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1 前 言
沖壓是一種先進(jìn)的少無切削加工方法，具有節(jié)能省材、效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、重量輕、加工成本底等一系列優(yōu)點(diǎn)，在汽車、航空航天、家電、電子、通訊、軍工等產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。
沖壓是借助沖壓設(shè)備的動(dòng)力，通過模具的作用，使板料分離或經(jīng)塑性成形而獲得一定形狀、尺寸和性能制件的加工技術(shù)。沖壓加工是金屬塑性加工的主要方法之一。與塑性加工的其它方法及機(jī)械制造中其它冷、熱加工方法相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、生產(chǎn)效率高；2、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化及其自動(dòng)化；3、節(jié)約材料，節(jié)省能源；4、尺寸精度穩(wěn)定，表面質(zhì)量好；5、強(qiáng)度高、剛性大、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。
2沖壓件的工藝過程
2.1 沖壓工藝性的分析
零件的名稱為電爐引線盒，其材料為08鋼，料厚0.8mm，分析其形狀，主要由4個(gè)小孔以及17mm深的形腔組成，完成此零件的生產(chǎn)，其主要有拉深和沖孔組成。零件圖如圖2.1所示。
圖2.1零件圖
2.1.1 沖裁工藝性的分析
（1）沖孔時(shí)，由于受到凸模強(qiáng)度的限制，孔的尺寸不宜過小，其數(shù)值與孔的形狀、材料的機(jī)械性能、材料的厚度有關(guān)。由零件圖知，其最小孔的直徑為4mm，大于孔的最小要求尺寸（1.3t=1.3x0.8=1.04mm），所以滿足沖孔要求。
（2）在拉深件上沖孔時(shí)，其孔壁與工件直壁之間的距離要求如圖2.2所示。
圖2.2拉深件孔邊距的最小值
其中R2=2mm=R1，R1+0.5t=R2+0.5t=2.4,所以滿足沖孔要求。
2.1.2 分析其拉深的工藝性
此工件的拉深屬于盒形件拉深，盒形件是由圓角和直邊兩部分組成，毛坯的拉深變形性質(zhì)雖然與圓筒形件相似，但由于有直邊部分參與變形，對圓角部分在拉深過程中產(chǎn)生的切向壓應(yīng)力起分散減弱作用，因此與幾何參數(shù)相同的圓筒形件相比，拉深時(shí)，圓角部分受到的徑向平均拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力都要小得多。所以在拉深過程中，圓角部分危險(xiǎn)斷面的拉裂可能性和凸緣起皺的趨勢都較相應(yīng)的圓筒形件小。因此，拉深盒形件時(shí)，選用的拉深系數(shù)可以相對小一些。
（1）拉深件側(cè)壁與底面或凸緣連接處的圓角R1、R2(如圖2.3)，應(yīng)取R1≥t,R2≥2t,而因?yàn)閷?shí)際R1=R2=2mm，t=0.8mm, 所以R1>t, R2>2t。
圖2.3有凸緣的拉深件
（2）由拉深的高度為17mm，分析計(jì)算其拉深次數(shù)以及尺寸，則拉深時(shí)尺寸的計(jì)算如下：
分析零件圖知，其拉深主要包括兩個(gè)半徑為10mm的半圓筒形件以及中部的槽形件。其拉深屬于盒形件的拉深，在這里的拉深的尺寸計(jì)算主要以圓筒形件為計(jì)算依據(jù)，首先去掉中間的槽形區(qū)域，則簡化后的圖形如圖2.4所示。
圖2.4 有凸緣的筒形件（簡化）
a．簡化圖形的毛坯直徑為：d0=(df2+4dh-3.44dR)1/2
修編余量Δh=1.8，df=42+2*1.8=45.6，h=17，d=20，R=2
式中 h----工件高度，單位mm；df----包括修邊余量在內(nèi)的凸緣直徑，
代入相應(yīng)數(shù)值得d0=58mm
則拉深系數(shù)公式，整理后得：
mf=d/d0=1/［（df/d）2+4h/d-3.44r/d］1/2
b．確定能否一次拉深成形 由相對凸緣直徑和相對毛坯厚度查表2.1得
df/d=45.6/20=2.28
(t/ d0)×100=（0.8/58）×100=1.38
［h1/d1］max=0.25~0.32
