ZL50裝載機(jī)總體及工作裝置設(shè)計(jì)
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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
題 目： 典型沖壓件計(jì)算機(jī)輔助
工藝和模具設(shè)計(jì)
院 （部）： 材料科學(xué)與工程學(xué)院
專 業(yè)： 材料成型及控制工程
班 級(jí)： 材本034
姓 名： 王玉靜
學(xué) 號(hào)： 2003091094
指導(dǎo)教師： 任國(guó)成
完成日期： 2007年6月20日
山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
目 錄
摘要····································································Ⅲ
ABSTRACT····························································Ⅳ
1 前 言
1.1 課題的特點(diǎn)及研究意義·················································1
1.2 模具發(fā)展行業(yè)的研究現(xiàn)狀················································1
1.3 課題設(shè)計(jì)思路及研究?jī)?nèi)容···············································2
2 工藝分析及計(jì)算
2.1 引言··································································3
2.2 沖壓件工藝分析························································3
2.3 沖壓件工藝方案的確定··················································3
2.4 沖壓件工藝計(jì)算························································4
2.4.1 修邊余量的確定·····················································4
2.4.2計(jì)算毛坯直徑························································4
2.4.3 排樣及搭邊·························································7
2.4.4 拉深次數(shù)的確定·····················································7
2.4.5 拉深凹模圓角的確定·················································8
3 模具設(shè)計(jì)
3.1 落料拉深模具設(shè)計(jì)······················································9
3.1.1 落料拉深凸凹模結(jié)構(gòu)的確定及有關(guān)尺寸的計(jì)算···························9
3.1.2 落料凹模結(jié)構(gòu)的確定················································10
3.1.3 拉深凸模結(jié)構(gòu)的確定及有關(guān)尺寸的計(jì)算································11
3.1.4 拉深凹模結(jié)構(gòu)形式的選擇············································12
3.1.5 其他零件的選擇····················································13
3.1.6 閉合高度的計(jì)算····················································14
3.1.7 沖裁力的計(jì)算及壓力機(jī)的選擇········································15
3.1.8 模具總裝圖························································18
3.2 二次拉伸模具設(shè)計(jì)·····················································19
3.2.1 拉深凸模和凹模結(jié)構(gòu)的確定及有關(guān)尺寸的計(jì)算··························19
3.2.2 確定是否使用壓邊圈················································20
3.2.3 其他零件的選擇····················································20
3.2.4 閉合高度的計(jì)算····················································22
3.2.5 拉深力的計(jì)算及壓力機(jī)的選擇········································22
3.2.6 模具總裝圖························································23
3.3 切邊模具設(shè)計(jì)·························································23
3.3.1 切邊凸模結(jié)構(gòu)的確定及有關(guān)尺寸的計(jì)算································23
3.3.2 切邊凹模結(jié)構(gòu)的確定及有關(guān)尺寸的計(jì)算································23
3.3.3 廢料切刀··························································23
3.3.4 上下模座及導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇··········································24
3.3.5 閉合高度的計(jì)算····················································24
3.3.6 切邊力的計(jì)算及壓力機(jī)的選擇········································26
3.3.7 模具總裝圖························································27
4 結(jié) 論································································29 謝 辭··································································30
參考文獻(xiàn)·······························································31
- 31 -
摘 要
本設(shè)計(jì)課題研究的是NZJ50耐張管接頭中的一個(gè)重要零件—導(dǎo)線包頭，材料為08鋼，厚度為0.3mm，屬于大批量生產(chǎn)尺寸精度要求一般。
本文的主要內(nèi)容是分析它的工藝性并設(shè)計(jì)它的沖壓模具。首先根據(jù)該零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和所用材料特點(diǎn)進(jìn)行工藝分析和工藝計(jì)算，進(jìn)而確定出工藝方案。確定的工藝方案中選用三套模具：第一套是落料拉深復(fù)合模具，第二套是二次拉深模具，最后一套為切邊模具;然后根據(jù)工藝計(jì)算對(duì)模具的具體結(jié)構(gòu)和所需各個(gè)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇，通過(guò)計(jì)算各所需力，初選用壓力機(jī)為開式壓力機(jī)J23-6.3，其公稱壓力為63KN；最后在計(jì)算機(jī)上用CAD繪圖軟件畫出所有的總裝圖和零件圖，并標(biāo)注各個(gè)零件的尺寸，技術(shù)要求及其制造標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)過(guò)程中參考了各種文獻(xiàn)資料和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞：沖壓模具；工藝分析；模具設(shè)計(jì)
Typical Stampings Computer-aided Process and Designing of Dies
ABSTRACT
The subject deals with some forms of pressing process of conductive ire joint—that is an important item of NZJ50. The item’s material is steel 08. Thickness is 0.3mm.The item is subjected to a great quantity of production. The size precision is normal.
