落料拉伸復(fù)合模具設(shè)計

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洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 落料拉伸復(fù)合模具設(shè)計 摘 要 學習、研究和發(fā)展冷沖壓技術(shù)，對發(fā)展我國國民經(jīng)濟和加速現(xiàn)代化工業(yè)建設(shè)具有重要意義。本文主要是對壓緊彈簧座工藝分析及模具設(shè)計。首先，對傳壓緊彈簧座進行了工藝分析，壓緊彈簧座外形是圓柱形，確定了毛坯尺寸、拉深次數(shù)、模具的結(jié)構(gòu)形式及排樣方式；然后選擇了合適的壓力機，把凹模、凸模的尺寸設(shè)計出來、選擇了合適的模架、卸料裝置、推件裝置、導向零件、模柄、凸模和凹模的固定板及墊板，用CAD軟件繪制了本模具的工程圖。 關(guān)鍵詞：拉伸，圓柱形，工藝分析，冷沖壓 BLANKING-DRAWING-COMPOSITE MOLD DESIGN ABSTRACT Learning, research and develop the cold stamping technology has a great significance to the development of China’s national economy and the process of accelerating the modernization of industrial construction. In this paper, we mainly discuss the analysis of the process of the compression spring seat and the design of the die. First of all, we analyze the process of the compression spring seat. The shape of the compression spring seat is cylindrical, and the blank size, the number of drawing, the structure form and the arrangement mode of the die are determined. Secondly, we choose the right machine to design the size of the concave die and punch out, choose the suitable mold, discharging device, the pushing device, guide part, a die shank, a convex die and the concave die fixing plate and plate. Consequently, we use the CAD software drawn drawings of the mold. KEY WORDS: the tensile, cylindrical, process analysis，cold stamping III 目　錄 前　言 5 第1章 模具成型 6 1.1 冷沖模成型特點 6 1.1.1 沖裁模 6 1.1.2 彎曲模 6 1.1.3 拉伸模和多位級進模 6 1.2 冷沖模具的發(fā)展趨勢 6 1.3 復(fù)合模 7 1.3.1 復(fù)合模的種類 7 1.3.2 選擇復(fù)合模的原則 8 1.3.3復(fù)合模的設(shè)計要點 10 第2章 沖壓加工的經(jīng)濟性選擇 12 2.1 經(jīng)濟性 12 2.2 沖壓件的制造成本 12 2.3 降低成本的措施 12 第3章 沖壓件工藝性分析 14 3.1 制件的工藝分析 14 3.2 毛坯尺寸的確定 15 3.3 拉伸次數(shù) 15 3.4 沖裁力 16 3.5 卸料力、推件力和頂件力 16 3.6 排樣 17 3.7 拉伸 17 3.7.1 拉伸力 18 3.8 模具壓力中心和閉合高度的確定 18 3.9 壓力機的選擇 19 3.10 模具主要零部件的設(shè)計 19 3.10.1 落料凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 20 3.11 模具標準件選擇 22 3.11.1 模架的選擇 22 3.11.2 擋料銷 24 3.11.3 卸料裝置 24 3.11.4 推件裝置 25 3.11.5 導向零件設(shè)計與標準 25 3.11.6 模柄的選用 25 3.11.7 凸模固定板與墊板 26 3.11.8 壓縮橡皮的選用 27 3.12 拉伸模結(jié)構(gòu)設(shè)計 28 3.12.1凸、凹模間隙 28 3.12.2 凸、凹模制造公差 29 結(jié)　論 31 謝 辭 32 參考文獻 33 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 前　言 目前，我國經(jīng)濟仍處于高速發(fā)展階段，國際上經(jīng)濟全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機遇。