軸碗的沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)【落料、拉深預(yù)沖孔翻孔復(fù)合?！?/h1>
軸碗的沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)【落料、拉深預(yù)沖孔翻孔復(fù)合?！?落料、拉深,預(yù)沖孔翻孔復(fù)合模,軸碗的沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)【落料、拉深,預(yù)沖孔翻孔復(fù)合?！?沖壓,工藝,以及,模具設(shè)計(jì),落料,沖孔,復(fù)合
河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
1 緒論
1.1 沖壓工藝的應(yīng)用
沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時，板料毛坯或毛坯的某個部位便會產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對應(yīng)的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。
沖壓生產(chǎn)靠模具與設(shè)備完成加工過程，所以它的生產(chǎn)率高，而且由于操作簡便，也便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化。利用模具加工，可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的、形狀復(fù)雜的零件。
沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需再經(jīng)過機(jī)械工業(yè)加工便可使用。
沖壓加工不一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量切削材料，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約材料。沖壓產(chǎn)品的表面質(zhì)量較好，使用的原材料是冶金工廠大量生產(chǎn)的軋制板料或帶料，在沖壓過程中材料表面不受破壞。
因此，沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量較好而且成本低的加工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點(diǎn)。
沖壓工藝在汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位?，F(xiàn)代各先進(jìn)工業(yè)化國家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。
1.2 沖壓工藝的歷史發(fā)展
我們的祖先早在青銅器時期就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)金屬具有錘擊變形的性能。可以肯定，中國遠(yuǎn)在2400年前已經(jīng)掌握了錘擊金屬以制造兵器和工具的技術(shù)。因?yàn)殇撹F材料在冷態(tài)下進(jìn)行塑性加工需要很大的力和功，所以冷壓鋼鐵的技術(shù)在古代是不可能性廣泛使用的。當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)金、銀、銅等金屬塑性較好，變形時不需要較大的力時，錘擊壓制技術(shù)迅速向金、銀、銅的裝飾品和日用品范圍發(fā)展。在西安的陜西省博物館中陳列的一個漢代（公元前206至公元220）的量器，厚度約2mm，制作精美，花紋細(xì)致，就在今天看來，也算是一個精制品。這充分顯示了我國古代勞動人民高度精巧的手工藝技術(shù)水平。
1.3 沖壓工藝的現(xiàn)狀
改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。
隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。
近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。
1.4 未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢?
