支撐盤沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)【落料拉深沖孔復(fù)合?！?/h1>
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支撐盤沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)
1 緒 論
目前，我國(guó)沖壓模具無論在數(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)發(fā)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、精度、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)竟?fàn)幖ち?。我?guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我?guó)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(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)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(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。
1.1國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
1.1.1國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀
近年來，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Ra≤1.5μm的精沖模，大尺寸（φ≥300mm）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。另外，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)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(shì)頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004年模具產(chǎn)值530億元。進(jìn)口模具18.13億?美元，出口模具4.91億美元，分別比2003年增長(zhǎng)18%、32.4%和45.9%。進(jìn)出口之比2004年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá)13.2億美元，為凈進(jìn)口量較大的國(guó)家。
在2萬多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)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(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品.
雖然說我國(guó)模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國(guó)尚存在以下幾方面的不足:
第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營(yíng)企業(yè)近年來發(fā)展較快，國(guó)企改革也在進(jìn)行之中，但總體來看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，再加上國(guó)內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)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(shù)方面。
??? 第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國(guó)每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元，國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多是15～20萬美元，有的高達(dá)25～30萬美元，與之相對(duì)的是我國(guó)相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實(shí)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(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來看裝備水平仍比國(guó)外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國(guó)外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問題長(zhǎng)期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國(guó)模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。
? 第四，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長(zhǎng)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(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占45%左右，其馀為自產(chǎn)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(wù)，與國(guó)際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，對(duì)模具制造周期影響尤甚。
第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后．模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比，無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。
1.1.2國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)
巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)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(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)；??
3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)；???
4）在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)；?
5）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；???
6）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)；???
7）模具的精度將越來越高；?
