有凸緣圓筒U形件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)【落料拉深復(fù)合模含12張CAD圖帶卡片】
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有凸緣圓筒 U 形件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)【落料拉深復(fù)合?！空?要：本論文介紹了拉深的成形方法和條件，拉深是利用拉深模在壓力機(jī)的壓力作用下，將平板坯料或空心工序件制成開(kāi)口空心件的加工方法。旋轉(zhuǎn)體拉深時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變分析，還有拉深過(guò)程中的起皺和拉裂。拉深件毛坯的尺寸計(jì)算，和工藝計(jì)算，以及拉深次數(shù)的計(jì)算。拉深模結(jié)構(gòu)相對(duì)較簡(jiǎn)單。根據(jù)拉深模使用的壓力機(jī)類(lèi)型不同，拉深?？煞譃閱蝿?dòng)壓力機(jī)用拉深模和雙動(dòng)壓力機(jī)拉深模；根據(jù)拉深順序分為首次拉深和以后各次拉深；根據(jù)工序組合可分為單工序拉深、復(fù)合工序拉深和連續(xù)工序拉深；根據(jù)壓料情況可分為有壓邊裝置和無(wú)壓邊裝置拉深。從模具設(shè)計(jì)到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進(jìn)行詳細(xì)的闡述，并應(yīng)用 CAD進(jìn)行各重要零件的設(shè)計(jì)關(guān)鍵詞：工藝分析 拉深成型 模具裝配 模具結(jié)構(gòu) The Stamping Process and die design of the Cylindrical pieces of a flangeAbstract：The paper introduced to pull to take shape method and condition deeply, pulling is the pressure function that the exploitation pulls a deep mold in the pressure machine deeply under, anticipate flat panel or the hollow work preface piece make in to open mouth a hollow piece to process a method.Revolving the body pulls deep hour of should dint contingency analysis, also have already pulled deep process in of shrivel and pull crack.Pull a deep piece the size calculation of the semi-finished product, and the craft compute, and pull the calculation of deep number of times. Pull deep mold structure opposite more simple.According to pull the pressure machine type dissimilarity that the deep mold uses, pulling the deep mold can is divided into a list to move pressure machine to use to pull deep mold and double to move pressure machine to pull a deep mold;According to pull deeply in proper order is divided into for the very first time pull deeply with later each one pull deeply;According to the work preface combination can is divided into a single work preface to pull deeply, compound the work preface pull to deeply pull with continuous work preface deeply;According to pressing to anticipate a circumstance can is divided in to press side device and don't press side device to pull deeply.Design to zero partses to process a craft and assemble craft's etc. to carry on to elaborate in detail from the molding tool, and the design applied CAD to carry on each important spare parts.Keywords: Craft analysis , Pull to model deeply , The molding tool assembles, Molding tool structure 目 錄1 緒 論 ..........................................................................................................................................................12 有凸緣圓筒形件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì) ..............................................................................................62.1 拉深件工藝性分析 ............................................................................................................................62.1.1 計(jì)算毛坯尺寸 .........................................................................................................................62.1.2 確定是否用壓邊圈 .................................................................................................................72.1.3 判斷能否一次拉成 .................................................................................................................72.1.4 試制訂首次拉深系數(shù) .............................................................................................................82.1.5 確定拉深次數(shù) .........................................................................................................................92.1.6 畫(huà)出拉深工序圖 ...................................................................................................................132.2 工藝方案的確定 ..............................................................................................................................142.3 必要的工藝計(jì)算 ..............................................................................................................................152.3.1 排樣計(jì)算 ...............................................................................................................................152.3.2 計(jì)算壓邊力，拉深力 ...........................................................................................................162.3.3 模具工作部分尺寸的計(jì)算 ...................................................................................................182.4 模具總體設(shè)計(jì) ..................................................................................................................................192.4.1 模具類(lèi)型的選擇 ...................................................................................................................192.4.2 定位方式的選擇 ...................................................................................................................192.4.3 卸料、出件方式的選擇 .......................................................................................................202.4.4 導(dǎo)向方式的選擇 ...................................................................................................................202.5 主要零部件的設(shè)計(jì) ..........................................................................................................................202.5.1 拉深凹模 ...............................................................................................................................202.5.2 拉深凸模 ...............................................................................................................................202.5.3 打板 .......................................................................................................................................202.5.4 壓邊圈 ...................................................................................................................................212.5.5 導(dǎo)柱、導(dǎo)套 ...........................................................................................................................212.5.6 固定擋料銷(xiāo) ...........................................................................................................................212.5.7 選用模架、確定閉合高度及總體尺寸 ...............................................................................222.6 壓力機(jī)的選定 ..................................................................................................................................222.7 模具總裝圖 ......................................................................................................................................232.8 加工工藝卡 ......................................................................................................................................24 結(jié) 束 語(yǔ) ........................................................................................................................................................27致 謝 ............................................................................................................................................................28參 考 文 獻(xiàn) ..................................................................................................................................................29 1 緒 論目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜螅饕蚴俏覈?guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成型工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1.1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀我國(guó)沖壓模具近年來(lái)發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003 年我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有 2萬(wàn)多家，從業(yè)人員約 50 多萬(wàn)人，2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢(shì)頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿(mǎn)，2004 年模具產(chǎn)值 530 億元。進(jìn)口模具 18.13 億美元，出口模具 4.91 億美元，分別比 2003 年增長(zhǎng) 18%、32.4%和 45.9%。進(jìn)出口之比 2004 年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá) 13.2 億美元，為凈進(jìn)口量較大的國(guó)家在 2 萬(wàn)多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過(guò)億元的模具企業(yè)只有 20 多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。 近年來(lái)， 模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專(zhuān)業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資" 及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；國(guó)企股份制改造步伐加快等。雖然說(shuō)我國(guó)模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。低檔模具過(guò)剩，高檔模具供不應(yīng)求，甚至有的依賴(lài)進(jìn)口，因此，模具企業(yè)必須找準(zhǔn)自己的弱點(diǎn)，盡快縮短與國(guó)外的差距。(1)體制不順，基礎(chǔ)薄弱“三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營(yíng)企業(yè)近年來(lái)發(fā)展較快，國(guó)企改革也在進(jìn)行之中，但總體來(lái)看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，再加上國(guó)內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。 (2)人才嚴(yán)重不足，科研開(kāi)發(fā)及技術(shù)攻關(guān)方面投入太少 模具行業(yè)是技術(shù)密集、資金密集的產(chǎn)業(yè)，隨著時(shí)代進(jìn)步和技術(shù)發(fā)展，能掌握和運(yùn)用新技術(shù)的人才異常短缺，高級(jí)模具鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊缺。由于模具企業(yè)效益欠佳及對(duì)科研開(kāi)發(fā)和技術(shù)攻關(guān)不夠重視，因而總體來(lái)看模具行業(yè)在科研開(kāi)發(fā)和技術(shù)攻關(guān)方面投入太少，民營(yíng)企業(yè)貸款困難也影響許多企業(yè)的技術(shù)改造，致使科技進(jìn)步不大。 (3)工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來(lái)看裝備水平仍比國(guó)外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和 CAD/CAM 應(yīng)用覆蓋率要比國(guó)外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問(wèn)題長(zhǎng)期得不到較好解決。裝備水平低，帶來(lái)中國(guó)模具企業(yè)鉗工比例過(guò)高等問(wèn)題。(4)專(zhuān)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差 由于長(zhǎng)期以來(lái)受“ 大而全 ”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)水平低，專(zhuān)業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占 45%左右，其余為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國(guó)際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，對(duì)模具制造周期影響尤甚。 (5)模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比，無(wú)論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。