買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 中 軸 碗 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設 計 摘 要 本設計題目 為 中軸碗 沖壓成形工藝與模具 設計 ，體現了板類沖壓零件的設計要求、內容及方向，有一定的設計意義。通過對該零件模具的設計，進一步加強了設計者沖壓模具設計的基礎知識，為設計更復雜的沖壓模具做好了鋪墊并吸取了更深刻的經驗。 本設計運用沖壓成型工藝及模具設計的基礎知識，首先分析了工件的成形工藝及模具成形結構對制件質量的影響。介紹了 中軸碗 沖壓模具設計時要注意的要點， 通過對制件進行工藝分析，可確定制件的成形加工 用一套復 合模和一套沖孔模具即可。從控制制件尺寸精度出發，對 中軸碗 沖壓模具的各主要尺寸進行了理論計算，以確定各工作零件的尺寸，從模具設計到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進行詳細的闡述，并應用 行各重要零件的設計。 關鍵詞 ：復合模 工藝分析 模具零部件的加工工藝 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 of is of of on s of is is to to to on to of a on by to as as so on on on AD of 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 1 緒論 1 國內模具的現狀和發展趨勢 1 內模具的現狀 1 內模具的發展趨勢 2 外模具的現狀和發展趨勢 3 圓筒拉深模具設計的設計思路 4 2 深圓筒件工藝分析 5 拉深件的工藝性分析 5 拉深工藝計算和工藝方案的確定 5 藝方案的確定 5 藝計算 6 算毛坯 尺寸 6 定工件是否能一次拉深成形 6 用壓邊圈 6 6 要工作零件的尺寸計算 8 取凸模與凹模的圓角半徑 11 主要零部件設計 11 2 4 壓力、壓力中心計算及壓力機的選用 12 力計算 12 力機的選用 14 3 模具 的結構 設計 16 選用模架、確定閉合高度及總體尺寸 16 它模具零件的結構設計 17 定板 17 17 料塊 17 17 柱、導套 18 他零件 18 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 具總裝圖 19 4 結束語 20 致謝 21 參考文獻 23 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 緒 論 模具工業是國民經濟的基礎工業 , 是工業生產的重要工藝裝備。先進國家的模具工業已擺脫從屬地位 , 發展為獨立的行業。日本工業界認為 : “ 模具工業是其它工業的先行工業 , 是創造富裕社會的動力 ” 。美國工業界認為 :“ 模具工業是美國工業的基石 ” 。在德國模具被冠以 “ 金屬加工業中的帝王 ” 之稱。 沖壓是一種先進的少無切削加工方法 , 具有節能省材 , 效率高 , 產品質量好 , 重量輕 , 加工成本低等一系列優點 , 在汽車 , 航空航天 , 儀 器儀表 , 家電 ,電子 , 通訊 , 軍工 , 日用品等產品的生產中得到了廣泛的應用。據統計 , 薄板成型后 , 制造了相當于原材料的 12倍的附加值 , 在國民經濟生產總值中 , 與其相關的產品占四分之一 , 在現代汽車工業中 , 沖壓件的產值占總產值的 59% 。 隨著我國經濟的迅速發展，采用模具的生產技術得到愈來愈廣泛的應用。 內模具的現狀和發展趨勢 內模具的現狀 我國模具近年來發展很快，據不完全統計， 2003年我國模具生產廠點約有2 萬多家，從業人員約 50多萬人， 2004年模具行業的發展保持良好勢頭，模具企業總體上訂單充足，任務飽滿， 2004年模具產值 530 億元。進口模具 美元，出口模具 別比 2003年增長 18% 、 和 。進出口之比 2004年為 ，進出口相抵后的進凈口達 凈進口量較大的國家。 在 2 萬多家生產廠點中，有一半以上是自產自用的。在模具企業中，產值過億元的模具企業只有 20多家，中型企業幾十家，其余都是小型企業。 近年來， 模具行業結構調整和體制改革步伐加快，主要表現為：大型、精密、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發展速度快于一般模具產品；專業模具廠數量增加，能 力提高較快； 三資 及私營企業發展迅速；國企股份制改造步伐加快等。 雖然說我國模具業發展迅速，但遠遠不能適應國民經濟發展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足 : 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第一， 體制不順，基礎薄弱 。 “ 三資 ” 企業雖然已經對中國模具工業的發展起了積極的推動作用，私營企業近年來發展較快，國企改革也在進行之中，但總體來看，體制和機制尚不適應市場經濟，再加上國內模具工業基礎薄弱，因此，行業發展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術方面。 第二， 開發能力較差，經濟效益欠佳 . 我國模具企業技術人員比例低，水平較低，且 不重視產品開發，在市場中經常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創造產值約合 1 萬美元，國外模具工業發達國家大多是 15 20萬美元，有的高達 25 30萬美元，與之相對的是我國相當一部分模具企業還沿用過去作坊式管理，真正實現現代化企業管理的企業較少。 第三，工 藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低 雖然國內許多企業采用了先進的加工設備，但總的來看裝備水平仍比國外企業落后許多，特別是設備數控化率和 用覆蓋率要比國外企業低得多。由于體制和資金等原因，引進設備不配套，設備與附配件不配套現象十分普 遍，設備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業鉗工比例過高等問題。 第四，專 業化、標準化、商品化的程度低、協作差 由于長期以來受“ 大而全 ”“ 小而全 ” 影響，許多模具企業觀念落后，模具企業專業化生產水平低，專業化分工不細，商品化程度也低。目前國內每年生產的模具，商品模具只占 45% 左右，其馀為自產自用。模具企業之間協作不好，難以完成較大規模的模具成套任務，與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低，標準件使用覆蓋率低也對模具質量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。 第五 ，模具 材料及模具相關技術落后 。 模具材料性能、質量和品種往往會影響模具質量、壽命及成本，國產模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質量還是品種規格，都有較大差距。塑料、板材、設備等性能差，也直接影響模具水平的提高。 國內模具的發展趨勢 巨大的市場需求將推動中國模具的工業調整發展。 雖然我國的模具工業和技術在過去的十多年得到了快速發展，但與國外工業發達國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經濟高速發展的需求。未來的十年，中國模具工業和技術的主要發展方向包括 以下幾方面 : 1） 模具日 趨大型化； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 ） 在模具設計制造中廣泛應用 3 ） 模具掃描及數字化系統； 4 ） 在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術； 5） 提高模具標準化水平和模具標準件的使用率； 6 ） 發展優質模具材料和先進的表面處理技術； 7 ） 模具的精度將越來越高； 8 ） 模具研磨拋光將自動化、智能化； 9） 研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程； 10） 開發新的成形工藝和模具。 國外模具的現狀和發展趨勢 模具是工業生產關鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產品中， 60 80的零部件都要依靠模具成型。用模具生產制作表現出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環保的特性，是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家制造業水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發能力。近幾年，全球模具市場呈現供不應求的局面，世界模具市場年交易總額為 600 650 億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產 值的三分之一。 國外模具總量中 , 大型、精密、復雜、長壽命模具的比例 占到 50% 以上 ；國外模具企業 的組織形式 是 大而專 、 大而精 。 2004年中國模協在德國訪問時，從德國工、模具行業組織 模具協會了解到，德國有模具企業約 5000家。 2003年德國模具產值達 48億歐元。其中（ 員模具企業有 90家，這 90家骨干模具企業的產值就占德國模具產值的90% ，可見其規模效益。 