沖大小墊圈復合模(論文+DWG圖紙)

沖大小墊圈復合模(論文+DWG圖紙),大小,墊圈,復合,論文,dwg,圖紙 1 摘要： 模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ)，在我國模具制造屬于專用設(shè)備制造業(yè)。本設(shè)計是 空氣濾清器殼反拉深、沖孔復合模設(shè)計，沖模的結(jié)構(gòu)性能直接反映了沖壓技術(shù)水平的 高低。選用材料時應考慮模具的工作特性，受力情況，沖壓件材料性能，沖壓件的精 度，生產(chǎn)批量以及模具材料的加工工藝性能和工廠現(xiàn)有條件等因素。沖床的選用主要 是確定沖床的類型和噸位。板料冷沖壓加工是機械加工的一個重要組成部分。它應用 十分廣泛。但由于傳統(tǒng)的加工存在著沖壓工藝方案選擇不合理、沖壓間隙選擇過大， 壓力機不相匹配等問題。本文就以空氣濾清器殼反拉深、沖孔復合模設(shè)計主要介紹了 沖壓模具設(shè)計的全過程： 1. 經(jīng)工藝分析工藝計算，間隙值的選擇，確定了該設(shè)計工藝流程及沖模結(jié)構(gòu)形 式。 2. 同時對所設(shè)計的模具分別進行了分析說明， 3. 對壓力機做出了合理的選擇， 4. 整個過程采用 AutoCAD 軟件繪制模具的二維裝配圖和個別零件圖。 關(guān)鍵字：沖壓模；空氣濾清器殼；沖裁間隙；沖壓工藝。 Abstract: Board material cold to press , it processes to be machined one important component. It is very extensive that it employs . But because the choice with unreasonable choice and pressing the interval that traditional processing is pressing the craft scheme is too big, question of matching of the press. etc. This text presses The automobile rim falls the materal drawing compound mold with the main introduction of mold design to the clutch housing: 1. Calculate by analysis , craft by craft, interval choice of value, confirm this design technological process and structural form of trimming die. 2. Analyzed separately to moulds designed that explain at the same time , 3. Having made the rational choice to the press, 4. The whole course adopts AutoCAD software to draw the two-dimentional installation diagrams and specific part pictures of the mould . Key word: Press the mould ；automobile rim； the interval of blanking；press the craft。 2 目錄 1 前言 .4 11 沖壓技術(shù)概述 .4 12 沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢 .5 2 沖壓工藝分析 .6 21 零件材料的分析 .6 22 零件工藝性能分析 .6 23 確定工藝方案與模具形式 .6 24 沖壓工序數(shù)確定 .7 25 模具類型的確定 .8 26 工藝方案分析 .8 3 模具結(jié)構(gòu)型式的確定 .10 4 部分工藝參數(shù)計算 .10 41 毛坯尺寸計算： .10 42 反拉深次數(shù)計算 .13 5 各部分工藝力計算 .13 51 反拉深力 .13 52 頂件力 .14 53 沖栽力 .14 6 凸、凹模結(jié)構(gòu)及工作部分主要尺寸計算 .16 61 反拉深凸、凹模刃口尺寸及公差的計算 .16 6 2 沖孔凸、凹模刃口尺寸及公差的計算 .17 63 沖孔凸模的設(shè)計 .19 6 3 1 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計三原則 .19 6 3 2 凸模的尺寸計算 .20 6 3 3 凸模的結(jié)構(gòu)形式 .21 64 拉深凹模的設(shè)計 .23 6 4. 1 拉深模的凹模圓角半徑 .20 6 4 2 拉深間隙 .20 6 5 凸凹模的設(shè)計 .25 6 5 1 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .20 6 5 2 拉深凸模結(jié)構(gòu) .20 7 壓力設(shè)備選擇 .27 8 模具設(shè)計 .28 9 模具其他零件設(shè)計及計算 .28 3 91 沖模的導向裝置 .28 91. 1 無導向沖栽條件 .29 91. 2 導板導向 .29 91. 3 模架的導向 .29 92 模架的類型及應用 .29 93 定位裝置 .30 94 卸料裝置 .30 94. 1 固定卸料裝置的形式 .29 94. 2 固定卸料板的固定方式 .29 95 推件裝置的設(shè)計 .30 95. 1 推件板的結(jié)構(gòu)形式 .29 95. 2 推件板的尺寸與公差 .29 95. 3 推件板的極點位置 .29 95. 4 打桿與打板的設(shè)計 .29 96 模柄的類型與選擇 .29 97 凸模固定板 .29 98 墊板 .29 99 緊固件 .29 910 定位銷 .29 10 模具的裝配 .38 101 復合模的裝配 .29 102 凸、凹模間隙的調(diào)整 .29 11 凸凹模制造的工藝過程 .37 10 模具的總裝配圖 .38 11 設(shè)計總結(jié) .40 12 致謝 .41 13 參考文獻 .42 4 1 前言 11 沖壓技術(shù)概述 沖壓是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離， 從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件) 的成形加工方法。沖壓和鍛造同屬塑性加工 (或稱壓力加 工)，合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。 全世界的鋼材中，有 6070%是板材，其中大部分是經(jīng)過沖壓制成成品。汽車的車身、底盤、 油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。儀器 儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。 沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強的特點。沖壓可制出其他方法難于制造的帶 有加強筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具，工件精度可達微米級， 且重復精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔窩、凸臺等。 冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工，或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面狀態(tài)低于冷 沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。 