機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-消聲器后蓋復(fù)合模設(shè)計(jì)及制造工藝分析（全套圖紙）

專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化題目類型：□理論研究實(shí)驗(yàn)研究?工程設(shè)計(jì)工程技術(shù)研究軟件開發(fā)本論文是關(guān)于消聲器后蓋復(fù)合模設(shè)計(jì)及制造工藝分析的研究。消聲器是允許氣流通過，卻又能阻止或減小聲音傳播的一種器件，是消除空氣動(dòng)力性噪聲的重要措施。消聲器能夠阻擋聲波的傳播，允許氣流通過，是控制噪聲的有效工具。采用復(fù)合模是因?yàn)閺?fù)合模具有生產(chǎn)效率高、沖壓件質(zhì)量高的特點(diǎn)。且使用復(fù)合摸能在一個(gè)模具上完成整個(gè)零件的加工。而消聲器的制造是通過將板類加工而成，將板類金屬加工成毛坯，然后經(jīng)過沖孔、拉深、翻孔、翻邊等工藝工序。而在研究過程中必須要經(jīng)過計(jì)算才能得出各沖孔、拉深、翻孔、翻邊的凸凹模的尺寸，然后再結(jié)合使用壽命、精度、拆裝方便等要求確定凸凹模尺寸。然后再根據(jù)計(jì)算結(jié)果選用合適的模架、螺釘?shù)绕渌慵?，并且根?jù)要求選用合適的壓力機(jī)設(shè)備，通過進(jìn)一步的計(jì)算確定所選的零件是否可以用，而壓力機(jī)設(shè)備的選用必須考慮其過載情況，因?yàn)橐坏┻^載就會造成人員和設(shè)備的危險(xiǎn)。本次零件外形簡單對稱，所有尺寸均為自由公差，對與零件在拉伸等變形后的厚度變化沒有要求，只要求表面不允許有皺著、劃痕、開裂等缺陷，并且斷裂口要求平整因此該零件可以經(jīng)過冷沖壓加工成型。由于該零件是大批量生產(chǎn)，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)要注意總體結(jié)構(gòu)尺寸不能過大并且要簡單。通過計(jì)算得到零件的尺寸后使用二維CAD軟件畫出零件圖，并通過零件圖的裝配得到整個(gè)模具的裝配圖。最后經(jīng)過修改得到總裝配圖。并制作出凹模加工工序、凸模加工工序、凸凹模加工工序。最后編寫出裝配過程。導(dǎo)套導(dǎo)套50凹模全套圖紙，加153893706Thispaperisaboutthemufflerbackcovercompounddiedesignandmanufacturingprocessanalysisresearch.Mufflerisallowedtoflowthrough,butalsocanpreventorreducethespreadofvoicedevice,isoneoftheimportantmeasurestoeliminatetheairdynamicnoise.Mufflercanpreventthespreadofsoundwaves,allowingtheairflowthrough,isaneffectivetooltocontrolnoise.Usingcompositediebecausecompositemodulushasthecharacteristicsoftheproductionofhighefficiencyandhighqualityofstampingparts.Andtheuseofcompositetouchcancompletethewholepartsinamoldprocessing.Andthemanufactureofmufflerisbyputtingaplatetypeandplatetypemetalprocessingintoblank,andthenafterpunchinganddeepdrawing,turnovertheholeandflangingprocessprocedure.Andintheprocessofresearchmustbecalculatedtovariouspunching,deepdrawing,doublethesizeoftheholeflanging,intensive,andthencombinedwiththeservicelife,accuracy,therequirementofdismantlingisconvenientwaitforaconvexconcavediesize.Andthenaccordingtothecalculationresultstochooseappropriatedieset,screwsandotherparts,andchooseproperpressequipmentaccordingtotherequirement,byfurthercalculationtodeterminewhethertheselectedpartscanbeused,andtheselectionofpressequipmentmustconsideritsoverloadsituation,becauseoncetheoverloadwillcausetheriskofpersonnelandequipment.Thesimplepartsshapeissymmetrical,allsizetoleranceforfreedom,thechangeswiththethicknessofthepartsafterthetensiledeformationsuchasthereisnorequirement,onlyrequiresurfacearenotallowedtohaveawrinkly,scratches,crackingandotherdefects,andfracturerequireflatsothepartscanpasscoldstampingmolding.Becausethepartsaremassproduction,sointhedesignshouldpayattentiontotheoverallstructuresizenottoobigandsimple.IsobtainedbycomputingthesizeofthepartsafterusingAtwo-dimensionalCADsoftwaredrawthepartdrawing,andthroughtheassemblytogetthepartdrawinginthemoldassemblydrawing.Thelastmodifiedgeneralassemblydrawing.Machiningprocessandmakingtheconcavedie,punchprocessingworkingprocedure,intensiveprocessingprocess.Thelastwriteassemblyprocess.Keywords:mold;Stamping;Deepdrawing;Doublehole;Flanging;CADdrawing 1 1 1 1 1 1 2工藝方案的分析 32.1零件工藝性分析 2.3確定排樣方式 4 4 63消聲器后蓋展開形狀及尺寸的確定 3.2拉深件展開計(jì)算 73.2.1確定修邊余量 8 84拉深工序主要工藝參數(shù)計(jì)算 4.1確定是否用壓邊圈 9 9 5四工序復(fù)合模的設(shè)計(jì) 5.1.1沖裁力的計(jì)算 5.2壓力機(jī)噸位的選擇 6四工序復(fù)合模的制造 6.1沖模制造的概述 6.2沖模具體制造過程 6.2.2沖模成形零件的加工 7四工序復(fù)合模的裝配說明書 參考文獻(xiàn) 1由于中國的各種政策和市場空間擴(kuò)張的影響，中國龐大的模具用戶領(lǐng)域，如汽車，家用電器，機(jī)械，IT信息產(chǎn)業(yè)，包裝，建筑材料，日用品行業(yè)發(fā)展迅速。同時(shí)，這些的行業(yè)對模具的要求有所提高，從而大力促進(jìn)了模具行業(yè)的發(fā)展，使得其發(fā)展速度飛速，明顯高于其他制造業(yè)?，F(xiàn)如今，世界模具市場處于賣方市場狀態(tài)，盡管近幾年來的市場總額一直處于600～650億美元的較高水平，但是我國模具出口僅占不到8%的份額。目前，國內(nèi)外均保持看好我國模具行業(yè)，因此我國模具行業(yè)未來國際模具市場前景廣闊，如今，我國模具行業(yè)面臨著兩重壓力。第一是來自工業(yè)發(fā)達(dá)國家的技術(shù)優(yōu)勢，第二是來自發(fā)展中國家價(jià)格優(yōu)勢。前者在進(jìn)入我國后，依附其技術(shù)優(yōu)勢和能力，在中高檔模具方面擁有競爭優(yōu)勢，從而對我國的模具行業(yè)構(gòu)成了巨大挑戰(zhàn)；后者比如像印度、泰國等這些國家的模具工業(yè)成長也很快，它們憑借強(qiáng)烈的價(jià)格優(yōu)勢來打擊我國的競爭優(yōu)勢，并使之逐漸減弱。中國模具企業(yè)要想提高自身模具產(chǎn)品的國際競爭力，就必須踴躍引進(jìn)國外先進(jìn)的模具制造技術(shù)，通過對模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理有效的調(diào)整和產(chǎn)品質(zhì)量的提高來達(dá)到這個(gè)目的。同時(shí)，企業(yè)也要注重其經(jīng)營管理和人才的培養(yǎng)。近年來，我國模具業(yè)開始出現(xiàn)一些新的模具生產(chǎn)較集中的地區(qū)，不再僅限于原來較發(fā)達(dá)的珠三角、長三角地區(qū)，而是開始向內(nèi)地和北方擴(kuò)展，。伴隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，各類模具需求大戶行業(yè)如汽車、航天航空、家電、機(jī)械和建材行業(yè)的發(fā)展也給模具行業(yè)的發(fā)展提供了牢靠的支撐。據(jù)有關(guān)資料顯示，以家電行業(yè)為例，一臺電冰箱需用模具約350套；而一臺全自動(dòng)洗衣機(jī)則需用模具150多套；以IT行業(yè)為例，每個(gè)型號的電腦約需模具30多套，加上與其配套的打印機(jī)，每臺電腦需模具20多副。目前，因?yàn)槭袌錾系哪Ｐ投酁楹Ｍ忾_發(fā)，中國模具進(jìn)口較多，模具的需求量也將隨著我國自身發(fā)展能力的提高而快速增長。明顯能夠預(yù)感到我國模具行業(yè)將在如此良好的條件下得到全球局勢給模具行業(yè)發(fā)展帶來了史無前例的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)更帶來了加倍激烈的競爭與挑戰(zhàn)。國內(nèi)許多像蕭山、寧波、上海等發(fā)達(dá)城市，都在大力發(fā)展模具制造工業(yè)，旨在滿足全球模具的高需求。如作為日本一家專業(yè)的模具企業(yè)，蕭山友成模具公司的年銷2售收入達(dá)到兩億元，并將準(zhǔn)備在香港上市；在中國模具行業(yè)里，浙江黃巖模具無論是在設(shè)備、管理、技術(shù)上都處于較高的水平；作為曾經(jīng)的全國模具行業(yè)龍頭老大的上海正想恢復(fù)往日雄風(fēng)，目前正在大力建設(shè)上海市模具中心；蘇州也打算在高新區(qū)建造一個(gè)占地面積達(dá)2000畝的高水平的與國際接軌的現(xiàn)代化模具工業(yè)基地；擁有三千家模具企業(yè)的汕頭塑料機(jī)械模為了提高模具的性能和質(zhì)量，積極引進(jìn)國內(nèi)外地區(qū)最新的數(shù)控模具加工裝備。