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摘 要
首先簡(jiǎn)要的概述了沖壓模具在社會(huì)發(fā)展領(lǐng)域中的作用及其以后的發(fā)展方向，點(diǎn)明了模具設(shè)計(jì)的重要意義。然后依據(jù)工件圖進(jìn)行了工藝性分析，進(jìn)而確定了設(shè)計(jì)方案，計(jì)算出了模具工作部分的尺寸，設(shè)計(jì)出工作零部件；然后依據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇出各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)零部件，最后設(shè)計(jì)出了模具的總裝配圖。在設(shè)計(jì)中，最重要的就是設(shè)計(jì)方案的確定、坯料的計(jì)算和工作零部件的設(shè)計(jì)，這是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，這些設(shè)計(jì)的正確與否直接關(guān)系到設(shè)計(jì)成本的高低及設(shè)計(jì)的模具能否正常工作。
設(shè)計(jì)過程中，首先對(duì)凸緣拉深件的落料工序、拉深工序和凸緣的修整工序進(jìn)行了分析，并對(duì)與這些工序相關(guān)的模具在設(shè)計(jì)和制造中存在的若干關(guān)鍵性問題進(jìn)行了研究。所要解決的難題就是如何計(jì)算并防止出現(xiàn)拉深皺曲,拉深破裂,拉深凸耳等缺陷,使得沖壓成形達(dá)到我們所要求的質(zhì)量。然后用CAD制圖軟件畫出了十幾張零件圖，安插在設(shè)計(jì)說明書書中。最后畫出了凸緣拉深件落料拉深復(fù)合模的裝配圖一張。
關(guān)鍵字：拉深件、拉深、落料
目 錄
摘要
第1章 模具的現(xiàn)狀與發(fā)展 1
1.1模具的現(xiàn)狀 1
1.2 沖壓模具的發(fā)展重點(diǎn)與展望 2
第2章 凸緣拉深件工藝性分析 4
2.1沖壓件工藝性分析 4
2.1.1計(jì)算毛坯尺寸 5
2.1.2確定拉深次數(shù) 6
2.1.3確定半成品尺寸 7
2.1.4拉深工序圖 8
2.2沖壓工藝方案的確定 10
第3章 工藝設(shè)計(jì) 12
3.1計(jì)算壓邊力和拉深力 12
3.1.1計(jì)算壓邊力 12
3.1.2計(jì)算拉深力 12
3.1.3計(jì)算公稱壓力 14
3.2計(jì)算模具工作部分尺寸 14
3.2.1模具間隙 14
3.2.2拉深模圓角半徑 15
3.2.3凸凹模工作部分尺寸 15
3.3 確定凸模通氣孔 16
第4章 確定排樣、裁板方案 17
4.1確定條料寬度B 17
4.2確定步距A 17
4.3工件的面積S 17
4.4材料利用率 17
第5章 落料拉深模復(fù)合模的設(shè)計(jì) 18
5.1 落料拉深復(fù)合模工作部分的設(shè)計(jì) 18
5.1.1計(jì)算落料凸凹模刃口 18
5.1.2沖裁力的計(jì)算 19
5.1.3落料凹模的設(shè)計(jì) 20
5.1.4首次拉深凸模的設(shè)計(jì) 21
5.2導(dǎo)料板、導(dǎo)料銷： 22
5.3壓邊圈的設(shè)計(jì) 23
5.4凸凹模（落料凸模和拉深凹模）的設(shè)計(jì) 23
5.5模柄： 24
第6章 沖孔切邊模復(fù)合模的設(shè)計(jì) 25
6.1 沖孔切邊復(fù)合模工作部分的設(shè)計(jì) 25
6.1.1計(jì)算沖孔凸凹模刃口 25
6.1.2沖裁力的計(jì)算 26
6.2沖孔凸模設(shè)計(jì) 27
6.3沖孔凹模設(shè)計(jì) 27
6.4落料拉深復(fù)合模運(yùn)動(dòng)部分零件的設(shè)計(jì) 28
6.4.1模架與緊固零件的選取 28
6.4.2壓料裝置的選擇 29
6.4.3壓力機(jī)的選擇和校核 29
6.4.4落料拉深復(fù)合（首次拉深）模總裝圖 30
總結(jié)
致謝
參考文獻(xiàn)
第1章 模具的現(xiàn)狀與發(fā)展
1.1模具的現(xiàn)狀
根據(jù)考古發(fā)現(xiàn)，早在2000多年前，我國(guó)已有沖壓模具被用于制造銅器，證明了中國(guó)古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就在世界領(lǐng)先。1953年，長(zhǎng)春第一汽車制造廠在中國(guó)首次建立了沖模車間，該廠于1958年開始制造汽車覆蓋件模具。我國(guó)于20世紀(jì)60年代開始生產(chǎn)精沖模具。在走過了漫長(zhǎng)的發(fā)展道路之后，目前我國(guó)已形成了300多億元各類沖壓模具的生產(chǎn)能力。一、沖壓模具市場(chǎng)情況 我國(guó)沖壓模具無(wú)論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進(jìn)口。一些低檔次的簡(jiǎn)單沖模，已趨供過于求，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。