沖壓是高效的生產(chǎn)方法，采用復合模，尤其是多工位級進模，可在一臺壓力機上完成多道沖 壓工序，實現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高，勞動條件好， 生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。 沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是 使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料 在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產(chǎn)中，常常是多種工序 綜合應用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻； 表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高； 屈強比低；加工硬化性低。 在實際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗 5 材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。 模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本 和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準備時間。 模座、模架、導向件的標準化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn)) 、復合模、多工位級進模(供大 量生產(chǎn)) ，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間，能使適用于減少 沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進沖壓技術(shù)合理地應用于小批 量多品種生產(chǎn)。 沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機成形外，一般都采用機械壓力機。以現(xiàn)代高速多工位機械壓力機 為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機程 序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動沖壓生產(chǎn)線。 在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料 等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個非常重要的問題。 12 沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢 進入 90 年代以來，高新技術(shù)全面促進了傳統(tǒng)成形技術(shù)的改造及先進成形技術(shù)的形成和發(fā)展。 21 世紀的沖壓技術(shù)將以更快的速度持續(xù)發(fā)展，發(fā)展的方向?qū)⒏油怀觥熬?、省、凈”的需求?沖壓成形技術(shù)將更加科學化、數(shù)字化、可控化?？茖W化主要體現(xiàn)在對成形過程、產(chǎn)品質(zhì)量、 成本、效益的預測和可控程度。成形過程的數(shù)值模擬技術(shù)將在實用化方面取得很大發(fā)展，并與數(shù) 字化制造系統(tǒng)很好地集成。人工智能技術(shù)、智能化控制將從簡單形狀零件成形發(fā)展到覆蓋件等復 雜形狀零件成形，從而真正進入實用階段。 注重產(chǎn)品制造全過程，最大程度地實現(xiàn)多目標全局綜合優(yōu)化。優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單一成形環(huán)節(jié) 向產(chǎn)品制造全過程及全生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展。 對產(chǎn)品可制造性和成形工藝的快速分析與評估能力將有大的發(fā)展。以便從產(chǎn)品初步設(shè)計甚至 構(gòu)思時起，就能針對零件的可成形性及所需性能的保證度，作出快速分析評估。 沖壓技術(shù)將具有更大的靈活性或柔性，以適應未來小指量多品種混流生產(chǎn)模式及市場多樣化、 個性化需求的發(fā)展趨勢，加強企業(yè)對市場變化的快速響應能力。 重視復合化成形技術(shù)的發(fā)展。以復合工藝為基礎(chǔ)的先進成形技術(shù)不僅正在從制造毛坯向直接 制造零件方向發(fā)展，也正在從制造單個零件向直接制造結(jié)構(gòu)整體的方向發(fā)展。 深入研究沖壓變形的基本規(guī)律、各種沖壓工藝的變形理論、失穩(wěn)理論與極限變形程度等；應 用有限元、邊界元等技術(shù)，對沖壓過程進行數(shù)字模擬分析，以預測某一工藝過程中坯料對沖壓的 適應性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，從而優(yōu)化沖壓工藝方案，使塑性變形理論逐步起到對生產(chǎn)過程的 直接指導作用。 制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料，正逐步被高強鋼板、涂敷鍍層鋼板、塑料夾層鋼板和其他復 合材料或高分子材料替代。隨著材料科學的發(fā)展，加強研究各種新材料的沖壓成形性能，不斷發(fā) 展和改善沖壓成形技術(shù)。 在模具設(shè)計與制造中，開發(fā)并應用計算機輔助設(shè)計和制造系統(tǒng)（CAD/CAM） ，發(fā)展高精度、 6 高壽命模具和簡易模具（軟模、低熔點金模具等）制造技術(shù)以及通用組合模具、成組模具、快速 換模裝置等，以適應沖壓產(chǎn)品的更新?lián)Q代和各種生產(chǎn)批量的要求。 推廣應用數(shù)控沖壓設(shè)備、沖壓柔性加工系統(tǒng)（FMS） 、多工位高速自動沖壓機以及智能機器 人送料取件，進行機械化與自動化的流水線沖壓生產(chǎn)。 精沖與半精沖、液壓成形、旋壓成形、爆炸成形、電水成形、電磁成形、超塑成形等技術(shù)得 到不斷發(fā)展和應用，某些傳統(tǒng)的沖壓加工方法將被它們所取代，產(chǎn)品的沖壓加工趨于更合理、更 經(jīng)濟。 2 沖壓工藝分析 21 零件材料的分析 冷沖壓模具包括沖裁、彎曲、拉深、成形等各種單工序模和由這些基本工序組成的復合模、 級進模等各種模具。設(shè)計這些模具時，首先要了解被加工材料的力學性能。材料的力學性能是進 行模具設(shè)計時各種計算的主要依據(jù)。故在分析零件沖壓成形工藝，設(shè)計沖壓模具前，必須要了解 和掌握材料的一些力學性能，以便設(shè)計。現(xiàn)將空氣濾清器殼零件材料為 10 號鋼的力學性能主要 參數(shù)及其概念敘述如下： （1）應力：材料單位面積上所受的內(nèi)力，單位是 N/mm ，用 Pa 表示。10 Pa=1MPa；1MPa = 2 6 1N/mm ；10 Pa = 1GPa。 2 9 （2）屈服點 s：材料開始產(chǎn)生塑性變形時的應力值，單位是 N/mm 。彎曲、拉深、成形等工 2 序中，材料都是在達到屈服強度時進行塑性變形而完成該工序的成形的。經(jīng)查表取 s = 210 MPa。 （3）抗拉強度 b。材料受到拉深作用，開始產(chǎn)生斷裂時的應力值，單位是 MPa。b = 340MPa。 （4）抗剪強度 b。材料受到剪切作用，開始產(chǎn)生斷裂時的應力值，單位是 MPa。取 b = 255333MPa。 （5）彈性模量 E。材料在彈性范圍內(nèi)，表示受力與變形的指標，彈性模量大，表示材料受力后變 形較小，或者說，產(chǎn)生一定的變形需要較大的力。E = 194 x 10 MPa。 3 （6）屈服比 s/b。