汽車離合器殼體沖壓模設(shè)計(jì)

《汽車離合器殼體沖壓模設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《汽車離合器殼體沖壓模設(shè)計(jì)（52頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1AAAAAA 學(xué)院畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）2010 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) A 班級(jí)題 目 汽車離合器殼體沖壓模設(shè)計(jì)姓 名 AAA 學(xué)號(hào) AAA指導(dǎo)教師 AAA 職稱 AA二 一 年 A 月 AA 日 2內(nèi) 容 摘 要板料冷沖壓加工是機(jī)械加工的一個(gè)重要組成部分。它應(yīng)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(guò)大，壓力機(jī)不相匹配等問題。本文就以離合器殼體的模具設(shè)計(jì)主要介紹了沖壓模具設(shè)計(jì)的全過(guò)程：章 5 章 經(jīng)工藝分析、工藝計(jì)算，間隙值的選擇，確定了該設(shè)計(jì)工藝流程及沖模結(jié)構(gòu)形式。章 6 章 同時(shí)對(duì)所設(shè)計(jì)的模具分別進(jìn)行了分析說(shuō)明，章 7 章 對(duì)壓力機(jī)做出了合理的選擇，章 8 章 整個(gè)過(guò)程采用 AutoCAD 軟件繪制模具的二維裝配圖和個(gè)別零件圖。 關(guān) 鍵 詞沖壓模；離合器殼體；沖裁間隙；沖壓工藝 3Clutch 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(shè)計(jì)第 1 章 緒論21 世紀(jì)的制造業(yè)，正從以機(jī)器為特征的傳統(tǒng)技術(shù)時(shí)代，向著以信息為特征的技術(shù)時(shí)代邁進(jìn)，即用信息技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。經(jīng)濟(jì)全球化和世界市場(chǎng)一體化加速發(fā)展，不斷加劇了制造商之間的競(jìng)爭(zhēng)，提出了快速反應(yīng)市場(chǎng)的要求，與之相適應(yīng)，制造業(yè)對(duì)柔性自動(dòng)化技術(shù)及裝備的要求更加迫切而強(qiáng)烈。同時(shí)，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(dòng)化提供了重要的技術(shù)支撐，工業(yè)裝備的數(shù)控化、自動(dòng)化、柔性化呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)。1.1 冷沖 壓術(shù) 的發(fā)展 趨勢(shì)美國(guó)、德國(guó)、日本的汽車工業(yè)如此發(fā)達(dá)，得益于其冷沖壓技術(shù)及裝備的領(lǐng)先地位。當(dāng)前的世界冷沖壓技術(shù)及裝備向以下幾個(gè)方面發(fā)展：（1）冷沖壓設(shè)備自動(dòng)化根據(jù)不同種類的加工環(huán)境和條件，國(guó)外逐步發(fā)展了兩大類汽車車身自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線。 1）單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)化 配置為 5-6 臺(tái)壓力機(jī)，配備拆垛、上下料機(jī)械手，穿梭翻 轉(zhuǎn)裝備和碼垛裝置，全 線總長(zhǎng)約 60 米，安全性高，沖 壓質(zhì) 量好。由于工件傳送距離長(zhǎng)，工件的上下料換向和雙動(dòng)拉伸必須用工件翻轉(zhuǎn)裝備。這種單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)化沖壓技術(shù)的生產(chǎn)節(jié)拍最高為 6-9 次/分，設(shè)備維修工件量大。 2）大型多工位壓力機(jī)八十年代中期，國(guó)外沖壓技術(shù)發(fā)展到大型三坐標(biāo)多工位壓力機(jī)自動(dòng)化連 5續(xù)沖壓，由拆垛機(jī)，大型壓力機(jī)，三坐 標(biāo)工件傳送系統(tǒng)和碼垛工位組成，生產(chǎn)節(jié)拍可達(dá) 16-25 次/分。其主要特點(diǎn)是：生產(chǎn)效率高，是手工送料流水線的 4-5 倍，是單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)生產(chǎn)線的 2-3 倍；全自動(dòng)化、智能化，整個(gè)多工位壓力機(jī)系統(tǒng)只需 2-3 人進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)模具更 換時(shí)，只需輸入要換模具的編號(hào)，其余工作自動(dòng)完成，整個(gè)換模時(shí)間只需 5 分鐘，換模的同時(shí)對(duì)多工位壓力機(jī)運(yùn)行特征作智能化調(diào)整；特別是配有電子三坐標(biāo)送料多工位的壓力機(jī)，可以根據(jù)模具隨意調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)路徑和時(shí)間，不僅能沖壓大型覆蓋件，而且能沖壓小型零件。當(dāng)沖壓小型零件時(shí)，送料距減短，節(jié)拍提高，通過(guò)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(qiáng)。電子多工位送料壓力機(jī)的優(yōu)點(diǎn)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(jī)的適應(yīng)性強(qiáng)，售后服務(wù)遠(yuǎn)程通訊好。美國(guó)的多工位壓力機(jī)基本都采用了電子伺服三坐標(biāo)送料。