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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告
院（系）
機(jī)械工程系
班級(jí)
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
課題名稱：空氣濾清器殼落料、正反拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)
課題主要任務(wù)：
根據(jù)零件給出的尺寸、材料、精度要求和生產(chǎn)批量設(shè)計(jì)出加工空氣濾清器殼的復(fù)合模，保證規(guī)定的生產(chǎn)率和高質(zhì)量的沖壓件的同時(shí)，力求成本低、模具壽命長(zhǎng)，安全可靠。并繪制出模具的總裝配圖和主要非標(biāo)準(zhǔn)零件的零件圖。編寫完整詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書。
1、簡(jiǎn)述開題以來所做的具體工作和取得的進(jìn)展或成果
課題選定以后，我搜集了許多關(guān)于此次設(shè)計(jì)得資料，并進(jìn)行了整理。在明確了設(shè)計(jì)路線后，開始進(jìn)行設(shè)計(jì)得一些初期工作。首先對(duì)加工零件進(jìn)行了加工工藝和結(jié)構(gòu)工藝的分析，發(fā)現(xiàn)此零件很適合進(jìn)行落料、拉深工序。通過用“形心法”計(jì)算出毛坯尺寸，并且求出了拉深系數(shù)，得出只需要拉深一次就能成功的結(jié)論。同時(shí)提出了四種加工此零件的方案，最后確定采用落料、正反拉深復(fù)合模。應(yīng)為這個(gè)方案不僅可以提高生產(chǎn)效率而且加工出的零件精度也比較高。接下來對(duì)模具的排樣做出了合理的布置，使材料利用率達(dá)到較高的水平。計(jì)算了沖壓過程中所需要的各種沖壓工藝力，包括落料力、卸料力、壓邊力、拉深力、頂料力等，并對(duì)壓力機(jī)進(jìn)行了合理的噸位初選。選擇壓力機(jī)的時(shí)候運(yùn)用了選壓力機(jī)的通用法則，對(duì)其進(jìn)行了正確的選取。復(fù)合模在結(jié)構(gòu)上采用了正裝的形式，這樣更有利于拉深件的順利成型。
2、下一步的主要研究任務(wù)，具體設(shè)想與安排
在進(jìn)行了上述的設(shè)計(jì)工作以后，接下來需要計(jì)算出落料、正拉深和反拉深工作部分的尺寸。并確定模具的閉合高度。還需要設(shè)計(jì)出模具的主要零件的具體結(jié)構(gòu)，包括落料凹模、凸凹模、反拉深凸模、反拉深凹模、凹模固定板等。繪制模具的裝配圖，并列出模具所需零件的詳細(xì)清單和技術(shù)要求。所有的非標(biāo)準(zhǔn)零件需要繪制出零件圖。由于拉深的深度較大，對(duì)壓力機(jī)的電機(jī)也需要進(jìn)行功率校核，并提出了潤(rùn)滑的附加工序。最后需要對(duì)模具的一個(gè)主要零件導(dǎo)套進(jìn)行了簡(jiǎn)單的加工工藝路線的制定。
3、存在的具體問題
在設(shè)計(jì)中遇到了一些需要仔細(xì)考慮的問題，如下：
①總工藝力與壓力機(jī)的選取。
②主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
③長(zhǎng)行程拉深對(duì)壓力機(jī)電機(jī)的要求。
④防止拉深過程中出現(xiàn)裂紋等現(xiàn)象的處理辦法。
4、指導(dǎo)教師對(duì)該生前期研究工作的評(píng)價(jià)
指導(dǎo)教師簽名：
日 期：
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
學(xué)院（系）_____機(jī)械工程系___
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
題 目空氣濾清器落料正反拉伸復(fù)合模
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
1.結(jié)合課題任務(wù)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫1500～2000字左右的文獻(xiàn)綜述。
選??題? 空氣濾清器殼正反拉伸復(fù)合模設(shè)計(jì)
一、本選題的目的和意義??
模具被稱為工業(yè)產(chǎn)品之母。所以工業(yè)的高速發(fā)展也離不開模具工業(yè)的不斷進(jìn)步。中國(guó)模具巿場(chǎng)規(guī)模巨大，隨著國(guó)內(nèi)模具工業(yè)高速發(fā)展，技術(shù)也獲得了較大的飛躍，但是，仍然面對(duì)高檔模具以進(jìn)口為主的尷尬局面。提升技術(shù)實(shí)力，乃是中國(guó)模具工業(yè)發(fā)展的前途所在。隨著沖壓金屬制品在機(jī)械、電子、交通、國(guó)防、建筑、農(nóng)業(yè)等各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，對(duì)冷沖壓模具的需求日益增加，沖壓模在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性也日益突出。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。因此我選擇了模具設(shè)計(jì)的課題，即設(shè)計(jì)一副能夠生產(chǎn)所給空氣濾清器殼的模具，并且結(jié)構(gòu)合理、能保證制品的精度、表面質(zhì)量。在設(shè)計(jì)中能熟練使用PRO/E?、AUTOCAD?等機(jī)械、模具相關(guān)繪圖軟件。
二、國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況
1、.國(guó)內(nèi)方面：
模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的動(dòng)力。近10年來，中國(guó)模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)模具工業(yè)無(wú)論在技術(shù)上，還是在管理上，都存在較大差距。特別在大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具技術(shù)上，差距尤為明顯。中國(guó)每年需要大量進(jìn)口此類模具，在模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，中低檔模具相對(duì)過剩，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇價(jià)格偏低，降低了許多模具企業(yè)的效益。而中高檔模具能力不足，模具的開發(fā)能力較弱，技術(shù)人才嚴(yán)重不足，科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)投入少等一系列問題，嚴(yán)重制約了中國(guó)模具行業(yè)的發(fā)展。
由于近年市場(chǎng)需求的強(qiáng)大拉動(dòng)，中國(guó)模具工業(yè)高速發(fā)展，市場(chǎng)廣闊，產(chǎn)銷兩旺。2003年我國(guó)模具產(chǎn)值達(dá)到450億元人民幣以上，約折合50多億美元，按模具總量排名，中國(guó)緊隨日本、美國(guó)其后，位居世界第三。中國(guó)模具已涵蓋了各種用于金屬和非金屬成形的特殊裝備，被分為10大類、46小類。1996年至2002年間，中國(guó)模具制造業(yè)的產(chǎn)值年平均增長(zhǎng)14%左右，2003年增長(zhǎng)25%左右，廣東、江蘇、浙江、山東等模具發(fā)達(dá)地區(qū)的增長(zhǎng)在25%以上。近兩年，我國(guó)的模具技術(shù)有了很大的提高，生產(chǎn)的模具有些已接近或達(dá)到國(guó)際水平。2003年模具出口3.368億美元，比上年增長(zhǎng)在33.5%，形勢(shì)喜人。
總的來看，我國(guó)技術(shù)含量低的模具已供過于求，市場(chǎng)利潤(rùn)空間狹小，而技術(shù)含量較高的中、高檔模具還遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，精密、復(fù)雜的沖壓模具和塑料模具、轎車覆蓋件模具、電子接插件等電子產(chǎn)品模具等高檔模具仍有很大一部分依靠進(jìn)口。
近五年來，我國(guó)平均每年進(jìn)口模具約11.2億美元，2003年就進(jìn)口了近13.7億美元的模具，這還未包括隨設(shè)備和生產(chǎn)線作為附件帶進(jìn)來的模具。中國(guó)現(xiàn)有模具企業(yè)超過2萬(wàn)家，從業(yè)人數(shù)50多萬(wàn)人。中國(guó)的模具生產(chǎn)目前主要集中在華南和華東，大約占了全國(guó)模具制造業(yè)產(chǎn)值和銷售額的三分之二，每年平均增長(zhǎng)在20%左右。
2、國(guó)外方面：
我國(guó)模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間（分廠），自產(chǎn)自配比例高達(dá)60%左右，而國(guó)外模具超過70%屬商品模具。專業(yè)模具廠大多是“大而全”、“小而全”的組織形式，而國(guó)外大多是“小而專”、“小而精”。國(guó)內(nèi)大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的模具占總量比例不足30%，而國(guó)外在50%以上。2004年，模具進(jìn)出口之比為3.7﹕1，進(jìn)出口相抵后的凈進(jìn)口額達(dá)13.2億美元，為世界模具凈進(jìn)口量最大的國(guó)家。
3、未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
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)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)：
(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)
模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。
(2)高速銑削加工
國(guó)外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。
(3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。
(4)電火花銑削加工
電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國(guó)外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展。
(5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度
我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家一般為80%左右。
(6)優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)
選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。
(7)模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化
模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢(shì)。
(8)模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展
這是我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫(kù)；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。
2.要研究或解決的問題、擬采用的方法或技術(shù)路線
這次設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)制造空氣濾清器殼的一副模具，并繪出模具裝配圖、模具零件圖以及編寫設(shè)計(jì)說明書。
首先我們需要知道模具在加工中的作用和設(shè)計(jì)的基本要求。模具的作用是將壓力機(jī)的作用力通過模具傳遞給金屬板料，在其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力，使板料毛坯發(fā)生變形，從而獲得滿足一定性能要求的及符合所需尺寸及形狀的制品。在生產(chǎn)實(shí)際中。模具的作用在于保證沖件的質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低成本等。為此除了采用行之有效的工藝手段、進(jìn)行正確的模具設(shè)計(jì)及選擇合理的模具結(jié)構(gòu)之外，還必須滿足以下幾個(gè)要求：①制造精度高 ②操作性能良好 ③使用壽命長(zhǎng) ④制造周期短 ⑤模具成本低。
對(duì)于空氣濾清器殼，它屬于帶凸緣圓筒型件，從結(jié)構(gòu)上我們可以得知需要落料、正拉深和反拉深三個(gè)工序過程。從零件的工藝性分析可以看出此零件對(duì)落料是很適合的。但從拉深方面考慮就需要計(jì)算出拉深系數(shù)，判斷能否一次拉深成功，這也是本設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)分析的地方。再有對(duì)模具結(jié)構(gòu)和壓力機(jī)的選擇也是重點(diǎn)。在模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，也需要注意很多細(xì)小而不可忽視的問題。
