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沖壓純凈的鈦板料的可鍛模性 機械工程學，臺灣國立大學，臺北10764，羅克克(1964年提出的厘米·克·秒制電導率單位) 2003 年10月20 日標準；2005 年4月12 日接受以修改過的形式；2005 年5月4 日公證 摘要 由于六角close-packed (HCP) 晶體結構, 商業(yè)純凈的鈦(CP 鈦) 在室溫顯示低延展性, 并且要求熱量活化作用增加它的延展性和可模鍛性。在本研究中, 由實驗性方法學習了CP 鈦板料在vanous 溫度的可模鍛性. 拉伸測試第一次進行調(diào)查CP 鈦板料在各種各樣的溫度下的機械行為。形成極限測試，V 彎曲測試,和拉伸試驗測試沖壓CP 鈦板料在各種各樣的溫度下的可模鍛性。實驗性結果表明, 雖然可模鍛性被限制以冷形成，但CP 鈦板料在室溫能形成薄元件。另外, V 彎曲測試表明，在拉拔成型溫度可以減少回彈。試驗結果獲得在本研究中可以幫助設計CP 鈦板料沖壓模。 2005 年Elsevier B.V 版權所有。 關鍵字：純鈦板；可成形性；成型極限；V彎曲；回彈 1. 介紹 由于它的重量和高強度系數(shù)，工業(yè)純凈的鈦(CP 鈦) 是一潛在構件, 并且最近受到電子產(chǎn)業(yè)注意。因為它的競爭力和優(yōu)越表現(xiàn)，CP 鈦的主要分解的過程是壓制形成。在制造工藝的壓制成形之中，沖壓CP 鈦板料是特別重要為生產(chǎn)薄壁結構組分被使用在電子產(chǎn)品, 譬如筆記本蓋子, 移動電話 等。CP 鈦板料由于它六角close-packed (HCP) 結構在室溫通常顯示有限的延展性。雖然可成形性可以在高溫下改善，但是一個制造過程總希望在室溫下進行。但是, CP 鈦多數(shù)研究集中于微結構 [ 1-4 ], 并且關于CP 鈦板料沖壓的可模鍛性文學研究不是很深入。 在本研究中, 使用實驗性方法調(diào)查了CP 鈦板料沖壓的可模鍛性。從實驗獲得的關于CP 鈦板料在各種各樣的溫度范圍從室溫到300攝氏度的機械性能的結果。另外,CP 鈦板料的重要形成的特征, 譬如形成極限, 回彈,和極限拉延比，都要被檢測。 2. 在各種各樣溫度下的機械性能測試 應力應變關系是根本信息為金屬板的可模鍛性的研究。依照以上提到, 在室溫CP 鈦板料的可模鍛性是有限的,可以在拉伸成型溫度改善。為了審查品CP 鈦物產(chǎn)覆蓋在不同的溫度的機械性能，拉伸測試執(zhí)行了在各種各樣的溫度范圍從室溫對300 0C 和在0.1, 0.01, 0.001, 和0.0001/s 之下的不同的張力率, 各自地。拉伸測試標本由JIS 等級1 CP 0.5 毫米制成鈦板料厚度準備了根據(jù)ASTM 標準。標本被削減沿平面剖面與輾壓方向(00), 和在角度450 和900 對輾壓方向。標本裁減毛刺沿導線邊緣。 拉伸測試進行了使用MTS 810 測試機器。因為在高溫測試、熱化熔爐接通MTS810 測試機器。標本在拉伸測試之前先加熱到100, 200, 和300 0C。在測試期間, 溫度標本被保持恒定直到樣品拉伸到故障。 在本研究中, 工程學應力關系第一次從實驗性數(shù)據(jù)獲得，然后是轉換成真實的應力聯(lián)系根據(jù)a一Qo(1 +e) 和 e=ln(1十e), a 和s 是真實的重力和真正的張力、Qo 和a 是工程應力, 和工程應變的張力, 各自地。在室溫下從樣品獲得CP 鈦真實的應力關系，被削減三個不同取向被顯示在圖l 。非均質(zhì)性的行為被觀察在圖1 。它被看見圖1, 00 標本有更高的出產(chǎn)量和a 更大的伸長比標本在其它二個方向, 在伸長上的區(qū)別是更加重大的。并且觀察它, 0度 樣本顯示重大工作硬化的產(chǎn)物在標本之中在三個方向。這個結果一致于那獲得Ishiyama 等[ 5 ] 。在起點階段測試他們發(fā)現(xiàn)了滑動變形發(fā)生在00 個和900 個方向。在進一步變形階段期間, 孿生變形快速地增加在00 方向和生產(chǎn)更高的抵抗反對脫臼滑動, 收效按更大的價值在出產(chǎn)量, 工作硬化, 和伸長。CP 的平均屈服應力和伸長鈦板料在室溫是大約352 MPa 和28%, 各自地?？墒悄铅抵登蜕扉L的值CP 鈦板料在室溫下不是良好的在一深拉處理比擬碳鋼的、他們是可行的因為相對淺的模具產(chǎn)品從那可成形性觀點。 圖2 顯示原物和被扭屈的標本在三個方向。它被注意在圖2, 00 標本進行一致的變形在破裂之前, 當900 標本顯示一次明顯的頸, 和變形 450標本方向在那些其它二個方式之間 為了審查張力率的作用在CP 鈦板料的變形, 拉伸測試并且執(zhí)行在室溫在不同的滑塊速度之下, 造成不同的張力率的0.1, 0.01, 0.001, 和0.0001,各自地。真實的應力關系在各種各樣的張力率為00 標本被顯示在圖3 。重要的微量在應力曲線從張力率0.1 到0.001 是注意在圖3, 和應力曲線變得接近互相之后。同樣觀察在拉伸測試趨向為450 個和900 個樣本。它表明CP 鈦板料穩(wěn)定的應力應變關系可能是在張力率更小比0.001 之下獲得。 CP 鈦的真實的應力聯(lián)系覆蓋在各種各樣的溫度范圍從室溫對300 0C 為標本00 方向被顯示在圖4。測試執(zhí)行在張力率的0.001顯示在圖4。在圖4,上CP 鈦板料在高溫下有更好的可鍛性。測試更低溫度的增量得到應力曲線比例。注意在圖4 依照樣本的伸長不增加從室溫對100 0C被觀測, 相反, 伸長得到更小當樣本被加熱 100 0C 。 Fig. 3. True stress-strain relations at various strain-rates (1/s) for 00 speci men at room temperature. 但是, 在測試的溫度比100 0C更高時伸長變大。更大的伸長在室溫是相當異常的。但這種現(xiàn)象唯一發(fā)生在00 樣本。45度和90度樣本,當在測試的溫度伸長連續(xù)被增加, 顯示在圖5和圖6上, 各自地。在室溫發(fā)生了更大的伸長在 00 樣本也許歸結于在室溫孿生變形的快速的增量在00 方向, 導致更高的抵抗阻止脫臼滑動, 并且造成更大的伸長。各向異性現(xiàn)象其它索引是塑料張力比率, 即。 r 價值, 被定義作為塑料張力比率在到那的橫向方向在厚度方向在a 單軸的拉伸測試。 窗體頂端 在本研究中, r 價值是樣本在室溫拉伸測試獲得0度, 45度, 和 90度方向。測量r 價值從標本被舒展到20% 是4.2, 2.2, 和2.1 為 00, 450, 和900 個標本, 各自地。從更高的r- 價值表明更好的回火性, 它表示, CP 鈦覆蓋陳列更好的深圖畫質(zhì)量在輾壓方向比其它二個方向。并且CP 鈦各向異性現(xiàn)象板料再被證實了從重大區(qū)別 r 價值。 3. 沖壓CP 鈦板料的可鍛性 除基本的機械性能之外, 審查了CP 鈦板料的沖壓的可模鍛性。在本研究,形成極限測試在室溫, 并且V 彎曲測試和圓杯子圖畫測試在各種各樣溫度執(zhí)行了。測試結果被談論了與CP 相關形成的物產(chǎn)鈦覆蓋在印記過程中。 3.1. 成型極限測試 因為Keeler 和Backofen [ 6 ] 介紹了概念形成極限圖(FLD), 1963 年這是 廣泛被接受的標準為破裂預言以金屬片 形成。確定FLD, 舒展測試是執(zhí)行為不同的寬度薄鋼板樣品使用半球型沖床。標本是第一電化學上銘刻以會是的圓柵格扭屈入橢圓在被舒展以后。 工程學張力測量了沿少校和較小軸橢圓被命名少校和較小張力, 各自地。并且他們主要是測量飛機上的張力。 在本研究中, 長方形標本有同樣長度的100mm, 但以另外寬度排列從10 到100 毫米在10 毫米的增加, 被測試了。相似與拉伸測試, CP 鈦板料被切開了在三個取向?qū)殙悍较? 即, 00, 450, 和900, 為各標本的大小。在測試期間, 標本夾緊了在周圍被舒展了對失敗在78 毫米半成品沖床。工程學少校和較小張力測量在地點最接近破裂為每個標本被記錄了。少校和較小張力是密謀反對互相以主要張力作為縱坐標, 和曲線適合入張力點被定義了形成的極限曲線。圖顯示這形成極限曲線稱形成的極限圖。FLD 是一個非常有用的標準為發(fā)生的破裂在一個沖壓的過程中。 根據(jù)早先分析, CP 鈦板料能被形成在室溫。為了進一步證實它的可行性, 形成的極限測試執(zhí)行了在室溫度。測試結果看出圖7 顯示形成的極限曲線?？匆娫趫D7, 主要張力在曲線的最低的點, 并且是平面張力變形方式, 是0.34 。比較被冷軋的鋼或不銹鋼, 這數(shù)值更低。但是, 為沖壓薄產(chǎn)品, 圖7顯示形成的極限曲線表明CP 鈦板料在室溫形成的更大的可能性。這有可能在室溫用CP 鈦板料能制造電子材料。 3.2. V 彎曲測試 因為CP 鈦彈性模數(shù)比鋼要低,回彈是重要的彎曲處理。在本研究, V 彎測試執(zhí)行了審查CP 鈦板料在各種各樣溫度回彈形成的物產(chǎn)。V 彎測試結果用圖8顯示 。圖8能看見在下模有一個開頭角度90度。環(huán)烷驅(qū)研究那效果的沖頭半徑接通彈性后效，工具以沖壓半徑從0.5 到5.0 毫米, 在0.5 毫米的增加, 準備了。CP 鈦板料的樣本以0.5 毫米的厚度, 長度 60 毫米, 和寬度15 毫米。為增加測試的溫度,標本被附寄了在熱化熔爐。V 彎測試不使用潤滑劑因為摩擦情況有對回彈的無意義作用發(fā)生了在V 彎曲測試。彎曲的測試進行了在室溫, 100, 200, 和3000C, 各自地。在彎曲的測試以后, 彎的標本角度由CMM 測量了, 和回彈角度被計算了 。 Fig. 8. Tooling used in the V-bend tests 圖9 和10 顯示關系在回彈之間并且沖壓半徑在室溫和300 0C, 各自地?？匆陨蟽蓚€圖, 不管溫度變化回彈減少為更小的沖壓半徑。