汽車離合器殼體沖壓模設計

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﹒ 1﹒AAAAAA 學院畢 業(yè) 論 文（設 計）2010 屆機械設計制造及其自動化專業(yè) A 班級題 目 汽車離合器殼體沖壓模設計姓 名 AAA 學號 AAA指導教師 AAA 職稱 AA二 О 一 О 年 A 月 AA 日﹒ 2﹒內(nèi) 容 摘 要板料冷沖壓加工是機械加工的一個重要組成部分。它應用十分廣泛。但由于傳統(tǒng)的加工存在著沖壓工藝方案選擇不合理、沖壓間隙選擇過大，壓力機不相匹配等問題。本文就以離合器殼體的模具設計主要介紹了沖壓模具設計的全過程：章 5 章 經(jīng)工藝分析、工藝計算，間隙值的選擇，確定了該設計工藝流程及沖模結(jié)構(gòu)形式。章 6 章 同時對所設計的模具分別進行了分析說明，章 7 章 對壓力機做出了合理的選擇，章 8 章 整個過程采用 AutoCAD 軟件繪制模具的二維裝配圖和個別零件圖。 關(guān) 鍵 詞沖壓模；離合器殼體；沖裁間隙；沖壓工藝﹒ 3﹒Clutch shell stamping process designAuthor：Shi jing Tutor：Jiang zhiqiang AbstractBoard material cold to press , it processes to be machined one important component. It is very extensive that it employs . But because the choice with unreasonable choice and pressing the interval that traditional processing is pressing the craft scheme is too big, question of matching of the press. etc. This text presses the whole course of mold design with the main introduction of mold design to the clutch housing:1. Calculate by analysis , craft by craft, interval choice of value, confirm this design technological process and structural form of trimming die. 2. Analyzed separately to moulds designed that explain at the same time ,3. Having made the rational choice to the press,4. The whole course adopts AutoCAD software to draw the two-dimentional installation diagrams and specific part pictures of the mould . Key wordsstamping process ;clutch housing ;the interval of blanking; press the craf﹒ 4﹒汽車離合器殼體沖壓模設計第 1 章 緒論21 世紀的制造業(yè)，正從以機器為特征的傳統(tǒng)技術(shù)時代，向著以信息為特征的技術(shù)時代邁進，即用信息技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。經(jīng)濟全球化和世界市場一體化加速發(fā)展，不斷加劇了制造商之間的競爭，提出了快速反應市場的要求，與之相適應，制造業(yè)對柔性自動化技術(shù)及裝備的要求更加迫切而強烈。同時，微電子技術(shù)和信息通信技術(shù)的快速發(fā)展，為柔性自動化提供了重要的技術(shù)支撐，工業(yè)裝備的數(shù)控化、自動化、柔性化呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。1.1 冷沖 壓術(shù) 的發(fā)展 趨勢美國、德國、日本的汽車工業(yè)如此發(fā)達，得益于其冷沖壓技術(shù)及裝備的領先地位。當前的世界冷沖壓技術(shù)及裝備向以下幾個方面發(fā)展：（1）冷沖壓設備自動化根據(jù)不同種類的加工環(huán)境和條件，國外逐步發(fā)展了兩大類汽車車身自動化沖壓生產(chǎn)線。 1）單機聯(lián)線自動化 配置為 5-6 臺壓力機，配備拆垛、上下料機械手，穿梭翻 轉(zhuǎn)裝備和碼垛裝置，全 線總長約 60 米，安全性高，沖 壓質(zhì) 量好。