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畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
玻璃升降器復(fù)合拉伸模的設(shè)計(jì)
年 月 日
目 錄
第1章 前言 1
第2章 沖裁工藝設(shè)計(jì) 2
2.1 沖裁工藝計(jì)算 2
2.1.1 工藝力和功的計(jì)算 2
2.1.2 壓力機(jī)的選擇 4
2.2 模具總體設(shè)計(jì) 5
2.2.1 模具類(lèi)型的確定 5
2.2.2 操作方式的確定 5
2.2.3 定位、聯(lián)接型式的確定 5
2.2.4 模具壓力中心的確定 6
2.2.5 模具精度的確定 6
2.2.6模具閉合高度的初定 6
2.3 定位裝置 6
2.4 卸料裝置 7
2.4.1 卸料裝置的選擇 8
2.4.2 彈性元件的設(shè)計(jì) 8
2.5 落料凹凸模的設(shè)計(jì) 9
2.5.1 凸模結(jié)構(gòu)的確定 9
2.5.2 凹模結(jié)構(gòu)確定 10
2.5.3 凹凸模工作部分尺寸設(shè)計(jì) 10
2.5.4 凸凹模工作表面技術(shù)要求 12
2.5.5 凸凹模材料 12
2.6 導(dǎo)向裝置 13
2.6.1 導(dǎo)向裝置的選擇 13
2.6.2 導(dǎo)向裝置尺寸確定 13
2.7 模具其它主要零部件的設(shè)計(jì) 14
2.7.1 板料定位裝置的設(shè)計(jì) 14
2.7.2螺栓和銷(xiāo)釘?shù)倪x用 15
第三章 工藝方案選擇 17
3.1 沖壓件的工藝確定 17
3.1.1 沖壓件的工藝分析 17
3.1.2 零件材料的分析 19
3.1.3 確定工藝方案和模具形式 20
3.1.4 落料尺寸的計(jì)算 22
3.2確定排樣方案 22
3.2.1確定排樣、裁板方案 22
3.3 計(jì)算拉深次數(shù) 25
2.4拉深沖壓力的計(jì)算 26
3.4.1落料過(guò)程 26
3.4.2、拉深過(guò)程 27
3.4.3成型過(guò)程 28
3.5沖壓設(shè)備的選擇 29
3.6 分析比較和確定工藝方案 30
第四章 主要工藝參數(shù)的計(jì)算 36
4.1 確定各中間工序尺寸 36
4.2 計(jì)算各工序壓力，選用壓力機(jī) 37
第五章 模具設(shè)計(jì) 42
5.1 模具結(jié)構(gòu)形式選擇 42
5.2 卸料彈簧的選擇 42
5.3 模具工作部分尺寸和公差計(jì)算 43
5.4 模具其它零件的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 44
5.5 工作原理 45
第六章 沖壓工藝過(guò)程卡的編寫(xiě) 47
結(jié) 論 49
致 謝 50
第1章 前言
現(xiàn)在許多轎車(chē)門(mén)窗玻璃的升降(關(guān)閉和開(kāi)啟)已經(jīng)拋棄了搖把式的手動(dòng)升降方式，一般都改用按鈕式的電動(dòng)升降方式，即使用電動(dòng)玻璃升降器來(lái)控制，也就是常說(shuō)的“電動(dòng)門(mén)窗”。轎車(chē)用的電動(dòng)玻璃升降器多是由電動(dòng)機(jī)、減速器、導(dǎo)繩、導(dǎo)向板、玻璃安裝托架等組成。因?qū)ЮK的材料或制作工藝方式不同，又分為繩輪式、軟軸式和塑料帶式三種電動(dòng)玻璃升降器。前二種是用鋼絲繩做為導(dǎo)繩，后一種是用塑料帶做為導(dǎo)繩。
以普遍使用的繩輪式電動(dòng)玻璃升降器為例，它是由電動(dòng)機(jī)、減速器、鋼絲繩、導(dǎo)向板和玻璃安裝托架等零部件組成，安裝時(shí)門(mén)窗玻璃固定在玻璃安裝托架上，玻璃導(dǎo)向槽與鋼絲繩導(dǎo)向板平行。
開(kāi)啟電動(dòng)機(jī)，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器輸出動(dòng)力，拉動(dòng)鋼絲繩移動(dòng)玻璃安裝托架，迫使門(mén)窗玻璃作上升或下降的直線運(yùn)動(dòng)。而塑料帶式電動(dòng)玻璃升降器的導(dǎo)繩采用塑料帶，帶上有孔，用來(lái)移動(dòng)和定位塑料帶，控制門(mén)窗玻璃的升降。
電動(dòng)玻璃升降器結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是電動(dòng)機(jī)和減速器，這兩者是組裝成一體的，其中電動(dòng)機(jī)采用可逆性永磁直流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)內(nèi)有兩組繞向不同的磁場(chǎng)線圈，通過(guò)開(kāi)關(guān)的控制可做正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，也就是說(shuō)可以控制門(mén)窗玻璃的上升或下降。
電動(dòng)機(jī)是由雙聯(lián)開(kāi)關(guān)按鈕控制，設(shè)有升、降、關(guān)等三個(gè)工作狀態(tài)，不操縱時(shí)開(kāi)關(guān)自動(dòng)停在“關(guān)”的位置上。操縱電路設(shè)有總開(kāi)關(guān)（中央控制）和分開(kāi)關(guān)，兩者線路并聯(lián)。總開(kāi)關(guān)由駕車(chē)者，控制全部門(mén)窗玻璃的開(kāi)閉，而各車(chē)門(mén)內(nèi)把手上的分開(kāi)關(guān)由乘員分別控制各個(gè)門(mén)窗玻璃的開(kāi)閉，操作十分便利。
電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量直接關(guān)系到電動(dòng)玻璃升降器的正常工作，它一定要具有體積小、重量輕、防護(hù)等級(jí)高、噪聲低、電磁干擾小、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)?，F(xiàn)代轎車(chē)已廣泛應(yīng)用微電子技術(shù)，電機(jī)工作會(huì)發(fā)射電磁波干擾其它電器件的工作；前幾年通用汽車(chē)公司一篇售后分析報(bào)告顯示，近40%的電動(dòng)玻璃升降器故障是由電動(dòng)機(jī)密封性差引起的。因此，減少電磁干擾和解決電機(jī)密封性問(wèn)題巳成為近年汽車(chē)電機(jī)技術(shù)的熱門(mén)話題。
90年代中期以來(lái)，電動(dòng)玻璃升降器的控制機(jī)構(gòu)技術(shù)發(fā)展很快，電子模塊控制形式大量應(yīng)用于批量裝車(chē)，并設(shè)有安全保護(hù)裝置。例如博世公司生產(chǎn)的電動(dòng)玻璃升降器系統(tǒng)，在電動(dòng)機(jī)中埋植磁環(huán)，感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速，在電子模塊中埋植霍爾元件，感應(yīng)電流，并通過(guò)電子模塊控制對(duì)電動(dòng)機(jī)的過(guò)流、過(guò)壓及過(guò)熱保護(hù)，而且當(dāng)玻璃上升途中遇到人力障礙時(shí)會(huì)自動(dòng)識(shí)別而反向運(yùn)行，防止乘員夾傷。
49
第2章 沖裁工藝設(shè)計(jì)
2.1 沖裁工藝計(jì)算
2.1.1 工藝力和功的計(jì)算
沖裁力是指沖裁過(guò)程中的最大抗力，它是合理地選用沖壓設(shè)備噸位和校檢模具強(qiáng)度的重要依據(jù)。影響沖裁力的因素很多，主要有材料的機(jī)械性能、厚度、沖裁件周邊長(zhǎng)度、模具間隙以及刃口鋒利程度等。
