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口杯一次正反拉深模具設(shè)計
緒論
目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)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(fù)雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快等變化特點，沖壓模具正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。為適應(yīng)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(shè)計與制造技術(shù)正由手工設(shè)計、依靠人工經(jīng)驗和常規(guī)機械加工技術(shù)向計算機輔助設(shè)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(shè)計與制造（CAD/CAM）技術(shù)轉(zhuǎn)變。
1. 未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢
模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項：
(1) 全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)
模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計算機和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。
(2) 高速銑削加工
國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。
(3) 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。
(4) 電火花銑削加工
電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術(shù)的機床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計這一技術(shù)將得到發(fā)展。
(5) 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度
我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國外發(fā)達(dá)國家一般為80%左右。
(6) 優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)
選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。
(7) 模具研磨拋光將自動化、智能化
模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢。
(8) 模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展
這是我國長遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。
2. 拉深成形理論及拉深工藝
拉深是沖壓基本工序之一，它是利用拉深模在壓力機作用下，將平板坯料或空心工序件制成開口空心零件的加工方法。廣泛應(yīng)用于汽車、電子、日用品、儀表、航空和航天等各種工業(yè)部門的產(chǎn)品生產(chǎn)中，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。
只有加強拉深變形基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準(zhǔn)確、實用、方便的計算方法，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)的各種實際問題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。