（2）高速化復(fù)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(biāo)，各鍛壓廠家均致力于鍛壓機(jī)械的高速化研究，各鍛壓廠家均致力于鍛壓機(jī)械的高速化研究，在數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)上，主要采用伺服控制的液壓主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)提高壓機(jī)的行程次數(shù)。在追求高速化加工的同時(shí)，還必須盡可能縮短生產(chǎn)輔助時(shí)間，以取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。在數(shù)控壓機(jī)上配備伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的三坐標(biāo)上下料裝置，可使沖壓中心實(shí)現(xiàn)高效板材加工。 將幾種工藝或幾個(gè)工序復(fù)合在一臺(tái)機(jī)床上完成，是當(dāng)前各類機(jī)床大幅壓縮生產(chǎn)輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)率的重要技術(shù)途徑，在鍛壓機(jī)械上也得到了成功應(yīng)用，效果十分顯著。如：德國(guó)、美國(guó)、日本已相繼開發(fā)出激光一步 6沖復(fù)合機(jī)，將模具沖切與激光切割有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，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(shí)間，特別適合孔型多而復(fù)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(gè)特點(diǎn)模具與壓力機(jī)是決定沖壓質(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率的兩個(gè)關(guān)鍵因素。先進(jìn)的壓力機(jī)只有配備先進(jìn)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?yàn)椋海?）充分運(yùn)用 IT 技術(shù)發(fā) 展模具設(shè)計(jì)、制造用戶對(duì)壓力機(jī)速度、精度、 換模效率等方面不斷提高的要求，促進(jìn)了模具的發(fā)展。外形車身和發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車兩個(gè)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(dāng)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(shè)計(jì)和制造約占汽車開發(fā)周期三分之二的時(shí)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(gè)月，而美國(guó)僅需 30 個(gè)月，主要得益于在模具業(yè)中應(yīng)用了 CAD/CAE/CAM 技術(shù)和三維實(shí)體汽車 覆蓋件模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件。另外，網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)的廣泛應(yīng)用提供了可靠的信息載體，實(shí)現(xiàn)異地設(shè)計(jì)和異地制造。虛擬制造等 IT 技術(shù)的應(yīng)用，將推動(dòng)模具工 業(yè)的發(fā)展。（2）縮短金屬成型模具的試模時(shí)間主要發(fā)展液壓高速試驗(yàn)壓力機(jī)和拉伸機(jī)械壓力機(jī)，特別是在生產(chǎn)型機(jī)械壓力機(jī)上的模具試驗(yàn)時(shí)間可減少 80%，具有巨大的 節(jié)省潛力。這種試模機(jī)械壓力機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是采用多連桿拉伸壓力機(jī)，它配備數(shù)控液壓 7拉伸墊，具有參數(shù)設(shè)置和狀態(tài)記憶功能。（3）車身制造中的級(jí)進(jìn)沖模發(fā)展迅速在自動(dòng)沖床上用級(jí)進(jìn)沖裁模或組合沖模加工轉(zhuǎn)子、定子板，或者應(yīng)用于插接件作業(yè)，都是眾所周知的沖壓技術(shù)。近些年來(lái)，級(jí)進(jìn)組合沖裁模在車身制造中開始得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，用級(jí)進(jìn)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(lái)越大，省去了用多工位壓力機(jī)和成套模具生產(chǎn)所必需串接的板材剪切、涂油、板坯運(yùn)輸?shù)群罄m(xù)工序。級(jí)進(jìn)組合沖模已在美國(guó)汽車工業(yè)中普遍應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)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(jī)上使用的階梯模相比，節(jié)約 30%。但是，級(jí)進(jìn)組合沖模技術(shù)的應(yīng)用受拉伸深度、導(dǎo)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(jiǎn)單零件，因此不能完全替代多工位壓力機(jī)， 絕大多數(shù)零件應(yīng)優(yōu)先考慮在多工位壓力機(jī)上加工。