（1） 沖裁力的計(jì)算
采用平刃凸模和凹模沖裁時(shí)，其沖裁力的計(jì)算公式
[5]
式中 ——沖裁力；
——沖裁件的周長(zhǎng)（mm）；
——材料厚度（mm）；
——材料的抗剪強(qiáng)度。
如圖（一）所示，工件尺寸為，k=260,L=284,Ra=105,Rb=144,則
查附表1-1，取，工件厚度，故
考慮到模具刃口的鈍化，凹模和凸模間隙不均勻，材料性能的波動(dòng)和材料厚度的偏差等因素，實(shí)際所需沖裁力還應(yīng)增加30%，即
[5]
則
（2） 卸料力和推件力的計(jì)算
當(dāng)沖裁工作完成以后，沖下的工件（或廢料）沿徑向發(fā)生彈性收縮，同時(shí)，工件廢料還要力圖恢復(fù)彈性穹彎。這兩種彈性恢復(fù)的結(jié)果導(dǎo)致工件（或廢料）硬塞在凹模內(nèi)，廢料（或工件）箍緊在凸模上。從凸模上將工件（或廢料）卸下來(lái)的力叫卸料力。從凹模內(nèi)順著沖裁方向?qū)⒐ぜɑ驈U料）推出的力叫推料力。很顯然，這些力在選擇壓力機(jī)的噸位和設(shè)計(jì)模具時(shí)必須加以考慮。影響這些力的因素很多，主要有：材料的力學(xué)性能和厚度、工件形狀和尺寸、模具間隙、排樣的搭邊大小及潤(rùn)滑情況等。由于這些因素的影響規(guī)律很復(fù)雜，難以準(zhǔn)確計(jì)算。生產(chǎn)中常采用下列公式
[3]
[3]
式中 ——分別是卸料力、推件力（N）
——分別是卸料力系數(shù)、推件力系數(shù)
——沖裁力（N）
——同時(shí)梗塞在凹模內(nèi)的工件數(shù)
參見(jiàn)表2-13[5]，取0.027，取0.05，取為8mm，，則
（3） 沖裁功的計(jì)算
選擇沖裁設(shè)備時(shí)，除了要計(jì)算沖裁力，使壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力大于沖裁力以外，還要進(jìn)行沖裁功的驗(yàn)算，使壓力機(jī)的每次行程功不超過(guò)額定的數(shù)值，以保證其電極不過(guò)載，飛輪轉(zhuǎn)速不致下降太多。平端刃口的沖裁功按下式計(jì)算
[3]
式中 ——沖裁功(n.m)
——材料厚度（mm）
——沖裁力（N）
——系數(shù)，一般取為0.63
則
2.1.2 壓力機(jī)的選擇
沖壓設(shè)備選擇是沖壓工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它直接關(guān)系到設(shè)備的安全和使用的合理，同時(shí)也關(guān)系到?jīng)_壓工藝過(guò)程的順利完成及產(chǎn)品質(zhì)量、零件精度、生產(chǎn)效率、模具壽命、材料的性能與規(guī)格、成本的高低等一系列重要的問(wèn)題。
（1） 設(shè)備類(lèi)型的選擇
設(shè)備類(lèi)型的選擇要依據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量、零件尺寸的大小、工藝方法與性質(zhì)及沖壓件的尺寸、形狀等要求來(lái)進(jìn)行，除此之外，還應(yīng)考慮到設(shè)備的精度與剛度以及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際可能。壓力機(jī)的剛度是由床身剛度、傳動(dòng)剛度和導(dǎo)向剛度三部分組成。如果剛度較差，負(fù)載終了和卸載時(shí)模具間隙會(huì)發(fā)生很大的變化，影響沖壓件的精度和模具壽命。綜合考慮以上各因素后參照表7-3[2]和表7-4[2]，并結(jié)合工廠現(xiàn)有設(shè)備情況，此沖模選用開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)。
（2） 設(shè)備規(guī)格的選擇
在選定設(shè)備類(lèi)型后，進(jìn)一步根據(jù)沖壓件的大小、模具尺寸及變形力來(lái)確定設(shè)備規(guī)格。沖裁時(shí)，壓力機(jī)必須大于或等于沖裁各工藝力的總和，本工件沖裁模采用彈壓卸料裝置和下出件的模具，故
為了提高設(shè)備的工作剛度、沖壓零件的精度及延長(zhǎng)設(shè)備的壽命，要求設(shè)備容量留有40~30%的余 ，并結(jié)合工廠現(xiàn)有設(shè)備情況選用噸位為100t的壓力機(jī)，型號(hào)為J23-100開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)。
2.2 模具總體設(shè)計(jì)
總體設(shè)計(jì)的任務(wù)包括：
(1)模具類(lèi)型的確定；
(2)操作方式、進(jìn)料方式的確定；
(3)定位、聯(lián)接等型式的確定；
(4)模具壓力中心的確定；
(5)模具閉合高度的初定。
2.2.1 模具類(lèi)型的確定
根據(jù)沖壓件的形狀、尺寸、精度要求等確定模具類(lèi)型。
根據(jù)4.1節(jié)的計(jì)算，落料件的形狀（如圖所示），是有四段圓弧組成的橢圓形件，形狀比較簡(jiǎn)單，呈中心軸對(duì)稱(chēng)，尺寸精度要求也不高為IT13級(jí)，因此可以考慮選用簡(jiǎn)單模。
2.2.2 操作方式的確定
雖然該沖壓件是進(jìn)行大批量生產(chǎn)的，但考慮到工廠的現(xiàn)有生產(chǎn)條件，為了降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，而且落料件的尺寸精度要求不高，所以采用手工操作方式或半自動(dòng)操作方式。
2.2.3 定位、聯(lián)接型式的確定
為了保證模具正常安全工作，模具中的定位和聯(lián)接件一定要可靠。
（1） 模板
在上下模板上安裝全部模具零件，構(gòu)成模具的總體和傳遞壓力。模板不僅應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度，而且還要有足夠的剛度。本模具將上模板與凸模、凸模固定板及墊板等裝配成一體，用四個(gè)螺釘緊固構(gòu)成模具的上部分；下模板則與凹模等組成模具的下模不分。此外上下模兩部分還分別各對(duì)稱(chēng)低用兩個(gè)圓柱銷(xiāo)銷(xiāo)緊，以防轉(zhuǎn)動(dòng)和錯(cuò)位。上下模架均采用標(biāo)準(zhǔn)模架，是用HT200鑄造而成。
（2） 模柄
模具的上部分通過(guò)模柄固定在沖床滑塊上。模柄的結(jié)構(gòu)形式很多，常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式有帶凸緣模柄、壓入式模柄、旋入式模柄、浮動(dòng)式模柄等等。本模具選用壓入式模柄，通過(guò)壓配合和附加的銷(xiāo)釘與模板固定聯(lián)接以防轉(zhuǎn)動(dòng)與松動(dòng)。模柄材料選用優(yōu)質(zhì)碳素鋼中的45號(hào)鋼。
（3） 凸模固定板與墊板
用凸模固定板將凸模聯(lián)接固定在模板的正確位置上。凸模固定板有圓形和矩形兩種，考慮到模具的總體結(jié)構(gòu)這里選用凸模固定板。固定板與凸模采用過(guò)渡配合，壓裝后將凸模尾部與固定板一起磨平。凸模固定板用45號(hào)鋼加工。
（4） 坯料的定位和定向
見(jiàn)2.3節(jié)。
2.2.4 模具壓力中心的確定
根據(jù)圖（）所示的落料件可知，落料件形狀呈軸對(duì)稱(chēng)，其壓力中心即為工件的幾何中心，因此不需要進(jìn)行模具壓力中心的計(jì)算。
