有凸緣圓筒形件蓋落料拉深件的落料拉深成形工藝及模具設計【沖壓模含13張CAD圖帶卡片】
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有凸緣圓筒形件蓋落料拉深件的落料拉深成形工藝及模具設計【沖壓?！? 摘要：設計著重介紹了制件的成型工藝，及模具結構設計。通過對制件的工藝分析，確定了工藝方案。并設計了一套倒裝復合模具。在設計同時利用參考資料，確定了各工作零件的尺寸。并較多的考慮了模具結構的調整性、易更換性及模具成本。同時在模具設計內容中融匯了沖壓模具的不同加工方法、加工工藝及裝配工藝，對初學沖壓模具模設計者有一定的參考價值。本設計從模具設計到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進行詳細的闡述，并應用CAD進行各重要零件的設計。制件是帶凸緣的筒形件，選擇合適的壓邊力是極為重要的，它具體應在保證不起皺的前提下取最小值。卸料板在落料前兼起壓料作用。 本復合模具先由凸凹摸與落料凹模進行落料拉深工序，后進行沖孔工序。此外，在排樣的工作中力求板材利用率達到較高的水平。關鍵詞： 落料拉深模 復合模。 Blanking and deep drawing die design process Abstract: The design focuses on the parts of the forming process and die structure design. Parts of the process through the analysis of the process program. And design a set of flip-composite mold. At the same time, the use of reference materials in the design to determine the size of the working parts. And more to consider the restructuring of the mold, and easy to replace and the cost of mold. At the same time, the contents of the mold design stamping die in a combination of different processing methods, processing technology and assembly process, stamping die mold for novice designers have a certain reference value. The design of the parts from the mold design process and the assembly process, such as described in detail, and the application of CAD for the design of the important parts. Intending is bring the flange parts of the tube, choose a suitable blank holder force is extremely important, it should be specific to ensure that the premise of not wrinkling take the minimum. Discharge before blanking plate in the binder and role play. By the convexity of the composite mold touch with blanking blanking die for deep drawing process, after the punching process. In addition, the work of layout sheet utilization seek to reach a higher level.Key words: blanking and drawing die compound die.目 錄1 緒論………………………………………………………………………………11.1 國內模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢…………………………………………………11.1.1 國內模具的現(xiàn)狀………………………………………………………………11.1.2 國內模具的發(fā)展趨勢…………………………………………………………21.