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XXXX學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
系 部： 指導(dǎo)老師：
專 業(yè)：模具設(shè)計(jì)與制造 班 級(jí)：
小 組 號(hào)： 組 長(zhǎng)：
同 組 人：
日 期： 2016年 04月 20日
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
誠(chéng) 信 承 諾 書
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圓筒件沖壓工藝與落料拉深沖孔復(fù)合模具設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。
班 級(jí)：
學(xué) 號(hào)：
作者姓名：
2016 年 4 月 20 日
目 錄
摘 要 4
第一章、緒論 5
1.1.沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用 5
1.2.沖壓的基本工序及模具 6
第二章、沖裁件的工藝性分析 8
2.1.沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性 8
2.1.1.沖壓件的形狀 8
2.1.2.零件的工藝性分析 8
2.1.3.沖裁件的尺寸精度 9
第三章、制件沖壓工藝方案的確定 10
3.1.沖壓工序的組合與選擇 10
第四章、制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算 12
4.1.展開(kāi)尺寸的計(jì)算 12
4.2.制件排樣圖的設(shè)計(jì) 14
4.2.1.搭邊與料寬 14
4.3.材料利用率的計(jì)算 15
第五章、確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心 17
5.1.落料拉深模 17
5.2.壓力中心的計(jì)算 18
5.3.壓力機(jī)的選用 20
第六章、凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 21
6.1.拉深模 21
6.2.落料，沖孔凸、凹模刃口尺寸 22
6.2.1.計(jì)算原則 22
6.2.2.凸模和凹模配合加工 23
第七章、模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 24
7.1.落料拉深沖孔模結(jié)構(gòu)形式： 24
第八章、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 26
8.1.拉深凸模的設(shè)計(jì) 26
8.2.拉深凸凹模的設(shè)計(jì) 26
8.3.落料凹模的設(shè)計(jì) 27
8.4.卸料零件設(shè)計(jì) 27
8.5.上、下模座螺釘選取 27
8.6.導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì) 28
第九章、壓力機(jī)的校核 29
9.1.壓力機(jī)的校核 29
設(shè)計(jì)小結(jié) 30
致 謝 31
參考文獻(xiàn) 32
摘 要
本設(shè)計(jì)是對(duì)給定的產(chǎn)品圖進(jìn)行沖壓模具設(shè)計(jì)。沖壓工藝的選擇是經(jīng)查閱相關(guān)資料和和對(duì)產(chǎn)品形狀仔細(xì)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；沖壓模具的選擇是在綜合考慮了經(jīng)濟(jì)性、零件的沖壓工藝性以及復(fù)雜程度等諸多因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；產(chǎn)品毛坯展開(kāi)尺寸的計(jì)算是在方便建設(shè)又不影響模具成型的前提下簡(jiǎn)化為所熟悉的模型進(jìn)行的。文中還對(duì)沖壓成型零件和其它相關(guān)零件的選擇原則及選擇方法進(jìn)行了說(shuō)明，另外還介紹了幾種產(chǎn)品形狀的毛坯展開(kāi)尺寸計(jì)算的方法和簡(jiǎn)化模型，以及沖壓模具設(shè)計(jì)所需要使用的幾種參考書籍的查閱方法。
【關(guān)鍵詞】工藝、工藝性、沖壓工序、沖壓模具、尺寸
Abstract
This project is a press die designation based on the original product. The election of press process is based on consulting correlation datum and analyzing the form of manufactured product meticulous; The election of press die is based on synthesis considerations on economical efficiency、the processing property of part and complex degree iso many factors; Calculating the work blank of manufactured product unfold dimension is lined feed on the premise of calculation convenience but without contribution die confectioning simplified frequent application cast. In the test, to introduce the election principle and means of press confectioning art and miscellaneous rapport part, otherwise also introducing calculation means on the work blank from of many kinds of product unfold dimension and simplified cast, and the means of looking up on the reference books of designing press die.
【key words】The craft； the technology capability； press process; punch die; the size.
