3292 汽車玻璃升降器外殼零件的沖壓工藝及模具設計
3292 汽車玻璃升降器外殼零件的沖壓工藝及模具設計,汽車玻璃,升降,外殼,零件,沖壓,工藝,模具設計
河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 1 頁 共 29 頁汽車玻璃升降器外殼零件的沖壓工藝及模具設計緒論模具作為提高生產率，減少材料和消耗，降低產品成本，提高產品質量和市場占有率的重要手段，已越來越受到各行業(yè)部門的重視。目前世界上模具工業(yè)的年產值約 680 億美元。我國 2004 年模具產值為 530 億元，模具出口 4.91 億美元，同時還進口 18.31 億美元。中國已經成為世界上凈出口模具最多的國家。但大型多工位級進模具，精密沖壓模具，大型多型腔精密注塑模，大型汽車覆蓋件模具等雖已能生產，但總體技術水平不高，與國外先進國家相比，仍有很大差距。改革開放以來，隨著國民經濟的發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以 15%左右的速度發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速的發(fā)展。到目前為止，中國約有模具生產廠家 2 萬家，從業(yè)人員有 50 多萬人，全年模具產值高達 450 億元以上。中國模具工業(yè)的發(fā)展在地域分布上存在不平衡性，東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。模具生產最集中的地區(qū)在珠江三角州和長江三角地區(qū)，其模具產值占全國的三分之二以上。而在模具制造領域中占有重要地位的沖壓模具生產技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當落后，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成型工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備方面與工業(yè)發(fā)達國家相比還有相當大的差距，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家相比差距還很大。隨著工業(yè)產品質量的不斷提高，沖壓產品生產正呈現(xiàn)多品種、少批量、復雜、大型、精密、更新?lián)Q代速度快等特點，沖壓模具正向高效、精密、長壽名、大型化方向發(fā)展。為適應市場的變化，隨著計算機技術和制造技術的迅速發(fā)展，沖壓模具設計與制造技術正由手工設計、依靠人工經驗和常規(guī)機械加工技術向計算機輔助設計、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計算機輔助設計與制造技術轉變。近年來許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內模具企業(yè)已普及了二維 CAD，并陸續(xù)開始使用UG、PRO/ENGINEER、等國際通用軟件。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得了很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。經過多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技術方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。未來沖壓模具的發(fā)展方向：模具技術的發(fā)展應該為適應模具產品交貨期短、河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 2 頁 共 29 頁精度高、質量好、價格低、的要求服務。達到這一要求急需發(fā)展的如下幾項：（1） 全面推廣 CAD/CAM/CAE 技術模具 CAD/CAM/CAE 技術條件已基本成熟，各企業(yè)加大 CAD/CAE/CAM 技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大 CAE 技術的應用范圍。計算機和網絡的發(fā)展正使 CAD/CAE/CAM 技術跨地區(qū)、跨行業(yè)、跨企業(yè)，跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。（2） 高速銑削加工國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并獲得了極高的表面光潔度。另外，還可以加工高硬度模塊，還具有溫升低，熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術的發(fā)展，對汽車，家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前他已向更高的敏捷性，智能化，集成化方向發(fā)展。