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1、 ( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！ ) 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目＿＿端蓋落料拉深沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì) 班 級＿＿模具 1204＿＿＿＿＿＿＿ 姓 名＿ 趙欣佳＿＿＿＿＿＿＿＿＿

2、 指導(dǎo)教師＿＿任海東＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 姓名：趙欣佳 專業(yè)：模具設(shè)計(jì)與制造 班級 : 模具 1204 班 學(xué)號： 0102120412 設(shè)計(jì)題目： 端蓋落料拉深沖孔復(fù)合膜 工件簡圖： 名稱：端蓋 材料： 20 號鋼 數(shù)量：大批量生產(chǎn)

3、 要求：工件拉深精度應(yīng)在 IT13 級以下，不宜高于 IT11 級。除中心孔和兩中心 孔的距離尺寸接近 IT11 級外，其余尺寸均為自由尺寸且無其他特殊要求。 摘 要 隨著中國工業(yè)不斷地發(fā)展，模具行業(yè)也顯得越來越重要。本文針對端蓋的沖裁工藝性和拉深工藝性，分析比較了成形過程的三種不同沖壓工藝（單工序、復(fù)合工序和連續(xù)工序），確定用一幅復(fù)合模完成落料、拉深和沖孔的工序過程。介紹了端蓋冷沖壓成形過程，經(jīng)過對端蓋的批量生產(chǎn)、零件質(zhì)量、零件結(jié)構(gòu)以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能為前提，將其確定為沖壓件，用沖壓方法完成零件

4、的加工，且簡要分析了坯料形狀、尺寸，排樣、裁板方案，拉深次數(shù)，沖壓工序性質(zhì)、數(shù)目和順序的確定。進(jìn)行了工藝力、壓力中心、模具工作部分尺寸及公差的計(jì)算，并設(shè)計(jì)出模具。還具體分析了模具的主要零部件（如凸凹模、卸料裝置、拉深凸模、墊板、凸模固定板等）的設(shè)計(jì)與制造，沖壓設(shè)備的選用，凸凹模間隙調(diào)整和編制一個(gè)重要零件的加工工藝過程。列出了模具所需零件的詳細(xì)清單，并給出了合理的裝配圖。通過充分利用現(xiàn)代模具制造技術(shù)對傳統(tǒng)機(jī)械零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、優(yōu)化工藝方法能大幅度提高生產(chǎn)效率，這種方法對類似產(chǎn)品具有一定的借鑒作用。 關(guān)鍵詞：端蓋；模具設(shè)計(jì)；復(fù)合模；拉深沖孔

5、 目 錄 1 分析零件的工藝性 1 2 確定工藝方案 2 2.1 計(jì)算毛坯尺寸 2 2.2 確定是否要壓邊圈 3 2.3 計(jì)算拉深次數(shù) 3 2.4 確定工藝方案 4 3 主要工藝參數(shù)的計(jì)算 5 3.1 確定排樣、裁板方案 5 3.2 計(jì)算工藝力、初選設(shè)備 6 計(jì)算工藝力 6 （1）

6、落料力 6 （2）沖孔力 7 （3）推件力 7 （4）拉深力 7 （5）壓邊力 8 拉深功的計(jì)算 9 初選壓力機(jī) 9 計(jì)算壓力中心 10 計(jì)算凸、凹模刃口尺寸及公差 10 4 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 4.1 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇 12 模架的選用 12 模具的閉合高度 13 4.2 模具工作部分尺寸計(jì)算 14 落料凹模 15 拉深凸模 16 凸凹模 17 彈壓御料板 18 上墊板 18 壓邊圈 19

7、 5 模具的整體安裝 20 5.1 模具的總裝配 20 5.2 模具零件 21 6 選定沖壓設(shè)備 22 7 模具的裝配 22 7.1 復(fù)合模的裝配 22 7.2 凸、凹模間隙的調(diào)整 22 8 重要零件的加工工藝過程編制 23 結(jié)論 26 參考文獻(xiàn) 27 致謝 28 附錄 30 實(shí)習(xí)報(bào)告 37 1 分析零件的工藝性 沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加

8、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(zhì)量檢驗(yàn)—組合、包裝的全過 程，但分析工藝性的重點(diǎn)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(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。 該零件是端蓋，如圖 1.1 ，該零件可看成帶凸緣的筒形件，料厚 t=2mm，拉深后 厚度不變；零件底部圓角半徑 r=1.5mm 凸緣處的圓角半徑也為 R=1.5mm；尺寸公差都 為自由公差，滿

9、足拉深工藝對精度等級的要求。 圖 1.1 工件圖 工藝性對精度的要求是一般情況下，拉深件的尺寸精度應(yīng)在 IT13 級以下，不宜 高于 IT11 級；對于精度要求高的拉深件，應(yīng)在拉深后增加整形工序，以提高其精度， 由于材料各向異性的影響，拉深件的口部或凸緣外緣一般是不整齊的，出現(xiàn)“突耳”現(xiàn)象，需要增加切邊工序。 影響拉深件工藝性的因素主要有拉深