2.2.5 模具精度的確定
落料件的精度要求不高為IT13級(jí)，參照表2-2-6[3]，確定模具可按IT9級(jí)制造。
2.2.6模具閉合高度的初定
據(jù)2.1.2節(jié)知，模具選用J23-100型開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)，此壓力機(jī)所允許的最大裝模高度為380mm，最小裝模高度為250mm，初定模具閉合高度在[270，375]范圍之內(nèi)即可。
2.3 定位裝置
為了保證模具正常工作并沖出合格的制件，要求在送進(jìn)的平面內(nèi)，坯料（塊料、條料）相對(duì)于模具的工作零件處于正確的位置。坯料在模具中的定位分兩個(gè)方面：送料方向上的定位（控制送料的進(jìn)距）稱(chēng)擋料和在與送料垂直方向上的定位稱(chēng)送進(jìn)導(dǎo)向。常見(jiàn)的送進(jìn)導(dǎo)向方式有導(dǎo)銷(xiāo)式和導(dǎo)尺式，而限定條料送進(jìn)距離的方式有擋料銷(xiāo)定距和側(cè)刀定距。本模具采用導(dǎo)料銷(xiāo)方式來(lái)對(duì)條料進(jìn)行導(dǎo)向和擋料銷(xiāo)方式來(lái)對(duì)條料送進(jìn)進(jìn)行定距。導(dǎo)料銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，只要保持條料沿導(dǎo)料銷(xiāo)一側(cè)送進(jìn)，即可保證條料的正確的送進(jìn)方向。這里把首次沖裁定距的擋料銷(xiāo)和后續(xù)沖裁的定距用擋料銷(xiāo)設(shè)計(jì)為一整體，其結(jié)構(gòu)形式如圖（）所示，而且要注意把其正上方的卸料板挖空，其工作原理是：利用彈簧的可壓縮性來(lái)獲得第一次定距和后續(xù)定距的距離差，當(dāng)模具進(jìn)行第一次沖裁時(shí)，只要把條料沿導(dǎo)料銷(xiāo)往里送料，碰到擋料銷(xiāo)時(shí)使擋料銷(xiāo)條料一起運(yùn)動(dòng)而壓縮彈簧，當(dāng)擋料銷(xiāo)運(yùn)動(dòng)到不可繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的的時(shí)候即可完成條料的第一次定距，而在后續(xù)的沖裁中只要條料搭邊碰到擋料銷(xiāo)就不需要繼續(xù)往前運(yùn)動(dòng)，即可完成后續(xù)沖裁的定距。這樣設(shè)計(jì)的擋料銷(xiāo)尾柄遠(yuǎn)離凹模刃口有利于凹模強(qiáng)度，對(duì)坯料的定距既方便又準(zhǔn)確，且結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。
2.4 卸料裝置
設(shè)計(jì)卸料裝置的目的，是將沖裁后卡箍在凸模上或凸凹模上的沖件或廢料卸掉，保證下次沖壓正常進(jìn)行。常用的卸料方式有剛性卸料和彈性卸料兩種。剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)，常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當(dāng)卸料板只起卸料作用時(shí)，與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙?。?.2～0.5）t,當(dāng)固定卸料板還要起到對(duì)凸模的導(dǎo)向作用時(shí)，卸料板與凸模的間隙應(yīng)小于沖裁間隙。彈性卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用在沖裁料后在1.5以下的板料，由于有壓料的作用，沖裁件比較平整。彈壓卸料板與彈性元件、卸料螺釘組成彈壓卸料裝置。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（0.1～0.2）t，若彈壓卸料板還要起到對(duì)凸模導(dǎo)向作用時(shí)，兩者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙。
2.4.1 卸料裝置的選擇
本沖裁件的板料厚度t=0.8，為了保證沖裁件平整，使工件在下一道工序中容易定位，這里選用彈性卸料裝置。由于本模具已選用了標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)向模架，不需要卸料板對(duì)凸模起導(dǎo)向作用，所以卸料板與凸模的間隙可取大一點(diǎn)，單邊間隙取。
2.4.2 彈性元件的設(shè)計(jì)
彈性元件通常選用彈簧和橡皮，但考慮到模具結(jié)構(gòu)的 具體情況，這里選用彈簧作為卸料裝置中的彈性元件。卸料裝置中的彈簧，一般不進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)，而是按標(biāo)準(zhǔn)選用。
由2.1.1節(jié)知，卸料力
（1） 據(jù)模具結(jié)構(gòu)初定4根彈簧，每根分擔(dān)的卸料力
每根彈簧的預(yù)壓力
（2） 據(jù)預(yù)壓力P預(yù)和模具結(jié)構(gòu)尺寸，由附表6-2[5]可選84-89的彈簧，其。
（3） 檢驗(yàn)彈簧是否滿足，參照附表6-2[5]的彈簧負(fù)荷曲線，計(jì)算出彈簧特性數(shù)據(jù)如表2-2所示。
表2-2 彈簧的規(guī)格
彈簧序號(hào)
H/mm
H1/mm
F1=H-H1/mm
F預(yù)/mm
F總/mm
84
80.0
62.0
18.0
8.0
16.8
85
120.0
90.8
29.2
12.0
20.8
86
160.0
119.6
40.4
18.0
26.8
87
200.0
148.8
51.2
22.0
30.8
88
240.0
177.5
62.5
28.0
36.8
89
280.0
206.5
73.5
34.0
42.8
F= F預(yù)+ F工作+ F修模，F(xiàn)工作=δ+3=3.8mm ，F(xiàn)修模=5mm
綜上所述，序號(hào)85-89的彈簧均滿足F1≥F總，但是序號(hào)85彈簧最合適，因其它彈簧太長(zhǎng)，會(huì)使模具高度增加，特別是使凸模增高。
由附表6-2[5]查出序號(hào)85彈簧規(guī)格見(jiàn)表5-3。
表2-3 85號(hào)彈簧規(guī)格
彈簧外徑D
材料直徑d
最大負(fù)荷P1
自由高度H
最大壓縮量F1
節(jié)距t
60mm
10mm
3400N
120mm
29.2mm
15.5mm
由此可知，彈簧的裝配高度為H2=H－F預(yù)=120－12=108 （mm）。
2.5 落料凹凸模的設(shè)計(jì)
2.5.1 凸模結(jié)構(gòu)的確定
凸模結(jié)構(gòu)通常分為兩大類(lèi)。一類(lèi)是鑲拼式，另一類(lèi)式整體式整體式中，根據(jù)加工方法的不同，又分為直通式和臺(tái)階式。根據(jù)落料件的外形尺寸和形狀，凸模采用臺(tái)階式。凸模簡(jiǎn)圖如圖示
此落料模式采用彈壓卸料裝置的簡(jiǎn)單模，落料凸模長(zhǎng)度應(yīng)按下式確定
式中 ——凸模固定板長(zhǎng)度
——卸料板厚度
——彈簧的自由長(zhǎng)度
——彈簧握座的深度
——卸料板下平面高出凸模下平面的距離
2.5.2 凹模結(jié)構(gòu)確定
常用凹模洞口類(lèi)型如圖5-1所示，其中（a，b，c）型為直筒式凹模，其特點(diǎn)是制造方便，刃口強(qiáng)度高，刃后工作部分尺寸不變，d，e型錐筒式刃口，在凹模內(nèi)不補(bǔ)給材料，修壁磨損小，但刃口強(qiáng)度差，刃磨后刃口徑向尺寸略有增大。落料件使用材料為SUS304-2B不銹鋼，強(qiáng)度高，加工硬化顯著，對(duì)凹模洞口強(qiáng)度要求高，且此模具采用下出件方式，故選用b模具結(jié)構(gòu)
