一種支撐桶拉深模具設(shè)計-沖壓模含NX三維及11張CAD圖,一種,支撐,支持,桶拉深,模具設(shè)計,沖壓,nx,三維,11,十一,cad XXXX XX設(shè)計（XX）任務(wù)書 題目 一種支撐桶拉深模具設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué)號 專業(yè)班級 學(xué)院 指導(dǎo)教師 教研室負責(zé)人 下達日期 題目 一種支撐桶拉深模具設(shè)計 論文研究背景及意義、內(nèi)容 、 成果形式 研究背景及意義 研究內(nèi)容 零件名稱：支撐桶 生產(chǎn)批量：10000件 材料：08F-ZF鋼， 料厚：1.2mm， 工件精度：IT11 本課題研究的主要內(nèi)容：設(shè)計支撐桶拉深模具，畫出模具的二維、三維工程圖，主要零件的機械加工工藝卡片，利用UG/Catia等軟件對其進行仿真，并完成畢業(yè)設(shè)計的說明書。 成果形式 （1）畢業(yè)設(shè)計（論文）正文； （2）模具的仿真視頻； （3）至少一篇引用的外文文獻及其譯文； （4）附不少于10篇主要參考文獻的題錄及摘要。 工作進度 （1）完成選題 2019年 11月 10日 — 2019年11月30日 （2）完成任務(wù)書下達 2019 年12 月1日 — 2019年12月10日 （3）完成開題報告 2019 年12月 11日 — 2020年1 月 10日 （4）完成中期檢查 2020 年1月 11日 — 2020年 2月26 日 （5）完成論文定稿 2020年2月27日 — 2020年5月5日 （6）完成相似比檢測 2020年5月6日 — 2020年5月10 日 （7）完成答辯 2020年5月11日 —2020年5 月24日 （8）完成成績錄入 2020年5月 25日 — 2020年5月31日 （9）完成材料歸檔 2020 年6月1日 —2020年6月30日 參 考 文獻 [1] 伍先明：現(xiàn)代冷沖模設(shè)計[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2000 [2] 鄭可锽，實用沖壓模具設(shè)計手冊[M].北京；字航出版社 . 2003 [3] 劉建超，張寶忠，沖壓模具設(shè)計與制造[M].北京：高等教育出版社.2004 [4] 楊占堯.沖壓模具圖冊[M].北京：高等教育出版社 .2004 [5] 陳炎嗣，郭景儀，沖壓模具手冊.[M]北京：北京出版社.2001 [6] 玉芳主，冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)[M].北京：機械工業(yè)出版社.2004 [7] 姜奎華 《沖壓工藝與模具設(shè)計》[M]．機械工業(yè)出版 .2004 [8] 張如華.趙向陽.沖壓工藝與模具設(shè)計[M].北京：清華大學(xué)出版社.2001 [9] 沖模設(shè)計手冊編寫組.沖模設(shè)計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社.1988 [10] 鄭家賢.沖壓工藝模具設(shè)計實用技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社.1982 [11] 史鐵梁.模具設(shè)計指導(dǎo)[M].北京：機械工業(yè)出版社.2004 [12] Hill,1950R,Hill,The,mathematical Theory of plasticity clarendon press,Oxford,UK[C],1950. 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After preliminary analysis of the structure of the workpiece, it can be seen that the workpiece is a cylindrical drawing part without flange, which belongs to a flangeless drawing part. There are punching and turning holes on the inner and surface of the whole workpiece. Therefore, we can analyze that the required processes of the workpiece include blanking, drawing, punching and turning holes Process. In the following description, I