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目 錄
摘要………………………………………………………………………3
前言………………………………………………………………………3
1模具的概論…………………………………………………………… 3
1.1沖壓與沖模概念 ……………………………………………………………4
1.1.1我國沖壓現(xiàn)狀與發(fā)展方向………………………………………………… 4
1.1.2國外模具的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 ………………………………………………4
1.2沖模的分類……………………………………………………………………5
1.3沖模的零部件…………………………………………………………………6
2沖壓件工藝分析 ………………………………………………………6
2.1收集并分析有關設計的原始資料 ………………………………………7
2.2產(chǎn)品零件的沖壓工藝性分析與審查 ……………………………………… 7
3沖壓工藝方案的確定…………………………………………………8
4主要設計計算 …………………………………………………………9
4.1毛坯尺寸計算 …………………………………………………………………………9
4.2成形次數(shù)的確定 ……………………………………………………………………10
4.3排樣及相關計算 ……………………………………………………………………11
4.3.1零件排樣 …………………………………………………………………13
4.3.2條料尺寸 …………………………………………………………………14
4.3.3材料消耗定額 ……………………………………………………………15
4.3.4中間工序半成品尺寸 ……………………………………………………15
4.4沖壓工序壓力計算…………………………………………………………15
4.5工作部分尺寸計算…………………………………………………………18
4.5.1落料凹、凸模的工作尺寸計算……………………………………………18
4.5.2首次拉深凹、凸模的工作尺寸計算………………………………………20
4.5.3第二次拉深凹、凸模的工作尺寸計算……………………………………21
5填寫沖壓工藝卡片……………………………………………………21
6模具結(jié)構(gòu)設計……………………………………………………………………………24
6.1拉深模的結(jié)構(gòu)設計…………………………………………………………………24
6.1.1落料拉深復合?！?4
6.1.2二次拉深模 …………………………………………………………………………25
6.1.3切邊摸…………………………………………………………………………………25
6.2模具材料的選用 ……………………………………………………………………26
6.2.1沖壓對模具材料的要求……………………………………………………………26
6.2.2模具材料的選用原則………………………………………………………………26
6.2.3沖模常見材料以及熱處理要求 …………………………………………………26
6.3定位方式的選擇 ……………………………………………………………………29
6.4卸料出件方式的選擇………………………………………………………………29
6.5導向方式的選擇 ……………………………………………………………………30
7模具主要零件的設計…………………………………………………………………30
7.1工作零件的結(jié)構(gòu)設計………………………………………………………………30
7.2其他零件的設計與選用………………………………………………………… 33
8模具總裝圖……………………………………………………………………………… 34
9沖壓設備的選擇…………………………………………………………………………34
10工作零件的加工工藝……………………………………………………………… 35
10.1凸凹模的加工工藝過程…………………………………………………………35
10.2拉深凸模的加工工藝過程…………………………………………………… 35
10.3落料凹模的加工工藝……………………………………………………………36
10.4第二次拉深凸模的加工工藝過程………………………………………… 36
10.5第二次拉深凹模的加工工藝…………………………………………………37
11模具的裝配………………………………………………………………………………37
11.1沖模裝配要點………………………………………………………………………37
11.2沖模裝配工藝要點……………………………………………………………… 37
11.3具體裝配………………………………………………………………………………38
致謝…………………………………………………………………… 40
參考文獻……………………………………………………………… 41
沖壓模具設計
—拉深模設計
摘 要：本文介紹了電池帽沖壓模具的設計。根據(jù)已有的零件圖，綜合考慮影響生產(chǎn)順利進行的各方面因素，合理安排零件的生產(chǎn)工序，優(yōu)化確定各工藝參數(shù)的大小和變化范圍，合理設計模具結(jié)構(gòu)，正確選擇模具加工方法，選用機床設備等，使零件的整個生產(chǎn)達到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、安全。
關鍵詞：反拉深、模具設計與制造、沖壓方案、旋轉(zhuǎn)體拉深件
前言
板料沖壓是金屬加工的一種基本方法，他用以生產(chǎn)各種板料零件，具有生產(chǎn)效率高、尺寸精度好、重量輕、成本低并易于實現(xiàn)機械化和自動化等特點。在現(xiàn)代汽車、拖拉機、電器電機、電子儀表、日用生活用品、航空航天以及國防工業(yè)等各個工業(yè)部門中均占有越來越重要的地位。
