圓筒件沖壓成形工藝與模具設計【拉深?！?/h1>

圓筒件沖壓成形工藝與模具設計【拉深模】,拉深模,圓筒件沖壓成形工藝與模具設計【拉深?！?圓筒,沖壓,成形,工藝,模具設計 中期檢查表 學生姓名 學 號 指導教師 選題情況 課題名稱 圓筒件沖壓成形工藝與模具設計 難易程度 偏難 適中 偏易 工作量 較大 合理 較小 符合規(guī)范化的要求 任務書 有 無 開題報告 有 無 外文翻譯質量 優(yōu) 良 中 差 學習態(tài)度、出勤情況 好 一般 差 工作進度 快 按計劃進行 慢 中期工作匯報及解答問題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定： 所在專業(yè)意見： 負責人： 年 月 日 機 械 加 工 工 序 卡 工序名稱 粗銑六面 工序號 01 零件名稱 凹模 零件號 00-03 零件重量 同時加工零件數(shù) 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 種 類 重 量 T10鋼 55--60HRC 鍛 件 設 備 夾 具 名 稱 輔 助 工 具 名 稱 型 號 銑床 虎鉗 墊塊 安 裝 工 步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走 刀 長 度 走 刀 次 數(shù) 切 削 深 度 進給量 主 軸 轉 速 切 削 速 度 基 本 工 時 二次 2 銑上、下平面 30面銑刀 游標卡尺 2 0.2mm 200㎜/ min 2000r/min 二次 1 銑四周面 10立銑刀 游標卡尺 2 0.5mm 60㎜/ min 2000r/mi 設 計 者 指 導 教 師 共 1 頁 第 1 頁 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 模具號 零件號 零 件 名 稱 00-13 凹模 XYZ-003 牌 號 硬 度 Cr12 48---52HRC 工序號 工 序 名 稱 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工 時 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 01 下料 02 鍛造達尺寸115mm×95 mm 蒸汽錘 直尺 03 粗銑六面達尺寸115mm×95mm 立式銑床 虎鉗 30面銑刀, 10立銑刀 游標卡尺 04 磨上下表面 平面磨床 磁力夾具、精密平口鉗 砂輪 游標卡尺，刀口尺 05 鉗工劃線去毛刺做螺紋孔 立式鉆床 虎鉗 鉆頭、鉸刀、絲錐 高度尺、游標卡尺 06 熱處理（淬火、回火）保證硬度 55---60HRC 熱處理爐 硬度儀，游標卡尺 07 磨削上下面 平面磨床 磁力夾具、精密平口鉗 砂輪 游標卡尺，刀口尺 08 線切割各個型孔留余量0.02mm 線切割慢走絲機床 復式支撐 0.2mm黃銅絲 千分表，游標卡尺 09 鉗工研磨各型孔達尺寸要求 游標卡尺 10 檢驗 游標卡尺 編制 校對 審核 批準 機 械 加 工 工 序 卡 工序名稱 粗銑六面 工序號 02 零件名稱 壓邊圈 零件號 00-05 零件重量 同時加工零件數(shù) 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 種 類 重 量 45 43--48HRC 鍛 件 設 備 夾 具 名 稱 輔 助 工 具 名 稱 型 號 銑床 虎鉗 墊塊 安 裝 工 步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走 刀 長 度 走 刀 次 數(shù) 切 削 深 度 進給量 主 軸 轉 速 切 削 速 度 基 本 工 時 二次 2 銑上、下平面 30面銑刀 游標卡尺 2 0.2mm 200㎜/ min 2000r/min 二次 1 銑四周面 10立銑刀 游標卡尺 2 0.5mm 60㎜/ min 2000r/mi 設 計 者 指 導 教 師 共 1 頁 第 1 頁 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 模具號 零件號 零 件 名 稱 00-05 壓邊圈 XYZ-003 牌 號 硬 度 45 43---48HRC 工序號 工 序 名 稱 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工 時 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 01 下料 02 鍛造達尺寸115mm×75 mm 蒸汽錘 直尺 03 粗銑六面達尺寸115mm×75mm 立式銑床 虎鉗 30面銑刀, 10立銑刀 游標卡尺 04 磨上下表面 平面磨床 磁力夾具、精密平口鉗 砂輪 游標卡尺，刀口尺 05 鉗工劃線去毛刺做螺紋孔 立式鉆床 虎鉗 鉆頭、鉸刀、絲錐 高度尺、游標卡尺 06 熱處理（淬火、回火）保證硬度 43---48HRC 熱處理爐 硬度儀，游標卡尺 07 磨削上下面 平面磨床 磁力夾具、精密平口鉗 砂輪 游標卡尺，刀口尺 08 線切割各個型孔留余量0.02mm 線切割慢走絲機床 復式支撐 0.2mm黃銅絲 千分表，游標卡尺 09 鉗工研磨各型孔達尺寸要求 游標卡尺 10 檢驗 游標卡尺 編制 校對 審核 批準 設計說明書 畢業(yè)設計題目：圓筒件沖壓成形工藝與模具設計 系 部 專 業(yè) 班 級 學生姓名 學 號 指導教師 2013 年 4 月 15 日 I 圓 筒 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設 計 摘 要 :本文首先論敘了我國目前沖壓模具制造技術發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢。正文部分 介紹了一種直筒形件的拉深模具設計，內(nèi)容主要包括：拉深原理分析、拉深工藝分析 及方案比較選擇、模具結構的設計計算。在設計中充分利用了計算機輔助設計 （CAD/CAM)：用 AutoCAD2000 繪制了所有零件圖和裝配圖。 關 鍵 字 ： 模具，筒形件拉深，工藝分析，結構設計 CYLINDER PARTS STAMPING FORMING II THCHNOLOGY AND DIE DESIGN ABSTRACT: This text talks about our country hurtles to press the molding tool manufacturing technical present condition and the development trends currently. Then the text part introduces a kind of design for drawing die which is used for the motor case body with frank tube shape, which is content include mainly: The principle analysis of Drawing, the technical analysis for Drawing, the scheme relatively chosen, design and calculate for the die structure. There have fully utilized CAD in the design CAD/CAM. Have drawn all part pictures and installation diagrams with AutoCAD2000. KEY WORDS: die，drawing ，the principle analysis，the structure design 目錄 III 1 緒論 .1 1.1 沖壓模具市場情況 .1 1.2 沖壓成形工藝與理論研究 .2 1.3 沖壓模具設計與制造 .2 2 直臂深圓筒拉深模具的設計思路 .4 3 筒形件拉深設計 .5 4 沖壓件的工藝性分析 .6 5 沖壓件的工藝計算 .7 5.1 確定俢邊余量 .7 5.2 計算毛抷直徑 .7 5.3 確定是否采用壓邊圈拉深 .7 5.4 計算總的拉深系數(shù)，并判斷能否一次拉成 .8 5.5 確定拉深次數(shù) n .8 5.6 工藝方案的確定 .9 5.7 半成品尺寸的確定，計算各次拉深后的直徑 .10 5.7.1 工序件的直徑 nd.10 5.7.2 確定各次拉深凸凹模的圓角半徑 .10 5.8 計算各次拉深半成品高度 .11 5.9 繪制拉深工序圖 .11 6 進行必要的計算 .13 6.1 計算壓邊力、拉深力 .13 6.1.1 計算壓邊力 .13 6.1.2 計算拉深力 .14 6.1.3 計算公稱壓力 .15 6.2 模具工作部分尺寸計算 .16 6.2.1 模具間隙 .16 6.2.2 拉深模圓角半徑 .17 IV 6.2.3 凸凹模工作尺寸及公差 .17 6.2.4 凸模通氣孔設計 .18 7 模具的總體設計 .19 8 模具主要零部件的設計 .20 8.1 拉深凸模與凹模的結構設計 .20 8.1.1 拉深凹模結構 .20 8.1.2 拉深凸模結構 .21 8.2 上下模座等零部件的設計 .22 9 沖壓設備的選擇 .24 10 繪制模具總裝圖(以第四次拉深模為例) .26 總結 .28 致謝 .29 參考文獻 .30 設計任務書 系 部： 專 業(yè)： 學生姓名: 學 號: 設 計 題 目： 圓筒件沖壓成形工藝與模具設計 起 迄 日 期: 指 導 教 師: 2013 年 11月 2日 畢 業(yè) 設 計 任 務 書 1．本畢業(yè)設計課題來源及應達到的目的： 該課題來源于一一六廠生產(chǎn)一線的沖壓制件。在完成該課題之后，應對沖壓工藝生產(chǎn)較為熟悉，能熟練掌握相關設計手冊的使用，能獨立完成一套模具的設計及模具工作零件加工工藝的編制，能夠運用模具設計軟件完成模具裝配圖及零件圖的繪制。 2．本畢業(yè)設計課題任務的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）： 課題資料： 厚度：1mm 材料：鋁 批量：大批量 設計任務： （1）了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀； （2）分析筒形件拉深沖壓成形工藝并確定其工藝方案； （3）成形設備的選用及校核； （4）模具的整體設計，繪制模具總裝圖與拆畫非標準件零件圖； （5）編寫設計說明書一份； （6）編制主要零件加工工藝過程卡。 