是材料的屈服強度與抗拉強度之比，其值越小，表示材料允許的塑性變形 區(qū)越大，在拉深工序中，材料的屈服比較小時，所需的壓邊力和所需克服的摩擦力相應的減小， 有利于提高成形極限。 （7）伸長率 。在材料性能實驗時，試件由拉伸試驗機拉斷后，對接起來測量長度，其伸長量 7 與原長度之比稱為伸長率，其數(shù)值用“”表示，其數(shù)值越大表示材料的塑性越好。經(jīng)查表可得， 材料為 10 號鋼的伸長率 =31。 綜上所述，對空氣濾清器殼零件材料 10 號鋼的力學性能分析，主要是為了便于模具設(shè)計中 各參數(shù)的計算，故在后序的模具設(shè)計中各參數(shù)的計算均以上面所取的數(shù)值進行計算。 2.2 零件工藝性的分析 沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工藝過程包括 備料沖壓加工工序必要的輔助工序質(zhì)量檢驗組合、包裝的全過程，但分析工藝性的重點 要在沖壓加工工序這一過程里。而沖壓加工工序很多，各種工序中的工藝性又不盡相同。即使同 一個零件，由于生產(chǎn)單位的生產(chǎn)條件、工藝裝備情況及生產(chǎn)的傳統(tǒng)習慣等不同，其工藝性的涵義 也不完全一樣。這里我們重點分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性。 該零件為空氣濾清器殼，結(jié)構(gòu)簡單，對稱，是典型的沖壓件。在沖壓過程中要注意控制沖載 程度，加工時，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，形狀等一些技術(shù)要求，應考慮以下幾點： （1）凸、凹模間隙的決定：對于斷面垂直度、尺寸精度要求不高的零件，在保證零件要求的前 提下，應以降低沖載力，提高模具壽命為主，采用大間隙；對于斷面垂直度、尺寸精度要求較高 的零件，應選用較小的間隙值。間隙 Z=2t(1-h/t)tan。 （2）考慮模具刃口鈍利情況：當模具刃口磨損成圓角變鈍時，刃口與材料接觸面積增加，應力 集中效應減輕，擠壓作用大，延緩了裂紋的產(chǎn)生，制件圓角大，光亮帶寬，但裂紋發(fā)生點要由刃 口側(cè)面向上移動，毛刺高度加大，即使間隙合理，也仍會產(chǎn)生毛刺。 根據(jù)零件圖，初步分析可以知道空氣濾清器殼零件的沖壓成形需要多道工序才能完成，進行 反拉深，形成外形尺寸形狀，其次沖孔。 綜上所述，空氣濾清器殼由原始毛坯沖壓成形應包括的基本工序有：反拉深，沖孔復合模等。 2.3 確定工藝方案和模具形式 在沖壓分析的基礎(chǔ)上，找出工藝與模具設(shè)計的特點與難點，根據(jù)實際情況提出各種可能的沖 壓工藝方案，內(nèi)容包括工序性質(zhì)，工序數(shù)目，工序順序及組合方式等，有時同一種沖壓零件也可 能存在多個可行的方案，通常每種方案各有優(yōu)缺點，應從產(chǎn)品質(zhì)量生產(chǎn)效率，設(shè)備占用情況，模 具制造的難易程度和模具的使用壽命的高低，生產(chǎn)成本，操作方便與安全程度等方面進行綜合分 析、比較，確定出適合于現(xiàn)有生產(chǎn)條件的最佳方案，故在一定的條件下，以最簡單的方法，最快 的速度，最少的勞動量，最少的費用，可靠的加工出符合圖樣各項要求的零件，在保證加工質(zhì)量 的前提下，選擇經(jīng)濟合理的工藝方案。 確定工藝方案及模具形式： 1、根據(jù)對沖壓零件的形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果，確定沖壓所需的基本 的工序，反拉深，沖孔復合。 8 2、根據(jù)初步工藝計算，確定工藝數(shù)目，如沖壓次數(shù)等。 3、根據(jù)個別工序的變形特點、質(zhì)量要求等確定工序順序。 一般可按照下列原則進行： 1） 、對沖帶孔的或有缺口的沖裁件，如選用簡單模，一般先落料，再沖孔或切口，使用級進 模，則先沖空孔或切口后落料 2） 、對于到孔的拉深件，一般先拉深，后沖孔，但孔的位置在零件底部且孔徑尺寸要求不高 時，也可先沖孔后拉深。 3） 、對于形狀復雜的拉深件，為便于材料變形和流動，應先形成內(nèi)部形狀，再拉深外部形狀。 4） 、整形或校平工序，應在沖壓件基本成型以后進行。 4、根據(jù)生產(chǎn)批量和條件（沖壓加工條件和模具制造條件）確定工序組合。生產(chǎn)批量大時， 沖壓工序應盡可能組合在一起，用復合模具；小批量生產(chǎn)用單工序簡單模。 由于離合器沖壓成形需要的多道工序完成，因此選擇合理的成形工藝方案十分重要，考慮到 生產(chǎn)批量大，應在生產(chǎn)合格零件的基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。 要提高生產(chǎn)成本，應該盡量選擇合理的工藝方案，選擇復合能復合的工序，但復合程度太高， 模具的結(jié)構(gòu)復雜，安裝調(diào)試困難，模具成本高，同時可能降低模具的強度，縮短模具壽命。 根據(jù)零件形狀確定沖壓工序類型和選擇工序順序，為了提高生產(chǎn)率，保證模具結(jié)構(gòu)簡單，沖 壓件尺寸穩(wěn)定、精度高，沖壓該零件的基本工序為反拉深，沖孔復合模。 圖 1.1 所示為空氣濾清器殼零件，材料為 10 號鋼，厚度為 t=2mm，大批量生產(chǎn)。而冷沖壓 是一種先進的金屬加工方法，這是建立在金屬塑性變形的基礎(chǔ)上，利用模具與沖壓設(shè)備對板料金 屬進行加工，以獲得所需要的零件形狀和尺寸。冷沖壓和切削加工相比較，具有生產(chǎn)率高，加工 成本低，材料利用率高，產(chǎn)品尺寸精度穩(wěn)定，操作簡單，容易實現(xiàn)機械化和自動化等一系列優(yōu)點， 特別適合大批量生產(chǎn)，因此，此零件的生產(chǎn)選用沖壓加工較為經(jīng)濟合理。 圖 1.1 空氣濾清器殼 9 24 沖壓工序數(shù)確定 由零件圖（1.1） ，沖壓開始，毛坯材料應先進行落料工序，通過計算初步確定毛坯的外形尺 寸，落料件為圓形，壓力中心在圓心上，為典型的落料；落料之后包括了正拉深、反拉深、沖孔、 等工序；進行拉深時，須用經(jīng)驗公式計算拉深系數(shù) m，判斷是否可以一次拉深成形，通過驗算可 知此零件可以一次拉深成形；然后在沖中心孔，綜上可知，沖壓此零件主要有以下幾個基本工序： （1） 落料； （2） 正拉深； （3） 反拉深； （4） 沖中間孔； 25 模具類型的確定 沖壓生產(chǎn)的模具制造費用比較高，占沖壓件總成本的 10%30%，甚至更高，所以采用沖壓 加工的生產(chǎn)方式，必須視生產(chǎn)批量決定采用何種模具形式，由表 2-82：生產(chǎn)批量與模具形式之 間的關(guān)系，參考知，此工件為大批量生產(chǎn)，如果采用單工序模，雖然單工序模具有結(jié)構(gòu)簡單，操 作安全方便，模具使用壽命高，成本低等優(yōu)點，但最主要是工序數(shù)較大，生產(chǎn)批量大，形狀較為 復雜，采用單工序模很難達到精度要求，且生產(chǎn)率低，位置誤差較大，故不采用單工序模；所以 模具形式采用級進模與復合模較為合理，顯然此工件滿足沖壓工藝的要求，成形時包括了落料、 反拉深、沖孔、壓筋等工序，整形與車邊采用專用模具與車床進行，且工件體積較大，拉深與壓 筋都比較容易實現(xiàn)，但由此工件的形狀分析知不適合采用級進模。通過表 2-92單工序模、級進 模與復合模的比較，綜合考慮各種生產(chǎn)成本和經(jīng)濟性，確定此工件的沖壓成形模具采用復合模具。 26 工藝方案分析 采用落料拉深沖孔復合模，而本人要做的是毛坯已經(jīng)是落料正拉深之后的零件了，所以工藝 方案為反拉深沖孔復合模。 3 模具結(jié)構(gòu)型式的確定 通過以上工藝分析與工藝方案的確定，選定模具種類：落料模，拉深模，沖孔模等，而落料 與正拉深復合，反拉深與沖孔復合，整形為一套模具，總共為二套模具，本設(shè)計只設(shè)計其中的反 拉深與沖孔復合模具，綜合上面的分析，畫出模具的結(jié)構(gòu)草圖： 10 ?50H7r63H7h6?35H7r6 ?16H7m?16H7m?81H7h6?16H7h98 H7h68Hh6 4 部分工藝參數(shù)計算 41 毛坯尺寸計算： 尺寸不變原理 拉深前和拉深后材料的體積不變；對于不變薄拉深因假設(shè)變形 中材料厚度不變，既拉深前毛坯的面積與工件面積相等。 