無(wú)凸緣圓筒形件-氣瓶沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)【落料拉深復(fù)合模、縮口模含2副模具24張CAD】

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11 緒 論目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜螅饕蚴俏覈?guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1.1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀我國(guó)模具近年來(lái)發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003 年我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有 2 萬(wàn)多家，從業(yè)人員約 50 多萬(wàn)人，2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢(shì)頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿(mǎn)，2004 年模具產(chǎn)值 530 億元。進(jìn)口模具 18.13 億 美元，出口模具 4.91 億美元，分別比 2003 年增長(zhǎng) 18%、32.4%和 45.9%。進(jìn)出口之比 2004 年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá) 13.2 億美元，為凈進(jìn)口量較大的國(guó)家。在 2 萬(wàn)多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過(guò)億元的模具企業(yè)只有 20 多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。 近年來(lái)， 模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專(zhuān)業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；國(guó)企股份制改造步伐加快等。雖然說(shuō)我國(guó)模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國(guó)尚存在以下幾方面的不足:第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營(yíng)企業(yè)近年來(lái)發(fā)展較快，國(guó)企改革也在進(jìn)行之中，但總體來(lái)看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，再加上國(guó)內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。 第二，開(kāi)發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，在市場(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國(guó)每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合 1 萬(wàn)美元，國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多是 15～20 萬(wàn)美元，有的高達(dá) 25～30萬(wàn)美元，與之相對(duì)的是我國(guó)相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過(guò)去作坊式管理，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 2第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來(lái)看裝備水平仍比國(guó)外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和 CAD/CAM 應(yīng)用覆蓋率要比國(guó)外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問(wèn)題長(zhǎng)期得不到較好解決。裝備水平低，帶來(lái)中國(guó)模具企業(yè)鉗工比例過(guò)高等問(wèn)題。第四，專(zhuān)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長(zhǎng)期以來(lái)受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)水平低，專(zhuān)業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占 45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國(guó)際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，對(duì)模具制造周期影響尤甚。 