有凸緣圓筒形件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)

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1、 1 緒 論 目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)?shù)穆浜螅饕蚴俏覈跊_壓基礎(chǔ)理論及成型工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大。 1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀 我國沖壓模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年我國模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有2萬多家，從業(yè)人員約50多萬人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004年模具產(chǎn)值530億元。進(jìn)口模具18.13億美元，出口模具4.91億美元，分

2、別比2003年增長18%、32.4%和45.9%。進(jìn)出口之比2004年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá)13.2億美元，為凈進(jìn)口量較大的國家 在2萬多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。近年來，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。 雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。低檔模具過剩，高檔模具供不應(yīng)求，甚至有的依賴

3、進(jìn)口，因此，模具企業(yè)必須找準(zhǔn)自己的弱點(diǎn)，盡快縮短與國外的差距。 (1)體制不順，基礎(chǔ)薄弱 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進(jìn)行之中，但總體來看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)，再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。 (2)人才嚴(yán)重不足，科研開發(fā)及技術(shù)攻關(guān)方面投入太少 模具行業(yè)是技術(shù)密集、資金密集的產(chǎn)業(yè)，隨著時代進(jìn)步和技術(shù)發(fā)展，能掌握和運(yùn)用新技術(shù)的人才異常短缺，高級模具鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊缺。由于模具企業(yè)效益欠佳及對科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)不夠重視，因而總體來看模具

4、行業(yè)在科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)方面投入太少，民營企業(yè)貸款困難也影響許多企業(yè)的技術(shù)改造，致使科技進(jìn)步不大。 (3)工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低 雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。 (4)專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，

5、專業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占45%左右，其余為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。 (5)模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后 模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進(jìn)口鋼相比，無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。 1.1.2　國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢 巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十

6、多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面: (1) 模具日趨大型化； (2)在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)； (3).模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)； (4).在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)； (5).提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率； (6).發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)； (7). 模具的精度將越來越高； (8).模具研磨拋光將自動化、智能化； (9).研究和應(yīng)用模具的高速測

7、量技術(shù)與逆向工程； (10).開發(fā)新的成形工藝和模具。 1.2　國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，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著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。近幾年，全球模具市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場年交易總額為600～650億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模

8、具年總產(chǎn)值的三分之一。 國外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例占到50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機(jī)械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的90%，可見其規(guī)模效益。 隨著時代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國每個職工平均每年

9、創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多15～20萬美元，有的達(dá)到 25～30萬美元。 國外先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國才達(dá)到45％。 1.3　有凸緣圓筒形件多次拉深模具設(shè)計(jì)與制造 1.3.1 有凸緣圓筒形件多次拉深模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路 拉深是沖壓基本工序之一，它是利用拉深模在壓力機(jī)作用下，將平板坯料或空心工序件制成開口空心零件的加工方法。它不僅可以加工旋轉(zhuǎn)體零件，還可以加工盒形零件及其他形狀復(fù)雜的薄壁零件，但是，加工出來的制件的精度都很底。一般情況下，拉深件的尺寸精度應(yīng)在IT13級以下，不宜高于IT11級。 有凸緣圓筒形件是最典型的拉深件，其工作過

10、程很簡單就一個拉深，根據(jù)計(jì)算確定它不能一次拉深成功.因此，需要多次拉深。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度,改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度的同時,還要注意保證導(dǎo)柱和導(dǎo)套的強(qiáng)度. 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度可根據(jù)拉深凸模與拉深凹模工作配合長度決定．設(shè)計(jì)時可能高度出現(xiàn)誤差，應(yīng)當(dāng)邊試沖邊修改高度。 只有加強(qiáng)拉深變形基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準(zhǔn)確、實(shí)用、方便的計(jì)算方法，才能正確地確定拉深工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決拉深變形中出現(xiàn)的各種實(shí)際問題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。 1.3.2有凸緣圓筒形件多次拉深模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度 1.了解目前國內(nèi)

11、外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間15天； 　 2.確定工藝規(guī)程，所用時間5天； 　　3.模具的設(shè)計(jì)，所用時間30天； 4.模具的調(diào)試，所用時間5天。 2 有凸緣圓筒形件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì) 2.1拉深件工藝性分析 工 件 圖： 如圖所示 生產(chǎn)批量： 大量 材 料： 08鋼 厚 度： 2mm 圖1 制件圖 此工件為有凸緣圓筒形件，要求零件尺寸標(biāo)注在外形，零件尺寸厚度不變。此工件的形狀滿足拉深工藝要求，可用拉深工序加工。 各圓角r=3.5＞2t，滿足拉深對圓角半徑的要求。為IT13級，滿

