外殼落料、拉深、沖孔復(fù)合模

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1、1 緒論 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 3 1.1 現(xiàn)代模具的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 3 1.2 本設(shè)計(jì)的基本工序． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 5 2

2、零件的工藝性 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 8 2.1 制件資料 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 8 2.2 零件工藝及其工藝分析分析 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 9

3、 2.3 確定工藝方案和模具形式 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 10 3 主要工藝參數(shù)的計(jì)算． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 12 3.1 落料尺寸的計(jì)算． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 12 3.

4、2 確定排樣方案． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 12 3.3 計(jì)算拉深次數(shù)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 13 3.4 拉深沖壓力的計(jì)算． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 14 3.

5、5 沖壓設(shè)備的選擇． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 17 4 模具設(shè)計(jì)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 18 4.1 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．

6、． ． ． ． ． 18 4.2 模具的閉合高度． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 19 4.3 模具工作部分尺寸及公差計(jì)算． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 19 5 沖模零件的設(shè)計(jì)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．

7、 ． ． 22 5.1 落料凹模的設(shè)計(jì)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 22 5.2 拉深凸模的設(shè)計(jì)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 23 5.3 落料凸模和拉深凹模的設(shè)計(jì)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 26 5.4 沖

8、模的導(dǎo)向裝置． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 27 5.5 定位裝置． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 28 5.6 卸料裝置． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．

9、． ． 30 5.7 推件裝置的設(shè)計(jì)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 31 6 其它沖模零件設(shè)計(jì)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 33 6.1 模柄的類(lèi)型及選擇． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．

10、 ． ． 33 6.2 凸模固定板． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 34 6.3 墊板． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 35 6.4 緊固件． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．

11、 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 35 6.5 定位銷(xiāo)． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 35 7 模具的裝配． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 36 7.1 復(fù)合模的裝配． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．

12、 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 36 7.2 凸、 凹模間隙的調(diào)整． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 36 8 附加工序． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 37 9 結(jié)論． ． ． ． ． ． ． ． ．

13、 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 38 參考文獻(xiàn) ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． . ． 39 致謝 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．

14、 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． . ． 40 10 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 41 1 緒論 1.1 現(xiàn)代模具的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 模具被稱(chēng)為工業(yè)產(chǎn)品之母。 所以工業(yè)的高速發(fā)展也離不開(kāi)模具工業(yè)的不斷進(jìn) 步。中國(guó)模具市場(chǎng)規(guī)模巨大，隨著國(guó)內(nèi)模具工業(yè)高速發(fā)展，技術(shù)也獲得了較大的 飛躍，但是，仍然面對(duì)高檔模具以

15、進(jìn)口為主的尷尬局面。提升技術(shù)實(shí)力，乃是中 國(guó)模具工業(yè)發(fā)展的前途所在。隨著沖壓金屬制品在機(jī)械、電子、交通、國(guó)防、建 筑、 農(nóng)業(yè)等各行業(yè)的廣泛應(yīng)用， 對(duì)冷沖壓模具的需求日益增加， 沖壓模在國(guó)民經(jīng) 濟(jì)中的重要性也日益突出。 模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品， 其技術(shù)水 平的高低已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。 因此我選擇了模具設(shè)計(jì) 的課題， 即設(shè)計(jì)一副能夠生產(chǎn)所給罩殼的模具， 并且結(jié)構(gòu)合理、 能保證制品的精 度、表面質(zhì)量。在設(shè)計(jì)中能熟練使用 PRO/E、AUTOCAD等機(jī)械、模具相關(guān)繪 圖軟件。 二、國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況 1、 . 國(guó)內(nèi)方面： 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低， 已

16、成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo) 志， 因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量、 效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。 中國(guó) 經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)提出了越來(lái)越高的要求， 也為其發(fā)展提供了巨大的動(dòng) 力。近 10 年來(lái)，中國(guó)模具工業(yè)一直以每年 15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。但與 發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)模具工業(yè)無(wú)論在技術(shù)上，還是在管理上，都存在較大差距。 特別在大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具技術(shù)上，差距尤為明顯。中國(guó)每年需要大 量進(jìn)口此類(lèi)模具， 在模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上， 中低檔模具相對(duì)過(guò)剩， 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇價(jià)格 偏低， 降低了許多模具企業(yè)的效益。 而中高檔模具能力不足， 模具的開(kāi)發(fā)能力較 弱， 技術(shù)

17、人才嚴(yán)重不足， 科研開(kāi)發(fā)和技術(shù)攻關(guān)投入少等一系列問(wèn)題， 嚴(yán)重制約了 中國(guó)模具行業(yè)的發(fā)展。 由于近年市場(chǎng)需求的強(qiáng)大拉動(dòng)， 中國(guó)模具工業(yè)高速發(fā)展， 市場(chǎng)廣闊， 產(chǎn)銷(xiāo)兩 旺。 2003年我國(guó)模具產(chǎn)值達(dá)到 450億元人民幣以上，約折合 50多億美元，按模 具總量排名，中國(guó)緊隨日本、美國(guó)其后，位居世界第三。中國(guó)模具已涵蓋了各種 用于金屬和非金屬成形的特殊裝備，被分為 10 大類(lèi)、 46 小類(lèi)。 1996 年至 2002 年間， 中國(guó)模具制造業(yè)的產(chǎn)值年平均增長(zhǎng) 14%左右， 2003年增長(zhǎng) 25%左右， 廣東、 江蘇、浙江、山東等模具發(fā)達(dá)地區(qū)的增長(zhǎng)在 25%以上。近兩年，我國(guó)的模具技術(shù) 有

18、了很大的提高，生產(chǎn)的模具有些已接近或達(dá)到國(guó)際水平。 2003 年模具出口 3.368億美元，比上年增長(zhǎng)在33.5%,形勢(shì)喜人。 總的來(lái)看，我國(guó)技術(shù)含量低的模具已供過(guò)于求， 市場(chǎng)利潤(rùn)空間狹小，而技術(shù) 含量較高的中、高檔模具還遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，精密、復(fù)雜的沖壓 模具和塑料模具、轎車(chē)覆蓋件模具、電子接插件等電子產(chǎn)品模具等高檔模具仍有 很大一部分依靠進(jìn)口。 近五年來(lái)，我國(guó)平均每年進(jìn)口模具約11.2億美元，2003年就進(jìn)口了近13.7 億美元的模具，這還未包括隨設(shè)備和生產(chǎn)線(xiàn)作為附件帶進(jìn)來(lái)的模具。中國(guó)現(xiàn)有模 具企業(yè)超過(guò)2萬(wàn)家，從業(yè)人數(shù)50多萬(wàn)人。中國(guó)的模具生產(chǎn)目前主要集中在華南 和華東，

