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XXXX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
題 目:圓筒形件落料拉深切邊正裝復(fù)合模具設(shè)計(jì)
年級、 專業(yè):
姓 名:
學(xué) 號:
指 導(dǎo) 教 師:
完 成 時(shí) 間:
摘 要
隨著模具制造的技能化逐步向科學(xué)化發(fā)展，逐漸由以前手動方式發(fā)展為利用軟件等高科技方式來輔助設(shè)計(jì)的完成。冷沖模是其中的一種。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是在模具專業(yè)理論教學(xué)之后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。是對所學(xué)知識的一次總檢驗(yàn)，是走向工作崗位前的一次實(shí)戰(zhàn)演習(xí)。其目的是，綜合運(yùn)用所學(xué)課程的理論和實(shí)踐知識,設(shè)計(jì)一副完整的模具訓(xùn)練、培養(yǎng)和提高自己的工作能力。鞏固和擴(kuò)充模具專業(yè)課程所學(xué)內(nèi)容，掌握模具設(shè)計(jì)與制造的方法、步驟和相關(guān)技術(shù)規(guī)范。熟練查閱相關(guān)技術(shù)資料。掌握模具設(shè)計(jì)與制造的基本技能，如制件工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計(jì)算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計(jì)資料，繪圖及編寫設(shè)計(jì)技術(shù)文件等。
沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合工廠的設(shè)備、人員等實(shí)際情況，從零件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本、勞動強(qiáng)度、環(huán)境的保護(hù)以及生產(chǎn)的安全性各個方面綜合考慮，選擇技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、使用安全可靠的工藝方案和模具，以使沖壓件的生產(chǎn)在保證達(dá)到設(shè)計(jì)圖樣上的各項(xiàng)技術(shù)要求，盡可能降低沖壓的工藝成本和保證安全生產(chǎn)。
本文闡述了沖壓復(fù)合模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作過程，通過工藝分析，采用落料拉深切邊工序，通過沖壓力、拉深力、頂件力、卸料力等計(jì)算，確定模具類型。該模具采用中間導(dǎo)柱圓形模架，左右兩邊的導(dǎo)柱和導(dǎo)套采用同一型號。落料凹模采用整體結(jié)構(gòu)，廢料從凸凹模的開槽中卸出。本模具性能可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低勞動強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。
關(guān)鍵詞：
工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計(jì)算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計(jì)資料，繪圖及編寫設(shè)計(jì)技術(shù)文件等。
目 錄
摘 要 2
序 言 4
第一章、模具工藝分析及工藝方案的確定 7
1.1.沖壓成形工藝分析 7
1.1.1.明確設(shè)計(jì)任務(wù)，收集相關(guān)資料 7
1.1.2.沖壓工藝性分析 9
1.2.沖壓工藝方案的制定及模具結(jié)構(gòu)類型 9
第二章、模具主要工藝設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算 10
2.1.毛坯尺寸和主要參數(shù)的計(jì)算 10
第三章、設(shè)計(jì)前計(jì)算 12
3.1.確定排樣裁板方式及材料利用率 12
3.1.1.排樣方式 12
3.1.2.搭邊與料寬 12
3.1.3.裁板方法 13
3.1.4.材料的利用率 14
3.2.確定沖模類型及結(jié)構(gòu)形式 14
3.3.工序壓力、壓力中心的計(jì)算和壓力機(jī)的選擇 14
3.3.1.工序壓力的計(jì)算 14
3.3.2.沖壓力計(jì)算 14
3.4.計(jì)算模具壓力中心 16
3.5.壓力機(jī)的選擇 16
3.6.壓力機(jī)的校核 17
3.6.1.閉合高度的校核 17
3.6.2.工作臺面尺寸的校核 18
3.6.3.滑塊行程的校核 18
第四章、模具主要工作部分尺寸計(jì)算 19
4.1模具主要工作部分的設(shè)計(jì) 19
4.1.1.落料拉伸模 19
4.1.2.模架的選用 21
4.2.計(jì)算模具主要工作部分的刃口尺寸 22
4.2.1.刃口尺寸的計(jì)算原則 22
4.2.2.刃口尺寸的計(jì)算及公差的確定 23
4.3.沖裁間隙的調(diào)整 24
第五章、模具總裝 25
設(shè)計(jì)總結(jié) 26
參考文獻(xiàn) 27
序 言
模具是機(jī)械制造中技術(shù)先進(jìn)、影響深遠(yuǎn)的重要工藝裝備,它具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件質(zhì)量優(yōu)良、工藝適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、航天、航空、輕工、電子、電器等行業(yè)，更是汽車制造的四大工藝之一。
模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，受到國家和企業(yè)的高度重視，發(fā)達(dá)國家有“模具工業(yè)是進(jìn)入富裕社會的源動力”的說法，由此可見其受重視的程度。在當(dāng)代，“模具就是經(jīng)濟(jì)效益”的觀念已經(jīng)被越來越多的人接受。模具的技術(shù)水平在很大程度上取決于人才的整體水平，而模具技術(shù)水平的高低，又決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益以及新產(chǎn)品的開發(fā)能力，因此模具技術(shù)已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。
模具技術(shù)未來發(fā)展趨勢主要是朝信息化、高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展。因此從設(shè)計(jì)技術(shù)來說，發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用，并持續(xù)提高效率，特別是板材成型過程的計(jì)算機(jī)模擬分析技術(shù)。模具CAD、CAM技術(shù)應(yīng)向宜人化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，并提高模具CAD、CAM系統(tǒng)專用化程度。
我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國發(fā)經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復(fù)雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進(jìn)口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場竟?fàn)幖ち摇?
