電動機風扇罩正、反拉深模設計【沖壓模具設計】【說明書+CAD】

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1989年3月，國務院頒布了《關于當前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》，在機械工業(yè)中，模具被列為技術改造序列的第一位，極大地促進了模具技術的發(fā)展。 20世紀90年代以來，在國內(nèi)汽車行業(yè)的模具設計制造中開始采用CAD/CAM技術。國家科委“863”計劃將東風汽車公司作為CIMS應用示范廠，由華中理工大學作為技術依托單位，開發(fā)了汽車車身與覆蓋件模具CAD/CAM軟件系統(tǒng)，在模具和設計制造中實際應用，取得顯著效益。 2、我國模具技術與國外的差距 2.1產(chǎn)品結構、企業(yè)結構等方面 模具按國家標準分為十大類，其中沖壓模、塑料模占模具用量的主要部分。按產(chǎn)值統(tǒng)計，我國目前沖壓占50%-60%，塑料模占25-30。國外先進國家對發(fā)展塑料模很重視，塑料模比例一般占30%-40%。國內(nèi)模具中，大型、精密、復雜、長壽命模具比較低，約占20%左右，國外為50%以上。我國模具生產(chǎn)企業(yè)結構不合理，主要生產(chǎn)模具能力集中在各主機廠的模具分廠(或車間)內(nèi)，模具商品化率低，模具自產(chǎn)自用比例高達70%以上。國外，70%以上是商品化的。  2.2產(chǎn)品水平 衡量模具產(chǎn)品水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的復雜程度模具的使用壽命和制造周期等。 2.3工藝裝備水平 我國機床工具行業(yè)已可提供比較成套的高精度模具加工設備，如：加工中心、數(shù)控銑床、數(shù)控仿形銑床、電加工機床、座標磨床、光曲磨床、三座標測量機等。但在加工和定位精度，加工表面粗糙度，機床剛性，穩(wěn)定性，可靠性，刀具和附件的配套性方面，和國外相比，仍有較大差距。 3 模具的發(fā)展趨勢 3.1 模具軟件功能集成化 模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時各功能 模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設計、制造、裝配、檢驗、測試及生產(chǎn)管理的全過程，達到實現(xiàn)最佳效益的目的。如英國Delcam公司的系列化軟件就包括了曲面/實體幾何造型、復雜形體工程制圖、工業(yè)設計高級渲染、塑料模設計專家系統(tǒng)、復雜形體CAM、藝術造型及雕刻自動編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)及復雜形體在線測量系統(tǒng)等。集成化程度較高的軟件還包括：Pro/ENGINEER、UG和CATIA等。國內(nèi)有上海交通大學金屬塑性成型有限元分析系統(tǒng)和沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)；北京北航海爾軟件有限公司的CAXA系列軟件；吉林金網(wǎng)格模具工程研究中心的沖壓模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)等。 3．2模具設計、分析及制造的三維化 傳統(tǒng)的二維模具結構設計已越來越不適應現(xiàn)代化生產(chǎn)和集成化技術要求。模具設計、分析、制造的三維化、無紙化要求新一代模具軟件以立體的、直觀的感覺來設計模具，所采用的三維數(shù)字化模型能方便地用于產(chǎn)品結構的CAE分析、模具可制造性評價和數(shù)控加工、成形過程模擬及信息的管理與共享。如Pro/ENGINEER、UG和CATIA等軟件具備參數(shù)化、基于特征、全相關等特點，從而使模具并行工程成為可能。另外，Cimatran公司的Moldexpert，Delcam公司的Ps-mold及日立造船的Space-E/mold均是3D專業(yè)注塑模設計軟件，可進行交互式3D型腔、型芯設計、模架配置及典型結構設計。澳大利亞Moldflow公司的三維真實感流動模擬軟件MoldflowAdvisers已經(jīng)受到用戶廣泛的好評和應用。國內(nèi)有華中理工大學研制的同類軟件HSC3D4.5F及鄭州工業(yè)大學的Z-mold軟件。面向制造、基于知識的智能化功能是衡量模具軟件先進性和實用性的重要標志之一。如Cimatron公司的注塑模專家軟件能根據(jù)脫模方向自動產(chǎn)生分型線和分型面，生成與制品相對應的型芯和型腔，實現(xiàn)模架零件的全相關，自動產(chǎn)生材料明細表和供NC加工的鉆孔表格，并能進行智能化加工參數(shù)設定、加工結果校驗等。 3．3模具軟件應用的網(wǎng)絡化趨勢 隨著模具在企業(yè)競爭、合作、生產(chǎn)和管理等方面的全球化、國際化，以及計算機軟硬件技術的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡使得在模具行業(yè)應用虛擬設計、敏捷制造技術既有必要，也有可能。美國在其《21世紀制造企業(yè)戰(zhàn)略》中指出，到2006年要實現(xiàn)汽車工業(yè)敏捷生產(chǎn)/虛擬工程方案，使汽車開發(fā)周期從40個月縮短到4個月。 3.4模具檢測設備的日益精密、高效 精密、復雜、大型模具的發(fā)展，對檢測設備的要求越來越高?，F(xiàn)在精密模具的精度已達2～3μm，目前國內(nèi)廠家使用較多的有意大利、美國、日本等國的高精度三坐標測量機，并具有數(shù)字化掃描功能。  畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告 ２．