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河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校
學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查表
學(xué)生姓名
李霄俊
學(xué) 號
061304412
指導(dǎo)教師
原紅玲
選題情況
課題名稱
中軸碗落料拉深沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)
難易程度
偏難
適中
偏易
工作量
較大
合理
較小
符合規(guī)范化的要求
任務(wù)書
有
無
開題報(bào)告
有
無
外文翻譯質(zhì)量
優(yōu)
良
中
差
學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況
好
一般
差
工作進(jìn)度
快
按計(jì)劃進(jìn)行
慢
中期工作匯報(bào)及解答問題情況
優(yōu)
良
中
差
中期成績評定：
所在專業(yè)意見：
負(fù)責(zé)人：
2009 年4月10日
中軸碗沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)
摘 要
本設(shè)計(jì)題目為中軸碗沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了板類沖壓零件的設(shè)計(jì)要求、內(nèi)容及方向，有一定的設(shè)計(jì)意義。通過對該零件模具的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加強(qiáng)了設(shè)計(jì)者沖壓模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識，為設(shè)計(jì)更復(fù)雜的沖壓模具做好了鋪墊并吸取了更深刻的經(jīng)驗(yàn)。
本設(shè)計(jì)運(yùn)用沖壓成型工藝及模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識，首先分析了工件的成形工藝及模具成形結(jié)構(gòu)對制件質(zhì)量的影響。介紹了中軸碗沖壓模具設(shè)計(jì)時要注意的要點(diǎn)，通過對制件進(jìn)行工藝分析，可確定制件的成形加工用一套復(fù)合模和一套沖孔模具即可。從控制制件尺寸精度出發(fā)，對中軸碗沖壓模具的各主要尺寸進(jìn)行了理論計(jì)算，以確定各工作零件的尺寸，從模具設(shè)計(jì)到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進(jìn)行詳細(xì)的闡述，并應(yīng)用CAD進(jìn)行各重要零件的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：復(fù)合模 工藝分析 模具零部件的加工工藝
the center bowl stamps forminghandicraft
and design for die
Abstract
The topic of this design is the center bowl stamps forming handicraft and design for die.The requirement，content and direction of the design of the stamps forming plate parts are embodied on this stamping die design. The designer’s foundation knowledge of the stamping die design is reinforced and is able to design more complex stamping die through the design.
This design the elementary knowledge which designs using the stamping formation craft and the die, first has analyzed the work piece formed craft and the die forming structure to the workpiece quality influence. Introduced the center bowl filling piece stamping die design when must pay attention to the main point, through carries on the craft analysis to the workpiece, may determine the workpiece the formed processing uses set of superposable dies and a punching die. Embarks from the control workpiece size precision, counter center bowl filling piece stamping die each main dimension has carried on the theoretical calculation, by determined each work components the size, designs from the die to the spare part processing craft as well as the assembly craft and so on carries on the detailed elaboration, and carries on each important components using CAD the design.
Key words: compound die；process analysis；processing of die parts.
