畢業(yè)設計（論文）-V形帶輪沖壓成形工藝與模具設計

畢業(yè)設計題目V形帶輪沖壓成形工藝與模具設計學院機電工程學院專業(yè)班級指導教師姓名2019年6月3日畢業(yè)設計、畢業(yè)論文摘 要近幾年來，模具制造技術在不斷發(fā)展，慢慢轉變成為一種主要的科學技術，它從原先使用手工的方式到現(xiàn)在發(fā)展為采用各種高科技軟件的一門技術。而冷沖模則是模具制造技術中非常具有代表性的一種。在學習了模具的專業(yè)理論知識之后，通過畢業(yè)設計，可以將其投入到實踐活動中去。對于畢業(yè)設計，不僅可以對大學學習的知識做出測試，同時也是進入社會工作的很好的總結。開展畢業(yè)設計的主要目的是為了可以讓所學知識得到全面的應用，同時也可以積累一定的實踐知識，同時在開展模具培訓的過程中，對學生的工作能力進行全面的提高。對相關專業(yè)知識進行總結，同時對模具的設計以及制造方法做出系統(tǒng)性的學習，明確相關步驟以及技術規(guī)范。在完成畢業(yè)設計的過程中，需要對相關技術資料足夠熟悉，同時也需要學習模具設計以及制造的相關基礎技術，比如工藝技術分析，同時也包括了工藝計算以及制造工藝。在對沖壓工藝以及模具進行設計的時候，必須要考慮工廠設備的實際情況，同時結合人員的具體細節(jié)，不僅如此，還要考慮到工藝中使用到零件的質量，同時該工藝的生產(chǎn)效率，并且還需要將工藝盡可能不對環(huán)境造成污染，因此對于工藝解決方案，對技術要有所要求，同時考慮到經(jīng)濟性，安全性，確保沖壓件的生產(chǎn)要符合工藝的要求，能夠以最小的成本獲得最好的生產(chǎn)效果。關鍵詞：工藝性分析；工藝計算；加工設備選定；拉深；模具結構全套圖紙加扣 3346389411或3012250582- I -Stamping Technology and Die Design of V-shaped Belt WheelAbstractAs the skill of mold manufacturing gradually develops into a scientific one, it has gradually evolved from the manual method to the use of high-tech methods such as software to assist the design. A cold die is one of them.Graduation design is a practical teaching link after the theoretical teaching of mold professional. It is a general test of the knowledge learned, and it is a practical exercise before going to work. The purpose is to comprehensively apply the theoretical and practical knowledge of the courses taught, and design a complete mold training, training and improvement of their work ability. Consolidate and expand the content of the mold professional course, master the methods, steps and related technical specifications of mold design and manufacturing. Familiar with relevant technical information. Master the basic skills of mold design and manufacturing, such as process technology analysis, mold process demonstration, process calculation, processing equipment selection, manufacturing process, collection and review of design materials, drawing and writing design technical documents. The stamping process and mold design should be combined with the actual conditions of the equipment and personnel of the factory. From the aspects of quality, production efficiency, production cost, labor intensity, environmental protection and production safety, the selection of advanced technology and economical rationality. The use of safe and reliable process solutions and molds, in order to ensure the production of stamping parts to meet the