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河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
1 緒 論
目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我?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)的國(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)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。
1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
1.1.1國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀
我國(guó)模具近年來(lái)發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有2萬(wàn)多家，從業(yè)人員約50多萬(wàn)人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢(shì)頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004年模具產(chǎn)值530億元。進(jìn)口模具18.13億?美元，出口模具4.91億美元，分別比2003年增長(zhǎng)18%、32.4%和45.9%。進(jìn)出口之比2004年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá)13.2億美元，為凈進(jìn)口量較大的國(guó)家。
在2萬(wàn)多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過(guò)億元的模具企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。?近年來(lái)，?模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專(zhuān)業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；國(guó)企股份制改造步伐加快等。
雖然說(shuō)我國(guó)模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國(guó)尚存在以下幾方面的不足:
第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營(yíng)企業(yè)近年來(lái)發(fā)展較快，國(guó)企改革也在進(jìn)行之中，但總體來(lái)看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，再加上國(guó)內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。
??? 第二，開(kāi)發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，在市場(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國(guó)每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元，國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多是15～20萬(wàn)美元，有的高達(dá)25～30萬(wàn)美元，與之相對(duì)的是我國(guó)相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過(guò)去作坊式管理，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。
?? 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來(lái)看裝備水平仍比國(guó)外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國(guó)外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問(wèn)題長(zhǎng)期得不到較好解決。裝備水平低，帶來(lái)中國(guó)模具企業(yè)鉗工比例過(guò)高等問(wèn)題。
? 第四，專(zhuān)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長(zhǎng)期以來(lái)受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)水平低，專(zhuān)業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國(guó)際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，對(duì)模具制造周期影響尤甚。
