消聲器后蓋復(fù)合模設(shè)計(jì)及制造工藝分析【說(shuō)明書(shū)+CAD】

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編號(hào)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書(shū) 題 目： 消聲器后蓋復(fù)合模 設(shè)計(jì)及制造工藝分析 院（系）： 機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 周迪 1000110134 機(jī)電工程學(xué)院 蔣占四 副教授 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師單位： 姓 職 名： 稱： 題目類(lèi)型：¨理論研究 ¨實(shí)驗(yàn)研究 t工程設(shè)計(jì) ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開(kāi)發(fā) 2013年 12月 27日  摘要 本論文是關(guān)于消聲器后蓋復(fù)合模設(shè)計(jì)及制造工藝分析的研究。 消聲器是允許氣流通過(guò)，卻又能阻止或減小聲音傳播的一種器件，是消除空氣動(dòng)力 性噪聲的重要措施。消聲器能夠阻擋聲波的傳播，允許氣流通過(guò)，是控制噪聲的有效工 具。采用復(fù)合模是因?yàn)閺?fù)合模具有生產(chǎn)效率高、沖壓件質(zhì)量高的特點(diǎn)。且使用復(fù)合摸能 在一個(gè)模具上完成整個(gè)零件的加工。而消聲器的制造是通過(guò)將板類(lèi)加工而成，將板類(lèi)金 屬加工成毛坯，然后經(jīng)過(guò)沖孔、拉深、翻孔、翻邊等工藝工序。而在研究過(guò)程中必須要 經(jīng)過(guò)計(jì)算才能得出各沖孔、拉深、翻孔、翻邊的凸凹模的尺寸，然后再結(jié)合使用壽命、 精度、拆裝方便等要求確定凸凹模尺寸。然后再根據(jù)計(jì)算結(jié)果選用合適的模架、螺釘?shù)? 其他零件，并且根據(jù)要求選用合適的壓力機(jī)設(shè)備，通過(guò)進(jìn)一步的計(jì)算確定所選的零件是 否可以用，而壓力機(jī)設(shè)備的選用必須考慮其過(guò)載情況，因?yàn)橐坏┻^(guò)載就會(huì)造成人員和設(shè) 備的危險(xiǎn)。本次零件外形簡(jiǎn)單對(duì)稱，所有尺寸均為自由公差，對(duì)與零件在拉伸等變形后 的厚度變化沒(méi)有要求，只要求表面不允許有皺著、劃痕、開(kāi)裂等缺陷，并且斷裂口要求 平整因此該零件可以經(jīng)過(guò)冷沖壓加工成型。由于該零件是大批量生產(chǎn)，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì) 時(shí)應(yīng)當(dāng)要注意總體結(jié)構(gòu)尺寸不能過(guò)大并且要簡(jiǎn)單。 通過(guò)計(jì)算得到零件的尺寸后使用二維 CAD軟件畫(huà)出零件圖，并通過(guò)零件圖的裝配 得到整個(gè)模具的裝配圖。最后經(jīng)過(guò)修改得到總裝配圖。并制作出凹模加工工序、凸模加 工工序、凸凹模加工工序。最后編寫(xiě)出裝配過(guò)程。 關(guān)鍵詞：模具；沖壓；拉深；翻孔；翻邊；CAD畫(huà)圖  Abstract This paper is about the muffler back cover compound die design and manufacturing process analysis research. Muffler is allowed to flow through, but also can prevent or reduce the spread of voice device, is one of the important measures to eliminate the air dynamic noise. Muffler can prevent the spread of sound waves, allowing the airflow through, is an effective tool to control noise. Using composite die because composite modulus has the characteristics of the production of high efficiency and high quality of stamping parts. And the use of composite touch can complete the whole parts in a mold processing. And the manufacture of muffler is by putting a plate type and plate type metal processing into blank, and then after punching and deep drawing, turn over the hole and flanging process procedure. And in the process of research must be calculated to various punching, deep drawing, double the size of the hole flanging, intensive, and then combined with the service life, accuracy, the requirement of dismantling is convenient wait for a convex concave die size. And then according to the calculation results to choose appropriate die set, screws and other parts, and choose proper press equipment according to the requirement, by further calculation to determine whether the selected parts can be used, and the selection of press equipment must consider its overload situation, because once