【文章內容簡介】 逆向設計和理論要求，確定圓形板料的尺寸，根據(jù)圓形板料的尺寸來設計落料模具。在落料模設計的過程中，對板料的利用率進行計算，使其符合經(jīng)濟實用的要求 [4]。在對落料模的設計中，根據(jù)其它相關類似模具的設計，落料模設計成通用的落料模結構。同時對落料沖壓力進行計算來選擇相對應的壓力機。根據(jù)設計的數(shù)據(jù)，利用 Solidworks 軟件畫出三維模型。液壓模具的設計主要是為了得到旋轉突起零件的設計（具體結構可見模型） ，根據(jù)逆向設計和理論要求，確定所要設計零件的尺寸，根據(jù)所確定尺寸數(shù)據(jù)來設計液壓模具。在液壓模設計的過程中，同時要考慮凹模內槽的液體壓力，使橡膠模處于一個平衡的要求，其液體通過外部連通器保持要求的壓力，這部分數(shù)據(jù)在生產(chǎn)實踐中調節(jié)，本課題不做考慮。對液壓模所需壓力進行計算，同時分析設計的可行性，從而來選擇相對應的壓力機。根據(jù)設計的數(shù)據(jù)，利用Solidworks 軟件畫出三維模型。翻邊模具的設計主要是為了得到零件的邊緣向凸起的方向翻起的設計，考慮到翻邊成型的功能不能在液壓模具中實現(xiàn)，因此需要設計翻邊模具來實現(xiàn)。在翻邊模具設計的過程中，結合所要得到的零件外形和翻邊受力狀況來設計其它部件。同時對翻邊模具所須的力進行計算來選擇相對應的壓力機。根據(jù)設計的數(shù)據(jù)，利用 Solidworks 軟件畫出三維模型。卷邊模具的設計主要是為了得到零件的翻起邊緣向內卷起的設計，考慮到卷邊成型的功能不能在翻邊模具中實現(xiàn)，因此需要設計卷邊模具來實現(xiàn)。在卷邊模具設計的過程中，結合所要得到的零件外形和卷邊受力狀況來設計其它部件。同時對卷邊模具所須的力進行計算來選擇相對應的壓力機。根據(jù)設計的數(shù)據(jù)，利用 Solidworks 軟件畫出三維模型。本論文的最終目的是為了設計出燈罩零件，根據(jù)以上的方案，依次通過四種模具的使用來做出產(chǎn)品零件，在理論上是可行的。第二章 總體方案的設計 設計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構，包括材料定位，送進、卸料、導向等裝置；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) 。 設計分析和流程 設計方案的比較和選擇。根據(jù)圖 21 的零件尺寸，可以考慮用其它機構來實現(xiàn)加工出燈罩零件。因為此零件選用鋁材，故其的可塑形比較好，而且零件是旋轉體薄件，傳統(tǒng)方法是可以采用旋壓機來加工。根據(jù)燈罩的外形，可以設計得出沿燈罩外形走動的成型路線軌跡，不過燈罩的邊緣部分是向外卷，而且半徑較小。利用旋壓機來一次加工具有一定的難度，而且旋壓機的價格比一般的壓力機貴。在批量生產(chǎn)中，利用旋壓機來加工的經(jīng)濟性不如采用模具來加工成型。對于圖 21 中零件形狀和尺寸要求，考慮到零件的卷邊部分，采用復合模具加工成形具有一定的難度，而且這種模具的造價比較高。結合課題的要求，本人采用多副模具分工序分別加工零件來完成設計，這些模具的結構簡單、造價便宜，對于零件的批量加工非常使用?？梢姡x用多副模具分工序加工這個方案來對于批量生產(chǎn)零件產(chǎn)品是非常經(jīng)濟實用的。為了得到以上零件的三維模型，本人設計的此零件需要通過四個主要工序來逐步實現(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，圓形鋁板要進行拉深、翻邊、卷邊，這些主要通過設計的模具和壓力機等設備來實現(xiàn)。 落料模的設計，該模具可以實現(xiàn)沖壓得到圓形的坯料（結合設計尺寸要求） ，其內部大概結構可見圖 22。圖 22 落料模內部結構簡圖液壓拉深模的設計，該模具可以實現(xiàn)沖壓得到旋轉突起零件的拉深成型（結合設計尺寸要求） ，其內部大概結構可見圖 23。圖 23 液壓模內部結構簡圖 翻邊模的設計，該模具可以實現(xiàn)沖壓得到旋轉突起零件邊緣的翻邊成型（結合設計尺寸要求） ，其內部大概結構可見圖 24。