第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后．模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比，無(wú)論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。
1.1.2 國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)
巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)在過(guò)去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來(lái)的十年，中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:????
1） 模具日趨大型化；???
? 2）在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)；??
? 3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)；???
? 4）在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)；?
?? 5）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；???
6）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)；???
7）模具的精度將越來(lái)越高；?
? 8）模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化；??
?? 9）研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程；??
?10）開(kāi)發(fā)新的成形工藝和模具。
1.2 國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車(chē)、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無(wú)法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。近幾年，全球模具市場(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場(chǎng)年交易總額為600～650億美元左右。美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。?
國(guó)外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到50%以上；國(guó)外模具企業(yè)的組織形式是"大而專(zhuān)"、"大而精"。2004年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問(wèn)時(shí)，從德國(guó)工、模具行業(yè)組織--德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企業(yè)約5000家。2003年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中（VDMA）會(huì)員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國(guó)模具產(chǎn)值的90%，可見(jiàn)其規(guī)模效益。
隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元左右，而國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多15～20萬(wàn)美元，有的達(dá)到 25～30萬(wàn)美元。
國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使%以上，而我國(guó)才達(dá)到45％．用覆蓋率達(dá)70
1.3 落料拉深模具設(shè)計(jì)與制造方面
1.3.1落料拉深模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路
拉深是沖壓基本工序之一，它是利用拉深模在壓力機(jī)作用下，將平板坯料或空心工序件制成開(kāi)口空心零件的加工方法。它不僅可以加工旋轉(zhuǎn)體零件，還可以加工盒形零件及其他形狀復(fù)雜的薄壁零件，但是，加工出來(lái)的制件的精度都很底。一般情況下，拉深件的尺寸精度應(yīng)在IT13級(jí)以下，不宜高于IT11級(jí)。
只有加強(qiáng)拉深變形基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準(zhǔn)確、實(shí)用、方便的計(jì)算方法，才能正確地確定拉深工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決拉深變形中出現(xiàn)的各種實(shí)際問(wèn)題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。
