機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-杯形件拉深沖孔成形復(fù)合模設(shè)計(jì)（全套圖紙）

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1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 題 目：杯形件拉深沖孔成形復(fù)合模設(shè)計(jì) 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 班 級(jí)： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 學(xué) 院： 答辯日期： 29 摘 要 本設(shè)計(jì)利用AutoCAD 2008作為繪圖軟件，進(jìn)行了杯形件拉深沖孔成形復(fù)合模的設(shè)計(jì)。杯形件拉深沖孔成形復(fù)合模中包含了拉深模與沖孔模，它是一種在一次行程中可以完成多個(gè)工序的模具結(jié)構(gòu)。此模具將拉深、沖孔兩個(gè)工序結(jié)合在一起，簡化了加工過程，提高生產(chǎn)效率。論文首先簡要概述了設(shè)計(jì)的背景與

2、意義，接著闡述了產(chǎn)品的工藝分析和工藝方案的確定，模具主要工作部分的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算，計(jì)算并設(shè)計(jì)了本套模具上的主要零部件，如：凸模、凹模、卸料板、橡膠等。最后，對(duì)本課題設(shè)計(jì)進(jìn)行了歸納和總結(jié)。 關(guān)鍵詞：杯形件；復(fù)合模；沖孔；拉深；AutoCAD 2008 全套圖紙，加153893706 Abstract This design carries on the deep drawing punching forming Stamping die design of cupule usin

3、g the AutoCAD 2008 as the drawing software. This mold unifies two working procedures, the drawing and the punching holes into together, simplified the processing process. This paper briefly outlined the background and significance of the design，The product of a detailed analysis and the identificati

4、on process. Stamping die design in accordance with the general steps to calculate and design the sets on the main mold parts, such as: punch, die, punch plate, plate, stripper plate, extension spring, block material sales, guide is sold, guide plate. Selected the standard model, and choose appropria

5、te stamping equipment. Design work on the parts and specifications will press for the necessary checking calculation. The mold used for a small scrap layout, automatic centering device. Key words: cupule; compound die; punching; deep drawing; AutoCAD 2008 目 錄

6、 第1章 緒論 1 1.1 設(shè)計(jì)的背景和意義 1 1.2 設(shè)計(jì)的內(nèi)容和思路 1 1.3 解決的主要問題 2 第2章 沖壓件工藝分析 2 第3章 工 藝 計(jì) 算 4 3.1 拉伸件展開尺寸計(jì)算 4 3.2 沖壓工藝力的計(jì)算 5 3.3沖壓設(shè)備的選擇 7 第4章 模具主要工作部分的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 7 4.1 沖孔刃口尺寸計(jì)算 7 4.2 拉深的工作部分尺寸確定 8 4.3排樣圖的設(shè)計(jì)與材料利用率的計(jì)算 9 4.4壓力中心的計(jì)算 12 第5章 模具主要零件設(shè)計(jì)與選擇 15 5.1 拉伸凸模設(shè)計(jì) 15 5.2 沖孔凸模設(shè)計(jì) 18 5.3沖孔凹模的設(shè)計(jì) 20 5.4

7、拉伸凹模設(shè)計(jì) 21 第6章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23 6.1 卸料裝置的設(shè)計(jì) 23 6.2 模架的選擇 25 6. 3 模具的動(dòng)作過程及特點(diǎn) 25 總 結(jié) 27 參考文獻(xiàn) 28 致 謝 30 第1章 緒論 1.1 設(shè)計(jì)的背景和意義 沖壓模具是機(jī)械制造業(yè)中重要的工藝裝備， 沖壓生產(chǎn)具有效率高、材料利用率高、制件質(zhì)量優(yōu)良、工藝適應(yīng)性好等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、航天、航空、輕工、電子、電器、儀表等行業(yè)。冷沖壓是在常溫下，利用沖模在壓力機(jī)上對(duì)板料或坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得零件所需的形狀、尺寸的一種壓力加工的方法。利用沖壓模具生產(chǎn)可以保證產(chǎn)品的

8、尺寸精度，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而且在加工中不破壞產(chǎn)品表面。用冷沖壓模具生產(chǎn)零部件在生產(chǎn)中不需要加熱，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、重量輕、成本低且節(jié)約能源和材料等一系列優(yōu)點(diǎn)。本課題以杯形件的生產(chǎn)過程為案例，以AutoCAD 2008為畫圖工具，進(jìn)行拉深沖孔成形復(fù)合模的設(shè)計(jì)研究工作。以冷沖壓技術(shù)結(jié)合先進(jìn)的CAD/CAM技術(shù)，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和縮短模具的設(shè)計(jì)制造周期，進(jìn)行杯形件拉深沖孔成形復(fù)合模設(shè)計(jì)。具備了如下優(yōu)點(diǎn)： （1）冷沖壓技術(shù)與其他加工方法相比具有：冷沖壓操作工藝方便，便于組織生產(chǎn)，是一種高效低耗的加工方法，適合大批量生產(chǎn)。而且沖壓出的零件制品一般不需要進(jìn)一步機(jī)械加工，互換性好，在耗費(fèi)不大的情況下能獲

