撥禾輪中軸小皮帶輪拉深設計1

撥禾輪中軸小皮帶輪拉深設計1,撥禾輪,中軸,皮帶輪,設計 摘 要 現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中,模具占有舉足輕重的地位,由模具生產出的產品具有成本低,效率高,質量好等優(yōu)點,因此模具在許多領域得到廣泛應用。 本論文介紹了拔禾輪中軸小皮帶輪零件沖壓模具的設計。文中首先簡要概述了沖壓模具目前的發(fā)展狀況和趨勢，接著對產品進行了工藝分析和工藝方案的確定，并按照沖壓模具設計的一般步驟，計算并設計了本套模具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板、墊板、卸料板、始沖擋料銷、導正銷等。本論文中的模具模架采用標準模架，選用了合適的沖壓設備。設計中對工作零件和壓力機規(guī)格均進行了必要的校核計算。模具的沖孔和落料凸模用相同的固定板固定；沖孔凹模和落料凹模則采用整體式。導正銷單獨固定在凸模固定板內，保證了工件上孔和外形的相對位置準確，提高了加工精度。該結構可確保模具工作運行可靠和沖壓產品大批量生產的要求。 關鍵詞：拔禾輪中軸小皮帶輪，復合模，沖孔，落料 目 錄 第一章 緒論 5 1.1引 言 5 1.2模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的作用 5 1.3全球模具發(fā)展概況 6 1.3.1各國產業(yè)形貌 6 1.3.2各國優(yōu)劣勢分析 7 1.4中國模具發(fā)展狀況 8 1.5 課題研究的主要內容和意義 9 第二章 沖壓的工藝方案設計 11 2.1 沖壓件的工藝性分析 11 2.1.1 材料的工藝性分析 11 2.1.2 沖裁工藝性 11 2.1.3 拉深工藝性 12 2.2 沖壓工藝方案的確定和分析 12 2.3 沖壓工藝方案的確定 13 2.4 計算毛坯尺寸 14 3.6 計算拉深次數(shù) 16 2.5 排樣方案的確定 18 2.6 搭邊的選取 18 2.7送料步距、條料寬度及板料間距計算 20 2.7.1 送料步距 20 2.7.2條料寬度及板料間距的計算 20 2.7.3 材料利用率計算 20 2.8本章小結 21 第三章 沖壓工藝的計算 22 3.1 計算凸、凹模刃口尺寸和公差 22 3.2 計算工藝力、初選壓力機 24 3.2.1 計算工藝力 24 3.2.2 初選壓力機 26 3.3 壓力中心的計算 26 3.4本章小結 27 第四章 落料拉伸沖孔模具結構的設計 28 4.1 凸模和凹模連接固定方法設計 28 4.1.1 落料凹模外形結構和固定方法設計 28 4.1.2 凸模的設計 28 4.2 卸料和壓邊方法設計 29 4.3位零件的設計 29 4.4 導柱、導套的選用 30 4.5模架及其零件的設計 31 4.6 本章小結 31 第五章 落料拉伸零部件設計 32 5.1 拉深凸模 32 5.2 落料凹模 32 5.3 凸凹模 34 5.4 模架 34 5.5 模柄 35 5.6 定位零件 35 5.6.1 擋料銷 35 5.6.2 導料銷 35 5.7 其他支撐與固定零件 36 5.7.1 凸模固定板 36 5.7.2 導向零件 36 5.7.3 墊板 36 5.7.4 緊固件 36 5.8章小結 37 第六章 確定沖壓設備 38 第七章 模具的裝配 39 7.1 復合模的裝配 39 7.2 凸、凹模間隙的調整 39 總 結 40 致 謝 41 參考文獻 42 第一章 緒論 1.1引 言 本文將對圓形拔禾輪中軸小皮帶輪沖壓工藝與復合模設計作一個系統(tǒng)、詳細的介紹與運用。它將我們所學課程的理論和生產實際知識聯(lián)系在了一起，培養(yǎng)了個人獨立工作能力和創(chuàng)新能力，樹立理論聯(lián)系實際和嚴謹求實的工作作風。鞏固、擴充模具專業(yè)課程所學內容，掌握落料拉伸復合模的設計方法和步驟。更加熟練的掌握了我們所學的模具設計知識和其他機械方面的技能，如計算分析、CAD繪圖、查閱設計資料和撰寫設計說明書，熟悉標準和規(guī)范。 通過畢業(yè)設計，能夠提高自我分析、解決問題的能力，對學過的基礎知識進行復習和運用，對專業(yè)知識有個更進一步的掌握和了解，提高自己的創(chuàng)新思維的能力，為我們進入社會提供了良好的自身環(huán)節(jié)。 畢業(yè)設計的涉及面較廣，需要我們查閱各種相關的資料。整個圓形拔禾輪中軸小皮帶輪的設計是按照我個人對模具的理解和查閱相關資料的情況下完成的，設計內容難免會有一些漏洞和錯誤，希望各位老師及領導予以批評和指正。 1.2模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的作用 模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產的重要工藝裝備，它以特殊的形狀通過一定的方式使原材料成型。例如，沖壓件和鍛件是通過沖壓和鍛造方式使金屬材料在模具內發(fā)生塑性形變而獲得的；金屬壓鑄件、粉末冶金件以及塑料、陶瓷、彈簧、玻璃等非金屬制品，絕大多數(shù)也是用模具成型的。由于模具具有優(yōu)質、高產、省料和低成本等特點，現(xiàn)已經(jīng)在國民經(jīng)濟各個部門，特別是汽車、拖拉機、機械制造、家電等行業(yè)得到及其廣泛的利用。據(jù)統(tǒng)計，利用模具制造的零件，在飛機、汽車、拖拉機、電機、電器等產品中占60%~80%；在電視機、計算機等行業(yè)占到了80%以上；在自行車、手表、洗衣機、電冰箱、電風扇等輕工產品中占到了85%以上。據(jù)國際生產技術協(xié)會統(tǒng)計，到2000年止，機械零件粗加工的75%和精加工的50%都是由模具來完成的。 