裝配圖環(huán)形罩殼件落料、拉深、成形、修邊復(fù)合模設(shè)計（有cad圖）,裝配,環(huán)形,罩殼,件落料,成形,復(fù)合,設(shè)計,cad 環(huán)形罩殼件設(shè)計 摘 要 我的設(shè)計課題是環(huán)形罩殼件落料、拉深、成形、修邊復(fù)合模設(shè)計 此次設(shè)計包括壓床型號選擇，沖壓工藝的選擇，和模具形式的設(shè)計。其中包括對凸凹模的強(qiáng)度計算校核，根據(jù)零件的實際尺寸要求，合理選擇搭邊值，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件和工藝簡單合理的原則，在選擇卸料彈簧部分是整個設(shè)計過程的重要部分，滿足卸料力同時要考慮到卸料板的尺寸和落料凹模和導(dǎo)柱之間不發(fā)生干涉。壓力機(jī)采用160型號的開式壓力機(jī)。 關(guān)鍵詞 落料；拉深；成形；修邊 Abstract My design issue is the circular casing pieces of blanking, drawing, forming, trimming Compound Die。 The design includes press model choice, the choice of stamping process, and mold in the form of design. Including the calculation of the strength of punch check, according to the actual size of spare parts requirements, a reasonable choice take the boundary value, maximize the use of standard parts and the process is simple and reasonable, the spring part in the choice of discharging an important part of the design process to meet discharge power, taking into account the size and the stripper plate blanking die and no interference between the guide columns. Presses with 160 models of open press. Keywords blanking; drawing; forming; trimming 目 錄 1 分析零件工藝性 ………………………………………………………………1 2 確定工藝方案和模具形式 ……………………………………………………1 2.1 計算毛坯尺寸 …………………………………………………………2 2.2 計算拉深次數(shù) …………………………………………………………3 2.3 確定工藝方案 …………………………………………………………3 3 主要工藝參數(shù)計算 ……………………………………………………………4 3.1 確定排樣，裁板方案 …………………………………………………4 3.2 確定各中間工序尺寸 …………………………………………………5 3.3 計算工藝力，初選設(shè)備 ………………………………………………6 4 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計………………………………………………………………10 4.1 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇 …………………………………………………10 4.2 模具工作部分尺寸計算 ………………………………………………10 5 選用模架，確定閉合高度……………………………………………………14 5.1 模架選用 ………………………………………………………………15 5.2 模具的閉合高度 ………………………………………………………15 6 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………16 6.1 工作部分零件 …………………………………………………………16 7 模具的整體安裝 ……………………………………………………………27 7.1 模具的總裝配圖………………………………………………………28 7.2 模具零件………………………………………………………………28 8 選定沖壓設(shè)備 ………………………………………………………………29 8.1 壓力機(jī)的規(guī)格…………………………………………………………29 8.2 電動機(jī)功率的校核……………………………………………………30 9 附加工序 ……………………………………………………………………30 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………… 致謝……………………………………………………………………………… 附錄……………………………………………………………………………… 1分析零件的工藝性 該零件是環(huán)形罩殼件，從圖1.1中我們可以看出該零件的精度要求不是很高，但要求有較高的鋼度和強(qiáng)度。