汽車前軸油封蓋沖壓工藝分析與模具設計【含CAD圖紙+文檔】

壓縮包內含有CAD圖紙和說明書,均可直接下載獲得文件，所見所得，電腦查看更方便。Q 197216396 或 11970985 摘 要模具是制造業(yè)的重要工藝基礎，在我國模具制造屬于專用設備制造業(yè)。模具工業(yè)是汽車產品開發(fā)和大批量生產的重要組成部分。汽車前軸油封蓋作為汽車的零部件之一，伴隨著汽車業(yè)的高速發(fā)展，便要求快速的生產效率，及沖壓得到的成品需要達到較高的精度以便滿足所需的安全性能。以此為前提，分析其外形特征，需要完成落料拉深切邊翻邊沖孔，共五道工序才能成型。通過工藝性分析，確定了適合給定生產條件的最佳工藝方案，即落料拉深復合沖壓、單工序切邊沖壓、翻邊沖孔復合沖壓的模具組合，共三副模具。本文分析了工件的沖壓工藝性，確定零件的凸緣性質、拉深件的尺寸要求、拉深次數(shù)、切邊余量，從而計算出毛坯尺寸，完成零件的排樣設計；根據(jù)圓角半徑、凸凹模之間的間隙、尺寸公差，計算出凸、凹模刃口尺寸，確定凸模長度，凹模厚度；計算模具所需的沖壓力，完成卸料裝置、擋料銷、頂出裝置、推件裝置的模具結構設計，以及壓力機規(guī)格的選擇；根據(jù)凸模、凹模的尺寸選擇模架、導柱、導套、模柄、墊板、固定板；對每副模具的工作過程，模具的裝配流程進行了詳細的說明，并對模具的凸模、凹模、凸凹模的加工工藝進行了分析。根據(jù)分析計算得出的零件尺寸繪制了模具裝配圖和零部件圖。完成零件的沖壓工藝分析與模具設計。關鍵字：工藝分析；模具設計；繪制零件圖AbstractMould is the important technical foundation of manufacturing. In our country, mould manufacture belongs to special equipment manufacturing industry. Mould industry is automotive product development and an important part of mass production. Car front axle oil seal cover as one of the parts of the car, along with the high speed development of auto industry. It needs high-speed production efficiency, and the presswork needs to achieve high precision in order to satisfy the required safety performance. For this premise, analysis its appearance characteristics, considering the finished product complete blankingdeep drawingtrimmingflangingpunching, a total of five processes. Through the analysis of process and determined the suitable for a given the best process program production conditions, combination of three molds. That is, gang dies of blanking and deep drawing, singleprocess mode stamping trimming stamping, gang dies of flanging and punching. Analyze stamping process of workpiece，determine the flange nature, parts drawing parts size requirement, deep drawing number, trimming surplus, and calculated the blank dimensions, complete blank layout design; According to the fillet radius, the gap between die and punch, dimension tolerance, calculate the convex, concave die size, determine the length of the punch, concave die thickness; Calculating the die the blunt pressure, complete the die design of unload device, block material pin, ejector device, pushing a device structure, and press specifications choice; According to the punch, concave die size selection of formwork, guide pin, guide set, die