河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
1 緒 論
模具工業(yè)是國民經(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)造富裕社會的動力”。美國工業(yè)界認(rèn)為:“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”。在德國模具被冠以 “金屬加工業(yè)中的帝王”之稱。
沖壓是一種先進(jìn)的少無切削加工方法,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,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)代汽車工業(yè)中,沖壓件的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的59%。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。
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。我國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。
??? 第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多是15～20萬美元，有的高達(dá)25～30萬美元，與之相對的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，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。
? 第四，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，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，其馀為自產(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。
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 深圓筒拉深模具設(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。
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。
圓筒件是最典型的拉深件，其工作過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。在最后的一次拉深中由于制件的高度太高，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果和選用的標(biāo)準(zhǔn)模架，判斷此次拉深不能采用標(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。
2 異形端蓋沖壓工藝的分析
2.1拉深件工藝分析
工件：如下圖所示 材 料：15鋼 厚 度： 2.5mm
此工件為帶凸緣圓筒形工件，形狀簡單對稱。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
該工件包括落料、拉深兩個基本工序，可以有以下三種工藝方案：
方案一：先落料，后拉深，然后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：落料—拉深復(fù)合沖壓，然后沖孔。采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三：拉深級進(jìn)沖壓，然后沖孔。采用級進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要三道工序三副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足該工件大批量生產(chǎn)的要求。方案二只需兩副模具，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單對稱，模具制造并不困難。方案三也只需兩副模具，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，通過對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.計(jì)算工件凸緣相對直徑，確定修邊余量
（1）由工件圖可知 t=2.5mm＞1mm,故按板厚中徑尺寸計(jì)
dt=60mm d=37.5mm H=11.5mm。
凸緣相對直徑dt/d=60/37.5=1.6 查表4.2得 修邊余量
Δh=1.6mm 故按實(shí)際外徑dp=60+1.6×2＝63.2mm計(jì)算。
（2）計(jì)算毛坯直徑D
D==mm=73.9mm
2.3.2 確定工件是否能一次拉深成形
工件總的拉伸系數(shù) m=d/D=37.5/73.9=0.507,工件總的拉伸相對高度H/d=11.5/37.5=0.307。
由d/d=63.2/37.5=1.685,t/D×100=2.5/73.9×100=3.383,查表4.9得，有凸緣圓筒件第一次拉伸的極限拉伸系數(shù)m=0.45。
由表4.10查得，有凸緣圓筒件首次拉伸的極限相對高度h1/d1=0.48,由于m=0.507>0.45, H/d=0.307<0.48,故此工件可以一次拉出。
2.3.3確定是否用壓邊圈
板料的相對厚度 t/D×100=2.5/73.9×100=3.383。由表4.7查得需要壓料裝置，拉伸時采用彈性壓料裝置。
2.3.4落料排樣設(shè)計(jì)
1、確定零件的排樣方案
設(shè)計(jì)模具時，條料的排樣很重要。由于是圓形，所以采用直排，材料的利用率較高。
條料的排樣
2、條料寬度、導(dǎo)尺間寬度和材料利用率的計(jì)算
