風(fēng)罩沖壓成型工藝與模具設(shè)計【帶凸緣邊圓筒件 高度30】【含6張cad圖紙+文檔全套資料】

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F=KLtτb? 式中：F——沖裁力? L——是沖裁周邊的長度，這里面為總長度=4x3.14x5.5=74.8mm? t——材料的厚度為1mm? τb——材料的抗剪強(qiáng)度取300MPa? K——安全系數(shù)是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動和不均勻、刃口的。 磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數(shù)。一般取1.3。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)得計算可得 F=43758N? 由于設(shè)計時將沖孔凹模采用拼接試。?? 2.2.2工作零件刃口尺寸計算 在確定工作零件刃口尺寸計算方法之前，首先要考慮工作零件的加工方法及模具裝配方法。結(jié)合該模具的特點(diǎn)，工作零件的形狀相對較簡單，適宜采用線切割加工凸凹模,凹模，凸凹模固定板以及卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各個孔的同軸度，使裝配工作簡化。因此工作零件刃口尺寸計算就按配合加工的方法來計算。 沖孔尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸 5 5 5.21 2.2.3沖裁模刃口尺寸計算的原則 （1）當(dāng)設(shè)計落料模時，由于落料件尺寸與凹模刃口公稱尺寸相等，所以應(yīng)先確定凹模尺寸，間隙取在凸模上；考慮到?jīng)_裁模過程中模具的磨損，凹模刃口尺寸將會越磨越大，因此，凹模刃口的基本尺寸應(yīng)需取工件尺寸公差范圍的較小尺寸，才能保證磨損到一定程度時，仍能沖制出合格的零件；凸、凹模之間的間隙取最小合理間隙值，以保證模具磨損到一定程度時，間隙仍然在合理間隙范圍之內(nèi)[4]。 （2）當(dāng)設(shè)計沖孔模時，因工件的尺寸等于凸模刃口公稱尺寸，故應(yīng)先確定凸模尺寸，間隙取在凹模上，考慮沖裁過程中模具的磨損，凸模刃口尺寸越磨越小，因此，凸模刃口的基本尺寸需取工件尺寸公差范圍較大尺寸，以保證凸模磨損到一定程度時，還可以使用；凸、凹模之間的間隙取最小合理間隙值[4]。 （3）凸模與凹模的制造公差，主要與沖裁件的精度和形狀有關(guān)。一般比沖裁件的精度高2～3級，如果對刃口精度要求過高，將會增加模具制造成本和難度，生產(chǎn)周期變長；如果對刃口精度要求太低，沖制的零件將不合格。如零件僅為名義尺寸，即未標(biāo)注公差，對非圓形件按國家標(biāo)準(zhǔn)《非配合尺寸公差數(shù)值》IT14級處理，而沖模制造公差可按IT11級選??；對于圓形件，一般按IT6～I(xiàn)T7級精度制造模具。 2.2.4沖裁凸、凹模刃口尺寸計算 （1）分別加工法。分別規(guī)定凸模和凹模的尺寸和公差，分別進(jìn)行制造，用凸模和凹模的尺寸及制造公差來保證間隙要求。此方法主要用于沖裁件形狀簡單、間隙較大的模具或用精密設(shè)備加工凸模和凹模的模具。分別加工法加工的凸模和凹模具有互換性，制造周期短，利于成批制造[5]。 （2）單配加工法。用凸模和凹模相互單配的方法來保證合理間隙。加工后凸模與凹模必須配對，沒有互換性。通常，落料件選擇凹模為基準(zhǔn)模，沖孔件選擇凸模為基準(zhǔn)模。在基準(zhǔn)模的零件圖上標(biāo)注尺寸和公差，在配合的非基準(zhǔn)模零件圖上標(biāo)注與基準(zhǔn)模相同的基本尺寸，不標(biāo)注公差，這種方法多用于沖裁件的形狀復(fù)雜、間隙較小的模具。 