沖壓加工與其他加工方法相比，無論在技術(shù)方面還是在經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點，其生產(chǎn)出來的工件具有高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗的特點，是其他加工方法所不能比擬的。但需要指出的是，由于進行沖壓成型加工必須具備相應的模具，而模具是技術(shù)密集新產(chǎn)品，其制造是單間小批量生產(chǎn)，具有難加工、精度高、技術(shù)要求高、生產(chǎn)成本高的特點。所以只有在沖壓零件生產(chǎn)批量大的情況下，沖壓成型加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得好的經(jīng)濟效益。
由于沖壓加工具有上市突出的有點，因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛應用，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位，是國防工業(yè)機敏用工業(yè)生產(chǎn)中比不得少的加工方法。
沖壓工序根據(jù)材料的變形特點可分為分離工序好變形工序兩類。
分離工序是指坯料再沖壓力作用下，變形部分的應力達到強度極限以后，使坯料發(fā)生斷裂而產(chǎn)生分離。分離工序包括：切斷、落料、沖孔、切口、切邊、剖邊等。
成型工序是指坯料在沖壓力作用下，變形部分的應力達到屈服極限，但未達到強度極限，是坯料發(fā)生塑性變形，成為居于有定形狀尺寸與精度制件的加工工序。成型包括：彎曲、拉深、翻邊、旋轉(zhuǎn)、校平、壓花等。
1 模具的概論
模具是用來成型物品的工具，這種工具有各種零件構(gòu)成，不同的模具由不同的零件構(gòu)成。它主要通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實現(xiàn)物品外形的加工。
1.1沖壓與沖模
沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種加工方法。
????在沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為沖壓模具。沖模在實現(xiàn)沖壓加工中是必不可少的工藝裝備，與沖壓件是“一模一樣”上午關系，若沒有符合要求的沖模，就不能生產(chǎn)出合格的沖壓件；沒有先進的沖模，先進的沖壓成形工藝就無法實現(xiàn)。在沖壓零件的生產(chǎn)中，合理的沖壓成形工藝、先進的模具、高效的沖壓設備是必不可少的三要素。
???? 沖壓加工與其他加工方法相比，無論在技術(shù)方面，還是在經(jīng)濟方面，都具有許多獨特的優(yōu)點。生產(chǎn)的制件所表現(xiàn)出來的高精度，高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。但需要指出的是，由于進行沖壓成形加工必須具備相應的模具，而模具是技術(shù)密集型產(chǎn)品，其制造屬單位小批量生產(chǎn)，具有難加工、精度高、技術(shù)要求高、生產(chǎn)成本高的特點。所以，只有在沖壓零件生產(chǎn)批量大的情況下，沖壓成形加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得好的經(jīng)濟效益。
???? 由于沖壓加工具有上述突出特點，因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛的應用，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位，是國防工業(yè)及民用工業(yè)中必不可少的加工方法。
1.1.1我國沖壓現(xiàn)狀與發(fā)展方向
目前，我國沖壓技術(shù)與先進工業(yè)發(fā)達國家相比還相當落后，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成形工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與先進工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。
隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)正呈現(xiàn)多品種、少批量，復雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快的變化特點，沖壓模具正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。為適應市場變化，隨著計算機技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展，沖壓模具設計與制造技術(shù)正由手工設計、依靠人工經(jīng)驗和常規(guī)機械加工技術(shù)向以計算機輔助設計（CAD）、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）技術(shù)轉(zhuǎn)變。
至今，我國模具制造行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)超過機床工業(yè)。有關板料沖壓技術(shù)方面的問題愈來愈為人們所關注，相應的沖壓工藝理論的研究及沖壓加工機理的探討也隨之不斷深化，如何從沖壓工序基本應力與變形狀態(tài)的分析著手，改善沖件的質(zhì)量精度，并提高模具的使用壽命也就顯得愈為重要。
1.1.2國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
國外模具發(fā)展趨勢：