2.5.3 凹凸模工作部分尺寸設(shè)計(jì)
沖裁件的精度主要取決于凸模和凹模刃口的尺寸和公差。和的間隙值也靠它來(lái)保證。因此，正確計(jì)算凸模和凹模刃口的尺寸和公差，是沖裁模設(shè)計(jì)只中的一項(xiàng)重要工作。計(jì)算時(shí)綜合考慮模具的磨損規(guī)律，沖裁變形規(guī)律，沖裁件的精度要求和模具制造的特點(diǎn)。
從生產(chǎn)實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)：[3]
（1）于凸模與凹模之間存在間隙，使落下的料或沖出的孔都帶有錐變。且在沖裁過(guò)程中落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。
（2）在測(cè)量和使用中，落料外徑是以大端尺寸為基準(zhǔn)，沖孔件以小端尺寸為基準(zhǔn)
（3）沖裁時(shí)凸模和凹模要與工件或廢料發(fā)生摩擦，磨損的結(jié)果時(shí)凸模尺寸變小，凹模尺寸變大，間隙總是增大的。
計(jì)算凸模與凹模刃口尺寸和公差時(shí)，應(yīng)遵循下述原則：[3]
（1）料模時(shí)，應(yīng)以凹模尺寸為基礎(chǔ)，靠縮小凸模尺寸以獲得間隙；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，應(yīng)以凸模尺寸為基準(zhǔn)，靠擴(kuò)大凹模尺寸獲得間隙
（2）根據(jù)沖裁模在使用過(guò)程中的磨損規(guī)律：凹模的磨損使落料件輪廓尺寸增大，故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，必須使凹模內(nèi)徑的基本尺寸接近或等于工件的最小極限尺寸；凸模的磨損使沖孔件徑向尺寸減小，故設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，必須使凸模外徑接近或等于工件的最大極限尺寸。
（3）無(wú)論是落料或沖孔，模徑磨損后間隙總是增大的，為了使模具在合理間隙范圍內(nèi)有較大磨損量，新模具應(yīng)取最小合理間隙值。
（4）選擇沖孔模刃口制造公差時(shí)，應(yīng)考慮工件的公差要求。如果對(duì)刃口公差要求過(guò)高，會(huì)使模具制造困難，增加生產(chǎn)成本，延長(zhǎng)制模周期。如果要求過(guò)低，則生產(chǎn)出來(lái)的工件可能不合格，降低了模具的壽命。
由于模具加工方法不同，凸模和凹模刃口部分尺寸的計(jì)算公式與制造公差的標(biāo)準(zhǔn)也不同，刃口尺寸的計(jì)算方法可分為兩種情況：凸模與凹模分開(kāi)加工和凸模與凹模配合加工。由于沖壓件的形狀不規(guī)則，為了保證凸凹模間有一定的間隙值，采用配合加工。根據(jù)以上原則，以凹模為基準(zhǔn)靠縮小凸模尺寸獲得間隙，且凹模工作部分的尺寸均屬第一類(lèi)尺寸[1]，即凸?；虬寄Ｄp后會(huì)增大的尺寸，故按下式計(jì)算
[3]
式中 ——工件的基本尺寸（mm）；
——落料凸或凹模的刃口尺寸（mm）；
——工件的公差；
——系數(shù)，為了避免多數(shù)沖裁件尺寸都極限尺寸。
落料件公差等級(jí)為IT13級(jí)，查表23.2-2，得工件外形尺寸的極限偏差值為±0.5，參見(jiàn)表2-2-8[3]，取，按工件精度由表2-3[5]，取，
故
凹模的工作尺寸：
尺寸為284時(shí)，
尺寸為260時(shí)，
尺寸為288時(shí)，
尺寸為210時(shí)，
所以凹模的基本尺寸分別為
，，，。
查表1-3[2]此沖裁模合理得間隙范圍為0.10～0.13
落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別為：，，，，以0.10～0.13的雙面間隙與落料凹模配做。
2.5.4 凸凹模工作表面技術(shù)要求
凸凹模加工后的工作表面，應(yīng)該平整圓滑，特別是側(cè)面，由于存在著兩種不同尺寸的四個(gè)平面共同組成，其兩個(gè)平面之間的過(guò)渡一定要圓滑，不允許有尖角存在，其他部分不允許有影響使用的砂眼，裂紋和機(jī)械損傷等缺陷。
凸模工作表面，特別是凸模的端面處，在沖裁過(guò)程中對(duì)材料的摩擦阻力有助于沖裁。因此，在不影響零件表面質(zhì)量的情況下，凸模端面的粗糙度應(yīng)達(dá)到，此凸模選用，凸模工作圓柱面粗糙度為。凹模工作表面對(duì)材料的摩擦阻力對(duì)沖裁是有害的，應(yīng)盡量減少和避免，所以凹模工作型腔表面粗糙度要求比較高，這里取。
2.5.5 凸凹模材料
根據(jù)模具的工作條件和性能要求，同時(shí)考慮到工廠鍛造、熱處理和機(jī)械加工的具體情況，凸凹模的材料均選用GCr15低合金工具鋼。
2.6 導(dǎo)向裝置
2.6.1 導(dǎo)向裝置的選擇
為保證模具工業(yè)工作時(shí)凸凹模間的間隙分布均勻,延長(zhǎng)模具使用壽命,便于模具安裝和沖壓生產(chǎn)的安全,這里使用了具有導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)模架。
生產(chǎn)中常用的模架有對(duì)角導(dǎo)柱模架，后側(cè)導(dǎo)柱模架，兩側(cè)導(dǎo)柱模架和四角導(dǎo)柱
計(jì) 算 內(nèi) 容
說(shuō) 明
模架。為了使用操作比較方便，而且落料件，簡(jiǎn)單，中型，參照表2-4選用對(duì)角導(dǎo)柱模架。這種模架使用操作方便，橫向送料和縱向送料均可，而且導(dǎo)向比后側(cè)導(dǎo)柱模架穩(wěn)定。
2.6.2 導(dǎo)向裝置尺寸確定
根據(jù)2.4節(jié)確定的凹模周界尺寸，參照附表8-2[5]選用為A型模架，號(hào)B型導(dǎo)柱，和號(hào)A型導(dǎo)套。
（1）上模座主要尺寸
參照附表8-10[5]，并結(jié)合圖（）所示，上模座主要尺寸列表如下：
表2-4上模座主要尺寸
H
h
L1
B1
L2
B2
S
S1
R
l2
D
D1
55
45
410
410
560
560
475
475
65
100
（2）下模座主要尺寸
參照附表8-11[5]，并結(jié)合圖所示，下模座主要尺寸列表如下：
表2-5上模座主要尺寸
H
h
L1
B1
L2
B2
S
S1
R
l2
D
D1
65
45
410
410
560
560
475
475
65
100
（3）導(dǎo)柱和導(dǎo)套主要尺寸
參照附表8-13[5]，并結(jié)合圖（）所示，導(dǎo)柱主要尺寸列表如下：
表2-6導(dǎo)柱主要尺寸
d
d1
L
l
230
65
參照附表8-13[5]，并結(jié)合圖（）所示，導(dǎo)套主要尺寸列表如下：
表2-7導(dǎo)套主要尺寸
d
D
L
H
l
油槽數(shù)
140
53
20
3
2.7 模具其它主要零部件的設(shè)計(jì)
2.7.1 板料定位裝置的設(shè)計(jì)