世界模具行業(yè)正在蓬勃發(fā)展，面對著如此一個(gè)好機(jī)會，國內(nèi)很多的省市也都紛紛抓住機(jī)遇，努力發(fā)展模具工業(yè)，推動(dòng)中國的進(jìn)一步發(fā)展。遠(yuǎn)在4000年前的青銅器時(shí)期，我國古代人民就發(fā)現(xiàn)了金屬在受到錘擊后能夠產(chǎn)生形變的特性，特別是到了后來的戰(zhàn)國時(shí)期，我們的祖先已經(jīng)能達(dá)到練劍淬火的程度。隨著時(shí)間的推移，我們的人民也逐漸學(xué)會通過錘擊金屬制造出日常生活中所需要用到的兵器和用品。與此同時(shí)，在我國漫長的歷史長河中，出現(xiàn)的各種由金、銀、銅等金屬制成的產(chǎn)品，更是體現(xiàn)了我國勞動(dòng)人民的智慧和精湛的技藝水平。由此能夠看出，冷沖壓工藝在中國有著非常久遠(yuǎn)的歷史。在近代，特別是從1920年開始，各式各樣的金屬制品、玩具等越來越走進(jìn)人們的生活，普遍的出現(xiàn)在尋常百姓家。為了達(dá)到提高該行業(yè)社會生產(chǎn)力的目的，沖床、壓力機(jī)等基礎(chǔ)機(jī)械裝備及相應(yīng)的模具開始在工業(yè)中投入使用。但是當(dāng)時(shí)工廠投用的機(jī)械設(shè)備功率普遍較低，生產(chǎn)工藝的發(fā)展仍處于初步的階段，導(dǎo)致社會生產(chǎn)力水平低下。同時(shí)，模具加工業(yè)主要使用的是手工加工，出現(xiàn)模具精度低，損壞率大的現(xiàn)象。社會生產(chǎn)力的發(fā)展推動(dòng)著冷沖模制造工藝的進(jìn)步，模具企業(yè)開始引入水壓機(jī)冷沖模、磨床、銑床和鋸床等各種機(jī)械設(shè)備，并通過硬度計(jì)、內(nèi)外徑測定器等高精密測量設(shè)備的使用，使得冷模具精度提高。隨后到了六七十年代，模具生產(chǎn)工廠則開始大量使用生產(chǎn)沖壓機(jī)床，如此一來促進(jìn)了冷沖模具從單沖落料單沖孔模具向落料沖孔復(fù)合模的轉(zhuǎn)變。隨著冷沖模架標(biāo)準(zhǔn)件的出現(xiàn)，冷沖模具工藝得到了很大的改進(jìn)，模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式更多樣化和模具精度更高1]。隨著模具行業(yè)各種技術(shù)水平的提高，冷沖模具的使用壽命也普遍提高了5~7倍。到了現(xiàn)代，模具的應(yīng)用日益普遍，由于計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，CAD/CAE/CAM技術(shù)的成熟模具發(fā)展無論在數(shù)量上還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力上得到了更快的發(fā)展，然而，因?yàn)槲覈诔砷L期間經(jīng)驗(yàn)積攢上的落伍使得在與世界先進(jìn)水平相比還是相差甚遠(yuǎn)，包括在大型、精密、繁雜、長壽命等高檔模具上仍需要大批的進(jìn)口，尤其是中高檔轎車的覆蓋件模具。但是在低端模具的供應(yīng)上則是供過于求，市場競爭激烈。32.工藝方案的分析消聲器作為日常生活中用處比較廣泛且能夠有效控制噪聲的一種工具，其是在允許氣流通過的同時(shí)，通過消聲器前方多孔擋板的多次減壓作用，有效阻擋聲波的傳播，最圖2.1為消聲器的后蓋，由Q235AF材料制作，板的厚度為料、沖孔、翻邊、拉伸而得到。該零件的側(cè)面圖屬于軸對稱圖形，外部形狀簡單對稱，全部尺寸均為自由公差，除了零件表面圖2.1消聲器后蓋不能夠有皺褶、劃痕、開裂等缺陷以外，斷裂口還需要保持平整，因而該零件能夠經(jīng)過冷沖壓加工成型。在該零件的大批量生產(chǎn)設(shè)計(jì)過程中，必須注意總體結(jié)構(gòu)尺寸不能過大。沖壓件的基本工序?yàn)槁淞?、沖孔、拉深和翻邊。本零件都會用到上述幾道工序，所方案二：落料、拉深、沖孔、翻邊級進(jìn)沖壓。采用級進(jìn)模生產(chǎn)。方案三：落料、拉深、沖孔、翻邊復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。通過比較方案的設(shè)計(jì)可以得出，方案一的特點(diǎn)是各個(gè)序使用的模具結(jié)構(gòu)簡單，壽命長，也能達(dá)到較高精度，但是由于工序與下一道工序容易產(chǎn)生較大誤差，而且要用到四套模具，要大批量生產(chǎn)的話會比較困難。方案二是級進(jìn)模，級進(jìn)模的特點(diǎn)是可以在一副模具上完成工件所需要的所有工序，并且因?yàn)槎酁樽詣?dòng)送料連續(xù)工作，手沒必要入危險(xiǎn)區(qū)域，較方案一安全，同時(shí)可以比方案一少用壓力機(jī)，減少了占地面積，減少半成品的周轉(zhuǎn)，但是材料利用率較低，多使用條料和帶料，載體要有足夠的強(qiáng)度，且模具成本較高。方案三為復(fù)合模，復(fù)合模雖然結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但是相對于其他模具工藝來說，生產(chǎn)效率高。在加工過程中，復(fù)合膜的全部工序都是在一套模具上完成，很大程度降低了沖壓設(shè)備的占用率，使周轉(zhuǎn)時(shí)間縮短，生產(chǎn)率提高，同時(shí)提高了沖壓件的位置精度。對比方案一，復(fù)合膜因?yàn)榱慵庑问呛唵蔚膶ΨQ形狀，因此制造簡單。