研究和推廣采用新工藝，如軟模成形工藝、高能高速成形工藝及其他高效率、經(jīng)濟(jì)成形工藝等，進(jìn)一步提高沖壓技術(shù)水平。值得特別指出的是，隨著計算機模擬技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進(jìn)一步完善，近年來國內(nèi)外已開始應(yīng)用塑性成形過程的計算機模擬技術(shù)，即利用有限元等數(shù)值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，通過分析數(shù)值，幫助設(shè)計人員實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計。
2. 拉深工藝設(shè)計的基本內(nèi)容和基本要求
針對給定的產(chǎn)品圖樣，根據(jù)其生產(chǎn)批量的大小、企業(yè)現(xiàn)有拉深設(shè)備的類型規(guī)格、模具制造能力及工人技術(shù)水平等具體生產(chǎn)條件；從對產(chǎn)品零件圖的拉深工藝性分析入手，經(jīng)過必要的工藝計算，制定出合理的工藝方案（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），最后編寫出拉深工藝卡。其基本要求應(yīng)達(dá)到以下幾方面：
〔1〕材料消耗應(yīng)盡可能少
〔2〕根據(jù)工廠的具體生產(chǎn)條件，制定的工藝方案應(yīng)技術(shù)上先進(jìn)可行，經(jīng)濟(jì)上合理。
〔3〕工序組合方式和工序排列順序應(yīng)符合拉深變形規(guī)律，能確保拉深出合格的工件。
〔4〕工序數(shù)量應(yīng)盡可能少，生產(chǎn)效率盡可能高。
〔5〕制定的工藝規(guī)程，應(yīng)方便工廠的生產(chǎn)組織與管理。
第１章 一次正反拉深工藝的分析
1.1 零件的工藝性分析：
工件圖：如圖1-1所示
生產(chǎn)批量：大量
料厚：3mm
材料：08鋼
1.1.1拉深件的工藝分析： 圖1-1 工件圖
一般情況下，拉深件的尺寸精度在IT13級以下，不宜高IT11級。
拉深件壁厚公差要求一般不應(yīng)超出拉深工藝壁厚變化規(guī)律。拘統(tǒng)計，不變薄拉深，最大增厚量約為（0.2～0.3）t，最大變薄量約為（0.10～0.18）t（t為板料厚度）。
此工件為未注公差尺寸，應(yīng)按IT14級選取公差。
此工件采用不變薄拉深最大增厚量約為0.6～0.9，最大變薄量約為0.3～0.54。
1.1.2 拉深件的結(jié)構(gòu)工藝性：
1.1.2.1 拉深件形狀應(yīng)盡量簡單、對稱，盡可能一次拉深成行。
1.1.2.2 許多次拉深的零件，在保證必要的表面質(zhì)量的前提下，應(yīng)允許內(nèi)、外表面存在拉深過程中可能產(chǎn)生的痕跡。
1.1.2.3 在保證裝配要求的前提下，應(yīng)允許拉深側(cè)壁有一定的斜度。
1.1.2.4拉深件的底與壁、凸緣與壁、應(yīng)滿足：rd≥t，R≥2t。否則，應(yīng)增加整形工序。
1.1.2.5 拉深件的尺寸標(biāo)注，應(yīng)注明保證外形尺寸，還是內(nèi)形尺寸，不能同時標(biāo)注內(nèi)外形尺寸。
此工件形狀簡單、對稱，允許內(nèi)外表面拉深過程中產(chǎn)生的痕跡。取底與壁的圓角半徑rd=10，凸緣與壁的圓角半徑R=7。應(yīng)保證此工件的內(nèi)形尺寸。
1.1.3 拉深件的材料
用于拉深的材料一般要求具有較好的塑性，低的屈強比，大的板厚方向性系數(shù)和小的板平面方向性。08鋼的拉深性能較好。
1.2 工藝方案的確定
該工件包括落料、拉深、在拉深三個基本工序，可以有以下兩種方案：
方案一：落料—拉深—再拉深。采用單工序模生成。
方案二：落料—正反一次拉深復(fù)合模具沖壓。采用復(fù)合模生成。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需三道工序三副模具，生成效率低，難以滿足該工件大批量生成的要求。方案二需兩副模具，生成效率較高，盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。通過對上述兩種方案的分析比較該急件若能一次拉深則其沖壓采用方案二為佳。
1.3 反拉深的工藝的特點
1.3.1 反拉深的工藝方案的確定
該工件采用正反一次拉深復(fù)合模具沖壓，其中反拉深有其獨特的工藝特點。.此工件為帶凸緣的圓筒形工件，要求內(nèi)形尺寸，沒有厚度不變的要求，尺寸為自由公差。此工件的形狀滿足拉深工藝要求，可用拉深工序加工。次工件可采用普通拉深和反拉深相復(fù)合的模具結(jié)構(gòu)，安裝在雙動壓力機上一次完成正拉深和反拉深。以后各次拉深有正拉深和反拉深兩種方法：正拉深的拉深方向與上一次拉深方向一致，反拉深的拉深方向與上一次拉深方向相反，工件的內(nèi)外表面相互轉(zhuǎn)換。