technical requirements of the design drawings, to minimize the cost of stamping process and to ensure safe production. Key Words：Process analysis； mold process demonstration； process calculation；processing equipment selection； manufacturing process； collection and review of design materials； drawing and writing design technical documents- III -目 錄摘 要IAbstractII緒 論5正文8第一章、沖壓件工藝性分析及沖裁方案的確定81.1.材料分析81.2.沖裁件的結構工藝性81.3.工序尺寸的計算91.410第二章、沖壓工藝力的計算122.1.沖壓力的計算122.1.1.脹形力的計算公式122.1.2.斜契力的計算132.2.沖壓過程中的壓力中心的計算過程13第三章、沖壓設備的選擇與校核153.1.沖壓設備類型的選擇153.2.壓力機的校核15第四章、沖裁模的工作部分的設計計算174.1.沖裁間隙174.2.模具刃口尺寸的計算184.2.1.脹形凸模，凹模的設計與計算過程18第五章、模具總體設計205.1.模具類型的選擇205.2.定位方式的選擇205.3.卸料、出件方式的選擇20第六章、主要零部件設計216.1.模具材料的選擇216.1.1模具材料的性能與熱處理216.2.凹模結構設計216.2.1.凹模外形和尺寸的確定216.3.凸模結構設計226.3.1.模具的結構形式和固定方法226.3.2.凸模結構設計236.4.斜導柱結構設計236.5.滑塊結構設計246.6.卸料零件選擇25第七章、模具整體結構形式設計267.1.脹形模結構形式267.2.模具的總裝配與試沖28總 結29參考文獻30致 謝31長春工業(yè)大學畢業(yè)設計、畢業(yè)論文緒 論所謂沖壓，其原理就是在沖壓設備上安裝模具，比如壓力機，讓設備能夠對材料施加壓力，材料在受到壓力后，可以產(chǎn)生分離或者達到塑性的效果，以此來得到所需要的產(chǎn)品，這是一種較為常見的壓力加工辦法。沖壓一般在室溫下進行，通過施壓后得到所需要的材料，同時也可以借助板材加工的方式，所以也可以叫做冷沖壓。對于材料的壓力加工，或者塑料加工，其常用的方法就是沖壓，因此這屬于材料成型工程。通常來說，在沖壓過程中使用的模具被叫做沖壓模具，也可以成為沖模。因此，對于沖壓模具，可以看作是批量加工材料過程中使用得到的專用工具。在沖壓工藝中，沖壓模具扮演者非常關鍵的角色，如果沖壓模具沒有達到工藝的要求，那么批量的沖壓生產(chǎn)就無法實現(xiàn)，同時如果沖壓模具的工藝不夠先進，那么沖壓工藝也就無法達到要求。因此對于沖壓加工而言，最重要的就是沖壓工藝與模具，同時還有沖壓材料以及沖壓設備，如果想要得到所需要的沖壓產(chǎn)品，上述三個條件必須要全部滿足。對于沖壓加工，將其和機械加工以及塑性加工兩種方式進行對比，不管是在技術層面上，還是在經(jīng)濟層面上，可以發(fā)現(xiàn)其擁有極大的優(yōu)勢，可以從以下幾個方面來進行敘述：(1)沖壓工藝的生產(chǎn)更加高效，同時操作步驟簡單，有利于發(fā)展機械化以及自動化。通過模具以及沖壓設備，來完成產(chǎn)品的沖壓過程。通常來說，普通的壓力機的行程次數(shù)只可以達到幾十次，而對于高速壓力沖擊來說，在每分鐘基本可以達到數(shù)百次，還有一些設備可以達到數(shù)千次，同時每次沖壓均可以得到?jīng)_壓產(chǎn)品。（2）在沖壓的時候，模具不僅可以讓產(chǎn)品形成預期的形狀精度以及尺寸，同時還會避免對沖壓件的損害，通常模具的使用時間會很長，所以可以保持沖壓質量的恒定，也可以達到較好的互換性，也就是得到的沖壓件基本是相同的。（3）沖壓得到的產(chǎn)品類型很好，對于尺寸范圍大以及形狀復雜的零件，也可以較好的完成，比如各種類型的電子電器產(chǎn)品，同時還有各種裝飾材料等等，盡管在沖壓的過程中，材料可能會由于冷熱溫度的變化而出現(xiàn)硬化效應，然而一般沖壓的強度以及剛度都會保持較高的水平。（4）在沖壓的過程中，通常不會產(chǎn)生切屑碎料，因此材料的利用率很高，同時不需要其他加熱設備的輔助，所以該加工方法所耗費的材料比較少，同時不需要消耗過多的能源，因此該沖壓方式成本相對比較低。然而，對于沖壓中所需要的模具，通常擁有專用性，并且對于一些復雜的零件，在沖壓的時候涉及到許多模具，各種模具結合在一起才可以獲得所需的產(chǎn)品，同時對于工藝的精度要求比較高，對于技術水平也具有極高的要求，因此得到的產(chǎn)品也屬于技術密集型產(chǎn)品。也就是說，對于沖壓工藝，只有當沖壓件需要大批量生產(chǎn)的時候，才可以發(fā)揮其優(yōu)勢，才可以得到客觀的經(jīng)濟效益。在現(xiàn)代化的生產(chǎn)中，在許多領域都會使用到?jīng)_壓件，特別是產(chǎn)品需要大量生產(chǎn)的時候，沖壓件的優(yōu)勢極其明顯?，F(xiàn)階段采用沖壓件進行生產(chǎn)的工業(yè)部門數(shù)量在大幅度增加，比如汽車以及儀器等行業(yè)，其生產(chǎn)時會大范圍的采用沖壓件，少的可以至少有60%，而有些工業(yè)部門甚至可以達到90%。