【導(dǎo)讀】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)壓鑄件產(chǎn)品的安全性和造型美觀的要求不斷提高。不同，對(duì)零件的質(zhì)量評(píng)價(jià)有所不同。如何生產(chǎn)出高質(zhì)量的零件，對(duì)節(jié)約材料、能源和提高經(jīng)。濟(jì)效益都有很大的意義。分析了燈罩這種形狀復(fù)雜、壁薄零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。針對(duì)壓鑄中易形成裂紋、拉伸不足等。體造型，并對(duì)未知的尺寸進(jìn)行規(guī)定。然后利用這個(gè)三維實(shí)體計(jì)算零件的質(zhì)量，在Solidworks. 軟件中根據(jù)零件的質(zhì)量來設(shè)計(jì)出的預(yù)定厚度的圓形坯料板材直徑。根據(jù)所得的直徑來確定原。始坯料的一些尺寸，為后續(xù)的設(shè)計(jì)和研究提供一定的依據(jù)。同時(shí)利用Solidworks軟件或其它。研究成果是得到四副模具三維模型和相對(duì)應(yīng)的二維CAD圖尺寸圖。結(jié)論是得到所設(shè)計(jì)的。零件的四副模具的相關(guān)數(shù)據(jù)，如果在實(shí)際生產(chǎn)中，可能運(yùn)用的話，再添加其它相關(guān)的數(shù)據(jù)，最后，對(duì)本次的模具設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)。

　　

【正文】 （ 319） =（ 45+10++25+551） = 所選壓力機(jī)最大及最小封閉高度分別為 max 220mmH ? m in m a x 220 60 160 m mH H H? ? ? ? ?調(diào) m in m a x10 5H H H? ? ? ?， 沖裁模高度符合設(shè)計(jì)要求。 （ 13）檢查并完善模具裝配體 使用“干涉檢查”功能，檢 查“沖裁?！毖b配體，發(fā)現(xiàn)下模的擋料銷與上模的卸料板間存在干涉現(xiàn)象 ， 故 卸料板上還需要鉆三個(gè)與擋料銷相配合的孔。 （ 14）插入工件和板料得到最終的沖裁模裝配體 和 沖裁模 可見 圖 315 和 圖 316。 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 23 圖 315 沖裁模裝配體 圖 316 沖裁模 1—— 板料 2—— 下模座 3—— 卸料板 4—— 內(nèi)六角螺釘 5—— 凸模 6—— 工件 7—— 擋料銷 8—— 橡膠環(huán) 9—— 導(dǎo)柱 10—— 導(dǎo)套 11—— 上模座 12—— 卸料螺釘 13—— 內(nèi)六角螺釘 14—— 模柄 15—— 定位銷 16—— 墊板 燈 罩拉深成形分析及模具設(shè)計(jì) 24 第四章 液壓模的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)拉深件時(shí)應(yīng)遵循的原則 在將平板坯料通過拉深方法變成各種形狀的 空心件的拉深工藝過程中，材料本身要發(fā)生流動(dòng)，其流動(dòng)的難易程度直接決定工件拉深的可能性和拉深次數(shù)的多少。為了有利于拉深的正常進(jìn)行及減少不必要的廢品產(chǎn)生，在設(shè)計(jì)中，得考慮以下幾方面。 1） 在使用條件允許的情況下，拉深件應(yīng)盡可能采用軸對(duì)稱回轉(zhuǎn)體件，且形狀力求簡化。 2） 在工件的平面部分，尤其是在距離邊緣較遠(yuǎn)的位置上，應(yīng)盡量避免有凸起和凹坑現(xiàn)象，即使產(chǎn)品上要求其局部有凹坑及凸起，則高度也不能過大。 3） 設(shè)計(jì)曲面空心件時(shí)，應(yīng)盡量避免有尖底形狀。 