將工件按與前次拉深相反的方向進(jìn)行拉深稱為反拉深。反拉深用于制造如圖1-1所示的制件，也實用于薄料的拉深，反拉深與普通拉深的區(qū)別在于拉深時毛坯的外表面被翻到內(nèi)面，因而內(nèi)面則被翻到外面，原有外表面拉深時劃痕不影響外觀。反拉深時材料流動方向與正拉深方向相反，有利于相互抵消拉深形成的殘余應(yīng)力。反拉深時材料彎曲與反彎曲次數(shù)較少，冷作硬化也少，有利于成形。
1.3.2 反拉深工藝的特點：
1.3.2.1 反拉深的拉深力可比正拉深大20％左右。 圖 1-2
1.3.2.2 反拉深坯料D1套在凹模外，反拉深工件外徑d2通過凹模內(nèi)孔。故凹模壁厚度不能超過1/2（D1—d2﹚。即反拉深的拉深系數(shù)不能太大，否則凹模壁厚度過薄，強度不足。如圖 1-2
1.3.2.3 反拉深坯料與凹接觸面積較正拉深大，材料流動阻力也大，因而一般可不用壓邊圈。但坯料外院流經(jīng)凹模入口圓角時，阻力已明顯減小，所以大直徑薄料拉深時仍虛壓料以免起皺。
1.3.2.4 反拉深比一般拉深的拉深系數(shù)?。?0％～15％)。
1.3.2.5 反拉深后的圓筒最小徑為d=（30～60)t。
1.3.2.6 凹模圓角半徑不能大于1/4(D1—d2)。反拉深的最小圓角半徑r>(2～6)t，拉深厚料時，r取??；拉深薄料時，r取大值。當(dāng)制件的圓角半徑不能滿足上述要求時，就需要增加整形工序。
在雙動拉深壓力機上，正拉深和反拉深可用一副模具，先用外滑快進(jìn)行一般拉深，后用內(nèi)滑快進(jìn)行反拉深
1.4 主要設(shè)計計算
1.4.1計算毛坯的尺寸
如圖1-1所示
h=（90-1.5）mm=88.5m
d=（90+3）mm=93mm
根據(jù)相對高度h/d=88.5mm/93mm=0.95，有表【9】查得，修邊余量Δh=3.5mm。
將d=93mm，H=h+Δh=（88.5+3.5）mm=92mm，R=（10+1.5）mm=11.5mm，代入D=
=
=208
1.4.2 判斷拉深次數(shù)
工件總的拉深因數(shù)m總=d/D=93mm/208mm=0.45
毛坯的相對厚度（t/D）×100=（3mm/208mm）×100=1.4
按毛坯的相對厚度，假定采用壓邊圈，從表【9】查得極限拉深系數(shù)m1=0.53，m2=0.75，反拉深比一般拉深的拉深系數(shù)?。?0％～15％。），則：
m反=0.75×(1-﹪10)=0.675
由于m總＜m1，故工件不能被一次拉成形。
第一次拉深半成品直徑為：
d1=m1D=0.53×208mm=110.24mm（調(diào)整d1=111mm）
第二次拉深半成品直徑為：
d2=m反d1=0.675×111mm=75mm（調(diào)整d2=d=90mm）
取r凹1=14mm，r凸1= r凹1=14mm，故r1=r凸1+t/2=（14+1.5）mm=15.5mm；末次r2=r工件=t/2=（10+1.5）mm=11.5mm
可求的半成品的高度：
Hh=
=
=63mm
H2=H工件=92mm
所以該工件需要拉深兩次。
1.4.3 拉深力的計算（圖1-3）
1.4.3.1 正拉深的拉深力F1
F1= πd1tδbK1
F -------- 拉深力；
t -------------- 板料厚度；
D -------------- 坯料直徑；
d ------------- 拉深后的工序件直徑；
δb -------- 拉深件材料的抗拉強度； 圖1-3 正拉深工序圖
K -------- 修正系數(shù)。
有表【9】查得K1 =1.15，08鋼的抗拉強度極限δb=450MPa。
將K1=1.15，d1=114mm，δb=450MPa，t=3mm代入上式，即
F正= πd1tδbK1
=（3×3.14×114×50×1.15）
=555732.9N
=556KN
1.4.3.2 反拉深的拉深力F2（圖1-3）
有表【9】查得K1 =1.12，08鋼的抗拉強度極限δb=450 MPa。
將K1=1.12，d1=114mm，δb=450 MPa，t=3mm代入上式，
由于反拉深的拉深力可比正拉深大20％左右，則
F反= πd2tδbK2（1＋20％）
=3×3.14×450×1.12×93
=441534.24N
=442KN
1.4.3.3 壓邊力Fy
Fy=π[D2-(d1+2r凹)2]P/4
Fy ------ 壓邊力；
D ------ 坯料直徑；
d1 ------ 拉深工序件直徑；
r凹 ----- 拉深凹模的圓角半徑；
P ------ 單位面積壓料力。
式中r凹=r凸=10mm，D=220mm，d1=114mm。有表【2】，查的P=3MPa。
把各已知數(shù)據(jù)代入上式，得壓邊力為：
FQ =π/4 [2082（114+2×10）2]mm2×3MPa
=71695.62N