9、得強(qiáng)度高、剛度大而重量輕的零件。 （2）課題結(jié)合模具CAD/CAM技術(shù)，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中直接由三維模型轉(zhuǎn)為二維圖，可大大縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量，且能夠較好地完成研制設(shè)計(jì)任務(wù)。同傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)相比，它在提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量，還是在降低成本、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度等方面，都具有很大優(yōu)越性。 （3）隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)不再僅僅是設(shè)計(jì)過程中的繪圖工具，也是設(shè)計(jì)者進(jìn)行空間思維的輔助工具。課題結(jié)合三維技術(shù)并且使計(jì)算機(jī)運(yùn)用到了生產(chǎn)設(shè)計(jì)的實(shí)踐中，有一定的創(chuàng)新性。 1.2 設(shè)計(jì)的內(nèi)容和思路 本課題主要內(nèi)容是冷沖壓模具的設(shè)計(jì)，根據(jù)杯形件的制造及工藝設(shè)計(jì)其拉深沖孔成形復(fù)合模。首先應(yīng)該深入

10、學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械CAD/CAM、冷沖壓技術(shù)等相關(guān)在課題研究中需要掌握的理論知識(shí)，理論的掌握是實(shí)踐的基礎(chǔ)。同時(shí)對(duì)所設(shè)計(jì)的杯形件拉深沖孔成形復(fù)合模的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)制造工藝進(jìn)行全面的了解。再運(yùn)用AutoCAD 2008畫二維裝配圖及零件圖。 1.3 解決的主要問題 1. 根據(jù)杯形件產(chǎn)品圖對(duì)其工藝性進(jìn)行分析。 2．根據(jù)工件的批量、形狀、尺寸等多方面的因素，全面考慮、綜合分析，選取一個(gè)較為合理沖壓工藝方案。 3．工藝的計(jì)算。 4. 模具主要零部件的設(shè)計(jì)與選擇。 5. 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 第2章 沖壓件工藝分析 沖裁件的工藝性，是指沖裁件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性,即沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、尺寸

11、偏差、形位公差與尺寸基準(zhǔn)等是否符合沖裁工藝的要求。沖裁件的工藝性對(duì)沖裁工件的質(zhì)量、材料利用率、生產(chǎn)率、模具制造難易、模具壽命、操作方式及沖壓設(shè)備的選用等都有很大的影響。一般情況下，對(duì)沖裁件工藝性影響最大是幾何形狀、尺寸、精度要求。良好的沖裁件工藝性能滿足材料省、工序少、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、模具較易加工、操作方便且壽命較高等要求，從而顯著降低沖裁件的制造成本。 沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)盡可能簡單、對(duì)稱，避免復(fù)雜形狀的曲線，在許可的情況下，把沖裁件設(shè)計(jì)成少、無廢料排樣的形狀，以減少廢料，矩形孔兩端宜用圓弧連接，以利于模具加工。沖裁件各直線或曲線的連接處，盡量避免銳角。除在少、無廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時(shí)，都

12、應(yīng)有適當(dāng)?shù)膱A角相連，以利于模具制造和提高模具壽命。工件圖如圖2.1所示。 圖2.1　杯形件工件圖 首先看一下該工件的設(shè)計(jì)的初擬工藝方案。 在確定毛坯形狀和尺寸之后，通過理論上的近似計(jì)算，定出拉深工序次數(shù)為兩次。工藝方案為：切邊、首次拉深、沖孔、二次拉深成形。 該工藝方案將沖孔工藝安排在前面不合理，因杯形件在拉深時(shí)，材料流動(dòng)性較大，很難保證在拉深過程中孔徑的大小，會(huì)對(duì)二次拉伸產(chǎn)生高度產(chǎn)生影響。 從工件圖可看出，各部分尺寸精度要求不高，工件材料為H65，其塑性好，屈強(qiáng)比小，這就意味著在拉深過程中應(yīng)力不大時(shí)，材料就開始塑性變形，而且變形階段長，能持久變形而不破裂，有利于

13、拉深。 經(jīng)過綜合考慮，將初擬工藝改成由切邊，拉伸，沖孔成型復(fù)合模完成這個(gè)工件的生產(chǎn)。 這里我們重點(diǎn)分析計(jì)算拉深、沖孔成形復(fù)合模。為了能夠?qū)崿F(xiàn)壓邊且容易排出沖孔廢料?？紤]采用倒裝式一次拉伸，沖孔復(fù)合模。 采用新工藝后工件表面無二次拉伸痕跡，表面質(zhì)量高，易實(shí)現(xiàn)定位。因?yàn)楣腆w材料在外力作用下總是向最小阻力方向移動(dòng)，當(dāng)凹模下行將要閉合時(shí)，減慢其速度，使工件外形R角處能較好的成形。 第3章 工 藝 計(jì) 算 3.1 拉伸件展開尺寸計(jì)算 1.毛坯的展開尺寸 拉深、沖孔成形工序的工件圖如圖3.1所示。 圖3.1　拉深、沖孔成形工件圖 由于該工件為杯形，根據(jù)體積相等原理，可近似計(jì)算毛坯體