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們對工業(yè)產品數(shù)量、品種、質量及款式都有越來越高的要求。為了滿足人類的需要，世界上各工業(yè)發(fā)達的國家都十分重視模具技術的發(fā)展，大力發(fā)展模具工業(yè)，積極采用先進技術和設備，提高模具制造水平，并取得了顯著的經(jīng)濟效益。美國是世界上超級的經(jīng)濟大國，也是世界模具工業(yè)的領先國家。據(jù)1989年統(tǒng)計，美國模具行業(yè)有12554個企業(yè)，從業(yè)人員17。28萬人，模具總產值達64.47億美元。日本模具工業(yè)是從1957年開始發(fā)展起來的，當年模具中產值僅有106億日元，到了1991年總產值已超過了17900億日元，在34年中增長了169倍，這也是日本經(jīng)濟能飛速發(fā)展，并在國際市場上占有一定優(yōu)勢的重要原因之一。現(xiàn)在，日本的模具工業(yè)已經(jīng)發(fā)展到了高度的專業(yè)化、標準化和商品化。 現(xiàn)在，大家都意識到，研究和發(fā)展模具技術，對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展具有特別重要的意義。模具技術已經(jīng)成為衡量一個國家產品制造水平的重要標志之一。模具工業(yè)能促進工業(yè)產品生產的發(fā)展和質量的提高，并能獲得極大的經(jīng)濟效益，因而引起了各國家的高度重視和贊賞。模具也被譽為“進入富裕社會的原動力”、“金屬加工業(yè)中的帝王”等。因此可以斷言，隨著工業(yè)生產的迅速發(fā)展，模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位將日益提高，模具技術也會不段的發(fā)展，并在國民經(jīng)濟發(fā)展過程中發(fā)揮越來越重要的作用。 1.3全球模具發(fā)展概況 全球主要模具生產國包括亞洲地區(qū)的日本、韓國與中國，以及美洲地區(qū)的美國、歐洲地區(qū)的德國。 1.3.1各國產業(yè)形貌 在全球主要模具產銷國家當中，中國模具企業(yè)及從業(yè)人數(shù)最多，近七成屬于國有企業(yè)，外資企業(yè)亦占多數(shù)，大型模具廠員工約600～700人，更有規(guī)模達上千人的公司，臺商投資的富士康集團(Foxconn)員工人數(shù)將近6,000人最具代表性，中型模具廠則150～300人之間，小型模具廠也至少有50人左右，其他國家的模具業(yè)則多以中小型企業(yè)型態(tài)經(jīng)營。 在產品類別上，2002年日本與中國偏重生產沖壓模及塑料模，兩者產值合計比重高達八成，南韓則以其他模具產值比重最大，占總產值四成七。 在應用市場方面，日本、韓國、美國與德國以汽車模具為最大宗產品，而我國則以電子通訊產品用模具為主。 依照2002年各國出入差狀況來看，日本、南韓及德國的模具屬與出口大國，中國與美國的模具則因國內需求市場大，本國廠商無法完整供應，須借進口模具以滿足下游市場的產品制造。由2002年各國主要進出口國別分析，與地域分布有極大的關聯(lián)性，進出口地區(qū)多屬鄰近國家，而日本較特別的是出口地區(qū)以美國為主，但隨著中國近年各下由游產業(yè)快速的發(fā)展，已有漸漸轉向拓展中國市場的趨勢。 在各國工資方面，根據(jù)美國國貿局2002年所作模具產業(yè)白皮書的調查結果，以德國時薪最高，技術人員時薪水平為$12.13～$19.28，設計人員則為$16.91～$25.26，日本與美國則介于中中間，中國工資最低，技術人員年薪僅$732～$5,853，設計人員僅為$2,927～$5,853，若以最高年薪為基準與德國比較，則僅能僱用德國技術人員約38天左右，由此可看出先進國家與中國低廉的工資成本差距如此之大。 1.3.2各國優(yōu)劣勢分析 技術先進國家如日本、美國、德國等，對于高精度與復合性模具開發(fā)，不論在設計能力或制造技術上，均有領先的地位，同時也擁有訓練精良的技術研發(fā)人才。其中，日本模具廠商在技術上較重視拋光與研磨加工制程，德國模具廠商則由提高機械加工與放電加工的精度與效率著手，以降低手工加工的時間。 在市場規(guī)模上，不論產值或國內需求以日本衰退最為明顯。在運營成本上，常面臨高工資、高福利的問題，因此下游產業(yè)或模具廠商逐漸將生產據(jù)點移往鄰近的新興工業(yè)國或技術后進國家，以降低勞工成本，增強價格競爭力，但是這樣的趨勢往往會造成技術無形中外流的疑慮，使得本身更須投入大筆研發(fā)費用，以加速提升加工技術與高速機械性能，拉大彼此間的差異。 以韓國及中國來看，我國在技術上落后于日、美、德，但仍優(yōu)于南韓，同時在生產速度上也遙遙領先。韓國與中國最近幾年的市場生產與需求規(guī)模呈現(xiàn)成長走勢，尤其中國模具業(yè)正在快速發(fā)展中，各國知名大廠進駐生產設備，無形中提升模具開發(fā)實力與設計能力。成本方面，中國特別是大陸與韓國因擁有相對低的人力成本優(yōu)勢，故對于模具售價上，往往采取低價行銷打入市場，也因此在全球景氣欠佳的局勢中，成功拓取市場買家的青睞，最明顯的例子就是出口值的漲勢。 整體而言，由于各國模具業(yè)者，多以中小企業(yè)型態(tài)經(jīng)營，因此，在營運資金籌措上常遭遇困難，若無政府政策支持與稅務的優(yōu)惠措施，模具業(yè)者將形成單打獨斗與孤軍奮戰(zhàn)的狀況，更不論與國際市場的競爭。