由于工件傳送距離長，工件的上下料換向和雙動拉伸必須用工件翻轉(zhuǎn)裝備。這種單機聯(lián)線自動化沖壓技術(shù)的生產(chǎn)節(jié)拍最高為 6-9 次/分，設備維修工件量大。 2）大型多工位壓力機八十年代中期，國外沖壓技術(shù)發(fā)展到大型三坐標多工位壓力機自動化連﹒ 5﹒續(xù)沖壓，由拆垛機，大型壓力機，三坐 標工件傳送系統(tǒng)和碼垛工位組成，生產(chǎn)節(jié)拍可達 16-25 次/分。其主要特點是：生產(chǎn)效率高，是手工送料流水線的 4-5 倍，是單機聯(lián)線自動生產(chǎn)線的 2-3 倍；全自動化、智能化，整個多工位壓力機系統(tǒng)只需 2-3 人進行監(jiān)控，當模具更 換時，只需輸入要換模具的編號，其余工作自動完成，整個換模時間只需 5 分鐘，換模的同時對多工位壓力機運行特征作智能化調(diào)整；特別是配有電子三坐標送料多工位的壓力機，可以根據(jù)模具隨意調(diào)節(jié)運動路徑和時間，不僅能沖壓大型覆蓋件，而且能沖壓小型零件。當沖壓小型零件時，送料距減短，節(jié)拍提高，通過合理的模具布置，可一次沖壓 2-3 零件，具有充分的自由度，柔性極 強。電子多工位送料壓力機的優(yōu)點是生產(chǎn)率高，工件處理最優(yōu)化，工件轉(zhuǎn)換迅速，維修量低，診斷性能好，成本低，與 現(xiàn)有壓力機的適應性強，售后服務遠程通訊好。美國的多工位壓力機基本都采用了電子伺服三坐標送料。（2）高速化復合化相結(jié)合，提高加工效率提高生產(chǎn)率是永恒的追求目標，各鍛壓廠家均致力于鍛壓機械的高速化研究，各鍛壓廠家均致力于鍛壓機械的高速化研究，在數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機上，主要采用伺服控制的液壓主驅(qū)動系統(tǒng)來提高壓機的行程次數(shù)。在追求高速化加工的同時，還必須盡可能縮短生產(chǎn)輔助時間，以取得良好的技術(shù)經(jīng)濟效益。在數(shù)控壓機上配備伺服電機驅(qū)動的三坐標上下料裝置，可使沖壓中心實現(xiàn)高效板材加工。 將幾種工藝或幾個工序復合在一臺機床上完成，是當前各類機床大幅壓縮生產(chǎn)輔助時間，提高生產(chǎn)率的重要技術(shù)途徑，在鍛壓機械上也得到了成功應用，效果十分顯著。如：德國、美國、日本已相繼開發(fā)出激光一步﹒ 6﹒沖復合機，將模具沖切與激光切割有機地結(jié)合起來，工件一次上料即可完成沖孔、沖切、翻邊、淺拉伸、切割等多道工序，最大限度地 節(jié)省了輔助時間，特別適合孔型多而復雜的面板類工件的加工及多品種小批量板料加工。1.2 模具技術(shù)發(fā)展的幾個特點模具與壓力機是決定沖壓質(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率的兩個關(guān)鍵因素。先進的壓力機只有配備先進的模具，才能充分發(fā)揮作用，取得良好效益。模具的發(fā)展方向為：（1）充分運用 IT 技術(shù)發(fā) 展模具設計、制造用戶對壓力機速度、精度、 換模效率等方面不斷提高的要求，促進了模具的發(fā)展。外形車身和發(fā)動機是汽車兩個關(guān)鍵部件，汽車車身模具特別是大中型覆蓋件模具，技術(shù)密集，體現(xiàn)當代模具技術(shù)水平，是車身制造技術(shù)的重要組成部分。車身模具設計和制造約占汽車開發(fā)周期三分之二的時間，成為汽車換型的主要制約因素。目前世界上汽車的改型換代一般約需 48 個月，而美國僅需 30 個月，主要得益于在模具業(yè)中應用了 CAD/CAE/CAM 技術(shù)和三維實體汽車 覆蓋件模具結(jié)構(gòu)設計軟件。另外，網(wǎng)絡技 術(shù)的廣泛應用提供了可靠的信息載體，實現(xiàn)異地設計和異地制造。虛擬制造等 IT 技術(shù)的應用，將推動模具工 業(yè)的發(fā)展。（2）縮短金屬成型模具的試模時間主要發(fā)展液壓高速試驗壓力機和拉伸機械壓力機，特別是在生產(chǎn)型機械壓力機上的模具試驗時間可減少 80%，具有巨大的 節(jié)省潛力。這種試模機械壓力機的發(fā)展趨勢是采用多連桿拉伸壓力機，它配備數(shù)控液壓﹒ 7﹒拉伸墊，具有參數(shù)設置和狀態(tài)記憶功能。（3）車身制造中的級進沖模發(fā)展迅速在自動沖床上用級進沖裁?；蚪M合沖模加工轉(zhuǎn)子、定子板，或者應用于插接件作業(yè)，都是眾所周知的沖壓技術(shù)。近些年來，級進組合沖裁模在車身制造中開始得到越來越廣泛的應用，用級進模直接把卷材加工為成型零件和拉伸件，加工的零件也越來越大，省去了用多工位壓力機和成套模具生產(chǎn)所必需串接的板材剪切、涂油、板坯運輸?shù)群罄m(xù)工序。