對(duì)于整個(gè)設(shè)計(jì)過程可以按以下的方法來設(shè)計(jì)計(jì)算。
1、 取得必要的資料
① 取得注明具體技術(shù)要求的產(chǎn)品零件圖。
② 收集工件加工的工藝工藝過程卡片。
③ 了解工件的生產(chǎn)批量。
④ 確認(rèn)工件原材料的規(guī)格及毛坯情況。
⑤ 熟悉沖壓車間的設(shè)備和情況。
2、 確定工藝方案
① 對(duì)零件進(jìn)行工藝性分析。
② 根據(jù)工藝計(jì)算，確定工序數(shù)目。
③ 計(jì)算拉深系數(shù)，確定拉深次數(shù)。
④ 根據(jù)生產(chǎn)批量、尺寸大小、精度要求選擇合理的加工方案。
3、 進(jìn)行必要的工藝計(jì)算。
① 設(shè)計(jì)材料的排樣和計(jì)算毛坯尺寸。
② 計(jì)算落料力、卸料力、壓邊力、拉深力和頂件力等。
③ 計(jì)算或估算模具各主要零件的厚度。
④ 計(jì)算凸、凹模的工作部分尺寸。
4、 模具的總體設(shè)計(jì)
在上述分析計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行模具的結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)，估算出外形尺寸。
5、 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
① 工作部分零件的設(shè)計(jì)。（凸模、凹模、凸凹模等）
② 定位零件的設(shè)計(jì)。（擋料銷）
③ 卸料零件的設(shè)計(jì)。（卸料板）
④ 導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)。（導(dǎo)柱、導(dǎo)套）
6、 選定沖壓設(shè)備
① 壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力必須大于沖壓的工藝力。
② 壓力機(jī)的裝模高度必須符合模具的閉合高度的要求。
③ 壓力機(jī)的行程要符合要求。
7、 繪制模具總圖
① 主視圖
② 俯視圖
③ 工件圖
④ 排樣圖
⑤ 列出明細(xì)表
⑥ 技術(shù)要求及說明
8、 繪制各非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖
9、 分析一個(gè)主要零件的加工工藝路線。
3.成果預(yù)測(cè)
完成本次設(shè)計(jì)后將會(huì)對(duì)我大學(xué)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行鞏固，使我所學(xué)的各種專業(yè)知識(shí)在實(shí)踐中得以應(yīng)用，在設(shè)計(jì)過程中也將會(huì)對(duì)繪圖的能力的提高有很大的幫助，還能使我的AUTOCAD和PRO/E的應(yīng)用能力加強(qiáng)，設(shè)計(jì)的成果可以供其它同類零件的模具設(shè)計(jì)參考和借鑒。
4.時(shí)間進(jìn)度計(jì)劃
2005.12.20—2006.01.02 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題和開題報(bào)告。
2005.01.03—2006.01.20 對(duì)設(shè)計(jì)的相關(guān)資料進(jìn)行整理。
2006.03.10—2006.03.21 進(jìn)行設(shè)計(jì)的初期計(jì)算。
2006.03.22—2006.04.05 設(shè)計(jì)模具的結(jié)構(gòu)。
2006.04.05—2006.05.01 繪制裝配圖和零件圖。
2006.05.02—2006.05.15 對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理性檢查。
2006.05.16—2006.05.25 設(shè)計(jì)說明書的輸入以及畢業(yè)答辯的準(zhǔn)備。
2006.06.02—2006.06.06 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。
5.指導(dǎo)教師意見（對(duì)課題方案的可行性、深度、廣度及工作量的意見）
指導(dǎo)教師___________
年 月 日
6.教研室意見
教研室主任___________
年 月 日
說明：開題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一，此報(bào)告應(yīng)在導(dǎo)師指導(dǎo)下，由學(xué)生填寫，將作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)考查的重要依據(jù)，經(jīng)導(dǎo)師簽署意見及教研室審查后生效。
文獻(xiàn)綜述
選??題? 空氣濾清器殼正反拉伸復(fù)合模設(shè)計(jì)
一、本選題的目的和意義??
模具被稱為工業(yè)產(chǎn)品之母。所以工業(yè)的高速發(fā)展也離不開模具工業(yè)的不斷進(jìn)步。中國(guó)模具巿場(chǎng)規(guī)模巨大，隨著國(guó)內(nèi)模具工業(yè)高速發(fā)展，技術(shù)也獲得了較大的飛躍，但是，仍然面對(duì)高檔模具以進(jìn)口為主的尷尬局面。提升技術(shù)實(shí)力，乃是中國(guó)模具工業(yè)發(fā)展的前途所在。隨著沖壓金屬制品在機(jī)械、電子、交通、國(guó)防、建筑、農(nóng)業(yè)等各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，對(duì)冷沖壓模具的需求日益增加，沖壓模在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性也日益突出。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。因此我選擇了模具設(shè)計(jì)的課題，即設(shè)計(jì)一副能夠生產(chǎn)所給空氣濾清器殼的模具，并且結(jié)構(gòu)合理、能保證制品的精度、表面質(zhì)量。在設(shè)計(jì)中能熟練使用PRO/E?、AUTOCAD?等機(jī)械、模具相關(guān)繪圖軟件。
二、模具工業(yè)的現(xiàn)狀
現(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)、資金密集型的行業(yè)。它作為重要的生產(chǎn)裝備行業(yè)在為各行各業(yè)服務(wù)的同時(shí)，也直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)服務(wù)。由于模具生產(chǎn)要采用一系列高新技術(shù)，如CAD/CAE/CAM/CAPP等技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、激光技術(shù)、逆向工程和并行工程、快速成型技術(shù)及敏捷制造技術(shù)、高速加工及超精加工技術(shù)等等，因此，模具工業(yè)已成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要組成部分，有人說，現(xiàn)代模具是高技術(shù)背景下的工藝密集型工業(yè)。模具技術(shù)水平的高低，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力，因此已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。
????模具工業(yè)是無(wú)以倫比的"效益放大器"。用模具加工產(chǎn)品大大提高了生產(chǎn)效率，而且還具有節(jié)約原材料、降低能耗和成本、保持產(chǎn)品高一致性等特點(diǎn)。因此模具被稱為"效益放大器"，在國(guó)外，模具被稱為"金鑰匙"、"進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力"等等。從另一個(gè)角度上看，模具是人性化、時(shí)代化、個(gè)性化、創(chuàng)造性的產(chǎn)品。更重要的是模具發(fā)展了，使用模具的產(chǎn)業(yè)其產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力也提高了。據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)資料，模具可帶動(dòng)其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的比例大約是1:100，即模具發(fā)展1億元，可帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)100億元。
????模具不是批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。它具有單件生產(chǎn)和對(duì)特定用戶的依賴特性。就模具行業(yè)來說，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，不能采用通常的引進(jìn)產(chǎn)品許可證和技術(shù)轉(zhuǎn)讓等方式，而主要是引進(jìn)已經(jīng)商品化了的CAD/ CAM /CAE軟件和精密加工設(shè)備等。模具的CAD/CAE/CAM涉及面廣、集多種學(xué)科與工程技術(shù)于一體，是綜合型、技術(shù)密集型產(chǎn)品。如塑料模具的CAE技術(shù)要利用高分子材料學(xué)、流變學(xué)、傳熱學(xué)、計(jì)算力學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等知識(shí)，涉及的領(lǐng)域還包括聲波及電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)等各類物理場(chǎng)，通過工程分析、來建立塑料成型的數(shù)學(xué)和物理模型，構(gòu)造有效的數(shù)值計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)成型過程的動(dòng)態(tài)仿真分析?，F(xiàn)代化的模具要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化制造、數(shù)字化管理、數(shù)字化生產(chǎn)流程。這些模具的數(shù)字化代表了現(xiàn)代模具的一個(gè)方面，沒有模具的數(shù)字化，就沒有現(xiàn)代模具。模具的CAD/CAE/CAM技術(shù)日新月異，重要的工作是后續(xù)對(duì)人員的培訓(xùn)和對(duì)于引進(jìn)的軟件進(jìn)行二次開發(fā)。像我們熟知的CIMATRON公司不但在塑料模具的CAD/ CAM軟件上在中國(guó)保持其市場(chǎng)占有率并且在擴(kuò)大，而且在沖壓模具、多成份橡膠制鞋模具等領(lǐng)域開拓，也將大顯身手；開發(fā)FUTABA、LKM、MISUMI標(biāo)準(zhǔn)模架數(shù)據(jù)庫(kù)的工作也已提上日程。這是為模具行業(yè)服務(wù)的具體體現(xiàn)。
????1．我國(guó)模具工業(yè)基本狀況簡(jiǎn)介
????我國(guó)模具工業(yè)近年來發(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，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)，多數(shù)只有幾十名職工，百十萬(wàn)產(chǎn)值，自有資金有限，靠自我發(fā)展很困難。 近年來， 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；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(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。
????2004年模具行業(yè)還顯現(xiàn)另外兩個(gè)特點(diǎn)，一是各地政府對(duì)模具工業(yè)的發(fā)展進(jìn)一步關(guān)注。許多地方政府進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到模具工業(yè)對(duì)發(fā)展制造業(yè)的重要意義，因此加強(qiáng)了模具工業(yè)園區(qū)的建設(shè)。已有的園區(qū)進(jìn)一步擴(kuò)大，如寧波余姚、寧海和蘇州昆山等模具園區(qū)都有所擴(kuò)大；新的模具工業(yè)園區(qū)正在加緊建設(shè)，如重慶、大連、深圳市等已建立模具園區(qū)；另外沈陽(yáng)、西安、成都、上海、寧波北侖、浙江黃巖等地都在積極籌備建立模具園區(qū)，以利帶動(dòng)地區(qū)模具及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈乃至制造業(yè)的發(fā)展，有些高科園內(nèi)模具企業(yè)已占有相當(dāng)?shù)姆萘?，像天津高新區(qū)就有40多家模具企業(yè)。