12、足拉深工序?qū)ぜ墓畹燃壱蟆? 08鋼拉深性能良好。 此零件的拉深次數(shù)可由下列工序計(jì)算來確定。 2.1.1計(jì)算毛坯尺寸 =76mm,d=(34-1.5)mm=32.5mm,由凸緣的相對直徑/d=76 mm/32.5 mm=2.34，查表4.3.2[6]得修邊余量△R=2.5 mm，因零件底部圓角半徑r與凸緣圓角半徑R相等，即r=R時，有凸緣筒形件的毛坯直徑： D= d=32.5mm,H=(54.5-1.5)mm=53mm,R=3.5mm代入上式中，得毛坯的直徑為： D==111mm 2.1.2確定是否用壓邊圈 因?yàn)閠／D100%=1.35＜1.5

13、，=0.53＜0.6，由表4.4.4[6]查得需要用壓料裝置。首次拉深時一般采用平面壓邊裝置。再次拉深時，采用筒形壓邊圈。一般來說再次拉深所需要的壓邊力較小，而提供壓邊力的彈性力卻隨著行程而增加，所以要用限位裝置。 首次拉深 再次拉深 圖2 壓邊圈各次拉深采用形式 2.1.3判斷能否一次拉成 工件總的拉深系數(shù)=d/D=32.5 mm/111 mm =0.29 ,工件總的拉深相對高度H/d=53 mm/32.5 mm =1.63. 由/d=81mm/32.5mm=2.49,t

14、/D100=1.5mm/111mm100=1.35,查表4.5.2[6]得，有凸緣圓筒形件第一次拉深的極限拉深系數(shù)=0.38； 由表4.5.1[6]查得，有凸緣圓筒形件首次拉深的極限相對高度/=0.3,由于＜，H/d＞/，故此工件不能一次拉出。 2.1.4試制訂首次拉深系數(shù) 取首次/=1.1，查表4.4.1[6]得=0.53，而第一次拉深系數(shù) = /D，則第一次拉深的半成品直徑為 =0.53111mm=58.83mm(調(diào)整為60mm)。 第一次拉深的凹模圓角半徑用下式計(jì)算 =0.8 將D=111mm,=60mm,t=1.5mm代入上式得，凹模的圓角半徑=

15、0.8mm=6.997mm,則=+t/2=(6.997+1.5／2)mm=7.747mm,取=8mm,并取=,則==8mm,根據(jù)工件圓角重新調(diào)整凸、凹模的圓角，取為==8-1.5/2=7.25mm. 為了以后的拉深不使已拉深好的凸模變形，第一次拉深要將坯料多拉入凹模所需要量的5%，則需對坯料作相應(yīng)的放大。過程如下： 圖b)所示為第一次拉深的半成品，其凸緣的圓環(huán)面積A環(huán)，由公式求得： =[-（+2）2] 將=81mm,=60mm,=8mm代入上式，則： =[812-（60+28）2] =785 工件的面積應(yīng)等于毛坯的面積，由下列公式求得：

16、 =D2=1112 =12321 被拉入凹模的面積應(yīng)等于： =-=11536 若多拉入5%的料進(jìn)入凹，則被拉入凹模的面積 ＇=1.05=12112.8 ， 使擴(kuò)大的毛坯面積為： ＇=1.05+=12112.8+785 =12897.8 故擴(kuò)大后的坯料直徑為： D＇===113.6mm 由下式可求得半成品的高度，因圓角半徑=，則： =( D＇2- )+0.43(+) 將D＇=113.6mm,=81mm,=60

17、mm, ==8mm代入上式，得到第一次拉深的高度為： =（113.62-812）mm+0.4316mm=33mm 工件的第一次相對高度=33mm/60mm=0.55 由表4.5.1[6]查得有凸緣圓筒形件第一次拉深的最大高度=0.65，因?yàn)椤?，所以第一次拉深直徑?0 mm選擇合理。 2.1.5確定拉深次數(shù) 1.計(jì)算直徑 由于有凸緣圓筒形件在以后各次拉深中的拉深系數(shù)可由表4.4.1[6]選取，且取值應(yīng)略大些。 根據(jù)毛坯的相對高度(t/D)100=(1.5mm/113.6 mm) 100=1.32,由表4.4.1可取值為=0.76，=0.79，= 0.84，=0.88。

