畢業(yè)設(shè)計（論文）空氣濾清器外殼模具設(shè)計(含全套CAD圖紙）

1、全套cad圖紙，聯(lián)系qq 695132052湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計空氣濾清器外殼模具設(shè)計the design of the air filter shell mould學(xué)生姓名：李 卓學(xué) 號：200841914401年級專業(yè)及班級：2008級機械設(shè)計制造及其自動化（4）班指導(dǎo)老師及職稱：陳志亮 副教授學(xué) 部：理工學(xué)部湖南長沙提交日期：2012年5月 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體

2、已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。同時，本論文的著作權(quán)由本人與湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院、指導(dǎo)教師共同擁有。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計作者簽名： 年 月 日目 錄摘要1關(guān)鍵詞11 前言21.1 零件材料的分析2 1.2 沖壓技術(shù)的發(fā)展32 沖壓工藝分析42.1 零件材料的分析42.2 零件工藝性能分析53 確定工藝方案63.1 計算毛坯尺寸63.2 計算拉伸次數(shù)93.2.1 正拉伸93.2.2 反拉伸93.3 確定工藝方案與模具形式104 主要工藝參數(shù)計算114.1 確定排樣沖裁方案114.2 確定各中間

3、工序尺寸124.3 計算工藝力、初選設(shè)備144.3.1 落料、正拉伸過程144.3.2 反拉伸、沖孔過程頂件力154.3.3 拉伸功的計算164.3.4 初選壓力機165 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計175.1 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇175.2 模具工作部分尺寸的計算185.2.1 落料185.2.2 正拉伸205.2.3 反拉伸205.2.4 沖孔206 主要零部件的設(shè)計及計算216.1 落料凹模216.2 凸凹模226.3 反拉伸凸凹模（拉伸凸模和沖孔凹模）236.3.1 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計236.3.2 拉伸凸模結(jié)構(gòu)246.4 反拉伸凹模256.5 沖孔凸模266.6 彈性卸料板276.7 上墊板296.8

4、凹模固定板307 選定沖壓設(shè)備307.1 壓力機的規(guī)格307.2 電動機功率的校核318 選用模架，確定閉合高度328.1 模架的選用328.2 模具的閉合高度328.3 壓力中心339 模具的裝配339.1 復(fù)合模的裝配339.2 凸、凹模間隙的調(diào)整3310 模具的整體安裝3410.1 模具的總裝配3410.2 模具零件3411 主要零件的工藝加工過程3612 結(jié)論37參考文獻38致謝 38空氣濾清器外殼模具設(shè)計學(xué) 生：李 卓指導(dǎo)老師：陳志亮(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，長沙 410128)摘 要：該零件來源于生產(chǎn)實際。通過對零件的工藝分析，提出了落料正反拉伸沖孔復(fù)合模成形工藝。其次我還對對模

5、具的排樣做了精確分析，很好的提高了材料利用率和生產(chǎn)效率。本復(fù)合模采用正裝形式，通過對毛坯和零件外形尺寸的計算，我得出模具各部分刃口尺寸，并以此設(shè)計計算出各主要零部件外形尺寸。其次還列出了模具所需零件的詳細清單，并對模具閉合高度進行了合理的確定，設(shè)計出了裝配圖。通過對各工藝力的計算初步選定了壓力機并進行了閉合高度校核和功率校核。最后對模具的一個主要零部件反拉伸凸凹模進行了簡單的加工工藝路線制定，并制作了工序卡片。關(guān)鍵字：復(fù)合模；空氣濾清器外殼；沖壓工藝。the design of the air filter shell mouldauthor:li zhuo tutor:chen zhi-li

6、ang(oriental science technology college of hunan agricultural university, changsha 410128) abstract: the parts come from the practice production. through the analysis of the technology of spare parts, the blanking tensile punching composite die and forming process was put forward. further i make an