10、件的結(jié)構(gòu)與尺寸、精度和材料。拉深工藝性對結(jié)構(gòu)與尺寸的要求是拉深件因盡量簡單、對稱，并能一次拉深成形；拉深件的壁厚公差或變薄量一般不應(yīng)超出拉深工藝壁厚變化規(guī)律；當(dāng)零件一次拉深的變形程度過大時(shí)，為避免拉裂，需采用多次拉深，這時(shí)在保證必要的表面質(zhì)量前提下，應(yīng)允許內(nèi)、外表面存在拉深過程中可能產(chǎn)生的痕跡；在保證裝配要求下，應(yīng)允許拉深件側(cè)壁有一定的斜度；拉深件的徑向尺寸應(yīng)只標(biāo)注外形尺寸或內(nèi)形尺寸，而不能同時(shí)標(biāo)注內(nèi)、外形尺寸。 工藝性要求材料具有良好的塑性，屈強(qiáng)比  s /  b 值越小，一次拉深允許的極限變 形程度越大， 拉深的性能越好； 板厚方向性系數(shù) 

11、 r 和板平面方向性系數(shù)  r 反映了材料 的各向異性性能，當(dāng) r 較大或 r 較小時(shí)，材料寬度的變形比厚度方向的變形容易，板平面方向性能差異較小，拉深過程中材料不易變薄或拉裂，因而有利于拉深成形。 該零件結(jié)構(gòu)較簡單、形狀對稱，完全由圓弧和直線組成，沒有長的懸臂和狹槽。 零件尺寸除中心孔和兩中心孔的距離尺寸接近 IT11 級外，其余尺寸均為自由尺寸且無其他特殊要求，利用普通沖裁方法可以達(dá)到零件圖樣要求。零件材料為 20 號鋼， 退火抗拉強(qiáng)度為 400Mpa，屈服強(qiáng)度為 206Mpa. 此材料具有良好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和塑性，其沖裁加工性較好。該零件的沖裁性

12、較好，可以沖裁加工，適于大批大量。 2 確定工藝方案 2.1 計(jì)算毛坯尺寸 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、潤滑的不均勻等等，也都會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)候就必需加上修邊余量然后再進(jìn)行毛坯的展開尺寸計(jì)算。 根據(jù)零件的尺寸

13、取修邊余量的值為 3.6mm。 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? 措施，則其厚度的變化量還是并不太大。在設(shè)計(jì)工藝過程時(shí)，可以不考慮毛坯厚度的 變化。同時(shí)由于金屬在塑性變形過程中保持體積不變，因而，在計(jì)算拉深件的的毛坯 展開尺寸時(shí)，可以認(rèn)為在變形前后的毛坯和拉深間的表面積相等。 對于該零件，可看成帶凸緣拉深件。 其相對凸緣最大直徑 d f 116 1.7 ， d 3.6mm，故切邊前的凸緣直徑為： d 70 df max d fmax 2

14、 d =116+2 3.6=123mm,,,,,,,,,, 2.1 因 d 70 53 20, r 1.5 毛坯直徑 : Dmax = d f2 4dh ,,,,,,,,,,,,,,,, 2.2 = 1232 4 70 38 =160mm 毛坯形狀如圖 2.1 圖 2.1 毛坯圖 2.2 確定是否需要壓邊圈 坯料相對厚度 t ,,,,,,,,,,,,,,,, 2.3 100% D

15、 2 1.2% 1.5% 100% 160 所以需要壓邊圈。 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程中的應(yīng)力既不超過材料的 變形極限，同時(shí)還能充分利用材料的塑性。也就是說，對于每道拉深工序，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)過程中，極限拉深系數(shù)值一般是在

16、一定的拉深條件下用實(shí)驗(yàn)的方法 得出的，我們可以通過查表來取值。 零件的總拉深系數(shù)為 總 d 70 0.44 ，其相對凸緣直徑 d f 123 1.76 1.4 ， m D 160 d 70 屬于帶大凸緣拉深的拉深件。 根據(jù) h 38 0.54 ， t 100% 1.2% ，由教材 <<沖壓工 d 70 D 藝與模具設(shè)計(jì) >> 上表 4-16、4-18 查得一次允許的拉深系數(shù) m1 0.46 ，第一次拉深的最 大相對高度 h1 0. 42 ~ 0.53 。 d1

