模具設(shè)計(jì)油杯說明書

1、1 / 38系別:機(jī)械工程系專業(yè):模具設(shè)計(jì)與制造班級(jí):姓名:設(shè)計(jì)題:油杯指導(dǎo)老師:提交日期:設(shè)計(jì)說明書1.1原始資料一、設(shè)計(jì)題目油杯落料、拉深、成型、修邊復(fù)合模設(shè)計(jì)及典型工作零件的工藝分析二、原始數(shù)據(jù)1、 沖壓件零件圖（包括零件尺寸、精度、材料等）。2、 生產(chǎn)批量為大批大量。三、設(shè)計(jì)要求1、 保證規(guī)定的生產(chǎn)率和高質(zhì)量的沖壓件的同時(shí)，力求成本低、模具壽命 長。2、 設(shè)計(jì)的冷沖模必須保證操作安全、方便。3、 沖模零件必須具有良好的工藝性，即制造裝配容易、便于管理。2 / 384、便于搬運(yùn)、安裝、緊固到?jīng)_床上并且方便、可靠。5、保證模具強(qiáng)度前提下，注意外形美觀，各部分比例協(xié)調(diào)。四、設(shè)計(jì)圖紙模具總裝圖

2、一張全部模具零件圖紙(其中至少有一張電腦繪圖)所有圖紙折合成0號(hào)圖不得少于3張。五、設(shè)計(jì)說明書1、資料數(shù)據(jù)充分，并標(biāo)明數(shù)據(jù)出處。2、計(jì)算過程詳細(xì)、完全。3、公式的字母含義應(yīng)標(biāo)明，有時(shí)還應(yīng)標(biāo)注公式的出處。4、內(nèi)容條理清楚，按步驟書寫。5、說明書要求有計(jì)算機(jī)打印出來。六、自選一個(gè)重要模具零件編制加工工藝路線，進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，并編制 加工工藝卡和工序卡。1.零件的工藝性1.2零件材料及其沖壓工藝性分析1.2.1零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

3、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)?，F(xiàn)將油杯零件 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/mm2,用Pa表示。106Pa=1MPa；2 91MPa = 1N/mm2；109Pa = 1GPa。(2)屈服點(diǎn)cs： 材料開始產(chǎn)生塑性變形時(shí)的應(yīng)力值，單位是N/mm2。彎曲、拉深、 成形等工序中， 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cs = 206 MPa。3 / 38(3)抗拉強(qiáng)度cb。材料受到拉深作用，開始產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)力值

4、，單位是MPacb =294432MPa。(4)抗剪強(qiáng)度Tb。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Tb = 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 103MPa。(6) 屈服比cs/cb。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) 伸長率S。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)接起來測量長度， 其伸長

5、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(hào)鋼的伸長率S=29%。綜上所述， 對(duì)油杯零件材料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。1.2.2零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

6、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。該零件為油杯，結(jié)構(gòu)簡單，對(duì)稱，是典型的拉深件。在拉深過程中要注意控制拉 深程度，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)拉深件圓角半徑 ：拉深件的圓角半徑要適合，應(yīng)盡量大些，以便于成形和減少拉 深次數(shù)，避免在拉深過程中出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象即拉裂。拉深件底與壁的圓角半徑應(yīng)滿足r1t。而在此設(shè)計(jì)中圓角半徑R2t，故滿足設(shè)計(jì)要求。(2) 考慮拉深件厚度不均勻的現(xiàn)象 ：在拉深過程中，一般為不變薄拉深，從理論分析 上說是不符合的， 在拉深過程中壁厚應(yīng)有少量的變化， 如果在拉深件精度要求不高時(shí)， 一般

7、可以忽略不計(jì)，而在此設(shè)計(jì)當(dāng)中我們應(yīng)該考慮壁厚不均勻現(xiàn)象問題，加工出符合 圖樣要求的零件。(3) 拉深件的孔位布置 ：根據(jù)示圖所示，該零件的孔位布置合理，處于中心部位。在沖孔時(shí)，要注意孔與拉深件的同心度的問題，孔到拉深底部邊緣的距離d ._.1)落料；5 / 382) 拉深與成型復(fù)合。方案四：1) 落料、拉深與成型復(fù)合方案一：復(fù)合程度較低，模具結(jié)構(gòu)簡單，安裝、調(diào)試容易，但生產(chǎn)道次多，效率 低，不適合大批量生產(chǎn)。故很少使用。方案二：將落料與拉深進(jìn)行復(fù)合，工序少，生產(chǎn)效率較高，但模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜， 安裝、調(diào)試難于控制，同時(shí)模具強(qiáng)度較低。方案三：將拉深與成型復(fù)合 方案四：復(fù)合程度最高，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝

8、調(diào)試?yán)щy，模具成本提高，同時(shí)可 能降低模具的強(qiáng)度，縮短模具的壽命。根據(jù)以上四個(gè)沖壓工藝方案的比較，四種沖壓工藝方案各有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，為了 提高生產(chǎn)率，保證模具結(jié)構(gòu)簡單，沖壓件尺寸穩(wěn)定、精度高，故在此設(shè)計(jì)中選擇方案 四進(jìn)行沖制油杯。2.主要工藝參數(shù)的計(jì)算2.1落料尺寸的計(jì)算由于板料在扎壓或退火時(shí)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(huì)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(jìn)行修邊處理。 這樣在計(jì)算毛坯尺寸的 時(shí)候就必需加上修邊余量然后

9、再進(jìn)行毛坯的展開尺寸計(jì)算。根據(jù)零件的尺寸取修邊余量的值為4.6mm查表57,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(jì)工藝過程時(shí)，可以不考慮毛坯厚度的 變化。6 / 38毛坯尺寸按公式D JdF4dh 3.44dr. 2.1所以D.120*1204*90*403.44*90*2=1682.2確定排樣方案2.2.1確定排樣、裁板方案沖裁件在板料、條料或帶料上的布置方法稱為排樣。排樣是否合理，直接影響到 材料的利用率、零件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命及生產(chǎn)操作方式與安全。因此， 在沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)中

10、，排樣是一項(xiàng)極為重要的、技術(shù)性很強(qiáng)的工作。加工此零件為大批大量生產(chǎn)，沖壓件的材料費(fèi)用約占總成本的60%80%之多。因 此，材料利用率每提高1%,貝冋以使沖件的成本降低0.4%0.5%。在沖壓工作中，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(jì)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(shí)屬于工藝廢料的搭邊對(duì)沖壓工藝也有很大的作用。通常，搭邊的作用是為了 補(bǔ)充送料是的定

11、位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料時(shí)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(shí)，搭邊還使條料保持有一定的剛度，保證條料的順利行進(jìn)，提高了生產(chǎn)率。搭邊 值得大小要合理選取。根據(jù)此零件的尺寸查表19.118,沖壓模具設(shè)計(jì)取搭邊值為a 0.8mm進(jìn)距方向a11.0mm于是有進(jìn)距h D a-i168 1.0169mm.2.2條料寬度b D 2a 168 2 0.8 169.6mm. 2.3板料規(guī)格擬用1.0mmx600mmx1200mm熱軋鋼板（表18.324，沖壓模具設(shè) 計(jì)）。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

12、們可以 采用橫裁。7 / 38每板總個(gè)數(shù)n nin27*3212.2.2材料利用率依據(jù)（P203,沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)）n （D2d2）4100%A B221 1684100%600 120064.6%2.2.3計(jì)算零件的凈重GG Ft .2.4依據(jù)（P264,沖壓工藝模具學(xué)）2 2 1G 168（1.6 120 1.6）101 107.85g172.03g4式中 一密度，低碳鋼取7.85 g cm3。內(nèi)的第一項(xiàng)為毛坯面積，第二項(xiàng)為底孔廢料面積，第三項(xiàng)（）內(nèi)為切邊廢料面積。其排樣如圖2.1所示：裁板條數(shù)每條個(gè)數(shù)n21200169.67條余128mm600 1.01693個(gè)余92mm8 /

13、 382.3計(jì)算拉深次數(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。該工件拉深一個(gè)過程，因此可以計(jì)算其拉深系數(shù)來確定拉深次數(shù)。其實(shí)際拉深系數(shù)為：m dD % .54.2-5材料的相對(duì)厚度為t D 1001 go 1001.11 .2.6凸緣的相對(duì)直徑為dp/d仁%0333. 27凸緣的相對(duì)高度為hd4090 O.4444.2 8由表521，沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)可以查出，mmin0.48表522,沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)可以查出-0.58dmax因?yàn)橥咕壍南鄬?duì)高度0.4444小于最大相對(duì)高度0.58,且實(shí)際