1.3 我國(guó) 鍛壓 工業(yè)的 現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策目前我國(guó)主要汽車生產(chǎn)廠，約有 90%的沖壓線 采用一臺(tái)雙動(dòng)拉伸壓力機(jī)（或多連桿單動(dòng)拉伸壓力機(jī)）和 4-6 臺(tái)單動(dòng)壓力機(jī)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(guò)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(zhǎng) 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(guó)外高 2-3 倍，是我國(guó)汽車工業(yè)嚴(yán)重缺乏市場(chǎng)競(jìng) 爭(zhēng)力的重要因素之一。我國(guó)有 90%的沖 壓線采用人工上下料，另有 10%的沖壓線實(shí)現(xiàn)了單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)化，生產(chǎn)節(jié) 拍最高為 6-8 次/分，而代表當(dāng)今沖壓技術(shù)國(guó)際水平的大型 8多工位壓力機(jī)，在我國(guó)汽車工業(yè)中的應(yīng)用仍是空白。這也是我國(guó)沖壓行業(yè)與西方發(fā)達(dá)國(guó)家的主要差距所在，在很大程度上制約了我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展。 隨著我國(guó)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(dòng)汽車零件的產(chǎn)量和質(zhì)量不斷提高。但必須清醒地認(rèn)識(shí)到，中國(guó)與國(guó)際先進(jìn)水平仍有很大差距，而且隨著加入 WTO，國(guó)際大汽車公司必然嚴(yán)重沖擊中國(guó)汽車工業(yè)，國(guó)內(nèi)同行之間的競(jìng)爭(zhēng)也將日趨激烈。中國(guó)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(shè)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(dòng)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(lái)衡量其設(shè)計(jì)是否合理。如圖 92-1 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(diǎn)，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(jì)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(jì)效益。因此，一般來(lái)說(shuō)，在 滿足工件使用要求的條件下，能以最簡(jiǎn)單的最經(jīng)濟(jì)的方法將工件沖制出來(lái)，就說(shuō)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(jì)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(gè)圓形件，其直徑為 ，中間25m一個(gè)通孔，其直徑為 。從圖上可以看出，對(duì)于沖裁件來(lái)說(shuō)，滿足我95m們的要求的外型簡(jiǎn)單對(duì)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(biāo)準(zhǔn)。沖裁時(shí)，為了防止凸模折斷8mtd5.0或壓彎，沖孔的尺寸不能太小，用一般的沖孔模可以沖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(duì)于拉深件，td8.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35 倍；壁部和凸緣間的圓角半徑，取材料厚度的 510 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(biāo)準(zhǔn)。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(jì)精度一般不高于 IT11 級(jí)，落料件精度最好不高于 IT10 級(jí)，沖孔最好低于 IT9 級(jí)，本課題所要求的精度，顯然通過(guò)簡(jiǎn)單的沖壓不能達(dá)到要求，這只有在沖壓完以后在0.56372m進(jìn)行銑工序來(lái)達(dá)到要求。兩孔的中心距離公差為 ，而沖裁件能夠0.4m達(dá)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(dá)到的公差為 也能 夠滿足要求。由于工件圖對(duì)0.5m0.7沖裁件的角度偏差和斷面粗糙度無(wú)要求所以也能滿足。拉深件徑向尺寸精度所能達(dá)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(dá)到的為 ，而工件.8所要求的為 。0.456（3）尺寸標(biāo)注分析 沖壓件的尺寸標(biāo)注應(yīng)符合沖壓工藝的要求。分析圖中的尺寸標(biāo)注可以看出，其是基本符合標(biāo)準(zhǔn)的。拉深件的徑向尺寸，應(yīng)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(shí)標(biāo)注，其高度方向的尺寸標(biāo)注，一般應(yīng)以底部為標(biāo)準(zhǔn)，若以上部為標(biāo)準(zhǔn)，高度尺寸不容易保證。通過(guò)檢驗(yàn)可得，起所有的尺寸都符合標(biāo)準(zhǔn)。（4）生產(chǎn)批量分析 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可知道，模具的制造費(fèi)用很高，約占沖壓件總成本的 10% 30%。因此生產(chǎn)量小時(shí)，采用其他的加工方法可能比沖壓方法更經(jīng)濟(jì)。只有在大批量生產(chǎn)時(shí)，沖壓加工才能取得明顯的經(jīng)濟(jì)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(guò)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(lái)分類，可以分為單工序模、 級(jí)進(jìn)模（續(xù)?