【文章內(nèi)容簡介】 到一副模具上的工序數(shù)量不宜太多，對于復(fù)合模，一般為2～3個工序，最多4個工序，對于連續(xù)模，集中的工序數(shù)可以多些。 產(chǎn)品的工藝分析 材料壸形零件的材料08鋼，屬于普通碳素鋼，品名熱軋優(yōu)碳鋼板。具有較好的可沖壓性能。08的力學(xué)性能如下： 加工硬化指數(shù)n=硬化系數(shù)K＝ 零件結(jié)構(gòu) 08鋼板拉深而成，可保證足夠的強度和剛度。 尺寸精度零件圖上所有未標(biāo)注公差的尺寸，屬于自由尺寸，可按IT14確定工件尺寸的公差。零件外形直徑1：Φ130 + 零件外形直徑2：Φ90 + 零件外形直徑3：Φ75 + 零件外形直徑4：Φ60 厚度 t = 2 4 制定工藝方案工藝方案的內(nèi)容是確定沖裁件的工藝方案，主要包括確定工序數(shù)，工序組合和工序順序的安排，應(yīng)在工藝分析的基礎(chǔ)上制定幾種可能的方案，再根據(jù)工件的批量、形狀等多方面的因素全面考慮，綜合分析，選取一種較為合理的沖壓方案。 工藝方案的分析壸形零件的形狀表明，它為拉深件，所以拉深為基本工序。拉深件的毛坯尺寸與拉深次數(shù)，通過計算來確定。 修邊余量 在不變薄的拉深中，材料厚度雖有變化，但其平均直徑與毛坯原始厚度十分接近。因此毛坯展開尺寸可根據(jù)毛坯面積等于拉深件面積的原則來確定。由于材料的各項異性以及拉深時金屬流動條件的差異，為了保證A產(chǎn)品的尺寸，必須留出修邊余量，在計算毛坯尺寸時，必須計入修邊余量，修邊余量的數(shù)值可查表6。拉深件直徑D=156mm，零件的相對直徑D/d=156mm/130mm=，查表6知修邊余量，△h=,D=156+2△h=166mm。 表6 有凸緣圓筒形拉深件的修邊余量δ（單位：mm）凸緣直徑D凸緣相對直徑D/d附 圖～～≤2525～5050～100100～150150～200200～250250 計算毛坯尺寸在不變薄拉深中，雖然在拉深過程中坯料的厚度發(fā)生一些變化。在工藝設(shè)計時，可以不計坯料的厚度變化，概略地按拉深前后坯料的面積相等的原則進行坯料尺寸的計算。由于金屬的流動性和材料的各向異性，毛坯拉深后，工件邊口不齊。一般情況拉深后都要修邊，因此在計算毛坯時，必須把修邊余量計入工件。由于板厚t=，所以可以直接使用零件圖尺寸進行計算。經(jīng)分析可知該A產(chǎn)品截面較復(fù)雜，故采用部分面積法計算毛坯直徑，將工件從拋物面依次向上分為三個截面 拋物形面，視為半球面 3mm高圓筒 圓環(huán)面積 工件總表面積 利用經(jīng)驗公式計算毛坯直徑驗算：利用solidworks軟件做出壸形零件的剖面，旋轉(zhuǎn)產(chǎn)品，利用軟件算出曲面的面積，然后利用坯料的面積相等的原則算出坯料的直徑為380mm。 確定是否用壓邊圈 用普通平端面凹模拉深時，不用加壓邊的條件見下式： 首次拉深： t／D≥（1m） （1） 以后各次拉深： t／D≥（1／m1） （2） 毛坯的相對厚度t/D=2／176=，易知采用壓邊圈。 確定拉深次數(shù) 拉深系數(shù)的確定： 工件總的拉深系數(shù)為: M=d/D=130/176= t/D= 查《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》，帶凸緣件首次拉深系數(shù)m1=，mm1，該壸形零件可一次拉深成形。 工藝方案的確定在沖壓工藝性分析的基礎(chǔ)上，找出工藝與模具設(shè)計的特點與難點，根據(jù)實際情況提出各種可能的沖壓工藝方案，內(nèi)容包括工序性質(zhì)、工序數(shù)目、工序順序及組合方式等。