【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 品中， 60％－ 80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。近幾年，全球模具市場(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場(chǎng)年交易總額為 600～ 650 億美元左右。美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。 國(guó)外模具總量中 ,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到 50%以上；國(guó) 外模具企業(yè)的組織形式是 大而專 、 大而精 。 20xx 年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問時(shí)，從德國(guó)工、模具行業(yè)組織 德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（ VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企業(yè)約 5000 家。 20xx 年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá) 48億歐元。其中（ VDMA）會(huì)員模具企業(yè)有 90 家，這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國(guó)模具產(chǎn)值的 90%，可見其規(guī)模效益。 隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具 產(chǎn)值約合 1萬美元左右，而國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多 15～ 20 萬美元，有的達(dá)到 25～30 萬美元。國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá) 70%以上，而我國(guó)才達(dá) 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 到 45％。 課題研究的目的及論文主要內(nèi)容 本文希望通過對(duì)落料拉伸復(fù)合模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用的介紹，以點(diǎn)帶面，說明整個(gè)沖壓模具行業(yè)近期發(fā)展的動(dòng)態(tài)及未來模具業(yè)趨于機(jī)械化 、 智能化的特征。 本課題的主要研究?jī)?nèi)容如下： 1．落料拉伸類產(chǎn)品的工藝性分析； 2．工藝方案的確定（含工藝計(jì)算）； 3．模具選擇及零部件設(shè)計(jì)計(jì)算。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 第 2章 工藝分析 零件的特性 零件的工藝性 1． 零件名稱：盒體沖壓件 2． 材料： 08F 3． 壁厚： 4． 生產(chǎn)批量：大批量 零件的形狀 盒體沖壓件形狀如圖 21 所示。 圖 21 盒體 零件 加工此零件需要落料拉伸等工序 ,在傳統(tǒng)加工中需要落料拉伸和錐度拉 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 伸兩套模具來完成。此次設(shè)計(jì)我們要根據(jù)學(xué)過的和參考資料做出一套模具就能完成。設(shè)計(jì)難點(diǎn)是錐度拉伸工藝。 材料性能 08F 中 F 表示是沸騰鋼， 08 表示為含碳量為萬分之八 它屬于優(yōu)質(zhì)碳結(jié)構(gòu)鋼，是 08F。 08F 的化學(xué)成分：碳 C ： ～ 硅 Si：≤ 錳 Mn： ～ 硫 S ：≤ 磷 P ：≤ 鉻 Cr：≤ 鎳 Ni：≤ 銅 Cu：≤ 這里除了錳的含量少低外，其他的化學(xué)成分都符合，因此可以認(rèn)為它是08F。 強(qiáng)度、硬度很低，而塑性、韌性極高，具有良好的冷變形性和焊接性，正火后切削加工性尚可，退火后導(dǎo)磁率較高，剩磁較少，但淬透性、淬硬性極低。 這種鋼的塑性很好，主要用來制造冷沖壓件。錳的在鋼中起到增加彈性強(qiáng)度的作用，因此在符合要求的情況下，含量可以有偏差。 