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1 摘 要 拉深件在日常生活中十分常見 本文主要介紹拉深件模具的設(shè)計(jì) 制造方法 在進(jìn) 行模具設(shè)計(jì)時(shí) 需要對零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的分析以及工藝性分析 在查閱多種資料后 確定模具各零部件的尺寸 在進(jìn)行模具制造時(shí) 綜合考慮生產(chǎn)成本和現(xiàn)有的加工水平 在此次的支撐圈的工藝分析及模具設(shè)計(jì)中 分析了支撐圈的結(jié)構(gòu)和成形工藝 計(jì)算 了毛坯尺寸和沖壓力 為了提高生產(chǎn)效率 設(shè)計(jì)了集兩工序?yàn)橐惑w的落料拉深復(fù)合模的 結(jié)構(gòu) 經(jīng)過工藝分析 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 論證了其可行性 保證了制品的質(zhì)量 本書是在認(rèn)真學(xué)習(xí)和總結(jié)前人的模具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及各類技術(shù)資料的基礎(chǔ)上 根據(jù)自 己走畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程編寫的 也可以說是對此次畢業(yè)設(shè)計(jì)制作過程的一個(gè)詳細(xì)的記錄 主要包括沖壓模具的作用 設(shè)計(jì)背景 設(shè)計(jì)和制造水平 未來的發(fā)展趨勢 以及在設(shè)計(jì) 過程中重要尺寸的計(jì)算 公式 參數(shù)的選擇方法 沖裁力計(jì)算和設(shè)備儀器的選擇 工藝 方案的制定等重要內(nèi)容 關(guān)鍵詞 落料 拉深 模具設(shè)計(jì)與制造 2 Abstract Drew a deep in our daily life is very common this paper mainly introduces the deep one of the mold designing and manufacturing methods on mold designing the parts of the need to structure of the process of analysis analysis and in reference of information to determine the size of the various components together on mold manufacture and comprehensive consideration to the cost of production and existing level of processing In the process of support circle in the mould design analyses the structure and support circle forming process the blank dimensions and rushed calculation In order to increase the production efficiency the design procedure for the integration of two sets of composite material of deep structure Through the analysis of the technology the structure design and demonstrates the feasibility and guarantee the quality of the product Book is a conscientious study and review the experience of mold designing and technical information on the basis of themselves according to the graduation design process and it can be a graduate of the design process of manufacture of a detailed records includes stamp out the role of the mold design design and manufacture and future development tendency and in the design process of computing an important parameter selection and charged with the force and equipment instrument of choice Key words blanking drawing unit five design and manufacturing of molds 3 目 錄 摘要 Abstract 第 1 章 緒論 1 第 2 章 設(shè)計(jì)題目 2 2 1 