7、exact analysis to the blank layouts; which improve the material utilization and production efficiency. this composite mould adopt a formal assembling form, through the blank and parts size calculation, i get the mold size of cutting edge. and through it the boundary dimension of the main parts was d

8、esign out. further i make a detail list of the needed components, and fix the die shut height reasonably; draft the assembly drawing .the press machine is selected through the technology force calculation, and the shut height as well as power is checked. finally one of the major components of the mo

9、uld-the anti-drawing die have been simply formulated the routing,and produced the process card.key words：composite die; the air filter shell; stamping process.1 前言1.1 沖壓技術(shù)概述沖壓是靠壓力機和模具對板材、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6070%是

10、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、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、辦公機械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖裁件。 沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強的特點。沖壓可制出其他方法難于制造的帶有加強筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具，工件精度可達微米級，且重復(fù)精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔窩、凸臺等。 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，尤其是多工位級進模，

11、可在一臺壓力機上完成多道沖壓工序，實現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高，勞動條件好，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。在實際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個工件。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

12、等；屈服強度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強比低；加工硬化性低。 在實際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能，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)計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級進模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時間，能使適用于減少沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進沖壓技術(shù)合

13、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成形外，一般都采用機械壓力機。以現(xiàn)代高速多工位機械壓力機為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動沖壓生產(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)是一個非常重要的問題。11.2 沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢進入90年代以來，高新技術(shù)全面促進了傳統(tǒng)成形技術(shù)的改造及先進成形技術(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

14、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)在對成形過程、產(chǎn)品質(zhì)量、成本、效益的預(yù)測和可控程度。成形過程的數(shù)值模擬技術(shù)將在實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，從而真正進入實用階段。注重產(chǎn)品制造全過程，最大程度地實現(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。對產(chǎn)品可制造性和成形工藝的快速分析與評估能力將有大的發(fā)展。以便從產(chǎn)品初步設(shè)計甚至構(gòu)思時起，就能針對零件的可成形性及所需性能的保證度，作出快速分析評估。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

15、品種混流生產(chǎn)模式及市場多樣化、個性化需求的發(fā)展趨勢，加強企業(yè)對市場變化的快速響應(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)，對沖壓過程進行數(shù)字模擬分析，以預(yù)測某一工藝過程中坯料對沖壓的適應(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。

16、隨著材料科學(xué)的發(fā)展，加強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)計與制造中，開發(fā)并應(yīng)用計算機輔助設(shè)計和制造系統(tǒng)（cad/cam），發(fā)展高精度、高壽命模具和簡易模具（軟模、低熔點金模具等）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）、多工位高速自動沖壓機以及智能機器人送料取件，進行機械化與自動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

17、、更經(jīng)濟。12 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、級進模等各種模具。設(shè)計這些模具時，首先要了解被加工材料的力學(xué)性能。材料的力學(xué)性能是進行模具設(shè)計時各種計算的主要依據(jù)。故在分析零件沖壓成形工藝，設(shè)計沖壓模具前，必須要了解和掌握材料的一些力學(xué)性能，以便設(shè)計?，F(xiàn)將空氣濾清器外殼零件材料為10號鋼的力學(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。10pa=1mpa；1mpa = 1n/mm；10pa = 1gpa。（2）屈服點s。材料開始產(chǎn)生塑性變形時的應(yīng)力值，單位是n/

18、mm。彎曲、拉深、成形等工序中，材料都是在達到屈服強度時進行塑性變形而完成該工序的成形的。經(jīng)查表取s = 210 mpa。（3）抗拉強度b。材料受到拉深作用，開始產(chǎn)生斷裂時的應(yīng)力值，單位是mpa。b = 340mpa。（4）抗剪強度b。材料受到剪切作用，開始產(chǎn)生斷裂時的應(yīng)力值，單位是mpa。取b = 255333mpa。（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 10mpa。（6）屈服比s/b。是材料的屈服強度與抗拉強度之比，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