在彎曲時更小的沖壓半徑導致更大的塑料變形,因此要減小回彈的作用。在圖9 和10負值的彈性后效發(fā)生在較小沖頭半徑的時候。這是因為那板料在V 形狀的平直的邊被扭屈入形成弧光在彎曲的過程開始, 和裝載被應用鋪平弧在彎曲處理結果的結尾復合應力分配導致負值的彈性后效 [ 7 ] 。比較兩個圖,觀察, 回彈減少當形成的溫度增加不管沖頭半徑尺寸。它表明那 CP 鈦板料不僅有更好的可鍛性而且體驗較少回彈在形成的高溫。我們知道, 回彈是由彈性模數(shù)和材料的屈服應力影響的。彈性模數(shù)不會隨溫度變化而變化。而且溫度升高CP 鈦板料的屈服應力減少，高溫是形成回彈減退是因為在更低的溫度CP 鈦的屈服應力更低。 Fig. 10. Relations between springback and punch radius at 300 "C for spec- imens of three directions. Fig. 11. Punch and die used in circular cup drawing tests. Fig. 12. Drawn cups at various forming temperatures 3.3盤狀拉深試驗 限制的圖畫比率(LDR), 被定義作為圓直徑的比(Dp) 與沖壓直徑(Dp) 在一張成功的圓盤拉深處理, 是一個普遍的索引使用描述可模鍛性金屬板。LDR 的更大的價值暗示更大的圖畫深度, 即,更好的可鍛性 。在本研究中, 沖壓和沖模被顯示在圖11 使用了圓盤拉深測試。測試執(zhí)行了在室temperatore, 100, 和200 0C, 各自地。在高溫下為了進行拉深測試使用加熱器。為了獲得一個成功的拉深過程。那坯料尺寸和空白座力適當調(diào)節(jié)除去些缺點比如斷裂和皺紋，如果在拉深測試破裂出現(xiàn), 斷開軸心力對更小的價值會被調(diào)整直到破裂被消除到?jīng)]有皺痕發(fā)生。當斷裂力量的調(diào)整沒有消除破裂, 減少斷裂的方法會被嘗試同時避免破裂。拉深試驗采取壓制皺痕，但是, 在LDR 測試, 空白的大小是并且作為參量確定LDR 的價值除對上述調(diào)整的用途之外。從拳打直徑是35 毫米, 空白的直徑被增加在3.5 毫米的增加從70 毫米對最大的可能的直徑為計算價值方便起見 LDR 。MoS2 被使用了作為潤滑劑在所有圓杯子圖畫測試進行在本研究中, 和圖畫速度是0.2 mm/s 。 圖12 顯示拉長的杯子在各種各樣的溫度。 圖12清楚的顯示,當形成溫度增加時拉拔深度增加。表明這個圖形那自動測試設備畫的形狀拉深成形的在多樣的溫度是相當不同的。自動測試設備現(xiàn)象變成重要的在較高的成型溫度。LDR 、畫的深度, 和相關的處理參量的價值被列出在表1 為測試進行在各種各樣的溫度。它被注意在表1, 所有價值增加當形成的溫度增量。但是, 增量 LDR 和圖畫深度不是那么重大的在范圍從室溫對100 0C, 但得到大從100 2000C 。注意在表1一大的斷裂紋是需要的大的坯料尺寸到是成功地從中提取一較高的溫度是。在室溫CP 鈦板料LDR 的價值是2.2, 與可比較的碳鋼, 表明, 沖壓CP 鈦覆蓋在室溫是可行的。 4. 結束語 在本研究中調(diào)查了由做各種各樣的試驗。在各種各樣的溫度CP 鈦板料沖壓的可鍛性的形成。機械性能 CP 鈦板料在各種各樣的溫度第一次被審查了, 并且應力聯(lián)系被獲得從實驗表明, CP 鈦板料有更高的屈服應力和更小的伸長在室溫, 但當板料被加熱到300 0C比例減少由屈服應力的增加決定。它是被注意應力聯(lián)系獲得從拉伸測試在室溫表明CP 鈦板料能被形成入淺組分在室溫, 雖然屈服應力是一少許更高的。形成限制CP 鈦板料的圖被獲得在室溫不是那么高的作為那些被冷軋的鋼, 而是極小值主要張力0.34 并且提供一種最宜的可能性為 CP 鈦板料被形成在室溫。圓形拉深測試顯露, 在室溫CP 鈦板料有 LDR 價值的2.2, 和成功地拉長的以20 毫米的深度證實CP 鈦板料可能被形成入淺組分在室溫。但是, 露出的現(xiàn)象顯示表明, CP 鈦板料負擔重要的 各向異性現(xiàn)象在能并且影響可鍛性的平面圓形拉深。 調(diào)查了在室溫度應力聯(lián)系對張力率的作用。實驗性結果表示, 應力聯(lián)系變得穩(wěn)定當張力率比0.001 小。在V 彎測試, 實驗性結果顯露重要信息回彈可能被減少在被舉起的形成的溫度。彈性后效可以是減少如果使用一較小沖頭半徑 。實驗性結果表明本研究提供根本性形成CP 鈦板料模具設計。 鳴謝 作者會想感謝全國科學中華民國的委員會為財政支持這研究根據(jù)合同第NSC 89-2212-E-002-147,使實驗工作成為可能。 參考文獻 [I] P. Jones, W.B. Hutchison, Stress-state dependence of slip in titanium6A1-4V and other H.C.P. metals, Acta Metall. 29 (1981) 951-968. [2] G. Haicheng, Orientation dependence of slip and twinning in HCP metals, Scripts Mater. 36 (12) (1997) 1383-1386. [3] M.H. Yoo, Twinning and mechanical behavior of titanium aluminides and other intermetallics, Intermetallics 6 (1998) 597巧02. [4] J.W. Christian, 5. Mahajan, Deformation twimung, Prog. Mater. Sci.39 (1995) 1-157. [5] S. Ishiyama, S. Hanada, O. Izumi, Orientation dependence of twinping in commercially pure titanium, J.扣n. Inst. Met. 54 (9) (1990) 976-984. [6] S.P. Keeler, W.A. Backofen, Plastic instability and fracture in sheets stretched over rigid punches, Traps. Am. Soc. Met. 56 (1963) 25-48. [7] L. Forcellese, F. Fratini, Gabriella, F. Micari, The evaluation of springback in 3D stamping and coining processes, J. Mater. Process. Technol. 80-81 (1998) 108-112. Fig. 15 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學 院 工程學院 姓 名 吳乃明 指導教師 代洪慶 論文（設計） 題 目 軸蓋復合模的設計與制造 畢業(yè)論文（設計）前期工作小結 在做畢業(yè)設計前期，主要工作是搜集資料并查閱相關書籍并，產(chǎn)品模型實物觀察，上網(wǎng)搜集相關信息。具體內(nèi)容如下： 1.搜集資料：由于沖壓模具方面的原理與本專業(yè)所學內(nèi)容關聯(lián)內(nèi)容很多，為了更好的學習和掌握相關內(nèi)容，我搜集了<<沖模設計應用實例>>，<<冷沖模設計及制造>>等相關書籍，以供參考。 2.上網(wǎng)搜集相關信息：通過互聯(lián)網(wǎng)，訪問相關論壇（中國機械CAD論壇）和搜索引擎，了解近幾年沖壓模具發(fā)展中產(chǎn)生的新技術。 畢業(yè)論文（設計）中期工作小結 有了充分的前期準備工作，中期主要工作是畢業(yè)設計主體的制作。 首先是認真的閱讀相關書籍，學習沖壓模具設計的理論知識，產(chǎn)品的相關要求和一些實用信息。 其次是畢業(yè)論文的編寫，在論文中先對沖壓模具的造型和設計原理進行闡述，掌握它的設計特點，對設計中的產(chǎn)品如何進行相關的參數(shù)設計，以及何這樣設計進行了深入的探討。對產(chǎn)品的整體結構和工藝性能進行了分析，為下一步的改進做好基礎。 最后是和機械設計制造專業(yè)相結合，利用CAD軟件繪制設計圖紙，更加直觀的展現(xiàn)產(chǎn)品的特征和形態(tài)。 指導教師意見 指導教師簽名： 2009 屆本科生畢業(yè)論文（設計）中期匯報表 填表日期：2009-4-28 學士學位畢業(yè)設計 軸蓋復合模的設計與制造 學生姓名：吳乃明 學 號：20054024134 指導教師：代洪慶 所在學院：工程學院 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 中國·大慶 2009 年 6 月 黑龍江八一農(nóng)墾大學 畢業(yè)設計(論文)開題報告 學生姓名： 吳乃明 學 號： 20054024134 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 設計(論文)題目：軸蓋復合模的設計與制造 指導教師： 代洪慶 2009 年 3 月 17 日  開題報告填寫要求 1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效； 2．開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見； 3．“文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內(nèi)，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇（不包括辭典、手冊）； 4．