電池帽沖壓模具設(shè)計(jì)
46頁 14000字?jǐn)?shù)+論文說明書+13張CAD圖紙【詳情如下】
沖頭固定圈.dwg
凹模.dwg
凹模固定圈.dwg
卸料板.dwg
底板.dwg
打料桿.dwg
拉伸沖頭.dwg
推料圈.dwg
推料塊.dwg
模柄.dwg
滑塊1.dwg
滑槽.dwg
電池帽沖壓模具開題報(bào)告.doc
電池帽沖壓模具裝配圖.dwg
電池帽沖壓模具設(shè)計(jì)論文.doc
前言 - 4 -
1 模具的概論 - 4 -
1.1沖壓與沖模 - 5 -
1.1.1我國(guó)沖壓現(xiàn)狀與發(fā)展方向 - 5 -
1.1.2國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) - 6 -
2 沖壓件工藝分析 - 8 -
2.1收集并分析有關(guān)設(shè)計(jì)的原始資料 - 9 -
2.2產(chǎn)品零件的沖壓工藝性分析與審查 - 10 -
3制定沖壓工藝方案 - 11 -
4主要設(shè)計(jì)計(jì)算 - 12 -
4.1毛坯尺寸計(jì)算 - 13 -
4.2成形次數(shù)的確定 - 14 -
4.3零件排樣及相關(guān)計(jì)算 - 16 -
4.3.1零件排樣 - 16 -
4.3.2條料尺寸 - 18 -
4.3.3材料消耗定額 - 19 -
4.3.4中間工序半成品尺寸 - 19 -
4.4沖壓工序壓力計(jì)算 - 20 -
4.5工作部分尺寸計(jì)算 - 23 -
4.5.1落料凹、凸模的工作尺寸計(jì)算 - 23 -
4.5.2首次拉深凹、凸模工作尺寸計(jì)算 - 25 -
4.5.3第二次拉深凹、凸模工作尺寸計(jì)算 - 26 -
5模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 27 -
5.1拉深模的典型結(jié)構(gòu) - 27 -
5.1.1落料拉深復(fù)合模 - 28 -
5.1.2二次拉深模 - 28 -
5.2模具材料的選用 - 29 -
5.2.1沖壓對(duì)模具材料的要求 - 29 -
5.2.2模具材料的選用原則 - 30 -
5.2.3沖模常見材料以及熱處理要求 - 30 -
5.3定位方式的選擇 - 33 -
5.4卸料出件方式的選擇 - 33 -
5.5導(dǎo)向方式的選擇 - 34 -
6模具主要零件的設(shè)計(jì) - 34 -
6.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 34 -
6.2其他零件的設(shè)計(jì)與選用 - 36 -
7沖壓設(shè)備的選擇 - 37 -
8工作零件的加工工藝 - 38 -
8.1凸凹模的加工工藝過程 - 38 -
8.2拉深凸模的加工工藝過程 - 39 -
8.3落料凹模的加工工藝 - 40 -
8.4第二次拉深凸模的加工工藝過程 - 40 -
8.5第二次拉深凹模的加工工藝 - 41 -
9模具的裝配 - 42 -
9.1沖模裝配要點(diǎn) - 42 -
9.2沖模裝配工藝要點(diǎn) - 42 -
9.3具體裝配 - 43 -
致 謝 - 45 -
參 考 文 獻(xiàn) - 46 -
摘 要：本文介紹了電池帽沖壓模具的設(shè)計(jì)。根據(jù)已有的零件圖，綜合考慮影響生產(chǎn)順利進(jìn)行的各方面因素，合理安排零件的生產(chǎn)工序，優(yōu)化確定各工藝參數(shù)的大小和變化范圍，合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)，正確選擇模具加工方法，選用機(jī)床設(shè)備等，使零件的整個(gè)生產(chǎn)達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、安全。
關(guān)鍵詞：拉深、模具設(shè)計(jì)與制造、沖壓方案、旋轉(zhuǎn)體拉深件
Abstract: This paper introduces the design of battery cap stamping mould. On the basis of the existing parts graph, comprehensive consideration of the effect of the production running smoothly, reasonable arrangement of various factors of production processes, optimize the parts to determine the size and the process parameters, reasonable design change range die structure, and the correct choice mould processing method, using machine equipment, make the whole production reach high quality parts and high output, low cost, safety.
Keywords: Deep drawing, mould design and manufacture, stamping scheme, tothe drawing parts
前言
板料沖壓是金屬加工的一種基本方法，他用以生產(chǎn)各種板料零件，具有生產(chǎn)效率高、尺寸精度好、重量輕、成本低并易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等特點(diǎn)。在現(xiàn)代汽車、拖拉機(jī)、電器電機(jī)、電子儀表、日用生活用品、航空航天以及國(guó)防工業(yè)等各個(gè)工業(yè)部門中均占有越來越重要的地位。
沖壓加工與其他加工方法相比，無論在技術(shù)方面還是在經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，其生產(chǎn)出來的工件具有高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗的特點(diǎn)，是其他加工方法所不能比擬的。但需要指出的是，由于進(jìn)行沖壓成型加工必須具備相應(yīng)的模具，而模具是技術(shù)密集新產(chǎn)品，其制造是單間小批量生產(chǎn)，具有難加工、精度高、技術(shù)要求高、生產(chǎn)成本高的特點(diǎn)。所以只有在沖壓零件生產(chǎn)批量大的情況下，沖壓成型加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得好的經(jīng)濟(jì)效益。
由于沖壓加工具有上市突出的有點(diǎn)，因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位，是國(guó)防工業(yè)機(jī)敏用工業(yè)生產(chǎn)中比不得少的加工方法。
沖壓工序根據(jù)材料的變形特點(diǎn)可分為分離工序好變形工序兩類。
分離工序是指坯料再?zèng)_壓力作用下，變形部分的應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限以后，使坯料發(fā)生斷裂而產(chǎn)生分離。分離工序包括：切斷、落料、沖孔、切口、切邊、剖邊等。
成型工序是指坯料在沖壓力作用下，變形部分的應(yīng)力達(dá)到屈服極限，但未達(dá)到強(qiáng)度極限，是坯料發(fā)生塑性變形，成為居于有定形狀尺寸與精度制件的加工工序。成型包括：彎曲、拉深、翻邊、旋轉(zhuǎn)、校平、壓花等。
1 模具的概論
模具是用來成型物品的工具，這種工具有各種零件構(gòu)成，不同的模具由不同的零件構(gòu)成。它主要通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實(shí)現(xiàn)物品外形的加工。
1.1沖壓與沖模
沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種加工方法。
在沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為沖壓模具。沖模在實(shí)現(xiàn)沖壓加工中是必不可少的工藝裝備，與沖壓件是“一模一樣”上午關(guān)系，若沒有符合要求的沖模，就不能生產(chǎn)出合格的沖壓件；沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓成形工藝就無法實(shí)現(xiàn)。在沖壓零件的生產(chǎn)中，合理的沖壓成形工藝、先進(jìn)的模具、高效的沖壓設(shè)備是必不可少的三要素。
沖壓加工與其他加工方法相比，無論在技術(shù)方面，還是在經(jīng)濟(jì)方面，都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。生產(chǎn)的制件所表現(xiàn)出來的高精度，高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。但需要指出的是，由于進(jìn)行沖壓成形加工必須具備相應(yīng)的模具，而模具是技術(shù)密集型產(chǎn)品，其制造屬單位小批量生產(chǎn)，具有難加工、精度高、技術(shù)要求高、生產(chǎn)成本高的特點(diǎn)。所以，只有在沖壓零件生產(chǎn)批量大的情況下，沖壓成形加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得好的經(jīng)濟(jì)效益。
由于沖壓加工具有上述突出特點(diǎn)，因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位，是國(guó)防工業(yè)及民用工業(yè)中必不可少的加工方法。
1.1.1我國(guó)沖壓現(xiàn)狀與發(fā)展方向
