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目 錄
摘 要 2
前 言 3
1 工件的工藝性分析 4
1.1 工藝分析 4
1.2 確定工藝方案 4
2 有凸緣筒形件的確定 7
2.1 工藝計算 7
2.2 排樣設(shè)計 9
3 計算沖壓力、選擇壓力機 14
3.1 計算沖壓力 14
3.3 沖模的閉合高度 17
4 拉深力和壓邊力的計算 18
4.1 拉深力的計算 18
4.2 壓邊力的計算 19
5 凸、凹模尺寸的確定 21
5.1 凸、凹模配合加工時工作部分的尺寸 21
6 凹模設(shè)計 24
6.1 凹模的選擇 24
6.2 模架的選取 25
6.3 凹模的主要技術(shù)要求 25
7 主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 28
7.1 定位零件 28
7.2 卸料與推件零件 28
7.3 導柱與導套 30
7.4 模柄 30
8 模具的總裝圖 31
結(jié)束語 32
致 謝 33
參 考 文 獻 34
摘 要
我本次設(shè)計的零件為帶凸緣圓筒形件—玻璃升降器的外殼。外殼采用的材料08鋼及厚度保證了足夠的強度和剛度,該零件外形簡單對稱,利于合理排樣、減小廢料，直線、曲線的連接處為圓角過渡。材料為一般用鋼,采用沖壓加工經(jīng)濟性良好。
首先對零件進行了工藝性分析，然后選復合模作為該副模具的工藝生產(chǎn)方案，經(jīng)過計算分析完成該模具的主要設(shè)計計算，凸、凹模工作部分的設(shè)計計算，還有主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，選擇合適的模具材料。
進行沖壓設(shè)計就是根據(jù)已有的生產(chǎn)條件，綜合考慮影響生產(chǎn)過程順利進行的各方面因素，合理安排零件的生產(chǎn)工序，最優(yōu)地選用，確定各工藝參數(shù)的大小和變化范圍，設(shè)計模具，選用設(shè)備等，以使零件的整個生產(chǎn)過程達到優(yōu)質(zhì)，高產(chǎn)，低耗，安全的目的
關(guān)鍵詞：模具 落料 拉深 設(shè)計
前 言
模具可保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度，是產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而且在加工中不破壞產(chǎn)品表面。用模具生產(chǎn)零件可以采用冶金廠大量生產(chǎn)的廉價的扎制鋼板或鋼帶為坯料，且在生產(chǎn)中不需要加熱，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、重量輕、成本低且節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點，是其他加工方法所不能比擬的。使用模具已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向?，F(xiàn)代制造工業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，很大程度取決于模具工業(yè)的發(fā)展。
90年代到21世紀初我國有計劃經(jīng)濟轉(zhuǎn)向市場經(jīng)濟過渡，也初步建立了經(jīng)濟體制的時期，國際分工不斷深化，科技技術(shù)突飛猛進發(fā)展的時期。在經(jīng)濟和科技技術(shù)、市場等各個 方面我們不斷與世界接軌。我們抓住機遇，迎接挑戰(zhàn)堅決貫徹“以科技為先導，以質(zhì)量主體”的方針，進一步推動企業(yè)的振興。而要實現(xiàn)振興就必須不斷提高企業(yè)的產(chǎn)品自主開發(fā)能力和制造水平。
隨著經(jīng)濟總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。由于模具標準件的種類、數(shù)量、水平、生產(chǎn)集中度等對整個模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。因此，一些重要的模具標準件也必須重點發(fā)展，而且其發(fā)展速度應快于模具的發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國的模具標準化水平，從而提高模具質(zhì)量，縮短模具生產(chǎn)周期及降低成本。由于我國的模具產(chǎn)品在國際市場上占有較大的價格優(yōu)勢，因此對于出口前景好的模具產(chǎn)品也應作為重點來發(fā)展。而且應該在目前已有一定基礎(chǔ)，有條件、有可能發(fā)展起來的產(chǎn)品。