而實(shí)際零件h/d=17/20=0.85>［h1/d1］max故此件不能一次拉深成形。
表2.1凸緣筒形件首次拉深極限相對高度h1/d1
凸緣的相對直徑df/d
毛坯相對厚度(t/ d0)×100
>0.06~0.2
0.2~0.5
0.5~1.0
1.0~1.5
>1.5
≤1.1
1.1~1.3
1.3~1.5
1.5~1.8
1.8~2.0
2.0~2.2
2.2~2.5
2.5~2.8
0.45~0.52
0.40~0.47
0.35~0.42
0.29~0.35
0.25~0.30
0.22~0.26
0.17~0.21
0.13~0.16
0.50~0.62
0.45~0.53
0.40~0.48
0.34~0.39
0.29~0.34
0.25~0.29
0.20~0.23
0.15~0.18
0.57~0.70
0.50~0.60
0.45~0.53
0.37~0.44
0.32~0.38
0.27~0.33
0.22~0.27
0.17~0.21
0.60~0.80
0.56~0.72
0.50~0.63
0.42~0.53
0.36~0.46
0.31~0.40
0.25~0.32
0.19~0.24
0.75~0.90
0.65~0.80
0.58~0.70
0.48~0.58
0.42`0.51
0.35~0.45
0.28~0.35
0.22~0.27
c．選取m1,并計(jì)算d1，若能一次拉深成形，由df/d和 (t/ d0)×100查表得m1=0.38,現(xiàn)已經(jīng)證明不能一次拉深成形，故m1應(yīng)增大，則取m1=0.45,則
d1=m1d0=0.45x58=27mm
d．選定各工序的圓角半徑R 定R1=4mm
e．重新計(jì)算毛坯直徑d0 設(shè)第一次多拉入材料5%，則d0=52.69mm≈53mm,第一次的拉深高度h1［hi=0.25(d0*2-df*2)/di+0.86Ri通式］h1=10mm
f．校核h1/d1能夠滿足要求 h1/d1=10/27=0.37而df/d1=45.6/27=1.69，查表1.1［h1/d1］max=0.48~0.58，所以h1/d1<［h1/d1］max,故可以拉深了。
現(xiàn)選定：m1=0.45,m2=0.30
R1=4 ,R2=2
則d1=m1d0=0.45x58=26.1mm
h1=14mm
d2=m2xd1=0.30x26.1=7.83mm<10mm 滿足要求
g．計(jì)算以后各工序的拉深高度得到h1=10mm h2=17mm
綜上：此拉深件的拉深次數(shù)為2，第一次的拉深高度為10mm,第二次的拉深高度為17mm。
2.1.3 材料的性能
08鋼的機(jī)械性能如表2.2所示。
表2.2 08鋼的機(jī)械性能
材料
名稱
牌號
材料狀態(tài)
極限強(qiáng)度
延伸率δ（%）
屈服Qs（N/mm2）
彈性模量
E/103MPa
抗剪τ
（N/mm2）
抗拉σ（N/mm2）
碳素結(jié)構(gòu)鋼
08
已退火
260~360
330~450
32
200
186
2.2 沖壓件的工藝方案的擬定
分析電爐引線盒的結(jié)構(gòu)，其基本的沖壓工序?yàn)槁淞?、一次拉深、二次拉深、沖孔、修邊?？蓴M出以下幾種工藝方案：
方案（一）、落料→一次拉深→二次拉深→沖孔→修邊
方案（二）、落料→一次拉深→二次拉深→沖孔修邊
分析以上各種方案：
采用方案（一），生產(chǎn)率底，工件尺寸的積累誤差大。
采用方案（二），生產(chǎn)率相對較高，減少了生產(chǎn)步驟，提高了工件的尺寸精度，落料拉深復(fù)合模的結(jié)構(gòu)相對不會太復(fù)雜，設(shè)計(jì)模具時(shí)也相對較簡單，其總體需要三 副模具。
故綜上所述，決定采用方案二。
2.3 毛坯尺寸的確定
分析零件形狀，決定采用矩形毛坯，毛坯的長度為Lz,寬度為Bz。
其形狀如圖2.5所示。
圖2.5、毛坯的形狀與尺寸表示
盒形件拉深時(shí)的毛坯變形情況比較復(fù)雜，目前還不能準(zhǔn)確的確定毛坯的尺寸和形狀。但是分析電爐引線盒的結(jié)構(gòu)，其形狀可以看成是由半徑為10的兩個(gè)半圓形和中間寬度為20mm，長度為20mm的槽形組合而成，如圖2.6所示。所以其毛坯可以兩部份分開算，則毛坯的長度Lz=d0+19+2δ，毛坯的寬度Bz等于拉深帶凸緣的方形件的毛坯直徑。
首先確定帶凸緣的圓筒形件的毛坯直徑d0
圖2.6筒形件毛坯形狀
