淺拉深件復合模設計及加工動態(tài)模擬【油封端蓋】【落料拉深復和沖壓模具設計】

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隨著工業(yè)發(fā)展，沖壓模具的應用越來越廣泛。同時由于產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，除了要保證模具設計質(zhì)量以外，對模具設計效率的要求也越來越高。 為了促進我國沖壓模具技術的發(fā)展，從計算機技術、先進加工技術及裝備、其它新技術與沖壓模具等方面分析了我國沖壓模具的技術現(xiàn)狀。結(jié)果表明：經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國的沖壓模具總量位居世界第三位，加工技術裝備基本已與世界先進水平同步。 本文首先分析了復合模具的工藝結(jié)構(gòu)，介紹了復合模具的設計，重點介紹了模具的結(jié)構(gòu)、凹凸模的設計、沖裁力的計算以及沖壓機的選型。其次詳細闡述了落料拉深復合模的工藝設計與結(jié)構(gòu)設計過程、對拉深凸模、落料凹模、落料拉深凹凸等模具主要的成型零件以及各種標準零件進行設計計算和選擇，基本上確定了落料拉深復合模的整體結(jié)構(gòu)框架。本文設計的復合模具適用于加工幾何尺寸較大、形狀復雜、精度要求較高的沖壓類零件，通過理論分析和大量的工程實踐探索，在模具上采用了一些特殊機構(gòu)，可使操作簡單，提高生產(chǎn)效率,對提高企業(yè)的市場競爭力有著現(xiàn)實的意義。通過了復合模具的設計，可以將傳統(tǒng)的分模加工合二為一，使落料、拉深、一次成形，避免了分模加工中定位誤差的生產(chǎn)，從而保證了質(zhì)量，降低了成本，提高了生產(chǎn)效率。 目 錄 \ 前 言 Ⅰ 目 錄 Ⅱ 第1章 緒 論 1 1.1沖壓模具簡介 2 1.1.1 沖壓成形與沖壓模具的概念 2 1.1.2 沖壓模具的分類 2 1.2 本課題主要研究的內(nèi)容及意義 3 第2章 復合模具總體方案的分析與確定 5 2.1 工藝方案分析 5 2.1.1 工件的分析 5 2.1.2 落料拉深工藝分析 5 2.2工藝方案的確定 6 第3章 主要的工藝參數(shù)計算 7 3.1 毛坯尺寸的計算 7 3.2 排樣 7 3.3 工序壓力計算 8 3.4 沖壓設備的選擇 9 第4章 主要工作部分尺寸計算 11 4.1 落料刃口尺寸計算 11 4.2 刃口尺寸計算 11 4.3 復合模具主要零件的設計 12 第5章 落料拉深復合模裝配 18 5.1 沖壓模具裝配的技術要求 18 5.2 落料拉深復合模裝配的特點 19 5.3復合模具的總體設計 19 5.4復合模具總裝配 19 總結(jié)與展望 24 參考文獻 25 致 謝 26 第1章 緒 論 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具是生產(chǎn)各種產(chǎn)品的重要工藝裝備。它是以其特定的形狀通過一定方式將原材料加工成為零件。采用模具成形方法生產(chǎn)零件，具有優(yōu)質(zhì)、高效、省料、低成本等優(yōu)點，因此在國民經(jīng)濟各個部門，尤其是在機械制造、汽車、家用電器、儀器儀表、石油化工、輕工產(chǎn)品等工業(yè)部門得到了極其廣泛的應用[1]。據(jù)統(tǒng)計，利用模具制造的零件，在汽車、飛機、電機電器、儀器儀表等機電產(chǎn)品中占70%；在電視機、錄音機、計算機等電子產(chǎn)品中占80%以上；在手表、洗衣機、電冰箱等輕工產(chǎn)品中占85%以上。經(jīng)過幾十年的發(fā)展 ,我國的沖壓模具總量位居世界第三位 ,加工技術裝備基本已與世界先進水平同步。以汽車覆蓋件為代表的大型、復雜、精密沖壓模[2]。用 CAD/CAM /CAE軟件進行三維設計和模擬，靠高速、精密的加工設備生產(chǎn) ,用新型研磨或拋光代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工研磨拋光，提高模具質(zhì)量。這些都代表了沖壓模具發(fā)展的趨勢[3]。中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)大屏幕彩電塑殼注射模具、大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/ CAE/CAM技術、模具的電加工和數(shù)控加工技術、快速成型與快速制模技術、新型模具材料等方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設計制造周期等方面作出了貢獻。