handle, pad, fixed board; For each vice the working process of the die, die assembly process makes a detailed instruction, and to mould the punch, concave die, die and punch processing technology is analyzed.To draw assembly drawing and parts drawing. Accomplish the analyze stamping process of workpiece and mold design. Key words: Analysis of process; Mould design; Drawing parts drawing目 錄引言11. 沖裁件的結構工藝分析21.1 材料分析21.2 沖裁件斷面質量21.3 結構分析21.4 精度分析21.5 工藝分析22. 沖裁工藝流程32.1 工序性質和數(shù)量32.1.1 工序性質的確定32.1.2 工序數(shù)量的確定32.2 工序順序和組合32.2.1 工序順序32.2.2 工序組合方式的選擇42.3 沖壓工藝方案的確定42.3.1 工藝方案42.3.2 工藝方案分析43. 落料拉深模設計63.1 零件拉深工藝分析63.1.1 確定凸緣性質63.1.2 拉深件的圓角半徑要求73.1.3 拉深件尺寸73.2 必要的工藝計算73.2.1 拉深性能73.2.2 確定切邊余量73.2.3計算毛坯直徑D83.2.4 判斷能否一次拉深成形93.2.5 最終毛坯尺寸103.3 排樣計算103.3.1 排樣方法103.3.2 搭邊與料寬113.3.3 排樣圖123.4 落料拉深模具設計123.4.1 拉深凸模和凹模尺寸計算123.4.2沖裁模刃口尺寸及公差的計算143.4.3外形尺寸設計163.4.4 計算沖壓力173.4.5 壓力機的選擇213.5 模具結構設計223.6 模具裝配243.6.1 模具的總裝圖243.6.2 模具的裝配253.6.3 落料拉深復合模的工作過程263.6.4 模具主要零件的加工工藝分析264. 切邊模設計284.1 切邊模工藝計算284.1.1 切邊值的計算284.1.2 沖裁力的計算294.1.3 壓力中心的確定314.2 切邊模具的設計314.2.1 切邊凹模圓角半徑及凸、凹間隙314.2.2 切邊凸、凹模的尺寸及公差324.3 切邊凸、凹模結構設計及加工工藝分析334.3.1 結構設計334.3.2 加工工藝分析344.4 壓力機的選擇344.5 模具結構設計354.6切邊模的裝配364.6.1 切邊模的總裝圖364.6.2 切邊模的裝配364.7 切邊模的工作過程375. 翻邊模的設計375.1 零件工藝性分析385.1.1翻邊工藝性分析385.1.2翻邊工藝計算385.2 沖裁力計算395.3 工作部分尺寸計算405.3.1 翻邊凸、凹模尺寸405.3.2 沖孔凸、凹模尺寸415.4 工作部分設計425.4.1材料選用425.4.2 模具尺寸設計425.5 壓力機的選擇445.5.1壓力中心的確定445.5.2 壓力機的參數(shù)選擇445.6 模具結構設計455.7 模具的裝配465.7.1 翻邊沖孔?？傃b圖465.7.2 模具的裝配475.7.3 翻邊沖孔復合模的工作過程485.7.4 模具主要零件的加工工藝分析48結論49謝 辭51參考文獻52引言模具是當今工業(yè)生產中使用極為廣泛的主要工藝裝備，是最重要的工業(yè)生產手段和工藝發(fā)展方向，一個國家工業(yè)水平的高低在很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平，模具工業(yè)的發(fā)展水平是一個國家工業(yè)水平的重要標志之一。模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具，例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。對模具的全面要求是：能生產出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動化操作簡便；從模具制造的角度，要求結構合理、制造精確、價格低廉。在模具設計中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設計已經(jīng)有經(jīng)驗設計階段逐漸向理論技術設計各方面發(fā)展，使得產品的產量和質量都得到很大的提高。在加工過程中，大量采用近年來，模具增長十分迅速，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個模具產量中所占的比例越來越大。從模具設計和制造角度來看，模具的發(fā)展趨勢可分為以下幾個方面：加深理論研究；高效率和自動化大型、超小型及高精度；革新模具制造工藝；加工工藝的標準化等。國內汽車制造業(yè)近年來得到迅速發(fā)展，汽車產量已名列世界汽車生產第11位。模具工業(yè)是汽車產品開發(fā)和大批量生產的重要組成部分。一輛客車或轎車上約有80%的零部件是用模具加工制造的。而覆蓋件模具又以其大型、復雜、精密等特點而成為模具中舉足輕重的部分。