d0=(d12+4d2H-3.44rd2)1/2
式中：d1=50-20+2x6=42mm
d2=20 H=17-0.8=16.2mm r=2
代入得：d0=54.06mm
查表2.3得出修邊余量δ
·表2.3 凸緣筒形件的修邊余量δ
凸緣直徑d1
凸緣的相對直徑d1/ d2
1.5以下
>1.5~2
>2~2.5
>2.5
≤25
25~50
50~100
100~150
150~200
200~250
>250
1.8
2.5
3.5
4.3
5.0
5.5
6
1.6
2.0
3.0
3.6
4.2
4.6
5
1.4
1.8
2.5
3.0
3.5
3.8
4
1.2
1.6
2.2
2.5
2.7
2.8
3
因?yàn)閐1=41mm,d2=20mm
所以得出最小修邊余量δ=1.8mm，這里取δ=2.5mm
則毛坯的長度Lz= d0+20+2δ=54.06+20+2×2.5≈80mm
確定毛坯的寬度Bz =b+2δ
式中：b----拉深帶凸緣的方形件的毛坯直徑
b=2Rz=2×（L2+2rh-2x0.86r2+2x0.14r2）1/2
式中：L=35mm r=2mm H=17mm
代入得b=71.76mm,則Bz=b+2δ=77mm,
所以毛坯的長度為80mm，寬度為77mm，形狀為長方形。
3 排樣和搭邊
沖裁件在板料上的布置叫排樣。排樣的合理與否不僅影響材料的經(jīng)濟(jì)利用，還影響模具結(jié)構(gòu)與壽命，生產(chǎn)效率，工件精度，生產(chǎn)操作方便與安全等。
根據(jù)毛坯形狀，使用的排樣圖如下圖3.1所示。
圖3.1排樣圖
排樣中相鄰兩制件之間或制件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用之一是補(bǔ)償定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料誤差而沖出殘缺的廢品；搭邊的作用之二是保持條料在沖裁過程中的強(qiáng)度和剛度，保證條料的順利送進(jìn)。此外，選取合理的搭邊值還可以調(diào)整模具沿周邊的受力狀況，提高模具壽命和工件斷面質(zhì)量。
普通鋼板沖裁件的搭邊值（a）和沿邊搭邊值（b）見表3.1。
表3.1 普通鋼板沖裁件的搭邊值（a）和沿邊搭邊值（b）
材料厚度t（mm）
矩形件邊長L>50mm
0.8
a
b
2.0
2.5
這里取a=3mm,b=3mm
則條料寬度B=77+2b=77+6=83mm
送料進(jìn)距h=80+3=83mm
4工藝力的計(jì)算
4.1 落料拉深
4.1.1落料時(shí)的力的計(jì)算：
F=L tτk (4.1)
式中：F------落料力，N； L-----沖裁件周長，mm
t----- 材料厚度，mm；τk---- 抗剪強(qiáng)度，MPa
考慮到?jīng)_裁與剪切、拉深的不同及速度的影響，以及刃口的磨損，凸凹模間隙的不均勻，材料的性能波動(dòng)和厚度偏差等因素，實(shí)際所需的落料力還需要增加30%，如式4.2。
F=1.3 L tτk≈Ltσb (4.2)
式中：σb------材料的抗拉強(qiáng)度，由表2-2知道，取400n/mm2
L-------工件的周長，等于2×（80+77）=314mm
t--------材料厚度為0.8mm
所以F=314×0.8×400=100480N=100.48KN
4.1.2 壓料力、拉深力的計(jì)算：
落料拉深后的工件圖如圖4.1所示。
圖4.1落料拉深后的工件圖
壓邊力的計(jì)算：
F壓=A p （4.3)
式中：A----壓邊圈的面積；
p----單位壓邊力；p=2.5~3.0MPa。這里取p=2.5Mpa
所以F壓=3.642KN。
拉深力的計(jì)算：
在選用壓力機(jī)時(shí)，必須先求得拉深力。拉深力的計(jì)算公式如下：
F拉=Ltσbk （4.4）
式中：L-----凸模周邊長度，mm
t------材料厚度，mm
σb-----材料抗拉強(qiáng)度，N/ mm2
k-----系數(shù)，由表4.2查得
表4.2任意形狀拉深件的系數(shù)k值
制件復(fù)雜程度
難加工件
普通加工件
易加工件
k值
0.9
0.8
0.7
因?yàn)?，電爐引線盒的加工屬于普通件的加工，取k=0.8。
L的值由模具設(shè)計(jì)知：L=20+πD=20+3.14×40=145.6mm，
則F拉=145.6×0.8×350×0.8=32.614KN。