第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后．模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比，無(wú)論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。1.1.2　國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)在過(guò)去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來(lái)的十年，中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面: 1） 模具日趨大型化； 2）在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用 CAD/CAE/CAM 技術(shù)； 3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)； 4）在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)； 5）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率； 6）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)； 7）模具的精度將越來(lái)越高； 8）模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化； 9）研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程； 10）開(kāi)發(fā)新的成形工藝和模具。 31.2　國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車(chē)、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％～80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無(wú)法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。近幾年，全球模具市場(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場(chǎng)年交易總額為600～650 億美元左右。美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。 國(guó)外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到 50%以上；國(guó)外模具企業(yè)的組織形式是"大而專(zhuān)"、"大而精"。2004 年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，從德國(guó)工、模具行業(yè)組織——德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企業(yè)約 5000 家。2003 年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá) 48 億歐元。其中（VDMA）會(huì)員模具企業(yè)有 90 家，這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國(guó)模具產(chǎn)值的 90%，可見(jiàn)其規(guī)模效益。隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬(wàn)美元左右，而國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多 15～20 萬(wàn)美元，有的達(dá)到 25～30 萬(wàn)美元。國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá) 70%以上，而我國(guó)才達(dá)到 45%。1.3　深圓筒拉深件模具設(shè)計(jì)與制造方面1.3.1 深圓筒拉深模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路拉深是沖壓基本工序之一，它是利用拉深模在壓力機(jī)作用下，將平板坯料或空心工序件制成開(kāi)口空心零件的加工方法。它不僅可以加工旋轉(zhuǎn)體零件，還可以加工盒形零件及其他形狀復(fù)雜的薄壁零件，但是，加工出來(lái)的制件的精度都很底。一般情況下，拉深件的尺寸精度應(yīng)在 IT13 級(jí)以下，不宜高于 IT11 級(jí)。只有加強(qiáng)拉深變形基礎(chǔ)理論的研究，才能正確地確定拉深工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決拉深變形中出現(xiàn)的各種實(shí)際問(wèn)題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。圓筒件是最典型的拉深件，根據(jù)計(jì)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(jù)計(jì)算的結(jié)果和選用的標(biāo)準(zhǔn)模 4架，判斷此次拉深不能采用標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度。