沖大小墊圈復(fù)合模(論文+DWG圖紙),大小,墊圈,復(fù)合,論文,dwg,圖紙 湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 湖南科技大學(xué) 畢 業(yè) 論 文 論文題目 沖大小墊圈復(fù)合模 學(xué)科、專業(yè) 機(jī) 械 制 造 及 其 自 動(dòng) 化 姓名 賀建平 指導(dǎo)老師及姓名 錢書琨 教 授 . 摘要： 模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ)，在我國(guó)模具制造屬于專用設(shè)備制造業(yè)。本設(shè)計(jì)是空氣濾清器殼反拉深、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)，沖模的結(jié)構(gòu)性能直接反映了沖壓技術(shù)水平的高低。選用材料時(shí)應(yīng)考慮模具的工作特性，受力情況，沖壓件材料性能，沖壓件的精度，生產(chǎn)批量以及模具材料的加工工藝性能和工廠現(xiàn)有條件等因素。沖床的選用主要是確定沖床的類型和噸位。板料冷沖壓加工是機(jī)械加工的一個(gè)重要組成部分。它應(yīng)用十分廣泛。但由于傳統(tǒng)的加工存在著沖壓工藝方案選擇不合理、沖壓間隙選擇過大，壓力機(jī)不相匹配等問題。本文就以空氣濾清器殼反拉深、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)主要介紹了沖壓模具設(shè)計(jì)的全過程： 1. 經(jīng)工藝分析工藝計(jì)算，間隙值的選擇，確定了該設(shè)計(jì)工藝流程及沖模結(jié)構(gòu)形式。 2. 同時(shí)對(duì)所設(shè)計(jì)的模具分別進(jìn)行了分析說明， 3. 對(duì)壓力機(jī)做出了合理的選擇， 4. 整個(gè)過程采用AutoCAD軟件繪制模具的二維裝配圖和個(gè)別零件圖。 關(guān)鍵字：沖壓模；空氣濾清器殼；沖裁間隙；沖壓工藝。 Abstract: Board material cold to press , it processes to be machined one important component. It is very extensive that it employs . But because the choice with unreasonable choice and pressing the interval that traditional processing is pressing the craft scheme is too big, question of matching of the press. etc. This text presses The automobile rim falls the materal drawing compound mold with the main introduction of mold design to the clutch housing: 1. Calculate by analysis , craft by craft, interval choice of value, confirm this design technological process and structural form of trimming die. 2. Analyzed separately to moulds designed that explain at the same time , 3. Having made the rational choice to the press, 4. The whole course adopts AutoCAD software to draw the two-dimentional installation diagrams and specific part pictures of the mould . Key word: Press the mould ；automobile rim； the interval of blanking；press the craft。 ．1一 序 言 沖壓技術(shù)概述 沖壓是靠壓力機(jī)和模具對(duì)板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。沖壓和鍛造同屬塑性加工(或稱壓力加工)，合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。 全世界的鋼材中，有60～70%是板材，其中大部分是經(jīng)過沖壓制成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機(jī)、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機(jī)械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。 沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強(qiáng)的特點(diǎn)。沖壓可制出其他方法難于制造的帶有加強(qiáng)筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具，工件精度可達(dá)微米級(jí)，且重復(fù)精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔窩、凸臺(tái)等。 冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工，或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面狀態(tài)低于冷沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。 沖壓是高效的生產(chǎn)方法，采用復(fù)合模，尤其是多工位級(jí)進(jìn)模，可在一臺(tái)壓力機(jī)上完成多道沖壓工序，實(shí)現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動(dòng)生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)條件好，生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。 沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時(shí)保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實(shí)際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個(gè)工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對(duì)沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強(qiáng)度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強(qiáng)比低；加工硬化性低。 在實(shí)際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗(yàn)，如拉深性能試驗(yàn)、脹形性能試驗(yàn)等檢驗(yàn)材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。 模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計(jì)和制造需要較多的時(shí)間，這就延長(zhǎng)了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。 模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡(jiǎn)易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級(jí)進(jìn)模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進(jìn)沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。 沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機(jī)成形外，一般都采用機(jī)械壓力機(jī)。以現(xiàn)代高速多工位機(jī)械壓力機(jī)為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機(jī)械以及模具庫(kù)和快速換模裝置，并利用計(jì)算機(jī)程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線。 在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時(shí)間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個(gè)非常重要的問題。 1．2 沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 進(jìn)入90年代以來，高新技術(shù)全面促進(jìn)了傳統(tǒng)成形技術(shù)的改造及先進(jìn)成形技術(shù)的形成和發(fā)展。21世紀(jì)的沖壓技術(shù)將以更快的速度持續(xù)發(fā)展，發(fā)展的方向?qū)⒏油怀觥熬?、省、凈”的需求? 沖壓成形技術(shù)將更加科學(xué)化、數(shù)字化、可控化?？茖W(xué)化主要體現(xiàn)在對(duì)成形過程、產(chǎn)品質(zhì)量、成本、效益的預(yù)測(cè)和可控程度。成形過程的數(shù)值模擬技術(shù)將在實(shí)用化方面取得很大發(fā)展，并與數(shù)字化制造系統(tǒng)很好地集成。人工智能技術(shù)、智能化控制將從簡(jiǎn)單形狀零件成形發(fā)展到覆蓋件等復(fù)雜形狀零件成形，從而真正進(jìn)入實(shí)用階段。 注重產(chǎn)品制造全過程，最大程度地實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)全局綜合優(yōu)化。優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單一成形環(huán)節(jié)向產(chǎn)品制造全過程及全生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展。 對(duì)產(chǎn)品可制造性和成形工藝的快速分析與評(píng)估能力將有大的發(fā)展。以便從產(chǎn)品初步設(shè)計(jì)甚至構(gòu)思時(shí)起，就能針對(duì)零件的可成形性及所需性能的保證度，作出快速分析評(píng)估。 沖壓技術(shù)將具有更大的靈活性或柔性，以適應(yīng)未來小指量多品種混流生產(chǎn)模式及市場(chǎng)多樣化、個(gè)性化需求的發(fā)展趨勢(shì)，加強(qiáng)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)變化的快速響應(yīng)能力。 