端蓋落料拉深沖孔切邊復(fù)合模設(shè)計(jì)

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1、 端蓋落料拉深沖孔切邊復(fù)合模設(shè)計(jì) 序 言 隨著中國(guó)工業(yè)不斷地發(fā)展，模具行業(yè)也顯得越來越重要。沖壓模具是一種少廢料、高效率、高精度的生產(chǎn)方式，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛地應(yīng)用并占有重要的地位。隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品正呈現(xiàn)多品種、少批量、復(fù)雜、大型、精密、更新?lián)Q代速度快等變化特點(diǎn)，沖壓模具正向高效、精密、長(zhǎng)壽命、大型化方向發(fā)展。高效，就是模具向級(jí)進(jìn)模具、復(fù)合模具等方向發(fā)展，這樣不但節(jié)約了模具的制造成本，還大大的提高了模具的生產(chǎn)效率；現(xiàn)在發(fā)達(dá)國(guó)家所設(shè)計(jì)制造出來的模具精度可以達(dá)到0.2。為適應(yīng)市場(chǎng)變化，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展，沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正由

2、手工設(shè)計(jì)、依靠人工經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)機(jī)械加工技術(shù)向以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）技術(shù)轉(zhuǎn)變。目前我國(guó)模具工業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)落后，主要原因是我國(guó)在模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距很大。 本專業(yè)以培養(yǎng)學(xué)生從事模具設(shè)計(jì)與制造工作能力的核心，將模具成型加工原理、設(shè)備、工藝、模具設(shè)計(jì)與制造有機(jī)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)際相結(jié)合，突出實(shí)用性、綜合性、先進(jìn)性。正確掌握并運(yùn)用沖壓工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀和尺寸的綜合應(yīng)用，以提高學(xué)生的模具設(shè)計(jì)與制造能力的綜合應(yīng)用。 本文針對(duì)兩底孔圓筒的沖裁工藝性和

3、拉深工藝性，分析比較了成形過程的三種不同沖壓工藝（單工序、復(fù)合工序和連續(xù)工序），確定用一幅復(fù)合模完成落料、拉深、沖孔和切邊的工序過程。介紹了兩底孔圓筒冷沖壓成形過程，經(jīng)過對(duì)工件的批量生產(chǎn)、零件質(zhì)量、零件結(jié)構(gòu)以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能為前提，將其確定為沖壓件，用沖壓方法完成零件的加工，且簡(jiǎn)要分析了坯料形狀、尺寸，排樣、裁板方案，拉深次數(shù)，沖壓工序性質(zhì)、數(shù)目和順序的確定。進(jìn)行了工藝力、壓力中心、模具工作部分尺寸及公差的計(jì)算，并設(shè)計(jì)出模具。還具體分析了模具的主要零部件（如凸凹模、卸料裝置、拉深凸模、墊板、凸模固定板等）的設(shè)計(jì)與制造，沖壓設(shè)備的選用，凸凹模間隙調(diào)整和編制一個(gè)重要零件的

4、加工工藝過程。列出了模具所需零件的詳細(xì)清單，并給出了合理的裝配圖。通過充分利用現(xiàn)代模具制造技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、優(yōu)化工藝方法能大幅度提高生產(chǎn)效率，這種方法對(duì)類似產(chǎn)品具有一定的借鑒作用。 I 目 錄 1 設(shè)計(jì)任務(wù)及零件的工藝性分析 ··························&#

5、183;······························· 1 1.1 設(shè)計(jì)任務(wù) ···············&#

6、183;·················································&#

7、183;············································ 1 1.2 零件的工藝性分析 ··

8、··················································

9、·········································· 1 2 確定工藝方案 ·····

10、··················································

11、··································· 3 2.1 計(jì)算毛坯尺寸 ···········

12、3;·················································

13、3;········································ 3 2.2 確定是否要壓邊圈 ·······

14、;··················································

15、;···································· 4 2.3 計(jì)算拉深次數(shù) ···········&#

16、183;·················································&#

17、183;······································· 4 2.4 確定工藝方案 ········

18、;··················································

19、;··········································· 4 3 主要工藝參數(shù)的計(jì)算 ···&#

20、183;·················································&#

21、183;························ 5 3.1 確定排樣、裁板方案 ·····················

22、83;·················································

23、83;················· 5 3.2 計(jì)算工藝力、初選設(shè)備 ·····························&#

24、183;·················································&#

25、183;····· 7 3.2.1 計(jì)算工藝力 ·········································

26、3;·················································

27、3;······ 7 （1）落料力 ··········································

28、··················································

29、·············· 7 （2）卸料力 ··································&#

30、183;·················································&#

31、183;····················· 7 （3）拉深力 ··························

32、3;·················································

33、3;····························· 7 （4）壓邊力 ···················

34、··················································

35、····································· 8 （5）沖孔力 ···········&#

36、183;·················································&#

37、183;············································ 9 （6）推件力 ···

38、3;·················································

39、3;·················································

40、3;·· 9 3.2.2 拉深功的計(jì)算 ·············································

41、;················································· 9 3.

