矩形罩落料拉伸復(fù)合模具,矩形,罩落料,拉伸,復(fù)合,模具 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 引言 利用模具生產(chǎn)零件的方法已成為工業(yè)上進(jìn)行成批或大批生產(chǎn)的主要技術(shù)手段，它對(duì)于保證制品質(zhì)量，縮短試制周期，進(jìn)而爭(zhēng)先占領(lǐng)市場(chǎng)，以及產(chǎn)品更新?lián)Q代和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)都有決定性的意義。在現(xiàn)代工業(yè)的主要部門(mén)，如機(jī)械、電子、輕工、交通和國(guó)防工業(yè)中得到了極其廣泛的應(yīng)用。如70%以上的汽車(chē)、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀表零件，80%以上的塑料制品，70%以上的日用五金及耐用消費(fèi)零件，都采用模具成型的方法來(lái)生產(chǎn)[10]。 利用模具將平板毛坯變成開(kāi)口空心零件的加工方法稱(chēng)為拉深（或拉延）。 拉深是主要的沖壓工序之一，應(yīng)用廣泛。用這種工藝方法可以制成筒形、階梯形、球形、錐形、拋物線形、盒形和其它不規(guī)則的薄壁零件，如果與其它沖壓工藝相配合，還可以制造形狀更為復(fù)雜的零件。因此在汽車(chē)、拖拉機(jī)、電器、儀表電子、輕工等行業(yè)中有相當(dāng)重要的地位。 該模具適應(yīng)于高矩形和高筒形件的拉深，在毛坯排樣無(wú)中間搭邊，沖裁后廢料中間自動(dòng)斷開(kāi)，方便送料，不用設(shè)置卸料板送料。該成型方法已經(jīng)熟練應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。但是在以前模具設(shè)計(jì)的毛坯計(jì)算中都是采用有關(guān)手冊(cè)上所給的公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算量不僅很大，而且當(dāng)遇到形狀復(fù)雜的零件（該零件就是屬于這種情況）會(huì)比較麻煩，且容易出錯(cuò)。所以在本設(shè)計(jì)中擬采用模具CAD技術(shù)對(duì)零件的毛坯進(jìn)行計(jì)算，以解決以前模具設(shè)計(jì)中毛坯計(jì)算較為復(fù)雜的問(wèn)題，從而縮短模具設(shè)計(jì)的周期。 從模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù)角度來(lái)看，模具的發(fā)展趨勢(shì)可歸納為以下幾個(gè)方面： （1）加深理論研究。 加強(qiáng)沖壓理論的研究，以提供更加準(zhǔn)確、實(shí)用、方便的計(jì)算方法，正確地制定沖壓工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決沖壓變形中出現(xiàn)的各種實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)一步提高工件的質(zhì)量。 （2）高效率、自動(dòng)化。為適應(yīng)市場(chǎng)的發(fā)化發(fā)展，沖壓模具正向高效率、自動(dòng)化、長(zhǎng)壽命、大型化方向發(fā)展。 （3）大型、超小型及高精度。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代速度快等變化特點(diǎn)。 （4）革新模具制造工藝。 模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)正不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合，對(duì)其實(shí)施改造，以形成先進(jìn)的模具制造技術(shù)。 （5）標(biāo)準(zhǔn)化。 開(kāi)展模具標(biāo)準(zhǔn)化工作，使模板導(dǎo)柱等通用零件標(biāo)準(zhǔn)化、商品化，以適應(yīng)大規(guī)模地成批的生產(chǎn)沖壓模具。 第1章 零件工藝性分析 1.1零件材料的化學(xué)成份及力學(xué)性能 從零件圖上可以得出：零件的外形為類(lèi)似矩形拉深件，成型工藝為落料、拉深。零件材料為1008鋼，查有關(guān)手冊(cè)可以得知：此為美國(guó)牌號(hào)，它屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)。其中10代表優(yōu)質(zhì)炭素結(jié)構(gòu)鋼[8]，后面兩位數(shù)字代表了含碳量。由該材料的含碳量可以得知：其力學(xué)性能與08鋼很相似。由于含碳量≤0.25％，因而屬于極軟低碳鋼。強(qiáng)度、硬度很低，塑性、韌性極好，冷加工性好，淬透性、淬硬性極差，由于硫、磷元素的作用，它比08鋼容易切削加工。退火后，導(dǎo)磁性能好，宜沖壓、冷拉深，符合零件成型工藝要求[4]。 表1.1 08鋼化學(xué)成份及機(jī)械性能[1] 牌號(hào) 化學(xué)成份（％） 機(jī)械性能（MPa） C Si Mn δb δs τ E 08 0.17-0.24 0.17-0.37 0.25-0.35 353 245 300 206 1.2 零件成型工藝分析 1.2.1 拉深件工藝性分析 （1）拉深件形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，對(duì)稱(chēng)。