ZL50裝載機總體及工作裝置設(shè)計
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目 錄
摘要 ……………………………………………………………………………… 3
1. 前言 …………………………………………………………………………… 4
2. 零件的工藝性分析 …………………………………………………………… 5
3．零件沖壓工藝方案的確定 …………………………………………………… 6
3.1 計算毛坯尺寸 …………………………………………………………… 6
3.2 計算拉深次數(shù) …………………………………………………………… 8
3.3 確定工序的合并與工序順序 …………………………………………… 9
4．主要工藝參數(shù)的計算 ………………………………………………………… 10
4.1確定排樣、裁板方案 …………………………………………………… 10
4.2 確定各中間工序尺寸 ………………………………………………… 11
4.3計算各工序壓力、選用壓力機 …………………………………………… 12
5． 編寫沖壓工藝過程卡片 …………………………………………………… 14
6． 落料、拉深復(fù)合模具的設(shè)計 ……………………………………………… 17
6.1 模具結(jié)構(gòu)形式選擇 ……………………………………………………… 17
6.2 模具工作部分的設(shè)計 …………………………………………………… 18
6.3 模具其它零件的設(shè)計與計算 …………………………………………… 21
7． 再次拉深模具的設(shè)計……………………………………………………… 22
7.1 模具結(jié)構(gòu)形式選擇……………………………………………………… 22
7.2 拉深凸模和凹模工作部分的設(shè)計 ………………………………………… 23
7.3 模架的選用 ………………………………………………………………… 24
7.4 壓力機的校核 ……………………………………………………………… 25
8． 沖孔、翻邊復(fù)合模具的設(shè)計 ………………………………………………… 25
8.1 模具結(jié)構(gòu)形式選擇 ………………………………………………………… 25
8.2 沖孔、翻邊復(fù)合模具工作部分的設(shè)計………………………………………26
8.3 模架的選用 ………………………………………………………………… 27
8.4 壓力機的校核…………………………………………………………………28
結(jié)論 …………………………………………………………………………… 28
總結(jié)與體會 ……………………………………………………………………… 29
致謝詞 …………………………………………………………………………… 29
參考文獻…………………………………………………………………………… 30
摘 要
從錐形油杯的沖壓工藝分析入手，針對它的結(jié)構(gòu)特點，詳細分析了其成形工藝性，制定出切實可行的工藝方案，采用較簡單的模具結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)出了合格的產(chǎn)品。詳細介紹了落料、拉深復(fù)合模具，再次拉深模具和沖孔、翻邊復(fù)合模具等的模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程。并包括各個工序的順序及確定工序件尺寸。沖壓模具的設(shè)計首先是要從沖壓工藝方面對所要設(shè)計的錐形油杯進行分析與計算，接著在分析與計算的基礎(chǔ)上，參看相關(guān)的沖壓設(shè)計資料，從而確定沖壓工藝方案，再在此基礎(chǔ)上考慮各工序的復(fù)合，最后進入沖壓模具具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計。在此基礎(chǔ)上對各副沖壓模具的主要零部件的尺寸進行設(shè)計與計算，期間要參考大量與沖壓相關(guān)的資料和翻閱各種《沖壓手冊》，并通過計算以確定各副模具具體的結(jié)構(gòu)及尺寸，通過不斷的計算與修改，沖壓工序的選擇是經(jīng)查閱相關(guān)資料和對工件形狀仔細分析的基礎(chǔ)上進行的；沖壓模具的選擇是在綜合考慮了經(jīng)濟性、零件的沖壓工藝性以及復(fù)雜程度等諸多因素的基礎(chǔ)上進行的；產(chǎn)品毛坯展開尺寸的計算是在方便計算但不影響模具成型的前提下簡化為所熟悉的模型進行的。文中還對沖壓模具成型零件和其他相關(guān)零件的選擇原則及選擇方法進行了說明。
【關(guān)鍵詞】油杯、模具設(shè)計、拉深、沖壓工藝、毛坯展開尺寸
Abstract
On the basis of the analysis of the compressor grease cup with taper’s structure and regarding the structure characteristics of the grease cup, the processor forming the grease cup is analyzed in detail. A practical technological process has been worked out. Relatively simple structures of the dies have been designed and qualified parts have been manufactured with dies. The design and manufacture for the compound tools of blanking and drawing is introduced in detail. The second drawing die and a compound tools of pierce and trim are also introduced，including determination of the operation sequence and operation position parts’ dimensions. The first thing to design the compress dies is the analysis and lots of calculation for the grease cup with taper on basis of stamping technological process. The election of press process is based on consulting correlation datum and analyzing the form of manufactured product meticulous; The election of press die is based on synthesis considerations on economical efficiency、the processing property of part and complex degree are many factors; Calculating the work blank of manufactured product unfold dimension is lined feed on the premise of calculation convenience but without contribution die confectioning simplified frequent application cast. In the text ,to introduce the election principle and means of press confectioning art and miscellaneous rapport part, otherwise also introducing calculation means on the work blank form of many kinds of product unfold dimension and simplified cast, and the means of looking up on the reference books of designing press die .