19、比較小時，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）伸長率。在材料性能實驗時，試件由拉伸試驗機拉斷后，對接起來測量長度，其伸長量與原長度之比稱為伸長率，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號鋼的伸長率=31。綜上所述，對空氣濾清器殼零件材料10號鋼的力學(xué)性能分析，主要是為了便于模具設(shè)計中各參數(shù)的計算，故在后序的模具設(shè)計中各參數(shù)的計算均以上面所取的數(shù)值進行計算。22.2 零件工藝性的分析該零件為空氣濾清器殼，結(jié)構(gòu)簡單，對稱，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，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：（1）

20、凸、凹模間隙的決定。對于斷面垂直度、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)tan。（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，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)生點要由刃口側(cè)面向上移動，毛刺高度加大，即使間隙合理，也仍會產(chǎn)生毛刺。 根據(jù)零件圖，初步分析可以知道空氣濾清器外殼零件的沖壓成形需要多道工序才能完成，進行正反拉深，形成外形尺寸形狀，其次沖孔。綜上所述，空氣濾清器外殼由

21、原始毛坯沖壓成形應(yīng)包括的基本工序有：落料，正反拉深，沖孔等。 圖1所示為空氣濾清器外殼零件，材料為10號鋼，該零件的精度要求不是很高，但要求有較高的鋼度和強度。在零件圖中，尺寸為it14級，其余尺寸未標(biāo)注公差，可以按自由公差計算和處理。零件的外形尺寸為，屬于中小型零件厚度為t=2mm，大批量生產(chǎn)。而冷沖壓是一種先進的金屬加工方法，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)備對板料金屬進行加工，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，操作簡單，容易實現(xiàn)機械化和自動化等一系列優(yōu)點，特別適合大批量生產(chǎn)，因此，此零件的生產(chǎn)選

22、用沖壓加工較為經(jīng)濟合理。圖1 空氣濾清器外殼fig.1 the air filter shell下面分析結(jié)構(gòu)工藝性。因為該零件為軸對稱旋轉(zhuǎn)體，故落料片肯定是圓形，其沖裁的工藝性很好。零件為帶法蘭邊圓筒形件，且、都不太大，拉深工藝性較好，圓角半徑r3、r6都大于等于2倍料厚，對于拉深都很適合。因此，該殼體零件的沖壓生產(chǎn)要用到的沖壓加工基本工序有：落料、拉深（拉深的次數(shù)可能為多次）、沖孔。用這些工序的組合可以提出多種不同的工藝方案。3 確定工藝方案3.1 計算毛坯尺寸由于板料在扎壓或退火時所產(chǎn)生的聚合組織而使材料引起殘存的方向性，反映到拉深過程中，就使桶形拉深件的口部形成明顯的突耳。此外，如果板料

23、本身的金屬結(jié)構(gòu)組織不均勻、模具間隙不均勻、潤滑的不均勻等等，也都會引起沖件口高低不齊的現(xiàn)象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外緣進行修邊處理。這樣在計算毛坯尺寸的時候就必需加上修邊余量然后再進行毛坯的展開尺寸計算。 根據(jù)零件的尺寸取修邊余量的值為4mm。查表4.4。3 在拉深時，雖然拉深件的各部分厚度要求發(fā)生一些變化，但如果采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，則其厚度的變化量還是并不太大。在設(shè)計工藝過程時，可以不考慮毛坯厚度的變化。同時由于金屬在塑性變形過程中保持體積不變，因而，在計算拉深件的的毛坯展開尺寸時，可以認為在變形前后的毛坯和拉深間的表面積相等。3 因為此旋轉(zhuǎn)體零件不是簡單結(jié)構(gòu)，我們可以用“形心法”來