從零件圖上可以看出：該零件的外形為類(lèi)似矩形，而且用圓弧過(guò)渡連接，結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)。即工件在圓周方向上的變形是均勻的，模具容易加工，其工藝性較好，避免了急劇的輪廓變化。 （2）拉深件各部分尺寸比例要適當(dāng)。 從零件圖上可以看出：該零件的設(shè)計(jì)避免了寬凸緣和深度較大的尺寸（即d凸>3d、h≥2d）。這樣在成型中可以減少拉深次數(shù)甚至一次拉成。 （3）拉深件的圓角半徑要適當(dāng) 拉深件的圓角半徑，應(yīng)盡量大些，以便利于成型和減少拉深次數(shù)。拉深件底與壁、矩形件的四壁圓角半徑應(yīng)滿(mǎn)足r1≥t、r2≥3t.從零件圖可以得出：該零件底與壁、矩形件的四壁圓角半徑應(yīng)滿(mǎn)足上述值得要求。這樣就可以不用再另外增加整形工序。 （4）拉深件厚度不均勻現(xiàn)象的考慮 由于各處變形不均勻，上下壁厚的變化達(dá)1.2t至0.75t。但是只有工件有特殊的要求，才會(huì)考慮這些問(wèn)題，否則可以認(rèn)為零件壁厚是均勻的。由畢業(yè)設(shè)計(jì)原始資料可以不用考慮壁厚不均勻的現(xiàn)象。 （5）拉深件的尺寸精度不宜要求過(guò)高 拉深件的制造精度包括直徑方向的精度和高度方向的精度，在一般情況下，拉深件的精度不宜超過(guò)表1.2中所列的數(shù)值。 表1.2 拉深件的尺寸精度[1] 材料厚度 拉深件基本尺寸 ≤50 >50～100 >100～300 1.2 ±0.30 ±0.35 ±0.50 1.2.2 落料件工藝性分析 根據(jù)體積相等，外形相似的原則，可以對(duì)該零件進(jìn)行展開(kāi)，并求得毛坯的形狀及相關(guān)尺寸。（詳見(jiàn)排樣方式的確定） （1） 落料件形狀相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)稱(chēng)。 通過(guò)排樣圖可以得知：該落料件形狀相對(duì)簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)，而使得排樣廢料最少。 （2） 落料件外形應(yīng)避免尖銳的清角。 通過(guò)排樣圖可以得知：該落料件的外形全部用圓弧過(guò)渡連接，宜于落料工藝的進(jìn)行。 （3）落料件的尺寸精度和表面粗糙度的確定 對(duì)于沖裁件的內(nèi)、外形的經(jīng)濟(jì)精度不高于GB1800-79 IT11級(jí)，一般要求落料件的精度最好低于IT10級(jí)[1]。具體數(shù)值見(jiàn)表1.3。 表1.3 落料件的尺寸精度[1]（mm） 沖裁類(lèi)型 零件尺寸 材料厚度 1.2mm 普通沖裁 <10 0.18 10～50 0.22 50～100 0.30 150～300 0.50 沖裁件表面粗糙Ra一般在12.5μm以上，具體數(shù)值由零件的厚度t=1.2mm，查相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)[1]表2-12可得Ra=6.3μm。 1.3零件成形工藝方案的確定 該工件包括落料、拉深兩個(gè)基本工序，可以有三種工藝方案： 方案一：先落料，后拉深。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料-拉深復(fù)合沖壓。采用正裝復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：拉伸級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿(mǎn)足顧客的要求。方案二只需一幅模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高。凸、凹的最小壁厚24.5mm比凸、凹許用最小壁厚3.2mm大。但是由于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng)，模具制造難度不大。方案三也只需要一幅模具，生產(chǎn)效率高，但模具比較復(fù)雜，送進(jìn)操作不方便，加之工件尺寸比較大。通過(guò)對(duì)上述三種工藝方案的分析比較，該件若能一次拉深成形，則采取第二種方案為佳。 第2章 模具主要設(shè)計(jì)計(jì)算 2.1零件毛坯尺寸的計(jì)算 由于該拉深件的外形為類(lèi)似矩形，為得到毛坯的幾何形狀和尺寸。其需要將工件分成多個(gè)部分進(jìn)行計(jì)算。而筒壁上部分的計(jì)算需要采用久里金法則（任意一個(gè)旋轉(zhuǎn)體的表面積等于該旋轉(zhuǎn)體重心x與該旋轉(zhuǎn)體弧長(zhǎng)l的乘積。）進(jìn)行計(jì)算。其他部分則可以采用文獻(xiàn)[1]推薦的公式求出。 當(dāng)將各個(gè)部分的表面積分別求出來(lái)以后，進(jìn)行相加便可以的到毛坯的表面積。但是此過(guò)程十分的繁瑣、麻煩，從而延長(zhǎng)了模具的設(shè)計(jì)周期。為了縮短模具的設(shè)計(jì)周期，可以采用模具CAD軟件（如Proe軟件）對(duì)拉深件進(jìn)行展開(kāi)可以很方便得到：該工件的毛坯的形狀及相關(guān)尺寸（見(jiàn)裝配圖），如圖2.1、2.2所示。 圖2.1 零件立體圖 圖2.2 零件毛坯圖 將上面的立體圖轉(zhuǎn)化為零件圖，可以得出毛坯零件圖，如圖2.3所示。 *以上尺寸均為生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)而得，需要在試模時(shí)進(jìn)一步調(diào)整。 