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編號(hào)
無(wú)錫太湖學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目： 軸承保持架的沖壓模具設(shè)計(jì)
機(jī)電 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè)
學(xué) 號(hào)：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：（職稱(chēng)：副教授）
2013年5月25日
V
無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
誠(chéng) 信 承 諾 書(shū)
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 軸承保持架沖壓模具設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。
班 級(jí)：
學(xué) 號(hào)：
作者姓名：
2013 年 5 月 25 日
無(wú)錫太湖學(xué)院
信 機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書(shū)
一、題目及專(zhuān)題：
1、題目 軸承保持架沖壓模具設(shè)計(jì)
2、專(zhuān)題
二、課題來(lái)源及選題依據(jù)
在工業(yè)生產(chǎn)中，模具是重要的工藝設(shè)備之一。模具工業(yè)也是用來(lái)衡量一個(gè)國(guó)家的工業(yè)水平之一。其模具也具有生產(chǎn)效率高，材料利用率高，制件質(zhì)量?jī)?yōu)良，工藝適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)。其各個(gè)優(yōu)點(diǎn)也決定了其市場(chǎng)逐漸增加，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣闊，對(duì)其研究也會(huì)越來(lái)越深入。沖壓模具是模具行業(yè)的重要組成部分之一也是應(yīng)用最為廣泛的模具之一。
本課程通過(guò)對(duì)軸承保持架沖壓模具的總體和零件設(shè)計(jì)，幫助自身加深對(duì)模具專(zhuān)業(yè)知識(shí)的理解和提高對(duì)其專(zhuān)業(yè)知識(shí)的運(yùn)用能力。
三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：
①了解沖壓加工的工作原理，國(guó)內(nèi)外的研究發(fā)展現(xiàn)狀；
② 完成軸承保持架沖壓模具的總體方案設(shè)計(jì)；
③完成有關(guān)零部件的選型計(jì)算、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)；
④熟練掌握有關(guān)計(jì)算機(jī)繪圖軟件，并繪制裝配圖和零件圖紙，折合A0紙不少于3張；
⑤ 完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)，并翻譯外文資料1篇 。
四、接受任務(wù)學(xué)生：
班 姓名
五、開(kāi)始及完成日期：
自2012年11月12日 至2013年5月25日
六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）：
指導(dǎo)教師 簽名
簽名
簽名
教研室主任
〔學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng)〕 簽名
系主任 簽名
2012年11月12日
摘 要
本文所設(shè)計(jì)的模具為沖壓模具，沖壓成型是金屬成型的一種重要方法，它主要適用于材質(zhì)較軟的金屬成型，可以一次成型形狀復(fù)雜的精密制件。本課題就是將軸承保持架作為所要設(shè)計(jì)模具的零件，將冷沖模具的相關(guān)知識(shí)作為依據(jù)，闡述冷沖模具的設(shè)計(jì)過(guò)程。
如今模具都是用來(lái)大批量生產(chǎn)零件，市場(chǎng)對(duì)模具的要求也越來(lái)越高，隨著要求的不斷變高其所能涉入的行業(yè)也越來(lái)越多。近年來(lái)多數(shù)機(jī)械加工、鑄件、壓鑄品及鍛造品已逐漸被沖壓制品所取代。
本設(shè)計(jì)對(duì)指定工件進(jìn)行的模具設(shè)計(jì)，利用Auto CAD軟件對(duì)制件進(jìn)行設(shè)計(jì)繪圖。明確了設(shè)計(jì)思路，確定了沖壓成型工藝過(guò)程并對(duì)各個(gè)具體部分進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算。如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)用可靠，保證了與其他部件的配合。并繪制了模具的裝配圖和零件圖。本課題通過(guò)對(duì)工件的沖壓模具設(shè)計(jì)，鞏固和深化了所學(xué)知識(shí)，取得了比較滿(mǎn)意的效果，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)意圖。
關(guān)鍵字：軸承保持架，沖壓模具，沖壓工藝。
Abstract
Nowadays the molds are used for large batch of spare production, and the market demand for molds is also more and more high.In recent years, these methods like machining, casting, die casting and forgings have been gradually replaced by stamping.
In this paper, the mold is the stamping die,and stamping forming is one of the important methods of metal forming. It is mainly suitable for relatively soft metal, in which method,a precision work of complex shape can be formed at once. This subject is to use bearing cage as the part of mold,based on the related knowledge about cold punching mold,to demonstrate the design progress of the cold punching die at last.
The mold design of the formulate artifacts uses Auto CAD software to draw. Clear design ideas, determine the process of stamping and calculate each specific part in detail.The structure designed in this way can ensure the using reliability of mold,and also ensure the coordination with other parts. The mold assembly drawings and part drawings are also drawn. Through the stamping die design of the artifacts, this subject consolidates and deepens the knowledge which has been learned before, and achieves satisfactory results and expected design intent.