目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)落后，主要原因是我國(guó)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(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。
隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)正呈現(xiàn)多品種、少批量，復(fù)雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快的變化特點(diǎn)，沖壓模具正向高效、精密、長(zhǎng)壽命、大型化方向發(fā)展。為適應(yīng)市場(chǎng)變化，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展，沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正由手工設(shè)計(jì)、依靠人工經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)機(jī)械加工技術(shù)向以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）技術(shù)轉(zhuǎn)變。
至今，我國(guó)模具制造行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)超過機(jī)床工業(yè)。有關(guān)板料沖壓技術(shù)方面的問題愈來愈為人們所關(guān)注，相應(yīng)的沖壓工藝?yán)碚摰难芯考皼_壓加工機(jī)理的探討也隨之不斷深化，如何從沖壓工序基本應(yīng)力與變形狀態(tài)的分析著手，改善沖件的質(zhì)量精度，并提高模具的使用壽命也就顯得愈為重要。
致 謝
時(shí)光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼間便是大學(xué)畢業(yè)時(shí)節(jié)，春夢(mèng)秋云，聚散真容易，三年寒窗，所獲的不僅僅是愈加豐厚的知識(shí)，更重要的是閱讀和所培養(yǎng)的思維方式，表達(dá)能力和廣闊的視野，離校之期已日趨臨近，畢業(yè)論文的完成也隨之進(jìn)入了尾聲。從開始進(jìn)入課題問的順利完成，一直都離不開老師、同學(xué)、朋友給我熱情的幫助，在這里在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！
說心里話，作為一個(gè)大專生，在最初試圖以沖裁模為題材進(jìn)行論述時(shí)，還是頗有難度的，最大的難度在于自己對(duì)沖裁模設(shè)計(jì)的思路很迷忙，面對(duì)神秘瑰麗的沖裁模茫茫然不知從何處下手，幾經(jīng)醞釀思索，最后在機(jī)電系老師的鼓勵(lì)和幫助下，最終對(duì)本課題進(jìn)行嘗試性的構(gòu)思，由此才展開此論文的撰寫。
本論文是在我的指導(dǎo)老師的親切關(guān)懷與細(xì)心指導(dǎo)下完成的。從課題的選擇到論文的最終完成，老師始終都給予了細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持，并且在耐心指導(dǎo)論文之余，老師還不忘拓展我們的視野，讓我們對(duì)模具這個(gè)專業(yè)更進(jìn)一步的了解，從而對(duì)模具這個(gè)專業(yè)充滿了信心和希望，有時(shí)老師對(duì)該專業(yè)前景的分析，雖然與論文不甚相關(guān)，卻為我們將來步入模具行業(yè)研究的殿堂打開了不可多得的方便法門。
值得一提的是指導(dǎo)老師和班主任，他們嫻靜少言，不慕榮利，對(duì)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)，在他們身上，我們可以感受到一個(gè)職業(yè)導(dǎo)師的嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)，這些都讓我們獲益匪淺，并且將終生受用無窮，畢竟“經(jīng)師易得，人師難求”，希望借此機(jī)會(huì)向指導(dǎo)老師和班主任表示最衷心的感謝！
此外，本文最終得以順利完成，也是與機(jī)電系其他老師的幫助分不開的，雖然他們沒有直接參與我的論文指導(dǎo)，但在開題時(shí)也給我提供了不少的意見，提出了一系列可行性的建議，在此向他們表示深深的感謝！
參 考 文 獻(xiàn)
1．劉建超、張寶忠主編．塑料模具設(shè)計(jì)與制造．北京：高等教育出版社，2004年
2．王孝培主編．塑料手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990年
3．沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組編著．沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000年
4．模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì)．沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994年
5．馮炳堯、韓泰榮、蔣文森編．模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)（第二版）．上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1998年
6．模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)教育叢書編委會(huì)．模具制造工藝與裝備．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003年
7．許發(fā)越主編．模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994年
8．李天佑主編．沖模圖冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1988年
開題報(bào)告書 課 題 名 稱 電池帽沖壓模具設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號(hào) 系 、 專 業(yè) 指 導(dǎo) 教 師 2011 年 月 日 一、課題的來源、目的意義（包括應(yīng)用前景）、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及水平 1、 課題來源 課題來源： 本課題來源于生產(chǎn)實(shí)踐， 主要用于電池行業(yè) ，該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)已經(jīng)達(dá)到圖紙的要求。 2、 目的意義： 通過對(duì) 電池帽 工藝研究，改變?cè)械墓に囘^程，制定較合理的沖壓工藝流程，設(shè)計(jì)沖裁、成形模具，確保模具壽命，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，在老師的指導(dǎo)下完成工藝設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)，培養(yǎng)自己的理論聯(lián)系實(shí)際能力，培養(yǎng)自己獨(dú)立解決模具設(shè)計(jì)和制造上理論與實(shí)際問題的能力，提高自己查閱資料和 靈活使用軟件語言的能力。 通過綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，在老師的指導(dǎo)下解決實(shí)際的工程問題，培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實(shí)際的能力、從而養(yǎng)成良好的設(shè)計(jì)思想和工作作風(fēng)。本次設(shè)計(jì)是要求解決實(shí)際的工程問題，不僅要求我們掌握相當(dāng)好的專業(yè)知識(shí)，擁有解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)還要熟悉應(yīng)用相關(guān)的國(guó)家、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，更加熟練地應(yīng)用繪圖軟件繪制工程圖。 2、 冷沖模 的 現(xiàn)狀與 發(fā)展 方向 在冷沖模方面，多公位連續(xù)模和多功能模具是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密、高效模具品種。目前，國(guó)內(nèi)已可制造具有自動(dòng)沖切、疊壓、鉚合、記數(shù)、分組、轉(zhuǎn)子鐵心扭斜和安全保護(hù)等功能的鐵 心精密自動(dòng)疊片多功能模具。 生產(chǎn)電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子雙回路轉(zhuǎn)疊片的硬質(zhì)合金連續(xù)模的步距精度可達(dá)2命可達(dá) 1 億次以上。用于生產(chǎn)集成電路引線框架的 20~30 工位的連續(xù)模，用于生產(chǎn)電子槍零件的硬質(zhì)合金 連續(xù)模和生產(chǎn)空調(diào)散熱片的連續(xù)模也已經(jīng)達(dá)到了較高的水平。 但 目前， 總體來說 我國(guó)沖壓技術(shù)與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還 比較 落后，主要原因是我國(guó)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(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相 當(dāng)大。 隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)正呈現(xiàn)多品種、少批量，復(fù)雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快的變化特點(diǎn)，沖壓模具正向高效、精密、長(zhǎng)壽命、大型化方向發(fā)展。為適應(yīng)市場(chǎng)變化，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展，沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正由手工設(shè)計(jì)、依靠人工經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)機(jī)械加工技術(shù)向以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ 數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（ 術(shù)轉(zhuǎn)變。 二、 課題 研究的主要內(nèi)容 、研究方法 或工程技術(shù)方案和準(zhǔn)備采取的措施 1、課題研究的主要內(nèi)容： 1、 對(duì) 電池帽 進(jìn)行工藝性能和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性分析。 2、對(duì) 電池帽 的落料、 拉伸 和成形工藝過程進(jìn)行 模具結(jié)構(gòu)的分析和方案比較，設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)圖和模具零件圖。 3、對(duì)模具成形零件的制造工藝進(jìn)行分析，編制成形零件的工藝卡。 4、對(duì)模具的裝配工藝進(jìn)行分析，編制模具的裝配工藝文件。 2、本課題研究方法： 1) 設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備： 豐富模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)，熟悉 電池帽 結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)過程 熟悉沖壓成形原理及整個(gè)流程 2) 零件三維造型： 先利用 件畫出二維圖紙 3) 模具設(shè)計(jì) ： 1. 對(duì)所 設(shè)計(jì)模具之產(chǎn)品 (電池帽 )進(jìn)行可行性分析 。 2．確定模具結(jié)構(gòu)（本課題采用 沖壓 ）。 3． 排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率計(jì)算 4． 沖裁壓力和壓力中心計(jì)算 5． 凸凹模設(shè)計(jì) 6． 凸凹模刃口尺寸的確定 。 7．其它零件的設(shè)計(jì) 8．壓力機(jī)的選擇 9．結(jié)束語 4) 設(shè)計(jì)說明書 ： 闡述 電池帽 零件圖的繪制過程工程及整個(gè)模具設(shè)計(jì)過程。 2、在設(shè)計(jì)過程中的困難及解決辦法 由于 自己實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足 ， 在設(shè)計(jì)過程中 可能會(huì)遇到很多困難。例如零件圖三維造型，模具三維造型后的 排樣 設(shè)計(jì)等等。對(duì)于困難我會(huì)竭盡所能一一把它克服掉。解決的主要途徑有： 一、 通過圖書館查閱相關(guān)資料自學(xué)； 二、 組內(nèi)組織討論解決問題； 三、 請(qǐng)教課題指導(dǎo)老師及 同學(xué)； 四、 參觀模具廠，了解 沖壓全 過程； 最后，我們相信通過自己的努力一定能順利完成任務(wù)。 五 總的工作任務(wù)，進(jìn)度安排以及預(yù)期結(jié)果 1、總的工作任務(wù) 1、 獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì) 2、 按圖標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)一套模具的裝配圖和有關(guān)的關(guān)鍵零件圖 3、 制訂模具的裝配工藝和成形零件的工藝，并編制出成形零件的工藝卡。 4、 按邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)的書寫格式要求，撰寫設(shè)計(jì)說明書，并不少于 10000 字。 5、 完成 3000文字的畢業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)的外文資料翻譯。 2、 進(jìn)度安排 ： 1． 2011． 2． 263． 30 搜集資料，完成開題報(bào)告。 2． 2011． 4． 14． 10 工件工藝分析，確定設(shè)計(jì)方案。 3． 2011． 4． 115． 15 模具結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計(jì)。零件加工工藝及模具裝配工藝設(shè)計(jì) 4． 2011． 5． 165． 25 外文資料翻譯，撰寫設(shè)計(jì)說明。 5． 2011． 5． 266． 3 畢業(yè)設(shè)計(jì)文件打印，畢業(yè)答辯準(zhǔn)備 3、 預(yù)期結(jié)果： 篇相關(guān)英文資料的翻譯。完成對(duì)電池帽沖壓件的結(jié)構(gòu)和功能分析，確定總體方案設(shè)計(jì)，并繪制出零件圖。完成模具部分零件的工藝設(shè)計(jì)，撰寫詳細(xì)的設(shè)計(jì)說明書。 我希望能提前完成任務(wù)，并且把錯(cuò)誤降低到最低點(diǎn)，使 本設(shè)計(jì)應(yīng)具有相當(dāng)?shù)膶?shí)用性。 參考文獻(xiàn) 1．劉建超、張寶忠主編．塑料模具設(shè)計(jì)與制造．北京：高等教育出版社， 2004年 2．王孝培主編．塑料手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1990 年 3．沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組編著．沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2000 年 4．模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì)．沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1994年 5．馮炳堯、韓泰榮、蔣文森編．模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)（第二版）．上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1998 年 6．模具設(shè)計(jì) 與制造技術(shù)教育叢書編委會(huì)．模具制造工藝與裝備．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2003 年 7．許發(fā)越主編．模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1994 年 8．李天佑主編．沖模圖冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1988 年 五、指導(dǎo)教師審查意見 指導(dǎo)教師（簽名） 年 月 日 六、教研室審查意見 教研室主任（簽名） 年 月 日 七、院（系）審查意見 院（系）主任（簽名） 年 月 日 備 注 第 - 1 - 頁 前言 ........................................................................................................................... - 4 - 1 模具的概論 ........................................................................................................... - 4 - 壓與沖模 .................................................................................................. - 5 - 國(guó)沖壓現(xiàn)狀與發(fā)展方向 ................................................................ - 5 - 外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) ............................................................ - 6 - 2 沖壓件工藝分析 ................................................................................................... - 8 - 集并分析有關(guān)設(shè)計(jì)的原始資料 .............................................................. - 9 - 品零件的沖壓工藝性分析與審查 ........................................................ - 10 - 3 制定沖壓工藝方案 .............................................................................................. - 11 - 4 主要設(shè)計(jì)計(jì)算 ...................................................................................................... - 12 - 坯尺寸計(jì)算 ............................................................................................ - 13 - 形次數(shù)的確定 ........................................................................................ - 14 - 件排樣及相關(guān)計(jì)算 ................................................................................ - 16 - 件排樣 .......................................................................................... - 16 - 料尺寸 .......................................................................................... - 18 - 料消耗定額 .................................................................................. - 19 - 間工序半成品尺寸 ...................................................................... - 19 - 壓工序壓力計(jì)算 .................................................................................... - 20 - 作部分尺寸計(jì)算 .................................................................................... - 23 - 料凹、凸模的工作尺寸計(jì)算 ...................................................... - 23 - 次拉深凹、凸模工作尺寸計(jì)算 .................................................. - 25 - 二次拉深凹、凸模工作尺寸計(jì)算 .............................................. - 26 - 5 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...................................................................................................... - 27 - 深模的典型結(jié)構(gòu) .................................................................................... - 27 - 料拉深復(fù)合模 .............................................................................. - 28 - 次拉深模 ...................................................................................... - 28 - 具材料的選用 ........................................................................................ - 29 - 壓對(duì)模具材料的要求 .................................................................. - 29 - 具材料的選用原則 ...................................................................... - 30 - 模常見材料以及熱處理要求 ...................................................... - 30 - 位方式的選擇 ........................................................................................ - 33 - 料出件方式的選擇 ................................................................................ - 33 - 向方式的選擇 ........................................................................................ - 34 - 6 模具主要零件的設(shè)計(jì) .......................................................................................... - 34 - 作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................................................................ - 34 - 他零件的設(shè)計(jì)與選用 ............................................................................ - 36 - 7 沖壓設(shè)備的選擇 .................................................................................................. - 37 - 8 工作零件的加工工藝 .......................................................................................... - 38 - 凹模的加工工藝過程 ............................................................................ - 38 - 深凸模的加工 工藝過程 ........................................................................ - 39 - 料凹模的加工工藝 ................................................................................ - 40 - 二次拉深凸模的加工工藝過程 ............................................................ - 40 - 二次拉 深凹模的加工工藝 .................................................................... - 41 - 第 - 2 - 頁 9 模具的裝配 .......................................................................................................... - 42 - 模裝配要點(diǎn) ............................................................................................ - 42 - 模裝配工藝要點(diǎn) .................................................................................... - 42 - 體裝配 .................................................................................................... - 43 - 致 謝 ................................................................................................................. - 45 - 參 考 文 獻(xiàn) ..................................................................................................... - 46 - 摘 要 ： 本文介紹了 電池帽沖壓模具 的設(shè)計(jì)。 根據(jù)已有的 零件圖 ，綜合考慮影響第 - 3 - 頁 生產(chǎn)順利進(jìn)行的各方面因素，合理安排零件的生產(chǎn)工序，優(yōu)化確定各工藝參數(shù)的大小和變化范圍，合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)，正確選擇模具加工方法， 選用機(jī)床設(shè)備等，使零件的整個(gè)生產(chǎn)達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、安全 。 