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢…………………………………………………31.3 中軸碗拉深模具設計與制造方面……………………………………………41.3.1 中軸碗拉深模具設計的設計思路……………………………………………41.3.2 模具設計進度…………………………………………………………………42 落料拉深件的沖壓工藝性分析…………………………………………………62.1 沖壓工件的工藝分析…………………………………………………………63 工藝方案的確定…………………………………………………………………74 工藝計算…………………………………………………………………………84.1 計算毛坯尺寸……………………………………………………………………84.2 判斷能否一次拉深成形…………………………………………………………84.3 確定是否使用壓邊圈……………………………………………………………84.4 排樣設計…………………………………………………………………………84.5 條料寬度、導料板間距和材料利用率的計算…………………………………95 工序沖壓力的計算………………………………………………………………115.1 落料力……………………………………………………………………………115.2 卸料力……………………………………………………………………………115.3 拉深力 …………………………………………………………………………115.4 壓邊力……………………………………………………………………………115.5 沖孔力……………………………………………………………………………125.6 推件力……………………………………………………………………………125.7 頂件力……………………………………………………………………………126 沖壓設備的選擇…………………………………………………………………147 模具零件主要工作部分的計算………………………………………………157.1 落料凸、凹模尺寸的計算……………………………………………………157.2 沖孔凸、凹模尺寸的計算……………………………………………………167.3 拉深凸、凹模尺寸的計算……………………………………………………178 模具的結構設計………………………………………………………………198.1 模具工作部分的計算…………………………………………………………198.1.1 拉深模的間隙…………………………………………………………………198.1.2 拉深模的圓角半徑……………………………………………………………198.1.3 凸凹模工作部分的尺寸和公差………………………………………………198.2 模具各部件的設計……………………………………………………………198.2.1 模柄……………………………………………………………………………208.2.2 墊板……………………………………………………………………………218.2.3 拉深凸模固定板………………………………………………………………228.2.4 凸凹模固定板…………………………………………………………………238.2.5 落料凹?！?48.2.6 拉深凸?！?48.2.7 卸料板…………………………………………………………………………258.2.8 壓邊圈…………………………………………………………………………258.2.9 凸凹模…………………………………………………………………………258.2.10 模具其他部件的選用…………………………………………………………279 選用模架、確定閉合高度及總體尺寸………………………………………2810 模具總裝圖……………………………………………………………………3011 結束語…………………………………………………………………………32致謝 …………………………………………………………………………………33參考文獻………………………………………………………………………………3451 緒 論目前，我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當?shù)穆浜?，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)達的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、生產周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。1.1 國內模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.1.1 國內模具的現(xiàn)狀我國模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，2003 年我國模具生產廠點約有 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，任務飽滿，2004 年模具產值 530 億元。進口模具 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%。進出口之比 2004 年為3.69:1，進出口相抵后的進凈口達 13.2 億美元，為凈進口量較大的國家。