Keywords: Bearing retainer stamping die stamping process
目 錄
摘 要 III
Abstract IV
目 錄 V
1 緒論 1
1.1沖壓模具制造技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展方向 1
1.1.1沖壓模具的現(xiàn)狀 1
1.1.2沖壓模具的發(fā)展方向 1
1.2沖壓及模具的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用 2
1.2.1沖壓的概念 2
1.2.2沖壓的特點(diǎn) 2
1.2.3沖壓加工的應(yīng)用 2
1.2.4沖壓常用材料及選用 3
1.2.5模具的概念及其作用和分類(lèi) 4
1.3沖壓工序分類(lèi) 5
1.4沖壓變形的理論基礎(chǔ) 5
1.4.1塑性變形、塑性與變形抗力的概念 5
1.4.2塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響 6
1.4.3影響金屬塑性及變形抗力的因素 6
1.5沖壓模具的設(shè)計(jì)流程及要點(diǎn) 6
1.6本文研究的目的及其意義 7
2 沖壓模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 8
2.1零件的工藝分析 8
2.2模具的總體工藝方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8
3 沖壓工藝設(shè)計(jì)的計(jì)算 10
3.1修邊余量的確定 10
3.2毛坯尺寸的計(jì)算 10
3.3落料模排樣設(shè)計(jì) 11
3.4落料模沖裁間隙的計(jì)算 12
3.5拉伸模拉深次數(shù)和單面間隙確定 13
3.6凹凸模圓角半徑及粗糙度的確定 13
4 落料和拉深模具設(shè)計(jì) 15
4.1凹凸模尺寸的確定 15
4.2落料模裝配圖及其零件圖 15
4.2.1落料模裝配圖 15
4.2.2落料模零件的設(shè)計(jì) 16
4.3 拉深含義及計(jì)算 19
4.4拉深模的裝配圖和零件設(shè)計(jì) 21
4.4.1裝備圖的確定 21
4.4.2零件設(shè)計(jì) 21
5 沖壓力和壓力中心 25
5.1壓力中心 25
5.2落料模的沖裁工序力的壓力中心 25
5.3拉深模的拉深工序力和壓力中心 26
6 結(jié)論和展望 27
6.1結(jié)論 27
6.2展望 27
致 謝 28
參考文獻(xiàn) 29
附 錄 30
軸承保持架沖壓模具設(shè)計(jì)
1 緒論
1.1沖壓模具制造技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展方向
1.1.1沖壓模具的現(xiàn)狀
沖壓技術(shù)是目前具有悠久歷史的制造技術(shù)和加工方法。根據(jù)文獻(xiàn)記載和各種考古文物證明，中國(guó)古代的沖壓加工技術(shù)是走在世界之前的，對(duì)人類(lèi)早期的文明社會(huì)的進(jìn)步發(fā)揮了非常重要的作用，作出了重要貢獻(xiàn)。目前，到本世紀(jì)10年代，沖壓加工技術(shù)已經(jīng)從一種從屬于機(jī)械加工或壓力加工藝的地位，發(fā)展成為一門(mén)具有自己的理論基礎(chǔ)的應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。俄羅斯（從前蘇聯(lián)時(shí)期開(kāi)始）就有各類(lèi)關(guān)于沖壓技術(shù)的學(xué)校。日本也有沖壓工學(xué)之說(shuō)。中國(guó)以前也有沖工藝學(xué)、薄板成形理論方面的教材及專(zhuān)著等?？梢哉J(rèn)為這一學(xué)科現(xiàn)現(xiàn)在已形成了比較系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)了。進(jìn)入八九十年代，由于世界的各國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展和國(guó)民生活水平大大提高，人們對(duì)家用電器、汽車(chē)、住宿條件等的需求的與日俱增，促進(jìn)了沖壓技術(shù)的快速發(fā)展，同時(shí)也就對(duì)模具技術(shù)提出了更高的要求。且由于電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，讓沖壓技術(shù)理論得到了充分發(fā)展，也使沖壓機(jī)械、模具設(shè)計(jì)及操作的自動(dòng)化程度等，都邁上了一個(gè)更高的階段。由此我們不難看出，計(jì)算機(jī)技術(shù)在當(dāng)今模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)中起著尤為關(guān)鍵的作用。
改革開(kāi)放以來(lái)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷的高速發(fā)展，冷沖壓技術(shù)從最初的作坊式生產(chǎn)到現(xiàn)在的專(zhuān)業(yè)化模具工業(yè)生產(chǎn)，從無(wú)到有發(fā)展非常迅速。從我國(guó)的近20年發(fā)展來(lái)看，模具及模具加工設(shè)備市場(chǎng)需求潛力是巨大的，發(fā)展前景也是非常廣闊的，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量也在不斷的變大。近年來(lái)我國(guó)的模具工業(yè)每年以15%左右的增長(zhǎng)速度不斷的增大。模具工業(yè)企業(yè)的一切制成分也發(fā)生了宏達(dá)的變化，除了國(guó)有專(zhuān)業(yè)模具廠(chǎng)以外、個(gè)人、合資、獨(dú)資和私營(yíng)企業(yè)也漸漸發(fā)展起來(lái)，隨著與國(guó)際接軌的腳步日益放慢，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們對(duì)模具的各種要求也不斷的加大。可以說(shuō)模具制造技術(shù)是用來(lái)衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)冷沖壓生產(chǎn)工藝的發(fā)展是很重視的，很多國(guó)家（包括英、美）已經(jīng)將模具工業(yè)放在第一位其重要程度已經(jīng)超過(guò)機(jī)床工業(yè) 。
1.1.2沖壓模具的發(fā)展方向
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和普及，沖壓模具也基本實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)化，在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方面如今國(guó)內(nèi)沖模企業(yè)也幾乎甩掉了傳統(tǒng)繪圖板丟棄了落后的手工繪圖。其中使用最多的是cad軟件。抽高壓模具的計(jì)算機(jī)化也是日益發(fā)展趨勢(shì)下不可避免的。
中國(guó)沖壓模具產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)工藝水平，總體上比國(guó)際先進(jìn)水平低許多， 而模具生產(chǎn)周期卻要比國(guó)際先進(jìn)水平長(zhǎng)許多。所以沖壓模具加工工藝和裝備也是非常重要的。其對(duì)提高加工效率，確保模具精度，縮短交貨周期有這重要的影響。則近些年來(lái)各種多軸數(shù)控機(jī)床，激光切割機(jī)床數(shù)控雕刻機(jī)床等等紛紛面世，這些設(shè)備在提高模具的數(shù)量，規(guī)模和制造能力上的作用是不可估量的。
