彈簧座沖壓工藝及落料拉深復合模設計【說明書+CAD】

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河南機電高等?？茖W校 學生畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 學生姓名 廖 波 學 號 0312117 指導教師 原紅玲 選題情況 課題名稱 彈簧座沖壓工藝及落料拉深復合模 難易程度 偏難 適中 偏易 工作量 較大 合理 較小 符合規(guī)范化的要求 任務書 有 無 開題報告 有 無 外文翻譯質量 優(yōu) 良 中 差 學習態(tài)度、出勤情況 好 一般 差 工作進度 快 按計劃進行 慢 中期工作匯報及解答問題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定： 所在專業(yè)意見： 負責人： 年 月 日 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計（論文）任務書 系 部： 材料工程系 專 業(yè)： 模具設計與制造 學生姓名: 廖 波 學 號: 0312117 設計(論文)題目： 彈簧座沖壓工藝及 落料拉深復合模 起 迄 日 期: 2006年 3月15日~5月15日 指 導 教 師: 原 紅 玲 發(fā)任務書日期: 2006年 4 月 1 日 畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書 1．本畢業(yè)設計（論文）課題來源及應達到的目的： 本課題來源于原老師布置的任務。 在完成該課題之后，應對沖壓工藝生產較為熟悉，能熟練掌握相關設計手冊的使 用，能獨立完成一套模具的設計及模具工作零件結構設計和加工工藝的編制，能夠運 用模具設計軟件獨立完成模具裝配圖及零件圖的繪制。 2．本畢業(yè)設計（論文）課題任務的內容和要求（包括原始數據、技術要求、工作要求等）： 內容： (1) 了解目前模具在國民經濟的的地位和國內外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀； (2) 工件的結構工藝性分析； (3) 彈簧座沖壓模具設計，并編寫設計說明書一份； (4) 繪制模具總裝圖一張，并畫出部分重要非標準零件的零件圖； (5) 編制主要零件加工工藝過程卡。 原始資料： 工件圖及其尺寸如右圖所示 材料：08鋼 厚度 t=1.5㎜ 生產批量：大批量 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 系部意見： 系領導： 年 月 日 河南機電高等?？茖W校 材料工程系 模具設計與制造 專業(yè) 畢業(yè)設計/論文 設計/論文題目： 彈簧座沖壓工藝及 落料拉深復合模 班 級： 模 具031班 姓 名： 廖 波 指導老師： 原 紅 玲 完成時間： 2006-5-15 河南機電高等專科學校 畢業(yè)設計(論文)開題報告 學生姓名： 廖 波 學 號： 0312117 專 業(yè)： 模具設計與制造 設計(論文)題目： 彈簧座沖壓工藝及 落料拉深復合模 指導教師： 原 紅 玲 2006 年4 月5日  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 1．結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據所查閱的文獻資料，撰寫1500字左右（本科生200字左右）的文獻綜述(包括目前該課題在國內外的研究狀況、發(fā)展趨勢以及對本人研究課題的啟發(fā))： 文 獻 綜 述 對畢業(yè)設計是學生全面運用所學基礎理論、專業(yè)知識和基本技能，對實際問題進行設計的綜合性訓練。通過畢業(yè)設計的熟悉，培養(yǎng)我們運用所學知識解決實際問題的能力和創(chuàng)新精神增強工程觀念，以便更好的適應工作的需要。 本次畢業(yè)設計是對上彈簧座模具設計的要求，分別對模具的工作零部件等六大類零部件作詳細設計。設計的主要內容包括沖裁件的工藝分析及工藝方案的確定、工藝計算、沖裁模具的設計、模具的安裝與調整等。 在工藝計算部分要對排樣設計與計算、沖壓力的計算、模具壓力中心的確定、凸凹模尺寸并確定制造公差的計算、彈性元件的選取與計算等內容詳細計算。必要時還要對模具的主要零件進行強度驗算。 在沖裁模的設計部分要對工作零件、定位零件、卸料與頂件零件、導向零件連接與固定零件等結構進行詳細的分析設計。要在設計過程中了解模具的工作過程和注意標準的選用，對復合沖裁模的結構有進一步的了解。 模具的安裝與調試部分要注意導柱模具與無導柱模具的安裝方法及順序，通過模具的安裝，了解模具的組成及各部分零部件的作用等。注意模具安裝過后的試沖過程中常見的缺陷與解決方法等。 目前，工業(yè)生產中普遍采用模具成形工藝方法，以提高產品的生產率和質量。一般壓力機加工，一臺普通的壓力機設備每分鐘可生產零件幾件到幾十件，高速壓力機的生產率已達到每分鐘數百件甚至上千件。拒不完全統(tǒng)計，飛機、汽車、拖拉機、電機、電器、儀器、儀表等產品，有60%左右的零件是用模具加工出來的；而自行車、手表、洗衣機、電冰箱及電風扇等輕工產品，有90%左右的零件是用模具加工出來的；至于日用五金、餐具等物品的大批量生產基本上完全靠模具來進行。