（3） 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能。大大的縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控機床及加工中心，實現(xiàn)快速采集，自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序，不同格式 CAD 數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程” 。模具掃描系統(tǒng)已在汽車，摩托車。（4）電火花銑削加工電火花銑削加工技術也稱為電火花創(chuàng)成技術，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術，它是用高速旋轉的簡單的管狀電極做三維或二維輪廓加工，因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中的應用，預計這一技術將得到快速的發(fā)展。（5）提高模具的標準化程度我國的模具標準化程度在不斷提高，估計目前我國模具的標準件使用的覆蓋率達到 30%左右，而國外的達到了 80%左右。（6）優(yōu)質材料及先進的表面處理技術選用優(yōu)質的鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命顯得十分必要。模具熱處理和表面的處理的發(fā)展方向是真空熱處理。模具表面處理應完善并發(fā)展先進的氣相沉積技術、等離子噴涂技術等。（7）模具研磨拋光將智能化、自動化模具表面的質量對模具的使用壽命、制件外觀質量等方面均有較大的影響，拋光研磨智能化、自動化替代現(xiàn)有的手工操作，以提高模具的表面質量。（8）模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應有多臺機床合理組合；并配河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 3 頁 共 29 頁有隨行的定位夾具，有完整的機具、刀具數(shù)據(jù)庫；完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；質量監(jiān)測系統(tǒng)。作為一名未來的模具設計師，這次冷沖模具的設計，就是我進行真實模具前的一次演練，是我自己對三年大學生活所學知識的一次綜合應用，使我將三年所學知識連貫起來，在老師的指導下，進一步認識到自己的不足，近而加以鞏固。這次設計使我對沖壓模具有了更深刻的認識，認識到了沖壓模具的重要性，讓我對自己將要從事的工作充滿了自豪感，對自己以后的工作充滿了信心。我以后一定會盡自己最大的努力，在模具制造和設計行業(yè)作出自己的貢獻，為我國的模具事業(yè)的發(fā)展貢獻自己的力量。由于資料收集不足，文學水平有限，在設計中難免有不足之處，懇請老師批評指正。河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 4 頁 共 29 頁第 1章 零件的沖壓工藝性分析1.1 零件的使用條件和技術要求該零件是汽車車門上玻璃升降器的外殼.升降器的傳動機構裝于外殼內腔,并通過外殼凸緣上均布的三個 3.2mm 小孔,以鉚釘鉚接在車門的座板上．一傳動?軸以 IT11 級的間隙配合裝在外殼右端 16.5mm 的承托部位，搖動手柄可通過傳動軸及其他零件，推動車門玻璃升降．外殼內腔主要配合尺寸 16.5 mm、 16 mm、 22.3 mm 為 IT11～1212.0?2.0??14.0?級,為使外殼與座板鉚裝后,保證外殼承托部位 16.5mm 處于正確位置,三個小孔3.2mm 與 16.5mm 的相互位置要準確,小孔中心圓直徑 42±0.1mm 為 IT10 級.?1.2 沖壓工藝性分析該零件是薄壁軸對稱殼體零件,可采用 1.5mm 厚的 08 鋼板沖成,保證了足夠的剛度和強度.殼體形狀的基本特征是一般帶凸緣的圓筒件,且 d /d,h/d 都較合F適,拉深工藝性較好.只是圓角半徑偏小些, 22.3 mm、 16.5 mm、 16 mm 幾個尺寸精度偏高些,這可采用末次拉深?14.0??12.0??2.0?時提高模具制造精度,減小模具間隙,并安排整形工序來達到.由于 3.2mm 小孔中心距要求較高精度,需采用高精度沖模,工作部分采用 IT7級以上制造精度,同時沖出三個孔,且沖孔時應以 22.3mm 內孔定位.?該零件底部 16.5mm 區(qū)段的成形,可有三種方法:一種可以采用階梯拉深后車?去底部;另一種可以采用階梯拉深沖底孔;再一種可以采用拉深后沖底孔,再翻邊如圖所示.