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摘 要 拉深件在日常生活中十分常見，本文主要介紹拉深件模具的設(shè)計、制造方法。在進行模具設(shè)計時，需要對零件進行結(jié)構(gòu)特點的分析以及工藝性分析。在查閱多種資料后，確定模具各零部件的尺寸。在進行模具制造時，綜合考慮生產(chǎn)成本和現(xiàn)有的加工水平。 在此次的支撐圈的工藝分析及模具設(shè)計中，分析了支撐圈的結(jié)構(gòu)和成形工藝，計算了毛坯尺寸和沖壓力。為了提高生產(chǎn)效率，設(shè)計了集兩工序為一體的落料拉深復合模的結(jié)構(gòu)。經(jīng)過工藝分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計，論證了其可行性，保證了制品的質(zhì)量。 本書是在認真學習和總結(jié)前人的模具設(shè)計經(jīng)驗以及各類技術(shù)資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)自己走畢業(yè)設(shè)計的過程編寫的，也可以說是對此次畢業(yè)設(shè)計制作過程的一個詳細的記錄。主要包括沖壓模具的作用、設(shè)計背景、設(shè)計和制造水平、未來的發(fā)展趨勢，以及在設(shè)計過程中重要尺寸的計算、公式、參數(shù)的選擇方法、沖裁力計算和設(shè)備儀器的選擇、工藝方案的制定等重要內(nèi)容。 關(guān)鍵詞: 落料 拉深 模具設(shè)計與制造 Abstract Drew a deep in our daily life is very common, this paper mainly introduces the deep one of the mold designing and manufacturing methods. on mold designing the parts of the need to structure of the process of analysis. analysis and in reference of information, to determine the size of the various components together. on mold manufacture and comprehensive consideration to the cost of production and existing level of processing. In the process of support circle in the mould design, analyses the structure and support circle forming process, the blank dimensions and rushed calculation. In order to increase the production efficiency, the design procedure for the integration of two sets of composite material of deep structure. Through the analysis of the technology, the structure design, and demonstrates the feasibility and guarantee the quality of the product. Book is a conscientious study and review the experience of mold designing and technical information on the basis of themselves, according to the graduation design process and it can be a graduate of the design process of manufacture of a detailed records. includes stamp out the role of the mold, design, design and manufacture and future development tendency, and in the design process of computing, an important parameter selection, and charged with the force and equipment, instrument of choice Key words : blanking drawing unit five design and manufacturing of molds 目 錄 摘要┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ Ⅰ Abstract┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ Ⅱ 第1章 緒論 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 1 第2章 設(shè)計題目 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 2 2.1 本次設(shè)計的方向與內(nèi)容┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 2 2.2 沖壓工藝分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 2 2.1.1 沖壓所需工藝分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 3 2.1.2 工藝流程的安排┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 3 第3章 落料拉深復合模的設(shè)計 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 4 3.1 工藝性分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 4 3.1.1 沖裁的結(jié)構(gòu)工藝性┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 4 3.1.2 拉深的結(jié)構(gòu)工藝性┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 4 3.2 拉深件毛坯尺寸的計算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 5 3.3 排樣 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 5 3.3.1 搭邊值與條料寬度確定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 5 3.3.2 排樣方式的確定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 6 3.4 沖裁力和壓力中心的計算 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 6 3.4.1 沖裁力的計算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 6 3.4.2 拉深時沖壓力的計算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 7 3.4.3 壓力中心的計算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 7 3.5 壓力機的選擇┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 8 3.5.1 壓力機類型的選擇┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 8 3.5.2 壓力機規(guī)格的確定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 8 3.6 凸模與凹模刃口尺寸的確定 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 9 3.6.1 落料時刃口尺寸的確定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 9 3.6.2 拉深時刃口尺寸的確定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 10 3.7 落料拉深復合模主要零部件的設(shè)計與選用 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 11 3.7.1 工藝零件的設(shè)計與選用┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 11 3.7.2 結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計與選用┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 12 第4章 沖孔模具的設(shè)計┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 15 4.1 沖孔工藝計算 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 15 4.1.1 沖孔凸凹模刃口尺寸的計算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 15 4.1.2 沖孔力的計算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 