對比方案二，復(fù)合膜具有結(jié)構(gòu)較小且操作簡單的特點(diǎn)。綜上考慮分析，故采用方案三比較合適。經(jīng)過確定，本零件采用的模具是：落料、拉深、沖孔及翻邊的符合模具。根據(jù)零件外形，決定采用直排和多行排。樣式如圖A,圖B兩種。A=D?/4+18136.64mm2表2.1沖裁金屬材料的搭邊值料厚手送料自動(dòng)送料邊距a工件間距ai邊距a工件間距a··232查表2.1選間距值。(1)、方式A時(shí)：①手送料條料寬度B=D+2a+c步距一個(gè)步距的材料利用率②自動(dòng)送料條料寬度B=D+2a+c=152+2×3+1=159mm步距=152+2=154mm則一個(gè)步距的材料利用率(2)方式B時(shí)：①手送料條料寬度B=3D+2a+2ai+c步距=152÷2+1.5=77.5mm一個(gè)步距的材料利用率②自動(dòng)送料搭邊a=2mma=3mm條料寬度6=3×152+2×3+2×2+1=467mm步距S=D/2+ai=152÷2+2=78mm則一個(gè)步距的材料利用率經(jīng)過計(jì)算，不管是自動(dòng)送料還是手動(dòng)送料，采用方式B比使用方式A的材料利用率高，但我們也可看到方式B的模具結(jié)構(gòu)必然會增加，使得尺寸增大，并且再利用率上提高不到1%,所以綜合考慮排樣方式還是決定選用方式A。73消聲器后蓋展開形狀及尺寸的確定工序順序應(yīng)該是先沖孔后翻邊。所謂的沖孔工序就是要先在毛坯上做出孔，并計(jì)算出它的大小。在計(jì)算孔的大小時(shí)，應(yīng)該從翻邊直徑和翻邊高度兩個(gè)方面來考慮。但是因?yàn)榉叢牧鲜且詸M截面操作為主，對徑向的影響很小，所以，我們可依據(jù)彎曲工件中性層長度不變的原理近似計(jì)算出孔的直徑。d=D-2(H-0.43r-0.72t)式中D:翻孔后孔的中徑(mm);H:翻孔后直邊的高度(mm);r:圓角半徑(mm);t:材料厚度(mm);則d=43.5-2×(8-0.43×3-0.72×1.5)=32.24mm表3.1低碳鋼的極限翻孔因數(shù)孔的加工方法比值d/t鉆孔去毛刺用沖孔模沖孔查表3.1得mmin=0.52<m=0.741因此，要想達(dá)到高度為8mm的邊通過一次翻孔就可以了，所以預(yù)制孔的直徑d=32.24mm。在拉伸過程中，物料會發(fā)生較大的物質(zhì)流動(dòng)，但是經(jīng)過試驗(yàn)表明，在形狀上，操作8時(shí)所用到的坯料和拉深件橫截面輪廓通常相差不大。工件橫截面輪廓的形狀可以分為圓形、方形、長方形三種，而坯料的形狀可分成圓形、類似方形、類似長方形三種。毛坯的周邊理應(yīng)是平滑的弧線，因此，對于旋轉(zhuǎn)體來講，毛坯的形狀毫無疑問是一塊圓形的木板，我們只需求它的直徑。經(jīng)過拉深后，拉深件和坯料在重量、體積上沒有發(fā)生變化，對于在拉伸過沉重材料厚度不改變的拉伸，即使材料會有厚度上的改變，但經(jīng)過試驗(yàn)表明，這種變化時(shí)細(xì)微的，所以，我們在確定坯料尺寸時(shí)，可以近似地認(rèn)為坯料面積等于拉深件表面積。通常在拉伸件的整個(gè)拉深過程當(dāng)中，其口部或凸緣周邊處會出現(xiàn)不齊的現(xiàn)象，所以，我們需要對拉伸件有一個(gè)修邊操作，因此在計(jì)算毛坯尺寸時(shí)需要將修邊余量后的零件尺寸加上再進(jìn)行展開計(jì)算4]。修邊余量用△h表示。3.2.1確定修邊余量按照中線尺寸計(jì)算，確定修邊余量則工件的相對高度h/d=20.25/124.5=0.163因?yàn)楸戎递^小，所以可不進(jìn)行修邊。拉伸工件毛坯的外部形狀通常和工件的橫切面基本一樣，均可看成是圓形。因?yàn)椴挥?jì)拉伸后變薄現(xiàn)象，即面積不變，則可通過等面積法計(jì)算出毛坯直徑[5]。94拉深工序主要工藝參數(shù)計(jì)算4.1確定是否用壓邊圈表4.1采用壓邊圈的基本區(qū)分范圍拉伸方式用壓邊圈不用壓邊圈用(或不用)壓邊圈查表4.1由于0.99<1.5,故需要壓邊圈4.2拉深次數(shù)和拉深系數(shù)的確定因需要壓邊圈，則根據(jù)表格4.2表4.2無凸緣圓桶用壓邊圈拉深時(shí)的極限拉深因數(shù)拉深因數(shù)毛坯的相對厚度2~1.50.6～0.30.3～0.150.08～0.15m0.48-0.500.50-0.530.53-0.550.55-0.58由表格4.2查得m=0.534.3拉深模的圓角半徑凹模圓角半徑r四對拉深作業(yè)具有重大影響。無論是r過大還是過小，結(jié)果都不太好。當(dāng)r四太小時(shí)，工件很容易發(fā)生劃痕、變薄乃至是拉裂的現(xiàn)象，降低模具的使用年限。r四太大時(shí)，壓邊圈下的毛坯會懸空，毛坯會因壓邊面積的減少而產(chǎn)生易起皺的現(xiàn)由于凹模圓角半徑要比r四大，且為了易于加工制造，可取r四=10mm和凹模圓角半徑r一樣，凸模圓角半徑r在拉伸過程中對拉深也是有影響的。當(dāng)太小時(shí)，角部彎曲變形大，容易拉斷6。當(dāng)r太大時(shí)，毛坯則容易發(fā)生局部的厚度變薄和內(nèi)皺現(xiàn)象?？扇⊥鼓A角半徑等于凹模圓角半徑，即r=r四=10mm?]。5.1計(jì)算總壓力該模具采用彈性卸料和上出料的方式?jīng)_裁力計(jì)算公式F=1.3LITb(N)L:沖裁件的周長(mm)t:材料厚度(mm)Tb:材料剪切強(qiáng)度(MPa)材料名稱牌號材料狀況抗剪強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度Cb/MP普通碳素鋼Q195未退火260-320320-400Q215270-340340-420Q235310-380380-470Q225340-420420-520查表5.1,取t=310MP。