對于許多工業(yè)部門來說，原來通過鍛造生產(chǎn)零件，而目前則大范圍的普及沖壓件，由于其質量輕，同時剛度理想，所以若是在生產(chǎn)中仍然沿用傳統(tǒng)工藝，那么工業(yè)部門的生產(chǎn)效率則無法得到大幅度的提高，同時生產(chǎn)成本無法得到有效控制，產(chǎn)品的更新?lián)Q代進程也被嚴重阻礙。最終導致產(chǎn)業(yè)鏈技術落后，產(chǎn)能低下，不但影響企業(yè)的經(jīng)濟效益，更是對整個產(chǎn)業(yè)的嚴重打擊。緣于沖壓加工的零件的種類眾多，各式零件的形狀和尺寸及精度要求各不相同，所以生產(chǎn)過程中所使用的沖壓工藝也是無窮無盡的?？偟膩碚f它可以分為兩大類：分離過程和形成過程;分離過程是指沿著某一條輪廓線分離坯料從而獲得具有一定形狀與尺寸及截面質量的沖壓件（通常稱為沖裁構件）的過程;形成的步驟是通過使坯料塑性變形同時不能破裂來獲得具有一定形狀與尺寸的沖壓構件的步驟。上述兩種工藝可以根據(jù)不同的基本變形模式分為沖壓，彎曲，拉拔和成形四個基本過程，每個基本過程還包括多個單個過程。如果沖壓件在實際生產(chǎn)過程中的產(chǎn)量大，尺寸較小，公差要求小時，通過單一分散工藝進行沖壓，則成本太高而且很可能無法達到要求。此時，應該在該過程中采用集中方案，就是通過使用兩個或多個單個過程集中在一對模具中，組合的方法是不同的，它可以分為復合，級進和復合-級進三種組合。復合式?jīng)_壓 - 在壓機的一個工作沖程期間，在模具的同一工位同時執(zhí)行兩個或更多個不同單個工藝的組合方法。漸進式?jīng)_壓 - 在印刷機上的一個工作行程中，按照一定的順序以相同的順序進行不同站點的兩個或多個不同單個進程的組合復合 - 漸進 - 在模具上同時組合兩種方法，同時包含復合和漸進。沖壓工藝為塑料加工的基本加工方法的其中一種。它主要用于加工鈑金零件，因而又稱為鈑金沖壓。沖壓不但可以加工金屬板，同時還能加工非金屬板。在沖壓的過程中，板材在模具的作用下從模具內部變形。當內應力的作用超過一定的界限時，板材的坯料或坯料的某一部分將某些具有與內力的作用性質相對應的變形。 從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。畢業(yè)設計是一種綜合性的訓練，也是一個重要的專業(yè)實訓環(huán)節(jié)，它綜合性強，應用知識面寬。隨著社會主義市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品增多，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，市場競爭激烈。模具作為一種工具已廣泛地應用在各行各業(yè)之中。正在廣泛應用于各產(chǎn)業(yè)。模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要科技設備。在國家經(jīng)濟各產(chǎn)業(yè)領域逐漸依賴模型，實施生產(chǎn)加工。模具已經(jīng)在國家經(jīng)濟的基礎產(chǎn)業(yè)。模具是現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的重要手段，成為技術發(fā)展方向之一?，F(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的品種及生產(chǎn)效率提高，依賴于模型的發(fā)展及技術經(jīng)濟水平。為了更進一步加強我們的設計能力，鞏固所學的專業(yè)知識，在畢業(yè)之際，特安排了此次的畢業(yè)設計。畢業(yè)計也是我們專業(yè)在學完基礎理論課，在技術基礎科目和專業(yè)課的基礎上確立的主要練習的教授。此設計的目的：1、統(tǒng)合運用本科所學的理論和生產(chǎn)的相當知識，實行模型設計的相當培訓，提高我們的獨立業(yè)務能力。2。通過鞏固四年以來所學習的各學科的知識，從模型設計到模型設計制作全部工序。3.掌握模型設計的基本功能，掌握評價、設計資料、筆記本、標準及標準等技術基礎課和專業(yè)課的基礎上，所設置的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。 正文第一章、沖壓件工藝性分析及沖裁方案的確定本次設計研究設計工作，分析設計主題，了解原始數(shù)據(jù)和工作條件，明確設計內容和要求事項，在設計相關源數(shù)據(jù)、調查、研究、熟悉的基礎上完成，做到有目的的設計，避免盲目性。1.1.材料分析沖裁材料為08 AL鋼，08 AL為高品質冷沖壓鋼板中的Al脫氧鎮(zhèn)靜鋼冷軋板。屬于優(yōu)質碳素結構鋼，主要用于各種冷沖壓構件。屈服點s= 180 MPa，抗拉伸強度280-390 MPa，伸長率不小于32。 剪切強度220-310 MPa，塑性好，焊接性好，適合沖裁。1.2.沖裁件的結構工藝性本次課題產(chǎn)品圖如下：圖1.1沖裁部分的結構形狀應盡量簡單，應該盡量保持對稱，避免出現(xiàn)復雜形狀的曲線，并且沖壓部分設計成具有少量浪費且沒有浪費的形狀（如果允許的話）。 為了減少浪費，矩形孔的端部應通過圓弧連接，以便于模具的加工。所謂的沖壓加工性意味著通過普通的沖壓方法可以在高模具壽命和高生產(chǎn)率的同時，要在低成本的條件下獲得具有良好質量的沖壓部件。