【正文】 間的關(guān)系，還可以掌握模具設(shè)計的步驟與方法。同時 ，還有助于我 鞏固書本上所學到的理論知識，加深對專業(yè)知識的理解，將理論知識與實際生產(chǎn)緊密聯(lián)系起來，大大提高了學生的綜合能力，為將來的工作打下良好基礎(chǔ)。 1． 2 模具設(shè)計主要內(nèi)容 設(shè)計題目：端蓋 零件復(fù)合模模具設(shè)計 設(shè)計內(nèi)容：給出完成的設(shè)計計算過程，畫出模具裝配圖及所有零件圖。主要的內(nèi)容有： （ 1）沖壓零件的工藝性分析 根據(jù)設(shè)計題目的要求，分析沖壓成型零件的結(jié)構(gòu)工藝性，分析工藝件的形狀特點。尺寸大小，精度要求及所用材料是否符合工藝要求。 （ 2）制定沖壓工藝方案 在分析了 沖壓件的工藝型后，列出幾種不同的沖壓工藝方案，從產(chǎn)品質(zhì)量， 3 生產(chǎn)效率，設(shè)備占用情況，模具制造的難易程度和模具壽命高低，工藝成本，操作方便和安全程度等方面，進行綜藝分析，比較，然后確定適合于具體生產(chǎn)條件的最經(jīng)濟合理的工藝方案。 （ 3）確定毛坯 形狀及計算尺寸 在最經(jīng)濟的原則下，確定毛坯的形狀，尺寸和下料方式，并確定材料的消耗量。 （ 4）確定沖壓模具的類型及其結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)所確定的工藝方案和沖壓零件的形狀特點，精度要求，生產(chǎn)批量，模具制造條件等選定沖模類型及結(jié)構(gòu)形式，繪制模具結(jié)構(gòu)草圖。 （ 5）進 行必要的工藝計算 計算毛坯尺寸，沖壓力（包括沖裁力，彎曲力，拉深力，卸料力，推件力，壓邊力等），模具壓力中心，凹凸模的間隙，卸料橡膠或彈簧的自由高度等。 （ 6）選擇壓力機 壓力機型號的確定主要是取決于沖壓工藝的要求和沖模結(jié)構(gòu)情況。 （ 7）繪制模具總裝圖和模具零件圖 根據(jù)上述分析，計算及方案確定后，繪制模具總裝圖及零件圖。 （ 8）設(shè)計總結(jié)及答辯 4 第一章 分析零件的工藝性 分析零件的工藝性 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 — 組合、包裝的全過程，但分析工藝性的重點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。即使同一個零件，由于生產(chǎn)單位的生產(chǎn)條件、工藝裝備情況及生產(chǎn)的傳統(tǒng)習慣等不同，其工藝性的涵義也不完全一樣。這里我們重點分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性。 該零件是端蓋，如圖 ，該零件可看成帶凸緣的筒形件， 材料為 Q235A,料厚 t=2mm，拉深后厚度不變；零件底部圓角半徑 r= 凸緣處的圓角半徑也為R=；尺寸公差都為自由公差，滿足拉深工藝對精度等級的要求。 5 圖 零 件圖 工藝性對精度的要求是一般情況下，拉深件的尺寸精度應(yīng)在 IT13 級以下，不宜高于 IT11 級；對于精度要求高的拉深件，應(yīng)在拉深后增加整形工序，以提高其精度，由于材料各向異性的影響，拉深件的口部或凸緣外緣一般是不整齊的，出現(xiàn)“突耳”現(xiàn) 象，需要增加切邊工序。 影響拉深件工藝性的因素主要有拉深件的結(jié)構(gòu)與尺寸、精度和材料。拉深工藝性對結(jié)構(gòu)與尺寸的要求是拉深件因盡量簡單、對稱，并能一次拉深成形；拉深件的壁厚公差或變薄量一般不應(yīng)超出拉深工藝壁厚變化規(guī)律；當零件一次拉深的變形程度過大時，為避免拉裂，需采用多次拉深，這時在保證必要的表面質(zhì)量前 6 提下，應(yīng)允許內(nèi)、外表面存在拉深過程中可能產(chǎn)生的痕跡；在保證裝配要求下，應(yīng)允許拉深件側(cè)壁有一定的斜度；拉深件的徑向尺寸應(yīng)只標注外形尺寸或內(nèi)形尺寸，而不能同時標注內(nèi)、外形尺寸。 工藝性要求材料具有良好的塑性，屈強比 bs ??/ 值越小，一次拉深允許的極限變形程度越大，拉深的性能越好；板厚方向性系數(shù) r 和板平面方向性系數(shù) r? 反映了材料的各向異性性能，當 r 較大或 r? 較小時，材料寬度的變形比厚度方向的變形容易，板平面方向性能差異較小，拉深過程中材料不易變薄或拉裂，因而有利于拉深成形。 該零件結(jié)構(gòu)較簡單、形狀對稱，完全由圓弧和直線組成，沒有長的懸臂和狹槽。零件尺寸除中心孔和兩中心孔的距離尺寸接近 IT11 級外，其余尺 寸均為自由尺寸且無其他特殊要求，利用普通沖裁方法可以達到零件圖樣要求。零件材料為20 號鋼，退火抗拉強度為 400Mpa，屈服強度為 度和塑性，其沖裁加工性較好。該零件的沖裁性較好，可以沖裁加工，適于大批大量。 7 第二章 確定工藝方案 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 。 