V-bend tests
圖9 和10 顯示關(guān)系在回彈之間并且沖壓半徑在室溫和300 0C, 各自地。看以上兩個(gè)圖, 不管溫度變化回彈減少為更小的沖壓半徑。在彎曲時(shí)更小的沖壓半徑導(dǎo)致更大的塑料變形,因此要減小回彈的作用。在圖9 和10負(fù)值的彈性后效發(fā)生在較小沖頭半徑的時(shí)候。這是因?yàn)槟前辶显赩 形狀的平直的邊被扭屈入形成弧光在彎曲的過(guò)程開(kāi)始, 和裝載被應(yīng)用鋪平弧在彎曲處理結(jié)果的結(jié)尾復(fù)合應(yīng)力分配導(dǎo)致負(fù)值的彈性后效 [ 7 ] 。比較兩個(gè)圖,觀察, 回彈減少當(dāng)形成的溫度增加不管沖頭半徑尺寸。它表明那 CP 鈦板料不僅有更好的可鍛性而且體驗(yàn)較少回彈在形成的高溫。我們知道, 回彈是由彈性模數(shù)和材料的屈服應(yīng)力影響的。彈性模數(shù)不會(huì)隨溫度變化而變化。而且溫度升高CP 鈦板料的屈服應(yīng)力減少，高溫是形成回彈減退是因?yàn)樵诟偷臏囟菴P 鈦的屈服應(yīng)力更低。
Fig. 10. Relations between springback and punch radius at 300 "C for spec-
imens of three directions.
Fig. 11. Punch and die used in circular cup drawing tests.
Fig. 12. Drawn cups at various forming temperatures
3.3盤狀拉深試驗(yàn)
限制的圖畫(huà)比率(LDR), 被定義作為圓直徑的比(Dp) 與沖壓直徑(Dp) 在一張成功的圓盤拉深處理, 是一個(gè)普遍的索引使用描述可模鍛性金屬板。LDR 的更大的價(jià)值暗示更大的圖畫(huà)深度, 即,更好的可鍛性 。在本研究中, 沖壓和沖模被顯示在圖11 使用了圓盤拉深測(cè)試。測(cè)試執(zhí)行了在室temperatore, 100, 和200 0C, 各自地。在高溫下為了進(jìn)行拉深測(cè)試使用加熱器。為了獲得一個(gè)成功的拉深過(guò)程。那坯料尺寸和空白座力適當(dāng)調(diào)節(jié)除去些缺點(diǎn)比如斷裂和皺紋，如果在拉深測(cè)試破裂出現(xiàn), 斷開(kāi)軸心力對(duì)更小的價(jià)值會(huì)被調(diào)整直到破裂被消除到?jīng)]有皺痕發(fā)生。當(dāng)斷裂力量的調(diào)整沒(méi)有消除破裂, 減少斷裂的方法會(huì)被嘗試同時(shí)避免破裂。拉深試驗(yàn)采取壓制皺痕，但是, 在LDR 測(cè)試, 空白的大小是并且作為參量確定LDR 的價(jià)值除對(duì)上述調(diào)整的用途之外。從拳打直徑是35 毫米, 空白的直徑被增加在3.5 毫米的增加從70 毫米對(duì)最大的可能的直徑為計(jì)算價(jià)值方便起見(jiàn) LDR 。MoS2 被使用了作為潤(rùn)滑劑在所有圓杯子圖畫(huà)測(cè)試進(jìn)行在本研究中, 和圖畫(huà)速度是0.2 mm/s
。
圖12 顯示拉長(zhǎng)的杯子在各種各樣的溫度。
圖12清楚的顯示,當(dāng)形成溫度增加時(shí)拉拔深度增加。表明這個(gè)圖形那自動(dòng)測(cè)試設(shè)備畫(huà)的形狀拉深成形的在多樣的溫度是相當(dāng)不同的。自動(dòng)測(cè)試設(shè)備現(xiàn)象變成重要的在較高的成型溫度。LDR 、畫(huà)的深度, 和相關(guān)的處理參量的價(jià)值被列出在表1 為測(cè)試進(jìn)行在各種各樣的溫度。它被注意在表1, 所有價(jià)值增加當(dāng)形成的溫度增量。但是, 增量 LDR 和圖畫(huà)深度不是那么重大的在范圍從室溫對(duì)100 0C, 但得到大從100 2000C 。注意在表1一大的斷裂紋是需要的大的坯料尺寸到是成功地從中提取一較高的溫度是。在室溫CP 鈦板料LDR 的價(jià)值是2.2, 與可比較的碳鋼, 表明, 沖壓CP 鈦覆蓋在室溫是可行的。
4. 結(jié)束語(yǔ)
在本研究中調(diào)查了由做各種各樣的試驗(yàn)。在各種各樣的溫度CP 鈦板料沖壓的可鍛性的形成。機(jī)械性能 CP 鈦板料在各種各樣的溫度第一次被審查了, 并且應(yīng)力聯(lián)系被獲得從實(shí)驗(yàn)表明, CP 鈦板料有更高的屈服應(yīng)力和更小的伸長(zhǎng)在室溫, 但當(dāng)板料被加熱到300 0C比例減少由屈服應(yīng)力的增加決定。它是被注意應(yīng)力聯(lián)系獲得從拉伸測(cè)試在室溫表明CP 鈦板料能被形成入淺組分在室溫, 雖然屈服應(yīng)力是一少許更高的。形成限制CP 鈦板料的圖被獲得在室溫不是那么高的作為那些被冷軋的鋼, 而是極小值主要張力0.34 并且提供一種最宜的可能性為 CP 鈦板料被形成在室溫。圓形拉深測(cè)試顯露, 在室溫CP 鈦板料有 LDR 價(jià)值的2.2, 和成功地拉長(zhǎng)的以20 毫米的深度證實(shí)CP 鈦板料可能被形成入淺組分在室溫。但是, 露出的現(xiàn)象顯示表明, CP 鈦板料負(fù)擔(dān)重要的 各向異性現(xiàn)象在能并且影響可鍛性的平面圓形拉深。
調(diào)查了在室溫度應(yīng)力聯(lián)系對(duì)張力率的作用。實(shí)驗(yàn)性結(jié)果表示, 應(yīng)力聯(lián)系變得穩(wěn)定當(dāng)張力率比0.001 小。在V 彎測(cè)試, 實(shí)驗(yàn)性結(jié)果顯露重要信息回彈可能被減少在被舉起的形成的溫度。彈性后效可以是減少如果使用一較小沖頭半徑 。實(shí)驗(yàn)性結(jié)果表明本研究提供根本性形成CP 鈦板料模具設(shè)計(jì)。
鳴謝
作者會(huì)想感謝全國(guó)科學(xué)中華民國(guó)的委員會(huì)為財(cái)政支持這研究根據(jù)合同第NSC 89-2212-E-002-147,使實(shí)驗(yàn)工作成為可能。
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15
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
題 目:端蓋沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)
年級(jí)、 專業(yè):
姓 名:
學(xué) 號(hào):
指 導(dǎo) 教 師:
完 成 時(shí) 間:
摘 要