2.2 零件毛坯排樣方式的確定 由上面毛坯的零件圖，并參考相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)[1]表2-16確定其排樣方式為直排。其排樣圖如圖2.4所示： 圖2.3 毛坯零件圖 圖2.4 零件排樣圖 之所以采用這種排樣方式，是因?yàn)檫@是第一次拉深對(duì)毛坯尺寸要求不太嚴(yán)格，并且可以提高材料利用率。在毛坯排樣無(wú)中間搭邊，沖裁后廢料中間自動(dòng)斷開(kāi)，方便送料，不用設(shè)置卸料板送料。 查《鋼鐵材料手冊(cè)》擬采用135mm×6000mm的條料進(jìn)行生產(chǎn)，其步距值為115。所以其一個(gè)步距的材料利用率η步=100％=×100％=74％。每個(gè)條料可以沖裁52個(gè)零件，每張鋼板總的材料利用率為73.9％。 2.3 成形次數(shù)的確定 由畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)可以得知：該零件屬于盒形件拉深。根據(jù)該零件的相對(duì)圓角半徑r/B和相對(duì)高度H/B值，查相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)[1]圖 4-72可以得到：該零件可以一次拉深成形。 2.4 成形設(shè)備的選擇及其校核 2.4.1. 沖壓力的計(jì)算 查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)[6]可以得出沖裁力的計(jì)算公式：F=KLtτb FD=KDF Fx=KxF 將K=1.3 ，L=382mm，t=1.2mm, τb=300MPa代入上述公式可得：F=178776N .同理將KD=0.06，KX=0.05代入上述公式可得：FD=10726.5N，F(xiàn)X=8938.8N. 2.4.2 拉深力的計(jì)算 首先由零件的H/B、r/B值查相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)[1]圖4-72可以得知：該拉深件可以一次拉深成型。為簡(jiǎn)便計(jì)算出拉深力可以采用相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)[1]表4-84所推薦的計(jì)算公式：F拉= k1πdcp1tδb 其中k1可以有相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)表4-85[1]并采取插值法得到：k1 =0.70。將δb=353MPa，t=1.2mm, πdcp1=382代入上述公式可以得到：F拉=144396N。 2.4.3 成型設(shè)備的選擇 壓力機(jī)的選擇是工藝設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要內(nèi)容，它直接關(guān)系到設(shè)備的合理使用、安全、產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率和成本等一系列問(wèn)題。應(yīng)根據(jù)所完成的工藝性質(zhì)、批量大小、工件的幾何尺寸和精度等級(jí)等選定壓力機(jī)的類(lèi)型和噸位。 采取復(fù)合沖壓生產(chǎn)，壓力機(jī)的噸位應(yīng)該是上述力的總和。F總= F+ FD + Fx + F拉，將上述的值代入可以得到：F總=342873.3N。由此并根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求采用J23-40壓力機(jī)。其相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表2.1[3]。 表2.1 成型設(shè)備的參數(shù) 公稱(chēng)壓力/KN 400 發(fā)生公稱(chēng)壓力時(shí)滑塊離下極點(diǎn)距離/mm 7 滑塊固定行程/mm 100 滑塊調(diào)節(jié)行程/mm 100/10 標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)(不小于)(次/min) 80 (快速型)發(fā)生公稱(chēng)壓力時(shí)滑塊離下極點(diǎn)距離/mm 2 (快速型)滑塊行程/mm 40 (快速型)行程次數(shù)(不小于)(次/min) 200 (最大閉合高度)固定臺(tái)和可傾/mm 300 閉合高度調(diào)節(jié)量/mm 80 (標(biāo)準(zhǔn)型)滑塊中心到機(jī)身距離(吼深)/mm 220 (標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)尺寸(左右×前后)/mm 630×420 (標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)孔尺寸(左右×前后)/mm 300×150 (標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)孔尺寸(直徑)/mm 200 活動(dòng)臺(tái)壓力機(jī)滑塊中心到機(jī)身緊固工作臺(tái)平面之距離/mm 210 模柄孔尺寸(直徑×深度)/mm Ф50×70 工作臺(tái)板厚度/mm 80 傾斜角(不小于)(°) 30 選擇壓力機(jī)公稱(chēng)壓力時(shí)，必須注意當(dāng)拉深工作行程較大時(shí)，尤其落料拉深復(fù)合時(shí)，應(yīng)使工藝曲線位于壓力機(jī)滑塊的許用壓力之下而不能簡(jiǎn)單地按壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力大于工藝力的原則去確定壓力機(jī)的規(guī)格。