機械畢業(yè)設計（論文）-變壓器油枕前蓋沖壓成形級進模設計【全套圖紙】

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1、變壓器油枕前蓋沖壓成形級進模設計 1 目錄 前言.1 1 設計初始資料.3 2 分析沖壓工件的工藝性.4 2.1 沖壓件的工藝性分析4 2.2 沖壓件的尺寸精度及標注4 2.3 工藝方案的確定及模具形式4 3 擬定沖壓件工藝方案.5 3.1 排樣5 3.2 工序的確定5 3.3 搭邊類型的確定5 3.4 卸料板的選擇6 4 工藝計算.7 4.1 毛坯料尺寸計算7 4.1.1 確定是否加修邊余量.7 4.1.2 毛坯直徑.7 4.1.3 確定是否需要壓邊圈.8 4.1.4 確定拉伸次數(shù).8 4.2 搭邊8 4.2.1 搭邊的作用.8 4.2.2 搭邊的數(shù)值.9 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）

2、2 4.3 送料步距10 4.4 條料寬度10 4.5 材料利用率11 4.6 計算沖壓力12 4.6.1 對毛坯沖孔、落料的沖裁力計算 12 4.6.2 對于毛坯用壓邊圈拉深的計算.13 4.6.3 輔助工藝力計算.14 4.7 壓力中心的確定16 4.7.1 壓力中心.16 4.7.2 壓力中心的計算.16 5 凸、凹模刃口尺寸計算.18 5.1 刃口尺寸確定的原則18 5.2 沖裁間隙的選擇18 5.3 尺寸計算19 5.3.1 對于 286 毛坯進行落料時的刃口尺寸計算.19 5.3.2 對于 11和 4 孔沖裁時的尺寸計算 20 5.3.3 對拉深模的尺寸計算.20 6 模具強度的校

3、核.22 6.1 模具失效形式22 6.2 對沖裁部分的模具零件進行校核計算22 6.2.1 壓應力校核.22 6.2.2 彎曲應力的校核.23 變壓器油枕前蓋沖壓成形級進模設計 3 7 模具主要零部件設計.24 7.1 模架的選用24 7.2 導向裝置的確定24 7.3 模柄的選擇24 7.4 定位裝置的設計24 7.5 卸料形式的確定25 7.6 導料裝置的確定25 8 模具材料的選用.26 8.1 選擇材料的原則26 8.2 工作零件材料的選擇方法及步驟26 9 壓力機的選用.28 10 模具工作過程.29 11 經濟性分析.30 12 總結.32 致謝.33 參考文獻.34 附錄 A.

4、35 附錄 B .39 摘要 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 4 一副級進模內可以包含沖裁，彎曲，成型，拉深等多道工序，一臺沖床可完成從板 料到成品的各種沖壓過程。它免去了用單工序模的周轉和每次沖壓的定位過程，提高了 勞動生產率和設備利用率。 本文進行了變壓器油枕前蓋沖壓成形級進模的設計，通過對待沖壓成形的工件 變壓器油枕前蓋的分析，確立了沖壓的工藝過程以及沖壓級進模的結構。而后對級進模 的各個主要零部件進行了尺寸的計算和強度校核，通過壓力機的確定，設計出了整個沖 壓級進模。所設計的級進模，使目前生產變壓器油枕前蓋的效率大大提高，并且有效降 低了生產成本，獲得收益的增加。 關鍵詞：級進模；變

5、壓器油枕前蓋；模具設計 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 變壓器油枕前蓋沖壓成形級進模設計 5 ABSTRACT There are many working procedure in a progressive die, and only one piercing lath can finish the process from material to finished product. It exempted from locating process which appeared in the plain die, and increased the working prod

6、uctivity and using rate of equipment. This article has designed the progressive die which is in use of punching the front cover of transformer. By analyzing the front cover of transformer, it designed the technical process and the structure of progressive die. Then it calculated the size of importan

7、t components, checked them, and designed the whole progressive die by the way of choosing pressure motor finally. the progressive die designed improved the productivity of the oil tank front cover of transformer, decreased the cost of producing and increased the income. Key words: progressive die; t

8、he oil tank front cover of transformer; die design 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 6 前言 變壓器是一種把電壓和電流轉變成另一種（或幾種）同頻率的不同電壓電流的電氣 設備。發(fā)電機發(fā)出的電功率，需要升高電壓才能送至遠方用戶，而用戶則需把電壓再降 成低壓才能使用，這個任務是變壓器才能完成的。因此變壓器是電力工業(yè)中非常重要的 組成部分，在發(fā)電、輸電、配電、電能轉換和電能消耗等各個環(huán)節(jié)都起著至關重要的作 用，也是電工行業(yè)的主要組成部分之一，在國民經濟中占有非常重要的地位1。 作為電力工業(yè)的重要的裝備行業(yè)之一，變壓器制造業(yè)其發(fā)展受電力工業(yè)的影響非常

9、大，其中電網基礎建設的投資和發(fā)展對變壓器產品需求的影響更為直接。油枕作為變壓 器油箱的主要附件需求量也在增大。 油枕也稱儲油柜，油枕裝在油箱的頂蓋上。油枕的體積是油箱提及的 10%左右。在油 枕和油箱之間有管子連通。當變壓器的體積隨著油的溫度變化而膨脹或縮小時，油枕起 著儲油和補油的作用，保證鐵芯和繞組浸在油內；同時由于裝了油枕，縮小了油和空氣 的接觸面，減少了油的劣化速度。油枕側面有油標，在玻璃管的旁邊有油溫在-30、 +20和+40時的油面高度標準線，表示未投入運行的變壓器應該達到的油面；標準線 主要可以反映變壓器在不同溫度下運行時，油量是否充足。油枕上裝著呼吸孔，使油枕 上部空間和大氣相