第一章、緒論
模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因?yàn)樗麄円话愣际且揽咳S的模具形腔是材料成型。
模具所涉及的工藝繁多，包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè)，是一個(gè)多學(xué)科的綜合，其復(fù)雜程度顯而易見(jiàn)。
目前國(guó)內(nèi)模具技術(shù)人員短缺，要解決這樣的問(wèn)題，關(guān)鍵在于職業(yè)培訓(xùn)。我們做為踏入社會(huì)的當(dāng)代學(xué)生，就應(yīng)該掌握扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，現(xiàn)在學(xué)好理論基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是專業(yè)課程的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐之后的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。希望能通過(guò)這次設(shè)計(jì)，能掌握模具設(shè)計(jì)的基本方法和基本理論。
模具的發(fā)展是體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志，就我國(guó)而言，經(jīng)過(guò)了這幾十年曲折的發(fā)展，模具行業(yè)也初具規(guī)模，從當(dāng)初只能靠進(jìn)口到現(xiàn)在部分進(jìn)口已經(jīng)跨了一大步，但還有一些精密的沖模自己還不能生產(chǎn)只能通過(guò)進(jìn)口來(lái)滿足生產(chǎn)需要。隨著各種加工工藝和多種設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用使的模具的應(yīng)用和設(shè)計(jì)更為方便。隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，模具的設(shè)計(jì)和制造也越來(lái)越趨近于國(guó)際化?，F(xiàn)在模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造（CAD/CAM）技術(shù)的研究和應(yīng)用。大大提搞了模具設(shè)計(jì)和制造的效率。減短了生產(chǎn)周期。采用模具CAD/CAM技術(shù)，還可提高模具質(zhì)量，大大減少設(shè)計(jì)和制造人員的重復(fù)勞動(dòng)，使設(shè)計(jì)者有可能把精力用在創(chuàng)新和開(kāi)發(fā)上。尤其是pro/E和UG等軟件的應(yīng)用更進(jìn)一步推動(dòng)了模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展使模具工作零件的加工趨進(jìn)于自動(dòng)化。電火花和線切割技術(shù)的廣泛應(yīng)用也對(duì)模具行業(yè)起到了飛越發(fā)展。模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在也比較明顯。特別是對(duì)一些通用件的使用應(yīng)用的越來(lái)越多。其大大的提高了它們的互換性。加強(qiáng)了各個(gè)地區(qū)的合作。對(duì)整個(gè)模具的行業(yè)水平的提高也起到了重要的作用。
1.1.沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用
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(duì)材料施加壓力，使板料產(chǎn)生分離，或塑性變形，從而獲得某個(gè)形狀的零件的一種冷加工方法。沖壓通常是在常溫下對(duì)材料進(jìn)行冷變形加工，主要是采用板料或者片料來(lái)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術(shù)。
沖壓模是將板材批量加工成所需的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒(méi)有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行。沖壓工藝，沖壓模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的四大要素，只有它們相互結(jié)合才能加工出合格的產(chǎn)品。
沖壓件，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門越來(lái)越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車、農(nóng)機(jī)、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)?shù)拇?，少則60%以上，多則90%以上。不少過(guò)去用鍛造=鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說(shuō)，如果生產(chǎn)中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、快速進(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實(shí)現(xiàn)的。
1.2.沖壓的基本工序及模具
在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時(shí)，若用分散的單一工序來(lái)沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。這時(shí)在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合-級(jí)進(jìn)和復(fù)合-級(jí)進(jìn)三種組合方式。
復(fù)合沖壓——在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時(shí)完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。