否則可能會(huì)發(fā)生壓力機(jī)超載而損壞。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)可以得知：該壓力機(jī)完全符合該零件生產(chǎn)工藝的要求。 2.5 壓力中心的確定及其相關(guān)計(jì)算 為保證壓力機(jī)和模具正常工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機(jī)的滑塊中心相重合。否則在沖壓時(shí)會(huì)使沖模與壓力機(jī)的滑塊歪斜，引起凸、凹模間隙不均勻和導(dǎo)向零件加速磨損，造成刃口和其他零件的損壞，甚至?xí)饓毫C(jī)導(dǎo)軌的磨損。影響壓力機(jī)的精度，對(duì)于形狀簡(jiǎn)單而對(duì)稱(chēng)的工件如矩形、圓形、正多邊形，其沖裁的壓力中心與工件的幾何中心重合。 結(jié)合零件圖，該沖裁件的壓力中心即為工件的幾何中心。該工件的沖裁力不大，為便于模具的加工和裝配，模具中心選在工件的幾何中心。此滿(mǎn)足J23-40的模柄孔投影面積范圍內(nèi)，滿(mǎn)足要求。 2.6 工作零件工作尺寸的確定 2.6.1落料凸凹模工作尺寸的計(jì)算 對(duì)于沖制復(fù)雜形狀的零件和單件生產(chǎn)的模具，其凸、凹模具常采用配合加工的方法。凸、凹模的尺寸計(jì)算，落料件按凹模磨損后尺寸變大，變小，不變的規(guī)律可以分為三種。具體可參見(jiàn)相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)[1]。具體公式可參見(jiàn)表2.2。由零件排樣圖，該落料件尺寸都屬于凹模磨損后尺寸變大的類(lèi)型?？傻寐淞习寄３叽绲挠?jì)算公式。 表2.2 工作零件刃口尺寸計(jì)算 尺寸及分類(lèi) 尺寸轉(zhuǎn)換 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 備注 落料 R48.5 48.5+0.22 A凹=（A-X△） 48.335+0.055 R48.5 X=0.75； R65.9 X=0.50 △ 見(jiàn)表3 R65.9 65.9+0.30 65.75+0.075 * 模具的制造公差取工件公差的1/4 *凸模尺寸按凹模尺寸配制，其雙面間隙為Zmin～Zmax。查相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)可以得到：Zmin=0.126，Zmax=0.120。 2.6.2拉深凸凹模工作尺寸的計(jì)算 確定凸模和凹模工作部分尺寸時(shí)，應(yīng)考慮模具的磨損和拉深件的彈復(fù)，其零件尺寸的公差只在最后一道工序考慮。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)原始資料可以得到：此僅為第一次拉深工序，即該拉深凸、凹模尺寸的計(jì)算不用考慮尺寸公差。 綜上所述，可以得到以下結(jié)論：拉深凸、凹模工作的尺寸與拉深件的外形尺寸一樣。拉深凸、凹模的工作尺寸可以參見(jiàn)矩形罩零件圖。 （1）模具的制造公差的確定。結(jié)合零件圖，對(duì)于非圓形凸、凹模制造公差可以根據(jù)零件的公差來(lái)確定。若拉深件的公差為IT14級(jí)以上者，凸、凹模的制造公差則采取IT10級(jí)以上；當(dāng)采用配作時(shí)，只在凸模或凹模上標(biāo)注公差，另一方則按間隙配作，如拉深件是標(biāo)注外形尺寸時(shí)，則在凹模上標(biāo)注公差，反之則標(biāo)注在凸模。綜上所述，并查相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)[7]可以得到模具的制造公差值并列表如下： 表2.3 拉深凸凹模制造公差 基本尺寸 （mm） 公差等級(jí) μm IT10級(jí) ≤3 40 〉18-30 84 〉3-6 48 〉30-50 100 〉6-10 58 〉50-80 120 〉10-18 70 〉80-120 140 即模具的制造公差具體值分別詳見(jiàn)拉深凸、凹模零件圖 （2）為防止真空吸附，順利頂出工件，可在拉深凸模開(kāi)出氣孔。其值可以查表4-77[1]得：d=6.5mm。 （3）拉深凸、凹模的圓角半徑的確定 拉深凹模圓角半徑可以根據(jù)零件的材料與厚度查有關(guān)手冊(cè)確定r凹=8mm，而拉深凸模的圓角半徑可以按下述的規(guī)定來(lái)確定。即除最后一次拉深工序外，其它各次拉深工序中，凸模圓角半徑r凸可取與凹模圓角半徑相等或略小的數(shù)值：r凸=（0.6～1）r凹=8mm。[1] （4）拉深凸、凹模間隙的確定 對(duì)于矩形件的拉深凸、凹模間隙的確定可以參照U型件的彎曲模具間的間隙，但是對(duì)于圓角部分，因?yàn)椴牧系牧虾褡兒?，所以這部分的間隙應(yīng)比直邊部分大0.1t。而在多次拉深工序中，除最后一次拉深外，間隙的取向是沒(méi)有規(guī)定的。[1] 查相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)[1]可以得到：U型彎曲件凸、凹的間隙值約為：（1～1.1）t。綜上所述，可以得到該拉深件凸、凹間隙值：（1.2～1.32）mm。 第3章 模具總體設(shè)計(jì) 3.1 模具類(lèi)型的選擇 由零件成型工藝方案可知，采用復(fù)合落料及拉深，所以模具類(lèi)型為復(fù)合模。 3.2 模具定位方式的選擇 因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷(xiāo)，無(wú)側(cè)壓裝置。