此模具工作零件的形狀相對較簡單，適宜采用線切割機(jī)床加工落料凸模、凹模、凸模固定以及卸料板等。這種加工方法可以保證這些零件各個孔的同軸度，使裝配工作簡單化，因此工作零件刃口尺寸的計算就按分別加工的方法來計算。 （1）落料凸、凹模尺寸的計算 根據(jù)設(shè)計原則,落料時以凹模為設(shè)計基準(zhǔn)。由下式得 式中 D凸、D凹—落料凹凸模尺寸； Dmax—落料件的最大極限尺寸； x—磨損系數(shù)，值處于0.5~1之間； Δ—沖裁件的公差； Zmin—最小合理間隙； —分別為凸模、凹模的制造公差。 分別查表2.4、2.6得：Zmin=0.126mm X=0.75 查表2.5得： δ凸＝0.025mm δ凹=0.035mm ＝0.75 代入數(shù)據(jù)得：= = 校核：查表2.4得Zmax=0.180mm Zmia=0.126mm =(0.025+0.035)mm=0.060mm>(0.180-0.126)mm＝0.054mm （2）沖孔凸、凹模尺寸的計算 查表2.4得間隙值Z=0.360mm，Z=0.500mm。查表2.5得凸、凹模制造公差：= 0.020mm，= 0.025mm。 校核：Z- Z = 0.140mm，而+ = 0.045mm 滿足Z- Z≥ +的條件。 所以采用分別制造法加工。查表4.6得IT11級x = 0.75 設(shè)計加工時，以凸模為設(shè)計基準(zhǔn)，由式2.5和2.6得 d = （d + xΔ） d = （d + Z） 式中 d、d —沖孔凸凹模尺寸； —沖孔件的最小基本尺寸； x—磨損系數(shù)； Δ—工件制造公差； Z—最小合理間隙； δ、δ—凸、凹模的制造公差。 把 = 15mm,x = 0.75, Δ = 0.2, Z=0.360mm, = 0.020mm，= 0.025mm代入上式得 d = （15mm + 0.75×0.2） = 15.15mm d = （15.15mm + 0.360） = 15.51mm 2 .2. 5 沖孔力 P = KLt 式中 K___修正系數(shù)； L___沖孔的周長； t___材料厚度； ___材料抗剪強(qiáng)度； 查表得K = 1.3,L = 3.14 ×19mm = 59.66mm,t = 1mm, = /1.3 = 289Mpa。把以上數(shù)據(jù)代入上式得 P = 1.3×59.66mm×1mm×289Mpa = 56035.655 ≈ 56.036kN。 2.2.6推件力 P = nK P 式中 n___沖孔時卡在凹模內(nèi)的廢料數(shù)； K___推件力系數(shù)； P___沖孔力； 查表得K = 0.05，取n = 3，把K = 0.05，n = 3，P = 56.036kN。代入上式得 P = 3×0.05×56.036 kN = 7.9554 kN。 2.2.7頂件力 P = K P 式中 K___頂件力系數(shù)； P___拉深力； 查表得 K = 0.06，P = 110.39KN，代入上式得 P = 0.06×110.39KN = 6.6234kN。 所以綜上可得，落料切邊模得總沖裁力 P = P+ P+ P+ P = 227.977kN + +13.679 KN+6.92 kN+6.623 kN =365.589 kN。 P = P+ P = 56.036kN +7.9554 kN = 63.9914kN。 第三章 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1沖壓設(shè)備類型的選擇 根據(jù)所要完成的沖壓工藝的性質(zhì)，生產(chǎn)批量的大小，沖壓件的幾何尺寸和精度要求等來選擇設(shè)備的類型。對于中小型的沖裁件，彎曲件或拉深件的生產(chǎn)，主要采用開式機(jī)械壓力機(jī)。盡管開式?jīng)_床的剛度差，在沖壓力的作用下床身的變形將會沖裁模的間隙分布有一定的破壞，降低模具的使用壽命或沖裁件的表面質(zhì)量。