級(jí)進(jìn)沖壓——在壓力機(jī)上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。
復(fù)合-級(jí)進(jìn)——在一副沖模上包含復(fù)合和級(jí)進(jìn)兩種方式的組合工序。
沖模的結(jié)構(gòu)類型，按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉延和脹形模，成形模等；按多個(gè)工序工序的組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模等。所有模具都是由上半模和下半模兩部分組成，下模被固定在壓力機(jī)工作臺(tái)或墊板上，是沖模的固定部分。工作時(shí)，坯料在下模面上通過(guò)定位零件定位，壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模，壓料板等）的作用下坯料便產(chǎn)生分離或產(chǎn)生一定的塑形形狀，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r(shí)，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來(lái)，以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。
第二章、沖裁件的工藝性分析
沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序。分離工序也稱沖裁，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)量要求和產(chǎn)品尺寸要求。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。
2.1.沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性
2.1.1.沖壓件的形狀
圖1.零件及尺寸
此制件的形狀較簡(jiǎn)單，且對(duì)稱，有圓角過(guò)渡，便于模具的加工，產(chǎn)品材料為純鉬，材料狀態(tài)為退火的純鉬，其抗拉強(qiáng)度小，相對(duì)未退火的材料，更適合用于此類零件。
鉬的主要性質(zhì)如下：良好的耐熱性能，彈性模量高，蒸發(fā)壓力低，電阻小，導(dǎo)熱性能好，熱膨脹系數(shù)小，熔點(diǎn)高。
2.1.2.零件的工藝性分析
產(chǎn)品所用的材料為純鉬，其力學(xué)性能如下：τ=200-300Mpa,σb=1400Mpa,σs=385Mpa。（《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P322），零件圖上未注公差等級(jí)，屬自由尺寸，按IT10級(jí)確定工件尺寸的公差。該制件形狀簡(jiǎn)單，尺寸較小，厚度小，屬于普通沖壓件。
本零件采用的是0.13mm的鋼板料帶沖壓而成,由圖而知該圖的零件外形尺寸不大且外形簡(jiǎn)單，要求的精度也不高，無(wú)公差要求，拉伸高度僅僅5毫米，從材料來(lái)說(shuō)，該零件比較薄，便于成型，故該零件有利于沖壓成型。
2.1.3.沖裁件的尺寸精度
沖裁件的精度主要以其尺寸精度、沖裁斷面粗糙度、毛刺高度三個(gè)方面的指標(biāo)來(lái)衡量，根據(jù)零件圖上的尺寸標(biāo)注及公差，可以判斷屬于尺寸精度為IT10—IT11的經(jīng)濟(jì)級(jí)普通沖壓。
第三章、制件沖壓工藝方案的確定
3.1.沖壓工序的組合與選擇
沖裁工序可以分為單工序沖裁、復(fù)合工序沖裁和連續(xù)沖裁。
沖裁方式根據(jù)下列因素確定：
（1） 根據(jù)生產(chǎn)批量來(lái)確定 對(duì)于年產(chǎn)量需求100萬(wàn)件的該產(chǎn)品來(lái)說(shuō)采用復(fù)合?；蜻B續(xù)模較合適。
（2） 根據(jù)沖裁件尺寸和精度等級(jí)來(lái)確定 復(fù)合沖裁所得到的沖裁件尺寸精度等級(jí)高，而連續(xù)沖裁比復(fù)合沖裁的沖裁件尺寸精度等級(jí)低。
（3） 根據(jù)對(duì)沖裁件尺寸形狀的適應(yīng)性來(lái)確定 產(chǎn)品的尺寸較小，考慮到單工序送料不方便和生產(chǎn)效率低，因此常采用復(fù)合沖裁或連續(xù)沖裁。連續(xù)沖裁又可以加工形狀復(fù)雜、寬度很小的異形沖裁件。
（4） 根據(jù)模具制造安裝調(diào)整的難易和成本的高低來(lái)確定, 對(duì)復(fù)雜形狀的沖裁件來(lái)說(shuō)，采用復(fù)合沖裁比采用連續(xù)沖裁較為適宜，因?yàn)槟＞咧圃旌?jiǎn)單，安裝方便，調(diào)整較容易，且成本較低。
（5） 根據(jù)操作方便程度，安全系數(shù)來(lái)確定 復(fù)合模沖裁脫模困難，操作不方便，排除廢料也比較困難，很多都要人工操作，安全系數(shù)比較差，連續(xù)沖裁較相反，安全系數(shù)高，很多都實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)。
對(duì)工序的安排，擬有以下幾種方案：
產(chǎn)品外形相對(duì)簡(jiǎn)單，要落料，拉深，切邊，共3種工序。
①落料—拉深—切邊，單工序模生產(chǎn)。
②落料—拉深復(fù)合沖壓，切邊模生產(chǎn)。
③落料—拉深—切邊復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案①模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造。但成形制件需要三道工序、三套模具才能完成零件的加工，工序分散，搬運(yùn)半成品要浪費(fèi)大量時(shí)間。生產(chǎn)效率較低；工件的精度也難以保證。
方案②復(fù)合模結(jié)構(gòu)一般，比較容易制造。制件也需兩道工序；節(jié)約了半成品搬運(yùn)的時(shí)間提高了生產(chǎn)效率且易于保證孔的質(zhì)量和制件精度。
方案③級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜；難以制造。有較高的生產(chǎn)效率且能保證制件的精度。