19、大約占了全國(guó)模具制造業(yè)產(chǎn)值和銷(xiāo)售額的三分之二，每年平均增長(zhǎng)在 20流右。 2、國(guó)外方面： 我國(guó)模具生產(chǎn)廠(chǎng)中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車(chē)間 (分廠(chǎng))，自產(chǎn)自配比例高 達(dá)60%右，而國(guó)外模具超過(guò)70%!商品模具。專(zhuān)業(yè)模具廠(chǎng)大多是“大而全”、 “小而全”的組織形式，而國(guó)外大多是“小而專(zhuān)”、“小而精”： 1,進(jìn)出口相 抵后的凈進(jìn)口額達(dá)13.2億美元，為世界模具凈進(jìn)口量最大的國(guó)家。 3、未來(lái)沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、 “價(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)： (1)全面推廣CAD/CAM/CAE術(shù) 模具CAD/

20、CAM/CAE術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和 進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CA極術(shù)培 訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAEK術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正 使CAD/CAM/CAE術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí) 現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。 (2) 高速銃削加工 國(guó)外近年來(lái)發(fā)展的高速銃削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的 表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。高 速銃削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車(chē)、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。 目前它已向更高

21、的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。 (3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ?所需的諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。 有些快速掃描系統(tǒng)，可快 速安裝在已有的數(shù)控銃床及加工中心上， 實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同 數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的 CA曲據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。 模具掃描系統(tǒng)已在汽車(chē)、摩托車(chē)、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期 間將發(fā)揮更大的作用。 (4)電火花銃削加工 電火花銃削加工技術(shù)也稱(chēng)為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)， 這是一種替代傳統(tǒng)的用成 型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀

22、電極作三維或二維輪廓 加工(像數(shù)控銃一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極， 這顯然是電火花成形 加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國(guó)外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這 一技術(shù)將得到發(fā)展。 (5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已 達(dá)到30流右。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家一般為 80流右。 (6)優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù) 選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來(lái)提高模具的壽命就顯得十分必 要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 模具熱 處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相 沉積(TiN、

23、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。 (7)模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化 模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀(guān)質(zhì)量等方面均有較大的影響，研 究自動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作， 以提高模具表面質(zhì)量是 重要的發(fā)展趨勢(shì)。 (8)模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展 這是我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合； 配有 隨行定位夾具或定位盤(pán)；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫(kù)；有完整的數(shù)控柔性同步系 統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)是罩殼的落料、拉深、沖孔復(fù)合模，落料、拉深、沖孔都是沖裁的基 本工序。 所謂落料是在平板毛坯上沿封閉輪廓進(jìn)行沖裁，被分離下來(lái)的一塊稱(chēng)為落料 件，余下的就是

24、廢料。落料常用于制備工序件。 拉深是指在壓力機(jī)上使用模具將平板毛坯制成帶底的圓筒形件或矩形間的 成形方法。 沖孔是指利用模具在板料上沖出孔的過(guò)程。 冷沖模是實(shí)現(xiàn)冷沖模生產(chǎn)的專(zhuān)用工具和主要工藝裝備。沖壓件的形狀和尺寸 精度靠模具直接保證， 沖壓生產(chǎn)率高， 操作簡(jiǎn)單， 成本低廉等優(yōu)越性要靠?jī)?yōu)良結(jié) 構(gòu)性能的沖模來(lái)實(shí)現(xiàn)。沖模的結(jié)構(gòu)性能直接反映了沖壓技術(shù)水平的高低。 本設(shè)計(jì)采用復(fù)合模，其優(yōu)缺點(diǎn)如下所式： 優(yōu)點(diǎn) 1 沖裁時(shí)材料處于受壓狀態(tài)，零件表面平整。 2 沖裁時(shí)材料不需進(jìn)給移動(dòng)， 零件精度不受送料誤差影響， 其內(nèi)、 外形同軸 度較高，一般可以達(dá)到 0.02?0.04,零件尺寸精度高

25、，可達(dá)IT8級(jí)，在這3 種型式的模具中，其零件精度最高。 3 模具結(jié)構(gòu)緊湊，外廓尺寸小。 4 用復(fù)合模沖壓時(shí)對(duì)條料形狀及尺寸的限制不嚴(yán)格， 可用短料和邊角余料來(lái) 沖壓零件，材料利用率比連續(xù)模高。 5 適宜沖壓薄料、軟料和脆性材料。 缺點(diǎn) 1 模具零件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配制造困難，成本高。但形狀復(fù)雜的零件其模 具制造難度比連續(xù)模低。 2 由于受到凸凹模最小壁厚的限制， 對(duì)于一些內(nèi)孔與外緣之間及孔間距離較 小的零件，不宜采用復(fù)合模。 3 生產(chǎn)率比連續(xù)模低，工作沒(méi)有連續(xù)模安全，零件出件沒(méi)有連續(xù)模方便。適 宜于生產(chǎn)批量大、 尺寸大的零件。 有時(shí)候?yàn)榱吮ＷC零件的精度， 批量小時(shí)也用它

26、。 沖模零件材料的選用 沖模材料， 尤其是凸、 凹模的材料與模具壽命關(guān)系很大， 合理選用材料是模 具設(shè)計(jì)的一項(xiàng)十分重要的工作。 沖壓時(shí)模具工作部分要受多次大壓小拉的交變沖擊載荷作用， 沖模將產(chǎn)生壓 縮、彎曲、疲勞變形和摩擦損傷，其正常的失效形式為磨損或疲勞斷裂。由于結(jié) 構(gòu)和熱處理原因，也會(huì)產(chǎn)生鐓粗，局部壓榻、崩刃和折斷等早期破壞。因而模具 材料應(yīng)具有很高的抗壓強(qiáng)度， 高的疲勞強(qiáng)度和高的耐磨性以及足夠的韌性。 多數(shù) 模具形狀復(fù)雜、精度要求也高。因此，還需要熱處理材料變形小。 選用材料時(shí)應(yīng)考慮模具的工作特性， 受力情況， 沖壓件材料性能， 沖壓件的 精度， 生產(chǎn)批量以及模具材料