圖 24 翻邊模內部結構簡圖卷邊模的設計，該模具可以實現(xiàn)沖壓得到旋轉突起零件邊緣的卷邊成型（結合設計尺寸要求） ，其內部大概結構可見圖 25。圖 25 卷邊模內部結構簡圖 對模具結構和機構工作原理的解說 對沖裁落料模工作過程和原理的解釋說明 在開始工作時，模具處于開模狀態(tài)，在模具的一邊自動的間歇性的送入板料，在送入板料的過程中，由三個擋料銷來實現(xiàn)導向定位的作用。每當板料進給到一定的距離，落料模開始合模沖壓板料，首先卸料板壓緊板料，然后凸模沖壓板料，沖出圓形鋁板。然后進行開模，考慮到凸模沖壓板料后，板料可能會卡在凸模上，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，在合模時卸料橡皮處于壓縮狀態(tài)，開模后其恢復原形，故卸料橡皮的彈性恢復力和卸料裝置的重力使得卸料板下移來帶動板料，讓卡在凸模上的板料脫落，而被沖落下來的圓形板料會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沖壓過成了，下一個過成就從復以上的描述過程。 對液壓模工作過程和原理的解釋說明 在開始工作時，模具處于開模狀態(tài)，在模具的一邊通過人工或機械手送入圓形板料，在送入板料的過程中，由豎起的兩個圓柱銷來實現(xiàn)定位的作用，同時橡膠壓板的錐形孔有利于圓形板料的滑入，使之中心定位。模具在合模的過程中，先由壓邊環(huán)向下與橡膠壓板的內錐形孔壓緊，并沒有壓緊工件，只留有一部分的間隙以便于零件拉深成型時的金屬流通 [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，在拉深成型的過程中，不會壓緊半徑較小的變形面，此橡膠模起到保護零件的作用。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，故零件在加工中不需要整形。當零件成型后，凹模零件內液體壓力調小，液壓模開始開模。凸模開始離開零件，而壓邊環(huán)依然壓緊著零件邊緣，當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壓邊環(huán)，之后，整個上模將離開下模。當上模離開到一定距離后，凹模槽內的液體通過外部的聯(lián)通器沖壓，使橡膠?；謴偷皆瓉淼男螤?，同時把成型零件頂出。之后，通過人工或機械手把成型零件取出，完成整個工作過程，下一個過成就從復以上的描述過程。 對翻邊模工作過程和原理的解釋說明 在開始工作時，模具處于開模狀態(tài)，在模具的一邊通過人工或機械手送入液壓成型后的零件，在送入零件的過程中，通過下模定位板的錐形孔有利于零件的滑入，使之中心定位。模具在合模的過程中，先由下模的大型推桿件推動翻邊凸模，使翻邊凸模上升到一定的高度，以便與上模下壓過程中，凹模和凸模把零件夾在中間，然后繼續(xù)下移，當零件下移到碰到下模定位板的錐形孔的沉頭面時，零件的邊緣開始拉深成型。此時，凹模套環(huán)和夾緊卸料環(huán)同步下移，工件的外邊緣開始拉深變形，直到上模下降到規(guī)定的高度。翻邊模的成型過程就完成了。之后是開模過程，此時上模架、凸模和夾緊卸料環(huán)同時上升，當夾緊卸料環(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，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，通過人工或機械手把成型零件取出，完成整個工作過程，下一個過成就從復以上的描述過程。 對卷邊模工作過程和原理的解釋說明 在開始工作時，模具處于開模狀態(tài)，在模具的一邊通過人工或機械手送入經(jīng)過反邊處理過的零件，因為凸模的突出外形使零件中心定位。模具在合模的過程中，先由卷邊凹模的下表面接觸壓向凸模套環(huán)的上表面，同時夾緊裝置中的定位夾緊模開始壓緊零件，防止在卷邊過成中因為卷邊而使零件的內部發(fā)生變形。當上模架和凸模套環(huán)下降到一定程度時，凹模的內弧形面對零件的邊緣進行卷邊變形，直到卷邊成型完成。之后，上模架開始上升，在此同時上模架和凸模套環(huán)同步上升直到彈簧恢復到平衡狀態(tài)。上摩架繼續(xù)上升，直到夾緊定位裝置中的螺釘帶動壓環(huán)上升時，整個上模架全部離開下模架。