近年來(lái)，我國(guó)沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國(guó)內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra1.5μm的精沖模，大尺寸精沖模及中厚板精沖模國(guó)內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。 模具CAD/CAM技術(shù)狀況 我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學(xué)院和武漢733廠于1984年共同完成的精沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國(guó)第一個(gè)自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學(xué)院和北京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國(guó)自行開發(fā)的第一個(gè)沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中開始采用CAD/CAM技術(shù)。國(guó)家科委863計(jì)劃將東風(fēng)汽車公司作為CIMS應(yīng)用示范工廠，由華中理工大學(xué)作為技術(shù)依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋件模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進(jìn)了工作站和CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設(shè)計(jì)制造中實(shí)際應(yīng)用，取得了顯著效益。1997年一汽引進(jìn)了板料成型過程計(jì)算機(jī)模擬CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。 21世紀(jì)開始CAD/CAM技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)。其中部分骨干重點(diǎn)企業(yè)還具備各CAE能力。 模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識(shí)。
1.2 沖壓模具的發(fā)展重點(diǎn)與展望
發(fā)展重點(diǎn)的選取應(yīng)根據(jù)市場(chǎng)需求、發(fā)展趨勢(shì)和目前狀況來(lái)確定。可按產(chǎn)品重點(diǎn)、技術(shù)重點(diǎn)和其他重點(diǎn)分別敘述。
沖壓模具產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)。沖壓模具共有7小類，并有一些按其服務(wù)對(duì)象來(lái)稱呼的一些種類。目前急需發(fā)展的是汽車覆蓋件模具，多功能、多工位級(jí)進(jìn)模和精沖模。這些模具現(xiàn)在產(chǎn)需矛盾大，發(fā)展前景好。 汽車覆蓋件模具中發(fā)展重點(diǎn)是技術(shù)要求高的中高檔轎車大中型覆蓋件模具，尤其是外覆蓋件模具。高強(qiáng)度板和不等厚板的沖壓模具及大型多工位級(jí)進(jìn)模、連續(xù)模今后將會(huì)有較快的發(fā)展。多功能、多工位級(jí)進(jìn)模中發(fā)展重點(diǎn)是高精度、高效率和大型、高壽命的級(jí)進(jìn)模。精沖模中發(fā)展重點(diǎn)是厚板精沖模大型精沖模，并不斷提高其精度。
2、 沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)。模具技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)主要是朝信息化、高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展。因此從設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)說，發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用，并持續(xù)提高效率，特別是板材成型過程的計(jì)算機(jī)模擬分析技術(shù)。模具CAD、CAM技術(shù)應(yīng)向宜人化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，并提高模具CAD、CAM系統(tǒng)專用化程度。 為了提高CAD、CAE、CAM技術(shù)的應(yīng)用水平，建立完整的模具資料庫(kù)及開發(fā)專家系統(tǒng)和提高軟件的實(shí)用性十分重要。從加工技術(shù)來(lái)說，發(fā)展重點(diǎn)在于高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是發(fā)展高速銑削、高速研拋和高速電加工及快速制模技術(shù)。