端蓋零件的沖壓模具設計(共61頁)

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1、精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上 畢 業(yè) 論 文 論文題目 端蓋零件的沖壓模具設計 系 別 電子信息工程系 專 業(yè) 機械設計制造及自動化 班 級 學 號 學生姓名 指導教師（簽名） 完成時間 2012 年 月 專心---專注---專業(yè) 摘要 隨著中國工業(yè)不斷地發(fā)展，模具行業(yè)也顯得越來越重要。本文針對端蓋的沖裁工藝性和拉深工藝性

2、，分析比較了成形過程的三種不同沖壓工藝（單工序、復合工序和連續(xù)工序），確定用一幅復合模完成落料、拉深和沖孔的工序過程。介紹了端蓋冷沖壓成形過程，經(jīng)過對端蓋的批量生產(chǎn)、零件質量、零件結構以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能為前提，將其確定為沖壓件，用沖壓方法完成零件的加工，且簡要分析了坯料形狀、尺寸，排樣、裁板方案，拉深次數(shù)，沖壓工序性質、數(shù)目和順序的確定。進行了工藝力、壓力中心、模具工作部分尺寸及公差的計算，并設計出模具。還具體分析了模具的主要零部件（如凸凹模、卸料裝置、拉深凸模、墊板、凸模固定板等）的設計與制造，沖壓設備的選用，凸凹模間隙調整和編制一個重要零件的加工工藝過程。列出了模

3、具所需零件的詳細清單，并給出了合理的裝配圖。通過充分利用現(xiàn)代模具制造技術對傳統(tǒng)機械零件進行結構改進、優(yōu)化設計、優(yōu)化工藝方法能大幅度提高生產(chǎn)效率，這種方法對類似產(chǎn)品具有一定的借鑒作用。 關鍵詞：端蓋 模具設計 復合模 拉深沖孔 加工工藝 ABSTRACT With China's industries continue to develop and die industry is also becoming increasingly important. Based on the Cover of the stamping

4、 process and the deep drawing process, Comparative analysis of the process of forming three different stamping process (single processes, complex processes and continuous processes) confirm completion of a composite model blanking, drawing processes and punching process. On the cover of the cold sta

5、mping process, right after the Cover of the mass production, quality components, and the use of structural components of the analysis, research, in line with lower performance prerequisite to the identification of stampings, Stamping method used to complete the processing components, and a brief ana

6、lysis of the blank shape, size, layout, the Conference Board, the number of Drawing, stamping processes in nature, number and sequence determination. For the process, the center of pressure, the die size and the tolerance of the calculation, design mold. Also analyzes the mold of the main components

7、 (such as punch and die and dump devices, drawing punch, slates, Punch plate, etc.) design and manufacturing, stamping equipment selection, punch-gap adjustment and establishment of a vital parts machining process. Die requirements set out a detailed list of parts, and gives a reasonable assembly. B

8、y fully utilizing modern manufacturing technology to mold traditional mechanical parts for structural improvements, design optimization, Process optimization methods can greatly enhance production efficiency, the method of similar products have some reference. Keywords: Cover Mold design Proces

9、sing technology Composite molding Drawing Punch 目錄 前言 隨著現(xiàn)代經(jīng)濟、工業(yè)和科學技術的發(fā)展，模具的應用越拉越廣泛，其適應性也越來越強，已成為工業(yè)國家制造工藝水平的標志和對立的基礎工業(yè)體系。沖壓技術應用，在國民經(jīng)濟各部門中，幾乎都有沖壓加工生產(chǎn)，它不僅與整個機械行業(yè)密切相關，而且與人們的生活緊密相連。 模具屬于精密機械產(chǎn)品，因為它主要由機械零件和機構組成，如成形工作零件（凸模，凹模）

10、，導向零件有（導柱和導套），支承零件（模座），定位零件等，送料機構，抽芯機構，推料機構，檢測與安全機構等。為提高模具的質量，部件組成。所以，模具應屬于標注化程度較高的產(chǎn)品。 過去中國工業(yè)中，模具較長期未受到重視，改個開放依賴，塑料成形，家用電器，儀表，摩托車等行業(yè)進入大批量生成，模具工藝有一定發(fā)展，但仍落后與需要，每年進口模具數(shù)量很大，除模具本身外，使用模具的設備如高效多工位沖壓設備，現(xiàn)代化的鍛壓設備，壓鑄設備大型塑料成形設備以及供應高效沖壓用的卷料設備的等落后。由于模具的多用途廣泛，模具的種類繁多，科學在進行模具分類，對有計劃在發(fā)展模具工藝，系統(tǒng)的研究，開發(fā)模具生成技術，促進模具設計，制造

11、技術的現(xiàn)代化，充分發(fā)揮模具的功能和作用；對研究，制定模具技術表征，提高模具標準化技術iphe專業(yè)化協(xié)助生產(chǎn)水平，提高模具生產(chǎn)效率，縮短模具的制造周期都有十分重要的意義 金屬板料沖壓是模具在工藝生產(chǎn)中應用廣泛的價格形式之一，隨著市場競爭日趨加劇，產(chǎn)品質量不斷提高，對生產(chǎn)安全，操作的方便性等要求也日益提高。模具作為沖壓生產(chǎn)的基本要素，起設計制造技術受到普遍重視。因此學習模具課程，進行模具設計也是適應現(xiàn)代化工業(yè)要求的。設計一套完整的模具，要求設計者應具有動手能力和理論知識。如金屬材料與熱處理，機械設計制造基礎，制圖，機械工藝制造等等。 沖壓工藝與沖壓設備正在不斷地發(fā)展，特別是精密沖壓。高速沖壓、