模具制造技術(shù)迅速發(fā)展，已成為現(xiàn)代制造技術(shù)的重要組成部分。在現(xiàn)代化工業(yè)進(jìn)程中，模具的地位及其重要性越來越被人們所重視，一個國家模具工業(yè)技術(shù)水平的高低，直接代表著這個國家工業(yè)設(shè)計(jì)制造水平的技術(shù)水平，它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。
沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進(jìn)行變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程。 沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。與機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。
沖模制造是根據(jù)模具結(jié)構(gòu)、模具材料、尺寸精度、形位精度、工作特性和使用壽命等項(xiàng)要求，綜合考慮各方面的特點(diǎn)，并充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的一切特長，正確選擇加工方法和裝配方法，選出最佳加工方案，制定出合理的沖模加工工藝規(guī)程的過程。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是一種綜合性的訓(xùn)練，也是一個重要的專業(yè)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，它綜合性強(qiáng)，應(yīng)用知識面寬。隨著社會主義市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品增多，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，市場競爭激烈。模具作為一種工具已廣泛地應(yīng)用在各行各業(yè)之中。模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。在國民經(jīng)濟(jì)的各個工業(yè)部門都越來越多地依靠模具來進(jìn)行生產(chǎn)加工。模具已成為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。模具已成為當(dāng)代工業(yè)的重要手段和工藝發(fā)展方向之一?，F(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)效益的提高，在很大程度上取決于模具的發(fā)展和技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平。
為了更進(jìn)一步加強(qiáng)我們的設(shè)計(jì)能力，鞏固所學(xué)的專業(yè)知識，在畢業(yè)之際，特安排了此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)計(jì)也是我們專業(yè)在學(xué)完基礎(chǔ)理論課，技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的基礎(chǔ)上，所設(shè)置的一個重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。
本次設(shè)計(jì)的目的：
一、 綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)的理論與生產(chǎn)實(shí)際知識，進(jìn)行一次沖壓模設(shè)計(jì)的實(shí)際訓(xùn)練，從而提高我們獨(dú)立工作能力。
二、 鞏固復(fù)習(xí)三年以來所學(xué)的各門學(xué)科的知識，以致能融貫通，進(jìn)一步了解從模具設(shè)計(jì)到模具制造整個工藝流程。
三、 掌握模具設(shè)計(jì)的基本技能，如計(jì)算、繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料和手冊，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。
由于本人設(shè)計(jì)水平有限，經(jīng)驗(yàn)不足，錯誤難免，敬請老師批評、指導(dǎo)，不勝感激。
第一章、模具工藝分析及工藝方案的確定
1.1.沖壓成形工藝分析
