【正文】 其中 h=, 3??h ,則有 ???? hhh .最終 D= 按淺拉深來算，則 R=D/2= 。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 8 頁 共 40 頁 ２ .５ 毛坯尺寸的計算 外緣翻邊工序前的毛坯尺寸：查表 45[19]，帶凸緣盒形拉深件的修邊余量 δ=3mm，外凸緣屬于外緣翻邊中的壓縮類翻邊，在翻邊的凸緣內(nèi)產(chǎn)生壓應(yīng)力，容易起皺。零件中批量生產(chǎn) ,安排生產(chǎn)可采用手工送料方式能夠達到 批量生產(chǎn) ,且能降低模具成本 ,因此采用手工送料方式。 該上蓋零件包括以下基本工序：落料、拉深、沖小孔、沖翻邊的預(yù)制孔、翻邊、整形、切邊等。 (5)沖壓件的經(jīng)濟性分析 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 6 頁 共 40 頁 大中批量生產(chǎn)時，生產(chǎn)效率（即工時費用）、材料利用率等可變成本以及模具使用壽命是決定沖壓成本的關(guān)鍵因素。 為 IT11～ IT12 級。 ③尺寸精度：零件圖上大部分尺寸未注公差，屬自由尺寸，按 IT13 級確定工件尺寸的公差。主要力學(xué)性能 (試件尺寸 25mm)：正火 930℃ 、 σ s=185 MPa、 σ b=325Mpa、硬度 (未熱處理 )131HB。 （ 7）提高沖模標(biāo)準(zhǔn)化水平 縮短模具制造周期是降低模具成本行之有效的途徑，同時也會為計算機輔助設(shè)計與制造創(chuàng)造有利條件。但更引人關(guān)注的努力方向是擴大鋁、鎂等低密度合金材料在汽車上的應(yīng)用 [14]。 （ 6）不斷改進板料性能，以提高成形性和使用效果。在小批量多品種生產(chǎn)方面，正在發(fā)展快速柔性制造系統(tǒng)（ FMS），為了適應(yīng)多品種生產(chǎn)時不斷更換模具的需要，已成功地發(fā)展了快速換模系統(tǒng)（ CIMS）也正在被引入沖壓加工系統(tǒng)，出現(xiàn)了沖壓加工中心，并且使設(shè)計、沖壓生產(chǎn)、零件運輸、倉儲、品質(zhì)檢驗以及生產(chǎn)管理等全面實現(xiàn)自動化 [11]。采用基于特征變量化設(shè)計、工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等技術(shù)已成為目前研究的熱門。 近年來已廣泛采用彈塑性有限元法對覆蓋件成形過程進行應(yīng)力、應(yīng)變分析及模擬，預(yù)測某一工藝對零件成型的可能性和講出新的問題，供設(shè)計人員進行修改和選擇，這樣不僅節(jié)省了模具實驗的費用，縮短試驗周期，而且建立一套結(jié)合實際生產(chǎn)的先進設(shè)計方法，使沖壓成型理論逐步達到指導(dǎo)生產(chǎn)實際的作用 [9]。 但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。 （ 1） 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。尤其是成形極限圖（ FLD）的提出，推動了板材性能、成形理論、成形工藝和質(zhì)量控制的協(xié)調(diào)發(fā)展，成為沖壓技術(shù)發(fā)展史上的一個里程碑。但在 20 世紀(jì)的大部分時間里，對沖壓技術(shù)的掌握基本上是經(jīng)驗型的。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件 [3]。 沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓 [1]。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 1 頁 共 40 頁 1 引言 沖壓工藝與模具設(shè)計是材料成型及控制工程專業(yè)模具方向的主干專業(yè)課。 