在零件圖中，尺寸未標(biāo)注公差，可以按自由公差計算和處理。零件的外形尺寸為，屬于中小型零件，料厚為2.0mm。 (1)拉深件側(cè)壁與底面或凸緣連接處的圓角應(yīng)合理，根據(jù)工件的尺寸來看，其圓角合乎工藝要求。 (2)除非在結(jié)構(gòu)上有特殊需要，必須盡量避免異常復(fù)雜及非對稱形狀的拉深件，對于半敞開的空心件，應(yīng)考慮設(shè)計成對的拉深，然后剖切開比較有利。針對工件來看，是環(huán)形罩殼件落料、拉深、成形、修邊復(fù)合模，滿足工藝性要求。 (3)拉深件的凸緣寬度應(yīng)盡可能保持一致，工件是環(huán)形罩殼件拉深，可以不必考慮。 (4)在零件的平面部分，尤其是在距邊緣較遠(yuǎn)處，局部凹坑的深度與凸起的高度不宜過大，本題屬于局部脹形。 (5)應(yīng)盡量避免曲面空心零件的尖底形狀，尤其高度大時，其工藝性更差，工件是平面環(huán)形底，滿足要求。 圖1 環(huán)形罩殼件 2確定工藝方案和模具形式 2.1計算毛坯尺寸 由于板料在扎壓或退火時所產(chǎn)生的聚合組織而使材料引起殘存的方向性，反映到拉深過程中，就使桶形拉深件的口部形成明顯的突耳。此外，如果板料本身的金屬結(jié)構(gòu)組織不均勻、模具間隙不均勻、潤滑的不均勻等等，也都會引起沖件口高低不齊的現(xiàn)象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外緣進(jìn)行修邊處理。這樣在計算毛坯尺寸的時候就必需加上修邊余量然后再進(jìn)行毛坯的展開尺寸計算。 根據(jù)零件的尺寸取修邊余量的值為2mm。（查表5—7，《沖壓工藝與模具設(shè)計實用技術(shù)》） 在拉深時，雖然拉深件的各部分厚度要求發(fā)生一些變化，但如果采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，則其厚度的變化量還是并不太大。在設(shè)計工藝過程時，可以不考慮毛坯厚度的變化。同時由于金屬在塑性變形過程中保持體積不變，因而，在計算拉深件的的毛坯展開尺寸時，可以認(rèn)為在變形前后的毛坯和拉深間的表面積相等。 因為此旋轉(zhuǎn)體零件不是簡單結(jié)構(gòu)，我們可以用“形心法”來求得。根據(jù)久里金法則，對于任何形狀的母線AB繞軸線Y—Y旋轉(zhuǎn)所得到的旋轉(zhuǎn)體面積等于母線長度L與其重心軸線旋轉(zhuǎn)所得周長2x的乘積。即 旋轉(zhuǎn)體面積 F=2lx （1） 因為表面積拉深不變薄，所以面積相等，則 即 （2） （ P296，《沖壓工藝與模具設(shè)計實用手冊》） 因為 （3） （4） （5） （6） 由零件給出的尺寸可知： 所以可以計算出 D=163mm 2.2計算拉深次數(shù) 在考慮拉深的變形程度時，必需保證使毛坯在變形過程中的應(yīng)力既不超過材料的變形極限，同時還能充分利用材料的塑性。也就是說，對于每道拉深工序，應(yīng)在毛坯側(cè)壁強(qiáng)度允許的條件下，采用最大的變形程度，即極限變形程度。 極限拉深系數(shù)值可以用理論計算的方法確定。即使得在傳力區(qū)的最大拉應(yīng)力與在危險斷面上的抗拉強(qiáng)度相等，便可求出最小拉深系數(shù)的理論值，此值即為極限拉深系數(shù)。但在實際生產(chǎn)過程中，極限拉深系數(shù)值一般是在一定的拉深條件下用實驗的方法得出的，我們可以通過查表來取值。 （1）、對于拉深其實際拉深系數(shù)為： （7） 且材料的相對厚度為 （8） 根據(jù)相對厚度，可以從表4-1查出各次拉深系數(shù)， （9） 比較m和,m＞說明拉深該工件的實際變形程度比第一次容許的極限變 程度要小，所以工件可以一次拉成。 2.3確定工藝方案 2.3.1工藝方案 (1)該零件包括落料、拉深、起伏三種基本工序，可采用以下三種工藝方案： 方案一：先落料、再拉深、后起伏，采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料、拉深、起伏復(fù)合模沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：落料、拉深、起伏連續(xù)模沖壓，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需三道工序，三套模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足大量生產(chǎn)的要求，為了提高效率采用復(fù)合模或級進(jìn)模，為了保證精度，采用級進(jìn)模，它屬于多工序模。工作部分除凸、凹模外，還有凸凹模，落料凹模在下模的稱為正裝復(fù)合模。 (2)本次沖壓工作部分為凹模、拉深凸模、推件器、凸凹模、壓料圈、修邊凸模；定位及擋料部分為擋料銷、卸料板；卸料及推件裝置為推件器、卸料板、壓料圈；導(dǎo)向裝置為導(dǎo)柱、導(dǎo)套、導(dǎo)料釘。 (3)條料自后向前沿卸料板下部送進(jìn)，由導(dǎo)料釘導(dǎo)料，擋料銷定位。上模下行，凸凹模與壓料圈將材料壓緊，凸凹模外形刃口與凹模落下圓料，凸凹模起落料凸模作用，之后凸凹模內(nèi)孔與拉深凸模將圓料拉深成圓筒件，這時凸凹模起拉深凹模的作用，接著推件器與拉深凸模成形零件底部環(huán)形面，隨后凸凹模內(nèi)孔刃口與修邊凸模對零件切邊，這時凸凹模又起修邊凹模的作用，在壓力機(jī)行程最末，推件器與上模座相抵，推件器與拉深凸模最后對零件底部環(huán)形面起校形作用。上?；爻?，零件隨凸凹模上升，打桿與推件器將零件推出。箍在凸凹模外形上的條料被卸料板卸下。套在修邊模上的廢料被壓邊圈從凹模中頂出。 2.3.2設(shè)計本復(fù)合?？紤]到以下幾個問題： (1)凸凹模壁部應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，不得小于凸凹模最小壁厚，以防壁薄開裂。 (2)沖孔——落料復(fù)合時，為便于凸、凹模刃口的刃磨，應(yīng)使兩工序同時進(jìn)行。落料、拉深、成型、修邊復(fù)合時，為使拉深工序順利進(jìn)行，不至于拉裂零件，應(yīng)先落料，后拉深，再成形，最后修邊。 (3)應(yīng)充分考慮模具各部位的配合精度要求，凸模、凹模、凸凹?？刹捎酶C座配合，但上模部分與下模部分僅一方可用窩座配合，另一方應(yīng)用銷釘定位，以便模具安裝時調(diào)整間隙。 3主要工藝參數(shù)的計算 3.1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)約金屬和減少廢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作為衡量排樣合理性的指標(biāo)。 同時屬于工藝廢料的搭邊對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，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)此零件的尺寸通過查表取 搭邊值為 進(jìn)距方向 于是有： 進(jìn)距 （10） 條料寬度 （11） 板料規(guī)格擬用2mm×900mm×1000mm熱軋鋼板（表18.3—24，《沖壓模具設(shè)計》）。由于毛坯面積較大所以橫裁和縱裁的利用率相同，從送料方便考慮，我們可以采用橫裁。 裁板條數(shù) 條余4mm （12） 每條個數(shù) 個余77.2mm （13） 每板總個數(shù) （14） 材料利用率 （15） 計算零件的凈重G （16） 式中 —密度，低碳鋼取 F—毛坯面積，F(xiàn)=19749.89 內(nèi)的第一項為毛坯面積，第二項為底孔廢料面積，第三項（）內(nèi)為切邊廢料面積。 3.2確定各中間工序尺寸 整個沖壓過程包括落料、拉深以及成型、修邊四個過程，由于是一次沖壓成型，所以拉深的凸、凹模圓角尺寸必需與零件要求相一致，則 拉深凸模圓角為 2mm 正拉深高度為 25mm 3.3計算工藝力、初選設(shè)備 3.3.1由于該零件為軸對稱件，故不必進(jìn)行壓力中心的計算。 3.3.2落料、拉深過程 (1)落料力 平刃凸模落料力的計算公式為 （17） 式中 P—沖裁力（N） L—沖件的周邊長度（mm） 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、潤滑情況等多種因素有關(guān)。其影響范圍的最小值和最大值在（1.0～1.3）P的范圍內(nèi)，一般k取為1.25～1.3。 在實際應(yīng)用中，抗沖剪強(qiáng)度的值一般取材料抗拉強(qiáng)度的0.7-0.85。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%。即 因此，該沖件的落料力的計算公式為 （18） (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所需的力稱卸料力。影響這個力的因素較多，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滑情況等。所以要精確地計算這些力是困難的，一般用下列經(jīng)驗公式計算： 卸料力 （19） 式中 F——沖裁力(N) ——頂件力及卸料力系數(shù)，其值可查表。 這里取為0.05。 因此 (3)拉深力 不帶凸緣圓筒形零件的拉深力近似計算公式為 （20） 式中 —圓筒形零件的直徑（mm） —系數(shù)，這里取0.3。 （表3—22，《沖壓模具設(shè)計與制造》） —材料的抗拉強(qiáng)度（MPa） 因此 (4)壓邊力 壓邊力的大小對拉深件的質(zhì)量是有一定影響的，如果過大，就要增加拉深力，因而會使制件拉裂，而壓邊圈的壓力過小就會使工件的邊壁或凸緣起皺，所以壓邊圈的壓力必須適當(dāng)。合適的壓邊力范圍一般應(yīng)以沖件既不起皺、又使得沖件的側(cè)壁和口部不致產(chǎn)生顯著的變薄為原則。