will first analyze the process of the workpiece, then calculate the blank size of the drawing part, use the expanded blank size to calculate the layout, calculate the material utilization ratio, then select the blanking scheme of the die, choose to use the composite die or progressive die or single process Die for design. Because this design process has four processes: blanking, drawing, punching and turning over, the punching pressure required by the die includes blanking and punching force and forming force of the deep drawing and flanging process. The sum is the punching pressure of the whole die. Then select the appropriate matching press according to the punching pressure, check it, and then carry out the cutting edge size of blanking and dras After the calculation, the rest parts are designed, and finally the assembly drawing is arranged and drawn. The difficulty of this design lies in the calculation of the drawing die. The calculation of the drawing workpiece is relatively complex. Before the design of the die, it is necessary to calculate the drawing times. If the workpiece can be drawn once, the optimal scheme is the compound die. One set of blanking drawing compound die can be formed. If one drawing process can not form the workpiece, then two sets of dies are needed. The selection of suitable mold base is also the key to the quality of finished products. The commonly used mold base forms are the middle guide pillar mold base, the back guide pillar mold base and the diagonal guide pillar mold base. Key words:Blanking; drawing; punching pressure; press; mold base. IV 目錄 目錄 III 1緒論 1 1.1研究的目的和意義 1 1.2國內(nèi)外研究發(fā)展?fàn)顩r 1 1.3研究內(nèi)容 2 2 支撐桶零件工藝分析 3 2.1 支撐桶工件分析 3 2.2零件材料特性 4 2.2.1特性 4 2.2.2處理工藝 4 2.3確定沖裁工藝方案 4 3支撐桶沖壓模具設(shè)計 6 3.1 計算毛坯尺寸 6 3.1.1 零件落料拉深的形狀 6 3.1.2 零件的修邊余量 6 3.1.3 翻孔尺寸計算 6 3.1.4 計算毛坯尺寸 6 3.2 計算拉深次數(shù) 7 3.3 排樣設(shè)計 8 3.3.1 搭邊及其作用 8 3.3.2 搭邊值的確定 9 3.3.3 步距 10 3.3.4 計算材料利用率 10 3.4 沖壓力計算與壓力機的選擇 11 3.4.1 沖孔力的計算 11 3.4.2 落料力的計算： 12 3.4.3 卸料力的計算 12 3.4.4 拉深力的計算 12 3.4.5 翻孔力的計算 12 3.4.6 模具總工藝力的計算 13 3.5 壓力中心計算 13 3.6校核沖壓設(shè)備基本參數(shù)與選擇 