42、2.3 初選壓力機(jī) ················································&

43、#183;··············································· 10 3.2.4 計(jì)算

44、壓力中心 ·················································&

45、#183;·········································· 10 3.2.5 計(jì)算凸、凹模刃口尺寸及公差 ···

46、··················································

47、··········· 10 4 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ···································

48、3;················································ 13 4

49、.1 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇 ···············································

50、3;······································· 13 4.1.1 模架的選用 ········

51、;··················································

52、;······································ 13 4.1.2 模具的閉合高度 ········

53、3;·················································

54、3;····························· 14 4.2 模具工作部分尺寸計(jì)算 ·················&#

55、183;·················································&#

56、183;··············· 14 4.2.1 落料凹模 ·······························

57、3;·················································

58、3;·················· 14 4.2.2 拉深凸模 ·····························

59、··················································

60、····················· 14 4.2.3 凸凹模 ··························

61、83;·················································

62、83;··························· 15 II 4.2.4 彈壓御料板 ·················

63、83;·················································

64、83;···························· 16 4.2.5 彈性頂料橡膠的確定 ·················&

65、#183;·················································&

66、#183;············ 17 4.2.6 上墊板 ··································

67、;··················································

68、;···················· 18 4.2.7 壓邊圈 ··························

69、83;·················································

70、83;··························· 18 5 模具的整體安裝 ····················

71、··················································

72、·············· 19 5.1 模具的總裝配 ································

73、83;·················································

74、83;················ 19 5.2 模具零件 ······························&#

75、183;·················································&#

76、183;·························· 19 6 選定沖壓設(shè)備 ·····················

77、··················································

78、················· 20 7 模具的裝配 ·······························

79、;··················································

80、;··········· 21 7.1 復(fù)合模的裝配 ···································&#

81、183;·················································&#

82、183;············· 21 7.2 凸、凹模間隙的調(diào)整 ································&#

83、183;·················································&#

84、183;···· 21 8 重要零件的加工工藝過程編制 ··········································

85、;·················· 22 小結(jié) ······························

86、3;·················································

87、3;···························· 25 參考文獻(xiàn) ····················&

88、#183;·················································&

89、#183;······························ 26 III 1設(shè)計(jì)任務(wù)及零件的工藝性分析 1.1 設(shè)計(jì)任務(wù) Ⅰ 初始條件： ?0.14?0.1材料：08鋼；料厚：1 mm ；中批量，外徑尺寸為700 mm，底孔尺寸為160

90、mm， Ⅱ 要求完成的主要任務(wù)： 1、兩底孔圓筒沖壓工藝分析； 2、工藝參數(shù)的計(jì)算與模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)； 3、繪制模具裝配圖(A1)及主要模具零件圖(不少于2張A2)，要求制圖符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，圖面整潔，繪圖工作量折合后不少于1張零號(hào)圖紙； 4、撰寫8000字左右的設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。內(nèi)容包括緒論、任務(wù)書、目錄、正文、參 考文獻(xiàn)等。課程設(shè)計(jì)說明書要求簡(jiǎn)捷明了、層次清晰、計(jì)算正確、步驟合理、圖文并茂，按統(tǒng)一規(guī)范格式書寫。 1.2 零件的工藝性分析 沖壓件工藝性是指沖壓零件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性，一般對(duì)沖壓工藝影響最大的是

91、 幾何形狀、尺寸和其精度的高低。雖然沖壓加工工藝過程包括備料—沖壓加工工序—必要的輔助工序—質(zhì)量檢驗(yàn)—組合、包裝的全過程，但分析工藝性的重點(diǎn)要在沖壓加工工序這一過程里。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。 1 該零件是兩底孔圓孔，如圖1.1，該零件可看成無凸緣的筒形件，料厚t=1mm， ?0.14?0.1拉深后厚度不變；零件底部圓角半徑R=2mm；外徑尺寸

92、為700mm，底孔尺寸為160 mm，其余尺寸公差都為自由公差，滿足拉深工藝對(duì)精度等級(jí)的要求。 圖1.1 工件圖 工藝性對(duì)精度的要求是一般情況下，拉深件的尺寸精度應(yīng)在IT13級(jí)以下，不宜高于IT11級(jí)；對(duì)于精度要求高的拉深件，應(yīng)在拉深后增加整形工序，以提高其精度，由于材料各向異性的影響，拉深件的口部或凸緣外緣一般是不整齊的，出現(xiàn)“突耳”現(xiàn)象，需要增加切邊工序。 影響拉深件工藝性的因素主要有拉深件的結(jié)構(gòu)與尺寸、精度和材料。拉深工藝性對(duì)結(jié)構(gòu)與尺寸的要求是拉深件因盡量簡(jiǎn)單、對(duì)稱，并能一次拉深成形；拉深件的壁厚公差或變薄量一般不應(yīng)超出拉深工藝壁厚變化規(guī)律；當(dāng)零件