控制條料的送進(jìn)步距采用擋料銷(xiāo)定距，因?yàn)榱慵某叽缇鹊囊蟛皇呛車(chē)?yán)格，此定位方法完全可以滿(mǎn)足要求。 3.3 卸料、出件方式選擇 由排樣圖可以得知：工件間沒(méi)有設(shè)置搭邊值，本套模具因?yàn)椴挥迷O(shè)置沖裁后廢料中間自動(dòng)斷開(kāi)，方便送料，不用設(shè)置卸料板送料。 為防止工件不能順利頂出，所以在上模及下模都設(shè)置了出件裝置，上模采取剛性頂件裝置（即利用壓力機(jī)上的打料衡梁的作用力卸下工件），而在下模上設(shè)置彈性頂件裝置頂出工件。 3.4 模具導(dǎo)向方式的選擇 為提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該模具采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。如圖3.1所示 圖3.1 后側(cè)導(dǎo)柱模架 第4章 模具主要零部件設(shè)計(jì) 4.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1.1落料凹模的設(shè)計(jì) 凹模采用整體式結(jié)構(gòu)，各沖裁的凹?？拙捎秒娀鸹ň€切割加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，查相關(guān)手冊(cè)[1]得知：壁厚值C=32mm ,高度值H=25mm。具體尺寸可參見(jiàn)零件圖。由于上述值的確定是按生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)而來(lái)。故可以不用進(jìn)行強(qiáng)度校核。 4.1.2凸、凹模的設(shè)計(jì) 結(jié)合工件外形并考慮加工，將凸凹模設(shè)計(jì)成階梯式，采用成型磨削加工，而對(duì)其上的落料孔采用電火花線切割加工，4個(gè)M12的螺釘固定直接將凸、凹模與上模座連接在一起，其與推件塊的配合為。其總長(zhǎng)可由上模的具體結(jié)構(gòu)決定： 其中h包括凸模的修模量、凸模進(jìn)入凹模的深度、等，一般取10mm。將L工件=45mm，L墊板=5mm,L推件塊=15mm代入以上公式可以得到：L=70mm。 對(duì)該設(shè)計(jì)進(jìn)行強(qiáng)度及長(zhǎng)度校核，查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)可以得到相關(guān)校核公式： Amin≥ Lmax≤1200 查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)[1]可以得：[]=981～1569Mpa，取[]=1000Mpa。 查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)[1]可以得：J=其中a=128,b=116因而J=9802426mm4 由第2.3.1可以得到F=178776N代入可以得到：Amin≥178.776mm2，Lmax≤8885mm。 用Proe軟件可以很容易得到：A凸min=3350mm2。經(jīng)過(guò)以上計(jì)算可以得到以下結(jié)論：該凸凹模的設(shè)計(jì)符合使用要求。 4.1.3拉深凸模設(shè)計(jì) 考慮到模具加工工藝，因而將拉深凸模設(shè)計(jì)成直通式，采用電火花線切割加工。其與頂件塊的配合為。其長(zhǎng)度可由下模部分的具體結(jié)構(gòu)決定： 其中h1包括凸模的修模量、凸模進(jìn)入凹模的深度、推件塊的工作行程等，一般取10mm，h2為拉深凸模安裝到下模座的深度，一般取5mm。 將L工件=45mm，L頂件塊=15mm代入上述公式可以得到拉深凸模的總長(zhǎng)：L=75mm。 由于上述值均是由生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)而得到，再加上拉深力并不是特別大，因而對(duì)于拉深凸模不需要進(jìn)行長(zhǎng)度及強(qiáng)度的校核。 4.2定位零件的設(shè)計(jì) 由于零件的外形尺寸的要求不是太嚴(yán)格且屬于第一次拉深工序，所以采用φ10的固定擋料銷(xiāo)對(duì)條料的送進(jìn)進(jìn)行定位，完全可以滿(mǎn)足要求，且便于模具的加工及裝配。其中此零件可以采用標(biāo)準(zhǔn)件Ⅱ型[1]（具體結(jié)構(gòu)尺寸及技術(shù)要求可查GB2866.11-81）。 而在沿送料方向的垂直的方向采取φ8的圓柱銷(xiāo)對(duì)條料進(jìn)行導(dǎo)向，其具體結(jié)構(gòu)尺寸及技術(shù)要求可查GB119-76[1]。 4.3 卸料裝置及推件裝置 由前面卸料、出件方式的確定，可以得知：本套模具不用設(shè)置卸料裝置，但是為了確保制件順利從模具卸下來(lái)，需要在模具的上模、下模需要設(shè)置推件、頂件裝置。其中推件塊及頂件塊的結(jié)構(gòu)尺寸及技術(shù)要求可分別參見(jiàn)零件圖。 4.4模架及其組成零件 該模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱放在模具的后面?zhèn)任恢?，橫向和縱向送料都比較方便，但如果有偏心載荷，壓力機(jī)導(dǎo)向又不精確，就會(huì)造成由于偏心力矩而引起上模歪斜，導(dǎo)向裝置和凸、凹模都容易磨損，從而影響模具的壽命。故此模架常用于較小的模具。以落料凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格[1]見(jiàn)表7。 