為了保證模具正常工作并沖出合格的制件，要求在送進(jìn)的平面內(nèi)，坯料（塊料、條料）相對(duì)于模具的工作零件處于正確的位置。坯料在模具中的定位分兩個(gè)方面：送料方向上的定位（控制送料的進(jìn)距）稱(chēng)擋料和在與送料垂直方向上的定位稱(chēng)送進(jìn)導(dǎo)向。常見(jiàn)的送進(jìn)導(dǎo)向方式有導(dǎo)銷(xiāo)式和導(dǎo)尺式，而限定條料送進(jìn)距離的方式有擋料銷(xiāo)定距和側(cè)刀定距。本模具采用導(dǎo)料銷(xiāo)方式來(lái)對(duì)條料進(jìn)行導(dǎo)向和擋料銷(xiāo)方式來(lái)對(duì)條料送進(jìn)進(jìn)行定距。導(dǎo)料銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，只要保持條料沿導(dǎo)料銷(xiāo)一側(cè)送進(jìn)，即可保證條料的正確的送進(jìn)方向。這里把首次沖裁定距的擋料銷(xiāo)和后續(xù)沖裁的定距用擋料銷(xiāo)設(shè)計(jì)為一整體，其結(jié)構(gòu)形式如圖（）所示，而且要注意把其正上方的卸料板挖空，其工作原理是：利用彈簧的可壓縮性來(lái)獲得第一次定距和后續(xù)定距的距離差，當(dāng)模具進(jìn)行第一次沖裁時(shí)，只要把條料沿導(dǎo)料銷(xiāo)往里送料，碰到擋料銷(xiāo)時(shí)使擋料銷(xiāo)條料一起運(yùn)動(dòng)而壓縮彈簧，當(dāng)擋料銷(xiāo)運(yùn)動(dòng)到不可繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的的時(shí)候即可完成條料的第一次定距，而在后續(xù)的沖裁中只要條料搭邊碰到擋料銷(xiāo)就不需要繼續(xù)往前運(yùn)動(dòng)，即可完成后續(xù)沖裁的定距。這樣設(shè)計(jì)的擋料銷(xiāo)尾柄遠(yuǎn)離凹模刃口有利于凹模強(qiáng)度，對(duì)坯料的定距既方便又準(zhǔn)確，且結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。
2.7.2螺栓和銷(xiāo)釘?shù)倪x用
模具中廣泛使用內(nèi)六角螺釘和帶槽的柱頭螺釘。螺釘和銷(xiāo)釘?shù)念^部應(yīng)倒角或者倒圓，還應(yīng)淬火處理提高材料的硬度，以保證使用壽命；銷(xiāo)釘與孔采用H7/m6過(guò)渡配合，孔壁的表面粗糙度應(yīng)達(dá)Ra。
（1）上模板于固定板之間的固定
查表8-32[Ⅳ]，選用GB70-76M6× 28內(nèi)六角形螺釘四個(gè)，35號(hào)鋼，熱處理硬度HRC28-38，表面氧化。均勻分布在固定板外緣與板孔間的中間圓線上。螺孔與模具邊緣A＞=10，螺孔間距C＞=5，因此是安全的。
查表8-36[Ⅳ]，選用d6× L35 圓柱銷(xiāo)釘四個(gè)，上模板壓入深度為20，固定板部分為15，分別布置在兩個(gè)螺釘中間。銷(xiāo)孔與螺孔間距C＞=5；
銷(xiāo)孔與模具邊緣D＞=9
因此是安全的
（2）下模板與凹模之間的固定
查表8-32[Ⅳ]，選用GB70-76M6×32 內(nèi)六角形螺釘四個(gè)，35號(hào)鋼，熱處理硬度HRC28-38 ，表面氧化。均勻分布在凹模外緣與形孔間的中間圓線上。
螺孔與模具邊緣A＞=10，螺孔間距C＞=5，因此是安全的。
查表8-36[Ⅳ]，選用d6×40圓柱銷(xiāo)釘四個(gè)，下模板壓入深度為24，凹模部分為16，分別布置在兩個(gè)螺釘中間。銷(xiāo)孔與螺孔間距C＞=5，銷(xiāo)孔與模具邊緣D＞=9，因此是安全的。
（3）定位環(huán)與凹模之間的固定
查表8-33[Ⅳ]，選用GB68-76M3×6.5 沉頭螺釘四個(gè)，擰入凹模深度為4.5，均勻分布在定位環(huán)的中間圓線上。很明顯，這是安全的。
查表8-36[Ⅳ]，選用d3×L10圓柱銷(xiāo)釘二個(gè)，凹模壓入深度為7.5，同樣也是安全的。
（4）卸料螺釘?shù)倪x用
參看表3-28Ⅱ]，軒用M6柱頭螺釘一個(gè)，螺釘長(zhǎng)度L=h+a+H1，式中a=0.5d1=4，H1為彈簧壓縮后高度，因此，L=22+4=26。采用45號(hào)鋼，熱處理后硬度達(dá)HRC43-48。
第三章 工藝方案選擇
汽車(chē)車(chē)門(mén)玻璃升降器外殼件的形狀、尺寸如圖3-1所示，材料為08號(hào)鋼板，板厚1.5mm,中批量生產(chǎn)，打算采用沖壓生產(chǎn)，要求編制沖壓工藝。
3.1 沖壓件的工藝確定
3.1.1 沖壓件的工藝分析
首先必須充分了解產(chǎn)品的應(yīng)用場(chǎng)合和技術(shù)要求，并進(jìn)行工藝分析。汽車(chē)車(chē)門(mén)上的玻璃抬起或降落是靠升降器操縱的。升降器部件裝備簡(jiǎn)圖如圖3-2所示，本沖壓件為其中的外殼5。升降器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)裝在外殼內(nèi)，通過(guò)外殼凸緣上三個(gè)均布的小孔Ф3.2mm用鉚釘鉚接在車(chē)門(mén)座板上。傳動(dòng)軸6以I T11級(jí)的間隙配合裝在外殼件右端孔Ф16.5mm的承托部位，通過(guò)制動(dòng)扭簧3、聯(lián)動(dòng)片9及心軸4與小齒輪11聯(lián)接，搖動(dòng)手柄7時(shí)，傳動(dòng)軸將動(dòng)力傳遞至小齒輪，然后帶動(dòng)大齒輪12，推動(dòng)車(chē)門(mén)玻璃升降。
圖3-1 玻璃升降器外殼、
計(jì) 算 內(nèi) 容
說(shuō) 明
圖3-2 玻璃升降器外殼的裝備簡(jiǎn)圖
外殼采用1.5mm厚度的鋼板沖成，保證了剛度和強(qiáng)度。外殼內(nèi)腔主要配合尺寸為使外殼與座板安裝后，保證外殼承托部位16.5與軸套同軸，三個(gè)小孔3.2與16.5的相互位置要正確，小孔中心圓直徑42為IT10級(jí)。
根據(jù)零件的技術(shù)要求，進(jìn)行沖壓工藝分析，可以認(rèn)為：該零件形狀屬旋轉(zhuǎn)體，是一般帶凸緣圓筒件，d凸/d，h/d都比較適合，拉深工藝性較好。只是圓角半徑偏小些，?22.3，?16.5，16幾個(gè)尺寸精度偏高（均高于表所列尺寸偏差），這可在末次拉深時(shí)采用較高的模具制造精度和較小的模具間隙，并安排整形工序來(lái)達(dá)到。
由于?3.2小孔中心距要求較高精度，按表2—6規(guī)定，需采用高級(jí)沖模（即工作部分采用IT7級(jí)以上制造精度）同時(shí)沖出三孔，且沖孔時(shí)應(yīng)以?22.3內(nèi)孔定位。
該零件底部?16.5mm(見(jiàn)圖2-3)區(qū)段的成行，可有三種方法：一種可以采用階梯拉深后車(chē)去底部，另一種可以采用階梯拉深后沖去底部；再一種可以采用拉深后沖底孔，再翻邊。這三種方法中，第一種車(chē)底的質(zhì)量高，但生產(chǎn)率低，且費(fèi)料高，零件底部要求不高的情況下不宜采用；第二種沖底，要求零件底部的圓角半徑壓成接近清角（R=0），這就需要增加一道整形工序且質(zhì)量不易保證；第三種采用翻邊，生產(chǎn)率較高且省料，翻邊端部雖不如以上的好，但該零件高度21為未注公差尺寸，翻邊完全可以保證要求，所以采用第三種方法是較合理的。
圖3-3 外殼底部的成型方案
a)車(chē)切 b)沖切 c)沖孔翻邊
沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過(guò)程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工藝過(guò)程包括備料—沖壓加工工序—必要的輔助工序—質(zhì)量檢驗(yàn)—組合、包裝的全過(guò)程，但分析工藝性的重點(diǎn)要在沖壓加工工序這一過(guò)程里。而沖壓加工工序很多，各種工序中的工藝性又不盡相同。即使同一個(gè)零件，由于生產(chǎn)單位的生產(chǎn)條件、工藝裝備情況及生產(chǎn)的傳統(tǒng)習(xí)慣等不同，其工藝性的涵義也不完全一樣。這里我們重
