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分 類 號(hào)
密 級(jí)
寧寧波大紅鷹學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目
鋼制保溫杯蓋落料拉伸復(fù)合模具設(shè)計(jì)及零件加工工藝
所在學(xué)院
機(jī)械與電氣工程學(xué)院
專 業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)
09機(jī)自1班
姓 名
丁亮
學(xué) 號(hào)
091280103
指導(dǎo)老師
武曉云
年 月 日
誠(chéng) 信 承 諾
我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）《鋼制保溫杯蓋落料拉伸復(fù)合模具設(shè)計(jì)及零件加工工藝》均系本人獨(dú)立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料，均作了注釋，若有不實(shí)，后果由本人承擔(dān)。
承諾人（簽名）：
年 月 日
摘 要
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是“保溫杯蓋”，保溫杯蓋是保溫杯的重要組成部分，本文按照零件工藝設(shè)計(jì)的基本流程，經(jīng)過對(duì)比論證，選擇了實(shí)用正確的工藝路線。首先，對(duì)零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，其次從零件工藝分析到工藝流程的確定以及切削用量的確定，每步都給出了詳細(xì)的說明。還設(shè)計(jì)了模具主要的零件及結(jié)構(gòu)選擇，包括模具材料選擇，模架的選擇，
凸模、凹模及凸模固定板的確定，其他零部件的確定以及拉伸模的安裝，對(duì)工作原理以及使用方法也給出了詳細(xì)的解釋。最后，通過專業(yè)軟件，繪制出零件的二維和三維圖，并給出裝配過程。整個(gè)設(shè)計(jì)完成了對(duì)鋼制保溫杯蓋落料拉伸復(fù)合的模具設(shè)計(jì)，以及零件加工工藝。
關(guān)鍵詞：保溫杯，拉伸，模具，零件加工
V
Abstract
The graduation project is the "insulation Lid, insulation Lid is an important part of the insulated cup, according to the part of the basic process design process, through a comparison argument, choose a practical and correct process route. First, the structure of the parts analysis, followed by the analysis to the process of determining cutting parameters determined from the part process, a detailed description of each step are given. Also design the mold parts and structural choices, including the choice of mold material selection, formwork,Determined as well as the installation of tensile modulus of punch, die and punch fixed plate to determine the other parts of the working principle and the use of methods is also given a detailed explanation. Finally, professional software, draw two-dimensional and three-dimensional diagram of the parts, and gives the assembly process. The entire design is complete mold design, as well as parts of steel insulation Lid blanking stretched composite processing technology.
