無凸緣圓筒形件-氣瓶沖壓成形工藝及模具設(shè)計【落料拉深復(fù)合模、縮口模含2副模具24張CAD】
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無凸緣圓筒形件-氣瓶沖壓成形工藝及模具設(shè)計【落料拉深復(fù)合模、縮口?！空? 要：本設(shè)計題目為汽 瓶 拉深模，體現(xiàn)了典型拉深模的設(shè)計要求、內(nèi)容及方向，有一定的設(shè)計意義。通過對該模具的設(shè)計，加強(qiáng)了設(shè)計者對拉深模設(shè)計基礎(chǔ)知識的理解和運用，為設(shè)計更復(fù)雜的拉深模具做好了鋪墊。本設(shè)計運用拉深工藝及模具設(shè)計的基礎(chǔ)知識，首先分析了板材的性能要求，為選取模具的類型做好了準(zhǔn)備；然后計算了拉深件的拉深力，便于選取壓力機(jī)噸位及確定壓力機(jī)型號；最后分析了拉深件的特征，便于確定模具的設(shè)計參數(shù)、設(shè)計要點及卸件裝置。本設(shè)計采用了多次拉深復(fù)合模成形汽 瓶 。成形原理可劃分為兩個階段：首先拉深凸模與凹模共同作用拉深成形外型，而后利用縮口模具對瓶口進(jìn)行縮口成形。關(guān)鍵詞：沖壓成形，落料拉深復(fù)合模，縮口模 cutting Operations and mold design for gas cylinderAbstract：The topic for the design is gas cylinder drawing design,It has manifested the typical drawinging die s design request, the content and the direction, has certain 'design significance.Through the design of the component mold, strengthens the designer’s understand and utilize to the drawing die design basical knowledge,has prepareed for designing more complex drawing die.The design has utilize drawing craft and the basical knowledge of the mold design, has first analyzed the property requirement of the plate , has prepared for selecting the mold type；then has calculated the drawing strength,has advantaged to select the press tonnage and determine press model; Finally has analyzed the characteristic of the products, has advantaged to finite the mold design variable,the design main point and shedder.This design used Multiple drawing compound die to form the products.The forming principle can be divided to two stages: First, drawing punch and die affect together to make the product formed，then use the necking die to make the ring of bottle formed.Key word: cutting Operations, Multiple drawing compound die， Reducing die 目 錄1 緒 論 ................................................................11.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 ...................................................................................11.1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀 .............................................................................................11.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢 ..................................................................................21.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 ................................................................................31.3 深圓筒拉深件模具設(shè)計與制造方面 ....................................................................41.3.1 深圓筒拉深模具設(shè)計的設(shè)計思路 ................................................................41.3.2 深圓筒拉深模具設(shè)計的進(jìn)度 .........................................................................41.4 縮口工件模具設(shè)計與制造方面 ............................................................................42 汽瓶落料拉深復(fù)合模的設(shè)計 ..............................................52.1 工件工藝分析 ...........................................................................................................52.2 工藝方案確定 ...........................................................................................................52.2.1 計算縮口因數(shù) .................................................................................................62.2.2 計算縮口前毛胚高度 H.................................................................................62.2.3 確定拉深次數(shù) .................................................................................................62.3 進(jìn)行必要的計算 .......................................................................................................82.3.1 各次拉深工序件尺寸的確定 .........................................................................82.3.2 壓邊力和拉深力 .............................................................................................92.3.3 工序壓力，初選壓力機(jī) ..............................................................................112.3.4 模具工作部分的計算 ..................................................................................112.4 模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 .............................................................................................132.4.1 模具類型的選擇 ...........................................................................................132.4.2 定位方式的選擇 ...........................................................................................132.4.3 卸料、出件方式的選擇 ...............................................................................132.4.4 導(dǎo)向方式的選擇 ...........................................................................................132.5 主要零部件的設(shè)計 ................................................................................................132.5.1 落料凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化 .......................................................................132.5.3 凸凹模（落料凸模、拉深凹模） ...............................................................162.5.4 壓邊圈 ...........................................................................................................172.5.5 確定凸模的通氣孔 .......................................................................................172.5.6 推件塊 ...........................................................................................................172.5.7 選用模架、確定閉合高度及總體尺寸 .......................................................182.6 模具總裝圖 .............................................................................................................19 2.7 沖壓設(shè)備的選定 .....................................................................................................193 汽瓶縮口模的設(shè)計 .....................................................253.1 必要的工藝計算 .....................................................................................................253.1.1 縮口力，初選壓力機(jī) ...................................................................................253.2 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 .................................................................................................253.2.1 模具類型的選擇 ...........................................................................................253.2.2 定位方式的選擇 ...........................................................................................253.2.3 卸料、出件方式的選擇 ...............................................................................253.2.4 導(dǎo)向方式的選擇 ...........................................................................................263.3.1 縮口凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計 .......................................................................................263.3.2 外支撐塊設(shè)計 ...............................................................................................273.3.3 卸料裝置的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化 ...........................................................................283.3.4 模柄 ...............................................................................................................293.3.5 打桿 ...............................................................................................................293.3.6 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 ...........................................................................................303.3.7 連接件選用與標(biāo)準(zhǔn)化 ...................................................................................303.4 模具總裝圖 .............................................................................................................313.5 沖壓設(shè)備的選定 .....................................................................................................31沖壓模具零件加工工藝的編制凹模加工工藝過程 ...................................................32結(jié) 束 語 ...............................................................34致 謝 .................................................................35參考文獻(xiàn) ...............................................................37 51 緒 論目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大。1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀我國模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，2003 年我國模具生產(chǎn)廠點約有 2 萬多家，從業(yè)人員約 50 多萬人，2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004 年模具產(chǎn)值 530 億元。進(jìn)口模具 18.13 億 美元，出口模具 4.91 億美元，分別比 2003 年增長 18%、32.4%和 45.9%。進(jìn)出口之比 2004 年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá) 13.2 億美元，為凈進(jìn)口量較大的國家。在 2 萬多家生產(chǎn)廠點中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有 20 多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。 