8）模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化；??
9）研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程；??
10）開發(fā)新的成形工藝和模具。
1.2國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)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(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。近幾年，全球模具市場(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場(chǎng)年交易總額為600～650億美元左右。美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。
隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．。
國(guó)外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到50%以上；國(guó)外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問時(shí)，從德國(guó)工、模具行業(yè)組織--德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企業(yè)約5000家。2003年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中（VDMA）會(huì)員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國(guó)模具產(chǎn)值的90%，可見其規(guī)模效益。
1.3支撐盤件模具設(shè)計(jì)與制造概述
1.3.1支撐盤模具設(shè)計(jì)的思路
分析該零件外形結(jié)構(gòu)，該零件需落料拉深沖孔才能成形，拉深是沖壓基本工序之一，它是利用拉深模在壓力機(jī)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(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(jí)以下，不宜高于IT11級(jí)。
只有加強(qiáng)拉深變形基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準(zhǔn)確、實(shí)用、方便的計(jì)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(shí)際問題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。
由支撐盤的外形可知，該零件是個(gè)很簡(jiǎn)單的拉深件，只需一次拉深就可以完成，對(duì)于拉深和沖孔都是較為簡(jiǎn)單的工序。
1.3.2支撐盤模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度
1.了解目前國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間20天；
2.確定加工方案，所用時(shí)間5天；
3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間30天；
2 支撐盤沖壓成形工藝分析
2.1 制件結(jié)構(gòu)工藝性分析：
原始資料如圖所示：
材料：08F
工件名稱：支撐盤
厚度：t=1mm
生產(chǎn)批量：大批量
加強(qiáng)筋拉深的工藝性：料厚為1 mm，雖然材料較薄，但材料被拉深程度較小，不必?fù)?dān)心材料的拉裂，而應(yīng)考慮卸載后的回彈。
落料的工藝性：支撐盤屬于中等尺寸零件，料厚1mm，外形復(fù)雜程度一般，尺寸精度要求一般，可采用落料工藝獲得。
沖孔的工藝性：φ8mm的孔，尺寸精度要求一般，可采用沖孔。
此工件只有拉深、外形落料和沖孔三個(gè)工序。圖示零件尺寸有公差要求的應(yīng)按要求選取公差，未注公差的一般尺寸取自由公差I(lǐng)T14級(jí)，符合一般復(fù)合沖壓的經(jīng)濟(jì)精度要求。
由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。
2.2毛胚尺寸的確定：
1 修邊余量
凸緣的相對(duì)直徑d凸/d=88 /69=1.3(查手冊(cè)2表5-7可得：△h=3.5mm)
2 毛胚尺寸
由于材料的金屬流動(dòng)性很好，而且加強(qiáng)筋的尺寸很小，所以成形時(shí)對(duì)毛胚的尺寸影響很小。可以忽略。
查手冊(cè)3表2.4-4可知計(jì)算公式為：
D=
d1=66mm d2=72mm d3=88mm L=5mm
將數(shù)據(jù)代入公式可得：
D=102mm
2.3確定拉深主要工藝參數(shù)
工件總的相對(duì)高度：h/d=4/66=0.061
工件的拉深因數(shù)：m總=d/D=66/102=0.647
毛胚相對(duì)厚度：（t/D）X100=0.98
凸緣相對(duì)直徑：d凸/d1=88/66=1.33
查手冊(cè)2表5-15可得：m1=0.50
H1/ d1=(0.45-0.53)
由于m總=0.647＞m1=0.50
h/d=0.061 < H1/ d1=(0.45-0.53)
一次可以拉成
2.4 沖壓工藝方案的確定
支撐盤零件所需的基本沖壓工序?yàn)槁淞?、拉深和沖孔，可擬訂出以下三種工藝 方案。
方案一：用單工序模分三次加工，即落料、拉深、沖孔。
方案二：落料拉深沖孔復(fù)合模。
方案三：拉深沖孔落料級(jí)進(jìn)模。
采用方案一，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要制造多副單工序模具，其費(fèi)用比復(fù)合模昂貴，且其生產(chǎn)率低，工件的累計(jì)誤差大，操作不方便，由于該工件為中批量生產(chǎn)，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。
根據(jù)沖裁件的尺寸精度等級(jí)來說，復(fù)合模沖裁得到的沖裁件尺寸精度等級(jí)高，避免了多次單工序沖裁的定位誤差，并且在沖裁過程中可以壓料，沖裁件較平整。級(jí)進(jìn)模比復(fù)合模沖裁精度要低，因此選用復(fù)合模更為合理。
2.5 確定排樣方式及計(jì)算材料利用率
設(shè)計(jì)模具時(shí)，條料的排樣很重要。合理的排樣是提高材料利用率、降低成本、保證沖件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。支撐盤外形為圓形，根據(jù)排樣方法，這里選用直排。
查手冊(cè)1 2-33取a=1.5 a1=1.5
則:進(jìn)距：h=D+ a1=102+1.5=103.5mm
條料寬：B=D+2a=105mm
選用寬X長(zhǎng)（AXL）為900X1800的08F冷軋鋼板
縱向裁板條數(shù)：n1=A/B=8（條）余60mm
每個(gè)落料個(gè)數(shù)n2=(L- a1)/h=17(個(gè))余39
落料工序板料利用率：
η=（n1X n2X∏XD2）％/4(AXL)=70.6％
2.6 計(jì)算各工序沖壓力和初選壓力機(jī)噸位
該制件結(jié)構(gòu)形狀中心對(duì)稱,其壓力中心即是制件的幾何中心.