本設(shè)計(jì)是對(duì)給定的產(chǎn)品圖進(jìn)行沖壓模具設(shè)計(jì)。沖壓工藝的選擇是經(jīng)查閱相關(guān)資料和和對(duì)產(chǎn)品形狀仔細(xì)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；沖壓模具的選擇是在綜合考慮了經(jīng)濟(jì)性、零件的沖壓工藝性以及復(fù)雜程度等諸多因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；產(chǎn)品毛坯展開(kāi)尺寸的計(jì)算是在方便建設(shè)又不影響模具成型的前提下簡(jiǎn)化為所熟悉的模型進(jìn)行的。文中還對(duì)沖壓成型零件和其它相關(guān)零件的選擇原則及選擇方法進(jìn)行了說(shuō)明，另外還介紹了幾種產(chǎn)品形狀的毛坯展開(kāi)尺寸計(jì)算的方法和簡(jiǎn)化模型，以及沖壓模具設(shè)計(jì)所需要使用的幾種參考書(shū)籍的查閱方法。
【關(guān)鍵詞】工藝、工藝性、沖壓工序、沖壓模具、毛坯展開(kāi)尺寸
Abstract
This project is a press die designation based on the original product. The election of press process is based on consulting correlation datum and analyzing the form of manufactured product meticulous; The election of press die is based on synthesis considerations on economical efficiency、the processing property of part and complex degree iso many factors; Calculating the work blank of manufactured product unfold dimension is lined feed on the premise of calculation convenience but without contribution die confectioning simplified frequent application cast. In the test, to introduce the election principle and means of press confectioning art and miscellaneous rapport part, otherwise also introducing calculation means on the work blank from of many kinds of product unfold dimension and simplified cast, and the means of looking up on the reference books of designing press die.
【key words】The craft； the technology capability； press process; punch die; The unfold dimension of the work blank.
.
目 錄
前言 …………………………………………………………………………………
第一章 零件圖及工藝方案的擬訂
1.1 零件圖及零件工藝性分析 …………………………………… 6
1.2 工藝方案的確定 ……………………………………………… 7
第二章 工藝設(shè)計(jì)
2. 1 計(jì)算毛坯尺寸 ………………………………………………………… 8
2. 2確定排樣和裁板方案 …………………………………………………… 9
2. 3 工序的合并與工序順序 ……………………………………………… 10
2. 4 計(jì)算各工序的壓力 …………………………………………………… 11
2. 5 壓力機(jī)的選擇 ………………………………………………………… 12
第三章 模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇
3. 1落料、拉深、沖孔復(fù)合模的設(shè)計(jì) …………………………………… 13
第四章 模具工作零件刃口尺寸及公差的計(jì)算
4. 1落料、拉深、沖孔復(fù)合模 …………………………………………… 14
第五章 模具零件的選用，設(shè)計(jì)及必要的計(jì)算
5. 1落料、拉深、沖孔復(fù)合模 …………………………………………… 17
第六章 壓力機(jī)的校核
6. 1落料、拉深、沖孔模壓力機(jī)的校核 …………………………………… 23
第七章 模具的動(dòng)作原理及綜合分析
7. 1 落料、拉深、沖孔模的動(dòng)作原理 …………………………………… 24
第八章 凸凹模加工工藝方案
8. 1 凹模、凸模加工工藝路線 ………………………………………………25
8. 2 模具裝配 ………………………………………………………………29
第九章 設(shè)計(jì)心得 ………………………………………………………………31
第十章 致謝辭 …………………………………………………………………32
【參考文獻(xiàn)】………………………………………………………………………33
前 言
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，沖壓技術(shù)應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門中，幾乎都有沖壓加工生產(chǎn)，它不僅與整個(gè)機(jī)械行業(yè)密切相關(guān)，而且與人們的生活緊密相連。
沖壓工藝與沖壓設(shè)備正在不斷地發(fā)展，特別是精密沖壓。高速?zèng)_壓、多工位自動(dòng)沖壓以及液壓成形、超塑性沖壓等各種沖壓工藝的迅速發(fā)展，把沖壓的技術(shù)水平提高到了一個(gè)新高度。新型模具材料的采用和鋼結(jié)合金、硬質(zhì)合金模具的推廣，模具各種表面處理技術(shù)的發(fā)展，沖壓設(shè)備和模具結(jié)構(gòu)的改善及精度的提高，顯著地延長(zhǎng)了模具的壽命和擴(kuò)大了沖壓加工的工藝范圍。
由于沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可加工復(fù)雜形狀工件等一系列優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械、汽車、輕工、國(guó)防、電機(jī)電器、家用電器，以及日常生活用品等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，沖壓模具作為個(gè)部門的重要基礎(chǔ)工藝裝備將起到越來(lái)越大的作用?？梢哉f(shuō)，模具技術(shù)水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要指標(biāo)。