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 系部意見： 系領導： 年 月 日 設計評語 學生姓名： 班級: 學號 1 題 目： 圓筒件沖壓成形工藝及模具設計 綜合成績： 指導者評語： 指導者(簽字)： 年 月 日 畢業(yè)設計評語 評閱者(簽字)： 年 月 日 答辯委員會（小組）評語： 答辯委員會（小組）負責人(簽字)： 年 月 日 圓筒件沖壓成形工藝與模具設計 1 緒論 目前，我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當?shù)穆浜?，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成形工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。 沖壓模具是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件。在沖壓模具的設計制造上，目前正朝著以下兩方面發(fā)展：一方面，為了適應高速、自動、精密、安全等現(xiàn)代生產(chǎn)需要，沖壓模具正向高效率、高精度、高壽命、自動化及多工位方向發(fā)展。在我國，工位數(shù)達50甚至更多的級進模、壽命達億次的硬質合金模、精度和自動化程度相當高的沖壓模具都已經(jīng)應用在生產(chǎn)中，同時，由于這樣的沖壓模具對加工、裝配、調(diào)整、維修要求很高，因此，各種高效、精密，數(shù)控、自動化的模具加工機床和檢測設備也在迅速發(fā)展；另一方面，為了產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅合金沖壓模具、聚氨酯橡皮沖壓模具、薄板沖壓模具、鋼帶沖壓模具、組合沖壓模具等各種簡易沖壓模具及其制造技術也得到了迅速發(fā)展。 性能練好的沖壓設備是提高沖壓生產(chǎn)技術水平的基本條件。高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的壓力機與之匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設備由單工位、單功能、低速朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方面發(fā)展，加之機械手乃至機器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到了大幅度提高。 沖壓生產(chǎn)的自動化是提高勞動生產(chǎn)率和改善勞動生產(chǎn)條件的有效措施。由于冷沖壓操作簡單，坯料和工序形狀比較規(guī)則，一致性好，因此，容易實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化。沖壓生產(chǎn)的自動化包括：原材料的運輸、沖壓工藝過程及檢測、沖模的更換與原裝、廢料處理等各個環(huán)節(jié)，但最基本的是壓力機自動化和沖壓模具自動化。適用于各種條件下自動操作的通用裝置和檢測裝置有：帶料、條料或工序件的自動送料裝置，自動出件及理件裝置，送料位置和加工檢測裝置，安全保護裝置等，都是實現(xiàn)普通壓力機和沖壓模具自動化的基本裝置。 1.1 沖壓模具市場情況 目前，我國沖壓模具在數(shù)量、質量、技術和能力等方面都有了很大的發(fā)展，但與國民經(jīng)濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車覆蓋件模具、超大規(guī)模集成電路及精密電子產(chǎn)品的模具還主要依靠進口，為汽車零部件配套的大型多工位級進模剛起步不久，板料熱沖壓成型及其模具技術在國內(nèi)剛起步，基本上還是空白，模具生產(chǎn)技術水平已成為影響我國汽車和高檔電子產(chǎn)品自主創(chuàng)新能力提高的重要因素。而一些低檔次的簡單模具，已趨供過于求，市場競爭激烈。 2006-2010年，我國沖壓鈑金行業(yè)產(chǎn)值由4500億增至8600億元，年耗薄鋼板（帶）材由0.7億t增至1.2億t，年新購設備費用由200億元增至350億元，年薪購模具費用由300億元增至500億元。2010年沖壓鈑金企業(yè)（或車間）4萬多家，80%以上的沖壓鈑金企業(yè)年產(chǎn)值在1000萬元以下，從業(yè)人員350多萬人。 1.2 沖壓成形工藝與理論研究 近年來，沖壓成形工藝有很多新的進展，精密成形、電磁成形、液壓成形、超塑性成形、軟模成形、管內(nèi)高壓成形、熱成形、無模多點成形等新工藝的應用不斷成熟。這些新工藝具有精密、柔性、快速、復合、信息化等特點。無模多點成形系統(tǒng)以CAD/CAM/CAE技術為主要手段，能快速經(jīng)濟地實現(xiàn)三維曲面的自動化成形。 1.3 沖壓模具設計與制造 近年來，我國沖壓模具水平有很大的提高。其中精密、高效、長壽命的多工位及多功能級進模和大型復雜的汽車覆蓋件模代表了現(xiàn)代沖壓模具的技術水平。