一方面，國內(nèi)模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國轉(zhuǎn)移以及跨國集團到我國進行模具采購的趨向也十分明顯。因此，放眼未來，國際、國內(nèi)的模具市場總體發(fā)展趨勢前景看好，預(yù)計中國模具將在良好的市場環(huán)境下得到高速發(fā)展，我國不但會成為模具大國，而且一定逐步向模具制造強國的行列邁進。“十一五”期間，中國模具工業(yè)水平不僅在質(zhì)和量的方面有很大提高，而且在行業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品水平、開發(fā)創(chuàng)新能力、企業(yè)的體制與機制以及技術(shù)進步的方面也會取得較大發(fā)展。隨著我國工業(yè)的迅速發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的外形在滿足性能要求的同時，變的越來越復(fù)雜，而產(chǎn)品的制造離不開模具，利用計算機輔助軟件進行模具設(shè)計不但提高模具的制造精度而且還縮短了設(shè)計及加工的時間。 冷沖壓成形是一種歷史悠久的金屬加工工藝，隨著工業(yè)水平的不斷進步，冷沖壓技術(shù)和設(shè)備日益完善，在汽車、機械制造、電子電器等行業(yè)中，沖壓加工得到了廣泛的應(yīng)用。大到汽車的覆蓋件，小到鐘表以及儀器儀表元件，大多是由冷沖壓方法制成的。學習、研究和發(fā)展冷沖壓技術(shù)，對發(fā)展我國國民經(jīng)濟和加速現(xiàn)代化工業(yè)建設(shè)具有重要意義。傳統(tǒng)的沖壓工藝及模具設(shè)計只能在眾多簡化和假設(shè)的基礎(chǔ)上進行初步的設(shè)計計算，然后依靠大量的經(jīng)驗，反復(fù)試模、修模來保證沖壓件的成形品質(zhì)。從而拖延新產(chǎn)品的開發(fā)，造成研發(fā)成本過高，在市場競爭中處于被動的地位。70年代起，有限元法開始應(yīng)用于板料成形過程的模擬，各種成熟的CAE仿真軟件應(yīng)用于模具工業(yè)中，有效地用來解決模具制造中的難題如拉裂、起皺、回彈的預(yù)測。伴隨沖壓成形的計算機仿真技術(shù)日漸成熟，并在沖壓工藝與模具設(shè)計中發(fā)揮出越來越大的作用，成熟的仿真技術(shù)可以減少試模次數(shù)，在一定條件下還可使模具和工藝設(shè)計一次合格從而避免修模。這就可以大大縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，提高產(chǎn)品品質(zhì)和市場競爭力。 第1章 模具成型 1.1 冷沖模成型特點 冷沖模是在溫室下把金屬或非金屬板料放在模具內(nèi)，通過壓力機和模具對板料施加壓力，使板料發(fā)生分離或變形制成所需零件的模具。各類冷沖壓模成形特點如下： 1.1.1 沖裁模 沖裁模的成形特點是：將一部分材料與另一部分材料分離。如圖1.1所示的沖裁模成形過程，沖裁模分為落料模和沖孔模。落料模的成形特點是將材料封閉的輪廓分開，而最終得到的是一個平整的零件；沖孔模是將零件的材料與封閉的輪廓分離，使零件得到孔。 1.1.2 彎曲模 彎曲模的成形特點是：將板料或沖裁后的坯料通過壓力在模具內(nèi)彎曲成一定的角度和形狀。彎曲模成形過程，是將平直的板料壓成帶有一定角度的彎曲形狀。 1.1.3 拉伸模和多位級進模 （1）拉伸膜 拉深模的成形特點是：將經(jīng)過沖裁得到的平板坯料，壓制成開口的空心零件。拉深模成形過程，是將平板的坯料拉深成筒形零件。 （2）多工位級進模 多工位級進模的成形特點是：可以完成多道沖壓工序，局部分離與連續(xù)成形結(jié)合；配備有自動送料、自動出件、安全檢測等裝置；模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鑲塊較多，模具制造精度要求很高，制造和裝調(diào)難度大。 1.2 冷沖模具的發(fā)展趨勢 隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越意識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。近年來許多模具企業(yè)因此加大了用于技術(shù)進步的投資力度，一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS等國際通用軟件，個別廠家還引進了DYNAFORM等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計中。 