畢業(yè)設(shè)計(jì)落料拉深復(fù)合模具設(shè)計(jì).doc

*學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：落料拉深復(fù)合模具的設(shè)計(jì) 系 部： 材 料 工 程 系 專 業(yè)： 模具設(shè)計(jì)與制造 班 級(jí)： * 學(xué)生姓名： * 學(xué) 號(hào)： * 指導(dǎo)教師： * 2013年4月25日 目 錄 1 緒 論11.1 沖壓與沖模11.2 冷沖壓模具的現(xiàn)狀與發(fā)展方向21.3 冷沖壓模具的分類31.3.1按沖壓工藝進(jìn)行分類31.3.2按工序組合程度進(jìn)行分類31.3.3按上下模的導(dǎo)向方式分類41.3.4按導(dǎo)料或定位形式分類41.4 沖壓技術(shù)發(fā)展方向42 落料拉深復(fù)合模52.1 制件的成形工藝62.1.1 沖壓件的工藝分析62.1.2 拉深件的工藝分析62.1.3工藝方案的確定72.2 落料件的工藝計(jì)算82.2.1 排樣計(jì)算92.2.2 搭邊值的計(jì)算102.2.3 材料利用率的計(jì)算102.2.4 落料時(shí)壓力中心的確定112.2.5 送料步距條料寬度和導(dǎo)料板間距離的計(jì)算122.3 拉深件的工藝計(jì)算122.3.1 確定修邊余量122.3.2 初算毛坯直徑132.3.3 確定能否一次拉深成形132.3.4 試制訂首次拉深系數(shù)m1132.3.5 重算毛坯直徑142.3.6 看h1/d1是否能夠滿足要求142.3.7 計(jì)算拉深次數(shù)和各次拉深直徑142.3.8 調(diào)整各次拉深系數(shù)152.3.9 確定各工序圓角半徑152.3.10計(jì)算以后各次拉深高度152.3.11畫(huà)工序圖162.4 確定工藝力及壓力機(jī)172.4.1 落料力計(jì)算172.4.2 拉深力計(jì)算172.4.3 壓邊力的計(jì)算182.4.4 推件力、卸料力和頂件力的計(jì)算192.4.5 壓力機(jī)的預(yù)選192.5 模具工作部分尺寸的計(jì)算212.5.1 落料模工作部分尺寸計(jì)算212.5.1.1 落料凸凹模刃口尺寸和尺寸精度的計(jì)算212.5.1.2凸凹模長(zhǎng)度計(jì)算及強(qiáng)度、剛度的校核222.5.1.3 落料模的落料間隙232.5.1.4 落料凹模的外形尺寸確認(rèn)242.5.2 拉深模工作部分尺寸計(jì)算252.5.2.1 拉深凸、凹模刃口尺寸和公差的計(jì)算252.5.2.2 拉深模的拉深間隙262.5.2.3 確定凸模的通氣孔262.6 其他零部件的設(shè)計(jì)與選用262.6.1.模架的設(shè)計(jì)與選用262.6.2.導(dǎo)向零件和凹凸模固定板的選用282.6.3.定位裝置的選用282.6.4卸料裝置的選用292.6.5推件和頂件裝置的選擇302.6.6彈性元件的計(jì)算302.6.7 模柄的選擇312.7 模具總裝圖323總 結(jié)33致 謝34參考文獻(xiàn)35 1 緒 論1.1 沖壓與沖模 日常生活中人們使用的很多用具是用沖壓方法制造的，例如不銹鋼飯缸，它就是用一塊圓形金屬板料在壓床上利用模具對(duì)圓形板料加壓而沖出來(lái)的?？梢钥闯?，冷沖壓是一種在常溫（冷態(tài)）下利用沖模在壓床上對(duì)各種金屬（或非金屬）板料施加壓力使其分離或者變形而得到一定形狀零件的金屬壓力加工方法。 冷沖壓是一種先進(jìn)的金屬加工方法。在冷沖壓加工中，冷沖模就是沖壓加工中所用的工藝裝備。沒(méi)有先進(jìn)的冷沖壓技術(shù)，先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。 沖壓既能夠制造尺寸很小的儀表零件，又能夠制造諸如汽車大梁、壓力容器封頭一類的大型零件；既能夠制造一般尺寸公差等級(jí)和形狀的零件，又能制造精密（公差在微米級(jí)）和復(fù)雜形狀的零件，占全世界鋼產(chǎn)60%-70%的板材管材及其它形材，其中大部分經(jīng)過(guò)沖壓制成成品。沖壓在汽車、機(jī)械、家用電器、電機(jī)、儀表、航空航天、兵器等制造中，具有十分重要的地位。 沖壓件的重量輕、厚度薄、剛度好。它的尺寸公差是由模具保證的，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需再經(jīng)機(jī)械切削即可使用。冷沖壓件的金屬組織與力學(xué)性能優(yōu)于原始坯料，表面光滑美觀。冷沖壓件的公差等級(jí)和表面狀態(tài)優(yōu)于熱沖壓件。 大批量的中、小型零件沖壓生產(chǎn)一般是采用復(fù)合?；蚨喙の坏倪B續(xù)模。以現(xiàn)代高速多工位壓力機(jī)為中心，配置帶料開(kāi)卷、矯正、成品收集、輸送以及模具庫(kù)和快速換模裝置，并利用計(jì)算機(jī)程序控制，可組成生產(chǎn)率極高的全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線。