4.1.3 壓力機(jī)的選擇
冷沖壓設(shè)備的選擇是沖壓工藝及其模具設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它直接影響到設(shè)備的安全和合理利用，也關(guān)系到?jīng)_壓生產(chǎn)中產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率及成本，已經(jīng)模具壽命等一系列問題。沖壓設(shè)備的選擇包括兩個(gè)方面：類型和規(guī)格。
選擇的壓力機(jī)的類型為開式單動(dòng)壓力機(jī)，
由以上計(jì)算得：總的壓力Fz=F+F壓+F拉=100.48+3.642+32.614=136.736KN，
則壓力機(jī)的的壓力應(yīng)該大于F，所以可選160KN的壓力機(jī)，其基本參數(shù)由下表4.3所示。
4.2 二次拉深
二次拉深后的工件形狀如下圖4.2所示：
圖4.2 二次拉深后的工件形狀
4.2.1壓邊力和拉深力的計(jì)算：
壓邊力：按第一次拉深時(shí)的計(jì)算方法，壓邊力的計(jì)算公式由4.3得
F壓=Ap=（πr2+10×40）×2.5=4.14KN
拉深力：由式4.4知：
F拉=Ltσbk=3.14×20×0.8×400×0.8=16.0768KN
4.2.2 壓力機(jī)的選擇
由計(jì)算知：總的壓力F=4.14+16.0768=20.2168KN
則選擇的壓力機(jī)的壓力應(yīng)該大于F，在這里選取壓力機(jī)的壓力為40KN，其主要參數(shù)如表4.3所示。
4.3 修邊沖孔
修邊沖孔后的工件圖如下圖4.3所示。
圖4.3 修邊沖孔后的工件圖
4.3.1沖裁力
修邊的沖裁力：由式4-2知，F(xiàn)=1.3 L tτk≈Ltσb
所以F1=171.95×0.8×400=55.02KN
沖孔時(shí)的沖裁力：
F2=2(f1+f2)
式中：f1----沖小孔的沖裁力，f1=3.14×4×0.8×400=4.02KN
f2----沖大孔的沖裁力, f2=3.14×10×0.8×400=10.05KN
則：F2=28.14KN
4.3.2 推件力
由式4.4知，F(xiàn)t=nKtF
由模具的設(shè)計(jì)知道：最多梗塞在凹模內(nèi)的沖孔廢料為7個(gè)，所以n=7
Ft=7×0.055×14.07=5.42KN
所以總的壓力為F=F1+F2+Ft=55.02+28.14+5.42=88.58KN
4.3.3 卸料力
因?yàn)椴捎玫氖菑椥孕读?。卸料力由?.5知Fd=Kd F
Fd=0.06×88.58=5.31KN
4.3.4 壓力機(jī)的選擇
壓力機(jī)的最小壓力為88.58+5.31=93.89N，所以選擇公稱壓力為100KN的壓力機(jī)。其主要參數(shù)如表4.3所示。
表4.3 三種開式壓力機(jī)的基本參數(shù)
名 稱
量 值
名 稱
量 值
公稱壓力
40
100
160
公稱壓力
40
100
160
發(fā)生公稱壓力時(shí)滑
塊離下極點(diǎn)距離/mm
3
4
5
閉合高度
調(diào)節(jié)量
35
50
60
滑塊行程/mm
固定行程
40
60
70
滑塊中心到機(jī)身距離
100
130
160
調(diào)節(jié)行程
6
8
8
工作臺
尺寸
左右
280
360
450
標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)
200
135
115
前后
180
240
300
最大閉
合高度/
mm
固定臺和可傾
160
180
220
立柱間距離（不小于）
130
180
220
活動(dòng)臺 最底
位置 最高
300
工作臺板厚度
35
50
60
160
傾斜角（不小于）
30
30
30
模柄孔尺寸（直徑×深度）/mm
φ30×50
5 落料拉深模具設(shè)計(jì)
5.1 模具類型
本模具完成的工序是落料拉深，分析后決定采用順裝復(fù)合模。凸凹模裝在上模，落料凹模以及拉深凸模裝在下模，順裝復(fù)合模具向上出件，其基本結(jié)構(gòu)如圖5.1所示。
圖5.1落料拉深順裝復(fù)合模
其特點(diǎn)是壓力機(jī)滑塊一次行程，在同一工位，同時(shí)完成落料及一次拉深，模具的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，生產(chǎn)率較高。
