燈罩拉深成形分析及模具設(shè)計沖壓模具畢業(yè)設(shè)計

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1、摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對壓鑄件產(chǎn)品的安全性和造型美觀的要求不斷提高。根據(jù)使用的不同，對零件的質(zhì)量評價有所不同。如何生產(chǎn)出高質(zhì)量的零件，對節(jié)約材料、能源和提高經(jīng)濟效益都有很大的意義。 分析了燈罩這種形狀復(fù)雜、壁薄零件的結(jié)構(gòu)特點。針對壓鑄中易形成裂紋、拉伸不足等缺陷的工藝特性，在根據(jù)理論分析的要求和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上運用Sol- idworks軟件進行三維實體造型，并對未知的尺寸進行規(guī)定。然后利用這個三維實體計算零件的質(zhì)量，在Solidworks軟件中根據(jù)零件的質(zhì)量來設(shè)計出的預(yù)定厚度的圓形坯料板材直徑。根據(jù)所得的直徑來確定原始坯料的一些尺寸，為后續(xù)的設(shè)計和研究提供一定的依據(jù)。同時利用

2、Solidworks軟件或其它三維軟件對沖壓模型可行性進行分析和設(shè)計，利用軟件進行燈罩成型模的相關(guān)模具設(shè)計。 通過運用Solidworks軟件，同時結(jié)合逆向造型的方法來設(shè)計相對應(yīng)的模具，為了實現(xiàn)零件的成型，本人利用Solidworks軟件設(shè)計四副模具，分別設(shè)計落料模、液壓模、翻邊模和卷邊模，使原材坯料經(jīng)過以上四副模具的加工來得到所要求的零件。 研究成果是得到四副模具三維模型和相對應(yīng)的二維CAD圖尺寸圖。結(jié)論是得到所設(shè)計的零件的四副模具的相關(guān)數(shù)據(jù)，如果在實際生產(chǎn)中，可能運用的話，再添加其它相關(guān)的數(shù)據(jù)，可以成批生產(chǎn)。最后，對本次的模具設(shè)計進行總結(jié)。 關(guān)鍵詞：落料； 液壓； 翻邊； 卷邊

3、 Abstract With the development of science and technology, Die-casting products for safety and aesthetic shapes rising. According to different use, Evaluation of the quality of parts are different. How to produce high-quality parts, to save materials, energy and increa

4、se economic efficiency has great significance. Analysis of the complexity of the shade of such a shape, thin-walled parts of the structural characteristics. Easy for die-casting in the formation of cracks, lack of defects in the tensile properties of the process, and in accordance with the requ

5、irements of theoretical analysis and data based on the use of Solidworks 3D solid modeling software, and the provisions of unknown size. Then calculated using the three-dimensional entities, the quality of parts, in accordance with Solidworks software to design parts of the quality of the target pla

6、te thickness the diameter of the circular blank. According to the original blank diameter to determine the number of dimensions for the design and follow-up to provide a basis for research. At the same time, the use of Solidworks software or other three-dimensional software model of the stamping fea

7、sibility analysis and design, use of software related to shade Mold mold design. Through the use of Solidworks software, combined with the method of reverse modeling of the corresponding mold design, molding parts in order to achieve, I use Solidworks Mold Design four molds, respectively, blank

8、ing die design, hydraulic mold, flanging and crimping die mold, so that the original material for more than four blank mold after processing to get the required parts. Research results are three-dimensional models of four molds and the corresponding size chart diagram of two-dimensional CAD. Concl

9、usion is designed by four mold parts of the relevant data, if in the actual production may be used, then add other relevant data, can be mass-produced. Finally, the die design of this summary. Keywords: Blanking; Hydraulic; flanging; Crimping 目 錄 摘 要 Abstr

10、act 第一章 緒論 1 1.1 課題研究的目的和意義 1 1.2 鋁擠壓材工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.3該行業(yè)的其它相關(guān)零件的研究 2 1.3.1 薄壁深錐零件的拉伸成形方面的研究 2 1.3.2 鋁鍋冷擠壓工藝及模具等類似產(chǎn)品的設(shè)計 2 1.4 本論文研究的基本內(nèi)容及擬解決的主要問題 3 第二章 總體方案的設(shè)計 4 2.1 設(shè)計要求 4 2.2 設(shè)計分析和流程 5 2.3 對模具結(jié)構(gòu)和機構(gòu)工作原理的解說 7 2.3.1 對沖裁落料模工作過程和原理的解釋說明 7 2.3.2 對液壓模工作過程和原理的解釋說明 8 2.3.3 對翻邊模工作過程和原理的解釋說明 8 2.

11、3.4 對卷邊模工作過程和原理的解釋說明 8 第三章 落料模的設(shè)計 9 3.1 工藝分析計算 9 3.1.1 工件的排樣方案 9 3.1.2 工藝力計算和壓力機選擇 11 3.1.3 對模具工作部分尺寸計算 12 3.2 模具零部件的設(shè)計計算 13 3.2.1凹模的設(shè)計計算 13 3.2.2 選擇標(biāo)準(zhǔn)模架 14 3.2.3 凹模和下模座的關(guān)聯(lián)設(shè)計 14 第四章 液壓模的設(shè)計 24 4.1 設(shè)計拉深件時應(yīng)遵循的原則 24 4.2 設(shè)計拉深件時，對拉深件厚度不均勻現(xiàn)象的考慮 25 4.3 確定拉深件的尺寸精度 26 4.4 利用SolidWorks對于其它相關(guān)尺寸的確定

12、 27 4.5 液壓拉深成形 28 4.6 用SolidWorks設(shè)計液壓成型模 29 4.6.1 工藝分析計算并選擇模具結(jié)構(gòu)形式 30 4.6.2 模具零部件的設(shè)計計算 32 4.7 裝配圖模型 34 第五章 翻邊模的設(shè)計 35 5.1 工藝分析計算并選擇模具結(jié)構(gòu)形式 36 5.1.1 計算毛坯 36 5.1.2 驗算拉深系數(shù) 38 5.1.3 計算成型力并選用壓力機 38 5.1.4 對于模具的關(guān)鍵運作部分的設(shè)計說明 39 5.2 模具零部件的設(shè)計計算 39 5.2.1 翻邊凹模的設(shè)計 39 5.2.2 凹模套環(huán)的設(shè)計 40 5.2.3 凸模的設(shè)計 40 5

13、.2.4 模具的其它零部件的設(shè)計 41 5.3 模具組裝 41 第六章 卷邊模的設(shè)計 42 6.1 工藝分析計算并選擇模具結(jié)構(gòu)形式 43 6.1.1 計算毛坯 43 6.1.2 彎曲力的計算 44 6.1.3 計算成型力并選用壓力機 45 6.1.4 對于模具的關(guān)鍵運作部分的設(shè)計說明 47 6.2 模具零部件的設(shè)計計算 48 6.2.1 卷邊凹模的設(shè)計 48 6.2.2 凹模套環(huán)的設(shè)計 49 6.2.3 凸模的設(shè)計 50 6.2.4 模具的其它零部件的關(guān)聯(lián)設(shè)計 51 6.3 模具組裝 53 第七章 總結(jié)和展望 54 參考文獻 55 致 謝 55 附 錄