壓邊力的大小和很多因素有關(guān)，所以在實際生產(chǎn)中，可以根據(jù)近似的經(jīng)驗公式進(jìn)行計算。 （21） 式中 D—毛坯直徑（mm） d—沖件的外徑（mm） q—單位壓邊力（MPa） 這里q的值取2.5。 所以 （22） (5)頂件力 逆著沖裁方向頂出卡在凹模里的料所需要的力叫頂料力，頂料力的計算公式為： （23） 式中 F—沖裁力（N） —頂件力系數(shù)，查表取值0.06。 所以有 (6)拉深功的計算 拉深所需的功可按下式計算 （24） 式中 —最大拉深力（N） h —拉深深度（mm） W—拉深功（N·m） C—修正系數(shù)，一般取為C=0.6~0.8。 所以 N·m (7)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儲備，以防萬一。從提高設(shè)備的工作剛度、沖壓零件的精度及延長設(shè)備的壽命的觀點出發(fā)，要求設(shè)備容量有較大的剩余。最新的觀點認(rèn)為，我們只需要使用設(shè)備的60%-70%的容量，甚至50%，即取工藝變形力的2倍。上述設(shè)備噸位的選擇原則，對于沖裁、彎曲等工序已不存在什么問題。但對于本設(shè)計所使用的拉深，可能還不保險。因為拉深與沖裁不同，最大變形力不是發(fā)生在沖床名義壓力的位置，而是發(fā)生在拉深成型的中前期，這時雖然最大變形力小于壓力機(jī)的名義壓力，但最大變形力發(fā)生的位置遠(yuǎn)離名義壓力的位置而不保險。于是就需要用到壓力機(jī)的許用力行程曲線。本次設(shè)計的工藝力行程曲線圖如圖3所示。 圖2 壓力曲線圖 圖中零點為滑塊的下死點，滑塊在距下死點86mm處開始沖壓零件。曲線1為落料力的負(fù)荷曲線，曲線2為拉深力的負(fù)荷曲線，曲線3為壓邊力的負(fù)荷曲線，曲線4為1600力機(jī)的許用力—行程曲線，P點處為壓力機(jī)到達(dá)公稱壓力的位置。其余卸料力和頂料力由于力不大，可以放在壓力機(jī)預(yù)留力中考慮。 從圖中我們可以看出沖壓的最大總壓力，出現(xiàn)在離下死點86mm后就需達(dá)到，對于這種落料拉深復(fù)合工序，選擇設(shè)備噸位尺寸時．既不能把以上幾個力加起來(再乘個系數(shù)值)作為設(shè)備的噸位、也不能僅校落料力或拉深力(再乘個系數(shù))作為設(shè)備噸位。而應(yīng)該根據(jù)壓力機(jī)說明書中所給出的允許工作負(fù)荷曲線作出判斷和選擇。 對于本次設(shè)計的復(fù)合模，根據(jù)工藝力的大小和出現(xiàn)的位置，查表初選噸位為1600KN 4模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1模具結(jié)構(gòu)形式的選擇 采用落料、拉深復(fù)合模，首先要考慮落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚是否過薄。本次設(shè)計中凸凹模的壁厚為 （25） 能夠保證足夠的強(qiáng)度，故采用復(fù)合模。 模具的落料部分可以采用正裝式，正拉深部分采用倒裝式，反拉深部分采用正裝式。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)點是操作方便，出件暢通無阻，生產(chǎn)效率高，缺點是彈性卸料板使模具的結(jié)構(gòu)變復(fù)雜,要簡化可以采用剛性卸料板，其缺點是拉深件留在剛性卸料板中不易取出，帶來操作上的不便，結(jié)合本次設(shè)計綜合考慮，采用彈性卸料板。 從導(dǎo)向的精度和運動的平穩(wěn)以及具體規(guī)格方面考慮，可以采用中間導(dǎo)柱模架（GB/T2851.5—1990）。 4.2模具工作部分尺寸計算 4.2.1落料 沖裁模刃口是尖銳鋒利的，多為直角，故沖裁模刃口尺寸是指沖頭與凹模的直徑尺寸。由于剪切面是工具的側(cè)面與材料接觸并擠光而得到的平滑面，所以落料件的外徑尺寸應(yīng)等于凹模內(nèi)徑尺寸，沖孔件的內(nèi)徑尺寸應(yīng)等于沖頭的外徑尺寸。模具兩刃口尺寸中總有一個基準(zhǔn)尺寸，設(shè)計和制造模具時，可分別根據(jù)工件的精度要求，決定第一件為基準(zhǔn)件，把間隙取在另一件上。故落料件以凹模為基準(zhǔn)，沖孔以凸模為基準(zhǔn)。 模具工作部分加工時要注意經(jīng)濟(jì)上的合理性，精度太高，則制造困難、成本高；精度太低，則又可能加工不出合格的產(chǎn)品。因此，模具的精度應(yīng)隨工件的精度要求而定，這樣才會有好的經(jīng)濟(jì)性。一般模具精度比工件精度至少高兩個級別。 對于落料 （26） （27） 式中 —落料凸模直徑（mm） —落料凹模直徑（mm） D —工件外徑的公稱尺寸（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=0.2。 、—凹、凸模制造偏差，這里可以按IT7來選取，取0.04，取0.03。 —實用間隙最小值，可以通過查表選取 所落下的料（即為拉深的坯料）按未注公差的自由尺寸IT14級選取極限偏差，故落料件的尺寸取為，還必須滿足下列公式 （28） 有 所以滿足條件。 