在 2 萬多家生產廠點中，有一半以上是自產自用的。在模具企業(yè)中，產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)結構調整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產品；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，但遠遠不能適應國民經(jīng)濟發(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，國企改革也在進行之中，但總體來看，體制和機制尚不適應市場經(jīng)濟，再加上國內模具工業(yè)基礎薄弱，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方面。 第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟效益欠佳.我國模具企業(yè)技術人員比例低，水平較低，且不重視產品開發(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)造產值約合 1 萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是 15～20 萬美元，有的高達 25～30 萬美6元，與之相對的是我國相當一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現(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．雖然國內許多企業(yè)采用了先進的加工設備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設備數(shù)控化率和CAD/CAM 應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進設備不配套，設備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設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、標準化、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)化生產水平低，專業(yè)化分工不細，商品化程度也低。目前國內每年生產的模具，商品模具只占 45%左右，其馀為自產自用。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，與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低，標準件使用覆蓋率低也對模具質量、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技術落后．模具材料性能、質量和品種往往會影響模具質量、壽命及成本，國產模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設備等性能差，也直接影響模具水平的提高。1.1.2 國內模具的發(fā)展趨勢巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向包括以下幾方面: 1） 模具日趨大型化； 2）在模具設計制造中廣泛應用 CAD/CAE/CAM 技術； 3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)； 4）在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術； 5）提高模具標準化水平和模具標準件的使用率； 6）發(fā)展優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術； 7）模具的精度將越來越高； 78）模具研磨拋光將自動化、智能化； 9）研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程； 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)生產關鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產制作表現(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。模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。近幾年，全球模具市場呈現(xiàn)供不應求的局面，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值的三分之一。 