The important content is that ：We design dies basing on the item’s characteristic and practical necessity. By proper technical analysis and technical calculation, we work out three kinds of designing project. Comparing these projects，we select the best project of all. The project includes three sets of dies，the first one is a blanking-drawing compound die, and the other one is a second-drawing die，and the last one is a cutting die. It is efficient and the structure is not complex. Then calculate the pressure of each proce, and choose proper press machine(here the choice is J23-6.3,a kind of gap-frane press). Choose standard items and design other items. At last, draw them all in computer by CAD, which is a program basing on drawing. And give clear indication of standard to manufacture. The designing process refers to some technical standards, and other reference books.
Key words: stamping die；technical analysis；die designing
山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
1前 言
1.1課題的特點(diǎn)及研究意義
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，加工技術(shù)不斷深化，加工件的精度日益提高，近年來(lái)模具的制造也得到長(zhǎng)足的進(jìn)步。至今，我國(guó)模具制造行業(yè)的產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)。有關(guān)板料沖壓技術(shù)方面的問(wèn)題愈來(lái)愈為人們所關(guān)注，相應(yīng)的沖壓工藝?yán)碚摰难芯考皼_壓機(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，并提高模具的壽命也就顯得愈為重要。沖壓、鍛造、壓鑄、注塑、擠壓、旋壓等材料加工工藝屬于少無(wú)切削加工工藝，該類成形工藝方法與切削加工相比，具有生產(chǎn)效率與材料利用率高、產(chǎn)品質(zhì)量與穩(wěn)定性好、能耗與成本低等顯著特點(diǎn)，因而在電子信息、儀器儀表、交通、輕工、家電等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。因此，模具是現(xiàn)代加工制造業(yè)規(guī)模生產(chǎn)不可或缺的工藝裝備，材料成形工藝與模具在產(chǎn)品生產(chǎn)的各行各業(yè)中發(fā)揮著極其重要的作用。在現(xiàn)代機(jī)械制造中，模具設(shè)計(jì)己成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中一個(gè)非常重要的行業(yè)，許多新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，在很大程度上依賴于模具制造技術(shù)，特別是在汽車、輕工、電了和航天等行業(yè)中尤顯重要。
本課題研究的是NZJ50耐張接頭的重要零件——導(dǎo)線包頭的成形工藝，該件較小且薄，模具中零件布置較難，成形難度大，所需工序多，生產(chǎn)批量大，要求效率高。結(jié)構(gòu)形式如圖1.1所示。傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接是采用壓接或炸接的方法，工藝比較復(fù)雜，勞動(dòng)強(qiáng)度大，通常連接一個(gè)接頭需要花費(fèi)十幾分鐘，甚至是幾個(gè)小時(shí)，費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，為了解決這一難題，聯(lián)合開發(fā)的快速導(dǎo)線連接管和耐張接頭是輸電線路連接器材的更新?lián)Q代產(chǎn)品，該產(chǎn)品可有效地提高導(dǎo)線連接效率，由幾十分鐘縮短為幾分鐘，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本，特別是因突發(fā)事件造成停電事故的搶修中，能迅速排除故障，正常供電，取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
1.2 模具發(fā)展行業(yè)的研究現(xiàn)狀