24、求得。根據(jù)久里金法則，對于任何形狀的母線ab繞軸線yy旋轉(zhuǎn)所得到的旋轉(zhuǎn)體面積等于母線長度l與其重心軸線旋轉(zhuǎn)所得周長2x的乘積。即旋轉(zhuǎn)體面積 f=2 lx (1)因為表面積拉深不變薄，所以面積相等，則即 (2)因為 (3)3957(4)=2504(5)=7558(6)=1215(7)719 (8)=1491(9)=3.14x100 (33-3)=9420(10)由零件給出的尺寸可知： 所以可以計算出 d=185mm由于設(shè)計的零件要在一個復(fù)合模中完成正反拉深，因此中間有一個正拉深轉(zhuǎn)反拉深的過程，我們可以把這兩步分開來計算中間尺寸。因為 (11)其中 則 計算拉伸高度：(12)式中： d坯料直徑d凸

25、凸緣直徑(包括修邊余量)dn第n次拉伸后筒壁直徑rn凸緣根部圓角半徑rn底部圓角半徑hn各次拉伸高度中間過程的零件如圖2所示。 圖2 正拉伸后零件圖fig.2 stretching parts diagram 3.2 計算拉深次數(shù)在考慮拉深的變形程度時，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，同時還能充分利用材料的塑性。也就是說，對于每道拉深工序，應(yīng)在毛坯側(cè)壁強度允許的條件下，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)力與在危險斷面上的抗拉強度相等，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)。但在實際生產(chǎn)過程中，

26、極限拉深系數(shù)值一般是在一定的拉深條件下用實驗的方法得出的，我們可以通過查表來取值。 該沖壓工件需要正反拉深兩個過程，因此可以分別計算其拉深系數(shù)來確定拉深次數(shù)。33.2.1 正拉深對于正拉深其實際拉深系數(shù)為： (13)且材料的相對厚度為 (14) 凸緣的相對直徑為 (15)凸緣的相對高度為 (16)由此可以查出 因為凸緣的相對高度0.44小于最大相對高度0.6，且實際拉深系數(shù)0.54大于最小極限拉深系數(shù)0.52，所以正拉深過程可以一次拉深成功。3.2.2 反拉深對于反拉深其實際拉深系數(shù)為： (17)且材料的相對厚度為 (18)凸緣的相對直徑為 (19)凸緣的相對高度為 (20)由此可以查出 因為

27、凸緣的相對高度0.48小于最大相對高度0.65，且實際拉深系數(shù)0.79大于最小極限拉深系數(shù)0.51，所以反拉深過程也可以一次拉深成功。3.3 確定工藝方案與模具形式根據(jù)以上分析和計算，可以進一步明確該零件的沖壓加工需要包括以下基本工序:落料、正向拉深和反向拉深。 根據(jù)這些基本工序，可以擬出如下幾種工藝方案： 方案一 先進行落料，再正拉深，后進行反拉深，最后再沖孔，以上工序過程都采用單工序模加工。方案二 落料與正拉深在復(fù)合模中加工成半成品，再在單工序模上進行反拉深和沖孔。方案三 落料、正拉深和反拉深沖孔全都在同一個復(fù)合模中一次加工成型。方案四 采用帶料連續(xù)拉深，或在多工位自動壓力機上沖壓成型。分

28、析比較上述四種方案，可以看出：方案一 用此方案，模具的結(jié)構(gòu)都比較簡單，制造很容易，成本低廉，但由于結(jié)構(gòu)簡單定位誤差很大，而且單工序模一般無導(dǎo)向裝置，安裝和調(diào)整不方便，費時間，生產(chǎn)效率低。 方案二 采用了落料與正拉深的復(fù)合模，提高了生產(chǎn)率。對落料以及正拉深的精度也有很大的提高。由于最后一道反拉深工序是在單工序模中完成，使得最后一步反拉深工序的精度降低，影響了整個零件的精度，而且中間過程序要取件，生產(chǎn)效率不高。方案三 此方案把三個工序集中在一副復(fù)合模中完成，使得生產(chǎn)率有了很大的提升。沒有中間的取放件過程，一次沖壓成型，而且精度也比較高，能保證加工要求，在沖裁時材料處于受壓狀態(tài)，零件表面平整。模具的