關(guān)鍵詞 ： 拉深、模具設(shè)計(jì)與制造、 沖壓方案 、旋轉(zhuǎn)體拉深件 of On of of of of of to 第 - 4 - 頁 前言 板料沖壓是金屬加工的一種基本方法，他用以生產(chǎn)各種板料零件，具有生產(chǎn)效率高、尺寸精度好、重量輕、成本低并易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等特點(diǎn)。在現(xiàn)代汽車、拖拉機(jī)、電器電機(jī)、電子儀表、日用生活用品、航空航天以及國(guó)防工業(yè)等各個(gè)工業(yè)部門中均占有越來越重要的地位。 沖壓加工與其他加工方法相比，無論在技術(shù)方面還是在經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，其生產(chǎn)出來的工件具有高精度、 高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗的特點(diǎn)，是其他加工方法所不能比擬的。但需要指出的是，由于進(jìn)行沖壓成型加工必須具備相應(yīng)的模具，而模具是技術(shù)密集新產(chǎn)品，其制造是單間小批量生產(chǎn)，具有難加工、精度高、技術(shù)要求高、生產(chǎn)成本高的特點(diǎn)。所以只有在沖壓零件生產(chǎn)批量大的情況下，沖壓成型加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得好的經(jīng)濟(jì)效益。 由于沖壓加工具有上市突出的有點(diǎn)，因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位，是國(guó)防工業(yè)機(jī)敏用工業(yè)生產(chǎn)中比不得少的加工方法。 沖壓工序根據(jù)材料的變形特點(diǎn)可分為分離工序好 變形工序兩類。 分離工序是指坯料再?zèng)_壓力作用下，變形部分的應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限以后，使坯料發(fā)生斷裂而產(chǎn)生分離。分離工序包括：切斷、落料、沖孔、切口、切邊、剖邊等。 成型工序是指坯料在沖壓力作用下，變形部分的應(yīng)力達(dá)到屈服極限，但未達(dá)到強(qiáng)度極限，是坯料發(fā)生塑性變形，成為居于有定形狀尺寸與精度制件的加工工序。成型包括：彎曲、拉深、翻邊、旋轉(zhuǎn)、校平、壓花等 。 1 模具的 概論 模具是用來成型物品的工具，這種工具有各種零件構(gòu)成，不同的模具由不同的零件構(gòu)成。它主要通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實(shí)現(xiàn)物品外形的加工。 第 - 5 - 頁 壓與沖模 沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種加工方法。 在沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為沖壓模具。沖模在實(shí)現(xiàn)沖壓加工中是必不可少的工藝裝備，與沖壓件是 “一模一樣 ”上午關(guān)系，若沒有符合要求的沖模，就不能生產(chǎn)出合格的沖壓件；沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓成形工藝就無法實(shí)現(xiàn)。在沖壓零件的生產(chǎn)中，合理的沖壓成形工藝、先進(jìn)的模具、高效的沖壓設(shè)備是必不可少的三要素。 沖壓加工與其他 加工方法相比，無論在技術(shù)方面，還是在經(jīng)濟(jì)方面，都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。生產(chǎn)的制件所表現(xiàn)出來的高精度，高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。但需要指出的是，由于進(jìn)行沖壓成形加工必須具備相應(yīng)的模具，而模具是技術(shù)密集型產(chǎn)品，其制造屬單位小批量生產(chǎn)，具有難加工、精度高、技術(shù)要求高、生產(chǎn)成本高的特點(diǎn)。所以，只有在沖壓零件生產(chǎn)批量大的情況下，沖壓成形加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得好的經(jīng)濟(jì)效益。 由于沖壓加工具有上述突出特點(diǎn)，因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占 有十分重要的地位，是國(guó)防工業(yè)及民用工業(yè)中必不可少的加工方法。 國(guó) 沖壓現(xiàn)狀與發(fā)展方向 目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)落后，主要原因是我國(guó)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(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。 隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)正呈現(xiàn)多品種、少批量，復(fù)雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快的變化特點(diǎn)，沖壓模具正向高效、精密、長(zhǎng)壽命、大型化 方向發(fā)展。為適應(yīng)市場(chǎng)變化，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展，沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正由手工設(shè)計(jì)、依靠人工經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)機(jī)械加工技術(shù)向以計(jì)第 - 6 - 頁 算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ 數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（ 術(shù)轉(zhuǎn)變。 至今，我國(guó)模具制造行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)超過機(jī)床工業(yè)。有關(guān)板料沖壓技術(shù)方面的問題愈來愈為人們所關(guān)注，相應(yīng)的沖壓工藝?yán)碚摰难芯考皼_壓加工機(jī)理的探討也隨之不斷深化，如何從沖壓工序基本應(yīng)力與變形狀態(tài)的分析著手，改善沖件的質(zhì)量精度，并提高模具的使用壽命也就顯得愈為重要。 外模 具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)外 模 具發(fā)展趨勢(shì) ： (1)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在模具設(shè)計(jì)上已經(jīng)大量使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ,并普及了計(jì)算機(jī)繪圖 。 據(jù)有差資料介紹 ,美國(guó)和日本 75 的模具廠已使用了技術(shù) ,香港的模具廠也開始采用這項(xiàng)技術(shù) 。 (2)在注塑模具設(shè)計(jì)中 ,已開始普及應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助工程分析軟件 ,對(duì)塑料的流動(dòng) ,填充 ,冷卻情況及模具的澆口配置 ,澆道大小 ,冷卻加熱系統(tǒng)和模具的剛度 ,強(qiáng)度等進(jìn)行科學(xué)的分析和計(jì)算 ,從而保證注塑制品的質(zhì)量與合理的生產(chǎn)節(jié)拍 。 (3)國(guó)外的注塑模具中 ,多型腔 ,多層 ,大型精密模具已 占 50%,不僅提高了生產(chǎn)效率 ,而且節(jié)省了大量塑料原料 。 1)國(guó)外已大量使用數(shù)控機(jī)床 ,應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助加工軟件和數(shù)控編程技術(shù)對(duì)模具 ,特別是對(duì)具有復(fù)雜型腔 (三維曲面 )的模具進(jìn)行加工 ,使模具的質(zhì)量和附加值大為提高 。 模具的加工周期減少 6以上 ,成本降低 3以上 ,生產(chǎn)效率提高 60 以上為了提高加工效率及滿足各種復(fù)雜曲面加工的要求 ,國(guó)外已開發(fā)出四軸和五軸的數(shù)控自動(dòng)編程軟件并且進(jìn)了實(shí)用階段 。 模具標(biāo)準(zhǔn)模架及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用日益普及 ,已實(shí)現(xiàn)商品化 。 如注塑模具的 熱流道技術(shù)等 。 開發(fā)出適用于各種不同模具的專用模具鋼 ,并實(shí)現(xiàn)商品化 。 模具企業(yè)向小而專的方向發(fā)展 。 如日本現(xiàn)有 11656家模具企業(yè) ,小廠有 11142家 ,占總數(shù)的 百人以上的僅有 65家 。 占總數(shù)的第 - 7 - 頁 54%韓國(guó)有 1570 家模具企業(yè)僅占總數(shù)的 9%； 新加坡有 460 家模具 企業(yè)僅占總數(shù)的 3香港有 6500家模具企業(yè) 也 占總數(shù)的 行業(yè)特點(diǎn) ： 模具行業(yè)已由勞動(dòng)密集型逐步 3 轉(zhuǎn)化為技術(shù)勞動(dòng)密集型 檢驗(yàn)儀器 和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) /分析 /制造軟件 ,但仍然需要高技藝的 勞動(dòng) 。 