1.模具設計技術(shù)：(1)工業(yè)發(fā)達國家在模具設計上已經(jīng)大量使用計算機輔助設計軟件進行模具的結(jié)構(gòu)設計,并普及了計算機繪圖。據(jù)有差資料介紹,美國和日本75的模具廠已使用了技術(shù),香港的模具廠也開始采用這項技術(shù)。(2)在注塑模具設計中,已開始普及應用計算機輔助工程分析軟件,對塑料的流動,填充,冷卻情況及模具的澆口配置,澆道大小,冷卻加熱系統(tǒng)和模具的剛度,強度等進行科學的分析和計算,從而保證注塑制品的質(zhì)量與合理的生產(chǎn)節(jié)拍。(3)國外的注塑模具中,多型腔,多層,大型精密模具已占50%,不僅提高了生產(chǎn)效率,而且節(jié)省了大量塑料原料。
2.模具加工技術(shù)(1)國外已大量使用數(shù)控機床,應用計算機輔助加工軟件和數(shù)控編程技術(shù)對模具,特別是對具有復雜型腔(三維曲面)的模具進行加工,使模具的質(zhì)量和附加值大為提高。模具的加工周期減少6以上,成本降低3以上,生產(chǎn)效率提高60以上為了提高加工效率及滿足各種復雜曲面加工的要求,國外已開發(fā)出四軸和五軸的數(shù)控自動編程軟件并且進了實用階段。
3.模具標準化程度日益提高,模具標準模架及模具標準件的應用日益普及,已實現(xiàn)商品化。
4.模具結(jié)構(gòu)更多地采用新技術(shù),如注塑模具的熱流道技術(shù)等。
5.針對不同制品的要求,開發(fā)出適用于各種不同模具的專用模具鋼,并實現(xiàn)商品化。
6.根據(jù)模具生產(chǎn)的特點,模具企業(yè)向小而專的方向發(fā)展。如日本現(xiàn)有11656家模具企業(yè),小廠有11142家,占總數(shù)的95.5%,百人以上的僅有65家。占總數(shù)的54%韓國有1570家模具企業(yè)僅占總數(shù)的9%；新加坡有460家模具企業(yè)僅占總數(shù)的3香港有6500家模具企業(yè)也占總數(shù)的0.46%。
行業(yè)特點：
1.隨著科學技術(shù)的發(fā)展,模具行業(yè)已由勞動密集型逐步3轉(zhuǎn)化為技術(shù)勞動密集型
2.盡管模具行業(yè)已應用了先進的數(shù)控設備,檢驗儀器和計算機輔助設計/分析/制造軟件,但仍然需要高技藝的勞動。所以,模具行業(yè)又是高技術(shù)和高技藝緊密結(jié)合的一十行業(yè)。
3.為適應不同制品的需要,模具的種類繁多,從設計,制造工藝,裝備以至原材料都各不相同所以企業(yè)生產(chǎn)的模具宜專而不宜全,規(guī)模宜小而不宜大。
4.模具基本上是單件生產(chǎn)。即使是生產(chǎn)專業(yè)化的模具企業(yè),在生產(chǎn)同一類模具時,也會由于不同模具的精度要求,復雜程度,加工難度等的不同而需要變化設備的配置和工程的安排。因此,模具企業(yè)還應在專業(yè)化的基礎上實現(xiàn)生產(chǎn)的素性化三,市場分析據(jù)國際生產(chǎn)協(xié)會預測,到2000年工業(yè)品零件粗加工的75%,精加工的5%將由模具成型,可見模具在工業(yè)生產(chǎn)中的作用將日益重要.工業(yè)發(fā)達國家的模具行業(yè)在近四十年來取得了異常迅速的發(fā)展,已擺脫了屬地位而成為獨立的行業(yè),并成為基礎工業(yè)的重要組成部分。1988年美國日本,西德的模具產(chǎn)值分別達到62億美元,83億美元,4億美元,比1957年增長了約100倍,并超過了這些國家機床工業(yè)的產(chǎn)值。據(jù)有關資料介紹,工業(yè)發(fā)達國家的工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中。對模具的需求量日益增多,美國,日本約有4050的工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)需用模具國際市場中模具的貿(mào)易量十分可觀.近年來,由于工業(yè)發(fā)達國家的工費用增加,模具生產(chǎn)有向東南亞國家轉(zhuǎn)移的趨勢。日本的生產(chǎn)以高,精模具為主,需要人工勞動量大的模具則依靠進口解決.以模具出口大國日本為例,其1980年模具進口額為24.98億日元,至1989年已上升到132.32億11元。十年間提高了5.3倍由此可見,中低檔模具的國際市場潛力十分巨大,只要我國模具的質(zhì)量能有提高,交貨期能有保證,模具出口的前景是十分樂觀的.此外,國際市場對塑料模具模架及模具標準件的需求量也很大,目前我國只有塑料模具模架有少量出口。
1.2沖模分類
根據(jù)工藝性質(zhì)可分為：沖裁模、彎曲模、拉深模、成型模。沖裁模是指沿封閉或長空的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等；彎曲模是指板料毛坯或其他坯料沿著直線或彎曲線產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度或形狀的工件的磨具；拉深模是把板料毛坯制成開口空心件進一步改變形狀和尺寸的模具；成型模具是指將毛坯或半成品工件按凸凹模的形狀直接復制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。
根據(jù)工序組合成都分，可分為單工序模、復合模、和級進模。單工序模是指在壓力機的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具，復合模是指只有一個工位，在壓力機的一次行程中，在同一工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具；級進模又稱連續(xù)模，是指在毛坯的送進方向上，具有兩個或更多的工位，在壓力機的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。
1.3沖模的零部件
通常模具由兩類零件組成，一類是公益零件，這類零件直接參與工藝過程的完成并和坯料有直接接觸，包括工作零件、定位零件、卸料與壓料零件等；另一類是結(jié)構(gòu)零件，這類零件不直接參與完成工藝過程，也不和坯料直接接觸，只對模具完成工藝過程起保證作用，或?qū)δ＞吖δ芷鹜晟谱饔茫▽蛄慵?、緊固零件、標準件及其他零件等。
2 沖壓件工藝分析
