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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
題 目：帶輪的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)
院 （部）：
專 業(yè)：
班 級：
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師：
完成日期：
目 錄
摘 要··································································Ⅲ
ABSTRACT····························································Ⅳ
1 前 言
1.1 選題背景·····························································1
1.2課題設(shè)計(jì)思路·························································1
1.3設(shè)計(jì)過程中的難點(diǎn)·····················································2
2 工藝分析及計(jì)算
2.1工件的基本信息分析···················································3
2.2工藝分析·····························································3
2.2.1工序計(jì)算 ·························································4
2.2.2計(jì)算毛坯直徑······················································5
2.2.3工藝方案的確定·····················································7
2.2.4排樣及搭邊·························································8
2.3工藝計(jì)算·····························································9
2.3.1工藝力的計(jì)算及壓力機(jī)的選擇········································9
2.3.2主要工作部分尺寸計(jì)算··············································12
3模具設(shè)計(jì)
3.1落料拉深復(fù)合模的設(shè)計(jì)················································15
3.1.1落料拉深復(fù)合模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)············································15
3.1.2落料拉深復(fù)合模主要零件設(shè)計(jì)········································16
3.2沖孔模設(shè)計(jì)··························································19
3.2.1沖孔模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)····················································19
3.2.2沖孔模主要零件設(shè)計(jì)················································20
3.3翻邊模設(shè)計(jì)··························································22
3.3.1翻邊模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)····················································22
3.3.2翻邊模主要零件設(shè)計(jì)················································22
3.4切邊整形復(fù)合模的設(shè)計(jì)················································24
3.4.1切邊整形復(fù)合模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)············································24
3.4.2切邊整形復(fù)合模主要零件設(shè)計(jì)········································25
3.5擴(kuò)口壓平復(fù)合模的設(shè)計(jì)················································27
3.5.1擴(kuò)口壓平復(fù)合模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)············································27
3.5.2擴(kuò)口壓平復(fù)合模主要零件設(shè)計(jì)········································27
4 結(jié) 論································································31