導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度可根據(jù)拉深凸模與拉深凹模工作配合長(zhǎng)度決定．設(shè)計(jì)時(shí)可能高度出現(xiàn)誤差，應(yīng)當(dāng)邊試沖邊修改高度。1.3.2 深圓筒拉深模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度1.了解目前國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間 20 天；2.確定加工方案，所用時(shí)間 5 天；3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間 30 天；4.模具的調(diào)試，所用時(shí)間 5 天．1.4　縮口工件模具設(shè)計(jì)與制造方面縮口是沖壓基本工序之一，它是利用縮口模在壓力機(jī)作用下，將管坯或預(yù)先拉深好的圓通形件的口部直徑縮小的成形方法?？s口工藝在國(guó)防工業(yè)和民用工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。如槍炮的彈殼，鋼氣瓶等。2 汽瓶落料拉深復(fù)合模的設(shè)計(jì)工件名稱(chēng)：汽瓶生產(chǎn)批量：中批量材料：08 鋼厚度：1㎜ 5工件圖：如圖一所示圖 1 氣瓶2.1 工件工藝分析該工件為帶底筒形工件，可采用拉深工序制稱(chēng)筒形件，再進(jìn)行縮口成形?？s口時(shí)下部不變。此工件需要兩副模具—①落料拉深復(fù)合模。②縮口模。該制件為有底縮口件，因此采用外支撐縮口模具。2.2 工藝方案確定2.2.1 計(jì)算縮口因數(shù) 由圖可知，d=29㎜,D=38㎜.縮口因數(shù)計(jì)算如下：ｍ=d/D=29/38=0.76 采用外支撐模具 查表 5-12[1 得許用縮口因數(shù)為 0.6，則該工件可以一次縮口成形。2.2.2 計(jì)算縮口前毛胚高度 H 6由圖 1 可知，h 1 =0.59㎜ 按式（5-40）[] 計(jì)算毛胚高度H=1.05[h1 +(D2-d2 )/8Dsina*(1+√D/d)]=74.98mm取 H=75.0mm，縮口前毛坯如圖 2-1 所示圖 2-1 縮口前毛坯2.2.3 確定拉深次數(shù)此工件為無(wú)凸緣圓筒形工件，要求外形尺寸，沒(méi)有厚度不變的要求。此工件的形狀滿(mǎn)足拉深的工藝要求，可采用拉深工序加工。工件底部圓角半徑 r＝3mm,外形尺寸為 40mm，由于沒(méi)有公差等級(jí)標(biāo)注，所以?可以按未標(biāo)公差等級(jí)處理。 40mm 的公差等級(jí)為 IT14 級(jí)，滿(mǎn)足拉深工序?qū)ぜ畹燃?jí)的要求。工件的總體高度到最后可由修邊達(dá)到要求。08 鋼的拉深工藝性較好?？傊摴ぜ睦钚暂^好，需要進(jìn)行以下計(jì)算來(lái)判斷拉深次數(shù)。1. 計(jì)算毛坯尺寸根據(jù)零件尺寸，其相對(duì)高度為：Ｈ／Ｄ=（75-0.5）/ （40-1）=74.5/39=1.947.查表4.3.1 得切邊量 Δh=5ｍｍ，根據(jù)表面積相等原則，用解析法求該零件的毛坯直徑 D?？砂聪旅娴墓接?jì)算： 2 22241.70.5DdHrdr????公式見(jiàn)[2]。該件毛坯直徑： 7Ｄ=√（39 2+40*（74.5+5）-1.72*39*3-0.56*3*3=117.02mm式中：Ｄ——坯料直徑；ｄ、Ｈ、ｒ——拉深件直徑、高度、圓角半徑；2. 確定拉深次數(shù)坯料相對(duì)厚度為 ｔ／Ｄ=1/117.02=0.85％ 工件拉深因數(shù) ｍ總=ｄ／Ｄ=39/117.02=0.33 按表 4.4.4 知需要用壓料裝置。首次拉深時(shí)一般采用平面彈性壓邊裝置。再次拉深時(shí)，采用筒形壓邊圈。一般來(lái)說(shuō)再次拉深所需要的壓邊力較小，而提供壓邊力的彈性力卻隨著行程而增加，所以要用限位裝置。首次拉深 再次拉深圖 2-2 壓邊圈各次拉深采用形式首次拉深采用彈性壓邊圈，根據(jù)ｔ／Ｄ=0.85％查表 4.4.2 得各次極限拉深系數(shù)ｍ1=0.65、ｍ 2=0.75、ｍ3=0.78 ｍ4=0.84 ……………ｍ總〈ｍ1，所以此工件需要多次拉深。故 ｄ1= ｍ1* Ｄ=0.65*117.02=76.1 ｍｍ，ｄ2=ｍ 2*ｄ1=0.75*76.1=57.05 ｍｍ，ｄ3=ｍ 3*ｄ2=0.78*57.05=44.5 ｍｍ，ｄ4=ｍ 4*ｄ3=0.84*44.5=37.37 ｍｍ，ｄ4〈39ｍｍ所以應(yīng)該用 4 次拉深工序根據(jù)以上計(jì)算，最后確定工藝方案為：先落料，再進(jìn)行拉深，通過(guò)落料拉深復(fù)合模 8落出圓形毛坯再通過(guò)四次拉深完成圓筒形拉深件，最后通過(guò)縮口模進(jìn)行縮口成形。2.3 進(jìn)行必要的計(jì)算2.3.1 各次拉深工序件尺寸的確定經(jīng)調(diào)整后各次拉深系數(shù)為ｍ1=0.67，ｍ2=0.77 ，ｍ3=0.8 ，ｍ4=0.85。各次工序件直徑為：ｄ1=ｍ 1×Ｄ=0.67×117.02=78.4ｍｍ，ｄ2=ｍ 2×ｄ1=0.77×78.4=58.08ｍｍ，ｄ3=ｍ 3×ｄ2=0.8×58.08=45.88ｍｍ，ｄ4=ｍ 4×ｄ3=0.85×45.88=39ｍｍ各次工序件圓角半徑取以下數(shù)值：由表 4-13 查得 RA1 =5√（Ｄ-d）×t=6.2ｍｍ，故R1 = RA1 –t/2=5.7ｍｍ，R 2 = 0.8 R1 =4.56ｍｍ，R 3 =0.8 R2 =3.7ｍｍ，R 4 =3ｍｍ。