the overload will cause the risk of personnel and equipment. The simple parts shape is symmetrical, all size tolerance for freedom, the changes with the thickness of the parts after the tensile deformation such as there is no requirement, only require surface are not allowed to have a wrinkly, scratches, cracking and other defects, and fracture require flat so the parts can pass cold stamping molding. Because the parts are mass production, so in the design should pay attention to the overall structure size not too big and simple. Is obtained by computing the size of the parts after using A two-dimensional CAD software draw the part drawing, and through the assembly to get the part drawing in the mold assembly drawing. The last modified general assembly drawing. Machining process and making the concave die, punch processing working procedure, intensive processing process. The last write assembly process. Keywords：mold；Stamping；Deep drawing；Double hole；Flanging；CAD drawing  目 錄 1引言.................................................................................................... 1 1.1模具的發(fā)展前景...................................................................................................................................1 1.1.1中國(guó)模具市場(chǎng)前景廣闊....................................................................................................1 1.1.2模具產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不斷提升........................................................................................1 1.1.3模具行業(yè)發(fā)展速度持續(xù)增長(zhǎng)............................................................................................1 1.1.4模具行業(yè)機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存................................................................................................1 1.2冷沖模的發(fā)展........................................................................................................................................2 2工藝方案的分析...................................................................................3 2.1零件工藝性分析...................................................................................................................................3 2.2工藝方案的分析和確定......................................................................................................3 2.3確定排樣方式........................................................................................................................................4 2.3.1計(jì)算材料利用率................................................................................................................4 2.3.2確定排樣方案....................................................................................................................6 3消聲器后蓋展開(kāi)形狀及尺寸的確定...................................................... 