0073-油封鋼圈沖壓工藝及落料、拉深、沖孔復(fù)合模具設(shè)計(jì)【全套16張CAD圖】+設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
0073-油封鋼圈沖壓工藝及落料、拉深、沖孔復(fù)合模具設(shè)計(jì)【全套16張CAD圖】+設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū),全套16張CAD圖,鋼圈,沖壓,工藝,沖孔,復(fù)合,模具設(shè)計(jì),全套,16,cad,設(shè)計(jì),說(shuō)明書(shū),仿單
河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)/論文
第1章 緒 論
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)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
1.1.1國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀
目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我?guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。
我國(guó)模具業(yè)發(fā)展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。目前國(guó)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(guó)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(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，對(duì)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(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)
（1）工藝分析計(jì)算方法的現(xiàn)代化。例如，生產(chǎn)汽車(chē)覆蓋件的沖壓工藝，傳統(tǒng)方法是根據(jù)已有的設(shè)計(jì)資料和設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行對(duì)比分析，確定工藝方案和有關(guān)參數(shù)，然后設(shè)計(jì)模具，進(jìn)行試沖，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和修改，才能轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)。近幾年來(lái)，國(guó)外有的公司已開(kāi)始采用有限變形的彈塑性有限元法，對(duì)覆蓋件成形過(guò)程進(jìn)行計(jì)算模擬，分析應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，從而預(yù)測(cè)某一工藝方案的可行性和可能會(huì)產(chǎn)生的問(wèn)題，并將結(jié)果顯示在圖形終端上，供設(shè)計(jì)人員進(jìn)行選擇和修改。這樣，不僅可以節(jié)省昂貴的模具試制費(fèi)用，縮短產(chǎn)品試制周期，而且可以建立符合生產(chǎn)實(shí)際的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法；既促進(jìn)了冷沖壓工藝的發(fā)展，又可以發(fā)揮塑性成形理論對(duì)生產(chǎn)實(shí)際的知道作用。
（2）模具設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的現(xiàn)代化。為了加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代，縮短工裝設(shè)計(jì)、制造周期，正在大力開(kāi)展模具的計(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。采用這一技術(shù)，一般可以提高模具設(shè)計(jì)和制造效率2～3倍，模具生產(chǎn)周期可縮短1/2～1/3。發(fā)展這一技術(shù)的最終目標(biāo)，是要達(dá)到模具CAD/CAM一體化，而模具圖紙將只作為檢驗(yàn)?zāi)＞咧?。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)與制造人員的重復(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。
（3）沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)華。為了滿足大量生產(chǎn)的需要，沖壓設(shè)備已由單工位低速壓力機(jī)發(fā)展到多工位高速自動(dòng)壓力機(jī)。一般中小型沖壓件，既可在多工位壓力機(jī)上生產(chǎn)，也可以在高速壓力機(jī)上采用多工位連續(xù)模加工，使沖壓生產(chǎn)達(dá)到高度自動(dòng)化。大型沖壓件（如汽車(chē)覆蓋件）可在多工位壓力機(jī)上利用自動(dòng)送料和取件裝置，進(jìn)行機(jī)械化流水線生產(chǎn)，從而減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高生產(chǎn)率。
（4）為了滿足產(chǎn)品更新?lián)Q代加快和生產(chǎn)批量減小的發(fā)展趨勢(shì)，發(fā)展了一些新的成形工藝、簡(jiǎn)易模具、通用組合模具以及數(shù)控沖壓設(shè)備和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）等。這樣，就使沖壓生產(chǎn)既可適合大量生產(chǎn)，又可適用于小批量生產(chǎn)。
（5）不斷改進(jìn)板料性能，以提高其成形能力和使用效果。例如，研制高強(qiáng)度鋼板，用來(lái)生產(chǎn)汽車(chē)覆蓋件；研制新型材料板，用來(lái)生產(chǎn)航空構(gòu)件等。
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、法國(guó)、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。
在沖模方面:國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模多達(dá)50個(gè)工位。多次拉伸成形工件發(fā)展了多工位傳遞模。多次冷擠壓工件也發(fā)展了多工位傳遞模。多次彎曲工件發(fā)展了前幾個(gè)沖裁工位用級(jí)進(jìn)模接著用多向自動(dòng)彎曲模。在級(jí)進(jìn)模的基礎(chǔ)上發(fā)展了多功能模具。它可包含玫絲、焊接、鉚合、疊裝、組裝等工序的連續(xù)復(fù)合功能,加速了產(chǎn)品的生產(chǎn)、裝配周期,這種多功能模具生產(chǎn)出來(lái)的不是單個(gè)工件,而是成批的組件?！?