【Key words】grease cup, die design, drawing, stamping technological process,
The unfold dimension of the work blank
1.前言
改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工亞企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營業(yè)得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)也有幾千家。
近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進步的投資力度，將技術(shù)進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計中。
以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分叫車覆蓋件模具。此外，研究機構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面做出了貢獻。
雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具依賴進口。
本次設(shè)計主要是完成年產(chǎn)6000件錐形油杯的沖壓工藝及模具的設(shè)計。從中掌握沖壓工藝及模具設(shè)計的過程，以及相關(guān)資料的查找和計算。
2.零件的工藝性分析
制定錐形油杯的工藝方案，并設(shè)計模具。零件材料為1Cr18Ni9、厚度1mm，年生產(chǎn)6000件。
(一)技術(shù)方面：
該零件形狀屬旋轉(zhuǎn)體，是無凸緣筒形件，形狀較簡單且對稱。筒形部分由圓筒部分圓錐部分組成。錐形部分的h/d=20/48=0.41在0.3～0.7之間，屬于中等高度的錐形件。且相對高度100t/d0=2，圓角半徑不小，利于成形，可一次拉深成，但應(yīng)采用壓邊圈。零件上尺寸無標注公差，可按自由公差處理，拉深件精度等級一般在IT13以下，本設(shè)計中采用IT14級。零件材料為1Cr18Ni9,屬于奧氏體不銹鋼，具有高的塑性，低的屈服點和大的板厚方向性系數(shù)，利于沖壓加工。但隨著拉深的進行，材料加工硬化速度快，不適合多次拉深，故中間需要進行退火以改善材料的塑性。這便增加了加工的周期。由于不銹鋼的抗拉強度比一般鋼板要大，沖壓力大，增大了對凸、凹模側(cè)壁部分的磨損，使模具壽命也大為降低。沖壓不銹鋼零件時，凸、凹模材料一般多選用高鉻工具鋼，如：Cr12、Cr12MoV等，以增加模具零件的抗磨損能力。
奧氏體不銹鋼的有關(guān)特性見下表：
表一
σb/MPa≥
σs/MPa≥
δ5/MPa≥
ψ(%)≥
HB≤
550
200
45
50
187
該零件低部?20區(qū)段的形成，可有三種方法：一種可以采用階梯拉深后沖去底部；另一種采用階梯拉深后車去低部；再一種可以采用拉深后先沖底孔，再翻邊。這三種方法中，第一種沖底，要求零件底部的圓角半徑壓成接近清角，這就需要增加一道整形工序且質(zhì)量不易保證；第二種車底的質(zhì)量高，但生產(chǎn)效率低，且費料；第三種采用翻邊，生產(chǎn)率較高且省料，翻邊端部雖不如以上的好，但該零件高度64為未注公差尺寸，翻邊完全可以保證要求，所以采用第三種方法是較合理的。