=72KN
第2章 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1 模具工作部分的尺寸計算：
2.1.1 拉深模的間隙
由于采用正反拉深，正拉深時有壓料裝置，單邊間隙?。?
Z/2=1.3t=（1.3×3）mm=3.9mm
反拉深時無壓聊裝置，單邊間隙取：
Z/2=1.06t=（1.06×3）mm=3.18mm
2.1.2 拉深模的圓角半徑
2.1.2.1 凹模的圓角半徑：
首次（包括只有一次）拉深凹模半徑可按下式計算：
rA1=0.8
rA1 ----- 凹模圓角半徑；
D ----- 坯料直徑；
d ----- 凹模直徑。
rA1 =0.8
=0.8
=14
2.1.2.2 凸凹模的凹模圓角半徑：
由于反拉深凹模圓角半徑不能大于1/4(D1—d2)。反拉深的最小圓角半徑r>(2～6)t，拉深厚料時，r取小；拉深薄料時，r取大值。當(dāng)制件的圓角半徑不能滿足上述要求時，就需要增加整形工序。所以取凸凹模的凹模圓角半徑為R2.5
2.1.2.3 凸凹模的凸模圓角半徑的確定：R2.5
2.1.2.4 凸模的圓角半徑： r凸=r=10mm
2.1.3 凸凹模工作部分的尺寸和公差。
由于工件要求內(nèi)形尺寸，則以凸模為設(shè)計基準(zhǔn)，凸模和凹模尺寸的計算公式如下：
dT=
dA=
式中dA，dT-------凸凹模的尺寸
dmin ------ 拉深件內(nèi)徑的最小極限尺寸
△ ------- 零件的公差
δA，δT------ 凸凹模制造公差
Z---------- 拉深模雙面間隙
將模具公差按IT10級選取
2.1.3.1 凸凹模的凸模尺寸的確定：
由公差表【7】得δA=δT=0.14mm，把dmin=111mm，△=0.87，Z=7.8mm代入上式，則凸模尺寸為：
dT=（111+0.4×0.87）0-0.14 =111.35
2.1.3.2 凹模的尺寸確定：
間隙取在凹模上，則凹模的尺寸。
按式dA = 計算
把dmin=111mm，△=0.87，Z=7.8mm代入上式，則凹模的尺寸為
dA =（111+0.4×0.87+7.8） =119.15
2.1.3.3 凸模尺寸的確定：
由公差查表【7】得，凸模、凹模的凹模的制造公差為，δA=δT=0.14mm，把dmin=90，△=0.87mm代入 dT=
dT=（90+0.4×0.87）=90.35
2.1.3.4 凸凹模凹模尺寸的確定：
間隙取在凹模上，則凹模的尺寸為：
把dmin=90mm，△=0.87mm，Z=6.36mm，代入
dA =（dmin+0.4△+Z）
= （90+0.4△+6.36） mm
=96.71
2.1.3.5 通氣孔尺寸的確定：
當(dāng)拉伸后的沖件從凸模上脫下時，由于受空氣的壓力而緊包在凸模上，致使不易脫下。對于厚度較薄的拉深件，甚至使零件壓癟。因此，需要在凸模上留有通氣孔。通氣孔的高度h應(yīng)大于沖件的高度。
h一般取 h=H沖件+（5～10）則
h取 98mm
通氣孔的直徑不宜取太小，否則容易被潤滑劑堵塞氣孔，或因氣孔量不夠而使氣孔不起作用，圓形凸模通氣孔的尺寸列于表一
表一圓形凸模通氣孔的尺寸
凸模直徑
通氣孔的直徑
＜25
3.0
25～50
3.0～5.0
50～100
5.5～6.5
100～200
7.0～8.0
＞200
＞8.5
確定凸模的通氣孔，由表一查得，凸模的通氣孔直徑為6.5mm。
2.2 模具結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計
采用正反拉深符合模，首先要考慮凸凹模的壁厚是否過薄。反拉深的壁厚不能完全根據(jù)構(gòu)造的理由選擇，而是取決于拉深件的尺寸，反拉深坯料D1套在凹模外，反拉深工件外徑d2通過凹模內(nèi)孔。故凹模壁厚度不能超過1/2（D1—d2）。即反拉深的拉深系數(shù)不能太大，否則凹模壁厚度過薄，強度不足，如圖 1-2。
本模具的凸凹模壁厚
σ＜1/2（D1—d2）=1/2（111-93）mm=9mm
所以模具的凸凹模壁厚能保證足夠的強度。其次，反拉深的圓筒最小徑為d=（30～60）t。該工件的料厚t=3mm，則
d=（30×3）mm=90mm
故可采用一次正反拉深符合模。
本模具安裝在雙動拉深壓力機上，一次成形正拉深和反拉深成形。
坯料放在壓料圈3上，利用裝在外滑快上的凹，模5下行與凸凹模4完成正拉深工序，如圖1-4（Ⅰ）所示。完成正拉深后，裝在內(nèi)滑快上的凸模7向下行，與凸凹模完成反拉深，見圖1-4（Ⅱ）所示。
總裝圖
(Ⅰ) 正拉深 (Ⅱ) 反拉深
圖2-1
名稱
材料
數(shù)量
規(guī)格
標(biāo)準(zhǔn)
熱處理
1
頂桿
45
1
43～48
2
頂桿
45
3
20×130
GB/T7650.3
43～48
