3203 某型號接線盒支架沖壓模具設計

3203 某型號接線盒支架沖壓模具設計,型號,接線,支架,沖壓,模具設計 XXXX 大學本科畢業(yè)設計(論文)題目：某型號接線盒支架沖壓模具設計系 （別）： 機電信息系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 1230203 學 生： XXXX 學 號： 123020321 指導教師： XXXX 2011 年 05 月I某型號接線盒支架沖壓模具設計摘 要本文設計了某型號接線盒支架的沖壓模具，由于這個零件不屬于回轉(zhuǎn)體零件，中間有一個盒形的支架，所以在計算毛坯尺寸的時候比較困難，因為展開形狀不是很規(guī)則，所以計算出毛坯尺寸很關(guān)鍵。這個零件需要制造出來設計了三套模具，分別為落料模具，拉深模具，沖孔模具。 本設計中介紹了某型號接線盒支架沖壓模具工藝分析工藝方案的分析和制定，排樣圖的設計，總的沖壓力計算及壓力中心的計算，刃口尺寸的計算，凸模、凹?；蛲拱寄＝Y(jié)構(gòu)設計以及其他沖模零件的結(jié)構(gòu)設計，繪制模具裝配圖和工作零件圖，編寫設計說明書，制作工作零件機械加工工藝過程卡，注意凸、凹模的配合加工。有關(guān)工藝參數(shù)的計算，如：沖裁力、卸料力的計算。沖孔模具結(jié)構(gòu)設計中有關(guān)于非標準件的計算與設計等等。關(guān)鍵詞：凸模；凹模；工藝；裝配圖.IIA certain type of junction box base stamping mould designAbstractThis paper introduces the design of a certain type of stamping mould boxes base , Because the parts does not belong to axially symmetrical parts , There is a box shape among the base , So in the calculation of blank dimensions is difficult , Because spread shape is not very rules, so calculate blank dimensions is a key point. The parts that need to be made out three sets of mould design , Separately for blanking mold, deep drawing mould, punching die.In this design introduced a certain type of junction box base stamping mould design ,the craft plan formulation, arranges the specimen map design, the always ramming strength computation and the center of pressure computation, the cutting edge size computation, the spring, the rubber computation and selects, the raised mold, the concave mold or the convex-concave mold structural design and all that die the components structural design, draws up the mold assembly drawing and the work detail drawing, the compilation design instruction booklet, fills in the work components machine-finishing technological process card, raised pays attention to, the concave mold coordinate processing. The calculation concerning craft parameter, such as: Hurtle to cut the dint and unload the calculation of anticipate the dint. The blunt bore molding tool structure designs the medium calculation and the design etc. concerning not standard piece.Key Words: Positioning；Punchedhole；Flection； Convex； Cave mold. III目 錄1 緒 論 .............................................................11.1 沖壓技術(shù)概論 .....................................................11.2 我國模具技術(shù)的發(fā)展趨勢 ...........................................21.3 本課題的來源及主要任務 ...........................................32 零件工藝分析及確定工藝方案和模具結(jié)構(gòu)類型 .....................52.1 工件零件 .........................................................52.2 工藝分析 .........................................................52.3 確定工藝方案模具結(jié)構(gòu)類型 .........................................63 落料模具結(jié)構(gòu)設計 .................................................93.1 工件分析 .........................................................93.2 工藝計算 .........................................................93.3 