目前國(guó)內(nèi)模具技術(shù)人員短缺，要解決這樣的問(wèn)題，關(guān)鍵在于職業(yè)培訓(xùn)。我們做為踏入社會(huì)的當(dāng)代學(xué)生，就應(yīng)該掌握扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，現(xiàn)在學(xué)好理論基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是專業(yè)課程的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐之后的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。希望能通過(guò)這次設(shè)計(jì)，能掌握模具設(shè)計(jì)的基本方法和基本理論。
第一章 零件圖及工藝方案的擬訂
1.1零件圖及零件工藝性分析
一、零件圖
圖1—1）
工件圖：如圖1—1所示
名稱：端蓋
材料：Q235
板厚：1mm
二、零件的工藝性分析
端蓋所用的材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235,其力學(xué)性能如下：τ=304～373Mpa,
σb=432～461 Mpa, σs=235Mpa。
由于圖樣上未注公差等級(jí)，屬自由尺寸，確定其精度等級(jí)為IT13級(jí)，大、中批量生產(chǎn)。該制件形狀簡(jiǎn)單，尺寸較小，厚度適中，屬于普通沖壓件，但有幾點(diǎn)應(yīng)該注意：
①根據(jù)工件的形狀分析，該工件為圓筒形件,因此在加工時(shí)要考慮到整形工序；
②零件的底部是有孔的筒形件，因此必須得考慮這一筒形件的成型方案；
③拉深的h/d較大，要考慮能否一次拉成，且最后一次拉深成型是應(yīng)注意保證R2的圓角；
④大批量生產(chǎn)，應(yīng)重視模具材料的選擇和模具結(jié)構(gòu)的確定，保證模具的壽命；
⑤制件較小，從安全考慮，要采取適當(dāng)?shù)娜〖绞?，模具結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)好推件和取件方式。
1.2、工藝方案的確定
一、零件底部通孔成型方案的確定
底部7個(gè)通孔可有多種成型方案：
第一種方案：拉深成型后再在底部沖孔；
第二種方案：先在底部沖一小孔，然后在拉深成型。
若采用第一種孔的成型方案，工序集中，工件的質(zhì)量較高，適合大、中批量生產(chǎn)，圖樣上對(duì)工件精度工件要求不是很高的情況下，可以采用；第二種方案先在底部沖預(yù)制小孔，在拉深的過(guò)程中預(yù)制孔會(huì)變形，而且拉深也會(huì)出現(xiàn)缺陷，由于變形的不均勻，拉深的直壁的質(zhì)量也不好。綜上，采用第一種成型方案。
二、工序的安排
對(duì)工序的安排，擬有以下幾種方案：
①.落料 -- 沖孔 -- 拉深 — 整形
②.落料 — 拉深 — 沖孔 — 整形
③.落料 — 拉深 — 整形 — 沖孔
對(duì)于方案①，先沖孔再拉深，在拉深的過(guò)程中預(yù)制孔會(huì)變形，而且拉深也會(huì)出現(xiàn)缺陷，由于變形的不均勻，拉深的直壁的質(zhì)量也不好。方案②將整形放在沖孔的后面，雖然使模具的制造比較簡(jiǎn)單，可是整形前的毛坯尺寸要求較高，計(jì)算復(fù)雜，且精度不易保證；方案③將沖孔放在最后，很容易保證工件的精度，且沒(méi)有出現(xiàn)方案①②的問(wèn)題，故此方法為最佳方案。
綜上所述，最終確定采用方案③。
第二章 工藝設(shè)計(jì)
2.1 計(jì)算毛坯尺寸
一、確定拉深次數(shù)
⑴選定修邊余量
查《沖壓手冊(cè)》表4—5，確定δ=1.2mm
⑵計(jì)算工件表面積
為了便于計(jì)算,將該零件分成若干個(gè)簡(jiǎn)單幾何體計(jì)算
圓筒直壁部分的表面積:
A1=πd(h + δ)
=3.14×109×(17 + 1.2)
=6229.132
R2圓球臺(tái)部分的表面積:
A2=2π(d。/2 + 2r/π) πr/2
=2×3.14×(109/2 + 5/3.14) ×3.14×2.5/2
=1382.6205
底部表面積為：
A3=πd。2/4
=3.14×1092/4
=9326.585
則工件總面積為：
A= A1 + A2 + 9326.585
=6229.132 + 1382.6205 + 9326.585
=16938.3375
⑶預(yù)算毛坯直徑D
根據(jù)毛坯表面積等于工件表面積的原則:
πD2/4=A
D=146.8928(圓整147mm)
⑷ 確定拉深次數(shù)
總拉深系數(shù)為：m = dn/D = 109/147=0.741
由毛坯相對(duì)厚度t/D×100=1.04
查《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》P158表2.4.7得第一次拉深系數(shù)
m1=0.84～0.65
∴ 可以一次拉成
2.2、確定排樣和裁板方案
這里毛坯直徑Φ147mm尺寸比較大，考慮到操作方便，采用單排
由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P45表2.5.2 確定搭邊值：
工件間：a1=0.8
沿邊： a=1
進(jìn)距 A=d0+a1=147 + 0.8=147.8
條料寬度 B=d0+2a=147+2×1=149
查《沖壓模具設(shè)計(jì)資料》 選用 1500×4000×1標(biāo)準(zhǔn)鋼板
裁板方案有縱裁和橫裁兩種，比較兩種方案，選用其中材料的利用率較高的一種。
縱裁時(shí)：
每張板料裁成條料數(shù)：n1=1500/149=10 余10mm
每塊條料沖制的制件數(shù) n2=（4000-0.8）/147.8 =27 余8.6mm
∴每張板料沖制的制件數(shù) n=n1×n2=10×27
=270個(gè)
材料利用率 η=nF /F?！?00%
=270×16963.065 /1500×4000×100%
=76.33%
橫裁時(shí)：
每張板料裁成的條料數(shù) n1=4000/149=26 余126mm
每塊條料沖制的制件數(shù) n2=（1500-0.8）/147.8=10 余21.2mm
∴每張板料沖制的制件數(shù) n=n1× n2
=26×10
=260個(gè)
材料利用率 η= nF /F。×100%
=260×16963.065 /4000×1500×100%
