畢業(yè)設(shè)計(jì)論文封蓋落料沖孔拉深翻邊復(fù)合模設(shè)計(jì)全套圖紙三維

畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文) 專 業(yè)： 數(shù)控加工與模具設(shè)計(jì) 題 目： 封蓋落料沖孔拉深翻邊復(fù)合模設(shè)計(jì) 摘 要隨著中國(guó)工業(yè)不斷地發(fā)展，模具行業(yè)也顯得越來(lái)越重要。本文針對(duì)盒形件的沖裁工藝性和拉深工藝性，分析比較了成形過(guò)程的三種不同沖壓工藝（單工序、復(fù)合工序和連續(xù)工序），確定用一幅復(fù)合模完成落料、拉深和沖孔、翻邊的工序過(guò)程。介紹了圓筒件冷沖壓成形過(guò)程，經(jīng)過(guò)對(duì)圓筒件的批量生產(chǎn)、零件質(zhì)量、零件結(jié)構(gòu)以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能為前提，將其確定為沖壓件，用沖壓方法完成零件的加工，且簡(jiǎn)要分析了坯料形狀、尺寸，排樣、裁板方案，拉深次數(shù)，沖壓工序性質(zhì)、數(shù)目和順序的確定。進(jìn)行了工藝力、壓力中心、模具工作部分尺寸及公差的計(jì)算，并設(shè)計(jì)出模具。還具體分析了模具的主要零部件（如凸凹模、卸料裝置、拉深凸模、墊板、凸模固定板等）的設(shè)計(jì)與制造，沖壓設(shè)備的選用，凸凹模間隙調(diào)整和編制一個(gè)重要零件的加工工藝過(guò)程。列出了模具所需零件的詳細(xì)清單，并給出了合理的裝配圖。通過(guò)充分利用現(xiàn)代模具制造技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、優(yōu)化工藝方法能大幅度提高生產(chǎn)效率，這種方法對(duì)類似產(chǎn)品具有一定的借鑒作用。關(guān)鍵詞：圓筒件；模具設(shè)計(jì)；復(fù)合模；拉深沖孔全套圖紙加153893706IVABSTRACTWith Chinas industries continue to develop and die industry is also becoming increasingly important. Based on the Cover of the stamping process and the deep drawing process, Comparative analysis of the process of forming three different stamping process (single processes, complex processes and continuous processes) confirm completion of a composite model blanking, drawing processes and punching process. On the cover of the cold stamping process, right after the Cover of the mass production, quality components, and the use of structural components of the analysis, research, in line with lower performance prerequisite to the identification of stampings, Stamping method used to complete the processing components, and a brief analysis of the blank shape, size, layout, the Conference Board, the number of Drawing, stamping processes in nature, number and sequence determination. For the process, the center of pressure, the die size and the tolerance of the calculation, design mold. Also analyzes the mold of the main components (such as punch and die and dump devices, drawing punch, slates, Punch plate, etc.) design and manufacturing, stamping equipment selection, punch-gap adjustment and establishment of a vital parts machining process. Die requirements set out a detailed list of parts, and gives a reasonable assembly. By fully utilizing modern manufacturing technology to mold traditional mechanical parts for structural improvements, design optimization, Process optimization methods can greatly enhance production efficiency, the method of similar products have some reference.Keywords: Cover; Mold