13 3.6.1模具閉合高度的校核 13 3.6.2 沖裁所需總壓力校核 14 3.7 沖裁間隙的確定 15 3.8 計算凸凹模沖裁刃口尺寸 15 3.9 拉深凸、凹模工作部分尺寸的確定 15 4 模具的零部件設(shè)計與選用 17 4.1模具零部件結(jié)構(gòu)的確定 17 4.1.1沖孔凸模結(jié)構(gòu)的設(shè)計 17 4.1.2 凹模結(jié)構(gòu)的設(shè)計 17 4.1.3 凸凹模的的結(jié)構(gòu)設(shè)計 18 4.1.4卸料裝置 20 4.1.5 模架和模座的選擇 21 4.1.6墊板及間隔板的設(shè)計 23 4.1.7固定板的設(shè)計 24 4.1.8螺釘?shù)倪x用 24 4.2模具整合 25 結(jié) 論 26 參 考 文 獻 27 致 謝 28 1緒論 1.1研究的目的和意義 隨著社會的不斷進步，市場和社會需求越來越高，導(dǎo)致當(dāng)前的模具技術(shù)要求也越來越高，生活之中隨處可見的金屬件大多數(shù)都可以利用沖壓模具工藝制作，在整個模具行業(yè)里面，沖壓模具工藝制作的零件更是占到了百分之四十，整合注塑模具工藝技術(shù)幾乎占據(jù)了所有的市場，所以在短期之內(nèi)至少幾十年的市場里面，模具工藝是不會被其他工藝技術(shù)所淘汰的，在本次的設(shè)計之中，根據(jù)任務(wù)書的要求，我就將對支撐桶零件進行沖壓模具分析設(shè)計，首先對工件的工藝性進行分析，然后對拉深件的毛坯尺寸進行展開尺寸的計算，利用展開的毛坯尺寸進行排樣圖計算，算出材料利用率，然后對模具的沖裁方案進行選擇，選擇使用復(fù)合模或者級進?；蛘邌喂ば蚰＞哌M行設(shè)計。因為本次設(shè)計工序有落料和拉深工序，所以模具所需的沖壓力有落料工序的沖裁力和拉深工序的成形力，求和即為整套模具的沖壓力，然后根據(jù)這個沖壓力選擇合適的相匹配的壓力機，并且進行校核，然后又對沖裁和拉深的刃口尺寸進行了計算后，設(shè)計出了其余零部件，并最終完成整合，繪制出二維和三維的裝配圖以及零件圖。 本次設(shè)計支撐桶零件的沖壓模具目的就是考察以及鞏固在校期間的學(xué)習(xí)成果，并且提高我們的自主操作能力，繪圖制圖軟件的實操能力等等，相信在經(jīng)過本次的設(shè)計之后，我們能夠不僅僅在學(xué)習(xí)上遇到困難時能夠想辦法解決，還能夠在生活中同樣具備一定的解決問題的能力以及自學(xué)能力。 1.2國內(nèi)外研究發(fā)展?fàn)顩r 在近十年的高速發(fā)展之后，我國的模具行業(yè)可謂是呈現(xiàn)飛躍式進步，從前二十年的大多數(shù)依賴進口不同，時至今日，據(jù)統(tǒng)計，我國的模具年產(chǎn)出總量已經(jīng)拍到了世界第三位，這不是我們少數(shù)從業(yè)人員的努力就能夠?qū)崿F(xiàn)的，這離不開全體人員的共同努力，是國內(nèi)行情的不斷變好，以及生產(chǎn)線辛勤勞動的工人的不斷付出成果。雖然如此，但是不可否認的是我國雖然現(xiàn)在的沖壓工件年常量已經(jīng)占到了世界第三位，但是從先進水平上來說，我國還與世界強國存在比較大的差距，先進水平技術(shù)包括大型沖壓覆蓋件，精密模具，高沖模具等等，特別是精密模具方面，國外先進技術(shù)已經(jīng)可以將加工面粗糙度做到0.01um，這已經(jīng)不僅僅是技術(shù)方面的原因，更是設(shè)備原因，現(xiàn)如今我國缺少自主研發(fā)的精密設(shè)備，這也是影響我國沖壓模具，限制其更進一步的主要原因。 拋開技術(shù)以及設(shè)備原因，我們和世界先進國家依舊存在差距的原因還有人才以及資源管理，在國外來說，CAD/CAM軟件的普及推廣覆蓋面非常廣，為追求產(chǎn)品的絕對質(zhì)量，CAD/CAM技術(shù)必不可少，比如大型的汽車覆蓋件，大型的汽車覆蓋件的大型生產(chǎn)就離不開CAD/CAM技術(shù)，通過其軟件的分析，能夠精確的計算和分析出材料的形變以及受力情況，并且可以實現(xiàn)無實物模擬，甚至可以異地進行分析模擬，之所以外國在汽車行業(yè)領(lǐng)先我國幾十年，就是因為我們的軟件推廣率過低，但是相比之下，國內(nèi)的部分企業(yè)只為追求效益，從而一味追求效率，不會對產(chǎn)品的質(zhì)量精益求精，這導(dǎo)致了國內(nèi)的高端型人才稀少，并且也導(dǎo)致了一部分的高端型人才流失國外。