國外模具總量中,大型、精密、復雜、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 年德國模具產值達 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)的產值就占德國模具產值的 90%，可見其規(guī)模效益。 隨著時代的進步和技術的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術的人才如模具結構設計、模具工藝設計、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術水平比較高．故人均產值也較高．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產值約合 1 萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多 15～20 萬美元，有的達到 25～30 萬美元。國外先進國家模具標準件使%以上，而我國才達到 45％．用覆蓋率達 701.3 落料拉深模具設計與制造方面1.3.1 落料拉深模具設計的設計思路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。它不僅可以加工旋轉體零件，還可以加工盒形零件及其他形狀復雜的薄壁零件，但是，加工出來的制件的精度都很底。一般情況下，8拉深件的尺寸精度應在 IT13 級以下，不宜高于 IT11 級。只有加強拉深變形基礎理論的研究，才能提供更加準確、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，進一步提高制件質量。筒形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)計算確定它能一次拉深成功.因此，根據(jù)計算的結果，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，而標準模架的最高和最低高度滿足要求，所以可以選用標準模架。1.3.2 模具設計的進度1.了解目前國內外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間 20 天；2.確定加工方案，所用時間 5 天；3.模具的設計，所用時間 30 天；92 落料拉深件的沖壓工藝性分析2.1 沖壓工件的工藝性分析零件名稱：落料拉深件 生產批量：大批量材料：15 鋼料厚：2.5mm零件簡圖：(見下圖)此工件為有凸緣的筒形件，拉深高度適中，拉深前后厚度不變，工件材料為 15鋼，拉深性能比較好，且此工件的形狀滿足拉深工藝要求，可用拉深工序加工。工件滿足沖裁尺寸條件要求。的公差等級為 IT12 級，滿足拉深工序對工件公差等級的要求， 40?3517.0? ?的公差等級為 IT9 級，精度比較高，應在拉深后增加整形工序，以提高其精度，17.02?又由于材料的各向異性的影響，拉深件的口部或凸緣外緣一般是不整齊的，出現(xiàn)“突耳”現(xiàn)象，需要在最后增加切邊工序。3 工藝方案的確定因為工件為帶凸緣的筒形零件，零件形狀比較對稱，所以該工件的生產包括落料、10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，其次拉深。采用單工序模生產。方案二：先拉深，再落料復合沖壓。采用復合模生產。方案三：先落料，再拉深，采用復合模具生產。方案一模具結構簡單，但需要兩道工序四副模具，生產效率低，難以滿足該工件大批量生產的要求。方案二只需一副模具，生產效率較高，能滿足大批量生產要求，但是模具結構落料部分比較復雜，模具的生產、裝配和維修困難。方案三雖然和方案二看起來都是一副模具，但由于兩套模具進行的兩個工序順序的不同，且零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造、裝配和維修并不困難，模具采用復合形式，簡化了工序，生產效率比方案一高，能滿足大批量生產的要求，所以經(jīng)綜合考慮，工件采用方案三進行生產。114 工藝計算4.1 計算毛坯尺寸由工件簡圖可得，d = 60 mm,d= (40 - 2.5)mm = 37.5mm,由凸緣的相對直徑 d / d 凸 t= 60mm / 37.5mm = 1.6,查表 4.2 得修邊余量 = 1.6mm,因零件底部圓角半徑 r 與凸緣R?圓角半徑 R 相等，即 r = R 時，有凸緣筒形件的毛坯直徑D = dhdt4.32??將 d = 60 + 2 = (60 + 2×1.6)mm = 63.2mm ,d = 37.5mm,H = (14 – 2.5)t?mm = 11.5mm,R = 2mm,代入上式中，得毛胚的直徑為D = 77.3mm?????25.374.51.374.624.2 判斷能否一次拉深成形工件總的拉深系數(shù) m = d / D = 37.5mm / 77.3mm = 0.485,工件總的拉深相對高總度 H / d = 11.5mm / 37.5mm = 0.307。