1.3 復(fù)合模 在實際生產(chǎn)中常常將幾個單工序沖壓過程集中與一套模具來完成，這種在一副模具上、在沖床的一次行程中，在同一工位上完成兩種或兩種以上沖壓工序的模具稱為復(fù)合模。 復(fù)合模的特點有： 生產(chǎn)效率成倍提高。例如原來由兩副模具分別完成的落料，沖孔工序，若使用落料、沖孔復(fù)合模時，則可以由一副模具在一次沖壓行程中完成，生產(chǎn)效率提高了一倍。若原來由四副單工序模完成的落了、沖孔、拉深、切邊的沖壓工序，在采用了四合一復(fù)合模后，生產(chǎn)效率可提高四倍。而且還節(jié)省了人力、電力和工序間的搬運工作。 提高沖壓件的質(zhì)量。在復(fù)合模具中幾道沖壓工序是在同一工位上完成的，無需重新定位，因此在完成幾道沖壓工序過程中沖壓件的定位基準不動，從而使沖壓工件的位置精度得到提高。例如當沖壓件的外緣與內(nèi)孔的同心度要求較高時，采用復(fù)合模就較容易滿足要求。另外，對于那些尺寸較小的沖壓工件或形狀比較復(fù)雜而重新定位又比較困難的沖壓工件，采用復(fù)合模就可以避免重新定位的困難及在重新定位時產(chǎn)生的誤差。復(fù)合模的同心度誤差在以內(nèi)。 對模具制造精度要求比較高。由于復(fù)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)一般要比單工序模具復(fù)雜，而且個零部件在動作時要求相互不干涉、準確可靠。這就要求模具的制造應(yīng)有比較高的精度。因此模具的制造成本也就提高了，制造周期相對延長，維修也不如單工序模簡單。 1.3.1 復(fù)合模的種類 按復(fù)合工序的性質(zhì)分類，復(fù)合?？煞譃橐韵聨追N： 沖裁類復(fù)合模： 如落料、沖孔復(fù)合模，切斷、沖孔復(fù)合模等。 成形類復(fù)合模： 如彎曲復(fù)合模，擠壓復(fù)合模等。 沖裁與成形復(fù)合模： 如落料、拉深復(fù)合模，沖孔、翻邊復(fù)合模，拉深切邊復(fù)合模，落料、拉深、沖孔、翻邊復(fù)合模等。 1.3.2 選擇復(fù)合模的原則 確定是否采用復(fù)合模要考慮以下幾個方面： 生產(chǎn)批量。 復(fù)合?？梢猿杀兜靥岣呱a(chǎn)效率，生產(chǎn)批量越大，提高生產(chǎn)效率就越顯得重要。因此，在大批量生產(chǎn)時更適合使用復(fù)合模。在單間小批量生產(chǎn)中應(yīng)采用單工序模，這樣由于模具結(jié)喉簡單，幾個單工序?？赡鼙纫惶讖?fù)合模的成本還低。 沖壓工件的精度。 當沖壓工件的尺寸精度或同軸度、對稱度等位置精度要求比較高時，應(yīng)考慮采用復(fù)合模具，對于形狀比較復(fù)雜，重新定位可能產(chǎn)生比較大加工誤差的沖壓工件，也可采用復(fù)合模。 復(fù)合工序的數(shù)量。 一般復(fù)合模的復(fù)合工序數(shù)量在四工序以下，更多的工序?qū)е履＞呓Y(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，同時模具的強度、剛度、可靠性、也將隨之下降，制造及維修更加困難。 在分析沖壓工件的特點，確定是否采用復(fù)合模時，可參照以上原則及表1-1、表1-2綜合進行考慮。 表1-1沖壓生產(chǎn)批量與合理模具形式 批量 項目 單件 小批 中批 大批 大量 大件 <1 1~2 220 20300 >300 中件 <1 1~5 550 501000 >1000 小件 <1 1~10 10~100 100~500 >5000 模具成型 簡單模單工序模 單工序模 級進模，復(fù)合模，單工序模 級進模，復(fù)合模 級進模，復(fù)合模 設(shè)備形式 通用壓機 通用壓機 高速壓機，自動和半自動通用壓機 機械化高速壓機，自動機 專用壓機與自動機 表1-2單工序模、級進模和復(fù)合模的比較 比較項目 單工序 級進模 復(fù)合模 工件尺寸精度 比較低 一般，IT11級以下 比較高，IT9以下 工件形位公差 工件不平整，同軸度、對稱度及位置度誤差大 不太平整，有時要校平，同軸度、對稱度及位置度誤差比較大 工件平整，同軸度、對稱度及位置度誤差小 沖壓生產(chǎn)率 低，沖床一次行程內(nèi)只能完成一個工序 高，沖床一次行程內(nèi)能完成多個工序 比較高，沖床一次行程內(nèi)可完成兩個以上工序 實現(xiàn)錯做機械化、自動化的可能性 比較容易，尤其適合多工位沖床上實現(xiàn)自動化 容易，尤其適合與單機上實現(xiàn)自動化 難，工件與廢料排除比較復(fù)雜，只能在單機上實現(xiàn)部分機械化操作 對材料的要求 對條料寬度要求不嚴， 可用邊角料 對條料或帶料寬度要求嚴格 對條料要求不嚴，可用邊角料 生產(chǎn)安全性 安全性比較差 比較安全 安全性比較差 模具制造的難易程度 比較易，結(jié)構(gòu)簡單， 制造周期段，價格低 形狀簡單件，比用復(fù)合模制造難度低 形狀復(fù)雜件，比用級進模的制造難度低 應(yīng)用 通用性好，適于中、小批量生產(chǎn)和大型件的大量生產(chǎn) 通用性差，適與形狀簡單，尺寸不大，精度要求不高的大批量生產(chǎn) 通用性差，適與形狀復(fù)雜、尺寸不大、精度要求比較高的大批量生產(chǎn) 1.3.3復(fù)合模的設(shè)計要點 復(fù)合模的設(shè)計從本質(zhì)上講，與單工序模沒有什么區(qū)別，但根據(jù)實際經(jīng)驗，在設(shè)計復(fù)合模時需要注意以下幾個方面的問題 曲柄壓力機的許用壓力曲線與復(fù)合模壓力曲線的關(guān)系。 