14、55 第一章 緒論 1.1 課題研究的目的和意義 全國數(shù)家家具企業(yè)在燈罩的加工中還是采用傳統(tǒng)的以塑料位原材料的工藝進行生產(chǎn)，存在著“三低”(材料利用率低、設(shè)備效率低及生產(chǎn)率低)和“二高”(勞動強度高及制品成本高)等嚴(yán)重缺點。人們逐漸走上了健康、快樂、充滿新意的現(xiàn)代化室內(nèi)裝潢，鋁制燈罩代替塑料燈罩明顯不斷擴大，與塑料燈罩相比，鋁制燈罩不僅是使用壽命長，還具有自身重量輕及外形色澤美觀等特點。 在我國已加入世界貿(mào)易組織的形勢下，各種型號鋁制燈罩的產(chǎn)量及價格不能滿足燈具行業(yè)中劇烈競爭的要求，為了改革工藝，提高制品質(zhì)量及生產(chǎn)效率，改善工人的勞動條件及降低制品成本，經(jīng)研究

15、表明，鋁制燈罩采用冷擠壓方法是一種行之有效的、具有高質(zhì)量、高精度、高產(chǎn)量、低消耗、低投資及低成本等優(yōu)點。該冷擠壓技術(shù)的出現(xiàn)，對燈具行業(yè)的大批量生產(chǎn)是一場革命。 冷擠壓技術(shù)是一項少、無切屑的金屬塑性成形工藝。生產(chǎn)實踐表明，采用冷擠壓工藝代替其它加工方法，可以明顯提高制件的表面質(zhì)量，在機加工時節(jié)約材料，大大提高了生產(chǎn)率，達到降低制品成本的目的[1]。 目前，中國鋁擠壓工業(yè)中小的擠壓企業(yè)還是多了些，單位企業(yè)的生產(chǎn)能力比大多數(shù)工業(yè)發(fā)達國家的小得多，還有相當(dāng)大的調(diào)整空間。盡管國外鋁擠壓生產(chǎn)能力大量過剩，但中國鋁擠壓材還是有相當(dāng)大的國外市場待開發(fā)。如果在出口中材料性能的均勻性與穩(wěn)定性差一些，交貨期

16、就不能完全得到保證，運輸過程中破損率也會大一些，使高附加值產(chǎn)品比例較小[2]。 可見鋁材板料拉伸成型行業(yè)還有很大的提升和發(fā)展空間，需要更多的科學(xué)技術(shù)和實踐試驗，對此方面的課題研究是相當(dāng)有意義的。越來越多的生活用品考慮到使用鋁板沖壓成形，鋁制用品也受到人們的喜好，可見燈罩選用鋁材沖壓成型是很好的選擇，這樣更加具有經(jīng)濟性。 1.2 鋁擠壓材工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 中國已跨過鋁擠壓強國門檻，自2001年成為擠壓材凈出口國以來，2005年的凈出口量324.56 kt。鋁擠壓工業(yè)的地區(qū)結(jié)構(gòu)合理，與經(jīng)濟發(fā)展相適應(yīng)；全球21個工業(yè)發(fā)達國家2004年的平均工業(yè)材與建筑材之比為54:46，沒有一個國家工業(yè)材的比例

17、達65%以上，中國2005年工業(yè)材的比例占34％，2012年的這個比例可達45％。截止到2006年底中國擁有16臺大擠壓機，總擠壓力1170 MN，總生產(chǎn)能力約140 kt／a，不是生產(chǎn)能力與產(chǎn)量不夠，而是在品質(zhì)方面存在諸多不盡如人意。大擠壓工業(yè)型材面臨的最大挑戰(zhàn)是市場與技術(shù)，是自主創(chuàng)新力量薄弱。中國還需要增建200 MN與150 MN的工業(yè)材擠壓機各1臺[2]。 可見，鋁制板料沖壓技術(shù)需要更加廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，薄型板料拉伸沖壓具有廣泛的市場前景。中國在這方面的企業(yè)將會越來越多，對這方面的研究將更加具有意義。 1.3該行業(yè)的其它相關(guān)零件的研究 根據(jù)本人的資料搜所，找到類似零件模型的加

18、工成型研究，在此舉幾個例子。 1.3.1 薄壁深錐零件的拉伸成形方面的研究 錐形零件如圖1-1所示。 圖1-1 錐形零件 錐形件拉伸成形的難易程度與其幾何形狀、坯料的相對厚度、材料的沖壓性能值、r值等有關(guān)。此薄壁深錐零件需要經(jīng)過多工序拉伸使零件逐漸成形，其加工方法有階梯過渡法、曲面過渡法、圓筒過渡法等多種方法[3]。 1.3.2 鋁鍋冷擠壓工藝及模具等類似產(chǎn)品的設(shè)計 鋁鍋的形狀及尺寸如圖1-2所示。其加工方法：按無凸緣的直接反擠壓，其工藝過程如圖1-3所示，冷擠壓后，還要進行端部翻邊工序[1]。 圖1-2 鋁鍋的形狀及尺寸 圖1-3 零件加工 a—— 下

19、料 b一一反擠壓 c—— 翻邊 1.4 本論文研究的基本內(nèi)容及擬解決的主要問題 用鋁材板料拉深成型的燈罩模型，考慮到用復(fù)合模實現(xiàn)此加工的話，其卷邊的工序需要另外加工，而且模具的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。因此本人直接通過單步工序來實現(xiàn)此模具的加工，主要實現(xiàn)落料、拉深、翻邊、卷邊四個過程來加工出零件。 基本內(nèi)容及擬解決的主要問題： 1) 設(shè)計落料模具 2) 設(shè)計液壓拉深模具 3) 設(shè)計翻邊模具 4) 設(shè)計卷邊模具 落料模具的設(shè)計主要是為了得到圓形板料的設(shè)計，根據(jù)逆向設(shè)計和理論要求，確定圓形板料的尺寸，根據(jù)圓形板料的尺寸來設(shè)計落料模具。在落料模設(shè)計的