產(chǎn)品零件圖是分析和制定沖壓工藝方案的重要依據(jù)，設計沖壓工藝過程要從分析產(chǎn)品的零件圖人手。分析零件圖包括技術(shù)和經(jīng)濟兩個方面：
1.?沖壓加工的經(jīng)濟性分析
沖壓加工方法是一種先進的工藝方法，因其生產(chǎn)率高，材料利用率高，操作簡單等一系列優(yōu)點而廣泛使用。由于模具費用高，生產(chǎn)批量的大小對沖壓加工的經(jīng)濟性起著決定性作用，批量越大，沖壓加工的單件成本就越低，批量小時，沖壓加工的優(yōu)越性就不明顯，這時采用其他方法制作該零件可能有更好的經(jīng)濟效果。例如在零件上加工孔，批量小時采用鉆孔比沖孔要經(jīng)濟；有些旋轉(zhuǎn)體零件，采用旋壓比拉深會有更好的經(jīng)濟效果。所以，要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)綱領，分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟效益。
2.?沖壓件的工藝性分析
沖壓件的工藝性是指該零件在沖壓加工中的難易程度。在技術(shù)方面，主要分析該零件的形狀特點，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求。良好的工藝性應保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡單，且壽命長，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡單，方便等。在一般情況下，對沖壓件工藝性影響最大的是沖壓件結(jié)構(gòu)尺寸和精度要求，如果發(fā)現(xiàn)零件工藝性不好，則應在不影響產(chǎn)品使用要求的前提下，向設計部門提出修改意見，對零件圖作出適合沖壓工藝性的修改。
另外，分析零件圖還要明確沖壓該零件的難點所在，對于零件圖上的極限尺寸，設計基準以及變薄量，翹曲，回彈，毛刺大小和方向要求等要特別注意，因為這些因素對所需工序的性質(zhì)，數(shù)量和順序的確定，對工件定位方法，模具制造精度和模具結(jié)構(gòu)形式的選擇，都有較大影響。
沖壓工藝設計是針對具體的沖壓零件，首先從其生產(chǎn)批量、形狀結(jié)構(gòu)、尺寸精度、材料等方面入手，進行沖壓工藝性審查，必要時提出修改意見；然后根據(jù)具體的生產(chǎn)條件，并綜合分析研究各方面的影響因素，制定出技術(shù)經(jīng)濟性好的沖壓工藝方案。其設計流程主要包括沖壓件的工藝分析和沖壓工藝方案制定兩大方面的內(nèi)容。
在綜合方析，研究零件成形性的基礎上，以材料的極限變形參數(shù)，各種變形性質(zhì)的復合程度及趨向性，當前的生產(chǎn)條件和零件的產(chǎn)量質(zhì)量要求為依據(jù)，提出各種可能的零件成形總體工藝方案。根據(jù)技術(shù)上可靠，經(jīng)濟上合理的原則對各種方案進行對比，分析，從而選出最佳工藝方案（包括成形工序和各輔助工序的性質(zhì)，內(nèi)容，復合程度，工序順序等），并盡可能進行優(yōu)化。
2.1收集并分析有關設計的原始資料
沖壓工藝設計的原始資料主要包括：沖壓件的產(chǎn)品圖及技術(shù)條件；原材料的尺寸規(guī)格、性能及供應狀況；產(chǎn)品的生產(chǎn)批量；工廠現(xiàn)有的沖壓設備條件；工廠現(xiàn)有的模具制造條件及技術(shù)水平；其他技術(shù)資料等。其中，產(chǎn)品圖是工藝設計最直接的原始依據(jù)；其他技術(shù)資料是沖壓模設計的參考資料；而其余原始資料對確定沖壓件的加工方法、制定沖壓工藝方案和選擇模具的結(jié)構(gòu)類型均有著直接的影響。
工件簡圖：如圖所示
生產(chǎn)批量：大批量
材料：不銹鋼
材料厚度：0.25mm
（產(chǎn)品零件圖）
2.2產(chǎn)品零件的沖壓工藝性分析與審查
沖壓工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應性，即沖壓件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度要求及所用材料等方面是否符合沖壓加工的工藝要求。一般說來，工藝性良好的沖壓件，可保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡單，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，成本低，還能使技術(shù)準備工作和生產(chǎn)的組織管理做到經(jīng)濟合理。沖壓工藝性分析的目的就是了解沖件加工的難易，為制定沖壓工藝方案奠定基礎。
在產(chǎn)品零件沖壓工藝性分析之前，應先進行沖壓生產(chǎn)經(jīng)濟性分析。因為模具成本較高，約占沖壓件總成本的10%～30%，沖壓加工的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在批量生產(chǎn)情況下，而生產(chǎn)量小時，采用其他加工方法可能比沖壓方法更經(jīng)濟。因此零件的生產(chǎn)批量是決定零件采用沖壓加工是否較為經(jīng)濟合理的重要因素。
產(chǎn)品零件沖壓工藝性分析以產(chǎn)品零件圖為依據(jù)，認真分析研究該零件的形狀特點、尺寸大小及精度要求，所用材料的沖壓成形性能，分析沖壓生產(chǎn)產(chǎn)生各種質(zhì)量問題的可能性。特別要注意零件的極限尺寸(如最小沖孔尺寸，最小窄槽寬度，最小孔間距和孔邊距，最小彎曲半徑，最小拉深圓角半徑等)、尺寸公差、設計基準及其他特殊要求。因為這些要素對所需的工序性質(zhì)、數(shù)量、排列順序的確定以及沖壓定位方式，模具結(jié)構(gòu)形式與制造精度的選擇均有顯著影響。
經(jīng)過上述的分析研究，如果發(fā)現(xiàn)沖壓件的工藝性不合理，則應會同產(chǎn)品設計人員，在不影響產(chǎn)品使用要求的前提下，對沖壓件形狀、尺寸、精度要求乃至原材料的選用等進行適當?shù)男薷摹?