15 4.1.3 壓力機的選擇┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 15 4.1.4 沖孔凸凹模的尺寸計算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 16 第5章 整形與修邊 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 17 5.1 修邊┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 17 5.2 整形計算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 17 總結(jié) ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 18 致謝 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 19 參考文獻 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 20 附錄 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 21  第1章 緒 論 沖壓加工是利用安裝在壓力機上的模具，對模具里的板料施加變形力，使板料在模具里產(chǎn)生變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的產(chǎn)品零件的生產(chǎn)技術(shù)。 在沖壓加工過程中，將毛坯材料加工成沖壓件的一種特殊工藝裝備，被稱為沖壓模具（或稱沖模、冷沖模）。沖模是進行沖壓生產(chǎn)、實現(xiàn)板料沖壓成形必可少的主要工藝裝備。沖壓件的沖壓質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，都與沖模類型、結(jié)構(gòu)及其零部件的設(shè)計制造精度有著直接關(guān)系。沖壓生產(chǎn)對沖模結(jié)構(gòu)的基本要求是：在保證加工成形出合格沖壓件的前提下，不但應(yīng)與生產(chǎn)批量相適應(yīng)，而且還應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便安全、使用壽命長、易于制造和維修、成本低廉等特點。 未來模具技術(shù)的發(fā)展趨勢：（1）模具產(chǎn)品發(fā)展將大型化精密化。（2）快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊。（3）模具標準件的應(yīng)用將日漸廣泛。（4）在模具設(shè)計制造中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)。（5）模具高速掃描及數(shù)字化系統(tǒng)將發(fā)揮更大的作用。（6）模具研磨拋光將向自動化、智能化方向發(fā)展。（7）模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展。 第2章 設(shè)計題目 2.1 本次設(shè)計的方向和內(nèi)容 本次設(shè)計的題目是：《支撐圈的沖壓工藝和模具設(shè)計》，零件圖如下： 材料08，厚度t=0.5mm。 圖2.1支撐圈 零件材料為08鋼，要求使用沖壓方式加工完成零件。 普通08鋼退火狀態(tài)金相圖顯示其鐵素體晶粒分布不均勻，可以用來制造承受壓力不大，塑性及韌性要求較高的機械零件，如汽車剎車片、杠桿軸、變速箱變速撥叉、齒輪、齒輪軸、凸輪軸、氣閥挺桿、軸套等負載不大的滲碳體以及拉桿、鉤桿、杠桿、襯墊等受力不大，韌性要求較高的鍛制件和壓制件。 08鋼經(jīng)過900℃加熱后正火處理可以獲得均勻而又細小的組織，從而使其抗拉強度大于441Mpa，伸長率大于23%。這種鋼可用于制造承受應(yīng)力不大，塑性要求較高的零件，例如起重鉤、軸套、拉桿、螺釘及杠桿等。如果進行滲碳淬火處理，則可以制造要求表面硬度高，而心部要求一般的零件，例如活塞銷、軸套、鏈條的滾子等。另外這類鋼的焊接性能良好，可用來制造需要焊接的零件。 2.2沖壓工藝分析 2.2.1沖壓所需工藝分析 分析零件結(jié)構(gòu)，需要的加工工藝為：落料、拉深、拉深、沖孔，為保證高度15mm，需要留有一定的修邊余量，所以需要進一步的進行修邊工序。圓角R2、R1.5，在拉深過程中可以實現(xiàn)。 2.2.2工藝流程的安排 拉深之前需要進行落料，如果一次不能拉深成型則需要進行兩次，三次或者多次拉深。 最后的沖壓工藝工序為：落料→拉深→拉深→沖底孔→修邊。 其中，第一個階梯可采用落料拉深復合模一次加工得到，第二個階梯采用單獨拉伸模具一套，沖孔使用單獨沖孔模，修邊可以使用單獨沖裁模具一套。因此，該壓套沖壓件最終成型需要a.落料拉深，b. 拉伸，c. 沖底孔,d.修邊，四套模具，如果需要多次拉深成型，還需要再加相應(yīng)的拉深模具。 下面，分工序逐步分析計算，進行設(shè)計。 