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?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。 對于該零件，可看成帶凸緣拉深件。 其相對凸緣最大直徑 39。 ??dfd ， ??d ，故切邊前的凸緣直徑為： dfddf ??? 239。 m axm ax =116+2? =123mm?????????? 因 , ????rd 毛坯直徑 : maxD = dhdf 42 ? ???????????????? = 38704123 2 ??? =160mm 8 毛坯形狀如圖 圖 毛坯圖 確定是否需要壓邊圈 坯料相對厚度 %100?Dt ???????????????? %%1001602 ??? %? 所以需要壓邊圈。 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， 9 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，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。 零件的總拉深系數(shù)為 070 ??? Ddm總， 其 相 對 凸 緣 直 徑 ???dd f ，屬于帶大凸緣拉深的拉深件。根據(jù) ??dh ，%%10 0 ??Dt ，由教材 沖壓工藝與模具設(shè)計 上表 41 418 查得一次允許的拉深系數(shù) ?m ，第一次拉深的最大相對高度 ~11 ?dh 。 因材料為 20 號鋼 ,具有良好的強度和塑性 ,其加工工藝性較好 ,可減小帶凸緣筒形件的首次拉深系數(shù)及增大最大相對高度。 使得111 , dhdhmm ??總 ，所以零件只需要一次拉深。 確定工藝方案 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 、拉深、沖孔 。 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，再拉深， 最后沖孔，以上工序過程都采用單工序模加工。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 落料與拉深 在復(fù)合模中加工成半成品，再在單工序模上進行沖孔。采用了落料與拉深的復(fù)合模，提高了生產(chǎn)率。對落料以及拉深的精度也有很大的提高。由 10 于最后一道沖孔工序是在單工序模中完成，使得最后一步?jīng)_孔工序的精度降低，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 落料、拉深 、沖孔 全都在同一個復(fù)合模中一次加工成型。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 采用帶料級進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、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。 11 第三章 主要工藝參數(shù)的計算 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 %～ %。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。 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 : 搭邊值為 mma 2? 進距方向 mma ? 從視測方面來講，該零件的排樣應(yīng)該采用斜排最合理 。 排樣圖如圖 ： 排樣圖 12 從上可知：進 距 S=128+=???????? 條料寬度 b=+2*2=???????? 板料規(guī)格擬用 2mm 1400mm 4000mm 熱軋鋼板。查《沖壓模具設(shè)計》 GB70888，為了操作方便采用橫裁。 裁板條數(shù) ??? 1 bAn35 條 ???????? ???? 每條個數(shù) ????? 2 S aBn11 個 ???????? 每板總個數(shù) 385113521 ????? nnn 材料利用率 %100???? BA Sn 面? ????????????? %10040001400 10149385 ????? %71?? 計算工藝力、初選設(shè)備 計算工藝力 1 落料力 平刃凸模落料力的計算公式為 ?kLtP? ?????????????? ?? 式中 P— 沖裁力（ N） L— 沖件的周邊長度（ mm） 13 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（ ～ ） P 的范圍內(nèi)，一般 k 取為 ～ 。 在實際應(yīng)用中，抗沖剪強度 ? 的值一般取材料抗拉強度 b? 的 ~。為便于估算，通常取抗沖剪強度等于該材料抗拉強度 b? 的 80%。即 b?? ? ?????????