Key Words: mug, stretching, mold，Parts Processing
目 錄
摘 要(三號(hào)黑體，居中) I
Abstract II
目 錄 III
第1章 鋼制保溫杯蓋的工藝分析 1
1.1 零件的初步選擇 1
1.2 拉伸變形特點(diǎn)及分析 2
1.2.1鋼制保溫杯蓋拉伸特點(diǎn) 2
1.2.2拉伸過程中毛坯各部分的料厚變化 2
1.2.3拉伸件的修邊余量 3
1.3毛坯尺寸計(jì)算 3
1.3.1毛坯尺寸計(jì)算理論依據(jù) 3
1.3.2鋼制保溫杯蓋毛坯尺寸計(jì)算 4
1.4 確定是否用壓邊圈 6
1.5確定拉伸系數(shù) 7
1.5.1拉伸系數(shù)的定義 7
1.6 拉伸次數(shù)的確定及工序尺寸計(jì)算 8
1.6.1 判斷能否一次拉出 8
1.6.2計(jì)算拉伸次數(shù) 8
1.6.3無凸緣鋼制保溫杯蓋工序尺寸確定 9
1.7 本章小結(jié) 11
第2章 拉伸模具總體設(shè)計(jì) 12
2.1拉伸模的結(jié)構(gòu)選擇 12
2.2拉伸模具分類 12
2.2.1無壓邊裝置的首次拉伸模 12
2.2.2有壓邊裝置的首次拉伸模 13
2.2.3以后各次拉伸模 13
2.3壓邊裝置的選擇 14
2.3.1壓邊裝置的類型 14
2.4鋼制保溫杯蓋壓邊裝置的選擇 16
2.5拉伸模工作部分結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 16
2.5.1凸、凹模結(jié)構(gòu)及形式 17
2.5.2凸、凹模結(jié)構(gòu)及形式選擇 17
2.5.3拉伸凸、凹模的圓角半徑及間隙 18
2.5.4拉伸凸、凹模的尺寸及公差 22
2.6壓邊力、壓邊圈尺寸及拉伸力計(jì)算 24
2.6.1鋼制保溫杯蓋壓邊力計(jì)算。 24
2.6.2 鋼制保溫杯蓋壓邊圈尺寸計(jì)算 26
2.6.3拉伸力計(jì)算 27
2.6.4卸料力計(jì)算 28
2.7 排樣方式的確定及計(jì)算 28
2.7.1材料利用率 29
2.7.2排樣方式確定 29
2.7.3排樣計(jì)算 30
2.8壓力機(jī)的選擇 30
2.8.1 壓力機(jī)選擇 30
2.9 本章小結(jié) 31
第3章 模具主要的零件及結(jié)構(gòu)選擇 32
3.1 模具材料選擇 32
3.2 模架的選擇 32
3.3 凸模、凹模及凸模固定板的確定 33
3.3.1 凸模尺寸確定 33
3.3.2 凹模尺寸確定 33
3.3.3 凸模固定板 33
3.4 凸、凹模強(qiáng)度校核 33
3.5 其他零部件的確定 34
3.5.1 固定擋料銷選擇 34
3.5.2卸料部件設(shè)計(jì) 34
3.5.3彈性裝置的設(shè)計(jì) 34
3.6模具閉合高度的確定 35
3.7 鋼制保溫杯蓋模具的安裝與調(diào)試 35
3.7.1拉伸模的安裝要求 35
3.7.2拉伸模的安裝 36
3.7.3 深鋼制保溫杯蓋模具的調(diào)試 37
3.7.4 進(jìn)料阻力的調(diào)整 37
3.7.5 拉伸深度及間隙調(diào)整 37
3.7.6 調(diào)整方法 37
3.8本章小結(jié) 38
第4章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 38
結(jié)論 40
參考文獻(xiàn) 41
致 謝 42
附錄A XXXX 43
附錄B公式、圖表 44
附錄C：書脊 47
附錄D 1/f頻譜圖 48
附錄E 一維1/f波動(dòng)數(shù)據(jù)的生成 49
第1章 鋼制保溫杯蓋的工藝分析