重視復(fù)合化成形技術(shù)的發(fā)展。以復(fù)合工藝為基礎(chǔ)的先進(jìn)成形技術(shù)不僅正在從制造毛坯向直接制造零件方向發(fā)展，也正在從制造單個(gè)零件向直接制造結(jié)構(gòu)整體的方向發(fā)展。 深入研究沖壓變形的基本規(guī)律、各種沖壓工藝的變形理論、失穩(wěn)理論與極限變形程度等；應(yīng)用有限元、邊界元等技術(shù)，對(duì)沖壓過程進(jìn)行數(shù)字模擬分析，以預(yù)測(cè)某一工藝過程中坯料對(duì)沖壓的適應(yīng)性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，從而優(yōu)化沖壓工藝方案，使塑性變形理論逐步起到對(duì)生產(chǎn)過程的直接指導(dǎo)作用。 制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料，正逐步被高強(qiáng)鋼板、涂敷鍍層鋼板、塑料夾層鋼板和其他復(fù)合材料或高分子材料替代。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，加強(qiáng)研究各種新材料的沖壓成形性能，不斷發(fā)展和改善沖壓成形技術(shù)。 在模具設(shè)計(jì)與制造中，開發(fā)并應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)（CAD/CAM），發(fā)展高精度、高壽命模具和簡(jiǎn)易模具（軟模、低熔點(diǎn)金模具等）制造技術(shù)以及通用組合模具、成組模具、快速換模裝置等，以適應(yīng)沖壓產(chǎn)品的更新?lián)Q代和各種生產(chǎn)批量的要求。 推廣應(yīng)用數(shù)控沖壓設(shè)備、沖壓柔性加工系統(tǒng)（FMS）、多工位高速自動(dòng)沖壓機(jī)以及智能機(jī)器人送料取件，進(jìn)行機(jī)械化與自動(dòng)化的流水線沖壓生產(chǎn)。 精沖與半精沖、液壓成形、旋壓成形、爆炸成形、電水成形、電磁成形、超塑成形等技術(shù)得到不斷發(fā)展和應(yīng)用，某些傳統(tǒng)的沖壓加工方法將被它們所取代，產(chǎn)品的沖壓加工趨于更合理、更經(jīng)濟(jì)。 . . 1-3 一般人在參觀現(xiàn)代人化的工廠時(shí)，都不大注意參觀沖壓車間，往往覺得沖壓車間不過是通過許多發(fā)著噪聲的龐大機(jī)器的組合體，從成卷的鋼帶上生產(chǎn)出一個(gè)個(gè)零件而已，他們更感興趣的是那些常常被稱為“自動(dòng)化”的比較新的加工方法和生產(chǎn)制造工藝。 數(shù)控就是一個(gè)突出的例子。然而，數(shù)控對(duì)于現(xiàn)代化制造業(yè)的貢獻(xiàn)及其應(yīng)用的廣泛程度與沖壓技術(shù)相比，卻是微不足道的，無論是在洗衣房，還是在廚房，沖壓零件無處不在。如果沒有沖床及其相關(guān)設(shè)備，如果沒有壓印金屬零件的技術(shù)，汽車就會(huì)貴得使普通人根本買不起，罐頭起子也不會(huì)象現(xiàn)在這樣便宜。 冷沖壓是一種金屬壓力加工方法，它是在常溫下利用沖模在壓床上對(duì)金屬板料施加壓力，使其分離或變形，從而得到一定形狀零件的加工方法，它是建立在金屬材料塑性基礎(chǔ)上的一種工藝。 冷沖壓技術(shù)是一種先進(jìn)的金屬加工方法，它有以下特點(diǎn)： 1 它是無屑加工； 2 所用設(shè)備是沖床； 3 所用的工具是各種形狀的沖模； 4 所用的原料多為金屬或非金屬 冷沖壓與其他加工方法比較,在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上有許多優(yōu)點(diǎn)： 在壓床簡(jiǎn)單沖壓下，能得到形狀復(fù)雜的零件，而這些零件用其他的方法是不可能或者很難得到的。 制得的零件一般不進(jìn)一步加工，可直接用來裝配，而且有一定精度，具有互換性。 在耗料不大的情況下，能得到強(qiáng)度高、足夠剛性而重量輕、外表光滑美觀的零件。 材料利用率高，一般為70﹪～85﹪。 生產(chǎn)率高，沖床沖一次一般可得一個(gè)零件，而沖床一分鐘的行程少則幾次，多則幾百次。同時(shí)，毛坯和零件形狀規(guī)則，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。 沖壓零件的質(zhì)量主要靠沖模保證，所以操作方便，要求的工人技術(shù)等級(jí)不高，便于實(shí)現(xiàn)組織生產(chǎn)。 在大量生產(chǎn)的條件下，產(chǎn)品的成本低。 冷沖壓的缺點(diǎn)是模具要求高、制造復(fù)雜、周期長(zhǎng)、制造費(fèi)昂貴，因而在小批量生產(chǎn)中受到限制。另外，沖壓件的精度決定于模具精度，如零件的精度要求過高，用冷沖壓生產(chǎn)就難以達(dá)到。 故可知，冷沖壓制品所得零件具有表面質(zhì)量好，質(zhì)量輕，成本低的優(yōu)點(diǎn)，是一種經(jīng)濟(jì)的加工方法。我們現(xiàn)在所達(dá)到的生活標(biāo)準(zhǔn)，在很大程度上應(yīng)歸功于金屬?zèng)_壓制品，沖壓技術(shù)及工廠里與其有關(guān)的設(shè)備，仍然是我們的面包和黃油，是不可缺少的。 本說明書將著重介紹設(shè)計(jì)“沖壓大小墊圈”的模具全過程，主要包括零件的結(jié)構(gòu)分析及工藝性分析，模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇以及與之相關(guān)的零件設(shè)計(jì)和計(jì)算分析。 二 設(shè)計(jì)任務(wù)及產(chǎn)品圖 課題名稱：“沖壓大小墊圈”的模具 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 根據(jù)圖紙所給的產(chǎn)品形狀，經(jīng)過計(jì)算和分析，確定適當(dāng)?shù)哪＞呓Y(jié)構(gòu)形式和制品成型的自動(dòng)程度，設(shè)計(jì)一幅滿足工藝條件和使用要求的模具。 設(shè)計(jì)要求及任務(wù) 根據(jù)相關(guān)資料，盡量設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和標(biāo)準(zhǔn)化的模具。 制品要求從一塊板料上沖出三個(gè)大小不同的墊圈，且要求廢料少，材料的利用率高。 模具的公差等級(jí)為7~8。 畫出模具的裝配圖及非標(biāo)準(zhǔn)零件或標(biāo)準(zhǔn)件需加工的零件圖。 產(chǎn)品圖（見圖1、零件圖上） 三 產(chǎn)品的工藝性分析 由產(chǎn)品圖可知，該產(chǎn)品為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，且厚度均勻，而三個(gè)墊圈的結(jié)構(gòu)尺寸有一定聯(lián)系，即大墊圈的內(nèi)徑與小墊圈的外徑相近，故完全可以從一塊板料上制得。 從圖1可知，該產(chǎn)品的公差等級(jí)為11級(jí)，且要求無刺邊。 四 沖壓零件的工藝方案擬定 由零件的工藝特性及產(chǎn)品圖可知，沖壓該產(chǎn)品有兩種工藝方案可供選擇。 方案一：將產(chǎn)品從板料上由小到大沖壓，即先沖最小墊圈的內(nèi)徑，再?zèng)_出小墊圈（也就是沖中型墊圈的內(nèi)徑），其次沖出中型墊圈，最后沖出大墊圈。 方案二：一次完成三個(gè)墊圈的沖壓 無論方案一還是方案二，都會(huì)使墊圈的內(nèi)外徑擴(kuò)大或縮小，然而根據(jù)使用的要求，其墊圈的內(nèi)徑只能有適當(dāng)擴(kuò)大，而外徑擴(kuò)大和縮小一點(diǎn)點(diǎn)均可。 五 模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇 根據(jù)沖壓零件的工藝方案可知，其模具的類型有兩種供選擇。 類型一：連續(xù)模 類型二：復(fù)合模 因連續(xù)模具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜和成本高，不適合設(shè)計(jì)要求，故應(yīng)選復(fù)合摸其優(yōu)點(diǎn)如下： （1）沖件精度比較高，不受送料誤差影響，內(nèi)外形相對(duì)位置零件一致 （2）沖件表面叫平直。 （3）適宜沖簿料件，也適宜沖脆性或軟質(zhì)材料。 （4）可以用充分利用短材和邊角材。 沖模面積小。 其初定結(jié)構(gòu)如圖2所示，顯然這是一套倒裝復(fù)合模。 六 排樣及裁樣的方法 ] 1、排樣 根據(jù)材料的經(jīng)濟(jì)利用，同時(shí)又考慮沖裁件的質(zhì)量，故采用少量廢料排樣，如圖3所示。（總裝配圖上） 2、裁樣的方法 板料的規(guī)格選用2mm× 600mm ×1200mm,為了操作方便，采用條料單排，由排樣圖可知搭邊值a=1.5mm、a1=2mm,則 送進(jìn)距：A=D+a1=90+2=92(mm)： 條料寬度：B=D+2a=90+2× 1.5=93(mm) I、縱裁法： n1=1200/93=12 n2=600/92=6 則材料的利用率為η=12×(π /4)×6×14.52÷600÷1200×100﹪=61.9﹪ Ⅱ 橫裁法: n1 =1200/92=13 n2 =600/93=6 則材料的利用率為: η=13×(π /4) ×6×14.52÷600÷1200×100﹪=67.1﹪ 由于橫裁法的材料利用率高,故采用橫裁法裁料。 七 工序壓力計(jì)算及壓力機(jī)的選擇 根據(jù)產(chǎn)品見圖[1]表1-24得： τ =340～373Mpa, 取τ=343Mpa 1、沖裁力計(jì)算： F落=1.3π dtτ =1.3×3.14×50×2×343 =252022.68(N) F’孔=1.3π d’tτ =1.3×3.14×50×2×343 =140012.6(N) F’’孔=1.3π d’’tτ =1.3×3.14×28×2×343 =78407.056(N) 其相關(guān)數(shù)據(jù)見下表： 公稱壓力：/KN 800 發(fā)生公稱壓力時(shí)滑塊距下死點(diǎn)距離/mm 9 滑塊行程 /mm 130 最大封閉高度 固定和可傾式 /mm 380 活動(dòng)臺(tái)位置 最高 /mm 480 最低 /mm 240 封閉高度調(diào)節(jié)量 /mm 100 滑塊中心到床身距離 /mm 290 工作臺(tái)尺寸 左右 800 前后 540 工作臺(tái)孔尺寸 前后 380 左右 210 直徑 260 立柱間距 /mm 380 活動(dòng)臺(tái)壓力機(jī)滑塊中心到床身緊固工作臺(tái)平面距離/mm 270 模柄孔尺寸（直徑×深度） /mm Ф60×75 工作臺(tái)板厚度 /mm 100 墊板厚度 /mm 100 傾斜角（可傾式工作臺(tái)壓力機(jī)） 30° 行程次數(shù) 次/分鐘 60 5、壓力中心的確定 由產(chǎn)品圖可知，沖裁件對(duì)稱，故其壓力中心為其對(duì)稱中心，即沖裁件墊 圈的圓心。 八 凸凹模刃口尺寸的計(jì)算 在[1]附表15，查得相關(guān)參數(shù)見下表： 基本尺寸 極限偏差 公差等級(jí) Ф90 0 -0.30 12 Ф50 +0.16 0 11 Ф28 +0.10 0 11 =8 九 模具零件的選用設(shè)計(jì)及必要計(jì)算 〈一〉工作零件 Ⅰ凸模 1、凸模的構(gòu)造及固定方法，由零件圖可知，其外形為圓形，為增加凸模的強(qiáng)度與剛度而做成臺(tái)階式，同時(shí)為了使于其固定，且配合為H7/m6,并采用機(jī)械固定。 