有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2002年4月26日”或“2002-04-26”。  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 1．結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫 2000字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 ?隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)正呈現(xiàn)多品種、少批量，復雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快的變化特點，沖壓模具正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。為適應市場變化，隨著計算機技術和制造技術的迅速發(fā)展，沖壓模具設計與制造技術正由手工設計、依靠人工經(jīng)驗和常規(guī)機械加工技術向以計算機輔助設計（CAD）、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）技術轉變。 ????（一）沖壓成形理論及沖壓工藝 ????加強冷沖壓變形基礎理論的研究，以提供更加準確、實用、方便的計算方法，正確地確定沖壓工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決冷沖壓變形中出現(xiàn)的各種實際問題，進一步提高沖壓件的質(zhì)量。 ????研究和推廣采用新工藝，如精沖工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝、超塑性成形工藝以及其它高效率、經(jīng)濟成形工藝等，進一步提高冷沖壓技術水平。 ????值得特別指出的是，隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內(nèi)外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，即利用有限元等數(shù)值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，通過分析數(shù)值技術結果，幫助設計人員實現(xiàn)優(yōu)化設計。 ?????(二)模具先進制造工藝及設備 ?????模具制造技術現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎。隨著科學技術的發(fā)展，計算機技術、信息技術、自動化技術等先進技術正不斷向傳統(tǒng)制造技術滲透、交叉、融合，對其實施改造，形成先進制造技術。模具先進制造技術的發(fā)展主要體現(xiàn)在如下方面： 1． 高速銑削加工 普通銑削加工采用低的進給速度和大的切削參數(shù)，而高速銑削加工則采用高的進給速度和小的切削參數(shù)，高速銑削加工相對于普通銑削加工具有如下特點： ?????（1）高效 高速銑削的主軸轉速一般為15000r/min～40000r/min，最高可達100000r/min。在切削鋼時，其切削速度約為400m/min，比傳統(tǒng)的銑削加工高5～10倍；在加工模具型腔時與傳統(tǒng)的加工方法(傳統(tǒng)銑削、電火花成形加工等)相比其效率提高4～5倍。 ?????（2）高精度 高速銑削加工精度一般為10μm，有的精度還要高。 ?????（3）高的表面質(zhì)量 由于高速銑削時工件溫升?。s為3°C），故表面沒有變質(zhì)層及微裂紋，熱變形也小。最好的表面粗糙度Ra小于1μm，減少了后續(xù)磨削及拋光工作量。 2． 磨削及拋光加工技術 磨削及拋光加工由于精度高、表面質(zhì)量好、表面粗糙度值低等特點，在精密模具加工中廣泛應用。目前，精密模具制造廣泛使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡座標磨床及自動拋光機等先進設備和技術。 3． 數(shù)控測量 產(chǎn)品結構的復雜，必然導致模具零件形狀的復雜。傳統(tǒng)的幾何檢測手段已無法適應模具的生產(chǎn)?，F(xiàn)代模具制造已廣泛使用三坐標數(shù)控測量機進行模具零件的幾何量的測量，模具加工過程的檢測手段也取得了很大進展。三坐標數(shù)控測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數(shù)據(jù)外，其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施以及簡便的操作步驟，使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能。 ?????模具先進制造技術的應用改變了傳統(tǒng)制模技術模具質(zhì)量依賴于人為因素，不易控制的狀況，使得模具質(zhì)量依賴于物化因素，整體水平容易控制，模具再現(xiàn)能力強。 ?????(三)模具新材料及熱、表處理 ?????隨著產(chǎn)品質(zhì)量的提高，對模具質(zhì)量和壽命要求越來越高。而提高模具質(zhì)量和壽命最有效的辦法就是開發(fā)和應用模具新材料及熱、表處理新工藝,不斷提高使用性能,改善加工性能。?? 1． 模具新材料 沖壓模具使用的材料屬于冷作模具鋼，是應用量大、使用面廣、種類最多的模具鋼。主要性能要求為強度、韌性、耐磨性。目前冷作模具鋼的發(fā)展趨勢是在高合金鋼性能基礎上，分為兩大分支：一種是降低含碳量和合金元素量，提高鋼中碳化物分布均勻度，突出提高模具的韌性。另一種是以提高耐磨性為主要目的，以適應高速、自動化、大批量生產(chǎn)而開發(fā)的粉末高速鋼。?? ?? 2． 熱處理、表處理新工藝 ?為了提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐蝕性，必須采用熱、表處理新技術，尤其是表面處理新技術。除人們熟悉的鍍硬鉻、氮化等表面硬化處理方法外，近年來模具表面性能強化技術發(fā)展很快，實際應用效果很好。其中，化學氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）以及鹽浴滲金屬（TD）的方法是幾種發(fā)展較快，應用最廣的表面涂覆硬化處理的新技術。它們對提高模具壽命和減少模具昂貴材料的消耗，有著十分重要的意義。 ?????(四)模具CAD/CAM技術 ?????計算機技術、機械設計與制造技術的迅速發(fā)展和有機結合，形成了計算機輔助設計與計算機輔助制造（CAD/CAM）這一新型技術。 ?????CAD/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關鍵技術，是一項高科技、高效益的系統(tǒng)工程，它以計算機軟件的形式為用戶提供一種有效的輔助工具，使工程技術人員能借助計算機對產(chǎn)品、模具結構、成形工藝、數(shù)控加工及成本等進行設計和優(yōu)化。模具CAD/CAM能顯著縮短模具設計及制造周期、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為人們的共識。 隨著功能強大的專業(yè)軟件和高效集成制造設備的出現(xiàn)，以三維造型為基礎、基于并行工程（CE）的模具CAD/CAM技術正成為發(fā)展方向，它能實現(xiàn)面向制造和裝配的設計，實現(xiàn)成形過程的模擬和數(shù)控加工過程的仿真，使設計、制造一體化。 ?????(五)快速經(jīng)濟制模技術 ?????為了適應工業(yè)生產(chǎn)中多品種、小批量生產(chǎn)的需要，加快模具的制造速度，降低模具生產(chǎn)成本，開發(fā)和應用快速經(jīng)濟制模技術越來越受到人們的重視。目前，快速經(jīng)濟制模技術主要有低熔點合金制模技術、鋅基合金制模技術、環(huán)氧樹脂制模技術、噴涂成形制模技術、疊層鋼板制模技術等。應用快速經(jīng)濟制模技術制造模具，能簡化模具制造工藝、縮短制造周期（比普通鋼模制造周期縮短70%～90%）、降低模具生產(chǎn)成本（比普通鋼模制造成本降低60%～80%），在工業(yè)生產(chǎn)中取得了顯著的經(jīng)濟效益。對提高新產(chǎn)品的開發(fā)速度，促進生產(chǎn)的發(fā)展有著非常重要的作用。 參考文獻 [1] 李大鑫,張秀棉. 模具技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢綜述[J]模具制造, 2005,(02). 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畢業(yè)論文（設計）的內(nèi)容摘要 此次設計主要是圍繞軸蓋復合模的設計與制造展開的，通過從這個典型的零件，運用落料、 沖孔、拉深和翻邊等沖壓工序設計冷沖壓成形模具。 畢業(yè)論文（設計）基本要求及工作量要求 根據(jù)給定圖紙，對其進行冷沖壓技術分析排樣圖設計，總的沖壓力計算及壓力中心計算。刃 口尺寸計算，彈性元件的計算和選用，凸模、凹模或凸凹模結構設計以及其他沖模零件的結 構設計，繪制模具主配圖，編寫設計說明書。 畢業(yè)論文（設計）的主要階段計劃（分前期、中期、后期） 前期 方案論證，確定方案，完成調(diào)研報告、開題報告和外文翻譯； 中期 進行沖壓工藝方案及模具結構方案設計；沖壓加工工藝草案，沖壓模具草圖，主要 零部件設計，按學院規(guī)定的統(tǒng)一規(guī)范化要求撰寫設計說明書（完成初稿） ； 后期 審查設計 準備答辯；畢業(yè)答辯。 