后蓋沖壓模設(shè)計

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(論文)題 目 后蓋沖壓模設(shè)計系 別機械工程系專業(yè)班級機械工程及自動化專業(yè)09k5班學生姓名宗媛指導教師劉華新二一三年六月后蓋沖壓模設(shè)計摘 要沖壓加工技術(shù)始于18世紀末至19世紀中期，因為產(chǎn)業(yè)革命促成了動力制造技術(shù)的發(fā)展，以機械化方式來加工金屬板就逐漸成為主流。隨著技術(shù)的不斷進步，以及大量生產(chǎn)的需要，沖壓加工技術(shù)不斷的再改進，其發(fā)展進步遠比往昔更為迅速驚人。本文的主要內(nèi)容是構(gòu)建一個后蓋沖壓模具的工藝過程。通過對沖壓模具技術(shù)的了解、應(yīng)用，對沖壓件結(jié)構(gòu)形狀、批量大小和精度要求、進行必要的工藝分析及計算。主要包括對沖壓件的工藝分析，確定沖壓件生產(chǎn)的工藝方案，確定模具類型及結(jié)構(gòu)形式，選擇

2、沖壓設(shè)備，繪制模具裝配圖和零件圖等。通過查文獻資料學會合理地選擇模具結(jié)構(gòu)，正確地確定模具工作零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸及其技術(shù)要求，使設(shè)計的模具制造工藝性良好，價格便宜,充分利用沖壓成型的特點，設(shè)計制造出能優(yōu)質(zhì)、安全、高效生產(chǎn)地，使用壽命長地模具，盡量減少后續(xù)加工。關(guān)鍵詞：沖壓技術(shù)；沖壓模具；工藝分析；高效生產(chǎn)design of stamping die for coverabstractstamping technology began in the 18th century to the mid-19th century. since the industrial revolution led

3、to the development of dynamic manufacturing technology, forming a metal plate in the mechanization way has become main stream. as technology continues to progress, as well as the needs of volume production, the re-stamping technology continues to improve, its development and progress is much more ra

4、pidly than the past. the main contents of this paper is to build a cover stamping die process. by understanding stamping technology, applications, structural shapes for stamping, batch size and accuracy requirements, the necessary process analysis and calculation. mainly including stamping process a

5、nalysis, determining the production process stamping program, determining the type of mold and structural forms, selecting stamping equipment, drawing mold assembly drawing and parts diagrams and so on. learn to choose the mold structure rationally by checking literature, and determine the shape, si

6、ze and technical requirements of the working parts of the mold correctly. to make the designed mold manufacturing process well and the price being cheap. making full use of the characteristics of metal forming to design and manufacture the production of good quality, safely and efficiently, using th

7、e long life mold and try to minimize subsequent processing.key words: stamping technology; stamping die; process analysis; efficient production目 錄摘 要iabstractii1 緒 論11.1 沖壓模具的概念11.2 沖壓模具的分類11.3 模具的未來發(fā)展趨勢21.4 我國沖壓模具的發(fā)展情況和存在問題31.5 本設(shè)計的任務(wù)42 沖壓件工藝性分析52.1 沖壓材料的基本要求52.2 沖壓件精度分析及確定52.3 沖壓件的結(jié)構(gòu)分析62.4 確定工藝方案6

8、2.4.1 計算毛坯尺寸62.4.2 落料工序73 工藝設(shè)計計算83.1 確定排樣裁板方案以及材料利用率的計算83.1.1 確定排樣方式83.1.2 確定搭邊值83.1.3 材料的利用率83.2 沖壓力計算103.2.1 落料103.2.2 外緣拉深103.2.3 內(nèi)緣拉深103.2.4 預制孔113.3 工作零件刃口尺寸的計算113.3.1 落料113.3.2 外緣拉深123.3.3 內(nèi)緣拉深134 沖壓設(shè)備及模具結(jié)構(gòu)的選擇164.1 設(shè)備類型的選擇164.2 壓力機噸位計算及滑塊行程174.3 裝模高度174.4 壓力機功率的計算184.4.1 計算壓力機的有效功184.4.2 每道沖壓工

9、序有效沖壓功184.4.3 彈頂裝置的壓縮功194.4.4 總沖壓沖214.5 模具的結(jié)構(gòu)選擇215 主要零部件的設(shè)計225.1 工作零件225.1.1 落料凹模尺寸225.1.2 落料拉深凸凹模235.1.3 拉深凸凹模（外緣拉深凸模，內(nèi)緣拉深凹模）245.1.4 拉深、沖裁凸凹模（外緣拉深凸模，內(nèi)孔沖裁模）245.1.5 沖孔凸模255.2 固定零件255.3 卸料零件255.4 定位零件265.5 模架及其部件265.6 模具閉合高度校核265.7 模具安裝尺寸校核26結(jié) 論28參考文獻29致 謝301 緒 論1.1 沖壓模具的概念沖壓是在室溫下，利用壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)

10、生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常在常溫下對材料進行冷變形加工，主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，屬于材料成型工程術(shù)。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中非常重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。1.2 沖壓模具的分類沖壓模具的形式很多種，沖模也根據(jù)工作的性質(zhì)，模具的構(gòu)造