采用新型模具材料和各種表面處理技術(shù)，改進(jìn)模具結(jié)構(gòu)，可得到高精度、高壽命的沖壓模具，從而提高沖壓件的質(zhì)量和降低沖壓件的制造成本。 沖壓生產(chǎn)的工藝和設(shè)備正在不斷發(fā)展，除傳統(tǒng)的使用壓力機(jī)和鋼制模具制造沖壓件外，液壓成形以及旋壓成形、超塑成形、爆炸成形、電水成形、電磁成形等各種特種沖壓成形工藝亦迅速發(fā)展，把沖壓的技術(shù)水平提高到了一個(gè)新的高度。特種沖壓成形工藝尤其適合多品種的中小批量甚至是數(shù)十件零件的生產(chǎn)。對(duì)于普通沖壓工藝，可采用簡(jiǎn)易模具、低熔點(diǎn)合金模具、成組模具和沖壓柔性制造系統(tǒng)等，組織多品種的中小批量零件的沖壓加工?？傊?，沖壓具有生產(chǎn)率高、加工成本低、材料利用率高、操作簡(jiǎn)單、便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)。采用沖壓與焊接、膠接等復(fù)合工藝，使零件結(jié)構(gòu)更趨合理，加工更為方便，可以用較簡(jiǎn)單的工藝制造出更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件。 1. 2 冷沖壓模具的現(xiàn)狀與發(fā)展方向 由于冷沖壓具有表面質(zhì)量好、重量輕、成本低的優(yōu)點(diǎn)，它還是一種經(jīng)濟(jì)的加工方法，這是其他加工方法不能與之競(jìng)爭(zhēng)的。因而冷沖壓工藝在機(jī)械制造業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，它在現(xiàn)代汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表以及飛機(jī)、導(dǎo)彈、槍彈、炮彈和各種民用輕工業(yè)中已成為主要的工藝之一。目前，大量產(chǎn)品均可以通過(guò)鋼板沖壓直接生產(chǎn)，有些機(jī)械設(shè)備往往以沖壓件所占的比例作為評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)是否先進(jìn)的指標(biāo)之一。 工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)冷沖壓生產(chǎn)工藝的發(fā)展是很重視的，很多國(guó)家（包括英、美、法、日等）的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)，作為冷沖壓原材料的鋼帶和鋼板占全部品種的67%。通過(guò)冷沖壓技術(shù)加工產(chǎn)品已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和發(fā)展方向。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)日益復(fù)雜與多樣化，產(chǎn)品性能和質(zhì)量也在不斷提高，因而對(duì)冷沖壓技術(shù)提出了更高的要求。為了使冷沖壓技術(shù)能適應(yīng)各工業(yè)部門的需要，冷沖壓技術(shù)自身也在不斷革新和發(fā)展。冷沖壓技術(shù)的發(fā)展思路就是盡可能地完善和擴(kuò)充冷沖壓工藝的優(yōu)點(diǎn)，克服其缺點(diǎn)。在冷沖壓技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，應(yīng)注意以下幾方面。 （1）冷沖壓技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中應(yīng)正確地確定工藝參數(shù)及沖模工作部分的形狀與尺寸，提高沖壓件的質(zhì)量、縮短新產(chǎn)品試制周期，應(yīng)在加強(qiáng)沖壓成形理論研究的基礎(chǔ)上，使沖壓成形理論達(dá)到能對(duì)生產(chǎn)實(shí)際起指導(dǎo)作用，逐步建立起一套密切結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的先進(jìn)的工藝分析計(jì)算方法。國(guó)外已開(kāi)始采用彈塑性有限元法對(duì)汽車覆蓋零件的成形過(guò)程進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析和計(jì)算機(jī)模擬，以預(yù)測(cè)某一工藝方案對(duì)零件成形的可能性和可能出現(xiàn)的問(wèn)題。 （2）加快產(chǎn)品更新?lián)Q代，克服模具設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)。應(yīng)大力開(kāi)展模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造（CAD/CAM）技術(shù)的研究。在我國(guó)，目前要特別注意加強(qiáng)多工位級(jí)進(jìn)模CAD/CAM技術(shù)的研究。 （3）滿足大量生產(chǎn)需要以及減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。