綜上所述，根據(jù)生產(chǎn)效率、精度、所使用的機(jī)床、卸料方式、廢料出料、板料的定位方式、制造成本等方面分析最終確定方案三。
在一副模具中，可以完成包括落料，拉深，切邊等多道沖壓工序；減少了使用多副模具的周轉(zhuǎn)和重復(fù)定位過(guò)程，顯著提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。
綜上所述分析，在滿足沖裁件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，選擇復(fù)合沖壓方式，其模具壽命較長(zhǎng)，生產(chǎn)率高，操作較方便和工作安全性高。所以選用落料拉深切邊復(fù)合模。
第四章、制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算
4.1.展開(kāi)尺寸的計(jì)算
拉深件毛坯展開(kāi)尺寸，通常按毛坯面積等于制件面積的原則確定。
拉深件的毛坯尺寸，很難預(yù)先精確地計(jì)算，這是因?yàn)槔罴诓吭诶钸^(guò)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)。因此難以保持拉深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。根據(jù)該零件沖壓工藝，拉深后產(chǎn)品切邊廢料是凸緣形，所以在計(jì)算毛坯之前，要在拉深件上增加切邊余量，且切邊部分在凸緣上。所以切邊之前需要增加凸緣，切邊之前的產(chǎn)品圖如下：
根據(jù)工件相對(duì)高度H/d=5/16.23=0.308，查表的修邊余量為1.0。所以凸緣直徑為16.1+1+1=18.1
所以計(jì)算產(chǎn)品展開(kāi)尺寸時(shí)按帶凸緣拉深件公式計(jì)算
公式是D2=dφ2+4d×H-3.44rd
其中 D——展開(kāi)尺寸
dφ——凸緣直徑，16.1+1+1+0.13+0.13=18.36
d——拉深直徑，16.1+0.13=16.23
H——拉深高度，5.0
r——拉深r角，0.2+0.065=0.265
經(jīng)過(guò)實(shí)際計(jì)算
D2=dφ2+4d×H-3.44rd
=18.362+4×16.23×5-3.44×0.265×16.23
=647.2943
D=25.44，此尺寸目前是待定，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)需調(diào)節(jié)。這里先取25.5設(shè)計(jì)模具。
展開(kāi)圖紙如下圖所示：
拉深次數(shù)的確定
判斷能否一次拉深
H/d=5/16.23=0.308
(t/D)×100=0.509
m=d/D=0.63647
根據(jù)以上數(shù)據(jù)查表得首次拉深系數(shù)m1=0.53，由于m1＜0.63647（實(shí)際拉深系數(shù)），故能一次拉深成型。
4.2.制件排樣圖的設(shè)計(jì)
排樣時(shí)需考慮如下原則：
1） 提高材料利用率（不影響沖件使用性能前提下，還可適當(dāng)改變沖件的形狀）
2） 合理排樣方法使操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低且安全。
3） 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)。
4） 保證沖件的質(zhì)量和沖件對(duì)板料纖維方向的要求。
4.2.1.搭邊與料寬
1．搭邊 排樣中相鄰兩個(gè)零件之間的余料或零件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。
搭邊值要合理確定，值過(guò)大，材料利用率低；值過(guò)小，搭邊的強(qiáng)度與剛度不夠，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖裁件毛刺，有時(shí)甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。因此，搭邊的最小寬度大于塑性變形區(qū)的寬度，一般可取等于材料的厚度。
搭邊值的大小還與材料的力學(xué)性能、厚度、零件的形狀與尺寸、排樣的形式、送料及擋料方式、卸料方式等因素有關(guān)。搭邊值一般由經(jīng)驗(yàn)確定，根據(jù)所給材料厚度δ=0.13mm，確定搭邊工作間a1為1.0mm, a為1.2mm。
2. 送料步距和條料寬度的確定
（1） 送料步距 條料在模具上每次往前送一步的距離叫送料步距，且每次只沖一個(gè)零件，這個(gè)距離的計(jì)算公式為
S=D+a1
S=25.5+1.0=26.5mm
式中 D——沖裁件寬度；
a1——沖裁之間的搭邊值。
采用定位銷進(jìn)行定距，步距精度經(jīng)經(jīng)驗(yàn)估算得到步距公差為正負(fù)0.05。
（2） 條料寬度 條料寬度的確定原則：最小條料寬度要保證沖裁時(shí)零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時(shí)順利地在導(dǎo)料板之間送進(jìn)，并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。
當(dāng)用孔定距時(shí)，可按下式計(jì)算
條料寬度 B-Δ=(Dmax+2a)-Δ
=(25.5+2×1.2)-0.5=27.9-0.5mm
式中 B——條料的寬度（mm）；
Dmax——沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）；
a——側(cè)搭邊值；
Δ——條料寬度的單向（負(fù)向）公差；
剪切條料寬度偏差Δ=0.5, 因此B=27.9-0.5。
具體可見(jiàn)排樣圖2。
4.3.材料利用率的計(jì)算
由于沖裁件的產(chǎn)量很大，沖壓的生產(chǎn)率高，故材料費(fèi)常會(huì)占沖裁的60%以上。材料利用率是很重要的經(jīng)濟(jì)因素.要提高利用率必須減少?gòu)U料的產(chǎn)生。產(chǎn)生廢料的原因可分為結(jié)構(gòu)廢料和工藝廢料。結(jié)構(gòu)廢料是由工件的結(jié)構(gòu)確定的，所以不可避免。而工藝廢料是由沖壓方式和排樣方式所決定的。因此，要減少工藝廢料來(lái)實(shí)現(xiàn)利用率，有時(shí)可以在不影響使用性能的情況下，可以適當(dāng)?shù)母淖儧_裁件的形狀。