3
壓邊圈
T8A
1
56～60
4
凸凹模
CrWM2
1
58～62
5
凹模
5CrNiMo
1
52～56
6
螺釘
45
3
M16×25
GB/T70.1-2000
43～48
7
拉深凸模
T10A
1
56～60
8
上模座
HT200
1
400×315×50
JB/T7642.3-94
～
9
柱銷
40Cr
2
Φ16×25
GB/T119.1-2000
43～48
10
頂件塊
Q235
1
～
11
下模座
HT200
1
400×315×60
JB/T7642.4-94
～
12
螺釘
45
4
M16×30
GB/T70.1-2000
43～48
13
柱銷
40Cr
2
Φ16×30
GB/T119.1-2000
43～48
2.2.1 模具的閉合高度的計算
由于此拉深為非標(biāo)準(zhǔn)形式，需計算模具閉合高度。其中各模板的尺寸取國標(biāo)。
由于雙動拉深壓力機的模具安裝及工作方式與單動壓力機有所不同，所以應(yīng)分為外滑快閉合高度和內(nèi)滑快閉合高度的計算。其通用計算公式如下：
H=h+h1-L
H ------- 內(nèi)滑快或外滑快的閉合高度（mm）；
h ------- 上模裝配后的組合高度（mm）；
h1 ------- 下模裝配后的組合高度（mm）；
L ------- 上模與下模閉合后的重疊部分（mm）。
查模座的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)?。?取H上模座=50mm，H下模座=60mm H壓邊圈=20mm。
經(jīng)計算h上模=138mm,h下模=160mm,h凸模=258m ,L外=80mm ,L內(nèi)=100。
Ｈ外＋h上模+ h下模- L外＝(138+180-80)mm=238mm
Ｈ內(nèi)+ h凸模+ h下模- L內(nèi)=(258+160-100)mm=318mm
2.2.2 沖壓設(shè)備的選擇
這套模具應(yīng)安裝在雙動壓力機上使用，所以應(yīng)根據(jù)雙動拉深壓力機的方式選擇設(shè)備。
2.2.2.2 按沖壓力選用
（1.8～2）F≤F0內(nèi)
取1.9F=1056.4KN
FY≤F0外
FY=72KN
式中 F ----- 拉深、成形等沖壓工序力；
FY ----- 壓邊力
F0內(nèi) --------- 內(nèi)滑快公稱力
F0外 ---- 外滑快公稱力
2.2.2.3 按沖壓工序工作行程選用
（拉深件高度）×2＜壓力機內(nèi)滑快行程
即（90×2）mm=180
由于本壓力機借助于氣墊壓力在正拉深時作拉深壓邊，反拉深結(jié)束時頂出制件，所以應(yīng)參照氣墊行程選擇。即，工件的拉深高度要小于氣墊行程。
2.2.2.4 按模具閉合高度選用
按裝在雙動壓力機上的模具分內(nèi)外兩部分。
H內(nèi)最小＋（5～10）mm＜H內(nèi)＜H內(nèi)最大-（10～15）mm
H外最小＋（5～10）mm＜H外＜H外最大-（10～15）mm
H內(nèi) ----- 模具內(nèi)閉合高度
H外 ----- 模具外閉合高度
H內(nèi)最小 —————— 壓力機內(nèi)滑快最小裝模高度；
H內(nèi)最大 —————— 壓力機內(nèi)滑快最大裝模高度；
H外最小 —————— 壓力機外滑快最小裝模高度；
H外最大 ————— 壓力機外滑快最大裝模高度；
機械壓力機的最小裝模高度=最大裝模高度-最小裝模高度。
根據(jù)以上幾點，經(jīng)校核，選擇JA55-200型閉式上傳動雙動拉深壓力機。
閉式上傳動雙動拉深壓力機技術(shù)數(shù)
公稱壓力/KN
內(nèi)滑快 2000 外滑快 1250
滑快行程/mm
內(nèi)滑快 670 外滑快 425
滑快行程次數(shù)/次.min-1 8
最大裝模高度/mm
內(nèi)滑快 770 外滑快 665
內(nèi)外滑快裝模高度調(diào)節(jié)量/mm
內(nèi)滑快 165 外滑快 165
主柱間距離/mm 1620
工作臺板尺寸/mm 前后×左右
內(nèi)滑快 560×560 外滑快 850×850
氣缸頂出力/KN 80（8）
氣墊頂出力/KN 315
主電機功率/KN 40
2.3 模具零件的結(jié)構(gòu)的設(shè)計
2.3.1 拉深凹模（圖2-2）
設(shè)計內(nèi)外形尺寸（工作部分已定）；
需有三個以上螺紋孔，以便與上模座固定；
需要有兩個與上模座配作的銷釘孔；
標(biāo)注尺寸精度，形位公差及粗糙度。
2.3.2 拉深凸凹模（圖2-3）
內(nèi)外形尺寸和厚度（已定）；
需有三個以上螺紋孔，以便與下模座固定；
需要有兩個與下模座配作的銷釘孔；
