基于XML知識重用的筒套零件沖壓工藝及模具設計
筒套零件的沖壓工藝及模具設計【原創(chuàng)含PROE三維3D建模及20張CAD圖紙帶任務書開題報告+工藝卡】
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目錄
摘 要 I
前言 1
緒 論 3
第一章 工藝設計 4
1.1 零件介紹 4
1.2 零件工藝性分析 4
1.3 工藝方案的確定 5
第二章 排樣設計 6
2.1毛坯排樣設計 6
2.2 沖切刃口外形設計 7
2.3 工序排樣 8
第三章 工藝計算 10
3.1 沖壓工藝力的計算 10
3.1.1沖裁力計算 10
3.1.2拉伸力的計算 11
3.1.3卸料、頂件力的計算 12
第四章 模具總體概要設計 14
4.1 模具概要設計 14
4.2 模具零件結構形式確定 14
4.2.1 定位機構 15
4.2.2 卸料機構 16
4.2.3 導向機構 16
第五章 模具詳細設計 17
5.1 工作零件 17
5.1.1 沖裁凸模 17
5.1.2 拉深模工作部分的尺寸計算 19
5.1.3 拉深凸、凹模 21
5.2 定位零件 25
5.2.1 導向零件 25
5.2.2 擋料零件 25
5.3 頂件零件 25
5.3.1 卸料零件 25
5.4 輔助裝置 26
第六章 級進模壓力機的選用 28
6.1 壓力機選擇 28
第七章 安裝與配合 30
7.1凸、凹模的安裝 30
7.2 卸料裝置 31
7.3裝配采用H7/m6的部分 31
結 論 32
參考文獻 33
致謝 34
充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 頁基于 XML 知識重用的筒套零件沖壓工藝及模具設計 摘 要本文分析了套筒的工藝特點，其中包括利用 CAD 軟件進行工件展開圖的尺寸計算、工件的工藝分析、沖裁力的計算、模具設計的難點，確定了級進模的排樣方案和模具總體結構。該級進模有沖裁、空位、拉伸等 9 工位。詳細介紹了凸模、凹模、固定板、卸料裝置等零部件的設計和制造，以及壓力機的選擇。同時闡述了模具的工作過程、各成形動作的協(xié)調性、以及凸模和凹模鑲塊的裝配間隙關鍵詞 級 進 模 工 藝 分 析 模 具 設 計 沖 裁 拉 伸充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 I 頁ABSTRACTThe structural characteristic of a filter mask was analyzed , and the forming technology program of the filter mask was determined. The design of layout in single-row and with few scraps was stated in detail and the total structure and characteristic of multi-position progressive die for filter mask were introduced. The strip materials were precisely oriented by side edge and pilot pin. A rapid and efficient blanking effect was achieved and the quality requirements were met.keywords : multi-position progressive die ;layout; die structure; technical analysis第 頁目錄摘 要 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????I前言 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1緒 論 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3第一章 工藝設計 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41.1 零件介紹 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41.2 零件工藝性分析 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41.3 工藝方案的確定 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5第二章 排樣設計 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????62.1 毛坯排樣設計 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????62.2 沖切刃口外形設計 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????72.3 工序排樣 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8第三章 工藝計算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????103.1 