3885 中軸碗沖壓成形工藝與模具設(shè)計

3885 中軸碗沖壓成形工藝與模具設(shè)計,中軸,沖壓,成形,工藝,模具設(shè)計 河南機電高等?？茖W(xué)校學(xué)生畢業(yè)設(shè)計中期檢查表學(xué)生姓名 李霄俊 學(xué) 號 061304412 指導(dǎo)教師 原紅玲課題名稱 中軸碗落料拉深沖孔復(fù)合模設(shè)計難易程度 偏難 適中 偏易選題情況工作量 較大 合理 較小任務(wù)書 有 無開題報告 有 無符合規(guī)范化 的要求外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 中 差學(xué)習(xí)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(zé)人： 2009 年 4 月 10 日 中軸碗沖壓成形工藝與模具設(shè)計 摘 要 本設(shè)計題目為中軸碗沖壓成形工藝與模具設(shè)計，體現(xiàn)了板類沖壓零件的設(shè)計要求、內(nèi)容及方向，有一定的設(shè)計意義。通過對該零件模具的設(shè)計，進一步加強了設(shè)計者沖壓模具設(shè)計的基礎(chǔ)知識，為設(shè)計更復(fù)雜的沖壓模具做好了鋪墊并吸取了更深刻的經(jīng)驗。本設(shè)計運用沖壓成型工藝及模具設(shè)計的基礎(chǔ)知識，首先分析了工件的成形工藝及模具成形結(jié)構(gòu)對制件質(zhì)量的影響。介紹了中軸碗沖壓模具設(shè)計時要注意的要點，通過對制件進行工藝分析，可確定制件的成形加工用一套復(fù)合模和一套沖孔模具即可。從控制制件尺寸精度出發(fā)，對中軸碗沖壓模具的各主要尺寸進行了理論計算，以確定各工作零件的尺寸，從模具設(shè)計到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進行詳細的闡述，并應(yīng)用 CAD 進行各重要零件的設(shè)計。關(guān)鍵詞：復(fù)合模 工藝分析 模具零部件的加工工藝the center bowl stamps forminghandicraft and design for die AbstractThe topic of this design is the center bowl stamps forming handicraft and design for die.The requirement，content and direction of the design of the stamps forming plate parts are embodied on this stamping die design. The designer’s foundation knowledge of the stamping die design is reinforced and is able to design more complex stamping die through the design.This design the elementary knowledge which designs using the stamping formation craft and the die, first has analyzed the work piece formed craft and the die forming structure to the workpiece quality influence. Introduced the center bowl filling piece stamping die design when must pay attention to the main point, through carries on the craft analysis to the workpiece, may determine the workpiece the formed processing uses set of superposable dies and a punching die. Embarks from the control workpiece size precision, counter center bowl filling piece stamping die each main dimension has carried on the theoretical calculation, by determined each work components the size, designs from the die to the spare part processing craft as well as the assembly craft and so on carries on the detailed elaboration, and carries on each important components using CAD the design.Key words: compound die； process analysis；processing of die parts.河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書11 緒 論模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè),是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。先進國家的模具工業(yè)已擺脫從屬地位,發(fā)展為獨立的行業(yè)。日本工業(yè)界認為: “模具工業(yè)是其它工業(yè)的先行工業(yè),是創(chuàng)造富裕社會的動力”。美國工業(yè)界認為:“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”。在德國模具被冠以 “金屬加工業(yè)中的帝王”之稱。