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端蓋的拉深切邊復(fù)合模具設(shè)計(jì)摘 要模具是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分，是工業(yè)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)裝備，用模具生產(chǎn)的產(chǎn)品，其價(jià)值往往是模具價(jià)值的幾十倍。模具技術(shù)是一門技術(shù)綜合性強(qiáng)的精密基礎(chǔ)工藝裝備技術(shù)，涉及新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備的開發(fā)與推廣應(yīng)用，是冶金、材料、計(jì)量、機(jī)電一體化、計(jì)算機(jī)等多門學(xué)科以及鑄、鍛、熱處理、機(jī)加工、檢測(cè)等諸多工種共同打造的系統(tǒng)工程。本文主要討論沖壓模具的設(shè)計(jì)，以端蓋拉深切邊為例，通過(guò)對(duì)端蓋的結(jié)構(gòu)和尺寸的分析，提出了幾種設(shè)計(jì)方案，對(duì)各方案進(jìn)行了對(duì)比，最終確定了采用拉深切邊復(fù)合模成形該零件。同時(shí)還介紹了該模具的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，完成了所有必要的工藝計(jì)算，包括各工位沖壓力、總的沖壓工藝力、壓力中心等；概述了模具的設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)的闡述了模具主要零件的結(jié)構(gòu)、尺寸設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)的選用，并且繪制了該模具的二維圖形。關(guān)鍵詞： 端蓋 拉深 切邊 復(fù)合模前言沖壓是通過(guò)模具對(duì)板材施加壓力或拉力，使板材塑性變形，有時(shí)是對(duì)板材施加剪切力而使板材分離，從而獲得一定尺寸、形狀和性能的一種零件加工方法。沖壓模具是將板材加工所需沖壓件的一種工藝裝備。先進(jìn)的沖壓工藝必須依靠相應(yīng)的模具來(lái)實(shí)現(xiàn)。本次設(shè)計(jì)是在模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論、制造技術(shù)基礎(chǔ)和專業(yè)課的基礎(chǔ)上，將所學(xué)課程的理論知識(shí)和實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合，從而培養(yǎng)和提高自我獨(dú)立工作的能力。其中本次設(shè)計(jì)重點(diǎn)難點(diǎn)有：確定沖壓工藝方案、塑件的工藝分析、成型零部件的設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)方案的擬定等。本課題主要研究的內(nèi)容包括：(1) 分析產(chǎn)品的工藝性，擬定工藝方案；(2) 沖壓工藝計(jì)算及設(shè)計(jì)；(3) 模具主要零件的設(shè)計(jì)；(4) 模具總體設(shè)計(jì)（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、定位方式、出件方式、模具類型等） ；(5) 對(duì)模具形成過(guò)程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真及分析；(6) 工作零件的加工工藝。目 錄第一章 拉深件的工藝分析 .....................................................11.1 零件工藝分析 .........................................................11.2 沖壓工藝方案的確定 ...................................................21.3 模具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) .......................................................2第二章 主要工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .............................................32.1 毛坯尺寸的計(jì)算 .......................................................32.2 判斷是否需要壓邊圈 ...................................................42.3 確定拉深次數(shù) .........................................................42.4 工序壓力的計(jì)算 .......................................................52.5 拉深力計(jì)算 ...........................................................52.6 壓邊力的計(jì)算 .........................................................62.7 模具總沖壓力 .........................................................72.8 模具壓力中心的確定 ...................................................72.9 壓力機(jī)的選擇 .........................................................8第三章 模具工作部分的尺寸計(jì)算 ..............................................103.1 拉深部分尺寸設(shè)計(jì)的確定 ..............................................103.1.1 