謝 辭··································································32
參考文獻(xiàn)·······························································33
摘 要
本文是對拉深件進(jìn)行工藝分析及模具設(shè)計(jì)。該工件是一個(gè)圓筒形拉深件，另外該工件的底部帶有通孔，需進(jìn)行沖孔翻邊，雖然形狀不太復(fù)雜但肯定不能一次成形。通過對零件各部分進(jìn)行計(jì)算分析后才能最終確定加工工序。工件整個(gè)成形過程所涉及的工序有：落料、拉深、沖孔、翻邊等四步。通過計(jì)算分析得翻邊能一次成形，所以不需進(jìn)行預(yù)拉深，而計(jì)算可知拉深可一次成形，所以確定最終工藝方案為：落料與拉深復(fù)合，沖孔、翻邊復(fù)合。在確定工藝方案的基礎(chǔ)上對主要模具進(jìn)行設(shè)計(jì)，分析工件成型過程，設(shè)計(jì)模具的結(jié)構(gòu)并畫出模具裝配圖及零件圖。在本次設(shè)計(jì)中主要對落料拉深復(fù)合模以及沖孔、翻邊模進(jìn)行設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：拉深；落料拉深復(fù)合模；
ABSTRACT
The thesis is focus on the process analysis and mold design of the drawing.The workpiece we design is a cylinder-shaped drawing parts,which has a hole at the bottom.The workpiece should be punched and flanged.Although the shape is not very complex,it couldn’t be shaped by one step.We can determine the processing by analyzing the parts of the workpiece.The process include several steps:blanking,drawing,punching and flanging.By analysis,we know that the flanging can be finished by one step.There should not be a pre-drawing.However,the drawing can be achieved easily.Therefore,the final process is compounding the blanking with the drawing, the punching die and flanging die.Besides,we should design the main die,analyse the process,design the structure of the die and draw the assembly and workpiece picutures.In this graduation project,we mainly design the blanking drawing die, the punching die and flanging die.
Key words: drawing die； blanking drawing compound die；
XIV
1前 言
1.1選題背景
帶輪是帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中重要的零件之一。它是一種用途十分廣泛、年需求量很大的機(jī)械傳動(dòng)零件。
隨著機(jī)械工業(yè)特別是汽車制造業(yè)的發(fā)展，節(jié)約原材料，降低能耗，提高整機(jī)的質(zhì)量是普遍關(guān)注的大問題。因此，對作為機(jī)械傳動(dòng)零件的帶輪如何優(yōu)化設(shè)計(jì)，改革加工方法，對促進(jìn)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展具有特別重要的意義。對于發(fā)達(dá)的現(xiàn)代工業(yè)來說，笨重的鑄鐵帶輪已較難適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)化發(fā)展的需求。為此人們一直尋求一種新的替代品，進(jìn)而突破傳統(tǒng)工藝。
采用鋼板沖壓制作的皮帶輪在這種時(shí)代背景下應(yīng)運(yùn)而生，采用鋼板制作的皮帶輪是一種輕型結(jié)構(gòu)的帶輪(通稱鈑制帶輪)。沖壓皮帶輪作為皮帶輪的一種新型的結(jié)構(gòu)型式，以其精度高、重量輕、節(jié)能、節(jié)材、動(dòng)平衡好、生產(chǎn)效率高，無環(huán)境污染等特點(diǎn)，己被汽車工業(yè)廣泛應(yīng)用，鑄鐵等型式的傳統(tǒng)皮帶輪將會(huì)逐漸減少使用，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
同其他制造帶輪的工藝方法相比，沖壓帶輪的有著巨大的優(yōu)勢：
(1)在具有足夠剛度的條件下，沖壓皮帶輪重量輕，比鑄鐵帶輪輕3/4以上。
(2)材料密度和壁厚均勻。因其是整體結(jié)構(gòu)，成形工藝合理，尺寸精度高(即槽面徑向跳動(dòng)量一般在0.1一0. 2 )，動(dòng)平衡性好，慣量小。
(3)同脹壓法相比，所用工具和模具的費(fèi)用低(為脹壓模具費(fèi)的1/5)，而且強(qiáng)度高，壽命長，同時(shí)這種沖壓成形的皮帶輪具有可通用性，在工序周轉(zhuǎn)和運(yùn)輸過程中的損壞率低。
(4)節(jié)能、節(jié)料、低成本。沖工藝能耗低，優(yōu)于鑄鐵帶輪的鑄造與退火等能耗工序，節(jié)約能源材料在50%以上，效率高，每分鐘可加工數(shù)件。
(5)無環(huán)境污染。工人勞動(dòng)條件好，勞動(dòng)強(qiáng)度低。
1.2課題設(shè)計(jì)思路
