自行車(chē)腳蹬內(nèi)板拉深落料沖孔復(fù)合沖壓模具設(shè)計(jì)【端蓋落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)】
自行車(chē)腳蹬內(nèi)板拉深落料沖孔復(fù)合沖壓模具設(shè)計(jì)【端蓋落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)】,端蓋落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì),自行車(chē)腳蹬內(nèi)板拉深落料沖孔復(fù)合沖壓模具設(shè)計(jì)【端蓋落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)】,自行車(chē),腳蹬,內(nèi)板拉深落料,沖孔,復(fù)合,沖壓,模具設(shè)計(jì),端蓋落料拉深,設(shè)計(jì)
1 緒 論
模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè),是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備.先進(jìn)國(guó)家的模具工業(yè)已擺脫從屬地位,發(fā)展為獨(dú)立的行業(yè).日本工業(yè)界認(rèn)為: “模具工業(yè)是其它工業(yè)的先行工業(yè),是創(chuàng)造富裕社會(huì)的動(dòng)力”.美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為:“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石”.在德國(guó)模具被冠以 “金屬加工業(yè)中的帝王”之稱(chēng).
沖壓是一種先進(jìn)的少無(wú)切削加工方法,具有節(jié)能省材,效率高,產(chǎn)品質(zhì)量好,重量輕,加工成本低等一系列優(yōu)點(diǎn),在汽車(chē),航空航天,儀器儀表,家電,電子,通訊,軍工,日用品等產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用.據(jù)統(tǒng)計(jì),薄板成型后,制造了相當(dāng)于原材料的12倍的附加值,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值中,與其相關(guān)的產(chǎn)品占四分之一,在現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)中,沖壓件的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的59%.隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。
1.1 國(guó)內(nèi)模具行業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
1.1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀
我國(guó)模具近年來(lái)發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有2萬(wàn)多家，從業(yè)人員約50多萬(wàn)人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢(shì)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，分別比2003年增長(zhǎng)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(guó)家。
在2萬(wàn)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(guò)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(lái)，?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(zhǎng)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(zhuān)業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；國(guó)企股份制改造步伐加快等。
雖然說(shuō)我國(guó)模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國(guó)尚存在以下幾方面的不足:
第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營(yíng)企業(yè)近年來(lái)發(fā)展較快，國(guó)企改革也在進(jìn)行之中，但總體來(lái)看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，再加上國(guó)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。
??? 第二，開(kāi)發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，在市場(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國(guó)每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元，國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多是15～20萬(wàn)美元，有的高達(dá)25～30萬(wàn)美元，與之相對(duì)的是我國(guó)相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過(guò)去作坊式管理，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。
?? 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來(lái)看裝備水平仍比國(guó)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(guó)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(wèn)題長(zhǎng)期得不到較好解決。裝備水平低，帶來(lái)中國(guó)模具企業(yè)鉗工比例過(guò)高等問(wèn)題。
第四，專(zhuān)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長(zhǎng)期以來(lái)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(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)水平低，專(zhuān)業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。
第五，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(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比，無(wú)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(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)
巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)在過(guò)去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來(lái)的十年，中國(guó)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(lái)越高；?
? 8）模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化；??
?? 9）研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程；??
?10）開(kāi)發(fā)新的成形工藝和模具。
對(duì)于模具數(shù)字化制造、系統(tǒng)集成、逆向工程、快速原型/模具制造及計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)用技術(shù)等方面形成全方位解決方案，提供模具開(kāi)發(fā)與工程服務(wù)，全面提高企業(yè)水平和模具質(zhì)量，這更是沖壓模具技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。
1.2 國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車(chē)、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(wú)法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)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(kāi)發(fā)能力。近幾年，全球模具市場(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場(chǎng)年交易總額為600～650億美元左右。美國(guó)、日本、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。?