沖壓 所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。 １ .２ 沖壓技術(shù)的歷史及現(xiàn)狀 沖壓技術(shù)的真正發(fā)展，始于汽車的工業(yè)化生產(chǎn)。分析工具是經(jīng)典的成形力學(xué)理論，能求解的問題十分有限。 由于 80 年代有限元方法及 CAD 技術(shù)的先期發(fā)展，使 90 年代以數(shù)值模擬仿真為中心的和計算機應(yīng)用技術(shù)在沖壓領(lǐng)域得以迅速發(fā)展并走向?qū)嵱没?，成為材料變形行為研究和工藝過程設(shè)計的有力工具 [5]。 （ 2）沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量 ,而模具的壽命一般較長 ,所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定 ,互換性好 ,具有“一模一樣”的特征。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟效益 [7]。 （ 2）模具設(shè)計制造技術(shù)現(xiàn)代化。反求工程技術(shù)是先進制造技術(shù)的重要組成內(nèi)容，采用反求技術(shù)，可迅速將實物模形 CAD 模形化，利用已有的模具 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 3 頁 共 40 頁 CAD/CAM 系統(tǒng)進行模具設(shè)計制造，具有速度快的優(yōu)點 [10]。 （ 4）沖壓生產(chǎn)的機械化和自動化。 為了減少城市 CO２ 的排放量，汽車力求輕量化，最突出的發(fā)展方向是提高所用材料的比強度和比剛度及發(fā)展高效的輕量化結(jié)構(gòu)。 我國生產(chǎn)的模具使用壽命與國外模具的使用壽命仍存在著較大的差距。因此，必須加快模具制造的產(chǎn)業(yè)調(diào)整以滿足市場的需要，走出一條低成本、高 效益發(fā)展之路 [16]。 08Al 鋼其他的一些性能參數(shù) :屈服強度 :270410MPa,密度 7800 3/mkg ，伸長率 %3010?? ，彈性模量 :207GPa，一般沒有用抗強度這一指標(biāo) [18]。有幾個尺寸標(biāo)注了公差，上下偏差為 ，或上下偏差為 1，經(jīng)查沖模圖冊可知為 IT13～ IT15 級。 根據(jù)零件的技術(shù)要求，進行工藝性分析，可認(rèn)為該零件屬于盒形件， 11200?? ，3165?? ， 11220?? 幾個尺寸精度為普通精度，采用一般的模具制造精度和模具間隙?？梢赃x用高生產(chǎn)率的復(fù)合模，及多工位的級進模以及高壽命的硬質(zhì)合金模具等。根據(jù)這些基本工序，可擬出以下幾種方案： 方案一：落料與拉深復(fù)合，其余按基本工序； 方案二：落 料與拉深復(fù)合，沖底孔與沖小孔復(fù)合，翻邊與整形復(fù)合，其余按基本工序； 方案三：落料與拉深復(fù)合，沖底孔與切邊復(fù)合，翻邊與整形復(fù)合，其余按基本工序； 方案四：落料、拉深與沖底孔復(fù)合，翻邊與切邊復(fù)合，其余那基本工序； 方案五：落料和拉深復(fù)合，切邊和外緣翻邊復(fù)合，沖底孔和翻邊復(fù)合，其余按基本工序； 方案六：落料、拉深、沖小孔、沖底孔與翻邊復(fù)合，切邊與外緣翻邊復(fù)合，其余按基本工序； 方案七：落料、拉深復(fù)合，整形 、 沖四個對稱小孔 復(fù)合 ，沖底面的三個小孔、底孔與切邊復(fù)合，內(nèi)圓孔翻邊與外緣翻邊復(fù)合； 方案八：全部按基本工序 方 案九：落料與拉深復(fù)合，沖小孔與沖底孔復(fù)合，其余按基本工序； 方案十：采用帶料連續(xù)拉深，沖孔等或者在多工位自動壓力機上沖壓； 分析比較上述十種工藝方案，可以看到： 