近些年來(lái)先進(jìn)的制造技術(shù)也越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于模具行業(yè)，其中快速成形技術(shù)能夠快速的制造出模具模型，其是依靠計(jì)算機(jī)的控制與管理由零件實(shí)物或模型直接驅(qū)動(dòng)， 采用材料精確堆積成復(fù)雜三維實(shí)體的原型或零件制造技術(shù)。還有快速模具技術(shù)，其利用RP 技術(shù)成型功能零件尤其是金屬模具或零件的一種方法?？梢钥朔鹘y(tǒng)模具制作過(guò)程復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)、費(fèi)用高等缺點(diǎn)。應(yīng)用RP技術(shù)制造快速經(jīng)濟(jì)模具成為RP技術(shù)發(fā)展的主要推動(dòng)力之一。這兩種技術(shù)的采用將大大的推動(dòng)模具行業(yè)的發(fā)展。
我國(guó)的模具產(chǎn)量位居世界第三，雖然其數(shù)量甚多但其質(zhì)量與美德日這些模具大國(guó)相差是非常大的，其壽命只有他們的一半?？梢哉f(shuō)一般的工業(yè)大國(guó)也是模具制造大國(guó)。所以今年來(lái)我國(guó)的模具工業(yè)會(huì)更大的傾向于加大精密加工設(shè)備在模具中的應(yīng)用的比重，擴(kuò)大計(jì)算機(jī)輔助在模具設(shè)計(jì)中的普及率，還有擴(kuò)大先進(jìn)技術(shù)的使用范圍。
現(xiàn)今，沖壓加工技術(shù)已發(fā)展成為了一種先進(jìn)制造技術(shù)。當(dāng)然沖壓技術(shù)(分為分離加工和成形加工兩大類(lèi))無(wú)論從理論上或?qū)嵺`上仍會(huì)不斷向前發(fā)展。
1.2沖壓及模具的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用
1.2.1沖壓的概念
沖壓成形是指在壓力機(jī)上通過(guò)模具對(duì)板料（金屬或非金屬）加壓，使其產(chǎn)生分離或發(fā)生塑性變形從而得到一定形狀，達(dá)到尺寸和性能要求的零件加工方法。其屬于塑性加工方法之一，又稱(chēng)之為冷沖壓或者板料沖壓。其模具設(shè)計(jì)是沖壓工藝的核心內(nèi)容。
沖壓所使用的模具稱(chēng)為沖壓模具，簡(jiǎn)稱(chēng)沖模。沖模是將其材料批量加工成所需沖件的專(zhuān)用工具沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒(méi)有符合要求的沖模批量沖壓生產(chǎn)就很難以進(jìn)行。
1.2.2沖壓的特點(diǎn)
沖壓成形那個(gè)是一種先進(jìn)的加工方法，其優(yōu)點(diǎn)有:
(1)模具使用壽命長(zhǎng)，生產(chǎn)成本低。
(2)可以獲得其他加工方法所不能加工或者難以加工的形狀復(fù)雜的零件。
(3)節(jié)約材料，一般沖壓成形沒(méi)有切屑碎料，通常情況下材料的650k一800k都可以充分利用到生產(chǎn)中，甚至加工大型零件的廢料還可以被用來(lái)加工某些小型制件，故其成本低。
(4)沖壓加工的生產(chǎn)效率高，具體操作方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化，其對(duì)操作人員的技能要求不高。
(5)生產(chǎn)工件的尺寸較精確，其產(chǎn)品還具有高剛度，輕質(zhì)量和低表面粗糙度等優(yōu)點(diǎn)。
(6)沖壓加工的能耗較低，由于沖壓加工是不需要加熱的所以具有節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。
綜上所述沖壓的優(yōu)點(diǎn)其實(shí)有很多，但其也有不足之處。比如由于模具設(shè)計(jì)成本高結(jié)構(gòu)復(fù)雜，周期性長(zhǎng)不益于工件的小批量生產(chǎn)。其沖壓加工時(shí)噪音打振動(dòng)大也是屬于兩種公害，還有操作的安全事故也時(shí)有發(fā)生，不過(guò)這些問(wèn)題并不完全是由于沖壓加工工藝及模具本身帶來(lái)的，而主要是由于傳統(tǒng)的沖壓設(shè)備及落后的手工操作造成的。隨著科技的進(jìn)步這些問(wèn)題也將會(huì)一一解決的。
1.2.3沖壓加工的應(yīng)用
綜合沖壓所具有的優(yōu)越性其應(yīng)用也是非常廣泛的，列如汽車(chē)中、航天、航空、電子、交通、化工、醫(yī)療等等。其深入到制造業(yè)的方方面面。其范圍還在伴隨著越來(lái)越先進(jìn)的沖壓技術(shù)越來(lái)越大，幾乎整個(gè)行業(yè)都可以看到其身影。在生活中我們每個(gè)人與沖壓工件也是形影不離的，我們所用到手的手表里面有三分之二的都是沖壓件就連電腦的硬件中也缺少不了沖壓件 。綜述上一節(jié)對(duì)沖壓特點(diǎn)的描述我們不防把沖壓的應(yīng)用歸述為以下五點(diǎn)：
(1）以拉深為主?，F(xiàn)如今大部分主要集中在汽車(chē)廠(chǎng)、拖拉機(jī)廠(chǎng)、飛機(jī)制造廠(chǎng)等大型廠(chǎng)，獨(dú)立的大型沖壓拉深廠(chǎng)還很少見(jiàn)。汽車(chē)行業(yè)零部件類(lèi)沖壓，主要是指沖剪成形。這些企業(yè)有許多都在標(biāo)準(zhǔn)件廠(chǎng)，也有一些獨(dú)立的沖壓廠(chǎng)，目前一些汽車(chē)廠(chǎng)戒拖拉機(jī)廠(chǎng)的周?chē)加性S多這樣的小廠(chǎng)。
(2）電器元件的加工，電器件沖壓件是一個(gè)新型產(chǎn)業(yè)，人們對(duì)電器的需求量越來(lái)越高，電器的發(fā)展也越來(lái)越好。
(3）家具沖壓件。主要針對(duì)一些家具用品，如門(mén)、窗的彈簧、還有合頁(yè)一些等等，這些家具沖壓廠(chǎng)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)也越來(lái)越大。全世界的鋼材中，大部分是經(jīng)過(guò)沖壓來(lái)制成成品的。汽車(chē)的車(chē)身、油箱、散熱器片、鍋爐汽包、容器的殼體、電機(jī)、電器的鐵芯硅鋼片等都是通過(guò)沖壓加工而成的的。儀器儀表、電器、自行車(chē)、辦公機(jī)械、生活器皿等產(chǎn)品中，也是有大量沖壓件的。
(4）冷沖壓件一般加工再經(jīng)切削加工，僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面狀態(tài)低于冷沖壓件。
(5）生產(chǎn)應(yīng)用方面，沖壓主要是按工藝分類(lèi)，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個(gè)工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。在實(shí)際生產(chǎn)中，常用不沖壓過(guò)程近似的工藝性試驗(yàn)，如拉深性能試驗(yàn)、脹形性能試驗(yàn)等檢驗(yàn)材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。
1.2.4沖壓常用材料及選用
沖壓生產(chǎn)中最常用的材料是金屬材料（包括黑色金屬和有色金屬），但有時(shí)也用非金屬材料。非金屬材料只適宜于分離工序。