因此，沖裁件的結構形狀，尺寸，精度等級，材料大小，強度，剛度和厚度是否滿足沖壓工藝要求，對坯料質量，模具壽命和生產(chǎn)效率會產(chǎn)生很大影響本次設計課題，根據(jù)形狀分析，最后一次成型應該是側面的脹形，計算展開尺寸以及各個工序的拉深系數(shù)等參數(shù)，都是反過來推算，根據(jù)形狀分析其前一道工序尺寸及形狀如下圖所示： 圖1.2在該圖的基礎上計算后續(xù)計算，并計算膨脹尺寸和拉伸系數(shù)。1.3.工序尺寸的計算這種設計的形狀設計，深拉伸部件，從工藝圖看，這部分是一個帶凸緣的深拉件。 然而，工件的凸緣是不規(guī)則的并且具有一定的角度，因此可以使用圓柱形的深拉構件，并且最后的口是通過擴口實現(xiàn)。 因此，在開始繪制時，可以根據(jù)圓柱形零件加工計算，因此初始展開尺寸， 坯料直徑，然后在第二次拉伸時錐度凸緣并將其成形為所需的水平。展開尺寸計算，首次拉深不是本次課題設計的重點，查相關資料，該零件計算展開尺寸為275 mm，兩次拉伸和修整（為了達到178 mm部件所需的凸緣直徑），該部件的基本沖壓工藝為：275 mm空白沖裁，繪制第一個180 mm，高度90 mm的圓柱形構件，第二次拉深出沖壓件所要求的尺寸，最后將外形尺寸切邊至178 mm。首次拉深工序圖如下： 圖1.31.4沖裁方案的確定對于沖裁工序，從組合程度可以分成三種類別，分別是單工序沖裁、復合沖裁以及級進沖裁。所謂的復合沖裁，在沖裁的過程中需要一個壓力機在相同的位置進行多次沖壓；而對于漸進式?jīng)_壓，則是通過規(guī)定的幾個步驟開展沖壓操作，需要根據(jù)一定的順序進行。對于工件的制造，主要涉及沖裁、拉伸以及沖孔等多個基本工藝，一般可以采用以下幾種不同的方案： 方案一：首先落料，接著通過數(shù)次拉深，然后擴口以及脹形。本方案通過單工序模生產(chǎn)。方案二：首先落料，然后進行拉深，并且開始復合沖壓，接著開始數(shù)次拉深，并且進行擴口以及脹形，本次方案通過倒裝復合模以及單工序模進行生產(chǎn)。方案三：首先進行廢料切割，然后進行數(shù)次拉深，并且進行切邊級，然后開始多次沖壓，并且進行單獨擴口模以及脹形膜，本次方案選擇的是通過級進模進行生產(chǎn)的模式。方案一結構簡單，但需多道工序、多副模具才能夠完成，生產(chǎn)效率也低下，如此則浪費了太多的人力、物力、財力，從經(jīng)濟性的角度來考慮不十分穩(wěn)妥，因而難以滿足大批量的生產(chǎn)要求。方案二采用倒裝式的復合模生產(chǎn)，與工藝一相比，倒裝復合模具把凸凹模放在上模，和工藝一相比，模具工序少了一副，但是落料拉深模需要選擇帶有氣缸的壓力機，生產(chǎn)設備要求比較高，模具結構相對更為復雜，需要4對模具。方案三采用連續(xù)拉伸級進模生產(chǎn)，也只需要一副級進模和一個單模，制造精度高，最終切削刃最先拉，先拉深最后切邊，但模具結構復雜，生產(chǎn)周期長，成本高。通過上述幾種方案的分析和比較，結合生產(chǎn)過程中的實際產(chǎn)量，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案一和方案二都比較合理，此兩方法的區(qū)別在于前兩道工序的合并問題，但不管什么方案，什么思路，最后一道工序都是脹形，對工序的排布，脹形模顯然是沒有任何的爭議，所以本次設計只設計最后一道脹形工序，脹形模。第二章、沖壓工藝力的計算2.1.沖壓力的計算沖裁模的壓力計算方式包括沖裁力的計算、卸料力的計算、推件力的計算、頂件力的計算等。拉深模的壓力計算包括拉深力的計算、壓邊力的計算，卸料力的計算等。沖壓力是凸模與凹模的相對運動，使得工件達到一定形狀的，其尺寸主要是材料機械性能、沖壓件的厚度和長度或形狀變形的輪廓長度等參數(shù)有關。沖壓力是設計一種模具、篩選壓力機的關鍵參數(shù)。我們進行計算沖壓力的最終目的是通過合理的選用沖壓設備與設計模具。選用沖壓設備的標稱壓力必須大于所計算的沖壓力，我們所設計的模具必須要能傳遞和承受所計算的沖壓力，只有這樣適應沖壓的要求。2.1.1.脹形力的計算公式在本次設計過程中決定使用的方法是圓柱形毛坯膨脹的方法，這種方法分為兩種類型：一種是脹形剛性沖模的方式，另一種是脹形軟膜的方式，本次設計產(chǎn)品形狀分析，脹形處兩層材料完全貼住，所以無法采用軟模法，所以采用剛性脹形法，由于剛體脹形模具的結構十分復雜，脹形變形容易出現(xiàn)不均勻的情況，很難脹出形狀復雜的所需工件，同時也很難得到高精度的工件，所以生產(chǎn)中常用軟模結構，不到萬不得已不用剛性結構。本次設計過程中膨脹變形的程度計算過程如下： 式中:毛坯的原始半徑的兩倍(mm),140mm膨脹后產(chǎn)品零件的最大半徑的兩倍(mm),178mm計算結果K=178/140=1.2714,接近極限脹形系數(shù)，所以符合設計要求。本次設計的剛性結構，我們能依據(jù)力的平衡方程計算，它的具體的表達式如下：式中:F我們所需要的膨脹壓力；H膨脹成形以后的高度大小(mm)；60mmt我們所選用的材料的厚度(mm)；2.0mm膨脹過程中所產(chǎn)生的摩擦的系數(shù)，通常情況下是=0.150.20；最終決定選取數(shù)值為0.20中心軸的錐度大小，一般=8°，10°，12°，15°；根據(jù)圖紙要求，只能取值25°計算過程P=2×3.14×60×2×390×(0.20+tan25°)/(1-0.2²-2×0.2×tan25°) P=251924.2282N=251.924KN2.1.2.斜契力的計算將滑塊通過側滑壓住產(chǎn)品的力稱為契緊力。影響斜契力的原因主要是材料的厚度、模具的類型和結構、力學方面的特性、模具與模具和壞料之間的間隙大小、凸、凹模的表面光滑程度、零件的形狀大小以及潤滑和磨損的具體情況等。