本次設(shè)計(jì)的方向與內(nèi)容 2 2 2 沖壓工藝分析 2 2 1 1 沖壓所需工藝分析 3 2 1 2 工藝流程的安排 3 第 3 章 落料拉深復(fù)合模的設(shè)計(jì) 4 3 1 工藝性分析 4 3 1 1 沖裁的結(jié)構(gòu)工藝性 4 3 1 2 拉深的結(jié)構(gòu)工藝性 4 3 2 拉深件毛坯尺寸的計(jì)算 5 3 3 排樣 5 3 3 1 搭邊值與條料寬度確定 5 3 3 2 排樣方式的確定 6 3 4 沖裁力和壓力中心的計(jì)算 6 3 4 1 沖裁力的計(jì)算 6 3 4 2 拉深時(shí)沖壓力的計(jì)算 7 3 4 3 壓力中心的計(jì)算 7 3 5 壓力機(jī)的選擇 8 3 5 1 壓力機(jī)類型的選擇 8 3 5 2 壓力機(jī)規(guī)格的確定 8 3 6 凸模與凹模刃口尺寸的確定 9 3 6 1 落料時(shí)刃口尺寸的確定 9 3 6 2 拉深時(shí)刃口尺寸的確定 10 3 7 落料拉深復(fù)合模主要零部件的設(shè)計(jì)與選用 11 3 7 1 工藝零件的設(shè)計(jì)與選用 11 3 7 2 結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)與選用 12 第4章 沖孔模具的設(shè)計(jì) 15 4 1 沖孔工藝計(jì)算 15 4 4 1 1 沖孔凸凹模刃口尺寸的計(jì)算 15 4 1 2 沖孔力的計(jì)算 15 4 1 3 壓力機(jī)的選擇 15 4 1 4 沖孔凸凹模的尺寸計(jì)算 16 第5章 整形與修邊 17 5 1 修邊 17 5 2 整形計(jì)算 17 總結(jié) 18 致謝 19 參考文獻(xiàn) 20 附錄 21 5 第 1 章 緒 論 沖壓加工是利用安裝在壓力機(jī)上的模具 對模具里的板料施加變形力 使板料在模 具里產(chǎn)生變形 從而獲得一定形狀 尺寸和性能的產(chǎn)品零件的生產(chǎn)技術(shù) 在沖壓加工過程中 將毛坯材料加工成沖壓件的一種特殊工藝裝備 被稱為沖壓模 具 或稱沖模 冷沖模 沖模是進(jìn)行沖壓生產(chǎn) 實(shí)現(xiàn)板料沖壓成形必可少的主要工藝裝 備 沖壓件的沖壓質(zhì)量 生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等 都與沖模類型 結(jié)構(gòu)及其零部件的 設(shè)計(jì)制造精度有著直接關(guān)系 沖壓生產(chǎn)對沖模結(jié)構(gòu)的基本要求是 在保證加工成形出合 格沖壓件的前提下 不但應(yīng)與生產(chǎn)批量相適應(yīng) 而且還應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡單 操作方便安全 使用壽命長 易于制造和維修 成本低廉等特點(diǎn) 未來模具技術(shù)的發(fā)展趨勢 1 模具產(chǎn)品發(fā)展將大型化精密化 2 快速經(jīng)濟(jì)模具 的前景十分廣闊 3 模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛 4 在模具設(shè)計(jì)制造中將全面推 廣 CAD CAM CAE 技術(shù) 5 模具高速掃描及數(shù)字化系統(tǒng)將發(fā)揮更大的作用 6 模具 研磨拋光將向自動(dòng)化 智能化方向發(fā)展 7 模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展 6 第 2 章 設(shè)計(jì)題目 2 1 本次設(shè)計(jì)的方向和內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)的題目是 支撐圈的沖壓工藝和模具設(shè)計(jì) 零件圖如下 材料 08 厚度 t 0 5mm 圖 2 1 支撐圈 零件材料為 08 鋼 要求使用沖壓方式加工完成零件 普通 08 鋼退火狀態(tài)金相圖顯示其鐵素體晶粒分布不均勻 可以用來制造承受壓力不 大 塑性及韌性要求較高的機(jī)械零件 如汽車剎車片 杠桿軸 變速箱變速撥叉 齒輪 齒輪軸 凸輪軸 氣閥挺桿 軸套等負(fù)載不大的滲碳體以及拉桿 鉤桿 杠桿 襯墊等 受力不大 韌性要求較高的鍛制件和壓制件 08 鋼經(jīng)過 900 加熱后正火處理可以獲得均勻而又細(xì)小的組織 從而使其抗拉強(qiáng)度 大于 441Mpa 伸長率大于 23 這種鋼可用于制造承受應(yīng)力不大 塑性要求較高的零件 例如起重鉤 軸套 拉桿 螺釘及杠桿等 如果進(jìn)行滲碳淬火處理 則可以制造要求表 面硬度高 而心部要求一般的零件 例如活塞銷 軸套 鏈條的滾子等 另外這類鋼的 焊接性能良好 可用來制造需要焊接的零件 7 2 2沖壓工藝分析 2 2 1 沖壓所需工藝分析 分析零件結(jié)構(gòu) 需要的加工工藝為 落料 拉深 拉深 沖孔 為保證高度 15mm 需要留有一定的修邊余量 所以需要進(jìn)一步的進(jìn)行修邊工序 圓角 R2 R1 5 在拉深過程中可以實(shí)現(xiàn) 2 2 2 工藝流程的安排 拉深之前需要進(jìn)行落料 如果一次不能拉深成型則需要進(jìn)行兩次 三次或者多次拉 深 最后的沖壓工藝工序?yàn)?