=288527.85N≈288.53KN卸料力計(jì)算公式Fm=KF(N)表5.2卸料力因數(shù)材料厚度/mmK0.02～0.060.06～0.08查表5.2,取K卸=0.07K=0.07×288.53≈20.20KN沖孔力計(jì)算公式Fn=1.3LtTb(N)式中L:工件外輪廓周長頂件力計(jì)算公式F頂=K項(xiàng)F沖孔式中K為頂料力因數(shù)表5.3推件力和頂出力的因數(shù)料厚/mmKK頁≤0.1>0.1～0.5>0.5～2.5因?yàn)椴捎脧椥孕读虾蜕铣隽系姆绞剿詻_壓工藝總力Fg=F*+F+Fm+Fm=288.53+20.20+61.18+KN采用壓邊圈的圓桶形件，其拉深力為K:修正因數(shù)，見表5.4表5.4修正因數(shù)K的數(shù)值mim2K?K查表5.4得K=0.80則F&=0.80×3.14×124.5×1.5×380=178264.08N≈178.26KN壓邊力的選擇要適當(dāng)，壓邊力過大，工件會被拉斷；壓邊力過小，工件凸緣會起皺。表5.5壓邊力的計(jì)算公式拉深情況公式拉伸任何形狀的工件圓筒件第一次拉深(用平板毛壞)圓筒件以后各次拉深(用圓筒形毛壞)表5.6在單動(dòng)壓力機(jī)上拉深時(shí)單位壓邊力的數(shù)值材料名稱單位壓邊力p/MPa08鋼、20鋼、鍍錫鋼板2.5～3.0式中A:在壓邊圈下的毛坯投影面積(mm)p:單位壓邊力(MP),見表5.6D:平板毛坯直徑(mm)dn:第n次拉深直徑(mm)由表確定壓邊力計(jì)算公式查表5.6得p=3MPa=17.0KND:翻邊直徑，(按中線計(jì)),D=4+1.5=43.5mm頂件力取翻邊力的10%為Fm=0.1×F=0.1×13.7=1.37KN=178.26+17.0+13.7+1.37=210.33KN為了防止過載，壓力機(jī)設(shè)備的公稱壓=586.3～659.5KN由于本零件為簡單對稱結(jié)構(gòu)，如圖5.1所示，壓力中心應(yīng)選擇坐標(biāo)系中心，即零沖壓模具主要的工作部件為落料凹模、落料拉深凸凹模、沖孔凸模、沖孔翻邊凸凹模等組成。沖裁間隙指的是沖裁模凸、凹模刃口的尺寸之差，其雙面間隙用Z表示，單面間隙為Z/2;作為沖模設(shè)計(jì)中的一個(gè)及其重要的工藝參數(shù)，沖裁間隙的大小對沖裁件的斷面質(zhì)量、沖裁力、模具壽命等的影響是巨大的9。設(shè)計(jì)模具時(shí)必須對間隙值進(jìn)行合理的選擇，使能夠提高模具的使用壽命和加工精度。間隙值的選取要在最大間隙值和最小間隙值之間。表5.7落料沖孔模刃口始用間隙材料名稱08、10、15、鋼板、Q235厚度t查表5.7得Zmax-Zmin=0.240-0.132=0.108mm(1)落料刃口尺寸計(jì)算表5.8規(guī)則形狀(圓形、方形件)沖裁時(shí)凸模與凹模制造公差(mm)基本尺寸凸模公差δ凹模公差δ查表5.8得δ=0.030δ四=0.040凹模尺寸為Da=(D-x△)o+5。;凸模尺寸為D?=(DaZmin)o8r△:工件制造公差(mm),△=1mmx:因數(shù)，可查表5.9表5.9因數(shù)x材料厚度t/mm圓形x值0.75工件公差△/mm1由表5.9得x=0.5D?=(151.5-0.240)o-0.030=151.260-0.030經(jīng)計(jì)算證明所取的δ、δ是合適的，并且凸模與凹?？梢詥为?dú)加工，但是考慮到零件要求和模具制造情況，可以適當(dāng)放大制造公差為：δ:=0.4(Zmax-Zmin)=0.4×0.108=0.043mmδa=0.6(Zmax-Zmin)=0.6×0.108=0.065mmD?=151.38o-0.043mm查上表得δ:=0.020mmδa=0.030mm△:工件制造公差(mm),△=0.62mm經(jīng)計(jì)算證明所取的δa、δ,是合適的，且凸凹?？梢詥为?dú)加工，考慮零件要求和模具制造情況，可以適當(dāng)放大制造公差為：δ;=0.4(Zmax+Zmin)=0.4×0.108=0.043mm拉深模的間隙是指凸模和凹模在配合時(shí)工作時(shí)橫向尺寸的差值。間隙過小會使得工件的質(zhì)量較好，但是由于間隙過小時(shí)工件由于不易進(jìn)入沖壓間隙而使得其被拉斷，且容易導(dǎo)致模具磨損嚴(yán)重，壽命低。間隙過大時(shí)模具壽命雖提高，但由于間隙過大時(shí)不能壓住工件的邊而引起工件起皺、變厚，側(cè)壁不直等問題，此時(shí)工件質(zhì)量不能得到保障。因此，在確定間隙大小時(shí)，我們要考慮到板料公差和毛坯口部增厚現(xiàn)象對間隙大小拉深凸模、凹模計(jì)算公式如表5.10。表5.10拉深凸、凹模工件部分尺寸計(jì)算公式尺寸標(biāo)注形式設(shè)計(jì)基準(zhǔn)計(jì)算公式標(biāo)注外形D凹模+δaDa=(Dmax-0.75△)D?=(Dmax-0.75△-z)-8,標(biāo)注內(nèi)形DA凸模d?=(dmin+0.4△)-8:+δada=(dmin+0.4A+z)式中Dmax、Dmin:圓筒形件最大直徑和最小直徑，非圓筒形件則應(yīng)按標(biāo)注每個(gè)部位的最大、最小尺寸?！?拉深件公差，默認(rèn)△=1根據(jù)表5.11和5.12計(jì)算間隙值。