第1章 鋼制保溫杯蓋的工藝分析
1.1 零件的初步選擇
本次設(shè)計(jì)拉伸零件屬于鋼制保溫杯蓋形零件，需要多次拉伸，材料的機(jī)械性能對(duì)拉伸系數(shù)的影響是很基本的，材料的性能好（即、大），且屈強(qiáng)比?。矗?，則m可小些，對(duì)于拉伸件，一般選用含碳量很低的05、08、10號(hào)拉伸鋼板或性好的鋁、銅等有色金屬，所以本零件材料選取為08鋼，厚度為2mm，作為拉伸材料。零件為鋼制保溫杯蓋，初步認(rèn)定選用簡(jiǎn)單拉伸模對(duì)其進(jìn)行加工。
拉伸零件圖如圖1-1所示：
圖1-1零件圖
此工件只有拉伸一個(gè)工序.工件形狀簡(jiǎn)單,并且工件為無凸緣鋼制保溫杯蓋,要求內(nèi)形尺寸,拉伸時(shí)厚度不變,因此工件能滿足落料拉伸要求。工件的底部?jī)?nèi)圓角半徑r=4mm>t,滿足再次拉伸圓角半徑要求.尺寸φ80mm為IT9～I(xiàn)T10級(jí),也滿足拉伸工序?qū)ぜ墓畹燃?jí)要求。
1.2 拉伸變形特點(diǎn)及分析
拉伸是利用拉伸模將一定形狀的平板或毛坯制成各種形狀的開口空心零件的沖壓工序。拉伸又叫做拉延、壓延。用拉伸工藝可以制成桶形、矩形、錐形、階梯形、球面形和其他不規(guī)則形狀的薄壁零件。用拉伸工藝制造薄壁空心件，生產(chǎn)效率高，零件的精度、強(qiáng)度和剛度也高，并且材料消耗少。因此，電子、電器、儀表、汽車、飛機(jī)、兵器以及日用等工業(yè)生產(chǎn)中，拉伸工藝占有相當(dāng)重要的地位。
拉伸工藝可以分為不變薄拉伸和變薄拉伸兩種。后者在拉伸后零件的壁部厚度與毛坯厚度相比，明顯地變薄，零件的特點(diǎn)是底部厚，壁部薄（如彈殼、高壓鍋）。
1.2.1鋼制保溫杯蓋拉伸特點(diǎn)
拉伸時(shí)材料各部分厚度都發(fā)生變化,而且變化是不均勻的. 凸緣外邊緣材料厚度變化最大,拉伸件成形后,拉伸件的坯口材料最厚,往里逐漸減薄,而材料底部由于磨擦作用(拉伸凸模與底部材料間)阻止材料的伸長(zhǎng)變形而使底部材料變薄較小,而底部圓角部分材料拉伸中始終受凸模圓角的頂力及彎曲作用,在整個(gè)拉伸中一直受到拉應(yīng)力作用,造成此處變薄最大。
拉伸過程中,鋼制保溫杯蓋側(cè)壁起到傳遞凸模拉力給凸緣的作用,當(dāng)傳力區(qū)的徑向拉應(yīng)力超出材料極限,便出現(xiàn)拉破現(xiàn)象。
鋼制保溫杯蓋是最典型的拉伸件，對(duì)其拉伸過程進(jìn)行分析可知凸緣變形區(qū)的“起皺”和鋼制保溫杯蓋壁傳力區(qū)的“拉裂”是拉伸工藝能否順利進(jìn)行的主要缺陷。為此，必須了解起皺和拉裂的原因，在拉伸工藝和拉伸模具設(shè)計(jì)等方面采取適當(dāng)?shù)拇胧?，保證拉伸工藝的順利進(jìn)行，提高拉伸件質(zhì)量。
1.2.2拉伸過程中毛坯各部分的料厚變化
鋼制保溫杯蓋拉伸時(shí)壓邊圈先把中板毛坯壓緊，凸模下行，強(qiáng)迫位于壓邊圈下的材料（凸緣部分）產(chǎn)生塑性變形而流入凸凹模間隙形成鋼制保溫杯蓋側(cè)壁。原間格相等的同心圓成了長(zhǎng)度相等，間距增大的圓周線，越接近鋼制保溫杯蓋口，間距增大。凸緣材料發(fā)生徑向伸長(zhǎng)變形和切向壓縮變形。
拉伸材料的變形主要發(fā)生在凸緣部分，拉伸變形的過程實(shí)質(zhì)上是凸緣處的材料在徑向拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力的作用下產(chǎn)生塑性變形，凸緣不斷收縮而轉(zhuǎn)化為鋼制保溫杯蓋壁的過程，這種變形程度在凸緣的最外緣為最大。拉伸中厚度變薄主要集中于底部圓角部分及鋼制保溫杯蓋側(cè)壁部分,我們把這一變薄最嚴(yán)重的部位稱作危險(xiǎn)斷面。
1.2.3拉伸件的修邊余量
拉伸時(shí)，由于工件尺寸的不對(duì)稱，材料性能的方向性，模具間隙的不均勻以及壓邊力及潤(rùn)滑條件的不一致，都可能使拉伸的頂端或外緣不平齊、不規(guī)則，這就需要進(jìn)行修邊。因此，在計(jì)算毛坯尺寸時(shí)，應(yīng)將修邊余量h增加到制件相關(guān)部位上。