級進組合沖模已在美國汽車工業(yè)中普遍應用，其優(yōu)點是生產(chǎn)率高，模具成本低，不需要板料剪切，與多工位壓力機上使用的階梯模相比，節(jié)約 30%。但是，級進組合沖模技術(shù)的應用受拉伸深度、導向和傳輸?shù)膸Р倪吘壊牧媳砻嬗不南拗浦饕糜诶焐疃缺容^淺的簡單零件，因此不能完全替代多工位壓力機， 絕大多數(shù)零件應優(yōu)先考慮在多工位壓力機上加工。1.3 我國 鍛壓 工業(yè)的 現(xiàn)狀及發(fā)展對策目前我國主要汽車生產(chǎn)廠，約有 90%的沖壓線 采用一臺雙動拉伸壓力機（或多連桿單動拉伸壓力機）和 4-6 臺單動壓力機組成沖壓流水線，手工上下料完成大型覆蓋件的沖壓生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)節(jié)拍最高只有 3-5 次/分；人身安全和工件環(huán)境差；在手工上下料和傳送工件過程中，易造成工件劃傷等缺陷，沖壓制件質(zhì)量差；整條沖壓線長 60 米左右，約需 20-24 名操作工人，占地面積大，人工成本高，沖壓件制造成本比國外高 2-3 倍，是我國汽車工業(yè)嚴重缺乏市場競 爭力的重要因素之一。我國有 90%的沖 壓線采用人工上下料，另有 10%的沖壓線實現(xiàn)了單機聯(lián)線自動化，生產(chǎn)節(jié) 拍最高為 6-8 次/分，而代表當今沖壓技術(shù)國際水平的大型﹒ 8﹒多工位壓力機，在我國汽車工業(yè)中的應用仍是空白。這也是我國沖壓行業(yè)與西方發(fā)達國家的主要差距所在，在很大程度上制約了我國汽車工業(yè)的發(fā)展。 隨著我國工業(yè)技術(shù)水平的發(fā)展，特別是以轎車為代表的汽車工業(yè)快速發(fā)展，帶動汽車零件的產(chǎn)量和質(zhì)量不斷提高。但必須清醒地認識到，中國與國際先進水平仍有很大差距，而且隨著加入 WTO，國際大汽車公司必然嚴重沖擊中國汽車工業(yè)，國內(nèi)同行之間的競爭也將日趨激烈。中國汽車工業(yè)的發(fā)展，離不開裝備工業(yè)的大力支撐，鍛壓設備制造業(yè)必須滿足汽車工業(yè)大批量生產(chǎn)的要求，向自動化、高效率方向發(fā)展。 第 2 章 工藝方案的確定2.1 沖 壓件的工 藝分析沖裁件的工藝性是指從沖壓工藝方面來衡量其設計是否合理。如圖﹒ 9﹒2-1 所示：在技術(shù)方面，根據(jù)產(chǎn)品圖紙，主要分析 該沖壓件的形狀特點，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝要求；在經(jīng)濟方面，主要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量，分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟效益。因此，一般來說，在 滿足工件使用要求的條件下，能以最簡單的最經(jīng)濟的方法將工件沖制出來，就說明該工藝性好，否則該工件的工藝性就差。影響沖壓件的因素很多，從技術(shù)和經(jīng)濟方面考慮，主要因素有：圖 2-1 離合器殼體（1）沖壓件的形狀和尺寸分析 不同的形狀和尺寸的沖壓件，有不同的沖壓要求，所以采用的工藝也就不同。由于題目所要求的沖壓的是一個圓形件，其直徑為 ，中間25m?一個通孔，其直徑為 。從圖上可以看出，對于沖裁件來說，滿足我95m?們的要求的外型簡單對稱，也是由圓弧和直線組成，其外形也沒有尖角。﹒ 10﹒其最小的圓角為 顯然滿足 的標準。沖裁時，為了防止凸模折斷8mtd5.0?或壓彎，沖孔的尺寸不能太小，用一般的沖孔?？梢詻_的最小的孔徑可以有表查得： ，而工件的最小孔徑為 ，也滿足要求。對于拉深件，td?8.m圓角半徑不能太小。底部和壁部之間的圓角半徑，一般取材料厚度的3～5 倍；壁部和凸緣間的圓角半徑，取材料厚度的 5～10 倍。那么，底部和壁部之間的圓角半徑為 ；壁部和凸緣間的圓角半徑為23618rm??。而工件的底部和壁部之間的圓角半徑為 ，壁部和凸緣60rm?? 8m間的圓角半徑為 ，也都滿足標準。13（2）沖裁件的精度和表面粗糙度分析普通沖裁件內(nèi)外形尺寸的經(jīng)濟精度一般不高于 IT11 級，落料件精度最好不高于 IT10 級，沖孔最好低于 IT9 級，本課題所要求的精度，顯然通過簡單的沖壓不能達到要求，這只有在沖壓完以后在0.56372m??進行銑工序來達到要求。兩孔的中心距離公差為 ，而沖裁件能夠0.4m?達到的公差為 ，故也能夠滿足。孔中心于邊緣距離尺寸公差為0.35?，而沖裁件能達到的公差為 也能 夠滿足要求。由于工件圖對0.5m0.7?沖裁件的角度偏差和斷面粗糙度無要求所以也能滿足。拉深件徑向尺寸精度所能達到的精度為 ，而工件所要求的為 ，所以也滿.8m0.56372m??