本設(shè)計(jì)為一多工序生產(chǎn)的筒形翻邊件，該零件為一階梯圓筒形拉深件，其形狀雖然簡單但成形工序較多，且產(chǎn)品批量較大，不宜采用單一工序生產(chǎn)，而用級進(jìn)模結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，所以盡量采用復(fù)合模。
設(shè)計(jì)模具前首先通過計(jì)算確定方案的可行性，對工件進(jìn)行工藝分析，計(jì)算毛坯寸，進(jìn)而確定工藝方案，進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。
通過分析此工件，可以發(fā)現(xiàn)雖然其結(jié)構(gòu)簡單，但是所需的工序較多，有落料、拉深、沖孔、翻邊、擴(kuò)口、壓平六個(gè)工序，因此如何確定工序順序及各工序的復(fù)合成為此課題的關(guān)鍵。
1.3設(shè)計(jì)過程中的難點(diǎn)
本設(shè)計(jì)為一多工序生產(chǎn)的零件，筒形拉深成形時(shí), 采用一次或多次成形工藝方法，同時(shí)要考慮到翻邊能否一次完成，保證零件能夠通過制定的工序生產(chǎn)出來。在該工藝過程中, 考慮材料在各個(gè)變形方向的成形極限, 從而預(yù)留足夠的坯料?？紤]工藝可行性與零件性能，選擇較合理的工藝順序是本次設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)，分析各個(gè)工序?qū)Σ牧闲阅芤约傲慵鹊挠绊?。再就是在擴(kuò)口翻邊工序進(jìn)行時(shí)對模具的設(shè)計(jì)要求較高，需要用到斜楔滑塊機(jī)構(gòu)，必須保證模具設(shè)計(jì)的可行性，這是另一個(gè)難點(diǎn)。
2對工件進(jìn)行工藝分析
2.1工件的基本信息分析
本課題研究的是一帶輪的工藝分析及模具設(shè)計(jì)，查資料知該工件是柴油機(jī)的通風(fēng)口座子，其材料采用08冷軋鋼板，年生產(chǎn)批量較大。工件具體尺寸信息如圖2.1
圖2.1 工件圖
帶輪零件圖
該零件為簡單軸對稱零件，且無尖銳的圓角，所以適合采用拉深工藝。雖然零件形狀不太復(fù)雜，但成形成形工序較多，且產(chǎn)品批量較大，需進(jìn)一步進(jìn)行工藝分析計(jì)算確定工序。
本次設(shè)計(jì)的零件為一筒形件, 且中間帶有通孔，需進(jìn)行拉深翻邊成形。 所用材料為08 冷軋鋼板, 料厚1.5mm , 大批量生產(chǎn)。零件帶有法蘭, 外形對稱, 無其他形狀突變及尖角。通過對筒形件拉深的設(shè)計(jì)，分析了解材料的成型極限，研究拉深過程中避免各種缺陷出現(xiàn)的解決方案。
2.2工藝分析
本課題研究的是拉深件的計(jì)算機(jī)工藝分析及模具設(shè)計(jì)，此工件為一圓筒形階梯拉深件，底部帶有通孔，需進(jìn)行翻邊加工。要求大批量生產(chǎn)，尺寸也較大。工件形狀簡單，拉深過程中應(yīng)力變形均勻，但不能一次成形，需要落料、拉深、沖孔、翻邊、擴(kuò)口、壓平等工序，需先進(jìn)行工藝計(jì)算，確定工序。
首先對擴(kuò)口壓平部分進(jìn)行計(jì)算，確定出需要的翻邊高度，然后核對極限翻邊系數(shù)確定能否一次成形，分析是否需要預(yù)先拉深再進(jìn)行翻邊，再計(jì)算確定拉深能否一次成形，對于落料、沖孔部分的計(jì)算相對簡單，拉深翻邊工序確定后，計(jì)算毛坯尺寸，可直接進(jìn)行計(jì)算。模具設(shè)計(jì)過程中考慮工藝的可行性，對工序進(jìn)行確定后進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。
2.2.1工序計(jì)算
（1）擴(kuò)口
擴(kuò)口是將空心件或管子端部直徑加以擴(kuò)大的沖壓工序。不同的擴(kuò)口形式有不同的毛坯計(jì)算公式，對于此帶輪，屬于平口型擴(kuò)口件。
由公式
得到 (mm)
所以要經(jīng)過擴(kuò)口壓平得到最后的零件，必須滿足拉深后的翻邊高度為
18.5-11+3=10.5
（2）翻邊
由上一步可知道所需要的翻邊高度為10.5，應(yīng)當(dāng)核算能否采用一次翻邊達(dá)到零件要求的高度
查表（6-1）[10]取極限翻邊系數(shù)Kmin=0.65
求最大翻邊高度[10]:
Hmax=D/2(1-Kmin)+0.43r+0.72t （2.2a）
=56/2(1-0.65)+0.43×2.5+0.72×1.5
=12.68(mm)
零件實(shí)際翻邊高度H=10.5<12.68。所以，直接翻邊能夠達(dá)到零件高度，不需要預(yù)先拉深在進(jìn)行翻邊
（3）根據(jù)翻邊高度求出沖底孔的尺寸
由公式
沖底孔直徑
r=2.5 翻邊凸模底部圓角半徑
h=10.5 翻邊高度
得 =42.35 mm
校核翻邊系數(shù)
由公式 K=/dm 得 K=0.7
查得08鋼的極限翻邊系數(shù)是0.65，故所求得的底孔直徑滿足翻邊條件。
（4）拉深
該零件屬于有凸緣圓筒形件的拉深?，所需拉深高度為H=11 mm
零件凸緣相對直徑 DP1/dp=1.61>1.4 屬于寬凸緣拉深件
確定能否一次拉出
相對拉深高度 h/d=0.18
凸緣相對直徑 dp/d=0.894
毛坯相對厚度 t/D=0.917
查表得 h1/d1=0.32 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于零件的h/d=0.18
故零件可一次拉深出來
2.2.2計(jì)算毛坯直徑
計(jì)算毛坯的分析圖如圖2.5，計(jì)算數(shù)據(jù)。
毛坯直徑按下式計(jì)算：
D 毛坯直徑
A0 包括修邊余量的拉深件的表面積
拉深件各部分表面積之和
代入數(shù)值計(jì)算可得 D=109mm
圖2.2 計(jì)算毛坯外形尺寸圖
第一套模具落料拉深工序復(fù)合，得到如下圖示零件
圖2.3 拉深后零件圖
第二套模具單工序沖孔后得到零件如下圖示
圖2.4 沖孔后零件圖
第三套模具單工序翻邊后得到如下圖零件
圖2.5 翻邊后零件圖
第四套模具切邊整形工序復(fù)合得到如下圖示零件
圖2.6切邊整形后零件圖
