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目 錄
摘要………………………………………………………………………3
前言………………………………………………………………………3
1模具的概論…………………………………………………………… 3
1.1沖壓與沖模概念 ……………………………………………………………4
1.1.1我國(guó)沖壓現(xiàn)狀與發(fā)展方向………………………………………………… 4
1.1.2國(guó)外模具的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) ………………………………………………4
1.2沖模的分類……………………………………………………………………5
1.3沖模的零部件…………………………………………………………………6
2沖壓件工藝分析 ………………………………………………………6
2.1收集并分析有關(guān)設(shè)計(jì)的原始資料 ………………………………………7
2.2產(chǎn)品零件的沖壓工藝性分析與審查 ……………………………………… 7
3沖壓工藝方案的確定…………………………………………………8
4主要設(shè)計(jì)計(jì)算 …………………………………………………………9
4.1毛坯尺寸計(jì)算 …………………………………………………………………………9
4.2成形次數(shù)的確定 ……………………………………………………………………10
4.3排樣及相關(guān)計(jì)算 ……………………………………………………………………11
4.3.1零件排樣 …………………………………………………………………13
4.3.2條料尺寸 …………………………………………………………………14
4.3.3材料消耗定額 ……………………………………………………………15
4.3.4中間工序半成品尺寸 ……………………………………………………15
4.4沖壓工序壓力計(jì)算…………………………………………………………15
4.5工作部分尺寸計(jì)算…………………………………………………………18
4.5.1落料凹、凸模的工作尺寸計(jì)算……………………………………………18
4.5.2首次拉深凹、凸模的工作尺寸計(jì)算………………………………………20
4.5.3第二次拉深凹、凸模的工作尺寸計(jì)算……………………………………21
5填寫(xiě)沖壓工藝卡片……………………………………………………21
6模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………24
6.1拉深模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………24
6.1.1落料拉深復(fù)合?！?4
6.1.2二次拉深模 …………………………………………………………………………25
6.1.3切邊摸…………………………………………………………………………………25
6.2模具材料的選用 ……………………………………………………………………26
6.2.1沖壓對(duì)模具材料的要求……………………………………………………………26
6.2.2模具材料的選用原則………………………………………………………………26
6.2.3沖模常見(jiàn)材料以及熱處理要求 …………………………………………………26
6.3定位方式的選擇 ……………………………………………………………………29
6.4卸料出件方式的選擇………………………………………………………………29
6.5導(dǎo)向方式的選擇 ……………………………………………………………………30
7模具主要零件的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………30
7.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………30
7.2其他零件的設(shè)計(jì)與選用………………………………………………………… 33
8模具總裝圖……………………………………………………………………………… 34
9沖壓設(shè)備的選擇…………………………………………………………………………34
10工作零件的加工工藝……………………………………………………………… 35
10.1凸凹模的加工工藝過(guò)程…………………………………………………………35
10.2拉深凸模的加工工藝過(guò)程…………………………………………………… 35
10.3落料凹模的加工工藝……………………………………………………………36
10.4第二次拉深凸模的加工工藝過(guò)程………………………………………… 36
10.5第二次拉深凹模的加工工藝…………………………………………………37
11模具的裝配………………………………………………………………………………37
11.1沖模裝配要點(diǎn)………………………………………………………………………37
11.2沖模裝配工藝要點(diǎn)……………………………………………………………… 37
11.3具體裝配………………………………………………………………………………38
致謝…………………………………………………………………… 40
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………… 41
沖壓模具設(shè)計(jì)
—拉深模設(shè)計(jì)
摘 要：本文介紹了電池帽沖壓模具的設(shè)計(jì)。根據(jù)已有的零件圖，綜合考慮影響生產(chǎn)順利進(jìn)行的各方面因素，合理安排零件的生產(chǎn)工序，優(yōu)化確定各工藝參數(shù)的大小和變化范圍，合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)，正確選擇模具加工方法，選用機(jī)床設(shè)備等，使零件的整個(gè)生產(chǎn)達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、安全。
關(guān)鍵詞：反拉深、模具設(shè)計(jì)與制造、沖壓方案、旋轉(zhuǎn)體拉深件
前言
板料沖壓是金屬加工的一種基本方法，他用以生產(chǎn)各種板料零件，具有生產(chǎn)效率高、尺寸精度好、重量輕、成本低并易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等特點(diǎn)。在現(xiàn)代汽車、拖拉機(jī)、電器電機(jī)、電子儀表、日用生活用品、航空航天以及國(guó)防工業(yè)等各個(gè)工業(yè)部門中均占有越來(lái)越重要的地位。
沖壓加工與其他加工方法相比，無(wú)論在技術(shù)方面還是在經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，其生產(chǎn)出來(lái)的工件具有高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗的特點(diǎn)，是其他加工方法所不能比擬的。但需要指出的是，由于進(jìn)行沖壓成型加工必須具備相應(yīng)的模具，而模具是技術(shù)密集新產(chǎn)品，其制造是單間小批量生產(chǎn)，具有難加工、精度高、技術(shù)要求高、生產(chǎn)成本高的特點(diǎn)。所以只有在沖壓零件生產(chǎn)批量大的情況下，沖壓成型加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得好的經(jīng)濟(jì)效益。
