課程設計---y12型拖拉機輪圈落料與拉深模設計

1、<p><b>　　畢 業(yè) 設 計 </b></p><p>　　題 目：湖南Y12型拖拉機輪圈落料與首次</p><p><b>　　拉深模設計</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　引 言……………………………

2、………………………………………………… 2</p><p>　　畢業(yè)設計任務書…………………………………………………………………… 3</p><p>　　畢業(yè)設計指導書…………………………………………………………………… 4</p><p>　　設計說明書………………………………………………………………………… 8</p><p>　　一、

3、設計課題……………………………………………………………………… 8</p><p>　　二、設計過程……………………………………………………………………… 9</p><p>　?。ㄒ唬?、零件的工藝性分析 …………………………………………………… 9</p><p>　?。ǘ⒐ぜ拿髅娣e的計算 ……………………………………………… 10</p>

4、<p>　　（三）、第一工序件尺寸計算 ………………………………………………… 12</p><p>　?。ㄋ模?、落料與首次拉深模設計程序 ………………………………………… 13</p><p>　?、?工序件的工藝分析……………………………………………………… 13</p><p>　?、?工序件工藝方案的確定………………………………………………… 1

5、4</p><p>　?、?排 樣…………………………………………………………………… 15</p><p>　?、?模具的壓力中心的確定………………………………………………… 15</p><p>　?、?沖壓設備的選擇………………………………………………………… 15</p><p>　　5.1 落料力的計算……………………………………

6、………………… 15</p><p>　　5.2 拉深力的計算……………………………………………………… 16</p><p>　　5.3 壓邊力的計算……………………………………………………… 16</p><p>　　⒍ 主要工作部分尺寸的計算……………………………………………… 18</p><p>　　6.1 落料刃口尺寸計算…………

7、……………………………………… 18</p><p>　　6.2 拉深工作部分尺寸計算…………………………………………… 19</p><p>　　6.3 拉深凹模的圓角半徑……………………………………………… 20</p><p>　?、?模具主要零件的結(jié)構(gòu)設計……………………………………………… 20</p><p>　　7.1 落料凹模

8、的結(jié)構(gòu)設計……………………………………………… 21</p><p>　　7.2 固定卸料板的結(jié)構(gòu)設計…………………………………………… 21</p><p>　　7.3 其它非標準零件的結(jié)構(gòu)設計……………………………………… 22</p><p>　?、?壓力機的校核…………………………………………………………… 25</p><p>　　

9、⒐ 模具的動作分析………………………………………………………… 26</p><p>　?、?模具的安裝……………………………………………………………… 26</p><p>　?。ㄈ﹨⒖嘉墨I………………………………………………………………… 28</p><p>　　設計體會 ………………………………………………………………………… 29</p>

10、<p><b>　　引 言</b></p><p>　　本說明書為機械類冷沖壓模具設計說明書，是根據(jù)冷沖壓模具設計指導一書上的設計過程及相關(guān)工藝規(guī)定所編寫的。本說明書的內(nèi)容包括：畢業(yè)設計任務書、畢業(yè)設計指導書、畢業(yè)設計說明書、畢業(yè)設計體會、參考文獻等。</p><p>　　編寫本說明書時，力求符合設計步驟，詳細說明了冷沖壓模具的設計方法和基本步驟，

11、以及各種參數(shù)的具體計算過程和計算方法，如冷沖壓工序件的成型工藝、模具刃口尺寸、壓力設備的選擇等。</p><p>　　本說明書在編寫的過程中，得到了曾立平教授和郭雪娥教授以及相關(guān)老師和同學的悉心指導和熱情幫助，在此一并表示謝意！</p><p>　　由于本人知識水平和能力有限，在本說明書中難免有各種各樣的問題和錯誤，敬請各位老師和同學批評指正。</p><p>　　

12、湖南工學院（南校區(qū)）機械系2006屆畢業(yè)設計</p><p><b>　　任 務 書</b></p><p>　　設計時間：2006年4月9日——2006年5月25日</p><p>　　指導教師：曾立平、郭雪娥</p><p><b>　　一、設計題目</b></p><p

13、>　　冷沖壓模具設計（湖南Y12型拖拉機輪圈落料和首次拉深模設計）。</p><p><b>　　二、原始數(shù)據(jù)</b></p><p>　　1、沖壓件零件圖（包括零件尺寸、精度、材料等）。</p><p>　　2、生產(chǎn)批量為大批大量。</p><p><b>　　三、設計要求</b></

14、p><p>　　1、在保證規(guī)定的生產(chǎn)率和高質(zhì)量的沖壓件的同時，力求降低生產(chǎn)成本，模具的使用壽命長。</p><p>　　2、設計的冷沖模必須保證操作安全、方便。</p><p>　　3、沖模零件必須具有良好的工藝性，即制造裝配容易、便于管理。</p><p>　　4、便于搬運、安裝、緊固到?jīng)_床上并且方便、可靠。</p><p&