（1）工藝分析計(jì)算方法的現(xiàn)代化。例如，生產(chǎn)汽車覆蓋件的沖壓工藝，傳統(tǒng)方法是根據(jù)已有的設(shè)計(jì)資料和設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行對比分析，確定工藝方案和有關(guān)參數(shù)，然后設(shè)計(jì)模具，進(jìn)行試沖，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)和修改，才能轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)。近幾年來，國外有的公司已開始采用有限變形的彈塑性有限元法，對覆蓋件成形過程進(jìn)行計(jì)算模擬，分析應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，從而預(yù)測某一工藝方案的可行性和可能會產(chǎn)生的問題，并將結(jié)果顯示在圖形終端上，供設(shè)計(jì)人員進(jìn)行選擇和修改。這樣，不僅可以節(jié)省昂貴的模具試制費(fèi)用，縮短產(chǎn)品試制周期，而且可以建立符合生產(chǎn)實(shí)際的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法；既促進(jìn)了冷沖壓工藝的發(fā)展，又可以發(fā)揮塑性成形理論對生產(chǎn)實(shí)際的知道作用。
（2）模具設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的現(xiàn)代化。為了加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代，縮短工裝設(shè)計(jì)、制造周期，正在大力開展模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造（CAD/CAM）技術(shù)的研究和應(yīng)用。采用這一技術(shù)，一般可以提高模具設(shè)計(jì)和制造效率2～3倍，模具生產(chǎn)周期可縮短1/2～1/3。發(fā)展這一技術(shù)的最終目標(biāo)，是要達(dá)到模具CAD/CAM一體化，而模具圖紙將只作為檢驗(yàn)?zāi)＞咧?。采用模具CAD/CAM技術(shù)，還可提高模具質(zhì)量，大大減少設(shè)計(jì)與制造人員的重復(fù)勞動，使設(shè)計(jì)者有可能把精力用在創(chuàng)新和開發(fā)上。
（3）沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動華。為了滿足大量生產(chǎn)的需要，沖壓設(shè)備已由單工位低速壓力機(jī)發(fā)展到多工位高速自動壓力機(jī)。一般中小型沖壓件，既可在多工位壓力機(jī)上生產(chǎn)，也可以在高速壓力機(jī)上采用多工位連續(xù)模加工，使沖壓生產(chǎn)達(dá)到高度自動化。大型沖壓件（如汽車覆蓋件）可在多工位壓力機(jī)上利用自動送料和取件裝置，進(jìn)行機(jī)械化流水線生產(chǎn)，從而減輕勞動強(qiáng)度和提高生產(chǎn)率。
（4）為了滿足產(chǎn)品更新?lián)Q代加快和生產(chǎn)批量減小的發(fā)展趨勢，發(fā)展了一些新的成形工藝、簡易模具、通用組合模具以及數(shù)控沖壓設(shè)備和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）等。這樣，就使沖壓生產(chǎn)既可適合大量生產(chǎn)，又可適用于小批量生產(chǎn)。
（5）不斷改進(jìn)板料性能，以提高其成形能力和使用效果。例如，研制高強(qiáng)度鋼板，用來生產(chǎn)汽車覆蓋件；研制新型材料板，用來生產(chǎn)航空構(gòu)件等。
由于沖壓加工的零件形狀、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能的不同，當(dāng)前在生產(chǎn)中所采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。但是，概括起來，可以分成分離工序與成形工序兩大類。
2 沖壓工藝性分析
工件名稱：軸碗
生產(chǎn)批量：大批量
材料：20鋼 厚度t=1.5mm
工件簡圖：如圖1-1所示
圖2—1 工件圖
1.加工這樣的工件，傳統(tǒng)的方法是采用三個工序來完成，即第一個工序是落料，第二個工序是拉深，第三個工序是預(yù)沖孔翻孔成形。采用這種工藝方法需用三套模具，生產(chǎn)效率低；在第二個工序中操作者需將手伸入模具，安全性差；翻孔與外緣的同心度不容易保證。采用復(fù)合模一次完成落料拉深沖孔翻孔工序，這樣能大大提高生產(chǎn)效率，避免了傳統(tǒng)方法難以解決的手進(jìn)入模具的問題，操作方便，安全，沖出的制件質(zhì)量較好。
2、從工件圖上看，該工件形狀簡單且軸對稱，主要尺寸Φ41+0.10的精度為IT11級，材料厚1.5mm，且為20鋼，其沖裁拉深性能較好，則可采用復(fù)合模。
3、該零件底部孔為Φ41+0.10，其精度為IT11級精度另尺寸Φ30+0.430，其精度為IT13級，普通的沖裁工藝均可以保證。
綜上所述，該零件的精度及結(jié)構(gòu)尺寸都能滿足沖壓工藝性的要求，在大批量生產(chǎn)時可以用沖壓加工，沖壓的零件工序?yàn)槁淞?、拉深、預(yù)沖孔翻孔成形。
在此，本人做落料、拉深，預(yù)沖孔翻孔復(fù)合模。
3 主要工藝參數(shù)的計(jì)算
3.1 翻邊工藝分析
計(jì)算毛坯尺寸需先確定翻孔前的半成品尺寸，翻孔是否可以一次翻孔成形，這要核算翻孔的變形程度。