93、一次拉深的變形程度過大時(shí)，為避免拉裂，需采用多次拉深，這時(shí)在保證必要的表面質(zhì)量前提下，應(yīng)允許內(nèi)、外表面存在拉深過程中可能產(chǎn)生的痕跡；在保證裝配要求下，應(yīng)允許拉深件側(cè)壁有一定的斜度；拉深件的徑向尺寸應(yīng)只標(biāo)注外形尺寸或內(nèi)形尺寸，而不能同時(shí)標(biāo)注內(nèi)、外形尺寸。 工藝性要求材料具有良好的塑性，屈強(qiáng)比?s/?b值越小，一次拉深允許的極限變形程度越大，拉深的性能越好；板厚方向性系數(shù)r和板平面方向性系數(shù)?r反映了材料的各向異性性能，當(dāng)r較大或?r較小時(shí)，材料寬度的變形比厚度方向的變形容易，板平面方向性能差異較小，拉深過程中材料不易變薄或拉裂，因而有利于拉深成形。 該零件結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、形狀對(duì)稱

94、，完全由圓弧和直線組成，沒有長(zhǎng)的懸臂和狹槽；拉深高度不大，且孔在底部拉深非變形區(qū)。零件尺寸除中心孔和外徑尺寸接近IT11級(jí)外，其余尺寸均為自由尺寸且無其他特殊要求，利用普通沖裁方法可以達(dá)到零件圖樣要求。零件材料為08鋼，為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和塑性，其沖裁加工性較好。該零件的沖裁性較好，可以沖裁加工，可用于中批量生產(chǎn)。 2 2 確定工藝方案 2.1 計(jì)算毛坯尺寸 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)工藝過程時(shí)，可以不考慮毛坯厚度的變化。同時(shí)由于金屬在塑性變形過程

95、中保持體積不變，因而，在計(jì)算拉深件的的毛坯展開尺寸時(shí)，可以認(rèn)為在變形前后的毛坯和拉深間的表面積相等。 該工件為無凸緣圓筒形件，根據(jù)等面積原則采用解析法求毛坯直徑。如圖所示，將工件分為三個(gè)簡(jiǎn)單的幾何體。 1 確定是否加修邊余量 由于板料在軋壓或退火時(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，因此就必須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)候就必須加上修邊余量然后再進(jìn)行毛坯的展開尺寸計(jì)算。

96、 零件的相對(duì)高度h/d2＝(22-0.5)/(70-1)＝0.312，而高度h=21.9mm，根據(jù)《沖壓手冊(cè)（第二版）》查表4－4可知，修邊余量δ＝2mm。 2 計(jì)算毛坯直徑 2 D= d1?4d2(h??)?6.28rgd1?8rg 2 d2=70-1=69mm， d1=70-(1+2) ×2=64㎜，h=22-1=21mm， rg=2+0.5=2.5mm。 D＝104.63 mm， 3 取D＝105mm。 2.2 確定是否需要壓邊圈 坯料相對(duì)厚度

97、 t?100%????????????????2.3 D 1??100%?0.952%?1.5% 105 根據(jù)《沖壓手冊(cè)（第三版）》表4-75知需要壓邊圈。 2.3 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程中的應(yīng)力既不超過材料的變形極限，同時(shí)還能充分利用材料的塑性。也就是說，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

98、產(chǎn)過程中，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，我們可以通過查表來取值。 根據(jù)工件的相對(duì)高度 確定拉深次數(shù)。 d69??0.657，其工件的相對(duì)高度為0.312，根據(jù)《沖D105 壓手冊(cè)（第二版）》表4-18知小于一次拉深時(shí)的最大相對(duì)高度0.70~0.57，故可以一次th21.5??0.312和坯料的相對(duì)厚度?100?0.952的大小Dd269零件的總拉深系數(shù)為m總?拉深成形。根據(jù)th21.5》查得??0.312，?100?0.952，由《沖壓手冊(cè)（第二版）Dd269 筒形件（帶壓邊圈）的極限拉深系數(shù)m1?0.53~0.55，而工件的總拉深系數(shù)

99、為0.657>m1,故可一次拉深成形。 因材料為08鋼,具有良好的強(qiáng)度和塑性,其加工工藝性較好,可減小筒形件的首次拉深系數(shù)及增大最大相對(duì)高度。 使得m總?m1,hh1?，所以零件只需要一次拉深。 dd1 2.4 確定工藝方案 根據(jù)以上分析和計(jì)算，可以進(jìn)一步明確該零件的沖壓加工需要包括以下基本工序: 4 落料、拉深、沖孔和切邊。 根據(jù)這些基本工序，可以擬出如下幾種工藝方案： 方案一 先進(jìn)行落料，再拉深，切邊，最后沖孔，以上工序過程都采用單工序模加工。用此方案，模具的結(jié)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單，制造很容易，成本低廉，但由于結(jié)構(gòu)