進入21世紀，在經(jīng)濟全球化的新形勢下，隨著資本、技術和勞動力市場的重新整合，中國裝備制造業(yè)在加入WTO以后，將成為世界裝備制造業(yè)的基地。而在現(xiàn)代制造業(yè)中，無論哪一行業(yè)的工程裝備，都越來越多采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品。為了適應用戶對模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切要求。 隨著工業(yè)發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量越來越多；對產(chǎn)品質(zhì)量和外觀的要求，更是日趨精美。由于每副模具是特定產(chǎn)品零件生產(chǎn)用的專用工裝，因此，模具設計是隨工業(yè)產(chǎn)品零件的形狀、尺寸及其精度，表面質(zhì)量要求及成型工藝條件的變化而變化的。所以每副模具都必須進行創(chuàng)造性的設計，工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用模具成形工藝方法，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率和質(zhì)量。一般壓力機加工，一臺普通壓力機設計每分鐘可生產(chǎn)零件幾件到幾十件，高速壓力機的生產(chǎn)率已達到每分鐘數(shù)百件甚至上千件。顯而易見，模具作為一種專用的工藝裝備，在生產(chǎn)中的決定性作用和重要地位逐漸為人們所共識。 1.1沖壓模具簡介 1.1.1 沖壓成形與沖壓模具的概念 沖壓成形是指利用安裝在壓力機上的模具，對模具里的板料施加壓力，使其生產(chǎn)分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件加工方法。沖壓加工的對象一般為金屬板料、薄壁管、薄型材等，板厚方向變形一般不側(cè)重考慮，因此也稱為板料沖壓，并且通常是在室溫狀態(tài)下進行，所以也稱為冷沖壓[8]。 沖壓模具是指在沖壓加工中，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，俗稱沖模 在沖壓零件的生產(chǎn)中，合理的沖壓成形工藝、先進的模具，高效的沖壓設備是必不可少的三要素。如圖1-1所示。 圖 1-1 沖壓零件的影響因素 1.1.2 沖壓模具的分類 1.根據(jù)工藝性質(zhì)分類 （1）沖裁模 沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。 （2）彎曲模 使板料毛坯或其它坯料沿著直線產(chǎn)品彎曲變形，從而獲得一定角度和姓張的工件模具。 （3）拉深模 是把板料毛坯制成開口空心件，或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。 （4）成形模 是將毛坯或半成品工件按照凸、凹模的形狀直接復制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等[9]。 2、根據(jù)工序合程度分類 （1）單工序模 在壓力機的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。 （2）復合模 只有一個工位，在壓力機的一次行程中，在同一工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 （3）級進模（也稱為連續(xù)模） 在毛坯的送進方向上，具有兩個或更多的工位，在壓力機的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 1.2 本課題主要研究的內(nèi)容及意義 本課題的研究對象是淺拉伸件零件的落料拉深復合模具，做出工藝分析案，計算出工藝參數(shù)，設計模具的總體裝配圖，從而提高了理論分析能力和解決實際問題的獨立工作能力。主要內(nèi)容具體可以分為以下幾個部分： 1、對落料拉深復合模進行工藝設計和結(jié)構(gòu)設計[10]。 2、主要工作部分尺寸的計算。 3、主要工藝參數(shù)的計算。 4、模具的工作總體設計及裝配。 5、設計出模具總裝配圖。 隨著科學的飛速發(fā)展，沖壓模具在各行業(yè)中有著較廣泛的應用，其組成零件中標準件占有很大比重。