08F 是低碳鋼，而且含碳量非常低，單單淬火不能提高硬度。對(duì)于他的熱處理為滲碳加淬火處理，一般不采用滲氮處理，原因是滲氮后的 有效硬化層深度太薄。滲碳淬火后其硬度可以達(dá)到 HRC55～ 60，但要到達(dá) HRC60 比較困難。 特性及適用范圍：其強(qiáng)度低、鋼質(zhì)軟、塑性和韌性好。一般使用不需進(jìn)行熱處理，但為消除因冷加工而產(chǎn)生的內(nèi)力，改善鋼的切削性能，可進(jìn)行熱處理，冷加工可增加強(qiáng)度。常用于制造沖壓件和滲碳件，如沖壓制品、套筒、搪瓷制品、汽車外殼等。 力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度 σ b (MPa)：≥ 295，屈服強(qiáng)度 σ s (MPa)：≥175，伸長(zhǎng)率 δ 5 (％ )：≥ 35，斷面收縮率 ψ (％ )：≥ 60，硬度 ：未熱處理≤ 131HB。 工藝計(jì)算 毛坯直徑的 確定 H/d=89/8=,查資料［ 4］表 53，δ =8mm， 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 H=89+8=97mm D 確定 dRdhd f 2 ??? （ 21） 根據(jù)面積相等原則，計(jì)算出 D=143mm 圓筒形過渡毛坯拉伸次數(shù)的確定 已知 D=143mm， d=， t=。（ t/D） 100=（ ）100= m=d/D=,查資料 ［ 4］表 57 對(duì) 08F［ m1］ =～，［ m2］ =～ 。 取 m1= m1=?m總 /m1=第一次拉深直徑： d1=m1D= 143= 第二次拉深直徑： d2=m2d1= = (1)第一次拉深：第一次拉深采用平端面凹模拉深。 t/D=,根據(jù)資料 ［ 4］。 （ 1m） =（ ） = t/D﹤ （ 1m） ,故需壓邊裝置。 (2)第二次拉深：第二次拉深采用錐形凹模拉深。 t/d1=,根據(jù)資料 ［ 4］。 （ k1） =（ 1/） = t/d﹥ （ k1） ，故不需要壓邊裝置。 Z 拉深間隙 Z 按 選取 Z== = (1)第一次拉深高度。 h1=（ Dk1d1） + (r1/d1) ()= (2)第二次拉深高度 h2=（ Dk1k2d2） +（ r2/d2）（ ） = 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 (1)第一次拉深 P=Kπ dtσ b （ 22） 表 21 系數(shù) 1K 1m 1k 為保證安全， K=，對(duì) 08F，σ b=276～ 383MPa。 P=Kπ dtσ b= 383=111843N= (2)第二次拉深 P=Kπ dtσ b 為保證安全， K= 計(jì)算 P=Kπ dtσ b= 383=78218N= 零件錐形拉伸次數(shù)的確定 根據(jù)拉伸成的圓筒形毛坯，在逐次減小地步圓筒的直徑、增加錐面高度，最后得到薄壁深錐零件。當(dāng)零件錐面質(zhì)量要求較高時(shí)，一般采用整形工序。目前，一般薄壁深錐零件的拉深成形時(shí)均采用此方法。由圓筒形毛坯過渡到錐形件的拉伸次數(shù)的確定圓筒形件相同，拉深系數(shù)按底部圓筒直徑來計(jì)算。 拉深次數(shù)可按下式進(jìn)行確定： ?m 總 =8/= 考慮到錐部拉深前需退火處理，第一 ～ 第五次錐部拉深系數(shù)可根據(jù)資［ 4］表 57，取 m1=； m2=； m3=； m4=； m5= m6=?m 總 /m1m2m3m4m5= = 第一次錐部拉深直徑： d1=m1d= = 第二次錐部拉深直徑： d2=m2d1= = 第三次錐部拉深直徑： d3=m3d2= = 第四次錐部拉深直徑： d4=m4d3= = 第五次錐部拉深直徑： d5=m5d4= = 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 整形直徑： d6=m6d5= =8mm 為保證錐部拉深工序的順利進(jìn)行，根據(jù)資料 ［ 6］，在工藝計(jì)算時(shí)，必須遵循以下兩個(gè)原則：一是已成形到位的部分在后續(xù)工序中不能有大的變化；二是前道工序要為后到工序準(zhǔn)備足夠的材料，脹形變形量不能太大。根據(jù)以上原則，分別計(jì)算第一、二、三、四、五次錐部拉深毛坯小頭圓柱高度，同時(shí)，為保證零件的尺寸精度和表面質(zhì)量，在最后整形工序里保證一定的脹形成分。 （ a） （ b） （ c） （ d） （ e） （ f） （ g） （ h） (m) 圖 21 工序圖 a—— 落料 b—— 第一次拉伸 c—— 第二次拉深 d—— 第一次錐部拉深 e—— 第二次錐部拉深 f—— 第三次錐部拉深 g—— 第四 次錐部拉深 h—— 第五次錐部拉深 m—— 整形 P=Kπ dtσ b為保證安全， K=，對(duì) 08F，σ b=276～ 383MPa 第一次錐部拉深： P1=Kπ d1tσ b= 383=41418N 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 第二次錐部拉深： P2= Kπ d2tσ b= 383=31028N 第三次錐部拉深： P3= Kπ d3tσ b= 383=23668N 第四次錐部拉深： P4= Kπ d4tσ b= 383=18184N 第五次錐部拉深： P5= Kπ d5tσ b= 383=14186N 整形：根據(jù)資料［ 4］，整形力按下式進(jìn)行計(jì)算： P=Fq （ 23） 式中 P—— 整形力， N F—— 整形面投影面積， mm2 F=（ π /4） d2=（ π /4） 532=2205mm2 q—— 單位整形力， MPa 查資料［ 4］， q=150～ 200MPa 將以上數(shù)值帶入上式： P=Fq=2205 (150～ 200)=330750～ 441000N=～ 441Kn. 缷料力、頂件力和推件力的計(jì)算 沖裁件在沖裁過程完成后，材料會(huì)沿向 產(chǎn)生彈性回復(fù)，使處于凸模周邊的材料箍在凸模上，而沖斷后落入凹模的材料則因彈性回復(fù)而梗塞在凹模內(nèi)，從凸模上將工件（或廢料）缷下來的力稱為料力 Fx，從凹模內(nèi)向沖模反方向?qū)⒐ぜɑ驈U料）頂出的力稱為頂件力 FD，從凹模內(nèi)向沖裁反方向?qū)⒐ぜɑ驈U料）推出的力稱為拒體力 FT，在選擇沖裁設(shè)備及沖裁模設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮這些力。 影響這些力的因素很多，主要有材料的力學(xué)性能與厚度，沖件形狀與尺寸、沖模間隙與凹模孔口結(jié)構(gòu)，排樣的搭邊大小及潤(rùn)滑情況等，在實(shí)際計(jì)算時(shí)，常用到下列經(jīng)驗(yàn)公式： FKF XX? (24) FKF DD ? (25) FnKF TT ? (26) 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 式中 XK ， DK ， TK —— 分別為缷料力，頂件力推件力系數(shù)見表 22 F ——沖裁力， N XF ， DF ， TF —— 分別為缷料力，頂件力和推件力， N N—— 同時(shí) R 在模 孔內(nèi)的 沖件（ 或廢料 ）數(shù)， n ＝ h/t, h 為凹模刃部直壁洞口高度， mm, t 為料厚， mm 表 22 卸料力、 推件力和頂件力系數(shù) 材料及厚度（ mm) XK DK TK 鋼 ≤ ～ ＞ ～ ～ ＞ ～ ～ ＞ ～ ～ ＞ ～ 鋁、鋁合金 ～ ～ 紫銅、黃銅 ～ ～ 壓力機(jī)的選擇 根據(jù)以上計(jì)算，第一、二次拉深工序安排在底傳動(dòng)雙動(dòng)拉深壓力機(jī)J4455B 上進(jìn)行，落料、第一次～第五次錐部拉深及整形工序均安排在曲柄壓力機(jī) JB2363 上進(jìn)行。 由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選取 63t 開式壓力機(jī)，壓力機(jī)參數(shù)如下： 表 23J4455B 壓力機(jī)參數(shù) 公稱壓力 /kN 550 發(fā)生公稱壓力時(shí)滑塊離下極點(diǎn)距離 /mm 12 滑塊行程 /mm 120 行程次數(shù)（不小于）（次 /min） 50 （最大閉合高度）活動(dòng)臺(tái)位置（最低 /最高） /mm 270 閉合高度調(diào)節(jié)量 /mm 80 （標(biāo)準(zhǔn)型）滑塊中心到機(jī)身距離（孔深） /mm 380 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 工作臺(tái)尺寸（左右 前后） /mm 720500 活動(dòng)臺(tái)壓力機(jī)滑塊中心到機(jī)身緊固工作臺(tái)平面之距離 /mm 150 模柄孔尺寸（直徑 深度） /mm Ф5080 2. 壓力機(jī)的校核 ⑴ 公稱壓力 根據(jù)公稱壓力的選取壓力機(jī)型號(hào)為 J4455B,它的壓力 為55065,所以壓力得以校核 。