模具制造技術現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎。計算機信息技術、信息技術、自動化技術等先進技術正在不斷向傳統(tǒng)制造技術滲透、交合、融合，形成了現(xiàn)代模具制造技術。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲線切割加工、精密磨削及拋光、數(shù)控測量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質量，而且與傳統(tǒng)切削加工相比，具有溫升低、切削力小的特點，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實現(xiàn)硬材料（60HRC）加工；電火花銑削加工是以高速旋轉的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工，因此不再需要制造昂貴的成形電極；慢走絲切割技術的發(fā)展水平已相當高，功能也相當完善，自動化技術已達到無人看管運行的程度，目前切割速度已達到300平方毫米每分鐘；精度磨削及拋光拋光技術已開始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標磨床及自動拋光等先進設備和技術。 2 直臂深圓筒拉深模具的設計思路 拉深是沖壓基本工序之一，它是利用拉深模在壓力機作用下，將平板坯料或空心工序件制成開口空心零件的加工方法。它不僅可以加工旋轉體零件，還可以加工盒形零件及其他形狀復雜的薄壁零件，但是，加工出來的制件的精度都很底。一般情況下，拉深件的尺寸精度應在IT13級以下，不宜高于IT11級。 只有加強拉深變形基礎理論的研究，才能提供更加準確、實用、方便的計算方法，才能正確地確定拉深工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決拉深變形中出現(xiàn)的各種實際問題，從而，進一步提高制件質量。 直壁圓筒件是最典型的拉深件，其工作過程很簡單就一個拉深，在工藝性分析和毛柸尺寸的計算后根據(jù)計算確定它不能一次拉深成功.由此知需要多次拉深。在最后的一次拉深中由于制件的高度太高，根據(jù)計算的結果和選用的標準模架，判斷此次拉深不能采用標準的模架。最后選用適合的壓力機和其他的設備。設計時可能高度出現(xiàn)誤差，應當邊試沖邊修改高度。 3 筒形件拉深設計 零件名稱：直臂筒形件 生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn) 材料：鋁 料厚：1mm 拉深件的零件圖，如下圖所示 圖1 圓筒件 4 沖壓件的工藝性分析 該沖壓件為不帶凸緣的直臂筒形件，要求零件尺寸標注在外形，料厚t=1mm，且沒有厚度不變的要求；該零件結構簡單，對稱底部圓角半徑r3=4mm＞t，滿足拉深工藝對形狀和圓角半徑的要求。 拉深件的制造精度包括直徑方向的精度和高度方向的精度兩個方面。一般情況下，拉深件的尺寸精度應在IT13級以下，不宜高于IT11級。由于該零件標注尺寸未注公差，即其尺寸為自由公差，所以拉深工藝能滿足工件的公差等級要求。由以上分析可取直臂筒形件的尺寸精度等級為IT14級；零件所用材料鋁的拉深性能較好，易于拉深成形。 綜上所述，該工件的拉深工藝性較好，可用拉深工藝加工。工件的拉深次數(shù)及其有關尺寸可有下列各工序計算來確定。 因材料的料厚t=1mm≥1mm，故按板厚中線尺寸計算。 5 沖壓件的工藝計算 5.1確定俢邊余量 由拉深件的零件圖可得，d=（30-1）mm=29mm h=75mm 由無凸緣筒形件的拉深相對高度h/d=75/29=2.5，查中表4.2可得俢邊余量Δh=5mm 則拉伸高度為H=h+Δh=（75+5）mm=80mm 5.2計算毛抷直徑 由圖可知：r =4mm d=29mm H= 80mm 筒形件毛抷直徑的計算公式為，D= 代入數(shù)據(jù)得 D =100mm 5.3確定是否采用壓邊圈拉深 毛抷的相對厚度為：t/D×100=1/100×100=1，由中表4.7可知，需要采用壓邊圈。首次拉伸時一般采用平面壓邊裝置；再次拉深時，采用筒形壓邊圈，如圖2所示。一般來說再次拉深所需要的壓邊力較小，而提供壓邊力的彈性力卻隨著行程而增加，所以要用限位裝置。 壓邊圈的尺寸：=+10=65+10=75mm a首次拉深 b再次拉深 圖2 壓邊圈各次拉深采用形式 5.4計算總的拉深系數(shù)，并判斷能否一次拉成 根據(jù)工件直徑d和毛抷直徑D算出總拉深系數(shù)。由總拉深系數(shù)的計算公式=d/D 代入數(shù)據(jù) =29/100=0.29 由上述計算可知t/D×100= 1查中表4.9可得m1=0.54，因此=29/100=0.29＜0.54=，所以該工件不能一次拉出，則需要多次拉深。 