電喇叭底座冷沖壓工藝及模具設計

編編 號號 無錫太湖學院 畢畢業(yè)業(yè)設設計計 論論文文 題目 題目 電喇叭底座冷沖壓工藝及模具設計 信機 系系 機械工程及自動化 專專 業(yè)業(yè) 學 號 0923219 學生姓名 王勇剛 指導教師 鐘建剛 職稱 副教授 職稱 II 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學院本科畢業(yè)設計 論文 無錫太湖學院本科畢業(yè)設計 論文 誠誠 信信 承承 諾諾 書書 本人鄭重聲明 所呈交的畢業(yè)設計 論文 電喇叭底座 冷沖壓工藝及模具設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究 所取得的成果 其內容除了在畢業(yè)設計 論文 中特別加以標 注引用 表示致謝的內容外 本畢業(yè)設計 論文 不包含任何 其他個人 集體已發(fā)表或撰寫的成果作品 班 級 機械 95 學 號 0923219 作者姓名 2013 年 5 月 25 日 I 無無錫錫太太湖湖學學院院 信信 機機 系系 機機械械工工程程及及自自動動化化 專專業(yè)業(yè) 畢畢 業(yè)業(yè) 設設 計計論論 文文 任任 務務 書書 一 題目及專題 一 題目及專題 1 題目 電喇叭底座冷沖壓工藝及模具設計 2 專題 二 課題來源及選題依據二 課題來源及選題依據 來源于無錫金立有限公司 是電器產品上的一個零件 模具是機械工程及其自動化專業(yè)的一個專業(yè)方向 選擇模具方 向的畢業(yè)設計題目完全符合本專業(yè)的要求 從應用性方面來說 模 具又是生產效率極高的工具之一 能有效保證產品一致性和可更換 性 具有很好的發(fā)展前途和應用前景 該產品外形適中 沖壓工藝 設計很復雜 計算過程很繁 其正確性非常重要 要求學生要有良 好的心理素質和仔細認真的作風 因此對本課題的研究對學生也是 一次很好的煅練機會 三 本設計 論文或其他 應達到的要求 三 本設計 論文或其他 應達到的要求 綜合應用各種所學的專業(yè)知識 在規(guī)定的時間內對產品進行冷 沖壓工藝分析 制訂完整的沖壓工藝方案 并完模具設計 數據計 算和圖紙 所有圖紙折合 A0 不少于 2 5 張 繪制 具體內容如下 1 完成模具裝配圖 2 張 A0 或 A1 II 2 零件圖 主要是非標準件零件圖 不少于 5 張 3 冷沖壓工藝卡片 1 張 4 設計說明書 1 份 15000 字以上 其中參考文獻不少于 10 篇 外文不少于 5 篇 5 翻譯 8000 以上外文印刷字符 折合中文字數約 5000 字的有關技 術資料或專業(yè)文獻 內容要盡量結合課題 四 接受任務學生 四 接受任務學生 機械 95 班班 姓名姓名 王勇剛 五 開始及完成日期 五 開始及完成日期 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六 設計 論文 指導 或顧問 六 設計 論文 指導 或顧問 指導教師指導教師 簽名簽名 簽名簽名 簽名簽名 教教研研室室主主任任 學科組組長研究所學科組組長研究所 所長所長 簽名簽名 系主任系主任 簽名簽名 2012 年年 11 月月 12 日日 III 摘摘 要要 用模具技術生產的制品具有高精度 高復雜程度 高一致性 高生產效率和低消耗 等特點 由此可見 模具技術已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志 決定 著產品的質量 效益和新產品的開發(fā)能力 本論文詳細的論述了沖壓模具的全過程 沖壓模具即是在沖壓加工中 將材料 金 屬或非金屬 加工成零件 或半成品 的一種特殊工藝裝備 該零件是電喇叭底座 該產品的模具成本低 生產效率高 根據要求分析零件的工 藝性 確定沖裁工藝方案及模具結構方案 然后通過工藝設計計算 確定排樣和裁板 計算沖壓力和壓力中心 初選壓力機 計算凸 凹模刃口尺寸和公差 最后設計選用零 部件 對壓力機進行校核 繪制模具總裝草圖 以及對模具主要零件的加工工藝規(guī)程進 行編制 其中在結構設計中 主要對凸模 凹模 凸凹模 定位零件 卸料與出件裝置 模架 沖壓設備 緊固件等進行了設計 生產使用壽命長的電喇叭底座 關鍵詞 關鍵詞 模具 沖裁件 凸模 凹模 凸凹模 IV Abstract Die technology to produce products with high accuracy high complexity high consistency high production efficiency and low consumption and so on Thus die technology has become the measure of a country manufacturing an important indicator of the level determines the product quality efficiency and new product development capability This paper discusses in detail the whole process of stamping dies Stamping die that is in the process of stamping the material metal or non metallic processing into parts orsemi finished products of a