模具設(shè)計(jì)油杯說(shuō)明書(shū)

1、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1.1 原始資料一、 設(shè)計(jì)題目油杯落料、拉深、成型、修邊復(fù)合模設(shè)計(jì)及典型工作零件的工藝分析二、原始數(shù)據(jù)1、沖壓件零件圖（包括零件尺寸、精度、材料等）。2、生產(chǎn)批量為大批大量。三、設(shè)計(jì)要求1、保證規(guī)定的生產(chǎn)率和高質(zhì)量的沖壓件的同時(shí)，力求成本低、模具壽命長(zhǎng)。2、設(shè)計(jì)的冷沖模必須保證操作安全、方便。3、沖模零件必須具有良好的工藝性，即制造裝配容易、便于管理。4、便于搬運(yùn)、安裝、緊固到?jīng)_床上并且方便、可靠。5、保證模具強(qiáng)度前提下，注意外形美觀，各部分比例協(xié)調(diào)。四、設(shè)計(jì)圖紙模具總裝圖一張全部模具零件圖紙（其中至少有一張電腦繪圖）所有圖紙折合成0號(hào)圖不得少于3張。五、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1、資料數(shù)據(jù)充分，

2、并標(biāo)明數(shù)據(jù)出處。2、計(jì)算過(guò)程詳細(xì)、完全。3、公式的字母含義應(yīng)標(biāo)明，有時(shí)還應(yīng)標(biāo)注公式的出處。4、內(nèi)容條理清楚，按步驟書(shū)寫(xiě)。5、說(shuō)明書(shū)要求有計(jì)算機(jī)打印出來(lái)。六、自選一個(gè)重要模具零件編制加工工藝路線，進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，并編制加工工藝卡和工序卡。1.零件的工藝性1.2 零件材料及其沖壓工藝性分析 零件材料的分析冷沖壓模具包括沖裁、彎曲、拉深、成形等各種單工序模和由這些基本工序組成的復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模等各種模具。設(shè)計(jì)這些模具時(shí)，首先要了解被加工材料的力學(xué)性能。材料的力學(xué)性能是進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)各種計(jì)算的主要依據(jù)。故在分析零件沖壓成形工藝，設(shè)計(jì)沖壓模具前，必須要了解和掌握材料的一些力學(xué)性能，以便設(shè)計(jì)。現(xiàn)將油杯零件材

3、料為10號(hào)鋼的力學(xué)性能主要參數(shù)及其概念敘述如下：（1）應(yīng)力：材料單位面積上所受的內(nèi)力，單位是N/mm，用Pa表示。10Pa=1MPa；1MPa = 1N/mm；10Pa = 1GPa。（2）屈服點(diǎn)s：材料開(kāi)始產(chǎn)生塑性變形時(shí)的應(yīng)力值，單位是N/mm。彎曲、拉深、成形等工序中，材料都是在達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行塑性變形而完成該工序的成形的。經(jīng)查表取s = 206 MPa。（3）抗拉強(qiáng)度b。材料受到拉深作用，開(kāi)始產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)力值，單位是MPa。b = 294432MPa。（4）抗剪強(qiáng)度b。材料受到剪切作用，開(kāi)始產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)力值，單位是MPa。取b = 255333MPa。（5）彈性模量E。材料在彈性范

4、圍內(nèi)，表示受力與變形的指標(biāo)，彈性模量大，表示材料受力后變形較小，或者說(shuō)，產(chǎn)生一定的變形需要較大的力。E = 194 x 10MPa。（6）屈服比s/b。是材料的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比，其值越小，表示材料允許的塑性變形區(qū)越大，在拉深工序中，材料的屈服比較小時(shí)，所需的壓邊力和所需克服的摩擦力相應(yīng)的減小，有利于提高成形極限。（7）伸長(zhǎng)率。在材料性能實(shí)驗(yàn)時(shí)，試件由拉伸試驗(yàn)機(jī)拉斷后，對(duì)接起來(lái)測(cè)量長(zhǎng)度，其伸長(zhǎng)量與原長(zhǎng)度之比稱為伸長(zhǎng)率，其數(shù)值用“”表示，其數(shù)值越大表示材料的塑性越好。經(jīng)查表可得，材料為10號(hào)鋼的伸長(zhǎng)率=29。綜上所述，對(duì)油杯零件材料10號(hào)鋼的力學(xué)性能分析，主要是為了便于模具設(shè)計(jì)中各參數(shù)的計(jì)算