14、積為： 由對(duì)工件分析可取，取修邊余量10mm 則 。 因?yàn)樵摴ぜ闹艿淖冃螀^(qū)相等，變形量也相同，則毛坯尺寸為： 毛坯的圓半徑 R=10.0 mm 考慮到二次拉伸∮4mm時(shí)需預(yù)沖孔，故毛坯半徑R取10.5mm 毛坯的展開形狀如圖3.2。 圖3.2　毛坯展開形狀圖 3.2 沖壓工藝力的計(jì)算 3.2.1 沖孔力的計(jì)算 （3.1） 式中 L——工件外輪廓周長(mm)； t ——材料厚度(mm)；

15、 ——材料抗剪強(qiáng)度(MPa)；由書查得，=78Mpa。 K ——系數(shù)?？紤]到模具刃口的磨損，模具間隙的波動(dòng)，材料力學(xué)性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3。 L＝23.145.5mm=34.54mm 則 =1.334.540.578Mpa1.75kN 3.2.2 卸料力及推件力的計(jì)算 由于沖裁中材料的彈性變形及摩擦的存在，沖裁后帶孔部分的材料會(huì)緊箍在凸模上，而沖落的材料會(huì)緊卡在凹模洞口中。從凸模上卸下的板料、帶料的力稱為卸料力；把落入凹模洞口中的沖壓件或廢料順著沖裁方向推出的力稱為推件力。 卸料力的大小與凸模和凹

16、模之間的間隙、工件形狀、材料的種類及材料上所涂的潤滑劑的質(zhì)量等因素有關(guān)。要準(zhǔn)確計(jì)算很困難，實(shí)際生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： （3.2） 式中 ——沖裁力（N）； ——卸料力系數(shù)，插表取=0.03。 則 =0.031.75kN=0.0525kN (3.3) 式中 ——推件力系數(shù)，其值由表查得=0.03； n——卡在凹模內(nèi)的工件

17、數(shù)目，取n=2。 則 =20.031.75N0.105N 3.2.3 拉深力的近似計(jì)算 由式 （3.4） 式中 ——拉深力（N）； L——橫截面周邊長度（mm） t——材料厚度（mm）； ——材料強(qiáng)度極限（Mpa），查得=74Mpa； K——修正因數(shù)，查得K=1。 橫斷面平均周長L34.54mm 則 1.28kN 3.2.4 壓邊力的計(jì)算

18、 （3.5） 式中 A——壓邊圈面積（）； A 94.98 p——單位壓邊力，由表查得p=0.8Mpa。 則94.980.8Mpa=76kN 3.2.5 總沖裁力 總的沖裁力 （1.75+0.105+1.28+76）kN79.135kN 3.3 沖壓設(shè)備的選擇 在實(shí)際生產(chǎn)中，為了防止設(shè)備的超載，可按來估算壓力機(jī)的公稱

19、壓力。參照有關(guān)資料選用YB32-63型四柱萬能液壓機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)為： 公稱壓力：630kN 滑塊行程：400mm 活動(dòng)橫梁至工作臺(tái)面最大距離：600mm 工作臺(tái)尺寸：460mm700mm 頂出力：95kN 頂出活塞最大行程：150mm 第4章 模具主要工作部分的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 沖孔凸模、沖孔、拉深凸凹模、拉深凹模的工作關(guān)系如圖4.1所示。 4.1 沖孔刃口尺寸計(jì)算 已知孔尺寸為∮4mm，精度為IT14級(jí)，所以選取凸模、凹模制造精度分別為IT12級(jí)和IT13級(jí)。其制造公差查表得，。查得磨損因數(shù)=1。沖裁模的雙面間隙為，。 圖4.1　拉深、沖孔成形復(fù)

20、合模 1—模柄 2—上模座 3—上墊板 4—上夾板 5—上鎖板 6—凸凹模固定板 7—凸凹模 8—凹模板 9—下夾板 10—下墊板 11—下模座 12—下墊腳 13—下托板 14—螺絲 15—彈簧 16—下模脫料塊 17—導(dǎo)料銷 18—拉伸凸模 19—上模脫料塊 20—頂料銷 21—沖頭 22—導(dǎo)柱套 23—沖孔凹模 4.2 拉深的工作部分尺寸確定 拉深的單邊間隙可查得，Z/2=1.1t=1.10.5mm=0.55mm。拉深部分的未標(biāo)注尺寸公差按IT14級(jí)精度計(jì)算。因此，凸、凹模的制造公差可選用IT10級(jí)精度，其值可查得。即為： 拉深凹