由 d / d = 63.5mm / 37.5mm = 1.69,t /D×100 = 2.5mm / 77.3mm×100 = 3.24,t查表 4.9 得有凸緣筒形件第一次拉深的極限拉深系數(shù) m = 0.45。1由表 4.10 查得，有凸緣筒形件首次拉深的極限相對高度 h /d = 0.50,由于1m = 0.485 > m = 0.45, H / d = 11.5mm / 37.5mm = 0.307 2.0, m = 0.45 < 0.6，由1表 4.7 查得需要采用壓邊裝置。又因為工件能一次拉深成形，所以采用平面壓邊裝置，且不需要使用限位裝置。4. 4 排樣設計設計模具時，條料的排樣很重要。中軸碗具有左右對稱的特點，單向排列時（如圖所示）的排樣方案可以提高材料的利用率，減少廢料。124.5 條料寬度、導料板間距離和材料利用率的計算查表取得搭邊值為 a = 1.8mm，a = 2.2mm。1條料寬度的計算：擬采用無側壓裝置的送料方式，由條料寬度 B =【D + 2a + C】0??max0??B__條料寬度（mm）D—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；a—側搭邊的最小值；△—條料寬度的單向（負向）偏差；C__導料板與最寬條料之間的單面最小間隙；把 D = 77.3mm，a = 2.2mm,查表得 C = 0.5, △= 0.8mm,代入上式得 B max= 82.2 mm。 08.?材料利用率的計算：由書 材料利用率通用計算公式 = ×100%?BAnS式中 S—一個零件的實際面積，mm2;n—一個步距內實際沖裁件數(shù)量；B—條料寬度，mm; 13A—送料步距， mm把 S = 3.14 × 38.65 = 4690.6mm ,n = 1,B = 82.2mm,A = D + a = 22 177.3mm + 1.8mm = 79.1mm。代入上式得= 4960.6 mm ×1/82.2mm×79.1mm×100% = 76.3% ?2導料板間距離的計算：A = B + C = D + 2a + 2Cmax式中 B__條料寬度（mm）D—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；a—側搭邊的最小值；C__導料板與最寬條料之間的單面最小間隙；把 B = 82.2mm，C = 0.5, a = 2.2mm, D = 77.3mm，代入上式得maxA = 77.3mm + 2×2.2mm + 2×0.5mm = 82.7mm。145 工序沖壓力的計算5.1、落料力P = 1.3 t落 ??D式中 ___材料抗剪強度?D___毛胚直徑t___材料厚度查表得 15 鋼得抗剪強度 = 289MPa 。把 D = 77.3mm,t = 2.5mm 代入?上式得P = 1.3 × 3.14 ×77.3mm ×289MPa×2.5mm =227976.638 ≈ 落227.977kN。 5.2、卸料力P = K P卸 卸 落K ___卸料力系數(shù)；卸P ——落料力； 落查表得 K = 0.06，P =227.977kN，所以代入上式得卸 落P = 0.06×227.977kN = 13.6786kN≈ 13.679kN 。卸5.3、拉深力 P = K dt拉 ??b式中 K___修正系數(shù)，查表 4.6；d___拉深后工序件中徑；t___材料厚度；___材料的抗拉強度；?b查表得 K = 1.0， = 375MPa，把 K = 1.0， = 375MPa，d = b ?b37.5mm,t = 2.5mm,代入上式得P = 1×3.14×37.5mm×2.5mm×375Mpa =110.39KN。拉5.4、壓邊力P = P壓 4???212)(凹rdD??式中 D___毛胚直徑（mm） ；d ___第一次拉深后工件的直徑（mm） ；1r ___拉深凹模圓角半徑（mm ） ；凹P___單位壓邊力（Mpa） ；15查表得 P = 2.5Mpa， 取 r = 6mm。 D = 77.3mm，d = 37.5mm。代入上1凹 1式得P = ×2.5Mpa = 壓 4.3??2)65.37(..7mm????6917.89 ≈ 6.92kN。5.5、沖孔力P = KLt沖 ?b式中 K___修正系數(shù)；L___沖孔的周長；t___材料厚度；___材料抗剪強度；?b查表得 K = 1.3,L = 3.14 ×19mm = 59.66mm,t = 2.5mm, = /1.3 = ?b?289Mpa。把以上數(shù)據(jù)代入上式得P = 1.3×59.66mm×2.5mm×289Mpa = 56035.655 ≈ 沖56.036kN。5.6、推件力P = nK P推 推 沖式中 n___沖孔時卡在凹模內的廢料數(shù)；K ___推件力系數(shù)；推P ___沖孔力；沖查表得 K = 0.05，取 n = 3，把 K = 0.05，n = 3，P = 56.036kN。代入推 推 沖上式得P = 3×0.05×56.036 kN = 7.9554 kN。推5.7、頂件力P = K P 頂 頂 拉式中 K ___頂件力系數(shù)；頂P ___拉深力；拉查表得 K = 0.06，P = 110.39KN，代入上式得頂 拉P = 0.06×110.39KN = 6.6234kN。