修邊余量的數(shù)值與拉伸的幾何形狀、制件的相對(duì)高度、凸緣的相對(duì)直徑等因素有關(guān)。各類在制件的修邊余量h可查參考文獻(xiàn)[4]（表 5-2）確定
表5-2 鋼制保溫杯蓋拉伸的修邊余量
零件高度h/mm 修邊余量h/mm 零件高度h/mm 修邊余量h/mm
10～50 1～4 100～200 3～10
50～100 2～6 200～300 5～12
故選擇h=5mm。
1.3毛坯尺寸計(jì)算
1.3.1毛坯尺寸計(jì)算理論依據(jù)
拉伸件坯料形狀和尺寸是以沖件形狀和尺寸為基礎(chǔ)，按體積不變?cè)瓌t和相似原則確定。體積不變?cè)瓌t，即對(duì)于不變薄拉伸，假設(shè)變形前后料厚不變，拉伸前坯料表面積與拉伸后沖件表面積近似相等，得到坯料尺寸；相似原則，即利用拉伸前坯料的形狀與沖件斷面形狀相似，得到坯料形狀。當(dāng)沖件的斷面是圓形、正方形、長(zhǎng)方形或橢圓形時(shí)，其坯料形狀應(yīng)與沖件斷面形狀相似，但坯料的周邊必須是光滑的曲線。對(duì)于形狀復(fù)雜的拉伸件，利用相似原則僅能初步確定坯料形狀，必須通過多次試壓，反復(fù)修改，才能最終確定出坯料形狀，因此拉伸件的模具設(shè)計(jì)一般是先設(shè)計(jì)拉伸模，坯料形狀尺寸確定后再設(shè)計(jì)沖裁模。
由于金屬板料具有版平面方向性和模具幾何形狀等因素影響，會(huì)造成拉伸件口部不整齊，因此在多數(shù)情況下采取加大工序件高度或凸緣寬度的辦法，拉伸后再經(jīng)過切邊工序以保證零件質(zhì)量，當(dāng)零件的相對(duì)高度H/d很小，并且高度尺寸要求不高時(shí)，也可以不用切邊工序。
1.3.2鋼制保溫杯蓋毛坯尺寸計(jì)算
鋼制保溫杯蓋采用圓形毛坯，其直徑按面積相等的原則計(jì)算（不考慮板料的厚度變化），計(jì)算毛坯尺寸時(shí)，先將零件劃分為若干便于計(jì)算的簡(jiǎn)單集合體，分別求出其面積后相加，最后求出零件總面積。
各主要尺寸參數(shù)如下：
外徑d:Φ80mm
高h(yuǎn): 100mm
底部外圓角R：5mm
底部?jī)?nèi)圓角r：4mm
則工件相對(duì)高度：
h/d =100/80≈1.25，經(jīng)計(jì)算工件的相對(duì)高度很大，并且高度尺寸要求高，故必須使用切邊工序。
工件相對(duì)厚度：
t/d=(2/80)100=2.5
工件相對(duì)圓角半徑：
r/d=4/80=0.05
h=5mm
計(jì)算前我們先將鋼制保溫杯蓋分解如圖2-2所示第1部分、第2部分、第3部分，每部分面積計(jì)算公式：
（2-1）
（2-2）
（2-3）
圖2-2鋼制保溫杯蓋毛坯計(jì)算
毛坯尺寸計(jì)算如下：
第1部分表面積根據(jù)公式（2-1）計(jì)算則：
代入數(shù)值得
=3.1480（100-4）
=24115.2(mm)
第2部分表面積根據(jù)公式（2-2）計(jì)算則：
代入數(shù)值得
=
=1520.3（mm）
第3部分表面積根據(jù)公式（2-3）計(jì)算則：
代入數(shù)值得
=
=4069.4（mm）
據(jù)等面積原則，毛坯的面積： （2-4）
所以的毛坯直徑：
=
=
=
=
=
=194（mm）
1.4 確定是否用壓邊圈
通過對(duì)鋼制保溫杯蓋拉伸變形過程的分析得知，我們可以得出起皺和拉裂是拉伸過程中的主要缺陷。
起皺從拉伸過程分析得知：凸緣部分是拉伸過程中的主要變形區(qū)。當(dāng)切向壓應(yīng)力較大而板料又較薄時(shí)，凸緣部分材料便會(huì)失穩(wěn)，在凸緣的整個(gè)周圍產(chǎn)生波浪形連續(xù)彎曲現(xiàn)象。而導(dǎo)致是否起皺有兩方面原因。
1)切向壓應(yīng)力的大小，越大越容易失穩(wěn)起皺。
2)凸緣區(qū)板料本身的抵抗失穩(wěn)的能力，凸緣寬度越大，厚度越薄，材料彈性模量和硬化模量越小，抵抗失穩(wěn)能力越小。在拉伸過程中，抵抗失穩(wěn)能力是隨著拉伸的進(jìn)行而增加的，凸緣寬度變小，即凸緣變形區(qū)的相對(duì)厚度在增大。這說明拉伸過程中失穩(wěn)起皺的因素在增加，而抗失穩(wěn)起皺的能力也在增加，這兩方面的因素共同起作用。