落料 拉深 拉深 沖底孔 修邊 其中 第一個(gè)階梯可采用落料拉深復(fù)合模一次加工得到 第二個(gè)階梯采用單獨(dú)拉伸 模具一套 沖孔使用單獨(dú)沖孔模 修邊可以使用單獨(dú)沖裁模具一套 因此 該壓套沖壓 件最終成型需要a 落料拉深 b 拉伸 c 沖底孔 d 修邊 四套模具 如果需要多次拉 深成型 還需要再加相應(yīng)的拉深模具 下面 分工序逐步分析計(jì)算 進(jìn)行設(shè)計(jì) 8 第3章 落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì) 3 1 技術(shù)分析 3 1 1 沖裁的結(jié)構(gòu)工藝性 1 沖裁件的外形或內(nèi)孔應(yīng)避免尖銳的清角 在各直線或曲線的連接處 宜有適當(dāng) 的圓角 其半徑的最小值1 5mm 本次沖裁為落料一圓形件 2 用普通沖裁模沖制的零件 其斷面與零件表面并不垂直 并有明顯區(qū)域性特征 采用合理使用間隙沖裁模沖制的零件 光亮區(qū)域約占斷面厚度的30 凹模側(cè)有明顯的塌 角 凸模側(cè)有高度不小于0 05mm的毛刺 外形有一定程度的拱曲 沖裁件的這些特征是 普通沖裁加工條件決定的 選用沖裁工藝時(shí) 必須考慮零件的這些特征 3 凡產(chǎn)品圖紙上未注公差的尺寸均屬于未注公差尺寸 在計(jì)算凸模和凹模時(shí) 沖 壓件未注公差尺寸的極限偏差數(shù)值通常按GB1800 79 IT14級 3 1 2 拉深的結(jié)構(gòu)工藝性 1 拉深件的形狀應(yīng)盡量簡單 對稱 對稱拉深件在圓周方向上的變形是均勻的 模具加工也容易 其工藝性最好 其它形狀的拉深件 應(yīng)盡量避免急劇的輪廓變化 拉 深高度小于直徑的圓筒形件容易成形 其次是階梯形件 矩形件 錐形件 半球形件 而復(fù)雜形狀件的拉深加工則較為困難 2 拉深件各部分尺寸比例要恰當(dāng) 拉深件高度不宜太大 一般控制在h 2d h為 拉深件高度 d為拉深件直徑 拉深件凸緣寬度不宜太寬 一般控制在如下范圍 d 12t d 凸 d 25t 若拉深件各部分尺寸比例滿足上述關(guān)系 則對拉深工序有利 盡量 避免設(shè)計(jì)寬凸緣和深度大的拉深件 因?yàn)檫@類工件需要較多的拉深次數(shù) 如果工件空腔 不深 但凸緣直徑很大 制造也很費(fèi)勁 工件凸緣的外廓最好與拉深部分的輪廓形狀相 似 如果凸緣的寬度不一致 不僅拉深困難 還要添加工序放寬切邊余量 增加金屬消 耗 該工件整體形狀為帶凸緣圓筒形件 3 拉深件的圓角半徑要合適 拉深件的圓角半徑 應(yīng)盡量大些 以利于成形和減 少拉深次數(shù) 拉深件底與壁 凸緣與壁 階梯圓角半徑應(yīng)滿足R1 t R2 2t 否則 應(yīng) 增加整形工序 如增加一次整形工序 其圓角半徑可取R1 0 1 0 3 t R2 0 1 0 3 t 9 4 拉深件厚度的不均勻現(xiàn)象要考慮 拉深件由于各處變形不均勻 上下壁厚變 化可達(dá)1 2t至0 75t 多次拉深的工件內(nèi)外壁上或帶凸緣拉深件的凸緣表面 應(yīng)允許有拉 深過程中所產(chǎn)生的印痕 除非工件有特殊要求時(shí)才采用整形或趕形的方法來消除這些印 痕 5 拉深件的尺寸精度不宜要求過高 拉深件的制造精度包括直徑方向的精度和 高度方向的精度 產(chǎn)品圖上的尺寸應(yīng)注明必須保證外部尺寸或是內(nèi)腔尺寸 不能同時(shí)標(biāo) 注內(nèi)外形尺寸 6 拉深件的尺寸精度一般不高于IT13級 如果要求尺寸精度高于IT13 級 則需 要增加校形工序 3 2 拉深件毛坯尺寸的計(jì)算 采用解析法 L1 65 2 2 47 5 2 6 75mm R 1 65 2 13 5 4 29 12mm L2 2 2 3 14 0 25 0 75mm R 2 47 5 2 1 24 75mm L3 8 3 5mm R 3 23 75mm L4 1 5 2 0 25 2 355mm R 4 23 75 0 75 23mm L5 1 5 2 0 25 2 355mm R 5 47 5 2 1 5 0 75 21 5mm L6 7 3 4mm R 6 19 1 5 20 5mm L7 1 5 2 0 25 2 355mm R 7 19 75mm L8 38 2 19mm R 8 19 1 2 9 5mm L iR i L1R 1 L2R 2 L3R 3 L4R 4 L5R 5 L6R 6 L7R 7 L8R 8 748 毛皮面積A 2 3 14 L iR i 2 3 14 748 4697 所求毛坯直徑D 0 8 l iR i 77 35mm 修邊余量的確定 查課本資料可知凸緣的修邊余量為3 0mm 所以實(shí)際凸緣直徑為 dt 65 2 3 71mm 毛坯實(shí)際直徑為D 77 35 2 3 83 35mm 3 3 排樣 3 3 1 搭邊值與條料寬度確定 搭邊值的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可查閱相關(guān)設(shè)計(jì)手冊 采用無側(cè)壓裝置送料 查閱 沖壓設(shè)計(jì)手 10 冊 排樣圖的計(jì)算 查資料的 a 1 a1 0 8 步距 S R a1 84 15 mm 條料寬度 B D ma 2a 3 3 帶入數(shù)據(jù)得 B 83 35 2 1 85 35mm 本模具采用導(dǎo)料板導(dǎo)料 3 3 2 排樣方式的確定 排樣時(shí)優(yōu)先考慮采用直排 因?yàn)橹迸拍＞咦詈唵?