除了中國與韓國外，各國均面臨勞工成本高的壓力，因此唯有提高產品附加價值才能擺脫低成本的競爭壓力。 1.4中國模具發(fā)展狀況 目前，中國17000多個模具生產廠點，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產值已達245億元人民幣。工業(yè)總產值中企業(yè)自產自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。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%，其它各類模具約占11%。 鑒于模具作為包括機床工具、汽車制造、食品包裝等在內的機械行業(yè)中機械基礎件產業(yè)，以及電工電器、電子及信息行業(yè)的支持產業(yè)，在發(fā)展先進生產力當中，處于非常關鍵并服務全行業(yè)的地位，其發(fā)展對產業(yè)配套能力的提升和促進產業(yè)聚集優(yōu)勢的形成將起到重要作用。改革開放以來，中國模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化。除了國有專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨資企業(yè)和私營企業(yè)，都得到了快速發(fā)展，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。目前，國內已能生產精度達2微米的精密多工位級進模，工位數(shù)最多已達160個，壽命1～2億次。在大型塑料模具方面，現(xiàn)在已能生產48英寸電視的塑殼模具、6.5Kｇ大容量洗衣機的塑料模具，以及汽車保險杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面，國內已能生產照相機塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復雜壓鑄模方面，國內已能生產自動扶梯整體踏板壓鑄模及汽車后橋齒輪箱壓鑄模。在汽車模具方面，現(xiàn)已能制造新轎車的部分覆蓋件模具。其他類型的模具，例如子午線輪胎活絡模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出模等，也都達到了較高的水平，并可替代進口模具。 在中國，人們已經(jīng)越來越認識到模具在制造中的重要基礎地位，認識到模具技術水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產品質量、效益和新產品的開發(fā)能力。 許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展，加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。目前，從事模具技術研究的機構和院校已達30余家，從事模具技術教育的培訓的院校已超過50余家。其中，獲得國家重點資助建設的有華中理工大學模具技術國家重點實驗室，上海交通大學CAD國家工程研究中心、北京機電研究所精沖技術國家工程研究中心和鄭州工業(yè)大學橡塑模具國家工程研究中心等。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術、模具的電加工和數(shù)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做出了貢獻。 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)達國家相比仍有較大的差距。根據(jù)“十一五”模具行業(yè)發(fā)展的任務與目標，我國模具行業(yè)要努力解決發(fā)展中存在的諸如總量供不應求、產品結構不夠合理、工藝裝備水平低、配套性不好、利用率低、技術人才嚴重不足、專業(yè)化程度低、高檔產品市場缺席。特別在大型、精密、復雜和長壽命模具技術上存在明顯差距，這些類型模具的生產能力也不能滿足國內需求，因而需要大量從國外進口等問題，使我國模具行業(yè)向大型、精密、復雜、高效、長壽命和多功能方向發(fā)展，在良好的市場環(huán)境中穩(wěn)步前進。 1.5 課題研究的主要內容和意義 本次畢業(yè)設計主要內容是： （1）繪制產品零件圖，如下圖1.1； （2）完成產品的工藝設計及模具設計并繪制模具及模具零件的工程圖； （3）按規(guī)定格式和要求用Word打印設計說明書一份； 意義：畢業(yè)設計是大學學習生活的休止符，它是對我們大學四年所思所學的一次全面檢驗，能全面的展現(xiàn)我們的專業(yè)能力。畢業(yè)設計不同以往的實習、考試，它要求我們在全面掌握以往所學專業(yè)知識的基礎上，把所學知識應用到實際設計生產中，并結合實際進行創(chuàng)新。在此過程中要求的是以我們學生自己工作為主，老師為我們提供的指導為輔，這種學習模式給了我們很大的思考空間，從而能更好地鍛煉我們獨立自主的學習能力。 本次畢業(yè)設計，我的課題是圓形拔禾輪中軸小皮帶輪沖壓工藝及其模具設計，需要我應用所學的AutoCAD軟件和Office軟件來完成。相信經(jīng)過這次畢業(yè)設計，我能夠更加熟練的掌握并應用繪圖軟件，同時也更加熟悉模具設計的整體流程。 大學即將結束，在我們走向工作崗位之前，畢業(yè)設計是對我的一次全面檢驗，我會認認真真、盡心盡力的完成這份任務，給我的大學交上一份滿意的答卷，回報老師四年里對我的悉心教導。 