頂所以綜上可得，落料拉深模得總沖裁力P = P + P + P + P + P = 227.977kN +220.39 kN +13.679 1總 落 拉 卸 壓 頂Kn+6.92 kN+6.623 kN =365.589 kN。16P = P + P = 56.036kN +7.9554 kN = 63.9914kN。2總 沖 推176 沖壓設備的選擇 為了使壓力機能安全工作，取P ≥ （1.6 ～ 1.8）P壓 機 總所以落料拉深的壓力機P ≥ （1.6 ～ 1.8）P = 1.6 × 365.589 kN = 584.9424 1壓 機 1總kN。沖孔壓力機P ≥ （1.6 ～ 1.8）P = 1.7 × 63.9914kN = 2壓 機 2總108.78538kN。故落料拉深模選用 630kN 的開式壓力機。其主要技術參數(shù)如下。公稱壓力：630kN滑塊行程：130mm最大封閉高度：360mm最大封閉高度調節(jié)量：80mm工作臺尺寸：480mm×710mm工作臺墊板孔尺寸： 250?模柄孔尺寸： 50mm×80mm工作臺墊板厚度：80mm沖孔模選用 150kN 的開式壓力機。187 模具零件主要工作部分的尺寸計算 7.1、落料凸、凹模尺寸得計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，所以擬采用分別加工。設計時，需在圖紙上分別標注凸模和凹模刃口尺寸及制造工差。查表 2.4 得間隙值 Z =0.360mm，Z =0.500mm。查表 2.5 得凸、凹模制造公差：minmax= 0.020mm， = 0.030mm。?凸 ?凹校核：Z - Z = 0.140mm，而 + = 0.050mmmaxin?凸 凹滿足 Z - Z ≥ + 的條件。axin?凸 凹查表 2.6 得：IT11 級時磨損系數(shù) x = 0.75根據(jù)設計原則,落料時以凹模為設計基準。由書式（2.3）和（2.4）得D = ( D - x )凹 ma?凹??0D = ( D - Z )凸 凹 in0凸??式中 D 、 D —落料凹凸模尺寸；凸 凹D —落料件的最大基本尺寸；maxx—磨損系數(shù)；Δ—工件制造公差；Z —最小合理間min隙；19δ 、δ —凸、凹模的制造公差。凸 凹把 D = 77.3mm，x = 0.75, Δ = 0.20, = 0.020mm， = max ?凸 ?凹0.030mm，Z =0.360mm 代入上式得inD = （77.3mm – 0.75×0.20） = 77.15 mm凹 03.?03.?D = （77.15mm – 0.360mm） = 76.79 mm凸 02.?02.?7.2.沖孔凸、凹模尺寸的計算查表 2.4 得間隙值 Z =0.360mm，Z =0.500mm。查表 2.5 得凸、凹模minmax制造公差： = 0.020mm， = 0.025mm。?凸 ?凹校核：Z - Z = 0.140mm，而 + = 0.045mmmaxin?凸 凹滿足 Z - Z ≥ + 的條件。axin?凸 凹所以采用分別制造法加工。查表 4.6 得 IT11 級 x = 0.75設計加工時，以凸模為設計基準，由式 2.5 和 2.6 得d = （d + xΔ）凸 min0凸??d = （d + Z ）凹 凸 min凹??0式中 d 、d —沖孔凸凹模尺寸；凸 凹—沖孔件的最小基本尺寸；minx—磨損系數(shù)；Δ—工件制造公差；20Z —最小合理間隙；minδ 、δ —凸、凹模的制造公差。凸 凹把 = 19mm,x = 0.75, Δ = 0.2, Z =0.360mm, = 0.020mm， = mind min?凸 ?凹0.025mm 代入上式得d = （19mm + 0.75×0.2） = 19.15 mm凸 02.?02.?d = （19.15mm + 0.360） = 19.51 mm凹 025.?025.?7.3.拉深凸、凹模尺寸的計算由于外形尺寸精度較高，所以以凹模為基準進行設計加工，由式 4.35 和4.36 得D = ( D – 0.75 )凹 ?凹??0D = ( D - 0.75 - Z)凸 0凸??式中： D 、 D —凹、凸模的尺寸； 凸 凹D__零件外徑的最大極限尺寸；Δ—零件的公差；δ 、δ —凹、凸模制造公差；凸 凹Z—拉深模雙面間隙。查表得 Δ = 0.2，δ =δ = 0.016mm,因為工件的精度要求較高，為了拉凸 凹深后的回彈小，表面光潔，所以采用負間隙拉深模，其單面間隙值為= （0.9 ～ 0.95）t = 0.94 × 2.5 = 2.35mm2Z21所以取 Z = 4.7mm代入上式得D = ( D – 0.75 ) =（40.175 – 0.75×0.2） = 40.025凹 ?凹??0 016.?016.?D = ( D - 0.75 - Z) =（40.175 - 0.75×0.2 – 4.7）凸 0凸??= 35.325016.?016.?