1.1.2 國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)在過(guò)去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來(lái)的十年，中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面: (1) 模具日趨大型化； (2)在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用 CAD/CAE/CAM 技術(shù)； (3).模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)； (4).在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)； (5).提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率； (6).發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)； (7). 模具的精度將越來(lái)越高； (8).模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化； (9).研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程； (10).開(kāi)發(fā)新的成形工藝和模具。1.2 國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車(chē)、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無(wú)法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。近幾年，全球模具市場(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場(chǎng)年交易總額為 600～650 億美元左右。美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。 國(guó)外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到 50%以上；國(guó)外模具企業(yè)的組織形式是"大而專(zhuān) "、"大而精"。2004 年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問(wèn)時(shí)，從德國(guó)工、模具行業(yè)組織-- 德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企業(yè)約 5000 家。2003 年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá) 48 億歐元。其中（VDMA）會(huì)員模具企業(yè)有 90家，這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國(guó)模具產(chǎn)值的 90%，可見(jiàn)其規(guī)模效益。 隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬(wàn)美元左右，而國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多 15～20 萬(wàn)美元，有的達(dá)到 25～30 萬(wàn)美元。國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá) 70%以上，而我國(guó)才達(dá)到 45％。1.3 有凸緣圓筒形件多次拉深模具設(shè)計(jì)與制造1.3.1 有凸緣圓筒形件多次拉深模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路拉深是沖壓基本工序之一，它是利用拉深模在壓力機(jī)作用下，將平板坯料或空心工序件制成開(kāi)口空心零件的加工方法。它不僅可以加工旋轉(zhuǎn)體零件，還可以加工盒形零件及其他形狀復(fù)雜的薄壁零件，但是，加工出來(lái)的制件的精度都很底。一般情況下， 拉深件的尺寸精度應(yīng)在 IT13 級(jí)以下，不宜高于 IT11 級(jí)。有凸緣圓筒形件是最典型的拉深件，其工作過(guò)程很簡(jiǎn)單就一個(gè)拉深，根據(jù)計(jì)算確定它不能一次拉深成功.因此，需要多次拉深。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度,改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度的同時(shí),還要注意保證導(dǎo)柱和導(dǎo)套的強(qiáng)度. 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度可根據(jù)拉深凸模與拉深凹模工作配合長(zhǎng)度決定．設(shè)計(jì)時(shí)可能高度出現(xiàn)誤差，應(yīng)當(dāng)邊試沖邊修改高度。只有加強(qiáng)拉深變形基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準(zhǔn)確、實(shí)用、方便的計(jì)算方法，才能正確地確定拉深工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決拉深變形中出現(xiàn)的各種實(shí)際問(wèn)題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。1.3.2 有凸緣圓筒形件多次拉深模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度1.了解目前國(guó)內(nèi)外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間 15 天；2.確定工藝規(guī)程，所用時(shí)間 5 天；3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間 30 天；4.模具的調(diào)試，所用時(shí)間 5 天。 2 有凸緣圓筒形件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)2.1 拉深件工藝性分析工 件 圖： 如圖所示生產(chǎn)批量： 大量 材 料： 08 鋼厚 度： 2mm圖 1 制件圖此工件為有凸緣圓筒形件，要求零件尺寸標(biāo)注在外形，零件尺寸厚度不變。此工件的形狀滿(mǎn)足拉深工藝要求，可用拉深工序加工。各圓角 r=3.5＞2t，滿(mǎn)足拉深對(duì)圓角半徑的要求。 為 IT13 級(jí)，滿(mǎn)足拉深工序03.4??對(duì)工件的公差等級(jí)要求。08 鋼拉深性能良好。此零件的拉深次數(shù)可由下列工序計(jì)算來(lái)確定。