100、簡(jiǎn)單定位誤差 方案二 落料與拉深、切邊在復(fù)合模中加工成半成品，再在單工序模上進(jìn)行沖孔。采用了落料與拉深、切邊的復(fù)合模，提高了生產(chǎn)率。對(duì)落料以及拉深的精度也有很大的提高。由于最后一道沖孔工序是在單工序模中完成，使得最后一步?jīng)_孔工序的精度降低，影響了整個(gè)零件的精度，而且中間過程序要取件，生產(chǎn)效率不高。 方案三 落料、拉深、沖孔和切邊全都在同一個(gè)復(fù)合模中一次加工成型。此方案把三個(gè)工序集中在一副復(fù)合模中完成，使得生產(chǎn)率有了很大的提升。沒有中間的取放件過程，一次沖壓成型，而且精度也比較高，能保證加工要求，在沖裁時(shí)材料處于受壓狀態(tài)，零件表面平整。模具的結(jié)構(gòu)也非常的緊

101、湊，外廓尺寸比較小，但模具的結(jié)構(gòu)和裝配復(fù)雜。 方案四 采用帶料級(jí)進(jìn)多工位自動(dòng)壓力機(jī)沖壓，可以獲得較高的生產(chǎn)效率，而且操作安全，但這一方案需要專用的壓力機(jī)或自動(dòng)的送料裝置。模具的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造周期長(zhǎng)，生產(chǎn)成本高。 根據(jù)設(shè)計(jì)需要和生產(chǎn)批量，綜合考慮以上方案，方案三最適合。即落料、拉深、沖孔和切邊在同一復(fù)合模中完成，這樣既能保證大批量生產(chǎn)的高效率又能保證加工精度，而且成本不高，經(jīng)濟(jì)合理。 很大，而且單工序模一般無導(dǎo)向裝置，安裝和調(diào)整不方便，費(fèi)時(shí)間，生產(chǎn)效率低。 3

102、 主要工藝參數(shù)的計(jì)算 3.1 確定排樣、裁板方案 加工此零件為中批量生產(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)約金屬和減少廢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 5 面積的百分比來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)

103、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。搭邊值得大小要合理選取。根據(jù)此零件的尺寸通過查表《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2-5取: 搭邊值為 a?2mm 進(jìn)距方向 a1?2mm 從視測(cè)方面來講，該零件的排樣應(yīng)該采用直排最合理。 從圖可知：送料步距 S=105+2=107mm????????3.1

104、 條料寬度 b=105+2?2=109mm????????3.2 板料規(guī)格擬用1mm×1000mm×3000mm熱軋鋼板。查《沖壓模具設(shè)計(jì)》GB708-88，為了操作方便采用橫裁。 裁板條數(shù) n1? 每條個(gè)數(shù) n2? 每板總個(gè)數(shù) n?n1?n2?27?9?243 材料利用率 B?a11000?2??9個(gè)????????3.4 S107A3000??27條????????????3.3 b109 ??n?S面?100%?????

105、????????3.5 A?B 243???1052 ???100% 4?1000?3000 ??70.14% 6 3.2 計(jì)算工藝力、初選設(shè)備 3.2.1 計(jì)算工藝力 （1）落料力 平刃凸模落料力的計(jì)算公式為 F?kLt?????????????????3.6 式中 F— 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、

106、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，08鋼的抗剪強(qiáng)度?的值是260~360 MPa，取?=320 MPa。 因此，該沖件的落料力的計(jì)算公式為 F落?1.3Lt?????????????????3.7 =1.3???105?1?320 =137225N （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所需的力稱卸

107、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 F卸?K1F??????????????3.8 式中 F—— 沖裁力(N) K1——頂件力及卸料力系數(shù)，其值可查教材表2-11。 這里取K1為0.04。 因此 F卸?0.04?137225?5489N （3）拉深力 一般情況下拉深力隨凸模行程變化而改變，其變化曲線如圖3.1。從圖中可以看出，在拉深開始時(shí)，由于凸緣變形區(qū)材料的

108、變形不大，冷作硬化也小，所以雖然變形區(qū)面積較大，但材料變形抗力與變形區(qū)面積相乘所得的拉深力并不大；從初期到中期， 7 材料冷作硬化的增長(zhǎng)速度超過了變形區(qū)面積減少速度，拉深力逐漸增大，于前中期拉深力達(dá)到最高點(diǎn)位置；拉深到中期以后，變形區(qū)面積減少的速度超過了冷作硬化增加的速度，于是拉深力逐漸下降。零件拉深完以后，由于還要從凹模中推出，曲線出現(xiàn)延緩下降，這是摩擦力作用的結(jié)果，不是拉深變形力。 拉深力 凸模行程 圖3.1 拉深力變化曲線 由于影響拉深力的因素比較復(fù)雜，按實(shí)際受力和變形情況來準(zhǔn)確計(jì)算拉深力是比較困難的。所以，實(shí)際生產(chǎn)中通常是以危險(xiǎn)斷