沖壓工藝力的計算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????103.1.1 沖裁力計算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????103.1.2 拉伸力的計算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????113.1.3 卸料、頂件力的計算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????12第四章 模具總體概要設計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????144.1 模具概要設計 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????144.2 模具零件結構形式確定 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????144.2.1 定位機構 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????154.2.2 卸料機構 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????16第 I 頁4.2.3 導向機構 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????16第五章 模具詳細設計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????175.1 工作零件 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????175.1.1 沖裁凸模 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????175.1.2 拉深模工作部分的尺寸計算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????195.1.3 拉深凸、凹模 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????215.2 定位零件 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????255.2.1 導向零件 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????255.2.2 擋料零件 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????255.3 頂件零件 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????255.3.1 卸料零件 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????255.4 輔助裝置 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????26第六章 級進模壓力機的選用 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????286.1 壓力機選擇 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????28第七章 安裝與配合 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????307.1 凸、凹模的安裝 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????307.2 卸料裝置 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????317.3 裝配采用 H7/M6 的部分 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????31結 論 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????32參考文獻 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????33致謝 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????34充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 0 頁前言沖 壓 加 工 技 術 應 用 范 圍 十 分 廣 泛 ， 在 國 民 經(jīng) 濟 各 工 業(yè) 部 門 中 ， 幾 乎 都 有沖 壓 加 工 或 沖 壓 產(chǎn) 品 的 生 產(chǎn) 。 沖裁是沖壓工藝的最基本工序之一。沖裁是利用模具使板料的一部分沿一定的輪廓形狀與另一部分產(chǎn)生分離以獲得制件的工序。如沖裁的目的在于獲得一定形狀和尺寸的內孔，封閉曲線以外部分為制件稱為沖孔；沖裁的目的在于獲得具有一定外形輪廓和尺寸的制件，封閉曲線以內的部分為制件稱為落料。