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 油封鋼圈件模具設(shè)計(jì)與制造方面
1.3.1油封鋼圈模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路
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，然后再由沖孔方法得到底部的孔，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)。
該零件在滿足沖壓工藝性要求的前提下，采用的沖壓工序是落料、拉深和沖孔和切邊。
1.3.2油封鋼圈件模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度
1.了解目前國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間5天；
2.確定加工方案，所用時(shí)間5天；
3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間30天；
第2章 油封鋼圈工藝分析
工件名稱(chēng)：油封鋼圈
生產(chǎn)批量：大批量
材料：08鋼 厚度t=1.8mm
工件簡(jiǎn)圖：如圖1-1所示
拉深件的工藝性好壞，直接影響到該零件的能否用拉深方法生產(chǎn)出來(lái)，影響到零件的質(zhì)量、成本和生產(chǎn)周期等。一個(gè)工藝性好的拉深件，不僅能滿足產(chǎn)品的使用要求，同時(shí)用最簡(jiǎn)單的、最經(jīng)濟(jì)的和最快的方法生產(chǎn)出來(lái)。
1、此工件為無(wú)凸緣圓筒形工件，要求外形尺寸，沒(méi)有厚度不變的要求。在滿足工藝性要求時(shí)，如進(jìn)行大批量生產(chǎn)，一般是采用拉深成型的，圓筒形件的毛料為圓板料，可以通過(guò)落料獲得。零件底部的孔如滿足工藝性要求，可通過(guò)沖孔得到，因此，該零件在滿足沖壓工藝性要求的前提下，采用的沖壓工序是落料、拉深和沖孔。
2、該零件外徑Φ25，厚度1.8mm，其精度大致為IT11級(jí)，拉深工藝可以保證。
3、該零件低部孔為Φ9，其精度為IT12級(jí)精度，普通的沖裁工藝均可以保證。
4、該零件的圓角半徑R4。
5、該零件低部孔Φ9遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于沖裁工藝對(duì)最小孔徑要求（）[1]。
綜上所述，該零件的精度及結(jié)構(gòu)尺寸都能滿足沖壓工藝性的要求，在大批量生產(chǎn)時(shí)可以用沖壓加工，沖壓的零件工序?yàn)槁淞?、拉深和沖孔。
第3章 拉深工藝計(jì)算
3.1 修邊余量的確定
在拉深過(guò)程中，常用材料機(jī)械性能的方向性，模具間隙不均，板厚變化，摩擦阻力不等及定位不準(zhǔn)等影響；而使拉深件口部或凸緣周邊不齊，必須進(jìn)行修邊，故在計(jì)算毛坯尺寸時(shí)應(yīng)按加上修邊余量后的零件尺寸進(jìn)行展開(kāi)計(jì)算。
h=8.5-0.9=7.6mm,d=21.4+1.8=23.2mm。
根據(jù)相對(duì)高度h/d=0.33,修邊余量的數(shù)值查表知
所以修邊余量=1.0 mm
3.2 毛坯尺寸計(jì)算
3.2.1 確定拉深件毛坯尺寸計(jì)算的依據(jù)
由于板料在拉深過(guò)程中，材料沒(méi)有增減，只是發(fā)生塑性變形。在變形過(guò)程中，材料是以一定的規(guī)律轉(zhuǎn)移的，所以應(yīng)滿足以下情況。
1、毛坯的形狀應(yīng)符合金屬在塑性變形時(shí)的流動(dòng)規(guī)律。其形狀一般與拉深件周邊的形狀相似。毛坯的周邊應(yīng)該是光滑的曲線而無(wú)急劇的轉(zhuǎn)折，所以，對(duì)于旋轉(zhuǎn)體來(lái)說(shuō)，毛坯的形狀無(wú)疑是一塊圓板，只要求出它的直徑。
2、拉深前后，拉深件與其毛坯的質(zhì)量不變、體積不變，對(duì)于不變薄拉深，其面積基本不變。
3、由于板料具有方向性以及毛坯在拉深過(guò)程中的摩擦條件不均勻等因素的影響，拉深后的工件頂端一般都不平齊，需要修邊，所以在毛坯尺寸中，應(yīng)包括修邊余量。
