畢業(yè)設(shè)計----直壁筒形件沖壓成型工藝及模具設(shè)計

1、<p><b>　　緒 論</b></p><p>　　模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè),是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備.先進(jìn)國家的模具工業(yè)已擺脫從屬地位,發(fā)展為獨立的行業(yè).日本工業(yè)界認(rèn)為: “模具工業(yè)是其它工業(yè)的先行工業(yè),是創(chuàng)造富裕社會的動力”.美國工業(yè)界認(rèn)為:“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”.在德國模具被冠以 “金屬加工業(yè)中的帝王”之稱.</p><p>　　1.1

2、國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢</p><p>　　1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀</p><p>　　在我國，隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是20世紀(jì)80年代以來，產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度明顯加快，產(chǎn)品數(shù)量明顯的迅速增加。這使得模具的需求量增加，質(zhì)量要求越來越高，從而使模具技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用日趨重要。</p><p>　　我國模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，2003年我

3、國模具生產(chǎn)廠點約有2萬多家，從業(yè)人員約50多萬人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，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)口量較大的國家。</p><p>　　在2萬多家生產(chǎn)廠點中，有一半以上

4、是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(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， 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；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。</p><p>　　雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適

5、應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足:</p><p>　　第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進(jìn)行之中，但總體來看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)，再加上國內(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。 </p><p>　　第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我

6、國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多是15～20萬美元，有的高達(dá)25～30萬美元，與之相對的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 </p><p>　　第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來看裝備水平仍比國

7、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)備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。</p><p>　　第四，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細(xì)，商品化

8、程度也低。目前國內(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模具質(zhì)量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。 </p><p>　　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)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進(jìn)口鋼相比，無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較

9、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。</p><p>　　1.1.2　國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢</p><p>　　巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:  

10、;   </p><p>　　1） 模具日趨大型化；   </p><p>　　2）在模具設(shè)計制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)；  </p><p>　　3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)；   </p><p>　　4）在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流

11、道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)； </p><p>　　5）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；   </p><p>　　6）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)；   </p><p>　　7）模具的精度將越來越高； </p><p>　　8）模具

12、研磨拋光將自動化、智能化；  </p><p>　　9）研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程；  </p><p>　　10）開發(fā)新的成形工藝和模具。</p><p>　　1.2　國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢</p><p>　　模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備。隨著工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，在國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域都

13、越來越多的依賴模具來進(jìn)行加工。在電子、建材、汽車、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法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(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)品的開發(fā)能力。 </p><p>　　隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展模具工業(yè)也

14、迅速的發(fā)展。世界上一些發(fā)達(dá)的國家其模具工業(yè)總產(chǎn)值早已超過拉機(jī)床工業(yè)，其發(fā)展速度也超過拉機(jī)床、汽車、電子等工業(yè)。在這些國家，模具工業(yè)已經(jīng)成為國名經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)之一。美國工業(yè)界稱“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”，日本模具協(xié)會稱“模具是促進(jìn)社會富裕的動力”。模具的價值不只是指模具本身的價值，還在于它的應(yīng)用為社會創(chuàng)造的巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。模具技術(shù)特別是制造精密、復(fù)雜、長壽命模具的技術(shù)，已成為衡量一個國家機(jī)械制造水平的重要的標(biāo)志之一。工業(yè)發(fā)達(dá)國

15、家在汽車、電子、儀表、輕工等方面發(fā)展的速度，產(chǎn)品先進(jìn)、有競爭力很大程度上取決與模具的供應(yīng)情況和先進(jìn)程度。近幾年，全球模具市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場年交易總額為600～650億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。 </p><p>　　國外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例占到50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專&quo

16、t;、"大而精"。2004年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機(jī)械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的90%，可見其規(guī)模效益。 </p><p>　　隨著時代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國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

17、、模具工藝設(shè)計、高級鉗工及企業(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．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多15～20萬美元，有的達(dá)到 25～30萬美元。</p><p>　　國外先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國才達(dá)到45％．</p><p>　　1.3　直壁筒形件拉深模具設(shè)計與制造方面</p><p>

18、;　　1.3.1直壁筒形件拉深模具設(shè)計的設(shè)計思路</p><p>　　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級以下，不宜高于IT11級。</p><p>　　只有加強(qiáng)拉深變形基礎(chǔ)理論