????二是外資及社會(huì)投資模具產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)顯著。許多地方加強(qiáng)了吸引外資及合資投入模具工業(yè)的工作，特別是在高新技術(shù)園區(qū)和工業(yè)園區(qū)，外資、合資模具企業(yè)進(jìn)一步增加，如蘇州昆山模具園區(qū)，60%以上是外資企業(yè)。大連模具園區(qū)到日本、韓國(guó)招商。而有些地區(qū)高科技園內(nèi)模具企業(yè)已占有相當(dāng)?shù)姆萘浚裉旖蚋咝聟^(qū)有40多家模具企業(yè)。由于汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的拉動(dòng)，社會(huì)投資模具產(chǎn)業(yè)有所加強(qiáng)，如五糧液集團(tuán)投資5億元建立汽車模具生產(chǎn)廠，比亞迪公司投資2億元建立了北京汽車模具公司，等等。
????從地區(qū)分布來說，以珠江三角洲和長(zhǎng)江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)（模具產(chǎn)值已占全國(guó)總量的70%左右）發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)較為集中的省份是廣東和浙江。我國(guó)模具總量雖然已位居日、美、德之后，但設(shè)計(jì)制造水平在總體上要比德、美、日、法、意等發(fā)達(dá)國(guó)家落后許多，也要比英國(guó)、加拿大、西班牙、葡萄牙、韓國(guó)、新加坡等有差距。
????2．落后和差距主要表現(xiàn)在下列幾方面
????（1）總量供不應(yīng)求、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不夠合理。
????其中中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率嚴(yán)重不足，大量進(jìn)口。國(guó)內(nèi)模具總量中屬大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例不足30%，國(guó)外在50%以上。
????（2）企業(yè)組織結(jié)構(gòu)都不夠合理。
????我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間（分廠），自產(chǎn)自配比例高達(dá)60%左右，國(guó)外70%以上是商品模具；專業(yè)模具廠也大多數(shù)是"大而全 "、"小而全"的組織形式，國(guó)外模具企業(yè)是"大而專"、"大而精"。2004年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問時(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%，可見其規(guī)模效益。
????（3） 工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低，技術(shù)結(jié)構(gòu)、模具產(chǎn)品水平比國(guó)際水平低許多。而模具生產(chǎn)周期卻要比國(guó)際水平長(zhǎng)許多。
????產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在對(duì)后續(xù)使用模具制造制件的工藝（如沖壓工藝）理解上，在模具設(shè)計(jì)上；在加工中精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復(fù)雜程度上等?，F(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)密集型、資金密集型的產(chǎn)業(yè)，由于模具行業(yè)是微利行業(yè)，因而總體來看模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)方面投入太少，至使科技進(jìn)步的步伐跟不上模具市場(chǎng)的需要。雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)已引進(jìn)了不少國(guó)外先進(jìn)設(shè)備，但總的來看裝備水平仍比國(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。由于體制和資金等方面原因，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，開發(fā)能力較差，科研開發(fā)及技術(shù)攻關(guān)方面投入太少。不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中常處于被動(dòng)地位。
????（4）技術(shù)人才嚴(yán)重不足，經(jīng)濟(jì)效益欠佳。隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，能掌握和運(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)異常短缺，高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊缺。我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平也較低，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，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。我國(guó)模具企業(yè)大都微利，缺乏后勁。
????（5）與國(guó)際水平相比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)落后。技術(shù)落后易被發(fā)現(xiàn)，管理落后易被忽視。國(guó)內(nèi)大多數(shù)模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理模式，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的還不多。信息化、數(shù)字化管理在模具企業(yè)應(yīng)用現(xiàn)在剛剛開始。
????（6）專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低，協(xié)作差。
????由于長(zhǎng)期以來受"大而全""小而全"影響，模具專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(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40%左右，其余為自產(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， 模具標(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，特別是對(duì)模具制造周期有很大影響。
????20年來我國(guó)模具制造水平有了很大的提高，模具的CAD/ CAM已很普遍，CAE/CAPP也在積極推廣。如今我國(guó)生產(chǎn)的模具精度已達(dá)到微米級(jí)，與20年前相比，模具壽命提高了幾十倍，模具生產(chǎn)周期縮短了約3/4，模具的標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率從幾乎是零，達(dá)到45%左右。
????20年來我國(guó)模具人才的培養(yǎng)也上了一個(gè)很大的臺(tái)階。20年前我國(guó)大專院校都沒有設(shè)立模具專業(yè)的，而如今，已有六、七十所大專院校設(shè)立了模具專業(yè)。中國(guó)模協(xié)在全國(guó)建有38個(gè)模具人才培訓(xùn)基地。
????上述情況正是我們模具行業(yè)和模具相關(guān)行業(yè)要一同努力，使之發(fā)展的領(lǐng)域，在這里也希望有越來越多的人加入到模具的行列中。
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題 目
院(系)、部： 機(jī)械工程系
學(xué)生姓名： 劉寸法
指導(dǎo)教師： 劉吉兆 職稱 教授
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)
班 級(jí)： 機(jī)設(shè)0301
完成時(shí)間： 2006年5月
摘 要
隨著中國(guó)工業(yè)不斷地發(fā)展，模具行業(yè)也顯得越來越重要。本論文便是設(shè)計(jì)加工空氣濾清器殼的模具。首先對(duì)加工零件進(jìn)行了加工工藝和結(jié)構(gòu)工藝的分析。通過計(jì)算毛坯尺寸和拉深系數(shù)提出了四種方案，最后確定采用落料、正反拉深復(fù)合模。對(duì)模具的排樣做出了合理的布置，使材料利用率達(dá)到較高的水平。計(jì)算了沖壓過程中所需要的各種沖壓工藝力，包括落料力、卸料力、壓邊力、拉深力、頂料力等，并對(duì)壓力機(jī)進(jìn)行了合理的噸位初選。復(fù)合模在結(jié)構(gòu)上采用了正裝的形式，計(jì)算出了落料、正拉深和反拉深工作部分的尺寸。對(duì)模具的閉合高度進(jìn)行了合理的確定，還設(shè)計(jì)出模具的主要零件落料凹模、凸凹模、反拉深凸模、反拉深凹模、凹模固定板等。列出了模具所需零件的詳細(xì)清單，并給出了合理的裝配圖。由于拉深的深度較大，對(duì)壓力機(jī)的電機(jī)也進(jìn)行了功率校核并提出了潤(rùn)滑的附加工序，能使拉深順利完成。最后對(duì)模具的一個(gè)主要零件導(dǎo)套進(jìn)行了簡(jiǎn)單的加工工藝路線的制定。本設(shè)計(jì)對(duì)于采用單動(dòng)壓力機(jī)進(jìn)行正反拉深具有一定的參考作用。
關(guān)鍵詞 畢業(yè)論文；模具設(shè)計(jì)；復(fù)合模；正反拉深
ABSTRACT
Develops unceasingly along with the Chinese industry, the mold profession also appears more and more importantly. The present paper then is designs the processing air filter shell the mold. First has carried on the processing craft and the structure craft analysis to the processing components. Proposed through the computation semifinished materials size and the drawing coefficient four kind of plans, finally determined uses falls the material, the pro and con drawing superposable die. Has made the reasonable arrangement to the mold platoon type, enables the material use factor to achieve the high level. Has calculated each ramming craft strength which in the ramming process needs, including falls nearby the material strength, the ex-denning strength, the pressure the strength, the drawing strength, the top material strength and so on, and has carried on the reasonable tonnage primary election to the press. The superposable die has used the true thing form in the structure, calculated fell the material, the drawing and the counter- drawing effective range size. Closed has carried on the reasonable determination highly to the mold, but also designs the mold the major parts to fall the material concave mold, the convex-concave mold, the counter- drawing raised mold, the counter- drawing concave mold, the concave mold dead plate and so on. Listed the mold to need the components the detailed detailed list, and has produced the reasonable assembly drawing. Because the drawing depth is big, also carried on the power to the press electrical machinery to examine and to propose the lubrication attachment working procedure, could cause the drawing smoothly to complete. Finally led the wrap to mold major parts to carry on the simple processing craft route formulation. This design regarding uses the single acting press to carry on the pro and con drawing to have the certain reference function.