材料 鋼板（B-1.5-GB708-65） 厚度1.5mm 圖1.1 圓形拔禾輪中軸小皮帶輪零件圖 第二章 沖壓的工藝方案設計 2.1 沖壓件的工藝性分析 2.1.1 材料的工藝性分析 在本次設計中，選用的拉深材料為鋼板（B-1.5-GB708-65）。選擇拉深材料時，首先應滿足拉深件的使用要求。由于該拉深件為另一零件的蓋，不屬于易損工件，對材料的耐磨度要求不高，還應滿足沖壓工藝對材料的要求，保證沖壓過程順利完成，即材料應具有良好的塑性和表面質量，以及板料厚度公差應符合規(guī)定，鋼板（B-1.5-GB708-65）為一種優(yōu)質結構鋼，該結構鋼已退火，而退火的目的消除鋼的內應力，降低硬度提高塑性細化組織均勻化學成分，而且其抗剪和抗拉強度均不高（抗剪強度220～310 MPa，抗拉強度280～390 MPa）屈服強度亦不大（約為180 MPa）伸長率約32％，所以綜合其所有的力學性能，08F具有良好的拉深性能，適合拉深。 拉深是把一定形狀的平板毛坯或空心件通過拉深模制成各種空心零件的工序。在沖壓生產中拉深是一種廣泛使用的工序，用拉深工序可得到的制件一般可分為三類： 1. 旋轉體零件：如搪瓷臉盆、鋁鍋等。 2. 方行零件：如飯盒、汽車油箱等。 3. 復雜形狀零件：如汽車覆蓋件等。 2.1.2 沖裁工藝性 沖壓件的工藝性說的是沖壓件對沖壓工藝的適用性，也就是沖壓件的精度等級、結構形狀和尺寸的大小是否符合沖壓件的工藝性能的要求。好的工藝性應該保證模具結構比較簡單，材料的使用量比較少，工序的數(shù)目也不應該高和操作起來比較簡單等等。而幾何精度和幾何形狀尺寸則是對沖壓件的工藝性影響最大的。沖壓的零件盡可能的對稱、簡單，如果能采用圓則是最好不過的了，因為正常的形狀最后的剩料也是比較少的，特別是圓，它的剩料更少，沖壓件的凹槽的寬度和凸起來的部分不能太小，目的就是避免凸模折斷，這樣做也能通過讓磨損量少一點來使沖壓件的使用壽命增加。沖孔的精度應該比落料的精度高一級，沖壓件的精度一般情況下是IT13級左右。 沖壓件的尺寸形狀如圖1，它的沖裁工藝性如下： （1）結構與尺寸：這個沖壓件外形幾乎都是圓，結構比較簡單。 （2）精度：該零件尺寸除三個中心孔的距離尺寸接近IT13級之外，剩下的尺寸沒有沒有特殊的要求，所以通過普通的沖裁方法也能得到零件的質量的要求。 （3）材料：這個零件用的是08F，450mpa是它的屈服強度，所以該零件有良好的塑性和結構強度。 （4）生產批量：大批量生產。 綜上所述，可以通過沖裁加工得到這個零件。 2.1.3 拉深工藝性 拉伸件的材料、精度、尺寸是影響拉伸件工藝性的最重要的因素。能一次拉伸成型、對稱而且簡單是拉伸工藝性的要求。在保證零件質量的情況下，才能拉伸，目的就是避免零件被破壞。拉伸件側壁應該有一定的斜度，前提是在保證裝配要求情況下。拉伸件不能同時標注外內尺寸，應該只標注內形尺寸或者只標注外形尺寸。 工藝性能要求零件屈服強度比較小，要有好的塑性屈服強度比較值比較小，板平面方向性系數(shù)小，板厚方向系數(shù)r比較大。板平面方向性系數(shù)和板厚方向系數(shù)r說明了材料的各項異性性能。如果想拉伸成型比較容易，就要保持板平面方向性能差異較小。 這個零件可看成圓筒形件帶凸緣，1mm的材料厚度，；該零件凸緣處圓角的半徑是1mm；拉深后厚度不變。08F易于拉深成形，所以該零件采用了08F。 綜上所述，這個零件的拉伸工藝性還是比較好的，所以可以通過拉伸工序進行加工來加工零件。 所以，該零件的加工工藝性較好。 2.2 沖壓工藝方案的確定和分析 分析零件圓形拔禾輪中軸小皮帶輪的沖壓工藝，可知零件可分為落料，拉伸，沖孔，三個工序， 按照零件的工序可知零件沖壓工藝方案可分一下幾種： 方案一：采用單工序模具生產；先落料，再拉伸，再沖零件上的孔，共采用三套模具生產。 方案二：將落料拉伸復合沖壓 ，再沖孔，采用單工序模加復合模的方案生產。 方案三：采用級進模具生產；所有工序在一套模具上完成。 2.3 沖壓工藝方案的確定 沖壓工藝方案的確定，可依據(jù)表2.1確定 表2.1 沖壓工藝方案 項目 單工序模 級進模 復合模 無導柱 有導柱 沖壓精度 低 較低 較高，相當于IT10～IT13 高，相當于IT8～IT11 制件平整程度 不平整 一般 不平整，有時要校平 因壓料較好，制件平整 制件最大尺寸和材料厚度 不受限制 300mm以下厚度達6mm 尺寸〈250mm厚度在0.1～6之間 尺寸〈300mm厚度常在0.05m～3mm 沖模制造的難度程度及價格 容易、價格低 導柱、導套的裝配采用先進工藝后不難 簡單形狀制件的級進模比復合模具制造難度低，價格亦較低 形狀復雜的制件用復合模比級進模制造難度低，相對價格低 生產率 低 較低 可用自動送料出料裝置，效率較高 工序組合后效率高 使用高速沖床的可能性 只能單沖不能連沖 有自動送料裝置可以連沖，但速度不能太高 使用于高速沖床高達400次/分以上 由于有彈性緩沖器，不宜用高速，不宜連沖 材料要求 可用邊角料 條料要求不嚴格 條料或卷料要求嚴格 除用條料外，小件可用邊角料，但生產率低 生產安全性 不安全 手在沖模過程區(qū)不安全 比較安全 手在沖模工作區(qū)不安全，要有安全裝置 沖模安裝調整與操作 調整麻煩操作不便 安裝、調整較容易、操作方便 安裝、調整較容易，操作簡單 安裝、調整比級進模更容易，操作簡單 分析表2.1，采用：單工序模具結構簡單，但需要三道工序三副模具才能完成，且生產效率低難以滿足該工件大量生產的要求。復合模需兩副模具，生產率相對會高一點，盡管模具結構較單工序模復雜，但由于零件的幾何零件形狀簡單對稱，模具制造并不困難。雖然級進模也需一副模具，且生產率較高，但模具結構復雜，送進料不方便，加之工件尺寸偏大。通過分析對上述三種模具的比較，則采用方案二最佳，一下重點對落料拉伸模具進行設計。 