各工序件高度為：h1=0.25×（Ｄ 2 /ｄ1-ｄ1） +0.43×R1 /ｄ1（ｄ1+0.32×R 1 ）=0.25×（117.02 2 /78.4-78.4）+0.43×5.7 /78.4（78.4+0.32×5.7）=26.3ｍｍ，h2=0.25×（Ｄ 2 /ｄ2- ｄ2） +0.43×R2 /ｄ2（ｄ2+0.32×R 2 ）= 0.25×（117.02 2 /58.08-58.08）+0.43×4.56 /58.08（58.08+0.32×4.56 ）=46.2ｍｍ，h3=0.25×（Ｄ 2 /ｄ3- ｄ3） +0.43×R3 /ｄ3（ｄ3+0.32×R 3 ）=0.25×（117.02 2 /45.88-45.88）+0.43×3.7 /45.88（45.88+0.32×3.7 ）=65.04ｍｍ，h4=h+Δh=80ｍｍ。 計(jì)算拉深工序件的高度是為了設(shè)計(jì)再拉深模時(shí)確定壓邊圈的高度， 再拉深模壓邊圈的高度應(yīng)大于前道工序件的高度。因此拉深工序件高度的計(jì)算不必很精確， 可取較大的整數(shù)值。當(dāng)末次拉深的凸模圓角半徑 大于拉深件底角1pr半徑 時(shí)， 將出現(xiàn)所計(jì)算的末次拉深高度 大于拉深件的高度 。這是正常的， rnH通過(guò)整形，減小 值，高度將減小至拉深p 件高度 （包括修邊余量） 9以上所得尺寸都是中徑尺寸，換算成外徑和總高度后繪制工序件 3-3 所圖 2-3 拉深草圖2.3.2 壓邊力和拉深力壓邊圈產(chǎn)生的壓邊力 F 壓 大小應(yīng)適當(dāng)，F(xiàn) 壓 太小，防皺效果不好； F 壓 太大，則會(huì)增大傳力區(qū)危險(xiǎn)斷面上的拉應(yīng)力，從而引起材料嚴(yán)重變薄甚至拉裂。因此，實(shí)際應(yīng)用中，在保證變形區(qū)不起皺的前提下，盡量選小的壓邊力。由式 4.4.6[3]得圓筒形件首次拉深壓邊力：FY1=????2 22 213.147.08.457.1454ADdrPKn????????????????以后各次拉深壓邊力：FY2=????2 22 213.1478.5.04.6.574drPKn????????????????FY4=????2 22 2343.145.839.5017dr n?????????FY3= ????2 22 233.48.5.4.3.5084drPKn???????????????? 10首次拉深力： 113.478.130.726.bFdtKKn??????以后各次拉深力： 22.5.4.85.bt331483096FdKKn??????42.9.7.bt落料力： 3.14.0243158LbbtDt n??卸料力： 0.587.9FKKn??卸 卸 落式中： Ｄ——坯料直徑； Ｐ——單位面積壓料力，其值由表得為 2.5MPA； ｄ1……ｄｎ——各次拉深后工序件的直徑； σb—被拉深材料的抗拉強(qiáng)度(MPa)； Ｋ1，Ｋ2——修正系數(shù)查表 4.4.6 得Ｋ1=0.72，Ｋ2=0.85，0.8，0.7；L——周邊長(zhǎng)度； K 卸 ——查表為 0.052.3.3 工序壓力，初選壓力機(jī)按式 4-37[2]各壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力為：F 壓 1≧1.9（F Y1 +F1+ FL+F 卸 ）=1.9×（14.5+76.22+158+7.9）=487.60 KN，計(jì)算工序總壓力：F 總＞ 487.60KN壓力機(jī)的主要參數(shù)如下表表一 所選擇壓力機(jī)的相關(guān)參數(shù) 11型號(hào)公稱(chēng)壓力/kN滑塊行程/mm最大封閉高度/mm工作臺(tái)尺寸 /mm可傾斜角/·封閉高度調(diào)節(jié)量/mmJH23-63 630 130 480 480×710 30 100JH23-25 250 65 270 370×560 30 55JH23-16 160 55 220 300×450 35 452.3.4 模具工作部分的計(jì)算1. 拉深模的間隙深間隙對(duì)拉深過(guò)程有較大的影響。它不僅影響拉深件的質(zhì)量與尺寸精度，而且影響拉深模的壽命以及拉深是否能夠順利進(jìn)行。因此，應(yīng)該綜合考慮各種影響因素，選取適當(dāng)?shù)睦铋g隙值，既可保證工件的要求，又能使拉深順利進(jìn)行。本模具的拉深間隙查表得出：Z1/2=1.2t=1.2mm Z2/2=1.1t=1.1mmZ3/2=1.1t=1.1mm Z4/2=t=1 mm2. 拉深模的圓角半徑凸模、凹模的選用在制件拉深過(guò)程中有著很大的作用。凸模圓角半徑的選用可以大些，這樣會(huì)減低板料繞凸模的彎曲拉應(yīng)力，工件不易被拉裂，極限拉深因數(shù)會(huì)變小些；凹模的圓角半徑也可以選大些，這樣沿凹模圓角部分的流動(dòng)阻力就會(huì)小些，拉深力也會(huì)減小，極限拉深因數(shù)也會(huì)相應(yīng)減小。但是凸、凹模的圓角半徑也不易過(guò)大，過(guò)大的圓角半徑，就會(huì)減少板料與凸模和凹模端面的接觸面積及壓邊圈的壓料面積，板料懸空面積增大，容易產(chǎn)生失穩(wěn)起皺?？紤]到實(shí)際采用的拉深系數(shù)均接近其極限值，故首次拉深凹模圓角半徑 應(yīng)大1dr些，可按公式 ， 和0.8dtr?