Key words graduation thesis; mold design; superposable die; pro and con drawing
目 錄
1 分析零件的工藝性 1
2 確定工藝方案 2
2.1 計(jì)算毛坯尺寸 2
2.2 計(jì)算拉深次數(shù) 4
2.2.1 正拉深 4
2.2.2 反拉深 5
2.3 確定工藝方案 5
3 主要工藝參數(shù)的計(jì)算 6
3.1 確定排樣、裁板方案 6
3.2 確定各中間工序尺寸 8
3.3 計(jì)算工藝力、初選設(shè)備 9
3.3.1 落料、正拉深過程 9
(1) 落料力 9
(2) 卸料力 9
(3) 拉深力 10
(4) 壓邊力 10
3.3.2 反拉深過程 11
(1) 反拉深力 11
(2) 頂料力 11
3.3.3 拉深功的計(jì)算 11
3.3.4 初選壓力機(jī) 11
4 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
4.1 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇 13
4.2 模具工作部分尺寸計(jì)算 13
4.2.1 落料 13
4.2.2 正拉深 15
4.2.3 反拉深 16
5 選用模架、確定閉合高度 16
5.1 模架的選用 16
5.2 模具的閉合高度 16
5.3 壓力中心 17
6 模具的主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
6.1 落料凹模 17
6.2 凸凹模 18
6.3 反拉深凸模 19
6.4 反拉深凹模 20
6.6 上墊板 23
6.7 凹模固定板 24
7 模具的整體安裝 25
7.1 模具的總裝配 25
7.2 模具零件 26
8 選定沖壓設(shè)備 27
8.1 壓力機(jī)的規(guī)格 27
8.2 電動(dòng)機(jī)功率的校核 28
9 附加工序 29
10 主要零件的加工 29
11 總結(jié) 32
參考文獻(xiàn) 33
致 謝 34
1 分析零件的工藝性
沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工藝過程包括備料—沖壓加工工序—必要的輔助工序—質(zhì)量檢驗(yàn)—組合、包裝的全過程，但分析工藝性的重點(diǎn)要在沖壓加工工序這一過程里。而沖壓加工工序很多，各種工序中的工藝性又不盡相同。即使同一個(gè)零件，由于生產(chǎn)單位的生產(chǎn)條件、工藝裝備情況及生產(chǎn)的傳統(tǒng)習(xí)慣等不同，其工藝性的涵義也不完全一樣。這里我們重點(diǎn)分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性。
該零件是空氣濾清器殼，從圖1.1中我們可以看出該零件的精度要求不是很高，但要求有較高的鋼度和強(qiáng)度。在零件圖中，尺寸為IT14級(jí)，其余尺寸未標(biāo)注公差，可以按自由公差計(jì)算和處理。零件的外形尺寸為，屬于中小型零件，料厚為1.5mm。
2
題 目
院(系)、部： 機(jī)械工程系
學(xué)生姓名： 劉寸法
指導(dǎo)教師： 劉吉兆 職稱 教授
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)
班 級(jí)： 機(jī)設(shè)0301
完成時(shí)間： 2006年5月
摘 要
隨著中國(guó)工業(yè)不斷地發(fā)展，模具行業(yè)也顯得越來越重要。本論文便是設(shè)計(jì)加工空氣濾清器殼的模具。首先對(duì)加工零件進(jìn)行了加工工藝和結(jié)構(gòu)工藝的分析。通過計(jì)算毛坯尺寸和拉深系數(shù)提出了四種方案，最后確定采用落料、正反拉深復(fù)合模。對(duì)模具的排樣做出了合理的布置，使材料利用率達(dá)到較高的水平。計(jì)算了沖壓過程中所需要的各種沖壓工藝力，包括落料力、卸料力、壓邊力、拉深力、頂料力等，并對(duì)壓力機(jī)進(jìn)行了合理的噸位初選。復(fù)合模在結(jié)構(gòu)上采用了正裝的形式，計(jì)算出了落料、正拉深和反拉深工作部分的尺寸。對(duì)模具的閉合高度進(jìn)行了合理的確定，還設(shè)計(jì)出模具的主要零件落料凹模、凸凹模、反拉深凸模、反拉深凹模、凹模固定板等。列出了模具所需零件的詳細(xì)清單，并給出了合理的裝配圖。由于拉深的深度較大，對(duì)壓力機(jī)的電機(jī)也進(jìn)行了功率校核并提出了潤(rùn)滑的附加工序，能使拉深順利完成。最后對(duì)模具的一個(gè)主要零件導(dǎo)套進(jìn)行了簡(jiǎn)單的加工工藝路線的制定。本設(shè)計(jì)對(duì)于采用單動(dòng)壓力機(jī)進(jìn)行正反拉深具有一定的參考作用。
關(guān)鍵詞 畢業(yè)論文；模具設(shè)計(jì)；復(fù)合模；正反拉深
ABSTRACT
Develops unceasingly along with the Chinese industry, the mold profession also appears more and more importantly. The present paper then is designs the processing air filter shell the mold. First has carried on the processing craft and the structure craft analysis to the processing components. Proposed through the computation semifinished materials size and the drawing coefficient four kind of plans, finally determined uses falls the material, the pro and con drawing superposable die. Has made the reasonable arrangement to the mold platoon type, enables the material use factor to achieve the high level. Has calculated each ramming craft strength which in the ramming process needs, including falls nearby the material strength, the ex-denning strength, the pressure the strength, the drawing strength, the top material strength and so on, and has carried on the reasonable tonnage primary election to the press. The superposable die has used the true thing form in the structure, calculated fell the material, the drawing and the counter- drawing effective range size. Closed has carried on the reasonable determination highly to the mold, but also designs the mold the major parts to fall the material concave mold, the convex-concave mold, the counter- drawing raised mold, the counter- drawing concave mold, the concave mold dead plate and so on. Listed the mold to need the components the detailed detailed list, and has produced the reasonable assembly drawing. Because the drawing depth is big, also carried on the power to the press electrical machinery to examine and to propose the lubrication attachment working procedure, could cause the drawing smoothly to complete. Finally led the wrap to mold major parts to carry on the simple processing craft route formulation. This design regarding uses the single acting press to carry on the pro and con drawing to have the certain reference function.