12、多工位自動沖壓以及液壓成形、超塑性沖壓等各種沖壓工藝的迅速發(fā)展，把沖壓的技術水平提高到了一個新高度。新型模具材料的采用和鋼結合金、硬質合金模具的推廣，模具各種表面處理技術的發(fā)展，沖壓設備和模具結構的改善及精度的提高，顯著地延長了模具的壽命和擴大了沖壓加工的工藝范圍。 由于沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、質量穩(wěn)定、成本低以及可加工復雜形狀工件等一系列優(yōu)點，在機械、汽車、輕工、國防、電機電器、家用電器，以及日常生活用品等行業(yè)應用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術水平的不斷提高，沖壓模具作為個部門的重要基礎工藝裝備將起到越來越大的作用?？梢哉f，模具技術水平已成為衡量一個國家制造

13、業(yè)水平的重要指標。 目前國內模具技術人員短缺，要解決這樣的問題，關鍵在于職業(yè)培訓。我們做為踏入社會的當代學生，就應該掌握扎實的專業(yè)基礎，現(xiàn)在學好理論基礎。畢業(yè)設計是專業(yè)課程的理論學習和實踐之后的最后一個教學環(huán)節(jié)。希望能通過這次設計，能掌握模具設計的基本方法和基本理論。 1.1 設計目的 本次畢業(yè)設計的任務是端蓋型零件復合模模具設計，通過本次設計不僅使我了解沖壓件的結構工藝性和模具結構設計之間的關系，還可以掌握模具設計的步驟與方法。同時，還有助于我鞏固書本上所學到的理論知識，加深對專業(yè)知識的理解，將理論知識與實際生產(chǎn)緊密聯(lián)系起來，大大提高了學生的綜合能力，為將來的工作打下良好基

14、礎。 1．2 模具設計主要內容 設計題目：端蓋零件復合模模具設計 設計內容：給出完成的設計計算過程，畫出模具裝配圖及所有零件圖。主要的內容有： （1）沖壓零件的工藝性分析 根據(jù)設計題目的要求，分析沖壓成型零件的結構工藝性，分析工藝件的形狀特點。尺寸大小，精度要求及所用材料是否符合工藝要求。 （2）制定沖壓工藝方案 在分析了沖壓件的工藝型后，列出幾種不同的沖壓工藝方案，從產(chǎn)品質量，生產(chǎn)效率，設備占用情況，模具制造的難易程度和模具壽命高低，工藝成本，操作方便和安全程度等方面，進行綜藝分析，比較，然后確定適合于具體生產(chǎn)條件的最經(jīng)濟合理的工

15、藝方案。 （3）確定毛坯形狀及計算尺寸 在最經(jīng)濟的原則下，確定毛坯的形狀，尺寸和下料方式，并確定材料的消耗量。 （4）確定沖壓模具的類型及其結構形式 根據(jù)所確定的工藝方案和沖壓零件的形狀特點，精度要求，生產(chǎn)批量，模具制造條件等選定沖模類型及結構形式，繪制模具結構草圖。 （5）進行必要的工藝計算 計算毛坯尺寸，沖壓力（包括沖裁力，彎曲力，拉深力，卸料力，推件力，壓邊力等），模具壓力中心，凹凸模的間隙，卸料橡膠或彈簧的自由高度等。 （6）選擇壓力機 壓力機型號的確定主要是取決于沖壓工藝的要求和沖模結構情況。 （7）繪制模具總裝圖和模具零件圖

16、 根據(jù)上述分析，計算及方案確定后，繪制模具總裝圖及零件圖。 （8）設計總結及答辯 第一章 分析零件的工藝性 1.1 分析零件的工藝性 沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工藝過程包括備料—沖壓加工工序—必要的輔助工序—質量檢驗—組合、包裝的全過程，但分析工藝性的重點要在沖壓加工工序這一過程里。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)習慣等不同，其工藝性的涵義也不完全一樣。這里我們重點

17、分析零件的結構工藝性。 該零件是端蓋，如圖1.1，該零件可看成帶凸緣的筒形件，材料為Q235A,料厚t=2mm，拉深后厚度不變；零件底部圓角半徑r=3.5mm凸緣處的圓角半徑也為R=4.5mm；尺寸公差都為自由公差，滿足拉深工藝對精度等級的要求。 圖1.1 零件圖 工藝性對精度的要求是一般情況下，拉深件的尺寸精度應在IT13級以下，不宜高于IT11級；對于精度要求高的拉深件，應在拉深后增加整形工序，以提高其精度，由

