帶凸緣筒形件-錐形件落料拉深工藝及模具設(shè)計(jì)【落料拉深復(fù)合沖壓模含10張CAD圖帶卡片】
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11 緒 論目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我?guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)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(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1.1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀沖裁模以大型沖模覆蓋件模具為代表。我國(guó)已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。如東風(fēng)汽車公司沖模廠，已設(shè)計(jì)制造了富康轎車部分內(nèi)覆蓋件模具。一汽模具中心生產(chǎn)了捷達(dá)王轎車外覆蓋件模具。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)?？纱砀采w件模具的水平。在設(shè)計(jì)制造方法，手段上面已基本達(dá)到了國(guó)際水，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國(guó)際水平，在轎車模具國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步。但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面，與國(guó)外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)疊片多功能模具，已達(dá)到國(guó)際水平。如南京長(zhǎng)江機(jī)器制造廠的電機(jī)鐵芯自動(dòng)疊鉚硬質(zhì)合金多工位級(jí)進(jìn)模具有自動(dòng)沖切、疊壓、鉚合、計(jì)數(shù)、分組，轉(zhuǎn)子鐵芯扭斜，安全保護(hù)等功能，凹模采用拼塊式，零備件可互換。常州寶馬集團(tuán)公司的步進(jìn)電機(jī)定轉(zhuǎn)子帶雙回疊片硬質(zhì)合金級(jí)進(jìn)模。具有轉(zhuǎn)子沖片落料、旋轉(zhuǎn) 72°再疊片，定子沖片落料、回轉(zhuǎn) 90°再疊片、(以消除料厚誤差)等功能。這兩項(xiàng)模具精度達(dá) 2μm，步距精度 2-3μm，雙回轉(zhuǎn)精度 1′，壽命達(dá)到 1 億次以上，制造周期 5-6 個(gè)月，而價(jià)格僅為同類進(jìn)口模具的 1/2-1/3，已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，完全可以替代進(jìn)口。其他如 48、54、68 條腿集成電路柜架多工工位級(jí)進(jìn)模、電子槍硬質(zhì)合金多工進(jìn)級(jí)進(jìn)模、別克轎車安全帶座式工位級(jí)進(jìn)模、空調(diào)器散熱片多工位級(jí)進(jìn)模，均達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平。但總體上和國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。在一般沖模方面，浙江慈溪鴻達(dá)電面模具制造中心的鐵芯片復(fù)合沖模 ，實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定，模具費(fèi)用較一般低 30%-50%，交貨周期 7-20 天，并備有現(xiàn)貨供應(yīng)。在適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)方面邁出了可喜的一步。1.1.2 國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)國(guó)內(nèi)模具發(fā)展十大趨勢(shì) “十五”期間，我國(guó)模具行業(yè)重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)品是：汽車覆蓋件模具，精密沖壓模，大型、精密塑料模，大型薄壁精密復(fù)雜壓鑄模，大型精密鍛模，塑料型材、波紋管擠出模及管接頭模具，子午線橡膠輪胎活絡(luò)模，長(zhǎng)壽命玻璃陶瓷，多工位冷鍛模及冷擠模，殼體連續(xù)拉伸模，新型快速經(jīng)濟(jì)模，主要模具標(biāo)準(zhǔn)件、拉絲模等新產(chǎn)品。模具市場(chǎng)的特點(diǎn)是：總的趨勢(shì)平穩(wěn)向上，但各類不同模具的表現(xiàn)不可能一致。沖 2壓模、塑料模和壓鑄模，它們的總和一般占模具總量的 80%左右。在未來的模具市場(chǎng)中塑料模具和壓鑄模的發(fā)展速度將高于沖壓模，它們?cè)谀＞呖偭恐械谋壤龑⒅鸩教岣?。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，將對(duì)模具提出越來越高的要求，因此精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的需求發(fā)展將高于模具總量的發(fā)展速度。