顯著提高了勞動生產(chǎn)率和設備利用率。 如拉伸模是將板彎成一定形狀和角度的零件的成形方法，是板料沖壓中加工工序之一。 沖 壓 生 產(chǎn) 主 要 是 利 用 沖 壓 設 備 和 模 具 實 現(xiàn) 對 金 屬 材 料 （ 板 料 ）的 加 工 過 程 。 所 以 沖 壓 加 工 具 有 如 下 特 點 ：1） 生 產(chǎn) 效 率 高 、 操 作 簡 單 、 內 容 實 現(xiàn) 機 械 化 和 自 動 化 ， 特 別 適 合 于 成批 大 量 生 產(chǎn) ；2） 沖 壓 零 件 表 面 光 滑 、 尺 寸 精 度 穩(wěn) 定 ， 互 換 性 好 ， 成 本 低 廉 ；3） 在 材 料 消 耗 不 多 的 情 況 下 ， 可 以 獲 得 強 度 高 、 剛 度 大 、 而 重 量 小 的零 件 ；4） 可 得 到 其 他 加 工 方 法 難 以 加 工 或 無 法 加 工 的 復 雜 形 狀 零 件 。由 于 沖 壓 加 工 具 有 節(jié) 材 、 節(jié) 能 和 生 產(chǎn) 效 率 高 等 突 出 特 點 ， 決 定 了 沖 壓 產(chǎn)品 成 本 低 廉 ， 效 益 較 好 ， 因 而 沖 壓 生 產(chǎn) 在 制 造 行 業(yè) 中 占 重 要 地 位 。本 論 文 主 要 對 墊 片 沖 壓 模 具 設 計 為 主 線 ， 依 據(jù) 模 具 的 基 本 組 成 部 分 ， 采取 基 礎 和 設 計 技 巧 相 結 合 ， 理 論 與 實 踐 相 結 合 ， 圖 例 與 剖 析 相 結 合 ， 模 具 設計 與 加 工 工 藝 相 結 合 的 方 式 ， 分 析 墊 片 的 沖 壓 工 藝 性 ， 提 出 設 計 其 模 具 的 多種 方 案 ， 通 過 比 較 分 析 設 計 出 較 合 理 的 模 具 。 同 時 ， 從 模 具 的 加 工 工 藝 的 角度 出 發(fā) ， 分 析 并 提 供 便 于 加 工 的 模 具 結 構 形 式 ， 使 模 具 設 計 和 加 工 更 加 緊 密充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 1 頁的 結 合 在 一 起 。本 論 文 在 設 計 時 廣 泛 吸 收 了 國 內 外 各 個 領 域 成 熟 的 經(jīng) 驗 和 最 新 的 參 考 資料 ， 并 在 模 具 的 成 型 零 部 件 等 關 鍵 部 位 采 用 了 國 內 外 的 優(yōu) 質 模 具 鋼 。 為 了 順應 形 勢 發(fā) 展 的 需 要 ， 在 技 術 上 也 有 一 定 的 創(chuàng) 新 ， 使 用 了 計 算 機 輔 助 設 計 來 繪圖 ， 像 PRO/E、 AUTOCAD 等 ， 達 到 優(yōu) 化 設 計 的 目 的 。畢業(yè)設計是按檢閱資料、學習、消化、吸收、創(chuàng)新的思路進行的。 充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 2 頁緒 論近年來，沖壓成形工藝有很多新的進展，特別是精密沖裁、精密成形、精密剪切、復合材料成形、超塑性成形、軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月異，沖壓件的精度日趨精確，生產(chǎn)率也有極大提高，正在把沖壓加工提高到高品質的、新的發(fā)展水平。前幾年的精密沖壓主要市是指對平板零件進行精密沖裁，而現(xiàn)在，除了精密沖裁外還可兼有精密彎曲、壓延、壓印等，可以進行復雜零件的立體精密成形。過去的精密沖裁只能對厚度為 5~8mm 以下的中板或薄板進行加工，而現(xiàn)在可以對厚度達 25mm 的厚板實現(xiàn)精密沖裁，并可對σb>900MPa 的高強度合金材料進行精沖。由于引入了 CAE，沖壓成形已從原來的對應力應變進行有限元等分析而逐步發(fā)展到采用計算機進行工藝過程的模擬與分析，以實現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化設計。在沖壓毛坯設計方面也開展了計算機輔助設計，可以對排樣或壓延毛坯進行優(yōu)化設計。此外，對沖壓成形性能和成形極限的研究，沖壓件成形難度的判定以及成形預報等技術的發(fā)展，均標志著沖壓成形以從原來的經(jīng)驗、實驗分析階段開始走上由沖壓理論指導的科學階段，使沖壓成形走向計算機輔助工程化和智能化的發(fā)展道路。為了滿足制件更新?lián)Q代快和生產(chǎn)批量小的發(fā)展趨勢，發(fā)展了一些新的成形工藝( 如高能成形和旋壓等)、簡易模具（如軟模和低熔點合金模等） 、通用組合模具和數(shù)控沖壓設備等。這樣，就使沖壓生產(chǎn)既適合大量生產(chǎn)，也同樣適用于小批生產(chǎn)。不斷改進板料性能，以提高其成形能力和使用效果，例如研制高強度鋼板，用來生產(chǎn)汽車覆蓋件，以減輕零件重量和提高其結構強度。底板零件是沖壓生產(chǎn)的一個典型零件，在生產(chǎn)中有很強的作用，其模具設計有一定的實用價值。對于該制件我們利用先進的模具生產(chǎn)提高生產(chǎn)效益、保證產(chǎn)品質量、節(jié)約成本，從而取得很高的經(jīng)濟效益。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 3 頁第一章 工藝設計1.1 零件介紹本次畢業(yè)設計的產(chǎn)品見圖 1.1 所示，材料為厚 1.0mm 的 08 鋼。