玻璃升降器外殼沖壓工藝規(guī)程設計與落料拉深復合模具設計論文

1、 . PAGE35 / NUMPAGES39摘要 模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱，人們已經越來越認識到模具在制造中的重要地位，認識到模具技術水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產品質量、效益和新產品的開發(fā)能力。本次設計利用CATIA在建模方面的強大能力，對汽車玻璃升降器外殼的整套模具進行并裝配。通過實體建模系統，可以進行快速的概念設計，通過定義設計中的不同部件間的數學關系將它們的需求和設計限制結合在一起；基于特征的實體建模和編輯能力使得設計者可以通過直接編輯實體特征的尺寸，或通過使用其他幾何編輯和構造技巧，來改變更新實體。CAD、CAE在設計中的同步使用，

2、計算分析與設計同步，使設計方案到優(yōu)化，從根本上保證產品質量。關鍵字：沖壓模具 實體建模 CATIAAbstractModern mould industry is known for never declining.People begin to realize the great importance of mould in manufacturing and perceive that the technical standard of mould has been regarded as a symbol that indicate the level of the manufactur

3、ing in a nation.Further more,mould determines the quality of the products,benefit and the capability of new products exploiting to a great extent.This paper mainly focuses on modeling and assembling the whole set moulds which are used to produce the sheathing of automobile glass riser by using the p

4、owerful function of CATIA in respect of modeling.Speedy conceptual design can be conducted by substantiality modeling system and their requirement and the programming restricts will be combined by the mathematic relation among different components in conceptual design.Basing on features,substantiali

5、ty modeling and editing capacity help the designers changing and renewing substantiality by way of editing the dimension of substantiality features directly or other geometric editing and constructing techniques.For the sake of optimizing design plan,CAD and CAE can be used simultaneously in designi

6、ng,calculating analysis and designing can be conducted at the same time.so that the quality of the product can be ensured at the rock bottom.Key words:press tool ;solid modeler ;CATIA目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc16284 摘要 PAGEREF _Toc16284 I HYPERLINK l _Toc18863 Abstract PAGEREF _Toc18863 II HYPE

7、RLINK l _Toc31699 第1章 緒論 PAGEREF _Toc31699 1 HYPERLINK l _Toc4345 1.1模具行業(yè)的發(fā)展 PAGEREF _Toc4345 1 HYPERLINK l _Toc14530 1.2 模具發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc14530 2 HYPERLINK l _Toc3560 1.2.1 現代模具設計與制造已步入信息化時代 PAGEREF _Toc3560 2 HYPERLINK l _Toc25191 1.2.2 現代模具設計的CAD/CAE技術的應用 PAGEREF _Toc25191 3 HYPERLINK l _Toc319

8、43 1.2.3 模具CAD/CAE/CAM技術的發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc31943 3 HYPERLINK l _Toc27394 1.3 本文的研究路線與研究容 PAGEREF _Toc27394 4 HYPERLINK l _Toc6511 第2章 升降器外殼的設計 PAGEREF _Toc6511 6 HYPERLINK l _Toc20279 2.1 玻璃升降器外殼的功用分析 PAGEREF _Toc20279 6 HYPERLINK l _Toc9572 2.2 沖壓件的工藝性分析 PAGEREF _Toc9572 6 HYPERLINK l _Toc19522 2.3

9、優(yōu)化選擇工藝方案與模具形式 PAGEREF _Toc19522 7 HYPERLINK l _Toc27559 2.3.1 計算毛坯尺寸 PAGEREF _Toc27559 7 HYPERLINK l _Toc24816 2.3.2 計算拉深次數 PAGEREF _Toc24816 8 HYPERLINK l _Toc6235 2.4 中間工序 PAGEREF _Toc6235 9 HYPERLINK l _Toc14134 第3章 升降器外殼模具的工藝設計 PAGEREF _Toc14134 11 HYPERLINK l _Toc10875 3.1 確定工藝方案與模具形式 PAGEREF _

10、Toc10875 11 HYPERLINK l _Toc17306 3.2 材料的排樣和毛坯計算 PAGEREF _Toc17306 13 HYPERLINK l _Toc14370 3.2.1 修邊余量的確定 PAGEREF _Toc14370 13 HYPERLINK l _Toc4300 3.2.2 毛坯尺寸展開計算 PAGEREF _Toc4300 14 HYPERLINK l _Toc16955 3.2.3 排樣與裁板方案的確定 PAGEREF _Toc16955 14 HYPERLINK l _Toc8478 3.3 部分工序參數的計算 PAGEREF _Toc8478 15 HY

11、PERLINK l _Toc31379 3.3.1 初步計算拉深直徑 PAGEREF _Toc31379 15 HYPERLINK l _Toc23751 3.3.2 選取凸凹模的圓角半徑 PAGEREF _Toc23751 15 HYPERLINK l _Toc14246 3.3.3 計算各次拉深直徑 PAGEREF _Toc14246 15 HYPERLINK l _Toc31494 3.4 各工序沖壓力的計算 PAGEREF _Toc31494 15 HYPERLINK l _Toc27547 3.5 模具的壓力中心 PAGEREF _Toc27547 18 HYPERLINK l _T

12、oc1449 第4章 模具主要零件的設計與計算 PAGEREF _Toc1449 19 HYPERLINK l _Toc24648 4.1模具結構的確定 PAGEREF _Toc24648 19 HYPERLINK l _Toc20869 4.1.1 模具的形式 PAGEREF _Toc20869 19 HYPERLINK l _Toc18486 4.1.2 輔助裝置 PAGEREF _Toc18486 19 HYPERLINK l _Toc23511 4.1.3 導向零件 PAGEREF _Toc23511 19 HYPERLINK l _Toc29958 4.1.4 模架 PAGEREF