4） 拉深件各部分尺寸比例要適當(dāng)，應(yīng)盡量避免設(shè)計(jì)有寬凸緣和深度較大的拉深件。圖2 — 1 所 示的 帶凸緣的拉深件，其凸緣直徑應(yīng)控制在如下范圍內(nèi)：25 12d t d d t? ? ? ?凸 （ 41） 式中 d凸 —— 凸緣直徑（ mm）； d —— 拉深件直徑（ mm）； t —— 拉深件厚度（ mm）。 拉深件的拉深深度，一般應(yīng)控制在如下范圍內(nèi)： 2hd? 式中 h—— 拉深件的最大拉深深度（ mm）。 一般來說， 拉深件的圓角半徑越大越好。 如 圖 4— 1 所示，其拉深件底與壁之間的圓角半徑 1r 和凸緣的圓角半徑 2r 及矩形件的四壁間的圓角半徑 3r 應(yīng)滿足下列關(guān)系： 1rt? ，即最好使， ? ?1 3~5rt? ； 2 2rt? ，即最好使， ? ?2 5 ~10rt? ； 3 3rt? ，為了盡量減少拉深次數(shù)，應(yīng)使3 15rH?。 式中 H—— 矩形盒件的高度（ mm）。 假如矩形盒件各圓角半徑要求較小，則可考慮增加一道整形工序 ，根據(jù)以上的尺寸要求 ，考慮到與矩形盒件的相似之處， 可大概 確定燈罩的尺寸 ，如 圖 42 所示 。 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 25 圖 4— 1 矩形盒件尺寸示意圖 圖 42 燈罩尺寸圖 設(shè)計(jì)拉深件時(shí)，對(duì) 拉深件厚度不均勻現(xiàn)象的考慮 在拉深件時(shí)，拉深件由于各處變形不均勻，所以拉深過程中材料厚度要發(fā)生變化。一般情況下，拉深件的底部中心拉深后保持原材料厚度，底部圓角處材料變薄，上部和凸緣處變厚。在拉深矩形件時(shí)，其矩形四角處材料變薄。在不變拉深中，拉深件厚度不均勻現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，其上下壁厚變化可達(dá) ~（ t 為板料厚度）。即根據(jù)以上條件上下壁厚的的變化為 ~ 。 在多次拉深時(shí)，零件內(nèi)外壁上或帶凸緣拉深件的凸緣表面應(yīng)允許有拉深過 程中產(chǎn)生的印痕。若有特殊要求時(shí)，可最后采用整形工序消除這些印痕。 燈 罩拉深成形分析及模具設(shè)計(jì) 26 確定拉深件的尺寸精度 設(shè)計(jì)拉深件時(shí)，由于影響拉深件尺寸精度因素很多，所以在保證拉深件使用的情況下，不要對(duì)其有過高的要求。其斷面精度一般可取 IT12~IT14 級(jí)，查使用手冊(cè)，得 表 41 和表42： 表 41 拉深件內(nèi)形或外形的直徑公差 （單位： mm） 材料厚度 拉深件直徑 d ? 50 50~100 100~300 1 ? ? ? 表 42 拉深件高度尺寸公差 （單位： mm） 材料厚度 拉深件高度 H ? 18 18~30 30~50 50~80 80~120 不帶凸緣 帶凸緣的 不帶凸緣 帶凸緣的 不帶凸緣 帶凸緣的 不帶凸緣 帶凸緣的 不帶凸緣 帶凸緣的 ? 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 根據(jù)上表中 的 數(shù)據(jù) 要求，本人所設(shè)計(jì)的零件尺寸精度為如 圖 43所示。 圖 43 零件尺寸 對(duì)于拉深件，彈性變形作用比彎曲件小，但在 td（ t 為材料厚度， d 為筒直徑）小于~ 時(shí)，零件從模中卸下后，直徑則往往稍有加大。在材料厚度不一致的情況下，浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 27 頂端也可能發(fā)生橢圓。所以設(shè)計(jì)拉深件時(shí)，為保持拉深出合格的產(chǎn)品，從工藝性 來考慮，設(shè)計(jì)者可以在保持拉深件的一定形狀情況下，可以在周邊或底部加上加強(qiáng)筋或設(shè)計(jì)成有一定寬度的凸緣及卷邊形狀。 