5.2 主要零件的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)
沖模的設(shè)計(jì)程序與工藝方案的選擇密切相關(guān)，同時(shí)，沖裁工藝方案的確定也受到模具結(jié)構(gòu)形式的限制。所以應(yīng)該根據(jù)沖裁件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、精度等級、尺寸和形狀、材料種類和厚度、生產(chǎn)批量和經(jīng)濟(jì)性等因素綜合考慮，來確定模具的結(jié)構(gòu)形式。
5.2.1 工作零件
Ⅰ 凸凹模：
凸凹模是指在落料的時(shí)候外刃口作為落料凸模，在拉深的時(shí)候內(nèi)刃口作為凹模。
1、凸凹模的固定形式：
圖5.2臺階式固定方式
2.刃口尺寸的計(jì)算：
外刃口作為落料凸模時(shí)的刃口尺寸：
落料時(shí)應(yīng)該首先確定凹模的刃口尺寸，使得凹模的刃口尺寸接近或者等于落料件的最小極限尺寸。查表知，落料凸凹模的雙面間隙Zmin=0.072,Zmax=0.104
（1）刃口尺寸計(jì)算公式：
a.凹模刃口尺寸：Dd=(D-K△) +Td (5.1)
b.凸模刃口尺寸：Dp=(Dd-Zmin)-Tp (5.2)
式中：△---沖裁件公差 Tp --- 凸模刃口制造公差
Td---凹模刃口制造公差
K---系數(shù)，由工件△確定，如下表4.2所示
表5.1、系數(shù)K
板料厚度
非圓形
1
0.75
0.5
工件公差△/mm
≤1
>1~2
<0.16
<0.20
0.17~0.35
0.21~0.41
≥0.36
≥0.42
其中Tp=0.4(Zmax-Zmin)=0.0128
Td=0.6(Zmax-Zmin)=0.0192
因?yàn)楣ぜ男螤顬榫匦?
則凹模的刃口尺寸：Dd長=（80-0.5x0.36）+0.0192=79.82+0.0192
Dd寬=（77-0.5x0.36）+0.0192=76.82+0.0192
凸模的刃口尺寸：Dp長=（79.82-0.072）-0.0128=79.748-0.0128
Dp寬=（76.82-0.072）-0.0128=76.748-0.0128
⑵內(nèi)刃口作為拉深凹模時(shí)的尺寸計(jì)算：
a.拉深凸凹模間隙值的確定：
拉深盒行件時(shí)，凸模與凹模的間隙，在直邊部分可參考U形件的壓彎模的間隙來確定，圓角部分的間隙應(yīng)該比直邊部分大0.1t。
直邊部分的間隙C=t+Δ+Kt 查表得K=0.05
所以C=0.8+0.05x0.8=0.84mm
則，圓角部分的間隙C’=C+0.1t=0.84+0.1x0.8=0.928mm
b.拉深凸凹模工作部分尺寸的確定：
首次拉深凹模圓角半徑查表取rd1=5mm,凸模的圓角半徑rp1=4mm
圓筒部分凸模的直徑為：
Dp=(d+0.4Δ)-δ=（20+0.4x0.36）=20.144-0.0128
圓筒部分凹模的直徑為：
Dd=(Dp+2C)+δ==22+0.0192
3.凸凹的形式和尺寸如下：
圖5.3 凸凹模的尺寸及形狀
Ⅱ 落料凹模
固定形式：落料凹模的固定采用螺釘銷釘固定方式。
圖5.4 落料凹模的固定形式
尺寸計(jì)算：刃口尺寸由上計(jì)算得
Dd長=（80-0.5x0.36）+0.0192=79.82+0.0192
Dd寬=（77-0.5x0.36）+0.0192=76.82+0.0192
落料凹模的尺寸和形狀如下圖所示：
圖5.5 落料凹模的尺寸和形狀
Ⅲ 拉深凸模
固定形式采用螺釘固定，其形式和凹模的固定方法類似；
2、尺寸計(jì)算：由上知圓筒部分凸模的直徑為：
Dp=(d+0.4Δ)-δ=（20+0.4x0.36）=20.144-0.0128
有工件圖知道：直邊部分的長度為10mm
拉深凸模的形狀和尺寸如下圖所示：
圖5.6 拉深凸模的形狀和尺寸
5.2.2壓料、卸料及出件零件
1、卸料板：卸料板外行尺寸一般與凹模一致，厚度與卸件尺寸及卸料力有關(guān)，一般為H=（0.8~1.0）H凹。其厚度為15mm,
2、推件塊：推件塊采用剛性推件裝置，靠壓力機(jī)中滑塊內(nèi)橫梁作用，推件力大且可靠。這副模具中，推件塊的作用是推出拉深后卡在拉深凹模內(nèi)的工件，其形狀外行與拉深凸?；疽恢?。