查表2.9得搭邊值a1=1.8mm,a=2.2mm。條料寬度的計(jì)算：擬采用無側(cè)壓裝置的送料方式，得
條料寬度 （2.36）
導(dǎo)料板間距離 （2.37）
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，見表2.10、2.11；查得△＝0.8
c—導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙；其最小值見表2.12查得cmin=0.5mm。
代入數(shù)據(jù)計(jì)算，取得條料寬度為mm A＝79.9mm。
3．材料利用率的計(jì)算：
根據(jù)一般的市場供應(yīng)情況，選950 mm×1500 mm×2.5 mm的冷軋鋼板。每塊可剪1500mm ×79.1mm規(guī)格條料12條，材料剪切利用率達(dá)99.9%。由材料利用率通用計(jì)算公式式（2.41）。
=
式中 —一個步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積，mm2；
—一個步距內(nèi)所需毛坯面積；
A—送料步距，mm；
B—條料寬度， mm。
得
==67.0%
一張板料上總的材料利用率 （2.42）
式中 n—一張板材上沖裁件的總數(shù)目；
A1—一個沖裁件的實(shí)際面積，mm2；
n—一個進(jìn)距內(nèi)的沖裁件數(shù)量；
B—板料寬度，mm；
L—板料長度，mm。
得
=
由于板料相對較厚，直排材料的利用率相對已經(jīng)很高了。
2.3.5 主要工作零件的尺寸計(jì)算
1.落料凸、凹模尺寸的計(jì)算
由于落料是一個簡單的圓形，因沖裁此類工件的凸、凹模制造相對簡單，精度容易保證，所以采用分別加工。設(shè)計(jì)時，需在圖紙上分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸及制造工差。
根據(jù)設(shè)計(jì)原則,落料時以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。由式（2.3）和（2.4）得
(2.3)
（2.4）
式中 DA、DT—落料凹凸模尺寸；
Dmax—落料件的最大基本尺寸；
x—磨損系數(shù)；
Δ—工件制造公差；
Zmin—最小合理間隙；
δA、δT—凸、凹模的制造公差。
查表2.4得Zmin=0.360mm x=0.500 查表2.5得 δA＝0.020mm δ=0.030mm Δ＝0.74mm
代入數(shù)據(jù)得
mm
校核：查表2.4得Zmax=0.360mm Zmin=0.500mm
δA+δT=(0.020+0.030)mm=0.050mm＜(0.500-0.360)mm＝0.140mm
2.拉深凸凹模尺寸的計(jì)算
由于尺寸標(biāo)注在零件內(nèi)形，所以以凸模為基準(zhǔn)，工作部分尺寸為：
（4.37）
（4.38）
式中： 、—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；
δA、δT—凹、凸模制造公差；
Z—拉深模雙面間隙。
Δ＝0.17mm 查表δA=0.020mm δT=0.030mm
由公式（4.29）得＝（1～1.1）t
t—板料厚度 mm。
Z=2×（1～1.1）×2.5=5～5.5mm 取Z=5.1 mm
則
3.沖孔凸凹模尺寸的計(jì)算
根據(jù)設(shè)計(jì)原則,沖孔時以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。由式（2.5）和（2.6）得
(2.5)
（2.6）
式中 、—分別為沖孔凸、凹模的基本尺寸；
dmin—沖孔件的最小極限尺寸；
x—磨損系數(shù)；
Δ—工件制造公差；
Zmin—最小合理間隙；
δA、δT—凸、凹模的制造公差。
查表2.4得Zmin=0.360mm x=0.5 查表2.5得 δA＝0.020mm
δ=0.025mm Δ＝0.74mm
代入數(shù)據(jù)得
校核：查表2.4得Zmax=0.360mm Zmin=0.500mm
δA+δT=(0.020+0.025)mm=0.045mm＜(0.500-0.360)mm＝0.140mm
2.3.6 選取凸模與凹模的圓角半徑
因?yàn)閳A角R＝2mm屬于過渡尺寸，要求不高，可以一次成形，為簡單方便，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。
2.3.7 主要零部件設(shè)計(jì)
1.由于工件形狀簡單對稱，所以模具的工作零件均采用整體結(jié)構(gòu)，拉深凸模、拉伸凹模、落料凹模、落料凸模、沖孔凸模、沖孔凹模的結(jié)構(gòu)如零件圖所示。
由落料凹模厚度： H=Ks(≥8) 式（2.51）
凹模寬度： B＝s+（2.5～4.0）H 式（2.52）
式中：s—凹模刃口的最大尺寸mm；
K—系數(shù) 考慮板料厚度的影響 查表2.22 K＝0.22～0.35
則 H＝（0.22～0.35）×73.53＝（16.18～25.74）mm
取H＝25mm。
B＝s+（2.5～4.0）×25＝（136.0～173.5）mm
凹模刃口h：查表得 h≥6mm 取h=6mm。
2. 為了實(shí)現(xiàn)先落料后拉深，模具裝配后，應(yīng)使拉深凸模的端面比落料凹模端面低，其長度L可按下式計(jì)算：
式中：—拉深凸模固定板的厚度 mm；
—落料凹模的厚度mm；
—裝配后，拉深凸模的端面低于落料凹模端面的高度，根據(jù)板厚大小，決定＝5mm。
L=28+25-5=48mm
拉深凸模上一般開有出氣孔，這樣會使卸件容易些，否則凸模與工件由于真空狀態(tài)而無法卸件。查表，本凸模出氣孔的直徑為φ5mm。
2．4 壓力、壓力中心計(jì)算及壓力機(jī)的選用
因?yàn)楸局萍禽S對稱零件，所以不用計(jì)算壓力中心。
2.4.1 壓力計(jì)算
1．沖裁力的計(jì)算
由于本模具落料時采用剛性卸料裝置，同時又沒有沖裁件卡在凹模內(nèi)，所以落料力就是沖裁力?！ ?