對于方案一和方案八，所用模具太多，復(fù)合程度低，生產(chǎn)率較低，定位不準(zhǔn)確，容易產(chǎn)生多次沖壓的定位誤差，只適合小批量生產(chǎn)； 對于方案二，沖四個對稱小孔與沖底孔的凸模不在一個平面上，而且凸模高度 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 7 頁 共 40 頁 相差較大，這樣對模具的磨損太大； 對于方案三，切邊不能放在整形之前，因為切邊完之后再整形的話可能導(dǎo)致還有切邊余量沒切完，導(dǎo)致工件尺寸不滿足設(shè)計要求； 對于方案四，翻 邊與切邊復(fù)合時，它們的刃口都不在同一平面上，而且磨損快慢也不同，這會給修磨帶來不便，修磨后要保持相對位置也有困難； 對于方案五和方案六，沖底孔和內(nèi)圓孔翻邊復(fù)合，這樣的話凸模的制造難度較大且復(fù)雜，也給修磨造成困難； 對于方案九，生產(chǎn)率較低，定位不準(zhǔn)確，容易產(chǎn)生多次沖壓的定位誤差，雖然各個工序的模具制作簡單，但是占用設(shè)備過多，還有可能由于在不同單工序模上定位所積累的誤差過大而導(dǎo)致生產(chǎn)出廢品； 對于方案十，采用多工位自動壓力機沖壓，可獲得較高的生產(chǎn)率，而且操作安全，也避免了上述方案中所指出的缺點，但這一方案需專用 壓力機或自動送料裝置，而且模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造周期長，生產(chǎn)成本高，但適合大批量生產(chǎn)； 對于方案七，沒有以上缺點，工序的復(fù)合程度較高，精度相對較高；制造周期短、生產(chǎn)成本相對多工位自動壓力機沖壓稍低，生產(chǎn)率高，雖然模具制作比其他方案復(fù)雜，但是占用設(shè)備少，生產(chǎn)率提高了許多，并且復(fù)合模的特點就是減少誤差，只要結(jié)構(gòu)符合成 型工藝特點就不容易差生廢品，適合于大中批量生產(chǎn)。 (2)定位方式的選擇 工件在模具中的定位主要考慮定位基準(zhǔn)、上料方式、操作安全可靠等因素。為了防止起皺須在模具結(jié)構(gòu)中設(shè)置壓邊機構(gòu)。則凸緣半徑 凸r == 通過所給的圖形可得：四條直邊可按彎曲公式計算，查表 310[20]得，按工件彎曲角為 90176。 具體形狀如圖 所示 圖 最終毛坯形狀 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 11 頁 共 40 頁 3 落料拉深復(fù)合模工藝計算及模具設(shè)計 ３ .１ 落料拉深復(fù)合模的工藝計算 落料部分尺寸 （ 1）排樣 設(shè)計復(fù)合模，首先要設(shè)計條料排樣圖。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 12 頁 共 40 頁 圖 板塊形狀及落料件在板塊中的位置 （ 3）凸凹模工作部分的尺寸及公差 對于落料工序的凸凹模尺寸： 倆直邊部分的凸、凹模工作部分尺寸 mmcxDD i n ))2 ??? ????????? （（ 凸凸 ? mmxDD )( ??? ??????? ）（凹凹 ? 倆圓頭部分的凸凹模工作部分尺寸 mmcxDD i n ))2 ??? ????????? （（ 凸凸 ? mmxDD )( ?? ???????? ）（凹凹 ? 四條過渡弧線的凸凹模的工作部分的尺寸可以通過作圖法可以知道 mmrD ???? mmcxDD i n ))2 ??? ???????? （（ 凸凸 ? mmxDD )( ?? ??????? ）（凹凹 ? 對于拉深工序的凸凹的尺寸： 只需一次拉深而成的低盒形工作部分的形狀與尺寸等于成品零件的內(nèi)表面形狀與尺寸。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 14 頁 共 40 頁 有四個四分之一圓角的那個部分盒形的拉深次數(shù)的確定： D為方形盒的 BB? 