河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 5 頁 共 29 頁圖 外殼低部成形方案這三種方法中，第一種車底的質量高,但生產率低,且費料,該零件承托部位要求不高,不宜采用;第二種沖底,要求零件底部的圓角半徑壓成接近清角(R≈0),這需要加一道整形工序且質量不易保證；第三種采用翻邊，生產效率高且省料，翻邊端部雖不如以上好，但該零件高度 21mm 為未注公差尺寸，翻邊完全可以保證要求，所以采用第三種方法是較合理的．河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 6 頁 共 29 頁第 2章 工藝方案的確定2.1 計算坯料尺寸計算坯料前要確定翻邊前的工序件尺寸．翻邊前是否需拉成階梯零件？這要核算翻邊的變形程度， 16.5mm 處的高度尺寸為?H=21-16=5(mm)根據(jù)翻邊公式，翻邊的高度 h 為H= (1-K)+0.43r+0.72δ2D經變形后K=1- (H-0.43r-0.72δ)=1- ×(5-0.43×1-0.72×1.5)mmm182=0.61即翻邊高度 H＝5mm，翻邊系數(shù) K=0.61，由此可得翻邊前孔徑，即d=D×K=18mm×0.61=11mm,d/ =11/1.5=7.3?查表 6-5[1]，當采用圓柱形凸模，用沖孔模沖孔時，[K](極限翻邊系數(shù))=0.50a 所示.dF/d=50mm/23.8mm=2.10.查表 5-3，取修邊余量 ΔR=1.8mm,則實際凸緣直徑為=dF+2ΔR=50+3.6=53.6mm,取 =54mm．? ?Fd坯料直徑按圖b 計算，則D= 23244.rhd??= 28.35.243168.5 mmm???=65mm河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 7 頁 共 29 頁2.2 計算拉深次數(shù)dF/d=54mm/23.8mm=2.26>1.4,屬寬凸緣筒形件×100= ×100=2.3,查表 5-13，D?m65.1a) b)圖 沖孔翻邊前工序件形狀和尺寸得 h 1/d1=0.28～0.35而 h/d=16/23.8=0.67>0.35,故一次拉不出來．按圖 5-23，初選 d1，當取 d=30mm則 D/d=2.17, d F/d=1.8,對照圖 5-32，可知首次拉深可行且 m 1=d1/D=30mm/65mm=0.46,查表 5-14得 m 2=0.73,m3=0.75,則 m 1m2=0.46×0.73=0.336而工件總拉深系數(shù) ma=23.8/65=0.366>0.336,故二次可以拉出．但考慮到二次拉深時，接近極限拉深系數(shù)，故需保證較好的拉深條件，而選用大的圓角半徑，這對本零件材料厚度為 δ=1.5mm，零件直徑又較小時是難以做到的．況且零件所要達到的圓角半徑(R=1.5mm)又偏小，這就需要在二次拉深工序后，增加一次整形工序．在這種情況下，可采用三次拉深工序，以減少各次拉深的變形程度，而選用較小的圓角半徑，從而可能在不增加模具套數(shù)的情況下，既能保證零件質量，又可穩(wěn)定生產．零件總的拉深系數(shù)為 d/D=23.8mm/65mm=0.366,調整后三次拉深工序的拉深系數(shù)為m1＝0.56,m 2=0.805 m3=0.81河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 8 頁 共 29 頁m1m2m3=0.3662.3 壓工藝方案的確定根據(jù)上面的分析計算，沖壓外殼需要的基本工序是落料、首次拉深、二次拉深、三次拉深兼整形，沖 11mm 孔，翻邊，沖三個 3.2mm 孔、切邊．??根據(jù)以上基本工序，可以擬訂出以下 5 種沖壓工藝方案：方案一：落料與首次拉深復合，其余按基本工序．方案二：落料與首次拉深復合，沖 11mm 底孔與翻邊復合，沖三個小孔3.2mm 與切邊復合，其余按基本工序．?方案三：落料與首次拉深復合，沖 11mm 底孔與沖小孔 3.2mm 復合，翻邊??與切邊復合，其余按基本工序．方案四：落料、首次拉深與沖 11mm 底孔復合，其余按基本工序．方案五：帶料連續(xù)拉深或多工位自動壓力機上沖壓．分析比較上述五種方案，可以看到：方案二沖 11mm 孔與翻邊復合，由于模?壁厚度較小 a=(16.5-11)/2=2.75(mm),小于表 3-36[2]所列的凸凹模最小壁厚3.8mm，模具容易損壞，沖三個 3.2mm 小孔與切邊復合，也存在模壁太薄的問題?a=(50-42-3.2)/2=2.4mm，模具也容易損壞．方案三中，雖然解決了上述模壁太薄的矛盾，但沖 11mm 底孔與沖 3.2mm 的小孔復合與翻邊切邊復合時，它們的?刃口都不在同一平面上，而且磨損快慢也不一樣，這樣會給修磨帶來不便，修磨后要保持相對位置也有困難．方案四中,落料、首次拉深與沖 11mm 底孔復合，沖孔凹模與拉深凸模做成?一體，也給修磨造成困難．