,,,,,導(dǎo)師：,,,,工藝分析一 沖壓件工藝分析 1.沖壓件精度分析及確定零件形狀尺寸如圖1.0-1所示，查公差與配合技術(shù)手冊(cè)/方昆凡—北京：北京出版社續(xù)表1-2得該零件的精度等級(jí)為IT10級(jí)；查表1-2確定各尺寸的公差值，φ47對(duì)應(yīng)公差為+0.10mm，φ36對(duì)應(yīng)公差為+0.10mm，φ100對(duì)應(yīng)公差為-0.14mm。,材料：08鋼 料厚：t=1mm 大批量生產(chǎn)圖1.0-1工件圖,,,2.沖壓件結(jié)構(gòu)分析此零件材料為08鋼，料厚為1mm，且零件為軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)體，沖裁性能較好；h/d較小，拉深工藝性較好，因此初步分析該零件的沖壓基本工序有：落料、正拉深、反拉深、沖孔、修邊 三 工藝方案 1.計(jì)算毛坯尺寸外緣拉伸后得到?jīng)_壓件如圖1.0-2所示圖1.0-2 外緣拉深后的沖壓件,,,外緣拉深屬于帶凸緣圓筒不變薄拉深，雖然材料厚度有變化，但是平均值與毛坯原始厚度十分接近。因此，毛坯展開(kāi)尺寸可根據(jù)毛坯面積等于拉深件面積的原則來(lái)確定。由于材料的各向異性以及拉深時(shí)金屬流動(dòng)條件的差異，為了保證零件的尺寸，必須保留出修邊余量，在計(jì)算毛坯尺寸時(shí)必須計(jì)入修邊余量。d f/d=100/89=1.12,根據(jù)d f/d數(shù)值查沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)（第二版）P137中表5-2得修邊余量為3.5mm，所以d f修正為d f=100+3.5×2=107（mm）（注：d為中徑）。 （1）毛坯直徑 由表5-3當(dāng)r≠R時(shí)，毛坯直徑為：已知代入D≈159mm,,,（2）是否使用壓邊圈 毛坯的相對(duì)厚度t／D×100=1／159×100=0.63，零件拉深系數(shù)m 1=d／D=90／159=0.57，查沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)（第二版）P144中表5-7可知，0.63小于1.5,0.57小于0.6故需采用壓邊圈。表5-7 采用/不采用壓料裝置的判別條件（3）計(jì)算拉深次數(shù) 按下列數(shù)據(jù)d f／d=1.12，t／D=1／159≈0.63％，查實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)p91表3-36得首次拉深允許的最大相對(duì)高度為：h 1／d 1=0.50～0.60。工件的相對(duì)高度h／d 2=33／88≈0.375，得出拉深次數(shù)n=1。,（4）驗(yàn)證拉深系數(shù)是否超出極限 查沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)（第二版）表5-10得m t=0.53，所以m 1＞m t，拉深系數(shù)符合要求。表5-10有凸圓筒件的首次拉伸系數(shù),2.落料工序落料工序需沖裁出直徑D=159mm的板料。 3.正拉伸由以上計(jì)算可知，正拉深為首次拉深，且可一次拉深成所需的形狀，拉深過(guò)程中需使用壓邊裝置，拉深后工件的形狀如圖1.0-3所示。圖1.0-3 首次拉深件,四 確定排樣裁板方案以及材料利用率計(jì)算根據(jù)上述計(jì)算，毛坯直徑已經(jīng)確定，可以進(jìn)行排樣設(shè)計(jì)。 1.排樣方式的確定根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)和材料利用率情況有三種排樣方式，即有廢料排樣、無(wú)廢料排樣和少?gòu)U料排樣。由于毛坯直徑比較大，采用少?gòu)U料排樣；考慮操作方便，排樣采用直排單排。 2.