13、_Toc29958 19 HYPERLINK l _Toc15287 4.2 模具零件的結構設計 PAGEREF _Toc15287 20 HYPERLINK l _Toc17819 4.2.1 工作零件 PAGEREF _Toc17819 20 HYPERLINK l _Toc4088 4.2.2 定位零件 PAGEREF _Toc4088 24 HYPERLINK l _Toc13047 4.2.3 卸料、推件零件 PAGEREF _Toc13047 24 HYPERLINK l _Toc21801 4.2.4 導向零件 PAGEREF _Toc21801 28 HYPERLINK l _

14、Toc22707 4.2.5 固定零件 PAGEREF _Toc22707 29 HYPERLINK l _Toc11422 第5章 模具的裝配與仿真 PAGEREF _Toc11422 32 HYPERLINK l _Toc32373 結論 PAGEREF _Toc32373 34 HYPERLINK l _Toc9372 參考文獻 PAGEREF _Toc9372 35 HYPERLINK l _Toc4560 致 PAGEREF _Toc4560 36 HYPERLINK l _Toc21288 附錄 1 PAGEREF _Toc21288 37 HYPERLINK l _Toc1547

15、6 附錄 2 PAGEREF _Toc15476 38第1章 緒論1.1模具行業(yè)的發(fā)展近年來，由于我國國民經濟的高速、穩(wěn)定的增長，促進了我國模具工業(yè)的迅速發(fā)展壯大，因此，模具設計與制造專業(yè)或者相關的材料成型與控制專業(yè)已經成為我國國具有優(yōu)勢的熱門專業(yè)之一。在日常生活中我們的許多制品都是由模具來生產制造出來的，所以，越來越多的人開始從事模具行業(yè)的設計，因此，我國的模具設計水平有了進一步的提高和發(fā)展的空間。隨著國民經濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長，模具工業(yè)快速發(fā)展，必然會帶來模具工業(yè)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、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。隨著與國際接

16、軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經越來越認識到產品質量、成本和新產品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一，模具制造技術現在已經逐漸的成為衡量一個國家產品制造水平的重要標志和發(fā)展程度的標志之一。模具工業(yè)部發(fā)達將嚴重影響汽車、IT與電子技術產品、機電產品、航空航天、船舶、建材、家用電器等制造業(yè)產品的生產。隨著社會的進步與經濟的發(fā)展，市場競爭越來越劇烈，迫使制造業(yè)在不斷改善產品的性能與品質的前提下，最大限度地縮短新產品的開發(fā)周期、降低成本，以便快速響應用戶最新的需求，快速、高效地開發(fā)新產品是競爭取勝的以個關鍵因素。實現新產品的快速、高效開發(fā)涉與多種領域的先進技術，例

17、如，計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助工程（CAE）、計算機輔助制造（CAM）、新材料，以與產品與相應工藝裝備的快速成型、制造等，其中也別是有關模具的設計與制作技術。國外模具工業(yè)的逐步轉向我國發(fā)展，港資和臺資企業(yè)在不斷增加，臺資模具企業(yè)在國發(fā)展的比較快。然而國模具生產水平低，模具的價格只有發(fā)達國家的1/3或1/5，這種相對較低的價格成為國模具進入國際市場并與國外模具競爭的主要手段。國模具在出口的同時，進口的外國模具也在不斷增加，尤其是高精度汽車模具需大量進口。國模具行業(yè)的結構改革步伐日益加快，三資企業(yè)、民營企業(yè)得到了很大程度的發(fā)展，南方模具工業(yè)的發(fā)展比北方快，但在整個模具設計制造水平和標準化

18、程度上，與德國、美國、日本等發(fā)達國家相比還存在相當大的差距。這一些主要表現在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具與高精度沖模方面，無論在設計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設計和制造難度大，質量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設計制造方法和手段方面基本達到了國際水平，模具結構周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。我國模具行業(yè)的發(fā)展前景非?？春?。新車型對模具有較大需求，整車的車型需要大中型的汽車模具，因此模具工業(yè)一定要承擔起汽車零部件模具的設計，為我國汽車行業(yè)快速進入世界先進行列發(fā)揮應有的作用，從模具技術發(fā)展來看 高精度、低成本、交貨期短時今后模具發(fā)展的一

19、個趨勢，模具的標準化加工和模具標準間的發(fā)展將會有力的促進中國汽車工業(yè)的發(fā)展。總之，在21世紀全球經濟化的大形勢下，全球的資本、技術、勞動力都在整合，加入WTO后，中國將成為世界制造基地，對我國模具工業(yè)來講，機遇與挑戰(zhàn)共存，協作、規(guī)劃、管理將同時起步，以實現我國模具的跨越式發(fā)展。1.2 模具發(fā)展趨勢1.2.1 現代模具設計與制造已步入信息化時代 改革開放30多年來,中國模具生產作為一個產業(yè)有了翻天覆地的變化。這種變化主要體現在三個方面:產能變化、生產方式變化、技術革命。大多數人看到的是中國模具產業(yè)作為一個行業(yè)的從無到有、從小到大、從拾漏補缺到成為主力,以與模具需求和產量的快速增長變化。但更重要的