凸、凹模的圓角半徑得計算考慮到實際采用的拉深系數(shù)均接近其極限值，故拉深凹模圓角半徑 應dr大些，可按公式 ，計算拉深凸模和凹模的圓角半徑0.8dtr?（ D-）r = 0.8× = 2.828mm5.2)34(??所以取 r = 3mm228 模具的結構設計8.1、模具工作部分的計算8.1.1、拉深模的間隙深間隙對拉深過程有較大的影響。它不僅影響拉深件的質量與尺寸精度，而且影響拉深模的壽命以及拉深是否能夠順利進行。因此，應該綜合考慮各種影響因素，選取適當?shù)睦铋g隙值，既可保證工件的要求，又能使拉深順利進行。由前面計算的：Z/2 = 2.35mm8.1.2、拉深模的圓角半徑凸模、凹模的選用在制件拉深過程中有著很大的作用。凸模圓角半徑的選用可以大些，這樣會減低板料繞凸模的彎曲拉應力，工件不易被拉裂，極限拉深因數(shù)會變小些；凹模的圓角半徑也可以選大些，這樣沿凹模圓角部分的流動阻力就會小些，拉深力也會減小，極限拉深因數(shù)也會相應減小。但是凸、凹模的圓角半徑也不易過大，過大的圓角半徑，就會減少板料與凸模和凹模端面的接觸面積及壓邊圈的壓料面積，板料懸空面積增大，容易產生失穩(wěn)起皺。拉深凸凹模的圓角半徑已有前面計算得出結果：r=3mm8.1.3、凸凹模工作部分的尺寸和公差拉深以凹模為基準，模具的制造公差按 IT6 級選取。由前面計算得凹模的尺寸和公差為 ： D = ( D – 0.75 ) =（40.175 – 0.75×0.2） = 凹 ?凹??0 016.?40.025 016.?凸模的尺寸和公差為： D = ( D - 0.75 - Z) =（40.175 - 0.75×0.2 – 凸 0凸??4.7） = 35.325016.?016.?8.2、模具各部件的設計8.2.1、模柄因為模具尺寸不是太大，綜合考慮選用垂直度和同軸度較好的壓入式模柄，根據(jù)23JB/T 7646.1 選取基本尺寸標準為 40mm 的模柄，具體如下圖所示：?24xx8.2.2、墊板因為凸凹模和落料凹模都為圓形，所以采用圓形墊板，由 JB/T 7653—1994的規(guī)定，選取規(guī)格為 160mm ×8mm 的墊板如下 ?25xxx8.2.3、拉深凸模固定板凸模固定板主要用來固定拉深凸模，使其在工作過程中保持穩(wěn)定和精度，所以根據(jù) JB/T 7653—1994 選取規(guī)格標準為 160mm × 18mm 的凸凹模固定板，為了使其均?勻固定，需要在其上加工三個螺紋孔和三個銷釘孔，又因為拉深加工需要壓邊圈，所以還需要在凸模固定板上加工三個頂桿孔，使壓邊圈起到壓邊作用，另外還要加工固定凸模的階梯孔，如下圖所示： 26xx x8.2.4、凸凹模固定板凸凹模固定板是用來固定凸凹模，使其在工作過程中能穩(wěn)定的工作，保持模具的精度，它通過螺釘與上模座進行緊固連接，同時通過銷釘進行定位，以保證安裝位置的精度，另外卸料螺釘通過安裝在固定板的彈簧達到彈性卸料的目的，所以需要在凸凹模固定板上加工三個螺釘孔和兩個銷釘孔，另外還要加工一個固定凸凹模的階梯孔和三個卸料螺釘孔，各部分工作尺寸如下圖所示：27xx x8.2.5 落料凹模落料凹模是模具的主要工作零件，需要較高的強度和精度，所以凹模材料選用Cr12，淬火硬度為：58—62HRC，凹模刃口尺寸為 77.15 mm，可通過鏜、銑削、03.?磨削等加工方法進行加工制造，安裝時通過螺釘與銷釘和下模座進行連接和定位，所以凹模上要加工螺釘孔和銷釘孔，刃口部分采用階梯孔形式，以方便安裝壓邊圈，如下圖所示：8.2.6、拉深凸模28拉深凸模是模具的主要工作零部件，用于工件的拉深成形，需要很高的精度以保證工件的精度，同時對強度要求也較高，綜合考慮拉深凸模材料采用 Cr12，凸模刃口尺寸為 35.325 mm，圓角半徑為 3mm，其外形可通過車削、磨削等進行加工，016.?與凸模固定板采用過盈配合，以進行緊固安裝。8.2.7、卸料板卸料板是模具的主要卸料零件，它與卸料螺釘、彈簧組成彈性卸料裝置，以卸除卡在凸凹模上的條料，使工作快速進行，與凸凹模之間采用間隙配合，卸料板需加工卸料螺釘孔與卸料螺釘進行連接，x8.2.8、壓邊圈 在拉深工序中，為保證拉深件的表面質量，防止拉深過程中材料的起皺，常采用壓邊圈用合適的壓邊力使毛坯的變形區(qū)部分被壓在凹模平面上，并使毛坯從壓邊圈與凹模平面之間的縫隙中通過，從而制止毛坯的起皺現(xiàn)象。壓邊圈的內形與拉深凸模間隙配合，一般與頂料桿(三根以上)、橡皮等構成彈性卸料系統(tǒng)。8.2.9、凸凹模29凸凹模即是落料的凸模又是拉深的凹模，做為模具的主要成形零部件，凸凹模的精度和強度都有較高的要求，其凸模和凹模部分的刃口尺寸分別為 76.79 mm 和02.?35.325 mm，其外部形狀可以通過車削、鏜削、磨削等加工方法進行加工制造，材016.?