【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 旋壓機(jī)來(lái)加工的經(jīng)濟(jì)性不如采用模具來(lái)加工成型。對(duì)于圖 21 中零件形狀和尺寸要求，考慮到零件的卷邊部分，采用復(fù)合模具加工成形具有一定的難度，而且這種模具的造價(jià)比較高。結(jié)合課題的要求，本人采用多副模具分工序分別加工零件來(lái)完成設(shè)計(jì)，這些模具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)便宜，對(duì)于零件的批量加工非常使用。可見(jiàn)，選用多副模具分工序加工這個(gè)方案來(lái)對(duì)于批量生產(chǎn)零件產(chǎn)品是非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用的。為了得到以上零件的三維模型，本人設(shè)計(jì)的此零件需要通過(guò)四個(gè)主要工序來(lái)逐步實(shí)現(xiàn)零件的成型。首先在一般的鋁料板料中沖壓出所要求尺寸的圓形鋁板，之后，圓形鋁板要進(jìn)行拉深、翻邊、卷邊，這些主要通過(guò)設(shè)計(jì)的模具和壓力機(jī)等設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。 落料模的設(shè)計(jì)，該模具可以實(shí)現(xiàn)沖壓得到圓形的坯料（結(jié)合設(shè)計(jì)尺寸要求） ，其內(nèi)部大概結(jié)構(gòu)可見(jiàn)圖 22。燈罩拉深成形分析及模具設(shè)計(jì)6圖 22 落料模內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖液壓拉深模的設(shè)計(jì)，該模具可以實(shí)現(xiàn)沖壓得到旋轉(zhuǎn)突起零件的拉深成型（結(jié)合設(shè)計(jì)尺寸要求） ，其內(nèi)部大概結(jié)構(gòu)可見(jiàn)圖 23。圖 23 液壓模內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 翻邊模的設(shè)計(jì)，該模具可以實(shí)現(xiàn)沖壓得到旋轉(zhuǎn)突起零件邊緣的翻邊成型（結(jié)合設(shè)計(jì)尺寸要求） ，其內(nèi)部大概結(jié)構(gòu)可見(jiàn)圖 24。圖 24 翻邊模內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖卷邊模的設(shè)計(jì)，該模具可以實(shí)現(xiàn)沖壓得到旋轉(zhuǎn)突起零件邊緣的卷邊成型（結(jié)合設(shè)計(jì)尺寸要求） ，其內(nèi)部大概結(jié)構(gòu)可見(jiàn)圖 25。浙 江 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )7圖 25 卷邊模內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 對(duì)模具結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)工作原理的解說(shuō) 對(duì)沖裁落料模工作過(guò)程和原理的解釋說(shuō)明 在開(kāi)始工作時(shí)，模具處于開(kāi)模狀態(tài)，在模具的一邊自動(dòng)的間歇性的送入板料，在送入板料的過(guò)程中，由三個(gè)擋料銷來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向定位的作用。每當(dāng)板料進(jìn)給到一定的距離，落料模開(kāi)始合模沖壓板料，首先卸料板壓緊板料，然后凸模沖壓板料，沖出圓形鋁板。然后進(jìn)行開(kāi)模，考慮到凸模沖壓板料后，板料可能會(huì)卡在凸模上，故在模具中添加卸料裝置。該卸料裝置由卸料板、卸料橡皮和卸料螺釘三部分組成，在合模時(shí)卸料橡皮處于壓縮狀態(tài)，開(kāi)模后其恢復(fù)原形，故卸料橡皮的彈性恢復(fù)力和卸料裝置的重力使得卸料板下移來(lái)帶動(dòng)板料，讓卡在凸模上的板料脫落，而被沖落下來(lái)的圓形板料會(huì)沿著下模座和凹模的中心通孔掉落。以上這樣就完成了整個(gè)沖壓過(guò)成了，下一個(gè)過(guò)成就從復(fù)以上的描述過(guò)程。 