搭邊值確定查沖壓成形工藝與模設(shè)計(jì)（第二版）p49表3-8可得：橫搭邊a 1=1.0，步距S=159；條料寬度B=D+2a1=159+2×1.0=161。,3.材料利用率 一個(gè)步距的材料利用率：η=A／SB×100％=77.5％,排樣圖如圖1.0-7所示。圖1.0-7排樣圖,五 沖壓力計(jì)算 1.落料 查冷沖模具設(shè)計(jì)典型實(shí)例詳解p138得落料力公式 F落料=Ltσb=（π×159×1×295）N=147356.4N，σb為板料抗拉強(qiáng)度，08鋼的σb≥295MPa，取295MPa。 2.正拉深 查沖壓工藝模具學(xué)（第三版）經(jīng)驗(yàn)公式為： F 1=πd 1tσbk 1=π×90×1×295×0.93≈77570.6（N） 查冷沖模具設(shè)計(jì)典型實(shí)例詳解p139表5-1得k 1=0.93 由于正拉深時(shí)采用了壓邊圈，需計(jì)算壓邊力，由實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)p121表3-65查得壓邊力F Q(N)的計(jì)算公式為：F Q=π／4[D2-(d 1-2t+2rd) 2q]=3.14／4×[1592-（90-2+2×2）2×2.5]=3235.0N 式中單位壓力q由實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)p122表3-66查得，q=2.5MPa。 3.反拉深 因?yàn)榉蠢钜欢ㄊ窃倮?，所以在?jì)算反拉深力時(shí)可根據(jù)再拉深的拉深力計(jì)算公式求得：F 2=πd 2tσbk 2=π×（47+2）×1×295×1.3≈59005.3（N） 式中k 2由實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)P123中表3-70經(jīng)差值法求得。 4.沖孔 沖孔直徑為φ36mm，F(xiàn)沖孔=Ltσb=π×36×1×295=33346.8（N）,六 工作零件刃口尺寸的計(jì)算 1.落料 落料凹模、落料凸模采用分別加工法加工。落料件尺寸為159 0 -0.16mm。根據(jù)t=1mm，查沖壓成形工藝與模設(shè)計(jì)（第二版）p41表3-5得：Zmin=0.100，Zmax=0.140。因?yàn)槁淞霞某叽缇葹镮T10級(jí)，由沖壓成形工藝與模設(shè)計(jì)（第二版）p37表3-2得，所以落料凹模尺寸精度為IT8級(jí)，落料凸模尺寸精度為IT7級(jí)。查公差與配合合技術(shù)手冊(cè)表1-2得凹模尺寸上偏差δd=+0.063，凸模尺寸下偏差δp=-0.040，因?yàn)槌叽缇葹镮T10以上所以x=1。 |δp|+|δd|=0.103＞Zmax－Zmin=0.140-0.100=0.040﹙mm﹚ 說(shuō)明所取凸凹模公差不能滿足|δp|+|δd|≤Zmax－Zmin的條件，可調(diào)整如下： δp=0.4﹙Zmax－Zmin﹚=0.4×0.040=0.016﹙mm﹚ δd=0.6﹙Zmax－Zmin﹚=0.6×0.040=0.024﹙mm﹚ 落料凹模刃口尺寸Dd=（Zmax-xΔ）+δd 0 =（159-1×0.16）+0.024 0=158.84+0.024 0（mm） 落料凸模刃口尺寸Dp=（Dd-Zmin） 0 –δp =（158.84-0.100） 0 -0.016=158.74 0 -0.016（mm）,表3-5沖裁模初始間隙值,2.正拉深 正拉深的尺寸為φ90 0 -0.14mm （1）圓角半徑 拉深凹模的圓角半徑可按沖壓成形工藝與模設(shè)計(jì)（第二版）p164中經(jīng)驗(yàn)公式確定： r=0.8[（D-d）t] ?=0.8×[﹙159-90﹚×1.0] ?≈6.65mm，取7mm。 一次拉深成型中，凸模的圓角半徑r p應(yīng)與工件的圓角半徑相等。但對(duì)于厚度小于6mm的材料，其數(shù)值不得小于2t。