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機(jī)電系02級機(jī)械設(shè)計制造及其自動化：蔣錫均
指導(dǎo)老師：張高萍高級工程師
第一章 工件工藝性分析
本次設(shè)計是高檔杯的漏網(wǎng),材料為不銹鋼板1Cr18Ni9Ti，板厚t=0.3mm，大批量生產(chǎn)，要采用沖壓生產(chǎn)。
一、 沖壓件的工藝分析：
高檔杯漏網(wǎng)，在杯中起一個隔離茶渣的作用，其剛度和精度的要求不高，定位是利用凸緣R5與高檔杯內(nèi)的墊環(huán)相配合,其定位要求也不高。
該沖壓件采用0.3mm的不銹鋼板沖壓而成，可保證其足夠的強(qiáng)度和剛度。外殼主要配合尺寸為，為IT11級。其深度為15mm是一個自由尺寸，圓筒直徑
此零件為一旋轉(zhuǎn)體，其形狀特征表明它是一個帶凸緣的圓筒形件，
其主要的形狀、尺寸可可以由拉深、沖孔、切邊等沖壓工序獲得。作
為拉深成形尺寸，其拉深工藝的參數(shù)值，都比較合適，拉深工藝性比較好,
的公差要求不大，拉深件底部及口部的圓角半徑R5適中，所以應(yīng)
該拉深后能成型。并用制造精度不高，間隙一般的模具來進(jìn)行加工。
零件圖如下：
第二章 工藝方案的分析比較與確定
1、 工藝方案的分析比較
該零件外殼的形狀表明它為拉深件，所以拉深為基本工序，底孔可用沖孔的方法完成。多余的凸緣可用切邊的方法切去。
對于該零件的加工，可以采用單工序模，復(fù)合模和級進(jìn)模。然而單工序模不
適合用于大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率較低，質(zhì)量也不太穩(wěn)定。所以我們決定用落
料拉深復(fù)合模。生產(chǎn)效率比復(fù)合模高。復(fù)合模可以采用自動送料裝置，易于
實現(xiàn)自動化大生產(chǎn)，滿足大批量加工的需要。使用復(fù)合模還可以減少占用壓
力機(jī)的數(shù)量，減少占用地的面積，減少半成品件的周轉(zhuǎn)。但在本設(shè)計中，由
于時間有限，所以采用手動送料裝置，利用復(fù)合模實現(xiàn)了從下料到半成品全
部工序的自動化生產(chǎn)，不僅提高了生產(chǎn)效率，質(zhì)量也比較穩(wěn)定，模具壽命也
較長。
2工藝方案的確定
(1) 計算毛坯尺寸
由于零件圖不能直接求出，現(xiàn)先求如圖1面積再反求其面積。
由零件圖可知：H=15mm、d=46mm、df=48mm、=1.07
≈70mm
由于所求的面積為圖1面積,要比零件大得多,為了減少材料的浪費(fèi)
又由《實用沖壓模具設(shè)計手冊》取修邊余量為2.5mm
取D=66mm。
(2) 工件切口尺寸的計算。
因為送料步距A= 再由表9-6查得：n=1.5 （其中n為相鄰搭邊值）， 所以得出：A=67.5mm 。
(3)計算拉深次數(shù)
%
查《實用沖壓模具設(shè)計手冊》表3-37，在相同的情況下極限拉深系數(shù)為0.53<0.7，故該制件能一次拉深成形，取n=1。
(5) 是否使用壓邊圈的判斷
為了防止起皺，必須采用壓邊圈。根據(jù)用平端面凹模拉深時，毛坯不起皺的條件是：
所以可以得到：左邊=；右邊=（0.027～0.052）
為了防止料流，引起導(dǎo)柱銷的斷裂，所以要加上壓邊圈。
(6)工序的組合和順序確定
由于該工件結(jié)構(gòu)簡單和工序不多,工藝方案只是在排列上作分析：
方案一、落料與拉深復(fù)合，切邊，沖底孔。
方案二、落料與拉深復(fù)合，切邊與沖底孔復(fù)合。
分析比較上述二種方案，可以看到：
方案一中，是切邊與沖孔分開兩個工序加工，在加工效率上比方案二較底，又因為沖壓件的要求不是很高，所以現(xiàn)決定用方案二。
二、 排樣的確定
由《實用模具技術(shù)手冊》表3-10查得=1.5mm, =1.5mm
由《沖壓工藝與模具設(shè)計》表2.5.3查得
剪料公差=0.5mm，條料與導(dǎo)料板之間的間隙c=0.1mm
因此
無側(cè)壓裝置：
材料利用率：%
第三章 設(shè)計計算
1、工序一：落料與拉深復(fù)合
落料為：
式中，由《沖壓手冊》表8-7查得
落料的卸料力為：
式中=0.05，由《沖壓手冊》表2-37查得
拉深力：
式中，由《沖壓手冊》表8-7查得，=0.7=
壓邊力為：
式中p=3Mpa 由《沖壓手冊》表4-83查得
這一工序的最大總壓力為：
由于精度要求不高，選用開式曲柄壓力機(jī)。所以選用100KN壓力機(jī)，其壓力就足夠。
第四章 模具設(shè)計
1、 模具結(jié)構(gòu)型式選擇
只有當(dāng)拉深件高度較高時，才有可能采用落料、拉深復(fù)合模，因為淺拉深件若采用復(fù)合模，落料凸模的壁厚過薄，強(qiáng)度不足。本設(shè)計的凹凸模壁厚b=(66-46)/2=10mm
能保證足夠的強(qiáng)度要求，采用復(fù)合模。
落料、拉深復(fù)合模采用如圖1的典型結(jié)構(gòu)，即落料采用正裝式，拉深采用倒裝式。模座下的緩沖器兼作壓邊與頂件裝置，另設(shè)有彈性卸料和剛性推件裝置。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是操作方便，出件暢通無阻，生產(chǎn)率高。缺點是彈性卸料裝置使模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜與龐大，特別是拉深深度大，料厚，卸料力大的情況，需要較多、較長的彈簧，使模具結(jié)構(gòu)過分地龐大。所以它適合于拉深深度不太大，材料較薄的情況。
為了簡化上模部分，可采用剛性卸料板如圖2所示，但其缺點是拉深件留在剛性卸料板內(nèi)，不易出件，帶來操作上的不便，并影響生產(chǎn)率。這種結(jié)構(gòu)適用于拉深深度較大，材料較厚的情況。
對于本次拉深，由于拉深深度不算大，材料也不厚，因此采用彈性卸料較合適。
考慮到裝模方便，模具采用后側(cè)布置的導(dǎo)柱導(dǎo)套模架。
圖1
圖2
2、 卸料彈簧的選擇
卸料力前面已算出，擬選用六個圓柱螺旋壓縮彈簧，每個彈簧擔(dān)負(fù)卸料力約為571.5N。
彈簧的工作壓縮量:
=16.22+a+b=16.22+1+0.4=17.62mm
式中 a為落料凹模高出拉深凸模距離，取a=1mm;
B為卸料板超出凹凸模刃口的距離，以保證卸料，取b=0.4mm.