17、 因材料為 20 號鋼 ,具有良好的強(qiáng)度和塑性 ,其加工工藝性較好 ,可減小帶凸緣筒形 件的首次拉深系數(shù)及增大最大相對高度。 使得 m總 m1, h h1 ，所以零件只需要一次拉深。 d d1 2.4 確定工藝方案 根據(jù)以上分析和計(jì)算，可以進(jìn)一步明確該零件的沖壓加工需要包括以下基本工序 : 落料、拉深、沖孔和修邊。 根據(jù)這些基本工序，可以擬出如下幾種工藝方案： 方案一 先進(jìn)行落料，再拉深，修邊，最后沖孔，以上工序過程都采用單工序模加工。用此方案，模具的結(jié)構(gòu)都比較簡單，制造很容易，成本低廉，但由于結(jié)構(gòu)簡

18、單定位誤差很大，而且單工序模一般無導(dǎo)向裝置，安裝和調(diào)整不方便，費(fèi)時(shí)間，生產(chǎn)效率低。 方案二 落料與拉深、修邊在復(fù)合模中加工成半成品，再在單工序模上進(jìn)行沖孔。采用了 落料與拉深、 修邊的復(fù)合模， 提高了生產(chǎn)率。 對落料以及拉深的精度也有很大的提高。 由于最后一道沖孔工序是在單工序模中完成，使得最后一步?jīng)_孔工序的精度降低，影 響了整個(gè)零件的精度，而且中間過程序要取件，生產(chǎn)效率不高。 方案三 落料、拉深、沖孔和修邊全都在同一個(gè)復(fù)合模中一次加工成型。此方案把三個(gè)工序集中在一副復(fù)合模中完成，使得生產(chǎn)率有了很大的提升。沒有中間的取放件過程，一次沖壓成型，而且精度也

19、比較高，能保證加工要求，在沖裁時(shí)材料處于受壓狀態(tài)，零件表面平整。模具的結(jié)構(gòu)也非常的緊湊，外廓尺寸比較小，但模具的結(jié)構(gòu)和裝配復(fù)雜。 方案四 采用帶料級進(jìn)多工位自動壓力機(jī)沖壓， 可以獲得較高的生產(chǎn)效率， 而且操作安全， 但這一方案需要專用的壓力機(jī)或自動的送料裝置。 模具的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜， 制造周期長， 生產(chǎn)成本高。 根據(jù)設(shè)計(jì)需要和生產(chǎn)批量，綜合考慮以上方案，方案三最適合。即落料、拉深、 沖孔和修邊在同一復(fù)合模中完成，這樣既能保證大批量生產(chǎn)的高效率又能保證加工精 度，而且成本不高，經(jīng)濟(jì)合理。 3 主要工藝參數(shù)的計(jì)算

20、 3.1 確定排樣、裁板方案 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)約金屬和減少廢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作為衡量排樣合理性的指標(biāo)。 同時(shí)

21、屬于工藝廢料的搭邊對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)此零件的尺寸通過查表取 : 搭邊值為 a 2mm 進(jìn)距方向 a1 1.5mm 從視測方面來講，該零件的排樣應(yīng)該采用斜排最合理。 從圖 2 上可知：進(jìn) 距 S=128+1.5=129.5mm,,,,,,,, 3.1 條

22、料寬度 b=110.3+2*2=114.3mm,,,,,,,, 3.2 板料規(guī)格擬用 2mm1400mm 4000mm熱軋鋼板。查《沖壓模具設(shè)計(jì)》 GB708-88， 為了操作方便采用橫裁。 裁板條數(shù) A 4000 ,,,, 3.3 n1 35 條,,,,,,,, b 114.3 每條個(gè)數(shù) B a1 1400 1.5 個(gè),,,,,,,, 3.4 n2 11 S 129.5 每板總個(gè)數(shù) n n1 n2 35 11 385 材料利用率

23、 n S面 100% ,,,,,,,,,,,,, 3.5 A B 385 10149 100% 1400 4000 71% 3.2 計(jì)算工藝力、初選設(shè)備 計(jì)算工藝力 （ 1）落料力 平刃凸模落料力的計(jì)算公式為 P kLt ,,,,,,,,,,,,,, ,, 3.6 式中 P — 沖裁力（ N） L — 沖件的周邊長度（ 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 滑情況

24、等多種因素有關(guān)。 其影響范圍的最小值和最大值在 （1.0 ～ 1.3 ）P 的范圍內(nèi)，一般 k 取為 1.25 ～ 1.3 。 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 b 的 0.7~0.85 。為便于估 算，通常取抗沖剪強(qiáng)度等于該材料抗拉強(qiáng)度 b 的 80%。即 0.8 b ,,,,,,,,,,,,,,,,, 3.7 因此，該沖件的落料力的計(jì)算公式為 F落 1.3 0.8 Lt b ,,,,,,,,,,,,, ,,, 3.8 =1.3 0.8 387 2 400 =321984N