但是從目前看來，我國現(xiàn)在的沖壓模具技術(shù)已經(jīng)得到了飛速的發(fā)展，在近些年中，我國的自主汽車品牌已經(jīng)越做越好，國內(nèi)以比亞迪，長城以及吉利集團為首的汽車行業(yè)龍頭老大發(fā)展來看，至少在汽車外觀覆蓋件的設(shè)計以及生產(chǎn)上我國已經(jīng)不存在明顯的差距，但是高端技術(shù)的發(fā)動機還是有待提高，至少現(xiàn)目前看來，突破高端產(chǎn)業(yè)的瓶頸使我們現(xiàn)在急切追求的目標，這也是我們從業(yè)人員以后的最終目標，爭取早日讓我國站上工業(yè)設(shè)計制造行業(yè)的最頂峰。 1.3研究內(nèi)容 本次設(shè)計支撐桶零件的沖壓模具，首先我們需要對工件進行初步的分析，分析其材料工藝性以及成型的性能，判斷該零件的材料以及成型方式是否能夠滿足此次沖壓的要求。然后針對該零件所需的沖裁工序，比如落料工序、沖孔工序、彎曲工序以及拉深工序等等，確定出最為合理的，最具有經(jīng)濟性以及最為方便加工的模具沖裁方案，比如復(fù)合?；蛘呒夁M模等等。然后通過對零件進行排樣圖設(shè)計，排樣圖的設(shè)計作為沖壓模具設(shè)計的重點，就好比是建筑行業(yè)的地基一般，整個沖壓模具的設(shè)計都會圍繞到排樣圖的設(shè)計，所以這一塊將是本次設(shè)計的重點內(nèi)容。 2 支撐桶零件工藝分析 2.1 支撐桶工件分析 首先對本次設(shè)計的支撐桶零件進行工藝分析，從工件圖可以看出，該工件為一個普通的拉深件，并且不帶有凸緣，所以該工件為圓筒型的無凸緣拉深件，并且有落料工序，拉深工序，沖孔工序以及翻孔工序總共四個工序，除此之外沒有其他任何的比如的結(jié)構(gòu)，是一個簡單的回轉(zhuǎn)體，在進行工件的模具設(shè)計之前，首先需要對工件的毛坯尺寸進行展開，然后繪制出排樣圖，緊接著對工件的拉深次數(shù)進行計算，判斷工件能否一次拉深完成，如果工件不能夠一次拉深完成，那么就需要使用到兩套復(fù)合模甚至三套或者更多，影響到拉深次數(shù)的條件有很多，比如說拉深件是否帶有凸緣，拉深底部圓角的大小，或者是拉深件材料的厚度等等都將會直接影響到工件能否一次拉深成型。經(jīng)過初步的分析，該工件的工藝性滿足沖壓拉深條件，拉深的直徑為85mm，高度為24mm，厚度為1.2mm，工件圖如圖2-1所示。 圖2-1支撐桶工件圖 1. 零件材料：08F-ZF是日常生產(chǎn)生活中最為常見的金屬材料之一，擁有良好的沖壓工藝性，能夠滿足本次設(shè)計支撐桶零件的拉深工藝，在生活中常見的農(nóng)業(yè)機械，精密器械以及大型輪船器械之中都能夠見到該材料的身影。 2. 尺寸要求：根據(jù)任務(wù)書的要求對支撐桶零件進行標注公差，但是由于該零件沒有標明所以本次設(shè)計之中取IT11精度。 2.2零件材料特性 2.2.1特性 本次設(shè)計中選用的材料為08F-ZF，08F-ZF是日常生產(chǎn)生活中最為常見的金屬材料之一，擁有良好的沖壓工藝性，能夠滿足本次設(shè)計支撐桶零件的拉深工藝，在生活中常見的農(nóng)業(yè)機械，精密器械以及大型輪船器械之中都能夠見到該材料的身影。 2.2.2處理工藝 ，高速冷卻。 2.3確定沖裁工藝方案 通過前面的工藝性分析可知，支撐桶零件總共需要的工序有落料，拉深，沖孔，翻孔，切邊工序，但是通常來說，模具設(shè)計之中不會將切邊工序單獨進行模具設(shè)計，因為模具的設(shè)計以及開發(fā)制造的成本是很高的，如果單獨開發(fā)切邊模具那么對經(jīng)濟性是一大損失，所以一般來說都是將拉深成型的拉深件通過切邊機完成切邊工序，所以本次設(shè)計中將不會對支撐桶零件的切邊工序單獨設(shè)計切邊模，只需要對所有工序進行設(shè)計。所以列出下面的三種沖壓方案： （1） ； （2） ； （3） ； 方案（1）單工序模具生產(chǎn)，設(shè)計四幅模具對支撐桶零件進行沖裁，首先利用落料模具對落料工序進行沖裁，然后利用落料模具制成的半成品放入另一幅拉深的單工序模具之中，再利用沖孔單工序模具對拉深件進行沖孔沖裁工藝，最后利用翻孔模度沖孔成型的拉深件翻孔，由此完成成形，此種方案雖然可行，但是總共需要使用到四幅模具，不僅僅效率低下，模具的開發(fā)和設(shè)計制造成本高，并且經(jīng)過四幅模具的定位，精度必定會存在一定流失，造成制成的成品工件精度不夠，所以在本次支撐桶的沖壓模具設(shè)計方案中不采用該單工序模具設(shè)計方案。 方案（2）為采用復(fù)合模的方式，即將落料工序以及拉深工序集中到一副模具之中同時進行沖裁成型，該種沖裁方案對于難度相對較低的工件來說是最優(yōu)化的選擇，因為復(fù)合模相比較于單工序模具來說，首先只需要一套模具，效率高，并且在同時沖裁工件，精度不管是相比于單工序模具還是級進模都高，而且復(fù)合模的結(jié)構(gòu)尺寸相比級進模更小，所以在本次設(shè)計之中決定采用此方案，利用落料拉深沖孔翻孔復(fù)合模進行設(shè)計。 