27、的加工工藝性能和工廠(chǎng)現(xiàn)有條件等因素。 既要保證 模具的壽命又要使成本不至于過(guò)高。一般講，對(duì)于沖壓件形狀簡(jiǎn)單、尺寸不大、 受力小的模具，選用高碳工具鋼制造；沖壓件形狀復(fù)雜、尺寸大、沖壓力大的模 具， 選用合金鋼和高速鋼制造； 而沖壓件的精度或壽命要求高的高速?zèng)_壓或精密 的沖壓模具， 常選用硬質(zhì)合金、 鋼質(zhì)硬質(zhì)合金等材料制造。 沖模工作部分和其他 的零件具體的材料和熱處理要求，可參看有關(guān)沖模資料選用。 沖床的選用 沖床是機(jī)械壓力機(jī)的俗稱(chēng)， 是用來(lái)對(duì)坯料進(jìn)行沖壓加工的主要設(shè)備。 沖床的 選用是沖壓工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。 沖床的選用必須根據(jù)沖壓工序的性 質(zhì)、沖壓力（包括壓料力

28、、卸料力等） 、變形功、模具結(jié)構(gòu)型式、模具的閉合高 度和輪廓尺寸以及生產(chǎn)批量、 生產(chǎn)成本、 產(chǎn)品質(zhì)量等諸多因素， 結(jié)合單位現(xiàn)有設(shè) 備條件進(jìn)行。 沖床的選用主要是確定沖床的類(lèi)型和噸位。 冷沖模主要由以下幾部分構(gòu)成 1．工作部分：其功能是完成材料的分離。零件質(zhì)量及尺寸精度主要靠該部 分來(lái)保證。 2．定位及擋料部分：其功能是確定條料在沖模中的正確位置。 3．卸料及推件裝置：其功能是把箍在凸凹模外圍的條料卸下來(lái)，把梗塞在 凹模內(nèi)的零件推出來(lái)，保證沖壓繼續(xù)正常進(jìn)行。 4．導(dǎo)向裝置：其功能是保證上、下模正常運(yùn)行，使之不產(chǎn)生位置偏移。 5．連接固定部分： 其功能是連接和緊固各零部件，

29、使之成為一完整的整體。 本設(shè)計(jì)是護(hù)罩殼落料、拉深、沖孔復(fù)合模，所謂復(fù)合模是指壓力機(jī)一次 行程中，在模具的一個(gè)工位上，同時(shí)完成幾道不同工序的模具。它屬于 多工序模。工作部分除凹、凸模外還有凸凹模。落料凹模在上模部分的 稱(chēng)為倒裝復(fù)合模，落料凹模在下模的稱(chēng)為正裝復(fù)合模。 2 零件的工藝性 2.1 制件資料 制件剖面圖 圖1.1所示為罩殼零件，材料為20號(hào)鋼，厚度為t=1 mm,大批量生產(chǎn) 圖2.1 外殼零件 制件三視圖 圖2.2 外殼零件三視圖 2.2 零件材料及其沖壓工藝性分析 零件材料的分析 冷沖壓模具包括沖裁、 彎曲、 拉深、 成形等各種單工序模和

30、由這些基本工序 組成的復(fù)合模、 級(jí)進(jìn)模等各種模具。 設(shè)計(jì)這些模具時(shí)， 首先要了解被加工材料的 力學(xué)性能。 材料的力學(xué)性能是進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)各種計(jì)算的主要依據(jù)。 故在分析零 件沖壓成形工藝， 設(shè)計(jì)沖壓模具前， 必須要了解和掌握材料的一些力學(xué)性能， 以 便設(shè)計(jì)?，F(xiàn)將油杯零件材料為 10 號(hào)鋼的力學(xué)性能主要參數(shù)及其概念敘述如下： ( 1)應(yīng)力： 材料單位面積上所受的內(nèi)力，單位是 N/mm2 ，用 Pa 表示。 106 Pa=1MP；a 1MPa = 1N/mm2 ； 109 Pa = 1GPa。 (2)屈服點(diǎn)6s：材料開(kāi)始產(chǎn)生塑性變形時(shí)的應(yīng)力值，單位是 N/mn2 。彎曲、 拉深、 成

31、形等工序中， 材料都是在達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行塑性變形而完成該工序的 成形的。經(jīng)查表取6s = 206 MPa。 (3)抗拉強(qiáng)度6b。材料受到拉深作用，開(kāi)始產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)力值，單位是MPa。 (rb = 294 ?432MPa。 (4)抗剪強(qiáng)度p b。材料受到剪切作用，開(kāi)始產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)力值，單位是MPa。 取 p b = 255?333MPa。 ( 5)彈性模量 E。 材料在彈性范圍內(nèi)，表示受力與變形的指標(biāo)，彈性模量大， 表示材料受力后變形較小，或者說(shuō)，產(chǎn)生一定的變形需要較大的力。 E = 194 x 103 MPa。 (6)屈服比bs/ crb。是材料的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比，

32、其值越小，表示材料 允許的塑性變形區(qū)越大， 在拉深工序中， 材料的屈服比較小時(shí)， 所需的壓邊力和 所需克服的摩擦力相應(yīng)的減小，有利于提高成形極限。 (7)伸長(zhǎng)率6。在材料性能實(shí)驗(yàn)時(shí)，試件由拉伸試驗(yàn)機(jī)拉斷后，對(duì)接起來(lái)測(cè)量 長(zhǎng)度，其伸長(zhǎng)量與原長(zhǎng)度之比稱(chēng)為伸長(zhǎng)率，其數(shù)值用“％”表示，其數(shù)值越大表 示材料的塑性越好。經(jīng)查表可得，材料為 20號(hào)鋼的伸長(zhǎng)率6 =29%。 綜上所述，對(duì)油杯零件材料 20 號(hào)鋼的力學(xué)性能分析，主要是為了便于模具 設(shè)計(jì)中各參數(shù)的計(jì)算， 故在后序的模具設(shè)計(jì)中各參數(shù)的計(jì)算均以上面所取的數(shù)值 進(jìn)行計(jì)算。 零件工藝性的分析 沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過(guò)程中加

33、工的難易程度。 雖然沖壓加 工工藝過(guò)程包括備料—沖壓加工工序—必要的輔助工序—質(zhì)量檢驗(yàn)—組合、 包裝 的全過(guò)程， 但分析工藝性的重點(diǎn)要在沖壓加工工序這一過(guò)程里。 而沖壓加工工序 很多， 各種工序中的工藝性又不盡相同。 即使同一個(gè)零件， 由于生產(chǎn)單位的生產(chǎn) 條件、工藝裝備情況及生產(chǎn)的傳統(tǒng)習(xí)慣等不同，其工藝性的涵義也不完全一樣。 這里我們重點(diǎn)分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性。 該零件為油杯，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)稱(chēng)，是典型的拉深件。在拉深過(guò)程中要注意控 制拉深程度， 加工時(shí)， 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)， 形狀等一些技術(shù)要求， 應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： （ 1）拉深件圓角半徑： 拉深件的圓角半徑要適合，應(yīng)盡量大些，以便于成