該零件屬于沖裁拉伸藝與模具的要求更高。圖 1.1 工件二維圖1.2 零件工藝性分析沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓加工的適應性，即是否能用最簡單的模具結構、最少的工序、最低的成本加工出符合要求的工件。著重從產(chǎn)品的幾何形狀、尺寸大小、精度高低、原材料性能等多個方面進行考慮。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 4 頁(1)沖壓材料：該沖壓件的材料 08 鋼， 08 鋼為優(yōu)質碳素結構鋼，具有較好的可沖壓性能。(2)零件結構：該沖壓件結構簡單，比較適合沖裁。(3)尺寸精度：零件圖上所有未注公差的尺寸屬于自由尺寸，可按 IT14 級確定工件尺寸的公差。(4)綜上所述：該工件適合沖壓。1.3 工藝方案 的確定方案 1 采用單工序模，結構簡單，模具零件的制造質量、裝配精度容易保證，模具使用壽命一般較長。缺點是需要制造多幅模具，制造成本較高，零件由多幅模具經(jīng)多次定位沖壓而成，累積誤差較大，較難滿足零件精度要求。在多幅模具上進行沖壓操作，勞動強度大，安全性較差，生產(chǎn)效率很低，很難滿足大批量自動化生產(chǎn)要求。方案 2 設計 1 副多工位級進模進行零件沖壓加工。沖裁時，條料按固定的送料進距沿一定的方向送進，每沖壓一次在模具各工位上同時完成多個零件的沖孔、拉深、落料工序，每個零件經(jīng)過若干次沖壓后，得到 1 個完整的零件。操作簡單，勞動強度小，安全性得到保障，同時大大提高了生產(chǎn)效率。若再配以自動沖床和自動送料機構，可實現(xiàn)大批量自動化生產(chǎn)。通過對 2 個方案的綜合比較，方案 2 較為合理。多工位級進模相對于單工序模，結構較為復雜，制造有一定難度，但綜合考慮模具制造成本，操作時勞動強度、安全性、零件的成型精度、生產(chǎn)效率和批量化生產(chǎn)等因素，多工位級進模優(yōu)勢明顯，故采用方案 2.充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 5 頁第二章 排樣設計2.1 毛坯排樣設計1. 拉深工藝計算（1）修邊余量的確定查表 4-2（來自《沖壓模具設計指導與范例》——化學工業(yè)出版社，以下所查各表均出自此）得修邊余量 R=1.3?（2）毛坯尺寸的計算查表 4-4，知 D= drhdt 14.32??計算出 D =56.5mm。?（3）確定拉深次數(shù)和拉深系數(shù)查表 4-9 得工件第一次拉深的最大相對高度 =11/dh充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 6 頁查表 4-10 得第一次拉深時的拉深系數(shù) 1?m,所以工件可一次拉出。本次設計為了方便及保險/0.487hd??1/0.6hd?確定采取三步拉伸逐漸減小 R 角的方式。在進行多工位級進模設計時，首先要設計條料排樣圖，條料排樣圖的設計是多工位級進模設計時的重要依據(jù)。多工位級進模條料排樣圖設計的好壞，對模具設計的影響是很大的，排樣圖設計錯誤，會導致制造出來的模具無法沖制零件。條料排樣圖一旦確定，也就確定了被沖制零件各部分在模具中的沖制順序、模具的工位數(shù)、零件的排樣方式、模具步距的公稱尺寸、條料載體的設計形式等一系列問題。在本模具中，排樣設計總的原則是先進行沖切廢料，然后拉伸，最后切斷，并要考慮模具的強度、剛度，結構的合理性。毛坯在板料上可截取的方位很多，這也就決定了毛坯排樣方案的多樣性。典型毛坯排樣：單排、斜排、對排、無費料排樣、多排、混合排。根據(jù)此次畢業(yè)設計的零件結構特征，決定采用單排、中間載體。采用這種毛坯排樣的模具結構的相對簡單，模具制造較為方便。1.條料搭邊值的確定搭邊是指排樣時零件之間以及零件與條料側邊之間留下的剩料。其作用是使條料定位，保證零件的質量和精度，補償定位誤差，確保沖出合格的零件，并使條料有一定的剛度，不拉伸，便于送進，并能使沖模的壽命得到提高。為了節(jié)約材料，應合理的選擇搭邊值。搭邊值過小，會使作用在凸模側表面上的發(fā)向應力沿切口分布不均，降低沖裁質量和模具壽命，故必須使搭邊的最小寬度大于沖裁時塑性變形區(qū)的寬度，一般可以取材料的厚度。若搭邊值小于材料的厚度，沖裁時搭邊可能被拉斷，有時還會被拉入到凸、凹模間隙中，使零件產(chǎn)生毛刺，甚至損壞模具刃口。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 7 頁搭邊值的大小與材料的性能、零件的外形及尺寸、材料的厚度、送料及擋料的方式、卸料方式有關。硬材料的搭邊值可以小一些，軟材料和脆材料的搭邊值應大一些。零件尺寸大或有尖突時，搭邊值應大一些，厚材料的搭邊值取大一些。用手工送料、有側壓導向時搭邊值可小一些，彈性卸料比剛性卸料要小一些。由參考文獻[1]表 2-5 得：材料厚度為 1.0mm 時，條料長度小于 50mm，搭邊可以取 a=1.3mm 考慮到需要抬料問題取 2mm，a1＝1.5mm。2.條料的寬度條料采用無側壓，由參考文獻[1]中公式 2-24 得B=60.5mm(式中的 C 由表 2-8 得 =0.5)1c2.2 沖切刃口外形設計由于在毛坯排樣時，采用的先沖切廢料，然后再拉伸的沖壓工藝順序。在此次刃口設計中主要應該考慮到以下幾點：1．刃口分解與重組應有利于簡化模具結構，分解階段應盡量少，重組后成形的凸模和凹模外形要簡單、規(guī)則，要有足夠的強度，要便與加工。