=73.51%
由上述計(jì)算結(jié)果可知，應(yīng)采用材料利用率高的縱裁，排樣圖如圖2—1所示
圖2 — 1）
2.3 工序的合并與工序順序
根據(jù)上面的分析與計(jì)算，此件的全部基本工序有落料、拉深、沖孔、整形
根據(jù)這些基本工序，可以擬出以下幾種方案：
方案⑴： 落料與拉深復(fù)合，其余為基本工序；
方案⑵： 落料與拉深復(fù)合， 沖孔與整形復(fù)合，其余按基本工序；
方案⑶： 落料與拉深復(fù)合，沖孔、整形為基本工序；
方案⑷： 落料、拉深、與沖孔復(fù)合，最后整形；
方案⑸： 全部基本工序合并，采用連續(xù)拉深沖壓方式
分析上述幾種方案：
方案⑴復(fù)合程度低，在生產(chǎn)量不大的情況下，采用這一方案可行，因生產(chǎn)率太低，且使用的模具較多；
方案⑵將沖底孔與翻邊復(fù)合，使模具壁厚較小，模具容易損壞；
方案⑶沖孔與整形復(fù)合，使工序不好安排，若整形在前，沖孔在后則不能保證凸緣的形狀與精度，其結(jié)構(gòu)雖然解決了壁厚太薄的問(wèn)題，但模具的刃口不在同一平面內(nèi)，因此刃口用鈍后，刃磨很不方便，所以不可取；
方案⑷采用連續(xù)模，將各基本工序合并，生產(chǎn)率高，但將整形單獨(dú)劃分為一個(gè)工序，生產(chǎn)率低于第五種方案。
方案⑸沒(méi)有上述缺點(diǎn)，模具復(fù)合程度較高，所需的模具較少，且模具設(shè)計(jì)容易，其制造費(fèi)用也較低，產(chǎn)品凸緣的制造精度也可通過(guò)最后一次的整形工序來(lái)達(dá)到，因此選定這一方案。
綜上，本次需設(shè)計(jì)的模具為落料、拉深、沖孔復(fù)合模；
2.4 計(jì)算各工序的壓力
已知工件的材料為Q235,是普通炭素結(jié)構(gòu)鋼，其力學(xué)性能如下：τ=304～373Mpa,σb=432～461 Mpa, σs=235Mpa。
一、落料、拉深、沖孔工序的計(jì)算
落料力: P1=1.3лdtτ （d=147mm,t=1mm）
=1.3 π×147×1×350
=210018.9(N)
落料的卸料力： P2=k卸P1 （查表得：k卸=0.04～0.05）
=0.04×210018.9
=8400.756(N)
沖孔力(Φ15)： P3=1.3 πd孔tτ
=1.3 π×15×1×350
=21430.5(N)
沖孔的推件力：P4=n﹒k2﹒p3
(查表2-37 凹模型口直壁高度=6mm,n=h/t=6,k2=0.055)
∴P4= 4×0.055×21430.5
=4286.1 (N)
沖孔力(6×Φ6)： P5=1.3 πd孔tτ
=1.3 π×6×1×350
=8752.2(N)
沖孔的推件力：P6=n﹒k2﹒p5
(查表2-37 凹模型口直壁高度=6mm,n=h/t=6,k2=0.055)
∴P6= 4×0.055×8752.2
=1885.844(N)
拉深力： P7=πdntσbK3 (σb取461)
=3.14×109×1×461×0.9
=142003.674(N)
整形力：整形力可按照下式計(jì)算：
F整形 = Aq
式中 F——校平力，單位 N ；
A——校平投影面積（整圓角部分投影面積）mm2 ，
A = π（d02－6×d12 – d22）/4
= π（1092－6×62–152）/4
= 2860 mm2 ；
q—單位校平力，查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表6—9（ P161 ）可知q =90MPa 。
將A和q 值代入F整形 = Aq即可得整形力F整形= 2860×90 = 257400 N 。
根據(jù)以上計(jì)算和分析,這一工序的最大總壓力為：
P=P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P6 + P7
=210018.9+8400.756+21430.5+4286.1+8752.2+1885.844+142003.674
=396778.014(N)
總壓力完全能夠滿足整形所需。
2.5 壓力機(jī)的選擇
根據(jù)以上計(jì)算和分析，再結(jié)合車間設(shè)備的實(shí)際情況，選用公稱壓力為400KN的開(kāi)式雙柱固定臺(tái)可傾壓力機(jī)（型號(hào)為J23—40）能滿足使用要求。
壓力中心的確定
模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過(guò)大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。由于該制件的毛坯及各工序均為軸對(duì)稱圖形，而且只有一個(gè)工位，因此壓力機(jī)的中心必定與制件的幾何中心重合。
第三章 模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇
根據(jù)確定的工藝方案和零件的形狀特點(diǎn)，精度要求，預(yù)選設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)，模具的制造條件及安全生產(chǎn)等，選定模具類型及結(jié)構(gòu)形式。
3.1 落料、拉深、沖孔復(fù)合模的設(shè)計(jì)
只有在拉深件高度比較高時(shí)，才能采用落料、拉深復(fù)合模，這是因?yàn)闇\拉深若采用復(fù)合摸，則落料凸模（肩拉深凹模）的壁厚會(huì)太薄，造成模具的強(qiáng)度不足。本模具中，凸凹模壁厚的最小值 bmin=26.46mm能夠保證強(qiáng)度，故采用復(fù)合模的結(jié)構(gòu)是合理的。
落料、拉深、沖孔復(fù)合模常采用典型結(jié)構(gòu)，即落料采用正裝式，拉深采用倒裝式。工件厚度一般（t=1mm）,故采用彈性卸料裝置，彈性卸料裝置除了卸料的作用外，在拉深時(shí)，還可以起到壓邊的作用。
頂件時(shí)采用彈性頂件裝置,彈性力由橡皮產(chǎn)生,由托桿將力傳到工件上,將工件頂出;推件是采用剛性推件裝置,將工件從凸凹模中推出。
落料、拉深、沖孔復(fù)合模的結(jié)構(gòu)形式如下頁(yè) 圖3—1）所示。
圖3—1）
第四章 模具工作零件刃口尺寸及公差的計(jì)算
4.1 落料、拉深、沖孔復(fù)合模
①落料刃口 工件外形落料凹模采用整體結(jié)構(gòu)，直刃口形式。這種刃口強(qiáng)度較好，孔口尺寸不隨刃口的刃磨而增大，適用于形狀復(fù)雜、精度要求高的工件向上頂出的要求。落料的基本尺寸為147mm。
查《沖壓手冊(cè)》表2—28，可得凸、凹模刃口的極限偏差：
δ凸 = 0.025 mm
δ凹 = 0.040 mm。
= 0.025 + 0.040 = 0.065
查《沖壓手冊(cè)》表2—23，可知凸、凹模初始雙面間隙Z為：
Zmin = 0.15；
Zmax = 0.19.
