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復合模沖壓模具設計全套畢業設計

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更新時間：2014-08-07
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復合模沖壓模具設計全套畢業設計
目錄
第1章零件基本沖壓工藝的確定 …………………………………………
第2章沖壓工藝方案的確定…………………………………………………
第3章毛坯的排樣……………………………………………………………
第4章沖壓力的計算…………………………………………………………
第5章模具基本尺寸…………………………………………………………
第6章壓力機的選擇及其參數………………………………………………
第7章模具凸凹模尺寸的計算………………………………………………
第8章其它結構及零件設計…………………………………………………
第9章繪制模具結構圖及模具零件圖………………………………………
第10章結語與致謝 …………………………………………………………
參考文獻
環形底圓筒落料、拉深、成型、修邊復合模
畢業設計說明書

摘要：本設計說明書是本人完全根據《沖壓模具技術手冊》的要求形式及相關的工藝編寫的。說明書的內容包括：畢業設計要求，設計課題，設計過程，設計體會及參考文獻等。
編寫說明書時，力求符合設計步驟，詳細說明了沖壓模具設計的方法及步驟，以及各種參數的具體計算方法，如毛坯直徑的計算，主要零件工作部分尺寸的計算，沖壓力的計算，模具結構的設計等。
關鍵詞：復合模，環形底圓筒，拉深，成型