18、于材料各向異性的影響，拉深件的口部或凸緣外緣一般是不整齊的，出現(xiàn)“突耳”現(xiàn)象，需要增加切邊工序。 影響拉深件工藝性的因素主要有拉深件的結構與尺寸、精度和材料。拉深工藝性對結構與尺寸的要求是拉深件因盡量簡單、對稱，并能一次拉深成形；拉深件的壁厚公差或變薄量一般不應超出拉深工藝壁厚變化規(guī)律；當零件一次拉深的變形程度過大時，為避免拉裂，需采用多次拉深，這時在保證必要的表面質量前提下，應允許內、外表面存在拉深過程中可能產(chǎn)生的痕跡；在保證裝配要求下，應允許拉深件側壁有一定的斜度；拉深件的徑向尺寸應只標注外形尺寸或內形尺寸，而不能同時標注內、外形尺寸。 工藝性要求材料具有良好的塑性，屈強比值越小，一次

19、拉深允許的極限變形程度越大，拉深的性能越好；板厚方向性系數(shù)r和板平面方向性系數(shù)反映了材料的各向異性性能，當r較大或較小時，材料寬度的變形比厚度方向的變形容易，板平面方向性能差異較小，拉深過程中材料不易變薄或拉裂，因而有利于拉深成形。 該零件結構較簡單、形狀對稱，完全由圓弧和直線組成，沒有長的懸臂和狹槽。零件尺寸除中心孔和兩中心孔的距離尺寸接近IT11級外，其余尺寸均為自由尺寸且無其他特殊要求，利用普通沖裁方法可以達到零件圖樣要求。零件材料為20號鋼，退火抗拉強度為400Mpa，屈服強度為206Mpa.此材料具有良好的結構強度和塑性，其沖裁加工性較好。該零件的沖裁性較好，可以沖裁加工，適于大批

20、大量。 第二章 確定工藝方案 2.1 計算毛坯尺寸 由于板料在扎壓或退火時所產(chǎn)生的聚合組織而使材料引起殘存的方向性，反映到拉深過程中，就使桶形拉深件的口部形成明顯的突耳。此外，如果板料本身的金屬結構組織不均勻、模具間隙不均勻、潤滑的不均勻等等，也都會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行修邊處理。這樣在計算毛坯尺寸的時候就必需加上修邊余量然后再進行毛坯的展開尺寸計算。 根據(jù)零件的尺寸取修邊余量的值為3.6mm。

21、 在拉深時，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?shù)墓に嚧胧瑒t其厚度的變化量還是并不太大。在設計工藝過程時，可以不考慮毛坯厚度的變化。同時由于金屬在塑性變形過程中保持體積不變，因而，在計算拉深件的的毛坯展開尺寸時，可以認為在變形前后的毛坯和拉深間的表面積相等。 對于該零件，可看成帶凸緣拉深件。 其相對凸緣最大直徑，3.6mm，故切邊前的凸緣直徑為： =116+23.6=123mm…………………………2.1 因 毛坯直徑: =…………………………………………2.2 ==160mm 毛坯形狀如圖2.1

22、 圖2.1 毛坯圖 2.2 確定是否需要壓邊圈 坯料相對厚度 …………………………………………2.3 所以需要壓邊圈。 2.3 計算拉深次數(shù) 在考慮拉深的變形程度時，必需保證使毛坯在變形過程中的應力既不超過材料的變形極限，同時還能充分利用材料的塑性。也就是說，對于每道拉深工序，應在毛坯側壁強度允許的條件下，采用最大的變形程度，即極限變形程度。 極限拉深系數(shù)值可以用理論計算的方法確定。即使得在傳力區(qū)的最大拉應力與在危險斷面上的抗拉強度相等，便可求出最小拉深系數(shù)的理論值，此值即為

23、極限拉深系數(shù)。但在實際生產(chǎn)過程中，極限拉深系數(shù)值一般是在一定的拉深條件下用實驗的方法得出的，我們可以通過查表來取值。 零件的總拉深系數(shù)為，其相對凸緣直徑，屬于帶大凸緣拉深的拉深件。根據(jù)，，由教材<<沖壓工藝與模具設計>>上表4-16、4-18查得一次允許的拉深系數(shù)，第一次拉深的最大相對高度。 因材料為20號鋼,具有良好的強度和塑性,其加工工藝性較好,可減小帶凸緣筒形件的首次拉深系數(shù)及增大最大相對高度。 使得，所以零件只需要一次拉深。 2.4 確定工藝方案 根據(jù)以上分析和計算，可以進一步明確該零件的沖壓加工需要包括以下基本工序:落料、拉深、沖孔。 根據(jù)這些基本工序，可以擬出如下幾種

24、工藝方案： 方案一 先進行落料，再拉深，最后沖孔，以上工序過程都采用單工序模加工。用此方案，模具的結構都比較簡單，制造很容易，成本低廉，但由于結構簡單定位誤差很大，而且單工序模一般無導向裝置，安裝和調整不方便，費時間，生產(chǎn)效率低。 方案二 落料與拉深在復合模中加工成半成品，再在單工序模上進行沖孔。采用了落料與拉深的復合模，提高了生產(chǎn)率。對落料以及拉深的精度也有很大的提高。由于最后一道沖孔工序是在單工序模中完成，使得最后一步?jīng)_孔工序的精度降低，影響了整個零件的精