10、通。變壓器油熱脹冷縮時，油枕上部的空氣可以通過呼吸孔出入，油 面可以上升或下降，防止油箱變形甚至損壞。 油枕的作用是：調節(jié)油量，保證變壓器油箱內經常充滿油；減小油和空氣的接觸面， 防止油受潮或氧化速度過快2。 油枕前蓋是油枕的主要部分，前蓋上面留有油標安裝位置。而現(xiàn)在的油枕前蓋制作 仍處在小批量生產，生產率低。為適應現(xiàn)在市場上的需求量，應采用生產率高的能實現(xiàn) 大批量生產的級進模加工。 變壓器油枕前蓋沖壓成形級進模設計 7 目前，我國的模具技術有了很大發(fā)展，模具的精密度、復雜程度和壽命都有很大提 高。如，主要的汽車模具企業(yè)已能生產大型、精密的轎車覆蓋件模具；體現(xiàn)高水平制造 技術的多工位級進模的覆

11、蓋面增加；塑料模熱流道技術日漸成熟，氣體輔助注射技術開 始采用；壓鑄工藝得到發(fā)展。此外，CAD/CAM/CAE 技術得到廣泛應用，高速加工、復合加 工等先進的加工技術也得到進一步推廣；快速原型進展很快；模具的標準化程度也有一 定提高。 但是，由于我國的模具行業(yè)起步較晚，與國外相比，仍存在不小的差距，主要體現(xiàn) 在： 產需矛盾：隨著工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高，工業(yè)產品更新速度的加快，對模具的需 求越來越大。無論是數(shù)量還是質量都無法滿足國內市場的需要，只達到 70左右。造成 矛盾突出的原因是模具企業(yè)的專業(yè)化、標準化程度低，生產周期長。另外，設計和制造 工藝水平還不能完全適應發(fā)展的需要。 企業(yè)結構不合理：

12、我國很多模具生產能力集中在各主機廠的模具分廠或車間內，模 具的商品化程度低，而國外 70以上都是專業(yè)模具廠，且走的是“小而精”的道路，因 此生產效率和經濟效益俱佳。 產品水平：衡量模具的產品水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工 模具的復雜程度，以及模具的制造周期和使用壽命。而這幾項指標與國外相比的差距都 十分明顯。 此外，模具工業(yè)的整體裝備水平也存在相對落后，利用率低的現(xiàn)象。高素質的模具 技術人才缺乏，產品的綜合開發(fā)能力還急需加強。 經過了幾年的大學學習之后，在此畢業(yè)設計中，我選擇了模具設計的這個題目，在 各位老師的指導及幫助下完成了本次設計。因本人無任何實際生產經驗及設計經驗，僅

13、 從理論和書本上出發(fā)，進行了本次設計，難免有不少疏漏和錯誤之處，懇請各位指導老 師予以指正，提出批評。另外，對設計中對我進行指導的所有老師表示感謝！ 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 8 1 設計初始資料 注有技術要求的產品零件圖，如下： 圖 1-1 待加工工件-變壓器油枕前蓋 Fig 1-1 the workpiece waiting to machining 1) 工件生產批量 此零件的生產批量為大批量生產。 2) 原材料規(guī)格 沖壓零件使用材料為 Q235， 3) 未注公差 這次所設計工件，未注尺寸公差取自由精度 IT14。 4) 模具制造技術能力和設備條件及可采用模具標準狀況 因為本設計

14、是在理論基礎上進行設計，故模具制造技術能力及設備條件從理論上滿 足即可。 在設計中，盡可能地利用模具標準件。我國的模具零部件有不少已經形成國家標準， 且有系列化標準。比如：凸模、凹模、擋料銷、定位銷、上下模板、模柄、凸凹模固定 板等。 設計中，對于模架及連接、定位件，都采用了國家標準。對于凸模、凹模等不易采 用國家標準的零件，進行了單獨設計，以滿足加工產品零件的加工要求以及使用要求。 變壓器油枕前蓋沖壓成形級進模設計 9 2 分析沖壓工件的工藝性 分析沖壓零件的工藝性主要包括以下兩個方面：即經濟和技術兩方面。由于該工件 為大批量生產，故可采用沖模沖壓加工生產，采用普通的沖壓的模具生產較率低，且

15、費 用較高，經估算占沖壓件總成本的 30%40%，甚至更高一些。因此，在選擇生產方法時， 根據工件特點選擇采用級進模沖壓生產以提高生產效率、降低生產成本。另外，在設計 時盡量簡化加工工序、采用簡單的沖模結構也可降低模具的生產成本，以取得更大的經 濟效益。 2.1 沖壓件的工藝性分析 由產品零件簡圖中可以得到以下信息：在前蓋這個零件中，沒有不規(guī)則的曲線及棱 角，且在各曲線相接之處均有圓角過渡，沒有一處為尖角，所以從這一點來看，前蓋這 個零件可以用沖壓工藝生產。而且，這些圓滑過渡還有利于模具制造及提高模具的使用 壽命。 2.2 沖壓件的尺寸精度及標注 表 2-1 沖模制造精度與沖裁件精度之間的關系

16、 Tab.2-1 the connection between precision of punching die and cuttered parts 板料厚度（）沖模制造精度 0.50.81.01.52.03.04.05.06.08.0 IT6IT7IT8IT8IT9IT10IT10 IT7IT8 IT9IT10IT12IT12IT12IT12 IT9 IT12IT12IT12IT12IT12IT14IT14 2.3 工藝方案的確定及模具形式 1) 根據以上對該工件的分析，該工件尺寸精度要求不高，形狀簡單，無尖銳清角等 問題存在，但產量較大，根據尺寸較大，材料較厚的特點，同時為保證孔位精度