對于單工序加工來說，沖壓力曲線不能超過曲柄壓力機許用壓力曲線每否則設(shè)備將因超載而損壞。對復(fù)合模沖壓加工也應(yīng)滿足這一要求。但對于復(fù)合模沖壓時所用壓力機的行程中有各個大比例的工作行程，這樣就容易造成超載。尤其是對落料、拉深復(fù)合模，落料在先，拉深在后，落料力一般比較大，拉深力比較小，而設(shè)備壓力曲線的變化趨勢則相反，所用極易產(chǎn)生超載，因此在選擇設(shè)備時要特別注意。 復(fù)合模中凹凸模的設(shè)計。在復(fù)合模中最具有特點的模具零件就是凹凸模。由于凹凸模的壁厚從強度上要求不能過薄，否則模具壽命太短。因此凹凸模的壁厚在設(shè)計時必須進行校核，使之大于最小壁厚值。而最小壁厚值現(xiàn)在一般是根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)而定。并且，當凹凸模裝與上模時（該結(jié)構(gòu)稱為正裝復(fù)合模），內(nèi)孔不積存廢料，凹凸模受到的脹力小，此時最小壁厚可小些。當凹凸模裝與下模時（該結(jié)構(gòu)稱為倒裝復(fù)合模），凹凸模孔口中積存有廢料，孔口受脹力大，此時最小壁厚要大些。 復(fù)合模中的卸料、推件裝置。 在復(fù)合模中由于有較多的動作要在沖床的一次形成中完成，為簡化模具結(jié)構(gòu)，通常將一些輔助動作，如卸料及推件動作，采用彈性裝置來完成。同時彈性裝置也可使沖壓工件在整個沖壓加工過程中始終受到壓力，而使沖壓工件的平整度更好。 復(fù)合模選用的模架。 由于復(fù)合模的精度比較高，因此復(fù)合模的模架也應(yīng)選用精度比較高的模架。滾珠式模架相對于滑動式模架具有導向精度高，壽命長的優(yōu)點，因此長選用滾珠式模架。模架中的模座也常選用鋼板模座，一代替普通的鑄鐵模座，因為鋼質(zhì)模座強度更高，加工工藝性好。對要求精度比較高的符合模，可采用球面浮動模柄，以減小沖壓設(shè)備或模具安裝時的誤差對模具的不利影響。應(yīng)當注意的是，當采用浮動式模柄時，導柱不能離開導套，否則可能產(chǎn)生嚴重的機床和人身事故。 復(fù)合模工作部分零件的材料選用。 復(fù)合模的工作部分零件應(yīng)選用加工性比較好的材質(zhì)。耐磨性好、淬透性高、熱處理變形小的材料，是復(fù)合模工作部分零件的理想材料。 第2章 沖壓加工的經(jīng)濟性選擇 2.1 經(jīng)濟性 所謂經(jīng)濟性，就是以最小的耗費取得最大的經(jīng)濟效果。也就是生產(chǎn)中的“最小最大”原則。在沖壓生產(chǎn)中，保證產(chǎn)品質(zhì)量，完成產(chǎn)品數(shù)量、品種計劃的前提下，產(chǎn)品成本越低，說明企業(yè)經(jīng)濟效果越大。 2.2 沖壓件的制造成本 沖壓件的制造成本為：C總=C材+C工+C模 式中C總——制造成本； C材——材料費，包括原材料、外購件費； C工——加工費，包括工人工資、設(shè)備折舊費、車間經(jīng)費； C?！＞哔M。 產(chǎn)品成本受產(chǎn)量的影響較大，特別是沖壓生產(chǎn)尤為突出。產(chǎn)品成本分為固定費用和變動費用兩部分。固定費用是指在一定時期和一定產(chǎn)量范圍內(nèi)，它的總額不隨產(chǎn)量的變動而變化，它是維持生產(chǎn)能力而基本不變的費用。變動費用是指它的總額隨產(chǎn)量的增減而成比例的增減。 2.3 降低成本的措施 降低產(chǎn)品成本，包括增產(chǎn)、節(jié)約兩方面。增產(chǎn)可減低產(chǎn)品成本中的固定費用，相對地減少消耗，節(jié)約便能，直接降低消耗，它們都是降低成本的重要途徑。沖壓件的成本包括材料費用、加工費、模具費等。因此，降低成本就是要降低以上各項費用。 降低成本的措施有： （1）試制和小批量沖壓生產(chǎn)中，降低成本中的固定費能取得較好的經(jīng)濟效果，其中降低模具費上降低成本的有措施。 （2）沖壓生產(chǎn)中，工藝合理化是降低成本的有力手段，一般在制定新產(chǎn)品工藝時進行。由于工藝的合理化能降低模具費、節(jié)約加工工時、降低材料費等，所以必然降低零件總成本。 （3）產(chǎn)量較大時，采用多件同時沖壓，可使模具費、材料費、和加工費降低，同時有利于成形表面拉力均勻化。 （4）自動化生產(chǎn)，從安全和降低成本兩個方面來看，將成為沖壓加工的發(fā)展方向。 （5）提高材料利用率是降低沖壓件制造成本的重要措施之一。 第3章 沖壓件工藝性分析 3.1 制件的工藝分析 沖裁的工藝性是從沖壓件工藝方面來衡量設(shè)計是否合理。在滿足工件零件使用要求的條件下，能夠以最經(jīng)濟最簡單的方法沖出來就說明工藝性好。但是工藝性的好壞是相對的，它直接受到工廠的沖壓技術(shù)和設(shè)備等因素的影響。尺寸公差無特殊要求，所以按IT14級選取，利用普通沖裁方式可達到圖樣要求。由于外形簡單，形狀規(guī)則，適宜于沖裁加工。此工件材料為08，厚度為2mm，是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，屬于低碳鋼，采用板料，經(jīng)下料后直接沖裁。先落料得到圓形板料再拉深成有凸緣圓桶件，最后在進行切邊。 圖3-1 圖3-2 3.2 毛坯尺寸的確定 計算帶凸緣筒形拉深件的工序尺寸有兩個原則： （1）對于窄凸緣拉身件，可在前幾次拉深中不留凸緣，先拉成圓桶件，而在以后的拉深中形成錐形的凸緣（由于愛錐形的壓邊圈下拉進的結(jié)果），最后將起校成平面。 （2）對于寬凸緣拉深件，則應(yīng)在第一次拉深時，就拉成零件所需要的凸緣直徑，而在以后各次拉深中，凸緣直徑保持不變。 確定毛坯直經(jīng)D,因df/d=1.1~1.4故工件為窄凸緣筒件，窄凸緣件拉深時的工藝計算 =83.29mm 在拉深過程中，常因材料機械性能的方向性，模具間隙不均勻，板厚變化，摩擦阻力不等及定位不準等影響，而使拉深件口部或凸緣周邊不齊，必須進行修邊，故在計算毛坯尺寸時應(yīng)按加上修邊余量后的零件尺寸進行展開計算。因為此零件是帶凸緣圓桶形拉深件，1.22所以查表得修邊余量=2.5 所以毛坯尺寸為 =91.3(mm) 取D=92mm 3.3 拉伸次數(shù) 圓形零件的拉深次數(shù)主要與它的相對高度H/d和相對厚度t/D有關(guān)。其相對高度計算值小于或等于許用數(shù)值時，可一次拉深成形，否則須采用多次拉深成形，其拉深次數(shù)可根據(jù) 對于本制件，其相對高度 H/d＝28/43=0.6511 相對厚度： (t/D)100＝(2/92)100＝2.173 相對直徑: 1.22 由以上數(shù)據(jù)查表4－21【1】可得該制件的拉深次數(shù)n＝1，本制件屬于淺圓柱形零件。 3.4 沖裁力 理論沖裁力（N）可按下式計算： F0=Lt 式中 L――沖裁件周長（mm）；(πD) t――材料厚度；（2mm） ――材料抗剪強度（Mpa）；（260~360Ma） 選擇設(shè)備噸位時，考慮刃口磨損和材料厚度及力學性能波動等因素，實際沖裁力可能增大，所以應(yīng)取 F=1.3F0=1.3LtLtb 式中 F――最大可能沖裁力（稱沖裁力）； b――材料抗拉強度（Mpa）。(330~450Mpa) 本制件中，F(xiàn)Ltb=3.14ｘ92ｘ2ｘ450＝259992(N) 3.5 卸料力、推件力和頂件力 卸料力： 式中 －－卸料力（N）； ――卸料系數(shù)； F――沖裁力（N）。 查表3-13得 ＝0.04~0.05=0.045 所以 =0.045ｘ259992=11699.64 (N) 頂件力： 式中 －－頂件力（N）； ――頂件系數(shù)（N）； F――沖裁力（N）。 查表3-13 得 ＝0.06 所以=0.06ｘ259992=15599.52（N） 推件力： 式中 －－推件力（N）； ――推件系數(shù)（N）； F――沖裁力（N）； n――同時卡在凹模內(nèi)的沖裁件。 查表3-13得 ＝0.55 所以＝1ｘ0.55ｘ259992＝142995.6（N） 3.6 排樣 排樣是指工件在條料、帶料后板料上布置的方法。工件的合理布置（即材料的經(jīng)濟利用）與零件的形狀有密切關(guān)系。在沖壓零件的成本中，材料費用約占60%，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。本零件排樣方式采用單排即可。查表3-8，確實搭邊值： 兩工件間的搭邊：=1.5(mm) 工件邊緣的搭邊：a=1.8(mm) 步距為：93.5(mm) 條料寬度是：=95.6(mm) 確定后排樣圖如圖所示。 圖3-3 排樣圖 3.7 拉伸 為防止在拉深過沖中，工件的邊壁后凸緣起皺，應(yīng)使毛坯（或半成品）被拉入凸模周角以前，保持穩(wěn)定狀態(tài)，起穩(wěn)定程度主要取決與毛坯的相對厚度或以后個次拉深半成品的相對厚度。所以查表4-50需采用壓邊圈。 圖3-4 壓邊圈 3.7.1 拉伸力 在確定拉深件所需壓力機噸位時，必須先求得拉深力。由拉深力公式查表4-54和表4-55得： FL＝π ＝3.14ｘ47ｘ2ｘ450ｘ0.6 ＝79693.2(N) 3.8 模具壓力中心和閉合高度的確定 由于本件是對稱件，所以模具壓力中心在制件的幾何中心。如圖4.1所示。 圖3-5壓力中心 3.9 壓力機的選擇 壓力機的噸位應(yīng)當?shù)扔诨虼笥跊_壓時的總力。 