（ D-） 1(0.6~9)dndnrr?? 12，公式見(jiàn)[3]計(jì)算各次拉深凸模和凹模的圓角半徑并化整，分1(0.6~)pnpnrr??別為：R a1=RT1=6.2 mm 　R A2=RT2=5.36mmR A3=RT3 =4.3　mm 　R A4=RT4 =3mm 3. 凸凹模工作部分的尺寸和公差由于工件要求內(nèi)形尺寸，故拉深以凸模為基準(zhǔn)，模具的制造公差按 IT8 級(jí)選取。用配作法加工凸，凹模，用線(xiàn)切割機(jī)加工。根據(jù)公式： 查表得： 0min(.4)TTd?????0.3,.5TA??0.740.740.62.62123408,58,5839dd???按公式計(jì)算出各次凸模的尺寸為： 00001.32.33.34.3, ,1,925TTTTmddm???????間隙取在凹模上根據(jù)公式；Z1=2.4， 。 Z2=Z3=2.2，Z4=2 。計(jì)算出各次拉深凹模的尺寸為： 0()AATdZ???.20.20.20.2123408,658,48,15AAmdmdmdm??????落料時(shí)以凹模為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)： ，D=117.02 0-0.87 ，ax0()AADX????查表得：，min0.25..1.6A TXZ????， ， ，0.25025(1787)9D????00min.164TTA???2.4 模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.4.1 模具類(lèi)型的選擇 13由沖壓工藝分析可知，采用落料拉深復(fù)合模完成落料和首次拉深，再通過(guò)拉深模完成以后各次拉深。2.4.2 定位方式的選擇因?yàn)樵撃＞呤褂玫氖菞l料，所以導(dǎo)料使用導(dǎo)料銷(xiāo)，送進(jìn)步距控制采用擋料銷(xiāo)。2.4.3 卸料、出件方式的選擇模具采用彈性卸料板卸料，剛性打件。2.4.4 導(dǎo)向方式的選擇為了提高模具和質(zhì)量，方便安裝和調(diào)整，采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。2.5 主要零部件的設(shè)計(jì)2.5.1 落料凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化整體式凹模如圖 3-6 裝于下模座上，由于下模座孔口較大因而使工作時(shí)承受彎曲力矩，若凹模高度 H 及模壁厚度 C 不足時(shí)，會(huì)使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破壞。但由于凹模受力復(fù)雜，凹模高度可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即凹模高度 H=KB凹模壁厚 C=(1.5~2)H式中 B----凹?？椎淖畲髮挾龋琺m 但 B 不小于 15mmC-----凹模壁厚，mm 指刃口至凹模外形邊緣的距離；K=系數(shù)，取 0.40凹模高度：H=KB=0.40×117.02=46.81mm 按表取標(biāo)準(zhǔn)值 47mm凹模壁厚：C=1.5H = 1.2×47=56mm凹模刃口尺寸如上 2.3 所計(jì)算結(jié)果。凹模由于采用整體式凹模，所以由外形落料凹模確定其凹模板厚度，其凹模刃口高 14度由表 2.40 查得 h=6mm，β= 20上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.7~2.0）d。d 為螺孔的距離，由于凹模厚度為 17mm，所以根據(jù)表 2.46﹝2﹞查得螺孔選用 4×M8的螺釘固定在下模座。如圖 2-4 圖 2-4 整體式落料凹模結(jié)構(gòu)圖 2-5 螺釘位置 15圖 2-5 凹模上的螺孔設(shè)計(jì)與選用螺孔到凹模外緣的最小距離 a2=1.5d=1.5×8=12mma3=1.13d≈9mm凹模上螺孔間距由表 2.47 查得最小間距為 40mm，最大間距為 90mm。 　　　螺孔到銷(xiāo)孔的距離一般取 b>2d,所以 b 應(yīng)大于 16.根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板 250 mm×250 mm×40mm。2.5.2 拉深凸模拉深凸模的外形尺寸〔工作尺寸〕由前面的計(jì)算確定。它需要三個(gè)以上的螺紋孔，以便與下模座固定。拉深凸模上一般開(kāi)有出氣孔，這樣會(huì)使卸件容易些，否則凸模與工件由于真空狀態(tài)而無(wú)法卸件。其凸凹模結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 3-5 所示，首次拉深凸模結(jié)構(gòu)如圖 3-6 所示。圖 2-6 首次拉深凸模2.5.3 凸凹模（落料凸模、拉深凹模）內(nèi)形尺寸由拉深凸模，外形尺寸由落料凹模尺寸采用配做法加工；拉深凹模需要有三個(gè)以上的螺釘與上模座固定，還需要兩個(gè)與上模座同時(shí)加工的銷(xiāo)釘孔。其結(jié)構(gòu)如圖 2-7示。 16圖 2-7 凸凹模2.5.4 壓邊圈在拉深工序中，為保證拉深件的表面質(zhì)量，防止拉深過(guò)程中材料的起皺，常采用壓邊圈用合適的壓邊力使毛坯的變形區(qū)部分被壓在凹模平面上，并使毛坯從壓邊圈與凹模平面之間的縫隙中通過(guò)，從而制止毛坯的起皺現(xiàn)象。壓邊圈的內(nèi)形與拉深凸模間隙配合，外形套有半成品制件。