由式（2.18） 得
（2.18）
式中：L—沖裁周邊長度；
t—材料厚度；
—材料抗剪強(qiáng)度；
K—系數(shù)。 一般取1.3。
由表1.3查得＝270～380M／Pa。?。?10M／Pa。
則
2．拉深力的計(jì)算
采用壓料圈由式（4.15）得
式中： t—材料厚度；
d—拉深后的工件中徑；
—拉深件材料的抗拉強(qiáng)度。
—修正系數(shù)；
由表1.3查得＝335～470M／Pa。取＝400M／Pa。
由表4.6查得K1＝1
則
3．壓邊力的計(jì)算
在生產(chǎn)中，一次拉伸時的壓邊力可按拉伸力的0.25選取，即
F0.25F=0.25×117.8KN=2.95KN
4．沖孔力的計(jì)算
由式（2.18） 得
（2.18）
式中：L—沖裁周邊長度；
t—材料厚度；
—材料抗剪強(qiáng)度；
K—系數(shù)。 一般取1.3。
由表1.3查得＝270～380M／Pa。?。?10M／Pa。
則
5．工藝總壓力
由于采用兩副模具，應(yīng)分別計(jì)算其總壓力：
落料、拉伸的總壓力 F=F++F
=233.8+117.8+2.95KN=354.55KN
沖孔總壓力 FF+nkF=60.1+1×0.05×60.1KN=63.1KN
2.4.2 壓力機(jī)的選用
壓力機(jī)的工作行程需要考慮工件的成形和方便取件，因此，工作行程應(yīng)足夠大。
≥(1.8～2.0)
落料、拉伸時 ≥（1.8～2.0）F=（638.2～709.1）KN
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)：J23-80
公稱壓力/KN
滑塊行程/mm
最大閉合高度/mm
封閉高度調(diào)節(jié)量/mm
800
130
380
90
鞏固總臺尺寸/mm
模柄孔尺寸/mm
立柱距離/mm
床身最大傾角
230×360
φ60×80
380
30°
沖孔時 ≥（1.8～2.0）（113.6～126.2）KN
選擇壓力機(jī)型號：J23-16
公稱壓力/KN
滑塊行程/mm
最大閉合高度/mm
封閉高度調(diào)節(jié)量/mm
160
55
220
45
工作臺尺寸/mm
模柄孔尺寸/mm
立柱距離/mm
床身最大傾角
160×240
φ40×60
220
35°
3 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 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)尺寸見下表。
模架規(guī)格選用
名稱
尺寸
材料
熱處理
上模座
160×160×45
HT200
下模座
160×160×55
HT200
導(dǎo)柱
28×180、32×180
20鋼
滲碳0.8～1.2mm
導(dǎo)套
28×110×43、32×110×43
20鋼
滲碳0.8～1.2mm
Hmin=190mm,Hmax=235mm
模具的閉合高度
+
=(6+32+12.5+28+25+45+55)mm=203.5mm＜Hmax=235mm
由此可見模具的實(shí)際開模高度小于所采用模架的最大閉合高度。
沖孔時選擇后側(cè)導(dǎo)柱模架，其規(guī)格見下表：
模架規(guī)格選用
名稱
尺寸
材料
熱處理
上模座
80×63×30
HT200
下模座
80×63×40
HT200
導(dǎo)柱
18×110、22×110
20鋼
滲碳0.8～1.2mm
導(dǎo)套
18×70×28、22×70×28
20鋼
滲碳0.8～1.2mm
3.2 其它模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.2.1 固定板
查資料 落料凸模固定板選用： 125×125×32-45鋼JB/T 7643.2。
落料凹模拉深凸模固定板選用： 125×125×28-45鋼JB/T 7643.2。
沖孔凸模固定板選用：63×50×16-45鋼JB/ 7463.2
3.2.2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。
因?yàn)橥ㄟ^上模座固定的模柄與壓力機(jī)相連，且上模座比下模座薄，而且下模座固定在壓力機(jī)工作臺上。為防止上模座損壞，在上模座加墊板。查資料選用墊板 125×125×6-45鋼 JB/7643.3。
3.2.3 打料塊
一般與打料桿聯(lián)合使用，屬于剛性卸件裝置，靠兩者的自重把工件打出來。打料塊與拉深凹模間隙配合。
3.2.4壓邊圈
壓邊圈的作用是防止凸緣部分起皺，同時還起到頂
3.2.5 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。這里采用H7/h6。
3.2.6 其他零件
模具其他零件的選用見表3-2．
表3-2 模具其他零件的選用
序號
名稱
數(shù)量
材料
規(guī)格/ mm
熱處理
1
下模座
1
HT200
160×160×55
2
導(dǎo)柱
1
20鋼
φ28×180
滲碳58～62HRC
3
導(dǎo)柱
1
20鋼
φ32×130