在這里決定用經(jīng)驗公式進行計算：式中 斜契力斜契系數(shù),一般氣質0.2-0.26，本次設計取值0.25脹形力 =0.25F=0.25×251.924=62.981KN當沖壓的時侯，我們所需要的沖壓力是膨脹力與斜壓力之和，上述過程中提到的各種力在選擇壓力機時應該考慮不同的模具結構采用不同的方法隨機應變，要靈活運用所學知識，做到融會貫通。所以此次拉深的總的沖壓力為F總=P+F斜=251.924+62.981=314.905kn2.2.沖壓過程中的壓力中心的計算過程沖壓過程中的合力作用或者多功能模具的每一道工序的沖裁力的合力作用于一點，稱為沖壓模具的壓力中心點。要是沖壓模具的壓力中心和滑塊的壓力中心并沒有處在同一個位置上，就會導致沖壓的過程中會產(chǎn)生偏載，最后不僅僅會讓模具和滑塊與導軌之間產(chǎn)生劇烈的磨損，從而降低模具的壽命和壓力機的使用時間，提高了生產(chǎn)成本，對企業(yè)的利潤產(chǎn)生影響。凹模壓力中心可根據(jù)以下原則確定(1)對稱形狀的單沖擊零件，凹模壓力中心是沖壓零件的幾何中心。(2)在分布工作形狀等位置的情況下，凹模壓力中心與零件的對稱中心一致。(3)復雜形式的零件、多孔模型、帶層壓模型中心可以通過分析計算方法獲得力的合力。求出起合作作用的坐標位置(x 0，y 0)，就成為模型壓力中心。計算公式為：計算壓力中心時。xoy坐標系建立在圖的對稱中心上。并且根據(jù)設定圖將沖裁輪廓線以集合圖形為標準分解為n段基本線段。如果使用60T壓力機，壓力中心點仍然在機模柄孔的投影面積內，符合要求。產(chǎn)品四邊對稱，所以膨脹力，緊固力等，產(chǎn)品中心的力矩為0，所以根據(jù)合力距定理：YG=(Y1F1+Y2F2)/(F1+F2)YGF沖壓力到X軸的力臂；YG=0XG=(X1F1+X2F2)/(F1+F2)XGF沖壓力到Y軸的力臂；XG=0因此，模具的壓力中心為零，即在產(chǎn)品的中心，它與模具的中心相吻合并且滿足設計要求。第三章、沖壓設備的選擇與校核3.1.沖壓設備類型的選擇考慮到零件的精度要求，參考文獻P49，此時設計的單工序脹形模具，主要JB23-63壓力機，主要技術參數(shù)如下： 公稱壓力630KN滑塊行程次數(shù)40次/min最大封閉高度400mm封閉高度調節(jié)量80mm滑塊中心線至床身的距離310mm立柱距離420mm工作臺尺寸570*860mm墊板厚度80mm模柄孔尺寸50mm×70mm滑塊底面尺寸（前后×左右）360mm×400mm床身最大可傾角度：25° 表3.13.2.壓力機的校核1、閉合高度的校核我們所選擇的壓力機的最大的裝模的高度是400mm，封閉的高度的調節(jié)量是80mm所以最小裝模高度為400-80=420mm拉深模具的閉合高度H=H上模座+H滑塊+H固定板+H下墊板+H下模座+t=195.36mmHmax-5=395mm,Hmin+5=425mm所以不能滿足 Hmin-5HHmax-5,調試模具時下模需要增加墊板。2、檢查工作臺面的尺寸，模具的模架尺寸是否相同所選壓力機的工作臺尺寸為左右前后860mm570mm而模具的外形尺寸為550mm×460mm根據(jù)工作臺面尺寸一般應大于模具底座4070mm 表3.2工作臺面尺寸滿足。 3、滑塊行程的校核選用的滑塊的行進過程應該使得易于放置壞料并移除零件，所選壓力機滑塊的行程是100mm,遠遠大于所設計的產(chǎn)品的高度，因此符合要求。綜上所述，我們選擇的壓力機JB23-63滿足需要。第四章、沖裁模的工作部分的設計計算4.1.沖裁間隙沖裁間隙的意思是沖裁模的凸模與凹模相互之間刃口的距離。間隙距離的尺寸大小對沖裁件的質量程度、模具的壽命長短、和沖裁力的數(shù)值大小影響很大，是沖壓工藝和模具設計中一個非常非常關鍵的工藝參數(shù)。沖孔間隙對沖壓力的影響：雖然一般情況下沖裁力隨著沖孔間隙的增加而有所減小，但是當單邊的間隙距離處于材料厚度的 5%到20%之間時，沖壓力的降低并不十分明顯（僅降低5%10%左右）。所以，在一般情況下，大部分的間隙距離對沖壓力的幾乎沒有影響。沖裁的間隙距離對斜料力和推力與頂件力的影響：間隙距離對斜料力、推力、頂件力的影響是十分顯著的。在間隙距離增加之后，從凸模傾斜并且從凸模開口處推出或者彈出部件都會是十分省力的。通常情況下，當單一方面的間隙距離增加到所選用的材料的厚度范圍達到15%到25%的時侯，傾斜力逐漸衰減到0。沖壓間隙的距離對尺寸精度所體現(xiàn)出來的影像如下：沖壓和沖裁比較來看，間隙的距離對壞料的大小精密程度的影響程度的規(guī)律是完全不一致的，同時與材料生產(chǎn)創(chuàng)造出來的纖維方向有著密切聯(lián)系。通過上述文章的分析可以得出結論，沖裁間隙距離對截面的質量、模具的壽命長短、沖裁力的大小、斜料力的大小、推件力的大小、頂件力的大小以及沖壓件的尺寸精度的 影響程度規(guī)律都有十分大的差異。因此，沒有絕對說法上的最合理的間隙距離，可以滿足最好的橫截面的品質，最好的尺寸精度會影響沖裁模具壽命時間最長，沖壓力最小、傾斜力最小、推動零件的力最小、頂出零件的力最小等面面俱到的要求。在沖壓的實際操作的過程當中，間隙距離的選擇主要是沖壓件的橫截面的品質，模具的壽命是主要因素。然而大數(shù)據(jù)下的研究結果顯示出，確保壞料良好的沖壓件橫截面質量的間隙距離的數(shù)值大小和可以實現(xiàn)更高的模具壽命時間的間隙數(shù)值也并不是完全相同的。通常情況下，當沖壓件的橫截面的品質相比較來說更高的時侯，我們在選擇的時候應該考慮選擇較小的間隙距離值，并且當對沖壓件的質量要求不是特別嚴格要求高的時候，應該適當增加間隙距離以便與提高沖模的使用壽命時間長短。