對零件進(jìn)行工藝分析可知，30mm處由內(nèi)孔翻孔成形，翻孔前應(yīng)預(yù)沖孔。42.5mm為圓筒形件拉深件直徑，可以一次拉深成形。工序安排為落料、拉深、沖孔、翻孔等。翻孔前為42.5mm，高7mm，無法蘭圓形制件。
在半成品零件上，沖底孔后進(jìn)行翻孔，工藝計(jì)算包括兩方面的內(nèi)容：一是確定底孔直徑d0；二是核算翻邊高度H。
（1） 計(jì)算毛坯的預(yù)孔直徑
翻孔工藝參數(shù)如3-1圖所示。
圖3-1
d0=D-2(H-0.43r-0.72t)=28.5-2(10-0.43×0.5-0.72×1.5)=11.09
（2） 計(jì)算翻邊高度H
H=0.5D(1- d0/D)+0.43r+0.72t,將翻邊系數(shù)kf=d0/D代入式可得：
H=0.5D(1- kf)+0.43r+0.72t，再將上式中翻邊系數(shù)kf以極限翻邊系數(shù)kfmin代替，可得最大翻邊高度Hmax的計(jì)算式。
Hmax=0.5D(1- kfmin)+0.43r+0.72t=0.5×28.5(1-0.38)+0.43×0.5+0.72×1.5=10.13mm
而翻邊高度H=8.5+1.5=10mm,小于最大翻邊高度，所以能夠一次翻成。翻孔前半成品圖如圖3-2
圖3-2
3.2 修邊余量的確定
在拉深過程中，常用材料機(jī)械性能的方向性，模具間隙不均，板厚變化，摩擦阻力不等及定位不準(zhǔn)等影響；而使拉深件口部或凸緣周邊不齊，必須進(jìn)行修邊，故在計(jì)算毛坯尺寸時應(yīng)按加上修邊余量后的零件尺寸進(jìn)行展開計(jì)算。
h=7-0.75=6.25mm,d=41+1.5=42.5mm。
根據(jù)相對高度h/d=0.15,修邊余量的數(shù)值查表知
所以修邊余量=1 mm
3.3 毛坯尺寸計(jì)算
3.3.1 確定拉深件毛坯尺寸計(jì)算的依據(jù)
由于板料在拉深過程中，材料沒有增減，只是發(fā)生塑性變形。在變形過程中，材料是以一定的規(guī)律轉(zhuǎn)移的，所以應(yīng)滿足以下情況。
1、毛坯的形狀應(yīng)符合金屬在塑性變形時的流動規(guī)律。其形狀一般與拉深件周邊的形狀相似。毛坯的周邊應(yīng)該是光滑的曲線而無急劇的轉(zhuǎn)折，所以，對于旋轉(zhuǎn)體來說，毛坯的形狀無疑是一塊圓板，只要求出它的直徑。
2、拉深前后，拉深件與其毛坯的質(zhì)量不變、體積不變，對于不變薄拉深，其面積基本不變。
3、由于板料具有方向性以及毛坯在拉深過程中的摩擦條件不均勻等因素的影響，拉深后的工件頂端一般都不平齊，需要修邊，所以在毛坯尺寸中，應(yīng)包括修邊余量。
3.3.2 該零件毛坯尺寸的計(jì)算
該零件為形狀簡單的旋轉(zhuǎn)體拉深件的毛坯直徑
在不變薄的拉深中，材料厚度雖有變化，但其平均值與毛坯原始厚度十分接近，因此，毛坯能展開尺寸可根據(jù)毛坯面積與拉深件面積（加上修邊余量）相等的原則求出。
將d1=42.5,h1=h+△h=6.25+1=7.25mm,r=3+0.75=3.75mm代入公式：
毛坯直徑按下式確定:
=
3.4排樣
該工件排樣根據(jù)拉深工序設(shè)計(jì)?？紤]到操作方便及模具結(jié)構(gòu)簡單，故采用單排排樣設(shè)計(jì)，查表得搭邊值a=1.5、，則
條料寬：b=52.5+2a=52.5mm+2×1.5=55.5 mm
條料的進(jìn)距為h=52.5+1.5=54 mm
沖裁單件工件材料的利用率按公式可得：
=
排樣圖如圖3-3所示
圖3-3排樣圖
3.5 確定拉深系數(shù)及拉深次數(shù)
毛坯相對厚度t/D=1.5/52.52.8﹥2,查表可不用壓料圈裝置，但為了保險(xiǎn)起見，首次拉深仍采用壓料裝置。采用壓料裝置后，首次拉深可采用較小的拉深系數(shù)，有利于減少拉深次數(shù)。根據(jù)t/D=2.8%；查得極限拉深系數(shù)m1=0.54，而工件總的拉伸系數(shù)m總=d/D=42.5/52.5=0.80,即m總﹥m1，故工件可一次拉深成形，即可采用落料-拉深復(fù)合沖壓模。
4 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式
4.1 工藝方案的確定
該工件包括落料、拉深兩個基本工序，可以有以下幾種工藝方案：
方案一：先落料、后拉深，再預(yù)沖孔翻孔，采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：落料、拉深、預(yù)沖孔翻孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三：落料、拉深、預(yù)沖孔翻孔級進(jìn)沖壓，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。
除此之外，還有其它方案，這里不再一一列舉。
以上幾種方案：對于方案一，模具要求簡單，但是需要三道或者更多道工序，每道工序都需一套模具，模具套數(shù)過多，生產(chǎn)效率將會降低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求；方案二采用復(fù)合模生產(chǎn)，生產(chǎn)效率較高，復(fù)合模結(jié)構(gòu)雖然較方案一復(fù)雜，但是由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難；方案三生產(chǎn)效率也很高，但零件的沖壓精度稍差。欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，故模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。