11、，模具的材料三方面來分類。根據(jù)工序組合程度分類，可分為單工序模，復合模，級進模（連續(xù)模），傳遞模。1）單工序模：在壓力機的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。2）復合模：只有一個工位，在壓力機的一次行程中，在同一工位上同事完成兩道或兩道上沖壓工序的模具。3）級進模（連續(xù)模）在毛坯的送進方向上，具有兩個或者更多的工位，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的沖壓工序的模具。4）傳遞模：綜合了單工序模和級進模的特點，利用機械手傳遞系統(tǒng)，實現(xiàn)產(chǎn)品的模內(nèi)快速傳遞，可以大大提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，減低茶農(nóng)的生產(chǎn)成本，節(jié)約材料成本，并且質(zhì)量可靠穩(wěn)定。根據(jù)工藝性分類，可分為沖裁模，彎曲模，

12、拉伸模，成形模，鉚合模。1）沖裁模：沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。2）彎曲模：使板料毛坯或其他坯料沿著直線（或彎曲線）產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定的角度和形狀的工件的模具。3）拉伸模：是把板料毛坯制成開口空心件或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。4）成形模：是將毛坯或半成品工件按圖凸、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。5）鉚合模：是借用外力使參與的零件按照一定的順序和方式連接或搭接在一起。根據(jù)產(chǎn)品的加工方法分類，可分為沖裁模具，彎曲模具，抽制模具，壓縮模具。1）沖裁模具：是以剪切作用完成工作的。2）彎曲模具：是將平整的毛坯彎曲成一個角度的形狀。3）抽制模具

13、：抽制模具是將平面毛坯制成有底無縫的容器。4）壓縮模具：是利用強大的壓力，使金屬毛坯流動變形，成為所需要的形狀。1.3 模具的未來發(fā)展趨勢據(jù)相關(guān)專業(yè)人士分析，未來十年，中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向?qū)⒅饕性谝韵戮艂€方面。1）cae/cad/cam技術(shù)在模具設(shè)計制造中的廣泛應(yīng)用實踐證明，模具cae/cad/cam技術(shù)是當代最合理的模具生產(chǎn)方式，既可用于建模、為數(shù)控加工提供nc程序，也可針對不同的模具類型，以相應(yīng)的基礎(chǔ)理論，通過數(shù)值模擬方法達到預測產(chǎn)品成型過程的目的，改善模具結(jié)構(gòu)。從cae/cad/cam一體化的角度分析，其發(fā)展趨勢是三維化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化，其中心思想是讓用戶在統(tǒng)一的

14、環(huán)境中實現(xiàn)cae/cad/cam協(xié)同作業(yè)，以便充分發(fā)揮各單元的優(yōu)勢和功效。因此，應(yīng)大力進行msc、ansys等高端輔助設(shè)計制造軟件的培訓、推廣和應(yīng)用。2）模具結(jié)構(gòu)日趨精密、復雜、大型及壽命日益提高隨著零件微型化和模具結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求（如多工位級進模工位數(shù)的增加，其步距精度的提高），模具精度由原來的5m 提高到了23m，今后有些模具加工精度公差更是要求在1m以下，這些必然會促進超精密加工的發(fā)展。3）快速經(jīng)濟制模技術(shù)的推廣應(yīng)用快速模具制造及快速成型技術(shù)（rp）是在近兩年內(nèi)迅速發(fā)展起來的，并向著更快捷、高精度的方向發(fā)展。新技術(shù)包括：表面現(xiàn)象成型技術(shù)、快速原型制造技術(shù)（rpm）、冷擠壓及超塑成形制模技術(shù)

15、、澆鑄成形制模技術(shù)、kevron鋼帶沖裁落料制模技術(shù)、無模多點成形技術(shù)及模具毛坯快速制造技術(shù)。4）提高模具標準化水平和模具標準件的使用率模具標準化及模具標準件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，還能降低模具制造成本和提高模具的質(zhì)量。模具標準件應(yīng)進一步增加品種、規(guī)格、發(fā)展和完善銷售網(wǎng)絡(luò)，保證供貨速度，為客戶提供精度高、交貨期短、使用壽命長、生產(chǎn)工藝性好、價格低的優(yōu)質(zhì)模具標準件。5）熱流道技術(shù)在塑料模具中的推廣應(yīng)用采用新型熱流道技術(shù)是塑料模設(shè)計制造中的一大變革，可顯著提高模具制造的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)約能源和節(jié)省制作的原材料，氣體輔助注射成型也是塑料成型的一種新工藝，它具有制品翹曲變形少、注射

16、壓力低、表面好、壁厚差異較大、易于成型等優(yōu)點，可在保證產(chǎn)品質(zhì)量前提下，大幅度降低成本。6）開發(fā)優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù)模具材料是模具工業(yè)的基礎(chǔ)，目前，國外模具材料系列日趨完善與細化，系列化程度已越來越高。中國是世界第一產(chǎn)鋼大國，國內(nèi)開發(fā)的高級優(yōu)質(zhì)模具鋼品種很多，已納入國標的如：7cr7mo2v2si（ld），6cr4w3mo2vnb（65nb），7cr-simnmov（ch-1）等。模具表面處理技術(shù)對模具的制造精度、模具的工作壽命、模具的強度、模具的制造成本等有著直接的影響。稀土表面工程技術(shù)和納米表面工程技術(shù)的出現(xiàn)進一步推動模具制造的表面工程技術(shù)的發(fā)展。另外，輝光離子氮化技術(shù)、激光強化