20、過程中，對板料的利用率進行計算，使其符合經(jīng)濟實用的要求[4]。在對落料模的設(shè)計中，根據(jù)其它相關(guān)類似模具的設(shè)計，落料模設(shè)計成通用的落料模結(jié)構(gòu)。同時對落料沖壓力進行計算來選擇相對應(yīng)的壓力機。根據(jù)設(shè)計的數(shù)據(jù)，利用Solidworks軟件畫出三維模型。 液壓模具的設(shè)計主要是為了得到旋轉(zhuǎn)突起零件的設(shè)計（具體結(jié)構(gòu)可見模型），根據(jù)逆向設(shè)計和理論要求，確定所要設(shè)計零件的尺寸，根據(jù)所確定尺寸數(shù)據(jù)來設(shè)計液壓模具。在液壓模設(shè)計的過程中，同時要考慮凹模內(nèi)槽的液體壓力，使橡膠模處于一個平衡的要求，其液體通過外部連通器保持要求的壓力，這部分數(shù)據(jù)在生產(chǎn)實踐中調(diào)節(jié)，本課題不做考慮。對液壓模所需壓力進行計算，同時分析設(shè)計的可

21、行性，從而來選擇相對應(yīng)的壓力機。根據(jù)設(shè)計的數(shù)據(jù)，利用Solidworks軟件畫出三維模型。 翻邊模具的設(shè)計主要是為了得到零件的邊緣向凸起的方向翻起的設(shè)計，考慮到翻邊成型的功能不能在液壓模具中實現(xiàn)，因此需要設(shè)計翻邊模具來實現(xiàn)。在翻邊模具設(shè)計的過程中，結(jié)合所要得到的零件外形和翻邊受力狀況來設(shè)計其它部件。同時對翻邊模具所須的力進行計算來選擇相對應(yīng)的壓力機。根據(jù)設(shè)計的數(shù)據(jù)，利用Solidworks軟件畫出三維模型。 卷邊模具的設(shè)計主要是為了得到零件的翻起邊緣向內(nèi)卷起的設(shè)計，考慮到卷邊成型的功能不能在翻邊模具中實現(xiàn)，因此需要設(shè)計卷邊模具來實現(xiàn)。在卷邊模具設(shè)計的過程中，結(jié)合所要得到的零件外形和卷邊受力

22、狀況來設(shè)計其它部件。同時對卷邊模具所須的力進行計算來選擇相對應(yīng)的壓力機。根據(jù)設(shè)計的數(shù)據(jù)，利用Solidworks軟件畫出三維模型。 本論文的最終目的是為了設(shè)計出燈罩零件，根據(jù)以上的方案，依次通過四種模具的使用來做出產(chǎn)品零件，在理論上是可行的。 第二章 總體方案的設(shè)計 2.1 設(shè)計要求 燈罩零件尺寸示意圖如圖2-1所示： 圖2-1 燈罩零件尺寸示意圖 模具要求： 1) 此模具屬于燈罩成型模，要求是液壓成型模； 2) 模具必須具有一般成型模具的典型結(jié)構(gòu)，包括材料定位，送進、卸料、導(dǎo)向等裝置； 3) 模具制造精度高，表面光潔度好；

23、 4) 模具適合材料是純鋁材料； 5) 材料厚度為0.8mm的板材。 2.2 設(shè)計分析和流程 設(shè)計方案的比較和選擇。根據(jù)圖2-1的零件尺寸，可以考慮用其它機構(gòu)來實現(xiàn)加工出燈罩零件。因為此零件選用鋁材，故其的可塑形比較好，而且零件是旋轉(zhuǎn)體薄件，傳統(tǒng)方法是可以采用旋壓機來加工。根據(jù)燈罩的外形，可以設(shè)計得出沿?zé)粽滞庑巫邉拥某尚吐肪€軌跡，不過燈罩的邊緣部分是向外卷，而且半徑較小。利用旋壓機來一次加工具有一定的難度，而且旋壓機的價格比一般的壓力機貴。在批量生產(chǎn)中，利用旋壓機來加工的經(jīng)濟性不如采用模具來加工成型。對于圖2-1中零件形狀和尺寸要求，考慮到零件的卷邊部分，采用復(fù)合模具加工成形具有

24、一定的難度，而且這種模具的造價比較高。結(jié)合課題的要求，本人采用多副模具分工序分別加工零件來完成設(shè)計，這些模具的結(jié)構(gòu)簡單、造價便宜，對于零件的批量加工非常使用?？梢姡x用多副模具分工序加工這個方案來對于批量生產(chǎn)零件產(chǎn)品是非常經(jīng)濟實用的。 為了得到以上零件的三維模型，本人設(shè)計的此零件需要通過四個主要工序來逐步實現(xiàn)零件的成型。首先在一般的鋁料板料中沖壓出所要求尺寸的圓形鋁板，之后，圓形鋁板要進行拉深、翻邊、卷邊，這些主要通過設(shè)計的模具和壓力機等設(shè)備來實現(xiàn)。 落料模的設(shè)計，該模具可以實現(xiàn)沖壓得到圓形的坯料（結(jié)合設(shè)計尺寸要求），其內(nèi)部大概結(jié)構(gòu)可見圖2-2。 圖2-2 落料模內(nèi)部結(jié)

25、構(gòu)簡圖 液壓拉深模的設(shè)計，該模具可以實現(xiàn)沖壓得到旋轉(zhuǎn)突起零件的拉深成型（結(jié)合設(shè)計尺寸要求），其內(nèi)部大概結(jié)構(gòu)可見圖2-3。 圖2-3 液壓模內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖 翻邊模的設(shè)計，該模具可以實現(xiàn)沖壓得到旋轉(zhuǎn)突起零件邊緣的翻邊成型（結(jié)合設(shè)計尺寸要求），其內(nèi)部大概結(jié)構(gòu)可見圖2-4。 圖2-4 翻邊模內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖 卷邊模的設(shè)計，該模具可以實現(xiàn)沖壓得到旋轉(zhuǎn)突起零件邊緣的卷邊成型（結(jié)合設(shè)計尺寸要求），其內(nèi)部大概結(jié)構(gòu)可見圖2-5。 圖2-5 卷邊模內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖 2.3 對模具結(jié)構(gòu)和機構(gòu)工作原理的解說 2.3.1 對沖裁落料模工作過程和原理的解釋說明

26、 在開始工作時，模具處于開模狀態(tài)，在模具的一邊自動的間歇性的送入板料，在送入板料的過程中，由三個擋料銷來實現(xiàn)導(dǎo)向定位的作用。每當(dāng)板料進給到一定的距離，落料模開始合模沖壓板料，首先卸料板壓緊板料，然后凸模沖壓板料，沖出圓形鋁板。然后進行開模，考慮到凸模沖壓板料后，板料可能會卡在凸模上，故在模具中添加卸料裝置。該卸料裝置由卸料板、卸料橡皮和卸料螺釘三部分組成，在合模時卸料橡皮處于壓縮狀態(tài)，開模后其恢復(fù)原形，故卸料橡皮的彈性恢復(fù)力和卸料裝置的重力使得卸料板下移來帶動板料，讓卡在凸模上的板料脫落，而被沖落下來的圓形板料會沿著下模座和凹模的中心通孔掉落。以上這樣就完成了整個沖壓過成了，下一個過成就從復(fù)以