特別是沖底孔后再經兩次和三次拉深，孔徑一旦變化，將會影響到翻邊高度尺寸和翻邊口部質量．方案五生產率高安全性好，避免了上述方案的缺點，但這一方案需要專用壓力機或自動送料裝置，而且模具結構復雜，制造周期長，生產成本高，因此，只有在大量生產中才較適宜．方案一,沒有上述的缺點，但其工序復合程度低，生產率低．不過單工序模具結構簡單，制造費用低，這在生產批量不大的情況下是合理的。因此決定采用第一方案。本方案在第三次拉深和翻邊工序中，在沖壓行程臨近終了時，模具才對零件產生剛性打擊而起到整形作用，故無需另加整形工序．河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 9 頁 共 29 頁第 3章 工藝計算3.1 確定排樣、裁板方案板料規(guī)格選用 1.5mm×900mm×1800mm．由于坯料直徑 65mm 不算太小，考慮?到操作方便，采用單排．1)確定條料寬度 B：查表 3-11，得搭邊值 a=2mm,a1=1.5mm,則B=D+2a=65mm+2mm×2=69mm2)確定步距 s:s=D+a1=65mm+1.5mm=66.5mm3)確定裁板方法：若采用橫裁，則裁板條數(shù) n1=Lb/B=1800mm/69mm=26 條，余6mm;每條沖零件個數(shù) n2=(Bb-a1)/s=(900mm-1.5mm)/66.5mm=13 個,余 34mm;每板沖零件個數(shù) = n1n2=26×13=338 個．板料的材料利用率為總=總?bBLdD)(4???總 %0?= m1809)65(38221=67.2%若采用縱排，則裁板條數(shù) n1=900mm/69mm=13 條，余 3mm;每條沖零件個數(shù)n2=(Lb-a1)/s=(1800mm-1.5mm)/66.5mm=27 個,余 3mm;每板沖零件個數(shù)=n1n2=13×27=351 個.板料的材料利用率為總=總?9018)(42??dDn?總 %1= m)65(3220?=69.5%河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 10 頁 共 29 頁由次可見,采用縱裁有較高的材料利用率,故用縱裁法.經計算,零件的凈重 G 及材料的消耗定額 G0 為G= r= [652-112-3×3.22-(542-502)]×10-2cm-2×1.5×10-1cm×7.85g/cm3?A4?=33g式中:A—零件中性層面積r—密度,低碳鋼取 r=7.85g/cm3;/351rbBLG??0=(1800×10-1cm×900×10-1cm×1.5×10-1cm×7.85g/cm3)/351=54g=0.054kg3.2 確定各中間工序尺寸1)首次拉深首次拉深直徑 d 1=m1D=0.56×65mm=36.5mm(中線尺寸)首次拉深時凹模圓角半徑可按式(5-11)計算,得 rd1=5mm,rp1=0.8×rd1=4mm首次拉深高度按公式 5-9 計算h1= (D2-dF2)+0.43(r1+R1)+ (r12-R12)5.0d4.0d= (652-542)mm2+0.43(4.75+5.75)mmm.3650+ (4.752-5.752)mm25.36140=13.5mm(實際生產中取 13.8mm)首次拉深工序件尺寸見圖2)第二次拉深d2=m2d1=0.805×36.5mm=29.5mm(中線直徑)取 rd2=rp2=2.5mm二次拉深高度按式(5-9)計算，得 h2=13.9mm(與生產實際相符 )二次拉深工序件尺寸見圖.3)第三次拉深d3=m3d2=0.81×29.5mm=23.8mm(中線直徑)河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 11 頁 共 29 頁圖 首次拉深工序件尺寸 圖 二次拉深工序件尺寸取 rd3=rp3=1.5mm(達到零件要求圓角半徑),此推薦值稍小了些,因第三次拉深兼有整形作用,此值可以達到。三次拉深高度按式(5-10)計算,得 h3=16mm其余中間工序尺寸均按零件尺寸而定,工序尺寸如圖所示的外殼沖壓工序圖.3.3 計算各工序壓力、選用壓力機1)落料拉深工序圖 外殼沖壓工序圖河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 12 頁 共 29 頁落料力為=1.3×3.14×65mm×1.5mm×294N/mm2???DF3.1?落 料=117011N式中 =294MPa落料的卸料力為=0.04×117011N=4680N落 料卸卸 FK?式中 =0.04 由表 3-16 查得.卸拉深力為=拉 深F1Kdb???=3.14×36.5mm×1.5mm×392N/mm2×0.75=50543N式中 =392MPa,K1=0.75 由表 5-7 查得.b壓邊力為[D2-(d1+2rd1)2]p4??