國(guó)外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到50%以上；國(guó)外模具企業(yè)的組織形式是"大而專(zhuān)"、"大而精"。2004年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問(wèn)時(shí)，從德國(guó)工、模具行業(yè)組織--德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企業(yè)約5000家。2003年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中（VDMA）會(huì)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(guó)模具產(chǎn)值的90%，可見(jiàn)其規(guī)模效益。
隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)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(jí)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(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元左右，而國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多15～20萬(wàn)美元，有的達(dá)到 25～30萬(wàn)美元。國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國(guó)才達(dá)到45％。
1.3 帶凸緣落料拉深件的模具設(shè)計(jì)與制造方向
1.3.1 帶凸緣落料拉深件的模具設(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(kāi)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(lái)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(jí)以下，不宜高于IT11級(jí)。
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(wèn)題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。
圓筒件是最典型的拉深件，其工作過(guò)程很簡(jiǎn)單就一個(gè)拉深，根據(jù)計(jì)算確定它可以一次拉深成功.根據(jù)計(jì)算的結(jié)果和選用的標(biāo)準(zhǔn)模架，判斷該工序不能采用標(biāo)準(zhǔn)的模架。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。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(zhǎng)度決定．設(shè)計(jì)時(shí)可能高度出現(xiàn)誤差，應(yīng)當(dāng)邊試沖邊修改高度。
在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中難免有不妥之處，肯請(qǐng)各位老師指正。
2. 端蓋沖壓的工藝分析
2.1拉深件工藝分析
原始資料：如圖所示 材料：08鋼 厚度：2mm
工件圖
6.1
R1
R1
φ3838
R10
48
2×
φ
5
R7
φ24
+0.23
0
φ18
+0.20
0
φ28
0
-0.28
此工件為帶凸緣圓筒形工件，形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng)，所有尺寸均為自由公差，對(duì)工件厚度變化也沒(méi)有作要求。由于沒(méi)有公差等級(jí)標(biāo)注，所以可以按未標(biāo)公差等級(jí)處理。零件圖上未標(biāo)注公差尺寸按IT14精度計(jì)算。
2.2 沖壓工藝方案分析
2.2.1 沖壓工藝方案的確定
該工件包括拉深、沖孔兩個(gè)基本工序，可以有以下三種工藝方案：
方案一：先拉深，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：拉深—落料—沖孔復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三：拉深級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序兩副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足該工件大批量生產(chǎn)的要求。方案二只需一副模具，生產(chǎn)效率較高，盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的集合行裝簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng)，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，送進(jìn)操作不方便，加之尺寸偏大，通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，若該工件能一次拉深，則其沖壓采用方案二為佳。
2.3 工藝計(jì)算
2.3.1 計(jì)算毛坯尺寸
（1）由工件圖可知 t=2mm＞1mm,故按板厚中徑尺寸計(jì)
dt=68mm d=28mm H=4.1mm。