方案（3）為級進模設(shè)計，級進模是將工件需要使用的工序按照一定的順序進行排列，然后依次進行沖裁的模具形式，級進模的有點就在于能夠?qū)?fù)雜工件進行分布沖裁，將復(fù)雜的刃口化繁為簡，降低模具的制造難度，但是缺點就是模具尺寸相比單工序模具以及復(fù)合模具較大，結(jié)合本次設(shè)計支撐桶零件，該工件的刃口尺寸簡單，即為簡單的圓形，所以不需要用到化繁為簡的分解刃口，并且本身對于拉深工序來說，級進模的設(shè)計比較復(fù)雜，以及在級進模多次的定位之后，工件的精度肯定不如復(fù)合模。所以級進模的方式雖然同樣能夠生產(chǎn)出工件，但是綜合各方面原因，擇優(yōu)而選，我們將方案二的復(fù)合模設(shè)計。 綜上所述，在本次的支撐桶沖壓模具設(shè)計之中，決定采用方案二的落料拉深沖孔翻孔復(fù)合模。 3支撐桶沖壓模具設(shè)計 3.1 計算毛坯尺寸 通過任務(wù)書的要求以及結(jié)合在校期間學(xué)習(xí)的知識可知，本次設(shè)計的支撐桶零件為不變薄拉深，接下來將會對支撐桶零件的毛坯尺寸進行展開計算。 3.1.1 零件落料拉深的形狀 在拉深件從平直類的條料變形為圓筒形的空心件時，材料會產(chǎn)生流動，所以在對模具進行設(shè)計之前就需要對拉深件進行毛坯尺寸的展開計算。并且在材料流動完成拉深之后，拉深件的邊緣會產(chǎn)生皺痕，所以通過計算出毛坯之后，繪制排樣圖之前會在毛坯尺寸的基礎(chǔ)上加上一個修邊余量，以便拉深完成之后對工件進行切邊。 3.1.2 零件的修邊余量 根據(jù)公式，修邊余量的選取可知修邊余量△h=2MM。 3.1.3 翻孔尺寸計算 根據(jù)公式，將翻孔尺寸D=φ45以及h=13帶入公式，計算得出d=22.5mm。 3.1.4 計算毛坯尺寸 根據(jù) ?123mm 圖3-1 毛坯示意圖 3.2 計算拉深次數(shù) 在拉深件的模具設(shè)計之中，如果拉深件拉深高度過高，會導(dǎo)致零件的拉破，所以在此之前必須先對拉深件所需的拉深次數(shù)進行計算，確保工件能夠一次拉深成型，對于不帶凸緣的拉深件來說，本次設(shè)計采用查表法，通過查表計算和分析出圓筒型拉深件能否一次拉深。 h/d=24/85=0.28 由 表3.1查得知本次設(shè)計工件可以一次拉深成型。 表3.1無凸緣圓支撐桶拉深件的最大相對高度h/d 拉深次數(shù) 毛坯相對厚度t/D×100 2~1.5 1.5～1.0 1.0～0.6 0.6～0.3 0.3～0.15 0.15～0.08 1 2 3 4 5 0.94～0.77 1.88～1.54 3.5～2.7 5.6～4.3 8.9～6.6 0.84～0.65 1.6～1.32 2.8～2.2 4.3～3.5 6.6～0.51 0.7～0.57 1.36～1.1 2.3～1.8 3.6～2.9 5.2～4.1 0.62～0.5 1.13～0.94 1.9～1.5 2.9～2.4 4.1～3.3 0.52～0.45 0.96～0.89 1.6～1.3 2.4～2.0 3.3～2.7 0.46～0.38 0.9～0.7 1.3～1.1 2.0～1.5 2.7～2.0 通過查表可知本次設(shè)計圓筒形拉深件可以一次拉深成型。 3.3 排樣設(shè)計 在對排樣圖進行設(shè)計的時候，對所需工序的合理安排決定了一副模具的經(jīng)濟性以及產(chǎn)品的質(zhì)量。在沖壓模具工作的時候，每一次料帶的送進就是一個送料步距，排樣圖排列的方式分為了直排，斜排，對排等等組合方式，特別是級進模的設(shè)計之中，排樣圖的設(shè)計將會直接決定了模具的質(zhì)量以及精度，在排樣圖的設(shè)計時，不僅僅是一味的提高材料利用率，還要必須考慮到刃口的位置關(guān)系以及凸模和凹模的強度剛度問題，保證模具的安全性，否則將會直接影響產(chǎn)品精度和效率以及模具的壽命，因此我們在設(shè)計排樣圖的時候必須要遵循以下的原則： 1.應(yīng)注意材料的纖維方向，在設(shè)計時必須使得工件的沖裁方向一致，否則將會導(dǎo)致沖裁的產(chǎn)品斷面不一致導(dǎo)致工件質(zhì)量不佳。 2.對于公差嚴格的工件來說，需要盡量減少工位，不然工位的繁多會直接導(dǎo)致誤差的累積，最終導(dǎo)致產(chǎn)品的質(zhì)量和精度不合格。 3.在設(shè)計一些比較異形的刃口時，需要將刃口外形進行分解，分開步數(shù)進行沖裁，這樣在既降低了凸凹模加工難度的同時又能夠增加凸凹模的強度和安全性。 4.在設(shè)計多工位的級進模時，必須設(shè)置一定數(shù)量的空工位，設(shè)置空工位的目的就是為了保證凸模有一定的位置進行擺放以及保證凹模的強度剛度，否則整體的結(jié)構(gòu)過于緊湊，將會導(dǎo)致凹模強度不夠，壽命難以保證模具大批量的生產(chǎn)條件。 