2.2.3工藝方案的確定
本次設(shè)計(jì)的加工工序包括以下基本工序：落料、拉深、沖孔、翻邊、擴(kuò)口、壓平、切邊整形等。
根據(jù)這些基本工序可以擬出以下幾種方案：
方案一，落料、拉深、沖孔、翻邊、擴(kuò)口、壓平、切邊整形依次順序進(jìn)行；
方案二，落料拉深復(fù)合、沖孔、翻邊、擴(kuò)口壓平復(fù)合、切邊整形依次順序進(jìn)行；
方案三，落料拉深沖孔翻邊復(fù)合、擴(kuò)口壓平復(fù)合、切邊整形依次順序進(jìn)行；
方案四，落料拉深復(fù)合、沖孔翻邊復(fù)合、擴(kuò)口壓平復(fù)合、切邊整形依次順序進(jìn)行；
方案五，采用級進(jìn)模進(jìn)行加工。
分析比較上述五種方案，可以看出：
各個(gè)工序分別依次進(jìn)行時(shí)，模具結(jié)構(gòu)簡單，易制造，但是生產(chǎn)周期長，精度不能保證，而且浪費(fèi)模具材料，因此，方案一被排除；
方案三最大限度的對模具進(jìn)行復(fù)合，既考慮了操作，也考慮了成本效率，似乎是最合理的方案，但是在實(shí)際設(shè)計(jì)中會(huì)出現(xiàn)問題，由于沖孔與拉深復(fù)合，會(huì)使拉深凸模的壁厚受到限制，不能達(dá)到模具最小壁厚的要求，所以被排除，同時(shí)方案四也被排除；
方案五生產(chǎn)效率高且操作安全，但是其模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造周期長，生產(chǎn)成本高，因此只有在特大量生產(chǎn)中才比較適宜，排除；
方案二沒有上述缺點(diǎn)，把結(jié)構(gòu)、成本、生產(chǎn)效率都加以考慮，結(jié)構(gòu)相對簡單，能夠節(jié)省制造費(fèi)用。因此最終確定第二種方案。各工序得到零件圖見
2.2.4排樣及搭邊
該工件展開后是以規(guī)則圓形，軸對稱，所以毛坯外形也是一規(guī)則圓形。排樣是指工件在條料、帶料或板料上布置的方法。
工件排樣根據(jù)落料工序設(shè)計(jì)，考慮操作方便及模具結(jié)構(gòu)簡單，由于件展開尺寸大于65mm，因此采用單行排列，查表2-16[13]得 搭邊值a1=2mm,a=2mm,采用擋料銷擋料，則：
條料寬：b=109+2a=113mm
條料的進(jìn)距為：h=109+a1=111mm
條料的利用率：
η=s/h??b×100﹪=16312.26/113×111×100﹪=76.45﹪ (2.2f)
圖2.7毛坯排樣圖
2.3工藝計(jì)算
2.3.1力的計(jì)算及壓力機(jī)的選擇
（1）落料拉深復(fù)合工序
落料力計(jì)算：
查式（2-7）[13]
查附錄A1[13]：τ=260~360MPa
F落=1.3×L×t×τ （2.3a）
=1.3×π·D×1.5×300
=1.3×3.14×109×1.5×300
=136.9KN
落料卸料力：
查式（2-11）[13]
F卸=k卸·F落 （2.3b）
=0.04×136.9
=5.5KN
落料總壓力：
F總= F落·F卸
=136.9+5.5
=142.4KN
拉深力計(jì)算：
P=kπd·tσb （2.3c）
由表4-18[13]查得因數(shù)k=0.95
查附錄A1[13]：σb=400MPa
P=0.95×3.14×61×1.5×400
=69KN
壓邊力計(jì)算：
查表4-16[13]得P=2.5MPa
Q=A·P
=π/4[D2-(d1+2r凹)2] P
=π/4[1092-(61+2×8)2] ×2.5
=6120.92
≈6.1KN
落料拉深復(fù)合工序總壓力：
F= F總+P+Q
=142.4+69+6.1
=218KN
F壓≥（1.6~1.8）F
≥348~3924KN
查表2-2[14]得：選用J23—400KN壓力機(jī)。
（2）沖孔工序
沖孔力：
查式（2-1）[10]
F沖=1.3L·t·τ (2.3e)
=1.3×π×31×1.5×300
≈53KN
卸料力：
查式（2-11）[13]
F卸=k卸·F落 （2.3b）
=0.04×53
=2.1KN
F壓≥（1.6~1.8）F
≥88~98KN
查表2-2[14]得：選用J23—100KN壓力機(jī)。
（3）翻邊工序
翻邊力：
查式（6-12）[10]
F翻=1.1π·t·σs·(D-d0) (2.3d)
=1.1×3.14×1.5×300×(61-43)
=24.868KN
≈25KN
F壓≥（1.6~1.8）F
≥132.8~149.4KN
查表2-2[14]得：選用J23—250KN壓力機(jī)。
（4）切邊整形工序
整修時(shí)所需的力可按照下式近似計(jì)算
式中 L 整修周邊長度
s 總得雙邊金屬切削量
n 同時(shí)卡在凹模內(nèi)的零件數(shù)
t 材料厚度
抗剪強(qiáng)度
代入數(shù)值得 Fc=40280.55N
=40KN
F壓≥（1.6~1.8）F
≥64~72KN
同時(shí)考慮到零件凹模周界等選用J23—100KN壓力機(jī)。
（5）擴(kuò)口翻邊工序
F 擴(kuò)口力
t 毛坯厚度
D 毛皮直徑
d 擴(kuò)口部分直徑
凹模與毛坯接觸面的摩擦系數(shù)
材料屈服點(diǎn)
凹模圓錐角
K 速度系數(shù)在曲柄壓力機(jī)上工作時(shí)，K=1.15
代入數(shù)值可得 F=48.52KN
同時(shí)考慮到斜楔滑塊機(jī)構(gòu)及凹模周界工作臺(tái)尺寸的問題選擇壓力機(jī)為J23-160
2.3.2主要工作部分尺寸計(jì)算
（1）落料模：
D=109 該工件不要求外形尺寸，因此以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上。
凸模與凹模單邊間隙值：
Z=1.1t （2.3f）
=1.1×1.5
=1.65mm
δd+δp≤Zmax-Zmin
查表2-10[15]得：x=0.5
落料凹模尺寸：
Dd=(D-x?)0+δd (2.3g)
=(109-0.5×1.15)0+0.035
≈108.650+0.035
落料凸模尺寸：落料凸模各部分尺寸按照上述凹模相應(yīng)部分尺寸配合加工保證雙面間隙0.025-0.035mm。
(2)拉深模：