因此將模具的刃口分為沖導正孔和工字型，異形沖孔和兩圓孔，異形沖孔，異形沖孔，落料沖孔。2．刃口分解應保證產(chǎn)品零件的形狀、尺寸、精度和使用要求。零件的精度為 IT14 級。3．在刃口接頭方式上，成型側刃切口與異形槽采用對接可以避免毛刺的產(chǎn)生；分段搭接點應盡量少，搭接點要避開產(chǎn)品薄弱部位和外形重要部位。4．在沖中間孔之前，應該將側邊的廢料先沖下，這樣可以保證中間孔的精充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 8 頁度要求。5．有公差要求的直邊和使用中有滑動配合的邊應一次沖切，不宜分段。6．復雜外形以及有窄槽或細長的部位最好分解，復雜內形最好分解；7．外輪廓各段毛刺方向有不同時應分解。2.3 工序排樣在多工位級進模沖壓中，工序件在級進模內隨著沖床一次就向前送一個步距，到達不同的工序。由于各工位的加工內容互不相同，因此，在級進模設計中，要確定從毛坯板料到產(chǎn)品零件的轉化過程，既級進模各工位的所要進行的加工工序內容，這一設計過程就是工序排樣。1．工序排樣的總體設計：在此次模具的工序排樣中考慮到工序應盡量的分散，以提高模具壽命，簡化模具結構，一共有 8 個工位。其中外形的沖切分為 1 個工位。2．空工位的設置空工位指工序經(jīng)過時，不作任何的沖切加工的工位。在級進模設置的空工位時為了提高模具的強度，保證模具的壽命和產(chǎn)品的質量以及模具中特殊機構的設置等，空工位的設置非常普遍。在該模具設計中，設置了一 個空工位，這樣是為了模具拉伸成型空間結構可行性以及合理性。 （本次設計未采用空工位）3．載體的設置級進模由多個工位組成，沖壓過程中各個工位的加工內容不同，因此，把工序件從第一工位運送到最末工位是級進模的基本條件之一。載體要求必須由足夠的強度，能平穩(wěn)的將工序送進。一旦載體發(fā)生變形，條料的送進精度就無法保證，甚至阻礙條料送進或造成事故，損壞模具。按載體位置和數(shù)量一般可把載體分為邊料載體、雙側載體、中間載體和單側載體。在此次模具設計中采充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 9 頁用雙側載體。這主要是由于在零件的兩側都有拉伸成型工序，切形后坯料的一側已與條料分離，所以采用單側載體。4．工序排樣多工位級進模的工序排樣設計是多工位級進模設計的關鍵，是決定級進模優(yōu)劣的主要因素之一。根據(jù)該零件的要求以及上述工藝特點的分析,設計多工位連續(xù)工序排樣方案。排樣圖如圖 2.5 所示：圖 2.1 工序排樣圖具 體 工 位 安 排 如 下 ：沖 導 正 銷 孔 ； 沖 切 口 ； 第 一 次 拉 深 ； 第 二 次 拉 深 ； 第 三 步 拉 伸 ； 第 四 步?jīng)_ 孔 ； 第 五 步 翻 邊 ； 落 料 ；充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 10 頁第三章 工藝計算3.1 沖壓工藝力的計算工 藝 計 算 是 選 用 壓 力 機 、 模 具 設 計 以 及 強 度 校 核 的 重 要 依 據(jù) 。 為 了 充 分發(fā) 揮 壓 力 機 的 潛 力 ， 避 免 因 超 載 而 損 壞 壓 力 機 ， 所 以 計 算 是 非 常 必 要 的 。3.1.1 沖裁力計算沖裁力是沖裁過程中凸模對材料的壓力，它是隨凸模行程而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值。平刃沖模的沖裁力可按下式計算：1) 導正孔沖孔力:F 沖孔 =1.3δbtL=1.3×44×1×380=21.7KN2) 切缺口切缺口力:F 沖孔 =1.3δbtL=1.3×169.5×1×380=83.7KN3) 沖底孔切缺口力:F 沖孔 =1.3δbtL=1.3×53.4×1×380=26.4KN4) 落料切缺口力:F 沖孔 =1.3δbtL充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 11 頁=1.3×94.2×1×380=46.5KNL—工件的周邊長度t—板料厚度δb—材料的強度極限δb 查表=294～432,取 380卸料、頂件力的計算卸料力:F 卸 =K×F 落=0.05×178.3=8.9KN推料力:F 卸 =nK×F 落=2×0.04×178.3=14.3KNK 值查表取 0.05 3.1.2 拉伸力的計算 當遇到工件板材厚度、材料強度、拉伸行程和拉伸變形程度等比較大的情況時，可能會發(fā)生拉伸設備的噸位和功率不足的問題，因此需要計算拉伸力以作為設計拉伸模和選擇拉伸設備的依據(jù)。拉伸力的大小不僅與毛坯的尺寸、材料的力學性能、晚期半徑等有關，而且和拉伸方式也有很大的關系，從理論上計算拉伸力比較繁雜，精確度亦不高，因此生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗公式進行計算。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 12 頁此此畢業(yè)從使用出發(fā)，再此介紹較簡單的公式。由參考文獻[3] 表 3-3 得：拉伸力 ：FL=πd1tσbκ1 式中，F(xiàn)L ——拉伸力；d1——拉伸件直徑，根據(jù)料厚中線計算t——材料厚度；σb——材料抗拉強度。