27、上的描述過程。 2.3.2 對液壓模工作過程和原理的解釋說明 在開始工作時，模具處于開模狀態(tài)，在模具的一邊通過人工或機械手送入圓形板料，在送入板料的過程中，由豎起的兩個圓柱銷來實現(xiàn)定位的作用，同時橡膠壓板的錐形孔有利于圓形板料的滑入，使之中心定位。模具在合模的過程中，先由壓邊環(huán)向下與橡膠壓板的內(nèi)錐形孔壓緊，并沒有壓緊工件，只留有一部分的間隙以便于零件拉深成型時的金屬流通[5]。之后，凸模下壓拉深工件，而凹模裝置中，在液體壓力的作用下，使工件包向凸模，逐漸性成凸模的形狀，由于凹模處采用軟性材料的橡膠模，在拉深成型的過程中，不會壓緊半徑較小的變形面，此橡膠模起到保護零件的作用。由于利用

28、這種模具的液壓拉深成型，可以防止產(chǎn)生尖角和較小半徑弧面的裂開，故零件在加工中不需要整形。當(dāng)零件成型后，凹模零件內(nèi)液體壓力調(diào)小，液壓模開始開模。凸模開始離開零件，而壓邊環(huán)依然壓緊著零件邊緣，當(dāng)其上的彈簧處于松弛狀態(tài)后，等上模上升到一定程度后使螺釘帶動壓邊環(huán)，之后，整個上模將離開下模。當(dāng)上模離開到一定距離后，凹模槽內(nèi)的液體通過外部的聯(lián)通器沖壓，使橡膠?；謴?fù)到原來的形狀，同時把成型零件頂出。之后，通過人工或機械手把成型零件取出，完成整個工作過程，下一個過成就從復(fù)以上的描述過程。 2.3.3 對翻邊模工作過程和原理的解釋說明 在開始工作時，模具處于開模狀態(tài)，在模具的一邊通過人工或機械手送入

29、液壓成型后的零件，在送入零件的過程中，通過下模定位板的錐形孔有利于零件的滑入，使之中心定位。模具在合模的過程中，先由下模的大型推桿件推動翻邊凸模，使翻邊凸模上升到一定的高度，以便與上模下壓過程中，凹模和凸模把零件夾在中間，然后繼續(xù)下移，當(dāng)零件下移到碰到下模定位板的錐形孔的沉頭面時，零件的邊緣開始拉深成型。此時，凹模套環(huán)和夾緊卸料環(huán)同步下移，工件的外邊緣開始拉深變形，直到上模下降到規(guī)定的高度。翻邊模的成型過程就完成了。之后是開模過程，此時上模架、凸模和夾緊卸料環(huán)同時上升，當(dāng)夾緊卸料環(huán)的上表面上升到與下模定位板的錐形孔的沉頭面等高時，凸模和夾緊卸料環(huán)停止上升，而上模依然上升留出一定的空間以便于零件

30、的取出和放入。上模架上升停止后，通過人工或機械手把成型零件取出，完成整個工作過程，下一個過成就從復(fù)以上的描述過程。 2.3.4 對卷邊模工作過程和原理的解釋說明 在開始工作時，模具處于開模狀態(tài)，在模具的一邊通過人工或機械手送入經(jīng)過反邊處理過的零件，因為凸模的突出外形使零件中心定位。模具在合模的過程中，先由卷邊凹模的下表面接觸壓向凸模套環(huán)的上表面，同時夾緊裝置中的定位夾緊模開始壓緊零件，防止在卷邊過成中因為卷邊而使零件的內(nèi)部發(fā)生變形。當(dāng)上模架和凸模套環(huán)下降到一定程度時，凹模的內(nèi)弧形面對零件的邊緣進行卷邊變形，直到卷邊成型完成。之后，上模架開始上升，在此同時上模架和凸模套環(huán)同步上升直到

31、彈簧恢復(fù)到平衡狀態(tài)。上摩架繼續(xù)上升，直到夾緊定位裝置中的螺釘帶動壓環(huán)上升時，整個上模架全部離開下模架。當(dāng)開模到一定程度，以便于零件取出和放入時，上模架上升停止后，通過人工或機械手把成型零件取出，完成整個工作過程，下一個過成就從復(fù)以上的描述過程。 第三章 落料模的設(shè)計 中等批量沖壓生產(chǎn)如圖3—1所示圓形鋁板零件，材料為1060牌號的純鋁材料，直徑==190mm，料厚t=0.8mm，尺寸公差=0.3。 圖3—1 所需圓形鋁板零件 3.1 工藝分析計算 該工件屬典型的落料件，形狀簡單，尺寸精度較低，只需一套簡單的沖裁模即可。 3.1.1 工件的排樣方案 根據(jù)本人的設(shè)計

32、，查手冊得知工件與板料邊緣的搭邊值=3mm，工件間的搭邊值=3mm。 采用單排方式，此時條料寬度可裁為： 沖裁時送進步距為： 選用條料尺寸為，該條料是窄卷裁展開所得。沖裁前后坯料形狀分別見圖3—2和圖3—3所示。 1、首先建立沖裁后的板材零件 （1）根據(jù)以上尺寸先建立窄卷材的展開模型 圖3—2 窄卷材的展開模型 （2）根據(jù)拉伸切除和陣列特征得到最終板料形狀 圖3—3 窄卷材沖壓完后的模型 2、使用測量功能測量完成沖裁前后的板料的面積 在Solidworks中利用測量功能測量完成沖裁前后的板料的面積，在測量沖裁前的板料面積對話框中顯示出所選面的面

33、積為196000,此為沖裁前板料的表面積，所選面的周長為2392mm。在測量沖裁后的板料面積對話框中顯示出所選面的面積為54235.63,此為沖裁后板料的表面積。利用上面所得到的兩個面積就可以得到材料的利用率了，材料的利用率為： 3.1.2 工藝力計算和壓力機選擇 在此選用退火后的106O純鋁材料，其力學(xué)性能：抗剪強度為，抗拉強度為，屈服強度為，伸長率為。 式中 ——圓周率，一般?。? ——坯料直徑，由已知得：190（mm）； ——沖裁件周長（mm）。 （3-1） 式中 ——落料力

34、（N）； ——板料厚度（mm）； ——沖裁件周長（mm）； ——修正安全系數(shù)，一般?。? ——材料的抗剪強度（MPa）。 查手冊此材料的卸料力系數(shù)為0.025~0.08,在此取上限為0.08，則落料的卸料力為 （3-2） 式中 ——沖裁所需卸料力（N）。 查手冊根據(jù)材料厚度取凹模刃口高度=5mm，故在凹?？趦?nèi)同時存有落料件的個數(shù)為 （3-3） 查手冊此材料推件力系數(shù)為0.03~0.07