25、 （ 2）沖孔力 沖孔力可按下式計(jì)算： F沖 0.8KLt b ,,,,,,,,,,,,,, 3.9 式中 F沖 —沖孔力（ N） L —沖件的內(nèi)輪廓長度（ mm） t—板料厚度（ mm） b —材料的抗拉強(qiáng)度（ MPa ） 因此，該零件的沖孔力為： F 0.8KLt b =0.8 1.3 18.84 2 400 =15675N （ 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

26、件或廢料卸下來所需的力稱卸料力。影響這個(gè)力的因素較多，主要有材料力學(xué)性能、模具間隙、材料厚度、零件形狀尺寸以及潤滑情況等。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 F卸 K1 F ,,,,,,,,,,,,,, 3.10 式中 F—— 沖裁力 (N) K1 ——頂件力及卸料力系數(shù)，其值可查教材表 1-7 。 這里取 K1 為 0.04 。 因此 F卸 0.04 321984 12880N （ 3）推件力 將卡在凹模中的材料逆著沖裁力方向頂出所需要的力稱為推件力

27、。 根據(jù) << 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) >> 書上公式 1-8，則推件力為： F推 nK2 F ,,,,,,,,,,,,,,,, 3.11 1 0.05 321984 16099 N K 2 —推件力系數(shù)，其值可查表 1-7，取 K 2 為 0.05。 （ 4）拉深力 一般情況下拉深力隨凸模行程變化而改變，其變化曲線如圖 3.1。從圖中可以看 出，在拉深開始時(shí)，由于凸緣變形區(qū)材料的變形不大，冷作硬化也小，所以雖然變形 區(qū)面積較大，但材料變形抗力與變形區(qū)面積相乘所得的拉深力并不大； 從初期到中期， 材料冷作硬化的增長速度超過了變形

28、區(qū)面積減少速度，拉深力逐漸增大，于前中期拉 深力達(dá)到最高點(diǎn)位置；拉深到中期以后，變形區(qū)面積減少的速度超過了冷作硬化增加 的速度，于是拉深力逐漸下降。零件拉深完以后，由于還要從凹模中推出，曲線出現(xiàn) 延緩下降，這是摩擦力作用的結(jié)果，不是拉深變形力。 力 深 拉 Fmax o 凸模行程 圖 3.1 拉深力變化曲線 由于影響拉深力的因素比較復(fù)雜，按實(shí)際受力和變形情況來準(zhǔn)確計(jì)算拉深力是筆 尖困難的。所以，實(shí)際生產(chǎn)中通常是以危險(xiǎn)斷面的拉應(yīng)力不超過其材料抗拉強(qiáng)度為依 據(jù)，

29、采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。對于帶凸緣圓筒形零件的拉深力近似計(jì)算公式為： F拉 Kdt b ,,,,,,,,,,,,,,,, 3.12 式中 d —圓筒形零件的凸模直徑（ mm） K —系數(shù)，這里取 1 b —材料的抗拉強(qiáng)度（ MPa ） t —材料厚度 因此 F拉 170 2 400 175840N （ 5）壓邊力 壓邊力的大小對拉深件的質(zhì)量是有一定影響的，如果過大，就要增加拉深力，因 而會使制件拉裂，而壓邊圈的壓力過小就會使工件的邊壁或凸緣起皺，所以壓邊圈的 壓力必須適

30、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。 FQ AFq (N) ,,,,,,,,,,,,,,,, 3.13 式中 A—初始有效壓邊面積 (mm 2 ); Fq —單位壓邊力 (MPa), 這里經(jīng)查 <<模具手冊 >> 得 F q =2.5 所以有 FQ AFq (10130 732 ) 2.5 12000N 拉深功的計(jì)算 拉深所需的功可按下式計(jì)算 W CPmax h ,

31、,,,,,,,,,,,,,,, 3.14 1000 式中 Pmax —最大拉深力（ N） ） W—拉深功（ Nm） C —修正系數(shù)，一般取為 C=0.6~0.8 。 所以 0.8 175840 38 3.15 W 1000 5345 Nm,,,,,,,,,, 初選壓力機(jī) 壓力機(jī)噸位的大小的選擇，首先要以沖壓工藝所需的變形力為前提。要求設(shè)備的 名義壓力要大于所需的變形力，而且還要有一定的力量儲備，以防萬一。從提高設(shè)備 的工作剛度、沖壓零件的精度及延長設(shè)備

32、的壽命的觀點(diǎn)出發(fā)，要求設(shè)備容量有較大的 剩余。 因 F落 F拉 ，故總沖壓力 F F落 F卸 F推 FQ F沖 F拉 ,,,,,,,,, 3.16 = 321984 12880 16099 12000 15675 175840 = 554.5KN 應(yīng)選的壓力機(jī)公稱壓力 P0 1.3 ~ 1.6 F 取為 1.5，則公稱壓力為： P0 1.5F 832KN ,,,,,,,,,,,,,,, 3.17 因此初選閉式單點(diǎn)壓力機(jī) J31—630B。