排樣及條料寬度及確定步距 ........................................123.4 材料利用率的計算 ................................................133.5 計算總沖壓力 ....................................................153.6 壓力中心的計算 ..................................................154 落料模的主要零部件設計 .........................................174.1 凹模的設計 ......................................................174.2 凸模的尺寸及制造精度 ............................................174.3 凹凸模間隙 ......................................................174.4 凹模的結(jié)構(gòu)形式 ..................................................185 落料模輔助零部件設計 ............................................195.1 擋料銷 ..........................................................195.2 導料銷 ..........................................................195.3 卸料板 ..........................................................195.4 導向零件 ........................................................195.5 連接與固定零件 ..................................................20IV5.5.1 上下模座 ....................................................205.5.2 模柄 ........................................................205.5.3 螺釘與銷釘 ..................................................205.6 落料模壓力機的選擇 ..............................................205.7 模具裝配圖的繪制 ................................................216 拉深模和沖孔模的設計 ............................................226.1 拉深力和沖孔力的計算 ............................................226.1.1 拉深力的計算 ................................................226.1.2 沖孔力的計算 ................................................226.1.3 拉深次數(shù)的計算 ..............................................236.1.4 拉深凸模和凹模尺寸的計算 ....................................236.1.5 沖孔凹模和凸模尺寸的計算 ....................................257 結(jié)論 ..............................................................267.1 總結(jié) ............................................................267.2 體會 ............................................................26參考文獻 .............................................................27致 謝 ................................................................28畢業(yè)設計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 ......................................29畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明 ........................................30V主 要 符 號 表Ra 表面粗糙度L 周長彎曲帶中心角??X 、K 系數(shù)t 材料厚度S 步距r 半徑B 寬度A 面積材料利用率??Z 沖裁模初始雙面間隙強度??F 作用力n 件數(shù)h 高度A 凸、凹刃口尺寸t 凸模制造公差??a 凸模制造公差??dt 凸模刃口尺寸da 凹模刃口尺寸VI△ 沖裁件制造公差P 彎曲沖壓力 C 間隙系數(shù)1 緒論11 緒 論1.1沖壓技術(shù)概論日常生產(chǎn)、生活中所使用到的各種工具和產(chǎn)品，大到機床的支架、機身外殼，小到一個螺絲、紐扣以及各種家用電器的外殼，無不與模具有著密切的關(guān)系。模具的形狀決定著這些產(chǎn)品的外形，模具的加工質(zhì)量與精度也就決定著這些產(chǎn)品的質(zhì)量。因為各種產(chǎn)品的材質(zhì)、外觀、規(guī)格及用途的不同，模具分為了鑄造模、鍛造模、壓鑄模、沖壓模等非塑膠模具，以及塑膠模具。