本課題的研究思路（包括要研究或解決的問題和擬采用的研究方法、手段（途徑）及進度安排等）： 研究目的和意義 隨著模具制造水平的不斷提高，工業(yè)產(chǎn)品更新速度加快，對模具的要求越來越高，盡管改革開放以來，模具工業(yè)有了較大發(fā)展，但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，目前滿足率只能達到70%左右。造成產(chǎn)需矛盾突出的原因，一是專業(yè)化、標準化程度低，除少量標準件外購外，大部分工作量均需模具廠去完成。加工企業(yè)管理的體制上的約束，造成模具制造周期長，不能適應市場要求。二是設計和工藝技術落后，如模具CAD/CAM技術采用不普遍，造成模具生產(chǎn)效率不高、周期長?？傊峭狭藱C電、輕工等行業(yè)發(fā)展的后腿。 因此我們必須意識到，對模具設計的研究的目的和意義在于能夠跟好的認識模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位的重要性。因為利用模具成型零件的方法，實質(zhì)上是一種少切削、無切削、多工序重合的生產(chǎn)方法，采用模具成型的工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝，可以提高生產(chǎn)效率，保證零件質(zhì)量，節(jié)約材料，降低生產(chǎn)成本，從而取得很高的經(jīng)濟效益。利用模具生產(chǎn)零件的方法已經(jīng)成為工業(yè)上進行成批或大批生產(chǎn)的主要技術手段，它對保證制品質(zhì)量，縮短試用周期，進而爭先占領市場，以及產(chǎn)品更新?lián)Q代和新產(chǎn)品開發(fā)都具有決定性的意義。因此德國把模具稱為“金屬加工中的帝王”，把模具工業(yè)視為“關鍵工業(yè)”，美國把模具稱為“美國工業(yè)的基石”，把模具工業(yè)視為“不可估量其力量的工業(yè)”，日本把模具說成是“促進社會富裕繁榮的動力”，把模具視為“整個工業(yè)發(fā)展的秘密”。 因此，要使國民經(jīng)濟各個部門獲得高速發(fā)展，加速實現(xiàn)社會主義四個現(xiàn)代化，就必須盡快將模具工業(yè)搞上去，使模具生產(chǎn)形成一個獨立的工業(yè)部門，從而充分發(fā)揮模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的關鍵作用 研究內(nèi)容、途徑及技術路線 1、了解拉深模具的特點； 2、對拉深模具進行工藝分析，設計模具，模具制圖等； 3、技術路線：通過查閱，收集的資料的研究方法。 工作的主要階段、速度和技術指標 1、在初期階段完成搜索、整理資料。重要找參考資料和網(wǎng)址； 2、在中期階段完成建模、計算和撰寫畢業(yè)論文，提交初稿及修改等； 3、在后期階段完成論文資料的完善并提交論文成果，準備畢業(yè)答辯； 4、在最后教師批閱、評閱論文成果。 最終目標及完成時間 畢業(yè)論文是結合大學三年所學的專業(yè)課理論知識，有針對性地完成對拉深模課題的設計工作。在完成這設計過程中，一定要盡量在自己的專業(yè)理論上加深和認識，爭取提高自己的理論設計能力、分析能力及實踐創(chuàng)作能力。畢業(yè)論文的完成是一個較長的過程，我將盡自己所能，用最大的態(tài)度完成大學里最后一分答卷。 現(xiàn)有條件及必須采取的措施 在這三年里的專業(yè)學習及實習，使我對這課題有了一定的認識。由于還處于學生階段，理論和實踐不能夠很好的統(tǒng)一起來，同時專業(yè)水平也不是很高，我必須不斷的復習和查閱相關資料，聽取指導老師的批評和建議，按部就班的完成各個階段的任務，盡自己最大的能力完成畢業(yè)設計。  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 指導教師意見： 1．對“文獻綜述”的評語： 2．對本課題的研究思路、深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測： 指導教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 插圖清單 通氣板 圖4—1…………………………………………………………9 拉深凸模 圖5－1………………………………………………………11 拉深凹?！D5－2 ……………………………………………………11 凸凹?！D5－3 ………………………………………………………12 下頂件器　圖5－4 ……………………………………………………13 上模座　圖5－5 ………………………………………………………14 上頂板　圖5－6 ………………………………………………………15 定位銷結構　圖5－7 …………………………………………………16 電動機風扇罩正反拉深模 摘 要 以電動機風扇罩零件為例，結合其模具設計特有工藝性，進行了工藝性分析，并分析了成形過程的三種不同的沖壓工藝方案，從理論探討及實驗上提出了最佳工藝方案。介紹了模具設計要點、結構分析、工作原理；并對模具的各部分主要尺寸進行理論運算，以確定各沖模的尺寸；對拉深模從設計到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進行了詳細闡述，簡要分析了模具關鍵零部件的設計及加工工藝。實踐證明，模具結構能很好地滿足零件的精度要求，不僅模具結構左右對稱，而且受力均勻。 