拉深模具的間隙 ..............................................103.2 凸凹模的圓角半徑 ....................................................10第四章 模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..................................................134.3 凹模的設(shè)計(jì) ..........................................................13第五章 模具的裝配 ..........................................................25總結(jié)參考文獻(xiàn)致謝第 0 頁(yè) 共 29 頁(yè)第一章 拉深件的工藝分析1.1 零件工藝分析該工件屬于典型的拉深，要求內(nèi)形尺寸，形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱如 圖 2–1 所示。該工件作為端蓋，對(duì)表面粗糙度沒有特殊要求。所有尺寸均為自由公差，按 IT14 級(jí)確定工件的公差，拉深內(nèi)徑為 ，內(nèi)圓角為 的無(wú)凸緣圓筒，工件總高度尺寸 。一般沖壓m64?1.5m8m均能滿足其尺寸精度要求，對(duì)零件的厚度變化也沒有要求。其他尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，其中 08AL 是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有一定的塑性和良好的沖壓性能。綜上所述，該工件的精度及結(jié)構(gòu)尺寸都能滿足沖壓工藝要求，工件的拉深工藝性較好。該工件在滿足沖壓工藝性要求的前提下，采用的沖壓基本工序是、拉深、切邊。圖 0–1 零件圖第 1 頁(yè) 共 29 頁(yè)1.2 沖壓工藝方案的確定沖裁工序的組合方式可分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級(jí)進(jìn)沖裁。對(duì)應(yīng)的模具是單工序模、復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模（連續(xù)?；蛱侥＃?。單工序模是指壓力機(jī)在一次行程中完成一道工序的沖裁模。復(fù)合模是多工序模中的一種，他是在壓力機(jī)的一次行程中，在同一個(gè)位置上，同時(shí)完成幾道工序的沖模，因此它不存在連續(xù)模沖壓時(shí)的定位誤差問(wèn)題。級(jí)進(jìn)模（連續(xù)?；蛱侥＃┦侵笁毫C(jī)在一次行程中，依次在幾個(gè)不同的位置上同時(shí)完成多道工序的沖裁。沖裁件在級(jí)進(jìn)模中是逐步形成的。該工件所需的沖壓工序包括拉伸、切邊兩個(gè)個(gè)基本工序，可以擬定出以下三種工藝方案：方案一：先拉深，后切邊采用單工序模具。方案二：拉深、切邊復(fù)合模具。方案三：拉深—切邊的級(jí)進(jìn)沖壓模具。方案一中，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但要做到兩副模具才能完成，對(duì)于大批量生產(chǎn)的工件，采用單工序模具會(huì)降低工作效率。方案二中，只需要一副模具，機(jī)構(gòu)比方案一復(fù)雜，但對(duì)于結(jié)構(gòu)對(duì)稱的工件，模具的制造也并不困難，可一次性完成拉深、切邊，生產(chǎn)效率高，適于大批量生產(chǎn)。方案三中，采用級(jí)進(jìn)模具，也只需要一副模具，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且在送料時(shí)較困難，拉 深后工件邊緣質(zhì)量不好，綜合考慮采用方案二較好。1.3 模具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)在設(shè)計(jì)模具時(shí)，由于拉深工藝的特殊要求，除了應(yīng)考慮到與其他模具一樣的設(shè)計(jì)方法與步驟外，還需要考慮到如下特點(diǎn)：1）拉深端蓋件時(shí)，應(yīng)考慮到料厚、材料、模具圓角半徑 、 等情況，根據(jù)合理凸R凹的拉深系數(shù)確定拉深工序。拉深工藝的計(jì)算要求有較高的準(zhǔn)確性，從而拉深凸模長(zhǎng)度的確定必須滿足工件拉深高度的要求，且在拉深凸模上必須有一定尺寸要求的通氣孔。2）要分析成形件的形狀，尺寸有沒有超過(guò)加工極限的部分。拉深凸模長(zhǎng)度比較長(zhǎng)時(shí)，選用凸模材料必須考慮熱處理時(shí)的彎曲變形，同時(shí)需注意凸模在固定板上的定位，緊固的可靠性。第 2 頁(yè) 共 29 頁(yè)3）因回彈、扭曲、局部變形等的缺陷所產(chǎn)生的彈性變形難于保證零件形狀的精度，此時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的改進(jìn)措施。4）對(duì)于形狀復(fù)雜的零件，很難計(jì)算出準(zhǔn)確的毛坯形狀和尺寸。因此，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，做拉深模， ，并在拉深模上定形的毛坯安裝定位裝置，同時(shí)要預(yù)先考慮到使后面工序定位穩(wěn)定的措施。第二章 主要工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1 毛坯尺寸的計(jì)算由于金屬板料有平面方向性和受模具幾何形狀等因素的影響，制成的拉深件的口部一般不整齊，按中性層計(jì)算尺寸， ， 工件的相mh5.19.8??md5.6.14??對(duì)高度 。由表 3-1[5]中可知本工件無(wú)修邊余量，因此零件的相對(duì)m297.056/.19h/d?高度很小并且高度尺寸要求不高，可以不用切邊工序。表 3-1 圓筒形拉深件的切邊余量 mh/?制件的相對(duì)高度 h/d制件高度 h＞0.5～0.8 ＞0.8～1.6 ＞1.6～2.5 ＞2.5～4≤10＞10～20＞20～50＞50～100＞100～150＞150～200＞200～250＞2501.01.22345671.21.62.53.856.27.58.51.523.356.5891022.5468101112無(wú)凸緣圓筒形件拉深工件的毛坯尺寸計(jì)算公式為 3-1[5]：(3-1)??22 r65 0.