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎，同時本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領域，在歐美等工業(yè)發(fā)達國家被稱為“點鐵成金”的“磁力工業(yè)” ；美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”德國則認為是所有工業(yè)中的“關(guān)鍵工業(yè)” ;日本模具協(xié)會也認為“模具是促進社會繁榮富裕的動力 ” ，同時也是“整個工業(yè)發(fā)展的秘密” ，是“進入富裕社會的原動力” 。日本模具產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達到 13000 億日元，遠遠超過日本機床總產(chǎn)值 9000 億日元。如今，世界模具工業(yè)的發(fā)展甚至己超過了新興的電子工業(yè)。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占 50%，塑料模具約占 33%，壓鑄模具約占 6%，其它各類模具約占 11%。隨著科學技術(shù)的進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，沖壓加工技術(shù)的應用愈來愈廣泛，模具成形已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段。沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形從而獲得所需零件（俗稱沖壓件或沖件）的一種壓力加工方法。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素。沖壓是一種先進的金屬加工方法，在國民經(jīng)濟的加工工業(yè)中占有重要的地位。與機械加工及塑性加工和其它方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點，主要表現(xiàn)如下：沖壓一般沒有切削碎料產(chǎn)生，材料的消耗較少利用率高，一般為 70%～85%，易實現(xiàn)機械化和自動化.在形狀和尺寸精度方面的互換性較好。一般情況下可直接滿足裝配和使用要求,或很難得到的，如薄殼件.被加工的金屬在沖壓加工過程中產(chǎn)生加工硬化，金屬內(nèi)部組織得到改善，機械強度有所提高，所以沖壓件剛度強度較好.西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）1西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）2沖壓時由模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓材料的表面質(zhì)量，而模具的壽命一般較長，所以沖壓件的質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好，具有“一模一樣”的特征.在大量生產(chǎn)的條件下，產(chǎn)品的成本低，經(jīng)濟效益較高.沖裁過程能耗較低。由此可見沖壓制得的零件具有表面質(zhì)量好重最輕成本低的優(yōu)點。所以沖壓在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越來越多的采用沖壓方法加工產(chǎn)品零件，如汽車、農(nóng)機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工業(yè)等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重相當?shù)拇?，少則 60%以上，多則 90%以上。不少過去用鍛造、鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕剛度好的沖壓件所代替。有些機械設備往往以沖壓件所占比例的大小作為評價結(jié)構(gòu)是否先進的指標之一。工業(yè)發(fā)達國家對冷沖壓生產(chǎn)工工藝的發(fā)展是很重視的.不少國家(如美國、日本等)模具工業(yè)產(chǎn)值己超過機床工業(yè)。從這些國家鋼材構(gòu)成可以看出冷沖壓的發(fā)展趨勢。鋼帶和鋼板占全部品種的 67%，充分說明沖壓這種加工方法己成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和發(fā)展方向。沖壓技術(shù)的發(fā)展特征是：沖壓成形科學化、數(shù)字化和可控化；突出“精、省、凈“三大優(yōu)勢；沖壓成形可以實現(xiàn)全過程控制；產(chǎn)品從設計開始即進入控制，考慮工藝；沖壓生產(chǎn)的靈活性和柔性。1.2我國模具技術(shù)的發(fā)展趨勢當前，我國工業(yè)生產(chǎn)的特點是產(chǎn)品品種多、更新快和市場競爭激烈。在這種情況下， 用戶對模具制造的要求是交貨期短、精度高、質(zhì)理好、價格低。因此，模具工業(yè)的發(fā)展的趨勢是非常明顯的。 模具產(chǎn)品發(fā)展將大型化精密化 模具產(chǎn)品成形零件的日漸大型化，以及由于高效率生產(chǎn)要求的一模多腔(如塑封模已達 到一模幾百腔)使模具日趨大型化。隨著零件微型化，以及模具結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求(如多工位級進模工位數(shù)的增加，其步距精 度的提高)精密模具精度已由原來的5μm 提高到 2～3μm，今后有些模具加工精度公差要求 在 1μm 以下，這就要求發(fā)展超精加工。 多功能復合模具將進一步發(fā)展 新型多功能復合具是在多工位級進?；A上開發(fā)出來的。一套多功能模具除了西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）3沖壓成 形零件外，還可擔負轉(zhuǎn)位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務。通過這種多勸能模具生產(chǎn) 出來的不再是單個零件，而是成批的組件。如觸頭與支座的組件，各種小型電機、電器及儀 表的鐵芯組件等。 熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高 由于采用熱流道技術(shù)的模具可提高制作的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省制作的原材料和節(jié) 約能源，所以廣泛應用這項技術(shù)是塑料模具的一大變革。