34、形和 減少拉深次數(shù)， 避免在拉深過(guò)程中出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象即拉裂。 拉深件底與壁的圓角半 徑應(yīng)滿(mǎn)足ri >t o而在此設(shè)計(jì)中圓角半徑 R4>t=1 ,故滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 （ 2）考慮拉深件厚度不均勻的現(xiàn)象 ：在拉深過(guò)程中，一般為不變薄拉深，從理 論分析上說(shuō)是不符合的， 在拉深過(guò)程中壁厚應(yīng)有少量的變化， 如果在拉深件精度 要求不高時(shí)，一般可以忽略不計(jì)。 （ 3）拉深件的孔位布置 ：根據(jù)示圖所示，該零件的孔位布置合理，處于中心部 位。在沖孔時(shí)，要注意孔與拉深件的同心度的問(wèn)題，孔到拉深底部邊緣的距離 d

35、 成，首先進(jìn)行正拉深，形成外形尺寸形狀，其次底部要成型。 綜上所述，罩殼由平板毛坯沖壓成形應(yīng)包括的基本工序有：落料、拉深、沖 孔等， 2.3 確定工藝方案和模具形式 在沖壓分析的基礎(chǔ)上， 找出工藝與模具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與難點(diǎn)， 根據(jù)實(shí)際情況提 出各種可能的沖壓工藝方案， 內(nèi)容包括工序性質(zhì)， 工序數(shù)目， 工序順序及組合方 式等， 有時(shí)同一種沖壓零件也可能存在多個(gè)可行的方案， 通常每種方案各有優(yōu)缺 點(diǎn)， 應(yīng)從產(chǎn)品質(zhì)量生產(chǎn)效率， 設(shè)備占用情況， 模具制造的難易程度和模具的使用 壽命的高低，生產(chǎn)成本，操作方便與安全程度等方面進(jìn)行綜合分析、比較，確定 出適合于現(xiàn)有生產(chǎn)條件的最佳方案， 故在

36、一定的條件下， 以最簡(jiǎn)單的方法， 最快 的速度，最少的勞動(dòng)量，最少的費(fèi)用，可靠的加工出符合圖樣各項(xiàng)要求的零件， 在保證加工質(zhì)量的前提下，選擇經(jīng)濟(jì)合理的工藝方案。 確定工藝方案及模具形式： 1、根據(jù)對(duì)沖壓零件的形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果，確定 沖壓所需的基本的工序，如落料、沖孔、拉深、整形等。 2、根據(jù)初步工藝計(jì)算，確定工藝數(shù)目，如沖壓次數(shù)、拉深次數(shù)等。 3、根據(jù)各個(gè)工序的變形特點(diǎn)、質(zhì)量要求等確定工序順序。 一般可按照下列原則進(jìn)行： 1） 、對(duì)沖帶孔的或有缺口的沖裁件，如選用簡(jiǎn)單模，一般先落料，再?zèng)_孔或 切口，使用級(jí)進(jìn)模，則先沖空孔或切口后落料 2） 、對(duì)于到

37、孔的拉深件，一般先拉深，后沖孔，但孔的位置在零件底部且孔 徑尺寸要求不高時(shí)，也可先沖孔后拉深。 3） 、對(duì)于形狀復(fù)雜的拉深件，為便于材料變形和流動(dòng)，應(yīng)先形成內(nèi)部形狀， 再拉深外部形狀。 4） 、整形或校平工序，應(yīng)在沖壓件基本成型以后進(jìn)行。 4 、根據(jù)生產(chǎn)批量和條件(沖壓加工條件和模具制造條件)確定工序組合。 生產(chǎn)批量大時(shí)，沖壓工序應(yīng)盡可能組合在一起，用復(fù)合模具；小批量生產(chǎn)用單 工序簡(jiǎn)單模。 由于罩殼沖壓成形需要的多道工序完成， 因此選擇合理的成形工藝方案十分 重要， 考慮到生產(chǎn)批量大， 應(yīng)在生產(chǎn)合格零件的基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率， 降低 生產(chǎn)成本。 要提高生產(chǎn)成本，應(yīng)該盡量

38、選擇合理的工藝方案，選擇復(fù)合能復(fù)合的工序， 但復(fù)合程度太高，模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝調(diào)試?yán)щy，模具成本高，同時(shí)可能降低 模具的強(qiáng)度，縮短模具壽命。 根據(jù)零件形狀確定沖壓工序類(lèi)型和選擇工序順序， 沖壓該零件需要的基本工 序有落料、拉深、沖孔。 3主要工藝參數(shù)的計(jì)算 由于板料在軋壓或退火時(shí)所產(chǎn)生的聚合組織而使材料引起殘存的方向性， 反 映到拉深過(guò)程中，就使桶形拉深件的口部形成明顯的突耳。止匕外，如果板料本身 的金屬結(jié)構(gòu)組織不均勻、模具間隙不均勻、潤(rùn)滑的不均勻等等，也都會(huì)引起沖件 口高低不齊的現(xiàn)象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外緣進(jìn)行修邊處理。 這樣 在計(jì)算毛坯尺寸的時(shí)候就必需加上修邊余量

39、然后再進(jìn)行毛坯的展開(kāi)尺寸計(jì)算。 根據(jù)零件的尺寸取彳邊余量的值為 3mm查表5—7,《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 實(shí)用技術(shù)》： 在拉深時(shí)，雖然拉深件的各部分厚度要求發(fā)生一些變化， 但如果采用適當(dāng)?shù)?工藝措施，則其厚度的變化量還是并不太大。在設(shè)計(jì)工藝過(guò)程時(shí)，可以不考慮毛 坯厚度的變化。 毛坯尺寸按公式 D= vdf2 4dH 1.72d(r1 r2) 0.56(r12 r22) 2.1 所以： D= 552—4—36—19—1.72—36(4.515.5廣0.56(4.52—5.52)= (p56公式3.5《沖壓模具設(shè)計(jì)》) 確定排樣、裁板方案 沖裁件在板料、條料或帶料上的布置方法稱(chēng)