相似原理 毛坯的形狀一般與工件截面形狀相似；毛坯的周邊必須制成光滑曲 線，無急劇的轉(zhuǎn)折。如圖示零件其毛坯既為圓形。這樣，當工件的重量、體積或面 積已知時，其毛坯尺寸就可以求得。其具體方法有：等重量法，等體積法，等面積 法，分析圖解法和作圖法等。在生產(chǎn)上應用的最多的是等面積法，下面就用等面積 法求出圖示零件的毛坯尺寸。先計算零件的表面積。因材料厚度為 3mm，則以中徑 來計算。由于拉深時材料厚度不均勻，機械性能有方向性，模具的間隙不均勻以及 毛坯定位不準確等原因，拉深后工件的口部是不齊平的。為使工件整齊，應切去不 平的部分。在生產(chǎn)上用的最多的是等面積法來計算零件的毛坯尺寸。先計算零件的 表面積，因材料厚度大于 1mm,如以外徑和外高或內(nèi)部尺寸來計算，則毛坯尺寸誤差 大。故對于料厚大于 1mm 的工件，應以零件厚度的中線為準來計算，即零件尺寸從 料厚中間算起。 由于拉深時材料厚度不均勻，機械性能有方向性，模具的間隙不均勻以及毛坯定位不準確等 原因，拉深后工件的口部是不平齊的。為使工件整齊，應切去不平的部分。因而計算毛坯時應在 工件高度方向上加一修邊量 。根據(jù)零件的尺寸取修邊余量的值為 2mm。查表 57， 沖壓工藝 與模具設(shè)計實用技術(shù) 在拉深時，雖然拉深件的各部分厚度會發(fā)生一些變化，但如果采用適當?shù)墓に嚧胧瑒t其厚 度的變化量還是并不太大。在設(shè)計工藝過程時，可以不考慮毛坯厚度的變化，為了便于計算把零 件和毛坯分解成若干個簡單幾何體，分別求出其面積后相加。 毛坯的外徑與零件的外徑相等，都為 102，根據(jù)面積相等法可以算出平板材料第一次正拉深 11 之后毛坯的高度 h 為 54.27，寬度為 102. 42 計算反拉深次數(shù) 在考慮拉深的變形程度時，必需保證使毛坯在變形過程中的應力既不超過材料的變形極限， 同時還能充分利用材料的塑性。也就是說，對于每道拉深工序，應在毛坯側(cè)壁強度允許的條件下， 采用最大的變形程度，即極限變形程度。 極限拉深系數(shù)值可以用理論計算的方法確定。即使得在傳力區(qū)的最大拉應力與在危險斷面上 的抗拉強度相等，便可求出最小拉深系數(shù)的理論值，此值即為極限拉深系數(shù)。但在實際生產(chǎn)過程 中，極限拉深系數(shù)值一般是在一定的拉深條件下用實驗的方法得出的，我們可以通過查表來取值。 該工件反拉深為工件第 2 次拉伸，因此可以計算其拉深系數(shù)來確定拉深次數(shù)。 其反拉深系數(shù)為： 83.01/Ddm 查表 4-1，m =0.720.74 之間，而 m m ,所以反拉深過程可以一次拉深成功。2 2 5 各部分工藝力計算 51 反拉深力 第 2 次拉深力的計算公式為 F = d t k 2.9 2b2 依據(jù)(P175， 沖壓工藝與模具設(shè)計實用手冊 ) 式中 F 拉深力（N）2 材料的抗拉強度（MPa） 10 號鋼抗拉強度為 340MPab d 第 2 次拉深成品的直徑 t板料厚度（mm） k 修正系數(shù)。查表 4-7 為 0.742 因此，該零件的拉深力的計算公式為 F = d t k 2.102b2 =2 N74.03814. =131144 N 拉深功：A = F h /1000=3737.6 W2max2 12 52 頂件力 頂件力的計算公式可按下式： = 2.14頂F拉頂K 式中 頂件力（N） ；頂 頂件力系數(shù)；查表 2-8 = 0.06頂 頂 =頂 拉頂 = 0.06 131144 =7867 N 53 沖裁力 沖裁力是沖裁過程中凸模對材料的壓力。它是隨凸模行程而變化的。通常所說的沖裁力是 指沖裁力的最大值。它是選用壓力機、模具設(shè)計以及強度校核的重要依據(jù)。一般用下列經(jīng)驗公式 計算： 沖裁力 2.11 LtFb 式中 F沖裁力(N) 零件周長（mm） ， 材料的抗拉強度極限（MPa）b 板料厚度（mm）t 因此 =34163.2 NbrtF2 6 凸、凹模結(jié)構(gòu)及工作部分主要尺寸計算 61 反拉深凸、凹模刃口尺寸及公差的計算： 由式 3.8 dDd0)75.( 3.92pCp 依據(jù)（P54， 沖壓工藝模具學 ） 以上各式中，查表可知 分別為+0.025、-0.035 。間隙 C 查表（表 210， 沖壓工藝pd、 模具學 ） 有 3.10mtC2)(0.112.0)75.8dD 13 m12.0)85( 08.)47.pd 08.1 62 沖孔凸、凹模刃口尺寸及公差的計算 對于圓行或-簡單規(guī)則形狀的沖裁件 ,采用凸凹模分別加工的方法,沖孔時,由于零件孔尺寸為 16,根據(jù)沖孔時間隙取在凹模上,則首先確定基準件凸模刃口尺寸 ,再加上 便是凹模刃口尺pdminZ 寸。 3.30)(pdp 3.4dZ0min 式中 沖孔凸、凹模刃口尺寸pd d 零件孔徑公稱尺寸（mm） 零件公差(mm) 最小合理間隙(mm)minZ 、 凹、凸模制造偏差,查表其值分別為+0.02、-0.02dp 帶入數(shù)值可以算出 =16 =16.246 02.d02. 采用凸凹模分別加工法,需要分別標注凸凹模刃口尺寸及公差,為了保證合理間隙, 必須滿足下列條 件: | |+| | 。帶入數(shù)值校核間隙可知滿足要求.pdminaxZ 6.3 沖孔凸模的設(shè)計 6.3.1）凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計的三原則 為了保證凸模能夠正常工作，設(shè)計任何結(jié)構(gòu)形式的凸模都滿足如下三原則。 精確定位 凸模安裝到固定板上以后，在工作過程中其軸線或母線不允許發(fā)生任何方向的移位否則將造 成沖裁間隙不均勻，降低模具壽命，嚴重時可造成啃模。 防止拔出 回程時，卸料力對凸模產(chǎn)生拉伸作用。凸模的結(jié)構(gòu)應能防止凸模從固定板中拔出來。 防止轉(zhuǎn)動 對于工作段截面為圓形的凸模，當然不存在防轉(zhuǎn)的問題?？墒菍τ谝恍┙孛姹容^簡單的凸模， 例如長圓形、半圓形、矩形等，為了使凸模固定板上安裝凸模的型孔加工容易，常常將凸模固定 段簡化為圓形。這時就必須保證凸模在工作過程中不發(fā)生轉(zhuǎn)動，否則將啃模。 以上三條原則主要是從凸模安裝固定方法考慮的。在設(shè)計各種凸模的時，應注意都要滿足 14 這三條原則。 6.3.2） 凸模的尺寸計算 凸模工作部分的尺寸計算，參見前面的主要工藝參數(shù)的計算。其他部分結(jié)構(gòu)寸的計算如下： （1）凸模長度 L 凸模長度 L 應根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定。采用固定卸料板和導尺時，凸模長度應該為： L=h +h +h +h123 式中 h -固定板厚度（mm） h -卸料板厚度（mm）2 h -導尺厚度（mm）3 h-附加長度（mm） h 主要考慮凸模進入凹模的深度，模具閉合狀態(tài)下，卸料板到凸模固定板間的安全距離 （1520mm）以及總修磨量（46mm）等因素后確定。而本沖孔凸模為下固定板加上外出部分。 一般情況下，凸模的強度是足夠的，不必作強度效核，但是，在凸模特別細長或凸模的斷面 尺寸很小而坯料厚度較大的情況下，必須進行效核，對于本題的凸模，凸模并不特別細長，所以 不須進行強度效核。 凸模外形尺寸形狀如下圖所示: 4.1 凸模外形尺寸圖 凸模的外形尺寸已標準化，用以上方法求得的外形尺寸應向接近的標準尺寸靠攏。故凸模尺 寸、強度和剛度足夠，一般不再進行強度和剛度的核算。 6.3.3 凸模的結(jié)構(gòu)形式 當沖裁形狀復雜，公差等級高，尺寸大或尺寸較小的零件時，可以采用鑲拼式凹模，但金屬熱處理一、退火在前面描述冷拔加工材料的軟化并重新獲得塑性的熱處理方法時，就已使用退火這個詞，該詞具有相似的意義。完全退火的目的是降低硬度、增加塑性，有時也提高高碳鋼的切削性能，否則這種鋼很難加工。這種熱處理方法也用來減少應力，細化晶粒，提高整個材料的結(jié)構(gòu)均勻性。