落料凹模的外形尺寸的確定 凹模厚度 （29） 凹模壁厚 （30） 式中 b—沖裁件最大外形尺寸 K—系數(shù)，考慮坯料厚度t的影響，其值可查表 K=0.2。 所以有 取值 調(diào)整到符合要求，考慮到下面步驟卸料板的安裝尺寸布局合理，凹模外徑設(shè)計尺寸為mm。其主剖視圖如下所示： 4.2.2拉深 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。 拉深時，因零件是標(biāo)注外形尺寸，故拉深件的外徑尺寸為。 由式 （31） （32） 以上各式中，沖頭制造偏差及按公差I(lǐng)T8選取，其值都為0.072。間隙C查表（表2—10，《沖壓工藝模具學(xué)》） 有 4.2.3成形 起伏成形是屬于在平面毛坯上進(jìn)行局部脹形的一種工藝過程。他主要用于定位、裝飾、或增強(qiáng)剛度。當(dāng)平板毛坯上面壓出合適的起伏成型部分、凹坑或加強(qiáng)筋是，可以使材料的厚度減少一半而仍不影響其零件的剛度。 在起伏成形是，材料的塑性要受到一定的限制，因而，對塑性太差的材料或變形太大時，都可能在起伏成形的變形過程中產(chǎn)生裂縫。根據(jù)工件形狀的復(fù)雜程度和材料的性質(zhì)，起伏成形可以用一次或者多次沖壓完成。材料在成形過程中，其變形程度可以概略地根據(jù)變形區(qū)域的尺寸來驗算。即 （33） 式中 —— 起伏成形的極限變形程度； 、—— 變形后和變形前的長度； —— 允許的相對伸長率。 當(dāng)采用剛性凸模進(jìn)行起伏成行時，所需的力應(yīng)略小于使材料破壞的作用力。一般可按下式計算 （34） 式中 —— 起伏成形力（Mpa） —— 筋的周邊長度 （mm） —— 板料厚度（mm） —— 材料的抗拉強(qiáng)度（Mpa） —— 系數(shù)。其值取為0.7~1。 計算結(jié)果： 25920Mpa 4.2.4修邊 修邊方向有垂直修邊、水平修邊、和傾斜修邊。垂直修邊方式所用模具結(jié)構(gòu)簡單應(yīng)盡可能的采用。但當(dāng)利用垂直修邊方式不能滿足修邊要求時，要考慮斜楔修邊方式，同時還要考慮在修邊的同時進(jìn)行翻邊的可能性。 修邊時，合理的沖裁條件應(yīng)是使修邊刃口的運動方向與修邊型面垂直，從而形成垂直斷面。修邊摸的定位方式主要有按拉深件形狀定位、用拉深凸臺定位、工藝孔定位等。按拉深件形狀定位方式可靠，并有自動導(dǎo)正作用。但由于要考慮定位塊的結(jié)構(gòu)尺寸及凹模鑲件的強(qiáng)度，因而增加了工藝補(bǔ)充部分的材料消耗。這里選擇修邊凸模之間裝在下模窩座上面，采用兩圓柱銷定位，四個螺釘緊固。 5選用標(biāo)準(zhǔn)模架、確定閉合高度 5.1 模架的選用 由凹模外形尺寸，選擇中間導(dǎo)柱模架（GB/T2851.5—1990）在按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸如下 由凹模外形尺寸，選擇中間導(dǎo)柱模架（GB/T2851.5—1990）在按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸如下 上模板 HT250 下模板 ZG450 導(dǎo) 柱 20鋼 導(dǎo) 套 20鋼 凸緣模柄 Q275 模具閉合高度 MAX 360mm MIN 305mm 該副模具沒有漏料問題，故不必考慮漏料孔尺寸。 5.2 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，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)。 模具的實際閉合高度，一般為： 該副模具使用上墊板厚度為10mm，下墊板厚度為12mm。如果沖頭（凸凹模）的長度設(shè)計為141mm，凹模（落料凹模）設(shè)計為83mm，則閉合高度為： 查開式壓力機(jī)設(shè)備參數(shù)表知，1600KN壓力機(jī)最大閉合高度為450mm（封閉調(diào)節(jié)高度為130mm）。因為模具的閉合高度絕對不能大于所選的壓力機(jī)，所以初選的1250KN噸位的壓力機(jī)裝模高度過小，這里我們采用1600KN的開式壓力機(jī)。 故實際設(shè)計模具的閉合高度為 壓力機(jī)的裝模高度必須符合模具閉合高度的要求。其關(guān)系式為 （35） 式中 、—壓力機(jī)的最大和最小裝模高度 H—模具的閉合高度 所以有 故閉合高度設(shè)計合理。 初步選擇模架閉合高度為350MM，上模座高度65MM，下模座高度80MM。為保證沖壓過程，各個零部件不受干涉，先選擇大一點的導(dǎo)柱間距580MM，上述數(shù)據(jù)可在《沖壓工藝學(xué)》查得 6模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 6.1工作部分零件： 6.1.1凸凹模結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計及固定形式的選擇 目前,用于模具工作零件的材料有普通碳素工具鋼，工具鋼、硬質(zhì)合金鋼以及鑄鐵、鑄鋼、鋅基合金，低熔點合金，聚氨脂，合成樹脂等。