design; Composite molding; Drawing Punch目 錄摘 要IABSTRACTII1 前 言11.1 沖壓工藝與模具的發(fā)展方向11.1.1 成形工藝與理論的研究11.1.2 制件更新?lián)Q代快和生產(chǎn)批量小的發(fā)展趨勢(shì)11.2 我國(guó)模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)21.2.1 模具產(chǎn)品將日趨高精度化、大型化、復(fù)雜化21.2.2 多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展21.2.3 熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高21.2.4 模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛31.2.5 模具使用優(yōu)質(zhì)材料及應(yīng)用先進(jìn)的表面處理技術(shù)將進(jìn)一步受重視31.2.6 在模具設(shè)計(jì)制造中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)41.2.7 快速原型制造(RPM)技術(shù)得到更好的發(fā)展42 分析零件的工藝性63 確定工藝方案83.1 計(jì)算毛坯尺寸83.2 確定工藝方案93.3 沖孔工藝卡114 主要工藝參數(shù)的計(jì)算124.1 確定排樣、裁板方案124.2 計(jì)算工藝力、初選設(shè)備144.2.1 計(jì)算工藝力144.2.2 初選壓力機(jī)174.2.3 計(jì)算凸、凹模刃口尺寸及公差175 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)215.1 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇215.1.1 模架的選用215.1.2 模具的閉合高度215.2 模具工作部分尺寸計(jì)算225.2.1 落料凹模225.2.3 凸凹模235.2.4 上墊板236 選定沖壓設(shè)備247 模具的裝配257.1 復(fù)合模的裝配257.2 凸、凹模間隙的調(diào)整258 模具材料的選用要求和選擇原則278.1冷沖模材料的選用要求278.2材料的選擇原則28結(jié) 論29參考文獻(xiàn)31致 謝33 1 前 言1.1 沖壓工藝與模具的發(fā)展方向1.1.1 成形工藝與理論的研究近年來(lái)，沖壓成形工藝有很多新的進(jìn)展，特別是精密沖裁、精密成形、精密剪切、復(fù)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，沖壓件的精度日趨精確，生產(chǎn)率也有極大提高，正在把沖壓加工提高到高品質(zhì)的、新的發(fā)展水平。前幾年的精密沖壓主要市是指對(duì)平板零件進(jìn)行精密沖裁，而現(xiàn)在，除了精密沖裁外還可兼有精密彎曲、拉深、壓印等，可以進(jìn)行復(fù)雜零件的立體精密成形。過(guò)去的精密沖裁只能對(duì)厚度為58mm以下的中板或薄板進(jìn)行加工，而現(xiàn)在可以對(duì)厚度達(dá)25mm 的厚板實(shí)現(xiàn)精密沖裁，并可對(duì)b >900MPa的高強(qiáng)度合金材料進(jìn)行精沖。由于引入了CAE，沖壓成形已從原來(lái)的對(duì)應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行有限元等分析而逐步發(fā)展到采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝過(guò)程的模擬與分析，以實(shí)現(xiàn)沖壓過(guò)程的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在沖壓毛坯設(shè)計(jì)方面也開(kāi)展了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，可以對(duì)排樣或拉深毛坯進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。此外，對(duì)沖壓成形性能和成形極限的研究，沖壓件成形難度的判定以及成形預(yù)報(bào)等技術(shù)的發(fā)展，均標(biāo)志著沖壓成形以從原來(lái)的經(jīng)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)分析階段開(kāi)始走上由沖壓理論指導(dǎo)的科學(xué)階段，使沖壓成形走向計(jì)算機(jī)輔助工程化和智能化的發(fā)展道路。1.1.2 制件更新?lián)Q代快和生產(chǎn)批量小的發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展了一些新的成形工藝(如高能成形和旋壓等)、簡(jiǎn)易模具（如軟模和低熔點(diǎn)合金模等）、通用組合模具和數(shù)控沖壓設(shè)備等。這樣，就使沖壓生產(chǎn)既適合大量生產(chǎn)，也同樣適用于小批生產(chǎn)。不斷改進(jìn)板料性能，以提高其成形能力和使用效果，例如研制高強(qiáng)度鋼板，用來(lái)生產(chǎn)汽車覆蓋件，以減輕零件重量和提高其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。