3.2.2 該零件毛坯尺寸的計(jì)算
該零件為形狀簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)體拉深件的毛坯直徑
在不變薄的拉深中，材料厚度雖有變化，但其平均值與毛坯原始厚度十分接近，因此，毛坯能展開(kāi)尺寸可根據(jù)毛坯面積與拉深件面積（加上修邊余量）相等的原則求出。
將d=23.2mm,h=7.6 mm代入公式：
毛坯直徑按下式確定:
D =
=
=35.3mm
3.3排樣
該工件排樣根據(jù)拉深工序設(shè)計(jì)?？紤]到操作方便及模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故采用單排排樣設(shè)計(jì)，查表得搭邊值a=1.5、，則
條料寬：b=35.3+2a=35.3mm+2×1.5=38.3 mm
條料的進(jìn)距為h=35.3+1.5=36.8 mm
沖裁單件工件材料的利用率按公式可得：
=
排樣圖如圖4-3所示
圖4-3排樣圖
3.4 確定拉深系數(shù)及拉深次數(shù)
毛坯相對(duì)厚度t/D=1.8/35.35.1﹥2,查表可不用壓料圈裝置，但為了保險(xiǎn)起見(jiàn)，首次拉深仍采用壓料裝置。采用壓料裝置后，首次拉深可采用較小的拉深系數(shù)，有利于減少拉深次數(shù)。根據(jù)t/D=5.1%；查得極限拉深系數(shù)m1=0.50，而工件總的拉伸系數(shù)m總=d/D=23.2/35.3=0.65,即m總﹥m1，故工件可一次拉深成形，即可采用落料-拉深復(fù)合沖壓模。
3.5 凸凹模的最小壁厚
凸凹模是復(fù)合模中的一個(gè)特殊零件。其內(nèi)形刃口拉深凹模作用，外形刃口起落料凸模作用，外形按一般凸模設(shè)計(jì)，內(nèi)形按一般凹模設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是要保證內(nèi)形和外形之間的壁厚強(qiáng)度，壁太薄，易發(fā)生開(kāi)裂。加強(qiáng)凸凹模的方法有以下幾種[3]：
1、增加有效刃口以外的壁厚。
2、采用正裝式結(jié)構(gòu)復(fù)合模，減少凸凹模?？讖U料的積存數(shù)目，減少推件力。
3、凸凹模設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于保證內(nèi)形和外形之間有一定的壁厚，使凸凹模有一定的深度。
4、對(duì)于不積聚廢料的凸凹模。其最小壁厚m為：落料為硬材料時(shí)m1.5t,但不能小于0.7 mm；沖裁軟材料時(shí)mt，但不能小于0.5 mm。
本零件為硬材料成形，其最小壁厚為m1.5t=1.51.8=2.7mm。
第4章 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式
4.1 工藝方案的確定
該工件包括落料、拉深、沖孔三個(gè)基本工序，可以有以下幾種工藝方案：
方案一：先落料、后拉深、再?zèng)_孔，采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：落料、拉深、沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三：落料、拉深、沖孔級(jí)進(jìn)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
除此之外，還有其它方案，這里不再一一列舉。
以上幾種方案：對(duì)于方案一，模具要求簡(jiǎn)單，但是需要兩道或者更多道工序，每道工序都需一套模具，模具套數(shù)過(guò)多，生產(chǎn)效率將會(huì)降低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求；方案二采用復(fù)合模生產(chǎn)，生產(chǎn)效率較高，復(fù)合模結(jié)構(gòu)雖然較方案一復(fù)雜，但是由于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng)，模具制造并不困難；方案三只須一套模具即可，生產(chǎn)效率最高，但是相比之下，模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，送進(jìn)操作也不太方便[2]。