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
160×160×55
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
A50×105
10
銷釘
2
45鋼
6×60
11
銷釘
2
45鋼
8×80
12
止轉(zhuǎn)銷
1
45鋼
8×14
13
打桿
1
45鋼
M14×220
3.3 模具總裝圖
由以上設(shè)計(jì)，可得到模具的總裝圖，其工作過程是：模具在工作時，壓力機(jī)滑塊下行，通過模柄帶動上模座下行，模具先進(jìn)行切邊，緊接著拉深凸模再拉深。拉深完成以后，壓力機(jī)滑塊上行，通過模柄帶動上模座上行，當(dāng)凹模隨上模回升時，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，準(zhǔn)備下一次拉深。
4 結(jié)束語
帶凸緣圓筒件屬于簡單的拉深件，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，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。
深圓筒模具的設(shè)計(jì)，是理論知識與實(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)。
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)與制造專業(yè)課程后進(jìn)行的，它是對我們?nèi)陙硭鶎W(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。
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我在溫習(xí)學(xué)過的知識的同時又學(xué)習(xí)了許多新知識，一些原來一知半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識。特別是原來所學(xué)的一些專業(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運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中。同時還使我更清楚了模具設(shè)計(jì)過程中要考慮的問題，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，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。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)可是把我們以前學(xué)的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來，使我們在溫習(xí)舊知識的同時也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，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)。
通過對中軸碗制件冷沖模的設(shè)計(jì)，我對沖裁模有了更為深刻的認(rèn)識，特別是這種落料拉伸沖孔模具的設(shè)計(jì)。在模具的設(shè)計(jì)過程中也遇到了一些難以處理的問題，雖然設(shè)計(jì)中對它們做出了解決 ，但還是感覺這些方案中還是不能盡如人意，如壓力計(jì)算時的公式的選用、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)近三個月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，敬請各位老師對我的設(shè)計(jì)過程作最后檢查。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請教各位老師有關(guān)模具方面的問題，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題，使我在這短暫的時間里，對模具的認(rèn)識有了一個質(zhì)的飛躍。
從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過程，我對模具的認(rèn)識過程亦是如此。經(jīng)過近三個月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一定能為三年的大學(xué)生涯劃上一個圓滿的句號，為將來的事業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
在這次設(shè)計(jì)過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)老師原紅玲老師在這一段時間給予無私的幫助和指導(dǎo)，并向他們致于深深的敬意，對關(guān)心和指導(dǎo)過我的各位老師表示衷心的感謝!