20、是生產方式轉變和技術革命。后兩種變化是一種更加深刻、更加根本性的變化。生產方式的轉變主要體現在,從過去傳統的小而全的后方車間、作坊式的生產,轉變?yōu)楦叨仁袌鰧I(yè)協作的大規(guī)模生產方式;從完全非標生產到相對標準化和準標準化生產。模具生產技術革命,濃縮到一點就是企業(yè)信息化也就是數字化制造和信息化管理。 20世紀80年代前,很多模具是靠鉗工用手打磨出來的;90年代,由于引入了數控加工機床、edm等較先進的設備,大提高了模具的生產工藝水平,生產周期與模具的品質也有了很大的縮短和改進。高精度加工己經把工人從繁重的體力勞動中解放出來。另一方面,cad/cam/cae等計算機輔助技術在模具行業(yè)也得到了廣泛的應用

21、,模具的設計與數控加工水平有了很大的提高,cad/cam/cae軟件對于模具技術人員的工作效率和設計的可靠性已經有了很大的提高。目前各模具企業(yè)又面臨著一個新的課題,如何把企業(yè)管理也同樣從煩瑣的事務中解放出來,讓信息化管理為企業(yè)的生產效率提升作出貢獻。所以模具企業(yè)管理的信息化己經成為模具行業(yè)發(fā)展和進步的必然趨勢。 模具生產是單件訂單式生產,在管理信息化中有其強烈的特殊性。設計是制造的一部分,工藝設計不充分,設計與工藝信息可直接重復利用價值不大。因此,根據企業(yè)生產特點把握全面信息化管理與實用、簡化管理的平衡點,是信息化的關鍵。這就造成很難照搬成熟的管理軟件。例如汽車模具企業(yè)沒有傳統意義上的原材料,

22、倉庫管理等等。購置的都是部件與部件的半成品,不存在入庫出庫過程,制造費用的攤銷每個企業(yè)也是都不一樣。又比如成本核算更應該采用項目管理的辦法,而不是采用一般加工制造業(yè)的辦法,什么pdm、erp等軟件不經過徹底的改造是完全不適應的。1.2.2 現代模具設計的CAD/CAE技術的應用模具設計是隨工業(yè)產品零件的形狀、尺寸與尺寸精度、表面質量要求以與其成型工藝條件的變化而變化的,所以每副模具都必須進行創(chuàng)造性的設計。模具設計的容包括產品零件(常稱為制件)成型工藝優(yōu)化設計與力學計算和尺寸與尺寸精度確定與設計等,因此模具設計常分為制件工藝分析與設計、模具總體方案設計、總體結構設計、施工圖設計四個階段。CAD/

23、CAE,計算機輔助設計和輔助工程,它包括概念設計、優(yōu)化設計、有限元分析、計算機仿真、計算機輔助繪圖和計算機輔助設計過程管理等。應用CAD技術可以設計出產品的大體結構,再通過CAE技術進行結構分析、可行性評估和優(yōu)化設計。采用模具CAD/CAE集成技術后,制件一般不需要再進行原型試驗,采用幾何造型技術,制件的形狀能精確、逼真地顯示在計算機屏幕上,有限元分析程序可以對其力學性能進行檢測。借助于計算機,自動繪圖代替了人工繪圖,自動檢索代替了手冊查閱,快速分析代替了手工計算,使模具設計師能從繁瑣的繪圖和計算中解放出來,集中精力從事諸如方案構思和結構優(yōu)化等創(chuàng)造性的工作。在模具投產之前,CAE軟件可以預測模

24、具結構有關參數的正確性。 當今的概念設計已不僅僅是停留在對外觀和結構的設計上,它已經擴展到對模具結構分析的領域。對于運用CAD技術設計出的模具,可運用先進的CAE軟件(尤其是有限元軟件)對其進行強度、剛度、抗沖擊實驗模擬、跌落實驗模擬、散熱能力、疲勞和蠕變等分析。通過這些分析,可以檢驗前面的概念性結構設計是否合理,分析出結構不合理的原因和部位,然后再在CAD軟件中進行相應的修改。修改后再在CAE中進行各種性能的檢測,最終確定滿足要求的模具結構。 當今CAD技術的發(fā)展使得概念設計思想體現在相應的模塊中。概念設計不再只是設計師的思維,系統模塊也融合了一般的概念設計理念和方法。目前,世界上大型的CA

25、D/CAE軟件系統,如Pro/ENGINEER、UG、Solidworke、Alias等,都提供了有關產品早期設計的系統模塊,我們稱之為工業(yè)設計模塊或概念設計模塊。例如,Pro/ENGINEER就包含一個工業(yè)設計模塊ProDesign,用于支持自上而下的投影設計,以與在復雜產品設計中所包含的許多復雜任務的自動設計。此模塊工具包括概念設計的二維非參數化的裝配布局編輯器。這些系統模塊的應用大大減少了設計師的工作量,節(jié)約了工作時間,提高了工作效率,使設計師把更多的精力用在新產品的開發(fā)與創(chuàng)新上。1.2.3 模具CAD/CAE/CAM技術的發(fā)展趨勢 模具CAD/CAE/CAM技術在現實生產中已經有了一定

26、的應用。未來的發(fā)展趨勢主要表現在以下幾個方面； 1、標準化 CAD/CAM系統可建立標準零件數據庫、非標準零件數據庫和模具參數數據庫。標準零件庫中的零件在CAD設計中可以隨時調用，并采用組成技術GT（Group Technology）生產。非標準零件庫中存放的零件，雖然與設計所需結構不盡一樣，但利用系統自身的建模技術可以方便地進行修改，從而加快設計過程，使典型模具結構庫在參數化設計的基礎上實現。 2、智能化 CAD/CAM系統智能化主要表現在專家系統思想的引入，通過虛擬專家來處理模具設計制造中的為題，專家系統具有數據模塊、知識庫模塊和控制模塊，專家系統可以解決知識表示、特征統計、推理方法與感念