足要求。帶 法蘭筒拉深件高度尺寸偏差值所能達到的為 ，而工件.8?所要求的為 。0.456?（3）尺寸標注分析 沖壓件的尺寸標注應符合沖壓工藝的要求。分析圖中的尺寸標注可以看出，其是基本符合標準的。拉深件的徑向尺寸，應是注明是保證內(nèi)部﹒ 11﹒尺寸還是保證外壁尺寸，內(nèi)、外部尺寸不能同時標注，其高度方向的尺寸標注，一般應以底部為標準，若以上部為標準，高度尺寸不容易保證。通過檢驗可得，起所有的尺寸都符合標準。（4）生產(chǎn)批量分析 根據(jù)經(jīng)驗可知道，模具的制造費用很高，約占沖壓件總成本的 10%～ 30%。因此生產(chǎn)量小時，采用其他的加工方法可能比沖壓方法更經(jīng)濟。只有在大批量生產(chǎn)時，沖壓加工才能取得明顯的經(jīng)濟效益。此課題要求的為大批量生產(chǎn)，所以可以采用模具加工生產(chǎn)。通過上述工藝分析，可以看出該零件為普通的厚板沖壓件，尺寸精度的要求也不高，主要是輪廓成型問題，有屬于大批量生產(chǎn)，因此可以采用沖壓方法生產(chǎn)。2.2 確定工藝方案（1）模具結(jié)構(gòu)的選擇沖裁模的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，如果按照工序的組合來分類，可以分為單工序模、 級進模（續(xù)模或跳步模）、復合模等。各種沖裁模的構(gòu)成大體相同，主要有工作零件、定位零件、卸料推料零件、導向零件、連接與固定零件組成。根據(jù) 查表可以得出：考慮到是大批量生產(chǎn)，沖裁精度也較高，考慮到零件的復雜性和價格等方面的需求，而且如果選擇單工序模的話，首先是精度不能夠保證，再次是形位公差不能保證。如果是選擇級進模，生產(chǎn)的通用性就差了，不能在這次生產(chǎn)后在能夠進行其他的沖模生產(chǎn)。綜合以上的分析可以選擇復合模進行沖裁。復合模能在壓力機一次行程內(nèi)，完成落料、沖孔及拉深等數(shù)到工序。在完成這些工序的過程中無須進給運動。﹒ 12﹒（2）主要復合模具有如下的特點1）沖件精度高，不受送料誤差的影響，內(nèi)外形相對位置一致性好。2） 沖裁件表面較平整3）適宜沖薄料，也適宜沖脆性和軟質(zhì)材料。4）可以充分利用短料和邊角材料。5）沖模面積較小。（3）復合模的最小壁厚 沖孔落料復合模的凸凹模，其刃口平面與沖件尺寸相同，這就產(chǎn)生了“最小壁厚”的問題。為 了增加凸凹模的強度和減少孔內(nèi)廢料的張力，可以采用對凸凹模有效刃口以下增加壁厚和將廢料反向頂出的辦法。（4）正裝和反裝的選擇 從能否達到平整要求、操作是否方便、能否提高生產(chǎn)效率和保證安全生產(chǎn)等方面來分析，綜合考慮可以選用反裝復合模?？紤]到凸凹模比較大，所以可以直接將凸凹模固定在底座上。倒裝復合模的結(jié)構(gòu)比順裝復合模簡單，所以 應優(yōu)先考慮采用倒裝復合模。最終能否采用復合模沖裁方案以及采用何種復合模結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是驗算沖壓件的最小壁厚。經(jīng)驗算知道沖壓件的最小壁厚，可用倒裝復合模沖裁方案。（5）模具結(jié)構(gòu)論證 在保證產(chǎn)品尺寸公差等級的前提下，應盡量簡化模具結(jié)構(gòu)復雜程度，降低模具制造費用，這是設計模具的鐵則。而此沖壓件，因外形比較簡單，且壁厚較大，所以采用復合模沖裁排樣方案就比采用級進模沖裁的方案好。﹒ 13﹒2.3 計 算毛坯尺寸為了便于計算，把零件分解成若干個簡單的幾何體，分別求出其面積后相加。圖 示的零件可看成由圓部分（a ），圓 弧旋轉(zhuǎn)部分（a 、a ），截頭錐1 24形 a 以及 圓環(huán) a 部分 組成，如圖 2-2 所示 。35圓部分為：（2-1）222110.78.80574dAm????式中 為圓圈部分直徑1d圓角球臺部分面積可根據(jù)以下原理近似計算。圖 2-2 面積計算圖設 為工件的母線（見圖），工件的表面由 曲線繞 yy 軸旋轉(zhuǎn)而成，ABAB則工件表面積等于曲線的重心繞軸旋轉(zhuǎn)一周所得的周長與曲線長度的乘﹒ 14﹒積。即：= （2-2）AB2XL?式中 —曲線的長度L—曲線的重心到旋轉(zhuǎn)軸的距離。其值為：XXR?sina式中 —曲線圓弧半徑；R—曲線圓心角。a球臺部分面積則為：232cadrA??????????（2-3）??38a422bbdr??????????（2-4）??8bb式中 , 分別表示毛坯開口內(nèi)圓直徑和底部兩圓心之間的距離；bdc, 分別表示工件中線在下圓角和上圓角處的圓角半徑。ar截頭錐形： 132dA?????????其中 21Lh?圓環(huán)面積為： （2-5）??2251bAdr??