點(diǎn)分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性。
3.1.2 零件材料的分析
冷沖壓模具包括沖裁、彎曲、拉深、成形等各種單工序模和由這些基本工序組
成的復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模等各種模具。設(shè)計(jì)這些模具時(shí)，首先要了解被加工材料的力學(xué)性能。材料的力學(xué)性能是進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)各種計(jì)算的主要依據(jù)。故在分析零件沖壓成形工藝，設(shè)計(jì)沖壓模具前，必須要了解和掌握材料的一些力學(xué)性能，以便設(shè)計(jì)?，F(xiàn)將零件材料為08號(hào)鋼的力學(xué)性能主要參數(shù)及其概念敘述如下：
（1）應(yīng)力：材料單位面積上所受的內(nèi)力，單位是N/mm，用Pa表示。10Pa=1MPa；1MPa = 1N/mm；10Pa = 1GPa。
（2）屈服點(diǎn)σs：材料開(kāi)始產(chǎn)生塑性變形時(shí)的應(yīng)力值，單位是N/mm。彎曲、拉深、成形等工序中，材料都是在達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行塑性變形而完成該工序的成形的。經(jīng)查表取σs = 206 MPa。
（3）抗拉強(qiáng)度σb。材料受到拉深作用，開(kāi)始產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)力值，單位是MPa。σb = 294～432MPa。
（4）抗剪強(qiáng)度τb。材料受到剪切作用，開(kāi)始產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)力值，單位是MPa。取τb = 255～333MPa。
（5）彈性模量E。材料在彈性范圍內(nèi)，表示受力與變形的指標(biāo)，彈性模量大，表
示材料受力后變形較小，或者說(shuō)，產(chǎn)生一定的變形需要較大的力。E=194 x 10 MPa。
（6）屈服比σs/σb。是材料的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比，其值越小，表示材料允許的塑性變形區(qū)越大，在拉深工序中，材料的屈服比較小時(shí)，所需的壓邊力和所需
克服的摩擦力相應(yīng)的減小，有利于提高成形極限。
（7）伸長(zhǎng)率δ。在材料性能實(shí)驗(yàn)時(shí)，試件由拉伸試驗(yàn)機(jī)拉斷后，對(duì)接起來(lái)測(cè)量長(zhǎng)度，其伸長(zhǎng)量與原長(zhǎng)度之比稱(chēng)為伸長(zhǎng)率，其數(shù)值用“％”表示，其數(shù)值越大表示材料的塑性越好。經(jīng)查表可得，材料為10號(hào)鋼的伸長(zhǎng)率δ=29％。
綜上所述，對(duì)零件材料8號(hào)鋼的力學(xué)性能分析，主要是為了便于模具設(shè)計(jì)中各參數(shù)的計(jì)算，故在后序的零件模具設(shè)計(jì)中各參數(shù)的計(jì)算均以上面所取的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。
3.1.3 確定工藝方案和模具形式
在沖壓分析的基礎(chǔ)上，找出工藝與模具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與難點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況提出各種可能的沖壓工藝方案，內(nèi)容包括工序性質(zhì)，工序數(shù)目，工序順序及組合方式等，有時(shí)同一種沖壓零件也可能存在多個(gè)可行的方案，通常每種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)從產(chǎn)品質(zhì)量生產(chǎn)效率，設(shè)備占用情況，模具制造的難易程度和模具的使用壽命的高低，生產(chǎn)成本，操作方便與安全程度等方面進(jìn)行綜合分析、比較，確定出適合于現(xiàn)有生產(chǎn)條件的最佳方案，故在一定的條件下，以最簡(jiǎn)單的方法，最快的速度，最少的勞
動(dòng)量，最少的費(fèi)用，可靠的加工出符合圖樣各項(xiàng)要求的零件，在保證加工質(zhì)量的前提下，選擇經(jīng)濟(jì)合理的工藝方案。
確定工藝方案及模具形式：
1、根據(jù)對(duì)沖壓零件的形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果，確定沖壓所需的基本的工序，如落料、沖孔、成型、修邊等。
2、根據(jù)初步工藝計(jì)算，確定工藝數(shù)目，如沖壓次數(shù)、修邊次數(shù)等。
3、根據(jù)個(gè)工序的變形特點(diǎn)、質(zhì)量要求等確定工序順序。
一般可按照下列原則進(jìn)行：
1）、對(duì)沖帶孔的或有缺口的沖裁件，如選用簡(jiǎn)單模，一般先落料，再?zèng)_孔或切口，使用級(jí)進(jìn)模，則先沖空孔或切口后落料。
2）、對(duì)于到孔的拉深件，一般先拉深，后沖孔，但孔的位置在零件底部且孔徑尺寸要求不高時(shí)，也可先沖孔后拉深。
3）、對(duì)于形狀復(fù)雜的拉深件，為便于材料變形和流動(dòng)，應(yīng)先形成內(nèi)部形狀，再拉深外部形狀。
4）、整形或校平工序，應(yīng)在沖壓件基本成型以后進(jìn)行。
4、根據(jù)生產(chǎn)批量和條件（沖壓加工條件和模具制造條件）確定工序組合。生產(chǎn)批量大時(shí)，沖壓工序應(yīng)盡可能組合在一起，用復(fù)合模具；小批量生產(chǎn)用單工序簡(jiǎn)單模。
由于離合器沖壓成形需要的多道工序完成，因此選擇合理的成形工藝方案十分重要，考慮到生產(chǎn)批量大，應(yīng)在生產(chǎn)合格零件的基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
要提高生產(chǎn)成本，應(yīng)該盡量選擇合理的工藝方案，選擇復(fù)合能復(fù)合的工序，但復(fù)合程度太高，模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝調(diào)試?yán)щy，模具成本高，同時(shí)可能降低模具的強(qiáng)度，縮短模具壽命。
根據(jù)零件形狀確定沖壓工序類(lèi)型和選擇工序順序，沖壓該零件需要的基本工序有沖孔、成型、修邊。
工序的組合方案及比較
方案一：1）落料；
2）拉深；
3）成型。
方案二：1）落料與拉深復(fù)合；
2）成型。
方案三：1）落料；
2）拉深與成型復(fù)合。
方案四：1）落料、拉深與成型復(fù)合。
方案一：復(fù)合程度較低，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、調(diào)試容易，但生產(chǎn)道次多，效率低，不適合大批量生產(chǎn)。故很少使用。
方案二：將落料與拉深進(jìn)行復(fù)合，工序少，生產(chǎn)效率較高，但模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，安裝、調(diào)試難于控制，同時(shí)模具強(qiáng)度較低。
方案三：將拉深與成型復(fù)合