17、，沖模 有較高的生產率，采用工序集中的方案。 2) 同時根據工件特點，采用導正銷進行定位、剛性卸料裝置、自然漏料方式的級進 模沖壓模結構形式。 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 10 3 擬定沖壓件工藝方案 3.1 排樣 排樣是沖裁件在條料上的布置方法。合理的排樣可以提高材料的利用率，從而降低 生產成本。因此，合理的排樣是沖裁模設計的重要內容。 排樣主要依據工件的外形特征，主要分為直排、斜排、直對排、混合排、多行排等 形式。考慮到壓力機的使用以及模具的設計成本，本次設計的工件采用直排可使生產成 本最少3。 根據該沖壓件的形狀特征，采用單排排樣。 3.2 工序的確定 在級進模設計中，應根據產品零

18、件的技術要求和形狀特點選擇合適的沖壓工序，確 定各工位所完成的工序，這一工作成為工序排樣。 根據零件圖的特點初步確定工序性質、工序數(shù)目、工序順序。 由于此工件采用級進模具加工，考慮到模具的制造難易成度以及材料的利用率，加 工步驟確定如下： 1) 沖工藝孔 2) 落料、拉深、沖工件孔 3.3 搭邊類型的確定 在條料上沖裁時，工件之間以及工件和條料側邊之間的余料稱為搭邊。搭邊分為三 種：有搭邊、少搭邊和無搭邊。搭邊的作用是補償送料誤差，以保證沖出合格工件；保 持條料剛度利利于送料避免廢料絲進入模具間隙導致模具損壞。搭邊值要合理確定，從 節(jié)省材料出發(fā)搭邊值越小越好，但搭邊值小于一定數(shù)值后，對模具壽命

19、和剪切表面質量 不利。 搭邊值的大小與下列因素有關： 1) 材料的力學性能 硬材料的搭邊值可小一些，軟材料、脆材料的搭邊值要大一些。 2) 零件的形狀與尺寸 零件尺寸大或有尖角和突出等復雜開頭時，搭邊值應大一些。 3) 材料厚度 厚度大的材料搭邊值取大一些。 變壓器油枕前蓋沖壓成形級進模設計 11 4) 送料及擋料方式 手工送料時，有側壓板導向的搭邊值可以小些。 3.4 卸料板的選擇 卸料板的主要作用是把材料從凸模上卸下，有時也可作壓料板用以防止材料變形， 并能幫助送料導向和保護凸模等。卸料板有固定卸料板（又稱鋼性卸料板）和彈性卸料 板兩種。固定卸料板用于厚料或硬材，特點是卸料力大，使用安全，

20、但送料操作受約束； 彈性卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，多用于沖制薄料，使工件的平面主提高，借助 彈簧、橡膠或氣墊等彈性裝置卸料，常兼作壓邊、壓料裝置或凸模導向。本次設計選擇 使用剛性卸料裝置。 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 12 4 工藝計算 4.1 毛坯料尺寸計算 4.1.1 確定是否加修邊余量 根據沖壓件相對高度： (4-1)5 . 008 . 0 252 19 d h 可不考慮加修邊余量。 4.1.2 毛坯直徑 根據下圖和下公式，可計算毛坯直徑 (4-2) mm rrddhdD 286 256 . 0 252272 . 1 192524252 56 . 0 72 . 1 4 22

21、22 式中 毛坯直徑()；D 中徑()；d 中徑高()；h 圓角半徑()r 圖 4-1 毛坯料展開尺寸計算5 Fig.4-1 dimension calculating on material unfolded 變壓器油枕前蓋沖壓成形級進模設計 13 4.1.3 確定是否需要壓邊圈 根據坯料相對厚度 （4-5 . 1007 . 0 100 286 2 100 D t 3） 式中 坯料厚度()t 所以需要壓邊圈。 表 4-1 采用或不采用壓邊圈的條件 Tab.4-1 conditions on adopt or not press circle 第一次拉深以后各次拉深拉深方法 (%) D t 1

22、 m (%) 1n d t n m 用壓邊圈1.50.610.8 可用不可用1.52.00.611.50.8 不用壓邊圈2.00.61.50.8 4.1.4 確定拉伸次數(shù) 根據相對厚度查設計資料確定出圓筒形件（帶壓邊圈）極限拉深系數(shù) m1=0.600.631.02=0.6120.6426，而工件的拉深系數(shù)為，大于 m1，則88 . 0 286 252 D d 可一次拉成。 4.2 搭邊 排樣時沖裁件與沖裁件之間（a）以及沖裁件與條料側邊之間（a1）留下的工藝余料 稱為搭邊。 4.2.1 搭邊的作用 起補償條料的剪裁誤差、送料步距誤差以及補償由于條料與導料板之間有間隙所造 成的送料歪斜誤差的作用

23、。若沒有搭邊則可能發(fā)生工件缺角、缺邊或尺寸超差等廢品。 使凸、凹模刃口雙邊受力。由于搭邊的存在，使凸、凹模刃口沿整個封閉輪廓線沖裁， 受力平衡，合理間隙不易破壞，模具壽命與工作斷面質量都能提高。對于利用搭邊拉條 料的自動送料模具，搭邊使條料有一定的剛度，以保證條料的連續(xù)送進。 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 14 4.2.2 搭邊的數(shù)值 搭邊過大，浪費材料。搭邊太小，起不到上述應有的作用。過小的搭邊還可能被拉 入凸模和凹模的間隙，使模具容易磨損，甚至損壞模具刃口。 搭邊的合理數(shù)值就是保證沖裁件質量、保證模具較長壽命、保證自動送料時不被拉彎拉 斷條件下允許的最小值。 搭邊的合理數(shù)值主要決定于材

24、料厚度、材料種類、沖裁件的大小以及沖裁件的輪廓 形狀等。一般來說，板料愈厚，材料愈軟以及沖裁件尺寸愈大，形狀愈復雜，則搭邊值 a 與 a1 也應愈大。下表是對應圖的搭邊寬度的經驗值。 表 4-2 搭邊尺寸 Tab.4-2 the dimension of side 料寬搭邊 a 和 a1a 和 a1的最小值 25 1.0t0.8 25751.25t1.2 751501.5t2.5 1503002t5.5 圖 4-2 搭邊尺寸3 Fig.4-2 the dimension of side3 在本設計中，根據上表中 a 值最小值為 5.5，由實際情況決定取 a=34。 變壓器油枕前蓋沖壓成形級進模