沖壓用金屬材料的供應(yīng)狀態(tài)一般是各種規(guī)格的板料和帶料。板料的尺寸較大，可用于大型零件的沖壓，也可將板料按排樣尺寸剪裁成條料后用于中小型零件的沖壓；帶料（又稱(chēng)卷料）有各種規(guī)格的寬度，展開(kāi)長(zhǎng)度可達(dá)幾十米，成卷狀供應(yīng)，適應(yīng)于大批量生產(chǎn)的自動(dòng)送料。材料厚度很小時(shí)也是做成帶料供應(yīng)。
對(duì)于厚度在 4mm以下的軋制鋼板，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T708一1991規(guī)定，鋼板厚度的精度分為A（高級(jí)精度）、B（較高級(jí)精度）、C（普通精度）三級(jí)。對(duì)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)冷軋薄鋼板，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T710一1991規(guī)定，鋼板的表面質(zhì)量可分為Ⅰ（特別高級(jí)的精整表面）、Ⅱ（高級(jí)的精整表面）、Ⅲ（較高級(jí)的精整表面）、Ⅳ（普通的精整表面）四組，每組按拉深級(jí)別又分為Z（最深拉深）、S(深拉深)、P（普通拉深）三級(jí)。
沖壓材料的選用要考慮沖壓件的使用要求、沖壓工藝要求及經(jīng)濟(jì)性等。一般情況按下列要求選用。
(1）按沖壓件的要求合理選用材料，所選擇的材料至少能在壓力機(jī)上能正常使用，并能有一定的壽命。這樣必須依靠所要完成的沖壓件的條件，使所選材料能夠滿(mǎn)足強(qiáng)度，產(chǎn)量，壽命上的要求。
(2）按沖壓工藝要求合理的選材，對(duì)于任何一種沖壓件，要選擇的材料必須要滿(mǎn)足沖壓工藝的要求，能夠穩(wěn)定地成形出不能開(kāi)裂或起皺的合格產(chǎn)品，這是最基本同時(shí)也是最重要的選材要求。
(3)按經(jīng)濟(jì)性要求合理選材 ，所選材料應(yīng)該在滿(mǎn)足使用性能和沖壓工藝要求的前提下，盡量使材料的價(jià)格低廉，來(lái)源要方便，經(jīng)濟(jì)性要好，以降低沖壓件的成本。
1.2.5模具的概念及其作用和分類(lèi)
一般在不知道模具這個(gè)概念時(shí)，每個(gè)人對(duì)其都有不同的概念，我們生活中接觸到的不同的模具產(chǎn)品讓我們對(duì)其非常的好奇，對(duì)模具具有一種神秘感，其實(shí)模具實(shí)質(zhì)上就是一種工具，是我們生產(chǎn)中的一種裝備工藝。模具也有簡(jiǎn)單復(fù)雜之分這主要?dú)w根于我們對(duì)產(chǎn)品的要求。模具制造企業(yè)中有各式各樣的模具，如用于汽車(chē)變速箱的壓鑄模，生產(chǎn)塑料的注射模，生產(chǎn)不銹鋼餐具的沖裁模，擠壓模等等。
在我們的電子、汽車(chē)、電機(jī)、儀器、電器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，其中大部分的零件都是依靠模具成型的。因?yàn)槠溆媚＞呱a(chǎn)零件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度、高復(fù)雜度、高一致性、高生產(chǎn)率、低消耗是其他加工方法所不能比擬的。用模具生產(chǎn)的零件的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍，甚至上百倍，其利益也是巨大的。目前世界模具產(chǎn)品年產(chǎn)值約有600億美元，日、美、德等工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家的模具工業(yè)產(chǎn)值早已經(jīng)超過(guò)了其機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。由1997年開(kāi)始，我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值也超過(guò)了機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值。目前模具生產(chǎn)水平的高低還有技術(shù)的是否成熟已經(jīng)用來(lái)衡量一個(gè)國(guó)家的產(chǎn)品制造能力高低的重要標(biāo)志之一，在很大程度上甚至決定了綜合國(guó)力的發(fā)展水平。
模具在現(xiàn)今生產(chǎn)中的作用，可以概括為四點(diǎn)。
(1)現(xiàn)如今的模具早已經(jīng)成為高新技術(shù)的重要主成部分。列如：我們每天使用的計(jì)算機(jī)外殼還有他的許多元器件的制造必須有精密塑料模具和精密沖壓模具；還有我們用的電話(huà)手機(jī)等等通信設(shè)備沒(méi)有緊密模具的加工也是不行的。不僅僅電子產(chǎn)品如此，在航空領(lǐng)域也離不開(kāi)精密模具技術(shù)的支持?？梢哉f(shuō)，現(xiàn)今許多高精度模具它本身就是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)組成的一部分。生產(chǎn)這些模具的企業(yè)已經(jīng)被命名為“高新技術(shù)企業(yè)”。
(2)模具工業(yè)也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域之一。模具制造技術(shù)水平和模具工業(yè)的技術(shù)的提高離不開(kāi)高新技術(shù)的支持。CAD/CAM等等作圖軟件在模具成形中的應(yīng)用和快速制造技術(shù)的應(yīng)用對(duì)模具的設(shè)計(jì)成形制造技術(shù)有著重要的改革。數(shù)控精密、高效的加工設(shè)備對(duì)模具的開(kāi)發(fā)和模具制造水平的提高有不可估量的作用。敏捷制造、并行工程和虛擬技術(shù)高速加工等先進(jìn)制造技術(shù)在模具工業(yè)中的應(yīng)用也要有電子信息等高新技術(shù)嫁接，從而這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)模具高新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。
(3）模具工業(yè)作為裝備工業(yè)的一個(gè)組成部分也是基礎(chǔ)工藝裝備，在裝備工業(yè)中自然擁有其重要的地位。因?yàn)閲?guó)民經(jīng)濟(jì)各產(chǎn)業(yè)部門(mén)中需要的裝備的零件有很大一部分就是用模具做出來(lái)的。模具也用于大量電子部門(mén)，好像一個(gè)人，不僅僅要有聰明的腦袋和靈敏的系統(tǒng)，還要有堅(jiān)強(qiáng)的軀干和靈巧的雙手和雙腳來(lái)支持其完成任務(wù)。機(jī)械工業(yè)制造的裝備一旦與電子信息技術(shù)嫁接，就如虎添翼。
(4）模具工業(yè)地位的重要，還在于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的五大支柱產(chǎn)業(yè)其相適應(yīng)，以滿(mǎn)足五大支柱產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的需要。機(jī)械設(shè)備、電子汽車(chē)工業(yè)需要大量的模具，特別是轎車(chē)上的各種大型零件、電子產(chǎn)品上的精密塑料模具和沖壓模具，目前模具不管在質(zhì)量還有數(shù)量上都還不能滿(mǎn)足這些支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。
從廣義上講模具可以分為兩類(lèi)；
(1）有腔型的模具，如沖裁模，注射模。其通常被叫為模具。
(2）無(wú)腔型的模具，如木模，仿型模。其被叫做模型。
有腔型的模具，是通過(guò)型腔制造出產(chǎn)品；沒(méi)有型腔的模具，是通過(guò)仿型復(fù)制出產(chǎn)品，或通過(guò)它制造出型腔然后在制造出產(chǎn)品。