驗(yàn)證r=2mm=2t，符合要求，不需要再加入整形工序，所以凸模的圓角半徑r p=2mm。 （2）間隙 拉深模的凸模及凹模的單邊間隙,由于正拉深采用了壓邊圈,這時(shí)間隙數(shù)值可以按沖壓成形工藝與模設(shè)計(jì)（第二版）p166中表5-19取值，取值為單邊間隙Z=(1～1.1)t取Z=1.05mm （3）拉深凸凹模工作部分尺寸的確定 由沖壓成形工藝與模設(shè)計(jì)（第二版）p166得拉深凹模尺寸 所以D d=（90-0.75×0.14）+0.035 0=89.895+0.035 0 拉深凸模尺寸按凹模實(shí)際尺寸配作，保證單面間隙為1.05mm。,七 沖壓設(shè)備的選擇 由于零件屬于中小型沖壓件，且需要拉深工序，所以沖壓設(shè)備類型初步選為開(kāi)式壓力機(jī)。下面進(jìn)行規(guī)格選擇。 1.壓力機(jī)噸位計(jì)算 F復(fù)合模=F落料+F正拉深+F壓邊=147356.4N+77570.6N+3235.0N=228162.0N=228.1620KN F反拉深模=F反拉深=59005.3N=59.0053KN F沖孔模=F沖孔=33346.8N=33.3468KN 但是，沖壓過(guò)程中最大作用力Pmax發(fā)生的時(shí)間很難與標(biāo)定壓力機(jī)的名義壓力位置相重合。這時(shí)便不能單純地按最大作用力與壓力機(jī)名義壓力之間的關(guān)系來(lái)選擇設(shè)備的噸位，而應(yīng)該以保證壓力機(jī)全部行程范圍內(nèi)，為完成加工所需的滑塊作用力都不能超出壓力機(jī)允許壓力與行程關(guān)系的范圍為條件來(lái)選擇。由于沒(méi)有壓力機(jī)容許負(fù)荷曲線，所以參照參考書(shū)中壓力機(jī)噸位選擇中相關(guān)計(jì)算公式得： F總壓力=（0.5～0.6）F壓力機(jī),因此壓力機(jī)計(jì)算壓力為： F復(fù)合模壓力機(jī)=F復(fù)合模／（0.5～0.6）=228.1620／(0.5～0.6) =(456.3～380.2)KN F反拉深壓力機(jī)= F反拉深／（0.5～0.6）=59.0053／(0.5～0.6) =(118.0～98.3)KN F沖孔壓力機(jī)= F沖孔／（0.5～0.6）=33.3468／(0.5～0.6)=(66.7～55.6)KN 根據(jù)上述計(jì)算壓力，落料拉深復(fù)合模選定公稱壓力為630KN的壓力機(jī)，反拉深模選定公稱壓力為100KN的壓力機(jī)，沖孔模選定公稱壓力為63KN的壓力機(jī)。,2.滑塊行程 由沖壓成型工藝與模具設(shè)計(jì)（第二版）p8可知滑塊行程應(yīng)能保證毛坯的順利放進(jìn)與零件取出。在沖裁時(shí)，壓力機(jī)并不需要太大的滑塊行程，滑塊行程只要比凹模與卸料板上板料的距離大（2～3）mm即可。在進(jìn)行拉深時(shí)，行程一般取拉深件高度的（2～2.5）倍。 3.裝模高度 由沖壓成型工藝與模具設(shè)計(jì)（第二版）p9可知模具閉合高度的值應(yīng)小于壓力機(jī)連桿調(diào)節(jié)到最短距離時(shí)，由壓力機(jī)墊板上表面到滑塊底平面的距離，其關(guān)系為Hmax=Hm+5，式中Hm—模具的閉合高度（mm）。 綜合以上要求，落料拉深復(fù)合模選擇的壓力機(jī)型號(hào)為JB23-63開(kāi)式雙柱可傾式壓力機(jī)；反拉深模選擇的壓力機(jī)型號(hào)為J23-10開(kāi)式雙柱可傾式壓力機(jī)；沖孔模選擇的壓力機(jī)型號(hào)為J23-6.3開(kāi)式雙柱可傾式壓力機(jī)。,4.壓力機(jī)功率的核算 （1）計(jì)算壓力機(jī)的有效功 在根據(jù)沖壓力選擇壓力機(jī)后，還必須核算該項(xiàng)壓力機(jī)的功率（功）是否適合。