國外熱流道模具已有一半用上了熱 流道技術(shù)，有的廠甚至已達 80%以上，效果十分明顯。國內(nèi)近幾年已開始推廣應用，但總體 還達不到 10%，個別企業(yè)已達到 20%~30%。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產(chǎn)價廉高 質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。 氣體輔助注射模具和適應高壓注射成形等工藝的模具將積極發(fā)展 氣體輔助注射成形是一種塑料成形的新工藝，它具有注射壓力低、制品翹曲變形少、 表面好以及易于成形壁厚差異較大的制品等優(yōu)點，可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低 成本。國外，已經(jīng)較成熟。國內(nèi)目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成 形包括塑料熔體注射和氣體(一般均采用氮氣)注射成形兩面部份，比傳統(tǒng)的普通注射工藝有 更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且氣體輔助注射常用于較復雜的大型制品，模具設計和 控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。為了確保塑料件精度，將繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具。在注射成形中，影響成型件精度的最大因素是成型收縮，高壓注射成型可強制樹 脂收縮率，增加塑件尺寸的穩(wěn)定性。模具要求剛性好、耐高壓。特別是精密模具的型腔應淬 火，澆口密封性好，模具能準確控制。注射壓縮成型技術(shù)，是在模具預先半開模狀態(tài)或者在 鎖模力保持中壓或低壓，模具在設定的打開量下，注射溶融樹脂，然后以最大的鎖模力進行 壓縮成型，其效果是：成型件局部內(nèi)應力小；可得到縮孔少的厚壁成型件；對于塑件狹窄的部件也可注入樹脂；用小注射力能得到優(yōu)良制品。該類模具的理想結(jié)構(gòu)是：注射時樹脂以低的流動阻力迅速充填型腔；充填完后能立即遮斷澆口部；壓縮作用應僅限于型腔部。1.3本課題的來源及主要任務本課題主要任務就是設計沖壓模具，制造出零件的要求的尺寸，繪制出模具裝配圖和非標準零件零件圖，熟悉沖壓模具設計步驟，包括了落料，沖孔，拉深等模具的設計以及計算相應的尺寸。本課題任務主要有兩個特點：涉及沖壓模具方面的知識；西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）4涉及機械制造方面的知識。從上述任務特點可以知道，本課題知識的綜合性較強，涉及的知識面較廣。冷沖壓:是在常溫下利用沖模在壓力機上對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法。沖壓可分為五個基本工序：沖裁、彎曲、拉深、成形和立體壓制。沖壓模具:在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模） 。沖壓模按照工序組合分為三類：單工序模、復合模和級進模。復合模與單工序模相比減少了沖壓工藝，其結(jié)構(gòu)緊湊，面積較小；沖出的制件精度高，工件表面較平直，特別是孔與制件的外形同步精度容易保證；適于沖薄料，可充分利用短料和邊角余料；適合大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)率高，所以得到廣泛應用，但模具結(jié)構(gòu)復雜，制造困難。沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設計和制造有直接關(guān)系。模具設計與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志之一，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。 沖壓加工作為一個行業(yè)，在國民經(jīng)濟的加工工業(yè)中占有重要的地位。近年來，沖壓成型工藝有了很多新的進展，特別是精密沖裁、精密成形、精密剪切、復合材料成形、超塑性成形、軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月異，沖壓件的成形精度日趨精確，生產(chǎn)率有了極大的提高，正把沖壓加工提高到高品質(zhì)、新的發(fā)展水平。由于引入了計算機輔助工程（CAE）沖壓成形已從原來對應力應變進行有限元分析而逐步發(fā)展到采用計算機進行工藝過程的模擬與分析，以實現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化分析設計。計算機在模具領域，包括設計、制造、管理等領域發(fā)揮著越來越重要的作用。2 零件工藝分析及確定工藝方案和模具結(jié)構(gòu)類型52 零件工藝分析及確定工藝方案和模具結(jié)構(gòu)類型2.1工件零件材料為 Q235，板厚 3mm，制件精度為 IT10 級.，形狀簡單，尺寸不大，中小批量生產(chǎn)，屬普通沖壓件。工件如圖 2.1 所示：圖 2.1 工件圖2.2工藝分析根據(jù)制件的材料、厚度、形狀及尺寸，在沖壓工藝設計和模具設計時，應特別注意以下幾點：該制件為落料拉深沖孔件，在設計時，毛坯尺寸要計算準確；沖裁間隙、拉深凸凹模間隙應符合制件的要求；各工序凸凹模的動作行程的確定應保證各工序工作穩(wěn)妥、連貫。沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。主要用于加工板料零件。沖壓加工時，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力，當內(nèi)力的作用達到一定程度時，板料就會產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對應的變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。沖裁件的工藝性，是指沖裁件對沖裁工藝西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）6性，即沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小及偏差等是否符合沖裁加工的工藝要求。