表5.11有壓邊圈拉深時(shí)單邊間隙值總拉深次數(shù)拉深工序單邊間隙Z/21一次拉深2第一次拉深第二次拉深表5.12標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值基本尺寸/mm公差等級/μm>80～120>120～180由表5.11拉深凸模和凹模的單邊間隙可按式da=(42.25+2.4)o+0.030=44.650+0.030mm(1)凹模的外形結(jié)構(gòu)與固定方法凹模的結(jié)構(gòu)形式較多，按外形可分為標(biāo)準(zhǔn)圓凹模和板狀凹模；按結(jié)構(gòu)可分為整體當(dāng)凹模選用螺釘和銷釘定位固定的時(shí)候，我們要確保鏍孔間、鏍孔與銷孔及鏍孔或銷孔與凹?？陂g的間隔不可以太近，不然會對模具壽命造成影響[3]。通常的鏍釘孔與銷孔、鏍孔或銷孔與凹模口之間采取的間隔是超過孔的兩倍的直徑，其最小允許值可參考表5.134]。表5.13鏍孔、銷孔之間及至刃壁的最小距離/mm第燃孔儲孔螺釘孔W6M8M10M12M16M20M24A淬火不淬火8B淬火C淬火5不淬火3銷釘孔甲12甲20淬火79D不淬火4678在計(jì)算凹模的外形尺寸時(shí)，我們可由以下經(jīng)常使用的經(jīng)驗(yàn)公式確定。H=kb(H≥15mm)凹模的壁厚：式中b:凹模孔的最大寬度(mm);K:因數(shù)；可查表5.14表5.14系數(shù)k的數(shù)值12350～100取取則K=0.19H=0.19×152=29mm,致使拉深凹模厚度的選擇應(yīng)該選擇H≥29mm的厚度。c=60～90mm此處取凹模壁厚c=60mm則凹模外形尺寸D為制件最大尺寸與凹模雙邊壁厚之和，即D=b+2c=152+2×60=272mm依據(jù)冷沖模典型組合尺寸的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，凹模外徑D取315mm5.5.2選擇模架及確定其他沖模零件(1)模架的選擇模架分為上模座和下模座，通過導(dǎo)柱和導(dǎo)套將上下模座連接起來，而沖壓零件必須安裝在模架上才能使模具具備完整的功能。模架的規(guī)格尺寸依據(jù)凹模周界尺寸和安裝要求確定。通常應(yīng)取模座的尺寸L大于凹模尺寸40～60mm,下模座的外形尺寸每邊應(yīng)超過沖床臺面孔邊40～50mm。模架分為鑄鐵和鑄鋼兩種材料。因?yàn)槲铱紤]到了經(jīng)濟(jì)性和加工性，故選用鑄鐵模架。根據(jù)凹模周界尺寸D=315mm,查表取其凹模周界范圍為63mm×100mm～630mm×380mm。查冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)，取得上、下模座的規(guī)格為：上模座315×315×50GB/T2855.1-81下模座315×315×60GB/T2855.2-81(2)導(dǎo)向零件為了達(dá)到確保模具具備較高的精度和壽命的目的，在操作過程中都會對批量較大、公差要求較高的沖件，通常都先采用導(dǎo)向零件對上、下模進(jìn)行導(dǎo)向，以確保上模相對于下模的準(zhǔn)確活動(dòng)模式。導(dǎo)向零件可分為導(dǎo)柱、導(dǎo)套、導(dǎo)板三種，導(dǎo)柱和導(dǎo)套是生產(chǎn)中最經(jīng)常使用的導(dǎo)向零件。在選取導(dǎo)柱、導(dǎo)套的尺寸規(guī)格的時(shí)候，要考慮到所選的標(biāo)準(zhǔn)模架和模具現(xiàn)實(shí)閉合高查手冊得導(dǎo)柱、導(dǎo)套的規(guī)格為：導(dǎo)柱A45×200GB/T2861.1-81;導(dǎo)套A45×125×48GB/T2861.6-81;導(dǎo)套A50×125×48GB/T2861.6-81因?yàn)槁淞夏５墓ぷ髀烦滩⒉恍?，為了確保導(dǎo)向零件有充足的導(dǎo)向長度，我們對導(dǎo)柱、(3)凸模固定板與墊板要想將凸模固定在上模座或下模座的正確的位置上，那就要用到凸模固定板。凸模固定板其外形尺寸一般與凹模保持一致，通常為長方形或圓形的板件，其厚度可選取凹端面與固定板一并磨平。為了預(yù)防模座被擠壓從而產(chǎn)生損傷，可以通過墊板的使用來承受并擴(kuò)散凸?；蛩哪魉偷膲毫?。本次墊板厚度分別選取30mm和45mm。由于國家已經(jīng)建立了標(biāo)準(zhǔn)，所以可從標(biāo)準(zhǔn)中選取固定板和墊板的尺寸。查表得：固定板的尺寸為315×10-20鋼JB/T7642.5-1994,而上、下墊板的尺寸為315×10-35鋼JB/T7643.6-1994。(4)緊固件螺釘和銷釘是沖模過程中必備的緊固件，兩者均屬標(biāo)準(zhǔn)件，類型有許多，它們在沖模過程中分別起到的作用是聯(lián)接固定和定位。在現(xiàn)實(shí)操作中，較為廣泛使用的螺釘和銷釘分別是內(nèi)六角螺釘和圓柱銷。螺釘規(guī)格可參照下表5.15選擇。銷釘?shù)墓Q直徑可選取表5.15螺釘規(guī)格的選用凹模厚度H/mm螺釘規(guī)格凹模厚度H/mm螺釘規(guī)格M4、M5>13～19M6、M8已知凹模厚度H=30mm,查表5.15選取規(guī)格為M10的螺釘，螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：[σ]:螺栓材料的許用拉應(yīng)力，(MPa);由于螺釘?shù)牟牧弦话氵x用45號鋼，其抗剪強(qiáng)度t為440～560MPa,抗拉強(qiáng)度σb為取[σ]=550MPa則銷釘與銷孔之間選用H7/m6或H7/n6的過渡配合配合。(5)傳力桿直徑/mm2承載能力/KN268由于卸料力F=13KN,由表5.16得頂桿的直徑選為8mm。(1)凸模的結(jié)構(gòu)形式與固定方法因?yàn)闆_壓件多種多樣，所以在設(shè)計(jì)上凸模類型也多種多樣。凸模的結(jié)構(gòu)形式按整體結(jié)構(gòu)分，有整體式和護(hù)套式等；按工作截面形狀分為有圓形、方形等。