19、的研究，才能提供更加準(zhǔn)確、實用、方便的計算方法，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)的各種實際問題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。</p><p>　　1.3.2直壁筒形件拉深模具設(shè)計的進(jìn)度</p><p>　　1.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間20天；</p><p>　　2.確定加工方案，所用時間5天；</p

20、><p>　　3.模具的設(shè)計，所用時間30天；</p><p>　　4．模具的調(diào)試．所用時間5天．</p><p>　　2.直壁筒形件沖壓工藝的分析</p><p>　　2.1拉深件工藝分析</p><p>　　工件名稱：直壁圓筒形零件</p><p><b>　　材料： 純銅<

21、/b></p><p>　　厚度： 1.5mm</p><p>　　零件圖： 如下圖1-1所示</p><p>　　此工件為底部帶孔無凸緣直壁筒形件，形狀較為簡單，要求零件尺寸標(biāo)注在外形，零件尺寸厚度不變。此工件的形狀滿足拉伸工藝要求，可用拉伸工序加工。</p><p>　　各圓角r=5≧2t，滿足拉深對圓角半徑的要求。由于沒有公差

22、等級標(biāo)注，所以可以按未注公差等級處理，φ60的公差等級為IT14級，滿足拉深工序?qū)ぜ畹燃壍囊?，工件的總體高度到最后可由修邊達(dá)到要求。</p><p><b>　　2.2拉深工藝方案</b></p><p>　　該零件所需的沖壓工序為落料，拉深和沖孔，可擬定出以下三種工藝方案：</p><p>　　方案一：用簡單模分三次加工，即落料，拉深

23、，沖孔</p><p>　　方案二：落料拉深沖孔復(fù)合模</p><p>　　方案三；落料拉深沖孔級進(jìn)模</p><p>　　分析比較：方案一雖然簡單但是需要三道工序，三幅模具的累計誤差大，操作復(fù)雜，成本高，且效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)。</p><p>　　方案二：復(fù)合模具只需要一副模具且行位精度和尺寸精度容易保證，所拉深的制件的坯料一般較薄

24、；且生產(chǎn)效率高，操作方便。</p><p>　　方案三：采用級進(jìn)模也只需要一幅模具，生產(chǎn)效率高，精度也能滿足要求，但是模具的工作導(dǎo)向及定位裝置較復(fù)雜，模具的總體成本較高。</p><p>　　綜上所述，所以選擇方案二，用落料拉深沖孔復(fù)合模</p><p>　　3 必要的工藝設(shè)計計算</p><p>　　3.1排樣的設(shè)計及計算</p>

25、;<p>　　3.1.1計算毛坯直徑</p><p>　　因t=1.5mm﹥1mm，所以應(yīng)按中線尺寸計算</p><p>　　3.1.2確定修邊余量 </p><p>　　根據(jù)拉深件尺寸，其相對高度為</p><p>　　h/d=(30-0.75)/(60-1.5)=0.5</p><p>　　查表4-

26、1，得修邊余量△h=2m </p><p>　　則拉深件總的高度h為：</p><p>　　H=30-0.75+2=31.25mm</p><p>　　3.1.3計算毛坯展開直徑 </p><p>　　根據(jù)圖中提供的數(shù)據(jù)得出計算后的數(shù)據(jù)d=58.5mm r=5mm h=31.25mm代入式（4-5）可求出毛坯的直徑D</p>

27、<p><b>　　D=</b></p><p>　　式中 d=60-1.5=58.5mm</p><p><b>　　r =5mm</b></p><p>　　h=30-0.75+2=31.25mm </p><p>　　代入數(shù)據(jù)得 D=mm=101mm</p>

28、<p>　　因為純銅的質(zhì)地比較軟，沖裁時很容易，加之價格昂貴，為了提高材料利用率，減少廢料，應(yīng)采用直排，排樣方法設(shè)計成少廢料排樣，查表2.9取得工件間搭邊a為1.0mm側(cè)面搭邊值為1.2mm工件排樣圖如下圖1-2所示：</p><p>　　3.1.4計算條料寬度</p><p>　　由于采用少廢料排樣，所以條料寬度B為制件的直徑，即B= 2r=101mm 步距A=B+a=