料可選用 Cr12，淬火硬度為 58—62HRC，8.2.10、模具其它部件的選用30模具其它部件的選用見表 2—1表 2—1 模具其它部件的選用序號 名稱 數(shù)量 材料 規(guī)格/ mm 標準 熱處理1 銷釘 2 40Cr φ10×60 2 打桿 1 40 φ11×150 40～45HRC3 螺釘 3 45 M12×604 打料塊 1 40 φ40×40 40～45HRC5 卸料螺釘 3 40Cr M12×85 30～35HRC6 螺釘 3 45 M12×957 頂桿 3 T8A M10×90 40～45HRC8 銷釘 3 40Cr φ10×909 彈簧 3 20 90×67010 橡皮 1319 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不大，且工件精度要求較高，為了工作過程穩(wěn)定和保證工件精度，選用中間導柱模架。再按其標準選擇具體結構尺寸見表 5-1。表 3-1 拉深落料模 架 規(guī) 格 選 用名稱 尺寸 材料 熱處理上模座 160×160×40 HT200下模座 160×160×45 HT200導柱 28×170、32×170 20 滲碳 58～62HRC導套 28×100×38、32×100×38 20 滲碳 58～62HRC最小閉合高度 H = 180mm, 最大閉合高度 H = 220mm。min max模具的閉合高度 H = 上模座厚 + 墊板厚 + 凸凹模厚 + 凸模厚 + 下模座厚 + 墊板厚 - （料厚 + 工件高度） = 40mm + 8mm + 64mm + 50mm + 45mm + 10mm – (2.5mm + 14mm) =200.5mm因為模具的封閉高度 H 應該介于壓力機的最大封閉高度 Hmax 和最小封閉高度Hmin 之間，一般?。篐max-5mm≥H≥Hmin+10mm32由此可知，要使工件能順利的加工和從模具上取出，必須要模具有足夠的封閉高度 Hmax≥H+5mm=200.5mm + 5mm = 205.5mmHmin≤H-10mm=200.5mm – 10mm = 190.5mm因 H = 220mm ≥ 205.5mm, H = 180mm ≤ 190.5mm,所以可以選用標準模架。max min3310 模具總裝圖由以上設計，可得模具的總裝配圖，見下圖341—下模座 2—墊板 3—凸模固定板 4—落料凹模 5—螺釘 6—導柱 7—導套 8—上模座 9—彈簧 10—卸料螺釘 11—模柄 12—打桿 13—圓柱銷 14—螺釘 15—墊板 16—凸凹模固定板 17—推件塊 18—卸料板 19—凸凹模 20—壓邊圈 21—圓柱銷 22—拉深凸模 23—橡皮 24—托板 25—螺柱 26—螺母 27—頂桿 28—擋料銷模具工作過程：條形板材由前后通過凹模上的擋料銷送進定位，上模下行，落料拉深凸凹模 19 與落料凹模 4 首先完成落料工序，上模繼續(xù)下行，拉深凸模 22 開始接觸壓邊圈 20 壓住是落料毛胚并將其壓入落料拉深凸凹模 19 孔內，完成拉深工序，上模回程時，彈性卸料板 18 從拉深落料凸凹模上卸下廢料，壓邊圈在彈頂裝置的作用下將工件從拉深凸模上推掉，若工件卡在落料拉深凸凹模孔內，可通過推件塊 17 在上?；爻痰揭欢ň嚯x后，將工件推出。3511 結束語落料拉深件屬于較復雜的拉深件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計算確定本制件可以一次拉深成形，所以工件的生產可通過落料和拉深兩道工序完成，然后相應選取各工序的壓力機。本設計主要是第一次落料拉深模具的設計，需要計算拉深時的間隙、工作零件的圓角半徑、尺寸和公差，并且還需要確定模具的總體尺寸和模具零件的結構，然后根據(jù)上面的設計繪出模具的總裝圖。由于在零件制造前進行了預測，分析了制件在生產過程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應的工藝措施。因此，模具在生產零件的時候才可以減少廢品的產生。落料拉深件的形狀結構較為簡單，拉深高度適中，所以在保證零件的順利加工和取件的前提下，可以選用標準模架。模具工作零件的結構也較為簡單，它可以相應的簡化了模具結構。便以以后的操作、調整和維護。落料拉深模具的設計，是理論知識與實踐有機的結合，更加系統(tǒng)地對理論知識做了更深切貼實的闡述。也使我認識到，要想做為一名合理的模具設計人員，必須要有扎實的專業(yè)基礎，并不斷學習新知識新技術，樹立終身學習的觀念，把理論知識應用到實踐中去，并堅持科學、嚴謹、求實的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術，為國民經(jīng)濟的騰飛做出應有的貢獻。3637參考文獻[1] 趙志偉等.模具發(fā)展現(xiàn)狀［J］.模具制造，2007，6：2～4[2] 劉建超 張寶忠主編. 沖壓模具設計與制造 [ M]. 高等教育出版社 2004.6.1[3] 馮炳堯 韓泰榮 蔣文森 編 丁戰(zhàn)生 審. 沖壓設計與制造簡明手冊 上?？茖W技術出版社[ M].[4] 高軍 李熹平 修大鵬等編著 沖壓模具標準件選用與設計指南[ M]. 化學工業(yè)出版社 2007.7.1[5] 中國機械工程學會 中國模具設計大典編委會等主編 中國模具設計大典 江西科學技術出版社[ M].2003[6] 郝濱海編 沖壓模具簡明設計手冊 化學工業(yè)出版社 2005