模具生產(chǎn)的工藝水平及科技含量的高低，已成為衡量一個國家科技與產(chǎn)品制造水平的重要標志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益、新產(chǎn)品的開發(fā)能力，決定著一個國家制造業(yè)的國際競爭力。
沖壓工藝規(guī)程是模具設(shè)計的依據(jù)，而良好的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，又是實現(xiàn)工藝過程的可靠保證，若沖壓工藝有改動，往往會造成模具的返工，甚至報廢。沖制同樣的零件，通?？梢圆捎脦追N不同方法工藝過程設(shè)計的中心就是依據(jù)技術(shù)上先進，經(jīng)濟上合理，生產(chǎn)上高效，使用上安全可靠的原則，使零件的生產(chǎn)在保證符合零件的各項技術(shù)要求的前提下，達到最佳的技術(shù)效果和經(jīng)濟效益沖壓件工藝過程的制定和模具設(shè)計是冷沖壓設(shè)計的主要內(nèi)容。
1 工件的工藝性分析
1.1 工藝分析
拉深件的工藝性是指拉深件對拉深工藝的適應性。在一般情況下，對拉深件工藝性影響最大的幾何形狀尺寸和精度要求。良好的拉深工藝性應能滿足材料較省、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。該零件為玻璃器外殼。屬于大批量生產(chǎn)，且其形狀簡單、對稱、有利于合理排樣、減小廢料，直線、曲線的連接處為圓角過渡。且選用08F鋼，厚度為1.5mm,其彎曲半徑均大于該種材料的最小彎曲半徑，且工件精度要求不高，不需要校形，此工件的形狀滿足拉深工件的要求，可用拉深工序加工。
1.拉深時的工藝性分析
拉深零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指拉深零件采用拉深成形工藝的難易程度。良好的工藝性是指坯料消耗少、工序少，模具結(jié)構(gòu)簡單、加工容易，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、廢料少和操作簡單方便等。在設(shè)計拉深零件時，應根據(jù)材料拉深時的變形特點和規(guī)律，提出滿足工藝性的要求。
對拉深材料的要求:拉深件的材料應具有良好的塑性、低的強度比、大的板厚方向性系數(shù)和小的板平面方向性。
對拉深零件形狀和尺寸的要求：(1)拉深件的高度盡可能小，以便能通過1—2次拉深工序成形，(2)拉深件的形狀盡可能簡單、對稱，以保證變形均勻。對于半敞開的非對稱件，可成雙拉深后在剖成兩件(3)有凸緣的拉深件，最好滿足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。(4)為了使拉深件順利進行，凸緣圓角半徑r≥2t。當r＜0.5mm時，應增加整形工序。
對拉深零件精度的要求：由于拉深件各部位的料厚有較大的變化，所以對零件圖上的尺寸應明確標注是外壁還是內(nèi)壁。由于拉深件有回彈，所以零件橫截面的尺寸公差，一般都在IT12級以下，如零件高于T12級，應增加整形工序。
1.2 確定工藝方案
1.工藝方案的確定，可依據(jù)表1—11確定
表1—11 沖壓工藝方案
項目
單工序模
級進模
復合模
無導柱
有導柱
沖壓精度
低
較低
較高，相當于IT10~IT13
高，相當于IT8~IT11
制件平整程度
不平整
一般
不平整，有時要校平
因壓料較好，制件平整
制件最大尺寸和材料厚度
不受限制
300mm以下厚度達6mm
尺寸〈250mm厚度在0.1~6之間
尺寸〈300mm厚度常在0.05m~3mm
沖模制造的難度程度及價格
容易、價格低
導柱、導套的裝配采用先進工藝后不難
簡單形狀制件的級進模比復合模具制造難度低，價格亦較低
形狀復雜的制件用復合模比級進模制造難度低，相對價格低
生產(chǎn)率
低
較低
可用自動送料出料裝置，效率較高
工序組合后效率高
使用高速沖床的可能性
只能單沖不能連沖
有自動送料裝置可以連沖，但速度不能太高
使用于高速沖床高達400次/分以上
由于有彈性緩沖器，不宜用高速，不宜連沖
材料要求
可用邊角料
條料要求不嚴格
條料或卷料要求嚴格
除用條料外，小件可用邊角料，但生產(chǎn)率低
生產(chǎn)安全性
不安全
手在沖模過程區(qū)不安全
比較安全
手在沖模工作區(qū)不安全，要有安全裝置
沖模安裝調(diào)整與操作
調(diào)整麻煩操作不便
安裝、調(diào)整較容易、操作方便
安裝、調(diào)整較容易，操作簡單
安裝、調(diào)整比級進模更容易，操作簡單