25、設計 15 4.3 送料步距 條料在模具上每次送進的距離稱為送料步距（簡稱步距或進距） 。每個步距可以沖出 一個零件，也可以沖出幾個零件。送料步距的大小應為條料上兩個對應沖裁件的對應點 之間的距離。本次設計為每次只沖一個零件，步距 A 計算公式為： (4-4)aLA 式中 沖裁步距()；A 沿條料送進方向，毛坯外形輪廓的最大寬度值()；L 沿送進方向的搭邊值()a 在本次設計中，工件沿條料送進方向上最大寬度為 286，工藝孔沿條料送進方向上 最大寬度為 4，所以沖裁步距 A=L+a=286+34=320 4.4 條料寬度 條料是由板料剪裁下料而得，為保證送料順利，剪裁時的公差帶分布規(guī)定上偏差為

26、 零，下偏差為負值（-） 。條料在模具上送進時一般都有導向，當使用導料板導向而又無 側壓裝置時，在寬度方向也會產生送料誤差。條料寬度 B 的計算應保證在這二種誤差的 影響下，仍能保證在沖裁件與條料側邊之間有一定的搭邊值 a1。 本設計采用無側壓裝置，條料寬度按下式計算4： (4-5) 0 01 22 baDB 式中 條料與導料板之間的間隙（表 4-3）() 0 b 剪板機剪料的下偏差（表 4-4）() 表 4-3 條料與導料板之間的間隙 () 0 b Tab.4-3 the gap between strip and leading board 無側壓裝置有側壓裝置 條料寬度 條料厚度 100

27、 100200200300 100 100 1 0.50.5158 150.81158 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 16 表 4-4 剪板機剪料的下偏差() Tab.4-4 the Lower deviation of cutted materical by cutting machine 條料寬度條料厚度 50 50100100200200400 1 0.50.50.51.0 130.51.01.01.0 341.01.01.01.5 461.01.01.52.0 mm baDB 0 1 0 1 0 01 300 1125 . 52286 22 4.5 材料利用率 圖 3-1 排樣圖5

28、 Fig 3-1 pilot5 選用 9002000的鋼板根據條料寬度裁成 3 條。 =900/300=3 條 1 n 每條裁板上的沖壓件數(shù) （個）6 320 2000 2 A L n 每張鋼板的沖壓件總數(shù) （個）1863 21 nnn總 變壓器油枕前蓋沖壓成形級進模設計 17 板料的利用率： (4-6) % 2 . 64 90020004 28614 . 3 18 %100 4 2 2 LB Dn 總 式中 板料利用率； 每張板料的沖壓件總數(shù)(個) 總 n 整個板料長度()；L 整個板料寬度()B 4.6 計算沖壓力 4.6.1 對毛坯沖孔、落料的沖裁力計算 沖裁力是指沖裁時，材料對凸模的最

29、大抵抗力，它是選擇沖壓設備和校核模具強度 的重要依據6。 其沖裁力按以下公式計算: (4-7) KLtF 式中 沖裁力(N)；F 沖裁件周長()；L 板料厚度()；t 料抗剪強度(N/2)； 系數(shù)K 公式是對沖裁區(qū)的變形進行簡化，認為是純剪變形區(qū)得到的，而變形區(qū)的實際情況 比較復雜，因此采用系數(shù)加以修正，一般取=1.3，KK 在本設計中沖裁部分均為圓形，所以沖裁件周長為圓周長DL 在進行毛坯落料時，沖裁力為 落 F kNNtDF52.77032.770518233028614 . 3 3 . 13 . 1 落 式中 毛坯直徑，286D 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 18 材料抗剪強度，Q2

30、35 鋼=310380MPa，取 330MPa 在進行毛坯沖孔時，沖裁力為 F沖，同時沖 2 個的孔和的孔，則 114 21 22 孔孔沖 FFF tDtD 21 3 . 13 . 12 孔孔 2330414. 33 . 123301114 . 3 3 . 12 48.1077664.59270 N12.70047 kN05.70 式中 工件孔直徑， 11 1孔 D 工藝孔直徑， 4 2孔 D 4.6.2 對于毛坯用壓邊圈拉深的計算 在實用上，拉深力 F(N)可按下式計算： (4-8) b dtKF 式中 拉深件直徑()；d 料厚()；t 材料抗拉極限(MPa)； b 修正系數(shù)，與拉深系數(shù)有關

31、。m 愈小，愈大。KK kNNdtKF b 53.27856.278530440225214 . 3 4 . 0 拉 式中 修正系數(shù)，=0.4，由表 4-5 查得；KK 材料抗拉強度，Q235 鋼=380470MPa，取 440MPa b b 表 4-5 修正系數(shù) K 的數(shù)值 Tab.4-5 the value of modifying coefficient m10.550.570.600.620.650.670.070.720.750.770.80 K11.000.930.860.790.720.660.600.550.500.450.40 mn0.700.720.750.770.800.

