【文章內容簡介】 以適 應 大 規(guī)模地成批的生 產 沖 壓 模具。 第一章 零件工 藝 性分析 畢業(yè)設計（或論文） 7 第一節(jié) 零件材料的化 學 成 份 及力 學 性能 從 零件 圖 上可以得出：零件的外形 為類 似矩形拉深件，成型工 藝為 落料、拉深。零件材料 為 1008 鋼 ， 查 有 關 手 冊 可以得知：此 為 美 國 牌 號 ， 它屬 于 優(yōu)質碳 素 結構 。其中 10 代表 優(yōu)質 炭素 結構鋼 [8]，后面 兩 位 數(shù) 字代表了含 碳 量。由 該 材料的含 碳 量可以得知：其力 學 性能 與08 鋼 很相似。由于含 碳 量≤ ％，因而 屬 于 極軟 低 碳鋼 。強度、硬度很低，塑性、 韌 性 極好，冷加工性好，淬透性、淬硬性 極 差，由于硫、磷元素的作用， 它 比 08 鋼 容易切削加工。退火后， 導 磁性能好，宜沖 壓 、冷拉深，符合零件成型工 藝 要求 [4]。 表 08 鋼 化 學 成 份 及機械性能 [1] 第二節(jié) 零件成型工 藝 分析 1 拉深件工 藝 性分析 （ 1）拉深件形 狀應盡 量 簡單 ， 對稱 。 從 零件 圖 上可以看出： 該 零件的外形 為類 似矩形，而且用 圓 弧 過 渡 連 接， 結構對稱 。即工件在 圓 周方向上的 變 形是均的， 模具容易加工，其工藝 性 較 好，避免了急 劇 的 輪 廓 變 化。 （ 2）拉深件各部分尺寸比例要適 當 。 從 零件 圖 上可以看出： 該 零件的 設計 避免了 寬凸 緣 和深度 較 大的尺寸（即 d凸 3d、 h≥ 2d）。 這樣 在成型中可以 減 少拉深次 數(shù) 甚至一次拉成。 （ 3）拉深件的 圓 角半 徑 要適 當 拉深件的 圓 角半 徑 ， 應盡 量大些，以便利于成型和 減 少拉深次 數(shù) 。拉深件底 與 壁、矩形件的四壁 圓 角半 徑應滿 足 r1≥ t、 r2≥ 零件 圖 可以得出： 該 零件底 與 壁、矩形件的四壁 圓 角半 徑應滿 足上述 值 得要求。 這樣 就可以不用再另外增加整形工序。 牌號 化學成份（ ％ ） 機械性能（ MPa） C Si Mn δ b δ s τ E 08 .37 353 245 300 206 畢業(yè)設計（或論文） 8 （ 4）拉深件厚度 不均 勻現(xiàn) 象的考 慮 由于各 處變 形不均 勻 ，上下壁厚 的 變 化 達 至 。但是只有工件有特殊的要求，才 會 考 慮這 些 問題 ，否 則 可以 認為 零件壁厚是均 勻的。由 畢業(yè)設計 原始 資 料可以不用考 慮 壁厚不均 勻 的 現(xiàn) 象。 （ 5）拉深件的尺寸精度不宜要求 過 高 拉深件的制造精度包括直 徑 方向的精度和高度方向的精度，在一般情 況 下，拉深件的精度不宜超 過 表 中所列的 數(shù)值 。 表 拉深件的尺寸精度 [1] 材料厚度 拉深件基本尺寸 ≤ 50 50～ 100 100～ 300 177。 177。 177。 2 落料件工 藝 性分析 根據(jù)體 積 相等，外形相似的原 則 ，可以 對該 零件 進 行展 開 ， 并 求得毛坯的形 狀 及相 關 尺寸。（ 詳見 排 樣 方式的確定） （ 1） 落料件形 狀 相 對簡單 ， 對稱 。 通 過 排 樣圖 可以得知： 該 落料件形 狀 相 對簡單 、對稱 ，而使得排 樣廢 料最少。 （ 2） 落料件外形 應 避免尖 銳 的 清 角。 通 過 排 樣圖 可以得知： 該 落料件的外形全部用 圓弧 過 渡 連 接，宜于落料工 藝 的 進 行。 （ 3）落料件的尺寸精度和表面粗糙度的確定 對 于沖裁件的 內 、外形的 經濟 精度不高于GB180079 IT11 級 ，一般要求落料件的精度最好低于 IT10 級 [1]。具體 數(shù)值見 表 。 表 落料件的尺寸精度 [1]（ mm） 沖裁類型 零件尺寸 材料厚度 畢業(yè)設計（或論文） 9 普通沖裁 10 10～ 50 50～ 100 150～ 300 沖裁件表面粗糙 Ra一般在 m 以上，具體 數(shù)值 由零件的厚度 t=， 查 相 關設計手 冊 [1]表 212 可得 Ra= m。 