而很多沖壓制件都是系列化產(chǎn)品，它們的模具節(jié)哦故相同或相似而尺寸不僅相同，在設計過程中，設計人員需要反復查閱手冊以確定模具零部件的標準外形與尺寸，重復設計的工作量很大。由于產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)日趨復雜，新產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期不斷縮短，設計環(huán)節(jié)在產(chǎn)品的整個生命周期中占據(jù)了越來越重要的地位。國外的模具制造企業(yè)，廣泛使用先進的高精度、高速度、專業(yè)化加工裝備，如日本豐田汽車模具公司擁有構(gòu)造面加工數(shù)控銑床39臺套、型面加工高速五軸五面銑床15臺套、其它新型一體化專門加工設備6臺套。加工工藝方法包括等高線加工、最大長度順向走刀加工等，精加工走刀移行密度僅有0.3mm。同時，可以實現(xiàn)內(nèi)凹圓角清根、外凸圓角加工到位等，因而可以控制模具配合的不等距間隙、最大可能的縮小型面誤差，實現(xiàn)模面的精細加工。日本、韓國、新加坡、德國、荷蘭、美國及我國臺灣、香港地區(qū)的獨資、合資企業(yè)很多，民營模具企業(yè)很不少；蘇州蘭佩鑄造、遠輕模具等企業(yè)主要生產(chǎn)汽車發(fā)動機及輪轂等部件壓鑄模和鑄模，昆山中大模架等企業(yè)專業(yè)生產(chǎn)各種大型模架、模具導向件、模具彈簧等標準件[11]。 國內(nèi)的許多模具企業(yè)通過引進先進的加工裝備，硬件上與國際水平的差距正在快速縮?。荷虾５钠嚹＞咂髽I(yè)，近年來通過大量購置先進的五軸高速加工機床、大型龍門加工中心和五軸聯(lián)動數(shù)控高速銑床、數(shù)控車或復合加工機床、先進的大型測量和調(diào)試設備及多軸數(shù)控激光切割機等。一汽模具公司已經(jīng)擁有五軸高速數(shù)控銑床等大型高速加工設備；東風汽車模具公司擁有高速的數(shù)控銑床。目前，資產(chǎn)過億，擁有龍門加工中心10臺以上的大型汽車模具企業(yè)已經(jīng)達到10多家。外國人都驚呼：怎么兩年之間中國大陸的汽車模具規(guī)模、數(shù)量和制造能力會有如此大的變化。我國沖壓模具產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)工藝水平，總體上比國際先進水平低許多，而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進水平長許多。產(chǎn)品質(zhì)量水平低主要表現(xiàn)在精度、表面粗糙度、壽命及模具的復雜程度上；生產(chǎn)工藝水平低則主要表現(xiàn)在加工工藝，加工裝備等方面。沖壓模具加工工藝和裝備對提高加工效率、確保模具精度、縮短交貨周期有重要影響[12]。過去的中國沖壓模具行業(yè)，車、刨、銑、磨等傳統(tǒng)普通機床和電火花線切割機床，曾經(jīng)在絕大數(shù)沖壓模具企業(yè)使用。采用加工沖壓模具時，通常需要對模具零件反復裝夾和定位，因而加工生產(chǎn)效率低。模具產(chǎn)品質(zhì)量差。模具是機械制造業(yè)中技術先進、影響深遠的重要工藝裝備、具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件質(zhì)量優(yōu)良、工藝適應性好等特點，被廣泛應用與汽車，機械、航天、航空、輕共、電子、電器、儀表等行業(yè)。2005年中國模具工業(yè)產(chǎn)值達到610億元，增長率保持在25%的高水平，行業(yè)的生產(chǎn)能力約占世界總量的10%，僅次于日本、美國而位列世界第三。目前我國大部分模具企業(yè)采用的仍然是傳統(tǒng)的設計方法，特別四中小型模具企業(yè)，設計人員進行著大量的重復性勞動，在通用零件和標準件的設計過程中，不得不多次重復查閱設計手冊，造成模具設計周期長、效率低、耗資大的現(xiàn)狀，這也就影響了企業(yè)的市場競爭力[13]。 本課題淺拉伸件，沖壓該零件時，普遍采用落料、拉深、三道工序，生產(chǎn)效率低，成本也高，為此，設計了沖壓該零件的落料、拉深、復合模，是原三道工序合三為一，大大提高了生產(chǎn)效率[14]。 第2章 復合模具總體方案的分析與確定 本課題的研究對象是淺拉伸件，材料為spcen，料厚為1mm，是形狀規(guī)則的旋轉(zhuǎn)體零件大批量生產(chǎn)。淺拉伸件如圖2-1所示。 2.1 工藝方案分析 2.1.1 工件的分析 工件圖:如圖所示 生產(chǎn)批量:大批量 材料:spcen鋼 料厚:1mm 圖2-1 工件的簡圖 圖2-1所示為淺拉伸件，材料為spcen，料厚為1mm，是形狀規(guī)則的旋轉(zhuǎn)體零件，大批量生產(chǎn)。 