2、凸模尺寸確定，根據(jù)[1]及本模具結(jié)構(gòu)，可知其長(zhǎng)度為凸模固定板的厚度h1、附加長(zhǎng)度h2與推件厚度h3之和，則 h1≧1.5d=1.5×14.5=26.75 取h1=h2通常取15～20mm Ⅰ=h1+h2+h3=68 3、凸模強(qiáng)度校核由公式 [1]4-2） dmin≧4tτ/[σc](mm) 式中 dmin—凸模最小直徑 [σc]—凸模材0料的許用應(yīng)力（M pa）,對(duì)一般工具鋼，凸模淬火硬度HRC為58～62時(shí)，取1000～1600Mpa,如有良好導(dǎo)向可取2000～3000Mpa。 t-材料厚度 τ-材料的抗剪強(qiáng)度（Mpa） 查[1]表1～24，其τ=588（T10A） 故dmin≧4.7,而計(jì)算刃口尺寸大于dmin,所以凸模設(shè)計(jì)滿足要求，其相關(guān)尺寸及結(jié)構(gòu)見圖[4]（零件圖上第10頁(yè)） Ⅱ 凹模 由于沖裁件的外形為圓形，另為了使在修模后刃口尺寸不變且刃口強(qiáng)度高，所以采用圓柱形洞口，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式（ H=kb=0.028×90=25.2 式中：b—沖裁件最大外形尺寸（mm） k—系數(shù)。見圖[2]表2～20 取H為33 凹模的固定方法，采用螺釘固定 其結(jié)構(gòu)如圖[5]所示（零件圖第13頁(yè) Ⅲ凸凹模 根據(jù)本模具結(jié)構(gòu)沖裁特點(diǎn)，需采用三個(gè)凸凹模，從強(qiáng)度考慮，壁原受到最小的限制，由表2～21得選用本模具的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如下表： 料厚 最小壁厚 最小直徑D 2 4.9 21 由零件尺寸可知，其凸凹模完全滿足相應(yīng)要求，為了便于固定，故做成臺(tái)階式，其相關(guān)尺寸，如圖[6]、[7]、[8]所示。（零件圖第14、15、22頁(yè)） 〈二〉定位零件 沖模的定位零件是用來保證材料的正確送進(jìn)及在模具中的正確定位由本模具是沖裁條料，故導(dǎo)向零件用導(dǎo)料銷，保證進(jìn)距的則用檔料銷定位。 Ⅰ導(dǎo)料銷，為了保證板料準(zhǔn)確到位，采用兩個(gè)導(dǎo)料銷，根據(jù)進(jìn)料方向（從右向左）且導(dǎo)料銷裝在后側(cè)，另外導(dǎo)料銷為標(biāo)準(zhǔn)桿，按GB 286、11-8.1，可洗用A型，如圖[9]所示。 Ⅱ檔料銷 由本模具結(jié)構(gòu)，選用彈簧彈頂檔料銷，如圖[10]所示，按GB 286.11-8.1，由[5]表1～9～33得，相關(guān)數(shù)據(jù)，見下表： D D d1 l L 基本尺寸 極限偏差 10 -0.040-0.076 21 8 20 32 其彈簧規(guī)格為：1.6×12×30 卸料裝置與推件裝置 Ⅰ 彈壓卸料板 1、卸料與凸凹模彈邊間隙為: a=(0.1~0.2) t=0.2~0.4 取a=0.3 2、彈簧的選用與計(jì)算 初定彈簧個(gè)數(shù)n=6,而P卸=11341 (N) 則每個(gè)彈簧所要承受的力為:P0=11341/6=1890(N) 查［1］表1~139,則可知 選用65Mn圓鋼絲彈簧,其規(guī)格為24號(hào),相關(guān)數(shù)據(jù)見下表: D(mm) D(mm) F2(mm) f(mm) H(mm) P2(N) 40 8 21.3 2.51 95 3100 則彈簧的欲壓縮量 Fb=P0·F2/P2 =3100×21.3/3100 =13 Fw=1﹢t=3(mm) 取修磨量 Fg=5(mm) 則彈簧實(shí)際所需最大壓縮為: F1=F0+Fw+Fg=13+3+5 =21(mm)<21.3(mm) 所以所選彈簧基本滿足要求 3、卸料螺釘?shù)倪x擇 由公式d= (摘自［1］P350) 式中: P--沖載力 n--螺釘個(gè)數(shù)(一般取偶數(shù)) --極限強(qiáng)度 取n=6,材料為45綱,則 =610Mpa,又P=511046(N) ∴d=6.67 按GB 2867.6-81, 查［1］表11~14,得相關(guān)數(shù)據(jù)見下表: d d1 I L D H D2 D1 D2 S t b c c1 r r1 10 M8 10 70 15 10 6.2 9.8 9.2 8 5 2 1.2 0.5 0.5 -1 故卸料板的設(shè)計(jì)如圖［11］所示。（零件圖第21頁(yè)） Ⅱ、推薦裝置 由于本模是一次性沖三個(gè)墊圈，由于其結(jié)構(gòu)可知，協(xié)定模均要推件裝置，考慮使干預(yù)件塊由帶螺紋孔（便于今后修模和更換配件）的圓柱銷立、連接，二推薦快由帶螺紋孔（便于今后修模和更換配件）的圓柱銷連結(jié)，二推件相關(guān)尺寸見圖[12]，[13]。 （2）頂板；其結(jié)構(gòu)及尺寸見圖[14] 2、彈件頂件裝置 （1）推件快：根據(jù)相關(guān)尺寸結(jié)構(gòu)，其數(shù)是為1，基本尺寸見圖[15] 選用氨脂彈性，由推件力F推=6700N， 按GB2867.9-81，查[1]表1～47，相關(guān)數(shù)學(xué)，如圖[16]所示。 〈四〉模架及導(dǎo)向裝置 I、模架 由凹模外經(jīng)尺寸（φ150）可知，模架的凹模周邊為DO=160，按GB255.6-81,在[6]表1～9～4查表: 上模座160×160×45 下模座160×160×55 由于模架的最大高度小于壓力機(jī)的最小閉合度,故將上下模座適當(dāng)加厚,其相關(guān)尺寸見圖片[17],[18](零件圖第6，18頁(yè)) Ⅱ、導(dǎo)向裝置 1，倒柱：按GB2661.6-81,在[1]表11～15查得, 2，倒套：按GB2881.6-81,現(xiàn)選用A型,采用低熔點(diǎn)合金固定。 〈五〉固定與支承零件 I、 螺釘 選用凸緣模柄，用3個(gè)螺釘固定在模座的窩孔內(nèi)，按GB2862.3-81,在表[1]表11～29查的相關(guān)數(shù)據(jù),見圖[20](零件圈第8頁(yè)) Ⅱ、固定板與墊板 1、 固定板:主要作用是在凹凸模固定在模板座上,其平面輪廓尺寸,除保證凹凸模按裝外,還應(yīng)考慮螺釘與銷釘孔的位置,形式有圓形和矩形兩種,一般取其厚度為凹模厚度的60％～8％,采用過渡配合(H7/m6),壓裝后端面要磨平,以保證沖模的垂直度。 由于上述條件，現(xiàn)確定相關(guān)尺寸，見圖[21]、[22]。 2墊板：其作用是在直接承受和擴(kuò)散改工作零件傳遞壓力，保護(hù)模座，以免被壓陷，其作用一般取4～12mm,現(xiàn)取H=10，故墊板的設(shè)計(jì)尺寸及結(jié)構(gòu)，如圖[23]（所示零件圖P4。20） Ⅲ、緊固件 1、 螺釘 為了使于安裝，本模具的螺釘選用圓柱頭內(nèi)六角螺釘，其規(guī)格按GB119-76，在[1]表11～35查得相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示 D D H S I L0 8 12．5 8 6 25 25 55 20 10 15 10 8 80 20 2、 圓注銷 按GB119-76，在表11～38查得，數(shù)據(jù)見下表 D C L 10 30 10 70 8 110 〈六〉其他零件 Ⅰ導(dǎo)筒 根據(jù)漏料孔及其他尺寸，設(shè)計(jì)如圖[24] Ⅱ托板 由導(dǎo)筒及橡膠的尺寸，設(shè)計(jì)如圖[25] Ⅲ頂桿 根據(jù)模柄內(nèi)徑及頂板尺寸，現(xiàn)設(shè)計(jì)相關(guān)尺寸，見圖[26] Ⅳ螺母 按GB 53-76， 在[1]表11～39查得 d S D H 24 32 36.9 10 名稱 材料 熱處理 硬度 上模座 HT200 HRC28～32 下模座 HT200 HRC28～32 凸模 Cr12Mo 淬火 HRC60～62 凹模 A3 淬火 HRC58～60 凸凹模 Cr12Mo 淬火 HRC60～62 固定板 45 HRC43～48 卸料板 HT200 HRC43～48 導(dǎo)套 20 滲碳淬硬 HRC56～60 導(dǎo)柱 20 滲碳淬硬 HRC56～60 頂件板 A3 HRC43～48 螺釘 A3 頭部淬硬 HRC35～40 托板 HT20 彈簧 65Mn 頂桿 45 HRC43～48 頂板 40 墊板 45 淬硬 HRC43～48 圓柱銷 45 淬硬 HRC43～48 固定導(dǎo)筒 45 HRC28～32 橡膠墊圈 聚氨脂 卸料螺釘 45 HRC35～40 檔料銷 45 HRC43～48 定位銷 T10A 淬硬 HRC50～54 模柄 A3 HRC43～48 十一 小結(jié) 本著綜合系統(tǒng)的熟悉模具設(shè)計(jì)要求，步驟，模具結(jié)構(gòu)及行業(yè)從設(shè)計(jì)、造模、生產(chǎn)全過程的特點(diǎn) ，培養(yǎng)獨(dú)立完成一項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)的能力的目的，我經(jīng)過近兩個(gè)月的認(rèn)真分析設(shè)計(jì) ，在老師的指導(dǎo)下設(shè)計(jì)出這套沖大墊圈復(fù)合模，在設(shè)計(jì)中我充分考慮模具的生產(chǎn)適用性，對(duì)模具各部位的結(jié)構(gòu)、性能及工作原理，都有了較為明確的慨念，在設(shè)計(jì)中過程中，我體會(huì)到以下幾點(diǎn)對(duì)模具設(shè)計(jì)工作者的重要性。 1、在保證產(chǎn)品質(zhì)量和效率的情況下，要盡量簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，以降低成本。 2、模具中零部件材料選用適當(dāng)，盡量做到既經(jīng)濟(jì)又適用。 總之，畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我來說是一次很好的鍛煉機(jī)會(huì)，怎樣做到熟能生巧，怎樣做到得心應(yīng)手，還要求今后多練習(xí)、多總結(jié) 十二參考資料 [1]《實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》 鄭可皇 宇航出版社出版1990.5月 [2]《冷沖工藝與模具設(shè)計(jì)》 劉湘云 航空工業(yè)出版社 1994年8月 [3]《模具實(shí)用技術(shù)設(shè)計(jì)綜合手冊(cè)》 王 樹 勛 華南理工大學(xué) 1995年6月 [4]《沖壓手冊(cè)》王孝培 機(jī)械工業(yè)出版社 1983年11月 [5]冷沖壓及塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)6 [6]《沖壓及塑料伐型工藝與模具設(shè)計(jì)資料》 虞 傳寶 機(jī)械工業(yè)出版社 1992年12月 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)主任： （簽名） 委員： （簽名） （簽名） （簽名） （簽名） 答辯成績(jī)： 總評(píng)成績(jī)： 1 摘要： 模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ)，在我國(guó)模具制造屬于專用設(shè)備制造業(yè)。