109、面的拉應(yīng)力不超過其材料抗拉強(qiáng)度為依據(jù)，采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于無凸緣圓筒形零件的拉深力近似計(jì)算公式為： F拉?Kd2t??b????????????????3.9 式中 d2—圓筒形零件的凸模直徑（mm） K—系數(shù)，這里取0.72 ?b—材料的抗拉強(qiáng)度（MPa） t —材料厚度 08鋼抗拉強(qiáng)度為330~450 MPa，取400 MPa。 ?6243N0 因此 F拉?0.72???69?1?400 （4）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，如果過大，就要增加拉深力，因

110、 而會(huì)使制件拉裂，而壓邊圈的壓力過小就會(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。 FQ?AFq(N)????????????????3.10 8 式中 A—初始有效壓邊面積(mm2)，無凸緣拉深件A??[D2?(d2?2rd)2]/4; rd—凹模圓角半徑，查《沖壓手冊(cè)（第二版）》表4-78取5.5mm； Fq—單位壓邊力(MPa),這里經(jīng)查《

111、沖壓手冊(cè)（第二版）》得Fq=2.5 MPa 所以有 FQ?AFq??[1052?(69?2?5.5)2]/4?2.5?9081N （5）沖孔力 沖孔力可按下式計(jì)算： t??????????????3.11 F沖?kL? 式中 F沖—沖孔力（N） L—沖件的內(nèi)輪廓長(zhǎng)度（mm） t—板料厚度（mm） ?—材料的抗剪強(qiáng)度（MPa） 因此，該零件的沖孔力為： F沖?kLt? =1.3???16?1?32

112、0?2 =41821N （6）推件力 將卡在凹模中的材料逆著沖裁力方向頂出所需要的力稱為推件力。 推件力計(jì)算公式為： F推?nK2F沖????????????????3.12 ?3?0.055?41821?6900N K2—推件力系數(shù)，其值可查教材表2-11，取K2為0.055。 （7）切邊力 切邊力可以按照沖裁力的計(jì)算方法獲得，則該工件的切邊力為： F切?kLt??1.3??70?1?320=91483N 3.2.2 拉深功的計(jì)算 拉深所需的功可按下式計(jì)算

113、 W?CPmaxh????????????????3.13 1000 式中 Pmax—最大拉深力（N） h —拉深深度（mm） 9 W—拉深功（N·m） C—修正系數(shù)，一般取為C=0.6~0.8。 所以 W?0.8?62430?21.5?1074N·m??????????3.14 1000 3.2.3 初選壓力機(jī) 壓力機(jī)噸位的大小的選擇，首先要以沖壓工藝所需的變形力為前提。要求設(shè)備的 名義壓力要大于所需的變形力，而且還要有一定

114、的力量?jī)?chǔ)備，以防萬一。從提高設(shè)備的工作剛度、沖壓零件的精度及延長(zhǎng)設(shè)備的壽命的觀點(diǎn)出發(fā)，要求設(shè)備容量有較大的剩余。 因F落?F拉，故總沖壓力 F??F落?F卸?F沖?F推?F拉?FQ?F切?????????3.15 =?137225? ?5489?41821?6900?62430?9081?91483 =354.429KN 應(yīng)選的壓力機(jī)公稱壓力P0??1.3~1.6?F?取為1.5，則公稱壓力為： P0?1.5F??532KN???????????????3.16 因此初選閉式單點(diǎn)壓力機(jī)JC 23—630開式可傾壓力機(jī)。

115、 3.2.4 計(jì)算壓力中心 本零件為對(duì)稱幾何體,其壓力中心就在它的圓心處，不必計(jì)算它的壓力中心。 3.2.5 計(jì)算凸、凹模刃口尺寸及公差 沖裁件的尺寸精度取決于凸、凹模刃口部分的尺寸，沖裁間隙的合理也要靠凸、 凹模刃口部分的尺寸來實(shí)現(xiàn)和保證，所以正確確定刃口部分的尺寸是相當(dāng)重要的。在決定模具刃口尺寸及制造公差時(shí)，需考慮以下原則：①落料件的尺寸取決于凹模的磨損，沖裁件的尺寸取決于凸模尺寸。②考慮到?jīng)_裁時(shí)凸、凹模的磨損，在設(shè)計(jì)凸、凹模刃口尺寸時(shí)，對(duì)基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后變大的，其刃口公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸范圍內(nèi)較小的數(shù)值；對(duì)基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損