任務下發(fā)日期 完成日期 系主任 主管教學院長審批（簽字）： 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 I 摘 要 本設計分析了軸蓋零件的結構工藝性，提出了合理的成型工藝。確定合理的 沖壓工藝方案，零件沖壓成形的方向和模具結構，并進行了工藝參數(shù)的計算，且 對模具的設計、工作過程、裝配、調(diào)試工藝作了闡述。模具結構合理，生產(chǎn)效率 高，對同類零件的模具設計具有借鑒作用。. 關鍵詞：翻邊模；模具結構；工藝；成形 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 II the design and manufacture of the shaftcup gang dies Abstract： This design has analyzed the journal lid components structure technology capability, proposed the reasonable formation craft.The determination reasonable ramming craft plan, the components ramming forming direction and the mold structure, and have carried on the craft parameter computation, also to the mold design, the work process, the assembly, the debugging craft has made the elaboration.The actual production proof, the mold structure is reasonable, the production efficiency is high, has the model function to the similar components mold design… Keywords：flangingdie; mold structure; technological process; shaping 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 III 目 錄 摘 要 ..............................................................................................................I ABSTRACT： .............................................................................................II 前言 .............................................................................................................VI 1.沖壓件的工藝分析 ................................................................................... 1 2.工藝方案的確定 ....................................................................................... 2 3.工藝參數(shù)的計算 ....................................................................................... 3 3.1 毛坯的尺寸計算 ................................................................................. 3 3.1.1 毛坯翻邊預制孔的直徑 .................................................................. 3 3.1.2 毛坯的直徑 ................................................................................... 3 3.2 排樣及材料利用率的計算 ................................................................. 4 3.3 各部分工藝力的計算 ......................................................................... 5 3.3.1 沖孔力計算 ................................................................................... 5 3.3.2 落料力的計算 ............................................................................... 5 3.3.3 翻邊力的計算 ............................................................................... 6 3.3.4 推件力的計算 ............................................................................... 6 3.3.5 卸料力計算 ................................................................................... 7 3.4 計算壓力中心 ..................................................................................... 7 3.5 主要工作部分尺寸計算..................................................................... 7 3.5.1 沖孔刃口尺寸計算 ....................................................................... 7 3.5.2 落料刃口尺寸的計算 ................................................................... 9 3.5.3 翻邊的工作部分尺寸計算 ........................................................... 9 4.沖壓設備的選擇 ..................................................................................... 11 5.模具總體結構的設計 ............................................................................. 12 5.1 繪制模具總體結構草圖 ................................................................... 12 5.2 模具結構的設計，確定結構件的形式 ........................................... 13 5.2.1 卸料零件計算 ............................................................................. 13 5.2.2 定位零件的確定 ......................................................................... 14 5.2.3 卸料裝置的確定 ......................................................................... 15 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 IV 5.2.4 推件裝置的設計 ......................................................................... 15 5.2.5 頂桿的確定 ................................................................................. 15 5.2.6 模柄的確定 ................................................................................. 15 5.2.7 固定板的設計 ............................................................................. 16 5.2.8 墊板的設計與標準 ..................................................................... 16 5.3 模架的選擇 ....................................................................................... 