33、 計(jì)算壓力中心 本零件為對稱幾何體 , 其壓力中心就在它的圓心處，不必計(jì)算它的壓力中心。 計(jì)算凸、凹模刃口尺寸及公差 沖裁件的尺寸精度取決于凸、凹模刃口部分的尺寸。沖裁間隙的合理也要靠凸、 凹模刃口部分的尺寸來實(shí)現(xiàn)和保證。所以正確確定刃口部分的尺寸是相當(dāng)重要的。在 決定模具刃口尺寸及制造公差時(shí)，需考慮以下原則：①落料件的尺寸取決于凹模的磨 損，沖裁件的尺寸取決于凸模尺寸。②考慮到?jīng)_裁時(shí)凸、凹模的磨損，在設(shè)計(jì)凸、凹 模刃口尺寸時(shí)，對基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后變大的，其刃口公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸范 圍內(nèi)較小的數(shù)值。對基準(zhǔn)件刃

34、口尺寸在磨損后減少的，其刃口公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸 范圍內(nèi)較大的數(shù)值。這樣，在凸模磨損到一定程度的情況下，任能沖出合格的零件。 ③在確定模具刃口制造公差時(shí)，要既能保證工件的精度要求，又要保證合理的間隙數(shù) 值。 采用凸凹模分別加工，凸凹模分別加工是指在凸模與凹模分別按各自圖樣上標(biāo)注的尺寸及公差進(jìn)行加工，沖裁間隙由凸凹模刃口尺寸及公差保證，這樣就需要分別計(jì)算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差，并標(biāo)注在凸凹模設(shè)計(jì)圖樣上，這樣加工方法具有互換性，便于成批制造，主要用于簡單，規(guī)范形狀（圖形，方法或矩形）的沖件。 ①落料時(shí)，因?yàn)槁淞霞砻娉叽缗c凹模刃口尺寸

35、相等或基本一致，應(yīng)該先確定凹模刃口尺寸，即以凹模刃口尺寸為基準(zhǔn)，又因?yàn)槁淞霞叽鐣S凹模刃口的磨損而增大，為了保證凹模磨損到一定程度仍能沖出合格零件，故凹模基本尺寸應(yīng)該取落料件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸，落料凸模的基本尺寸則是凹?；境叽缟蠝p去最小合理間隙。 Dd ( D X )0 d ,,,,,,,,,,,, 3.18 D p (D d 2Cmin ) 0 p ,,,,,,,,,,, 3.19 式中 D p —落料凸模最大直徑（ mm） Dd —落料凹模最大直徑（ mm） D —工件允許最大尺寸（ mm） — 沖裁工件要求的

36、公差 X —系數(shù)，為避免多數(shù)沖裁件尺寸都偏向于極限尺寸，此處可取 X=0.5 。 對于未標(biāo)注公差可按 IT14 級計(jì)算，根據(jù)教材上表 1-3 查得，沖裁模刃口雙面間隙： Zmin 0.120mm, Z max 0.160mm d 、 p —凹、凸模制造偏差，這里可以按 IT7 來選取 : 落料刃口最大尺寸計(jì)算 160mm 凸 模 制 造 公 差 按 IT8 級 精 度 選 取 ，得 落 料尺 寸 16001 mm ， 查 表 得 凸 0.030mm, 凹 0.040mm

37、 校核間隙：｜  凸 ｜+｜  凹 ｜  Zmax  Zmin 條件，但相差不大，可作如下調(diào)整： 凸 0.4(Z max  Z  min  ) = 0.4 0.04 0.016mm 凹 0.6(Zmax Z min ) 0.6 0.04 0.024mm 則 Dd (D X ) 0 d = (160 0.5

38、 1) 0 0. 024 =159.5 00.024 D p ( Dd Z min )0 p = (160 0.12)0 0.016 =159.88 00.016 ②拉深時(shí)，拉深模直徑尺寸的確定的原則，與沖裁模刃口尺寸的確定基本相同， 只是具體內(nèi)容不同，這里不在復(fù)述。 拉深凸模和凹模的單邊間隙  Z=1.1t=2.2mm  計(jì)算凸凹模制造公差，按  IT8  級精度 選取，由附錄表  4 查得，對于拉深尺寸  68mm ， 

39、 凸  凹 0.046mm。 因拉深件注內(nèi)形尺寸，按凸模進(jìn)行配作： dP  ( d  0.5 )  p  ,,,,,,,,,,,,,  3.19 式中  d —拉深件內(nèi)形尺寸： d p —凸模尺寸： —拉深件公差，這里按IT14 級精度選取，查表附錄 4，可以 得 =1： 即有d p (68 0.5 1) 0.046 =68.5 0 0.046 拉深凹模則注凸模的基本尺寸 , 并要求按單面拉深