顯而易見，模具作為一種專用的工藝裝備，在生產中的決定性作用和重要地位逐漸為人們所共識。 研究和推廣應用宗旨在提高生產率和產品質量，降低成本和擴大沖壓工藝應用于生產的沖壓先進工藝有精密沖壓、柔軟模成形、超塑性成形、無模多點成形、爆炸和電 磁等高能成形、高效精密沖壓技術以及冷擠壓技術等等．這些先進的技術在實際生產中已經取得并將進一步取得良好的技術經濟效果。 性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產技術水平的基本條件。高效率、高精度、長壽命的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設備與之相匹配；為了適應沖壓新工藝的需要，研制了許多新型結構的沖壓設備；為了滿足新產品少批量生產的需要，沖壓設備朝多功能、數控方向發(fā)展；為提高生產率和安全生產，應用各種自動化裝置機械手乃至機器人的沖壓自動生產線和高速自動壓力機紛紛投入使用，如數控四邊折彎機、數控剪板機、高速自動壓力機、激光切割與成形機等已經在生產中廣泛應用。代表著沖壓生產新趨勢的沖壓柔性制造單元（FMC）和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）在我國也已開始使用。 冷沖壓工藝及沖模設計與制造方面的發(fā)展，均與沖壓變形基本原理的研究取得進展是分不開的。例如，板料沖壓工藝性能的研究，沖壓成形過程應力應變分析和計算機模擬，板料變形規(guī)律的研究，從坯料變形規(guī)律出發(fā)進行坯料與沖模之間相互作用的研究，在沖壓變形條件下的摩擦的研究等，為逐步建立起緊密結合生產實際的先進的沖壓工藝及沖模設計方法打下了基礎。因此，可以說沖壓成形基本理論的研究是提高沖壓技術的基礎。在這方面，國內外的學者進行了不少工作，并取得了一定進展。 隨著科學技術的不斷發(fā)展，加工技術的不斷深化。加工件的精度日趨提高。近年來，模具制造也得到長足的進步。至今，我國模具制造行業(yè)已超過機床工業(yè)，有關板料沖壓的技術方面的問題愈來愈為人們所關注。相應的沖壓工藝理論的研究及沖壓加工機理的探討也隨之不斷深化。因此，沖壓技術對發(fā)展生產、增加效益、更新產品等方面具有重要的作用。 通過這次畢業(yè)設計要對復合模具有更近一步的了解，注意它與級進模之間的區(qū)別，二者雖然都是一副模具，但復合模的是拉深與落料同時進行，而級進模是在沖孔后再拉深的。在設計時要注意模具結構簡單、模具使用方便、模具壽命高等問題。并且要提高生產效率，保證產品的質量。  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 ２．本課題的研究思路（包括要研究或解決的問題和擬采用的研究方法、手段（途徑）及進度安排等）： 本文研究的內容是落料拉深復合模，通過對復合模具設計與制的造研究來提高沖壓工藝的工藝性能。在分析過程中涉及到了凸模、凹模、凸凹模、推件板、固定板的設計與制造等等。重點研究凸模、凹模、凸凹模等。具體研內容包括： 1、 能夠實現(xiàn)快速、誤差小、精度高的落料，這涉及到落料凸模和落料凹模的間隙配合，所用的材料，在制造中該注意的問題。 2、 能很好的進行拉深工藝，在拉深過程中能更好的保證拉深圓角的工藝，不能出現(xiàn)皺折、拉裂的現(xiàn)象。 3、在完成工件時，能很好的推出工件，推出工件時要使工件的個部分受力均勻，防止使工件變形。 4、主要零部件在生產過程中如何保證它們之間的配合問題，以至提高在生產中提高工件的精度。 進度安排： 1）分析畢業(yè)設計任務書和審題及查閱文獻資料。（1.5周） 2) 完成畢業(yè)設計說明書的草稿以及檢查數據的正確性。（1.5周） 3）用CAD繪制出裝配圖和零件圖。（1周） 4）把畢業(yè)設計說明書用文檔打出來。（1周） 5）完成封面和工藝卡的填寫以及把所有的細節(jié)問題弄好。（半周） 6）設計總結準備答辯。（2天）  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 指導教師意見： 1．對“文獻綜述”的評語： 2．對本課題的研究思路、深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測： 指導教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 彈簧座沖壓工藝及落料拉深復合模 緒論 1 沖壓工藝的應用 沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時，板料在模具的作用下，于其內部產生使之變形的內力。當內力的作用達到一定程度時，板料毛坯或毛坯的某個部位便會產生與內力的作用性質相對應的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。 沖壓生產靠模具與設備完成加工過程，所以它的生產率高，而且由于操作簡便，也便于實現(xiàn)機械化和自動化。 利用模具加工，可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的、形狀復雜的零件。 沖壓產品的尺寸精度是由模具保證，所以質量穩(wěn)定，一般不需再經過機械工業(yè)加工便可使用。 