應(yīng)加強(qiáng)冷沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化研究，使一般中、小件能在高速壓力機(jī)上采用多工位級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)，達(dá)到生產(chǎn)高度自動(dòng)化，進(jìn)一步提高沖壓的生產(chǎn)率。 （4）擴(kuò)大冷沖壓生產(chǎn)的運(yùn)用范圍。使冷沖壓既適合大量生產(chǎn)，也適合小批量生產(chǎn)；既能生產(chǎn)一般精度的產(chǎn)品，也能生產(chǎn)精密零件。應(yīng)注意開(kāi)發(fā)如精密沖裁（特別是厚料精沖）、高能成形、軟模成形、施壓和超塑性加工等新成形工藝，還要推廣簡(jiǎn)易模（軟模和低熔點(diǎn)合金模）、通用組合模、數(shù)控沖床等設(shè)備的運(yùn)用。 此外，對(duì)沖壓板料性能的改進(jìn)，模具新材料、模具新加工方法的開(kāi)發(fā)也應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)。1.3 冷沖壓模具的分類1.3.1按沖壓工藝進(jìn)行分類 a.沖裁模 沿封閉或敞開(kāi)的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。 b.彎曲模 使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。 c.拉深模 是把板料毛坯制成開(kāi)口空心件，或使空心件進(jìn)一步改變形狀和尺寸的模具。 d.成形模 是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復(fù)制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴(kuò)口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。 e.鉚合模 是借用外力使參與的零件按照一定的順序和方式連接或搭接在一起，進(jìn)而形成一個(gè)整體。 1.3.2按工序組合程度進(jìn)行分類 a.單工序模 在壓力機(jī)的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。 b.復(fù)合模 只有一個(gè)工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在同一工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。c.級(jí)進(jìn)模（也稱連續(xù)模） 在毛坯的送進(jìn)方向上，具有兩個(gè)或更多的工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 d.傳遞模 綜合了單工序模和級(jí)進(jìn)模的特點(diǎn)，利用機(jī)械手傳遞系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的模內(nèi)快速傳遞，可以大大提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，減低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，節(jié)儉材料成本，并且質(zhì)量穩(wěn)定可靠。1.3.3按上下模的導(dǎo)向方式分類按上下模的導(dǎo)向方式，冷沖模分為無(wú)導(dǎo)向開(kāi)式模具，有導(dǎo)向的導(dǎo)板模具和導(dǎo)柱模具等。 1.3.4按導(dǎo)料或定位形式分類 分為固定導(dǎo)料銷模具、活動(dòng)導(dǎo)料銷模具、導(dǎo)正銷模具、側(cè)認(rèn)定局模具等。 此外，可以依據(jù)對(duì)沖裁件尺寸、精度等質(zhì)量的不同，把模具分為精密沖裁模具和普通沖裁模具；依據(jù)模具體積的大小，把模具分為小型模具、中型模具和大型模具等。有時(shí)還可以根據(jù)壓力機(jī)類型、送料方式、出件方式等對(duì)模具進(jìn)行分類。1.4 沖壓技術(shù)發(fā)展方向 （1）工藝分析計(jì)算方法的現(xiàn)代化； 工藝分析計(jì)算方法的現(xiàn)代化； 計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬仿真分析CAE 計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬仿真分析CAE 材料學(xué)院和上海交通大學(xué)合作建立模具C3P聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，具有UG（ 材料學(xué)院和上海交通大學(xué)合作建立模具C3P聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，具有UG（三維 