（二）經(jīng)濟方面：
該零件要求年產(chǎn)6000件，對沖壓工藝來說屬于小批量生產(chǎn)。對于小批量的沖壓生產(chǎn)，生產(chǎn)效率可以不預(yù)考慮，而降低成本的著眼點則主要放在不變成本上，即可以采用鋼帶沖模、板模橡膠模、組合沖模、低熔點合金模等簡易模具以降低模具制造費用。還可采用單工序分散沖壓和簡易模，盡可能地采用模具標準件，擴大模具典型結(jié)構(gòu)，縮短模具制造周期。
3.零件沖壓工藝方案的確定
3.1 計算毛坯尺寸
計算毛坯尺寸需要先確定翻邊前的半成品尺寸。
?20處的高度尺寸為 h=64-60+1=5 mm
根據(jù)翻邊公式，翻邊的高度h為
h=D(1-K)/2+0.43r+0.72t
經(jīng)變換后
K=1-2(h-0.43r-0.72t)/D=1-2(5-0.43×1-0.72×1)/21=0.63
即翻邊出高度h=5mm時，翻邊系數(shù)K=0.63
d=D×K=21×0.63=13mm
d/t=13/1=13,查表，當采用圓柱形凸模，用沖孔模沖孔時，[K](極限翻邊系數(shù))=0.55
(Zmax –Zmin=0.3),所以為了保證凸、凹模間一定的合理間隙，采用凸模和凹模配合加工。這是因為對于Zmax與Zmin差值很小時，將使凸、凹模刃口尺寸公差值更小，給凸、凹模的制造帶來困難。這種情況必須采用配合加工。配合加工就是先按設(shè)計尺寸制造一個基準件，然后再根據(jù)基準件的實際尺寸，按要求的間隙值配制另一件。顯然，落料時應(yīng)以凹模為基準件，根據(jù)凹模的實際尺寸按最小合理間隙配制凸模。這種加工方法容易保證很小的間隙值。制造時可以放大基準件的公差，δ凸和δ凹不再受間隙值的限制，工藝比較簡單，制造容易，目前在工廠中得到廣泛應(yīng)用。
凹模刃口尺寸按磨損后尺寸增大計算，根據(jù)課本公式（2-4）進行計算：
D凹=(D-K△)δ凹=(113-0.5×0.87)mm = 112.565mm
D凸= D凹-Zmin = 112.565-0.16 =112.405mm (配制凸模的圖樣上注明：凸模尺寸按凹模實際尺寸配制，保證雙面間隙值0.16～0.46mm。)
（二）首次拉深模：
1、凸、凹模圓角半徑
一般說來，大的凹模圓角半徑可以降低極限拉深系數(shù)，而且還可以提高拉深件的質(zhì)量。但凹模圓角半徑太大又會削弱壓邊圈的作用，可能引起起皺現(xiàn)象。因此凹模圓角半徑大小要適當。凸模圓角圓角半徑對拉深工作的影響不象凹模圓角半徑那樣顯著。但過小的凸模圓角半徑會降低筒壁傳力區(qū)危險斷面的有效抗拉強度。如果凸模圓角半徑過大，會使在拉深初始階段不與模具表面接觸的毛坯寬度加大，因而這部分毛坯容易起皺（稱此為內(nèi)皺）。
由以上可以看出，凸、凹模的圓角半徑對拉深成型影響很大，確定其值要特別注意。
首次拉深凹模圓角半徑可按課本表5-9取得：
rd1=（6～8）t,取rd1=6mm。
首次拉深的凸模圓角半徑按下式確定：
rp1=(0.7～1.0)= rd1,取rp1=0.8 rd1≈5mm
以上的分析和計算也恰好與已經(jīng)敘述的計算各工序的中間尺寸相同。表明所選圓角半徑是合理的。
2、凸、凹模間隙
拉深模的間隙，是指凸、凹模間橫向尺寸之差值。它影響拉深件質(zhì)量、拉深力的大小以及模具的壽命。因此，應(yīng)確定一個合理的間隙。
確定間隙大小的一般原則是：既要考慮板料公差的影響，又要考慮拉深件口部增厚現(xiàn)象。因此，間隙值一般比毛坯厚度略大一些。