Zmax - Zmin = 0.19 – 0.15= 0.04
＞ Zmax - Zmin ，故凸、凹模分開(kāi)加工。又工件的尺寸D-△=147-0.63mm 。又查《沖壓手冊(cè)》表2—30得磨損系數(shù)X=1 。落料尺寸由凹模刃口決定，計(jì)算以凹模為基準(zhǔn)：
D凹 = （D-X△）+δ凹
= 146.37+0。040
D凸 =（D-X△-Zmin）-δ凸
= 146.22 -0.025
②計(jì)算沖孔（Φ6）模凸、凹模刃口尺寸
查《沖壓手冊(cè)》表2—28，可得凸、凹模刃口的極限偏差：
δ凸 = +0.008 mm
δ凹 = 0.012 mm。
= 0.008 + 0.012 = 0.02
查《沖壓手冊(cè)》表2—23，可知凸、凹模初始雙面間隙Z為：
Zmin = 0.15；
Zmax = 0.19。
Zmax - Zmin = 0.19–0.15 = 0.04
< Zmax - Zmin ，故凸、凹模分開(kāi)加工。又工件的尺寸D-△=6+ 0.18mm
又查《沖壓手冊(cè)》表2—30得磨損系數(shù)x = 1 。沖孔尺寸由凸模刃口決定，計(jì)算以凸模為基準(zhǔn)：
D凸= （d+x△-Zmin）-δ凸
= 6.03-0.008 mm
D凹= （D凸+Zmin）+δ凹
= 6.18+0.012 mm
③計(jì)算沖孔（Φ15）模凸、凹模刃口尺寸
查《沖壓手冊(cè)》表2—28，可得凸、凹模刃口的極限偏差：
δ凸 = +0.011 mm
δ凹 = 0.018 mm。
= 0.011 + 0.018 = 0.029
查《沖壓手冊(cè)》表2—23，可知凸、凹模初始雙面間隙Z為：
Zmin = 0.15；
Zmax = 0.19。
Zmax - Zmin = 0.19–0.15 = 0.04
< Zmax - Zmin ，故凸、凹模分開(kāi)加工。又工件的尺寸D-△=15+ 0.27mm
又查《沖壓手冊(cè)》表2—30得磨損系數(shù)x = 1 。沖孔尺寸由凸模刃口決定，計(jì)算以凸模為基準(zhǔn)：
D凸= （d+x△-Zmin）-δ凸
= 15.12-0.011 mm
D凹= （D凸+Zmin）+δ凹
= 15.27+0.018 mm
④計(jì)算拉深部分刃口尺寸
拉深件尺寸以內(nèi)徑為準(zhǔn)，基本尺寸為?108mm，公差△=0.54。計(jì)算時(shí)以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。
查《沖壓手冊(cè)》表4—74（P305）得其單面間隙C = 1～1.1t ，取C = 1.1t = 1.3 mm
查《沖壓手冊(cè)》表4—76得拉深模凸、凹模的制造公差分別為：
δ凸= 0.025，δ凹= 0.040 。
凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算如下：
D凸=（d + 0.4△）-δ凹
=（108 + 0.4×0.54）-0.025
=108.216-0.025 mm
D凹=(d + 0.4△+ 2C)+δ凹
=（108 + 0.4×0.54 + 2×1.3）+0.040
= 110.816+0.040 mm
拉深凸模圓角半徑R凸= 0.5mm ；拉深凹模圓角半徑R凹= 1.5mm 。
第五章 模具零件的選用，設(shè)計(jì)及必要的計(jì)算
5.1、落料，拉深、沖孔復(fù)合模
①成形零件
一、凸模
凸模材料選用T10A，淬火硬度達(dá)到62HRC。采用帶肩凸模（圖5-1所示為沖孔凸模、圖5—2所示為落料凸模）
圖5-1）
圖5-1）
二、凹模
落料凹模實(shí)際最大外形尺寸b =147 mm
查《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》P68得K =0.19
凹模厚度： H=kb =0.19×147 =27.93 mm(取28mm)
凹模壁厚： C=（1.5～2）×H=1.6×28=44.8mm
所以,凹模最大外形尺寸為：
L=D+2C
=147+2×44.8
=236.6mm（圓整取277mm）
凹模材料選用T10A，淬火硬度達(dá)到62HRC。凸凹模采用臺(tái)階式結(jié)構(gòu)，采用固定板固定，這樣簡(jiǎn)化了模具的結(jié)構(gòu)，節(jié)省了材料的成本。外形尺寸如圖5-3所示
圖5-3）
②支撐固定零件
上、下模座中間聯(lián)以導(dǎo)向裝置的總體稱為模架。通常都是根據(jù)凹模最大外形尺寸D。選用標(biāo)準(zhǔn)模架。凹模最大外形尺寸為237 mm×237 mm，選用GB2851.3—81中的后側(cè)導(dǎo)柱模架。模具的閉合高度h = 240～285mm ，
上模座為250×250×50，下模座為250×250×65 ，導(dǎo)柱的基本尺寸為?33mm 。
上模座選用GB2855.5—81 中的后側(cè)導(dǎo)柱上模座，材料為HT200、Ⅱ型。
其主要參數(shù)：
L= 250mm B = 250mm、 t = 50mm
= 260 mm S = 250mm = 160mm
=290mm R = 50mm = 100mm
D =50+0.025mm
(上模座)
下模座選用GB2855.6—81中的后側(cè)導(dǎo)柱下模座，材料為HT200。
其主要參數(shù)：
L= 250mm B = 250mm t = 65mm
= 260 mm S = 250mm = 160mm
= 290mm R = 50mm = 100mm
D =35-0.025mm
(下模座)
模柄選用凸緣式模柄，參見(jiàn)GB2862.1—81。材料為Q235的Ⅱ型凸緣式模柄。模柄中打桿孔的直徑為?17mm其具體參數(shù)為：
d = 50mm D = 100mm h = 78mm
h2 = 18mm D1= 62mm d1 = 13mm
d2 = 18mm d3 =11mm b1 = 11mm
(模柄)
③卸料零件
由于工件厚度為1 .5 mm，為保證沖裁件表面的平整采用彈壓卸料板卸料。根據(jù)卸料力的大小取卸料板厚度為12mm，根據(jù)模座周界大小取卸料橡膠尺寸為250×250×70
橡膠的可壓縮量為h=H×0.3=70×0.3=21mm
凹模深度為3mm，所選橡膠滿足使用要求。
④定位零件
采用兩顆導(dǎo)料銷和一個(gè)固定擋料銷定位。固定擋料銷在GB2866.11—81中選取直徑D = 8mm 、d =4mm 、高度h = 3mm 的Ⅰ型固定擋料銷。這種零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、使用方便，直接裝在凹模上即可
(擋料銷)
(導(dǎo)料銷)
凹模上固定擋料銷孔與刃口之間的壁厚為3mm，大于允許的最小壁厚2mm，滿足強(qiáng)度要求。故所選的擋料銷合適。