同時(shí)，由于近年來我國(guó)每年用近 10 億美元進(jìn)口模具，其中精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具占多數(shù)，所以從減少進(jìn)口角度出發(fā)，這類高檔模具在市場(chǎng)的分額比例也將逐步增大。隨著多品種、小批量產(chǎn)品時(shí)代的逐步來臨和企業(yè)對(duì)模具能保證新產(chǎn)品快速上市的要求，各種快速經(jīng)濟(jì)模具也將隨之應(yīng)運(yùn)而生。將隨之應(yīng)運(yùn)而生。未來我國(guó)的模具將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢(shì)： 第一，模具日趨大型化。這是由于用模具成型的零件日漸大型化和高生產(chǎn)效率要求發(fā)展的“一模多腔”所造成的。第二，模具的精度將越來越高。10 年前精密模具的精度一般為 5 微米，現(xiàn)在已達(dá)到 2-3 微米，不久 1 微米精度的模具將上市。這要求超精加工。第三，多功能復(fù)合模具將進(jìn)一部發(fā)展。新型多功能復(fù)合模具除了沖壓成型零件外，還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)，對(duì)鋼材的性能也要求越來越高。第四，熱流道模具在塑料模具中的比重也將逐漸提高。由于采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)約制作的原材料，因此熱流道技術(shù)的應(yīng)用在國(guó)外發(fā)展很快，許多塑料模具廠所生產(chǎn)的塑料模具一半以上采用了熱流道技術(shù)，有的廠家使用率達(dá)到 80%以上，效果十分明顯。熱流道模具在我國(guó)也已生產(chǎn)，有些企業(yè)使用率上升到 20%-30%。 第五，隨著塑料成型工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注塑成型等工藝的模具將隨之發(fā)展。這類模具要求剛性好，耐高壓，特別是精密模具的型腔應(yīng)淬火，澆口密封性好，模溫能準(zhǔn)確控制，所以對(duì)模具鋼的性能要求很強(qiáng)。第六，標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日益廣泛。模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，且還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用在“十五”期間必將得到較大的發(fā)展。第七，快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊?，F(xiàn)在是多品種小批量的的生產(chǎn)時(shí)代，21 世紀(jì)，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例將達(dá)到 75%以上。由此，一方面是制品使用周期縮短，另一方面花樣變化平凡，要求模具的生產(chǎn)周期愈短愈好。因此，開發(fā)快速經(jīng)濟(jì)模具將越來越引起人們的重視和關(guān)注。第八，隨著車輛和電機(jī)等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高，同時(shí)對(duì)壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來越高的要求。第九，以塑代鋼、以塑代木的進(jìn)程進(jìn)一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。同時(shí)由于機(jī)械零件的復(fù)雜程度和精度的不斷提高，對(duì)塑料模具的要求也越來越高。第十，模具技術(shù)含量將不斷提高，中、高檔模具比例將不斷增大，這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整所導(dǎo)致模具市場(chǎng)走勢(shì)的變化。 31.2 國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)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(jī)、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(wú)法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)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(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場(chǎng)年交易總額為 600～650 億美元左右。美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。 國(guó)外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到 50%以上；國(guó)外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004 年中國(guó)模具協(xié)會(huì)在德國(guó)訪問時(shí)，從德國(guó)工業(yè)、模具行業(yè)組織--德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企業(yè)約 5000 家。