電飯煲傳感器外殼沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)

電飯煲傳感器外殼沖壓工藝與模具設(shè)計(jì),電飯煲,傳感器,外殼,沖壓,工藝,模具設(shè)計(jì) 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 1 引言 1.1背景 目前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)仍處于高速發(fā)展階段，國(guó)際上經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢(shì)日趨明顯，這為我國(guó)模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機(jī)遇。一方面，國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國(guó)轉(zhuǎn)移以及跨國(guó)集團(tuán)到我國(guó)進(jìn)行模具采購(gòu)的趨向也十分明顯。因此，放眼未來(lái)，國(guó)際、國(guó)內(nèi)的模具市場(chǎng)總體發(fā)展趨勢(shì)前景看好，預(yù)計(jì)中國(guó)模具將在良好的市場(chǎng)環(huán)境下得到高速發(fā)展，我國(guó)不但會(huì)成為模具大國(guó)，而且一定逐步向模具制造強(qiáng)國(guó)的行列邁進(jìn)?！笆晃濉逼陂g，中國(guó)模具工業(yè)水平不僅在質(zhì)和量的方面有很大提高，而且在行業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品水平、開(kāi)發(fā)創(chuàng)新能力、企業(yè)的體制與機(jī)制以及技術(shù)進(jìn)步的方面也會(huì)取得較大發(fā)展。隨著我國(guó)工業(yè)的迅速發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的外形在滿足性能要求的同時(shí)，變的越來(lái)越復(fù)雜，而產(chǎn)品的制造離不開(kāi)模具，利用計(jì)算機(jī)輔助軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)不但提高模具的制造精度而且還縮短了設(shè)計(jì)及加工的時(shí)間。 冷沖壓成形是一種歷史悠久的金屬加工工藝，隨著工業(yè)水平的不斷進(jìn)步，冷沖壓技術(shù)和設(shè)備日益完善，在汽車、機(jī)械制造、電子電器等行業(yè)中，沖壓加工得到了廣泛的應(yīng)用。大到汽車的覆蓋件，小到鐘表以及儀器儀表元件，大多是由冷沖壓方法制成的。學(xué)習(xí)、研究和發(fā)展冷沖壓技術(shù)，對(duì)發(fā)展我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和加速現(xiàn)代化工業(yè)建設(shè)具有重要意義。傳統(tǒng)的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)只能在眾多簡(jiǎn)化和假設(shè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)計(jì)算，然后依靠大量的經(jīng)驗(yàn)，反復(fù)試模、修模來(lái)保證沖壓件的成形品質(zhì)。從而拖延新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，造成研發(fā)成本過(guò)高，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于被動(dòng)的地位。70年代起，有限元法開(kāi)始應(yīng)用于板料成形過(guò)程的模擬，各種成熟的CAE仿真軟件應(yīng)用于模具工業(yè)中，有效地用來(lái)解決模具制造中的難題如拉裂、起皺、回彈的預(yù)測(cè)。伴隨沖壓成形的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)日漸成熟，并在沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)中發(fā)揮出越來(lái)越大的作用，成熟的仿真技術(shù)可以減少試模次數(shù)，在一定條件下還可使模具和工藝設(shè)計(jì)一次合格從而避免修模。這就可以大大縮短新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)成本，提高產(chǎn)品品質(zhì)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 1.2冷沖模成形特點(diǎn) 冷沖模是在溫室下把金屬或非金屬板料放在模具內(nèi)，通過(guò)壓力機(jī)和模具對(duì)板料施加壓力，使板料發(fā)生分離或變形制成所需零件的模具。各類冷沖壓模成形特點(diǎn)如下： 1.2.1沖裁模 沖裁模的成形特點(diǎn)是：將一部分材料與另一部分材料分離。如圖1.1所示的沖裁模成形過(guò)程，沖裁模分為落料模和沖孔模。落料模的成形特點(diǎn)是將材料封閉的輪廓分開(kāi)，而最終得到的是一個(gè)平整的零件；沖孔模是將零件的材料與封閉的輪廓分離，使零件得到孔。 圖1-1沖裁模成形過(guò)程 1.2.2彎曲模 彎曲模的成形特點(diǎn)是：將板料或沖裁后的坯料通過(guò)壓力在模具內(nèi)彎曲成一定的角度和形狀。如圖1.2所示彎曲模成形過(guò)程，是將平直的板料壓成帶有一定角度的彎曲形狀。 圖1-2彎曲模成形過(guò)程 1.2.3拉深模 拉深模的成形特點(diǎn)是：將經(jīng)過(guò)沖裁得到的平板坯料，壓制成開(kāi)口的空心零件。如圖1.3所示拉深模成形過(guò)程，是將平板的坯料拉深成筒形零件。 圖1-3拉深模成形過(guò)程 1.2.4多工位級(jí)進(jìn)模 多工位級(jí)進(jìn)模的成形特點(diǎn)是：可以完成多道沖壓工序，局部分離與連續(xù)成形結(jié)合；配備有自動(dòng)送料、自動(dòng)出件、安全檢測(cè)等裝置；模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鑲塊較多，模具制造精度要求很高，制造和裝調(diào)難度大。 1.3冷沖模具的發(fā)展趨勢(shì) 隨著與國(guó)際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來(lái)越意識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力的重要性。近年來(lái)許多模具企業(yè)因此加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，一些國(guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并開(kāi)始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS等國(guó)際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了DYNAFORM等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。 