7 3.1沖孔、翻邊部分展開(kāi)計(jì)算.................................................................................................................7 3.2拉深件展開(kāi)計(jì)算....................................................................................................................................7 3.2.1確定修邊余量....................................................................................................................8 3.2.2確定拉深工件毛坯直徑....................................................................................................8 4拉深工序主要工藝參數(shù)計(jì)算.................................................................9 4.1確定是否用壓邊圈.............................................................................................................................. 9 4.2拉深次數(shù)和拉深系數(shù)的確定............................................................................................................9 4.3拉深模的圓角半徑..............................................................................................................9 5四工序復(fù)合模的設(shè)計(jì)..........................................................................10 5.1計(jì)算總壓力..........................................................................................................................................10 5.1.1沖裁力的計(jì)算..................................................................................................................10 5.1.2卸料力的計(jì)算..................................................................................................................10 5.1.3沖孔力的計(jì)算..................................................................................................................10 5.1.4頂件力的計(jì)算..................................................................................................................11 5.1.5拉深力的計(jì)算..................................................................................................................11 5.1.6壓邊力的計(jì)算..................................................................................................................12 5.1.7翻邊力的計(jì)算..................................................................................................................13 5.1.8總壓力的計(jì)算..................................................................................................................13 5.2壓力機(jī)噸位的選擇............................................................................................................................13 5.3確定模具壓力中心............................................................................................................................13 5.4模具工作部分尺寸計(jì)算...................................................................................................................13  5.5四工序復(fù)合模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)..............................................................................................................17 5.5.1凹模..................................................................................................................................17 