本設(shè)計是在使用壓邊圈的情況下確定合理的間隙值。根據(jù)課本表5-10查得：拉深次數(shù)為兩次的第一道拉深工序的單邊間隙Z/2為1.1t,第二道為（1～1.05）t。
一般圓筒形拉深件的最后一道工序的間隙，尺寸標注在外徑上的圓筒形拉深件上，應(yīng)當以凹模為基準，間隙取在凸模上，即減小凸模尺寸取得間隙。尺寸標注在內(nèi)徑的圓筒形拉深件，應(yīng)以凸模為基準，增大凹模尺寸得到間隙。
3、拉深凸、凹模工作部分尺寸的確定
確定凸模和凹模工作部分尺寸時，應(yīng)考慮模具的磨損和拉深件的回彈，其尺寸公差只在最后一道工序考慮。
首次拉深件按未注公差尺寸的極限偏差考慮，并標注外形尺寸，本設(shè)計的尺寸標注在外徑上，故拉深件的尺寸公差按IT14級精度計算為?60,以凹模為基準，按下式計算：
D凹=(D-0.75△)+δd0 = (60-0.75×0.74)mm = 59.445mm
式中δd為凹模的制造公差，由課本表5-11查得為δd=0.05mm。
D凸= （D凹-Z）0-δp=(59.445-2.2)mm = 57.245mm
式中δp為凹模的制造公差，由課本表5-11查得為δp=0.03mm。
式中Z=2.2mm,由上可知。
4、凸凹模工作表面的技術(shù)要求
為了提高成形質(zhì)量和成形極限，盡量降低筒壁傳力區(qū)的最大拉力，或是提高危險斷面的承受能力，在模具設(shè)計和制造中，除了對凸、凹模的尺寸公差嚴格要求外，對其表面質(zhì)量還應(yīng)有以下要求：
凸、凹模加工后的表面，不允許有影響使用的砂眼、縮孔、裂紋和機械損傷等缺陷；
凹模工作表面和型腔表面的粗糙度應(yīng)達到Ra0.8μm，而凹模圓角處的表面粗糙度值一般要求為Ra0.4μm。目的是降低徑向拉應(yīng)力，保證拉深順利進行；
在拉深過程中，凸模的工作表面特別是凸模圓角處對材料的摩擦阻力有利于抵制材料的變薄。因此，在不影響工件表面質(zhì)量的條件下，凸模圓角區(qū)的表面粗糙度值達到Ra1.6μm～Ra0.8μm即可。
6.3 模具其它零件的設(shè)計與計算
（一）模架的選用：
根據(jù)落料凹模的周界尺寸，查《沖壓手冊》P592～595頁相關(guān)資料，同時為了安裝方便，故采用后側(cè)導(dǎo)柱式模架，由于本次落料凹模的周界尺寸長度為200㎜，按資料中的LXB選用，則上模座為200×200×50㎜，下模座為200×200×50㎜的規(guī)格，其他結(jié)構(gòu)的尺寸值不變。此時，再反過來校核原先初步選用的壓力為630KN的公稱壓力的開式壓力機。工作臺尺寸：左右為970㎜，前后650㎜。所設(shè)計的模具的閉合高度為248㎜，顯然可以放下該模座，并且最大閉合高度也滿足要求，因此所選壓力機符合要求。
根據(jù)所確定的壓力機，可查出模柄孔尺寸（直徑×深度）為?50×70㎜，其它結(jié)構(gòu)的尺寸參見《沖壓簡明手冊》P436頁，與此同時，在模座確定以后，導(dǎo)柱，導(dǎo)套的規(guī)格和結(jié)構(gòu)尺寸也隨之確定下來由《沖壓簡明手冊》相關(guān)章節(jié)查得。
（二）定位零件：
沖模定位零件（裝置）的作用是保證坯料的正確送進及使工作零件處于正確的位置。