這對沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率都有很大影響。沖裁組合方式要根據(jù)生產(chǎn)批量，工件尺寸公差等級，對工件尺寸、形狀的適應性，模具制造、安裝調(diào)整和成本，操作方便與安全來決定。綜上分析，要選取在滿足工件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，模具制造成本低、壽命長、操作方便又安全的工藝方案。其具體要求為：對沖裁件形狀與尺寸的要求沖裁件的形狀應盡可能簡單、對稱、最好采用圓形、矩形等規(guī)則的幾何形狀或由這些基本形狀所組成。在許可的情況下，把沖裁件盡量設計成少、無廢料排樣的形狀。沖裁件的外形或內(nèi)孔的轉(zhuǎn)角處、應盡量避免有過尖的銳角，宜采用圓角連接。沖裁件的孔徑過小時，凸模容易折斷或壓彎。沖孔的最小尺寸取決于材料的機械性能、凸模強度和模具結(jié)構(gòu)。沖小孔的凸模宜采用保護套。 沖裁件上局部凸出或凹入部分應避免有窄長的切口和狹長的槽、否則會降低模具壽命和工件質(zhì)量。沖裁件上孔與孔之間，孔至邊緣之間的距離不宜過小，否則會產(chǎn)生孔與孔之間材料的扭曲或使邊緣材料變形。也會影響沖模的強度及工件的質(zhì)量都不易保證。沖裁件對尺寸精度的要求：一般普通沖裁所得到?jīng)_裁件的尺寸精度在 IT10～IT11 級以內(nèi)。根據(jù)制件的工藝性分析，其基本工序有落料、拉深、沖孔三種。本工件材料為 Q235，厚度為 3mm。具有良好的沖壓性能,且沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀簡單，所有精度按照 IT10級制造。取磨損系數(shù) X=0.5。結(jié)論：材料：Q235 碳素鋼具有良好的可沖壓性能。工件結(jié)構(gòu)形狀：沖裁件內(nèi)、外形應盡量避免有尖銳清角，為提高模具壽命，建議將所有 90°直角改為 R3 的圓角。尺寸精度：零件圖上所有尺寸均按 IT10 級確定工件尺寸的公差。2.3確定工藝方案模具結(jié)構(gòu)類型因該工件屬中小批量生產(chǎn)，根據(jù)零件的生產(chǎn)批量，尺寸精度和材料種類與厚度，選擇模具的導向方式與精度，定距方式及卸料方式等，現(xiàn)有如下三種模具結(jié)構(gòu)方案： 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）7方案一：采用復合模。即：在壓力機滑塊一次行程中、在模具同一工位同時完成沖孔和拉深。復合模有如下特點：沖裁出來的產(chǎn)品精度高，不受送料誤差的影響，內(nèi)外形相對位置一致性好。沖件表面較為平整。適宜沖薄料，也適宜沖脆性或軟質(zhì)材料。沖模面積較少。方案二：采用級進模。即：在壓力機滑塊的一次行程、在模具不同工位分別進行工件的內(nèi)形和外形沖裁，而在最后工位才制成工件。級進模有如下特點：材料利用率較高。凸模形狀簡單，提高模具使用壽命。工作效率比較高。方案三：單工序模生產(chǎn)。使用落料模具，拉深模具，沖孔模具。比較三個方案，復合模與級進模具的優(yōu)點雖然很多，但是在設計的過程中容易出現(xiàn)一些比較繁瑣的問題，導致工件的生產(chǎn)出現(xiàn)問題，另一方面，由于我們現(xiàn)在的學識有限，所以對于復合模具和級進模具的設計比較困難。所以在此選擇比較簡單的單工序模具生產(chǎn)，所以選擇方案三。定位裝置為了使條料送料時有準確的位置,保證沖出合格的制件,同時考慮到零件生產(chǎn)批量不多,且要求模具結(jié)構(gòu)盡量簡單,所以采用定位銷定位。因為板料厚度 t=3mm,屬于較厚的板材,且制件尺寸不大,所以采用側(cè)面兩個擋料銷定位導向,在送料方向由于受凸模和凹模的影響,為了不至于削弱模具的強度,在送給方向采用一個固定擋料銷。卸料裝置沖裁時，條料將卡在凸模外緣，因此需要在凸模設置卸料裝置。在凹模下方的卸料裝置一般有三種形式：第一種剛性卸料，常用于較硬、較厚且精度要求不太高的工件沖裁。第二種彈性卸料，常用于沖裁厚度少于1.5mm 的板料，由于有壓料作用，沖裁件平整。第三種廢料切刀卸料，主要用于大中型零件沖裁或成形切邊。由于該零件的條料 3mm 較厚，故采用第一種剛性卸料結(jié)構(gòu)。西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）8導向裝置方案一：采用對角導柱模架。由于導柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進模或縱向送料的落料模、復合模。方案二：采用后側(cè)導柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。因為導柱安裝在后側(cè)，工作時，偏心距會造成導套導柱單邊磨損，嚴重影響模具使用壽命，且不能使用浮動模柄。方案三：四導柱模架。具有導向平穩(wěn)、導向準確可靠、剛性好等優(yōu)點。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產(chǎn)用的自動沖壓模架。方案四：中間導柱模架。導柱安裝在模具的對稱線上，導向平穩(wěn)、準確。但只能一個方向送料。根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質(zhì)量，該落料模采用中間導柱模架的導向方式，即方案四最佳。3 落料模具結(jié)構(gòu)設計93 落料模具結(jié)構(gòu)設計3.1工件分析盒形拉深件屬于非軸對稱零件，根據(jù)矩形盒幾何形狀的特點，可以將其側(cè)壁分為長度是 A-2r 與 B-2r 的兩對直邊部分及四個半徑為 的圓角部分。壓變形性質(zhì)與直壁圓筒件有相同之處亦有不同之處。相同之處是在變形區(qū)都是在徑向拉應力與切向拉應力的作用下產(chǎn)生拉深變形，而存在著變形區(qū)產(chǎn)生的拉應力與傳力區(qū)的承載能力之間的關(guān)系問題。不同之處是盒形件的應力狀態(tài)和所產(chǎn)生的拉深變形在周邊上的分布是不均勻的，由次而引起一系列和圓桶形件成型不同的特點。根據(jù)盒形件能否一次拉深成形將盒形件分為兩類，凡是能一次拉深成形的盒形件稱為低盒形件；凡是需經(jīng)多次拉深才能成形的盒形件稱為高盒形件。兩類盒形件拉深時的變形特點是有差別的，因此工藝過程設計和模具設計中需要解決的問題和方法也不盡相同。