16 6.模具的動作過程 ..................................................................................... 17 7.模具主要零件結構設計的分析 ............................................................. 18 7.1 沖孔凸模設計................................................................................... 18 7.2 落料凹模的設計 ............................................................................... 19 7.3 凸凹模的設計 ................................................................................... 19 7.4 翻邊成型模的設計 ........................................................................... 20 8.模具圖樣設計 ......................................................................................... 21 9.模具裝配與調(diào)試 ..................................................................................... 23 9.1 對于導柱復合模裝配，應以凸凹模作為裝配基準件 ................... 23 9.2 模具裝配過程見下頁表 ................................................................... 23 10 結論 ....................................................................................................... 25 參 考 文 獻 .............................................................................................. 26 致 謝 ........................................................................................................... 27 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 V 前言 在沖壓生產(chǎn)中，常常將幾個單工序沖壓過程集中在一副模具中完成，這種在 壓力機的一次工作行程中，在一副模具的同一工位同時完成兩種或兩種以上基本 工序的模具就稱為復合模具。 冷沖壓是一種先進的金屬加工方法，與其它加工方法(切削)比較，它有以下 特點： 1．它是無屑加工 被加工的金屬在再結晶溫度以下產(chǎn)生塑性變形．不產(chǎn)生切 屑，變形中金屬產(chǎn)生加工硬化。 2．所用設備是沖床 沖床供給變形所需的力。 3．所用的工具是各種形式的沖模 沖模對材料塑性變形加以約束，并直接使 材料變成所需的零件。 4．所用的原材料多為金屬和非金屬的板料。 冷沖壓與其它加工方法比較，在技術上、經(jīng)濟上有許多優(yōu)點： 1．在壓床簡單沖壓下．能得到形狀復雜的零件．而這些零件用其它的方法是 不可能或者很難得到的。如汽車駕駛室的車門、頂蓋和翼子板這些具有流線型零 件。 2．制得的零件一般不進一步加工，可直接用來裝配，而且有—定精度，具有 互換性。 3．在耗料不大的情況下。能得到強度高、足夠剛性而重量輕、外表光滑美觀 的零件。 4．材料利用率高，一般為 70 一 85％。 5．生產(chǎn)率高，沖床沖一次一般可得一個零件．而沖床一分鐘的行程少則幾次， 多則幾百次。同時，毛坯相零件形狀規(guī)則，便于實現(xiàn)機械化和自動化。 6．沖壓零件的質(zhì)量主要靠沖模保證．所以操作方便，要求的工人技術等級不 高，便于組織生產(chǎn)。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 1 - 1.沖壓件的工藝分析 由工件圖看，該工件需要內(nèi)外緣同時翻邊，翻邊高度為 4mm，由計算可知最 大翻邊高度為 =5.93mm,由此可知設計翻邊時可一次翻邊完成，無需拉深。由maxH 于產(chǎn)品批量較大，不宜采用單一工序生產(chǎn)，且不易保證內(nèi)外緣的同心度。而用級 進模結構復雜。采用復合?？梢淮瓮瓿陕淞?、沖孔、內(nèi)外緣翻邊。 因為該工件是軸對稱件，材料厚度僅為 1.0mm，沖裁性能較好。為了減少工 序數(shù)經(jīng)對該工件進行詳細分析，并查閱有關資料后，可采用復合模一次壓制成形。 該工藝特點是首先進行落料，再沖孔，最后翻邊成形 。采用這種方法加工的工件 外觀乎整、毛刺小、產(chǎn)品質(zhì)量較高，而且大大提高了生產(chǎn)效率。所以經(jīng)分析，決 定設計復合摸來完成此工件的加工。 圖 1 零 件 圖名 稱 ： 軸 蓋材 料 ：數(shù) 量 ： 大 批 量 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 2 - 2.工藝方案的確定 計算翻邊前是否需要進行拉深，這要核算翻邊的變形程度，由模具設計手冊 查的極限翻邊系數(shù)： =0.62,則可只允許的最大翻邊高度 為：minKmaxH??trDH72.043.12imax ??? 式中 —最大翻邊高度a D—翻邊直徑 r—圓角半徑 t—材料厚度 則 ??42.0362.015max???H =5.93mm 零件豎直高度 H=4mm< =5.93mmmax 所以翻邊時可一次翻邊成型，無需進行拉深。 根據(jù)以上分析計算，沖壓零件需要的基本工序是落料、沖孔、內(nèi)翻邊、外翻 邊。 根據(jù)以上基本工序，可擬定以下幾個沖壓工藝方案： 方案一：落料、沖孔同步、內(nèi)翻邊與外翻邊同步。方案特點是內(nèi)翻邊與外翻 邊同時進行使模具制造復雜，使沖孔凹模與內(nèi)外翻邊凸凹模做為一體，不但節(jié)省 材料，也使模具結構緊湊，并提高制造精度。 方案二：落料、沖孔、內(nèi)翻邊與外翻邊同步。方案特點是：與第一方案相比 因落料與沖孔分步進行可進小沖裁力，但降低了沖裁速度。 方案三：落料、沖孔同步，內(nèi)翻邊、外翻邊分步進行。方案特點是模具制造 比較簡單，模具使用壽命較高，但精度低。 分析比較以上三種方案，可以看到選用第一種方案比較合理。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 3 - 3.工藝參數(shù)的計算 3.1 毛坯的尺寸計算 3.1.1 毛坯翻邊預制孔的直徑 =D-2(H-0.43r-0.72t)0d 式中 D—翻邊直徑（按中線計） （mm）; H—翻邊高度（mm）,H=4mm; r—豎邊與凸緣的圓角半徑（mm） ，r=1.0mm; t—料厚（mm） ，t=1.0mm. D=24mm+1.0mm=25mm 則 =25-2(4-0.43×1.0-0.72×1.0)=19.3mm0d 3.1.2 毛坯的直徑 按等面積原則，用解析法求該工件的毛坯直徑 .可將工件分為圓柱、1/4 球0D 環(huán)、圓三個簡單幾何體，他們的面積分別計算如下： =πd(H-r) 1A =3.14×37×(4-1) =38.727mm2 =πr[π(d-2r)+4r]/22 =3.14×1[3.14×（37-2×1）+4×1]/2 =178.823mm2 =π/4(d-2r)23A =3.14×(37-2×1)2/4 =961.16mm2 據(jù)等面積原則： =38.727+178.3823+961.16321?? =1179.175mm2 毛坯的面積 A 毛坯=πD2/4 將 代入上式得：321、、 D= 256.07.14rdHd?? =43.55mm 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 4 - 3.2 排樣及材料利用率的計算 排樣時工件之間，以及工件與條料側邊之間留下的余料叫搭邊。搭邊的作用 是補償條料的定位誤差，保證沖出合格的工件。搭邊還可以保持條料有一定的剛 度，便于送料。 搭邊是廢料,從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應愈小愈好。但過小的搭邊容易擠進凹 模，增加刃口磨損，降低模具壽命，并且也影響沖裁件的剪切表面質(zhì)量。一般來 說，搭邊值是由經(jīng)驗確定的，下表列出了沖裁時常用的最小搭邊值。 考慮到操作方便及模具結構，故采用單排排樣設計。由下表 2-1 查的搭邊值 =1.5, =1.5.a1 表 3-1沖裁金屬材料 手送料 圓形 非圓形 往復送料 自動送料料厚 a1a1a1a1 —1 1.5 1.5 2 1.5 3 2 ＞1—2 2 1.5 2.5 2 3.5 2.5 3 2 ＞2—3 2.5 2 3 2.5 4 3.5 條料寬度 B= +2×1.5=43.55+2×1.5=46.55mm0D 條料送進步距 S= +1.5=43.55+1.5=45.05mm 材料利用率計算： 一個步距內(nèi)的材料利用率 η 為： %10??BSA? 