最終的排樣方式如裝配圖中所示 3 4 沖裁力和壓力中心的計(jì)算 由于采用落料拉深復(fù)合模 所以沖裁力的計(jì)算包含兩方面的內(nèi)容 落料時(shí)的沖裁力 計(jì)算和拉深時(shí)的沖裁力計(jì)算 3 4 1 沖裁力的計(jì)算 平刃口沖裁模的沖裁力F一般按照下式進(jìn)行計(jì)算 F沖 KLt b 3 4 式中 F 沖 沖裁力 N L 沖裁周邊長度 mm b 材料抗剪強(qiáng)度 MPa T 材料厚度 mm K 系數(shù) 在沖裁時(shí) 一般取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)K 1 3 代入數(shù)據(jù) 得 F沖 536 0 5 300N 80 4 KN F卸 F 推 F 頂 是由壓力機(jī)和模具的卸料 頂件裝置獲得 影響這些力的因素主要有 材料的力學(xué)性能 材料的厚度 模具的間隙 凸凹模表面粗糙度 零件形狀和尺寸以及 潤滑情況 實(shí)際生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 F卸 K卸 F沖 3 5 11 F推 K推 F沖 3 6 查表8知 卸料力 推件力的系數(shù)K 卸 0 04 K 推 0 055 因而F 卸 0 04 160 8KN 6 432KN F推 0 055 160 8KN 8 84KN 所以 F F沖 F推 F卸 176 076KN 3 總 7 3 4 2 拉深時(shí)沖壓力的計(jì)算 3 4 2 1 拉深次數(shù)的確定 判斷能否一次拉深成形 凸緣相對直徑 Df d 71 47 5 1 49 t D0 0 5 83 35 100 0 6 零件相對高度 h d 8 47 5 0 168 查 5 6 得到 h1 d1 h d 可一次拉伸 3 4 2 2 拉深高度及直徑 h 8mm d 47 5mm 3 4 2 3 拉深力的計(jì)算 在實(shí)際生產(chǎn)中 首次拉深的拉深力采用以下經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算 F d 1t bK1 式中 F 拉深力 N d1 拉深后工件的直徑 mm t 毛坯厚度 mm b 材料抗拉強(qiáng)度 MPa K1 修正系數(shù) 查課本表5 10可得K 1 0 93 帶入數(shù)據(jù) 得 F 47 5 0 5 300 0 93 20 8 KN 3 4 3 壓力中心的計(jì)算 分析零件結(jié)構(gòu)可知 零件落料毛坯為圓形 沖壓時(shí)的壓力中心就在圓心上 而拉深 時(shí)也是沿圓筒四周均勻拉深 故其壓力中心也在圓心上 在設(shè)計(jì)模具時(shí)模柄軸線應(yīng)該與 落料凸模軸線重合 12 3 5 壓力機(jī)的選擇 3 5 1 壓力機(jī)類型的選擇 沖壓設(shè)備的選擇是工藝設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容 它直接關(guān)系到設(shè)備的合理使用 安 全 產(chǎn)品質(zhì)量 模具壽命 生產(chǎn)效率和成本等一系列重要問題 沖 壓 設(shè) 備 的 選 擇 包 括 兩 個(gè) 方 面 類 型 及 規(guī) 格 首先 應(yīng)根據(jù)所要完成工序的工藝性質(zhì) 批量大小 工件的幾何尺寸和精度等選定 壓力機(jī)類型 對于中小型沖裁件 彎曲件或淺拉深件多用具有C形床身的開式曲柄壓力機(jī) 雖然 開式壓力機(jī)的剛度差 并且由于床身的變形而破壞了沖模的間隙分布 降低了沖模的壽 命和裁件的質(zhì)量 但是 它卻具有操作空間三面敞開 操作方便 容易安裝機(jī)械化的附 屬設(shè)備和成本低廉等優(yōu)點(diǎn) 目前仍是中小件生產(chǎn)的主要設(shè)備 所以本模具采用開式曲柄 壓力機(jī) 3 5 2 壓 力 機(jī) 規(guī) 格 的 確 定 在 壓 力 機(jī) 的 類 型 選 定 之 后 應(yīng) 根 據(jù) 變 形 力 的 大 小 沖 壓 件 尺 寸 和 模 具 尺 寸 來 確 定 壓 力 機(jī) 的 規(guī) 格 在復(fù)合沖壓中 工序力的計(jì)算和其它復(fù)雜的加工過程一樣 可按時(shí)間分為若干階段 分別計(jì)算 求出某階段所完成各種工藝力的總和及該階段的輔助負(fù)荷 二者相加即為該 階段的工序力 為安全起見 防止設(shè)備的過載 可按公稱壓力 F 壓 1 6 1 8 F 總 的原則選取壓 力機(jī) 壓 力 機(jī) 滑 塊 行 程 大 小 應(yīng) 保 證 成 形 零 件 的 取 出 和 方 便 毛 坯 的 放 進(jìn) 壓力機(jī)的裝模高度是指滑塊處于下死點(diǎn)位置時(shí) 滑塊下表面到工作墊板上表面的距 離 模具的閉合高度是指工作行程終了時(shí) 模具上模座上表面與下模座下表面之間的距 離 壓力機(jī)的閉合高度是裝模高度與墊板厚度之和 大多數(shù)壓力機(jī) 其連桿長度是可以 調(diào)節(jié)的 也就是說壓力機(jī)的裝模高度是可以調(diào)整的 設(shè)計(jì)模具時(shí) 必須使模具的閉合高 