近年來， 模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足:第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進(jìn)行之中，但總體來看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)，再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。 第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合 1 萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多是 15～20 萬美元，有的高達(dá) 25～30萬美元，與之相對的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 6第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和 CAD/CAM 應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。第四，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占 45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。 第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后．模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進(jìn)口鋼相比，無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。1.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面: 1） 模具日趨大型化； 2）在模具設(shè)計制造中廣泛應(yīng)用 CAD/CAE/CAM 技術(shù)； 3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)； 4）在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)； 5）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率； 6）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)； 7）模具的精度將越來越高； 8）模具研磨拋光將自動化、智能化； 9）研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程； 10）開發(fā)新的成形工藝和模具。 71.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢模具是工業(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法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(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，全球模具市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場年交易總額為600～650 億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。 國外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例占到 50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004 年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織——德國機(jī)械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約 5000 家。2003 年德國模具產(chǎn)值達(dá) 48 億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有 90 家，這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的 90%，可見其規(guī)模效益。隨著時代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具工藝設(shè)計、高級鉗工及企業(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．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多 15～20 萬美元，有的達(dá)到 25～30 萬美元。國外先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá) 70%以上，而我國才達(dá)到 45%。1.3 深圓筒拉深件模具設(shè)計與制造方面1.3.1 深圓筒拉深模具設(shè)計的設(shè)計思路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底。一般情況下，拉深件的尺寸精度應(yīng)在 IT13 級以下，不宜高于 IT11 級。只有加強(qiáng)拉深變形基礎(chǔ)理論的研究，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)的各種實際問題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。圓筒件是最典型的拉深件，根據(jù)計算確定它不能一次拉深成功.因此，需要多次拉深。在最后的一次拉深中由于制件的高度太高，根據(jù)計算的結(jié)果和選用的標(biāo)準(zhǔn)模 8架，判斷此次拉深不能采用標(biāo)準(zhǔn)的模架。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度。