通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，若該工件拉深次數(shù)較少，采用方案二較好，即采用落料拉深沖孔復(fù)合模。
4.2 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定
1）正倒裝結(jié)構(gòu)及卸料方式：只有當(dāng)拉深件高度較高時(shí)，才有可能采用落料拉深復(fù)合模，因?yàn)闇\拉深件若采用復(fù)合模，落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚過(guò)薄，強(qiáng)度不足。本例中凸凹模壁厚b=(35.3-25)/2=5.15mm，大于材料允許的最小壁厚3.2mm,能保證足夠強(qiáng)度，故采用復(fù)合模是合理的。即落料采用正裝式，拉深采用倒裝式。模座下的緩沖器兼作壓邊與頂件裝置，另設(shè)有鋼性卸料與推件裝置。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是操作方便，出件暢 通無(wú)阻，生產(chǎn)效率高。所以它適合與拉深深度不太大，材料較薄的情況。為了使拉深件更容易從上模里推出而不影響生產(chǎn)效率，采用打料桿裝置。
2）送料方式：采用手動(dòng)送料方式。
3）導(dǎo)向方式：為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于已經(jīng)采用了手工送料方式，為了提高模具精度，采用中間導(dǎo)柱模架。
4）定位裝置：由于該模具采用的是條料，控制條料的送料方向采用擋料銷(xiāo)，與送料垂直的方向上用導(dǎo)料板對(duì)料進(jìn)行導(dǎo)正。
第5章 沖壓設(shè)備的選擇
5.1 沖裁工序總力的計(jì)算
(1)落料力的計(jì)算：
考慮到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動(dòng)、材料力學(xué)性能及材料厚度偏差等因素的影響，實(shí)際計(jì)算沖裁力時(shí)按下面公式：F落=KLtτ
式中 F落—沖裁力（N）；
L—沖裁件剪切周邊長(zhǎng)度（mm）；
t—沖裁件材料厚度（mm）；
τ—被沖材料的抗剪強(qiáng)度(MPa)，查手冊(cè)表8—7得20鋼的τ=300MPa；
K—系數(shù)，一般取1.3。
F落=1.3×110.8×1.8×300=77.81KN
（2）沖孔力的計(jì)算：
F沖=1.3××9×1.8×300=19.84KN
(3)拉深力的計(jì)算：
可按有壓邊圈的圓筒形件近似計(jì)算，按式得：F=kdtσb
式中：F拉—拉深力（N）；
d—拉深件直徑(mm)；
t—材料厚度(mm)；
σb—材料的強(qiáng)度極限(MPa),查得σb=350MPa；
k—修正系數(shù)；
m=23.2/35.3=0.66,由表查得修正系數(shù)k=0.75，則
F拉=0.75××23.2×1.8×350=34.42KN.
(4)壓邊力的計(jì)算：
壓邊力F壓可用下式計(jì)算：F壓=
式中：P—單位面積壓料力，值可查表P=2.5MPa；
D—坯料直徑；
d—工序件直徑；
rA—拉深凹模的圓角半徑，凹模圓角半徑可按下式計(jì)算：
rA == ≈3.7mm
則F壓=/4[35.32-(23.2+2×3.7)2]×2.5=0.608KN；
（5）推件力 F推=nK推F沖
K推—推件力系數(shù),由手冊(cè)查得K推=0.05；
n—同時(shí)卡在凹模的工件(或廢料)數(shù),其中
n=h/t，而h≧6，則n≧4，取n=4.
h—凹模刃部直壁洞口高度（mm），
t—料厚( mm)
F推=4×0.05×19.84=3.97kN
（6）卸料力 F卸=K卸F落
由表2—15查得K卸=0.04
F卸=0.04×77.81=3.11kN
則 工序總力為：
F總= F落+F沖+F拉+F壓+F推+F卸
=77.81+19.84+34.42+0.608+3.97+3.11=139.8KN.