5.5確定拉深次數(shù)n 根據(jù)毛抷的相對厚度t/D×100=2.04，查中表4.11可得各次拉深極限拉深系數(shù)： m1=0.54 m2=0.77 m3=0.79 m4=0.81 根據(jù)公式得各次拉深時半成品的直徑為： d1=m1×D=0.54×100=54mm d2=m2×d1=0.77×54=41.58mm d3=m3×d2=0.79×41.58=32.85mm d4=m4×d3=0.81×32.85=26.61mm 5.6工藝方案的確定 該工件的拉深次數(shù)與工序尺寸的計算結果見下表 表1 拉深次數(shù)與各次拉深工序件尺寸（mm） 拉深次數(shù)n 筒體直徑 工序件高度 圓角直徑 1 Φ55 35.31 8 2 Φ43 49.62 5 3 Φ35 64.59 4 4 Φ29 80.89 4 根據(jù)以上計算及對零件工藝性的分析可知，有三種方案可以成形直臂筒形件。具體方案如下： 方案一：落料————首次拉深————第二次拉深————第三次拉深————第四次拉深————切邊 方案二：落料與首次拉深復合————第二次拉深————第三次拉深————第四次拉深————切邊 方案三：落料——-正反拉深 方案一：模具結構簡單，壓力機噸位可較小，但生產(chǎn)率低，需要六道工序。此方案適應于生產(chǎn)批量不大場合。 方案二：復合工序模具結構較復雜，且壓力機要求噸味較大，生產(chǎn)率比方案一高，適應于生產(chǎn)批量較大的場合。 方案三：正反拉深模具結構復雜，況且這時需要采用雙動壓力機，生產(chǎn)率高，適應于生產(chǎn)批量大且有雙動壓力機的場合。 通過對上述三種方案的比較，前面的計算結果及零件的生產(chǎn)批量等可知。該零件需要落料（制成Φ100的坯料經(jīng)過多次拉深和切邊達到零件的要求的高度75mm）工六道工序，由于首次拉深的高度不是太高，首次拉深后的直徑與坯料的直徑相比較，可知落料可以和首次拉深復合，此時可以提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本。綜合考慮選用方案二比較合理。 直臂筒形件的工藝方案為： 方案二：落料與首次拉深復合————第二次拉深————第三次拉深————第四次拉深————切邊 因d4=26.61mm＜29mm，所以應該用四次拉深成形。 5.7半成品尺寸的確定，計算各次拉深后的直徑 5.7.1工序件的直徑 根據(jù)-≈-≈-和……=。對拉深系數(shù)進行調(diào)整后得： m1=0.55 m2=0.78 m3=0.80. m4=0.82 則各次拉深后工序件的直徑為： d1 =m1 ×D =0.55×100=55mm d2=m2 ×d1 =0.78×55=42.9 mm(調(diào)整后為43mm) d3 =m3 ×d2 =0.80×43=34.4mm(調(diào)整后為35mm) d4 =m4 ×d3 =0.82×35=28.7mm(調(diào)整后為29mm) 因為d4=29mm≤29mm,所以最終是4次拉深成形，選定d4為工件的直徑。 5.7.2確定各次拉深凸凹模的圓角半徑 根據(jù)經(jīng)驗公式=0.8=（0.6～ 1） 可求得各工序件筒底處的圓角半徑。 第一次拉深的凹模的圓角半徑 =0.8=6.74mm 則第一次拉深的工件的圓角半徑r1= +t/2=6.74+1/2=7.24,取r1=8mm,并取 =，則 r1=r2=8mm,根據(jù)工件圓角重新調(diào)整凸、凹模的圓角半徑,取為= =（8-1/2）mm=7.5 第二次拉深的凸凹模的圓角半徑 =0.6×7.5=4.5mm= r凸2 則第二次拉深的工件的圓角半徑 =4.5+1/2=5mm 同理，第三次拉深的凸凹模的圓角半徑 ==3.5mm 工件r3=4mm 最后一次拉深的模具的圓角半徑應等于工件的圓角半徑==4mm 所以各次拉深工序件底部圓角半徑取以下數(shù)值： =8mm =5mm =4mm =4mm 5.8 計算各次拉深半成品高度 查根據(jù)式＝（D/d－d+1.72r－0.57 r/d）/4得 =(100/55－55+1.72×8+0.57×8/55)/4=35.31mm =(100/43－43+1.72×5+0.57×5/43)/4=49.62mm =(100/35－35+1.72×4+0.57×4/35)/4=64.46mm =(100/29－29+1.72×4+0.57×4/29)/4=80.76mm 5.9 繪制拉深工序圖 圖3 筒形拉深件的工序圖 6 進行必要的計算 6.1計算壓邊力、拉深力 為了解決首次拉深過程中的起皺問題，生產(chǎn)中的主要方法是在模具結構上采用壓料裝置。 壓邊圈產(chǎn)生的壓邊力FQ大小應當適當，F(xiàn)Q太小，防皺效果不好；FQ太大，則會增大傳力區(qū)危險斷面上的拉應力，從而引起材料嚴重變薄甚至拉裂。因此實際應用中，再不起皺的情況下，盡量選用小的壓邊力。 因為本零件是軸對稱零件，所以不用計算壓力中心。 6.1.1計算壓邊力 解決拉深工作中的起皺問題的主要方法是采用防皺壓邊圈，并且壓邊力要適當。必須指出，如果拉深的變形程度比較小，毛坯的相對厚度比較大，則不需要采用壓邊圈，因為不會產(chǎn)生起皺。 壓邊圈對拉深坯料的變形區(qū)施加的壓邊力F壓是為了防止毛坯起皺，保證拉深過程順利進行而施加的力，它的大小對拉深影響很大。壓邊力太小時，防皺效果不好，造成拉深件筒壁質量差；壓邊力太大時，則會增加危險斷面處的拉應力，引起拉深件拉裂破壞或嚴重變薄超差。 生產(chǎn)中，壓邊力的大小不是唯一的，它有一定的調(diào)節(jié)范圍，其范圍在最大壓邊力F壓max和最小壓邊力F壓min之間，可以看出，壓邊力的調(diào)節(jié)范圍與拉深系數(shù)有一定的關系。