根據(jù)上述信息，得： 1 ~ ?? （ 42） 2 124 .1 ~ ?? （ 43） 因此，在本人的這課題設(shè)計(jì)中， 在最后的工序中 零件本身的的卷邊形狀在一定程度上減弱了零件拉 深后的彎曲回彈 ，同時(shí)在實(shí)際生產(chǎn)和使用中，對(duì)燈罩的尺寸精度要求不需要很高 。 利用 SolidWorks 對(duì)于其它相關(guān)尺寸的確定 用 SolidWorks來計(jì)算和確定 零件內(nèi)凹面 4r 的值， 用 SolidWorks對(duì)于原來的圓形毛坯件的單面面積和整體質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量估算。 測(cè)得圓形毛坯的單面面積為 ，毛坯的質(zhì)量為 。 根據(jù)以上情況和原來所確定的零件尺寸，在 SolidWorks中進(jìn)行實(shí)體造型，確定如 圖 44中的尺寸。 圖 44 零件的尺寸圖 根據(jù)以上的步驟，用 SolidWorks 測(cè)得成型件的上表面面積為 ，零件的質(zhì)量為 。以上測(cè)得圓形毛坯的單面面積為 ，毛坯的質(zhì)量為 ，燈 罩拉深成形分析及模具設(shè)計(jì) 28 可見從毛坯到成型件的質(zhì)量和單面面積的數(shù)據(jù)變化不大，理論上推斷上圖所示的零件尺寸符合設(shè)計(jì)要求。在 SolidWorks中設(shè)計(jì)的零件尺寸中確定 4 43mmr ? ，其中 4r 所對(duì)應(yīng)的角度約81 。然而，在實(shí)際生產(chǎn)中，零件的彎曲和拉伸部分的壁厚是不均勻的，影響零件成型后的尺寸的因素很多，因此以上的數(shù)據(jù)僅供參考。本人的課題設(shè)計(jì)就按以上的理論數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。為了方便建模，本人采用 SolidWorks中的零件尺寸進(jìn)行液壓成型模的設(shè)計(jì)。 液壓拉深成形 根據(jù) SolidWorks中 的零件尺寸可以知道所設(shè)計(jì)的零件中部是屬于拋物線形的，拋物線形零件目前應(yīng)用的較多，如汽車車燈外殼、自行車車燈等。目前，拉深這種復(fù)雜的拋物線零件，已被液壓成形及橡膠成形所代替。采用液壓成形的零件，可以得到較理想的尺寸精度和表面質(zhì)量的制品。對(duì)于這類拋物線零件，若用普通拉深，需要多道工序，而用液壓成形，可以減少工序。 液壓成形是指直接利用液體（水、油類）的壓力，使坯料成形的一種沖壓加工方法。利用液壓成形，可以進(jìn)行的工序有：彎曲、拉深、翻邊、成形等。 液壓成形較其他成形有如下優(yōu)點(diǎn)： 1） 模具制造簡單，生產(chǎn)周期短。 2） 模具壽 命較長，并且模具的通用化程度較高。 3） 采用液壓拉深時(shí)，其拉深深度可加大并可加工形狀復(fù)雜的制品零件。 4） 液壓成形可不必使用特殊的專用冷沖壓設(shè)備。 液壓成形盡管有上述優(yōu)點(diǎn)，但它用液體充當(dāng)凸、凹模，因此操作工藝較一般鋼模及橡皮模復(fù)雜的多，故目前使用的還不夠廣泛。液壓成形有兩種類型：一種是凸模采用液體，另一種是凹模采用液體。不論是哪種類型，其原理全是一樣的。 根據(jù)以上情況和本人的課題設(shè)計(jì)要求，本人采用液壓凹模拉深，即采用液體充當(dāng)拉深凹模，而凸模仍為普通的鋼制凸模的一種拉深方法 ,在凸凹模之間隔一層橡膠模，以便于成型 。 這 種液壓凹模拉深，其液壓特點(diǎn)是： 1） 液壓凹模拉深時(shí)，由于有很高的液體靜壓力，可將坯料緊緊地壓在凸模之上，故工件底部不易變薄。 2） 液壓凹模拉深時(shí)，極限拉深系數(shù)要比普通拉深極限系數(shù)小得多，故材料變形容易，易于成形，無需多次拉深，一次即可成形。 3） 采用液壓凹模成型，坯料定位容易，故質(zhì)量、精度高于液壓凸模拉深。 