【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 逆向設(shè)計(jì)和理論要求，確定圓形板料的尺寸，根據(jù)圓形板料的尺寸來(lái)設(shè)計(jì)落料模具。在落料模設(shè)計(jì)的過(guò)程中，對(duì)板料的利用率進(jìn)行計(jì)算，使其符合經(jīng)濟(jì)實(shí)用的要求 [4]。在對(duì)落料模的設(shè)計(jì)中，根據(jù)其它相關(guān)類似模具的設(shè)計(jì)，落料模設(shè)計(jì)成通用的落料模結(jié)構(gòu)。同時(shí)對(duì)落料沖壓力進(jìn)行計(jì)算來(lái)選擇相對(duì)應(yīng)的壓力機(jī)。根據(jù)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)，利用 Solidworks 軟件畫(huà)出三維模型。液壓模具的設(shè)計(jì)主要是為了得到旋轉(zhuǎn)突起零件的設(shè)計(jì)（具體結(jié)構(gòu)可見(jiàn)模型） ，根據(jù)逆向設(shè)計(jì)和理論要求，確定所要設(shè)計(jì)零件的尺寸，根據(jù)所確定尺寸數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)計(jì)液壓模具。在液壓模設(shè)計(jì)的過(guò)程中，同時(shí)要考慮凹模內(nèi)槽的液體壓力，使橡膠模處于一個(gè)平衡的要求，其液體通過(guò)外部連通器保持要求的壓力，這部分?jǐn)?shù)據(jù)在生產(chǎn)實(shí)踐中調(diào)節(jié)，本課題不做考慮。對(duì)液壓模所需壓力進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)分析設(shè)計(jì)的可行性，從而來(lái)選擇相對(duì)應(yīng)的壓力機(jī)。根據(jù)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)，利用Solidworks 軟件畫(huà)出三維模型。翻邊模具的設(shè)計(jì)主要是為了得到零件的邊緣向凸起的方向翻起的設(shè)計(jì)，考慮到翻邊成型的功能不能在液壓模具中實(shí)現(xiàn)，因此需要設(shè)計(jì)翻邊模具來(lái)實(shí)現(xiàn)。在翻邊模具設(shè)計(jì)的過(guò)程中，結(jié)合所要得到的零件外形和翻邊受力狀況來(lái)設(shè)計(jì)其它部件。同時(shí)對(duì)翻邊模具所須的力進(jìn)行計(jì)算來(lái)選擇相對(duì)應(yīng)的壓力機(jī)。根據(jù)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)，利用 Solidworks 軟件畫(huà)出三維模型。卷邊模具的設(shè)計(jì)主要是為了得到零件的翻起邊緣向內(nèi)卷起的設(shè)計(jì)，考慮到卷邊成型的功能不能在翻邊模具中實(shí)現(xiàn)，因此需要設(shè)計(jì)卷邊模具來(lái)實(shí)現(xiàn)。在卷邊模具設(shè)計(jì)的過(guò)程中，結(jié)合所要得到的零件外形和卷邊受力狀況來(lái)設(shè)計(jì)其它部件。同時(shí)對(duì)卷邊模具所須的力進(jìn)行計(jì)算來(lái)選擇相對(duì)應(yīng)的壓力機(jī)。根據(jù)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)，利用 Solidworks 軟件畫(huà)出三維模型。本論文的最終目的是為了設(shè)計(jì)出燈罩零件，根據(jù)以上的方案，依次通過(guò)四種模具的使用來(lái)做出產(chǎn)品零件，在理論上是可行的。第二章 總體方案的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求燈罩零件尺寸示意圖如圖 21 所示：圖 21 燈罩零件尺寸示意圖模具要求：1) 此模具屬于燈罩成型模，要求是液壓成型模；2) 模具必須具有一般成型模具的典型結(jié)構(gòu)，包括材料定位，送進(jìn)、卸料、導(dǎo)向等裝置；3) 模具制造精度高，表面光潔度好；4) 模具適合材料是純鋁材料；5) 。 設(shè)計(jì)分析和流程 設(shè)計(jì)方案的比較和選擇。根據(jù)圖 21 的零件尺寸，可以考慮用其它機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)加工出燈罩零件。因?yàn)榇肆慵x用鋁材，故其的可塑形比較好，而且零件是旋轉(zhuǎn)體薄件，傳統(tǒng)方法是可以采用旋壓機(jī)來(lái)加工。根據(jù)燈罩的外形，可以設(shè)計(jì)得出沿?zé)粽滞庑巫邉?dòng)的成型路線軌跡，不過(guò)燈罩的邊緣部分是向外卷，而且半徑較小。利用旋壓機(jī)來(lái)一次加工具有一定的難度，而且旋壓機(jī)的價(jià)格比一般的壓力機(jī)貴。在批量生產(chǎn)中，利用旋壓機(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?？梢?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。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。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 ?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a搭邊值 =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： ??1903mpDa??選用條料尺寸為 ，該條料是窄卷裁展開(kāi)所得。?后坯料形狀分別見(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2m的表面積，所選面的周長(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 ,此為沖裁后板料的表面積。利用上面所得到的2m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%??? 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 ，80MPa??抗拉強(qiáng)度為 ，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 ，則落料的卸料卸力為 （32）(N)F???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1h個(gè)數(shù)為 （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）??.074963208NFK??推 推 落 料式中 ——推件力大?。∟） ；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maxF。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160KN閉高度 ，封閉高度調(diào)節(jié)量 ，最小封閉高度max20HmH?調(diào)，工作臺(tái)孔直徑 ，模柄孔尺寸（直徑 深度）為in16?D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minZ合理間隙 ，查設(shè)計(jì)手冊(cè)得知該材料的沖裁模最大雙面間隙 ，maxZ ?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 ???凹 3?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axinZ????凹 凸 ?凹 凸公式取值，即 （3??????????凹8） （??凸9）查手冊(cè)得模具磨損系數(shù) ，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： （3???????????????凹凹10） （3??????0min000in .??? ???????凸凸凸 凹11） 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