5.5.2選擇模架及確定其他沖模零件......................................................................................19 5.5.3凸模..................................................................................................................................21 5.5.4沖模各零件的材料及熱處理要求..................................................................................22 5.5.5卸料板確定......................................................................................................................23 5.5.6模具結(jié)構(gòu)的計(jì)算..............................................................................................................24 5.5.7沖壓設(shè)備的選擇..............................................................................................................24 6四工序復(fù)合模的制造..........................................................................26 6.1沖模制造的概述..................................................................................................................................26 6.2沖模具體制造過(guò)程.............................................................................................................................27 6.2.1冷沖模模架的制造..........................................................................................................27 6.2.2沖模成形零件的加工......................................................................................................27 7四工序復(fù)合模的裝配說(shuō)明書(shū)............................................................... 30 總結(jié).....................................................................................................34 謝辭.....................................................................................................35 參考文獻(xiàn).................................................................................................36  1引言 1.1模具的發(fā)展前景 1.1.1中國(guó)模具市場(chǎng)前景廣闊 由于中國(guó)的各種政策和市場(chǎng)空間擴(kuò)張的影響，中國(guó)龐大的模具用戶領(lǐng)域，如汽車(chē)， 家用電器，機(jī)械，IT信息產(chǎn)業(yè)，包裝，建筑材料，日用品行業(yè)發(fā)展迅速。同時(shí)，這些的 行業(yè)對(duì)模具的要求有所提高，從而大力促進(jìn)了模具行業(yè)的發(fā)展，使得其發(fā)展速度飛速， 明顯高于其他制造業(yè)?，F(xiàn)如今，世界模具市場(chǎng)處于賣(mài)方市場(chǎng)狀態(tài)，盡管近幾年來(lái)的市場(chǎng) 總額一直處于 600～650億美元的較高水平，但是我國(guó)模具出口僅占不到 8％的份額。目 前，國(guó)內(nèi)外均保持看好我國(guó)模具行業(yè)，因此我國(guó)模具行業(yè)未來(lái)國(guó)際模具市場(chǎng)前景廣闊， 有較大發(fā)展空間。 1.1.2模具產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不斷提升 如今，我國(guó)模具行業(yè)面臨著兩重壓力。第一是來(lái)自工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，第二 是來(lái)自發(fā)展中國(guó)家價(jià)格優(yōu)勢(shì)。前者在進(jìn)入我國(guó)后，依附其技術(shù)優(yōu)勢(shì)和能力，在中高檔模 具方面擁有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，從而對(duì)我國(guó)的模具行業(yè)構(gòu)成了巨大挑戰(zhàn)；后者比如像印度、泰國(guó) 等這些國(guó)家的模具工業(yè)成長(zhǎng)也很快，它們憑借強(qiáng)烈的價(jià)格優(yōu)勢(shì)來(lái)打擊我國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)， 并使之逐漸減弱。中國(guó)模具企業(yè)要想提高自身模具產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，就必須踴躍引進(jìn) 國(guó)外先進(jìn)的模具制造技術(shù)，通過(guò)對(duì)模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理有效的調(diào)整和產(chǎn)品質(zhì)量的提高來(lái)達(dá) 到這個(gè)目的。