退火不總是能提高切削加工性，切削加工性一詞用來描述幾個相關(guān)因素，包括材料切削時獲得好的光潔度（即較小的表面粗糙度譯者）的能力。當完全退火時，普通低碳鋼硬度較低，強度較小，對切削的阻力較小，但通常由于塑性和韌性太大以至切屑離開工件表面時會劃傷表面，工件表面質(zhì)量比較差，導致較差的切削加工性。對這類鋼，退火可能不是最合適的處理方法。許多高碳鋼和大多數(shù)合金鋼的切削加工性通常可經(jīng)退火大大改善，因為除在最軟條件下，它們的硬度和強度太高而不宜加工。亞共析剛的退火方法是將鋼緩慢加熱到線以上大約，保溫一段時間，使整個材料溫度相同，形成均勻奧氏體，然后隨爐或埋在石灰或其它絕緣材料中緩慢冷卻。要析出粗大鐵素體和珠光體，使鋼處于最軟、最韌和應變最小的狀態(tài)，必須緩慢冷卻。二、正火 正火的目的多少類似于退火，但鋼不是最軟狀態(tài)且珠光體是細勻而不粗大。鋼的正火能細化晶粒，釋放內(nèi)應力，改善結(jié)構(gòu)均勻性同時恢復一些塑性，得到高的韌性。這種方法經(jīng)常用來改進切削加工性，減少應力，減少因部分切削加工或時效產(chǎn)生的變形。 正火方法是將亞析鋼或過共析鋼分別緩慢加熱到Ac3線或Accm線上約，保溫一段時間以便形成奧氏體，并在靜止空氣中緩冷。要注意，含碳量超過共析成分的鋼要加熱到Accm線以上，而不是退火時的Ac1線以上。正火的目的是在奧氏體化過程中試圖溶解所有滲碳體，從而盡可能減少晶界上的硬脆鐵碳化合物，而得到小晶粒的細珠光體、最小自由鐵素體和自由滲碳體。三、球化退火 通過球化退火可使鋼得到最小的硬度和最大的塑性，它可使鐵碳化合物以小球狀分布在鐵素體基體上。為了使小顆粒球化更容易，通常對正火鋼進行球化退火。球化退火可用幾種不同的方法，但所有方法都需要在A1線溫度附近（通常略低）保溫很長時間，使鐵碳化合物形成更穩(wěn)定，能級較低的小圓球。 球化退火方法的主要目的是改進高碳鋼的切削加工性，并對淬硬鋼進行預處理，使其淬火后結(jié)構(gòu)更均勻。因為熱處理時間長，因此成本高，球化退火不如退火或正火常用。四、鋼的硬化 鋼的大多數(shù)熱處理硬化方法是基于產(chǎn)生高比例的馬氏體。因此，第一步用的似乎大多數(shù)其他熱處理常用的方法產(chǎn)生奧氏體。亞共析鋼加熱到Ac1線溫度以上大約，進行保溫，使溫度均布，奧氏體均勻。過共析鋼Ac1線溫度以上大約時保溫，鋼中仍殘留部分鐵碳化合物。 第二步是快速冷卻，力圖避免在等溫曲線鼻部產(chǎn)生珠光體轉(zhuǎn)變。冷卻速度取決于溫度和淬火時淬火介質(zhì)從鋼表面帶走熱量的能力以及鋼本身傳熱的能力。表11-1是一些常用介質(zhì)和冷卻方法，按冷卻能力降低的順序排列。高的溫度梯度產(chǎn)生高應力，會引起變形和開裂，所以淬火只有在非常需要產(chǎn)生特定結(jié)構(gòu)時才使用。淬火時必須小心，使熱量均勻擴散以減少熱應力。比如，一根細長棒需端部淬火，即將它垂直插進冷卻介質(zhì)中，這樣整個截面同時產(chǎn)生溫度變化。如果這種形狀的工件的某一邊比另一邊早降溫，尺寸變化很可能引起很高的應力，產(chǎn)生塑性流動和永久變形。用幾種特殊的淬火方法可減小淬火應力，減小變形開裂傾向。一中稱為分級淬火，其方法是：將奧氏體鋼放入溫度高于馬氏體轉(zhuǎn)變起始溫度（Ms）的鹽浴中，放置一定的時間直到溫度均勻，在開始形成貝氏體之前取出，然后放在空氣中冷卻，產(chǎn)生與從高溫開始淬火時同樣硬的馬氏體，而導致開裂和翹曲的高的熱應力或淬火應力已經(jīng)被消除。在略高一點溫度下的類似方法稱為等溫淬火，這時，將（奧氏體）鋼放在鹽浴中，保持很長時間，等溫處理的結(jié)果是形成貝氏體。貝氏體結(jié)構(gòu)不如在同樣成分時形成的馬氏體硬，但除了減少鋼在正常淬火時受到的熱沖擊外，不必要進一步處理，就可獲得在高硬度時好的沖擊韌性。五、回火 調(diào)整淬硬鋼以便使用的第三步通常是回火。除了等溫淬火鋼通常在淬火狀態(tài)下使用外，大多數(shù)鋼都不能在淬火狀態(tài)下使用。為產(chǎn)生馬氏體而采取的激冷使鋼很硬，產(chǎn)生宏觀內(nèi)應力和微觀內(nèi)應力，使材料塑性很低，脆性極大。為減少這種危害，可通過將鋼再加熱到A1線（低溫轉(zhuǎn)變）以下某一溫度。淬火鋼回火時產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變化是時間和溫度的函數(shù)，其中溫度是最重要的。必須要強調(diào)，回火不是硬化方法，而是剛好相反。回火鋼是將經(jīng)熱處理硬化的鋼，通過回火時的再加熱，來釋放應力、軟化和提高塑性。 回火引起的結(jié)構(gòu)變化和性能改變?nèi)Q于鋼重新加熱的溫度。溫度越高，效果越大，所以溫度的選擇通常取決于犧牲硬度和強度換取塑性和韌性的程度。重新加熱到以下，對淬火普碳鋼影響不大，在到之間，結(jié)構(gòu)會發(fā)生某些變化，在以上，結(jié)構(gòu)和性能顯著變化。在緊靠著A1溫度以下的長時間加熱會產(chǎn)生與球化退火過程類似的球化結(jié)構(gòu)。 在工業(yè)上，通常要避免在到范圍內(nèi)回火，因為這個范圍內(nèi)回火的鋼經(jīng)常會產(chǎn)生無法解釋的脆性或塑性喪失現(xiàn)象。一些合金鋼在到范圍內(nèi)，也會產(chǎn)生“回火脆性”，特別是從（或通過）這個溫度范圍緩慢冷卻時會出現(xiàn)。當這些鋼必須高溫回火時，它們通常加熱到以上并快速冷卻。當然，從這個溫度快冷不會產(chǎn)生硬化，因為沒有進行奧氏體化。 湖南科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書湖南科技大學畢 業(yè) 論 文論文題目 沖大小墊圈復合模學科、專業(yè) 機 械 制 造 及 其 自 動 化 姓名 賀建平 指導老師及姓名 錢書琨 教 授 . 摘要：模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ)，在我國模具制造屬于專用設(shè)備制造業(yè)。本設(shè)計是空氣濾清器殼反拉深、沖孔復合模設(shè)計，沖模的結(jié)構(gòu)性能直接反映了沖壓技術(shù)水平的高低。選用材料時應考慮模具的工作特性，受力情況，沖壓件材料性能，沖壓件的精度，生產(chǎn)批量以及模具材料的加工工藝性能和工廠現(xiàn)有條件等因素。沖床的選用主要是確定沖床的類型和噸位。板料冷沖壓加工是機械加工的一個重要組成部分。它應用十分廣泛。但由于傳統(tǒng)的加工存在著沖壓工藝方案選擇不合理、沖壓間隙選擇過大，壓力機不相匹配等問題。本文就以空氣濾清器殼反拉深、沖孔復合模設(shè)計主要介紹了沖壓模具設(shè)計的全過程：1. 經(jīng)工藝分析工藝計算，間隙值的選擇，確定了該設(shè)計工藝流程及沖模結(jié)構(gòu)形式。2. 同時對所設(shè)計的模具分別進行了分析說明，3. 對壓力機做出了合理的選擇，4. 整個過程采用AutoCAD軟件繪制模具的二維裝配圖和個別零件圖。 關(guān)鍵字：沖壓模；空氣濾清器殼；沖裁間隙；沖壓工藝。Abstract: Board material cold to press , it processes to be machined one important component. It is very extensive that it employs . But because the choice with unreasonable choice and pressing the interval that traditional processing is pressing the craft scheme is too big, question of matching of the press. etc. This text presses The automobile rim falls the materal drawing compound mold with the main introduction of mold design to the clutch housing:1. Calculate by analysis , craft by craft, interval choice of value, confirm this design technological process and structural form of trimming die. 2. Analyzed separately to moulds designed that explain at the same time ,3. Having made the rational choice to the press,4. The whole course adopts AutoCAD software to draw the two-dimentional installation diagrams and specific part pictures of the mould . Key word: Press the mould ；automobile rim； the interval of blanking；press the craft。