由于沖壓加工具有上市突出的有點(diǎn)，因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位，是國(guó)防工業(yè)機(jī)敏用工業(yè)生產(chǎn)中比不得少的加工方法。
沖壓工序根據(jù)材料的變形特點(diǎn)可分為分離工序好變形工序兩類。
分離工序是指坯料再?zèng)_壓力作用下，變形部分的應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限以后，使坯料發(fā)生斷裂而產(chǎn)生分離。分離工序包括：切斷、落料、沖孔、切口、切邊、剖邊等。
成型工序是指坯料在沖壓力作用下，變形部分的應(yīng)力達(dá)到屈服極限，但未達(dá)到強(qiáng)度極限，是坯料發(fā)生塑性變形，成為居于有定形狀尺寸與精度制件的加工工序。成型包括：彎曲、拉深、翻邊、旋轉(zhuǎn)、校平、壓花等。
1 模具的概論
模具是用來(lái)成型物品的工具，這種工具有各種零件構(gòu)成，不同的模具由不同的零件構(gòu)成。它主要通過(guò)所成型材料物理狀態(tài)的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)物品外形的加工。
1.1沖壓與沖模
沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種加工方法。
????在沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為沖壓模具。沖模在實(shí)現(xiàn)沖壓加工中是必不可少的工藝裝備，與沖壓件是“一模一樣”上午關(guān)系，若沒(méi)有符合要求的沖模，就不能生產(chǎn)出合格的沖壓件；沒(méi)有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓成形工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。在沖壓零件的生產(chǎn)中，合理的沖壓成形工藝、先進(jìn)的模具、高效的沖壓設(shè)備是必不可少的三要素。
???? 沖壓加工與其他加工方法相比，無(wú)論在技術(shù)方面，還是在經(jīng)濟(jì)方面，都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。生產(chǎn)的制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度，高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。但需要指出的是，由于進(jìn)行沖壓成形加工必須具備相應(yīng)的模具，而模具是技術(shù)密集型產(chǎn)品，其制造屬單位小批量生產(chǎn)，具有難加工、精度高、技術(shù)要求高、生產(chǎn)成本高的特點(diǎn)。所以，只有在沖壓零件生產(chǎn)批量大的情況下，沖壓成形加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得好的經(jīng)濟(jì)效益。
???? 由于沖壓加工具有上述突出特點(diǎn)，因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位，是國(guó)防工業(yè)及民用工業(yè)中必不可少的加工方法。
1.1.1我國(guó)沖壓現(xiàn)狀與發(fā)展方向
目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)落后，主要原因是我國(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)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)周期等方面與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。
隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)正呈現(xiàn)多品種、少批量，復(fù)雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快的變化特點(diǎn)，沖壓模具正向高效、精密、長(zhǎng)壽命、大型化方向發(fā)展。為適應(yīng)市場(chǎng)變化，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展，沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正由手工設(shè)計(jì)、依靠人工經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)機(jī)械加工技術(shù)向以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）技術(shù)轉(zhuǎn)變。
至今，我國(guó)模具制造行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)超過(guò)機(jī)床工業(yè)。有關(guān)板料沖壓技術(shù)方面的問(wèn)題愈來(lái)愈為人們所關(guān)注，相應(yīng)的沖壓工藝?yán)碚摰难芯考皼_壓加工機(jī)理的探討也隨之不斷深化，如何從沖壓工序基本應(yīng)力與變形狀態(tài)的分析著手，改善沖件的質(zhì)量精度，并提高模具的使用壽命也就顯得愈為重要。
1.1.2國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
國(guó)外模具發(fā)展趨勢(shì)：
1.模具設(shè)計(jì)技術(shù)：(1)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在模具設(shè)計(jì)上已經(jīng)大量使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并普及了計(jì)算機(jī)繪圖。據(jù)有差資料介紹,美國(guó)和日本75的模具廠已使用了技術(shù),香港的模具廠也開(kāi)始采用這項(xiàng)技術(shù)。(2)在注塑模具設(shè)計(jì)中,已開(kāi)始普及應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助工程分析軟件,對(duì)塑料的流動(dòng),填充,冷卻情況及模具的澆口配置,澆道大小,冷卻加熱系統(tǒng)和模具的剛度,強(qiáng)度等進(jìn)行科學(xué)的分析和計(jì)算,從而保證注塑制品的質(zhì)量與合理的生產(chǎn)節(jié)拍。(3)國(guó)外的注塑模具中,多型腔,多層,大型精密模具已占50%,不僅提高了生產(chǎn)效率,而且節(jié)省了大量塑料原料。