32、850.900.95 變壓器油枕前蓋沖壓成形級進模設計 19 K21.000.950.900.850.800.700.600.50 4.6.3 輔助工藝力計算 1) 壓邊力 在拉深過程中，為防止凸緣部分材料起皺，可以采用壓邊圈的方法。此時，壓邊力 應適當。當壓邊力不足時，材料會起皺；壓邊力過大時，拉深件壁部易拉裂破壞。壓邊 力通常可以調節(jié)。 本設計中采用了壓邊圈，另外由于加工需要，壓力圈還兼起頂出工件的作用。 壓邊力計算公式： (4-9) ApF Q 式中 壓邊面積(2)；A 單位面積上的壓邊力(MPa) ，其值可有表 4-6 查取。p 表 4-6 單位壓邊力值p Tab.4-6 the va

33、lue of unit pressure on side 材料單位壓邊力 p/MPa 鋁0.81.2 紫銅、杜拉鋁（退火的或淬好火的）1.21.8 黃銅1.52.0 軟鋼 t0.52.02.5 軟鋼 t0.52.53.0 20 鋼、08 鋼、鍍錫鋼板2.53.0 軟化狀態(tài)的耐熱鋼2.83.5 高合金鋼、高錳鋼、不銹鋼3.04.5 對于筒形件，則第一次拉深時的壓邊力： kNNprdDF d 76.2329.237585 . 262252286 4 2 4 2 2 2 2 壓 式中 凹模圓角半徑，取=6； d r d r 單位壓邊力，=2.5MPa 查表可知。pp 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）

34、 20 2) 卸料力 在沖裁后，多余的材料會由于彈性變形而卡在凸模上，這時就需要把廢料卸下來， 卸料的作用力就是卸料力。 (4-10) 落卸 FKF 1 式中 系數(shù)，由表 4-2 查得 1 K NFk338.532.77051805 . 0 卸 3) 頂料力 在拉深之后，工件會有一定的彈性形變，所以要將其頂出來。 計算公式： (4-11) 拉頂 FnKF 2 式中 系數(shù)，由表 4-2 查得，取 0.055 2 K 拉深件個數(shù)n kNF32.1556.278530055 . 0 頂 表 4-7 卸料力，推件力和頂件力系數(shù) Tab.4-7 the coefficient of pressure t

35、hat unloading material, pushing part and peaking part 料厚/mm 1 K 2 K 3 K 0.1 0.0650.0750.10.14 0.10.050.0450.0550.0630.08 0.52.50.040.050.0550.06 2.56.50.030.040.0450.05 鋼 6.50.020.030.0250.03 鋁，鋁合金0.0250.080.030.07 紫銅，黃銅0.020.060.030.09 4) 推料力 在沖壓加工完成后，由工件變形和模具結構上來看，工件可能卡在上模中，此時由 推料機構將其從上模中推出，其推料力計算

36、公式為： 變壓器油枕前蓋沖壓成形級進模設計 21 (4-12) 拉沖推 FFKF 3 式中 系數(shù)，由表 4-2 查得，取 0.06 3 K kNF12 . 5 18.1531912.7004706 . 0 推 推頂卸壓拉落沖總 FFFFFFFF 5.12+15.32+38.53+23.76+278.53+70.05+770.52 kN83.1201 為使壓力機能安全工作，壓力機標稱壓力應大于所需總壓力 kNF1201 總 所以選取。初選壓力機為 J21A-160 型。kNF1600 機壓 其主要參數(shù)如下： 標稱壓力：1600kN 滑塊行程： 20160 工作臺尺寸： 1000710 最大裝模高

37、度： 350 最小裝模高度： 230 工作臺孔直徑： 425 4.7 壓力中心的確定 4.7.1 壓力中心 沖壓力合力的作用點稱為沖模壓力中心。為保證沖模能夠正確和平衡地工作，沖模 壓力中心必須與通過模柄軸線和壓力機滑塊的中心線相重合。以免滑塊受偏心載荷，從 而減少沖模及壓力機導軌的非正常磨損，提高模具壽命，避免沖壓事故9。 模具壓力中心可按靜力平衡原理計算，即壓力中心等于各沖壓力構成的平行力系構成的 合力作用點7。 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 22 4.7.2 壓力中心的計算 根據下圖計算 圖 4-3 壓力中心計算 Fig.4-3 the calculate on press cent

38、er 由于所沖兩個孔關于中心線對稱的，所以沖孔力的作用點就在中心線上。 在（x1，0）處的作用力為 P1，在（x2，0）處作用力為 P2，且=155，令 x1=100， 21x x 則 x2=255 公式： (4-13) n nn PPP xPxPxP x 21 2211 0 n i i n i ii P xP 1 1 kNP32.110853.27827.5952.770 1 kNP78.10 2 及 x1=100，x2=255 代入式中 得41.102 78.1032.1108 25578.1010032.1108 0 x 從上式結果中可以看出，壓力中心幾乎與工件幾何中心重合，而且二者相差

39、極小。 變壓器油枕前蓋沖壓成形級進模設計 23 加上在實際生產中難免存在的加工誤差影響，所以可將工藝沖壓力忽略，即取工件的幾 何中心為壓力中心。 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 24 5 凸、凹模刃口尺寸計算 5.1 刃口尺寸確定的原則 凸、凹模刃口尺寸和公差的確定，直接影響沖裁生產的技術經濟效果，是沖裁模設 計的重要環(huán)節(jié)，必須根據沖裁的變形規(guī)律、沖模的磨損規(guī)律和經濟的合理性綜合考慮， 遵循以下原則8： 1) 設計落料模時，應以凹模尺寸為基準，間隙取在凸模上，靠減小其尺寸獲得；設 計沖孔模時，應以凸模尺寸為基準，間隙取在凹模上，靠增大其尺寸獲得。 2) 根據沖模的磨損規(guī)律，凹模的磨損使落料件

40、輪廓尺寸增大，因此設計落料模時， 凹模的刃口尺寸應等于或接近工件的下極限尺寸；凸模的磨損使沖孔件的孔徑尺寸減小， 因此設計沖孔模時，凸模的刃口尺寸應等于或接近工件的上極限尺寸。 3) 沖裁模在使用中，由于磨損間隙值將不斷增大，因此設計時無論是落料模還是沖 孔模，新模具都必須選取最小合理間隙 Zmin，使模具具有較長的壽命。 4) 根據工件尺寸公差的要求，確定模具刃口尺寸的公差等級，如表所示。 表 5-1 模具公差和工件公差的關系8 Tab.5-1 the connection of tolerance between mold and workpiece8 板料厚度（） 0.50.81.01.