對(duì)液壓模工作過(guò)程和原理的解釋說(shuō)明 在開(kāi)始工作時(shí)，模具處于開(kāi)模狀態(tài)，在模具的一邊通過(guò)人工或機(jī)械手送入圓形板料，在送入板料的過(guò)程中，由豎起的兩個(gè)圓柱銷來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的作用，同時(shí)橡膠壓板的錐形孔有利于圓形板料的滑入，使之中心定位。模具在合模的過(guò)程中，先由壓邊環(huán)向下與橡膠壓板的內(nèi)錐形孔壓緊，并沒(méi)有壓緊工件，只留有一部分的間隙以便于零件拉深成型時(shí)的金屬流通 [5]。之后，凸模下壓拉深工件，而凹模裝置中，在液體壓力的作用下，使工件包向凸模，逐漸性成凸模的形狀，由于凹模處采用軟性材料的橡膠模，在拉深成型的過(guò)程中，不會(huì)壓緊半徑較小的變形面，此橡膠模起到保護(hù)零件的作用。由于利用這種模具的液壓拉深成型，可以防止產(chǎn)生尖角和較小半徑弧面的裂開(kāi)，故零件在加工中不需要整形。當(dāng)零件成型后，凹模零件內(nèi)液體壓力調(diào)小，液壓模開(kāi)始開(kāi)模。凸模開(kāi)始離開(kāi)零件，而壓邊環(huán)依然壓緊著零件邊緣，當(dāng)其上的彈簧處于松弛狀態(tài)后，等上模上升到一定程度后使螺釘帶動(dòng)壓邊環(huán)，之燈罩拉深成形分析及模具設(shè)計(jì)8后，整個(gè)上模將離開(kāi)下模。當(dāng)上模離開(kāi)到一定距離后，凹模槽內(nèi)的液體通過(guò)外部的聯(lián)通器沖壓，使橡膠?；謴?fù)到原來(lái)的形狀，同時(shí)把成型零件頂出。之后，通過(guò)人工或機(jī)械手把成型零件取出，完成整個(gè)工作過(guò)程，下一個(gè)過(guò)成就從復(fù)以上的描述過(guò)程。 對(duì)翻邊模工作過(guò)程和原理的解釋說(shuō)明 在開(kāi)始工作時(shí)，模具處于開(kāi)模狀態(tài)，在模具的一邊通過(guò)人工或機(jī)械手送入液壓成型后的零件，在送入零件的過(guò)程中，通過(guò)下模定位板的錐形孔有利于零件的滑入，使之中心定位。模具在合模的過(guò)程中，先由下模的大型推桿件推動(dòng)翻邊凸模，使翻邊凸模上升到一定的高度，以便與上模下壓過(guò)程中，凹模和凸模把零件夾在中間，然后繼續(xù)下移，當(dāng)零件下移到碰到下模定位板的錐形孔的沉頭面時(shí)，零件的邊緣開(kāi)始拉深成型。此時(shí)，凹模套環(huán)和夾緊卸料環(huán)同步下移，工件的外邊緣開(kāi)始拉深變形，直到上模下降到規(guī)定的高度。翻邊模的成型過(guò)程就完成了。之后是開(kāi)模過(guò)程，此時(shí)上模架、凸模和夾緊卸料環(huán)同時(shí)上升，當(dāng)夾緊卸料環(huán)的上表面上升到與下模定位板的錐形孔的沉頭面等高時(shí)，凸模和夾緊卸料環(huán)停止上升，而上模依然上升留出一定的空間以便于零件的取出和放入。上模架上升停止后，通過(guò)人工或機(jī)械手把成型零件取出，完成整個(gè)工作過(guò)程，下一個(gè)過(guò)成就從復(fù)以上的描述過(guò)程。 對(duì)卷邊模工作過(guò)程和原理的解釋說(shuō)明 在開(kāi)始工作時(shí)，模具處于開(kāi)模狀態(tài)，在模具的一邊通過(guò)人工或機(jī)械手送入經(jīng)過(guò)反邊處理過(guò)的零件，因?yàn)橥鼓５耐怀鐾庑问沽慵行亩ㄎ?。模具在合模的過(guò)程中，先由卷邊凹模的下表面接觸壓向凸模套環(huán)的上表面，同時(shí)夾緊裝置中的定位夾緊模開(kāi)始?jí)壕o零件，防止在卷邊過(guò)成中因?yàn)榫磉叾沽慵膬?nèi)部發(fā)生變形。當(dāng)上模架和凸模套環(huán)下降到一定程度時(shí)，凹模的內(nèi)弧形面對(duì)零件的邊緣進(jìn)行卷邊變形，直到卷邊成型完成。之后，上模架開(kāi)始上升，在此同時(shí)上模架和凸模套環(huán)同步上升直到彈簧恢復(fù)到平衡狀態(tài)。上摩架繼續(xù)上升，直到夾緊定位裝置中的螺釘帶動(dòng)壓環(huán)上升時(shí)，整個(gè)上模架全部離開(kāi)下模架。