該零件的外形為旋轉(zhuǎn)對稱拉深件，需要辣深再反拉深，此次設計為反拉深模具設計。材料為厚度為0.25mm的不銹鋼，0.25mm的厚度以及沖壓后零件強度和 剛度的增加都有助于產(chǎn)品保證足夠的強度和剛度。25+00.3
確定合適的精度等級，該零件的主要配合尺寸為3±0.1，查表確定其精度為IT12～IT13，屬于正常沖壓尺寸精度范圍。
3制定沖壓工藝方案
對于零件比較復雜、沖壓加工流程較長因而需要采用較多工序時，往往不容易很直觀地就確定出具體的沖壓方案，此時通常采取以下方法：先確定出工件所需的基本工序（按工序性質(zhì)劃分）；然后將基本工序按照沖壓的先后順序進行適當?shù)募杏诜稚?，確定各工序的具體內(nèi)容，組合排列成不同的工藝分案。
沖壓基本工序：
根據(jù)上面拉伸次數(shù)分析和零件的具體結(jié)構(gòu)，沖壓所需的基本工序由：落料、第一次拉深（俗稱沖盂）、第二次拉深、切邊。
沖壓方案：
根據(jù)零件加工所需要的基本工序，將各工序予以適當?shù)慕M合，可以有以下三種沖壓方案：
方案一：落料與第一次拉深復合，其余按照單工序進行。
方案二：落料與第一次拉深復合，第二次拉深與切邊復合。
方案三：采用帶料連續(xù)拉深級進?；蛟诙喙の蛔詣訅毫C上進行沖壓。
方案比較
方案二采用第二次拉深與切邊復合，由于刃口在凹模上，同時零件是無凸緣拉深件，所以此方案排除。
方案三采用級進?；蜃詣記_壓方式，生產(chǎn)效率高、操作安全，適用于大批量生產(chǎn)。但需要專用的壓力機或自動送料裝置，模具設計、制造技術(shù)，模具的使用、保養(yǎng)與維修技術(shù)均要求較高，同時模具結(jié)構(gòu)復雜，制造周期長、生產(chǎn)成本高。
方案一不存在上述缺點，除落料拉深工序外均使用了單工序簡單模具，存在工序組合少、生產(chǎn)效率低的特點。但對于中小批量的零件的生產(chǎn)，在缺少實際經(jīng)驗時，處于試生產(chǎn)的考慮，單工序簡單模具生產(chǎn)風險較小。因此決定采用方案一；同時在方案一中的第二次拉深以及切邊工序中，通過精確控制模具閉合高度，在壓力機行程終了時，可以時模具對工件產(chǎn)生剛性捶打而起到整形的作用，從而可以將整形工序去掉。
4主要設計計算
在沖壓工藝性分析的基礎上，擬定出可能的幾套沖壓工藝方案，然后根據(jù)生產(chǎn)批量和企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件，通過對各種方案的綜合分析和比較，確定一個技術(shù)經(jīng)濟性最佳的工藝方案。
一般說來，制定沖壓工藝方案主要包括以下內(nèi)容：通過分析和計算，確定沖壓加工的工序性質(zhì)、數(shù)量、排列順序和工序組合方式、定位方式；確定各工序件的形狀及尺寸；安排其他非沖壓輔助工序等。
4.1毛坯尺寸計算
工件的相對高度：
即高度H與直徑d之比值
無凸緣圓筒拉深件的修邊余量：
毛坯直徑：
首先將拉深件劃分為若干個簡單的便于計算的集合體，并分別求出個簡單的幾何體的表面積。把各個簡單幾何體面積相加即為零件總面積，然后根據(jù)表面積相等原則，求出坯料直徑。
故
因為板料厚度＜1mm，所以按內(nèi)省尺寸計算
≈23.3mm
4.2成形次數(shù)的確定
拉伸系數(shù)是以拉深后的的直徑與拉深前的后坯料（工序件）直徑之比表示。
拉深系數(shù)表示拉深前后坯料（工序件）直徑的變化率。拉深系數(shù)越小，說明拉深變形程度愈大，相反，變形程度愈小。
拉深件的總拉深系數(shù)m等于各次拉深系數(shù)的乘積，即
相對厚度t/D：
t/D=0.5/45.744= 0.01093
（t/D）×100%=1.09%
由下表查得
兩次拉深均需要采用拉深裝置
根據(jù)t/D=1.09%，查下表得各次拉深系數(shù)為
故
mm
因﹤18mm，所以應用2次拉深成形。
各次工序件尺寸的確定
經(jīng)過調(diào)整后的各次拉深系數(shù)為
各次工序件的直徑為
各次工序件底部圓角半徑取以下數(shù)值：
各次工序件高度為
4.3零件排樣及相關計算