special technical equipment The part is electric horn base This product s mold with low cost brings high production efficiency according to the size of the design components materials mass production etc the first part of the process of analysis to determine the blanking process planning and die structure of the program and then through the process design calculations determine the nesting and cutting board calculate the pressure and pressure washed centers primary presses computing convex and concave Die Cutting Edge dimensions and tolerances the final design selection of parts and components to press for checking drawing die assembly drawings as well as Mold processing technology of the main parts to the preparation procedures In which the structural design primarily to the punch and die punch and die positioning parts unloading and out of pieces of equipment mold pressing equipment fasteners etc Making the working life of electric horn base more longer Key words Die Banking Punch Die Main punch V 目錄目錄 摘 要 III ABSTRACT IV 目錄 V 1 緒 論 1 1 1 本課題的研究內容和意義 1 1 2 國內外的發(fā)展概況 2 1 3 本課題應達到的要求 4 2 沖壓工藝設計 6 2 1 沖壓件簡介 6 2 2 沖壓件的工藝性分析 7 2 3 沖壓工藝方案的確定 9 2 4 沖壓工藝計算 9 2 4 1 工件的毛坯尺寸計算 9 2 4 2 工序分析 11 2 4 3 拉深工序及尺寸計算 11 2 4 4 整形分析 13 2 4 5 工序匯總 14 2 4 6 各工序尺寸公差的確定 14 2 5 產品所需模具 14 3 落料拉深模設計 16 3 1 模具結構 16 3 2 確定其搭邊值 17 3 3 確定排樣圖 17 3 4 材料利用率計算 19 3 5 凸 凹模刃口尺寸的確定 20 3 5 1 落料部份凸 凹模刃口尺寸的確定 20 3 5 2 拉深凸 凹模工作部分尺寸及其公差 21 3 6 落料拉深復合模沖壓力 22 3 6 1 落料部分沖壓力 22 3 6 2 拉深部分沖壓力 23 3 6 3 落料拉深復合?？倹_壓力 24 3 7 壓力機選用 24 3 8 壓力中心計算 25 3 9 落料拉深模主要零部件的結構設計 26 3 9 1 落料凹模的結構設計 26 3 9 2 落料凸模的結構設計 28 VI 3 9 3 落料卸料板設計 29 3 9 4 拉深凹模的結構設計 30 3 9 5 拉深凸模設計 30 3 9 6 壓邊圈設計 31 3 9 7 推件塊設計 32 3 10 標準件確定 33 3 10 1 模架確定 33 3 10 2 彈頂器的確定 33 3 10 3 上模螺釘確定 34 3 10 4 上模銷確定 34 3 10 5 下模螺釘確定 34 3 10 6 下模銷確定 35 3 10 7 模柄確定 35 3 10 8 模柄上固定螺釘的確定 35 3 10 9 推桿確定 35 3 10 10 拉深凸模上固定螺釘的確定 35 3 10 11 下模推桿的確定 35 3 10 12 條料定位零件的設計 36 3 11 模具閉合高度 校驗壓力機 36 4 切邊模設計 37 4 1 模具結構 37 4 2 切邊凸 凹模刃口尺寸的計算 37 4 3 切邊模沖壓力 38 4 4 壓力機選用 39 4 5 壓力中心計算 39 4 6 切邊模主要零部件的結構設計 40 4 6 1 切邊凹模的結構設計 40 4 6 2 切邊凸模的結構設計 41 4 6 3 切邊凸模固定板設計 42 4 6 4 切邊凸模墊板設計 43 4 6 5 定位柱設計 43 4 6 6 推件塊設計 44 4 7 標準件確定 45 4 7 1 模架確定 45 4 7 2 上模螺釘確定 45 4 7 3 上模銷確定 45 4 7 4 下模螺釘確定 45 4 7 5 下模銷確定 45 VII 4 7 6 模柄確定 46 4 7 7 模柄上固定螺釘的確定 46 4 7 8 推桿確定 46 4 7 9 圓廢料切刀確定 46 4 8 模具閉合高度 校驗壓力機 47 5 結論與展望 48 5 1 結論 48 5 2 不足之處及未來展望 48 致 謝 49 參考文獻 50 電喇叭底座冷沖壓工藝及模具設計 1 1 緒緒 論論 用模具技術生產的制品具有高精度 