沖壓是一種先進的少無切削加工方法,具有節(jié)能省材,效率高,產(chǎn)品質(zhì)量好,重量輕,加工成本低等一系列優(yōu)點,在汽車,航空航天,儀器儀表,家電,電子,通訊,軍工,日用品等產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計,薄板成型后,制造了相當于原材料的12倍的附加值,在國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值中,與其相關(guān)的產(chǎn)品占四分之一,在現(xiàn)代汽車工業(yè)中,沖壓件的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的59%。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀我國模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，2003 年我國模具生產(chǎn)廠點約有 2 萬多家，從業(yè)人員約 50 多萬人，2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004 年模具產(chǎn)值 530 億元。進口模具 18.13 億美元，出口模具4.91 億美元，分別比 2003 年增長 18%、32.4%和 45.9%。進出口之比 2004 年為3.69:1，進出口相抵后的進凈口達 13.2 億美元，為凈進口量較大的國家。在 2 萬多家生產(chǎn)廠點中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有 20 多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。 近年來， 模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠遠不能適應(yīng)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足:第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進行之中，但總體來看，河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書2體制和機制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟，再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。 第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟效益欠佳.我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合 1 萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是 15～20 萬美元，有的高達 25～30 萬美元，與之相對的是我國相當一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進的加工設(shè)備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM 應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。第四，專業(yè)化、標準化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細，商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占 45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低，標準件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。 第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后。模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。1.1.2　國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面: 1） 模具日趨大型化； 2）在模具設(shè)計制造中廣泛應(yīng)用 CAD/CAE/CAM 技術(shù)； 3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)； 河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書34）在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)； 5）提高模具標準化水平和模具標準件的使用率； 6）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù)； 7）模具的精度將越來越高； 8）模具研磨拋光將自動化、智能化； 9）研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程； 10）開發(fā)新的成形工藝和模具。1.2　國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。近幾年，全球模具市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場年交易總額為 600～650 億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。 國外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例占到 50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004 年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約 5000 家。