5、，故在后序的模具設(shè)計(jì)中各參數(shù)的計(jì)算均以上面所取的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。零件工藝性的分析沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過(guò)程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工藝過(guò)程包括備料沖壓加工工序必要的輔助工序質(zhì)量檢驗(yàn)組合、包裝的全過(guò)程，但分析工藝性的重點(diǎn)要在沖壓加工工序這一過(guò)程里。而沖壓加工工序很多，各種工序中的工藝性又不盡相同。即使同一個(gè)零件，由于生產(chǎn)單位的生產(chǎn)條件、工藝裝備情況及生產(chǎn)的傳統(tǒng)習(xí)慣等不同，其工藝性的涵義也不完全一樣。這里我們重點(diǎn)分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性。該零件為油杯，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)稱，是典型的拉深件。在拉深過(guò)程中要注意控制拉深程度，加工時(shí)，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，形狀等一些技術(shù)要求，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：（1）拉深件

6、圓角半徑：拉深件的圓角半徑要適合，應(yīng)盡量大些，以便于成形和減少拉深次數(shù)，避免在拉深過(guò)程中出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象即拉裂。拉深件底與壁的圓角半徑應(yīng)滿足r1t。而在此設(shè)計(jì)中圓角半徑R2t，故滿足設(shè)計(jì)要求。（2）考慮拉深件厚度不均勻的現(xiàn)象：在拉深過(guò)程中，一般為不變薄拉深，從理論分析上說(shuō)是不符合的，在拉深過(guò)程中壁厚應(yīng)有少量的變化，如果在拉深件精度要求不高時(shí)，一般可以忽略不計(jì)，而在此設(shè)計(jì)當(dāng)中我們應(yīng)該考慮壁厚不均勻現(xiàn)象問(wèn)題，加工出符合圖樣要求的零件。（3）拉深件的孔位布置：根據(jù)示圖所示，該零件的孔位布置合理，處于中心部位。在沖孔時(shí)，要注意孔與拉深件的同心度的問(wèn)題，孔到拉深底部邊緣的距離dd1-2r1-t。 根據(jù)零件圖

7、，初步分析可以知道油杯零件的沖壓成形需要多道工序才能完成，首先進(jìn)行正拉深，形成外形尺寸形狀，其次底部要成型。綜上所述，油杯由平板毛坯沖壓成形應(yīng)包括的基本工序有：沖裁（落料、成型）、拉深等，由于是多道工序，多套模具成形，還要特別注意各工序間的定位。1.3 確定工藝方案和模具形式在沖壓分析的基礎(chǔ)上，找出工藝與模具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與難點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況提出各種可能的沖壓工藝方案，內(nèi)容包括工序性質(zhì)，工序數(shù)目，工序順序及組合方式等，有時(shí)同一種沖壓零件也可能存在多個(gè)可行的方案，通常每種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)從產(chǎn)品質(zhì)量生產(chǎn)效率，設(shè)備占用情況，模具制造的難易程度和模具的使用壽命的高低，生產(chǎn)成本，操作方便與安全程度等方面進(jìn)