高復雜程度 高一致性 高生產效率和低消耗 等特點 由此可見 模具技術已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志 決定 著產品的質量 效益和新產品的開發(fā)能力 本設計是對給定的模具產品圖進行沖壓模工藝分析和模具設計 在綜合考慮了經濟 性 零件的沖壓工藝性以及復雜程度和精確度等諸多因素的基礎上進行沖壓工藝分析與 計算的 并提出了合理的工藝方案和結構形式 介紹了模具設計中的排樣與送料方式和 卸料與導向方式 討論了主要工作件間隙的確定和刃口尺寸及沖壓力的計算 并選擇合 適的壓力機 設計中主要對模具工作部分尺寸進行計算和主要零部件的設計以及加工工 藝的制定 該模具提高了制件質量和生產效率 降低了模具成本 制件質量符合生產要求 1 1 本課題的研究內容和意義本課題的研究內容和意義 沖壓是在室溫下 利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力 使其產生分離或塑 性變形 從而獲得所需零件的一種壓力加工方法 在沖壓加工中 將材料加工成零件的一種特殊工藝裝備 稱為沖壓模具 沖模在現 實沖壓加工中是必不可少的工藝裝備 與沖壓件 一摸一樣 的關系 若沒有符合要求 的沖模 就不能生產出合格的沖壓件 沒有先進的沖模 先進的沖壓成型工藝就無法實 現 在沖壓零件的生產中 合理的沖壓成形工藝 先進的模具 高效的沖壓設備是必不 可少的三要素 沖模在種類繁多的模具中占有十分重要的地位 是工業(yè)生產中應用最為 廣泛的模具 從產量上看 它占了模具總產量的 30 以上 從產值上看 它占了模具總 產值的 50 左右 沖壓加工與其他加工方法相比 無論在技術方面 還是在經濟方面 都具有許多獨 特的優(yōu)點 生產的制件所表現出來的高精度 高復雜程度 高一致性 高生產率和低消 耗 是其他加工制造方法所不能比擬的 但需要指出的是 由于進行沖壓成形加工必須 具備相應的模具 而模具是技術密集型產品 其制造屬單件小批量生產 具有難加工 精度高 技術要求高 生產成本高 占產品成本的 10 30 等特點 所以 只有在沖 壓零件生產批量大的情況下 沖壓成形加工的優(yōu)點才能充分體現 從而獲得好的經濟效 益 模具工業(yè)作為現代社會的一種新興工業(yè) 它能夠節(jié)約能源 節(jié)約原材料以及較高的 生產效率 它能夠保證比較高的加工精度等特點 模具市場在世界上大部分都是供不應 求的 它的市場需求量大致 580 億至 660 億美元之間 與此同時 模具工業(yè)在我國也迎 來了一輪新的發(fā)展前景 模具工業(yè)在我國最近幾年總產值保持 12 5 的年增長率 截止至 2006 年底模具產值預計超過 550 億元 在現代工業(yè)生產中 模具是重要的工藝裝備之一 它在鑄造 鍛造 沖壓 塑料 橡膠 玻璃 粉末冶金 陶瓷制品等生產行業(yè)中得到了廣泛應用 由于采用模具進行生 產能提高生產效率 節(jié)約原材料 降低成本 并保證一定的加工質量要求 所以 汽車 無錫太湖學院學士學位論文 2 飛機 拖拉機 電器 儀表 玩具和日常品等產品的零部件很多都采用模具進行加工 沖壓主要是按工藝分類 可分為分離工序和成形工序兩大類 分離工序也稱沖裁 其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離 同時保證分離斷面的質量要求 成形工 序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形 制成所需形狀和尺寸的工件 在實 際生產中 常常是多種工序綜合應用于一個工件 沖裁 彎曲 剪切 拉深 脹形 旋 壓 矯正是幾種主要的沖壓工藝 沖壓用板料的表面和內在性能對沖壓成品的質量影響很大 要求沖壓材料厚度精確 均勻 表面光潔 無斑 無疤 無擦傷 無表面裂紋等 屈服強度均勻 無明顯方向性 均勻延伸率高 屈強比低 加工硬化性低 在實際生產中 常用與沖壓過程近似的工藝 性試驗 如拉深性能試驗 脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能 以保證成品質量和高 的合格率 模具的精度和結構直接影響沖壓件的成形和精度 模具制造成本和壽命則是影響沖 壓件成本和質量的重要因素 模具設計和制造需要較多的時間 這就延長了新沖壓件的 生產準備時間 模座 模架 導向件的標準化和發(fā)展簡易模具 供小批量生產 復合模 多工位級進 模 供大量生產 以及研制快速換模裝置 可減少沖壓生產準備工作量和縮短準備時間 能使適用于減少沖壓生產準備工作量和縮短準備時間 能使適用于大批量生產的先進沖 壓技術合理地應用于小批量多品種生產 在每分鐘生產數十 數百件沖壓件的情況下 在短暫時間內完成送料 沖壓 出件 排廢料等工序 常常發(fā)生人身 設備和質量事故 因此 沖壓中的安全生產是一個非常 重要的問題 1 2 國內外的發(fā)展概況國內外的發(fā)展概況 發(fā)展現狀一 生產集中度低 許多汽車集團大而全 形成封閉內部配套 導致各企業(yè)的沖壓件種類多 生產集中 度低 規(guī)模小 易造成低水平的重復建設 難以滿足專業(yè)化分工生產 市場競爭力弱 摩托車沖壓行業(yè)面臨激烈的市場競爭 處于 優(yōu)而不勝 劣而不汰 的狀態(tài) 封頭制造 企業(yè)小而散 集中度僅 39 2 突破點 走專業(yè)化道路 迅速改變目前 大而全 散亂差 的格局 盡快從汽車集團中把沖壓零部件分 離出來 按沖壓件的大 中 小分門別類 成立幾個大型的沖壓零部件制造供應中心及 幾十個小而專的零部件工廠 