17、及電鍍（刷鍍）防腐強化等技術(shù)也日益受到重視。7）開發(fā)成型新工藝和模具，培養(yǎng)新理念和新模式隨著先進制造技術(shù)的不斷發(fā)展和模具行業(yè)整體水平的提高，在模具行業(yè)出現(xiàn)了一些新的生產(chǎn)、設(shè)計、管理模式與理念。主要有：適應(yīng)模具單件生產(chǎn)特點的柔性制造技術(shù)；創(chuàng)造最佳管理和效益的團隊精神，精益生產(chǎn)；提高快速應(yīng)變能力的并行工程、網(wǎng)絡(luò)制造等新的生產(chǎn)理念、虛擬制造及全球敏捷制造；廣泛采用標準件的分工協(xié)作生產(chǎn)模式；適應(yīng)環(huán)保要求的綠色設(shè)計與制造和可持續(xù)發(fā)展等。8）研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程隨著三坐標測量機、激光跟蹤儀、便攜式掃描儀等先進測量儀器的應(yīng)用，現(xiàn)代檢測技術(shù)正向高速度、高適應(yīng)性、高精度、自動化、數(shù)字化方向發(fā)展

18、，并且不斷融入模具產(chǎn)品逆向工程設(shè)計中，進一步推動模具制造產(chǎn)品快速制造的響應(yīng)能力。逆向工程（re）又稱反向工程或反求工程，是相對于傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計流程即正向工程（fe）而提出的。其基本思想是：通過對實物或零件進行掃描測量以及各種先進的數(shù)據(jù)處理手段獲得產(chǎn)品的幾何信息，然后充分利用cad/cam 技術(shù)準確、快速地建立產(chǎn)品的數(shù)學幾何模型，進行數(shù)據(jù)重構(gòu)設(shè)計，最后經(jīng)過適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計、工程分析和cam 編程，就可以加工出產(chǎn)品模具。9）高速銑削在模具加工中的推廣應(yīng)用高速銑削具有工件溫升低、加工效率高、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質(zhì)量好及可加工硬材料等許多優(yōu)點，是高精度型腔模具的重要加工手段。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，

19、促進了模具加工的發(fā)展，特別給家電、汽車行業(yè)中大型腔模具制造方面注入了新的活力。1.4 我國沖壓模具的發(fā)展情況和存在問題目前，中國模具行業(yè)的生產(chǎn)廠點有3萬余家，從業(yè)人員超過百萬。近10多年來，模具行業(yè)的年均增長率超過15，2006年的模具進口量和出口量分別為20.47億美元和10.41億美元。模具技術(shù)涉及新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備、新材料的開發(fā)與推廣應(yīng)用，是一門技術(shù)綜合性強的精密基礎(chǔ)工藝裝備技術(shù)，是材料、冶金、計量、理化、潤滑與摩擦，機電一體化。計算機等多門學科以及鍛、鑄、機加工、熱處理、檢測等諸多工種共同打造的系統(tǒng)工程。近幾年，隨著國際交往的日益增多和外資在中國模具行業(yè)的投入日漸增加，中國模具已經(jīng)

20、與世界模具密不可分，中國模具在世界模具中的地位和影響越來越重要。我國壓鑄模與國外工業(yè)發(fā)達國家相比尚有以下差距：1）模具使用可靠性不穩(wěn)定，易龜裂，破裂，故障率高，壽命不如進口模具。2）高速銑、cae技術(shù)、石墨電檢加工中心應(yīng)用不普及。3）國產(chǎn)材料，特別是耐熱鋼仍依賴于進口，折射出國產(chǎn)材料與國外還存在著一定距離。1.5 本設(shè)計的任務(wù)本次設(shè)計需要通過運用所學過的理論知識和設(shè)計實踐知識，自己查閱與模具相關(guān)的書籍雜志等資料收集、整理、篩選自己所設(shè)計中所需要的參數(shù)，公差等級及一些相關(guān)公式，解決以下問題：1）了解沖壓模具技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及一般設(shè)計方法。2）對給定后蓋進行工藝性分析，確定合適的沖壓工藝方案。3）進

21、行工藝設(shè)計計算，確定沖壓設(shè)備。4）繪制后蓋沖壓模的裝配圖及重要零件的零件圖。2 沖壓件工藝性分析2.1 沖壓材料的基本要求沖壓成型性能：對于成型工序，為了利于沖壓變形和工件質(zhì)量的提高，材料應(yīng)該具備良好的沖壓成型性能，應(yīng)具有良好的抗破裂性能，良好的定形性（形狀凍結(jié)性）和貼模性。對于分離工序，要求材料具有一定的塑性。表面質(zhì)量：材料表面應(yīng)該平整、光潔、無損傷和缺陷。表面質(zhì)量好的材料，沖壓的時候不容易擦傷模具，不容易破裂，工件的表面質(zhì)量也好。材料厚度公差：材料的厚度公共差必須符合國家標準。因為一定的模具間隙適用一定厚度的材料，材料的厚度公差太大，不僅會影響工件的質(zhì)量，還會導致廢品的出現(xiàn)。在校正彎曲、整

22、形等工序中，也有可能因為厚度方向的公差過大引起模具或壓力機的損壞。2.2 沖壓件精度分析及確定 零件的形狀及尺寸如圖下2-1所示，公差未給出，該零件的內(nèi)外形狀均為圓形。圖2-1 工件根據(jù)下表得出該零件的精度等級為it11級。表2-1沖裁件內(nèi)外形所能達到的經(jīng)濟公差等級材料厚度/mm公稱尺寸/mm033661010181850001it12it13it1112it14it12it13it1123it14it12it1335it14it12it13查公差等級表確定各尺寸的公差值，70對應(yīng)的公差為+0.19mm，100對應(yīng)的公差為+0.22mm。2.3 沖壓件的結(jié)構(gòu)分析此零件材料為q195，材料厚度為