本設(shè)計(jì)是 空氣濾清器殼反拉深、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)，沖模的結(jié)構(gòu)性能直接反映了沖壓技術(shù)水平的 高低。選用材料時(shí)應(yīng)考慮模具的工作特性，受力情況，沖壓件材料性能，沖壓件的精 度，生產(chǎn)批量以及模具材料的加工工藝性能和工廠現(xiàn)有條件等因素。沖床的選用主要 是確定沖床的類型和噸位。板料冷沖壓加工是機(jī)械加工的一個(gè)重要組成部分。它應(yīng)用 十分廣泛。但由于傳統(tǒng)的加工存在著沖壓工藝方案選擇不合理、沖壓間隙選擇過大， 壓力機(jī)不相匹配等問題。本文就以空氣濾清器殼反拉深、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)主要介紹了 沖壓模具設(shè)計(jì)的全過程： 1. 經(jīng)工藝分析工藝計(jì)算，間隙值的選擇，確定了該設(shè)計(jì)工藝流程及沖模結(jié)構(gòu)形 式。 2. 同時(shí)對(duì)所設(shè)計(jì)的模具分別進(jìn)行了分析說明， 3. 對(duì)壓力機(jī)做出了合理的選擇， 4. 整個(gè)過程采用 AutoCAD 軟件繪制模具的二維裝配圖和個(gè)別零件圖。 關(guān)鍵字：沖壓模；空氣濾清器殼；沖裁間隙；沖壓工藝。 Abstract: Board material cold to press , it processes to be machined one important component. It is very extensive that it employs . But because the choice with unreasonable choice and pressing the interval that traditional processing is pressing the craft scheme is too big, question of matching of the press. etc. This text presses The automobile rim falls the materal drawing compound mold with the main introduction of mold design to the clutch housing: 1. Calculate by analysis , craft by craft, interval choice of value, confirm this design technological process and structural form of trimming die. 2. Analyzed separately to moulds designed that explain at the same time , 3. Having made the rational choice to the press, 4. The whole course adopts AutoCAD software to draw the two-dimentional installation diagrams and specific part pictures of the mould . Key word: Press the mould ；automobile rim； the interval of blanking；press the craft。 2 目錄 1 前言 .......................................................................................................................................................................4 1．1 沖壓技術(shù)概述 ..............................................................................................................................................4 1．2 沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) ..................................................................................................................................5 2 沖壓工藝分析 .......................................................................................................................................................6 2．1 零件材料的分析 ..........................................................................................................................................6 2．2 零件工藝性能分析 ......................................................................................................................................6 2．3 確定工藝方案與模具形式 ..........................................................................................................................6 2．4 沖壓工序數(shù)確定 ..........................................................................................................................................7 2．5 模具類型的確定 ..........................................................................................................................................8 2．6 工藝方案分析 ..............................................................................................................................................8 3 模具結(jié)構(gòu)型式的確定 .........................................................................................................................................10 4 部分工藝參數(shù)計(jì)算 .............................................................................................................................................10 4．1 毛坯尺寸計(jì)算： ........................................................................................................................................10 4．2 反拉深次數(shù)計(jì)算 ........................................................................................................................................13 5 各部分工藝力計(jì)算 .............................................................................................................................................13 5．1 反拉深力 ....................................................................................................................................................13 5．2 頂件力 ........................................................................................................................................................14 5．3 沖栽力 ........................................................................................................................................................14 6 凸、凹模結(jié)構(gòu)及工作部分主要尺寸計(jì)算 .........................................................................................................16 6．1 反拉深凸、凹模刃口尺寸及公差的計(jì)算 ................................................................................................16 6． 2 沖孔凸、凹模刃口尺寸及公差的計(jì)算 ...................................................................................................17 6．3 沖孔凸模的設(shè)計(jì) ........................................................................................................................................19 6． 3． 1 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三原則 .................................................................................................................19 6． 3． 2 凸模的尺寸計(jì)算 .............................................................................................................................20 6． 