35、，在此取上限為0.07，則推件力為 （3-4） 式中 ——推件力大?。∟）； ——卡在凹模中工件及廢料個數(shù)。 這工序的最大總壓力為 （3-5） 設(shè)備噸位大小的選擇，首先要以沖壓工藝所需要的變形力為前提。要求設(shè)備的名義壓力要大于所許要的變形力，而且還要有一定的力量儲備，以防萬一。例如，某道沖壓工序的工藝變形力為， 那么，選擇的設(shè)備噸位一般為。從提高設(shè)備的工作剛度、沖壓件的精度及延長設(shè)備的壽命觀點出發(fā)，要求設(shè)備容量有較大剩余。最新觀點是使設(shè)備留有40%~30%的余量，即使用設(shè)備容量的60%

36、~70%。還有的建議只使用設(shè)備容量的50%，即取設(shè)備的噸位為工藝變形力的2倍。 對本人的課題設(shè)計，設(shè)備的名義壓力可取工藝變形力的1.3倍，即 根據(jù)上述工藝力的計算值，可選用壓力機，其主要參數(shù)為：最大封閉高度，封閉高度調(diào)節(jié)量，最小封閉高度，工作臺孔直徑，模柄孔尺寸（直徑深度）為。 3.1.3 對模具工作部分尺寸計算 對圓形凸模和凹模，可采用分開加工方式。凸模和凹模之間的間隙也必須在一個合理的范圍內(nèi)，如果間隙過大或過小，不僅難以沖出合格的制件，還會影響模具的壽命，這個范圍的最小值稱為最小合理間隙，最大值稱為最大合理間隙，查設(shè)計手冊得知該材料的沖裁模最大雙面間隙，最小雙面間隙。

37、 （3-6） 查手冊得，落料部分凹模和凸模的制造偏差分別為 （3-7） 經(jīng)驗算不滿足的條件，因此減小、的值，按下面的公式取值，即 （3-8） （3-9） 查手冊得模具磨損系數(shù)，此零件的普通沖裁件的外形及孔內(nèi)公差為，則磨損量：。 對落料件，應(yīng)該先根據(jù)工件確定凹模尺寸，得落料模凹模和凸模工件直徑分別為： （3-10） （3-11）

38、 3.2 模具零部件的設(shè)計計算 3.2.1凹模的設(shè)計計算 1、選定孔口形式：因為工件生產(chǎn)批量較大且材料較薄，所以選用刃口強度高、修模后孔口尺寸不變的圓柱形孔口凹模。 2、刃口直筒高度：如前述的材料厚度所取凹模刃口高度為5 mm。 3、刃口直筒直徑：高度為的刃口直筒的直徑即為前面求得的凹模工作直徑，名義尺寸為189.775mm；為了便于出料，直筒下部的寬孔直徑比直筒直徑大1~2mm，在這里為了便于設(shè)計取1.225mm，因此直筒下部的寬孔直徑取 4、凹寬的外形尺寸確定：凹模的高度和壁厚查手冊獲得，根據(jù)板料厚度及凹模尺寸，得推薦的凹模的高度。取，調(diào)整到符合標(biāo)準(zhǔn)，取凹模的外徑尺寸為。

39、5、在SolidWorks環(huán)境中進行凹模的初步造型，其模型如圖3-4所示。 圖3-4 凹模的初步造型 3.2.2 選擇標(biāo)準(zhǔn)模架 1、確定模具封閉高度：根據(jù)所選壓力機的最大封閉高度和最小封閉高度，一般按下列關(guān)系選擇沖模的閉合高度： （3-12） 即。 2、根據(jù)凹模的輪廓尺寸以及閉合高度的尺寸范圍，參照手冊，并根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，選擇： 凹模Z周界為為； 后側(cè)滑動導(dǎo)向鑄鐵模架為； （上模座為、下模座為、導(dǎo)柱為、導(dǎo)套為等零件）。 3.2.3 凹模和下模座的關(guān)聯(lián)設(shè)計 1、緊固螺釘?shù)倪x擇及螺釘孔的計算 凹

40、模與下模座之間使用螺釘緊固，此處采用4個均布的M10內(nèi)六角圓柱螺釘。根據(jù)下模座的厚度（55mm），選擇長度為60mm的內(nèi)六角圓柱螺釘。下模座的沉頭孔直徑為16.5mm，下模座的螺釘孔采用通孔的形式，其通孔的直徑為11.5mm。下模座的沉頭孔的深度等于螺釘直徑加上1mm，所以下模座的沉頭孔的深度為11mm。凹模的螺紋孔的深度應(yīng)大于如下值： 螺釘長—（下模座厚度—沉頭孔深度）=60—（55—11）=16（mm） 考慮凹模的高度，凹模的螺紋孔的深度取20mm。一般來說，M10的螺紋孔與凹模邊緣的距離要大于11mm，與凹模刃口的距離要大于17mm，所以凹模中螺紋孔可以分布在直徑為： 之間， 在

41、這里取225mm的圓周作為凹模螺紋孔的分布圓周。 2、銷釘?shù)倪x擇以及凹模和下模座的銷釘孔尺寸計算 下模座與凹模之間使用螺釘緊固，為了不使兩者發(fā)生相互移動，須用兩個銷釘進行定位。選擇直徑為10mm的圓柱銷標(biāo)準(zhǔn)件，柱銷配合長度為柱銷直徑的兩倍，根據(jù)下模座厚度與銷釘直徑兩倍和（55mm+20mm），選擇長度為70 (75~5)的銷釘。因此，可采用型普通圓柱銷。 兩個銷釘沿凹模軸線對稱分布，銷釘孔直徑為10mm，與凹模邊緣之間的距離一般不小于8mm,所以可與螺紋孔分布在同一圓周上，該圓直徑為。 3、落料孔計算 由于此沖裁采用正裝式，凹模裝在下模座上，沖下的工件從凹模的落料孔漏下，所以應(yīng)在下模

42、座中開一個落料孔，工件經(jīng)下模座的落料孔以及沖床工作臺面的落料孔落下。通常，下模座的落料孔的直徑比凹模下部的寬孔直徑大0.5~2mm，在此取2mm，因此，下模座的落料孔直徑為： 4、用軟件設(shè)計凹模和下模座的裝配體 （1）擋料銷的選擇：根據(jù)材料的厚度0.8mm，查手冊可選固定擋料銷，其基本尺寸為。由此可以得到凹模上與擋料銷相配的孔的直徑為4mm。固定擋料銷的數(shù)量選用3個，其中的一個擋料銷用來保證條料的送進步距，其位置位于凹?？籽厮土戏较虻闹行木€上，另外兩個用于條料側(cè)面的定位。 （2）用軟件進行擋料銷的零件造型，如圖3-5所示。 圖3-5 擋料銷的零件 （3）凹模上與擋料銷相