分析表1—11得，采用：單工序模具結(jié)構(gòu)簡單，只需要一道工序一副模具才能完成，且生產(chǎn)效率低難以滿足該工件大量生產(chǎn)的要求。復合模要在一副模具中完成幾道沖壓工序，因此模具結(jié)構(gòu)要比單工序模復雜，而且要求各零部件的動作準確可靠，不相互干涉。這要求模具的制造達到較高的精度。模具的制造成本較高，制造周期延長。級進模也需一副模具，生產(chǎn)率高，但模具結(jié)構(gòu)復雜，送進料不方便，加之工件尺寸偏大。通過分析對上述三種方案的比較，該件若能一次成形，則用復合模最佳。
2 有凸緣筒形件的確定
2.1 工藝計算
2.1.1 修邊余量的確定
一般拉深件，在拉深成形后，工件口或凸緣周邊不齊，必須進行修邊以達到工作的要求。因此，在按照工件圖樣計算毛坯尺寸時，必須加上修邊余量后再計算,查表1—12得:
表1—12 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
毛坯直徑尺寸的計算:
式中H必須加上修邊余量。
文獻[1]
式中：毛坯直徑(mm)
工件高度(mm)
工件半徑(mm)
工件直徑(mm)
2.1.2 確定拉深次數(shù)
1.毛坯厚度的計算：
式中h和H必須加上修邊余量。
第一次拉深：
文獻[1]
所以查表1—13可知可用壓邊圈拉深。
表1—13 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）/%
m1
（t/D）/%
mn
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，相當無凸緣拉深過程的中間階段。這只需要比較工作實際所需的總拉深系數(shù)和與凸緣件第一次拉深的極限拉深系數(shù)和極限拉深相對高度即可。
表1—14 帶凸緣筒形件首次拉深時的拉深系數(shù)m1
凸緣的相對直徑
毛坯相對厚度
>0.06～0.2
>0.2～0.5
>0.5～1.0
>1.0～1.5
>1.5
1.1
0.59
0.57
0.55
0.53
0.50
>1.1~1.3
0.55
0.54
0.53
0.51
0.49
>1.3~1.5
0.52
0.51
0.50
0.49
0.47
>1.8~2.0
0.48
0.48
0.47
0.46
0.45
根據(jù)表1—14查出第一次拉深允許的拉深系數(shù)為0.45，當,時，則說明工件可以一次拉成。否則需多次拉深。
文獻[3]
總的拉深次數(shù)
工件直徑(mm);
工件高度(mm);
工件半徑(mm)
根據(jù)表1—15查出第一次拉深允許的最大相對高度之值為0.48～0.58。
文獻[1]
根據(jù)以上所算符合,。
所以此工件可一次拉成。
表1—15帶凸緣筒形件第一次拉深時最大相對高度
凸緣的相對直徑
毛坯相對厚度
>0.06~0.2
>0.2~0.5
>0.5~1
>1~1.5
>1.5
1.1
0.45~0.52
0.50~0.62
0.57~0.55
0.60~0.80
0.75~0.90
>1.1~1.3
0.40~0.47
0.45~0.53
0.50~0.60
0.56~0.72
0.65~0.80
>1.3~1.5
0.35~0.42
0.40~0.48
0.45~0.53
0.50~0.63
0.58~0.70
>1.5~1.8
0.29~0.35
0.34~0.39
0.37~0.44
0.42~0.53
0.48~0.58
>1.8~2.0
0.25~0.30
0.29~0.34
0.32~0.38
0.36~0.46
0.42~0.51
2.2 排樣設(shè)計
2.2.1 排樣原則
1) 提高材料利用率n，對沖裁件來說，由于產(chǎn)量大，沖壓的生產(chǎn)率高，所以材料費用常會占沖件總成本的60%以上，材料利用率是一項很重要的經(jīng)濟指標。要提高材料利用率，就必須減少廢料面積。沖裁過程中所產(chǎn)生的廢料可分為結(jié)構(gòu)廢料與工藝廢料兩種。結(jié)構(gòu)廢料是工件的形狀決定的，而工藝廢料則是由沖壓方式或與排樣方式所決定的。
2) 使工人操作方便、安全、減輕工人的勞動強度.條料在沖裁過程中翻動要少,在材料利用率相同或相近時應盡可能選條料寬、進距小的排樣方法。
3) 使模具結(jié)構(gòu)簡單、模具壽命較長。
4) 排樣應保證沖裁件的質(zhì)量、對于彎曲件的落料,在排料時還應考慮板料的纖維方向。
1.排樣和材板方式的經(jīng)濟性分析
1) 排樣:排樣是指沖件在條料,帶料或板料上布置的方法。排樣方法可分為有廢料排樣法和少,無廢料排樣法。
2) 根據(jù)零件的外形與尺寸來看,本零件最適合的排樣方法為有廢料排樣發(fā)中的直排。
3) 搭邊：排樣時,沖件之間以及沖件與條料冊邊之間留下的余料叫搭邊,它的作用是補償定位誤差,保證沖出合格的沖件,以及保證條料有一定剛度,便于送材。
搭邊數(shù)字取決與以下因素:沖件的尺寸和形狀；材料的硬度和厚度排樣的形式；條料的送料方法(是否由于側(cè)壓板)；擋料裝置的形式(包括擋料銷,導料銷和定距側(cè)刃等形式)。