目前，以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開(kāi)展模具技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步。例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學(xué)模具CAD國(guó)家工程研究中心開(kāi)發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開(kāi)發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等。而模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求服務(wù)。 1.3.1有限元分析商業(yè)軟件簡(jiǎn)介 有限元法作為一個(gè)具有牢固理論基礎(chǔ)和廣泛應(yīng)用價(jià)值的數(shù)值分析工具，在工程應(yīng)用中起著越來(lái)越重要的作用。一些發(fā)達(dá)國(guó)家投入了大量的人力，物力和財(cái)力，開(kāi)發(fā)了一系列的商業(yè)化軟件，如早期出現(xiàn)的SAP， ANSYS， MARC， NASTRAN， ADFNA等和近年來(lái)開(kāi)發(fā)的專用于薄板金屬?zèng)_壓成形過(guò)程模擬的SHEET， LS-DYNA， LS-NIKE3D， AUTOFORM，OPTRIS， PAM-STAMP， ROBUST不Il ITAS-3D等軟件。許多文獻(xiàn)及NUMISHEET'99國(guó)際會(huì)議標(biāo)準(zhǔn)考題(Benchmark)的研究者采用上述程序?qū)Ρ“褰饘俪尚芜^(guò)程進(jìn)行了模擬。 MARC分析公司(MARC Analysis Corporation)于1971年推出MARC的第一個(gè)版本后，成為世界上第一家非線性有限元公司。MARC軟件中采用了TL、 U.L表述、歐拉描述和更新歐拉表述。瞬態(tài)問(wèn)題可用包括牛頓法、擬牛頓法、直線搜索、弧長(zhǎng)搜索、隱式動(dòng)力學(xué)和顯式動(dòng)力學(xué)在內(nèi)的不同時(shí)間積分求解器求解。MARC 軟件中包含豐富的材料庫(kù)，可對(duì)金屬塑性加1過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。MARC軟件考慮了汽車部件加工分析中的以下問(wèn)題:模具和工件的接觸和摩擦、厚度的變化、回彈、拉伸破壞、殘余應(yīng)力等。該軟件已成功應(yīng)用于汽車前擋泥板沖壓成形過(guò)程的模擬。 PAM-STAMP足一個(gè)采用顯式時(shí)間積分有限元技術(shù)的用于薄板金屬?zèng)_壓成形過(guò)程仿真的專業(yè)軟件包，由法國(guó)ESI (Engineering System Internal)開(kāi)發(fā)研制。該軟件著重考慮了拉延筋的作用，建立了一個(gè)與拉延筋作用等價(jià)的分析模型。軟件中包括了多種材料模型，分別考慮了非應(yīng)變率敏感和應(yīng)變率敏感的不同情況，還考慮了曲面壓料面的壓邊圈在壓邊過(guò)程中與毛壞初接觸及毛坯彎曲等頂成形過(guò)程，并且采川了簡(jiǎn)便的有限元網(wǎng)格生成技術(shù).此外還采用了加速的接觸判斷算法，提高了處理接觸問(wèn)題的效率。德國(guó)慕尼黑技術(shù)大學(xué)的M.Kohnhiiuser和北京航空航天大學(xué)的張曉京等人利用PAM-STAMP模擬了NUMISHEET'99會(huì)議給出的奧迪轎車前門內(nèi)板多步?jīng)_壓成形的標(biāo)準(zhǔn)考題。 在PAM-STAMP的基礎(chǔ)上，1990年又出現(xiàn)了一個(gè)新的薄板金屬成形分析軟件OPTRIS.OPTRIS采用顯式時(shí)間積分，可允許網(wǎng)格細(xì)化，計(jì)算精度高，除繼承了PAM-STAMP的特點(diǎn)外，OPTRIS最大的特點(diǎn)是允許有限單元個(gè)數(shù)超過(guò)100000個(gè)。OPTRIS采用等效拉延筋模型可以模擬多工步薄板成形問(wèn)題。 LS-DYNA3D是美國(guó)LawrenceL ivemore國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的J.O.Hallquist教授主持開(kāi)發(fā)的幾何大變形、非線性材料和接觸摩擦滑動(dòng)邊界二重非線性動(dòng)力分析程序。LS-DYNA3D是由DYNA3D發(fā)展而來(lái)的，DYNA3D出現(xiàn)于1976年，早期主要應(yīng)用于重型固體的低速碰撞問(wèn)題，從DYNA3D的1987年版本開(kāi)始已經(jīng)可以進(jìn)行薄板成形模擬了，在這個(gè)版本中包含了單元厚度變化、Belytschko-Tsay板殼單元，近年來(lái)LS-DYNA3D己成功而廣泛地應(yīng)用于薄板成形的分析中，它具有彈塑性本構(gòu)材料模型和各向異性材料模型，可考慮薄板的各向異性性質(zhì)。所用的庫(kù)侖摩擦算法和豐富的接觸算法可用來(lái)處理任意復(fù)雜的三維接觸問(wèn)題。為了分析薄板成形問(wèn)題，LS-DYNA3D 包含了多種函數(shù)和特性來(lái)滿足數(shù)值分析的需要，如網(wǎng)格自適應(yīng)、多種CAD模型接口、大規(guī)模并行機(jī)(MPP)算法等。LS-DYNA3D最大特點(diǎn)是版本更新速度快，它將計(jì)算機(jī)技術(shù)和有限元方法的最新進(jìn)展迅速地應(yīng)用于程序中，目前最新的版本是950. LS-DYNA3D 是一個(gè)開(kāi)放式的軟件系統(tǒng)，它具有五個(gè)用戶開(kāi)發(fā)接口，為用戶進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)提供了極為便利的條件。當(dāng)今許多軟件，如DYTRAN， PAM-STAMP，OPTRRIS 都是在LS-DYNA3D的早期版本DYNA3D的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。LS-DYNA3D940版本具有12種單元、90種材料模型(其中包括5種用戶可開(kāi)發(fā)材料接口)、10種狀態(tài)方程、28種接觸--碰撞算法，在美國(guó)的兵器、宇骯、汽車、和工業(yè)部門得到了廣泛的應(yīng)用。 LS-NIKE3D也是美國(guó)Lawrence Livermore國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的大型非線性有限元程序。它利用隱式算法來(lái)解決需要進(jìn)行面與面接觸算法的靜態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)載荷條件的結(jié)構(gòu)分析問(wèn)題。它具有平面和軸對(duì)稱元素，用線接觸來(lái)解決二維或薄板成形截面分析。這一點(diǎn)對(duì)于彎曲過(guò)程、法蘭邊成形過(guò)程以及沖壓成形過(guò)程中工件局部區(qū)域的計(jì)算十分有效。現(xiàn)在，LS-NIKE3D己被應(yīng)用于沖壓成形過(guò)程的回彈問(wèn)題。由于隱式算法的限制，LS-NIKE3D版本更新的速度比LS-DYNA3D要慢得多。 1.3.2 DYNAFORM軟件簡(jiǎn)介 本文的仿真工作是通過(guò)eta/DYNAFORM軟件完成的。