40、為排樣。排樣是否合理，直接影 響到材料的利用率、零件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命及生產(chǎn)操作方式與安全。 因此，在沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)中，排樣是一項(xiàng)極為重要的、技術(shù)性很強(qiáng)的工作。 加工此零件為大批大量生產(chǎn)，沖壓件的材料費(fèi)用約占總成本的 60%~80%之 多。因此，材料利用率每提高1%,則可以使沖件的成本降低 0.4%~0.5%。在沖 壓工作中，節(jié)約金屬和減少?gòu)U料具有非常重要的意義， 特別是在大批量的生產(chǎn)中， 較好的確定沖件的形狀尺寸和合理的排樣的降低成本的有效措施之一。 由于材料的經(jīng)濟(jì)利用直接決定于沖壓件的制造方法和排樣方式， 所以在沖壓 生產(chǎn)中，可以按工件在板料上排樣的合 理程度即沖制某

41、一工件的有用面積與所 用板料的總面積的百分比來(lái)作為衡量排樣合理性的指標(biāo)。 — 18,《沖壓模具設(shè)計(jì)》取 搭邊值為 a=0.8mm 進(jìn)距方向 a1 1.0mm 于是有 條料寬度 B=D+2a 板料規(guī)格擬用1 mmx80mmX—24,《沖壓模具設(shè)計(jì)》）。 材料利用率 依據(jù)（P203,《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》） 77,842 =76.5% 在考慮拉深的變形程度時(shí)，必需保證使毛坯在變形過(guò)程中的應(yīng)力既不超過(guò)材 料的變形極限，同時(shí)還能充分利用材料的塑性。也就是說(shuō)，對(duì)于每道拉深工序， 應(yīng)在毛坯側(cè)壁強(qiáng)度允許的條件下，采用最大的變形程度，即極限變形程度。 極限拉深系數(shù)值

42、可以用理論計(jì)算的方法確定。 即使得在傳力區(qū)的最大拉應(yīng)力 與在危險(xiǎn)斷面上的抗拉強(qiáng)度相等，便可求出最小拉深系數(shù)的理論值，此值即為極 限拉深系數(shù)。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，極限拉深系數(shù)值一般是在一定的拉深條件下 用實(shí)驗(yàn)的方法得出的，我們可以通過(guò)查表來(lái)取值。 該工件拉深一個(gè)過(guò)程，因此可以計(jì)算其拉深系數(shù)來(lái)確定拉深次數(shù)。 其實(shí)際拉深系數(shù)為： 材料的相對(duì)厚度為?一 t/D 100% 1.29% 凸緣的相對(duì)高度為 % % 0,247 由表5—21,《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》可以查出 ,hdmax 0.63 , 《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》可以查出 mm. 0.51 因?yàn)橥咕壍南鄬?duì)高度0.24

43、7小于最大相對(duì)高度0.63,且實(shí)際拉深系數(shù)0.51 大于最小極限拉深系數(shù)0.47,所以拉深過(guò)程可以一次拉深成功。 3.4 拉深沖壓力的計(jì)算 由于該零件為軸對(duì)稱(chēng)件，故不必進(jìn)行壓力中心的計(jì)算。 落料過(guò)程 （ 1）落料力 平刃凸模落料力的計(jì)算公式為 P kLt 依據(jù) （P175， 《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》 ） 式中 P —沖裁力（ N） L —沖件的周邊長(zhǎng)度（ mm） t —板料厚度（ mm） —材料的抗沖剪強(qiáng)度（ MPa） K一修正系數(shù)。它與沖裁間隙、沖件形狀、沖裁速度、板料厚度、 潤(rùn)滑情況等多種因素有關(guān)。其影響范圍的最小值和最大值在 （1.0?1.3） P的范

44、圍內(nèi)，一般 k取為1.25?1.3。 在實(shí)際應(yīng)用中，抗沖剪強(qiáng)度 的值一般取材料抗拉強(qiáng)度 b的0.7?0.85 o為 便于估算，通常取抗沖剪強(qiáng)度等于該材料抗拉強(qiáng)度 b 的 80%。即 0.8 b 因此，該沖件的落料力的計(jì)算公式為 F落 1.3 0.8 2 Dt b 0.8 2 77 1 390 （ 2）卸料力 一般情況下， 沖裁件從板料切下以后受彈性變形及收縮影響。 會(huì)使落料件梗 塞在凹模內(nèi)， 而沖裁后剩下的板料則箍緊在凸模上。 從凸模上將沖件或廢料卸下 來(lái)所需的力稱(chēng)卸料力。 影響這個(gè)力的因素較多， 主要有材料力學(xué)性能、 模具間隙、 材料厚度、零件形狀尺寸以及潤(rùn)滑情況等。

45、所以要精確地計(jì)算這些力是困難的， 一般用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 卸料力 F卸 KF 式中 F 沖裁力（N） K1 ——頂件力及卸料力系數(shù)， — 12,《沖壓模具設(shè)計(jì)》）取K1為0.04。 因此 7849.25N 、拉深過(guò)程 （1）拉深力 帶凸緣圓筒形零件的拉深力近似計(jì)算公式為：（5-3,《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 實(shí)用手冊(cè)》） F拉 dp bKF 式中 dp一圓筒形零件的凸模直徑（mm） Kf 一系數(shù)，查（表5一 b一材料的抗拉強(qiáng)度（MPa） 因此 F拉 54.95 430 0.8 59384.89N （2）壓邊力 壓邊力的大小對(duì)拉深件的質(zhì)量是有一定影響的， 如

46、果過(guò)大，就要增加拉深力， 因而會(huì)使制件拉裂，而壓邊圈的壓力過(guò)小就會(huì)使工件的邊壁或凸緣起皺，所以壓 邊圈的壓力必須適當(dāng)。合適的壓邊力范圍一般應(yīng)以沖件既不起皺、又使得沖件的 側(cè)壁和口部不致產(chǎn)生顯著的變薄為原則。 壓邊力的大小和很多因素有關(guān)，所以在 實(shí)際生產(chǎn)中，可以根據(jù)近似的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。 _ _ 2 2 Q —（Do d ）q 4 依據(jù)（P328,《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》） 式中 D—毛坯直徑（mm） d—沖件的外徑（mm） q一單位壓邊力（MPa）（表5—20,《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手 冊(cè)》）q的值取25 所以 Q （772 552） 2.5 5701.99N

47、此處彈簧取中徑為 80,鋼絲直徑為 2.5,符合國(guó)標(biāo)GB2089-80,圈數(shù)為 4.5圈，材料為65Mn,繞制后經(jīng)中溫回火，可以產(chǎn)生較大的彈性極限壓力。 （3）頂件力 頂件力的計(jì)算公式可按下式：（P340,《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》） F頂二K頂F拉 式中 F頂——頂件力（N）; K頂 頂件力系數(shù)；查表 2-8 K頂 F頂=K頂F拉 N （4）拉深功的計(jì)算 拉深所需的功可按下式計(jì)算 CPmaxh W —m^ 1000 依據(jù)（P45,《沖壓工藝模具學(xué)》） 式中 Pmax ——最大拉深力（N） h 拉深深度（mm） W-一拉7功（N ? m） C——修正系