1.2 我國(guó)模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)前，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是產(chǎn)品品種多、更新快和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。在這種情況下， 用戶對(duì)模具制造的要求是交貨期短、精度高、質(zhì)理好、價(jià)格低。因此，模具工業(yè)的發(fā)展的趨勢(shì)是非常明顯的。 1.2.1 模具產(chǎn)品將日趨高精度化、大型化、復(fù)雜化模具產(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(塑封模已達(dá)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(如多工位復(fù)合模工位數(shù)的增加，其步距精度的提高)精密模具精度已由原來(lái)的5m提高到23m，今后有些模具加工精度公差要求在1m以下，這就要求發(fā)展超精加工。1.2.2 多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展 新型多功能復(fù)合具是在多工位復(fù)合?；A(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的。一套多功能模具除了沖壓成形零件外，還可擔(dān)負(fù)轉(zhuǎn)位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務(wù)。通過(guò)這種多勸能模具生產(chǎn)出來(lái)的不再是單個(gè)零件，而是成批的組件。如觸頭與支座的組件，各種小型電機(jī)、電器及儀表的鐵芯組件等。 1.2.3 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(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革。國(guó)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(dá)80%以上，效果十分明顯。國(guó)內(nèi)近幾年已開(kāi)始推廣應(yīng)用，但總體 還達(dá)不到10%，個(gè)別企業(yè)已達(dá)到20%-30%。制訂熱流道元器件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價(jià)廉高 質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。 1.2.4 模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛 使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。 因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格品種，發(fā)展和完善聯(lián)銷網(wǎng)，保證供貨迅速。 1.2.5 模具使用優(yōu)質(zhì)材料及應(yīng)用先進(jìn)的表面處理技術(shù)將進(jìn)一步受重視 在整個(gè)模具價(jià)格構(gòu)成中，材料所占比重不大，一般在20%30%之間，因此選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用的表面處理技術(shù)來(lái)提高模具的壽命就顯得十分必要。對(duì)于模具鋼來(lái)說(shuō)，要采用電渣 重熔工藝，努力提高鋼的純凈度、等向性、致密度和均勻性及研制更高性能或有特殊性能的模具鋼。如采用粉末冶金工藝制作的粉末高速鋼等。粉末高速鋼解決了原來(lái)高速鋼冶煉過(guò)程 中產(chǎn)生的一次碳化物粗大和偏析，從而影響材質(zhì)的問(wèn)題。其碳化物微細(xì)，組織均勻，沒(méi)有材料方向性，因此它具有韌性高、磨削工藝性好、耐磨性高、長(zhǎng)年使用尺寸穩(wěn)定等特點(diǎn)，是一種很有發(fā)展前途的鋼材。特別對(duì)形狀復(fù)雜的沖件及高速?zèng)_壓的模具，其優(yōu)越性更加突出。這種鋼材還適用于注射成型漆加玻璃纖維或金屬粉末的增強(qiáng)塑料的模具，如型腔、形芯、澆口等主要部件。另外，模具鋼品種規(guī)格多樣化、產(chǎn)品精料化、制品化，盡量縮短供貨時(shí)間亦是重要方向。 模具熱處理和表面處理是能否充分發(fā)揮模具鋼材性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展 方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善普及常用表面處理方法，即擴(kuò)滲如：滲碳、滲 氮、滲硼、滲鉻、滲釩外，應(yīng)發(fā)展設(shè)備昴貴、工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。 1.2.6 在模具設(shè)計(jì)制造中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。實(shí)踐證明，模具CAD/CAM/CAE 技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。現(xiàn)在，全面普及CAD/CAM/CAE技術(shù)已基本成熟。