通過專業(yè)化道路 才能把沖壓零部件做大做強 成為國際 上有競爭實力的沖壓零部件供應商 發(fā)展現狀二 機械化 自動化程度低 美國 680 條沖壓線中有 70 為多工位壓力機 日本國內 250 條生產線有 32 為多工 位壓力機 而這種代表當今國際水平的大型多工位壓力機在我國的應用卻為數不多 中 小企業(yè)設備普遍較落后 耗能耗材高 環(huán)境污染嚴重 封頭成形設備簡陋 手工操作比 重大 精沖機價格昂貴 是普通壓力機的 5 10 倍 多數企業(yè)無力投資阻礙了精沖技術在 電喇叭底座冷沖壓工藝及模具設計 3 我國的推廣應用 液壓成形 尤其是內高壓成形 設備投資大 國內難以起步 突破點 加速技術改造 要改變當前大部分還是手工上下料的落后局面 結合具體情況 采取新工藝 提高 機械化 自動化程度 汽車車身覆蓋件沖壓應向單機連線自動化 機器人沖壓生產線 特別是大型多工位壓力機方向發(fā)展 爭取加大投資力度 加速沖壓生產線的技術改造 使盡早達到當今國際水平 而隨著微電子技術和通訊技術的發(fā)展使板材成形裝備自動化 柔性化有了技術基礎 應加速發(fā)展數字化柔性成形技術 液壓成形技術 高精度復合化 成形技術以及適應新一代輕量化車身結構的型材彎曲成形技術及相關設備 同時改造國 內舊設備 使其發(fā)揮新的生產能力 發(fā)展現狀三 科技成果轉化慢先進工藝推廣慢 在我國 許多沖壓新技術起步并不晚 有些還達到了國際先進水平 但常常很難形 成生產力 先進沖壓工藝應用不多 有的僅處于試用階段 吸收 轉化 推廣速度慢 技術開發(fā)費用投入少 導致企業(yè)對先進技術的掌握應用慢 開發(fā)創(chuàng)新能力不足 中小企 業(yè)在這方面的差距更甚 目前 國內企業(yè)大部分仍采用傳統(tǒng)沖壓技術 對下一代輕量化 汽車結構和用材所需的成形技術缺少研究與技術儲備 突破點 走產 學 研聯(lián)合之路 我國與歐 美 日等相比 存在的最大的差距就是還沒有一個產 學研聯(lián)合體 科 研難以做大 成果不能盡快轉化為生產力 所以應圍繞大型開發(fā)和產業(yè)化項目 以高校 和科研單位為技術支持 企業(yè)為應用基地 形成產品 設備 材料 技術的企業(yè)聯(lián)合實 體 形成既能開發(fā)創(chuàng)新 又能迅速產業(yè)化的良性循環(huán) 發(fā)展現狀四 沖壓板材自給率不足 品種規(guī)格不配套 目前 我國汽車薄板只能滿足 60 左右 而高檔轎車用鋼板 如高強度板 合金化 鍍鋅板 超寬板 1650mm 以上 等都依賴進口 突破點 所用的材料應與行業(yè)協(xié)調發(fā)展 汽車用鋼板的品種應更趨向合理 朝著高強 高耐蝕和各種規(guī)格的薄鋼板方向發(fā)展 并改善沖壓性能 鋁 鎂合金已成為汽車輕量化的理性材料 擴大應用已勢在必行 發(fā)展現狀五 大 精模具依賴進口 當前 沖壓模具的材料 設計 制作均滿足不了國內汽車發(fā)展的需要 而且標準化 程度尚低 大約為 40 45 而國際上一般在 70 左右 突破點 提升信息化 標準化水平 必須用信息化技術改造模具企業(yè) 發(fā)展重點在于大力推廣 CAD CAM CAE 一體化技 術 特別是成形過程的計算機模擬分析和優(yōu)化技術 CAE 加速我國模具標準化進程 提 高精度和互換率 力爭 2005 年模具標準件使用覆蓋率達到 60 2010 年達到 70 以上基 本滿足市場需求 我國已擁有 2 萬多家模具生產企業(yè) 年產值超過了 300 億元 經過幾十年的發(fā)展 我國的沖壓模具總量位居世界第三位 加工技術裝備基本已與世界先進水平同步 以汽 車覆蓋件為代表的大型 復雜 精密沖壓模 用 CAD CAM CAE 軟件進行三維設計和模 擬 靠高速 精密的加工設備生產 用新型研磨或拋光代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工研磨拋光 提高 無錫太湖學院學士學位論文 4 模具質量 國民經濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求 同時為模具的發(fā)展 提供了巨大的動力 這些年來 中國模具發(fā)展十分迅速 模具工業(yè)一直以 15 左右的增 長速度快速發(fā)展 振興和發(fā)展中國的模具工業(yè) 日益受到人們的重視和關注 模具是 工業(yè)生產的基礎工藝裝備 已經取得了共識 目前 中國有 17000 多個模具生產廠點 從業(yè)人數約 50 多萬 在模具工業(yè)的總產值 中 沖壓模具約占 50 塑料模具約占 33 壓鑄模具約占 6 其他各類模具約占 11 近年來 中國模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了變化 除了國有專業(yè)廠家外 還 有集體企業(yè) 合資企業(yè) 獨資企業(yè)和私營企業(yè) 他們都得到了迅速的發(fā)展 許多模具企 業(yè)十分重視技術發(fā)展 中國工業(yè)從起步到現在 歷經半個多世紀 有了很大發(fā)展 模具 水平有了較大提高 在大型模具方面已能生產大屏幕彩電塑殼注射模具 大容量洗衣機 全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具 精密塑料模具方面 已能生產 照相機塑料件模具 多型腔小模數齒輪模具及塑封模具 經過多年的努力 在模具 CAD CAE CAM 技術 模具的電加工和數控加工技術 快速成型與快速制模技術 新型 