23、1.2mm。零件為軸對稱旋轉(zhuǎn)體，沖裁性能較好；h/d較小，拉伸工藝性較好；為了節(jié)省材料，提高生產(chǎn)效率，最好采用沖孔翻邊工序。因此，初步分析該零件的基本沖壓工序有：落料、拉伸、沖孔、翻邊。q195是一種碳素結(jié)構(gòu)鋼，價格比較便宜，屈服強度為195mpa,比q235(普通碳素結(jié)構(gòu)鋼又稱a3板）強度低。2.4 確定工藝方案2.4.1 計算毛坯尺寸拉伸后的沖壓件如圖2-2。圖2-2 工件展開前毛坯尺寸外緣拉伸屬于無凸緣筒不變薄拉深，該零件外形簡單，尺寸精度及沖裁斷面的質(zhì)量要求都不高，拉深件中未標注尺寸的極限偏差按gb/t15055-2007未注公差成形件線性尺寸的極限偏差選取，見未注公差成形件線性尺寸的

24、極限偏差的附錄a-5。具體的公差等級選擇級別一般是由企業(yè)標準確定。拉伸件的制造精度不宜要過太高。一般的精度要求在it11以下。圖2-2所示的零件壁部的圓角半徑為r3，大于零件的厚度t(t=1.2),符合拉伸加工工藝的要求。毛坯展開尺寸根據(jù)毛坯的面積等于拉伸件的面積原則來確定。由于材料的各向異性和拉深時金屬的流動條件差異，為了保證零件尺寸，必須保留修邊余量，在計算毛坯尺寸的時候必須計入修邊余量。除上述分析外，對于無凸緣筒形的拉伸件工藝還應(yīng)該考慮以下方面的內(nèi)容。1）拉伸件的形狀應(yīng)該盡量對稱、簡單，利于拉深的成形。對某些半敞開和不對稱容易使其變形困難。本套筒為旋轉(zhuǎn)對稱結(jié)構(gòu)，工藝性良好。2）筒體拉深深

25、度h（含修邊余量）最好不好大于2d(d為筒體直徑)，本套筒的修邊余量h/d=28/101.2=0.27,根據(jù)h/d數(shù)值查參考文獻16得修邊余量為2，所以h修正為h=28+2=30(mm)(注：d為中徑),h=302d=202.4,故拉深高度不大，工藝性良好。當一次可拉成時，高度h最好為h(0.50.7)d3）圓筒底與壁部的圓角半徑要滿足rt，最好取r（35）t，若r(0.10.3)t的時候，須增加整形。本套筒r=3=2.5t,基本能滿足工藝要求。2.4.1.1 毛坯直徑計算 （2-1）2.4.1.2 是否要使用壓邊圈毛坯相對厚度 （2-2） 零件的拉深系數(shù) （2-3）查參考文獻16表19.4-

26、42，需要采用壓邊圈。2.1.4.3 拉深次數(shù)的計算拉深件的相對高度 （2-4）根據(jù)毛坯的相對厚度和拉深件的高度查考文獻16表19.4-11，得出拉深次數(shù)n=1。2.1.4.4 檢驗拉深系數(shù)是否超過極限根據(jù)考文獻16表19.4-8得1.0mf0.5時，mf為0.530.56，因為m1=0.69mf，所以拉伸系數(shù)符合要求。2.4.2 落料工序落料工序需要沖裁出直徑d=148mm的板料。綜上所述，工藝方案確定為：落料外緣拉深內(nèi)緣拉深沖孔。3 工藝設(shè)計計算3.1 確定排樣裁板方案以及材料利用率的計算沖裁件在帶料、板料或條料上的布置方法稱為排樣。排樣是沖裁模的設(shè)計中一項十分重要的工作。在沖裁件的成本中

27、，材料費約占60%或以上，排樣的方案對材料的經(jīng)濟利用有很重要的意義，不僅如此，排樣方案對沖裁件的生產(chǎn)率、模具的結(jié)構(gòu)和壽命、沖裁件的質(zhì)量等都有重要的影響。根據(jù)上一章計算，毛坯直徑已經(jīng)確定，可以進行排樣設(shè)計。3.1.1 確定排樣方式排樣方法，沖裁排樣有兩種分類方法。1）根據(jù)工件結(jié)構(gòu)和材料利用的情況有三種排樣方式：有廢料排樣、無廢料排樣和少廢料排樣。有廢料排樣的時候，工件和工件之間、工件和條料邊緣之間都有搭邊存在，沖裁件尺寸完全由沖模來保證，精度高，并且具有保護模具的作用，但材料的利用率低。少廢料或無廢料排樣時，工件和工件之間，工件和條料邊緣之間存在較少搭邊，或沒有搭邊的存在，材料的利用率高，模具的