由于模具CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，近年來(lái)模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件 價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，特別是微機(jī)的普及應(yīng)用，更為廣大模具企業(yè)普 及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好的條伯。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，技術(shù)培訓(xùn)工作也日趨 簡(jiǎn)化。在普及推廣模具CAD/CAM技術(shù)的過(guò)程中，應(yīng)抓住機(jī)遇，重點(diǎn)扶持國(guó)產(chǎn)模具軟件的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。 加大技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度。應(yīng)時(shí)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。對(duì)于已普及了 模具CAD/CAM技術(shù)的一批以家電行業(yè)代表的企業(yè)來(lái)說(shuō)，應(yīng)積極做好模具CAD/CAM技術(shù)的深化 應(yīng)用工作，即開(kāi)展企業(yè)信息化工程，可從CAPP,PDM、CIMS,VR，逐步深化和提高。1.2.7 快速原型制造(RPM)技術(shù)得到更好的發(fā)展 快速原型制造(RPM)技術(shù)是美國(guó)首先推出的。它是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、激光成形技術(shù)和 新材料技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，是一種全新的制造技術(shù)，是基于新穎的離散/堆積(即材料累加)成形思想，根據(jù)零件CAD模型、快速自動(dòng)完成復(fù)雜的三維實(shí)體(原型)制造。RPM技術(shù)是集精密機(jī)械制造、計(jì)算機(jī)、NC技術(shù)、激光成形技術(shù)和材料科學(xué)最新發(fā)展的高科技技術(shù)，被公認(rèn)為是繼NC技術(shù)之后的一次技術(shù)革命。RPM技術(shù)可直接或間接用于模具制造。首先是通過(guò)立體光固化(SLA)疊層實(shí)體制造(LOM) 激光選區(qū)燒結(jié)(SLS)、三維打印(3D-P)熔融沉積成形(FDM)等不同方法得到制件原型。然后通過(guò)一些傳統(tǒng)的快速制模方法，獲得長(zhǎng)壽命的金屬模具或非金屬的低壽命模具。主要有精密鑄造、粉末冶金、電鑄和熔射(熱噴涂)等方法。這種方法制模，具有技術(shù)先進(jìn)、成本較低、設(shè)計(jì)制造周期短、精度適中等特點(diǎn)。從模具的概念設(shè)計(jì)到制造完成僅為傳統(tǒng)加工方法所需時(shí)間的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技術(shù)與快速原型制造技術(shù)的結(jié)合，將是傳統(tǒng)快速制模技術(shù)，進(jìn)一步深入發(fā)展的方向。RPM技術(shù)還可以解決石墨電極壓力振動(dòng)(研磨)成形法中母模(電極研具)制造困難問(wèn)題，使該法獲得新生。青島海爾模具有限公司還構(gòu)建了基于RE(逆向工程技術(shù))/RPM的模具并行開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，具有開(kāi)發(fā)質(zhì)量高、開(kāi)發(fā)成本低及開(kāi)發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。 2 分析零件的工藝性沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過(guò)程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工藝過(guò)程包括備料沖壓加工工序必要的輔助工序質(zhì)量檢驗(yàn)組合、包裝的全過(guò)程，但分析工藝性的重點(diǎn)要在沖壓加工工序這一過(guò)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(gè)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(xí)慣等不同，其工藝性的涵義也不完全一樣。這里我們重點(diǎn)分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性。 該零件是圓筒件，如圖2.1，該零件為無(wú)凸緣的筒形件，料厚t=1.5mm，拉深后厚度不變；零件底部圓角半徑r=1.5mm；尺寸公差都為IT14，滿足拉深工藝對(duì)精度等級(jí)的要求，底部需要翻邊工序。圖2.1 工件圖工藝性對(duì)精度的要求是一般情況下，拉深件的尺寸精度應(yīng)在IT13級(jí)以下，不宜高于IT11級(jí)；對(duì)于精度要求高的拉深件，應(yīng)在拉深后增加整形工序，以提高其精度，由于材料各向異性的影響，拉深件的口部一般是不整齊的，為了獲得所需要的圓筒外形，需要增加修邊工序。影響拉深件工藝性的因素主要有拉深件的結(jié)構(gòu)與尺寸、精度和材料。