查表5-30[16]得：
δd+δp=0.08+0.05≤Zmax-Zmin
?=0.5 D=600+0.40
查表4-75[17]得：
拉深凹模尺寸：
Dd=(D+0.4?+2C)0 +δd (2.3i)
=(60+0.4×0.4+2×0.16)0 +0.08
=63.36 0 +0.08
拉深凸模尺寸：
Dp=((D+0.4?)0 –δp (2.3j)
=60.160 -0.05
(3)沖孔模：
查表2-10[10]得：
δd+δp=0.02+0.03≤Zmax-Zmin
查表2-11[10]得：x=0.75 d=310 +0.62
沖孔凸模尺寸：
查式（2-8）[10]：
dp=(d+x?)0 -0.02
=(31+0.75×0.62)
≈42.740 -0.02
沖孔凹模尺寸：沖孔凹模各部分尺寸按照上述凸模相應(yīng)部分尺寸配合加工保證雙面間隙0.100-0.140mm
(4)翻邊模：
查表4-23[10]:
δd+δp=0.02+0.03≤Zmax-Zmin
D=600 -0.74
翻邊凹模尺寸：
dd=（D-0.75?）0 +δd
=（61-0.75×0.74）0 +0.03
=60.450 +0.03
翻邊凸模尺寸：
dp=（D-0.75?-2Z）0 -δp
=（61-2×1.65）0 -0.02
=57.70 -0.02
（5）切邊整形工序
查表5-30[16]得：
δd+δp=0.08+0.05≤Zmax-Zmin
?=0.36 D=850+0.40
查表4-75[17]得：
dd=（D-0.75?）0 +δd
=（85-0.75×0.74）0 +0.09
=84.730 +0.09
dp=（dd -0.75?-2Z）0 -δp
=（84.73-2×1.65）0 -0.09
=84.650 -0.09
3模具設(shè)計(jì)
3.1落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)
3.1.1落料拉深復(fù)合模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）模具總體結(jié)構(gòu)選擇
在確定采用復(fù)合模后，還需考慮采用正裝式還是倒裝式復(fù)合模。采用正裝式復(fù)合模時(shí)，加工得到的工件由下模的推件裝置向上推出，而條料則由上模卸料裝置脫出，二者混雜在一起，不方便分裝，如果來不及排除廢料或工件就進(jìn)行下一次沖壓就容易導(dǎo)致模具刃口崩裂。采用倒裝式復(fù)合模時(shí)，拉深后工件嵌在上模部分的拉深凹模內(nèi)，由上模的推件裝置推出，再由壓力機(jī)上附加的接件裝置接走，條料則由下模的卸料裝置脫出。這種操作既方便又安全，同時(shí)還能保證較高的生產(chǎn)率。因此，該副落料拉深復(fù)合模采用倒裝結(jié)構(gòu)。
（2）推件裝置
該副模具采用倒裝式復(fù)合模，落料拉深后工件嵌在上模部分的落料凹模內(nèi)，需由推件裝置將其推出。推件裝置可分剛性和彈性推件裝置。彈性推件裝置在沖裁時(shí)對工件有壓平作用，故能保證工件平整度和尺寸精度。而采用剛性推件裝置式，工件平整度和尺寸精度比用彈性推件裝置時(shí)要低些，但剛性推件裝置推件可靠，可以將工件穩(wěn)當(dāng)?shù)赝瞥霭寄！Ｓ捎谠摴ぜ叽缇纫蟛桓?，采用剛性推件裝置即可，本次設(shè)計(jì)選用45鋼材料的推件塊。
（3）卸料裝置
復(fù)合模沖裁時(shí)，條料將卡在凸凹模外緣，因此需要下模裝卸料裝置。卸料裝置有兩種形式：一種是將卸料零件裝在卸料板與凸凹模固定板之間；另一種是將卸料零件裝設(shè)在下模板下面。由于該工件卸料力不大，故采用后一種形式進(jìn)行卸料，結(jié)構(gòu)簡單，剛性卸料裝置。
（4）導(dǎo)向裝置
由于工件為拉深件，精度要求不高，而且落料凹模周界較大，工件材料厚度適中，故采用中間導(dǎo)柱模架。
（5）工作過程
該副模具在一次沖裁過程中完成落料拉深兩個(gè)工序，生產(chǎn)效率高，節(jié)省模具材料。沖壓時(shí)，13-凸凹模和5-落料凹模進(jìn)行落料。上模繼續(xù)下行，20-壓邊圈壓住板料，凸模和凸凹模對板料進(jìn)行拉深，完成一次拉深工序后，條料卡在13-凸凹模外緣，通過11-卸料板進(jìn)行卸料，工件嵌在凸凹模內(nèi)，由8-推件塊將其推出，完成一次沖壓工序。
1-下模座 2-銷釘 3-固定板 4-彈簧 5-落料凹模 6-導(dǎo)套導(dǎo)料板 7-固定板 8-上模座 9-導(dǎo)套 10-墊板 11-卸料板 12-銷釘 13-凸凹模 14-模柄 15-打桿 16-銷釘 17-推件塊 18-螺釘 19-拉深凸模 20-壓邊圈 21-導(dǎo)柱 22-螺釘 23-卸料螺釘
圖3.1.1 落料拉深復(fù)合模
3.1.2 落料拉深復(fù)合模主要零件的設(shè)計(jì)
對于復(fù)合模來說，工作部分包括凸凹模、凸模和凹模三個(gè)主要零件?，F(xiàn)在這副模具的凸凹模用電火花切割一次割出，所以要將凸凹模的刃口尺寸全部算出，其外形尺寸按落料凸模計(jì)算，內(nèi)孔尺寸按拉深凹模計(jì)算。凸模按凸凹模內(nèi)孔線切割。凹模也用線切割加工，無論是光電跟蹤還是程序控制的線切割，在制作光電跟蹤圖或者計(jì)算輸入方程是，均需以凹模刃口工作部分尺寸作為依據(jù)，因此凹模刃口尺寸也需計(jì)算。
由于凸凹模、凸模和凹模三個(gè)零件都需要進(jìn)行線切割，而且三者之間的尺寸有一定的聯(lián)系，所以可以連續(xù)加工。首先，加工一塊凹模外形尺寸的模具板材，確定壓力中心，在板材上線切割出凹模的刃口，調(diào)節(jié)線切割設(shè)備選用合適的鉬絲使切割量小于凸、凹模間隙，在切下的廢料上切割出拉深凹模刃口，接下來在切下的廢料上切割出拉深凸模，然后在數(shù)控銑床上銑出凸模曲面，完成模具工作零件的加工。
（1） 落料凹模的設(shè)計(jì)
選用材料：Cr12MoV；
外形尺寸：Φ200×50；
加工后熱處理：58—62HRC；
凹模采用兩個(gè)Φ16圓柱銷定位，通過四個(gè)M16圓柱銷固定在下模座上。
圖3.1.2落料凹模
（2） 凸凹模設(shè)計(jì)
選用材料：Cr12MoV；
內(nèi)孔圓角半徑為8mm；
加工后熱處理：58—62HRC；