3． 3 凸模的結(jié)構(gòu)形式 .............................................................................................................................21 6．4 拉深凹模的設(shè)計(jì) ........................................................................................................................................23 6． 4. 1 拉深模的凹模圓角半徑 ................................................................................................................20 6． 4． 2 拉深間隙 .........................................................................................................................................20 6． 5 凸凹模的設(shè)計(jì) .............................................................................................................................................25 6． 5． 1 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .............................................................................................................................20 6． 5． 2 拉深凸模結(jié)構(gòu) .................................................................................................................................20 7 壓力設(shè)備選擇 .....................................................................................................................................................27 8 模具設(shè)計(jì) .............................................................................................................................................................28 9 模具其他零件設(shè)計(jì)及計(jì)算 .................................................................................................................................28 3 9．1 沖模的導(dǎo)向裝置 ........................................................................................................................................28 9．1. 1 無導(dǎo)向沖栽條件 .................................................................................................................................29 9．1. 2 導(dǎo)板導(dǎo)向 .............................................................................................................................................29 9．1. 3 模架的導(dǎo)向 .........................................................................................................................................29 9．2 模架的類型及應(yīng)用 ....................................................................................................................................29 9．3 定位裝置 ....................................................................................................................................................30 9．4 卸料裝置 ....................................................................................................................................................30 9．4. 1 固定卸料裝置的形式 .........................................................................................................................29 9．4. 2 固定卸料板的固定方式 .....................................................................................................................29 9．5 推件裝置的設(shè)計(jì) ........................................................................................................................................30 9．5. 1 推件板的結(jié)構(gòu)形式 .............................................................................................................................29 9．5. 2 推件板的尺寸與公差 .........................................................................................................................29 9．5. 3 推件板的極點(diǎn)位置 .............................................................................................................................29 9．5. 4 打桿與打板的設(shè)計(jì) .............................................................................................................................29 9．6 模柄的類型與選擇 ....................................................................................................................................29 9．7 凸模固定板 ................................................................................................................................................29 9．8 墊板 ............................................................................................................................................................29 9．9 緊固件 ........................................................................................................................................................29 9．10 定位銷 ......................................................................................................................................................29 10 模具的裝配 .......................................................................................................................................................38 10．1 復(fù)合模的裝配 ..........................................................................................................................................29 10．