表1—16搭邊a和a1的數(shù)值（低碳鋼）
圓件及圓角r>2t
材料厚度t
工件間a
沿邊a1
0.25以下
1.8
2.0
0.25~0.50
1.2
1.5
0.5~0.8
1.0
1.2
0.8~1.2
0.8
1.0
1.2~1.6
1.0
1.2
1.6~2.0
1.2
1.5
2.0~2.5
1.5
1.8
查表1—16得：文獻[1]
工件間距，側(cè)邊距因材料為中等硬度鋼，則應將查得數(shù)值乘以系數(shù)，則工件間距。側(cè)邊距
4）送料步距及條料寬度計算：
（1）送料步距。每次只沖一件，其步距的計算公式為：
文獻[4]
式中 沖裁見平行于送料方向上的寬度，單位為
沖裁件之間的搭邊值，單位為
若一模出兩件，其送料步距則是工件寬度的兩倍。
（2）條料寬度，當導料板之間（或兩個單邊導料銷）時，條料寬度計算按下式計算：
文獻[4]
式中 沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸，單位為
沖裁件與條料側(cè)邊之間的搭邊，單位為
板料剪裁時的下偏差，單位為
當條料在無側(cè)壓裝置的導料板之間送料時，條料寬度按下式計算：
式中 條料與導料板之間的間隙。
又因為所選模具無側(cè)壓裝置，所以條料寬度為：
5）條料大多由板料剪裁而得，條料寬度一經(jīng)決定，就不可以裁板。板料一般都是長方形的，所以就有縱裁（沿長邊裁，也就是沿展制纖維方向裁）和橫裁（沿短邊裁）兩種方法。因為縱裁裁板次數(shù)少，沖壓時調(diào)換條料次數(shù)少，工人操作方便，生產(chǎn)率高，所以在通常情況下應盡可能縱裁。
板料尺寸，選用標準鋼板，比較縱裁和橫裁兩種方案，選用其中材料利用率高的一種。
縱裁時，每張板料裁成條料數(shù)：文獻[4]
每塊條料沖裁的制件數(shù)：
每張板料沖制制件數(shù)：
材料利用率：
橫裁時，每張板料裁成條料數(shù)：
每塊條料沖裁的制件數(shù)：
每張板料沖制制件數(shù)：
材料利用率：
經(jīng)計算,采用縱裁法時,材料利用率為,采用橫裁法時,材料利用率由此可見,應采用材料利用率高的縱裁。
6）材料的利用率的計算
材料的利用率通常是以一個步距內(nèi)零件的實際面積與所用毛坯面積的百分率來表示：
文獻[4]
式中 一個步距內(nèi)零件的實際面積
一個步距內(nèi)所需毛坯面積
送料步距
條料寬度
準確的利用率，還應考慮料頭、料尾以至裁板時邊料消耗情況，此時可用條料的總利用率來表示：
式中 條料（或整個板料）上實際沖裁的零件數(shù)；
條料（或板料）的長度；
條料（或板料）的寬度；
一個零件的實際面積。
2.2.2 排樣圖
排樣圖是排樣設(shè)計最終的表達形式，排樣圖是編制沖壓工藝與設(shè)計模具的重要工藝文件。一張完整的模具裝配圖，在其右上角應畫出沖裁件圖及其公差，送料步距及搭邊值。
采用斜排方法排樣時，還應注明傾斜角的大小，必要時，還可用雙點劃線畫出條料在送料時定位元件的位置。對有纖維方向要求的排樣圖，則應用箭頭表示條料的級向。
3 計算沖壓力、選擇壓力機
3.1 計算沖壓力
在沖壓過程中，壓力機除了要克服沖裁力外，往往還需要克服卸料力、推件力、頂件力等壓力。
普通平刃的沖裁模，其沖裁力一般按下式計算：
式中 落料力，單位為
毛坯直徑，單位為
板料厚度，單位為
板料的抗剪強度，單位為
則本零件的沖裁力為：
卸料力、推件力、頂件力，在實際生產(chǎn)中常用以下經(jīng)驗公式計算：
文獻[1]
式中 、、分別為卸料力、推件力、頂件力系數(shù)（0.04、0.05、0.06）其值查表1—17
表1—17卸料力、推件力及頂件力系數(shù)
沖裁材料
K卸
K推
K頂
純銅、黃銅
0.02~0.06
0.03~0.09
鋁、鋁合金
0.025~0.08
0.03~0.07
鋼
材料厚度mm
~0.1
0.06~0.075
0.1
0.14
>0.1~0.5
0.045~0.055
0.065
0.08
>0.5~2.5
0.04~0.05
0.050
0.06
>2.5~6.5
0.03~0.04
0.040
0.05
>6.5
0.02~0.03
0.025
0.03
沖裁力
梗塞在凹模內(nèi)的沖裁件或廢料的數(shù)目，（為凹模直壁洞口的高度，為厚度）。
和是選擇卸料裝置和頂件裝置的彈性元件的依據(jù)。
在計算沖裁所需要的總沖壓力時，應根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的具體情況去考慮、的影響。
當采用剛性卸料和下出件的模具（如剛性卸料的單工序模或級進模等）時：
當采用彈壓卸料和下出件的模具（如彈壓卸料的單工序模、級進模或上模剛性推料的倒裝復合模等）時：