凹模周界|L: 250 1上模座 數(shù)量1 規(guī)格: 250×200×45 凹模周界|B: 200 2下模座 數(shù)量1 規(guī)格: 250×200×50 閉合高度(參考)|最小: 170 3導(dǎo)柱 數(shù)量2 規(guī)格: 32×160 閉合高度(參考)|最大: 210 4導(dǎo)套 數(shù)量2 規(guī)格: 32×105×42 表4.1 模具模架規(guī)格 其中上模座、下模座的具體結(jié)構(gòu)尺寸及技術(shù)要求（4.1、圖4.2）可以分別參見(jiàn)GB2855.5-81、GB2855.6-81。導(dǎo)柱、導(dǎo)套的具體結(jié)構(gòu)尺寸及技術(shù)要求可以分別參見(jiàn)GB2861.1-81、GB2862.1-81。 圖4.1 后側(cè)導(dǎo)柱上模座 圖4.2 后側(cè)導(dǎo)柱下模座 4.5 連接與固定零件的確定 對(duì)于本套模具的連接與固定零件，擬采取4個(gè)M12的圓柱頭內(nèi)六角螺釘及2個(gè)φ8的圓柱銷(xiāo)。其結(jié)構(gòu)尺寸及技術(shù)要求可以分別GB70-76、GB119-76。其中螺釘及圓柱銷(xiāo)的長(zhǎng)度可由模具的具體結(jié)構(gòu)來(lái)決定，其布置最小間距可以參見(jiàn)表4.2[2]。而其的具體布置位置可以詳見(jiàn)模具裝配圖。 表4.2 螺孔（或沉孔）、銷(xiāo)釘之間至刃壁的最小距離 螺釘孔 M12 S1 13 S2 16 S3 3 銷(xiāo)釘孔 φ8 S4 7 * S1 、S2 、S3 、S4所代表的含義可參見(jiàn)圖4.3 圖4.3 簡(jiǎn)圖 第5章 模具裝配 5.1模具總裝圖及組成 通過(guò)以上設(shè)計(jì)，可得到這套模具的總裝圖如圖5.1所示。模具的上模部分主要有上模座、墊板、推件塊、凸凹模等組成。下部分由下模座、落料凹模、拉深凸模、頂件塊等組成。卸件方式則采用了彈性、剛性的方式，可以保證工件順利頂出。 5.2主要組件的裝配與調(diào)試 5.2.1　模柄的裝配　　　 因?yàn)檫@副模具的模柄是從上模座的下邊向上壓入的，所以在安裝凸模固定板和墊板之前應(yīng)把模柄先裝好。 模柄與上模座的配合要求為：　　裝配時(shí)先在壓力機(jī)上將模柄壓入。再加工定位銷(xiāo)釘孔或螺釘孔。然后把模柄端面突出部分銼平或磨平。安裝好模柄后用角尺檢查模柄與上模座上平面的垂直度。 5.2.2　凸模裝配 凸模與固定板之間的配合要求為： 裝配時(shí)先再壓力機(jī)上將凸模壓入固定板內(nèi)，檢查凸模的垂直度，然后將固定板的上平面與凸模尾部一起磨平。為了保持凸模刃口鋒利，還應(yīng)將凸模端面磨平 5.3模具總裝配 模具的主要組件裝配完畢后，開(kāi)始進(jìn)行總裝配。為了使凸模凹模易于對(duì)中，總裝配時(shí)必須考慮上下模的裝配順序，否則可能出現(xiàn)無(wú)法裝配的情況。上下模的裝配順序與模具結(jié)構(gòu)有關(guān)，通常是看上下模中哪個(gè)位置所受的限制大就先裝。用另一個(gè)去調(diào)整位置，根據(jù)這個(gè)道理，一般沖裁模的上下模裝配次序按下面的原則來(lái)選擇。 　 （1）對(duì)于無(wú)導(dǎo)柱模具，凸凹模間隙是在模具安裝導(dǎo)機(jī)床上進(jìn)行調(diào)整的，上下模的裝配次序沒(méi)有嚴(yán)格要求，可以分別進(jìn)行裝配。 　 （2）對(duì)于凹模裝在下模上的導(dǎo)柱模一般先裝下模。 　 （3）對(duì)于導(dǎo)柱復(fù)合模一般先裝上模，然后找正下模的位置，這樣可以保證上模中的卸料裝置于與模柄中心對(duì)正，否則將會(huì)出現(xiàn)無(wú)法裝配的困難。 如圖所示　落料拉深模落料凹模裝在下模座上，為了便于操作，一般現(xiàn)裝下模。 裝配步驟如下： a在下模座上找正拉伸凸模的位置，將頂件塊、落料凹模、墊塊與拉伸凸模裝配。 b. 確定上述部件后，先在下模座上投窩，加工螺紋孔。然后加工銷(xiāo)釘孔。裝入銷(xiāo)釘，擰緊螺釘。 c. 在上模座上找正凸、凹模的位置,并在上模座上投銷(xiāo)釘孔窩、緊固螺釘過(guò)孔窩。拆開(kāi)后鉆孔。攻螺紋孔并擰上緊固螺釘。 d. 調(diào)整凸凹模間隙 調(diào)整間隙也可以用切紙法進(jìn)行，即以紙當(dāng)作零件，用手錘敲擊模柄，再紙上切出沖件的形狀來(lái)。根據(jù)紙樣有無(wú)毛刺和毛刺是否均勻，可以判斷間隙大小和均勻性。如果紙樣上輪廓沒(méi)有毛刺或毛刺均勻，說(shuō)明間隙是均勻的。如果局部有毛刺說(shuō)明間隙部均勻。 e.調(diào)整間隙后加工銷(xiāo)釘孔，裝入銷(xiāo)釘。 f.安裝其它零件。 g.試沖與調(diào)整 h.打標(biāo)記交付生產(chǎn)使用。 5.4 模具試模及驗(yàn)收 模具裝配以后，必須在生產(chǎn)條件下進(jìn)行試沖。沖出的工件按沖壓零件產(chǎn)品圖或試樣進(jìn)行檢驗(yàn)驗(yàn)收。在檢驗(yàn)　驗(yàn)收過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)各種缺陷，則要仔細(xì)分析，找出原因，并對(duì)模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)男蘩砗驼{(diào)整，然后再適沖，直到模具正常工作并得到合格的沖件為止。以下是沖裁過(guò)程中常見(jiàn)的缺陷，產(chǎn)生原因及調(diào)整方法。 5.5模具工作原理 條料送進(jìn)時(shí)采用固定擋料銷(xiāo)進(jìn)行定位，而有導(dǎo)料銷(xiāo)保證送料沿正確的方向送進(jìn)。