2003 年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá) 48 億歐元。其中（VDMA）會(huì)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(guó)模具產(chǎn)值的 90%，可見其規(guī)模效益。 隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)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(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬(wàn)美元左右，而國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多 15～20 萬(wàn)美元，有的達(dá)到 25～30 萬(wàn)美元。國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá) 70%以上，而我國(guó)才達(dá)到 45％．1.3 錐形件拉深模具設(shè)計(jì)與制造方面拉深是沖壓基本工序之一，它是利用拉深模在壓力機(jī)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低。一般情況下，拉深件的尺寸精度應(yīng)在 IT13 級(jí)以下，不宜高于 IT11 級(jí)。只有加強(qiáng)拉深變形基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準(zhǔn)確、實(shí)用、方便的計(jì)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(shí)際問題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。帶錐形件是典型的拉深件，其工作過程很簡(jiǎn)單，先落料再拉深，根據(jù)計(jì)算確定它可以一次拉深成功。 42.錐形件沖壓工藝的分析2.1 拉深件工藝分析原始資料：如圖所示生產(chǎn)批量：大批量材 料： 10 鋼厚 度： 1mm此工件為帶凸緣筒形件，要求外形尺寸，沒有厚度不變的要求。公差等級(jí)為 IT13級(jí)。工件底部圓角半徑 5mm,外形尺寸為 136mm 查得其公差為 0.46mm，內(nèi)形尺寸為?72mm，其公差為 0.39mm 屬于小型零件。工件高度 10mm 其公差為 0.22mm 可在拉深后?采用修邊達(dá)到要求。因?yàn)榱慵檩S對(duì)稱旋轉(zhuǎn)體，沖裁工藝性很好。 2.2 拉深工藝計(jì)算和工藝方案的確定拉深件的工藝計(jì)算是拉深工藝設(shè)計(jì)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，本制件的工藝計(jì)算屬于最簡(jiǎn)單的。其主要的內(nèi)容包括計(jì)算毛坯直徑、決定拉深次數(shù)及確定工序件的尺寸等。 52.2.1 工藝方案的確定根據(jù)制件的工藝分析,知道制件是個(gè)帶凸緣筒形拉深件。所以它的基本工序有：落料、拉深。根據(jù)這兩個(gè)基本工序可擬出三種方案：方案一：先落料、后拉深。采用兩個(gè)單工序模生產(chǎn)。方案二：落料--拉深復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：拉深級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)比較三種方案，方案一：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序兩副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足工件大批量生產(chǎn)的要求。方案二：只需一副模具，生產(chǎn)效率高，盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，模具制造并不困難。方案三：也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，但模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，操作不方便。對(duì)上述三種方案的分析比較，該工件若能一次拉深，則其沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。2.2.2 計(jì)算毛坯尺寸根據(jù)表面積相等原則，用解析法求該零件的毛坯直徑 D?？砂聪旅娴墓剑ü讲閰⒖嘉墨I(xiàn) [1]）計(jì)算：當(dāng) R=r 時(shí)式中 d1 ,L1,d2,L2 表示如右圖：2121)(LdLdD???該件 d1=72 mm，L 1=32mm, d2=122mm, L2=14mm, =147mm7)7(32??2.2.3 排樣、裁板方案這里毛坯直徑 147mm 不算太小，考慮到操作方便，排樣采用單排。采用無(wú)側(cè)壓?裝置，查參考文獻(xiàn) [2]取其搭邊數(shù)值： 6圖 1-3 排樣圖條料兩邊 a=1.0mm、進(jìn)距方向 a1=0.8mm、條料與導(dǎo)料板之間的間隙 c=0.5mm.