我國(guó)的模具工業(yè)的發(fā)展，日益受到人們的重視和關(guān)注，在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形（型）。用模具生產(chǎn)制件所具備高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和代消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。近幾年，我國(guó)模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長(zhǎng)速度發(fā)展2003年，我國(guó)模具總產(chǎn)值超過(guò)400億元人民幣。我國(guó)模具行業(yè)日趨大型化，而且精度將越來(lái)越高。10年前，精密模具的精度一般為5μm現(xiàn)在已達(dá)2-3μm。不久，1μm精度的模具將上市。隨著零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度公差就要求在1μm以下，這就要求發(fā)展超精加工我國(guó)模具行業(yè)要進(jìn)一步發(fā)展多功能復(fù)合模具，一套多功能模具除了沖壓成形零件外，還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)。通過(guò)這種多功能的模具生產(chǎn)出來(lái)的不再是成批零件，而是成批的組件，如觸頭與支座的組件、各種微小電機(jī)、電器及儀表的鐵芯組件等。多色和多材質(zhì)塑料成形模具也將有較快發(fā)展。這種模具縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，今后在不同領(lǐng)域?qū)⒌玫桨l(fā)展和應(yīng)用。
圖1.1 導(dǎo)線包頭的結(jié)構(gòu)形式
1.3 課題設(shè)計(jì)思路及研究?jī)?nèi)容
本社計(jì)課題研究的是NZJ50耐張管接頭中的一個(gè)重要零件---導(dǎo)線包頭的成形過(guò)程。首先要通過(guò)工藝分析及工藝計(jì)算確定概零件成形的工藝方案。然后根據(jù)工藝方案，分別設(shè)計(jì)選擇各個(gè)零部件，最后設(shè)計(jì)其總裝圖，并在CAD上分別畫出零件圖和總裝圖。最后根據(jù)設(shè)計(jì)過(guò)程寫出畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書。零件圖如圖1.1所示。
2 工藝分析及計(jì)算
2.1 引言
沖裁工件的工藝性，是指沖裁工件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性，即沖裁件的形狀、尺寸大小、尺寸偏差、形位公差與尺寸基準(zhǔn)等是否符合沖裁工藝的要求。沖裁工件的工藝性對(duì)沖裁工件的質(zhì)量、材料利用率、生產(chǎn)率、模具制造難易、模具壽命、操作方式及沖壓設(shè)備的選用等都有很大影響。一般情況下，對(duì)沖裁工件工藝影響最大的是幾何形狀、尺寸和精度要求。良好的沖裁件工藝性應(yīng)能滿足材料省、工序少、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、模具較易加工、操作方便且壽命較高等要求，從而顯著降低沖裁工件的制造成本。
沖裁工藝對(duì)工件幾何形狀的要求：
（1）沖裁工件的形狀盡可能對(duì)稱、簡(jiǎn)單和便于實(shí)現(xiàn)無(wú)廢料與少?gòu)U料排樣。
（2）除無(wú)廢料沖裁或鑲拼結(jié)構(gòu)外，應(yīng)避免尖角，在各直線或曲線的連接處，應(yīng)用適宜的圓角過(guò)度。
（3）沖裁件的懸臂或窄槽不宜太長(zhǎng)或太窄，否則會(huì)降低模具壽命。
（4）對(duì)腰圓形沖裁件，若圓弧半徑R>1/2B（B為料寬），則可采用少?gòu)U料排樣，反之就不能采用少?gòu)U料排樣，否則會(huì)有臺(tái)肩產(chǎn)生。
2.2 沖壓件工藝分析
該零件為帶凸緣筒形件，要求內(nèi)形尺寸，通過(guò)拉深可達(dá)到圖樣要求，零件要求內(nèi)形尺寸，料厚0.3mm，材料為08鋼，材料工藝性較好，沒(méi)有厚度改變的要求。零件形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，底部圓角r=5mm＞t，滿足拉深圓角要求，凸緣圓角r=1mm，查《沖壓手冊(cè)》得凹模圓角最小為2.5mm。通過(guò)加工后的整形來(lái)滿足零件圓角處的要求。零件圖上未標(biāo)注公差尺寸的極限偏差按GB/T1804-2000規(guī)定的IT14級(jí)精度。
2.3 沖壓件的工藝方案的確定
該零件屬于大批量生產(chǎn)，尺寸精度要求一般，因不注重實(shí)用性，所以采用復(fù)合模具較為經(jīng)濟(jì)，根據(jù)該零件所用材料的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行工藝分析和工藝計(jì)算經(jīng)分析最終確定出兩套工藝方案：
(1)三套模具:一套落料拉深模具，一套二次拉深模具，一套切邊模具。
(2)兩套模具:一套落料拉深模具，一套二次拉深切邊模具。
從制作模具的復(fù)雜程度分析和零件生產(chǎn)的批量來(lái)考慮，第一套方案較為實(shí)用。零件屬大批量生產(chǎn)，工藝性較好，落料拉深是典型的復(fù)合模具，效率較高，若后兩道工序也采用復(fù)合模具，雖效率較單工序高，但模具制造復(fù)雜，增加制造成本。因此確定該零件的工藝方案為落料拉深復(fù)合模具，二次拉深模具以及切邊模具，由四個(gè)工序三套模具來(lái)完成。