用倒裝復合模沖裁時，與落料有關(guān)，與沖孔有關(guān)。
當采用彈壓卸料和上出件的模具（如上模彈壓卸料、下模彈頂出件的單工序?；蛏夏傂酝屏系恼b復合模等）時：
此時，與落料有關(guān)，單工序模的與落料力有關(guān)，正裝復合模中與沖孔力及落料力都有關(guān)。
而本零件則采用彈壓卸料和上出件的模具，所以：
3.2 選擇壓力機
對于級進模以及輪廓形狀復雜或多凸模的沖裁模，必須求出沖壓力合力的作用點即壓力中心。模具的壓力中心應與模柄的軸線重合，否則會影響模具及壓力機的精度和壽命。一切對稱沖裁件的壓力中心，均位于其輪廓圖形的幾何中心點上。對于該零件，由圖形可知壓力中心位于圓心上。
首先以沖裁所需的總沖壓力初步選擇壓力機，壓力機的公稱壓力必須大于所計算的總沖壓力。
在確定了模具結(jié)構(gòu)及尺寸以后，還需對所選的壓力機的其它技術(shù)參數(shù)進行校核，最后才能確定所需的壓力機。
表1—18開式雙柱可傾壓力機技術(shù)規(guī)格
型號
J23-
3.15
J23-
6.3
J23-
10
J23-
16
J23-
16B
J23-
25
JC23
-25
公稱壓力
31.5
63
100
160
160
250
350
滑塊行程
25
35
45
55
70
65
80
滑塊行程次數(shù)
200
170
145
120
120
55
50
最大封閉高度
120
150
180
220
220
270
280
封閉高度調(diào)節(jié)量
25
35
35
45
60
55
60
滑塊中心線至床身距離
90
110
130
160
160
200
205
立柱距離
120
150
180
220
220
270
300
工作臺尺寸
前后
160
200
240
300
300
370
380
左右
250
310
370
450
450
560
610
工作臺孔尺寸
前后
90
110
130
160
110
200
200
左右
120
160
200
240
210
290
290
直徑
110
140
170
210
160
260
260
墊板尺寸
厚度
30
30
35
40
60
50
60
直徑
150
模柄孔尺寸
直徑
25
30
30
40
40
40
50
深度
40
55
55
60
60
60
70
滑塊底面尺寸
前后
90
180
190
左右
100
200
210
床身最大可傾角
由表1—18可得，壓力機的型號為J23-25
公稱壓力 滑塊行程 滑塊行程次數(shù) 最大封閉高度 封閉高度調(diào)節(jié)量 滑塊中心線至床身距離 立柱距離 工作臺尺寸 前后 左右 工作臺孔尺寸 前后左右直徑 墊板尺寸 模柄孔尺寸 直徑 深度 床身最大可傾角
3.3 沖模的閉合高度
沖模的閉合高度是指：滑塊在下死點，即模具在最低工作位置時，上模座上平面與下模座下平面之間的距離H。沖模的閉合高度必須與壓力機的裝模高度相適應。壓力機的裝模高度是指滑塊在下死點位置時，滑塊下端面至墊板上平面間的距離。當連桿調(diào)至最短時為壓力機的最大裝模高度，連桿調(diào)至最長時為最小裝模高度
沖模的閉合高度H應介于壓力機的最大裝模高度和最小裝模高度之間，其大小關(guān)系為：
如果沖模的閉合高度大于壓力機的最大裝模高度時，沖模不能在該壓力機上使用。反之，小于壓力機最小裝模高度時，可加減經(jīng)過磨平的墊板。
沖模的其它外形結(jié)構(gòu)尺寸也必須和壓力機相適應，如模具外形輪廓平面尺寸與壓力機墊板、滑塊底面尺寸，模柄與模柄孔尺寸，下模緩沖器平面尺寸與壓力機正整板孔尺寸等都必須相適應，以便模具能正確安裝和正常使用。
所以加工該零件的模具閉合高度應為：
文獻[8]
所以H取
4 拉深力和壓邊力的計算
4.1 拉深力的計算
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(chǎn)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)。
計算拉深力的目的是為了合理的選用壓力機和設(shè)計拉深模具?？偟臎_壓力為拉深力與壓邊力之和。采用經(jīng)驗公式計算拉深力，對于圓筒形件：
文獻[2]
式中 拉深力
筒形件的工序直徑，根據(jù)料厚中線計算
材料厚度
材料抗拉強度
系數(shù)，與拉深系數(shù)有關(guān)見表1—19
表1—19筒形件第一次拉深時的系數(shù)值(08、10、15鋼)
凸緣相對直徑
第一次拉深系數(shù)
0.35
0.38
0.45
0.50
3.0
1.0
0.9
0.68
0.56
2.8
1.1
1.0
0.75
0.62
2.5
1.1
0.28
0.70
由上式可算出該零件的拉深力：其中為
4.2 壓邊力的計算
在拉深過程中，壓邊圈的作用是用來防止工件邊壁或凸緣起皺的。隨著拉深深度的增加而需要的壓邊力應減少。