-d7 1.4H +d?D式中 — 坯料直徑；D第 3 頁(yè) 共 29 頁(yè)— 拉深件的直徑；d— 拉深件的高度；H— 拉深件的圓角半徑；r計(jì)算時(shí)，拉伸件尺寸均按厚度中線尺寸計(jì)算，由公式(3-1) [5]可知，坯料直徑為：??22 r65 0.-d7 1.4H +d?D22 5.1 .-596. 5. ???m2.2 判斷是否需要壓邊圈由毛胚相對(duì)厚度為 ，查《沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)》56.10)9/5.1(0/ ????Dt表 3-2 可知，需要采用壓邊圈。表 3-2 采用或不采用壓邊圈的條件第一次拉深 后續(xù)各次拉深拉深方法(t/D)x100 m1 (t/D)x100 m2用壓邊圈 2.0 >0.6 >1.5 >0.8可用可不用 1.5~2.0 0.6 1.0~1.5 0.82.3 確定拉深次數(shù)工件需要用壓邊圈，采用壓邊圈后，首次拉深可以選擇較小的拉深系數(shù)，有利于減少拉深次數(shù)。毛胚相對(duì)厚度 由《沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)》查的表 3-3 可56.10/??Dt知表 3-3 圓筒形件帶壓邊圈時(shí)的拉深系數(shù)毛坯相對(duì)厚度 t/Dx100拉深系數(shù) 2.0～1.5 1.5～1.0 1.0～0.6 0.6～0.3 0.3～0.15 0.15～0.08第 4 頁(yè) 共 29 頁(yè)m1m2m3m4m50.48～0.500.73～0.750.76～0.780.78～0.800.80～0.820.50～0.530.75～0.760.78～0.790.80～0.810.82～0.840.53～0.550.76～0.780.79～0.800.81～0.820.84～0.850.55～0.580.78～0.790.80～0.810.82～0.830.85～0.860.58～0.600.79～0.800.81～0.820.83～0.850.86～0.870.60～0.630.80～0.820.82～0.840.85～0.860.87～0.88所以零件所需的拉深系數(shù)為： ， 。則各次拉深直徑50.~48.1?m75.0~3.2?m為： )(6)(96.01Dd??即該零件能一次拉深成形。將上述極限拉深系數(shù)作調(diào)整，現(xiàn)在為： 68.01?m)(57.1m??2.4 工序壓力的計(jì)算復(fù)合模設(shè)計(jì)時(shí)，為了合理地設(shè)計(jì)模具及選用設(shè)備，必須計(jì)算各工序壓力。壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的總壓力。2.5 拉深力計(jì)算由于材料的彈性回復(fù)及摩擦的存在，使沖落部分的材料卡在凹模內(nèi)，而余下的材料則金箍在凸模上，為使沖裁工作能繼續(xù)進(jìn)行，必須將這些材料卸下。從凸模上卸下板料的里稱為卸料力。（3-2）b1??tdKFL?式中 — 拉深力 ；LF)(KN—修正系數(shù)，與拉深系數(shù)有關(guān)；1— 各次拉深工序件直徑(mm)；d— 料厚(mm) ；t—材料強(qiáng)度極限 (Map)。b?查表 3-40 可知：取 。6.01?K第 5 頁(yè) 共 29 頁(yè)表 0–4 修正系數(shù) K 的數(shù)值m1 0.55 0.57 0.60 0.62 0.65 0.67 0.70 0.72 0.75 0.77 0.80K1 1.00 0.93 0.86 0.79 0.72 0.66 0.60 0.55 0.50 0.45 0.40由公式(3-2) 0 可知，拉深力為： KNtdKFL 48.205.16.0b1 ??????2.6 壓邊力的計(jì)算在模具設(shè)計(jì)時(shí)，壓料力可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。（3-3）????P2412凹RdDFQ????查表 3-50 可知：取 。MpaP5.2表 0–5 單位壓邊力 P 值材料 單位壓邊力 P/Map 材料 單位壓邊力 P/Map鋁 0.8～1.2 軟鋼 t＜0.5mm 2.5～3.0紫銅、杜拉鋁（退火的或淬好火的）1.2～1.8 20 鋼、08 鋼、鍍錫鋼板2.5～3.0黃銅 1.5～2.0 軟化狀態(tài)的耐熱鋼 2.8～3.5軟鋼 t＞0.5mm2.0～2.5 高合金鋼、高錳鋼、不銹鋼3.0～4.5由公式(3-3) 0 可計(jì)算壓料力為： ????9KN2.5 .165942??????QF第 6 頁(yè) 共 29 頁(yè)2.7 模具總沖壓力采用彈壓卸料裝置和下出件模具時(shí)：（3-4）QF??1總由公式(3-4) 0 可計(jì)算模具總沖壓力為： KNF5.089.總2.8 模具壓力中心的確定沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為沖模壓力中心。沖模壓力中心應(yīng)盡可能和模柄的軸線以及和壓力機(jī)滑塊的中心線重合，以使沖模平穩(wěn)地工作，減少導(dǎo)向機(jī)構(gòu)滑動(dòng)件之間的磨損，提高運(yùn)動(dòng)精度以及模具和壓力機(jī)的壽命。沖模壓力中心的求法，采用求平衡力系合力作用點(diǎn)的方法。由于絕大部分沖 裁件沿沖裁輪廓的斷面厚度不變，輪廓各部分的沖裁力與輪廓長(zhǎng)度成正比，所以，求合力作用點(diǎn)可轉(zhuǎn)化為求輪廓線的重心。具體的方法如下：1）按比例畫出沖壓輪廓線，選定直角坐標(biāo) x-y；2）把圖形分成幾部分，計(jì)算各部分長(zhǎng)度 L1、L2、…Ln，并求出各部分重心位置的坐標(biāo)值；3）按下列公式求出沖模壓力中心的坐標(biāo)值（X0， Y0）該零件形狀對(duì)稱，如圖 3-2 所示。第 7 頁(yè) 共 29 頁(yè)圖 0–2 零件圖壓力中心工件沿著 x 軸方向?qū)ΨQ，故壓力中心到 x 軸的距離：。所以： m0?工件的 y 軸方向?qū)ΨQ，故壓力中心到 y 軸的距離為：其中： 0?該工件的沖裁力不大，壓力中心在坐標(biāo)原點(diǎn)。