導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度可根據(jù)拉深凸模與拉深凹模工作配合長度決定．設(shè)計時可能高度出現(xiàn)誤差，應(yīng)當(dāng)邊試沖邊修改高度。1.3.2 深圓筒拉深模具設(shè)計的進(jìn)度1.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間 20 天；2.確定加工方案，所用時間 5 天；3.模具的設(shè)計，所用時間 30 天；4.模具的調(diào)試，所用時間 5 天．1.4 縮口工件模具設(shè)計與制造方面縮口是沖壓基本工序之一，它是利用縮口模在壓力機(jī)作用下，將管坯或預(yù)先拉深好的圓通形件的口部直徑縮小的成形方法?？s口工藝在國防工業(yè)和民用工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。如槍炮的彈殼，鋼氣瓶等。2 汽瓶落料拉深復(fù)合模的設(shè)計工件名稱：汽瓶生產(chǎn)批量：中批量材料：08 鋼厚度：1㎜ 9工件圖：如圖一所示圖 1 氣瓶2.1 工件工藝分析該工件為帶底筒形工件，可采用拉深工序制稱筒形件，再進(jìn)行縮口成形。縮口時下部不變。此工件需要兩副模具—①落料拉深復(fù)合模。②縮口模。該制件為有底縮口件，因此采用外支撐縮口模具。2.2 工藝方案確定2.2.1 計算縮口因數(shù) 由圖可知，d=29㎜,D=38㎜.縮口因數(shù)計算如下：ｍ=d/D=29/38=0.76 采用外支撐模具 查表 5-12[1 得許用縮口因數(shù)為 0.6，則該工件可以一次縮口成形。2.2.2 計算縮口前毛胚高度 H 10由圖 1 可知，h 1 =0.59㎜ 按式（5-40）[] 計算毛胚高度H=1.05[h1 +(D2-d2 )/8Dsina*(1+√D/d)]=74.98mm取 H=75.0mm，縮口前毛坯如圖 2-1 所示圖 2-1 縮口前毛坯2.2.3 確定拉深次數(shù)此工件為無凸緣圓筒形工件，要求外形尺寸，沒有厚度不變的要求。此工件的形狀滿足拉深的工藝要求，可采用拉深工序加工。工件底部圓角半徑 r＝3mm,外形尺寸為 40mm，由于沒有公差等級標(biāo)注，所以?可以按未標(biāo)公差等級處理。 40mm 的公差等級為 IT14 級，滿足拉深工序?qū)ぜ畹燃壍囊蟆９ぜ目傮w高度到最后可由修邊達(dá)到要求。08 鋼的拉深工藝性較好?？傊摴ぜ睦钚暂^好，需要進(jìn)行以下計算來判斷拉深次數(shù)。1. 計算毛坯尺寸根據(jù)零件尺寸，其相對高度為：Ｈ／Ｄ=（75-0.5）/ （40-1）=74.5/39=1.947.查表4.3.1 得切邊量 Δh=5ｍｍ，根據(jù)表面積相等原則，用解析法求該零件的毛坯直徑 D?？砂聪旅娴墓接嬎悖?2 22241.70.56DdHrdr????公式見[2]。該件毛坯直徑： 11Ｄ=√（39 2+40*（74.5+5）-1.72*39*3-0.56*3*3=117.02mm式中：Ｄ——坯料直徑；ｄ、Ｈ、ｒ——拉深件直徑、高度、圓角半徑；2. 確定拉深次數(shù)坯料相對厚度為 ｔ／Ｄ=1/117.02=0.85％ 工件拉深因數(shù) ｍ總=ｄ／Ｄ=39/117.02=0.33 按表 4.4.4 知需要用壓料裝置。首次拉深時一般采用平面彈性壓邊裝置。再次拉深時，采用筒形壓邊圈。一般來說再次拉深所需要的壓邊力較小，而提供壓邊力的彈性力卻隨著行程而增加，所以要用限位裝置。首次拉深 再次拉深圖 2-2 壓邊圈各次拉深采用形式首次拉深采用彈性壓邊圈，根據(jù)ｔ／Ｄ=0.85％查表 4.4.2 得各次極限拉深系數(shù)ｍ1=0.65、ｍ 2=0.75、ｍ3=0.78 ｍ4=0.84 ……………ｍ總〈ｍ1，所以此工件需要多次拉深。故 ｄ1= ｍ1* Ｄ=0.65*117.02=76.1 ｍｍ，ｄ2=ｍ 2*ｄ1=0.75*76.1=57.05 ｍｍ，ｄ3=ｍ 3*ｄ2=0.78*57.05=44.5 ｍｍ，ｄ4=ｍ 4*ｄ3=0.84*44.5=37.37 ｍｍ，ｄ4〈39ｍｍ所以應(yīng)該用 4 次拉深工序根據(jù)以上計算，最后確定工藝方案為：先落料，再進(jìn)行拉深，通過落料拉深復(fù)合模 12落出圓形毛坯再通過四次拉深完成圓筒形拉深件，最后通過縮口模進(jìn)行縮口成形。2.3 進(jìn)行必要的計算2.3.1 各次拉深工序件尺寸的確定經(jīng)調(diào)整后各次拉深系數(shù)為ｍ1=0.67，ｍ2=0.77 ，ｍ3=0.8 ，ｍ4=0.85。各次工序件直徑為：ｄ1=ｍ 1×Ｄ=0.67×117.02=78.4ｍｍ，ｄ2=ｍ 2×ｄ1=0.77×78.4=58.08ｍｍ，ｄ3=ｍ 3×ｄ2=0.8×58.08=45.88ｍｍ，ｄ4=ｍ 4×ｄ3=0.85×45.88=39ｍｍ各次工序件圓角半徑取以下數(shù)值：由表 4-13 查得 RA1 =5√（Ｄ-d）×t=6.2ｍｍ，故R1 = RA1 –t/2=5.7ｍｍ，R 2 = 0.8 R1 =4.56ｍｍ，R 3 =0.8 R2 =3.7ｍｍ，R 4 =3ｍｍ。各工序件高度為：h1=0.25×（Ｄ 2 /ｄ1-ｄ1） +0.43×R1 /ｄ1（ｄ1+0.32×R 1 ）=0.25×（117.02 2 /78.4-78.4）+0.43×5.7 /78.4（78.4+0.32×5.7）=26.3ｍｍ，h2=0.25×（Ｄ 2 /ｄ2- ｄ2） +0.43×R2 /ｄ2（ｄ2+0.32×R 2 ）= 0.25×（117.02 2 /58.08-58.08）+0.43×4.56 /58.08（58.08+0.32×4.56 ）=46.2ｍｍ，h3=0.25×（Ｄ 2 /ｄ3- ｄ3） +0.43×R3 /ｄ3（ｄ3+0.32×R 3 ）=0.25×（117.02 2 /45.88-45.88）+0.43×3.7 /45.88（45.88+0.32×3.7 ）=65.04ｍｍ，h4=h+Δh=80ｍｍ。 計算拉深工序件的高度是為了設(shè)計再拉深模時確定壓邊圈的高度， 再拉深模壓邊圈的高度應(yīng)大于前道工序件的高度。因此拉深工序件高度的計算不必很精確， 可取較大的整數(shù)值。當(dāng)末次拉深的凸模圓角半徑 大于拉深件底角1pr半徑 時， 將出現(xiàn)所計算的末次拉深高度 大于拉深件的高度 。