拉裂從拉伸過程分析得知：鋼制保溫杯蓋壁部分在拉伸過程中受單向拉應(yīng)力，發(fā)生少量的縱向伸長(zhǎng)和厚度變薄。鋼制保溫杯蓋壁所受的拉應(yīng)力除了與徑向拉應(yīng)力有關(guān)外，還與由于壓料力引起的摩擦引起的摩擦阻力、坯料在凹模圓角表面滑動(dòng)所產(chǎn)生的摩擦阻力和彎曲變形所形成的阻力有關(guān)。鋼制保溫杯蓋拉伸時(shí)產(chǎn)生破裂的原因，可能是由于凸緣起皺，坯料不能通過凸、凹模間隙，使徑向拉應(yīng)力升高；也可能是由于壓邊力過大，使拉應(yīng)力升高；或者是變形程度太大。
綜合兩個(gè)缺陷我們可以得知：在拉伸過程中拉裂會(huì)成為拉伸時(shí)的主要破壞形式，而起皺可以通過使用壓邊圈來加以解決。
采用或不采用壓邊圈的條件可查參考文獻(xiàn)[4]（表 5-1）確定。
表5-1采用或不采用壓邊圈的條件
拉伸方法 首次拉伸 第n次拉伸
m* m*
用壓邊圈 <1.8 <0.5 <1 <0.8
可用可不用 1.5～2.0 0.6 1～1.5 0.8
不用壓邊圈 >2.0 >0.6 >1.5 >0.8
注：m為第n次拉伸系數(shù)。
由表5-1內(nèi)容可知（t/D）100=（2/194）100=0.010<1.8故需要用壓邊圈。
1.5確定拉伸系數(shù)
1.5.1拉伸系數(shù)的定義
拉伸系數(shù)是拉伸變形程度的一種度量參數(shù)，是用拉伸前后拉伸件直徑的縮小程度來表達(dá)的。
鋼制保溫杯蓋的拉伸系數(shù)m為：
(2-5)
式中：D-平面毛坯直徑（mm）；
d-拉伸后的鋼制保溫杯蓋直徑(mm)；
鋼制保溫杯蓋第n次拉伸系數(shù)：
(2-6)
式中：、-第n次、第n-1次拉伸時(shí)拉伸的直徑(mm)。
拉伸系數(shù)越小，變形量越大，拉伸越困難。
由前述可知，拉伸過程中主要的質(zhì)量問題是起皺和拉裂，其中拉裂是首要問題。在每次拉伸中，既要充分利用材料的最大變形程度，又要防止應(yīng)力超過材料許可的抗拉強(qiáng)度極限。零件究竟需要幾次才能拉伸成型，一次還是多次，這以問題與極限拉伸系數(shù)有關(guān)。
所謂極限拉伸系數(shù)，是指在一定條件下，坯料不失穩(wěn)起皺和破裂而拉伸出最深鋼制保溫杯蓋的拉伸系數(shù)。
1.6 拉伸次數(shù)的確定及工序尺寸計(jì)算
1.6.1 判斷能否一次拉出
判斷零件能否一次拉出，僅需比較實(shí)際所需的總拉伸系數(shù)和第一次允許的極限拉伸系數(shù)的大小即可。若拉伸該工件的實(shí)際變形程度比第一次容許的極限變形程度要小，則工件可以一次拉伸，即拉伸系數(shù)m時(shí)，則可一次拉伸。否則需要多次拉伸才能夠成形零件，即m<,則需要多次拉伸。
1.6.2計(jì)算拉伸次數(shù)
由已知條件可以算出毛坯的相對(duì)厚度t/D =2/194≈0.51%，由參考文獻(xiàn)[1]（表 5-3）。
表5-3 無凸緣鋼制保溫杯蓋帶壓邊圈時(shí)的極限拉伸系數(shù)
拉伸系數(shù) 毛坯相對(duì)厚度t/D/%
0.08～0.15 0.15～0.3 0.3～0.6 0.6～1.0 1.0～1.5 1.5～2.0
0.60～0.63 0.58～0.60 0.55～0.58 0.53～0.55 0.50～0.53 0.48～0.50
0.80～0.82 0.79～0.80 0.78～0.79 0.76～0.80 0.75～0.76 0.73～0.75
0.82～0.84 0.81～0.82 0.80～0.81 0.79～0.80 0.78～0.79 0.76～0.78
0.85～0.86 0.83～0.85 0.82～0.83 0.81～0.82 0.80～0.81 0.78～0.80
0.87～0.88 0.86～0.87 0.85～0.86 0.84～0.85 0.82～0.83 0.80～0.82
注：表中數(shù)據(jù)適用于08，10和15Mn等普通拉伸鋼及H62.
從表5-3中查出各次拉伸系數(shù)：
=0.54；
=0.77；
=0.80；
=0.82；
=0.85.