2.1.2 落料拉深工藝分析 由圖2-1可見，該工件的加工涉及到落料、拉伸兩種工序內(nèi)容。 (1)落料拉深工藝分析 此工件為無凸緣圓筒形，工件,要求內(nèi)形尺寸，沒有厚度不變的要求。此工件的形狀滿足拉深的工藝要求，可用拉深工序加工件底部圓角半徑r=1mm，大于等于拉深凸模圓角半徑r凸=1mm,滿足拉深對圓角半徑的要求。尺寸Φ64mm，按公差表查得為IT14級，滿足拉深工序?qū)ぜ畹燃壍囊蟆? 2.2工藝方案的確定 根據(jù)制件的工藝性分析，其基本工序有落料、拉深和切邊?，F(xiàn)擬定以下幾種工藝方案： 方案一：先落料，后拉深，拉伸，采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料拉深復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)。 方案三：落料、拉深級進沖壓，，采用級進模生產(chǎn)。 方案分析：方案一模具結(jié)構(gòu)較為簡單，但需要三副模具和兩道工序，成本高，生產(chǎn)效率低，難以滿足大量生產(chǎn)的生產(chǎn)要求。 方案二只需要一副模具，減少了工序數(shù)量，工件的精度及生產(chǎn)效率都比較高，但模具制造時有一定的困難。 方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)的制件精度不如復合模生產(chǎn)精度高，模具本身制造也有一定的難度，生產(chǎn)效率不如復合模高，并且生產(chǎn)過程中需要克服工件的精確定位問題。通過對上述三種方案的綜合比較，并且考慮模具的制造精度及制件的精度，該沖壓工藝方案選用方案二較優(yōu)。 本工件首先需要落料，制成直徑D=73.5mm的圓片，然后D=73.5mm的原板料為毛坯進行拉深，拉深成為內(nèi)徑為Φ62mm、內(nèi)圓角r為1mm的無凸緣圓筒，最后按h=8.5mm進行修邊。根據(jù)以上工藝分析，為了提高生產(chǎn)效率，該零件的加工采用落料、拉深和復合、一次成型的方式 - 10 - 第3章 主要的工藝參數(shù)計算 3.1 毛坯尺寸的計算 計算毛坯直徑D 如圖2-1工件圖所示。 h=（8-0.75）mm=7.25mm，d=（52+0.75+0.75）mm=50.5mm，取50mm。工件的相對高度h/d=7.25mm/50mm=0.145。根據(jù)相對高度從表4-1中查得修邊余量Δh=1mm。本模具為落料拉伸復合模具所以不需要修邊 表3-1圓筒行拉深件的修邊余量 （mm） 工件高度h 工件的相對高度h/d >0.5-0.8 >0.8-1.6 >1.6-2.5 >2.5-4 ≤10 >10-20 >20-50 >50-100 >100-150 >150-200 >200-250 >250 1.0 1.2 2 3 4 5 6 7 1.2 1.6 2.5 3.8 5 6.3 7.5 8.5 1.5 2 3.3 5 6.5 8 9 10 2 2.5 4 6 8 10 11 12 圓筒形拉深工件的毛坯尺寸計算公式為： D=(d2 +4dH-1.72rd-0.56r2 )1/2 （3-1） 將d=62mm，H=h+ Δh=5mm+1mm=6mm，r=（1+0.75）mm=1.75mm代入上式，即得毛坯的直徑為： D=73.5mm （3-2） 3.2 排樣 排樣：沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法。合理的排樣是提高材料利用率、降低成本，保證沖件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。在排樣時應考慮如下原則。沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。同一零件可以采用不同的排樣形式，排樣方式不同，材料利用率不同。大批量生產(chǎn)時，在沖裁件的成本中，材料費用一般占60%以上，因此，材料的經(jīng)濟利用是一個重要問題，特別對貴重的有色金屬。同時排樣要考慮方便生產(chǎn)操作、沖模結(jié)構(gòu)簡單、壽命長以及車間生產(chǎn)條件和原材料狀況等[16]。 要提高材料利用率，主要應從減少工藝廢料著手。減少工藝廢料的措施有：設計合理的排樣方案，選擇合適的板料規(guī)格和合理的裁板法（減少料頭、料尾和邊余料），或利用廢料作小零件。對一定形狀的沖件，結(jié)構(gòu)廢料是不可避免的，但充分利用結(jié)構(gòu)廢料是可能的。