上、下模座螺釘選取
由凹模周界250 ×250選用M16的內(nèi)六角圓柱頭螺釘
參照模具各零件的具體情況，
上模座選用四顆M16X45的內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。
下模座選用四顆M16X50的內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。
( 螺釘)
卸料螺釘
查《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表15-34選取卸料螺釘
選用M16X180的圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘
( 卸料螺釘 )
其主要參數(shù)：d1=20 l=20 d2=30 H=20
t=10 s=14 d3=17 d4=16
d5=13 L=180
上、下模座銷釘?shù)倪x取
由凹模周界250×250選用Φ10的圓柱銷釘
根據(jù)模具的實(shí)際情況
上模座選用兩顆Φ10×90的圓柱銷釘定位
下模座選用兩顆Φ10×90的圓柱銷釘定位
(圓柱銷釘)
參照模具各零件的具體情況，合理布置螺釘、圓柱銷的位置，從GB70—76和GB119—76中選適當(dāng)?shù)囊?guī)格與尺寸。
⑤導(dǎo)向裝置
本模具采用圓形導(dǎo)柱、導(dǎo)套式的導(dǎo)向裝置。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用間隙配合，配合精度為H7/R6 。導(dǎo)柱與導(dǎo)套相對(duì)滑動(dòng)，要求配合表面有足夠的強(qiáng)度，又要有足夠的韌性。所以材料選用20鋼，表面經(jīng)滲碳淬火處理，表面硬度為58～62HRC。
導(dǎo)柱選用GB2861.2—81中的B型導(dǎo)柱，直徑d = 35mm 、極限偏差為R7 、長(zhǎng)度L = 230mm l=65mm。
導(dǎo)套選用GB2861.6—81中的A型導(dǎo)套，直徑d =35mm 、D=50、極限偏差為H7 、長(zhǎng)度L =125mm 、H=48mm 、l=25mm。
第六章 壓力機(jī)的校核
6.1 落料、拉深-沖孔模壓力機(jī)的校核
1、閉合高度的校核
所選壓力機(jī)的最大閉合高度為300mm，閉合高度的調(diào)節(jié)量為80mm墊板的尺寸為65mm
∴Hmin=300-80=220
本次設(shè)計(jì)模具的的閉合高度為260
Hmax-5=295 Hmin+10=230
∴滿足 Hmax-5≥ H≥Hmin+10
2、工作臺(tái)面尺寸的校核
所選壓力機(jī)的工作臺(tái)尺寸為：左右：360 前后：250
而模具的外形尺寸為：250×250
根據(jù)工作臺(tái)面尺寸一般應(yīng)大于模具底座50～70mm，∴工作臺(tái)面尺寸滿足
其工作臺(tái)孔尺寸為?260，大于廢料尺寸，可以漏料
3、滑塊行程的校核
滑塊行程應(yīng)保證方便地放入毛坯和取出零件，對(duì)于拉深工序，滑塊行程應(yīng)大于零件高度的2倍
零件高度的2倍=2×20=40mm
而滑塊行程為80mm, ∴滑塊行程滿足
4、電動(dòng)機(jī)功率的校核
由于此副模具具有拉深，而拉深的功較大，可能出現(xiàn)壓力足夠而功率不足的現(xiàn)象。
拉深功：ω=C·Fmax·n/1000
=0.7×142003.674×10/1000
=994.025718(J)
所需壓力機(jī)電機(jī)功率為：P=K·ω·n/60×1000η
=1.3×994.025718×100/60×1000×0.7×0.9
=3.42(kw)
∴ 電機(jī)的功率完全滿足。
綜上，所選壓力機(jī)J23-40滿足需要。
第七章 模具的動(dòng)作原理及綜合分析
7.1 落料、拉深、沖孔模的動(dòng)作原理
本模具在一次行程過(guò)程中完成制件的落料、拉深、沖孔全部工作
當(dāng)壓力滑塊下行時(shí)，首先在凸凹模20和凹模2的作用下，從條料上落下?147mm的毛坯料，毛坯料被壓在凸凹模20和下面有托桿的壓料塊28之間，而后在凸凹模26作用下進(jìn)行拉深，當(dāng)壓力機(jī)滑塊接近下死點(diǎn)時(shí)，在凸模12的作用下沖出?15mm和6×?6mm的孔。壓力機(jī)滑塊下降到底點(diǎn)，沖模處于鐓死狀態(tài)，整形處工件與模具剛性接觸，當(dāng)壓力機(jī)滑塊上行時(shí)，成形凸模在托桿的作用下將制件從凸模上頂出，最后在打桿的作用下將制件推出。
本次設(shè)計(jì)的模具為復(fù)合模，在壓力機(jī)的一次行程中，經(jīng)一次送料定位，在模具的同一部位同時(shí)完成幾道工序,其沖裁件的相互位置精度高,對(duì)條料的定位精度較低。這兩副模具的生產(chǎn)率高,沖壓件精度高,但模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,制造精度要求高,制造難度大,成本也較高。這種模具適用于生產(chǎn)批量大,精度要求高,內(nèi)外形尺寸差較大的沖裁件。沖孔廢料由凸凹?？紫蛳屡懦共僮鞣奖?。
本次設(shè)計(jì)的模具都采用手工送料和取件,這主要是考慮到我國(guó)的人力資源豐富,且手工送料和取件可以使模具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化。
所選的模架螺釘?shù)攘慵际菑臉?biāo)準(zhǔn)件中選取,這樣可有效的降低成本。從安全的角度考慮,模具結(jié)構(gòu)還有不足,需要改進(jìn)。模具圖如圖7—1所示）
圖7—1）
第八章 凸凹模加工工藝方案
8．1凸模,凹模加工工藝路線
凹模加工工藝卡
南充職業(yè)技術(shù)學(xué)院
工藝過(guò)程
綜合卡片
產(chǎn)品名稱
端蓋
零件名稱
凹 模
零件圖號(hào)
第4頁(yè)
材
料
牌號(hào)
12MoV
Cr12Mov
毛坯
種類
鑄件
零件重量 kg
毛重
尺寸
?261x75
凈重
性能
每 臺(tái)
件 數(shù)
每 件 批 數(shù)
工序號(hào)
工 序 內(nèi) 容
加工車間
設(shè)備名稱
及 編 號(hào)
工藝裝備名稱及編號(hào)
技術(shù)
等級(jí)
工時(shí)定額
夾具
刀具
量具
單件
1
粗 車 外 圓
機(jī)加工車間
三爪卡盤
外圓粗車刀
游標(biāo)卡尺
2
精 車 外 圓
機(jī)加工車間
三爪卡盤
外圓精車刀
游標(biāo)卡尺
3
鉆 孔
機(jī)加工車間
三爪卡盤