度介于壓力機(jī)的最大裝模高度與最小裝模高度之間 工作臺面和滑塊底面尺寸應(yīng)大于沖模的平面尺寸 并還留有安裝固定模具的余地 一般壓力機(jī)臺面應(yīng)大于模具底座尺寸 50 70mm 以上 工作臺和滑塊的形式應(yīng)充分考慮沖 壓工藝的需要 必須與模具的打料裝置 出料裝置及卸料裝置等的結(jié)構(gòu)相適應(yīng) 在壓力機(jī)的滑塊和工作臺上安裝一副或數(shù)副模具 加工時(shí)上 下模要有正確的相對 運(yùn)動(dòng) 這是一切沖壓工藝的共同要求 壓力機(jī)的精度主要包括工作臺面的平面度 滑塊 下平面的平面度 工作臺面與滑塊下平面的平行度 滑塊行程同工作臺面的垂直度及滑 塊中心孔同滑塊行程的平行度等 壓力機(jī)精度的高低對沖壓工序有很大的影響 精度高 13 則沖壓件質(zhì)量也高 沖模的使用壽命長 反之 壓力機(jī)精度低 不僅沖壓件質(zhì)量低 且 模具壽命短 例如若滑塊行程與工作臺的垂直度差 將導(dǎo)致上 下模的同軸度降低 沖 模刃口易損傷 壓力機(jī)的精度對沖裁加工的影響較之其它加工工序明顯 參 照 開 式 雙 柱 固 定 臺 壓 力 機(jī) 基 本 參 數(shù) J23 25 可 選 取 公 稱 壓 力 為 250KN 的 開 式 固 定 臺 壓 力 機(jī) 該 壓 力 機(jī) 與 模 具 設(shè) 計(jì) 有 關(guān) 系 的 參 數(shù) 為 公 稱 壓 力 250KN 滑 塊 行 程 75mm 最 大 閉 合 高 度 260 閉 合 高 度 調(diào) 節(jié) 量 55 工 作 臺 尺 寸 370 560 模 柄 孔 尺 寸 40 60 3 6 凸模與凹模刃口尺寸的確定 3 6 1 沖裁模間隙值的確定 1 落料時(shí)間隙值的確定 由于零件對落料的要求并不高 而且拉深留有足夠的 修邊余量 所以為降低制造成本并延長模具壽命 選用較大的凸凹模間隙值即可 查課 本表3 3 表3 4 得雙面間隙值Z 2C 0 04 0 06mm 2 拉深時(shí)的間隙值的確定 決定拉深模具凸模和凹模單邊間隙Z時(shí) 不僅要考慮 材質(zhì)和板厚 還要注意工件的尺寸精度和表面質(zhì)量 尺寸精度高 表面粗糙度數(shù)值低 時(shí) 模具的間隙應(yīng)取得小些 間隙值應(yīng)與板料厚度相當(dāng) 首先應(yīng)判斷是否需要采用壓邊 圈 用普通的評斷面凹模拉深時(shí) 毛坯不起皺的條件是 0 09 0 17 1 m 0tD 而實(shí)際 0 79 0 09 0 17 1 m 4 23 7 99 3 10 0tD 所以應(yīng)該采用壓邊圈 所以有壓邊圈時(shí)的拉深模具的凸凹模單邊間隙 Z t kt 1 0 0 2 1 0 1 2mm 3 11 max 3 6 2 凸模與凹模刃口尺寸的確定 3 6 2 1 落料時(shí)的刃口尺寸的確定 落料時(shí) 采用凸模與凹模分別加工的加工方法制造 凸模跟凹模 由于落料時(shí) 落料件的實(shí)際尺寸基本與凹模刃口尺寸一致 所以落料時(shí)應(yīng) 以凹模為基準(zhǔn) 落料 以凹模為基準(zhǔn) 查表得 x 0 5 0 36 14 凹模刃口尺寸 Dd D max x 0 d 83 35 0 5 0 36 0 d 83 170 0 05 mm 凸模刃口尺寸 Dp D d Zmin 0 p ax 0 06mm Zmin 0 04mm d 0 6 Zmax Zmin p 0 4 Z max Zmin Dp 83 35 0 5 0 36 0 04 0 0 08 83 130 0 08 落料時(shí)的凸?；境叽鐬?85 13mm 尺寸偏差按照凹模尺寸進(jìn)行配做加工 裝配后 保證雙面間隙值Z 0 04 0 06mm 3 6 2 2 拉深時(shí)的刃口尺寸的確定 1 拉深模的圓角半徑為R2 R1 5 2 工作部分尺寸 零件尺寸精度 零件圖上所有未標(biāo)注公差的尺寸 屬于自由尺寸 可按IT14確定工 件尺寸的公差 拉深件外徑尺寸 47 5mm 拉深件內(nèi)徑尺寸 46 5mm 62 0 刃口尺寸計(jì)算 凸模和凹模的尺寸及公差應(yīng)按零件的要求來確定 由于要求外形尺 寸 因此以凹模設(shè)計(jì)為準(zhǔn) 查表得 凸 0 03 凹 0 05 凹模部分 Dd D max x 0 d 47 5 0 5 0 36 0 d 47 320 0 05 mm 凸模部分 Dp D d Zmin 0 p 46 5 0 04 0 p凸 46 460 0 03 mm 拉深時(shí)凸模 凹模單面間隙為1 2m 所以取拉深凹模內(nèi)徑為拉深工件外徑尺寸 等 于 47 5mm 則凸模尺寸值為 46 5mm 拉深時(shí)理論可取單面間隙為1 3 1 5倍料厚 即波動(dòng)范圍介于1 56 1 8mm mm 所以對于拉深時(shí)的凸凹模刃口尺寸值不必過于嚴(yán)格要 求 可取一般精度即可 各取 0 0125的偏差即可 3 7 落料拉深復(fù)合模主要零部件的設(shè)計(jì)與選用 參考落料拉深復(fù)合模的典型組合 初步打算選用如圖3 1所示的模具結(jié)構(gòu) 凸凹模裝 在上模 落料凹模和拉深凸模裝在下模 采用逆出件 15 圖3 1 落料拉深復(fù)合模 按照各零件在模具中的作用和特點(diǎn) 可以將其分為兩大類 1 工藝零件 這類零件直接參與完成工藝過程并和毛坯直接發(fā)生作用 