可是，由于它提供了非常方便的操作條件和非常容易安裝機(jī)械化附屬裝置的特點(diǎn)，讓它成為目前中小型沖壓設(shè)備的主要形式。 3.1.1沖壓設(shè)備規(guī)格的確定 根據(jù)沖壓件的尺寸、模具的尺寸和沖壓力來確定設(shè)備的規(guī)格。壓力機(jī)的行程大小要適當(dāng)。由于壓力機(jī)的行程影響到模具的張開高度，因此對于沖裁、拉深等模具，行程不宜過大，以免發(fā)生凸模與導(dǎo)板分離或滾珠導(dǎo)向裝置脫開的不良后果。對于拉深模，壓力機(jī)的行程至少應(yīng)大于成品零件高度的兩倍以上，以保證毛坯的放進(jìn)和成形零件的取出。 所選壓力機(jī)的閉合高度應(yīng)與沖模的閉合高度相適應(yīng)。就是滿足：沖模的閉合高度在壓力的最大閉合高度和最小閉合高度之間的要求。壓力機(jī)工作臺面的尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸，并還要留有安裝固定的空間。對于過大的工作臺面上安裝過小尺寸的沖模，對工作臺面的受力條件是不利的。 從提高設(shè)備的工作剛度、沖壓件的精度及延長設(shè)備的觀點(diǎn)出發(fā)，使設(shè)備容量有較大的剩余，使設(shè)備留有40%～30%的余量，即使用設(shè)備容量的60%～70%，所以選取壓力機(jī)公稱壓力為1000KN。查閱參考資料可選取公稱壓力1000KN的開式機(jī)械壓力機(jī)。 表 3-1 壓力機(jī)相關(guān)系數(shù) 型號 JB23-63 公稱壓力 1000KN 發(fā)生公稱壓力時滑塊離下死點(diǎn)的距離 10mm 滑塊行程 固定行程 140mm 調(diào)節(jié)行程 16mm 滑塊行程次數(shù)(不小于) 60次/min 封閉高度 最小 260mm 最大 500mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 110mm 滑塊中心線至床身距離 320mm 立柱間距離（不小于） 420mm 工作臺尺寸 前后 600mm 左右 900mm 工作臺孔尺寸 前后 230mm 左右 420mm 直徑 300mm 墊板尺寸 厚度 直徑 模柄孔尺寸（直徑×深度） 60mm×75mm 工作臺墊板厚度 110mm 3.2 凸、凹模固定板 凸、凹模固定板主要用于凸模、凹模等零件的固定。其厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍，材料一般用Q235A或45鋼制造，凸、凹模固定板圖如下： 3.3 導(dǎo)柱、導(dǎo)套 對于生產(chǎn)批量大、要求模具壽命高的模具，一般采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套來保證上、下模的導(dǎo)向精度。導(dǎo)柱、導(dǎo)套在模具中主要起導(dǎo)向作用。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用間隙配合。根據(jù)沖壓工序性質(zhì)、沖壓的精度及材料厚度等的不同，其配合間隙也稍微不同。這里采用H7/h6。 3.4 墊板 墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以降低模座所受的單位壓力，防止模座被局部壓陷，從而影響凸模的正常工作。是否需要用墊板，可按下式校核： 式中：p—凸模頭部端面對模座的單位壓力（N）； —凸模承受的總壓力（N）； A—凸模頭部端面支撐面積(mm2)。 HT200的許用壓應(yīng)力為90～140Mpa。 但是因為通過上模座固定的模柄與壓力機(jī)相連，且上模座閉下模座薄，而且下模座固定在壓力機(jī)工作臺上。為防止上模座損壞，在上模座加墊板。查表選用墊板 200×200×20-45鋼 JB/7643.3。厚度一般取4～12mm，此處取墊板厚度為10mm，材料45鋼，硬度43～48HRC。 