2.9 壓力機(jī)的選擇中小型沖壓件主要選用開式單柱（或雙柱）的機(jī)械壓力機(jī)；大、中型沖壓件多選用雙柱閉式的機(jī)械壓力機(jī)。根據(jù)沖壓工序可分別選用通用壓力機(jī)、專用壓力機(jī)（擠壓壓力機(jī)、精壓力、雙動(dòng)拉伸壓力機(jī)等） ；大批量生產(chǎn)時(shí)，可選用高速壓力機(jī)或多工位自動(dòng)壓力機(jī)；小批量生產(chǎn)，尤其大型零件的成行時(shí)，可采用液壓機(jī)。壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)選擇主要依據(jù)是沖壓件尺寸、變形力大小及模具尺寸，并進(jìn)行必要第 8 頁(yè) 共 29 頁(yè)效核。壓力機(jī)的行程，必須保證成型備料能夠放入、成型零件能夠取出。壓力機(jī)的裝模高度應(yīng)與模具的閉合（封閉）高度相適應(yīng)。沖模的封閉高度必須在壓力機(jī)的最大裝模高度和最小裝模高度之間。沖模的封閉高度必須在壓力機(jī)的最大裝模高度和最小裝模高度之間 [2]。一般?。?05minmax???H式中 — 壓力機(jī)最大封閉高度 ；maxH)(— 壓力機(jī)最小封閉高度 ；in— 沖模的封閉高度 。)(根據(jù)沖壓工藝力的計(jì)算結(jié)果并結(jié)合工件高度，初選開式雙柱固定臺(tái)式壓力機(jī) JA21-35其參數(shù)如表 3-6 所示。表 0–6 開式雙柱固定臺(tái)式壓力機(jī)技術(shù)規(guī)格產(chǎn)品名稱 開式雙柱固定臺(tái)式壓力機(jī)型號(hào) JA21-35公稱壓力 350KN滑塊行程 130mm行程次數(shù) 50 次最大裝模高度 280 mm連桿的調(diào)節(jié)長(zhǎng)度 60 mm工作臺(tái)前后×左右 380×610 mm電動(dòng)機(jī)的功率 3 千瓦外形尺寸長(zhǎng)度（長(zhǎng)×寬×高） 1110×820×2115 mm第 9 頁(yè) 共 29 頁(yè)第三章 模具工作部分的尺寸計(jì)算3.1 拉深部分尺寸設(shè)計(jì)的確定3.1.1 拉深模具的間隙拉深模的凸、凹模之間間隙對(duì)拉深力、零件質(zhì)量、模具壽命等都有影響。間隙小，拉深力大、模具磨損大，過(guò)小的間隙會(huì)使零件嚴(yán)重變薄甚至拉裂；但間隙小，沖件回彈小，精度高。間隙過(guò)大，坯料容易起皺，沖件錐度大，精度差。因此，生產(chǎn)者中應(yīng)根據(jù)板料厚度及公差、拉深過(guò)程板料的增厚情況、拉深次數(shù)、零件的形狀及精度要求等到，正確確定拉深模間隙。查表 4-3[7]可得拉深模的單邊間隙為：表 0–3 有壓邊圈拉深時(shí)單邊間隙值總拉深次數(shù)拉深工序單邊間隙Z/2總拉深次數(shù)拉深工序單邊間隙Z/21 第一次拉深 （1～1.1 ）t2第一次拉深第二次拉深1.1t（1～1.05 ）t4第一、二次拉深第三次拉深第四次拉深1.2t1.1t（1～1.05 ）t3第一次拉深第二次拉深第三次拉深1.2t1.1t（1～1.05 ）t5第一、二、三次拉深第四次拉深第五次拉深1.2t1.1t（1～1.05 ）t則拉深模的間隙: mtZ6.5.???3.2 凸凹模的圓角半徑一般說(shuō)來(lái)， 應(yīng)盡可能大些，大的 可以降低極限拉深系數(shù)，而且還可以提高拉深凹r凹r件的質(zhì)量。但 太大會(huì)削弱壓邊圈的作用，可能引起起皺現(xiàn)象，因此 的大小要適當(dāng)。凹 凹r(1) 凹模圓角半徑凹模圓角半徑的大小對(duì)拉深工作影響很大，影響到拉深件的質(zhì)量、拉深力的大小和第 10 頁(yè) 共 29 頁(yè)拉深模的壽命，因此，合理選擇凹模圓角半徑是極為重要?？砂聪麓未_定（4-1）1-dn.80~6rr）（凹 ?由公式 4-1[7]得， mrr )2.~90(5.).(.80~61-dn???）（凹?。?mm(2) 凸模圓角半徑凸模圓角半徑的大小對(duì)拉深影響沒有凹模圓角半徑的影響大，但其值也必須合適，過(guò)小的 會(huì)降低筒壁傳力區(qū)危險(xiǎn)斷面的有效抗拉強(qiáng)度。如果 過(guò)大，會(huì)使在拉深初始階凸r 凸r段不與模具表面接觸的毛坯寬度加大。在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，拉深凸模的圓角半徑可以選取和 相等或略小一些的數(shù)值 [9]。凹r凸模的圓角半徑 m5.10.~7??凹凸 ）（ rr3.3 凸凹模工作尺寸和公差由于工件要求外形尺寸，則以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。（4-2）??凹凹 ????04.ZdD（4-3）凸凸 ??式中 — 零件內(nèi)徑的最小極限尺寸 ；d)m(— 零件的公差 ；?)(—拉深模具的雙面間隙 ；Z、 — 凸凹模的制造公差 ；凸?凹 )(第 11 頁(yè) 共 29 頁(yè)表 0–4 凸模制造公差 與凹模制造公差凸?凹?拉深件直徑≤20 20～100 ＞100材料厚度tδ 凹 δ 凸 δ 凹 δ 凸 δ 凹 δ 凸≤0.5＞0.5～1.5＞1.50.020.040.060.010.020.040.030.050.080.020.030.05-0.080.10-0.050.06查表 4-2[7]得： ，由公式 4-5[7]得04.?凹? 04.)6512.046(???凹Dm.735?查表 4-3[7]得： ，由公式 4-6[7]得02.?凸???02.14.6???凸 0.?3.4 凸模通氣孔的設(shè)計(jì)當(dāng)拉深后的沖件從凸模上脫下來(lái)，由于受空氣的壓力而緊緊包在凸模上，致使不易脫下。對(duì)于材料厚度較薄的拉深件，甚至?xí)沽慵T。因此，通常需要在凸模上留有通氣孔，通氣孔的開口高度 應(yīng)大于沖件的高度 H，一般取1h )10~5(1??h通氣孔的直徑不宜過(guò)小，否則容易被潤(rùn)滑劑堵塞氣孔，或因通氣量不夠而使氣孔不起作用 [10]。圓形凸模通氣孔尺寸由表 4-5[10]選用直徑為 6.5mm。表 0–5 拉深凸模通氣孔尺寸凸模直徑 D ＜50 50～100 100～200 200出氣孔直徑 d 5 6.5 8 9.5通氣孔的開口高度 。mHh2108)~(1 ????