21、模圓角半徑=0.9mm。 取凸模圓角半徑=0.5mm，=0.9mm。 4.3排樣圖的設(shè)計(jì)與材料利用率的計(jì)算 4.3.1排樣圖的設(shè)計(jì) （一）排樣分析 排樣指沖裁件在板料、條料或帶料上的布置方式。排樣是否合理，對(duì)材料利用率的大小有直接影響。還會(huì)影響到模具結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)操作方便與安全等，因此，排樣是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中一項(xiàng)很重要的工作。 沖壓件大批量生產(chǎn)成本中，毛坯材料費(fèi)用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料。衡量排樣經(jīng)濟(jì)性、合理性的指標(biāo)是材料利用率。要提高材料利用率，就必須減少廢料面積，沖裁過程中所產(chǎn)生的廢料，可分為兩種情況： （1）結(jié)構(gòu)廢料 由于工件結(jié)構(gòu)

22、形狀的需要，如工件內(nèi)孔的存在而產(chǎn)生的廢料稱為結(jié) 構(gòu)廢料，它取決于工件的形狀，一般不能夠改變。 （2）工藝廢料 工件之間和工件與條料邊緣之間存在的搭邊，定位需要切去的料邊 與定位孔，不可避免的料頭和料尾廢料稱為工藝廢料，它決定于沖壓方式和排樣方式。 因此，提高材料利用率要從減少工藝廢料著手，同一個(gè)工件，可以有幾種不同的排樣方法。 根據(jù)材料的利用情況，排樣的方法可以有三種： （1）有廢料排樣 沿工件的全部外形沖裁，工件與工件之間，工件與條料側(cè)邊之間都有工藝余料（搭邊）存在，沖裁后搭邊成為廢料，如圖3-3a所示。 （2）少廢料排樣 沿工件的部分外形輪廓切斷或沖裁，只在工

23、件之間或是工件與條料側(cè)邊之間有搭邊存在，如圖3-3b所示。 （3）無廢料排樣 工件與工件之間。工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊存在，條料沿直線或曲線切斷而得工件。示意圖如圖3-3c所示。 圖4-3排樣方法 a) 有廢料排樣 b) 少廢料排樣 c)無廢料排樣 有廢料的排樣法材料利用率較低，但制件的質(zhì)量和沖模壽命較高，常用于工件形狀復(fù)雜、尺寸精度要求較高的排樣。 少、無廢料排樣法的材料利用率較高，在無廢料排樣時(shí)只有料頭、料尾損失，材料利用率可達(dá)85%～95%，少廢料排樣法也可達(dá)70%～90%。少、無廢料排樣法有利于一次

24、沖裁多個(gè)工件，可以提高生產(chǎn)率。由于這種排樣法沖切周邊減少，所以還可以簡化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力。但是，少、無廢料排樣的應(yīng)用范圍有一定的局限性，受到工件形狀結(jié)構(gòu)的限制，且由于條料本身的寬度公差，條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差，會(huì)直接影響工件尺寸而使工件的精度降低。在幾個(gè)工件的匯合點(diǎn)容易產(chǎn)生毛刺。由于采用單邊剪切，也會(huì)加快模具磨損而降低沖模壽命，并直接影響工件的斷面質(zhì)量，所以少、無廢料排樣常用于精度要求不高的工件排樣。 有廢料、少廢料或無廢料排樣。按工件的外形特征、排樣的形式又可分為直排、斜排、對(duì)排、混合排、多排和裁搭邊等。 對(duì)于簡單形狀的工件，可以用就算方法選擇合理的排樣方式，而對(duì)于形狀復(fù)雜的工件

25、要作出正確判斷則比較困難，通常用放樣的方法，即用厚紙片剪3～5個(gè)樣件，擺出各種可能的排樣方案，從中選擇一個(gè)比較合理的方案。 合理的排樣方法，應(yīng)是將工藝廢料減到最少?？紤]到該工件的外形特征和材料的利用情況，可采用少廢料直排的排樣方式。（參考文獻(xiàn)[1] ） （二）搭邊數(shù)值的選取 排樣時(shí)，沖件之間以及沖件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。它的作用是補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的沖件，以保證條料有一定剛度，便于送料。 搭邊數(shù)值取決于以下因素： (1)沖件的尺寸和形狀； (2)材料的硬度和厚度； (3)排樣的形式(直排、斜排、對(duì)排等)； (4)條料的送料方法(是否有側(cè)壓板)； (5

26、)擋料裝置的形式(包括擋料銷、導(dǎo)料銷和定距側(cè)刃等的形式)。 當(dāng)采用級(jí)進(jìn)模沖壓時(shí)，排樣設(shè)計(jì)除了要考慮提高材料利用率以外，還必須注意以幾點(diǎn)： (1)公差要求較嚴(yán)的零件．排樣時(shí)工步不宜太多，否則累積誤差大，零件公差要求不易保證； (2)對(duì)孔壁較小的沖裁件，其孔可以分步?jīng)_出．以保證凹?？妆诘膹?qiáng)度； (3)零件孔距公差要求較嚴(yán)時(shí)，應(yīng)盡量在同一工步?jīng)_出或在相鄰工步?jīng)_出； (4)當(dāng)凹模壁厚太小時(shí)，應(yīng)增設(shè)空步．以提高凹?？妆诘膹?qiáng)度； (5)盡量避免復(fù)雜型孔，對(duì)復(fù)雜外形零件的沖裁，可分步?jīng)_出，以減小模具制造難度； (6)當(dāng)零件小而批量大時(shí)，應(yīng)盡可能采用多工位級(jí)進(jìn)模成形的排樣法； (7)在零件較大