當(dāng)開(kāi)模到一定程度，以便于零件取出和放入時(shí)，上模架上升停止后，通過(guò)人工或機(jī)械手把成型零件取出，完成整個(gè)工作過(guò)程，下一個(gè)過(guò)成就從復(fù)以上的描述過(guò)程。第三章 落料模的設(shè)計(jì)中等批量沖壓生產(chǎn)如圖 3—1 所示圓形鋁板零件，材料為 1060 牌號(hào)的純鋁材料，直徑= =190mm，料厚 t=，尺寸公差 =。Dd坯 ?浙 江 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )9圖 3—1 所需圓形鋁板零件 工藝分析計(jì)算該工件屬典型的落料件，形狀簡(jiǎn)單，尺寸精度較低，只需一套簡(jiǎn)單的沖裁模即可。 工件的排樣方案根據(jù)本人的設(shè)計(jì)，查手冊(cè)得知工件與板料邊緣的搭邊值 =3mm，工件間的搭邊值a=3mm。1a采用單排方式，此時(shí)條料寬度可裁為： ??219036mbD????沖裁時(shí)送進(jìn)步距為： ??1903mpa??選用條料尺寸為 ，該條料是窄卷裁展開(kāi)所得。?形狀分別見(jiàn)圖 3—2 和圖 3—3 所示。首先建立沖裁后的板材零件 （1）根據(jù)以上尺寸先建立窄卷材的展開(kāi)模型燈罩拉深成形分析及模具設(shè)計(jì)10圖 3—2 窄卷材的展開(kāi)模型（2）根據(jù)拉伸切除和陣列特征得到最終板料形狀圖 3—3 窄卷材沖壓完后的模型使用測(cè)量功能測(cè)量完成沖裁前后的板料的面積在 Solidworks 中利用測(cè)量功能測(cè)量完成沖裁前后的板料的面積，在測(cè)量沖裁前的板料面積對(duì)話框中顯示出所選面的面積為 196000 ,此為沖裁前板料的表面積，所選面的周2m長(zhǎng)為 2392mm。在測(cè)量沖裁后的板料面積對(duì)話框中顯示出所選面的面積為 ,此2m為沖裁后板料的表面積。利用上面所得到的兩個(gè)面積就可以得到材料的利用率了，材料的利用率為：()190%???浙 江 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )11 工藝力計(jì)算和壓力機(jī)選擇在此選用退火后的 106O 純鋁材料，其力學(xué)性能：抗剪強(qiáng)度為 ，抗拉強(qiáng)度80MPa??為 ，屈服強(qiáng)度為 ，伸長(zhǎng)率為 。10MPab??80MPas??25%?.(m)Ld??坯式中 ——圓周率，一般取 ；? ——坯料直徑，由已知得 ：190（mm） ；坯 d坯 ——沖裁件周長(zhǎng)（mm） 。L （31）(N)FKt????落 料式中 ——落料力（N ） ；落 料 ——板料厚度（mm ） ；t ——沖裁件周長(zhǎng)（mm） ；L——修正安全系數(shù)，一般取 ；? ——材料的抗剪強(qiáng)度（MPa） 。?查手冊(cè)此材料的卸料力系數(shù) 為 ~,在此取上限為 ，則落料的卸料力為 卸 （32）(N)FK???卸 卸 落 料式中 ——沖裁所需卸料力（N ） 。卸查手冊(cè)根據(jù)材料厚度取凹模刃口高度 =5mm，故在凹?？趦?nèi)同時(shí)存有落料件的個(gè)數(shù)為1h （33）??查手冊(cè)此材料推件力系數(shù) 為 ~，在此取上限為 ，則推件力為K推 （34）??.074963208NF??推 推 落 料式中 ——推件力大小（N ） ；推 ——卡在凹模中工件及廢料個(gè)數(shù)。n這工序的最大總壓力為 （35）??4963712084756NFF?????落 總 落 料 卸 推設(shè)備噸位大小的選擇，首先要以沖壓工藝所需要的變形力為前提。要求設(shè)備的名義壓燈罩拉深成形分析及模具設(shè)計(jì)12力要大于所許要的變形力，而且還要有一定的力量?jī)?chǔ)備，以防萬(wàn)一。例如，某道沖壓工序的工藝變形力為 ， 那么，選擇的設(shè)備噸位一般為 。從提高設(shè)備的工作剛度、沖壓件的精度及延長(zhǎng)設(shè)備的壽命觀點(diǎn)出發(fā)，要求設(shè)備容量有較大剩余。最新觀點(diǎn)是使設(shè)備留有 40%~30%的余量，即使用設(shè)備容量的 60%~70%。還有的建議只使用設(shè)備容量的50%，即取設(shè)備的噸位為工藝變形力的 2 倍。對(duì)本人的課題設(shè)計(jì)，設(shè)備的名義壓力可取工藝變形力的 倍，即????根據(jù)上述工藝力的計(jì)算值，可選用 壓力機(jī)，其主要參數(shù)為：最大封閉高度160KN，封閉高度調(diào)節(jié)量 ，最小封閉高度 ，工作臺(tái)max0HmH?