；蛱侥＃?fù)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(dǎo)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(fù)雜性和價(jià)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(jí)進(jìn)模，生產(chǎn)的通用性就差了，不能在這次生產(chǎn)后在能夠進(jìn)行其他的沖模生產(chǎn)。綜合以上的分析可以選擇復(fù)合模進(jìn)行沖裁。復(fù)合模能在壓力機(jī)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(guò)程中無(wú)須進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 12（2）主要復(fù)合模具有如下的特點(diǎn)1）沖件精度高，不受送料誤差的影響，內(nèi)外形相對(duì)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(fù)合模的最小壁厚 沖孔落料復(fù)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(qiáng)度和減少孔內(nèi)廢料的張力，可以采用對(duì)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(dá)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(lái)分析，綜合考慮可以選用反裝復(fù)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(fù)合模的結(jié)構(gòu)比順裝復(fù)合模簡(jiǎn)單，所以 應(yīng)優(yōu)先考慮采用倒裝復(fù)合模。最終能否采用復(fù)合模沖裁方案以及采用何種復(fù)合模結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是驗(yàn)算沖壓件的最小壁厚。經(jīng)驗(yàn)算知道沖壓件的最小壁厚，可用倒裝復(fù)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(jí)的前提下，應(yīng)盡量簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，降低模具制造費(fèi)用，這是設(shè)計(jì)模具的鐵則。而此沖壓件，因外形比較簡(jiǎn)單，且壁厚較大，所以采用復(fù)合模沖裁排樣方案就比采用級(jí)進(jìn)模沖裁的方案好。 132.3 計(jì) 算毛坯尺寸為了便于計(jì)算，把零件分解成若干個(gè)簡(jiǎn)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(tái)部分面積可根據(jù)以下原理近似計(jì)算。圖 2-2 面積計(jì)算圖設(shè) 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(zhǎng)與曲線長(zhǎng)度的乘 14積。即：= （2-2）AB2XL式中 曲線的長(zhǎng)度L曲線的重心到旋轉(zhuǎn)軸的距離。其值為：XXRsina式中 曲線圓弧半徑；R曲線圓心角。a球臺(tái)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?jī)蓤A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。123453 2212488abbArrdr12d（2-6）22abd 15毛坯面積和工件面積相等，設(shè)毛坯直徑為 ，則：D2221388442abbddDrrdr（2-7）221b對(duì)于圖示零件，其 = ， = ， = ， = ， =1d80mbd25cd80marbr8m所以 =D352通過(guò)計(jì)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(jì)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(lái)設(shè)計(jì)的,考慮到操作的方便及模具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,故采用單排排樣設(shè)計(jì),由表查得 16圖 2-4 排樣圖參考 1= , = ,而且采用雙排活動(dòng)擋料銷擋料,則條料的寬為a4ma4.2m352860b條料的進(jìn)距為 。而沖裁的利用律按式（216 計(jì)算）356h得： （2-16） nAb式中 沖裁件面積（ ）；m一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的沖裁數(shù)目；n條料的寬度（ ）；b進(jìn)距（ ）。代入數(shù)據(jù)可以得出：hm材料的利用律為： （2-8）210%10%76.93654nADbh2.5 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(gè) 的孔；8. 17（d）沖 6 個(gè) 的孔；1（e）沖 3 個(gè) 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(gè) 的孔，沖 6 個(gè) 的孔，沖 3 個(gè) 的孔及沖底部 的8.511095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(gè) 的孔,沖 6 個(gè) 的孔8.51沖矩形腰孔和沖 3 個(gè) 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(gè) 的孔沖 6 個(gè) 的孔,及沖矩形腰孔；18.5（d）鉆 的螺紋孔。