第3章 落料拉深復合模設(shè)計 3.1 技術(shù)分析 3.1.1 沖裁的結(jié)構(gòu)工藝性 （1）沖裁件的外形或內(nèi)孔應(yīng)避免尖銳的清角，在各直線或曲線的連接處，宜有適當?shù)膱A角，其半徑的最小值1.5mm。本次沖裁為落料一圓形件。 （2）用普通沖裁模沖制的零件，其斷面與零件表面并不垂直，并有明顯區(qū)域性特征。采用合理使用間隙沖裁模沖制的零件，光亮區(qū)域約占斷面厚度的30%；凹模側(cè)有明顯的塌角，凸模側(cè)有高度不小于0.05mm的毛刺；外形有一定程度的拱曲。沖裁件的這些特征是普通沖裁加工條件決定的。選用沖裁工藝時，必須考慮零件的這些特征。 （3）凡產(chǎn)品圖紙上未注公差的尺寸均屬于未注公差尺寸。在計算凸模和凹模時，沖壓件未注公差尺寸的極限偏差數(shù)值通常按GB1800-79 IT14級。 3.1.2 拉深的結(jié)構(gòu)工藝性 （1）拉深件的形狀應(yīng)盡量簡單、對稱。對稱拉深件在圓周方向上的變形是均勻的，模具加工也容易，其工藝性最好。其它形狀的拉深件，應(yīng)盡量避免急劇的輪廓變化。拉深高度小于直徑的圓筒形件容易成形，其次是階梯形件、矩形件、錐形件、半球形件，而復雜形狀件的拉深加工則較為困難。 （2）拉深件各部分尺寸比例要恰當。拉深件高度不宜太大，一般控制在h≤2d(h為拉深件高度，d為拉深件直徑)。拉深件凸緣寬度不宜太寬，一般控制在如下范圍：d+12t≤d凸≤d+25t。若拉深件各部分尺寸比例滿足上述關(guān)系，則對拉深工序有利。盡量避免設(shè)計寬凸緣和深度大的拉深件，因為這類工件需要較多的拉深次數(shù)。如果工件空腔不深，但凸緣直徑很大，制造也很費勁。工件凸緣的外廓最好與拉深部分的輪廓形狀相似；如果凸緣的寬度不一致，不僅拉深困難，還要添加工序放寬切邊余量，增加金屬消耗。該工件整體形狀為帶凸緣圓筒形件。 （3）拉深件的圓角半徑要合適。拉深件的圓角半徑，應(yīng)盡量大些，以利于成形和減少拉深次數(shù)。拉深件底與壁、凸緣與壁、階梯圓角半徑應(yīng)滿足R1≥t，R2≥2t，否則，應(yīng)增加整形工序。如增加一次整形工序，其圓角半徑可取R1≥（0.1～0.3）t，R2≥（0.1～0.3）t。 （4）拉深件厚度的不均勻現(xiàn)象要考慮。拉深件由于各處變形不均勻，上下壁厚變化可達1.2t至0.75t。多次拉深的工件內(nèi)外壁上或帶凸緣拉深件的凸緣表面，應(yīng)允許有拉深過程中所產(chǎn)生的印痕。除非工件有特殊要求時才采用整形或趕形的方法來消除這些印痕。 （5）拉深件的尺寸精度不宜要求過高。拉深件的制造精度包括直徑方向的精度和高度方向的精度。產(chǎn)品圖上的尺寸應(yīng)注明必須保證外部尺寸或是內(nèi)腔尺寸，不能同時標注內(nèi)外形尺寸。 （6）拉深件的尺寸精度一般不高于IT13級，如果要求尺寸精度高于IT13級，則需要增加校形工序。 3.2. 拉深件毛坯尺寸的計算 采用解析法： L1 =65/2 -2 -47.5/2 =6.75mm R×1= 65/2 -13.5/4 =29.12mm L2 =2×2×3.14×0.25 =0.75mm R×2=47.5/2+1=24.75mm L3 =8-3=5mm R×3=23.75mm L4 =1.5×2×0.25=2.355mm R×4=23.75-0.75=23mm L5 =1.5×2×0.25=2.355mm R×5=47.5/2-1.5-0.75=21.5mm L6 =7-3=4mm R×6=19+1.5=20.5mm L7 =1.5×2×0.25=2.355mm R×7=19.75mm L8 =38/2=19mm R×8=19×1/2=9.5mm ∑LiR×i=L1R×1+L2R×2+L3R×3+L4R×4+L5R×5+L6R×6+L7R×7+L8R×8 =748 毛皮面積A=2×3.14∑LiR×i=2×3.14×748=4697 所求毛坯直徑D0 =√（8×∑liR×i）=77.35mm 修邊余量的確定：查課本資料可知凸緣的修邊余量為3.0mm，所以實際凸緣直徑為 dt=65+2×3=71mm 。毛坯實際直徑為D=77.35+2×3=83.35mm。 3.3 排樣 3.3.1 搭邊值與條料寬度確定 搭邊值的經(jīng)驗數(shù)據(jù)可查閱相關(guān)設(shè)計手冊，采用無側(cè)壓裝置送料，查閱《沖壓設(shè)計手冊》。 排樣圖的計算：查資料的a=1 a1=0.8步距S=R+a1=84.15 mm 條料寬度 B=(Dma×+2a) ； （3-3） 帶入數(shù)據(jù)得 B=83.35+2×1=85.35mm 本模具采用導料板導料。 3.3.2 排樣方式的確定 排樣時優(yōu)先考慮采用直排，因為直排模具最簡單。 最終的排樣方式如裝配圖中所示。 3.4 沖裁力和壓力中心的計算 由于采用落料拉深復合模，所以沖裁力的計算包含兩方面的內(nèi)容：落料時的沖裁力計算和拉深時的沖裁力計算。 3.4.1 沖裁力的計算 平刃口沖裁模的沖裁力F一般按照下式進行計算： F沖= KLtτb （3-4） 式中 F沖——沖裁力（N）； L——沖裁周邊長度（mm）； τb——材料抗剪強度（MPa）； T——材料厚度（mm）； K——系數(shù)。 