則零件的總拉伸系數(shù).即,小于=0.59，故零件需經(jīng)多次拉伸才能達(dá)到所需尺寸。
拉伸次數(shù)：
=65mm
50～100 >100～200 >200
通氣孔直徑d 5 6.5 8 9.5
注：當(dāng)凸模較大時(shí)，通氣孔按一定的圓周直徑均布4～7個(gè)成一組。
圖3-9 正裝結(jié)構(gòu)拉伸凸模通氣孔
根據(jù)凸模直徑大小，取通氣孔直徑為6.5mm。
2.5.3拉伸凸、凹模的圓角半徑及間隙
1、凸、凹模圓角半徑
凸、凹模圓角半徑的大小對(duì)拉伸影響很大，尤其是凹模圓角半徑。若過小，則板料被拉入凹模時(shí)阻力就大，結(jié)果將引起總的拉伸增大，零件容易產(chǎn)生劃痕、變薄甚至拉裂，模具壽命也低；若過大，則壓邊圈的下板料受壓的面積減小，尤其在拉伸后期，會(huì)使毛坯外邊緣過早地脫離壓邊圈的作用呈自由狀態(tài)而起皺。
在不產(chǎn)生起皺的前提下，的取值越大越好。
凸模圓角半徑對(duì)拉伸工作的影響不像凹模圓角半徑那樣顯著。如果過小，則毛坯在角部受到過大的彎曲變形，結(jié)果降低了毛坯危險(xiǎn)斷面的強(qiáng)度，使毛坯在危險(xiǎn)斷面被拉裂或引起危險(xiǎn)斷面嚴(yán)重變薄，影響零件的質(zhì)量；如果過大，在拉伸初始階段，凸模下毛坯懸空的面積增大，與模具表面接觸的面積減小，也容易使這部分毛坯起皺。
1）凸、凹模圓角半徑計(jì)算
凹模首次拉伸：
=
=0
=0.815
=12(mm)
式中 D—毛坯或上道工序的拉伸直徑 (mm)；
d—本道工序的拉伸直徑 (mm)；
t—材料厚度 (mm)。
首次拉伸的也可由參考文獻(xiàn)[3]表 5-17查得。
表5-17 拉伸凹模的圓角半徑
拉伸形式 毛坯相對(duì)厚度（t/D）100
<2.0～1.0 <1.0～0.3 <0. 3～0.1
無凸緣 （4～6）t （6～8）t （8～12）t
有凸緣 （8～12）t （12～15）t （15～20）t
注：1.當(dāng)毛坯較薄時(shí)，取較大值，毛坯較厚時(shí)，取較小值。
第二次拉伸：
=(0.6～0.8)
=0.6
=0.612
=7.2(mm)
第三次拉伸：
=(0.7～0.8)
=0.7
=0.77.2
=5（mm)
凸模首次拉伸：
=（0.6～1）
=0.712
=8.4(mm)
第二次拉伸：
=（0.75～1）
=0.75
=0.758.4
=6.3(mm)
第三次拉伸：
=（0.65～1）
=0.65
=0.656.3
=4(mm)
2、凸模和凹模的間隙
拉伸模間隙是指凸、凹模橫向尺寸的差值。間隙的大小對(duì)拉伸力、拉伸件的質(zhì)量和拉伸模的壽命都有影響。若間隙值太小，凸緣區(qū)變厚的材料通過間隙時(shí)，校直與變形的阻力增加，與模具表面的摩擦、磨損嚴(yán)重，使拉伸力增加，零件變薄嚴(yán)重，甚至拉破，模具壽命降低。間隙小時(shí)得到的零件側(cè)壁平直而光滑，質(zhì)量較好，精度較高。間隙過大時(shí)，對(duì)毛坯的校直和擠壓作用減小，拉伸力降低，模具壽命提高，但零件的質(zhì)量變差，沖出的零件側(cè)壁不直。
1) 計(jì)算凸模和凹模的間隙
用壓邊圈拉伸時(shí)根據(jù)公式（3-9）計(jì)算：
（3-9）
第一次拉伸：
=2+0.52
=2（mm）
第二次拉伸：
=2+0.52
=2（mm）
第三次拉伸：
=2+0.32
=2.6（mm）
式中 —板料厚度的最大極限尺寸（mm）；
t—板料厚度基本尺寸（mm）；
c—間隙系數(shù)，見參考文獻(xiàn)[5]表 1-3-42。
表1-3-42 間隙系數(shù)c
拉伸工序數(shù)
材料厚度/
0.5～2 2～4 4～6
1
2
3
4
5
第一次拉伸
第一次拉伸
第二次拉伸
第一次拉伸
第二次拉伸