沖壓加工不一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量切削材料，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約材料。沖壓產品的表面質量較好，使用的原材料是冶金工廠大量生產的軋制板料或帶料，在沖壓過程中材料表面不受破壞。 因此，沖壓工藝是一種產品質量較好而且成本低的加工藝。用它生產的產品一般還具有重量輕且剛性好的特點。 沖壓工藝在汽車、拖拉機、電機、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產品以及航空、航天和兵工等的生產方面占據十分重要的地位?，F(xiàn)代各先進工業(yè)化國家的沖壓生產都是十分發(fā)達的。在我國的現(xiàn)代化建設進程中，沖壓生產占有重要的地位。 2 沖壓工藝的發(fā)展歷史 我們的祖先早在青銅器時期就已經發(fā)現(xiàn)金屬具有錘擊變形的性能?？梢钥隙?，中國遠在2400年前已經掌握了錘擊金屬以制造兵器和工具的技術。因為鋼鐵材料在冷態(tài)下進行塑性加工需要很大的力和功，所以冷壓鋼鐵的技術在古代是不可能性廣泛使用的。當人們發(fā)現(xiàn)金、銀、銅等金屬塑性較好，變形時不需要較大的力時，錘擊壓制技術迅速向金、銀、銅的裝飾品和日用品范圍發(fā)展。在西安的陜西省博物館中陳列的一個漢代（公元前206至公元220）的量器，厚度約2mm，制作精美，花紋細致，就在今天看來，也算是一個精制品。這充分顯示了我國古代勞動人民高度精巧的手工藝技術水平。 3 沖壓工藝的發(fā)展趨勢 當今，隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)化生產的發(fā)展，沖壓工藝技術也在不斷革新和發(fā)展。這些革新與發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個方面。 （1）工藝分析計算方法的現(xiàn)代化。例如，生產汽車覆蓋件的沖壓工藝，傳統(tǒng)方法是根據已有的設計資料和設計者的經驗，進行對比分析，確定工藝方案和有關參數，然后設計模具，進行試沖，經過反復試驗和修改，才能轉入批量生產。近幾年來，國外有的公司已開始采用有限變形的彈塑性有限元法，對覆蓋件成形過程進行計算模擬，分析應力應變關系，從而預測某一工藝方案的可行性和可能會產生的問題，并將結果顯示在圖形終端上，供設計人員進行選擇和修改。這樣，不僅可以節(jié)省昂貴的模具試制費用，縮短產品試制周期，而且可以建立符合生產實際的先進設計方法；既促進了冷沖壓工藝的發(fā)展，又可以發(fā)揮塑性成形理論對生產實際的知道作用。 （2）模具設計及制造技術的現(xiàn)代化。為了加快產品的更新?lián)Q代，縮短工裝設計、制造周期，正在大力開展模具的計算機輔助設計和制造（CAD/CAM）技術的研究和應用。采用這一技術，一般可以提高模具設計和制造效率2～3倍，模具生產周期可縮短1/2～1/3。發(fā)展這一技術的最終目標，是要達到模具CAD/CAM一體化，而模具圖紙將只作為檢驗模具之用。采用模具CAD/CAM技術，還可提高模具質量，大大減少設計與制造人員的重復勞動，使設計者有可能把精力用在創(chuàng)新和開發(fā)上。 （3）沖壓生產的機械化和自動華。為了滿足大量生產的需要，沖壓設備已由單工位低速壓力機發(fā)展到多工位高速自動壓力機。一般中小型沖壓件，既可在多工位壓力機上生產，也可以在高速壓力機上采用多工位連續(xù)模加工，使沖壓生產達到高度自動化。大型沖壓件（如汽車覆蓋件）可在多工位壓力機上利用自動送料和取件裝置，進行機械化流水線生產，從而減輕勞動強度和提高生產率。 （4）為了滿足產品更新?lián)Q代加快和生產批量減小的發(fā)展趨勢，發(fā)展了一些新的成形工藝、簡易模具、通用組合模具以及數控沖壓設備和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）等。這樣，就使沖壓生產既可適合大量生產，又可適用于小批量生產。 （5）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，用來生產汽車覆蓋件；研制新型材料板，用來生產航空構件等。 由于沖壓加工的零件形狀、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能的不同，當前在生產中所采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。但是，概括起來，可以分成分離工序與成形工序兩大類。分離工序的目的是在沖壓過程使沖壓件與板料沿一定的輪廓線相互分離，同時，沖壓件分離斷面的質量也要滿足一定的要求。成形工序的目的是使沖壓毛坯在不破壞的條件下發(fā)生塑性變形，并轉化成所要求的成品形狀，同時也要滿足尺寸精度方面的要求。 第1章設計內容及要求 工件名稱：彈簧座 生產批量：大批量 材料：8鋼 厚度t=1.5mm 工件簡圖：如圖1-1所示 圖1-1 零件圖 技術要求： 1、未注公差尺寸的公差按Q/SB123—64。 第2章 零件的工藝性分析 2.1 毛坯材料的分析 08鋼的塑性和韌性均高,無回火脆性傾向。焊接性能好，在冷拉狀態(tài)下或經正火外理后切削性明顯提高，在冷狀態(tài)下易擠壓成形和壓模成形，但強度較低，淬透性及淬硬性很差。 