通過對上述三種方案的分析比較，該零件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。
4.2 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定
1）正倒裝結(jié)構(gòu)及卸料方式：只有當(dāng)拉深件高度較高時，才有可能采用落料拉深復(fù)合模，因?yàn)闇\拉深件若采用復(fù)合模，落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚過薄，強(qiáng)度不足。本例中凸凹模壁厚b=(52.5-44)/2=4.25mm，大于材料允許的最小壁厚3.2mm,能保證足夠強(qiáng)度，故采用復(fù)合模是合理的。即落料采用正裝式，拉深采用倒裝式。模座下的緩沖器兼作壓邊與頂件裝置，另設(shè)有彈性卸料與剛性推件裝置。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是操作方便，出件暢通無阻，生產(chǎn)效率高。缺點(diǎn)是彈性卸料裝置使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜與龐大，特別是拉深深度大，料厚，卸料力大的情況，需要較多較長的彈簧，使模具結(jié)構(gòu)過分的龐大。所以它適合與拉深深度不太大，材料較薄的情況。
2）送料方式：采用手動送料方式。
3）導(dǎo)向方式：為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于已經(jīng)采用了手工送料方式，為了提高開敞性和導(dǎo)向均勻性，采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。
4）定位裝置：由于該模具采用的是條料，控制條料的送料方向采用擋料銷，與送料垂直的方向上用導(dǎo)料板對料進(jìn)行導(dǎo)正。
5 沖壓設(shè)備的選擇
5.1 沖裁工序總力的計(jì)算
(1)落料力的計(jì)算：
考慮到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動、材料力學(xué)性能及材料厚度偏差等因素的影響，實(shí)際計(jì)算沖裁力時按下面公式：F落=KLtτ
式中 F落—沖裁力（N）；
L—沖裁件剪切周邊長度（mm）；
t—沖裁件材料厚度（mm）；
τ—被沖材料的抗剪強(qiáng)度(MPa)，查手冊表8—7得20鋼的τ=300MPa；
K—系數(shù)，一般取1.3。
F落=1.3×165×1.5×300=96.53KN
（2）沖孔力的計(jì)算：
F沖=1.3××11.09×1.5×300=20.38KN
(3)拉深力的計(jì)算：
可按有壓邊圈的圓筒形件近似計(jì)算，按式得：F=kdtσb
式中：F拉—拉深力（N）；
d—拉深件直徑(mm)；
t—材料厚度(mm)；
σb—材料的強(qiáng)度極限(MPa),查得σb=360MPa；
k—修正系數(shù)；
m=42.5/52.5=0.80,由表查得修正系數(shù)k=0.4，則
F拉=0.4××42.5×1.5×360=28.84KN.
(4)壓邊力的計(jì)算：
壓邊力F壓可用下式計(jì)算：F壓=/4【D2-(d+2rA)2】P
式中：P—單位面積壓料力，值可查表P=2.0MPa；
D—坯料直徑；
d—工序件直徑；
rA—拉深凹模的圓角半徑，凹模圓角半徑可按下式計(jì)算：
rA == ≈3mm
則F壓=/4[52.52-(42.5+2×3)2]×2=0.635KN；
（5）翻孔力的計(jì)算：
F翻=1.1(D-d0)tσs
式中：D—翻孔后空口的中徑；
d0—翻孔前毛坯預(yù)孔直徑；
t—材料厚度；
F翻—翻邊力；
σs—材料的屈服強(qiáng)度，這里σs=250MPa；
代入數(shù)據(jù)得F=1.1(28.5-11.09)×1.5×250=22.56KN.
（6）推件力 F推=nK推F沖
K推—推件力系數(shù),由手冊查得K推=0.55；
n—同時卡在凹模的工件(或廢料)數(shù),其中
n=h/t，而h≧6，則n≧4，取n=4.
h—凹模刃部直壁洞口高度（mm），
t—料厚( mm)
F推=4×0.55×20.38=44.8kN
（7）卸料力 F卸=K卸F落
由表2—8查得K卸=0.04；F卸=0.04×96.53=3.86kN
則工序總力F總= F落+F沖+F拉+F壓+F翻+F推+F卸
=96.53+20.38+28.84+0.635+22.56+44.8+3.86=218KN.
5.2 初選壓力機(jī)
由于復(fù)合模的特點(diǎn)，為防止設(shè)備超載，可按公稱壓力F壓≧（1.6-1.8）F總選擇壓力機(jī)，查手冊，初選公稱壓力為350KN的開式壓力機(jī)，型號JA21-35,其有關(guān)技術(shù)參數(shù)為：