式中： A—一個步距內(nèi)沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)） （mm） B—條料寬度（mm） 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 5 - S—步距（mm） 則 ????%105.435.642????dD?? =57% 分析：由于軸蓋沖裁時，產(chǎn)生的結構廢料較多，因此軸蓋的材料利用率較低。 3.3 各部分工藝力的計算 3.3.1 沖孔力計算 =1.3Ltτ沖F 式中 ： —沖孔力（N） ；沖 L—工件內(nèi)輪廓周長（mm）; t—材料厚度（mm）,t=1.0mm; τ—材料抗剪強度（Mpa）由手冊查得 τ=300Mpa. L=π =3.14×19.3=60.602mm0d 則 =Lt =60.602×1.0X300沖Fb? =23.63KN 3.3.2 落料力的計算 =1.3Ltτ落F 圖 3-1 排樣圖 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 6 - 式中： —落料力（N） 落F L—工件外輪廓周長 mm，由于先落料，后翻邊，因此落料尺寸為 毛坯尺寸 φ43.55，則 L=3.14×43.55=136.75; 則 =1.3×136.75×1.0×300=53.33KN落 3.3.3 翻邊力的計算 內(nèi)翻力： =1.1πt (D- )內(nèi) 翻Fs?0d 式中 δs—材料的屈服強度，查手冊得 δs=200Mpa. D—翻邊直徑（mm）,D=25mm —毛坯預制孔直徑（mm） =19.3mm.0 0d 則 =1.1×3.14×1×200×（25-19.3）=3.94KN內(nèi) 翻 外翻力： ＝1.25Lt K外 翻Fb? ——外緣翻邊所需的力(N);外 翻 L——彎曲線長度(mm) L=πD; t——料厚(mm)；t=1.0mm ——零件材料的抗拉強度(MPa)；由手冊查得 =380Mpab? b? K——系數(shù)，取 0.2～0.3。 則 =1.25×3.14×37×1.0×380×0.25=13.79KN外 翻F 3.3.4 推件力的計算 沖推推 FnK? 式中 ——推件力因數(shù)，其值由表 2—2 查得 =0.03推 推K n——工件在凹模內(nèi)的個數(shù)，取 n=3 則 ＝3 0.03×26.63=1.60KN推 ? 表 3-2卸料力、推件力和頂力因數(shù) 料厚/mm 卸K推 頂 鋁、鋁合金 0.03—0.08 0.03—0.07 純銅、黃銅 0.02—0.06 0.03—0.09 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 7 - 3.3.5 卸料力計算 落卸卸 FK? 式中 ——卸料力因數(shù)，其值由表 2—2 查得 =0.02；卸 卸K 則 ＝0.02×53.33KN=1.07KN卸 因此，總的沖裁力為： 外 翻內(nèi) 翻卸推落沖 F??? =23.63+1.60+53.33+1.07+3.94+13.79 =87.36KN 3.4 計算壓力中心 確定壓力中心的目的：沖裁模的壓力中心就是合力的作用點，為了保證壓力 機和模具正常平衡工作，模具的壓力中心必須通過模柄軸線而和壓力機的滑塊中 心重合，否則會產(chǎn)生偏心，形成偏心載荷。 軸蓋是形狀對稱的工件，其壓力中心位于輪廓圖形的幾何中心，即：圓心。 對于復雜形狀零件或多凸模沖模的壓力中心可以用解析法和圖解法求解。 3.5 主要工作部分尺寸計算 3.5.1 沖孔刃口尺寸計算 根據(jù)表 2—3 查得沖裁刃口雙面間隙 ＝0.065mm, =0.095mm.零件尺寸極限minZmaxZ 偏差 Δ=0.13mm,磨損因數(shù)有表 2-4 查得,磨損因數(shù) x＝0.75. 表 3-3 落料、沖孔摸刃口始用間隙 材 料 名 稱 45 T8、T7、 (退火) 磷青銅 (硬) 鈹青銅 (硬) 10、15、20、 冷軋鋼帶、 30 鋼板 H62、H68(硬) LY12(硬鋁) 硅鋼片 Q215、Q235 鋼板 08、10、15 鋼板 H62、H68(半 硬) 純銅(硬) 磷青銅(軟) 鈹青銅(軟) H62、H68(軟) 純銅(軟) 防銹鋁 LF21、LF2 軟鋁 L2～L6 LY12(退火) 銅母線 鋁母線 力學性能 HBS≥190 HBS=140～190 HBS=70～140 HBS≦190 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 8 - ≥600MPab?=400～600Mb? Pa =300～400Mb? Pa ≦300MPab? 初始間隙 Z厚度 t minaxminaxZminaxZminaxZ 0.1 0.015 0.035 0.01 0.03 * -- * -- 0.2 0.025 0.045 0.015 0.035 0.01 0.03 * -- 0.3 0.04 0.06 0.03 0.05 0.02 0.04 0.01 0.03 0.5 0.08 0.1 0.06 0.08 0.04 0.06 0.025 0.045 0.8 0.13 0.13 0.10 0.13 0.07 0.10 0.045 0.075 1.0 0.17 0.2 0.13 0.16 0.1 0.13 0.065 0.095 1.2 0.21 0.24 0.16 0.19 0.13 0.16 0.075 0.105 1.5 0.27 0.31 0.21 0.25 0.15 0.19 0.10 0.14 1.8 0.34 0.38 0.27 0.31 0.20 0.24 0.13 0.17 2.0 0.38 0.42 0.30 0.34 0.22 0.26 0.14 0.18 注：有*號處均是無間隙。 表 3-4磨損系數(shù) X 非圓形 圓形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 材料厚度 t/mm 零件制造公差 /mm? —1 0.16?0.17—0.35 0.36?＜0.16 0.16? ＞1—2 0.20 0.21—0.41 0.42 ＜0.20 0.20 ＞2—4 0.24 0.25—0.49 0.50 ＜0.24 0.24 ＞4 0.30 0.31—0.59 0.60 ＜0.30 0.30 沖孔凸凹模的制造公差由表 2-5 查得： =0.020， =0.025。凸?凹? 表 3-5 規(guī)則形狀沖裁時凸模、凹模的制造公差 校核： + =0.045〉 - =0.03mm凸?凹 maxZin 因此凸、凹模采用基孔制配合加工方法。 則凸模刃口尺寸 基本尺寸 凸模公差 凹模公差 ≤18 0.020 0.020 ＞18—30 0.020 0.025 ＞30—80 0.020 0.030 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 9 - ＝(d+xΔ) ＝(19.3+0.75×0.13) =19.39 mm凸d0凸?? 02.?02.? 圓整后為：19.4 1.3 凹模刃口尺寸按凸模尺寸配制，保證其雙間隙為 0.065～0.095mm。 圖 3-2 沖孔凸模 圖 3-3落料凹模 3.5.2 落料刃口尺寸的計算 查表 2-3 沖裁模刃口雙面間隙 =0.065mm, =0.095mm.工件極限偏差minZmaxZ Δ=0.13mm. 落料凸凹模的制造公差由表 2-5 查得 =0.03mm， =0.02mm.磨損因數(shù)由表凹?凸? 2-4 查得 X=0.75 校核： + =0.02+0.03〉 - =0.03mm.凸?凹 maxZin ＝(D-xΔ) ＝(43.55-0.75×0.13) =43.45 mm凹D凹?0 03.?03.? 圓整后為：43.4 則 落料凹凸模采用基軸制配合加工方法。8.5 凸模尺寸按凹模尺寸配制，其雙面間隙為 0.065～0.095mm. 3.5.3 翻邊的工作部分尺寸計算 內(nèi)翻孔尺寸為 Φ24 ，尺寸精度 IT11 級。13.0? 凸模尺寸計算 =（ +0.4Δ）凸dmin0凸?? 將模具公差按 IT10 級選取，則 = =（ ～ ）Δ ，取 = =0.06。凸 凹 312凸?凹 把 =24.0mm,Δ=0.13mm,代入上式mind 則 =(24+0.4×0.13) 凸 06.? =24.0506.? 圓整后為：24.0 51? 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 10 - 由于工件要求內(nèi)形尺寸，則以凸模為設計基準。間隙取在凹模上 故凹模尺寸為： =（ +Δ+Z）凹dmin凹??0 把 =24mm,Δ=0.13,Z=2.0mm, =0.06mm 代入上式i 凹? 則凹模的尺寸為： =（24+0.13+2.0）凹 06.? =26.13 06.? 圓整后為：26.0 19.3 外緣翻邊尺寸 Φ38 0 定間隙 單邊間隙為：Z/2=1.0t=1.0mm 則翻邊模的間隙 Z=2×1.0=2.0mm 凸凹模工作部分的尺寸和公差 由于工件要求外形尺寸，則以凹模為設計基準。 凹模尺寸為 =（ -0.75Δ）凹Dmin凹??0 將模具公差按 IT10 級選擇則 =0.1mm凹 把 =38.13,Δ=0.13,代入max 則 =（38.13-0.75×0.13）凹 1.0? =38.03 1.0? 圓整后為：38.0 3. 間隙取在凸模上，則凸模的尺寸為： =（ -0.75Δ-Z）凸Dmax0凸?? 把 =38.13,Δ=0.13，Z=2.0mm. =0.1mm 代入凸 則 =（38.13-0.75×0.13-2.0）凸 01.? =36.0301.? 圓整后為：36.0 3.2? 圖 3-5 凸凹模圖 3-4 翻邊成型模 圖 2-4 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 11 - 4.沖壓設備的選擇 由于復合模的特點，為防止設備超載，可按公稱壓力 (1．