壓力機(jī)的一個(gè)行程所產(chǎn)生的有效功Wp應(yīng)大于沖壓所需要的總變形功Wb及壓縮彈頂裝置所需的功W之和，即 Wp≥Wb+W 壓力機(jī)的功由飛輪的有效能量和電動(dòng)機(jī)輸出的能量所組成。后者主要消耗在克服摩擦和床身彈性的能量等有害阻力以及恢復(fù)飛輪在沖壓后降低的速度上。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于缺少具體數(shù)據(jù)，很難定量計(jì)算。根據(jù)壓力機(jī)型式→標(biāo)準(zhǔn)行程→壓力機(jī)行程數(shù)，試算得：壓力機(jī)行程數(shù) n=340／P?=340／800?=63.9(次／min) ≈64(次／min) 單行程有效功 Wp=0.14(P3)?=0.14(8003)?=3167.8(N.m),（2）每道沖壓工序有效沖壓功 ①落料沖壓功 W落料=F落料t=147356.4×0.001=147.4（N.m） ②φ90mm拉深功W拉深=F正拉深h外=77570.6×0.034=2637.4（N.m） ③φ47mm拉深功W反拉深=F反拉深h內(nèi)=59005.3×0.020=1180.1（N.m） ④φ36mm孔沖壓功 W沖孔=F沖孔t=33346.8×0.001=33.3（N.m） 有效沖壓功Wb=W落料+W拉深+W反拉深+W沖孔=3998.2（N.m）,八 模具結(jié)構(gòu)選擇 （1）沖模結(jié)構(gòu)形式。由沖壓工藝分析可知，采用一套復(fù)合模，兩套單工序模。 （2）定位方式。因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，控制條料的送進(jìn)步距采用固定擋料銷定距。 （3）卸料、出件方式的選擇。根據(jù)零件的形狀和工藝方案，沖裁后的工藝廢料留在條料上，不需采用卸料裝置。工件由于采用了兩道拉深工序，所以采用頂件器頂出。 （4）導(dǎo)向裝置的選擇。選擇后側(cè)導(dǎo)柱模架，該模架可用于沖壓較寬條料，送料及操作方便，可縱向或橫向送料。凹模周界范圍為250mm×250mm。,九 落料拉深復(fù)合模主要零部件的設(shè)計(jì) 1.工作零件 a落料凹模尺寸 凹模設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮凹模強(qiáng)度，制造方法和加工精度等。 落料凹模采用凹模板，凹模刃口孔型采用階梯式，刃口的強(qiáng)度好，刃口尺寸不隨修磨刃口而增大。 查課本表3-24，表3-25，得系數(shù)k=0.2，送料方向的凹模刃壁到凹模邊緣的最小距離161，送料方向的凹模刃壁間的最大距離161mm，垂直于送料方向的凹模刃壁間的最大距離161mm。根據(jù)課本Ⅱ公式（3-13）（3-32）（3-33），得 凹模厚度H=sk=161x0.2=32.2mm 凹模寬度s+2s=137+2x40=217 凹模長(zhǎng)度s+2s+137+2x40=217 根據(jù)計(jì)算得出的長(zhǎng)×寬×厚尺寸與凹模板的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)照，為使模具結(jié)構(gòu)合理，選用凹模板L×B×H=250×250×40。,根據(jù)模具的總體輪廓和結(jié)構(gòu)，初選緊固螺釘和銷釘，凹模需要淬火，凹模上螺釘孔和銷釘孔的主要參數(shù)如下： 螺孔中心到凹模外緣等距，孔中心到外緣的距離為 L=2d=2×12=24； 查課本Ⅰ表2-19，得銷孔中心到凹模外緣最小距離，??； 螺孔中心刃口邊緣及銷孔邊緣的距離，標(biāo)準(zhǔn)尺寸： s2d=24； 查課本Ⅰ表2-20，得凹模板、凸模固定板上螺孔之間中心距 Smin=60，Smax=115 b拉深凸模和凸凹模 拉深凸模的結(jié)構(gòu)采用典型圓凸模結(jié)構(gòu)，下端為工作部分，中間的圓柱部分用來(lái)與凸模固定板配合，最上端的臺(tái)肩用于固定并承受卸料力等，各部分的直徑尺寸根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定。