表一 08鋼的化學成份（%） 牌號 C Si Mu Cr Ni Cu 08 0.05～0.12 0.17～0.37 0.35～0.65 0.10 0.30 0.25 表二 08鋼的主要力學性能 牌號 τ/MPa δb/MPa δs/ δ10×100 E/103 08 253～353 324～441 196 32 186 2.2工藝分析 該零件為彈簧座零件，工件形狀簡單、對稱，圓角較大，要求精度不高，便于模具加工，減少熱處理或沖壓時尖角處開裂，也防止尖角部分刃口過快磨損。工件四個均布孔的直徑分別為5.5㎜，孔與邊緣的距離為3.25㎜，故不用受到凸、凹模強度與模具結構的限制。 采用1.5㎜的08鋼沖壓，保證了足夠的強度和剛度，該零件形狀屬于旋轉體，是一般凸緣圓筒件，拉深工藝性較好，圓角也較適合，不需整形。 第3章 沖壓工藝方案的確定 該工件包括落料、拉深（三次拉）、沖底孔、翻邊、沖凸緣孔、切邊六個基本工序。經下面計算分析可排列出下列幾種工藝方案： 方案一：按基本工序。落料，首次拉深，二次拉深，三次拉深，沖底孔，翻邊，沖四個凸緣孔，切邊。 方案二：落料與首次拉深復合，沖底孔與翻邊復合，沖四個凸緣孔與切邊復合，其余按基本工序。 方案三：落料與首次拉深復合，沖底孔與沖四個凸緣孔復合，翻邊與切邊，其余按基本工序。 方案四：全部基本工序合并，采用連續(xù)拉深沖壓成型。 方案五：落料與首次拉深復合，二次拉深，三次拉深與沖底孔復合，翻邊，沖四個凸緣孔與切邊復合。 對于方案一，模具結構相對簡單，但需八道工序八副模具，勞動量大，生產效率低，且精度難以滿足工件生產的需要。方案二中，沖底孔與翻邊復合，使模具壁厚比較小，模具容易損壞，沖四個凸緣孔與切邊復合也存在模具壁厚太薄的問題。方案三中，雖然解決了壁厚太薄的問題，但是沖底孔與沖四個凸緣孔復合，模具的刃口不在同一平面內，因此刀口用鈍后，刃磨很不方便，翻邊與切邊也存在這個問題。方案四只須一套模具即可，生產效率最高，但是相比之下，模具結構比較復雜，送進操作也不太方便。方案五，將落料拉深復合，三次拉深與沖底孔復合，沖四個凸緣孔與切邊復合，減少了毛坯的周轉時間提高了生產效率，適合于工廠的大批量生產條件，復合模結構雖然較方案一復雜，但是由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。 通過對上述五種方案的分析比較，采用方案五較好。 第4章 主要設計計算 4.1毛坯尺寸計算（應按拉深件的中線尺寸計算） 4.1.1確定毛坯尺寸計算的依據 毛坯的形狀應符合金屬在塑性變形時的流動規(guī)律，其形狀一般與拉深件周邊的形狀相似。毛坯的周邊應該是光滑的曲線而無急劇的轉折，所以對于旋轉體來說，毛坯的形狀無疑是一塊圓板，只要求出它的直徑。拉深前后，拉深件與其毛坯的質量不變，體積不變，對于不變薄拉深，其面積不變。由于板料具有方向性以及毛坯在拉深過程中的摩擦條件不均勻等因素的影響，拉深后的工件頂端一般都不平齊，需要修邊，所以在毛坯尺寸中，應包括修邊余量。 4.1.2計算毛坯直徑 選取修邊余量，查《現(xiàn)代沖壓技術手冊》表5-2得：=3mm 因=68mm故實際外徑為的d=68+2×3=74mm。初算毛坯直徑，根據表面積相等的原則，用解析法求該零件的毛坯直徑D，按《現(xiàn)代沖壓技術手冊》表5-4序號20公式D=計算。把的d=74㎜，d=41.5mm,h=46.5mm,r=3mm代入求得：D=113mm。其中9906×mm為該零件除去凸緣部分的表面積，即之間拉入凹模實際所需材料。 4.2排樣方式的確定 該工件排樣根據落料工序設計?？紤]操作方便及模具結構簡單，故采用有廢料直排的排樣方式。查板材標準，宜選用950×1500的冷軋鋼板,每張鋼板可采剪為8張條料,第張條料可沖13個工件,故每張鋼板的利用率為73.16%。 4.2.1排樣相關計算 查《沖壓模具設計與制造》表2.5.2得搭邊值a=1mm,a=1.2mm則： 沖裁件面積：A=π×D2/4=10023.67mm2 條料寬度： B=D+2a+C=116mm C——送料間隙，C=0.6mm查《沖壓手冊》表2-21 步距： S=D+a1=114mm 一個步距距離材料的利用率： η=76.28% 圖4—1 排樣圖 4.3成形次數的確定 該工件為帶凸緣筒形件，按筒形件的拉深來計算，工件的相對高度：h/d=（48-1.5）/（40+1.5）=1.12，相對直徑：d/d=74/41.5=1.78〉1.4（故工件為寬凸緣筒形件），相對厚度：（t/D）100=（1.5/113）100=1.33。由《沖壓模具設計與制造》表4.5.1查凸緣筒形件首次拉深的極限相對高度h/d=0.42～0.53，遠小于其工作的h/d=1.2，因此一次不能拉出。 制件的總拉深系數：m= d/D=41.5/113=0.367,查《沖壓工藝與模具設計》得凸緣筒形拉深系數：m=0.51，m=0.73，m=0.75 m×m=0.51×0.73=0.372>0.367 m×m×m=0.51×0.73×0.75=0.279<0.367 由此可見，需要三次拉深才能達到工件尺寸要求。 4.4判斷是否用壓邊裝置 在拉深過程中,凸緣變形區(qū)是否起起皺主取決于材料相對厚度t/D和拉深系數m的大小。如果材料相對厚度較小，拉深系數也小，凸緣便會起皺。為防止凸緣起皺，必須用壓邊圈壓住，因此判別是否起皺的條件也就是判別是否采用壓邊圈的條件。生產決定是否采用壓邊圈可查表。 