通常所講的模具市值第一種即有型腔的模具，而把沒(méi)有型腔的模具稱(chēng)之為模型。
一個(gè)有實(shí)質(zhì)使用意義的模具，其重要的標(biāo)志之一，就是具有“重復(fù)使用性”。
現(xiàn)實(shí)生活中，常根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品的屬性，生產(chǎn)工藝條件等等。從多方面對(duì)模具進(jìn)行分類(lèi)，如沖模、塑料模、壓鑄模等等。
1.3沖壓工序分類(lèi)
冷沖壓加工的零件，由于其形狀、尺寸、精度要求、生產(chǎn)批量、原材料性能等各不相同，因此生產(chǎn)中所采用的冷沖壓工藝方法也是多種多樣，概括起來(lái)分為兩大類(lèi)，即分離工序和成形工序。
分離工序是指板料在壓力的作用下，其壓力超過(guò)材料的抗剪強(qiáng)度，而沿一定的輪廓斷裂成制件的工序，又稱(chēng)為沖裁。這段工序可以直接制造平板零件，也可以將已成形的工件從板料上切割下來(lái)，修邊等等。
成形工序是指板料在壓力的作用下，其應(yīng)力超過(guò)屈服強(qiáng)度（未達(dá)到抗剪強(qiáng)度）而產(chǎn)生的塑性變形，從而獲得一定形狀和尺寸的制件的工序。其包括彎曲、拉伸、拉形、施壓等環(huán)節(jié)。
工序順序的安排可遵循下列原則：
(1)對(duì)于帶孔的或有缺口的沖裁件，如果選用單工序模沖裁，一般先落料、再?zèng)_孔或切口。使用級(jí)進(jìn)模時(shí)，則應(yīng)先沖孔或切口，再落料。若工件上同時(shí)存在直徑不等的大小兩孔，且相距又較近時(shí)，則應(yīng)先沖大孔再?zèng)_小孔。
(2)對(duì)于帶孔的彎曲件，孔位于彎曲變形區(qū)以外，可以先沖孔再?gòu)澢??？孜挥趶澢冃螀^(qū)附近或以?xún)?nèi)，必須先彎曲再?zèng)_孔?？组g距受彎曲回彈的影響時(shí)，也應(yīng)先彎曲再?zèng)_孔。
(3)對(duì)于帶孔的拉深件，一般先拉深，再?zèng)_孔。但當(dāng)孔的位置在工件的底部時(shí)，且其孔徑尺寸精度要求不高時(shí)，也可先沖孔再拉深。
(4)對(duì)于多角彎曲件，主要從材料變形和材料運(yùn)動(dòng)兩方面安排彎曲的順序。一般先彎外角后彎內(nèi)角，可同時(shí)彎曲的彎角數(shù)決定于零件的允許變薄量。
(5)對(duì)于形狀復(fù)雜的拉深件，為便于材料的變形流動(dòng)，應(yīng)先成形內(nèi)部形狀，再拉深外部形狀。
(6)所有的孔，只要其形狀和尺寸不受后續(xù)工序的影響，都應(yīng)該在平板坯料上沖處。
1.4沖壓變形的理論基礎(chǔ)
1.4.1塑性變形、塑性與變形抗力的概念
塑性變形是指物體在外力作用下會(huì)產(chǎn)生變形，若外力去除以后，物體并不能完全恢復(fù)自己的原有形狀和尺寸。
塑性是指物體具有塑性變形的能力稱(chēng)為塑性，塑性的好壞用塑性指標(biāo)來(lái)評(píng)定。塑性指標(biāo)是以材料開(kāi)始破壞時(shí)的變形量表示，它可借助于各種試驗(yàn)方法測(cè)定。
變形抗力是指在一定的變形條件（加載狀況、變形溫度及速度）下，引起物體塑性變形的單位變形力。變形抗力反映了物體在外力作用下抵抗塑性變形的能力。
其中塑性和變形抗力是兩個(gè)不同的概念，通常說(shuō)某種材料的塑性好壞是指受力后臨近破壞時(shí)的變形程度的強(qiáng)弱，而變形抗力是從力的角度反映塑性變形的難易大小。如奧氏不銹鋼允許的塑性變形程度大，說(shuō)明它的塑性好，但其變形抗力也大，說(shuō)明它需要較大的外力才能產(chǎn)生塑性變形。
1.4.2塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響
金屬受外力作用產(chǎn)生塑性變形后，不僅形狀和尺寸發(fā)生變化，而且其內(nèi)部組織和性能也將發(fā)生變化，這些變化可以歸納為以下四個(gè)方面：
(1)形成了纖維組織 ；
(2)形成了亞組織 ；
(3)產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力；
(4)產(chǎn)生了加工硬化。
1.4.3影響金屬塑性及變形抗力的因素
金屬的塑性不是固定不變的，影響因素很多，主要有以下幾個(gè)方面：
(1) 金屬的成分和組織結(jié)構(gòu)，一般來(lái)說(shuō)，組成金屬的元素越少(如純金屬和固體)、晶粒愈細(xì)小、組織分布愈均勻，則金屬的塑性愈好。
(2) 變形時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)，金屬變形時(shí)，壓應(yīng)力的成分愈多，金屬愈不易破壞，其可塑性也就愈好。與此相反，拉應(yīng)力則易于擴(kuò)展材料的裂紋與缺陷，所以拉應(yīng)力的成分愈大，愈不利于金屬可塑性的發(fā)揮。
(3) 變形溫度，變形溫度對(duì)金屬的塑性有重大影響。就大多數(shù)金屬而言，其總的趨勢(shì)是：隨著溫度的升高，塑性增加，變形抗力降低（金屬的軟化）。
(4) 變形速度，變形速度是指單位時(shí)間內(nèi)應(yīng)變的變化量，但在沖壓生產(chǎn)中不便控制和計(jì)量，故以壓力機(jī)滑塊的移動(dòng)速度來(lái)近似反映金屬的變形速度。一般情況下：對(duì)于小型件的沖壓，一般可以不考慮速度因素，只需考慮設(shè)備的類(lèi)型、標(biāo)稱(chēng)壓力和功率等；對(duì)于大型復(fù)雜件，宜采用低速成形（如采用液壓機(jī)或低速壓力機(jī)沖壓）。另外，對(duì)于加熱成形工序，變形速度比較敏感的材料（如不銹鋼、耐熱合金、鈦合金等），也宜低速成形。
(5) 尺寸因素，同一種材料，在其他條件相同的情況下，尺寸越大，塑性越差。這是因?yàn)椴牧铣叽缭酱?，組織和化學(xué)成分越不一致，雜質(zhì)分布越不均勻，應(yīng)力分布也不均勻。例如厚板沖裁時(shí)，產(chǎn)生剪裂紋時(shí)凸模擠入板料的深度與板料厚度的比值(稱(chēng)為相對(duì)擠入深度)比薄板沖裁時(shí)小。
1.5沖壓模具的設(shè)計(jì)流程及要點(diǎn)
（1）確定沖模類(lèi)型及結(jié)構(gòu)形式根據(jù)所確定的工藝方案和沖壓件的形狀特點(diǎn)、精度要求、生產(chǎn)批量、模具制造條件、操作方便及安全的要求，以及利用現(xiàn)有通用機(jī)械化、自動(dòng)化裝置的可能，選定沖模類(lèi)型及結(jié)構(gòu)草圖。
（2）選擇工件定位方式：
1)工件在模具中的定位主要考慮定位基準(zhǔn)，上料方式，操作安全可靠等因素。
2)選擇定位基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)盡可能與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，如果不重合，就需要根據(jù)尺寸鏈計(jì)算，重新分配公差，把設(shè)計(jì)尺寸換算成工藝尺寸。不過(guò)，這樣將會(huì)使零件的加工精度要求提高。當(dāng)零件是采用多工序分別在不同模具上沖壓時(shí)，應(yīng)盡量使各工序采用同一基準(zhǔn)。
3)為使定位可靠，應(yīng)選擇精度高、沖壓時(shí)不發(fā)生變形和移動(dòng)的表面作為定位表面。
4)沖壓件上能夠用做定位的表面隨零件的形狀不同而不同，平板零件最好用相距較遠(yuǎn)的兩孔定位，或者一個(gè)孔和外形定位。彎曲件可用孔或形體定位。拉深件可用外形、底面或切邊后的凸緣定位。
（3）選擇卸料方式
為了沖壓后卡在凸模上、凸凹模上的制件或廢料卸掉。將制件從凹模中推出來(lái)（凹模在上模）或頂出來(lái)（凹模在下模），以保證下次沖壓正常進(jìn)行。設(shè)計(jì)模具時(shí)，必須正確選擇卸料方式和設(shè)計(jì)卸料裝置。