8、行綜合分析、比較，確定出適合于現(xiàn)有生產(chǎn)條件的最佳方案，故在一定的條件下，以最簡(jiǎn)單的方法，最快的速度，最少的勞動(dòng)量，最少的費(fèi)用，可靠的加工出符合圖樣各項(xiàng)要求的零件，在保證加工質(zhì)量的前提下，選擇經(jīng)濟(jì)合理的工藝方案。確定工藝方案及模具形式：1、根據(jù)對(duì)沖壓零件的形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果，確定沖壓所需的基本的工序，如落料、沖孔、拉深、整形等。2、根據(jù)初步工藝計(jì)算，確定工藝數(shù)目，如沖壓次數(shù)、拉深次數(shù)等。3、根據(jù)個(gè)工序的變形特點(diǎn)、質(zhì)量要求等確定工序順序。一般可按照下列原則進(jìn)行：1）、對(duì)沖帶孔的或有缺口的沖裁件，如選用簡(jiǎn)單模，一般先落料，再?zèng)_孔或切口，使用級(jí)進(jìn)模，則先沖空孔或切口后落料2）、對(duì)

9、于到孔的拉深件，一般先拉深，后沖孔，但孔的位置在零件底部且孔徑尺寸要求不高時(shí)，也可先沖孔后拉深。3）、對(duì)于形狀復(fù)雜的拉深件，為便于材料變形和流動(dòng)，應(yīng)先形成內(nèi)部形狀，再拉深外部形狀。4）、整形或校平工序，應(yīng)在沖壓件基本成型以后進(jìn)行。 4、根據(jù)生產(chǎn)批量和條件（沖壓加工條件和模具制造條件）確定工序組合。生產(chǎn)批量大時(shí)，沖壓工序應(yīng)盡可能組合在一起，用復(fù)合模具；小批量生產(chǎn)用單工序簡(jiǎn)單模。 由于油杯沖壓成形需要的多道工序完成，因此選擇合理的成形工藝方案十分重要，考慮到生產(chǎn)批量大，應(yīng)在生產(chǎn)合格零件的基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。要提高生產(chǎn)成本，應(yīng)該盡量選擇合理的工藝方案，選擇復(fù)合能復(fù)合的工序，但復(fù)合程

10、度太高，模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝調(diào)試?yán)щy，模具成本高，同時(shí)可能降低模具的強(qiáng)度，縮短模具壽命。根據(jù)零件形狀確定沖壓工序類型和選擇工序順序，沖壓該零件需要的基本工序有落料、成型、拉深。工序的組合方案及比較方案一：1）落料； 2）拉深； 3）成型。方案二：1）落料與拉深復(fù)合； 2）成型。方案三：1）落料； 2）拉深與成型復(fù)合。方案四：1）落料、拉深與成型復(fù)合。方案一：復(fù)合程度較低，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、調(diào)試容易，但生產(chǎn)道次多，效率低，不適合大批量生產(chǎn)。故很少使用。方案二：將落料與拉深進(jìn)行復(fù)合，工序少，生產(chǎn)效率較高，但模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，安裝、調(diào)試難于控制，同時(shí)模具強(qiáng)度較低。方案三：將拉深與成型復(fù)合方案四：復(fù)合

11、程度最高，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝調(diào)試?yán)щy，模具成本提高，同時(shí)可能降低模具的強(qiáng)度，縮短模具的壽命。根據(jù)以上四個(gè)沖壓工藝方案的比較，四種沖壓工藝方案各有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，為了提高生產(chǎn)率，保證模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沖壓件尺寸穩(wěn)定、精度高，故在此設(shè)計(jì)中選擇方案四進(jìn)行沖制油杯。2. 主要工藝參數(shù)的計(jì)算2.1落料尺寸的計(jì)算由于板料在扎壓或退火時(shí)所產(chǎn)生的聚合組織而使材料引起殘存的方向性，反映到拉深過(guò)程中，就使桶形拉深件的口部形成明顯的突耳。此外，如果板料本身的金屬結(jié)構(gòu)組織不均勻、模具間隙不均勻、潤(rùn)滑的不均勻等等，也都會(huì)引起沖件口高低不齊的現(xiàn)象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外緣進(jìn)行修邊處理。這樣在計(jì)算毛坯尺寸的時(shí)候就必需加