C3P聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室 UG 設(shè)計(jì)），分析軟件：Dynaform（板料成形）,Deform（體積成） 設(shè)計(jì)），分析軟件：Dynaform（板料成形）,Deform（體積成）,Moldflow ），分析軟件 （塑料注射成型）等CAD和CAE軟件 塑料注射成型） CAD和CAE軟件 （2）模具制造、設(shè)計(jì)技術(shù)的現(xiàn)代化； （CAD/CAM/CAE） 模具制造、設(shè)計(jì)技術(shù)的現(xiàn)代化； CAD/CAM/CAE） 制作復(fù)雜零件為了節(jié)約時(shí)間周期：先采用快速原型成型， 制作復(fù)雜零件為了節(jié)約時(shí)間周期：先采用快速原型成型，不同的成形方 法所用的材料形態(tài)不一樣，有液體材料、薄片材料、粉末材料、絲狀材料。 法所用的材料形態(tài)不一樣，有液體材料、薄片材料、粉末材料、絲狀材料。 材料學(xué)院購(gòu)買的西安交大的快速原形機(jī)，用的液態(tài)光敏樹(shù)脂材料， 材料學(xué)院購(gòu)買的西安交大的快速原形機(jī)，用的液態(tài)光敏樹(shù)脂材料，此工 藝方法稱為光敏樹(shù)脂選擇性固化。激光掃描的地方固化，工作臺(tái)下降， 藝方法稱為光敏樹(shù)脂選擇性固化。激光掃描的地方固化，工作臺(tái)下降，又掃 一層，再固化。逆向工程，三維接觸式與非接觸式掃描，點(diǎn)云圖，處理數(shù)據(jù)， 一層，再固化。逆向工程，三維接觸式與非接觸式掃描，點(diǎn)云圖，處理數(shù)據(jù)， 再制造等等 再制造等等（3）冷沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化； 冷沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化； 主要指中小件的級(jí)進(jìn)模以及汽車覆蓋件的自動(dòng)化生產(chǎn)。 主要指中小件的級(jí)進(jìn)模以及汽車覆蓋件的自動(dòng)化生產(chǎn)。（4）發(fā)展新的成形工藝，簡(jiǎn)易模具，通過(guò)組合模具，數(shù)控沖壓設(shè)備， 發(fā)展新的成形工藝，簡(jiǎn)易模具，通過(guò)組合模具，數(shù)控沖壓設(shè)備， 沖壓柔性制造系統(tǒng)； 沖壓柔性制造系統(tǒng)； 例如：旋壓、超塑性成形、爆炸成形、沖壓?jiǎn)卧M合模、 例如：旋壓、超塑性成形、爆炸成形、沖壓?jiǎn)卧M合模、低熔點(diǎn)合金 模，在多工位機(jī)上可換工作部分，變換沖頭組合，多點(diǎn)成型等等。 在多工位機(jī)上可換工作部分，變換沖頭組合，多點(diǎn)成型等等。 （5）改進(jìn)板料性能，提高其成形能力和使用效果。 改進(jìn)板料性能，提高其成形能力和使用效果。 高強(qiáng)度板、輕量化是發(fā)展方向。 高強(qiáng)度板、輕量化是發(fā)展方向。 板料模具發(fā)展 板料成形技術(shù)發(fā)展 板料成形行業(yè)發(fā)展 重慶市模具技術(shù) 2 落料拉深復(fù)合模 工件名稱：凸緣零件生產(chǎn)批量：85萬(wàn)件/年材料：08F-ZF厚度：工件簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2-1 圖2-1 凸緣零件2. 1 制件的成形工藝2.1.1 沖壓件的工藝分析沖壓件的工藝性是指沖壓件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性。在一般情況下，對(duì)沖壓件工藝性影響最大的是它的幾何形狀尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性應(yīng)能滿足材料較省、工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。1. 沖裁件的形狀應(yīng)能符合材料合理排樣，減少?gòu)U料。2. 沖裁各直線或曲線的連接處，宜有適當(dāng)?shù)膱A角。3. 沖裁件凸出或凹入部分寬度不宜太小，并應(yīng)避免過(guò)長(zhǎng)的懸臂與窄槽。4. 腰圓形沖裁件，如允許圓弧半徑，則R應(yīng)大于料寬的一半，即能采用少?gòu)U料排樣；如限定圓弧半徑等于工件寬度之半，就不能采用少?gòu)U料排樣，否則會(huì)有臺(tái)肩產(chǎn)生。5. 沖孔時(shí)，由于受到凸模強(qiáng)度的限制，孔的尺寸不宜過(guò)小。6. 沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的距離，受到模具強(qiáng)度的限制，不能太小。7. 在彎曲件或拉深件上沖孔時(shí)，其孔壁與工件之間的距離不能過(guò)小。 該零件材料厚度為t=2mm的08F-ZF，具有良好的沖壓性能，沖壓后零間的強(qiáng)度和剛度增加，有助于使產(chǎn)品保證足夠的強(qiáng)度和剛度。