第一章. 零件的工藝性

1.1 原始資料
圖1.1所示為油杯零件，材料為20號鋼，厚度為t=2mm，大批量生產。

圖1.1 油杯零件
1.2 零件材料及其沖壓工藝性分析
1.2.1 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合模、級進模等各種模具。設計這些模具時，首先要了解被加工材料的力學性能。材料的力學性能是進行模具設計時各種計算的主要依據。故在分析零件沖壓成形工藝，設計沖壓模具前，必須要了解和掌握材料的一些力學性能，以便設計。現將油杯零件材料為20號鋼的力學性能主要參數及其概念敘述如下：
（1）應力：材料單位面積上所受的內力，單位是N/mm2　　，用Pa表示。106 Pa=1MPa；1MPa = 1N/mm2 ；109　　 Pa = 1GPa。
（2）屈服點σs：材料開始產生塑性變形時的應力值，單位是N/mm2　　。彎曲、拉深、成形等工序中，材料都是在達到屈服強度時進行塑性變形而完成該工序的成形的。經查表取σs = 245 MPa。
（3）抗拉強度σb。材料受到拉深作用，開始產生斷裂時的應力值，單位是MPa。經查表σb = 253～500MPa。
（4）抗剪強度τb。材料受到剪切作用，開始產生斷裂時的應力值，單位是MPa。取τb = 275～392MPa。
（5）彈性模量E。材料在彈性范圍內，表示受力與變形的指標，彈性模量大，表示材料受力后變形較小，或者說，產生一定的變形需要較大的力。E = 209 x 103　　MPa。
（6）屈服比σs/σb。是材料的屈服強度與抗拉強度之比，其值越小，表示材料允許的塑性變形區越大，在拉深工序中，材料的屈服比較小時，所需的壓邊力和所需克服的摩擦力相應的減小，有利于提高成形極限。
（7）伸長率δ。在材料性能實驗時，試件由拉伸試驗機拉斷后，對接起來測量長度，其伸長量與原長度之比稱為伸長率，其數值用“％”表示，其數值越大表示材料的塑性越好。經查表可得，材料為20號鋼的伸長率δ=25％。
綜上所述，對油杯零件材料20號鋼的力學性能分析，主要是為了便于模具設計中各參數的計算，故在后序的模具設計中各參數的計算均以上面所取的數值進行計算。
1.2.2零件工藝性的分析
沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工藝過程包括備料—沖壓加工工序—必要的輔助工序—質量檢驗—組合、包裝的全過程，但分析工藝性的重點要在沖壓加工工序這一過程里。而沖壓加工工序很多，各種工序中的工藝性又不盡相同。即使同一個零件，由于生產單位的生產條件、工藝裝備情況及生產的傳統習慣等不同，其工藝性的涵義也不完全一樣。這里我們重點分析零件的結構工藝性。
該零件為圓筒，結構簡單，對稱，是典型的拉深件。在拉深過程中要注意控制拉深程度，加工時，根據零件的結構，形狀等一些技術要求，應考慮以下幾點：
（1）拉深件圓角半徑：拉深件的圓角半徑要適合，應盡量大些，以便于成形和減少拉深次數，避免在拉深過程中出現失穩現象即拉裂。拉深件底與壁的圓角半徑應滿足r1≥t。而在此設計中圓角半徑R2=t，故滿足設計要求。
（2）考慮拉深件厚度不均勻的現象：在拉深過程中，一般為不變薄拉深，從理論分析上說是不符合的，在拉深過程中壁厚應有少量的變化，如果在拉深件精度要求不高時，一般可以忽略不計，而在此設計當中我們應該考慮壁厚不均勻現象問題，加工出符合圖樣要求的零件。
根據零件圖，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，首先進行正拉深，形成外形尺寸形狀，其次底部要成型。
綜上所述，圓筒由平板毛坯沖壓成形應包括的基本工序有：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
在沖壓分析的基礎上，找出工藝與模具設計的特點與難點，根據實際情況提出各種可能的沖壓工藝方案，內容包括工序性質，工序數目，工序順序及組合方式等，有時同一種沖壓零件也可能存在多個可行的方案，通常每種方案各有優缺點，應從產品質量生產效率，設備占用情況，模具制造的難易程度和模具的使用壽命的高低，生產成本，操作方便與安全程度等方面進行綜合分析、比較，確定出適合于現有生產條件的最佳方案，故在一定的條件下，以最簡單的方法，最快的速度，最少的勞動量，最少的費用，可靠的加工出符合圖樣各項要求的零件，在保證加工質量的前提下，選擇經濟合理的工藝方案。
確定工藝方案及模具形式：
1、根據對沖壓零件的形狀、尺寸、精度及表面質量要求的分析結果，確定沖壓所需的基本的工序，如落料、拉深、成型、修邊等。
2、根據初步工藝計算，確定工藝數目，如沖壓次數、拉深次數等。
3、根據個工序的變形特點、質量要求等確定工序順序。
一般可按照下列原則進行：
1）、對沖帶孔的或有缺口的沖裁件，如選用簡單模，一般先落料，再沖孔或切口，使用級進模，則先沖空孔或切口后落料
2）、對于到孔的拉深件，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，也可先沖孔后拉深。
3）、對于形狀復雜的拉深件，為便于材料變形和流動，應先形成內部形狀，再拉深外部形狀。
4）、整形或校平工序，應在沖壓件基本成型以后進行。
4、根據生產批量和條件（沖壓加工條件和模具制造條件）確定工序組合。生產批量大時，沖壓工序應盡可能組合在一起，用復合模具；小批量生產用單工序簡單模。
由于圓筒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，考慮到生產批量大，應在生產合格零件的基礎上盡量提高生產效率，降低生產成本。
要提高生產成本，應該盡量選擇合理的工藝方案，選擇復合能復合的工序，但復合程度太高，模具的結構復雜，安裝調試困難，模具成本高，同時可能降低模具的強度，縮短模具壽命。
根據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、拉深、成型、修邊。
工序的組合方案及比較
方案一：1）落料；
2）拉深；
3）成型；
4）修邊。
方案二：1）落料與拉深復合；
2）成型；
3）修邊。
方案三：1）落料；
2）拉深與成型復合；
3）修邊。
方案四：1）落料、拉深、成型與修邊復合。
方案一：復合程度較低，模具結構簡單，安裝、調試容易，但生產道次多，效率低，不適合大批量生產。故很少使用。
方案二：將落料與拉深進行復合，工序少，生產效率較高，但模具結構較復雜，安裝、調試難于控制，同時模具強度較低。
方案三：將拉深與成型復合
方案四：復合程度最高，模具結構復雜，安裝調試困難，模具成本提高，同時可能降低模具的強度，縮短模具的壽命。
根據以上四個沖壓工藝方案的比較，四種沖壓工藝方案各有其優點和缺點，為了提高生產率，保證模具結構簡單，沖壓件尺寸穩定、精度高，故在此設計中選擇方案四進行沖制圓筒。
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