其中工具鋼是模具工作零件的主要材料。材料的種類繁多，使用性能又各有異，在選用工作零件的材料時候，則應(yīng)根據(jù)材料的基本特性和沖件的具體要求和模具的結(jié)構(gòu)特點來作不同的選擇?？筛鶕?jù)《沖壓工藝及模具設(shè)計使用技術(shù)》表2-99查得所需要的類型，現(xiàn)選擇高合金工具鋼。在選擇模具材料的時可以按模具材料的性質(zhì)，模具種類，沖件的產(chǎn)量，沖件的材料等幾個方面考慮。凸凹模材料可采用Cr12。 由于模具材料的種類很多，同時，沖壓工序和被沖材料的種類也很多，實際生產(chǎn)條件又不盡相同 。為此，出了合理的選擇模具材料外熱處理效果的好壞也直接關(guān)系到?jīng)_壓的成敗和模具的壽命及沖件的質(zhì)量。因此，必須根據(jù)模具的工作條件，生產(chǎn)量，模具市場的供應(yīng)情況等才采用相應(yīng)的熱處理工藝。模具形狀和尺寸的正確度直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。一些模具零件往往由于熱處理后在其內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到材料的屈服強(qiáng)度時，使零件產(chǎn)生變形，而當(dāng)內(nèi)應(yīng)力達(dá)到或超過材料的破壞抗力時，則將發(fā)生開裂或最終發(fā)生破斷而使零件報廢。因此，模具零件進(jìn)行熱處理時，必須在保證提高力學(xué)性能的同時，應(yīng)盡量減少變形和避免開裂。 在選擇凸凹模尺寸的時候，在滿足加工工藝性能最優(yōu)的同時，還應(yīng)滿足整個設(shè)計尺寸協(xié)調(diào)一致，其結(jié)構(gòu)圖如下所示： 圖3 凸凹模 如上圖所示，凸凹模直接固定在上模板上，由兩個圓柱銷定位，四個M16螺釘對稱分布固定。 6.1.2落料凹模結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計及固定形式的選擇 在設(shè)計凹模的尺寸時，應(yīng)依據(jù)：沖裁變形規(guī)律，即落料件尺寸與凹模尺寸相等；零件的尺寸精度；合理的間隙值；磨損的規(guī)律，即凹模尺寸磨損后變大，凸模磨損后變小，間隙磨損后變大。在落料時以凹模為基準(zhǔn)件?；鶞?zhǔn)件的尺寸應(yīng)在零件的公差范圍內(nèi)。 新模具的間隙應(yīng)是最小的合理間隙，磨損后到最大合理間隙。落料時凹模尺寸應(yīng)等于或接近零件的最小尺寸。若沖裁件沒有標(biāo)注公差，對于非圓形件按國家標(biāo)準(zhǔn)“非配合尺寸的公差數(shù)值”IT14精度處理，沖模則按IT11制造。對于圓形件，一般按照IT6～7精度制造模具。配做法是落料以凹模為基準(zhǔn)件。這種加工方法的特點是模具間隙由配制保證，模具制造公差不受間隙限制，還可放大基準(zhǔn)件的制造公差，使加工容易，模具制造公差不必查表，直接右零件偏差求得，因而運用廣。其結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示： 圖4 落料凹模 如上圖所示，凸凹模直接固定在上模板上，中間放置下墊板，由兩個圓柱銷定位，四個M16螺釘對稱分布固定。 6.1.3拉深凸模結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計及固定形式的選擇 對于拉深凸模的工作深度，必須從幾何形狀上做得正確，為了使沖件容易在拉深后被脫下，在凸模的工作深度可以做成帶有一定錐度。對于大中型的沖件在多次拉深時，其前幾道工序的拉深凸?？梢宰龀蓭в绣F形側(cè)角的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)角處用的斜面，在斜面和圓柱形想連接的地方倒成圓角。這樣可以避免在圓角處的過分變薄。針對本題所涉及到的實際問題，在保證產(chǎn)品形狀精度的要求下，拉深系數(shù)不是很小的情況下，采用一般設(shè)計原則。其結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示： 圖5 拉深凸模 6.1.4修邊凸模結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計及固定形式的選擇 在選擇修邊凸模時，首先要考慮到與落料凸模的公差配合，保證落料凸模的固定，這里考慮到尺寸受限制，裝一個M16的螺釘固定，配合采用過盈配合，材料采用8Cr3,其尺寸結(jié)構(gòu)圖如下所示： 圖6 修邊凸模 本結(jié)構(gòu)采用兩個圓柱銷進(jìn)行定位，加上四個對稱分布的M16螺釘固定在下模座上面，采用窩座配合。 