本副模具采用固定卸料板下面帶的導(dǎo)尺進行導(dǎo)向送料，為使條料順利通過導(dǎo)尺的間隙，在計算排樣尺寸圖時已算出，此處不在敘述。同時在本副模具中采用固定擋料銷來限制條料的送料步距，使用圓形擋料銷。該結(jié)構(gòu)的擋料結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，使用方便，適用于固定卸料板及手工送料的冷沖模結(jié)構(gòu)。
（三）卸料與推（頂）件裝置：
卸料與推（頂）件裝置用來將沖裁后因彈性變形恢復(fù)而卡在凸模上或凹模型腔孔內(nèi)的工件或廢料脫卸下來。
考慮到該油杯的拉伸深度較深，所需的卸料力也較大，若使用彈簧或橡皮，則會使結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，所以本設(shè)計采用的是固定卸料板，固定卸料板雖然卸料力較大，但對條料無壓料作用，但是相對于該工件的要求來說是可以滿足的。
卸料板只起卸料的作用，卸料板的型孔與凸模的單面間隙在0.2～0.6㎜間選取，其厚度為10㎜。
打桿長度：H＞（模柄深度+凸凹模高度+上模座厚度-推件塊厚度）=70+115+50-25=205mm ,取H=210mm。
（四）固定與聯(lián)接零件：
固定與聯(lián)接零件用來將凸、凹模固定在上、下模座上，以及將上、下模座固定在壓力機上。主要的固定與聯(lián)接零件有模柄、模座和固定板，以及墊板、螺釘和銷釘?shù)取?
該設(shè)計采用的凸緣式模柄與上模座的安裝窩孔采用H9/h8的間隙配合，再用4個螺釘固定。
采用固定板將凸凹模固定在上模座上，固定板與凸凹模之間采用階梯固定的形式。固定板與上模座之間采用4個內(nèi)六角螺釘與2個圓柱銷來連接和定位，螺釘尺寸與圓柱銷尺寸根據(jù)被連接的兩部分零件厚度來確定。
7．再次拉深模具的設(shè)計
此副模具主要需要考慮并解決的問題是，再次拉深過程中，毛坯初始位置的定位以及所選壓力機是否滿足開模的高度（因為此工件的拉深高度相對要深些）。
7.1 模具結(jié)構(gòu)形式選擇
這是一套倒裝式帶壓邊的拉深模。其結(jié)構(gòu)較正裝式的緊湊，因為可以利用下模的彈頂器進行壓邊，且壓力和行程都較大。但是為了在拉深過程中控制壓邊間隙，防止壓邊力過大，在固定板上裝有三根可以調(diào)節(jié)的特種螺栓與壓邊圈接觸。壓邊圈在此模具中既起壓邊作用又起初始工件的定位作用。推件采用剛性推件裝置，由于推件塊又是拉深件底部的成形凹模，因此拉深終了，推件上頂面必須與模座下底面剛性接觸。凹模采用硬質(zhì)合金以提高其壽命。
以下是再次拉深模具簡圖：
7.2 拉深凸模和凹模工作部分的設(shè)計
1、拉深凸模和凹模的尺寸和公差的計算
再次拉深件按最后一次拉深工件的未注公差尺寸的極限偏差考慮，并標注外形尺寸（本設(shè)計外形尺寸有要求），故再次拉深件的尺寸公差按IT14級精度計算為?48，以凹模尺寸為基準進行計算，即
D凹=(D-0.75△)+δd0=(48-0.75×0.62) mm = 47.535mm
式中δd為凹模的制造公差，由課本表5-11查得為δd=0.05mm
D凸= （D凹-Z）0-δp=(47.535-2.1)mm = 45.435mm
式中δp為凸模的制造公差，由課本表5-11查得為δp=0.03mm。
式中Z=2×1.05t=2.1mm,由5.1.2可知。
2、拉深凸模和凹模的圓角半徑
再次拉深的凹模圓角半徑一般?。簉凹2=（0.6～0.8）r凹1，考慮到如果凹模圓角半徑過大將會削弱壓邊圈的作用，現(xiàn)取r凹2 = 0.6r凹1= 0.6×6 = 3.6mm, 取