當開模到一定程度，以便于零件取出和放入時，上模架上升停止后，通過人工或機械手把成型零件取出，完成整個工作過程，下一個過成就從復以上的描述過程。第三章 落料模的設計中等批量沖壓生產(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 工藝分析計算該工件屬典型的落料件，形狀簡單，尺寸精度較低，只需一套簡單的沖裁模即可。 工件的排樣方案根據(jù)本人的設計，查手冊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，此時條料寬度可裁為： ??219036mbD????沖裁時送進步距為： ??1903mpDa??選用條料尺寸為 ，該條料是窄卷裁展開所得。?后坯料形狀分別見圖 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模型圖 3—2 窄卷材的展開模型（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量功能測量完成沖裁前后的板料的面積在 Solidworks 中利用測量功能測量完成沖裁前后的板料的面積，在測量沖裁前的板料面積對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，所選面的周長為 2392mm。在測量沖裁后的板料面積對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%??? 工藝力計算和壓力機選擇在此選用退火后的 106O 純鋁材料，其力學性能：抗剪強度為 ，80MPa??抗拉強度為 ，屈服強度為 ，伸長率為 。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（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（mm） ；L——修正安全系數(shù)，一般取 ；? ——材料的抗剪強度（MPa） 。?查手冊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） 。卸查手冊根據(jù)材料厚度取凹模刃口高度 =5mm，故在凹?？趦韧瑫r存有落料件的1h個數(shù)為 （33）??查手冊此材料推件力系數(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數(shù)。n這工序的最大總壓力為 （35）??4963712084756NFF?????落 總 落 料 卸 推設備噸位大小的選擇，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儲備，以防萬一。例如，某道沖壓工序的工藝變形力為 ， 那么，選擇的設備噸位一般為maxF。從提高設備的工作剛度、沖壓件的精度及延長設備的壽命觀點出發(fā)，要求設備容量有較大剩余。最新觀點是使設備留有 40%~30%的余量，即使用設備容量的 60%~70%。還有的建議只使用設備容量的 50%，即取設備的噸位為工藝變形力的 2 倍。對本人的課題設計，設備的名義壓力可取工藝變形力的 倍，即????根據(jù)上述工藝力的計算值，可選用 壓力機，其主要參數(shù)為：最大封160KN閉高度 ，封閉高度調節(jié)量 ，最小封閉高度max20HmH?調，工作臺孔直徑 ，模柄孔尺寸（直徑 深度）為in16?D臺 ?。305?? 對模具工作部分尺寸計算對圓形凸模和凹模，可采用分開加工方式。凸模和凹模之間的間隙也必須在一個合理的范圍內，如果間隙過大或過小，不僅難以沖出合格的制件，還會影響模具的壽命，這個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 ，查設計手冊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）查手冊得模具磨損系數(shù) ，則磨損量： 。??.???對落料件，應該先根據(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） 模具零部件的設計計算 凹模的設計計算選定孔口形式：因為工件生產(chǎn)批量較大且材料較薄，所以選用刃口強度高、修模后孔口尺寸不變的圓柱形孔口