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沖壓純凈的鈦板料的可鍛模性
機(jī)械工程學(xué)，臺(tái)灣國立大學(xué)，臺(tái)北10764，羅克克(1964年提出的厘米·克·秒制電導(dǎo)率單位)
2003 年10月20 日標(biāo)準(zhǔn)；2005 年4月12 日接受以修改過的形式；2005 年5月4 日公證
摘要
由于六角close-packed (HCP) 晶體結(jié)構(gòu), 商業(yè)純凈的鈦(CP 鈦) 在室溫顯示低延展性, 并且要求熱量活化作用增加它的延展性和可模鍛性。在本研究中, 由實(shí)驗(yàn)性方法學(xué)習(xí)了CP 鈦板料在vanous 溫度的可模鍛性. 拉伸測試第一次進(jìn)行調(diào)查CP 鈦板料在各種各樣的溫度下的機(jī)械行為。形成極限測試，V 彎曲測試,和拉伸試驗(yàn)測試沖壓CP 鈦板料在各種各樣的溫度下的可模鍛性。實(shí)驗(yàn)性結(jié)果表明, 雖然可模鍛性被限制以冷形成，但CP 鈦板料在室溫能形成薄元件。另外, V 彎曲測試表明，在拉拔成型溫度可以減少回彈。試驗(yàn)結(jié)果獲得在本研究中可以幫助設(shè)計(jì)CP 鈦板料沖壓模。
2005 年Elsevier B.V 版權(quán)所有。
關(guān)鍵字：純鈦板；可成形性；成型極限；V彎曲；回彈
1. 介紹
由于它的重量和高強(qiáng)度系數(shù)，工業(yè)純凈的鈦(CP 鈦) 是一潛在構(gòu)件, 并且最近受到電子產(chǎn)業(yè)注意。因?yàn)樗母偁幜蛢?yōu)越表現(xiàn)，CP 鈦的主要分解的過程是壓制形成。在制造工藝的壓制成形之中，沖壓CP 鈦板料是特別重要為生產(chǎn)薄壁結(jié)構(gòu)組分被使用在電子產(chǎn)品, 譬如筆記本蓋子, 移動(dòng)電話 等。CP 鈦板料由于它六角close-packed (HCP) 結(jié)構(gòu)在室溫通常顯示有限的延展性。雖然可成形性可以在高溫下改善，但是一個(gè)制造過程總希望在室溫下進(jìn)行。但是, CP 鈦多數(shù)研究集中于微結(jié)構(gòu) [ 1-4 ], 并且關(guān)于CP 鈦板料沖壓的可模鍛性文學(xué)研究不是很深入。
在本研究中, 使用實(shí)驗(yàn)性方法調(diào)查了CP 鈦板料沖壓的可模鍛性。從實(shí)驗(yàn)獲得的關(guān)于CP 鈦板料在各種各樣的溫度范圍從室溫到300攝氏度的機(jī)械性能的結(jié)果。另外,CP 鈦板料的重要形成的特征, 譬如形成極限, 回彈,和極限拉延比，都要被檢測。
2. 在各種各樣溫度下的機(jī)械性能測試
應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是根本信息為金屬板的可模鍛性的研究。依照以上提到, 在室溫CP 鈦板料的可模鍛性是有限的,可以在拉伸成型溫度改善。為了審查品CP 鈦物產(chǎn)覆蓋在不同的溫度的機(jī)械性能，拉伸測試執(zhí)行了在各種各樣的溫度范圍從室溫對300 0C 和在0.1, 0.01, 0.001, 和0.0001/s 之下的不同的張力率, 各自地。拉伸測試標(biāo)本由JIS 等級1 CP 0.5 毫米制成鈦板料厚度準(zhǔn)備了根據(jù)ASTM 標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)本被削減沿平面剖面與輾壓方向(00), 和在角度450 和900 對輾壓方向。標(biāo)本裁減毛刺沿導(dǎo)線邊緣。
拉伸測試進(jìn)行了使用MTS 810 測試機(jī)器。因?yàn)樵诟邷販y試、熱化熔爐接通MTS810 測試機(jī)器。標(biāo)本在拉伸測試之前先加熱到100, 200, 和300 0C。在測試期間, 溫度標(biāo)本被保持恒定直到樣品拉伸到故障。
在本研究中, 工程學(xué)應(yīng)力關(guān)系第一次從實(shí)驗(yàn)性數(shù)據(jù)獲得，然后是轉(zhuǎn)換成真實(shí)的應(yīng)力聯(lián)系根據(jù)a一Qo(1 +e) 和 e=ln(1十e), a 和s 是真實(shí)的重力和真正的張力、Qo 和a 是工程應(yīng)力, 和工程應(yīng)變的張力, 各自地。在室溫下從樣品獲得CP 鈦真實(shí)的應(yīng)力關(guān)系，被削減三個(gè)不同取向被顯示在圖l 。非均質(zhì)性的行為被觀察在圖1 。它被看見圖1, 00 標(biāo)本有更高的出產(chǎn)量和a 更大的伸長比標(biāo)本在其它二個(gè)方向, 在伸長上的區(qū)別是更加重大的。并且觀察它, 0度 樣本顯示重大工作硬化的產(chǎn)物在標(biāo)本之中在三個(gè)方向。這個(gè)結(jié)果一致于那獲得Ishiyama 等[ 5 ] 。在起點(diǎn)階段測試他們發(fā)現(xiàn)了滑動(dòng)變形發(fā)生在00 個(gè)和900 個(gè)方向。在進(jìn)一步變形階段期間, 孿生變形快速地增加在00 方向和生產(chǎn)更高的抵抗反對脫臼滑動(dòng), 收效按更大的價(jià)值在出產(chǎn)量, 工作硬化, 和伸長。CP 的平均屈服應(yīng)力和伸長鈦板料在室溫是大約352 MPa 和28%, 各自地?？墒悄铅抵登?yīng)力和伸長的值CP 鈦板料在室溫下不是良好的在一深拉處理比擬碳鋼的、他們是可行的因?yàn)橄鄬\的模具產(chǎn)品從那可成形性觀點(diǎn)。
圖2 顯示原物和被扭屈的標(biāo)本在三個(gè)方向。它被注意在圖2, 00 標(biāo)本進(jìn)行一致的變形在破裂之前, 當(dāng)900 標(biāo)本顯示一次明顯的頸, 和變形 450標(biāo)本方向在那些其它二個(gè)方式之間
為了審查張力率的作用在CP 鈦板料的變形, 拉伸測試并且執(zhí)行在室溫在不同的滑塊速度之下, 造成不同的張力率的0.1, 0.01, 0.001, 和0.0001,各自地。真實(shí)的應(yīng)力關(guān)系在各種各樣的張力率為00 標(biāo)本被顯示在圖3 。重要的微量在應(yīng)力曲線從張力率0.1 到0.001 是注意在圖3, 和應(yīng)力曲線變得接近互相之后。同樣觀察在拉伸測試趨向?yàn)?50 個(gè)和900 個(gè)樣本。它表明CP 鈦板料穩(wěn)定的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可能是在張力率更小比0.001 之下獲得。
CP 鈦的真實(shí)的應(yīng)力聯(lián)系覆蓋在各種各樣的溫度范圍從室溫對300 0C 為標(biāo)本00 方向被顯示在圖4。測試執(zhí)行在張力率的0.001顯示在圖4。在圖4,上CP 鈦板料在高溫下有更好的可鍛性。測試更低溫度的增量得到應(yīng)力曲線比例。注意在圖4 依照樣本的伸長不增加從室溫對100 0C被觀測, 相反, 伸長得到更小當(dāng)樣本被加熱 100 0C 。
Fig. 3. True stress-strain relations at various strain-rates (1/s) for 00 speci
men at room temperature.