表三 采用或不采用壓邊圈的條件 拉深方法 第一次拉深 t/D×100 m1 用壓邊圈 ＜1.5 ＜0.6 可用可不用 1.5～2.0 0.6 不用壓邊圈 ＞2.0 ＞0.6 由表查得本件需采用壓邊圈，以防止起起皺拉斷的產生 4.5確定工件各次拉深的尺寸 圖4—2 首次拉深工件圖 4.5.1首次拉深直徑 d= m×D=0.51×113=57.6㎜ 查《中國模具設計大典3》表（19.4-35），拉深凹模的圓角半徑R=8㎜ 由R=（0.6～0.9）R 得R=5㎜ =3㎜（根據零件的要求） 重新計算毛坯的直徑，為了保證以后拉深時凸緣部參加變形，寬凸緣首次拉入凹模的材料面積比零件實際需要的面積多（3～5%）這里取5%，即首次拉深時拉入凹模的材料實際面積為。 A=π/4××105%=13475×π/4㎜ 在多拉入凹模5%材料后，修正毛坯直徑為D==115.5㎜首次拉深高度H1=0.25/d1(-)+0.43（）=0.25/57.6（）+0.43（8+8）=41.2㎜ 檢驗m是否合理 首次拉深后的相對直徑d/ d=74/57.6=1.28 相對高度H/ d=0.707查《沖壓模具設計與制造》表（4.5.1） 得許可的相對高度h/d=0.56～0.72 顯然在首次拉深允許的變形程度內，故所選m滿足要求，這次確定的首次拉深工序尺寸是合理的。 4.5.2計算以后各次拉深工序件尺寸： 重新調整各次拉深系數，m=0.83 m=0.86 這時各次拉深后工序的直徑d= m×d=0.83×57.6=47.8㎜ d= m×d=0.86×47.8=41.5㎜ 計算后兩次拉深工序中的高度H H 設第二次拉深時，多拉入凹模材料面積為2%（其余3%的材料返回到凸緣），第二次拉深的假想的坯料直徑D==116.7㎜ H===45.2㎜ 第三次拉深后，達到零件的高度，原來多拉入2%的材料返回凸緣。拉深工序至此結束。 4.6沖壓工序壓力計算 4.6.1落料力的計算 F落料=KLtτ=207569.7N L—沖裁件周長，L =354.8mm； t—材料厚度，t=1.5mm； τ—材料的抗剪強度，τ=330MPa K—系數（一般取K=1.3） 4.6.2壓邊力的計算 F===17304.5N P—單位面積壓料力，由《沖壓模具設計與制造》表（4.4.5）查P=3.0 MPa r—第一次拉深凹模的圓角半徑 4.6.3拉深力的計算 ==3.14×57.6×1.5×400×1.10=119432.4 N δb——材料的抗拉強度（取δb=400 MPa） k——修正系數《查中國模具設計大典3》表（19.4—49），k=1.10 4.6.4沖壓工藝總力 + F+==207569.7+17304.5+119432.4=344306.2 N 該模具擬采用正裝復合模，彈性卸料與推件。根據沖壓工藝總力計算結果并結合高度，初選開式雙柱可傾壓力機JG23—40 4.7壓力中心的確定 為保證壓力機和模具正常工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機的滑塊中心相重合。否則在沖壓時會使沖模與壓力機的滑塊歪斜，引起凸、凹模間隙不均勻和導向零件加速磨損，造成刃口和其他零件的損壞，甚至會引起壓力機導軌的磨損。影響壓力機的精度，對于形狀簡單而對稱的工件如矩形、圓形、正多邊形，其沖裁的壓力中心與工件的幾何中心重合。 結合零件圖，該工件為帶凸緣筒形件，結構簡單對稱。該沖裁件的壓力中心即為工件的幾何中心。該工件的沖裁力不大，為便于模具的加工和裝配，模具中心選在工件的幾何中心。此滿足JG23—40的模柄孔投影面積范圍內，滿足要求。 4.8工作部分尺寸計算 該副模具的工作部分包括落料凹模，拉伸凸模和凸凹模，具體計算如下: 4.8.1落料刃口尺寸計算 查《沖壓模具設計與制造》表2.3.3得：沖裁模初始雙面間隙Z=0.132㎜Z=0.240mm,為主公差的毛坯尺寸按IT14級精度計算，其值查《沖模設計應用實例》書末附錄E3查得：=0.87mm，查表2-12查得凸模，凹模的制造公差為：=0.025mm, =0.035mm. 由公式 D =（D-x） 式中 x------磨損系數 ------工件公差 ------凹模的制造公差 把以上數值代入計算得：D =（113-0.5×0.87）=112.57mm 由公式 D=（D- Z） = (112.57-0.132) =112.44mm 校核： + Z- Z 即： 0.025+0.035=0.0600.240-0.132=0.108 所以證明了所選取的與是合適的。 4.8.2拉深部分尺寸計算 由工件圖上可看出該拉深部分的精度等級為IT14級。公差為=0.74mm，其凸，凹模的制造公差按IT5級計算，查《沖壓模具設計與制造》表4.8.3得凸，凹模的制造公差為：=0.08mm,=0.05mm.查表4.8.2得：有壓料圈的拉深模間隙為Z/2=1t即Z=2t=3.6㎜，由列公式計算： 公式 D=（D-0.75） 把數值代入計算得： D=（57.6+0.74-0.750.74）=57.8㎜ 由公式 D=（D- Z） =(57.8-3.6)mm =54.2mm 表四 拉深拉深部分尺寸計算 尺寸及分類 凸、凹模間 雙面間隙 尺寸偏 差與磨 損系數 計算公式 結果 落料 113 查表2.3.3得， Z=0.132mm Z=0.240mm =0.87 X=0.5 D =（D-x） ?112.57mm D=（D- Z） ?112.44㎜ 拉深 57.6 查表4.8.2得， Z=3.6mm =0.74 =(- 0.75Δ) ? 