公稱壓力/KN：350
滑塊行程/mm：130
滑塊行程次數(shù)/（次/min）:50
最大閉合高度/mm：220
連桿調(diào)節(jié)長度/mm：60
工作臺尺寸/mm： 前后：380 左右: 610
工作臺孔徑/mm： 前后：200 左右: 290 直徑：260
模柄孔尺寸/mm： 直徑： 50 深度：70
5.3 壓力中心的計(jì)算
模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會使合理的間隙得不到保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，甚至損壞模具。
由工件圖可知，為簡單的對稱沖裁件，其壓力中心位于沖裁件輪廓圖形的幾何中心上。
6 模具主要零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
6.1 工作零部件刃口尺寸的計(jì)算
6.1.1落料凸凹模刃口尺寸計(jì)算
由于工件外形結(jié)構(gòu)簡單，尺寸精度要求不高，落料外形時，凸、凹模采用分別加工法。
設(shè)工件尺寸為D0-Δ，根據(jù)以上原則，應(yīng)先確定凹模尺寸，使凹模標(biāo)稱尺寸接近或等于工件的最小極限尺寸，再減去凸模尺寸，保證最小合理間隙。
DA=(Dmax-xΔ)+ δA0；
DT=( DA-Zmin)0-δT；
DA ,DT—落料凸、凹模尺寸；
Dmax—落料件的最大極限尺寸；
Δ—工件制造公差；
Zmin—最小合理間隙；
X—磨損系數(shù)；
δT、δA—凸、凹模制造公差；
由表查得Δ=0.3；Zmax=0.240， Zmin=0.132，
對于落料尺寸52.50-0.3的凸、凹模偏差查表得：δT=+0.030，δA=-0.020；
則Zmax- Zmin =0.108
又由表查得：x=0.5,
則DA=(Dmax-xΔ)+ δA0=(52.5-0.5×0.3)+ 0.030=52.35+ 0.030
DT=( DA-Zmin) 0-δT=（52.35-0.132）0-0.02=52.280-0.02
校核: |δT|+|δA|=0.05﹤Zmax- Zmin(滿足間隙公差條件)。
6.1.2 沖孔凸凹模刃口尺寸計(jì)算
設(shè)工件尺寸為11.09+ 0.180，以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，由表查得Zmax=0.240，Zmin=0.132
則Zmax- Zmin =0.108
對于沖孔尺寸11.09+ 0.180的凸、凹模偏差查表得：δT=-0.02，δA=+0.020；
又由表查得：x=0.75,
則dT=( dmin+ xΔ) 0-δT=（11.09+0.75×0.18）0-0.02=11.2250-0.02
dA=(dT+Zmin)+ δA0=(11.225+0.132) + 0.020=11.357+ 0.020
校核: |δT|+|δA|=0.04﹤Zmax- Zmin(滿足間隙公差條件)。
6.1.3拉深凸、凹模尺寸的計(jì)算
（1）凸、凹模間隙的計(jì)算
拉深間隙是指單邊間隙，即Z=（dA-dT）/2,間隙過小會增加摩擦力，使拉深件容易拉裂，且易擦傷制件表面，降低模具壽命。間隙過大則對坯料的校直作用小，影響制件的尺寸精度。
此件拉深模采用壓邊裝置，經(jīng)工藝計(jì)算一次就能拉深成形，故間隙為
Z=1.05t=1.05×1.5=1.575mm.
（2）凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算
對于制件一次拉深成型形的拉深模，其凸模和凹模的尺寸及公差應(yīng)按制件的要求確定。此工件要求的是內(nèi)形尺寸，設(shè)計(jì)凸、凹模時應(yīng)以凸模尺寸為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，間隙取在凹模上，即：
凸模尺寸：dT=(d+0.5Δ)0-Δ/4=(41+0.5×0.1) 0-0.025=41.050-0.025mm
凹模尺寸：dA=（dT +2Z）+Δ/40=(41.05+2×1.575)+0.0250=44.2+0.0250 mm
式中 dA ,dT—落料凸、凹模尺寸；
Z—單邊間隙；
Δ—拉深件尺寸公差；
(3) 凸、凹模圓角半徑的計(jì)算
a:凹模圓角半徑ra. 一般來說，大的ra可以降低拉伸系數(shù)，還可以提高拉深件的質(zhì)量，所以ra應(yīng)盡可能取大些，但ra過大，拉深時板料將過早地失去壓邊，有可能出現(xiàn)拉深后期起皺。凹模圓角半徑根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
rA == ≈3mm
式中： ra—凹模圓角半徑；
D—坯料直徑；
d—凹模內(nèi)徑；
t—板料厚度；
b:凸模圓角半徑rt：rt對拉深變形的影響，不像ra那樣影響拉深的全過程，但rt過大或過小同樣對防止起皺和拉裂及降低極限拉深系數(shù)不利。故rt的合理取值應(yīng)不小于（2-3）t，只有變形程度較小時，才允許rt=2t. 取rt=3mm.
