撥禾輪中軸小皮帶輪的拉深、切邊復合模具設計

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摘 要本設計為撥禾輪中軸小皮帶輪的拉深、切邊復合模設計，根據設計零件的尺寸、材料、批量生產等要求，首先分析零件的工藝性，確定拉伸及切邊工藝方案及模具結構方案，然后通過工藝設計計算，計算沖壓力和壓力中心，初選壓力機，計算切邊凸、凹模刃口尺寸和公差以及拉伸工序凹凸模的尺寸公差，最后設計選用零、部件，對壓力機進行校核，繪制模具總裝草圖，以及對模具主要零件的加工工藝規(guī)程進行編制。其中在結構設計中，主要對切邊及拉伸的凸模、凹模、定位零件、模架、沖壓設備、緊固件等進行了設計，對于部分零部件選用的是標準件，就沒深入設計，并且在結構設計的同時，對部分零部件進行了加工工藝分析，最終才完成這篇畢業(yè)設計。 關鍵詞：模具；模架；切邊；拉深；凸凹模；第 2 頁 共 15 頁緒論沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素，只有它們相互結合才能得出沖壓件。與機械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術方面還是經濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現(xiàn)如下。(1) 沖壓加工的生產效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。（2）沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。（3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應，沖壓的強度和剛度均較高。（4）沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。在實際生產中，當沖壓件的生產批量較大、尺寸較少而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經濟甚至難于達到要求。這時在工藝上多采用第 3 頁 共 15 頁集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復合、級進和復合-級進三種組合方式。復合沖壓——在壓力機的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。級進沖壓——在壓力機上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。復合-級進——在一副沖模上包含復合和級進兩種方式的組合工序。沖模的結構類型也很多。通常按工序性質可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復合模和級進模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。工作時，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機滑塊帶動上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進行下一次沖壓循環(huán)。此設計針對所給的零件進行了一套復合沖壓模具的設計，其中設計內容為分析零件的沖裁工藝性（材料、工件結構形狀、尺寸精度） ，擬定零件的沖壓工藝方案及模具結構，拉深，切邊，計算沖壓工序壓力，選用壓力機及確定壓力中心，計算凸凹模刃口尺寸，主要零、部件的結構設計和加工工藝編制，壓力機的校核。第 4 頁 共 15 頁目錄摘要緒論一、沖壓件工藝分析 ................................................................................7二、工藝方案及模具結構類型 ................................................................71.工藝方案分析 .....................................................................................82.主要工藝參數(shù)的計算..........................................................................83.模具類型............................................................................................................94.模架類型及精度................................................................................................95.