2003 年德國模具產(chǎn)值達 48 億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有 90 家，這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的 90%，可見其規(guī)模效益。 隨著時代的進步和技術(shù)的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具工藝設(shè)計、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多 15～20 萬美元，有的達到 25～30 萬美元。國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達 70%以上，而我國才達到 45％。1.3　深圓筒拉深模具設(shè)計的設(shè)計思路河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書4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(zhuǎn)體零件，還可以加工盒形零件及其他形狀復(fù)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(yīng)在 IT13 級以下，不宜高于 IT11 級。只有加強拉深變形基礎(chǔ)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(zhì)量。圓筒件是最典型的拉深件，其工作過程很簡單就一個拉深，根據(jù)計算確定它不能一次拉深成功.因此，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(jié)果和選用的標準模架，判斷此次拉深不能采用標準的模架。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度。導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度可根據(jù)拉深凸模與拉深凹模工作配合長度決定。設(shè)計時可能高度出現(xiàn)誤差，應(yīng)當邊試沖邊修改高度。2 異形端蓋沖壓工藝的分析2.1 拉深件工藝分析工件：如下圖所示 材 料：15 鋼 厚 度： 2.5mm河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書519142.540+0.17+.752RR3此工件為帶凸緣圓筒形工件，形狀簡單對稱。零件圖上未標注公差尺寸按 IT14 精度計算。2.2 沖壓工藝方案分析 2.2.1 沖壓工藝方案的確定該工件包括落料、拉深兩個基本工序，可以有以下三種工藝方案：方案一：先落料，后拉深，然后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料—拉深復(fù)合沖壓，然后沖孔。采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：拉深級進沖壓，然后沖孔。采用級進模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要三道工序三副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足該工件大批量生產(chǎn)的要求。方案二只需兩副模具，生產(chǎn)效率較高，盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的集合行裝簡單對稱，模具制造并不困難。方案三也只需兩副模具，生產(chǎn)效率高，但模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，送進操作不方便，加之尺寸偏大，通過對上述三種方案的分析比較，若該工件能一次拉深，則其沖壓采用方案二為佳。2.3 工藝計算2.3.1 計算毛坯尺寸1.計算工件凸緣相對直徑，確定修邊余量河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書6（1）由工件圖可知 t=2.5mm＞1mm,故按板厚中徑尺寸計dt=60mm d=37.5mm H=11.5mm。凸緣相對直徑 dt/d=60/37.5=1.6 查表 4.2 得 修邊余量Δh=1.6mm 故按實際外徑 dp=60+1.6×2＝63.2mm 計算。（2）計算毛坯直徑 DD= = mm=73.9mmRHdp4.32?? 25.374.15.3742.6????2.3.2 確定工件是否能一次拉深成形工件總的拉伸系數(shù) m =d/D=37.5/73.9=0.507,工件總的拉伸相對高度總H/d=11.5/37.5=0.307。由 d /d=63.2/37.5=1.685,t/D×100=2.5/73.9×100=3.383,查表 4.9 得，有凸緣p圓筒件第一次拉伸的極限拉伸系數(shù) m =0.45。1由表 4.10 查得，有凸緣圓筒件首次拉伸的極限相對高度 h1/d1=0.48,由于m =0.507>0.45, H/d=0.307<0.48,故此工件可以一次拉出?？?.3.3 確定是否用壓邊圈板料的相對厚度 t/D×100=2.5/73.9×100=3.383。由表 4.7 查得需要壓料裝置，拉伸時采用彈性壓料裝置。2.3.4 落料排樣設(shè)計1、確定零件的排樣方案設(shè)計模具時，條料的排樣很重要。由于是圓形，所以采用直排，材料的利用率較高。河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書7條料的排樣2、條料寬度、導(dǎo)尺間寬度和材料利用率的計算查表 2.9 得搭邊值 a1=1.8mm,a=2.2mm。