28、結(jié)構(gòu)簡單，但沖裁時由于凸模刃口受不均勻側(cè)向力作用，使模具容易遭到破壞，沖裁件質(zhì)量也比較差。2）按工件在材料上的排列形式來分，可分為斜排樣、直排樣、對排法、多行排、混合排、裁搭邊法等形式。由于該毛坯的直徑比較大，故采用有廢料排樣。為了操作方便，排樣采用單排。3.1.2 確定搭邊值查參考文獻16表19.1-18得：條料沿邊 工件間 條料進舉 （3-1）條料寬度 （3-2）3.1.3 材料的利用率查參考文獻16表18.3-24，板料規(guī)格選用若用橫裁，則裁板條數(shù) （3-3）每條零件個數(shù) （3-4）零件總個數(shù) （3-5）材料利用率 （3-6）若用縱裁，則 （3-7） （3-8） （3-9）所以橫裁縱裁零

29、件的總個數(shù)一樣，橫縱都可以。材料的利用率70.56%，如果考慮結(jié)構(gòu)廢料，則材料利用率為64%。排樣如圖3-1所示。圖3-1條料排樣3.2 沖壓力計算3.2.1 落料 （3-10）b為板料抗拉強度，查參考文獻16表18.3-33得q195的b為（315390）mpa。3.2.2 外緣拉深由參考文獻1619.4-46表的計算拉深力的實用公式得 （3-11）查參考文獻16表19.4-47得由于外緣拉深采用了壓邊圈，須計算壓邊力，由參考文獻16表19.4-43中的公式得 （3-12）式中單位壓力由參考文獻16表19.4-4416查得 （3-13）3.2.3 內(nèi)緣拉深內(nèi)緣拉深的拉深高度根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)尺寸

30、再內(nèi)緣拉深之前，外緣已正在進行拉深，因此內(nèi)緣拉深的時候其凸緣上金屬不可能有徑向流動，但內(nèi)緣拉深成型高度相對較淺。 （3-14）金屬的流動阻力不大，可按寬凸緣的筒形件拉深計算其沖壓壓力，根據(jù)參考文獻16表19.4-46得其拉深力 （3-15）式中k3由凸緣相對直徑 （3-16）和拉深系數(shù)經(jīng)插值求得。 （3-17）3.2.4 預制孔預制孔直徑 （3-18）3.3 工作零件刃口尺寸的計算凸模和凹模刃口尺寸和公差，直接影響到?jīng)_裁件的尺寸精度。合理的間隙值是靠凸模和凹模的刃口尺寸和公差來保證的，它的確定需要考慮到?jīng)_裁的變形規(guī)律、模具的磨損、沖裁件精度要求和制造特點等情況。實踐證明，落料件的尺寸接近凹模刃

31、口的尺寸，而沖孔件尺寸則接近凸模刃口的尺寸。在測量與使用中，落料件是以大端的尺寸為基準，即沖孔和落料都是以光亮帶尺寸為基準。沖裁時，凸模會越磨越小，凹模會越磨越大。考慮以上所說的情況，在決定模具刃口尺寸及制造公差時應(yīng)遵循以下的原則：表3-1凸、凹模刃口尺寸計算原則序號內(nèi)容1 落料時，工件的尺寸決定于凹模的尺寸；沖孔時，孔的尺寸決定于凸模的尺寸。因此設(shè)計落料模時，應(yīng)以凹模為基準，間隙上取在凸模上；設(shè)計沖孔模時，應(yīng)該以凸模為基準，間隙取在凹模上因使用中隨著模具的磨損，凸、凹模都得間隙將越來越大，所以初始設(shè)計時，凸、凹模間隙應(yīng)取最小合理間隙。2 由于沖裁中凸、凹模的磨損，故在設(shè)計 落料模時，凹模公稱

32、尺寸應(yīng)取工件尺寸的公差范圍內(nèi)的較小尺寸；設(shè)計沖孔模時，凸模公稱尺寸應(yīng)該取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。這樣，在凸、凹模受到一定磨損的情況下仍能沖出合格的零件。3 凸、凹模的制造公差主要跟沖裁件的精度和形狀有關(guān)，一般比沖裁件的凈高度高23級。若零件沒有標注公差，則對于非圓形件，按照國家標準“非配合尺寸的公共差數(shù)值”的公差等級it14處理，對于圓形件可按公差等級it10處理。4 沖裁模刃口尺寸均按照“人體”原則標注，即凹模刃口尺寸偏差標注正值，凸模刃口尺寸偏差標注負值；面對于空心距，以及不隨刃口磨損而變的尺寸，取為雙向偏差。3.3.1 落料落料凸模，落料凹模采用分別加工的方法。落料件尺寸為根據(jù)查參

33、考文獻16 表19.1-7、表19.1-9、表19.1-10，得 （3-19）說明所取凸、凹模公差不能滿足 （3-20）的條件，但相差不大，可調(diào)整如下： （3-21）凹模刃口尺寸： （3-22）凸模刃口尺寸： （3-23）3.3.2 外緣拉深外緣拉深的尺寸為。3.3.2.1 圓角半徑拉深凹模圓角半徑可按經(jīng)驗公式由參考文獻1619.4-37確定： （3-24）一次拉深成型中，凸模圓角半徑rp應(yīng)與工件的圓角半徑相等。但是對于厚度小于6mm的材料，數(shù)值不能小于3t。驗證符合要求，不需要再加入整形工序，所以凸模圓角半徑3.3.2.2 間隙拉深凸模和凹模的單邊間隙 （3-25）外緣拉深采用壓邊圈，所以