高精度加工目前主要是發(fā)展模具零件精度1μm以下和表面粗糙度Ra0.1μm的各種精密加工。提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度，搞好模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)供應(yīng)也是沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)之一。 為了提高沖壓模具的壽命，模具表面的各種強(qiáng)化超硬處理等技術(shù)也是發(fā)展重點(diǎn)。對(duì)于模具數(shù)字化制造、系統(tǒng)集成、逆向工程、快速原型/模具制造及計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)用技術(shù)等方面形成全方位解決方案，提供模具開發(fā)與工程服務(wù)，全面提高企業(yè)水平和模具質(zhì)量，這更是沖壓模具技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。
3、 其他發(fā)展重點(diǎn)及展望。其他發(fā)展重點(diǎn)及展望的內(nèi)涵十分豐富，這里只就管理、專業(yè)化與標(biāo)準(zhǔn)化及行業(yè)調(diào)整三個(gè)方面作一些分析。 企業(yè)管理是一個(gè)系統(tǒng)工程，是一門學(xué)問，是科學(xué)技術(shù)。與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家模具企業(yè)相比，在某種意義上說，我們的管理落后更甚于技術(shù)落后。因此改進(jìn)管理十分重要，且任務(wù)繁重，目前模具企業(yè)的管理有許多形式，各有其適應(yīng)對(duì)象，但搞好信息化建設(shè)，逐步實(shí)現(xiàn)信息化管理已成為發(fā)展方向，行業(yè)也對(duì)此有共識(shí)。 由于歷史和體制上的原因，我國(guó)模具專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化水平一直很低，其中沖壓模具的專業(yè)化比塑料模和壓鑄模更低。
第2章 凸緣拉深件工藝性分析
2.1沖壓件工藝性分析
拉深件名稱:凸緣拉深件
生產(chǎn)批量:大批量
材料:08AL
料厚:1mm
技術(shù)要求:工件要求平整,無(wú)拉深痕跡,未注公差I(lǐng)T14。
凸緣拉深件零件圖：
此工件為帶凸緣拉深件，要求零件尺寸標(biāo)注在外形，零件尺寸厚度不變。此工件的形狀滿足拉深件工藝要求，可用拉深工序加工。凸緣上帶有三個(gè)孔，采用沖孔工藝加工。
良好的拉深工藝性應(yīng)能滿足材料較省、工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。
拉深件的材料應(yīng)具有良好的塑性、低的屈強(qiáng)比、大的板厚方向性系數(shù)和小的板平面方向性。零件材料為08AL，厚度為1mm，且其剛度相對(duì)不高，易變形。
凸緣拉深件零件，要滿足d凸≥d+12t，而求外輪廓與直壁斷面最好形狀相似，否則，拉深困難，切邊 余量大。
2.1.1計(jì)算毛坯尺寸
1. 確定修邊余量
一般拉深件，在拉深成形后，工件口或凸緣周邊不齊，必須進(jìn)行修邊以達(dá)到工作的要求。因此，在按照工件圖樣計(jì)算毛坯尺寸時(shí)，必須加上修邊余量后再計(jì)算,查表1-1得:δ=2.2mm。
表1-1 有凸緣圓筒形拉深件的修邊余量δ
凸緣直徑dt
凸緣的相對(duì)直徑
1.5
>1.5～2
>2～2.5
>2.5
25
1.8
1.6
1.4
1.2
>20～50
2.5
2.0
1.8
1.6
>50～100
3.5
3.0
2.5
2.2
>100～150
4.3
3.6
3.0
2.5
>150～200
5.0
4.2
3.5
2.7
2. 毛坯直徑尺寸的計(jì)算
2.1.2確定拉深次數(shù)
1.毛坯厚度的計(jì)算
第一次拉深：
所以查表1—2可知要用壓邊圈拉深。
表1—2 采用壓邊圈的條件
拉深方法
第一次拉深
以后各次拉深
（t/D）/%
m
（t/D）/%
m
用壓邊圈
<1.5
<0.60
<1
<0.80
可用可不用
1.5~2.0
0.60
1~1.5
0.80
不用壓邊圈
>2.0
>0.60
>1.5
>0.80
2.總的拉深系數(shù)
有凸緣圓筒形件的拉深系數(shù)拉深，有凸緣圓筒形件拉深時(shí)，相當(dāng)無(wú)凸緣拉深過程的中間階段。這只需要比較工作實(shí)際所需的總拉深系數(shù)和h/d與凸緣件第一次拉深的極限拉深系數(shù)和極限拉深相對(duì)高度即可。
根據(jù)表1—3查出第一次拉深允許的拉深系數(shù)為0.53~0.55， 零件所需求的拉深系數(shù)：
m=d/D=33/103.76=0.318
m，
mmm=0.3150~100，取得：
Φ6.5mm
以后各拉深凸模的通氣孔直徑為：
凸模直徑<50，取得：
Φ5mm
通氣孔的開口高度h應(yīng)大于制件的高度H，一般?。?