排樣時沖裁件之間以及沖裁件與條料之間留下的工藝廢料叫搭邊。搭邊的作用一是補償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格零件；二是增加條料剛度，方便條料送進，提高勞動生產(chǎn)率；同時，搭邊還可以避免沖裁時條料邊緣的毛刺被拉入模具間隙，從而提高模具壽命。搭邊值對沖裁過程及沖裁件質(zhì)量有很大的影響，因此一定要合理確定搭邊數(shù)值。搭邊過大，材料利用律低；搭邊過小時，搭邊的強度和剛度不夠，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計，正常搭邊比無搭邊沖裁時的模具壽命高50﹪以上。影響搭邊值的因素:
(1) 材料的力學性,硬材料的搭邊值可小一些；軟材料、脆材料的搭邊值要大一些。
(2)材料厚度，材料越厚，搭邊值越大。
(3)沖裁件的形狀與尺寸，零件外形越復雜，圓角半徑越小，搭邊值取大些
(4)送料及擋料方式，用手工送料，有側(cè)壓裝置的搭邊值可以小一些；用側(cè)刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些。
(5)卸料方式，彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。
4.3.1零件排樣
由于毛坯直徑約為46mm，考慮到操作的安全與方便，采用單排方式。如下圖。
其中搭邊值由下表選取a=1.2mm,a1=1.0mm
進距L=D+a1=23.3+1=24.3mm
調(diào)料寬度b=D+2a=24.3+2×1.2=26.7mm
4.3.2條料尺寸
根據(jù)零件圖和板料規(guī)格擬選用板料為：0.5×340×1200
板料縱裁利用率
條料數(shù)量
每條零件數(shù)量
每張板料可沖零件總數(shù)
材料利用率
=71.25%
板料橫裁利用率
條料數(shù)量
每條零件數(shù)量
每張板料可沖零件總數(shù)
材料利用率
因此板料采用縱裁的方式時，材料的利用率高。
4.3.3材料消耗定額
零件凈重
材料消耗定額
4.3.4中間工序半成品尺寸
一引半成品尺寸
一引半成品直徑
實際取24.2mm，便于生產(chǎn)。
一引圓角半徑取2mm。由于增加了一道拉深工序，各道拉深變形程度有所減小，因此可以選用較小的圓角半徑。取凹模圓角半徑R凹=1.5mm；取凸模圓角半徑
R凸=1mm。
一引后半成品高度尺寸為
實際生產(chǎn)中取h1=17mm。
二引半成品尺寸
二引半成品直徑
考慮到第二次拉深對零件有整形作用，故選取凹凸模圓角半徑等于零件成品尺寸。取R凹=R凸=1mm；高度尺寸等于零件成型尺寸25mm。
4.4沖壓工序壓力計算
沖壓力的計算當一次沖裁完成以后，為了能夠順利地進行下一次沖裁，必須適時的解決出件、卸料及排除廢料等問題。選取的沖裁方式不同時，出件、卸料及排除廢料的形式也就不同。因此沖裁方式將直接決定沖裁模的結(jié)構(gòu)形式，并影響沖裁件的質(zhì)量。根據(jù)不同產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和工藝性能，本副模具頂板式順出件結(jié)構(gòu)。由于本模具采用順出件式模具沖裁，省去校平工序，既可滿足工件對平面度的要求，有能保證安全生產(chǎn)。計算沖裁力的目的是為了確定壓力機的額定壓力，因此要計算最大沖裁力。
落料拉深工序
落料力：
由下表查得。
落料的卸料力
K值由下表查得
拉伸力
K值由下表查得
壓邊力
=
P=2.0MPa，由下表取得
該工序所需要的最大總壓力，位于離下止點17mm稍后一點，其數(shù)值為
約32kN。
在具體確定壓力機噸位時，還必須和對壓力及說明書中所給出的允許工作負荷曲線，即在整個沖壓過程中所需要的沖壓力都在壓力機的許可范圍內(nèi)。假設車間現(xiàn)有壓力機的規(guī)格為150kN、250kN、450kN，如果選用250kN的壓力機，則沖壓所需要的總壓力只有壓力機公稱壓力的13%。
第二次拉深工序（兼整形）
拉伸力
整形按照下面的公式計算
式中p1=200Mpa，為在平行模上校平的單位壓力；S為工件的校平面積，單位mm2。