3、壓邊圈：壓邊圈的作用是防止拉深件凸緣部分起皺，在這副模具的設(shè)計(jì)中，壓邊圈的作用是既有壓邊作用，還有卸料的作用。其作用力靠下邊的氣墊提供（模具總裝圖中，氣墊未畫出），壓邊圈的結(jié)構(gòu)形式如圖5.7所示：
圖5.7 壓邊圈形狀及尺寸
5.2.3 輔助結(jié)構(gòu)零件
1、模架：選用對角導(dǎo)柱模架（GB2852.1-81）
其基本數(shù)據(jù)見表5.2。
表5.2模架尺寸
凹模
周界
最大行 程
最大閉
合高度
零件名稱及標(biāo)準(zhǔn)編號
L
B
S
h
a
上模座
GB2856.1-81
下模座
GB2856.2-81
導(dǎo)柱
GB2856.1-81
導(dǎo)套
GB2856.1-81
125
100
80
165
15
125x100x35
125x100x45
25x160
25x100x33
2、模柄：模柄是將上模安裝在壓力機(jī)上的零件。模柄裝在上的垂直度影響導(dǎo)向裝置的配合精度和使用壽命，因此，設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)該根據(jù)需要選擇合適的結(jié)構(gòu)形式。
分析工件和模具總體形狀，模柄有多種選擇形式，這里選擇凸緣模柄（GB2862.3-81）
其基本形狀和尺寸如圖5.8所示：
圖5.8 模柄的形狀及尺寸
3、凸、凹模固定板
固定板就是用以來固定凸、凹、凸凹模的零件，在這副模具中，凸凹模用固定板固定，落料凹模和拉深凸模用螺釘和銷釘直接固定。一般固定板的厚度為：
H=0.4H凸，或者H=(0.6-0.8)H凹，這里固定板的厚度取15mm。
4、銷釘和螺釘
銷釘與螺釘用于對模具板件定位與固定，通常兩者選用相同的直徑。螺釘?shù)闹睆脚c布置間距可以通過查表獲得，在這里就不一一舉出。
6.二次拉深模的設(shè)計(jì)
6.1 模具的基本形狀以及工作原理
圖6.1 二次拉深模的基本結(jié)構(gòu)
工作原理：這是單動(dòng)模具，滑塊在一次行程中只完成拉深工序，首先通過壓邊圈定位上一次拉深后的工件，所以在這里壓邊圈的作用包括了壓邊、定位零件和卸料。在上模向下運(yùn)動(dòng)過程中拉深凸模將工件壓入凹模中，滑塊繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，完成拉深。以后滑塊向上運(yùn)動(dòng)，工件通過推件器和壓邊圈完成工件的脫落。
6.2 主要零件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)
6.2.1 工作零件的設(shè)計(jì)
Ⅰ 拉深后工件的形狀：如圖6.2所示。
圖6.2工件圖
Ⅱ 凸凹模的尺寸計(jì)算：
1、拉深凸凹模的刃口間隙
單邊間隙C=tmax+kt
式中：tmax ---板料厚度的最大極限尺寸
t---板料厚度的基本尺寸
k---系數(shù)，查表取0.1
所以C=0.88mm。
2、由工件的尺寸標(biāo)注可以知道凸模的刃口尺寸與工件尺寸一致，其制造公差為0.040，凹模的刃口尺寸D凹=（D凸+2C）+δ凹
則圓筒部分直徑D=（20+2C）+δ凹=21.76+0.06，長度L=D+20=41.76+0.06。
3、拉深凸、凹模的圓角半徑：因?yàn)楣ぜ膱A角半徑為2mm，有凸緣，所以凸凹模的圓角半徑都為2mm。
4、拉深凸模出氣孔尺寸：見下表6.1。
表6.1 拉深凸模出氣孔尺寸
凸模直徑
＜50
＞50-100
＞100-200
＞200
出氣孔直徑
5
6.5
8
9.5
取出氣孔直徑為5mm。
Ⅲ 凸模的形狀：
凸模的固定形式采用臺階式固定形式，凸模形狀如圖6.3所示：
圖6.3 凸模的尺寸和形狀
Ⅳ 凹模的形狀：
凹模的固定形式也采用臺階式固定，凹模的形狀如圖6.4所示。
圖6.4 凹模的尺寸和形狀
6.2.2 其他零件的設(shè)計(jì)
1、壓邊圈的設(shè)計(jì)：因?yàn)閴哼吶υ谶@里的作用不光是壓邊作用，還有卸料和定位零件的作用。所以壓邊圈的尺寸要求較高，定位的時(shí)候，其外部形狀應(yīng)該和第一次拉深時(shí)的工件一樣，在完成定位后，隨著模具的閉合，它又充當(dāng)壓邊圈的作用。其形狀和尺寸如下圖6.5所示。
2、推件器8：推件器采用剛性推件裝置，靠壓力機(jī)中滑塊內(nèi)橫梁作用，推件力大且可靠。這副模具中，推件塊的作用是推出拉深后卡在拉深凹模內(nèi)的工件，其形狀外行與拉深凸?；疽恢隆?