在沖裁時，一般取經(jīng)驗數(shù)據(jù)K=1.3，代入數(shù)據(jù)，得： F沖=536×0.5×300N= 80.4 KN F卸、F推、F頂是由壓力機和模具的卸料、頂件裝置獲得。影響這些力的因素主要有材料的力學性能、材料的厚度、模具的間隙、凸凹模表面粗糙度、零件形狀和尺寸以及潤滑情況。實際生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗公式計算： F卸=K卸F沖 （3-5） F推=K推F沖 （3-6） 查表8知，卸料力、推件力的系數(shù)K卸=0.04，K推=0.055。 因而F卸=0.04×160.8KN=6.432KN F推=0.055×160.8KN=8.84KN 所以，F(xiàn)= F沖 + F推+F卸=176.076KN (3-7) 3.4.2 拉深時沖壓力的計算 3.4.2.1 拉深次數(shù)的確定 判斷能否一次拉深成形 凸緣相對直徑Df/d=71/47.5=1.49 t/D0=0.5/83.35×100%=0.6 % 零件相對高度h/d=8/47.5=0.168 查5-6得到h1/d1>h/d 可一次拉伸 3.4.2.2拉深高度及直徑 h=8mm ,d=47.5mm 3.4.2.3 拉深力的計算 在實際生產(chǎn)中，首次拉深的拉深力采用以下經(jīng)驗公式進行計算 F=πd1tσbK1 式中 F——拉深力（N）； d1——拉深后工件的直徑（mm）； t——毛坯厚度（mm）； σb——材料抗拉強度（MPa）； K1——修正系數(shù)，查課本表5-10可得K1=0.93。 帶入數(shù)據(jù)，得 F=π×47.5×0.5×300×0.93=20.8 KN 3.4.3 壓力中心的計算 分析零件結(jié)構(gòu)可知，零件落料毛坯為圓形，沖壓時的壓力中心就在圓心上，而拉深時也是沿圓筒四周均勻拉深，故其壓力中心也在圓心上。在設(shè)計模具時模柄軸線應(yīng)該與落料凸模軸線重合。 3.5 壓力機的選擇 3.5.1 壓力機類型的選擇 沖壓設(shè)備的選擇是工藝設(shè)計中的一項重要內(nèi)容，它直接關(guān)系到設(shè)備的合理使用、安全、產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率和成本等一系列重要問題。沖壓設(shè)備的選擇包括兩個方面：類型及規(guī)格。 首先，應(yīng)根據(jù)所要完成工序的工藝性質(zhì)，批量大小，工件的幾何尺寸和精度等選定壓力機類型。 對于中小型沖裁件、彎曲件或淺拉深件多用具有C形床身的開式曲柄壓力機。雖然開式壓力機的剛度差，并且由于床身的變形而破壞了沖模的間隙分布，降低了沖模的壽命和裁件的質(zhì)量。但是，它卻具有操作空間三面敞開，操作方便，容易安裝機械化的附屬設(shè)備和成本低廉等優(yōu)點，目前仍是中小件生產(chǎn)的主要設(shè)備。所以本模具采用開式曲柄壓力機。 3.5.2 壓力機規(guī)格的確定 在壓力機的類型選定之后，應(yīng)根據(jù)變形力的大小，沖壓件尺寸和模具尺寸來確定壓力機的規(guī)格。 在復合沖壓中，工序力的計算和其它復雜的加工過程一樣，可按時間分為若干階段分別計算。求出某階段所完成各種工藝力的總和及該階段的輔助負荷，二者相加即為該階段的工序力。 為安全起見，防止設(shè)備的過載，可按公稱壓力F壓≥（1.6～1.8）F總的原則選取壓力機。壓力機滑塊行程大小，應(yīng)保證成形零件的取出和方便毛坯的放進。 壓力機的裝模高度是指滑塊處于下死點位置時，滑塊下表面到工作墊板上表面的距離。模具的閉合高度是指工作行程終了時，模具上模座上表面與下模座下表面之間的距離。壓力機的閉合高度是裝模高度與墊板厚度之和。大多數(shù)壓力機，其連桿長度是可以調(diào)節(jié)的，也就是說壓力機的裝模高度是可以調(diào)整的。設(shè)計模具時，必須使模具的閉合高度介于壓力機的最大裝模高度與最小裝模高度之間。 工作臺面和滑塊底面尺寸應(yīng)大于沖模的平面尺寸，并還留有安裝固定模具的余地。一般壓力機臺面應(yīng)大于模具底座尺寸50～70mm以上。工作臺和滑塊的形式應(yīng)充分考慮沖壓工藝的需要．必須與模具的打料裝置，出料裝置及卸料裝置等的結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。 在壓力機的滑塊和工作臺上安裝一副或數(shù)副模具，加工時上、下模要有正確的相對運動，這是一切沖壓工藝的共同要求。壓力機的精度主要包括工作臺面的平面度、滑塊下平面的平面度、工作臺面與滑塊下平面的平行度、滑塊行程同工作臺面的垂直度及滑塊中心孔同滑塊行程的平行度等。壓力機精度的高低對沖壓工序有很大的影響。精度高，則沖壓件質(zhì)量也高，沖模的使用壽命長。反之，壓力機精度低，不僅沖壓件質(zhì)量低，且模具壽命短。例如若滑塊行程與工作臺的垂直度差，將導致上、下模的同軸度降低，沖模刃口易損傷。壓力機的精度對沖裁加工的影響較之其它加工工序明顯。 參照開式雙柱固定臺壓力機基本參數(shù)（J23-25）可選取公稱壓力為250KN的開式固定臺壓力機。