條料寬度的計算：擬采用無側(cè)壓裝置的送料方式，得條料寬度 （2.36）00maxD2)cB???△ △＝ (導(dǎo)料板間距離 （2.37）A＝D —條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；maxa—側(cè)搭邊值；△—條料寬度的單向（負向）偏差，見表 2.10、2.11；查得△＝0.8c—導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙；其最小值見表 2.12 查得 cmin=0.5mm。代入數(shù)據(jù)計算，取得條料寬度為 mm A＝79.9mm。0B?△ ＝ 08.179?3．材料利用率的計算：根據(jù)一般的市場供應(yīng)情況，選 950 mm×1500 mm×2.5 mm 的冷軋鋼板。每塊可剪1500mm ×79.1mm 規(guī)格條料 12 條，材料剪切利用率達 99.9%。由材料利用率通用計算公式式（2.41） 。 河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書8=?%1010???ABSS式中 —一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積，mm 2；1S—一個步距內(nèi)所需毛坯面積；0A—送料步距，mm； B—條料寬度， mm。得 = =67.0%???%10.79842一張板料上總的材料利用率 （2.42）10nALB?總式中 n—一張板材上沖裁件的總數(shù)目；A1—一個沖裁件的實際面積，mm 2；n—一個進距內(nèi)的沖裁件數(shù)量；B—板料寬度，mm； L—板料長度，mm。得 =?總 %6.810954287??由于板料相對較厚，直排材料的利用率相對已經(jīng)很高了。2.3.5 主要工作零件的尺寸計算1.落料凸、凹模尺寸的計算由于落料是一個簡單的圓形，因沖裁此類工件的凸、凹模制造相對簡單，精度容易保證，所以采用分別加工。設(shè)計時，需在圖紙上分別標注凸模和凹模刃口尺寸及制造工差。河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書9根據(jù)設(shè)計原則,落料時以凹模為設(shè)計基準。由式（2.3）和（2.4）得(2.3)??maxAD???δ A0△（2.4）??maxT0in-δ T△ Z式中 D A、D T—落料凹凸模尺寸；Dmax—落料件的最大基本尺寸；x—磨損系數(shù)；Δ—工件制造公差；Zmin—最小合理間隙；δ A、δ T—凸、凹模的制造公差。查表 2.4 得 Zmin=0.360mm x=0.500 查表 2.5 得 δ A＝0.020mm δ =0.030mm Δ＝0.74mmT代入數(shù)據(jù)得mDA 02.02. 537)745.973( ??????mm03.0. 16. ??T校核：查表 2.4 得 Zmax=0.360mm Zmin=0.500mmδ A+δ T=(0.020+0.030)mm=0.050mm＜(0.500-0.360)mm＝0.140mm2.拉深凸凹模尺寸的計算由于尺寸標注在零件內(nèi)形，所以以凸模為基準，工作部分尺寸為：（4.37）??min0.4Td?? -δ T△河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書10（4.38）??min0.4Ad??0-δ A△ +Z式中： 、 —凹、凸模的尺寸； DTdmin—拉深件內(nèi)徑的最小極限尺寸；Δ—零件的公差；δ A、δ T—凹、凸模制造公差；Z—拉深模雙面間隙。Δ＝0.17mm 查表 δ A=0.020mm δ T=0.030mm 由公式（4.29）得 ＝（1～1.1）t2t—板料厚度 mm。Z=2×（1～1.1）×2.5=5～5.5mm 取 Z=5.1 mm則 mdT 02.02. 6835)174.35( ??????A 03.0.143.沖孔凸凹模尺寸的計算根據(jù)設(shè)計原則,沖孔時以凸模為設(shè)計基準。由式（2.5）和（2.6）得(2.5)0min(TxdTδ△ ） ???（2.6）AZAδ△ ?0inin)式中 、 —分別為沖孔凸、凹模的基本尺寸；Tddmin—沖孔件的最小極限尺寸；x—磨損系數(shù)；Δ—工件制造公差；河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書11Zmin—最小合理間隙；δ A、δ T—凸、凹模的制造公差。查表 2.4 得 Zmin=0.360mm x=0.5 查表 2.5 得 δ A＝0.020mm δ =0.025mm Δ＝0.74mmT代入數(shù)據(jù)得mdT 025.025.3719)74.19( ??????A 0..06??校核：查表 2.4 得 Zmax=0.360mm Zmin=0.500mmδ A+δ T=(0.020+0.025)mm=0.045mm＜(0.500-0.360)mm＝0.140mm2.3.6 選取凸模與凹模的圓角半徑因為圓角 R＝2mm 屬于過渡尺寸，要求不高，可以一次成形，為簡單方便，設(shè)計生產(chǎn)中直接按工件尺寸作為拉深凸、凹模該處尺寸。2.3.7 主要零部件設(shè)計1.由于工件形狀簡單對稱，所以模具的工作零件均采用整體結(jié)構(gòu)，拉深凸模、拉伸凹模、落料凹模、落料凸模、沖孔凸模、沖孔凹模的結(jié)構(gòu)如零件圖所示。由落料凹模厚度： H=Ks(≥8) 式（2.51）凹模寬度： B＝s+（2.5～4.0）H 式（2.52）式中：s—凹模刃口的最大尺寸 mm；K—系數(shù) 考慮板料厚度的影響 查表 2.22 K＝0.22～0.35則 H＝（0.22～0.35）×73.53＝（16.18～25.74）mm取 H＝25mm。B＝s+（2.5～4.0）×25＝（136.0～173.5）mm河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書12凹模刃口 h：查表得 h≥6mm 取 h=6mm。2. 