2.4 計算毛坯尺寸 根據(jù)前面的分析，第一次沖壓為落料拉伸復合模具，第一次成型的零件形狀，尺寸,如圖3.1所示： 圖 2.1 落料拉伸零件形狀 毛坯展開尺寸按中心線計算如下：將整體分解成圖形2.2、2.3、2.4、2.5、2.6。 圖2.2 分解圖1 A1=4dh=4×148.5×4.78=2839.32 圖2.3 分解圖2 h = r（1-Cosа） =1.75×（1-Cos72o）=1.209 L = 3.14ra/180o = 3.14×1.75×72o/180o=2.198 A2=4dL+8rh=4×145×2.198+8×1.75×1.209=1291.766 圖2.4 分解圖3 =15.14 ==8172.27 圖2.5 分解圖4 h = r（1-Cosа） =1.75×（1-Cos18o）=0.183 L = 3.14ra/180o = 3.14×3.75×18o/180o=1.175 A4=4dL+8rh=4×121.49×1.175+8×3.75×0.183=576.49 圖2.6 分解圖5 A5=d2=121.492=14759.82 毛坯直徑 D = = 166.25 mm 根據(jù)以上計算可知零件毛坯現(xiàn)狀如圖2.7所示： 圖2.7 毛坯示意圖 3.6 計算拉深次數(shù) 拉深的變形程度中，必需保證使毛坯在變形過程中的應力能充分利用材料塑性，也不超過材料的變形極限。即必須保證極限變形強度。拉伸后的零件形狀如圖2.8： 圖2.8 拉深后的形狀 我們可以通過理論計算的方法確定極限拉深系數(shù)。即在危險斷面上的抗拉強度與在傳力區(qū)的最大拉應力相等，就可以求出最小拉深系數(shù)，即為極限拉深系數(shù)。在現(xiàn)實生活中，極限拉深系數(shù)值通常是在一定的拉深條件下用實驗的方法得到的，通過查表來確定極限拉深系數(shù)。 零件的總拉深系數(shù)為 …………………………（1） 根據(jù) ………………………………… （3） 由 表2.2查得 m=0.53-0.55 表2.2圓筒形件帶壓邊圈的極限拉深系數(shù) 各次拉深 系數(shù) 毛坯相對厚度t/D×100 2～1.5 1.5～1.0 1.0～0.6 0.6～0.3 0.3～0.15 0.15～0.08 m1 m2 m3 m4 m5 0.48～0.50 0.73～0.75 0.76～0.78 0.78～0.80 0.80～0.82 0.50～0.53 0.75～0.76 0.78～0.79 0.80～0.81 0.82～0.84 0.53～0.55 0.76～0.78 0.79～0.80 0.81～0.82 0.84～0.85 0.55～0.58 0.78～0.79 0.80～0.81 0.82～0.8 0.85～0.86 0.58～0.60 0.79～0.80 0.81～0.82 0.83～0.85 0.86～0.87 0.60～0.63 0.80～0.82 0.82～0.84 0.85～0.86 0.87～0.88 注：1.表中拉深系數(shù)適用于08、10和15Mn等普通的拉深碳鋼及黃鋼H62。對拉深性能較差的材料，如20、25、Q215、Q235 2.3查得 表2.3拉深相對高度H/d與拉深次數(shù)的關系 相對高度 H/d 拉深次數(shù) 毛坯相對厚度(t/D)×100 2～1.5 1.5～1.0 1.0～0.6 0.6～0.3 0.3～0.15 0.15～0.06 1 0.94～0.77 0.84～0.65 0.77～0.57 0.62～0.65 0.52～0.45 0.46～0.38 2 1.88～1.54 1.60～1.32 1.36～1.1 1.13～0.94 0.96～0.83 0.9～0.7 3 3.5～2.7 2.8～2.2 2.3～1.8 1.9～1.5 1.6～1.3 1.3～1.1 4 5.6～4.3 4.3～3.5 3.6～2.9 2.9～2.4 2.4～2.0 2.0～1.5 5 8.9～6.6 6.6～5.1 5.2～4.1 4.1～3.3 3.3～2.7 2.7～2.0 注：本表適于08、10等軟鋼。 因為最大相對高度0.77大于凸緣的相對高度0.073，且最小極限拉深系數(shù)0.53小于實際拉深系數(shù)0.893，進而拉深可以一次拉深就完成。 2.5 排樣方案的確定 排樣是指沖裁零件在條料、帶料或板料上布置的方法。合理有效的排樣有利于保證在最低的材料消耗和高生產率的條件下，得到符合設計技術要求的工件。在沖壓生產過程中，保證很低的廢料百分率是現(xiàn)代沖壓生產重要的技術指標之一。合理利用材料是降低成本的有效措施，尤其在大批量生產中，沖壓件的年產量達數(shù)十萬件，甚至數(shù)百萬件，材料合理利用的經(jīng)濟效益更為突出。 保證在最低的材料消耗和最高的勞動生產率的條件下得到符合技術要求的零件，同時要考慮方便生產操作、沖模結構簡單、壽命長以及車間生產條件和原材料供應等情況，以選擇較為合理的排樣方案。 根據(jù)材料的合理利用情況，條料排樣方法可以分為以下三種： （一）有廢料排樣：沖件與沖件之間、沖件與條料之間都存在搭邊廢料，沖件尺寸完全由沖模來保證，因此精度高，模具壽命也高，但材料利用率低。 （二）少廢料排樣：只在沖件與沖件之間或沖件與條料之間留有搭邊值，因受剪裁條料質量和定位誤差的影響，其沖件質量稍差，同時邊緣毛刺被凹模帶入間隙也影響模具壽命，但材料利用率高，沖模結構簡單。 （三）無廢料排樣：沖件與沖件之間或沖件與條料之間均無搭邊，沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件。沖件的質量較差，模具壽命較短，但材料利用率高。 采用少、無廢料的排樣可以簡化沖裁模結構，減小沖裁力，提高材料利用率。但是，因條料本身的公差以及條料導向與定位所產生的誤差影響，沖裁件公差等級低。