2.4 沖壓件工藝計(jì)算
2.4.1 修邊余量的確定
一般拉深件在拉深成形后，工件口部或凸緣周邊不齊，必須進(jìn)行修邊，以達(dá)到工件的要求。因此，在按照工件圖樣計(jì)算毛坯尺寸時(shí)，必須加上修邊余量后再進(jìn)行計(jì)算。
因該零件為圓筒形帶凸緣形狀如圖2.2所示，因此確定該零件毛坯形狀為圓形。
圖2.2 零件圖的結(jié)構(gòu)形式
根據(jù)d凸/d=1.01 d凸為零件凸緣直徑11.9mm；
d為零件拉伸部分外徑尺寸為11.6mm。
查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與指導(dǎo)》表3.1查得該拉深件的修邊余量為δ=1.8mm。
2.4.2 計(jì)算毛坯直徑
形狀復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)體拉深件，求毛坯直徑時(shí)需用形心法,即任何形狀的母線繞旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)，所得到的旋轉(zhuǎn)體面積等于母線長(zhǎng)度l與其重心繞軸線旋轉(zhuǎn)所得周長(zhǎng)2πx的乘積（x是該段母線重心至軸線的距離），即旋轉(zhuǎn)體的表面積為
F=2πl(wèi)x (2.4a)
x= (2.4b)
如圖2.3所示：
圖2.3 旋轉(zhuǎn)體母線
由以上分析，由零件圖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將零件分為五部分計(jì)算其毛坯面積。
(一)半徑為5的圓弧
由圖2.4可求出cosa=0.9/5
圖2.4 圓弧角度計(jì)算簡(jiǎn)圖
可得：a=arcos0.65
=79.63°
由公式(2.4b)可求得x=3.54mm，由公式(2.4a)可求得：
F1=154.41mm2
(二)半徑為1的凸緣處凹形球環(huán)
由圖2.5求得角β：cosβ=0.65/1
可得：β=arcos0.65=49.46°
這部分用規(guī)則形狀面積公式：
F2=π(dl-2rh) (2.4c)
l= (2.4d)
h=rsinβ (2.4e)
其中d=13.2mm
所以由以上公式可得：F2=30.87mm2。
圖2.5 凸緣處圓角計(jì)算簡(jiǎn)圖
(三)直徑為11.2mm的圓筒形
其面積由規(guī)則面積公式：
F3=πr×r×h (2.4f)
其中r=11.2/2=5.6mm；
h=13.35-0.76-5sin79.63°=7.67mm。
所以F3=755.27mm2。
(四)底部直徑為3mm的圓形
F4=πr×r (2.4.g)
=7.065mm2
(五)凸緣部分面積
F5=πr1×r1-πr2×r2 (2.4h)
其中r1=15.5/2=7.75mm；
r2=11.9/2=5.95mm。
所以F5=77.43mm2。
由以上五部分面積可得該毛坯面積為：
F=F1+F2+F3+F4+F5 (2.4i)
=1025.045mm2
該毛坯直徑為R=18.1mm。
2.4.3 排樣及搭邊
排樣是指沖件在條料帶料或板料上布置的方法，根據(jù)沖件的幾何形狀，選擇有廢料排樣。《查冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表2.18取搭邊值a1=1.2,a2=1.5。排樣如圖2.6所示：
圖2.6 排樣圖
條料寬度B=D+2a1
=23mm
其中D=20mm
查未注公差尺寸的零件偏差可得上偏差0，下偏差-0.52。
2.4.4 拉深次數(shù)的確定
拉深有凸緣圓筒形件時(shí)，不能用無(wú)凸緣筒形件的首次拉深系數(shù)，因?yàn)闊o(wú)凸緣筒形件拉深時(shí)是將凸緣部分全部變成工件的側(cè)表面，而有凸緣拉深時(shí)，相當(dāng)于無(wú)凸緣拉深的中間階段。因此要判斷能否一次拉深成形。
材料相對(duì)厚度：
t/D=0.3/20×100﹪
=1.66
凸緣相對(duì)直徑：
d凸/D=15.5/20
=0.86
r/t=5/0.3=17
查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表7.1可得[m1]=0.65
實(shí)際拉深系數(shù)：m=d/D=11.2/20=0.62
因[m1]＞m，所以該零件不能一次拉深成形。
取m1=0.65，m2=0.80
則：d1=m1×D=0.65×20
=11.77mm，
d2=m2×d1=0.80×11.77
=9.41mm＜d=11.2mm。
拉深系數(shù)的修正：
修正系數(shù)k=1.09
所以m1=0.71,m2=0.87
d1=13mm,d2=11.2mm。
拉深高度的確定：
首次拉深高度：
h1=0.25/d1 (D2-dt2)+0.43(r1+R1)+0.14/d1 (r12-R12) (2.4g)
式中d1—首次拉深直徑13mm；
D—毛坯直徑20mm；
dt—凸緣直徑15.5mm。
由上式可算得首次拉深高度h1=7mm，
二次拉深高度h2=13.35mm。
2.4.5 拉深凹模圓角的確定
最小凹模圓角半徑R=(10～6)t
=3～1.8mm，
所以取凹模最小圓角半徑為2mm。
凹模底部圓角半徑R=(15～20)t
=4.5～6.6mm，
取凹模底部圓角半徑為5mm。
3 模具設(shè)計(jì)
3.1 落料拉深復(fù)合模具設(shè)計(jì)
3.1.1 落料拉深凸凹模結(jié)構(gòu)的確定及有關(guān)尺寸的計(jì)算
采用順裝式復(fù)合模具，凸凹模裝在上模上，采用如圖3.1所示的結(jié)構(gòu)形式：