隨著時代的進步和技術的發展， 國外的一些 掌握和能運用新技術的人才如模買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 具結構設計、模具工藝設計 、高級鉗工及企業管理人才 ，他們的技術水平比較高故人均產值也較高我 國每個職工平均每年創造模具產值約合 1 萬美元左右， 而 國外模具工業發達國家大多 15 20萬美元，有的達到 25 30萬美元。 國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達 70% 以上 ，而我國才達到 45 。 深圓筒拉深模具設計的設計思路 拉深是沖壓基本工序之一，它是利用拉深模在壓力機作用下，將平板坯料或空心工序件制成開口空心零件的加工方法。它不僅可以加工旋轉體零件，還可以加工盒形零件及其他形狀復雜的薄壁零件，但是，加工出來的制件的精度都很底。一般情況 下，拉深件的尺寸精度應在 宜高于 只有加強拉深變形基礎理論的研究，才能提供更加準確、實用、方便的計算方法，才能正確地確定拉深工藝參數和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決拉深變形中出現的各種實際問題，從而，進一步提高制件質量。 圓筒件是最典型的拉深件，其工作過程很簡單就一個拉深，根據計算確定它不能一次拉深成功 . 因此，需要多次拉深。在最后的一次拉深中由于制件的高度太高，根據計算的結果和選用的標準模架，判斷此次拉深不能采用標準的模架。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度 。要改變模具的高度，只有從改變導柱和導套的高度。導柱和導套的高度可根據拉深凸模與拉深凹模 工作配合長度決定。 設計時可能高度出現誤差，應當邊試沖邊修改高度。 2 異 形 端 蓋 沖 壓 工 藝 的 分 析 深 件 工 藝 分 析 工件 ：如 下 圖所示 材 料： 15鋼 厚 度： 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 形狀簡單對稱 。零件圖上未標注公差尺寸按 壓 工 藝 方 案 分 析 壓工藝方案的確定 該工件包括落料、拉深兩個基本工序，可以有以下三種工藝方案： 方案一：先落料，后拉深 ，然后沖孔 。采用單工序模生產。 方案二：落料 拉深復合沖壓 ，然后沖孔 。采用復合模生產。 方案三：拉深級進沖壓 ，然后沖孔 。采用級進模生產。 方案一模具結構簡單，但需要三道工序三副模具，生產效率低，難以滿足該工件大批量生產的要求。方案二只需兩 副模具，生產效率較高，盡管模具結構較方案一復雜 ，但由于零件的集合行裝簡單對稱，模具制造并不困難。方案三也只需兩 副模具，生產效率高，但模具結構比較復雜，送進操作不方便，加之尺 寸偏大，通過對上述三種方案的分析比較，若該工件能一次拉深，則其沖壓采用方案二為佳。 工藝計算 計算毛坯尺寸 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 定修邊余量 （ 1 ）由工件圖可知 t= 1按板厚中徑尺寸計 0mm d= 凸緣相對直徑 dt/d=60/表 修邊余量 h=按實際外徑 0+2 （ 2 ）計算毛坯直徑 D D= = 定工件是否能一次拉深成形 工件總的拉伸系數 m總=d/D=工件總的拉伸相對高度H/d= 由 d p /d=t/D 100= 100=查表 ，有凸緣圓筒件第一次拉伸的極限拉伸系數 m 1 = 由表 凸緣圓筒件首次拉伸的極限相對高度 h1/于H/d=故此工件可以一次拉出。 定是否用壓邊圈 板料的相對厚度 t/D 100= 100=由表 得 需要壓料裝置 ，拉伸時采用彈性壓料裝置。 料排樣設計 1 、確定零件的排樣方案 設計模具時，條料的排樣很重要。由于是圓形，所以采用直排，材料的利用率較高。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 條料的排樣 2 、條料寬度、導尺間寬度和材料利用率的計算 查表 搭邊值 a=料寬度的計算：擬采用無側壓裝置的送料方式，得 條料寬度 00 m a ) (（ 導料板間距離 D m a x 2 2A （ 條料寬度方向 沖裁件的最大尺寸； a 側搭邊值； 條料寬度的單向（負向）偏差，見表 得 c 導料板與最寬條料之間的間隙；其最小值見表 代入數據計算，取得條料寬度為 0B A 3 材料利用率的計算： 根據一般的市場供應情況， 選 950 1500 2.5 板。每塊可剪 1500 2條，材料剪 切利用率達 。由材料利用率通用計算公式式（ 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 = %100%100101 1S 一個步距內沖裁件的 實際 面積， 0S 一個步 距內 所需毛坯面積 ； A 送料步距 ， B 條料寬度 ， 得 = %287=一張板料上總的材料利用率 1 100%總（ 式中 n 一張板材上沖裁件的總數目； 一個沖裁件的實際面積， n 一個進距內的沖裁件數量； B 板料寬度， L 板料長度 ， 得 總= %0 095 015 00 42 8722 8 由于板料相對較厚，直排材料的利用率相對已經很高了。 