同時，由于模具單邊受力，不但會加劇模具磨損，降低模具壽命，而且也直接影響沖裁件的斷面質量。 綜上分析，并考慮沖裁零件的形狀、尺寸、材料，選取有廢料排樣。 2.6 搭邊的選取 排樣時，工件及工件與條料側邊之間的余料叫搭邊，搭邊的作用是補償定位誤差和保持條料有一定的剛度，以保證沖壓件質量和送料方便。搭邊太寬，浪費材料；搭邊太窄會引起搭邊斷裂或翹曲，可能“啃刃”現(xiàn)象或沖裁時會被拉斷，有時還會拉入模具間隙中、損壞模具刃口，從而影響模具壽命。 搭邊值的大小與下列因素有關： ① 材料的力學性能。硬材料可小些，軟材料的搭邊可要大些。 ② 工件的形狀與尺寸。尺寸大或有尖突的復雜的形狀時，搭邊要取得大值。 ③ 材料厚度。薄材料的搭邊值應取的大一些。 ④ 送料方式及擋料方式。用手工送料、有側壓板導向的搭邊值可以取小些。 材料厚度 圓件及r>2t的圓角 矩形件邊長L≤50mm 矩形件邊長L>50mm或圓角r≤2t a a1 a a1 a a1 ≤0.25 0.25～0.5 0.5～0.8 0.8～1.2 1.2～1.6 1.6～2.0 2.0～2.5 2.5～3.0 3.0～3.5 3.5～4.0 4.0～5.0 5.0～12 1.8 1.2 1.0 0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.5 3.0 0.6t 2.0 1.5 1.2 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.5 2.8 3.5 0.7t 2.2 1.8 1.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.5 3.5 0.7t 2.5 2.0 1.8 1.5 1.8 2.5 2.2 2.5 2.8 3.2 4.0 0.8t 2.8 2.2 1.8 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 4.0 0.8t 3.0 2.5 2.0 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 3.5 4.5 0.9t 表2.4最小工藝搭邊值 注：表列搭邊值適用于低碳鋼，對于其它材料，應將表中數(shù)值乘以下列系數(shù)： 中等硬度的鋼0.9 軟黃銅、紫銅1.2 硬鋼0.8 鋁1.3～1.4 硬黃銅1～1.1 非金屬1.5～2 硬鋁1～1.2 由表2.4 確定搭邊值 根據(jù)零件形狀兩式件間按圓形取工件間搭邊值a=1.0，側邊取搭邊值=1.2。 2.7送料步距、條料寬度及板料間距計算 2.7.1 送料步距 送料步距是指兩次沖裁間板料在送料方向移動的距離，用S表示，其值等于沖裁件相應部分寬度加上工件間搭邊值a，即 166.25+1.0=167.25 2.7.2條料寬度及板料間距的計算 條料寬度按下式： 其中為沖裁件寬度方向的最大尺寸； B-A=(166.25+2×1.2)0-0.5=168.65-0.5 根據(jù)以上計算可以畫出零件的排樣圖，如圖2.9所示： 圖2.9 排樣圖 2.7.3 材料利用率計算 根據(jù)一個部距的材料利用率計算： 式中 A—1個步距內制件的實際面積； B—板料（條料）寬度； S—步距。 零件的材料利用率為79.24% 2.8本章小結 本章主要計算了零件毛坯尺寸，以及確認零件的沖壓方案和排樣方式等，通過本章的設計對沖壓模具的設計過程以及設計方法有更深的理解。 第三章 沖壓工藝的計算 3.1 計算凸、凹模刃口尺寸和公差 凸模刃口部分的尺寸和凹模刃口部分的尺寸決定沖裁件的尺寸精度。凸、凹模刃口部分的尺寸來保證和實現(xiàn)沖裁間隙的合理。進而我們要掌握正確的尺寸。在決定制造公差和模具刃口尺寸的時候，需要考慮以下3個原則： 1 凹模的磨損決定落料件的尺寸，凸模尺寸也決定沖裁件的尺寸。 2由于想到?jīng)_裁時凸、凹模的磨損，所以在設計凸、凹模刃口尺寸得時候，在基準件刃口尺寸在磨損后變大的時候，應該為基準件取較小的刃口公稱尺寸。在基準件刃口尺寸在磨損后減少的時候，基準件刃口公稱尺寸應取較大的工件尺寸。只有這樣取基準件的刃口尺寸這，在凸模磨損到一定程度的時候，機器還是能夠沖出合格的零件。 3當確定模具刃口制造公差的時候，不僅要確保合理的間隙數(shù)值，還要確保工件的精度要求 。 用凹凸模具分別加工圓形拔禾輪中軸小皮帶輪，也就是按照凹模和凸模圖紙上標注的公差和尺寸來沖裁零件，凹凸模具刃口公差和尺寸保證了沖裁的間隙，在這種情況下，就應該計算出凹模和凸模的刃口公差和尺寸，這種沖裁的圓形拔禾輪中軸小皮帶輪的方法具有互換性。方便于大量生產，這種沖裁方法大部分用于規(guī)范形狀而且結構簡單的沖裁件。 1 當沖裁零件落料的時候，由于凹模刃口尺寸與落料件表面尺寸幾乎一致，所以要最先定下凹模刃口尺寸，也就是：以凹模刃口的尺寸為基準，另一個原因：由于零件的尺寸會隨著凹模刃口由于磨損的增大而增大，但為了保證沖裁出合格的零件，應該取落料件尺寸公差范圍內的較小的數(shù)值來作為凹模的基本尺寸，這個值就是凹?；境叽缱钚『狭Φ拈g隙。 對于沒有標注公差就按按IT14級來計算。 沖裁模刃口雙面間隙： 《沖壓工藝學》中表2-3 落料刃口尺寸計算 凸模制造公差可以選IT12級精度，落料尺寸為：， 校核間隙：｜｜+｜｜>條件，但相差不大，可作如下調整： = 則 式中因數(shù)由表2-13查得：，=0.4按IT12級選取。 2 在拉深的時候，拉深凹模和拉伸凸模的單邊間隙用來確定凸凹模制造公差，選取IT精度為12，在拉伸件中，選擇IT精度為14，對于拉深尺寸，，應該選取IT12級精度，查公差表，確定，工件的內部尺寸為 3.2 計算工藝力、初選壓力機 3.2.1 計算工藝力 （1）落料力 零件的展開長度和材料的厚度、性質對落料力由很大的關系。 