h=H+（5~10）mm
計(jì)算得：
=47，=57，=65。
第4章 確定排樣、裁板方案
板材規(guī)格選用1×110×1500。由于坯料直徑Φ103.76mm不算太小，考慮到操作方便，采用單排。
4.1確定條料寬度B
查《模具設(shè)計(jì)與制造》表1-8，得搭邊值a=1.0mm，a1=0.8mm，則：
B=D+2a=103.76+2×1=105.76mm
4.2確定步距A
A=D+a1=103.76+0.8=104.56mm
4.3工件的面積S
S=πR2=3.14×51.88≈8451.4㎜
4.4材料利用率
=8451.4/(104.56105.76）100=76
式中 S——一個(gè)步距內(nèi)制件的實(shí)際面積，mm；
S——一個(gè)步距內(nèi)所需毛坯面積，mm；
A ——送料步距，mm；
B——條料寬度，mm。
排樣圖
第5章 落料拉深模復(fù)合模的設(shè)計(jì)
5.1 落料拉深復(fù)合模工作部分的設(shè)計(jì)
5.1.1計(jì)算落料凸凹模刃口
落料Φ103.7的凸、凹模刃口尺寸得計(jì)算。由于落料件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求不高（公差等級(jí)取IT14級(jí)，則其尺寸為Φ103.7），所以采用分別制造的方法制作凸、凹模。凸、凹模刃口尺寸計(jì)算公式如下:
凹模尺寸：
D=（D-xΔ）
凸模尺寸：
D=（D-Z）
式中 D，D——落料凸模和凹模的基本尺寸，mm；
D ——落料件最大極限尺寸，mm；
Δ ——沖裁件的公差，mm；
X ——磨損系數(shù)，查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》一書中表1-21選?。?
——凸凹模的制造偏差，按沖裁件的1/3~1/4選取，或可查《沖
壓工藝與模具設(shè)計(jì)》一書中表1-22選取。
.
查表得：
Δ=0.87mm，x=0.5mm，=0.035，=0.025，
=0.1mm，=0.14mm
代入公式得：
D=（103.7-0.50.87）=103.3
D=（103.3-0.1）=103.2
校核：
0.035mm+0.025mm=0.06mm<0.04mm（滿足間隙公差條件）
5.1.2沖裁力的計(jì)算
沖裁力是沖裁過程中凸模對(duì)板料施加的壓力，它是隨凸模進(jìn)入材料的深度（凸模行程）而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之一。
用普通平刃口模具沖裁時(shí)，其沖裁力F一般按下式計(jì)算：
F=KLt
式中 F—沖裁力（kN）
L—沖裁周邊長(zhǎng)度（mm）
t—材料厚度（mm）
—材料抗剪強(qiáng)度(MPa)
K—系數(shù)，一般取1.3。
在一般情況下材料的抗拉強(qiáng)度σb1.3，為計(jì)算方便可按下式估算沖裁力:
F = 1.3Lt= Lt （=215~410）
計(jì)算得：
F=1.3325.61410=173.5kN
卸料力： (查表1-13，=0.025~0.06）
=0.06173.5=10.4kN
推件力： =nF （查表1-13，=0.055，n=h/t=1）
=10.055173.5=9.5kN
該落料沖孔復(fù)合模采用正裝結(jié)構(gòu)及彈壓卸料和下出料（沖孔廢料）方式，則總沖壓力:
=++
=173.5+10.4+9.5=193.4kN
從滿足沖壓工藝力的要求看，可選用200kN開式壓力機(jī)。
5.1.3落料凹模的設(shè)計(jì)
在落料凹模內(nèi)，由于要設(shè)置推薦塊，所以凹模刃口應(yīng)采用直通形刃口，由于凹模簡(jiǎn)單，同時(shí)為了降低凹模加工難度和凹模結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，得到較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，凹模采用整體式。
查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》一書表1-25，得：
h ≥ 5mm，取得刃口高度h=6mm。
凹模外形尺寸計(jì)算公式如下：
凹模厚度：
H=Kb（15mm）
凹模壁厚：
C=（1.5~2）H（30~40mm）
式中： b——沖裁件的最大外形尺寸；
K——凹模厚度系數(shù)，考慮板料厚度的影響。
查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》一書表1-26，得：
K=（0.15~0.2），取0.2.