34、（3-26）式中k系數(shù)，查參考文獻16表19.4-37 得k=0.2。3.3.2.3 拉深凸模，凹模工作部分的尺寸確定根據(jù)參考文獻16表19.4-39得凹模： （3-27）凸模： （3-28）式中p、d圓形凹模、凸模的制造公差，根據(jù)制作件的材料厚度和制作件的直徑來選擇，由參考文獻16表19.4-40查得3.3.3 內(nèi)緣拉深內(nèi)緣拉深的尺寸為。3.3.3.1 圓角半徑根據(jù)零件形狀拉深凹模的圓角半徑需要和工件圓角半徑相等即一次拉深成型中但對于厚度小于6mm的材料，其數(shù)值不能小于2t。驗證符合要求，不需再加入整形工序，所以凸模的圓角半徑3.3.3.2 間隙內(nèi)緣拉深沒有用壓邊圈，所以3.3.3.3 凹模

35、、凸模工作部的分尺寸確定凹模： （3-29）凸模： （3-30）pd是圓形凹凸模的制造公差，根據(jù)表19.4-4016查的3.3.3.4 沖孔翻邊前沖孔的直徑是沖孔凹模、沖孔凸模采用分別加工的方法。根據(jù)t=1.2mm，查文獻16表19.1-9、表19.1-10得則 （3-31）說明所取凸模凹模公差滿足 （3-32）條件，且有沖孔凸模：（3-33）沖孔凹模： （3-34）4 沖壓設(shè)備及模具結(jié)構(gòu)的選擇4.1 設(shè)備類型的選擇沖壓設(shè)備選擇是沖壓工藝過程設(shè)計中一項重要的內(nèi)容，它直接關(guān)系到設(shè)備的安全及合理使用，同事也關(guān)系到?jīng)_壓工藝過程的順利完成和產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、零件精度、模具壽命、板料的規(guī)格與性能、成

36、本的高低等一系列重要的問題。常見的沖壓設(shè)備的類型與應(yīng)用見下表4-1。表4-1常見沖壓設(shè)備的類型與應(yīng)用類型特點應(yīng)用通用曲柄壓力機開式壓力機價格便宜，具有三面敞開的操作空間，操作方便，容易安裝機械化上料、取件裝置。但角剛度較差，工作時候床身的角變形會導致沖模間隙分布不均，降低沖模的壽命和沖裁件的質(zhì)量，因而適宜于精度要求不太高的沖壓件生產(chǎn)。在中、小型的沖裁件、彎曲件或淺拉深件的沖壓生產(chǎn)中，主要選擇開始壓力機閉式壓力機機床身的彈性變形較小，剛度較好，精度較高。對于大型、較復雜的拉深件應(yīng)采用拉深件采用閉式雙動拉深壓力機。它具有兩個滑塊和壓邊用的外滑塊，模具結(jié)構(gòu)簡單，壓邊可靠易調(diào)，可給根據(jù)工藝性要求，調(diào)節(jié)

37、壓邊力在大、中型和精度要求較高的沖壓件的生產(chǎn)中，主要選用閉式壓力機液壓機液壓機雖然速度慢，效率低，制件尺寸精度因受操作影響不太穩(wěn)定，但壓力大，沒有固定行程，因而不會因為板材的厚度超差而過載，特別對于共工作行程較大的沖壓工藝具有與明顯的有點在小批量和大型拉深、彎曲和成型件的生產(chǎn)中多選用液壓機。但液壓機一般不死于沖裁工作高速壓力機高速壓力機具有效率高，精度高等特點。一臺多工位自動壓力機能夠代替多臺單工位壓力機，并且消除了工序間半成品的對方和運輸問題用于大批量生產(chǎn)。通常與連續(xù)模和自動送料裝置配套使用精壓機其特點是工件變形量小，精度要求高。精壓機的工作機構(gòu)是曲柄肘桿機構(gòu)及機架剛度較大。因此，既能使用精

38、壓工藝工作行程很小都得需要，又能達到提高精壓工件進度的目的用于平面精壓和體積精壓等工藝精沖壓機精沖壓機除主滑塊外還有壓邊和反壓裝置，一般應(yīng)選用專用的三動精沖壓力機或精沖液壓機對于精沖工藝。采用專用精沖模具，也可以在普通壓力機實現(xiàn)精沖表4-2常見沖壓設(shè)備與沖壓工藝的關(guān)系沖壓設(shè)備的類型沖裁拉深落料拉深壓彎整形校平生產(chǎn)率曲柄壓力機小行程適用不適用不適用不適用不適用高中行程可用適用可用可用較高大行程適用較高雙動拉深曲柄壓力機不適用適用不適用不適用較高摩擦壓力機可用不適用不適用適用適用低液壓機不適用適用不適用適用低由于零件屬于中小型的沖壓件，需要拉深工序，所以沖壓設(shè)備的類型初步選為壓力機。下面進行規(guī)格的

39、選擇。4.2 壓力機噸位計算及滑塊行程 （4-1）但是，沖壓過程中的最大作用力pmax發(fā)生的時間很難和標定的壓力機的名義壓力位置相重合。這時就不能單純的按最大作用力和壓力機名義壓力之間的關(guān)系來選擇設(shè)備的噸位，而應(yīng)該保證壓力機全部行程的范圍內(nèi)，為了完成加工所需要的滑塊作用力都不能超過壓力機允許的壓力和行程關(guān)系的范圍作為條件來選擇。由于沒有壓力機容許的負荷曲線，所以參照參考文獻19壓力機噸位數(shù)的選擇中相關(guān)的計算公式得 （4-2）因此壓力機計算壓力為 （4-3）根據(jù)上述計算壓力，選定為1000kn的壓力機。滑塊行程應(yīng)該能保證毛坯的順利的放進與零件的取出。在沖裁時，壓力機并不需要太大的滑塊行程，滑塊行