筒形件是最典型的拉深件，其工作過(guò)程很簡(jiǎn)單就一個(gè)拉深，根據(jù)計(jì)算確定它能一次拉深成功.因此，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果，為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度，而標(biāo)準(zhǔn)模架的最高和最低高度滿足要求，所以可以選用標(biāo)準(zhǔn)模架。
1.3.2模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度
1.了解目前國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間20天；
2.確定加工方案，所用時(shí)間5天；
3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間30天；
2 落料拉深件的沖壓工藝性分析
2.1沖壓工件的工藝性分析
零件名稱(chēng)：落料拉深件
生產(chǎn)批量：大批量
材料：15鋼
料厚：2.5mm
零件簡(jiǎn)圖：(見(jiàn)下圖)
此工件為有凸緣的筒形件，拉深高度適中，拉深前后厚度不變，工件材料為15鋼，拉深性能比較好，且此工件的形狀滿足拉深工藝要求，可用拉深工序加工。
工件滿足沖裁尺寸條件要求。
的公差等級(jí)為IT12級(jí)，滿足拉深工序?qū)ぜ畹燃?jí)的要求，40的公差等級(jí)為IT9級(jí)，精度比較高，應(yīng)在拉深后增加整形工序，以提高其精度，又由于材料的各向異性的影響，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，需要在最后增加切邊工序。
3 工藝方案的確定
因?yàn)楣ぜ閹咕壍耐残瘟慵?，零件形狀比較對(duì)稱(chēng)，所以該工件的生產(chǎn)包括落料、拉深、兩個(gè)基本工序，可以有以下三種工藝方案：
方案一：先落料，其次拉深。采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：先拉深，再落料復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三：先落料，再拉深，采用復(fù)合模具生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序四副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足該工件大批量生產(chǎn)的要求。方案二只需一副模具，生產(chǎn)效率較高，能滿足大批量生產(chǎn)要求，但是模具結(jié)構(gòu)落料部分比較復(fù)雜，模具的生產(chǎn)、裝配和維修困難。方案三雖然和方案二看起來(lái)都是一副模具，但由于兩套模具進(jìn)行的兩個(gè)工序順序的不同，且零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng)，模具制造、裝配和維修并不困難，模具采用復(fù)合形式，簡(jiǎn)化了工序，生產(chǎn)效率比方案一高，能滿足大批量生產(chǎn)的要求，所以經(jīng)綜合考慮，工件采用方案三進(jìn)行生產(chǎn)。
4 工藝計(jì)算
4.1計(jì)算毛坯尺寸
由工件簡(jiǎn)圖可得，d= 60 mm,d= (40 - 2.5)mm = 37.5mm,由凸緣的相對(duì)直徑d/ d = 60mm / 37.5mm = 1.6,查表4.2得修邊余量 = 1.6mm,因零件底部圓角半徑r與凸緣圓角半徑R相等，即r = R時(shí)，有凸緣筒形件的毛坯直徑
D =
將d = 60 + 2 = (60 + 2×1.6)mm = 63.2mm ,d = 37.5mm,H = (14 – 2.5)mm = 11.5mm,R = 2mm,代入上式中，得毛胚的直徑為
D = 77.3mm
4.2判斷能否一次拉深成形
工件總的拉深系數(shù)m= d / D = 37.5mm / 77.3mm = 0.485,工件總的拉深相對(duì)高度H / d = 11.5mm / 37.5mm = 0.307。
由 d/ d = 63.5mm / 37.5mm = 1.69,t /D×100 = 2.5mm / 77.3mm×100 = 3.24,查表4.9得有凸緣筒形件第一次拉深的極限拉深系數(shù)m = 0.45。
由表4.10查得，有凸緣筒形件首次拉深的極限相對(duì)高度h/d= 0.50,由于m = 0.485 > m = 0.45, H / d = 11.5mm / 37.5mm = 0.307 < h/d= 0.50,所以工件能一次拉出。
4.3確定是否使用壓邊圈
因?yàn)閠 /D×100 = 2.5mm / 77.3mm×100 = 3.24 > 2.0, m = 0.45 < 0.6，由表4.7查得需要采用壓邊裝置。又因?yàn)楣ぜ芤淮卫畛尚?，所以采用平面壓邊裝置，且不需要使用限位裝置。
4. 4排樣設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)模具時(shí)，條料的排樣很重要。中軸碗具有左右對(duì)稱(chēng)的特點(diǎn)，單向排列時(shí)（如圖所示）的排樣方案可以提高材料的利用率，減少?gòu)U料。