模具材料等方面取得了顯著進步 在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面作出 了貢獻 進入 21 世紀 在經濟全球化的新形勢下 隨著資本 技術和勞動力市場的重新 整合 中國裝備制造業(yè)在加入 WTO 以后 將成為世界裝備制造業(yè)的基地 而在現代制造 業(yè)中 無論哪一行業(yè)的工程裝備 都越來越多采用由模具工業(yè)提供的產品 在沖模的設計制造上 目前正朝著以下兩方面發(fā)展 一方面 為了適應高速 自動 精密 安全等大批量現代生產的需要 沖模正向高效率 高精度 高壽命及多工位 多功能方 向發(fā)展 與此相比適應的新型模具材料及其熱處理技術 各種高效 精密 數控自動化 的模具加工機床和檢測設備以及模具 CAD CAM 技術也在迅速發(fā)展 另一方面 為了適 應產品更新?lián)Q代和試制或小批量生產的需要 鋅基合金沖模 聚氨酯橡膠沖模 薄板沖 模 鋼帶沖模 組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速發(fā)展 1 3 本課題本課題應達到的要求應達到的要求 在現代工業(yè)生產中 模具是重要的工藝裝備之一 它在鑄造 鍛造 沖壓 塑料 橡膠 玻璃 粉末冶金 陶瓷制品等生產行業(yè)中得到了廣泛應用 由于采用模具進行生 產能提高生產效率 節(jié)約原材料 降低成本 并保證一定的加工質量要求 所以 汽車 飛機 拖拉機 電器 儀表 玩具和日常品等產品的零部件很多都采用模具進行加工 據國際技術協(xié)會統(tǒng)計 2011 年產品零件粗加工的 80 精加工的 60 都由模具加工完成 沖壓主要是按工藝分類 可分為分離工序和成形工序兩大類 分離工序也稱沖裁 其目 的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離 同時保證分離斷面的質量要求 成形工序的 目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形 制成所需形狀和尺寸的工件 本課題旨在提供一種能有效消除底座引起膜片產生的破壞性共振 使電喇叭的聲音 清脆 工作電流小 工作電壓變化范圍寬 基頻高 聲壓大 使用壽命長的電喇叭底座 運用所學的專業(yè)知識 以與專業(yè)相關聯(lián)的課程為出發(fā)點 設計了零件的工藝 編制了零 件的加工工序 并熟悉了大學所學過的軟件 AutoCAD 和 UG 在設計思想中盡可能體現 了我所學的 掌握的和了解的知識 清晰的找出了自己這四年來所學知識的種種漏洞 電喇叭底座冷沖壓工藝及模具設計 5 并得以改正 使我對于自身專業(yè)又有了全新的認識 為我之后的學習和工作奠定了堅實 的基礎 此課題主要考慮以下幾個方面的內容 1 分析沖壓件的圖樣及技術條件 2 對沖壓件進行工藝分析 合理進行排樣設計 3 計算沖裁 沖裁力 確定壓力機參數 選擇合理的沖壓設備 4 確定模具的具體結構 繪制草圖 5 繪制模具的裝配圖及主要零件圖 6 零件圖標注尺寸 公差及技術條件 并進行必要的強度校核 7 根據開題的研究過程撰寫設計說明書 無錫太湖學院學士學位論文 6 2 沖壓工藝設計沖壓工藝設計 2 1 沖壓件簡介沖壓件簡介 形狀和尺寸如下圖所示 材料為 08 鋼 板材厚度 2mm 帶凸緣的拉深件 料厚 2mm 批量生產每年 20 萬件 零件圖如下 圖 2 1 零件圖 1 未注公差尺寸分析 圖中有 6 個尺寸未注公差 其中 R3 有相同的 4 個就算 1 個 查相應 國標 確定其 公差和偏差 對照參考文獻 2 P1 P2 這 6 個尺寸可分為三類 第一類 未注公差沖 裁件線性尺寸 尺寸有 123 5 第二類 未注公差成形件線性尺寸 尺寸 有 45 85 18 32 5 第三類 未注公差成形圓角半徑線性尺寸 尺寸有 4 個 R3 下面查對應表確定其公差和偏差 第一類 未注公差沖裁件線性尺寸 查參考文獻 2 P3 表 1 未注公差沖裁件線性 尺寸的極限偏差 公差等級取 m 級 可得這 1 個尺寸的公差和偏差 最終這 1 個尺寸 為 123 5 0 70 第二類 未注公差成形件線性尺寸 查參考文獻 2 P3 P4 表 4 未注公差成形件 線性尺寸的極限偏差 公差等級取 m 級 可得尺寸 45 85 18 32 5 的公差和偏 差 最終這個尺寸為 45 1 00 85 1 00 18 0 80 32 2 1 00 第三類 未注公差成形圓角半徑線性尺寸 查參考文獻 2 P5 表 2 未注公差成形 圓角半徑線性尺寸的極限偏差 可得這個尺寸的公差和偏差 最終這個尺寸為 00 1 30 0 3 R 最終帶全公差的產品圖如圖 2 2 所示 電喇叭底座冷沖壓工藝及模具設計 7 圖 2 2 帶公差的產品圖 2 2 沖壓件的工藝性分析沖壓件的工藝性分析 工藝分析包括技術和經濟兩方面內容 在技術方面 根據產品圖紙 主要分析零件 的形狀特點 尺寸大小 精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求 在經濟 方面 主要根據沖壓件的生產批量 分析產品成本 闡明采用沖壓生產可以取得的經濟 效益 因此工藝分析 主要是討論在不影響零件使用的前提下 能否以最簡單最經濟的 方法沖壓出來 一 沖壓件工藝性的因素很多 從技術和經濟方面考慮 主要因素 1 件的外形為圓形 外形簡單均勻 適宜沖裁 2 件無細長的旋臂與窄槽 模具結構簡單 適合沖裁 3 料為 08 鋼 是常用的沖裁拉深材料 具有良好的沖裁性能和較好的拉深性能 4 件尺寸屬于裝配要求精確尺寸 