拉深系數(shù)減小，壓邊力的變動范圍就減小，這對拉深工作是不利的，因為當壓邊力稍大些時，會產(chǎn)生破裂，壓邊力稍小些時，會產(chǎn)生起皺，即拉深的工藝穩(wěn)定性不好。相反，拉深系數(shù)增大，壓邊力課調(diào)節(jié)范圍增大，工藝穩(wěn)定性好。 在模具設計時，通常是使壓邊力F壓稍大于防皺作用所需色最低值，即在保證毛坯凸緣變形區(qū)不起皺的前提下，盡量選用小的壓邊力，并按下列公式經(jīng)行計算： 總壓邊力 =AP 筒形件第一次拉伸時 =π[D2-(d+2r凹)2]P/4 式中A——壓邊圈下坯料的投影面積（mm2）； P——單位壓邊力（Mpa），可按表4.8選用； d1 ,d2 ,…，dn——第一次及以后各次工件的直徑（mm）； …——各次拉伸凹模圓角半徑（mm）。 由于工件的材料為鋁，查表4.8得p=3N 代入數(shù)據(jù)得： =3.14×(1002-(55+2×8)2）×3/4=11679N =3.14×(552-432)×3/4=2769N =3.14×(432-352)×3/4=1470N =3.14×(352-292)×3/4=904N 壓邊裝置彈性壓邊裝置,這種裝置多用于普通沖床，通常有三種結構形式：橡皮壓邊裝置；彈簧壓邊裝置；氣墊式壓邊裝置。另外氮氣彈簧技術也逐漸在模具中使用。 隨著拉深深度的增加，需要壓邊的凸緣不斷減少，故需要的壓邊力也就逐漸減小。橡皮及彈簧壓邊裝置的壓邊力恰好與需要的壓邊力相反，隨拉深深度的增加，從而導致零件斷裂，因此，橡皮及彈簧結構通常只用于淺拉深。但是，這兩種壓邊裝置結構簡單，在中小型壓力機上使用較為方便，只要正確地選擇彈簧的規(guī)格和橡膠的牌號及尺寸，能減少它的不利影響。彈簧應選用總壓縮量大，壓力隨壓縮量增加比較緩慢的規(guī)格。橡皮應選用軟橡膠，并應保證相對壓縮量不過大。橡皮的壓邊力隨壓縮量增加很快，因此，橡皮的總厚度應選大些，建議橡皮總厚度不小于拉深工作行程的五倍。氣墊式壓邊裝置的壓邊效果較好，壓邊力基本上不隨工作行程而變化，但它結構復雜，制造、使用及維修都比較困難。 剛性壓邊裝置，這種結構用于雙動壓力機，凸模裝在壓力機的內(nèi)滑塊上，壓邊裝置裝在外滑塊上。在拉伸過程中，外滑塊保持不動，所以其剛性壓邊力不隨行程變化，拉深效果好，模具結構簡單 由于零件結構簡單，尺寸精度要求不高，所以壓邊裝置選用彈簧壓邊裝置。 6.1.2計算拉深力 圓筒形工件可用以下經(jīng)驗公式計算拉深力 采用壓邊圈拉深時： 第一次拉深 F=πd1tσbk1 第二次以后 Fn=πdntσbkn (n=2，3，…，i) 式中： F——拉伸力； σb——材料的抗拉強度（本例中為440Mpa）； t——材料厚度（mm）； D——毛坯直徑（mm）； d1,…，dn——各次拉伸后的后續(xù)件中徑（mm）； k1、k2——修正系數(shù), 由表4.6查出修正系數(shù) m1=d1/D=551/100=0.55， k=1.00 m2=d2/d1=43/55=0.78， k=0.82 m3=d3/d2=35/43=0.82， k=0.76 m4=d4/d3=29/35=0.83， k=0.74 查得：鋁的抗拉強度δb=440MPa 則各次拉伸力為： F1 =（1×3.14×55×1×440）N=75988N F2=(0.82×3.14×43×1×440)N=48715.22N F3=(0.76×3.14×35×1×440)N=36750.56N F4=(0.74×3.14×29×1×440)N=29649.14N 6.1.3計算公稱壓力 根據(jù)查有公式≥（1.6～1.8） =+，可取=1.7（+） 代入各次的壓邊力與拉深力得： 首次拉深需加上沖裁力： =1.7（11697+75988）N=149030N =1.7(2769+48715.22)N=87523N =1.7(1470+36750.56)N=64970N =1.7(904+29649.14)N=51940N 6.2 模具工作部分尺寸計算 因為本零件是軸對稱零件，所以不用計算壓力中心。 6.2.1模具間隙 拉深模間隙指的是凸、凹模之間的雙面間隙。間隙的大小對拉深力、拉深件的質量以及模具壽命都有較大的影響。間隙小時，拉深件回彈小，側壁平直而光滑，質量較好，精度較高。若間隙值太小，拉深力增加，導致工件變薄嚴重，甚至拉裂，模具表面間的摩擦、磨損嚴重，模具壽命降低。間隙過大時，拉深力降低，模具的壽命提高，但毛坯容易起皺，拉深件錐度大，精度較差，因此，拉深模的間隙值應合理。確定拉伸模的間隙時，要考慮壓邊狀況、拉深次數(shù)和工件精度等，其原則是：既要考慮板料本身的公差，又要考慮板料的增厚現(xiàn)象，間隙取值一般都比毛坯厚度略大一些。本模具的拉深要壓邊裝置，查[5]表4.13可查每次的單邊間隙值。 有壓邊圈拉深時單邊間隙查[5]表4.13得：首次拉深時單邊間隙Z/2=1.2t；第二，三次拉深時單邊間隙Z/2=1.1t；第四次拉深時單邊間隙Z/2=（1～1.05）t；代入數(shù)據(jù)得： Z1/2=1.2t=1.2×1=1.2mm Z2/2= Z3/2=1.1t=1.1×1=1.1mm Z4/2=（1～1.05）t=（1～1.05）×1=1～1.05mm 所以，各次拉深時拉深間隙為： Z1 =2.4mm Z3=Z2=2.2mm Z4=2mm 6.2.2拉深模圓角半徑 凸模、凹模的選用在制件拉深過程中有著很大的作用。