15、gt;　　5、在保證模具強度的前提下，注意外形美觀，各部分比例協(xié)調(diào)。</p><p><b>　　四、設計圖紙</b></p><p><b>　　模具總裝配圖一張。</b></p><p>　　全部的模具零件圖紙（其中要求至少有一張電腦繪圖）。</p><p><b>　　五、設計說明書

16、</b></p><p>　　1、資料數(shù)據(jù)充分，并且要標明數(shù)據(jù)出處。</p><p>　　2、計算過程詳細、完全。</p><p>　　3、公式的字母含義應標明，有時候還要標注公式的出處。</p><p>　　4、內(nèi)容條理清楚，按步驟書寫。</p><p>　　5、說明書要求用計算機打印出來。</p&

17、gt;<p>　　六、自選一個重要的模具零件編制其工藝加工路線。</p><p>　　湖南工學院（南校區(qū)）機械系2006屆畢業(yè)設計</p><p><b>　　指 導 書</b></p><p>　　一、 題目：湖南Y12型拖拉機輪圈落料和首次拉深模設計。</p><p>　　二、 取得必要的資料。&l

18、t;/p><p>　　1、 注有技術(shù)要求的產(chǎn)品零件圖。</p><p>　　2、 工件加工過程工藝卡。</p><p>　　3、 工件的生產(chǎn)批量。</p><p>　　4、 原材料規(guī)格與毛坯情況。</p><p>　　5、 沖壓車間的設備資料。</p><p>　　6、 模具制造技能和設備條件及可以

19、采用的模具標準情況。</p><p>　　三、 分析沖壓零件的工藝性</p><p>　　分析沖壓件的工藝性包括技術(shù)和經(jīng)濟兩方面，在技術(shù)方面，根據(jù)產(chǎn)品圖紙，主要分析沖壓件的形狀特點、尺寸大小、尺寸標注方法、精度要求、表面質(zhì)量和材料性能等方面的因數(shù)，是否符合沖壓工藝要求；在經(jīng)濟方面，主要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量分析生產(chǎn)成本，闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟效益。</p><p&

20、gt;　　1、 沖壓件的形狀和尺寸：</p><p>　　沖壓件的形狀和尺寸不同，對沖壓工藝的要求也將不相同。</p><p>　　2、 沖壓件的尺寸精度：</p><p>　　沖壓件的精度與沖壓工藝方法、模具的結(jié)構(gòu)型式及制造精度等有關(guān)。</p><p><b>　　3、 尺寸標注：</b></p><

21、;p>　　沖壓件的尺寸標注應該符合沖壓工藝要求。</p><p><b>　　4、 生產(chǎn)批量：</b></p><p>　　生產(chǎn)批量的大小，直接影響模具的結(jié)構(gòu)型式，一般大批量生產(chǎn)時，可以選用級進模和高效率的沖壓設備來提高生產(chǎn)率；小批量生產(chǎn)時，可以采用單工序模具和售價比較低的沖壓設備來進行生產(chǎn)以降低模具的制造費用和零件的生產(chǎn)費用。</p><p

22、><b>　　5、 其它方面</b></p><p>　　在對沖壓件進行工藝分析時，除了考慮上述因素外，還應該分析沖壓件的厚度、板料性能及沖壓基本工序常見的生產(chǎn)問題對沖壓工藝性的影響。</p><p>　　四、 確定工藝方案及模具型式：</p><p>　　1、根據(jù)對沖壓零件的形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果，根據(jù)所需的沖壓基本工

23、序，如落料、沖孔、拉深、整形等。</p><p>　　2、根據(jù)初步工藝計算，確定工序數(shù)目，如沖壓次數(shù)、拉深次數(shù)等。</p><p>　　3、根據(jù)各工序的變形特點、質(zhì)量要求等確定工序順序。一般可以按照下列原則來進行：</p><p>　　1）、對沖帶孔或者帶有缺口的沖裁件，如果選用簡單模具，一般先落料，再沖孔或者切口，使用級進模，則先沖孔或者切口后落料。</p&

24、gt;<p>　　2）、對于帶孔的拉深拉深件，一般先拉深，后沖孔，但是孔的位置在零件的底部且孔徑尺寸要求不高時，也可以先沖孔而后拉深。</p><p>　　3）、對于形狀復雜的拉深件，為了便于材料的變形和流動，應該先形成內(nèi)部形狀，再拉深外部形狀。</p><p>　　4）、整形或者校平工序，應該在沖壓件基本成形以后進行。</p><p>　　4、 根據(jù)