2.模具加工技術(shù)(1)國(guó)外已大量使用數(shù)控機(jī)床,應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助加工軟件和數(shù)控編程技術(shù)對(duì)模具,特別是對(duì)具有復(fù)雜型腔(三維曲面)的模具進(jìn)行加工,使模具的質(zhì)量和附加值大為提高。模具的加工周期減少6以上,成本降低3以上,生產(chǎn)效率提高60以上為了提高加工效率及滿足各種復(fù)雜曲面加工的要求,國(guó)外已開(kāi)發(fā)出四軸和五軸的數(shù)控自動(dòng)編程軟件并且進(jìn)了實(shí)用階段。
3.模具標(biāo)準(zhǔn)化程度日益提高,模具標(biāo)準(zhǔn)模架及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用日益普及,已實(shí)現(xiàn)商品化。
4.模具結(jié)構(gòu)更多地采用新技術(shù),如注塑模具的熱流道技術(shù)等。
5.針對(duì)不同制品的要求,開(kāi)發(fā)出適用于各種不同模具的專用模具鋼,并實(shí)現(xiàn)商品化。
6.根據(jù)模具生產(chǎn)的特點(diǎn),模具企業(yè)向小而專的方向發(fā)展。如日本現(xiàn)有11656家模具企業(yè),小廠有11142家,占總數(shù)的95.5%,百人以上的僅有65家。占總數(shù)的54%韓國(guó)有1570家模具企業(yè)僅占總數(shù)的9%；新加坡有460家模具企業(yè)僅占總數(shù)的3香港有6500家模具企業(yè)也占總數(shù)的0.46%。
行業(yè)特點(diǎn)：
1.隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,模具行業(yè)已由勞動(dòng)密集型逐步3轉(zhuǎn)化為技術(shù)勞動(dòng)密集型
2.盡管模具行業(yè)已應(yīng)用了先進(jìn)的數(shù)控設(shè)備,檢驗(yàn)儀器和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/分析/制造軟件,但仍然需要高技藝的勞動(dòng)。所以,模具行業(yè)又是高技術(shù)和高技藝緊密結(jié)合的一十行業(yè)。
3.為適應(yīng)不同制品的需要,模具的種類繁多,從設(shè)計(jì),制造工藝,裝備以至原材料都各不相同所以企業(yè)生產(chǎn)的模具宜專而不宜全,規(guī)模宜小而不宜大。
4.模具基本上是單件生產(chǎn)。即使是生產(chǎn)專業(yè)化的模具企業(yè),在生產(chǎn)同一類模具時(shí),也會(huì)由于不同模具的精度要求,復(fù)雜程度,加工難度等的不同而需要變化設(shè)備的配置和工程的安排。因此,模具企業(yè)還應(yīng)在專業(yè)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的素性化三,市場(chǎng)分析據(jù)國(guó)際生產(chǎn)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè),到2000年工業(yè)品零件粗加工的75%,精加工的5%將由模具成型,可見(jiàn)模具在工業(yè)生產(chǎn)中的作用將日益重要.工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具行業(yè)在近四十年來(lái)取得了異常迅速的發(fā)展,已擺脫了屬地位而成為獨(dú)立的行業(yè),并成為基礎(chǔ)工業(yè)的重要組成部分。1988年美國(guó)日本,西德的模具產(chǎn)值分別達(dá)到62億美元,83億美元,4億美元,比1957年增長(zhǎng)了約100倍,并超過(guò)了這些國(guó)家機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。據(jù)有關(guān)資料介紹,工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中。對(duì)模具的需求量日益增多,美國(guó),日本約有4050的工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)需用模具國(guó)際市場(chǎng)中模具的貿(mào)易量十分可觀.近年來(lái),由于工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的工費(fèi)用增加,模具生產(chǎn)有向東南亞國(guó)家轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。日本的生產(chǎn)以高,精模具為主,需要人工勞動(dòng)量大的模具則依靠進(jìn)口解決.以模具出口大國(guó)日本為例,其1980年模具進(jìn)口額為24.98億日元,至1989年已上升到132.32億11元。十年間提高了5.3倍由此可見(jiàn),中低檔模具的國(guó)際市場(chǎng)潛力十分巨大,只要我國(guó)模具的質(zhì)量能有提高,交貨期能有保證,模具出口的前景是十分樂(lè)觀的.此外,國(guó)際市場(chǎng)對(duì)塑料模具模架及模具標(biāo)準(zhǔn)件的需求量也很大,目前我國(guó)只有塑料模具模架有少量出口。
1.2沖模分類
根據(jù)工藝性質(zhì)可分為：沖裁模、彎曲模、拉深模、成型模。沖裁模是指沿封閉或長(zhǎng)空的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等；彎曲模是指板料毛坯或其他坯料沿著直線或彎曲線產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度或形狀的工件的磨具；拉深模是把板料毛坯制成開(kāi)口空心件進(jìn)一步改變形狀和尺寸的模具；成型模具是指將毛坯或半成品工件按凸凹模的形狀直接復(fù)制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。
根據(jù)工序組合成都分，可分為單工序模、復(fù)合模、和級(jí)進(jìn)模。單工序模是指在壓力機(jī)的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具，復(fù)合模是指只有一個(gè)工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在同一工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具；級(jí)進(jìn)模又稱連續(xù)模，是指在毛坯的送進(jìn)方向上，具有兩個(gè)或更多的工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。
1.3沖模的零部件
通常模具由兩類零件組成，一類是公益零件，這類零件直接參與工藝過(guò)程的完成并和坯料有直接接觸，包括工作零件、定位零件、卸料與壓料零件等；另一類是結(jié)構(gòu)零件，這類零件不直接參與完成工藝過(guò)程，也不和坯料直接接觸，只對(duì)模具完成工藝過(guò)程起保證作用，或?qū)δ＞吖δ芷鹜晟谱饔茫▽?dǎo)向零件、緊固零件、標(biāo)準(zhǔn)件及其他零件等。