進(jìn)距 h=D+a1=147.8mm條料寬度 b=D+2a+c=149.5mm板料規(guī)格查參考文獻(xiàn) [2]選用 的鋼板1.5403?裁板條數(shù) n1=B/b=1400/149.5=9每條個(gè)數(shù) n2=(A-a1)/b=(3000-1)/149.5=20每板總個(gè)數(shù) n 總 =n1×n2=9×20=180材料利用率 η=(n 總 ×πD 2)/4AB=(180×3.14×1472)/4×1500×3000=0.67852.2.4 成形次數(shù)的確定該工件為有凸緣筒形件，按帶凸緣拉深計(jì)算：毛坯的相對(duì)厚度 T/D=1/147=0.0068工件的相對(duì)高度 H/d=20/72=0.277查參考文獻(xiàn) [3] 所以可以一次拉成。1/hd?所以可以采用落料--拉深復(fù)合模沖壓。2.2.5 確定是否用壓邊圈相對(duì)厚度 T/D=1/147=0.0068，查表 1-4 得，需要采用壓邊圈。一般采用平面壓邊裝置。 2.2.6 選取凸模與凹模的圓角半徑考慮到實(shí)際采用的拉深系數(shù)均接近其極值， 圖 1-4 壓邊圈采用形式限故拉深凹模 7圓角半徑 應(yīng)大些，可按公式 ，公式參考文獻(xiàn) [4]計(jì)算拉深凸模1dr0.8dtr?（ D-）和凹模的圓角半徑并化整，分別為：rd =6mm rp=5mm2.3 壓力、壓力中心計(jì)算及壓力機(jī)的選用因?yàn)楸局萍禽S對(duì)稱零件，所以壓力中心為其軸對(duì)稱中心。2.3.1 壓力計(jì)算（1）落料力 查參考文獻(xiàn) [5]K=1.3, bFKLt??落 料 力 350bMP??F 落料力 =1.3×72×147×1.0×350×π=21018.9N（2）拉深力本制件拉深時(shí)需要采用壓邊圈。其拉深力的計(jì)算公式應(yīng)該以生產(chǎn)中常用的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算：=πd 1tσ bk1F拉 深 力查參考文獻(xiàn) [5]k 取 1.10， 350MP??F 拉深力 =π×72×1.0×350×1.1=87040N（3）壓邊力 壓邊圈產(chǎn)生的壓邊力 F 壓 大小應(yīng)適當(dāng)，F(xiàn) 壓 太小，防皺效果不好；F 壓 太大，則會(huì)增大傳力區(qū)危險(xiǎn)斷面上的拉應(yīng)力，從而引起材料嚴(yán)重變薄甚至拉裂。因此，實(shí)際應(yīng)用中，在保證變形區(qū)不起皺的前提下，盡量選小的壓邊力。其計(jì)算公式可按下式計(jì)算：=π/4[D2- （d1+2rd1）2]qF壓 邊 力=8814.13N壓 邊 力F總 落 料 力 拉 深 力 壓 邊 力+2108.9+87040.8+8814.13=116873.83N總由于在實(shí)際生產(chǎn)中，拉深所需要的拉深力較大些，所以在選取壓力機(jī)的公稱壓力時(shí)，應(yīng)高出總力很多。2.3.2 壓力機(jī)的類型選用 壓力機(jī)的工作行程需要考慮工件的成形和方便取件。壓力機(jī)的類型選擇，主要根據(jù)沖壓性質(zhì)，生產(chǎn)批量大小，制件的幾何形狀尺寸，精度要求以及安全操作因素來確定。本設(shè)計(jì)的制件屬于大批量，精度中等，外形輪廓一般但是需要壓邊裝置，保證壓 8力的可靠性以及制件的精度。因此，工作行程根據(jù)拉深力的計(jì)算結(jié)果和工件的高度，選擇壓力機(jī)： 查參考文獻(xiàn) [6]開式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號(hào)為 JG32-4，見下表 1-1：表 1-1 壓力機(jī)公稱壓力/KN 160發(fā)生公稱壓力時(shí)滑塊離下極點(diǎn)距離/mm 5滑塊固定行程/mm 40滑塊調(diào)節(jié)行程/mm 40/6標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)(不小于)(次/min) 200(快速型) 發(fā)生公稱壓力時(shí)滑塊離下極點(diǎn)距離/mm 1(快速型) 滑塊行程 /mm 20(快速型) 行程次數(shù) (不小于)( 次/min) 400(最大閉合高度) 固定臺(tái)和可傾/mm 160(最大閉合高度) 活動(dòng)臺(tái)位置(最低/最高)/mm -閉合高度調(diào)節(jié)量/mm 35(標(biāo)準(zhǔn)型) 滑塊中心到機(jī)身距離(孔深)/mm 100(標(biāo)準(zhǔn)型) 工作臺(tái)尺寸 (左右×前后)/mm 450×450(標(biāo)準(zhǔn)型) 工作臺(tái)孔尺寸 (左右×前后)/mm 300×300(標(biāo)準(zhǔn)型) 立柱間距離 (不小于)/mm 220(標(biāo)準(zhǔn)型) 工作臺(tái)孔尺寸 (直徑)/mm 100模柄孔尺寸(直徑×深度)/mm Ф25×50(加大型) 滑塊中心到機(jī)身距離(孔深)/mm(加大型) 工作臺(tái)尺寸 (左右×前后)/mm (加大型 )工作臺(tái)孔尺寸 (左右×前后)/mm -(加大型 )工作臺(tái)孔尺寸 (直徑)/mm 活動(dòng)臺(tái)壓力機(jī)滑塊中心到機(jī)身緊固工作臺(tái)平面之距離/mm-工作臺(tái)板厚度/mm 35傾斜角(不小于)(°) 302.3.3 輔助工序 （退火 潤(rùn)滑） 9退火： 在拉深過程中，抗力和強(qiáng)度增加，而韌性降低。