但是, 在測試的溫度比100 0C更高時(shí)伸長變大。更大的伸長在室溫是相當(dāng)異常的。但這種現(xiàn)象唯一發(fā)生在00 樣本。45度和90度樣本,當(dāng)在測試的溫度伸長連續(xù)被增加, 顯示在圖5和圖6上, 各自地。在室溫發(fā)生了更大的伸長在 00 樣本也許歸結(jié)于在室溫孿生變形的快速的增量在00 方向, 導(dǎo)致更高的抵抗阻止脫臼滑動(dòng), 并且造成更大的伸長。各向異性現(xiàn)象其它索引是塑料張力比率, 即。 r 價(jià)值, 被定義作為塑料張力比率在到那的橫向方向在厚度方向在a 單軸的拉伸測試。
窗體頂端
在本研究中, r 價(jià)值是樣本在室溫拉伸測試獲得0度, 45度, 和 90度方向。測量r 價(jià)值從標(biāo)本被舒展到20% 是4.2, 2.2, 和2.1 為 00, 450, 和900 個(gè)標(biāo)本, 各自地。從更高的r- 價(jià)值表明更好的回火性, 它表示, CP 鈦覆蓋陳列更好的深圖畫質(zhì)量在輾壓方向比其它二個(gè)方向。并且CP 鈦各向異性現(xiàn)象板料再被證實(shí)了從重大區(qū)別 r 價(jià)值。
3. 沖壓CP 鈦板料的可鍛性
除基本的機(jī)械性能之外, 審查了CP 鈦板料的沖壓的可模鍛性。在本研究,形成極限測試在室溫, 并且V 彎曲測試和圓杯子圖畫測試在各種各樣溫度執(zhí)行了。測試結(jié)果被談?wù)摿伺cCP 相關(guān)形成的物產(chǎn)鈦覆蓋在印記過程中。
3.1. 成型極限測試
因?yàn)镵eeler 和Backofen [ 6 ] 介紹了概念形成極限圖(FLD), 1963 年這是 廣泛被接受的標(biāo)準(zhǔn)為破裂預(yù)言以金屬片 形成。確定FLD, 舒展測試是執(zhí)行為不同的寬度薄鋼板樣品使用半球型沖床。標(biāo)本是第一電化學(xué)上銘刻以會(huì)是的圓柵格扭屈入橢圓在被舒展以后。
工程學(xué)張力測量了沿少校和較小軸橢圓被命名少校和較小張力, 各自地。并且他們主要是測量飛機(jī)上的張力。
在本研究中, 長方形標(biāo)本有同樣長度的100mm, 但以另外寬度排列從10 到100 毫米在10 毫米的增加, 被測試了。相似與拉伸測試, CP 鈦板料被切開了在三個(gè)取向?qū)殙悍较? 即, 00, 450, 和900, 為各標(biāo)本的大小。在測試期間, 標(biāo)本夾緊了在周圍被舒展了對失敗在78 毫米半成品沖床。工程學(xué)少校和較小張力測量在地點(diǎn)最接近破裂為每個(gè)標(biāo)本被記錄了。少校和較小張力是密謀反對互相以主要張力作為縱坐標(biāo), 和曲線適合入張力點(diǎn)被定義了形成的極限曲線。圖顯示這形成極限曲線稱形成的極限圖。FLD 是一個(gè)非常有用的標(biāo)準(zhǔn)為發(fā)生的破裂在一個(gè)沖壓的過程中。
根據(jù)早先分析, CP 鈦板料能被形成在室溫。為了進(jìn)一步證實(shí)它的可行性, 形成的極限測試執(zhí)行了在室溫度。測試結(jié)果看出圖7 顯示形成的極限曲線?？匆娫趫D7, 主要張力在曲線的最低的點(diǎn), 并且是平面張力變形方式, 是0.34 。比較被冷軋的鋼或不銹鋼, 這數(shù)值更低。但是, 為沖壓薄產(chǎn)品, 圖7顯示形成的極限曲線表明CP 鈦板料在室溫形成的更大的可能性。這有可能在室溫用CP 鈦板料能制造電子材料。
3.2. V 彎曲測試
因?yàn)镃P 鈦彈性模數(shù)比鋼要低,回彈是重要的彎曲處理。在本研究, V 彎測試執(zhí)行了審查CP 鈦板料在各種各樣溫度回彈形成的物產(chǎn)。V 彎測試結(jié)果用圖8顯示 。圖8能看見在下模有一個(gè)開頭角度90度。環(huán)烷驅(qū)研究那效果的沖頭半徑接通彈性后效，工具以沖壓半徑從0.5 到5.0 毫米, 在0.5 毫米的增加, 準(zhǔn)備了。CP 鈦板料的樣本以0.5 毫米的厚度, 長度 60 毫米, 和寬度15 毫米。為增加測試的溫度,標(biāo)本被附寄了在熱化熔爐。V 彎測試不使用潤滑劑因?yàn)槟Σ燎闆r有對回彈的無意義作用發(fā)生了在V 彎曲測試。彎曲的測試進(jìn)行了在室溫, 100, 200, 和3000C, 各自地。在彎曲的測試以后, 彎的標(biāo)本角度由CMM 測量了, 和回彈角度被計(jì)算了 。
Fig. 8. Tooling used in the V-bend tests
圖9 和10 顯示關(guān)系在回彈之間并且沖壓半徑在室溫和300 0C, 各自地?？匆陨蟽蓚€(gè)圖, 不管溫度變化回彈減少為更小的沖壓半徑。在彎曲時(shí)更小的沖壓半徑導(dǎo)致更大的塑料變形,因此要減小回彈的作用。在圖9 和10負(fù)值的彈性后效發(fā)生在較小沖頭半徑的時(shí)候。這是因?yàn)槟前辶显赩 形狀的平直的邊被扭屈入形成弧光在彎曲的過程開始, 和裝載被應(yīng)用鋪平弧在彎曲處理結(jié)果的結(jié)尾復(fù)合應(yīng)力分配導(dǎo)致負(fù)值的彈性后效 [ 7 ] 。比較兩個(gè)圖,觀察, 回彈減少當(dāng)形成的溫度增加不管沖頭半徑尺寸。它表明那 CP 鈦板料不僅有更好的可鍛性而且體驗(yàn)較少回彈在形成的高溫。我們知道, 回彈是由彈性模數(shù)和材料的屈服應(yīng)力影響的。彈性模數(shù)不會(huì)隨溫度變化而變化。而且溫度升高CP 鈦板料的屈服應(yīng)力減少，高溫是形成回彈減退是因?yàn)樵诟偷臏囟菴P 鈦的屈服應(yīng)力更低。
Fig. 10. Relations between springback and punch radius at 300 "C for spec-
imens of three directions.
Fig. 11. Punch and die used in circular cup drawing tests.