一般與頂料桿(三根以上) 、橡皮等構(gòu)成彈性卸料系統(tǒng)。2.5.5 確定凸模的通氣孔表 4-14，查得凸模的通氣孔直徑為 ?1=?2=6.5mm，?3=?4=5mm，一般均布 4～7 個(gè)通氣孔。2.5.6 推件塊一般與打料桿聯(lián)合使用，屬于剛性卸件裝置，靠?jī)烧叩淖灾匕压ぜ虺鰜?lái)。打料塊與拉深凹模間隙配合。 17圖 2-8 推件塊2.5.7 選用模架、確定閉合高度及總體尺寸由于拉深凹模外形尺寸不大，首次拉深落料復(fù)合模和以后各次拉深模，都選用后側(cè)導(dǎo)柱模架。再按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)表 3-1。表 3-1 首拉深復(fù)合模模 架 規(guī) 格 選 用名稱(chēng) 尺寸 材料 熱處理上模座 250×250×40 HT200 HRC45～50下模座 250×250×63 HT200導(dǎo)柱 45×230、50×230 20 滲碳 58～62導(dǎo)套 45×125×48、50×125×48 20 滲碳 58～62模柄標(biāo)記：A40? 60 JB/T 7646.1；打桿長(zhǎng)度比模柄高出 5～10㎜； 墊板厚度：12mm；凸模固定板厚度：32mm； 凸凹模固定板厚度：21㎜；卸料板厚度：14 mm； 卸料板上彈簧預(yù)留沉孔：6mm；壓邊圈為 ?117.02mm 高度為 10mm；模具的閉合高度 H 閉 =H 上 +H 凸 +H 凸凹 +2×H 墊 +H 下 =40+64+50+24+63=241mm 182.6 模具總裝圖由以上設(shè)計(jì)，可得到模具的總裝圖如圖 2-7，其工作過(guò)程是：模具在工作時(shí)，將前一道工序拉深后所得的半成品坯件套在壓邊圈上。凹模裝在上模，凸模裝在下模。待凹模隨上模下降時(shí)，首先將坯件壓住，然后坯件和壓邊圈同時(shí)向下推，凸模逐漸露出壓邊圈，而將坯料上端一部分材料壓入凹模內(nèi)，使坯件在凸、凹模作用下，產(chǎn)生塑性變形而制成所要求的零件。當(dāng)凹模隨上?；厣龝r(shí)，零件制品在打料塊及打料桿的作用下，將其從凹模內(nèi)推出。而壓邊圈在緩沖器系統(tǒng)作用下又回到原位，準(zhǔn)備下一次拉深。圖 2-7 落料拉深復(fù)合?？傃b圖2.7 沖壓設(shè)備的選定壓力機(jī)的工作行程需要考慮工件的成形和方便取件，因此，工作行程根據(jù)拉深力的計(jì)算結(jié)果和工件的高度，選擇壓力機(jī)：由于拉深力很大,所以首次拉深選 J23-63.同樣,選擇第二次拉深、第三次拉深所用壓力機(jī),分別為第二次拉深：J23-25、第三次拉深： J23-16． 192.8 沖壓模具零件加工工藝的編制2.8.1 凹模加工工藝過(guò)程 如表 6-1 所示表 6-1 落料模加工工藝過(guò)程 20工序號(hào)工序名稱(chēng) 工序內(nèi)容 設(shè)備1 備料 將毛坯鍛成 252×252×47mm2 熱處理 退火3 銑 銑六面,厚度留單邊磨量 0.2~0.3mm 銑床4 平磨 磨厚度到上限尺寸,磨側(cè)基面保證互相垂直 平面磨床5 鉗工 劃各型孔,螺孔,銷(xiāo)孔位置劃漏孔輪廓線(xiàn)6 鉗工 加工好凸模,配作沖孔凹模達(dá)要求7 銑 銑漏料孔達(dá)要求 銑床8 鉗工 鉆鉸 4×φ10 ,鉆攻 4×M12015.? 鉆床9 熱處理 淬火,回火,保證 HRC60~6410 平磨 磨厚度及基面見(jiàn)光 平面磨床11 線(xiàn)切割 按圖切割各型孔,留 0.005~0.01 單邊研量 線(xiàn)切割機(jī) 床12 鉗工 研光各型孔達(dá)要求13 檢驗(yàn) 212.8.2 凸模加工工藝過(guò)程 如表 6-2-1,6-2--2,6-2-3 所示表 6-2-1 落料凸凹模加工工藝過(guò)程工序號(hào)工序名稱(chēng) 工序內(nèi)容 設(shè)備1 備料 將毛坯鍛成 ?120×55mm2 熱處理 退火 223 銑 銑面,厚度留單邊磨量 0.2~0.3mm 銑床4 平磨 磨厚度到上限尺寸,磨側(cè)基面保證互相垂直 平面磨床5 鉗工 劃刃口輪廓尺寸及孔位置尺寸6 鉗工 加工好凹模,配作落料凸模達(dá)要求7 線(xiàn)切割 按圖切割各型孔,留 0.005~0.01 單邊研量 線(xiàn)切割機(jī) 床8 熱處理 淬火,回火,保證 HRC60~649 鉗工 磨各配合面達(dá)要求10 檢驗(yàn)表 6-2-2 拉深凸模加工工藝過(guò)程工序號(hào)工序名稱(chēng) 工序內(nèi)容 設(shè)備1 備料 備料 φ80×80mm2 熱處理 退火3 車(chē)外圓 車(chē)外圓達(dá)配合尺寸 車(chē)床 234 車(chē)工作 尺寸 車(chē)工作尺寸達(dá)要求 車(chē)床5 倒角 倒角達(dá)要求 車(chē)床6 鉗工 拋光達(dá)表面要求7 熱處理 淬火,回火,保證 HRC58~628 鉗工 磨平上下表面達(dá)要求9 檢驗(yàn). 3 汽瓶縮口模的設(shè)計(jì)3.1 必要的工藝計(jì)算3.1.1 縮口力，初選壓力機(jī)已知凹模與工件的摩擦因數(shù) μ=0.1，δ b=430MPa.縮口力 F 按式 (5-43)［1］計(jì)算：F=K[1.1×3.14Dtδb （1-d/D）×（1+μctga）×（1/cosa）]=1.15×[1.1×3.14×38×1×430×（1-29/38）×（1+0.1ctg20 ）×1/cos20]=38.93kN查文獻(xiàn)[4]開(kāi)式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號(hào)為 GB/T14348 和 GB/T14353，見(jiàn)表一。 