同時(shí)，企業(yè)也要注重其經(jīng)營(yíng)管理和人才的培養(yǎng)。 1.1.3模具行業(yè)發(fā)展速度持續(xù)增長(zhǎng) 近年來(lái)，我國(guó)模具業(yè)開(kāi)始出現(xiàn)一些新的模具生產(chǎn)較集中的地區(qū)，不再僅限于原來(lái)較 發(fā)達(dá)的珠三角、長(zhǎng)三角地區(qū)，而是開(kāi)始向內(nèi)地和北方擴(kuò)展，。伴隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快 速增長(zhǎng)，各類(lèi)模具需求大戶行業(yè)如汽車(chē)、航天航空、家電、機(jī)械和建材行業(yè)的發(fā)展也給 模具行業(yè)的發(fā)展提供了牢靠的支撐。據(jù)有關(guān)資料顯示，以家電行業(yè)為例，一臺(tái)電冰箱需 用模具約 350套；而一臺(tái)全自動(dòng)洗衣機(jī)則需用模具 150多套；以 IT行業(yè)為例，每個(gè)型 號(hào)的電腦約需模具 30多套，加上與其配套的打印機(jī)，每臺(tái)電腦需模具 20多副。目前， 因?yàn)槭袌?chǎng)上的模型多為海外開(kāi)發(fā)，中國(guó)模具進(jìn)口較多，模具的需求量也將隨著我國(guó)自身 發(fā)展能力的提高而快速增長(zhǎng)。明顯能夠預(yù)感到我國(guó)模具行業(yè)將在如此良好的條件下得到 飛快的成長(zhǎng)。 1.1.4模具行業(yè)機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存 全球局勢(shì)給模具行業(yè)發(fā)展帶來(lái)了史無(wú)前例的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)更帶來(lái)了加倍激烈的競(jìng) 爭(zhēng)與挑戰(zhàn)。國(guó)內(nèi)許多像蕭山、寧波、上海等發(fā)達(dá)城市，都在大力發(fā)展模具制造工業(yè)，旨 在滿足全球模具的高需求。如作為日本一家專(zhuān)業(yè)的模具企業(yè)，蕭山友成模具公司的年銷(xiāo) 1  售收入達(dá)到兩億元，并將準(zhǔn)備在香港上市；在中國(guó)模具行業(yè)里，浙江黃巖模具無(wú)論是在 設(shè)備、管理、技術(shù)上都處于較高的水平；作為曾經(jīng)的全國(guó)模具行業(yè)龍頭老大的上海正想 恢復(fù)往日雄風(fēng)，目前正在大力建設(shè)上海市模具中心；蘇州也打算在高新區(qū)建造一個(gè)占地 面積達(dá)2000畝的高水平的與國(guó)際接軌的現(xiàn)代化模具工業(yè)基地；擁有三千家模具企業(yè)的汕 頭塑料機(jī)械模為了提高模具的性能和質(zhì)量，積極引進(jìn)國(guó)內(nèi)外地區(qū)最新的數(shù)控模具加工裝 備。世界模具行業(yè)正在蓬勃發(fā)展，面對(duì)著如此一個(gè)好機(jī)會(huì)，國(guó)內(nèi)很多的省市也都紛紛抓 住機(jī)遇，努力發(fā)展模具工業(yè)，推動(dòng)中國(guó)的進(jìn)一步發(fā)展。 1.2冷沖模的發(fā)展 遠(yuǎn)在 4000年前的青銅器時(shí)期，我國(guó)古代人民就發(fā)現(xiàn)了金屬在受到錘擊后能夠產(chǎn)生 形變的特性，特別是到了后來(lái)的戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，我們的祖先已經(jīng)能達(dá)到練劍淬火的程度。隨 著時(shí)間的推移，我們的人民也逐漸學(xué)會(huì)通過(guò)錘擊金屬制造出日常生活中所需要用到的兵 器和用品。與此同時(shí)，在我國(guó)漫長(zhǎng)的歷史長(zhǎng)河中，出現(xiàn)的各種由金、銀、銅等金屬制成 的產(chǎn)品，更是體現(xiàn)了我國(guó)勞動(dòng)人民的智慧和精湛的技藝水平。由此能夠看出，冷沖壓工 藝在中國(guó)有著非常久遠(yuǎn)的歷史。 在近代，特別是從 1920年開(kāi)始，各式各樣的金屬制品、玩具等越來(lái)越走進(jìn)人們的 生活，普遍的出現(xiàn)在尋常百姓家。為了達(dá)到提高該行業(yè)社會(huì)生產(chǎn)力的目的，沖床、壓力 機(jī)等基礎(chǔ)機(jī)械裝備及相應(yīng)的模具開(kāi)始在工業(yè)中投入使用。但是當(dāng)時(shí)工廠投用的機(jī)械設(shè)備 功率普遍較低，生產(chǎn)工藝的發(fā)展仍處于初步的階段，導(dǎo)致社會(huì)生產(chǎn)力水平低下。同時(shí)， 模具加工業(yè)主要使用的是手工加工，出現(xiàn)模具精度低，損壞率大的現(xiàn)象。社會(huì)生產(chǎn)力的 發(fā)展推動(dòng)著冷沖模制造工藝的進(jìn)步，模具企業(yè)開(kāi)始引入水壓機(jī)冷沖模、磨床、銑床和鋸 床等各種機(jī)械設(shè)備，并通過(guò)硬度計(jì)、內(nèi)外徑測(cè)定器等高精密測(cè)量設(shè)備的使用，使得冷模 具精度提高。隨后到了六七十年代，模具生產(chǎn)工廠則開(kāi)始大量使用生產(chǎn)沖壓機(jī)床，如此 一來(lái)促進(jìn)了冷沖模具從單沖落料單沖孔模具向落料沖孔復(fù)合模的轉(zhuǎn)變。隨著冷沖模架標(biāo) 準(zhǔn)件的出現(xiàn)，冷沖模具工藝得到了很大的改進(jìn)，模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式更多樣化和模具精度 更高 [1] 。隨著模具行業(yè)各種技術(shù)水平的提高，冷沖模具的使用壽命也普遍提高了 5~7倍。 到了現(xiàn)代，模具的應(yīng)用日益普遍，由于計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，CAD/CAE/CAM技術(shù)的成熟 模具發(fā)展無(wú)論在數(shù)量上還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力上得到了更快的發(fā)展，然而,因?yàn)槲覈?guó)在 成長(zhǎng)期間經(jīng)驗(yàn)積攢上的落伍使得在與世界先進(jìn)水平相比還是相差甚遠(yuǎn)，包括在大型、精 密、繁雜、長(zhǎng)壽命等高檔模具上仍需要大批的進(jìn)口，尤其是中高檔轎車(chē)的覆蓋件模具。 