F壓F總 式中 F壓－－所選壓力機的噸位； F總－－沖壓時的總力。 F總＝=79693.2+259992 ＝339685.2（N） 由于本模具中有打料桿，故選擇帶有打料桿的壓力機。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，選定壓力機為 壓力機型號: JE23-35型 公稱壓力/KN: 350KN 滑塊行程/mm 80mm 滑塊行程次數(shù)/： 50/ 最大封閉高度/mm： 300mm 封閉高度調(diào)節(jié)量/mm： 60mm 工作臺板厚度/mm: 70mm 最大可傾角 20 3.10 模具主要零部件的設(shè)計 凸凹模刃口尺寸計算原則: (1)落料時，落料件的外徑尺寸等于凹模的內(nèi)徑尺寸;沖孔時，沖孔件的內(nèi)徑等于凸模的外徑尺寸。所以落料時應(yīng)以凹模為設(shè)計尺寸，然后按間隙值確定凸模尺寸;沖孔模應(yīng)以凸模為設(shè)計基準，然后按間隙值確定尺寸。 (2)凸、凹模應(yīng)考慮磨損規(guī)律。凸模刃口尺寸磨損使沖孔尺寸減小，凹模刃口尺寸磨損使落料尺寸增大，故設(shè)計落料模時，制造模具時凹模刃口尺寸應(yīng)趨向于工件的最小極限尺寸;設(shè)計沖孔模時，其刃口基本尺寸應(yīng)趨向于工件的最大極限尺寸。 (3)凸、凹模之間應(yīng)保證合理的間隙值.由于間隙在模具磨損后增大，所以在設(shè)計凸、凹模時均取最小合理間隙Zmin 。一般沖模精度較工件精度高2～3級。若零件沒有標準公差，則對于非園件按GB非配合尺寸的IT14級處理，圓形件一般按IT10級處理。 3.10.1 落料凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）落料間隙的確定 普通落料其經(jīng)濟精度為IT12～IT14，取IT14。確定沖裁間隙Z主要有理論法和查表法。 查表3-4得: =0.12 =0.16 取 Z=0.15mm 沖孔凹模應(yīng)以凸模為設(shè)計基準，然后按間隙值確定其尺寸. （2）落料凸模刃口尺寸計算 模具刃口尺寸及其公差的計算與加工方法有關(guān)，基本上可以分為兩類：一種是分開加工，一種是配合加工。 本模具零件采用配合加工的方法。配合加工就是用凸模與凹模相互單配的方法來保證合理間隙。加工后，凸模與凹模必須對號入座，不能互換。一般情況下，落料件以凹模為基準，沖孔件以凸模為基準。作為基準的模具零件圖紙上標注尺寸及公差，在相配合的非基準的模具零件圖紙上標注相同的基本尺寸，但不標注公差，在技術(shù)要求中要說明非基準的模具零件要按作為基準的模具零件的實際尺寸配做，保證間隙在～范圍內(nèi)。 落料凹模刃口尺寸計算公式： =（D-x） 查表得凸凹模的制造偏差0.115（mm） 查表得凸凹模的極限偏差=0.008 查表得：x=0.5 =（92-0.50.39） =91.805 凸模刃口尺寸按凹模實際尺寸配做，保證雙面間隙值在0.36～0.48之間。 3)承壓應(yīng)力校核 沖裁時，凸模承受的壓應(yīng)力p ，必須小于凸模材料強度允許的壓應(yīng)力[p]: p =[p ] 對于圓形凸模，由上式可得 即 dmin 式中 p —— 凸模承受的壓應(yīng)力（Mpa）； F —— 沖裁力； A—— 凸模最小截面積； [p ] ——凸模材料的許用壓應(yīng)力（Mpa）； d ——凸模最小直徑（mm）； t ——毛坯厚度（mm）； ——毛坯材料的抗剪強度（Mp）。 對于本凸模帶入數(shù)值得： dmin ＝10.88mm d＝9210.88 本制件滿足應(yīng)力校核的條件。 （3）凹凸模厚度:從強度考慮，壁厚受最小值限制。凸凹模的最小壁厚受模具結(jié)構(gòu)的影響。由于本模具結(jié)構(gòu)采用倒裝式，內(nèi)孔會積存廢料，所以最小壁厚要大些。倒裝式復(fù)合模的凸凹模最小壁厚:對于黑金屬和硬材料約為壁厚的1.5倍，但不小于0.7mm。 查表2-39得c=32(mm);h=22(mm) 由以上數(shù)據(jù)可知:本凸凹模符合要求。 由以上數(shù)據(jù)可知:本凸凹模符合要求。 圖3-6 凹凸模 3.11 模具標準件選擇 3.11.1 模架的選擇 根據(jù)合模具閉合高度H=262mm。選定模架為中間導柱模架，查模具標準手冊得: 圖3-7 上模架 圖3-8 下模架 3.11.2 擋料銷 擋料銷用于限定條料送進距離、擋住條料的搭邊或工件輪廓，起定位作用。擋料銷有固定擋料銷和活動擋料銷兩類。 固定擋料銷分圓形與鉤形兩種，一般裝在凹模上。圓形擋料銷結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但銷孔離凹模刃口較近，會削弱凹模的強度。鉤形擋料銷遠離凹模刃口，不會削弱凹模強度。為防止形狀不對稱的鉤頭轉(zhuǎn)動，需要加定向銷，因此增加了制造的工作量。綜合以上兩種擋料銷選用固定擋料銷。 