27、設計等問題，具有啟發(fā)性、靈活性等特點。整個系統具備人工智能理想的智能模具CAD/CAM系統響應，自動生產設計方案，對方案進行優(yōu)化評建和選擇，并對模具設計制造提供全方位的過程響應和處理。 3、集成化 模具CAD/CAM技術與GT（Group Technology）、CE（Concurrent Engineering）、CAECAPP(Computer Aided Process Programming)等技術密切相連，組成一個有機的整體，其關鍵在于建立一個統一的全局模具產品數據模型，在產品開發(fā)，模具設計中，提供全部的信息，并行技術和管理技術，體現了系統化思想直至發(fā)展為CIMS(Computer

28、Integrated Manufacture System，計算機集成制造系統。4、網絡化與協同設計 隨著模具工業(yè)規(guī)模的不斷加大，要做到資源信息共享、交換等，網絡化設計的發(fā)展式必然的，以微機為中心的只能工作站構成CAD/CAE/CAM/CAPP微機局域網絡，結構靈活，功能強大，并伴隨著Internet的進一步拓展，系統提供了異地設計人員在同一時間對同一個參數進行評價和修改，實現異地操作與數據交換，使一個項目在多臺計算機上協作完成，以適應不同地區(qū)的現有資源和生產設備資源的要求和利用。這種基于Internet下的協同設計實現了企業(yè)間的“集成化”，它將成為模具制造也全球化的發(fā)展趨勢。1.3 本文的研

29、究路線與研究容此次設計主要圍繞著玻璃升降外殼沖壓模具設計展開的，通過對玻璃升降器外殼的分析，運用落料、沖孔、拉深和翻邊等沖壓工序設計復合模具。通過查閱資料。認真分析了要完成的任務，制定了一下研究路線：對零件進行工藝分析，進行沖壓工藝方案與模具結構方案設計。對復合沖壓模具零部件工藝參數進行參數選擇與計算。確定沖壓加工工藝規(guī)程，繪制復合沖壓模具裝配圖和零件圖。利用CAD/CAE/CAM技術進行裝配仿真，干涉實驗。設計沖壓復合模具時，其結構比較復雜，需要充分考慮一下幾個方面的問題：壓力機的許用壓力和復合模壓力的關系。復合模中凹凸模的設計。復合模選用的模架。復合模中的卸料和推薦裝置。復合模工作部分零件

30、的材料選用。復合模中配合尺寸的選取。本文主要容：本文首先介紹了模具行業(yè)在國外的一些發(fā)展情況，以與模具行業(yè)的發(fā)展趨勢，重點介紹了模具CAD/CAE/CAM在現實生產中的應用和未來的發(fā)展趨勢。對玻璃升降器外殼模具進行設計，其中包括：零件的功用分析、模具生產有關參數的計算、工藝規(guī)程設計、零部件的工藝設計、模具的結構設計、壓力中心的選擇、壓力機的選擇等；之后重點設計了落料拉深復合模的結構，利用CATIA建模功能以與運動仿真模塊，對做好的落料拉伸復合模零件進行裝配，最會進行干涉仿真。在最后通過分析，給出給論。之后對所用所學的知識進行總結，取得了一定成果。信息化帶動工業(yè)化發(fā)展的今天，在經濟全球化的去試下，

31、CAD/CAE/CAM技術越發(fā)凸顯了其再現實生產中的重要地位。CAD/CAE/CAM技術可以將設計與生產設備連接，設計人員在計算機CADCAE環(huán)境下進行設計、分析后，不再出工藝圖，直接發(fā)出加工指令，生產設備接受該指令后，自動對設計方案識別，對原料加工生產，即實現計算機輔助加工管理CAM，節(jié)省了大量的人力、物力、財力。通過本次設計，我對CAD/CAE/CAM技術有了更加深刻的認識，為日后走出校園步入社會積累了寶貴的實踐經驗。第2章 升降器外殼的設計2.1 玻璃升降器外殼的功用分析該沖壓件是玻璃升降器的外殼，采用1.5mm的鋼板沖壓而成，可保證足夠的剛度與強度（零件圖2.1）。該沖壓件工作時受力不

32、大，對其強度和剛度的要求不太高。該沖壓件，產量屬于中批量生產，外形較為復雜但分布對稱，這次涉與的材料為優(yōu)質碳素結構鋼板08鋼，采用沖壓加工經濟型良好。沖壓件的材料力學性能如下表2.1：表2-1 沖壓件的材料力學性能材料牌號材料狀態(tài)抗剪強度抗拉強度b/MPa伸長率屈服強度優(yōu)質碳素結構鋼08已退火26036033045032200圖2-1 零件圖2.2 沖壓件的工藝性分析外殼強的主要配合尺寸16.5mm、22.3mm、16mm為IT11-IT12級。為確保在鉚合固定后，其承托部位與軸套的同軸度，三個3.2mm小孔與16.5mm間的相對位置要準確。小孔中心園直徑420.1mm為IT10級。此零件為旋

33、轉體，其形狀特征表明，是一個帶凸緣的圓筒形件。其主要的形狀、尺寸可以由拉深、翻邊、沖孔等沖壓工序獲得。作為拉伸成型尺寸，拉伸工藝較好。22.3mm、16mm的公差要求偏高，拉伸件底部與口部的圓角半徑R1.5mm也偏小，故應在拉伸之后，另加工整形工序，并用制造精度較高、間隙較小的模具來達到。三個小孔3.2mm的中心圓直徑420.1mm的精度要求較高，按沖裁見工藝性分析，應以22.3mm的經定位，用高精度（IT7級以上）沖模在一道工序中同時沖出。外殼的形狀表明，零件為拉伸件，所以拉伸為基本工序。凸緣上三小口由沖口工序完成。該零件16.5mm部分的成形，可以有三種方法：一種可以采用階梯拉伸后車去底部