拉深工藝性對(duì)結(jié)構(gòu)與尺寸的要求是拉深件因盡量簡(jiǎn)單、對(duì)稱，并能一次拉深成形；拉深件的壁厚公差或變薄量一般不應(yīng)超出拉深工藝壁厚變化規(guī)律；當(dāng)零件一次拉深的變形程度過(guò)大時(shí)，為避免拉裂，需采用多次拉深，這時(shí)在保證必要的表面質(zhì)量前提下，應(yīng)允許內(nèi)、外表面存在拉深過(guò)程中可能產(chǎn)生的痕跡；在保證裝配要求下，應(yīng)允許拉深件側(cè)壁有一定的斜度；拉深件的徑向尺寸應(yīng)只標(biāo)注外形尺寸或內(nèi)形尺寸，而不能同時(shí)標(biāo)注內(nèi)、外形尺寸。工藝性要求材料具有良好的塑性，屈強(qiáng)比值越小，一次拉深允許的極限變形程度越大，拉深的性能越好；板厚方向性系數(shù)r和板平面方向性系數(shù)反映了材料的各向異性性能，當(dāng)r較大或較小時(shí)，材料寬度的變形比厚度方向的變形容易，板平面方向性能差異較小，拉深過(guò)程中材料不易變薄或拉裂，因而有利于拉深成形。該零件結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、形狀對(duì)稱，屬于圓筒形拉深件。零件尺寸公差為IT14，利用普通沖裁方法可以達(dá)到零件圖樣要求。零件材料為08AL?？辜魪?qiáng)度260-360，抗拉強(qiáng)度為330-450Mpa，屈服強(qiáng)度為200Mpa，此材料具有良好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和塑性，其沖裁加工性較好。該零件的沖裁性較好，可以沖裁加工，適于批量生產(chǎn)。3 確定工藝方案3.1 計(jì)算毛坯尺寸拉深毛坯展開(kāi)尺寸計(jì)算：根據(jù)拉深件尺寸，其零件高度為h=9.25，則查表可知切邊余量=1.0，則 H=h+=10.25mm, d=68.5mm, 根據(jù)公式：如下圖代入數(shù)據(jù) 取D=85mm查相關(guān)表格，可用也可不用壓料圈，但為了安全起見(jiàn)，拉深時(shí)采用壓料圈。翻邊展開(kāi)尺寸計(jì)算：圖3.1 翻邊展開(kāi)圖展開(kāi)公式：其中：D如圖所示取35mm；r如圖取1.5mm；h如圖取2.5mm。帶入數(shù)據(jù)得：d=35-(3.14*2.25+5)=22.935mm，取預(yù)沖孔直徑為23mm。最終毛坯圖如3-2所示：圖3.2 最終毛坯圖3.2 確定工藝方案根據(jù)以上分析和計(jì)算，可以進(jìn)一步明確該零件的沖壓加工需要包括以下基本工序:落料、拉深、沖孔和修邊。根據(jù)這些基本工序，可以擬出如下幾種工藝方案：方案一先進(jìn)行落料，再拉深，最后沖孔、翻邊，以上工序過(guò)程都采用單工序模加工。用此方案，模具的結(jié)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單，制造很容易，成本低廉，但由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單定位誤差很大，而且單工序模一般無(wú)導(dǎo)向裝置，安裝和調(diào)整不方便，費(fèi)時(shí)間，生產(chǎn)效率低。 方案二落料與拉深、沖孔在復(fù)合模中加工成半成品，再在單工序模上進(jìn)行翻邊。采用了落料與拉深、沖孔的復(fù)合模，提高了生產(chǎn)率。對(duì)落料以及拉深的精度也有很大的提高。由于最后一道翻邊工序是在單工序模中完成，使得最后一步?jīng)_孔工序的精度降低，影響了整個(gè)零件的精度，而且中間過(guò)程序要取件，生產(chǎn)效率不高。 方案三落料、拉深、沖孔、翻邊在同一個(gè)復(fù)合模中一次加工成型。此方案把四個(gè)工序集中在一副復(fù)合模中完成，使得生產(chǎn)率有了很大的提升。沒(méi)有中間的取放件過(guò)程，一次沖壓成型，而且精度也比較高，能保證加工要求，在沖裁時(shí)材料處于受壓狀態(tài)，零件表面平整。模具的結(jié)構(gòu)也非常的緊湊，外廓尺寸比較小，但模具的結(jié)構(gòu)和裝配復(fù)雜。方案四采用帶料級(jí)進(jìn)多工位自動(dòng)壓力機(jī)沖壓，可以獲得較高的生產(chǎn)效率，而且操作安全，但這一方案需要專用的壓力機(jī)或自動(dòng)的送料裝置。模具的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造周期長(zhǎng)，生產(chǎn)成本高。 根據(jù)設(shè)計(jì)需要和生產(chǎn)批量，綜合考慮以上方案，方案三最適合。即落料、拉深、沖孔、翻邊在同一復(fù)合模中完成，這樣既能保證大批量生產(chǎn)的高效率又能保證加工精度，而且成本不高，經(jīng)濟(jì)合理。 3.3 沖孔工藝卡材料08AL工序號(hào)工序名稱加工單位設(shè)備工藝裝備05下料剪板機(jī)Q11-2.5X160006排樣07落料拉深沖孔翻邊復(fù)合模F23-634 主要工藝參數(shù)的計(jì)算4.1 確定排樣、裁板方案加工此零件為大批大量生產(chǎn)，沖壓件的材料費(fèi)用約占總成本的60%80%之多。因此，材料利用率每提高1%，則可以使沖件的成本降低0.4%0.5%。在沖壓工作中，節(jié)約金屬和減少?gòu)U料具有非常重要的意義，特別是在大批量的生產(chǎn)中，較好的確定沖件的形狀尺寸和合理的排樣的降低成本的有效措施之一。 由于材料的經(jīng)濟(jì)利用直接決定于沖壓件的制造方法和排樣方式，所以在沖壓生產(chǎn)中，可以按工件在板料上排樣的合理程度即沖制某一工件的有用面積與所用板料的總面積的百分比來(lái)作為衡量排樣合理性的指標(biāo)。 同時(shí)屬于工藝廢料的搭邊對(duì)沖壓工藝也有很大的作用。