工件總面積為 ， ， ， 和 部分之和。12345????3 2212488abbArrdr??????12d????????（2-6）22abd??﹒ 15﹒毛坯面積和工件面積相等，設毛坯直徑為 ，則：D????2221388442abbddDrrdr???????????????（2-7）221b?對于圖示零件，其 = ， = ， = ， = ， =1d80mbd25cd80marbr8m所以 =D352通過計算可以算出其他部位的尺寸，最后得出沖裁前毛坯的形狀和尺寸如圖（2-3）所示圖 2-3 毛坯圖2.4 排 樣和 計算材料的利用率排樣的結(jié)果是否合理是影響到材料利用、零件的質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具的結(jié)構(gòu)與壽命及生產(chǎn)操作與安全。該工件的排樣是根據(jù)落料的工序來設計的,考慮到操作的方便及模具的結(jié)構(gòu)簡單,故采用單排排樣設計,由表查得 ﹒ 16﹒圖 2-4 排樣圖參考 ??1= , = ,而且采用雙排活動擋料銷擋料,則條料的寬為a4ma4.2m352860b??條料的進距為 。而沖裁的利用律按式（2—16 計算）356h??得： （2-16） nAb?式中 —沖裁件面積（ ）；m—一個進距內(nèi)的沖裁數(shù)目；n—條料的寬度（ ）；b—進距（ ）。代入數(shù)據(jù)可以得出：hm材料的利用律為： （2-8）210%10%76.93654nADbh??????2.5 沖 壓工序的性 質(zhì) 和工序次數(shù)的選擇綜合分析該工件可得出，該沖壓件需要的基本工序和次數(shù)有：（a）落料；（b）沖底部 的孔；95?（c）沖 6 個 的孔；8.﹒ 17﹒（d）沖 6 個 的孔；1?（e）沖 3 個 的孔；0.45m?（f）拉深到 ；（g）底部局部成型；（h）沖腰孔；（i）腰部局部成形。2.6 工 藝組 合及其方案比 較根據(jù)以上這些工序,可以做出下列各種組合方案。方案一：（a）落料；（b）沖 6 個 的孔，沖 6 個 的孔，沖 3 個 的孔及沖底部 的8.5?1?10?95?孔；（c）拉深到 ；m（d）底部局部成型,腰部局部成形及切邊；（e）沖矩形腰孔。 方案二：（a）落料，拉深到 ；56m（b）底部局部成型,腰部局部成形及切邊；（c）沖底部 的孔，沖矩形腰孔；9?（d）沖 6 個 的孔,沖 6 個 的孔8.51?沖矩形腰孔和沖 3 個 的孔。0﹒ 18﹒方案三： （a）落料；拉深到 ；56m（b）底部局部成型,腰部局部成形和沖底部 的孔及切邊；95?（c）沖 6 個 的孔沖 6 個 的孔,及沖矩形腰孔；1?8.5?（d）鉆 的螺紋孔。0對以上三種方案進行比較，可以看出：方案一，從生產(chǎn)效率、模具結(jié)構(gòu)和壽命方面考慮，將落料和零件上的孔組合在三套模具上沖壓，有利于降低沖裁力和提高模具壽命，同時模具的結(jié)構(gòu)比較簡單，操作也較方便。但是， 該方案的拉深，底部局部成型和腰部局部成形均安排在沖孔以后進行，拉深，底部局部成型和腰部局部成形回彈后孔距不容易保證，影響零件的精度。方案二，落料，拉深組合及底部局部成型,腰部局部成形及切邊組合采用復合模組合沖壓，優(yōu)點是節(jié)省工序和設備可以提高生產(chǎn)效率，但模具結(jié)構(gòu)復雜。沖底部 的孔，沖矩形腰孔方案四組合在一起能最后保證矩95?形孔的精度要求；同時沖 6 個 的孔,沖 6 個 的孔和沖 3 個 的孔8.5?1?10?組合在一起也能夠保證 的位置精度的要求。缺點是成形后沖孔，模具.結(jié)構(gòu)復雜，刃磨和修理比較困難，上、下模操作也比較不方便。方案三，情況與方案二基本相同，采用了三套模具可以完成，第一套是落料、拉深復合模；第二套是局部成形、沖孔的復合模；最后一套是沖孔的復合模。但是的 孔改為鉆孔，可以保 證孔間的尺寸，同時也減少了8.5?模具的數(shù)目，有利于降低零件的生產(chǎn)成本。缺點是增加了鉆孔工序，增加工序的 時間。當然底部的 3 組 2— 的小孔不能采用沖壓技術(shù)沖壓0.5m﹒ 19﹒成功，故采用在模具的沖壓好后鉆孔的技術(shù)來完成。同時為保證上表面的平面度公差采用車來完成，而且整個零件平行度需要保證，可采用最后的整形來完成。通過以上的方案分析,可以看出，在一定的生產(chǎn)批量條件下，選用方案三是比較合理的。確定了工藝方案以后,就可以進行該方案的模具結(jié)構(gòu)的草圖形式的確定如圖（2-5）所示,各工序的沖壓力計算和沖壓設備的選用。 （本設計只對第一套模具進行計算）說 明本 模 具 可 完 成 落 料 ,拉 深 兩 個 工 序 ,條 料 送 進 時 由 帶 導 尺的 固 定 板 導 向 沖 首 件 時 以 目 測 定 位 待 沖 第 二 個 工 件 時 ,用 檔 料 銷 6定 位 .