57.8㎜ ? 54.2mm 第5章 模具的總體設計 5.1模具類型的選擇 由沖壓工藝工藝分析可知，采用復合沖壓，所以模具類型為落料拉深復合模。 5.2定位方式的選擇 因為該模具使用的是條料，所以導料采用導料板（本副模具彈性卸料板與導料板一體）送進步距采用擋料銷。 5.3卸料、出件方式的選擇 模具采用固定卸料、剛性打件，并利用裝在壓力機工作臺下的標準緩沖器提供壓邊力。 5.4壓邊裝置的確定 壓邊裝置一般可分為剛性和彈性兩種。剛性壓邊裝置就是在雙動沖床上利用外滑塊壓邊。這種壓邊的特點是壓邊力不隨沖床的行程變化，拉深效果好，模具結構簡單。彈性壓邊裝置一般用于單動沖床上，其特點是壓邊力隨沖床的行程面變化。故這里選用彈性壓邊裝置較好。又因為彈性壓邊裝置中，氣墊結構較復雜，制造不易，并需要使用壓縮空氣。故這里采用橡皮，只要根據生產經驗，只要正確地選橡皮規(guī)格，就可以減少它們的不利因素。 5.5導向方式的選擇 為了橫向和縱向送料都比較方便，提高模具壽命和工件質量，便于安裝調整，在無偏心載荷的情況下，壓力機導向精確，該復合模采用后側導柱的導向方式。 第6章 主要零部件的結構設計 6.1工作零件的結構設計 由于工件形狀簡單對稱，所以模具的工件零件均采用整體結構，拉深凸模、落料凹模和凸、凹模的結構如零件圖所示 6.1.1落料凹模的設計 落料凹模刃口的結構采用直通式，強度高，修磨后刃口尺寸不變。材料采用CrWMn ，熱處理硬度為60～64HRC。 落料凹?？撞捎镁€切割機床加工，安排凹模在模架上的位置時，要將壓力機的壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按《沖壓模具設計與制造》公式2.9.3，2.9.4計算： 凹模厚度 H=kb=0.22113=24.8mm（查表2.9.5得k=0.22） 凹模壁厚 c=(1.5～2)H=37.5～49.6mm 取凹模厚度 H=60mm（根據拉深件的要求） , 凹模壁厚c=40㎜ ， 凹模寬度 B=b+2c=113+240=193mm（調整到符合標準，取B=200㎜） 凹模長度 L也取200㎜(垂直送料方向) 凹模輪廓尺寸為 200mm200mm60mm.（圓形） 6.1.2拉深凸模的設計 拉深凸模的材料選用T10A ，熱處理硬度為56～60HRC。 為了實現(xiàn)先落料后拉深，模具裝配后，應使拉深凸模的端面比落料凹模端面低至少一個料厚的距離，所以拉深凸模的長度L可按照下式計算： L==20mm+60mm-3mm=77mm 其中：—凸模固定板厚度，=20mm， —凹模的厚度，=60 mm， —裝配后，拉深凸模的端面低于落料凹模端面的高度，根據板厚的大小，決定=3mm。 拉深凸模的直徑由第4章計算可知，? 54.2mm 拉深凸、凹模圓角半徑 凹模圓角半徑rd，由第4章可知道rd=8㎜ 凸模圓角半徑過小，拉深過程中危險斷面容易產主局部變薄，甚至被拉破。凸模圓角半徑過大，拉深底部材料承壓面積小，容易變薄。首次拉深的凸模圓角半徑可等于或略小于首次拉深凹模圓角半徑，即： r d2=（0.7～1.0）rd1=7mm 拉深凸模的通氣孔 工件在拉深時,由于空氣壓力作用或者潤滑油的粘性等因素,使工件很容易粘附在凸模上.為使工件不至于緊包在凸模上,設計凸模時,應有通氣孔,拉深通氣大小可參看下表。 表五 拉深凸模通氣孔尺寸 凸模直徑D ＜50 50～100 100～200 200 出氣孔直徑d 5 6.5 8 9.5 參考零件圖，取通氣孔尺寸為d=6.5㎜ 6.1.3凸凹模的設計 凸凹模的材料選用CrWMn，熱處理硬度為58～62HRC。 凸凹模為采用非標準件，其長度由模具的結構及總體尺寸而定，取凸凹模的長度為L= 65mm。 凸凹模的內孔與外緣尺寸由第四章的計算可知： D= ?112.44㎜ D= ? 57.8㎜。 6.2其它零部件的設計與選用 6.2.1彈性元件的設計 頂件塊在成形過和中一方面可以起壓邊力的作用，另一方面還可以將成形后卡在凹模上的工件卸下，其壓力由彈性橡皮提供。 6.2.2模架及其它零部件的選用 根據主要零件的結構，外形尺寸，并參照《模具設計制造標準件》資料，選用后側滑動導柱模架200mm200～240mm(GB/T2851-1990) 上模座：LH=200mm200mm45mm 材料采用HT200。 下模座：LH=200mm×200mm50mm 材料采用HT200。 導 柱：L=32mm190mm 材料采用45鋼。 導 套：L=32mm105mm43mm 材料采用20鋼。 上模座厚度取45mm，即=45 mm； 上模墊板厚度取20mm,即=20 mm 固定卸料板厚度取10mm，即=10 mm； 下固定板厚度取20mm，即=20 mm； 下模墊板厚度取10mm，即=10 mm； 下模座厚度取50mm，即=50 mm； 模具閉合高度 =++++++- =（45+20+65+60+20+10+50-45） =225 mm 式中：—凸凹模高度，=65 mm； —凹模的厚度，=60 mm； —凸凹模進入落料凹模的深度， =45 mm。 可見該模具閉合高度小于所選開式雙柱可傾壓力機JG23—40的最大裝模高度（300），所以，所選的開式壓力機可以使用。 凸緣模柄尺寸，由所選壓力機模柄孔尺寸選用模柄 B50×105 GB2862.1—81 Q235 《冷沖壓模具設計與制造》表7.37 第7章模具總裝圖及其工作過程分析 7.1 模具總裝圖 由以上設計，可得到如圖7—1所示的模具總裝圖，為了實現(xiàn)先落料，后拉深，應保證模具裝配后，拉深凸模的端面比落料凹模的端面低3mm。 