為了實現(xiàn)先落料后拉深，模具裝配后，應(yīng)使拉深凸模的端面比落料凹模端面低，其長度 L 可按下式計算：=H固 凹 低＋ －式中： —拉深凸模固定板的厚度 mm；固—落料凹模的厚度 mm；凹—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，H低決定 ＝5mm。低L=28+25-5=48mm拉深凸模上一般開有出氣孔，這樣會使卸件容易些，否則凸模與工件由于真空狀態(tài)而無法卸件。查表，本凸模出氣孔的直徑為 φ5mm?！?．4 壓力、壓力中心計算及壓力機的選用因為本制件是軸對稱零件，所以不用計算壓力中心。2.4.1 壓力計算1．沖裁力的計算由于本模具落料時采用剛性卸料裝置，同時又沒有沖裁件卡在凹模內(nèi)，所以落料力就是沖裁力。　　 由式（2.18） 得（2.18）沖 裁 KLtF??b式中：L—沖裁周邊長度；t—材料厚度；—材料抗剪強度；?bK—系數(shù)。 一般取 1.3。河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書13由表 1.3 查得 ＝270～380M／Pa。取 ＝310M／Pa。?b?b則KNF8.23105.297314. ????沖 裁2．拉深力的計算采用壓料圈由式（4.15）得Fd??拉 深 b1＝ tK式中： t—材料厚度；d—拉深后的工件中徑；—拉深件材料的抗拉強度。?b—修正系數(shù)；1K由表 1.3 查得 ＝335～470M／Pa。取 ＝400M／Pa。b?b由表 4.6 查得 K1＝1則 KNF8.17405.2374. ????拉 伸3．壓邊力的計算在生產(chǎn)中，一次拉伸時的壓邊力可按拉伸力的 0.25 選取，即F 0.25F =0.25×117.8KN=2.95KN?壓 拉 伸4．沖孔力的計算　 由式（2.18） 得（2.18）沖 孔 KLtF??b式中：L—沖裁周邊長度；t—材料厚度；河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書14—材料抗剪強度；?bK—系數(shù)。 一般取 1.3。由表 1.3 查得 ＝270～380M／Pa。取 ＝310M／Pa。?b?b則5．工藝總壓力由于采用兩副模具，應(yīng)分別計算其總壓力：落料、拉伸的總壓力 F =F + +F總1沖 裁 拉 伸F壓 邊=233.8+117.8+2.95KN=354.55KN沖孔總壓力 F F +nkF =60.1+1×0.05×60.1KN=63.1KN?總2沖 孔 沖 裁2.4.2 壓力機的選用壓力機的工作行程需要考慮工件的成形和方便取件，因此，工作行程應(yīng)足夠大?！?1.8～2.0)壓 力 機F總F落料、拉伸時 ≥（1.8～2.0）F =（638.2～709.1）KN壓 力 機1 總1根據(jù)拉深力的計算結(jié)果和工件的高度，選擇壓力機：J23-80公稱壓力/KN 滑塊行程/mm 最大閉合高度/mm 封閉高度調(diào)節(jié)量/mm800 130 380 90鞏固總臺尺寸/mm 模柄孔尺寸/mm 立柱距離/mm 床身最大傾角230×360 φ60×80 380 30°沖孔時 ≥（1.8～2.0） （113.6～126.2）KN壓 力 機2F?總2F選擇壓力機型號：J23-16河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書15公稱壓力/KN 滑塊行程/mm 最大閉合高度/mm 封閉高度調(diào)節(jié)量/mm160 55 220 45工作臺尺寸/mm 模柄孔尺寸/mm 立柱距離/mm 床身最大傾角160×240 φ40×60 220 35°3 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 選用模架、確定閉合高度及總體尺寸由于拉深凹模外形尺寸較大，為了工作過程穩(wěn)定，選用中間導(dǎo)柱模架。再按其標準選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸見下表。模 架 規(guī) 格 選 用河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書16名稱 尺寸 材料 熱處理上模座 160×160×45 HT200下模座 160×160×55 HT200導(dǎo)柱 28×180、32×180 20 鋼 滲碳 0.8～1.2mm導(dǎo)套 28×110×43、32×110×4320 鋼 滲碳 0.8～1.2mmHmin=190mm,Hmax=235mm模具的閉合高度　+????拉 伸 凹 模 固 定 板卸 料 板凸 凹 模 固 定 板墊 板閉 合 HH落 料 凹 模 厚 度 下 模 座上 模 座 H?=(6+32+12.5+28+25+45+55)mm=203.5mm＜Hmax=235mm由此可見模具的實際開模高度小于所采用模架的最大閉合高度。沖孔時選擇后側(cè)導(dǎo)柱模架，其規(guī)格見下表：模 架 規(guī) 格 選 用名稱 尺寸 材料 熱處理上模座 80×63×30 HT200下模座 80×63×40 HT200導(dǎo)柱 18×110、22×110 20 鋼 滲碳 0.8～1.2mm導(dǎo)套 18×70×28、22×70×28 20 鋼 滲碳 0.8～1.2mm3.2 其它模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書173.2.1 固定板查資料 落料凸模固定板選用： 125×125×32-45 鋼 JB/T 7643.2。落料凹模拉深凸模固定板選用： 125×125×28-45 鋼 JB/T 7643.2。沖孔凸模固定板選用：63×50×16-45 鋼 JB/ 7463.23.2.2 墊板墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以降低模座所受的單位壓力，防止模座被局部壓陷，從而影響凸模的正常工作。因為通過上模座固定的模柄與壓力機相連，且上模座比下模座薄，而且下模座固定在壓力機工作臺上。