1 落料-拉深工序
（1）落料力：
P=1.3∏Dtτ=1.3X3.14X102X1X300=125KN
查手冊(cè)可知：τ=300Mpa
其中：
P---------落料力
t---------料厚
τ---------材料抗剪強(qiáng)度
D---------毛坯直徑
（2）卸料力
Q=KP=0.04X125=5KN
查手冊(cè)1 2-30可得：K=0.04
式中：
K--------卸料力系數(shù)
Q--------卸料力
（3）拉深力：
由手冊(cè)3查知其計(jì)算公式
F=∏d1tτbK3
=3.14X66X1X400X0.62
=52KN
式中：
F----------拉深力
t----------材料厚度
τb--------材料的強(qiáng)度極限（查手冊(cè)可得值為400MPa）
d1---------首次拉伸直徑
K3----------第一次拉伸系數(shù)（查手冊(cè)3表2.4-53可得0.62）
（4）壓邊力
①判斷是否采用壓邊圈
查手冊(cè)3表2.4-40可知需要采用壓邊圈
②壓邊力計(jì)算：
拉深凹模圓角半徑
rd=0.8=0.8=4.7
根據(jù)手冊(cè)3表2.4-47壓邊力的計(jì)算公式為：
F壓=〔D2-( d1+2 rd)2〕P/4
=3.14X〔1022-( 66+2X4.7)2〕X2.5
=10KN
F壓---------壓邊力
D-----------平毛坯直徑
d1-----------拉伸件直徑
rd-----------凹模圓角半徑
P------------單位壓邊力（查手冊(cè)3可得P=2.5）
（5） 確定壓力機(jī)噸位
由于采用剛性卸料，卸料力不需計(jì)入，落料和拉深又有先后之分，故只需計(jì)算其中數(shù)值較大的那一個(gè)（此處為落料）。則壓力機(jī)需要的噸位為:
Py=F+ F壓=125+10=135KN
故落料-拉深工序需要選擇等于或大于135KN的壓力機(jī)
（6）沖孔力
查手冊(cè)3可得其計(jì)算公式為：
F=1.3Ltτb
=1.3Dtτb
=1.3X3.14X8X1X300
=10KN
式中：
F--------沖孔力
L--------沖裁周長(zhǎng)
t--------材料厚度
τb------材料抗剪強(qiáng)度（300MPa）
（7）選擇壓力機(jī)
由于加強(qiáng)筋的尺寸很小，只需淺拉深即可將其成形，成形時(shí)所需壓力很小，所以選擇壓力機(jī)時(shí)應(yīng)大于135KN
查手冊(cè)4表1-68可選取型號(hào)為J23-16的壓力機(jī)
公稱壓力/噸
滑塊行程/mm
滑塊行程次數(shù)：次/分
最大封閉高度/mm
封閉高度調(diào)節(jié)量/mm
16
70
120
220
45
3 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1模具工作部分尺寸計(jì)算
3.1.1落料模尺寸
圓形凸模和凹模可采用分開加工法計(jì)算：
拉深前的毛坯取未注公差的極限偏差，即落料件的尺寸及公差為φ1020-0.87mm
由公式：
DA=（Dmax-XΔ）0+δA
DT=（DA-Zmin）-0δT
式中：
DA-----------落料凹模刃口尺寸（mm）
DT-----------落料凸模刃口尺寸（mm）
D------------落料工件外徑的基本尺寸（mm）
Δ-----------工件制造公差（mm）
X------------系數(shù)（工件公差等級(jí)為IT14，取X=0.5）
Zmax Zmin-------最大最小合理間隙值（雙面mm）
查手冊(cè)3表2.1-7可得Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm
δT----------凸模制造公差（mm）
δA ------凹模制造公差（mm）
δT=0.4（Zmax-Zmin）=0.016mm
δA=0.6（Zmax-Zmin）=0.024mm
代入數(shù)據(jù)可得：
DA=（102-0.5X0.87）0+0.024
=101.570+0.024
DT=（101.57-0.100）0-0.016
= 101.470-0.016
由于δT+δA=0.04= Zmax-Zmin
故上述計(jì)算結(jié)果合理
落料凹模的外形尺寸確定：
取凹模壁厚為30-40mm調(diào)整到符合標(biāo)準(zhǔn)
即：凹模外徑設(shè)計(jì)為：160mmX160mm
3.1.2拉深模尺寸
（1）凸凹模圓角半徑：
由手冊(cè)3可知其公式為：
rd=0.8
式中：
rd-------凹模圓角半徑（mm）
D--------毛坯直徑（mm）
d--------凹模內(nèi)徑（mm）
t--------材料厚度（mm）
rd=0.8=0.8=4.8mm
rt= rd=4.8mm
(2) 拉深模的單面間隙
查手冊(cè)3可得其計(jì)算公式
C= tmax+Kt
式中：
tmax-------板料厚度的最大極限尺寸（mm）
t---------板料厚度的基本尺寸（mm）
K--------系數(shù)（查手冊(cè)3 2.4-41取K=0.2）
所以C=1+0.2X1=1.2mm
(3)凸凹模尺寸及公差
查手冊(cè)3 2.4-43 按標(biāo)注內(nèi)形尺寸計(jì)算
凹模尺寸：DA=（d+0.4Δ+2C）0+δA
凸模尺寸：dt= （d+0.4Δ）-0δT
式中：
DA-----------凹模尺寸（mm）
dt-----------凸模尺寸（mm）
d------------拉伸件內(nèi)形的基本尺寸（mm）
C------------凸凹模的單邊間隙
δT ----------凸模制造公差（mm）
δA ----------凹模制造公差（mm）
Δ-----------拉伸件基本尺寸公差（取0.87按IT14?。?