關鍵詞： 風扇罩 工藝性分析 拉深模 裝配工藝 Drawing Dies of Wind machine hood Abstract Taking wind machine hood as an instans,combining with its special of die design,the process analysis ,and three kinds of different stamping technique plans were analyzed, optimal processing plan and feasible forming die were obtained according to theoretical analysis and experiment. The critical points of die design are introduced, the theoretical calculation to the main dimensions of die are carried out so as to determine the size of different punching dies; the die design and the process of parts as well as the assembling process and drawing die are stated in details,the design and manufacture process of the key part of the die were also discussed in brief. Practical application showed,that the die structure could meet the require meet the spare parts accuracy ,not only are the die structure symmetrical,but also force condition. Key words: wind machine hood processing analysis drawing die assembling process 電動機風扇罩正、反拉深模設計 1 緒 論 畢業(yè)設計是為模具設計與制造專業(yè)學生在學完全部課程后，大學畢業(yè)之前所設置的一個重要的實踐性環(huán)節(jié)。其目的有： 1、綜合運用本專業(yè)所學課程 的理論和生產(chǎn)實習知識，進行一次拉深模具設計工作的實際訓練，從而培養(yǎng)和提高學生自己的獨立工作能力。 2、鞏固“沖壓模具設計與制造”等課程所學的內(nèi)容，掌握模具設計的方法和步驟。 3、掌握沖壓模具設計與基本技能，如模具相關尺寸計算、繪圖、查閱設計資料和手冊，熟悉標準和規(guī)范等。 沖裁模的現(xiàn)狀： 目前，我國的模具技術有了很大發(fā)展，模具的精密度，復雜程度和壽命都有很大提高。如，主要的汽車模具企業(yè)已能生產(chǎn)大型，精密的轎車覆蓋件模具；體現(xiàn)高水平制造技術的多工位級進模的覆蓋面增加；模具的標準化程度也有一定提高。但是，由于我國的模具行業(yè)起步較晚，與國外相比，仍存在不小的差距，主要體現(xiàn)在： 產(chǎn)需矛盾：隨著工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高，工業(yè)產(chǎn)品更新速度的加快，對模具的需求越來越磊。無論是數(shù)量還是質(zhì)量都無法滿足國內(nèi)市場的需要，只達到70%左右。造成矛盾突出的原因是模具企業(yè)的專業(yè)化，標準化程度低，生產(chǎn)周期長。 企業(yè)結構不合理：我國很多模具生產(chǎn)能力集中在各主機廠的模具分廠或車間內(nèi)，模具的商品化程度低，面國外面70%心上都是專業(yè)模具廠，且走的是“小而精”的道路，因此生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益俱佳。 產(chǎn)品水平：衡量模具的產(chǎn)品水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的復雜程度，以及模具的制造周期和使用壽命。而這幾項指標與國外相比的差距都十分明顯。 此外，模具工業(yè)的整體裝備水平也存在相對落后，利用率低的現(xiàn)象。高素質(zhì)的模具技術人才缺乏，產(chǎn)品的綜合開發(fā)能力還急需加強。 近年來，外企進入中國加劇了競爭，也出現(xiàn)一些價格方面的惡性競爭。為了避免順為暫的利益而損失 長遠利益和整體的發(fā)展，未來一年中，待業(yè)協(xié)會 也將加強團結模具企業(yè)間的組織和協(xié)調(diào)，制定合理的價格水平。同時，研究國際模具價格水平，以對行業(yè)進行指導和信息溝通。 沖壓模具行業(yè)發(fā)展趨勢： 改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成份也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體，合資，獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍，美的，康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。 隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質(zhì)量，成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一，模具制造技術現(xiàn)已成為衡量一切的標準。 雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國空相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型，精密，復雜和長壽命模具依賴進口。 未來沖壓模具制造技術發(fā)展趨勢 ： 模具技術的發(fā)展應該為適應模具產(chǎn)品“交貨期短”，“精度高”，“質(zhì)量好”，“價格低”的要求服務。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項： 1全面推廣CAD/CAM/CAE技術 模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大CAE技術的應用范圍。