Fig. 12. Drawn cups at various forming temperatures
3.3盤狀拉深試驗(yàn)
限制的圖畫比率(LDR), 被定義作為圓直徑的比(Dp) 與沖壓直徑(Dp) 在一張成功的圓盤拉深處理, 是一個(gè)普遍的索引使用描述可模鍛性金屬板。LDR 的更大的價(jià)值暗示更大的圖畫深度, 即,更好的可鍛性 。在本研究中, 沖壓和沖模被顯示在圖11 使用了圓盤拉深測試。測試執(zhí)行了在室temperatore, 100, 和200 0C, 各自地。在高溫下為了進(jìn)行拉深測試使用加熱器。為了獲得一個(gè)成功的拉深過程。那坯料尺寸和空白座力適當(dāng)調(diào)節(jié)除去些缺點(diǎn)比如斷裂和皺紋，如果在拉深測試破裂出現(xiàn), 斷開軸心力對更小的價(jià)值會(huì)被調(diào)整直到破裂被消除到?jīng)]有皺痕發(fā)生。當(dāng)斷裂力量的調(diào)整沒有消除破裂, 減少斷裂的方法會(huì)被嘗試同時(shí)避免破裂。拉深試驗(yàn)采取壓制皺痕，但是, 在LDR 測試, 空白的大小是并且作為參量確定LDR 的價(jià)值除對上述調(diào)整的用途之外。從拳打直徑是35 毫米, 空白的直徑被增加在3.5 毫米的增加從70 毫米對最大的可能的直徑為計(jì)算價(jià)值方便起見 LDR 。MoS2 被使用了作為潤滑劑在所有圓杯子圖畫測試進(jìn)行在本研究中, 和圖畫速度是0.2 mm/s
。
圖12 顯示拉長的杯子在各種各樣的溫度。
圖12清楚的顯示,當(dāng)形成溫度增加時(shí)拉拔深度增加。表明這個(gè)圖形那自動(dòng)測試設(shè)備畫的形狀拉深成形的在多樣的溫度是相當(dāng)不同的。自動(dòng)測試設(shè)備現(xiàn)象變成重要的在較高的成型溫度。LDR 、畫的深度, 和相關(guān)的處理參量的價(jià)值被列出在表1 為測試進(jìn)行在各種各樣的溫度。它被注意在表1, 所有價(jià)值增加當(dāng)形成的溫度增量。但是, 增量 LDR 和圖畫深度不是那么重大的在范圍從室溫對100 0C, 但得到大從100 2000C 。注意在表1一大的斷裂紋是需要的大的坯料尺寸到是成功地從中提取一較高的溫度是。在室溫CP 鈦板料LDR 的價(jià)值是2.2, 與可比較的碳鋼, 表明, 沖壓CP 鈦覆蓋在室溫是可行的。
4. 結(jié)束語
在本研究中調(diào)查了由做各種各樣的試驗(yàn)。在各種各樣的溫度CP 鈦板料沖壓的可鍛性的形成。機(jī)械性能 CP 鈦板料在各種各樣的溫度第一次被審查了, 并且應(yīng)力聯(lián)系被獲得從實(shí)驗(yàn)表明, CP 鈦板料有更高的屈服應(yīng)力和更小的伸長在室溫, 但當(dāng)板料被加熱到300 0C比例減少由屈服應(yīng)力的增加決定。它是被注意應(yīng)力聯(lián)系獲得從拉伸測試在室溫表明CP 鈦板料能被形成入淺組分在室溫, 雖然屈服應(yīng)力是一少許更高的。形成限制CP 鈦板料的圖被獲得在室溫不是那么高的作為那些被冷軋的鋼, 而是極小值主要張力0.34 并且提供一種最宜的可能性為 CP 鈦板料被形成在室溫。圓形拉深測試顯露, 在室溫CP 鈦板料有 LDR 價(jià)值的2.2, 和成功地拉長的以20 毫米的深度證實(shí)CP 鈦板料可能被形成入淺組分在室溫。但是, 露出的現(xiàn)象顯示表明, CP 鈦板料負(fù)擔(dān)重要的 各向異性現(xiàn)象在能并且影響可鍛性的平面圓形拉深。
調(diào)查了在室溫度應(yīng)力聯(lián)系對張力率的作用。實(shí)驗(yàn)性結(jié)果表示, 應(yīng)力聯(lián)系變得穩(wěn)定當(dāng)張力率比0.001 小。在V 彎測試, 實(shí)驗(yàn)性結(jié)果顯露重要信息回彈可能被減少在被舉起的形成的溫度。彈性后效可以是減少如果使用一較小沖頭半徑 。實(shí)驗(yàn)性結(jié)果表明本研究提供根本性形成CP 鈦板料模具設(shè)計(jì)。
鳴謝
作者會(huì)想感謝全國科學(xué)中華民國的委員會(huì)為財(cái)政支持這研究根據(jù)合同第NSC 89-2212-E-002-147,使實(shí)驗(yàn)工作成為可能。
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15
河南機(jī)電高等專科學(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
系 部： 材料工程系
專 業(yè)： 模具設(shè)計(jì)與制造
學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào):
設(shè)計(jì)(論文)題目： 無凸緣圓筒形件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)
起 迄 日 期: 06 年 3 月 10日~ 5月13日
指 導(dǎo) 教 師:
發(fā)任務(wù)書日期: 06 年 3 月 10 日
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書
1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題來源及應(yīng)達(dá)到的目的：
工件名稱: 無凸緣圓筒形件
生產(chǎn)批量: 大批量生產(chǎn)
2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
1、了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀
2、分析無凸緣圓筒形零件的沖壓成形工藝并確定其工藝方案
3、無凸緣圓筒形零件的沖壓模設(shè)計(jì)
4、繪制模具總裝圖，并繪制零件圖
5、無凸緣圓筒形零件的模具安裝與調(diào)整
6、得出設(shè)計(jì)結(jié)論
所在專業(yè)審查意見：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
系部意見：
系領(lǐng)導(dǎo)：
年 月 日
河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)論文
論文題目：無凸緣圓筒形件的沖壓成型工藝及模具設(shè)計(jì)
系 部 材料工程系
專 業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造
班 級
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師
2006 年 5 月 13 日
機(jī)械加工工藝過程卡
（模具專業(yè)沖壓模具課題適用）
機(jī)械加工工藝過程卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零（部）件圖號(hào)
產(chǎn)品名稱
零（部）件名稱
凸凹模
共（）頁第（）頁
材料牌號(hào)
毛坯
種類
鍛造毛坯
毛坯外型尺寸
每個(gè)毛坯可制件數(shù)
每臺(tái)
件數(shù)
備注
工序號(hào)
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
車間
工段
設(shè)備
工 藝 裝 備
工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
01
備料
將毛坯鍛成圓柱體
鍛造
02
粗車
粗車外輪廓和型孔
機(jī)加工
車床
03
鉗工劃線
劃出安裝孔的位置線
04
加工安裝孔
按位置加工安裝孔
鉆床
05
淬火
淬火達(dá)到60~64HRC
加熱爐
06
精磨
精磨外輪廓和型孔
磨床
07
拋光
拋光外輪廓和型孔
拋光機(jī)
08
刃磨
09
鉗工精修
10
檢驗(yàn)
11
12
設(shè)計(jì)日期
審核日期
標(biāo)準(zhǔn)化日期
會(huì)簽
日期
13
標(biāo)記
記數(shù)
更改文
件號(hào)
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更該文件號(hào)
機(jī)械加工工藝過程卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零（部）件圖號(hào)
產(chǎn)品名稱
零（部）件名稱
落料凹模
共（）頁第（）頁
材料牌號(hào)
毛坯
種類
鍛造毛坯
毛坯外型尺寸
每個(gè)毛坯可制件數(shù)
每臺(tái)
件數(shù)
備注
工序號(hào)
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
車間
工段
設(shè)備
工 藝 裝 備
工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
01
備料
將毛坯鍛成圓柱體
鍛造
02
熱處理
退火
鍛造
加熱爐
03
粗車
車外輪廓和端面
機(jī)械加工
車床
04
熱處理
調(diào)質(zhì)
鍛造
加熱爐
05
磨平面
機(jī)械加工
磨床
06
鉗工劃線
劃出各孔位置線、型孔輪廓
鉗工
07
銑孔
達(dá)到設(shè)計(jì)要求
機(jī)械加工
銑床
08
加工螺釘空、銷釘孔及穿絲孔
按各位置加工螺釘孔、銷釘孔、穿絲孔
機(jī)械加工
鉆床
09
熱處理
按熱處理工藝，淬火回火達(dá)到60~64HRC
鍛造
加熱爐
10
磨平面
精磨上、下平面
機(jī)械加工
磨床
11
線切割
按圖切割型孔達(dá)到尺寸要求
線切割機(jī)床
12
鉗工精修
全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求
鉗工
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3
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫1500字左右（本科生2000字左右）的文獻(xiàn)綜述(包括目前該課題在國內(nèi)外的研究狀況、發(fā)展趨勢以及對本人研究課題的啟發(fā))：
文 獻(xiàn) 綜 述
在設(shè)計(jì)之前首先應(yīng)該對國內(nèi)外的模具發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢有所了解，以便在設(shè)計(jì)過程中能夠正確、合理地設(shè)計(jì)出一套模具。下面就先分析一下國內(nèi)外的模具發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢以及我國的模具發(fā)展現(xiàn)狀。
我國模具行業(yè)將向大型、精密、復(fù)雜、高效、長壽命和多功能方向發(fā)展。
1、隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品的生產(chǎn)正呈現(xiàn)出多品種、少批量，復(fù)雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快等變化特點(diǎn)，沖壓模具也正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。為適應(yīng)市場的變化，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展，沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正在由手工設(shè)計(jì)、依靠工人的經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)的機(jī)械加工技術(shù)向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、數(shù)控加工中心進(jìn)行切削加工、數(shù)控線切割、數(shù)控電火花等為核心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）技術(shù)方面轉(zhuǎn)變。模具的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢如下詳述：