壓 邊F= [652mm2-(36.5+2×5.75)2mm2]×2.5N/mm2=3772N式中 p=2.5MPa這一工序的最大總壓力，在離下極點 13.8mm 達到=1254639N=125.463kN壓 邊落 料卸總 FF??根據(jù)沖壓車間提供的壓力機型號,選用 250kN 壓力機,其壓力足夠,壓力機壓力曲線也允許.2)第二次拉深工序拉深力為 2KdFb????拉 深=3.14mm×29.5mm×1.5mm×392×0.52N/mm2=28323N式中 K 2=0.52 可由表 5-7 查得.河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 13 頁 共 29 頁壓邊力為[d12-(d2+2rd2)2]p4??壓 邊F= [352mm2-(29.5+2×2.5)mm2]×2.5N/mm2=69N由于采用較大拉深系數(shù) m2=0.805,坯料的相對厚度×100= ×100=4.1,其值足夠大,可不用壓邊，這里的壓邊圈實際上是1d?5.36作為定位與頂件之用.總壓力為=28323+69=28392N壓 邊拉 深總 F??選用 250kN 壓力機主要是考慮模具閉合高度.3)第三次拉深兼整形工序拉深力為 23KdFb????拉 深=3.14×23.8mm×1.5mm×392N/mm2×0.52=22850N整形力按下式計算=Ap整F[(542-25.32)mm2+(22.3-2×1.5)2mm2]×80N/mm24??=166000N式中 p=80MPa頂件力取拉深力的 10%=0.1×22850N=2285N拉 深頂 F1.0?由于整形力最大,且在臨近下極點拉深工序快完成時產生，可只按整形力選用壓力機，這里也選用 250kN 壓力機.4)沖 11mm 孔工序?沖孔力河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 14 頁 共 29 頁=1.3×3.14×11mm×1.5mm×294N/mm2???dF3.1?沖=19802N卸料力=0.04×19802N=792N卸推料力=5×0.055×19802N=5446N沖推推 FnK?式中 =0.055,n=5(同時卡在凹模里的廢料片數(shù)).推總壓力=(19802+792+5446)N=26040N推卸沖總 FF??選用 250kN 壓力機.5)翻邊工序翻邊力 )(1.dDFs?????翻=1.1×3.14×1.5mm×196N/mm2×(18-11)mm=7108N式中 =196MPas頂件力取翻邊力的 10%=0.1×7108N=7119N推頂 F1.0?整形力=Ap= (22.32-16.52)mm2×80N/mm2=14200N整 4?整形力在操作時,不好控制，故壓力機要選的大些,這里選用 250kN 壓力機.6)沖三個小孔 3.2mm 工序?沖孔力=3×1.3×3.14×3.2mm×1.5mm×294N/mm2???dF??3.1沖=17282N卸料力河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 15 頁 共 29 頁=0.04×17282N=691N沖卸 F04.?推料力=5×0.055×17282N=4753N沖推推 nK總壓力為=(17282+691+4753)N=22726N推卸沖總 FF??結合模具結構(閉合高度)選用 250kN 壓力機.7)切邊工序= =1.3×3.14×50mm×1.5mm×294N/mm2=90008N切 ???D3.1廢料切刀切斷廢料力(設兩把切刀)=2×1.3×(54-50)mm×1.5mm×294N/mm2=4586N切F?總壓力為:= + =(90008+4586)N=94594N總 切 切 ?也選用 250kN 壓力機.在實際選擇壓力機規(guī)格時,尚需考慮裝模空間，生產現(xiàn)場設備的配置情況，工藝流程等,再作合理安排.河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 16 頁 共 29 頁第 4 章.編寫沖壓工藝卡片表 沖壓工藝卡片產品型號 零(部) 件名稱 玻璃升降器外殼 共 1 頁利明機械工業(yè)公司冷沖壓工藝卡片 產品名稱 零(部) 件型號 8AGT.317.032 第 1 頁材料牌號及規(guī)格(厚×長×寬)材料技術要求毛坯尺寸（厚×寬×長）每毛坯可制件數(shù)毛坯重量輔助材料08 鋼(1.5 ±0.11)mm×1800mm×900mm條料 1.5mm×69mm×1800mm27 件工序號 工序名稱 工序內容 加工簡圖 設備 工藝裝備 工時0 下料剪床上裁板69mm×1800mm1 落料拉深 落料與首次 拉深復合 J23-35 落料拉深 復合模2 拉深 二次拉深 J23-35 拉深模3 拉深 三次拉深 (帶整形) J23-35 拉深模4 沖孔 沖底孔 11mm? J23-35 沖孔模5 翻邊 翻底孔(帶整形) J23-35 翻邊模河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 17 頁 共 29 頁6 沖孔 沖三個小孔 3.2mm? J23-35 沖孔模7 切邊 切凸緣邊達尺寸要求 J23-35 切邊模8 檢驗 按產品零件圖檢驗河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 18 頁 共 29 頁第 5章 模具設計5.1模具結構形式選擇按工序模具結構形式選擇如下:工序一,為落料、拉深復合工序.