29、101+1=102mm</p><p>　　3.1.5材料利用率計算</p><p>　　拉深件的毛坯面積S=π*r*r=3.14*50.5*50.5=8007.785mm2 一個步距材料的利用率：η=A/S=3.14*50.5*50.5/101*102=77.7%</p><p>　　式中 A----一個步距內(nèi)零件的實際面積</p><p&g

30、t;　　S-----一個步距內(nèi)所需要的毛坯面積 </p><p>　　3.2拉深工藝過程的設(shè)計與計算</p><p>　　修邊余量及毛坯展開直徑在上面排樣的設(shè)計及計算中已經(jīng)計算出來 即：</p><p>　　修邊余量△h=2m 拉深件總的高度h=31.25mm毛坯展開直徑D=101mm</p><p>　　所以對于拉深工藝過程的設(shè)計及計算只需

31、進(jìn)行如下幾項 </p><p>　　3.2．1確定拉深次數(shù)</p><p>　　根據(jù)毛坯的相對厚度(t/d)*100=1.485,查表4.3得各次的極限拉深系數(shù)[m1]=0.53 ,[m2]=0.76, [m3]=0.79, [m4]=0.81</p><p><b>　　零件總的拉深系數(shù)為</b></p>

32、<p>　　m總=d/D=58.5/101=0.579 m總=0.579>[m1]=0.53 </p><p>　　d1=[m1]*D=53.53mm<58.5mm </p><p>　　因此該零件只需要進(jìn)行一次拉深就能達(dá)到所需要的尺寸</p><p>　　3.2.2拉深工序件尺寸的確定</p><p><b&

33、gt;　　①拉深工序件的直徑</b></p><p>　　根據(jù)表4.3對拉深系數(shù)進(jìn)行調(diào)整得到[m1]=0.579</p><p>　　一次拉深后工序件的直徑為</p><p>　　d=0.579*101mm=58.5mm</p><p>　?、诶罟ば蚣叨鹊拇_定</p><p>　　根據(jù)經(jīng)驗公式r凹=0.

34、80.8*t1/2和r凸=(0.6～1.0) r凹可以求的工序件筒底處的圓角半徑（對應(yīng)工序中的凸模圓角半徑）r凸=5mm根據(jù)式（4.14）求的拉深后獲得的工序件的高度為</p><p>　　h=0.25×(D2/ d-d)+0.43×r凸/ d(d+0.32 r凸)</p><p>　　=0.25×(1012/58.5-58.5)+0.43×5/(5

35、8.5+0.32×5)</p><p><b>　　=29mm</b></p><p><b>　　③拉深工序圖1-3</b></p><p>　　3．3模具主要工作部分尺寸計算</p><p>　　3.3.1拉深時模具間隙</p><p>　　有壓料圈拉深時單邊間

36、隙值查表4.13得</p><p>　　單邊間隙Z/2= （1~1.1t）=1×1.5mm=1.5mm</p><p>　　因此，拉深間隙為： Z總=2*1.5=3mm</p><p>　　3.3.2拉深模圓角半徑</p><p>　　r凸= r凹=（5-0）mm=5mm</p><p>　　因此，拉深模圓

37、角半徑為5mm</p><p>　　3.3.3凸模、凹模、凸凹模工作部分尺寸計算</p><p>　　由于本直壁圓筒形件總共需要經(jīng)歷落料，拉深，沖孔三個工序才能得到，由工藝方案的確定可以知道采用方案二，也就是用一幅復(fù)合模具來完成落料拉深和沖孔這三道工序。因此，模具的工作零件總共有四個，它們分別是：沖孔凸模，落料凹模，沖孔拉深凸凹模（沖孔凹模拉深凸模），落料拉深凸凹模（落料凸模拉深凹模）&l

38、t;/p><p>　　3.3.4毛坯外形落料凸，凹模刃口尺寸計算</p><p>　　對毛坯外輪廓進(jìn)行落料時，其中凸凹模刃口尺寸計算如下：</p><p>　　IT14級時刃口尺寸標(biāo)注為1010-0.87mm， </p><p>　　Zmax=0.120 Zmin=0.090 Zmax-Zmin=0.03mm</p&

39、gt;<p>　　查表2.5查得凸，凹模制造偏差落料部分</p><p>　　δ凸= 0.025 δ凹=0.035 </p><p>　　Zmax-Zmin=0.03mm﹤δ凸+δ凹=0.06mm</p><p>　　所以不能滿足分別加工時的要求，必須采用配作法進(jìn)行加工制造模具。查表2.6查得0.20≤Δ時磨損系數(shù)X=0.5 <

40、/p><p>　　凹模磨損后毛坯直徑D的尺寸有所變大，其中凸凹模刃口尺寸計算公式如下</p><p>　　D凹落料=（D-xΔ）0+δ凹=（101-0.5X0.87）0+0.35 mm=100.5650+0.35mmm</p><p>　　D凸落料=（D - xΔ+Zmin ）0-δ凸=（101-0.5X0.87+0.09）0-0.025 mm =100.6550-0.