29、結(jié)構(gòu)也非常的緊湊，外廓尺寸比較小，但模具的結(jié)構(gòu)和裝配復(fù)雜。方案四 采用帶料連續(xù)拉深或多工位自動壓力機沖壓，可以獲得較高的生產(chǎn)效率，而且操作安全，但這一方案需要專用的壓力機或自動的送料裝置。模具的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造周期長，生產(chǎn)成本高。 根據(jù)設(shè)計需要和生產(chǎn)批量，綜合考慮以上方案，方案三最適合。即落料、正反拉深、沖孔在同一復(fù)合模中完成。這樣既能保證大批量生產(chǎn)的高效率又能保證加工精度，而且成本不高，經(jīng)濟合理。 4 主要工藝參數(shù)的計算4.1 確定排樣、裁板方案加工此零件為大批大量生產(chǎn)，沖壓件的材料費用約占總成本的60%80%之多。因此，材料利用率每提高1%，則可以使沖件的成本降低0.4%0.5%。在沖壓

30、工作中，節(jié)約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量的生產(chǎn)中，較好的確定沖件的形狀尺寸和合理的排樣的降低成本的有效措施之一。 由于材料的經(jīng)濟利用直接決定于沖壓件的制造方法和排樣方式，所以在沖壓生產(chǎn)中，可以按工件在板料上排樣的合理程度即沖制某一工件的有用面積與所用板料的總面積的百分比來作為衡量排樣合理性的指標(biāo)。 同時屬于工藝廢料的搭邊對沖壓工藝也有很大的作用。通常，搭邊的作用是為了補充送料是的定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料時的步距誤差以及送料歪斜誤差等原因而沖出殘缺的廢品，從而確保沖件的切口表面質(zhì)量，沖制出合格的工件。同時，搭邊還使條料保持有一定的剛度，保證條料的順利行進，提高了

31、生產(chǎn)率。搭邊值得大小要合理選取。根據(jù)此零件的尺寸通過查表取4搭邊值為 進距方向 于是有 進距 (21) 條料寬度 (22) 板料規(guī)格擬用1.5mm1500mm1900mm熱軋鋼板。由于毛坯面積較大所以橫裁和縱裁的利用率相同，從送料方便考慮，我們可以采用橫裁。5裁板條數(shù) 10條余10mm(23)每條個數(shù) 8個余6.5mm(24)每板總個數(shù) 材料利用率(25) 計算零件的凈重g (26) 式中 密度，低碳鋼取。內(nèi)的第一項為毛坯面積，第二項為底孔廢料面積，第三項（）內(nèi)為切邊廢料面積。 4.2 確定各中間工序尺寸整個沖壓過程包括落料、正拉深以及反拉深、沖孔四個過程，在正反拉深過程中，由于是一次沖壓成型

32、，所以各次拉深的凸、凹模圓角尺寸必需與零件要求相一致，則正拉深凸模圓角為 3mm正拉深凹模圓角為 3mm正拉深高度為 44mm反拉深凸模圓角為 6mm反拉深凹模圓角為 3mm反拉深高度為 40mm第一個過程為落料正向拉深，成型后如圖3所示。 圖3 落料正拉伸成型零件圖fig.3 blanking stretch forming parts diagram 第二個過程為反向拉深，成型后如圖4所示。 圖4 反拉伸沖孔零件圖fig.4 punching the drawing of the tensile4.3 計算工藝力、初選設(shè)備4.3.1 落料、正拉深過程(1) 落料力。平刃凸模落料力的計算公式