由于凸凹模壁厚 a=(65-38)mm/2=13.5mm,采用落料、拉深復合模強度足夠，故本工序采用落料、拉深復合模結構，模具總體結構見圖模具總裝示意圖。該結構落料采用正裝式,拉深采用倒裝式.模座下的彈頂器兼作壓邊與頂件裝置，另設有彈性卸料和推件裝置.工序二,采用二次拉深模(倒裝式).工序三，采用三次拉深模,也用倒裝式結構。由于此道工序兼有整形功能,故在拉深完了模具要進行剛性打擊，以達到整形的目的，其模具結構稍復雜于二次拉深模.工序四,沖底孔,模具采用正裝式結構。工件用定位板定位，采用彈性卸料,廢料由工作臺落下。工序五,翻邊。由前面工序分析，為減少整形工序，讓工序 3 和工序 5 兼有整形的作用.為使翻邊工序兼有整形的功能，在模具結構上讓定位套在沖壓終了時受剛性打擊，起到整形口部的作用.工序六,沖小孔,模具采用正裝式結構。由于工件較小,沖孔廢料直接落入工作臺孔.工件用定位銷以內孔定位，彈壓卸料板起到壓料和出件作用。為節(jié)省模具材料，凹模采用鑲入式結構，凸模用固定板固定.工序七,切邊，模具采用倒裝式結構。切邊后，用廢料切刀去除切邊廢料,工件在凹模中用打料桿及推件器推出.5.2 模具工作零件設計以下僅討論第一道工序所用的落料和首次拉深復合模的設計要點，其他各工序所用模具的設計與此相仿，不再贅述.1)復合模中落料部分刃口尺寸計算:圓形落料凹模和凸凹模中的凸模部分，可采用分開加工.拉深前的坯料直徑取自由公差，可定為 IT14 級精度，故取落料件的直徑為65mm.落料凹模及凸模的刃口尺寸可按式(2.4.1)、(2.4.2) [3],并結合查?河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 19 頁 共 29 頁圖 落料拉深復合?？傃b示意圖表 2.4.1,計算如下:落料凹模刃口尺寸Dd=(Dmax-XΔ) d??0=(65mm-0.5×0.74mm) 03.?=64.63 mm03.?凸凹模中落料凸模刃口尺寸河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 20 頁 共 29 頁Dp=(Dmax-XΔ-Z min)0p??=(65mm-0.5×0.74mm-0.132mm)02.?=64.50 mm02.?由于 + =0.03mm+0.02mm=0.05mm所示.圖 落料凹模零件圖 圖 凸凹模零件圖2)復合模中拉深工作部分尺寸計算:首次拉深件內形尺寸取自由公差，故拉深件尺寸公差為 35mm.?由拉深模工作部分尺寸的計算式(5-16)、(5-17),可得凸模工作部分尺寸dp=(dmin+0.4Δ) 0p??=(35mm+0.4×0.62mm)03.河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 21 頁 共 29 頁=35.25 mm03.?式中 可查表 5-26,取 =0.03mm.p?p?凸凹模中拉深凹模工作部分尺寸dd=(dmin+0.4Δ+2Z) d??0=(35mm+0.4×0.62mm+3.6mm) 05.?=38.85 mm05.?式中 Z—單面間隙, =1.5mm+0.2×1.5mm=1.8mm,dkZ??maxk=0.2(見表 5-25)可查表 5-26,取 =0.05mm.d?d按凸凹模的工作要求及結構特點，實際確定凸凹模的尺寸如圖所示.(3)模架選擇 由凹模周界尺寸 D=65mm+2×30mm=125(mm),選Ⅰ級精度的后側導柱模架.模架規(guī)格:160mm×125mm×(160～190)mmⅠ[GB/T2851.3—1990《沖模滑動導向模架 后側導柱模架》]5.3 模具其他零件的選取和設計1) 模具閉合高度：H 閉 =上模座厚+下模座厚+落料凹模厚+凸、凹模高-(落料凹模與凸模的刃口高度差+首次拉深工件高-料厚) =35+40+48+65-(1+13.8-1.5)=174.7mm.根據(jù)設備載荷情況和模具的閉合高度，可選用 JA23-25 型壓力機，該壓力機的最大裝模高度為 200mm,最小裝模高度為 130mm.模具閉合高度滿足 +10≤ ≤ -5,故認為合適。minH閉 max2)模柄選擇:由壓力機模柄 50mm×70mm,選壓入式模柄,其模柄規(guī)格為?A50×95(GB2862.1—1981.Q235).3)螺釘:選 M10mm 螺釘,其長度根據(jù)模具結構定.