代入數(shù)據(jù)可得
DA1=（66+0.4X0.87+2X1.2）0+0.024
=68.750+0.024
dt1=（66+0.4X0.87）0-0.016
=66.350-0.016
同理可得：
DA2=（72+0.4X0.87+2X1.2）0+0.024
=74.750+0.024
dt2=（72+0.4X0.87）0-0.016
=72.350-0.016
3.1.3 沖孔模尺寸
工件孔的尺寸φ80+0.4沖孔時(shí)首先確定凸模刃口尺寸，使凸?；境叽缃咏虻扔诠ぜ椎淖畲髽O限尺寸，在增大凹模尺寸以保證最小合理間隙Zmin
查手冊(cè)3可知其計(jì)算公式為 ：
dt= （d+XΔ）-0δT
da=（dt+Zmin）0+δA
式中：
dt----------沖孔凸模刃口尺寸（mm）
da----------沖孔凹模刃口尺寸（mm）
d-----------沖孔工件孔徑的基本尺寸（mm）
Δ----------工件制造公差
X-----------系數(shù)（查手冊(cè)3表2.1-10取X=0.5）
Zmax Zmin-------最大最小合理間隙值（雙面mm）
查手冊(cè)3表2.1-7可得Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm
δT ----------凸模制造公差（mm）
δA ----------凹模制造公差（mm）
δT=0.012
δA=0.02
代入公式可得：
dt=8.2-00.012mm
da=8.30+0.14mm
3.2 主要成形零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.2.1凸凹模 拉深凹模 沖孔凸模
① 沖孔凸模
分析零件的外形，該零件中心孔為φ80+0.4 凸模為沖小圓孔的凸模，為了增加凸模強(qiáng)度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)作成逐漸增大的多級(jí)形式。如圖：
凸模長(zhǎng)度根據(jù)結(jié)構(gòu)和裝配的需要確定，其凸模長(zhǎng)度用下列公式計(jì)算：
L=h1+ h2+ h3+ h4
式中：
L-----------凸模長(zhǎng)度（mm）
h1----------上固定板厚度（mm）
h2----------蓋板厚度（mm）
h3----------卸料板厚度（mm）
h4----------蓋板與卸料板之間的距離（mm）
所以L=70mm
② 拉深凹模
根據(jù)零件形狀設(shè)計(jì)，由于零件易卡在拉深凹模上，所以在拉深凹模上設(shè)置上頂塊以便去處制件。結(jié)合零件和上頂塊設(shè)計(jì)，其具體尺寸和要求結(jié)合上頂塊和凸凹模配合設(shè)計(jì)，見零件圖
③ 凸凹模設(shè)計(jì)
根據(jù)毛坯外形尺寸及零件的外形特點(diǎn)設(shè)計(jì)，由于拉深呢凹模需鑲嵌在凸凹模上，再考慮其加工方便，其高度：
L=h1+ h2+ h3+ h4
式中：
L-----------凸模長(zhǎng)度（mm）
h1----------臺(tái)階高度（mm）
h2----------蓋板厚度（mm）
h3----------卸料板厚度（mm）
h4----------蓋板與卸料板之間的距離（mm）
L=56mm
其具體結(jié)構(gòu)見零件圖：
3.2.2凹模設(shè)計(jì)
查手冊(cè)3可知凹模壁厚為30-40mm，由于凹模上螺紋孔到凹模
外緣的距離一般?。?.7-2.0）d 根據(jù)手冊(cè)3選取螺紋孔為4XM8的螺釘固定在下模座上。
根據(jù)手冊(cè)3查取其外形尺寸為160X160X32
其具體結(jié)構(gòu)及尺寸見零件圖
3.2.3拉深沖孔模設(shè)計(jì)
根據(jù)零件特征結(jié)合強(qiáng)度要求，將拉深凸模和沖孔凹模設(shè)計(jì)為凸凹模，將其利用下固定板同凹模一起固定在下模座上，其具體尺寸見零件圖
3.2.4 校核壓力機(jī)沖孔凸模
凸模強(qiáng)度校核 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過凸模材料的許用壓應(yīng)力，即
對(duì)于圓形凸模 dmin≥
式中 dmin——圓形凸模最小截面直徑，mm
t——沖裁材料厚度，mm
——沖裁材料的抗剪強(qiáng)度，MPa