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 29 4） 液壓凹模拉深不易出現(xiàn)皺紋 [6]。 液體的壓力，對(duì)成形有很大影響。壓力不能過大或過小。其壓力可按下式確定： 14P t d?? （ 44） 式中 P —— 所需液體單位壓力（ MPa ）； d —— 零件直徑（ mm）； t —— 材料厚度（ mm）； 1? —— 坯料周邊產(chǎn)生拉深變形所需的拉應(yīng)力（ MPa ）。 1? 可近似按下式確定： 1 lnz m??? （ 45） 式中 z? —— 材料的屈服強(qiáng)度（ MPa ）； m —— 零件拉深系數(shù)。 根據(jù)以上條件，得知所需要液體單 位壓力為： 144 1 lnzttPd d m? ???= 4 1190 80 ln ???? 410?? (N) （ 44） 如果所拉深零件形狀較為復(fù)雜，若使成形能得到零件底部較小的圓角半徑時(shí)，則必須加大液壓力，其值為：ztP r?? （ 46） 式中 r —— 零件底部的圓角半徑（ mm）； z? —— 材料的屈服強(qiáng)度（ MPa ）； t —— 材料厚度（ mm）。 根據(jù)以知尺寸，零件底部較小的圓角半徑最小值為 m in 2 .4 0 .4 2 .8 m mr ??? 。 則可以得到 ： ? ?30 .8 3 .5 7 1 0 N2 .8 8 0ztP r? ?? ? ? ?? （ 46） 在實(shí)際生產(chǎn)中，采用最大單位壓力壓力 ： ? ?3m a x 10 NP ??? 。 用 SolidWorks 設(shè)計(jì)液壓成型模 根據(jù)以上情況情況，用 SolidWorks設(shè)計(jì)液壓成 形模，為了方便液壓拉深成型，本人假設(shè)坯料經(jīng)這副液壓成模后成形模后的零件 尺寸如圖 45所示。 燈 罩拉深成形分析及模具設(shè)計(jì) 30 圖 45 液壓成型后的零件模型和尺寸 根據(jù)已知結(jié)構(gòu)特點(diǎn)得知，上一道工序成形件是直徑 D坯 為 190mm的 1060的鋁板圓形坯料，板材厚度為 t=，而成型后的坯件尺寸可見上圖，板材厚度 t=（理論假設(shè)），凸 緣 直 徑 2 12 4. 1 2 11 .5 14 7. 1 m mD d L? ? ? ? ? ? ?緣 大 邊 緣， 圓 筒 體 內(nèi) 徑45 .6 44 .8m md ? ? ?，兩個(gè)圓角半徑分別為 1 ? ， 2 4mmr ? ， 3 ? ，查手冊(cè)可得，圓筒的內(nèi)徑公差為 1 ?? ， D緣 公差為 2 ?? 。 工藝分析計(jì)算并選擇模具結(jié)構(gòu)形式 對(duì)毛坯的計(jì)算 在 SolidWorks 中測(cè)量以上零件的單面面積為 ,原先的毛坯單面 積為： ，己經(jīng)非常接近了，為了方便起見，則可認(rèn)為這毛坯直徑為 190mm 。 毛坯作為落料件，其精度應(yīng)低于 11T 級(jí)。查手 冊(cè)可將毛坯直徑公差定為 3 ?? ，并按“入體原則”標(biāo)注為單向負(fù)公差。毛坯形狀及尺寸是落料模沖壓落料后的成形件。 驗(yàn)算拉深系數(shù) 由于本人采用高壓液體通過橡皮使工件成形，因此不同于一般的拉深。要形成以上的零件模型可以認(rèn)為通過一次拉深可以實(shí)現(xiàn)。 毛坯相對(duì)厚度： 0 .8 1 9 0 0 .4 2 %tD ?? 凸緣彎曲處的直徑： ?大 凸緣彎曲處的相對(duì)直徑： 1 4 7 .1 1 2 4 .1 1 .1 9Dd ??大緣 實(shí) 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 31 查表得該尺寸處第一次拉深時(shí)極限拉深系數(shù)為： ,而實(shí)際拉深系數(shù)為 : 1 12 14 4 4m d D? ? ? ?大 緣 實(shí) （ 47） 筒形中面直徑為： 1