凸緣相對(duì)直徑dt/d=68/28=2.43 查表得修邊余量
Δh=1.4mm 故按實(shí)際外徑dp=68+1.4×2＝70.8mm計(jì)算。
（2）計(jì)算毛坯直徑D有表得
D2=dp2+4dh-4Rd=70.82+4×28×4.1-3.44×1×28
所以D=74mm
2.3.2 確定工件是否能一次拉深成形
板料的相對(duì)厚度 查表4.5.1得極限拉深系數(shù)為0.58～0.48。零件＜0.58～0.48，故可以一次拉深成形。
2.3.3確定是否用壓邊圈
板料的相對(duì)厚度 d/D×100=2/74=2.7。經(jīng)查表得不用壓料裝置。
2.4落料排樣設(shè)計(jì)
2.4.1確定零件的排樣方案：
設(shè)計(jì)模具時(shí)，條料的排樣很重要。由于是零件外緣是圓形的，所以采用直排，材料的利用率較高。
78
2
2
2
排樣圖
圖2 條料的排樣
2.4.2條料寬度、導(dǎo)尺間寬度和材料利用率的計(jì)算
查表2.5.2得搭邊值a1=2mm,a=2mm。條料寬度的計(jì)算：擬采用無(wú)側(cè)壓裝置的送料方式，得條料寬度 （2.5.5）
導(dǎo)料板間距離 （2.5.6）
D—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；a—側(cè)搭邊值；
△—條料寬度的單向（負(fù)向）偏差，見(jiàn)表2.5.3；查得△＝0.6
c—導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙；其最小值見(jiàn)表2.5.5查得cmin=0.5mm。
代入數(shù)據(jù)計(jì)算，取得條料寬度為 A＝79mm。
2.4.3材料利用率的計(jì)算：
根據(jù)一般的市場(chǎng)供應(yīng)情況，查表950 mm×1500 mm×1.5 mm的冷軋薄鋼板。每塊可剪1500mm ×78.5 mm規(guī)格條料12條，材料剪切利用率達(dá)99.2%。由材料利用率通用計(jì)算公式
=
式中 A—一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的面積，mm2；
n—一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的沖裁件數(shù)量；
B—條料寬度，mm s—進(jìn)距， mm。
得
==77.6%
一張板料上總的材料利用率
式中 n—一張板材上沖裁件的總數(shù)目；
A1—一個(gè)沖裁件的實(shí)際面積，mm2；
n—一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的沖裁件數(shù)量；
B—板料寬度，mm；
L—板料長(zhǎng)度 mm
得
可見(jiàn)材料的利用率較高。
2.5 主要工作零件的尺寸計(jì)算
2.5.1沖孔凸、凹模尺寸的計(jì)算
該零件沖裁部分為一般沖孔落料件，外形尺寸由落料獲得，而中間的小孔尺寸則是由沖孔得到。
查表而知：
Zmin = 0.246,Zmax = 0.360mm
Zmax –Zmin = 0.114mm
因?yàn)槟＞叩木鹊燃?jí)為IT14級(jí) 取磨損系數(shù)X = 0.5
設(shè)凸、凹模分別按IT9、IT10級(jí)精度制造，分別計(jì)算Dt、Da如下：
沖Ф18mm的孔
沖孔時(shí)，間隙取在凹模上，則：
凸模尺寸：=(d+χ△)
凹模尺寸：=( + Zmin)
式中：---沖孔凸模刃口尺寸
---沖孔凹模刃口尺寸
d---沖孔件孔的最小極限尺寸，mm, d=18mm
Zmin——雙面間隙，mm
△——工件公差，mm，△=0.43mm
x——磨損系數(shù)，查表得IT14級(jí)時(shí)x=0.5
δ——凸模和凹模的制造公差，mm
查表δ=0.02mm
所以
=(18+0.5×0.43) 0-0.02 =18.215 0-0.02 mm
=(18.215+0.246) + 0.020=18.46+ 0.020mm
校核：|δT|+|δA|= 0.02 mm +0.02 mm =0.04 mm≤Zmax –Zmin=0.114mm滿足間隙公差條件。
2.5.2 外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算
因此落料件為復(fù)雜的制件，所以利用配作法計(jì)算凸凹模刃口尺寸，這種方法有利于獲得最小的合理間隙，放寬對(duì)模具的加工設(shè)備的精度要求。采用配作法，計(jì)算凸凹模的刃口尺寸，首先是根據(jù)凸模或凹模磨損后輪廓變化情況正確判斷出模具刃口各個(gè)尺寸在磨損過(guò)程中是變大還是變小，還是不變這三種況，然后分別按不同的計(jì)算公式計(jì)算。
a、凹模磨損后會(huì)增大的尺寸-------第一類(lèi)尺寸A
第一類(lèi)尺寸：Aj=(Amax-x△)0+δ
b、凹模磨損后會(huì)減小的尺寸-------第二類(lèi)尺寸B
第二類(lèi)尺寸：Bj=(Bmax+x△)0-0.25△
c、凹模磨損后會(huì)保持不變的尺寸 第三類(lèi)尺寸C
第三類(lèi)尺寸：C= 。
Ф38增大：Aa=37.69mm At=37.444 0-0.02 mm
R10增大： Aa=9.74mm At=9.494 0-0.02 mm
R7減?。? Ba=7.215 0-0.02 mm Bt=7.461mm
48不變： Ca=Ct=Cδ=480.02
2.5.3 拉深凸凹模尺寸的計(jì)算
由于零件的內(nèi)形尺寸及公差有要求，所以以凸模為基準(zhǔn)，根據(jù)磨損定律，工作部分尺寸為：
d=(dmin+0.4Δ) d=(dmin+0.4Δ+ Zmin)
式中 d、d—凹、凸模的尺寸；