凸模圓角半徑的選用可以大些，這樣會減低板料繞凸模的彎曲拉應力，工件不易被拉裂，極限拉深因數(shù)會變小些；凹模的圓角半徑也可以選大些，這樣沿凹模圓角部分的流動阻力就會小些，拉深力也會減小，極限拉深因數(shù)也會相應減小。但是凸、凹模的圓角半徑也不易過大，過大的圓角半徑，就會減少板料與凸模和凹模端面的接觸面積及壓邊圈的壓料面積，板料懸空面積增大，容易產(chǎn)生失穩(wěn)起皺。 首次拉深凹模圓角半徑可按以下經(jīng)驗公式計算=0.80，以后各次拉深的凹模圓角半徑，可按下式確定：=（0.6～0.9） （i=2，3，4…n） 代入凹模圓角半徑的計算公式經(jīng)計算得： =7.8mm 取=8mm =（0.6～0.9）=4.7～7.0mm取=5mm =（0.6～0.9）=3.0～4.5mm取=4mm 有經(jīng)驗可知凸模的圓角半徑可以取與凹模圓角半徑相等。所以凸凹模圓角半徑為：==8mm，==5mm ，==4mm 最后一次拉深，凸凹模的圓角半徑應與拉深件相應的圓角半徑一致。故取 ==4mm 6.2.3凸凹模工作尺寸及公差 有上述已知工件公差等級為IT13級，所以查公差表得工件的尺寸公差為： 55mm，42 mm ，34 mm ，28 mm 對于多次拉深，工序件尺寸無需嚴格要求，前三次拉深以凹模為基準，模具的制造公差按IT10級選取。 對于多次拉深，工序件尺寸無需嚴格要求，所以中間各工序的凸凹模尺寸可按下式計算： ＝D =(D-Z) 代入數(shù)據(jù)得 =56 mm，=44 mm，=36 mm 計算出各次凸模的尺寸： =54 mm，=42 mm，=34 mm 第四次拉深是最后一次拉深，由于要求零件尺寸注在外形，因此，以凹模的的社計為基準，模具按IT8級選取公差。計算出模具的尺寸為： =（-0.75Δ） 代入數(shù)據(jù)得 =（35-0.75×0.52）=34.61 mm =( D凹4-Z) =(34.61-2) =32.61mm 6.2.4凸模通氣孔設計 拉深時變形材料包緊在凸模上，取件時零件與凸模會形成真空狀態(tài)，如果無通氣孔，取件困難，甚至使零件變形。為了取件方便設置通氣孔，其尺寸由相關資料可查得：5mm 所有拉深凸模的通氣孔尺寸均為5mm。 7 模具的總體設計 四次拉深模具都是在單動壓力機上拉深，采用標準中間模架。第四次拉深模具是在單動壓力機上采用單工序拉深模拉深。上模部分主要有上模座，凹模等零件組成；下模部分主要有凸模，凸模固定板，下模座等組成。壓邊圈是通過頂件桿由氣墊來壓邊的，氣墊的壓邊提供的壓邊力恒定，是較為理想的彈性壓邊裝置。由限位圈來防止壓邊圈被頂出，盡量減小壓邊面積，以增大單位壓邊力。模具為倒裝結構，由推桿推出工件。 工作過程：模具在工作時，將前一道工序拉深后所得的半成品毛坯套在壓邊圈上，壓邊圈的形狀必須與上一次拉出的半成品毛抷形狀一致。凹模裝在上模，凸模裝在下模。上模下行，首先將半成品坯件壓住，然后將坯件和壓邊圈同時向下推，凸模逐漸露出壓邊圈，而將坯料上端一部分材料壓入凹模內(nèi)，使坯料在凸、凹模作用下，產(chǎn)生塑性變形而制成所要求的零件。 當凹模隨上?；厣龝r，零件制品在推桿及推件板的作用下，將其從凹模內(nèi)推出。而壓邊圈在緩沖器系統(tǒng)作用下又回到原位，準備下一次拉深。 8 模具主要零部件的設計 8.1拉深凸模與凹模的結構設計 拉深凹模對拉深過程的影響比凸模大得多，結構形式也較多。就對拉深過程的影響而言，可將拉深凹模分為普通直壁凹模和錐形凹模兩大類。 8.1.1拉深凹模結構 普通直壁凹模這種模具結構比較簡單，有圓弧直接過度到直壁工作帶，首次拉深與再拉深，有無壓邊圈均可采用。但出件方式不同時結構上也有所不同。為了減小摩擦，凹模工作帶高度h不應太大，普通拉深可取h=8～12mm精密拉深（要求拉深件直徑尺寸精度，凸模與凹模之間的間隙取得較?。┛扇=6～10mm。 錐形凹模是在直壁凹模的基礎上加一段錐形過度段稱為錐形凹模。采用錐形凹模拉深有兩方面的優(yōu)點：一凹模圓角半徑處的包角均小于90°,可減小拉深時板料在凹模圓角處的折彎與摩擦阻力，從而可降低筒壁處所受到的拉應力；二毛抷首先在錐形過度段預成形，如同增加了一次拉深，待正式拉人凹模的直壁段時，在切向所需的壓縮量已大為減小，因而起皺的危險也就減小了。錐形凹模一般不用于不壓邊的首次拉深，其要求相對料厚較大。 由于該零件結構簡單，尺寸精度要求不高，所以采用直壁凹模結構。凹模采用螺釘和銷釘定位，同時要保證螺釘（或沉孔）間，螺孔與銷孔間及螺孔，銷孔與凹模刃壁間的距離不能太近，否則會降低模具壽命。凹模外形采用圓形結構。材料選擇T10鋼，熱處理硬度為58～62HRC，技術條件按JB/T7653—1994的規(guī)定處理。根據(jù)制件的高度由經(jīng)驗得拉深凹模的 高度為=+15=80+15=95mm 直徑為=35+40×2=115mm 圖4 凹模 8.1.2拉深凸模結構 拉深凸模結構比較簡單，為了卸料方便，拉深凸模上需鉆一通氣孔，受鉆頭長度限制，一般很難從凸模工作端鉆通至固定端，這時可自工作端先鉆一通孔，再從凸模側壁鉆孔與之相通，側孔中心線到凸模的距離側孔中心線到凸模的距離只要稍大于拉深工件的高度就可達到通氣的目的。 