在選用壓料、卸料裝置的形式時(shí)，應(yīng)考慮操作方式，即板料送進(jìn)和定位是手動(dòng)操作還是自動(dòng)化操作。出料方式是上出料，還是下出料。
壓料、卸料裝置根據(jù)沖壓件平整度要求或料的厚薄來(lái)決定。一般情況對(duì)于沖裁較硬、較厚且精度要求不是非常高的工件，可選擇剛性卸料方式。對(duì)于沖裁料厚度在1.5mm 以下，且要求沖裁件比較平整的，可選擇彈性卸料方式。對(duì)于彎曲、拉深等成形零件的卸料方式選擇及卸料裝置的設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮既不損壞成形部位，又能滿(mǎn)足卸料要求的卸料裝置。卸料裝置設(shè)計(jì)的正確與否，直接影響工件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率和操作安全程度。
(4）進(jìn)行必要的模具設(shè)計(jì)計(jì)算：
1)計(jì)算模具壓力中心。
2)計(jì)算或估算模具各主要零件（凹模、凸模固定板、墊板、凸模）的外形尺寸，并確定標(biāo)準(zhǔn)模架以及卸料橡膠或彈簧的自由高度等。
3)確定凸、凹模的間隙，計(jì)算凸凹模工作部分尺寸。
（5）繪制模具總圖和非標(biāo)準(zhǔn)零件圖
根據(jù)上述分析，計(jì)算及方案論證后，繪制模具總裝配圖及零件圖。
1.6本文研究的目的及其意義
綜合運(yùn)用和鞏固機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)課程的基本理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)從事模具設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)的初步能力，為實(shí)際工作打下良好的基礎(chǔ)。培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。經(jīng)過(guò)該設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)該能全面理解掌握沖壓工藝，模具設(shè)計(jì)以及制造等相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容。掌握模具設(shè)計(jì)的基本方法以及步驟，還有模具零件所常用加工方法和工藝規(guī)程的編制，模具裝配總工藝的制定。能夠獨(dú)立解決在制定沖壓工藝中的規(guī)程，設(shè)計(jì)沖模的結(jié)構(gòu)、編制模具零件加工工藝規(guī)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。會(huì)查閱技術(shù)文獻(xiàn)和資料，以完成從事沖壓技術(shù)工作的人員在模具設(shè)計(jì)與制作方面所必須具備的基本能力訓(xùn)練。培養(yǎng)認(rèn)真負(fù)責(zé)、踏實(shí)細(xì)致的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度，強(qiáng)化質(zhì)量意，識(shí)的時(shí)間觀(guān)念，養(yǎng)成良好的職業(yè)習(xí)慣。工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高，工業(yè)產(chǎn)品更新速度加快，對(duì)模具的要求越來(lái)越高，因此我們必須意識(shí)到，對(duì)模具設(shè)計(jì)的研究的目的和意義在于能夠很好的認(rèn)識(shí)模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位的重要性。
2 沖壓模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
2.1零件的工藝分析
沖壓所用的材料，不僅要滿(mǎn)足沖壓件的使用要求，還應(yīng)滿(mǎn)足沖壓工藝的要求和后續(xù)加工（如切削加工、電鍍、焊接等）的要求。沖壓工藝對(duì)材料的基本要求主要是：
(1)具有良好的沖壓成形性能，對(duì)于成形工序，為了有利于沖壓變形和沖壓件質(zhì)量的提高，材料應(yīng)具有良好的沖壓成形性能，即應(yīng)具有良好的塑性。對(duì)于分離工序，只要求材料有一定的塑性，而對(duì)材料的其他成形性能指標(biāo)沒(méi)有嚴(yán)格的要求。
(2)具有比較高的表面質(zhì)量，材料的表面應(yīng)光潔平整，無(wú)氧化皮、劃傷、分層等缺陷。因?yàn)楸砻尜|(zhì)量比較好的材料，成形時(shí)是不易破裂的，也不易擦傷模具的，沖件的質(zhì)量也是不錯(cuò)的。
(3)材料厚度的公差應(yīng)該符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的，因?yàn)橐欢ǖ哪＞唛g隙適用于一定厚度的材料，若材料的厚度公差太大，不僅直接影響沖件的質(zhì)量，還可能導(dǎo)致模具或壓力機(jī)的損壞。
沖壓模具按加工要求的不同分為沖裁，拉深，彎曲和成形模。沖裁模，也稱(chēng)之為沖剪，就是將板料沿封閉或敞開(kāi)的輪廓線(xiàn)使材料產(chǎn)生分離的模具。
其中沖裁是沖壓中最基本的沖壓工藝，所有的沖壓零件都要經(jīng)過(guò)沖裁這一工序。而往往為了方便我們通常將沖裁工藝和其他工藝一起使用，使我們的零件一次性成型。所以沖裁模按工序組合一般可分為單工序沖裁模，連續(xù)沖裁模，復(fù)合沖裁模。
如圖2.1此為本論文所需要討論其模具制造的零件。
圖2.1零件圖
如圖2.1技術(shù)要求：材料Q235，Rm=320MPa。
本文筒形軸承保持架。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料為Q235鋼，是一種低碳鋼，可塑性還好硬度不大。為了保證軸承工作時(shí)所要求的強(qiáng)度以及剛度，此工件需板厚為2.9mm的鋼板加工而成。
2.2模具的總體工藝方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
從零件的外形來(lái)看有兩套方式來(lái)完成此零件的制作。如下：
沖裁+拉深兩套模具成形；
落料拉深復(fù)合模具一次性成形。
由于考慮到此工件需要2.9mm厚的板料制造。其板料較厚對(duì)復(fù)合模具的凹凸模損害較大，會(huì)影響凹凸模的強(qiáng)度，又因?yàn)閺?fù)合模具制造精度高，成本高，制造周期性長(zhǎng)。這樣從經(jīng)費(fèi)和生產(chǎn)時(shí)間考慮不適宜由復(fù)合模具完成。
那么此零件便由兩個(gè)單工序模具來(lái)完成，單工序模具簡(jiǎn)單，制造周期短，其也有一定的通用性，所以對(duì)于本產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求也是完全符合的。
本文將會(huì)采用沖裁拉深兩道工序來(lái)完成零件加工，接下來(lái)將是對(duì)這兩套模具的設(shè)計(jì)。其中落料模具是后式有向?qū)經(jīng)_裁模，其中導(dǎo)柱和導(dǎo)套連接上模座和下模座，使凹凸模的間隙不變。其中拉伸模是用無(wú)壓邊圈式拉深模其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于安裝，制造周期也小。
已知需要兩套模具將對(duì)兩套模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析：
（1）落料模，考慮到此零件的批量生產(chǎn)，要求模具的壽命要長(zhǎng)，凹凸模之間的沖裁間隙要得到保證所以選用導(dǎo)柱式單工序沖裁模。該模具的上下模座通過(guò)導(dǎo)柱導(dǎo)套向?qū)В灰似睢?