汽車是20世紀最顯著的人文標志之一，它改變了人們的生活方式以及時空和價值觀念，為人類社會的物質財富和精神文明作出了巨大的貢獻。它是唯一的一種零件以萬計，產量以百萬計，保有量以億計的且能走入千家萬戶的高技術產品?？v觀世界各工業(yè)發(fā)達國家的歷史，無一不是遵循通過汽車工業(yè)的發(fā)展從而帶動其它相關行業(yè)發(fā)展這么一條發(fā)展規(guī)律。汽車工業(yè)發(fā)展的水平不僅反映了一個國家經(jīng)濟發(fā)展和人民生活的水準，而且也反映了一個國家科學技術和文明的水平。沖壓模具占模具總量的40%以上。汽車覆蓋件模具主要為汽車配套，也包括為農用車、工程機械和農機配套的覆蓋件模具，其在沖壓模具中具有很大的代表性，模具大都是大中型，結構復雜，技術要求高。尤其是為轎車配套的覆蓋件模具，要求更高，它可以代表沖壓模具的水平。此類模具我國已有一定技術基礎，已為中檔轎車配套，但水平還不高，能力不足，目前滿足率只有一半左右。中高檔轎車覆蓋件模具主要依靠進口，每年花費幾億美元。汽車覆蓋件模具水平不高，能力不足，生產周期長已成了汽車發(fā)展的瓶頸，極大地影響了車型開發(fā)。今后中高檔轎車所需覆蓋件模具是重中之重。爭取到2011年時中高檔轎車及以下水平的汽車覆蓋件模具做到可以完全自配，2020年時除個別特別高檔的轎車外，所有汽車覆蓋件模具應基本立足國內配套。1.沖裁件的結構工藝分析1.1 材料分析 08鋼為極軟的碳素鋼，強度、硬度很低，而韌性和塑性極高，具有良好的深沖、拉延、彎曲和鐓粗等冷加工性能、焊接性能。但存在時效敏感性，淬硬性及淬透性極低。大多軋制成高精度的薄板或冷軋鋼帶用以制造易加工成形，強度低的深沖壓或深拉延的覆蓋零件和焊接構件。1.2 沖裁件斷面質量 因為一般用普通沖裁方式?jīng)_2mm以下的金屬板料時，其斷面粗糙度Ra可達14.55.2，毛刺允許高度為；本產品在斷面粗糙度上沒有太嚴格的要求，單要求孔及輪廓邊緣無毛刺，所以只要模具精度達到一定要求，在沖裁后加修整工序，沖裁件斷面的質量就可以保證。1.3 結構分析 零件為一凸緣筒形件，結構簡單，底部圓角半徑，凸緣處的圓角半徑分別為均大于零件的厚度，滿足沖壓工藝對形狀和圓角半徑的要求，因此，零件具有良好的結構工藝性。1.4 精度分析 零件上尺寸公差精度要求都不高，零件厚度尺寸為IT12級，其他尺寸未注明公差，滿足沖壓工藝對精度等級的要求，普通拉深即可達到零件的精度要求。拉深件應在拉深后增加整形工藝，以提高其精度；由于材料各向異性的影響，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)象需要增加切邊工序。但考慮到產品用途，需要較高的精度，因此，零件精度設定為IT10級。1.5 工藝分析沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工藝過程包括備料沖壓加工工序必要的輔助工序質量檢驗組合、包裝的全過程但分析工藝性的重點要在沖壓加工工序這一過程里。而沖壓加工工序很多，各種工序中的工藝性又不盡相同。即使同一個零件由于生產單位的生產條件、工藝裝備情況及生產的傳統(tǒng)習慣等不同其工藝性的涵義也不完全一樣。影響拉深件工藝性的因素主要有拉深件的結構與尺寸、精度和材料。拉深工藝性對結構與尺寸的要求是拉深件因盡量簡單、對稱并能一次拉深成形；拉深件的壁厚公差或變薄量一般不應超出拉深工藝壁厚變化規(guī)律；當零件一次拉深的變形程度過大時，為避免拉裂，需采用多次拉深，這時在保證必要的表面質量前提下，應允許內、外表面存在拉深過程中可能產生的痕跡；在保證裝配要求下，應允許拉深件側壁有一定的斜度；拉深件的徑向尺寸應只標注外形尺寸或內形尺寸，而不能同時標注內、外形尺寸。工藝性要求材料具有良好的塑性，屈強比值越小，一次拉深允許的極限變形程度越大，拉深的性能越好；板厚方向性系數(shù)r和板平面方向性系數(shù)r反映了材料的各向異性性能，當r較大或r較小時，材料寬度的變形比厚度方向的變形容易，板平面方向性能差異較小，拉深過程中材料不易變薄或拉裂，因而有利于拉深成形。2.沖裁工藝流程2.1 工序性質和數(shù)量 2.1.1 工序性質的確定 沖壓性質的確定主要取決于沖壓件的形狀尺寸和精度要求。同時還應該考慮沖壓變形規(guī)律及某些具體條件的限制。通常在確定工序性質時應當考慮以下幾個方面：a.從零件圖上直觀的確定工序性質。b.對零件圖進行計算分析，比較后確定工序性質。c.為改善沖壓變形條件，方便工序定位，增加附加工序。 根據(jù)零件圖分析該零件加工時須用落料、拉深、切邊、翻邊、沖孔工序。2.1.2 工序數(shù)量的確定 確定工序數(shù)量的基體原則是：在保證工件質量，生產效率和經(jīng)濟性要求的前提下，工序數(shù)量應盡可能減少。2.2 工序順序和組合 2.2.1 工序順序 各工序的安排主要取決于沖壓規(guī)律和零件的質量要求。工序順序的安排一般應注意以下方面：a.所有的孔只要其尺寸和形狀不受后續(xù)工序的影響，都應在平板坯料上沖。b.所在位置會受到以后某工序變形的影響的孔，一般都應在有關的成形工序完成后再沖孔。2.2.2 工序組合方式的選擇 沖壓工序的組合是將兩個或兩個以上的工序分析合并在一道工序內完成。減少工序及占用的模具設備和數(shù)量，提高效率和沖壓件的精度，在確定工序組合時，首先應考慮組合的必要性和可行性，然后再決定是否組合a.