33、為3 (27) 式中 p 沖裁力（n） l 沖件的周邊長度（mm） t 板料厚度（mm） 材料的抗沖剪強度（mpa）k 修正系數(shù)。它與沖裁間隙、沖件形狀、沖裁速度、板料厚度、潤滑情況等多種因素有關(guān)。其影響范圍的最小值和最大值在（1.01.3）p的范圍內(nèi)，一般k取為1.251.3。在實際應(yīng)用中，抗沖剪強度的值一般取材料抗拉強度的0.70.85。為便于估算，通常取抗沖剪強度等于該材料抗拉強度的80%。即 (28)因此，該沖件的落料力的計算公式為 (29) (2) 卸料力。一般情況下，沖裁件從板料切下以后受彈性變形及收縮影響。會使落料件梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁后剩下的板料則箍緊在凸模上。從凸模上將沖件或

34、廢料卸下來所需的力稱卸料力。影響這個力的因素較多，主要有材料力學(xué)性能、模具間隙、材料厚度、零件形狀尺寸以及潤滑情況等。所以要精確地計算這些力是困難的，一般用下列經(jīng)驗公式計算：3卸料力 (30)式中 f 沖裁力(n) 頂件力及卸料力系數(shù)，其值可查表。 這里取為0.04。因此 (3) 拉深力。帶凸緣圓筒形零件的拉深力近似計算公式為3(31) 式中 圓筒形零件的凸模直徑（mm） 系數(shù)，這里取1.0。 材料的抗拉強度（mpa）因此 (4) 壓邊力。壓邊力的大小對拉深件的質(zhì)量是有一定影響的，如果過大，就要增加拉深力，因而會使制件拉裂，而壓邊圈的壓力過小就會使工件的邊壁或凸緣起皺，所以壓邊圈的壓力必須適當(dāng)

35、。合適的壓邊力范圍一般應(yīng)以沖件既不起皺、又使得沖件的側(cè)壁和口部不致產(chǎn)生顯著的變薄為原則。壓邊力的大小和很多因素有關(guān)，所以在實際生產(chǎn)中，可以根據(jù)近似的經(jīng)驗公式進行計算。3 (32)式中 d毛坯直徑（mm） d沖件的外徑（mm） q單位壓邊力（mpa） 這里q的值取2.5。所以 (33)4.3.2 反拉深,沖孔過程(1) 反拉深力。通常反拉深力要比正常拉深力大20%。4即 (34) 所以有 (35) (2) 沖裁力 (36) (3) 頂料力。逆著沖裁方向頂出卡在凹模里的料所需要的力叫頂料力，頂料力的經(jīng)驗計算公式為：3 (37)式中 f沖裁力（n） 頂料力系數(shù)，這里查表取0.06。所以有 4.3.3

36、 拉深功的計算拉深所需的功可按下式計算3 (38)式中 最大拉深力（n） h 拉深深度（mm） w拉深功（nm） c修正系數(shù)，一般取為c=0.60.8。所以 nm(39)4.3.4 初選壓力機壓力機噸位的大小的選擇，首先要以沖壓工藝所需的變形力為前提。要求設(shè)備的名義壓力要大于所需的變形力，而且還要有一定的力量儲備，以防萬一。從提高設(shè)備的工作剛度、沖壓零件的精度及延長設(shè)備的壽命的觀點出發(fā)，要求設(shè)備容量有較大的剩余。最新的觀點認為，我們只需要使用設(shè)備的60%-70%的容量，甚至50%，即取工藝變形力的2倍。上述設(shè)備噸位的選擇原則，對于沖裁、彎曲等工序已不存在什么問題。但對于本設(shè)計所使用的拉深，可能

37、還不保險。因為拉深與沖裁不同，最大變形力不是發(fā)生在沖床名義壓力的位置，而是發(fā)生在拉深成型的中前期，這時雖然最大變形力小于壓力機的名義壓力，但最大變形力發(fā)生的位置遠離名義壓力的位置而不保險。于是就需要用到壓力機的許用力行程曲線。本次設(shè)計的工藝力行程曲線圖如圖5所示。圖中零點為滑塊的下死點，滑塊在距下死點86mm處開始沖壓零件。曲線1為落料力的負荷曲線，曲線2為正拉深力的負荷曲線，曲線3為壓邊力的負荷曲線，曲線4為反拉深力的負荷曲線，曲線5為沖孔的負荷曲線，曲線6為16000kn壓力機的許用力行程曲線，p點處為壓力機到達公稱壓力的位置。其余卸料力和頂料力由于力不大，可以放在壓力機預(yù)留力中考慮。 圖