2 凸、凹模間隙的調(diào)整 ..............................................................................................................................29 11 凸凹模制造的工藝過程 ...................................................................................................................................37 10 模具的總裝配圖 ...............................................................................................................................................38 11 設(shè)計(jì)總結(jié) ...........................................................................................................................................................40 12 致謝 ...................................................................................................................................................................41 13 參考文獻(xiàn) ...........................................................................................................................................................42 4 1 前言 1．1 沖壓技術(shù)概述 沖壓是靠壓力機(jī)和模具對(duì)板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離， 從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件) 的成形加工方法。沖壓和鍛造同屬塑性加工 (或稱壓力加 工)，合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。 全世界的鋼材中，有 60～70%是板材，其中大部分是經(jīng)過沖壓制成成品。汽車的車身、底盤、 油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機(jī)、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。儀器 儀表、家用電器、自行車、辦公機(jī)械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。 沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強(qiáng)的特點(diǎn)。沖壓可制出其他方法難于制造的帶 有加強(qiáng)筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具，工件精度可達(dá)微米級(jí)， 且重復(fù)精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔窩、凸臺(tái)等。 冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工，或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面狀態(tài)低于冷 沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。 沖壓是高效的生產(chǎn)方法，采用復(fù)合模，尤其是多工位級(jí)進(jìn)模，可在一臺(tái)壓力機(jī)上完成多道沖 壓工序，實(shí)現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動(dòng)生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)條件好， 生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。 沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是 使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時(shí)保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料 在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實(shí)際生產(chǎn)中，常常是多種工序 綜合應(yīng)用于一個(gè)工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對(duì)沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻； 表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強(qiáng)度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高； 屈強(qiáng)比低；加工硬化性低。 在實(shí)際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗(yàn)，如拉深性能試驗(yàn)、脹形性能試驗(yàn)等檢驗(yàn) 5 材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。 模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本 和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計(jì)和制造需要較多的時(shí)間，這就延長(zhǎng)了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。 模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡(jiǎn)易模具(供小批量生產(chǎn)) 、復(fù)合模、多工位級(jí)進(jìn)模(供大 量生產(chǎn)) ，以及研制快速換模裝置，可減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于減少 沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進(jìn)沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批 量多品種生產(chǎn)。 沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機(jī)成形外，一般都采用機(jī)械壓力機(jī)。以現(xiàn)代高速多工位機(jī)械壓力機(jī) 為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機(jī)械以及模具庫(kù)和快速換模裝置，并利用計(jì)算機(jī)程 序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線。 在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時(shí)間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料 等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個(gè)非常重要的問題。 1．2 沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 進(jìn)入 90 年代以來，高新技術(shù)全面促進(jìn)了傳統(tǒng)成形技術(shù)的改造及先進(jìn)成形技術(shù)的形成和發(fā)展。 21 世紀(jì)的沖壓技術(shù)將以更快的速度持續(xù)發(fā)展，發(fā)展的方向?qū)⒏油怀觥熬⑹?、凈”的需求?沖壓成形技術(shù)將更加科學(xué)化、數(shù)字化、可控化?？茖W(xué)化主要體現(xiàn)在對(duì)成形過程、產(chǎn)品質(zhì)量、 成本、效益的預(yù)測(cè)和可控程度。成形過程的數(shù)值模擬技術(shù)將在實(shí)用化方面取得很大發(fā)展，并與數(shù) 字化制造系統(tǒng)很好地集成。人工智能技術(shù)、智能化控制將從簡(jiǎn)單形狀零件成形發(fā)展到覆蓋件等復(fù) 雜形狀零件成形，從而真正進(jìn)入實(shí)用階段。 注重產(chǎn)品制造全過程，最大程度地實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)全局綜合優(yōu)化。優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單一成形環(huán)節(jié) 向產(chǎn)品制造全過程及全生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展。 對(duì)產(chǎn)品可制造性和成形工藝的快速分析與評(píng)估能力將有大的發(fā)展。以便從產(chǎn)品初步設(shè)計(jì)甚至 構(gòu)思時(shí)起，就能針對(duì)零件的可成形性及所需性能的保證度，作出快速分析評(píng)估。 沖壓技術(shù)將具有更大的靈活性或柔性，以適應(yīng)未來小指量多品種混流生產(chǎn)模式及市場(chǎng)多樣化、 個(gè)性化需求的發(fā)展趨勢(shì)，加強(qiáng)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)變化的快速響應(yīng)能力。 重視復(fù)合化成形技術(shù)的發(fā)展。以復(fù)合工藝為基礎(chǔ)的先進(jìn)成形技術(shù)不僅正在從制造毛坯向直接 制造零件方向發(fā)展，也正在從制造單個(gè)零件向直接制造結(jié)構(gòu)整體的方向發(fā)展。 深入研究沖壓變形的基本規(guī)律、各種沖壓工藝的變形理論、失穩(wěn)理論與極限變形程度等；應(yīng) 用有限元、邊界元等技術(shù)，對(duì)沖壓過程進(jìn)行數(shù)字模擬分析，以預(yù)測(cè)某一工藝過程中坯料對(duì)沖壓的 適應(yīng)性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，從而優(yōu)化沖壓工藝方案，使塑性變形理論逐步起到對(duì)生產(chǎn)過程的 直接指導(dǎo)作用。 制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料，正逐步被高強(qiáng)鋼板、涂敷鍍層鋼板、塑料夾層鋼板和其他復(fù) 合材料或高分子材料替代。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，加強(qiáng)研究各種新材料的沖壓成形性能，不斷發(fā) 展和改善沖壓成形技術(shù)。 在模具設(shè)計(jì)與制造中，開發(fā)并應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)（CAD/CAM） ，發(fā)展高精度、 6 高壽命模具和簡(jiǎn)易模具（軟模、低熔點(diǎn)金模具等）制造技術(shù)以及通用組合模具、成組模具、快速 換模裝置等，以適應(yīng)沖壓產(chǎn)品的更新?lián)Q代和各種生產(chǎn)批量的要求。 