2 沖壓件工藝分析
產(chǎn)品零件圖是分析和制定沖壓工藝方案的重要依據(jù)，設(shè)計(jì)沖壓工藝過(guò)程要從分析產(chǎn)品的零件圖人手。分析零件圖包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面：
1.?沖壓加工的經(jīng)濟(jì)性分析
沖壓加工方法是一種先進(jìn)的工藝方法，因其生產(chǎn)率高，材料利用率高，操作簡(jiǎn)單等一系列優(yōu)點(diǎn)而廣泛使用。由于模具費(fèi)用高，生產(chǎn)批量的大小對(duì)沖壓加工的經(jīng)濟(jì)性起著決定性作用，批量越大，沖壓加工的單件成本就越低，批量小時(shí)，沖壓加工的優(yōu)越性就不明顯，這時(shí)采用其他方法制作該零件可能有更好的經(jīng)濟(jì)效果。例如在零件上加工孔，批量小時(shí)采用鉆孔比沖孔要經(jīng)濟(jì)；有些旋轉(zhuǎn)體零件，采用旋壓比拉深會(huì)有更好的經(jīng)濟(jì)效果。所以，要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟(jì)效益。
2.?沖壓件的工藝性分析
沖壓件的工藝性是指該零件在沖壓加工中的難易程度。在技術(shù)方面，主要分析該零件的形狀特點(diǎn)，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求。良好的工藝性應(yīng)保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且壽命長(zhǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，方便等。在一般情況下，對(duì)沖壓件工藝性影響最大的是沖壓件結(jié)構(gòu)尺寸和精度要求，如果發(fā)現(xiàn)零件工藝性不好，則應(yīng)在不影響產(chǎn)品使用要求的前提下，向設(shè)計(jì)部門提出修改意見(jiàn)，對(duì)零件圖作出適合沖壓工藝性的修改。
另外，分析零件圖還要明確沖壓該零件的難點(diǎn)所在，對(duì)于零件圖上的極限尺寸，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)以及變薄量，翹曲，回彈，毛刺大小和方向要求等要特別注意，因?yàn)檫@些因素對(duì)所需工序的性質(zhì)，數(shù)量和順序的確定，對(duì)工件定位方法，模具制造精度和模具結(jié)構(gòu)形式的選擇，都有較大影響。
沖壓工藝設(shè)計(jì)是針對(duì)具體的沖壓零件，首先從其生產(chǎn)批量、形狀結(jié)構(gòu)、尺寸精度、材料等方面入手，進(jìn)行沖壓工藝性審查，必要時(shí)提出修改意見(jiàn)；然后根據(jù)具體的生產(chǎn)條件，并綜合分析研究各方面的影響因素，制定出技術(shù)經(jīng)濟(jì)性好的沖壓工藝方案。其設(shè)計(jì)流程主要包括沖壓件的工藝分析和沖壓工藝方案制定兩大方面的內(nèi)容。
在綜合方析，研究零件成形性的基礎(chǔ)上，以材料的極限變形參數(shù)，各種變形性質(zhì)的復(fù)合程度及趨向性，當(dāng)前的生產(chǎn)條件和零件的產(chǎn)量質(zhì)量要求為依據(jù)，提出各種可能的零件成形總體工藝方案。根據(jù)技術(shù)上可靠，經(jīng)濟(jì)上合理的原則對(duì)各種方案進(jìn)行對(duì)比，分析，從而選出最佳工藝方案（包括成形工序和各輔助工序的性質(zhì)，內(nèi)容，復(fù)合程度，工序順序等），并盡可能進(jìn)行優(yōu)化。
2.1收集并分析有關(guān)設(shè)計(jì)的原始資料
沖壓工藝設(shè)計(jì)的原始資料主要包括：沖壓件的產(chǎn)品圖及技術(shù)條件；原材料的尺寸規(guī)格、性能及供應(yīng)狀況；產(chǎn)品的生產(chǎn)批量；工廠現(xiàn)有的沖壓設(shè)備條件；工廠現(xiàn)有的模具制造條件及技術(shù)水平；其他技術(shù)資料等。其中，產(chǎn)品圖是工藝設(shè)計(jì)最直接的原始依據(jù)；其他技術(shù)資料是沖壓模設(shè)計(jì)的參考資料；而其余原始資料對(duì)確定沖壓件的加工方法、制定沖壓工藝方案和選擇模具的結(jié)構(gòu)類型均有著直接的影響。
工件簡(jiǎn)圖：如圖所示
生產(chǎn)批量：大批量
材料：不銹鋼
材料厚度：0.25mm
（產(chǎn)品零件圖）
2.2產(chǎn)品零件的沖壓工藝性分析與審查
沖壓工藝性是指沖壓件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性，即沖壓件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度要求及所用材料等方面是否符合沖壓加工的工藝要求。一般說(shuō)來(lái)，工藝性良好的沖壓件，可保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，成本低，還能使技術(shù)準(zhǔn)備工作和生產(chǎn)的組織管理做到經(jīng)濟(jì)合理。沖壓工藝性分析的目的就是了解沖件加工的難易，為制定沖壓工藝方案奠定基礎(chǔ)。
在產(chǎn)品零件沖壓工藝性分析之前，應(yīng)先進(jìn)行沖壓生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性分析。因?yàn)槟＞叱杀据^高，約占沖壓件總成本的10%～30%，沖壓加工的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在批量生產(chǎn)情況下，而生產(chǎn)量小時(shí)，采用其他加工方法可能比沖壓方法更經(jīng)濟(jì)。因此零件的生產(chǎn)批量是決定零件采用沖壓加工是否較為經(jīng)濟(jì)合理的重要因素。
產(chǎn)品零件沖壓工藝性分析以產(chǎn)品零件圖為依據(jù)，認(rèn)真分析研究該零件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小及精度要求，所用材料的沖壓成形性能，分析沖壓生產(chǎn)產(chǎn)生各種質(zhì)量問(wèn)題的可能性。特別要注意零件的極限尺寸(如最小沖孔尺寸，最小窄槽寬度，最小孔間距和孔邊距，最小彎曲半徑，最小拉深圓角半徑等)、尺寸公差、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)及其他特殊要求。因?yàn)檫@些要素對(duì)所需的工序性質(zhì)、數(shù)量、排列順序的確定以及沖壓定位方式，模具結(jié)構(gòu)形式與制造精度的選擇均有顯著影響。
經(jīng)過(guò)上述的分析研究，如果發(fā)現(xiàn)沖壓件的工藝性不合理，則應(yīng)會(huì)同產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員，在不影響產(chǎn)品使用要求的前提下，對(duì)沖壓件形狀、尺寸、精度要求乃至原材料的選用等進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷摹?