查表10-60，選用如下圖所示的A型固定擋料銷 圖3-9 擋料銷 3.11.3 卸料裝置 卸料裝置的型式較多，它包括固定卸料板、活動卸料板、彈壓卸料板和廢料切刀等幾種。卸料板除把材料從凸模上卸下外，有時也起壓料或為凸模導向的作用。因此，在大批量生產(chǎn)用的模具上，要用淬硬得的卸料板。固定卸料板適用于沖制材料厚度大于和等于0.8mm的帶料或條料。彈壓卸料板主要用于沖制薄件和要求平整的沖件。此卸料板常用于復(fù)合沖裁模。其彈力來源于彈簧或橡皮。 本模具采用橡皮作為彈性裝置，選用橡皮有以下幾種原則 （1）為保證橡皮不至過早失去彈性而損壞，起允許最大壓縮量不應(yīng)超過起自由高度45%，一般取=（0.350.45），橡皮的預(yù)壓縮量一般取起自由高低的1015%。 (2)橡皮所產(chǎn)生的壓力 F=AP 式中F------壓力， A------橡皮橫截面積， P------與橡皮壓縮量有關(guān)的單位壓力。 (3)對橡皮高度與知覺之比按下式進行核算: 式中D------橡皮直徑。 如果用適當將橡皮分成若干塊，在其墊以鋼墊圈。 3.11.4 推件裝置 推件裝置有剛性和彈性兩種。彈性推件器一般裝于模座下面，與下模板相連。這種裝置除有推出工件的作用外，還能壓平工件，還可以用于卸料和緩沖。剛性推件器一般置于上模，推件力大且可靠，其推件力通過打桿→推板→推桿→推塊傳至工件。 推桿常選用3～4個且分布均勻、長短一致。推桿裝載上模板的孔內(nèi)，為保證凸模支承剛度和強度，放推桿的孔不能全挖空，推板的形狀要按被拆下的工件形狀來設(shè)計。 3.11.5 導向零件設(shè)計與標準 導向零件可保證模具沖壓時，上、下模有一精確的位置關(guān)系。在中、小型模具中廣泛采用的導向零件是導柱和導套。 導柱（導套）常用兩個。對中型沖?；驔_制精度要求高的自動化沖模，則采用四個導柱。在安裝圓形沖件等一類無方向性的沖模時，為避免裝錯，將對角模架和中間模架上的兩個導柱，做成直徑不等的型式；四導柱的模架，可做成前后導柱的間距不同的模座。對可能產(chǎn)生側(cè)向推力時，要設(shè)置止推塊，使導柱不受彎曲力。 一般導柱安裝在下模座，導套安裝在上模座，分別采用過盈配合。高速沖裁、精密沖裁或硬質(zhì)合金沖裁模具，要求采用滾珠導向結(jié)構(gòu)。 查表10-39，本模具選用A型導柱 3.11.6 模柄的選用 中、小型沖模通過模柄將上模板固定在壓力機的滑塊上。常用的模柄形式如下。 (1）壓入式模柄 它與上模座孔采用H7/s6的過渡配合，并加銷釘防轉(zhuǎn)。如圖4.6所示。 (2）旋入式模柄 通過螺紋與模座聯(lián)接，用螺釘防松，裝卸方便，多用于有導模的沖模。 (3）凸緣模柄 用3～4個螺釘固定在上模座的窩孔內(nèi)，多用于較大型的模具上。 (4）浮動模柄 通過凹球面模柄與凸球面墊塊聯(lián)接，裝入壓力機滑塊后，允許模柄與模柄軸心線之間的偏離，可減少滑塊誤差對模具導向精度的影響。 查表10-49，本模具采用比較常見的B型凸緣式模柄。 圖3-10 模柄 3.11.7 凸模固定板與墊板 凸模固定板將凸模固定在模座上，其平面輪廓尺寸除應(yīng)保證凸模安裝孔外還要考慮螺釘與銷釘孔的位置。其型式有圓形和矩形兩種。厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍。 墊板的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位壓力，保證模座以免被凸模端面壓陷。 3.11.8 壓縮橡皮的選用 橡膠能承受的負荷比彈簧大，且安裝調(diào)整方便，價格不貴，是模具中廣泛使用的彈性元件。橡膠所能產(chǎn)生的壓力： F=AP 式中 F——橡膠所能產(chǎn)生的壓力(N)； A——橡膠的橫截面積(mm2)； P——與橡膠壓縮量有關(guān)的單位壓力(MPa)，可由下表查出，這里選取壓縮量為20%時的p=0.7MPa。 表3-1橡膠壓縮量與單位壓力值 壓縮量(%) 10 15 20 25 30 35 單位壓力/MPa 0.26 0.5 0.74 1.06 1.52 2.10 為了保證橡膠的正常使用，不至于過早損壞，應(yīng)控制其最大的壓縮量S總為自由高度H自由的35%～45%。而橡膠的預(yù)壓縮量S預(yù)，一般取H自由的10%～15%。則橡膠的工作行程為： S工作=S總 - S預(yù) =(0.25～0.3) H自由 所以橡膠的自由高度為： 式中 S工作——卸料板或推件塊、壓邊圈等的工作行程與模具修磨量或調(diào)整量(4～6mm)之和再加1。 橡膠的高度H與直徑D之比必須下式的范圍內(nèi)。 如果超過1.5，應(yīng)將橡膠分成若干段，在其間加鋼墊圈，并使每段橡膠的H/D值仍在上述范圍內(nèi)。 橡膠所能產(chǎn)生的工作壓力，由于缺乏橡膠的性能資料，很少作詳細計算。所以橡膠斷面面積的確定，一般是憑經(jīng)驗估計，并根據(jù)模具空間的大小進行合理布置。同時，在橡膠裝上模具后，周圍要留有足夠的空隙位置，以允許橡膠壓縮是斷面尺寸的脹大。 