Key words graduation thesis; mold design; superposable die; pro and con drawing
目 錄
1 分析零件的工藝性 1
2 確定工藝方案 2
2.1 計(jì)算毛坯尺寸 2
2.2 計(jì)算拉深次數(shù) 4
2.2.1 正拉深 4
2.2.2 反拉深 5
2.3 確定工藝方案 5
3 主要工藝參數(shù)的計(jì)算 6
3.1 確定排樣、裁板方案 6
3.2 確定各中間工序尺寸 8
3.3 計(jì)算工藝力、初選設(shè)備 9
3.3.1 落料、正拉深過程 9
(1) 落料力 9
(2) 卸料力 9
(3) 拉深力 10
(4) 壓邊力 10
3.3.2 反拉深過程 11
(1) 反拉深力 11
(2) 頂料力 11
3.3.3 拉深功的計(jì)算 11
3.3.4 初選壓力機(jī) 11
4 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
4.1 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇 13
4.2 模具工作部分尺寸計(jì)算 13
4.2.1 落料 13
4.2.2 正拉深 15
4.2.3 反拉深 16
5 選用模架、確定閉合高度 16
5.1 模架的選用 16
5.2 模具的閉合高度 16
5.3 壓力中心 17
6 模具的主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
6.1 落料凹模 17
6.2 凸凹模 18
6.3 反拉深凸模 19
6.4 反拉深凹模 20
6.6 上墊板 23
6.7 凹模固定板 24
7 模具的整體安裝 25
7.1 模具的總裝配 25
7.2 模具零件 26
8 選定沖壓設(shè)備 27
8.1 壓力機(jī)的規(guī)格 27
8.2 電動(dòng)機(jī)功率的校核 28
9 附加工序 29
10 主要零件的加工 29
11 總結(jié) 32
參考文獻(xiàn) 33
致 謝 34
1 分析零件的工藝性
沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工藝過程包括備料—沖壓加工工序—必要的輔助工序—質(zhì)量檢驗(yàn)—組合、包裝的全過程，但分析工藝性的重點(diǎn)要在沖壓加工工序這一過程里。而沖壓加工工序很多，各種工序中的工藝性又不盡相同。即使同一個(gè)零件，由于生產(chǎn)單位的生產(chǎn)條件、工藝裝備情況及生產(chǎn)的傳統(tǒng)習(xí)慣等不同，其工藝性的涵義也不完全一樣。這里我們重點(diǎn)分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性。
該零件是空氣濾清器殼，從圖1.1中我們可以看出該零件的精度要求不是很高，但要求有較高的鋼度和強(qiáng)度。在零件圖中，尺寸為IT14級(jí)，其余尺寸未標(biāo)注公差，可以按自由公差計(jì)算和處理。零件的外形尺寸為，屬于中小型零件，料厚為1.5mm。
圖1.1 空氣濾清器殼
下面分析結(jié)構(gòu)工藝性。因?yàn)樵摿慵檩S對(duì)稱旋轉(zhuǎn)體，故落料片肯定是圓形，其沖裁的工藝性很好。零件為帶法蘭邊圓筒形件，且、都不太大，拉深工藝性較好，圓角半徑R3、R6都大于等于2倍料厚，對(duì)于拉深都很適合。
因此，該殼體零件的沖壓生產(chǎn)要用到的沖壓加工基本工序有：落料、拉深（拉深的次數(shù)可能為多次）。用這些工序的組合可以提出多種不同的工藝方案。
2 確定工藝方案
2.1 計(jì)算毛坯尺寸
由于板料在扎壓或退火時(shí)所產(chǎn)生的聚合組織而使材料引起殘存的方向性，反映到拉深過程中，就使桶形拉深件的口部形成明顯的突耳。此外，如果板料本身的金屬結(jié)構(gòu)組織不均勻、模具間隙不均勻、潤(rùn)滑的不均勻等等，也都會(huì)引起沖件口高低不齊的現(xiàn)象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外緣進(jìn)行修邊處理。這樣在計(jì)算毛坯尺寸的時(shí)候就必需加上修邊余量然后再進(jìn)行毛坯的展開尺寸計(jì)算。
根據(jù)零件的尺寸取修邊余量的值為4mm。
在拉深時(shí)，雖然拉深件的各部分厚度要求發(fā)生一些變化，但如果采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，則其厚度的變化量還是并不太大。在設(shè)計(jì)工藝過程時(shí)，可以不考慮毛坯厚度的變化。同時(shí)由于金屬在塑性變形過程中保持體積不變，因而，在計(jì)算拉深件的的毛坯展開尺寸時(shí)，可以認(rèn)為在變形前后的毛坯和拉深間的表面積相等。
因?yàn)榇诵D(zhuǎn)體零件不是簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，我們可以用“形心法”來求得。根據(jù)久里金法則，對(duì)于任何形狀的母線AB繞軸線Y—Y旋轉(zhuǎn)所得到的旋轉(zhuǎn)體面積等于母線長(zhǎng)度L與其重心軸線旋轉(zhuǎn)所得周長(zhǎng)2x的乘積。即
旋轉(zhuǎn)體面積
F=2 lx ………………………………2.1
因?yàn)楸砻娣e拉深不變薄，所以面積相等，則
即 ………………………………2.2
因?yàn)? ………………2.3
…………………………2.4
………………………2.5
…………………………………2.6
………………………………2.7
………………………2.8
………………………………2.9
………………………………………2.10
由零件給出的尺寸可知：
所以可以計(jì)算出
D=194mm
由于設(shè)計(jì)的零件要在一個(gè)復(fù)合模中完成正反拉深，因此中間有一個(gè)正拉深轉(zhuǎn)反拉深的過程，我們可以把這兩步分開來計(jì)算中間尺寸。
因?yàn)?
……………2.11
其中
則
中間過程的零件如圖2.1所示。
圖2.1
2.2 計(jì)算拉深次數(shù)
在考慮拉深的變形程度時(shí)，必需保證使毛坯在變形過程中的應(yīng)力既不超過材料的變形極限，同時(shí)還能充分利用材料的塑性。也就是說，對(duì)于每道拉深工序，應(yīng)在毛坯側(cè)壁強(qiáng)度允許的條件下，采用最大的變形程度，即極限變形程度。
極限拉深系數(shù)值可以用理論計(jì)算的方法確定。即使得在傳力區(qū)的最大拉應(yīng)力與在危險(xiǎn)斷面上的抗拉強(qiáng)度相等，便可求出最小拉深系數(shù)的理論值，此值即為極限拉深系數(shù)。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，極限拉深系數(shù)值一般是在一定的拉深條件下用實(shí)驗(yàn)的方法得出的，我們可以通過查表來取值。
該沖壓工件需要正反拉深兩個(gè)過程，因此可以分別計(jì)算其拉深系數(shù)來確定拉深次數(shù)。
2.2.1 正拉深
對(duì)于正拉深其實(shí)際拉深系數(shù)為：
………………………………2.12
且材料的相對(duì)厚度為
…………………………2.13
凸緣的相對(duì)直徑為
…………………………………2.14
凸緣的相對(duì)高度為
……………………………………2.15
由此可以查出
因?yàn)橥咕壍南鄬?duì)高度0.44小于最大相對(duì)高度0.5，且實(shí)際拉深系數(shù)0.52大于最小極限拉深系數(shù)0.50，所以正拉深過程可以一次拉深成功。
2.2.2 反拉深
對(duì)于反拉深其實(shí)際拉深系數(shù)為：
…………………………………2.16
且材料的相對(duì)厚度為
……………………………2.17
凸緣的相對(duì)直徑為
……………………………………2.18
凸緣的相對(duì)高度為
………………………………………2.19
由此可以查出
因?yàn)橥咕壍南鄬?duì)高度0.48小于最大相對(duì)高度0.65，且實(shí)際拉深系數(shù)0.79大于最小極限拉深系數(shù)0.51，所以反拉深過程也可以一次拉深成功。
2.3 確定工藝方案
根據(jù)以上分析和計(jì)算，可以進(jìn)一步明確該零件的沖壓加工需要包括以下基本工序:落料、正向拉深和反向拉深。
根據(jù)這些基本工序，可以擬出如下幾種工藝方案：
方案一
先進(jìn)行落料，再正拉深，最后進(jìn)行反拉深，以上工序過程都采用單工序模加工。
方案二
落料與正拉深在復(fù)合模中加工成半成品，再在單工序模上進(jìn)行反拉深。
方案三
落料、正拉深和反拉深全都在同一個(gè)復(fù)合模中一次加工成型。
方案四
采用帶料連續(xù)拉深，或在多工位自動(dòng)壓力機(jī)上沖壓成型。
分析比較上述四種方案，可以看出：
方案一
用此方案，模具的結(jié)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單，制造很容易，成本低廉，但由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單定位誤差很大，而且單工序模一般無(wú)導(dǎo)向裝置，安裝和調(diào)整不方便，費(fèi)時(shí)間，生產(chǎn)效率低。
方案二