但是在低端模具的供應(yīng)上則是供過(guò)于求，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。 2  2．工藝方案的分析 2.1零件工藝性分析 消聲器作為日常生活中用處比較廣泛且能夠有效控制噪聲的一種工具，其是在允許 氣流通過(guò)的同時(shí)，通過(guò)消聲器前方多孔擋板的多次減壓作用，有效阻擋聲波的傳播，最 終將廢氣排到外界。 圖 2.1為消聲器的后蓋，由 Q235AF材料制作，板的厚度為 1.5mm。該零件制造需要經(jīng)過(guò)落 料、沖孔、翻邊、拉伸而得到。 該零件的側(cè)面圖屬于軸對(duì)稱圖 形，外部形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，全部尺 圖2.1 消聲器后蓋 寸均為自由公差，除了零件表面 不能夠有皺褶、劃痕、開(kāi)裂等缺陷以外，斷裂口還需要保持平整，因而該零件能夠經(jīng)過(guò) 冷沖壓加工成型。在該零件的大批量生產(chǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須注意總體結(jié)構(gòu)尺寸不能過(guò)大。 2.2工藝方案的分析和確定 沖壓件的基本工序?yàn)槁淞稀_孔、拉深和翻邊。本零件都會(huì)用到上述幾道工序，所 以可以有以下幾種工藝方案： 方案一：先落料、拉深后沖孔，最后翻邊。采用單工序模生產(chǎn)。 [2] 方案二：落料、拉深、沖孔、翻邊級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 方案三：落料、拉深、沖孔、翻邊復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。 通過(guò)比較方案的設(shè)計(jì)可以得出，方案一的特點(diǎn)是各個(gè)序使用的模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壽命 長(zhǎng)，也能達(dá)到較高精度，但是由于工序與下一道工序容易產(chǎn)生較大誤差，而且要用到四 套模具，要大批量生產(chǎn)的話會(huì)比較困難。方案二是級(jí)進(jìn)模，級(jí)進(jìn)模的特點(diǎn)是可以在一副 模具上完成工件所需要的所有工序，并且因?yàn)槎酁樽詣?dòng)送料連續(xù)工作，手沒(méi)必要入危險(xiǎn) 區(qū)域，較方案一安全，同時(shí)可以比方案一少用壓力機(jī)，減少了占地面積，減少半成品的 周轉(zhuǎn)，但是材料利用率較低，多使用條料和帶料，載體要有足夠的強(qiáng)度，且模具成本較 高。方案三為復(fù)合模，復(fù)合模雖然結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但是相對(duì)于其他模具工藝來(lái)說(shuō)，生產(chǎn) 效率高。在加工過(guò)程中，復(fù)合膜的全部工序都是在一套模具上完成，很大程度降低了沖 壓設(shè)備的占用率，使周轉(zhuǎn)時(shí)間縮短，生產(chǎn)率提高，同時(shí)提高了沖壓件的位置精度。對(duì)比 方案一，復(fù)合膜因?yàn)榱慵庑问呛?jiǎn)單的對(duì)稱形狀，因此制造簡(jiǎn)單。對(duì)比方案二，復(fù)合膜 具有結(jié)構(gòu)較小且操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。綜上考慮分析，故采用方案三比較合適。 經(jīng)過(guò)確定，本零件采用的模具是：落料、拉深、沖孔及翻邊的符合模具。 3  2.3確定排樣方式 根據(jù)零件外形，決定采用直排和多行排。樣式如圖 A，圖 B兩種。 圖 A 圖 B 2.3.1計(jì)算材料利用率 計(jì)算沖裁件面積： A = D 2 / 4+18136.64mm 2 表 2.1 沖裁金屬材料的搭邊值 料厚 手送料 自動(dòng)送料 邊距a 工件間距a1 邊距a 工件間距a1 … 1～2 … … 2 … 1.5 … … 3 … 2 … … … 查表 2.1選間距值。 （1）、方式 A時(shí)： ①手送料 搭邊a1 =1.5mm 條料寬度 a = 2mm B = D + 2a +c 式中 D：沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸，(mm)； a：沖裁件與條料側(cè)邊的搭邊，(mm) [3] ； 4  c：條料下料時(shí)的下偏差，(mm)，c =1mm； 則 B =152+ 2′2+1=157mm 步距 S = D + a1 式中 D：平行于送料方向的沖裁件寬度，(mm)； a1：沖裁件之間的搭邊值，(mm)； 則 S =152+1.5 =153.5mm 一個(gè)步距的材料利用率 h = nA ′100% = 1′18136.64 ′100% = 75.257% BS 157′153.5 ②自動(dòng)送料 搭邊 a1 = 2mm a = 3mm 條料寬度 B = D + 2a +c =152+ 2′3+1=159mm 步距 S = D + a1 =152+ 2 =154mm 則一個(gè)步距的材料利用率 h = nA ′100% = 1′18136.64 ′100% = 74.069% BS 159′154 （2）方式 B時(shí)： ①手送料 搭邊a1 =1.5mm 條料寬度 a = 2mm B = 3D + 2a + 2a1 +c 則 B = 3′153+ 2′2+ 2′1.5+1= 464mm 步距 S = D / 2+ a1 =152? 2+1.5 = 77.5mm 一個(gè)步距的材料利用率 h = nA ′100% = 1.5′18136.64 ′100% = 75.653% BS 464′77.5 ②自動(dòng)送料 搭邊a1 = 2mm a = 3mm條料寬度 B = 3D + 2a + 2a1 +c 5  = 3′152+ 2′3+ 2′2+1 = 467mm 步距 S = D / 2+ a1 =152? 2+ 2 = 78mm 則一個(gè)步距的材料利用率 h = nA ′100% = 1.5′18136.64 ′100% = 74.686% BS 467′78 2.3.2確定排樣方案 經(jīng)過(guò)計(jì)算，不管是自動(dòng)送料還是手動(dòng)送料，采用方式 B比使用方式 A的材料利用 率高，但我們也可看到方式 B的模具結(jié)構(gòu)必然會(huì)增加，使得尺寸增大，并且再利用率上 提高不到1%，所以綜合考慮排樣方式還是決定選用方式 A。 