1.1.1.明確設(shè)計(jì)任務(wù)，收集相關(guān)資料
沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖壓，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時(shí)保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實(shí)際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個工件。沖壓、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。
沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強(qiáng)度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強(qiáng)比低；加工硬化性低。
在實(shí)際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗(yàn)，如拉深性能試驗(yàn)、脹形性能試驗(yàn)等檢驗(yàn)材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。
模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計(jì)和制造需要較多的時(shí)間，這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。 模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級進(jìn)模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于減少沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進(jìn)沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。
沖壓件的工藝性是指沖壓件在沖壓加工中的難易程度。所謂沖壓工藝性好是指能用普通的沖壓方法，在模具壽命和生產(chǎn)率較高、成本較低的條件下得到質(zhì)量合格的沖壓件。因此，沖壓件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度等級、材料及厚度等是否符合沖壓的工藝要求，對沖壓件質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)效率有很大的影響。
沖壓工藝設(shè)計(jì)應(yīng)在研究設(shè)計(jì)任務(wù)，分析設(shè)計(jì)題目，了解原始數(shù)據(jù)和工作條件，明確設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求的條件下，收集﹑調(diào)查﹑研究并掌握有關(guān)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的原始資料的基礎(chǔ)上的基礎(chǔ)上進(jìn)行，做到有目的的設(shè)計(jì)，避免盲目性。工藝設(shè)計(jì)的原始資料主要包括如下內(nèi)容：
圖1 產(chǎn)品圖
（1）沖壓件的產(chǎn)品圖及技術(shù)要求
零件圖如設(shè)計(jì)任務(wù)書中所示的零件圖。技術(shù)條件應(yīng)明確合理。由此可對拉深件的結(jié)構(gòu)，尺寸大小，精度要求以及裝配關(guān)系，實(shí)用性能等有全面了解，以便制定工藝方案，選擇模具類型和確定模具精度。
（2）生產(chǎn)類型
生產(chǎn)類型是企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)程度的分類，一般分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)、小批量生產(chǎn)，該零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。
（3）生產(chǎn)組織形式
生產(chǎn)類型不相同，零件和產(chǎn)品的組織形式，采用的技術(shù)措施和達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果會不同。
（4）工藝裝備
大批量的的采用專用夾具，標(biāo)準(zhǔn)附件，標(biāo)準(zhǔn)刀具和萬能量具，靠劃線和試切法達(dá)到精度要求。