2.1.1 計(jì)算毛坯尺寸 =76mm,d=(34-1.5)mm=32.5mm,由凸緣的相對(duì)直徑 /d=76 mm/32.5 mm=2.34，凸d 凸d查表 4.3.2[6]得修邊余量△R=2.5 mm，因零件底部圓角半徑 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：D= dRHd4.32??凸d=32.5mm,H=(54.5-1.5)mm=53mm,R=3.5mm 代，將 凸 mR81)5.76(????入上式中，得毛坯的直徑為：D= =111mm5.324.3.24???2.1.2 確定是否用壓邊圈因?yàn)?t／D×100%=1.35＜1.5， =0.53＜0.6，由表 4.4.4[6]查得需要用壓料裝置。首1m次拉深時(shí)一般采用平面壓邊裝置。再次拉深時(shí)，采用筒形壓邊圈。一般來(lái)說(shuō)再次拉深所需要的壓邊力較小，而提供壓邊力的彈性力卻隨著行程而增加，所以要用限位裝置。首次拉深 再次拉深圖 2 壓邊圈各次拉深采用形式2.1.3 判斷能否一次拉成工件總的拉深系數(shù) =d/D=32.5 mm/111 mm =0.29 ,工件總的拉深相對(duì)高度 H/d=53 總mmm/32.5 mm =1.63.由 /d=81mm/32.5mm=2.49,t/D×100=1.5mm/111mm×100=1.35,查表 4.5.2[6]得，有凸凸d緣圓筒形件第一次拉深的極限拉深系數(shù) =0.38；1由表 4.5.1[6]查得，有凸緣圓筒形件首次拉深的極限相對(duì)高度 / =0.3,由于1hd＜ ，H/d＞ / ，故此工件不能一次拉出?？俶11hd 2.1.4 試制訂首次拉深系數(shù)取首次 / =1.1，查表 4.4.1[6]得 =0.53，而第一次拉深系數(shù) = /D，則第一次凸d1 1m1md拉深的半成品直徑為 =0.53×111mm=58.83mm(調(diào)整為 60mm)。D1?第一次拉深的凹模圓角半徑用下式計(jì)算=0.81凹r??td1?將 D=111mm, =60mm,t=1.5mm 代入上式得，凹模的圓角半徑 =0.81凹rmm=6.997mm,則 = +t/2=(6.997+1.5／2)mm=7.747mm,取 =8mm,5.)601(??1r凹并取 = ,則 = =8mm,根據(jù)工件圓角重新調(diào)整凸、凹模的圓角，取為 = =8-凸r1凹 2r1 1凸 凹r1.5/2=7.25mm.為了以后的拉深不使已拉深好的凸模變形，第一次拉深要將坯料多拉入凹模所需要量的 5%，則需對(duì)坯料作相應(yīng)的放大。過(guò)程如下：圖 b)所示為第一次拉深的半成品，其凸緣的圓環(huán)面積 A 環(huán)，由公式求得：= [ -（ +2 ） 2]環(huán)A4?2凸d1r將 =81mm, =60mm, =8mm 代入上式，則：凸 11= [812-（60+2×8） 2] =785×環(huán)A4?m4?2工件的面積應(yīng)等于毛坯的面積，由下列公式求得：= D2= ×1112 =12321× 工 件A4?4?2被拉入凹模的面積應(yīng)等于：= - =11536×凹A工 件 環(huán) 4?2m若多拉入 5%的料進(jìn)入凹，則被拉入凹模的面積＇ =1.05 =12112.8× ，凹A凹 4?2 使擴(kuò)大的毛坯面積為：＇ =1.05 + =12112.8× +785× 環(huán)A凹 環(huán)A4?2m=12897.8× 2m故擴(kuò)大后的坯料直徑為：D＇ = = =113.6mm?’環(huán)A48.1297由下式可求得半成品的高度，因圓角半徑 = ，則：2r1= ( D＇2 - )+0.43( + )nHd5.02凸 21將 D＇ =113.6mm, =81mm, =60mm, = =8mm 代入上式，得到第一次拉深的凸 1d1r2高度為：= （113.6 2-812）mm+0.43×16mm=33mm1H605.工件的第一次相對(duì)高度 =33mm/60mm=0.55工 件)/(1dH由表 4.5.1[6]查得有凸緣圓筒形件第一次拉深的最大高度 =0.65，因?yàn)?/(1dh≤ ，所以第一次拉深直徑 φ60 mm 選擇合理。工 件)/(1d)/(1h2.1.5 確定拉深次數(shù)1.計(jì)算直徑由于有凸緣圓筒形件在以后各次拉深中的拉深系數(shù)可由表 4.4.1[6]選取，且取值應(yīng)略大些。根據(jù)毛坯的相對(duì)高度(t/D)×100=(1.5mm/113.6 mm) ×100=1.32,由表 4.4.1 可取值為=0.76， =0.79， = 0.84， =0.88。2m34m5各次拉深時(shí)半成品的直徑為：= =0.76×60mm=45.6mm（調(diào)整為 47mm）2d1 = =0.79×47mm=37.13mm（調(diào)整為 40mm）3dm2= =0.84×40mm=33.6mm（調(diào)整為 36mm）4= =0.88×36mm=31.68mm＜34mm。5選定 為工件的直徑 34mm。d2.計(jì)算圓角半徑以后各次的凹模圓角半徑 =（0.6～0.8）nr凹 )1(?nr凹第二次拉深的凹模圓角半徑 =0.6×7.25≈4.3mm， = =4.3mm。2凹 2凸 凹r則第二次拉深的工件尺寸為： =4.3+1.512≈5mm。r同理，第三次拉深的模具圓角半徑 = =3.25 mm，工件的尺寸為 r=4mm。3凸 凹第四次拉深的模具圓角半徑 = =3.25mm，半成品的圓角半徑取為 4mm。4凸r凹最后一次拉深，凸、凹模的圓角半徑應(yīng)取工件的圓角半徑值，即 = =3.5mm。5凸r凹3.計(jì)算高度第二次拉深時(shí)，多拉 3%的材料，第一次余下 2%的材料返到凸緣上。= [ 2-（ +2 ） 2]環(huán)A4?凸dr= [812-（47+2×5） 2] =3312× ，m4?2= - = D2-凹A工 件 環(huán) 4?環(huán)A= ×1112 -3312× =9009× ，m24?2m若多拉入 3%的料進(jìn)入凹模，則被拉入凹模的面積：＇ =1.03× =9279.27× ，凹A凹 4?2使擴(kuò)大的毛坯面積為： ＇ = ＇ + =9279.27× +3312×環(huán)A凹 環(huán) 4?2m=12591.27× ，2m故擴(kuò)大后的坯料直徑為：D＇ = = =112mm?’環(huán)A427.159則第二次拉深時(shí)半成品的高度為：= ( - 2)+0.43×22H5.0d?凸 2r= (1122-812)mm+0.43×2×5mm 47.=36mm第三次多拉入 1.5%的材料，第二次余下 1.5%的材料返回到凸緣上，= [ 2-（ +2 ） 2]環(huán)A4?凸d3r= [812-（40+2×4） 2] =4257× ，m4?2= - = D2-凹A工 件 環(huán) 4?環(huán)A= ×1112 -4257× =8064× ，m24?2m＇ =1.03× =8305.92× ，凹A凹 2＇ = ＇ + =8305.92× +4257×環(huán) 凹 環(huán) 4?2m =12562.92× ，4?2mD＇ = = =112mm’環(huán)A49.156則第三次拉深時(shí)半成品的高度為：= ( - 2)+0.43×23H5.0d?凸 3r= (1122-812)mm+0.43×2×4mm 40.