0對(duì)以上三種方案進(jìn)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(shí)模具的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)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(jìn)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(fù)合模組合沖壓，優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省工序和設(shè)備可以提高生產(chǎn)效率，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)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(shí)沖 6 個(gè) 的孔,沖 6 個(gè) 的孔和沖 3 個(gè) 的孔8.5110組合在一起也能夠保證 的位置精度的要求。缺點(diǎn)是成形后沖孔，模具.結(jié)構(gòu)復(fù)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(fù)合模；第二套是局部成形、沖孔的復(fù)合模；最后一套是沖孔的復(fù)合模。但是的 孔改為鉆孔，可以保 證孔間的尺寸，同時(shí)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(diǎn)是增加了鉆孔工序，增加工序的 時(shí)間。當(dāng)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(lái)完成。同時(shí)為保證上表面的平面度公差采用車來(lái)完成，而且整個(gè)零件平行度需要保證，可采用最后的整形來(lái)完成。通過(guò)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(jìn)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(jì)算和沖壓設(shè)備的選用。 （本設(shè)計(jì)只對(duì)第一套模具進(jìn)行計(jì)算）說(shuō) 明本 模 具 可 完 成 落 料 ,拉 深 兩 個(gè) 工 序 ,條 料 送 進(jìn) 時(shí) 由 帶 導(dǎo) 尺的 固 定 板 導(dǎo) 向 沖 首 件 時(shí) 以 目 測(cè) 定 位 待 沖 第 二 個(gè) 工 件 時(shí) ,用 檔 料 銷 6定 位 .模 具 工 作 時(shí) 用 壓 力 機(jī) 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(jiǎn) 單 氣 墊 的 壓 力 是 通 過(guò) 托 桿 4傳 到 壓 邊 圈 9上 進(jìn) 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(jì)算3.1 落料工藝的計(jì)算（1）沖裁力的計(jì)算 沖裁模設(shè)計(jì)時(shí)，為了合理的設(shè)計(jì)模具及選用設(shè)備，必須計(jì)算落料力。壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)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(zhǎng)L-材料的厚度t-材料的抗剪強(qiáng)度( )aMP由參考 附注可以知道 ，32603.14520Lm落料力則為 F 落 =1.311056260=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(jì)算 按式(2-11)計(jì)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(gè)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(diǎn)稱為壓力中心，為了保證壓力機(jī)和模具平穩(wěn)的工作，必須 是沖模的壓力中心與壓力機(jī)的滑塊中心線相重合。對(duì)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(jī)滑塊承受側(cè)應(yīng)力，引起凸凹模間隙不均勻和導(dǎo)向零件加速磨損，甚至還會(huì)引起壓力機(jī)導(dǎo)軌的磨損、影響壓力機(jī)的精度。對(duì)于工件外形尺寸大、形狀復(fù)雜、多凸模的沖裁模，正確的計(jì)算起壓力中心就顯得更加重要了，通常我們采用計(jì)算法來(lái)求得其壓力中心，由于此沖裁模就是對(duì)一個(gè)圓形件的沖裁，所以就可以將其簡(jiǎn)化為一個(gè)點(diǎn)上，也可以從其對(duì)稱性來(lái)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(duì)沖壓的影響 ：1)間 隙 對(duì)斷面質(zhì)量的影響 2)間 隙 對(duì)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(fù)，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(duì)沖裁力的影響 22沖裁間隙對(duì)沖裁力的影晌規(guī)律是間隙越小,變形區(qū)內(nèi)壓應(yīng)力成分趟大,拉應(yīng)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(yīng)力成分就越大,變形抗力降低,沖裁力就小。間隙達(dá)材料厚的 5%-20%時(shí)，沖裁力下降不明顯。 當(dāng)單邊間隙 Z 增大到材料厚度的 15%-20%時(shí)，卸料力為 0。 4）間隙對(duì)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(guò)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(yán)重。所以過(guò)小的間隙對(duì)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(dá)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(gè)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(gè)因素的影響,選擇一個(gè)適當(dāng)?