18、 各次拉深時半成品的直徑為： ==0.7660mm=45.6mm（調(diào)整為47mm） ==0.7947mm=37.13mm（調(diào)整為40mm） ==0.8440mm=33.6mm（調(diào)整為36mm） ==0.8836mm=31.68mm＜34mm。 選定為工件的直徑34mm。 2.計(jì)算圓角半徑 以后各次的凹模圓角半徑 =（0.6～0.8） 第二次拉深的凹模圓角半徑=0.67.25≈4.3mm，==4.3mm。 則第二次拉深的工件尺寸為：=4.3+1.512≈5mm。 同理，第三次拉深的模具圓角半徑==3.25 mm

19、，工件的尺寸為r=4mm。 第四次拉深的模具圓角半徑==3.25mm，半成品的圓角半徑取為4mm。 最后一次拉深，凸、凹模的圓角半徑應(yīng)取工件的圓角半徑值，即==3.5mm。 3.計(jì)算高度 第二次拉深時，多拉3%的材料，第一次余下2%的材料返到凸緣上。 =[2-（+2）2] =[812-（47+25）2]=3312， =-=D2- =1112-3312=9009， 若多拉入3%的料進(jìn)入凹模，則被拉入凹模的面積： ＇=1.03=9279.27， 使擴(kuò)大的毛坯面積為： ＇=＇+=9279.

20、27+3312 =12591.27， 故擴(kuò)大后的坯料直徑為： D＇===112mm 則第二次拉深時半成品的高度為： =(-2)+0.432 =(1122-812)mm+0.4325mm =36mm 第三次多拉入1.5%的材料，第二次余下1.5%的材料返回到凸緣上， =[2-（+2）2] =[812-（40+24）2]=4257， =-=D2- =1112-4257=8064， ＇=1.03=8305.92， ＇=＇+=8305.92+4257

21、 =12562.92， D＇===112mm 則第三次拉深時半成品的高度為： =(-2)+0.432 =(1122-812)mm+0.4324mm =41mm 第四次多拉入1%的材料，第三次余下0.5%的材料返回凸緣上。 =[2-（+2）2] =[812-（36+24）2]mm2=4625 ， =-=D2- =1112-4625=7696， ＇=1.03=7926.88， ＇=＇+=7926.88+4625 =12551.88， D＇===112mm

22、 則第四次拉深時半成品的高度為： =(-2)+0.432 =(1122-812)mm+0.4324mm =45mm ==53mm 各半成品的外形總高用：+1.5mm，分別為： =34.5mm，=37.5mm，=42.5mm，=46.5mm，=54.5mm。 2.1.6畫出拉深工序圖 畫出各次拉深件的簡圖，便于設(shè)計(jì)各次拉深模，可避免設(shè)計(jì)拉深模時，將重要尺寸搞錯。如果拉深次數(shù)較少，也不用畫出工序圖。本次拉深簡圖如下圖所示： 圖3 有凸緣圓筒形拉深件的工序圖 2.2工藝方案的確定 根據(jù)制件的工藝分析,知道制件是個帶凸緣筒形拉深件。

23、所以它的基本工序有：落料、拉深。 根據(jù)這兩個基本工序可擬出三種方案： 方案一：先落料、后拉深。采用兩個單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料--拉深復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：拉深級進(jìn)沖壓。采用級進(jìn)模生產(chǎn) 比較三種方案，方案一：模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足工件大批量生產(chǎn)的要求。方案二：只需一副模具，生產(chǎn)效率高，盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。方案三：也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，但模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，操作不方便。對上述三種方案的分析比較，該工件若能一次拉深，則其沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。 第一步是落料，然后進(jìn)行五次拉深