注：在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，拉深凸、凹模圓角半徑應(yīng)選取比計(jì)算值略小的數(shù)值，這樣便于在試模調(diào)整時逐漸加大，直到拉出合格的制件為止。
6.1.4翻邊凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算
為保證翻孔凸緣挺直，凸模與凹模之間的間隙Z/2一般略小于材料厚度，查表知翻邊凸、凹模之間的單面間隙Z/2=1.1mm。
對于尺寸300-0.43為外形尺寸，則翻邊模以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，由表查得Zmax=0.240，Zmin=0.132
則Zmax- Zmin =0.108
又由凸、凹模偏差查表得：δT=-0.02，δA=+0.025；
又由表查得：x=0.5,
則DA=(Dmax-xΔ)+ δA0；
=（30-0.5×0.43）+0.0250=29.785+0.0250
則翻邊凸模的尺寸為：DT=( DA-Z) 0-δT=（29.785-2.2）0-0.02=27.5850-0.02
6.2 工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
6.2.1落料凹模的設(shè)計(jì)
落料凹模采用整體式，用普通機(jī)械加工制造，選用凸臺式凹模，安裝凹模在模架上的
位置時，要依據(jù)壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。凹模裝與下模座上時，由于下模座孔口較大因而使凹模工作時承受彎曲力矩，若凹模高度H及模壁高度C不足時，會使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破壞。但由于凹模受力復(fù)雜，很難按理論方法精確計(jì)算，對于非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的凹模一般不作強(qiáng)度核算，可用經(jīng)驗(yàn)公式確定其尺寸。
凹模高度H=KB
凹模壁厚C=（1.5-2）H
式中B—凹?？椎淖畲髮挾萴m，但不小于15mm
C—凹模壁厚，mm,指刃口至凹模外形邊緣的距離
K—系數(shù)，查表知K=0.25
凹模高度H=KB=0.25×65=16.25mm
按表取標(biāo)準(zhǔn)值32mm；
凹?？走吘嗖楸碇獮?0 mm ；
凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.7~2.0）d（d螺孔直徑）,
螺孔到凹?？椎木嚯x一般取b>2d，取b=30 mm。
當(dāng)H≧32 mm時，螺孔大小可取M10或M12。
凹模長度L=65+2×30=125；
查得標(biāo)準(zhǔn)圓形凹模周邊尺寸為D×H=160×32 mm,結(jié)構(gòu)如圖：
圖6-1
6.2.2沖孔凸模的設(shè)計(jì)
φ11.225的沖孔凸模，依據(jù)設(shè)計(jì)的基本形式及原理圖，沖孔凸模為圓形，具體的結(jié)構(gòu)可根據(jù)具體的需要而定，沖孔凸模采用B形圓凸模，其總長可跟據(jù)具體的設(shè)計(jì)按如下方式計(jì)算： L=h1+h2+h
式中 L—凸模長度， mm
h1—凸模固定板高度，mm
h2—卸料板高度，mm
h3—工件高度，mm
h4—凸模再深入凹模鑲塊的高度mm
沖孔凸模的長度:L=25+16+15.5+3.5=60mm;
其結(jié)構(gòu)如圖：
圖6-2
6.2.3拉深凸模的設(shè)計(jì)
拉深凸模為尺寸較大的圓形凸模，其結(jié)構(gòu)尺寸如圖：
圖6-3
6.2.4翻邊凹模的設(shè)計(jì)
圖6-4
6.2.5凹模鑲塊（翻邊凸模、沖孔凹模）的設(shè)計(jì)
圖6-5
6.2.6凸凹模（落料凸模、拉深凹模）的設(shè)計(jì)
圖6-6
6.3 定位裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
6.3.1 固定擋料銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
擋料銷（又稱定位銷）主要用于定位，保證條料有準(zhǔn)確的送料距，擋料銷有多種形式，分別用與不同的場合，本模具采用圓柱擋料銷，一般裝在凹模上，且它的固定部分和工作部分的直徑相差較大，因而不致削弱凹模的強(qiáng)度。這種擋料銷制造簡單，一般用于帶固定和彈壓卸料板的模具中。
擋料銷一般用45鋼制造；熱處理硬度44-48HRC。當(dāng)料厚3mm以下時，擋料銷的高度可高于料厚1mm左右，而當(dāng)料厚5mm以上時，擋料銷的高度可低于料厚1-2mm。
選取標(biāo)準(zhǔn)件(B/T7649.10)如圖：
圖6-7 固定擋料銷的結(jié)構(gòu)
選用直徑d=φ8m，h=2mm材料為45鋼A型固定擋料銷（JB/T7649.10—94）
6.4 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用
選擇模架尺寸時要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮，一般在長度和寬度上都應(yīng)比凹模大30-40mm，模板厚度一般等于凹模厚度的1-1.5倍，選擇模架時還要注意模架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系，例如模架與壓力機(jī)工作臺孔的關(guān)系，模座的寬度應(yīng)比壓力機(jī)工作臺孔的孔徑每邊約大40-50mm，沖壓模具的閉合高度應(yīng)大于壓力機(jī)的最小裝模高度，小于壓力機(jī)的最大裝模高度等。