計算機和網(wǎng)絡的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術跨地區(qū)，跨企業(yè)，跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術資源的重新整合，使用權虛擬制造成為可能。 2提高模具標準化程度 我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。 3模具研磨拋光將自動化，智能化 模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命，制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動化，智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，心提高模具質(zhì)量是重要的發(fā)展聲勢為。 本課程要求每個學生獨立完成零件的工藝設計，模具結構設計與計算，典型零件制造工藝規(guī)程制定等工作，并畫出一套模具總裝配圖及零件圖，寫出設計說明書一份，畢業(yè)設計完成后要進行答辯。 2 分析沖壓件的工藝性 該工件屬于典型的無凸緣圓筒形拉深，要求內(nèi)形尺寸,形狀簡單對稱，該工件作為另一零件的罩，對表面粗糙度沒有特殊要求。所有尺寸均為自由公差，按IT14級確定工件的公差，可用落料獲得的圓形板料進行拉深，拉深成為外徑為350，內(nèi)圓角ｒ為50mm的無凸緣圓筒，工件總高度尺寸60㎜可在最后進行一道修邊工序達到要求。一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求，對零件的厚度變化也沒有要求。圓筒形件的毛坯為圓形板料，可以通過落料獲得。08鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼，具有良好的沖壓性能。 綜上所述，該工件的精度及結構尺寸都能滿足沖壓工藝要求，工件的拉深工藝性較好。該工件在滿足沖壓工藝性要求的前提下，采用的沖壓基本工序是落料、拉深。 3 沖壓件工藝方案的制定 該零件包括落料，拉深兩個基本工序，可有以下三種工藝方案 ： 方案一：先落料、后拉深。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料—拉深復合沖壓。采用復合模生產(chǎn)。 方案三：拉深級進模沖壓。采用級進模生產(chǎn)。 方案一模具結構簡單，需要兩道工序兩副模具，生產(chǎn)效率低，但可以滿足小批量生產(chǎn)要求，結構也比較簡單。方案二只需一副模具，但是模具制造困難，成本較高，比較適用于較小的零件。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)者效率高，但模具結構比較復雜，送進操作不方便。 通過上述三種方案的分析比較，由于該工件尺寸比較大，公差等級較低，屬于小批量生產(chǎn)，比較適合單工序模無導向模具。綜合考慮，方案一屬于最經(jīng)濟合理的工藝方案。 4 必要的工藝尺寸計算 4.1 坯料尺寸的計算 按中性層計算尺寸，h=（60-1）㎜=59㎜，ｄ=（350-2）㎜＝348㎜工件的相對高度ｈ∕ｄ＝59∕348㎜＝0.1695。根據(jù)相對高度由表4.3.1 中本工件無修邊余量， 根據(jù)表面積原則，用解析法求該零件的毛坯直徑D，由式4.3.2得無凸緣圓筒形件拉深工件的毛坯尺寸計算公式為： D＝ 　　　　　　　　　　?。? 　　　　　　　　　　　＝414.613≈415mm 4.2 確定拉深次數(shù) 4.2.1 判斷能否一次拉出 零件所要求的拉深系數(shù)（即總拉深系數(shù)）m： 　　　　　　 m＝＝＝0.843 由表4.4.3得出m在0.52－0.45這間，可見m=0.843＞0.52判斷可一次拉出。 4.2.3 確定拉深類型 該工件屬于淺拉深。 4.3 計算工序壓力 　　該零件屬于淺拉深件，下頂件器即起推件作用，又起到壓邊作用，故可按有壓邊圈的圓筒形件。 4.3.1 落料力計算 拉深力的計算是為了合理地選用壓力機和設計拉深模具，在整個拉深過程中，除了需要使用毛坯變形的拉深力外，還有壓邊力。所以總的拉深力為拉深力與壓邊力之和。 在生產(chǎn)中常用以下經(jīng)驗公式進行計算： 　　　　　　　F＝dtk F－拉深力（N） 　　　　　　 D - 拉深件直徑d=350mm t - 材料厚度　 t=2mm　 - 材料的強度極限MPa查表1.3.6 　　　　　　　　 ＝215－410，取＝350MPa K- 修正系數(shù)，查表4.4.6得k=1 由以上得：F＝dtk＝3.14×350×2×350×1＝769300N 4.3.2 壓料裝置與壓料力 　　為了解決拉深過程中的起皺問題，生產(chǎn)實際中的主要方法是在模具結構上采用壓料裝置。是否采用壓料裝置主要看拉深過程中是否可能發(fā)生起起皺，在實際生產(chǎn)中可按表4.4.4來判斷拉深過程中是否起皺和用用壓料裝置。 壓料裝置產(chǎn)生的壓料力F大小應適當，F(xiàn)太小，防皺效果不好；F太大，則會增大傳力區(qū)危險斷面上的拉應力，從而引起材料嚴重變薄甚至拉裂。本壓料板直徑必小于圓弧直徑，取直徑等于Φ180mm,通氣孔直徑取Φ10mm。因此，實際應用中，在保證變形區(qū)不起皺的前提下，盡量選用小的壓料力。 壓料力是設計壓料裝置的重要依據(jù)。由式4.4.5得：F＝AP 式中：A－　壓料圈下坯料的投影面積；A==141mm 　　　P－　單位面積壓料力，P值可查表4.4.5得：P=3.0-4.5MPa。 取P=3.0MPa。 