dmin—拉深件內(nèi)徑的最小極限尺寸；
Δ—零件的公差；
δ、δ—凹、凸模制造公差；
Z—拉深模雙面間隙。
查表Δ＝0.23mm 查表δt=0.06mm δa=0.09mm
由公式（4.8.8）[2]得＝（1～1.1）t t—板料厚度 mm。
Z=2×（1～1.1）×2=4～4.4mm 取Z=4.2 mm則
d =(dmin+0.4Δ)=( 24+0.4×0.23) mm=24.1mm
da =(dmin+0.4Δ+ Zmin)=(24+0.4×0.62+4.2) =28.3mm
2.6 選取凸模與凹模的圓角半徑
因?yàn)閳A角R＝1mm屬于過(guò)渡尺寸，要求不高且R＝1mm<2t=4可以一次成形，為簡(jiǎn)單方便，設(shè)計(jì)生產(chǎn)中直接按工件尺寸作為拉深凸、凹模該處尺寸。
3. 主要零部件設(shè)計(jì)
由于工件形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng)，所以模具的工作零件均采用整體結(jié)構(gòu)，拉深凸模、沖孔凹模、沖孔凸模拉深凹模的結(jié)構(gòu)如零件圖所示。
(1)沖孔Φ5、Φ18凸模的設(shè)計(jì)。為了增加凸模的強(qiáng)度和剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)制成逐漸增大的多級(jí)形式，且它的外形尺寸較大，所以以采用B形凸模。
(2)凸凹模的設(shè)計(jì)。
將拉深凸模與沖孔凹模設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，其結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：本模具為復(fù)合模，除了沖孔凸模和落料凹模外，還有一個(gè)凸凹模，根據(jù)整體模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，凸凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖，確定凸凹模安裝在模架上的位置時(shí)，要依靠計(jì)算的壓力中心數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。
查表2.23得落料凸模和沖孔凹模的最小壁厚為4.9mm，而實(shí)際壁厚為10mm，故符合強(qiáng)度要求，凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙面間隙為0.246～0.36 mm。
拉深凸模的外形尺寸由前面的計(jì)算確定，由于有打料裝置，所以中間不需要開(kāi)通氣孔。拉深凸模在彈性壓料裝置的作用下，完成拉深的工作過(guò)程。
圖示 凸凹模零件圖
4. 壓力、壓力中心計(jì)算及壓力機(jī)的選用
為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心和壓力機(jī)滑塊的中心線相重合。否則沖壓時(shí)滑塊會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊的滑軌和模具的導(dǎo)向部分不正常磨損，還會(huì)使合理間隙得不到保證，從而影響制件的質(zhì)量降低模具壽命甚至損壞模具。而本模具所沖裁的制件形狀完全對(duì)稱(chēng)于相互垂直的 兩條對(duì)稱(chēng)線，所以模具的壓力中心在幾何圖形的中心點(diǎn)上。因?yàn)楸局萍禽S對(duì)稱(chēng)零件，所以不用計(jì)算壓力中心。模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。
5. 壓力計(jì)算
5.1 沖裁力的計(jì)算
由于本模具未采用彈性卸料裝置，所以沖裁力由式2.25 得
F沖裁=F+F卸+F頂 =F（1+K卸+K頂 ）=KLt
式中：L—沖裁周邊長(zhǎng)度；
t—材料厚度；
—材料抗剪強(qiáng)度；
K—系數(shù); 一般取1.3。
由查表得＝260～360M／Pa。取＝310M／Pa。則
5.2 落料沖裁力F落
F落＝Ktτ
式中—落料件外形周邊尺寸
＝3.14×38+3.14×10＝150.72mm
所以F落＝KLtτ＝1.3×150.72×2.0×300=117560N
取F落＝117.56KN
5.3 卸料力、推件力及頂件了力的計(jì)算：
卸料力是將廢料或工件從凸凹模上刮下的力。而推件力是將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需的力。頂件力逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需的力。卸料力、推件力和頂件力是由壓力機(jī)和模具卸料裝置或頂件裝置傳遞的，所以在選擇設(shè)備公稱(chēng)壓力或設(shè)計(jì)沖裁的時(shí)候應(yīng)分別予以考慮，影響這些力的因素較多，主要有材料的力學(xué)性能、厚度、模具間隙、凹模洞口結(jié)構(gòu)、搭邊大小、潤(rùn)滑情況、制件的形狀和尺寸等?，F(xiàn)在按照下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
卸料力Fx
Fx＝ F落
式中Fx—卸料力
—卸料系數(shù)，查表＝0.025～0.06，?。?.05
所以Fx＝0.05×117.56＝5.9KN
推料力Ft
Ft ＝F孔n
式中—推料系數(shù),查表取=0.05
n—同時(shí)卡在凹模洞孔內(nèi)的件數(shù),取n=10
所以Ft=0.05×68.58×10=34.29KN
頂件力Fd
Fd=(F孔＋F落）
式中Fd—頂件力
=頂件系數(shù),查表取=0.06