推廣應(yīng)用數(shù)控沖壓設(shè)備、沖壓柔性加工系統(tǒng)（FMS） 、多工位高速自動(dòng)沖壓機(jī)以及智能機(jī)器 人送料取件，進(jìn)行機(jī)械化與自動(dòng)化的流水線沖壓生產(chǎn)。 精沖與半精沖、液壓成形、旋壓成形、爆炸成形、電水成形、電磁成形、超塑成形等技術(shù)得 到不斷發(fā)展和應(yīng)用，某些傳統(tǒng)的沖壓加工方法將被它們所取代，產(chǎn)品的沖壓加工趨于更合理、更 經(jīng)濟(jì)。 2 沖壓工藝分析 2．1 零件材料的分析 冷沖壓模具包括沖裁、彎曲、拉深、成形等各種單工序模和由這些基本工序組成的復(fù)合模、 級(jí)進(jìn)模等各種模具。設(shè)計(jì)這些模具時(shí)，首先要了解被加工材料的力學(xué)性能。材料的力學(xué)性能是進(jìn) 行模具設(shè)計(jì)時(shí)各種計(jì)算的主要依據(jù)。故在分析零件沖壓成形工藝，設(shè)計(jì)沖壓模具前，必須要了解 和掌握材料的一些力學(xué)性能，以便設(shè)計(jì)。現(xiàn)將空氣濾清器殼零件材料為 10 號(hào)鋼的力學(xué)性能主要 參數(shù)及其概念敘述如下： （1）應(yīng)力：材料單位面積上所受的內(nèi)力，單位是 N/mm ，用 Pa 表示。10 Pa=1MPa；1MPa = 2 6 1N/mm ；10 Pa = 1GPa。 2 9 （2）屈服點(diǎn) σs：材料開始產(chǎn)生塑性變形時(shí)的應(yīng)力值，單位是 N/mm 。彎曲、拉深、成形等工 2 序中，材料都是在達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行塑性變形而完成該工序的成形的。經(jīng)查表取 σs = 210 MPa。 （3）抗拉強(qiáng)度 σb。材料受到拉深作用，開始產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)力值，單位是 MPa。σb = 340MPa。 （4）抗剪強(qiáng)度 τb。材料受到剪切作用，開始產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)力值，單位是 MPa。取 τb = 255～333MPa。 （5）彈性模量 E。材料在彈性范圍內(nèi)，表示受力與變形的指標(biāo)，彈性模量大，表示材料受力后變 形較小，或者說，產(chǎn)生一定的變形需要較大的力。E = 194 x 10 MPa。 3 （6）屈服比 σs/σb。是材料的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比，其值越小，表示材料允許的塑性變形 區(qū)越大，在拉深工序中，材料的屈服比較小時(shí)，所需的壓邊力和所需克服的摩擦力相應(yīng)的減小， 有利于提高成形極限。 （7）伸長(zhǎng)率 δ。在材料性能實(shí)驗(yàn)時(shí)，試件由拉伸試驗(yàn)機(jī)拉斷后，對(duì)接起來測(cè)量長(zhǎng)度，其伸長(zhǎng)量 7 與原長(zhǎng)度之比稱為伸長(zhǎng)率，其數(shù)值用“％”表示，其數(shù)值越大表示材料的塑性越好。經(jīng)查表可得， 材料為 10 號(hào)鋼的伸長(zhǎng)率 δ=31％。 綜上所述，對(duì)空氣濾清器殼零件材料 10 號(hào)鋼的力學(xué)性能分析，主要是為了便于模具設(shè)計(jì)中 各參數(shù)的計(jì)算，故在后序的模具設(shè)計(jì)中各參數(shù)的計(jì)算均以上面所取的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。 2.2 零件工藝性的分析 沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工藝過程包括 備料—沖壓加工工序—必要的輔助工序—質(zhì)量檢驗(yàn)—組合、包裝的全過程，但分析工藝性的重點(diǎn) 要在沖壓加工工序這一過程里。而沖壓加工工序很多，各種工序中的工藝性又不盡相同。即使同 一個(gè)零件，由于生產(chǎn)單位的生產(chǎn)條件、工藝裝備情況及生產(chǎn)的傳統(tǒng)習(xí)慣等不同，其工藝性的涵義 也不完全一樣。這里我們重點(diǎn)分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性。 該零件為空氣濾清器殼，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)稱，是典型的沖壓件。在沖壓過程中要注意控制沖載 程度，加工時(shí)，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，形狀等一些技術(shù)要求，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： （1）凸、凹模間隙的決定：對(duì)于斷面垂直度、尺寸精度要求不高的零件，在保證零件要求的前 提下，應(yīng)以降低沖載力，提高模具壽命為主，采用大間隙；對(duì)于斷面垂直度、尺寸精度要求較高 的零件，應(yīng)選用較小的間隙值。間隙 Z=2t(1-h/t)tanβ。 （2）考慮模具刃口鈍利情況：當(dāng)模具刃口磨損成圓角變鈍時(shí)，刃口與材料接觸面積增加，應(yīng)力 集中效應(yīng)減輕，擠壓作用大，延緩了裂紋的產(chǎn)生，制件圓角大，光亮帶寬，但裂紋發(fā)生點(diǎn)要由刃 口側(cè)面向上移動(dòng)，毛刺高度加大，即使間隙合理，也仍會(huì)產(chǎn)生毛刺。 根據(jù)零件圖，初步分析可以知道空氣濾清器殼零件的沖壓成形需要多道工序才能完成，進(jìn)行 反拉深，形成外形尺寸形狀，其次沖孔。 綜上所述，空氣濾清器殼由原始毛坯沖壓成形應(yīng)包括的基本工序有：反拉深，沖孔復(fù)合模等。 2.3 確定工藝方案和模具形式 在沖壓分析的基礎(chǔ)上，找出工藝與模具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與難點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況提出各種可能的沖 壓工藝方案，內(nèi)容包括工序性質(zhì)，工序數(shù)目，工序順序及組合方式等，有時(shí)同一種沖壓零件也可 能存在多個(gè)可行的方案，通常每種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)從產(chǎn)品質(zhì)量生產(chǎn)效率，設(shè)備占用情況，模 具制造的難易程度和模具的使用壽命的高低，生產(chǎn)成本，操作方便與安全程度等方面進(jìn)行綜合分 析、比較，確定出適合于現(xiàn)有生產(chǎn)條件的最佳方案，故在一定的條件下，以最簡(jiǎn)單的方法，最快 的速度，最少的勞動(dòng)量，最少的費(fèi)用，可靠的加工出符合圖樣各項(xiàng)要求的零件，在保證加工質(zhì)量 的前提下，選擇經(jīng)濟(jì)合理的工藝方案。 確定工藝方案及模具形式： 1、根據(jù)對(duì)沖壓零件的形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果，確定沖壓所需的基本 的工序，反拉深，沖孔復(fù)合。 8 2、根據(jù)初步工藝計(jì)算，確定工藝數(shù)目，如沖壓次數(shù)等。 3、根據(jù)個(gè)別工序的變形特點(diǎn)、質(zhì)量要求等確定工序順序。 一般可按照下列原則進(jìn)行： 1） 、對(duì)沖帶孔的或有缺口的沖裁件，如選用簡(jiǎn)單模，一般先落料，再?zèng)_孔或切口，使用級(jí)進(jìn) 模，則先沖空孔或切口后落料 2） 、對(duì)于到孔的拉深件，一般先拉深，后沖孔，但孔的位置在零件底部且孔徑尺寸要求不高 時(shí)，也可先沖孔后拉深。 3） 、對(duì)于形狀復(fù)雜的拉深件，為便于材料變形和流動(dòng)，應(yīng)先形成內(nèi)部形狀，再拉深外部形狀。 4） 、整形或校平工序，應(yīng)在沖壓件基本成型以后進(jìn)行。 4、根據(jù)生產(chǎn)批量和條件（沖壓加工條件和模具制造條件）確定工序組合。生產(chǎn)批量大時(shí)， 沖壓工序應(yīng)盡可能組合在一起，用復(fù)合模具；小批量生產(chǎn)用單工序簡(jiǎn)單模。 由于離合器沖壓成形需要的多道工序完成，因此選擇合理的成形工藝方案十分重要，考慮到 生產(chǎn)批量大，應(yīng)在生產(chǎn)合格零件的基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。 要提高生產(chǎn)成本，應(yīng)該盡量選擇合理的工藝方案，選擇復(fù)合能復(fù)合的工序，但復(fù)合程度太高， 模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝調(diào)試?yán)щy，模具成本高，同時(shí)可能降低模具的強(qiáng)度，縮短模具壽命。 根據(jù)零件形狀確定沖壓工序類型和選擇工序順序，為了提高生產(chǎn)率，保證模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沖 壓件尺寸穩(wěn)定、精度高，沖壓該零件的基本工序?yàn)榉蠢?，沖孔復(fù)合模。 圖 1.1 所示為空氣濾清器殼零件，材料為 10 號(hào)鋼，厚度為 t=2mm，大批量生產(chǎn)。而冷沖壓 是一種先進(jìn)的金屬加工方法，這是建立在金屬塑性變形的基礎(chǔ)上，利用模具與沖壓設(shè)備對(duì)板料金 屬進(jìn)行加工，以獲得所需要的零件形狀和尺寸。冷沖壓和切削加工相比較，具有生產(chǎn)率高，加工 成本低，材料利用率高，產(chǎn)品尺寸精度穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)， 特別適合大批量生產(chǎn)，因此，此零件的生產(chǎn)選用沖壓加工較為經(jīng)濟(jì)合理。 圖 1.1 空氣濾清器殼 9 2．4 沖壓工序數(shù)確定 由零件圖（1.1） ，沖壓開始，毛坯材料應(yīng)先進(jìn)行落料工序，通過計(jì)算初步確定毛坯的外形尺 寸，落料件為圓形，壓力中心在圓心上，為典型的落料；落料之后包括了正拉深、反拉深、沖孔、 等工序；進(jìn)行拉深時(shí)，須用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算拉深系數(shù) m，判斷是否可以一次拉深成形，通過驗(yàn)算可 知此零件可以一次拉深成形；然后在沖中心孔，綜上可知，沖壓此零件主要有以下幾個(gè)基本工序： （1） 落料； （2） 正拉深； （3） 反拉深； （4） 沖中間孔； 2．