40、程只需要比凹模和卸料板上板料距離大（23）mm即可。在進行拉深的時候，行程一般取拉深件的高度的（22.5）倍。4.3 裝模高度模具的閉合高度值應(yīng)小于壓力機連桿調(diào)節(jié)到最短距離的時候，由于壓力機墊板的上表面到滑塊底平面的距離，其關(guān)系是 （4-5）式中hm模具的閉合高度（mm)。綜合上述要求，選擇壓力機型號為j21-100開放式雙柱固定式壓力機，技術(shù)參數(shù)如下表4-3所示。表4-3 j21-100技術(shù)規(guī)范規(guī)格數(shù)值 公稱壓力/kn1000滑塊行程/mm可調(diào)（16140）滑塊行程次數(shù)/(r/min)60最大封閉高度/mm400封閉高度調(diào)節(jié)量/mm110續(xù)表4-3 j21-100技術(shù)規(guī)范規(guī)格數(shù)值 滑塊中心線

41、至機身距離/mm320立柱間的距離/mm420工作臺尺寸/mm左右900前后600工作臺孔尺寸/mm左右420前后230直徑300模柄孔尺寸/mm直徑深度6075工作臺板尺寸/mm厚度1104.4 壓力機功率的計算4.4.1 計算壓力機的有效功根據(jù)沖壓力選擇壓力機后，還需要核算該壓力機的功率（功）是否合適。壓力機的一個行程所產(chǎn)生有效功wp應(yīng)大于沖壓所需要的總變形功wb及壓縮彈頂裝置所需要的功w之和，即 （4-6）壓力機功率由電動機輸出的能量和飛輪的有效能量所組成。電動機的輸出能量主要消耗在克服摩擦和床身彈性的能量等有害阻力和回復飛輪在沖壓后降低的速度上。在實際的生產(chǎn)過程中，由于缺少具體的數(shù)據(jù)，

42、很難定量計算。參考文獻19中表a-1給出了曲柄壓力機的有效功和名義壓力機間的近似關(guān)系的經(jīng)驗數(shù)據(jù)可作為參考。根據(jù)壓力機型式標準行程壓力機行程數(shù)，計算得壓力機行程數(shù) （4-7）與上述所選的壓力行程次數(shù)相符。單行程有效功 （4-8）4.4.2 每道沖壓工序有效沖壓功1）落料沖壓功 （4-9）2）100mm拉深功 （4-10）3）內(nèi)拉深功 （4-11）4）翻邊功 （4-12）5）有效沖壓功 （4-13）4.4.3 彈頂裝置的壓縮功4.4.3.1 頂件器在模具中，頂件器的作用就是壓緊坯料和沖壓過程中頂出坯料，在拉深過程的同時充當壓邊圈起壓料的作用，防止拉深過程中的起皺。頂件器有彈簧、橡皮和氣墊（壓縮空氣

43、）三個種類，這三種都可以用于薄料拉深。根據(jù)分析，拉深時需要的壓邊力，在拉深開始時要求較大，而隨著拉深深度變大，壓力減小，才會有利于拉伸的進行，特別是對于薄料的拉深。而彈簧和橡膠所提供的力，隨著壓力行程的增大而增大，這與壓邊力的需求相反，所以不適合采用彈簧和橡膠，而選用氣墊裝置。大噸位都得壓力機下部都帶有氣墊，壓力可以調(diào)節(jié)，工作平穩(wěn)，壓縮空氣的壓力p為（0.50.6）mpa。所以氣缸面積 （4-14）有因為 （4-15）d過大，不適合采用氣墊。退而求其次，選用橡皮，根據(jù)參考文獻19表b-8。橡膠預壓縮量： （4-16）時 （4-17） （4-18）求得 （4-19）橡膠的最大壓縮量： （4-20

44、）為了確保橡膠不會過早的被損壞，取 （4-21）工作行程: （4-22）拉深高度就是工作行程：l=28mm,所以橡皮的自由高度為 （4-23）橡皮的預壓縮量： （4-24）在橡皮終壓縮量為35%的時候，壓縮力是： （4-25）從拉深開始時候的壓邊力 24428.4n上升到拉深結(jié)束時的103031.25n壓邊力太大可能會導致工件拉裂，而且拉深功消耗太大，經(jīng)核算達到近3000nm，機床負載過大。最終還得回到采用氣墊的裝置，氣墊結(jié)構(gòu)簡單?；钊麠U比較長，向?qū)У男阅芎茫艹惺芤欢ǖ钠牧?；同時內(nèi)部還有較大的空腔，可以儲存較多的壓縮空氣，不需要另備儲氣罐，價格便宜，工作可靠。但受到壓力機底座下安裝控件的限