此產(chǎn)品只有落料和拉深兩道工序，形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱材料利用率較高。工件尺寸全部為自由公差，可看作IT11級(jí)，尺寸精度要求低，為了滿足高的材料利用率和當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)成本，此沖裁滿足要求。2.1.2 拉深件的工藝分析拉深零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指拉深零件采用拉深成形工藝的難易程度。良好的工藝性是指坯料消耗少、工序少，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、廢料少和操作簡(jiǎn)單方便等。在設(shè)計(jì)拉深零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)材料拉深時(shí)的變形特點(diǎn)和規(guī)律，提出滿足工藝性的要求。1.對(duì)拉深材料的要求 拉深件的材料應(yīng)具有良好的塑性、低的屈強(qiáng)比、大的板厚方向性系數(shù)和小的板平面方向性。2.對(duì)拉深零件形狀和尺寸的要求 (1)拉深件的高度盡可能小，以便能通過(guò)12次拉深工序成形。(2)拉深件的形狀盡可能簡(jiǎn)單、對(duì)稱，以保證變形均勻。對(duì)于半敞開(kāi)的非對(duì)稱件，可成雙拉深后再剖成兩件。(3)有凸緣的拉深件，最好滿足d凸d+12t，而求外輪廓與直壁斷面最好形狀相似，否則，拉深困難，切邊余量大。(4)為了使拉深件順利進(jìn)行，凸緣圓角半徑r2t。當(dāng)r0.5mm時(shí)，應(yīng)增加整形工序。3對(duì)拉深零件精度的要求。(1)由于拉深件各個(gè)部位的料厚有較大的變化，所以對(duì)零件圖上的尺寸應(yīng)明確標(biāo)注是外壁還是內(nèi)壁。(2)由于拉深件有回彈，所以零件橫截面的尺寸公差，一般都在IT12級(jí)以下，如零件高于T12級(jí)，應(yīng)增加整形工序。 (3)多次拉深的零件對(duì)外表面或凸緣的表面，允許有拉深過(guò)程中所產(chǎn)生的印痕和口部的回彈變形，但必須保證精度在公差允許范圍之內(nèi)。 2 .1. 3工藝方案的確定確定方案就是確定沖壓件的工藝路線，主要包括沖壓工序數(shù)，工序的組合和順序等。確定合理的沖裁工藝方案應(yīng)在不同的工藝分析進(jìn)行全面的分析與研究，比較其綜合的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果，選擇一個(gè)合理的沖壓工藝方案。 該工序包括落料和拉深兩個(gè)基本工序，沖壓工藝方案的確定，可依據(jù)表2.1確定。項(xiàng)目單工序模級(jí)進(jìn)模復(fù)合模無(wú)導(dǎo)柱有導(dǎo)柱沖壓精度低較低較高，相當(dāng)于IT10IT13高，相當(dāng)于IT8IT11制件平整程度不平整一般不平整，有時(shí)要校平 因壓料較好， 制件平整 制件最大尺寸和材料厚度不受限制300mm以下厚度達(dá)6mm尺寸250mm厚度在0.16之間尺寸300mm厚度常在0.05m3mm沖模制造的難度程度及價(jià)格容易、價(jià)格低導(dǎo)柱、導(dǎo)套的裝配采用先進(jìn)工藝后不難簡(jiǎn)單形狀制件的級(jí)進(jìn)模比復(fù)合模具制造難度低，價(jià)格亦較低形狀復(fù)雜的制件用復(fù)合模比級(jí)進(jìn)模制造難度低，相對(duì)價(jià)格低生產(chǎn)率低較低可用自動(dòng)送料出料裝置，效率較高工序組合后效率高使用高速?zèng)_床的可能性只能單沖不能連沖有自動(dòng)送料裝置可以連沖，但速度不能太高使用于高速?zèng)_床高達(dá)400次/分以上由于有彈性緩沖器，不宜用高速，不宜連沖材料要求可用邊角料 條料要求不嚴(yán)格條料或卷料要求嚴(yán)格除用條料外，小件可用邊角料，但生產(chǎn)率低生產(chǎn)安全性不安全手在沖模過(guò)程區(qū)不安全比較安全手在沖模工作區(qū)不安全，要有安全裝置沖模安裝調(diào)整與操作調(diào)整麻煩操作不便安裝、調(diào)整較容易、操作方便安裝、調(diào)整較容易，操作簡(jiǎn)單安裝、調(diào)整比級(jí)進(jìn)模更容易，操作簡(jiǎn)單表2.1 沖壓工藝方案 分析表2.1，采用單工序模具模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，誤時(shí)誤工，故難以滿足中批量生產(chǎn)要求。復(fù)合模需一副模具，生產(chǎn)率較高，盡管模具結(jié)構(gòu)較單工序模復(fù)雜，但由于零件的幾何零件形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，模具制造并不困難。雖然級(jí)進(jìn)模也需一副模具，且生產(chǎn)率較高，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，送進(jìn)料不方便，加之工件尺寸偏大。通過(guò)分析上述三種模具的比較，采用落料拉深復(fù)合模最佳。