=41mm第四次多拉入 1%的材料，第三次余下 0.5%的材料返回凸緣上。= [ 2-（ +2 ） 2]環(huán)A4?凸d4r= [812-（36+2×4） 2]mm2=4625× ，4?2m= - = D2-凹A工 件 環(huán) 4?環(huán)A= ×1112 -4625× =7696× ，m24?2m＇ =1.03× =7926.88× ，凹A凹 2＇ = ＇ + =7926.88× +4625×環(huán) 凹 環(huán) 4?2m=12551.88× ，2D＇ = = =112mm?’環(huán)A48.15 則第四次拉深時(shí)半成品的高度為：= ( - 2)+0.43×24H5.0dD?凸 4r= (1122-812)mm+0.43×2×4mm 36.=45mm= =53mm5H工 件各半成品的外形總高用： +1.5mm，分別為：n=34.5mm， =37.5mm， =42.5mm， =46.5mm， =54.5mm。1h2h3h4h5h2.1.6 畫(huà)出拉深工序圖畫(huà)出各次拉深件的簡(jiǎn)圖，便于設(shè)計(jì)各次拉深模，可避免設(shè)計(jì)拉深模時(shí)，將重要尺寸搞錯(cuò)。如果拉深次數(shù)較少，也不用畫(huà)出工序圖。本次拉深簡(jiǎn)圖如下圖所示：R8R8 34.5φ81φ62 R5R5 37.5φ81φ49R4R4 42.5φ81φ4048R4R4φ81φ3554.5R3.5R3.5φ81φ32.5圖 3 有凸緣圓筒形拉深件的工序圖2.2 工藝方案的確定根據(jù)制件的工藝分析,知道制件是個(gè)帶凸緣筒形拉深件。所以它的基本工序有：落料、 拉深。根據(jù)這兩個(gè)基本工序可擬出三種方案：方案一：先落料、后拉深。采用兩個(gè)單工序模生產(chǎn)。方案二：落料--拉深復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：拉深級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)比較三種方案，方案一：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序兩副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿(mǎn)足工件大批量生產(chǎn)的要求。方案二：只需一副模具，生產(chǎn)效率高，盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng)，模具制造并不困難。方案三：也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，但模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，操作不方便。對(duì)上述三種方案的分析比較，該工件若能一次拉深，則其沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。第一步是落料，然后進(jìn)行五次拉深。由于本工件采用了圖一的拉深過(guò)程，而且每次拉深都有余料返回凸緣，為了去掉筒壁上的壓痕和凸緣上的波紋，須加一次整形工序，最后是修邊。2.3 必要的工藝計(jì)算2.3.1 排樣計(jì)算這里毛坯直徑 Ф111mm 不算太小，考慮到操作方便，排樣采用單排。采用側(cè)壓裝置，查參考文獻(xiàn) [6]取其搭邊數(shù)值： 圖 4 排樣圖條料兩邊 a=1.2mm，進(jìn)距方向 a1=1.0mm，條料與導(dǎo)料板之間的間隙 c=0.5mm。進(jìn)距 h=D+a1=111+1.0=112mm條料寬度 b=D+2a+C=111+2×1.2+0.5≈114mm板料規(guī)格查參考文獻(xiàn) [2]選用 1.5×2300×3000 的鋼板裁板條數(shù) 201431?bBn每條個(gè)數(shù) 6.2?haA每板總個(gè)數(shù) 52021???n總材料利用率 =72.9%BAD24??總總2.3.2 計(jì)算壓邊力，拉深力為了解決拉深過(guò)程中的起皺問(wèn)題，生產(chǎn)實(shí)際中的主要方法是在模具結(jié)構(gòu)上采用壓料 裝置。壓邊圈產(chǎn)生的壓邊力 大小應(yīng)適當(dāng)， 太小，防皺效果不好； 太大，則會(huì)增大QFQFQF傳力區(qū)危險(xiǎn)斷面上的拉應(yīng)力，從而引起材料嚴(yán)重變薄甚至拉裂。因此，實(shí)際應(yīng)用中，在保證變形區(qū)不起皺的前提下，盡量選小的壓邊力。因?yàn)楸局萍禽S對(duì)稱(chēng)零件，所以不用計(jì)算壓力中心。1.計(jì)算壓邊力由表 4.4.6[6]中公式計(jì)算第一次拉深的壓邊力為：P 值由表 4.4.5[6]查得 P=3Mpa。= [D2-（ +2 ） 2]P= [113.62-（60+2×8） 2]mm2×3Mpa1QF4?1d凹r4?=16789N；以后各次的壓邊力為：= （ 2 - 2）P= （60 2-472）mm 2×3Mpa=3276N；2QF4?1d4?= （ 2 - 2）P= （47 2-402）mm 2×3Mpa=1434N；33= （ 2 - 2）P= （40 2-362）mm 2×3Mpa=716N；4QF?3d4?= （ 2- 2）P= （36 2-342）mm 2×3Mpa=330N；5452.計(jì)算拉深力拉深力按式 4.4.8[6]計(jì)算。F=Kπdtσb由表 4.4.6[6]查出因數(shù) K。 = = =0.54， =1.00；1mDd601K= = =0.78， =0.78；21d60472= = =0.83， =0.76；3m24793K= = =0.85， =0.70；43d94= = =0.98， =0.50；5m4.25K則各次拉深力為：=（1×3.14×60×1.5×440）N=124344N1F=（0.78×3.14×47×1.5×440）N=75974.18N2=（0.76×3.14×40×1.5×440）N=63000.96N 3=（0.70×3.14×36×1.5×440）N=52224.48N 4F=（0.50×3.14×34×1.5×440）N=35230.8N53.計(jì)算公稱(chēng)壓力按式 4.4.13[6]計(jì)算壓力機(jī)公稱(chēng)壓力?！?.6（F+ ）壓FQ代入各次的壓邊力，拉深力，得：≥226KN， ≥127KN， ≥103KN， ≥85KN， ≥57KN。1壓 2壓 3壓F4壓 5壓F2.3.3 模具工作部分尺寸的計(jì)算1.拉深模的間隙拉深間隙對(duì)拉深過(guò)程有較大的影響。它不僅影響拉深件的質(zhì)量與尺寸精度，而且影響拉深模的壽命以及拉深是否能夠順利進(jìn)行。因此，應(yīng)該綜合考慮各種影響因素， 選取適當(dāng)?shù)睦铋g隙值，既可保證工件的要求，又能使拉深順利進(jìn)行。由表 4.8.2[6]有壓料圈拉深時(shí)單邊間隙值查得，／ 2= ／2= ／2=1.2t=1.2×1.5mm=1.8mm ， ／2=1.1t=1.1×1.5mm=1.65mm，1Z23Z4Z5Z／2=1.05t=1.05×1.5mm=1.575mm。