凹凸模設計........................................................................................................9三、計算工序沖壓力、壓力中心以及初選壓力機 ................................91.拉深力的計算 ...................................................................................103.壓力機的選擇 ...................................................................................10四、工件零件刃口尺寸的計算 ..............................................................10五、拉深凹凸模尺寸和公差的確定 ......................................................111.整體落料凹模板的厚度 H 的確定 .......................................................112.凹模板長度 L 的計算 ........................................................................123.凸模尺寸的確定計算 ........................................................................12六、模具總裝配圖 ..................................................................................13參考文獻第 5 頁 共 15 頁致謝結論1、沖壓件工藝分析圖 11、材料：該沖裁件的材料 Q235 是碳素工具鋼，具有較好的可拉深性能。2、零件結構：該制件為圓桶形拉深件，故對毛坯的計算要求。3、單邊間隙、拉深凸凹模及拉深高度的確定應符合制件要求。4、凹凸模的設計應保證各工序間動作穩(wěn)定。5、生產批量：大批量6、尺寸精度：零件圖上所有未注公差的尺寸，屬于自由尺寸，可按 IT14 級確定工件尺寸的公差。 零件外形:直徑 105 , 高度 4.4 074.?02.?利用普通拉伸方式可以達到零件圖樣要求。第 6 頁 共 15 頁二、工藝方案及模具結構類型1.工藝方案分析該工件包括拉深，切邊兩個基本工序，可有以下三種工藝方案：方案一：先落料，在拉伸。采用單工序模生產。方案二：先拉伸，再切邊，采用單工序模生產。方案三：拉深+切邊。采用復合模。方案一模具結構簡單，但需兩道道工序兩幅副模具，而且周邊容易產生褶皺難以達到質量要求。方案二只也二副模具，能保證工件的精度但生產效率較底。方案三只需要一副模具，生產效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。通過對上述四種方案的分析比較，該件的沖壓生產采用方案三為佳。根據零件的沖裁工藝方案，采用復合沖裁模。復合模的主要結構特點是存在有雙重作用的結構零件——凸凹模，凸凹模裝在下模稱為倒裝式復合模。采用倒裝式復合模省去了頂出裝置，結構簡單，便于操作，因此采用倒裝式復合模。2.主要工藝參數(shù)的計算因上序以算好毛坯直徑，故本工序無需計算毛坯直徑。(1)確定修邊余量該 H=4.4-1.5=2.9mm, d=150-3=147mm, 則 H/d=2.9/ 147=0.02 查表 5-5 得無凸圓零件切邊余量△ = 0mm 則可得拉深高度 HH=h+ =2.9+1.5=4.4mmh?(2)確定拉深次數(shù)按毛坯相對厚度 t/D=1.5/150 和工件相對高度 H/d=4.4/150=0.03062.?查《沖壓工藝與模具設計》表 4-15 可得 n=1，初步確定需要一次拉成。(3)畫出工序件簡圖工序簡圖如下圖 2 所示： 第 7 頁 共 15 頁圖 23.模具類型根據零件的沖裁工藝方案，采用復合沖裁模。復合模的主要結構特點是存在有雙重作用的結構零件——凸凹模，凸模裝在上模稱為正裝式復合模。結構簡單，便于操作，因此采用正裝式復合沖裁模。4.模架類型及精度考慮到切邊和拉伸的精度及送料與操作的方便性，模架采用中間導柱的模架，用導柱導套導向。由于零件精度要求不是很高，但沖裁間隙較小，因此采用 I 級模架精度。5.凹凸模設計由于此設計為切邊、拉伸復合模因此成型部分設計成拉伸凸模以及復合凹凸模兩部分拉深凸模的結構形式與固定方法：此零件為圓形件，切邊刃口及拉伸凸模便于加工，拉伸凸模采用臺階固定在固定板上，拉伸凸模與固定板采用間過盈配合；并完全固定。三、計算工序沖壓力、壓力中心以及初選壓力機1.拉深力的計算首次拉深時拉深力 =πd 1tσ bk1F式中： 為首次拉深時工件的直徑；1d為材料抗拉強度（MPa） ；b?為修正系數(shù)。