河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 22 頁 共 29 頁4)圓柱銷:選 10mm,長度由結構定.?5)卸料彈簧選用:卸料力前面已算出 =4680N,擬選用 8 個彈簧，每個彈簧擔卸F負卸料力約為 585N.彈簧的壓縮量 h1=工作拉深行程+落料凹模高出拉深凸模的距離(1mm)+卸料板超出凸凹模刃口距離(0.5mm),則 h1=13.8+1+0.5=15.3(mm).查表選用彈簧為 D2=28mm,d=5mm,h0=85mm,根據(jù)該號彈簧壓力特性可知,彈簧最大工作載荷下的總變形量 hj=28.8mm,最大工作載荷 Fj=964N.除去 15.3mm 工作壓縮量外,取預壓量為 13.5mm,此時彈簧預壓力約為 455N,這比計算值要小，若在調整中發(fā)現(xiàn)卸料力不足時,可修磨落料凸模增大間隙減小卸料力.最后選彈簧規(guī)格為:彈簧 5mm×28mm×85mm[GB2089—1994《圓柱螺旋壓縮彈簧尺寸及參數(shù)》]6)打料推桿尺寸:推桿直徑根據(jù)打料力選 12mm.?推桿的長度為 L 桿 >模柄總長+凸凹模高-推件塊厚=95+65-25=135mm取 =140mm桿最后選打料推桿尺寸為 12mm×140mm,材料取 40 鋼,熱處理硬度 40～45HRC.?河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 23 頁 共 29 頁第 6章．編寫主要零件的加工工藝表凹模的機械加工工藝過程表凸模的機械加工工藝過程河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 24 頁 共 29 頁第 7 章．模具的裝配與調試7.1 模具的裝配：[1] 裝配凸緣模柄，保持與上模座平面垂直，在上模座和模柄上開螺釘孔，然后用螺釘固定好，裝好后同磨大平面齊平，最后用角尺檢查模柄與上模座的平行度。[2] 將落料凸模壓入凸模固定板中，壓入時應有非工作端壓入，為便于壓入，四周應修成小圓角。凸模壓入型孔少許即進行垂直度檢驗，壓入至 1/3 時應再作垂直度檢驗。壓入后將固定板裝配基面與凸模底面磨平，并以固定板裝配為基準，修磨凸模刃口平面，然后在凸模上開螺釘孔，用螺釘將凸模固定在下墊板上。[3] 根據(jù)凸模把凹模加工出來后，對正用螺釘和銷釘固定，然后裝上導柱導套，然后調整凸凹模的間隙，調整間隙后再上緊螺釘和打上銷釘。7.2．模具的調試（1）凸.凹模間隙的調試沖模凸，凹模的間隙直接影響到制件的質量和模具的使用壽命，間隙的大小雖有一定的范圍，但是裝配時必須調整一致，才能保證沖模的裝配質量。調整間隙的方法有：透光法，切紙法，墊片法等，一般采用切紙法的。用相當于沖板料后的厚薄均勻的紙片，放在一初步調整好的凸凹模之間用銅錘敲擊模柄，使模具閉合并沖壓出紙制品，根據(jù)所沖壓出的紙制件周圍是否切斷，有無毛刺，毛邊是否分布均勻來判斷間隙是否合適，若有以上缺點則繼續(xù)調整。（2）沖模的試沖 沖模裝配后，要在生產條件下進行試沖，其目的是在于檢查沖模的性能是否達到設計要求。試沖時，合格的沖件數(shù)應在 20~1000 件之間。試沖后，應檢驗如下問題：[1] 驗證所選壓力機是否合適，沖模能否合理的安裝到壓力機上而不用任何修改，壓力機是否有足夠的力量保證沖下制件。[2] 驗證該模具生產的制件質量是否符合產品所要求的形狀和尺寸精度。[3] 驗證該模具能否進行生產性使用。[4] 驗證沖壓工藝安排是否合理。河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 25 頁 共 29 頁[5] 為模具設計人員反饋信息，了解模具，結構設計那些不合理的地方需要改進，了解設計時的目標尺寸和實際尺寸的偏差以提高設計基準的可靠性。[6] 為沖模投入生產做準備。試沖中暴露的各種問題通過修正得到解決，才能使沖模正常使用。（3）試沖過程中的調整無論對那種沖模進行試沖，試沖前和試沖過程中的調整是不可少的。沖孔落料拉深復合模試沖時出現(xiàn)的問題和調整方法如下：[1] 送料不暢或被卡由于間隙過小或導料板不平整所致。[2] 制件有毛刺刃口不鋒利或淬火硬度低配合間隙過大或過小； 間隙不均勻所致[3] 間隙不均勻由于凸模與凹模不同軸；河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 26 頁 共 29 頁設計總結在河南機電高等專科學校學習三年，收獲頗豐。三年來，在老師悉心的指導下，大大豐富了自己的文化知識，同時也為自己創(chuàng)造了一個很好的發(fā)展機會，為以后的人生道路選擇了正確的方向。目前，我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當落后，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成形工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備方面與工業(yè)發(fā)達國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。