該零件的外形為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱拉深件，需要辣深再反拉深，此次設(shè)計(jì)為反拉深模具設(shè)計(jì)。材料為厚度為0.25mm的不銹鋼，0.25mm的厚度以及沖壓后零件強(qiáng)度和 剛度的增加都有助于產(chǎn)品保證足夠的強(qiáng)度和剛度。25+00.3
確定合適的精度等級(jí)，該零件的主要配合尺寸為3±0.1，查表確定其精度為IT12～I(xiàn)T13，屬于正常沖壓尺寸精度范圍。
3制定沖壓工藝方案
對(duì)于零件比較復(fù)雜、沖壓加工流程較長(zhǎng)因而需要采用較多工序時(shí)，往往不容易很直觀地就確定出具體的沖壓方案，此時(shí)通常采取以下方法：先確定出工件所需的基本工序（按工序性質(zhì)劃分）；然后將基本工序按照沖壓的先后順序進(jìn)行適當(dāng)?shù)募杏诜稚?，確定各工序的具體內(nèi)容，組合排列成不同的工藝分案。
沖壓基本工序：
根據(jù)上面拉伸次數(shù)分析和零件的具體結(jié)構(gòu)，沖壓所需的基本工序由：落料、第一次拉深（俗稱沖盂）、第二次拉深、切邊。
沖壓方案：
根據(jù)零件加工所需要的基本工序，將各工序予以適當(dāng)?shù)慕M合，可以有以下三種沖壓方案：
方案一：落料與第一次拉深復(fù)合，其余按照單工序進(jìn)行。
方案二：落料與第一次拉深復(fù)合，第二次拉深與切邊復(fù)合。
方案三：采用帶料連續(xù)拉深級(jí)進(jìn)模或在多工位自動(dòng)壓力機(jī)上進(jìn)行沖壓。
方案比較
方案二采用第二次拉深與切邊復(fù)合，由于刃口在凹模上，同時(shí)零件是無(wú)凸緣拉深件，所以此方案排除。
方案三采用級(jí)進(jìn)模或自動(dòng)沖壓方式，生產(chǎn)效率高、操作安全，適用于大批量生產(chǎn)。但需要專用的壓力機(jī)或自動(dòng)送料裝置，模具設(shè)計(jì)、制造技術(shù)，模具的使用、保養(yǎng)與維修技術(shù)均要求較高，同時(shí)模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造周期長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高。
方案一不存在上述缺點(diǎn)，除落料拉深工序外均使用了單工序簡(jiǎn)單模具，存在工序組合少、生產(chǎn)效率低的特點(diǎn)。但對(duì)于中小批量的零件的生產(chǎn)，在缺少實(shí)際經(jīng)驗(yàn)時(shí)，處于試生產(chǎn)的考慮，單工序簡(jiǎn)單模具生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)較小。因此決定采用方案一；同時(shí)在方案一中的第二次拉深以及切邊工序中，通過(guò)精確控制模具閉合高度，在壓力機(jī)行程終了時(shí)，可以時(shí)模具對(duì)工件產(chǎn)生剛性捶打而起到整形的作用，從而可以將整形工序去掉。
4主要設(shè)計(jì)計(jì)算
在沖壓工藝性分析的基礎(chǔ)上，擬定出可能的幾套沖壓工藝方案，然后根據(jù)生產(chǎn)批量和企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件，通過(guò)對(duì)各種方案的綜合分析和比較，確定一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性最佳的工藝方案。
一般說(shuō)來(lái)，制定沖壓工藝方案主要包括以下內(nèi)容：通過(guò)分析和計(jì)算，確定沖壓加工的工序性質(zhì)、數(shù)量、排列順序和工序組合方式、定位方式；確定各工序件的形狀及尺寸；安排其他非沖壓輔助工序等。
4.1毛坯尺寸計(jì)算
工件的相對(duì)高度：
即高度H與直徑d之比值
無(wú)凸緣圓筒拉深件的修邊余量：
毛坯直徑：
首先將拉深件劃分為若干個(gè)簡(jiǎn)單的便于計(jì)算的集合體，并分別求出個(gè)簡(jiǎn)單的幾何體的表面積。把各個(gè)簡(jiǎn)單幾何體面積相加即為零件總面積，然后根據(jù)表面積相等原則，求出坯料直徑。
故
因?yàn)榘辶虾穸龋?mm，所以按內(nèi)省尺寸計(jì)算
≈23.3mm
4.2成形次數(shù)的確定
拉伸系數(shù)是以拉深后的的直徑與拉深前的后坯料（工序件）直徑之比表示。
拉深系數(shù)表示拉深前后坯料（工序件）直徑的變化率。拉深系數(shù)越小，說(shuō)明拉深變形程度愈大，相反，變形程度愈小。
拉深件的總拉深系數(shù)m等于各次拉深系數(shù)的乘積，即
相對(duì)厚度t/D：
t/D=0.5/45.744= 0.01093
（t/D）×100%=1.09%
由下表查得
兩次拉深均需要采用拉深裝置
根據(jù)t/D=1.09%，查下表得各次拉深系數(shù)為
故
mm
因﹤18mm，所以應(yīng)用2次拉深成形。
各次工序件尺寸的確定
經(jīng)過(guò)調(diào)整后的各次拉深系數(shù)為