本次設(shè)計(jì)采用直通式凸模，凸模固定板做成臺階式，凸模固定板與凸模在臺階處使用H7/m6或H7/n6(2)凸模長度計(jì)算凸模的長度尺寸在確定時(shí)必須考慮模具的具體結(jié)構(gòu)、修磨量以及固定板與卸料板之凸模長度可按下式計(jì)算l:附加長度，包括：凸模進(jìn)入凹模的深度0.5～1mm;總修磨量6~12mm;凸模固定板與卸料板之間的安全距離Li=15～20mmus]。由前面計(jì)算知工件高度h=21mm,所以取凸模伸入凹模的深度t?=30mm。5.5.4沖模各零件的材料及熱處理要求零件材料及熱處理模具的要求可參照下表選擇，詳情見表5.17。表5.17普沖模具主要零件材料及硬度要求零件名稱選用材料牌號熱處理上、下模座HT200、HT250ZG230-450、ZG310-570Q235凸模Cr12.Cr12MoV淬硬58～62凹模60～64凹凸模60～64模柄Q275導(dǎo)柱滲碳淬火58～62導(dǎo)套滲碳淬火58～62凸、凹模固定板Q275、45托料板Q235、Q275、45卸料板Q235、0275導(dǎo)尺Q275、45淬火擋料銷45、T8A淬火43～48(45鋼)、52～56(T8A)導(dǎo)正銷、定位銷9Mn2V.T8A淬火52～56墊板45、T8A淬火43～48(45鋼)、54～58(T8A)螺釘頭部淬火43～48銷釘淬火43～48推桿、頂桿淬火43～48頂板淬火拉深模壓邊圈鑄鐵、T8A淬火56～60(T8A)螺母、墊圈、螺塞Q235定位側(cè)刀、廢料切刃T10A淬火側(cè)刃擋板T8A、T10A、T10A淬火定位板45、T8淬火43～48(45鋼)、52～56(T8)楔塊與滑塊45、T8A淬火43～48(45鋼)、52～59(T8A)彈簧65Mn.60Si2MnA淬火40～48卸料板一般分為剛性卸料板和彈性卸料板。剛性卸料板通過銷釘確定好位置后用螺釘將其牢固地固定在上模，剛性卸料板能承受較大的卸料力，因而經(jīng)常使用于厚板料沖壓件的卸料。彈性卸料工作空間敞開，相比剛性卸料板具有操作簡易方便，生產(chǎn)效率高的優(yōu)點(diǎn)，且可在沖壓前對毛坯進(jìn)行預(yù)壓，沖壓后也可以沖壓件平穩(wěn)卸料19]。但因受到彈簧、橡膠等零件的限制和結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的原因，彈性卸料的卸料力較小，可靠安全性相對剛性卸料盡管本次設(shè)計(jì)的模具卸料力較小，可力還是需要分散，因此決定選用彈性卸料。彈簧是模具制造中普遍使用的彈性零件，以卸料、推件和壓邊等工作為主，除此以外彈簧容易更換且具有長壽命的特點(diǎn)。本次因?yàn)楣ぷ餍枰x用彈簧零件。①壓力滿足Fw≥Fm/n式中Fm:彈簧的預(yù)壓力(N);F:卸料力或推件力、壓邊力(N);②壓縮量滿足Si≥S&=Sm+S工作+S修式中S:彈簧允許的最大壓縮量(mm);Sa:彈簧需要的總壓縮量(mm);Sm:彈簧的預(yù)壓縮量(mm);S:卸料板或推件塊、壓邊圈的工作行程(mm);S:模具的修磨量或調(diào)整量(mm);一般取4～6mm。③要符合模具結(jié)構(gòu)空間的要求。依據(jù)結(jié)構(gòu)初選為四根彈簧，卸料力F=13KN。按上面的要求查表5.18可選用84～89的彈簧，其負(fù)荷F≥3400N≥F/n=13000/4=3250N檢查是否滿足S≥Sa=Sm+S工作+S表5.18彈簧的性能彈簧序號HHiSi=H-HiS預(yù)不夠因此，選取85號彈簧，外徑D=60mm,材料直徑d=10mm,自由狀態(tài)下高度H曲=75mm。彈簧的裝配高度H?=112mm模具的閉合高度H是指模具在最低工作位置時(shí)，上模和下模之間的距離：由前已知H上模=50mm,H?=30mm,H?=10mm,H=20mm,H=25mm,H=112mm,H卸=20mm,H?=45mmHFmmHmmm代入上式，得(1)沖壓設(shè)備類型的選擇沖壓工藝的性質(zhì)、生產(chǎn)批量的大小、沖壓件的幾何尺寸以及精度要求等都是選擇沖對于這次的設(shè)計(jì)采用開式雙柱可傾壓力機(jī)J23-100。雖然開式壓力機(jī)剛度差，但其操作簡單，且本次所需壓力也不算大。(2)沖壓設(shè)備規(guī)格的確定所選擇的壓力機(jī)必須具備一下功能：①為了防止過載所選的壓力機(jī)提供的公稱壓力必須大于沖壓所需的總沖壓力，即F≥(1.6～1.8)Fmax=599.68KN～674.64KN②壓力機(jī)的行程大小應(yīng)適當(dāng)。③所選壓力機(jī)的工作行程必須大于或與沖模的閉合高度相適應(yīng)。④模具下模座的外形尺寸一定不能夠小于壓力機(jī)的工作臺面的尺寸，后者需要空由以上條件查表得選用開式雙柱可傾壓力機(jī)J23-100,其相關(guān)技術(shù)參數(shù)為：左右：1080mm6四工序復(fù)合模的制造毛坯的制造，是原材料向成品轉(zhuǎn)化的第一步，也一個(gè)很關(guān)鍵的過程。常用的毛坯主要有鑄件、鍛件和型材三大類。冷沖模零件材料最常使用的有鑄鐵和鑄鋼。沖模過程中使用的上模板、下模板和大型的拉深延展零件絕大部分是由鑄件制造的。鑄鐵件除了具備非常好的鑄造性能、切削加工性和耐磨性以外，還具有一定的強(qiáng)度的特點(diǎn)，由于價(jià)格低廉且容易制造，所以被廣泛應(yīng)用。制造冷沖模零件如凸模、凹模、卸料板、導(dǎo)板、凸凹模、凸凹模固定板時(shí)為了節(jié)省原材料，縮短各工序加工時(shí)間，應(yīng)該將坯料鍛造成與所要求零件外形、幾何形狀和尺寸類似的毛坯。