45、制，工作壓力十分有限。液壓墊結(jié)構(gòu)緊湊，頂出力和壓料力可以分別控制，但是結(jié)構(gòu)復雜，在工作過程中，液壓油通過溢流閥溢流會增加油溫，會使密封的橡膠材料的壽命變短，同時油液的流動急劇，會使油缸內(nèi)油壓不夠穩(wěn)定，產(chǎn)生脈動，引起油壓的波動，并且油流迅速的啟動停止，換向等，也會引起液壓沖擊，行程噪聲，引起漏油。所以一般多在氣墊無法滿足壓料要求時，才會使用液壓墊。為了減小氣缸的尺寸，擬將起亞設(shè)定為0.8mpa,按上述的要求重新進行核算氣缸的內(nèi)徑： （4-26） （4-27）取d=200mm在網(wǎng)上查到常州佳王精密機械有限公司生產(chǎn)的內(nèi)徑為200mm的冶金設(shè)備用標準氣缸，并且為后端法蘭安裝固定式，安裝的形式見裝配圖。

46、4.4.3.2 頂件器的壓縮功。采用氣缸壓邊，在拉深過程中壓邊力沒有變化，拉深功也是恒定的，壓縮拉深功為： （4-28）式中f為壓邊圈與板料、拉深凹模與板料的摩擦系數(shù)，單面取0.15，雙面乘以2。4.4.4 總沖壓沖總沖壓工是有效沖壓工與壓縮功之和：（4-29）沖壓功滿足要求。4.5 模具的結(jié)構(gòu)選擇沖模結(jié)構(gòu)形式：由沖壓工藝分析可知，采用復合模。定位方式：因為該模具采用了條料，控制條料的松緊方向采用導料銷，沒有側(cè)壓裝置，控制條料的送進步距采用了固定擋料銷定距。卸料、出件方式的選擇：根據(jù)零件的工藝方案和形狀，沖裁后卡在凹凸模上的工藝廢料用過打桿打落。由于工件采用了兩道拉深工序，所以采用頂件器頂出。

47、導向裝置的選擇：選擇對角式導柱模架，該模架受力比較平衡，上模座在導柱上運動平穩(wěn)。使用面寬，常用于進級模或復合模。凹模周界的范圍是315mm315mm。5 主要零部件的設(shè)計5.1 工作零件5.1.1 落料凹模尺寸凹模設(shè)計時應(yīng)該考慮凹模強度、制造方法及加工精度等。凹模塊的厚度。整體凹模的厚度h按沖裁力大小進行估算： （5-1）式中k1沖裁輪廓長度的修正系數(shù)；k2凹模材料的修正系數(shù)，凹模材料采用crwmn，可由參考文獻19中表5-9、表5-10查得k1=1.25，k2=1。輪廓線到凹模邊緣的尺寸。由于輪廓線為平滑的曲線，因此w1=1.2h=1.227.4=32.9mm （5-2）從凹模外緣到螺孔中心

48、的尺寸。a1=(1.72.0)d，根據(jù)凹模的壁厚，初步選定m12的螺紋。即d=12mm，a1取24mm。螺孔到凹?？住A柱銷孔到螺紋孔的尺寸。螺孔到凹模、圓柱銷孔到螺紋孔的標準尺寸為f2d=24mm，最小允許尺寸為1.13d=13.5mm。螺孔間距。螺孔間距的尺寸由參考文獻19中表5-14查得，最小距離為80mm，最大距離為150mm，具體尺寸如下圖5-1所示圖5-1落料凹模5.1.2 落料拉深凸凹模對于該沖壓件，凸模的徑向尺寸已經(jīng)由沖壓件的形狀決定，現(xiàn)在需要校核它的強度。凸模承壓能力的校核，由參考文獻19得 （5-3）即 （5-4）凸凹模材料初步選為cr12mov,查表18.4-716可得

49、（5-5）經(jīng)驗算可達到強度的要求。凸模極限長度是由參考文獻17得： （5-6）即使考慮空心部分剛度的削弱，凸凹模剛度也滿足要求。根據(jù)模具閉合的高度，設(shè)計它的尺寸高度如下圖5-2。圖5-2落料拉深凸凹模5.1.3 拉深凸凹模（外緣拉深凸模，內(nèi)緣拉深凹模）由于凸凹模的徑向尺寸是由工作形狀決定的，高度尺寸給根據(jù)閉合高度設(shè)計，如下圖5-3所示。圖5-3 落料拉深凸凹模驗證它的強度，查參考文獻19中表5-17可得，最小壁厚a=3.2mm，最小直徑d=18mm。5.1.4 拉深、沖裁凸凹模（外緣拉深凸模，內(nèi)孔沖裁模）由于凸凹模的徑向尺寸是由工件形狀決定的，高度尺寸根據(jù)模具閉合高度設(shè)計。具體的尺寸如下圖5-

50、4所示。圖5-4 拉深、沖裁凸凹模驗證它的強度，查參考文獻19中表5-17可得，最小的壁厚a=3.2mm，最小直徑d=18mm。符合強度要求。5.1.5 沖孔凸模如下圖5-5。圖5-5 沖孔凸模5.2 固定零件由于工作零件強度足夠，所以不需要使用墊板，固定的方式采用螺釘固定，不采用固定蓋板。5.3 卸料零件打桿：沖裁后卡在凹凸模上的工藝廢料需要用打桿打落，打桿的長度根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來設(shè)計，具體長度上端比模柄上平面高（1520）mm。卸料板：落料完成后工藝廢料箍在落料拉深的凸凹模上，若采用彈性卸料，則在隨后的拉深過程中，彈性元件進一步壓縮，消耗了壓力機的沖壓功，因此本模具采用剛性固定卸料板。參照固定卸料橫向送料典型的組合（jb/t 8065.4-95)，查得卸料板的厚度為20mm，導料板厚度為10mm。5.4 定位零件沖模的定位裝置用以保證材料