第三節(jié) 零件成形工 藝 方案的確定 該 工件包括落料、拉深 兩個 基本工序，可以有三 種 工 藝 方案： 方案一：先落料，后拉深。采用 單 工序模生 產 。 方 案二：落料 拉深 復 合沖 壓 。采用正裝 復 合模生 產 。 方案三：拉伸 級進 沖 壓 。采用 級進 模生 產 。 方案一模具 結構簡單 ，但需 兩 道工序 兩 副模具，成本高而生 產 效率低， 難 以 滿 足 顧 客的要求。方案二只需一幅模具，工件的精度及生 產 效率都 較 高。凸、凹的最小壁厚 比凸、凹 許 用最小壁厚 大。但是由于零件的幾何形 狀簡單對稱 ，模具制造 難 度不大。方案三也只需要一幅模具，生 產 效率高，但模具比 較復雜 ，送 進 操作不方便，加之工件尺寸比 較 大。通 過對 上述三 種 工 藝 方案的分析比 較 ， 該 件若能一次拉深成形， 則 采取第二 種 方案 為 佳。 第二章 模具 主要 設計計 算 第一節(jié) 零件毛坯尺寸的 計 算 由于 該 拉深件 的外形 為類 似矩形， 為 得到毛坯的幾何形 狀 和尺寸。其需要 將 工件分成多個 部分 進 行 計 算。而筒壁上部分的 計 算需要采用久里金法 則 （任意一 個 旋 轉 體的表面 積 等于該 旋 轉 體重心 x 與該 旋 轉 體弧 長 l 的乘 積 。） 進 行 計 算。其他部分 則 可以采用文 獻 [1]推薦的公式求出。 畢業(yè)設計（或論文） 10 當將 各 個 部分的表面 積 分 別 求出 來 以后， 進 行相加便可以的到毛坯的表面 積 。但是此 過程十分的繁 瑣 、麻 煩 ， 從 而延 長 了模具的 設計 周期。 為 了 縮 短模具的 設計 周期，可以采用模具 CAD 軟 件（如 Proe 軟 件） 對 拉深件 進 行展 開 可以很方便得到： 該 工 件的毛坯的形 狀 及相 關尺寸（ 見 裝配 圖 ），如 圖 、 。 圖 零件立體 圖 圖 零件毛坯 圖 將 上面的立體 圖轉 化 為 零件 圖 ，可以得出毛坯零件 圖 ，如 圖 所示。 *以上尺寸均 為 生 產經驗 而 得，需要在 試 模 時進 一步 調 整。 第二節(jié) 零件毛坯排 樣 方式的確定 由上面毛坯的零件 圖 ， 并參 考相 關設計 手 冊 [1]表 216 確定其排 樣 方式 為 直排。其排 樣圖 如 圖 所示： 之所以采用 這種 排 樣 方式，是因 為這 是第一次拉深 對 毛坯尺寸要求不太 嚴 格， 并 且可以提高材料利用率。在毛坯排 樣 無中 間 搭 邊 ，沖裁后 廢 料中 間 自 動斷開 ，方便送料，不用 設 置卸料板送料。 畢業(yè)設計（或論文） 11 查 《 鋼鐵 材料手 冊 》 擬 采用 135mm179。 6000mm 的 條 料 進 行生 產 ，其步距 值為 115。所以其一 個 步距的材料利 用率η步 = 100％ = 179。 100％ =74％。每 個條 料可以沖裁 52 個 零件，每 張鋼板 總 的材料利用率 為 ％。 圖 毛坯零件 圖 圖 零件排 樣圖 第三節(jié) 成形次 數(shù) 的確定 由 畢業(yè)設計 任 務書 可以得知： 該 零件 屬 于盒形件拉深。根據(jù) 該 零件的相 對圓 角半 徑 r/B和相 對 高度 H/B 值 ， 查 相 關設計 手 冊 [1]圖 472可以得到： 該 零件可以一次拉深成形。 第四節(jié) 成形 設備 的 選擇 及其校核 1 沖 壓 力的 計 算 查 有 關設計 手 冊 [6]可以得出沖裁力的 計 算公式： F=KLtτ b FD=KDF Fx=KxF 畢業(yè)設計（或論文） 12 將 K= ， L=382mm， t=, τ b=300MPa 代入上述公式可得： F=178776N .同理 將 KD=，KX= 代入上述公式可得： FD=， FX=. 2 拉深力的 計 算 首先由零件的 H/B、 r/B 值查 相 關設計 手 冊 [1]圖 472可以得知： 該 拉深件可以一次拉深成型。 為簡 便 計 算出拉深力可以采用相 關設計 手 冊 [1]表 484 所推薦的 計 算公式： F 拉 = k1π dcp1tδ b 其中 k1 可以有相 關設計 手 冊 表 485[1]并 采取 插值 法得到： k1 =。 