此尺寸可定為加工尺寸 5 產批量 一般來說 大批量生產時 可選用連續(xù)和高效沖壓設備 以提高生產效 率 中小批量生產時 常采用簡單模或復合模 以降低模具制造費用 6 沖壓件的直徑尺寸要求不高 整形不是必須的 表面粗糙度要求不大 拉深變形 量很大 容量引起破裂 需作多次拉深 7 圓角半徑最小為 R3 不滿足最小圓角半徑要求 估計需作整形 綜上所述 此工件適宜沖裁和拉深 二 壓件工藝分析如下 1 圖形分析 形狀較簡單 且左右 前后對稱 主要是拉深形狀 2 尺寸分析 尺寸公差主要部份都已經有了 其余尺寸不重要 3 材料 08 是適合拉深的鋼 但拉深較深時 需考慮周全 為極軟的碳素鋼 強度 硬度很低 而韌性和塑性極高 具有良好的深沖 拉延 彎曲和鐓粗等冷加工性能 焊接性能 但存在時效敏感性 淬硬性及淬透性極低 大多 軋制成高精度的薄板或冷軋鋼帶用以制造易加工成形 強度低的深沖壓或深拉延的覆蓋 零件和焊接構件 1 化學成份 碳 C 0 05 0 12 硅 Si 0 17 0 37 無錫太湖學院學士學位論文 8 錳 Mn 0 35 0 65 硫 S 0 035 磷 P 0 035 鉻 Cr 0 10 鎳 Ni 0 25 銅 Cu 0 25 2 力學性能 抗拉強度 b MPa 330 450MPa 屈服強度 s MPa 200MPa 伸長率 5 32 斷面收縮率 60 硬度 未熱處理 131HB 試樣尺寸 試樣尺寸為 25mm 3 熱處理規(guī)范及金相組織 熱處理規(guī)范 正火 930 45min 空冷 金相組織 鐵素體 極少量珠光體 4 批量 5 萬件 每年 批量不是很大 5 沖壓工序 落料 拉深 整形 切邊 6 沖裁間隙 查表 2 1 沖裁模刃口初始值間隙 即查參考文獻 3 P35 頁 表 2 13 得雙面間 隙 Z 0 22 0 26mm 表 2 1 沖裁模刃口初始值間隙 3 材 料 名 稱 45 T7 T8 退火 磷青銅 硬 鈹青 銅 硬 10 15 20 冷軋鋼 帶 30 鋼板 H62 H68 硬 2A12 硅鋼片 Q215 Q235 08 1 0 15 H62 H68 半硬 磷青銅 軟 鈹青銅 軟 H62 H68 軟 純銅 軟 3A12 5A02 1060 1050A 1035 1200 8A06 2A12 力 學 性 能 HBW 190 Rm 600MPa HBW 140 190 Rm 400 600MPa HBW 70 140 Rm 300 400MPa HBW70 Rm 300MPa 初 始 間 隙厚 度ZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax 1 50 270 310 210 250 150 190 100 14 1 80 340 380 270 310 200 240 130 17 2 00 380 420 300 340 220 260 140 18 2 50 490 550 390 450 290 350 180 24 電喇叭底座冷沖壓工藝及模具設計 9 2 3 沖壓工藝方案的確定沖壓工藝方案的確定 經過對沖壓件的工藝分析后 結合產品進行必要的工藝計算 并在分析沖壓工藝 沖壓次數 工藝順序組合方式的基礎上 提出各種可能的沖壓分析方案 方案一 單工序模 適當整合各沖壓工序 需要副模具 此模具經濟 制造方便 方案二 復合模 本零件很大 工序較多 沖壓工藝復雜 模具設計難度太大 模 具結構十分復雜 制造難度高 成本高 方案三 級進模 本零件很大 模具很大 模具結構復雜 制造難度高 成本高 綜上所述 產品要求本身也不高 在能達到產品要求的原則下 為了節(jié)省成本 制 造和加工方便 采用方案一 2 4 沖壓工藝計算沖壓工藝計算 2 4 1 工件的毛坯尺寸計算工件的毛坯尺寸計算 由于工件主要成型的工序是拉伸 工件的變形主要在拉深處 此工件是帶凸緣的零 件 由于材料厚度 t 2 先將產品尺寸轉化為中性層尺寸 結果如下圖所示 圖 2 3 中性層尺寸 1 修邊余量 表 2 2 有凸緣拉深件的修邊余量 3 拉深相對高度 dt d 或 Bt B 凸緣直徑 dt 或 Bt 1 51 5 2 02 0 2 52 5 3 0 2506 05 04 03 0 凸緣直徑 dt 123 5 d 87 相對凸緣直徑 dt d 123 5 87 1 41 無錫太湖學院學士學位論文 10 查表 2 2 有凸緣拉深件的修邊余量 即查參考文獻 3 P120 頁 表 4 3 得 修邊余量 4 3mm 因此工件的外沿直徑為 dt 123 5 4 3 2 132 1 132mm 含修邊余量的中性層尺寸如下圖所示 圖 2 4 含修邊余量的中性層尺寸 2 毛坯尺寸計算 由于工件是凸字型回轉體形狀 因此工件展開后是一個圓形片 可以直接計算工件 的實際尺寸 根據參考文獻 3 P121 頁 公式 4 2 算可知毛坯直徑計算公式 2 1 n i i aAD 1 44 由于形狀復雜 計算很繁 故利用計算機和三維 CAD CAM 軟件進行計算 中性層 面積為 S 18839 7mm2 因此毛坯直徑 154 9 18839 7 22 S D 值得注意的是 在確定復雜拉深件的毛坯尺寸和形狀時 由于實際情況比較復雜 影響因素很多 如板材的厚度變化 模具的間距大小 模具的尺寸公差等 所以一般是 先根據上述公式進行初步計算 然后在通過試驗加以修正確定 由于條件有限不能通過 試驗進行修正 考慮拉深回彈 需多拉一些 故毛坯直徑選為 D 155mm 3 是否采用壓邊圈 t D 2 155 1 29 查表 2 3 采用或不采用壓邊圈的條件 即查參考文獻 3 P128 頁 表 4 10 得 