方法
方法
光面校平模校平
細齒校平模校平
粗齒校平模校平
50～80
80～120
100～150
敞開形制件整形
拉深件減小圓角及對底面、側(cè)面整形
50～100
150～200
頂件力取拉深力的10%。
由于整形力最大，并且是在臨近下止點拉深工序接近完成時才發(fā)生，因此按整形力來選取壓力機，即選取250kN壓力機。
切邊工序
兩把廢料刀切斷肥料所需要的壓力
總壓力
選用壓力機J23-25
需要說明的是，以上選用的壓力機，只是初步根據(jù)沖壓條件來選取，還需要根據(jù)現(xiàn)有的設備狀況、模具的閉合高度、模具的外型尺寸與安裝配合尺寸、零件加工工藝流程、設備使用的負荷情況等因素，進一步合理安排。
4.5工作部分尺寸計算
4.5.1落料凹、凸模的工作尺寸計算
落料直徑為23.3mm，查下表得Zmin=0.025，Zmax=0.035，則Zmax-Zmin=0.01mm
由下表得
取x=0.5mm
落料：
校核：
0.05mm＞0.01mm（不能滿足間隙公差條件）
因此只有縮小提高精度才能保證間隙在合理范圍內(nèi)，由此可取
故
4.5.2首次拉深凹、凸模工作尺寸計算
由上表得出
Z=1.1mm
由下表得出
工作部分尺寸為：
4.5.3第二次拉深凹、凸模工作尺寸計算
由由以上2表得出：
Z=0.6mm
工作部分尺寸為：
5模具結(jié)構(gòu)設計
根據(jù)確定的沖壓工藝方案以及各工序半成品的形狀、尺寸、精度要求、選用壓力機的主要技術(shù)參數(shù)、模具的制造條件以及安全生產(chǎn)等因素，確定具體各工序模具的結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)形式。
5.1拉深模的典型結(jié)構(gòu)
?拉深模結(jié)構(gòu)相對較簡單。根據(jù)拉深模使用的壓力機類型不同，拉深模可分為單動壓力機用拉深模和雙動壓力機用拉深模；根據(jù)拉深順序可分為首次拉深模和以后各次拉深模；根據(jù)工序組合可分為單工序拉深模、復合工序拉深模和連續(xù)工序拉深模；根據(jù)壓料情況可分為有壓邊裝置和無壓邊裝置拉深模。
6.1.1落料拉深復合模
1-頂桿 2-壓邊圈 3-凸凹模 4-推桿 5-推件板 6-卸料板 7-落料凹模 8-拉深凸模
如圖所示為一副典型的正裝落料拉深復合模。上模部分裝有凸凹模3(落料凸模、拉深凹模)，下模部分裝有落料凹模7與拉深凸模8。為保證沖壓時先落料再拉深，拉深凸模8低于落料凹模7一個料厚以上。件2為彈性壓邊圈，彈頂器安裝在下模座下。
6.1.2二次拉深模
在以后各次拉深中，因毛坯已不是平板形狀，而是已經(jīng)成形的半成品，所以應充分考慮毛坯在模具上的定位。
?? 如圖所示為有壓邊裝置的以后各次拉深摸，這是一般最常見的結(jié)構(gòu)形式。拉深前，毛坯套在壓邊圈4上，壓邊圈的形狀必須與上一次拉出的半成品相適應。拉深后，壓邊圈將沖壓件從凸模3上托出，推件板1將沖壓件從凹模中推出。
5.2模具材料的選用
5.2.1沖壓對模具材料的要求
不同沖壓方法，其模具類型不同，模具工作條件有差異，對模具材料的要求也有所不同。下表是不同模具工作條件及對模具工作零件材料的性能要求。
5.2.2模具材料的選用原則
? 模具材料的選用，不僅關系到模具的使用壽命，而且也直接影響到模具的制造成本，因此是模具設計中的一項重要工作。在沖壓過程中，模具承受沖擊負荷且連續(xù)工作,使凸、凹模受到強大壓力和劇烈磨擦，工作條件極其惡劣。因此選擇模具材料應遵循如下原則：
?? ?(1）根據(jù)模具種類及其工作條件，選用材料要滿足使用要求，應具有較高的強度、硬度、耐磨性、耐沖擊、耐疲勞性等；
?? ?(2）根據(jù)沖壓材料和沖壓件生產(chǎn)批量選用材料；
?? ?(3）滿足加工要求，應具有良好的加工工藝性能，便于切削加工，淬透性好、熱處理變形??；
?? ?(4）滿足經(jīng)濟性要求。
5.2.3沖模常見材料以及熱處理要求