1）CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用：CAD/CAM是一項(xiàng)高科技、高效益的系統(tǒng)工種，是模具設(shè)計(jì)與制造行業(yè)的有效輔助工具；通過它能夠?qū)Ξa(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、成型工藝、數(shù)控加工及成本等進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化?，F(xiàn)在已經(jīng)廣泛地應(yīng)用與模具的設(shè)計(jì)與制造加工的過程中，并還在不斷地發(fā)展和創(chuàng)新。
2）模具標(biāo)準(zhǔn)件：模具的標(biāo)準(zhǔn)化對縮短模具制造周期、提高質(zhì)量、降低成本起到很大的作用。我國的模具標(biāo)準(zhǔn)化程度達(dá)到30%以下，而國外先進(jìn)國家達(dá)到70%—80%左右。這樣，不僅有利于國內(nèi)的模具制造的發(fā)展，也有利于模具的國際化發(fā)展。
3）模具的制造精度：國外的制造水平能夠是制造公差達(dá)到0.003—0.005 mm，表面的粗糙度達(dá)到Ra 0.0002 mm以下（花10以上）；我國的制造水平可以是制造公差達(dá)到0.01—0.02 mm,模具表面的粗糙度達(dá)到Ra0.00160.0008 mm（花7—8）。由此可見，如今模具技術(shù)的發(fā)展水平還是很高的，但也可以看出我國在這方面的技術(shù)與國外先進(jìn)國家還有很大的差距。
4）模具的使用壽命：國外的沖壓模具的使用壽命，（合金鋼制模）500—1000萬次，（硬質(zhì)合金制模）2億次；我國的沖壓模具的使用壽命分別為：100—400萬次，6000—1億次。模具的使用壽命的加長就意味著模具的制造成本降低，從而提高了生產(chǎn)效益。
5）模具的加工制造設(shè)備：國外已經(jīng)廣泛地使用了數(shù)控加工中心，線切割，電火花，化學(xué)腐蝕等先進(jìn)的設(shè)備，大大地提高了模具的制造周期。
2、我國的模具業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀：進(jìn)入21世紀(jì)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國的工業(yè)化程度也有了很大地提高，特別是在模具行業(yè)有了很大地發(fā)展。如：在模具設(shè)計(jì)與制造上，不但自己可以制造一些大型，精密，復(fù)雜，高效，長壽命的模具，并且能夠出口到國外，打開國外的市場。但是，目前我國的沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)落后，主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成型工藝，模具標(biāo)準(zhǔn)化，模具設(shè)計(jì)，模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國的模具在壽命，效率，加工精度，生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大。因此這就需要我們努力去研究，推動(dòng)我國模具業(yè)的發(fā)展。
3、在查閱、收集有關(guān)資料的時(shí)候，不僅使我對模具業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢、模具的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)等有了更多，更全面地了解；而且收集到了許多有關(guān)本課題的研究，與本課題相關(guān)、相似的東西，查找各種有關(guān)模具設(shè)計(jì)與制造方面的經(jīng)驗(yàn)公式，和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)；通過查閱資料和文獻(xiàn)能夠?qū)⒄n堂上所學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)，與實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中的實(shí)例相結(jié)合去更好地成設(shè)計(jì)任務(wù)；并且使我在課程設(shè)計(jì)上有了更多的設(shè)計(jì)思路，也有了更多的考慮空間，同時(shí)也使我在設(shè)計(jì)的過程中能夠從多方面地去考慮問題——模具設(shè)計(jì)的合理性及對設(shè)計(jì)好的模具在工作過程中可能會(huì)出現(xiàn)的問題及解決辦法，所積累的這些寶貴經(jīng)驗(yàn)對我以后的工作是很有幫助的。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告
２．本課題的研究思路（包括要研究或解決的問題和擬采用的研究方法、手段（途徑）及進(jìn)度安排等）：
1、 先通過收集和查閱各種文獻(xiàn)資料和與同學(xué)老師的交流、指導(dǎo)，對目前國內(nèi)外的模具（沖壓模具）的發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展趨勢進(jìn)行深入的了解，預(yù)計(jì)用時(shí)間二天；
2、 對工件進(jìn)行結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度、加工工藝性等方面作出詳細(xì)地分析，并查閱相關(guān)資料看是否符合常規(guī)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)用時(shí)兩天；
3、 經(jīng)過對工件的結(jié)構(gòu)工藝性分析，擬訂可行的沖壓工藝方案，并經(jīng)過分析，研究、比較，選擇一種最為合理的沖壓工藝作為生產(chǎn)應(yīng)用，估計(jì)用時(shí)間一天；
4、 進(jìn)行主要的設(shè)計(jì)計(jì)算，利用各種經(jīng)驗(yàn)公式或者經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)對沖壓力（沖裁力、卸料力、總沖壓工藝力），壓力中心的位置，工作零部件的刃口尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算以及彈性卸料元件橡膠的設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)需用時(shí)間四天；
5、 根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)，材料，生產(chǎn)批量來進(jìn)行模具的總體設(shè)計(jì)，包括模具的類型，定位方式，卸料方式，導(dǎo)向方式等方面的設(shè)計(jì)；在設(shè)計(jì)中，應(yīng)該綜合考慮模具的安裝，維修，生產(chǎn)效率等，預(yù)計(jì)用時(shí)間兩天；
6、 對模具的主要零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要有凸模、凹模、定位板、卸料板、模架和導(dǎo)柱導(dǎo)套等零件，根據(jù)工作需要的強(qiáng)度來設(shè)計(jì)尺寸，包括各零件的圖紙，預(yù)計(jì)需用時(shí)間五天；
7、 模具的總裝圖和工作原理（有裝配簡圖）需要用時(shí)間兩天；
8、 模具主要零部件的加工工藝過程（凸模、凹模、）分析與設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)用時(shí)間一天；
9、 模具的裝配與調(diào)試，預(yù)計(jì)用時(shí)兩天。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績
畢業(yè)設(shè)計(jì)成績
指導(dǎo)老師認(rèn)定成績
小組答辯成績
答辯成績
指導(dǎo)老師簽字
答辯委員會(huì)簽字
答辯委員會(huì)主任簽字
插圖清單
1、圖1-1工件的三維圖 ………………………………………………………… 4
2、圖1-2工件圖 ………………………………………………………………… 4
3、圖3-3排樣圖 ………………………………………………………………… 7
4、圖7-1拉深凸模 ……………………………………………………………… 15
5、圖8-1落料拉深復(fù)合模 ……………………………………………………… 17
摘 要
本課題是對無凸緣圓筒形件的沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)，其中分別對模具的工作零部件等六大類零部件作詳細(xì)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括沖裁件的工藝分析及工藝方案的確定、工藝計(jì)算、沖裁模具的設(shè)計(jì)、模具的安裝與調(diào)整等。
在工藝計(jì)算部分要對排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算、沖壓力的計(jì)算、模具壓力中心的確定、凸凹模尺寸并確定制造公差的計(jì)算與計(jì)算等內(nèi)容詳細(xì)計(jì)算。
在沖裁模的設(shè)計(jì)部分要對工作零件、定位零件、卸料與頂件零件、導(dǎo)向零件連接與固定零件等結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的分析設(shè)計(jì)。要在設(shè)計(jì)過程中了解模具的工作過程和注意標(biāo)準(zhǔn)的選用，對復(fù)合沖裁模的結(jié)構(gòu)有進(jìn)一步的了解。
模具的安裝與調(diào)試部分要注意導(dǎo)柱模具與無導(dǎo)柱模具的安裝方法及順序，通過模具的安裝，了解模具的組成及各部分零部件的作用等。注意模具安裝過后的試沖過程中常見的缺陷與解決方法等。
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)要對復(fù)合模具有更近一步的了解，在設(shè)計(jì)時(shí)要注意模具結(jié)構(gòu)簡單、模具使用方便、模具壽命高等問題。并且要提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：落料拉深 試沖 間隙配合 過渡配合
Abstract
This graduate design is to the request of the top dust sheet molding tool design, the difference wait to the work zero parts of the molding tool six the parts of big zeros make the detailed design.The main contents of designing includes to wash to cut a piece craft analysis and craft projects really settle, craft calculation, the gearing of the design, molding tool that wash to cut the molding tool and adjust etc..
Compute in the craft the part want to be to the row kind design and calculation, wash the calculation, molding tool pressure of the pressure center to really settle, convex and cave mold size and make sure the calculation that make the business trip and compute the detailed calculation in contents in etc..