本工藝不需要中間退火查參考文獻(xiàn) [7]。但是常用的退火方式有兩種：高溫退火和中間退火。但是本制件的拉深工序需要潤(rùn)滑。潤(rùn)滑：在拉深過程中 金屬材料與模具的表面直接接觸而且相互作用的壓力很大，使材料在凹模表面滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生很大的摩擦壓力，摩擦力增加了拉深所需要的力和 工件的拉應(yīng)力，因而對(duì)拉深過程不利，易使工件造成廢品。另外材料與凹模表面的摩擦還降低了模具的壽命和容易劃傷工件表面，使用潤(rùn)滑劑后可在材料和凹模表面之間形成一層薄膜將兩者潤(rùn)滑表面相互隔離，因而可以產(chǎn)生減少摩擦力和磨損現(xiàn)象。3. 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 模具工作部分的計(jì)算3.1.1 拉深模的間隙深間隙對(duì)拉深過程有較大的影響。它不僅影響拉深件的質(zhì)量與尺寸精度，而且影響拉深模的壽命以及拉深是否能夠順利進(jìn)行。因此，應(yīng)該綜合考慮各種影響因素，選 10取適當(dāng)?shù)睦铋g隙值，既可保證工件的要求，又能使拉深順利進(jìn)行。本模具的拉深間隙查參考文獻(xiàn) [8]得出：Z/2=1t=1.0mm。3.1.2 拉深模的圓角半徑凸模、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(huì)減低板料繞凸模的彎曲拉應(yīng)力，工件不易被拉裂，極限拉深因數(shù)會(huì)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(dòng)阻力就會(huì)小些，拉深力也會(huì)減小，極限拉深因數(shù)也會(huì)相應(yīng)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(huì)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。拉深凸凹模的圓角半徑已有前面計(jì)算得出結(jié)果：r=6mm r=5mm3.1.3 凸、凹模工作部分尺寸和公差拉深以制件的標(biāo)注為準(zhǔn)則見圖 1-1 以凸模為基準(zhǔn)，模具的制造公差按 IT10 級(jí)選取。根據(jù)公式凸模尺寸 D A=（D max-0.75△） 0+δA凹模尺寸 D T=(Dmax-0.75△-Z min) -δT0 式中： Dd Dp——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mmdd dp——拉深凹模和凸模的刃口尺寸，mmZmin——雙面間隙，mm△——工件公差，mmδ——凸模和凹模的制造公差，mm計(jì)算出以下尺寸為：拉深凸模尺寸 1DA=（D max-0.75△） 0+δA =(72-0.75×o.74)0+0.05=71.4370+0.05拉深凹模尺寸 1DT=(Dmax-0.75△-Z min) -δT0 = (72-0.75×o.74-2)0-0.03=69.4370-0.03拉深凸模尺寸 2DA=（D max-0.75△） 0+δA=(122-0.75×1) 0+0.08=121.25 0+0.08拉深凹模尺寸 2DT=(Dmax-0.75△-Z min) -δT0 = (122-0.75×1-2) 0-0.05=119.250-0.05由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸凹模。這時(shí)需要分別計(jì)算和標(biāo)注凸模和凹模的尺寸和公差。 落料時(shí)，間隙取在凹模上，則：凸模尺寸 11DA=（D MAX-x△） 0+δ凹模尺寸DT=(DA -Zmin) -δp 0式中DA DT——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mmx——磨損系數(shù)，由參考文獻(xiàn) [7]查表 2-30 得：IT13 級(jí)時(shí) x=0.75。Zmin——雙面間隙，mm△——工件公差，mmδ——凸模和凹模的制造公差，mm計(jì)算出以下尺寸為：落料凸模尺寸：DT=(DA -Zmin) -δp 0 =146.5850-0.016落料凹模尺寸DA=（D MAX-x△） 0+δ =146.6850+0.0243.1.4 選用模架、確定閉合高度及總體尺寸選用后側(cè)導(dǎo)柱模架，其兩導(dǎo)柱、導(dǎo)套分別裝在上下模座后側(cè)，凹模面積是導(dǎo)套前的有效區(qū)域。可用于沖壓較寬條料，送料及操作方便，可縱向橫向送料。再按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸見表 2-1。表 2-1 模 架 規(guī) 格 選 用名稱 尺寸 材料 熱處理上模座 250×250×70 HT200下模座 250×250×90 HT200導(dǎo)柱 44×300 20 滲碳 58～62導(dǎo)套 44×170×33 20 滲碳 58～62Hmin=150mm,Hmax=190mm。模具的閉合高度 H 閉 =H 上 +H 凹 +H 凸 +H 下 =70+80+90+90=330mm式中：H 凹 —凹模厚度，H 凹 =80mm；H 凸 —凸模厚度，H 凸 =90mm；H 上 —上模座的厚度，H 上 ＝70mm； 12H 下 —下模座的厚度，H 下 ＝90mm；因?yàn)槟＞叩姆忾]高度 H 應(yīng)該介于壓力機(jī)的最大封閉高度 Hmax 和最小封閉高度 Hmin之間， Hmax-5mm≥H≥Hmin+10mm。