包括 工作 零件 定位零件 卸料和壓料零件 2 結(jié)構(gòu)零件 這類零件不直接參與完成工藝過程 也不和毛坯直接發(fā)生作用 包括 導(dǎo)向零件 支撐零件 固定零件和其他零件 3 7 1 工藝零件的設(shè)計(jì)與選用 3 7 1 1 凸凹模 凸凹模同時(shí)祈起到落料凸模跟拉深凹模的作用 下面分別進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì) 算 1 落料凸模部分 落料件為圓形板料 所以凸模形狀為圓柱狀 可以采用標(biāo)準(zhǔn)圓 16 凸模 其中凸模刃口部分按照落料凹模配做加工 基本尺寸值為 83 13mm 裝配后保證雙 面間隙值2C 0 04 0 06mm 凸模安裝部分應(yīng)該與凸模固定板采取過盈配合 2 拉深凹模部分 參考章節(jié)3 5 2 2 拉深凹模部分的尺寸值為 47 5mm 按照拉 深凸模進(jìn)行配做 裝配后保證單面間隙值C 1 12mm 為保證能充分拉深 所以凹模需要有一定的工作高度 為了減小摩擦 凹模工作帶 高度h不應(yīng)太大 普通拉深可取h 8 12mm 考慮到凸凹模結(jié)構(gòu) 為保證工件在拉深結(jié)束 后不會卡在凸凹模上方臺階處發(fā)生撞?，F(xiàn)象 所以工作帶需要適當(dāng)再取高些 詳細(xì)尺寸 需要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算 最終確定為25mm 請參見圖紙 3 7 1 2 拉深凸模的設(shè)計(jì)與選用 拉深凸模的設(shè)計(jì)基本與凸凹模落料凸模部分相同 采用 標(biāo)準(zhǔn)圓凸模 拉深工作帶直徑尺寸為 46 5mm 其高度要高于工件高度 即高于15mm 結(jié)構(gòu)中需要增長凸模的時(shí)候 可減小直徑增長 在實(shí)際生產(chǎn)中往往由于板料上面可能帶有油污 灰塵等 可能導(dǎo)致拉深件包在拉深 凸模上面 并且形成局部真空 導(dǎo)致在卸料的時(shí)候困難 所以需要在拉深凸模上加工透 氣孔 透氣孔深度要保證能透出到工件包住的部分外面 取為72 7mm 詳細(xì)參見零件及裝配圖紙 3 7 1 3 落料凹模的設(shè)計(jì)與選用 落料凹模刃口基本尺寸值為 83 17mm 參考章節(jié) 3 5 2 1 由于落料件跟落料凹模內(nèi)徑基本相等 所以取凹模刃口尺寸值為 83 17mm 凹模板尺寸參照冷沖壓模具航天部標(biāo)準(zhǔn) 選用圓形模板 工作范圍需要大于 83 17mm 所以選用 160mm的板料 根據(jù)結(jié)構(gòu)要求 凹模板的厚度要32mm 為降低加工成本 在凹模刃口達(dá)到需要尺寸 要求之后可采用擴(kuò)大內(nèi)徑的方法減少精加工面 并且采用墊板12mm替代一部分凹模 3 7 2 結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)與選用 3 7 2 1 導(dǎo)料銷的設(shè)計(jì)與選用 由于落料采用無搭邊落料 所以無需固定板 采用導(dǎo)料銷 導(dǎo)料 導(dǎo)料銷的規(guī)格參照擋料銷來選 采用固定擋料銷 所以送料的時(shí)候條料需要抬起 料厚t 0 5mm 選導(dǎo)料銷的頭部厚度為4mm 導(dǎo)料銷的距離可根據(jù)凹模結(jié)構(gòu)確定為79mm 3 7 2 2 墊板的設(shè)計(jì)與選用 墊板的厚度也可以根據(jù)公式3 5 進(jìn)行計(jì)算 由于墊板是需 要進(jìn)行淬火的 所以其硬度值要比較高 故其厚度值要低于8mm 查閱 冷沖壓模具設(shè)計(jì) 航天部標(biāo)準(zhǔn) 當(dāng)墊板為160mm的時(shí)候 其厚度值一般為5mm 3 7 2 3 定位銷的計(jì)算與選用 由于凹模的高度比較大 為減小連接銷釘在鉸制孔德時(shí)候 的難度 打算采用下圖的方式 利用兩根直徑為d的短銷連接 孔超出銷長度的部分 采 用直徑為d 2的鉆頭鉆孔加工 鉆完之后不鉸制加工 17 圖3 2 定位銷 銷釘在模具中的主要作用就是將所連接的各板準(zhǔn)確定位 同時(shí)承受板間的剪切 其 強(qiáng)度可按抗剪強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算與選用 選用GB T119 2 2000 淬硬鋼和馬氏體不銹鋼材料的 圓柱銷 其抗剪強(qiáng)度大約為由于側(cè)向的沖擊比較小 所以選用最常用的 12mm即可 強(qiáng) 度可以保證滿足要求 3 7 2 4 連接螺釘?shù)挠?jì)算與選用 模具中所用螺釘?shù)闹饕饔檬沁B接各板 并不起到抗剪 切的作用 上模板的螺釘承受預(yù)緊力F 0跟墊板 凸凹模固定板的重力F 1 下模部分的螺 釘僅分別承受F0 F1 并且由于模具不停的壓緊與松開 所以螺釘承受的盈利有一定的沖 擊 工作環(huán)境比較惡劣 選用M10的螺栓進(jìn)行校核 經(jīng)過計(jì)算凸凹模固定板的重力約為0 004N 可以忽略不計(jì) 而對于碳素鋼螺栓 預(yù) 緊力 F 0 0 6 0 7 sA 1 3 18 式中 s 螺栓材料的屈服極限 約為539MPa A1 螺栓危險(xiǎn)截面面積 A 1 421d 帶入數(shù)據(jù) 得 