41、025mm</p><p><b>　　其中式中：</b></p><p>　　D凹落料：落料凹模尺寸 D凸落料：落料凸模尺寸</p><p>　　Δ：沖裁件的公差 δ凸,δ凹： 凸凹模制造偏差</p><p>　　3.3.5拉深凸、凹模刃口尺寸的計算</p><p>　　拉深件的尺寸精度由最

42、后一次拉深的凸，凹模的尺寸及公差決定，而最后一次拉深中凹模和凸模的尺寸和公差又應(yīng)按零件的要求來確定。由零件圖可知此圓筒形拉深件只對外形尺寸和公差有要求，所以計算時應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，根據(jù)磨損規(guī)律，由式4.35和式4.36可知</p><p>　　凹模的基本尺寸D凹=（D- 0.75Δ）0+δ凹</p><p>　　凹模的基本尺寸D凸=（D- 0.75Δ-Z）0-δ凸</p>&l

43、t;p>　　式中 D；零件外徑的最大極限尺寸 </p><p>　　Δ：零件公差 Z：拉深模具的雙面間隙 </p><p>　　δ凸,δ凹：凸凹模的制造公差，</p><p>　　根據(jù)工件的公差來選定。工件公差為IT13級以上時，δ凸和δ凹可按IT6-IT8級選取;工件公差在IT14級以下時，δ凸和δ凹按IT10級選取。</p><

44、p>　　查表2.5可得δ凸=0.02 δ凹=0.03將以上數(shù)據(jù)分別代入公式中可得</p><p><b>　　拉深凹模的基本尺寸</b></p><p>　　D凹拉深=（60.01 - 0.75*0.01）0+0.03 mm =600+0.03 mm</p><p><b>　　拉深凸模的基本尺寸</b></

45、p><p>　　D凸拉深=（60.01 - 0.75*0.01-3）0-0.02 mm=570-0.02 mm</p><p>　　即拉深時凹模的基本尺寸D凹拉深=600+0.03 mm </p><p>　　凸模的基本尺寸D凸拉深=570-0.02 mm</p><p>　　3.3.6沖孔凸、凹模刃口尺寸的計算</p><p

46、>　　對圓筒拉深件沖底孔時，其中凸凹模刃口尺寸計算如下：</p><p>　　IT14級時刃口尺寸標(biāo)注為150+0.43 Zmax=0.120 Zmin=0.090 Zmax-Zmin=0.03mm</p><p>　　查表2.5得凸凹模制造公差沖孔部分 δ凸=0.02mm δ凹=0.02mm </p>

47、<p>　　Zmax-Zmin=0.03mm﹤δ凸+δ凹=0.04mm</p><p>　　所以不能滿足分別加工時的要求，必須采用配作法進(jìn)行加工制造模具。查表2.6查得0.20≤Δ時磨損系數(shù)X=0.5 </p><p>　　凸模磨損后，沖孔直徑D孔的尺寸有所變小，其中凸凹模刃口尺寸由2.15和2.16可得如下</p><p>　　D凸沖孔=（D + xΔ

48、）0-δ凸 </p><p>　　D凹沖孔=（D + xΔ+Zmin ）0+0δ凹</p><p>　　其中： D凸沖孔 ：沖孔凸模尺寸 </p><p>　　D凹沖孔：沖孔凹模尺寸</p><p>　　Δ：沖裁件的公差 δ凸，δ凹：凸凹模制造偏差<

49、;/p><p>　　代入數(shù)據(jù)D凸沖孔=（D + xΔ）0-δ凸</p><p>　　=（15+0.5*0.43）0-0.02 mm=15.2150-0.02 mm </p><p>　　D凹沖孔=（D + xΔ+Zmin ）0+0δ凹</p><p>　　=（15+0.5*0.43+0.09）0+0.02 mm =15.3050+0.02m