模 具 工 作 時 用 壓 力 機 的 氣 墊 壓 邊 可 以獲 得 較 大 的 壓 邊 力 壓 力 和 行 程 的 大 小 也 容 易 調(diào) 節(jié) .另 外可 使 模 具 的 結(jié) 構(gòu) 簡 單 氣 墊 的 壓 力 是 通 過 托 桿 4傳 到 壓 邊 圈 9上 進 行 壓 邊 的 工 件 制 出 上 模 上 行 打 桿 19和 推 件 塊 2起作 用 ,把 工 件 從 凸 凹 模 16中 推 出 .圖2-5 模具草圖﹒ 20﹒第 3 章 具體的工藝計算3.1 落料工藝的計算（1）沖裁力的計算 沖裁模設計時，為了合理的設計模具及選用設備，必須計算落料力。壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應沖裁的要求。該模具采用剛性卸料和彈性出料方式。落料力 參考 ??2F 落 = （3-1）1.3Lt?式中 F 落 -落料力(N)-工件外輪廓周長L-材料的厚度t-材料的抗剪強度( )?aMP由參考 附注可以知道 ，3????260??3.14520Lm???落料力則為 F 落 =1.3×1105×6×260=1867922N卸料力 按式(2-11)可以知道F 卸 =K 卸 落 （2-11）式中 K 為卸料力因素,其值可以由表(2-15)查得 K 卸 =0.04卸卸料力則為 F 卸 0.4186792416N???推料力的計算 按式(2-11)計算推 =nk 卸 F 落 式中 為推件力因素,其值可以由表K(2-15)查得﹒ 21﹒=0.05K為卡在凹模其中的工件數(shù) 取 個nn1?推料力則 推 F0.59369N?那么總的沖裁力為 推 落 F 卸??17842034??(2)壓力中心的確定 沖裁力合力的作用點稱為壓力中心，為了保證壓力機和模具平穩(wěn)的工作，必須 是沖模的壓力中心與壓力機的滑塊中心線相重合。對于使用模柄的中小型模具就是使其壓力中心與模柄軸線相重合。否則使沖模和壓力機滑塊承受側(cè)應力，引起凸凹模間隙不均勻和導向零件加速磨損，甚至還會引起壓力機導軌的磨損、影響壓力機的精度。對于工件外形尺寸大、形狀復雜、多凸模的沖裁模，正確的計算起壓力中心就顯得更加重要了，通常我們采用計算法來求得其壓力中心，由于此沖裁模就是對一個圓形件的沖裁，所以就可以將其簡化為一個點上，也可以從其對稱性來考慮，它的壓力中心就是工件的圓心。(3)凸模的 間 隙值的確定沖裁間隙對沖壓的影響 ：1)間 隙 對斷面質(zhì)量的影響 2)間 隙 對尺寸精度的影響 由于彈性變形的存在，沖裁結(jié)束后出現(xiàn)彈性恢復，使尺寸與凸凹模刃口尺寸產(chǎn)生尺寸偏差，而彈性變形大小與沖裁間隙有直接的關(guān)系。 3）間隙對沖裁力的影響 ﹒ 22﹒沖裁間隙對沖裁力的影晌規(guī)律是間隙越小,變形區(qū)內(nèi)壓應力成分趟大,拉應力成分越小,材料變形抗力增加,沖裁力就越大。反之,間隙越大,變形區(qū)內(nèi)拉應力成分就越大,變形抗力降低,沖裁力就小。間隙達材料厚的 5%-20%時，沖裁力下降不明顯。 當單邊間隙 Z 增大到材料厚度的 15%-20%時，卸料力為 0。 4）間隙對模具壽命的影響 由于工件與凸、凹模側(cè)壁之間有磨擦的存在，間隙小，磨擦大，模具壽命短。沖裁過程中,凸模與被沖孔之聞,凹模與落料件之閥均有摩擦,而且聞隙越小,摩擦越嚴重。所以過小的間隙對模具壽命極為不利,而較大的間隙可使凸模與凹模的側(cè)面與材料間的摩擦減小,井能減緩間隙不均勻的影響,從而提高模具的壽命。 5）合理間隙值的確定： 間隙的選取要使沖裁達到較好的斷面質(zhì)量、較高的尺寸精度，較小的沖裁力，較 高的模具壽命。 合理間隙指一個范圍值，最大合理間隙，最小合理間隙。間隙的確定是綜合考慮上述各個因素的影響,選擇一個適當?shù)膯栂斗秶鳛楹侠黹g隙。其上限為最大合理聞隙,下限為最小合理間隙章 即合理間隙指的是一個范圍值。在其體 設計模具時,根據(jù)工件和生產(chǎn)上的具體要求可按下列原則進行選?。?(l)當工件的斷面質(zhì)量沒有 嚴格要求時,為了提高模具壽命和減小沖裁力,可以選擇較大間隙值。 (2)當工件斷面質(zhì)量及制造公差要求較高時應選擇較小間隙值。 ﹒ 23﹒(3)計算沖裁模刃日尺寸時,考慮到模具在使用過程中的磨損會使刃口間隙增大,應當按 值來計算。 minZ凸凹模間隙對沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁力、卸料力、推件力等有較大的影響，必須合理的選擇間隙。沖裁間隙數(shù)值主要按制件質(zhì)量要求，根據(jù)經(jīng)驗數(shù)值來選用。參考 中表 2—10 可得：5????， ，可用于一般條件的沖裁。其中的 為最min1.08Z?max1.40Z? minZ小合理初始間隙的, 為是考慮到凸模和凹模的制造公差，在 的基礎i上所增加的值。