第一次拉深時必須采用壓邊圈 以后各次拉深 如果 t D 1 0 或拉深 系數 mn 0 8 仍要用壓邊圈 表 2 3 采用或不采用壓邊圈的條件 3 第一次拉深以后各次拉深 拉深方法 t D 100 m1 t D 100 mn 用壓邊圈 1 5 0 6 1 02 0 0 6 1 5 0 8 2 4 2 工序分析工序分析 按照產品件的沖壓工序看 通過運用 CAD CAM 三維軟件仿真 初步得出沖壓工序 過程 落料 拉深 整形 切邊 下面主要分析拉深和整形工序 2 4 3 拉深工序及尺寸計算拉深工序及尺寸計算 1 能否一次拉出 下面采用查表法 由于材料厚 轉化為中性尺寸 如圖 2 4 所示 d 47 高度 h 30 5 dt dF 132 t d t d 2 47 4 3 dF d1 132 47 2 8 d dt 47 132 0 36 相對高度 h d 30 5 47 0 65 總拉深系數 m d D 47 155 0 30 查表 2 4 帶凸緣圓筒形件第一次拉深時的拉深系數極限值 即查參考文獻 4 P73 頁 表 2 21 得 拉深極限系數應略小于 0 33 故取 0 32 因本工序拉深系數為 0 30 故不能一次拉出來 雖然拉深件是有兩個臺階 但為了保險還是認為不能一次拉出 表 2 4 帶凸緣圓筒形件第一次拉深時的拉深系數極限值 4 材料的相對厚度 t d 100 凸緣相對直徑 dF dl 2 0 1 5 1 5 1 0 1 0 0 6 0 6 0 3 0 3 0 15 1 50 470 490 500 510 52 1 80 450 460 470 480 48 2 00 420 430 440 450 45 2 20 400 410 420 420 42 2 50 370 380 380 380 38 2 80 330 350 350 350 35 3 00 320 330 330 330 33 查表 2 5 帶凸緣圓筒形件第一次拉深時的相對高度極限值 h d 即查參考文獻 4 P73 頁 表 2 22 得 拉深相對高度極限大于 0 27 故取 0 30 本工序相對高度為 0 30 故能一次拉出 表 2 5 帶凸緣圓筒形件第一次拉深時的相對高度極限值 h d 4 材料的相對厚度 t d 100凸緣相對直徑 dF d1 2 0 1 5 1 5 1 0 1 0 0 6 0 6 0 3 0 3 0 15 1 80 58 0 480 53 0 420 44 0 370 39 0 340 35 0 29 2 00 5l 0 420 46 0 360 38 0 320 34 0 290 30 0 25 2 20 45 0 350 40 0 310 32 0 270 29 0 250 26 0 22 2 50 35 0 280 32 0 250 27 0 220 23 0 200 2l 0 17 2 80 27 0 220 24 0 190 2l 0 170 18 0 150 16 0 13 無錫太湖學院學士學位論文 12 3 00 22 0 180 20 0 160 17 0 140 15 0 120 13 0 10 綜上所述 由于拉深系數太小 高度太高 故不能一次拉出 需多次拉深 由于產 品是臺階形 為了方便拉深故第 1 次拉深直徑為 87mm 第 2 次拉深直徑取為 47 2 第 1 臺階拉深計算 為保證拉深能順利進行 第 1 次拉深計算時 不僅要考慮第 1 次拉深系數 還要考 慮第 1 次拉深的高度極限 以后各次拉深按照拉深系數逐漸增大的原則設計 1 第 1 次拉深凹模圓角半徑的確定 查參考文獻 3 P131 首次拉深凹模圓角半徑公式 4 17 2 2 tdDrd 8 0 1 以后各次拉深凹模圓角半徑 2 3 1 8 06 0 ndnd r r 式中 D 毛坯直徑 mm d 凹模內徑 mm t 工件厚度 mm 已知 D 155mm d 87 t 2 所以 由于該直徑拉深僅此一次故可3 92 87155 8 0 8 0 1 tdDrd 取小些 取6 1 d r 2 第 1 次拉深凸模圓角半徑的確定 查參考文獻 3 P131 首次拉深凸模圓角半徑公式 4 19 2 4 1 1 0 17 0 dp r r 得 62 46 0 17 0 1 rp 所以取6 1 p r 3 第 1 次拉深計算 驗證拉深系數系數 第 1 次拉深后直徑為 87 拉深系數為 m1 87 155 0 56 0 32 第 1 次拉深極限系 數 故第 1 次拉深系數滿足要求 第 1 次拉深高度計算 制件高度利用三維 CAD CAM 軟件 按照總體積 V 37738 3818mm3 不變的原則 可計算出制件高度為 25mm 查表 2 5 得 拉深相對高度極限約為 0 30 所以 h1 87 0 30 26 1 25 電喇叭底座冷沖壓工藝及模具設計 13 因此第一次按直徑 87 拉深 25 的高度 是能實現的 因此初定第 1 次拉深后制件 形狀和尺寸如下圖所示 圖 2 5 第 1 次拉深件中性尺寸 3 第 2 臺階拉深計算 拉深系數計算 拉深前直徑為 d1 87 拉深后直徑 d2 47 所以拉深系數為 m2 d2 d1 47 87 0 54 0 32 故第 2 臺階能 1 次拉成 拉深凸 凹是圓角半徑確定 拉深凸 凹模圓角半徑取最小半徑 即分別為 R3 R4 中性層為 R4 R5 計算拉深件尺寸 利用三維 CAD CAM 軟件進行計算 在總體積 37738 3818mm3 不變的原則下 計 算出拉深高度為 14 5mm 此時 87 的高度由 25mm 變短為 19mm 此時制件如下圖所示 圖 2 6 第 2 次拉深件中性尺寸 2 4 4 整形分析整形分析 由圖 2 6 