5.在設(shè)計彎曲類工件級進模排樣圖的時候，設(shè)計載體尤為關(guān)鍵，需要仔細考慮到彎曲的送進，不能夠在料帶彎曲的部分卡料，必須能夠使料帶能夠在模具內(nèi)順利送進。 3.3.1 搭邊及其作用 搭邊指的就是料帶或者工件的相互關(guān)聯(lián)的一個值，而搭邊值又可以分為側(cè)搭邊值以及工件間搭邊值，側(cè)搭邊值指的是工件與料帶之間的距離，工件間搭邊值指的是工件與工件之間的搭邊值，設(shè)置搭邊值的作用有很多，比如在有廢料排樣之中，側(cè)搭邊值與工件間搭邊值都有所保證，在少廢料搭邊之中，工件間搭邊值為0mm，雖然說少廢料排樣能夠增加一定的材料利用率，但是因為工件與工件之間的沒有存在距離，所以在連續(xù)沖裁的時候，產(chǎn)品的質(zhì)量難以保證，當(dāng)存在搭邊值時，就算出現(xiàn)一定的偏差，對工件的質(zhì)量也不會產(chǎn)生較大的影響，但是也不能夠一味的為了保險，增大搭邊值，過大的搭邊值會明顯降低材料整體的利用率，使得整個模具的效益降低。 所以搭邊值的選取也會直接決定材料的利用率，并且如果選取不當(dāng)會直接影響模具的產(chǎn)品質(zhì)量以及效益。 3.3.2 搭邊值的確定 搭邊值是指工件與工件或者是條料的側(cè)邊的距離，這個距離會直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，如果工件和工件之間的工件間搭邊值過小，那么將會導(dǎo)致工件與工件之間的距離過小，導(dǎo)致產(chǎn)品的質(zhì)量可能會達不到標準，如果是工件與料帶的側(cè)搭邊過小，同樣會導(dǎo)致工件的精度問題，但是如果一味取大搭邊值為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量又會造成材料的浪費，降低材料利用率，所以在取值搭邊值的時候，需要通過查表合理取值。 表3-4 最小搭邊值a 支撐桶排樣圖所示： 圖3-2 排樣圖 3.3.3 步距 3.3.4 計算材料利用率 ： ： 式中 3.4 沖壓力計算與壓力機的選擇 在模具設(shè)計時，我們需要對模具總體所需的沖壓力進行計算，目的就是為了針對模具所需的沖壓力選擇其匹配的壓力機，首先壓力機的噸位必須滿足條件，即大于等于模具所需總沖壓力的1.3倍，其次壓力機的長寬高尺寸必須大于等于模具的長寬高尺寸，這些都是我們選擇壓力機的最為重要的標準之一。 對于復(fù)雜型工件的周長難以通過公式計算得出其周長和面積，所以我選擇通過CAD軟件對本次設(shè)計工件刃口的周長進行測量，通過查閱相關(guān)的沖壓書籍可以得知沖裁力的計算公式為： 式中 ； ； ; K系數(shù)指在模具的工作中難免會產(chǎn)生磨損，造成模具生產(chǎn)出的工件精度不能達到標準，本次設(shè)計K系數(shù)取值1.3。 3.4.1 沖孔力的計算 。 ： 根據(jù)公式: =1.3×1.2×70.69×260 =28.67 (KN) 3.4.2 落料力的計算： 。 ： 根據(jù)公式: =1.3×1.2×386.42×260 = 156.73(KN) 3.4.3 卸料力的計算 。 　查表3-1得 ，取 　　根據(jù)公式： 3.4.4 拉深力的計算 支撐桶的拉深力計算公式： = =3.14×123mm×1.2mm×340×0.5 =78.79KN 式中=340MPa,K1=0.5由《沖壓手冊》查得. 頂件力取拉深力的10% =0.1×78.79=7.88KN 3.4.5 翻孔力的計算 F翻 = 1.1л?t?σs?(d-D0) 3.4.6 模具總工藝力的計算 所以落料拉深沖孔翻孔復(fù)合模F總=28.68+156.73+7.84+78.79+7.88+31.71=311.63KN 3.5 壓力中心計算 滑塊中心一致，否則會導(dǎo)致模具壽命降低。 計算公式: = = 由零件圖3-3可知支撐桶為圓形，結(jié)構(gòu)簡單，壓力中心的確定可以不用通過計算得知支撐桶的壓力中心即為支撐桶的中心點。 圖3-3 壓力中心 3.6校核沖壓設(shè)備基本參數(shù)與選擇 3.6.1模具閉合高度的校核 通常情況下中小型的模具都可以采用開式雙柱可傾壓力機J23系列，杰哥模具的壓力以及外形尺寸等等條件，本次設(shè)計采用型號為J23-63。參數(shù)如下表3-6所示： 表3-6技術(shù)參數(shù) 項目 參數(shù) 公稱壓力/KN 630 滑塊行程/mm 130 滑塊行程次數(shù)/min 50 最大閉合高度/mm 360 閉合高度調(diào)節(jié)量/mm 80 工作臺尺寸 前后480 左右710 墊板尺寸 厚度80 直徑250 模柄孔尺寸 直徑50 深度80 模具的閉合高度為： =293mm 閉合高度=360mm，。 