當兩個不同沖件的材料和厚度相同時，較小尺寸的沖件可在較大尺寸沖件的廢料中沖制出來。例如，電機轉(zhuǎn)子硅鋼片，就是利用定子硅剛片的廢料沖出的[17]。 （1） 提高材料利用率。 （2） 使工人操作方便、安全，減輕工人的勞動強度。條料在沖裁過程中翻動要少，在材料利用率相同或相近時，應盡可能選條料寬、進距小的排樣方法。這樣還可以板料裁切次數(shù)，節(jié)省裁備料時間。 （3） 使模具結(jié)構(gòu)簡單、模具壽命長。 （4） 保證沖件的質(zhì)量。 （5） 對于彎曲件的落料，在排樣時還要考慮板料的纖維方向。 該工件排樣根據(jù)落料工序設計，考慮操作方便及模具結(jié)構(gòu)單， 故采用單排排樣設計。搭邊值為a1=1.5，a=1.5，采用單擋料銷擋料。則： 條料寬為 b=73.5mm+2a=76.5mm 條料的進距為 h=73.5mm+ a1 =75mm 圖3-1 排樣圖 - 8 - 3.3 工序壓力計算 （1）落料力計算 按式（3-3） F落=1.3L tτ （3-3） 式中F落　　——　落料力（Ｎ） 　　　　?。獭　」ぜ廨喞荛L，Ｌ＝πD＝231mm； t —— 材料厚度，t=1mm； τ —— 材料的抗剪強度（MPa），由書末附錄A1查得τ=400MPa。 落料力則為： F落=1.3×231mm×1mm×400MPa≈120kN （3-4） （2）卸料力 按公式 F卸=K卸 × F落 （3-5） 式中 K卸 —— 卸料力因數(shù)，其值K卸=0.03 卸料力則為： F卸=0.03×120KN≈3.6 kN （3-6） （4） 拉深力計算 由于零件為淺拉深，故可按有壓邊圈的圓筒形近似計算。按公式： F拉=Kπdtσb （3-9） 式中 F拉 —— 拉深力（N）； d —— 拉深件的直徑，d=50mm； t —— 材料厚度； σb —— 材料的強度極限（MPa），σb=380MPa； K —— 修正因數(shù)。由表查得修正因數(shù) K=0.93； 拉深力則為： F拉=0.93×3.14×62×1×380≈68.8kN （3-11） 3.4 沖壓設備的選擇 沖壓設備選用是沖壓工藝設計過程中的一項重要內(nèi)容。模具的設計要與沖壓設備的類型和主要規(guī)格相匹配，否則不能工作。正確選擇沖壓設備，關系到設備的安全使用、沖壓工藝的順利實施及沖壓件質(zhì)量、生產(chǎn)效率、模具壽命等一系列問題。沖壓設備屬鍛壓機械[18]。常見冷沖壓設備有機械壓力機（以Jxx表示其型號）和液壓機（以Yxx表示其型號）。主要根據(jù)所要完成的沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量、沖壓件的尺寸大小和精度要求來選擇。 對于中小型沖裁件、彎曲件或拉伸件等，主要選用開式機機械壓力機。開式壓力機雖然剛度不高，在較大沖壓力的作用下床身的變形會改變沖模間隙分布，降低模具壽命和沖壓件表面質(zhì)量，但是由于它提供了極為方便的操作條件和易于安裝機械化附屬裝置的特或工作點，所以目前仍是中小型沖壓件生產(chǎn)的主要設備。另外，在中小型沖壓件生產(chǎn)中，若采用導板?；蚬ぷ鲿r要求導柱導套不脫離的模具，應選用行程較小的偏心軸壓力機。對于大中型沖壓件，多選用閉式機械壓力機，包括一般用途的通用壓力機和專用的精密壓力機、雙動或三動拉伸壓力機等。其中薄板沖裁或精密沖裁時，選用精度和剛度較高的精密壓力機；大型復雜拉深件生產(chǎn)中，應盡量選用雙動或三動拉深壓力機，因其可使所用模具結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便[19]。 在小批量生產(chǎn)中，多采用液壓機或摩擦壓力機。液壓機沒有固定的行程，不會因為板料厚度變化而超載，而且在需要很大的施力行程加工時，與機械壓力機相比具有明顯的優(yōu)點，特別適合大型厚板沖壓件的生產(chǎn)。但液壓機的速度低，生產(chǎn)效率不高，而沖壓件的尺寸精度有時受到操作因素的影響而不十分穩(wěn)定。摩擦壓力機具有結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，不易發(fā)生超載破壞等特點，在小批量生產(chǎn)中常用來彎曲件，尤其適用校平、整形、壓印等成形工序。但摩擦壓力機的行程次數(shù)小，生產(chǎn)效率低，而操作也不太方便。在大批量生產(chǎn)或形狀復雜件的大量生產(chǎn)中，應盡量選用高速壓力機或多工位自動壓力機[20]。 ??? 沖壓設備分類： 1.機械壓力機按驅(qū)動滑塊機構(gòu)的種類可分為曲柄式和摩擦式； 2.