圖3.1 落料拉伸凸凹模
順裝式復(fù)合模具最小壁厚參考《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表2-27,為1.4mm，最小沖裁直徑為D=15mm，根據(jù)沖裁部分尺寸，選取D=20mm，其制造公差為0.010mm，凸凹模厚度B=40mm。
凸凹模采用分開加工的方法，適用于圓形或形狀簡(jiǎn)單的沖裁件，為保證一定間隙，模具制造公差必須滿足下列條件：
δp+δd≤Z2-Z1
落料時(shí)，制件半徑為20mm，查《沖壓工藝設(shè)計(jì)》表3-16得凸模制造公差δp=0.01,凹模制造公差δd=0.02mm,Z2=0.05mm,Z1=0.01mm。滿足要求。
落料凸凹模尺寸計(jì)算：
Dp=(D-xΔ-Zmin)0-0.01 (3.1a)
Dd=(D-xΔ)0+0.02 (3.1b)
其中，Dp—凸模的基本尺寸；
Dd—凹模的基本尺寸；
D—制件的最大外形尺寸13mm；
x—系數(shù)，查《沖壓工藝設(shè)計(jì)》表3-14得x=0.75；
Δ—制件制造公差，根據(jù)《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與指導(dǎo)》沖裁件及拉伸件未標(biāo)注公差表8-18，可得Δ=0.1。
計(jì)算得Dp=210-0.01，Dd=19.60+0.02。
3.1.2 落料凹模結(jié)構(gòu)的確定
經(jīng)分析落料凹模選用如圖3.2所示，該形式適用于沖制薄件及尺寸不大的模具，也適用于把沖件或廢料逆沖壓方向推出的形狀簡(jiǎn)單的沖裁模。
圖3.2 落料凹模
凹模尺寸的確定：
凹模厚度：
Hd=kb﹝＞15﹞ (3.1c)
=17.05mm
其中 k—系數(shù)，查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與指導(dǎo)》表2-24取k=0.3；
b—制件的最大外形尺寸，b=56.834mm。為計(jì)算方便取Hd=20mm。
凹模壁厚：
c=(1.5～2)Hd (3.1d)
=25.58～34.1mm
取c=30mm。
凹模長(zhǎng)度：
B=D+2C (3.1e)
=20+2×30=80mm
凹模階梯高度h查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與指導(dǎo)》表3-18，h＞4mm時(shí)，取h=5mm。
3.1.3 拉深凸模結(jié)構(gòu)的確定及有關(guān)尺寸的計(jì)算
拉深凸模的結(jié)構(gòu)形式選擇如下（圖3.3）：
圖3.3 拉伸凸模
當(dāng)拉深后的沖件從凸模上脫下時(shí)，由于受空氣的壓力而緊緊包住凸模致使工件不容易脫下，因此通常需在凸模上開有通氣孔。通氣孔高度h1應(yīng)大于沖件的高度h，一般取：
h1=h+(5～10) (3.1f)
=13.35+7
=20.35mm
為方便計(jì)算取h1=21mm。
通氣孔直徑由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表10.1查得：
d=3mm
拉深模具工作部分尺寸的選取:
拉深件未注公差尺寸的偏差查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與指導(dǎo)》沖裁件及拉伸件未標(biāo)注公差得:130-0.43 11.2+0.430 R50-0.30
由公式(3.1a)和(3.1b)可得：
Dp=(D-xΔ-2z)0-δ
Dd=(D-xΔ) 0+δ
其中 Dp—凸模的基本尺寸；
Dd—凹模的基本尺寸；
D—制件的最大外形尺寸13mm；
Δ—制件制造公差，根據(jù)沖裁件及拉深件未標(biāo)注公差，查表8-18可得Δ=0.43；
δpδd—凸凹模制造公差，查《沖壓工藝設(shè)計(jì)》表3-16可得δp=0.01，δd=0.02；
z—拉深模單邊間隙首次拉伸時(shí)z=1.1t=0.33mm，二次拉深z=(1～1.05)t=0.3～0.315mm,取z=0.3。
由上式可計(jì)算得Dp=11.940-0.02，
Dd=12.60+0.02。
3.1.4 拉深凹模結(jié)構(gòu)形式的選擇
毛坯在拉深過(guò)程中，其相對(duì)厚度約小，毛坯抗失穩(wěn)性越差，越容易起皺；相對(duì)厚度越大，越穩(wěn)定，越不容易起皺。拉伸時(shí)，對(duì)較薄的材料，為防止起皺，常采用壓邊圈壓住毛坯，判斷拉深時(shí)毛坯是否會(huì)起皺，即是否采用壓邊圈，是個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的問(wèn)題，在處理生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題時(shí)，可按《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表11.1近似判斷。經(jīng)分析該零件拉深需采用壓邊圈。凹模刃口采用如下形式：
圖3.4拉伸凹模刃口形式
3.1.5 其他零件的選擇
(一)上下模座及導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇
根據(jù)凹模周界的尺寸確定其尺寸分別為：
上模座 L×B×h1=100×80×30mm；
下模座 L×B×h2=100×80×40mm；
導(dǎo)柱 d×L=20×130mm；
導(dǎo)套 d×L×D=20×70×28mm。