3.5 緊固連接件 沖模中使用的緊固連接件有螺釘、螺栓、銷、螺母等，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件，對標(biāo)準(zhǔn)中沒有的規(guī)格的可自行設(shè)計，圓柱頭內(nèi)六角螺釘是沖模上常用的緊固件，主要承受拉應(yīng)力。它的特點(diǎn)是可施加較大的擰緊力矩，連接強(qiáng)度較高，螺釘頭部能埋入零件內(nèi)，使得模具結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀。螺釘規(guī)格和數(shù)量一般按照經(jīng)驗選用，螺釘?shù)闹睆娇筛鶕?jù)被緊固件的厚度選取，螺釘?shù)臄?shù)量可根據(jù)被緊固件的外形尺寸及其受力大小確定。螺釘?shù)牟贾帽M可能對稱，以使零件受力均衡。本設(shè)計中選取的規(guī)格為工作部分直徑為24mm，長度為115mm。 銷的作用是定位，防止零件之間發(fā)生錯移，保證位置精度，其直徑可按經(jīng)驗確定，數(shù)目不得少于兩個，且分布在緊固螺釘?shù)膶ΨQ方向上。此設(shè)計中選擇銷的直徑為10mm，長度為95mm。 3.6模柄和模架的選擇 模柄是把上模部分安裝在壓力機(jī)滑塊上的零件。模柄的安裝時的垂直度對導(dǎo)向裝置的使用壽命和配合精度有影響，所以根據(jù)需要選擇結(jié)構(gòu)形式合適的模柄，模柄的結(jié)構(gòu)有壓入式模柄、凸緣式模柄、浮動式模柄，本設(shè)計采用模柄采用壓入式，材料用Q235鋼，硬度43～48HRC。 由于凹模外形尺寸較大，為了工作過程穩(wěn)定，選用中間導(dǎo)柱模架。再按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸見表3-1。 表3-1 模架規(guī)格選用 名稱 尺寸 材料 熱處理 上模座 300×300×40 HT200 下模座 300×300×45 HT200 導(dǎo)柱 28×270、32×270 20鋼 滲碳58～62 導(dǎo)套 28×110×45、32×110×45 20鋼 滲碳58～62 模具的閉合高度： H閉合=H上+H固+H墊+H缷+H固+H墊+H落+H下=256 H開合=H閉合+H缷+3H制件=256+15X3+20=321 由此可見模具的實(shí)際開模高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所采用模架的最大閉合高度，所以此制件能采用標(biāo)準(zhǔn)模架。 模架應(yīng)具有足夠的剛度和強(qiáng)度。上、下模座應(yīng)選用抗振性能良好的材料制造，一般選用鑄鋼，如ZG270～500，工作時模架運(yùn)動必須平穩(wěn)，大型模具應(yīng)采用六導(dǎo)柱或四角導(dǎo)柱模架。在普通壓力機(jī)上工作的小型模具，可以選用對角導(dǎo)柱模架，模架的導(dǎo)向裝置及精度等級和模具的沖裁間隙、零件精度要求和模具的復(fù)雜程度有關(guān)，沖裁間隙小于0.05mm的模具，應(yīng)選用滾動導(dǎo)向裝置，沖裁間隙在0.05～0.10mm之間時，選用H6/h5配合的滑動模架，沖裁間隙大于0.10mm時，宜選用H7/h6配合模架，此設(shè)計中選用滑動對角導(dǎo)柱模架。 表 4.1 所選的對角導(dǎo)柱模架參數(shù) 凹模周界 閉合高度 H 零件名稱、件號及標(biāo)準(zhǔn)編號 1 2 3 4 上模座 GB/T2855.1 下模座 GB/T2855.2 導(dǎo)柱 GB/T2861.1 導(dǎo)套 GB/T2861.6 數(shù)量 L B 最小 最大 1 1 2 2 500 315 275 320 規(guī)格 500×315×55 500×315×55 45×260 45×140×53 3.7 其他零件 模具其他零件的選用見表3-2． 