r凹2=3.5mm。
凸模圓角半徑應(yīng)等于最后一次拉深的工件圓角的半徑。即取r凸2 =5mm。
3、拉深凸模的出氣孔尺寸
拉深凸模上必須鉆一出氣孔，以使拉深過程中型腔內(nèi)的氣體得以排出，以及拉深后工件容易從凸模上取下，否則，工件與凸模間形成真空，增加卸件困難，造成工件底部不平。拉深凸模的出氣孔尺寸可查《沖壓模具設(shè)計》表3-44。查得出氣孔直徑d為5mm,但考慮到制造的方便，將氣孔直徑d取為7mm。
7.3 模架的選用：
本副模具模座的設(shè)計是根據(jù)下模凸模固定板的外圍尺寸?200來選用的，并采用后側(cè)導(dǎo)柱式模架，所選用模座的規(guī)格如下：
上模座——200×200×50㎜
下模座——200×200×60㎜
下模座之所以要選60mm的厚度，是因為考慮到拉深件的深度較深，卸料螺釘所需的行程也就長，為了保證卸料螺釘?shù)男谐碳捌淇煽啃?，所以采用厚的模座?
模座圖及具體的標注尺寸見零件圖和《沖壓手冊》。
導(dǎo)柱的選擇也是此次設(shè)計的一個關(guān)鍵。說到底也還是因為拉深件較深，致使最終的模具閉合高度也較高，所以一般長度的導(dǎo)柱是無法滿足要求的，從《沖壓手冊》上所能選到的最長的導(dǎo)柱也就是250mm，實在無法滿足320多mm的模厚。考慮到以上的這些，本人就設(shè)計了兩個高60mm，?90的墊塊，分別固定在原來下模座的導(dǎo)柱孔上，以增加模座的相對厚度來滿足導(dǎo)柱的要求。
導(dǎo)柱導(dǎo)套尺寸具體參數(shù)參考《沖壓手冊》P606-612頁相關(guān)的章節(jié)。
7.4 壓力機的校核
由裝配圖可看出沖模的閉合高度為320多㎜，而根據(jù)總壓力所選的是800KN的開式壓力機，其閉合高度為240 ㎜～480㎜間。壓力機工作臺尺寸：左右為800㎜，前后540㎜，顯然可以放下該模座，因此所選壓力機符合要求。
8．沖孔、翻邊復(fù)合模具的設(shè)計
8.1 模具結(jié)構(gòu)形式選擇
沖?13底孔與翻邊復(fù)合，經(jīng)計算模壁厚度ɑ=(20-13)/2=3.5 mm,大于表2-42所列的凸凹模最小壁厚2.7 mm，滿足強度要求。但其長度仍需經(jīng)過計算以校核是否滿足剛度和穩(wěn)定性的要求?？捎梢韵鹿接嬎愠鐾拱寄：侠淼拈L度：
L = = ≈17.5mm
式中 d —— 凸凹模壁厚（mm）
t —— 沖件材料厚度（mm）
E —— 凸模材料彈性模數(shù)，對于鋼材可取E = 210,000N/mm2
τ—— 沖件材料抗剪強度（N/ mm2）
所選的公式是根據(jù)《沖模設(shè)計手冊》中（14-3）的式子，該式子本是用來計算凸模所允許的最大長度的。凸模為長圓柱形，而凸凹模為中間帶孔的圓筒形，在這里可以將凸凹?？闯墒窃S多長圓柱所圍成的。按道理同樣長度的凸凹模和凸模，凸凹模的剛度及強度要較凸模好得多。由于一時找不到有關(guān)校核凸凹模的公式，暫且以上式代替。這樣便可將凸凹模作成鑲塊壓入凹模凹孔內(nèi)，同時也使得凸凹更換起來比較方便，再者也可以節(jié)省貴重金屬的使用。
這副模具與上副再次拉深模一樣，同樣需要考慮毛坯沖孔翻邊前的初始定位問題。沖孔前，模具中的壓邊圈先上行一段距離，并于凸凹模處于同一水平線上，這時便可將毛坯放在壓邊圈上。這副模具也再次沿用了再次拉深模中特種螺栓的設(shè)計，此設(shè)計中用了兩個，為的是控制凸模固定板與壓邊圈的間隙，以防止因壓邊力過大而將工件頂端壓皺。壓邊圈與上模固定板為剛性接觸，為的是于沖壓行程臨近終了時，模具可對工件產(chǎn)生剛性錘擊而起到整形作用，故無需另加整形工序。特種螺栓的加入恰好也起到限制整形力過大的作用。