50、m</p><p><b>　　3.4力的計算</b></p><p>　　3.4.1沖裁力的計算</p><p>　　落料力：F落=Ltσb=2π50.5*1.5*250=118.93KN</p><p>　　沖孔力：F沖= Ltσb=2π7.5*1.5*250=17.66KN</p><p>

51、　　3.4.2拉深力的計算</p><p>　　采用壓邊圈拉深時,第一次拉深</p><p>　　F拉=πdtδb k</p><p>　　式中 F拉：拉深力 δb：材料的抗拉強(qiáng)度 t：材料厚度 k：修正系數(shù) d: 拉深后工序件中徑</p><p>　　查表4.6得修正系數(shù)k=0.94代入數(shù)據(jù)得

52、</p><p>　　F拉=πdtδb k=3.14*58.5*1.5*250*0.94=64.75KN</p><p>　　3.4.3壓邊力的計算</p><p>　　解決拉深工作中的起皺問題的主要方法是采用防皺壓邊圈，并且壓邊力要適當(dāng)。如果拉深的變形程度比較小，毛坯的相對厚度比較大，則不需要采用壓邊圈，因為不會產(chǎn)生起皺。</p><p>

53、　　壓邊圈對拉深坯料的變形區(qū)施加的壓邊力F壓是為了防止毛坯起皺，保證拉深過程順利進(jìn)行而施加的力，它的大小對拉深影響很大。壓邊力太小時，防皺效果不好，造成拉深件筒壁質(zhì)量差；壓邊力太大時，則會增加危險斷面處的拉應(yīng)力引起拉深件拉裂破壞或嚴(yán)重變薄超差。</p><p>　　在模具設(shè)計時，通常是使壓邊力F壓稍大于防皺作用所需的最低值，即在保證毛坯凸緣變性區(qū)不起皺的前提下，盡量選用小的壓邊力。通常在生產(chǎn)中，一次拉深時的壓邊力

54、F壓也可按拉深力的四分之一來選取即F壓=0.25 F拉 （式4.22）</p><p>　　所以壓邊力F壓=0.25*64.75=16.187KN</p><p>　　3.4.4壓力機(jī)公稱壓力的計算 </p><p>　　為了保證沖壓力足夠一般沖裁時壓力機(jī)噸位應(yīng)比計算的沖壓力大30%左右，即</p><p>　　F總1=1.3 （F落+

55、F沖）=177.567KN</p><p>　　對于單動的壓力機(jī)淺拉深時通常情況下取</p><p>　　F總2≥（1.6—1.8）（F拉+ F壓）將②③中計算的拉深力和壓邊力代入得</p><p>　　F總2≥1.6（64.75+16.187）KN=129.5KN</p><p>　　所以壓力機(jī)的公稱壓力為</p><p

56、>　　F總= F總1+ F總2=177.567KN+129.5KN=307.06KN</p><p>　　3.4.5壓力中心的計算 </p><p>　　因為本零件即是軸對稱零件，又是中心對稱零件，而且是旋轉(zhuǎn)體零件，所以工件的壓力中心位于工件的底部圓心處。拉伸件的壓力中心如下圖1-4所示其中xc=0，Yc=0</p><p><b>　　4 模具

57、總體設(shè)計</b></p><p>　　4.1 模具類型的選擇</p><p>　　由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合沖壓，所以模具類型為落料-拉深復(fù)合模。</p><p>　　4.2 定位方式的選擇</p><p>　　因為該模具使用的是條料，所以導(dǎo)料采用壓邊圈，送進(jìn)步距控制采用擋料銷。</p><p>　　4

58、.3 卸料、出件方式的選擇</p><p>　　模具采用固定卸料，剛性打件，并利用裝在壓力機(jī)工作臺下的標(biāo)準(zhǔn)緩沖器提供壓邊力。</p><p>　　5模具主要零部件的設(shè)計</p><p>　　5.1工作零部件（凸模、凹模、凸凹模）的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　5.1.1落料拉深凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　在落