由凹模周界可以選取標(biāo)準(zhǔn)模架，凹模周界D=160,閉合高度h1=180mm 模架選用中等精度，中、小尺寸沖壓件的后側(cè)導(dǎo)柱模架，從右向左送料，操作方便。
上模座：L×B×H=160×160×40 GB/T 2855.5
下模座：L×B×H=160×160×45 GB/T 2855.6
導(dǎo) 柱：d×L=28×160 GB/T 2861.1
導(dǎo) 套：d×L×D=28×70×38 GB/T 2861.6
最小閉合高度：160
最大閉合高度：200
模具閉合高度
H閉=174.5mm
可見該模具閉合高度滿足所選開式壓力機(jī)350KN的閉合高度。Hmax(220)-5mm﹥174.5mm﹥Hmin(160)+10mm。
圖6-8 后側(cè)導(dǎo)柱模架
1-下模座 2-導(dǎo)柱 3-導(dǎo)套 4-下模座
6.5 卸料裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
6.5.1 打桿的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
打桿的設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此打桿如圖
圖6-9
6.5.2 卸料螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
卸料板上設(shè)置4個卸料螺釘，公稱直徑為8mm,螺紋部分為M6×10mm。卸料螺釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸凹模端面0.4mm，又誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整[2]。
卸料螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用10×86 GB699—88
6.5.3 卸料板的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
彈性卸料板具有卸料與壓料的雙重作用，多用于沖制薄料，使工件的平面度提高，借助
彈簧橡膠等彈性裝置卸料，常兼起壓邊、壓料裝置或凸模導(dǎo)向。
查手冊：卸料板孔和凸模的單邊間隙Z/2=（0.1-0.2）t（t為材料厚度，mm），彈性卸料
板的厚度H從表中選取為16mm，卸料板的寬度為125-200mm,在此取160mm。
查得卸料板孔與凸模的單邊間隙Z/2=0.15，型孔與凸模的配合為H7/H6。
圖6-10
6.5.4 彈簧的選取
卸料彈簧的選用原則及步驟：
1） 根據(jù)總卸料力F卸估計(jì)擬用彈簧個數(shù)n，算出每個彈簧所承受的負(fù)荷F預(yù)。
即F預(yù)=F卸/n.
2)根據(jù)F預(yù)的大小，從標(biāo)準(zhǔn)中初選彈簧規(guī)格，使所選用的彈簧的最大工作負(fù)荷Fj大于F預(yù)，
即Fj＞F預(yù)。
3） 所選彈簧的最大工作負(fù)荷Fj和最大工作負(fù)荷的總變形量hj出該彈簧的特性曲線。
4） 檢查彈簧最大允許壓縮量，如果滿足下列條件，則彈簧選得合適。
即hj≧h預(yù)+hI+h修磨
式中 h預(yù)—彈簧預(yù)壓縮量；
hI—料板工作行程，一般取料厚加1mm。
h修磨—凹模修磨量，一般取4-10mm。
沖模中常用的圓柱螺旋壓縮彈簧是用60Si2Mn或碳素彈簧鋼絲卷制而成的，熱處理硬度為43-48HRC，彈簧兩端拼緊并磨平。
1）根據(jù)模具安裝位置，擬選用6個彈簧，則每個彈簧的負(fù)荷為：
F預(yù)=F卸/n=3860/6=643N
2） 查表，并考慮到模具結(jié)構(gòu)尺寸，初選彈簧參數(shù)為：d=5,D2=28,t=8.79, Fj=964，h0=85,n=8.5,hj=28.8,L=924.【規(guī)格標(biāo)記為：彈簧 5×28×85】
3)彈簧的特性曲線如圖所示
圖6-11
Fj=964N ； hj=28.8mm
h預(yù)=(hj/Fj)×F預(yù)=（28.8/964）×643=19.2mm.
3） 檢查彈簧最大壓縮量是否滿足上述條件：
h預(yù)+hI+h修磨=19.2+2.5+5=26.7mm
hj=28.8mm﹥26.7mm；故所選彈簧是合適的。
7 模具總裝圖及其工作過程分析
7.1 模具工作過程分析
將條料沿導(dǎo)料銷平放在凹模面上，并沿導(dǎo)料銷向前送進(jìn)，接觸到擋料銷時停止送進(jìn)，壓力機(jī)滑塊帶著上模下行，首先由凸凹模21完成落料，緊接著由凸模29和凸凹模21進(jìn)行拉深，之后，由12，28，10完成預(yù)沖孔并翻孔成形。然后上?；爻?，落料后的條料由卸料板卸下，成形的工件在回程中由頂出器9將工件打下。
7.2 模具總裝圖
圖7-1
1-下模座；2-限位器；3-導(dǎo)柱；4-導(dǎo)套；5-上模座；6-卸料板；7-彈簧；8-圓柱銷；9-頂出器；10-凹模；11-固定板；12-凸模；13-打桿；14-模柄；15-推板；16-連接推桿；17-內(nèi)六角螺釘；18-卸料螺釘；19-墊板；20-凸凹模；21-固定板；22-支架；23-墊塊；24-托桿；25-凹模鑲塊；26-凸模；27-內(nèi)六角螺釘；28-壓料器；29-擋料銷；30-內(nèi)六角螺釘；31-凹模
模具材料的選用
31
凹模
1