有時同一種沖壓零件也可能存在多個可行的沖壓工藝方案，通常每種方案各有優(yōu)缺點，應(yīng)從產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、設(shè)備占用情況、模具制造的難易程度和壽命高低、生產(chǎn)成本、操作方便與安全程度等方面進行綜合分析、比較，確定出適合于現(xiàn)有生產(chǎn)條件的最佳方案。因本課題涉及拉深模和脹形模的設(shè)計，故須拉深和脹形兩道工序。 5 工藝計算 拉深力的計算及設(shè)備的選擇 拉深 壓邊圈的壓力必須適當(dāng)，如果過大，就要增加拉深力，因而會使工件拉裂，而壓邊圈的壓力過低就會使工件的邊壁或凸緣起皺。壓邊力的公式見表9。 表9 壓邊力的計算公式 所以壓邊力的計算公式為 （9） 式中 A 有效壓邊面積，mm178。 p （單邊壓力值）查表10，知P= 表10 在單動壓床上拉深時單位壓邊力的數(shù)值 把以上數(shù)據(jù)代入上式。得壓邊力 采用帶凸緣的錐形或球形件的拉深力： = Kpｔσｂ （10）　　　 式中——球殼半徑（㎜）　　　　　　 ｔ——材料厚度（㎜）　　　　　　 σｂ——材料的抗拉強度（MPa）查表11，拉深系數(shù)ｍ＝d/D＝130/176＝，凸緣相對直徑dp/d1=176/130= 所以Ｋ＝　 將Ｋ＝ ＝、ｔ＝2ｍｍ、σｂ＝，得　　　　　?。絧 ㎜2㎜173ＭＰａ　　　　　　　＝16ＫＮ表11 寬凸緣筒形件第一次拉深時的系數(shù)Ｋ值 沖壓設(shè)備的選擇 壓力機類型的選擇 沖壓設(shè)備的選擇是工藝設(shè)計中的一項重要內(nèi)容，它直接關(guān)系到設(shè)備的合理使用、安全、產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率和成本等一系列重要問題。沖壓設(shè)備的選擇包括兩個方面：類型及規(guī)格。首先，應(yīng)根據(jù)所要完成工序的工藝性質(zhì)，批量大小，工件的幾何尺寸和精度等選定壓力機類型。沖壓生產(chǎn)中常用的是曲柄壓力機和液壓機，它們在性能方面的比較見表12。對于中小型沖裁件、彎曲件或淺拉深件多用具有C形床身的開式曲柄壓力機。雖然開式壓力機的剛度差，并且由于床身的變形而破壞了沖模的間隙分布，降低了沖模的壽命和裁件的質(zhì)量。但是，它卻具有操作空間三面敞開，操作方便，容易安裝機械化的附屬設(shè)備和成本低廉等優(yōu)點，目前仍是中小件生產(chǎn)的主要設(shè)備。所以本模具采用開式曲柄壓力機。 壓力機規(guī)格的確定在壓力機的類型選定之后，應(yīng)根據(jù)變形力的大小，沖壓件尺寸和模具尺寸來確定壓力機的規(guī)格。在復(fù)合沖壓中，工序力的計算和其它復(fù)雜的加工過程一樣，可按時間分為若干階段分別計算。求出某階段所完成各種工藝力的總和及該階段的輔助負荷，二者相加即為該階段的工序力。 表12 曲柄壓力機和液壓機的比較為安全起見，防止設(shè)備的過載，可按公稱壓力F壓≥（～）F總的原則選取壓力機。壓力機滑塊行程大小，應(yīng)保證成形零件的取出和方便毛坯的放進。在沖壓工藝中，拉深和彎曲工序一般需要較大的行程。對于拉深工序所用壓力機的行程，至少應(yīng)為成品零件高度的兩倍以上。壓力機的裝模高度是指滑塊處于下死點位置時，滑塊下表面到工作墊板上表面的距離。模具的閉合高度是指工作行程終了時，模具上模座上表面與下模座下表面之間的距離。壓力機的閉合高度是裝模高度與墊板厚度之和。大多數(shù)壓力機，其連桿長度是可以調(diào)節(jié)的，也就是說壓力機的裝模高度是可以調(diào)整的。