5.2 初選壓力機(jī)
由于復(fù)合模的特點(diǎn)，為防止設(shè)備超載，對(duì)于淺拉深可按公稱(chēng)壓力F壓≧（1.6～1.8）F總選擇壓力機(jī)，查手冊(cè)，初選公稱(chēng)壓力為250KN的開(kāi)式壓力機(jī)，型號(hào)JA23-25,其有關(guān)技術(shù)參數(shù)為：
表一 250KN開(kāi)式壓力機(jī)參數(shù)
發(fā)生工程壓力時(shí)滑快
距上死點(diǎn)距離/mm
6
固定臺(tái)和可傾式/mm
最大封閉高度
250
行程次數(shù)/次
100
滑快行程
80
封閉高度調(diào)節(jié)量/ mm
70
滑快中心到床身距離/ mm
190
工作臺(tái)尺寸
左右/ mm
560
工作臺(tái)孔尺寸
左右/ mm
260
前后/ mm
360
前后/ mm
130
立柱間距離/ mm
260
直徑/ mm
180
傾斜角
30°
模柄孔尺寸（直徑深度）/ mm
5070
墊板厚度/ mm
70
工作臺(tái)墊板厚/ mm
50
5.3 壓力中心的計(jì)算
模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理的間隙得不到保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，甚至損壞模具。
由工件圖可知，為簡(jiǎn)單的對(duì)稱(chēng)沖裁件，其壓力中心位于沖裁件輪廓圖形的幾何中心上。
第6章：模具主要零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
6.1 工作零部件刃口尺寸的計(jì)算
落料和拉深的凸、凹模的工作尺寸見(jiàn)表2，R2mm屬于過(guò)渡尺寸，要求不高，為簡(jiǎn)單方便，實(shí)際生產(chǎn)中直接按R2mm作為拉深凹模該處的尺寸。
表2 工作部分尺寸計(jì)算[2]
尺寸及
分類(lèi)
凸、凹模間
雙面間隙
尺寸偏差與磨損系數(shù)
計(jì)算公式
結(jié)果
備注
落
料
?35.3
查表2.3.3得，=0.20
mm
=0.24
mm
=
0.62
X=0.5
=(- XΔ)
模具制造公差是查表2.4.1所得，能滿足
拉
深
?21.4
查表4.8.2得，Z=2mm
=
0.28
dT=(dmin+0.4Δ)0-δT
模具制造公差是查表4.8.3所得
dA=(dT+Z)+ δA0
沖
孔
?9
查表2.3.3 =0.20
mm
=0.24
mm
=
0.36
X=0.5
dT=
(dmin+ xΔ)0-δT
模具制造公差是查表4.8.3所得
dA=
(dT+Zmin)+ δA0
注：在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，拉深凸、凹模圓角半徑應(yīng)選取比計(jì)算值略小的數(shù)值，這樣便于在試模調(diào)整時(shí)逐漸加大，直到拉出合格的制件為止。
6.2 工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
6.2.1沖孔凸模的設(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)，沖孔凸模、落料凹模和凸、凹模的結(jié)構(gòu)如下圖6—1、6—2、6—3所示。凸、凹模因?yàn)樾涂纵^多，為防止淬火變形，除采用工作部分局部淬火（硬度58—62HRC）外，材料也選用淬火變形小的CrWMn模具鋼。
為了實(shí)現(xiàn)先落料后拉深，模具裝配后，應(yīng)使沖孔凸模的端面比落料凹模端面低至少一個(gè)料厚的距離，所以拉深凸模的長(zhǎng)度L可按照下式計(jì)算[9]：
L==20mm+40mm-3mm=57mm
其中：—凸模固定板厚度，=20mm，
—凹模的厚度，=40 mm，
—裝配后，沖孔凸模的端面低于落料凹模端面的高據(jù)板厚的大小，決定=3mm。
圖6—1沖孔凸模
材料：Cr12 熱處理：58～62HRC
6.2.2落料凹模的設(shè)計(jì)
落料凹模采用整體式，用普通機(jī)械加工制造，選用凸臺(tái)式凹模，安裝凹模在模架上的
位置時(shí)，要依據(jù)壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。凹模裝與下模座上時(shí)，由于下模座孔口較大因而使凹模工作時(shí)承受彎曲力矩，若凹模高度H及模壁高度C不足時(shí)，會(huì)使凹模產(chǎn)生較大變形，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，對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的凹模一般不作強(qiáng)度核算，可用經(jīng)驗(yàn)公式確定其尺寸。