59、料拉深凸凹模內(nèi)部，由于要設(shè)置推件塊和沖孔凸模，所以落料拉深凸凹模刃口應(yīng)采用直壁圓筒形刃口，該凹模的結(jié)構(gòu)簡單，宜采用整體式。</p><p>　　其結(jié)構(gòu)如下圖2-1所示</p><p>　　5.1.2拉深沖孔凸凹模的的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　該模具在拉深沖孔時，圓形拉深凸模的外輪廓與圓形落料毛坯接觸將毛坯拉入拉深凹模中，同時需要在圓形拉深凸模上開設(shè)一個與沖孔凸模

60、相配的孔作為沖孔凹模，該沖孔凹模應(yīng)開設(shè)成上窄下寬的直壁錐形，方便沖孔時的廢料排除。其結(jié)構(gòu)如下圖2-2所示：</p><p>　　5.1.3沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　因為所沖的孔為規(guī)則的圓形且不屬于需要特別保護(hù)的小凸模，所以沖孔凸模采用臺階式，一方面使加工方便，另一方面方便更換，其外形尺寸可以由測量得出，其形狀如下圖所示，由于此凸模直徑較大，且長度較短，剛度和強(qiáng)度足夠，所以無需

61、對其進(jìn)行強(qiáng)度校核。</p><p>　　其結(jié)構(gòu)如下圖2-3所示</p><p>　　5.1.4落料凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　該模具的落料凹模功能單一，形狀也較為簡單，只需要保證其尺寸精度和位置精度即可。其結(jié)構(gòu)如下圖2-4所示</p><p>　　5.2定位零件的設(shè)計</p><p>　　定位零件的作用是使毛坯

62、在模具上能夠迅速準(zhǔn)確地放正。此模具為倒裝復(fù)合模，根據(jù)模具總體設(shè)計可知此模具采用在固定卸料板上開設(shè)定位槽進(jìn)行左右方向的精確定位，這樣使定位裝置結(jié)構(gòu)簡單，便于制造和安裝</p><p>　　5.3壓料卸料和頂件裝置的設(shè)計</p><p>　　壓邊圈對拉深坯料的變形區(qū)施加的壓邊力F壓是為了防止毛坯起皺，保證拉深過程順利進(jìn)行而施加的力，它的大小對拉深件質(zhì)量影響很大，此制件的毛坯是圓形因此此模具中采

63、用壓邊圈進(jìn)行壓料，一方面可以使模具結(jié)構(gòu)簡單，另一方面還可以使模具易于加工和裝配。卸料和頂件類零件的作用是保證沖裁完畢后，將工件或廢料從模具中排除，以便順利實施下次沖裁。本模具采用的是剛性卸料板，進(jìn)行卸料。壓邊圈既有壓料作用又有頂件作用，頂件力較小，沖裁件質(zhì)量較好。由于有頂件裝置，上模回程時，沖壓件可能留在拉深凹模內(nèi)，所以一般設(shè)有推件裝置。該模具在落料拉深凸凹模的內(nèi)部設(shè)置有推件塊。</p><p>　　5.4導(dǎo)向零

64、件的設(shè)計</p><p>　　導(dǎo)向零件的作用是確保上下模運(yùn)動方向準(zhǔn)確，使凸模和凹模之間保持均勻的間隙。我們此次選用的是滑動導(dǎo)套導(dǎo)柱，為標(biāo)準(zhǔn)件，具體為導(dǎo)柱GB/T2861.1 25×160和28×160 導(dǎo)套GB/T2862.6 25×95×38和28×95×38。兩根導(dǎo)套導(dǎo)柱的直徑不同，這是為了區(qū)別兩根導(dǎo)套導(dǎo)柱，以免裝反。導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱

65、孔采用過盈配合（H7/r6），導(dǎo)套的外徑和上模座采用過盈配合（H7/r6），導(dǎo)柱導(dǎo)套之間采用間隙配合，其配合間隙必須小于沖裁間隙，采用H7/h6配合</p><p>　　5.5緊固零件的設(shè)計</p><p>　　模具上常用的緊固零件是螺釘和銷釘，螺釘和銷釘都是標(biāo)準(zhǔn)件，我們按標(biāo)準(zhǔn)件選用即可。螺釘用于固定模具零件，而銷釘用于定位，模具中廣泛應(yīng)用的是內(nèi)六角螺釘和圓柱銷定，我們也選用這兩種。螺釘和