方案四：復(fù)合程度最高，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝調(diào)試?yán)щy，模具成本提高，同時(shí)可能降低模具的強(qiáng)度，縮短模具的壽命。
根據(jù)以上四個(gè)沖壓工藝方案的比較，四種沖壓工藝方案各有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，為了提高生產(chǎn)率，保證模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沖壓件尺寸穩(wěn)定、精度高，故在此設(shè)計(jì)中選擇方案四進(jìn)行沖制。
3.1.4 落料尺寸的計(jì)算
由于板料在扎壓或退火時(shí)所產(chǎn)生的聚合組織而使材料引起殘存的方向性，反映到拉深過(guò)程中，就使桶形拉深件的口部形成明顯的突耳。此外，如果板料本身的金屬結(jié)構(gòu)組織不均勻、模具間隙不均勻、潤(rùn)滑的不均勻等等，也都會(huì)引起沖件口高低不齊的現(xiàn)象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外緣進(jìn)行修邊處理。這樣在計(jì)算毛坯尺寸的時(shí)候就必需加上修邊余量然后再進(jìn)行毛坯的展開(kāi)尺寸計(jì)算。
根據(jù)零件的尺寸取修邊余量的值為4.6mm。查表5—7，《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)》
在拉深時(shí)，雖然拉深件的各部分厚度要求發(fā)生一些變化，但如果采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧瑒t其厚度的變化量還是并不太大。在設(shè)計(jì)工藝過(guò)程時(shí)，可以不考慮毛坯厚
度的變化。
毛坯尺寸按公式
…………………………………3.1
所以 mm
3.2確定排樣方案
3.2.1確定排樣、裁板方案
沖裁件在板料、條料或帶料上的布置方法稱(chēng)為排樣。排樣是否合理，直接影響到材料的利用率、零件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命及生產(chǎn)操作方式與安全。因此，在沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)中，排樣是一項(xiàng)極為重要的、技術(shù)性很強(qiáng)的工作。
加工此零件為大批大量生產(chǎn)，沖壓件的材料費(fèi)用約占總成本的60%~80%之多。
因此，材料利用率每提高1%，則可以使沖件的成本降低0.4%~0.5%。在沖壓工作中，節(jié)約金屬和減少?gòu)U料具有非常重要的意義，特別是在大批量的生產(chǎn)中，較好的確定沖件的形狀尺寸和合理的排樣的降低成本的有效措施之一。
由于材料的經(jīng)濟(jì)利用直接決定于沖壓件的制造方法和排樣方式，所以在沖壓生產(chǎn)中，可以按工件在板料上排樣的合理程度即沖制某一工件的有用面積與所用板料的總面積的百分比來(lái)作為衡量排樣合理性的指標(biāo)。同時(shí)屬于工藝廢料的搭邊對(duì)沖壓工藝也有很大的作用。通常，搭邊的作用是為了補(bǔ)充送料是的定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料時(shí)的步距誤差以及送料歪斜誤差等原因而沖出殘缺的廢品，從而確保沖件的切口表面質(zhì)量，沖制出合格的工件。同時(shí)，搭邊還使條料保持有一定的剛度，保證條料的順利行進(jìn)，提高了生產(chǎn)率。這里毛坯直徑?65不算太小，考慮到操作方便，采用單排。
搭邊值得大小要合理選取。根據(jù)此零件的尺寸查表19.1—18，《沖壓模具設(shè)計(jì)》取
a=2，a1=1.5
進(jìn)距 s=D+ a1
=65+1.5
=66.5mm
條料寬度 b=D+2a
=65+2×2
=69mm
板料規(guī)格擬選用： 1.5×900×1800
采用縱裁：裁板條數(shù) n1=B/b=900/69=13條余3mm
每條個(gè)數(shù) n2=(L-a1)/s
=(1800-1.5)/66.5
=27個(gè)余3mm
每板總個(gè)數(shù) n總=n1×n2
=1327
=351個(gè)
板的材料利用率 η總= {[n總（D2-d2）]/L×B}×100%
=[351×(652-112)]/900×1800×100%
=69.5%
采用橫裁：條數(shù) n1=L/b=1800/69=26條余 6mm
每條個(gè)數(shù) n2=(B-a1)/s
=(900-1.5)/66.5
=13個(gè)余34 mm
每板總個(gè)數(shù) n總=n1×n2
=26×13
=338個(gè)
板的材料利用率 η總=[338×(652-112)]/900×1800×100%
=66.5%
由此可見(jiàn)，采用縱裁有較高的材料利用率和有較高的剪裁生產(chǎn)率。
計(jì)算零件的凈重G及材料消耗定額G0
G=A×t×Υ
=[652-112-3×3.22-(542-502)]×10-2×1.5×10-1×7.85
≈33 g
式中Υ為密度，低碳鋼取Υ=7.85g/cm3。
[ ]內(nèi)第一項(xiàng)為毛坯面積，第二項(xiàng)為底孔廢料面積，第三英為三個(gè)小孔面積，（）內(nèi)為切邊廢料面積。
G0=(L×B×t×Υ)/351
=(900×10-1×1.5×1800×10-1×10-1×7.85)/351
=54g=0.054 Kg
其排樣如圖3.1所示：
圖3.1排樣圖
3.3 計(jì)算拉深次數(shù)
在考慮拉深的變形程度時(shí)，必需保證使毛坯在變形過(guò)程中的應(yīng)力既不超過(guò)材料的變形極限，同時(shí)還能充分利用材料的塑性。也就是說(shuō)，對(duì)于每道拉深工序，應(yīng)在毛坯側(cè)壁強(qiáng)度允許的條件下，采用最大的變形程度，即極限變形程度。
極限拉深系數(shù)值可以用理論計(jì)算的方法確定。即使得在傳力區(qū)的最大拉應(yīng)力與在危險(xiǎn)斷面上的抗拉強(qiáng)度相等，便可求出最小拉深系數(shù)的理論值，此值即為極限拉
深系數(shù)。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，極限拉深系數(shù)值一般是在一定的拉深條件下用實(shí)驗(yàn)的方法得出的，我們可以通過(guò)查表來(lái)取值。
該工件拉深一個(gè)過(guò)程，因此可以計(jì)算其拉深系數(shù)來(lái)確定拉深次數(shù)。
其實(shí)際拉深系數(shù)為：
…………………………2.5
材料的相對(duì)厚度為
…………………2.6
凸緣的相對(duì)直徑為
…………………………2.7
凸緣的相對(duì)高度為
……………………………2.8
由表5—21，《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》可以查出 ，表5—22，《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》可以查出 8
因?yàn)橥咕壍南鄬?duì)高度0.2568小于最大相對(duì)高度0.58，且實(shí)際拉深系數(shù)0.58大于最小極限拉深系數(shù)0.48，所以拉深過(guò)程可以一次拉深成功。
2.4拉深沖壓力的計(jì)算
由于該零件為軸對(duì)稱(chēng)件，故不必進(jìn)行壓力中心的計(jì)算。
3.4.1落料過(guò)程
（1）落料力
平刃凸模落料力的計(jì)算公式為