12、上修邊余量然后再進(jìn)行毛坯的展開(kāi)尺寸計(jì)算。根據(jù)零件的尺寸取修邊余量的值為4.6mm。查表57，沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)在拉深時(shí)，雖然拉深件的各部分厚度要求發(fā)生一些變化，但如果采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧瑒t其厚度的變化量還是并不太大。在設(shè)計(jì)工藝過(guò)程時(shí)，可以不考慮毛坯厚度的變化。毛坯尺寸按公式 2.1 所以 =1682.2確定排樣方案確定排樣、裁板方案沖裁件在板料、條料或帶料上的布置方法稱為排樣。排樣是否合理，直接影響到材料的利用率、零件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命及生產(chǎn)操作方式與安全。因此，在沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)中，排樣是一項(xiàng)極為重要的、技術(shù)性很強(qiáng)的工作。加工此零件為大批大量生產(chǎn)，沖壓件的材料費(fèi)用約占總成

13、本的60%80%之多。因此，材料利用率每提高1%，則可以使沖件的成本降低0.4%0.5%。在沖壓工作中，節(jié)約金屬和減少?gòu)U料具有非常重要的意義，特別是在大批量的生產(chǎn)中，較好的確定沖件的形狀尺寸和合理的排樣的降低成本的有效措施之一。由于材料的經(jīng)濟(jì)利用直接決定于沖壓件的制造方法和排樣方式，所以在沖壓生產(chǎn)中，可以按工件在板料上排樣的合理程度即沖制某一工件的有用面積與所用板料的總面積的百分比來(lái)作為衡量排樣合理性的指標(biāo)。同時(shí)屬于工藝廢料的搭邊對(duì)沖壓工藝也有很大的作用。通常，搭邊的作用是為了補(bǔ)充送料是的定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料時(shí)的步距誤差以及送料歪斜誤差等原因而沖出殘缺的廢品，從而確保沖件的切

14、口表面質(zhì)量，沖制出合格的工件。同時(shí)，搭邊還使條料保持有一定的剛度，保證條料的順利行進(jìn)，提高了生產(chǎn)率。搭邊值得大小要合理選取。根據(jù)此零件的尺寸查表19.118，沖壓模具設(shè)計(jì)取搭邊值為 進(jìn)距方向 于是有 進(jìn)距 2.2 條料寬度 2.3板料規(guī)格擬用1.0mm×600mm×1200mm熱軋鋼板（表18.324，沖壓模具設(shè)計(jì)）。由于毛坯面積較大所以橫裁和縱裁的利用率相同，從送料方便考慮，我們可以采用橫裁。 裁板條數(shù) 條余128mm 每條個(gè)數(shù) 個(gè)余92mm每板總個(gè)數(shù) 材料利用率 依據(jù)（P203，沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)）計(jì)算零件的凈重G 2.4 依據(jù)（P264，沖壓工藝模具學(xué)）式中密

15、度，低碳鋼取。內(nèi)的第一項(xiàng)為毛坯面積，第二項(xiàng)為底孔廢料面積，第三項(xiàng)（）內(nèi)為切邊廢料面積。其排樣如圖2.1所示： 圖2.1排樣圖2.3計(jì)算拉深次數(shù) 在考慮拉深的變形程度時(shí)，必需保證使毛坯在變形過(guò)程中的應(yīng)力既不超過(guò)材料的變形極限，同時(shí)還能充分利用材料的塑性。也就是說(shuō)，對(duì)于每道拉深工序，應(yīng)在毛坯側(cè)壁強(qiáng)度允許的條件下，采用最大的變形程度，即極限變形程度。極限拉深系數(shù)值可以用理論計(jì)算的方法確定。即使得在傳力區(qū)的最大拉應(yīng)力與在危險(xiǎn)斷面上的抗拉強(qiáng)度相等，便可求出最小拉深系數(shù)的理論值，此值即為極限拉深系數(shù)。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，極限拉深系數(shù)值一般是在一定的拉深條件下用實(shí)驗(yàn)的方法得出的，我們可以通過(guò)查表來(lái)取值。該工