48、數(shù)，一般取為C=0.6~0.8。 0.8 58394.89 20 所以 W= 934.32 N 1000 沖孔過(guò)程 與落料過(guò)程相似： 沖裁力： F孔 1.3 0.8 2 Dt b 0.8 2 12 1 390 式中 2 D-沖孔周邊長(zhǎng)度 t -- 板料厚度 b --板料抗拉強(qiáng)度 拉深力出現(xiàn)在落料力之后，因此最大沖壓力出現(xiàn)在沖裁階段， 選用落料拉深 成型復(fù)合模結(jié)構(gòu)，最大沖壓力為： Fmax = F +F1 + F2 =9 為安全起見(jiàn)，防止設(shè)備的超載，對(duì)于沖裁工序，壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力P應(yīng)大于 或等于沖裁時(shí)總沖壓力的1.1?1.3倍。 即： P > （1.1 ?1.

49、3） Fmax 取 P = 1.3 Fmax P = 1.3 Fmax 所以可以選擇噸位為630KN以上的壓力機(jī)，考慮到拉深成形的行程比較大， 選定壓力機(jī)還應(yīng)參考?jí)毫C(jī)說(shuō)明書(shū)所給出的允許工作負(fù)荷曲線(xiàn)。 參照書(shū)末表C-1 可選取公稱(chēng)壓力為63KNR的雙柱可傾壓力機(jī)，該壓力機(jī)與模具設(shè)計(jì)的有關(guān)參數(shù) 為： 名稱(chēng) 量值 型號(hào) J23-63 公稱(chēng)壓力 63KN 滑塊行程 35 標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)（不小于）/ （次/min） 170 最大閉合高度 /mm 固定臺(tái)和可傾/mm 150 活動(dòng)臺(tái)位置 最低/mm 160 最高/mm 190 閉合圖度調(diào)節(jié)量/mm

50、30 滑塊中心到機(jī)身距離（喉深）/mm 110 工作臺(tái)尺寸/mm 左右 310 前后 200 工作臺(tái)孔尺寸 /mm 左右 160 前后 110 墊板厚度/mm 60 模柄孔尺寸（直徑x深度）/mm ① 30 x 55 4模具設(shè)計(jì) 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇采用落料、拉深、沖孔復(fù)合模。 如前所述，模具設(shè)計(jì)包括模具結(jié)構(gòu)形式的選擇和設(shè)計(jì)，模具結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算, 模具圖的繪制等內(nèi)容。現(xiàn)對(duì)落料、拉深、沖孔模設(shè)計(jì)步驟如下： Ul 圖4.1落料、拉深、沖孔復(fù)合模 1——下卞II座 2——落料凹模 3——擋料銷(xiāo) 4—導(dǎo)柱 5——凸凹模 6——卸料 板 7——導(dǎo)套

51、 8——上模座 9——固定板 10——墊板 11——圓柱銷(xiāo) 12 — 一螺釘 13——打桿 14—一模柄 15 ——推板 16——連接推桿 17——沖孔凸 模 18——頂出器 19——拉深凸模 20 壓邊器 21 螺釘 22 頂桿 23 螺釘 24 固定板 如圖4.1所示，送料時(shí)條料沿兩個(gè)固定卸料板進(jìn)行導(dǎo)料，由擋料銷(xiāo)定距。 拉深凹模既可以落料，又可以完成拉深 開(kāi)始工作時(shí)，首先由拉深凹模和落實(shí)凹模 16完成落料，緊接著由拉深凹模 和拉深凸模進(jìn)行拉深。 拉深凹模既可以作拉深用，又可以作沖孔用，但必須保證其同軸度。 拉深將要結(jié)束時(shí)，由沖孔凸模與拉深凹模進(jìn)行沖孔，然后在回程由推件塊將

52、工件從拉深凹模內(nèi)推出。 反頂圈兼作壓邊作用，在拉深過(guò)程中起壓邊作用，拉深結(jié)束后又能將工件頂 起，使其脫離拉深凸模。 復(fù)合模比單工序?？商岣呱a(chǎn)率，但模具較復(fù)雜，裝配難度也較大。由于計(jì) 算的拉深件的毛坯尺寸不一定準(zhǔn)確， 常需經(jīng)試模修正，因此應(yīng)在拉深件毛坯經(jīng)單 工序模生產(chǎn)驗(yàn)證合格之后，為提高生產(chǎn)率，才設(shè)計(jì)落料、拉深、沖孔復(fù)合模。對(duì) 于較小的拉深件， 從安全考慮， 新設(shè)計(jì)拉深模也可以取落料與拉深、 沖孔復(fù)合模 的方案。 在變形程度允許的條件下， 可適當(dāng)加大毛坯尺寸， 以提高模具的可靠性。 對(duì)于非圓形拉深件， 新設(shè)計(jì)模具不宜采用落料與拉深、 成型復(fù)合的方案， 因?yàn)槠? 毛坯尺寸計(jì)算的可靠性

53、更差。除非工件的變形程度較小，允許將毛坯尺寸加大， 才考慮設(shè)計(jì)落料、拉深、沖孔復(fù)合模。 根據(jù)以上落料、拉深和成型復(fù)合模結(jié)構(gòu)圖可知，模具的閉合高度 hm為： Hm=F模板厚度+上模板厚度+墊板厚度+凸凹模長(zhǎng)度+凹模高度+凸模固定板- 凸凹模進(jìn)人凹模的深度 =40+20+1+51+9+6+18+35 =171mm 查所選設(shè)備的參數(shù)； 壓力機(jī)的最大的閉合高度為 360mm， 最小閉合高度為 270 mm則模具的裝模高度應(yīng)該滿(mǎn)足下式要求： Hmax-5 > hm Hmin+10 即： 190> 171 160 故滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 由模具結(jié)構(gòu)圖便知，該模具工作部分尺寸及公差計(jì)算，