27、的大量生產(chǎn)中，為了縮短模具的長度．可采用連續(xù)—復(fù)合成形的排樣法； (8)對(duì)于要求較高或工步較多的沖件，為了減小定位誤差，排樣時(shí)可在條料兩側(cè)設(shè)置工藝，用導(dǎo)正銷定位； (9)在級(jí)進(jìn)模的連續(xù)成形排樣中，如有切口翹腳、起伏成形、翻邊等成形工時(shí)，一般應(yīng)安排在落料前完成； (10)當(dāng)材料塑性較差時(shí)．在有彎曲工步的連續(xù)成形排樣中，必須使彎曲線與材料紋向成一定夾角。（參考文獻(xiàn)[1] ） 搭邊值根據(jù)工件寬和材料厚度，選工件間搭邊值a=3.0mm。 （參考文獻(xiàn)[5] ） 由以上分析，最終確定零件排樣圖如圖： 4.3.2 材料利用率的計(jì)

28、算 一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率為： （4-3） 式中：A——沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）（）； n—— 一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖件數(shù)目； B——條料寬度（mm）； h——進(jìn)距（mm）。 =67% （參考文獻(xiàn)[1] ） 4.4 壓力中心的計(jì)算： 沖裁時(shí)的合力作用點(diǎn)或多工序模各工序沖壓力的合力作用點(diǎn)，稱為模具壓力中 心。要使沖壓模具正常地工作，必須使壓力中

29、心與模柄的中心線重合，從而使壓力中心 與所選沖壓設(shè)備滑塊的中心相重合。否則在沖壓時(shí)將會(huì)產(chǎn)生彎矩，使沖壓設(shè)備的滑塊和 模具發(fā)生歪斜，引起凸、凹模間隙不均勻，刃口迅速變鈍，并使沖壓設(shè)備和模具的導(dǎo)向 機(jī)構(gòu)產(chǎn)生不均勻沒磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。 通常利用求平行力系合力作用點(diǎn)的方法（解析法和圖解法）確定模具壓力中心。 由于此工件為圓形，所以其壓力中心就是產(chǎn)品中心。故不需計(jì)算壓力中心！ 第5章 模具主要零件設(shè)計(jì)與選擇 5.1 拉伸凸模設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)拉伸模具，模具結(jié)構(gòu)是否合理直接影響成形質(zhì)量及其穩(wěn)定性、彎曲力的大小、模具成本、模具壽命等問題。 根據(jù)拉伸件外形尺寸，可以基本確

30、定拉伸凸模的工作部分尺寸，拉伸凸模高度應(yīng)在拉伸凸模下行至下死點(diǎn)時(shí)比拉伸邊長2~3mm。 杯形件拉伸模是拉伸模中較簡單的一種,其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，通用性好，但拉伸時(shí)毛坯容易滑動(dòng)偏移，影響工件精度。根據(jù)工件精度不同，可以采用帶有定位銷頂桿和杯形頂板的結(jié)構(gòu)，以防止坯料滑動(dòng)，提高工件精度。 杯型拉伸模，亦即非對(duì)稱的杯型拉伸模。用彈性頂板和定位稍定位，可以有效地防止毛坯偏移。 小批量生產(chǎn)多采用杯形拉伸件，大批量生產(chǎn)時(shí)往往將其處理為杯形拉伸，特別是采用級(jí)進(jìn)模加工時(shí)，一定要考慮送料順利、直邊平直、減小回彈等問題。 對(duì)于杯形拉伸，拉伸方向可以向下拉伸，也可以向上拉伸。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下問題： （1）向下

31、拉伸時(shí)，拉伸凸模必須安裝于凸模固定板上。開模后凸模縮進(jìn)卸料板，帶料送進(jìn)后遵循導(dǎo)正銷定位——卸料板壓料——凸模拉伸的工作順序。 （2）向上拉伸時(shí)，應(yīng)該以卸料鑲塊作為拉伸凸模。如果采用安裝于凸模固定板上的凸模進(jìn)行拉伸，則因?yàn)閴毫喜痪o，帶料將偏移而成形效果不好。還應(yīng)當(dāng)采用彈性頂件裝置壓料，這樣即在彈性卸料裝置和頂件裝置的彈性夾緊后進(jìn)行拉伸，且頂件后能保證送料順利。 綜合考慮后：選擇向上拉伸。向上拉伸時(shí)，可把凸?？醋黛o止，凹模下行拉伸。 拉伸凸模的外形尺寸采用與拉伸件內(nèi)部輪廓相同的仿形輪廓，又由于拉伸件內(nèi)部需沖孔，故將沖孔下模與拉伸凸模分開加工后，用銷釘固定，兩件固定后，總高度為拉伸件內(nèi)部高度。

32、如圖： 凸凹模 拉伸凸模 5.1.1抗縱向彎曲應(yīng)力的校核： 無導(dǎo)向裝置的圓形凸模 （5-4） 有導(dǎo)向裝置的圓形凸模 （5-5） 式中 ——凸模允許的最大自由長度（mm）； ——沖裁力（N）； d ——凸模最小截面直徑（mm）。 設(shè)