第 12 頁(yè) 共 29 頁(yè)第四章 模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 模具類型選擇由沖壓工藝分析可知，為提高生產(chǎn)率，降低模具的制造難度，減少制造成本，常用拉深切邊復(fù)合模，但要求凸模（兼拉深凹模）的壁厚不能過(guò)薄，否則強(qiáng)度不夠，此設(shè)計(jì)中凸凹模的壁厚為： mdDb16249???由板料厚度 t=1.5mm，可查表 5-1[7]得：表 5-1 凸凹模最小壁厚 α （mm）料厚 t 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.3 1.75最小壁厚 α 1.4 1.6 1.8 2.0 2.3 2.5 2.7 3.2 3.8 4.0料厚 t 2.0 2.1 2.5 2.75 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5最小壁厚 α 4.9 5.0 5.8 6.3 6.7 7.8 8.5 9.3 10.0 12.0凹模的最小壁厚 a=3.8 mm。因此能保證其足夠的強(qiáng)度，采用復(fù)合模是合理的。⑴ 卸料、出件方式的選擇模具采用彈性卸料，剛性打件，并利用裝在壓力機(jī)工作臺(tái)下的標(biāo)準(zhǔn)緩沖器提供壓邊力。⑵ 導(dǎo)向方式的選擇為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該復(fù)合模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。4.2 主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)每一副模具按其在模具中起的作用都可分為工藝零件和結(jié)構(gòu)零件兩大類。4.3 凹模的設(shè)計(jì)凹模類型很多，凹模的外形有圓形和板形；結(jié)構(gòu)有整體式和鑲拼式；刃口也有平刃和斜刃。凹模的外形尺寸應(yīng)保證凹模有足夠的強(qiáng)度和剛度。凹模的厚度還應(yīng)該考慮修磨量。凹模的外形尺寸一般是根據(jù)被沖壓材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來(lái)確定。第 13 頁(yè) 共 29 頁(yè)根據(jù)以上分析應(yīng)采用整體式，各種凹模的凹?？拙捎镁€切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。使用外形為矩形的板狀凹模。凹模采用螺釘和銷釘定位固定時(shí)，要保證螺釘（或者沉孔）間、螺孔與銷孔間及螺孔、銷釘與凹模刃壁間的距離不能太近，否則會(huì)影響模具的壽命。(1) 凹模的厚度 H：（5-1）KbH?式中 — 系數(shù)，考慮板料厚度的影響；K— 凹模刃口的最大外形尺寸。b查表 5-2[4]系數(shù)可得取 2.0?K表 0–2 系數(shù) 值K料 厚 m/tm/b0.5 1 2 3 >3≥50>50~100>100~200>2000.30.20.150.10.350.220.180.120.420.280.20.150.50.350.240.180.60.420.30.22由公式(5-1) [4]可計(jì)算得： m08.1462.0???KbH由于 故取：m15?Hm28(2) 凹模的壁厚 C：（5-2）HC)2~1(?由公式(5-2) [4]可計(jì)算得： m)568()()2~1(?由于 故?。簃56~28?Cm30?(3) 凹模的寬度 B：（5-3）CbB2?由公式(5-3) [4]可計(jì)算得：第 14 頁(yè) 共 29 頁(yè)m12430642????CbB取標(biāo)準(zhǔn)值： m125?B(4) 凹模的長(zhǎng)度 L：（5-4）lL2??由公式(5-4) [4]可計(jì)算得： m143064?Cl取標(biāo)準(zhǔn)值： m160?L查 后，取凹模輪廓尺寸為 。其結(jié)構(gòu)85.2?GB m2856??HBL如圖 5-1 所示。圖 5–1 拉深凹模圖4.4 凸模的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)由于工件形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，所以模具的工作零件均采用整體結(jié)構(gòu)，拉深凸模，其長(zhǎng)度可按下式計(jì)算 [11]所以拉深凸模的長(zhǎng)度 L 為： HHL???定壓凹固第 15 頁(yè) 共 29 頁(yè)式中： —凸模固定板的厚度；固H—拉深凹模的厚度；凹—壓邊圈的厚度；壓—定位板的厚度；定H—彈簧壓縮高度；由公式(5-4) [4]可計(jì)算得： m1071028m3025??????HL定壓凹固為了防止凸凹模淬火變形，除了采用工作部分局部淬火（硬度 58~62HRC）外，材料也用淬火變形小的 Q275 模具鋼。其結(jié)構(gòu)如圖 5-2 所示。圖 5–2 拉深凸模圖4.5 壓邊圈的設(shè)計(jì)為防止毛坯凸緣在拉深過(guò)程中起皺，通常使用的拉深模應(yīng)帶有壓邊裝置。該設(shè)計(jì)計(jì)第 16 頁(yè) 共 29 頁(yè)算得到 ，決定采用壓邊裝置。壓邊裝置一般采用壓邊圈。56.109/5.10/ ????Dta壓邊圈的形式根據(jù)拉深次數(shù)、凹模結(jié)構(gòu)形式，材料厚度的不同而不同，首次拉深一般采用平面壓邊裝置。壓邊圈主要是壓邊防皺，與凸模的間隙不能過(guò)大。根據(jù)材料厚度不同，一般壓邊圈與凸模的單邊間隙在 0.2～0.5mm 范圍內(nèi)。工件料厚 t﹦1.5mm，間隙取值0.3mm。壓邊圈的外形尺寸與內(nèi)形輪廓尺寸之間的關(guān)系可采用 H10/c10 間隙配合。壓邊圈的工作表面不允許開螺孔，應(yīng)具有足夠的剛度。在工作過(guò)程中能平穩(wěn)的移動(dòng)。壓邊圈與毛坯接觸的一面，要保證毛坯順利流入筒壁。除進(jìn)行車、銑之外，還要在熱處理后進(jìn)行磨削加工。應(yīng)保證粗糙度達(dá)到 Ra0.8um。其余工作表面達(dá)到 Ra0.6～3.2um 即可 [12]。首次拉深壓邊圈的內(nèi)孔 ，比凸模直徑 大千分之一，即壓D凸 凸壓 D??3.02將 代入上式中，可得：mD10.64?凸 m7.64壓第 17 頁(yè) 共 29 頁(yè)壓邊圈的厚度 H 壓取 30mm。