則該零件的壓邊力為：
文獻[8]
式中 壓邊力
毛坯直徑 （該零件毛坯直徑為）
拉深件直徑
凹模圓角半徑
單位壓邊力（P值可由表1—20查得）
表1—20在雙動壓力機上拉深時單位壓邊力的數(shù)值
工件復雜程度
單位壓邊力
難加工件
3.7
普通加工件
3
易加工件
2.5
4.2.1 計算圓角半徑
一般來說，盡可能大些，大的可以降低極限拉深系數(shù)，而且還可以提高拉深件的質(zhì)量。但太大會削弱壓邊圈的作用，可能引起起皺現(xiàn)象，因此大小要適當。
筒形件首次拉深時的凹模圓角半徑可由下式確定：
文獻[8]
式中 工件底部的圓角半徑
材料的厚度
凸模圓角半徑過大，會使不與模具表面接觸的毛坯寬度加大，使這部分毛坯容易起皺；如果過小時，會使毛坯沿壓邊圈的滑動阻力增大，對拉深不利，又因本工件為一次拉深成形，所以凸模圓角半徑與零件底部圓角半徑的數(shù)值相等。即：
所以：
所以總力為：
5 凸、凹模尺寸的確定
沖裁間隙是指沖裁凸模和凹模之間工作部分的尺寸之間，如無特殊說明，沖裁間隙一般是指雙邊間隙。沖裁間隙對沖裁過程有很大的影響，對模具壽命也有較大影響。
合理間隙值有一個相當大的變動范圍，約為（5%~25%）t左右。取較小的間隙有利于提高沖件的質(zhì)量取較大的間隙有利于提高模具的壽命。因此，在保證沖件質(zhì)量的前提下，應采用較大間隙。
沖裁間隙的合理數(shù)值應在設(shè)計凸模與凹模工作部分尺寸時給予保證，同時在模具裝配時必須保證間隙，沿封閉輪廓線的分布均勻，這樣才能保證取得滿意的效果。
表1—21沖裁模初始雙邊間隙
材料厚度t/mm
08、10、35、Q235
Q345
40、50
65Mn
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
0.5
0.040
0.060
0.040
0.060
0.040
0.060
0.040
0.060
0.6
0.048
0.072
0.048
0.072
0.048
0.072
0.048
0.072
1.0
0.100
0.140
0.100
0.140
0.100
0.140
0.090
0.126
1.2
0.126
0.180
0.132
0.180
0.132
0.180
1.5
0.132
0.024
0.170
0.240
0.170
0.240
1.75
0.220
0.320
0.220
0.320
0.220
0.320
查表1—21得： 文獻[2]
5.1 凸、凹模配合加工時工作部分的尺寸
沖裁件的尺寸精度主要決定于凸凹刃口尺寸及公差，模具的合理間隙值也是靠凸凹刃口尺寸及其公差來保證。因此，正確確定凸凹刃口尺寸及公差，是沖裁件模設(shè)計中的一項重要工作。
凸凹刃口尺寸計算原則：
（1）落料件的尺寸取決于凹模，因此落料模先決定凹模尺寸，用減小凸模尺寸來保證合理間隙。
（2）刃口磨損后沖件尺寸減小，取接近或等于沖件的最大極限尺寸。
（3）在選擇模具制造公差時，既要保證沖件的精度要求，又要保證有合理的間隙一般沖模精度較沖件精度高2~3級。
復合模中落料部分刃口尺寸計算，圓形落料凹模和凸凹模中的凸模部分可采用分別加工法制造，拉深前的坯料直徑取自由公差，可取其直徑為，落料凹模及凸模的凸凹刃口尺寸計算如下：
落料凹模刃口尺寸：
文獻[1]
凸凹模中落料凸模刃口尺寸為：
式中 落料凸、凹模刃口尺寸
落料件的最大極限尺寸
工件的制造公差，(,為自由公差,可按IT14級精度處理)
磨損系數(shù)。當沖裁件精度為14級時，
最小合理間隙
凸、凹模制造公差,可有表1—22查得
表1—22沖裁時凸、凹模的制造公差
基本尺寸
凸模偏差
凹模偏差
0.020
0.020
>18～30
0.020
0.025
>30～80
0.020
0.030
>80～120
0.025
0.035
5.1.1拉深凸、凹模的間隙
拉深模的間隙是指單邊間隙,間隙過小增加摩擦阻力，使拉深件容易破裂，且易擦傷零件表面，降低模具壽命；間隙過大，則拉深時對毛坯的校直作用小，影響零件尺寸精度。因此，拉深模的間隙單面一般比毛坯厚度略大一些。筒形件拉深時，間隙可按下面方法確定:
單面間隙： 文獻[2]
式中 板料最大厚度
間隙系數(shù),第一次拉深為0.2
材料厚度
該拉深工序件為內(nèi)形尺寸可取自由公差，故拉深件尺寸為,由拉深模工作部分尺寸的計算公式可得：
凸模工作部分尺寸：
文獻[1]
凸凹模中拉深凹模工作部分尺寸：
工件內(nèi)徑，單位，本工件為
式中 沖孔凸凹模的刃口尺寸(mm)
沖孔件孔的最小極限尺寸(mm)
工件的制造公差(mm)
凸凹模制造公差
6 凹模設(shè)計
6.1 凹模的選擇
直壁式的孔壁垂直于頂面，刃口尺寸不隨修磨刃口增大。故沖件精度較高，刃口強度較高，刃口強度也較好。直壁式刃口沖裁時磨損大，洞口磨損后會形成倒錐形，因此沒修磨的刃磨量大，總壽命低。