表3-2 模具其他零件的選用 序號 名稱 數(shù)量 材料 規(guī)格/ mm 熱處理 1 下模座 1 HT200 300×300×45 2 導(dǎo)柱 2 20鋼 28×400 滲碳58～62HRC 3 導(dǎo)套 2 20鋼 28×400×43 滲碳58～62HRC 4 上模座 1 HT200 300×300×40 5 螺釘 4 Q235 M16×50 58～62HRC 6 模柄 1 Q235-1.F 50×110 7 銷釘 2 45鋼 12×50 8 銷釘 2 45鋼 12×100 9 打桿 1 45鋼 14×250 3.7 模具總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 模具總裝配圖是裝配、安裝及拆繪模具零件圖的依據(jù)，能更清楚的表達(dá)模具的主要結(jié)構(gòu)形狀、工作原理、各零件之間的裝配關(guān)系及固定連接方式。模具視圖一般為主視圖和俯視圖兩個，主視圖應(yīng)標(biāo)明模具的閉合高度，裝配圖的右上角畫出零件圖與排樣圖[9]，還應(yīng)有標(biāo)題欄、明細(xì)表等。 由以上設(shè)計得到模具裝配圖如下。 第四章 模具零件的加工工藝 本副模具模，模具零件加工的關(guān)鍵在工作零件、沖孔凹模固定板，若采用線切割加工技術(shù)，這些零件的加工就變得相對簡單需要注意的是，沖孔凹模鉆孔接受后需要淬硬。因為它還起著切邊作用。 固定在上模座的上模部分，各凸模和凸模固定板都應(yīng)淬硬，裝配前將凸模淬硬，并完成全部加工，墊板裝配前不淬硬。 冷沖壓模具是沖壓生產(chǎn)的主要工藝設(shè)備。沖壓件的表面質(zhì)量、尺寸精度、生產(chǎn)率以及經(jīng)濟(jì)效益等，與模具結(jié)構(gòu)及設(shè)計是否合理關(guān)系極大。因此，了解模具結(jié)構(gòu)，研究提高模具的各項技術(shù)指標(biāo)，對于模具設(shè)計和沖壓技術(shù)的發(fā)展是十分必要的。 沖模的結(jié)構(gòu)形式很多，可以根據(jù)以下特征進(jìn)行分類： （1） 按沖模的工序性質(zhì)，分為落料模、沖孔模、切邊模、彎曲模、拉深模、 成形模和翻邊模等。 （2） 按沖模工序的組合，分為單工序模、復(fù)合模、級進(jìn)模、連續(xù)模等。 （3） 根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)形式， 按上、 下模的導(dǎo)向方式分為無導(dǎo)向模和導(dǎo)柱模、 導(dǎo)板模；按卸料裝置，分為帶固定卸料板沖模和彈性卸料板沖模；按 擋料形式，分為固定擋料銷沖模、活動擋料銷、導(dǎo)正銷沖模和側(cè)刃定 距沖模等。 （4） 按采用凸、凹模的材料，分為硬質(zhì)合金模、鋼質(zhì)硬質(zhì)合金模、鋼皮沖 模、橡皮沖模和聚氨酯沖模等。 此外，還可以按模具的輪廓尺寸的大小，分為大型沖模和中小型沖模；按行業(yè)特點(diǎn)分為普通沖模和汽車、拖拉機(jī)覆件沖模等。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)的迅速發(fā)展，冷沖壓技術(shù)及模具不段革新和發(fā) 展，只要反映在以下幾個方面： （1）模具的計算機(jī)輔助設(shè)計和輔助制造技術(shù)（模具 CAD/CAM） （2）工藝分析中的虛擬成形技術(shù)（沖壓 CAE） （3）快速模具制造技術(shù)的發(fā)展 （4）其他成型制模方法：除了鋼制模之外，低熔點(diǎn)合金模具、中熔點(diǎn)合金模 具以及樹脂模具都可以用于冷沖壓成形。 （5）冷沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化。 