凹模高度H=KB
凹模壁厚C=（1.5-2）H
式中B—凹?？椎淖畲髮挾萴m，但不小于15mm
C—凹模壁厚，mm,指刃口至凹模外形邊緣的距離
K—系數(shù)，查表知K=0.25
凹模高度按表取標(biāo)準(zhǔn)值40mm；
凹模長(zhǎng)度L=25+2×40=105；
圖6—2 落料凹模
材料：Cr12 熱處理：工作部分局部淬火，硬度58～62HRC
6.2.3凸凹模的設(shè)計(jì)
結(jié)合工件外形并考慮加工，凸凹模采用整體凸凹模，將落料凸凸模設(shè)計(jì)成直通式，沖裁的凸凹模外形及孔均采用線切割機(jī)床加工，1個(gè)M8的螺釘固定在下墊板上，該副模具中共有兩個(gè)凸凹模，與凸模固定板配合按H6/m5。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖分別如下所示：
圖6—3 凸凹模
材料：Cr12 熱處理：工作部分局部淬火，硬度58～62HRC
6.3 其它零部件的設(shè)計(jì)與選用
1、剛性打件的設(shè)計(jì)
起到把工件從凸凹模里推出的作用，并利用裝在壓力機(jī)工作臺(tái)下的標(biāo)準(zhǔn)緩沖器提供壓邊力[2]。
2、定位零件的設(shè)計(jì)
沖壓的定位裝置零件用以保證材料的正確送進(jìn)及在沖模中的正確位置。使用條料時(shí)，保證條料送進(jìn)導(dǎo)向的零件有導(dǎo)料板、導(dǎo)料銷(xiāo)等，保證條料進(jìn)距的有擋料銷(xiāo)、定距側(cè)刃等零件。
落料凹模上部設(shè)置兩個(gè)導(dǎo)料銷(xiāo)和一個(gè)擋料銷(xiāo)，尺寸分別為?6mm 和?5mm,與落料凹模上安裝孔的配合采用H7/r6。使用導(dǎo)料銷(xiāo)時(shí)，為使條料順利通過(guò)導(dǎo)料板間的距離應(yīng)等于條料的最大寬度加上一個(gè)間隙值（一般大于0.5mm）。導(dǎo)尺的高度H視導(dǎo)板厚h與擋料銷(xiāo)的高度而定。使用固定擋料銷(xiāo)時(shí)，導(dǎo)料板高度較大，擋料銷(xiāo)之上要有適當(dāng)?shù)目臻g，使條料易于通過(guò)，送料不受阻礙時(shí)，導(dǎo)料板高度可小些。
擋料銷(xiāo)用于定位條料送進(jìn)距離，抵住條料的搭邊和工具輪廓，起定位作用[2]。
3、卸料部件的設(shè)計(jì)
卸料部件有剛性卸料和彈性卸料等形式，本設(shè)計(jì)采用剛性卸料裝置。卸料板和凸模之間的單邊間隙：對(duì)于固定卸料板（一般僅起卸料作用），?。?.1～0.5）tmm。
卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為10mm。卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40-45HRC[2]。
4、卸料螺釘?shù)倪x用
卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘，公稱(chēng)直徑為8mm,螺紋部分為M6×10mm。卸料螺釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸凹模端面0.4mm，又誤差時(shí)通過(guò)在螺釘與卸料板之間安裝墊片來(lái)調(diào)整[2]。
6.4 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用
模具選用中間導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架，可承受交大的沖壓力，以凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。
導(dǎo)柱d/mmL/mm為，導(dǎo)套d/mmL/mmD/mm為；
上模座厚度取35mm，即=35 mm；
上模墊板厚度取8mm,即=8 mm
固定卸料板厚度取15mm，即=15 mm；
下固定伴厚度取20mm，即=20 mm；
下模墊板厚度取10mm，即=10 mm；
下模座厚度取45mm，即=45 mm；
模具閉合高度
=++++++-
=（35+20+52+40+20+10+45-10）
=200 mm
式中：—凸凹模高度，=52 mm；
—凹模的厚度，=40 mm；
—凸凹模進(jìn)入落料凹模的深度， =10 mm。
可見(jiàn)該模具閉合高度小于所選開(kāi)式壓力機(jī)250KN的最大裝模高度（250），所以，所選的開(kāi)式壓力機(jī)可以使用。