4.5條料寬度、導(dǎo)料板間距離和材料利用率的計(jì)算
查表取得搭邊值為a = 1.8mm，a = 2.2mm。
條料寬度的計(jì)算：擬采用無(wú)側(cè)壓裝置的送料方式，由
條料寬度 B=【D+ 2a + C】
B__條料寬度（mm）
D—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；
a—側(cè)搭邊的最小值；
△—條料寬度的單向（負(fù)向）偏差；
C__導(dǎo)料板與最寬條料之間的單面最小間隙；
把D= 77.3mm，a = 2.2mm,查表得C = 0.5, △= 0.8mm,代入上式得B = 82.2mm。
材料利用率的計(jì)算：
由書(shū) 材料利用率通用計(jì)算公式
=×100%
式中 S—一個(gè)零件的實(shí)際面積，mm2;
n—一個(gè)步距內(nèi)實(shí)際沖裁件數(shù)量；
B—條料寬度，mm;
A—送料步距， mm
把S = 3.14 × 38.65 = 4690.6mm,n = 1,B = 82.2mm,A = D + a = 77.3mm + 1.8mm = 79.1mm。代入上式得
= 4960.6 mm×1/82.2mm×79.1mm×100% = 76.3%
導(dǎo)料板間距離的計(jì)算：
A = B + C = D+ 2a + 2C
式中 B__條料寬度（mm）
D—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；
a—側(cè)搭邊的最小值；
C__導(dǎo)料板與最寬條料之間的單面最小間隙；
把B = 82.2mm，C = 0.5, a = 2.2mm, D= 77.3mm，代入上式得
A = 77.3mm + 2×2.2mm + 2×0.5mm = 82.7mm。
5 工序沖壓力的計(jì)算
5.1、落料力
P = 1.3t
式中 ___材料抗剪強(qiáng)度
D___毛胚直徑
t___材料厚度
查表得15鋼得抗剪強(qiáng)度 = 289MPa 。把D = 77.3mm,t = 2.5mm代入上式得
P = 1.3 × 3.14 ×77.3mm ×289MPa×2.5mm =227976.638 ≈ 227.977kN。
5.2、卸料力
P = K P
K___卸料力系數(shù)；
P——落料力；
查表得K = 0.06，P =227.977kN，所以代入上式得
P = 0.06×227.977kN = 13.6786kN≈ 13.679kN 。
5.3、拉深力
P = Kdt
式中 K___修正系數(shù)，查表4.6；
d___拉深后工序件中徑；
t___材料厚度；
___材料的抗拉強(qiáng)度；
查表得K = 1.0， = 375MPa，把K = 1.0， = 375MPa，d = 37.5mm,t = 2.5mm,代入上式得
P = 1×3.14×37.5mm×2.5mm×375Mpa =110.39KN。
5.4、壓邊力
P = P
式中 D___毛胚直徑（mm）；
d___第一次拉深后工件的直徑（mm）；
r___拉深凹模圓角半徑（mm）；
P___單位壓邊力（Mpa）；
查表得 P = 2.5Mpa， 取r = 6mm。D = 77.3mm，d = 37.5mm。代入上式得
P= ×2.5Mpa = 6917.89 ≈ 6.92kN。
5.5、沖孔力
P = KLt
式中 K___修正系數(shù)；
L___沖孔的周長(zhǎng)；
t___材料厚度；
___材料抗剪強(qiáng)度；
查表得K = 1.3,L = 3.14 ×19mm = 59.66mm,t = 2.5mm, = /1.3 = 289Mpa。把以上數(shù)據(jù)代入上式得
P = 1.3×59.66mm×2.5mm×289Mpa = 56035.655 ≈ 56.036kN。
5.6、推件力
P = nK P
式中 n___沖孔時(shí)卡在凹模內(nèi)的廢料數(shù)；
K___推件力系數(shù)；
P___沖孔力；
查表得K = 0.05，取n = 3，把K = 0.05，n = 3，P = 56.036kN。代入上式得
P = 3×0.05×56.036 kN = 7.9554 kN。
5.7、頂件力
P = K P
式中 K___頂件力系數(shù)；
P___拉深力；
查表得 K = 0.06，P = 110.39KN，代入上式得
P = 0.06×110.39KN = 6.6234kN。
所以綜上可得，落料拉深模得總沖裁力
P = P+ P+ P+ P+ P = 227.977kN +220.39 kN +13.679 Kn+6.92 kN+6.623 kN =365.589 kN。
P = P+ P = 56.036kN +7.9554 kN = 63.9914kN。
6 沖壓設(shè)備的選擇
為了使壓力機(jī)能安全工作，取
P≥ （1.6 ～ 1.8）P
所以落料拉深的壓力機(jī)
P ≥ （1.6 ～ 1.8）P = 1.6 × 365.589 kN = 584.9424 kN。
沖孔壓力機(jī)
P ≥ （1.6 ～ 1.8）P = 1.7 × 63.9914kN = 108.78538kN。
故落料拉深模選用630kN的開(kāi)式壓力機(jī)。其主要技術(shù)參數(shù)如下。
公稱(chēng)壓力：630kN
滑塊行程：130mm
最大封閉高度：360mm
最大封閉高度調(diào)節(jié)量：80mm