圖7-1 模具裝配圖 7.2 模具工作過程分析 上模部分通過模柄21安裝在壓力機滑塊上，下模部分通過螺栓、壓板安裝在壓力機工作臺面上，導料板18固定在下模部分，下模部分設有定位裝置擋料銷24。條料沿著導料板18送進，由定位裝置24控制其送料步距。壓力機滑塊帶著上模下行，凸凹模3下表面首先與條料接觸，并與頂件塊19一起壓住條料，完成落料過程。當壓力機滑塊繼續(xù)下行，沖下的圓形坯料與拉深凸模16接觸，被拉入拉深凹模3里面，完成一次沖壓過程。沖裁完畢，壓力機滑塊回程，帶動上模部分上行，落料后的條料由剛性卸料板（導料板）18從凸凹模上卸下，如果拉深制件被卡在拉深凹模里，在壓力機回程的過程中，打桿20碰到壓力機上的打料橫桿，打料橫桿把沖擊力傳給打桿，再由推件塊從凸凹模上剛性打下，用手工將工件取走。如果拉深制件包在拉深凸模里，可以通過下面的彈性裝置經過頂件塊19將制件頂出。用手工將工件取走后，將條料往前送進一個步距，進行下一個工件的生產。 第8章沖壓設備的選定 通過較核，選擇開式雙柱可傾壓力機JG23—40能滿足使用要求。壓力機的具體參數可參看下表： 表六 JG23—40開式雙柱可傾壓力機技術規(guī)格 型號 JG23—40 公稱壓力/KN 400 滑塊行程/㎜ 100 滑塊行程次數/（次·min-1） 80 最大封閉高度/㎜ 300 封閉高度調節(jié)量/㎜ 80 滑塊中心線至床身距離/㎜ 220 立柱距離/㎜ 300 工作臺尺寸/㎜ 前后 420 左右 630 工作臺孔/㎜ 前后 150 左右 300 直徑 200 墊板尺寸/㎜ 厚度 80 直徑 150 模柄孔尺寸/㎜ 直徑 50 深度 70 滑塊底面尺寸/㎜ 前后 230 左右 300 床身最大可傾角/（°） 30 第9章工作零件的加工工藝性 本副模具的工作零件都是旋轉體，形狀比較簡單，加工主要采用車削。落料凹模的加工工藝過程見加工工藝卡。（另附） 第10章模具的裝配過程 本模具的裝配選凸凹模為基準件，先裝上模，再裝下?！，F(xiàn)將具體裝配方法敘述如下： 10.1 裝配前的準備 1、通讀設計圖樣，了解正裝式復合模的結構特點。本模具的裝配工藝要點是：同時保證落料和拉深用凸凹模間隙的均勻；打料機構工作可靠，能及時推出工件。 2、查對各零件已完成裝配前的加工工序，并經檢驗合格。對于本副模具，由于是正裝式落料拉深復合模具，需要檢查凸凹模拉深凹模洞口的圓角是否達到規(guī)定的數值R8mm。 3、確定裝配方法和裝配順序。經查對認定模具零件已加工完成， 可采用直接裝配方法。 結合模具結構特點，對凸凹模、凸模先進行分組裝配，再進行總裝配。選用以凸凹模為基準件，先裝配上模，再裝配下模及輔助零件。 4、領用標準件。 10.2 裝入模柄 將模柄壓入上模座后，鉆、鉸銷孔，打入止轉銷。 10.3 裝配凸凹模 裝配前，對經檢查需研修凸凹模拉深凹模洞口圓角的，需要認真 對其研修，認定合格后，再進入裝配。 按照壓入法操作要求，將凸凹模壓入固定板中，檢查凸凹模相對固定板基準面的垂直度，并刃入凸模，用工藝定位器法檢查配合間隙的均勻性。待凸凹模全部壓入，認定間隙分布均勻后，磨平固定板支撐面和凸凹模刃口面。 10.4 裝配凸模 將凸模壓入固定板中，按壓入法裝配要領，檢查其相對固定板基準面的垂直度，認定合格后，磨平固定板支撐面和刃口面。 10.5 裝配下模 將組裝好的凸?！潭ò搴拖聣|板，按照設計要求位置，安裝在下模座上，緊固螺釘，鉆、鉸銷孔，裝入圓柱銷。 10.6裝配上模 將組裝好的凸凹?！潭ò搴蜕蠅|板，安裝在上模座上，緊上螺釘，用工藝定位器法控制上下模的配合間隙，使其均勻。認定均勻后，在上模相應部位鉆、鉸銷孔，打入圓銷。 10.7 安裝凹模 將凹模和壓邊圈、下頂桿安裝在下模相應部位，凹模和凸凹模間隙，用墊片法或直接安裝法控制其均勻性。 10.8 試切 用紙試沖，觀察沖切紙邊的狀況，經調整并認定均勻后， 鉆、鉸另一組銷孔，打入圓銷。 10.9 裝配其它零件 上模安裝頂桿，頂件塊，檢查打料機構工作的可靠性。頂件塊在最低位置時，應突出凸凹模刃口0.2～0.5mm.安裝卸料板，卸料螺釘和橡皮，安裝后的卸料板下平面比凸凹模刃口面低0.2～0.5mm。 第11章模具調試 模具按圖紙技術要求加工與裝配后，必須在符合實際生產條件的環(huán)境中進行試沖壓生產，通過試沖發(fā)現(xiàn)模具設計與制造上的缺陷，找出生產原因，對模具進行適當的調整和修理后再進行試沖，直到模具能正常工作，才能將模具正式交付生產使用。 11.1 模具調試的目的 1、 鑒定模具的質量。驗證該模具生產的產品質量是否符合要求，確定該模具是否能交付生產使用。 2、 幫助確定產品的成形條件和工藝規(guī)程。模具通過試沖與調整，生產出合格產品后，可以在試沖過程中，掌握和了解模具使用性能，產品成形條件、方法和規(guī)律，從而對產品批量生產時的工藝規(guī)程制定提供幫助。 3、 幫助確定成形零件毛坯形狀、尺寸及用料標準。在沖模設計中，有些形狀復雜或精度要求較高的沖壓成形零件，很難在設計時，精確的計算出變形前毛坯的尺寸和形狀。為了要得到較準確的毛坯形狀、尺寸及用料標準，只有通過反復試沖才能確定。 4、幫助確定工藝和模具設計中的某些尺寸。對于形狀復雜或精度較高的沖壓成形零件，在工藝和模具設計中，有個別難以用計算方法確定的尺寸，如拉深模的凸、凹模圓角半徑等，必須經過試沖，才能準確確定。 