1一 序 言 沖壓技術(shù)概述沖壓是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。沖壓和鍛造同屬塑性加工(或稱壓力加工)，合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。全世界的鋼材中，有6070%是板材，其中大部分是經(jīng)過沖壓制成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。 沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強的特點。沖壓可制出其他方法難于制造的帶有加強筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具，工件精度可達微米級，且重復精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔窩、凸臺等。 冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工，或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面狀態(tài)低于冷沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。 沖壓是高效的生產(chǎn)方法，采用復合模，尤其是多工位級進模，可在一臺壓力機上完成多道沖壓工序，實現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高，勞動條件好，生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。 沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強比低；加工硬化性低。 在實際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。 模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準備時間。模座、模架、導向件的標準化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復合模、多工位級進模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間，能使適用于減少沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進沖壓技術(shù)合理地應用于小批量多品種生產(chǎn)。沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機成形外，一般都采用機械壓力機。以現(xiàn)代高速多工位機械壓力機為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動沖壓生產(chǎn)線。 在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個非常重要的問題。12 沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢進入90年代以來，高新技術(shù)全面促進了傳統(tǒng)成形技術(shù)的改造及先進成形技術(shù)的形成和發(fā)展。21世紀的沖壓技術(shù)將以更快的速度持續(xù)發(fā)展，發(fā)展的方向?qū)⒏油怀觥熬⑹?、凈”的需求。沖壓成形技術(shù)將更加科學化、數(shù)字化、可控化?？茖W化主要體現(xiàn)在對成形過程、產(chǎn)品質(zhì)量、成本、效益的預測和可控程度。成形過程的數(shù)值模擬技術(shù)將在實用化方面取得很大發(fā)展，并與數(shù)字化制造系統(tǒng)很好地集成。人工智能技術(shù)、智能化控制將從簡單形狀零件成形發(fā)展到覆蓋件等復雜形狀零件成形，從而真正進入實用階段。注重產(chǎn)品制造全過程，最大程度地實現(xiàn)多目標全局綜合優(yōu)化。優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單一成形環(huán)節(jié)向產(chǎn)品制造全過程及全生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展。對產(chǎn)品可制造性和成形工藝的快速分析與評估能力將有大的發(fā)展。以便從產(chǎn)品初步設(shè)計甚至構(gòu)思時起，就能針對零件的可成形性及所需性能的保證度，作出快速分析評估。沖壓技術(shù)將具有更大的靈活性或柔性，以適應未來小指量多品種混流生產(chǎn)模式及市場多樣化、個性化需求的發(fā)展趨勢，加強企業(yè)對市場變化的快速響應能力。重視復合化成形技術(shù)的發(fā)展。以復合工藝為基礎(chǔ)的先進成形技術(shù)不僅正在從制造毛坯向直接制造零件方向發(fā)展，也正在從制造單個零件向直接制造結(jié)構(gòu)整體的方向發(fā)展。深入研究沖壓變形的基本規(guī)律、各種沖壓工藝的變形理論、失穩(wěn)理論與極限變形程度等；應用有限元、邊界元等技術(shù)，對沖壓過程進行數(shù)字模擬分析，以預測某一工藝過程中坯料對沖壓的適應性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，從而優(yōu)化沖壓工藝方案，使塑性變形理論逐步起到對生產(chǎn)過程的直接指導作用。制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料，正逐步被高強鋼板、涂敷鍍層鋼板、塑料夾層鋼板和其他復合材料或高分子材料替代。隨著材料科學的發(fā)展，加強研究各種新材料的沖壓成形性能，不斷發(fā)展和改善沖壓成形技術(shù)。在模具設(shè)計與制造中，開發(fā)并應用計算機輔助設(shè)計和制造系統(tǒng)（CAD/CAM），發(fā)展高精度、高壽命模具和簡易模具（軟模、低熔點金模具等）制造技術(shù)以及通用組合模具、成組模具、快速換模裝置等，以適應沖壓產(chǎn)品的更新?lián)Q代和各種生產(chǎn)批量的要求。推廣應用數(shù)控沖壓設(shè)備、沖壓柔性加工系統(tǒng)（FMS）、多工位高速自動沖壓機以及智能機器人送料取件，進行機械化與自動化的流水線沖壓生產(chǎn)。精沖與半精沖、液壓成形、旋壓成形、爆炸成形、電水成形、電磁成形、超塑成形等技術(shù)得到不斷發(fā)展和應用，某些傳統(tǒng)的沖壓加工方法將被它們所取代，產(chǎn)品的沖壓加工趨于更合理、更經(jīng)濟。. 1-3 一般人在參觀現(xiàn)代人化的工廠時，都不大注意參觀沖壓車間，往往覺得沖壓車間不過是通過許多發(fā)著噪聲的龐大機器的組合體，從成卷的鋼帶上生產(chǎn)出一個個零件而已，他們更感興趣的是那些常常被稱為“自動化”的比較新的加工方法和生產(chǎn)制造工藝。 