24、。由于本工件采用了圖一的拉深過程，而且每次拉深都有余料返回凸緣，為了去掉筒壁上的壓痕和凸緣上的波紋，須加一次整形工序，最后是修邊。 2.3必要的工藝計(jì)算 2.3.1排樣計(jì)算 這里毛坯直徑Ф111mm不算太小，考慮到操作方便，排樣采用單排。采用側(cè)壓裝置，查參考文獻(xiàn)[6]取其搭邊數(shù)值： 圖4 排樣圖 條料兩邊a=1.2mm，進(jìn)距方向a1=1.0mm，條料與導(dǎo)料板之間的間隙c=0.5mm。 進(jìn)距h=D+a1=111+1.0=112mm 條料寬度b=D+2a+C=111+21.2+0.5≈114mm 板料規(guī)格查參考文獻(xiàn)[2]選用1.523003000的鋼板 裁板條數(shù) 每條個數(shù) 每

25、板總個數(shù) 材料利用率=72.9% 2.3.2計(jì)算壓邊力，拉深力 為了解決拉深過程中的起皺問題，生產(chǎn)實(shí)際中的主要方法是在模具結(jié)構(gòu)上采用壓料裝置。 壓邊圈產(chǎn)生的壓邊力大小應(yīng)適當(dāng)，太小，防皺效果不好；太大，則會增大傳力區(qū)危險斷面上的拉應(yīng)力，從而引起材料嚴(yán)重變薄甚至拉裂。因此，實(shí)際應(yīng)用中，在保證變形區(qū)不起皺的前提下，盡量選小的壓邊力。 因?yàn)楸局萍禽S對稱零件，所以不用計(jì)算壓力中心。 1.計(jì)算壓邊力 由表4.4.6[6]中公式計(jì)算第一次拉深的壓邊力為： P值由表4.4.5[6]查得P=3Mpa。 =[D2-（+2）2]P=[113.62-（60+28）2]mm23Mpa =16789

26、N； 以后各次的壓邊力為： =（2 -2）P=（602-472）mm23Mpa=3276N； =（2 -2）P=（472-402）mm23Mpa=1434N； =（2 -2）P=（402-362）mm23Mpa=716N； =（ 2-2）P=（362-342）mm23Mpa=330N； 2.計(jì)算拉深力 拉深力按式4.4.8[6]計(jì)算。 F=Kπdtσb 由表4.4.6[6]查出因數(shù)K。 ===0.54，=1.00； ===0.78，=0.78； ===0.83，=0.76； ===0.85，=0.70； ===0.98，=0.50；

27、 則各次拉深力為： =（13.14601.5440）N=124344N =（0.783.14471.5440）N=75974.18N =（0.763.14401.5440）N=63000.96N =（0.703.14361.5440）N=52224.48N =（0.503.14341.5440）N=35230.8N 3.計(jì)算公稱壓力 按式4.4.13[6]計(jì)算壓力機(jī)公稱壓力。 ≥1.6（F+） 代入各次的壓邊力，拉深力，得： ≥226KN，≥127KN，≥103KN，≥85KN，≥57KN。 2.3.3模具工作部分尺寸的計(jì)算 1.拉深模的間隙 拉深間隙對拉深過程有

28、較大的影響。它不僅影響拉深件的質(zhì)量與尺寸精度，而且影響拉深模的壽命以及拉深是否能夠順利進(jìn)行。因此，應(yīng)該綜合考慮各種影響因素，選取適當(dāng)?shù)睦铋g隙值，既可保證工件的要求，又能使拉深順利進(jìn)行。 由表4.8.2[6]有壓料圈拉深時單邊間隙值查得，／2=／2=／2=1.2t=1.21.5mm=1.8mm，／2=1.1t=1.11.5mm=1.65mm，／2=1.05t=1.051.5mm=1.575mm。 因此各次拉深間隙為：=3.6mm，=3.6mm，=3.6mm，=3.3mm，=3.15mm。 2.拉深模的圓角半徑 凸模、凹模的選用在制件拉深過程中有著很大的作用。凸模圓角半徑的選用可以大些，