模具的高度必須要滿足壓力機的校核，即模具的閉合高度需要小于壓力機的閉合高度，使得模具在裝夾時能夠合理運行，如果模具的高度比壓力機的高度小，那么能夠在模具裝夾時在工作臺增加墊塊以增加模具的整體高度滿足校核，在本次設(shè)計之中，模具的高度能夠滿足壓力機的校核。 3.6.2 沖裁所需總壓力校核 在計算沖壓力完成之后，對模具所匹配的壓力機進行選擇，最重要的原則之一就是壓力機的公稱壓力必須要滿足校核，壓力機的公稱力必須要大于模具所需總沖壓力的1.3倍，這樣才能夠保證在模具進行工作的時候有足夠的沖壓力對料帶進行沖裁和成形。經(jīng)過前面的計算可以得知，本次設(shè)計所需的總沖壓力包括沖裁力和拉深力，所以壓力機公稱力需滿足，所以本次選擇的壓力機滿足壓力校核。 3.7 沖裁間隙的確定 沖裁間隙是模具進行沖裁時凸模與凹模之間的空隙，所以沖裁間隙的大小將會直接影響到最終設(shè)計模具產(chǎn)品的質(zhì)量，沖裁間隙大致可以分為以下的三類：小間隙，中等間隙以及大間隙。不同的材料以及不同的運用情況都會影響模具的沖裁間隙，所以我們在設(shè)計的時候必須要結(jié)合具體的情況選擇不同的沖裁間隙值。 查閱相關(guān)資料后我們可以查出，最大雙面間隙。 3.8 計算凸凹模沖裁刃口尺寸 查《簡明沖壓設(shè)計手冊》可知， 校核間隙：滿足｜｜+｜｜≥條件 ，因此間隙的取值滿足要求。 ， . 落料尺寸mm 標準公差表表知=0.29 沖孔尺寸： = == 標準公差表表知=0.15 3.9 拉深凸、凹模工作部分尺寸的確定 ，所以雙邊間隙Z=2.64mm =0.08=0.05該支撐桶模具的凸、凹模尺寸及公差如下： 拉深凸模：=82.6+0.4x0.42=82.77mm 拉深凹模：=82.77+2.64=85.41mm 4 模具的零部件設(shè)計與選用 4.1模具零部件結(jié)構(gòu)的確定 4.1.1沖孔凸模結(jié)構(gòu)的設(shè)計 本次設(shè)計為落料拉深沖孔翻孔復(fù)合模，凸模只有沖孔凸模存在，沖孔凸模的作用即為和沖孔翻孔凸凹模的共同作用之下對工件進行沖孔工序。凸模的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，從形狀上可以分為圓形和非圓形，從刃口的形狀可以分為平刃口以及斜刃口，從結(jié)構(gòu)上又可以分為階梯式，直通式等等，分析本次設(shè)計的工件為圓筒型拉深件，所以凸模為圓形，并且因為凸模只存在沖孔凸模，為了保證凸模的強度，采用了階梯式凸模，固定方式選擇凸臺固定，利用凸臺和凸模固定板固定，采用過渡配合（H7/m6或H7/n7），材料選取,熱處理硬度為。 拉深凸模詳細的形狀以及尺寸如下圖4-1。 圖4-1 沖孔凸模的設(shè)計 4.1.2 凹模結(jié)構(gòu)的設(shè)計 （）為： 但因本次設(shè)計拉深件采用卸料環(huán)及壓邊圈，壓邊圈的同時具有防止拉深皺褶以及頂件的作用，但是會增加凹模的深度，所以本次設(shè)計之中為了保證模具的強度以及剛度，必須取較大值，因此本次設(shè)計取凹模板厚度為60mm。 式中：[5] 圖4-2 落料凹模的設(shè)計 4.1.3 凸凹模的的結(jié)構(gòu)設(shè)計 本次設(shè)計落料拉深沖孔翻孔復(fù)合模之中，有落料工序，拉深工序，沖孔工序以及翻孔工序，所以涉及到的凸凹模有落料拉深凸凹模，沖孔翻孔凸凹模，拉深翻邊凸凹模三個，凸凹模即同時擁有凸模和凹模兩個作用的零件，對于落料工序來說，凸凹模可以看做為凸模，通過凸凹模和落料凹模完成落料工序，而對于拉深工序來說，凸凹模又可以看作為凹模，通過凸凹模和拉深凸模完成拉深工序，其他凸凹模同理。 在設(shè)計凸凹模時，必須使得凸凹模滿足壁厚的校核，否則如果凸凹模的壁厚過低，在經(jīng)過大批量的工作之后，會造成損壞，凸凹模的壁厚校核條件是凸凹模的最小壁厚必須大于或者等于材料的1.5倍料厚。 所以本次設(shè)計中凸凹模的最小壁厚極限值為: 經(jīng)過測量該模具的最小模具厚度均大于m，所以本次設(shè)計凸凹模壁厚滿足校核，該凸凹模設(shè)計可行。 圖4-3 落料拉深凸凹模的設(shè)計 圖4-4 拉深翻邊凸凹模的設(shè)計 圖4-5 沖孔翻邊凸凹模的設(shè)計 4.1.4卸料裝置 沖壓模具的卸料機構(gòu)通常分為剛性卸料機構(gòu)以及彈性卸料機構(gòu)兩種，其中彈性卸料機構(gòu)能夠同時具有壓料和卸料兩個作用，但是彈性卸料機構(gòu)的卸料力有限，對于較厚的工件不能夠?qū)崿F(xiàn)卸料，此時就需要使用到剛性卸料機構(gòu)。 