Cut the mold to want at the design part that wash to the work spare parts, position the spare parts and unload to anticipate with a spare parts, lead to spare parts conjunction with fix spare parts etc. construction the proceeding the detailed analysis design.Want to be in design process work process of understanding the molding tool with notice to choose to use standardly, to reunite the construction that wash the understanding that cut the mold further have.
The gearing of the molding tool with adjust to try the part want to notice to lead the pillar molding tool to lead the pillar molding tool with gearing method and sequences that have nos, passing the gearing of the molding tool, understanding the molding tool constitute and function etc. of each parts of the parts of zeros.Noticing the molding tool installs to try to wash the familiar blemish of inside of process later on and solution method etc..
Pass this time graduate the design want to have the nearer and one-step understanding to the compound molding tool, while designing to notice the molding tool construction simple, molding tool usage convenience, high etc. in life span in molding tool problem.And increase production efficiency, guarantee the quantity of the product.
Key phrase:The compound mold tries to hurtle the cleft the match transition match
無凸緣圓筒形件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)
緒 論
沖壓使板料經(jīng)分離或成形而得到制件的加工方法。沖壓利用沖壓模具對板料進(jìn)行加工。常溫下進(jìn)行的板料沖壓加工成為冷加工。冷沖壓除部分冷擠和冷鍛等體積沖壓工序外，主要原料材料是板料（金屬和非金屬），因此，有“板料沖壓”之稱。
在沖壓加工中，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，成為沖壓模具。沖模在實(shí)現(xiàn)沖壓加工中是必不可少的工藝設(shè)備，與沖壓件是“一模一樣”的關(guān)系，若沒有符合要求的沖模，已不能生產(chǎn)出合格的沖壓件；沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓成型工藝就無法實(shí)現(xiàn)。在沖壓零件的生產(chǎn)中，合理的沖壓成型工藝、先進(jìn)的模具、高效的沖壓設(shè)備是必不可少的三要素。
根據(jù)冷沖壓材料變形的基本方式不同，冷沖壓可分為沖裁、彎曲、引伸、冷擠、成型等幾種基本工序。用于上述各工序的冷從模，分別稱為沖裁模、彎曲模、引申模、冷擠模、成形模等。分析這些工序的特征，解決相應(yīng)的特征，解決相應(yīng)工序模具的設(shè)計(jì)問題，便是本課程的基本任務(wù)。對冷沖壓的新工藝、模具的性技術(shù)及其新材料、模具壽命問題和自動(dòng)送進(jìn)能夠料裝置等，亦將作適當(dāng)?shù)姆治觥?
沖壓加工與其他加工方法相比，無論在技術(shù)方面，還是在經(jīng)濟(jì)方面，都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。生產(chǎn)的質(zhì)檢所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具可保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而且在加工中不破壞產(chǎn)品表面。但需要指出的是，由于進(jìn)行沖壓成形加工必須具備相應(yīng)的模具，而模具是技術(shù)密集型產(chǎn)品，其制造屬但見小批量生產(chǎn)，具有難加工、精度要求高、生產(chǎn)成本高的特點(diǎn)。所以，只有在沖壓零件生產(chǎn)批量大的情況下，沖壓成形加工的情況下，沖壓成形加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得好的經(jīng)濟(jì)效益。
由于沖壓加工具有上述突出的優(yōu)點(diǎn)，因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位。板料沖壓加工在國民經(jīng)濟(jì)制造行業(yè)中占有十分重要的地位,在機(jī)械、電子、汽車、航空、輕工業(yè)(如自行車、照相機(jī)、五金、日用器皿等生產(chǎn))等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。由于沖壓加工具有生產(chǎn)率高、生產(chǎn)成本低、操作簡單、適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在我國現(xiàn)代化建設(shè)中有著廣闊的發(fā)展前景，因而需要大量的工程技術(shù)人員，國外發(fā)達(dá)國家對沖壓加工技術(shù)的應(yīng)用、研究和開發(fā)都比較重視。我國也非常重視沖壓技術(shù)人才的培養(yǎng)，全國除了有幾十所設(shè)有金屬塑性加工專業(yè)外，還有為數(shù)眾多的專科學(xué)校、職業(yè)技術(shù)學(xué)校培養(yǎng)沖壓工藝與模具的各級各類技術(shù)人才。并且沖壓是國防工業(yè)及民用工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的加工方法。模具使大批量生產(chǎn)同行產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。
冷沖壓的推廣和發(fā)展少、無且屑加工是提高機(jī)械加工、提高生產(chǎn)率的技術(shù)發(fā)展方向。介于模具是實(shí)現(xiàn)少、無切屑加工的重要工藝裝備之一，因此，隨著生產(chǎn)的高速度發(fā)展個(gè)冷沖壓、精沖壓、冷擠壓、溫（熱）擠壓、半液態(tài)擠壓、旋壓、爆炸成型等少、無且屑加工新工藝的推廣使用，對模具的產(chǎn)量和質(zhì)量提高到了很高的要求，許多企業(yè)因?yàn)槟＞哂绊憗硇鹿に嚨膽?yīng)用，設(shè)置影響到產(chǎn)品試制或生產(chǎn)，以模具技術(shù)水平的先進(jìn)與落后（主要表現(xiàn)在模具制造周期、使用壽命、模具制造精度及成本等四個(gè)方面）是能否多快、好、省的發(fā)展機(jī)電工業(yè)產(chǎn)品的關(guān)鍵，也是衡量工業(yè)發(fā)展程度的重要標(biāo)志之一?！爱a(chǎn)品要發(fā)展，模具是關(guān)鍵”這一點(diǎn)，應(yīng)該引起我們的足夠重視。
近年來，我國模具行業(yè)的廣大工人、干部和技術(shù)人員，以實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化為奮斗目標(biāo)，在模具結(jié)構(gòu)、加工工藝新材料應(yīng)用和模具使用等方面取得來可喜的成績，為機(jī)電產(chǎn)品的生產(chǎn)和發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。
當(dāng)前各種模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的發(fā)展主要趨勢是：
(1) 模具的設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)綱要與成型工藝的高速自動(dòng)精密化相適應(yīng)，即發(fā)展高效率、高壽命、高精度的模具；
(2) 積極開展標(biāo)準(zhǔn)化工作，擴(kuò)大標(biāo)準(zhǔn)件范圍，推行模具典型組合結(jié)構(gòu)，最大限度地縮減模具臨時(shí)的設(shè)計(jì)和制造工作量。