（4）凸凹模刃口尺寸 在決定模具刃口尺寸及制造公差時,需要考慮下述原則:1)落料件的尺寸取決于凹模尺寸,沖壓件的尺寸取決于凸模尺寸.因此,設計落料時,以凹模為基準,間隙取在凸模上;設計 沖壓模時,以凸模為基準,間隙取在凹模上.2)考 慮 到?jīng)_裁時凸、凹模的磨損，在設計凸、凹模的刃口尺寸 時，對基準減的刃口尺寸磨損后增大，其刃口的公稱尺寸應取工件尺寸公差范圍內(nèi)較小的值；對基準件刃口尺寸在磨損后減小的，其刃口的公稱尺寸應取工件尺寸公差范圍內(nèi)較大的值。3)在確定模具刃口制造公差時，要既能保證 工件的精度，又要保證有合理的間隙值。一般模具的制造精度比工件的精度高 2～3 級。（5）尺寸的計算 由于模具加工和測量方法不同，凸模和凹模刃口部分尺寸的計算公式和制造公差的標注也不同，可以分為以下兩大類：凸模和凹模分開加工﹒ 24﹒與凸模和凹模配合加工。本模具采用凸模和凹模分開加工。參考 中的表 2—11 得：6????凸模的計算公式為（3-2）??0minppDXZ????凹模的計算公式（3-3） 0dd??其中 -落料凹模刃口尺寸；dD-落料凸模尺寸；p-凹模的制造公差；d?-凸模的制造公差；p-制件的制造公差；?-落料件的基本尺寸；D-磨損系數(shù)；?-最小合理間隙。min?查表 2—12 得 ， ，查表 2—13 得： ；0.45d??0.3pm??0.5??0.43??代入以上數(shù)據(jù)得： ??0.450.4532. 178dD?????.30.35178p m???為了保證新沖模的間隙小于最大合理間隙，凸模和凹模制造公差必須保證（3-4）maxinpdZ???代入數(shù)據(jù)得： 0.3.450.7??﹒ 25﹒顯然上式成立。maxin1.40.8.32Z?????3.2 拉深工藝的計算（1）壓邊力和拉深力的計算 計算壓邊力和拉深力的目的是為了設計沖模，選擇壓床。壓邊力求出后，才能確定壓邊裝置的類型及尺寸大小。另外，最大壓邊力和最大拉深力是差不多同時產(chǎn)生的，選擇壓床時其總的工藝力常常需包括壓邊力。1）壓邊力的計算壓邊力是為了防止毛坯起皺，保證拉深過程順利進行而施加的，它的大小對拉深工作影響很大。壓邊力的數(shù)值也應適當，太小時，坯料起皺，材料不能順利進入沖模間隙而使拉深力加大，出現(xiàn)第二高峰，工件在危險斷面處斷裂。太大時，則增加了摩擦力，拉深力增加，輕則造成工件危險斷面初嚴重變薄，重則斷裂。只有壓邊力合適時拉深力才不過大，拉深件質(zhì)量好。在生產(chǎn)中， 壓邊力Q都有一個調(diào)節(jié)范 圍，在一定的變形程度（即一定的m值）下，壓邊力調(diào)節(jié)范圍寬則生產(chǎn)就穩(wěn)定，否則，Q稍大就拉破，稍小一點又會起皺，使生產(chǎn)不能正常進行。合理的壓力 合 適 太 小（ 起 皺 ）大太 大 （ 斷 裂 ）圖 3-1 壓力的變化范圍變動范圍如圖(3-1)所示，在最大 壓邊力 Q 和最小壓邊力 Q 之間。當maxmin﹒ 26﹒拉深系數(shù)小至接近極限拉深系數(shù)時， 這個變動范圍就下，壓邊力變動對拉深工作的影響就顯著，稍加變動就會起皺或拉破。拉深中凸緣起皺的規(guī)律一 變化規(guī)律相似，如圖(3-2) 所示。起皺趨勢 最嚴重的時刻不是拉深1max?開始或快結(jié)束時，而是毛坯外緣縮小到 時。理論上合理的壓邊0.85tR?力應隨起皺趨勢的變化而變化。當起皺嚴重時壓邊力變大，起皺不嚴重時，壓邊力就隨著減少。但要實現(xiàn)這種變化是很困難的。通常是使壓邊力 Q稍大于防皺作用所需的最低值，并按公式進行計算。 （3-5）??2214dQDrq??????????式中： —單位壓邊力（ ）qaMP可查表選用： … —第一次以及 以后各次工件外徑1dn ??m—凹模洞口的圓角半徑 。 r ??材料 08F 查表得 k =0.88 參考 10.9k?2.826????08F 屬于軟鋼 ，故 q 查 表取 2.5 在拉深的過程中，壓邊圈的作用是用來防止工件邊壁或凸緣起皺。隨著拉深程度的增加而需要的壓邊力應減少。但要實現(xiàn)這種變化是很困難的，通常是使壓邊力大于作用所需值，由表 4-11 可得：需要采用 壓邊圈。壓邊力的計算同形件第一次拉深的公式可以由表 4-26 得： ﹒ 27﹒圖 3-2 壓邊力 2）拉深力的計算計算拉深力的目的是為了合理的選用壓力機和設計拉深模具?？偟臎_壓力為拉深力和壓邊力之和。在計算拉深力的生產(chǎn)中可以按表 4—19中的經(jīng)驗求得：(3-6)13LbFdtk???式中 —拉深力（ ）；LFN—筒形件的第一次工序直徑，根據(jù)料厚中線計算 ；1d ??m—材料的厚度 ；t??m—系數(shù)；3k—材料抗拉強度 。b?aMP將數(shù)據(jù) ， ， ， ，代入公式得 182.5d?.t?30.9k?30baMP?。??3412586LF N??