當(dāng)條料送到指定位置時(shí)，上模在壓力機(jī)的作用下進(jìn)行沖壓。當(dāng)沖壓及拉深工藝完成時(shí)，上模上行回程，卡在凸凹模里的制件由推件塊推下，當(dāng)模具上的打料桿碰到壓力機(jī)上的打料橫梁時(shí)，打料橫梁給模具打料桿一個(gè)作用力，在此作用力的作用下，將制件推出來(lái)。假如制件卡在拉深凸模上，則有設(shè)在下模上的頂件塊定出制件。當(dāng)上述的工藝完成以后，模具就再開(kāi)始下一個(gè)工作行程。 5.6模具的閉合高度及相關(guān)校核 壓力機(jī)的閉合高度是指滑塊在下止點(diǎn)時(shí)，滑塊底面到工作臺(tái)上平面的距離（即墊板下平面）的距離。它可以通過(guò)調(diào)節(jié)連桿的長(zhǎng)度在一定范圍內(nèi)變化，由表4可以得知：所選壓力機(jī)的最大閉合高度為300，其調(diào)節(jié)量為80。 模具的閉合高度是指模具在最低工作位置時(shí)，上模座上平面至下模座下平面的距離。模具的閉合高度與壓力機(jī)的閉合高度的關(guān)系在實(shí)際應(yīng)用上為： H≤Hmax -5mm[6] =295mm 式中：Hmax代表壓力機(jī)的最大閉合高度； 通過(guò)以上設(shè)計(jì)可以求得模具的閉合高度： H =H上+H下+H凸凹模+H拉深凸模-48 =45+40+75+70-48=192mm 將求得模具的閉合高度代入上式進(jìn)行校核可以得出以下結(jié)論：模具的安裝符合壓力機(jī)的要求。 圖5.1 模具裝配簡(jiǎn)圖 第6章 零件主要成型工藝問(wèn)題及解決措施 6.1 拉深件主要成形工藝質(zhì)量問(wèn)題及解決措施 6.1.1拉伸件起皺分析及解決措施 拉深過(guò)程中主要成型工藝質(zhì)量問(wèn)題為凸緣變形區(qū)的起皺和筒壁傳力區(qū)的拉裂。前者是因?yàn)榍邢驂簯?yīng)力引起板料失去穩(wěn)定產(chǎn)生彎曲；傳力區(qū)的拉裂是由于拉應(yīng)力超過(guò)抗拉強(qiáng)度引起板料斷裂。同時(shí)變形區(qū)板料有所增厚，而傳力區(qū)板料有所變薄。 起皺主要取決于兩個(gè)方面:一方面是切向壓應(yīng)力δ3的大小，其值越大，越容易起皺；另一方面是凸緣變形區(qū)材料本身的抵抗失穩(wěn)的能力，凸緣寬度越大，厚度越薄，材料的E值越小，則材料的抵抗失穩(wěn)的能力越小，容易起皺。 6.1.2拉伸件拉裂分析及解決措施 筒壁的拉裂主要取決于兩個(gè)方面：一方面是筒壁傳力區(qū)中的拉應(yīng)力；另一方面是筒壁傳力區(qū)的抗拉強(qiáng)度。當(dāng)筒壁拉應(yīng)力超過(guò)該區(qū)材料允許的抗拉強(qiáng)度時(shí)，拉深件就會(huì)在底部圓角與筒壁相切處—“危險(xiǎn)斷面”產(chǎn)生破裂。 為防止拉深過(guò)程中，工件的邊壁或凸緣起皺，應(yīng)使毛坯（或半成品）被拉入凹模圓角以前保持穩(wěn)定狀態(tài)。其取決于毛坯的相對(duì)厚度。以上述值查相關(guān)手冊(cè)來(lái)決定是否采取壓邊圈來(lái)防止工件起皺的工藝質(zhì)量問(wèn)題。由排樣圖可以計(jì)算毛坯的相對(duì)厚度，查表4-80[1]可以得出以下結(jié)論：該工件不用采用壓邊圈來(lái)防止工件的起皺。 為防止工件在拉深過(guò)程中出現(xiàn)筒壁拉裂的工藝質(zhì)量問(wèn)題，一方面要通過(guò)改善材料的力學(xué)性能，提高筒壁的抗拉強(qiáng)度；另一方面是通過(guò)制定正確的拉深工藝和設(shè)計(jì)模具，合理確定拉深變形程度、凹模圓角半徑、合理改善潤(rùn)滑條件，以降低筒壁傳力區(qū)的拉應(yīng)力。這里要特別注意的是：模具潤(rùn)滑的部位。因?yàn)樵诶畛尚沃?，需要摩擦力小的部位（如凹模?cè)壁和圓角與板料之間的摩擦力），除模具表面粗糙度應(yīng)該小外，還必須潤(rùn)滑，以減小摩擦系數(shù)，減小拉應(yīng)力，提高極限變形程度。而摩擦力對(duì)拉深成形有益的部位，（如凸模側(cè)壁和圓角與板料之間的摩擦力）可以不用潤(rùn)滑。并且此處的表面粗糙度也不宜過(guò)小。 6.2 落料件主要成形工藝質(zhì)量問(wèn)題及解決措施 沖裁試沖時(shí)的缺陷 產(chǎn)生原因 調(diào)整方法 送料不暢通或料被卡死 1.　凸模與卸料板之間的間隙過(guò)大，使搭邊翻扭。 根據(jù)情況挫修或重裝導(dǎo)料板減小凸模與卸料板之間的間隙 刃口相交 1.　上下模座，固定板，凹模墊板等零件安裝面不平行 2.凸模　導(dǎo)柱等零件安裝不垂直 3.導(dǎo)柱與導(dǎo)套配合間隙過(guò)大使導(dǎo)向不準(zhǔn) 卸料板的孔位不正確或歪斜 休整有關(guān)零件，重裝上下模 重裝凸模和導(dǎo)柱 更換導(dǎo)柱和導(dǎo)套 休整或更換卸料板 卸料不正常 1.　由于裝配不正確，卸料機(jī)構(gòu)不能動(dòng)作，如卸料板于凸模配合過(guò)緊，或因卸料板傾斜而卡緊 2.　彈簧或橡皮的彈力不足 休整卸料板等零件 更換彈簧 沖件質(zhì)量不好1.有毛刺2沖件不平 1.　刃口不鋒利或淬火硬度低 2.　配合間隙過(guò)大火過(guò)小 3.　間隙不均勻使沖件一邊有顯著帶斜角毛刺 合理調(diào)整凸凹模間隙及修理工作部分刃口 1凹模有倒錐度 2.頂件器與工件接觸面過(guò)小 休整凹模 更換頂件器 設(shè)計(jì)小結(jié) 在指導(dǎo)老師及同學(xué)的幫助下，經(jīng)過(guò)自己的努力順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。