所以 ,模具行業(yè)又是高技術(shù)和高技藝緊密結(jié)合的一十行業(yè) 。 模具的種類繁多 ,從設(shè)計(jì) ,制造工藝 ,裝備以至原材料都各不相同所以企業(yè)生產(chǎn)的模具宜專而不宜全 ,規(guī)模宜小而不宜大 。 即使是生產(chǎn)專業(yè)化的模具企業(yè) ,在生產(chǎn)同一類模具時(shí) ,也會(huì)由于不同模具的精度要求 ,復(fù)雜程度 ,加工難度等的不同而需要變化設(shè)備的配置和工程的安排 。 因此 ,模具企業(yè)還應(yīng)在專業(yè)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的素性化三 ,市場(chǎng)分析據(jù)國(guó)際生產(chǎn)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè) ,到 2000年工業(yè)品零 件粗加工的 75%,精加工的 5%將由模具成型 ,可見模具在工業(yè)生產(chǎn)中的作用將日益重要 已擺脫了屬地位而成為獨(dú)立的行業(yè) ,并成為基礎(chǔ)工業(yè)的重要組成部分 。 1988 年美國(guó)日本 ,西德的模具產(chǎn)值分別達(dá)到 62億美元 ,83億美元 ,4億美元 ,比 1957年增長(zhǎng)了約 100倍 ,并超過了這些國(guó)家機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值 。 據(jù)有關(guān)資料介紹 ,工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中 。 對(duì)模具的需求量日益增多 ,美國(guó) ,日本約有 4050 的工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)需用模具國(guó)際市場(chǎng)中模具的貿(mào)易量十分可觀 由于工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的 工費(fèi)用增加 ,模具生產(chǎn)有向東南亞國(guó)家轉(zhuǎn)移的趨勢(shì) 。 日本 的生產(chǎn)以高 ,精模具為主 ,需要人工勞動(dòng)量大的模具則依靠進(jìn)口解決 ,其 1980年模具進(jìn)口額為 至 1989年已上升到 1元 。 十年間提高了 中低檔模具的國(guó)際市場(chǎng)潛力十分巨大 ,只要我國(guó)模具的質(zhì)量能有提高 ,交貨期能有保證 ,模具出口的前景是十分樂觀的 國(guó)際市場(chǎng)對(duì)塑料模具模架及模具標(biāo)準(zhǔn)件的需求量也很大 ,目前我國(guó)只有塑料模具模架有少量出口 。 根據(jù)工藝性質(zhì)可分為：沖裁模、彎曲模、拉深模、成 型模。沖裁模是指沿封第 - 8 - 頁 閉或長(zhǎng)空的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等；彎曲模是指板料毛坯或其他坯料沿著直線或彎曲線產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度或形狀的工件的磨具；拉深模是把板料毛坯制成開口空心件進(jìn)一步改變形狀和尺寸的模具；成型模具是指將毛坯或半成品工件按凸凹模的形狀直接復(fù)制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。 根據(jù)工序組合成都分，可分為單工序模、復(fù)合模、和級(jí)進(jìn)模。單工序模是指在壓力機(jī)的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具，復(fù)合模是指只有一個(gè)工位，在壓力機(jī)的一次 行程中，在同一工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具；級(jí)進(jìn)模又稱連續(xù)模，是指在毛坯的送進(jìn)方向上，具有兩個(gè)或更多的工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 通常模具由兩類零件組成，一類是公益零件，這類零件直接參與工藝過程的完成并和坯料有直接接觸，包括工作零件、定位零件、卸料與壓料零件等；另一類是結(jié)構(gòu)零件，這類零件不直接參與完成工藝過程，也不和坯料直接接觸，只對(duì)模具完成工藝過程起保證作用，或?qū)δ＞吖δ芷鹜晟谱饔?，包括?dǎo)向零件、緊固零件、標(biāo)準(zhǔn)件及其他 零件等。 2 沖壓件 工藝分析 產(chǎn)品零件圖是分析和制定沖壓工藝方案的重要依據(jù)，設(shè)計(jì)沖壓工藝過程要從分析產(chǎn)品的零件圖人手。分析零件圖包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面： 1. 沖壓加工的經(jīng)濟(jì)性分析 沖壓加工方法是一種先進(jìn)的工藝方法，因其生產(chǎn)率高，材料利用率高，操作簡(jiǎn)單等一系列優(yōu)點(diǎn)而廣泛使用。由于模具費(fèi)用高，生產(chǎn)批量的大小對(duì)沖壓加工的經(jīng)濟(jì)性起著決定性作用，批量越大，沖壓加工的單件成本就越低，批量小時(shí)，沖壓加工的優(yōu)越性就不明顯，這時(shí)采用其他方法制作該零件可能有更好的經(jīng)濟(jì)效果。例如在零件上加工孔，批量小時(shí)采用鉆孔比 沖孔要經(jīng)濟(jì)；有些旋轉(zhuǎn)體零件，第 - 9 - 頁 采用旋壓比拉深會(huì)有更好的經(jīng)濟(jì)效果。所以，要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟(jì)效益。 2. 沖壓件的工藝性分析 沖壓件的工藝性是指該零件在沖壓加工中的難易程度。在技術(shù)方面，主要分析該零件的形狀特點(diǎn)，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求。良好的工藝性應(yīng)保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且壽命長(zhǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，方便等。在一般情況下，對(duì)沖壓件工藝性影響最大的是沖壓件結(jié)構(gòu)尺寸和精度要求，如果發(fā)現(xiàn)零件工藝性不好 ，則應(yīng)在不影響產(chǎn)品使用要求的前提下，向設(shè)計(jì)部門提出修改意見，對(duì)零件圖作出適合沖壓工藝性的修改。 另外，分析零件圖還要明確沖壓該零件的難點(diǎn)所在，對(duì)于零件圖上的極限尺寸，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)以及變薄量，翹曲，回彈，毛刺大小和方向要求等要特別注意，因?yàn)檫@些因素對(duì)所需工序的性質(zhì)，數(shù)量和順序的確定，對(duì)工件定位方法，模具制造精度和模具結(jié)構(gòu)形式的選擇，都有較大影響。 沖壓工藝設(shè)計(jì)是針對(duì)具體的沖壓零件，首先從其生產(chǎn)批量、形狀結(jié)構(gòu)、尺寸精度、材料等方面入手，進(jìn)行沖壓工藝性審查，必要時(shí)提出修改意見；然后根據(jù)具體的生產(chǎn)條件，并綜合分析研究 各方面的影響因素，制定出技術(shù)經(jīng)濟(jì)性好的沖壓工藝方案。其設(shè)計(jì)流程主要包括沖壓件的工藝分析和沖壓工藝方案制定兩大方面的內(nèi)容。 在綜合方析，研究零件成形性的基礎(chǔ)上，以材料的極限變形參數(shù)，各種變形性質(zhì)的復(fù)合程度及趨向性，當(dāng)前的生產(chǎn)條件和零件的產(chǎn)量質(zhì)量要求為依據(jù)，提出各種可能的零件成形總體工藝方案。根據(jù)技術(shù)上可靠，經(jīng)濟(jì)上合理的原則對(duì)各種方案進(jìn)行對(duì)比，分析，從而選出最佳工藝方案（包括成形工序和各輔助工序的性質(zhì)，內(nèi)容，復(fù)合程度，工序順序等），并盡可能進(jìn)行優(yōu)化。 集并分析有關(guān)設(shè)計(jì)的原始資料 沖壓工藝設(shè)計(jì)的原始資料 主要包括：沖壓件的產(chǎn)品圖及技術(shù)條件；原材料的尺寸規(guī)格、性能及供應(yīng)狀況；產(chǎn)品的生產(chǎn)批量；工廠現(xiàn)有的沖壓設(shè)備條件；工廠第 - 10 - 頁 現(xiàn)有的模具制造條件及技術(shù)水平；其他技術(shù)資料等。其中，產(chǎn)品圖是工藝設(shè)計(jì)最直接的原始依據(jù)；其他技術(shù)資料是沖壓模設(shè)計(jì)的參考資料；而其余原始資料對(duì)確定沖壓件的加工方法、制定沖壓工藝方案和選擇模具的結(jié)構(gòu)類型均有著直接的影響。 工件簡(jiǎn)圖：如圖 所示 生產(chǎn)批量： 大 批量 材料： 不銹鋼 材料厚度： 產(chǎn)品零件圖 ） 品零件的沖壓工藝性分析與審查 沖壓工藝性是指沖壓件對(duì)沖壓 工藝的適應(yīng)性，即沖壓件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度要求及所用材料等方面是否符合沖壓加工的工藝要求。一般說來，工藝性良好的沖壓件，可保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，成本低，還能使技術(shù)準(zhǔn)備工作和生產(chǎn)的組織管理做到經(jīng)濟(jì)合理。沖壓工藝性分析的目的就是了解沖件加工的難易，為制定沖壓工藝方案奠定基礎(chǔ)。 在產(chǎn)品零件沖壓工藝性分析之前，應(yīng)先進(jìn)行沖壓生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性分析。