由此可以看出，符合要求。 3.2 模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）正倒裝結(jié)構(gòu)：根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括落料和拉深兩個(gè)工序，采用倒裝結(jié)構(gòu)，即落料凹模安排在下模。2）送料方式：因是大批量生產(chǎn)，采用手工送料方式。3）定位裝置：本工件在復(fù)合模中尺寸是較小的，又是大批量生產(chǎn)，采用固定擋料銷定位。首沖時(shí)利用條料毛邊抵住擋料銷定位，送料時(shí)廢料孔與固定擋料銷作為定位，依此保證條料送進(jìn)的精度。4）導(dǎo)向方式：為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于已經(jīng)采用了手工送料方式，為了提高開敞性，采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。5）卸料方式：本模具采用倒裝結(jié)構(gòu)，工件留在凸凹?？锥粗?，利用打桿和推件塊的自重力把工件由凸凹?？状虺?。工件厚度為 1.5mm，為了簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)和達(dá)到可靠的卸料力，選用剛性卸料板來卸下條料。3.2.1 落料凹模內(nèi)、外形尺寸和厚度已由前面的計(jì)算確定；落深凹模需要有三個(gè)以上的螺釘與上模座固定，還需要兩個(gè)與上模座同時(shí)加工的銷釘孔。有一個(gè)擋料銷用的銷孔。 7x45°16.8+0,2 ?A4xM10533-1 落料凹模3.2.2 拉深凸模 13拉深凸模的外形尺寸〔工作尺寸〕由前面的計(jì)算確定。它需要三個(gè)以上的螺紋孔，以便與下模座固定。拉深凸模上一般開有出氣孔，這樣會(huì)使卸件容易些，否則凸模與工件由于真空狀態(tài)而無(wú)法卸件。查參考文獻(xiàn) [10]，本凸模出氣孔的直徑為 φ5mm。2XM8深 1 0-,50.2A.4319563793-2 拉深凸模3.2.3 凸凹模 需有三個(gè)以上螺紋孔，以便與上模板固定；要有兩個(gè)與上模板同時(shí)配作的銷釘孔。 0.3A0.12A80.8 -,164572413R+3-3 凸凹模 143.2.4 打料塊一般與打料桿聯(lián)合使用，屬于剛性卸件裝置，靠?jī)烧叩淖灾匕压ぜ虺鰜?。打料塊與拉深凹模間隙配合。M12.603-4 打料塊3.2.5 導(dǎo)柱、導(dǎo)套對(duì)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。因?yàn)楸局萍暮穸葹?1.5mm，所以采用 H7/f7。3.2.6 固定擋料銷固定擋料銷的設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此擋料銷如圖 2-6 選用直徑 φ20mm，h=4mm材料為 45 鋼 A 型固定擋料銷 GB/T1214。 廢料孔前端定位時(shí)擋料銷位置 12rdla??——擋料銷與導(dǎo)正銷的間距， dr——凸凹模的直徑，mmd——擋料銷的直徑，mm——搭邊，mm1a=（146.585+20）/2+0.8=84.09mm l3.2.7 模柄 15對(duì)于小型的沖裁模直接利用模柄與壓力機(jī)固定。?1067x45°2.893-7 模柄3.2.8 其他零件模具其他零件的選用見表下表 2-2。表 2-2 模具其他零件的選用20 螺釘 2 45 鋼 GB/T69919 螺釘 4 45 鋼 GB/T69918 壓邊圈 1 45 鋼17 拉深凸模 1 T10A16 打桿 2 45 鋼 GB/T69915 推件塊 1 45 鋼14 銷釘 2 45 鋼 GB/T69913 螺釘 3 45 鋼 GB/T69912 推桿 1 45 鋼11 模柄 1 45 鋼10 螺釘 4 45 鋼 GB/T6999 上模座 1 HT200 168 凸凹模 1 Cr12MoV7 卸料板 1 45 鋼6 導(dǎo)套 2 20 GB/T6995 固定擋料銷 1 45 GB/T12144 銷 2 45 GB/T1193 落料凹模 1 Cr12MoV2 導(dǎo)柱 2 20 GB/T16991 下模座 1 HT200序號(hào) 名稱 件數(shù) 材料 備注3.3 模具總裝圖123456789101234156718920模具總裝圖 由以上設(shè)計(jì)，可得到模具的總裝圖，其工作過程是：將條料送入剛性卸料板 7 下長(zhǎng)條形槽中，平放在凹模面上，并靠槽的一側(cè)， 壓力機(jī)滑塊帶著上模下行，凸、凹模8 下表面首先接觸條料，并與推件塊 15 一起壓住條料，先落料，后拉深；當(dāng)拉深結(jié)束后上模回程，落料后的條料由剛性卸料板 7 從凸凹模上卸下，拉深成形的工件由壓力機(jī)上活動(dòng)橫梁通過打料桿和推件塊 15 從凸、凹模中剛性打下，用手工將工件取走。 174. 模具的安裝與調(diào)試 4.1 錐形件拉深模具的安裝4.1.1 拉深模的安裝要求1.上模座上平面對(duì)下模座下平面的平行度，導(dǎo)柱軸心線對(duì)下模座下平面的垂直度和導(dǎo)套孔軸心線對(duì)上模座上平面的垂直度均應(yīng)達(dá)到規(guī)定的精度要求。2.模架的上模沿導(dǎo)柱上、下移動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)，無(wú)阻滯現(xiàn)象。