采用了落料與正拉深的復(fù)合模，提高了生產(chǎn)率。對(duì)落料以及正拉深的精度也有很大的提高。由于最后一道反拉深工序是在單工序模中完成，使得最后一步反拉深工序的精度降低，影響了整個(gè)零件的精度，而且中間過程序要取件，生產(chǎn)效率不高。
方案三
此方案把三個(gè)工序集中在一副復(fù)合模中完成，使得生產(chǎn)率有了很大的提升。沒有中間的取放件過程，一次沖壓成型，而且精度也比較高，能保證加工要求，在沖裁時(shí)材料處于受壓狀態(tài)，零件表面平整。模具的結(jié)構(gòu)也非常的緊湊，外廓尺寸比較小，但模具的結(jié)構(gòu)和裝配復(fù)雜。
方案四
采用帶料連續(xù)拉深或多工位自動(dòng)壓力機(jī)沖壓，可以獲得較高的生產(chǎn)效率，而且操作安全，但這一方案需要專用的壓力機(jī)或自動(dòng)的送料裝置。模具的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造周期長(zhǎng)，生產(chǎn)成本高。
根據(jù)設(shè)計(jì)需要和生產(chǎn)批量，綜合考慮以上方案，方案三最適合。即落料、正反拉深在同一復(fù)合模中完成。這樣既能保證大批量生產(chǎn)的高效率又能保證加工精度，而且成本不高，經(jīng)濟(jì)合理。
3 主要工藝參數(shù)的計(jì)算
3.1 確定排樣、裁板方案
加工此零件為大批大量生產(chǎn)，沖壓件的材料費(fèi)用約占總成本的60%~80%之多。因此，材料利用率每提高1%，則可以使沖件的成本降低0.4%~0.5%。在沖壓工作中，節(jié)約金屬和減少?gòu)U料具有非常重要的意義，特別是在大批量的生產(chǎn)中，較好的確定沖件的形狀尺寸和合理的排樣的降低成本的有效措施之一。
由于材料的經(jīng)濟(jì)利用直接決定于沖壓件的制造方法和排樣方式，所以在沖壓生產(chǎn)中，可以按工件在板料上排樣的合理程度即沖制某一工件的有用面積與所用板料的總面積的百分比來作為衡量排樣合理性的指標(biāo)。
同時(shí)屬于工藝廢料的搭邊對(duì)沖壓工藝也有很大的作用。通常，搭邊的作用是為了補(bǔ)充送料是的定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料時(shí)的步距誤差以及送料歪斜誤差等原因而沖出殘缺的廢品，從而確保沖件的切口表面質(zhì)量，沖制出合格的工件。同時(shí)，搭邊還使條料保持有一定的剛度，保證條料的順利行進(jìn)，提高了生產(chǎn)率。搭邊值得大小要合理選取。根據(jù)此零件的尺寸通過查表取
搭邊值為
進(jìn)距方向
于是有
進(jìn)距
………………………3.1
條料寬度
………………………3.2
板料規(guī)格擬用1.5mm×800mm×1600mm熱軋鋼板。由于毛坯面積較大所以橫裁和縱裁的利用率相同，從送料方便考慮，我們可以采用橫裁。
裁板條數(shù)
8條余16mm…………………………3.3
每條個(gè)數(shù)
4個(gè)余16.5mm………………3.4
每板總個(gè)數(shù)
材料利用率
…………………………3.5
計(jì)算零件的凈重G
………………………………………3.6
式中 —密度，低碳鋼取。
內(nèi)的第一項(xiàng)為毛坯面積，第二項(xiàng)為底孔廢料面積，第三項(xiàng)（）內(nèi)為切邊廢料面積。
3.2 確定各中間工序尺寸
整個(gè)沖壓過程包括落料、正拉深以及反拉深三個(gè)過程，在正反拉深過程中，由于是一次沖壓成型，所以各次拉深的凸、凹模圓角尺寸必需與零件要求相一致，則
正拉深凸模圓角為 3mm
正拉深凹模圓角為 3mm
正拉深高度為 46mm
反拉深凸模圓角為 6mm
反拉深凹模圓角為 3mm
反拉深高度為 40mm
第一個(gè)過程為落料正向拉深，成型后如圖3.1所示。
圖3.1
第二個(gè)過程為反向拉深，成型后如圖3.2所示。
圖3.2
3.3 計(jì)算工藝力、初選設(shè)備
3.3.1 落料、正拉深過程
(1) 落料力
平刃凸模落料力的計(jì)算公式為
…………………………………………3.7
式中 P— 沖裁力（N）
L— 沖件的周邊長(zhǎng)度（mm）
t— 板料厚度（mm）
—材料的抗沖剪強(qiáng)度（MPa）
K— 修正系數(shù)。它與沖裁間隙、沖件形狀、沖裁速度、板料厚度、潤(rùn)滑情況等多種因素有關(guān)。其影響范圍的最小值和最大值在（1.0～1.3）P的范圍內(nèi)，一般k取為1.25～1.3。
在實(shí)際應(yīng)用中，抗沖剪強(qiáng)度的值一般取材料抗拉強(qiáng)度的0.7~0.85。為便于估算，通常取抗沖剪強(qiáng)度等于該材料抗拉強(qiáng)度的80%。即
……………………………………………3.8
因此，該沖件的落料力的計(jì)算公式為
…………………………………………3.9
(2) 卸料力
一般情況下，沖裁件從板料切下以后受彈性變形及收縮影響。會(huì)使落料件梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁后剩下的板料則箍緊在凸模上。從凸模上將沖件或廢料卸下來所需的力稱卸料力。影響這個(gè)力的因素較多，主要有材料力學(xué)性能、模具間隙、材料厚度、零件形狀尺寸以及潤(rùn)滑情況等。所以要精確地計(jì)算這些力是困難的，一般用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
卸料力
……………………………………3.10
式中 F—— 沖裁力(N)
——頂件力及卸料力系數(shù)，其值可查表。
這里取為0.04。
因此
(3) 拉深力
帶凸緣圓筒形零件的拉深力近似計(jì)算公式為
………………………………………3.11
式中 —圓筒形零件的凸模直徑（mm）
—系數(shù)，這里取1.0。
—材料的抗拉強(qiáng)度（MPa）
因此
(4) 壓邊力
壓邊力的大小對(duì)拉深件的質(zhì)量是有一定影響的，如果過大，就要增加拉深力，因而會(huì)使制件拉裂，而壓邊圈的壓力過小就會(huì)使工件的邊壁或凸緣起皺，所以壓邊圈的壓力必須適當(dāng)。合適的壓邊力范圍一般應(yīng)以沖件既不起皺、又使得沖件的側(cè)壁和口部不致產(chǎn)生顯著的變薄為原則。壓邊力的大小和很多因素有關(guān)，所以在實(shí)際生產(chǎn)中，可以根據(jù)近似的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。
……………………………………3.12
式中 D—毛坯直徑（mm）
d—沖件的外徑（mm）
q—單位壓邊力（MPa） 這里q的值取2.5。
所以
……………………3.13
3.3.2 反拉深過程
(1) 反拉深力
通常反拉深力要比正常拉深力大20%。
即 ………………………………………3.14
所以有
………………………………………3.15
(2) 頂料力
逆著沖裁方向頂出卡在凹模里的料所需要的力叫頂料力，頂料力的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為：
………………………………………3.16
式中 F—沖裁力（N）
—頂料力系數(shù)，這里查表取0.04。
所以有
3.3.3 拉深功的計(jì)算
拉深所需的功可按下式計(jì)算
…………………………………………3.17
式中 —最大拉深力（N）
h —拉深深度（mm）
W—拉深功（N·m）
C—修正系數(shù)，一般取為C=0.6~0.8。
所以
N·m…………………………3.18
3.3.4 初選壓力機(jī)
壓力機(jī)噸位的大小的選擇，首先要以沖壓工藝所需的變形力為前提。要求設(shè)備的名義壓力要大于所需的變形力，而且還要有一定的力量?jī)?chǔ)備，以防萬(wàn)一。從提高設(shè)備的工作剛度、沖壓零件的精度及延長(zhǎng)設(shè)備的壽命的觀點(diǎn)出發(fā)，要求設(shè)備容量有較大的剩余。最新的觀點(diǎn)認(rèn)為，我們只需要使用設(shè)備的60%-70%的容量，甚至50%，即取工藝變形力的2倍。
上述設(shè)備噸位的選擇原則，對(duì)于沖裁、彎曲等工序已不存在什么問題。但對(duì)于本設(shè)計(jì)所使用的拉深，可能還不保險(xiǎn)。因?yàn)槔钆c沖裁不同，最大變形力不是發(fā)生在沖床名義壓力的位置，而是發(fā)生在拉深成型的中前期，這時(shí)雖然最大變形力小于壓力機(jī)的名義壓力，但最大變形力發(fā)生的位置遠(yuǎn)離名義壓力的位置而不保險(xiǎn)。于是就需要用到壓力機(jī)的許用力行程曲線。本次設(shè)計(jì)的工藝力行程曲線圖如圖3.3所示。
圖3.3
圖中零點(diǎn)為滑塊的下死點(diǎn)，滑塊在距下死點(diǎn)86mm處開始沖壓零件。曲線1為落料力的負(fù)荷曲線，曲線2為正拉深力的負(fù)荷曲線，曲線3為壓邊力的負(fù)荷曲線，曲線4為反拉深力的負(fù)荷曲線。曲線5為1250KN壓力機(jī)的許用力—行程曲線，P點(diǎn)處為壓力機(jī)到達(dá)公稱壓力的位置。其余卸料力和頂料力由于力不大，可以放在壓力機(jī)預(yù)留力中考慮。
從圖中我們可以看出沖壓的最大總壓力，出現(xiàn)在離下死點(diǎn)86mm后就需達(dá)到，對(duì)于這種落料拉深復(fù)合工序，選擇設(shè)備噸位尺寸時(shí)．既不能把以上幾個(gè)力加起來(再乘個(gè)系數(shù)值)作為設(shè)備的噸位、也不能僅把落料力或拉深力加起來(再乘個(gè)系數(shù))作為設(shè)備噸位。而應(yīng)該根據(jù)壓力機(jī)說明書中所給出的允許工作負(fù)荷曲線作出判斷和選擇。