這是正常的， rnH通過整形，減小 值，高度將減小至拉深p 件高度 （包括修邊余量） 13以上所得尺寸都是中徑尺寸，換算成外徑和總高度后繪制工序件 3-3 所圖 2-3 拉深草圖2.3.2 壓邊力和拉深力壓邊圈產(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，則會增大傳力區(qū)危險斷面上的拉應(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。由式 4.4.6[3]得圓筒形件首次拉深壓邊力：FY1=????2 22 213.147.08.457.1454ADdrPKn????????????????以后各次拉深壓邊力：FY2=????2 22 213.1478.5.04.6.574drPKn????????????????FY4=????2 22 2343.145.839.5017dr n?????????FY3= ????2 22 233.48.5.4.3.5084drPKn???????????????? 14首次拉深力： 113.478.130.726.bFdtKKn??????以后各次拉深力： 22.5.4.85.bt331483096FdKKn??????42.9.7.bt落料力： 3.14.0243158LbbtDt n??卸料力： 0.587.9FKKn??卸 卸 落式中： Ｄ——坯料直徑； Ｐ——單位面積壓料力，其值由表得為 2.5MPA； ｄ1……ｄｎ——各次拉深后工序件的直徑； σb—被拉深材料的抗拉強(qiáng)度(MPa)； Ｋ1，Ｋ2——修正系數(shù)查表 4.4.6 得Ｋ1=0.72，Ｋ2=0.85，0.8，0.7；L——周邊長度； K 卸 ——查表為 0.052.3.3 工序壓力，初選壓力機(jī)按式 4-37[2]各壓力機(jī)的公稱壓力為：F 壓 1≧1.9（F Y1 +F1+ FL+F 卸 ）=1.9×（14.5+76.22+158+7.9）=487.60 KN，計算工序總壓力：F 總＞ 487.60KN壓力機(jī)的主要參數(shù)如下表表一 所選擇壓力機(jī)的相關(guān)參數(shù) 15型號公稱壓力/kN滑塊行程/mm最大封閉高度/mm工作臺尺寸 /mm可傾斜角/·封閉高度調(diào)節(jié)量/mmJH23-63 630 130 480 480×710 30 100JH23-25 250 65 270 370×560 30 55JH23-16 160 55 220 300×450 35 452.3.4 模具工作部分的計算1. 拉深模的間隙深間隙對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表得出：Z1/2=1.2t=1.2mm Z2/2=1.1t=1.1mmZ3/2=1.1t=1.1mm Z4/2=t=1 mm2. 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阻力就會小些，拉深力也會減小，極限拉深因數(shù)也會相應(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?？紤]到實際采用的拉深系數(shù)均接近其極限值，故首次拉深凹模圓角半徑 應(yīng)大1dr些，可按公式 ， 和0.8dtr?（ D-） 1(0.6~9)dndnrr?? 16，公式見 [3]計算各次拉深凸模和凹模的圓角半徑并化整，分1(0.6~)pnpnrr??別為：R a1=RT1=6.2 mm R A2=RT2=5.36mmR A3=RT3 =4.3 mm R A4=RT4 =3mm 3. 凸凹模工作部分的尺寸和公差由于工件要求內(nèi)形尺寸，故拉深以凸模為基準(zhǔn)，模具的制造公差按 IT8 級選取。用配作法加工凸，凹模，用線切割機(jī)加工。根據(jù)公式： 查表得： 0min(.4)TTd?????0.3,.5TA??0.740.740.62.62123408,58,5839dd???按公式計算出各次凸模的尺寸為： 00001.32.33.34.3, ,1,925TTTTmddm???????間隙取在凹模上根據(jù)公式；Z1=2.4， 。Z2=Z3=2.2，Z4=2。計算出各次拉深凹模的尺寸為： 0()AATdZ???.20.20.20.2123408,658,48,15AAmdmdmdm??????落料時以凹模為基準(zhǔn)設(shè)計： ，D=117.02 0-0.87 ，ax0()AADX????查表得：，min0.25..1.6A TXZ????， ， ，0.25025(1787)9D????00min.164TTA???2.4 模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計2.4.1 模具類型的選擇 17由沖壓工藝分析可知，采用落料拉深復(fù)合模完成落料和首次拉深，再通過拉深模完成以后各次拉深。2.4.2 定位方式的選擇因為該模具使用的是條料，所以導(dǎo)料使用導(dǎo)料銷，送進(jìn)步距控制采用擋料銷。2.4.3 卸料、出件方式的選擇模具采用彈性卸料板卸料，剛性打件。2.4.4 導(dǎo)向方式的選擇為了提高模具和質(zhì)量，方便安裝和調(diào)整，采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。2.5 主要零部件的設(shè)計2.5.1 落料凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化整體式凹模如圖 3-6 裝于下模座上，由于下模座孔口較大因而使工作時承受彎曲力矩，若凹模高度 H 及模壁厚度 C 不足時，會使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破壞。但由于凹模受力復(fù)雜，凹模高度可按經(jīng)驗公式計算，即凹模高度 H=KB凹模壁厚 C=(1.5~2)H式中 B----凹?？椎淖畲髮挾龋琺m 但 B 不小于 15mmC-----凹模壁厚，mm 指刃口至凹模外形邊緣的距離；K=系數(shù)，取 0.40凹模高度：H=KB=0.40×117.02=46.81mm 按表取標(biāo)準(zhǔn)值 47mm凹模壁厚：C=1.5H = 1.2×47=56mm凹模刃口尺寸如上 2.3 所計算結(jié)果。凹模由于采用整體式凹模，所以由外形落料凹模確定其凹模板厚度，其凹模刃口高 18度由表 2.40 查得 h=6mm，β= 20上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.7~2.0）d。