κ1——系數(shù)計算一次拉伸力：FL=πd1tσbκ1 （查表 τ=350MPa K 取 1.3）=3.14 ×19×1×350/1000 KN=21KN二次拉深 FL=πd1tσbκ1 （查表 τ=350MPa K 取 1.3）=3.14 ×19×1×350/1000 KN=21KN三次拉深 FL=πd1tσbκ1 （查表 τ=350MPa K 取 1.3）=3.14 ×19×1×350/1000 KN=21KN充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 13 頁3.1.3 卸料、頂件力的計算卸料力:F 卸 =K×F 落=0.05×63=3.15KNK 值查表取 0.05 總的沖壓力的計算總力： F 總 = F 拉伸 ＋F 拉伸 ＋F 拉伸 ＋F 落 ＋F 卸+ F 切=267.65KN 充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 14 頁第四章 模具總體概要設計4.1 模具概要設計級進模是用多個零件按照一定關系裝配而成的有機整體，結構是模具的“形” 。模具的優(yōu)劣很大程度上體現(xiàn)在模具結構上，因此級進模的結構對模具的工作性能、加工性、成本、周期、壽命等起著決定性作用。在此次模具的結構設計大體可以分為兩步：第一步根據(jù)工序排樣的結果確定模具的基本結構框架，確定組成級進模的主要結構單元及形式，對模具制造和使用提出要求；第二步確定各結構單元的組成零件及零件間的連接關系。結構設計的結果是模具裝配圖和零件明細表。在級進模結構設計中概要設計是模具結構設計的開始，它以工序排樣圖為基礎，根據(jù)產(chǎn)品零件要求，確定級進模的基本結構框架。結構概要設計包括：（1）模具基本結構：定位方式以及導向方式確定;卸料方式以及頂件方式確定；（2）模具基本尺寸：模具工作空間尺寸、各個板的厚度、閉合高度。（3）模架基本結構：模架的類型;導柱與導套選配以及模柄類型的選擇。（4）壓力機的選擇：壓力機的類型；壓力機規(guī)格。4.2 模具零件結構形式確定本模具是一套 8 工位沖裁拉伸級進模如圖 4.1。采用四導柱鋼模架，滾動導柱、導套機構導向，彈性卸料板卸料，采用浮頂裝置頂料。模具主要有上模座、凸模墊板（上墊板） 、凸模固定板、卸料板、凹模板、凹模墊板（下墊板） 、下模座。模具的閉合高度是 212mm 凸模固定板用于安裝所有沖孔凸模、異形孔凸模、拉伸凸模、拉伸凹模和最終的切斷凸模；凹模板用于容納所有沖孔和拉伸凹模、拉伸凸模。所有沖孔凸模、拉伸凸模。拉伸凹充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 15 頁模和切斷凸模都采用圓形固定臺固定在卸料板上，裝配后磨平。圖 4.1 模具二維總裝圖4.2.1 定位機構為限制被沖材料的進給步距和正確地將工件安放在沖模上完成下一步的沖壓工序，必須采用各種形式的定位裝置。用于沖模的定位零件有導料銷、導料板、擋料銷、定位板、導向銷、定距側刃和側壓裝置等。定位裝置應避免油污、碎屑的干擾并且不與運動機構干涉。定位精度要求較高時，要考慮粗精度和精精度兩套裝置，分步進行；坯料需要兩個以上工序的定位時，它們的定位應該一致。綜上所述：在此次模具設計中采用導正銷孔進行精確定位，導正孔直徑取5. mm；在第一工位時沖導正孔的凸模沖下。在第二工位時，當條料送進一段距離后（一個步距） ， ，導正銷首先插入到導正孔中，糾正送料誤差，對條料進行精確定位。由于工件帶有拉伸和成形的形狀，在拉伸之后需將條料頂出凹模型孔，這里選用浮頂銷做導料兼頂料用，模具中設置雙側浮頂銷在工作的時候可以起到頂料的作用，將條料頂出繼續(xù)向前送料。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 16 頁4.2.2 卸料機構卸料機構的主要作用是把材料從凸模上卸下，有時也可作壓料板用以防止材料變形，并能幫助送料導向和保護凸模等?？煞譃楣潭▌傂孕读习逡约皬椥孕读习?。在本次模具設計中采用卸料螺釘卸料。同時，在下模部分安裝有彈頂裝置，上模上行一段距離后，卸料板不再壓住條料時，頂件塊和浮頂裝置將條料頂出最大的成型距離。此時，條料完成了一個工位的成型，向前送進一個步距。4.2.3 導向機構對生產(chǎn)批量大，要求模具壽命和制件精度較高的沖模。一般應采用導向機構來保證上、下模的精確導向。上、下模導向，在凸、凹模開始閉合前或壓料板接觸制件前就應該充分的合上。導向機構有導柱、導套機構，側導板與導板機構和導塊機構。在此副模具中由于零件的尺寸較小，對制件的精度要求較高。所以采用四角滾動導柱、導套配合，這樣的四導柱導向精度比較平穩(wěn)，精度較高。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 17 頁第五章 模具詳細設計5.1 工作零件5.1.1 沖裁凸模1.沖裁凸模結構設計凸模的高度根據(jù)凸模固定板、卸料板以及凸模在模具閉合狀態(tài)下進入凹模的深度和料厚來決定,由此可以計算得出沖裁凸模的長度。在本模具中由于異形孔的形狀十分的復雜,所以凸模除了四個圓凸模外均作成臺階式凸模形式，裝配時要求端部回火，裝配以后磨平端面。2.凸模的尺寸設計刃口尺寸的計算：凸、凹模刃口尺寸精度決定得合理與否，直接影響沖裁件的尺寸精度及合理的間隙值能否保證，也關系到模具加工的成本和壽命。因此，計算凸、凹模刃口尺寸是一項重要的工作。計算沖裁件凸、凹模刃口尺寸的依據(jù)為：1.沖裁變形規(guī)律，即落料件尺寸與凹模刃口尺寸相同，沖孔尺寸與凸模尺寸相同；2 零件的尺寸精度；3 合理的間隙；4 磨損規(guī)律；5 沖模的加工制造方法。