數(shù)控就是一個突出的例子。然而，數(shù)控對于現(xiàn)代化制造業(yè)的貢獻及其應用的廣泛程度與沖壓技術(shù)相比，卻是微不足道的，無論是在洗衣房，還是在廚房，沖壓零件無處不在。如果沒有沖床及其相關(guān)設(shè)備，如果沒有壓印金屬零件的技術(shù)，汽車就會貴得使普通人根本買不起，罐頭起子也不會象現(xiàn)在這樣便宜。 冷沖壓是一種金屬壓力加工方法，它是在常溫下利用沖模在壓床上對金屬板料施加壓力，使其分離或變形，從而得到一定形狀零件的加工方法，它是建立在金屬材料塑性基礎(chǔ)上的一種工藝。 冷沖壓技術(shù)是一種先進的金屬加工方法，它有以下特點： 1 它是無屑加工； 2 所用設(shè)備是沖床； 3 所用的工具是各種形狀的沖模； 4 所用的原料多為金屬或非金屬冷沖壓與其他加工方法比較,在技術(shù)上、經(jīng)濟上有許多優(yōu)點：在壓床簡單沖壓下，能得到形狀復雜的零件，而這些零件用其他的方法是不可能或者很難得到的。制得的零件一般不進一步加工，可直接用來裝配，而且有一定精度，具有互換性。在耗料不大的情況下，能得到強度高、足夠剛性而重量輕、外表光滑美觀的零件。材料利用率高，一般為7085。生產(chǎn)率高，沖床沖一次一般可得一個零件，而沖床一分鐘的行程少則幾次，多則幾百次。同時，毛坯和零件形狀規(guī)則，便于實現(xiàn)機械化和自動化。沖壓零件的質(zhì)量主要靠沖模保證，所以操作方便，要求的工人技術(shù)等級不高，便于實現(xiàn)組織生產(chǎn)。在大量生產(chǎn)的條件下，產(chǎn)品的成本低。冷沖壓的缺點是模具要求高、制造復雜、周期長、制造費昂貴，因而在小批量生產(chǎn)中受到限制。另外，沖壓件的精度決定于模具精度，如零件的精度要求過高，用冷沖壓生產(chǎn)就難以達到。 故可知，冷沖壓制品所得零件具有表面質(zhì)量好，質(zhì)量輕，成本低的優(yōu)點，是一種經(jīng)濟的加工方法。我們現(xiàn)在所達到的生活標準，在很大程度上應歸功于金屬沖壓制品，沖壓技術(shù)及工廠里與其有關(guān)的設(shè)備，仍然是我們的面包和黃油，是不可缺少的。 本說明書將著重介紹設(shè)計“沖壓大小墊圈”的模具全過程，主要包括零件的結(jié)構(gòu)分析及工藝性分析，模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇以及與之相關(guān)的零件設(shè)計和計算分析。 二 設(shè)計任務及產(chǎn)品圖課題名稱：“沖壓大小墊圈”的模具設(shè)計的主要內(nèi)容 根據(jù)圖紙所給的產(chǎn)品形狀，經(jīng)過計算和分析，確定適當?shù)哪＞呓Y(jié)構(gòu)形式和制品成型的自動程度，設(shè)計一幅滿足工藝條件和使用要求的模具。設(shè)計要求及任務根據(jù)相關(guān)資料，盡量設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單和標準化的模具。制品要求從一塊板料上沖出三個大小不同的墊圈，且要求廢料少，材料的利用率高。模具的公差等級為78。畫出模具的裝配圖及非標準零件或標準件需加工的零件圖。產(chǎn)品圖（見圖1、零件圖上） 三 產(chǎn)品的工藝性分析由產(chǎn)品圖可知，該產(chǎn)品為對稱結(jié)構(gòu)，且厚度均勻，而三個墊圈的結(jié)構(gòu)尺寸有一定聯(lián)系，即大墊圈的內(nèi)徑與小墊圈的外徑相近，故完全可以從一塊板料上制得。 從圖1可知，該產(chǎn)品的公差等級為11級，且要求無刺邊。 四 沖壓零件的工藝方案擬定由零件的工藝特性及產(chǎn)品圖可知，沖壓該產(chǎn)品有兩種工藝方案可供選擇。 方案一：將產(chǎn)品從板料上由小到大沖壓，即先沖最小墊圈的內(nèi)徑，再沖出小墊圈（也就是沖中型墊圈的內(nèi)徑），其次沖出中型墊圈，最后沖出大墊圈。方案二：一次完成三個墊圈的沖壓 無論方案一還是方案二，都會使墊圈的內(nèi)外徑擴大或縮小，然而根據(jù)使用的要求，其墊圈的內(nèi)徑只能有適當擴大，而外徑擴大和縮小一點點均可。五 模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇 根據(jù)沖壓零件的工藝方案可知，其模具的類型有兩種供選擇。 類型一：連續(xù)模 類型二：復合模 因連續(xù)模具有結(jié)構(gòu)復雜和成本高，不適合設(shè)計要求，故應選復合摸其優(yōu)點如下：（1）沖件精度比較高，不受送料誤差影響，內(nèi)外形相對位置零件一致（2）沖件表面叫平直。（3）適宜沖簿料件，也適宜沖脆性或軟質(zhì)材料。（4）可以用充分利用短材和邊角材。沖模面積小。其初定結(jié)構(gòu)如圖2所示，顯然這是一套倒裝復合模。 六 排樣及裁樣的方法1、排樣 根據(jù)材料的經(jīng)濟利用，同時又考慮沖裁件的質(zhì)量，故采用少量廢料排樣，如圖3所示。（總裝配圖上） 2、裁樣的方法 板料的規(guī)格選用2mm 600mm 1200mm,為了操作方便，采用條料單排，由排樣圖可知搭邊值a=1.5mm、a1=2mm,則送進距：A=D+a1=90+2=92(mm)： 條料寬度：B=D+2a=90+2 1.5=93(mm)I、縱裁法： n1=1200/93=12 n2=600/92=6則材料的利用率為=12( /4)614.526001200100=61.9 橫裁法: n1 =1200/92=13 n2 =600/93=6則材料的利用率為: =13( /4) 614.526001200100=67.1由于橫裁法的材料利用率高,故采用橫裁法裁料。七 工序壓力計算及壓力機的選擇 根據(jù)產(chǎn)品見圖1表1-24得： =340373Mpa, 取=343Mpa1、沖裁力計算： F落=1.3 dt =1.33.14502343 =252022.68(N) F孔=1.3 dt =1.33.14502343 =140012.6(N) F孔=1.3 dt =1.33.14282343 =78407.056(N) 其相關(guān)數(shù)據(jù)見下表：公稱壓力：/KN800發(fā)生公稱壓力時滑塊距下死點距離/mm9 滑塊行程 /mm130最大封閉高度固定和可傾式 /mm380活動臺位置最高 /mm480最低 /mm240封閉高度調(diào)節(jié)量 /mm100滑塊中心到床身距離 /mm290 工作臺尺寸左右800前后540工作臺孔尺寸前后380左右210直徑260立柱間距 /mm380活動臺壓力機滑塊中心到床身緊固工作臺平面距離/mm270模柄孔尺寸（直徑深度） /mm6075工作臺板厚度 /mm100墊板厚度 /mm100傾斜角（可傾式工作臺壓力機）30行程次數(shù) 次/分鐘605、壓力中心的確定由產(chǎn)品圖可知，沖裁件對稱，故其壓力中心為其對稱中心，即沖裁件墊 圈的圓心。 八 凸凹模刃口尺寸的計算在1附表15，查得相關(guān)參數(shù)見下表：基本尺寸極限偏差公差等級900-0.301250+0.1601128+0.10011 =8 九 模具零件的選用設(shè)計及必要計算 一工作零件凸模 1、凸模的構(gòu)造及固定方法，由零件圖可知，其外形為圓形，為增加凸模的強度與剛度而做成臺階式，同時為了使于其固定，且配合為H7/m6,并采用機械固定。2、凸模尺寸確定，根據(jù)1及本模具結(jié)構(gòu)，可知其長度為凸模固定板的厚度h1、附加長度h2與推件厚度h3之和，則h11.5d=1.514.5=26.75取h1=h2通常取1520mm=h1+h2+h3=683、凸模強度校核由公式14-2） dmin4t/c(mm)式中dmin凸模最小直徑c凸模材0料的許用應力（Mpa）,對一般工具鋼，凸模淬火硬度HRC為5862時，取10001600Mpa,如有良好導向可取20003000Mpa。