上下模座采用后側(cè)導(dǎo)向裝置，其結(jié)構(gòu)如圖3.5所示：
圖3.5 上模座結(jié)構(gòu)尺寸圖
導(dǎo)柱導(dǎo)套采用滾動(dòng)形式，為標(biāo)準(zhǔn)件。
(二)彈性卸料板
彈性卸料板的結(jié)構(gòu)尺寸如圖3.6所示卸料板與凸模之間應(yīng)留有0.5mm的單邊間隙，以便保證卸料板與凸模之間的配合。
彈性卸料板與凸模間的間隙為材料厚度的0.1～0.2倍，卸料板厚度取10mm，長(zhǎng)度為120mm，寬為80mm。
(三)壓邊圈
為防止拉深時(shí)材料起皺，應(yīng)采用壓邊圈，其結(jié)構(gòu)形式如圖3.7所示。
(四)擋料銷
選用臺(tái)階式固定擋料銷結(jié)構(gòu)形式及尺寸如圖3.8所示。
圖3.6彈性卸料板
圖3.7壓邊圈
(五)推件塊
推件塊的結(jié)構(gòu)形式及尺寸如圖3.9所示。
其余零件均參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)。
3.1.6 模具閉合高度的計(jì)算
模具的閉合高度是指滑塊在下死點(diǎn)及模具在最低工作位置時(shí)，上模座上平面與下模下平面之間的距離。通過(guò)以上計(jì)算可算出該落料復(fù)合模具的閉合高度為：
H=上模座厚度+凸凹模厚度+卸料板厚度+下模座厚度
=130mm。
沖模的閉合高度H應(yīng)該介于壓力機(jī)的最大裝模高度Hmax和最小裝模高度Hmin之間，滿足下式：
Hmax-5mm＞H＞ Hmin (3.1g)
圖3.8擋料銷
圖3.9推件塊
3.1.7 沖裁力的計(jì)算及壓力機(jī)的選擇
為了合理設(shè)計(jì)模具及壓力機(jī)設(shè)備的選用，必須計(jì)算沖裁力。
落料力 F=kltτ=ltσ (3.1h)
=6820N
其中 l—沖裁件周長(zhǎng)，l=2πr=2×3.14×10=62.8mm；
t—材料厚度，t=0.3mm；
σ—材料的抗拉強(qiáng)度，取σ=400MPa。
卸料力、推件力和頂件力一般采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。
卸料力 F1=K1×F (3.1i)
=341N
其中 K1經(jīng)查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5.2取0.05；
F—落料力。
頂件力 F2=K2×F (3.1j)
=545.6N
其中 K2經(jīng)查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5.2取0.08；
F—落料力。
推件力 F3=K3×F (3.1k)
=442.3N
其中 K3經(jīng)查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5.2取0.065。
拉深力的計(jì)算：
拉深力 F4=πdtσk (3.1l)
=2743N
其中 d—首次拉深直徑為13m；
t—料厚0.3mm；
σ—材料抗拉強(qiáng)度400MPa。
壓邊力 F5=π/4﹝D×D-(d+2r)﹞p (3.1m)
=90.06N
其中 D—直徑20mm；
d—首次拉深直徑13mm；
r—凹模圓角半徑2mm；
p—單位壓邊力2.5MPa。
沖裁與拉深不同時(shí)進(jìn)行，因此以落料力為基準(zhǔn)選擇壓力機(jī)，計(jì)算總壓力時(shí)只加與落料同時(shí)進(jìn)行的力。所以：F總=6820N
因此初選壓力機(jī)設(shè)備為J23—6.3，其各主要參數(shù)如下：
公稱壓力/KN 63
滑塊行程/mm 35
滑塊行程次數(shù)（次/mm） 170
最大封閉高度 150mm
封閉高度調(diào)節(jié)量 35mm
滑塊中心線至床身距離 110mm
立柱距離/mm 150
工作臺(tái)尺寸/mm 前后 200
左右 310
工作臺(tái)孔尺寸/mm 前后 110
左右 160
直徑 140
墊板尺寸/mm 厚度 30
模柄孔尺寸/mm 直徑 30
深度 55
床身最大可傾角 45°
3.1.8 模具總裝圖
模具總裝圖及其明細(xì)表見(jiàn)圖3.10及表3.1。
圖3.10 落料拉伸復(fù)合模具
表3.1 明細(xì)表
17
NZJ0701-11
凸模
1
T10A
56-60
16
NZJ0701-10
壓邊圈
1
T8A
淬火
15
NZJ0701-09
凹模
1
T10A
58-62
14
NZJ0701-08
彈性卸料板
1
Q235
—
13
NZJ0701-07
推件塊
1
45
淬火
12
NZJ0701-06
凸凹模
1
T10A
58-62
11
GB699
卸料螺釘
4
45
淬火
續(xù)表3.1
10
GB699
螺釘
8
45
淬火
9
NZJ0701-05
推桿
1
45
43-48
8
NZJ0701-04
凸緣模柄
1
Q235
—
7
GB699
螺釘
4
45
淬火
6
NZJ0701-03
圓柱銷
2
45
淬火
5
NZJ0701-02
擋料銷
1
45
淬火
4
NZJ0701-01
上模座
1
HT200
—
3
GB1222
彈簧
4
45Mn
淬火
2
GB699
導(dǎo)套20×70×28
2
20
滲碳
1
GB699
導(dǎo)柱20×130
2
20
滲碳
序號(hào)
代號(hào)
名稱
數(shù)量
材料
備注
3.2 二次拉深模具設(shè)計(jì)
3.2.1 拉深凸凹模結(jié)構(gòu)的確定及有關(guān)尺寸的計(jì)算