設(shè)計模具時，必須使模具的閉合高度介于壓力機的最大裝模高度與最小裝模高度之間。工作臺面和滑塊底面尺寸應(yīng)大于沖模的平面尺寸，并還留有安裝固定模具的余地。一般壓力機臺面應(yīng)大于模具底座尺寸50～70mm以上。工作臺和滑塊的形式應(yīng)充分考慮沖壓工藝的需要．必須與模具的打料裝置，出料裝置及卸料裝置等的結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。在壓力機的滑塊和工作臺上安裝一副或數(shù)副模具，加工時上、下模要有正確的相對運動，這是一切沖壓工藝的共同要求。壓力機的精度主要包括工作臺面的平面度、滑塊下平面的平面度、工作臺面與滑塊下平面的平行度、滑塊行程同工作臺面的垂直度及滑塊中心孔同滑塊行程的平行度等。壓力機精度的高低對沖壓工序有很大的影響。精度高，則沖壓件質(zhì)量也高，沖模的使用壽命長。反之，壓力機精度低，不僅沖壓件質(zhì)量低，且模具壽命短。例如若滑塊行程與工作臺的垂直度差，將導(dǎo)致上、下模的同軸度降低，沖模刃口易損傷。壓力機的精度對沖裁加工的影響較之其它加工工序明顯。參照開式壓力機基本參數(shù)（GB/T143471993）可選取公稱壓力為160KN的開式固定臺壓力機。該壓力機與模具設(shè)計有關(guān)系的參數(shù)為：公稱壓力：160KN滑塊行程：70㎜最大閉合高度：220㎜閉合高度調(diào)節(jié)量：70㎜工作臺尺寸：450㎜300㎜工作臺板厚度：60㎜模柄孔尺寸：Φ44㎜50㎜ 模具工作尺寸和公差確定 凸模和凹模的間隙拉深模間隙是指單面間隙。間隙的大小對拉深力、拉深件的質(zhì)量、拉深模的壽命都有影響。若Z值太小，凸緣區(qū)變厚的材料通過間隙時，校直與變形的阻力增加，與模具表面間的摩擦、磨損嚴(yán)重，使拉深力增加，零件變薄嚴(yán)重，甚至拉破，模具壽命降低。間隙小時得到的零件 側(cè)壁平直而光滑，質(zhì)量較好，精度較高。間隙過大時，對毛坯的校直和擠壓作用減小，拉深力降低，模具的壽命提高，但零件的質(zhì)量變差，沖出的零件側(cè)壁不直。因此拉深模的間隙值也應(yīng)合適，確定Z時要考慮壓邊狀況、拉深次數(shù)和工件精度等。其原則是：既要考慮板料本身的公差，又要考慮板料的增厚現(xiàn)象，間隙一般都比毛坯厚度略大一些。采用壓邊拉深時其值可按下式計算： Z/2=（～）t=*2=㎜則拉深模的間隙Z=㎜。 拉深模的圓角半徑（1）凹模的圓角半徑，一般來說，大的可以降低拉深系數(shù)，還可以提高拉深件的質(zhì)量，所以應(yīng)盡可能取大些。但過大，拉深時板料將過早的失去壓邊，有可能出現(xiàn)拉深后期起皺。故凹模圓角半徑的合理值應(yīng)不小于4t，所以=5t=4㎜（2）底部圓角計算同上。 工作部分尺寸 凸模和凹模的尺寸及公差應(yīng)按零件的要求來確定，由于要求內(nèi)形尺寸，因此以凸模設(shè)計為準(zhǔn)。查表得：δp=㎜、δd=㎜凸模尺寸 （16）凹模部分 （17）6 模具結(jié)構(gòu)合理性分析 模具結(jié)構(gòu)圖 圖9 模具總裝圖 模具的工作過程1)準(zhǔn)備工作:手工送料到壓邊圈凹槽位置，凹槽直徑與毛坯直徑相同，放置妥當(dāng)后讓開動按鈕。2)沖床滑塊帶動上模從最高點開始向下運動。3)上模繼續(xù)下行,導(dǎo)柱在導(dǎo)套滑動，對上模導(dǎo)向起定位作用。4)隨著上模下行，上模壓著板料下行, 板料邊緣隨壓邊圈與上?；合蛳逻\動，板料碰到凸模。5)板料接觸凸模時壓邊圈繼續(xù)向下運動,沖床滑塊繼續(xù)向下運動,上模壓邊圈彈簧開始壓縮。壓邊圈受彈簧壓力壓緊坯料,在這一過程中,沖裁和拉深凸模開始工作