F＝AP=141×3.0=423.2N 4.3.3 頂件力 拉深時的頂件力由式2—11得： F=KF 式中： F— 為拉深力， K— 為頂件力因數(shù)，由表2—15得K=0.05 則 F=769.2×0.05=38470N 故總沖壓力為： F= F+F+ F=769300+38470+423.2=808193.2N 4．4 模具主要零件部分尺寸的計算 沖裁件的屬于未注公差，按IT14級計算，模具凸模、凹模和凸凹模尺寸則取IT10級公差計算。 4.4.1拉深模的間隙 拉深模的凸凹模之間間隙對拉深力、零件質(zhì)量、模具壽命等都有影響。間隙小，拉深力大、模具磨損大，過小的間隙會使零件嚴重變薄甚至拉裂；但間隙小， 沖件回彈小，精度高。間隙過大，坯料容易起皺，沖件錐度大，精度差。因此，生產(chǎn)者中應根據(jù)板料厚度及公差、拉深過程板料的增厚情況、拉深次數(shù)、零件的形狀及精度 要求等到，正確確定拉深模間隙。 由表4-12查得：Z/2=T=2，則拉深模的間隙Z=4mm. 4.4.2 拉深模的圓角半徑 正拉深凹模的圓角半徑R按表4-13選取R=6t=12mm，凸模圓角半徑 R= R=12mm;則反拉深凹模的圓珠筆角半徑R，取R=6t=12mm,凸模圓角半徑R即等于零件圓角半徑R。 4.4.3 工作部分的尺寸和公差 為了增加工件的強度，采用正、反拉深，則正拉深直徑取Φ390mm.凸凹模工作部分尺寸及公差應按零件的要求來確定，工件是以零件尺寸標注在外形時，以凹模為基準。 4.4.3.1正拉深時的尺寸和公差 根據(jù)設計原則，落料時以凹模為設計基準。首先確定凹模尺寸，凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸；將凹模尺寸減去最小合理間隙值即得到凸模尺寸。 由表4-34查得： 。由表2-4查得： =（390-0.75×0.23） =389.83 則凸模的尺寸由式（4.8.13）計算，即： =(D-0.75△-Z) =(390-0.75×0.23-4) =395.83 4.4.3.2 反拉深時的尺寸和公差 對于最后一道工序的拉深模，其凸凹模工作部分尺寸及公差應按零件的要求來確定。根據(jù)設計原則，落料時以凹模為設計基準。首先確定凹模尺寸，凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸；將凹模尺寸減去最小合理間隙值即得到凸模尺寸。 由于工件要求外形尺寸，則以凹模為設計基準。工作部分尺寸則按式4.8.12計算： =(D-0.75△-Z) 由表4-34查得： 。由表2-4查得： 代入上式得： =（350-0.75×0.23） =349.83 則凸模的尺寸: =(D-0.75△-Z) =(350-0.75×0.23-4) =345.83 4．4．4．1 凸模通氣孔的設計 當拉深后的沖件從凸模上脫下來，由于受空氣的壓力而緊緊包在凸模上，致使不易脫下。對于材料厚度較薄的拉深件，甚至會使零件拉癟。因此，為了簡化凸模的結構，本模具用一個固定在凸模上的通氣板，在通氣板上開一個直徑為Φ10mm的孔。通氣板采用H7/m6的配合，其結構如圖所示： 圖4—1　通氣板 5 模具的總體設計 在設計模具時，由于拉深工藝的特殊要求，除了應考慮到與其他模具一樣的設計方法與步驟外，還需要考慮到如下特點： 1）、深圓筒形件時，應考慮到料厚、材料、模具圓角半徑r 、r等情況，根據(jù)合理的拉深系數(shù)確定拉深工序。拉深工藝的計算要求有較高的準確性，從而拉深凸模長度的確定必須滿足工件拉深高度的要求，且在拉深凸模上必須有一定尺寸要求的通氣孔。 2）、分析成形件的形狀，尺寸有沒有超過加工極限的部分。選用凸模材料必須考慮熱處理時的崎嶇變形，同時需注意凸模在模座上的定位、緊固的可靠性。 3）、回彈、扭曲、局部變形等的缺陷所產(chǎn)生的彈性變形難于保證零件形狀的精度，此時應采取相應的改進措施。 4）、于形狀復雜的零件，很難計算出準確的毛坯形狀和尺寸。因此，在設計模具時，往往先做拉深模，經(jīng)試壓確定合適的毛坯形狀和尺寸再制作落料模，并在拉深模上定形的毛坯安裝定位裝置，同時要預先考慮到使后面工序定位準確的措施。 5.1 工作零件的結構設計 它是直接完成工作要求的一定變形的零件。本設計由于工件形狀簡單對稱，所以模具的工作零件均采用整體結構，拉深凸模、凹模、凸凹模的結構如圖所示： 圖5—1　拉深凸模 圖5—2　拉深凹模 反拉深的凸模采用過度配合H7/m6,固定在下模座上，其高度應大于工件的高度10-15mm,取凸模高度為73mm. 因凸模的尺寸較大，為了防止淬火變形，除了工作部分采用局部淬火（58-62HRC）外，材料用淬火變形小的CrWMn模具鋼。 正拉深的凹模采用H7/m6的過度配合，固定在下模座上，其高度 尺寸等于反拉深凸模尺寸即H=73mm，因凹模的尺寸較大，為了防止淬火變形，除了采用工作部分局部淬火（58-62HRC）外，材料用淬火變形小的CrWMn模具鋼。 圖5—3　凸凹模 凸凹模采用螺釘固定在上模座上，其高度尺寸可按下式計算： H=H+H+20 式中： H- 工件的高度。H=60mm H- 頂件塊的厚度。H=15mm 由于本工件屬于淺拉深件，所以反拉深時凸模進入凹模要大于工件的高度，取13mm.則: H=60+15+20+13=108mm 5.2 定位方式的選擇 本工序采用定位銷進行定位，主要是用來保證毛坯在拉深模具中的正確位置。采用個輪廓定位，為了方便定位銷工作可靠，本模具采用過定位的方法來確定坯烊模具中的正確位置，用三個定位銷。定位銷工作部分的高度根據(jù)材料的厚度來確定。取4mm.高出材料厚度2mm，在制造時和首件配作。 5.3 出件方式的選擇 本模具采用下模出件裝置，由下頂件器直接將工件從下模頂出，下頂件器由彈簧驅(qū)動。根據(jù)材料厚度不同，為了使下頂件器能夠順利頂出，與凸模的間隙不能大，單邊間隙與凸?？琢粲?.2-0.5mm，取值0.3㎜余量。下頂件器的內(nèi)、外形尺寸與凸凹模輪廓尺寸之間的關系可采用H10∕c10間隙配合。 下頂件器的工作表面不允許開螺孔，應具有足夠的剛度，選用45號鋼。在工作過程中能平穩(wěn)的移動。下頂件器與毛坯接觸的一面，要保證毛坯順利流入筒壁。除進行車之外，還要在熱處理后進行磨削加工。