工作臺(tái)尺寸：480mm×710mm
工作臺(tái)墊板孔尺寸： 250
模柄孔尺寸：50mm×80mm
工作臺(tái)墊板厚度：80mm
沖孔模選用150kN的開(kāi)式壓力機(jī)。
7 模具零件主要工作部分的尺寸計(jì)算
7.1、落料凸、凹模尺寸得計(jì)算
由于落料是一個(gè)簡(jiǎn)單的圓形，因沖裁此類(lèi)工件的凸、凹模制造相對(duì)簡(jiǎn)單，精度容易保證，所以擬采用分別加工。設(shè)計(jì)時(shí)，需在圖紙上分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸及制造工差。
查表2.4得間隙值Z=0.360mm，Z=0.500mm。查表2.5得凸、凹模制造公差：= 0.020mm，= 0.030mm。
校核：Z- Z = 0.140mm，而+ = 0.050mm
滿足Z- Z≥ +的條件。
查表2.6得：IT11級(jí)時(shí)磨損系數(shù)x = 0.75
根據(jù)設(shè)計(jì)原則,落料時(shí)以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。由書(shū)式（2.3）和（2.4）得
D= ( D - x)
D= ( D - Z)
式中 D、 D—落料凹凸模尺寸；
D—落料件的最大基本尺寸；
x—磨損系數(shù)；
Δ—工件制造公差；
Z—最小合理間隙；
δ、δ—凸、凹模的制造公差。
把D = 77.3mm，x = 0.75, Δ = 0.20, = 0.020mm，= 0.030mm，Z=0.360mm代入上式得
D= （77.3mm – 0.75×0.20） = 77.15mm
D= （77.15mm – 0.360mm） = 76.79 mm
7.2.沖孔凸、凹模尺寸的計(jì)算
查表2.4得間隙值Z=0.360mm，Z=0.500mm。查表2.5得凸、凹模制造公差：= 0.020mm，= 0.025mm。
校核：Z- Z = 0.140mm，而+ = 0.045mm
滿足Z- Z≥ +的條件。
所以采用分別制造法加工。查表4.6得IT11級(jí)x = 0.75
設(shè)計(jì)加工時(shí)，以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，由式2.5和2.6得
d = （d + xΔ）
d = （d + Z）
式中 d、d —沖孔凸凹模尺寸；
—沖孔件的最小基本尺寸；
x—磨損系數(shù)；
Δ—工件制造公差；
Z—最小合理間隙；
δ、δ—凸、凹模的制造公差。
把 = 19mm,x = 0.75, Δ = 0.2, Z=0.360mm, = 0.020mm，= 0.025mm代入上式得
d = （19mm + 0.75×0.2） = 19.15mm
d = （19.15mm + 0.360） = 19.51mm
7.3.拉深凸、凹模尺寸的計(jì)算
由于外形尺寸精度較高，所以以凹模為基準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)加工，由式4.35和4.36得
D= ( D – 0.75)
D= ( D - 0.75 - Z)
式中： D、 D—凹、凸模的尺寸；
D__零件外徑的最大極限尺寸；
Δ—零件的公差；
δ、δ—凹、凸模制造公差；
Z—拉深模雙面間隙。
查表得Δ = 0.2，δ =δ = 0.016mm,因?yàn)楣ぜ木纫筝^高，為了拉深后的回彈小，表面光潔，所以采用負(fù)間隙拉深模，其單面間隙值為
= （0.9 ～ 0.95）t = 0.94 × 2.5 = 2.35mm
所以取Z = 4.7mm
代入上式得
D= ( D – 0.75) =（40.175 – 0.75×0.2） = 40.025
D= ( D - 0.75 - Z)=（40.175 - 0.75×0.2 – 4.7） = 35.325
凸、凹模的圓角半徑得計(jì)算
考慮到實(shí)際采用的拉深系數(shù)均接近其極限值，故拉深凹模圓角半徑應(yīng)大些，可按公式，計(jì)算拉深凸模和凹模的圓角半徑
r = 0.8× = 2.828mm
所以取 r = 3mm
8 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
8.1、模具工作部分的計(jì)算
8.1.1、拉深模的間隙
深間隙對(duì)拉深過(guò)程有較大的影響。它不僅影響拉深件的質(zhì)量與尺寸精度，而且影響拉深模的壽命以及拉深是否能夠順利進(jìn)行。因此，應(yīng)該綜合考慮各種影響因素，選取適當(dāng)?shù)睦铋g隙值，既可保證工件的要求，又能使拉深順利進(jìn)行。
由前面計(jì)算的：Z/2 = 2.35mm
8.1.2、拉深模的圓角半徑
凸模、凹模的選用在制件拉深過(guò)程中有著很大的作用。凸模圓角半徑的選用可以大些，這樣會(huì)減低板料繞凸模的彎曲拉應(yīng)力，工件不易被拉裂，極限拉深因數(shù)會(huì)變小些；凹模的圓角半徑也可以選大些，這樣沿凹模圓角部分的流動(dòng)阻力就會(huì)小些，拉深力也會(huì)減小，極限拉深因數(shù)也會(huì)相應(yīng)減小。但是凸、凹模的圓角半徑也不易過(guò)大，過(guò)大的圓角半徑，就會(huì)減少板料與凸模和凹模端面的接觸面積及壓邊圈的壓料面積，板料懸空面積增大，容易產(chǎn)生失穩(wěn)起皺。拉深凸凹模的圓角半徑已有前面計(jì)算得出結(jié)果：