25、度，而且中間過程序要取件，生產(chǎn)效率不高。 方案三 落料、拉深、沖孔全都在同一個復合模中一次加工成型。此方案把三個工序集中在一副復合模中完成，使得生產(chǎn)率有了很大的提升。沒有中間的取放件過程，一次沖壓成型，而且精度也比較高，能保證加工要求，在沖裁時材料處于受壓狀態(tài)，零件表面平整。模具的結構也非常的緊湊，外廓尺寸比較小，但模具的結構和裝配復雜。 方案四 采用帶料級進多工位自動壓力機沖壓，可以獲得較高的生產(chǎn)效率，而且操作安全，但這一方案需要專用的壓力機或自動的送料裝置。模具的結構比較復雜，制造周期長，生產(chǎn)成本高。

26、 根據(jù)設計需要和生產(chǎn)批量，綜合考慮以上方案，方案三最適合。即落料、拉深、沖孔在同一復合模中完成，這樣既能保證大批量生產(chǎn)的高效率又能保證加工精度，而且成本不高，經(jīng)濟合理。 第三章 主要工藝參數(shù)的計算 3.1 確定排樣、裁板方案 加工此零件為大批大量生產(chǎn)，沖壓件的材料費用約占總成本的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)約金屬和減少廢料具有非常重要的意

27、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一工件的有用面積與所用板料的總面積的百分比來作為衡量排樣合理性的指標。 同時屬于工藝廢料的搭邊對沖壓工藝也有很大的作用。通常，搭邊的作用是為了補充送料是的定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料時的步距誤差以及送料歪斜誤差等原因而沖出殘缺的廢品，從而確保沖件的切口表面質量，沖制出合格的工件。同時，搭

28、邊還使條料保持有一定的剛度，保證條料的順利行進，提高了生產(chǎn)率。搭邊值得大小要合理選取。根據(jù)此零件的尺寸通過查表取: 搭邊值為 進距方向 從視測方面來講，該零件的排樣應該采用斜排最合理。 排樣圖如圖3.1： 3.1排樣圖 從上可知：進 距 S=128+1.5=129.5mm……………………3.1 條料寬度 b=110.3+2*2=114.3mm……………………3.2 板料規(guī)格擬用2mm×1400

29、mm×4000mm熱軋鋼板。查《沖壓模具設計》GB708-88，為了操作方便采用橫裁。 裁板條數(shù) 35條………………………………3.3 每條個數(shù) 11個……………………3.4 每板總個數(shù) 材料利用率 …………………………………3.5 3.2 計算工藝力、初選設備 3.2.1 計算工藝力 1落料力 平刃凸模落料力的計算公式為 …………………………………………3.6

30、 式中 P— 沖裁力（N） L— 沖件的周邊長度（mm） t— 板料厚度（mm） —材料的抗沖剪強度（MPa） K— 修正系數(shù)。它與沖裁間隙、沖件形狀、沖裁速度、板料厚度、潤滑情況等多種因素有關。其影響范圍的最小值和最大值在（1.0～1.3）P的范圍內，一般k取為1.25～1.3。 在實際應用中，抗沖剪強度的值一般取材料抗拉強度的0.7~0.85。為便于估算，通常取抗沖剪強度等于該材料抗拉強度的80%。即 ……………………………………………3.7

31、因此，該沖件的落料力的計算公式為 …………………………………………3.8 =1.3 =N 2沖孔力 沖孔力可按下式計算： ……………………………………3.9 式中 —沖孔力（N） L—沖件的內輪廓長度（mm） t—板料厚度（mm）

32、 —材料的抗拉強度（MPa） 因此，該零件的沖孔力為： =0.8 =15675N 3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。會使落料件梗塞在凹模內，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所需的力稱卸料力。影響這個力的因素較多，主要有材料力學性能、模具間隙、材料厚度、零件形狀尺寸以及潤滑情況等。所以要精確地計算這些力是困難的，一般用下列經(jīng)驗公式計算： 卸料力 …………………………………310 式

33、中 F—— 沖裁力(N) ——頂件力及卸料力系數(shù)，其值可查教材表1-7。 這里取為0.04。 因此 4推件力 將卡在凹模中的材料逆著沖裁力方向頂出所需要的力稱為推件力。根據(jù)<<沖壓工藝與模具設計>>書上公式1-8，則推件力為： …………………………………………3.11 —推件力系數(shù)，其值可查表1-7，取為0.05。 5拉深力 一般情況下拉深力隨凸模行程變化而改變，其變化曲線如圖3.1。從圖中可以看出，在拉深開

34、始時，由于凸緣變形區(qū)材料的變形不大，冷作硬化也小，所以雖然變形區(qū)面積較大，但材料變形抗力與變形區(qū)面積相乘所得的拉深力并不大；從初期到中期，材料冷作硬化的增長速度超過了變形區(qū)面積減少速度，拉深力逐漸增大，于前中期拉深力達到最高點位置；拉深到中期以后，變形區(qū)面積減少的速度超過了冷作硬化增加的速度，于是拉深力逐漸下降。零件拉深完以后，由于還要從凹模中推出，曲線出現(xiàn)延緩下降，這是摩擦力作用的結果，不是拉深變形力。 圖3.2 拉深力變化曲線 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筆尖困難的。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

