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目錄
1. 工件工藝性分析 2
2. 工藝方案確定 2
2.1 核算能否采用一次翻邊達(dá)到零件要求的高度 2
2.2 計(jì)算沖底孔后翻邊高度 3
2.3 計(jì)算沖底孔直徑 3
2.4 計(jì)算拉深高度 3
2.5 畫出翻邊前的半成品 4
2.6 確定能否一次拉成 4
3. 拉深工序計(jì)算 4
3.1 計(jì)算毛坯面積 4
3.2 計(jì)算第一次拉深時(shí)的工序尺寸 5
3.3 畫出第一次拉深的工序 5
3.4 校核能否一次拉成 6
4. 落料模設(shè)計(jì) 6
4.1 沖裁方式的選擇 6
4.2 排樣 7
4.3 計(jì)算總壓力 7
4.4 壓力中心 8
4.5 計(jì)算凸凹模刃口尺寸 8
5. 首次拉深模設(shè)計(jì) 8
5.1 總拉深力 9
5.2 工作部分尺寸的計(jì)算 9
6. 二次拉深、沖孔模設(shè)計(jì) 10
6.1 計(jì)算總拉深力 10
6.2 沖孔刃口尺寸計(jì)算 11
6.3 工作部分尺寸計(jì)算 11
6.4 壓力機(jī)的選擇 11
7. 翻邊模設(shè)計(jì) 11
7.1 翻邊間隙 12
7.2 翻邊力計(jì)算 12
8. 修邊 13
9. 成型工序 13
10. 參考文獻(xiàn) 15
設(shè)計(jì)說明書
工件如圖1-1所示，零件為：180柴油機(jī)通風(fēng)口座子，材料為10鋼，厚度t=1.5mm，中批量生產(chǎn)。
圖1-1 通風(fēng)口座子
1. 工件工藝性分析
如圖1-1所示工件，為180柴油機(jī)通風(fēng)口座子，材料為10鋼，厚度1.5mm。
工件的尺寸沒有給出公差，屬于自由公差，根據(jù)民品的一般要求，選取IT14級(jí)，且該工件的外形及孔形狀規(guī)則，所以加工并不困難。
2. 工藝方案確定
由工件的形狀初步確定，該件需由落料、拉深、再拉深、沖底孔、翻邊、修邊等幾道工序才能完成。需要通過計(jì)算確定拉深和翻邊次數(shù)。
2.1 核算能否采用一次翻邊達(dá)到零件要求的高度
根據(jù)翻邊一章表7-1取極限翻邊系數(shù)Kfmin=0.68。
最大翻遍高度：Hmax=0.5D（1-Kfmin）+0.43r+0.72t =13.48mm
零件第三階段翻邊高度h=21.5mm＞Hmax=13.48mm。
由此可知一次翻邊不能達(dá)到零件高度要求，需要采用拉深成三階形階梯件并沖底孔，然后翻邊。
2.2 計(jì)算沖底孔后翻邊高度h2（圖1-2）
查表7-1， Kmin=0.68。
拉深凸模圓角半徑取r=2t=3mm。
翻邊所能達(dá)到的最大高度：
h2max=0.5D(1-Kfmin)+0.57r
=56/2(1-0.68)+0.57×3=10.67mm
取翻邊高度h2=10mm。
2.3 計(jì)算沖底孔直徑d：
d=D+1.14r-2h2
=(56+1.14×4-2×10)mm=39.42mm
實(shí)際用φ39mm
2.4計(jì)算需用拉深拉出的第三階高度h1，
h1=h-h2+r+t=(21.5-10+3+1.5)mm=16mm
2.5 畫出翻邊前的半成品如圖：
圖1-3 翻邊前半成品
2.6 確定能否一次拉成
用相對(duì)高度法
=54.5/57.5=0.95
=0.72%
查表4-18得首次拉深允許的最大相對(duì)高度為0.58~0.7。故不能一次拉成，拉深次數(shù)為2。
通過以上計(jì)算分析，方案確定為：落料，首次拉深，二次拉深沖孔，翻邊，切邊。
3. 拉深工序計(jì)算
3.1 計(jì)算毛坯面積（圖1-4）
根據(jù)體積相等原則，回轉(zhuǎn)體的體積等于回轉(zhuǎn)截面的面積S與其重心繞回轉(zhuǎn)軸所得周長的乘積。
毛坯直徑 D=(8Sr/t)
S:回轉(zhuǎn)截面面積
r:回轉(zhuǎn)截面的重心回轉(zhuǎn)半徑
t:材料厚度
毛坯直徑 D=(8Sr/t)= (8172.408×46.9/1.5)=206mm