標(biāo)注尺寸精度，形位公差及粗糙度。
圖2-2 拉深凹模
圖2-3 拉深凸凹模
2.3.3 凸模（圖2-4）
設(shè)計外形尺寸。（工作部分已定）
一般有出氣孔。（取φ6.5mm）
有一個與雙動壓力機螺栓配合的螺紋孔。
圖2-4 凸模
2.3.4 推件塊（圖2-5）
設(shè)計外形尺寸。
外形與凸凹模內(nèi)形間隙配合。（單邊間隙0.1～0.5（mm））
內(nèi)形為與頂桿配合的螺紋孔。（取M25）
圖2-5 推件塊
2.3.5 壓邊圈（該件兼做頂料板）（圖2-6）
設(shè)計外形尺寸
內(nèi)形與凸凹模間隙配合。（單邊間隙0.1～0.5（mm））外形大于凹模外形尺寸。
圖2-6 壓邊圈（該件兼做頂料板）
2.3.6 頂桿（圖2-7）
設(shè)計外形尺寸
頭部為與推件塊配合的螺桿。（取M25）
圖2-7 頂桿
第3章 口杯一次正反拉深模具的裝配與調(diào)試
3.1 模具的裝配要點
3.1.1 凹模圓角半徑
拉深模的凹模圓角半徑應(yīng)光滑、圓滑過渡無棱角，應(yīng)經(jīng)拋光、研磨，表面粗糙度Ra達(dá)0.2～0.4μm。拋光、研磨的方向應(yīng)與拉深方向相同。刃口周邊的凹模圓角半徑數(shù)值不同時，應(yīng)圓滑過渡、無突變。
3.1.2 凹模型孔
筒型件拉深時的凹模型腔內(nèi)表面，應(yīng)經(jīng)研磨、拋光，其方向應(yīng)與拉深方向相同，必要時可經(jīng)鍍硬鉻后拋光。對復(fù)雜曲面型腔，凸棱出的表面質(zhì)量要高，有利于材料的流動。
3.1.3 凸模表面質(zhì)量
拉深凸模表面質(zhì)量要求可比凹模型腔低兩個等級，一般要求表面粗糙度為Ra0.8～1.6μm ,凸模圓角處應(yīng)圓滑過渡、無棱角。
3.1.4 凸凹模間隙
對于旋轉(zhuǎn)體件的拉深，凸、凹模之間的間隙應(yīng)均勻。非旋轉(zhuǎn)體件（如矩、方形件）和復(fù)雜曲面的拉深成型件，凸、凹模間隙應(yīng)視材料流動趨向，按設(shè)計要求選取不同數(shù)值，并在試沖過程中修正。
3.1.5 壓邊零件
模具裝配后的結(jié)構(gòu)尺寸，應(yīng)使材料在拉深開始就形成壓邊作用，并在拉深過程中保持。在壓邊圈和凹模工作面上與拉深材料接觸的區(qū)域內(nèi)不允許有孔，否則會造成材料局部堆聚，影響拉深效果。已加工的螺孔、銷孔應(yīng)堵死磨平。
3.1.6 拉深件的頂出
拉深模中工作件頂出動作應(yīng)有效，拉深凸模必須開出氣孔，以防工件頂出時變形。
3.2 拉深模裝配方法和裝配順序的選擇
3.2.1 裝配方法
有直接裝配法和配作裝配法兩種方式。
對形狀簡單件的拉深，如旋轉(zhuǎn)體和矩、方形件的拉深凸、凹模，一般能按設(shè)計要求加工并保證間隙均勻，可采用直接裝配法。
對復(fù)雜形狀件的拉深凸、凹模，在選用機械加工（如銑、仿形銑）或）電火花加工后，需在裝配條件下，研修凸、凹模的型面形狀，使之吻合并保持一定的間隙，此時應(yīng)采用配作裝配法。
3.2.2 裝配順序
對無導(dǎo)向的拉深模，上、下?？煞謩e裝配，在安裝到壓力機上試沖前，用標(biāo)準(zhǔn)洋件法或墊片法控制凸、凹臺的間隙。
對有導(dǎo)向（包括導(dǎo)柱、導(dǎo)板導(dǎo)向兩種形式）的拉深模，可視其結(jié)構(gòu)特點，選擇凸凹模或凹模作為基準(zhǔn)件，先裝配上模 (或下模)，用標(biāo)準(zhǔn)樣件發(fā)或墊片發(fā)調(diào)整間隙后，再裝配下模（或上模）。
3.2.2.1 該模具的零件由于形狀相對簡單，可直接精加工完成。凸凹模的拉深凹模圓角和型腔孔在精加工完成研磨和拋光，達(dá)到使用要求。拉深凸凹模間隙在精加工時保證，因而該模具可采用直接裝配法。
3.2.2.2 拉深凹模7和拉深凸凹模4用緊固螺釘固定在上模座和下模座上。拉伸凸模與壓力機螺紋靜配合。
3.2.2.3 凸凹模之間的間隙控制可以采用墊片法或標(biāo)準(zhǔn)件法。還可以采用工藝定位器法。
3.2.2.4 選用凸凹模作為基準(zhǔn)件，先裝配上模，再用控制間隙的方法裝配下模。
根據(jù)沖壓模具零件的公差配合要求取：
序號
配合零件名稱
配合要求
1
卸料板與凸凹模
0.1～0.5mm（單邊）
2
推件快與凹模
H8/f8
3
銷釘與模座
H7/n6
4
螺釘與螺桿孔
0.1～0.5mm（單邊）
3.3 在雙動壓力機上安裝模具
3.3.1 安裝要點
3.3.1.1 因凸模與內(nèi)滑塊為螺紋連接，應(yīng)先將凸模旋緊于內(nèi)滑塊上。
3.3.1.2 將模具組裝好，測量模具內(nèi)外閉合高度。