1.1.2.沖壓工藝性分析
（1）材料：選取圓筒形件為用于容器類零件，所選材料為純鉬，屈服極限是385MPa，抗拉強(qiáng)度1400MPa，抗剪強(qiáng)度200-300MPa，具有很好的可沖壓性，其具有良好的沖壓性能。
（2）結(jié)構(gòu)形狀：沖裁件內(nèi)，外形要盡量避免尖銳清角。該工件為無凸緣形拉伸件，拉深高度不大。預(yù)計(jì)一次拉伸能夠?qū)崿F(xiàn)，不過具體拉伸系數(shù)需要經(jīng)過計(jì)算得出結(jié)果。
1.2.沖壓工藝方案的制定及模具結(jié)構(gòu)類型
確定工序數(shù)量的基本原則是：在保證工件加工質(zhì)量，生產(chǎn)效率和經(jīng)效益的前提下，工序數(shù)量應(yīng)盡可能地減少。
該零件精度要求較高，故采用復(fù)合模。
該零件加工需先落料，然后拉深，然后切邊等3道工序，現(xiàn)考慮實(shí)際模具設(shè)計(jì)數(shù)量太多，建議采用復(fù)合模，沖壓工序中，落料拉伸切邊復(fù)合模，所以，本次設(shè)計(jì)建議選用一副模復(fù)合模來設(shè)計(jì)。工序少，模具成本低，沖壓次數(shù)少，沖壓成本也降低，比較合理。
第二章、模具主要工藝設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算
2.1.毛坯尺寸和主要參數(shù)的計(jì)算
零件圖如下圖所示, 該零件加工需先落料，然后拉深，該零件為典型的凸緣拉伸件，根據(jù)等面積原則采用解析法求毛坯直徑。
拉伸件毛坯展開尺寸，通常按毛坯面積等于制件面積的原則確定。
拉伸件的毛坯尺寸，很難預(yù)先精確地計(jì)算，這是因?yàn)槔旒诓吭诶爝^程中厚薄程序，隨毛坯退火與否、壓邊力的大小、凸凹模間隙以及變形程度等因素有關(guān)。因此難以保持拉伸件完全均勻一致的高度，通常需要修邊，將不平齊的部分切去。所以在計(jì)算毛坯之前，要在拉伸件上增加切邊余量。
根據(jù)工件相對高度H/d=12/20.79=0.5772，查表的修邊余量為1.2，切邊余量通過切邊模切除，保證產(chǎn)品外圓直徑。所以拉深件切邊之前是帶凸緣的，計(jì)算展開尺寸時(shí)需要按帶凸緣件公式計(jì)算。
計(jì)算產(chǎn)品展開尺寸
公式是D×D=d1×d1－3.44d×r +4dH
其中：D——展開尺寸
d1——凸緣直徑，20.79+0.08+0.08+1.2+1.2=23.35mm，
d——拉伸直徑，20.79+0.08=20.87mm，
r——拉伸圓角，r0.2
H——拉伸高度，12
經(jīng)過實(shí)際計(jì)算D×D=d×d－3.44d×r +4dH
=23.35×23.35-3.44×20.87×0.2+4×20.87×12
=1532.6239
D=39.1487
此尺寸目前是待定，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)需調(diào)節(jié)，本次設(shè)計(jì)按39計(jì)算。
展開圖紙如下圖所示：
圖2 展開圖
拉伸次數(shù)的確定
判斷能否一次拉伸
H/d=12/20.79=0.5772
(t/D) ×100=0.205
m=d/D=0.535
根據(jù)以上數(shù)據(jù)查表得首次拉伸系數(shù)m1=0.51，由于m1＜0.535（實(shí)際拉伸系數(shù)），故能一次拉伸成型，另外根據(jù)數(shù)據(jù)查表，首次拉伸的最大相對高度H1/d1=0.62-0.8，由于0.62＞0.5772，也能說明能一次拉伸成型。
第三章、設(shè)計(jì)前計(jì)算
3.1.確定排樣裁板方式及材料利用率
3.1.1.排樣方式
沖壓件在配料上的布置方式稱為排樣。合理的確定產(chǎn)品的排樣方式、坯料形式及尺寸，能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量、材料利用率、沖壓效率和模具壽命，同時(shí)便于沖壓操作。
按照材料的利用情況，排樣方式分為三種：
（1）有廢料排樣 產(chǎn)品與產(chǎn)品之間、產(chǎn)品與坯料邊緣之間均有搭邊。
（2）少廢料排樣 僅在產(chǎn)品與產(chǎn)品（或產(chǎn)品與坯料邊緣）之間有搭邊
（3）無廢料排樣 產(chǎn)品與產(chǎn)品之間、產(chǎn)品與坯料邊緣之間均無搭邊。
根據(jù)零件圖可以選取少廢料排樣。這種排樣利用率高，用于某些精度要求不是很高的沖裁件排樣。
按照產(chǎn)品在坯料上的布置方式分類，排料方式可以分為直排、斜排、多排、對排、混排等。根據(jù)零件圖可以選取為直排排樣。