當用平刃沖裁的時候，其落料力為： 式中 F—落料力（N） L—沖件的周邊長度（mm） t—板料厚度（mm） —材料的抗拉強度（MPa） 因此，該零件的落料力為： （2）卸料力 通常情況下，沖裁件從板料切下后，會使零件卡在在凹模內，沖裁剩下的材料則會卡在落料的凸模上面，而把材料從凸模上取下來的力就叫卸料力。零件形狀尺寸、材料厚度、模具間隙、材料的力學性能和潤滑情況都是影響卸料力的因素。 計算上述力的公式為： 式中 F—沖裁力(N) —卸料力系數(shù)，它的大小可以查表得到，是0.05。 得 （3）推件力 推件力：將卡在凹模中的零件和沖裁力相反的方向頂出所需要的力。根據(jù)材料厚度 取凹模的高度h=3（mm），則，進而推件力使： —推件力系數(shù)，通過查表能得到，是0.055。 （5）拉深力 拉深力會隨凸模行程的改變而變化，它的變化曲線下圖。 圖4-1 拉深力變化的曲線示意圖 拉伸力的計算公式： —凸模直徑（mm） —系數(shù)，查《冷沖壓模具課程設計與畢業(yè)設計指導》表5-22可知K=0.33 —材料的抗拉強度（MPa） —材料厚度 因此 （6）壓邊力 如果壓邊力比較大會導致零件被拉裂，如果壓邊力比較小會導致零件的邊壁有褶皺，所以要采用合適的壓邊力是非常非常必要的的。 查《冷沖壓模具設計指導》表4—26可知： D—毛坯直徑（mm） d—沖件的外徑（mm） q—單位壓邊力（M Pa） 這里q的值取3.0。 所以 = 3.2.2 初選壓力機 在沖壓工藝所需的變形力為前提的情況下，來確定壓力機噸位。 因為，故總沖壓力 = = 所以應該選擇的壓力機的公稱壓力 ，應該取為1.4 公稱壓力是： 因此初選開式壓力機800KN。 3.3 壓力中心的計算 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點，為了保證壓力機和模具的正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線相重合。對于級進模以及輪廓形狀復雜或多凸模的沖裁模，必須求出沖壓力合力的作用點即壓力中心。模具的壓力中心應與模柄的軸線重合，否則會影響模具及壓力機的精度和壽命。 由零件圖1.1可知沖壓件為對稱圓形，所以壓力中心為沖壓件的產品中心。 3.4本章小結 本章節(jié)主要介紹各方面的計算，包括各種力的計算和各個工作零部件的尺寸的計算。為下面的零部件的選用提供了數(shù)據(jù)上的依據(jù)。 第四章 落料拉伸沖孔模具結構的設計 4.1 凸模和凹模連接固定方法設計 4.1.1 落料凹模外形結構和固定方法設計 模設計有沖裁型孔均采用線切割機床加工。除圓形凸模外，各異型凸模設計成直通式外形，主要采用線切割加工。查閱相關文獻，可知凹模常用的材料有Cr12、9Mn2V、Cr6WV、Cr12、Cr12MoV等，硬度為HRC60~64。本模具采用的是Cr12。 凹模的形式有圓形和矩形兩種。而級進模用的最多的是矩形凹模。如圖4.1所示是凹模洞口的幾種結構形式： 圖4.1 b、c、d、e、f型在落料、沖孔、級進模中都被廣泛應用。隨著科學技術的發(fā)展，20世紀70年代初期，線切割開始用于模具加工，因而b型凹模被廣泛應用于落料模、沖孔模和級進模中，線切割后用酸腐蝕下面落料孔，也有加工好落料再線切割的，而c、d、e、f型應用很少。本模具采用的是b型。（本段摘自《沖壓工藝與模具設計》P47） 4.1.2 凸模的設計 1.凸模的結構設計 因為落料孔為圓形，采用線切割方法進行加工，所以采用整體直通式凸模，與凸模固定板采用H7/m6配合，按凸模的標準結構形式與尺寸規(guī)格選取。 凸模強度校核：該凸模不屬于細長桿，強度足夠。 3.凸模材料的選用 模具刃口要求有較高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力，因此應有高的硬度與適當?shù)捻g性。形狀復雜且壽命要求較高的凸模選用Cr12、Cr12MoV等制造。 該凸模材料應選Cr12MoV，熱處理58～62HRC。 4.2 卸料和壓邊方法設計 零件的目的，是將沖裁后卡箍在凸模上或凸凹模上的制件或廢料卸掉，常用的卸料方式有：剛性卸料、彈壓卸料板。本設計采用彈壓卸料裝置，采用彈壓卸料裝置有一定的裝配要求：在模具開啟狀態(tài)，卸料板應高出模具工作零件刃口0.3mm～0.5mm,以便順利卸料。 本模具的卸料板僅有卸料作用，卸料板的邊界尺寸與凹模的邊界尺寸相同，取?315mm，卸料板的厚度為20mm。卸料板采用45鋼制造，熱處理淬火硬度43～48HRC。 卸料板上設置4個卸料螺釘，公稱直徑為16mm,螺紋部分為M12×18mm,卸料螺釘尾部應留有足夠的行程空間，以保證卸料的正常運動。同時卸料板在落料是起壓邊作用 4.3位零件的設計 沖模的定位裝置零件是用來保證材料的進料正確及在沖模中保持位置的正確性。定位零件的種類很多，主要有導料板、導料銷、擋料銷、側刃、導正銷和定位板等。 由沖壓工藝分析可知，該模具的定位零件是采用的是固定擋料銷送進定距和固定導料銷送進定位如簡圖4.2 圖4.2料銷和導料銷位置 4.4 導柱、導套的選用 導柱導套的結構、尺寸一般都是直接由標準中選取，在選用時導柱的長度應保證沖模在最底工作位置時，導柱上端面與上模座頂面的距離不小于(10～15)mm。在最高工作位置時，導柱上端面與導套的下端面的距離不小于(10～20)mm，導柱和導套的配合精度由表4.1查出選擇II級。 根據(jù)標準GB/T2851.1—1990知模架的閉合高度Hmin=245mm，Hmax=320mm。 