通常，搭邊的作用是為了補(bǔ)充送料是的定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料時(shí)的步距誤差以及送料歪斜誤差等原因而沖出殘缺的廢品，從而確保沖件的切口表面質(zhì)量，沖制出合格的工件。同時(shí)，搭邊還使條料保持有一定的剛度，保證條料的順利行進(jìn)，提高了生產(chǎn)率。搭邊值得大小要合理選取。根據(jù)此零件的尺寸通過(guò)查表取:搭邊值為 進(jìn)距方向 從視測(cè)方面來(lái)講，該零件的排樣應(yīng)該采用直排最合理。排樣圖如圖4-1所示。圖4-1 排樣圖從圖4-1上可知：進(jìn)距：S=85+1.0=86mm條料寬度： b=85+21.2=87.4mm板料規(guī)格擬用1.5mm1400mm4000mm熱軋鋼板。查沖壓模具設(shè)計(jì)GB708-88，為了操作方便采用橫裁。裁板條數(shù)45條每條個(gè)數(shù)16個(gè)每板總個(gè)數(shù)材料利用率 (4.1)4.2 計(jì)算工藝力、初選設(shè)備4.2.1 計(jì)算工藝力（1）落料力平刃凸模落料力的計(jì)算公式為 (4.2)式中: P 沖裁力（N）；L 沖件的周邊長(zhǎng)度（mm），可通過(guò)cad測(cè)量。t 板料厚度（mm）；材料的抗沖剪強(qiáng)度（MPa）；K 修正系數(shù)。它與沖裁間隙、沖件形狀、沖裁速度、板料厚度、潤(rùn)滑情況等多種因素有關(guān)。其影響范圍的最小值和大值在（1.01.3）P的范圍內(nèi)，一般k取為1.251.3。在實(shí)際應(yīng)用中，抗沖剪強(qiáng)度的值一般取材料抗拉強(qiáng)度的0.70.85。為便于估算，通常取抗沖剪強(qiáng)度等于該材料抗拉強(qiáng)度的80%。查表取。落料的周長(zhǎng)通過(guò)cad測(cè)量得：333mm。因此，該沖件的落料力的計(jì)算公式為 =1.3=155844N（2）沖孔力沖孔力可按下式計(jì)算： (4.3)式中沖孔力（N） L沖件的內(nèi)輪廓長(zhǎng)度（mm）t板料厚度（mm）材料的抗拉強(qiáng)度（MPa）因此，沖孔力為：=47502N（2）卸料力一般情況下，沖裁件從板料切下以后受彈性變形及收縮影響。會(huì)使落料件梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁后剩下的板料則箍緊在凸模上。從凸模上將沖件或廢料卸下來(lái)所需的力稱卸料力。影響這個(gè)力的因素較多，主要有材料力學(xué)性能、模具間隙、材料厚度、零件形狀尺寸以及潤(rùn)滑情況等。所以要精確地計(jì)算這些力是困難的，一般用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：卸料力 (4.4)式中:F 沖裁力(N)頂件力及卸料力系數(shù)，其值可查教材表1.7。 這里取為0.04。因此 （3）拉深力一般情況下拉深力隨凸模行程變化而改變，其變化曲線如圖3.1。從圖中可以看出，在拉深開(kāi)始時(shí)，由于凸緣變形區(qū)材料的變形不大，冷作硬化也小，所以雖然變形區(qū)面積較大，但材料變形抗力與變形區(qū)面積相乘所得的拉深力并不大；從初期到中期，材料冷作硬化的增長(zhǎng)速度超過(guò)了變形區(qū)面積減少速度，拉深力逐漸增大，于前中期拉深力達(dá)到最高點(diǎn)位置；拉深到中期以后，變形區(qū)面積減少的速度超過(guò)了冷作硬化增加的速度，于是拉深力逐漸下降。零件拉深完以后，由于還要從凹模中推出，曲線出現(xiàn)延緩下降，這是摩擦力作用的結(jié)果，不是拉深變形力。圖4.2 拉深力變化曲線由于影響拉深力的因素比較復(fù)雜，按實(shí)際受力和變形情況來(lái)準(zhǔn)確計(jì)算拉深力是筆尖困難的。所以，實(shí)際生產(chǎn)中通常是以危險(xiǎn)斷面的拉應(yīng)力不超過(guò)其材料抗拉強(qiáng)度為依據(jù)，采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于帶凸緣圓筒形零件的拉深力近似計(jì)算公式為： (4.5)式中：拉深零件的凸模周邊長(zhǎng)度（mm）；系數(shù)，這里取1；材料的抗拉強(qiáng)度（MPa）； 材料厚度。通過(guò)CAD測(cè)量，l=210.5mm。因此 （4）翻邊力對(duì)于帶凸緣圓筒形零件的翻邊力近似計(jì)算公式為： (4.6)式中: 翻邊零件的凸模周邊長(zhǎng)度（mm）；系數(shù)，這里取1；材料的抗拉強(qiáng)度（MPa），取440；材料厚度。通過(guò)CAD測(cè)量，l=118.12mm。因此 4.2.2 初選壓力機(jī)壓力機(jī)噸位的大小的選擇，首先要以沖壓工藝所需的變形力為前提。要求設(shè)備的名義壓力要大于所需的變形力，而且還要有一定的力量?jī)?chǔ)備，以防萬(wàn)一。從提高設(shè)備的工作剛度、沖壓零件的精度及延長(zhǎng)設(shè)備的壽命的觀點(diǎn)出發(fā)，要求設(shè)備容量有較大的剩余。因，故總沖壓力 = 因此初選壓力機(jī)J23-63。4.2.3 計(jì)算凸、凹模刃口尺寸及公差沖裁件的尺寸精度取決于凸、凹模刃口部分的尺寸。沖裁間隙的合理也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)和保證。所以正確確定刃口部分的尺寸是相當(dāng)重要的。在決定模具刃口尺寸及制造公差時(shí)，需考慮以下原則：落料件的尺寸取決于凹模的磨損，沖裁件的尺寸取決于凸模尺寸?？