因此各次拉深間隙為：=3.6mm， =3.6mm， =3.6mm， =3.3mm， =3.15mm。1Z23Z45Z2.拉深模的圓角半徑凸模、凹模的選用在制件拉深過(guò)程中有著很大的作用。凸模圓角半徑的選用可以大些，這樣會(huì)減低板料繞凸模的彎曲拉應(yīng)力，工件不易被拉裂，極限拉深因數(shù)會(huì)變小些；凹模的圓角半徑也可以選大些，這樣沿凹模圓角部分的流動(dòng)阻力就會(huì)小些，拉深力也會(huì)減小，極限拉深因數(shù)也會(huì)相應(yīng)減小。但是凸、凹模的圓角半徑也不易過(guò)大，過(guò)大的圓角半徑，就會(huì)減少板料與凸模和凹模端面的接觸面積及壓邊圈的壓料面積，板料懸空面積增大，容易產(chǎn)生失穩(wěn)起皺。= =（8-0.75）mm=7.25mm1凸r凹= =（5-0.75）mm=4.25mm2凸 凹= = = =（4-0.75 ）mm=3.25mm3凸r凹 4凸 凹r= = =3.5mm5凸 凹 工 件3.凸、凹模工作部分的尺寸和公差對(duì)于多次拉深，工序件尺寸無(wú)需嚴(yán)格要求，前四次拉深以凹模為基準(zhǔn)，模具的制造公差按 IT10 級(jí)選取，由式 4.8.16[6]計(jì)算出各次凹模的尺寸為： = mm， =1dD12.056?2dmm， = mm， = mm。1.0548?3dD1.054?4d1.0537?由式 4.8.17[6]計(jì)算出各次凸模的尺寸為：= mm， = mm， = mm， = mm。1p012.97?2p01.9?3Dp01.9?4p01.93?第五次拉深是最后一次拉深，由于要求零件尺寸標(biāo)注在外形，因此以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，模具按 IT8 級(jí)選取公差。由式 4.8.12 [6]、式 4.8.13[6]計(jì)算出模具的尺寸為：=（ Dmax-0.75△ =（34-0.75×0.3） mm=33.78 mm5dDA??0)039.?039.?=（Dmax-0.75△- =（34-0.75×0.3-3.15） mm=30.405 mmp5ZT?? 039.?039.? 2.4 模具總體設(shè)計(jì)2.4.1 模具類(lèi)型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合沖壓，所以模具類(lèi)型為落料拉伸復(fù)合模。2.4.2 定位方式的選擇因?yàn)樵撃＞呤褂玫氖菞l料，所以導(dǎo)料采用導(dǎo)料板，送進(jìn)步距控制采用擋料銷(xiāo)。2.4.3 卸料、出件方式的選擇模具采用固定卸料，彈性打件，并利用裝在壓力機(jī)工作臺(tái)下的標(biāo)準(zhǔn)緩沖器提供壓邊力。2.4.4 導(dǎo)向方式的選擇為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該復(fù)合模采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。2.5 主要零部件的設(shè)計(jì)2.5.1 拉深凹模內(nèi)、外形尺寸和厚度已由前面的計(jì)算確定；拉深凹模需要有三個(gè)螺釘與上模座固定，還需要兩個(gè)與上模座同時(shí)加工的銷(xiāo)釘孔。2.5.2 拉深凸模拉深凸模的外形尺寸（工作尺寸）由前面的計(jì)算確定。它需要三個(gè)螺紋孔，以便與下模座固定。拉深凸模上一般開(kāi)有通氣孔，這樣會(huì)使卸料容易些，否則凸模與工件由于真空狀態(tài)而無(wú)法卸料。 查表，本凸模通氣孔的直徑為 Ф5mm。2.5.3 打板一般與打桿聯(lián)合使用， 屬于剛性卸件裝置，靠?jī)烧叩淖灾匕压?件打出來(lái)。打板與拉深凹模間隙配合。 圖 10-1 打板2.5.4 壓邊圈在拉深工序中，為保證拉深件的表面質(zhì)量，防止拉深過(guò)程中材料的起皺，常采用壓邊圈用合適的壓邊力使毛坯的變形區(qū)部分被壓在凹模平面上，并使毛坯從壓邊圈與凹模平面之間的縫隙中通過(guò)，從而制止毛坯的起皺現(xiàn)象。壓邊圈的內(nèi)形與拉深凸模間隙配合，外形套有半成品制件。一般與頂件桿(四根)、橡皮等構(gòu)成彈性卸料系統(tǒng)。2.5.5 導(dǎo)柱、導(dǎo)套對(duì)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(lái)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。因?yàn)楸局萍暮穸葹?1.5mm，所以采用 H7/f7。2.5.6 固定擋料銷(xiāo)固定擋料銷(xiāo)的設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此擋 料銷(xiāo)如圖6 選用直徑 φ20mm，h=4mm 材料為 45 鋼 A 型 固定擋料銷(xiāo) GB/T1214。根據(jù)分析選用廢料孔前端定位時(shí)擋料銷(xiāo)位 置如圖 7： 廢料孔前端定位時(shí)擋料銷(xiāo)位置 圖 6 固定擋料銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)12rdla??——擋料銷(xiāo)與導(dǎo)正銷(xiāo)的間距，mm l dr——凸凹模的直徑，mmd——擋料銷(xiāo)的直徑，mm——搭邊，mm1a=（66.7+20）/2+1=44.35mm 圖 7 固定擋料銷(xiāo)的位置l2.5.7 選用模架、確定閉合高度及總體尺寸由于拉深凹模外形尺寸較大，為了工作過(guò)程穩(wěn)定，選用后側(cè)導(dǎo)柱模架。上模座：125×125×35下模座：125×125×45導(dǎo) 柱：22×150導(dǎo) 套：22×85×33=150mm, =190mmminHmax模具的閉合高度 = + + + =35+40+45+45=165mm閉 上H凹 壓 下式中： —凹模厚度， =40mm；凹 凹—壓邊圈的厚度， ＝45mm；壓H壓—上模座的厚度， ＝35mm；上 上—下模座的厚度， ＝45mm；下 下H由上述計(jì)算模具的閉合高度 =165mm，壓力機(jī)所允許模具的最小厚度閉=150mm，最大厚度 =190mm，即模具滿(mǎn)足的安裝條件。minHmax≤ ≤inmax2.6 壓力機(jī)的選定壓力機(jī)的工作行程需要考慮工件的成形和方便取件。壓力機(jī)的類(lèi)型選擇，主要根據(jù)沖壓性質(zhì)，生產(chǎn)批量大小，制件的幾何形狀尺寸，精度要求以及安全操作因素來(lái)確定。本設(shè)計(jì)的制件屬于大批量，精度中等，外形輪廓一般但是需要壓邊裝置，保證壓力的可靠性以及制件的精度。因此，工作行程根據(jù)拉深力的計(jì)算結(jié)果和工件的高度，選擇壓力機(jī)： 由于拉深力很大，所以首次拉深：J23-31.5。同樣，選擇第二次拉深： J23-16；第三次拉深：J23-16；第四次拉深：J23-10；第五次拉深：J23-6.3．2.7 模具總裝圖圖示為本工件的落料與首次拉深復(fù)合模。 123456789101234156178920圖 8 模具總裝圖說(shuō)明：五次拉深模具都是在單動(dòng)壓力機(jī)上拉深，采用標(biāo)準(zhǔn)后座模架，壓邊圈是通過(guò)頂件桿由氣墊來(lái)壓邊的，氣墊的壓邊提供的壓邊力恒定，是較為理想的彈性壓邊裝置。