41、52.03.04.05.06.08.0 模具公差 工件公差 IT6IT7IT8IT8IT9IT10IT10 IT7IT8 IT9IT10IT12IT12IT12IT12 IT9 IT12IT12IT12IT12IT12IT14IT14 5.2 沖裁間隙的選擇 間隙在沖裁模中指凸、凹模刃口間縫隙的距離，通常稱為單邊間隙?？紤]使用習慣， 仍采用雙邊間隙作為間隙的定義。 對普通沖裁，間隙對沖裁力和卸料力有明顯影響。特別對卸料力影響顯著。與此同時， 間隙還影響沖裁件的尺寸和模具壽命。試驗表明，當間隙過小時，落料件尺寸大于凹模 尺寸，沖孔件尺寸小于凸模尺寸；間隙過大時，落料件尺寸小于凹模尺寸，沖孔件大于

42、 凸模尺寸。在正常使用情況下，間隙增大，模具壽命會明顯提高。 變壓器油枕前蓋沖壓成形級進模設計 25 選用沖裁間隙的主要依據是在保證沖件斷面質量的前提下使模具壽命提高。在通常 情況下，可根據沖件剪切表面質量及尺寸精度、模具壽命等因素，將沖裁間隙分為兩大 類。其中小間隙主要適用于電子、電工、儀表等行業(yè)，沖裁厚度較薄(t0.5)；大間隙 適用于沖裁厚件(t0.5)的沖模以及一般技術要求的模具。 5.3 尺寸計算 凸、凹模的刃口尺寸計算按加工方法不同，可分為兩種情況：凸模和凹模分開加工； 凸模和凹模配合加工。在本設計中，因主要沖裁的工件形狀均為圓形，故采用前一種方 法，即凸模與凹模分開加工。采用此方

43、法時，要分別標注凹模及凸模的刃口尺寸及制造 公差。 5.3.1 對于 286 毛坯進行落料時的刃口尺寸計算 設落料尺寸為，根據以上各原則，此時先確定凹模刃口尺寸，其基本尺寸接近 D 好等于工件輪廓最小極限尺寸，再減小凸模刃口尺寸以保證最小合理間隙。 min Z 計算公式如下： (5-1) d xDDd 0 (） (5-2) 0 min) ( p ZxDDp 式中 ， 分別為落料凸、凹模刃口尺寸()； p D d D 工件制造公差()； 落料件外徑的基本尺寸()；D 最小合理間隙(雙邊)()； min Z ， 分別為凸凹模制造偏差()； p d 磨損系數(shù)，工件精度為 IT14 時，=0.5xx

44、已知落料時工件尺寸為 30 . 1 0 286 查表取=0.246，=+0.050 =-0.035 min Z d p 所以凹模尺寸： 050 . 0 0 050 . 0 0 65.28630 . 1 5 . 030.287 d D 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 26 凸模尺寸： 0 035 . 0 0 035 . 0 40.286246 . 0 30. 15 . 030.287 p D 5.3.2 對于 11和 4 孔沖裁時的尺寸計算 設工件孔的尺寸為，根據上述原則，沖孔應先確定凸模刃口尺寸，凸模刃口的基 d 本尺寸接近或等于工件孔的最大尺寸，再增大凹模刃口尺寸以保證最小合理間隙。凸 m

45、in Z 模制造偏差取負偏差，凹模制造偏差取正偏差。計算公式如下： (5-3) p xddp (5-4) d Zxddd min 式中 ， 分別為沖孔凸模和凹模尺寸()； p d d d 孔基本尺寸；d 工件制造公差 磨損系數(shù)，工件精度為 IT14 時，=0.5xx 已知沖孔時，孔基本尺寸為 43 . 0 0 11 查表得 =0.246，=-0.020，=+0.020 min Z p d 所以凸模尺寸： 0 020 . 0 0 020. 0 22.1143 . 0 5 . 011 p d 凹模尺寸： 020 . 0 0 020 . 0 0 46.11246 . 0 43 . 0 5 . 011

46、 d d 對于沖的工藝孔也如上計算4 其基本尺寸為 30 . 0 0 4 查表得=0.246，=-0.020，=+0.020 min Z p d 所以凸模尺寸： 0 020 . 0 0 020 . 0 15 . 4 30 . 0 5 . 04 p d 凹模尺寸： 020 . 0 0 020 . 0 0 35 . 4 20 . 0 30 . 0 5 . 04 d d 5.3.3 對拉深模的尺寸計算 1）拉深模間隙的確定 變壓器油枕前蓋沖壓成形級進模設計 27 拉深模的間隙是指單邊間隙，即。間隙過小增加摩擦阻力，使拉深件 2 D凸 凹 D Z 容易破裂，且易擦傷零件表面，降低模具壽命；間隙過大，則

47、拉深時對毛坯的校直作用 小，影響零件尺寸精度。因此，確定間隙的原則是既要考慮板料厚度的公差，又要考慮 筒形件口部的增厚現(xiàn)象，根據拉深時是否采用壓邊圈和零件的尺寸精度要求合理確定。 本設計中采用了壓邊圈拉深一次拉深成形，可查表選取拉深間隙 Z=1t=12=2。 2）拉深凹模和凸模的尺寸及其公差: 本設計對工件要求內形尺寸，以凸模尺寸為基準進行計算。即 凸模尺寸： (5- 凸 凸 4 . 0dd 5) 凹模尺寸： (5-6) 凹 凹 Zdd24 . 0 加工工件尺寸為，查表 =0.06 ， =0.10 30 . 1 0 250 凸 凹 凸模尺寸： 06 . 0 06 . 0 52.25030 .