確定合理的差距有兩種主要方法:主要有理論計算法和表格選擇法。通常情況下直接采用表格選擇的方法，這是直截了當?shù)摹ｉg隙距離的選擇方式主要和材料的類型與厚度有著密不可分的聯(lián)系，但是由于各種沖壓件的橫截面的質量和對其尺寸精度的要求天差地別，并且受困于生產(chǎn)條件的不一致之外，在生產(chǎn)實踐中難以具備均勻的間隙距離數(shù)值，并且各種材料中給出的間隙值也不相同，一些差異很大，應該根據(jù)使用要求進行選擇。對于橫截面的質量與尺寸精度的要求比較嚴格的一些工作零件，應該選用較小的間隙距離數(shù)值，但是同時對于精度要求不是十分嚴格，較低的工作零件，反而應該盡量采用較大的間隙距離數(shù)值，以便提高模具壽命時間長短并減少沖壓力。同時，必須結合生產(chǎn)條件，根據(jù)沖裁件的尺寸和形狀、模具材料和加工方法、沖壓方法和生產(chǎn)率等，靈活控制、適當增減。4.2.模具刃口尺寸的計算4.2.1.脹形凸模，凹模的設計與計算過程當我們所選擇的壞料通過凹模圓角進入到凹模內部的時侯，它所經(jīng)受的拉深和摩擦的共同作用下，當凹模圓角二分之一直徑過于小的時候，因為豎直拉力的增大，深拉部件的表面容易劃傷或破裂；如果太大，則卷曲邊緣的壓邊面積小，并且由于懸空的增加而容易增加皺褶。所以選擇適當?shù)陌寄A角半徑十分重要，必不可少。具體數(shù)值查表可得。拉深模的間隙距離是單面間隙，是凹模與凸模之間直徑之差的二分之一。因為設計的模具結構相對來說不是十分困難，因此在選擇間隙距離的時侯可以直接查表，因此查表能得出工作臺的間隙距離數(shù)值是(1-1.2t)，t為材料厚度。由于產(chǎn)品是深拉深，產(chǎn)品有比較大的圓角，因此間隙距離不能過大，否則產(chǎn)品會逐漸變得產(chǎn)生錐度，精度慢慢變差，不滿足要求，如果間隙距離太過狹小，那么模具壽命會變短，綜上所述最終選擇選取的間隙數(shù)值是1.0t。模具的磨損程度及產(chǎn)品的回彈效果是影響凸模和凹模之間的工作部分的尺寸的重要因素。1）、制件標注外形尺寸 凹模計算出的尺寸為： Ld=Lmax-0.5凸模計算出的尺寸為：Lp=(Ld-0.5-z)（2）、制作零件的標注內尺寸：凸模的計算尺寸為:Lp=(Lmin+0.4)凹模的計算尺寸為:Ld=(Lp+0.4+z) 其中 L產(chǎn)品件的外形或內尺寸;產(chǎn)品件的尺寸偏差L d產(chǎn)品凹模的基本尺寸L p產(chǎn)品凸模的基本尺寸Z凸凹模雙面間隙本次設計產(chǎn)品所標為內側尺寸，所以 凹模尺寸為:Ld=Lmax-0.5=140mm凸模尺寸為:Lp=Ld-0.5-Z=140-2×1×1.0=136mm凸模和凹模的工作表面粗造度的要求是：模具的工作表面和型腔的表面粗造度應該達到0.8；圓角處的表面粗造度通常情況下要求是0.4；凸模工作部分的表面粗造度通常情況下要求是0.8-1.6。第五章、模具總體設計5.1.模具類型的選擇根據(jù)沖壓工藝的分析可以得出，采用落料，2次拉深，擴口模具和脹形模具等多道工序模具。本次設計只設計最后一道工序：脹形模具。5.2.定位方式的選擇由于該模具前面工序是拉深件，所以定位方式可以拉深的凸模自由導向定位，直接將前道拉深好的零件放入凸模既可以。具體見CAD圖紙。5.3.卸料、出件方式的選擇整個模具采用的倒裝結構，凸模在下，凹模在上，下模采用四個斜契將4個滑塊從不同的方向同步內滑，從而壓住產(chǎn)品，上模有很大的錐度，所以所沖產(chǎn)品不會卡在上模，下模在上滑塊離開模具時，斜導柱會將滑塊向外移動，從而將4個滑塊均勻脫離產(chǎn)品，此時產(chǎn)品可以順利取出。第六章、主要零部件設計6.1.模具材料的選擇6.1.1模具材料的性能與熱處理Cr12MoV 鋼C含量0.9%1.05%,Mn含量0.8%1.1%,Si含量0.15%0.35%，Cr含量0.9%1.2%，淬火溫度820840，HRC不低于62，回火溫度140160，HRC6265文獻。它的性質是具有高淬透性、高強的硬度和高耐磨性，淬火尺寸的穩(wěn)定性比較好，變形較小，而且有效好的韌性。由于鎢的特性容易形成碳化物，因此這種鋼在淬火的時候和低溫回火之后能產(chǎn)生比鉻鋼和 9SiCr 鋼更豐富的過剩的碳化物，還會產(chǎn)生更高的硬度及更高的耐磨性。除此之外，鎢的特性還有助于保存細微的晶粒，從而提高鋼的韌性。因此，由 Cr12MoV 鋼制成的切削工具具有較少的崩刃現(xiàn)象，并且可以較好地保持刀片形狀和尺寸。由于該模具是用來脹形的，因此模具材料需要耐磨，因而選擇采用材料Cr12MoV，它的熱處理是HRC5860。6.2.凹模結構設計6.2.1.凹模外形和尺寸的確定圓凹?？梢酝ㄟ^冷沖模國家標準或工廠標準件中選用。凹模的非標準尺寸受力狀態(tài)比較復雜，目前還不能用理論計算方法確定，一般按照經(jīng)驗公式概略地計算，如9-2圖所示：凹模高度 H=KB (15mm)凹模壁厚 C(1.52)H（3040mm）式中 b沖壓件最大外形尺寸 K系數(shù)，考慮板材厚度的影響，其值可查文獻2P224表8-1。 上述方法適用于確定經(jīng)過常規(guī)熱處理凹模尺寸，它是在平面支撐條件下工作的。沖裁件的形狀簡單時，壁厚系數(shù)偏差小，當形狀復雜時，取較大值。用于大規(guī)模的批量生產(chǎn)的凹模，其高度應該在計算結構中增加總的修模量。