…………………………………………2.9
依據(jù)(P175，《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》 )
式中 P—沖裁力（N）
L—沖件的周邊長(zhǎng)度（mm）
t—板料厚度（mm）
—材料的抗沖剪強(qiáng)度（MPa）
K—修正系數(shù)。它與沖裁間隙、沖件形狀、沖裁速度、板料厚度、潤(rùn)滑情況等多種因素有關(guān)。其影響范圍的最小值和最大值在（1.0～1.3）P的范圍內(nèi)，一般
k取為1.25～1.3。
在實(shí)際應(yīng)用中，抗沖剪強(qiáng)度的值一般取材料抗拉強(qiáng)度的0.7～0.85。為便于估算，通常取抗沖剪強(qiáng)度等于該材料抗拉強(qiáng)度的80%。即
因此，該沖件的落料力的計(jì)算公式為
…………………………………………2.10
（2）卸料力
一般情況下，沖裁件從板料切下以后受彈性變形及收縮影響。會(huì)使落料件梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁后剩下的板料則箍緊在凸模上。從凸模上將沖件或廢料卸下來(lái)所需的力稱(chēng)卸料力。影響這個(gè)力的因素較多，主要有材料力學(xué)性能、模具間隙、材料厚度、零件形狀尺寸以及潤(rùn)滑情況等。所以要精確地計(jì)算這些力是困難的，一
般用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
卸料力
………………………………2.11
式中 F——沖裁力(N)
——頂件力及卸料力系數(shù)，
其值可查（表19.1—12，《沖壓模具設(shè)計(jì)》）取為0.04。
因此
3.4.2、拉深過(guò)程
（1）拉深力
帶凸緣圓筒形零件的拉深力近似計(jì)算公式為
………………………………2.12
式中 —圓筒形零件的凸模直徑（mm）
—系數(shù)，查（表5—3，《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》）取0.8
—材料的抗拉強(qiáng)度（MPa）
因此
（2）壓邊力
壓邊力的大小對(duì)拉深件的質(zhì)量是有一定影響的，如果過(guò)大，就要增加拉深力，因而會(huì)使制件拉裂，而壓邊圈的壓力過(guò)小就會(huì)使工件的邊壁或凸緣起皺，所以壓邊圈的壓力必須適當(dāng)。合適的壓邊力范圍一般應(yīng)以沖件既不起皺、又使得沖件的側(cè)壁和口部不致產(chǎn)生顯著的變薄為原則。壓邊力的大小和很多因素有關(guān)，所以在實(shí)際生產(chǎn)中，可以根據(jù)近似的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。
…………………………………2.13
依據(jù)（P328，《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》）
式中 D—毛坯直徑（mm）
d—沖件的外徑（mm）
q—單位壓邊力（MPa）（表5—20，《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》
q的值取2.5。
所以
（3）頂件力
頂件力的計(jì)算公式可按下式：
= ………………………………………2.14
式中 ——頂件力（N）；
——頂件力系數(shù)；查表2-8 = 0.06
=
= 0.06 x 132257
= 793524
（4）拉深功的計(jì)算
拉深所需的功可按下式計(jì)算
……………………………2.15
依據(jù)（P45，《沖壓工藝模具學(xué)》）
式中 ——最大拉深力（N）
h ——拉深深度（mm）
W——拉深功（N·m）
C——修正系數(shù)，一般取為C=0.6~0.8。
所以
3.4.3成型過(guò)程
采用平頭凸模對(duì)塑性較好的低碳鋼板、軟鋁板進(jìn)行脹形所能達(dá)到的深度h見(jiàn)表2-1《沖壓工藝與模具》。
采用剛性凸模對(duì)平板毛胚進(jìn)行脹形時(shí)所需的脹形力F按下式估算
脹形力
……………………………………2.16
=
式中 L --脹形區(qū)周邊長(zhǎng)度
t --板料厚度
K –考慮變形程度大小的系數(shù)，一般取K=0.7～1
--板料抗拉強(qiáng)度
拉深力出現(xiàn)在落料力之后，因此最大沖壓力出現(xiàn)在沖裁階段，選用落料拉深成型復(fù)合模結(jié)構(gòu)，最大沖壓力為：
Fmax = F +F1 + F2 …………………………2.17
= 299929 + 11997+ 79354
= 391280N
3.5沖壓設(shè)備的選擇
為安全起見(jiàn)，防止設(shè)備的超載，對(duì)于沖裁工序，壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力P應(yīng)大于或等于沖裁時(shí)總沖壓力的1.1～1.3倍。
即：
P≥ （1.1～1.3）Fmax………………………2.18
取 P = 1.3 Fmax
P = 1.3 Fmax
= 508KN
所以可以選擇噸位為630KN以上的壓力機(jī)，考慮到拉深成形的行程比較大，選定壓力機(jī)還應(yīng)參考?jí)毫C(jī)說(shuō)明書(shū)所給出的允許工作負(fù)荷曲線。參照書(shū)末表C-1可選取公稱(chēng)壓力為630KN的開(kāi)式壓力機(jī)，該壓力機(jī)與模具設(shè)計(jì)的有關(guān)參數(shù)為：
表3.1
名稱(chēng)
量值
公稱(chēng)壓力（10KN）
63
發(fā)生公稱(chēng)壓力時(shí)滑塊離下極點(diǎn)距離/mm
8
滑塊行程
固定行程/mm
120
調(diào)節(jié)行程/mm
120
12
標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)（不小于）/（次/min）
70
最大閉合高度/mm
固定臺(tái)和可傾/mm
360
活動(dòng)臺(tái)位置
最低/mm
460
最高/mm
220
閉合高度調(diào)節(jié)量/mm
90
滑塊中心到機(jī)身距離（喉深）/mm
260
工作臺(tái)尺寸/mm
左右
710
前后
480
工作臺(tái)孔尺寸/mm
左右
340
前后
180
直徑
230
立柱間距離（不小于）/mm
340
模柄孔尺寸（直徑x 深度）/mm
Φ50 x 70
工作臺(tái)板厚度/mm
90
3.6 分析比較和確定工藝方案
1． 計(jì)算毛坯尺寸需先確定翻邊前的半成品尺寸。翻邊前是否也需拉成階梯零件？這要核算翻邊的變形程度。
?16.5處的高度尺寸為 h=21-16=5 mm
根據(jù)翻邊公式，翻邊的高度h為
h=D/2(1-K)+0.43r+0.27t
經(jīng)變換后
K=1-2/D（h-0.43r-0.72t）=1-2/18(5-0.43*1-0.72*1.5)=0.61
即翻邊出高度h=5mm時(shí)，翻邊系數(shù)K=0.61
d=D*K=18*0.61=11mm
d/t=11/1.5=7.3,查表5-5，當(dāng)采用圓柱形凸模，用沖孔模沖孔時(shí)，[K]（極限翻邊系數(shù)）=0.50
1.4,屬寬凸緣筒形件
t/D*100
=1.5/65*100
=2.3 由表4-20查得h/d=0.28
而h/d=16/22.3
=0.72>0.28,故一次拉不出來(lái).
當(dāng)d凸/D=54/65
=0.83, t/D*100
=2.3
按表4-22查得
m1=0.4 5
所以d 1 =m 1D
=0.45*65
=29 (mm)
d2/d1=22.3/29
=0.77