2. 2 落料件的工藝計(jì)算 在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約和減少?gòu)U料具有重要的意義。在模具設(shè)計(jì)中，排樣設(shè)計(jì)是一項(xiàng)極為重要的、技術(shù)性很強(qiáng)的設(shè)計(jì)工作，排樣的合理與否直接影響到材料的利用率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)率與成本以及模具壽命等。 沖裁所產(chǎn)生的廢料分為兩種：一是工件的各種內(nèi)孔產(chǎn)生的廢料，它取決于工件的形狀，一般不能改變，稱為設(shè)計(jì)廢料；二是由于工件之間的搭邊和工件與條料側(cè)面的搭邊、板料的料頭、料尾產(chǎn)生的廢料，它取決于沖壓方式和排樣方式，稱為工藝廢料。提高材料利用率最主要的途徑是合理排樣，使工藝廢料盡量小。另外在滿足工件使用要求的前提下，適當(dāng)?shù)馗淖児ぜ慕Y(jié)構(gòu)形狀也可以提高材料的利用率。2. 2. 1 排樣計(jì)算沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方式，稱為沖裁件的排樣，簡(jiǎn)稱排樣。合理的排樣是在保證制件質(zhì)量、有利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)的前提下，以最少的材料消耗，沖出最多的合格工件。 常用的排樣方法有三種： (1)廢料排樣：指沿工件全部外形沖裁，工件與工件、工件與條料邊緣都留有搭邊，此種排樣的缺點(diǎn)是材料利用率低，但有了搭邊就能保證沖裁件的質(zhì)量，模具壽命也高。 (2)少?gòu)U料排樣：指模具只沿著工件部分外形輪廓沖裁，只有局部搭邊的存在。 (3)無(wú)廢料排樣：指工件與工件之間及工件與條料側(cè)邊之間均無(wú)搭邊的存在，模具刃口沿條料順序切下，直接獲得工件。 少、無(wú)廢料排樣的缺點(diǎn)是工件質(zhì)量差，模具壽命不高。但這兩種排樣可以節(jié)省材料，還具有簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)、降低沖裁力和提高生產(chǎn)率等優(yōu)點(diǎn)，并且工件須具有一定的形狀，才能采用少、無(wú)廢料排樣。上述三類排樣方法，按工件的外形特征主要分為直排、斜排、直對(duì)排、斜對(duì)排、混合排、多行排等形式。在設(shè)計(jì)落料拉深復(fù)合模首先應(yīng)考慮零件的排樣方式，盡量采用少?gòu)U料或無(wú)廢料的排樣方法，可以簡(jiǎn)化沖裁模的結(jié)構(gòu)減小沖裁力，但是在材料的實(shí)際沖壓生產(chǎn)中由于零件的形狀尺寸僅精度的要求，批量大小和原材料的供應(yīng)等方面的不同，不只能有一種固定的排樣方案。但是應(yīng)盡量保證最高的材料利用率、最高的勞動(dòng)生產(chǎn)率、生產(chǎn)操作方便、模具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和壽命圖2-2 排樣圖長(zhǎng)等反面的特點(diǎn)，采用如下圖2-2的排樣方法。 圖2-2 排樣圖2. 2. 2 搭邊值的計(jì)算排樣時(shí)，工件及工件與條料側(cè)邊之間的余料叫搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差和保持條料有一定的剛度，以保證沖壓件質(zhì)量和送料方便。搭邊太寬，浪費(fèi)材料；搭邊太窄會(huì)引起搭邊斷裂或翹曲，可能出現(xiàn)“啃刀”現(xiàn)象或沖裁時(shí)被拉斷，有時(shí)還會(huì)拉入模具間隙中，損壞模具刃口，從而影響模具壽命。搭邊值的大小與下列因素有關(guān)： (1)材料的力學(xué)性能硬材料可小些，軟材料的搭邊可要大些。(2)工件的形狀與尺寸尺寸大或帶有突尖的復(fù)雜形狀時(shí)，搭邊要取得大些。(3)材料厚度薄材料的搭邊應(yīng)取得大些。(4)送料方式及擋料方式用手工送料、有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可以取小些。搭邊值一般是由經(jīng)驗(yàn)確定的。由參考文獻(xiàn)1表2.9可知 a=1.5mm a1=1.2mm2. 2. 3 材料利用率的計(jì)算 材料的經(jīng)濟(jì)利用，直接決定于沖壓件的沖壓方法，和排樣方法。在沖壓工藝設(shè)計(jì)中，評(píng)價(jià)材料經(jīng)濟(jì)利用程度的指標(biāo)時(shí)材料利用率。材料利用率表示沖壓件在坯料上排樣的合理程度，也就是材料利用的經(jīng)濟(jì)程度。 排樣的目的在于節(jié)約原材料盡可能降低成本，利用率是衡量排樣經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)，一般以一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率來(lái)表示，也可以用一張板料的總利用率來(lái)表示。 