一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η為
η=nF/Bs×100%
η=1×3.14×12.75×12.75/26.5×27.9×100%=0.6904%
式中 F——一個(gè)步距內(nèi)沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）；
n——一個(gè)步距內(nèi)沖裁件數(shù)目；
B——條料寬度（mm）；
s——步距；
第五章、確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心
5.1.落料拉深模
落料力計(jì)算
F=KLδτ
F=1.3×3.14×25.5×0.13×300=4059.549N
=4.059KN
式中 F——沖裁力（N）；
L——沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm）；直徑25.5
τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；200-300MPa
δ——材料厚度(mm)；0.13mm
K——系數(shù)，通常K=1.3；
拉深力用理論計(jì)算很復(fù)雜，一般采用經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法，經(jīng)驗(yàn)公式建立的基點(diǎn)是，拉深力的數(shù)值略小于拉深件危險(xiǎn)斷面的斷裂力；斷裂與拉深力的比值用系數(shù)K表示；K值的大小取決于拉深件的形狀及變形方式。其數(shù)值由實(shí)驗(yàn)確定。
拉深力可按下式計(jì)算
P=3.14Kd1tδ
P=3.14×0.72×16.36×0.13×1400=6731.57N
=6.73KN
式中 F——拉深力（N）；
d1——拉深直徑（mm）；16.36mm
τ——材料抗拉強(qiáng)度（MPa）；1400MPa
t——材料厚度(mm)；0.13mm
切邊力計(jì)算
F=KLδτ
F=1.3×3.14×16.36×0.13×300=2604.479N
=2.604KN
K——修正系數(shù)（查表可得），K=0.72；
壓料力： F=k卸F （查《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》得：k卸=0.25～0.4）
F=6.73×0.4=2.692KN
沖壓力大小為
F=F+P+F=4.059+6.73+2.604+2.692=16.085KN
P2=k卸F=16.085×0.06
=0.9651KN
這一工序的最大總壓力為：
P=F+P
=16.085+0.9651=17.05KN
5.2.壓力中心的計(jì)算
模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過(guò)大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。
沖模的壓力中心，可按下述原則來(lái)確定：
（１）對(duì)稱形狀的單個(gè)沖壓件，沖模的壓力中心就是沖壓件的幾何中心。
（２）工件形狀相同且分布位置對(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。
（３）形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、 級(jí)進(jìn)模的 壓力中心可用解析計(jì)算法求出諸力的 合力對(duì)該軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的 座標(biāo) 位置 O0(x0,y０)，即為所求模具的壓力中心。
計(jì)算公式為：
因沖壓力與沖壓周邊長(zhǎng)度成正比， 所以式中的各沖壓力 P１、Ｐ２、Ｐ３……Pn，可分別用各沖壓周邊長(zhǎng)度 L１、Ｌ２、Ｌ３……Ln代替，即：
F1——落料力 F1=KLδτ，得F1=4.059KN
F2——拉深力 F2=3.14Kd1tδ，得F2=6.73KN
F3——沖孔力 F3=KLδτ，得F3=2.604KN
Y1——F1到X軸的力臂 Y1=0
X1——F1到Y(jié)軸的力臂 X1=0
Y2——F2到X軸的力臂 Y2=0
X2——F2到Y(jié)軸的力臂 X2=0
Y3——F3到X軸的力臂 Y3=0
X3——F3到Y(jié)軸的力臂 X3=0
根據(jù)合力距定理：
YG=（Y1F1+ Y2F2+ Y3F3）/（F1+ F2+ F3）
XG=（X1F1+ X2F2+ X3F3）/（F1+ F2+ F3）
YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0
XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG=0
由于該零件形狀大致對(duì)稱，受力基本平衡，所以壓力中心在工件中心，即模具中心。
5.3.壓力機(jī)的選用
根據(jù)F公稱≥F總，及模具外形大小，初步確定壓力機(jī)的型號(hào)：J23—16
型號(hào)為J23—16壓力機(jī)的基本參數(shù)如：（表一）
公稱壓力/KN
160
墊板尺寸/mm
孔徑210
滑塊行程/mm
50
厚度40
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
150
模柄孔尺寸/mm
直徑40
深度60
最大裝模高度/mm
180
滑塊底面積尺寸/mm
封閉高度調(diào)節(jié)量
45
滑塊中心線至床身距離/mm
床身最大可傾角
20°
立柱距離/mm
2200
工作臺(tái)尺寸/mm
前后300
左右450
第六章、凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
6.1.拉深模
凸凹模圓角半徑對(duì)拉深工作影響很大。毛坯經(jīng)凹模圓角進(jìn)入凹模時(shí)，受拉深和摩擦作用，若凹模圓角半徑過(guò)小，因徑向拉力增大，易使拉深件表面劃傷或產(chǎn)生斷裂；若過(guò)大，則壓邊面積小，由于懸空增大，易起內(nèi)皺。因此，合理的選擇凹模圓角半徑很重要。具體數(shù)值查表可得。