應保證粗糙度達到R0.8um。其余工作表面達到R06.3～3.2um即可。得到下頂件器的結構示意圖如下： 圖5—4　下頂件器 5.4 模具類型的選擇 根據(jù)已確定的沖壓工藝分析可知，零件采用落料，拉深單工序模生產(chǎn)。綜合考慮沖壓件的質(zhì)量要求，由于零件精度要求不高，形狀簡單，批量小，沖壓成本以及沖壓設備情況、模具制造能力等生產(chǎn)條件后，最終確定是拉深時采用無導向拉深模。這種模具的特點是結構簡單，制造容易，成本低，模具上下部分的相對運動是依靠壓力機的尋滑導向。 5.5 模架及其它零部件的選用 該模具采用的是冷沖模通用模座，根據(jù)凹模的最小壁厚，下模座高度取150mm,其模座規(guī)格為L/mm×B/mm×H/mm為500×500×120,規(guī)格為：C500×500×120 JB/T 7642.8 ZG310-570。 標記：長度：L=500mm 寬度：B=500mm 厚度：H=120mm 材料為ZG310-570的C型下模座。 上模座根據(jù)凸凹模的大小制造出來，用來固定凸凹模的正確位置。材料為HT250，具體的尺寸大小如圖所示： 圖5—5　上模座 模具的閉合高度： H=H+H+H+-H =120+120+73+108-70-15 =336mm 式中： H— 上模座的高度，H=120mm H— 下模座的高度，H=120mm H— 凹模的厚度，H=73mm H— 凸凹模的厚度，H=108mm H— 凸凹模進入凹模的深度，H=70mm H— 凹模與下模座的配合長度，H=15mm 5.5.1、上頂板 由于工件尺寸比較大，為了防止其在拉深過程中工件的中間凸起，采用上頂板，由彈簧供其壓力。上頂板應具有足夠的剛度，選用材料45號鋼，為了使頂板能夠順利隨著凸凹模壓住坯料，與凸凹模的間隙不能大，單邊間隙與凸?？琢粲?.2-0.5mm，取值0.3㎜余量。上頂板外形尺寸與凸凹模輪廓尺寸之間的關系可采用H10∕c10間隙配合。 進行車時，還要保證工作表面達到R06.3～3.2um即可。得到下頂件器的結構示意圖如下： 圖5—6　上頂板 5.5.2螺釘 用于固定凸凹模和上模墊板在模架上保持其固定的位置，選取數(shù)量為6個。 螺釘規(guī)格 公稱長度 L= 100㎜，性能等級為8.8級。 螺釘 ＧＢ∕Ｔ 70.1 Ｍ12×100 材料為45號鋼，熱處理硬度HRC35-40。 4.5.3、用于固定上頂板，選用數(shù)量為4個。 螺釘 ＧＢ∕Ｔ 70.1 Ｍ8×75 材料為45號鋼，熱處理硬度HRC35-40。 5.5.4 定位銷 定位銷 GB2866.11-81 A8 三個定位銷，材料選用45號鋼，其結構如圖所示： 圖5—7　定位銷結構圖 6 模具總裝圖 通過以上設計，可得到模具的總裝圖。模具上模部分主要有上模板、壓料板、凸凹模組成。壓料方式采用彈性卸料，以彈簧為彈性元件。下模部分由下模座、凹模、凸模、下頂件器等組成。卸料方式采用彈性卸料，制件由下頂件器頂出。 坯料送進時采用定位銷進行定位，在落料凹模上安裝有三個定位銷，利用坯料外圓進行定位，以此作為坯在凹模中的精確定位。操作時，把坯料沿著凹模上端面向前推，并向前推緊，即可進行拉深。 模具工作過程：將坯料送入到其位置，平放在凹模面上，壓力機滑塊帶著上模下行，凸凹模下表面行接觸坯料，并與上頂件塊一起壓住坯料，先進行正拉深，后反拉深；當拉深結束后，上?；爻?，拉深成形的工件由下頂件器通過彈簧將工件推出凸模，用手將工件取走后，將坯料送進到位，進行下一個工件的生產(chǎn)。 7 沖壓設備的選定 沖壓設備選擇是工藝設計中的一項重要內(nèi)容，它直接關系到設備的合理使用、安全、產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率及成本等一系列重要問題。設備選擇主要包括設備類型和規(guī)格兩個方面的選擇。 設備類型的選擇訂取決于沖壓的工藝要求和生產(chǎn)指。在設備類型選定之后，應進一步根據(jù)沖壓工藝力 模具閉合高度和模板平面輪廓尺寸等確定設備規(guī)格。 根據(jù)沖壓工藝總力計算結果，并結合模具閉合高度。由于淺拉深件：F≥（1.60-1.8）F。 F=1.8 F=1.8×808.19=1454.747KN 壓力機的最大裝模高度 ，應大于所設計沖模的閉全高度，由表13-10查得JA23-160適合模具的要求。該壓力機秘模具設計的有關參數(shù)為： 公稱壓力：1600KN 滑塊行程：160mm 行程次數(shù)：40次/mm 最大封閉高度：450mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：130mm 工作臺尺寸：左右/mm×前后/mm 1120mm×710mm 最大可傾斜角度：30° 8 工作零件的加工工藝 本副模具工作零件都是旋轉體，形狀比較簡單，加工時主要采用車削。 8.1 凸模 8．1．1 毛坯的選定 根據(jù)凸模的工作要求，凸模材質(zhì)應具有高硬度、高耐磨性，由于工件的尺寸比較大，需要有高淬透性、熱處理變形小的材料，毛坯選用CrWMn，熱處理后的硬度為58-62HRC。 8．1．2 確定基準 凸模的工作部分對裝合部分的同軸度誤差，不得超過工作部分公差的一半，凸模的端面應與中心線垂直，凸模中心線和機床主軸中心重合，使被加工外圓和孔，端面相對于中心線而獲得正確位置，則選中心線為定位基準和設計基準。 8．1．3 擬定加工路線 下料—鍛造—退火—車床加工—熱處理—磨外圓—鉗工精修—檢驗 8．1．4 加工工藝過程 由于回彈等因素在設計時難以準確考慮，導致凸模尺寸的計算值與實際要求值往往存在誤差。因此凸模工作部分的形狀和尺寸設計應合理，要留有試模后的修模余地。 表8—1正拉深凸模加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 工序簡圖 1 備料 將毛坯鍛成正方體Φ360×80 2 熱處理 退火 3 車削 端面車平，內(nèi)、外徑車削到尺寸，留磨削余量。0.1-0.2 4 熱處理 調(diào)質(zhì) 5 磨削 磨削外圓到尺寸 6 熱處理 按熱處理工藝，淬火達到58—62HRC。 