式中， 沖裁件的面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）； 一個(gè)步距內(nèi)的沖件數(shù) 條料的寬度 進(jìn)距 一張板料上的沖件數(shù) 板料長(zhǎng)度 板料的寬度由上述公式可知：越大，材料廢料越少，材料的利用率就越高。沖 裁件的面積 步距： 一個(gè)步距材料的利用（n=1）： 每張鋼板的材料利用率： 2. 2. 4 落料時(shí)壓力中心的確定 模具的壓力中心就是沖壓力合力的壓力中心。模具的壓力中心必須使模柄軸線與壓力機(jī)滑塊的中心線相互重合，否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理間隙得不到保證，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。根據(jù)制件外形分析，可以看出，沖壓時(shí)制件為簡(jiǎn)單的圓形幾何圖形。則根據(jù)沖模壓力中心的確定原則：對(duì)稱沖裁件的壓力中心，位于沖裁件輪廓的幾何中心上。因此，落料時(shí)模具的壓力中心位于幾何中心上，即圓心上。 2. 2. 5 送料步距條料寬度和導(dǎo)料板間距離的計(jì)算 在排樣方式和搭邊值確定以后，送料步距、條料寬度和導(dǎo)料板間距離也就可以設(shè)計(jì)出來(lái)了。 1.送料步距A 送料步距：條料在模具上每次送進(jìn)的距離，也可以叫做進(jìn)距。送料步距的大小應(yīng)為條料上兩個(gè)對(duì)應(yīng)沖裁件的對(duì)應(yīng)點(diǎn)間的距離。每次只沖一個(gè)零件的步距A的計(jì)算公式為 式中 D-平行于送料方向的沖裁件寬度 a-沖裁件之間的搭邊值 2.條料寬度和導(dǎo)料板間距離 條料是由板料裁剪下料而得，條料在無(wú)側(cè)壓裝置的導(dǎo)料板之間送料時(shí)，條料寬度和導(dǎo)料板間距離應(yīng)按下式計(jì)算 條料寬度 導(dǎo)料板間距離 式中 B-條料的寬度（mm） D-沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸 a-側(cè)搭邊的最小值 -條料寬度的單向偏差 C-導(dǎo)料板與最寬條料之間的最小間隙其中，側(cè)搭邊的最小值a可參考參考文獻(xiàn)1表2.9查得， 條料寬度的單向偏差可參考參考文獻(xiàn)1表2.10，表2.11查得導(dǎo)料板與最寬條料之間的最小間隙C可參考參考文獻(xiàn)1表2.12 查得。2. 3 拉深件的工藝計(jì)算2. 3. 1 確定修邊余量 由于h=70mm，dt/d=90/40=2.25.查考參考文獻(xiàn)1表4.2得h=2.5mm， 故實(shí)際外徑為dt=90+2.5*2=95mm. 由于dt/d=95/40=2.3751.4 該工件屬于寬凸緣筒形件。2. 3. 2 初算毛坯直徑由于零件底部圓角半徑r與凸緣圓角半徑R相等，即r=R時(shí)，有凸緣筒形件的毛坯直徑 2. 3. 3 確定能否一次拉深成形 拉深件實(shí)際的總拉深系數(shù)m=d/D=40/139.77=0.286 凸緣相對(duì)直徑dt/d=95/40=2.375。 毛坯相對(duì)厚度(t/D)*100%=(2/139.77）*100%=1.43% 拉深件的實(shí)際拉深高度h/d=70/40=1.75 查考參考文獻(xiàn)1表4.9得該凸緣筒形件的首次極限拉深系數(shù)m1= 0.38 查考參考文獻(xiàn)1表4.10得該凸緣筒形件的首次極限拉深高度h1/d1=0.25-0.32 由于首次極限拉深系數(shù)m大于總的拉深系數(shù)m1，即m1= 0.38m=0.286 且拉深件的實(shí)際拉深高度h/d大于該凸緣筒形件的首次極限拉深高度h1/d1，即h/d=70/40=1.75h1/d1=0.25-0.32 則根據(jù)凸緣筒形件能否一次拉深成形的原則判斷,該制件需要經(jīng)過(guò)多次拉深才能達(dá)到所需尺寸.2. 3. 4 試制訂首次拉深系數(shù)m1 經(jīng)上面判斷該凸緣零件不能一次拉深成形,故需增大首次拉深系數(shù)m1的值。 按照經(jīng)驗(yàn)取dt/d=1.1。查考參考文獻(xiàn)1表4.9得m1=0.53，而首次拉深系數(shù)m1=d1/D， 則首次拉深半成品直徑d1=m1*D=0.53*139.77=74.07mm2. 3. 5 重算毛坯直徑 根據(jù)計(jì)算工序尺寸的原則，重新計(jì)算毛坯直徑D。擬于第一次拉入凹模的材料比零件最后拉深部分實(shí)際所需的材料多出5%，則： 這樣毛坯直徑修正為D=142.08mm.根據(jù)公式求出第一次拉深高度 2. 3. 6 看h1/d1是否能夠滿足要求根據(jù)制定后的首次拉深系數(shù)m1，計(jì)算后的首次拉深半成品直徑d1及第一次拉深高度h1判斷其是否滿足首次極限拉深高度（h1/d1）max。由以上計(jì)算h1/d1=45.96/74.07=0.62.而dt/d=95/74.07=1.28。 (t/D)*100%=(2/142.08）*100%=1.40%。