35、依據(jù)，采用經(jīng)驗公式進行計算。對于帶凸緣圓筒形零件的拉深力近似計算公式為： …………………………………………3.12 式中 —圓筒形零件的凸模直徑（mm） —系數(shù)，這里取1 —材料的抗拉強度（MPa） —材料厚度 因此 6壓邊力 壓邊力的大小對拉深件的質量是有一定影響的，如果過大，就要增加拉深力，因而會使制件拉裂，而壓邊圈的壓力過小就會使工件的邊壁或凸

36、緣起皺，所以壓邊圈的壓力必須適當。合適的壓邊力范圍一般應以沖件既不起皺、又使得沖件的側壁和口部不致產(chǎn)生顯著的變薄為原則。壓邊力的大小和很多因素有關，所以在實際生產(chǎn)中，可以根據(jù)近似的經(jīng)驗公式進行計算。 (N)…………………………………………3.13 式中 A—初始有效壓邊面積(mm); —單位壓邊力(MPa),這里經(jīng)查<<模具手冊>>得F=2.5 所以有 3.2.2 拉深功的計算 拉深所需的功可按下式計算

37、 …………………………………………3.14 式中 —最大拉深力（N） h —拉深深度（mm） W—拉深功（N·m） C—修正系數(shù)，一般取為C=0.6~0.8。 所以 N·m………………………3.15 3.2.3 初選壓力機 壓力機噸位的大小的選擇，首先要以沖壓工藝所需的變形力為前提。要求設備的名義壓力要大于所需的變形力，而且還要有一定的力量儲備，以防萬一。從提高設備的工作剛度、沖壓零件的精度及延長設備的壽命的觀點出發(fā)，要求設備容量有較大的剩余。

38、因，故總沖壓力 ………………………3.16 = = 應選的壓力機公稱壓力取為1.5，則公稱壓力為： ………………………………………3.17 因此初選閉式單點壓力機J31—630B. 3.2.4 計算壓力中心 本設計中的零件為對稱幾何體,其壓力中心就在它的圓心處，所以不需要再次計算它的壓力中心，即，壓力中心為圓心。 3.2.5 計算凸、凹模刃口尺寸及公差 沖裁件的尺寸精度取決于凸、凹模刃口部分的尺寸。沖裁間隙的合理也要靠凸

39、、凹模刃口部分的尺寸來實現(xiàn)和保證。所以正確確定刃口部分的尺寸是相當重要的。在決定模具刃口尺寸及制造公差時，需考慮以下原則：①落料件的尺寸取決于凹模的磨損，沖裁件的尺寸取決于凸模尺寸。②考慮到?jīng)_裁時凸、凹模的磨損，在設計凸、凹模刃口尺寸時，對基準件刃口尺寸在磨損后變大的，其刃口公稱尺寸應取工件尺寸范圍內較小的數(shù)值。對基準件刃口尺寸在磨損后減少的，其刃口公稱尺寸應取工件尺寸范圍內較大的數(shù)值。這樣，在凸模磨損到一定程度的情況下，任能沖出合格的零件。③在確定模具刃口制造公差時，要既能保證工件的精度要求，又要保證合理的間隙數(shù)值。 采用凸凹模分別加工，凸凹模分別加工是指在凸模與凹模分別按各自圖樣上標

40、注的尺寸及公差進行加工，沖裁間隙由凸凹模刃口尺寸及公差保證，這樣就需要分別計算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差，并標注在凸凹模設計圖樣上，這樣加工方法具有互換性，便于成批制造，主要用于簡單，規(guī)范形狀（圖形，方法或矩形）的沖件。 ①落料時，因為落料件表面尺寸與凹模刃口尺寸相等或基本一致，應該先確定凹模刃口尺寸，即以凹模刃口尺寸為基準，又因為落料件尺寸會隨凹模刃口的磨損而增大，為了保證凹模磨損到一定程度仍能沖出合格零件，故凹模基本尺寸應該取落料件尺寸公差范圍內的較小尺寸，落料凸模的基本尺寸則是凹模基本尺寸上減去最小合理間隙。 ………………………………3.18

41、 ……………………………3.19 式中 —落料凸模最大直徑（mm） —落料凹模最大直徑（mm） D —工件允許最大尺寸（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。 對于未標注公差可按IT14級計算，根據(jù)教材上表1-3查得，沖裁模刃口雙面間隙： 、—凹、凸模制造偏差，這里可以按IT7來選取: 落料刃口最大尺寸計算 凸模制造公差按IT8級精度選取，得落料尺寸，查表得 校核間隙：

42、｜｜+｜｜條件，但相差不大，可作如下調整： = 則 = =159.5 =

43、 =159.88 ②拉深時，拉深模直徑尺寸的確定的原則，與沖裁模刃口尺寸的確定基本相同，只是具體內容不同，這里不在復述。 拉深凸模和凹模的單邊間隙Z=1.1t=2.2mm計算凸凹模制造公差，按IT8級精度選取，由附錄表4查得，對于拉深尺寸，。 因拉深件注內形尺寸，按凸模進行配作： …………………………………3.19 式中 d—拉深件內形尺寸： d—凸模尺寸： —拉深件公差，這里按IT14級精度選取，查表附錄4，可以