對(duì)于本次設(shè)計(jì)的復(fù)合模，根據(jù)工藝力的大小和出現(xiàn)的位置，查表初選噸位為1250KN。
4 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇
采用落料、拉深復(fù)合模，首先要考慮落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚是否過薄。本次設(shè)計(jì)中凸凹模的壁厚為
能夠保證足夠的強(qiáng)度，故采用復(fù)合模。
模具的落料部分可以采用正裝式，正拉深部分采用倒裝式，反拉深部分采用正裝式。模座下的緩沖器兼作壓邊與頂件，另外還設(shè)有彈性卸料裝置的彈性頂件裝置。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是操作方便，出件暢通無(wú)阻，生產(chǎn)效率高，缺點(diǎn)是彈性卸料板使模具的結(jié)構(gòu)變復(fù)雜,要簡(jiǎn)化可以采用剛性卸料板，其缺點(diǎn)是拉深件留在剛性卸料板中不易取出，帶來操作上的不便，結(jié)合本次設(shè)計(jì)綜合考慮，采用彈性卸料板。
從導(dǎo)向的精度和運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)以及具體規(guī)格方面考慮，可以采用中間導(dǎo)柱模架（GB/T2851.5—1990）。
4.2 模具工作部分尺寸計(jì)算
4.2.1 落料
蟲裁模刃口是尖銳鋒利的，多為直角，故沖裁模刃口尺寸是指光而得到的平滑面，所以落料件的外徑尺寸應(yīng)等于凹模內(nèi)徑尺寸，沖孔件的內(nèi)徑尺寸應(yīng)等于沖頭的外徑尺寸。模具兩刃口尺寸中總有一個(gè)基準(zhǔn)尺寸，設(shè)計(jì)和制造模具時(shí)，可分別根據(jù)工件的精度要求，決定第一件為基準(zhǔn)件，把間隙取在另一件上。故落料件以凹模為基準(zhǔn)，沖孔以凸模為基準(zhǔn)。
模具工作部分加工時(shí)要注意經(jīng)濟(jì)上的合理性，精度太高，則制造困難、成本高；精度太低，則又可能加工不出合格的產(chǎn)品。因此，模具的精度應(yīng)隨工件的精度要求而定，這樣才會(huì)有好的經(jīng)濟(jì)性。
沖裁件的尺寸精度取決于凸、凹模刃口部分的尺寸。沖裁間隙的合理也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸來實(shí)現(xiàn)和保證。所以正確確定刃口部分的尺寸是相當(dāng)重要的。在決定模具刃口尺寸及制造公差時(shí)，需考慮以下原則：
a落料件的尺寸取決于凹模尺寸，沖裁件的尺寸取決于凸模尺寸。
b考慮到?jīng)_裁時(shí)凸、凹模的磨損，在設(shè)計(jì)凸、凹模刃口尺寸時(shí)，對(duì)基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后增大的，其刃口公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸范圍內(nèi)較小的數(shù)值。對(duì)基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后減小的，其刃口公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸范圍內(nèi)較大的數(shù)值。這樣，在凸模磨損到一定程度的情況下，能沖出合格的零件。
c在確定模具刃口制造公差時(shí)，要既能保證工件的精度要求，又要保證合理的間隙數(shù)值。一般模具制造精度比工件精度高2～4級(jí)。
對(duì)于落料
………………………………4.1
……………………………4.2
式中 —落料凸模直徑（mm）
—落料凹模直徑（mm）
D —工件外徑的公稱尺寸（mm）
— 沖裁工件要求的公差
X —系數(shù)，為避免多數(shù)沖裁件尺寸都偏向于極限尺寸，此處可取X=0.5。
、—凹、凸模制造偏差，這里可以按IT7來選取，其值都為0.046。
—實(shí)用間隙最小值，可以通過查表選取
所落下的料（即為拉深的坯料）按未注公差的自由尺寸IT14級(jí)選取極限偏差，故落料件的尺寸取為，還必須滿足下列公式
…………………………………4.3
有
所以滿足條件。
落料凹模的外形尺寸的確定
凹模厚度
……………………………………4.4
凹模壁厚
………………………………4.5
式中 b—沖裁件最大外形尺寸
K—系數(shù)，考慮坯料厚度t的影響，其值可查表取，K=0.2。
所以有
調(diào)整到符合標(biāo)準(zhǔn)，凹模外徑設(shè)計(jì)尺寸為mm。
4.2.2 正拉深
拉深模直徑尺寸的確定的原則，與沖裁模刃口尺寸的確定基本相同，只是具體內(nèi)容不同，這里不在復(fù)述。
正拉深時(shí)，因零件是標(biāo)注外形尺寸，故拉深件的外徑尺寸為。
由式
………………………………………4.6
…………………………………4.7
以上各式中，沖頭制造偏差及按公差I(lǐng)T8選取，其值都為0.072，間隙C可查表取值。
有 ………………………………………4.8
4.2.3 反拉深
反拉深件按未注公差的極限偏差考慮，且因零件是標(biāo)注內(nèi)形尺寸，故拉深件的內(nèi)徑尺寸取為。
由式 ………………………………………4.9
…………………………………4.10
式中 制造偏差和按IT8選取0.072，C的值取1.65。
有
5 選用模架、確定閉合高度
5.1 模架的選用
由凹模外形尺寸，選擇中間導(dǎo)柱模架（GB/T2851.5—1990）在按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸如下
上模板 HT250
下模板 ZG450
導(dǎo) 柱 20鋼
導(dǎo) 套 20鋼
凸緣模柄 Q235
模具閉合高度 MAX 350mm MIN 305mm
該副模具沒有漏料問題，故不必考慮漏料孔尺寸。
5.2 模具的閉合高度
所謂的模具的閉合高度H是指模具在最低工作位置時(shí)，上下模座之間的距離，它應(yīng)與壓力機(jī)的裝模高度相適應(yīng)。
模具的實(shí)際閉合高度，一般為：
……………5.1
該副模具使用上墊板厚度為8mm，凹模固定板厚度為8mm。如果沖頭（凸凹模）的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為140mm，凹模（落料凹模）設(shè)計(jì)為130mm，則閉合高度為：
查開式壓力機(jī)設(shè)備參數(shù)表知，1600KN壓力機(jī)最大閉合高度為450mm（封閉調(diào)節(jié)高度為130mm）。因?yàn)槟＞叩拈]合高度絕對(duì)不能大于所選的壓力機(jī)，所以初選的1250KN噸位的壓力機(jī)裝模高度過小，這里我們采用1600KN的開式壓力機(jī)。
故實(shí)際設(shè)計(jì)模具的閉合高度為
壓力機(jī)的裝模高度必須符合模具閉合高度的要求。其關(guān)系式為
…………………………………5.2
式中
、—壓力機(jī)的最大和最小裝模高度
H—模具的閉合高度
所以有
故閉合高度設(shè)計(jì)合理。
5.3 壓力中心
由于該零件落料、拉深均為軸對(duì)稱形狀，故不必進(jìn)行壓力中心的計(jì)算。
6 模具的主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
6.1 落料凹模
落料凹模的內(nèi)外形尺寸和厚度在前面的計(jì)算中已算出，這里需要有三個(gè)的螺紋孔，以便與下模板固定，而且還需要有兩個(gè)與下模板同時(shí)加工的銷釘孔，在其內(nèi)圈設(shè)計(jì)了限位倒角，以限制壓邊圈的行程。在落料凹模上還有一個(gè)銷孔，用來安裝擋料銷。在圖中標(biāo)注尺寸精度、形位公差及粗糙度。落料凹模的零件圖如圖6.1所示。
圖6.1 落料凹模
6.2 凸凹模
凸凹模的工作部分尺寸在前面的設(shè)計(jì)計(jì)算中已經(jīng)算出，這里根據(jù)零件的加工深度設(shè)計(jì)出凸凹模的內(nèi)外形尺寸。在凸凹模上設(shè)計(jì)了四個(gè)螺紋孔，以便與上模板固定，而且同時(shí)配作兩個(gè)銷釘孔。在其內(nèi)部設(shè)計(jì)了限位倒角，以限制壓邊圈的行程，在上圓口設(shè)計(jì)了安裝反拉深凸模的沉槽。在圖中標(biāo)注尺寸精度、形位公差及粗糙度。凸凹模的零件圖如圖6.2所示。
圖6.2 凸凹模
6.3 反拉深凸模
反拉深凸模的工作部分尺寸在前面的設(shè)計(jì)計(jì)算中已經(jīng)算出，這里根據(jù)零件反拉深的拉伸深度設(shè)計(jì)出凸模的內(nèi)外形尺寸。在反拉深凸模上設(shè)計(jì)了三個(gè)推桿孔，以便安裝推桿。在其內(nèi)部設(shè)計(jì)了透氣孔，以使拉深后的沖壓件不受空氣的壓力而緊緊地包住在凸模上能順利脫下。在頂端設(shè)計(jì)了圓凸緣結(jié)構(gòu)，以便裝配在凸凹模上與上模板固定。在圖中標(biāo)注尺寸精度、形位公差及粗糙度。反拉深凸模的零件圖如圖6.3所示。
圖6.3 反拉深凸模
6.4 反拉深凹模