24表一 所選擇壓力機(jī)的相關(guān)參數(shù)3.2 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.2.1 模具類(lèi)型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用縮口模完成縮口成形工藝。3.2.2 定位方式的選擇因?yàn)樵撃＞呤褂玫耐庵螇K和墊塊定位。3.2.3 卸料、出件方式的選擇模具采用剛性推件塊卸料。3.2.4 導(dǎo)向方式的選擇為了提高模具和質(zhì)量，方便安裝和調(diào)整，采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。3.3 主要零部件的設(shè)計(jì)3.3.1 縮口凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凹模采用整體式凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€(xiàn)切割加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合 25圖 3-1 整體式凹模的結(jié)構(gòu)及尺寸整體式凹模如圖 3 于上座上，由于是縮口模，工件對(duì)凹模有很大的張力。若凹模高度 H 及模壁厚度 C 不足時(shí)，會(huì)使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破裂。但由于凹模受力復(fù)雜，凹模高度可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即凹模高度 H=KB凹模壁厚 C=(1.5~2)H式中 B——凹?？椎淖畲髮挾?，mm，但 B 不小于 15mmC-----凹模壁厚，mm 指刃口至凹模外形邊緣的距離；K=系數(shù)，取 0.30凹模高度 H=KB=0.30×40=12mm 取≧15㎜，據(jù)需要選 H=25㎜凹模壁厚 C=1.5H = 1.5×25=30 凹模的長(zhǎng)度選取要考慮以下因素：a)保證有足夠的剛度和強(qiáng)度。b)有足夠空間安裝頂出器并使其運(yùn)動(dòng)靈活。選取凹模邊界為 125㎜×125mm。凹模材料選用 Cr12 制造，熱處理硬度為 2658～62HRC。凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.7~2.0）d； 圖 3-2 凹模上的螺孔設(shè)計(jì)與選用 d 為螺孔的距離，由于凹模厚度為 25mm，所以根據(jù)表 2.46﹝2﹞查得螺孔選用 4×M8 的螺釘固定在上模座。故選用如圖 8： 螺孔到凹模外緣的最小距離 a2=1.5d=1.5×8=12mma3=1.13d=1.13×8≈9mm凹模上螺孔間距由表 2.47 查得最小間距為 40mm，最大間距為 90mm。 　　　螺孔到銷(xiāo)孔的距離一般取 b>2d，所以 b 應(yīng)大于 16。縮口模采用外支撐式一次成形，縮口凹模工作面要求表面粗糙度為 Ra0.4℉μｍ。使用標(biāo)準(zhǔn)下彈頂器，采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，導(dǎo)柱導(dǎo)套加長(zhǎng) 160 考慮模具閉合高度 225㎜可頃壓力機(jī) 400kN.3.3.2 外支撐塊設(shè)計(jì) 27圖 3-3 外支撐塊通過(guò)外支撐塊來(lái)固定和定位縮口件。高度 105mm,外形直徑 119mm.內(nèi)孔直徑 40mm,通過(guò)推桿推動(dòng)其移動(dòng)來(lái)縮短開(kāi)模行程。3.3.3 卸料裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化該模具采用剛性頂出器壓力機(jī)的力作用在打桿上，打桿作用頂出器推出工件。頂出器的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖 3-4 所示。推出器：材料 45 鋼 硬度 43~48HRC圖 3-4 推出器 283.3.4 模柄模柄標(biāo)記：A40×100JB/T 7646.1模柄與上模座的聯(lián)接采用壓入式的結(jié)構(gòu)如圖 3-5 示。圖 3-5 壓入式的模柄3.3.5 打桿材料 Q235 硬度 48~52HRC 查模具設(shè)計(jì)大全可知模柄直徑 40㎜取打桿直徑為 11㎜ 打桿長(zhǎng)度應(yīng)比模柄高出 5~10㎜，結(jié)構(gòu)尺寸如圖 3-6 示：圖 3-6 打桿3.3.6 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 29由凹模周界可以選取標(biāo)準(zhǔn)模架。凹模周界Ｌ＝125mm,B=125mm,閉合高度 h1=225㎜材料為 ZG45(ZG310-570),0I 級(jí)精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架。如圖 3-7 示。圖 3-7 架后側(cè)模架導(dǎo)柱標(biāo)記：22×160GB/T2861.1 —9022×160 GB/T2861.1—90導(dǎo)套標(biāo)記：22×65×60 GB/T2861.6—9022×70×60GB/T2861.6—90上模座標(biāo)記：125? 