66、銷釘?shù)囊?guī)格應(yīng)根據(jù)沖壓工藝力大小，凹模厚度等確定，最終選擇M8，M6內(nèi)六角螺釘進(jìn)行緊固，φ8的圓柱銷釘進(jìn)行定位。</p><p>　　5.6 支撐類零件的設(shè)計</p><p>　　5.6.1模座的設(shè)計</p><p>　　上模座用來固定上模部分零件，并通過模柄把上模固定到壓機(jī)滑塊上，同時又起傳遞并承受沖裁力的作用。下模座用來固定下模部分零件，通過螺栓，壓板將下模座固定

67、在壓機(jī)工作臺面上，同時起著承受并分散沖裁力的作用。根據(jù)凹模周界選用標(biāo)準(zhǔn)上下模座。最終選用的上模座為：GB/T2855.9 220×100×30 下模座為：GB/T2855.10 200×151×35 </p><p>　　5.6.2模柄的選用</p><p>　　模柄的作用是使模具的中心線與壓力機(jī)的中心線重合，并把沖壓模具上模

68、部分零件固定在壓力機(jī)滑塊上。我此次選用的是凸緣模柄，采用過盈配合將模柄壓入上模座的窩孔內(nèi)。具體的國標(biāo)為：GB/T2862.3-81</p><p>　　5.6.3固定板的設(shè)計 </p><p>　　固定板主要用于小型凸模，凹?；蛲拱寄５裙ぷ髁慵墓潭ā４舜我O(shè)計的是沖孔凸模固定板和落料拉深凸凹模固定板，沖孔凸模固定板的沖孔凸模安裝孔與沖孔凸模采用過渡配合H7/m6，壓裝后將凸模端面與固定板

69、一起磨平。</p><p>　　5.6.4墊板的設(shè)計</p><p>　　該模具中墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散沖孔凸模和落料拉深凸凹模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位壓力，防止模座被壓出凹坑，影響模具的正常工作。墊板的外形尺寸與落料拉深凸凹模固定板相同，其厚度一般取3～10mm，我們這里取它的厚度為8mm。墊板上下表面應(yīng)磨平，以保證平行度要求。</p><p>　　5

70、.6.5模架的設(shè)計 </p><p>　　上模座：220mm×100mm×30mm</p><p>　　下模座：200mm×151mm×35mm</p><p>　　模柄：φ60mm×50mm</p><p>　　墊板厚度：120mm×80mm×5mm</p>

71、<p>　　凹模固定板厚度：120mm×80mm×16mm</p><p>　　凸凹模固定板厚度：120mm×80mm×8mm</p><p>　　5.7沖壓設(shè)備的選擇</p><p>　　由于制件為中小形狀的拉深件，精度要求不是很高，所以采用開式通用壓力機(jī)。根據(jù)沖壓總力，凹模尺寸及模具閉合高度，選擇型號為JH2

72、3——40的開式雙柱可傾壓力機(jī)，能滿足使用要求，其主要技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　　公稱壓力：400KN 滑塊行程：80mm</p><p>　　最大閉合高度：330mm 閉合高度調(diào)節(jié)量：65mm</p><p>　　滑塊中心線至床身距離：250mm 立柱距離：340mm</p><p>　　工作臺尺寸（mm

73、）:（前后×左右）460mm×700mm</p><p>　　工作臺孔尺寸：（前后×左右×直徑）250mm×360mm×320mm</p><p>　　墊板尺寸（mm）: 65mm 模柄孔尺寸： （直徑×深度）φ32mm×70mm 床身最大可傾角：30°</p><

74、;p><b>　　6 模具總裝圖</b></p><p>　　由以上設(shè)計可得到如下圖所示的模具總裝圖如圖2-5。為了實現(xiàn)先落料后拉深，應(yīng)保證模具裝配后，拉深凸模的端面比凹模端面低3mm。</p><p>　　模具工作過程是：條形板材由前向后通過固定卸料板的定位槽送進(jìn)定位，上模下行，落料凹模和落料拉深凸凹模首先完成落料工序。上模繼續(xù)下行，拉深凸模開始接觸壓邊圈壓住

75、的落料毛坯并將其壓入落料拉深凸凹模內(nèi)孔內(nèi)，上模繼續(xù)向下行，當(dāng)拉深進(jìn)行到一定程度時，固定在推件塊內(nèi)的圓形沖孔凸模開始接觸拉深件的底部沖制出所需要圓孔，完成沖孔工序，所沖下的廢料由開在拉深沖孔凸凹模上的卸料孔排出。上?；爻虝r，剛性卸料板從落料拉深凸凹模上卸下廢料，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?？變?nèi)，可通過推件塊在上模回程到一定距離后，將工件推出。</p><p><b&