1K查《沖壓工藝與模具設計》表 4-1 無法得知 k1值，故 k1取最小值 0.2;第 8 頁 共 15 頁首次拉深力： =πd 1tσ bk1F=3.14*148.5*1.5*400*0.2 =5.595KN2.壓力中心的計算圖 3由于是圓形工件，如圖 4 所示，所以工件的壓力中心應為工件中心。3.壓力機的選擇由于該制件為批量小型制件，且精度要求不高，因此選用開式可傾壓力機，它具有工作臺面三面敞開，操作方便，成本低廉。根據總壓力選擇壓力機，前面已經算得壓力機的公稱壓力為 202.47 KN，查 《沖壓工藝與模具模具設計》表 7.3 提供的壓力機公稱壓力中可選取壓力機的型號為：J23-16F四、工件零件刃口尺寸的計算刃口尺寸按凹模實際尺寸配作，用配作法，因此凸?；境叽缗c凹模尺寸相同，保證單邊間隙 (mm)2/minZ第 9 頁 共 15 頁圖 4查《沖壓工藝與模具設計》表 1-3 可知： 02.max?Z3in拉深模的單邊間隙為：Z= =0.015 mm2/minZ4/0ax)(????Dd式中 x 為補償刃口磨損量系數(shù)。查《沖壓工藝與模具設計》表 2-21 可知：x=0.5 取落料的尺寸公差 IT14，則公差為 =0.2mm?所以切邊凸模的尺寸為： 4/0max)(???Dd=（150-0.5 0.4）?/.=149.8 mm03.?五、拉深凹凸模尺寸和公差的確定1.整體落料凹模板的厚度 H 的確定：H= 321.0落 料Fk式中 為凹模材料的修正系數(shù)，碳素工具鋼取 =1.3；1k 1k第 10 頁 共 15 頁為凹模厚度按刃口長度修正系數(shù)，查《沖壓工藝與模具設計》表 2-18 可2k知： =1H= 321.0落 料Fk=1.3*1* 310*6.8=39.59mm2.凹模板長度 L 的計算L=D+2C查《沖壓工藝與模具設計》表 2-17 可知：C 取 28—36mm，根據要求 C 值可取30mm故： L=D+2C=150+2*30=210 mm因凹模板內需加壓料板 故加 35mm故確定凹模板外形尺寸為：直徑 210*75（mm） 。凸模板尺寸按配作法計算。圖 53.凸模尺寸的確定計算第一次拉深模,由于其毛坯尺寸與公差沒有必要予以嚴格的限制,這時凸模和凹模尺寸只要取等于毛坯的過渡尺寸即可,以凸模為基準.取公差等級為IT12=0.2mm.第 11 頁 共 15 頁d 凸 =d -0δ 凸 =1470-0.12mm拉深凸模采用臺階式，也是采用車床加工,與凸模固定板的配合按 H7/m6的配合,拉深凸模結構如下圖 6 所示。圖 6六、模具總裝配圖1.拉深模總裝配圖如下圖 7 所示 第 12 頁 共 15 頁圖 7 1. 模柄、2 上模板、3.內六角螺栓、4 凸模、5.凸模固定板、6 導套、7.導料板、8.導柱、9.凹模固定板、10.凹模、11.下模板、12.頂桿、13.彈簧、14.內六角螺栓第 13 頁 共 15 頁參考文獻[1]魏春雷、徐彗明[M].沖壓工藝與模具設計.北京理工大學出版社 [2]涂序斌.模具制造技術[M].北京理工大學出版社（第二版）[3]鄧明.實用模具設計簡明手冊[M].機械工業(yè)出版社[4]徐茂功 桂定一.公差配合與技術測量[M].北京機械工業(yè)出版社，2000[5]張定華.工程力學[M].北京高等教育出版社，2000[6]梁耀能.工程材料及加工工程[M].北京機械工業(yè)出版社，2001[7]馬希青，蘇夢香，趙月羅.機械制圖[M].中國礦業(yè)大學出版社,2001.第 14 頁 共 15 頁致謝在即將走上工作崗位的時候，有這樣一次設計、有這樣的一個總結，很高興，很興奮，也很感激。雖然它還不是很成熟，但已散發(fā)著淡淡的香氣。感謝默默付出的老師們！關心支持我的同學、朋友們！畢業(yè)設計的完成，我要感謝我的指導老師們的大力支持。是他們的耐心指正和教導才使我的畢業(yè)設計逐漸趨于完善。更重要的是他們給了我自己解決問題的方法,鼓勵我提出針對性的有用的問題,從細微之處一點一滴的指導我們。通過這次實踐，我更進一步熟悉模具的設計，鍛煉了工程設計實踐能力，培養(yǎng)自己獨立設計能力。即將走向工作崗位，在今后的工作中，我將繼續(xù)加強理論的學習，再接再厲，將所學的知識付諸實踐，總結經驗，不斷進步！在此感謝,各位老師在設計過程給我的幫助和鼓勵，謝謝！ 簽名：劉湘云第 15 頁 共 15 頁結論通過這次畢業(yè)設計使我熟悉了沖壓模具的整個過程，并且了解了在做沖壓模具之前首先要對產品的結構形態(tài)，模具的結構形態(tài)。也就是要對產品的工藝性進行合理的分析，從而才能采取更合適模具，節(jié)約成本的同時還能保證加工零件的精度要求。其次，考慮好產品的批量以及精度要求以及材料的造價。最后完成產品的模具設計、模具的裝配圖、零件圖。本次畢業(yè)設計的成功完成使我個人的所有專業(yè)中學術上的一次難忘的歷程，因為通過我本人的長時間的思考、設計以及老師多次細心的指導使我知道一套合格的沖壓模具設計的完成以及一套合格的圖紙的完成都需要付出多少次的心血和汗水，通過它可以說明一個人最基本的學習工作態(tài)度，我認為要立志成為一個模具行業(yè)的佼佼者首先要從每一個細節(jié)做起，做事要有堅忍不拔的毅力，有耐心、謙虛、謹慎這樣才能成為一名出色的模具工程師。