代入計(jì)算得：
H=0.2103.7=20.7mm
C=1.5H=1.520.7=31.1mm
取凹模厚度H=25mm，凹模壁厚C=35mm
凹模寬度：
B=b+2C=103.7+235=173.7mm，取175mm.
凹模長(zhǎng)度與寬度相等。
取：
L=175mm B=175mm
落料凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖下所示，材料選用CrWMn,熱處理硬度為60～64HRC。
圖 落料凹模
5.1.4首次拉深凸模的設(shè)計(jì)
拉深凸模的工作部分尺寸已經(jīng)在前面計(jì)算部分（凸、凹模工作部分尺寸）計(jì)算過，此處根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定其結(jié)構(gòu)尺寸，為便于凸模的加工，凸模采用直通式，材料選用Cr12MoV,熱處理硬度為58～62HRC
圖 首次拉深凸模
5.2導(dǎo)料板、導(dǎo)料銷：
1.對(duì)條料或卷料的側(cè)邊進(jìn)行導(dǎo)向，以保征其正確的送料進(jìn)方向的板件或銷。條料靠著導(dǎo)料板或?qū)Я箱N的一側(cè)導(dǎo)向送進(jìn)，以免送偏， 導(dǎo)料銷一般用兩個(gè)，多用于單工序模和復(fù)合模。
因?yàn)槭菑挠蚁蜃笏土?，與條料相靠的導(dǎo)料板或?qū)Я箱N裝在后側(cè)。
導(dǎo)料板通常選用Q233或Q235鋼制造，導(dǎo)向面及上、下表面的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到1.6～0.8μm。
導(dǎo)料板選用整體式，導(dǎo)料板之間的寬度應(yīng)等于條料的最大寬度加上一間隙值。因無(wú)側(cè)壓裝置，間隙取0.5～1.5mm。導(dǎo)料板的厚度H＝8mm(t＝1mm)。
2.擋料銷：
該單工序模具只需要一個(gè)固定擋料銷。選用圓柱頭固定擋料銷，此擋料銷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，當(dāng)固定部分和工作部分的直經(jīng)差別較大時(shí)，不致于削弱凹模的強(qiáng)度。裝在凹模上。
5.3壓邊圈的設(shè)計(jì)
該模具中，凸凹模首先將落料件推入落料凹模，設(shè)置在落料凹模內(nèi)的壓邊圈在氣壓的作用下對(duì)落料件施壓，起到壓料作用，防止拉深毛坯進(jìn)行拉深時(shí)起皺。推件塊的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)如圖示。推件塊采用45鋼，熱處理硬度為43～48HRC。
圖 壓邊圈
5.4凸凹模（落料凸模和拉深凹模）的設(shè)計(jì)
本模具為落料拉深復(fù)合，除了落料凹模和拉深凸模外，還有一個(gè)落料凸模和拉深凹模組成的凸凹模。根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要，凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖所示。凸凹模安裝時(shí)應(yīng)保證凸凹模的軸線與模柄軸線重合。
凸凹模的強(qiáng)度校核：查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》一書表1-27得凸凹模的最小壁厚為2.7mm，而實(shí)際最小壁厚為7.35mm，故強(qiáng)度滿足要求。凸凹模的外形采用分別制造法得到，內(nèi)孔刃口尺寸由沖孔凸模的實(shí)際尺寸進(jìn)行配做，保證雙面合理間隙值在Zmin=0.246～Zmax=0.360之間。凸凹模材料為Cr12MoV,熱處理硬度為62～64HRC。
圖4-6 凸凹模
5.5模柄：
使模具的中心線與壓力機(jī)的中心線重合，并把上模固定在壓力機(jī)滑塊的連接零件上。
選擇凸緣模柄，用3～4個(gè)螺釘固定在上模座的窩孔內(nèi)，模柄的凸緣與上模座的窩孔采用H7/js6過渡配合。