6  3消聲器后蓋展開(kāi)形狀及尺寸的確定 3.1沖孔、翻邊部分展開(kāi)計(jì)算 工序順序應(yīng)該是先沖孔后翻邊。所謂的沖孔工序就是要先在毛坯上做出孔，并計(jì)算 出它的大小。在計(jì)算孔的大小時(shí)，應(yīng)該從翻邊直徑和翻邊高度兩個(gè)方面來(lái)考慮。但是因 為翻邊材料是以橫截面操作為主，對(duì)徑向的影響很小，所以，我們可依據(jù)彎曲工件中性 層長(zhǎng)度不變的原理近似計(jì)算出孔的直徑。 (1)預(yù)沖孔直徑按下式計(jì)算： d = D - 2(H - 0.43r - 0.72t) 式中 D：翻孔后孔的中徑(mm)； H：翻孔后直邊的高度(mm)； r：圓角半徑(mm)； t：材料厚度(mm)； 則 d = 43.5- 2′(8- 0.43′3- 0.72′1.5) = 32.24mm (2)翻孔因數(shù): m = d = 32.24 = 0.741 43.5 D (3)翻邊高度： 表 3.1 低碳鋼的極限翻孔因數(shù) 孔的加工方法 比值 d /t 50 0.60 0.65 35 0.52 0.57 20 0.45 0.52 鉆孔去毛刺 用沖孔模沖孔 查表 3.1得 mmin = 0.52 < m = 0.741 則最大翻邊高度： = D -d + 0.43r + 0.72t hmax 2 = D2 (1-mmin)+ 0.43r + 0.72t = 43.5′(1- 0.52)+ 0.43′3+ 0.72′1.5 2 =13.2mm > h = 8mm 因此，要想達(dá)到高度為 8mm的邊通過(guò)一次翻孔就可以了，所以預(yù)制孔的直徑 d=32.24mm。 3.2拉深件展開(kāi)計(jì)算 在拉伸過(guò)程中，物料會(huì)發(fā)生較大的物質(zhì)流動(dòng)，但是經(jīng)過(guò)試驗(yàn)表明，在形狀上，操作 7  時(shí)所用到的坯料和拉深件橫截面輪廓通常相差不大。工件橫截面輪廓的形狀可以分為圓 形、方形、長(zhǎng)方形三種，而坯料的形狀可分成圓形、類(lèi)似方形、類(lèi)似長(zhǎng)方形三種。毛坯 的周邊理應(yīng)是平滑的弧線，因此，對(duì)于旋轉(zhuǎn)體來(lái)講，毛坯的形狀毫無(wú)疑問(wèn)是一塊圓形的 木板，我們只需求它的直徑。 經(jīng)過(guò)拉深后，拉深件和坯料在重量、體積上沒(méi)有發(fā)生變化，對(duì)于在拉伸過(guò)沉重材料 厚度不改變的拉伸，即使材料會(huì)有厚度上的改變，但經(jīng)過(guò)試驗(yàn)表明，這種變化時(shí)細(xì)微的， 所以，我們?cè)诖_定坯料尺寸時(shí)，可以近似地認(rèn)為坯料面積等于拉深件表面積。 通常在拉伸件的整個(gè)拉深過(guò)程當(dāng)中，其口部或凸緣周邊處會(huì)出現(xiàn)不齊的現(xiàn)象，所以， 我們需要對(duì)拉伸件有一個(gè)修邊操作，因此在計(jì)算毛坯尺寸時(shí)需要將修邊余量后的零件尺 寸加上再進(jìn)行展開(kāi)計(jì)算。修邊余量用Dh表示。 [4] 3.2.1確定修邊余量 按照中線尺寸計(jì)算，確定修邊余量 h = 21- t = 21- 1.5 = 20.25mm 2 2 d =126-t =126-1.5 =124.5mm 則工件的相對(duì)高度 h /d = 20.25/124.5 = 0.163 因?yàn)楸戎递^小，所以可不進(jìn)行修邊。 3.2.2確定拉深工件毛坯直徑 拉伸工件毛坯的外部形狀通常和工件的橫切面基本一樣，均可看成是圓形。因?yàn)椴? 計(jì)拉伸后變薄現(xiàn)象，即面積不變，則可通過(guò)等面積法計(jì)算出毛坯直徑。 [5] 將工件分為五個(gè)簡(jiǎn)單幾何體： A1 =pDdh = 3.14′126′9 = 3560.76mm 2 A2 = p r(pd + 4r) = 3.14 ′12′(3.14′102+ 4′12) = 6938.40mm 2 2 2 p - p d A3 = 4 d12 2 2 2 2 2 = 0.785d1 - 0.785d2 = 6358.50mm 4 A4 =pdh = 3.14′42′5 = 659.40mm 2 A5 = p r(pd - 4r) = 3.14 ′3′(3.14′48- 4′3) = 635.37mm 2 2 2 D = 4 A = 4 5 A1 = 4 (3560.76+ 6938.40+ 6358.50+ 659.40+ 635.37) =152mm ? p p p i=1 8  4拉深工序主要工藝參數(shù)計(jì)算 4.1確定是否用壓邊圈 拉深因數(shù)m = d = 124.5 ? 0.82 152 D 毛坯相對(duì)厚度= t ′100 = 1.5 ′100 = 0.99 D 152 表 4.1 采用壓邊圈的基本區(qū)分范圍 拉伸方式 t ′100 D 用壓邊圈 不用壓邊圈 <1.5 > 2.0 用（或不用）壓邊圈 1.5 ~ 2.0 查表 4.1 由于0.99 <1.5，故需要壓邊圈 4.2拉深次數(shù)和拉深系數(shù)的確定 因需要壓邊圈，則根據(jù)表格 4.2 表 4.2 無(wú)凸緣圓桶用壓邊圈拉深時(shí)的極限拉深因數(shù) t ′100 拉深 因數(shù) 毛坯的相對(duì)厚度 D 2 ~1.5 1.5 ~1.0 0.50- 0.53 … 1.0 ~ 0.6 0.6 ~ 0.3 0.3 ~ 0.15 0.58- 0.60 … 0.08 ~ 0.15 0.60- 0.63 … m1 0.48- 0.50 0.53- 0.55 0.55- 0.58 … … … … 由表格 4.2查得m1 = 0.53 m1 = 0.53< d = 0.82，即而已一次拉深成型。 D 4.3拉深模的圓角半徑 凹模圓角半徑 r凹對(duì)拉深作業(yè)具有重大影響。無(wú)論是 r凹過(guò)大還是過(guò)小，結(jié)果都不太 好。當(dāng) r凹太小時(shí)，工件很容易發(fā)生劃痕、變薄乃至是拉裂的現(xiàn)象，降低模具的使用年 限。r凹太大時(shí)，壓邊圈下的毛坯會(huì)懸空，毛坯會(huì)因壓邊面積的減少而產(chǎn)生易起皺的現(xiàn)象。 但毛坯若是不起皺，r凹的數(shù)值相對(duì)越大越好。我們可由經(jīng)驗(yàn)公式求得 r凹的最小值。 r凹= 0.8 (D -d)t = 0.8′ (152-124.5)′1.5 ? 