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(gè)范圍值。在其體 設(shè)計(jì)模具時(shí),根據(jù)工件和生產(chǎn)上的具體要求可按下列原則進(jìn)行選?。?(l)當(dāng)工件的斷面質(zhì)量沒有 嚴(yán)格要求時(shí),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(dāng)工件斷面質(zhì)量及制造公差要求較高時(shí)應(yīng)選擇較小間隙值。 23(3)計(jì)算沖裁模刃日尺寸時(shí),考慮到模具在使用過(guò)程中的磨損會(huì)使刃口間隙增大,應(yīng)當(dāng)按 值來(lái)計(jì)算。 minZ凸凹模間隙對(duì)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(yàn)數(shù)值來(lái)選用。參考 中表 210 可得：5， ，可用于一般條件的沖裁。其中的 為最min1.08Zmax1.40Z 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(chǔ)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(shí),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(shè)計(jì)落料時(shí),以凹模為基準(zhǔn),間隙取在凸模上;設(shè)計(jì) 沖壓模時(shí),以凸模為基準(zhǔn),間隙取在凹模上.2)考 慮 到?jīng)_裁時(shí)凸、凹模的磨損，在設(shè)計(jì)凸、凹模的刃口尺寸 時(shí)，對(duì)基準(zhǔn)減的刃口尺寸磨損后增大，其刃口的公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)較小的值；對(duì)基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后減小的，其刃口的公稱尺寸應(yīng)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(shí)，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 23 級(jí)。（5）尺寸的計(jì)算 由于模具加工和測(cè)量方法不同，凸模和凹模刃口部分尺寸的計(jì)算公式和制造公差的標(biāo)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 211 得：6凸模的計(jì)算公式為（3-2）0minppDXZ凹模的計(jì)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 212 得 ， ，查表 213 得： ；0.45d0.3pm0.50.43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。maxin1.40.8.32Z3.2 拉深工藝的計(jì)算（1）壓邊力和拉深力的計(jì)算 計(jì)算壓邊力和拉深力的目的是為了設(shè)計(jì)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(shí)產(chǎn)生的，選擇壓床時(shí)其總的工藝力常常需包括壓邊力。1）壓邊力的計(jì)算壓邊力是為了防止毛坯起皺，保證拉深過(guò)程順利進(jìn)行而施加的，它的大小對(duì)拉深工作影響很大。壓邊力的數(shù)值也應(yīng)適當(dāng)，太小時(shí)，坯料起皺，材料不能順利進(jìn)入沖模間隙而使拉深力加大，出現(xiàn)第二高峰，工件在危險(xiǎn)斷面處斷裂。太大時(shí)，則增加了摩擦力，拉深力增加，輕則造成工件危險(xiǎn)斷面初嚴(yán)重變薄，重則斷裂。只有壓邊力合適時(shí)拉深力才不過(guò)大，拉深件質(zhì)量好。在生產(chǎn)中， 壓邊力Q都有一個(gè)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(diǎn)又會(huì)起皺，使生產(chǎn)不能正常進(jìn)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(dòng)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(dāng)maxmin 26拉深系數(shù)小至接近極限拉深系數(shù)時(shí)， 這個(gè)變動(dòng)范圍就下，壓邊力變動(dòng)對(duì)拉深工作的影響就顯著，稍加變動(dòng)就會(huì)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(shì) 最嚴(yán)重的時(shí)刻不是拉深1max開始或快結(jié)束時(shí)，而是毛坯外緣縮小到 時(shí)。理論上合理的壓邊0.85tR力應(yīng)隨起皺趨勢(shì)的變化而變化。當(dāng)起皺嚴(yán)重時(shí)壓邊力變大，起皺不嚴(yán)重時(shí)，壓邊力就隨著減少。但要實(shí)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(jìn)行計(jì)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 10.9k2.82608F 屬于軟鋼 ，故 q 查 表取 2.5 在拉深的過(guò)程中，壓邊圈的作用是用來(lái)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(yīng)減少。但要實(shí)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(jì)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(jì)算計(jì)算拉深力的目的是為了合理的選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)拉深模具?？偟臎_壓力為拉深力和壓邊力之和。