t-材料厚度-材料的抗剪強度（Mpa）查1表124，其=588（T10A） 故dmin4.7,而計算刃口尺寸大于dmin,所以凸模設(shè)計滿足要求，其相關(guān)尺寸及結(jié)構(gòu)見圖4（零件圖上第10頁） 凹模 由于沖裁件的外形為圓形，另為了使在修模后刃口尺寸不變且刃口強度高，所以采用圓柱形洞口，根據(jù)經(jīng)驗公式（ H=kb=0.02890=25.2式中：b沖裁件最大外形尺寸（mm） k系數(shù)。見圖2表220取H為33凹模的固定方法，采用螺釘固定其結(jié)構(gòu)如圖5所示（零件圖第13頁 凸凹模根據(jù)本模具結(jié)構(gòu)沖裁特點，需采用三個凸凹模，從強度考慮，壁原受到最小的限制，由表221得選用本模具的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，如下表：料厚最小壁厚最小直徑D24.921 由零件尺寸可知，其凸凹模完全滿足相應要求，為了便于固定，故做成臺階式，其相關(guān)尺寸，如圖6、7、8所示。（零件圖第14、15、22頁） 二定位零件 沖模的定位零件是用來保證材料的正確送進及在模具中的正確定位由本模具是沖裁條料，故導向零件用導料銷，保證進距的則用檔料銷定位。 導料銷，為了保證板料準確到位，采用兩個導料銷，根據(jù)進料方向（從右向左）且導料銷裝在后側(cè)，另外導料銷為標準桿，按GB 286、11-8.1，可洗用A型，如圖9所示。 檔料銷 由本模具結(jié)構(gòu)，選用彈簧彈頂檔料銷，如圖10所示，按GB 286.11-8.1，由5表1933得，相關(guān)數(shù)據(jù)，見下表：DDd1lL基本尺寸極限偏差10-0.040-0.0762182032其彈簧規(guī)格為：1.61230 卸料裝置與推件裝置 彈壓卸料板1、卸料與凸凹模彈邊間隙為:a=(0.10.2) t=0.20.4 取a=0.32、彈簧的選用與計算初定彈簧個數(shù)n=6,而P卸=11341 (N)則每個彈簧所要承受的力為:P0=11341/6=1890(N)查1表1139,則可知選用65Mn圓鋼絲彈簧,其規(guī)格為24號,相關(guān)數(shù)據(jù)見下表:D(mm)D(mm)F2(mm)f(mm)H(mm)P2(N)40821.32.51953100則彈簧的欲壓縮量Fb=P0F2/P2 =310021.3/3100=13Fw=1t=3(mm)取修磨量 Fg=5(mm)則彈簧實際所需最大壓縮為:F1=F0+Fw+Fg=13+3+5 =21(mm)21.3(mm)所以所選彈簧基本滿足要求3、卸料螺釘?shù)倪x擇由公式d= (摘自1P350)式中: P-沖載力 n-螺釘個數(shù)(一般取偶數(shù)) -極限強度取n=6,材料為45綱,則 =610Mpa,又P=511046(N)d=6.67按GB 2867.6-81, 查1表1114,得相關(guān)數(shù)據(jù)見下表:dd1ILDHD2D1D2Stbcc1rr110M8107015106.29.89.28521.20.50.5-1故卸料板的設(shè)計如圖11所示。（零件圖第21頁）、推薦裝置 由于本模是一次性沖三個墊圈，由于其結(jié)構(gòu)可知，協(xié)定模均要推件裝置，考慮使干預件塊由帶螺紋孔（便于今后修模和更換配件）的圓柱銷立、連接，二推薦快由帶螺紋孔（便于今后修模和更換配件）的圓柱銷連結(jié)，二推件相關(guān)尺寸見圖12，13。（2）頂板；其結(jié)構(gòu)及尺寸見圖142、彈件頂件裝置（1）推件快：根據(jù)相關(guān)尺寸結(jié)構(gòu)，其數(shù)是為1，基本尺寸見圖15選用氨脂彈性，由推件力F推=6700N， 按GB2867.9-81，查1表147，相關(guān)數(shù)學，如圖16所示。 四模架及導向裝置I、模架由凹模外經(jīng)尺寸（150）可知，模架的凹模周邊為DO=160，按GB255.6-81,在6表194查表: 上模座16016045 下模座16016055由于模架的最大高度小于壓力機的最小閉合度,故將上下模座適當加厚,其相關(guān)尺寸見圖片17,18(零件圖第6，18頁) 、導向裝置 1，倒柱：按GB2661.6-81,在1表1115查得, 2，倒套：按GB2881.6-81,現(xiàn)選用A型,采用低熔點合金固定。 五固定與支承零件I、 螺釘選用凸緣模柄，用3個螺釘固定在模座的窩孔內(nèi)，按GB2862.3-81,在表1表1129查的相關(guān)數(shù)據(jù),見圖20(零件圈第8頁) 、固定板與墊板1、 固定板:主要作用是在凹凸模固定在模板座上,其平面輪廓尺寸,除保證凹凸模按裝外,還應考慮螺釘與銷釘孔的位置,形式有圓形和矩形兩種,一般取其厚度為凹模厚度的608,采用過渡配合(H7/m6),壓裝后端面要磨平,以保證沖模的垂直度。由于上述條件，現(xiàn)確定相關(guān)尺寸，見圖21、22。2墊板：其作用是在直接承受和擴散改工作零件傳遞壓力，保護模座，以免被壓陷，其作用一般取412mm,現(xiàn)取H=10，故墊板的設(shè)計尺寸及結(jié)構(gòu)，如圖23（所示零件圖P4。20）、緊固件1、 螺釘為了使于安裝，本模具的螺釘選用圓柱頭內(nèi)六角螺釘，其規(guī)格按GB119-76，在1表1135查得相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示DDHS I L0 8 125 8 6 25 25 55 20 10 15 108 80 202、 圓注銷按GB119-76，在表1138查得，數(shù)據(jù)見下表D C L 10 30 10 70 8 110六其他零件導筒 根據(jù)漏料孔及其他尺寸，設(shè)計如圖24托板 由導筒及橡膠的尺寸，設(shè)計如圖25頂桿 根據(jù)模柄內(nèi)徑及頂板尺寸，現(xiàn)設(shè)計相關(guān)尺寸，見圖26螺母 按GB 53-76， 在1表1139查得dSDH243236.910名稱材料熱處理硬度上模座HT200HRC2832下模座HT200HRC2832凸模Cr12Mo淬火HRC6062凹模A3淬火HRC5860凸凹模Cr12Mo淬火HRC6062固定板45HRC4348卸料板HT200HRC4348導套20滲碳淬硬HRC5660導柱20滲碳淬硬HRC5660頂件板A3HRC4348螺釘A3頭部淬硬HRC3540托板HT20彈簧65Mn頂桿45HRC4348頂板40墊板45淬硬HRC4348圓柱銷45淬硬HRC4348固定導筒45HRC2832橡膠墊圈聚氨脂卸料螺釘45HRC3540檔料銷45HRC4348定位銷T10A淬硬HRC5054模柄A3HRC4348十一 小結(jié)本著綜合系統(tǒng)的熟悉模具設(shè)計要求，步驟，模具結(jié)構(gòu)及行業(yè)從設(shè)計、造模、生產(chǎn)全過程的特點 ，培養(yǎng)獨立完成一項設(shè)計任務的能力的目的，我經(jīng)過近兩個月的認真分析設(shè)計，在老師的指導下設(shè)計出這套沖大墊圈復合模，在設(shè)計中我充分考慮模具的生產(chǎn)適用性，對模具各部位的結(jié)構(gòu)、性能及工作原理，都有了較為明確的慨念，在設(shè)計中過程中，我體會到以下幾點對模具設(shè)計工作者的重要性。 1、在保證產(chǎn)品質(zhì)量和效率的情況下，要盡量簡化模具結(jié)構(gòu)，以降低成本。 2、模具中零部件材料選用適當，盡量做到既經(jīng)濟又適用。 總之，畢業(yè)設(shè)計對我來說是一次很好的鍛煉機會，怎樣做到熟能生巧，怎樣做到得心應手，還要求今后多練習、多總結(jié) 十二參考資料 1實用沖壓模具設(shè)計手冊 鄭可皇 宇航出版社出版1990.5月 2冷沖工藝與模具設(shè)計 劉湘云 航空工業(yè)出版社 1994年8月 3模具實用技術(shù)設(shè)計綜合手冊 王 樹 勛 華南理工大學 1995年6月 4沖壓手冊王孝培 機械工業(yè)出版社 1983年11月5冷沖壓及塑料模設(shè)計手冊6 6沖壓及塑料伐型工藝與模具設(shè)計資料 虞 傳寶 機械工業(yè)出版社 1992年12月畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會主任： （簽名）委員： （簽名）（簽名）（簽名）（簽名） 答辯成績： 總評成績：