r=3mm
8.1.3、凸凹模工作部分的尺寸和公差
拉深以凹模為基準(zhǔn)，模具的制造公差按IT6級(jí)選取。由前面計(jì)算得
凹模的尺寸和公差為 ： D= ( D – 0.75) =（40.175 – 0.75×0.2） = 40.025
凸模的尺寸和公差為： D= ( D - 0.75 - Z)=（40.175 - 0.75×0.2 – 4.7） = 35.325
8.2、模具各部件的設(shè)計(jì)
8.2.1、模柄
因?yàn)槟＞叱叽绮皇翘?，綜合考慮選用垂直度和同軸度較好的壓入式模柄，根據(jù)JB/T 7646.1選取基本尺寸標(biāo)準(zhǔn)為40mm的模柄，具體如下圖所示：
8.2.2、墊板
因?yàn)橥拱寄：吐淞习寄６紴閳A形，所以采用圓形墊板，由JB/T 7653—1994的規(guī)定，選取規(guī)格為160mm ×8mm的墊板如下 8.2.3、拉深凸模固定板
凸模固定板主要用來(lái)固定拉深凸模，使其在工作過(guò)程中保持穩(wěn)定和精度，所以根據(jù)JB/T 7653—1994選取規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)為160mm × 18mm的凸凹模固定板，為了使其均勻固定，需要在其上加工三個(gè)螺紋孔和三個(gè)銷(xiāo)釘孔，又因?yàn)槔罴庸ば枰獕哼吶?，所以還需要在凸模固定板上加工三個(gè)頂桿孔，使壓邊圈起到壓邊作用，另外還要加工固定凸模的階梯孔，如下圖所示：
8.2.4、凸凹模固定板
凸凹模固定板是用來(lái)固定凸凹模，使其在工作過(guò)程中能穩(wěn)定的工作，保持模具的精度，它通過(guò)螺釘與上模座進(jìn)行緊固連接，同時(shí)通過(guò)銷(xiāo)釘進(jìn)行定位，以保證安裝位置的精度，另外卸料螺釘通過(guò)安裝在固定板的彈簧達(dá)到彈性卸料的目的，所以需要在凸凹模固定板上加工三個(gè)螺釘孔和兩個(gè)銷(xiāo)釘孔，另外還要加工一個(gè)固定凸凹模的階梯孔和三個(gè)卸料螺釘孔，各部分工作尺寸如下圖所示：
8.2.5落料凹模
落料凹模是模具的主要工作零件，需要較高的強(qiáng)度和精度，所以凹模材料選用Cr12，淬火硬度為：58—62HRC，凹模刃口尺寸為77.15mm，可通過(guò)鏜、銑削、磨削等加工方法進(jìn)行加工制造，安裝時(shí)通過(guò)螺釘與銷(xiāo)釘和下模座進(jìn)行連接和定位，所以凹模上要加工螺釘孔和銷(xiāo)釘孔，刃口部分采用階梯孔形式，以方便安裝壓邊圈，如下圖所示：
8.2.6、拉深凸模
拉深凸模是模具的主要工作零部件，用于工件的拉深成形，需要很高的精度以保證工件的精度，同時(shí)對(duì)強(qiáng)度要求也較高，綜合考慮拉深凸模材料采用Cr12，凸模刃口尺寸為35.325mm，圓角半徑為3mm，其外形可通過(guò)車(chē)削、磨削等進(jìn)行加工，與凸模固定板采用過(guò)盈配合，以進(jìn)行緊固安裝。
8.2.7、卸料板
卸料板是模具的主要卸料零件，它與卸料螺釘、彈簧組成彈性卸料裝置，以卸除卡在凸凹模上的條料，使工作快速進(jìn)行，與凸凹模之間采用間隙配合，卸料板需加工卸料螺釘孔與卸料螺釘進(jìn)行連接，
8.2.8、壓邊圈
在拉深工序中，為保證拉深件的表面質(zhì)量，防止拉深過(guò)程中材料的起皺，常采用壓邊圈用合適的壓邊力使毛坯的變形區(qū)部分被壓在凹模平面上，并使毛坯從壓邊圈與凹模平面之間的縫隙中通過(guò)，從而制止毛坯的起皺現(xiàn)象。
壓邊圈的內(nèi)形與拉深凸模間隙配合，一般與頂料桿(三根以上)、橡皮等構(gòu)成彈性卸料系統(tǒng)。
8.2.9、凸凹模
凸凹模即是落料的凸模又是拉深的凹模，做為模具的主要成形零部件，凸凹模的精度和強(qiáng)度都有較高的要求，其凸模和凹模部分的刃口尺寸分別為76.79 mm和35.325mm，其外部形狀可以通過(guò)車(chē)削、鏜削、磨削等加工方法進(jìn)行加工制造，材料可選用Cr12，淬火硬度為58—62HRC，
8.2.10、模具其它部件的選用
模具其它部件的選用見(jiàn)表2—1
表2—1 模具其它部件的選用
序號(hào)
名稱(chēng)
數(shù)量
材料
規(guī)格/ mm
標(biāo)準(zhǔn)
熱處理
1
銷(xiāo)釘
2
40Cr
φ10×60
2
打桿
1
40
φ11×150
40～45HRC
3
螺釘
3
45
M12×60
4
打料塊
1
40
φ40×40
40～45HRC
5
卸料螺釘
3
40Cr
M12×85
30～35HRC
6
螺釘
3
45
M12×95
7
頂桿
3
T8A
M10×90
40～45HRC
8
銷(xiāo)釘
3
40Cr
φ10×90
9
彈簧
3
20
90×670
10
橡皮
1
9 選用模架、確定閉合高度及總體尺寸
由于拉深凹模外形尺寸不大，且工件精度要求較高，為了工作過(guò)程穩(wěn)定和保證工件精度，選用中間導(dǎo)柱模架。再按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)表5-1。
表3-1 拉深落料模架規(guī)格選用
名稱(chēng)
尺寸
材料
熱處理
上模座
160×160×40
HT200
下模座
160×160×45
HT200
導(dǎo)柱
28×170、32×170
20
滲碳58～62HRC