特別是對凸模、凹模等零件，在要求其具有良好的熱處理性能，較長的使用壽命和較好的機(jī)加工性能時(shí)，更應(yīng)該在鍛造時(shí)反復(fù)多次鐓粗和拔長，使材料組織內(nèi)部晶粒細(xì)化使得強(qiáng)度等性能得到提高，提高其綜合使用性能。由于此次模具零件要求大批量生產(chǎn)，所以應(yīng)該采用模鍛件，在生產(chǎn)效率提高的同時(shí)也提高了鍛件的精度，并提高了零件機(jī)械強(qiáng)度。生產(chǎn)制造過程中一般用到的材料以各種形狀的棒料、條料、管料和各種厚度的板料在模具生產(chǎn)中，大部分使用冷拉棒材加工生產(chǎn)，因?yàn)樵谑褂眠^程過由經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)冷拉棒材料加工而成的零件其力學(xué)性能要好于熱軋棒料。①冷沖模通用零件的加工組成冷沖模所需要的零件包括定位零件、導(dǎo)向零件、支撐零件，以及主要活動(dòng)部件能銑床、插床、磨床來完成的。車床主要車削旋轉(zhuǎn)體零件。它的主要技術(shù)要求是：尺寸精度和幾何形狀精度；相互刨削加工主要設(shè)備是牛頭刨床和龍門刨床。采用牛頭刨床和龍門刨床進(jìn)行加工時(shí)既能得到符合要求的沖模零件，并且還具有較好的經(jīng)濟(jì)性能，所以能被廣泛的使用。銑削的作用是對零件平面及型孔進(jìn)行修整加工，最常使用的銑床是立式銑床和加工中心。其中加工中具有數(shù)字化和自動(dòng)化等功能，在加工時(shí)還能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。由于國內(nèi)機(jī)床制造的逐漸成熟，加工中心被廣泛應(yīng)用。在沖模制作中，插床利用其刀具的往復(fù)直線或曲線運(yùn)動(dòng)對工件的內(nèi)孔和和外表面進(jìn)行加工。但是加工精度不高且對零件有沖擊現(xiàn)象。所以用插床加工要為后續(xù)的加工留下足夠必須要為后續(xù)加工留下一定的余量。沖模零件經(jīng)過車床、銑床、刨床和插床加工后，由于表面一般還能看到刀具加工時(shí)的痕跡，使得表面粗糙度較高。為了提高表面質(zhì)量，一般使用磨床對要求加工的零件表面進(jìn)行磨削加工。磨削一般是整個(gè)機(jī)械加工工序的最后一段，經(jīng)過磨床加工后零件最終定型。②沖模零件孔的加工在沖模零件上螺孔、螺釘孔、凸模安裝孔以及銷釘孔可采用鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、車、③沖模零件的光整加工光整加工是指在不去除材料的情況下降低零件表面粗糙度。模架的制造，從毛坯開始。選擇平板類毛坯，由于毛坯為鑄鐵件，所以必須經(jīng)過熱處理加工消除期內(nèi)應(yīng)力，改善其性能。然后用普通銑床或者加工中心銑削模架的上下表面，應(yīng)該要注意，在銑削時(shí)第一面應(yīng)該留有3mm～3.5mm的加工余量，然后銑削另外一面時(shí)要留有0.35mm～0.5mm加工余量。加工導(dǎo)柱導(dǎo)套孔時(shí)應(yīng)該先粗車，然后再擴(kuò)孔。應(yīng)該要注意的是粗車時(shí)應(yīng)該為擴(kuò)孔留下2mm的鏜孔余量。最后進(jìn)行精修磨削，由于模架只是作為底座，墊板等部件必須安裝在木架上，所以，為了滿足垂直度和粗糙度的要求，模架必須要進(jìn)行磨削加工。磨削加工是模架加工的最后一步，所以不必留下余量。值得注意的是，在鉆導(dǎo)套或者導(dǎo)柱孔時(shí)要進(jìn)行配合加工，并且為了滿足凸模固定板和凹模的同軸度要求，螺釘、銷釘孔應(yīng)進(jìn)行配鉆加工。本次設(shè)計(jì)使用的凸模、凹模和凸凹模都可以通過軸類零件加工得到。通?？梢赃x擇型材進(jìn)行加工。如果選擇型材的話通過車床就可以把凸模、凹模、凸凹模加工出來。通常情況下可以選擇數(shù)控車床進(jìn)行數(shù)控加工，但是本次所設(shè)計(jì)的零件相符簡單對稱，且由于模具的制造屬于單件或者小批量的生產(chǎn)，出于成本的考慮，選擇普通車床進(jìn)行加工即可。并且由于機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，普通車床的加工也能滿足精度的要求?，F(xiàn)在編寫如下加工工序：(1)凸凹模加工工序工序1裝夾型材；2切端面及外表面；3車削按照圖紙要求車削出零件大致外表面，但是要留下余量，一般5劃線以已車削過的相互垂直的兩側(cè)面為基準(zhǔn)，劃出凹模中心線和各孔6按照圖紙找出螺紋位置并攻螺紋孔，銷釘則鉆孔；7粹火提高零件的表面硬度和耐磨性使壽命提高，回火消除內(nèi)應(yīng)力；8磨削使用留下來的余量來磨削內(nèi)圓、外圓及兩端面，降低表面粗糙9鉗工去毛刺；工序1裝夾型材：3車削按照圖紙要求車削出零件大致外表面，但是要留下余量，一般5劃線以已車削過的相互垂直的兩側(cè)面為基準(zhǔn)，劃出凹模中心線和各孔6按照圖紙找出螺紋位置并攻螺紋孔，銷釘則鉆孔；7粹火提高零件的表面硬度和耐磨性使壽命提高，回火消除內(nèi)應(yīng)力；8磨削使用留下來的余量來磨削內(nèi)圓、外圓及兩端面，降低表面粗糙9鉗工去毛刺；3)凸模加工工序5劃線以已切削過的相互垂直的兩側(cè)面為基準(zhǔn)，劃出凹模中心線和各孔位置及型孔輪廓線(可用樣板劃線)【221;6按照圖紙找出螺紋位置并攻螺紋孔，銷釘則鉆孔；8磨削使用留下來的余量來磨削內(nèi)圓、外圓及兩端面，降低表面粗糙7四工序復(fù)合模的裝配說明書作為最重要的操作工序，沖模裝配承擔(dān)著在模具零件制造完成后把零件拼裝成模具的重任，其質(zhì)量的