d 為螺孔的距離，由于凹模厚度為 17mm，所以根據(jù)表 2.46﹝2﹞查得螺孔選用 4×M8的螺釘固定在下模座。如圖 2-4 圖 2-4 整體式落料凹模結(jié)構(gòu)圖 2-5 螺釘位置 19圖 2-5 凹模上的螺孔設(shè)計與選用螺孔到凹模外緣的最小距離 a2=1.5d=1.5×8=12mma3=1.13d≈9mm凹模上螺孔間距由表 2.47 查得最小間距為 40mm，最大間距為 90mm。 螺孔到銷孔的距離一般取 b>2d,所以 b 應(yīng)大于 16.根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板 250 mm×250 mm×40mm。2.5.2 拉深凸模拉深凸模的外形尺寸〔工作尺寸〕由前面的計算確定。它需要三個以上的螺紋孔，以便與下模座固定。拉深凸模上一般開有出氣孔，這樣會使卸件容易些，否則凸模與工件由于真空狀態(tài)而無法卸件。其凸凹模結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 3-5 所示，首次拉深凸模結(jié)構(gòu)如圖 3-6 所示。圖 2-6 首次拉深凸模2.5.3 凸凹模（落料凸模、拉深凹模）內(nèi)形尺寸由拉深凸模，外形尺寸由落料凹模尺寸采用配做法加工；拉深凹模需要有三個以上的螺釘與上模座固定，還需要兩個與上模座同時加工的銷釘孔。其結(jié)構(gòu)如圖 2-7示。 20圖 2-7 凸凹模2.5.4 壓邊圈在拉深工序中，為保證拉深件的表面質(zhì)量，防止拉深過程中材料的起皺，常采用壓邊圈用合適的壓邊力使毛坯的變形區(qū)部分被壓在凹模平面上，并使毛坯從壓邊圈與凹模平面之間的縫隙中通過，從而制止毛坯的起皺現(xiàn)象。壓邊圈的內(nèi)形與拉深凸模間隙配合，外形套有半成品制件。一般與頂料桿(三根以上) 、橡皮等構(gòu)成彈性卸料系統(tǒng)。2.5.5 確定凸模的通氣孔表 4-14，查得凸模的通氣孔直徑為 ?1=?2=6.5mm，?3=?4=5mm，一般均布 4～7 個通氣孔。2.5.6 推件塊一般與打料桿聯(lián)合使用，屬于剛性卸件裝置，靠兩者的自重把工件打出來。打料塊與拉深凹模間隙配合。 21圖 2-8 推件塊2.5.7 選用模架、確定閉合高度及總體尺寸由于拉深凹模外形尺寸不大，首次拉深落料復(fù)合模和以后各次拉深模，都選用后側(cè)導(dǎo)柱模架。再按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸見表 3-1。表 3-1 首拉深復(fù)合模模 架 規(guī) 格 選 用名稱 尺寸 材料 熱處理上模座 250×250×40 HT200 HRC45～50下模座 250×250×63 HT200導(dǎo)柱 45×230、50×230 20 滲碳 58～62導(dǎo)套 45×125×48、50×125×48 20 滲碳 58～62模柄標(biāo)記：A40?60 JB/T 7646.1；打桿長度比模柄高出 5～10㎜； 墊板厚度：12mm；凸模固定板厚度：32mm； 凸凹模固定板厚度：21㎜；卸料板厚度：14 mm； 卸料板上彈簧預(yù)留沉孔：6mm；壓邊圈為 ?117.02mm 高度為 10mm；模具的閉合高度 H 閉 =H 上 +H 凸 +H 凸凹 +2×H 墊 +H 下 =40+64+50+24+63=241mm 222.6 模具總裝圖由以上設(shè)計，可得到模具的總裝圖如圖 2-7，其工作過程是：模具在工作時，將前一道工序拉深后所得的半成品坯件套在壓邊圈上。凹模裝在上模，凸模裝在下模。待凹模隨上模下降時，首先將坯件壓住，然后坯件和壓邊圈同時向下推，凸模逐漸露出壓邊圈，而將坯料上端一部分材料壓入凹模內(nèi)，使坯件在凸、凹模作用下，產(chǎn)生塑性變形而制成所要求的零件。當(dāng)凹模隨上?；厣龝r，零件制品在打料塊及打料桿的作用下，將其從凹模內(nèi)推出。而壓邊圈在緩沖器系統(tǒng)作用下又回到原位，準(zhǔn)備下一次拉深。圖 2-7 落料拉深復(fù)合?？傃b圖2.7 沖壓設(shè)備的選定壓力機(jī)的工作行程需要考慮工件的成形和方便取件，因此，工作行程根據(jù)拉深力的計算結(jié)果和工件的高度，選擇壓力機(jī)：由于拉深力很大,所以首次拉深選 J23-63.同樣,選擇第二次拉深、第三次拉深所用壓力機(jī),分別為第二次拉深：J23-25、第三次拉深： J23-16． 232.8 沖壓模具零件加工工藝的編制2.8.1 凹模加工工藝過程 如表 6-1 所示表 6-1 落料模加工工藝過程 24工序號工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備1 備料 將毛坯鍛成 252×252×47mm2 熱處理 退火3 銑 銑六面,厚度留單邊磨量 0.2~0.3mm 銑床4 平磨 磨厚度到上限尺寸,磨側(cè)基面保證互相垂直 平面磨床5 鉗工 劃各型孔,螺孔,銷孔位置劃漏孔輪廓線6 鉗工 加工好凸模,配作沖孔凹模達(dá)要求7 銑 銑漏料孔達(dá)要求 銑床8 鉗工 鉆鉸 4×φ10 ,鉆攻 4×M12015.? 鉆床9 熱處理 淬火,回火,保證 HRC60~6410 平磨 磨厚度及基面見光 平面磨床11 線切割 按圖切割各型孔,留 0.005~0.01 單邊研量 線切割機(jī) 床12 鉗工 研光各型孔達(dá)要求13 檢驗 252.8.2 凸模加工工藝過程 如表 6-2-1,6-2--2,6-2-3 所示表 6-2-1 落料凸凹模加工工藝過程工序號工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備1 備料 將毛坯鍛成 ?120×55mm2 熱處理 退火 263 銑 銑面,厚度留單邊磨量 0.2~0.3mm 銑床4 平磨 磨厚度到上限尺寸,磨側(cè)基面保證互相垂直 平面磨床5 鉗工 劃刃口輪廓尺寸及孔位置尺寸6 鉗工 加工好凹模,配作落料凸模達(dá)要求7 線切割 按圖切割各型孔,留 0.005~0.01 單邊研量 線切割機(jī) 床8 熱處理 淬火,回火,保證 HRC60~649 鉗工 磨各配合面達(dá)要求10 檢驗表 6-2-2 拉深凸模加工工藝過程工序號工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備1 備料 備料 φ80×80mm2 熱處理 退火3 車外圓 車外圓達(dá)配合尺寸 車床 274 車工作 尺寸 車工作尺寸達(dá)要求 車床5 倒角 倒角達(dá)要求 車床6 鉗工 拋光達(dá)表面要求7 熱處理 淬火,回火,保證 HRC58~628 鉗工 磨平上下表面達(dá)要求9 檢驗. 3 汽瓶縮口模的設(shè)計3.1 必要的工藝計算3.1.1 縮口力，初選壓力機(jī)已知凹模與工件的摩擦因數(shù) μ=0.1，δ b=430MPa.