43、配合的孔位置的確定：為保證準(zhǔn)確的送料步距，擋料銷孔與凹模中心的距離可以通過下面的方式計算： （3-13） 用于側(cè)擋料的擋料銷孔與沿送料方向的中心線的距離可以用下面的方式計算得出： （3-14） 結(jié)合凹模孔的尺寸，用于側(cè)擋料的兩個擋料銷孔之間的距離取100mm。 （4）為凹模添加擋料銷孔，如圖3-6所示。 圖3-6 加擋料銷孔 （5）向下模裝配體中插入擋料銷及緊固件并完成下模設(shè)計，如圖3-7所示。 圖3-7 下模裝配體 （6）彈性卸料裝置的設(shè)計計算 ①卸料橡皮的選擇：選擇圓筒形橡皮，根

44、據(jù)凸模尺寸，并考慮橡皮壓縮時產(chǎn)生的鼓形，取橡皮圓筒的內(nèi)徑，查手冊得知橡皮壓縮20%時的單位壓力。查手冊得橡皮圓筒的外徑為： 取230mm （3-15） 根據(jù)經(jīng)驗，卸料橡皮的自由高度一般應(yīng)滿足關(guān)系： 故可取，其總壓縮量達到20%時，便能夠滿足卸料力的要求，此時橡皮的高度為55.2mm。另外，一般要求卸料橡皮工作時的最大壓縮量不大于45%。 ②卸料板尺寸：根據(jù)橡皮和凸模尺寸及其布置，取卸料板的外徑，卸料板厚度取12mm。彈性卸料板與凸模之間的單面間隙可取。顯然卸料板的內(nèi)徑為。 ③在Solidworks中進行卸料板的造型，如圖3-8所示。 圖3-8 卸料板 （7

45、）凸模與墊板的設(shè)計計算 ①選用墊板：為了增加鑄鐵模座的抗壓能力，應(yīng)采用墊板。參照卸料板的外形尺寸，墊板外形尺寸也取，高度取，墊板材料選用45鋼，即選用的鋼墊板。 ②在Solidworks中進行墊板零件的造型，如圖3-9所示。 圖3-9 墊板零件 ③凸模的設(shè)計：該模具比較簡單，凸模和墊板可通過螺釘和銷釘直接固定在上模座上，凸模直徑已在計算刃口尺寸時求出。凸模高度應(yīng)考慮卸料板厚度及橡皮壓縮后的高度等。為使卸料徹底，應(yīng)使卸料板底端與凸模平齊時橡皮的壓縮量不低于20%，取此時橡皮高度。對沖裁而言，模具工作行程約為，其t值很小，所以卸料橡皮工作時的壓縮量遠遠低于45%的上限值。凸模

46、高度及所選擇的橡皮能夠滿足工作要求。 在此凸模高度可近似取 （3-16） ④在Solidworks中進行凸模零件的造型，如圖3-10所示。 圖3-10 凸模零件 （8）卸料螺釘?shù)脑O(shè)計 ①選擇卸料螺釘：按標(biāo)準(zhǔn)初選圓柱頭卸料螺釘4個，每個螺釘所程受的力為，由《沖壓工藝》（湖南省機械工程學(xué)會鍛壓分會編，湖南科學(xué)技術(shù)出版社，1984.5）中表3—17知，M8螺釘允許負荷4300N，故卸料螺釘強度能夠滿足工作要求。 卸料螺釘窩深由下式求得： =上模座厚度+墊板厚度+凸模高度—卸料板厚度—卸料螺釘長度 （3-17） =45+

47、10+68.2-12-80=31.2 同時還需要滿足下面的條件： >螺栓頭部高度+刃口修磨量+入模量+ （3-18） 刃口修磨量一般為，入模量為1mm。其值小于上模座厚度，故所選螺釘?shù)拈L度也能滿足工作要求。 四個卸料螺釘采用均布方式，其分布位置可以參考下模座上螺釘?shù)姆植嘉恢?，也取在直?30mm的圓周上。 ②在Solidworks中進行卸料螺釘?shù)脑煨?，如圖3-11所示。 圖3-11 卸料螺釘 （9）選擇模柄形式 ①選擇模柄：模具較小，可選擇壓入式模柄。由于模柄長度不得大于壓力機滑塊里模柄孔的深度，查手冊可采用的A型模柄，即模柄。模具往壓力機上安裝時，模柄

48、外采用套筒。 ②在Solidworks中進行模柄零件的造型，如圖3-12所示。 圖3-12 模柄零件 （10）在裝配體環(huán)境中關(guān)聯(lián)設(shè)計上模座、墊板、凸模、橡皮和卸料板 ①為上模插入緊固螺釘孔和銷釘孔：上模座、墊板和凸模之間采用螺釘緊固，使用銷釘定位。為了減少加工次數(shù)和統(tǒng)一規(guī)格，采用M8的螺釘和兩個直徑為8mm的銷釘，采用均勻分布即可。根據(jù)所選用的螺釘尺寸，上模座的沉頭孔的直徑和深度分別取13.5mm和9mm，其通孔直徑為9mm，根據(jù)凸模的尺寸，螺釘孔和銷釘孔分布在直徑為225mm的圓周上。 ②為上模插入卸料螺釘孔：卸料螺釘穿過上模座、墊板、卸料橡皮以及卸料板，所以卸料螺釘

49、孔是一個貫穿上模的通孔，在上模裝配環(huán)境中生成卸料螺釘孔。 （11）往上模裝配體中插入螺釘和銷釘并初步完成上模設(shè)計 采用自底向上的裝配方式，向上模裝配體中依此插入兩個定位銷釘、三個緊固螺釘以及四個卸料螺釘，可見圖3-13。 圖3-13 上模裝配體 （12）生成沖裁模裝配體，如圖3-14所示。 圖3-14 沖裁模裝配體 使用Solidworks的“測量”功能，測得摩具的閉合高度為202.2mm。也可以使用公式計算： =上模座厚度+墊板厚度+凸模厚度+凹模厚度+下模厚度 （3-19） =（45+10+68.2+25+55-1）=202.2

50、mm 所選壓力機最大及最小封閉高度分別為 ， 沖裁模高度符合設(shè)計要求。 （13）檢查并完善模具裝配體 使用“干涉檢查”功能，檢查“沖裁模”裝配體，發(fā)現(xiàn)下模的擋料銷與上模的卸料板間存在干涉現(xiàn)象，故卸料板上還需要鉆三個與擋料銷相配合的孔。 （14）插入工件和板料得到最終的沖裁模裝配體和沖裁?？梢妶D3-15和圖 3-16。 圖3-15 沖裁模裝配體 圖3-16 沖裁模 1——板料 2——下模座 3——卸料板 4——內(nèi)六角螺釘 5——凸模 6——工件 7——擋料銷 8——橡膠環(huán) 9——導(dǎo)柱 10——導(dǎo)套 11——上模座 12—