相對(duì)厚度 =1.5/206×100=0.72
3.2 計(jì)算第一次拉深時(shí)的工序尺寸
為了計(jì)算第一次拉深工序尺寸，需利用等面積法，限第二次拉深后的面積和拉深前參與變形的面積相等，求出第一次拉深工序的直徑和深度。（圖1-5）
回轉(zhuǎn)截面面積S=76.804mm
回轉(zhuǎn)截面的重心回轉(zhuǎn)半徑r=22.2 mm
材料厚度t=1.5mm
毛坯直徑D=(8Sr/t)=95mm
根據(jù)=0.72%，
查相應(yīng)表得第二次拉深系數(shù)
因此，第一次應(yīng)拉成的第二階直徑
為了確保第二次拉深質(zhì)量，充分發(fā)揮板材在第一次拉深變形中的塑性潛力，實(shí)際定為：
按照公式求得：
3.3 校核能否一次拉成
此時(shí)工件形狀近似于階梯形，為便于核算，將第二個(gè)階梯的直徑假設(shè)為φ122mm計(jì)算m
m=
=（）/（）=0.59
根據(jù)相對(duì)厚度0.72，查表4-11得m1=0.53～0.55,因m=0.59＞m所以此階梯形件可一次壓成。
4. 落料模設(shè)計(jì)
4.1 沖裁方式的選擇
由于被沖材料為鋼板，且料厚為1.5mm，符合固定卸料的要求，因此選擇固定卸料方式，其優(yōu)點(diǎn)是手工送料時(shí)人手不易進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)，因此比較安全，固定卸料式的模具結(jié)構(gòu)比較簡單。
4.2 排樣
排樣圖如下
圖2-2 排樣圖
采用直排有廢料排樣方式，按表2-10查得
最小搭邊 a=1mm，a =1.2mm，
條料寬度 B=208.4mm，
進(jìn) 距 h=207+1=208mm
一個(gè)進(jìn)距的材料利用率：η=×100%
式中A— 一個(gè)步距內(nèi)工件的有效面積（mm）
S— 送料步距（mm）
B— 料寬（mm）
η=×100%=77%
4.3 計(jì)算總壓力
①?zèng)_裁力 F=Lt=π×206×1.5×335=325037N
②推件力 F=knF=0.05×4×325037=65000N
總沖壓力 F=F+F推=390037N
根據(jù)模具所受的總力選擇壓力機(jī)類型為：JB23—63壓力機(jī)，最大閉合高度400㎜，工作臺(tái)尺寸：前后570㎜，左右860㎜；模柄直徑50㎜，深度70㎜。
4.4 壓力中心
由于工件在成型過程中全為完全對(duì)稱的形狀，故其壓力中心就是其件的中心位置，所以不用計(jì)算。
4.5 計(jì)算凸凹模刃口尺寸
表2.12得間隙值 Z=0.21mm Z=0.25mm
表2.17得磨損系數(shù) x=0.5 工件公差△=1.15mm
采用配做法制模，落料只需計(jì)算凹模刃口尺寸
D=（207-0.5×1.15）=206.43
凸模刃口尺寸按凹模實(shí)際尺寸配作，保證單邊間隙為Z/2=0.105mm
5. 首次拉深模設(shè)計(jì)
圖2-1首次拉深工序圖
5.1 總拉深力
根據(jù)前面工藝分析的計(jì)算結(jié)果，相對(duì)厚度t/D=0.72%根據(jù)表4-3確定要使用壓邊圈。
根據(jù)拉深力公式4-29得
F=πd1tσbk1=3.14×158.5×1.5×335×0.45N=112540N
(其中k1見表4-1, k1=0.45)
壓邊力按公式4-47計(jì)算，得
F壓=π/4[D2-(d1+2rd)2]Fq
=π/4[2062-(160+2×8)2] ×2.5N=22501.66N
式中，F(xiàn)q值按表4-4選取為2.5。
總拉深力 F總=F+ F壓=(112540+22501.66)N=135041.66N
根據(jù)模具所受的總力選擇壓力機(jī)類型為：J23—35壓力機(jī)，最大閉合高度280㎜；工作臺(tái)尺寸：前后380㎜，左右610㎜；模柄直徑50㎜，深度70㎜。
5.2 工作部分尺寸的計(jì)算