縮口力 F 按式 (5-43)［1］計算：F=K[1.1×3.14Dtδb （1-d/D）×（1+μctga）×（1/cosa）]=1.15×[1.1×3.14×38×1×430×（1-29/38）×（1+0.1ctg20 ）×1/cos20]=38.93kN查文獻(xiàn)[4]開式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號為 GB/T14348 和 GB/T14353，見表一。 28表一 所選擇壓力機(jī)的相關(guān)參數(shù)3.2 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計3.2.1 模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用縮口模完成縮口成形工藝。3.2.2 定位方式的選擇因為該模具使用的外支撐塊和墊塊定位。3.2.3 卸料、出件方式的選擇模具采用剛性推件塊卸料。3.2.4 導(dǎo)向方式的選擇為了提高模具和質(zhì)量，方便安裝和調(diào)整，采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。3.3 主要零部件的設(shè)計3.3.1 縮口凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計凹模采用整體式凹模，各沖裁的凹模孔均采用線切割加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合 29圖 3-1 整體式凹模的結(jié)構(gòu)及尺寸整體式凹模如圖 3 于上座上，由于是縮口模，工件對凹模有很大的張力。若凹模高度 H 及模壁厚度 C 不足時，會使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破裂。但由于凹模受力復(fù)雜，凹模高度可按經(jīng)驗公式計算，即凹模高度 H=KB凹模壁厚 C=(1.5~2)H式中 B——凹?？椎淖畲髮挾?，mm，但 B 不小于 15mmC-----凹模壁厚，mm 指刃口至凹模外形邊緣的距離；K=系數(shù)，取 0.30凹模高度 H=KB=0.30×40=12mm 取≧15㎜，據(jù)需要選 H=25㎜凹模壁厚 C=1.5H = 1.5×25=30 凹模的長度選取要考慮以下因素：a)保證有足夠的剛度和強(qiáng)度。b)有足夠空間安裝頂出器并使其運動靈活。選取凹模邊界為 125㎜×125mm。凹模材料選用 Cr12 制造，熱處理硬度為 3058～62HRC。凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.7~2.0）d； 圖 3-2 凹模上的螺孔設(shè)計與選用 d 為螺孔的距離，由于凹模厚度為 25mm，所以根據(jù)表 2.46﹝2﹞查得螺孔選用 4×M8 的螺釘固定在上模座。故選用如圖 8： 螺孔到凹模外緣的最小距離 a2=1.5d=1.5×8=12mma3=1.13d=1.13×8≈9mm凹模上螺孔間距由表 2.47 查得最小間距為 40mm，最大間距為 90mm。 螺孔到銷孔的距離一般取 b>2d，所以 b 應(yīng)大于 16?？s口模采用外支撐式一次成形，縮口凹模工作面要求表面粗糙度為 Ra0.4℉μｍ。使用標(biāo)準(zhǔn)下彈頂器，采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，導(dǎo)柱導(dǎo)套加長 160 考慮模具閉合高度 225㎜可頃壓力機(jī) 400kN.3.3.2 外支撐塊設(shè)計 31圖 3-3 外支撐塊通過外支撐塊來固定和定位縮口件。高度 105mm,外形直徑 119mm.內(nèi)孔直徑 40mm,通過推桿推動其移動來縮短開模行程。3.3.3 卸料裝置的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化該模具采用剛性頂出器壓力機(jī)的力作用在打桿上，打桿作用頂出器推出工件。頂出器的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖 3-4 所示。推出器：材料 45 鋼 硬度 43~48HRC圖 3-4 推出器 323.3.4 模柄模柄標(biāo)記：A40×100JB/T 7646.1模柄與上模座的聯(lián)接采用壓入式的結(jié)構(gòu)如圖 3-5 示。圖 3-5 壓入式的模柄3.3.5 打桿材料 Q235 硬度 48~52HRC 查模具設(shè)計大全可知模柄直徑 40㎜取打桿直徑為 11㎜ 打桿長度應(yīng)比模柄高出 5~10㎜，結(jié)構(gòu)尺寸如圖 3-6 示：圖 3-6 打桿3.3.6 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 33由凹模周界可以選取標(biāo)準(zhǔn)模架。凹模周界Ｌ＝125mm,B=125mm,閉合高度 h1=225㎜材料為 ZG45(ZG310-570),0I 級精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架。如圖 3-7 示。圖 3-7 架后側(cè)模架導(dǎo)柱標(biāo)記：22×160GB/T2861.1 —9022×160 GB/T2861.1—90導(dǎo)套標(biāo)記：22×65×60 GB/T2861.6—9022×70×60GB/T2861.6—90上模座標(biāo)記：125?125×32GB/T2855.5—90下模座標(biāo)記：125×125×40GB/T2855.5——90模具閉和高度：H 模 =32+25+60+68+40=2253.3.7 連接件選用與標(biāo)準(zhǔn)化本模具采用螺釘固定，銷釘定位。具體講內(nèi)六角螺釘標(biāo)記：35 鋼 M8?65 GB70—85螺釘標(biāo)記：35 鋼 M8?30 GB