因而在計算刃口尺寸時應按下述原則進行：a）落料件的尺寸取決于凹模尺寸，沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸；b）考慮到?jīng)_裁時凸、凹模的磨損，在設計刃口尺寸時，對基準件刃口尺寸在磨損后增大的，其刃口的公稱尺寸應取工件公差范圍內較小的數(shù)值。對基準件刃口尺寸在磨損后減小的，其刃口尺寸應取工件尺寸公差范圍內較大的數(shù)值；c）一般模具制造精度比工件精度高 3～4 級。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 18 頁d）對于級進模的工藝尺寸不必計算其刃口尺寸。制造沖模的關鍵主要是控制凸、凹模刃口尺寸及其間隙的合理。由于模具的加工方法的不同，凸、凹模刃口尺寸的計算公式和公差的標注也不同。凸、凹模刃口的計算方法基本上可分為兩種。（1）凸模和凹模分別加工凸模與凹模分別加工這種加工方法適用圓形或簡單規(guī)則的沖裁件。采用分別加工法，凸、凹模具有互換性，在精度要求高的行業(yè)，一般采用這種方法加工，而且它的制造周期短。但為了保證合理間隙，就需要采用小的模具制造公差，使模具制造困難、成本較高。（2）凸模與凹模配合加工對于形狀復雜或薄料的沖裁件的沖裁，為了保證凸、凹模之間一定的間隙值，一般采用配合加工。此方法是先加工好其中的一件作為基準件，然后以此基準件為標準加工另一件，使它們之間保持一定的間隙。這種加工方法的特點是：1）模具間隙是在配制中保證的，所以加工基準件時可以適當?shù)姆艑捁?，使其加工容易?）尺寸標注簡單，只需要在基準件上標注尺寸和公差，配制件僅標注基本尺寸并注明配作所留的間隙值。沖孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式計算：沖孔時 dp=(dmin+XΔ)- δp (6-2)落料時 Dp=(Dmax-XΔ-Zmin)- δp (6-3)孔心距 Lp=L±δp’ (6-4)式中 Dp dp——分別為落料和沖孔凸模的刃口尺寸（mm） ；充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 19 頁Dmax ——為落料件的最大極限尺寸（mm） ；dmin——為沖孔件的最小極限尺寸（mm） ；Δ——工件公差；Δp——凸模制造公差，通常取 δp=Δ/4；δp’——刃口中心距對稱偏差，通常取 δp’=Δ/8；Lp——凸模中心距尺寸（mm） ；L——沖件中心距基本尺寸（mm） ；Zmin——最小沖裁間隙（mm） ；落料凹模尺寸： Aj1=(Amax-XΔ)+ Δ=（30-0.5*0.） +0.020=29.90.020 mm落料凸模尺寸 Dp=（Dd-Zmin） 0-0.008=（59.8-0.4） 0.008=59.40-0.008 mm校核：δd+δp≤Zmax-Zmin 0.016≤0.04 滿足間隙導正孔凸模尺寸呢： dp=(dmin+XΔ)- δp =（5+0.5*0.2） 02.?=5.1 02.?沖底孔凸模尺寸： dp=(dmin+XΔ)- δp =（17+0.5*0.2） 02.?=17.1 02.?沖孔凹模按照凸模尺寸配合合理間隙配制充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 20 頁5.1.2 拉深模工作部分的尺寸計算拉深模工作部分尺寸主要指凹模圓角半徑、凸模圓角半徑與凹模的深度。（1） 、凸、凹模圓角半徑凸模圓角半徑應等于拉深件內側的圓角半徑 r，但不能小于材料允許的最小拉深半徑 。如果拉深件的 ，拉深件應取 ，隨后再增加一次校minrminr?minp?正工序，校正模便可取 。凹模圓角半徑 不宜過小，以免拉深時擦傷材料p?dr表面，或出現(xiàn)壓橫，或使拉深力增加，模具壽命降低。同時凹模兩邊的圓角半徑 應一致，用以防止拉深時板料的偏移。通常 可根據(jù)板料的厚度 t 選取，dr dr因為本零件的材料為 08 鋼，厚度 t=1mm。（1）拉深凸、凹模圓角半徑1）a1.凹模圓角半徑： 4.8mm,取 4mm??tdD)(8.0b1.凸模圓角半徑：r =(0.6-1) =4.8mm,取 5tar2）a2.凹模圓角半徑： 3.8mm,取 3mm?18.0b2.凸模圓角半徑：r =(0.6-1) =2.8mm,取 2mmtar3) a3.凹模圓角半徑： 3.8mm,取 2mm?28.0b3.凸模圓角半徑：r =(0.6-1) =1.2mm,取 1mmtar在 最 后 一 次 拉 深 工 序 中 凸 模 圓 角 半 徑 應 與 工 件 的 圓 角 半 徑 相 等 ， 但 對于 厚 度 ＜ 6mm 的 材 料 其 數(shù) 值 不 得 小 于 （ 2~3） t， 公 式 所 以 按 照 公 式 r 凸 n-充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 21 頁1﹦ (dn-1-dn-2t)/2 得 最 后 一 次 拉 深 的 凸 模 圓 角 半 徑 為 3mm（ 2） 、采 用 壓 邊 圈 的 校 核在 拉 深 過 程 中 ， 凸 緣 變 形 區(qū) 是 否 起 皺 主 要 取 決 于 材 料 相 對 厚 度 t/D 和拉 深 系 數(shù) m 的 大 小 。 