51、—卸料螺釘 13——內(nèi)六角螺釘 14——模柄 15——定位銷 16——墊板 第四章 液壓模的設(shè)計 4.1 設(shè)計拉深件時應(yīng)遵循的原則 在將平板坯料通過拉深方法變成各種形狀的空心件的拉深工藝過程中，材料本身要發(fā)生流動，其流動的難易程度直接決定工件拉深的可能性和拉深次數(shù)的多少。為了有利于拉深的正常進行及減少不必要的廢品產(chǎn)生，在設(shè)計中，得考慮以下幾方面。 1） 在使用條件允許的情況下，拉深件應(yīng)盡可能采用軸對稱回轉(zhuǎn)體件，且形狀力求簡化。 2） 在工件的平面部分，尤其是在距離邊緣較遠的位置上，應(yīng)盡量避免有凸起和凹坑現(xiàn)象，即使產(chǎn)品上要求其局部有凹坑及凸起，則高度

52、也不能過大。 3） 設(shè)計曲面空心件時，應(yīng)盡量避免有尖底形狀。 4） 拉深件各部分尺寸比例要適當(dāng)，應(yīng)盡量避免設(shè)計有寬凸緣和深度較大的拉深件。圖2—1所示的帶凸緣的拉深件，其凸緣直徑應(yīng)控制在如下范圍內(nèi)： （4-1） 式中 ——凸緣直徑（mm）； d ——拉深件直徑（mm）； t ——拉深件厚度（mm）。 拉深件的拉深深度，一般應(yīng)控制在如下范圍內(nèi)： 式中 h——拉深件的最大拉深深度（mm）。 一般來說，拉深件的圓角半徑越大越好。如圖4—1所示，其拉深件底與壁之間的圓角半徑和凸緣的圓角

53、半徑及矩形件的四壁間的圓角半徑應(yīng)滿足下列關(guān)系： ，即最好使，； ，即最好使，； ，為了盡量減少拉深次數(shù)，應(yīng)使。 式中 H——矩形盒件的高度（mm）。 假如矩形盒件各圓角半徑要求較小，則可考慮增加一道整形工序，根據(jù)以上的尺寸要求，考慮到與矩形盒件的相似之處，可大概確定燈罩的尺寸，如圖4-2所示。 圖 4—1 矩形盒件尺寸示意圖 圖4-2 燈罩尺寸圖 4.2 設(shè)計拉深件時，對拉深件厚度不均勻現(xiàn)象的考慮 在拉深件時，拉深件由于各處變形不均勻，所以拉深過程中材料厚度要發(fā)生變化。一般情況下，拉深件的底部

54、中心拉深后保持原材料厚度，底部圓角處材料變薄，上部和凸緣處變厚。在拉深矩形件時，其矩形四角處材料變薄。在不變拉深中，拉深件厚度不均勻現(xiàn)象嚴(yán)重時，其上下壁厚變化可達（t為板料厚度）。即根據(jù)以上條件上下壁厚的的變化為。 在多次拉深時，零件內(nèi)外壁上或帶凸緣拉深件的凸緣表面應(yīng)允許有拉深過程中產(chǎn)生的印痕。若有特殊要求時，可最后采用整形工序消除這些印痕。 4.3 確定拉深件的尺寸精度 設(shè)計拉深件時，由于影響拉深件尺寸精度因素很多，所以在保證拉深件使用的情況下，不要對其有過高的要求。其斷面精度一般可取IT12~IT14級，查使用手冊，得表4-1和表4-2： 表4-1 拉深件內(nèi)形或外形的直徑公差

55、 （單位：mm） 材料厚度 拉深件直徑d 50 >50~100 >100~300 <1 0.2 0.3 0.4 表4-2 拉深件高度尺寸公差 （單位：mm） 材料厚度 拉深件高度H 18 >18~30 >30~50 >50~80 >80~120 不帶凸緣 帶凸緣的 不帶凸緣 帶凸緣的 不帶凸緣 帶凸緣的 不帶凸緣 帶凸緣的 不帶凸緣 帶凸緣的 1 0.5 0.3 0.6 0.4 0.7 0.5 0.8 0.6 1.1 0.7 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)要求，本人所設(shè)計的零件尺寸精度為如圖4-3所示。 圖

56、4-3 零件尺寸 對于拉深件，彈性變形作用比彎曲件小，但在（t為材料厚度，d為筒直徑）小于時，零件從模中卸下后，直徑則往往稍有加大。在材料厚度不一致的情況下，頂端也可能發(fā)生橢圓。所以設(shè)計拉深件時，為保持拉深出合格的產(chǎn)品，從工藝性來考慮，設(shè)計者可以在保持拉深件的一定形狀情況下，可以在周邊或底部加上加強筋或設(shè)計成有一定寬度的凸緣及卷邊形狀。 根據(jù)上述信息，得： （4-2） （4-3） 因此，在本人的這課題設(shè)計中，在最后的工序中

57、零件本身的的卷邊形狀在一定程度上減弱了零件拉深后的彎曲回彈，同時在實際生產(chǎn)和使用中，對燈罩的尺寸精度要求不需要很高。 4.4 利用SolidWorks對于其它相關(guān)尺寸的確定 用SolidWorks來計算和確定零件內(nèi)凹面的值，用SolidWorks對于原來的圓形毛坯件的單面面積和整體質(zhì)量進行測量估算。測得圓形毛坯的單面面積為，毛坯的質(zhì)量為。 根據(jù)以上情況和原來所確定的零件尺寸，在SolidWorks中進行實體造型，確定如圖4-4中的尺寸。 圖4-4 零件的尺寸圖 根據(jù)以上的步驟，用SolidWorks測得成型件的上表面面積為，零件的質(zhì)量為。以上測得圓形毛坯的單面面積為，毛坯的質(zhì)量

58、為，可見從毛坯到成型件的質(zhì)量和單面面積的數(shù)據(jù)變化不大，理論上推斷上圖所示的零件尺寸符合設(shè)計要求。在SolidWorks中設(shè)計的零件尺寸中確定，其中所對應(yīng)的角度約。然而，在實際生產(chǎn)中，零件的彎曲和拉伸部分的壁厚是不均勻的，影響零件成型后的尺寸的因素很多，因此以上的數(shù)據(jù)僅供參考。本人的課題設(shè)計就按以上的理論數(shù)據(jù)進行設(shè)計和計算。為了方便建模，本人采用SolidWorks中的零件尺寸進行液壓成型模的設(shè)計。 4.5 液壓拉深成形 根據(jù)SolidWorks中的零件尺寸可以知道所設(shè)計的零件中部是屬于拋物線形的，拋物線形零件目前應(yīng)用的較多，如汽車車燈外殼、自行車車燈等。目前，拉深這種復(fù)雜的拋物線零件，已被