要工作零件的尺寸計算 模尺寸的計算 由于落料是一個簡單的圓形，因沖裁此類工件的凸、凹模制造相對簡單，精度容易保證，所以采用分別加工。設計時，需在圖紙上分別標注凸模和凹模刃買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 口尺寸及制造工差。 根據設計原則 , 落料時以凹模為設計基準。由式（ 和（ 得 m a x ( m a x 0 T 式中 落料凹凸模尺寸； 落料件的最大基本尺寸； x 磨損系數； 工件制造公差； 最小合理間隙； A 、 T 凸、凹模的制造公差。 查表 x= 查表 A T = 入數據得 6 核：查表 A+ T=(由于尺寸標注在零件內形，所以以凸模為基準，工作部分尺寸為： m i n 0 . 4 0- T （ 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 m i n 0 . 4 0- A +Z（ 式中： 凹、凸模的尺寸； 拉深件內徑的最小極限尺寸； 零件的公差； A 、 T 凹、凸模制造公差； Z 拉深模雙面間隙。 查表 A= T= 由公式（ 得 2Z （ 1 t t 板料厚度 Z=2（ 1 取 Z=5.1 6 凹模尺寸的計算 根據設計原則 , 沖孔 時以 凸 模為設計基準。由式（ 和（ 得 0m ） ( 0m (（ 式中 分別為沖孔 凸 、凹 模 的基本 尺寸； 沖孔件的最小極限尺寸 ； x 磨損系數； 工件制造公差； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 最小合理間隙； A 、 T 凸、凹模的制造公差。 查表 x=查表 A T = 入數據得 校核：查表 A+ T=(取凸模與凹模的圓角半徑 因為圓角 R 2于過渡尺寸 ，要求不高 ， 可以一次成形，為簡單方便，設計生產中直接按工件尺寸作為拉深凸、凹模該處尺寸。 主要零部件設計 以模具的工作零件均采用整體結構，拉深凸模、 拉伸凹模、 落料凹模、落料凸模 、沖孔凸模、沖孔凹模 的結構如零件圖所示。 由落料凹模厚度： H= 8) 式（ 凹模 寬度 ： B s+（ H 式（ 式中： s 凹模刃口的最大尺寸 K 系數 考慮板料厚度的影響 查表 H （ （ H 25 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 B s+（ 25（ 模刃口 h ： 查表 得 h 6取 h=6 2. 為了實現先落料后拉深，模具裝配后，應使拉深凸模的端面比落料凹模端面低，其長度 L 可按下式計算： L = H H 低 式中： 拉深凸模固定板的厚度 落料凹模的厚度 裝配后，拉深凸模的端面低于落料凹模端面的高度，根據板厚大小，決定 5 L=28+258拉深凸模上一般開有出氣孔，這樣會使卸件容易些，否則凸模與工件由于真空狀態而無法卸件。查表，本凸模出氣孔的直徑為 5 2 4 壓力、壓力中心計算及壓力機的選 用 因為本制件是軸對稱零件，所以不用計算壓力中心。 力計算 1 沖裁力 的計算 由于本模具落料時采用剛性卸料裝置，同時又沒有沖裁件卡在凹模內，所以落料力就是沖裁力。 由式（ 得 沖裁 b（ 式中： L 沖裁周邊長度； t 材料厚度； b 材料抗剪強度； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 K 系數。 一般取 由表 得 b 270 380M b 310M 則 沖裁2 拉深力的計算 采用壓料圈由式（ 得 拉 深 中： t 材料厚度； d 拉深后的工件 中 徑； b 拉深件材料的抗拉強度。 1K 修正系數 ； 由表 得 b 335 470M b 400M 由表 得 1 則 拉伸3 壓邊力 的計算 在生產中，一次拉伸時的壓邊力可按拉伸力的 F 4 沖孔力 的計算 由式（ 得 沖孔 b（ 式中： L 沖裁周邊長度； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 t 材料厚度； b 材料抗剪強度； K 系數。 一般取 由表 得 b 270 380M b 310M 則 5 工藝總壓力 由于采用兩副模具，應分別計算其總壓力： 落料、拉伸的總壓力 沖裁+拉伸F+孔總壓力 F 總2 壓力機的選用 壓力機的工作行程需要考慮工件的成形和方便取件，因此，工作行程應足夠大。 壓力機F (伸時 壓力機1F（ （ 據拉深力的計算結果和工件的高度，選擇壓力機： 稱壓力 /滑塊行程 /最大閉合高度 /封閉高度調節量/800 130 380 90 鞏固總臺尺寸 /模柄孔尺寸 /立柱距離 /床身最大傾角 230 360 60 80 380 30 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 沖孔時 壓力機2F（ 總2F（ 擇壓力機型號： 稱壓力 /滑塊行程 /最大閉合高度 /封閉高度調節量/160 55 220 45 工作臺尺寸 /模柄孔尺寸 /立柱距離 /床身最大傾角 160 240 40 60 220 35 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 模 具 的 結 構 設 計 用模架、確定閉合高度及總體尺寸 由于拉深凹模外形尺寸較大，為了工作過程穩定，選用中間導柱模架。