為防止上模座損壞，在上模座加墊板。查資料選用墊板 125×125×6-45 鋼 JB/7643.3。3.2.3 打料塊一般與打料桿聯(lián)合使用，屬于剛性卸件裝置，靠兩者的自重把工件打出來。打料塊與拉深凹模間隙配合。3.2.4 壓邊圈壓邊圈的作用是防止凸緣部分起皺，同時還起到頂3.2.5 導(dǎo)柱、導(dǎo)套對于生產(chǎn)批量大、要求模具壽命高的模具，一般采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套來保證上、下模的導(dǎo)向精度。導(dǎo)柱、導(dǎo)套在模具中主要起導(dǎo)向作用。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用間隙配合。根據(jù)沖壓工序性質(zhì)、沖壓的精度及材料厚度等的不同，其配合間隙也稍微不同。這里采用 H7/h6。3.2.6 其他零件模具其他零件的選用見表 3-2．表 3-2 模具其他零件的選用序號 名稱 數(shù)量 材料 規(guī)格/ mm 熱處理河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書181 下模座 1 HT200 160×160×552 導(dǎo)柱 1 20 鋼 φ28×180　 滲碳58～62HRC3 導(dǎo)柱 1 20 鋼 φ32×130 滲碳58～62HRC4 導(dǎo)套 1 20 鋼 28×110×43滲碳58～62HRC5 導(dǎo)套 1 20 鋼 32×110×43滲碳58～62HRC6 上模座 1 HT200 160×160×557 內(nèi)六角螺釘4 Cr12 M10×45 58～62HRC8 內(nèi)六角螺釘4 Cr12 M10×100 58～62HRC9 模柄 1 Q235-1.F A50×10510 銷釘 2 45 鋼 6×6011 銷釘 2 45 鋼 8×8012 止轉(zhuǎn)銷 1 45 鋼 8×1413 打桿 1 45 鋼 M14×2203.3 模具總裝圖河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書19由以上設(shè)計，可得到模具的總裝圖，其工作過程是：模具在工作時，壓力機滑塊下行，通過模柄帶動上模座下行，模具先進行切邊，緊接著拉深凸模再拉深。拉深完成以后，壓力機滑塊上行，通過模柄帶動上模座上行，當凹模隨上?；厣龝r，零件制品在打料塊及打料桿的作用下，將其從凹模內(nèi)推出，準備下一次拉深。4 結(jié)束語帶凸緣圓筒件屬于簡單的拉深件，分析其工藝性，并確定工藝方案。由于在零件制造前進行了預(yù)測，分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時候才可以減少廢品的產(chǎn)生。深圓筒模具的設(shè)計，是理論知識與實踐有機的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對理論知識做了更深切貼實的闡述。也使我認識到，要想做為一名合理的模具設(shè)計人員，必須要有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識新技術(shù)，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識應(yīng)用到實踐中去，并堅持科學(xué)、嚴謹、求實的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國民經(jīng)濟的騰飛做出應(yīng)有的貢獻。河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書20致謝畢業(yè)設(shè)計是我們進行完了三年的模具設(shè)計與制造專業(yè)課程后進行的，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)計使我在溫習(xí)學(xué)過的知識的同時又學(xué)習(xí)了許多新知識，一些原來一知半解的理論也有了進一步的的認識。特別是原來所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測量、冷沖模具設(shè)計與制造等有了更深刻的理解，使我進一步的了解了怎樣將這些知識運用到實際的設(shè)計中。同時還使我更清楚了模具設(shè)計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材料，保證工件的經(jīng)濟性，加工工藝的合理性。在學(xué)校中，我們主要學(xué)的是理論性的知識，而實踐性很欠缺，而畢業(yè)設(shè)計就相當于實戰(zhàn)前的一次演練。通過畢業(yè)設(shè)計可是把我們以前學(xué)的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來，使我們在溫習(xí)舊知識的同時也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補我們實踐經(jīng)驗的不足，為以后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。通過對中軸碗制件冷沖模的設(shè)計，我對沖裁模有了更為深刻的認識，特別是這種河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書21落料拉伸沖孔模具的設(shè)計。在模具的設(shè)計過程中也遇到了一些難以處理的問題，雖然設(shè)計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，如壓力計算時的公式的選用、凸凹模間隙的計算、卸件機構(gòu)選用、工作零件距離的調(diào)整，都可以進行進一步的完善，使生產(chǎn)效率提高。歷經(jīng)近三個月的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，敬請各位老師對我的設(shè)計過程作最后檢查。