模柄直徑可取與模柄孔相等，采用間隙配合H11/d11，模柄長(zhǎng)度應(yīng)小于模柄孔深度5～10mm。
模柄通常采用Q235或Q275鋼制造，其支撐面應(yīng)垂直于模柄的軸線（垂直度不應(yīng)超過0.02∶100）。壓入式模柄配合面的粗糙度應(yīng)達(dá)到1.6～0.8μm，模柄壓入上模座后，應(yīng)將底面磨平。
第6章 沖孔切邊模復(fù)合模的設(shè)計(jì)
6.1 沖孔切邊復(fù)合模工作部分的設(shè)計(jì)
6.1.1計(jì)算沖孔凸凹模刃口
沖孔的凸、凹模刃口尺寸得計(jì)算。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求不高（公差等級(jí)取IT14級(jí)，則其尺寸為Φ5），所以采用分別制造的方法制作凸、凹模。凸、凹模刃口尺寸計(jì)算公式如下:
凸模尺寸：
d=（dxΔ）
凹模尺寸：
d=（dZ）
式中 d，d——沖孔凸模和凹模的基本尺寸，mm；
d ——沖孔件最小極限尺寸，mm；
Δ ——沖裁件的公差，mm；
X ——磨損系數(shù)，查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》一書中表1-21選?。?
——凸凹模的制造偏差，按沖裁件的1/3~1/4選取，或可查《沖
壓工藝與模具設(shè)計(jì)》一書中表1-22選取。
.
查表得：
Δ=0.87mm，x=0.5mm，=0.02，=0.02，
=0.1mm，=0.14mm
代入公式得：
d=（5+0.50.87）=5.4
D=（5.4+0.1）=5.5
校核：
0.02mm+0.02mm=0.04mm=0.04mm
（滿足間隙公差條件）
6.1.2沖裁力的計(jì)算
沖裁力是沖裁過程中凸模對(duì)板料施加的壓力，它是隨凸模進(jìn)入材料的深度（凸模行程）而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之一。
用普通平刃口模具沖裁時(shí)，其沖裁力F一般按下式計(jì)算：
F=KLt
式中 F—沖裁力（kN）
L—沖裁周邊長(zhǎng)度（mm）
t—材料厚度（mm）
—材料抗剪強(qiáng)度(MPa)
K—系數(shù)，一般取1.3。
在一般情況下材料的抗拉強(qiáng)度σb1.3，為計(jì)算方便可按下式估算沖裁力:
F = 1.3Lt= Lt （=215~410）
計(jì)算得：
F=1.315.71410=8.4kN
卸料力： (查表1-13，=0.025~0.06）
=0.068.4=0.5kN
推件力： =nF （查表1-13，=0.055，n=h/t=1）
=10.0558.4=0.5kN
該落料沖孔復(fù)合模采用正裝結(jié)構(gòu)及彈壓卸料和下出料（沖孔廢料）方式，則總沖壓力:
=++
=8.4+0.5+0.5=9.4kN
從滿足沖壓工藝力的要求看，可選用160kN開式壓力機(jī)。
6.2沖孔凸模設(shè)計(jì)
因?yàn)樗鶝_的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模，所以沖孔凸模采用臺(tái)階式，一方面使加工更簡(jiǎn)單，另一方面又便于裝配與更換。拉深凸模的工作部分尺寸已經(jīng)在前面計(jì)算部分（凸、凹模工作部分尺寸）計(jì)算過，此處根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定其結(jié)構(gòu)尺寸，為便于凸模的加工，凸模采用直通式，材料選用Cr12MoV,熱處理硬度為58～62HRC。
圖 沖孔凸模
6.3沖孔凹模設(shè)計(jì)
沖孔凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖下所示，材料選用CrWMn,熱處理硬度為60～64HRC。
圖 沖孔凹模
6.4 落料拉深復(fù)合模運(yùn)動(dòng)部分零件的設(shè)計(jì)
6.4.1模架與緊固零件的選取