模具材料的種類很多，應用也極為廣泛。沖壓模具所用材料主要有碳鋼、合金鋼、鑄鐵、鑄鋼、硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金以及鋅基合金、低熔點合金、環(huán)氧樹脂、聚氨酯橡膠等。沖壓模具中凸、凹模等工作零件所用的材料主要是模具鋼，常用的模具鋼包括碳素工具鋼、合金工具鋼、軸承鋼、高速工具鋼、基體鋼、硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金等。
模具零件加工常見熱處理方法有退火、調(diào)質(zhì)、淬火、回火、滲碳、氮化等。
5.3定位方式的選擇
因為該模具沖壓的是條料，控制條料送進方向采用導料銷，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進步距采用導料銷初定距，定位銷精定距。
5.4卸料出件方式的選擇
卸料裝置分為固定卸料裝置、彈壓卸料裝置和廢料切刀三種。卸料板用于卸掉卡箍在凸模上或凸、凹模上的沖裁件或廢料。廢料切刀是在沖壓過程中將廢料切斷或數(shù)塊，避免卡箍在凸模上。彈壓卸料裝置既起卸料作用又起壓料作用，所得沖裁零件質(zhì)量較好，平直度較好，因此，質(zhì)量要求較高的沖裁件或薄板沖裁宜用彈壓卸料裝置。彈壓卸料板與凸模的單邊間隙可根據(jù)沖裁板料厚度按下表選用。在級進模中，特別小的沖孔凸模與卸料板的單邊間隙可將表中數(shù)值適當加大。當卸料板起導向作用時，卸料板與凸模按H7/h6配合制造，但其間隙應比凸、凹模間隙小。此時，凸模與固定板以H7/h6或H8/h7配合。此外，在模具開啟狀態(tài)，卸料板應高出模具工作零件刃口0.3～0.5mm以便順利卸料。
彈壓卸料板與凸模間隙值
材料厚度t
＜0.5
0.5～1
＞1
單邊間隙T
0.05
0.1
0.15
5.5導向方式的選擇
導向零件是用來保證上模相對于下模的正確運動。對生產(chǎn)批量較大、零件公差要求較高、壽命要求較長的模具，一般都采用導向裝置。模具中應用最廣泛的是導柱和導套。為了提高模具的壽命質(zhì)量，方便調(diào)整安裝，該模具采用后側(cè)導柱的導向方式。
6模具主要零件的設計
6.1工作零件的結(jié)構(gòu)設計
由于工件形狀簡單對稱，所以模具的的工作零件均采用整體結(jié)構(gòu)，拉深凸模、落料凹模和凸凹模的結(jié)構(gòu)。
為了實現(xiàn)先落料后拉深，模具裝配后應使拉深凸模的端面比落料凹模端面低。其長度L可按下式計算
式中：
如下圖所示
凸凹模因為型孔較多，為了防止淬火變形，除了采用工作部局部淬火外，材料也使用淬火變性較小的CrWMn模具鋼。
如下圖所示
（拉深凸模）
（凸凹模）
6.2其他零件的設計與選用
彈性元件的設計
頂件塊在成形過程中一方面起壓邊作用，另一方面還可以將成型后包在拉深凸模上的工件卸下。其壓力由標準的緩沖器提供。
模架及其他零部件的選用
模具選用中間導柱標準模架，可承受較大的沖壓力。為防止裝模時上模誤轉(zhuǎn)180°裝配，將模架中兩對導柱與導套作成粗細不等。
上模座的厚度取35mm，即H上模=35mm
上模墊板厚度取20mm，即H墊=20mm
固定卸料板厚度取15mm，即H卸=15mm
下固定板厚度取20mm，即H下固定=20mm
下模墊板厚度取10mm，即H下墊板=10mm
下模座厚度取45mm，即H下模=45mm
模具閉合高度H閉=H上模+H墊 +H下固定+H下墊板+H下模+H凹模 -H閉=35+20+20+10+45+52+40-21=201mm
式中：H凸凹?！拱寄５母叨龋琀凸凹模=52mm
H凹?！寄５暮穸龋琀凹模=40mm
H入—凸凹模進入落料凹模的深度，H入=21mm
可見該模具閉合高度小于所選壓力機J23-25的最大裝模高度（220mm），可以使用。
7沖壓設備的選擇
模具閉合高度校核。H閉=35+20+20+10+45+52+40-21=201mm。J23-25開式壓力機的最大閉合高度為270 m，可調(diào)量為50 mm，模具安裝時可用墊塊調(diào)整配置。沖裁所需總壓力校核。前面計算出P總=190246.68KN，沖壓機的公稱壓力250KN，P總
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