工序組合的必要性主要取決于沖壓件的生產批量。b.工序組合的可行性受到多種因素的限制，應保證能沖出形狀、尺寸和精度均符合要求的圖樣，實現(xiàn)其所需動作保證有足夠的強度與現(xiàn)有的沖裁設備條件相適應。 零件圖中無產量要求，但考慮到此零件的用途，故初步定為大批量生產。適合大批量生產的沖壓加工方法，最好采用復合?；蜻B續(xù)模。2.3 沖壓工藝方案的確定 2.3.1 工藝方案該工件包括落料、拉深、切邊、翻邊、沖孔，共5道工序，可有以下工藝方案：方案一：落料、拉深、切邊、翻邊、沖孔5道工序分別進行。采用5套單工序模生產。方案二：落料拉深復合沖壓，切邊、翻邊、沖孔工序單工序沖壓。采用1套復合模，3套單工序模生產。方案三：落料拉深復合沖壓，切邊工序單工序沖壓，翻邊沖孔復合沖壓。采用2套復合模，1套單工序模生產。方案四：采用多工位級進模沖壓，沖壓工序依次為：沖切拉深切邊翻邊沖孔。2.3.2 工藝方案分析方案一：模具結構簡單，工藝簡單，所需工藝力較小，易于保證零件精度，易于生產及維護，單個模具的制造成本低，但考慮零件沖壓成形需5道工序，即需要落料模、拉深模、切邊模、翻邊模、沖孔模共5副模具，綜合工序的模具數(shù)量過多，生產分序過多而導致總成本增加，生產效率低，難以滿足該零件的批量要求。方案二：采用復合模與單工序模配合加工的方法，需要4套模具。復合模的特點是，沖壓件的形位精度和尺寸精度易保證，且生產效率也高。但復合模結構復雜，制造精度要求高，成本高。盡管模具結構較方案一稍復雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。方案三：同樣采用復合模與單工序模配合加工的方法，需要3套模具。生產效率與方案一、方案二相比更高，減少了模具和設備的數(shù)量，便于操作。但2套復合模的制造較復雜，成本較高。方案四：多工位級進模是連續(xù)沖壓的多工序沖模，在一副模具內可以完成多道工序，具有比復合模更高的勞動生產率。但級進模結構復雜，制造精度高，周期長，成本高，維護困難。工位產生的累積誤差將會影響工件的精度，因此級進模適用于生產批量大，精度要求不高，需要多工序沖裁的小工件加工。通過對于上述三種方案的分析比較，考慮到零件的精度，及需要大批量生產，方案一無法滿足制造要求，而比較方案二和方案三，雖然方案三在制造成本及難度相對方案二有所提升，但考慮到零件為汽車前軸油封蓋，在使用場所上需要良好的精度以便達到更高的安全性能，且汽車業(yè)的高速發(fā)展，需要保證各個零部件的生產效率，因此方案三比方案二更能滿足零件生產及精度要求。而方案三與方案四比較，從零件外形進行分析，若采用級進模生產，第一道工序應為沖切，但根據(jù)零件圖要求，零件各處厚度相等，沖切后進行拉深，因材料的流動，有可能造成拉深成型件與條料連接區(qū)域的厚度無法達到要求；零件拉深深度為17mm，模具的沖壓行程很大，由此造成模具的結構設計難度增加，卸料板的厚度很大，從而使整體模具的閉合高度大大增加；拉深完成后需要對零件凸緣切邊，修復凸緣，保證沖裁精度，需要考慮切邊后的邊緣廢料如何排出，但由于是外緣切邊，邊緣廢料只能由頂桿頂出凹模，這樣的廢料排出方式不適用于級進模設計；翻邊與沖孔工序的排序，主要的考慮因素是，在零件凸緣上沖出的小孔，若先沖孔，再翻邊，因凸緣材料的流動可能造成所沖小孔變形，影響精度；若先翻邊，再沖孔，則需要考慮與條料分離的翻邊成型件如何順利向前送進，保證行進精度，不能造成磨損，且在到達下一工位時精確定位。通過對以上問題思考，可知級進模整體結構復雜，特別是凹模制造精度高，難度大，周期長，成本高，維護困難，工位產生的累積誤差將會影響工件的精度?？紤]過凹模的設計采用凹模鑲塊來解決以上問題，但由于凹模鑲塊的尺寸過大，工位間距過小而無法實現(xiàn)。針對以上出現(xiàn)的問題，在方案三中都可以很好的解決。因此，零件的沖壓生產采用方案三為最佳選擇。3. 落料拉深模設計3.1 零件拉深工藝分析3.1.1 確定凸緣性質圖3-1 零件中線尺寸圖根據(jù)零件中線尺寸圖，由所標注尺寸可知，則，屬于寬凸緣件。圖3-2 凸緣性質示意圖3.1.2 拉深件的圓角半徑要求拉深件底部圓角半徑應滿足，一般??；凸緣圓角半徑。本次課程設計，滿足要求，故拉深后不用增加整形工序。3.1.3 拉深件尺寸拉深件尺寸比例要適當，拉深件高度不宜太大，一般控制在。其中，h為拉深件高度，d為拉深件直徑。零件所示尺寸符合計算要求。拉深件凸緣寬度不宜太寬，一般控制在如下范圍：本設計中：因此 （3.1）工件不滿足尺寸比例要求，但制件結構不允許修改，故用壓邊圈防止起皺和移位。3.2 必要的工藝計算3.2.1 拉深性能由于板料在扎壓或退火時所產生的聚合組織而使材料引起殘存的方向性，反映到拉深過程中，就使桶形拉深件的口部形成明顯的突耳。此外，如果板料本身的金屬結構組織不均勻、模具間隙不均勻、潤滑的不均勻等等，也都會引起沖件口高低不齊的現(xiàn)象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外緣進行修邊處理。這樣在計算毛坯尺寸的時候就必需加上修邊余量然后再進行毛坯的展開尺寸計算。在拉深時，雖然拉深件的各部分厚度要求發(fā)生一些變化，但如果采用適當?shù)墓に嚧胧?，則其厚度的變化量還是并不太大。在設計工藝過程時，可以不考慮毛坯厚度的變化。