鉆孔刀
游標(biāo)卡尺
4
鏜 孔
機(jī)加工車間
三爪卡盤
鏜刀
游標(biāo)卡尺
5
車 斷
機(jī)加工車間
三爪卡盤
車斷刀
6
鉆 孔
機(jī)加工車間
專用夾具
鉆 頭
游標(biāo)卡尺
7
攻 螺 紋
鉗工車間
專用夾具
螺紋刀
凸凹模加工工藝卡
南充職業(yè)技術(shù)學(xué)院
工藝過(guò)程
綜合卡片
產(chǎn)品名稱
軸碗
零件名稱
凸凹模
零件圖號(hào)
第5頁(yè)
材
料
牌號(hào)
12MoV
Cr12Mov
毛坯
種類
鑄件
零件重量 kg
毛重
尺寸
?203x200
凈重
性能
每 臺(tái)
件 數(shù)
每 件 批 數(shù)
工序號(hào)
工 序 內(nèi) 容
加工車間
設(shè)備名稱
及 編 號(hào)
工藝裝備名稱及編號(hào)
技術(shù)
等級(jí)
工時(shí)定額
夾具
刀具
量具
單件
1
粗 車 外 圓
機(jī)加工車間
三爪卡盤
外圓粗車刀
游標(biāo)卡 尺
2
精 車 外 圓
機(jī)加工車間
三爪卡盤
外圓精車刀
游標(biāo)卡 尺
3
車 槽
機(jī)加工車間
三爪卡盤
車斷刀
游標(biāo)卡 尺
4
鉆 孔
機(jī)加工車間
三爪卡盤
鉆頭
游標(biāo)卡 尺
5
鏜 孔
機(jī)加工車間
三爪卡盤
鏜刀
6
車 斷
機(jī)加工車間
專用夾具
車斷刀
游標(biāo)卡 尺
凸模加工工藝卡1
南充職業(yè)技術(shù)學(xué)院
工藝過(guò)程
綜合卡片
產(chǎn)品名稱
端蓋
零件名稱
凸 模1
零件圖號(hào)
第2頁(yè)
材
料
牌號(hào)
T10A
毛坯
種類
鑄件
零件重量 kg
毛重
尺寸
?171x115
凈重
性能
每 臺(tái)
件 數(shù)
每 件 批 數(shù)
工序號(hào)
工 序 內(nèi) 容
加工車間
設(shè)備名稱
及 編 號(hào)
工藝裝備名稱及編號(hào)
技術(shù)
等級(jí)
工時(shí)定額
夾具
刀具
量具
單件
1
粗 車 外 圓
機(jī)加工車間
三爪卡盤
外圓粗車刀
游標(biāo)卡尺
2
精 車 外 圓
機(jī)加工車間
三爪卡盤
外圓精車刀
游標(biāo)卡尺
3
鉆 孔
機(jī)加工車間
三爪卡盤
鉆孔刀
游標(biāo)卡尺
4
鏜 孔
機(jī)加工車間
三爪卡盤
鏜刀
游標(biāo)卡尺
5
車 斷
機(jī)加工車間
三爪卡盤
車斷刀
6
鉆 孔
機(jī)加工車間
專用夾具
鉆 頭
游標(biāo)卡尺
7
攻 螺 紋
鉗工車間
專用夾具
螺紋刀
凸模加工工藝卡2
南充職業(yè)技術(shù)學(xué)院
工藝過(guò)程
綜合卡片
產(chǎn)品名稱
端蓋
零件名稱
凸 模2
零件圖號(hào)
第3頁(yè)
材
料
牌號(hào)
T10A
毛坯
種類
鑄件
零件重量 kg
毛重
尺寸
?21x240
?8x240
凈重
性能
每 臺(tái)
件 數(shù)
每 件 批 數(shù)
工序號(hào)
工 序 內(nèi) 容
加工車間
設(shè)備名稱
及 編 號(hào)
工藝裝備名稱及編號(hào)
技術(shù)
等級(jí)
工時(shí)定額
夾具
刀具
量具
單件
1
粗 車 外 圓
機(jī)加工車間
三爪卡盤
外圓粗車刀
游標(biāo)卡 尺
2
精 車 外 圓
機(jī)加工車間
三爪卡盤
外圓精車刀
游標(biāo)卡 尺
3
車 槽
機(jī)加工車間
三爪卡盤
車斷刀
游標(biāo)卡 尺
4
車 斷
機(jī)加工車間
三爪卡盤
車斷刀
游標(biāo)卡 尺
卸料板加工工藝卡
南充職業(yè)技術(shù)學(xué)院
工藝過(guò)程
綜合卡片
產(chǎn)品名稱
端蓋
零件名稱
卸料板
零件圖號(hào)
第6頁(yè)
材
料
牌號(hào)
12MoV
40鋼
毛坯
種類
鑄件
零件重量 kg
毛重
尺寸
?326x35
凈重
性能
每 臺(tái)
件 數(shù)
每 件 批 數(shù)
工序號(hào)
工 序 內(nèi) 容
加工車間
設(shè)備名稱
及 編 號(hào)
工藝裝備名稱及編號(hào)
技術(shù)
等級(jí)
工時(shí)定額
夾具
刀具
量具
單件
1
粗 車 外 圓
機(jī)加工車間
三爪卡盤
外圓粗車刀
游標(biāo)卡尺
2
精 車 外 圓
機(jī)加工車間
三爪卡盤
外圓精車刀
游標(biāo)卡尺
3
鉆 孔
機(jī)加工車間
三爪卡盤
鉆孔刀
游標(biāo)卡尺
4
鏜 孔
機(jī)加工車間
三爪卡盤
鏜刀
游標(biāo)卡尺
5
車 斷
機(jī)加工車間
三爪卡盤
車斷刀
6
鉆 孔
機(jī)加工車間
專用夾具
鉆 頭
游標(biāo)卡尺
7
工 螺 紋
鉗工車間
專用夾具
螺紋刀
8．2.模具的裝配:
根椐復(fù)合模裝配要點(diǎn)，選凹模作為裝配基準(zhǔn)件，先裝下模，再裝上模，并調(diào)整間隙、試沖、返修。
序號(hào)
工序
工藝說(shuō)明
１
凸、凹模預(yù)配
１裝配前仔細(xì)檢查各凸模開(kāi)關(guān)及尺寸以及凹模形孔，是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀。
２將各凸模分別與相應(yīng)的凹模孔相配，檢查其間隙是否加工均勻。不合適者應(yīng)重新修磨或更換
２
凸模裝配
以凹?？锥ㄎ?，將各凸模分別壓入凸模固定板的形孔中，并擠緊牢固
３
裝配下模
１在下模座上劃中心線，按中心預(yù)裝凹模、導(dǎo)料板；
２在下模座、導(dǎo)料板上，用已加工好的凹模分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲；
３將下模座、導(dǎo)料板、凹模、活動(dòng)檔料銷、彈簧裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘
４
裝配上模
１在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入 0.3mm的紙片，然后將凸模與固定板組合裝入凹模；
２預(yù)裝上模座，劃出與凸模固定板相應(yīng)螺孔、銷孔位置并鉆鉸螺孔、銷孔；
３用螺釘將固定板組合、墊板、上模座連接在一起，
但不要擰緊；
４將卸料板裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠 和卸料螺釘，并調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓量，使卸料板高出
凸模下端約1mm；
５復(fù)查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘；