反拉深凹模的工作部分尺寸在前面的設(shè)計(jì)計(jì)算中已經(jīng)算出，這里根據(jù)零件的反拉深深度設(shè)計(jì)出凹模的內(nèi)外形尺寸。在反拉深凹模上設(shè)計(jì)了三個(gè)螺紋孔，以便與下模板固定。在其內(nèi)部設(shè)計(jì)了一個(gè)螺紋大孔，用以安裝碟型彈簧。在圖中標(biāo)注尺寸精度、形位公差及粗糙度。反拉深凹模的零件圖如圖6.4所示。
圖6.4 反拉深凹模
6.5 彈性卸料板
彈性卸料板的尺寸可以根據(jù)彈簧的數(shù)目以及外徑來計(jì)算。
作為沖模卸料或推件用的彈簧，是屬于標(biāo)準(zhǔn)零件。標(biāo)準(zhǔn)中給出了彈簧的有關(guān)數(shù)據(jù)和特性曲線，我們可以按需要選取。一般選用彈簧（材料為65Mn彈簧鋼）的原則，應(yīng)該是在滿足模具結(jié)構(gòu)要求的前提下，保證所選用的彈簧能夠給出要求的作用力和行程。
為了保證沖模的正常工作，在沖模不工作的時(shí)候，彈簧也應(yīng)該在預(yù)緊力的作用下產(chǎn)生一定的預(yù)壓緊量，這時(shí)預(yù)緊力應(yīng)為
………………………………………6.1
為了保證沖模正常工作所必需的彈簧最大壓緊量為：
………………………………………6.2
式中 —彈簧最大許用壓縮量
—彈簧預(yù)緊量
—工藝行程
—余量，主要考慮模具的刃磨量和調(diào)整量，一般取5~10mm
由于卸料力為14825N，初定彈簧的根數(shù)為8根，則每根彈簧上的卸料力為
圖6.5 彈性卸料板
根據(jù)所需的預(yù)緊力和彈簧的總壓縮量，參照彈簧的選取表，初選彈簧的規(guī)格，彈簧的直徑D=60mm，彈簧絲的直徑d=10mm，序號(hào)為85號(hào)。
在反拉深凹模上設(shè)計(jì)了三個(gè)螺紋孔，以便與下模板固定。在其內(nèi)部設(shè)計(jì)了一個(gè)螺紋大孔，用以安裝碟型彈簧。在圖中標(biāo)注尺寸精度、形位公差及粗糙度。反拉深凹模的零件圖如圖6.5所示。
6.6 上墊板
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，防止模座被壓出陷痕而損壞。在設(shè)計(jì)中我們把墊板的外形尺寸與凸凹模的外形尺寸相匹配，其厚度我們?cè)O(shè)計(jì)為8mm。在上墊板上設(shè)計(jì)了三個(gè)推桿孔，以便安裝推桿，還有四個(gè)螺釘孔以及兩個(gè)銷孔，這些都是為了與凸凹模和反拉深凸模上的各種固定零件的安裝相匹配的。在圖中標(biāo)注尺寸精度、形位公差及粗糙度。上墊板的零件圖如圖6.6所示。
圖6.6 上墊板
6.7 凹模固定板
凹模固定板的作用是對(duì)凹模進(jìn)行限位止動(dòng)，以求得位置保持一定和可靠的方向性。在設(shè)計(jì)中我們把凹模固定板的外形尺寸與落料凹模和反拉深凹模的外形尺寸相匹配，其總厚度我們?cè)O(shè)計(jì)為24mm。在凹模固定板中間設(shè)計(jì)了一個(gè)高16mm的凹模固定塊，是為了固定反拉深凹模。在固定板上設(shè)計(jì)了三個(gè)頂桿孔，以便安裝頂桿，還有七個(gè)螺釘孔以及兩個(gè)銷孔，這些都是為了與落料凹模和反拉深凹模上的各種固定零件的安裝相匹配的。在圖中標(biāo)注尺寸精度、形位公差及粗糙度。凹模固定板的零件圖如圖6.7所示。
圖6.7 凹模固定板
7 模具的整體安裝
7.1 模具的總裝配
由以上的設(shè)計(jì)計(jì)算，并經(jīng)繪圖設(shè)計(jì)，該空氣濾清器殼落料、正反拉深復(fù)合模裝配圖如圖7.1所示。
圖7.1 落料、正反拉深復(fù)合模裝配圖
7.2 模具零件
該復(fù)合模的主要零部件在模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中已經(jīng)進(jìn)行了仔細(xì)的設(shè)計(jì)，其余的非標(biāo)準(zhǔn)的零件可以根據(jù)需要按國(guó)標(biāo)選取使用。所有零件的明細(xì)表見表7.1。
表7.1 落料、正反拉深復(fù)合模零件表
件號(hào)
名 稱
數(shù)量
材 料
規(guī) 格（㎜）
標(biāo) 準(zhǔn)
熱 處 理
1
上模板
1
HT250
500x400x60
調(diào)質(zhì)處理
2
彈 簧
8
85號(hào)
GB2089.1-2000
3
彈性卸料板
1
Q275
460x380x18
4
圓柱銷
2
16x70
GB/T119.1-2000
5
凸凹模
1
Cr12
270x220x140
60～62HRC
6
上墊板
1
45
270x220x8
43～48HRC
7
推 板
1
40
110x12
40～45HRC
8
凸緣模柄
1
Q235
70x100
JB/T7646.3-1994
9
打 桿
1
40
20x160
43～48HRC
10
反拉深凸模
1
Cr12
140x94
58～62HRC
11
推 桿
3
40
10x80
43～48HRC
12
螺 釘
4
M10x30
GB/T70.1-2000
13
上壓邊圈
1
45
81x24
48～52HRC
14
螺 釘
4
M16x50
GB/T70.1-2000
15
螺 釘
4
M16x150
GB2867.6-81
16
左導(dǎo)套
1
20
50x160x70
滲碳58～62HRC
17
左導(dǎo)柱
1
20
50x320
滲碳58～62HRC
18
右導(dǎo)套
1
20
55x160x70
滲碳58～62HRC
19
右導(dǎo)柱
1
20
55x320
滲碳58～62HRC
20
落料凹模
1
Cr12
360x130
58～62HRC
21
凹模固定板
1
45
360x330x8
43～48HRC
22
圓柱銷
2
16x160
GB/T119.1-2000
23
下壓邊圈
1
45
98x26
48～52HRC
24
頂 桿
3
16x180
JB/T7650.3-1994
43～48HRC
25
反拉深凹模
1
Cr12
98x26
58～62HRC
26
碟形彈簧
1
9號(hào)
GB/T1972-2000
27
螺 釘
3
M10x50
GB/T70.1-2000
28
頂料板
1
45
84x16
43～48HRC
29
螺 釘
3
M16x80
GB/T70.1-2000
30
下模板
1
ZG450
500x400x75
調(diào)質(zhì)處理
31
擋料銷
3
45
16x13
JB/T7649.10-1994
43～48HRC
8 選定沖壓設(shè)備
8.1 壓力機(jī)的規(guī)格
沖壓設(shè)備選擇是沖壓工藝過程設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它直接關(guān)系到設(shè)備的安全和使用的合理，同時(shí)也關(guān)系到?jīng)_壓工藝過程的順利完成及產(chǎn)品質(zhì)量、零件精度、生產(chǎn)效率、模具壽命、板料的性能與規(guī)格、成本的高低等一系列重要問題。
在前面的設(shè)計(jì)中，我們已經(jīng)對(duì)沖壓設(shè)備的噸位以及閉合高度等參數(shù)進(jìn)行了確定。這里根據(jù)前面所算出來的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。查表選擇壓力機(jī)，其主要具體參數(shù)如下
公稱壓力 1600KN
滑塊行程 160mm
行程次數(shù) 40/次·
最大封閉高度 450mm
封閉高度調(diào)節(jié)量 130mm
工作臺(tái)尺寸 1120710mm
柄孔尺寸 70×80mm
工作臺(tái)板厚 130mm
電動(dòng)機(jī)功率 15KW
8.2 電動(dòng)機(jī)功率的校核
對(duì)于本次設(shè)計(jì)由于行程比較長(zhǎng)，設(shè)備的噸位雖然足夠，但設(shè)備具備的功不一定能滿足拉深的要求。遇到這種情況，可能出現(xiàn)拉深時(shí)壓力機(jī)行程速度減緩，甚至?xí)p壞設(shè)備的電動(dòng)機(jī)。為此，還需要對(duì)拉深功進(jìn)行核算。
因?yàn)?
N·m…………………………7.1
因而，壓力機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率可按下式進(jìn)行核算
……………………………7.2
式中 W—拉深功（N·m）
n—壓力機(jī)行程次數(shù)（次/min）
N—電動(dòng)機(jī)功率（KW）
—壓力機(jī)效率，
—電動(dòng)機(jī)效率，
K—不均衡系數(shù)，
所以有
經(jīng)核算后拉深所需要的功率小于壓力機(jī)的電機(jī)功率15KW，符合要求。
9 附加工序
在拉深過程中，金屬材料與模具的表面直接接觸，由于相互間作用的壓力很大，當(dāng)板料在凹模表面滑動(dòng)時(shí)，就產(chǎn)生很大的摩擦。結(jié)果使拉深時(shí)所需的力和沖件側(cè)壁內(nèi)部的拉應(yīng)力有所增大，這不但降低了模具的使用壽命，而且還容易劃傷沖件的表面，當(dāng)拉應(yīng)力變大時(shí)，還會(huì)使側(cè)壁厚度變薄，以致降低了沖件的精度。
如果采用潤(rùn)滑劑，使得在板料與凹模表面之間存在著一層薄膜，將其滑動(dòng)表面相互隔離。因而減小了摩擦力，并減小了模具的磨損，從而使沖件的的表面質(zhì)量的尺寸精度都有所提高。
對(duì)于本次設(shè)計(jì)我們可以采用混合的潤(rùn)滑劑，其具體成分如下
錠子油 40%
黃 油 40%
滑石粉 11%
硫 磺 8%
酒 精 1%
其中硫磺應(yīng)以粉末狀態(tài)加入。
沖壓之