【正文】 隨著中國工業(yè)不斷地發(fā)展，模具行業(yè)也顯得越來越重要。本文 針對端蓋的沖裁工藝性和拉深工藝性，分析比 較了成形過程的三種不同沖壓工藝（單工序、復(fù)合工序和連續(xù)工序），確定用一幅復(fù)合模完成落料、拉深和沖孔的工序過程。進行了工藝力、壓力中心、模具工作部分尺寸及公差的計算，并設(shè)計出模具。列出了模具所需零件的詳細清單，并給出了合理的裝配圖。 關(guān)鍵詞 ： 端蓋 模具設(shè)計 復(fù)合模 拉深沖孔 加工工藝 主要符號表 II ABSTRACT With China39。沖壓技術(shù)應(yīng)用，在國民經(jīng)濟各部門中，幾乎都有沖壓加工生產(chǎn)，它不僅與整個機械行業(yè)密切相關(guān)，而且與人們的生活緊密相連。為提高模具的質(zhì)量，部件組成。 過去中國工業(yè)中，模 具較長期未受到重視，改個開放依賴，塑料成形，家用電器，儀表，摩托車等行業(yè)進入大批量生成，模具工藝有一定發(fā)展，但仍落后與需要，每年進口模具數(shù)量很大，除模具本身外，使用模具的設(shè)備如高效多工位沖壓設(shè)備，現(xiàn)代化的鍛壓設(shè)備，壓鑄設(shè)備大型塑料成形設(shè)備以及供應(yīng)高效沖壓用的卷料設(shè)備的等落后。模具作為沖壓生產(chǎn)的基本要素，起設(shè)計制造技術(shù)受到普遍重視。設(shè)計一套完整的模具，要求設(shè)計者應(yīng)具有動手能力和理論知識。 沖壓工藝與沖壓設(shè)備正在不斷地發(fā)展，特別是精密沖壓。新型模具材料的采用和鋼結(jié)合金、硬質(zhì)合金模具的推廣，模具各種表面處理技術(shù)的發(fā)展，沖壓設(shè)備和模具結(jié)構(gòu)的改善及精度的提高，顯著地延長了模具的壽命和擴大了沖壓加工的工藝范圍。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，沖壓模具作為個部門的重要基礎(chǔ)工藝裝備 將起到越來越大的作用。 目前國內(nèi)模具技術(shù)人員短缺，要解決這樣的問題，關(guān)鍵在于職業(yè)培訓(xùn)。畢業(yè)設(shè)計是專業(yè)課程的理論學(xué)習(xí)和實踐之后的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)。 設(shè)計目的 本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)是端蓋 型零件復(fù)合模模具設(shè)計，通過本次設(shè)計不僅使我 了解沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性和模具結(jié)構(gòu)設(shè) 計之間的關(guān)系，還可以掌握模具設(shè)計的步驟與方法。 1． 2 模具設(shè)計主要內(nèi)容 設(shè)計題目：端蓋 零件復(fù)合模模具設(shè)計 設(shè)計內(nèi)容：給出完成的設(shè)計計算過程，畫出模具裝配圖及所有零件圖。尺寸大小，精度要求及所用材料是否符合工藝要求。 （ 3）確定毛坯 形狀及計算尺寸 在最經(jīng)濟的原則下，確定毛坯的形狀，尺寸和下料方式，并確定材料的消耗量。 （ 5）進 行必要的工藝計算 計算毛坯尺寸，沖壓力（包括沖裁力，彎曲力，拉深力，卸料力，推件力，壓邊力等），模具壓力中心，凹凸模的間隙，卸料橡膠或彈簧的自由高度等。 （ 7）繪制模具總裝圖和模具零件圖 根據(jù)上述分析，計算及方案確定后，繪制模具總裝圖及零件圖。雖然沖壓加工工藝過程包括備料 — 沖壓加工工序 — 必要的輔助工序 — 質(zhì)量檢驗 — 組合、包裝的全過程，但分析工藝性的重點要在沖壓加工工序這一過程里。即使同一個零件，由于生產(chǎn)單位的生產(chǎn)條件、工藝裝備情況及生產(chǎn)的傳統(tǒng)習(xí)慣等不同，其工藝性的涵義也不完全一樣。 該零件是端蓋，如圖 ，該零件可看成帶凸緣的筒形件， 材料為 Q235A,料厚 t=2mm，拉深后厚度不變；零件底部圓角半徑 r= 凸緣處的圓角半徑也為R=；尺寸公差都為自由公差，滿足拉深工藝對精度等級的要求。 