LS-DYNA軟件是用來(lái)計(jì)算模擬的軟件，而eta/DYNAFORM 軟件則是用來(lái)建立零件有限元模烈，設(shè)置各種材料參數(shù)和邊界條件，生成LS-DYNA3D的計(jì)算文件，并讀入LS-DYNA3D的計(jì)算結(jié)果文件d3plot來(lái)察看計(jì)算結(jié)果的一個(gè)軟件包。 eta/DYNAFORM軟件是由美國(guó)工程技術(shù)聯(lián)合公司(ETA)研制的基于LS-DYNA的薄板金屬?zèng)_壓仿真計(jì)算軟件包，目前的最新版本是5.2版。這個(gè)專業(yè)計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)軟件把LS-DYNA，及LS-NIKE3D 963版的強(qiáng)大分析能力，與eta/FEMB的流程化前處理和后處理功能結(jié)合起來(lái)了。這些分析程序和交互功能被合成來(lái)在薄板金屬?zèng)_壓工業(yè)中服務(wù)于模具設(shè)計(jì)和研制。此軟件也最大利用了傳統(tǒng)的CAE技術(shù)來(lái)減少建立原型所需的昂貴費(fèi)用和漫長(zhǎng)的產(chǎn)品研制周期時(shí)間。 eta/DYNAFORM分析引擎的主要部件是LS-DYNA3D和LS-NIKE3D，這兩個(gè)軟件都是由加利福尼亞州利弗莫爾市的利弗莫爾軟件技術(shù)公司(LSTC)研制的，這兩個(gè)程序也都是通用的非線性動(dòng)態(tài)有限元分析程序，LS-DYNA和LS-NIKE3D分別利用顯示和隱式計(jì)算方法來(lái)解決流體和固體結(jié)構(gòu)問(wèn)題。這些程序己被成功地研制應(yīng)用于汽車防撞性、乘員安全性、水下爆破、薄板金屬?zèng)_壓等方面。 薄板金屬?zèng)_壓研究周期的瓶頸是模具設(shè)計(jì)先導(dǎo)時(shí)間。eta/DYNAFORM 軟件模擬了這個(gè)建模過(guò)程，從而縮短建模試驗(yàn)時(shí)間、降低制造高品質(zhì)嵌鑲板和模具部件所需的費(fèi)用。尤其是eta/DYNAFORM 簡(jiǎn)單有效地研究了建模過(guò)程中的四個(gè)重要設(shè)計(jì)關(guān)系:壓邊、拉伸、回彈和多步模具。這些模擬使得工程師可在設(shè)計(jì)周期的早期進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可行性研究。 用戶也可利用定義好的模具曲面數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)覆蓋件在成形過(guò)程中的沖壓性能:開(kāi)裂、起皺和變薄，還可預(yù)測(cè)滑痕和回彈效果。 1.4復(fù)合模 1.4.1 概述 在實(shí)際生產(chǎn)中常常將幾個(gè)單工序沖壓過(guò)程集中與一套模具來(lái)完成，這種在一副模具上、在沖床的一次行程中，在同一工位上完成兩種或兩種以上沖壓工序的模具稱為復(fù)合模。 復(fù)合模的特點(diǎn)有： 生產(chǎn)效率成倍提高。例如原來(lái)由兩副模具分別完成的落料，沖孔工序，若使用落料、沖孔復(fù)合模時(shí)，則可以由一副模具在一次沖壓行程中完成，生產(chǎn)效率提高了一倍。若原來(lái)由四副單工序模完成的落了、沖孔、拉深、切邊的沖壓工序，在采用了四合一復(fù)合模后，生產(chǎn)效率可提高四倍。而且還節(jié)省了人力、電力和工序間的搬運(yùn)工作。 提高沖壓件的質(zhì)量。在復(fù)合模具中幾道沖壓工序是在同一工位上完成的，無(wú)需重新定位，因此在完成幾道沖壓工序過(guò)程中沖壓件的定位基準(zhǔn)不動(dòng)，從而使沖壓工件的位置精度得到提高。例如當(dāng)沖壓件的外緣與內(nèi)孔的同心度要求較高時(shí)，采用復(fù)合模就較容易滿足要求。另外，對(duì)于那些尺寸較小的沖壓工件或形狀比較復(fù)雜而重新定位又比較困難的沖壓工件，采用復(fù)合模就可以避免重新定位的困難及在重新定位時(shí)產(chǎn)生的誤差。復(fù)合模的同心度誤差在以內(nèi)。 對(duì)模具制造精度要求比較高。由于復(fù)合模要在一副模具中完成幾道沖壓工序，因此模具結(jié)構(gòu)一般要比單工序模具復(fù)雜，而且個(gè)零部件在動(dòng)作時(shí)要求相互不干涉、準(zhǔn)確可靠。這就要求模具的制造應(yīng)有比較高的精度。因此模具的制造成本也就提高了，制造周期相對(duì)延長(zhǎng)，維修也不如單工序模簡(jiǎn)單。 1.4.2 復(fù)合模的種類 按復(fù)合工序的性質(zhì)分類，復(fù)合?？煞譃橐韵聨追N： 沖裁類復(fù)合模。 如落料、沖孔復(fù)合模，切斷、沖孔復(fù)合模等。 成形類復(fù)合模。如彎曲復(fù)合模，擠壓復(fù)合模等。 沖裁與成形復(fù)合模。如落料、拉深復(fù)合模，沖孔、翻邊復(fù)合模，拉深切邊復(fù)合模，落料、拉深、沖孔、翻邊復(fù)合模等。 1.4.3選擇復(fù)合模的原則 確定是否采用復(fù)合模要考慮以下幾個(gè)方面： 生產(chǎn)批量。 復(fù)合?？梢猿杀兜靥岣呱a(chǎn)效率，生產(chǎn)批量越大，提高生產(chǎn)效率就越顯得重要。因此，在大批量生產(chǎn)時(shí)更適合使用復(fù)合模。在單間小批量生產(chǎn)中應(yīng)采用單工序模，這樣由于模具結(jié)喉簡(jiǎn)單，幾個(gè)單工序模可能比一套復(fù)合模的成本還低。 沖壓工件的精度。 當(dāng)沖壓工件的尺寸精度或同軸度、對(duì)稱度等位置精度要求比較高時(shí)，應(yīng)考慮采用復(fù)合模具，對(duì)于形狀比較復(fù)雜，重新定位可能產(chǎn)生比較大加工誤差的沖壓工件，也可采用復(fù)合模。 復(fù)合工序的數(shù)量。 一般復(fù)合模的復(fù)合工序數(shù)量在四工序以下，更多的工序?qū)?dǎo)致模具結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，同時(shí)模具的強(qiáng)度、剛度、可靠性、也將隨之下降，制造及維修更加困難。 在分析沖壓工件的特點(diǎn)，確定是否采用復(fù)合模時(shí)，可參照以上原則及表1-1、表1-2綜合進(jìn)行考慮。 表1-1 沖壓生產(chǎn)批量與合理模具形式 批量 項(xiàng)目 單件 小批 中批 大批 大量 大件 <1 12 220 20300 >300 中件 <1 15 550 501000 >1000 小件 <1 110 10100 1005000 >5000 模具形式 簡(jiǎn)單模單工序模 單工序模 級(jí)進(jìn)模，復(fù)合模，單工序模 級(jí)進(jìn)模，復(fù)合模 級(jí)進(jìn)模，復(fù)合模 設(shè)備形式 通用壓機(jī) 通用壓機(jī) 高速壓機(jī)，自動(dòng)和半自動(dòng)通用壓機(jī) 機(jī)械化高速壓機(jī)，自動(dòng)機(jī) 專用壓機(jī)與自動(dòng)機(jī) 表1-2 單工序模、級(jí)進(jìn)模和復(fù)合模的比較 比較項(xiàng)目 單工序 級(jí)進(jìn)模 復(fù)合模 工件尺寸精度 比較低 一般，IT11級(jí)以下 比較高，IT9以下 工件形位公差 工件不平整，同軸度、對(duì)稱度及位置度誤差大 不太平整，有時(shí)要校平，同軸度、對(duì)稱度及位置度誤差比較大 工件平整，同軸度、對(duì)稱度及位置度誤差小 沖壓生產(chǎn)率 低，沖床一次行程內(nèi)只能 