因?yàn)槟＞叱杀据^高，約占沖壓件總成本的 10%～ 30%，沖壓加工的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在批量第 - 11 - 頁 生產(chǎn)情況下，而生產(chǎn)量小時(shí)，采用其他加工方法可能比沖壓方法更 經(jīng)濟(jì)。因此零件的生產(chǎn)批量是決定零件采用沖壓加工是否較為經(jīng)濟(jì)合理的重要因素。 產(chǎn)品零件沖壓工藝性分析以產(chǎn)品零件圖為依據(jù)，認(rèn)真分析研究該零件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小及精度要求，所用材料的沖壓成形性能，分析沖壓生產(chǎn)產(chǎn)生各種質(zhì)量問題的可能性。特別要注意零件的極限尺寸 (如最小沖孔尺寸，最小窄槽寬度，最小孔間距和孔邊距，最小彎曲半 徑，最小拉深圓角半徑等 )、尺寸公差、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)及其他特殊要求。因?yàn)檫@些要素對(duì)所需的工序性質(zhì)、數(shù)量、排列順序的確定以及沖壓定位方式，模具結(jié)構(gòu)形式與制造精度的選擇均有顯著影響。 經(jīng)過上述的分析研究，如果 發(fā)現(xiàn)沖壓件的工藝性不合理，則應(yīng)會(huì)同產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員，在不影響產(chǎn)品使用要求的前提下，對(duì)沖壓件形狀、尺寸、精度要求乃至原材料的選用等進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷摹? 該零件的外形為 旋轉(zhuǎn)對(duì)稱 拉深件 ， 需要辣深再反拉深，此次設(shè)計(jì)為反拉深 模具設(shè)計(jì)。 材料為厚度為 銹鋼 ， 度和 剛度的增加都有助于產(chǎn)品 保證足夠的強(qiáng)度和剛度。 25+定合適的精度等級(jí)， 該零件的 主要配合尺寸為 3± 查表確定其精度為 于正常 沖壓尺寸精度范圍。 3 制定沖壓工藝方案 對(duì)于零件比較復(fù)雜 、沖壓加工流程較長(zhǎng)因而需要采用較多工序時(shí)，往往不容第 - 12 - 頁 易很直觀地就確定出具體的沖壓方案，此時(shí)通常采取以下方法：先確定出工件所需的基本工序（按工序性質(zhì)劃分）；然后將基本工序按照沖壓的先后順序進(jìn)行適當(dāng)?shù)募杏诜稚?，確定各工序的具體內(nèi)容，組合排列成不同的工藝分案。 沖壓基本工序： 根據(jù)上面拉伸次數(shù)分析和零件的具體結(jié)構(gòu)，沖壓所需的基本工序由：落料、第一次拉深（俗稱沖盂）、第二次拉深、切邊。 沖壓方案： 根據(jù)零件加工所需要的基本工序，將各工序予以適當(dāng)?shù)慕M合，可以有以下三種沖壓方案： 方案一：落料與第一次拉深復(fù)合，其余按照 單工序進(jìn)行。 方案二：落料與第一次拉深復(fù)合，第二次拉深與切邊復(fù)合。 方案三：采用帶料連續(xù)拉深級(jí)進(jìn)?；蛟诙喙の蛔詣?dòng)壓力機(jī)上進(jìn)行沖壓。 方案比較 方案二采用第二次拉深與切邊復(fù)合，由于刃口在凹模上，同時(shí)零件是無凸緣拉深件，所以此方案排除。 方案三采用級(jí)進(jìn)?；蜃詣?dòng)沖壓方式，生產(chǎn)效率高、操作安全，適用于大批量生產(chǎn)。但需要專用的壓力機(jī)或自動(dòng)送料裝置，模具設(shè)計(jì)、制造技術(shù)，模具的使用、保養(yǎng)與維修技術(shù)均要求較高，同時(shí)模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造周期長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高。 方案一不存在上述缺點(diǎn)，除落料拉深工序外均使用了單工序簡(jiǎn)單模具，存在工序 組合少、生產(chǎn)效率低的特點(diǎn)。但對(duì)于中小批量的零件的生產(chǎn)，在缺少實(shí)際經(jīng)驗(yàn)時(shí)，處于試生產(chǎn)的考慮，單工序簡(jiǎn)單模具生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)較小。因此決定采用方案一；同時(shí)在方案一中的第二次拉深以及切邊工序中，通過精確控制模具閉合高度，在壓力機(jī)行程終了時(shí)，可以時(shí)模具對(duì)工件產(chǎn)生剛性捶打而起到整形的作用，從而可以將整形工序去掉。 4 主要設(shè)計(jì)計(jì)算 在沖壓工藝性分析的基礎(chǔ)上，擬定出可能的幾套沖壓工藝方案，然后根據(jù)生第 - 13 - 頁 產(chǎn)批量和企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件，通過對(duì)各種方案的綜合分析和比較，確定一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性最佳的工藝方案。 一般說來，制定沖壓工藝方案主要 包括以下內(nèi)容：通過分析和計(jì)算，確定沖壓加工的工序性質(zhì)、數(shù)量、排列順序和工序組合方式、定位方式；確定各工序件的形狀及尺寸；安排其他非沖壓輔助工序等。 坯尺寸計(jì)算 工件的相對(duì)高度： 即高度 0 8h 無凸緣圓筒拉深件的修邊余量 ： h 毛坯直徑 ： 首先將拉深件劃分為若干個(gè)簡(jiǎn)單的便于計(jì)算的集合體，并分別求出個(gè)簡(jiǎn)單的幾何體的表面積。 把各個(gè)簡(jiǎn)單 幾何體 面積相加即為零件總面積，然后根據(jù) 表面積相等原則，求出坯料直徑。 ????? 2124? 故 ?? 4 )(1 ? ? ]8)2(2[4 22 ?? ?? 第 - 14 - 頁 23 )2(4 ? ? 因?yàn)榘辶虾穸龋?1以按 內(nèi)省尺寸計(jì)算 22 8)2(2)(4)2( ????????≈ 形次數(shù)的確定 拉伸系數(shù)是以拉深后的的直徑 與拉深前的后坯料（ 工序件）直徑之比表示 。 拉深系數(shù)表示拉深前后坯料（工序件）直徑的變化 率。拉深系數(shù)越小，說明拉深 變形程度愈大，相反，變形程度愈小。 拉深件的總拉深系數(shù) 32112123121 ???? ??? ?? 0 . 3 9 4?? 相對(duì)厚度 t/D： t/D= t/D）× 100%=由 下表 查得 兩次拉深均需要采用拉深裝置 根據(jù) t/D=查 下表 得各次拉深系數(shù)為 第 - 15 - 頁 ??? 2 . 8 7 2 m ??? 1 7 . 1 5 48 7 ??? ﹤ 18以應(yīng)用 2 次拉 深成形 。 各次工序件尺寸 的確定 經(jīng)過調(diào)整后的各次 拉深系數(shù)為 m m 各次工序件的直徑為 1 0 . 5 2 5 2 3 . 3 1 2 . 2 3d m m? ? ?2 1 2 . 2 3 0 . 7 5 9 . 2d m m? ? ?各次工序件底部圓角半徑取以下數(shù)值： 第 - 16 - 頁 1 ? 各次工序件高度為 212 3 . 3 20 . 2 5 ( 9 . 2 ) 0 . 4 3 ( 9 . 2 0 . 3 2 2 ) 4 . 39 . 2 9 . 2h m m? ? ? ? ? ? 2 件排樣 及相關(guān)計(jì)算 排樣時(shí)沖裁件之間以及沖裁件與條料之間留下的工藝廢料叫搭邊。搭邊的作用一是補(bǔ)償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格零件；二是增加條料剛度，方便條料送進(jìn)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；同時(shí)，搭邊還可以避免沖裁時(shí)條料邊緣的毛刺被拉入模具間隙，從而提高模具壽命。搭邊值對(duì)沖裁過程及沖裁 件質(zhì)量有很大的影響，因此一定要合理確定搭邊數(shù)值。搭邊過大，材料利用律低；搭邊過小時(shí)，搭邊的強(qiáng)度和剛度不夠，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖裁件毛刺，有時(shí)甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，正常搭邊比無搭邊沖裁時(shí)的模具壽命高 50﹪以上。影響搭邊值的因素 : (1) 材料的力學(xué)性 ,硬材料的搭邊值可小一些；軟材料、脆材料的搭邊值要大一些。 (2)材料厚度，材料越厚，搭邊值越大。 (3)沖裁件的形狀與尺寸，零件外形越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值取大些 (4)送料及擋料方式，用手工送料，有 側(cè)壓裝置的搭邊值可以小一些；用側(cè)刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些。 (5)卸料方式，彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。 件排樣 由于毛坯直徑 約 為 ? 46慮到操作的安全 與方便，采用單排方式。如下圖。 第 - 17 - 頁 其中搭邊值由 下表 選取 a=距 L=D+=料寬度 b=D+2a=× - 18 - 頁 料尺寸 根據(jù)零件圖和板料規(guī)格擬選用板料為： 340× 1200 板料縱裁利用率 條料數(shù)量 83401 條余??? 每條零件數(shù)量 0 0()( 12 條余????? 每張板料可沖零件總數(shù) 個(gè)1 7 525721 ????? 材料利用率 %1 0 02 ??? n ?? 總 =板料橫裁利用率 條料數(shù)量 81 2 0 01 條余??? 每條零件數(shù)量 ( 12 條余????? 每張板料可沖零件總數(shù) 個(gè)1 6 872421 ????? 材料利用率 %? 因此板料采用縱裁的方式時(shí)，材料的利用率高。 