29、這樣會減低板料繞凸模的彎曲拉應(yīng)力，工件不易被拉裂，極限拉深因數(shù)會變小些；凹模的圓角半徑也可以選大些，這樣沿凹模圓角部分的流動阻力就會小些，拉深力也會減小，極限拉深因數(shù)也會相應(yīng)減小。但是凸、凹模的圓角半徑也不易過大，過大的圓角半徑，就會減少板料與凸模和凹模端面的接觸面積及壓邊圈的壓料面積，板料懸空面積增大，容易產(chǎn)生失穩(wěn)起皺。 ==（8-0.75）mm=7.25mm ==（5-0.75）mm=4.25mm ====（4-0.75）mm=3.25mm = ==3.5mm 3.凸、凹模工作部分的尺寸和公差 對于多次拉深，工序件尺寸無需嚴(yán)格要求，前四次拉深以凹模為基準(zhǔn)，模具的制造公差按IT1

30、0級選取，由式4.8.16[6]計(jì)算出各次凹模的尺寸為：=mm，=mm，=mm，=mm。 由式4.8.17[6]計(jì)算出各次凸模的尺寸為： =mm，=mm，=mm，=mm。 第五次拉深是最后一次拉深，由于要求零件尺寸標(biāo)注在外形，因此以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，模具按IT8級選取公差。由式4.8.12 [6]、式4.8.13[6]計(jì)算出模具的尺寸為： =（Dmax-0.75△=（34-0.750.3）mm=33.78mm =（Dmax-0.75△-=（34-0.750.3-3.15）mm=30.405mm 2.4模具總體設(shè)計(jì) 2.4.1模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合沖壓，所以模

31、具類型為落料拉伸復(fù)合模。 2.4.2定位方式的選擇 因?yàn)樵撃＞呤褂玫氖菞l料，所以導(dǎo)料采用導(dǎo)料板，送進(jìn)步距控制采用擋料銷。 2.4.3卸料、出件方式的選擇 模具采用固定卸料，彈性打件，并利用裝在壓力機(jī)工作臺下的標(biāo)準(zhǔn)緩沖器提供壓邊力。 2.4.4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)合模采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。 2.5主要零部件的設(shè)計(jì) 2.5.1拉深凹模 內(nèi)、外形尺寸和厚度已由前面的計(jì)算確定；拉深凹模需要有三個螺釘與上模座固定，還需要兩個與上模座同時加工的銷釘孔。 2.5.2拉深凸模 拉深凸模的外形尺寸（工作尺寸）由前面的計(jì)算確定。它需要

32、三個螺紋孔，以便與下模座固定。拉深凸模上一般開有通氣孔，這樣會使卸料容易些，否則凸模與工件由于真空狀態(tài)而無法卸料。查表，本凸模通氣孔的直徑為Ф5mm。 2.5.3打板 一般與打桿聯(lián)合使用，屬于剛性卸件裝置，靠兩者的自重把工件打出來。打板與拉深凹模間隙配合。 圖10-1 打板 2.5.4壓邊圈 在拉深工序中，為保證拉深件的表面質(zhì)量，防止拉深過程中材料的起皺，常采用壓邊圈用合適的壓邊力使毛坯的變形區(qū)部分被壓在凹模平面上，并使毛坯從壓邊圈與凹模平面之間的縫隙中通過，從而制止毛坯的起皺現(xiàn)象。 壓邊圈的內(nèi)形與拉深凸模間隙配合，外形套有半成品制件。一般與頂

33、件桿(四根)、橡皮等構(gòu)成彈性卸料系統(tǒng)。 2.5.5導(dǎo)柱、導(dǎo)套 對于生產(chǎn)批量大、要求模具壽命高的模具，一般采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套來保證上、下模的導(dǎo)向精度。導(dǎo)柱、導(dǎo)套在模具中主要起導(dǎo)向作用。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用間隙配合。根據(jù)沖壓工序性質(zhì)、沖壓的精度及材料厚度等的不同，其配合間隙也稍微不同。因?yàn)楸局萍暮穸葹?.5mm，所以采用H7/f7。 2.5.6固定擋料銷 固定擋料銷的設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此擋料銷如圖6 選用直徑φ20mm，h=4mm材料為45鋼A型固定擋料銷GB/T1214。 根據(jù)分析選用廢料孔前端定位時擋料銷位置如圖7： 廢料孔前端定位時擋料銷位置 圖6 固定擋料銷的結(jié)構(gòu)