7 鉗工精修 全面達到設計要求 8.2 凹模 8．2．1 毛坯的選定 根據(jù)凹模的工作要求，凹模材質(zhì)應具有高硬度、高耐磨性、高淬透性、熱處理變形小，毛坯選用CrWMn，熱處理后的硬度為58-62HRC。 8．2．2 確定基準 凹模中心線和機床主軸中心重合，使被加工外圓和孔，端面相對于中心線而獲得正確位置，則選中心線為定位基準和設計基準。 8．2．3 擬定加工路線 下料—鍛造—退火—車床加工—熱處理—磨內(nèi)圓—鉗工劃線—加工孔—熱處理—鉗工精修—檢驗 8．2．4 加工工藝過程 由于回彈等因素在設計時難以準確考慮，導致凸凹模尺寸的計算值與實際要求值往往存在誤差。因此凸凹模工作部分的形狀和尺寸設計應合理，要留有試模后的修模余地。 表8—2　正拉深凹模加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 工序簡圖 1 備料 將毛坯鍛成正方體Φ480×80 2 熱處理 退火 3 車削 端面車平，內(nèi)、外徑車削到尺寸，留磨削余量。1－2mm 4 熱處理 調(diào)質(zhì) 5 磨削端面 工作端面單邊余量0.3 6 鉗工劃線 劃出定位銷位置線 7 加工孔 按位置加工定位銷孔 8 車削 按零件圖車削內(nèi)、外形至尺寸，Φ389.83留單邊余量0.3， 9 熱處理 按熱處理工藝，淬火達到58—62HRC。 10 磨削 精磨內(nèi)圓、端面至尺寸，保證端面與軸線垂直。 11 鉗工精修 全面達到設計要求 8.3 凸凹模 8．3．1 毛坯的選定 根據(jù)凸凹模的工作要求，凸凹模材質(zhì)應具有高硬度、高耐磨性、高淬透性、熱處理變形小，毛坯選用CrWMn，裝合部分不要求淬硬，工作部分要求熱處理后的硬度為58-62HRC，從工作部分到裝合部分硬度逐漸降低。 8．3．2 確定基準 凸凹模中心線和機床主軸中心重合，使被加工外圓和孔，端面相對于中心線而獲得正確位置，則選中心線為定位基準和設計基準。 8．3．3 擬定加工路線 下料—鍛造—退火—車床加工—熱處理—磨內(nèi)圓—鉗工劃線—加工孔—熱處理—鉗工精修—檢驗 8．3．4 加工工藝過程 正拉深凸凹模加工工藝過程: 表8—3 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 工序簡圖 1 備料 將毛坯鍛成正方體Φ405×80 2 熱處理 退火 3 車削 端面車平，內(nèi)、外徑車削到尺寸，留磨削余量。0.1-0.2 4 熱處理 調(diào)質(zhì) 5 磨削 磨削端面，內(nèi)、外圓到尺寸 6 鉗工劃線 劃出螺孔位置線 7 加工孔 按位置加螺孔 8 熱處理 按熱處理工藝，淬火達到58—62HRC。 9 鉗工精修 全面達到設計要求 9 模具的裝配與調(diào)試 9.1模具的裝配 模具的裝配就是根據(jù)模具的結構特點和技術條件，心一定的裝配順序和方法，將符合圖紙技術要求的零件，經(jīng)協(xié)調(diào)加工，組裝成滿足使用要求的模具。在裝配過程中，即要保證配合零件的配合精度，又要保證零件之間的位置精度，對于具有相對運動的零件，還必須保證它們之間的運動精度。因此，模具裝配是最后實現(xiàn)沖模設計和沖壓工藝意圖的過程，是模具制造過程中的關鍵工序。模具裝配質(zhì)量直接影響制件的沖壓質(zhì)量、模具的使用和模具壽命。 9.1.2、模具裝配特點 模具裝配屬于單件生產(chǎn)。組成模具實體的零件，有些在制造過程中是按照圖紙飄流的尺寸和公差獨立地進行加工的，（如拉深凹模、拉深凸模、拉深凸凹模等），這類零件一般都是直接進入裝配；有些在制造過程中只有部分尺寸可以按照圖紙標尺寸進行加工，需協(xié)調(diào)相關尺寸；有的在進入裝配前需采用配制或合體加工，有的需在裝配過程中通過配制取得協(xié)調(diào)，圖紙上的標注的部分尺寸只作為參考。 9．1．3 裝配技術要求 沖裁模裝配后，應達到下述主要求： 1、模架精度應符合標準（JB/T8050—1999《沖模模架精度檢查》）規(guī)定。模具的閉合高度應符合圖紙的規(guī)定要求。 2、裝配好的沖模，上模沿滑塊上、下滑動應平穩(wěn)、可靠。 拉深凸凹模的間隙應符合圖紙規(guī)定的要求，分布均勻。凸?；虬寄５墓ぷ餍谐谭霞夹g條件的規(guī)定。 3、定位銷的相對位置應符合圖紙要求。 4、下頂件器的相對位置應符合設計要求，工作面不允許有傾斜或單邊偏擺，心保證制件能順利頂出。 5、堅固件裝配應可靠，螺紋旋入長度在鋼件連接時應不小于螺栓的直徑，鑄件連接時應不小于1.5倍螺栓直徑；螺栓的端面不應露出上模座的表面。 6) 模具應在生產(chǎn)的條件下進行試驗，沖出的制件應符合設計要求。 9．1．4 沖壓裝配的工藝要點 在模具裝配之前，要認真研究模具圖紙，并對提交的零件進行檢查，除了必須符合設計圖紙要求外，還應滿足裝配工序?qū)Ω黝惲慵岢龅囊螅瑱z查無誤方可按規(guī)定步驟進行裝配。裝配過程中，要合理選擇檢測方法及測量工具。 模具裝配完畢后，必須保證裝配精度，滿足規(guī)定的各項技術要求，并要按照模具驗收技術條件，檢驗模具各部分的功能。在實際生產(chǎn)條件下進行試模，并按試模生產(chǎn)制件情況調(diào)整、修正模具，當試模合格后，模具加工、裝配才算基本完成。 無導向裝置的沖模裝配，本模具的上、下模，它們這間的相對位置是在壓力機上安裝時調(diào)整的，工作過程中由壓力機的導軌精度保證，因此裝配時，上、下?？梢元毩⑦M行，彼此基本無關。 9．2 沖裁模的調(diào)試 模具按圖紙技術要求加工與裝配后，必須在符合實際生產(chǎn)條件的環(huán)境中進行試沖壓生產(chǎn)，通過試沖可以發(fā)現(xiàn)模具設計與制造的缺陷，找出產(chǎn)生原因，對模具進行適當?shù)恼{(diào)整和修理后再進行試沖，直到模具能正常工作，才能將模具正式交付生產(chǎn)使用。 9．2．