(3) 采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)周期。
(4) 減少模具制造中的手工操作比例，采用計(jì)算機(jī)輔助制造模具，提高加工自動(dòng)化程度，發(fā)展電工技術(shù)，發(fā)展反饋控制自動(dòng)仿行機(jī)床，擴(kuò)大數(shù)控銑床的應(yīng)用。
(5) 發(fā)展各類建議模具及建議模具的各類材料，以適應(yīng)小批和試制的生產(chǎn)需要；
(6) 發(fā)展高強(qiáng)度、高壽命及特殊性能的模具鋼材；
(7) 發(fā)展模具表面處理工藝，提高壽命。
總的來說我國模具工業(yè)起步晚、基礎(chǔ)差，就總量來看，大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具產(chǎn)需矛盾仍然十分突出。為了進(jìn)一步振興模具工業(yè)，國家有關(guān)部門進(jìn)一步部署，相信在政府的大力支持下，通過本行業(yè)和相關(guān)行業(yè)以及廣大模具工作者的共同努力，我國模具工業(yè)水平必將大大提高，為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出更大的貢獻(xiàn)。
沖壓模具設(shè)計(jì)與制造課程設(shè)計(jì)
1零件及其沖壓工藝分析
圖 1-1
該零件為空心圓筒形件的拉深，形狀簡單對稱，所有尺寸均為自由公差，對零件的厚度變化也沒有要求。在滿足工藝性要求時(shí)，進(jìn)行大批量生產(chǎn)，一般采用拉深成形。圓筒形件的毛坯為圓形板料，可以通過落料獲得。因此，該零件在滿足沖壓工藝性要求的前提下，采用的沖壓工
序是落料、拉深，可在最后再安排一道修邊工序達(dá)到要求。
該零件的外徑為φ20，精度等級為IT14級，拉深工藝容易保證。
該零件的圓角半徑R2能滿足拉深工藝對該處圓角的要求。[R≧（2—3）t]
上所述，該零件的精度及結(jié)構(gòu)尺寸都能滿足沖壓工藝要求。在大批量生產(chǎn)時(shí)，可用沖壓加工。沖壓的基本工序是落料拉深。
1.1 工藝計(jì)算
由圖可知，因?yàn)椴牧系暮穸仁?.5㎜，所以：
零件的直徑為 ｄ﹦20－﹦ ㎜
零件的高度為 ｈ﹦10－＝ ㎜
圓角的半徑為 ｒ﹦2 ㎜
料的厚度為 ?。舂?.5 ㎜
圖1-2
1.2 毛坯尺寸的計(jì)算
由于板料的厚度是0.5㎜，故可直接但工件的尺寸計(jì)算，不必按中心線尺寸計(jì)算。因此：
﹦
查《實(shí)用沖壓技術(shù)手冊》表4-4[10]。可查得：修邊余量δ﹦1 ㎜則
H﹦ｈ＋δ﹦＋1﹦ ㎜
依據(jù)圓筒形件拉深時(shí)的毛坯尺寸計(jì)算公式（式4—1）[10]為：
將㎜，㎜，㎜代入上式中，即得毛坯的直徑為：
㎜
1.3 拉深次數(shù)的確定
1.3.1 確定是否用壓邊圈
因
由《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表4.4.4[3]可查得：可以不用壓邊圈，但是為了保險(xiǎn)起見，首次拉深仍采用壓料圈。采用壓料圈后，首次拉深可以選擇較小的拉深系數(shù)，有利于減少拉深次數(shù)。
查表4.4.3[5]可得極限拉深系數(shù)：
﹦0.50～0.53 取 ﹦0.53
﹦0.75～0.76 取 ﹦0.76
零件所需的拉深系數(shù)：
﹦
所以該零件能一次拉深成形。
2 工藝方案的確定
根據(jù)以上分析，沖壓該零件可能有以下三種方案：
方案一：先落料，后拉深。采用單工序模生產(chǎn)。
單工序模易于制造和維修，模具在沖床上安裝時(shí)，調(diào)整間隙的均勻度困難，凸模與凹模的相對正確位置只能靠沖床導(dǎo)軌與滑塊的配合精度來保證，因此模具的導(dǎo)向精度低，使用安全性差，不是與薄板料的沖裁。雖然模具結(jié)構(gòu)簡單，但需兩道工序兩副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足該工件大批量生產(chǎn)的要求
方案二：落料—拉深復(fù)合模。采用復(fù)合模生產(chǎn)。
調(diào)料在復(fù)合模中進(jìn)行沖裁時(shí)，一次定位就可以完成沖裁件的內(nèi)外形尺寸，故制件的內(nèi)外形的位置尺寸精度高，生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)效率高，適合位置精度高、生產(chǎn)批量大的制件選用。但這種模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難、周期長，當(dāng)制件內(nèi)外形尺寸像差較小時(shí)也不宜選用復(fù)合模。
復(fù)合模結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是具有既是落料凸模又是沖孔凹模的所謂凸凹模。利用復(fù)合模能夠在模具的同一部位上同時(shí)完成制件的落料和沖孔工序，從未而保證沖裁件的內(nèi)孔與外援的相對位置精度和平整性、生產(chǎn)效率高；而且條料的定位精度比連續(xù)模低，模具輪廓尺寸也比連續(xù)模小。但是，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易制造，成本高，適合于大批量的生產(chǎn)。而且只需一副模具，生產(chǎn)效率高，盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難
方案三：拉深級進(jìn)沖壓。采用級進(jìn)模生產(chǎn)。
壓力機(jī)一次沖程中，在模具不同部位上同時(shí)完成數(shù)道沖裁工序的模具，稱為連續(xù)模。使用連續(xù)模可以減少模具和設(shè)備數(shù)量，提高生產(chǎn)效率，而且容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。但連續(xù)模比簡單模制造復(fù)雜，成本也高。雖然只需一副模具，生產(chǎn)效率高，但模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，送進(jìn)操作不方便。
通過對上述方案的分析比較，該件若能一次拉深，則其沖壓采用方案二為佳[9]。
3 主要工藝參數(shù)的計(jì)算
3.1 毛坯尺寸的計(jì)算
根據(jù)表面積相等原則，有解析法求該零件的毛坯直徑D。已求得
D﹦ ㎜
3.2 排樣及相關(guān)尺寸的計(jì)算
根據(jù)零件的工藝性的要求，采用有廢料直排的排樣方式，排樣圖3-3所示如下：
3.2.1 沖裁件面積的計(jì)算
㎜
3.2.2 板料厚度是ｔ﹦0.5 ㎜，則表2.5.2可查得
工件間的搭邊值： ﹦1.2 ㎜
側(cè)面間的搭邊值： ﹦1.5 ㎜
條料與導(dǎo)料板的間隙： ﹦0.5 ㎜
因此條料寬度的值如下：
㎜
3.2.3 步距[3]
㎜
3.2.4 一個(gè)步距內(nèi)材料的利用率[3]
η﹦
3.2.5 成形次數(shù)的確定
由前所述，零件可一次拉深成形，所以采用落料—拉深復(fù)合模。
3.3 沖壓工序壓力的計(jì)算
3.3.1 計(jì)算壓邊力
由表4.24[3]確定壓邊力的計(jì)算：
式中， ㎜， ㎜，由表4.25查得:。
把各已知數(shù)據(jù)代入上式，得壓力為：
3.3.2 計(jì)算壓邊力
查表4.17[3]計(jì)算拉深力
已知，由表4.18查得，。代入上式得 N
3.3.3 計(jì)算沖裁力
[3]
已知㎜，， ㎜，代入上式為
3.3.4 綜合以上計(jì)算可得總的沖壓力
N
故 ?。剑?N
因該副模具采用的是正裝的復(fù)合模，固定卸料與推件。
3.3.5 選用沖壓設(shè)備
設(shè)備類型選擇的主要依據(jù)是所完成的從壓工序性質(zhì)、生產(chǎn)批量、沖壓件的尺寸及精度要求、現(xiàn)有設(shè)備條件等。
中小型沖壓件主要選用開式單柱（或雙柱）的機(jī)械壓力機(jī)；大、中型沖壓件多選用雙柱閉式的機(jī)械壓力機(jī)。根據(jù)沖壓工序可分別選用通用壓力機(jī)、專用壓力機(jī)（擠壓壓力機(jī)、精壓力、雙動(dòng)拉伸壓力機(jī)等）；大批量生產(chǎn)時(shí)，可選用高速壓力機(jī)或多工位自動(dòng)壓力機(jī)；小批量生產(chǎn)，尤其大型后半零件的成行時(shí)，可采用液壓機(jī)。
壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)選擇主要依據(jù)是沖壓件尺寸、變形力大小及模具尺寸，并進(jìn)行必要效核。
壓力機(jī)的行程，必須保證成型備料能夠放入、成型零件能夠取出。
壓力機(jī)的裝?？臻g必須與沖?？傮w結(jié)構(gòu)尺寸相適應(yīng)。壓力機(jī)工作臺(tái)面的尺寸應(yīng)大于模具的總體平面尺寸，并留有安裝固定的余地。壓力機(jī)的裝模高度貨幣和高度應(yīng)與模具的閉合（封閉）高度相適應(yīng)。模具與壓力機(jī)相關(guān)的尺寸以在以上算出來。
沖模的閉合高度是指指模具工作形成終了時(shí)，上模座的上平面只小木做得下平面之間的距離。而壓力機(jī)裝模高度是指壓力機(jī)滑塊在下止點(diǎn)時(shí)，滑塊下平面之墊板上平面之間的距離。封閉高度和裝模高度相差一個(gè)墊板厚度。沒有墊板的壓力機(jī)，其封閉高度與裝模高度相等。
沖模的封閉高度必須在壓力機(jī)的最大裝模高度和最小裝模高度之間。一般?。?