3.3.1.3 開動壓力機，操作壓力機內(nèi)滑塊，使其降到下死位點置后，調(diào)節(jié)內(nèi)滑塊連桿（絲杠），使內(nèi)滑塊下平面至壓力機臺面距離比模具內(nèi)閉合高度高10～15mm，然后使內(nèi)滑塊升至上死點位置。
3.3.1.4 操作壓力機外滑塊，使其降到最低位置后，調(diào)節(jié)外滑塊高度，使外滑塊下平面至壓力機臺面距離比模具外閉合高度高10～15mm，然后使外滑塊升到最上位置。
3.3.1.5 將閉合狀態(tài)的模具，擦拭干凈上、下平面后，放在壓力機工作臺面上，同時將下模的頂桿插在臺面相應(yīng)孔中。
3.3.1.6 使內(nèi)滑塊下降到下死點位置，調(diào)節(jié)內(nèi)滑塊連桿，使內(nèi)滑塊下平面與凸模上平面完全接觸，然后用螺栓將凸模與內(nèi)滑塊緊固，將下模的固緊用螺栓安裝上擰住，但不固緊。調(diào)節(jié)內(nèi)滑塊連桿，使內(nèi)滑塊連同凸模上升10～15mm，往復(fù)數(shù)次，檢查導(dǎo)向是否靈活、無阻滯。最后應(yīng)使模具處于閉合位置。
3.3.1.7 用與安裝凸模時類似的方法，操作外話塊，緊固壓邊圈后檢查模具導(dǎo)向的靈活、有效，最后將下模雇緊在壓力機臺面上。
3.3.1.8 開動壓力機，空運轉(zhuǎn)數(shù)次，檢查安裝的正確性。
3.4 拉深模具的試沖和調(diào)整
3.4.1 拉深模具試沖時的調(diào)整要點
3.4.1.1 開始試沖以凸模進(jìn)入凹模深度10～0mm為宜，或者為凸模圓角半徑和凹模圓角半徑之和加5～10mm時開始試沖。
3.4.1.2 壓邊力的調(diào)整應(yīng)均衡，并應(yīng)使拉深開始時材料受到壓邊力的作用。在壓邊力調(diào)整到使拉深件凸緣部分無明顯皺折有無材料破裂的現(xiàn)象時，再逐步加大拉深深度。可根據(jù)拉深件要求高度分2～3次進(jìn)行調(diào)整，每次調(diào)整都應(yīng)使工件既無皺折有無破裂現(xiàn)象。
3.4.1.3 本壓力機下部的壓縮空氣墊提供壓力，通過調(diào)整壓縮空氣的壓力大小來控制壓邊力。生產(chǎn)場所提供的壓縮空氣壓力一般為0.5～0.6MPa。
3.4.2 拉深模的調(diào)整次序
拉深工藝設(shè)計時，對于復(fù)雜形狀拉深件和需多次拉深的零件，拉深用毛坯尺寸和各次拉深時的工藝尺寸難以準(zhǔn)確地確定，工藝設(shè)計時提出的毛坯尺寸、各次拉深的尺寸（包括高度尺寸和模具參數(shù)）等主要工藝參數(shù)，需在試沖調(diào)整中修正并最后確定。拉深模的調(diào)整次序常選用以下方法。
3.4.2.1 該拉深模應(yīng)同時依次的進(jìn)行試沖和調(diào)整。
2直至調(diào)試完模具，得到符合設(shè)計、工藝要求的合格工件，才可以確定各次拉深的工藝尺寸。調(diào)試中應(yīng)及時修正不恰當(dāng)?shù)墓に嚦叽纭?
3.4.2.2 按照調(diào)試后確定的工藝尺寸，全工序模具加工完成后，應(yīng)再進(jìn)行一次全部工序模具完整、連續(xù)的調(diào)試，將各工序件和最后合格的工件交付檢查，作為模具調(diào)試合格的依據(jù)。
3.4.2.3 試沖調(diào)整工作完成后，修正、完善相關(guān)工藝規(guī)程。
3.4.3 拉深模試沖用的材料
試沖用材料的質(zhì)量直接關(guān)系到拉深的成功與否，必須使用設(shè)計工藝規(guī)定的材料牌號和規(guī)格尺寸，其性能和各項技術(shù)要求應(yīng)入廠檢驗認(rèn)定與否。
3.4.4 試沖時的潤滑
拉深時在拉深材料表面涂抹潤滑濟(jì)，可減少材料和拉深凹模表面間的摩擦，降低拉深力，有利于工件頂出，使模具工作零件冷卻，延長模具使用壽命。
試沖前，按工藝要求在凹模工作表面、凹模圓角處及相應(yīng)的表面，每隔一段時間均勻涂涂一層潤滑濟(jì)。但凸模表面與凸模接觸的毛坯表面切忌涂抹潤滑濟(jì)，以減少材料變薄。
應(yīng)選用適合此工件的潤滑濟(jì)。
結(jié)論
畢業(yè)設(shè)計作為三年大學(xué)學(xué)習(xí)中極為重要的一部分，是衡量一個學(xué)生專業(yè)課水平的中重要標(biāo)志。畢業(yè)設(shè)計是對我們所學(xué)科課程的一次系統(tǒng)而深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，是一次理論聯(lián)系實踐的訓(xùn)練，也是我們步入工作前的一次檢驗。
就我個人而言，通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我學(xué)習(xí)到了許多知識，對模具的設(shè)計與制造有了極為深刻的認(rèn)識，是一次由理論向?qū)嵺`的飛躍，回顧一個多月的設(shè)計生活，讓我感觸頗深，主要體會有以下幾點：