查《沖壓手冊》表10-1選用彈簧為=25mm,d=4.5mm,=75mm,根據(jù)該號彈簧壓力特性可知,彈簧最大工作負(fù)荷下的總變形量=25.4mm,最大工作負(fù)荷。除去
17.62mm工作壓縮量外，取預(yù)壓量為7.78mm,此時彈簧預(yù)壓力約為260N。這比計算需要值小，若調(diào)整中發(fā)現(xiàn)卸料力不足時，可修磨落料凸模增大間隙以減小所需的卸料力。
這里沒有考慮凸模修磨后會增大彈簧壓縮量，為避免這種情況，可以挖深彈簧沉孔，或在凹凸模上面墊片。
3、 模具工作部分尺寸和公差計算
落料模：
圓形凸模和凹模，可采用分開加工。
拉深前的毛坯取未注公差尺寸的極限偏差，故取落料件的尺寸公差為mm
由公式
式中x=0.5，由《沖壓手冊》表2-30查得。
，由《沖壓手冊》表2-28查得
式中，由《沖壓手冊》表2-25查得（同表查得）
=-0.02,由《沖壓手冊》表2-28查得
︳︱﹢︱︱=0.03+0.02=0.05>2-2=0.05-0.03=0.02
由此可知，只有縮小、，提高制造精度，才能保證間隙的合理范圍，
此時可取
=0.30.02=0.006, =0.60.02=0.012
所以
落料凹模模壁C，由沖壓表2-39查得C=28mm,實際取C=30mm。
拉深模：
因為拉深件能一次拉深成型，故拉深件的尺寸公差為
式中c=t=0.3mm
=+0.03, =-0.02,由《沖壓手冊》表4-76查得
4、 模具其它零件的結(jié)構(gòu)尺寸計算
(1)、模架和卸料板：
導(dǎo)柱導(dǎo)套的配合精度，可以根據(jù)沖裁模的精度、模具壽命、間隙大小來選擇。當(dāng)沖裁的板料較薄，而模具精度、壽命都有較高要求時，選H6/h5配合的Ⅰ級精度模架，當(dāng)板厚較大時可以選用Ⅱ級精度的模架。工件的材料厚度為0.3mm，沖裁間隙取為0.08t，則單邊間隙值為0.024mm，所以對模架精度要求不高，采用H6/h5配合的導(dǎo)柱導(dǎo)套模架。
模具的卸料板裝置不僅有良好的穩(wěn)定性、剛性，而且要有很好的工藝性。厚度
為8mm，用A5制作。
（2）閉合高度（見復(fù)合模圖）
=下模座厚+上模座厚+凹凸模高+凹模高-（凹模與凸模的刃面高度差+拉深件高-t）
=40+35+60+35-(1+16.22-0.3)=153.08mm
根據(jù)設(shè)備負(fù)荷情況，擬選用JA23-35型壓力機(jī)，該壓力機(jī)最大閉合高度為205 mm, 最小閉合高度為130mm.
模具閉合高度滿足，故度為是合適的。
（3）上模座彈簧沉孔深度
所選彈簧總長=75mm,取預(yù)壓量6mm.卸料板厚度為8mm，卸料板上的彈簧沉孔深擬取4mm，故上模座的彈簧沉孔深為
（75-6）-[（60+0.4-6）+4]=10.6mm
式中0.4mm為卸料板超出凹凸模端面的距離。
（4）上模座的卸料螺釘沉孔深度
卸料板工作行程+螺釘頭高=17.62+6=23.62mm
取=25.82mm（留2.2mm安全空隙，若凹凸模修磨量超過2.2mm時，尚需相應(yīng)加深卸料螺釘沉孔深度）。
(5) 卸料螺釘長度
=（60+0.4-8）+(35-25.82)=61.58mm
式中8為卸料板厚度，35為上模座的厚度。
（6）推桿長度
>模柄總長+凹凸模高-推件塊厚=95+60-21=134mm
取=150mm.
(7) 彈性裝置
拉深后條料在送進(jìn)中會產(chǎn)生障礙，為了保證送料順暢，下模部分裝有浮料裝
置，將料托起。上模部分裝有退料銷，在彈簧和固定螺釘?shù)淖饔孟?，使工件與卸
料板分開，有單獨的頂料銷以便工件完全脫開下模，被浮料銷托起。