34、；另一種可以采用階梯拉伸后沖去底部；第三種可以采用拉伸后沖低孔，再翻邊的方法（圖2-2）第一種方法車底的質量較高，但生產綠地且廢料，該零件底部要求不高，一般不采用。第二種方法較第一種方法效率高，但在沖去底部之前，要求底部圓角半徑接近于零，因此需要增加一道整形工序，而且質量不易保證。第三種方法生產效率高，且省料，翻邊的端部質量雖不與前倆種好，但由于該零件對這一部分的高度和孔口端部質量要求不高，而高度21mm和R1倆個尺寸正好是用翻邊可以保證的。經過比較，第三種方法較為合理。a)車切； b)沖切； c)沖孔翻邊圖 2-2 外殼底部的成型方案 因此，該外殼零件的沖壓生產要用到的沖壓加工基本工序有：落

35、料、拉伸（可能多次）、沖三個小孔、沖低孔、翻邊、切邊和整形等。用這些工序的組合可以提出多種不同的工藝方案。2.3 優(yōu)化選擇工藝方案與模具形式通過對汽車玻璃升降器外殼零件的工藝性分析，結合具體生產條件，優(yōu)化選擇該零件的工藝方案與模具形式，使其盡量滿足工藝行合理、經濟性合算的原則。具體容如下：2.3.1 計算毛坯尺寸在計算毛坯尺寸以前需要先確定翻邊前的半成品形狀和尺寸。翻邊前是否也需要拉成階梯零件，這樣核算翻邊的變形程度。零件16.5mm處的高度尺寸為：H=21-16=55mm。根據翻邊公式，翻遍高度H為： H= 0.5d1(1-k)+0.43Rd+0.72t （21）K：翻邊系數；Rd：翻遍處圓

36、角半徑；t ：坯料厚度。經變換后，有：K=1-2/d(H-0.43Rd-0.72t)=1-2/18(5-0.431-0.721.5)=0.61即翻邊處高度H=5mm；翻邊系數達K=0.61.由此可知其預加工小孔孔徑：d0=d1K=180.61=11mm （22）d1：翻邊孔直徑。由d0/t0=11/1.5=7.3,查沖壓模具設計大典表19.5-1，當用圓柱形凸模，預加工小孔為沖制時，其極限翻邊Kfr=0.50k=0.61,即一次能翻出豎邊H=5mm的高度。故翻邊前，該外殼半成品可部位階梯形，其翻邊前的半成品形狀與尺寸如圖2-3所示。圖中法蘭邊直徑54mm是根據工作法蘭邊直徑50mm、加上拉伸時

37、的修邊余量取為4mm而確定的，于是，該零件的坯料直徑D0可按模具設計大典第三卷 表19.44中公式計算：D0 = =（23） 圖2-3 翻邊前的半成品圖2.3.2 計算拉深次數Df/d3=2.42,屬寬凸緣筒形件。 零件拉伸系數：mf=d/D0=0.37 , t/D0100=100=2.3 （24）D :第三次拉伸凸圓筒形件徑，單位mm。D0：毛坯直徑，單位mm。由此查模具設計大典得，mc=0.42.如果采用二次拉伸，若取m1=0.45,由d1=m1d0=0.4565mm29mm,則m2=d3/d1=0.768 （25）d1:第一次拉伸零件徑，單位mm。d3:第三次拉伸凸圓筒形件徑，單位mm。

38、查模具設計大典有m2=0.7680.5，故能由沖孔后直接翻邊獲得H=0.5mm的高度。翻邊前的拉深件形狀與尺寸如圖3-5所示。圖3-5 翻邊前的拉伸件3.2.2 毛坯尺寸展開計算實際凸緣直徑d凸=d凸+2=（50+3.5）mm54mm。毛坯直徑D引入公式（23）計算：D=65mm 3.2.3 排樣與裁板方案的確定1、制件的毛坯為簡單的圓柱形，而且尺寸比較小，考慮到操作方便，宜采用單排。t=1.5mm，查模具設計大典軋制薄鋼板擬選用規(guī)格為：1.5mm750mm1420mm的板料。排樣設計圖3-6 排樣圖 確定搭邊值 倆工件間的橫搭邊a1=1.2mm; 倆工件間的縱搭邊A=1.0mm; 布距S=D

39、+a=65+1=66mm; 條料寬度B=(D+2a1+)-0=67.55-0.150； 故一個布距的材料利用率為：=A/BS*100%=(D/2)2100%=74.4% （32） 由于直板材料選取1.57501420故每板料可裁剪1121=231個工件，故每塊板料（1.57501420）的利用率為：=nA/LB100%=231(D/2)2/(7501420)100%=71.9%3.3 部分工序參數的計算3.3.1 初步計算拉深直徑由于該工件需要三次拉深，查沖壓模具設計與制造技術，首次拉深系數m1、二次拉深系數m2、二次拉深系數m3：初步計算各次拉深直徑為：d1=m1D=0.566536.4mm