F0 0 65 450 106 7 85 10 5 22961 25N 當(dāng)沖壓的時(shí)候板間距離減小 螺釘預(yù)緊力減小 從而形成沖擊 但是以此為沖擊力 是在安全限度之內(nèi)的 所以可以使用M10螺釘 下模部分的螺釘不承擔(dān)板的重力 所以選 用M10的螺釘也是可以的 3 7 2 5 其他主要零件的設(shè)計(jì)與選用 模柄需要按照壓力機(jī)模柄孔尺寸來選取 參考章節(jié) 3 4 模柄孔尺寸為 40 60mm 所以模柄應(yīng)該也選擇直徑為 40mm的 有打桿孔的模柄 其高出上模座的部分應(yīng)該小于或等于60mm 具體尺寸參考部標(biāo)確定 18 拉深的時(shí)候采用或者不采用壓邊圈參考 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 鐘毓斌 主編 機(jī) 械工業(yè)出版社 2000年出版 以下簡稱鐘老師課本 表4 3 首次拉深的時(shí)候 板料的相 對厚度t D 0 6 小于4 23 7 99 所以拉深時(shí)需要選用壓邊裝置 其他零件的選用可以參考 冷沖壓模具航天部標(biāo)準(zhǔn) 選取與凹模尺寸 160mm配套 的零部件即可 第4章 沖孔模具的設(shè)計(jì) 4 1 沖孔工藝計(jì)算 4 1 1 沖孔凸凹模刃口尺寸的計(jì)算 對于 38 凸模偏差 02 p 凹模偏差 d 由公式 3 10 得 02 4 minax Zpd 所以應(yīng)采用凸 凹模配做法 38 為沖孔尺寸 對于沖孔 應(yīng)以凸模為基準(zhǔn) 對于 38 磨損后尺寸變小 由公式 4 1 04min XBd 式中 相應(yīng)的凹模刃口尺寸dB 工件的最小極限尺寸min 工件公差 系數(shù) 為了避免沖裁件尺寸都偏向極限尺寸 應(yīng)使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接 近沖裁件公差帶的中間尺寸 值在 0 5 1 之間 與沖裁件的精度等級有關(guān) 查得 87 0 5 x 所以 0218 0487 35 5 2 dB 凸模刃口尺寸按凹模實(shí)際尺寸配制 保證雙面間隙值為 0 040 0 060 mm 4 1 2 沖壓力的計(jì)算 F 1 1 D d t 1 1 65 38 0 5 300N 13988 7N 14KN翻 s 頂件力 F K F 0 06 14 0 839KN 4 3 頂 頂 翻 19 F F F 15KN 4 4 總 翻 頂 4 1 3 壓力機(jī)的選擇 選用壓力機(jī)J23 25 該 壓 力 機(jī) 與 模 具 設(shè) 計(jì) 有 關(guān) 系 的 參 數(shù) 為 公 稱 壓 力 250KN 滑 塊 行 程 75mm 最 大 閉 合 高 度 270 閉 合 高 度 調(diào) 節(jié) 量 55 工 作 臺 尺 寸 370 560 模 柄 孔 尺 寸 40 60 4 1 4 沖孔凸凹模的尺寸計(jì)算 1 沖孔凸凹模間隙計(jì)算 查 冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo) 王芳編 表5 5得出 沖孔時(shí)凸凹模間隙值為0 6mm 2 沖孔凸凹模尺寸計(jì)算 D D 38 0 62 38 62 mm 4 p0p 62 0 62 0 5 D D 2Z 38 2 0 6 39 2 mm 4 6 dd 62 0 62 0 20 第5章 修邊和整形 5 1 修邊 因?yàn)樵O(shè)置的是無凸緣拉深 所以不需要修邊 5 2 整形計(jì)算 此整形的目的在于使拉深過后的零件的圓角滿足要求 由于圓角較大 在拉深過程 中可以滿足要求 21 總 結(jié) 本支撐圈沖壓模具設(shè)計(jì)工作成果有沖壓模具裝配圖 2 張 模具零件圖 19 張 成功的 完成了設(shè)計(jì)任務(wù) 我在設(shè)計(jì)中遇到了一些問題 但是也收獲了很多 第一 我對于材料 的知識又有了進(jìn)一步的了解 第二 我對熱處理的知識又有了深了步的了解 第三 我 對模具的結(jié)構(gòu)又掌握了許多 第四 我對模具設(shè)計(jì)與制造行業(yè)又有了一個(gè)新的認(rèn)識 第 五 我熟悉了模具設(shè)計(jì)的過程 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)三個(gè)月 設(shè)計(jì)過程中本人收集了大量有關(guān)沖壓模具設(shè)計(jì)的資料與 實(shí)例 吸收了許多資料的精華部分 因此 本文內(nèi)容詳細(xì)而豐富 在這次設(shè)計(jì)中 我遇到的難點(diǎn)主要有坯料的計(jì)算和工藝順序的安排 通過老師的指 導(dǎo)幫助 更改了一些模具結(jié)構(gòu) 能夠完成預(yù)期目標(biāo) 通過這次設(shè)計(jì) 我學(xué)到了許多的東 西 首先對于 AUTOCAD2007 和 Pro E 的應(yīng)用更加熟練 其次 通過模具設(shè)計(jì)使我對于沖 模工藝設(shè)計(jì)的流程很熟悉 這次設(shè)計(jì)是對以前所學(xué)的專業(yè)知識的一次綜合性的實(shí)踐 涉 及到機(jī)械制圖 機(jī)械設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) 