以下是沖孔、翻邊復(fù)合模具的設(shè)計簡圖：
8.2 沖孔、翻邊復(fù)合模具工作部分的設(shè)計
（一）沖孔模
沖孔時應(yīng)首先確定凸模的刃口尺寸，使凸?；境叽缃咏虻扔诠ぜ椎淖畲髽O限尺寸，在按最小合理間隙值Zmin增大凹模尺寸。凸模制造偏差取負值，凹模制造偏差取正值。
所沖預(yù)制孔?13mm按IT14級精度等級計算為?13mm。
從《沖模設(shè)計手冊》表3-4可查出間隙為：Zmax = 0.46, Zmin = 0.16,則Zmax –Zmin=0.3。
尺寸?13mm為IT14級精度，公差值△=0.43mm，沖孔凸、凹模的制造公差按△的1/4選取，則δ凸=δ凹=0.11mm，（δ凸+δ凹=0.22）＜（Zmax–Zmin=0.3）。
則沖孔凸、凹模刃口尺寸的計算公式如下：
D凸 = (D+K△)0-δ凸 =（13+0.5×0.43）mm =13.215mm
D凹 =(D凹+Zmin)0+δ凹 =（13.215+0.16）mm =13.375mm
(二)翻邊模
翻邊模具結(jié)構(gòu)與拉深模十分相似，不同之處是翻邊模的凸模圓角半徑一般比較大，甚至有的翻邊模工作部分做成球形或拋物線形，以利于翻邊工作的進行。
翻邊凹模的圓角半徑對材料變形影響不大，一般可取等于工件的圓角半徑。這里取r凹=1mm。
翻邊凸模為凸凹模，既是沖孔的凸模，又是翻邊的凹模。所以凸凹模內(nèi)徑位沖裁的刃口，外徑做成圓角面，r凸=1mm。
如果翻邊后對工件形狀及尺寸無特殊要求，此時翻邊模凸、凹模間的間隙可等于或稍大于毛坯厚度，間隙大，則所需翻邊力小。若對翻邊后孔壁與端面要求嚴格垂直的工件，則模具單面間隙值應(yīng)小于毛坯厚度。一次翻成制件的模具可按課本表6-8選取，查得毛坯拉深后翻邊的單面間隙值Z/2=0.75mm，則Z=1.5mm。
翻邊凸、凹模刃口尺寸的計算按拉深凸、凹模工作部分尺寸的原則確定。翻邊凸、凹模刃口尺寸按未注公差尺寸的極限偏差考慮，并標注內(nèi)形尺寸（本設(shè)計內(nèi)形尺寸有要求），故?20mm按IT14級精度計算為?20mm，以凸模尺寸為基準進行計算，即，
d凸=（d+0.4△）0-δp = (20+0.4×0.52)mm =20.208mm
式中δp為凸模的制造公差，由課本表5-11查得為δp=0.02mm。
d凹=( d凸+Z) 0+δd= （20.208+1.5）mm =21.708mm
式中δd為凹模的制造公差，由課本表5-11查得為δd=0.04mm。
8.3 模架的選用：
本副模具模座的設(shè)計是根據(jù)上模凸模固定板的外圍尺寸?125來選用的，并采用后側(cè)導(dǎo)柱式模架，所選用模座的規(guī)格如下：
上模座——125×125×30㎜
下模座——125×125×35㎜
模座圖及具體的標注尺寸見零件圖和《沖壓手冊》。
導(dǎo)柱導(dǎo)套尺寸尺寸的選擇原因與7.3同，這次不再多說。具體參數(shù)參考《沖壓手冊》P606-612頁相關(guān)的章節(jié)。
8.4 壓力機的校核
由裝配圖可看出沖模的閉合高度為190多㎜，而根據(jù)總壓力所選的是500KN的四柱萬能液壓機，其滑塊行程為400㎜。壓力機工作臺尺寸：左右為490㎜，前后520㎜，顯然可以放下該模座，因此所選壓力機符合要求。