在這次畢業(yè)設(shè)計中通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請教各位老師有關(guān)模具方面的問題，并且和同學(xué)的探討，模具設(shè)計在實際中可能遇到的具體問題，使我在這短暫的時間里，對模具的認識有了一個質(zhì)的飛躍。從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過程，我對模具的認識過程亦是如此。經(jīng)過近三個月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計一定能為三年的大學(xué)生涯劃上一個圓滿的句號，為將來的事業(yè)奠定堅實的基礎(chǔ)。在這次設(shè)計過程中得到了老師以及許多同學(xué)的幫助，我受益匪淺。在此，再次感謝各位老師特別是我的指導(dǎo)老師原紅玲老師在這一段時間給予無私的幫助和指導(dǎo)，并向他們致于深深的敬意，對關(guān)心和指導(dǎo)過我的各位老師表示衷心的感謝!河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書22參考文獻[1] 原紅玲主編 沖壓工藝與模具設(shè)計 機械工業(yè)出版社 2008 年 9 月[2] 孫鳳勤 閻亞林主編 沖壓與塑壓成形設(shè)備 高等教育出版社 2007 年 12 月[3] 楊占堯主編 韓光平、史廷春副主編 沖壓模具圖冊 高等教育出版社 2008 年 3月[4] 高軍、李熹平、修大鵬等編 沖壓模具標準件選用與設(shè)計指南 化學(xué)工業(yè)出版社 2007 年 7 月[5] 中國機械工程學(xué)會 中國模具設(shè)計大典編委會等主編 中國模具設(shè)計大典 江西科學(xué)技術(shù)出版社 2003[6] 郝濱海 沖壓模具簡明設(shè)計手冊 化學(xué)工業(yè)出版社 2005 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書系 部： 材料工程系 專 業(yè)： 模具設(shè)計與制造 學(xué) 生 姓 名 : 李霄俊 學(xué) 號: 061304412 設(shè)計題目：中軸碗沖壓成形工藝與模具設(shè)計起 迄 日 期: 2009 年 3 月 11 日～5 月 20 日 指 導(dǎo) 教 師: 原紅玲 2009 年 3 月 12 日畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書1．本畢業(yè)設(shè)計課題來源及應(yīng)達到的目的：本設(shè)計題目為中軸碗沖壓成形工藝與模具設(shè)計，通過設(shè)計，應(yīng)對沖壓工藝生產(chǎn)較為熟悉，能熟練使用相關(guān)設(shè)計手冊，獨立完成一套模具的設(shè)計及模具工作零件加工工藝的編制。并且能夠運用模具設(shè)計軟件完成模具裝配圖及零件圖的繪制。2．本畢業(yè)設(shè)計課題任務(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）分析中軸碗的成形工藝并確定其工藝方案；（3）模具主要設(shè)計計算；（4）繪制模具總裝圖，并繪制零件圖； （5）得出設(shè)計結(jié)論。原始資料：工件圖及其尺寸見說明書，材料：15 鋼厚度：2.5mm生產(chǎn)批量：大批量所在專業(yè)審查意見：負責(zé)人： 年 月 日系部意見：系領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日模具設(shè)計與制造 專業(yè) 機 械 加 工 工 序 卡 片 工序名稱 銑平面 工序號 4零件名稱 落料凹模 零件號 01零件重量 同時加工零件數(shù) 1材 料 毛 坯牌 號 硬 度 型 號 重 量T10A 60~64HRC設(shè) 備名 稱 型 號夾 具名 稱輔 助工 具銑床 平口鉗 游標卡尺安 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(zhuǎn) 速 切 削速 度 基 本工 時一次一次一次一次1234銑上平面銑下平面銑側(cè)面銑側(cè)面φ75面銑刀φ75面銑刀φ20立銑刀φ20立銑刀游標卡尺游標卡尺游標卡尺游標卡尺0.50.50.50.522112211200㎜/ min200㎜/ min60㎜/ min60㎜/ min800r/min800r/min300r/min300r/min設(shè) 計 者 李霄俊 指 導(dǎo) 教 師 原 紅 玲 共 1 頁 第 1 頁零件號 零 件 名 稱 模具設(shè)計與制造 專業(yè) 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 片5 落料凹模設(shè) 備 夾 具 刀 具 量 具工序號 工 序 名 稱名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格工 時123456789101112下料（φ80mm×70mm）鍛成 130mm×130mm×30mm熱處理（退火，硬度≤229HBS）銑平面（厚度留磨削余量0.6mm，側(cè)面留磨削余量0.4mm）磨平面（磨上、下平面，留磨削余量 0.3~0.4mm；磨相鄰兩側(cè)面，保證垂直）鉗工劃線（劃出對稱中心線，孔線）型孔粗加工（銑床上加工型孔，留單邊余量 0.15mm）加工余孔（加工固定孔及銷孔）熱處理（淬火、回火，60~62HRC）磨平面（磨上下平面及基準面達到要求）型孔精加工（在坐標磨床上磨型孔，留余量 0.01mm）研磨型孔（研磨型孔達到規(guī)定技術(shù)要求）鋸床空氣錘立銑床平面磨床立銑床平面磨床坐標磨床虎鉗平口鉗磁力吸盤平口鉗磁力吸盤磁力吸盤鋸條面銑刀砂輪立銑刀砂輪砂輪鋼尺鋼尺游標卡尺游標卡尺游標卡尺千分尺千分尺200mm200mm0.02mm0.02mm0.02mm0.005mm0.005mm