33、計(jì)中卸料板兼其導(dǎo)向作用，所以 對(duì)于mm 的圓形凸模 =21mm=46.8mm 對(duì)于12mm的圓形凸模 =21mm=55.2mm 滿足要求 5.1.2凸模固定端面的壓力 凸模固定端面的單位壓力按下式計(jì)算，即 q= （5-6） 式中 q——凸模固定端面的壓力，MPa； A——凸模固定部分最大剖面積，；

34、 F——落料或沖孔的沖裁力，N； ——模座材料的許用壓應(yīng)力，MPa。 對(duì)于mm 的圓形凸模： q==219 MPa> 對(duì)于12mm的圓形凸模： q= =176 MPa> 凸模固定端面與模座直接接觸，當(dāng)其單位壓力超過模座材料的許用壓應(yīng)力時(shí)，模座表面就會(huì)損傷。為此應(yīng)在凸模頂端與模座之間加一個(gè)淬硬的墊板。模座材料采用鑄鐵，許用壓應(yīng)力。 （5.1參考文獻(xiàn)[2] ） 5.2 沖孔凸模設(shè)計(jì) 此凸模為標(biāo)準(zhǔn)件，為保證沖裁質(zhì)量，避免毛刺的產(chǎn)生，故模具寬度要比沖裁工件寬度寬一些

35、，一般比沖裁材料寬。采用線切割或成形磨削加工，固定部分應(yīng)和工作部分尺寸一致。 沖孔凸模高度設(shè)計(jì)為與圓形凸模一樣高。凸模固定方式也采用螺紋固定式，將凸模壓入固定板內(nèi)，采用H7/m6配合裝配后鎖緊。 5.2.1凸模承壓力校核： 沖裁時(shí)，凸模承受的最小斷面壓應(yīng)力，必須小于凸模材料強(qiáng)度允許的壓應(yīng)力[]。 即： 式中 ——凸模最小斷面壓應(yīng)力（MPa）； ——凸?？v向總壓力（MPa）； ——凸模最小截面

36、的面積（）。 = 149.5（MPa）〈 5.2.2 抗縱向彎曲應(yīng)力的校核： 無導(dǎo)向裝置的一般形狀凸模 （5-7） 有導(dǎo)向裝置的一般形狀凸模 （5-8） 式中 ——凸模允許的最大自由長度（mm）； ——沖裁力（N）； I——凸模最小截面慣性矩（）。 從俯視

37、圖可以看：凸模形狀類似為圓形，可按圓形截面求其近似慣性矩I，則 （5-9） 可以導(dǎo)出 式中 ——中性軸靜矩，=；（5-10） ——最大剪應(yīng)力。 = =16177.2 故 =21mm==657.3mm 滿足要求 5.2.3 沖孔凸模固定端面的壓力 切斷凸模固定端面的單位壓力按下式計(jì)算，即 q= 式

38、中 q——凸模固定端面的壓力，MPa； A——凸模固定部分最大剖面積，； F——落料或沖孔的沖裁力，N； ——模座鑄鐵材料的許用壓應(yīng)力，MPa。 q==149.5MPa>= 所以也需加墊板。 （5.2參考文獻(xiàn)[2] ） 5.3 沖孔凹模的設(shè)計(jì) 5.3.1 沖孔凹?？卓谛问郊爸饕獏?shù) 因工件精度不高，形狀不復(fù)雜，可以采用直筒式刃口凹模。直筒式刃口凹模有如下特點(diǎn)：制造方便，刃口強(qiáng)度高，刃磨后工作部分尺寸不變；孔內(nèi)易積存沖件或廢料，脹力大，推件力大，刃磨層較厚。如圖5.1所示。

39、 圖5.1　凹模孔口 沖下的廢料從凹模下面漏出時(shí)，應(yīng)在沖模的下模座上做一個(gè)漏料孔，一般漏料孔比凹模孔大0.5~2mm。 5.4 拉伸凹模設(shè)計(jì) 凹模裝于下模座，由于下模座孔口較大而使凹模工作時(shí)承受彎曲力矩；若凹模高度H及模壁厚度C不足時(shí)，會(huì)使凹模產(chǎn)生較大的變形，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)算來確定，對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)尺寸凹模一般不作強(qiáng)度校核。設(shè)計(jì)模具時(shí)，凹模外形尺寸一般是根據(jù)被拉伸料的厚度和拉伸件的最大外形尺寸，按經(jīng)驗(yàn)公式來確定其尺寸： 凹模高度：H=Kb (15mm)； 　　　　　　　　　 （5.1） 凹模壁度：C=（1.5~2）H

40、 (30mm)； 　　　 　　 　　 （5.2） 式中 b——凹模刃口間的最大寬度，mm；　　 　　　　K——系數(shù)。 b/mm 料厚t/mm 0.5 1 2 3 ＞3 ＜50 0.3 0.35 0.42 0.5 0.6 50～100 0.2 0.22 0.28 0.35 0.42 100～200 0.15 0.18 0.2 0.24 0.3 ＞200 0.01 0.02 0.04 0.05 0.1 表4.1　系數(shù)K值 拉伸件最大刃口尺寸為切斷部分，尺寸為505