凸凹模用凸凹模固定板固定，凸凹模固定板通過兩個(gè)M12螺釘定位，六個(gè)圓柱銷將其與墊板固定在上模座上。
圖3.1.3凸凹模
（3）拉深凸模設(shè)計(jì)
選用材料：Cr12MoV；
凸模圓角半徑為3mm；
拉深凸模通過三個(gè)螺釘過定在下模座上。
圖3.1.4拉深凸模
（4）壓邊圈的設(shè)計(jì)
板料在拉深時(shí)，其板料除了受到徑向拉應(yīng)力還同時(shí)受到切向壓應(yīng)力的用。這時(shí)，
圖3.1.5壓邊圈
在變形過程中，板料不僅徑向移動(dòng)，同時(shí)還伴隨著切向的壓縮變形。毛坯嚴(yán)重起皺后，不僅有損拉深件的質(zhì)量，而且常常由于起皺后的毛坯不易從凸凹模之間的間隙通過，以致增大了拉深力，而使沖件拉裂。即使輕微起皺的毛坯可以勉強(qiáng)通過凸模與凹模的間隙，但還是會(huì)在零件的側(cè)壁上遺留下痕跡，影響了拉深件的表面質(zhì)量。因此，在下模設(shè)置壓邊圈。
但是，當(dāng)壓邊力加到板料上時(shí)，整個(gè)的板料都承受著一定的壓邊力。這時(shí)的板料在凹模斷面和壓邊圈之間的摩擦力增加。當(dāng)板料逐漸進(jìn)入凹模以后，坯料的外徑逐漸減小。這時(shí)，即使壓邊力是一定值，但是受壓面積卻越來越少，因而使得單位面積上的壓力逐漸地增大。這樣，被拉深的坯料在凹模端面上的部分就受到越開越大的摩擦力，相應(yīng)的也就增大了拉深力，由此造成了沖件的側(cè)壁減薄和高度的增加，甚至很容易使沖件拉裂。因此選擇合適的壓邊力以及合理的形狀很重要。
3.2沖孔模設(shè)計(jì)
3.2.1沖孔模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）總體結(jié)構(gòu)選擇
該副復(fù)合模結(jié)構(gòu)較為簡單，沖孔廢料由凹模通孔落下，操作簡單安全，并能保證較高的生產(chǎn)率。
（2）導(dǎo)向裝置
由于該工件精度要求不高，材料厚度適中，故采用中間導(dǎo)柱模架
圖3.2.1沖孔模
1-下模座 2-螺釘 3-導(dǎo)柱 4-凹模 5-卸料板 6-導(dǎo)套 7- 上模座
8-彈簧 9-卸料螺釘 10-墊板 11止轉(zhuǎn)銷 12-模柄 13-凸模 14-螺釘
15-銷釘 16-固定板 17-銷釘 18-墊板
（3）工作過程
沖壓工作開始，上模板下行，13-沖孔凸模與4-凹模相配合進(jìn)行沖孔，廢料從下面通孔落出，工件加工完后上模板上行，5-卸料板在彈簧的作用下將工件推出，整個(gè)工序完成。
3.2.2沖孔模主要零件設(shè)計(jì)
（1） 沖孔凸模的設(shè)計(jì)
選取材料：Cr12MoV；
外形尺寸：如圖示；
沖孔凸模用凸模固定板進(jìn)行固定。該凸模以臺(tái)肩與固定板固定凸模與凸模固定板的配合部分，采用過渡配合H7/m6。
圖3.2.2沖孔凸模
（2） 凹模設(shè)計(jì)
選用的模具材料：Cr12MoV；
外形尺寸：如圖示；
凸凹模用凸凹模固定板固定在下模板上。
圖3.2.3沖孔凹模
3.3 翻邊模設(shè)計(jì)
3.3.1 翻邊模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）總體結(jié)構(gòu)選擇
該副復(fù)合模結(jié)構(gòu)較為簡單，直接由單工序模翻邊成功，操作簡單安全，并能保證較高的生產(chǎn)率。
（2）導(dǎo)向裝置
由于該工件精度要求不高，材料厚度適中，故采用中間導(dǎo)柱模架
1-下模座 2-墊板 3-銷釘 4-凹模 5-卸料板 6-彈簧 7- 導(dǎo)套8-上模座 9-凸模固定板 10-墊板 11-卸料螺釘 12-止轉(zhuǎn)銷 13-模柄 14-凸模 15-螺釘 16-銷釘 17-螺釘 18-導(dǎo)柱
圖3.3.1沖孔模
3.3.2翻邊模主要零件設(shè)計(jì)
（1）翻邊凹模的設(shè)計(jì)
選用的模具材料：Cr12MoV；
外形尺寸：Φ160×49；
翻邊凹模用凹模固定板固定，凹模固定板用兩個(gè)圓柱銷四個(gè)螺釘固定，與墊板一同固定在上模座上。
圖3.3.2翻邊凹模
（2）翻邊凸模的設(shè)計(jì)
選用的模具材料：Cr12MoV；
外形尺寸：Φ72×67；
翻邊凸模用凸模固定板進(jìn)行固定。該凸模以臺(tái)肩與固定板固定凸模與凸模固定板的配合部分，采用過渡配合H7/m6。
圖3.3.3翻邊凸模
3.4切邊整形復(fù)合模設(shè)計(jì)
3.4.1切邊整形復(fù)合模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）模具總體結(jié)構(gòu)選擇
在確定采用復(fù)合模后，還需考慮采用正裝式簡單結(jié)構(gòu)。采用正裝式復(fù)合模時(shí)，加工得到的工件隨下模運(yùn)動(dòng)，而有彈簧連接的下模會(huì)把零件彈出，可以很方便的取走零件。廢料則由安裝在下模上的廢料刀切斷滑落。這種操作既方便又安全，同時(shí)還能保證較高的生產(chǎn)率。因此，該副落料拉深復(fù)合模采用正裝結(jié)構(gòu)。
（2）卸料裝置
復(fù)合模沖裁時(shí)，條料將卡在凸凹模外緣，因此需要下模裝卸料裝置。卸料裝置有兩種形式：一種是將卸料零件裝在卸料板與凸凹模固定板之間；另一種是將卸料零件裝設(shè)在下模板下面。由于該工件卸料力不大，故采用后一種形式進(jìn)行卸料，結(jié)構(gòu)簡單，剛性卸料裝置。
（3）導(dǎo)向裝置
由于工件為拉深件，精度要求不高，而且落料凹模周界較大，工件材料厚度適中，故采用中間導(dǎo)柱模架。
（4）工作過程
該副模具在一次沖裁過程中完成整形切邊兩個(gè)工序，生產(chǎn)效率高，節(jié)省模具材料。上模下行時(shí)，11-凸模和4-整形凹模進(jìn)行整形。上模繼續(xù)下行，11-切邊凸模與3-切邊凹模進(jìn)行切邊，完成一次工序后，工件在凸凹模內(nèi)，人工將其推出，完成一次沖壓工序。
1-下模座 2-銷釘 3-切邊凹模 4-整形凹模 5-固定板 6-上模座 7-墊板 8-銷釘 9-螺釘 10-模柄 11-凸模 12-螺釘 13-導(dǎo)套 14-卸料螺釘 15-導(dǎo)柱 16-彈簧 17-墊板 18-螺釘