,凸凹模的結(jié)構(gòu)也采用典型圓凸模的結(jié)構(gòu)，與拉深凸模相同。其中凸凹模的拉深部分根據(jù)模具的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)延伸。 由以上工作零件的刃口尺寸計(jì)算，可知拉深凸模與拉深凹模的圓角半徑均為5mm，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)及課本Ⅱ式（3-26），得 拉深凸模長(zhǎng)度l=40+24-1=63mm 凸凹模長(zhǎng)度l=24+36=60mm 凹模設(shè)計(jì)圖如圖1.0-8所示：由工作零件的刃口尺寸計(jì)算結(jié)果，可知 凸模的直徑都較大，凸模的剛度和強(qiáng)度 都足夠，可不用進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的校核。 圖1.0-8凹模,2.其他板類零件 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，固定板的厚度取凹模厚度的0.6～0.8，所以H=40×0.8=32，查標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)，取固定板厚度H=24mm。 由以上計(jì)算，可知拉深凸模承受的總壓力Fz=F首次=33175.2N，凸模頭部端面直徑，根據(jù)課本Ⅱ公式（3-42），得凸模頭部端面直徑對(duì)模座的單位面積壓力查課本Ⅱ表3-34，可知，即拉深凸模與模座之間不需要加墊板。 對(duì)于凸凹模， 凸凹模與模座之間也不需要加墊板，但考慮到模柄的安裝，為了避免模柄對(duì)凸凹模的沖擊，應(yīng)該加上墊板。 根據(jù)凹模板的外形尺寸及以上計(jì)算，查標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)，選定上固定板，下固定板，墊板。,上固定板設(shè)計(jì)圖如圖1.0-9所示： 3.壓料裝置 根據(jù)模具的總體結(jié)構(gòu)，該模具的壓料裝置援用 彈性壓料裝置，彈性元件為橡膠，這種壓料裝 置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在中小型壓力機(jī)上使用較為方便， 滿足模具使用的要求。壓料圈采用平面形，根 據(jù)零件及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為圓形。頂桿參照部標(biāo)， 選用B10×130 QJ 717-82。 4.定位裝置 條料在送進(jìn)過(guò)程中，采用導(dǎo)料銷控制送進(jìn)方向， 采用固定擋料銷定位控制送進(jìn)距離。選用1個(gè)擋 料銷和兩個(gè)導(dǎo)料銷固定在凹模上，查標(biāo)準(zhǔn)QJ702-82選取 圖1.0-9 的擋料銷，這種定位零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造、使用方便。,5.卸料裝置 根據(jù)排樣圖，為了使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，廢料從凸凹模上卸下不需要卸料裝置。工件的推件動(dòng)作由剛性推件裝置完成，根據(jù)工件形狀與模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由打桿、螺母、推板組成。參照標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)，打桿選用M16×186 GB 2867.1-81，螺母選用M16 GB/T41-2000。圖1.0-10壓邊圈,6.