3.1.2.搭邊與料寬
搭邊是指排樣時(shí)產(chǎn)品與產(chǎn)品之間、產(chǎn)品與坯料之間留下的余料。它可以補(bǔ)償坯料的定位誤差，保證模具具有足夠的強(qiáng)度，使條料具有足夠的剛度，以便送料。
綜合考慮材料的力學(xué)性能和厚度，及零件的外形尺寸和排樣方式，初步選取搭邊值為工件間a1=1.0mm，工件側(cè)面a=1.2mm。
圖3 零件排樣圖
條料寬度的選取原則：最小條料寬度要能夠保證沖裁件周邊有足夠的搭邊值。最大條料寬度要保證沖裁時(shí)在導(dǎo)料板之間順利送行并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。
條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距（簡稱為步距或進(jìn)距）其大小為條料上兩個對應(yīng)沖裁件的對應(yīng)點(diǎn)之間的距離。
條料寬度 b=D+2a=39mm+2×1.2mm=41.4mm
送料步距 s=D+a=39mm+1.0mm=40mm
3.1.3.裁板方法
板材規(guī)格選用0.08mm×1250mm×3000mm
設(shè)每張鋼板裁板條數(shù)為n，為了操作方便采取橫裁：
n=3000/41.4=72條，余19.2mm
每條裁板上的工件數(shù)為n，得：
n=（B-a）%S =（1250-1.0）/40=31個，余9mm
每張鋼板上的工件總數(shù) n=72×31=2232個
B——鋼板寬度1250mm
3.1.4.材料的利用率
材料的利用率是指產(chǎn)品的實(shí)際面積與所用坯料面積的百分比，即：
K=F/ F×100%
=(n×)/(4L×B)×100%
=(2232×3.14×39）/(4×3000×1250)×100%
=71.066%
K —— 材料利用率 ；
F —— 產(chǎn)品的實(shí)際面積（mm2）；
F —— 坯料面積（mm2）；
L —— 鋼板長度 3000mm；
3.2.確定沖模類型及結(jié)構(gòu)形式
沖壓工藝性分析之后擬定沖壓工藝方案時(shí)選擇復(fù)合模，因?yàn)榱慵膸缀涡螤詈唵螌ΨQ，所以復(fù)合模結(jié)構(gòu)相對簡單，操作方便，能夠直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸件可靠方便，模具類型為少廢料落料拉深切邊復(fù)合模。
3.3.工序壓力、壓力中心的計(jì)算和壓力機(jī)的選擇
3.3.1.工序壓力的計(jì)算
已知工件的材料為純鉬，其力學(xué)性能如下：=200～300Mpa, =1400Mpa, =385Mpa。（查[4]表1-1）
3.3.2.沖壓力計(jì)算
在沖壓模具設(shè)計(jì)時(shí)，沖壓力是指落料力、卸料力、拉深力、壓邊力、切邊力、推件力和頂件力的總稱。它是沖壓時(shí)選擇壓力機(jī)，進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)校核強(qiáng)度和剛度的重要依據(jù)。
對于落料拉伸模
（1）落料力的計(jì)算
KLt
=1.3Dt
=1.3×3.14×39×0.08×300N
=3820.752N
≈3.82KN
—— 落料力（KN)；
K ——安全系數(shù)，一般可取K=1.3；
L ——沖裁輪廓周長（mm）；
T ——料厚（mm）；
——材料的抗剪強(qiáng)度（Mpa）；
（2）卸料力的計(jì)算
=
=0.04×3.82KN
≈0.153KN
—— 卸料力（N）；
—— 卸料力系數(shù)（查[1]表3-11）；
F —— 沖裁力（N)；
（3）拉深力的計(jì)算
=
=3.14×20.95×0.08×1400×1N
=7367.7N
≈7.37KN
—— 拉深力（N)；
—— 首次拉深修正系數(shù)（查[1]表5-10）；
—— 材料抗拉強(qiáng)度（Mpa）；
（4）壓邊力的計(jì)算
圓筒形件第一次拉深時(shí)壓邊力
=〖〗p
=〖39-（20.95+2×1）〗×2.5N
=1951.3N
≈1.95KN
—— 首次拉深凹模圓角半徑；
P —— 單位壓邊力（查[1]表5-9）；
—— 第一次拉深時(shí)的壓邊力（N)；
（5）切邊力的計(jì)算
KLt
=1.3Dt
=1.3×3.14×20.95×0.08×300N
=2052.43N
≈2.05KN
——切邊力（KN)；
K ——安全系數(shù)，一般可取K=1.3；
L ——沖裁輪廓周長（mm）；
T ——料厚（mm）；
——材料的抗剪強(qiáng)度（Mpa）；