第三次拉伸
第一、二次拉伸
第三次拉伸
第四次拉伸
第一、二、三次拉伸
第四次拉伸
第五次拉伸
0.2(0)
0.3
0.1(0)
0.5
0.3
0.1(0)
0.5
0.3
0.1(0)
0.5
0.3
0.1(0)
0.1(0)
0.25
0.1(0)
0.4
0.25
0.1(0)
0.4
0.25
0.1(0)
0.4
0.25
0.1(0)
0.1(0)
0.2
0.1(0)
0.35
0.2
0.1(0)
0.35
0.2
0.1(0)
0.35
0.2
0.1(0)
2.5.4拉伸凸、凹模的尺寸及公差
1）最后一次拉伸時(shí)：
工件的尺寸精度由末次拉伸的凸、凹模的尺寸及公差決定，因此除最后一道拉伸模的尺寸公差需要考慮外，首次及中間各道次的模具尺寸公差和拉伸半成品的尺寸公差沒有必要作嚴(yán)格限制，這時(shí)模具的尺寸只要取等于毛坯的過度尺寸即可。
當(dāng)工件的外形尺寸及公差有要求時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)。先確定凹模尺寸，因凹模尺寸在拉伸中隨磨損的增加而逐漸變大，故凹模尺寸開始時(shí)應(yīng)取小些。其值為
凹模尺寸:
(3-11)
凸模尺寸:
(3-12)
當(dāng)工件的內(nèi)型尺寸及公差有要求時(shí)，以凸模為基準(zhǔn)，先定凸模尺寸?？紤]到凸模基本不磨損，以及工件的回彈情況，凸模的開始尺寸不要求取得過大。
凸模尺寸:
(3-13)
凹模尺寸:
(3-14)
式中 、—零件外形最大尺寸、內(nèi)形的最小尺寸；
—零件公差；
、—凸、凹模的制造公差。對(duì)于鋼制保溫杯蓋拉伸件，按IT9～I(xiàn)T10選取。
2）當(dāng)零件需多次拉伸時(shí)，對(duì)于中間半成品的尺寸不需要嚴(yán)格要求，模具尺寸等于半成品尺寸即可
凹模尺寸:
(3-15)
凸模尺寸:
(3-16)
式中 —零件半成品外形的公稱尺寸。
表5-20 鋼制保溫杯蓋拉伸模凸模、凹模制造公差
材料厚度 拉伸件公稱直徑
10 >10～50 >50～200 >200～500
0.25 0.015 0.01 0.02 0.01 0.03 0.015 0.03 0.015
0.35 0.02 0.01 0.03 0.02 0.04 0.02 0.04 0.025
0.50 0.03 0.015 0.04 0.03 0.05 0.03 0.05 0.035
0.80 0.04 0.025 0.06 0.035 0.06 0.04 0.06 0.04
1.00 0.045 0.03 0.07 0.04 0.08 0.05 0.08 0.06
1.20 0.055 0.04 0.08 0.05 0.09 0.06 0.10 0.07
1.50 0.065 0.05 0.09 0.06 0.10 0.07 0.12 0.08
2.00 0.080 0.055 0.11 0.07 0.12 0.08 0.14 0.09
2.50 0.095 0.06 0.13 0.085 0.15 0.10 0.17 0.12
3.00 - - 0.15 0.10 0.18 0.12 0.20 0.14
注：1.表中數(shù)值用于未精壓的薄鋼板。
由于工件要求內(nèi)形尺寸，故凸、凹模工作尺寸及公差分別按式（3-14）、式（3-14）計(jì)算。查參考文獻(xiàn)[3]表5-20，取=0.08，=0.12則
最后一次拉伸時(shí)凸模尺寸：
=
=(mm)
最后一次拉伸時(shí)凹模尺寸：
=
=(mm)
以后各次拉伸時(shí)，對(duì)于中間半成品的尺寸不需要嚴(yán)格要求，模具尺寸等于半成品尺寸即可。
2.6壓邊力、壓邊圈尺寸及拉伸力計(jì)算
2.6.1鋼制保溫杯蓋壓邊力計(jì)算。
壓邊裝置的壓邊力大小必須適當(dāng)。