該壓力機與模具設(shè)計有關(guān)系的參數(shù)為： 公稱壓力：250KN 滑塊行程：75mm 最大閉合高度：260㎜ 閉合高度調(diào)節(jié)量：55㎜ 工作臺尺寸：370㎜×560㎜ 模柄孔尺寸：Φ40㎜×60㎜ 3.6 凸模與凹模刃口尺寸的確定 3.6.1 沖裁模間隙值的確定 （1） 落料時間隙值的確定 由于零件對落料的要求并不高，而且拉深留有足夠的修邊余量，所以為降低制造成本并延長模具壽命，選用較大的凸凹模間隙值即可。查課本表3-3，表3-4，得雙面間隙值Z=2C=0.04～0.06mm。 （2） 拉深時的間隙值的確定 決定拉深模具凸模和凹模單邊間隙Z時，不僅要考慮材質(zhì)和板厚，還要注意工件的尺寸精度和表面質(zhì)量，尺寸精度高。、表面粗糙度數(shù)值低時，模具的間隙應(yīng)取得小些，間隙值應(yīng)與板料厚度相當。首先應(yīng)判斷是否需要采用壓邊圈。 用普通的評斷面凹模拉深時，毛坯不起皺的條件是：≥(0.09～0.17)(1-m) 而實際=0.79%<(0.09～0.17)(1-m)=4.23～7.99% (3-10) 所以應(yīng)該采用壓邊圈。 所以有壓邊圈時的拉深模具的凸凹模單邊間隙 Z=t+kt=1.0+0.2×1.0=1.2mm (3-11) 3.6.2 凸模與凹模刃口尺寸的確定 3.6.2.1 落料時的刃口尺寸的確定 落料時，采用凸模與凹模分別加工的加工方法制造凸模跟凹模。由于落料時，落料件的實際尺寸基本與凹模刃口尺寸一致，所以落料時應(yīng)以凹模為基準。 落料（以凹模為基準）查表得x=0.5 △=0.36 凹模刃口尺寸Dd =（Dmax-x△）0+δd =(83.35-0.5×0.36) 0+δd =83.170+0.05 mm 凸模刃口尺寸Dp=（Dd-Zmin）0-δp ax=0.06mm Zmin=0.04mm δd=0.6(Zmax-Zmin) δp=0.4（Zmax-Zmin） Dp=（83.35-0.5×0.36-0.04）0-0.08=83.130-0.08 落料時的凸?；境叽鐬棣?5.13mm，尺寸偏差按照凹模尺寸進行配做加工，裝配后保證雙面間隙值Z=0.04～0.06mm。 3.6.2.2 拉深時的刃口尺寸的確定 （1）拉深模的圓角半徑為R2/R1.5 （2）工作部分尺寸 零件尺寸精度，零件圖上所有未標注公差的尺寸，屬于自由尺寸，可按IT14確定工件尺寸的公差。 拉深件外徑尺寸：47.5mm 拉深件內(nèi)徑尺寸：46.5mm 刃口尺寸計算，凸模和凹模的尺寸及公差應(yīng)按零件的要求來確定，由于要求外形尺寸，因此以凹模設(shè)計為準。查表得：δ凸=0.03㎜、δ凹=0.05㎜ 凹模部分 Dd =（Dmax-x△）0+δd =（47.5-0.5×0.36）0+δd =47.320+0.05 mm 凸模部分 Dp=（Dd-Zmin）0-δp =（46.5-0.04）0-δp = 46.460-0.03 mm 拉深時凸模，凹模單面間隙為1.2m，所以取拉深凹模內(nèi)徑為拉深工件外徑尺寸，等于Φ47.5mm，則凸模尺寸值為Φ46.5mm，拉深時理論可取單面間隙為1.3～1.5倍料厚，即波動范圍介于1.56～1.8mm mm，所以對于拉深時的凸凹模刃口尺寸值不必過于嚴格要求，可取一般精度即可，各取0.0125的偏差即可. 3.7 落料拉深復合模主要零部件的設(shè)計與選用 參考落料拉深復合模的典型組合，初步打算選用如圖3.1所示的模具結(jié)構(gòu)。凸凹模裝在上模，落料凹模和拉深凸模裝在下模，采用逆出件。 圖3.1 落料拉深復合模 按照各零件在模具中的作用和特點，可以將其分為兩大類： (1)工藝零件 這類零件直接參與完成工藝過程并和毛坯直接發(fā)生作用，包括：工作零件，定位零件，卸料和壓料零件。 (2)結(jié)構(gòu)零件 這類零件不直接參與完成工藝過程，也不和毛坯直接發(fā)生作用，包括：導向零件，支撐零件，固定零件和其他零件。 3.7.1 工藝零件的設(shè)計與選用 3.7.1.1 凸凹模 凸凹模同時祈起到落料凸模跟拉深凹模的作用，下面分別進行設(shè)計與計算。 （1）落料凸模部分 落料件為圓形板料，所以凸模形狀為圓柱狀，可以采用標準圓凸模。 其中凸模刃口部分按照落料凹模配做加工，基本尺寸值為Φ83.13mm，裝配后保證雙面間隙值2C=0.04～0.06mm。凸模安裝部分應(yīng)該與凸模固定板采取過盈配合。 （2） 拉深凹模部分 參考章節(jié)3.5.2.2，拉深凹模部分的尺寸值為Φ47.5mm，按照拉深凸模進行配做，裝配后保證單面間隙值C=1.12mm。 為保證能充分拉深，所以凹模需要有一定的工作高度，為了減小摩擦，凹模工作帶高度h不應(yīng)太大，普通拉深可取h=8～12mm?？紤]到凸凹模結(jié)構(gòu)，為保證工件在拉深結(jié)束后不會卡在凸凹模上方臺階處發(fā)生撞?，F(xiàn)象，所以工作帶需要適當再取高些，詳細尺寸需要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)進行計算，最終確定為25mm，請參見圖紙。 