紤]到?jīng)_裁時(shí)凸、凹模的磨損，在設(shè)計(jì)凸、凹模刃口尺寸時(shí)，對(duì)基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后變大的，其刃口公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸范圍內(nèi)較小的數(shù)值。對(duì)基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后減少的，其刃口公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸范圍內(nèi)較大的數(shù)值。這樣，在凸模磨損到一定程度的情況下，任能沖出合格的零件。在確定模具刃口制造公差時(shí)，要既能保證工件的精度要求，又要保證合理的間隙數(shù)值。 采用凸凹模分別加工，凸凹模分別加工是指在凸模與凹模分別按各自圖樣上標(biāo)注的尺寸及公差進(jìn)行加工，沖裁間隙由凸凹模刃口尺寸及公差保證，這樣就需要分別計(jì)算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差，并標(biāo)注在凸凹模設(shè)計(jì)圖樣上，這樣加工方法具有互換性，便于成批制造，主要用于簡(jiǎn)單，規(guī)范形狀（圖形，方法或矩形）的沖件。落料時(shí)，因?yàn)槁淞霞砻娉叽缗c凹模刃口尺寸相等或基本一致，應(yīng)該先確定凹模刃口尺寸，即以凹模刃口尺寸為基準(zhǔn)，又因?yàn)槁淞霞叽鐣?huì)隨凹模刃口的磨損而增大，為了保證凹模磨損到一定程度仍能沖出合格零件，故凹?；境叽鐟?yīng)該取落料件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸，落料凸模的基本尺寸則是凹?；境叽缟蠝p去最小合理間隙。 ( 4.8) (4.9)式中:落料凸模最大直徑（mm）落料凹模最大直徑（mm）D 工件允許最大尺寸（mm） 沖裁工件要求的公差X 系數(shù)，為避免多數(shù)沖裁件尺寸都偏向于極限尺寸，此處可取X=0.5。對(duì)于未標(biāo)注公差可按IT14級(jí)計(jì)算，根據(jù)教材上表查得，沖裁模刃口雙面間隙：、凹、凸模制造偏差，這里可以按IT10來(lái)選取:落料刃口尺寸：85mm工件尺寸公差按IT14級(jí)精度選取，得工件尺寸偏差查表得 校核間隙：不滿足+條件，但相差不大，可作如下調(diào)整： = 則 = =84.56 = =84.43拉深時(shí)，拉深模直徑尺寸的確定的原則，與沖裁模刃口尺寸的確定基本相同，只是具體內(nèi)容不同，這里不在復(fù)述。拉深凸模和凹模的單邊間隙Z=1.1t=1.65mm計(jì)算凸凹模制造公差，按IT8級(jí)精度選取，由附錄表4查得，對(duì)于拉深尺寸，。因拉深件注外形尺寸，按凹模進(jìn)行配作： (4.10)式中:d拉深件外形尺寸：d凹模尺寸：拉深件尺寸公差。即有 =69.56拉深凸模則注凹模的基本尺寸,并要求按單面（或雙面）拉深間隙配作：（雙面間隙）翻邊時(shí)，翻邊模直徑尺寸的確定的原則，與拉深模刃口尺寸的確定基本相同，只是具體內(nèi)容不同，這里不在復(fù)述。5 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇5.1.1 模架的選用模具采用倒裝式。模座下的緩沖器兼作壓邊與頂件，另外還設(shè)有彈性卸料裝置的彈性頂件裝置。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是操作方便，出件暢通無(wú)阻，生產(chǎn)效率高，缺點(diǎn)是彈性卸料板使模具的結(jié)構(gòu)變復(fù)雜,要簡(jiǎn)化可以采用剛性卸料板，其缺點(diǎn)是拉深件留在剛性卸料板中不易取出，帶來(lái)操作上的不便，結(jié)合本次設(shè)計(jì)綜合考慮，采用固定卸料板。從生產(chǎn)量和方便操作以及具體規(guī)格方面考慮，選擇中間導(dǎo)柱圓形模架，由凹模外形尺寸，（GB/T28551990）在按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸如下上模板 HT200下模板 HT200導(dǎo) 柱 20鋼 導(dǎo) 套 20鋼凸緣模柄 Q235 5.1.2 模具的閉合高度所謂的模具的閉合高度H是指模具在最低工作位置時(shí)，上下模座之間的距離，它應(yīng)與壓力機(jī)的裝模高度相適應(yīng)。模具的實(shí)際閉合高度，一般為：該副模具使用上墊板厚度為15mm。如果沖頭（凸凹模）的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為73mm，凹模（落料凹模）設(shè)計(jì)為30mm，下固定板厚度取20mm，沖頭進(jìn)入凹模的深度為13mm，則閉合高度為：5.2 模具工作部分尺寸計(jì)算5.2.1 落料凹模落料凹模采用矩形板結(jié)構(gòu)和直接通過(guò)螺釘、銷釘與下模座固定的固定方式。因生產(chǎn)的批量大，考慮凹模的磨損和保證零件的質(zhì)量，凹模刃口采用直刃壁結(jié)構(gòu)，刃壁高度，漏料部分沿刃口輪廓適當(dāng)擴(kuò)大（為便于加工，落料凹模漏料孔可設(shè)計(jì)成近似于刃口輪廓的形狀，如凹模圖）。凹模輪廓尺寸計(jì)算如下：凹模厚度 凹模壁厚 選取時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選取尺寸，只要保證大于計(jì)算值即可，由于模具有拉深工序，最終選取H=30，c=40根據(jù)算得的凹模輪廓尺寸，然后結(jié)合實(shí)際情況選擇合適的凹模板，最終確定其尺寸為。