由于該模具的沖壓行程較大，經(jīng)考究知選用行程較大、導(dǎo)向精度高的滾動(dòng)導(dǎo)向模架，經(jīng)查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》一書表22.4-9，選用中間導(dǎo)柱模架，其標(biāo)記為：250x200x230 0ⅠGB/T2852.2。最小閉合高度為230mm，最大行程為120mm。
1. 模架各零件標(biāo)記
上模座 250mmx 200mmx 50mm GB/T 2856.3
下模座 250mmx 200mmx 60mm GB/T 2856.4
導(dǎo)柱 32mm x 215mm GB/T 2861.3
35mm x 215mm GB/T 2861.3
導(dǎo)套 32mm x 150mm x 48mm GB/T 2861.8
35mm x 150mm x 48mm GB/T 2861.8
保持圈 32mm x 39.5mm x 84mm GB/T 2861.10
35mm x 42.5mm x 84mm GB/T 2861.10
彈簧 2mm x 37mm x 87mm
2mm x 40mm x 88mm
壓板 16mm x 20mm
螺釘 M6 x 16mm
2. 模具最小閉合高度為：
H=h+h+t+h+h
=50+61+2+80+60=253mm
在模具的閉合高度范圍內(nèi)。
3. 緊固件的選擇
該模具采用內(nèi)六角螺釘和銷釘緊固，具體選用標(biāo)準(zhǔn)件如下：
內(nèi)六角螺釘：M10330GB/T 70—1985
M10360 GB/T 70—1985
M10 x 45 GB/T 70—1985
M10 x 70 GB/T 70—1985
6.4.2壓料裝置的選擇
彈性壓料裝置通常有三種結(jié)構(gòu)形式：橡皮壓邊裝置；彈簧壓邊裝置；氣墊式壓料裝置。隨著拉深深度的增加，需要壓邊的凸緣部分不斷減少，故需要的壓邊力也減小，由三種壓邊裝置的壓邊力的變化曲線知，橡皮和氣墊式的壓邊力恰好與需要的壓邊力相反，隨著拉深深度的增加，其壓邊力亦增加，這種情況會(huì)使拉深力增大，從而導(dǎo)致零件斷裂，因此橡皮和氣墊式結(jié)構(gòu)通常由于淺拉深。彈簧壓邊裝置的壓邊效果較好，壓邊力基本不隨工作行程而變化。因此，為保證拉深件的拉深質(zhì)量，該模具選用彈簧壓邊裝置。
6.4.3壓力機(jī)的選擇和校核
1. 壓力機(jī)的選擇
由4.1.3知，首次拉深所要求的公稱壓力F=139.3KN，由4.1.3知，落料力和推件力F=83.6KN，由于落料和拉深分別進(jìn)行，因此取F=912KN。
為了保證沖壓力的足夠，一般沖裁時(shí)壓力機(jī)噸位應(yīng)比計(jì)算的沖壓力大30％左右，即：F=912x1.3=1185.6kN，根據(jù)模具的外形尺寸和公稱壓力，最終選取壓力機(jī)型號(hào)為J21-160的開式固定臺(tái)壓力機(jī)。
其主要技術(shù)參數(shù)為：
公稱壓力：1600KN 滑塊行程：160mm
最大裝模高度：400mm 連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度：200mm
工作臺(tái)尺寸：710 mm x 710 mm（前后 x左右）
模柄孔尺寸：Ф70mm x 80mm（直徑 x 深度）
2．壓力機(jī)的校核
滑塊行程長(zhǎng)度的校核：滑塊行程長(zhǎng)度應(yīng)保證毛坯能順利地放入模具和沖壓件能順利的從模具中取出，特別是成形拉深件和彎曲件，應(yīng)使滑塊行程長(zhǎng)度大于制件高的2.5～3.0倍。首次拉深件深36mm，滑塊行程160mm,大于拉深件高的三倍，因此滑塊行程長(zhǎng)度滿足要求。
閉合高度的校核：該模具設(shè)計(jì)的最小閉合高度為253mm，凸凹模剛好接觸到板料時(shí)的閉合高度，模具閉合高度為292mm。模具的閉合高度應(yīng)介
于壓力機(jī)的最大和最小閉合高度之間，并考慮留有適當(dāng)?shù)挠嗔俊?