完成一個(gè)工序 高，沖床一次行程 內(nèi)能完成多個(gè)工序 比較高，沖床一次行程內(nèi)可完成兩個(gè)以上工序 實(shí)現(xiàn)錯(cuò)做機(jī)械化、自動(dòng)化的可能性 比較容易，尤其適合多工位 沖床上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 容易，尤其適合與單機(jī)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 難，工件與廢料排除比較復(fù)雜，只能在單機(jī)上實(shí)現(xiàn)部分機(jī)械化操作 對(duì)材料的要求 對(duì)條料寬度要求不嚴(yán)， 可用邊角料 對(duì)條料或帶料寬度要求嚴(yán)格 對(duì)條料要求不嚴(yán)，可用邊角料 生產(chǎn)安全性 安全性比較差 比較安全 安全性比較差 模具制造的難 易程度 比較易，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 制造周期段，價(jià)格低 形狀簡(jiǎn)單件，比用復(fù)合模制造難度低 形狀復(fù)雜件，比用級(jí)進(jìn)模的制造難度低 應(yīng)用 通用性好，適于中、小批量 生產(chǎn)和大型件的大量生產(chǎn) 通用性差，適與形狀簡(jiǎn)單，尺寸不大，精度要求不高的大批量生產(chǎn) 通用性差，適與形狀復(fù)雜、尺寸不大、精度要求比較高的大批量生產(chǎn) 1.4.4 復(fù)合模的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 復(fù)合模的設(shè)計(jì)從本質(zhì)上講，與單工序模沒(méi)有什么區(qū)別，但根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)復(fù)合模時(shí)需要注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題 曲柄壓力機(jī)的許用壓力曲線與復(fù)合模壓力曲線的關(guān)系。 對(duì)于單工序加工來(lái)說(shuō)，沖壓力曲線不能超過(guò)曲柄壓力機(jī)許用壓力曲線每否則設(shè)備將因超載而損壞。對(duì)復(fù)合模沖壓加工也應(yīng)滿足這一要求。但對(duì)于復(fù)合模沖壓時(shí)所用壓力機(jī)的行程中有各個(gè)大比例的工作行程，這樣就容易造成超載。尤其是對(duì)落料、拉深復(fù)合模，落料在先，拉深在后，落料力一般比較大，拉深力比較小，而設(shè)備壓力曲線的變化趨勢(shì)則相反，所用極易產(chǎn)生超載，因此在選擇設(shè)備時(shí)要特別注意。 復(fù)合模中凹凸模的設(shè)計(jì)。在復(fù)合模中最具有特點(diǎn)的模具零件就是凹凸模。由于凹凸模的壁厚從強(qiáng)度上要求不能過(guò)薄，否則模具壽命太短。因此凹凸模的壁厚在設(shè)計(jì)時(shí)必須進(jìn)行校核，使之大于最小壁厚值。而最小壁厚值現(xiàn)在一般是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)而定。并且，當(dāng)凹凸模裝與上模時(shí)（該結(jié)構(gòu)稱為正裝復(fù)合模），內(nèi)孔不積存廢料，凹凸模受到的脹力小，此時(shí)最小壁厚可小些。當(dāng)凹凸模裝與下模時(shí)（該結(jié)構(gòu)稱為倒裝復(fù)合模），凹凸?？卓谥蟹e存有廢料，孔口受脹力大，此時(shí)最小壁厚要大些。其值見(jiàn)表1-3。 表1-3 凹凸模最小壁厚 (mm) 料厚 0．4 0．5 0．6 0．7 0．8 0．9 1．0 1．2 1．5 1．75 最小壁厚 1．4 1．6 1．8 2．0 2．3 2．5 2．7 3．2 3．6 4．0 最小直徑 15 18 21 復(fù)合模中的卸料、推件裝置。 在復(fù)合模中由于有較多的動(dòng)作要在沖床的一次形成中完成，為簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，通常將一些輔助動(dòng)作，如卸料及推件動(dòng)作，采用彈性裝置來(lái)完成。同時(shí)彈性裝置也可使沖壓工件在整個(gè)沖壓加工過(guò)程中始終受到壓力，而使沖壓工件的平整度更好。 復(fù)合模選用的模架。 由于復(fù)合模的精度比較高，因此復(fù)合模的模架也應(yīng)選用精度比較高的模架。滾珠式模架相對(duì)于滑動(dòng)式模架具有導(dǎo)向精度高，壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，因此長(zhǎng)選用滾珠式模架。模架中的模座也常選用鋼板模座，一代替普通的鑄鐵模座，因?yàn)殇撡|(zhì)模座強(qiáng)度更高，加工工藝性好。對(duì)要求精度比較高的符合模，可采用球面浮動(dòng)模柄，以減小沖壓設(shè)備或模具安裝時(shí)的誤差對(duì)模具的不利影響。應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)采用浮動(dòng)式模柄時(shí)，導(dǎo)柱不能離開(kāi)導(dǎo)套，否則可能產(chǎn)生嚴(yán)重的機(jī)床和人身事故。 復(fù)合模工作部分零件的材料選用。 復(fù)合模的工作部分零件應(yīng)選用加工性比較好的材質(zhì)。耐磨性好、淬透性高、熱處理變形小的材料，是復(fù)合模工作部分零件的理想材料。 1.5沖壓加工的經(jīng)濟(jì)性 所謂經(jīng)濟(jì)性，就是以最小的耗費(fèi)取得最大的經(jīng)濟(jì)效果。也就是生產(chǎn)中的“最小最大”原則。在沖壓生產(chǎn)中，保證產(chǎn)品質(zhì)量，完成產(chǎn)品數(shù)量、品種計(jì)劃的前提下，產(chǎn)品成本越低，說(shuō)明企業(yè)經(jīng)濟(jì)效果越大。 1.5.1沖壓件的制造成本 沖壓件的制造成本為：C總=C材+C工+C模 式中C總——制造成本； C材——材料費(fèi)，包括原材料、外購(gòu)件費(fèi)； C工——加工費(fèi)，包括工人工資、設(shè)備折舊費(fèi)、車間經(jīng)費(fèi)； C?！＞哔M(fèi)。 產(chǎn)品成本受產(chǎn)量的影響較大，特別是沖壓生產(chǎn)尤為突出。產(chǎn)品成本分為固定費(fèi)用和變動(dòng)費(fèi)用兩部分。固定費(fèi)用是指在一定時(shí)期和一定產(chǎn)量范圍內(nèi)，它的總額不隨產(chǎn)量的變動(dòng)而變化，它是維持生產(chǎn)能力而基本不變的費(fèi)用。變動(dòng)費(fèi)用是指它的總額隨產(chǎn)量的增減而成比例的增減。 1.5.2降低成本的措施 降低產(chǎn)品成本，包括增產(chǎn)、節(jié)約兩方面。增產(chǎn)可減低產(chǎn)品成本中的固定費(fèi)用，相對(duì)地減少消耗，節(jié)約便能，直接降低消耗，它們都是降低成本的重要途徑。沖壓件的成本包括材料費(fèi)用、加工費(fèi)、模具費(fèi)等。因此，降低成本就是要降低以上各項(xiàng)費(fèi)用。 降低成本的措施有： 1） 試制和小批量沖壓生產(chǎn)中，降低成本中的固定費(fèi)能取得較好的經(jīng)濟(jì)效果，其中降低模具費(fèi)上降低成本的有措施。 2） 沖壓生產(chǎn)中，工藝合理化是降低成本的有力手段，一般在制定新產(chǎn)品工藝時(shí)進(jìn)行。