3.2工藝計算拉深件毛坯尺寸計算的原則：面積相等原則由于拉深前和拉深后材料的體積不變，對于不變薄拉深，假設材料厚度拉深前后不變，拉深毛坯的尺寸按“拉深前毛坯表面積等于拉深后零件的表面積”的原則來確定(毛坯尺寸確定還可按等體積，等重量原則)。形狀相似原則拉深毛坯的形狀一般與拉深件的橫截面形狀相似。即零件的橫截面是圓形、橢圓形時，其拉深前毛坯展開形狀也基本上是圓形或橢圓形。對于異形件拉深，其毛坯的周邊輪廓必須采用光滑曲線連接，應無急劇的轉(zhuǎn)折和尖角。拉深件毛坯形狀的確定和尺寸計算是否正確，不僅直接影響生產(chǎn)過程，而且對沖壓件生產(chǎn)有很大的經(jīng)濟意義，因為在沖壓零件的總成本中，材料費用一般占到 60 %以上。查表選取修邊余量 m3.0δ=按公式計算毛坯直徑 D盒形件拉深時，確定毛坯形狀與尺寸的原則是在保證零件質(zhì)量的前提下，盡可能節(jié)約材料，有利于提高成形極限，由于變形區(qū)周邊上應力應變分布不均西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）10勻，而且零件的幾何參數(shù)、材料性能、模具結(jié)等因素對這種不均勻變形的影響極為復雜，所以，現(xiàn)在不能精確計算出毛坯形狀和尺寸，使零件的口部非常整齊。另外，欲設計一種理想的毛坯形狀適用于不同幾何參數(shù)的盒形件也是不可能的。因此，只能對不同幾何參數(shù)范圍給出較為合理的毛坯形狀。合理毛坯形狀分為三類：A 型毛坯、B 型毛坯和 C 型毛坯。三種類型毛坯所適用的范圍如圖 3.1 所示。因此，對不同幾何參數(shù)的盒形件，可從圖 3.1 選用一次拉深成形的毛坯形狀，如圖 3.1:圖 3.1 盒 形 件 一 次 成 形 毛 坯 選 圖盒 形 拉 深 毛 坯 計 算 高 度 可 用 下 式 表 示 ：0H???（ 3.1）式 中 0——盒 型 件 高 度?——盒 形 件 修 邊 余 量 ， 查 表 3.1表 3.1 盒形件的修邊余量拉深次數(shù) 1 2 3修邊高度 H（0.03~0.08） 0H（0.04~0.06） 0H（0.05~0.08） 0H經(jīng)過查表確定使用 A 形毛坯，A 形毛坯根據(jù)盒形件的相對高度 r和相對轉(zhuǎn)角半徑 rB不同又可分成 1、 2、 3三種情況，而在此選用 1A形毛坯比較合適。1A形毛坯可用幾何作圖方法將盒形件直邊部分和轉(zhuǎn)角部分分別展開，使毛坯角部具有光滑過渡的輪廓（圖 3.2） 。計算與作圖方法如圖 3.2：西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）11圖 3.2 1A形 毛 坯 作 圖 法直 邊 部 分 按 彎 曲 變 形 計 算 ， 其 展 開 長 度 L 由 下 式 確 定 ：無 凸 緣 時 0.57pLHr?? (3.2)帶 凸 緣 時 43()FdpR? (3.3)圓 角 部 分 按 四 分 之 一 圓 筒 形 拉 深 變 形 ， 展 開 的 角 部 毛 坯 半 徑 R用 以下 各 式 計 算 ：無 凸 緣 時 若 pr?， 則 2RrH? (3.4)若 ?， 則 20.86(.1)pprr???(3.5)帶 凸 緣 時 .()4Fpdd (3.6)做 出 從 圓 角 部 分 到 直 邊 部 分 呈 階 梯 形 過 渡 的 平 面 毛 坯 ABCDEF。從 線 段 BC、 DE 的 中 點 部 分 分 別 向 半 徑 為 R 的 圓 弧 劃 切 線 ， 并 用 圓 弧圓 滑 過 渡 。本 次 設 計 中 ， 工 件 圖 帶 凸 緣 ， 取 修 邊 余 量 為 0.4mm， 所 以 計 算 :0.43()FdpLHRr???(3.7)2 2861()pdrr?(3.8)西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）12所 以 代 入 數(shù) 據(jù) 得 ：L=13+3-0.43×6=13.42mmR= = =12.32mm58.560R 取 12.32mm所 以 尺 寸 80 和 50 展 開 長 度 計 算 分 別 為 ：L1=78+13.42×2=102.84mmL2=46+13.42×2=72.84mm分 別 取 值 為 103mm 和 73mm。用作圖法修正后工件展開圖如圖 3.3 所示：圖 3.3 工件展開圖3.3排樣及條料寬度及確定步距沖裁件在條料、帶料或板料上布置的方法稱為排樣，沖件的合理布置與沖件的外形有很大的關(guān)系。按材料的經(jīng)濟利用程度或廢料的多少，排樣可分為有廢料排樣與少、無廢料排樣兩大類。按零件在條料上的布置形式，排樣又可分直排、斜排、對排、對頭斜排、多排、混合排等形式。無廢料排樣是指工件與工件之間、工件與條料側(cè)邊之間均無廢料。少廢料排樣是指沿工件的部分外形切斷或沖裁，而廢料只有沖裁刃之間的搭邊或側(cè)搭邊。無廢料排樣是全部沿工件外形沖裁，在沖裁刃之間，工件與條料之間均無搭邊。根據(jù)以上敘述可見，采用少，無廢料排樣要求工件的相應無搭邊部分公差等級于板材一致或根本上無公差要求。鑒于圖示工件的尺寸、外形及公差等級，采用少、無廢料排樣均不能滿足要求，因此選用有廢料排樣，且為直排法。搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過大，浪費材料。搭邊過小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命。西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）13搭邊值通常通過查表確定。根據(jù)零件形狀，經(jīng)過查表確定工件之間搭邊值 a=2mm, 工件與側(cè)邊之間搭邊值 b1=2mm, 條料是由板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負值△B0△ =（Dmax＋2a 1） 0△ (3.9)式中： Dmax—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；a1---沖裁件之間的搭邊值；b1---側(cè)刃沖切得料邊定距寬度；查表可得 2.0mm?！鳌辶霞舨孟碌钠?；查表可得△=0.6mm。B0△ =153+4=1570-0.60mm故條料寬度為 157mm。