40、 （3-3）d2=m2d1=0.80536.429.12mmd3=m3d2=0.81229.1223.8mm3.3.2 選取凸凹模的圓角半徑首次拉深凹模圓角半徑rd1，根據沖壓模具設計與制造技術可知：rd1=0.8=0.85.36mm，取rd1=5.5mm 又有公式 rdn=（0.60.08）rdn-1 （34）計算各次拉深凹模與凸模的圓角半徑，分別為：rd1=5.5mm rp1= 4mmrd2= 4mm rp2=2.5mmrd3= 3mm rp3=1.5mm3.3.3 計算各次拉深直徑根據沖壓模具設計與制造技術式 Hn=（D2-dtn2+3.44rndn）/4dn （35）計算各次拉深高度如

41、下：H1=(D2-dt12+3.44r1d1)/4d1=(652-542+3.444.7536.4)/436.413mmH2=(D2-dt22+3.44r2d2)/4d2=(652-542+3.443.2529.12)/429.1214mmH3=(D2-dt32+3.44r3d3)/4d3=(652-542+3.442.2523.8)/423.816mm 3.4 各工序沖壓力的計算工序一： 由1郝濱海編著沖壓模具簡明設計手冊第19頁公式2.72.10可得：一般平刃口沖裁時，其沖裁力F落料可按下式計算：即 F落料=1.3Lt（36）式中 t 材料厚度，mm; L 沖裁周長，mm;材料的抗剪強度，

42、MPa。見表2.1。卸料力Fxi可按下式計算：即 Fxi=kxiF落料 （37）式中 F落料沖裁力，N； kxi卸料力，N； Kd推出系數，見表3.1。表3-1 卸料力、推件力系數料厚/mmkxikd鋼0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.025鋁、鋁合金0.0250.080.030.07紫銅、黃銅0.020.060.030.09 由郝濱海編著。沖壓模具簡明設計手冊第147頁表4.35可得：筒形件由壓邊拉深的首次拉深力P計算公式： F1=d1tbK1 （38

43、）式中 F1首次拉深力，N； d1 首次拉深直徑，mm; t 材料厚度,mm;b板料抗拉強度,MPa;見表2.1 K1 修正系數，按表3.2選取。首次后的各次拉深力P計算公式：P=dntbK2 （39）式中 P首次后的各次拉深力，N； dn第n次拉深直徑,mm； t 材料厚度,mm；b板料抗拉強度,MPa;見表2.1； K2 修正系數，按表3.3選取。表 3-2 修正系數 K1首次拉深系數M10.550.570.600.620.650.670.700.720.750.770.80K11.00.930.860.790.720.660.600.550.500.450.40表 3-3 修正系數 K2

44、首次拉伸系數m10.700.720.750.770.800.850.900.95K21.000.950.900.850.800.700.600.50由郝濱海編著。沖壓模具簡明設計手冊第150頁表4.464.48可得：筒形件拉伸件首次拉深時壓邊計算公式： FQ1=AFq=(D2-d12)Fq （310）式中 FQ1首次拉深時的壓邊力，N； D 坯料直徑，mm； d1首次拉深直徑，mm； q 單位壓邊力，MPa；見表3.4.表 3-4 各種材料拉深時的單位壓邊在單動壓力機上拉深時的單位壓邊力材料q/MPa鋁0.81.2紫銅1.21.8黃銅1.52.0壓軋青銅2.02.520鋼、08鋼、鍍錫鋼板2.

45、53軟化耐熱鋼2.83.5高合金鋼、高錳鋼、不銹鋼34.5落料力：由公式（3.4）F落料=1.32651.5325=129.34KN卸料力：由公式（3.5）Fxi=KxiF落料=0.05129.34=6.47KN拉深力：由公式（3.6）F1=d1tbK1=36.41.52350.96=53.49N壓邊力：由公式（3.8）FQ1=AFq=(D2-d12)Fq =5.01KN所以，總壓力 F總沖壓力1=F落料+Fxi+Fd+F1+FQ1=174.4KN初選壓力機：故初選壓力機公稱壓力為250KN，型號為J23-25.工序二：拉深力：由公式（3.7）F2=d2tbK2=29.121.52350.8=

46、25.79KN壓邊力：由公式（3.8）FQ2=A2Fq=(D2-d12)Fq=36.42-29.1222.2=0.82KN總壓力：F總沖壓力2=FQ2+F2=36.48KN故初選壓力機公稱壓力為63KN，型號為J23-6.3。工序三：拉深力：由公式（3.7）F3=d3tbK3=23.81.52352=52.69KN壓邊力：由公式（3.8）FQ3=A3Fq=(d22-d32)Fq=29.122-23.822.2=0.49KN總壓力：F總沖壓力3=FQ3+F3=7.78KN故初選壓力機公稱壓力為63KN，型號為J23-6.3。3.5 模具的壓力中心 由于該沖壓件事完全對稱于相互垂直的倆條對稱中心線

47、，所以該模具的壓力中心在沖壓件的中心點上。第4章 模具主要零件的設計與計算4.1模具結構的確定這次設計主要討論的模具式工序一的落料拉深復合模具。4.1.1 模具的形式復合模又分為正裝式和倒裝式。這次設計的落料拉深復合?？捎谜b式復合模又可用倒裝式復合模，正裝式復合模的受力情況比倒裝式復合模好，廢料不在凸凹模積聚，壓力機回城時，廢料即從凸凹模推出。同時考慮到對薄料的平整度要求較高，決定采用正裝式復合模。4.1.2 輔助裝置沖壓件的定位：沖壓件的定位主要由凹模的形狀和尺寸來保證。4.1.3 導向零件導向零件有很多，如用導板導向，則在模具上安裝不方便，而且阻擋操作員的視線，所以不采用;若用滾珠式導軌