由于產(chǎn)品形狀規(guī)則，需要根據(jù)形狀加工模具，因此模具的外形尺寸與產(chǎn)品的形狀應該一致，由于大規(guī)模的批量的生產(chǎn)，考慮到總的修模量，凹模厚度H取50mm，由于拉深高度很高，所以凹模厚度需要適當加厚，因此凹模厚度增加到55mm，凹模壁厚取1.5H=82.5mm。所以凹模外徑D=140+2×82.5=305mm。由于拉深高度很高，所以凹模厚度需要適當加厚，另外考慮到安裝4個斜導柱方便，建議將凹模設計成矩形，而且需要增加外形，才有空間安裝斜導柱，所以凹模外形設計成400mm×400mm×55mm,如CAD裝配圖所示，凹模零件圖如下:圖6.1凹模的材料一般Cr12MoV，由于凸、凹模在模具運動中會不斷被磨損，所以材料的耐磨性要高。所以凹模選用Cr12MoV材料，其熱處理是淬火后低溫回火硬度：5862HRC，熱處理的硬度和熱處理工藝對于凹模使用壽命有重大的作用。凸、凹模的形狀是難以加工的，下面，我具體介紹凸、凹模的加工方法; 第一步，準備材料，然后通過熱處理，使材料達到一定的硬度，在通過車削或銑削加工，銑外形尺寸400mm×400mm×55mm，車凹模內形腔尺寸179mm，以及其余各個尺寸按圖，再倒角，然后鉆螺紋孔，線切割四個方形孔，再通過電火花成型加工，加工端面的復雜形狀，在熱處理，淬火，達到硬度為58到62HRC，最后在檢驗是否合格。凹模加工完整后，需要對模具進行裝配，裝配時需要注意，讀懂模具的圖樣，了解模具的結構特點。（1） 檢查模具零件，尺寸是否有誤；（2） 螺紋的回攻，安裝模具配件，精確定位；（3） 調整模具的間隙，保證凸模的垂直度；6.3.凸模結構設計凸模是本模具中相當重要的工作零件，是完成沖壓工作的主要零件。圓形凸模固定部分應該制作成臺階，與固定板過盈配合。6.3.1.模具的結構形式和固定方法有以下幾種方法可以固定凸模和凹模：第一種方式：直接固定在模板上；第二種方式：臺階固定，螺栓壓緊；第三種方式：鉚接，凸模上臺階，裝配時端面鉚開然后磨平；第四種方式：采用緊固配合固定；第五種方式：粘接劑澆注法固定；第六種方式：螺釘、銷釘固定。由于凸凹模的落料部分具有十分復雜的外形和較大的橫截面積，所以模具通過螺釘鏈接到固定板上面。凸模上沒有臺階，裝配時上面鉚開然后磨平，這種形式適用于形狀較復雜的零件，加工凸模的時侯方便于全長一起磨削。6.3.2.凸模結構設計由于凸模可以起到拉深的作用，因此模具設計成如下圖所示的結構。加工帶有臺階的零件，易于下模做配合裝配，采用螺釘與下模板固定，不容易從中脫出來。對于凸模強度的校核，對于凸模的設計需要保證模具使用的強度，因此需要對凸模設計的強度進行校核。由教材可得：凸模高度為：H=h1+h2+h3 ，其中:h1是工件實際接觸凸模的長度，通過零件尺寸設計，取h1=58mm；h2是凸模固定板的厚度，由前面可知，h2=13mm；h3是附加的長度，一般是取h3=5mm。所以，由公式得：L=58+13+5mm=76 (mm)故L=76mm.凸模的材料一般Cr12MoV，由于凸、凹模在模具運動中會不斷被磨損，所以材料的耐磨性要高。所以凸模選用Cr12MoV材料，其熱處理是淬火后低溫回火硬度：5862HRC，熱處理的硬度和熱處理工藝對于凸模使用壽命有重大的作用。圖6.26.4.斜導柱結構設計斜導柱的主要作用和功能是為了給滑塊提供滑動的動力，下壓的時侯，帶動滑塊向內滑動，上滑的時侯，又帶動滑塊向外滑動，因此滑塊的材料一定要耐磨，本次設計選擇Cr12MoV,熱處理硬度達到HRC45-48，斜導柱的角度與滑塊的角度要保持一致，本次設計選擇15°,外形與凹模過盈配合，與上模板采用螺釘固定，如下圖所示：圖6.36.5.滑塊結構設計傾斜滑塊的主要功能是在斜導柱的作用下，對產(chǎn)品起到壓料作用，為了方便取料回收，將滑塊設計成4個不同的方向，如此，將360°平均分成4個角，每個角是90°，就是說4個滑塊成90°分布，在斜導柱的作用下，同時滑到底，最后合并成360°，斜孔角度與斜導柱的角度一致，15°?；瑝K滑軌的臺階高度為5.0mm，而設計的固定板的滑槽的高度為5.1mm，這樣就可以保證滑塊能夠 自由活動，滑塊結構如下圖所示：圖6.46.6.卸料零件選擇 壓料用彈性元件常用的主要由彈簧、橡膠及氣墊三種，但查有關資料了解到，目前國內中小型壓力機中安裝氣墊的較少，所以常用的彈性元件是彈簧和橡膠。本設計中由于材料比較小，卸料力小，考慮到模具沖壓行程大，下模采用彈簧或者樹脂，明顯不合理，只能采用氣缸，或者液壓，上模無法采用液壓，本次設計產(chǎn)品錐度很大，所以可以不采取任何卸料措施，產(chǎn)品能自然下落，這樣就可以人工取出工件。這樣設計的優(yōu)點是許用負荷比較小，安裝調整也很方便，卸料壓邊能力都很強。第七章、模具整體結構形式設計根據(jù)已經(jīng)確定的工藝方案和設計零件的形狀和特點與精度要求，預選設備的主要技術參數(shù)，模具的制造條件及安全生產(chǎn)等方面，確定選定模具的類型及結構形式。7.1.脹形模結構形式圖7.1圖7.2本次設計的脹形模，在壓力機的一次行程中，經(jīng)過一次準確的定位，在模具的同一部位同時完成脹形工序,此結構模具的相互位置精度高,對半成品的定位精度也比較高,模具結構比較復雜,制造的精度要求比通常較高,制造的周期更長,價格相對來說比較高。工序較集中，能有效排除了半成品搬運時間，提高了生產(chǎn)效率。這種模具適用于大規(guī)模生產(chǎn)批量大的情況,精度要求比較高,內外形尺寸差較大的沖裁件。這樣操作方便，生產(chǎn)效率提高很多。