116、后減少的，其刃口公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸范圍內(nèi)較大的數(shù)值。這樣，在凸模磨損到一定程度的情況下，任能沖出合格的零件。③在確定模具刃口制造公差時(shí)，要既能保證工件的精度要求，又要保證合理的間隙數(shù)值。 10 凸凹模加工有兩種方法： (一) 采用凸凹模分別加工，凸凹模分別加工是指在凸模與凹模分別按各自圖樣上標(biāo)注的尺寸及公差進(jìn)行加工，沖裁間隙由凸凹模刃口尺寸及公差保證，這樣就需要分別計(jì)算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差，并標(biāo)注在凸凹模設(shè)計(jì)圖樣上，這樣加工方法具有互換性，便于成批制造，主要用于簡(jiǎn)單，規(guī)范形狀（圖形，方法或矩形）的沖件。 （二）凸凹模配合加工，對(duì)于形狀復(fù)雜或薄料

117、沖裁剪的沖裁，為了保證凸、凹模之間有一定的間隙值，一般采用配合加工。凸凹模工作部分尺寸計(jì)算：其落料件按凹模磨損后尺寸增大（A類尺寸）、減?。˙類尺寸）和不變（C類尺寸）的規(guī)律分三種。 ①落料時(shí)，因?yàn)槁淞霞砻娉叽缗c凹模刃口尺寸相等或基本一致，應(yīng)該先確定凹模刃口尺寸，即以凹模刃口尺寸為基準(zhǔn)，又因?yàn)槁淞霞叽鐣?huì)隨凹模刃口的磨損而增大，為了保證凹模磨損到一定程度仍能沖出合格零件，故凹?；境叽鐟?yīng)該取落料件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸，落料凸模的基本尺寸則是凹?；境叽缟蠝p去最小合理間隙。 如按分別加工的方法計(jì)算，則： ??d????????????3.17 Dd?(D?X?

118、)0 Dp?(Dd?Zmin)0 ??p???????????3.18 式中 Dp—落料凸模刃口尺寸（mm）； Dd—落料凹模刃口尺寸（mm）； D —落料件外徑公稱尺寸（mm）； ?— 沖裁工件要求的公差； ?p、?d—凸、凹模制造公差； X —磨損系數(shù)。 對(duì)于未標(biāo)注公差可按IT14級(jí)計(jì)算，得落料件尺寸為?1050 ?0.87mm，根據(jù)教材上表 2-1查得，沖裁模刃口雙面間隙： Zmin?0.10mm,Zmax?0.13mm ?d、?p—凹、凸模制造

119、偏差，查教材表2-3得?d=0.035mm，?p=0.025mm。 ?d+?p=0.035+0.025=0.06mm；Zmax?Zmin?0.13?0.10?0.03mm。 校核間隙：?d+?p>Zmax?Zmin，相差較大，不符合｜?p｜+｜?d｜?Zmax?Zmin條件，故采用配合加工的方法。磨損系數(shù)根據(jù)教材表2-4得X=0.5。 ??d(?d=?/4) ???????????3.19 Dd?(D?X?)0 11 ?0.22?0.22 =(105?0.5?0.8)0=104.5650 Dp?(Dd?Zm

120、in)0 ??p???????????3.20 =(104.565?0.10)0.4650 ?0.22=104?0.22 ?0.1②沖孔時(shí)，對(duì)于沖孔160mm孔，根據(jù)教材表2-3得,?p??d?0.020mm，校核 間隙：｜?p｜+｜?d｜=0.04mm，｜?p｜+｜?d｜>Zmax?Zmin，但相差不大，可作如下調(diào)整。 ?p?0.4(Zmax?Zmin)???????????3.21 =0.4?0.03 ?0.012mm ?d?0.6(Zmax?Zmi)n???????????3.22

121、 ?0.6?0.03 ?0.018mm 磨損系數(shù)根據(jù)教材表2-4得X=0.75。 則 dp?(d?X?)0???????????3.23 ??p =(16?0.75?0.1)0 ?0.012 =16.0750 ?0.012 d dd?(dp?Zmi)???????????3.24 n0?? ?0。018 =(16.075?0.1)0 ?0。018

122、 =16.1750 ③拉深時(shí)，因一次拉深成形，按最后一次拉深工序計(jì)算，拉深凹模和凸模的尺寸和公差應(yīng)按零件的要求來確定。當(dāng)工件的外形尺寸及公差有要求時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，先確定凹模尺寸，因凹模尺寸在拉深中隨磨損的增加而逐漸變大，故凹模的尺寸開始時(shí)應(yīng)取小些，為 ?? Dd?(D?0.75?)0d???????????3.25 凸模尺寸為 Dp?(D?0.75?-2C)??p?????? ?3.26 拉深凸模和凹模的單邊間隙C=1.1t=1.1mm，凸凹模制造公差查

123、《沖壓手冊(cè)（第二版）》表4-76得，對(duì)于拉深尺寸?70mm，?d?0.08mm，?p?0.05mm。 12 0 則，凹模尺寸為：Dd?(D?0.75?)0d ?0.08 =(70?0.75?0.14)0 ?0.08 =69.8950mm ?? 式中 D—拉深件外形尺寸； Dd—凹模尺寸； ?—拉深件公差。 0D?(D?0.75?-2C)凸模尺寸為：p??p 00(70?0.75?0.14-2.2)=?0.05=67.6