拉深的凸凹模之間的間隙對(duì)拉深力、制件質(zhì)量、模具壽命等都有影響。間隙過(guò)大，容易起皺，制件有錐度，精度差；間隙過(guò)小，增加摩擦，導(dǎo)致之間邊薄嚴(yán)重，甚至拉裂。因此，正確地確定凸模和凹模之間的間隙是很重要的。
拉深模間隙是單面間隙，即凹模和凸模直徑之差的一半。
本次設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)為有壓邊圈的，在選擇間隙時(shí)可以直接查表，拉深一次成型，所以查表可知間隙為(1-1.2t)，t為材料厚度。
凸、凹模工作部分尺寸的確定，主要考慮模具的磨損和拉深件的回彈。尺寸公差在最后一道工序考慮，本次設(shè)計(jì)只有一道拉深，所以要考慮。
1）、制件標(biāo)注外形尺寸
凹模尺寸為
Ld=（Lmax–0.75Δ）
凸模尺寸為
Lp=（Ld–0.75Δ–Z）
（2）、制件標(biāo)注內(nèi)尺寸
凸模尺寸為
Lp=（Lmin+0.4Δ）
凹模尺寸為
Ld=（Lp+0.4Δ+Z）
其中 L—拉深件的外形或內(nèi)尺寸
Δ—拉深件的尺寸偏差
Ld—拉深凹模的基本尺寸
Lp—拉深凸模的基本尺寸
Z—凸凹模雙面間隙
具體計(jì)算如下，制件標(biāo)注內(nèi)形尺寸，按此公式計(jì)算
凸模尺寸為
Lp=（Lmin+0.4Δ）=16.1
凹模尺寸為
Ld=（Lp+0.4Δ+Z）
=16.1+0.13×1.1+0.13×1.1
=16.386
凸、凹模工作表面粗造度要求：凹模工作表面和型腔表面粗造度應(yīng)達(dá)到0.8；圓角處的表面粗造度一般要求0.4；凸模工作部分表面粗造度一般要求0.8-1.6。
6.2.落料，沖孔凸、凹模刃口尺寸
6.2.1.計(jì)算原則
設(shè)計(jì)落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計(jì)沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。
間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個(gè)。沖裁過(guò)程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間的均有磨檫，而且間隙越小，磨檫越嚴(yán)重。在實(shí)際生產(chǎn)中受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對(duì)垂直于凹模平面，而且間隙也不會(huì)絕對(duì)均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側(cè)面與材料間的摩擦減小，并緩減間隙不均勻的不利影響，從而提高模具的使用壽命。
沖裁間隙對(duì)沖裁力的影響：
雖然沖裁力隨沖裁間隙的增大有一定程度的降低，但是當(dāng)單邊間隙介于材料厚度 5%~20%范圍時(shí)，沖裁力的降低并不明顯（僅降低5%~10%左右）。因此，在正常情況下，間隙對(duì)沖裁力的影響不大。
沖裁間隙對(duì)斜料力、推件力、頂件力的影響：
間隙對(duì)斜料力、推件力、頂件力的影響較為顯著。間隙增大后，從凸模上斜、從凸?？卓谥型瞥龌蝽敵隽慵紝⑹×ΑＲ话惝?dāng)單邊間隙增大到材料厚度的15%~25%左右時(shí)斜料力幾乎減到零。
沖裁間隙對(duì)尺寸精度的影響：
間隙對(duì)沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律，對(duì)于沖孔和切邊是不同的，并且與材料軋制的纖維方向有關(guān)。
通過(guò)以上分析可以看出，沖裁間隙對(duì)斷面質(zhì)量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此，并不存在一個(gè)絕對(duì)合理的間隙數(shù)值，能同時(shí)滿足斷面質(zhì)量最佳，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長(zhǎng)，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個(gè)方面的要求。在沖壓的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個(gè)方面的主要因素。但許多研究結(jié)果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質(zhì)量的間隙數(shù)值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數(shù)值也是不一致的。一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時(shí)，應(yīng)選取較小的間隙值，而當(dāng)對(duì)沖裁件的質(zhì)量要求不是很高時(shí)，則應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。
6.2.2.凸模和凹模配合加工
配合加工方法，就是先按尺寸和公差制造出凹?；蛲鼓Ｆ渲幸粋€(gè)，然后依此為基準(zhǔn)再按最小合理間隙配做另一件。采用這種方法不僅容易保證沖裁間隙，而且還可以放大基準(zhǔn)件的公差，不必檢驗(yàn)δd+δp≤Zmax-Zmin 。同時(shí)還能大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)模具的繪圖工作。目前，工廠對(duì)單件生產(chǎn)的模具或沖制復(fù)雜形狀的模具，廣泛采用配合加工的方法來(lái)設(shè)計(jì)制造。切邊尺寸和落料尺寸公式一樣計(jì)算，按以下公式計(jì)算。
落料凹模尺寸按下列公式計(jì)算：
落料時(shí) Dp=(Dmax-XΔ -Zmin)- δp
式中 Dp dp——分別為落料凸模的刃口尺寸（mm）；
Dmax ——為落料件的最大極限尺寸（mm）；
Δ——工件公差；
Δp——凸模制造公差，通常取δp=Δ/4；
δp’——刃口中心距對(duì)稱偏差，通常取δp’=Δ/8；
Lp——凸模中心距尺寸（mm）；
Zmin——最小沖裁間隙（mm）；本次材料厚度只0.13，最小沖裁間隙為0
落料凹模尺寸：Aj1=(Amax-XΔ)-Δ
=25.6-0.5×0.2=;
落料凸模尺寸：Ah1=(Aj1-2Z)+Δ
=25.5-2×0.005=;