44、 得=1： 即有 =68.5 拉深凹模則注凸模的基本尺寸,并要求按單面拉深間隙配作： ③沖孔時，對于沖孔孔，，按IT14級精度選取，查附表4得：校核間隙：｜｜+｜｜=，滿足條件，故可以采用凸模與凹模配合加工方法，因數(shù)由表2-21查得，，則為： 3.2.6 拉深凸、凹模圓角半徑的計算 （1）凹

45、模圓角半徑的計算 一般來說，大的可以降低極限拉深系數(shù)，而且可以提高拉深件的質量，所以盡可能大些但太大會削弱壓邊圈的作用，所以由下式確定： ＝＝10.73 ?。?0.7。 式中： D－坯料直徑，mm； －凹模直徑，由于拉深件外徑為72 mm,此處取值為70 mm。 （2）凸模圓角半徑的計算 對拉深件的變形影響，不像那樣顯著，但過大或過小同樣對防止起皺和拉裂及降低極限拉深系數(shù)不利。的取值應比略小，可按下式進行計算： ＝0.8×10.7＝8.56（m

46、m） 對于制件可一次拉深成形的拉深模，、應取與零件圖上標注的制件圓角半徑相等的數(shù)值，但如果零件圖上所標注的圓角半徑小于、的合理值，則、仍需取合理值，待拉深后再用整形的方法使圓角半徑達到圖樣要求。 第四章 模具的結構設計 4.1 模具結構形式的選擇 4.1.1 模架的選用 采用落料、拉深、沖孔復合模，首先要考慮落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚是否過薄。本次設計中凸凹模的最小壁厚為，滿足鋼材最小壁厚的要求能夠保證足夠的強度，故采用復合模。 模具采用倒裝式。模座下的緩沖器兼作壓邊與頂件，另外還設有彈性卸料裝置的彈性頂件裝置。這種結構的優(yōu)點是操

47、作方便，出件暢通無阻，生產(chǎn)效率高，缺點是彈性卸料板使模具的結構變復雜,要簡化可以采用剛性卸料板，其缺點是拉深件留在剛性卸料板中不易取出，帶來操作上的不便，結合本次設計綜合考慮，采用彈性卸料板。 從生產(chǎn)量和方便操作以及具體規(guī)格方面考慮，選擇后則導柱模架，由凹模外形尺寸，（GB/T2851.5—1990）在按其標準選擇具體結構尺寸如下 上模板 HT250 下模板 ZG450 導 柱 20鋼 導 套

48、 20鋼 凸緣模柄 Q235 模具閉合高度 MAX 245mm MIN 200mm 4.1.2 模具的閉合高度 所謂的模具的閉合高度H是指模具在最低工作位置時，上下模座之間的距離，它應與壓力機的裝模高度相適應。 模具的實際閉合高度，一般為： …………4.1 該副模具使用上墊板厚度為10mm，凹模固定板厚度為12mm。如果沖頭（凸凹模）的長度設計為110mm，凹模（落料凹模）設計為70mm，則閉合高度為： 4.1.3 導向零件的選用 導向裝置可提高模具精度、壽命以及工件的質量

49、，而且還能節(jié)省調試模具的時間，導向裝置設計的主意事項： （1）導柱與導套應在凸模工作前或壓料板接觸到工件前充分閉合，且此時應保證導柱上端距上模座上平面有10～15 mm的間隙； （2）導柱、導套與上、下模板裝配后，應保持導柱與下模座的下平面、導套上端與上模座的上平面均留2～3 mm的間隙； （3）對于形狀對稱的工件，為避免合模安裝時引起的方向錯誤，兩側導柱直徑或位置應有所不同； （4）當沖模有較大的側向壓力時，模座上應裝設止推墊，避免導套、導柱承受側向壓力； 4.1.4 模柄的選用 壓力機模柄孔的尺寸如表5-2得。 4.1.5 卸料裝置 彈壓卸料版的主要作用

50、是把材料從凸模上卸下，有時也可作壓料板用以防止材料變形，并能幫助送料導向和保護凸模。設計時應保證卸料板有足夠的剛度，其厚度H=（0.5～0.8）落料凹模的厚度。前面已對彈壓卸料板進行選擇，其厚度為20 mm，寬度為250 mm。 4.1.6 推件、頂件裝置 推件裝置裝在上模內，通過沖床滑塊內的打料機構完成推件的動作。利用彈性元件定出。剛性推件裝置的典型結構應考慮推力均衡分布和盡可能減少對模柄和模座強度的削弱的原則來設計。頂件裝置的作用是將工件從凹模中定出，利用彈簧和氣墊驅動頂桿訂出工件。 上模座的3個頂桿查[10]第463頁表15.44，選取的規(guī)格 JB/T7650.