圖6.5 壓邊圈的結(jié)構(gòu)和尺寸
3、模架：模架屬于標(biāo)準(zhǔn)件，在這里選取后側(cè)導(dǎo)柱模架（GB2851.3-81）。
4、模柄：選擇與上副模具相同的模柄。
5、固定板：這副模具的凸模、凹模都采用固定板固定，凸模固定板的厚度使用15mm,凹模固定板的厚度采用20mm。
6、螺釘和銷釘?shù)倪x取：
銷釘和螺釘?shù)倪x取按照標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行選擇，壓邊圈上的卸料螺釘?shù)臉邮饺缦?
圖6.6 卸料螺釘樣式和尺寸
7.修邊沖孔模的設(shè)計(jì)
7.1 模具基本結(jié)構(gòu)與工作原理
圖7.1 修邊沖孔模具總裝圖
模具的工作原理：滑塊在一次運(yùn)動(dòng)過程中，完成沖4個(gè)孔和修邊的工序，首先凸模向下運(yùn)動(dòng)完成沖孔和修邊，沖孔凹模也起到定位零件的作用，修邊沖孔后的工件會卡在凸模上，通過卸料扳卸料，工件修邊沖孔結(jié)束后通過卸料板卸料。卸料板通過彈簧產(chǎn)生力的作用，通過下端的橡膠墊產(chǎn)生力，完成脫料。
7.2 模具的主要零件設(shè)計(jì)
7.2.1 工作零件的設(shè)計(jì)
Ⅰ 修邊沖孔后的工件圖如圖7.2所示。
圖7.2 修邊沖孔后工件圖
Ⅱ 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算。
1、凸凹模刃口間隙值Z的確定：合理的間隙值使得沖裁面平直，光潔；圓角帶毛刺小。模具摩擦合理，受力均勻。查表知道Zmin=0.072, Zmax=0.104。
2、刃口尺寸的確定：沖孔時(shí)應(yīng)該首先確定凸模的刃口尺寸，使得凸模基本尺寸接近或者等于工件孔的最大極限尺寸，在按合理間隙值Zmin增大凹模尺寸。凸模的制造偏差取負(fù)值，凹模的制造偏差取正值。
凸模刃口尺寸：Dp=(D+K△) -Tp (7.1)
凸模刃口尺寸：Dd=(Dp+Zmin)+Td (7.2)
式中：△---沖裁件公差 Tp --- 凸模刃口制造公差
Td---凹模刃口制造公差
其中 Tp=0.4(Zmax-Zmin)=0.0128
Td=0.6(Zmax-Zmin)=0.0192
系數(shù)K=0.5（查表得）
則，沖小孔時(shí)的凸凹模尺寸為
Dp=(D+K△) –Tp=4-0.0128，
Dd=(Dp+Zmin)+Td=（4+0.072）+0.0192=4.072+0.0192
沖大孔時(shí)的凸凹模尺寸為：
Dp=(D+K△) –Tp=10-0.0128，
Dd=(Dp+Zmin)+Td=（10+0.072）+0.0192=10.072+0.0192。
3、孔心距的計(jì)算：當(dāng)工件上需要沖制多個(gè)孔時(shí)，孔心距的尺寸精度由凹?？仔木啾ＷC，由于凸、凹模的刃口尺寸磨損不影響孔心距的變化，固凹模孔心距的基本尺寸取在工件孔心距公差帶的中點(diǎn)上，按雙向?qū)ΨQ偏差標(biāo)注，可用下式計(jì)算：
Ld=(Lmin+1/2Δ)±(1/2)Td （7.3）
則：兩個(gè)小孔的孔心距為Ld=50±（1/2）x0.0192=50±0.0096
兩個(gè)打孔的孔心距為Ld=20±（1/2）x0.0192=20±0.0096。
Ⅲ 凸模的強(qiáng)度校核：
沖裁時(shí)凸模所受的應(yīng)力，有平均壓應(yīng)力σ和刃口的接觸應(yīng)力σk兩種。因?yàn)榭讖酱笥跊_件材料厚度時(shí)，接觸應(yīng)力σk大于平均壓應(yīng)力σ，因而強(qiáng)度校核的條件是接觸應(yīng)力小于或等于凸模材料的許用應(yīng)力〔σ〕
凸模的強(qiáng)度按下式計(jì)算：
σk=2τ/［1-0.5(t/d)］≤〔σ〕 （7.4）式中：t---沖件材料厚度（mm）
d---沖孔直徑（mm） τ=沖件材料抗剪強(qiáng)度（N/mm2）
〔σ〕---凸模材料許用壓應(yīng)力，對于常用的合金模具鋼，可取1800--2200 N/mm2
當(dāng)d=4時(shí)，代入式（7.4）中，得：
σk=2τ/［1-0.5(t/d)］=2×300／［1-0.5×（0.8／4）］=666.7 N/mm2
當(dāng)d=10時(shí),代入式(7-4)中,得:
σk=2τ/［1-0.5(t/d)］=2×300／［1-0.5×（0.8／10）］=625 N/mm2
綜上: σk都小于〔σ〕
所以強(qiáng)度符合要求;
凸模的最大允許長度按下式計(jì)算(卸料板導(dǎo)向凸模)
Lmax=（п/8）［Ed3（τ/t）］1/2 (7.5)
式中Lmax ---凸模最大允許長度(mm)
E---凸模材料彈性模數(shù),對于剛才可取210 N/mm2
當(dāng)d=4時(shí),代入式(7.5)得,
Lmax=（п/8）［Ed3/(τt）］1/2=（3.14/8）［210x43/（300x0.8）］1/2
=21.98mm
當(dāng)d=10時(shí),代入式(7.5)得,
Lmax=343mm。
Ⅳ 凸、凹模的結(jié)構(gòu)和尺寸
1、凸模的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖7.4所示
圖7.4凸模的形狀和尺寸
2、凹模的結(jié)構(gòu)和形狀如圖7.5所示。
圖7.5 凹模的形狀（尺寸見零件圖）
7.2.2其他零件的設(shè)計(jì)
1、彈性卸料板7和6：7作用是將沖孔后的工件從凸模上脫落，彈性力有彈簧提供。6的作用是將沖孔后的工件從凹模里面脫落出來。其形狀見工件圖。
2、模架：模架屬于標(biāo)準(zhǔn)件，在這里選取后側(cè)導(dǎo)柱模架（GB2851.3-81） 。
3、模柄：選用凸緣模柄，其形狀如圖7.6所示。
圖7.6 模柄的結(jié)構(gòu)和形狀
凸、凹模固定板：凸模固定板的結(jié)構(gòu)如圖7.7所示。
圖7.7 凸模固定板結(jié)構(gòu)
4、彈簧：選用螺旋壓縮彈簧，彈簧外徑采用8mm.。
總 結(jié)
模具行業(yè)已經(jīng)成為關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，沖壓模具在其中占有很重要的地位，在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門都越來越多地采用冷沖壓加工產(chǎn)品零部件，沖壓模具設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)有著重要的意義。研究和推廣應(yīng)用旨在提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本和擴(kuò)大沖壓工藝應(yīng)用范圍的各種沖壓新工藝是沖壓工藝發(fā)展的新趨勢。
通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)我們更深刻理解沖壓模具設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，大家都受益匪淺，加深了我們對專業(yè)知識的理解，其中解決問題的過程也是我們的設(shè)計(jì)水平提高的過程，使我們的設(shè)計(jì)風(fēng)格逐漸趨于成熟，我們走上工作崗位時(shí)更能得心應(yīng)手。盡快地適應(yīng)工作，順利的開展工作。
致 謝
沖模設(shè)計(jì)，難在結(jié)構(gòu)，因件而異，變化萬千。設(shè)計(jì)實(shí)用、安全、先進(jìn)、可靠的沖模結(jié)構(gòu)，是現(xiàn)在沖壓技術(shù)迅速發(fā)展的需要。
本次設(shè)計(jì)，過程曲折、復(fù)雜，其中遇到不少問題，同時(shí)得到了老師和同學(xué)的幫助和支持。老師細(xì)心的指導(dǎo)讓我受益非淺，使我對專業(yè)知識又有了進(jìn)一步的深刻理解。同學(xué)們發(fā)揚(yáng)互助精神，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)也增進(jìn)了彼此的感情。
最后我衷心的感謝我的指導(dǎo)老師張保豐老師，他這多半年來的認(rèn)真指導(dǎo)，才使我順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，謝謝了，老師您辛苦了!
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