同時由于金屬在塑性變形過程中保持體積不變，因而，在計算拉深件的的毛坯展開尺寸時，可以認為在變形前后的毛坯和拉深間的表面積相等。3.2.2 確定切邊余量零件的相對直徑 （3.2）表3-1 帶凸緣圓筒形拉深件的切邊余量凸緣直徑凸緣相對直徑/d1.5以下1.5224.54.5325504.54.01.81.6501005.55.04.54.2查表3-1，取得切邊余量 （3.3）3.2.3計算毛坯直徑D見圖3-3中線尺寸圖圖3-3 落料拉深成形件零件中線尺寸圖3.2.4 判斷能否一次拉深成形 在考慮拉深的變形程度時，必需保證使毛坯在變形過程中的應力既不超過材料的變形極限，同時還能充分利用材料的塑性。也就是說，對于每道拉深工序，應在毛坯側壁強度允許的條件下，采用最大的變形程度，即極限變形程度。極限拉深系數(shù)值可以用理論計算的方法確定。即使得在傳力區(qū)的最大拉應力與在危險斷面上的抗拉強度相等，便可求出最小拉深系數(shù)的理論值，此值即為極限拉深系數(shù)。但在實際生產過程中，極限拉深系數(shù)值一般是在一定的拉深條件下用實驗的方法得出的，我們可以通過查表來取值。查表3-2可知 查表3-3可知 在范圍（0.380.32）內，故綜上所述，可一次拉深成形。拉深系數(shù)為 表3-2 凸緣件的拉深系數(shù)凸緣相對直徑毛坯相對厚度0.060.20.20.50.5111.51.51.10.590.570.550.530.501.11.30.550.540.530.510.491.31.50.520.510.500.490.471.51.80.480.480.470.460.451.84.00.450.450.440.430.424.04.20.420.420.420.410.404.24.50.380.380.380.380.374.54.80.350.350.340.340.334.85.00.330.330.320.320.31表3-3 帶凸緣筒形件第一次拉深的最大相對高度H/d凸緣相對直徑/d毛坯的相對厚度（t/D）10021.51.51.01.00.60.60.31.11.30.800.650.720.560.600.500.530.450.470.401.31.50.700.580.630.500.530.450.480.400.420.351.51.80.580.480.50.420.440.370.390.340.350.291.84.00.510.420.460.360.380.320.340.290.300.253.2.5 最終毛坯尺寸為了保證以后拉深時凸緣不參加變形，寬凸緣拉深件首次拉入凹模的材料應比零件最后拉深部分實際所需材料多3%10% （按面積計算，拉深次數(shù)多時取上限值，拉深次數(shù)少時取下限值）。這些多余材料在以后各次拉深中，逐次將1.5%3%的材料擠回到凸緣部分，使凸緣增厚，從而避免拉裂。所以根據(jù)以上原則，重新計算毛坯長度D。拉深拉入凹模的材料比零件實際需要的面積多3%，即首次拉深時拉入凹模的實際面積為： （3.4）多拉入凹模3%的材料后，毛坯直徑為： （3.5）3.3 排樣計算3.3.1 排樣方法 沖壓件的材料費用約占總成本的60%80%之多。因此，材料利用率每提高1%，則可以使沖件的成本降低0.4%0.5%。在沖壓工作中，節(jié)約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量的生產中，較好的確定沖件的形狀尺寸和合理的排樣的降低成本的有效措施之一。由于材料的經(jīng)濟利用直接決定于沖壓件的制造方法和排樣方式，所以在沖壓生產中，可以按工件在板料上排樣的合理程度即沖制某一工件的有用面積與所用板料的總面積的百分比來作為衡量排樣合理性的指標。同時屬于工藝廢料的搭邊對沖壓工藝也有很大的作用。通常，搭邊的作用是為了補充送料是的定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料時的步距誤差以及送料歪斜誤差等原因而沖出殘缺的廢品，從而確保沖件的切口表面質量，沖制出合格的工件。同時，搭邊還使條料保持有一定的剛度，保證條料的順利行進，提高了生產率。搭邊值得大小要合理選取。根據(jù)零件圖可選用少廢料的利用率情況，排樣有三種：a.有廢料排樣 b.少廢料排樣 c.無廢料排樣。根據(jù)零件圖可選用少廢料排樣。沿沖件部分外形切斷或沖裁，只有在沖件與沖件之間或沖件與條料側邊之間留有搭邊。這種排樣利用率高，用于某些精度要求不是很高的沖裁排樣。排樣的形式分為直排式，斜排式，直對排，斜對排，混合排等。根據(jù)零件形狀和排樣方法確定單直排樣方式。3.3.2 搭邊與料寬 1） 搭邊 表3-4 搭邊值與側邊值的數(shù)值 mm材料厚度t（mm）圓件及圓角矩形邊長矩形邊長或圓角工件間側邊工件間側邊工件間側邊0.25以下1.84.04.24.54.85.00.250.51.21.51.84.04.24.50.50.81.01.21.51.81.84.00.81.20.81.01.21.51.51.81.21.51.01.21.51.81.94.01.64.01.21.54.04.24.04.2零件采用單直排方式，查表3-4得零件間的搭邊值為0.8，零件與條料側邊之間的搭邊值為1.0。 