51、3。 4.1.7 定位裝置 為限定被沖材料的進給步距和正確地將工件安放在沖模上完成下一步的沖壓工序，必須采用各種形式的定位裝置。用于沖模的定位零件有導料銷、導料板、擋料銷、定位板、導向銷。定位裝置應可靠并具有一定的強度，以保證工作精度、質量的穩(wěn)定；定位裝置應可以調整并設置在操作者容易觀察和便于操作的地方；定位精度要求高時，要考慮粗定位和精定位兩套裝置。 固定擋料銷的選用： 落料凹模上部設置固定擋料銷，采用固定擋料銷進行定距。擋料裝置在復合模中,主要作用是保持沖件輪廓的完整和適量的搭邊。在此選鉤形擋料銷,因其固定孔離刃口較遠,因凹模強度要求,結構上帶有防轉定向銷。 查[10]

52、第468頁表15.49，選取的固定擋料銷的具體參數(shù)，固定擋料銷 JB/T 7649-1994。 4.2 模具工作部分尺寸計算 4.2.1 落料凹模 落料凹模采用矩形板結構和直接通過螺釘、銷釘與下模座固定的固定方式。因生產(chǎn)的批量大，考慮凹模的磨損和保證零件的質量，凹模刃口采用直刃壁結構，刃壁高度，漏料部分沿刃口輪廓適當擴大（為便于加工，落料凹模漏料孔可設計成近似于刃口輪廓的形狀，如凹模圖）。凹模輪廓尺寸計算如下： 凹模厚度 凹模壁厚 沿送料方向的凹模長度為 根據(jù)算得的凹模輪廓

53、尺寸，選取與計算值相近的凹模板，其尺寸為。 凹模的材料選用，工作部分熱處理淬硬。 圖4.1 落料凹模 4.2.2 拉深凸模 拉深凸模刃口部分為非圓形，為便于凸模和固定板的加工，可設計成階梯形結構，并將安裝部分設計成便于加工的長圓形，通過螺釘緊固在固定板上，用銷釘定位。凸模的尺寸根據(jù)刃口尺寸、卸料裝置和安裝固定要求確定。凸模的材料選用T8A，工作部分熱處理淬硬。 對于拉深凸模的工作深度，必須從幾何形狀上做的正確。為了使零件容易在拉深后被脫下，在凸模的工作深度可以作成一定錐度 為了防止拉深件被凹模內壓縮空氣頂癟及拉深件與凸模之間發(fā)生真空現(xiàn)象而緊箍在凸模上

54、，故在凸模上設計通氣孔，以使拉深后容易從凸模上取下。根據(jù)凸模尺寸取出氣孔直徑，數(shù)量為2個。如圖4.2 圖4.2 拉深凸模 4.2.3 凸凹模 該復合模中的凸凹模是主要工作零件，其外形作為落料凸模內形又作為拉深凹模，并且內、外形刃口部分都為非圓形，為便于凸凹模與凸模固定板的配合，凸凹模的安裝部分設計成便于加工的長圓形，通過螺釘緊固在凸模固定板上，并用銷釘定位。如圖4.3 凸凹模的自由長度為：L=凸模固定板厚度+橡膠安裝高度+卸料板厚度+材料厚度+凸凹模工作高度=22+26+20+2+（42-2）=110mm。……………………4.2

55、 圖4.3 凸凹模 4.2.4 彈壓御料板 彈性卸料板的尺寸可以根據(jù)彈性元件的數(shù)目以及外徑來計算。如圖4.4。 由于受到橡膠允許承受的載荷較大,安裝,調整,靈活,方便,因而是沖裁模中常用的彈性元件,沖裁模中用于卸料的橡膠有合成橡膠和聚氨脂橡膠,其中聚氨脂的性能比合成橡膠優(yōu)異,是常用的卸料彈性元件。 為了保證卸料正常工作,應該使橡膠的預緊的預壓力： ……………………………………4.3 橡膠的壓力

56、與壓縮量之間不是線形關系,橡膠的壓縮時產(chǎn)生的壓力按下式計算: ………………………………………4.4 式中 A——橡膠的橫截面積 P——橡膠與單位壓邊力,其值與橡膠的壓縮量,形狀及尺寸有關 計算橡膠的自由高度,由下式 ～4) …………………………………………4.5

57、 計算橡膠的裝配高度,由下式 ………………………………………………4.6 ～ …………………………………… 4.7 按公式計算得: 圖4.4 彈性卸料板 4.2.5 上墊板 墊板的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的

58、單位壓力，防止模座被壓出陷痕而損壞。在設計中我們把墊板的外形尺寸與凸凹模的外形尺寸相匹配，其厚度我們設計為10mm。在上墊板上設計了一個推桿孔，以便安裝推桿，還有四個螺釘孔以及兩個銷孔，這些都是為了與凸凹模和拉深凸模上的各種固定零件的安裝相匹配的。在圖中標注尺寸精度、形位公差及粗糙度。上墊板的零件圖如圖4.5所示。 圖4.5上墊板 4.2.6 壓邊圈 在這個設計中,壓邊圈借助頂桿所施的頂件力,既起到壓邊的效果,又起來把拉深件頂出拉深凸模,設計高度為15mm,如圖4.6

59、 圖4.6壓邊圈 4.2.7 導套及其加工工藝 本模具選用導套來編制其加工工藝過程。導套在模具中起定位和導向作用，保證凸、凹模工作時具有正確的相對位置。為了保證良好的導向，導套在裝配后應保證模架的活動部分移動平穩(wěn)。所以，在加工過程中除了保證導套配合表面的尺寸和形狀精度外，還應保證導套各配合面之間的同軸度要求。為了提高導套的耐磨性并保持較好的韌性，導套一般選用低碳鋼（20鋼）進行滲碳、淬火處理，