按滑塊個數(shù)可分為單動和雙動；??? 3.按床身結(jié)構(gòu)形式可分為開式（C型床身）和閉式（Ⅱ型床身）； 4.按自動化程度可分為普通壓力機和高速壓力機等。 對于淺拉深可按式 F壓≥（1.6～1.8）F總，估算公稱壓力來選擇壓力機。選用公稱壓力為400 kN的方式壓力機。其主要技術參數(shù)為： 公稱壓力：400 kN 滑塊行程：55 mm - 10 - 最大閉合高度：220 mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：45 mm 工作臺尺寸：350mm×450mm 模柄孔尺寸：Φ40mm×60mm 第4章 主要工作部分尺寸計算 4.1 落料刃口尺寸計算 由公差表查得Φ73.5為IT14級，取x=0.5mm。 則： 凹模 Dd =（Dmax-xΔ）0+δd =73.41 0+0.03 凸模 Dp =（Dd-2Cmin）0-δP =73.310-0.015 4.2 刃口尺寸計算 沖裁屬于分離工序，沖裁模凸、凹模帶有鋒利刃口，凸、凹模之間的間隙較小，其加工具有如下特點： 　 （1）凸、凹模材質(zhì)一般是工具鋼或合金工具鋼，熱處理后的硬度為58～60HRC，凹模比凸模稍硬一些； 　 （2）凸、凹模精度主要根據(jù)沖裁件精度決定，一般尺寸精度在IT6～IT9，工作表面粗糙度在Ra=1.6～0.4μm； 　 （3）凸、凹模工作端帶有鋒利刃口，刃口平直（斜刃除外），安裝固定部分要符合配合要求； 　 （4）凸、凹模裝配后應保證均勻的最小合理間隙。 　 （5）凸模的加工主要是外形加工，凹模的加工主要是孔（系）加工。凹模型孔加工和直通式凸模加工常用線切割方法。 采用凸、凹模分開加工法時，為了保證凸、凹模間一定的間隙值，必須嚴格限制沖模制造公差，因此，造成沖模制造困難。對于沖制薄材料（因Zmax與Zmin的差值很?。┑臎_模，或沖制復雜形狀工件的沖模，或單件生產(chǎn)的沖模，常常采用凸模與凹模配作的加工方法。?配作法就是先按設計尺寸制出一個基準件（凸?；虬寄＃?，然后根據(jù)基準件的實際尺寸再按最小合理間隙配制另一件。這種加工方法的特點是模具的間隙由配制保證，工藝比較簡單，不必校核 + ≤ 的 - 16 - 條件，并且還可放大基準件的制造公差，使制造容易。設計時，基準件的刃口尺寸及制造公差應詳細標注 ，而配作件上只標注公稱尺寸，不注公差，但在圖紙上注明：“凸（凹）模刃口按凹（凸）模實際刃口尺寸配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin”。 4.3 復合模具主要零件的設計 1、凸凹模的設計 凸凹模是復合模具中同時具有落料凸模和凹模作用的工作零件。它的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。 圖4-1 凸凹模的實體圖 2、凸模的設計 圖4-2 凸模實體圖 3、落料凹模的設計 圖4-3 落料凹模的簡圖 4、模柄的選用 模柄的作用是將模具的上模座固定在壓力機的滑塊上。該模具采用凸緣式模柄，按照國家標準選取，標準件號為B40X85 GB2862.3-1981，材料為spcen鋼，如圖4-4。 圖4-4 模柄實體圖 5、卸料板的設計 - 18 - 圖4-5 卸料板的簡圖 8、中間固定板的設計 該模具的固定板為圓形固定板，一般固定板取凹模厚度的0.6～0.8倍，其平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸相同、但還應考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢谩９潭ò宓耐鼓０惭b孔與凸模采用過渡配合。固定板的材料采用45鋼[21]。 圖4-8 中間固定板的簡圖 沖壓模具的組成零件可以分為工藝零件和結(jié)構(gòu)零件兩大類。如圖4-10所示。 圖4-10 沖壓模組成零件 1.工藝零件 工藝零件是指直接與完成沖壓工藝過程并和配料直接發(fā)生作用的零件。 工藝零件進一步又可分為： （1）工作零件：是指實現(xiàn)沖壓變形，使材料正確分離或塑性變形，保證沖 - 16 - 工件或廢料脫卸下來的零件。卸料零件包括卸料板、彈簧、橡皮等。出件零件包括推件塊、推桿、頂件塊、頂桿等[22]。 2.結(jié)構(gòu)零件 結(jié)構(gòu)零件是指不直接參與完成沖壓工藝過程，也不和坯料直接發(fā)生作用，只對模具完成工藝過程起保證作用或?qū)δ＞叩墓δ芷鹜晟谱饔玫牧慵? 結(jié)構(gòu)零件進一步又可分為： （1）導向零件：是保證上模對下模正確位置和運動的零件，一般由導套和導柱組成。 （2）固定零件：是承裝模具零件或?qū)⒛＞甙惭b固定到壓力機上的零件，如上模座、下模座、凸凹模固定板、模柄等。 （3）緊固及其它零件。如螺釘、定位銷等。 壓件形狀的零件，包括凸模、凹模、凹凸模等。 （2）定位零件：是指保證條料或毛坯在模具中的正確位置的零件，包括導料板、導料銷、側(cè)壓板、導正銷、側(cè)刃、擋料銷等。 （3）壓料零件：是指在拉深工序中防止工件起皺的零件，包括壓料板、壓料圈等。 （4）卸料零件：是指將沖裁后由于彈性恢復而卡在凹?？變?nèi)或在凸模上的 第5章 落料拉深復合模裝配 模具裝配是整個模具制造過程的最后階段，模具裝配圖或驗收技術條件是裝配的依據(jù)，構(gòu)成模具的所有復合技術要求的零件，包括標準件、通用件及成型零件等是模具裝配的基礎。但是有了合格的零件，還必須制定合理的裝配工藝，才能裝配符合設計要求的模具[23]。 在裝配過程中，即要保證配合零件的配合精度，又要保證零件之間的位置精度。對于具有相對運動的零部件，還必須保證它們之間的運動精度。模具裝配的高低及質(zhì)量好壞，直接影響零件能否正常生產(chǎn)以及零件的尺寸、形狀精度和成本。所以說，模具的裝配是模具制造過程中重要環(huán)節(jié)。 沖壓模具裝配完成后，各模具零件組成模具的上模部分和下模部分。沖壓模具工作時，下模部分安裝在壓力機的工作臺上，是模具的固定部分；上模部分通過模柄安裝在壓力機滑塊上，是模具的活動部分[24]。 5.1 沖壓模具裝配的技術要求 （1）模具各組成零件的材料、尺寸精度、幾何形狀精度、表面粗糙度和熱處理工藝以及相對位置精度等都要復合圖樣要求，零件的工作表面不允許有裂紋和機械傷痕等缺陷。 （2）模具裝配后，所有模具的活動部位都應該保證位置準確、配合間隙適當、動作可靠、運動平穩(wěn)。固定的零件應牢固可靠，在使用過程中不得出現(xiàn)松動和脫落。 （3）凸模和凹模的配合間隙應符合設計要求，沿整個刃口輪廓間隙應均勻一致。 （4）模柄裝入上模座后，其軸心線對上模座上平面的垂直度誤差，在全長范圍內(nèi)不大于0.05mm。 （5）上模座的上平面應和下模座的底平面平行。導柱和導套裝配后，其軸心線應分別垂直度于下模座的底平面和上模座的上平面。 （6）裝配好的模架，其上模座沿導柱上、下移動應平穩(wěn)，無阻滯現(xiàn)象。導柱和導套的配合精度應符合規(guī)定要求。 （7）定位裝置要保證毛坯定位正確可靠。 （8）卸料裝置和頂件裝置應靈活，正確，出料孔暢通無阻，保證制件及廢料不卡在沖模內(nèi)。 （9）模具應在生產(chǎn)的條件下進行實驗，沖出的制件應符合設計要求[25]。 - 22 - 5.2 落料拉深復合模裝配的特點 落料拉深復合模在結(jié)構(gòu)上分為上模部分和下模部分，所以裝配過程的總的思路是：將模具零件分別裝配成上模部分和下模部分，然后將上模部分和下模部分裝配成完整的模具。本模具的彈頂裝置屬于下模部分，包括橡膠、底板、聯(lián)接螺釘、螺母等零件，裝配時可以將這些零件先裝配成彈頂裝置，再作為一個整體裝入下模部分[26]。 5.3復合模具的總體設計 該件的模具結(jié)構(gòu)主要由上、下模座，落料凹模，凸凹模，上、下固定板，中間固定板，投料器，卸料板，墊板組成[27]。 根據(jù)主要工作部分尺寸，結(jié)構(gòu)以及彈性元件的尺寸。即： 上模座：320mm×280mm×35mm HT200 下模座：320mm×280mm×45mm HT200 導 柱：28mm×170mm 20 鋼 導 套：28mm×110mm×43mm 20 鋼 導柱、導套滲碳深度為0.8～1.1mm，硬值為58～62HRC。落料凹模、凸凹模材料均采用Cr12，熱處理硬度58～62HRC。卸料板、墊板、固定板材料均采用45鋼。 5.4復合模具總裝配 通過以上的設計可以得到落料拉伸復合模具的總裝圖，如圖所示。模具的上模部分主要由上模座、落料拉伸凸凹模、卸料板、推件塊等組成。下模部分由下模座、落料凹模、拉深凸模、橡膠等組成[28]。 圖5-1復合模具總裝配圖 壓力機將力傳遞給頂桿，頂桿再通過打桿將力傳遞給凸凹模和凸模，當凸凹模到達一定距離時，完成落料過程，當凸凹模繼續(xù)向下運動時，（打桿將力傳遞給壓塊，將落料好的工件固定），同時完成拉伸和過程。卸料過程中，在工作過程中已將橡膠壓縮變形，當工作完后橡膠將力釋放出來帶動打桿向上運動，將工件向上頂出來。 - 20 - 圖5-2 二維復合模具總裝配圖 - 26 - 總結(jié)與展望 全文總結(jié) 主要研究對象是淺拉伸件零件的落料拉深復合模具，做出工藝分析案，計算出工藝參數(shù)，設計復合模具的總體裝配圖，從而提高了理論分析能力和解決實際問題的獨立工作能力[29]。