5 模具類型的確定 沖壓生產(chǎn)的模具制造費(fèi)用比較高，占沖壓件總成本的 10%~30%，甚至更高，所以采用沖壓 加工的生產(chǎn)方式，必須視生產(chǎn)批量決定采用何種模具形式，由表 2-8[2]：生產(chǎn)批量與模具形式之 間的關(guān)系，參考知，此工件為大批量生產(chǎn)，如果采用單工序模，雖然單工序模具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操 作安全方便，模具使用壽命高，成本低等優(yōu)點(diǎn)，但最主要是工序數(shù)較大，生產(chǎn)批量大，形狀較為 復(fù)雜，采用單工序模很難達(dá)到精度要求，且生產(chǎn)率低，位置誤差較大，故不采用單工序模；所以 模具形式采用級(jí)進(jìn)模與復(fù)合模較為合理，顯然此工件滿足沖壓工藝的要求，成形時(shí)包括了落料、 反拉深、沖孔、壓筋等工序，整形與車邊采用專用模具與車床進(jìn)行，且工件體積較大，拉深與壓 筋都比較容易實(shí)現(xiàn)，但由此工件的形狀分析知不適合采用級(jí)進(jìn)模。通過表 2-9[2]單工序模、級(jí)進(jìn) 模與復(fù)合模的比較，綜合考慮各種生產(chǎn)成本和經(jīng)濟(jì)性，確定此工件的沖壓成形模具采用復(fù)合模具。 2．6 工藝方案分析 采用落料拉深沖孔復(fù)合模，而本人要做的是毛坯已經(jīng)是落料正拉深之后的零件了，所以工藝 方案為反拉深沖孔復(fù)合模。 3 模具結(jié)構(gòu)型式的確定 通過以上工藝分析與工藝方案的確定，選定模具種類：落料模，拉深模，沖孔模等，而落料 與正拉深復(fù)合，反拉深與沖孔復(fù)合，整形為一套模具，總共為二套模具，本設(shè)計(jì)只設(shè)計(jì)其中的反 拉深與沖孔復(fù)合模具，綜合上面的分析，畫出模具的結(jié)構(gòu)草圖： 10 ?50H7r63H7h6?35H7r6 ?16H7m?16H7m?81H7h6?16H7h98 H7h68Hh6 4 部分工藝參數(shù)計(jì)算 4．1 毛坯尺寸計(jì)算： 尺寸不變?cè)?拉深前和拉深后材料的體積不變；對(duì)于不變薄拉深因假設(shè)變形 中材料厚度不變，既拉深前毛坯的面積與工件面積相等。 相似原理 毛坯的形狀一般與工件截面形狀相似；毛坯的周邊必須制成光滑曲 線，無急劇的轉(zhuǎn)折。如圖示零件其毛坯既為圓形。這樣，當(dāng)工件的重量、體積或面 積已知時(shí)，其毛坯尺寸就可以求得。其具體方法有：等重量法，等體積法，等面積 法，分析圖解法和作圖法等。在生產(chǎn)上應(yīng)用的最多的是等面積法，下面就用等面積 法求出圖示零件的毛坯尺寸。先計(jì)算零件的表面積。因材料厚度為 3mm，則以中徑 來計(jì)算。由于拉深時(shí)材料厚度不均勻，機(jī)械性能有方向性，模具的間隙不均勻以及 毛坯定位不準(zhǔn)確等原因，拉深后工件的口部是不齊平的。為使工件整齊，應(yīng)切去不 平的部分。在生產(chǎn)上用的最多的是等面積法來計(jì)算零件的毛坯尺寸。先計(jì)算零件的 表面積，因材料厚度大于 1mm,如以外徑和外高或內(nèi)部尺寸來計(jì)算，則毛坯尺寸誤差 大。故對(duì)于料厚大于 1mm 的工件，應(yīng)以零件厚度的中線為準(zhǔn)來計(jì)算，即零件尺寸從 料厚中間算起。 由于拉深時(shí)材料厚度不均勻，機(jī)械性能有方向性，模具的間隙不均勻以及毛坯定位不準(zhǔn)確等 原因，拉深后工件的口部是不平齊的。為使工件整齊，應(yīng)切去不平的部分。因而計(jì)算毛坯時(shí)應(yīng)在 工件高度方向上加一修邊量 δ。根據(jù)零件的尺寸取修邊余量的值為 2mm。查表 5—7， 《沖壓工藝 與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)》 在拉深時(shí)，雖然拉深件的各部分厚度會(huì)發(fā)生一些變化，但如果采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧瑒t其厚 度的變化量還是并不太大。在設(shè)計(jì)工藝過程時(shí)，可以不考慮毛坯厚度的變化，為了便于計(jì)算把零 件和毛坯分解成若干個(gè)簡(jiǎn)單幾何體，分別求出其面積后相加。 毛坯的外徑與零件的外徑相等，都為 102，根據(jù)面積相等法可以算出平板材料第一次正拉深 11 之后毛坯的高度 h 為 54.27，寬度為 102. 4．2 計(jì)算反拉深次數(shù) 在考慮拉深的變形程度時(shí)，必需保證使毛坯在變形過程中的應(yīng)力既不超過材料的變形極限， 同時(shí)還能充分利用材料的塑性。也就是說，對(duì)于每道拉深工序，應(yīng)在毛坯側(cè)壁強(qiáng)度允許的條件下， 采用最大的變形程度，即極限變形程度。 極限拉深系數(shù)值可以用理論計(jì)算的方法確定。即使得在傳力區(qū)的最大拉應(yīng)力與在危險(xiǎn)斷面上 的抗拉強(qiáng)度相等，便可求出最小拉深系數(shù)的理論值，此值即為極限拉深系數(shù)。但在實(shí)際生產(chǎn)過程 中，極限拉深系數(shù)值一般是在一定的拉深條件下用實(shí)驗(yàn)的方法得出的，我們可以通過查表來取值。 該工件反拉深為工件第 2 次拉伸，因此可以計(jì)算其拉深系數(shù)來確定拉深次數(shù)。 其反拉深系數(shù)為： 83.01//??Ddm 查表 4-1，m =0.72~0.74 之間，而 m> m ,所以反拉深過程可以一次拉深成功。2 2 5 各部分工藝力計(jì)算 5．1 反拉深力 第 2 次拉深力的計(jì)算公式為 F = d t k …………………………………………2.9 2?b?2 依據(jù)(P175， 《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》 ) 式中 F — 拉深力（N）2 —材料的抗拉強(qiáng)度（MPa） 10 號(hào)鋼抗拉強(qiáng)度為 340MPab? d —第 2 次拉深成品的直徑 t—板料厚度（mm） k —修正系數(shù)。查表 4-7 為 0.742 因此，該零件的拉深力的計(jì)算公式為 F = d t k …………………………………………2.102?b?2 =2 N74.03814.?? =131144 N 拉深功：A = F h /1000=3737.6 W2?max2 12 5．2 頂件力 頂件力的計(jì)算公式可按下式： = ………………………………………2.14頂F拉頂K? 式中 ——頂件力（N） ；頂 ——頂件力系數(shù)；查表 2-8 = 0.06頂 頂 =頂 拉頂 = 0.06 131144? =7867 N 5．3 沖裁力 沖裁力是沖裁過程中凸模對(duì)材料的壓力。它是隨凸模行程而變化的。通常所說的沖裁力是 指沖裁力的最大值。它是選用壓力機(jī)、模具設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度校核的重要依據(jù)。一般用下列經(jīng)驗(yàn)公式 計(jì)算： 沖裁力 ………………………………2.11 LtF?b? 式中 F——沖裁力(N) ——零件周長(zhǎng)（mm） ， ——材料的抗拉強(qiáng)度極限（MPa）b —板料厚度（mm）t 因此 =34163.2 NbrtF??2? 6 凸、凹模結(jié)構(gòu)及工作部分主要尺寸計(jì)算 6．1 反拉深凸、凹模刃口尺寸及公差的計(jì)算： 由式 ……………………………3.8 dDd?????0)75.( ……………………3.92pCp?? 依據(jù)（P54， 《沖壓工藝模具學(xué)》 ） 以上各式中，查表可知 分別為+0.025、-0.035 。間隙 C 查表（表 2—10， 《沖壓工藝pd?、 模具學(xué)》 ） 有 …………………………3.10mtC2)(0.1?12.0)75.8???dD 13 m12.0)85(?? 08.)47.??pd 08.1? 6．2 沖孔凸、凹模刃口尺寸及公差的計(jì)算 對(duì)于圓行或-簡(jiǎn)單規(guī)則形狀的沖裁件 ,采用凸凹模分別加工的方法,沖孔時(shí),由于零件孔尺寸為 16,根據(jù)沖孔時(shí)間隙取在凹模上,則首先確定基準(zhǔn)件凸模刃口尺寸 ,再加上 便是凹模刃口尺pdminZ 寸。 …………………3.30)(pdp?????? ……………………3.4dZ0min 式中 ——沖孔凸、凹模刃口尺寸pd d —零件孔徑公稱尺寸（mm） ——零件公差(mm)? ——最小合理間隙(mm)minZ 、 —凹、凸模制造偏差,查表其值分別為+0.02、-0.02d?p 帶入數(shù)值可以算出 =16 =16.246 02.?d02.? 采用凸凹模分別加工法,需要分別標(biāo)注凸凹模刃口尺寸及公差,為了保證合理間隙, 必須滿足下列條 件: | |+| | 。帶入數(shù)值校核間隙可知滿足要求.pd?minaxZ 6.3 沖孔凸模的設(shè)計(jì) 6.3.1）凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的三原則 為了保證凸模能夠正常工作，設(shè)計(jì)任何結(jié)構(gòu)形式的凸模都滿足如下三原則。 ① 精確定位 凸模安裝到固定板上以后，在工作過程中其軸線或母線不允許發(fā)生任何方向的移位否則將造 成沖裁間隙不均勻，降低模具壽命，嚴(yán)重時(shí)可造成啃模。 ② 防止拔出 回程時(shí)，卸料力對(duì)凸模產(chǎn)生拉伸作用。凸模的結(jié)構(gòu)應(yīng)能防止凸模從固定板中拔出來。 ③ 防止轉(zhuǎn)動(dòng) 對(duì)于工作段截面為圓形的凸模，當(dāng)然不存在防轉(zhuǎn)的問題。可是對(duì)于一些截面比較簡(jiǎn)單的凸模， 例如長(zhǎng)圓形、半圓形、矩形等，為了使凸模固定板上安裝凸模的型孔加工容易，常常將凸模固定 段簡(jiǎn)化為圓形。這時(shí)就必須保證凸模在工作過程中不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，否則將啃模。 以上三條原則主要是從凸模安裝固定方法考慮的。在設(shè)計(jì)各種凸模的時(shí)，應(yīng)注意都要滿足 14 這三條原則。 6.3.2） 凸模的尺寸計(jì)算 凸模工作部分的尺寸計(jì)算，參見前面的主要工藝參數(shù)的計(jì)算。其他部分結(jié)構(gòu)寸的計(jì)算如下： （1）凸模長(zhǎng)度 L 凸模長(zhǎng)度 L 應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定。采用固定卸料板和導(dǎo)尺時(shí)，凸模長(zhǎng)度應(yīng)該為： L=h +h +h +h123 式中 h ---固定板厚度（mm） h ---卸料板厚度（mm）2 h ---導(dǎo)尺厚度（mm）3 h---附加長(zhǎng)度（mm） h 主要考慮凸模進(jìn)入凹模的深度，模具閉合狀態(tài)下，卸料板到凸模固定板間的安全距離 （15~20mm）以及總修磨量（4~6mm）等因素后確定。而本沖孔凸模為下固定板加上外出部分。 一般情況下，凸模的強(qiáng)度是足夠的，不必作強(qiáng)度效核，但是，在凸模特別細(xì)長(zhǎng)或凸模的斷面 尺寸很小而坯料厚度較大的情況下，必須進(jìn)行效核，對(duì)于本題的凸模，凸模并不特別細(xì)長(zhǎng)，所以 不須進(jìn)行強(qiáng)度效核。 凸模外形尺寸形狀如下圖所示: 4.1 凸模外形尺寸圖 凸模的外形尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，用以上方法求得的外形尺寸應(yīng)向接近的標(biāo)準(zhǔn)尺寸靠攏。故凸模尺 寸、強(qiáng)度和剛度足夠，一般不再進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的核算。 6.3.3 凸模的結(jié)構(gòu)形式 當(dāng)沖裁形狀復(fù)雜，公差等級(jí)高，尺寸大或尺寸較小的零件時(shí)，可以采用鑲拼式凹模，但