6.1.5推件器的結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計及固定形式的選擇 推件器在工作時，起到成形凹模的作用，在沖壓成形完畢后起到推件的作用，其外表面與凸凹模內(nèi)表面接觸，其配合采用間隙配合，選擇潤滑油進(jìn)行潤滑，材料選取Cr12，其尺寸結(jié)構(gòu)示意圖如下所示： 圖7 推件器 6.1.6 彈性卸料板 彈性卸料板的尺寸可以根據(jù)彈簧的數(shù)目以及外徑來計算。 作為沖模卸料或推件用的彈簧，是屬于標(biāo)準(zhǔn)零件。標(biāo)準(zhǔn)中給出了彈簧的有關(guān)數(shù)據(jù)和特性曲線，我們可以按需要選取。一般選用彈簧（材料為65Mn彈簧鋼）的原則，應(yīng)該是在滿足模具結(jié)構(gòu)要求的前提下，保證所選用的彈簧能夠給出要求的作用力和行程。 為了保證沖模的正常工作，在沖模不工作的時候，彈簧也應(yīng)該在預(yù)緊力的作用下產(chǎn)生一定的預(yù)壓緊量，這時預(yù)緊力應(yīng)為 （36） 為了保證沖模正常工作所必需的彈簧最大壓緊量為： （37） 式中 —彈簧最大許用壓縮量 —彈簧預(yù)緊量 —工藝行程 —余量，主要考慮模具的刃磨量和調(diào)整量，一般取5~10mm 由于卸料力為23954N，初定彈簧的根數(shù)為8根，則每根彈簧上的卸料力為 根據(jù)所需的預(yù)緊力和彈簧的總壓縮量，參照彈簧的選取表，初選彈簧的規(guī)格，彈簧的直徑D=90mm，彈簧絲的直徑d=14mm，序號為98號。如圖6.6所示 圖8 卸料板 6.1.7 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，其厚度我們設(shè)計為10mm。在上墊板上設(shè)計了打桿孔，以便安裝推桿，還有四個螺釘孔以及兩個銷孔，這些都是為了與凸凹模和上模座模上的各種固定零件的安裝相匹配的。 6.1.8 下墊板 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，其厚度我們設(shè)計為12mm。在上墊板上設(shè)計了推桿孔，以便安裝推桿，還有四個螺釘孔以及兩個銷孔，這些都是為了與落料凹模和下模座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。下墊板的零件圖如圖6.7所示。 圖9 下墊板 6.1.9壓邊圈 根據(jù)凸凹模的結(jié)構(gòu)尺寸，和修邊凸模的配合來確定壓邊圈的尺寸，如 圖10 壓邊圈 7 模具的整體安裝 7.1模具的總裝配 由以上的設(shè)計計算，并經(jīng)繪圖設(shè)計，該環(huán)形罩殼件落料、拉深、成形、修邊復(fù)合模裝配圖如圖6.1所示。 圖11 裝配圖 7.2模具零件 該復(fù)合模的主要零部件在模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計中已經(jīng)進(jìn)行了仔細(xì)的設(shè)計，其余的非標(biāo)準(zhǔn)的零件可以根據(jù)需要按國標(biāo)選取使用。所有零件的明細(xì)表見表6.2。 表7.1 落料、拉深、成形、修邊復(fù)合模零件表 件號 名 稱 數(shù)量 材 料 規(guī) 格（㎜） 標(biāo) 準(zhǔn) 熱 處 理 1 螺 釘 4 45 M16x120 GB/T70.1-2000 43～48HRC 2 下墊板 1 T8A 270x220x8 3 修邊凸模 1 Cr12 460x380x18 4 螺 釘 4 M16x120 GB/T70.1-2000 43～48HRC 5 拉深凸模 1 Cr12 270x220x140 58～62HRC 6 螺 釘 1 45 M16x65 GB/T70.1-2000 43～48HRC 7 定位銷 2 16X110 GB/T119.1-2000 8 頂桿 3 45 JB/T7650.3-1994 43～48HRC 9 壓邊圈 1 T10A 48～52HRC 10 定位銷 2 Cr12 16X140 GB/T119.1-2000 11 下模座 1 Q275 GB/T2855.5-1990 調(diào)質(zhì)28～32HRC 12 左導(dǎo)柱 1 20 50x320 43～48HRC 13 落料凹模 1 Cr12 360x130 58～62HRC 14 卸料板 4 Q275 15 左導(dǎo)套 1 20 50x160x70 滲碳58～62HRC 16 98號彈簧 1 65Mn GB/2089.1-2000 17 上模座 1 Q275 GB/T2855.5-1990 調(diào)質(zhì)28～32HRC 18 定位銷 2 16X13 19 螺 釘 1 45 M16x40 GB/T70.1-2000 43～48HRC 20 打桿 1 21 凹緣模柄 1 45 70X100 GB/T7646.3-1994 22 上墊板 1 45 JB/T7643.6-1994 43～48HRC 23 螺 釘 4 45 M16x120 GB/T70.1-2000 43～48HRC 24 卸料釘 3 45 16x180 GB/T70.1-2000 43～48HRC 25 推件器 1 Cr12 98x26 58～62HRC 26 凸凹模 1 Cr12 58～62HRC 