所以Fd=0.06×(68.58+117.56)=11.2KN
5.4拉深力的計(jì)算
采用壓料圈得
式中t—材料厚度；
d—拉深后的工件直徑；
—拉深件材料的抗拉強(qiáng)度。
—修正系數(shù)；由查表得＝215～410M／Pa。?。?00M／Pa。
由查表得K1＝1.27則
6.壓力機(jī)的選用
沖裁時(shí),壓力機(jī)的壓力值必須大于或者等于沖裁各工藝力的總和,即大于總的沖壓力,總的沖壓力根據(jù)模具結(jié)構(gòu)不同計(jì)算公式不同,當(dāng)采用彈性卸料裝置和下出件的模具時(shí),總的沖壓力為： F=F +F落+ Fx+Ft Ft+F=142.8+117.56+5.9+11.2+64.96=342.42KN
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)：JH23-40．
公稱(chēng)壓力/KN
滑塊行程/mm
最大閉合高度/mm
最大裝模高度/mm
400
100
330
265
連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度/mm
模柄孔尺寸/mm
65
φ50×70
壓力機(jī)的校核 壓力機(jī)的工作臺(tái)尺寸為460×700 mm，最大閉合高度為330 mm，連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度為65 mm，最大裝模高度為265mm，而模具的閉合高度為188.5 mm，可以安裝。
7. 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
7.1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(guò)程穩(wěn)定，選用中間導(dǎo)柱模架。再按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)表3-1。
表3-1 模架規(guī)格選用
名稱(chēng)
尺寸
材料
熱處理
上模座
160×125×40
HT200
下模座
160×125×40
HT200
導(dǎo)柱
25×170、32×170
20
滲碳58～62
導(dǎo)套
25×110×43、32×110×43
20
滲碳58～62
Hmin=180mm,Hmax=220mm
模具的閉合高度
由此可見(jiàn)模具的實(shí)際開(kāi)模高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所采用模架的最大閉合高度，所以此制件不能采用標(biāo)準(zhǔn)模架。
為了節(jié)省加工時(shí)間，只有在模具標(biāo)準(zhǔn)模架的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改。因?yàn)?
要使模具具有足夠的封閉高度，只有改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度：
導(dǎo)柱：20×200、32×200； 導(dǎo)套：20×110×43、30×110×43
8.其它模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
8.1 固定板
查表凸模固定板選用： 120×100×10-45鋼JB/T 7643.2。
落料凸模拉深凸模固定板選用： 120×100×10-45鋼JB/T 7643.2。
8.2 墊板
墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以降低模座所受的單位壓力，防止模座被局部壓陷，從而影響凸模的正常工作。是否需要用墊板，可按下式校核：
式中：p—凸模頭部端面對(duì)模座的單位壓力（N）；
—凸模承受的總壓力（N）；
A—凸模頭部端面支撐面積(mm2)。
沖裁時(shí)：
拉深時(shí)：
HT200的許用壓應(yīng)力為90～140Mpa。
但是因?yàn)橥ㄟ^(guò)上模座固定的模柄與壓力機(jī)相連，且上模座閉下模座薄，而且下模座固定在壓力機(jī)工作臺(tái)上。為防止上模座損壞，在上模座加墊板。查表7-4選用墊板 125×125×6-45鋼 JB/7643.3。
8.3 導(dǎo)柱、導(dǎo)套
對(duì)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(lái)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。這里采用H7/h6。
8.4 其他零件
模具其他零件的選用見(jiàn)表3-2．
表3-2 模具其他零件的選用
序號(hào)
名稱(chēng)
數(shù)量
材料
規(guī)格/ mm
熱處理
1
下模座
1
HT200
160×160×45
2
導(dǎo)柱
1
20鋼
φ28×200
滲碳58～62HRC
3
導(dǎo)柱
1
20鋼
φ32×200
滲碳58～62HRC
4
導(dǎo)套
1
20鋼
28×110×43
滲碳58～62HRC
5
導(dǎo)套
1
20鋼
32×110×43
滲碳58～62HRC
6
上模座
1
HT200
160×160×40
7
內(nèi)六角螺釘
4
Cr12
M10×45
58～62HRC
8
內(nèi)六角螺釘
4
Cr12
M10×100
58～62HRC
9
模柄
1
Q235-1.F
A50×110
10
銷(xiāo)釘
2
45鋼
6×60
11
銷(xiāo)釘
2
45鋼
8×80
12
打桿
1
45鋼
M14×220
13
緊定螺釘
6
45鋼
M4×12
14
固定擋料銷(xiāo)
1
45鋼
A6