設(shè)計總結(jié) 通過本次設(shè)計，主要完成了如下內(nèi)容: 1、對沖壓件進(jìn)行工藝性分析，確定沖壓工藝方案。 2、計算毛坯尺寸，判斷能否一次拉成及是否壓邊，確定排樣方式。 3、沖裁凸模與凹模刃口尺寸的計算。拉深凸模與凹模圓角半徑確定和工作部分的尺寸計算。 4、沖裁力、卸料力、推件力、頂件力和拉深工藝力的計算及壓力中心的確定，根據(jù)所需壓力和設(shè)計要求選擇壓力機(jī)。 5、模具主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計和總體設(shè)計。 6、設(shè)計中應(yīng)用CAD繪制模具的總體裝配圖及主要零件圖來表達(dá)模具的整體結(jié)構(gòu)，利用UG繪制各零件三維立體圖及總裝配圖并生成爆炸圖。 做完本設(shè)計，可以對冷沖壓模具有一個初步的認(rèn)識，注意到了設(shè)計中的某些細(xì)節(jié)問題，對模具結(jié)構(gòu)及工作原理有了一定的了解。在選擇模具材料時，應(yīng)盡量選擇耐磨性好的材料，加工模具是要保證模具的精度，像這樣，既保證了模具的使用壽命，又保證了精度，才能加工出質(zhì)量合格的制件，此外對設(shè)計時方案的合理選用，設(shè)計中盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件，熟練使用繪圖軟件，可縮短模具的設(shè)計周期。 參考文獻(xiàn) [1] 趙志偉等.模具發(fā)展現(xiàn)狀［J］.模具制造，2007，6：2～4. 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[6] 閻亞林 主編. 沖壓與塑壓成型設(shè)備[M].高等教育出版社 2010.4. 致謝 三年的學(xué)習(xí)生活轉(zhuǎn)眼即逝，，三年學(xué)習(xí)生活中有快樂也有艱辛，自己也變得慢慢成熟，對過去三年日子里曾給予過我鼓勵、幫助的朋友們我滿懷感謝，從來不曾忘記，所經(jīng)歷的許多將讓我更加珍惜將來的生活。 三個多月的畢業(yè)設(shè)計終于完成了，在這過程中有不一樣的心情，有時出現(xiàn)一片豁然開朗的天空，有時陷入困難的漩渦中。在這首先要感謝老師對我的指導(dǎo)和督促，老師給我指出了正確的設(shè)計方向，使我加深了對所學(xué)專業(yè)知識的理解，同時也避免了在設(shè)計過程中少走彎路，老師的督促使我一直把畢業(yè)設(shè)計放在心里，保證按質(zhì)按量的完成。要感謝機(jī)械班的兄弟們，大家相互學(xué)習(xí)，相互間不保留自己知道的，在做設(shè)計的過程中互相幫助；要感謝機(jī)械系所有老師三年里的教導(dǎo)，我學(xué)到了扎實(shí)的機(jī)械專業(yè)知識，為我所做的設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)，使該設(shè)計能順利完成，使我的CAD操作水平比以前有了很大的提高，也更加熟練的運(yùn)用UG三維繪圖軟件，同時較全面的掌握了Word的編輯功能；還要感謝那些把借閱證讓我借書的同學(xué)和在圖書館工作的老師們，是我查閱資料非常方便，使我能夠按時完成畢業(yè)設(shè)計。 在此，再次感謝我的指導(dǎo)老師，老師在百忙之中給予了我悉心的指點(diǎn)與幫助，感謝她為我指出了正確的設(shè)計方法，我也不會忘記學(xué)院和藹的老師們，也不會忘記可親的同學(xué)，我永遠(yuǎn)記得這片土地。從這里走出，對我的人生來說，將是踏上一個新的征程，要把所學(xué)的知識應(yīng)用到實(shí)際工作中去。 向在百忙之中評閱本方案并提出寶貴意見的各位評委老師表示最誠摯的謝意，同時向所有關(guān)心、幫助和支持我的老師和同學(xué)表示衷心的感謝，祝他們工作順利！