由于凹模周界L=250.1 mm，B=200 mm，閉合高度H=200~250，I2級(jí)的中間導(dǎo)柱模架，模架250200200，GB/T2851.5。
第7章 模具總裝圖及其工作過(guò)程分析
7.1 模具工作過(guò)程分析
將條料沿導(dǎo)料銷(xiāo)平放在凹模面上，并沿導(dǎo)料銷(xiāo)向前送進(jìn)，接觸到擋料銷(xiāo)時(shí)停止送進(jìn)，壓力機(jī)滑塊帶著上模下行，首先由凸凹模13和凹模3完成落料，緊接著由凸模5和凸凹模1進(jìn)行拉深，之后，由1，14完成沖孔。然后上?；爻蹋淞虾蟮臈l料由卸料板卸下，成形的工件在回程中由頂出器將工件打下，用手將工件取走。
7.2 模具總裝圖
1-凸凹模；2-螺母；3-落料凹模；4-壓邊圈；5-沖孔凸模；6-下固定板；7-下模座；8-螺釘；9-下墊板；10-頂桿；11-圓柱銷(xiāo)；12-導(dǎo)柱；13-凸凹模；14-推件塊；15-導(dǎo)套；16-上模座；17-螺釘；18-圓柱銷(xiāo)；19-打桿；20-模柄；21-上墊板；22-上固定板；23-擋料銷(xiāo)；24-導(dǎo)料銷(xiāo)
模具材料的選用
24
導(dǎo)料銷(xiāo)
2
35鋼
23
擋料銷(xiāo)
1
T8
22
上固定板
1
35鋼
21
上墊板
1
40
20
模柄
1
Q235
19
打桿
1
40
18
圓柱銷(xiāo)
2
GB70—85
17
螺釘
4
16
上模座
1
HT200
GB70—85
15
導(dǎo)套
1
20鋼
14
推件塊
1
45鋼
13
凸凹模
1
Cr12
12
導(dǎo)柱
1
20鋼
11
圓柱銷(xiāo)
1
40
10
頂桿
1
45鋼
9
下墊板
1
40
8
螺釘
8
GB/T2861.1—90
7
下模座
1
HT200
GB70—85
6
下固定板
1
40
5
沖孔凸模
1
Cr12
GB/T2855.1—90
4
壓邊圈
1
20
GB/T2861.1—90
3
落料凹模
1
Cr12
GB/T2861.1—90
2
螺母
1
40
1
凸凹模
1
Cr12
GB/T2855.1—90
序號(hào)
名稱(chēng)
件數(shù)
材料
備注
第8章 工作零件的加工工藝性
本副模具的工作零件都是旋轉(zhuǎn)體，形狀比較簡(jiǎn)單，加工主要采用車(chē)削。下表所示沖孔凸模的加工工藝過(guò)程見(jiàn)加工工藝卡。
機(jī)械加工工藝過(guò)程卡
機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零（部）件圖號(hào)
12
產(chǎn)品名稱(chēng)
凸模
零（部）件名稱(chēng)
沖孔凸模
共（1）第（1）頁(yè)
材料牌號(hào)
Cr12MoV
毛坯
種類(lèi)
圓棒料
毛坯外型尺寸
Φ10㎜
每個(gè)毛坯可制件數(shù)
每臺(tái)
件數(shù)
4
備注
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
工序內(nèi)容
車(chē)間
工段
設(shè)備
工 藝 裝 備
工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
01
下料
鋸割下料Φ12㎜×60㎜
下料車(chē)間
鋸床
0.5
02
鍛
鍛成Φ10㎜×58㎜
鍛造車(chē)間
空氣錘
2
03
熱處理
退火
熱處理車(chē)間
熱處理爐
10
04
車(chē)削
車(chē)外圓Φ9達(dá)尺寸要求；車(chē)退刀槽2×1；車(chē)外圓Φ8，Φ11.225留磨量0.5㎜；
掉頭車(chē)左端，留磨量0.2㎜
模具車(chē)間
車(chē)床
5
05
銑
銑右端面達(dá)圖紙要求
06
熱處理
淬火并回火達(dá)58～62HRC
熱處理車(chē)間
12
07
磨外圓和右端面
磨外圓Φ9和Φ8達(dá)到要求
模具車(chē)間
2
08
鉗
研磨Φ9達(dá)圖樣要求
模具車(chē)間
2
標(biāo)記
記數(shù)
更改文
件號(hào)
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更該文件號(hào)
設(shè)計(jì)日期
審核日期
標(biāo)準(zhǔn)化日期
會(huì)簽
日期
總 結(jié)
本課程設(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)使我從新系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)同時(shí)也鞏固了先前學(xué)到了的知識(shí)，同時(shí)感觸最深刻的是：所學(xué)知識(shí)只有在應(yīng)用中才能在更深刻理解和長(zhǎng)時(shí)間記憶。對(duì)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。