該模具的工作零件為凹、凸模；定位零件為導(dǎo)料板；卸料零件為固定卸料板；導(dǎo)向零件為導(dǎo)柱導(dǎo)套；連接固定類(lèi)零件為模柄、上下模座還有凸模固定板。
（2）拉伸模，考慮到板料厚度2.9mm，塑性較好在拉伸的過(guò)程中是不易起皺的。零件值較小，則拉深模不采用壓邊裝置。該模具的工作零件為凹、凸模；定位零件是定位板；連接固定零件時(shí)模柄、上下模、凸模固定板。
對(duì)于精度落料模的毛坯為圓形，一般圓形件可按IT6、IT7級(jí)，通過(guò)查詢(xún)標(biāo)準(zhǔn)公差表其凸、凹模公差為0.022、0.035。
拉深模按IT10級(jí)取值。
卸料方案落料模，板料的定位分為橫向和縱向兩種。
這里選擇橫向，橫向只需要保證條料的送進(jìn)方向。所以只需要用導(dǎo)料板，使條料能夠順利不偏差的前進(jìn)。
落料模的卸料主要是出去緊箍在凸模上的條料或者制件。這里采用固定卸料板，其卸料力大，可以用于厚度較大的零件。同時(shí)本文落料的方式是向下，毛坯從凹模的型腔內(nèi)落下，固采用固定卸料板。
拉深模的定位主要是將落料下來(lái)的半成品地位，所以只要用一個(gè)外形定位板，把毛坯直接放進(jìn)定位板上面的孔，然后凸模落下進(jìn)行拉深。
壓力機(jī)方面壓力機(jī)規(guī)格的選擇主要依據(jù)沖壓件尺寸、變形力大小及模具尺寸等。初選壓力機(jī)時(shí)主要選擇壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力、行程次數(shù)等參數(shù)，閉合高度要在模具零件設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行必要的校核在確定具體尺寸。一般選取所計(jì)算的1.8倍。
沖壓設(shè)備規(guī)格的確定
(1)選擇的壓力設(shè)備的類(lèi)型需要根據(jù)要完成的沖壓工藝來(lái)確定以及生產(chǎn)批量的大小，沖壓件的幾何尺寸和精度要求等。一般情況中小型部裁件，采用開(kāi)式機(jī)械壓力機(jī)。中型沖壓件生產(chǎn)一般采用閉式結(jié)構(gòu)形式的機(jī)械壓力機(jī)。
(2)規(guī)格的確定一般根據(jù)沖壓設(shè)備部的壓件的尺寸模具的尺寸和沖壓力來(lái)確定。一般情況所選壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力必須大于沖壓所需的總沖壓力。壓力機(jī)閉合高度應(yīng)與沖模的閉合高度應(yīng)該相適應(yīng)，就是沖模的閉合高度應(yīng)該介于壓力機(jī)的最大閉合高度和最小閉合高度兩者之間。壓力機(jī)工作臺(tái)面的尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸，并且要大點(diǎn)。
3沖壓工藝設(shè)計(jì)的計(jì)算
3.1修邊余量的確定
由于材料的各向異性以及拉深時(shí)金屬流動(dòng)條件的差異，拉深后工件口部不平，通常拉深后需要切邊，因此計(jì)算毛坯尺寸時(shí)應(yīng)在工作高度方向上增加修邊余量。
考慮到拉深中要確定修邊余量，這樣會(huì)影響我們一開(kāi)始對(duì)毛坯大小的計(jì)算所以這里應(yīng)該先確定下來(lái)，修邊余量可以由值查表確定。
（3.1）
其中h為零件的整體高度；
d為零件的中徑。
由于其值小于0.5，查表則可以不需要修邊余量。
3.2毛坯尺寸的計(jì)算
本文為直筒型拉深件，屬于簡(jiǎn)單的拉深件，可以根據(jù)表面積相等的原則，可得
面積為：
（3.2）
則拉深毛坯直徑為：
（3.3）
為各個(gè)簡(jiǎn)單形狀的表面積，部分計(jì)算公式可查表。
如圖3.1的零件，其為簡(jiǎn)單的拉深件，可以通過(guò)表面積不變的原則計(jì)算沖裁毛坯尺寸。
將零件分為三個(gè)部分來(lái)計(jì)算，如圖5分段。
圖3.1零件分段
（3.4）
（3.5）
（3.6）
三部分的總面積:
（3.7）
毛坯直徑 （3.8）
確定毛坯直徑為93mm。
3.3落料模排樣設(shè)計(jì)
排樣其實(shí)就是沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法。合理的排樣能夠提高材料利用率、降低成本，保證沖件質(zhì)量及提高模具壽命。
排樣設(shè)計(jì)的原則
(1)提高材料利用率，當(dāng)然要在不影響性能的前提下；
(2)改善操作性。要考慮工人操作方便、安全降低勞動(dòng)強(qiáng)度，比如減少條料翻動(dòng)次數(shù)等；
(3)保證沖裁件質(zhì)量。
材料利用率：沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比，它是衡量合理利用材料的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。如圖利用率公式
（3.9）
如3.2圖所示：
圖3.2排樣示意圖
本文采用少量廢料排樣，這樣不會(huì)損害凹凸模的壽命也能保證材料的利用率。
沖裁件之間，沖裁件與條料側(cè)邊的工藝廢料稱(chēng)為搭邊。其值過(guò)大就浪費(fèi)材料，過(guò)小就起不了作用，條料易被拉斷，降低模具的壽命。其值的大小通常是由經(jīng)驗(yàn)確定的，當(dāng)然也可以由表所得。
對(duì)于落料圓半徑大于其厚度兩倍的落料圓，根據(jù)其厚度可以查表，取工件間為1.8，側(cè)邊a為2.5，如下圖3.4為本文所要的排樣圖。
圖3.3 排樣圖
3.4落料模沖裁間隙的計(jì)算
凸模與凹模工作部分的尺寸之差稱(chēng)為間隙。沖裁模間隙都是指的雙面間隙。間隙值用字母Z表示。如圖3.4顯示：
（3.10）
式中 —沖裁間隙，單位為mm；
－凹模尺寸，單位為mm；
—凸模尺寸，單位為mm。
圖3.4 單面間隙
沖裁間隙對(duì)沖裁件的影響，如圖3.5：
圖3.5 沖裁間隙
由沖裁變形過(guò)程的分析可知，沖裁時(shí)上下裂紋不一定從兩刃口同時(shí)發(fā)生。沖裁間隙值的大小對(duì)沖裁時(shí)上下裂紋的重合與否有直接的影響。模具間隙合理時(shí)，凸模與凹模處的裂紋（上下裂紋）在沖壓過(guò)程中相遇并重合，此時(shí)斷面如圖3.5（b）所示，其塌角較小，光面所占比例較寬，對(duì)于軟鋼板及黃銅約占板厚的三分之一左右，毛刺較小，容易去除。斷面質(zhì)量較好；所示，上下裂紋未重合部分的材料將受很大的拉伸作用而產(chǎn)生撕裂，使塌角增大，毛面增寬，光面減少，毛刺肥而長(zhǎng)，難以去除，斷面質(zhì)量較差。
間隙過(guò)小時(shí)，凸模與凹模刃口處的裂紋較合理間隙時(shí)向外錯(cuò)開(kāi)一段距離。如圖3.5(a)所示，上下裂紋中間的一部分材料，隨著沖裁的進(jìn)行將進(jìn)行二次剪切，從而使斷面上產(chǎn)生二個(gè)光面。并且，由于間隙的減小而使材料受擠壓的成分增大，毛面及塌角都減少，毛刺變少，斷面質(zhì)量最好。因此，對(duì)于普通沖裁來(lái)說(shuō)，確定正確的沖裁間隙是控制斷面質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵。
本文沖裁件板料厚度為2.9mm，所選取的零件材料為Q235，通過(guò)其厚度和材料的軟硬來(lái)查詢(xún)沖裁模刃口初始間隙表。經(jīng)過(guò)查表為0.35，為0.41。此給出的為最小合理間隙，是在考慮的基礎(chǔ)上加上一個(gè)數(shù)值。
同時(shí)驗(yàn)算是否滿(mǎn)足。 （3.11）
C為系數(shù)當(dāng)；
t為板料厚度。
代入上式為0.348是滿(mǎn)足要求的。
3.5拉伸模拉深次數(shù)和單面間隙確定
拉深次數(shù)和壓邊裝置的確定
（3.12）
拉深次數(shù)查表得0.53
（3.13）
則只需要一次就能成形。
根據(jù)上面兩個(gè)結(jié)果查表得不需要壓邊裝置。
對(duì)于單面間隙，拉深模的凸、凹模間隙對(duì)拉深力、拉深件質(zhì)量、模具壽命等都有較大的影響。間隙小時(shí)，拉深力大，模具磨損也大，但拉深件回彈小，精度高。間隙過(guò)小，會(huì)使拉深件壁部嚴(yán)重變薄甚至拉裂。間隙過(guò)大，拉深時(shí)坯料容易起皺，而且口部的變厚得不到消除，拉深件出現(xiàn)較大的錐度，精度較差。因此，拉深凸、凹模間隙應(yīng)根據(jù)坯料厚度及公差、拉深過(guò)程中坯料的增厚情況、拉深次數(shù)、拉深件的形狀及精度等要求確定。
對(duì)于無(wú)壓料裝置的拉深模，其凸、凹模單邊間隙可按下式確定：
（3.14）
t=2.9mm則代入，取值3。
3.6凹凸模圓角半徑及粗糙度的確定
(1）凹模：工作表面的粗糙度要求為，凹模的圓角處的粗糙度要求為。
（2）凸模：凸模一般為了增加摩擦力所以會(huì)對(duì)其工作表面的粗糙度要求不是太高，一般我們?nèi) ?