第七章、模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)
根據(jù)確定的工藝方案和零件的形狀特點(diǎn)，精度要求，預(yù)選設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)，模具的制造條件及安全生產(chǎn)等，選定模具類型及結(jié)構(gòu)形式。
7.1.落料拉深沖孔模結(jié)構(gòu)形式：
本次設(shè)計(jì)的復(fù)合模，在壓力機(jī)的一次行程中，經(jīng)一次送料定位，在模具的同一部位同時(shí)完成三道工序,其沖裁件的相互位置精度高,對(duì)條料的定位精度也比較高，因?yàn)樾枰脤?dǎo)料板對(duì)條料寬度進(jìn)行導(dǎo)向。沖壓件精度高, 可以很好的保證工件的形狀和尺寸精度,模具結(jié)構(gòu)較一般,制造精度要求比較高,制造周期短,價(jià)格相對(duì)較低，節(jié)約了成本。工序較集中排除了半成品搬運(yùn)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。這種模具適用于生產(chǎn)批量大,精度要求高,內(nèi)外形尺寸差較大的沖裁件。這樣操作方便，生產(chǎn)效率提高很多。
所選的模架螺釘?shù)攘慵际菑臉?biāo)準(zhǔn)件中選取,這樣可有效的降低成本。
第八章、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
8.1.拉深凸模的設(shè)計(jì)
（如圖），凸模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達(dá)到58-62HRC。采用臺(tái)階式凸模，凸模與切邊凸模采用過(guò)盈配合的方式，用螺釘固定，
8.2.拉深凸凹模的設(shè)計(jì)
凸凹模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達(dá)到58-62HRC。采用臺(tái)階式，與固定板采用過(guò)盈配合的方式，與上模板連接。
8.3.落料凹模的設(shè)計(jì)
形狀結(jié)構(gòu)：（如圖）
凹模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達(dá)到58-62HRC。凹模采用螺釘固定結(jié)構(gòu)，與下模板配合，這樣簡(jiǎn)化了模具的結(jié)構(gòu)，節(jié)省了材料的成本。外形尺寸如圖，凹模反面加工臺(tái)階，保證其高度，方便頂料。
8.4.卸料零件設(shè)計(jì)
壓料用彈性元件常用的主要由彈簧、橡膠及氣墊三種，但查有關(guān)資料了解到，目前國(guó)內(nèi)中小型壓力機(jī)中安裝氣墊的較少，所以常用的彈性元件是彈簧和橡膠。本設(shè)計(jì)中由于材料比較小，卸料力小，所以用彈簧是完全可以卸料的。
8.5.上、下模座螺釘選取
由凹模周界φ120×30選用M8的內(nèi)六角圓柱頭螺釘
參照模具各零件的具體情況，
上模座選用3顆M8X60的內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。
下模座選用3顆M8X60的內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。
( 螺釘)
根據(jù)模具的實(shí)際情況
上模座選用兩顆Φ8×90的圓柱銷釘定位
下模座選用兩顆Φ8×80的圓柱銷釘定位
(圓柱銷釘)
參照模具各零件的具體情況，合理布置螺釘、圓柱銷的位置，從GB70—76和GB119—76中選適當(dāng)?shù)囊?guī)格與尺寸。
8.6.導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)
本模具采用圓形導(dǎo)柱、導(dǎo)套式的導(dǎo)向裝置。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用間隙配合，配合精度為H7/R6。導(dǎo)柱與導(dǎo)套相對(duì)滑動(dòng)，要求配合表面有足夠的強(qiáng)度，又要有足夠的韌性。所以材料選用20鋼，表面經(jīng)滲碳淬火處理，表面硬度為45～48HRC。
導(dǎo)柱、導(dǎo)套的配合精度、上模座上平面對(duì)下模座下平面的平行度、導(dǎo)柱軸心線對(duì)下模座下平面的垂直度等都要規(guī)定一定的公差等級(jí)。這些技術(shù)條件可保證整個(gè)模架具有一定的精度，也是保證沖裁間隙均勻性的前提。有了這一前提，加上工作零件的制造精度和裝配精度達(dá)到一定的要求，整個(gè)模具達(dá)到一定的精度就有了基本的保證。
導(dǎo)柱選用GB2861.2—81中的B型導(dǎo)柱，直徑d=22mm、d=25mm、極限偏差為R7、長(zhǎng)度L=140mm。
導(dǎo)套選用GB2861.6—81中的A型導(dǎo)套，直徑d=22mm、d=25mm；直徑d=35mm、D=38mm；極限偏差為H7、長(zhǎng)度L=80mm。
由于為減少模具成本，選擇的是中間導(dǎo)柱圓形標(biāo)準(zhǔn)模架，由于此模架的導(dǎo)柱在后側(cè)，模具表示很平穩(wěn)。
第九章、壓力機(jī)的校核
9.1.壓力機(jī)的校核
1、閉合高度的校核
所選壓力機(jī)的最大裝模高度為180mm，閉合高度的調(diào)節(jié)量為45mm
Hmin=180-45=135mm
本次設(shè)計(jì)模具的的閉合高度
H=H上模座+H墊板+H凸凹模+H頂料板+H下固定板+H下墊板+H下模座+t
=30+8+50+23.5+15+8+35+0.13
=169.63
Hmax-5=175 Hmin+5=140
∴滿足 Hmax-5＜Hmin-5。
2、工作臺(tái)面尺寸的校核
所選壓力機(jī)的工作臺(tái)尺寸為：左右：450 前后：350
而模具的外形尺寸為：260×185
根據(jù)工作臺(tái)面尺寸一般應(yīng)大于模具圓筒件40～70mm，
∴工作臺(tái)面尺寸滿足。
3、滑塊行程的校核
滑塊行程應(yīng)保證方便地放入毛坯和取出零件，
所選壓力機(jī)滑塊行程為50mm,滿足。
綜上，所選壓力機(jī)J23-40滿足需要。