第 - 19 - 頁 料消耗定額 零件凈重 0 ??????? ?? 材料消耗定額 1 9 11 7 5/0 ??? ? 間工序半成品尺寸 一引半成品尺寸 一引半成品直徑 2 4 m 5 2 511 ????? 實(shí)際取 于生產(chǎn)。 一引圓角半徑 取 2由于增加了一道拉深工序，各道拉深變形程度有所減小，因此可以選用較小的圓角半徑。取凹模圓角半徑 R 凹 =凸 模圓角半徑 R 凸 =1 一引后半成品高度尺寸為 6 . 6 8)4247 4 1 ?????? 實(shí)際生產(chǎn)中取 7 二引半成品尺寸 二引半成品直徑 ?? 考慮到第二次拉深對(duì)零件有整形作用，故選取凹凸模圓角半徑等于零件成品尺寸 。取 R 凹 =R 凸 =1度尺寸等于 零件成型尺寸 25 第 - 20 - 頁 壓工序壓力計(jì)算 沖壓力的計(jì)算當(dāng)一次沖裁完成以后，為了能夠順利地進(jìn)行下一次沖裁，必須適時(shí)的解決出件、卸料及排除廢料等問題。選取的沖裁方式不同時(shí)，出件、卸料及排除廢 料的形式也就不同。因此沖裁方式將直接決定沖裁模的結(jié)構(gòu)形式，并影響沖裁件的質(zhì)量。根據(jù)不同產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和工藝性能，本副模具頂板式順出件結(jié)構(gòu)。由于本模具采用順出件式模具沖裁，省去校平工序，既可滿足工件對(duì)平面度的要求，有能保證安全生產(chǎn)。計(jì)算沖 裁力的目的是為了確定壓力機(jī)的額定壓力，因此要計(jì)算最大沖裁力。 落料拉深工序 落料力： )2 6 2 8 8 . 0 8 ( ?????? ?? 280?? 由 下表 查得。 落料的卸料力 ）（卸落卸 3 1 4 . 4 0 2 8 8 ????? 表 查得 第 - 21 - 頁 拉伸力 ）（拉 b 9 9 5 2 . 8 ?????? ?? 下表 查得 壓邊力 )2([4 2112 凹?jí)???? ? = ）（ . 42])6[4 22 ??????P= 下表 取得 該工序所需要的最大總壓力，位于離下止點(diǎn) 17數(shù)值為 )3 2 0 8 1 . 8 8 4 ( ??? 壓卸落總 第 - 22 - 頁 約 32 在具體確定壓力機(jī)噸位時(shí)，還必須和對(duì)壓力及說明書 中所給出的允許工作負(fù)荷曲線，即 在整個(gè) 沖壓過程中所需要的沖壓力都在壓力機(jī)的許可范圍內(nèi)。 假設(shè)車間現(xiàn)有壓力機(jī)的規(guī)格為 150250450果選用 250沖壓所需要的總壓力只有 壓力機(jī)公稱壓力的 13%。 第二次拉深工序 （兼整形） 拉伸力 ）（拉 b 5 3 4 1 . 1 ?????? ?? 整形按照下面的公式計(jì)算 )(615 50 . 28200) 21 ????? ?整 式中 00在平行模上校平的單位壓力； S 為 工件的校平面積 ，單位 方法 方法 光面校平模校平 細(xì)齒校平模校平 粗齒校平模校平 50～ 80 80～ 120 100～ 150 敞開形制件 整形 拉深件減小圓角及對(duì)底面、側(cè)面整形 50～ 100 150～ 200 頂件力取 拉深力的 10%。 )( 4 ??? 拉頂 由于整形力最大，并且是在臨近下止點(diǎn) 拉深工序接近完成時(shí)才發(fā)生，因此按整形力來選取壓力機(jī)， 即選取 250 切邊工序 )(1 0 6 2 9 . 5 ?????? ??? 兩把廢料刀切斷 肥料所需要的壓力 )(1 1 6 4 . 1(F ??????? 第 - 23 - 頁 總壓力 1 1 7 9 5 ( N ) 6 6 2 91 ????? 選用 壓力機(jī) 要說明的是，以上選用的壓力機(jī)，只是初步根據(jù)沖壓條件來選取，還需要根據(jù) 現(xiàn)有的設(shè)備狀況、模具的閉合高度、模具的外型尺寸與安裝配合尺寸 、零件加工工藝流程、設(shè)備使用的負(fù)荷情況等因素，進(jìn)一步合理安排。 作部分尺寸計(jì)算 料凹、凸模的工作尺寸計(jì)算 落料直徑為 查下 表得 - 24 - 頁 由下 表得 ?? 取 x=料： 0 . 3m a x 0 - 0( ) 2 3 . 2 7 8 x m m?? ??? ? ? ? 第 - 25 - 頁 00m i n - 0 . 2( ) 2 3 . 1 Z m m????? ? ? 校核： m i nm a x ?????? ?? 不能滿足間隙公差條件 ） 因此只有縮小 ? 、 提高精度才能保證間隙在合理范圍內(nèi) ，由此可取 i nm a xm i nm a x ????? ??????? 故 0 . 0 0 4000 . 0 0 62 3 . 2 8 72 3 . 1m mD m m??????次拉深 凹、凸 模工作尺寸計(jì)算 由上表得出 Z=下表得出 ?? 工作部分尺寸為： ????????????? 第 - 26 - 頁 二次拉深 凹、凸 模工作尺寸計(jì)算 由由以上 2表得出 ： Z=???? 工作部分尺寸為： i i ?????????????????? 第 - 27 - 頁 5 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)確定的沖壓工藝方案以及各工序半成品的形狀、尺寸、精度要求、選用壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)、模具的制造條件以及安全生產(chǎn)等因素， 確定具體各工序模具的結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)形式。 深模的典型結(jié)構(gòu) 拉深模結(jié)構(gòu)相對(duì)較簡(jiǎn)單。根據(jù)拉深模使用的壓力機(jī)類型不同，拉深?？煞譃閱蝿?dòng)壓力機(jī)用拉深模和雙動(dòng)壓力機(jī)用拉深模；根據(jù)拉深順序可分為首次拉深模和以后各次拉深模；根據(jù)工序組合可分為單工序拉深模、復(fù)合工序拉深模和連續(xù)工序拉深模；根據(jù)壓料情況可分為有壓邊裝置和無壓邊裝置拉深模。 第 - 28 - 頁 料拉深復(fù)合模 12345678如圖 所示為一副典型的正裝落料拉深復(fù)合模。上模部分裝有凸凹模 3(落料凸模、拉深凹模 )，下模部 分裝有落料凹模 7 與拉深凸模 8。為保證沖壓時(shí)先落料再拉深，拉深凸模 8 低于落料凹模 7 一個(gè)料厚以上。件 2 為彈性壓邊圈，彈頂器安裝在下模座下。 次拉深模 在以后各次拉深中，因毛坯已不是平板形狀，而是已經(jīng)成形的半成品，所以應(yīng)充分考慮毛坯在模具上的定位。 如圖 所示為有壓邊裝置的以后各次拉深摸，這是一般最常見的結(jié)構(gòu)形式。拉深前，毛坯套在壓邊圈 4 上，壓邊圈的形狀必須與上一次拉出的半成品相適應(yīng)。第 - 29 - 頁 拉深后，壓邊圈將沖壓件從凸模 3 上托出，推件板 1 將沖壓件從凹模中推出。 具材料的選用 壓對(duì)模具材料的要求 不同沖壓方法，其模具類型不同，模具工作條件有差異，對(duì)模具材料的要求也有所不同。 下 表是不同模具工作條件及對(duì)模具工作零件材料的性能要求。 第 - 30 - 頁 具材料的選用原則 模具材料的選用，不僅關(guān)系到模具的使用壽命，而且也直接影響到模具的制造成本，因此是模 具設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。在沖壓過程中，模具承受沖擊負(fù)荷且連續(xù)工作 ,使凸、凹模受到強(qiáng)大壓力和劇烈磨擦，工作條件極其惡劣。因此選擇模具材料應(yīng)遵循如下原則： (1）根據(jù)模具種類及其工作條件，選用材料要滿足使用要求，應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐沖擊、耐疲勞性等； (2）根據(jù)沖壓材料和沖壓件生產(chǎn)批量選用材料； (3）滿足加工要求，應(yīng)具有良好的加工工藝性能，便于切削加工，淬透性好、熱處理變形??； (4）滿足經(jīng)濟(jì)性要求。 模常見材料以及熱處理要求 模具材料的種類很多，應(yīng) 用也極為廣泛。沖壓模具所用材料主要有碳鋼、合金鋼、鑄鐵、鑄鋼、硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金以及鋅基合金、低熔點(diǎn)合金、環(huán)氧樹脂、聚氨酯橡膠等。沖壓模具中凸、凹模等工作零件所用的材料主要是模具鋼，常用的模具鋼包括碳素工具鋼、合金工具鋼、軸承鋼、高速工具鋼、基體鋼、硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金等 。 模具零件加工常見熱處理方法有退火、調(diào)質(zhì)、淬火、回火、滲碳、氮化等 。 第 - 31 - 頁 第 - 32 - 頁 第 - 33 - 頁 位方式的選擇 因?yàn)樵撃＞?沖壓的 是條料，控制條料送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進(jìn)步距采用導(dǎo)料 銷初定距，定位銷精定距。 料出件方式的選擇 卸料裝置分為固定卸料裝置、彈壓卸料裝置和廢料切刀三種。卸料板用于卸第 - 34 - 頁 掉卡箍在凸模上或凸、凹模上的沖裁件或廢料。廢料切刀是在沖壓過程中將廢料切斷或數(shù)塊，避免卡箍在凸模上。彈壓卸料裝置既起卸料作用又起壓料作用，所得沖裁零件質(zhì)量較好，平直度較好，因此，質(zhì)量要求較高的沖裁件或薄板沖裁宜用彈壓卸料裝置。彈壓卸料板與凸模的單邊間隙可根據(jù)沖裁板料厚度按下表選用。在級(jí)進(jìn)模中，特別小的沖孔凸模與卸料板的單邊間隙可將表中數(shù)值適當(dāng)加大。當(dāng)卸料板起導(dǎo)向作用時(shí)，卸料板與凸模按 H7/其間隙應(yīng)比凸、凹模間隙小。此時(shí)，凸模與固定板以 H7/8/外，在模具開啟狀態(tài)，卸料板應(yīng)高出模具工作零件刃口 便順利卸料。 彈壓卸料板與凸模間隙值 材料厚度 t ＜ 1 ＞ 1 單邊間隙 T 向方式的選擇 導(dǎo)向零件是用來保證上模相對(duì)于下模