各次工序件的直徑為
各次工序件底部圓角半徑取以下數(shù)值：
各次工序件高度為
4.3零件排樣及相關(guān)計(jì)算
排樣時(shí)沖裁件之間以及沖裁件與條料之間留下的工藝廢料叫搭邊。搭邊的作用一是補(bǔ)償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格零件；二是增加條料剛度，方便條料送進(jìn)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；同時(shí)，搭邊還可以避免沖裁時(shí)條料邊緣的毛刺被拉入模具間隙，從而提高模具壽命。搭邊值對(duì)沖裁過(guò)程及沖裁件質(zhì)量有很大的影響，因此一定要合理確定搭邊數(shù)值。搭邊過(guò)大，材料利用律低；搭邊過(guò)小時(shí)，搭邊的強(qiáng)度和剛度不夠，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖裁件毛刺，有時(shí)甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，正常搭邊比無(wú)搭邊沖裁時(shí)的模具壽命高50﹪以上。影響搭邊值的因素:
(1) 材料的力學(xué)性,硬材料的搭邊值可小一些；軟材料、脆材料的搭邊值要大一些。
(2)材料厚度，材料越厚，搭邊值越大。
(3)沖裁件的形狀與尺寸，零件外形越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值取大些
(4)送料及擋料方式，用手工送料，有側(cè)壓裝置的搭邊值可以小一些；用側(cè)刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些。
(5)卸料方式，彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。
4.3.1零件排樣
由于毛坯直徑約為46mm，考慮到操作的安全與方便，采用單排方式。如下圖。
其中搭邊值由下表選取a=1.2mm,a1=1.0mm
進(jìn)距L=D+a1=23.3+1=24.3mm
調(diào)料寬度b=D+2a=24.3+2×1.2=26.7mm
4.3.2條料尺寸
根據(jù)零件圖和板料規(guī)格擬選用板料為：0.5×340×1200
板料縱裁利用率
條料數(shù)量
每條零件數(shù)量
每張板料可沖零件總數(shù)
材料利用率
=71.25%
板料橫裁利用率
條料數(shù)量
每條零件數(shù)量
每張板料可沖零件總數(shù)
材料利用率
因此板料采用縱裁的方式時(shí)，材料的利用率高。
4.3.3材料消耗定額
零件凈重
材料消耗定額
4.3.4中間工序半成品尺寸
一引半成品尺寸
一引半成品直徑
實(shí)際取24.2mm，便于生產(chǎn)。
一引圓角半徑取2mm。由于增加了一道拉深工序，各道拉深變形程度有所減小，因此可以選用較小的圓角半徑。取凹模圓角半徑R凹=1.5mm；取凸模圓角半徑
R凸=1mm。
一引后半成品高度尺寸為
實(shí)際生產(chǎn)中取h1=17mm。
二引半成品尺寸
二引半成品直徑
考慮到第二次拉深對(duì)零件有整形作用，故選取凹凸模圓角半徑等于零件成品尺寸。取R凹=R凸=1mm；高度尺寸等于零件成型尺寸25mm。
4.4沖壓工序壓力計(jì)算
沖壓力的計(jì)算當(dāng)一次沖裁完成以后，為了能夠順利地進(jìn)行下一次沖裁，必須適時(shí)的解決出件、卸料及排除廢料等問(wèn)題。選取的沖裁方式不同時(shí)，出件、卸料及排除廢料的形式也就不同。因此沖裁方式將直接決定沖裁模的結(jié)構(gòu)形式，并影響沖裁件的質(zhì)量。根據(jù)不同產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和工藝性能，本副模具頂板式順出件結(jié)構(gòu)。由于本模具采用順出件式模具沖裁，省去校平工序，既可滿足工件對(duì)平面度的要求，有能保證安全生產(chǎn)。計(jì)算沖裁力的目的是為了確定壓力機(jī)的額定壓力，因此要計(jì)算最大沖裁力。
落料拉深工序
落料力：
由下表查得。
落料的卸料力
K值由下表查得
拉伸力
K值由下表查得
壓邊力
=
P=2.0MPa，由下表取得
該工序所需要的最大總壓力，位于離下止點(diǎn)17mm稍后一點(diǎn)，其數(shù)值為
約32kN。
在具體確定壓力機(jī)噸位時(shí)，還必須和對(duì)壓力及說(shuō)明書(shū)中所給出的允許工作負(fù)荷曲線，即在整個(gè)沖壓過(guò)程中所需要的沖壓力都在壓力機(jī)的許可范圍內(nèi)。假設(shè)車間現(xiàn)有壓力機(jī)的規(guī)格為150kN、250kN、450kN，如果選用250kN的壓力機(jī)，則沖壓所需要的總壓力只有壓力機(jī)公稱壓力的13%。
第二次拉深工序（兼整形）
拉伸力
整形按照下面的公式計(jì)算
式中p1=200Mpa，為在平行模上校平的單位壓力；S為工件的校平面積，單位mm2。
方法
方法
光面校平模校平
細(xì)齒校平模校平
粗齒校平模校平
50～80