隨著工業(yè)產品質量的不斷高，沖壓產品生產正呈現(xiàn)多品種、少批量，復雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度較快等變化特點，沖壓模具正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。為適應市場變化，隨著計算機技術和制造技術的迅速發(fā)展，沖壓模具設計與制造技術正由手工設計、依靠人工經驗和常規(guī)機械加工技術向以計算機輔助設計、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計算機輔助設計與制造技術轉變。并且也加深了相關理論知識的認識。同時熟練掌握了專業(yè)工具書的使用方法。在整個過程中，增強了自己的的能力。通過這次畢業(yè)設計讓我們把平時在課堂上學到的理論與實際生產結合了起來?？此坪唵蔚牧慵胍玫剑彩切枰S多工序才能完成的。我們只所以選擇使用模具來達到這樣的效果，不僅與生產批量有關，還與生產條件有關。如果是大批量生產的零件使用模具就很容易實現(xiàn)機械化和現(xiàn)代化。能夠保證零件的尺寸相差不大，以實現(xiàn)互換。設計是一個關鍵的工作，要查閱大量資料和統(tǒng)計計算工作，設計是個苦差事。設計的好壞直接影響到制件質量和勞動強度以及生產成本。所以設計者應該具備淵博的知識和大量的實踐經驗作為基礎，應該懂得生產的環(huán)節(jié)。這樣才能設計出好的實用的模具來。我傾注了大量的勞動和汗水在這個設計，由于缺乏經驗與實踐。設計的十分艱辛，雖然借鑒了許多，還是有好多不明白之處。河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 27 頁 共 29 頁致謝本設計經翟得梅教授的精心指導和同學的熱心幫助才得以如期完成，在此我誠心的向他們感謝。另外還要感謝我的專業(yè)老師們，在大學三年讓我學到了扎實的專業(yè)知識和處理問題的實用方法，以及其他老師的教導，讓我大學期間學到了做人的道理與原則。讓我踏上社會，走上工作崗位完成了很好的過度。另外還要感謝周東波.劉樹祥和焦國立同學的幫助。時間過的很快，三年的大學生活一晃而過，而我也即將離開可敬的老師和熟悉的同學踏入不是很熟悉的社會中去。離校之前，為了將我們三年所學的知識系統(tǒng)進行復習和總結，為了達到學習的理論和實踐相結合，為了增強我們以后在社會的適應能力。學校給我們布置了畢業(yè)設計題目，要求我們在老師的指導下完成畢業(yè)設計。畢業(yè)設計是一項非常繁雜的工作，它涉及的知識比較廣泛，很多都是我們所學課本上沒有的東西，這就要靠自己去圖書館查找自己所需要的資料；還有很多設計計算，這些都要靠自己運用自己的思維能力去解決，可以說，完成這樣復雜的工作需要一定的毅力和耐心。在學校中，我們主要學的是理論性的知識，而實踐性很欠缺，而畢業(yè)設計就相當于實戰(zhàn)前的一次演練。通過畢業(yè)設計可是把我們以前學的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來，使我們在溫習舊知識的同時也可以學習到很多新的知識；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補我們實踐經驗的不足，為以后的工作打下堅實的基礎。河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 28 頁 共 29 頁參考文獻：[1] 王孝培 主編.沖壓手冊.機械工業(yè)出版社[2] 郝濱海 編著.沖壓模具簡明設計手冊.化學工業(yè)出版社[3] 楊玉英 主編.實用沖壓工藝及模具設計手冊.機械工業(yè)出版社[4] 薛彥成 主編.公差配合與技術測量.機械工業(yè)出版社[5] 高為國 主編.模具材料.機械工業(yè)出版社[6] 王秀鳳.萬良輝 主編.冷沖壓模具設計與制造.北京航空航天大學出版社[7] 翟德梅 主編.模具制造技術[8] 中國機械工業(yè)出版社 組編.冷沖模設計及制造.機械工業(yè)出版社[9] 劉建超.張寶忠 主編.沖壓模具設計與制造.高等教育出版社[10] Jennie edits Tolerance fitting and technology of measuring Publishing house of the mechanical industry 1999.10 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計第 29 頁 共 29 頁
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