導(dǎo)套
28×100×38、32×100×38
20
滲碳58～62HRC
最小閉合高度H= 180mm, 最大閉合高度H = 220mm。
模具的閉合高度 H = 上模座厚 + 墊板厚 + 凸凹模厚 + 凸模厚 + 下模座厚 + 墊板厚 - （料厚 + 工件高度） = 40mm + 8mm + 64mm + 50mm + 45mm + 10mm – (2.5mm + 14mm) =200.5mm
因?yàn)槟＞叩姆忾]高度H應(yīng)該介于壓力機(jī)的最大封閉高度Hmax和最小封閉高度Hmin之間，一般取：
Hmax-5mm≥H≥Hmin+10mm
由此可知，要使工件能順利的加工和從模具上取出，必須要模具有足夠的封閉高度 Hmax≥H+5mm=200.5mm + 5mm = 205.5mm
Hmin≤H-10mm=200.5mm – 10mm = 190.5mm
因H = 220mm ≥ 205.5mm, H= 180mm ≤ 190.5mm,所以可以選用標(biāo)準(zhǔn)模架。
10 模具總裝圖
由以上設(shè)計(jì)，可得模具的總裝配圖，見(jiàn)下圖
1—下模座 2—墊板 3—凸模固定板 4—落料凹模 5—螺釘 6—導(dǎo)柱 7—導(dǎo)套 8—上模座 9—彈簧 10—卸料螺釘 11—模柄 12—打桿 13—圓柱銷(xiāo) 14—螺釘 15—墊板 16—凸凹模固定板 17—推件塊 18—卸料板 19—凸凹模 20—壓邊圈 21—圓柱銷(xiāo) 22—拉深凸模 23—橡皮 24—托板 25—螺柱 26—螺母 27—頂桿 28—擋料銷(xiāo)
模具工作過(guò)程：條形板材由前后通過(guò)凹模上的擋料銷(xiāo)送進(jìn)定位，上模下行，落料拉深凸凹模19與落料凹模4首先完成落料工序，上模繼續(xù)下行，拉深凸模22開(kāi)始接觸壓邊圈20壓住是落料毛胚并將其壓入落料拉深凸凹模19孔內(nèi)，完成拉深工序，上模回程時(shí)，彈性卸料板18從拉深落料凸凹模上卸下廢料，壓邊圈在彈頂裝置的作用下將工件從拉深凸模上推掉，若工件卡在落料拉深凸凹模孔內(nèi)，可通過(guò)推件塊17在上模回程到一定距離后，將工件推出。
11 結(jié)束語(yǔ)
落料拉深件屬于較復(fù)雜的拉深件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計(jì)算確定本制件可以一次拉深成形，所以工件的生產(chǎn)可通過(guò)落料和拉深兩道工序完成，然后相應(yīng)選取各工序的壓力機(jī)。本設(shè)計(jì)主要是第一次落料拉深模具的設(shè)計(jì)，需要計(jì)算拉深時(shí)的間隙、工作零件的圓角半徑、尺寸和公差，并且還需要確定模具的總體尺寸和模具零件的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。
由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測(cè)，分析了制件在生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時(shí)候才可以減少?gòu)U品的產(chǎn)生。
落料拉深件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，拉深高度適中，所以在保證零件的順利加工和取件的前提下，可以選用標(biāo)準(zhǔn)模架。模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，它可以相應(yīng)的簡(jiǎn)化了模具結(jié)構(gòu)。便以以后的操作、調(diào)整和維護(hù)。
落料拉深模具的設(shè)計(jì)，是理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對(duì)理論知識(shí)做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識(shí)到，要想做為一名合理的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)，樹(shù)立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
致 謝
首先感謝本人的導(dǎo)師于智宏老師，她幫我仔細(xì)審閱了本文的全部?jī)?nèi)容并對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。于智宏老師淵博的知識(shí)，誠(chéng)懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，特別是遇到困難時(shí)，她給了我鼓勵(lì)和幫助，在這里我向他表示真誠(chéng)的感謝！
感謝母?！幽蠙C(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識(shí)，掌握了一定的操作技能。
最后，我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識(shí)了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助！
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