5.13 由于凹模圓角半徑要比 r凹大，且為了易于加工制造，可取 r凹=10mm 和凹模圓角半徑 r凹一樣，凸模圓角半徑 r凸在拉伸過(guò)程中對(duì)拉深也是有影響的。當(dāng) [6] r凸太小時(shí)，角部彎曲變形大，容易拉斷。當(dāng) r凸太大時(shí)，毛坯則容易發(fā)生局部的厚度變 薄和內(nèi)皺現(xiàn)象?？扇⊥鼓A角半徑等于凹模圓角半徑，即 r凸=r凹=10mm [7] 。 9  5四工序復(fù)合模的設(shè)計(jì) 5.1計(jì)算總壓力 該模具采用彈性卸料和上出料的方式 5.1.1沖裁力的計(jì)算 沖裁力計(jì)算公式 F沖=1.3Lttb(N) 式中 F沖：沖裁力（ N） L：沖裁件的周長(zhǎng)（mm） t：材料厚度（mm） tb：材料剪切強(qiáng)度（MPa） 表 5.1黑色金屬的力學(xué)性能 材料名稱 普通碳素鋼 牌號(hào) 材料狀況 抗剪強(qiáng)度 t / MPa 260-320 270-340 310-380 340-420 抗拉強(qiáng)度 s b / MPa 320-400 340-420 380-470 420-520 Q195 Q215 Q235 Q225 未退火 查表 5.1，取t = 310MPa 則沖裁力為： F沖=1.3′477.3′1.5′310 = 288527.85N ? 288.53KN 5.1.2卸料力的計(jì)算 卸料力計(jì)算公式 F卸= K卸 F沖(N) 式中 K卸 ：卸料力因數(shù) 表 5.2卸料力因數(shù) 材料厚度 /mm K卸 <1 0.02 ~ 0.06 0.06 ~ 0.08 1~ 5 查表 5.2，取 K卸= 0.07 卸料力則為： K卸= 0.07′288.53 ? 20.20KN 5.1.3沖孔力的計(jì)算 沖孔力計(jì)算公式 F沖孔=1.3Lttb(N) 10  式中 L：工件外輪廓周長(zhǎng) L = 3.14′32.24 ?101.2mm 則沖孔力為： F沖孔=1.3′101.2′1.5′310 = 61175.4N ? 61.18KN 5.1.4頂件力的計(jì)算 頂件力計(jì)算公式 F頂= K頂 F沖孔 式中 K頂為頂料力因數(shù) 表 5.3推件力和頂出力的因數(shù) 料厚 /mm ￡ 0.1 K推 0.1 K頂 0.14 0.08 0.06 > 0.1~ 0.5 > 0.5 ~ 2.5 查表得 K頂= 0.08 頂件力為： 0.065 0.05 F頂= 0.08′61.18 = 4.89KN 因?yàn)椴捎脧椥孕读虾蜕铣隽系姆绞? 所以沖壓工藝總力 F總= F沖+ F卸+ F沖孔+ F頂= 288.53+ 20.20+ 61.18+ 4.89 ? 374.8KN 5.1.5拉深力的計(jì)算 采用壓邊圈的圓桶形件，其拉深力為 F拉= Kpdts b 式中 F拉：拉深力(N) K：修正因數(shù)，見(jiàn)表 5.4 d：拉深件直徑(mm)，d =124.5mm t：材料厚度(mm)，t =1.5mm s b：材料的強(qiáng)度極限(mpa)，查表 5.1得s b = 380MPa 表 5.4 修正因數(shù) K的數(shù)值 m1 K1 m2 K2 0.55 1.00 0.70 1.00 0.57 0.93 0.72 0.95 0.60 0.86 0.75 0.9 0.62 0.65 0.72 0.80 0.80 0.67 0.66 0.85 0.70 0.70 0.60 0.90 0.60 0.72 0.55 0.95 0.50 0.75 0.50 0.77 0.45 0.80 0.40 0.79 0.77 0.85 11  查表 5.4得 K = 0.80 則 F拉= 0.80′3.14′124.5′1.5′380 =178264.08N ?178.26KN 5.1.6壓邊力的計(jì)算 壓邊力的選擇要適當(dāng)，壓邊力過(guò)大，工件會(huì)被拉斷；壓邊力過(guò)小，工件凸緣會(huì)起皺。 壓邊力的計(jì)算公式見(jiàn)表 5.5、表 5.6 [8] 。 表 5.5 壓邊力的計(jì)算公式 拉深情況 公式 拉伸任何形狀的工件 FQ = Ap FQ = p 4 [D2 - (d1 + 2r凹)2]p 圓筒件第一次拉深（用平板毛坯） 圓筒件以后各次拉深（用圓筒形毛坯） FQ = p4 (d -d )p 2 2 n-1 n 表 5.6 在單動(dòng)壓力機(jī)上拉深時(shí)單位壓邊力的數(shù)值 材料名稱 … 單位壓邊力 p / MPa … 2.5 ~ 3.0 … 08鋼、20鋼、鍍錫鋼板 … 式中 A：在壓邊圈下的毛坯投影面積(mm) p：?jiǎn)挝粔哼吜?MPa)，見(jiàn)表 5.6 D：平板毛坯直徑(mm) dn：第 n次拉深直徑(mm) r凹：拉深凹模圓角半徑(mm) 由表確定壓邊力計(jì)算公式 FQ = p [D -d ]p 2 2 4 由前面的計(jì)算有， D =152mm， d =126mm 查表 5.6得 p = 3MPa 則 F壓邊= p [D -d ]p = 3.14[152-126]′3MPa 2 2 4 4 =17.0KN 12  5.1.7翻邊力的計(jì)算 F翻=1.1pds s(D -d) 式中s s：材料的屈服強(qiáng)度，查手冊(cè)得s s = 235MPa D :翻邊直徑，（按中線計(jì)）， D = 4+1.5 = 43.5mm d：毛坯厚度(mm) 則 F翻=1.1′3.14′1.5′235′(43.5-32.24) ?13.7KN 頂件力取翻邊力的10%為 F頂= 0.1′ F翻= 0.1′13.7 =1.37KN 5.1.8總壓力的計(jì)算 總壓力 F總= F拉+ F壓邊+ F翻+ F頂 =178.26+17.0+13.7+1.37 = 210.33KN F總 MAX= 374.8KN 5.2壓力機(jī)噸位的選擇 為了防止過(guò)載，壓力機(jī)設(shè)備的公稱壓 力 F壓3 (1.6 ~1.8) F總 MAX，所以 F壓 = 586.3 ~ 659.5KN 5.3確定模具壓力中心 由于本零件為簡(jiǎn)單對(duì)稱結(jié)構(gòu)，如圖 5.1 所示，壓力中心應(yīng)選擇坐標(biāo)系中心，即零 件中心 O點(diǎn)處。 O 圖 5.1壓力中心 5.4模具工作部分尺寸計(jì)算 沖壓模具主要的工作部件為落料凹模、落料拉深凸凹模、沖孔凸模、沖孔翻邊凸凹 模等組成。沖裁間隙指的是沖裁模凸、凹模刃口的尺寸之差，其雙面間隙用 Z表示，單 面間隙為Z / 2；作為沖模設(shè)計(jì)中的一個(gè)及其重要的工藝參數(shù)，沖裁間隙的大小對(duì)沖裁件 的斷面質(zhì)量、沖裁力、模具壽命等的影響是