80～120
100～150
敞開(kāi)形制件整形
拉深件減小圓角及對(duì)底面、側(cè)面整形
50～100
150～200
頂件力取拉深力的10%。
由于整形力最大，并且是在臨近下止點(diǎn)拉深工序接近完成時(shí)才發(fā)生，因此按整形力來(lái)選取壓力機(jī)，即選取250kN壓力機(jī)。
切邊工序
兩把廢料刀切斷肥料所需要的壓力
總壓力
選用壓力機(jī)J23-25
需要說(shuō)明的是，以上選用的壓力機(jī)，只是初步根據(jù)沖壓條件來(lái)選取，還需要根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)備狀況、模具的閉合高度、模具的外型尺寸與安裝配合尺寸、零件加工工藝流程、設(shè)備使用的負(fù)荷情況等因素，進(jìn)一步合理安排。
4.5工作部分尺寸計(jì)算
4.5.1落料凹、凸模的工作尺寸計(jì)算
落料直徑為23.3mm，查下表得Zmin=0.025，Zmax=0.035，則Zmax-Zmin=0.01mm
由下表得
取x=0.5mm
落料：
校核：
0.05mm＞0.01mm（不能滿足間隙公差條件）
因此只有縮小提高精度才能保證間隙在合理范圍內(nèi)，由此可取
故
4.5.2首次拉深凹、凸模工作尺寸計(jì)算
由上表得出
Z=1.1mm
由下表得出
工作部分尺寸為：
4.5.3第二次拉深凹、凸模工作尺寸計(jì)算
由由以上2表得出：
Z=0.6mm
工作部分尺寸為：
5模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)確定的沖壓工藝方案以及各工序半成品的形狀、尺寸、精度要求、選用壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)、模具的制造條件以及安全生產(chǎn)等因素，確定具體各工序模具的結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)形式。
5.1拉深模的典型結(jié)構(gòu)
?拉深模結(jié)構(gòu)相對(duì)較簡(jiǎn)單。根據(jù)拉深模使用的壓力機(jī)類型不同，拉深?？煞譃閱蝿?dòng)壓力機(jī)用拉深模和雙動(dòng)壓力機(jī)用拉深模；根據(jù)拉深順序可分為首次拉深模和以后各次拉深模；根據(jù)工序組合可分為單工序拉深模、復(fù)合工序拉深模和連續(xù)工序拉深模；根據(jù)壓料情況可分為有壓邊裝置和無(wú)壓邊裝置拉深模。
6.1.1落料拉深復(fù)合模
1-頂桿 2-壓邊圈 3-凸凹模 4-推桿 5-推件板 6-卸料板 7-落料凹模 8-拉深凸模
如圖所示為一副典型的正裝落料拉深復(fù)合模。上模部分裝有凸凹模3(落料凸模、拉深凹模)，下模部分裝有落料凹模7與拉深凸模8。為保證沖壓時(shí)先落料再拉深，拉深凸模8低于落料凹模7一個(gè)料厚以上。件2為彈性壓邊圈，彈頂器安裝在下模座下。
6.1.2二次拉深模
在以后各次拉深中，因毛坯已不是平板形狀，而是已經(jīng)成形的半成品，所以應(yīng)充分考慮毛坯在模具上的定位。
?? 如圖所示為有壓邊裝置的以后各次拉深摸，這是一般最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式。拉深前，毛坯套在壓邊圈4上，壓邊圈的形狀必須與上一次拉出的半成品相適應(yīng)。拉深后，壓邊圈將沖壓件從凸模3上托出，推件板1將沖壓件從凹模中推出。
5.2模具材料的選用
5.2.1沖壓對(duì)模具材料的要求
不同沖壓方法，其模具類型不同，模具工作條件有差異，對(duì)模具材料的要求也有所不同。下表是不同模具工作條件及對(duì)模具工作零件材料的性能要求。
5.2.2模具材料的選用原則
? 模具材料的選用，不僅關(guān)系到模具的使用壽命，而且也直接影響到模具的制造成本，因此是模具設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。在沖壓過(guò)程中，模具承受沖擊負(fù)荷且連續(xù)工作,使凸、凹模受到強(qiáng)大壓力和劇烈磨擦，工作條件極其惡劣。因此選擇模具材料應(yīng)遵循如下原則：
?? ?(1）根據(jù)模具種類及其工作條件，選用材料要滿足使用要求，應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐沖擊、耐疲勞性等；
?? ?(2）根據(jù)沖壓材料和沖壓件生產(chǎn)批量選用材料；
?? ?(3）滿足加工要求，應(yīng)具有良好的加工工藝性能，便于切削加工，淬透性好、熱處理變形??；
?? ?(4）滿足經(jīng)濟(jì)性要求。
5.2.3沖模常見(jiàn)材料以及熱處理要求
模具材料的種類很多，應(yīng)用也極為廣泛。沖壓模具所用材料主要有碳鋼、合金鋼、鑄鐵、鑄鋼、硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金以及鋅基合金、低熔點(diǎn)合金、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯橡膠等。沖壓模具中凸、凹模等工作零件所用的材料主要是模具鋼，常用的模具鋼包括碳素工具鋼、合金工具鋼、軸承鋼、高速工具鋼、基體鋼、硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金等。