40、間隙配作： d d (68.5 2 2.2)0 0.046 72.900 .046 ③沖孔時(shí)，對于沖孔 6mm 孔， 凸 凹 0.020mm， 按 IT14 級精度選取，查 附表 4得： 1mm校核間隙：｜ 凸 ｜ +｜ 凹 ｜ = Zmax Z min ，滿足條件，故可以采用 凸模與凹模配合加工方法，因數(shù)由表 2-21 查得， X 0.5 ，則為： d凸 ( d X )0 凸 （6 0 0.5 1）0.020 6.50

41、 0.020 mm d凹 (d X Zmin )0 凹 （6 0.5 1 0.120）00.020 mm 6.620 0.020 mm 4 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇 模架的選用 采用落料、拉深、沖孔復(fù)合模，首先要考慮落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚是否 過 薄 。 本 次 設(shè) 計(jì) 中 凸 凹 模 的 最 小 壁 厚 為 4.9mm ， 滿 足 鋼 材 最 小 壁 厚 a 1.2t

42、 1.2 2 2.4mm的要求能夠保證足夠的強(qiáng)度，故采用復(fù)合模。 模具采用倒裝式。模座下的緩沖器兼作壓邊與頂件，另外還設(shè)有彈性卸料裝置的 彈性頂件裝置。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是操作方便，出件暢通無阻，生產(chǎn)效率高，缺點(diǎn)是彈 性卸料板使模具的結(jié)構(gòu)變復(fù)雜 ,要簡化可以采用剛性卸料板， 其缺點(diǎn)是拉深件留在剛性 卸料板中不易取出，帶來操作上的不便，結(jié)合本次設(shè)計(jì)綜合考慮，采用彈性卸料板。 從生產(chǎn)量和方便操作以及具體規(guī)格方面考慮，選擇后則導(dǎo)柱模架，由凹模外形尺 寸 250 200 ，（GBT2851.5—1990）在按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸如下

43、 上模板 340 283 45 HT250 下模板 340 283 50 ZG450 導(dǎo) 柱 28 195 20 鋼 導(dǎo) 套 28 100 42 20 鋼 凸緣模柄 60 85 Q235 模具閉合高度 MAX 245mm MIN 200mm 模具的閉合高度 所謂的模具的閉合高度 H是指模具在最低工作位置時(shí)，上下模座之間的距離，它 應(yīng)與壓力機(jī)的裝模高度相適應(yīng)。 模具的實(shí)際閉合高度，一般為： H 模 上模板厚度 墊板厚度 沖頭長度 凹模厚度

44、 4.1 ,,,,, 凹模墊板厚度 下模板厚度 沖頭進(jìn)入凹模深度 該副模具使用上墊板厚度為 10mm，凹模固定板厚度為 12mm。如果沖頭（凸凹模） 的長度設(shè)計(jì)為 110mm，凹模（落料凹模）設(shè)計(jì)為 70mm，則閉合高度為： H 模 45 10 110 67 50 - 40 242mm 4.2 模具工作部分尺寸計(jì)算 落料凹模 落料凹模采用矩形板結(jié)構(gòu)和直接通過螺釘、銷釘與下模座固定的固定方式。因生 產(chǎn)的批量大，考慮凹模的磨損和保證零件的質(zhì)量，凹模刃口采用直刃壁結(jié)構(gòu)，刃壁高 度 h 14mm ，漏料部分沿刃口輪廓

45、適當(dāng)擴(kuò)大（為便于加工，落料凹模漏料孔可設(shè)計(jì)成近似于刃口輪廓的形狀，如凹模圖） 。凹模輪廓尺寸計(jì)算如下： 凹模厚度 H kb 0.2 160 32mm 凹模壁厚 C 1.5H 1.5 32 48mm 沿送料方向的凹模長度為 L D 2C 160 2 48 256mm 根據(jù)算得的凹模輪廓尺寸，選取與計(jì)算值相近的凹模板，其尺寸為 D H 250mm 70 mm。 凹模的材料選用 C r W M，n工作部分熱處理淬硬 60 ~ 64H R C。

46、 圖 4.1 落料凹模 拉深凸模 拉深凸模刃口部分為非圓形， 為便于凸模和固定板的加工， 可設(shè)計(jì)成階梯形結(jié)構(gòu)， 并將安裝部分設(shè)計(jì)成便于加工的長圓形，通過螺釘緊固在固定板上，用銷釘定位。凸 模的尺寸根據(jù)刃口尺寸、卸料裝置和

47、安裝固定要求確定。凸模的材料選用 T8A ，工作 部分熱處理淬硬 56 ~ 60HRC 。 對于拉深凸模的工作深度，必須從幾何形狀上做的正確。為了使零件容易在拉 深后被脫下，在凸模的工作深度可以作成一定錐度 2 ~ 5 為了防止拉深件被凹模內(nèi)壓縮空氣頂癟及拉深件與凸模之間發(fā)生真空現(xiàn)象而緊 箍在凸模上，故在凸模上設(shè)計(jì)通氣孔，以使拉深后容易從凸模上取下。根據(jù)凸模尺寸 取出氣孔直徑 d 4mm ，數(shù)量為 2 個(gè)。如圖 4.2