2） 條料寬度 模具采用無側壓裝置送料沖裁，條料的寬度應為： （3.6） 式中查閱表3-5，查閱表3-6表3-5 剪裁下的下偏差條料厚度t（mm）條料寬度b（mm）505010010020020010.50.50.71.0130.51.01.01.0341.01.01.01.5461.01.01.04.0表3-6 條料與導料板間空隙f（mm）條料厚度無側壓裝置有側壓裝置條 料 寬 度10010020020030010010010.50.5158150.811583.3.3 排樣圖零件圖見圖3-4：圖3-4 零件排樣圖3.4 落料拉深模具設計3.4.1 拉深凸模和凹模尺寸計算（1）拉深凹模圓角半徑拉深時材料在經(jīng)過凹模圓角時不僅因為發(fā)生彎曲變形需要克服彎曲阻力，還要克服因相對流動引起的摩擦阻力，所以凹模圓角半徑的大小對拉深工件的影響非常大。主要影響有以下：1）拉深力的大??；2）拉深件的質量；3）拉深模的壽命。所以凹模圓角半徑小時材料對凹模的壓力增加，摩擦力增加，磨損加劇，使模具的壽命降低。在生產上一般應盡量避免采用過小圓角半徑，在保證工件質量的前提下盡量取大值，以滿足模具壽命要求。拉深凹模圓角半徑可按以下經(jīng)驗公式計算： 式中 則 但由于該零件可一次拉深成形，故（2）拉深凸模圓角半徑凸模圓角半徑太小，材料在圓角處的彎曲變形大、危險斷面強度降低、厚度嚴重變薄甚至開裂，局部變薄和彎曲變形的痕跡會在成品側壁上遺留下來。 凸模圓角半徑太大，拉深初期毛坯與模具接觸面積小易起皺又會減少傳遞拉深力的承載面積。由于該零件可一次拉深成形，。（3） 拉深凸模和凹模的間隙拉深模間隙是指單邊間隙C，間隙的大小對拉深力，拉深件的質量，拉深模的壽命都有影響，若C值大時，凸緣區(qū)變厚的材料通過間隙時，校正和變形的阻力增加，與模具表面的摩擦，磨損嚴重，使拉深力增加，零件變薄，甚至拉破，模具壽命降低。間隙小時得到的零件側壁平直而光滑，質量好，精度較高。間隙過大時，對毛坯的校直和擠壓作用減小，拉深力降低，模具的壽命提高，但零件的質量變差，沖出的零件側壁不直。因此，拉深模的間隙值也應合適，確定Z時要考慮壓邊狀況，拉深次數(shù)和工件的精度。其原則是：既要考慮材料本身的公差，又要考慮板料的增厚現(xiàn)象，間隙一般比毛坯厚度略大一些。不用壓邊圈時，考慮到起皺的可能性取間隙值為：。有壓邊圈時，工件的拉深間隙可取，。參考表5-7。表3-7 帶壓邊圈拉深時的單邊間隙值由于零件側壁與凸緣的垂直度要求較高，為了使拉深后的回彈小、表面粗糙度值小，采用負間隙拉深，這時模具間隙值可取： （3.7）（4）拉深凸模和凹模的尺寸及公差工件的尺寸精度由末次拉深的凸。凹模的尺寸及公差決定，因此除最后一道拉深模的尺寸公差需要考慮外，首次及中間各道次的模具尺寸公差和拉深半成品的尺寸公差沒有必要做嚴格限制。模具的尺寸只取等于毛坯的過渡尺寸即可。零件給定外形尺寸，拉深以凹模為基準件，間隙由減小凸模而得到： （3.8）式中 =上偏差-下偏差 表3-8 規(guī)則形狀沖裁模凸、凹模制造公差 mm基本尺寸基本尺寸18-0.020+0.020180260-0.030+0.0451830-0.020+0.025260360-0.035+0.0503080-0.020+0.030360500-0.040+0.06080120-0.025+0.035500-0.050+0.070120180-0.030+0.040由表3-8可知： （查表3-8可知）3.4.2沖裁模刃口尺寸及公差的計算在沖裁件尺寸的測量和使用中，都是以光面的尺寸為基準。落料件的光面是因凹模刃口擠切材料產生的。故計算刃口件尺寸時，應按照落料和沖孔兩種情況分別進行，其原則如下：落料：落料件光面尺寸與凹模尺寸相等（或基本一致），故應以凹模尺寸為基準。又因落料件尺寸會隨凹模刃口的磨損而增大，為保證凹模磨損到一定程度仍能沖出合格零件，故落料凹?；境叽鐟」ぜ叽绻罘秶鷥鹊妮^小尺寸。而落料凸?；境叽?，則按凹?；境叽鐪p最小初始尺寸。沖孔：工件光面的孔位與凸模尺寸相等（或基本一致），故應以凸模尺寸為基準。又因沖孔的尺寸會隨凸模的磨損而減小，故沖孔凸?；境叽鐟」ぜ壮叽绻罘秶鷥鹊妮^大尺寸。而沖孔凹?；境叽鐒t按凸?；境叽缂幼钚〕跏奸g隙。沖裁模刃口制造公差：凸、凹模尺寸精度的選擇應以能保證工件的精度要求為準，保證合理的凸、凹模間隙值，保證模具一定的使用壽命。落料：由于沖裁件為圓形件，凸、凹模的計算采用分別加工法。 表3-9 沖裁模初始雙面間隙值 mm材料名稱Q215、Q235鋼，08、10、15鋼純銅（硬）、磷青銅、鈹青銅H62、H68力學性能HBS70140300MPa-400MPa板料厚度t始用間隙Z1.00.100.13根據(jù)沖壓工藝與模具設計表2.5所示（摘錄如表3-9），沖裁模間隙為：由于零件上尺寸公差精度要求都不高，定性公差等級為IT12級，故取x=0.75刃口尺寸計算： （3.9）（查表3-8可知）校核有0.035+0.0250.15-0.10，即上式不成立則凸、凹模制造公差即應重新確定： （3.10）故落料時刃口尺寸為：3.4.3外形尺寸設計1） 落料凹模外形尺寸： 因，選用圓形凹模板，型號：GB 2858.4-81。因此選擇規(guī)格為：16032，則直徑為160mm，厚度為32mm。落料凹模尺寸如下圖所示：圖3-5 落料凹模2） 拉深凸模外形尺寸：因選用正裝復合模生產，拉深凸模固定在凹模固定板上，凹模固定板的選用型號為：GB 2858.5-81。因此選擇規(guī)格為：16018，則直徑為160mm，厚度為18mm。