設(shè)計(jì)小結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是一種綜合性較強(qiáng)的專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，它具知識(shí)面寬、學(xué)科廣、綜合性強(qiáng)，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我鞏固了以前學(xué)過(guò)的知識(shí)，提高了查閱資料的能力，使我更加認(rèn)識(shí)到畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要性，從而提高了我理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力。為我今后走向工作崗位打下了一定的基礎(chǔ)。
在本次設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了許多的東西。首先對(duì)于AUTOCAD的應(yīng)用更加熟練；其次，通過(guò)模具設(shè)計(jì)我對(duì)于模具設(shè)計(jì)的流程基本上熟悉。了解到?jīng)_裁間隙，拉深系數(shù)，拉深間隙的計(jì)算，復(fù)合模的設(shè)計(jì)過(guò)程，這次設(shè)計(jì)是對(duì)以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)的一次綜合性的實(shí)踐。涉及到機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、互換性以及CAD/CAM各個(gè)方面的內(nèi)容。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)一個(gè)月左右，從最初的領(lǐng)會(huì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，到對(duì)拿到自己手上的沖壓件的沖壓性能的分析計(jì)算，諸如對(duì)沖壓件結(jié)構(gòu)的分析，對(duì)形狀的分析等，不斷地分析計(jì)算，對(duì)要進(jìn)行設(shè)計(jì)的沖壓件有了一個(gè)比較全面深刻的認(rèn)識(shí)，并在此基礎(chǔ)上綜合考慮生產(chǎn)中的各種實(shí)際因素，最后確定本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的工藝方案。然后是對(duì)排樣方式的計(jì)算，直到模具總裝配圖的繪制，用時(shí)近一個(gè)月。在這段時(shí)間里，我進(jìn)行了大量的計(jì)算：從材料利用率的計(jì)算，到工序壓力的計(jì)算，再工作部分刃口尺寸及公差的計(jì)算，到各種零件結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算以及主要零部件強(qiáng)度剛度的核算。其間在圖書館翻閱了許多相關(guān)書籍和各種設(shè)計(jì)資料。因此從某種意義上講，通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，也培養(yǎng)和鍛煉了一種自己查閱資料，獲取有價(jià)值信息的能力。
總之，通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的鍛煉，使我對(duì)模具設(shè)計(jì)與模具制造的整個(gè)過(guò)程都有了比較深刻的認(rèn)識(shí)和全面的掌握。使我接受了一個(gè)模具專業(yè)的畢業(yè)生應(yīng)該有的鍛煉和考查。我很感謝學(xué)校和各位老師給我這次鍛煉機(jī)會(huì)。我是認(rèn)認(rèn)真真的做完這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的，也應(yīng)該認(rèn)認(rèn)真真的完成我大學(xué)三年里最后也是最重要的一次設(shè)計(jì)。但是由于水平有限，錯(cuò)誤和不足之處再所難免，懇請(qǐng)各位指導(dǎo)老師批評(píng)指正，不勝感激。
設(shè)計(jì)過(guò)程中按照任務(wù)書的要求和目的，循序漸進(jìn),力求數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)合理。參考了許多文獻(xiàn)資料。由于經(jīng)驗(yàn)不足，還有許多地方?jīng)]有考慮全面，有待于完善。
總之，學(xué)海無(wú)涯，在以后的時(shí)間里，我要更加努力學(xué)習(xí)！
致 謝
首先感謝學(xué)校及學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)的悉心關(guān)懷和耐心指導(dǎo)，特別要感謝指導(dǎo)老師給我的指導(dǎo)，在設(shè)計(jì)思路和論文寫作過(guò)程中，我始終得到老師的悉心教導(dǎo)和認(rèn)真指點(diǎn)，使得我的理論知識(shí)和繪圖能力都有了很大的提高與進(jìn)步，對(duì)模具設(shè)計(jì)與制造的整個(gè)工藝流程也有了一個(gè)基本的掌握。在他身上，時(shí)刻體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的教學(xué)風(fēng)范，勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學(xué)理念。他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學(xué)要求，端正了我的學(xué)習(xí)態(tài)度，使我受益匪淺。
另外，還要感謝和我同組的其他同學(xué)，他們?cè)趯ふ屹Y料，解答疑惑，實(shí)驗(yàn)操作、論文修改等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。
最后，感謝所有給予我關(guān)心和支持的老師和同學(xué)使我能如期完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。謝謝各位老師和同學(xué)！
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