48、 圖 4.2 拉深凸模 凸凹模 該復(fù)合模中的凸凹模是主要工作零件，其外形作為落料凸模內(nèi)形又作為拉深凹 模，并且內(nèi)、外形刃口部分都為非圓形，為便于凸凹模與凸模固定板的配合，凸凹模 的安裝部分設(shè)計(jì)成便于加工的長圓形， 通過螺釘緊固在凸模固定板上， 并用銷釘定位。 如圖 4.3 凸凹模的自由長度為： L= 凸模固定板厚度 +橡膠安裝高度 +卸料板厚度 +材料厚度 +凸凹模工作高度 =22+26+20+2+（ 42-2） =110mm。 ,,,,,,,, 4.2

49、 圖 4.3 凸凹模 彈壓御料板 彈性卸料板的尺寸可以根據(jù)彈性元件的數(shù)目以及外徑來計(jì)算。如圖 4.4 。 由于受到橡膠允許承受的載荷較大 ,安裝 ,調(diào)整 ,靈活 ,方便 ,因而是沖裁模中常用的彈性元件 ,沖裁模中用

50、于卸料的橡膠有合成橡膠和聚氨脂橡膠 ,其中聚氨脂的性能比合成橡膠優(yōu)異 ,是常用的卸料彈性元件。 為了保證卸料正常工作 ,應(yīng)該使橡膠的預(yù)緊的預(yù)壓力： F y FX ,,,,,,,,,,,,,, 4.3 橡膠的壓力與壓縮量之間不是線形關(guān)系 ,橡膠的壓縮時(shí)產(chǎn)生的壓力按下式計(jì)算 : F AP ,,,,,,,,,,,,,,, 4.4 式中 A——橡膠的橫截面積 P——橡膠與單位壓邊力 (MPa ) ,其值與橡膠的壓縮量 ,形狀及 尺寸有關(guān) 計(jì)算橡膠的自由高度 ,由下式 H自 (3.5 ～4)

51、F工作 ,,,,,,,,,,,,,,,, 4.5 2 H自4(2 1 5) 30mm 計(jì)算橡膠的裝配高度 ,由下式 H L H自 H 預(yù) ,,,,,,,,,,,,,,,,,, 4.6 H 預(yù) (0.1～ 0.15) H自 ,,,,,,,,,,,,,, 4.7 按公式計(jì)算得 : H 預(yù) 0.13 30 4mm H L 30 4 26mm

52、 圖 4.4 彈性卸料板 上墊板 墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力， 以降低模座所受的單位壓力， 防止模 座被壓出陷痕而損壞。在設(shè)計(jì)中我們把墊板的外形尺寸與凸凹模的外形尺寸相匹配，其厚 度我們設(shè)計(jì)為 10mm。在上墊板上設(shè)計(jì)了一個(gè)推桿孔，以便安裝推桿，還有四個(gè)螺釘孔以及 兩個(gè)銷孔，這些都是為了與凸凹模和拉深凸模上的各種固定零件的安裝相匹配的。在

53、圖中 標(biāo)注尺寸精度、形位公差及粗糙度。上墊板的零件圖如圖 4.5 所示。 圖 4.5 上墊板 壓邊圈 在這個(gè)設(shè)計(jì)中 , 壓邊圈借助頂桿所施的頂件力 , 既起到壓邊的效果 , 又起來把拉深 件頂出拉深凸模 , 設(shè)計(jì)高度為 15mm,如圖 4.6

54、 圖 4.6 壓邊圈 5 模具的整體安裝 5.1 模具的總裝配 由以上的設(shè)計(jì)計(jì)算，并經(jīng)繪圖設(shè)計(jì)，該端蓋落料、拉深、沖孔復(fù)合模裝配圖如圖 5.1 所示。

55、 圖 5.1 總體裝配圖 5.2 模具零件 該復(fù)合模的主要零部件在模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中已經(jīng)進(jìn)行了仔細(xì)的設(shè)計(jì)，其余的非標(biāo) 準(zhǔn)的零件可以根據(jù)需要按國標(biāo)選取使用。所有零件的明細(xì)表見表 5.1 。 表 5.1 落料、拉深、沖孔復(fù)合模零件表 件 名 稱 數(shù)量 材料 規(guī)格（㎜） 標(biāo) 準(zhǔn) 熱處理 號