再按其標準選擇具體結構尺寸見 下 表。 模 架 規 格 選 用 名稱 尺寸 材料 熱處理 上模座 160 160 45 下模座 160 160 55 導柱 28 180 、 32 180 20鋼 滲碳 導套 28 110 43、 32110 43 20鋼 滲碳 9035模具的閉合高度 拉伸凹模固定板卸料板凸凹模固定板墊板閉合 落料凹模厚度H + 下模座上模座 =(6+32+8+25+45+55) 35由此可見模具的實際開模高度小于所采用模架的最大閉合高度。 沖孔時選擇后側導柱模架，其規格見下表： 模 架 規 格 選 用 名稱 尺寸 材料 熱處理 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 上模座 80 63 30 下模座 80 63 40 導柱 18 110 、 22 110 20鋼 滲碳 導套 18 70 28、 22 7028 20鋼 滲碳 它模具零件的結構設計 定板 查 資料 落料凸模 固定板選用： 125 125 32 落料 凹 模拉深 凸 模固定板選用： 125 125 28 沖孔凸模固定板選用： 63 50 16 板 墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以降低模座所受的單位壓力，防止模座被局部壓陷，從而影響凸模的正常工作。 因為通過上模座固定的模柄與壓力機相連，且上模座比下模座薄，而且下模座固定在壓力機工作臺上。為防止上模座損壞，在上模座加墊板。 查 資料 選用墊板 125 125 6 料塊 一般與打料桿聯合使用，屬于剛性卸件裝置，靠兩者的自重把工件打出來。打料塊與拉深凹模間隙 配合。 邊圈 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 壓邊圈的作用是防止凸緣部分起皺，同時還起到頂 柱、導套 對于生產批量大、要求模具壽命高的模具，一般采用導柱、導套來保證上、下模的導向精度。導柱、導套在模具中主要起導向作用。導柱與導套之間采用間隙配合。根據沖壓工序性質、沖壓的精度及材料厚度等的不同，其配合間隙也稍微不同。這里采用 H7/ 他零件 模具其他零件的選用見表 3 表 3 模具其他零件的選用 序號 名稱 數量 材料 規格 / 處理 1 下模座 1 160 160 55 2 導柱 1 20鋼 28180 滲碳58623 導柱 1 20鋼 32130 滲碳58624 導套 1 20鋼 28 110 43 滲碳58625 導套 1 20鋼 32 110 43 滲碳58626 上模座 1 160 160 55 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 內六角螺釘 4 10 45 58628 內六角螺釘 4 10 100 58629 模柄 1 50 105 10 銷釘 2 45鋼 6 60 11 銷釘 2 45鋼 8 80 12 止轉銷 1 45鋼 8 14 13 打桿 1 45鋼 220 具總裝圖 由以上設計，可得到模具的總裝圖，其工作過程是：模具在工作時，壓力機滑塊下行，通過模柄帶動上模座下行，模具先進行切邊，緊接著拉深凸模再拉深 。拉深完成以后，壓力機滑塊上行，通過模柄帶動上模座上行，當凹模隨上模回升時，零件制品在打料塊及打料桿的作用下，將其從凹模內推出，準備下一次拉深。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 結束語 帶 凸緣 圓筒件屬于簡單的拉深件，分析其工藝性，并確定工藝方案。 由于在零件制造前進行了預測，分析了制件在生產過程中可能出現的缺陷，采取了相應的工藝措施。因此，模具在生產零件的時候才可以減少廢品的產生。 深圓筒模具的設計，是理論知識與實踐有機的結合，更加系統地對理論知識做了更深切貼實的闡述。也使我認識到，要想做為一名合理的模具設計人員，必須要有扎實的專業基礎，并不斷學習新知識新技術，樹立終身學習的觀念，把理論知識應用到實踐中去，并堅持科學、嚴謹、求實的精神，大膽創新，突破新技術，為國民經濟的騰飛做出應有的貢獻。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 致謝 畢業設計是我們進行完了三年的模具設計與制造專業課程后進行的，它是對我們三年來所學課程的又一次深入、系統的綜合性的復習，也是一次理論聯系實踐的訓練。它在我們的學習中占有重要的地位。 通過這次畢業設計使我在溫習學過的知識的同時又學習了許多新知識，一些原來一知半解的理論也有了進一步的的認識。特別是原來所學的一些專業基礎課：如機械制圖、模具材料、公差配合與技術測量、冷沖模具設計與制造等有了