在計(jì)算拉深力的生產(chǎn)中可以按表 419中的經(jīng)驗(yàn)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(jì)算 ；1d m材料的厚度 ；tm系數(shù)；3k材料抗拉強(qiáng)度 。baMP將數(shù)據(jù) ， ， ， ，代入公式得 182.5d.t30.9k30baMP。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(jìn)行修邊，以達(dá)到工件的要求。因此，按照工件圖樣計(jì)算毛坯尺寸時(shí)，必須加上修邊余量再進(jìn)行計(jì)算。修邊余量參考表 4-2 得修邊余量值 為 6mm。計(jì)算毛坯的尺寸可以采用尺寸不變?cè)恚钋昂屠詈蟛牧系捏w積不變。對(duì)于不變薄拉深因假設(shè)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(wú)急劇的轉(zhuǎn)折。如圖（2-1 ）所示零件其毛坯既為圓形。這樣，當(dāng)工件的重量、體 積或面積已知時(shí)，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(yīng)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(jì)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(lái)計(jì)算。由于拉深時(shí)材料厚度不均勻，機(jī)械性能有方向性，模具的間隙不均勻以及毛坯定位不準(zhǔn)確等原因，拉深后工件的口部是不齊平的。為使工件整齊，應(yīng)切去不平的部分。（3）拉深次數(shù)和半成品尺寸的計(jì)算 拉深有凸緣圓筒件時(shí)其首次拉深的許用變形程度用相對(duì)于 不同比1td值的最大拉深拉深高度 來(lái)表示。毛坯直徑 D 計(jì)算出來(lái)后，就可進(jìn)行拉1hd深次數(shù)和各半成品尺寸的計(jì)算。先計(jì)算毛坯的相對(duì)厚度和凸圓相對(duì)直徑：（3-7）6/1001.7352tD1.48td又因?yàn)?560.3h根據(jù)凸緣筒型工件拉深系數(shù)查表 4-9 得到： ，顯然 ，10.5hddh1而且，t/的值為.在. .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(jì)算 ，1m1d80.532D選取第一次的相對(duì)凸緣直徑為 =1.1。零件總拉深系數(shù) 176d 1dt 29m總 180.532dD毛坯在拉深過(guò)程中，其相對(duì)直徑越小，毛坯抗失穩(wěn)性能越差，越容易起皺；相對(duì)厚度越大，越穩(wěn)定，越不容易起皺。拉深時(shí)，對(duì)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(shí)毛坯是否會(huì)起皺，即是否需要采用壓邊圈，是個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的問題，在處理實(shí)際生產(chǎn)問題時(shí)，可按表4-11 近似判斷。由于毛坯的相對(duì)厚度和凸圓 相對(duì)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(duì)拉深過(guò)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(jìn)行，因此綜合各種考慮的因素，選取適當(dāng)?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(jìn)行。下面是為確定拉深間隙的一些方法：1）淺拉深時(shí)，拉深間隙可取小些，深拉深時(shí)，則應(yīng)取大些。這是因?yàn)樽冃纬潭仍酱螅搴竦脑龊窳恳苍酱蟆?）多次拉深時(shí)，前幾次可取較大的間隙，以便拉深的順利進(jìn)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(shí)，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(shí)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(shí)，可取較小的拉深間隙，因?yàn)檐浟显谕鼓：桶寄Ｖg容易被擠破，可消除拉深過(guò)程已出現(xiàn)的微小皺折，相反，硬料則應(yīng)取較大的 30拉深間隙。5）實(shí)際供應(yīng)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(guò)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(gòu)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(diǎn)其植可按下式計(jì)/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 431 查得：c。0.1實(shí)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 11.1倍。有壓邊圈拉深時(shí)，其值可由表 432 查得: =11.1t=6/2Zm（5）凸凹模的圓角半徑 dr拉深時(shí)，材料只有經(jīng)過(guò)凹模圓角流入洞口才能形成工件的筒壁，所以的大小對(duì)拉深工作的影響非常大。 小時(shí)，材料流過(guò)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(yán)重。甚至在危險(xiǎn)斷面處拉破，同時(shí)，材料對(duì)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(yīng)盡量避免采用過(guò)小的凹模圓角半徑。 太dr大時(shí)，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(huì)過(guò)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