式中：—— 壓力機(jī)最大封閉高度（㎜）；
—— 壓力機(jī)最小封閉高度（㎜）；
—— 沖模的封閉高度（㎜）；
—— 墊板高度（㎜）。
根據(jù)沖壓工藝力計(jì)算結(jié)果并結(jié)合工件高度，初選開式雙柱可傾壓力機(jī)。
其參數(shù)如下：
公稱壓力： 25 噸
滑塊行程： 65 ㎜
行程次數(shù)： 120次
最大閉合高度： 220毫米
連桿的調(diào)節(jié)長度： 45毫米
工作臺(tái)前后×左右： 300×450毫米
電動(dòng)機(jī)的功率： 1.5千瓦
4 模具工作部分尺寸的計(jì)算
4.1 拉深模的間隙
由表查得拉深模的單邊間隙為
㎜
則拉深模的間隙 ㎜
4.2 拉深模的圓角半徑
凹模的圓角半徑按表選取， ㎜。
4.3 凸凹模工作部分的尺寸和公差
由于共建要求內(nèi)形尺寸，則以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。土木尺寸的計(jì)算見表。
將模具公差按級選取，則 ㎜。
把 ㎜， ㎜， ㎜代入上式，則凹模尺寸為
㎜
間隙取在凸模上，則凸模的尺寸按表計(jì)算，即
把 ㎜， ㎜， ㎜， ㎜代入上式，則凸模尺寸為
＝ ㎜
4.4 確定凸模的通氣孔
由表4.32[3]查得，凸模的通氣孔直徑為5㎜。
5 計(jì)算成型部件的尺寸
5.1 沖裁凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算
由圖可知，該零件屬于無特殊要求的一般落料件。外形尺寸φ34㎜根據(jù)表查得其公差為， ㎜。
由表查的：
Zmax﹦0.03㎜ Zmin﹦0.02㎜
Zmax－Zmin﹦0.03－0.02﹦0.01㎜
由標(biāo)準(zhǔn)公差表查得：
工件尺寸φ34㎜，公差等級為IT14級。由此可得到：取x﹦0.5㎜。
設(shè)凸、凹模按IT6和IT7級加工制造, 則
查表2.4. 1[4]可得:：﹦0.03，﹦0.02。
﹦＝（ ㎜＝ ㎜
﹦＝ ㎜= ㎜
校核 0.016＋0.025﹦0.041㎜＞0.01㎜。（不能滿足間隙公差條件）
因此，只有縮小 、，提高制造精度，才能保證間隙在合理范圍內(nèi)。
由此可?。?
≤0.4(Zmax－Zmax) ﹦0.4×0.01﹦0.004㎜
≤0.6(Zmax－Zmax) ﹦0.6×0.01﹦0.006㎜
﹦φ ㎜
﹦φ ㎜
6 模具的總體設(shè)計(jì)
6.1 模具類型的選擇
由沖壓工藝分析可知，為提高生產(chǎn)率，降低模具的制造難度，減少制造成本，常用落料拉深復(fù)合模，但要求落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚不能過薄，否則強(qiáng)度不夠，此設(shè)計(jì)中凸凹模的壁厚為：
由板料厚度t=0.5，可查的凹模的最小壁厚a=1.6，最小直徑D=15㎜。因此能保證其足夠的強(qiáng)度，采用復(fù)合模是合理的。
6.2 定位方式的選擇
為了保證模具正常工作并沖出合格的制件，要求在送進(jìn)的平面內(nèi)，毛坯（塊料、條料）相對于模具的工作零件處于正確的位置。毛坯在模具中的定位有兩方面內(nèi)容：一是在與送料方向垂直方向上的定位，通常稱為送進(jìn)導(dǎo)向；二是在送料方向上的定位，用來控制送料的進(jìn)距，通常稱為擋料。
因?yàn)樵撃＞呤褂玫氖菞l料，所以導(dǎo)料采用導(dǎo)料板。送進(jìn)步距的控制采用擋料銷。
6.3 卸料、出件方式
由于拉深深度不能太大，材料較薄，因此可采用落料正裝式，拉深倒裝式，模座下安裝鉸沖器，兼作壓力與沖件裝置，另設(shè)有彈性卸料和剛性推件裝置模具采用固定卸料，剛性打件，并利用裝在壓力機(jī)工作臺(tái)下的標(biāo)準(zhǔn)緩沖器提供壓邊力。
6.4 連接與固定零件的選擇
沖模的連接與固定零件大都以標(biāo)準(zhǔn)化了，設(shè)計(jì)時(shí)查閱模具零件手冊選用[7]。
6.4.4 模柄
模柄又稱為模把。通過它將上模與沖床的滑塊連在一起。模柄的結(jié)構(gòu)形式有：通用模柄；壓入式模柄，與上模板壓入時(shí)H7/h6配合，模柄裝入后要與上模板一起平頂面，并與模柄軸線有良好的垂直度；螺旋式模柄，它具有拆卸方便，又不降低上模板強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，但這種模柄軸線與上模板垂直度較差；根據(jù)以上模柄的特點(diǎn)，應(yīng)選擇壓入式模柄。
6.4.2 墊板
墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳來的壓力，以減少上模板所承受的單位壓力，保護(hù)凸模頂端面的上模板面不被凸模頂端壓陷，沖模是否加墊板，要根據(jù)上模板單位承壓力的大小確定。
6.5導(dǎo)向方式的選擇
該副模具可以選用的導(dǎo)柱有后側(cè)的導(dǎo)柱和中間導(dǎo)柱，后側(cè)導(dǎo)柱一般應(yīng)用于公差等級要求不高的情況下。但是由于導(dǎo)柱在一側(cè)，沖壓時(shí)容易產(chǎn)生偏心力矩，使模具偏斜，影響模具壽命和工件的質(zhì)量。而中間導(dǎo)柱應(yīng)用于公差等級要求高的場合。因?yàn)楣ぜ墓畹燃壱笠话?，且工件較小，對工件的質(zhì)量無特殊要求。所以考慮到裝模力使模具采用后側(cè)布置導(dǎo)柱導(dǎo)套模架。
7 主要零部件設(shè)計(jì)
7.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
為了實(shí)現(xiàn)先落料后拉深，模具裝配后，使拉深凸模的端面比落料凹模端面低。圖7-1所示為拉深凸模，其長度可按下式計(jì)算：
式中：——凸模固定板的厚度，；
——凹模固定板的厚度，；
——裝配后，拉深凸模的端面低于落料凹模端面的高度，根據(jù)板厚大 小，決定；
凸凹模因?yàn)樾涂纵^多，為了防止淬火變形，除了采用工作部分局部淬火（硬度58~62HRC）外，材料也用淬火變形小的模具鋼。
7.2 其他零部件的設(shè)計(jì)與選用
7.2.1 彈性元件的設(shè)計(jì)
頂件板在成形過程中一方面起壓邊作用，另一方面還可以將成形后在拉深凸模上的工件卸下，其壓力由標(biāo)準(zhǔn)緩沖器提供。
7.3.2 模架及其他零部件的選用
模具選用中間導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架，可承受較大的沖壓力。
導(dǎo)柱，導(dǎo)套分別為206532。
上模座厚度取25， 即 =25；
上模墊板厚度取10， 即 =10；
彈性卸料板厚度取10，即 =10；
下固定板厚度取10， 即 =10；
下模墊板厚度取10， 即 =10；
下模座板厚度取30， 即 =10；
模具閉合高度：
= ++++++
= （2.5+10+36+20+10+10+3015）=126；
式中：—— 凸、凹模的高度，=36；
—— 凹模的厚度，=20；
—— 凸、凹模進(jìn)入落料凹模的深度，=15；
可見該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)的最大裝模高度（170），可以使用。
8 模具總裝圖
由以上設(shè)計(jì)，畫出模具總裝圖（如圖8-1所示），為了實(shí)現(xiàn)落料，后拉深，應(yīng)保證模具裝配后拉深凸模的端面比落料凹模端面低3。
模具工作過程：將條料送入彈性卸料板12下長條形槽中，平放在凹模面上，并靠著槽的一側(cè)，壓力機(jī)滑塊帶著上模下行，凸凹模9下表面首先接觸條料，并與壓邊圈14一起壓住條料，先落料，后拉深。當(dāng)拉深結(jié)束后，上?；爻?，落料后的條料彈性卸料板12從凸凹模上卸下，拉深成形的工件由壓力機(jī)上活動(dòng)橫梁通過推件塊5從凸凹模中剛性打下，用手工將工件取走后，將條料往前送進(jìn)一個(gè)步驟，進(jìn)行下一個(gè)工件的生產(chǎn)。
9 工作零件的加工工藝
本副模具工作零件都是旋轉(zhuǎn)體，形狀比較簡單，加工主要采用車削。
9.1 凸模加工工藝過程
圓形凸模加工比較簡單，熱處理前毛坯經(jīng)車削加工，配合面留有適當(dāng)磨削余量；熱處理后，經(jīng)外圓磨削即可達(dá)到技術(shù)要求。
9.1.1 凹模加工工藝過程
熱處理前可采用鉆、鉸（鏜）等方法進(jìn)行粗加工和半精加工。熱處理后型孔可通過研磨或內(nèi)圓磨削精加工。
9.1.2 凸凹模工作型面的機(jī)械加工方法