所以落料拉伸沖孔?？倹_壓力為F=3.82+0.153+7.37+1.95+2.05=15.343KN。
3.4.計(jì)算模具壓力中心
沖壓力合理的作用點(diǎn)稱為模具的壓力中心。模具的壓力中心應(yīng)該通過壓力機(jī)滑塊的中心線。對于有曲柄的沖模來說，虛實(shí)壓力中心通過曲柄的中心線。以便于沖模平穩(wěn)工作，減少導(dǎo)向件的磨損，從而提高模具的壽命。
由于該工件的毛坯和各工序工件均為軸對稱圖形，而且只有一個工位，因此壓力機(jī)的中心必定與制件的幾何中心重合，所以模具的壓力中心就在圓心部位，無需再次計(jì)算。
3.5.壓力機(jī)的選擇
壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖壓力。計(jì)算總沖壓力原則上只計(jì)算同時(shí)發(fā)生的力。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，模具采用彈性卸料裝置和上出料方式。
落料拉伸沖孔模=+++=15.343KN
對于淺拉伸，落料，沖孔、切邊等施力行程較小的沖壓工序，可以直接選用公稱壓力大于所需沖壓力總和的壓力機(jī)，對于深拉深、深彎曲等施力行程較大的沖壓工序，應(yīng)按所需工藝力小于或等于壓力機(jī)公稱壓力50%~60%的條件選取壓力機(jī)。從滿足沖壓力要求看，可以初選160KN規(guī)格的壓力機(jī) JC23—16 （查[2]表3-1），其主要技術(shù)參數(shù)為：
公稱壓力： 160KN
滑塊行程： 120mm
最大封閉高度： 220mm
封閉高度調(diào)節(jié)量： 45mm
工作臺尺寸： 300mm×450mm
工作臺墊板尺寸： 40mm×Φ210mm
模柄孔尺寸： Φ40mm×60 mm
墊板厚度： 40mm
最大傾斜角： 30
電動機(jī)功率： 1.5KW
3.6.壓力機(jī)的校核
3.6.1.閉合高度的校核
所選壓力機(jī)的最大閉合高度為220mm，閉合高度調(diào)節(jié)量為45mm，墊板高度為40mm，所以：
220mm-45mm=175mm
本次設(shè)計(jì)模具，落料拉伸沖孔模見CAD圖紙，閉合高度為H=177.58mm， －5mm=215mm 185mm
如果模具高度滿足≤H≤－5，即能滿足要求，本次設(shè)計(jì)的模具，閉合高度不能滿足要求，需要增加等高鐵。
3.6.2.工作臺面尺寸的校核
所選壓力機(jī)工作臺尺寸為 ：前后300mm，左右450mm ，模具外形尺寸為D=140mm，選擇18#后側(cè)導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架，模具底座外形尺寸為：前后205mm，左右250mm，根據(jù)工作臺面尺寸一般應(yīng)大于模具底座尺寸50~70mm，其工作臺孔徑尺寸為D=210mm，大于廢料尺寸，可以漏料，所以工作臺尺寸滿足要求。
3.6.3.滑塊行程的校核
滑塊行程應(yīng)保證能夠方便地放入毛坯和取出零件，對于拉深工序，滑塊行程應(yīng)大于零件高度的2倍，零件高度×2=12mm×2=24mm，所選壓力機(jī)的滑塊行程為50mm，所以滑塊行程滿足要求。
第四章、模具主要工作部分尺寸計(jì)算
4.1模具主要工作部分的設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)采用落料拉深沖孔復(fù)合模，
4.1.1.落料拉伸模
首先要考慮凹凸模的壁厚是否過薄，本次設(shè)計(jì)凹凸模的最小壁厚查表（查[1]表3-16）為21.5mm，滿足最小壁厚a≥1.2t=0.096mm的要求，能夠保證強(qiáng)度，所以采用復(fù)合模。
（1）落料凹模高度的確定
落料凹模高度為H=KS （≥8mm）
=（0.56×39）mm=21.84mm
S——垂直于送料方向的凹模刃壁件最大距離（mm）；
K——凹模厚度系數(shù)，考慮板料厚度的影響得凹?？妆谥涟寄＿吘壍淖钚【嚯x
=2S=43.68mm
送料方向的凹模長度
L==（39+2×43.68)mm=126.36mm
根據(jù) GB2858.4—81，并考慮總體布局，選擇圓形凹模板，尺寸為D =140mm，刃口高度選擇35mm，材料采用Cr12MoV，工作部分熱處理硬度為60~64HRC，結(jié)構(gòu)圖如下：
圖4 落料凹模
—— 送料方向的凹模刃壁間最大距離（mm)；
——送料方向的凹?？妆谥涟寄＿吘壍淖钚【嚯x（mm)；
（2）依據(jù)凹模尺寸，查國標(biāo)GB2858.6—81，選擇圓形墊板尺寸為D×H=φ140mm×8mm，材料為45鋼， 熱處理硬度43～48HRC。
（3）卸料裝置的設(shè)計(jì)