的毛坯直徑 B=203,H=41(加修邊余量 ), mmrmmr p 20,40 ?? ,當(dāng) 時mmrr p 20?? ? ? )(4)( 2 rrrrHrrHBBD ppp ???????? mmD 285? 其中 20340, ?????? BrDt，查表 [21]426可得 ?BH ,而 12 0339 BHBH ??? ，則可以一次拉成。凸模支撐面對模座的單位 壓力為 AFP ?壓(F為沖裁力， A為凸模支撐端面積） 已知 21 0 1 3 5,9 5 0 0 0 0 mmANF ?? 代入數(shù)據(jù)得 F=94MPa? ? 90?p? MPa 因此需要加凸凹模墊板 。 (2)壓力機類型的選擇 壓力機類型的選擇主要依據(jù)所要完成的沖壓性質(zhì)、生產(chǎn)批量、沖壓件的尺寸及精度要求等。 沖裁時，壓力機的施力行程較?。ㄐ∮诠Q壓力行程），因此所選壓力機的公稱壓力只要大于沖壓力的總和即可。 行程次數(shù)是指滑塊每分鐘沖擊的次數(shù)，即滑塊每分鐘往復(fù)運動的次數(shù)。 d、行程次數(shù)太高，將縮短設(shè)備壽命。 主要考慮以下因素： a、 要保證毛坯放進和工件取出，應(yīng)使滑塊行程大于工件高度的兩倍以上。 壓力機的閉合高度是指滑塊在下死點時，滑塊底面到工作臺上平面之間的距離。 b. 當(dāng)壓力機工作臺面上有墊板時，用壓力機的閉合高度減去墊板厚度，就是壓力機的裝模高度；沒有墊板的壓力機，其裝模高度與閉合高度相等。 ⑤ 工作臺面尺寸。否則，會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo) 軌間產(chǎn)生過大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。對于小而長的沖頭，壁厚較 薄的凹模等還需要進行強度校核。 （ 2） 定位方式的選擇 復(fù)合模：因為該模具采用的是長板塊，控制板塊的送進方向采用導(dǎo)料板，無側(cè)壓裝置。 （ 4） 導(dǎo)向方式的選擇 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 18 頁 共 40 頁 為了提高模具壽命和工件 質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，模具采用四導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。材料選用 T10A 鋼，淬硬 HRC60～ 62。其結(jié)構(gòu)如圖 所示。其結(jié)構(gòu)如圖 所示。 ② 卸料部件設(shè)計 卸料裝置用剛性卸料板的卸料裝置，如圖 所示，卸料板內(nèi)孔每側(cè)與凸模保持間隙 C＇ ==，卸料板周界尺寸與凹模周界尺寸一樣，厚度根據(jù)沖裁件料厚 t 查模具手冊中表 1410[21]得其厚度為 14mm。同時四導(dǎo)柱模架沖壓時，受力比較均勻平衡，穩(wěn)定性和導(dǎo)向精度較高。導(dǎo)柱與導(dǎo)套材料采用 20 鋼，熱處理硬度為（滲碳） 5862HRC。60 ?? ? Ａ型導(dǎo)套：查表 1042[21]，標(biāo)準(zhǔn)編號： GB/ 20x65x23 其基本參數(shù)： ? ? ? ? 215,76,61 油槽數(shù)為mmLmmrDmmHd ??? ??? a = 1mm。 油槽數(shù)為 4. （ 2） 模柄的選擇 壓力機需 d=φ 70 的模柄，查表 1047[21]， 選用 A 型壓入式模柄，模柄與上模座采用過渡配合。 （ 3）壓力機工作臺孔尺寸 由于四根托桿左右的間距為 450mm,前后的間距為 260mm,而壓力機工作臺尺寸為 700mmx400mm,因此這四根桿能放進工作臺孔里面，滿足要求。模具工作時，用托桿由下向上壓住壓邊圈，可獲得較大的壓邊力。 由分別加工的互換性要求采用較小的制造公差來滿足下式 max minpdZZ??? ? ?