34、 ——擋料銷與導(dǎo)正銷的間距，mm dr——凸凹模的直徑，mm d——擋料銷的直徑，mm ——搭邊，mm =（66.7+20）/2+1=44.35mm 圖7固定擋料銷的位置 2.5.7選用模架、確定閉合高度及總體尺寸 由于拉深凹模外形尺寸較大，為了工作過程穩(wěn)定，選用后側(cè)導(dǎo)柱模架。 上模座：12512535 下模座：12512545 導(dǎo) 柱：22150 導(dǎo) 套：228533 =150mm, =190mm 模具的閉合高度=+++=35+40+45+45=165mm 式中：

35、—凹模厚度，=40mm； 　　　—壓邊圈的厚度，＝45mm； —上模座的厚度，＝35mm； —下模座的厚度，＝45mm； 由上述計(jì)算模具的閉合高度=165mm，壓力機(jī)所允許模具的最小厚度=150mm，最大厚度=190mm，即模具滿足的安裝條件。 ≤≤ 2.6壓力機(jī)的選定 壓力機(jī)的工作行程需要考慮工件的成形和方便取件。壓力機(jī)的類型選擇，主要根據(jù)沖壓性質(zhì)，生產(chǎn)批量大小，制件的幾何形狀尺寸，精度要求以及安全操作因素來確定。本設(shè)計(jì)的制件屬于大批量，精度中等，外形輪廓一般但是需要壓邊裝置，保證壓力的可靠性以及制件的精度。因此，工作行程根據(jù)拉深力的計(jì)算結(jié)果和工件的高度，選擇壓力機(jī)

36、： 由于拉深力很大，所以首次拉深：J23-31.5。同樣，選擇第二次拉深：J23-16；第三次拉深：J23-16；第四次拉深：J23-10；第五次拉深：J23-6.3． 2.7模具總裝圖 圖示為本工件的落料與首次拉深復(fù)合模。 圖8模具總裝圖 說明：五次拉深模具都是在單動壓力機(jī)上拉深，采用標(biāo)準(zhǔn)后座模架，壓邊圈是通過頂件桿由氣墊來壓邊的，氣墊的壓邊提供的壓邊力恒定，是較為理想的彈性壓邊裝置。由限位圈來防止壓邊圈被頂出，盡量減小壓邊面積，以增大單位壓邊力。模具仍為倒裝結(jié)構(gòu)，由打桿頂出工件。 其工作過程是：模具在工作時，將前一道工序拉深后所得的半成品坯件套在壓邊圈上。凹模

37、裝在上模，凸模裝在下模。待凹模隨上模下降時，首先將坯件壓住，然后坯件和壓邊圈同時向下推，凸模逐漸露出壓邊圈，而將坯料上端一部分材料壓入凹模內(nèi)，使坯件在凸、凹模作用下，產(chǎn)生塑性變形而制成所要求的零件。 當(dāng)凹模隨上?；厣龝r，零件制品在打料塊及打料桿的作用下，將其從凹模內(nèi)推出。而壓邊圈在緩沖器系統(tǒng)作用下又回到原位，準(zhǔn)備下一次拉深。 2.8加工工藝卡 機(jī)械加工工藝過程卡1 機(jī)械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零（部）件圖號 2 產(chǎn)品名稱 墊片落料拉深復(fù)合模 零（部）件名稱 落料凹模 共（1）第（1）頁 材料牌號 Cr12MoV 毛坯 種類 棒料 毛坯外型尺寸

38、 φ150x450+4㎜ 每個毛坯可制件數(shù) 1 每臺 件數(shù) 1 備注 工序號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 車間 工段 設(shè)備 工 藝 裝 備 工時 準(zhǔn)終 單件 05 下料 鋸割下料Φ150㎜45㎜ 下料車間 鋸床 0.5 10 車 端面 模具車間 車床 20. 15 磨 磨平面 模具車間 磨床 10 20 劃線 模具車間 5 25 鉗工 鉆螺孔及銷孔 模具車間 6 30 熱處理 淬火，回火60~

39、64HRC。 熱處理車間 2 35 磨內(nèi)孔 模具車間 磨床 15 40 平磨 磨上下面，基準(zhǔn)面，對90 模具車間 磨床 6 45 鉗工 裝配 模具車間 20 設(shè)計(jì)日期 審核日期 標(biāo)準(zhǔn)化日期 會簽 日期 標(biāo)記 記數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更該文件號 機(jī)械加工工藝過程卡2 機(jī)械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零（部）件圖號 8 產(chǎn)品名稱 墊片落料拉深復(fù)合模 零（部）件名稱 拉深凸模 共（1