步距為：73+2=75mm查表 3.2 與 3.3 可得：表 3.2 搭邊值和側(cè)邊值的數(shù)值圓件及類似圓形制件 矩形或類似矩形制件長度≤50矩形或類似矩形制件長度＞50材料厚度t（mm)搭邊 a 沿邊 a1 搭邊 a 沿邊 a1 搭邊 a 沿邊 a 1＞2.5～3.0 1.8 2.2 2.2 2.5 2.5 2.8表 3.3 帶料寬度偏差△（mm）條料寬度 b(mm)條料厚度 t(mm)≤50 ＞50～100 ＞100～200 ＞200＞3～5 0.9 1.0 1.1 1.23.4材料利用率的計算沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指標。一個步距內(nèi)的材料利用率：η＝Ａ/BS×100% (3.10)式中：　 A—一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積；B—條料寬度；S—步距；由此可之，η 值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。廢料分為工藝廢西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）14料和結(jié)構(gòu)廢料，結(jié)構(gòu)廢料是由本身形狀決定的，一般是固定不變的，工藝廢料的多少決定于搭邊和余量的大小，也決定于排樣的形式和沖壓方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟和利用，還影響到制件的質(zhì)量、模具的的結(jié)構(gòu)和壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等指標。因此，排樣時應考慮如下原則：提高材料利用率（不影響制件使用性能的前提下，還可以適當改變制件的形狀） 。排樣方法使應操作方便，勞動強度小且安全。模具結(jié)構(gòu)簡單、壽命高。保證制件質(zhì)量和制件對板料纖維方向的要求。一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積，CAD 軟件-工具-查詢-面積：A=7687mm2所以一個步距內(nèi)的材料利用率：Η=Ａ／BS×100% (3.11)=7687／157×75×100%=65.28%根據(jù)計算結(jié)果知道選用直排材料利用率可達 65.28%，滿足要求。畫出排樣圖 3.4： 圖 3.4 排樣圖西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）153.5計算總沖壓力由于沖模采用剛性卸裝置和自然漏料方式，故總的沖壓力為：P0=P+Pt (3.12)P=P1+P2 (3.13)而式中 P 1--------落料時的沖裁力P2--------沖孔時的沖裁力由于使用的是單工序模具，所以分開計算沖裁力，先計算沖裁力 P1按推料力公式計算沖裁力：F=KLt b (3.14)??式中：F—沖裁力，單位為 N；K—系數(shù)，是考慮模具刃口磨損，間隙不均勻，材料機械性能;及厚度的波動等實際因素而給出的修正量，一般取 K=1.3；t—材料厚度，單位為 mm；b—材料的抗剪強度，單位為 MPa。??查沖壓模具設計抗剪切強度表 b=380MPa??F=KLt b??=1.3×352×3×380=521.6（KN）按推件力公式計算推件力 Pt：Pt=nKtP (3.15)其中：n 為卡再凹模里料的個數(shù)=h/t。h 為凹模刃壁垂直部分高度（mm） t 為料厚（mm）推 料 力 系 數(shù)TKP 為沖裁力 N。查表，K t=0.055Pt=0.055×521.6=28.688(KN)計算總沖壓力 PZ：PZ=P1+P=521.6+28.688=550.288(KN)3.6壓力中心的計算沖裁力合力的作用點稱為沖裁的壓力中心。為了保證壓力機和模具平穩(wěn)地工作，沖模的壓力中心必須通過模柄軸線，且和壓機滑塊的中心線相重合，以防止模具工作時發(fā)生歪斜、間隙不均勻、導向磨損等。定壓力中心的工作，主西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）16要對復雜沖裁模、多凸模沖孔模及連續(xù)模才進行。通常模具布置時將壓力中心安放在凹模的對稱中心點上。4 落料模的主要零部件設計174 落料模的主要零部件設計4.1凹模的設計落料模中凹模的尺寸及制造精度：尺寸 062.-153和 048.-7磨損后增大，由公式 0)(pXdp?????(4.1)計算得： 015.-04/62.-δ3)(Δ???pp012.-04/8.-δ473)(=×+pXdp4.2凸模的尺寸及制造精度尺寸 m7315 磨損后減小，由公式： ?????0)(XDd(4.2)計算得： 15.015.04/62.δ9)3-15()Δ-(??????dd 12.012.04/8.δ76)-73(+++==×dXDd4.3凹凸模間隙查《沖壓工藝及模具設計》中表可得 minz=0.06mm,?=0.02mm ax= i+ =0.08mm 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）18沖孔凸模、落料凹模分別按照沖孔凸模、落料凹模的實際尺寸進行配制，雙邊最小間隙為 0.06mm，間隙最大不得超過 0.08mm。大批量生產(chǎn)、且工作精度要求不高，按大間隙可提高模具的壽命。4.4凹模的結(jié)構(gòu)形式凹模的材料選用 Cr12，查《沖壓工藝及模具設計》可選用如下圖所示的類型如圖 4.1：圖 4.1 凹模的結(jié)構(gòu)凹模外形尺寸的確定：凹模的輪廓尺寸，因其結(jié)構(gòu)形式不一，受力狀態(tài)比較復雜，目前還不能用理論計算方法確定，在實用中，一般根據(jù)沖裁材料的厚度，按經(jīng)驗公式計算。凹模板的厚度一般應不小于 15，隨著凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也相應增大。按照下面的公式進行計算。凹模厚度： KbH?（mm） (4.3)式中 K——系數(shù)，考慮板料厚度的影響 K=0.26；b——沖裁件的最大外形尺寸。所以落料凹模厚度為： m9.263≈15.0×= 取 40mm。5 落料模輔助零部件設計195 落料模輔助零部件設計5.1擋料銷擋料銷用于限定條料的送進距離、抵住條料的搭邊或工件輪廓，起定位作用。擋料銷有固定擋料銷和活動擋料銷，而固定擋料銷分為圓形和鉤形，一般安裝在凹模上，圓形擋料銷，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，根據(jù)所設計的模具選用圓形固定擋料銷。材料為 45 鋼，經(jīng)熱處理硬度 HRC42～48。與凹模的銷孔為H7/m6 配合。查《沖壓工藝及模具設計》表可得，擋料銷高度為 3mm。 