43～48HRC
9. 模具總裝圖
由以上設(shè)計(jì)，可得到模具的總裝圖：
其工作過(guò)程是：模具在工作時(shí)，壓力機(jī)滑塊下行，通過(guò)模柄帶動(dòng)上模座下行，凸凹模先拉深，緊接著進(jìn)行落料，最后進(jìn)行沖孔。沖孔完成以后，壓力機(jī)滑塊上行，通過(guò)模柄帶動(dòng)上模座上行，當(dāng)凹模隨上模回升時(shí)，零件制品在打料塊的作用下，將其從凹模內(nèi)推出，準(zhǔn)備下一次行程。
10 模具的安裝和調(diào)試
10.1 模具的安裝
總裝時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)主要零件的相互依賴(lài)關(guān)系，以及裝配方便和易于保證裝配精度要求來(lái)確定裝配基準(zhǔn)件，例如復(fù)合模一般以凸凹模作為裝配基準(zhǔn)件，級(jí)進(jìn)模以凹模作為裝配基準(zhǔn)件；其次，應(yīng)確定裝配順序，根據(jù)各個(gè)零件與裝配基準(zhǔn)件的依賴(lài)關(guān)系和遠(yuǎn)近程度確定裝配順序。裝配結(jié)束后，要進(jìn)行試沖，通過(guò)試沖發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并及時(shí)調(diào)整和修理直至模具沖出合格零件為止。
裝配前的準(zhǔn)備
10.1.1 通讀設(shè)計(jì)圖樣，了解有導(dǎo)柱連續(xù)模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
本模具的裝配工藝要點(diǎn)是：凸，凹模固定板上的型孔尺寸和位置精度的協(xié)調(diào)，要同時(shí)保證多個(gè)凸模，凹模的間隙和位置符合要求。
10.1.2 查對(duì)各零件已完成裝配前的加工工序，并經(jīng)檢驗(yàn)合格。
10.1.3 確定裝配方法和裝配順序
經(jīng)查對(duì)認(rèn)定模具零件已加工完成，可采用化整為零的裝配方法。
結(jié)合模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以凹模作裝配基準(zhǔn)件，先將凹模裝配在下模座上，凸模與凸模固定板裝在一起，再以凹模為基準(zhǔn)，調(diào)整好間隙，將凸模固定板安裝在上模座上，經(jīng)試沖合格后，鉆鉸定位銷(xiāo)孔。
10.1.4 裝配模柄
將模柄壓入上模座后，鉆、鉸銷(xiāo)孔，打入止轉(zhuǎn)銷(xiāo)。
10.1.5裝配凹模
以凹模作裝配基準(zhǔn)件，將凹模裝配在下模座上
10.1.6 裝配凸模
將凸模壓入固定板中，按壓入法裝配要領(lǐng)，檢查其相對(duì)固定板基準(zhǔn)面的垂直度，認(rèn)定合格后，磨平固定板支撐面和刃口面。
10.1.7裝配下模
將組裝好的凹模，按照設(shè)計(jì)要求位置，安裝在下模座上，緊固螺釘，鉆、鉸銷(xiāo)孔，裝入圓柱銷(xiāo)。
10.1.8裝配上模
將組裝好的凸模，固定板和墊板，安裝在上模座上，緊上螺釘，用工藝定位器法控制上下模的配合間隙，使其均勻。認(rèn)定均勻后，在上模相應(yīng)部位鉆、鉸銷(xiāo)孔，打入圓銷(xiāo)。
10.1.9 試沖
用紙?jiān)嚊_，觀察沖切紙邊的狀況，經(jīng)調(diào)整并認(rèn)定均勻后， 鉆、鉸另一組銷(xiāo)孔，打入圓銷(xiāo)。
10.1.10試模
10.2 模具的調(diào)試
模具調(diào)試，因模具類(lèi)型不同，結(jié)構(gòu)不同，可能出現(xiàn)的問(wèn)題也不同，調(diào)試的內(nèi)容也隨之變化。
模具調(diào)試的要點(diǎn)：
⑴模具閉合高度調(diào)試。模具應(yīng)與沖壓設(shè)備配合好，保證模具應(yīng)有的閉合高度和開(kāi)啟高度。
⑵導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的調(diào)試。導(dǎo)柱，導(dǎo)套要有好的配合精度，保證模具運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，可靠。
⑶凸，凹模刃口及間隙調(diào)試。刃口鋒利，間隙要均勻。
⑷定位裝置的調(diào)試。定位要準(zhǔn)確，可靠。
⑸卸料及出件裝置的調(diào)試。卸料及出件要通暢，不能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。
10. 結(jié)束語(yǔ)
端蓋屬于拉深件，分析其工藝性，并確定工藝方案。由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測(cè)，分析了制件在生產(chǎn)過(guò)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(shí)候才可以減少?gòu)U品的產(chǎn)生。
端蓋模具的設(shè)計(jì)，是理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對(duì)理論知識(shí)做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識(shí)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(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)，樹(shù)立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識(shí)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