如 果 材 料 相 對 厚 度 較 小 ， 拉 深 系 數(shù) 也 較 小 ， 凸 緣 便 會 起皺 ， 必 須 用 壓 邊 圈 壓 住 ， 因 此 ：第 一 次 拉 深 ： t/D ×100﹦1.75 m 1大于 0.6 需要壓邊圈第 二 次 拉 深 ： t/d1 ×100﹦1.25 m 2﹦0.8 需要壓邊圈（3） 、凸、凹模尺寸D 凹=（20-.0.5*0.2 ） +0.020﹦19.9 +0.020 mmd 凸=（ 19.9-2X1X1.05） -0.02﹦17.8 0-0.02 mm同理可以的其他彈性元件計算彈性元件選用彈簧自由高度：H=h 工件行程/?i－?y=（18）/（35﹪～45﹪）－（10﹪～15﹪）=60～90取 H=80查表：?i=35﹪～45﹪；?y=10﹪～15﹪；q =0.26hm =產(chǎn)品拉身高度；hm =20mm充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 22 頁5.1.3 拉深凸、凹模1.凸模的設計材料：Cr12MoV硬度：56～62HRC形狀結構： （如圖 5.1.1 和圖 5.1.2）圖 5.1.1 首次拉伸凸模充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 23 頁圖 5.1.2 二次拉深凸模2 凹模的設計：在本模具中，凹模采用鑲拼式，且有小倒角過渡，這樣加工方便，無需將所有面的加工達成一致精度。凹模外形有圓形，異形，均用小臺階固定，外形和內形孔相對位置要求較嚴。由于幾個沖裁工序中沖裁形狀均較復雜，故都采用直刃口，孔口尺寸不隨刃磨而增大，但推件力大。3．凹模的固定方式凸模通過緊固螺釘和下墊板、下模座緊固，通過銷釘和下墊板、下模座定充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 24 頁位。4．凹模材料的選用及技術要求凹模選用 Cr12MoV，熱處理后硬度達到 58～62HRC。材料：Cr12Mov硬度：56～62HRC形狀結構： （如圖 5.1.13 和圖 5.1.4）圖 5.1.3 凹模充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 25 頁圖 5.1.4 拉深凹模5.2 定位零件5.2.1 導向零件采用浮頂塊料和導料作用，帶料經(jīng)過沖裁、拉伸等變形后，在條料厚度方向上會有不同高度的拉伸和突起，為了順利送進帶料，必須將已被成型的帶料充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 26 頁頂起，使突起和拉伸的部位離開凹?？卓诓⒙愿哂诎寄９ぷ鞅砻?，這種使帶料頂起的特殊結構叫浮頂器。浮頂銷結構如圖所示：5.2.2 擋料零件導 正 銷導 正 銷 又 稱 為 導 頭 ， 其 以 尖 圓 頭 一 端 先 進 入 零 件 預 先 沖 出 的 定 位 孔 中 ，以 輔 正 送 料 中 的 誤 差 ， 起 到 精 確 定 位 的 作 用 ， 導 正 銷 主 要 用 于 連 續(xù) 模 中 ， 消除 側 刃 及 擋 料 銷 的 定 位 誤 差 ， 以 獲 得 較 精 確 的 工 件 。5.3 頂件零件5.3.1 卸料零件在本副模具中，采用彈性卸料板，將卸料板做成一整塊，卸料板上開有 6個固定螺釘用的螺紋孔和 6 個彈簧固定孔，以及與凸模有 H7/f6 配合的所有凸?？缀屠炷？?。在以后的每個工序中，整體卸料板在沖裁、拉伸完成之后，在彈簧力的作用下，將零件半成品從凸模上推出，起到了卸料作用。用螺釘緊固連接、套管定距、墊圈定位的結構一起來起到卸料螺釘?shù)淖饔?，但同時，此結構比單純的卸料螺釘更優(yōu)化，這個結構的定位作用，使得卸料板更加平穩(wěn)，從而對凸模的導向作用更精確可靠。如圖 5.13 所示：充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 27 頁圖 5.135.4 輔助裝置（1）模架是用來保證凸模與凹模的相對位置，對模具進行導向，并且要有足夠的強度和剛度。本次設計采用四導柱滾動模架。在一般情況下，通常采用滑動導向模架，就可滿足要求。在級進模中，如果沒有合適的模架選用，可以參考標準件自行制造一四導柱滾動導向模架，模座用 45 制造；導柱、導套則選用標準件；在單工序模中,采用標準件。導柱：D32×160 材料 20 鋼導套：D46×100 材料 20 鋼 （2）模具各零部件都是用螺釘和銷釘緊固在一起的。螺釘用以固定，銷釘用以定位。在高速連續(xù)沖壓下，所有零部件的裝配必須牢固可靠。螺釘必須能夠承受沖擊振動的最大拉、壓負荷和各種扭矩。緊固常用內六角螺釘（GB70—85） ，螺釘擰入模體的深度不要太深，銷釘常用圓柱銷（GB119—86） ，其直徑與螺釘直徑相近，每個模具上只需兩個銷釘，充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙第 28 頁其長度不要太長。（3)墊板主要是防止凹模在沖壓過程中，由于沖壓力集中而把模座的接觸面壓壞。在高速沖壓時，最容易損傷凹模，所以在本次模具設計中，固定板與模座之間增設了墊板，采用 45 鋼制造，成一整體，淬火熱處理后硬度 43-48HRC，且兩平面光滑。墊板的另一個功用是安裝傳動結構零件，它主要是起支撐這段空間。在多工位級進模中這樣的墊板也是常用到的，單工序模中其高度一般為 4-12mm，級進模中視實際應具體而定。(4)模具中的固定板，有稱安裝板，它的主要任務是對凸模固定，并通過它安裝在模座上。在兩副模具中，凸模固定板采用整體式結構，安裝大多數(shù)的凸模，凹模固定板亦采用整體結構。固定板由慢走絲線切割加工，制造比較簡單，容易達到