6～1．8)壓F? 選擇壓力機。模具設計手冊末附錄 B3 選取公稱壓力為 250kN 的開式壓力機。總F 其與模具設計的有關參數(shù)為: 公稱壓力：250KN 滑塊行程：65mm 最大閉合高度：270mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：55mm 工作臺孔徑：370mm×560mm 模柄孔尺寸：Φ40mm× 60mm 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 12 - 5.模具總體結構的設計 5.1 繪制模具總體結構草圖 模具的結構如圖：（如圖 5-1） 主要有上模座、下模座、沖孔凸模、落料凹模、沖孔落料翻邊凸凹模、翻邊 成型模、卸料塊等零件組成。 圖 5-1 軸蓋沖裁復合模 1-下模座 2-導柱 3-卸料板 4-上模固定板 5-導套 6 沖孔凸模 7-上模座 8-墊板 9-落料凹模 10-成型模 11-頂出器 12-推板 13-模柄 14-凸凹模 15-卸料板 16-頂桿 17-下模固定板 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 13 - 5.2 模具結構的設計，確定結構件的形式 5.2.1 卸料零件計算 上卸料采用剛性卸料裝置。壓力機滑塊上的打料橫梁通過打料棒、頂板、頂 桿、卸料塊將制件從上橫中打出。 下卸料是采用橡膠作為彈性元件的彈性裝置。 由式計算橡膠的自由高度。 =（3.5～4）自 由H工 作S 式中 —工作行程與模具修模量式調(diào)整量（4～6）再加 1。工 作 =（5.0+1+4）mm=10mm;工 作S 則 =（3.5～4）×10=35～40mm;自 由 取 =35mm;自 由 橡膠的裝配高度 =(0.85～0.9)H=29.75～31.5mm;2 取 =30mm.2H 卸料彈簧的設計計算： 根據(jù)模具結構初定 6 根彈簧，每根彈簧分擔的卸料力為： /n=1.07KN/6=178.33N卸F 根據(jù)預壓力 （﹥178.33）和模具結構尺寸，由模具設計手冊附錄既表 2-預 6，初選出序號 34～38 的彈簧，其最大工作負荷 =330N﹥178.33N1F 彈簧負荷（F）與行程（s）曲線 表 5-1 圓鋼絲螺旋彈簧規(guī)格 序 號 彈簧外徑 D/mm 材料直徑 d/mm 節(jié)距 t/mm mH/0 自 由 高 度 F/1時 的 高 度受 負 荷 N/1最 大 工 作 負 荷 34 20 3 5.5 25 17.6 330 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 14 - 35 35 24.0 36 45 30.2 37 55 36.6 38 65 43.0 校驗是否滿足 ≥ ，查書附錄既負荷—行程曲線上圖，并經(jīng)過計算可得以1S總 下數(shù)據(jù)： 序號 mH/0/1101H??）（ 預預 3.178?FS修工預總 SS?? 34 25 17.6 7.4 4.0 12.5 35 35 24.0 11 5.8 14.3 36 45 30.2 14.8 7.4 15.9 37 55 36.6 18.4 9.5 18.0 38 65 43.0 22 11.6 20.1 由表中數(shù)據(jù)可見，序號 37、38 的彈簧均滿足 ≥ ，但選序號 37 的彈簧最合適1S總 了，因為彈簧太長，會使模具高度增加，37 號彈簧的規(guī)格： 外徑：D=20mm 鋼絲直徑：d=3.0mm 自由高度： =55mm0H 裝配高度： = - =55-9.5=45.5mm.2預S 5.2.2 定位零件的確定 定位零件的作用，是使條料或毛坯在精沖在確定正確的位置，從而保證沖出 合格的制件，根據(jù)毛壞和模具不同的特點，必須采用不同形式的定位裝置，沖模 中常見的定位零件有定位板、定位銷、擋料銷、導料銷，側壓板等。 對于帶有彈壓卸料板的沖模，若采用活動擋料銷，在沖件時活動擋料銷隨凹 模的下行而壓入孔內(nèi)，工作方便，但是要求彈壓卸料板較厚，對于彈壓卸料板較 薄的板料，如果采用固定擋料銷的形式，在凹模的相應位置留出空間，同時滿足 沖件要求，而且經(jīng)濟性好，因此選用固定擋料銷，參照 GB2866.11—81 固定擋料 銷 A 型, 材料:45 鋼, 基本尺寸:d4, 熱處理硬度:HRC43 ~ 48。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 15 - 5.2.3 卸料裝置的確定 彈壓卸料板兼有壓料和卸料兩大作用，它可在沖壓開始時起壓料作用，結束 后起卸料作用，主要用于精沖薄料和要求制件平整的沖模中，其彈力可用彈簧或 橡膠獲得，也可以通過頂桿安裝在下模座或壓力機工作臺下而的彈頂器或氣墊獲 得。 彈壓卸料板上開孔大小，即卸料孔每側與凸模保持間隙 C=0.1～0.2t,t 為材 料厚度。 為保證裝配后卸料板的平行度，同一付模具各卸料螺釘?shù)拈L度 L 及孔深 H 都 必須保持一致，相差不超過 0.02mm. 彈壓卸料板受彈簧，橡膠等零件的限制，卸料力小，主要用于料厚在 1.5mm 以下薄件的卸料工作。 5.2.4 推件裝置的設計 把制件或廢料從裝于上模座的凹模中推出來的零件，稱為推件裝置。推件裝 置的推力，可以利用壓力機上的打桿在打桿橫梁作用下得到，或利用上模內(nèi)安裝 彈簧或橡膠得到. 推件器要在能保證平穩(wěn)推下制件的前提下，受力點盡量少些， 為使推件力均勻分布，推件要均勻分布，長度一致。因此，在軸蓋沖模中選用了 三根長度一致的推件（即圓柱銷）均勻分布在圓周上，推出制件。 5.2.5 頂桿的確定 頂桿的作用是在沖裁完畢后，將滯留在凸凹模的制件頂出的機構。 在軸蓋沖模中采用 Φ4 的頂桿，因頂力很小，Φ4 的桿足夠強度。 5.2.6 模柄的確定 中、小型沖模通過橫柄將上模固定在壓力機的滑塊上，模柄的結構形式較多， 主要有：旋入式；壓入式；凸緣式；浮動式。 本模具采用凸緣式模柄。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 16 - 5.2.7 固定板的設計 固定板用于中、小型凸?；虬寄９潭ㄔ谀Ｗ希赐庑畏譃閳A形和矩形兩種， 其平面輪廓尺寸除應保證凸、凹模安裝孔外，還應考慮螺釘和銷釘孔的定位，厚 度一般取凹模厚度的 60%~80%。固定板孔與凸、凹模采用過渡配合（H7/m6） 。壓 裝后端面磨平，以保證沖模垂直度。 5.2.8 墊板的設計與標準 墊板主要用于直接承受和擴散凸、凹模傳來的壓力，以降低模座所收的單位 壓力，防止模座被局部壓陷，影響模具正常工作。模具是否用墊板，根據(jù)模座承 受壓力大來確定，凸（凹）模支承端面對模座的單位壓力為： σ = P／A 式中： P — 沖裁力 A — 凸（凹模）支承端面面積 σ 小于等于[σ]模座許用應力則應在凸（凹）模與模座間加經(jīng)淬硬磨平的墊板， 墊板厚度一般取 6 ~ 12mm，外形尺寸按固定板形狀決定。 5.3 模架的選擇 根據(jù)主要零件的結構、外形尺寸及卸料裝置的尺寸。模架選用適用中等精度， 中小尺寸沖壓件的后側導柱模架從右向左送、操作方便。 上模座：L/mm× B/mm×H/mm=200×200×35 下模座：L/mm×B/mm×H/mm=200×200×40 導柱：d/mm×L/mm=Φ22×130 導套：d/mm×L/mm×D/mm=Φ22×60×33 墊板厚度取：8mm 落料凹模的厚度已定為：40mm 卸料板厚度?。?mm 彈簧外露高度：（45.5-13.5）=32mm 模具的閉合高度：35+40+8+8+40+32+1=164mm 所以 =164mm閉H 模具閉合高度滿足 +10 -5,故認為合適。min?閉Hmax 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 17 - 6.模具的動作過程 工作時，將毛皮條料放入彈性卸料板 3 上，有擋料銷定位，上模下行，沖孔 凸模 6 進行沖孔，同時落料凹模 9 完成落料動作，上模繼續(xù)下行時，翻邊成型模 10 與凸凹模 14 進行翻邊?；瑝K運行到下死點，對工件進行整修。沖壓工序完畢 后開模，如工件滯留在下模，有橡膠將工件頂出，如工件滯留在上模，有頂出器 頂出。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 18 - 7.模具主要零件結構設計的分析 7.1 沖孔凸模設計 根據(jù)沖壓件的的形狀和尺寸，沖孔凸模采用整體式的直通式（主要由于模具 安裝的空間限制而采用直通式） ，截面形狀是圓形，刃口形狀為平刃。 凸模材料：Cr12MoV 由于沖件形狀已決定了橫向尺寸和形狀，所以在一般情況下，凸模的強度是足夠 的，但是，對于特制細長的凸模和板料厚度大的情況，才需要進行壓應力和彎曲 應力的校核，檢查其危險面尺寸和自由長度是否滿足強度要求。 壓應力校核公式： 表 7-1 圓形凸模 ≥ 4tτ/[ σ ]mind壓 非圓形凸模 ≥ F/[ σ ]A壓 彎曲應力的校核： 表 7-2 圓形凸模 非圓形凸模 無導向裝置 ≥ 95 / maxL2dF 425maxL?/IF 帶導向裝置 ≥ 270 / 1200 式中： － 凸模最小直徑 (mm)ind T － 材料厚度 (mm) I －材料抗剪強度 (MPa) － 凸模最窄處的截面積 (mm 2)minA F － 沖裁力 T － 凸模材料許用壓力 (MPa) D － 凸圓最小直徑 (mm) I － 凸模最小截同的慣性矩 (mm 4) 沖孔凸模是直通式最小直徑是 19.3mm,進行沖裁的板料厚度為 1mm 。既不屬于細 長桿，又不屬于板料厚的零件，所以凸模的強度足夠不需進行壓應力和彎曲應力 的校核。 沖孔凸模的固定方式，采用螺釘?shù)跹b固定。直通式凸模為方便固定板型孔的 加工，則采用 M7/h6 的基軸制過渡配合。