5．通過調試，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，積累經驗，有助于進一步提高模具設計和制造水平。由此可見，模具調試過程十分重要，是必不不可少的。但調試的時間和試沖次數應可能少，這就要求模具設計與制造質量過硬，最好一次調試成功。在調試過程中，合格沖壓件數的取樣一般應在20——1000件之間。 11．2 模具的調試 模具調試，因模具類型不同、結構不同，可能出現(xiàn)的問題也不同，調試的內容也隨之變化。模具調試的要點： 1、模具閉和高度的調試。模具應與沖壓設備配合好，保證模具應有的閉和高度和開啟高度。 2、導向機構的調試。導柱、導套要有好的配合精度，保證模具運動平穩(wěn)、可靠。 3、凸、凹模刃口及間隙調試。刃口鋒利，間隙要均勻。 4、定位裝置的調試。定位要準確、可靠。 5、卸料及出件裝置的調試。卸料及出件要暢通，不能出現(xiàn)卡住現(xiàn)象。 11.3 該模具的調試 在設計指定的壓力機上，裝配好的模具進行試沖。 試模時重點檢查打料機構和頂出機構的動作是否及時、可靠。每一次沖壓后，上模隨壓力機上行到上死點時，條料和頂出的工件都應該出現(xiàn)在下模凹模工作面上，以便及時清除。 裝配后應保證間隙均勻，落料凹模刃口面應高出拉深凸模工作端面3mm，壓邊圈上端面應高出落料凹模刃口面0.5mm，以實現(xiàn)落料前先壓料落料后在拉深。 結論 用了一個多月的時間本人終于把畢業(yè)設計全部完成，本人所做的題目是落料拉深的復合模，在這一個多月忙碌的完成畢業(yè)設計的過程中，我感覺到自己收獲了很多。讓我對沖壓模有了更加深刻的了解，通過這次實際操作，使我能夠綜合運用各種沖壓模具設計資料上的知識，懂得了在遇到難題時該如何去查找資料來解決問題，進一步鞏固、加深和拓寬所學知識。 通過設計實踐，我逐步樹立了正確的設計思想，增強了創(chuàng)新意識，熟悉掌握沖壓模具設計的一般規(guī)律，培養(yǎng)了分析問題和解決問題的能力；通過設計計算、繪圖以及運用技術標準、規(guī)范、設計手冊等有關設計資料，進行了全面的沖壓模具設計基本技能的訓練。 在設計的過程中，雖然本人盡心盡力的去追求完全的正確答案，但由于個人的水平有限，有很多地方做得還是不夠好，還有以下幾個地方需要自己有待提高： 1、對沖壓模具結構的了解和掌握還有待提高，特別是對一些特殊結構的模具。 2、對沖壓模具工藝的計算能力還要再提高，因為這個一直都是沖壓模具設計的一個要點和難點。 3、對沖壓模具資料的視野還不夠開闊，這是靠以后自己一點一滴的積累。 4、電腦知識與專業(yè)知識的結合還要進一不的提高。例如說在用CAD畫裝配圖時不夠熟練，用的時間較多。 以上的這些缺點，在以后的學習和工作過程中我都會努力的去提高，爭取更大的進步，也希望老師在對本人的畢業(yè)設計的審核時給予指正，讓我能多多受益。 致謝 時光如電，歲月如梭，三年的大學生活一晃而過，而我也即將離開可敬的老師和熟悉的同學踏入不是很熟悉的社會中去。在這畢業(yè)之際，作為一名工科類學校的學生，做畢業(yè)設計是一件必不可少的事情。 畢業(yè)設計是一項非常繁雜的工作，它涉及的知識非常廣泛，很多都是書上沒有的東西，這就要靠自己去圖書館查找自己所需要的資料；還有很多設計計算，這些都要靠自己運用自己的思維能力去解決，可以說，沒有一定的毅力和耐心是很難完成這樣復雜的工作。 在學校中，我們主要學的是理論性的知識，而實踐性很欠缺，而畢業(yè)設計就相當于實戰(zhàn)前的一次演練。通過畢業(yè)設計可是把我們以前學的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來，使我們在溫習舊知識的同時也可以學習到很多新的知識；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補我們實踐經驗的不足，為以后的工作打下堅實的基礎。 由于資質有限，很多知識掌握的不是很牢固，因此在設計中難免要遇到很多難題，由于有了課程設計的經驗及老師的不時指導和同學的熱心幫助下，克服了一個又一個的困難，使我的畢業(yè)設計日趨完善。畢業(yè)設計雖然很辛苦，但是在設計中不斷思考問題，研究問題，咨詢問題，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同時也汲取了更完整的專業(yè)知識，鍛煉了自己獨立設計的能力，使我受益匪淺，我相信這些經驗對我以后的工作一定大有益處。 最后，再次感謝各位老師特別是我的指導老師原紅玲老師在這一段時間給予無私的幫助和指導，并向他們致意深深的敬意，以后到社會上我一定努力工作，不辜負他們給予我的知識和對我們寄予的厚望！ 參考文獻 1 劉建超主編. 沖壓模具設計與制造. 高等教育出版社.2004 [M] 2 王孝培主編. 沖壓手冊. 械工業(yè)出版社.2002 [M] 3 王秀鳳主編. 冷沖壓模具設計與制造. 京航空航天大學出版社2001 [M] 9翁其金主編. 冷沖工藝及模具設計. 機械工業(yè)出版社.2004 [M] 4 薛彥成主編. 公差配合與技術測量. 機械工業(yè)出版社.2004 [M] 5郭成.儲家佑主編. 現(xiàn)代沖壓技術手冊. 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