主要內(nèi)容具體可以分為以下幾個部分： 1、完成了落料拉深復合模具的工藝設計和結(jié)構(gòu)設計過程，對拉深凸模、落料凹模、落料拉伸凹凸模等主要成形零件以及各種標準零件進行計算和選擇。 2、主要工作部分尺寸的計算。 3、主要工藝參數(shù)的計算。 4、復合模具的工作總體設計及裝配。 5、設計出模具總裝配圖，用CAD軟件完成了復合模具的三維圖，取得了一定的效果。 6、初步分析了研究了模具裝配技術，實現(xiàn)在CAD環(huán)境下落料拉伸復合模具完整的裝配過程。 未來展望 本文雖用CAD軟件設計出復合模具并進行了一定的研究和探索，并在企業(yè)的模具設計中得到了一定程度的應用，但是鑒于時間限制和本人知識的局限，還存在許多實際工作需要完善。在本文所做的研究工作的基礎上，提出進一步的研究設想如下[30]： (1) 目前，本論文只是完成了模具各組成零件的設計，還可以進一步的對模具各零件進行簡單的改進。即方便又經(jīng)濟。 (2) 本文的研究目前僅局限于CAD設計的領域，還可以擴展到?CAM領域，根據(jù)本文的研究結(jié)論加工出模具實物，以驗證本文CAD設計系統(tǒng)的可靠性與完備性。 (3) 本文設計的復合模具零件過于復雜，加工出的零件精度不高，未來的幾年，在成批量生產(chǎn)中可以改進模具的結(jié)構(gòu)，提高模具的加工精度，從而提高模具的質(zhì)量和效率。 - 28 - 參考文獻 [1] 郭立波，陳春煥，潘金芝．復合冷作模具鋼基材的熱處理[J]．金屬熱處理，2010 [2] 樊新民．高速鋼-spcen 鋼軋制復合板的組織與性能[J]．材料科學與工藝，2004，12(5):521-523　 [3] 楊金志，仇逸．市場信息[J]．模具商情，2005，70 (3) ：22 [4] 蔡美良．新編工模具鋼的金相熱處理[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2001：156-157 [5] 牟紅霞．模具材料的發(fā)展與動向[J] ．現(xiàn)代制造技術與裝備，2006，173(4)：83-89 [6] 崔崑．中國模具鋼現(xiàn)狀及發(fā)展[J] ．機械工程材料，2001，(1)：1-5 [7] 崔崑．國內(nèi)外模具用鋼發(fā)展概況[J]．金屬熱處理，2007，32(1)：1-11 [8] 張魯陽．我國冷作模具選材的趨向[J]．金屬熱處理，1999，(1)：4-6 [9] 潘金芝，任瑞銘，戚正風．復合工模具材料的研究現(xiàn)狀[J]．金屬熱處理，2008，(11)：6-12 [10] 劉勝國.我國沖壓模具技術的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].黃石理學院學報,2007，23（1） [11] 樊新民．高速鋼-spcen 鋼軋制復合板的組織與性能[J]．材料科學與工藝，2004，12(5):521-523　 [12] 蔡美良．新編工模具鋼的金相熱處理[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2001：156-157 [13] 牟紅霞．模具材料的發(fā)展與動向[J] ．現(xiàn)代制造技術與裝備，2006，173(4)：83-89 [14] 史剛.汽車覆蓋件拉延件設計[J].模具技術, 2004 [15] 張魯陽．我國冷作模具選材的趨向[J]．金屬熱處理，1999，(1)：4-6 - 29 - 致 謝 本課題是在老師悉心教導、嚴格要求和大力支持下完成的。從論文的選題、方案論證到論文的撰寫和修改過程中，都傾注了老師的大量心血。 在論文寫作過程中，得到了老師的親切關懷和耐心的指導。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，老師不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。在論文即將完成之際，我要感謝許多讓我分享他們寶貴經(jīng)驗和知識的同學們。通過一同的研究和探討，他們?yōu)槲艺撐牡耐瓿商岢隽嗽S多寶貴建議，我從中得到了很多有益的啟發(fā)。我還要衷心感謝父母多年來的撫養(yǎng)和教誨，正是他們的資助、鼓勵和支持，我才能得以完成大學學業(yè)和本論文。 老師淵博的學識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，創(chuàng)新的精神，誠懇和平易近人的品格讓我受益匪淺，為我樹立了終身學習的榜樣。值此論文完稿之際，謹向辛勤培養(yǎng)和無私幫助自己的老師致以崇高的敬意和由衷的感謝！ - 8 - - 16 - - 2-