59、液壓成形及橡膠成形所代替。采用液壓成形的零件，可以得到較理想的尺寸精度和表面質(zhì)量的制品。對于這類拋物線零件，若用普通拉深，需要多道工序，而用液壓成形，可以減少工序。 液壓成形是指直接利用液體（水、油類）的壓力，使坯料成形的一種沖壓加工方法。利用液壓成形，可以進行的工序有：彎曲、拉深、翻邊、成形等。 液壓成形較其他成形有如下優(yōu)點： 1） 模具制造簡單，生產(chǎn)周期短。 2） 模具壽命較長，并且模具的通用化程度較高。 3） 采用液壓拉深時，其拉深深度可加大并可加工形狀復(fù)雜的制品零件。 4） 液壓成形可不必使用特殊的專用冷沖壓設(shè)備。 液壓成形盡管有上述優(yōu)點，但它用液體充當(dāng)凸、凹模，因此操作

60、工藝較一般鋼模及橡皮模復(fù)雜的多，故目前使用的還不夠廣泛。液壓成形有兩種類型：一種是凸模采用液體，另一種是凹模采用液體。不論是哪種類型，其原理全是一樣的。 根據(jù)以上情況和本人的課題設(shè)計要求，本人采用液壓凹模拉深，即采用液體充當(dāng)拉深凹模，而凸模仍為普通的鋼制凸模的一種拉深方法,在凸凹模之間隔一層橡膠模，以便于成型。 這種液壓凹模拉深，其液壓特點是： 1） 液壓凹模拉深時，由于有很高的液體靜壓力，可將坯料緊緊地壓在凸模之上，故工件底部不易變薄。 2） 液壓凹模拉深時，極限拉深系數(shù)要比普通拉深極限系數(shù)小得多，故材料變形容易，易于成形，無需多次拉深，一次即可成形。 3） 采用液壓凹模成型，坯料

61、定位容易，故質(zhì)量、精度高于液壓凸模拉深。 4） 液壓凹模拉深不易出現(xiàn)皺紋[6]。 液體的壓力，對成形有很大影響。壓力不能過大或過小。其壓力可按下式確定： （4-4） 式中 ——所需液體單位壓力（）； ——零件直徑（mm）； ——材料厚度（mm）； ——坯料周邊產(chǎn)生拉深變形所需的拉應(yīng)力（）。 可近似按下式確定： （4-5） 式中 ——材料的屈服強度（）；

62、 ——零件拉深系數(shù)。 根據(jù)以上條件，得知所需要液體單位壓力為： =2.76 (N) （4-4） 如果所拉深零件形狀較為復(fù)雜，若使成形能得到零件底部較小的圓角半徑時，則必須加大液壓力，其值為： （4-6） 式中 ——零件底部的圓角半徑（mm）； ——材料的屈服強度（）； ——材料厚度（mm）。 根據(jù)以知尺寸，零件底部較小的圓角半徑最小值為。 則可以得到： （4-6） 在實際生產(chǎn)中，采用最大單位壓力壓力：。 4.6 用SolidWorks設(shè)

63、計液壓成型模 根據(jù)以上情況情況，用SolidWorks設(shè)計液壓成形模，為了方便液壓拉深成型，本人假設(shè)坯料經(jīng)這副液壓成模后成形模后的零件尺寸如圖4-5所示。 圖4-5 液壓成型后的零件模型和尺寸 根據(jù)已知結(jié)構(gòu)特點得知，上一道工序成形件是直徑為190mm的1060的鋁板圓形坯料，板材厚度為t=0.8mm，而成型后的坯件尺寸可見上圖，板材厚度t=0.8mm（理論假設(shè)），凸緣直徑，圓筒體內(nèi)徑，兩個圓角半徑分別為，，，查手冊可得，圓筒的內(nèi)徑公差為，公差為。 4.6.1 工藝分析計算并選擇模具結(jié)構(gòu)形式 1、對毛坯的計算 在SolidWorks中測量以上零件的單面面積為,原先的毛

64、坯單面積為：，己經(jīng)非常接近了，為了方便起見，則可認為這毛坯直徑為。 毛坯作為落料件，其精度應(yīng)低于級。查手冊可將毛坯直徑公差定為，并按“入體原則”標(biāo)注為單向負公差。毛坯形狀及尺寸是落料模沖壓落料后的成形件。 2、驗算拉深系數(shù) 由于本人采用高壓液體通過橡皮使工件成形，因此不同于一般的拉深。要形成以上的零件模型可以認為通過一次拉深可以實現(xiàn)。 毛坯相對厚度： 凸緣彎曲處的直徑： 凸緣彎曲處的相對直徑： 查表得該尺寸處第一次拉深時極限拉深系數(shù)為：0.44,而實際拉深系數(shù)為: （4-7） 筒形中面直徑為： 凸緣相對直徑

65、： 查表得該尺寸處第一次拉深時極限拉深系數(shù)為：0.38,而實際拉深系數(shù)為: （4-8） 可見，以上的分部分析符合一次拉深成形的要求。 3、計算成形力并選用液壓機 根據(jù)液壓拉深成形中采用最大單位壓力。圓形坯料的單面面積可近似?。?，則拉深力可按下式計算： （4-9） 然而在實際拉深中，凸模所受的力要比上面的小，因為壓邊部分的面積是不受正面的拉深力的，在設(shè)計中取上值計算。壓力機上的單位壓邊力約為，則單邊力的的公式計算如下： （4-10） 然而本人設(shè)計的壓邊裝置是為了

66、零件的定位和加緊，防止邊緣在拉深過程中起皺，同時要保證材料有一定的流動性?？梢?，加緊力不需要以上這么大，在設(shè)計中取上值計算。 根據(jù)本人的設(shè)計需要在模具上增加一個卸料裝置，其裝置又具有壓邊功能，則采用彈簧卸料，其作用力作用在環(huán)形鋼圈上，環(huán)形圈會托住拉深零件的邊緣，使零件頂出，具體可見三維模型，其卸料力是為了取出成形零件。 （4-11） 其質(zhì)量由SolidWorks直接算出。，則不需要添加額外的力，壓邊裝置就可實現(xiàn)卸料功能。 則其總的壓力為 （4-12） 根據(jù)以上條件，選擇四柱式單動薄板沖壓液壓機，其型號為：4000A。 4、模具結(jié)構(gòu)形式選擇 在這模具中，工件的高度為60mm，為了零件便于卸料和取出，模具行程在每次的工作中至少為120mm。初步定為彈簧作為卸料裝置，模具上的緩沖器可作壓邊裝置，與彈簧連接的環(huán)形圈為頂件裝置，使出件方便。工件經(jīng)拉深成形后嵌在下模的凹模內(nèi)，由頂出件的回彈和橡皮模液壓回復(fù)來頂出成形件。此模具通過高壓液體通過橡皮使工件成形。橡皮膜厚度6.5mm，最高壓力可達，橡皮膜壽命可2萬件以上，拉深