40、）第（1）頁 材料牌號 T10A 毛坯 種類 棒料 毛坯外型尺寸 φ60x500+4㎜ 每個毛坯可制件數(shù) 1 每臺 件數(shù) 1 備注 工序號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 車間 工段 設(shè)備 工 藝 裝 備 工時 準(zhǔn)終 單件 05 下料 鋸割下料Φ60㎜50㎜ 下料車間 鋸床 0.5 10 車 端面 模具車間 車床 20. 15 磨 磨平面 模具車間 磨床 10 20 劃線 模具車間 5 25 鉗工 鉆螺孔及銷孔

41、 模具車間 6 30 熱處理 淬火，回火60~64HRC。 熱處理車間 2 35 線切割 模具車間 線切割 15 40 平磨 磨上下面，基準(zhǔn)面，對90 模具車間 磨床 6 45 鉗工 裝配 模具車間 20 設(shè)計(jì)日期 審核日期 標(biāo)準(zhǔn)化日期 會簽 日期 標(biāo)記 記數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更該文件號 結(jié) 束 語 有凸緣圓筒形件屬于簡單拉深件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計(jì)算確定

42、本制件是多次拉深成的，然后相應(yīng)選取各次拉深時的壓力機(jī)。本設(shè)計(jì)主要是首次拉深模具的設(shè)計(jì)，需要計(jì)算拉深時的間隙、工作零件的圓角半徑、尺寸和公差，并且還需要確定模具的總體尺寸和模具零件的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。 由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測，分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時候才可以減少廢品的產(chǎn)生。 有凸緣圓筒形件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡單，要保證零件的順利加工和取件，必須有足夠的高度，以達(dá)到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡單，它可以相應(yīng)的簡化了模具結(jié)構(gòu)。便以以后的操作、調(diào)整和維護(hù)。 有凸緣圓筒形件拉深模具的設(shè)計(jì)，是理論

43、知識與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對理論知識做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識到，要想做為一名合理的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識新技術(shù)，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。  參 考 文 獻(xiàn) [1] 模具實(shí)用技術(shù)叢書編委主編.沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.6 ：141～146 [2] 馮炳堯，韓泰榮，蔣文森編著.模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊（第二版）.上海科學(xué)技術(shù)出版社，1999，10 [3] 陳于萍，高曉康編著.互換性與測量技術(shù).北京：高等教育出版社

44、，2002，9 [4] 翟德梅，段維峰主編.模具制造技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.5 [5] 陸宇主編.實(shí)用注塑模具設(shè)計(jì).北京：中國輕工業(yè)出版社，1997.10 [6] 劉建超，張寶忠主編.沖壓模具設(shè)計(jì)與制造.北京：高等教育出版社，2004.6 目 錄 1 緒 論 1 2 有凸緣圓筒形件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì) 6 2.1拉深件工藝性分析 6 2.1.1計(jì)算毛坯尺寸 6 2.1.2確定是否用壓邊圈 7 2.1.3判斷能否一次拉成 7 2.1.4試制訂首次拉深系數(shù) 8 2.1.5確定拉深次數(shù) 9 2.1.6畫出拉深工序圖 13 2.2工藝方案的確定 14

45、 2.3必要的工藝計(jì)算 15 2.3.1排樣計(jì)算 15 2.3.2計(jì)算壓邊力，拉深力 16 2.3.3模具工作部分尺寸的計(jì)算 18 2.4模具總體設(shè)計(jì) 19 2.4.1模具類型的選擇 19 2.4.2定位方式的選擇 19 2.4.3卸料、出件方式的選擇 20 2.4.4導(dǎo)向方式的選擇 20 2.5主要零部件的設(shè)計(jì) 20 2.5.1拉深凹模 20 2.5.2拉深凸模 20 2.5.3打板 20 2.5.4壓邊圈 21 2.5.5導(dǎo)柱、導(dǎo)套 21 2.5.6固定擋料銷 21 2.5.7選用模架、確定閉合高度及總體尺寸 22 2.6壓力機(jī)的選定 22 2.7模具總裝圖 23 2.8加工工藝卡 24 結(jié) 束 語 27 致 謝 28 參 考 文 獻(xiàn) 29 29