3.7.1.2 拉深凸模的設(shè)計與選用 拉深凸模的設(shè)計基本與凸凹模落料凸模部分相同，采用標準圓凸模，拉深工作帶直徑尺寸為Φ46.5mm，其高度要高于工件高度，即高于15mm，結(jié)構(gòu)中需要增長凸模的時候，可減小直徑增長。 在實際生產(chǎn)中往往由于板料上面可能帶有油污，灰塵等，可能導致拉深件包在拉深凸模上面，并且形成局部真空，導致在卸料的時候困難，所以需要在拉深凸模上加工透氣孔，透氣孔深度要保證能透出到工件包住的部分外面，取為72.7mm。 詳細參見零件及裝配圖紙。 3.7.1.3 落料凹模的設(shè)計與選用 落料凹模刃口基本尺寸值為Φ83.17mm，參考章節(jié)3.5.2.1，由于落料件跟落料凹模內(nèi)徑基本相等，所以取凹模刃口尺寸值為Φ83.17mm。凹模板尺寸參照冷沖壓模具航天部標準，選用圓形模板，工作范圍需要大于Φ83.17mm，所以選用Φ160mm的板料。 根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，凹模板的厚度要32mm，為降低加工成本，在凹模刃口達到需要尺寸要求之后可采用擴大內(nèi)徑的方法減少精加工面，并且采用墊板12mm替代一部分凹模。 3.7.2 結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計與選用 3.7.2.1 導料銷的設(shè)計與選用 由于落料采用無搭邊落料，所以無需固定板，采用導料銷導料，導料銷的規(guī)格參照擋料銷來選。采用固定擋料銷，所以送料的時候條料需要抬起，料厚t=0.5mm，選導料銷的頭部厚度為4mm。導料銷的距離可根據(jù)凹模結(jié)構(gòu)確定為79mm。 3.7.2.2 墊板的設(shè)計與選用 墊板的厚度也可以根據(jù)公式3-5，進行計算，由于墊板是需要進行淬火的，所以其硬度值要比較高，故其厚度值要低于8mm，查閱《冷沖壓模具設(shè)計航天部標準》當墊板為160mm的時候，其厚度值一般為5mm。 3.7.2.3 定位銷的計算與選用 由于凹模的高度比較大，為減小連接銷釘在鉸制孔德時候的難度，打算采用下圖的方式，利用兩根直徑為d的短銷連接，孔超出銷長度的部分，采用直徑為d+2的鉆頭鉆孔加工，鉆完之后不鉸制加工。 圖3.2 定位銷 銷釘在模具中的主要作用就是將所連接的各板準確定位，同時承受板間的剪切，其強度可按抗剪強度進行計算與選用。選用GB/T119.2-2000 淬硬鋼和馬氏體不銹鋼材料的圓柱銷，其抗剪強度大約為由于側(cè)向的沖擊比較小，所以選用最常用的Φ12mm即可，強度可以保證滿足要求。 3.7.2.4 連接螺釘?shù)挠嬎闩c選用 模具中所用螺釘?shù)闹饕饔檬沁B接各板，并不起到抗剪切的作用，上模板的螺釘承受預(yù)緊力F0跟墊板，凸凹模固定板的重力F1；下模部分的螺釘僅分別承受F0、F1 并且由于模具不停的壓緊與松開，所以螺釘承受的盈利有一定的沖擊，工作環(huán)境比較惡劣,選用M10的螺栓進行校核。 經(jīng)過計算凸凹模固定板的重力約為0.004N，可以忽略不計，而對于碳素鋼螺栓，預(yù)緊力 F0≤（0.6～0.7）σsA1 （3-18） 式中 σs——螺栓材料的屈服極限，約為539MPa； A1——螺栓危險截面面積，A1≈π 帶入數(shù)據(jù)，得： F0=0.65×450×106×7.85×10-5 =22961.25N 當沖壓的時候板間距離減小，螺釘預(yù)緊力減小，從而形成沖擊，但是以此為沖擊力是在安全限度之內(nèi)的，所以可以使用M10螺釘。下模部分的螺釘不承擔板的重力，所以選用M10的螺釘也是可以的。 3.7.2.5 其他主要零件的設(shè)計與選用 模柄需要按照壓力機模柄孔尺寸來選取，參考章節(jié)3.4，模柄孔尺寸為Φ40×60mm，所以模柄應(yīng)該也選擇直徑為Φ40mm的，有打桿孔的模柄，其高出上模座的部分應(yīng)該小于或等于60mm。具體尺寸參考部標確定。 拉深的時候采用或者不采用壓邊圈參考《沖壓工藝與模具設(shè)計》（鐘毓斌 主編，機械工業(yè)出版社 2000年出版，以下簡稱鐘老師課本）表4-3，首次拉深的時候，板料的相對厚度t/D=0.6%，小于4.23～7.99%，所以拉深時需要選用壓邊裝置。 其他零件的選用可以參考《冷沖壓模具航天部標準》，選取與凹模尺寸Φ160mm配套的零部件即可。 第4章 沖孔模具的設(shè)計 4.1 沖孔工藝計算 4.1.1 沖孔凸凹模刃口尺寸的計算 對于Φ38，凸模偏差 凹模偏差 由公式（3-10）得， 所以應(yīng)采用凸、凹模配做法。 Φ38為沖孔尺寸，對于沖孔，應(yīng)以凸模為基準。 對于Φ38，磨損后尺寸變小 由公式 （4-1） 式中 ——相應(yīng)的凹模刃口尺寸 ——工件的最小極限尺寸 Δ——工件公差 ×——系數(shù)，為了避免沖裁件尺寸都偏向極限尺寸，應(yīng)使沖裁件的實際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸。×值在0.5-1之間，與沖裁件的精度等級有關(guān)。 