得到壓邊圈的結(jié)構(gòu)示意圖圖 5-3 所示：圖 5–3 壓邊圈圖第 18 頁(yè) 共 29 頁(yè)4.6 定位零件的設(shè)計(jì)⑴ 定位環(huán)的設(shè)計(jì)直徑 d﹦96mm，高度 h﹦10mm 的定位環(huán)。其結(jié)構(gòu)示意圖 5-4 所示：圖 5–4 定位環(huán)圖⑵ 彈性元件的設(shè)計(jì)頂件板在成形過(guò)程中一方面起壓邊作用，另一方面還可以將成形后在拉深凸模上的工件卸下，其壓力由標(biāo)準(zhǔn)緩沖器提供。即采用彈簧。4.7 導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)查《沖壓模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例》 [4]可選得：導(dǎo)柱的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為 A 型（GB2861.1—81） ，其尺寸為 。m205??導(dǎo)套的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為 A 型（GB2861.6—81） ，其尺寸為 。8第 19 頁(yè) 共 29 頁(yè)導(dǎo)柱的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為 A 型（GB2861.1—81） ，其尺寸為 。m208??導(dǎo)套的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為 A 型（GB2861.6—81） ，其尺寸為 。8兩者的材料均選用：20 鋼。4.8 固定零件的設(shè)計(jì)⑴ 上模墊板的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度 L=160mm，寬度 B=125mm 厚度 H=5mm，材料為 45 鋼的板，如圖 5-5 所示：圖 5–5 上墊板圖⑵ 下模墊板的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度 L=160mm，寬度 B=125mm 厚度 H=5mm，材料為 45 鋼的板，如圖 5-6 所示：第 20 頁(yè) 共 29 頁(yè)圖 5–6 下墊板圖⑶ 模柄的設(shè)計(jì)選用直徑 d=35mm，高度 H=85 mm，材料為 Q275 的 A 型壓入式模柄。模柄 A35×85 GB/T2862.1-81⑷ 上模固定板的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度 L=160mm，寬度 B=125mm 厚度 H=5mm，材料為 45 鋼的板，如圖 5-7 所示：第 21 頁(yè) 共 29 頁(yè)圖 5–7 上固定板圖4.9 緊固及其他零件的設(shè)計(jì)⑴ 內(nèi)六角圓柱頭螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)用于固定凸模、上模墊板、上模固定板在模架上保持其固定的位置，選取數(shù)量為 4個(gè)螺栓規(guī)格公稱長(zhǎng)度 L=45mm，性能等級(jí)為 8.8 級(jí)螺栓 GB/T 70.1 M8用于固定凹模、下模墊板和凹模與定位環(huán)在模架上保持其固定的位置螺栓規(guī)格公稱長(zhǎng)度 L=55mm，性能等級(jí)為 8.8 級(jí)螺栓規(guī)格公稱長(zhǎng)度 L=12mm，性能等級(jí)為 8.8 級(jí)螺栓 GB/T 70.1 M8⑵ 圓柱銷的設(shè)計(jì)用于凹模、凹模墊板、定位環(huán)、下模座準(zhǔn)確定位，圓柱銷孔裝配時(shí)配作。初選用數(shù)量為 2 個(gè)。公稱直徑 d=8mm，公差為 m6，材料為 45 鋼第 22 頁(yè) 共 29 頁(yè)銷 GB/T 119.1 10 Φ8×60用于凸模、凸模固定板、凸模墊板、上模座準(zhǔn)確定位，圓柱銷孔裝配時(shí)配作。初選數(shù)量為 2 個(gè)。銷 GB/T 119.1 10 Φ8×604.10 模架的選用上、下模座的作用是直接或間接地安裝沖模的所有零件，并分別與壓力機(jī)的滑塊和工作臺(tái)連接，以傳遞壓力。因此，上、下模座的強(qiáng)度和剛度是主要考慮的問(wèn)題。模座因強(qiáng)度不足會(huì)產(chǎn)生破壞，如果剛度不足，工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的彈性變形，導(dǎo)致模具工作零件和導(dǎo)向零件迅速磨損。在選用和設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意如下幾點(diǎn)：(1) 盡量選用標(biāo)準(zhǔn)模架，對(duì)于圓形的模座，其直徑比凹模板的直徑大 對(duì)于m70~3矩形模座，其長(zhǎng)度應(yīng)比凹模長(zhǎng)度大 ，而寬度可以等于或大于凹模板的寬度，但m40~3應(yīng)考慮有足夠的安裝導(dǎo)柱、導(dǎo)套的位置。模座的厚度取凹模的 倍，考慮受力情況，5.10上模座厚度可以比下模座的厚度小 。15(2) 所選用或者設(shè)計(jì)的模座必須與所選壓力機(jī)的工作臺(tái)和滑塊的有關(guān)尺寸相適應(yīng)，并進(jìn)行必要的校核，下模座的最小輪廓尺寸應(yīng)比壓力機(jī)工作臺(tái)上漏料孔的尺寸每邊至少要大 。m10~5(3) 模座材料一般選用 HT200、HT250，也可以選用 Q235、Q255 結(jié)構(gòu)鋼，對(duì)于大型精密模具的模座選用鑄鋼 ZG35、ZG45。(4) 模座的上、下表面的平行度應(yīng)達(dá)到要求，平行度公差一般為 4 級(jí)。(5) 上、下模座的導(dǎo)套、導(dǎo)柱安裝孔中心距必須一致，精度一般要求在 以下；m02.?模座的導(dǎo)柱、導(dǎo)套安裝孔的軸線應(yīng)與模座的上、下平面垂直，安裝滑動(dòng)式導(dǎo)柱和導(dǎo)套時(shí)，垂直度公差一般為 4 級(jí)。(6) 模座的上、下模表面粗糙度 Ra 值為 ，在保證平行度的前提下，可允m8.0~6?許 Ra 值降低為 。孔距公差要求在 模座的材料選用 HT200。所以選m6.1~23?1?擇：上模座： 。