56、 1 圓柱銷 2 12x60 2 上墊板 1 45 250x200x10 3 推 板 1 40 厚度 10mm 4 凸緣模柄 1 Q235 70x100 5 打 桿 1 40 15x135 6 推 桿 3 40 6x85 7 卸料螺釘 4 M12x105 8 壓邊圈 1 45 厚度 15mm 9 螺 釘 4 M10x20 10 導(dǎo)套 1 20 28x100x42 11 導(dǎo)柱 1 20 28x195 12 落料凹模 1 CrWMn 高 70mm 13 凹模

57、固定 1 45 250 板 x200x12 14 圓柱銷 2 12x100 15 推件塊 1 45 10x69 16 頂 桿 2 6x100 16 沖孔凸模 2 Cr12 13x30 17 螺 釘 5 M12x70 凸凹模固 18 1 45 250x200x22 定板  GBT119.1-2000 43～ 48HRC 40～ 45HRC JBT7646.3-1994 43～ 48H

58、RC 43～ 48HRC GB2867.6-81 48～ 52HRC GBT70.1-2000 滲碳 58～ 62HRC 滲碳 58～ 62HRC 58～ 62HRC 43～ 48HRC GBT119.1-2000 48～ 52HRC JBT7650.3-1994 43～ 48HRC 58～ 62HRC GBT70.1-2000 43～ 48HRC 19 擋料銷 3 45 16x13 JBT7649.10-1994 4

59、3～ 48HRC 6 選定沖壓設(shè)備 沖壓設(shè)備選擇是沖壓工藝過程設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它直接關(guān)系到設(shè)備的安全和使用的合理，同時(shí)也關(guān)系到?jīng)_壓工藝過程的順利完成及產(chǎn)品質(zhì)量、零件精度、生產(chǎn)效率、模具壽命、板料的性能與規(guī)格、成本的高低等一系列重要問題。 在前面的設(shè)計(jì)中，我們已經(jīng)對沖壓設(shè)備的噸位以及閉合高度等參數(shù)進(jìn)行了確定。這里根據(jù)前面所算出來的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。查表選擇壓力機(jī)，確定選用閉式單點(diǎn)壓力機(jī) J31-630B,其主要具體參數(shù)如下 : 公稱壓力 1000KN 滑塊行程 120mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 110

60、mm 工作臺尺寸 600460mm 柄孔尺寸 60 75mm 立柱間距離 420mm 工作臺板厚 110mm 7 模具的裝配 7.1 復(fù)合模的裝配 復(fù)合模一般以凸凹模作為裝配基件。其裝配順序?yàn)椋孩傺b配模架，導(dǎo)套與上模座 采用 H 7 r 6 配合，導(dǎo)柱與下模座采用 R7 h6 基軸制配合；②裝配凸凹模組件（凸凹模 及其固定板）和凸模組件（凸模及其固定板） ；③將凸凹模組件用螺釘和銷釘安裝固定在指定模座（正裝式復(fù)合模為上模座，倒裝式復(fù)合模為下模座）的相應(yīng)位置上；④以凸凹模為基準(zhǔn)，將凸模組件及凹模初步

61、固定在另一模座上，調(diào)整凸模組件及凹模的位置，使凸模刃口和凹模刃口分別與凸凹模的內(nèi)、外刃口配合，并保證配合間隙均勻 后固緊凸模組件與凹模；⑤試沖檢查合格后，將凸模組件、凹模和相應(yīng)模座一起鉆鉸 銷孔；⑥卸開上、下模，安裝相應(yīng)的定位、卸料、推件或頂出零件，再重新組裝上、 下模，并用螺釘和定位銷緊固。 7.2 凸、凹模間隙的調(diào)整 沖模中凸、凹模之間的間隙大小及其均勻程度是直接影響沖件質(zhì)量和模具使用壽命的主要因素之一，因此，在制造沖模時(shí)，必須要保證凸、凹模間隙的大小及均勻一致性。通常，凸、凹模間隙的大小是根據(jù)設(shè)計(jì)要求在凸、凹模加工時(shí)保證，而凸、凹模之間間隙的均勻性則是在模具裝配時(shí)保證的。 沖模裝配時(shí)調(diào)整凸、凹模間隙的方法很多，需根據(jù)沖模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、間隙值的大小和裝配條件來確定。這里用墊片法來調(diào)整。 墊片法是利用厚度與凸、凹模單面間隙相等的墊片來調(diào)整間隙，是簡便而常用的一種方法。其方法如下： ①按圖樣要求組裝上模與下模，其中一般上模只用螺釘稍微擰緊，下模用螺釘和銷釘緊固。 ②在凹模刃口四周墊入厚薄均勻、厚度等于凸、凹模單面間隙的墊片（金屬片或紙片），再將上、下模合模，使凸模進(jìn)入響應(yīng)的凹?？變?nèi)，并用等高墊鐵墊起。 ③觀察凸模能否順利進(jìn)入凹模，并與墊片能否有良好的接觸。若在某方向上與墊片接觸的松緊程