調(diào) min160H?孔直徑 ，模柄孔尺寸（直徑 深度）為 。16D?臺(tái) ?305?? 對(duì)模具工作部分尺寸計(jì)算對(duì)圓形凸模和凹模，可采用分開(kāi)加工方式。凸模和凹模之間的間隙也必須在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，如果間隙過(guò)大或過(guò)小，不僅難以沖出合格的制件，還會(huì)影響模具的壽命，這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙 ，最大值稱為最大合理間隙 ，查設(shè)計(jì)手冊(cè)得知該minZmaxZ材料的沖裁模最大雙面間隙 ，最小雙面間隙 。?? （36）??查手冊(cè)得，落料部分凹模和凸模的制造偏差分別為 .5??凹 03??凸 （37）??.?凹 凸經(jīng)驗(yàn)算不滿足 的條件，因此減小 、 的值，按下面的公式取axinZ????凹 凸 ?凹 凸值，即 （38）??????????凹 （39）??凸查手冊(cè)得模具磨損系數(shù) ，此零件的普通沖裁件的外形及孔內(nèi)公差為 ，75X ??浙 江 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )13則磨損量： 。???對(duì)落料件，應(yīng)該先根據(jù)工件確定凹模尺寸，得落料模凹模和凸模工件直徑分別為： （310）?????????????凹凹 （311）??????min000in .?? ?????凸凸凸 凹 模具零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 凹模的設(shè)計(jì)計(jì)算選定孔口形式：因?yàn)楣ぜa(chǎn)批量較大且材料較薄，所以選用刃口強(qiáng)度高、修模后孔口尺寸不變的圓柱形孔口凹模。刃口直筒高度：如前述的材料厚度所取凹模刃口高度 為 5 mm。1h刃口直筒直徑：高度為 的刃口直筒的直徑即為前面求得的凹模工作直徑 ，名1h D凹義尺寸為 ；為了便于出料，直筒下部的寬孔直徑比直筒直徑大 1~2mm，在這里為了便于設(shè)計(jì)取 ，?????凹凹 寬凹寬的外形尺寸確定：凹模的高度和壁厚查手冊(cè)獲得，根據(jù)板料厚度 ?凹模尺寸 ，得推薦的凹模的高度 。取 ， 25H凹 3C到符合標(biāo)準(zhǔn)，取凹模的外徑尺寸為 。250?在 SolidWorks 環(huán)境中進(jìn)行凹模的初步造型，其模型如圖 34 所示。燈罩拉深成形分析及模具設(shè)計(jì)14圖 34 凹模的初步造型 選擇標(biāo)準(zhǔn)模架確定模具封閉高度：根據(jù)所選壓力機(jī)的最大封閉高度 和最小封閉高度 ，maxHminH一般按下列關(guān)系選擇沖模的閉合高度 ：H模 （312）maxmin510H???模即 。217模根據(jù)凹模的輪廓尺寸 以及閉合高度的尺寸范圍，參照手冊(cè)，并根據(jù)國(guó)家25?標(biāo)準(zhǔn) ，選擇：?凹模 Z 周界為 為 ；L?m后側(cè)滑動(dòng)導(dǎo)向鑄鐵模架為 ；25190~23?（上模座為 、下模座為 、?、導(dǎo)套為 等零件） 。? 凹模和下模座的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)緊固螺釘?shù)倪x擇及螺釘孔的計(jì)算凹模與下模座之間使用螺釘緊固，此處采用 4 個(gè)均布的 M10 內(nèi)六角圓柱螺釘。根據(jù)下模座的厚度（55mm） ，選擇長(zhǎng)度為 60mm 的 內(nèi)六角圓柱螺釘。下模座106785MGB??的沉頭孔直徑為 ，下模座的螺釘孔采用通孔的形式，其通孔的直徑為 。下模座的沉頭孔的深度等于螺釘直徑加上 1mm，所以下模座的沉頭孔的深度為 11mm。凹模的螺紋孔的深度應(yīng)大于如下值：螺釘長(zhǎng)—（下模座厚度—沉頭孔深度）=60—（55—11）=16（mm ）考慮凹模的高度，凹模的螺紋孔的深度取 20mm。一般來(lái)說(shuō)， M10 的螺紋孔與凹模邊緣的距離要大于 11mm，與凹模刃口的距離要大于 17mm，所以凹模中螺紋孔可以分布在直徑為：之間，????~8250m12????在這里取 225mm 的圓周作為凹模螺紋孔的分布圓周。銷釘?shù)倪x擇以及凹模和下模座的銷釘孔尺寸計(jì)算浙