如圖1.3所示的洞口形狀適用于沖件形狀簡單，材料較薄的復合模，所以本模具選用此形狀的洞口形狀。
一般有矩形和圓形兩種,凹模的外形尺寸應保證凹模有足夠的強度和剛度。凹模的厚度還應考慮修磨量。凹模的外形尺寸一般是根據(jù)沖件材料的厚度和沖裁的最大外形尺寸來確定的。
凹模的厚度： 文獻[4]
凹模的壁厚：
式中 沖裁件的最大外形尺寸
系數(shù)，考慮板料厚度的影響，本模具的系數(shù)取
則凹模厚度
則
凹模外形尺寸的長與寬可根據(jù)凹模壁厚由下圖可算出：
則凹模的外形尺寸的長與寬為：
文獻[1]
6.2 模架的選取
模架是由上、下模座、模柄及導向裝置（最常用的是導柱、導套）組成。
模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受沖壓過程中的全部載荷。模架的上模座通過模柄與壓力機滑塊相連，下模座用螺釘壓板固定在壓力機工作臺面上。上、下模之間靠模架的導向裝置來保持其精確位置，以引導凸模的運動，保證沖裁過程中間隙均勻。后側(cè)導柱模架送料方便，可以縱向、橫向送料。所以本模具選取I級精度的后側(cè)導柱模架。
所以：文獻[1]
后側(cè)導柱模架:
上模座： HT300
下模座： HT300
導 柱： 20鋼
導 套： 20鋼
6.3 凹模的主要技術(shù)要求
凹模的型孔軸線與頂面應保持垂直。凹模的底面與頂面應保持平行。
為了提高模具壽命與沖裁件精度，凹模的底面和型孔的孔壁光滑，表面粗糙度為，底面與銷孔的為。
凹模的材料與凸模一樣，其熱處理硬度應略高于凸模，達到60～64HRC。
根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)要求，確定了落料凹模的壁厚和厚度，實際尺寸如圖1.5所示
圖1.5 落料凹模零件圖
材料：CrWMn 熱處理：60～64HRC
按凸凹模的工作要求及結(jié)構(gòu)特點，確定拉深凸模和凸凹模的實際尺寸如圖1.6、圖1.7所示：
圖1.6 拉深凸模零件圖
材料：T10A 熱處理：58～62HRC
圖1.7凸凹模零件圖
材料：CrWMn 熱處理：58～62HRC 7 主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
7.1 定位零件
7.1.1 條料方向的控制
條料的送料方向一般都是靠著導料板或?qū)Я箱N一側(cè)導向送料，以免送偏。用導料銷控制送料方向時，一般要用兩個。由于本沖壓模具采用手工送料，為此，可以省去側(cè)壓裝置。手工直接送料進入凸模刃口。
7.1.2 擋料銷的選擇
固定擋料銷分為圓形與鉤形兩種。一般裝在凹模上，活動擋料銷，其常用于倒裝復合模中，裝于卸料板上可以伸縮。由于本模具裝置要求簡單，所以可以采用圓形擋料銷，因為其結(jié)構(gòu)簡單，制造加工方便。
7.2 卸料與推件零件
7.2.1 彈性卸料裝置
彈性卸料裝置一般由卸料板、彈性元件（彈簧或橡皮）和卸料螺釘組成。常用于沖裁厚度小于1.5mm的板料，由于有壓料作用，沖裁件平整。廣泛用于復合模中。卸料板與凸模之間的單邊間隙?。?.1~0.2）t。
7.2.2 剛性推件裝置
常用于倒裝復合模中的推件裝置，裝于上模部分。將沖出的工件或落料從上模的凹模型孔內(nèi)向下推出使用的裝置稱為推件裝置。剛性推料裝置推件力大，工件可靠，便于維修。
7.2.3 彈簧的選用
在選用時必須同時滿足沖裁工藝（包括力和行程）和沖模結(jié)構(gòu)的要求，圓柱螺旋壓縮彈簧已經(jīng)標準化了，每個型號彈簧的主要技術(shù)參數(shù)是能承受的工作極限負荷與其相對應的工作極限符合下的變形量。設(shè)計模具時，根據(jù)所需的卸料力或推件力以及所需的最大壓縮行程來計算與，然后在標準中選用相應規(guī)格的彈簧。
選用步驟如下：
1) 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)與尺寸，確定可裝置彈簧的數(shù)目n，本模具安裝A個彈簧。
2) 計算每個彈簧的卸料或頂件載荷。也就是卸料或頂料裝置中每個彈簧所受的預壓力。則本模具中彈簧的卸料載荷
3) 計算卸料或頂件時所需的最大壓縮行程
文獻[4]
式中 卸料板高出凸模端面的高度，一般為1mm
凸模進入凹模的深度，一般為0.5~1mm
凸模的總修磨量，一般為4~10mm
沖裁件厚度mm
所以本模具卸料時所需的最大壓縮行程為：
1＞ 計算所需彈簧的工作極限負荷下的變形量
由虎克定律：
令，一般取K為60%左右，對于沖裁模，K可取大些，對于拉深或彎曲模，K要取小些。
則：
于是
由
于是
由上述兩式和已知與，求出與。
則本模具為：
2＞ 根據(jù)求出與從標準中選擇彈簧型號。
則應選彈簧為： GB2089—80 文獻
7.3 導柱與導套
在選用時應注意導柱的長度，應保證沖模在最低工作位置時，導柱上端面與上模座頂面的距離不小于10~15mm。而下模座底面與導柱底面的距離應為0.5~1mm。