—凸模材料許用強(qiáng)度，取1000MPa
dmin≥==0.512mm 所以承壓能力足夠。
抗縱向彎曲力校核 對(duì)于圓形凸模（有導(dǎo)向裝置）
Ｌｍａｘ≤30d2/
式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長(zhǎng)度，mm
F ——沖模力,N
ｄ——凸模最小截面的直徑，mm
Lmax≤30d2/=30×8.182/=182.5mm
所以長(zhǎng)度適宜。
凸模墊板承受壓力
б壓=<
式中 б—凸模墊板承受壓力，MPa
F—落料或沖孔的沖裁力，N
—模板材料許用壓應(yīng)力，MPa，見表3-62：
б==80MPa
查表3-62，凸模墊板材料選用Q215完全滿足要求，這里選用墊板200×125×6。
3.3 定位零部件以及卸料方式設(shè)計(jì)
1 定位零件的設(shè)計(jì)
①、采用擋料銷定位，復(fù)合模的特點(diǎn)是導(dǎo)正銷不能使用。又由于復(fù)合模有較高的位置公差，彈簧擋料銷可以滿足要求，而且使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
②. 采用導(dǎo)料銷進(jìn)行側(cè)向?qū)颉?
2卸料與壓料零件的設(shè)計(jì)
采用彈壓卸料裝置，該裝置由卸料板，橡膠和卸料螺釘組成，該裝置既起卸料作用，又起壓料作用，所得零件質(zhì)量較好，平直度高。
① 卸料板的設(shè)計(jì)
卸料板的周界尺寸與凹模相同，查手冊(cè)3可得其厚度為16mm，卸料板采用45鋼制造，淬火硬度40-45HRC
② 卸料螺釘?shù)倪x用
考慮卸料的平穩(wěn)性和強(qiáng)度設(shè)置4個(gè)卸料螺釘，公稱直徑為6mm，卸料螺釘應(yīng)留有足夠的行程空間以便卸料，卸料板的位置應(yīng)高于凸模端面1mm，有誤差時(shí)通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。
③ 推件裝置設(shè)計(jì)
采用剛性推件裝置，該裝置由打桿，推板，連接推桿和推件塊組成，這里的推件塊既為上頂塊，有2根分布均勻，長(zhǎng)短一致的連接推桿。其平面形狀尺寸要能夠覆蓋到連接推桿，不必設(shè)計(jì)太大。
由于該零件拉深后易卡在拉深凹模內(nèi)，需要設(shè)計(jì)上頂塊將零件拉深成型后，上?；爻痰倪^程中，利用上頂塊將零件卸下。設(shè)計(jì)上頂塊時(shí)要結(jié)合拉深凹模，凸凹模和沖孔凸模配合設(shè)計(jì)，其他零件打桿，連接推桿，推桿結(jié)合模具裝配而定。其具體結(jié)構(gòu)見零件圖
④ 頂件裝置
采用彈性頂件裝置，有頂桿，頂件塊，托板，橡膠組成。這里頂件塊就是下頂塊，下頂塊的作用是在落料之后與凸凹模配合起壓料作用，這就要求其在凹模與拉深沖孔模之間要有一定的間隙，保證其能上下滑動(dòng)，其結(jié)構(gòu)見零件圖
其他零件如頂桿，托板，橡膠結(jié)合模具裝配尺寸而定。
3.4 模架 連接固定零件的選取
為了送料方便，模架選取對(duì)角模架B型,模架的大體外形如圖：
由凹模外形尺寸查手冊(cè)3 229頁可得模架的一些尺寸
L=160mm B=160mm L2=250mm B2=240mm S=250mm S1=220mm D0=160mm H最大=255mm H最小=210mm h1=45mm h2=55mm
3.4.1上模座的選取
查手冊(cè)3 1000頁可知，上模座的材料為HT200。技術(shù)條件為：按JB/T8070-1995的規(guī)定
其尺寸為：
L=160mm B=160mm H=45mm L1=170mm B1=170mm S=215mm S1=215mm R=45mm L2=80mm D=420+0.025mm D1=450+0.025mm
3.4.2下模座的選取
查手冊(cè)3 1001頁可知，上模座的材料為HT200。技術(shù)條件按JB/T8070-1995的規(guī)定
其尺寸為：
L=160mm B=160mm H=55mm h=35mm L1=170mm B1=170mm S=215mm S1=215mm R=45mm L2=270mm B2=230mm L2=80mm d=28-0.041-0.02mm d1=32-0.041-0.02mm
3.4.3導(dǎo)向零件的選取