參照首次拉深凸凹模設(shè)計(jì)，二次拉深凸凹模結(jié)構(gòu)形式采用與首次拉深時(shí)相同的結(jié)構(gòu)，只須計(jì)算其工作部分的尺寸。由公式(3.1a)和(3.1b)可得：
Dp=(D-xΔ-2z)0-δ
Dd=(D-xΔ)0+δ
其中Dp—凸模的基本尺寸；
Dd—凹模的基本尺寸；
D—制件的最大外形尺寸11.2mm；
Δ—制件制造公差，根據(jù)沖裁件及拉深件未標(biāo)注公差，查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表8-18可得Δ=0.43；
δpδd—凸凹模制造公差，查《沖壓工藝設(shè)計(jì)》表3.16可得δp=0.01，δd=0.02；
z—拉深模單邊間隙，二次拉深z=(1～1.05)t=0.3～0.315mm,取z=0.3。
計(jì)算得Dp=10.30-0.01mm，Dd=10.88+0.020。
其結(jié)構(gòu)形式如圖3.11及圖3.12所示：
圖3.11 拉伸凹模
圖3.12 拉伸凸模
3.2.2 確定是否使用壓邊圈
由上套模具分析，查表可確定該次拉深也需使用壓邊圈。其結(jié)構(gòu)尺寸如圖3.13所示。其結(jié)構(gòu)尺寸是由首次拉深后零件的尺寸來(lái)確定的。
3.2.3 其他零件的選擇
(一)上下模座及導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇
圖3.13 壓邊圈
上下模座及導(dǎo)柱導(dǎo)套均選用與上套模具相同的結(jié)構(gòu)形式，采用后側(cè)導(dǎo)向裝置，導(dǎo)柱導(dǎo)套采用滾動(dòng)形式。
根據(jù)凹模周界的尺寸確定其尺寸分別為：
上模座 L×B×h1=100×80×30mm；
下模座 L×B×h2=100×80×40mm；
導(dǎo)柱 d×L=20×130mm；
導(dǎo)套 d×L×D=20×70×28mm。
其結(jié)構(gòu)形式如圖3.14所示。
圖3.14 下模座
(二)推件塊
拉深工序完成后，零件容易被擠在凹模腔內(nèi)，因此需一個(gè)推件裝置，其結(jié)構(gòu)形式如下，其結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)二次拉深后零件的尺寸確定，保證推件塊能起到推件作用，推件塊與凹模之間應(yīng)留有0.3mm的間隙，以便保證配合具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3.15。
圖3.15 推件塊
其余零件均按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了使壓邊力保持均衡和防止壓邊圈將毛坯壓得過(guò)緊，采用限位螺釘。
3.2.4 模具閉合高度的計(jì)算
模具的閉合高度是指滑塊在下死點(diǎn)及模具在最低工作位置時(shí)，上模座上平面與下模下平面之間的距離。通過(guò)以上計(jì)算可算出該落料拉伸復(fù)合模具的閉合高度為：
H=上模座厚度+凹模厚度+壓邊圈厚度+下模座厚度=130mm
沖模的閉合高度H應(yīng)該介于壓力機(jī)的最大裝模高度Hmax和最小裝模高度Hmin之間，滿足下式：
Hmax-5mm＞H＞Hmin
3.2.5 拉深力的計(jì)算和壓力機(jī)的選擇
為合理選擇壓力機(jī)，必須計(jì)算拉深力：
F1=πdtσ (3.2a)
計(jì)算得F1=4220N。
通過(guò)計(jì)算所得的閉合高度和拉伸力的大小因此初選壓力機(jī)設(shè)備為J23—6.3，其各主要參數(shù)與上套模具相同。
3.2.6 模具總裝圖
模具總裝圖見(jiàn)圖3.16所示。
圖3.16 二次拉深復(fù)合模具
3.3 切邊模具設(shè)計(jì)
3.3.1 切邊凸模結(jié)構(gòu)的確定及有關(guān)尺寸的確定
該模具為前兩道工序后的修正工序，因此，要根據(jù)二次拉深后的零件尺寸來(lái)確定各個(gè)模具零件的結(jié)構(gòu)尺寸。其結(jié)構(gòu)尺寸如圖3.17所示。
3.3.2 切邊凹模結(jié)構(gòu)的確定及有關(guān)尺寸的確定
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，滿足模具整體要求，凹模結(jié)構(gòu)和尺寸選用如圖3.18所示。
3.3.3 廢料切刀
沖裁或修邊工作中可裝置圓形或長(zhǎng)方形切刀，以代替卸料板將廢料從凸模上卸下。
圖3.17 切邊凸模
圖3.18 切邊凹模
廢料刀要緊靠凸模安裝，其刀刃高度要比凸模的刃口低，相當(dāng)于材料厚度的2～3倍，但不小于2mm，加工后應(yīng)和凸模緊靠。廢料刀的寬度應(yīng)比廢料稍寬些。其結(jié)構(gòu)尺寸如下圖3.19所示（下頁(yè)）。
3.3.4上下模座及導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇
該模具采用與上兩套模具相同結(jié)構(gòu)的模座和導(dǎo)柱導(dǎo)套。該模具的其他零件參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇使用。
3.3.5 閉合高度的計(jì)算
經(jīng)計(jì)算該模具閉合高度與上兩套模具閉合高度相同，H=130mm。
圖3.19 廢料切刀
表3.2 明細(xì)表
17
GB699
螺釘
1
T10A
—
16
GB699
卸料螺釘
1
T8A
淬火
15
NZJ0702-10
壓邊圈
1
T10A
淬火
14
NZJ0702-09
拉深凸模
1
Q235
56-60
13
NZJ0702-08