選用橡膠的計算步驟如下： （1） 根據(jù)工作行程S工作計算橡膠的自由高度 H自由=(3.5～4)S工作 本套模具中，工作形成S工作為40mm，取H自由=3.5 S工作=140mm。 （2） 根據(jù)H自由計算橡膠的裝配高度H H=(0.85～0.9) H自由 這里取H=0.85 H自由=0.85140mm=119mm。 根據(jù)《沖壓手冊》選擇圓柱形橡膠，如圖5-2所示，d按結(jié)構(gòu)選用， 圖3-11橡膠 計算得：D=110mm。 （3） 校核橡膠高度與直徑比 表明橡膠滿足要求。 3.12 拉伸模結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.12.1凸、凹模間隙 拉深模得間隙z/2(單面)一般比毛坯略大些，其值按下式計算: 單面間隙 z/2=tmax+ut tmax——板料得最大厚度， tmax=t+; ——板料得正偏差; u——間隙系數(shù). 查表5-18得: u=0.1 =0.25 故有，單面間隙: z/2=2+0.25+0.12 =2.45(mm) 3.12.2 凸、凹模制造公差 凸、凹模的制造公差可根據(jù)工件公差確定，若拉深件公差為IT12級以上，則凸、凹模制造公差采用IT8、IT9級精度;若為IT14以下時，則凸、凹模制造公差采用IT10級精度。若采用配合時，只在凸?；虬寄Ｉ蠘俗⒐睿硗庖粋€按間隙配作。本制件為IT11。 對于凸、凹模的制造公差，根據(jù)工件的材料的厚度與工件直徑來選定，其數(shù)值查表4-76[1]得: =0.04 =0.03 =0.25 凸模尺寸Dd公式: =(D-0.75-2Z)=(43.3-0.750.25-22.45)=38.2125 工件在拉深時，由于空氣壓力的作用或者潤滑油的粘性等因素，使工件很容易粘貼附在凸模上。為使工件不至于緊貼在凸模上，設(shè)計凸模時，應(yīng)有通氣孔。 圖3-12 拉深凸模 29 結(jié)　論 本次設(shè)計將近歷時一個學期，我學習了幾乎所有的與模具相關(guān)的知識，并翻閱了大量相關(guān)的資料，在這個學期里我從一個從沒接觸過模具的門外漢到現(xiàn)在也可以說得上是對模具有了初步的理解，這對我將來出去工作是很有用處的。這次設(shè)計是實踐與理論相結(jié)合的一次鍛煉，為以后走上工作崗位的奠定了堅實的基礎(chǔ)，在設(shè)計前期，首先對將要用到的知識進行一次系統(tǒng)的學習，使自己對設(shè)計過程有一個大概的方案，在設(shè)計過程中我從相關(guān)資料中學習大量的相關(guān)理論知識，確定了設(shè)計方案，明確了自己的設(shè)計思路，使得自己在設(shè)計過程中少走了不少彎路。所以這次的畢業(yè)設(shè)計是對我在學校學習的一個完善。 在這畢業(yè)前的一次鍛煉，使我的知識得到了擴充，開拓了創(chuàng)造思維能力，對-以后的工作充滿的信心，也是我從這次的設(shè)計中發(fā)現(xiàn)了自己欠缺的一面，使我在今后的工作中能彌補、完善。 30 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計論文 謝 辭 衷心感謝宋曉玲老師的精心教導，我受益終生。 在本次畢業(yè)設(shè)計中，我從宋老師身上學到了很多東西。宋老師認真負責的工作態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神和深厚的理論水平都使我受益匪淺。無論在理論上還是在實踐中，都給予我很大的幫助，使我得到不少的提高.這對我以后的工作和學習都是一種巨大的幫助。 同時也感謝有關(guān)老師和同學的熱心幫助。 在此向各位老師和同學致謝。 參考文獻 [1] 楊占堯. 沖壓模具圖冊. 北京 ：高等教育出版社，2004.7 [2] 王再生. 沖模設(shè)計手冊. 北京 ：機械工業(yè)出版社，1988.7 [3] 許發(fā)樾. 實用模具設(shè)計與制造手冊. 北京 ：機械工業(yè)出版社，2001.2 [4] 劉彩云. 沖模設(shè)計手冊. 北京 ：機械工業(yè)出版社，2002.8 [5] 王孝培. 實用沖壓技術(shù)手冊. 北京 ：機械工業(yè)出版社，2001.3 [6] 廖念釗. 互換性與技術(shù)測量 第5版. 北京 ：中國計量出版社，2011.2 [7] 李奇涵. 沖壓成型工藝與模具設(shè)計. 北京 ：科學出版社，2012 [8] 薛啟翔. 沖壓模具設(shè)計結(jié)構(gòu)圖冊. 北京 ：化學工業(yè)出版社，2005.7 [9] 解汝升. 沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù). 北京 ：中國標準出版社，1997 [10] 姜奎華. 沖壓工藝與模具設(shè)計. 北京 ：機械工業(yè)出版社，2003.6. 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