在設(shè)計(jì)的過(guò)程中通過(guò)沖壓手冊(cè)、模具制造簡(jiǎn)明手冊(cè)、模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)等隊(duì)要設(shè)計(jì)的問(wèn)題進(jìn)行查詢，我了解了通過(guò)更多的途徑去了解我要做的設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)更具合理性。也使我學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)資料的查詢和運(yùn)用。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我更加深入地學(xué)習(xí)了冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計(jì)的內(nèi)容。冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括冷沖壓工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)及沖模制造三方面內(nèi)容，盡管三者的工作內(nèi)容不同，但三者之間存在著相互滲透、相互補(bǔ)充、相互依存的關(guān)系。
冷沖壓工藝設(shè)計(jì)是針對(duì)給定的產(chǎn)品圖樣，根據(jù)其生產(chǎn)批量的大小、沖壓設(shè)備的類(lèi)型規(guī)格、模具制造能力及工人技術(shù)水平等具體生產(chǎn)條件，從對(duì)產(chǎn)品零件圖的沖壓工藝性分析入手經(jīng)過(guò)必要的工藝計(jì)算，制定出合理的工藝方案，最后編寫(xiě)沖壓工藝卡的一個(gè)綜合分析、計(jì)算、設(shè)計(jì)過(guò)程。沖壓工藝方案的確定包括工序性質(zhì)、數(shù)量的確定，工序順序的安排，工序組合方式及工序定位方式的確定等內(nèi)容。
沖壓模具設(shè)計(jì)則是依據(jù)制定的沖壓工藝規(guī)程，在認(rèn)真考慮毛坯的定位、出件、廢料排出諸問(wèn)題以及模具的制造維修方便、操作安全可靠等因素后，設(shè)計(jì)計(jì)算并構(gòu)思出與沖壓設(shè)備相適應(yīng)的模具總體結(jié)構(gòu)，然后繪制出模具總裝圖和所有非標(biāo)準(zhǔn)零件圖的整個(gè)設(shè)計(jì)繪圖過(guò)程。
歷經(jīng)近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，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)。
致 謝
首先感謝本人的導(dǎo)師原紅玲老師，她仔細(xì)審閱了本文的全部?jī)?nèi)容并對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。原紅玲老師淵博的知識(shí)，誠(chéng)懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，特別是遇到困難時(shí)，她給了我鼓勵(lì)和幫助，在這里我向她表示真誠(chéng)的感謝！
感謝母?！幽蠙C(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識(shí)，掌握了一定的操作技能。感謝各位老師在三年之中的教導(dǎo)和在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中對(duì)我的幫助。使我在大學(xué)三年里不但學(xué)到了更多知識(shí)，而且學(xué)到了怎么做人、怎么做事。
我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識(shí)了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助。畢業(yè)之后，我一定會(huì)努力工作的，不辜負(fù)各位老師對(duì)我們的深切期望，在這里向你們道一聲：老師你們辛苦了！
最后深深地祝愿祝各位老師，身體健康、萬(wàn)事如意！
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