導(dǎo)向零件是用來保證上模相對(duì)下模的正確運(yùn)動(dòng)，對(duì)于生產(chǎn)批量大，零件公差要求高的要使用導(dǎo)向裝置，這里選用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向。
① 導(dǎo)柱
選取A型導(dǎo)柱，直徑28mm,公差帶h5，長(zhǎng)度180mm，導(dǎo)柱A28h5X180 GB/T2861.1
技術(shù)條件：按JB/T8070-1995的規(guī)定
另一個(gè)直徑為32mm,標(biāo)記如上
② 導(dǎo)套
導(dǎo)套的標(biāo)記：
直徑42mm，公差帶H6，長(zhǎng)度110mm,H=43的A 型導(dǎo)套：
導(dǎo)套：A42H6X110X43 GB/T2861.1
技術(shù)條件：按JB/T8070-1995的規(guī)定
另外一個(gè)直徑為45，標(biāo)記方法如上。
導(dǎo)柱導(dǎo)套按H7/h5配合，其配合間隙必須小于沖裁間隙，材料為20鋼，表面滲碳處理，最終硬度為58-62HRC。
3.4.4模柄的選取
模柄是作為上模和壓力機(jī)滑塊的連接零件，其要與壓力機(jī)滑塊上的模柄孔正確配合，與是上模正確而可靠連接，安裝可靠。
選壓入式模柄，配合H7/m6過度配合，加銷釘防止轉(zhuǎn)動(dòng)，這種模柄可保證軸線與上模座的垂直度。適用于中小型沖模。
材料為：Q235-A.F
技術(shù)條件：按JB/T7653-1994的規(guī)定
模柄：A50X115JB/T7646.1
其他尺寸及技術(shù)要求見零件圖
3.4.5固定板的選取
選矩形固定板，其外形尺寸長(zhǎng)寬與凹模一樣，厚度查手冊(cè)4 173頁可得：上固定板的厚度為H=18mm，下固定板的厚度為20mm，另外下固定板由于要固定拉深沖孔模的其形狀有所修改，具體見零件圖。固定板的凸模安裝孔與凸模采用過度配合H7/m6，材料為45鋼。
3.4.6墊板的選取
墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以降低模座所受的單位壓力，防止模座唄局部壓陷，從而影響凸模的正常工作，外形尺寸長(zhǎng)寬與凹模相同，厚度查手冊(cè)4可知上下墊板為8mm。材料均為45鋼，具體尺寸及要求分別見零件圖。
3.4.7螺釘和銷釘?shù)倪x取
螺釘和銷釘都是標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)模具設(shè)計(jì)而定，其具體標(biāo)準(zhǔn)見裝配圖。
4典型成形零部件的加工
1落料凹模的設(shè)計(jì)
凹模的設(shè)計(jì)采用直通式，因?yàn)椴捎谜b復(fù)合模，其凹模中不積存廢料，脹力小，對(duì)刃口直壁部分的磨損較慢，且直通式凹模強(qiáng)度高，修磨后刃口尺寸不變。凹模高度可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即：
凹模高度：H=Kb (b≥15mm)
凹模壁厚：C=(1.5～2)H
式中：b—凹模刃口的最大尺寸，但不小于15 mm；
C—凹模壁厚，指刃口至凹模外形邊緣的距離（mm）；
K—系數(shù)，取0.2。
凹模高度：H=Kb=0.20×88.035=17.607 mm
按表取標(biāo)準(zhǔn)值20 mm
凹模壁厚C=1.5H =1.5×20=30 mm
圖5 整體式凹模的局部結(jié)構(gòu)
凹模采用螺釘和銷釘定位固定勢(shì)，要保證螺釘（或沉孔）間，螺孔與銷孔間及螺孔銷孔與凹模刃壁間的距離不能太近，否則會(huì)影響模具壽命，其最小值可參考如下：
由于凹模厚度為20 mm，所以根據(jù)表查得螺孔選用4×M4的螺釘固定在下模座。查表知：A=10 mm B=12 mm C=5 mm
圓柱銷選用Ф10。
凹模的長(zhǎng)度選取要考慮以下因素：
a)保證有足夠的安裝剛性卸料板的位置。
圖6 螺孔（或沉孔）銷釘之間及至刃壁的最小距離
b)便于導(dǎo)尺發(fā)揮作用，保證送料粗定位精度。
根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板200×125×20（GB2872.1—81），凹模材料選用Cr12制造，熱處理硬度為58～62HRC。
圖7 凹模的外形尺寸
5 模具總裝圖