本次設計，結構如上圖所示，倒裝結構，凹模固定在上模座上，凸模是組合結構，而下模四面設計活動滑塊，通過固定板固定在下模座上，前道工序的半成品工件套在凸模上定位，上模下行，4個斜導柱均勻將4個滑塊，通過4個方向滑入，最后壓到產(chǎn)品，同時，凹模型腔對產(chǎn)品表面進行鐓壓，促使產(chǎn)品材料流向有效空間，最后剛性鐓壓，達到圖紙要求，此時壓力機滑塊也到達最低點，然后上模部分開始上滑，凹模與產(chǎn)品分開，同時4個斜導柱也將滑塊能有效拉出固定板滑軌，4個滑塊脫離產(chǎn)品一定的距離后，就能順利取出產(chǎn)品，此時一個沖壓行程完成。所選的模架螺釘?shù)攘慵际菑臉藴始羞x取,這樣可有效的降低成本。7.2.模具的總裝配與試沖模具的質量取決于模具零件質量和裝配質量。裝配質量又與零件質量有關，也與裝配工藝有關。裝配工藝視模具結構以及零件加工工藝而有所不同，拼合結構的比整體結構的裝配工藝復雜；級進模和復合模的裝配比單工序模要求高。關于本次設計的模具裝配，大致有以下幾個要點：1組裝時首先選擇標準零件，原則上根據(jù)模具加工時的屬性來決定。 可以編輯的日期部件是焊盤、固定版、開孔類型。2，組件的順序是在基準零件上安裝附件的順序。以凹模作基準件進行裝配時，通過凸凹模將凸模裝入固定板，再裝入上模座，然后再裝凹模和下模座。當模具零件裝入上、下模座時，先裝作為基準的零件，在裝妥檢查無誤后，擰緊螺釘。本次設計拉伸件拉伸高度尺寸大，設計的模具周界尺寸比較大，所以無法選擇合適的標準模架，所以選擇設計矩形鋼板非標準模架，配合選用滑動標準導柱導套。沖模試沖沖模在裝配前，檢查凸模和凹模的尺寸，間隙是否符合要求。試沖時，將整個模具合模放置在壓力機工作臺上，安裝在壓力機的中心位置，此時此時啟動壓力機開關，調至最慢速，壓力機上滑塊漸漸下滑，在接近下模時，當壓住上模，此時要注意不能硬來，再漸漸下滑，達到最低點時，下模和上模，可以同時壓壓板，用螺釘固定好，然后上模開始上滑，上模離開下模，4個滑塊能夠順利將滑塊順利脫離模具，此時可以順利工人取出產(chǎn)品圖，此時完成一次沖壓。后續(xù)沖壓可以適當調整壓制速度?？?結經(jīng)過這段時間的畢業(yè)設計，使我充分的應用了大學期間所學到的專業(yè)知識，對模具設計與制造有了更深刻的理解，通過這次地畢業(yè)設計使大學期間的的專業(yè)知識更加系統(tǒng)化、專業(yè)化和實際化；這次畢業(yè)設計更貼近實際工廠的生產(chǎn)狀況、設計以及生產(chǎn)制造的程序，是一次對大學期間所學知識的全面檢驗。通過這次畢業(yè)設計，使我學會了運用機械手冊、標準、規(guī)范等技術資料；培養(yǎng)分析問題和解決實際問題的綜合能力。在這次畢業(yè)設計中，經(jīng)過查閱相關的技術資料，對零件進行工藝分析、設計零件的排序圖樣，零件的凸凹模設計以及對模具整體結構的設計，使我熟悉了模具的整條設計路線，對模具的制造工藝也有了更深刻的認識。對我工作后從事相關的技術工作打下了堅實的技術基礎。在這次畢業(yè)設計過程中，由于自己缺乏相應的實際設計經(jīng)驗，在一開始的一段時間內不知道如何下手，也增經(jīng)迷茫過一段時間，后來在導師的指導下，終于走出困惑的陰影，步入了設計的正確軌道，然后經(jīng)過近兩個多月的設計終于完成了。由于經(jīng)驗不足，還有許多地方?jīng)]有考慮全面，有待于完善?？傊?，學海無涯，在以后的時間里，我要更加努力學習！參考文獻 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謝首先感謝學校及學院各位領導的悉心關懷和耐心指導，特別要感謝指導老師給我的指導，在設計和說明書的寫作以及實物制作過程中，我始終得到他的悉心教導和認真指點，使得我的理論知識和動手操作能力都有了很大的提高與進步。在他身上，時刻體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴謹求實的教學風范，勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學理念。他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學要求，端正了我的學習態(tài)度，使我受益匪淺。在這次畢業(yè)設計中，經(jīng)過查閱相關的技術資料，對零件進行工藝分析、設計零件的排序圖樣，零件的凸凹模設計以及對模具整體結構的設計，使我熟悉了模具的整條設計路線，對模具的制造工藝也有了更深刻的認識。對我工作后從事相關的技術工作打下了堅實的技術基礎。在這次畢業(yè)設計過程中，由于自己缺乏相應的實際設計經(jīng)驗，在一開始的一段時間內不知道如何下手，也曾經(jīng)迷茫過一段時間，后來在導師的指導下，終于走出困惑的陰影，步入了設計的正確軌道，然后經(jīng)過近兩個多月的設計終于完成了。整個過程中，有很多老師為我們的設計忙前忙后，借書查閱資料、上機都為我們提供方便還專門給了我們足夠的上機時間使我們能更好、更快的完成我們的設計。在此真心感謝每一位為我們設計忙前忙后的老師：“老師，您們辛苦了?！钡怯捎谶@是我第一次獨立完成的設計，難免存在不足和欠缺之處，希望老師給予批評，指正。 對于老師的批評我將銘記在心，老師的批評就是對我們的關心。另外，還要感謝和我同組的其他同學，他們在尋找資料，解答疑惑，實驗操作、論文修改等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。最后，感謝所有給予我關心和支持的老師和同學使我能如期完成這次畢業(yè)設計。謝謝各位老師和同學！31長春工業(yè)大學畢業(yè)設計、畢業(yè)論文指導教師簽字：2019年月日評閱人簽字：