拉深凸模采用臺階式凸模，尺寸如下圖所示：圖3-6 拉深凸模 拉深凸模內部通孔為通氣孔。 3） 凸凹模外形尺寸： ，。采用彈壓卸料板，安裝在上模，卸料板選用型號為：GB 2858.5-81，選擇規(guī)格為：21016，則直徑為210mm，厚度為16mm。凸凹模安裝在凸模固定板上，固定板選用型號為：GB 2858.5-81，選擇規(guī)格為：16018，則直徑為160mm，厚度為18mm。凸凹模采用凸臺式設計，尺寸如下圖所示：圖3-7 落料拉深凸凹模3.4.4 計算沖壓力（1）沖裁力：根據(jù)沖壓工藝與模具設計（摘錄表格如下）表3-10 材料性能參考表3-10可知所選用材料08鋼的抗剪強度為： （3.11）式中 P沖裁力 L沖裁斷面零件周長（mm） t材料厚度（mm） 材料抗剪強度（MPa） K安全系數(shù)，一般取K=1.3（2）表3-11 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)卸料力：一般情況下，沖裁件從板料切下以后受彈性變形及收縮影響。會使落料件梗塞在凹模內，而沖裁后剩下的板料則箍緊在凸模上。從凸模上將沖件或廢料卸下來所需的力稱卸料力。影響這個力的因素較多，主要有材料力學性能、模具間隙、材料厚度、零件形狀尺寸以及潤滑情況等。所以要精確地計算這些力是困難的，一般用以下經(jīng)驗公式計算： （3.12）（參閱表3-11）推件力：將卡在凹模中的材料順著沖裁力方向頂出所需要的力稱為推件力。根據(jù)沖壓工藝與模具設計書上公式5-8，則推件力為 （3.13）（參閱表3-11）式中： n卡在凹模中的材料數(shù)量，。頂件力：將材料從凹模內逆著沖裁方向頂出所需的力。 （3.14）（參閱表3-11）（3） 拉深力：一般情況下拉深力隨凸模行程變化而改變，其變化曲線如圖3-8。從圖中可以看出，在拉深開始時，由于凸緣變形區(qū)材料的變形不大，冷作硬化也小，所以雖然變形區(qū)面積較大，但材料變形抗力與變形區(qū)面積相乘所得的拉深力并不大；從初期到中期，材料冷作硬化的增長速度超過了變形區(qū)面積減少速度，拉深力逐漸增大，于前中期拉深力達到最高點位置；拉深到中期以后，變形區(qū)面積減少的速度超過了冷作硬化增加的速度，于是拉深力逐漸下降。零件拉深完以后，由于還要從凹模中推出，曲線出現(xiàn)延緩下降，這是摩擦力作用的結果，不是拉深變形力。圖5-8 拉深力變化曲線 由于影響拉深力的因素比較復雜，按實際受力和變形情況來準確計算拉深力是比較困難的。所以，實際生產中通常是以危險斷面的拉應力不超過其材料抗拉強度為依據(jù)，采用經(jīng)驗公式進行計算。由于零件是寬凸緣零件，對于帶凸緣圓筒形零件的拉深力近似計算公式為： （3.15）式中 筒形件第一次工序直徑，根據(jù)料厚中線計算（mm）t材料厚度（mm）材料抗拉強度（MPa）系數(shù)，由表5-12查得表3-12 寬凸緣筒形件第一次拉深時的系數(shù)值（08鋼15鋼）凸緣相對直徑/d第一次拉深系數(shù)m0.350.380.400.420.455.01.00.90.830.750.684.81.11.00.90.830.754.51.11.00.90.824.21.11.00.94.01.11.01，81.1（4） 壓邊力：壓邊力的大小對拉深件的質量是有一定影響的，如果過大，就要增加拉深力，因而會使制件拉裂，而壓邊圈的壓力過小就會使工件的邊壁或凸緣起皺，所以壓邊圈的壓力必須適當。合適的壓邊力范圍一般應以沖件既不起皺、又使得沖件的側壁和口部不致產生顯著的變薄為原則。壓邊力的大小和很多因素有關，所以在實際生產中，可以根據(jù)近似的經(jīng)驗公式進行計算。則：式中 D毛坯直徑（mm） 拉深件的直徑（mm） R凹模圓角半徑（mm） P單位面積壓邊力（MPa）查表5-6 表3-13 拉深時的單位壓邊力 MPa材料q/MPa鋁0.81.2紫銅，杜拉鋁（退火的或剛淬火的）1.21.8黃銅1.54.0壓軋青銅4.04.520鋼、08鋼、鍍錫鋼板4.55.0軟化耐熱鋼4.85.5高合金鋼，高錳鋼，不銹鋼5.04.5（5）總沖壓力：（6）壓力中心的確定 為了確保壓力機和模具正常工作，應使沖模壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產生偏心載荷，使滑塊和導軌間產生過大的磨損，模具導向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。 沖模壓力中心確定原則： 對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。 工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 形狀復雜的零件、多孔沖模、級進模的壓力中心可用解析計算法求出訓模壓力中心。 本次采用落料拉深復合模沖裁，零件為圓形寬凸緣拉深件，根據(jù)沖模壓力確定原則，為對稱形狀的沖裁件，因此，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。3.4.5 壓力機的選擇 壓力機噸位的大小的選擇，首先要以沖壓工藝所需的變形力為前提。要求設備的名義壓力要大于所需的變形力，而且還要有一定的力量儲備，以防萬一。