41、mm。 查表4.1得，K=0.03 凹模高度：H=0.03505=15.15mm,可取H=20mm 則 凹模壁厚：C= (1.5~2) 20mm=(30~40)mm 當(dāng)凹模刃口周長超過50mm 且材料為合金工具鋼時(shí)，凹模厚度應(yīng)乘以修正系數(shù)。查表系數(shù)為1.25。 則 凹模高度H=1.2520=25mm 再根據(jù)排樣圖，可以基本了解凹模的外形結(jié)構(gòu)。如圖5.2所示。 圖5.2　拉伸凹模外形圖 5.4.1 凹模強(qiáng)度校核 凹模強(qiáng)度校核主要是檢查其高度。凹模在沖裁力的作用下會(huì)產(chǎn)生彎曲，如果凹模強(qiáng)度高度不夠，就會(huì)產(chǎn)生較大的彎曲變

42、形甚至斷裂。 矩形凹模裝在有方形洞的板上，計(jì)算公式為： （5.3） 式中 ——凹模最小厚度，mm； P ——沖裁力，mm； ——許用彎曲應(yīng)力。對(duì)于Cr12MoV，=（300~500）MPa = 19.1mm<30mm 所以取凹模厚度30滿足要求。 第6章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.1 卸料裝置的設(shè)計(jì) 6.1.

43、1 卸料板的設(shè)計(jì) 卸料板的作用的主要作用是把材料從凸模上卸下，有時(shí)也可作壓料板用以防止材料變形，并能幫助送料導(dǎo)向和保護(hù)凸模等。 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾方面： （1）卸料力一般取5%~20%沖裁力； （2）卸料板應(yīng)有足夠的剛度、其厚度可按下式計(jì)算，即 H=（0.8~1） （6.1） 式中 H——卸料板厚度，mm； ——凹模板厚度，mm。 可取 H=0.8=0.825=20mm 但卸料板有一小部分要下行壓料，取寬度為帶料寬度20mm

44、,厚度參照導(dǎo)料板與料厚選取，取凸出厚度為10mm，那么卸料板最寬處為30mm。 （3）卸料板要求耐磨，材料一般選用Q235鋼，淬火，磨削。 （4）卸料板安裝尺寸，計(jì)算中要考慮凸模有4~6mm的刃磨量。 （5）卸料板可根據(jù)工件形狀制成圓形或矩形，型孔與凸模的配合為。 卸料板一般分為剛性卸料板和彈性卸料板兩種形式。固定卸料板常用于較硬、厚度且精度要求不高的工件沖裁，結(jié)構(gòu)簡單，卸料力大。彈性卸料板卸料力小，但具有壓料作用，所以沖裁件比較平整。 為保證工件上兩個(gè)孔孔心距，工件的平整性，選擇彈性卸料塊既可以壓料，又可以卸料，還可以為凸模導(dǎo)向。在沖裁時(shí)可以不需要增添別的壓料裝置，定位裝置，減少機(jī)

45、構(gòu)結(jié)構(gòu)，減小機(jī)構(gòu)體積，節(jié)約成本等。彈性卸料塊結(jié)構(gòu)如圖6.1所示。 圖6.1　彈性卸料塊結(jié)構(gòu)圖 6.1.2 彈性卸料裝置計(jì)算 上卸料采用橡膠作為彈性元件。由于沖壓件帶有斜度，只要從凹模中推出一點(diǎn)便可達(dá)到卸料目的。 橡膠的自由高度 （6.2） 式中 —工作行程與模具修磨量（4~6mm）之和。=（4+1+5）=10mm。 =（3.5~4）10mm=35~40mm 取=40mm 橡膠的裝配高度=（0.85~0.9）=34~36mm。取=35。 橡膠的斷面面積，在模具裝配時(shí)，根據(jù)模具空間

46、大小確定。 6.2 模架的選擇 該拉深、沖孔成形復(fù)合模主要由上、下模座、沖孔凸模、沖孔拉深凸凹模、拉深凹模、卸料板、壓邊圈、推桿、推板、定位支架等零件組成。 根據(jù)模具工作部分尺寸及彈性元件的尺寸，參照有關(guān)資料選取中間滑動(dòng)導(dǎo)柱圓形模架630mm340mm~380mm（GB/T2581.6—90） 上模座：630mm30mm 45鋼 下模座：630mm50mm 45鋼 沖孔凸模、沖孔凹模材料采用Cr12，熱處理硬度為60~64HRC。 卸料板、壓邊圈、推桿、推板、定位支架等，材料可選45鋼。 為力便于制取毛坯，利于加工，拉深凸、凹模用QT600—2球墨鑄鐵制作，進(jìn)行表面