35120.85/ ?TGB下模座： 。m4062第 23 頁(yè) 共 29 頁(yè)4.11 模具的總裝配圖由于此拉深模為非標(biāo)準(zhǔn)形式，需計(jì)算模具閉合高度。其中各模板的尺寸需取標(biāo)準(zhǔn)值（國(guó)標(biāo)）圖 5-8 所示。1.下模座 2.導(dǎo)柱 3.下墊板 4.銷釘 5.凹模 6.定位環(huán) 7.壓料圈 8 導(dǎo)套 8 螺栓 M80 80. 9.導(dǎo)套 10.彈簧 11.?上固定板 12.上墊板 13.上模座 14.凸模 15.壓入模柄圖 5–8 總裝配圖所以模具的閉合高度：表 0–1 模具各板厚度名稱 高度 名稱 高度上模座厚度 m35?上 模H下模座厚度 m40?下 模H上墊板厚度 上 墊 下墊板厚度 5下 墊上固定板厚度 2上 固 定位板厚度 1下 定凹模板厚度 8?凹 模H彈簧壓縮度 27?彈 簧H板料厚度 m5.1t 壓邊圈厚度 m30壓第 24 頁(yè) 共 29 頁(yè)m5.2065.140273083 t???? ?下 模下 墊下 定彈 簧壓凹 模上 固 定上 墊上 模閉 HHHH由此可知模具的閉合高度小于所選的開式雙柱固定壓力機(jī) JA21-35 的最大裝模高度280 mm，故可以使用。第五章 模具的裝配5.1 主要組件的裝配模具裝配屬于單件生產(chǎn)。組成模具實(shí)體的零件，有些在制造過(guò)程中是按照?qǐng)D紙飄流的尺寸和公差獨(dú)立地進(jìn)行加工的， （如拉深凹模、拉深凸模、拉深凸凹模等） ，這類零件一般都是直接進(jìn)入裝配；有些在制造過(guò)程中只有部分尺寸可以按照?qǐng)D紙標(biāo)尺寸進(jìn)行加工，需協(xié)調(diào)相關(guān)尺寸；有的在進(jìn)入裝配前需采用配制或合體加工，有的需在裝配過(guò)程中通過(guò)配制取得協(xié)調(diào)，圖紙上的標(biāo)注的部分尺寸只作為參考。⑴ 模柄的裝配因?yàn)檫@副模具的模柄是從上模座的下面向上壓入的，所以在安裝凸模固定板和墊板之前，應(yīng)先把模柄安裝好。模柄與上模座的配合是 H7/m6，先在壓力機(jī)上將模柄壓入，再加工定位銷孔與螺釘孔，然后把模柄端面突出部分銼平或磨平。安裝好模柄后，用角尺檢查模柄與上模座上平面的垂直度。⑵ 凸模的安裝凸模與固定板的配合要求是 H7/m6。裝配時(shí)，先在壓力機(jī)上將凸模壓入固定板內(nèi)，檢查凸模與固定板的垂直度，然后將固定板的下平面與凸模尾部一齊磨平。5.2 總裝配注意事項(xiàng)模具的主要組件裝配完畢后開始進(jìn)行總裝配。為了使凸模和凹模易于對(duì)中，總裝配必須考慮上、下模的裝配次序，否則可能出現(xiàn)無(wú)法裝配的情況。裝配后，應(yīng)達(dá)到下述主要求：⑴ 模架精度應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。模具的閉合高度應(yīng)符合圖紙的規(guī)定要求。第 25 頁(yè) 共 29 頁(yè)⑵ 裝配好的沖模，上模沿滑塊上下滑動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)可靠。拉深凸凹模的間隙應(yīng)符合圖紙規(guī)定的要求，分布均勻。凸?；虬寄５墓ぷ餍谐谭霞夹g(shù)條件的規(guī)定。⑶ 定位環(huán)的相對(duì)位置應(yīng)符合圖紙要求。⑷ 堅(jiān)固件裝配應(yīng)可靠，螺紋旋入長(zhǎng)度在鋼件連接時(shí)應(yīng)不小于螺栓的直徑，鑄件連接時(shí)應(yīng)不小于 1.5 倍螺栓直徑；螺栓的端面不應(yīng)露出上模座的表面。⑸ 模具應(yīng)在生產(chǎn)的條件下進(jìn)行試驗(yàn)， 沖出的制件應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。本模具的裝配選凸凹模為基準(zhǔn)件，先裝下模，再裝上模。裝配后應(yīng)保證間隙均勻本模具的凹模是裝在下模的，為了便于操作，先裝下模。其裝配過(guò)程如下 [13]：⑴ 把下模墊板放在下模座上，然后把裝有凸模的下固定板放在下模墊板上，找正其位置后，先在下模座上投窩，加工螺紋孔，然后加工銷釘孔。⑵ 在凸模上安裝壓邊圈。⑶ 把凹模放在凸模固定板上，找正與下模座對(duì)中的螺栓銷釘過(guò)孔，然后投窩，加工螺栓銷釘孔，裝入螺栓銷釘，擰緊螺栓。⑷ 調(diào)整安裝間隙，用手錘輕輕敲擊上模墊板的側(cè)面，使凸凹模的位置改變，以得到均勻的間隙。⑸ 調(diào)好間隙后加工銷釘孔，裝入銷釘。⑹ 安裝其他零件。⑺ 試沖與調(diào)整。⑻ 打標(biāo)記交付生產(chǎn)使用第 26 頁(yè) 共 29 頁(yè)總結(jié)就我而論，通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深感覺到基礎(chǔ)知識(shí)的不健全和不牢固，因此尚不能很靈活的解決所遇到的全部問(wèn)題。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中表現(xiàn)出了這樣或那樣的不足和漏洞，說(shuō)明了基本功的不扎實(shí)。所幸我得到了老師和同學(xué)們的熱情幫助，使這些問(wèn)題得到了解決，這將對(duì)我以后的工作和學(xué)習(xí)有極大的幫助；再者，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)全面鍛煉了我駕御知識(shí)的能力，使我對(duì)這 2 年來(lái)所學(xué)的理論知識(shí)進(jìn)行了系統(tǒng)化、條理化、全面化的回顧和復(fù)習(xí)，讓我懂得了如何運(yùn)用自己所學(xué)的知識(shí)，同時(shí)又學(xué)到了獵取其他知識(shí)的方法。這些都將作為課本知識(shí)的有益補(bǔ)充，為我們以后所要從事的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；最后，這次設(shè)計(jì)使我得到一次大規(guī)模檢索相關(guān)資料的機(jī)會(huì)，提高了運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)和專業(yè)計(jì)算機(jī)軟件輔助設(shè)計(jì)的能力。