可知 僅圓角 R5 和 2 處 R7 沒有達到要求 因此可采用整形一次完成 整 形后工件如下圖所示 無錫太湖學院學士學位論文 14 圖 2 7 整形后工件中性尺寸 2 4 5 工序匯總工序匯總 根據以上分析 可以總結出各工序順序為 落料 第 1 次拉深 第 2 次拉深 整形 切邊 2 4 6 各工序尺寸公差的確定各工序尺寸公差的確定 落料的大小直接影響拉深件的修邊余量 因此必須要有公差要求 第 1 次拉深直徑 直接到位 因此需要公差 也就是產品公差 高度隨后續(xù)拉深還會變化 故不需標注公 差 第 2 次拉深后直徑也直接到位 故也需要公差要求 高度還不是最后尺寸因此不需 標注僅是中間過程不需設置公差 整形除外緣直徑外全部到位 因此需標注公差 最后 切邊尺寸需標注公差 即產品公差 下面主要確定落料直徑的公差 根據落料直徑 155 對照參考文獻 2 P1 P2 它屬于未注公差沖裁件線性尺 寸 查參考文獻 2 P3 表 1 未注公差沖裁件線性尺寸的極限偏差 公差等級取 m 級 可得尺寸 155 的偏差為 0 70 故最終尺寸為 mm70 0 155 2 5 產品所需模具產品所需模具 在保證產品質量的前提下 適當將各工序組合 可以節(jié)省模具數量及生產制造成本 主有一處工序組合 落料和第 1 次拉深組合 結果共有 4 副模具 各副模具制品尺寸和 形狀分別如下 模具 1 落料拉深復合模 落料尺寸 2mm 第 1 次拉深后尺寸和形mm70 0 155 狀如下圖所示 a 中性層尺寸 b 產品尺寸 圖 2 8 第 1 次拉深件 電喇叭底座冷沖壓工藝及模具設計 15 模具 2 第 2 次拉深模具 尺寸和形狀如下圖所示 a 中性層尺寸 b 產品尺寸 圖 2 9 第 2 次拉深件 模具 3 整形模具 尺寸和形狀如下圖所示 a 中性層尺寸 b 產品尺寸 圖 2 10 整形后工件 模具 4 切邊模具 123 5 是切邊尺寸 尺寸和形狀如下圖所示 圖 2 11 切邊后工件 本課題研究第 1 4 副模具 即模具 1 落料拉深復合模和模具 4 切邊模具 以下 所有計算和設計僅做這兩副模具 無錫太湖學院學士學位論文 16 3 落料拉深模設計落料拉深模設計 3 1 模具結構模具結構 落料凹模裝在下模上 落料凸模 確切說是凸凹模 裝在上模部份 拉深凹模 即 凸凹模 裝在上模部份 拉深凸模裝在下模部份 卸料采用剛性卸料結構 工件采用推 件塊剛性推出 推出機構裝在上模部份 壓邊裝置裝在下模部份 采用彈性 彈簧 結 構 同時也起向上推件作用 條料采用手動送料裝置 本模具結構圖如圖 3 1 所示 圖 3 1 落料拉深復合模結構 3 2 確定其搭邊值確定其搭邊值 考慮到成型范圍 應考慮以下因素 電喇叭底座冷沖壓工藝及模具設計 17 1 材料的機械性能 軟件 脆件搭邊值取大一些 硬材料的搭邊值可取小一些 2 沖件的形狀尺寸 沖件的形狀復雜或尺寸較大時 搭邊值大一些 3 材料的厚度 厚材料的搭邊值要大一些 4 材料及擋料方式 用手工送料 無側壓裝置的 5 卸料方式 剛性卸料 6 材料為 08 鋼 產品形狀是圓形 綜上所述 查表 3 1 搭邊值 a 和 a1 即查參考文獻 5 P31 頁 表 2 16 搭邊值 a 和 a1 確定其搭邊值為 兩工件間的搭邊值 a1 2mm 工件側面搭邊值 a 2 5mm 表 3 1 搭邊值 a 和 a1 5 手工送料 圓形非圓形往復送料 自動送料 材料厚度 aa1aa1aa1aa1 876879887 3 3 確定排樣圖確定排樣圖 在沖壓零件中 材料費用占 60 以上 排樣的目的就在于合理利用原材料 因此材 料的利用率是一個重要問題 必須認真計算 確保排樣相對合理 以達到較好的材料利 用率 排樣方法可分為三種 1 有廢料排樣 2 少廢料樣 3 無廢料排樣 少廢料排樣的材料利用率也可達 70 90 但采用少 無廢料排樣時也存在一些缺 點 就是由于條料本身的公差以及條料導向與定們所產生的誤差 使工作的質量和精度 較低 另外 由于采用單邊剪切 可影響斷面質量模具壽命 根據工件的形狀和批量 對模壽命有一定要求 故采用有廢料排樣方法 排樣時工件之間以及工件與條料側邊之間留下的余料叫做搭邊 搭邊的作用是補償 定位誤差 保證沖出合格的工件 還可以使條料有一定的剛度 便于送進 無錫太湖學院學士學位論文 18 本產品外形是圓形 第一副模具是落料拉深復合模 只需考慮落料的排樣 故采用 單排直排方式 由于料厚為 2mm 落料外形尺寸也較大 每根條料比較重 故采用手動 前后送料方式送料 落料尺寸為 70 0 155 送料步距 A Dmax a1 3 1 Dmax為工件最大尺寸 故 Dmax 155 7mm A Dmax a1 155 7 2 157 7mm 條料寬度 剛性卸料有導向無側壓 3 2 0 max Z 2a D B 其中 a 2 5 1 0mm 查表 3 2 條料寬度偏差 即查參考文獻 5 P31 頁 表 2 17 條料寬度偏差 Z 1 查表 3 3 條料與導料板之間的間隙 即查參考文獻 5 P32 頁 表 2 18 條料與導料板之間的最小間隙 Zmin B Dmax 2a Z 155 7 2 2 5 1 mm 0 1 7 161 表 3 2 條料寬度偏差 5 條料厚度 t 條料寬度 B 0 50 5 11 22 33 5 200 050 080 10 20 300 080 100 15 30 500 100 150 20 50 0 40 50 70 9 50 100 0 50 60 81 0 100 150 0 60 70 91 1 150 200 0 70 81 01 2 200 300 0 80 91 11 3 表 3 3 導料板與條料之間的最小