124、95?0.05mm ④切邊刃口尺寸可按落料凸凹模的尺寸計(jì)算方法計(jì)算，切邊凹模尺寸與拉深凹模尺寸一樣，切邊凸模尺寸為凹模尺寸減去最小雙邊間隙，公差與拉深凸模取相同值即可。 則： Dp?(Dd?Zmin)0 ??p???????????3.27 =(69.895?0.1)0 ?0.05mm =69.7950 ?0.05 4 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇 4.1.1 模架的選用 采用落料、拉深、沖孔、切邊復(fù)合模，首先要考慮落料凸模（兼拉深

125、凹模）的壁厚是否過薄。本次設(shè)計(jì)中凸凹模的最小壁厚為7.2mm，滿足鋼材最小壁厚a?1.2t?1.2?1?1.2mm的要求，能夠保證足夠的強(qiáng)度，故采用復(fù)合模。 模具采用倒裝式。模座下的橡膠緩沖器兼作壓邊與頂件，另外還設(shè)有彈性卸料裝置和彈性頂件裝置。這種結(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)是彈性卸料板使模具的結(jié)構(gòu)變復(fù)雜,要簡(jiǎn)化可以采用剛性卸料板，其缺點(diǎn)是拉深件留在剛性卸料板中不易取出，帶來操作上的不便，結(jié)合本次設(shè)計(jì)綜合考慮，采用彈性卸料板。 從生產(chǎn)量和方便操作以及具體規(guī)格方面考慮，選擇后則導(dǎo)柱模架，由凹模外形尺寸?180mm，（GB/T2851.3—81）在按其

126、標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸如下 上模座 315?200?50 HT200 13 下模座 315?200?65 HT200 導(dǎo) 柱 35?230 20Cr 導(dǎo) 套 35?125?48 20Cr 凸緣模柄 ?50?68 45鋼 模具閉合高度 MAX 240mm MIN 285mm

127、4.1.2 模具的閉合高度 所謂的模具的閉合高度H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)。 模具的實(shí)際閉合高度，一般為： H模?上模座厚度?墊板厚度?沖頭長(zhǎng)度?凹模厚度? 下模座厚度?沖頭進(jìn)入凹模深度?????4.1 該副模具使用上墊板厚度為42mm，凸模固定板厚度為16mm。如果沖頭（凸凹模）的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為46mm，凹模（落料凹模）設(shè)計(jì)為60mm，則閉合高度為： H模?50?42?46?60?65-2?261mm 4.2 模具工作部分尺寸計(jì)算 4.2.1 落料

128、凹模 落料凹模采用圓形板結(jié)構(gòu)和直接通過螺釘、銷釘與下模座固定的固定方式。因中批量生產(chǎn)，考慮凹模的磨損和保證零件的質(zhì)量，凹模刃口采用直刃壁結(jié)構(gòu)，刃壁高度h?12mm，漏料部分沿刃口輪廓適當(dāng)擴(kuò)大（為便于加工，落料凹模漏料孔可設(shè)計(jì)成近似于刃口輪廓的形狀，如凹模圖）。凹模輪廓尺寸確定如下： 凹模厚度60mm，凹模壁厚30mm， 凹模的材料選用Cr12，工作部分熱處理淬硬58~62HRC。 4.2.2 沖孔凸模 沖孔凸模刃口部分為圓形，為便于凸模和固定板的加工，可設(shè)計(jì)成階梯形結(jié)構(gòu)，并將安裝部分設(shè)計(jì)成便于加工的長(zhǎng)圓形，通過螺釘緊固在固定板上，用銷釘定

129、位。凸模的尺寸根據(jù)刃口尺寸、卸料裝置和安裝固定要求確定。凸模的材料選用Cr12，工作部分熱處理淬硬58~62HRC。 對(duì)于沖孔凸模，依據(jù)《沖壓手冊(cè)（第三版）》表14-76確定為圓柱頭縮桿圓凸模，工作長(zhǎng)度為14mm，總長(zhǎng)為46mm。 14 4.2.3 凸凹模 該復(fù)合模中有上凸凹模和下凸凹模兩個(gè)凸凹模，是主要工作零件。 ①上凸凹模（如圖4.1所示），其外形作為落料凸模內(nèi)形又作為拉深凹模，并且內(nèi)、外形刃口部分都為圓形，為便于凸凹模與凸模固定板的配合，凸凹模的安裝部分設(shè)計(jì)成便于加工的長(zhǎng)圓形，通過螺釘緊固在凸模固定板上，并用銷釘定位。 凸