1 模具調(diào)試的目的 模具試沖、調(diào)試簡稱調(diào)試，調(diào)試的目的在于： 1、查看模具的質(zhì)量，檢驗該模具生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量是否符合要求，確定該模具能否交付生產(chǎn)使用。 2、模具通過試沖與調(diào)整，生產(chǎn)出合格產(chǎn)品后，可以在試沖過程 中，掌握和了解模具使用性能，產(chǎn)品成形條件、方法和規(guī)律，對以后生產(chǎn)時的工藝規(guī)程制定提供了經(jīng)驗。 3、為了要等到較準確的毛坯、尺寸及用料標準，通過試沖才能確定。 4、在工藝和模具設計時，有個別難以用計算方法確定的尺寸，如拉深模具的凸凹模圓角半徑，必須經(jīng)過試沖，才能準確確定。 9．2．2、沖裁模調(diào)試要點 1、模具閉合高度調(diào)試。模具應與沖壓設備配合好，保證模具應有的閉合設計和開啟高度。 2、壓力機的滑塊要有好的配合精度，保證模具運動平穩(wěn)、可靠。 3、定位裝置的調(diào)試，定位要準確、可靠。 4、出件裝置的調(diào)試。出件要通暢，不能出現(xiàn)卡住現(xiàn)象。 結 論 本設計的題目是電動機風扇罩的正反拉深模. 這次設計已經(jīng)到結尾，從剛開始的迷茫,不知道從那里下手,到思路清晰和經(jīng)過了大量的計算、設計、畫圖，我感到這段時間雖然短，但學習到的知識卻并不少。 通過這次設計使我樹立了良好的項目設計思路：看到項目，首先要分析項目的可行性，如果項目可行，則可確定項目的方案論證，從中選出最優(yōu)秀的設計方案，并逐一對壞料,模具上的各零件等進行設計與計算，畫出了各個零件的圖形,最后進行總體的設計,并繪制出裝配圖。在設計中，需要學習的東西很多，而且需要查閱當量的相關資料。從查閱模具的計算公式到查閱模具工作零件的配合精度，再到模具的裝配調(diào)試，都需要一一的認真的查閱參考。查閱的過程也是我們知識積累的過程，在平時的學習中我們都很少去參考相關的一些資料，都只拿學好自己的課本為目的，但這些東西在做設計時才發(fā)現(xiàn)這些知識是遠遠不夠的。在內(nèi)容設計方面，比較深入的學習了冷沖壓模具結構與設計方面的知識，補充了自己以前學習知識上的不足，更重要的是給自己找到了一個發(fā)展的方向。 我相信在這次設計中每個人的專業(yè)水平都上了一個檔次。這對我們以后發(fā)展非常有利。大量的計算、畫圖是少不了的，每個人的感覺都是累，說這段時間很痛苦難熬，但經(jīng)過這些之后才逐漸的發(fā)現(xiàn)還有一些成就感在其中。做完設計的同學都很得意的讓別的同學瀏覽自己的作品，因為此時有很大的成就感。 現(xiàn)在對沖裁及拉深模具有最基本的認識，了解到模具工作零件的尺寸計算方式，間隙的計算方式，一些需要配合的零件的配合精度，工作零件、定位零件、卸料和頂件裝置、連接和固定零件的計算，模具中標準零件的選擇。但我們所設計的模具只是把參考書中的一些公式和數(shù)據(jù)學會應用，沒有自己的實踐經(jīng)驗，如果要能把自己的設計做出成品，可能還要很遠的距離，需要自己真正的去實踐，了解一些模具應用中的性能，模具材料的一些性質(zhì)，如何將模具結構根據(jù)產(chǎn)品的要求做到最合理，最經(jīng)濟，這些都需要我們一一的考慮。也就是說我們以后要成為一個優(yōu)秀的模具設計人員，我們要付出的還很多，要走的路還很曲折漫長。 通過本次沖壓課程設計，使我對“沖壓模具設計與制造”等課程，有了系統(tǒng)的復習和全面的認識。鞏固了以前學過的基礎課和專業(yè)課知識，而且又從中學到了新的知識。在學習這些課程時，沒有一個整體的認識，在做畢業(yè)設計的過程中，讓我翻閱了大量的書籍，查閱很多設計資料和手冊，熟悉了很多待業(yè)的標準和規(guī)范。在原有的學習基礎上，使我的專業(yè)知識更進了一個層次，獲益頗多，為走出校門、踏進社會打下良好的堅實基礎。 致 謝 通過本次沖壓課程設計，使我對“沖壓模具設計與制造”等課程，有了系統(tǒng)的復習和全面的認識。鞏固了以前學過的基礎課和專業(yè)課知識，而且又從中學到了新的知識。在學習這些課程時，沒有一個整體的認識，在做畢業(yè)設計的過程中，讓我翻閱了大量的書籍，查閱很多設計資料和手冊，熟悉了很多待業(yè)的標準和規(guī)范。在原有的學習基礎上，使我的專業(yè)知識更進了一個層次，獲益頗多，為走出校門、踏進社會打下良好的堅實基礎。 當然，在進行畢業(yè)設計的過程中，也遇到了不少的問題，得到了楊占堯老師等其它老師的大力支持和幫助，問題得到了解決，并提供了更好的方法。在此表示誠摯的感謝。由于本人的水平有限，查找技術資料困難，定有許多不盡如人意的地方，懇切希望各位老師能夠批評指正。 參考文獻 ［1］ 劉建超.沖壓模具設計與制造.北京：高等教育出版社，2004 ［2］ 薛彥成.公差配合與技術測量.北京：機械工業(yè)出版社，1999 ［3］ 模具實用技術叢書編委會編.沖模設計實用實例.北京：北京機械工業(yè)出版社，1999 ［4］ 王芳.冷沖模具設計指導.北京：機械工業(yè)出版社，1998 ［5］ 肖祥芷、王孝培.中國模具設計大典：第三卷.南昌：江西科學技術出版社，2003 ［6］ 楊玉英.實用沖壓工藝及模具設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社.2004 ［7］ 王孝培.沖壓手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1988 ［8］ 許發(fā)越.模具標準應用手冊.北京：機械工業(yè)出版社,1994 ［9］ 翁其金.冷沖壓技術.北京：機械工業(yè)出版社，2000 ［10］ 馮炳堯.模具設計與制造簡明手冊.上海：上?？茖W技術出版社，1985 ［11］ 王上游、孫力生主編．模具制造．模具制造雜志社．2006 ［12］ 阮雪榆主編．模具技術．上海報刊發(fā)行局．2006 　　　　　　　　　　　　共　31頁　　　　第　31　頁