60、導套的基本表面是旋轉體圓柱體，因此導套的主要加工方法是車削和磨削，對于配合精度要求高的部位，配合表面還要進行研磨。為了保證導套的形狀和位置精度，加工時，粗加工一般采用一次裝夾同時加工外圓和內孔，精加工采用互為基準的方法來保證內孔和外圓的同軸要求。 導套的加工工藝過程見表8。 導套加工應達到的要求見圖8。 圖8導套 表8 加工工藝過程表 工 序 號 工序名稱 工序內容 設備 工序簡圖（示意圖） 1 下料 按尺寸切斷 鋸床 2 車外圓 及內孔 車端面保持長度103mm 鉆的孔至 車的外圓至 倒角 切的槽至尺寸 鏜的孔至 鏜

61、油槽 鏜的孔至尺寸 倒角 車床 3 車外圓 倒角 車的外圓至尺寸 車端面保持長度100mm 倒內外圓角 車床 4 檢驗 5 熱處理 按熱處理工藝進行，保證滲 碳層深度，硬度 6 磨內外圓 磨外圓達圖樣要求 磨內孔，留研磨量 萬能 外圓 磨床 7 研磨內孔 研磨的孔達圖樣要求 研磨R2mm的內圓孔 車床 8 檢驗 第五章 模具的整體安裝 5.1 模具的總裝配 由以上的設計計算，并經(jīng)繪圖設計，該端蓋落料、拉深、沖孔復合模裝配圖如圖5.1所示。

62、 圖5.1總體裝配圖 5.2 模具零件 該復合模的主要零部件在模具的結構設計中已經(jīng)進行了仔細的設計，其余的非標準的零件可以根據(jù)需要按國標選取使用。所有零件的明細表見表5.2。 表5.2 落料、拉深、沖孔復合模零件表 件號 名 稱 數(shù)量 材 料 規(guī) 格（㎜） 標 準 熱 處 理 1 圓柱銷 2 12x60 GB/T119.1-2000 2 上墊板 1 45 250x200x10 43～48HRC 3 推 板 1 40 厚度10mm 40～45HRC 4 凸緣模柄

63、 1 Q235 70x100 JB/T7646.3-1994 5 打 桿 1 40 15x135 43～48HRC 6 推 桿 3 40 6x85 43～48HRC 7 卸料螺釘 4 M12x105 GB2867.6-81 8 壓邊圈 1 45 厚度15mm 48～52HRC 9 螺 釘 4 M10x20 GB/T70.1-2000 10 導套 1 20 28x100x42 滲碳58～62HRC 11 導柱 1 20 28x195 滲碳58～62HRC 12 落料凹

64、模 1 CrWMn 高70mm 58～62HRC 13 凹模固定板 1 45 250 x200x12 43～48HRC 14 圓柱銷 2 12x100 GB/T119.1-2000 15 推件塊 1 45 10x69 48～52HRC 16 頂 桿 2 6x100 JB/T7650.3-1994 4

65、3～48HRC 16 沖孔凸模 2 Cr12 13x30 58～62HRC 17 螺 釘 5 M12x70 GB/T70.1-2000 18 凸凹模固定板 1 45 250x200x22 43～48HRC 19 擋料銷 3 45 16x13 JB/T7649.10-1994 43～48HRC 第六章 選定沖壓設備 6.1 選定沖壓設備 沖壓設備選擇是沖壓工藝過程設計的一項重要內容，它直接關系到設備的安全和使用的合理，同時也關系到?jīng)_壓工藝過程的順利完成及產(chǎn)品質量、零件精度、生產(chǎn)效率、模具壽命、板料的性能與規(guī)格、成本

66、的高低等一系列重要問題。 壓力機型號的確定主要取決于沖壓工藝的要求和沖模的結構情況，主要考慮以下幾個方面： （1） 對于淺拉深可按，估算公稱壓力來選取壓力機； （2） 根據(jù)沖壓工序的性質，生產(chǎn)批量的大小，模具結構來選擇壓力機類型和規(guī)格，此復合模工件需從模具中間出件，最好選用可傾式壓力機。 （3） 根據(jù)模具尺寸大小，安裝和進出料等情況選擇壓力機臺面尺寸。 （4） 選擇壓力機的閉合高度應與模具的閉合高度相匹配。 （5） 壓力機滑塊模柄孔的直徑與模柄的直徑相符合，模柄孔的深度應大于模柄的長度。 （6） 壓力機滑塊行程長度應保證毛坯的順利放入，沖件能順利取出，成型拉深件應大于制件高度的2.5-3倍。 （7） 壓力機的行程次數(shù)應保證有最高的生產(chǎn)效率。 （8） 壓力機應使用方便和安全。 在前面的設計中，我們已經(jīng)對沖壓設備的噸位以及閉合高度等參數(shù)進行了確定。這里根據(jù)前面所算出來的各項數(shù)據(jù)。查表選擇壓力機，確定選用閉式單點壓力機J31-630B,其主要具體參數(shù)如下: 公稱壓力 1000KN 滑塊行程 120mm 封閉高度調節(jié)量