由于工藝的合理化能降低模具費(fèi)、節(jié)約加工工時(shí)、降低材料費(fèi)等，所以必然降低零件總成本。 3） 產(chǎn)量較大時(shí)，采用多件同時(shí)沖壓，可使模具費(fèi)、材料費(fèi)、和加工費(fèi)降低，同時(shí)有利于成形表面拉力均勻化。 4） 自動(dòng)化生產(chǎn)，從安全和降低成本兩個(gè)方面來(lái)看，將成為沖壓加工的發(fā)展方向。 5） 提高材料利用率是降低沖壓件制造成本的重要措施之一。 2 沖壓件工藝性分析 2.1制件的工藝分析 本制件為圓柱形零件，工程圖如圖2.1所示，由圓角及直邊和底面型孔三部分組成。從技術(shù)要求和使用條件來(lái)看， 零件具的精度要求不是很高。 在拉深加工成形時(shí)，其圓角部分相當(dāng)于圓筒型件得拉深，而直邊部分相當(dāng)于簡(jiǎn)單得彎曲變形。但是這兩者之間是相互關(guān)聯(lián)而不是相互分開(kāi)的。因此，在拉深這類零件時(shí)，它們之間是相互影響的，這給拉深工藝帶來(lái)復(fù)雜性。 根據(jù)沖壓件的成形特點(diǎn)，該外殼零件的沖壓生產(chǎn)要用到的沖壓加工基本工序有：落料，拉深（可能多次），沖孔，切邊等。 圖2-1 零件圖 2.2拉深次數(shù) 圓形零件的拉深次數(shù)主要與它的相對(duì)高度H/d和相對(duì)厚度t/D有關(guān)。其相對(duì)高度計(jì)算值小于或等于許用數(shù)值時(shí)，可一次拉深成形，否則須采用多次拉深成形，其拉深次數(shù)可根據(jù) 對(duì)于本制件，其相對(duì)高度 H/d＝23/40=0.575 相對(duì)厚度： (t/D)×100＝(0.6/82.1)×100＝0.731 相對(duì)直徑: =1.2 由以上數(shù)據(jù)查表4－21【1】可得該制件的拉深次數(shù)n＝1，本制件屬于淺圓柱形零件。 對(duì)于一次拉深即能成形的圓柱形件，其凸模工作部分的形狀尺寸應(yīng)該取未等于圓柱形件的形狀和尺寸。而凹模工作部分的尺寸和形狀，基本上與圓筒形件選擇原則相似，即 R凹＝（4～10）t 式中 R凹——凹模圓角半徑（mm） t——板料厚度（mm） 本設(shè)計(jì)中R凹＝8.8﹥10t，滿足工藝性要求。R凹=4(mm) 36 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 模具設(shè)計(jì) 3.1毛坯尺寸的確定 計(jì)算帶凸緣筒形拉深件的工序尺寸有兩個(gè)原則： 1） 對(duì)于窄凸緣拉身件，可在前幾次拉深中不留凸緣，先拉成圓桶件，而在以后的拉深中形成錐形的凸緣（由于愛(ài)錐形的壓邊圈下拉進(jìn)的結(jié)果），最后將起校成平面。 2） 對(duì)于寬凸緣拉深件，則應(yīng)在第一次拉深時(shí)，就拉成零件所需要的凸緣直徑，而在以后各次拉深中，凸緣直徑保持不變。 本工件毛坯材料選擇是不銹鋼，形狀是形狀簡(jiǎn)單的帶凸緣的圓桶形拉深件，查表4-7[1]公式得零件尺寸 =77.1(mm) 在拉深過(guò)程中，常因材料機(jī)械性能的方向性，模具間隙不均勻，板厚變化，摩擦阻力不等及定位不準(zhǔn)等影響，而使拉深件口部或凸緣周邊不齊，必須進(jìn)行修邊，故在計(jì)算毛坯尺寸時(shí)應(yīng)按加上修邊余量后的零件尺寸進(jìn)行展開(kāi)計(jì)算。因?yàn)榇肆慵菐咕増A桶形拉深件，=1.2所以查表4-5[1]得修邊余量=2.5 所以毛坯尺寸為 =82.1(mm) 3.2工藝方案的選擇 3.2.1模具的結(jié)構(gòu)形式 冷沖模的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，如果按工序的組合分類，可分為單工序模、級(jí)進(jìn)模、復(fù)合模等。各種沖模的構(gòu)成大體相同，主要由工作零件、定位零件、卸料與推料零件、導(dǎo)向零件、聯(lián)接與固定零件等組成。 由于本制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求不高，經(jīng)分析由落料、拉深、沖孔三道工序組成。如果使用單工序模則會(huì)使制造周期增長(zhǎng)，不利于提高生產(chǎn)率；經(jīng)分析可知： 材料：該沖裁件的材料A3鋼是普通碳素鋼，具有較好的可沖壓性能。 零件結(jié)構(gòu)：該沖裁件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，比較適合沖裁。 零件精度：該零件精度要求不高IT13即可以了。 結(jié)論：適合沖裁。 該零件包括落料、沖孔和拉深三個(gè)基本工序，可以才用以下幾種工藝方案： 1）先落料，然后拉深再?zèng)_孔，最后切邊。采用單工序模生產(chǎn)。 2）落料拉深復(fù)合沖壓模具，再?zèng)_孔，最后切邊。采用復(fù)合模與單工序模相結(jié)合生產(chǎn)。 3）落料沖孔復(fù)合沖壓模具，再拉深，最后切邊。采用復(fù)合模與單工序模相結(jié)合生產(chǎn)。 4）先落料，然后沖孔，再拉深最后切變，采用單工序模生產(chǎn)。 分析和比較上述四種工藝方案可以看出：方案1）模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要三道工序，三套模具才能完成連件的加工，生產(chǎn)效率較低難以滿足零件批量生產(chǎn)的需求；方案3）模具雖然結(jié)構(gòu)合理，采用了復(fù)合模具，但先沖孔在拉深就沒(méi)辦法保證底面型孔的精度要求，有可能會(huì)在拉深時(shí)造成孔的變形。方案4）和方案1）一樣也是模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要的工序太多生產(chǎn)效率太低。由于零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為提高生產(chǎn)效率，該制件也不適合級(jí)進(jìn)模。故采用在壓力機(jī)一次行程內(nèi)，完成落料、拉深兩道工序的復(fù)合模。 因此，本制件在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都較為合理的工藝方案為復(fù)合模沖壓。由于零件底面有4個(gè)孔，要保證孔的加工精度和公差要求，最后選定用方案（2）進(jìn)行生產(chǎn)。 3.2.2沖裁力 理論沖裁力（N）可按下式計(jì)算： F0=Lt 式中 L――沖裁件周長(zhǎng)（mm）； t――材料厚度； ――材料抗剪強(qiáng)度（Mpa）。 選擇設(shè)備噸位時(shí)，考慮刃口磨損和材料厚度及力學(xué)性能波動(dòng)等因素，實(shí)際沖裁力可能增大，所以應(yīng)取 F=1.3F0=1.3LtLtb 式中 F――最大可能沖裁力（稱沖裁力）； b――材料抗拉強(qiáng)度（Mpa）。 本制件中，F(xiàn)Ltb=＝68057.616(N) 3.2.3卸料力、推件力和頂件力 1)卸料力： F卸＝K卸F 式中 F卸－－卸料力（N）； K卸――卸料系數(shù)； F――沖裁力（N）。 查表2-20[16]得 K卸＝0.45 所以 F卸=0.45=30625.927 (N) 2）頂件力： F頂＝K頂F 式中 F頂－－頂件力（N）； K頂――頂件系數(shù)（N）； F――沖裁力（N）。 查表2-20[16] 得 K頂＝0.050 所以F頂=0.050=3402.881（N） 3）推件力： F推＝K推F 式中 F推－－推件力（N）； K推――推件系數(shù)（N）； F――沖裁力（N）。 