54、主要包括落料凸、凹 模刃口尺寸及公差計(jì)算、拉深模和成型模工作部分尺寸的計(jì)算。 落料凸、凹模刃口的尺寸及公差的計(jì)算 沖裁模刃口是尖銳鋒利的， 多為直角， 故沖裁模刃口尺寸是指沖頭與凹模的 直徑尺寸。 由于剪切面是工具的側(cè)面與材料接觸并擠光而得到的平滑面， 所以落 料件的外徑尺寸應(yīng)等于凹模內(nèi)徑尺寸。 模具兩刃口尺寸中總有一個(gè)基準(zhǔn)尺寸， 設(shè) 計(jì)和制造模具時(shí)， 可分別根據(jù)工件的精度要求， 決定第一件為基準(zhǔn)件， 把間隙取 在另一件上。故落料件以凹模為基準(zhǔn)。 模具工作部分加工時(shí)要注意經(jīng)濟(jì)上的合理性，精度太高，則制造困難、成 本高；精度太低，則又可能加工不出合格的產(chǎn)品。因此，模具的精度應(yīng)隨

55、工件的 精度要求而定， 這樣才會(huì)有好的經(jīng)濟(jì)性。 一般模具精度比工件精度至少高兩個(gè)級(jí) 別。 對(duì)于落料 Dd (D X)0d Dp (Dd 2ZmJp 依據(jù)( P22， 《沖壓工藝模具學(xué)》 ) 式中 D p —落料凸模直徑( mm) Dd— 落料凹模直徑( mm) D —工件外徑的公稱(chēng)尺寸( mm) — 沖裁工件要求的公差 X —系數(shù)， 為避免多數(shù)沖裁件尺寸都偏向于極限尺寸， 此處可 取 X=0.5。 d 、 p — 凹、凸模制造偏差 , (表 2-7 ， 《冷沖模設(shè)計(jì)》 ) Z min — 實(shí)用間隙最小值，可以通過(guò)查表 1— 2， 《沖壓工藝模具學(xué)》 選取 Zm

56、in 0.050 Dd (D X )0 d (77 0.5 0.74)00.040 76.6300.030 mm Dp (D X 2ZmJ0 p (77 0.5 0.74 0.050)00.019 76.5800.019mm 拉深凸、凹模刃口的尺寸及公差的計(jì)算 由式 Dd (D 0.4)0 d dp (D 0.4 2Zmin )0 p 依據(jù)( P54， 《沖壓工藝模具學(xué)》 ) 以上各式中，查表可知 d、 p 分別為 0.062、 0.039。間隙 Zmin 查表(表 2— 10， 《沖壓工藝模具學(xué)》 ) 有 D p (35 0.4 0.039)00.039

57、 35.15600.039mm d p (35 0.4 0.39 2.2) 00.062 0.062 37.3560 mm 沖孔凸、凹模刃口的尺寸及公差的計(jì)算 Dp (D x )0p Dd (Dp Zmin)0d 沖孔件精度取 IT14 級(jí)，凹模為 IT7 級(jí)，凸模取 IT6 級(jí) D p —沖孔凸模直徑（ mm） Dd— 沖孔凹模直徑（ mm） D —工件外徑的公稱(chēng)尺寸（ mm） — 沖裁工件要求的公差 X —系數(shù)， 為避免多數(shù)沖裁件尺寸都偏向于極限尺寸， 此處可 取 X=0.5。 d 、 p — 凹、凸模制造偏差 , 2-7 ， 《冷沖模設(shè)計(jì)》 ）

58、 Dp Dd (12.09 (12 0.5 0.18)00.011 12.0900.011mm 0.018 0.018 0.050)0 mm 12.140 mm 5 沖模零件的設(shè)計(jì) 落料凹模的設(shè)計(jì) 凹模的尺寸計(jì)算 凹模工作部分的尺寸計(jì)算， 參見(jiàn)前面的主要工藝參數(shù)的計(jì)算。 其他部分結(jié)構(gòu) 寸的計(jì)算如下： (1)凹模壁厚C 凹模壁厚C是指凹模刃口到凹模外邊緣的最短距離。凹模壁厚將直接影響凹 模板的外形尺寸，即長(zhǎng)度與寬度(L x B)。故在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)選擇合適的凹模壁 厚Co 凹模壁厚C值主要考慮布置連接螺釘孔和銷(xiāo)釘孔的需要， 同時(shí)也能保證凹模 強(qiáng)度和剛度，在選擇凹模壁厚時(shí)

59、，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：工件落料時(shí)取表中較小值， 反之取較大值；型孔為圓弧時(shí)取小值、為直邊時(shí)取中值、為尖角時(shí)取大值；當(dāng)設(shè) 計(jì)標(biāo)準(zhǔn)模具或雖然設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)模具， 但凹模板毛坯需要外購(gòu)時(shí)，應(yīng)將計(jì)算的凹模 外形尺寸LXB按模具國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中凹模板的系列尺寸進(jìn)行修正，取較大規(guī)格的尺 寸。所以根據(jù)以上的要求查表9-6得零件毛坯直徑為①77,板料厚度為1mm勺凹 模壁厚C為20mm (2)凹模的結(jié)構(gòu)形式 凹模板的厚度H主要不是從強(qiáng)度需要考慮的，而是從連接螺釘旋入深度與 凹模剛度的需要考慮的。凹模板的厚度一般應(yīng)不小于 10mm特別小型的模具可 取8mm隨著凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也應(yīng)相應(yīng)的增大。 ?。?/p>

60、 凹模長(zhǎng)L=125mm 凹模寬B=100mm 凹模板外形尺寸：L x B x h=125 x100 x 20 查表14-6摘自GB2858-81矩形和圓形凹模外形尺寸知： 將上述凹模板外形尺寸改為：125 x 100 x 20mm 凹模外形尺寸形狀如下圖所示： 凹模的外形尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，用以上方法求得的外形尺寸應(yīng)向接近的標(biāo)準(zhǔn)尺 寸靠攏。故凹模尺寸、強(qiáng)度和剛度足夠，一般不再進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的核算。 當(dāng)沖裁形狀復(fù)雜，公差等級(jí)高，尺寸大或尺寸較小的零件時(shí)，可以采用鑲拼 式凹模，但對(duì)于此零件的沖裁其凹模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故采用整體式結(jié)構(gòu)。具凹模結(jié)構(gòu) 圖如下圖所示： 凹模的固定方法

61、用螺釘固定，具體的固定方法見(jiàn)裝配圖。 拉深凸模的尺寸計(jì)算 拉深凸模的工作尺寸的計(jì)算參見(jiàn)前面的主要工藝參數(shù)計(jì)算。 現(xiàn)將其它參數(shù)的 計(jì)算介紹如下： (1)拉深模的凸模圓角半徑 拉深凸模的圓角半徑r凸對(duì)拉深工作也有影響。當(dāng)r凸過(guò)小時(shí)，則角部彎曲 變形大，危險(xiǎn)斷面容易拉斷。當(dāng)r凸過(guò)大時(shí)，則毛坯底部的承壓面積減小，懸空 部分加大，容易產(chǎn)生底部的局部變薄和內(nèi)皺。 除最后一次拉深，凸模的圓角半徑 r凸應(yīng)比板厚略大，即：r t ,最后一次 拉深時(shí)，凸模的r應(yīng)等于零件的內(nèi)圓半徑，但不得小于材料厚度。如工件的內(nèi)圓 角半徑要求小于料厚，則要有整形工序來(lái)完成。故在此設(shè)計(jì)中取 r凸=4mm (2)拉深間隙