圖3.4.1 切邊整形復(fù)合模
3.4.2 切邊整形復(fù)合模主要零件的設(shè)計(jì)
對于復(fù)合模來說，工作部分包括凸凹模、凸模和凹模三個(gè)主要零件?，F(xiàn)在這副模具的凸凹模用電火花切割一次割出，所以要將凸凹模的刃口尺寸全部算出，其外形尺寸按落料凸模計(jì)算，內(nèi)孔尺寸按拉深凹模計(jì)算。凸模按凸凹模內(nèi)孔線切割。凹模也用線切割加工，無論是光電跟蹤還是程序控制的線切割，在制作光電跟蹤圖或者計(jì)算輸入方程是，均需以凹模刃口工作部分尺寸作為依據(jù)，因此凹模刃口尺寸也需計(jì)算。
由于凸凹模、凸模和凹模三個(gè)零件都需要進(jìn)行線切割，而且三者之間的尺寸有一定的聯(lián)系，所以可以連續(xù)加工。首先，加工一塊凹模外形尺寸的模具板材，確定壓力中心，在板材上線切割出凹模的刃口，調(diào)節(jié)線切割設(shè)備選用合適的鉬絲使切割量小于凸、凹模間隙，在切下的廢料上切割出拉深凹模刃口，接下來在切下的廢料上切割出拉深凸模，然后在數(shù)控銑床上銑出凸模曲面，完成模具工作零件的加工。
（1）凸模的設(shè)計(jì)
選用材料：Cr12MoV；
外形尺寸：Φ96×51；
加工后熱處理：58—62HRC；
凸模用凸模固定板進(jìn)行固定。該凸模以臺(tái)肩與固定板固定凸模與凸模固定板的配合部分，采用過渡配合H7/m6。
圖3.4.2整形凸模
（2）整形凹模設(shè)計(jì)
選用材料：Cr12MoV；
加工后熱處理：58—62HRC；
整形凹模通過三個(gè)M12卸料螺釘將其固定在下模座上，通過彈簧的力使其完成整形工序
圖3.4.3整形凹模
（3）切邊凹模設(shè)計(jì)
選用材料：Cr12MoV；
拉深凸模通過四個(gè)螺釘過定在下模座上。
圖3.4.4整形凹模
3.5擴(kuò)口壓平復(fù)合模設(shè)計(jì)
3.5.1擴(kuò)口壓平復(fù)合模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）模具總體結(jié)構(gòu)選擇
在確定采用復(fù)合模后，主要考慮采用斜楔滑塊機(jī)構(gòu)。由于受到零件形狀的限制，需要用到斜楔滑塊機(jī)構(gòu)對擴(kuò)口翻邊處進(jìn)行支撐。這種操作方便安全，同時(shí)還能保證較高的生產(chǎn)率。因此，該副落料拉深復(fù)合模采用正裝結(jié)構(gòu)。
（2）導(dǎo)向裝置
由于工件為拉深件，精度要求不高，而且落料凹模周界較大，工件材料厚度適中，故采用中間導(dǎo)柱模架。
（4）工作過程
模具工作時(shí)上模座帶動(dòng)壓平凸模14與擴(kuò)口凸模15一起下行，擴(kuò)口凸模15接觸工件后，在彈簧力作用下，將工件預(yù)壓為喇叭口形狀，上模繼續(xù)下行，擴(kuò)口凸模15在壓平凸模14中滑動(dòng)，直到被限位圓柱銷20擋住，壓平凸模14繼續(xù)下行，將擴(kuò)口壓平，完成一次工序后，工件在凸凹模內(nèi)，人工將其推出，完成一次沖壓工序。
1-下模座 2-螺釘 3-固定底板 4-彈簧 5-卸料螺釘 6-斜楔 7-導(dǎo)套 8-上模座 9-墊板 10-螺釘 11-螺釘 12-固定板 13-銷釘 14-壓平凸模 15-擴(kuò)口凸模 16-模柄 17-彈簧 18-銷釘 19-螺釘 20-限位圓柱銷 21-凹模 22-滑塊 23-壓板 24-十字槽沉頭螺釘 25-銷釘
圖3.5.1 擴(kuò)口壓平復(fù)合模
3.5.2擴(kuò)口壓平復(fù)合模主要零件的設(shè)計(jì)
對于復(fù)合模來說，工作部分包括凸凹模、凸模和凹模三個(gè)主要零件?，F(xiàn)在這副模具的凸凹模用電火花切割一次割出，所以要將凸凹模的刃口尺寸全部算出，其外形尺寸按落料凸模計(jì)算，內(nèi)孔尺寸按拉深凹模計(jì)算。凸模按凸凹模內(nèi)孔線切割。凹模也用線切割加工，無論是光電跟蹤還是程序控制的線切割，在制作光電跟蹤圖或者計(jì)算輸入方程是，均需以凹模刃口工作部分尺寸作為依據(jù)，因此凹模刃口尺寸也需計(jì)算。
由于凸凹模、凸模和凹模三個(gè)零件都需要進(jìn)行線切割，而且三者之間的尺寸有一定的聯(lián)系，所以可以連續(xù)加工。首先，加工一塊凹模外形尺寸的模具板材，確定壓力中心，在板材上線切割出凹模的刃口，調(diào)節(jié)線切割設(shè)備選用合適的鉬絲使切割量小于凸、凹模間隙，在切下的廢料上切割出拉深凹模刃口，接下來在切下的廢料上切割出拉深凸模，然后在數(shù)控銑床上銑出凸模曲面，完成模具工作零件的加工。
（1）擴(kuò)口凸模的設(shè)計(jì)
選用材料：Cr12MoV；
加工后熱處理：58—62HRC；
擴(kuò)口凸模采用一個(gè)Φ16限位圓柱銷配合彈簧裝在壓平凸模內(nèi)。
圖3.5.2擴(kuò)口凸模
（2）壓平凸模設(shè)計(jì)
選用材料：Cr12MoV；
加工后熱處理：58—62HRC；
壓平凸模用凸模固定板固定，凸模固定板通過兩個(gè)圓柱銷定位，四個(gè)M12螺釘將其與墊板固定在上模座上。
圖3.5.3壓平凸模
（3）凹模設(shè)計(jì)
選用材料：Cr12MoV；
凹模通過三個(gè)螺釘固定在下模座上，用兩個(gè)圓柱銷定位。
圖3.5.4凹模
（3） 滑塊設(shè)計(jì)
選用材料：T10A；
拉深凸模通過滑槽定固定底板上活動(dòng)。
圖3.5.5滑塊
（4） 固定底板設(shè)計(jì)
選用材料：45；
拉深凸模通過三個(gè)螺釘過定在下模座上。
圖3.5.6固定底板
4結(jié) 論
（1）為圓筒拉深件設(shè)計(jì)模具時(shí)，首先要計(jì)算毛坯直徑，通過計(jì)算分析加工工序，確定工藝方案的可行性。
（2）落料拉深復(fù)合工序采用倒裝式復(fù)合模，拉深后工件嵌在上模部分的拉深凹模內(nèi)，由上模的推件裝置將其推出，再由壓力機(jī)上附加的接件裝置接走，條料則由下模的卸料裝置脫出。該工序操作方便安全，生產(chǎn)效率較高。由于工件對尺寸精度要求不高，因此采用剛性推件裝置即可。沖裁后，條料會(huì)卡在凸凹模外緣，下模需采用剛性卸料裝置。另外，由于工件材料厚度適中，凹模周界較大，所以選用中間導(dǎo)柱模架。