查表2-21[16]得 K推＝0.06 所以F推＝0.06＝4083.457（N） 3.3排樣 排樣是指工件在條料、帶料后板料上布置的方法。工件的合理布置（即材料的經(jīng)濟(jì)利用）與零件的形狀有密切關(guān)系。本零件排樣方式采用單排即可。查表2-18[1]，確實(shí)搭邊值： 兩工件間的搭邊：a=1(mm) 工件邊緣的搭邊：=1.2(mm) 步距為：83.1(mm) 條料寬度是：B==84.1(mm) 確定后排樣圖如圖所示。 圖3-1 排樣圖 3.4 壓邊力與拉深力 為防止在拉深過(guò)沖中，工件的邊壁后凸緣起皺，應(yīng)使毛坯（或半成品）被拉入凸模周角以前，保持穩(wěn)定狀態(tài)，起穩(wěn)定程度主要取決與毛坯的相對(duì)厚度或以后個(gè)次拉深半成品的相對(duì)厚度。所以查表4-80[1]需采用壓邊圈。 3.4.1 壓邊力 壓邊力公式： FY=Ap 式中 FY－－壓邊力（N）； A－－壓邊圈面積（mm2）； p－－單位壓邊力（Mp）。 查表得 p＝2.5p/Mp ；A＝3406.437 mm2 所以FY=3406.4372.7=8516.092(N) 3.4.2 拉深力 在確定拉深件所需壓力機(jī)噸位時(shí)，必須先求得拉深力。由拉深力公式得： FL＝ ＝ ＝33987.36(N)` 3.5 模具壓力中心和閉合高度的確定 由于本件是對(duì)稱件，所以模具壓力中心在制件的幾何中心。如圖4.1所示。 3.6 壓力機(jī)的選擇 壓力機(jī)的噸位應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨虼笥跊_壓時(shí)的總力。 F壓F總 式中 F壓－－所選壓力機(jī)的噸位； F總－－沖壓時(shí)的總力。 圖3圖3-2 壓力中心 F總＝33987.36＋68057.616 ＝104044.976（N） 由于本模具中有打料桿，故選擇帶有打料桿的壓力機(jī)。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，查冷沖模具設(shè)計(jì)手冊(cè)選定壓力機(jī)為： 壓力機(jī)型號(hào): J11-16 公稱壓力/KN: 160 滑塊行程/mm 70 滑塊行程次數(shù)/： 120 最大閉合高度/mm： 225 閉合高度調(diào)節(jié)量/mm： 45 滑塊中心線到床身距離/mm: 160 墊板尺寸/mm 50 3.7 模具主要零部件的設(shè)計(jì) 凸凹模刃口尺寸計(jì)算原則: (1)落料時(shí)，落料件的外徑尺寸等于凹模的內(nèi)徑尺寸;沖孔時(shí)，沖孔件的內(nèi)徑等于凸模的外徑尺寸。所以落料時(shí)應(yīng)以凹模為設(shè)計(jì)尺寸，然后按間隙值確定凸模尺寸;沖孔模應(yīng)以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，然后按間隙值確定尺寸。 (2)凸、凹模應(yīng)考慮磨損規(guī)律。凸模刃口尺寸磨損使沖孔尺寸減小，凹模刃口尺寸磨損使落料尺寸增大，故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，制造模具時(shí)凹模刃口尺寸應(yīng)趨向于工件的最小極限尺寸;設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，其刃口基本尺寸應(yīng)趨向于工件的最大極限尺寸。 (3)凸、凹模之間應(yīng)保證合理的間隙值.由于間隙在模具磨損后增大，所以在設(shè)計(jì)凸、凹模時(shí)均取最小合理間隙Zmin 。一般沖模精度較工件精度高2～3級(jí)。若零件沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)公差，則對(duì)于非園件按GB非配合尺寸的IT14級(jí)處理，圓形件一般按IT10級(jí)處理。 3.7.1 落料凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1)落料間隙的確定 普通落料其經(jīng)濟(jì)精度為IT12～I(xiàn)T14，取IT14。確定沖裁間隙主要有理論法和經(jīng)驗(yàn)公式法。經(jīng)驗(yàn)公式: C=mt 式中 C－－合理沖裁間隙(mm); m－－系數(shù)，與板厚及材料有關(guān); t－－板料厚度. 查表得: m=25% 所以： C=mt=25%0.6=0.15(mm) 沖孔凹模應(yīng)以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，然后按間隙值確定其尺寸. 2)落料凸模刃口尺寸計(jì)算 模具刃口尺寸及其公差的計(jì)算與加工方法有關(guān)，基本上可以分為兩類：一種是分開(kāi)加工，一種是配合加工。 本模具零件采用配合加工的方法。配合加工就是用凸模與凹模相互單配的方法來(lái)保證合理間隙。加工后，凸模與凹模必須對(duì)號(hào)入座，不能互換。一般情況下，落料件以凹模為基準(zhǔn)，沖孔件以凸模為基準(zhǔn)。作為基準(zhǔn)的模具零件圖紙上標(biāo)注尺寸及公差，在相配合的非基準(zhǔn)的模具零件圖紙上標(biāo)注相同的基本尺寸，但不標(biāo)注公差，在技術(shù)要求中要說(shuō)明非基準(zhǔn)的模具零件要按作為基準(zhǔn)的模具零件的實(shí)際尺寸配做，保證間隙在Zmin～Zmax范圍內(nèi)。 落料凹模刃口尺寸計(jì)算公式： D凹=（D-x） 查表2-34[1]得凸凹模的制造偏差0.115（mm） 查表2-29[1] 得凸凹模的極限偏差=0.008 查表2-30[1]得：x=0.5 B凸=（82.1-0.5×0.39） =81.92 凸模刃口尺寸按凹模實(shí)際尺寸配做，保證雙面間隙值在0.36～0.48之間。 3)承壓應(yīng)力校核 沖裁時(shí)，凸模承受的壓應(yīng)力p ，必須小于凸模材料強(qiáng)度允許的壓應(yīng)力[p]: p =[p ] 對(duì)于圓形凸模，由上式可得 即 dmin 式中 p —— 凸模承受的壓應(yīng)力（Mp）； F —— 沖裁力； A—— 凸模最小截面積； [p ] ——凸模材料的許用壓應(yīng)力（Mp）； d ——凸模最小直徑（mm）； t ——毛坯厚度（mm）； ——毛坯材料的抗剪強(qiáng)度（Mp）。 對(duì)于本凸模帶入數(shù)值得： dmin ＝3.2mm d＝82.13.2 本制件滿足應(yīng)力校核的條件。 3.7.2 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 如圖4.2所示沖底面中心孔凸模的結(jié)構(gòu)（材料為T10A）： 圖3-2沖孔凸模 1)沖裁間隙的確定 普通沖裁件，其經(jīng)濟(jì)精度為IT12～I(xiàn)T14，取IT13.沖孔比落料高一個(gè)等級(jí)。確定沖裁間隙主要有理論法和經(jīng)驗(yàn)公式法。查表2-24[1] 得 =0.36(mm) =0.48(mm) 沖孔凹模應(yīng)以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，然后按間隙值確定其尺寸. 2)沖孔凸模刃口尺寸計(jì)算 此零件底面有兩種孔要沖出來(lái)，一個(gè)是底面中心處的中心圓孔，另外就是排在中心孔周圍的三個(gè)非規(guī)則的孔。對(duì)于底面的中心圓孔，本模具零件采用配合加工的方法。