卸料裝置采用彈性卸料裝置，以方便卸料，由于卸件力較小。卸料板內(nèi)孔每側(cè)與凸模保持間隙距離0.15mm，卸料板周界尺寸與凹模周界尺寸一樣，厚度根據(jù)沖裁件料厚和導(dǎo)料板厚度取15mm，選擇圓形導(dǎo)料板，其尺寸為D×H=φ140mm×15mm，導(dǎo)料板采用45鋼制造，淬火硬度為43～48HRC。結(jié)構(gòu)簡圖如下：
圖5 卸料板
（4）固定板設(shè)計(jì)
凸模的固定方式有直接固定在模座、用固定板固定和快換式固定三種固定方式，這里選用固定板固定，固定板與凸模為過渡配合（H7/n6），根據(jù)GB2858.5—81及凹模尺寸選取凸模固定板尺寸D×H=φ140mm×18mm。同理，選擇凹凸模固定板尺寸為D×H=φ140mm×18mm。
（5）為了防止拉深時(shí)起皺，需用壓邊圈，壓邊圈與凸模的單面間隙選為0.2mm，與凹模的單邊間隙取0.2mm，壓邊圈采用Cr12MoV鋼制造，熱處理硬度為55～58HRC，高度選為25mm。
（6）凸凹模設(shè)計(jì)
結(jié)合工件外形并考慮加工，將凸凹模設(shè)計(jì)成帶肩臺階式圓凸凹模，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換，采用車床加工，與凸凹模固定板的配合按H7/m6，材料采用Cr12MoV，工作部分熱處理淬硬60~64HRC，其高度為：
L=
=42mm+18mm
=60mm
—— 彈簧安裝高度；
—— 凹凸模工作高度；
結(jié)構(gòu)圖如下：
圖7 凹凸模
（7）模柄的設(shè)計(jì)
模柄選擇壓入式模柄，材料選用Q235，熱處理硬度43～48HRC，依據(jù)模具設(shè)計(jì)尺寸，參考GB2862.1—90，選用B型。
4.1.2.模架的選用
模具的閉合高度是指模具在最低工作位置時(shí)上下模座之間的距離，它應(yīng)與壓力機(jī)的裝模高度相適應(yīng)，從生產(chǎn)量、模具結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品規(guī)格和操作方便等方面考慮，選擇18#后側(cè)導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架，查GB/T 2851.6—90，所選模架具體參數(shù)如下：
凹模周界：120mm
閉合高度(參考)最小：159mm
閉合高度(參考)最大：190mm
上模座 數(shù)量1 規(guī)格：250mm×205mm×30mm
下模座 數(shù)量1 規(guī)格：250mm×205mm×35mm
導(dǎo)柱 數(shù)量2 規(guī)格：25mm×180mm
導(dǎo)套 數(shù)量2 規(guī)格：25mm×140mm×38mm
導(dǎo)柱與導(dǎo)套結(jié)構(gòu)從標(biāo)準(zhǔn)中選取，尺寸由模架中的參數(shù)決定。導(dǎo)柱的長度應(yīng)保證沖模在最低工作位置時(shí)，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于10~15mm，而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為1~2mm。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合為H7/h6,導(dǎo)套與上模座之間、導(dǎo)柱與下模座之間采用過渡配合H7/m6。導(dǎo)柱與導(dǎo)套材料采用20鋼，熱處理硬度為（滲碳）56~62HRC。上下模座材料采用45鋼，熱處理硬度為調(diào)質(zhì)28~32HRC。
4.2.計(jì)算模具主要工作部分的刃口尺寸
4.2.1.刃口尺寸的計(jì)算原則
（1）刃口尺寸應(yīng)保證能沖出合格工件
由于落料件的實(shí)際尺寸基本與凹模刃口尺寸一致，設(shè)計(jì)落料模，切邊模時(shí)應(yīng)以凹模尺寸為基準(zhǔn)。因此，落料模，切邊模應(yīng)先決定凹模的尺寸，間隙取在凸模上，用減小凸模尺寸來保證合理的間隙。沖孔模的尺寸取決于凸模，因此，沖孔模應(yīng)先決定凸模尺寸。間隙取在凹模上，用增大凹模尺寸來保證合理的間隙。
（2)刃口磨損一些仍能沖出合格件
考慮刃口的磨損對沖件尺寸的影響。刃口磨損后尺寸變大，設(shè)計(jì)模具時(shí)其刃口的基本尺寸應(yīng)接近或等于沖件的最小極限尺寸；刃口磨損后尺寸變小，設(shè)計(jì)模具時(shí)其刃口基本尺寸應(yīng)接近或等于沖件的最大極限尺寸。