導柱與導套之間的配合根據(jù)沖裁模的間隙大小選用。當沖裁板厚在0.8mm以下的模具時，選用H6/h5配合的I級精度模架，當沖裁板厚為0.8mm~4mm時，選用H7/h6配合的Ⅱ級精度模架。
7.4 模柄
中小型模具都是通過模柄固定在壓力機滑塊上的，直接將上模座固定在滑塊上。本模具屬于小形沖模,選壓入式模柄,它與上模座采用過度配合,并加銷釘防轉(zhuǎn),模柄規(guī)格:。利用的模柄,配以模柄套。文獻[1]
8 模具的總裝圖
由以上設(shè)計，可得到如圖1.8所示的模具總裝圖。
為了實現(xiàn)先落料，后拉深，應保證模具裝配后，拉深凸模的端面比落料凹模端面低。
圖1.8模具的總裝圖
1-定位銷 2-卸料板 3-擋料銷 4-彈簧 5-推件塊 6-圓柱銷 7-上模座 8-模柄 9-推桿 10-模柄套 11-螺釘 12-凸凹模 13-卸料螺釘 14-導套 15-導柱 16-螺母 17-下模座 18-凹模 19-壓邊圈 20-頂桿 21-凸模 22-圓柱銷 結(jié)束語
通過這次的畢業(yè)設(shè)計,使我初步掌握了沖壓成形的基本原理;掌握了沖壓工藝過程和沖壓模具設(shè)計的基本方法;具有擬訂一般復雜程度沖壓件的工藝過程和設(shè)計一般復雜程度沖壓模具的能力;通過這次的設(shè)計使我已經(jīng)能夠運用所學基本知識,分析和解決生產(chǎn)中常見的沖壓工藝及模具方面的問題.
這次設(shè)計我也遇到了許多困難,如在排樣設(shè)計這一塊,它的利用率不知道該如何來解決,最后查閱多方面的資料和同學的幫助,最終克服了這個困難.沖裁間隙與拉深凸、凹模間隙兩者之間有許多不同,剛開始我總認為凸凹模刃口尺寸計算和拉深工作部分尺寸計算用的都是同一個間隙值,其實一個是雙邊間隙一個是單邊間隙.還有模架的選取,壓力機的選擇等方面都遇到了一些困難,最后通過查資料和運用平時積累的知識解決了這些問題.
所以，在以后的工作中，需要繼續(xù)學習和加深。因水平有限，設(shè)計中必然有所許多不足之處，還望老師批評指正。總之，本次設(shè)計讓我受益非淺，各方面的能力都有了提高。但由于本人設(shè)計能力有限，再加上實踐能力和經(jīng)驗不足，設(shè)計中難免有不足之處。但不管怎么樣通過設(shè)計使我各方面的能力都得到了提高，為今后工作和學習奠定了堅實的基礎(chǔ)，我認為這才是最重要的。
致 謝
首先，非常感謝李秀副老師在這次設(shè)計過程中給予我的悉心的指導與幫助。
從接受課題到現(xiàn)在完成畢業(yè)設(shè)計論文，我得到了李秀副老師精心的指導和無微的幫助，尤其是在課題設(shè)計的前期準備工作和設(shè)計的過程中，導師提出了許許多多寶貴的設(shè)計意見，在最后的論證修改過程中李老師還在百忙之中，抽出時間為我們提供了必要的指導和幫助。老師他淵博的學術(shù)知識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、勤勉的工作作風、敏銳的思路和實事求是的工作作風，對我的嚴格要求使我受益匪淺、享用終生。在此，對李老師表示我最真誠的尊敬和最誠摯的感謝。
完成此次設(shè)計使我明白,設(shè)計一樣東西并不是單一的依靠一門學科,某種東西,它可能需要多方面的東西，是通過各個方面的知識積累以及動手實踐做出來,而絕非憑空想出來的,它是實實在在不摻一點水兒的,只有自己掌握了各方面的知識才能更好的去制造去設(shè)計,使我更加明白不論做什么都要認真,一點一滴去積累,踏踏實實去做才能慢慢走向成功.
由于我的學識水平、時間和精力有限，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、學習中不斷以思考和完善其次，要向給予此次畢業(yè)設(shè)計幫助的老師們，以及同學們以誠摯的謝意，在整個設(shè)計過程中，他們也給我很多幫助和無私的關(guān)懷，更重要的是為我提供了不少的資料，在此感謝他們，沒有這些資料就不是一個完整的論文。
總之，我的設(shè)計是老師和同學共同完成的結(jié)果，在設(shè)計的這些日子里，我們合作的非常愉快，教會了我許多道理，是我人生的一筆財富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W表示感謝！
參 考 文 獻
[1] 王芳.冷沖壓模具設(shè)計指導.機械工業(yè)出版社1982.
[2] 徐政坤.冷壓模具及設(shè)備. 機械工業(yè)出版社 2005
[3] 成虹.沖壓工藝與模具設(shè)計.高等教育出版社 2006
[4] 丁松聚 .冷沖模設(shè)計.機械工業(yè)出版社 2003.
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