從提高設備的工作剛度、沖壓零件的精度及延長設備的壽命的觀點出發(fā)，要求設備容量有較大的剩余。 應選的壓力機公稱壓力，取1.5，則公稱壓力為： （3.16） 曲軸（偏心）壓力機適用于落料模、沖孔模、彎曲模、和拉深模。C形床身的開式曲軸壓力機具有扣件方便及容易安裝機械化附屬等優(yōu)點，適用于中小型沖模。 沖壓設備選擇是沖壓工藝過程設計的一項重要內容，它直接關系到設備的安全和使用的合理，同時也關系到?jīng)_壓工藝過程的順利完成及產品質量、零件精度、生產效率、模具壽命、板料的性能與規(guī)格、成本的高低等一系列重要問題。 根據(jù)所選用的標準件，模具的閉合高度為。初選壓力機型號為 J15-400,其主要參數(shù)如下： 公稱壓力 400KN 滑塊行程 100mm 壓力機最大閉合高度 400mm 壓力機最小閉合高度 200mm 封閉高度調節(jié)量 80mm 工作臺尺寸 630420mm 柄孔尺寸 工作臺板厚 80mm根據(jù)所選壓力機，與之前所設計零件進行驗證校核：式中 壓力機的最大閉合高度（mm）； 壓力機的最小閉合高度（mm）；壓力機墊板厚度（mm）；模具的閉合高度（mm）。因此，所選壓力符合設計要求，最終確定壓力機型號為 J15-4003.5 模具結構設計（1）擋料裝置：擋料裝置對人工送料提供進給量的依據(jù)。當材料與擋料裝置的定位面（邊）接觸時，即停止進給。擋料裝置在單工序落料或復合模中，主要作用是保持沖件輪廓的完整和適量的搭邊。固定擋料銷：圓柱擋料銷，結構簡單，使用方便，廣泛應用于各類沖裁模；鉤形擋料銷，因其固定孔離刃口較遠，因此凹模強度較好，適用于厚料沖裁時的擋料。由于擋料銷有定向要求，結構上帶有防轉定向銷。模具裝配采用固定擋料銷，考慮沖裁件的搭邊值過小，若采用圓柱擋料銷，固定孔離刃口很近，不利于沖裁。因此，最終選用的擋料裝置為鉤形擋料銷。鉤形擋料銷與圓柱擋料銷的特點及適用范圍如表5-14所示：表3-14 擋料銷的結構形式形式特點及適用范圍圓柱頭固定擋料銷1、 此種擋料銷結構簡單，制造方便，當固定部分和工作部分的直徑差別較大時，不至于削弱凹模的強度。2、 一般裝在凹模上，適用于帶固定卸料板或彈性卸料板的模具，應用較廣。鉤形頭固定擋料銷1、 此種擋料銷頭部為鉤形，需加防轉銷，加工不如圓柱頭擋料銷方便，但優(yōu)點是擋料銷的固定孔可離凹模刃口更遠一些，故凹模刃口強度更不會受影響。2、 一般裝在凹模上，只有當采用圓柱頭擋料銷會削弱凹模刃口強度時，才采用此鉤形擋料銷。（2）定位裝置：常用的定位裝置有定位板和定位銷兩類，本套模具設計裝配采用定位銷定位，沿工序件外形定位。用六個定位銷代替導料板。采用蘑菇狀定位銷，選用型號PST3,材質SKS3，硬度60-63HRC。兩個定位銷距離：（3）出件裝置：采用上模推件裝置，用于拉深?；蚵淞夏５耐萍b置。（4）頂出裝置：頂出裝置的功能主要以料或件起頂出作用。頂出裝置均采用彈頂結構，彈壓力主要靠壓縮彈簧或橡膠獲得。彈頂結構設計構成由頂件器（頂板、頂塊）、頂桿、推板、螺桿、調節(jié)螺母和彈簧等組成。頂板：主要有三個作用：沖裁時夾緊材料，施加反壓力；提供沖孔凸模的導向保護；頂出工件。橡膠：聚氨酯橡膠是一種優(yōu)良的彈性元件材料，其特點是質量輕、彈性大、硬度高、耐磨、耐沖擊、強度高、易于成形。常將其制造成帶孔或不帶孔的圓柱狀或塊狀，在沖壓模具中作為緩沖墊，用于卸料、壓料和頂件等，即稱聚氨酯橡膠墊。使用聚氨酯的壽命比橡皮高得多，一般可達20萬次以上。在相同尺寸的情況下，相同硬度的聚氨酯橡膠與橡皮相比，聚氨酯橡膠所允許的承載能力要比橡皮大68倍。因此，當需要承載壓力相同時，利用聚氨酯橡膠作彈性元件，可以減小彈性墊和模具的體積。頂出裝置的彈壓力由聚氨酯橡膠墊提供，根據(jù)已計算出的頂件力：，查閱沖壓模具設計師手冊表15-30聚氨酯橡膠彈性墊尺寸可知，選用尺寸為：。聚氨酯橡膠彈性墊壓縮量為，可以滿足頂件力要求，但考慮到零件尺寸及頂件器寬度要求，重新審定選用尺寸為：。（5）卸料裝置：卸料裝置除起卸料作用外，在拉深工序中同時起到壓邊圈的作用。由于板料料厚只有1mm，可以選用彈性卸料裝置。彈性卸料裝置是由卸料板通過卸料螺釘和彈性元件等，裝在模具上組成的。當閉合的模具開啟時，包在凸模上的料在彈簧回彈力的作用下推動卸料板被卸下。在自由狀態(tài)下的彈壓卸料板總是高出凸模底面一定高度。沖壓開始時，先壓住料，然后再沖壓；沖壓結束后，料被順利地卸下。 卸料板：卸料板材料選A5鋼，不用熱處理淬硬；取卸料板與凸凹模的雙面間隙為0.10.3mm；卸料板上設置4個卸料螺釘，公稱直徑為8mm，螺紋部分為M88mm。卸料釘尾部應留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應使卸料板超出凸模端面0.4mm，有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調整。卸料板上彈簧孔深取5mm?？紤]到卸料板的尺寸，采用無導向彈壓卸料板。廣泛應用于薄材料和零件要求平整的落料、沖孔、復合模等模具上的卸料。卸料效果好、操作方便。 卸料螺釘：為保證裝配后卸料板的平行度，同一付模具 中各卸料螺釘?shù)拈L度L及孔深H都 須分別保持一致，分別不超過0.02mm。各尺寸的關系如下： 彈性元件：圓鋼絲圓柱螺旋壓縮彈簧在模具中被用于卸料、壓料、推件和壓邊等工作。是常用的普通彈簧。由于彈性好、制造簡便、價格便宜，各行各業(yè)中廣