模架及其零件 該模具主要完成落料-首次拉深工序，該工序件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度沒(méi)有嚴(yán)格要求，所以采用對(duì)此要求不高、送料及操作方便的后側(cè)式導(dǎo)柱模架。根據(jù)凹模板的外形尺寸，查手冊(cè)選取凹模周界， 的后側(cè)導(dǎo)柱模架。 中間導(dǎo)柱上模座 250×250×45 GB/T 2855.6 中間導(dǎo)柱下模座 250×250×55 GB/T 2855.6 根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選用壓入式模柄，與上模座采用H7/m6的過(guò)渡配合，并加銷釘防轉(zhuǎn)，模柄工作段的直徑與所選壓力機(jī)滑塊模柄孔直徑相一致。 模柄 A50×45 GB/T2646.1 根據(jù)模架及模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選取導(dǎo)柱導(dǎo)套。 導(dǎo)柱 A35×180 GB/T 2861.1 導(dǎo)套 A35H6×115×43 GB/T 2861.1 根據(jù)模具的總體結(jié)構(gòu)輪廓，查手冊(cè)選用螺釘、銷釘如下： 螺釘 M12×65 GB70-76 M16×70 GB70-76 銷釘 φ12×80 GB119-86 φ16×80 GB119-86,7.繪制落料拉深復(fù)合模裝配圖 模具裝配圖如圖1.0-11所示圖1.0-11落料拉深復(fù)合模,8.壓力機(jī)閉合高度的校核 由模具總裝圖可知，模具的閉合剛度。 查課本Ⅱ附錄5，可知壓力機(jī)的最大閉合高度，連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度，所以壓力機(jī)的最小閉合高度,墊板厚度,根據(jù)課本Ⅱ公式（2-1），得所以，可知所選壓力機(jī)合適。,結(jié)論（總結(jié)） 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)所面臨的任務(wù)是帶輪，通過(guò)各種計(jì)算還有分析，最終決定的工藝方案是落料、正拉深、反拉深、沖孔。于是選擇了三套模具來(lái)完成：落料拉深復(fù)合模，反拉深模，沖孔模。 通過(guò)這次帶輪的設(shè)計(jì)，我又一次體會(huì)到了在模具設(shè)計(jì)時(shí)必須具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和足夠的耐心。因?yàn)槟＞咴O(shè)計(jì)是一個(gè)特別繁瑣的過(guò)程，我們?cè)O(shè)計(jì)的每一個(gè)零部件都要滿足零件的加工要求，所以每一個(gè)數(shù)據(jù)都要準(zhǔn)確，都要經(jīng)過(guò)反復(fù)的琢磨。雖然這是一次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是學(xué)校對(duì)我們的一種檢驗(yàn)，但是我們卻不能只是抱著完成任務(wù)的這種心態(tài)，覺(jué)得差不多就行了，而應(yīng)該盡全力把它做到最好。因?yàn)橐坏┪覀儺厴I(yè)步入社會(huì)中就會(huì)面臨更大的壓力，我們?cè)O(shè)計(jì)的任何產(chǎn)品都要經(jīng)過(guò)社會(huì)的檢驗(yàn)，不能出半點(diǎn)差錯(cuò)，，因此我們從現(xiàn)在開(kāi)始就要培養(yǎng)這種心態(tài)。另外，這次課程設(shè)計(jì)又讓我將三年以來(lái)所學(xué)的知識(shí)復(fù)習(xí)鞏固了一下，同時(shí)又有了一定程度的提高。因此我相信以后只要我們認(rèn)真對(duì)待每一件事，一定會(huì)有或大或小的收獲。,,,,,,導(dǎo)師：李奇涵,李興興,,,