48、1 4 . 02504 . 0 凸 凸 dd 凹模尺寸： 0.10 10 . 0 254.522230 . 1 4 . 025024 . 0 凹 凹 Zdd 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 28 6 模具強度的校核 6.1 模具失效形式 模具的失效是指模具喪失了正常工作能力，其生產出的產品已成為廢品。模具的基 本失效形式是斷裂及開裂、磨損、疲勞及冷熱疲勞、變形腐蝕。模具在工作過程中可能 出現(xiàn)多種損壞形式，各種損傷之間又互相滲透，相互促進，各自發(fā)展，而當某種損壞的 發(fā)展，導致模具失去正常功能時，則模具失效9。 而影響模具失效的因素主要有以下幾方面： 1) 模具結構影響。模具結構包括模具幾何形狀

49、、模具間隙、沖頭模具的長徑比、端 面傾角、端面傾角、過渡角大小、裝配結構等。不合理的機構可能會引起嚴重的應力集 中或高的工作溫度，從而惡化模具的工作條件。 2) 模具材料的影響。模具材料必須滿足對塑性變形抗力、斷裂抗力、疲勞抗力、硬 度耐磨性、冷熱疲勞抗力，以及韌性等性能要求。如不能滿足，則會發(fā)生模具早期失效。 如在循環(huán)載荷下，如果材料的疲勞抗力差，在經過一定的應力循環(huán)后，可能萌發(fā)疲勞裂 紋，并逐漸發(fā)展至模具斷裂失效。 3) 熱處理及加工制造工藝的影響。模具進行熱處理的目的是為了使模具獲得理想組 織，從而獲得所需性能。但若熱處理工藝不當，或工藝不合理，則可導致模具韌性下降， 產生熱處理缺陷，或

50、性能降低，從而引發(fā)模具早期失效。 模具加工制造工藝，特別是鍛造工藝，對模具的失效影響就越大。合理地鍛造工藝 使大塊碳化物破碎，使之細小分布均勻，但若鍛造工藝不合理，則達不到打碎晶粒，改 善方向性，提高鋼的致密等目的，甚至引發(fā)鍛造缺陷。 6.2 對沖裁部分的模具零件進行校核計算 在本次模具設計中，容易發(fā)生失效的零件主要是加工孔和孔的凸模，針114 對此零件進行校核。 6.2.1 壓應力校核 (6-1) 壓 t d 4 min 式中 凸模最小直徑()；d 材料厚度()；t 變壓器油枕前蓋沖壓成形級進模設計 29 材料的抗剪強度(MPa)；Q235 為 310380MPa，取 330MPa； 凸模材

51、料許用壓力(MPa)；本設計凸模材料選用 T10A，取 1600MPa。 亞 則 ，遠遠小于 11和 4，故滿足使用要求。65 . 1 1600 33024 6.2.2 彎曲應力的校核 沖孔是有導向裝置的，其公式為：4 (6-2) P d L 2 max 270 式中 凸模允許的最大自由長度()； max L 凸模的最小直徑()；d 沖裁力(N)P 6 . 41 10780 4270 2 在設計中，凸模長度取 4041.6滿足。 對于的孔，為無導向的，其公式為：11 (6-3) P d l 2 max 95 式中 凸模最大允許長度() max l 凸模最小直徑()d 沖裁力(N)P 8 . 6

52、6 29635 11 95 2 在設計中，凸模長度為 5066.8，故滿足。 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 30 7 模具主要零部件設計 7.1 模架的選用 模架是由上、下模座、模柄及導向裝置(最常用的是導柱、導套)組成。模架是整副模 具的骨架，模具的全部零件都固定在它上面，并且承受沖壓過程中的全部載荷。模架的 上模座通過模柄與壓力機滑塊相連，下模座用螺釘壓板固定在壓力機工作臺面上。上、 下模之間靠模架的導向裝置來保持其精確位置，來引導凸模的運動，保證沖裁過程中間 隙均勻。一般模架均以列入標準，設計模具時，正確選擇即可10。 標準模架中，應用最廣的是用導柱、導套作為導向裝置的模架。根據導柱

53、、導套配 置不同分 4 種形式：后側導柱模架；中間導柱模架；對角導柱模架；四導柱模架。 模架大小的規(guī)格可直接由凹模的周界尺寸從標準中選取。 根據加工工件的最大高度為 20，下模最大尺寸值為 360，選出模架規(guī)格為 ,導程400 0 D475S 其國標號為：GB/T2851.1-90 7.2 導向裝置的確定 由于模架已確定，故導柱的直徑就已經確定，再根據模具需要的閉合高度 H 應大于 零件加工最大高度的 22.5 倍即可確定導柱長度。 在設計中，選用了國標號為 GB/T2861.2-90B 型滑動型導柱。 其直徑 d=50，長度為 240 導柱確定后，導套直徑就確定了，導套外徑為 D=65。因為

54、工件的最大高度為 20， 所以與導柱的滑動配合處長度應大于 2.520=50。再根據國家標準 GB/T2861.7-90， 確定導套長度為 140。 7.3 模柄的選擇 由壓力機參數(shù)中的模柄孔直徑就可以確定模柄尺寸。選用模柄 C 型凸緣模柄，其基 本參數(shù)為，模柄凸緣直徑 D=115，模柄高度為 90，使用三個 M8 的沉頭內六角圓柱螺 釘與上模座連接。 7.4 定位裝置的設計 定位裝置： 為限定被沖材料的進給步距和正確地將工件安裝在沖模上完成下一步的沖壓工序，必 變壓器油枕前蓋沖壓成形級進模設計 31 須采用各種形式的定位裝置。定位裝置應可靠并具有一定的強度，以保證工作精度，質 量的穩(wěn)定；定位

55、裝置應可以調整并設置在操作者容易觀察和便于操作的地方；定位裝置 應避開油污，碎屑的干擾并且不與運動機構干涉。 本設計中在條料進入導料時，在進行第一次沖壓前，設有初始擋料削，用與定位， 保證條料有正確的送料距。另外在凸模上安裝導正銷，在落料工位進行導正，其以尖圓 頭一端先進入零件在第一工位沖孔時預先沖出的定位孔中，以輔正送料中的誤差，起到 精確定位的作用，然后再進行落料沖壓，提高產品精度。 7.5 卸料形式的確定 卸料板的主要作用是把材料從凸模上卸下，有時也可作壓料板用以防止材料變形， 并能幫助送料導向和保護凸模等。卸料板有固定卸料板（又稱鋼性卸料板）和彈性卸料 板兩種。固定卸料板用于厚料或硬材