凸凹模零件一般由兩部分組成，即工作部分（用于沖壓工件）和非工作部分（用于裝配和連接等），非工作部分可采用普通機(jī)械加工方法，如車、銑、刨、磨、鉗 等。工作部分由于形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，經(jīng)熱處理后硬度高等原因，熱處理之前采用車、銑、刨、磨等進(jìn)行粗加工或半精加工，熱處理之后再進(jìn)行精加工[9]。
10 模具的裝配
本模具的裝配選擇凸、凹模為基準(zhǔn)件，先裝上模，再裝下模。具體裝配過程如下：
10.1裝配下模部分
10.1.1 在已裝配凹模的固定板上面安裝定位板
將已經(jīng)裝好凹模、定位板的固定板置于下模座上，找正中心位置，用平行夾頭夾緊，依靠固定板的螺釘孔在鉆床上對下模座預(yù)鉆螺紋孔錐窩。拆開固定。按已經(jīng)預(yù)鉆的錐窩鉆螺紋底孔并攻螺紋，再將凹模固定板重新置于下模座上找正位置，用螺釘緊固，鉆、鉸定位銷孔，裝入定位銷[8]。
10.2裝配上模部分
（1）將卸料板套裝在凸凹模上，兩者之間墊入適當(dāng)高度的等高墊鐵，用平行夾頭夾緊。以卸料板上的螺孔定位，在上墊板上鉆出錐窩。
（2）將已裝入卸料板的凸凹模插入凹?？字校诎寄：托读习逯g放等高墊鐵，并將墊板置于固定板上，再裝上上模座。用平行夾頭夾緊上模座和卸料板，以卸料板上的孔定位，在上模座上鉆錐窩。然后拆開以錐窩定位鉆孔后，用螺釘將上模座、墊板、卸料板連接并稍加緊固。
（3）調(diào)整凸、凹模的間隙
將已裝好的上模部分套裝在導(dǎo)柱上，調(diào)整位置使凸凹模插入凹?？字?，根據(jù)配合間隙采用前述調(diào)整配合間隙的適當(dāng)方法，對凸、凹莫間隙調(diào)整均勻。并以紙片作材料進(jìn)行試沖。如果紙樣輪廓整齊、無毛刺或周邊毛刺均勻，說明配合間隙均勻。如果只有局部有毛刺，說明配合間隙不均勻，需重新調(diào)整均勻?yàn)橹埂?
（4）配合間隙調(diào)整好，將凸凹模卸料板螺釘緊固。鉆鉸定位銷孔，賓桿狀定位銷定位[10]。
（5）在橡膠圈的作用下卸料板處于最低位置時(shí)，凸凹模下端應(yīng)比卸料板下沿短0.5，并上下靈活運(yùn)動(dòng)。
10.3 沖裁模具的試沖
模具裝配以后，必須在生產(chǎn)條件下進(jìn)行試沖。通過試沖可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)和制造的不足，并找出原因以利改正。并能夠?qū)δ＞哌M(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修理，直到模具正常工作沖出合格之間為止。
沖裁模具經(jīng)試沖合格后，應(yīng)在模具模座正面打刻編號(hào)、沖模圖號(hào)、制件號(hào)、使用壓力機(jī)型號(hào)、制造日期等。并涂油防銹后經(jīng)檢驗(yàn)合格入庫。
結(jié) 論
本課程設(shè)計(jì)是我們進(jìn)行完了三年的模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)課程后進(jìn)行的，它是對我們?nèi)陙硭鶎W(xué)課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)踐的訓(xùn)練。它在我們的學(xué)習(xí)中占有重要的地位。
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我再復(fù)習(xí)老知識(shí)的同時(shí)學(xué)到了許多新知識(shí)，對一些原來一知半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識(shí)。特別是原來所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機(jī)械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測量、冷沖模具設(shè)計(jì)與制造等有了更深刻的理解，使我進(jìn)一步的了解了怎樣將這些知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中。同時(shí)還使我更清楚了模具設(shè)計(jì)過程中要考慮的問題，如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費(fèi)材料，保證工件的經(jīng)濟(jì)性，加工工藝的合理性。
在設(shè)計(jì)的過程中通過沖壓手冊、模具制造簡明手冊、模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊等隊(duì)要設(shè)計(jì)的問題進(jìn)行查詢，我了解了通過更多的途徑去了解我要做的設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)更具合理性。也使我學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)過程中對資料的查詢和運(yùn)用。
通過對落料拉深模的設(shè)計(jì)，使我對拉深模有了深刻的認(rèn)識(shí)，特別是這種帶有落料拉深復(fù)合模具的設(shè)計(jì)。在模具的設(shè)計(jì)過程中也遇到了一些難以處理的問題，雖然設(shè)計(jì)中對它們做出了解決 ，但還是感覺這些方案中還是不能盡如人意，如壓力計(jì)算時(shí)的公式的選用、凸凹模間隙的計(jì)算、卸件機(jī)構(gòu)選用等。
一個(gè)多月斷斷續(xù)續(xù)的設(shè)計(jì)與研究，修改再修改，終于可以暫時(shí)畫上個(gè)句號(hào)，但由于缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對一些零部件的設(shè)計(jì)以及相關(guān)尺寸的計(jì)算，壓力計(jì)的選用等方面還存在很多疑惑，難免有疏漏之處，懇請老師給予指正。
致 謝
本次設(shè)計(jì)是一次學(xué)期總結(jié)，也是對所學(xué)專業(yè)的總結(jié)。收筆之余，首先感謝專業(yè)老師的指導(dǎo)，特別是畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師原老師，在她的指點(diǎn)和教誨下，我順利完成了設(shè)計(jì)。
隨著畢業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)束，大學(xué)三年學(xué)習(xí)也將畫上句號(hào)，此時(shí)此刻心情復(fù)雜。三年來作為學(xué)生，當(dāng)然最重要的任務(wù)就是學(xué)習(xí)，尤其要重視專業(yè)課的學(xué)習(xí)，沒有過硬的知識(shí)在將來人才的競爭中就要成為弱者。通過這三年的學(xué)習(xí)，我已經(jīng)徹底的適應(yīng)了大學(xué)這種“師傅領(lǐng)進(jìn)門，修行在個(gè)人”的教學(xué)方式。我覺得這種方式非常好，讓我們在得到老師正確指導(dǎo)的同時(shí)，還可以自己安排時(shí)間進(jìn)行自學(xué)，讓我們懂得應(yīng)該抓緊時(shí)間充實(shí)自己，盡量多學(xué)一些東西。給了我們充分的學(xué)習(xí)自由，在也不會(huì)機(jī)械的“填鴨”了，讓我們多了許多可以充實(shí)自己的時(shí)間。我認(rèn)為學(xué)問未必全在書本上，很多知識(shí)都需要自己的探索，在探索中掌握，所以我認(rèn)為別管做什么都要靠自己獨(dú)立完成，這樣才能好的鍛煉自己。
就本次設(shè)計(jì)，基本上是自己獨(dú)立完成，在圖書館的來回奔波中，使我體會(huì)到時(shí)間的緊迫。通過自己的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)也圓滿結(jié)束，不管結(jié)果如何，拿著自己的勞動(dòng)成果，心中有一種成就感，我知道這當(dāng)然離不開老師們的諄諄教導(dǎo)。這次設(shè)計(jì)不但是對所學(xué)知識(shí)的鞏固和演練，也為以后的事業(yè)打下一定基礎(chǔ)，受益匪淺！
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⑻ 楊玉英,崔令江.實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)手冊.機(jī)械工業(yè)出版社
⑼ 吳伯杰．沖壓工藝及模具.電子工業(yè)出版社
⑽ 許發(fā)樾．實(shí)用沖壓技術(shù)手冊．機(jī)械工業(yè)出版社
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