計(jì)算公式如下：H-H+10≤H≤H- H-5
式中 H——模具閉合高度
H——壓力機(jī)的最大閉合高度
M——連桿調(diào)節(jié)量
計(jì)算得：（400-200+10）mm≤253mm～292mm≤(400-5)mm
即： 210≤253mm～292mm≤395mm
因此，壓力機(jī)裝模高度滿足要求。
6.4.4落料拉深復(fù)合（首次拉深）?？傃b圖
如圖4-11所示為落料拉深復(fù)合模。上模部分裝有凸凹模5（落料凸模與拉深凹模），下模部分裝有落料凹模11與拉深凸模10。為保證沖壓時(shí)先落料后拉深，拉深凸模10上端面低于落料凹模11的刃口高度。件13為彈性壓邊圈，壓邊裝置安裝在下模座上。
圖4-11 首次拉深裝配圖
結(jié) 論
本課題研究的是關(guān)于凸緣拉深件的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)，零件材料為08鋼，厚度為1mm，且其剛度相對(duì)不高，易變形。
通過對(duì)零件的整體分析，制造此零件需要多次拉深沖壓。因而本課題所要解決的難題就是如何計(jì)算并防止出現(xiàn)拉深皺曲,拉深破裂,拉深凸耳等缺陷,使得沖壓成形達(dá)到我們所要求的質(zhì)量。拉深凸緣皺曲可以通過加裝壓邊圈并提高壓邊力解決，最終問題依然轉(zhuǎn)化為危險(xiǎn)斷面的失穩(wěn)破裂。解決此問題的基本思路是降低拉深力或提高危險(xiǎn)斷面臨界失穩(wěn)載荷。常用的辦法是采用多次拉深工藝，減小各次的拉深變形程度，使各次拉深力均小于臨界失穩(wěn)載荷。凸耳需通過修邊工序去除，既浪費(fèi)材料又增加工序。板料面內(nèi)各向異性是板料軋制造成的變形織構(gòu)和纖維組織所致，前者不能通過再結(jié)晶退火消除，故凸耳也不能通過再結(jié)晶退火消除。消除板料面內(nèi)各向異性的最有效的方法是擬定適用于深拉深板料的最合理軋制過程，如以各種方向交替軋制，可以獲得板料面內(nèi)力學(xué)性能均勻的板料。
致 謝
首先，非常感謝劉中華老師在這次設(shè)計(jì)過程中給予我的悉心的指導(dǎo)與幫助。
從接受課題到現(xiàn)在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，我得到了劉中華老師精心的指導(dǎo)和無(wú)微的幫助，尤其是在課題設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作和設(shè)計(jì)的過程中，導(dǎo)師提出了許許多多寶貴的設(shè)計(jì)意見，在最后的論證修改過程中劉老師還在百忙之中，抽出時(shí)間為我們提供了必要的指導(dǎo)和幫助。老師他淵博的學(xué)術(shù)知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、勤勉的工作作風(fēng)、敏銳的思路和實(shí)事求是的工作作風(fēng)，對(duì)我的嚴(yán)格要求使我受益匪淺、享用終生。在此，對(duì)劉老師表示我最真誠(chéng)的尊敬和最誠(chéng)摯的感謝。
由于我的學(xué)識(shí)水平、時(shí)間和精力有限，文中肯定有許多不盡人意和不完善之處，我將在以后的工作、學(xué)習(xí)中不斷以思考和完善其次，要向給予此次畢業(yè)設(shè)計(jì)幫助的老師們，以及同學(xué)們以誠(chéng)摯的謝意，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，他們也給我很多幫助和無(wú)私的關(guān)懷，更重要的是為我提供了不少的資料，在此感謝他們。
總之，我的設(shè)計(jì)是老師和同學(xué)共同完成的結(jié)果，在設(shè)計(jì)的這些日子里，我們合作的非常愉快，教會(huì)了我許多道理，是我人生的一筆財(cái)富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示感謝！
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