56、，特點是卸料力大，使用安全，但送料操作受約束； 彈性卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，多用于沖制薄料，使工件的平面主提高，借助 彈簧、橡膠或氣墊等彈性裝置卸料，常兼作壓邊、壓料裝置或凸模導向。由于本次設計 中卸料力較大，因此本次設計選擇使用剛性卸料裝置。 7.6 導料裝置的確定 在設計中，采用 2 條 320的導料尺進行導料。 采用自動送料裝置，為防止增大摩 擦力，使條料不能送進，所以不采用側壓裝置。 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 32 8 模具材料的選用 8.1 選擇材料的原則 選擇模具材料應遵守以下幾條原則11： 1) 使用性原則 使用性原則是保證模具完成預定功能的必要條件，也就是說，用

57、選擇的材料制成的 模具零件，從材料的機械性能及能理性能方面，能夠滿足該零件的使用功能要求。 2) 加工工藝性原則 加工工藝性原則是指所選材料加工零件時，應具有較好的加工工藝性。與使用原則 相比，它處于次要地位。選擇材料時，在滿足了使用性原則基礎上，應力求所選材料具 有較好的加工性能。比如：切削加工性能、特種加工性能、鍛造性能以及熱處理加工性 能。 3) 經濟效果原則 經濟效果原則要求選用便宜的材料，將模具的費用降低到最低程度，求得最好的選 材經濟效果。 合理選用材料，在滿足使用性能原則基礎上盡可能利用成本低、供應充分的鋼材。 例如：模具鋼墊板，當作用的單位壓力特別大時，應選用材料 T8A 或

58、9Mn2V；當作用的 單位壓力較小時，應選用 45 中碳鋼。再如工作零件，能選用低合金就不選用單價較高的 高鉻鋼。 采用先進的加工方法，以提高模具的使用壽命。 推廣新型模具材料和表面處理方法，節(jié)約貴重鋼材。 8.2 工作零件材料的選擇方法及步驟 工作零件選材料最重要的是要做好“一個對比”和“一個結合” 。一個對比是將現(xiàn)有 模具材料進行對比，從中初選出滿足性能要求的材料。一個結合是指將使用性能、加工 工藝性和經濟效果三原則相結合，從中選出一個合適的材料。 一般常用方法與步驟： 1) 分析模具工作條件、應力狀態(tài)，明確技術要求。 2) 根據所要求的機械性能，正確選擇鋼種。 3) 審核選用鋼種是否滿足

59、工藝性能要求以及實現(xiàn)新工藝、采用新技術的可能性。 4) 考慮所選鋼種的生產經濟性。 變壓器油枕前蓋沖壓成形級進模設計 33 另外還需要考慮兩個因素： 被加工對象的特點，不同加工材料其變形能力不同；加 工零件數(shù)量，加工零件總數(shù)越多，磨損越嚴重，要求模具材料愈好。 以下為各主要零件材料選用狀況： 落料凹模T10A淬硬 HRC5862 凸凹模Cr12MoV淬硬 HRC5862 拉深凸模T10A淬硬 HRC5660 拉深凹模 T10A淬硬 HRC5862 沖孔凸模Cr12MoV淬硬 HRC5862 壓邊圈T10A淬硬 HRC5458 卸料板45 壓板(推塊) Q235淬硬 HRC4348 頂桿、推桿4

60、5淬硬 HRC4348 模柄Q235淬硬 HRC4348 導柱、導套20滲碳淬火 HRC5862 上下模座HT200 上模固定板45淬火 HRC4348 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 34 9 壓力機的選用 在冷沖壓生產中，為了適應不同的沖壓工作需要，采用了不同類型的壓力機。壓力 機的類型很多，按傳動方式的不同，主要可分為曲柄壓力機和液壓壓力機兩大類。其中 機械壓力機在冷沖壓生產中應用最廣泛。隨著現(xiàn)代沖壓技術的發(fā)展，高速壓力機、數(shù)控 回轉頭壓力機等也日益得到廣泛地應用12。 1) 模具閉合高度 曲柄壓力機，模具的閉合高度與壓力機閉合高度之間要符合以下公式。 (9-1)mmHhHmmH105

61、 minmax 式中 模具的閉合高度()；H 壓力機的最大閉合高度()； max H 壓力機的最小閉合高度()； min H 壓力機的墊板厚度()h 由壓力機參數(shù)中 350 max H230 min H 345248240 所以符合要求。 工作臺尺寸一般應大于模具下模座 5070，以便于安裝；墊板孔徑應大于制件或 廢料的投影尺寸，以便于漏料；模柄尺寸應與模柄尺寸相符。 2) 滑塊行程 在模具沖壓之后，工件加工成形后，要將工件取出，所以開模后上、下模之間距離 必須大于工件高度的 22.5 倍。 壓力機滑塊最大行程為160 max S 而工件的最大高度為 20 202.5=50小于 160，故滿足。 另外，模具最大輪廓為 595595，而壓力機工作臺為 1000710 也滿足。 從上述計算中，可知 J21A-160 型，滿足設計需要。 變壓器油枕前蓋沖壓成形級進模設計 35 10 模具工作過程 參照模具總裝圖敘述模具工作過程。將剪裁好的板料用自動送料機構送進模具中，由 右往左送進，條料第一次送入時用初始擋料銷 24，進行定位，凸模 20 沖工藝孔，一次沖 壓后，自動送料機構將板料送進一個步距，活動擋料銷 3 卡入沖好的工藝孔對落料拉深 進行定位。壓力機帶動上模向下運動，進行落料拉深，拉伸彈簧 28 被拉長，落料凹模 8 比拉深凸模 10 的相對位置高出一個材料厚度。完成拉深后，凸