由于該零件的結構簡單，所以凸模選擇臺階式凸模，凸模與固定板采用裝好后磨平，凸模與固定板配合部分按過渡配合（H7/m6或H7/n6）。凸模材料選擇Cr12，硬度為56～60HRC，尾部回火硬度為40～50HRC，技術條件按JB/T7653—1994的規(guī)定處理。 凸模的高度= +++ =15+80+10+75=180mm 圖5 凸模 8.2上下模座等零部件的設計 上模座：220×30 下模座：220×35 凸模固定板：115×15 9 沖壓設備的選擇 為使壓力機能安全工作，取≥（1.6～1.8） 由前面的計算結果,在滿足拉深力使用要求的前提下，初選壓力機型號如下： 首次沖裁拉深時=149030N故選160KN的開式壓力機。其型號為：JH2-25; 第二次拉深時=87523N故選100KN的開式壓力機。其型號為： JB23-16; 第三次拉深時=64970N故選100KN的開式壓力機。其型號為：JB23-16； 最后一次拉深時=51940N故選63KN的開式壓力機。其型號為：JB23-6.3; 拉深模的閉合高度時指滑塊在上止點時滑塊下表面到工作臺上表面的距離，故本模具的閉合高度為： =++ ++=（30+75+95++35+15）mm=260mm H=260mm＞220mm不滿足壓力機的最大閉合高度大于模具的閉合高度，所以改選壓力機的型號為JB23-16型。型號為JH2-25的開式可傾壓力機的最大閉合高度為270mm＞260mm滿足閉合高度要求。 JH2-25型開式可傾壓力機的具體參數(shù)如下： 公稱壓力：250KN 最大閉模高度：270mm 最大裝模高度：175mm 連桿調(diào)節(jié)長度：55mm 壓力機工作臺尺寸（前后×左右）:370mm×560mm 壓力機工作臺孔尺寸（前后×左右×直徑）：370mm×560mm×Φ260mm 模柄孔尺寸：Φ40mm×60mm 最大傾斜角度：30° 綜上分析，最后一次拉深所選用的型號為JB23-25的開式可傾壓力機能夠滿足使用要求。 由于最后一拉深的工件高度高，而經(jīng)校核最后一次拉深所選的壓力機的公稱壓力和閉合高度均符合要求，所以前三次拉深所選的壓力機也符合要求。 10 繪制模具總裝圖(以第四次拉深模為例) 選用倒裝敞開式（即模具中不設導向裝置）拉深模，毛坯利用壓邊圈的外形進行定位，利用剛性推件裝置推件。 圖6 第四次拉深模 1—頂桿；2—凸模固定板；3—通氣孔；4—上模座；5，6—螺釘；7—推桿；8—模柄；9—推件塊；10—橫銷；11—銷釘；12—拉深凹模；13—拉深凸模；14—壓邊圈；15—螺釘；16—銷釘；17—下模座 總結 畢業(yè)設計是畢業(yè)前的最后工作，通過做畢業(yè)設計我們可以總結大學三年學的所有課程，更好的總結了專業(yè)所需要的各方面的知識，我們是模具設計與制造專業(yè)，所學的主要專業(yè)課程就是沖壓與塑料，主要的畫圖技能就是練習使用繪圖軟件autoCAD以及UG，通過這次的畢業(yè)設計，我更加掌握了這些專業(yè)課以及繪圖軟件。 這次的畢業(yè)設計題目是設計圓筒形件，深圓筒件屬于簡單拉深件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計算確定本制件是多次拉深成的。此外,還需要確定模具工藝零件和結構零件以及模具的總體尺寸，然后根據(jù)上面的設計繪出模具的總裝圖。通過在圖書館查找數(shù)據(jù)，以及總結以往所學的知識進行設計，在剛開始的時候不知道如何下手，通過與同學交流以及老師的幫助，很快找到了設計的思路。 沖壓模具設計是很實際應用很廣泛的模具設計方法，是理論與實踐的有機結合，通過設計，我們能更好的將書中所學的知識應用到實際中來，因此為了將來能有更好的工作，我們必須要掌握好自己的專業(yè)課，并不斷的學習新的知識，讓自己能有更好的用途，為模具的發(fā)展作貢獻。 致謝 在此次的畢業(yè)設計中，幫助我最大的就是老師和同學，在剛開始的時候，老師給了我正確的方向，確認好方向之后，自己開始著手，在設計的過程中，通過在圖書館查閱資料克服難題，有不會的就跟同學們一塊商量，總之，宿舍的同學給了我不少的幫助。 最后要感謝我的母?！幽蠙C電高等?？茖W校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學習及實踐環(huán)境，使我學到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。 我非常慶幸在三年的的學習、生活中認識了很多可敬的老師和可親的同學，并感激師友的教誨和幫助！ 參考文獻 [1] 寇世瑤主編.機械制圖[M].北京：高等教育出版社，2007.12 [2] 柯旭貴、張榮清主編.沖壓工藝及模具設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.9 [3] 周理主編.冷沖模設計指導教程與簡明手冊[M].長沙：中南大學出版社，2010 [4] 周玲主編.沖模設計實例詳解[M].北京：化學工業(yè)出版社，2007 [5] 原紅玲主編.沖壓工藝與模具設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.8 29

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