由限位圈來(lái)防止壓邊圈被頂出，盡量減小壓邊面積，以增大單位壓邊力。模具仍為倒裝結(jié)構(gòu)，由打桿頂出工件。其工作過(guò)程是：模具在工作時(shí)，將前一道工序拉深后所得的半成品坯件套在壓邊圈上。凹模裝在上模，凸模裝在下模。待凹模隨上模下降時(shí)，首先將坯件壓住，然后坯件和壓邊圈同時(shí)向下推，凸模逐漸露出壓邊圈，而將坯料上端一部分材料壓入凹模內(nèi)，使坯件在凸、凹模作用下，產(chǎn)生塑性變形而制成所要求的零件。當(dāng)凹模隨上?；厣龝r(shí)，零件制品在打料塊及打料桿的作用下，將其從凹模內(nèi)推出。而壓邊圈在緩沖器系統(tǒng)作用下又回到原位，準(zhǔn)備下一次拉深。2.8 加工工藝卡 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡 1產(chǎn)品型號(hào)零（部）件圖號(hào)2機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片產(chǎn)品名稱(chēng)墊片落料拉深復(fù)合模零（部）件名稱(chēng)落料凹模共（1）第（1）頁(yè)材料牌號(hào)Cr12MoV毛坯種類(lèi)棒料毛坯外型尺寸φ150x450+4㎜每個(gè)毛坯可制件數(shù) 1每臺(tái)件數(shù)1 備注工時(shí)工序號(hào)工序名稱(chēng)工 序 內(nèi) 容 車(chē)間 工段 設(shè)備工 藝 裝 備準(zhǔn)終 單件05下料 鋸割下料 Φ150㎜×45㎜ 下料車(chē)間鋸床 0.510車(chē) 端面 模具車(chē)間車(chē)床 20.15磨 磨平面 模具車(chē)間磨床 1020劃線 模具車(chē)間525鉗工 鉆螺孔及銷(xiāo)孔 模具車(chē)間630熱處理淬火，回火 60~64HRC。 熱處理車(chē)間235磨內(nèi)孔模具車(chē)間磨床1540平磨 磨上下面，基準(zhǔn)面，對(duì)90°模具車(chē)間磨床645鉗工 裝配 模具車(chē)間20設(shè)計(jì)審核標(biāo)準(zhǔn)化日期會(huì)簽日期 日期日期標(biāo)記 記數(shù) 更改文件號(hào)簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更該文件號(hào)機(jī)械加工工藝過(guò)程卡 2產(chǎn)品型號(hào)零（部）件圖號(hào)8機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片產(chǎn)品名稱(chēng)墊片落料拉深復(fù)合模零（部）件名稱(chēng)拉深凸模共（1）第（1）頁(yè)材料牌號(hào)T10A毛坯種類(lèi)棒料毛坯外型尺寸φ60x500+4㎜每個(gè)毛坯可制件數(shù) 1每臺(tái)件數(shù)1 備注工時(shí)工序號(hào)工序名稱(chēng)工 序 內(nèi) 容 車(chē)間 工段 設(shè)備工 藝 裝 備準(zhǔn)終 單件05下料 鋸割下料 Φ60㎜×50㎜ 下料車(chē)間鋸床 0.510車(chē) 端面 模具車(chē)間車(chē)床 20.15磨 磨平面 模具車(chē)間磨床 1020劃線 模具車(chē)間525鉗工 鉆螺孔及銷(xiāo)孔 模具車(chē)間630熱處理淬火，回火 60~64HRC。 熱處理車(chē)間235線切割模具車(chē)間線切割1540平磨 磨上下面，基準(zhǔn)面，對(duì)90°模具車(chē)間磨床6 45鉗工 裝配 模具車(chē)間20設(shè)計(jì)日期審核日期標(biāo)準(zhǔn)化日期會(huì)簽日期標(biāo)記記數(shù) 更改文件號(hào)簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更該文件號(hào) 結(jié) 束 語(yǔ)有凸緣圓筒形件屬于簡(jiǎn)單拉深件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計(jì)算確定本制件是多次拉深成的，然后相應(yīng)選取各次拉深時(shí)的壓力機(jī)。本設(shè)計(jì)主要是首次拉深模具的設(shè)計(jì)，需要計(jì)算拉深時(shí)的間隙、工作零件的圓角半徑、尺寸和公差，并且還需要確定模具的總體尺寸和模具零件的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測(cè)，分析了制件在生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時(shí)候才可以減少?gòu)U品的產(chǎn)生。有凸緣圓筒形件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，要保證零件的順利加工和取件，必須有足夠的高度，以達(dá)到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，它可以相應(yīng)的簡(jiǎn)化了模具結(jié)構(gòu)。便以以后的操作、調(diào)整和維護(hù)。有凸緣圓筒形件拉深模具的設(shè)計(jì)，是理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對(duì)理論知識(shí)做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識(shí)到，要想做為一名合理的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)，樹(shù)立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。 參 考 文 獻(xiàn)[1] 模 具 實(shí) 用 技 術(shù) 叢 書(shū) 編 委 主 編 .沖 模 設(shè) 計(jì) 應(yīng) 用 實(shí) 例 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.6 ：141～146[2] 馮炳堯，韓泰榮，蔣文森編著.模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)（第二版）.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1999，10[3] 陳于萍，高曉康編著 .互換性與測(cè)量技術(shù).北京：高等教育出版社，2002，9[4] 翟德梅，段維峰主編 .模具制造技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.5[5] 陸宇主編 .實(shí)用注塑模具設(shè)計(jì).北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1997.10[6] 劉建超，張寶忠主編 .沖壓模具設(shè)計(jì)與制造.北京：