查考參考文獻(xiàn)1表4.10得（h1/d1）=0.56-0.72 因?yàn)閔1/d1=0.62=F總/80%=2.63*105/80%=328.75KN拉深時(shí)：F公稱=1.31.4（F拉+F壓） =1.31.4（1.44*105+2.32*104）=217233（KN） 根據(jù)參考資料5表1-6，可預(yù)選選擇公稱壓力為350KN的JC23-35開(kāi)式可傾 壓力機(jī)，其參數(shù)如下： 滑塊行程：80mm 行程次數(shù)：50次/mm 最大封閉高度：280mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：60mm 滑塊中心線到床身距離：205mm 工作臺(tái)尺寸：左右：610mm 前后：300mm 工作臺(tái)板厚度：60mm2. 5 模具工作部分尺寸的計(jì)算該零件由落料、拉深兩工序加工而成，考慮到薄板成形，為使沖壓精度較高，減少模具數(shù)量，設(shè)計(jì)成落料拉深復(fù)合模。復(fù)合模可有正裝和倒裝結(jié)構(gòu)，綜合考慮以下情況： (1)沒(méi)有沖孔工序，廢料不會(huì)出現(xiàn)在模具工作區(qū)域，采用正裝操作也方便。(2)提高凹凸模強(qiáng)度。(3）對(duì)于薄沖件能達(dá)到平整要求。采用正裝結(jié)構(gòu)。采用剛性卸料裝置。拉深完成后，工件卡在凹凸模內(nèi)，應(yīng)使用推件裝置將其推出。2. 5. 1 落料模工作部分尺寸計(jì)算凸模和凹模的刃口尺寸和模具間隙，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也要靠凸凹模人口尺寸及公差來(lái)保證。因此正確確定凸凹模刃口尺寸和模具間隙，是沖裁模設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作。2.5.1.1 落料凸凹模刃口尺寸和尺寸精度的計(jì)算 一般來(lái)說(shuō),刃口尺寸計(jì)算應(yīng)遵循的原則: （1）設(shè)計(jì)落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過(guò)減小凸模刃口尺寸來(lái)取得； （2）根據(jù)沖模在使用過(guò)程中的磨損規(guī)律，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸,這樣，凸、凹在磨損到一定程度時(shí)，仍能沖出合格的零件。 （3）不管落料還是沖孔，沖裁間隙一般選用最小合理間隙值（Zmin）。 （4）工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差，所謂“入體”原則是指標(biāo)注工件尺寸公差時(shí)應(yīng)向材料實(shí)體方向單向標(biāo)注。但對(duì)于磨損后無(wú)變化的尺寸，一般標(biāo)注雙向偏差。 由于沖模加工方法不同，刃口尺寸計(jì)算方法也不同，因此，模具的制造常用以下兩種方法來(lái)保證合理間隙：一、配作法，二、分別制造法。 查參考資料1表2.4得：Zmin=0.24、Zmax=0.36 查參考資料1表2.5得：p=0.04、q=0.03 根據(jù)制造法選用原則，由于Zmax-Zmin=0.12p+q=0.07 則根據(jù)以上計(jì)算，我們選用分別制造法計(jì)算，分別制造法制造出的凸凹模，具有互換性，便于成批制造，零件未注明公差，可按IT14級(jí)查公差表的工件的尺寸及公差， 由公差表查的工件個(gè)尺寸的公差等級(jí)然后確定x，查參考資料1表2.6得所有尺寸的磨損系數(shù)均選擇x=0.75。 工件的公差查參考資料1表2.6得=0.2 則落料凹模的基本尺寸： 對(duì)應(yīng)的凸?；境叽纾?式中， 凸模的尺寸； 凹模的尺寸； 工件的公差； X-磨損系數(shù); 凸凹模的制造公差.2.5.1.2凸凹模長(zhǎng)度計(jì)算及強(qiáng)度、剛度的校核 1.長(zhǎng)度計(jì)算一般來(lái)說(shuō)，凸模長(zhǎng)度的確定主要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)、修模、操作安全、裝配等因素的需要。采用固定卸料版和導(dǎo)料板時(shí)，凸模長(zhǎng)度按下式計(jì)算 L=h1+h2+h3+h=(20+18+10+20)mm=68mm式中 h1-凸模固定板厚度（mm） h2-卸料板厚度（mm） h-導(dǎo)料板厚度（mm） h-附加長(zhǎng)度，主要考慮凸模進(jìn)入凹模的深度（0.5-1mm）及模具閉合狀態(tài)下卸料板到凸模固定板間的安全距離（15mm-20mm）等因素。 2.凸模強(qiáng)度、剛度校核 （1）凸模的強(qiáng)度校核公式為P/Fmin式中： P沖孔沖裁力N； Fmin凸模最小斷面面積； 凸模材料的許用壓應(yīng)力MPa。此處材料選用Cr12，查表可得（10001600），MPa，取1200 MPa。由前可知凸模的沖裁力P263 kN263000 N，F(xiàn)min111641.51 mm2。由此可得P/Fmin26300011641.5122.6 M