參考文獻(xiàn)
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[2] 孫鳳勤 閻亞林主編 沖壓與塑壓成形設(shè)備 高等教育出版社 2007年12月
[3] 楊占堯主編 韓光平、史廷春副主編 沖壓模具圖冊 高等教育出版社 2008年3月
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[5] 中國機(jī)械工程學(xué)會 中國模具設(shè)計(jì)大典編委會等主編 中國模具設(shè)計(jì)大典 江西科學(xué)技術(shù)出版社2003
[6] 郝濱海 沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊 化學(xué)工業(yè)出版社 2005
22
河南機(jī)電高等專科學(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書
系 部： 材料工程系
專 業(yè)： 模具設(shè)計(jì)與制造
學(xué)生姓名: 李霄俊 學(xué) 號: 061304412
設(shè)計(jì)題目：中軸碗沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)
起 迄 日 期: 2009年 3月11 日～5 月20日
指 導(dǎo) 教 師: 原紅玲
2009年3月12日
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書
1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題來源及應(yīng)達(dá)到的目的：
本設(shè)計(jì)題目為中軸碗沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)，通過設(shè)計(jì)，應(yīng)對沖壓工藝生產(chǎn)較為熟悉，能熟練使用相關(guān)設(shè)計(jì)手冊，獨(dú)立完成一套模具的設(shè)計(jì)及模具工作零件加工工藝的編制。并且能夠運(yùn)用模具設(shè)計(jì)軟件完成模具裝配圖及零件圖的繪制。
2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
（1）了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀；
（2）分析中軸碗的成形工藝并確定其工藝方案；
（3）模具主要設(shè)計(jì)計(jì)算；
（4）繪制模具總裝圖，并繪制零件圖；
（5）得出設(shè)計(jì)結(jié)論。
原始資料：工件圖及其尺寸見說明書，
材料：15鋼
厚度：2.5mm
生產(chǎn)批量：大批量
所在專業(yè)審查意見：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
系部意見：
系領(lǐng)導(dǎo)：
年 月 日
模具設(shè)計(jì)與制造 專業(yè)
機(jī) 械 加 工 工 序 卡 片
工序名稱
銑平面
工序號
4
零件名稱
落料凹模
零件號
01
零件重量
同時加工零件數(shù)
1
材 料
毛 坯
牌 號
硬 度
型 號
重 量
T10A
60~64HRC
設(shè) 備
夾 具
名 稱
輔 助
工 具
名 稱
型 號
銑床
平口鉗
游標(biāo)卡尺
安 裝
工 步
安裝及工步說明
刀 具
量 具
走 刀
長 度
走 刀
次 數(shù)
切 削 深 度
進(jìn)給量
主 軸
轉(zhuǎn) 速
切 削
速 度
基 本
工 時
一次
一次
一次
一次
1
2
3
4
銑上平面
銑下平面
銑側(cè)面
銑側(cè)面
φ75面銑刀
φ75面銑刀
φ20立銑刀
φ20立銑刀
游標(biāo)卡尺
游標(biāo)卡尺
游標(biāo)卡尺
游標(biāo)卡尺
0.5
0.5
0.5
0.5
2
2
1
1
2
2
1
1
200㎜/ min
200㎜/ min
60㎜/ min
60㎜/ min
800r/min
800r/min
300r/min
300r/min
設(shè) 計(jì) 者
李霄俊
指 導(dǎo) 教 師
原 紅 玲
共 1 頁
第 1 頁
模具設(shè)計(jì)與制造 專業(yè)
機(jī) 械 加 工 工 藝 過 程 卡 片
零件號
零 件 名 稱
5
落料凹模
工序號
工 序 名 稱
設(shè) 備
夾 具
刀 具
量 具
工 時
名 稱
型 號
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
下料（φ80mm×70mm）
鍛成130mm×130mm×30mm
熱處理（退火，硬度≤229HBS）
銑平面（厚度留磨削余量0.6mm，側(cè)面留磨削余量0.4mm）
磨平面（磨上、下平面，留磨削余量0.3~0.4mm；磨相鄰兩側(cè)面，保證垂直）
鉗工劃線（劃出對稱中心線，孔線）
型孔粗加工（銑床上加工型孔，留單邊余量0.15mm）
加工余孔（加工固定孔及銷孔）
熱處理（淬火、回火，60~62HRC）
磨平面（磨上下平面及基準(zhǔn)面達(dá)到要求）
型孔精加工（在坐標(biāo)磨床上磨型孔，留余量0.01mm）
研磨型孔（研磨型孔達(dá)到規(guī)定技術(shù)要求）
鋸床
空氣錘
立銑床
平面磨床
立銑床
平面磨床
坐標(biāo)磨床
虎鉗
平口鉗
磁力吸盤
平口鉗
磁力吸盤
磁力吸盤
鋸條
面銑刀
砂輪
立銑刀
砂輪
砂輪
鋼尺
鋼尺
游標(biāo)卡尺
游標(biāo)卡尺
游標(biāo)卡尺
千分尺
千分尺
200mm
200mm
0.02mm
0.02mm
0.02mm
0.005mm
0.005mm