48、進行導向，雖然導向精度高，壽命長，但是結構比較復雜，所以也不宜采用；針對這次工件的加工工序的精度要求不高，采用滑動式導柱導套進行導向，而且使模具在壓力機上的安裝比較簡單，操作又方便，還可以降低成本。4.1.4 模架模架由中間導柱模架、對角導柱模架、后側導柱模架。若采用中間導柱模架，則導柱對稱分布，受力平衡，滑動平穩(wěn)，可縱向或橫向送料；若采用后側導柱模具，則可以三方向送料，操作員視線不被阻擋，結構比較緊湊，但模具受力不太平衡，滑動不夠平衡。本設計以結構方面和減少模具材料為目的，決定采用后側導柱模架。上、下模板上不僅要安裝沖模的全部零件，而且要承受和傳遞沖壓力。因此，模板應具有足夠的強度和剛度。如

49、果剛度不足，工作時會產生較大的彈性變形，導致模具零件迅速磨損或破壞，使沖模壽命顯著降低。模具設計時，通常是按標準選用模架或模座。進行模板設計時，矩形模板的長度應比凹模長度大4070mm，而寬度取凹模寬度一樣或稍大。另外，下模板的輪廓尺寸還應比壓力機工作臺漏料孔每邊至少大4050mm。模板厚度可參照凹模厚度估算，通常凹模厚度的11.5倍。上、下模板的導柱、導套安裝孔通常采用組合加工，以保證上、下模板孔距的一致。模板上、下平面之間還有平行度要求。模板大多是鑄鐵或鑄鋼件，這里選用鑄鐵件，其結構應滿足鑄造工藝要求。另外，大型模板上還設置其重孔或起吊裝置、對角布置和四角布置四種。中間兩側布置時，受力平衡

50、，但只能一個方向送料，多用于彎曲模和拉深模。對角布置方式受力也比較平衡，使用時可以倆個方向送料，操作較為方便。采用四個導柱、導套四角布置的導向裝置。受力最均勻，導向精度高，但結構復雜，僅用于大型沖?；驅ぜ纫筇貏e高的場合。采用中間倆側布置和對角布置時，倆導柱（導套）的直徑一般不相等，以避免裝錯方向時損害凸、凹模刃口。后側布置時，導柱、導套受力不平衡，影響導向精度。但它三個方向敞開，送料操作方便容易實現機械化，自動化生產。該模具對導向要求不太嚴格且沖壓偏移力不大，故采用這種布置方式。 模具閉合高度：最大205mm,最小170mm。模具的實際閉合高度，一般為：H模=上模板厚度+墊板厚度+沖頭

51、長度+凹模厚度+凹模墊塊厚度+下模板厚度-沖頭進入凹模深度。該副模具因上模部分為用墊板，下模部分為用凹模墊塊（經計算，模板上所受到的壓應力小于模座材料所允許的壓應力），故允許這種設計。如果凹凸模的長度設計為62mm，落料凹模厚度設計為44mm，則該模具的實際閉合高度為： H模=45mm+62mm+44mm+50mm-(1+13.8-1.5)mm=187.7188mm查開式壓力機技術參數表知，250KN壓力機最大閉合高度為：固定式和可傾式最大閉合高度為250mm（封閉高度調節(jié)70mm），活動臺閉合高度最大為360mm，最小為180mm。故時間設計模具閉合高度H模=180mm，符合要求。因為一般H

52、min+10mmHmHmax-5mm,即：180mm+10mmHm360mm-5mm,190mmHm355mm。所以，取沖頭長度為62mm+3mm=65mm,凹模厚度為44mm+4mm=48mm。4.2 模具零件的結構設計4.2.1 工作零件（1）落料凹模（如圖4-1所示）圖 4-1 凹模 外形尺寸的厚度已定；需要三個以上螺紋孔，以便與下模板固定；需要有倆個與下模板同時加工的銷釘孔；標注尺寸精度。拉深凸模（如圖4-2所示）圖4-2 凸模 設計外形尺寸（工作尺寸已定）；一般有出氣孔（工廠取為4mm）；以便與下模板固定；標注尺寸精度。（3）凹凸模（如圖4-3所示）設計、外形尺寸；需有三個以上螺紋孔

53、，以便與上模板固定；要有倆個與上模板同時配做的銷釘孔；標注尺寸精度。圖4-3 凹凸模4.2.2 定位零件擋料件（如圖4-4所示）該件的作用是限定條料的送進距離，并起定位作用。擋料件主要形式有固定擋料銷、活動擋料銷，臨時擋料銷和側刃等。圖4-4 固定擋料銷固定擋料銷分圓形的鉤形倆種，圓形擋料銷結構簡單，制造容易，但銷孔離凹模刃后太近，回削弱凹模強度，鉤形擋料銷銷孔遠離刃口，會削弱凹模強度，為防止形狀不對稱的鉤頭轉東，需加定向銷，增加了結構的復雜性。固定擋料銷適用于手工送料的簡單?；蚣夁M模。故選用圓形固定擋料銷。4.2.3 卸料、推件零件卸料裝置由卸料板本體，導板、卸料彈性元件，卸料螺釘組成。（1

54、）彈性卸料板（如圖4-5所示）圖4-5 彈性卸料板無導向彈壓卸料板，廣泛應用于薄材料和沖件要求平整的落料、沖孔、復合模等模具上的卸料。卸料效果好、操作方便。彈壓元件可用彈簧或硬橡膠板，一般以使用彈簧較好。形與凸凹模（或凸模）間隙配合，外形隨彈簧或橡皮的數量、大小而定；需有三個以上螺紋孔與卸料螺釘配合；如不是橡皮而是用彈簧卸料時，需加工平穩(wěn)彈簧的沉孔；厚度一般5mm上下；如模具由擋料銷擋料定位，應給擋料釘殼位置留空。（2）頂料板（兼作壓邊圈，如圖4-6所示）圖4-6 壓邊圈形與拉深沖頭間隙配合，外形收落料凹模的限制；頂料桿的長度=下模板厚+落料凹模-頂料板厚。（3）打料塊（如圖4-7所示）圖4-