由于我們不知道該鋼制保溫杯蓋壓邊力大小所以我們需要將給定零件的直徑、…、與計(jì)算后得到的半成品的零件的直徑、…、進(jìn)行比較，取其中較大的作為該鋼制保溫杯蓋的壓邊力。
鋼制保溫杯蓋首次拉伸時(shí)壓邊力：
（3-17）
鋼制保溫杯蓋以后各次拉伸時(shí)壓邊力：
（3-18）
式中 q—單位壓邊力（MPa）,其值件表1-3-51。
D—平板毛坯直徑（mm）；
、…、—第1、…、n次拉伸后工件直徑（mm）；
—拉伸凹模圓角半徑（mm）。
鋼制保溫杯蓋首次拉伸時(shí)壓邊力依據(jù)公式（3-17）代入數(shù)值計(jì)算：
=
=
=
=
=38094(N)
鋼制保溫杯蓋以后各次拉伸時(shí)壓邊力依據(jù)公式（3-18）代入數(shù)值計(jì)算：
鋼制保溫杯蓋第二次拉伸時(shí)壓邊力：
=
=
=2543(N)
鋼制保溫杯蓋第三次拉伸時(shí)壓邊力：
=
=
=2985(N)
鋼制保溫杯蓋半成品首次拉伸時(shí)壓邊力依據(jù)公式（3-17）代入數(shù)值計(jì)算：
=
=
=
=0.785194112.5
=38094(N)
鋼制保溫杯蓋以后各次拉伸時(shí)壓邊力依據(jù)公式（3-18）代入數(shù)值計(jì)算：
鋼制保溫杯蓋第二次拉伸時(shí)壓邊力：
=
=0.78544002.5
=8635(N)
鋼制保溫杯蓋第三次拉伸時(shí)壓邊力：
=
=0.78515212.5
=2985(N)
經(jīng)比較我們選用半成品各次拉伸時(shí)所計(jì)算出的壓邊力。
2.6.2 鋼制保溫杯蓋壓邊圈尺寸計(jì)算
首次拉伸時(shí)，壓邊圈外徑計(jì)算公式：
=（0.02～0.20）+ （3-19）
式中—壓邊圈內(nèi)徑（mm）；
—拉伸凸模外徑（mm）。
以后各次拉伸時(shí)，壓邊圈內(nèi)徑計(jì)算方式不變，外徑計(jì)算公式：
=D-(0.03～0.08)mm （3-20）
式中 —以后各次拉伸壓邊圈外徑（mm）；
D—拉伸前半成品工件內(nèi)徑（mm）。
首次拉伸時(shí)壓邊圈尺寸根據(jù)式（3-19）計(jì)算：
=（0.02～0.20）+
=（0.02～0.20）+194.016
=0.02+190.016
=194.036(mm)
以后各次拉伸時(shí)壓邊圈尺寸根據(jù)式（3-20）計(jì)算：
第二次拉伸 =D-(0.03～0.08)mm
=111-0.03
=110.97（mm）
第三次拉伸 =D-(0.03～0.08)mm
=80-0.05
=79.95(mm)
壓邊圈圓角半徑應(yīng)比上次拉伸凸模相應(yīng)的圓角半徑大0.5～1mm，以便于將工件套上壓邊圈。
2.6.3拉伸力計(jì)算
拉伸力可根據(jù)塑性力學(xué)的理論進(jìn)行計(jì)算。但影響拉伸力的因素非常復(fù)雜，計(jì)算結(jié)果往往和實(shí)際情況相差較大。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中多采用經(jīng)驗(yàn)公式。
鋼制保溫杯蓋采用壓邊拉伸時(shí)拉伸力計(jì)算公式：
首次拉伸：
（3-21）
以后各次拉伸：
（3-22）
式中 t—板料厚度（mm）；
…—第一次及以后各次拉伸的外徑（mm）；
—板料的強(qiáng)度極限（Map）；
…的值—取決于拉伸系數(shù)，，…的修正系數(shù)，見參考文獻(xiàn)[3]表5-15。
表5-15修正系數(shù)K值
0.55 0.57 0.60 0.62 0.65 0.67 0.70 0.72 0.75 0.77 0.80
1.00 0.93 0.86 0.79 0.72 0.66 0.60 0.55 0.50 0.45 0.40
0.70 0.72 0.75 0.77 0.80