45鋼
30
內(nèi)六角螺釘
4
GB70—85
29
擋料銷
2
T8
28
壓料器
1
45鋼
27
內(nèi)六角螺釘
4
GB70—85
26
凸模
1
45鋼
25
凹模鑲塊
1
45鋼
24
托桿
4
35鋼
23
墊塊
2
35鋼
22
支架
2
35鋼
21
固定板
1
40
20
凸凹模
1
45鋼
19
墊板
1
40
18
卸料螺釘
4
GB70—85
17
內(nèi)六角螺釘
4
16
連接推桿
3
40
GB70—85
15
推板
1
40
14
模柄
1
45鋼
13
打桿
1
40
12
凸模
1
45鋼
11
固定板
1
40
10
凹模
1
45鋼
9
頂出器
1
T10
8
圓柱銷
4
GB/T2861.1—90
7
彈簧
6
60SiMnA
GB70—85
6
卸料板
1
40
5
上模座
1
HT200
GB/T2855.1—90
4
導(dǎo)套
2
20
GB/T2861.1—90
3
導(dǎo)柱
2
20
GB/T2861.1—90
2
限位器
2
40
1
下模座
1
HT200
GB/T2855.1—90
序號
名稱
件數(shù)
材料
備注
8 結(jié)論
用了半個月的時間本人終于把畢業(yè)設(shè)計(jì)全部完成，本人所做的題目是落料拉深沖孔翻邊復(fù)合模，在這半個月忙碌的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我感覺到自己收獲了很多，它讓我對沖壓模有了更加深刻的了解，通過這次實(shí)際操作，使我能夠綜合運(yùn)用各種沖壓模具設(shè)計(jì)資料上的知識，懂得了在遇到難題時該如何去查找資料來解決問題，進(jìn)一步鞏固、加深和拓寬所學(xué)知識。
通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，我逐步樹立了正確的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)了創(chuàng)新意識，熟悉掌握沖壓模具設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，培養(yǎng)了分析問題和解決問題的能力；通過設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖以及運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊等有關(guān)設(shè)計(jì)資料，進(jìn)行了全面的沖壓模具設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練。
在設(shè)計(jì)的過程中，雖然本人盡心盡力的去追求完全的正確答案，但由于個人的水平有限，有很多地方做得還是不夠好，還有以下幾個地方需要自己有待提高：
1、對沖壓模具結(jié)構(gòu)的了解和掌握還有待提高，特別是對一些特殊結(jié)構(gòu)的模具。
2、對沖壓模具工藝的計(jì)算能力還要再提高，因?yàn)檫@一直都是沖壓模具設(shè)計(jì)的一個要點(diǎn)和難點(diǎn)。
3、對沖壓模具資料的視野還不夠開闊，這還要靠以后自己一點(diǎn)一滴的積累。
4、電腦知識與專業(yè)知識的結(jié)合還要進(jìn)一步的提高。例如在用CAD畫裝配圖時不是太熟練等等。
以上這些缺點(diǎn)，我會在以后的學(xué)習(xí)和工作過程中努力改正，歷練自己，提高自己，因?yàn)槲乙恢眻?jiān)信“沒有最好，只有更好”，同時更加希望老師在對本人的畢業(yè)設(shè)計(jì)審核時給予指正！
致謝
在這忙碌的半個月中，當(dāng)我在完成設(shè)計(jì)的稿件時，心里一直都在想寫一些什么的內(nèi)容來表達(dá)感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是你們的幫助讓我在學(xué)習(xí)中不斷的進(jìn)步；是你們的幫助讓我把這三年大學(xué)的生活畫上了一個完美的句號。但當(dāng)我想用文字來表達(dá)對你們的感謝時，卻發(fā)現(xiàn)是那樣的蒼白無力，因?yàn)榍а匀f語也表達(dá)不完心中的感激之情，唯有用心的去記住并用自己蒼白無力的文字寫下這些讓我尊重的師長的名字。
感謝翟德梅、丁海老師，是你們讓我懂得了模具設(shè)計(jì)與制造的基礎(chǔ)；感謝原紅玲、韓艷艷老師，是你們把我領(lǐng)進(jìn)了沖壓模設(shè)計(jì)的殿堂；感謝楊占堯老師、于智宏老師，是你們讓我掌握了各種的專業(yè)知識；感謝蘇光老師，是你讓把我?guī)нM(jìn)了金屬工藝學(xué)的天堂，并有幸能在你的帶領(lǐng)下完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，是你們辛勤的勞動才讓我懂得今天的專業(yè)知識，是你們的醇醇教導(dǎo)才讓我三年的時間沒有荒廢。
感謝母?！幽蠙C(jī)電高等?？茖W(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。
感謝和我在一起進(jìn)行課題研究的同窗葛海倩、于亞兵等同學(xué)，和他們在一起討論、研究使我受益匪淺。
最后，我非常慶幸在三年的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并再次感激師友的教誨和幫助！
參考文獻(xiàn)
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