76、gt;　　結(jié)束語</b></p><p>　　此次選擇的畢業(yè)設(shè)計題目為沖壓模具的設(shè)計，各項要求均比較嚴(yán)格，為了能更加好的完成設(shè)計任務(wù)，我從圖書館和網(wǎng)上查閱了大量的冷沖模設(shè)計資料并向自己的指導(dǎo)老師討論商定具體的細(xì)節(jié)并請指導(dǎo)老師指點和解析自己不理解的知識點，這樣不但為自己設(shè)計節(jié)省了時間，避免了多走彎路而且還獲得了很多新的知識。同時我還翻閱了大學(xué)三年來所學(xué)的重點專業(yè)知識和一些課堂筆記。</p>

77、<p>　　本次畢業(yè)設(shè)計無論是在工作量還是在難度上相對于課程設(shè)計來說都大了很多，特別對專業(yè)基礎(chǔ)知識和制圖軟件的要求。此次畢業(yè)設(shè)計主要用CAD等專業(yè)軟件來完成各零件圖和裝配圖二維圖形的繪制，在整個課程設(shè)計過程中我們的軟件使用能力得到了很好的鍛煉，對以前所學(xué)習(xí)的專業(yè)軟件又重新熟悉了一遍。</p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計是對三年來所學(xué)專業(yè)知識的一個綜合系統(tǒng)的運(yùn)用。在設(shè)計中我發(fā)現(xiàn)自己對專業(yè)知識的掌握還是有一

78、定的欠缺，對軟件的運(yùn)用還不是特別熟練，因此在以后的學(xué)習(xí)和工作中需要更加努力的來強(qiáng)化自己的專業(yè)知識和對軟件的運(yùn)用能力?？傊敬萎厴I(yè)設(shè)計是我對自身所學(xué)專業(yè)知識的一次綜合檢驗，讓我受益良多。</p><p><b>　　致 謝 </b></p><p>　　經(jīng)過一段時間的緊張工作，此次的畢業(yè)設(shè)計終于順利地完成了。這次畢業(yè)設(shè)計能按期按質(zhì)完成，這與學(xué)校三年的培養(yǎng)和在工廠的生產(chǎn)實

79、踐是分不開的。在這里，我要忠心地感謝那些在我的設(shè)計工作中給予我?guī)椭耐瑢W(xué)和老師們。</p><p>　　首先：感謝我的指導(dǎo)老師***老師，感謝*老師在我做設(shè)計期間對我的指導(dǎo)和幫助，*老師淵博的知識，誠懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計的過程中，特別是遇到困難時，他給了我鼓勵和幫助，在這里我向他表示真誠的感謝！</p><p>　　感謝母?！?***學(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提

80、供的良好學(xué)習(xí)及實踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。</p><p>　　其次：感謝的是我的同學(xué)們，在設(shè)計過程中遇到了很多的技術(shù)問題，通過他們的幫助和與他們的商討，一并查閱資料，每個問題都一一攻破難關(guān)，助我順利地完成了設(shè)計。還要感謝學(xué)校給我們創(chuàng)造的學(xué)習(xí)環(huán)境，感謝圖書館的工作人員和老師們。</p><p>　　最后，我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識了很多可敬的老師和可親

81、的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 趙志偉等.模具發(fā)展現(xiàn)狀［J］.模具制造，2007，6：2～4</p><p>　　[2] 劉建超 張寶忠主編. 拉深模具設(shè)計與制造 [M]. 高等教育出版社2004.6.1</p><p>　　[3] 馮炳堯 韓泰

82、榮 蔣文森 編 丁戰(zhàn)生 審. 拉深設(shè)計與制造簡明手冊 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社[M].</p><p>　　[4] 高軍 李熹平 修大鵬等編著 沖裁模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計指南[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社 2007.7.1</p><p>　　[5] 中國機(jī)械工程學(xué)會 中國模具設(shè)計大典編委會等主編 中國模具設(shè)計大典 江西科學(xué)技術(shù)出版社[M].2003</p><p>　　[6]