沖孔凸模刃口尺寸計(jì)算公式： d凸=（d+x）-0凸 查表4—6[16]得凸凹模的制造偏差0.021; 查表2-29得圓形凹凸模具的極限偏差=0.005; 查表4—16[16]得： x=0.5 d凸=（22-0.5×0.13）0-0.005 =21.350-0.003 凹模刃口尺寸按凸模實(shí)際尺寸配做，保證雙面間隙值在0.36～0.48之間。 對(duì)于那三個(gè)非規(guī)則的型孔，本模具也采用配合加工的方法。凹凸模的尺寸計(jì)算，沖孔見(jiàn)按凸模磨損都尺寸變?。ˋ類尺寸），變大（B類尺寸），不變（C類尺寸）的規(guī)律分為三種，計(jì)算公式查表2-32得沖孔凸模刃口尺寸計(jì)算公式： A=（A+X） B=（B-X） A1=（9+0.50.13）=9.065 A2=（4.7+0.50.13）=5.036 B=(7.5-0.50.13)=7.435 3)承壓應(yīng)力校核 沖裁時(shí)，凸模承受的壓應(yīng)力p ，必須小于凸模材料強(qiáng)度允許的壓應(yīng)力[p]: p =[p ] 對(duì)于圓形凸模，由上式可得 即 dmin 式中 p —— 凸模承受的壓應(yīng)力（Mp）； F —— 沖裁力； A—— 凸模最小截面積； [p ] ——凸模材料的許用壓應(yīng)力（Mp）； d ——凸模最小直徑（mm）； t ——毛坯厚度（mm）； ——毛坯材料的抗剪強(qiáng)度（Mp）。 對(duì)于本凸模帶入數(shù)值得： dmin ＝3.2mm d＝223.2 本制件滿足應(yīng)力校核的條件。 3.7.3凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹凸模厚度:從強(qiáng)度考慮，壁厚受最小值限制。凸凹模的最小壁厚受模具結(jié)構(gòu)的影響。由于本模具結(jié)構(gòu)采用倒裝式，內(nèi)孔會(huì)積存廢料，所以最小壁厚要大些。倒裝式復(fù)合模的凸凹模最小壁厚:對(duì)于黑金屬和硬材料約為壁厚的1.5倍，但不小于0.7mm。 查表2-39得c=32(mm);h=22(mm) 由以上數(shù)據(jù)可知:本凸凹模符合要求。 由以上數(shù)據(jù)可知:本凸凹模符合要求。 圖3-3凸凹模 3.8模具標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 3.8.1 模架的選擇 根據(jù)合模具閉合高度H=262mm。選定模架為中間導(dǎo)柱模架，查模具標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)得: 上模架如圖4.4所示。 下模架如圖4.5所示。 圖3-4上模架 圖3-5下模架 3.8.2擋料銷 擋料銷用于限定條料送進(jìn)距離、擋住條料的搭邊或工件輪廓，起定位作用。擋料銷有固定擋料銷和活動(dòng)擋料銷兩類。 固定擋料銷分圓形與鉤形兩種，一般裝在凹模上。圓形擋料銷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，但銷孔離凹模刃口較近，會(huì)削弱凹模的強(qiáng)度。鉤形擋料銷遠(yuǎn)離凹模刃口，不會(huì)削弱凹模強(qiáng)度。為防止形狀不對(duì)稱的鉤頭轉(zhuǎn)動(dòng)，需要加定向銷，因此增加了制造的工作量。綜合以上兩種擋料銷選用固定擋料銷。 查表10-60，選用如下圖所示的A型固定擋料銷 圖3-6擋料銷 3.8.3卸料裝置 卸料裝置的型式較多，它包括固定卸料板、活動(dòng)卸料板、彈壓卸料板和廢料切刀等幾種。卸料板除把材料從凸模上卸下外，有時(shí)也起壓料或?yàn)橥鼓?dǎo)向的作用。因此，在大批量生產(chǎn)用的模具上，要用淬硬得的卸料板。固定卸料板適用于沖制材料厚度大于和等于0.8mm的帶料或條料。彈壓卸料板主要用于沖制薄件和要求平整的沖件。此卸料板常用于復(fù)合沖裁模。其彈力來(lái)源于彈簧或橡皮。 本模具采用橡皮作為彈性裝置，選用橡皮有以下幾種原則 （1）為保證橡皮不至過(guò)早失去彈性而損壞，起允許最大壓縮量不應(yīng)超過(guò)起自由高度45%，一般取=（0.350.45），橡皮的預(yù)壓縮量一般取起自由高低的1015%。 (2)橡皮所產(chǎn)生的壓力 F=AP 式中F------壓力， A------橡皮橫截面積， P------與橡皮壓縮量有關(guān)的單位壓力。 (3)對(duì)橡皮高度與知覺(jué)之比按下式進(jìn)行核算: 式中D------橡皮直徑。 如果用適當(dāng)將橡皮分成若干塊，在其墊以鋼墊圈。 3.8.4推件裝置 推件裝置有剛性和彈性兩種。彈性推件器一般裝于模座下面，與下模板相連。這種裝置除有推出工件的作用外，還能壓平工件，還可以用于卸料和緩沖。剛性推件器一般置于上模，推件力大且可靠，其推件力通過(guò)打桿→推板→推桿→推塊傳至工件。 推桿常選用3～4個(gè)且分布均勻、長(zhǎng)短一致。推桿裝載上模板的孔內(nèi)，為保證凸模支承剛度和強(qiáng)度，放推桿的孔不能全挖空，推板的形狀要按被拆下的工件形狀來(lái)設(shè)計(jì)。 3.8.5導(dǎo)向零件設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 導(dǎo)向零件可保證模具沖壓時(shí)，上、下模有一精確的位置關(guān)系。在中、小型模具中廣泛采用的導(dǎo)向零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。 導(dǎo)柱（導(dǎo)套）常用兩個(gè)。對(duì)中型沖模或沖制精度要求高的自動(dòng)化沖模，則采用四個(gè)導(dǎo)柱。在安裝圓形沖件等一類無(wú)方向性的沖模時(shí)，為避免裝錯(cuò)，將對(duì)角模架和中間模架上的兩個(gè)導(dǎo)柱，做成直徑不等的型式；四導(dǎo)柱的模架，可做成前后導(dǎo)柱的間距不同的模座。對(duì)可能產(chǎn)生側(cè)向推力時(shí)，要設(shè)置止推塊，使導(dǎo)柱不受彎曲力。 一般導(dǎo)柱安裝在下模座，導(dǎo)套安裝在上模座，分別采用過(guò)盈配合。高速?zèng)_裁、精密沖裁或硬質(zhì)合金沖裁模具，要求采用滾珠導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。 查表10-39，本模具選用A型導(dǎo)柱 3.8.6模柄的選用 中、小型沖模通過(guò)模柄將上模板固定在壓力機(jī)的滑塊上。常用的模柄形式如下。 (1）壓入式模柄 它與上模座孔采用H7/s6的過(guò)渡配合，并加銷釘防轉(zhuǎn)。如圖4.6所示。 (2）旋入式模柄 通過(guò)螺紋與模座聯(lián)接，用螺釘防松，裝卸方便，多用于有導(dǎo)模的沖模。 (3）凸緣模柄 用3～4個(gè)螺釘固定在上模座的窩孔內(nèi)，多用于較大型的模具上。 (4）浮動(dòng)模柄 通過(guò)凹球面模柄與凸球面墊塊聯(lián)接，裝入壓力機(jī)滑塊后，允許模柄與模柄軸心線之間的偏離，可減少滑塊誤差對(duì)模具導(dǎo)向精度的影響。 查表10-49，本模具采用比較常見(jiàn)的B型凸緣式模柄。 圖3-7模柄 3.8.7凸模固定板與墊板 凸模固定板將凸模固定在模座上，其平面輪廓尺寸除應(yīng)保證凸模安裝孔外， 還要考慮螺釘與銷釘孔的位置。其型式有圓形和矩形兩種。厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍。 墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位壓力，保證模座以免被凸模端面壓陷。 3.8.8壓縮橡皮的選用 橡膠能承受的負(fù)荷比彈簧大，且安裝調(diào)整方便，價(jià)格不貴，是模具中廣泛使用的彈性元件。