通常在復(fù)合模的設(shè)計之中，彈性卸料機構(gòu)是常用的結(jié)構(gòu)，當(dāng)模具合模時，卸料板能夠在彈性裝置的作用之下緊緊的壓住條料，使其不能移動，從而使得模具的精度提高，能夠有效地改善產(chǎn)品的平直度。工作原理就是上模下壓的時候由卸料螺釘和彈性裝置以及卸料板組成的卸料機構(gòu)壓緊條料，當(dāng)沖裁完成之后，上模上行，彈性裝置泄壓，卸料板完成卸料，本次設(shè)計采用了彈性卸料的卸料板結(jié)構(gòu)，卸料板外形的尺寸和凹模一樣為φ250mm，高度取值20mm。 圖4-6 卸料板的設(shè)計 4.1.5 模架和模座的選擇 在沖壓模具標準模架之中，模架上模部分通常是由上模座和導(dǎo)套組成，下模部分由下模座和導(dǎo)柱組成，這是常見的導(dǎo)柱導(dǎo)套式模架，而模架又分為后側(cè)導(dǎo)柱模架，中間導(dǎo)柱模架和對角導(dǎo)柱模架以及四角導(dǎo)柱模架等，例如中間導(dǎo)柱模架只能夠前后送料，但是后側(cè)導(dǎo)柱模架就能夠前后左右送料，然而中間導(dǎo)柱模架的壽命又會高于后側(cè)導(dǎo)柱模架，所以我們在選擇模架時需要仔細分析各自的優(yōu)缺點，選擇合適的模架才能夠生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。 本次設(shè)計模具為復(fù)合模，并且送料方式為前后送料，所以可選擇的模架形式很多，但是考慮到模具的壽命以及模具制造成本，本次設(shè)計采用了GB/T 2851.6中間圓形導(dǎo)柱模架，材料為HT200。 圖4-7 上模座的設(shè)計 圖4-8 下模座的設(shè)計 4.1.6墊板及間隔板的設(shè)計 墊板分為上墊板和下墊板，也叫作凸模墊板以及凹模墊板，上墊板設(shè)置在上模，下墊板設(shè)置在下模，墊板的作用是當(dāng)模具的強度不夠時，增加墊板增加強度，保證模具的工作壽命以及產(chǎn)品的質(zhì)量精度，造成強度不夠原因很多，主要是當(dāng)凸模過多或者過大，固定板以及凹模的強度即不能達到要求。本次設(shè)計之中，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，固定板的強度以及模具整體強度需要加強，雖然沒有設(shè)置上墊板，但是為了保證推件行程，所以設(shè)置了間隔板，間隔板同樣能夠?qū)崿F(xiàn)對模具結(jié)構(gòu)的加強。厚度設(shè)計為H=42mm。 4.1.7固定板的設(shè)計 固定板是將落料拉深凸凹模固定在下模作用的模板，本次設(shè)計落料拉深凸凹模的固定方式采用了螺釘固定，利用四顆M6的圓柱頭內(nèi)六角螺釘固定，固定板外形尺寸同凹模一樣為φ250mm，厚度取值40mm，材料為45鋼。 圖4-9 固定板的設(shè)計 4.1.8螺釘?shù)倪x用 按照選擇以及， 卸料螺釘滿足公式： 4.2模具整合 整理上述說明，通過二維和三維軟件繪制出了本次支撐桶落料拉深沖孔翻孔復(fù)合沖壓模具設(shè)計裝配圖如下圖4-10。 圖4-10落料拉深沖孔翻孔復(fù)合?？傃b圖 結(jié) 論 經(jīng)過以上的計算與說明，最終本次支撐桶落料拉深沖孔翻孔復(fù)合模設(shè)計完成，在本次說明書中我首先對工件的工藝進行了分析，對工件需要的拉深次數(shù)進行計算，最終計算出本次設(shè)計支撐桶工件只需要一次拉深即可完成，如果不進行此工作那么在拉深時很可能就會將工件拉皺甚至拉破。然后我將工件進行展開毛坯尺寸計算完畢之后，選擇出最適合的工藝方案，隨后確定了采用復(fù)合模的方式對工件進行沖壓，然后完成了排樣圖設(shè)計，為之后進行裝配圖的結(jié)構(gòu)設(shè)計打下了基礎(chǔ)。 在第三章節(jié)文中主要是針對計算，首先對沖壓力進行了詳細的計算，本次支撐桶落料拉深沖孔翻孔復(fù)合模總沖壓力包括了沖裁力以及拉深力的計算，通過沖壓力的計算選擇出了匹配的壓力機，并對選擇的壓力機進行了校核，然后對沖裁以及拉深工序的刃口尺寸進行了計算，刃口尺寸的計算將會直接反映出該模具的產(chǎn)品質(zhì)量和精度能否合格以及模具的壽命是否能夠滿足大批量的成產(chǎn)要求。 最后第四章節(jié)中對模具的主要零部件進行了設(shè)計，包括了凸模，凹模，凸凹模等等，并且在本次設(shè)計之中大量使用了模具標準件，在模具設(shè)計之中使用標準件是模具設(shè)計制造行業(yè)之中的大勢所趨，并最終利用軟件繪制成裝配圖，編制完成了此份落料拉深沖孔翻孔復(fù)合模說明書。 參 考 文 獻 [1] 王敏杰等.中國模具工程大典第9卷模具制造[S].北京：電子工業(yè)出版社，2007.8:56-59. 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