125×32GB/T2855.5—90下模座標(biāo)記：125×125×40GB/T2855.5——90模具閉和高度：H 模 =32+25+60+68+40=2253.3.7 連接件選用與標(biāo)準(zhǔn)化本模具采用螺釘固定，銷(xiāo)釘定位。具體講內(nèi)六角螺釘標(biāo)記：35 鋼 M8?65 GB70—85螺釘標(biāo)記：35 鋼 M8?30 GB68—76圓柱銷(xiāo)釘標(biāo)記：35 鋼 6?65 GB 119—86 ?3.4 模具總裝圖 30該縮口模采用外正撐結(jié)構(gòu)其模具結(jié)構(gòu)圖如圖 9 示圖 9 縮口?？偨Y(jié)構(gòu)3.5 沖壓設(shè)備的選定前面已經(jīng)初選了壓力機(jī)，模座外形尺寸 125×125mm,閉合高度 225mm,有文獻(xiàn)[4]中，GB/T14353 型壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸為 630×450mm，最大閉合高度為 280mm，連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度為 56mm，模柄孔尺寸也于本副模具所選模柄尺寸相符。 31縮口凹模加工工藝卡工序號(hào)工序名稱(chēng) 工序內(nèi)容 設(shè)備1 備料 將毛坯鍛成 135mm×135mm×35mm2 熱處理 退火3 銑 銑六面,互為直角，厚度留單邊磨量 0.2~0.3mm 銑床4 平磨 磨厚度到上限尺寸,磨側(cè)基面保證互相垂直 平面磨床5 鉗工 畫(huà)出各孔位置線(xiàn)6 鉗工 劃各型孔,螺孔,銷(xiāo)孔位置劃漏孔輪廓線(xiàn)及穿絲孔線(xiàn)7 銑 銑漏料孔達(dá)要求 銑床8 鉗工 鉆鉸 4×φ6 ,鉆攻 4×M8015.? 鉆床9 熱處理 淬火,回火,保證 HRC58~6210 磨平面 磨厚度及基面見(jiàn)光 平面磨床11 線(xiàn)切割 按圖切割各型孔,留 0.005~0.01 單邊研量 線(xiàn)切割機(jī) 床12 鉗工 研光各型孔達(dá)要求13 檢驗(yàn) 32結(jié) 束 語(yǔ)深圓筒件屬于簡(jiǎn)單拉深件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計(jì)算確定本制件是多次拉深成的，然后相應(yīng)選取各次拉深時(shí)的壓力機(jī)。本設(shè)計(jì)主要是最后一次拉深模具設(shè)計(jì)，需要計(jì)算拉深時(shí)的間隙、工作零件的圓角半徑、尺寸和公差，并且還需要確定模具的總體尺寸和模具零件的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測(cè)，分析了制件在生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時(shí)候才可以減少?gòu)U品的產(chǎn)生。深圓筒件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但是高度太高不適合選用標(biāo)準(zhǔn)模架。要保證零件的順利加工和取件，必須有足夠的高度，因此需要改變導(dǎo)柱、導(dǎo)套的長(zhǎng)度，以達(dá)到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，它可以相應(yīng)的簡(jiǎn)化了模具結(jié)構(gòu)。便以以后的操作、調(diào)整和維護(hù)。深圓筒模具的設(shè)計(jì)，是理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對(duì)理論知識(shí)做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識(shí)到，要想做為一名合理的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)，樹(shù)立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。 33 34參考文獻(xiàn)[1] 王孝培主編 .沖壓手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，1988 年 2 月[2] 濱海編著 .沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社，2005 年 1 月[3] 劉建超，張寶忠主編 .沖壓模設(shè)計(jì)與制造.高等教育出版社，2004 年 6 月[4] 模具實(shí)用技術(shù)叢書(shū)編委會(huì).沖壓模具技術(shù)應(yīng)用實(shí)例.機(jī)械工業(yè)出版社，1999 年 6 月[5] 嘉卉主編 .公差與配合手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002[6] 易成功，聞小芝主編.現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試與維修實(shí)用手冊(cè).北京：金版電子出版公司，2003[7] 彭建聲，秦曉剛編著 .模具技術(shù)問(wèn)答.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996