38、5 工藝力行程曲線圖fig.5 process power stroke curve從圖中我們可以看出沖壓的最大總壓力，出現(xiàn)在離下死點86mm后就需達到，對于這種落料拉深復(fù)合工序，選擇設(shè)備噸位尺寸時既不能把以上幾個力加起來(再乘個系數(shù)值)作為設(shè)備的噸位、也不能僅把落料力或拉深力加起來(再乘個系數(shù))作為設(shè)備噸位。而應(yīng)該根據(jù)壓力機說明書中所給出的允許工作負荷曲線作出判斷和選擇。對于本次設(shè)計的復(fù)合模，根據(jù)工藝力的大小和出現(xiàn)的位置，查表初選噸位為1600kn。65 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇采用落料、拉深復(fù)合模，首先要考慮落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚是否過薄。本次設(shè)計中凸凹模的壁厚為 (

39、40)能夠保證足夠的強度，故采用復(fù)合模。模具的落料部分可以采用正裝式，正拉深部分采用倒裝式，反拉深部分采用正裝式，沖孔采用倒裝式。模座下的緩沖器兼作壓邊與頂件，另外還設(shè)有彈性卸料裝置的彈性頂件裝置。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是操作方便，出件暢通無阻，生產(chǎn)效率高，缺點是彈性卸料板使模具的結(jié)構(gòu)變復(fù)雜,要簡化可以采用剛性卸料板，其缺點是拉深件留在剛性卸料板中不易取出，帶來操作上的不便，結(jié)合本次設(shè)計綜合考慮，采用彈性卸料板。從導(dǎo)向的精度和運動的平穩(wěn)以及具體規(guī)格方面考慮，可以采用中間導(dǎo)柱模架（gb/t2851.51990）。55.2 模具工作部分尺寸計算5.2.1 落料沖裁模刃口是尖銳鋒利的，多為直角，故沖裁模刃口

40、尺寸是指光而得到的平滑面，所以落料件的外徑尺寸應(yīng)等于凹模內(nèi)徑尺寸，沖孔件的內(nèi)徑尺寸應(yīng)等于沖頭的外徑尺寸。模具兩刃口尺寸中總有一個基準(zhǔn)尺寸，設(shè)計和制造模具時，可分別根據(jù)工件的精度要求，決定第一件為基準(zhǔn)件，把間隙取在另一件上。故落料件以凹模為基準(zhǔn)，沖孔以凸模為基準(zhǔn)。模具工作部分加工時要注意經(jīng)濟上的合理性，精度太高，則制造困難、成本高；精度太低，則又可能加工不出合格的產(chǎn)品。因此，模具的精度應(yīng)隨工件的精度要求而定，這樣才會有好的經(jīng)濟性。沖裁件的尺寸精度取決于凸、凹模刃口部分的尺寸。沖裁間隙的合理也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸來實現(xiàn)和保證。所以正確確定刃口部分的尺寸是相當(dāng)重要的。在決定模具刃口尺寸及制造公差時，需考慮以下原則： （1）落料件的尺寸取決于凹模尺寸，沖裁件的尺寸取決于凸模尺寸。（2）考慮到?jīng)_裁時凸、凹模的磨損，在設(shè)計凸、凹模刃口尺寸時，對基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后增大的，其刃口公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸范圍內(nèi)較小的數(shù)值。對基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后減小的，其刃口公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸范圍內(nèi)較大的數(shù)值。這樣，在凸模磨損到一定程度的情況下，能沖出合格的零件。（3）在確定模具刃口制造公差時，要既能保證工件的精度要求，又要保證合理的間隙數(shù)值。一般模具制造精度比工件精度高24級。3