致謝
畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們進(jìn)行完了三年的模具設(shè)計(jì)與制造專(zhuān)業(yè)課程后進(jìn)行的，它是對(duì)我們?nèi)陙?lái)所學(xué)課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)踐的訓(xùn)練。它在我們的學(xué)習(xí)中占有重要的地位。
通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我在溫習(xí)學(xué)過(guò)的知識(shí)的同時(shí)又學(xué)習(xí)了許多新知識(shí)，一些原來(lái)一知半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識(shí)。特別是原來(lái)所學(xué)的一些專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課：如機(jī)械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測(cè)量、冷沖模具設(shè)計(jì)與制造等有了更深刻的理解，使我進(jìn)一步的了解了怎樣將這些知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中。同時(shí)還使我更清楚了模具設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮的問(wèn)題，如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費(fèi)材料，保證工件的經(jīng)濟(jì)性，加工工藝的合理性。
在學(xué)校中，我們主要學(xué)的是理論性的知識(shí)，而實(shí)踐性很欠缺，而畢業(yè)設(shè)計(jì)就相當(dāng)于實(shí)戰(zhàn)前的一次演練。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)可是把我們以前學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)系統(tǒng)的連貫起來(lái)，使我們?cè)跍亓?xí)舊知識(shí)的同時(shí)也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識(shí)；這不但提高了我們解決問(wèn)題的能力，開(kāi)闊了我們的視野，在一定程度上彌補(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
通過(guò)對(duì)罩蓋制件冷沖模的設(shè)計(jì)，我對(duì)沖裁模有了更為深刻的認(rèn)識(shí)，特別是這種落料拉深沖孔級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)。在模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中也遇到了一些難以處理的問(wèn)題，雖然設(shè)計(jì)中對(duì)它們做出了解決 ，但還是感覺(jué)這些方案中還是不能盡如人意，如壓力計(jì)算時(shí)的公式的選用、凸凹模間隙的計(jì)算、卸件機(jī)構(gòu)選用、工作零件距離的調(diào)整，都可以進(jìn)行進(jìn)一步的完善，使生產(chǎn)效率提高。
歷經(jīng)近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，敬請(qǐng)各位老師對(duì)我的設(shè)計(jì)過(guò)程作最后檢查。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中通過(guò)參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請(qǐng)教各位老師有關(guān)模具方面的問(wèn)題，并且和同學(xué)的探討，模具設(shè)計(jì)在實(shí)際中可能遇到的具體問(wèn)題，使我在這短暫的時(shí)間里，對(duì)模具的認(rèn)識(shí)有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。
從陌生到開(kāi)始接觸，從了解到熟悉，這是每個(gè)人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過(guò)程，我對(duì)模具的認(rèn)識(shí)過(guò)程亦是如此。經(jīng)過(guò)近三個(gè)月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一定能為三年的大學(xué)生涯劃上一個(gè)圓滿的句號(hào)，為將來(lái)的事業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中得到了老師以及許多同學(xué)的幫助，我受益匪淺。在此，再次感謝各位老師特別是我的指導(dǎo)老師于智宏師在這一段時(shí)間給予無(wú)私的幫助和指導(dǎo)，并向他們致于深深的敬意，對(duì)關(guān)心和指導(dǎo)過(guò)我各位老師表示衷心的感謝!
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