導柱d/mm×L/mm為40mm×160mm，45mm×160mm 導套d/mm×L/mm×H/mm為40mm×140mm×58mm，45mm×140mm×58mm 表4.1導套配合間隙 配合形式 導柱直徑 模架精度等級 配合后的過盈量 I級 II級 配合間隙值 滑動配合 ≤18 ≤0.010 ≤0.015 ＞18～30 ≤0.011 ≤0.017 ＞30～50 ≤0.014 ≤0.021 ＞50～80 ≤0.016 ≤0.025 滾動配合 ＞18～35 0.01～0.02 4.5模架及其零件的設計 導柱導套式模架，是由上、下模座和導向零件組成。模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并承受沖壓過程的全部載荷。模具上模座和下模座分別與沖壓設備的滑塊和工作臺固定。上、下模間的精確位置，由導柱、導套的導向來實現(xiàn)。本設計選用中間導柱模架如圖4.3，中間導柱模架。 圖4.3 中間導柱模架 4.6 本章小結 本章主要是綜合前面的分析對模具進行一個總體的設計，主要是對模具的卸料，導向以及固定方式的設計。 第五章 落料拉伸零部件設計 5.1 拉深凸模 將拉伸凸模設計成階梯型結構，這樣就方便固定板和凸模的加工。拉伸凸模可以通過銷釘固定在固定板上。通過安裝固定要求、卸料裝置和刃口尺寸來確定凸模的尺寸。選擇T8A作為凸模的材料，淬硬在工作部分。 將錐度作為凸模的工作深度，目的就是讓零件不會輕易在拉伸后脫落。通過在凸模上設計孔可以避免由于凸模專家發(fā)生真空現(xiàn)象和拉伸件被凹模壓縮空氣壓癟從而僅僅固定在凸模上面的現(xiàn)象的發(fā)生。 自由長度：L=凸模工作高度+固定板厚度 拉伸凸模如圖5-1所示： 圖5-1 拉伸凸模 5.2 落料凹模 可以通過銷釘、螺釘和采用圓盤結構將落料凹模和下模座固定。將直刃壁結構作為凹模刃口的結構，主要原因是由于要保證零件的質量，還要考慮凹模的磨損，最主要的原因是生產的量很大，刃壁的高度。凹模輪廓尺寸計算如下： 凹模厚度 ，由于凹模內需設置壓邊圈所以取凹模厚度50MM 凹模壁厚 ,取凹模壁厚75MM 凹模直徑是： L= 可以通過凹模輪廓尺寸來選取凹模板，其尺寸。 選用作為凹模的材料，淬硬。 凹模形狀如圖5-2所示： 圖5-2 凹模 5.3 凸凹模 拉深凹模與落料凸模的結合成為凹凸模。凹凸模的安裝部分為長圓形，這樣設計的目的就是方便凹模固定板和凹凸模的配合。凸用Cr12作為凹凸模的材料。 圖6-3 凸凹模 5.4 模架 用后側滑動導柱模架作為本次設計的模架，這種模架導向準確牢靠，滑動平穩(wěn)，可以讓模具的刃磨壽命得以提高，也能夠保證均勻的沖裁間隙。 5.5 模柄 圖6-4 模柄 將上模固定在壓力機滑塊上，而且要讓滑塊的壓力中心和模具中心重合稱為模柄。根據(jù)上模結構、模具大小和精度等級等等來確定模柄的類型，模柄的尺寸規(guī)格則是通過模柄尺寸來確定。一般情況下，模柄孔的直徑和模柄的直徑是相等的，模柄孔的深度應該比模柄大5-10mm，從總體考慮，本次設計選用凸緣式模柄，上模座窩孔與模柄的凸緣以配合。其結構形式如圖6-4。 5.6 定位零件 5.6.1 擋料銷 擋料銷的作用是擋住條料搭邊或沖件輪廓以限定條料送進的距離。這次設計采用圓柱頭擋料銷，因為它容易制造而且結構簡單。淬火硬度為選45號作為擋料銷的材料， 5.6.2 導料銷 保證條料沿正確的方向送進稱為導料銷。導料銷在條料的同一側，設置兩個。凹模與導料銷過渡配合，配合面的要求為。選T8鋼為導料銷的材料，淬火的硬度取。 5.7 其他支撐與固定零件 5.7.1 凸模固定板 凸模只有借助于凸模固定板才能安裝在上模座上,其他尺寸比凹模對應尺寸小點或相同,以減小沖模形成的危險區(qū)的面積,凸模裝入凸模固定板的部位與固定板的呈過渡配合因此 因為凹模有加厚設計所以取固定板厚度為mm 下表面和上表面加工成，其余為。將45鋼作為凸模固定板的材料。 5.7.2 導向零件 導向工件公差要求高、生產批量大，為了讓模具有良好的壽命和精度，所以用導向零件給下模、上模進行導向。經(jīng)常用到的導向零件為導板、導套與導柱，在這次設計中選用導套與導柱，它的配合精度是，淬火的硬度是，選擇20號鋼作為導向零件的材料。 5.7.3 墊板 分散于直接承受凸模傳來的壓力就是墊板的作用，固定板的尺寸與形狀和墊板一樣，墊板的厚度。選擇20鋼作為墊板的材料。 5.7.4 緊固件 銷釘和螺釘是模具中經(jīng)常經(jīng)常用到的緊固件。為了增強強度，增大同一塊板螺釘孔和銷釘孔的距離。 固定零部件是螺釘?shù)淖饔?，內六角螺釘是模具中使用最廣泛的螺釘。選擇螺釘?shù)囊?guī)格：，則螺釘?shù)男D深度應該是，最小的窩深度應該是,螺釘?shù)慕Y構如下圖。 圖6-4螺釘 定位是銷釘?shù)淖饔?，一般情況下選擇圓柱銷. 5.8章小結 本章節(jié)主要介紹了本模具的具體零部件設計與選用，包括對模架和壓力機的選擇。這是本設計的重點部分。 第六章 確定沖壓設備 從沖壓力、模具的尺寸和沖壓件的尺寸來確定沖壓設備的規(guī)格。 1、 。 2、要保證能從模具中取出沖壓的零件，所以壓力機應該具有足夠的行程。 3、壓力機裝模的高度應該和沖模閉合的高度適合. 4、滑塊的張開高度適中。 5、模具的下模座尺寸應該小于壓力機工作臺的尺寸。 從以上的描述中，選擇開式壓力機800KN。 其主要技術參數(shù)為： 公稱壓力/KN 500 封閉高度調節(jié)量/mm 90 滑塊中心到床身的距離/mm 290 工作臺尺寸/mm 前后 540 左右 800 工作臺孔尺寸/mm 前后 230 直徑 360 立柱間距離/mm 380 模柄孔尺寸（直徑/mm深度/mm） 80 工作臺厚度/mm 80 第七章 模具的裝配 7.1 復合模的裝配 1裝配模架。 2裝配凸