將 δ b=353MPa，t=, π dcp1=382 代入上述公式可以得到： F拉 =144396N。 3 成型 設備 的 選擇 壓 力機的 選擇 是工 藝設計 中一 項 重要 內 容， 它 直接 關 系到 設備 的合理使用、安全、 產 品質 量、模具 壽 命、生 產 效率和成本等一系列 問題 。 應 根據(jù)所完成的工 藝 性 質 、批量大小、工件的幾何尺寸和精度等 級 等 選 定 壓 力機的 類 型和 噸 位。 采取 復 合沖 壓 生 產 ， 壓 力機的 噸 位 應該 是上述力的 總 和。 F 總 = F+ FD + Fx + F 拉， 將上述的 值 代入可以得到： F 總 =。由此 并 根據(jù)生 產 工 藝 的要求采用 J2340 壓 力機。其相 關參數(shù)見 圖 [3]。 畢業(yè)設計（或論文） 13 表 成型設備的參數(shù) 公稱壓力 /KN 400 發(fā)生公稱壓力時滑塊離下極點距離 /mm 7 滑塊固定行程 /mm 100 滑塊調節(jié)行程 /mm 100/10 標準行程次數(shù) (不小于 )(次 /min) 80 (快速型 )發(fā)生公稱壓力時滑塊離下極點距離 /mm 2 (快速型 )滑塊行程 /mm 40 (快速型 )行程次數(shù) (不小于 )(次 /min) 200 (最大閉 合高度 )固定臺和可傾 /mm 300 閉合高度調節(jié)量 /mm 80 (標準型 )滑塊中心到機身距離 (吼深 )/mm 220 (標準型 )工作臺尺寸 (左右179。前后 )/mm 630179。 420 (標準型 )工作臺孔尺寸 (左右179。前后 )/mm 300179。 150 (標準型 )工作臺孔尺寸 (直徑 )/mm 200 活動臺壓力機滑塊中心到機身緊固工作臺平面之距離 /mm 210 模柄孔尺寸 (直徑179。深度 )/mm Ф 50179。 70 工作臺板厚度 /mm 80 傾斜角 (不小于 )(176。 ) 30 選擇壓 力機公 稱壓 力 時 ，必 須 注意 當 拉深工作 行程 較 大 時 ，尤其落料拉深 復 合 時 ， 應 使工 藝 曲 線 位于 壓 力機滑 塊 的 許 用 壓 力之下而不能 簡單 地按 壓 力機的公 稱壓 力大于工 藝 力的原則 去確定 壓 力機的 規(guī) 格。否 則 可能 會發(fā) 生 壓 力機超 載 而 損 壞。根據(jù)生 產經驗 可以得知： 該壓力機完全符合 該 零件生 產 工 藝 的要求。 第五節(jié) 壓 力中心的確定及其相 關計 算 畢業(yè)設計（或論文） 14 為 保 證壓 力機和模具正常工作，必 須 使沖模的 壓 力中心 與壓 力機的滑 塊 中心相重合。否則 在沖 壓時會 使沖模 與壓 力機的滑 塊 歪斜，引起凸、凹模 間 隙不均 勻 和 導 向零件加速磨 損 ，造成刃口和其他零件的 損 壞，甚至 會 引起 壓 力機 導軌 的磨 損 。影 響壓 力機的精度， 對 于形 狀簡單 而 對稱 的 工件如矩形、 圓 形、正多 邊 形，其沖裁的 壓 力中心 與 工件的幾何中心重合。 結 合零件 圖 ， 該 沖裁件的 壓 力中心即 為 工件的幾何中心。 該 工件的沖裁力不大， 為 便于模具的加工和裝配，模具中心 選 在工件的幾何中心。此 滿 足 J2340 的模柄孔投影面 積 范 圍內 ，滿 足要求。 第六節(jié) 工作零件工作尺寸的確定 1 落料凸凹模工作尺寸的 計 算 對 于沖制 復雜 形 狀 的零件和 單 件生 產 的模具，其凸、凹模具常采用配合加工的方法。凸、凹模的尺寸 計 算，落料件按凹模磨 損 后尺寸 變 大， 變 小，不 變 的 規(guī) 律可以分 為 三 種 。具體可參見 相 關設計 手 冊 [1]。具體公式可 參見 表 。由零件排 樣圖 ， 該 落料件尺寸都 屬 于凹模磨損 后尺寸 變 大的 類 型?？傻寐淞习寄３叽绲?計 算公式。 表 工作零件刃口尺寸 計 算 尺寸及分 類 尺寸 轉換 計 算公式 計 算 結 果 備 注 落料 +