凹模的材料選用，工作部分熱處理淬硬。5.2.2 拉深凸模拉深凸模刃口部分為圓柱形，為便于凸模和固定板的加工，可設(shè)計(jì)成階梯形結(jié)構(gòu)，通過(guò)凹模固定板和下模連接在一起，凹模固定板用螺釘和銷緊固定位。凸模的尺寸根據(jù)刃口尺寸、卸料裝置和安裝固定要求確定。凸模的材料選用，工作部分熱處理淬硬。對(duì)于拉深凸模的工作深度，必須從幾何形狀上做的正確。為了使零件容易在拉深后被脫下，在凸模的工作深度可以作成一定錐度5.2.3 凸凹模該復(fù)合模中的凸凹模是主要工作零件，其外形作為落料凸模內(nèi)形又作為拉深凹模，內(nèi)、外形刃口部分都為圓形，為便于凸凹模與上模的固定，凸凹模的安裝部分設(shè)計(jì)成便于加工的圓柱形，依靠臺(tái)階與上固定板固定。翻邊沖孔凸凹模位于下模，通過(guò)過(guò)盈配合和拉深凸模固定在一起。5.2.4 上墊板墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位壓力，防止模座被壓出陷痕而損壞。在設(shè)計(jì)中我們把墊板的外形尺寸與凸凹模的外形尺寸相匹配，其厚度我們?cè)O(shè)計(jì)為15mm。在上墊板上設(shè)計(jì)了四個(gè)推桿孔，以便安裝推桿，還有4個(gè)螺釘孔以及兩個(gè)銷孔，這些都是為了與凸凹模和拉深凸模上的各種固定零件的安裝相匹配的。在圖中標(biāo)注尺寸精度、形位公差及粗糙度。6 選定沖壓設(shè)備沖壓設(shè)備選擇是沖壓工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它直接關(guān)系到設(shè)備的安全和使用的合理，同時(shí)也關(guān)系到?jīng)_壓工藝過(guò)程的順利完成及產(chǎn)品質(zhì)量、零件精度、生產(chǎn)效率、模具壽命、板料的性能與規(guī)格、成本的高低等一系列重要問(wèn)題。在前面的設(shè)計(jì)中，我們已經(jīng)對(duì)沖壓設(shè)備的噸位以及閉合高度等參數(shù)進(jìn)行了確定。這里根據(jù)前面所算出來(lái)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。查表選擇壓力機(jī)，確定選用開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)J23-63,其主要具體參數(shù)如下: 公稱壓力 630KN滑塊行程 130mm最大閉合高度 360mm封閉高度調(diào)節(jié)量 80mm工作臺(tái)尺寸 480710mm模柄孔尺寸 5080mm7 模具的裝配7.1 復(fù)合模的裝配復(fù)合模一般以凸凹模作為裝配基件。其裝配順序?yàn)椋貉b配模架，導(dǎo)套與上模座采用配合，導(dǎo)柱與下模座采用基軸制配合；裝配凸凹模組件（凸凹模及其固定板）和凸模組件（凸模及其固定板）；將凸凹模組件用螺釘和銷釘安裝固定在指定模座（正裝式復(fù)合模為上模座，倒裝式復(fù)合模為下模座）的相應(yīng)位置上；以凸凹模為基準(zhǔn)，將凸模組件及凹模初步固定在另一模座上，調(diào)整凸模組件及凹模的位置，使凸模刃口和凹模刃口分別與凸凹模的內(nèi)、外刃口配合，并保證配合間隙均勻后固緊凸模組件與凹模；試沖檢查合格后，將凸模組件、凹模和相應(yīng)模座一起鉆鉸銷孔；卸開(kāi)上、下模，安裝相應(yīng)的定位、卸料、推件或頂出零件，再重新組裝上、下模，并用螺釘和定位銷緊固。7.2 凸、凹模間隙的調(diào)整沖模中凸、凹模之間的間隙大小及其均勻程度是直接影響沖件質(zhì)量和模具使用壽命的主要因素之一，因此，在制造沖模時(shí)，必須要保證凸、凹模間隙的大小及均勻一致性。通常，凸、凹模間隙的大小是根據(jù)設(shè)計(jì)要求在凸、凹模加工時(shí)保證，而凸、凹模之間間隙的均勻性則是在模具裝配時(shí)保證的。沖模裝配時(shí)調(diào)整凸、凹模間隙的方法很多，需根據(jù)沖模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、間隙值的大小和裝配條件來(lái)確定。這里用墊片法來(lái)調(diào)整。墊片法是利用厚度與凸、凹模單面間隙相等的墊片來(lái)調(diào)整間隙，是簡(jiǎn)便而常用的一種方法。其方法如下：按圖樣要求組裝上模與下模，其中一般上模只用螺釘稍微擰緊，下模用螺釘和銷釘緊固。在凹模刃口四周墊入厚薄均勻、厚度等于凸、凹模單面間隙的墊片（金屬片或紙片），再將上、下模合模，使凸模進(jìn)入響應(yīng)的凹?？變?nèi)，并用等高墊鐵墊起。觀察凸模能否順利進(jìn)入凹模，并與墊片能否有良好的接觸。若在某方向上與墊片接觸的松緊程度相差較大，表明間隙不均勻，這時(shí)可用手錘輕輕敲打凸模固定板，使之調(diào)整到凸模在各方向與凹模孔內(nèi)碘片的松緊程度一致為止。調(diào)整合適后，在將上模用螺釘緊固，并配裝銷釘孔，打入定位銷。 8 模具材料的選用要求和選擇原則利用模具生產(chǎn)制品零件，其模具質(zhì)量的好壞，壽命的長(zhǎng)短，直接關(guān)系到產(chǎn)品制造精度、性能和成本。是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低消耗、創(chuàng)造效益，盡快使產(chǎn)品占領(lǐng)市場(chǎng)的重要性條件。而模具的質(zhì)量、使用壽命、制造精度及合格率很大程度上取決于設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)模具材料的選用、熱處理工藝要求、模具零件配合精度及公差等級(jí)的選擇和表面質(zhì)量要求。26