(2)修邊 余量的確定 拉深是利用拉深模將板料沖壓成各種空心件的一種方法，一般拉深件，在拉深成形后，工件口部或凸緣周邊不齊，必須進行修邊，以達到工件的要求。因此，按照工件圖樣計算毛坯尺寸時，必須加上修邊余量再進行計算。修邊余量參考表 4-2 得修邊余量值 為 6mm。?計算毛坯的尺寸可以采用尺寸不變原理，拉深前和拉深后材料的體積不變。對于不變薄拉深因假設變形中材料厚度不變，即拉深前毛坯的面積與工件面積相等。相似原理：毛坯的形狀一般與工件截面形狀相似。毛坯的周邊必須制成光滑曲線，無急劇的轉(zhuǎn)折。如圖（2-1 ）所示零件其毛坯既為圓形。這樣，當工件的重量、體 積或面積已知時，其毛坯尺寸就可以﹒ 28﹒求得。其具體方法有：等重量法，等體積法，等面積法，分析圖解法和作圖法等。在生產(chǎn)上應用的最多的是等面積法，下面就用等面積法求出圖示零件的毛坯尺寸。先計算零件的表面積。因材料厚度大于 1 則以外徑和外m高或內(nèi)部尺寸來計算。由于拉深時材料厚度不均勻，機械性能有方向性，模具的間隙不均勻以及毛坯定位不準確等原因，拉深后工件的口部是不齊平的。為使工件整齊，應切去不平的部分。（3）拉深次數(shù)和半成品尺寸的計算 拉深有凸緣圓筒件時其首次拉深的許用變形程度用相對于 不同比1td值的最大拉深拉深高度 來表示。毛坯直徑 D 計算出來后，就可進行拉1hd深次數(shù)和各半成品尺寸的計算。先計算毛坯的相對厚度和凸圓相對直徑：（3-7）6/1001.7352tD??1.48td又因為 560.3h?根據(jù)凸緣筒型工件拉深系數(shù)查表 4-9 得到： ，顯然 ，10.5hd?dh1而且，t/Ｄ的值為１.７％在１.５％～２ .０％的范圍之內(nèi)，可以一次拉深成型。再根據(jù)表 4-10 選取 ， =0.5 計算 ，1m1d80.532D?選取第一次的相對凸緣直徑為 =1.1。零件總拉深系數(shù) 176d? 1dt﹒ 29﹒m總 180.532dD?毛坯在拉深過程中，其相對直徑越小，毛坯抗失穩(wěn)性能越差，越容易起皺；相對厚度越大，越穩(wěn)定，越不容易起皺。拉深時，對較薄的材料，為防止起皺，常采用壓邊圈壓住毛坯。判斷拉深時毛坯是否會起皺，即是否需要采用壓邊圈，是個相當復雜的問題，在處理實際生產(chǎn)問題時，可按表4-11 近似判斷。由于毛坯的相對厚度和凸圓 相對直徑為（3-8）6/1001.7352tD??可以從表上查出此結(jié)構(gòu)須采用壓邊圈。（4）拉深凸凹模的間隙 由于拉深間隙對拉深過程有較大的影響，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行，因此綜合各種考慮的因素，選取適當?shù)睦铋g隙值，既可保證工件的要求由可保證拉深的順利進行。下面是為確定拉深間隙的一些方法：1）淺拉深時，拉深間隙可取小些，深拉深時，則應取大些。這是因為變形程度越大，板厚的增厚量也越大。2）多次拉深時，前幾次可取較大的間隙，以便拉深的順利進行。最后一次拉深則取較小值，以便獲得尺寸精度較高的拉深件。3）在整形拉深時，如果要求的精度較高，可以取拉深間隙小于板料的厚度，如果整形時只要求減小圓角半徑，拉深間隙可大于板料的厚度。4）板料較軟時，可取較小的拉深間隙，因為軟料在凸模和凹模之間容易被擠破，可消除拉深過程已出現(xiàn)的微小皺折，相反，硬料則應取較大的﹒ 30﹒拉深間隙。5）實際供應的板料厚度可能與其公稱直徑值相比較有較大的誤差，甚至超過板厚的公差范圍。因此，如果成批量生產(chǎn)拉深件的板料已經(jīng)購買，最好根據(jù)板料厚度參考上述原則確定合適的拉深間隙值。拉深模的間隙 （單面）一般比毛坯厚度略大一點其植可按下式計/2Z算： 單面間隙 （3-9）maxtc??式中 —板料的最大厚度， ；maxt axt??—板料的正偏差；?—間隙系數(shù)，考慮到板料增厚現(xiàn)象，其值可有表 4—31 查得：c。0.1?實際生產(chǎn)中，不用壓邊圈容易起皺，單邊間隙取板厚度上限值的 1～1.1倍。有壓邊圈拉深時，其值可由表 4—32 查得: =1～1.1t=6/2Zm（5）凸凹模的圓角半徑 dr拉深時，材料只有經(jīng)過凹模圓角流入洞口才能形成工件的筒壁，所以的大小對拉深工作的影響非常大。 小時，材料流過它就困難，彎曲變dr dr形阻力，摩擦力，反向彎曲的校直力都大，從而使拉深力增加，工件筒壁容易刮傷，變薄嚴重。甚至在危險斷面處拉破，同時，材料對凹模的壓力增加，磨損增大，使模具的壽命降低。 這樣材料變形受限制，必須采用較大的拉深系數(shù)。在生產(chǎn)上一般應盡量避免采用過小的凹模圓角半徑。 太dr大時，拉深初期不與模具表面接觸的毛坯寬度（見圖）加大，由于這部分材料不受壓邊力作用，因而容易起皺。在拉深后期毛坯外邊緣也會過早脫離壓邊作用而起皺，使拉深件質(zhì)量不好，在側(cè)壁下部和口部都形成皺折。尤