16、件拉深一個(gè)過(guò)程，因此可以計(jì)算其拉深系數(shù)來(lái)確定拉深次數(shù)。其實(shí)際拉深系數(shù)為：2.5材料的相對(duì)厚度為 2.6 凸緣的相對(duì)直徑為2.7 凸緣的相對(duì)高度為 2.8 由表521，沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)可以查出 ，表522，沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)可以查出 8 因?yàn)橥咕壍南鄬?duì)高度0.4444小于最大相對(duì)高度0.58，且實(shí)際拉深系數(shù)0.58大于最小極限拉深系數(shù)0.48，所以拉深過(guò)程可以一次拉深成功。2.4拉深沖壓力的計(jì)算 由于該零件為軸對(duì)稱件，故不必進(jìn)行壓力中心的計(jì)算。落料過(guò)程（1）落料力 平刃凸模落料力的計(jì)算公式為 2.9 依據(jù)(P175，沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè) ) 式中 P沖裁力（N） L沖件的

17、周邊長(zhǎng)度（mm） t板料厚度（mm） 材料的抗沖剪強(qiáng)度（MPa）K修正系數(shù)。它與沖裁間隙、沖件形狀、沖裁速度、板料厚度、潤(rùn)滑情況等多種因素有關(guān)。其影響范圍的最小值和最大值在（1.01.3）P的范圍內(nèi)，一般k取為1.251.3。在實(shí)際應(yīng)用中，抗沖剪強(qiáng)度的值一般取材料抗拉強(qiáng)度的0.70.85。為便于估算，通常取抗沖剪強(qiáng)度等于該材料抗拉強(qiáng)度的80%。即因此，該沖件的落料力的計(jì)算公式為 2.10（2）卸料力一般情況下，沖裁件從板料切下以后受彈性變形及收縮影響。會(huì)使落料件梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁后剩下的板料則箍緊在凸模上。從凸模上將沖件或廢料卸下來(lái)所需的力稱卸料力。影響這個(gè)力的因素較多，主要有材料力學(xué)性能、

18、模具間隙、材料厚度、零件形狀尺寸以及潤(rùn)滑情況等。所以要精確地計(jì)算這些力是困難的，一般用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：卸料力 2.11 式中 F沖裁力(N) 頂件力及卸料力系數(shù)，其值可查（表19.112，沖壓模具設(shè)計(jì)）取為0.04。因此 、拉深過(guò)程（1）拉深力帶凸緣圓筒形零件的拉深力近似計(jì)算公式為 2.12 式中 圓筒形零件的凸模直徑（mm） 系數(shù)，查（表53，沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)）取0.8 材料的抗拉強(qiáng)度（MPa） 因此 （2）壓邊力 壓邊力的大小對(duì)拉深件的質(zhì)量是有一定影響的，如果過(guò)大，就要增加拉深力，因而會(huì)使制件拉裂，而壓邊圈的壓力過(guò)小就會(huì)使工件的邊壁或凸緣起皺，所以壓邊圈的壓力必須適當(dāng)。合適的壓邊力范圍一般應(yīng)以沖件既不起皺、又使得沖件的側(cè)壁和口部不致產(chǎn)生顯著的變薄為原則。壓邊力的大小和很多因素有關(guān)，所以在實(shí)際生產(chǎn)中，可以根據(jù)近似的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。2.13依據(jù)（P328，沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)） 式中 D毛坯直徑（mm） d沖件的外徑（mm） q單位壓邊力（MPa）（表520，沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)）q的值取2.5。所以 （3）頂件力頂件力的計(jì)算公式可按下式：= 2.14式中 頂件力（N）； 頂件力系數(shù)；查表2-8 = 0.06 = = 0.06120576 = 7234.56（4）拉深功的計(jì)算拉深所需的功可按下式計(jì)算 2.15 依據(jù)（P45，沖壓工藝模具學(xué)）式中 最