5.2導料銷導料銷的作用是使條料在橫向能夠正確定位，即沖裁時條料可貼在導料板的一側(cè)向前送進，以防偏斜。5.3卸料板卸料板是將材料或工件從凸模上卸脫的固定式或活動式板形零件。本次設計考慮到該工件的工藝性極其模具的要求等因素，決定選用固定卸料板結(jié)構(gòu)，固定卸料裝置安全可靠，結(jié)構(gòu)簡單，卸料力大。根據(jù)沖裁件厚度，則采用封閉式剛性卸料板。且和導料板連為一體，兼作導向裝置，卸料板孔應按照凸模配做。固定卸料板與凸模之間的單邊間隙取 tm)5.0~1(，經(jīng)過計算，凸模與卸料板上形孔的單邊間隙可取 0.5mm。卸料板與凸模配合的孔下面應保證是銳角，否則卸料時條料易擠進間隙內(nèi)而損壞凸模。卸料板厚度一般為凹模厚度的0.5～1.0 倍。5.4導向零件導向零件是指上、下模的導向裝置零件。對生產(chǎn)批量大、要求模具壽命長、工件精度高的沖裁模，一般采用導向裝置，以保證上、下模的精確導向。常用導柱導套結(jié)構(gòu)。參照模具設計手冊，本模具采用對角導柱模架。導柱分布在矩形凹模的對稱中心上，兩個導柱的直徑不同，可避免上模座與下模座裝錯而發(fā)生啃模事故。適用與單工序模。導柱與導套、下模座的配合關(guān)系采用基軸制。導柱和與之相配合的導套，分別壓入下模座和上模座的安裝孔中，分別采用 H7/r6 過盈配合和 H7/h7 的間隙配合，這樣做是為了避免因調(diào)整不當，使壓力機滑塊運動與導西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）20柱上端面碰撞，在選擇導柱長度和導柱、導套安裝時，應保證模座在閉合狀態(tài)時，上模座上平面與導柱上端面應保留 10～15mm 的距離，導柱下端面與下模座下平面應留至少 2mm 的距離。導套與上模座上平面應留不小于 3mm 的距離。 5.5連接與固定零件5.5.1 上下模座上、下模座上不僅要安裝沖模的全部零件，而且要承受和傳遞沖壓力。所以模座不僅要有足夠的強度，還要有足夠的剛度。模座的剛度不足，會降低沖模壽命。因此，模座要有足夠的厚度，一般取為凹模厚度的 1～1.5 倍。在該模具中可選用滑動導向中間導柱模架的模座。上、下模座的導柱、導套安裝孔的軸心線應與基準面垂直。模座的上、下平面的表面粗糙度為 0.8，只有在保證平行度要求下才允許降低為 1.6。矩形模座的長度應比凹模長度大 40～70mm，而寬度尺寸可與凹模同寬或梢大。因為采用了導柱導套導向，應為其留出足夠的安裝位置。以及采用了模柄的上模座，因為不用留出安裝壓板的凸臺，其外形尺寸可適當縮小。模板的厚度一般可根據(jù)凹模厚度來定。通常取： 、上H式中 ： ——上模座厚度； ——下模座厚度； 凹下 H)5.1~(?上H下——凹模厚度。下模座長 因為本沖模采用導柱導套裝置，凹 )70~4(??凹L故下模座長度取得稍大。具體尺寸見裝配圖。5.5.2 模柄選用壓入式模柄。它與上模座孔采用 過渡配合。模柄的直徑與長度6/7m應與所選用沖床的安裝模柄孔直接相匹配，模柄裝入上模座后，模柄的軸心線對上模上平面的垂直度誤差在全長范圍內(nèi)不大于 0.05mm，材料采用 Q235 鋼。5.5.3 螺釘與銷釘螺釘與銷釘用于零件安裝時的固定和定位。工作零件與模座配合時則不用銷釘。銷釘使用兩個。螺釘?shù)拇笮「鶕?jù)凹模厚度選擇，查表選取螺釘?shù)男吞枮镸16。5.6落料模壓力機的選擇壓力機的選用是制定沖壓工藝和制定模具設計方案的一項重要內(nèi)容。它直接關(guān)系到設備的合理使用，沖壓工藝的的順利實現(xiàn)、提高模具壽命、方便操作以及提高生產(chǎn)效率等一系列重要問題。選用壓力機，主要是根據(jù)沖壓工藝的性質(zhì)，沖壓件批量的大小，模具的尺寸和精度，變形力的大小等。壓力機的選用包括選擇壓力機的類型和確定壓力機的主要技術(shù)參數(shù)兩項內(nèi)容。所選用的壓力西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）21機公稱壓力應大于計算出來的總沖壓力 550.288KN,，工作臺板尺寸、壓力機的閉合高度和滑塊尺寸等應能滿足模具正確安裝的要求。壓力機滑塊行程應滿足工件在高度上能獲得所需尺寸，并在沖壓后能順利地從模具內(nèi)取出來。由于沖模閉合高度 mstaxdHLH???=189mm。壓力機的最大裝模高度應大于或等于 194mm（沖模閉合高度+5mm） 。按上述要求可選用開式可傾壓力機,需要在工作臺面上加設墊板。型號為J23-63,其主要技術(shù)參數(shù)為：公稱壓力：630KN滑塊行程：120mm最大閉合高度：460mm最大裝模高度：270mm工作臺尺寸（前后×左右）：710mm×480mm 模柄孔尺寸：50mm×80mm最大傾斜角度：30 05.7模具裝配圖的繪制模具裝配圖如圖 5.1 所示:圖 5.1 落料模具裝配圖6 拉深模和沖孔模的設計226 拉深模和沖孔模的設計6.1拉深力和沖孔力的計算6.1.1 拉深力的計算計算拉深力的目的是為了確定壓力機的額定壓力，因此要計算最大沖裁力。由于本零件拉深時，拉深力計算復雜，而且花費時間也比較長，因此在實際生產(chǎn)中，計算這樣復雜的拉深件時，一般采用彎曲來計算其拉深力，主要是兩者算出來的結(jié)果相差不是很大，在選取壓力機時，稍微選大一點的公稱壓力即可滿足拉深所需。則可按下式計算： F= trKBb+σ7.02（ k=1.3， b?=380MPa ，B=（40+32）×2=144mm） (6.1)代入數(shù)據(jù)可得：F=74692.8N總拉深力計算由于模具設計有頂件裝置和卸料裝置，所有要先算出頂件力跟卸料力，因此頂件力跟卸料力按下關(guān)系式計算；Fo=（0.3～0.8）F (6.2)則可得到卸料力跟頂件力： F 0=22407.84N則總拉深力為： F 總 =F+2F0=119508.48N6.1.2 沖孔力的計算按推料力公式計算沖裁力：P1=KLtτ (6.3)其中：K 為系數(shù) 查《沖壓模具手冊》得：K=1.3L 為工件的輪廓長度（mm）?為材料的抗剪強度（ 2mN）t 為材料的厚度（mm）查沖壓模具設計抗剪切強度表 τ=260MPa ?KLtP?1=1.3×（3.14×10×2+3.14×6×4）×3×260/10006 拉深模和沖孔模的設計23=140094.24（KN）取沖孔力為 140.1K西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）24按推件力公式計算推件力 Pt：Pt=nKtP (6.4)其中：n 為卡在凹模里料的個數(shù)=h/t