（3）設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)取最小合理沖裁間隙
隨著凸模與凹模磨損量的不斷增大，沖裁間隙也會不斷增大。所以模具設(shè)計(jì)時(shí)沖裁間隙應(yīng)取其允許的最小值。
（4）考慮沖件精度與模具精度之間的關(guān)系，選擇模具制造公差時(shí)，既要保證沖件的精度要求又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較沖件精度高2~3級。采用分別制造法制造凹凸模。
4.2.2.刃口尺寸的計(jì)算及公差的確定
（1）落料刃口尺寸的計(jì)算：
=（39.1-0.5×0.2）mm
=39mm
=（39-0.01）mm
=38.99mm
、——分別為落料凹、凸模刃口尺寸；
D——落料件外徑的最大極限尺寸；
——沖裁件制造公差；
X——磨損系數(shù)，其值在0.5~1之間，與沖裁件精度等級有關(guān)；
——最小初始雙面間隙；
、——分別為凹、凸模的制造公差，取=0.6（）
=0.4()；
（2） 拉深部分凹凸模尺寸的計(jì)算：
=（20.89-0.5×0.2）mm
=20.79mm
（20.79+0.08×1.2+0.08×1.2)mm
=20.89mm
其中，拉深模的圓角半徑=0.2mm，=0.2mm；
、—— 分別為拉伸凹、凸模尺寸；
——拉深件制造公差；
Z——凹凸模間隙，Z=(2~2.2）t，取Z=2.1t；
X——磨損系數(shù)，其值在0.5~1之間，與沖裁件的精度等級有關(guān)；
、——別為拉深凹、凸模的圓角半徑；
查[8]表3-2得，落料凹模制造公差等級選擇IT8級，凸模制造公差等級選擇IT7級。
4.3.沖裁間隙的調(diào)整
對于沖裁模，即便模具零件的加工精度已經(jīng)得到保證，但是在裝配時(shí)，如不能保護(hù)沖裁間隙仍然會影響制件的質(zhì)量和模具的使用壽命。
第五章、模具總裝
（1）把組裝上了凸模的固定板放在下模座上，按中心線打正固定板的位置，用平行夾頭夾緊，通過螺釘孔在下模座上鉆出錐窩，拆去凸模固定板，在下模座上按錐窩鉆螺紋底孔并攻絲，重新將凸模固定板置于下模座上并找正，用螺釘緊固，鉆孔，打入銷釘定位。
（2）配鉆卸料螺釘孔時(shí)，將卸料板套在已裝入固定板的凹凸模上，在固定板與卸料板之間墊上適當(dāng)高度的等高墊鐵，并用平行夾頭將其夾緊，按卸料板上螺孔位置在模座上鉆錐窩，然后拆開，按錐窩鉆孔。
（3）在凹凸模固定板的彈簧孔中裝入卸料彈簧，將卸料板套入凹凸模；用（1）中同樣的方法配鉆墊板和上模座上的螺釘孔，推桿孔，然后依次將墊片和卸料板、凹凸模、凹凸模固定板的組合部件裝入上模座，用緊固螺釘固定，打入銷釘定位。
（4）在落料凹模上裝入擋料銷，將推件塊裝入落料凹模，并將推桿裝入固定板上的推桿孔，用緊固螺釘將落料凹模與凸模固定板固定，鉆孔，打入銷釘定位。
設(shè)計(jì)總結(jié)
通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我熟悉了沖壓模具的整個設(shè)計(jì)過程，掌握了冷沖壓模具設(shè)計(jì)的方法和步驟，了解了在做沖壓模具之前首先要對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形態(tài)，模具的結(jié)構(gòu)形態(tài)以及產(chǎn)品的工藝性進(jìn)行合理的分析，才能設(shè)計(jì)出更合適模具，節(jié)約成本的同時(shí)還能保證加工零件的精度要求。其次，考慮好產(chǎn)品的批量以及精度要求以及材料的造價(jià)；最后完成產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)、模具的裝配圖、零件圖。掌握了冷沖壓模具設(shè)計(jì)的基本技能，如計(jì)算，繪圖，查閱設(shè)計(jì)資料和手冊，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使自己各方面知識都有所提高。與此同時(shí)，也思考了以后的工作心態(tài)和生活態(tài)度。我們即將離開校園、投入到工作中，不知的困難和自己的奮斗目標(biāo)總是在激勵自己不放棄，勇敢向前，通過設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)的問題、也給自己敲響了警鐘、事物每天都會有變化、一成不變只會讓歷史的車輪碾得粉碎。為了未來的精彩、加油加油、不屈不撓才會有突破、畢業(yè)了、也是一個新的開始、奮斗的日子開始了、每天都會很精彩、加油！
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