1.扎實的基礎(chǔ)。專業(yè)課是模具設(shè)計的基礎(chǔ)。
由于以前所學(xué)課程難免有理解不深，遺忘等，而本次設(shè)計或多或少的用到了這些知識，從而迫使的我認(rèn)真扎實的學(xué)習(xí)了以前的課程，并且加深了對這些課程內(nèi)容的理解，真正有一種溫故知新的感覺，如機械制圖中的各種線形的特點應(yīng)用，材料力學(xué)中的應(yīng)力校核。熱處理中各種材料與熱處理性能，公差配合與測量技術(shù)中公差的正確選用，模具材料的正確選用，模具的加工與制造技術(shù)等。
2.理論與實踐相結(jié)合的重要性。
以前的學(xué)習(xí)中，基本上純理論的學(xué)習(xí)，雖然有金工實習(xí)，畢業(yè)實習(xí)等實踐的體味。但卻停留在表面上，沒有進(jìn)行過生產(chǎn)中真正所需的設(shè)計，從而使理論與實踐嚴(yán)重脫節(jié)，而現(xiàn)在所進(jìn)行的畢業(yè)設(shè)計，是應(yīng)新鄉(xiāng)一拖的要求而進(jìn)行的，在設(shè)計過程中多次對一拖公司進(jìn)行了現(xiàn)場考察，從而 對企業(yè)中的設(shè)計有了一個較為清楚的認(rèn)識，認(rèn)識到了設(shè)計要面向企業(yè)，面向市場的原則，畢業(yè)設(shè)計正是對實踐能力的一次強有力的訓(xùn)練，是我們獨立工作的前奏，將對我們以后的工作產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
3.對模具設(shè)計中的安全性、經(jīng)濟(jì)性加深了認(rèn)識。
在設(shè)計工作中，要不斷對安全性進(jìn)行分析，從操作者的角度進(jìn)行設(shè)計，在設(shè)計中，需要考慮到模具的成本問題，經(jīng)濟(jì)效益是做為工業(yè)生產(chǎn)的前提，成本的高低直接決定了產(chǎn)品的競爭力，故在設(shè)計中盡可能的選用標(biāo)準(zhǔn)件。
4.電腦成為設(shè)計中重要的輔助工具。
由于工件形狀不規(guī)則，在設(shè)計中計算周長，面積及壓力中心出現(xiàn)了很大的難度，采用電腦處理，精度高，方便快捷，在本次設(shè)計中，要求機械繪圖，文本電腦打印，從而對AUTOCAD的學(xué)習(xí)有了很大的進(jìn)展，對WORD、WPS等各種文字處理工具有了更為熟練的操作，而模具CAD技術(shù)已成為該行業(yè)的發(fā)展趨勢，電腦終將成為設(shè)計的必須工具，這對提高學(xué)生的綜合素質(zhì)有著極為重要的現(xiàn)實意義。
5.設(shè)計態(tài)度直接決定著設(shè)計質(zhì)量。
畢業(yè)設(shè)計一般時間都足夠，但足夠的時間不一定都設(shè)計出優(yōu)秀的模具。這就除了能力水平的問題之外，極為重要的一點便是態(tài)度問題，作為學(xué)生必須要態(tài)度謙虛、工作認(rèn)真、勤學(xué)好問、實事求是，才能正確對待設(shè)計，才有可能取得設(shè)計的圓滿成功。
總之，通過畢業(yè)設(shè)計使我的模具設(shè)計與制造有了更深的認(rèn)識，得到了許多有益的其實，這對畢業(yè)后的過渡轉(zhuǎn)變有極重要的影響。
在設(shè)計中，我得到了各位老師的嚴(yán)格要求、認(rèn)真知道，在此想各位老師表示最真誠的謝意，并道一聲：“您們辛苦了！”。
致謝
畢業(yè)設(shè)計整整持續(xù)了半年，終于到結(jié)尾了。剛拿到這個課題時，覺得很簡單。但今天回頭再看看，卻不是那么回事。這是我大學(xué)三年來工作量最大的一次，也是對我大學(xué)三年所學(xué)的東西最好的一次檢驗。經(jīng)過這次設(shè)計，提高了我的很多能力，比如考慮事情多方面化、熟練查閱資料等。在這期間凝結(jié)了許多人的心血，在此表示衷心的感謝。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設(shè)計。
首先，我要特別感謝楊占堯老師對我的悉心指導(dǎo)，在此設(shè)計的過程中程老師幫我理清設(shè)計思路、提出有效的改進(jìn)方法等，讓我的設(shè)計輕松的進(jìn)入正軌。
另外，還要感謝在我遇到困難的時候，各位專業(yè)老師的熱心幫助和寶貴意見、同學(xué)們對我的關(guān)心與支持。
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