由于此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的角度限制和知識(shí)的不夠系統(tǒng)和不夠完善，難免有錯(cuò)誤和不足之處敬請(qǐng)老師批評(píng)指正以完善此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。另外，真誠(chéng)祝愿各位老師在今后的工作中取得更大的成績(jī)，為國(guó)家培養(yǎng)出越來(lái)越多的優(yōu)秀人才。希望在以后的工作學(xué)習(xí)過(guò)程中能夠得到老師們熱忱的指導(dǎo)和幫助。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，我不僅收獲了知識(shí)而且也鍛煉了品質(zhì)，通過(guò)這次認(rèn)真而又細(xì)致的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)待事情的態(tài)度更加嚴(yán)謹(jǐn)更加有耐心，并且我更希望把所做的事情做好做完美，我想這將是一種很重要的財(cái)富。感謝本次設(shè)計(jì)，感謝遇見了麻煩和難題，感謝老師們的指導(dǎo)以及同學(xué)們的幫助，畢業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)束也是另一種開始，相信本次畢業(yè)設(shè)計(jì)會(huì)令我走得更遠(yuǎn)也能取得更大的成就。畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成代表著專業(yè)學(xué)習(xí)階段的最終結(jié)束，也為我們?cè)谛＠碚撝R(shí)的學(xué)習(xí)畫上了句號(hào)。不由感慨頗多，寶貴的大學(xué)學(xué)習(xí)生活轉(zhuǎn)瞬即逝，無(wú)論如何我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束了，我們要好好利用已經(jīng)學(xué)到的知識(shí)并且要繼續(xù)學(xué)習(xí)掌握新的知識(shí)，以便更新我們的知識(shí)系統(tǒng)。重要的是，我們要將所獲取的各種知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐，并用實(shí)踐來(lái)休整我們的不足和缺陷，使我們真正成為一名理論扎實(shí)而又具有很強(qiáng)的實(shí)踐能力的機(jī)械工作者。第 27 頁(yè) 共 29 頁(yè)參考文獻(xiàn)[1] 曾霞文.沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社,2011.2-101[2] 丁松聚.冷沖模設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2001.40—118[3] 曾霞文.沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社,2011.14—73[4] 林承全,胡紹平.沖壓模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2008.10—57[5] 徐政坤.沖壓模具設(shè)計(jì)與制造[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2003.9—177第 28 頁(yè) 共 29 頁(yè)致謝經(jīng)歷了兩個(gè)月的時(shí)間，從收集資料到學(xué)習(xí)資料、計(jì)算、著手設(shè)計(jì)；從視頻的學(xué)習(xí)到軟件的應(yīng)用，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。這不但是畢業(yè)前對(duì)所學(xué)知識(shí)的回顧，更重要的是給自己即將走上工作崗位的一次大練兵，能有這樣的一次設(shè)計(jì)，我叢中受益匪淺。雖然在設(shè)計(jì)中不是很熟練，但已經(jīng)包含所需要的設(shè)計(jì)內(nèi)容。在這里很感謝指導(dǎo)老師的默默付出和同學(xué)們的幫助。通過(guò)此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，本人對(duì)沖壓模具的設(shè)計(jì)總體框架有了明確的了解，對(duì)沖壓模具設(shè)計(jì)內(nèi)容有了較為系統(tǒng)的復(fù)習(xí)和全面的認(rèn)識(shí)，并且鞏固了之前學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)課程和專業(yè)知識(shí)。在學(xué)習(xí)所收集的資料時(shí)，指導(dǎo)老師很有針對(duì)性的對(duì)本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)等進(jìn)行了全面的講解和剖析，這無(wú)疑是設(shè)計(jì)盲點(diǎn)和工程精華的傳授，讓我也明白了設(shè)計(jì)中的實(shí)際與理論之間存在的必然關(guān)系。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，指導(dǎo)老師還讓我翻閱了大量的書籍，查閱很多設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)，熟悉了很多待業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。在原有的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，使我的專業(yè)知識(shí)更進(jìn)了一個(gè)層次，為走出校門、踏進(jìn)社會(huì)打下良好的更為夯實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)我還要感謝我的同學(xué)，在設(shè)計(jì)中，他們給我提出了寶貴的建議，幫助我把設(shè)計(jì)做得更加的完善和系統(tǒng)，并提出了建設(shè)性意見。最后，在這里請(qǐng)?jiān)试S我向所有幫助我的老師和同學(xué)表示最真誠(chéng)的謝意！簽名：