拉深凹模
1
45
—
12
NZJ0702-07
推件塊
1
T10A
淬火
11
GB699
螺釘
4
45
淬火
10
GB699
螺釘
8
45
淬火
9
NZJ0702-06
推桿
1
45
43-48
8
NZJ0702-05
凸緣模柄
1
Q235
—
7
NZJ0702-04
圓柱銷
4
45
淬火
6
NZJ0702-03
上模座
2
45
—
5
GB699
導(dǎo)套20×70×28
1
45
滲碳
4
GB699
限位螺釘
1
HT200
淬火
續(xù)表3.2
3
GB699
導(dǎo)柱
4
45Mn
滲碳
2
NZJ0702-02
推桿
2
20
43-48
1
NZJ0702-01
下模座
2
20
—
序號(hào)
代號(hào)
名稱
數(shù)量
材料
備注
3.3.6 切邊力的計(jì)算及壓力機(jī)的選擇
切邊力：
F=kltτ=ltσ (3.3a)
其中l(wèi)—沖件周長(zhǎng)，l=πd=37.366mm；
t—料厚，0.3mm；
σ—材料的抗拉強(qiáng)度，400Mp。
計(jì)算得F=4484N。
通過(guò)以上閉合高度和切邊力的計(jì)算，選取與上兩套模具相同的壓力機(jī)型號(hào)為J23—6.3，其主要技術(shù)參數(shù)也均相同。
3.3.7 模具總裝圖
模具總裝圖及其明細(xì)表見(jiàn)圖3.20及表3.3。
圖3.20 切邊模具
表3.3明細(xì)表
15
NZJ0703-10
廢料切刀
1
T10A
58-62
14
NZJ0703-09
切邊凸模
1
Q235
—
13
NZJ0703-08
定位塊
1
45
淬火
12
GB699
螺釘
1
T10A
58-62
11
NZJ0703-07
切邊凹模
4
45
淬火
10
NZJ0703-06
推件塊
8
45
淬火
9
GB699
螺釘
1
45
43-48
8
GB699
螺釘
1
Q235
—
續(xù)表3.3
7
NZJ0703-05
推桿
4
45
淬火
6
NZJ0703-04
凸緣模柄
2
45
淬火
5
NZJ0703-03
圓柱銷
1
45
淬火
4
NZJ0703-02
上模座
1
HT200
—
3
GB699
導(dǎo)套20×70×28
4
45Mn
淬火
2
GB699
導(dǎo)柱20×130
2
20
滲碳
1
NZJ0703-01
下模座
2
20
滲碳
序號(hào)
代號(hào)
名稱
數(shù)量
材料
備注
4 結(jié) 論
本文研究的是NZJ50耐張管接頭中的一個(gè)重要零件---導(dǎo)線包頭的成形過(guò)程，根據(jù)該零件所用材料的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行工藝分析和工藝計(jì)算,最終確定出工藝方案。設(shè)計(jì)落料拉深成形模具,二次拉深模具及其切邊模具,畫出模具裝配圖與主要零件圖。在設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)調(diào)研收集沖壓模具設(shè)計(jì)的有關(guān)資料，并參考國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)對(duì)NZJ50導(dǎo)線包頭成型過(guò)程進(jìn)行分析，模具總體方案的研究論證，確定沖壓工藝方案，制定沖壓工藝過(guò)程，進(jìn)行沖壓計(jì)算和模具總體方案設(shè)計(jì)，繪制出模具裝配圖及全部零件圖，最終掌握沖壓模具的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)過(guò)程，掌握國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)工藝分析和工藝計(jì)算得出以下幾點(diǎn)：
(一)要考慮板料在拉深過(guò)程中產(chǎn)生的主要破壞形式是：凸緣起皺和筒壁與底部外圓角相接處的板料破壞，應(yīng)采取相應(yīng)措施，選擇合理的拉深系數(shù)。
(二)壓力機(jī)的選擇應(yīng)滿足模具閉合高度以及模具沖裁力的的要求。
通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步掌握了模具設(shè)計(jì)的總體過(guò)程，更深層次的掌握了模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，為以后參加工作積累了很好的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)。
謝 辭
本文是在指導(dǎo)教師任國(guó)成和唐丙濤的悉心指導(dǎo)下完成的，從論文選題、課題調(diào)研、試驗(yàn)指導(dǎo)、理論分析到設(shè)計(jì)說(shuō)明書的撰寫，無(wú)不傾注了老師的心血和汗水。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。其次我要感謝和我一組的四位同學(xué)，他們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中給了我很大的鼓勵(lì)和幫助，正是由于老師不辭辛苦的指導(dǎo)和同學(xué)們的無(wú)私幫助才使得我的畢業(yè)設(shè)計(jì)順利完成！
最后，向所有曾經(jīng)關(guān)心和幫助過(guò)我的老師以及同學(xué)們表示由衷地感謝！
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