查得， 所以 凸模刃口尺寸按凹模實際尺寸配制，保證雙面間隙值為（0.040-0.060）mm. 4.1.2 沖壓力的計算 F=1.1π（D-d）tσ=1.1π(65-38)×0.5×300N=13988.7N=14KN 頂件力 F=KF=0.06×14=0.839KN （4-3） F= F+ F=15KN （4-4） 4.1.3 壓力機的選擇 選用壓力機J23-25 該壓力機與模具設(shè)計有關(guān)系的參數(shù)為： 公稱壓力：250KN 滑塊行程：75mm 最大閉合高度：270㎜ 閉合高度調(diào)節(jié)量：55㎜ 工作臺尺寸：370㎜×560㎜ 模柄孔尺寸：Φ40㎜×60㎜ 4.1.4 沖孔凸凹模的尺寸計算 （1）沖孔凸凹模間隙計算 查《冷沖壓模具設(shè)計指導》（王芳編）表5-5得出 沖孔時凸凹模間隙值為0.6mm （2）沖孔凸凹模尺寸計算 D=（D+△）=（38+0.62）=38.62mm （4-5） D=（D+2Z）=（38+2×0.6）=39.2mm （4-6） 第5章 修邊和整形 5.1 修邊 因為設(shè)置的是無凸緣拉深，所以不需要修邊 5.2 整形計算 此整形的目的在于使拉深過后的零件的圓角滿足要求。由于圓角較大，在拉深過程中可以滿足要求。 總 結(jié) 本支撐圈沖壓模具設(shè)計工作成果有沖壓模具裝配圖2張，模具零件圖19張。成功的完成了設(shè)計任務(wù)。我在設(shè)計中遇到了一些問題，但是也收獲了很多，第一，我對于材料的知識又有了進一步的了解。第二，我對熱處理的知識又有了深了步的了解。第三，我對模具的結(jié)構(gòu)又掌握了許多。第四，我對模具設(shè)計與制造行業(yè)又有了一個新的認識。第五，我熟悉了模具設(shè)計的過程。 本次畢業(yè)設(shè)計歷時三個月，設(shè)計過程中本人收集了大量有關(guān)沖壓模具設(shè)計的資料與實例，吸收了許多資料的精華部分，因此，本文內(nèi)容詳細而豐富。 在這次設(shè)計中，我遇到的難點主要有坯料的計算和工藝順序的安排，通過老師的指導幫助，更改了一些模具結(jié)構(gòu)，能夠完成預(yù)期目標。通過這次設(shè)計，我學到了許多的東西。首先對于AUTOCAD2007和Pro/E的應(yīng)用更加熟練；其次，通過模具設(shè)計使我對于沖模工藝設(shè)計的流程很熟悉。這次設(shè)計是對以前所學的專業(yè)知識的一次綜合性的實踐。涉及到機械制圖、機械設(shè)計、模具設(shè)計、互換性以及CAD/CAM各個方面的內(nèi)容，使我受益非淺。同時能夠使我在以后的工作中更能將所學的知識付諸實踐，總結(jié)經(jīng)驗，不斷進步。 致 謝 經(jīng)過半年的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，看著自己所取得的成果，感到十分的欣慰。在此，我要衷心的感謝每一個幫助過我的人。首先,我要感謝的是我的導師張麗桃老師，張老師對待學生和藹可親，耐心細致，對工作認真負責。在做畢業(yè)設(shè)計的這段時間里，我由于參加工作沒有太多的時間，只能與老師郵件和電話聯(lián)系，張老師耐心的為我解答各方面的問題。在此，我要再一次的感謝我的指導老師-張老師，謝謝您的指導和幫助，才使得我能夠順利的完成畢業(yè)設(shè)計。 本畢業(yè)設(shè)計，我的第一副沖壓設(shè)計模具，選題適合，結(jié)構(gòu)比較復雜。在規(guī)定的時間內(nèi)完成從模具裝配結(jié)構(gòu)及零件的設(shè)計。除了自己的努力外,更多的是要感謝張老師在我設(shè)計課題從方案確定到具體實現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的熱情指導。老師不斷的督促，使我不敢有絲毫懈怠，加緊完成了我的畢業(yè)設(shè)計。老師的指導以及同學的幫助讓我修正了設(shè)計中一個又一個的錯誤,更重要的是我從中學到了很多東西,這些在原來學過的教材中是無法找到的,這些也是我以后工作中很寶貴的財富。在此，深深的表示感謝！ 參考文獻 [1]中國機械工程學會鍛壓學會．鍛壓手冊沖壓版第2版.北京：機械工業(yè)出版社，2005 [2]翁其金，徐新成.沖壓工藝及模具設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社,2006 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[14]Merle K[J]. Development of A New Laser Cladding Process for Manufactruing Cutting and Stamping Dies. Journal of Material Science, 2007:36 附錄1： 附錄 沖壓工藝過程卡 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 加工簡圖 設(shè)備 工藝裝備 1 下料 剪床上裁板 剪床 剪成條料 2 第一次落料拉深 落料拉深 復合 J23-25 落料拉深 復合模 3 第二次落料拉深 單工序拉深 J23-25 單工序拉深模 4 沖孔 沖孔模 J23-25 沖孔模 5 切邊 將修邊余量去除 J23-16 切邊模 - 26 -