130、凹模的自由長(zhǎng)度為： L=推料板厚度+拉深件外形高度=22+29=51mm。????????4.2 圖4.1 上凸凹模 ②下凸凹模（如圖4.2所示），其外形作為拉深凸模內(nèi)形又作為沖孔凹模，并且內(nèi)、外形刃口部分都為圓形，為便于凸凹模與下模座和落料凹模的配合，凸凹模的安裝部分設(shè)計(jì)成便于加工的長(zhǎng)圓形，通過螺釘緊固在凸模固定板上，并用銷釘定位。 凸凹模的自由長(zhǎng)度為： 15 L=落料凹模高度+凸凹模固定板高度－沖頭進(jìn)入沖孔的深度=60+16－1=75mm。????????4.3 圖4.1 下凸凹模 4.2.4 彈壓式卸料板

131、 ①彈性元件的設(shè)計(jì) 為了得到較平整的工件，此模具采用彈壓式卸料結(jié)構(gòu)。彈簧和橡膠是模具中廣泛應(yīng)用的彈性元件。主要為彈性卸料、壓料及出件裝置供彈壓力。彈壓卸料裝置是由卸料板、彈性元件(彈簧或橡膠)、卸料螺釘?shù)攘慵M成。 根據(jù)模具安裝位置擬選4個(gè)彈簧，每個(gè)彈簧的預(yù)壓力為： F0?Fx/n 式中：Fx為沖裁卸料力； n為彈簧個(gè)數(shù)。 所以 F0?Fx/n =5489/4 =1372.25N 查《沖壓手冊(cè)（第二版）》表10-1，初選彈簧規(guī)格為8mm×60mm× 170mm

132、 16 其余件參數(shù)是D=60mm，d=8mm，h0=170mm,t=18.3mm，hj=78.4mm, Fj=1370N，n=8.5 D——彈簧中徑；d——材料直徑；t——節(jié)距；Fj——工作極限負(fù)荷；h0——自由高度；n——有效圈數(shù)；hj——工作極限負(fù)荷下變形量。 ?H0?F0hj=61.6mm Fj 如滿足下列條件，則彈簧選的合適。 hj??H0?h工?h修模 ?H??H0?h工?h修模 (△H為彈簧實(shí)際總壓縮量) 式中h工工為卸料板工作行程，一般取料厚加l mm，所以h工=1

133、.8mm，h修模為凸凹模修 磨量，一般取4—1Omm，h修模取=4mm，所以， hj??H0?h工?h修模 =61.6+2+6mm =69.6mm<78.4mm,故滿足條件。 卸料板的外形尺寸確定為280mm?140mm?8mm。 4.2.5 彈性頂料橡膠的確定 因?yàn)闆_孔廢料如果設(shè)計(jì)稱凹模通孔自由落下的形式會(huì)與下模座下方的彈性頂料裝置沖突，故由彈性橡膠將沖孔廢料頂出。由于受到橡膠允許承受的載荷較大,安裝,調(diào)整,靈活,方便,因而是沖裁模中常用的彈性元件,沖裁模中用于卸料的橡膠有合成橡膠和聚氨脂橡膠,其中聚氨脂的性

134、能比合成橡膠優(yōu)異,是常用的卸料彈性元件。 為了保證卸料正常工作,應(yīng)該使橡膠的預(yù)緊的預(yù)壓力： Fy?FX ??????????????4.4 橡膠的壓力與壓縮量之間不是線形關(guān)系,橡膠的壓縮時(shí)產(chǎn)生的壓力按下式計(jì)算: F?AP???????????????4.5 式中 A——橡膠的橫截面積 P——橡膠與單位壓邊力(MPa),其值與橡膠的壓縮量,形狀及 尺寸有關(guān) 計(jì)算橡膠的自由高度,由下式 H自?(3.5～4)S工作 ????????????????

135、4.5 ??1mm 17 H自?3.5?(1?1?4) ?21mm 計(jì)算橡膠的裝配高度,由下式 HL?H自?H預(yù)??????????????????4.6 H預(yù)?(0.1～0.15)H自 ?????????????? 4.7 按公式計(jì)算得: H預(yù)?0.13?21?2.73mm HL?21?2.73?18.27mm 4.2.6 上墊板 墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位壓力，防止模座被壓出陷痕而損壞。在設(shè)計(jì)中我們把墊板的外形尺寸與凸凹模的外形尺寸相匹配，其上梁厚度我們?cè)O(shè)計(jì)為10mm。在上墊板上設(shè)計(jì)了一個(gè)推桿孔，以便安裝推桿，還有四個(gè)螺釘孔以及兩個(gè)銷孔，這些都是為了與凸凹模和拉深凸模上的各種固定零件的安裝相匹配的。 4.2.7 壓邊圈 在這個(gè)設(shè)計(jì)中,壓邊圈借助頂桿所施的頂件力,既起到壓邊的效果,又起來把拉深 件頂出拉深凸模,設(shè)計(jì)高度為23mm。 18 5 模具的整體安裝 5.1 模具的總裝配 由以上