3.裝配好的拉深模,其封閉高度應(yīng)符合圖樣規(guī)定的要求。4.拉深凸模和拉深凹模之間的配合間隙應(yīng)符合圖樣的要求，周圍的間隙應(yīng)均勻一致。5.模具應(yīng)在生產(chǎn)的條件下試驗(yàn)，進(jìn)行零件試沖，然后調(diào)試，直到符合圖樣要求。6.安裝模具的螺栓及螺母和壓板，應(yīng)采用專用件，最好不要代用。7.用壓板將下模緊固在工作臺(tái)上時(shí)，其緊固用的螺栓擰入螺孔中的長(zhǎng)度大于螺栓直徑的 1.5～2 倍。8.壓板的壓置應(yīng)使壓板的基面平行于壓力機(jī)的工作臺(tái)面，不準(zhǔn)偏斜。9.拉深凸模的中心線應(yīng)與凹模的工作平面垂直。10.拉深凸模和凹模的間隙應(yīng)該均勻。4.1.2 拉深模的安裝本模具屬于帶有壓邊圈的拉深模，應(yīng)對(duì)壓邊力進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。這是因?yàn)閴哼吜^大，則制件易被拉裂；壓邊力過小，又易于起皺。因此，在裝置模具時(shí)，應(yīng)邊試驗(yàn)，邊調(diào)整，直到合適為止。下面是具體的安裝過程：1.開動(dòng)壓力機(jī)，把壓力機(jī)滑塊上升到極點(diǎn)；2.把壓力機(jī)滑塊底面、壓力機(jī)的臺(tái)面和模具的上下面擦試干凈；3.把模具放在壓力機(jī)臺(tái)面規(guī)定的位置上，用壓力機(jī)行程尺檢查壓力機(jī)滑塊底面至模具上平面之間距離是否大于壓力機(jī)的行程。必要時(shí)，調(diào)節(jié)滑塊高度，以保證該距離大于壓力機(jī)行程。因本模具有打桿，所以應(yīng)先按圖樣位置將其插入壓力機(jī)臺(tái)面的孔內(nèi)，并把模具位置放正。 184.將滑塊降下到極點(diǎn)，并調(diào)節(jié)滑塊高度，使其與拉深模上平面接觸。5.通過壓板、墊塊和螺釘?shù)龋瑢⑸夏＞o固在壓力機(jī)的滑塊上，并將下模初步固定在壓力機(jī)的臺(tái)面上。 〔不要壓的太緊〕6.將滑塊稍微往上調(diào)一點(diǎn)〔以免模具頂死〕 ，然后開動(dòng)壓力機(jī)，把滑塊上升到上極點(diǎn)，松開下模的安裝螺絲，讓滑塊空行程數(shù)次，再把滑塊下降到下極點(diǎn)停止。7.擰緊下模的安裝螺釘。再開動(dòng)壓力機(jī)使滑塊上升到上極點(diǎn)位置。8.在導(dǎo)柱上加潤(rùn)滑油，并檢查拉深模工作部分有無(wú)異物，然后開動(dòng)壓力機(jī)，再使滑塊空行程數(shù)次，從中檢查導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合情況。若發(fā)現(xiàn)導(dǎo)柱不垂直或者導(dǎo)套配合不合適時(shí)，應(yīng)拆下模具進(jìn)行修理。9.進(jìn)行試?yán)?，并逐步調(diào)節(jié)滑塊到所需的高度。10.調(diào)節(jié)壓力機(jī)上的打料螺栓到適合的高度，使打料桿能正常工作。11.如果拉深模使用氣墊，則應(yīng)調(diào)節(jié)壓縮空氣到合適壓力。12.重新檢查模具及壓力機(jī)，無(wú)誤后可進(jìn)行試?yán)睢?.2 錐形件拉深模具的調(diào)試模具按圖紙技術(shù)要求加工與裝配后，必須在符合實(shí)際生產(chǎn)條件的環(huán)境中進(jìn)行試?yán)?，可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)與制造的缺陷，找出產(chǎn)生原因，對(duì)模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修理后再進(jìn)行試?yán)?，直到模具能正常工作，才能將模具正式交付生產(chǎn)使用。4.2.1 拉深模的調(diào)試要點(diǎn)一 進(jìn)料阻力的調(diào)整拉深模進(jìn)料阻力很大，易使制件被拉裂；進(jìn)料阻力很小時(shí)，易使制件產(chǎn)生皺紋。故在調(diào)整模具時(shí)，關(guān)鍵是調(diào)整好拉深阻力的大小：1.調(diào)節(jié)壓力滑塊的壓力，使之正常；2.調(diào)節(jié)壓邊圈的壓邊面配合松緊；3.凹模圓角半徑要適中；4.采用良好的潤(rùn)滑劑，調(diào)整潤(rùn)滑次數(shù)。二 拉深深度及間隙調(diào)整1.調(diào)整時(shí)，先將較淺的一段調(diào)整后，再往下調(diào)整，直到所需深度。2.因本模具是對(duì)稱的。所以在調(diào)整時(shí)，可先將上模緊固在壓力機(jī)滑塊上，下模放 19在工作臺(tái)上，先不緊固。在凸模上放置樣件，再使上、下模吻合對(duì)中后，即可保證間隙的均勻性。調(diào)整好閉合位置后，再把下模固緊在工作臺(tái)上。4.2.2 調(diào)整方法一 拉深時(shí)的破裂拉深時(shí)，材料變形所需要的拉深力超過了材料的強(qiáng)度極限時(shí)，即形成破裂。拉深時(shí)的破裂部位多發(fā)生在鄰近凸模圓角處的筒壁處。防止拉深破裂的工藝措施有：增大凹模圓角、增大凸模和凹模之間的間隙、提高凹模工作表面和凹模圓角半徑處的表面質(zhì)量、調(diào)整壓邊力、選用塑性好的材料和進(jìn)行適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑等。二 拉深高度不夠制件拉深結(jié)束后，結(jié)果高度達(dá)不到圖樣要求。