由以上設(shè)計(jì)，可得到模具的總裝圖，工作過程是：上模下行，凸凹模25凹模8完成落料，同時(shí)在模具下面的彈頂器的作用下，通過下面的頂桿4，頂件塊27將已落下的板料夾緊，上模繼續(xù)下行，拉深沖孔模28和拉深凹模完成淺拉深，上模繼續(xù)下行時(shí)，沖孔凸模22沖處中間的孔，沖孔廢料從模具下面的斜孔中漏出，上模回程時(shí)打桿17和上面的推板20，連接推桿21推動(dòng)推件塊將工件打下。然后橡膠的作用下恢復(fù)原位置，等待下一次的落料拉深沖孔。
1-橡膠 2-限位釘 3-下模座 4-頂桿 5-銷釘 6-下墊板 7-下固定板 8-凹模 9-卸料板 10-橡膠 11-卸料螺釘 12-蓋板 13-上固定板 14-上墊板 15-上模座 16-模柄 17-打桿18-螺釘 19-銷釘 20-推板 21-連接推桿 22-沖孔凸模 23-推件塊 24-導(dǎo)套 25-凸凹模 26-導(dǎo)柱 27-頂件塊 28-拉深沖孔模 29-螺釘 30-托板
6壓力機(jī)校核
前面已經(jīng)初選了壓力機(jī)，模座外形尺寸290×190mm,閉合高度255mm,有文獻(xiàn)[4]中，J23—25型壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸為370×560mm,最大閉合高度為270mm，封閉高度調(diào)節(jié)量為55mm,所以在工作臺(tái)上加一墊板，即可安裝。模柄孔尺寸也于本副模具所選模柄尺寸相符
7 結(jié)束語
支撐盤屬于簡(jiǎn)單落料、拉深、沖孔成型件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計(jì)算確定本制件是一次拉深成的，然后選取壓力機(jī)。通過計(jì)算模具工作刃口尺寸選取模具個(gè)零部件整體尺寸，根據(jù)手冊(cè)查取各零部件的技術(shù)要求，選取模架確定模具的總體尺寸和模具零件的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。
由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測(cè)，分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時(shí)候才可以減少?gòu)U品的產(chǎn)生。
支撐盤件形狀結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，它可以相應(yīng)的簡(jiǎn)化了模具結(jié)構(gòu)。便以以后的操作、調(diào)整和維護(hù)。
支撐盤模具的設(shè)計(jì)，是理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對(duì)理論知識(shí)做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識(shí)到，要想做為一名合理的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
致 謝
首先感謝本人的導(dǎo)師丁海老師，他仔細(xì)審閱了本文的全部?jī)?nèi)容并對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。丁海老師淵博的知識(shí)，誠(chéng)懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，特別是遇到困難時(shí)，他給了我鼓勵(lì)和幫助，在這里我向他表示真誠(chéng)的感謝！
感謝母?！幽蠙C(jī)電高等?？茖W(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識(shí)，掌握了一定的操作技能。
感謝和我在一起進(jìn)行學(xué)習(xí)的同窗同學(xué)，使我受益非淺。
最后，我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識(shí)了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助！
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