影響拉深件工藝性的因素主要有拉深件的結(jié)構(gòu)與尺寸、精度和材料。 工藝性要求材料具有良好的塑性，屈強比 bs ??/ 值越小，一次拉深允許的極限變形程度越大，拉深的性能越好；板厚方向性系數(shù) r 和板平面方向性系數(shù) r? 反映了材料的各向異性性能，當 r 較大或 r? 較小時，材料寬度的變形比厚度方向的變形容易，板平面方向性能差異較小，拉深過程中材料不易變薄或拉裂，因而有利于拉深成形。零件尺寸除中心孔和兩中心孔的距離尺寸接近 IT11 級外，其余尺 寸均為自由尺寸且無其他特殊要求，利用普通沖裁方法可以達到零件圖樣要求。該零件的沖裁性較好，可以沖裁加工，適于大批大量。此外，如果板料本身的金屬結(jié)構(gòu)組織不均勻、模具間隙不均勻、潤滑的不均勻等 等，也都會引起沖件口高低不齊的現(xiàn)象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外緣進行修邊處理。 根據(jù)零件的尺寸取修邊余量的值為 。在設(shè)計工藝過程時，可以不考慮毛坯厚度的變化。 對于該零件，可看成帶凸緣拉深件。 ??dfd ， ??d ，故切邊前的凸緣直徑為： dfddf ??? 239。 計算拉深次數(shù) 在考慮拉深的變形程度時，必需保證使毛坯在變形過程中的應(yīng)力既不超過材料的變形極限，同時還能充分利用材料的塑性。 極限拉深系數(shù)值可以用理論計算的方法確定。但在實際生產(chǎn)過程中，極限拉深系數(shù)值一般是在 一定的拉深條件下用實驗的方法得出的，我們可以通過查表來取值。根據(jù) ??dh ，%%10 0 ??Dt ，由教材 沖壓工藝與模具設(shè)計 上表 41 418 查得一次允許的拉深系數(shù) ?m ，第一次拉深的最大相對高度 ~11 ?dh 。 使得111 , dhdhmm ??總 ，所以零件只需要一次拉深。 根據(jù)這些基本工序，可以擬出如下幾種工藝方案： 方案一 先進行落料，再拉深， 最后沖孔，以上工序過程都采用單工序模加工。 方案二 落料與拉深 在復(fù)合模中加工成半成品，再在單工序模上進行沖孔。對落料以及拉深的精度也有很大的提高。 方案三 落料、拉深 、沖孔 全都在同一個復(fù)合模中一次加工成型。沒有中間的取放件過程，一次沖壓成型，而且精度也比較高，能保證加工要求，在沖裁時材料處于受壓狀態(tài)，零件表面平整。 方案四 采用帶料級進多工位自動壓力機沖壓，可以獲得較高的生產(chǎn)效率，而且操作安全，但這一方案需要專用的壓力機或自動的送料裝置。 根據(jù)設(shè)計需要和生 產(chǎn)批量，綜合考慮以上方案，方案三最適合。 11 第三章 主要工藝參數(shù)的計算 確定排樣、裁板方案 加工此零件為大批大量生產(chǎn)，沖壓件的材料費用約占總成本的 60%～ 80%之多。在沖壓工作中，節(jié)約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量的生產(chǎn)中，較好的確定沖件的形狀尺寸和合理的排樣的降低成本的有效措施之一。 同時屬于工藝廢料的搭邊對沖壓工藝也有很大的作用。同時，搭邊還使條料保持有一定的剛度，保證條料的順利行進，提高了生產(chǎn)率。根據(jù)此零件的尺寸通過查表取 : 搭邊值為 mma 2? 進距方向 mma ? 從視測方面來講，該零件的排樣應(yīng)該采用斜排最合理 。查《沖壓模具設(shè)計》 GB70888，為了操作方便采用橫裁。它與沖裁 間隙、沖件形狀、沖裁速度、板料厚度、潤滑情況等多種因素有關(guān)。 在實際應(yīng)用中，抗沖剪強度 ? 的值一般取材料抗拉強度 b? 的 ~。即 b?? ? ????????????? ???? 因此，該沖件的落料力的計算公式為 bLtF ???? ????????????? ??? = ???? =321984N 2 沖孔力 沖孔力可按下式計算： bKLtF ??沖 ?????????????? 式中 沖F — 沖孔力（ N） L— 沖件的內(nèi)輪廓長度（ mm） t— 板料厚度（ mm） b? — 材料的抗拉強度（ MPa） 因此，該零件的沖孔力為： bKLtF ?? = ???? =15675N 3 卸料力 一般情況下，沖裁件從板料切下以后受彈性變形及收縮影響。