結(jié)論
從形狀和尺寸上看，該錐形油杯的高度較一般工件的高，屬于高拉深件，需多次拉深。對它的工藝分析及模具設(shè)計主要要考慮以下幾個問題：
1、所選的壓力機的行程是否可以滿足工件取出時的開模距離；
2、氣墊的選擇、卸料螺釘長度的選擇以及托桿長度的選擇要滿足推件的距離，并保證它們滿足一定的強度條件；
3、毛坯再次拉深時，初始定位的設(shè)計；
4、凸凹模壁厚的設(shè)計是否滿足一定強度及剛度條件。
總結(jié)與體會
本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)是在老師的指導(dǎo)下完成錐形油杯的沖壓工藝性分析與模具設(shè)計。在理論知識的指導(dǎo)下和老師、同學(xué)的幫助下，并結(jié)合了認識實習和生產(chǎn)實習中所獲的實踐經(jīng)驗，我順利地完成了本次畢業(yè)設(shè)計。通過本次設(shè)計，使我對以前所學(xué)過的專業(yè)知識有了更深刻的認識，也認識到了自己諸多的不足之處。在設(shè)計過程中，我深深感覺到自己以前所學(xué)的專業(yè)知識不夠踏實，知識面不夠廣，理論聯(lián)系實際的能力較差。本次畢業(yè)設(shè)計歷時兩個月左右，從最初對畢業(yè)設(shè)計要求的領(lǐng)會，到對自己手上的沖壓件的沖壓工藝性能的分析計算，例如：對沖壓件結(jié)構(gòu)的分析，對形狀的分析等等。通過不斷地分析計算，使我對要進行設(shè)計的沖壓件有了一個比較全面的認識，并在此基礎(chǔ)上綜合考慮生產(chǎn)中的各種實際因素，最后確定了本次畢業(yè)設(shè)計的工藝方案。接著還要對排樣方式進行計算，還有模具總裝配圖的繪制。在這段時間里，我進行了大量的計算：有材料利用率的計算、工序壓力的計算、工作部分刃口尺寸及公差的計算、各種零件結(jié)構(gòu)尺寸的計算以及主要零部件強度剛度的核算等。其間我在圖書館翻閱了許多相關(guān)書籍和各種設(shè)計資料，這也使我學(xué)到了很多的知識。從某種意義上說，這次畢業(yè)設(shè)計的訓(xùn)練，培養(yǎng)和鍛煉了我查閱資料、獲取有價值信息的能力，使我對模具設(shè)計及制造的整個過程都有了比較深刻的認識，為今后的進一步學(xué)習和工作奠定了基礎(chǔ)。
致謝詞
首先感謝學(xué)校及學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)的悉心關(guān)懷和耐心指導(dǎo)，特別要感謝趙平教授，在設(shè)計的過程中，對我們的悉心教導(dǎo)和認真指點，使得我的理論知識和動手操作能力都有了很大的提高與進步，對沖壓模具設(shè)計的整個工作流程也有了一個基本的掌握。在他身上，時刻體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴謹求實的教學(xué)風范，勇于探索的工作態(tài)度和不斷創(chuàng)新的治學(xué)理念。他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學(xué)要求，端正了我的學(xué)習態(tài)度，使我受益匪淺。
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