其產(chǎn)生原因有拉深間隙太大、凸模圓角半徑太小。防止拉深高度不夠的措施有：調(diào)整拉深間隙、加大凸模圓角半徑。三 制件底部被拉脫制件在拉深過程中由于凹模圓角半徑太小，使材料被處于切割狀態(tài)以至于制件底部被拉脫。防止制件底部被拉脫的措施有：加大凹模圓角半徑。四 制品口緣折皺制件在拉深過程中由于凹模圓角半徑太大、壓邊圈不起壓邊作用，造成制件口緣折皺。防止制件口緣折皺的措施有：減小凹模圓角半徑、調(diào)整壓邊圈結(jié)構(gòu)，加大壓邊力。五 拉深高度太大制件拉深結(jié)束后，結(jié)果發(fā)現(xiàn)制件的高度達(dá)不到圖樣的要求。其產(chǎn)生原因有拉深間隙太小、凸模圓角半徑太大。防止拉深高度太大的措施有：加大拉深間隙、減小凸模圓角半徑。 20六 零件拉深后壁厚與高度不均零件拉深后發(fā)現(xiàn)壁厚與高度不均，其造成原因有凸模與凹模不同心，向一面偏斜、定位不正確、凸模不垂直、壓邊力不均、凹模形狀不對(duì)。防止零件拉深后壁厚與高度不均的措施有：調(diào)整凸模與凹模位置，使之間隙均勻、調(diào)整定位零件、重新裝配凹模、調(diào)整壓邊力、更換凹模。5.結(jié) 束 語(yǔ)帶錐形件屬于簡(jiǎn)單拉深件，分析其工藝性，并確定工藝方案。本設(shè)計(jì)主要是計(jì)算拉深時(shí)的間隙、工作零件的圓角半徑、尺寸和公差，并且還需要確定模具的總體尺寸和模具零件的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測(cè)，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(shí)候才可以減少?gòu)U品的產(chǎn)生。帶錐形件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，它可以相應(yīng)的簡(jiǎn)化了模具結(jié)構(gòu)。以便以后的操作、調(diào)整和維護(hù)。帶錐形件模具的設(shè)計(jì)，是理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對(duì)理論知識(shí)做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識(shí)到，要想作為一名合格的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。 21致 謝時(shí)光如電，歲月如梭，大學(xué)三年一晃而過，而我也即將離開我們尊敬的老師、友好的同學(xué)和熟悉的校園走進(jìn)社會(huì)。在這畢業(yè)之際，作為一名工科的學(xué)生，畢業(yè)設(shè)計(jì)是一件必不可少的事。畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及的知識(shí)廣泛，很多都是我門的教科書上沒有的，這就需要自己到圖書館查找所需的資料。在設(shè)計(jì)中，涉及很多計(jì)算的問題，必須通過所學(xué)知識(shí)、相關(guān)的資料及自己的不斷努力才能解決。在學(xué)校中，我們所學(xué)的主要是理論性知識(shí)，實(shí)踐性比較欠缺，而畢業(yè)設(shè)計(jì)就相當(dāng)于實(shí)戰(zhàn)前的一次演練。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以把我們以前學(xué)的專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)地聯(lián)系起來，使我們既溫故又學(xué)到更多新的知識(shí)；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(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。由于資質(zhì)有限，很多知識(shí)掌握的不是很牢固，在設(shè)計(jì)的過程中難免要遇到很多問題，但經(jīng)過課程設(shè)計(jì)，使我們有了一定的設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)；同時(shí)在老師的悉心指導(dǎo)及同學(xué)的熱心幫助下，我克服了一個(gè)又一個(gè)的困難，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)不斷完善。在此，我在設(shè)計(jì)中不斷思考問題，研究問題，咨詢問題，汲取了更系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)，使自己的能力得到很大程度的提高。 22參考文獻(xiàn)[1] 劉建超，張寶忠主編，沖壓模具設(shè)計(jì)與制造[M]。北京：高等教育出版社，2004[2] 夏巨甚，李志剛主編，中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典 3[M]。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003[3] 王孝培主編，沖壓手冊(cè)[M]。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990[4] 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