在此期間，我閱讀了大量的參考文獻(xiàn)。不僅初步了解了國(guó)內(nèi)、外模具工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)（如模具CAD/CAM在模具工業(yè)中的的廣泛應(yīng)用、模具新材料的研發(fā)、采取數(shù)控測(cè)量裝置、熱處理、表面處理新工藝的采用等），而且進(jìn)一步了解了模具先進(jìn)的加工工藝方法（尤其是電加工技術(shù)的應(yīng)用）。 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，它使得我對(duì)沖裁理論知識(shí)進(jìn)一步加深了認(rèn)識(shí)，同時(shí)也加深了相關(guān)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)。并且熟練掌握了專(zhuān)業(yè)工具書(shū)的使用方法。在整個(gè)過(guò)程中，增強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力及分析及獨(dú)立思考解決問(wèn)題的能力。當(dāng)然，由于本人水平有限及缺乏生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，該設(shè)計(jì)難免存在不足之處。希望各位老師對(duì)此提出批評(píng)意見(jiàn)，在此表示萬(wàn)分的感謝。 通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)踐，逐步樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)了創(chuàng)新意識(shí)和競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，熟悉掌握了沖壓設(shè)計(jì)的一般規(guī)律。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖及運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)等有關(guān)設(shè)計(jì)資料，進(jìn)行全面的機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練。 參考文獻(xiàn) [1]《沖壓模具手冊(cè)》 王孝培主編 機(jī)械工業(yè)出版社 [2]《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》 劉建超主編 高等教育出版社 [3]《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》 馮炳堯主編 上?？萍汲霭嫔? [4]《鋼鐵材料手冊(cè)》 李春勝主編 江西科技出版社 [5] 《沖壓模具圖冊(cè)》 楊占堯主編 高等教育出版社 [6]《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典·第三卷》 李志剛主編 機(jī)械工業(yè)出版社 [7]《公差技術(shù)與配合測(cè)量》 薛彥成主編 機(jī)械工業(yè)出版社 [8]《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》 王秀鳳主編 北京航空航天大學(xué)出版社 [9]《機(jī)械工程材料》 王運(yùn)炎主編 機(jī)械工業(yè)出版社 [10]《模具制造技術(shù)》 翟德梅主編 致謝 國(guó)學(xué)大師王國(guó)維在《人間辭話(huà)》闡述了一個(gè)人要成為大學(xué)問(wèn)家必經(jīng)歷三種境界：“昨夜西風(fēng)凋碧樹(shù)，獨(dú)上高樓，望斷天涯路；衣帶漸寬終不悔，惟伊消得人憔悴；眾里尋他千百度，慕然回首，那人卻在燈火闌珊處?！逼鋵?shí)這三種境界，簡(jiǎn)而言之為樹(shù)立目標(biāo)、為之奮斗、達(dá)到目標(biāo)。換句話(huà)說(shuō)作畢業(yè)設(shè)計(jì)也是樹(shù)立目標(biāo)、為之努力、達(dá)到目標(biāo)。在接到畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的那一刻開(kāi)始，就得到了楊老師的多方面的指導(dǎo)，如明白畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的要求、在畢業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題等等。在此對(duì)楊老師表示深深的謝意。 “三人行，必有我?guī)煛薄Ｔ谧鳟厴I(yè)設(shè)計(jì)將近一個(gè)月的過(guò)程中，由于本人水平有限，遇到過(guò)不少棘手的問(wèn)題，曾得到多位同學(xué)的大力幫助。在此對(duì)提供過(guò)幫助的同學(xué)表示深深的謝意。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我參考了其它很多的文獻(xiàn)如王孝培所編的《沖壓手冊(cè)》，其不僅鞏固了我所學(xué)的知識(shí)，并且擴(kuò)大了自己的視野。最重要的是這些文獻(xiàn)幫助我順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。在此對(duì)這些文獻(xiàn)的作者表示深深的謝意。 第 25 頁(yè) 共 25 頁(yè)