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 19 - 7.2 落料凹模的設計 凹模是在沖壓過程中，與凸模配合直接對沖制件進行分離或成型的工作零件。 凹模的材料選取：Cr12MoV 刃口形式：選用刃口，根據(jù)沖裁件的形狀、厚度、尺寸精度以及模具的具 體結構決定，采用刃口形式為直通式。 凹模外形尺寸：凹模的外形尺寸是指其平面尺寸和厚度，凹模的外形一 般為圓形和矩形兩種。因沖裁件屬于中小型工件，故采用圓形凹模。 由于沖裁時凹模受力狀態(tài)比較復雜，目前還不能用理論方法精確的計算， 必須中和考慮各方面因素，在實際生產(chǎn)中首先采用經(jīng)驗公式確定. 凹模的高度和厚度通過經(jīng)驗公式計算。 凹模高度計算公式： h = k×d = 0.35×43.55 = 15.24（mm） 凹模厚度計算公式： c = (1.5 ~ 2)h = (1.5 ~ 2)×15.24 = 22.86 ~ 30.48 （mm） 式中： h — 凹模高度（mm） （ 15mm）? k — 系數(shù) d — 最大直徑（mm） c — 凹模厚度（mm）,（ 30 ~ 40mm） 由于結構需要選取凹模高度 h = 40 mm，凹模厚度 c = 37.5 mm。 落料凹模的固定方法：采用上模固定板固定，與固定板采用 H7/m6 過渡配合， 上端帶臺肩，以防拉下。 7.3 凸凹模的設計 復合模中同時具有落料凹模和沖孔凸模的作用的工件零件。 凸凹模工作面的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。 因此從強度方法考慮，其壁厚應受最小值限制。凸、凹模壁厚于模具結構有關： 當模具采用正狀結構時，內(nèi)孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；當模具 為倒裝結構時，若內(nèi)孔為直通形刃口形式，且采用下漏料方式，則內(nèi)孔積存廢料， 脹力大，故最小壁厚應大些。 不積聚廢料的凸凹模的最小壁厚： 1.對黑色金屬硬材料約為工件料厚的 1.5 倍，但不小于 0.7 mm。 2.對有色金屬和軟材料的工件約等于工件料厚，但不小于 0.5 mm。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 20 - 積聚廢料凸凹模的最小壁厚： 目前一般按經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定，倒裝復合模的凸凹模最小壁厚列于表 2-7。 表 7-3 倒裝復合模的沖裁凸凹模的最小壁厚 料厚 t(mm) 0.4 0.5 0.6 0.7 最小壁厚 a(mm) 1.4 1.6 1.8 2.0 料厚 t(mm) 0.8 0.9 1.0 1.2 最小壁厚 a(mm) 2.3 2.5 2.7 3.2 軸蓋沖模采用倒裝復合模，沖裁凸凹模內(nèi)孔有廢料積聚，經(jīng)查表，最小壁厚 為 2.7。由工件圖可知，凸凹模的壁厚為 10mm 大于最小壁厚，滿足要求。 （如圖 2-5） 上部的成型凸凹模屬于不積聚廢料的凸凹模。故最小壁厚約等于工件料厚。 即：最小壁厚為 1.0mm，凸凹模的壁厚為 2.3mm 大于最小壁厚，滿足要求。 （如圖 2-5） 7.4 翻邊成型模的設計 翻邊成型模是凸凹模的一種，故設計與凸凹模相似。屬于不積聚廢料的凸凹 模，故最小壁厚約等于 1.0mm，成型模的壁厚為 5.0mm 大于最小壁厚，滿足要求。 （如圖 2-4） 固定方法：采用與落料凹模 H7/K6 的過渡配合，在與上模固定板配合。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 21 - 8.模具圖樣設計 備料清單 標準件 序號 零件名稱 實際尺寸 數(shù)量 材料 1 上模座 200×200 1 HT200 2 下模座 200×200 1 HT200 M10×22 3 M8×50 43 圓柱頭內(nèi) 六角螺釘 M8×40 4 45 4 卸料螺釘 Ф8×50 6 45 Ф8×52 3 Ф8×44 35 圓柱銷 Ф5×16 3 45 6 擋料銷 Ф4 3 45 7 導柱 Ф22×130 2 20 8 導套 Ф22×60×33 2 20 9 模柄 Ф40×60 1 Q235 10 彈簧 D20×55 6 65Mn 11 硬橡膠圈 Ф40×18.5 1 硬橡膠 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 22 - 非標準件 序號 零件名稱 實際尺寸 數(shù)量 材料 硬度（淬火） 1 彈性卸料板 130×130×13 1 45 2 沖孔凸模 Ф25×45 1 Cr12MoV HRC58-60 3 墊板 130×130×13 1 45 HRC43-48 4 上模固定板 135×135×28 1 Q235 5 打桿 Ф20×95 1 45 HRC43-48 6 落料凹模 Ф70×45 1 Cr12MoV HRC60-62 7 成型模 Φ55×45 1 Cr12MoV HRC58-62 8 頂出器 Ф35×30 1 45 HRC43-48 9 推板 Ф40×8 1 45 HRC43-48 10 凸凹模 Ф60×50 1 Cr12MoV HRC58-62 11 壓料器 Ф20×10 1 45 HRC43-48 12 卸料板 Ф45×8 1 45 HRC43-48 13 頂桿 Ф10×50 4 Cr6WV HRC50-56 14 下模固定板 Ф90×20 1 Q235 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 23 - 9.模具裝配與調(diào)試 9.1 對于導柱復合模裝配，應以凸凹模作為裝配基準件 先將裝有凸凹模的固定板用螺栓和銷釘安裝、固定在指定的模座的相應位置 上；再按凸凹模的內(nèi)形裝配、調(diào)整沖孔凸模固定板的相對位置，使沖孔凸、凹模 間的間隙趨于均勻，用螺釘固定；然后再以凸凹模的外形為基準，裝配、調(diào)整落 料凹模相對凸凹模的位置，調(diào)整間隙，用螺釘固定。 再安裝其它的零件。 安裝順序： 1、組件裝配 模架的組裝，模柄的裝入，凸模及凸凹模在固定板上的組裝 2、總裝配 先裝上模，再以上模為基準裝下模 3、調(diào)整凸凹模的間隙 4、安裝其它輔助零件 5、檢查、試件 9.2 模具裝配過程見下頁表 裝配過程： 序號 工序 工藝說明 1、 檢查零件及 組件 檢查沖模各零件及組件是否符合圖樣要求，并檢查凸凹模間隙的均 勻程度，各輔助零件是否配齊 1、先將模架組裝好，即推板 13 放入上模座 7 內(nèi)型腔，打桿 14 與模 柄 15 的組合體放入上模座里并用螺釘 16 固定。 2、把落料凹模 10、成型模 11 裝入上模固定板 4 中，再將其磨平。 將頂出器 12 裝入與成型模 11 相配。沖孔凸模 6 有螺釘 18 固定在墊 板上，使其與頂出器 12 配合間隙均勻，并保證其垂直度，打入銷釘 17。 3、墊板 8、上模固定板 4 和上模座 7 用內(nèi)六角螺釘 20 固定連接， 用凸凹模 24 對沖孔凸模 6 和落料凹模 10、成型模 11 初找正其位置， 進行調(diào)整，緊固螺釘 20。 4、按上模固定板 4 上的螺紋孔配作上模各零件的螺紋過孔。 2、 裝配上模 5、拆開后分別進行擴孔、鉸孔，然后再用螺釘連接起來，用壓板壓 緊，鉆銷孔，打入銷釘。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 24 - 1、在下模座 1 的內(nèi)型腔放入橡膠 28 和卸料板 26，凸凹模 24 裝入 下模固定板 30，保證其同軸度。壓料器 25、頂桿 27 裝在凸凹模 24 上。 2、將其凸凹模 24、下模固定板 30、壓料器 25、頂桿 27 的組合體 與下模座 1、橡膠 28、卸料板 26 的組合體安裝，用螺釘 29 固定。 3、合上沖模，使凸凹模 24 的間隙均勻，進行調(diào)整。緊固螺釘，用 壓板壓緊，鉆銷孔，打入銷釘 23。 4、安裝彈壓卸料板 3，卸料螺釘 22，彈簧 21，進行調(diào)整使彈性卸 料板與下模座平行。 3、 裝配下模 5、安裝其它零件。 1、切紙試沖4、 試沖與調(diào)整 2、裝機試沖 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 25 - 10結論 本次畢業(yè)設計歷時三個多月，是四年來規(guī)模最大、時間最長的一次設計。此 次設計無論工作量還是涉及到的知識面都很大，需要用廣泛的知識進行綜合處理 與分析。是對畢業(yè)生這四年來的學習成果的考驗和總結，同時也讓我深深體會到 自身存在的許多不足之處，這也是今后在社會上學習的一種動力，我將會不斷地 學習，不斷的充實自己。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計論文 - 26 - 參 考 文 獻 [1]李和平、吳霞.現(xiàn)代模具行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢綜述[J]. [2]胡興軍.我國模具業(yè)的發(fā)展及改進措施[J]. 世界制造技術與裝備市場 , 2005,(01). [3]趙昌盛,朱邦全. 我國模具材料的應用發(fā)展[J]模具制造, 2004,(11). [4]李大鑫,張秀棉. 模具技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢綜述[J]模具制造, 2005,(02). [5]洪慎章.現(xiàn)代模具工業(yè)的發(fā)展趨勢及企業(yè)特征[J]. 航空制造技術,2003,(06). [6]洪慎章．提高模具企業(yè)持續(xù)發(fā)展的關鍵措施．中國模具信息，2007. [7]盧 險 峰 .沖