47、淬火處理，達(dá)到耐磨要求。 6.3 模具的動(dòng)作過程及特點(diǎn) 將毛坯放在定位支架上面，上模1與沖床滑塊鎖緊，下模13與沖床工作臺(tái)鎖緊.沖床滑塊向下沖壓，使上模下行，凸凹模先接觸到?jīng)_壓材料，切斷材料。滑塊繼續(xù)下行，凸凹模壓縮下模脫料塊，使下模脫料塊下行,拉伸凸模高出脫料塊,與凸凹模產(chǎn)生拉伸作用,拉伸出?11尺寸,沖床滑塊繼續(xù)下行,拉伸凸模下行到下死點(diǎn),使沖頭與沖孔凹模作用沖出拉伸底孔,沖床滑塊繼續(xù)下行,沖孔凹模與頂料銷產(chǎn)生拉伸作用, 沖床滑塊下行到閉模高度,?4尺寸拉伸完畢,沖床滑塊上行,脫料塊推出產(chǎn)品，脫料塊復(fù)位，準(zhǔn)備下一次加工。 總 結(jié) 做了幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于可以畫

48、上一個(gè)句號(hào)了。但是現(xiàn)在回想起來做畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，頗有心得，其中有苦也有甜。從這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我學(xué)到了不少知識(shí)，尤其是沖壓模具設(shè)計(jì)方面的。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)專業(yè)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。下面我對(duì)整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程做一下簡單的總結(jié) 第一，老師給出畢業(yè)設(shè)計(jì)題。 第二，題目確定后就是找資料了。查資料是做畢業(yè)設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作，好的開端就相當(dāng)于成功了一半。通過到圖書館、網(wǎng)上查找資料，既方便又快捷。這使我在短暫的時(shí)間內(nèi)就找到了許多沖壓模具設(shè)計(jì)方面的資料。 第三，通過上面的過程，已經(jīng)積累了不少資料，對(duì)所選的題目也大概有了一些了解，這一步就是在這樣一個(gè)基礎(chǔ)上，綜合已有的資料

49、來更透徹的分析設(shè)計(jì)題目，對(duì)所設(shè)計(jì)工件進(jìn)行詳細(xì)的工藝分析和工藝方案的確定。 第四，完成工藝分析和方案確定后，便開始進(jìn)行主要的工藝計(jì)算。 第五，當(dāng)做完上面幾步后，就可以進(jìn)行主要零部件的計(jì)算和設(shè)計(jì)了。在設(shè)計(jì)主要零部件的時(shí)候也遇到了不少問題，如一些尺寸不合理等。當(dāng)主要零件基本確定完后，便開始在電腦上繪制總裝圖，在畫圖的過程中在來不斷發(fā)現(xiàn)問題和修正問題。就這樣不斷的修正和完善，直到所有零部件的最終確定。 第六，完成總裝圖和主要零件圖的繪制。在這個(gè)過程中，我又重新溫習(xí)了制圖方面的知識(shí)和CAD的使用技巧等。同時(shí)，也得到了老師和同學(xué)的指點(diǎn)。 最后，就是完成說明書的撰寫。 在這次設(shè)計(jì)中，我也學(xué)到了許多

50、沖壓模具設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，以及查找資料的能力。自己獨(dú)立完成一份設(shè)計(jì)后的心情是十分自豪的，因?yàn)樽约簭闹袑W(xué)到了知識(shí)，同時(shí)也提高了自己的動(dòng)手能力和思考能力，這對(duì)我今后走上工作崗位是非常重要的。通過這次設(shè)計(jì)我得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用時(shí)才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。在此要感謝我的指導(dǎo)老師對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我這樣的機(jī)會(huì)鍛煉。雖然本次設(shè)計(jì)做的還不是很完善，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)、工作、生活有非常重要的影響，這將使我終身受益。 參考文獻(xiàn) [1] 徐政坤. 沖壓

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56、 [33] 柳暉, 孫昌佑. 互換性與技術(shù)測量基礎(chǔ)[M]. 上海: 華東理工大學(xué)出版社, 2006. 1 [34] 中國紡織大學(xué)工程圖學(xué)教研室. 畫法幾何與工程制圖[M]. 上海: 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社, 2002. 7 致 謝 本設(shè)計(jì)在選題及設(shè)計(jì)過程中得到了老師的悉心指導(dǎo)和大力支持。老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對(duì)我產(chǎn)生重要影響。他淵博的知識(shí)、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。同時(shí)，在這次設(shè)計(jì)進(jìn)展中，老師多次詢問設(shè)計(jì)進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓設(shè)計(jì)思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)?？傊?，對(duì)老師的感激之情是無法用言語表達(dá)的。 同時(shí)在這兒我還要一并感謝機(jī)電工程系材控教研室的老師。感謝他們在這四年來對(duì)我的辛勤培養(yǎng)和深深教誨。他們一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時(shí)四載，卻給以終生受益無窮之道。在此，我要向諸位老師深深地鞠上一躬，以表誠摯的敬意和謝忱。 感謝畢業(yè)設(shè)計(jì)中同組的同學(xué)以及室友們在設(shè)計(jì)中對(duì)我的無私幫助，使我得以順利完成設(shè)計(jì)和論文，在此深表謝意！