（3）沖孔、翻邊工序采用正裝式簡單單工序模。將毛坯卡在下模板的凸凹模和壓邊圈上，沖孔廢料由凸凹模通孔落下，操作簡單安全，并能保證較高的生產(chǎn)率。由于工件尺寸精度要求高，因此采用彈性壓邊圈和推件裝置即可。毛坯裝卡在壓邊圈上，沖裁后，壓邊圈在推桿的作用下將卡在凸凹模上的工件推出，工件材料厚度適中，所以采用中間導(dǎo)柱模架。
（4）切邊整形模具，修邊工序是將為保證拉深成型而在沖壓零件的周圍增加的工藝補(bǔ)充部分沖裁剪切的沖壓工序，對于此零件的修邊是垂直修邊，所用模具結(jié)構(gòu)簡單，廢料處理也較方便。
（5）擴(kuò)口是將空心件或管子端部直徑加以擴(kuò)大的的沖壓工序，擴(kuò)口能力的大小取決于材料的種類、坯料的厚度和擴(kuò)口角度等多種因素，對于其模具設(shè)計(jì)，受零件形狀的影響，此模具需要用到斜楔滑塊機(jī)構(gòu)，來保證擴(kuò)口翻邊工序的完成。
（6）兩套模具都采用復(fù)合模形式，主要工作部分有：凸模、凹模、凸凹模三個(gè)零件，都需要采用線切割進(jìn)行加工，而且三者之間的尺寸有一定的聯(lián)系，可以連續(xù)進(jìn)行加工。
謝 辭
通過幾個(gè)月的查資料、計(jì)算分析驗(yàn)證、不斷修改后，終于完成了模具設(shè)計(jì)以及設(shè)計(jì)說明書。在設(shè)計(jì)過程中遇到很多困難，在解決困難的過程中不斷的改進(jìn)設(shè)計(jì)中的不合理之處，盡自己最大努力做一份合格的畢業(yè)設(shè)計(jì)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成也表示著大學(xué)學(xué)習(xí)過程的結(jié)束，幾個(gè)月的設(shè)計(jì)過程讓我領(lǐng)悟很多也進(jìn)步很多，從剛開始的無從下手到慢慢找到思路，每一次進(jìn)步對我來說都是極大地收獲。在這里最要感謝任國成老師，任老師帶的學(xué)生不少，又有教學(xué)任務(wù)，他在百忙之中還要督促指導(dǎo)我們畢業(yè)設(shè)計(jì)，在這里向任老師表示崇高的敬意和忠心的感謝。
設(shè)計(jì)過程中也要感謝學(xué)校圖書館為我們提供了那么多的資料，對我們開拓思路、解決問題有極大地幫助，同時(shí)還要感謝同組的等同學(xué)以及舍友們對我的幫助。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)總結(jié)的過程，是對這四年所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用，在這里也要感謝這四年中傳授我知識(shí)的所有老師！
謝謝！
參考文獻(xiàn)
[1]何漢武，胡京知，陳新，鄭德濤，孫健，熊有倫. 模具制造中的并行工程研究[J]. 機(jī)械科學(xué)與技術(shù),1999,18(5):126-127.
[2]楊寧，婁臻亮，周雄輝，阮雪榆. 模具計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研制與開發(fā)[J]. 上海交通大學(xué)學(xué)報(bào),2003,37(2):436-437.
[3]張峰. 對板料沖壓工藝的設(shè)計(jì)研究[J].工業(yè)技術(shù)，2006，10（b）:247-2248.
[4]史翔.模具CAD/CAM技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998：15-16.
[5]肖景榮，姜奎華. 沖壓工藝學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990:5-6.
[6]胡蘇，謝蘭生.有限元逆算法在鈑金設(shè)計(jì)和成形模擬中的應(yīng)用[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化技術(shù),2003，6：36-37.
[7]王秀鳳，萬良輝.冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005:2-3.
[8]崔令江.汽車覆蓋件沖壓成形技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003:4-5.
[9]趙升噸, 張志遠(yuǎn), 林軍, 張永. 圓筒形件拉深工藝的有效壓邊力研究[J]. 西安交通大學(xué)學(xué) 報(bào),2007,9(41):1012-1016.
[10]姜奎華.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998:15-56.
[11]周大雋.沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要領(lǐng)與范例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005:23-35.
[12]中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)鍛壓學(xué)會(huì).鍛壓手冊（第2卷）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993:56-64.
[13]模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì).沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999:26-71.
[14]王衛(wèi)衛(wèi).材料成型設(shè)備[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004:49-50.
[15]沖模設(shè)計(jì)手冊編寫組.沖模設(shè)計(jì)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998:25