６安裝導(dǎo)正銷、承料板；
７切紙檢查，合適后打入銷釘
５
試沖與調(diào)整
裝機(jī)試沖根椐試沖結(jié)果作相應(yīng)調(diào)整
模具裝配圖如圖8-1所示：
圖8-1）
第九章 設(shè)計(jì)心得
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，在理論知識(shí)的指導(dǎo)下，結(jié)合認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)中所獲得的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在老師和同學(xué)的幫助下，認(rèn)真獨(dú)立地完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)自己實(shí)際的操作計(jì)算，我對(duì)以前所學(xué)過(guò)的專業(yè)知識(shí)有了更進(jìn)一步、更深刻的認(rèn)識(shí)，能夠把自己所學(xué)的知識(shí)比較系統(tǒng)的聯(lián)系起來(lái)。同時(shí)也認(rèn)識(shí)到了自己的不足之處。到此時(shí)才深刻體會(huì)到，以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)還是有用的，而且都是模具設(shè)計(jì)與制造最基礎(chǔ)、最根本的知識(shí)。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)一個(gè)月左右，從最初的領(lǐng)會(huì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，到對(duì)拿到自己手上的沖壓件的沖壓性能的分析計(jì)算，諸如對(duì)沖壓件結(jié)構(gòu)的分析，對(duì)形狀的分析等，不斷地分析計(jì)算，對(duì)要進(jìn)行設(shè)計(jì)的沖壓件有了一個(gè)比較全面深刻的認(rèn)識(shí)，并在此基礎(chǔ)上綜合考慮生產(chǎn)中的各種實(shí)際因素，最后確定本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的工藝方案。然后是對(duì)排樣方式的計(jì)算，直到模具總裝配圖的繪制，用時(shí)近一個(gè)月。在這段時(shí)間里，我進(jìn)行了大量的計(jì)算：從材料利用率的計(jì)算，到工序壓力的計(jì)算，再工作部分刃口尺寸及公差的計(jì)算，到各種零件結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算以及主要零部件強(qiáng)度剛度的核算。其間在圖書(shū)館翻閱了許多相關(guān)書(shū)籍和各種設(shè)計(jì)資料。因此從某種意義上講，通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，也培養(yǎng)和鍛煉了一種自己查閱資料，獲取有價(jià)值信息的能力。
總之，通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的鍛煉，使我對(duì)模具設(shè)計(jì)與模具制造的整個(gè)過(guò)程都有了比較深刻的認(rèn)識(shí)和全面的掌握。使我接受了一個(gè)模具專業(yè)的畢業(yè)生應(yīng)該有的鍛煉和考查。我很感謝學(xué)校和各位老師給我這次鍛煉機(jī)會(huì)。我是認(rèn)認(rèn)真真的做完這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的，也應(yīng)該認(rèn)認(rèn)真真的完成我大學(xué)三年里最后也是最重要的一次設(shè)計(jì)。但是由于水平有限，錯(cuò)誤和不足之處再所難免，懇請(qǐng)各位指導(dǎo)老師批評(píng)指正，不勝感激。
第十章 致 謝
首先感謝學(xué)校及學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)的悉心關(guān)懷和耐心指導(dǎo)，特別要感謝指導(dǎo)老師給我的指導(dǎo)，在設(shè)計(jì)和說(shuō)明書(shū)的寫作以及實(shí)物制作過(guò)程中，我始終得到他的悉心教導(dǎo)和認(rèn)真指點(diǎn)，使得我的理論知識(shí)和動(dòng)手操作能力都有了很大的提高與進(jìn)步，對(duì)模具設(shè)計(jì)與制造的整個(gè)工藝流程也有了一個(gè)基本的掌握。在他身上，時(shí)刻體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的教學(xué)風(fēng)范，勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學(xué)理念。他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學(xué)要求，端正了我的學(xué)習(xí)態(tài)度，使我受益匪淺。
另外，還要感謝和我同組的其他同學(xué)，他們?cè)趯ふ屹Y料，解答疑惑，實(shí)驗(yàn)操作、論文修改等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。
最后，感謝所有給予我關(guān)心和支持的老師和同學(xué)使我能如期完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。謝謝各位老師和同學(xué)！
感謝學(xué)校對(duì)我這兩年的培養(yǎng)和教導(dǎo)，感謝學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)各位老師三年如一日的諄諄教導(dǎo)！
主要參考文獻(xiàn)
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9．《實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》，機(jī)械工業(yè)出版社 2002
10．《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》，上海科學(xué)技術(shù)出版社 1994
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