從凸模上將沖件或廢料卸下來所需的力稱卸料力。所以要精確地計算這些力是困難的，一般用下列經(jīng)驗公式計算： 卸料力 FKF 1?卸 ??????? ?????? 310 14 式中 F—— 沖裁力 (N) 1K —— 頂件力及卸料力系數(shù)，其值可查教材表 17。 因此 NF 1 2 8 8 03 2 1 9 8 ???卸 4 推件力 將卡在凹模中的材料逆著沖裁力方向頂出所需要的力稱為推件力。 5 拉深力 一般情況下拉深力隨凸模行程變化而改變，其變化曲線如圖 。零件拉深完以后，由于還要從凹模中推出，曲線出現(xiàn)延緩下降，這是摩擦力作用的結(jié)果，不是拉深變形力。所以，實際生產(chǎn)中通常是 以危險斷面的拉應(yīng)力不超過其材料抗拉強度為依據(jù)，采用經(jīng)驗公式進行計算。合適的壓邊力范圍一般應(yīng)以沖件既不起皺、又使得沖件的側(cè)壁和口部不致產(chǎn)生顯著的變薄為原則。 qQ AFF ? (N)???????????????? 式中 A— 初始有效壓邊面積 (mm2 )。 m） C— 修正系數(shù) ，一般取為 C=~。 m????????? 初選壓力機 壓力機噸位的大小的選擇，首先要以沖壓工藝所需的變形力為前提。從提高設(shè)備的工作剛度、沖壓零件的精度及延長設(shè)備的壽命的觀點出發(fā)，要求設(shè)備容量有較大的剩余。 計算凸、凹模刃口尺寸及公差 沖裁件的尺寸精度取決于凸、凹模刃口部分的尺寸。所以正確確定刃口部分的尺寸是相當重要的。②考慮到?jīng)_裁時凸、凹模的磨損，在設(shè)計凸、凹模刃口尺寸時，對基準件刃口尺寸在磨損后變大的，其刃口公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸范 圍內(nèi)較小的數(shù)值。這樣，在凸模磨損到一定程度的情況下，任能沖出合格的零件。 采用凸凹模分別加工，凸凹模分別加工是指在凸模與凹模分別按各自圖樣上標注的尺寸及公差進行加工，沖裁間隙由凸凹模刃口尺寸及公差保證，這樣就需要分別計算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差，并標注在凸凹模設(shè)計圖樣上，這樣加工方法具有互換性，便于成批制造，主要用于簡單，規(guī)范形狀（圖形，方法或矩形 ）的沖件。 dXDD d ????? 0)( ???????????? 0m in )2(pCDD dp ?????????????? ? 式中 pD — 落料凸模最大直徑（ mm） dD — 落料凹模最大直徑（ mm） D — 工件允許最大尺寸（ mm） ? — 沖裁工件要求的公差 X — 系數(shù)，為避免多數(shù)沖裁件尺寸都偏向于極限尺寸，此處可取 X=。 拉深凸模和凹模的單邊間隙 Z== 計算凸凹模制造公差，按 IT8 級精度選取，由附錄表 4 查得，對于拉深尺寸 mm68? ， ?? 凹凸 ?? 。 式中： D－坯料直徑， mm； 凹D －凹模直徑，由于拉深件外徑為 72 mm,此處取值為 70 mm。 凸r 的取值應(yīng)比 凹r 略小，可按下式進行計算： 凹凸 ＝ rr ＝ ＝ （ mm） 對于制件可一次拉深成形的拉深模， 凹r 、 凸r 應(yīng)取與零件圖上標注的制件圓角半徑相 等的數(shù)值，但如果零件圖上所標注的圓角半徑小于 凹r 、 凸r 的合理值，則 凹r 、凸r 仍需取合理值，待拉深后再用整形的方法使圓角半徑達到圖樣要求。本次設(shè)計中凸凹模的最小壁厚為 ，滿足鋼材最小壁厚mmta ???? 的要求能夠保證足夠的強度，故采用復(fù)合模。模座下的緩沖器兼作壓邊與頂件，另外還設(shè)有彈性卸料裝置的彈性頂件裝置。 從生產(chǎn)量和方便操作以及具體規(guī)格方面考慮， 選擇后則導(dǎo)柱模架，由凹模外形尺寸 202150? ，（ GB/— 1990）在按其標準選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸如下 上模板 45283340 ?? HT250 下模板 50283340 ?? ZG450 導(dǎo) 柱 19528? 20 鋼 導(dǎo) 套 4210028 ?? 20 鋼 凸緣模柄 8560?? Q23