27 右導(dǎo)套 1 20 55x160x70 GB/T2861.2-1990 滲碳60～62HRC 28 右導(dǎo)柱 1 20 55x320 GB/T2861.2-1990 滲碳60～62HRC 29 導(dǎo)料銷 2 45 16x13 JB/T7649.10-1994 43～48HRC 30 擋料銷 1 45 16x13 JB/T7649.10-1994 43～48HRC 8 選定沖壓設(shè)備 8.1 壓力機(jī)的規(guī)格 沖壓設(shè)備選擇是沖壓工藝過程設(shè)計的一項重要內(nèi)容，它直接關(guān)系到設(shè)備的安全和使用的合理，同時也關(guān)系到?jīng)_壓工藝過程的順利完成及產(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題。 在前面的設(shè)計中，我們已經(jīng)對沖壓設(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)前面所算出來的各項數(shù)據(jù)。查表選擇壓力機(jī)，其主要具體參數(shù)如下 公稱壓力 1600KN 滑塊行程 160mm 行程次數(shù) 40/次· 最大封閉高度 450mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 130mm 工作臺尺寸 1120710mm 柄孔尺寸 70×80mm 工作臺板厚 130mm 電動機(jī)功率 15KW 8.2 電動機(jī)功率的校核 對于本次設(shè)計由于行程比較長，設(shè)備的噸位雖然足夠，但設(shè)備具備的功不一定能滿足拉深的要求。遇到這種情況，可能出現(xiàn)拉深時壓力機(jī)行程速度減緩，甚至?xí)p壞設(shè)備的電動機(jī)。為此，還需要對拉深功進(jìn)行核算。 因為 N·m （38） 因而，壓力機(jī)的電動機(jī)功率可按下式進(jìn)行核算 （39） 式中 W—拉深功（N·m） n—壓力機(jī)行程次數(shù)（次/min） N—電動機(jī)功率（KW） —壓力機(jī)效率， —電動機(jī)效率， K—不均衡系數(shù)， 所以有 經(jīng)核算后拉深所需要的功率小于壓力機(jī)的電機(jī)功率15KW，符合要求。 9 附加工序 在拉深過程中，金屬材料與模具的表面直接接觸，由于相互間作用的壓力很大，當(dāng)板料在凹模表面滑動時，就產(chǎn)生很大的摩擦。結(jié)果使拉深時所需的力和沖件側(cè)壁內(nèi)部的拉應(yīng)力有所增大，這不但降低了模具的使用壽命，而且還容易劃傷沖件的表面，當(dāng)拉應(yīng)力變大時，還會使側(cè)壁厚度變薄，以致降低了沖件的精度。 如果采用潤滑劑，使得在板料與凹模表面之間存在著一層薄膜，將其滑動表面相互隔離。因而減小了摩擦力，并減小了模具的磨損，從而使沖件的的表面質(zhì)量的尺寸精度都有所提高。 對于本次設(shè)計我們可以采用混合的潤滑劑，其具體成分如下 錠子油 40% 黃 油 40% 滑石粉 11% 硫 磺 8% 酒 精 1% 其中硫磺應(yīng)以粉末狀態(tài)加入。 沖壓之后從零件上清除潤滑劑有各種各樣的方法。通常有用軟抹布手工擦除、在堿液中電解除油、在專門的溶液中熱除油、潤滑劑溶解于三氯化乙烯中和 在汽油或其它溶劑中消除等幾種。 表1 落料凹模的加工工藝 序號 工序 工序內(nèi)容 設(shè)備 1 車外圓 （1）車凹模外圓，保證 車床 2 擴(kuò)內(nèi)孔 （1） 擴(kuò)中心孔，留加工余量 （2） 擴(kuò)孔，保證長度為40mm 鏜床 3 鏜內(nèi)孔 (1)鏜中心孔，保證尺寸 （2）鏜孔，保證精度IT10 （3）導(dǎo)角C5 鏜床 4 磨端面 以與墊板接觸的面為基準(zhǔn)磨端面， 保證精度IT6-8 磨床 5 鉆孔 （1） 鉆通孔，對稱分布 （2） 鉆孔，均勻分布，深度 鉆床 6 鉆孔 鉆通孔 鉆床 7 鉸孔 （1） 鉸，保證精度IT6-8 （2） 鉸，保證精度IT6-8 鉗工臺 8 攻絲 攻孔，大徑16mm，螺距1.5mm 鉗工臺 總 結(jié) 經(jīng)過幾個月的自主實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計,我的第一感受就是,做好一件事情確實很不容易,同時覺得經(jīng)過這次設(shè)計讓我學(xué)到在書本上學(xué)不到的東西,培養(yǎng)了獨立思考的能力。從對書本的膚淺了解到對模具生產(chǎn)，這是一個量變到質(zhì)變的過程，從計算初始數(shù)據(jù)和設(shè)計模具零件結(jié)構(gòu)到出零件圖，都花費了很大的心血，在這期間，十分感謝指導(dǎo)老師對我的錯誤指正，還有所有老師的熱心幫助。 參考文獻(xiàn) ［１］模具制造手冊編委會.模具制造手冊［Ｍ］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992. 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