該工件要求外形尺寸，因此以凹模為準(zhǔn)，間隙取在凸模上。表4-8得凸模與凹模的單邊間隙Z/2=1.1t=1.65mm。
凹模尺寸根據(jù)公式得
=(160-0.75×0.5)0+0.1=159.60+0.1mm
取rd=9mm
凸模尺寸根據(jù)公式得
=（160-0.75×0.5-0.2×1.65）=156.3mm
其它圓角處的尺寸要經(jīng)過仔細(xì)分析，看該處是以凸模成形還是以凹模成形：是凸模成形者就以凸模為準(zhǔn)，間隙取在凹模上；是凹模成形者以凹模為準(zhǔn)，間隙取在凸模上。
6. 二次拉深、沖孔模設(shè)計(jì)
圖4-1工件圖
6.1 計(jì)算總拉深力
根據(jù)相對(duì)厚度，按照公式判斷要使用壓邊圈
按照公式計(jì)算得拉深力為：
壓邊力為：
式中的值按相應(yīng)表選取為
總拉深力：
6.2 沖孔刃口尺寸計(jì)算
因此件為沖孔件，故確定沖孔凸模尺寸，配做法確定凹模刃口尺寸
△ =0.62mm，=0.02
dp=（dmin+x△）=（39+0.5×0.62）=39.31
凹模按凸模配做，保證單邊間隙0.105mm
6.3 工作部分尺寸計(jì)算
拉深凸凹模的工作尺寸
D=（D-0.75Δ）
D— 拉深件外形尺寸
Δ— 拉深件公差
D=（57.5-0.75×0.74）=56.945
拉深凸模的制作以凹模為基準(zhǔn)，并保證按單邊間隙配作。
6.4 壓力機(jī)的選擇
J23—80壓力機(jī)，
最大閉合高度380㎜
工作臺(tái)尺寸：前后540㎜，左右800㎜
模柄直徑60㎜，深度80㎜
7. 翻邊模設(shè)計(jì)
圖5-1 翻邊工序圖
7.1 翻邊間隙
由于翻邊過程中，工件翻邊凸緣邊部料厚建筑減薄。為了得到豎直翻邊凸緣的直壁，推薦單邊的翻邊間隙再（0.75-0.85）的范圍內(nèi)選取。故單邊翻邊間隙為 1.2mm
7.2 翻邊力計(jì)算
由第一部分計(jì)算知底孔直徑d=39.42mm
翻邊凸模采用普通圓柱形凸模，由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》式7-12
F=1.1π（D- d）tσs
F=1.1×3.14×（56-39）×1.5×210=18496.17N
壓力機(jī)的選擇 ： 壓力機(jī)型號(hào)為J23-16，開式雙柱可傾式壓力機(jī)
公稱壓力：160kN
滑塊行程：55mm
滑塊行程次數(shù)：120次/min
最大閉合高度：220mm
閉合高度調(diào)節(jié)量：45mm
滑塊中心線至床身距離：160mm
工作臺(tái)尺寸：300mm(前后)450mm(左右)
8. 參考文獻(xiàn)
［1］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，2000.5
［2］郝濱海.《沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊(cè)》.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.3
［3］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，2002
［4］熊南峰，石其年.《冷沖模具設(shè)計(jì)》.北京：科學(xué)出版社，2007
13
畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告(論文)
報(bào)告(論文)題目： 180柴油機(jī)通風(fēng)口座子模具設(shè)計(jì)
作者所在系部： 材料工程系
作者所在專業(yè)： 模具設(shè)計(jì)與制造
作者所在班級(jí)： 10811
作 者 姓 名 ： 張超軍
作 者 學(xué) 號(hào) ： 20103081139
指導(dǎo)教師姓名： 張 晗
完 成 時(shí) 間 ： 2013年6月
北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制