橡膠所能產(chǎn)生的壓力： F=AP 式中 F——橡膠所能產(chǎn)生的壓力(N)； A——橡膠的橫截面積(mm2)； P——與橡膠壓縮量有關(guān)的單位壓力(MPa)，可由下表查出，這里選取壓縮量為20%時(shí)的p=0.7MPa。 表3-1 橡膠壓縮量與單位壓力值 壓縮量(%) 10 15 20 25 30 35 單位壓力/MPa 0.26 0.5 0.74 1.06 1.52 2.10 為了保證橡膠的正常使用，不至于過(guò)早損壞，應(yīng)控制其最大的壓縮量S總為自由高度H自由的35%～45%。而橡膠的預(yù)壓縮量S預(yù)，一般取H自由的10%～15%。則橡膠的工作行程為： S工作=S總 - S預(yù) =(0.25～0.3) H自由 所以橡膠的自由高度為： 式中 S工作——卸料板或推件塊、壓邊圈等的工作行程與模具修磨量或調(diào)整量(4～6mm)之和再加1。 橡膠的高度H與直徑D之比必須下式的范圍內(nèi)。 如果超過(guò)1.5，應(yīng)將橡膠分成若干段，在其間加鋼墊圈，并使每段橡膠的H/D值仍在上述范圍內(nèi)。 橡膠所能產(chǎn)生的工作壓力，由于缺乏橡膠的性能資料，很少作詳細(xì)計(jì)算。所以橡膠斷面面積的確定，一般是憑經(jīng)驗(yàn)估計(jì)，并根據(jù)模具空間的大小進(jìn)行合理布置。同時(shí)，在橡膠裝上模具后，周圍要留有足夠的空隙位置，以允許橡膠壓縮是斷面尺寸的脹大。 選用橡膠的計(jì)算步驟如下： 1) 根據(jù)工作行程S工作計(jì)算橡膠的自由高度 H自由=(3.5～4)S工作 本套模具中，工作形成S工作為40mm，取H自由=3.5 S工作=140mm。 2) 根據(jù)H自由計(jì)算橡膠的裝配高度H H=(0.85～0.9) H自由 這里取H=0.85 H自由=0.85×140mm = 119mm。 根據(jù)《沖壓手冊(cè)》選擇圓柱形橡膠，如圖5-2所示，d按結(jié)構(gòu)選用， 圖3-8橡膠 計(jì)算得：D=110mm。 3) 校核橡膠高度與直徑比 表明橡膠滿足要求。 3.9拉深模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.9.1凸、凹模間隙 拉深模得間隙z/2(單面)一般比毛坯略大些，其值按下式計(jì)算: 單面間隙 z/2=tmax+ct 式中 tmax——板料得最大厚度， tmax=t+; ——板料得正偏差; c ——間隙系數(shù). 查表4-37[1]得: c=0.2 =0.20 故有，單面間隙: z/2=0.6+0.20+0.20.6 =0.92(mm) 3.9.2凸、凹模制造公差 凸、凹模的制造公差可根據(jù)工件公差確定，若拉深件公差為IT12級(jí)以上，則凸、凹模制造公差采用IT8、IT9級(jí)精度;若為IT14以下時(shí)，則凸、凹模制造公差采用IT10級(jí)精度。若采用配合時(shí)，只在凸?；虬寄Ｉ蠘?biāo)注公差，另外一個(gè)按間隙配作。本制件為IT11。 對(duì)于凸、凹模的制造公差，根據(jù)工件的材料的厚度與工件直徑來(lái)選定，其數(shù)值查表4-76[1]得: =0.04 =0.03 =0.22 凸模尺寸Dd公式: =(D-0.75-2c)=(41-0.750.22-20.92)=38.995 工件在拉深時(shí)，由于空氣壓力的作用或者潤(rùn)滑油的粘性等因素，使工件很容易粘貼附在凸模上。為使工件不至于緊貼在凸模上，設(shè)計(jì)凸模時(shí)，應(yīng)有通氣孔。 圖3-9拉深凸模 4 DYNAFORM仿真驗(yàn)證 通過(guò)dynaformd的紡真驗(yàn)證，本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)出來(lái)的模具在制造工件時(shí)，工件的凸緣圓角處有稍微的起皺，對(duì)于這種情況解決方法是在本模具的拉深凸模上涂些潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂。 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)將近歷時(shí)一個(gè)學(xué)期，我學(xué)習(xí)了幾乎所有的與模具相關(guān)的知識(shí)，并翻閱了大量相關(guān)的資料，在這個(gè)學(xué)期里我從一個(gè)從沒(méi)接觸過(guò)模具的門外漢到現(xiàn)在也可以說(shuō)得上是對(duì)模具有了初步的理解，這對(duì)我將來(lái)出去工作是很有用處的。這次設(shè)計(jì)是實(shí)踐與理論相結(jié)合的一次鍛煉，為以后走上工作崗位的奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在設(shè)計(jì)前期，首先對(duì)將要用到的知識(shí)進(jìn)行一次系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，使自己對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程有一個(gè)大概的方案，在設(shè)計(jì)過(guò)程中我從相關(guān)資料中學(xué)習(xí)大量的相關(guān)理論知識(shí)，確定了設(shè)計(jì)方案，明確了自己的設(shè)計(jì)思路，使得自己在設(shè)計(jì)過(guò)程中少走了不少?gòu)澛贰Ｋ赃@次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我在學(xué)校學(xué)習(xí)的一個(gè)完善。 在這畢業(yè)前的一次鍛煉，使我的知識(shí)得到了擴(kuò)充，開(kāi)拓了創(chuàng)造思維能力，對(duì)-以后的工作充滿的信心，也是我從這次的設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)了自己欠缺的一面，使我在今后的工作中能彌補(bǔ)、完善。 參考文獻(xiàn) [1] 姜奎華主編. 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.6 [2] 解汝升. 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù). 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1997 [3] 許發(fā)樾主編. 實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.2 [4] 廖念釗等主編. 互換性與技術(shù)測(cè)量. 北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2011.2·第5版 [5] Wilson，F(xiàn).W.Die design handbook MaGraw Hill 1990.6 鳴謝 衷心感謝羅海泉老師的精心教導(dǎo)，羅老師的教導(dǎo)令我受益終生。 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我從羅老師身上學(xué)到了很多東西。羅老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我受益匪淺。無(wú)論在理論上還是在實(shí)踐中，都給予我很大的幫助，使我得到不少的提高.這對(duì)我以后的工作和學(xué)習(xí)都是一種巨大的幫助。 同時(shí)也感謝有關(guān)老師和同學(xué)的熱心幫助。 在此向各位老師和同學(xué)致謝。