互換性以及 CAD CAM 各個(gè)方面的內(nèi)容 使我受益 非淺 同時(shí)能夠使我在以后的工作中更能將所學(xué)的知識付諸實(shí)踐 總結(jié)經(jīng)驗(yàn) 不斷進(jìn)步 22 致 謝 經(jīng)過半年的忙碌 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲 看著自己所取得的成果 感到十分 的欣慰 在此 我要衷心的感謝每一個(gè)幫助過我的人 首先 我要感謝的是我的導(dǎo)師張麗 桃老師 張老師對待學(xué)生和藹可親 耐心細(xì)致 對工作認(rèn)真負(fù)責(zé) 在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段 時(shí)間里 我由于參加工作沒有太多的時(shí)間 只能與老師郵件和電話聯(lián)系 張老師耐心的 為我解答各方面的問題 在此 我要再一次的感謝我的指導(dǎo)老師 張老師 謝謝您的指導(dǎo) 和幫助 才使得我能夠順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì) 本畢業(yè)設(shè)計(jì) 我的第一副沖壓設(shè)計(jì)模具 選題適合 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 在規(guī)定的時(shí)間 內(nèi)完成從模具裝配結(jié)構(gòu)及零件的設(shè)計(jì) 除了自己的努力外 更多的是要感謝張老師在我設(shè) 計(jì)課題從方案確定到具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的熱情指導(dǎo) 老師不斷的督促 使我不敢有絲毫懈 怠 加緊完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì) 老師的指導(dǎo)以及同學(xué)的幫助讓我修正了設(shè)計(jì)中一個(gè)又一 個(gè)的錯(cuò)誤 更重要的是我從中學(xué)到了很多東西 這些在原來學(xué)過的教材中是無法找到的 這 些也是我以后工作中很寶貴的財(cái)富 在此 深深的表示感謝 23 24 參考文獻(xiàn) 1 中國機(jī)械工程學(xué)會鍛壓學(xué)會 鍛壓手冊沖壓版第2版 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 2 翁其金 徐新成 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2006 3 二代龍震工作室 沖壓模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 北京 電子工業(yè)出版社 2006 4 王同海 孫勝 肖白白 實(shí)用沖壓設(shè)計(jì)技術(shù) 北京 機(jī)械工業(yè)出版 1996 5 沈興東 韓森和 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 山東科學(xué)技術(shù)出版社 2005 6 翁其金 冷沖壓技術(shù) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 7 鐘毓斌 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 8 中華人民共和國航天工業(yè)部部標(biāo)準(zhǔn) 冷沖模 中華人民共和國航天工業(yè)部 1984 9 模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會 沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 10 姜奎華 沖壓工藝與模具技術(shù) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 11 鄭家賢 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 12 王芳 冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1998 13 F 科尼希貝格 F Koenigsberger 英國 Machine Tool Structures 1982 1 14 Merle K J Development of A New Laser Cladding Process for Manufactruing Cutting and Stamping Dies Journal of Material Science 2007 36 25 附錄 沖壓工藝過程卡 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 加工簡圖 設(shè)備 工藝裝備 1 下料 剪床上裁板 剪床 剪成條料 2 第一次落 料拉深 落料拉深 復(fù)合 J23 25 落料拉深 復(fù)合模 3 第二次落 料拉深 單工序拉深 J23 25 單工序拉深 模 4 沖孔 沖孔模 J23 25 沖孔模 附錄 1 26 5 切邊 將修邊余量 去除 J23 16 切邊模