55、7 打料塊前部外形與拉伸凹模間隙配合且后部必須更大；一般與打料桿聯合使用，靠兩者的自重把工件打出來；打料桿的長度=模柄總高+凹凸模高-打料塊厚。（4）彈簧的選用與計算已知沖裁料厚t=1.5mm，卸料力為2939N，根據沖模結構安放8跟彈簧。則每跟彈簧承擔的卸料力即為該彈簧的預壓力：P0=367N。彈簧工作行程F和凸模總修模量F之和為6.5mm。根據沖壓模具設計手冊選用最大允許工作負荷為Pmax=543.6N，最大允許工作負荷下的彈簧每周變形量fmax=1.97mm,直徑D=25mm，鋼絲直徑d=4mm,自由長度為78.5mm。根據計算可知彈簧的最大許可壓縮量F1，預壓量F0。總壓縮量F和總壓力

56、P。最大許可壓縮量 F1=H-Ht=60mm-39.7mm=20.3mm預壓量 F0=P0F1/P1=36720.3/543.6mm13.7mm總壓縮量 F=F0+F+F=13.7mm+2.5mm+4mm=20.2mm總壓力 P=P0F/F0=36720.2/13.7N541N 通過上述計算，選擇合適的彈簧4.2.4 導向零件對于生產批量大，要求模具壽命長，便于安裝、精度高的沖壓模具，都應采用導向裝置。常用的導向裝置有到導板式、導柱導套式和滾珠導套式。本次設計采用導套（如圖4-8所示）、導柱（如圖4-9所示）導向。圖 4-8 導套圖 4-9 導柱4.2.5 固定零件沖模的固定零件有模柄，上、下

57、模板，凸、凹模固定板，墊板，螺釘和銷釘。（1）模柄中、小型沖模一般通過模柄將上模固定在壓力機的滑塊上。這里選用壓入式模柄。如圖4-10所示。模柄的安裝直徑d和長度L應與壓力機滑塊上的模柄孔相適應。一般模柄的軸心線對上模板上平面的垂直度誤差在全場圍不大于0.05mm。圖 4-10 模柄（2）模座模架在前面已經進行選擇，模座的選?。ㄈ鐖D4-11、4-12所示)。圖4-11 上模座圖4-12 下模座（3）螺釘與銷釘 螺釘式用于緊固模具的傳統零件，主要承受拉應力。沖模上的螺釘常用圓柱頭六角螺釘（GB/T70-1985）。這種螺釘緊固牢靠，且螺釘頭埋在凹模，使模具結構緊湊，外形美觀。銷釘起定位作用，防止

58、零件之間發(fā)生錯移，銷釘本身承受切應力。銷釘一般用倆個，多用圓柱銷（GB/T119-1986）,與零件上的銷孔采用過渡配合，其直徑與螺釘上的螺紋直徑一樣，螺釘擰入最小深度；采用鋼時與螺紋直徑相等；采用鐵時為螺紋直徑的1.5倍，銷釘的最小配合長度是銷釘直徑的2倍。第5章 模具的裝配與仿真 CAD/CAM是20世紀制造領域最杰出的成就之一，隨著計算機在制造領域應用的不斷深入，先后出現了CAD、CAE、CAM等技術。其發(fā)展和應用對制造業(yè)產生了巨大的影響和推動作用。CAD/CAM技術的應用，實現設計、制造一體化，具有明顯的優(yōu)越性，主要體現在: （1）有利于發(fā)揮設計人員的創(chuàng)造性，將它們從大量繁瑣的重復勞動

59、中解放出來。 （2）減少了設計、計算、制圖、制表所需的時間，縮短了設計周期。 （3）由于采用了計算機輔助分析技術，可以從多方案進行分析、比較選出最佳方案，有利于實現設計方案的優(yōu)化。 （4）有利于實現產品的標準化、通用化和系列化。 （5）減少了零件在車間的流通時間和在機床上裝卸、調整、測量、等待切削的時間，提高了加工效率。 （6）先進的生產設備既有較高的生產過程自動化水平，又能在較大圍適應加工對象的變化，有利于企業(yè)提高應變能力和市場競爭力。 （7）提高了產品的質量和設計、生產效率。 （8）CAD/CAM的一體化，使產品的設計、制造過程行程一個有機的整體，通過信息的集成，在經濟上、技術上給企業(yè)帶來綜合效益。表5.1 CAD/CAM技術的增效項目增效縮短產品上市周期30%60%提高產品質量25倍提高勞動生產率40%70%增加工程能力33.5倍提高設備利用率23倍降低工程設計造價10%40%降低勞動力成本2%20%提高分析問題與解決問題的能力335倍 將各個零件做好之后，利用CATIA裝備模塊進行裝配，并運用運動仿真模塊進行運動仿真，圖5-1為落料拉深模的總裝配圖。圖5-1 裝配圖結論CADCAM技術已經走向了實用化，可以將設計與生產更為緊密地連接起來，進一步提高生產效率。將設計與生產設備連接，設計人員在計算機CADCAE環(huán)境下進行設計、分析后，不再出工藝圖，直接發(fā)出加工指令，生產設備接