凹模圓角半徑越大，材料越易進(jìn)入凹模，但過(guò)大，材料易起皺。因此，在材料不起皺的前提下，宜取大一些。
第一次 (包括只有一次) 拉深的凹模圓角半徑可按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
（3.15）
式中 為凹模圓角半徑；
D為坯料直徑；
d為凹模內(nèi)徑(當(dāng)工件料厚時(shí)，也可取首次拉深時(shí)工件的中線(xiàn)尺寸)；
t為材料厚度。
將凹模數(shù)據(jù)代入得凹模圓角為8。
凸模圓角半徑過(guò)小，會(huì)使坯料在此受到過(guò)大的彎曲變形，導(dǎo)致危險(xiǎn)斷面材料，重變薄甚至拉裂；過(guò)大，會(huì)使坯料懸空部分增大，容易產(chǎn)生“內(nèi)起皺” 現(xiàn)象。一般，單次拉深或多次拉深的第一次拉深可取凹模圓角值。則凸模的圓角取值可以取凹模值得倍，則取為7。
4 落料和拉深模具設(shè)計(jì)
4.1凹凸模尺寸的確定
沖裁件為圓形，一般圓形沖裁件凸凹模的精度分別為IT6，IT7.其中落料后的毛坯未注明公差，按照IT14。
落料模 以凹模尺寸為基準(zhǔn)，即先確定凹模尺寸?？紤]到凹模尺寸在使用過(guò)程中因磨損而增大，故落料件的基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸，而落料凸模的基本尺寸，則按凹模基本尺寸減最小初始間隙。
（4.1）
（4.2）
式中 為落料毛坯尺寸；
為落料凹模凸模刃口尺寸；
為工件公差；為凹凸模的制造公差；
為磨損系數(shù)；
為最小沖裁間隙。
沖裁件按IT14精度，則查標(biāo)準(zhǔn)公差表的為0.87。按工件公差查表得磨損系數(shù)x為0.5，凸凹模的精度分別為IT6，IT7則查標(biāo)準(zhǔn)公差表分別為0.022和0.035。則：
按照沖裁模具的設(shè)計(jì)要求，可得：
則可得
（4.3）
綜述上面計(jì)算是合理的，滿(mǎn)足模具間隙不超過(guò)最大間隙的要求。
4.2落料模裝配圖及其零件圖
4.2.1落料模裝配圖
此為落料模的裝配圖4.1。次裝備圖由上到下包含模柄、上模座、墊板、凸模固定板、凸模、固定卸料板、導(dǎo)料板、凹模、下模座。
圖4.1 落料模裝配圖
4.2.2落料模零件的設(shè)計(jì)
此落料模采用后方導(dǎo)柱式單工序沖裁模，在該模具上下模通過(guò)導(dǎo)柱導(dǎo)套起導(dǎo)向作用，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：導(dǎo)向精度高，凹凸模之間的沖裁間隙容易保證，從而能保證制件的精度。方便安裝，運(yùn)行可靠，但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜點(diǎn)。主要是適用于制件精度高，模具壽命長(zhǎng)的場(chǎng)合，適合大批量生產(chǎn)。大多數(shù)沖裁模都采用這種形式。
（1）凹模的設(shè)計(jì)
凹模上采用8個(gè)M8的螺釘來(lái)固定和兩個(gè)定位銷(xiāo)和下模座以及導(dǎo)料板來(lái)定位。一般凹模是通過(guò)T型螺栓和壓板固定在沖床上，固這里不需要再次沖孔與沖床固定。如圖4.2a為凹模正視圖，b為俯視圖。
(a)落料凹模正視圖
(b )落料凹模俯視圖
圖4.2
（2）凸模的設(shè)計(jì)
此凸模也是采用臺(tái)階式固定，凸模與固定板之間的配合為配合，這樣裝配后的穩(wěn)定性好，如圖4.3為凸模圖。
凸模的厚度=凸模固定板厚度+固定卸料板厚度+導(dǎo)料板的厚度+自由尺寸。
其中自由尺寸包括三個(gè)部分：閉合狀態(tài)時(shí)固定板和卸料板之間的距離，凸模的修磨量，凸模進(jìn)入凹模的距離。其中自由長(zhǎng)度要相對(duì)長(zhǎng)一點(diǎn)。
圖4.3 落料凸模
（3）上下模座的設(shè)計(jì)
常用的標(biāo)準(zhǔn)模架是由上、下模座及導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成。
后側(cè)導(dǎo)柱的模架，送料及操作比較方便，但由于導(dǎo)柱裝在同一側(cè)，容易偏斜，影響模具壽命，適用于沖制中等復(fù)雜程度及精度要求一般的制件，如落料、沖孔、引伸等。本文便采用此模架。如圖4.4分別為上模座和下模座。
落料上模座
圖4.4 落料下模座
（4）導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)
導(dǎo)料板的作用是保證條料的送料方向。常用于帶彈壓卸料板或固定卸料板的單工序模和級(jí)進(jìn)模。其一般有分離和整體兩種形式，整體是將導(dǎo)料和卸料兩種功能相結(jié)合。
確定導(dǎo)料板的中間寬度首先要確定條料的寬度，沖裁件為93mm，查表后取條料寬度為98.一般導(dǎo)料板之間的距離大于條料寬度的，這里