模具零件加工常見(jiàn)熱處理方法有退火、調(diào)質(zhì)、淬火、回火、滲碳、氮化等。
5.3定位方式的選擇
因?yàn)樵撃＞邲_壓的是條料，控制條料送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，無(wú)側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進(jìn)步距采用導(dǎo)料銷初定距，定位銷精定距。
5.4卸料出件方式的選擇
卸料裝置分為固定卸料裝置、彈壓卸料裝置和廢料切刀三種。卸料板用于卸掉卡箍在凸模上或凸、凹模上的沖裁件或廢料。廢料切刀是在沖壓過(guò)程中將廢料切斷或數(shù)塊，避免卡箍在凸模上。彈壓卸料裝置既起卸料作用又起壓料作用，所得沖裁零件質(zhì)量較好，平直度較好，因此，質(zhì)量要求較高的沖裁件或薄板沖裁宜用彈壓卸料裝置。彈壓卸料板與凸模的單邊間隙可根據(jù)沖裁板料厚度按下表選用。在級(jí)進(jìn)模中，特別小的沖孔凸模與卸料板的單邊間隙可將表中數(shù)值適當(dāng)加大。當(dāng)卸料板起導(dǎo)向作用時(shí)，卸料板與凸模按H7/h6配合制造，但其間隙應(yīng)比凸、凹模間隙小。此時(shí)，凸模與固定板以H7/h6或H8/h7配合。此外，在模具開(kāi)啟狀態(tài)，卸料板應(yīng)高出模具工作零件刃口0.3～0.5mm以便順利卸料。
彈壓卸料板與凸模間隙值
材料厚度t
＜0.5
0.5～1
＞1
單邊間隙T
0.05
0.1
0.15
5.5導(dǎo)向方式的選擇
導(dǎo)向零件是用來(lái)保證上模相對(duì)于下模的正確運(yùn)動(dòng)。對(duì)生產(chǎn)批量較大、零件公差要求較高、壽命要求較長(zhǎng)的模具，一般都采用導(dǎo)向裝置。模具中應(yīng)用最廣泛的是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。為了提高模具的壽命質(zhì)量，方便調(diào)整安裝，該模具采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。
6模具主要零件的設(shè)計(jì)
6.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于工件形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，所以模具的的工作零件均采用整體結(jié)構(gòu)，拉深凸模、落料凹模和凸凹模的結(jié)構(gòu)。
為了實(shí)現(xiàn)先落料后拉深，模具裝配后應(yīng)使拉深凸模的端面比落料凹模端面低。其長(zhǎng)度L可按下式計(jì)算
式中：
如下圖所示
凸凹模因?yàn)樾涂纵^多，為了防止淬火變形，除了采用工作部局部淬火外，材料也使用淬火變性較小的CrWMn模具鋼。
如下圖所示
（拉深凸模）
（凸凹模）
6.2其他零件的設(shè)計(jì)與選用
彈性元件的設(shè)計(jì)
頂件塊在成形過(guò)程中一方面起壓邊作用，另一方面還可以將成型后包在拉深凸模上的工件卸下。其壓力由標(biāo)準(zhǔn)的緩沖器提供。
模架及其他零部件的選用
模具選用中間導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架，可承受較大的沖壓力。為防止裝模時(shí)上模誤轉(zhuǎn)180°裝配，將模架中兩對(duì)導(dǎo)柱與導(dǎo)套作成粗細(xì)不等。
上模座的厚度取35mm，即H上模=35mm
上模墊板厚度取20mm，即H墊=20mm
固定卸料板厚度取15mm，即H卸=15mm
下固定板厚度取20mm，即H下固定=20mm
下模墊板厚度取10mm，即H下墊板=10mm
下模座厚度取45mm，即H下模=45mm
模具閉合高度H閉=H上模+H墊 +H下固定+H下墊板+H下模+H凹模 -H閉=35+20+20+10+45+52+40-21=201mm
式中：H凸凹?！拱寄５母叨龋琀凸凹模=52mm
H凹?！寄５暮穸?，H凹模=40mm
H入—凸凹模進(jìn)入落料凹模的深度，H入=21mm
可見(jiàn)該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J23-25的最大裝模高度（220mm），可以使用。
7沖壓設(shè)備的選擇
模具閉合高度校核。H閉=35+20+20+10+45+52+40-21=201mm。J23-25開(kāi)式壓力機(jī)的最大閉合高度為270 m，可調(diào)量為50 mm，模具安裝時(shí)可用墊塊調(diào)整配置。沖裁所需總壓力校核。前面計(jì)算出P總=190246.68KN，沖壓機(jī)的公稱壓力250KN，P總
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