62、 拉深間隙指拉深凸模與凹模之間的單面間隙，用 Z表示。 ① 模具間隙對(duì)拉深過(guò)程的影響 拉深模的凸模與凹模之間的單邊間隙 Z/2,影響拉深力與拉深件的質(zhì)量。 拉深模的凸、凹模間隙Z/2大，則摩擦小，能減小拉深力。但如果間隙過(guò)大， 拉深件的精度將不易控制，拉深后零件的高度將小于所要求的高度，零件成桶形。 拉深模的凸、凹模間隙Z/2小，則摩擦大，將增加拉深力，造成許用拉深系 數(shù)m值的增大。如果凸、凹模間隙Z/2小于拉深件的材料厚度，則將產(chǎn)生變薄拉 深的效果，使得拉深件的精度降低。 ② 拉深模具間隙的取向 A ）除最后一道工序外，間隙的取向不作規(guī)定。 B ）對(duì)于最后一道工序，當(dāng)工件外形

63、尺寸要求一定時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，凸模 尺寸按凹模減小以取得間隙。 當(dāng)工件內(nèi)形尺寸要求一定時(shí)， 以凸模為基準(zhǔn)， 凹模 尺寸按凸模放大以取得間隙。 C ）淺拉深時(shí)，拉深間隙可取小些，深拉深時(shí)，則應(yīng)取大些。這是因?yàn)樽冃? 程度越大，板厚的增厚量也越大。 D ）多次拉深時(shí)，前幾次拉深可取較大的拉深間隙，以便使拉深順利進(jìn)行。 最后一次拉深則取較小的拉深間隙，以便獲得尺寸精度較高的拉深件。 E ）在整形拉深時(shí)，如果要求工件的精度較高，例如 IT10?12級(jí)，可取拉深 間隙稍小于板料厚度，常取 Z/2= （0.9?0.95） t o如果整形時(shí)只要求減小圓角 半徑，拉深間隙可稍大于板料厚度，例如取

64、Z/2= （1.05?1.1） to F ）板料較軟時(shí)，可取較小的拉深間隙，因?yàn)檐浟显谕鼓Ｅc凹模之間容易被 擠薄，可消除拉深過(guò)程已出現(xiàn)的微小皺折。相反，硬度則應(yīng)取較大的拉深間隙。 G ）實(shí)際供應(yīng)的板料厚度可能與其公稱(chēng)值相比較有較大的誤差，甚至超出板 厚的公差范圍。 因此， 如果成批生產(chǎn)拉深件的板料已經(jīng)購(gòu)入， 最好依據(jù)實(shí)測(cè)的板 料厚度參考上述原則確定合適的拉深間隙值。 5 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1）凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的三原則 為了保證凸模能夠正常工作， 設(shè)計(jì)任何結(jié)構(gòu)形式的凸模都滿(mǎn)足如下三原則。 ① 精確定位 凸模安裝到固定板上以后， 在工作過(guò)程中其軸線(xiàn)或母線(xiàn)不允許發(fā)生任何方向 的移

65、位否則將造成沖裁間隙不均勻，降低模具壽命，嚴(yán)重時(shí)可造成啃模。 ② 防止拔出 回程時(shí)， 卸料力對(duì)凸模產(chǎn)生拉伸作用。 凸模的結(jié)構(gòu)應(yīng)能防止凸模從固定板中 拔出來(lái)。 ③ 防止轉(zhuǎn)動(dòng) 對(duì)于工作段截面為圓形的凸模，當(dāng)然不存在防轉(zhuǎn)的問(wèn)題。 以上三條原則主要是從凸模安裝固定方法考慮的。在設(shè)計(jì)各種凸模的時(shí)， 應(yīng)注意都要滿(mǎn)足這三條原則。 （ 2）拉深凸模結(jié)構(gòu) 根據(jù)以上凸模設(shè)計(jì)的三個(gè)原則， 在設(shè)計(jì)拉深凸模時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足這三個(gè)原則。 在學(xué) 習(xí)拉深成形這一章節(jié)時(shí)我們知道， 拉深凸模結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單， 可參見(jiàn)設(shè)計(jì)模具裝配 圖，在此僅就其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些要點(diǎn)作一簡(jiǎn)要的介紹。首先每個(gè)拉深凸模需鉆一 通氣孔，以防當(dāng)工件

66、脫離凸模時(shí)在凸模端頭與工件底之間的空間形成真空， 增加 額外的卸件力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)將工件底部抽癟。通氣孔直徑一般可在 3?8mmi間選 取。此處由于拉深凸模在拉深后期將會(huì)有沖孔工序，在拉深后不會(huì)有抽癟現(xiàn)象出 現(xiàn)，不需要設(shè)置通氣孔。 其次要確定拉深凸模的固定方法，以便確定其固定端的結(jié)構(gòu)形式。對(duì)于順裝 順出件簡(jiǎn)單拉深模，如果工件直徑與模柄直徑相差不大，常將凸模與模柄制成一 體。如果兩者直徑相差較大，或者拉深模有壓邊裝置，可將凸模固定板設(shè)計(jì)成凸 緣式的，借助固定板與上模板進(jìn)行連接。許多設(shè)計(jì)者喜歡采用下述方法固定拉深 凸模：凸模固定端不帶凸緣，以過(guò)渡配合直接嵌入到模座內(nèi)一定深度， 并用螺釘 聯(lián)接防止拔出。具優(yōu)點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)比較的簡(jiǎn)單，可省去銷(xiāo)釘和凸模固定板。但拉 深凸模與模座的垂直度比凸緣式凸模較差， 因此不適用于較精密的拉深模。有利 于較大的拉深凸模，從節(jié)省模具鋼與便于熱處理考慮， 可采用組合式的結(jié)構(gòu)。其 凸模結(jié)構(gòu)圖如下所示：  凸凹模即落料時(shí)為落料凸模、拉深時(shí)為拉深凹模。在設(shè)計(jì)過(guò)程中綜合考慮 其一些設(shè)計(jì)要點(diǎn)在這里不在敘述，凸凹模結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)零件圖（拉深凹模） ： 5.4沖模的導(dǎo)向裝