25、生產(chǎn)批量和條件（沖壓加工條件和模具制造條件）確定工序組合。生產(chǎn)批量大的時候，沖壓工序應該盡可能地組合在一起，采用復合模沖壓；小批量生產(chǎn)的時候采用單工序簡單模。</p><p>　　五、進行必要的工藝計算</p><p>　　1、 計算毛坯尺寸，進行排樣和計算條料寬度及材料利用率。</p><p>　　2、 計算沖壓力（沖裁力、拉深力、卸料力、推件力、壓邊力等），對于

26、厚板沖裁、</p><p>　　拉深工藝，還需要計算沖裁功、拉深功及功率。</p><p>　　3、 確定模具的壓力中心。</p><p>　　4、 計算凹、凸模工作部分尺寸，確定凹、凸模間隙。</p><p>　　5、 計算或者估算模具各主要零件的高度尺寸及卸料、壓邊所需要采用的彈性元件的</p><p><b

27、>　　自由高度。</b></p><p>　　6、 對于拉深工序，還需要決定拉深方式（是否決定采用壓邊圈），計算拉深次數(shù)和</p><p>　　中間工序的半成品尺寸。</p><p>　　六、 進行模具的整體設計</p><p>　　模具的整體設計是指在上述分析計算的基礎(chǔ)上畫出模具的整體草圖并且初步計算出模具的閉合高度，大致

28、確定出模具的外形尺寸。</p><p>　　七、 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設計</p><p>　　1、 設計工作部分零件，如凸模、凹模的結(jié)構(gòu)型式，或者根據(jù)國家標準選擇其結(jié)構(gòu)型式及固定型式。</p><p>　　2、 根據(jù)具體情況確定定位形式，如可調(diào)定位板，固定擋位板，后動擋料銷，定距側(cè)刃等，并且選擇或者是設計定位零件的結(jié)構(gòu)。</p><p>　

29、　3、 決定卸料或者是推件的型式，如采用剛性或者是彈性的卸料方式，則應該對彈簧或者是橡膠塊進行選擇與計算。</p><p>　　4、 根據(jù)國家標準選擇導向和安裝緊固零件，如導柱、導套、模柄、上、下模座等的結(jié)構(gòu)型式。</p><p><b>　　八、 選定沖壓設備</b></p><p>　　對于曲柄壓力機必須滿足以下的要求：</p>

30、<p>　　1、 壓力機的公稱壓力必須大于沖壓的工藝力。</p><p>　　2、 壓力機閉合高度必須滿足模具的閉合高度要求。</p><p>　　3、 對于拉深工序所選用的壓力機，其工作行程必須大于工序中工件高度的2～2.5倍，以便于放入毛坯和取出工件。</p><p>　　4、 壓力機的工作臺面尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸，并且要留有固定模具的

31、位置。</p><p><b>　　九、 繪制模具總圖</b></p><p><b>　　模具總圖包括：</b></p><p>　　1、 主視圖： 繪制模具工件位置的剖面圖。</p><p>　　2、 俯視圖： 一般情況下繪制下模部分的全俯視圖，也可以一半繪制下模部分的俯視圖，另一半繪制上模部分

32、的俯視圖。</p><p>　　3、 側(cè)視圖、仰視圖及局部剖視圖等。</p><p>　　4、 工件圖： 一般將工件圖繪在右上角。</p><p><b>　　5、 排樣圖</b></p><p>　　6、 列出零件明細表，注明材質(zhì)和數(shù)量，凡是國家標準件必須注明其規(guī)格。</p><p>　　7、

33、技術(shù)要求及說明，技術(shù)要求包括沖壓力，所選設備的型號，模具的閉合高度，模具的沖裁間隙及其其它要求。</p><p>　　十、 繪制各非標準零件圖</p><p>　　零件圖上應該注明其全部尺寸、公差與配合、形位公差、表面粗糙度、</p><p>　　所用材料、熱處理方法及其它要求。</p><p>　　十一、 根據(jù)上述設計步驟，整理設計數(shù)據(jù)，編

34、寫設計說明書。</p><p>　　湖南工學院機械工程系模具教研室</p><p>　　指導教師：曾立平 郭雪娥</p><p>　　2005年12月9日</p><p><b>　　設計說明書</b></p><p>　　一、設計課題: 湖南Y12 型拖拉機輪圈的落料與首次拉深模設計</

35、p><p>　　零件名稱： 湖南Y12 型拖拉機輪圈</p><p><b>　　生產(chǎn)批量： 大批量</b></p><p>　　材 料： Q235鋼板</p><p>　　板料厚度： t = 3 mm</p><p>　　零件簡圖： 如下圖所示</p><p><

36、b>　　二、 設計過程</b></p><p>　　(一) 零件的工藝性分析</p><p>　　這是一個有底的且?guī)уF形階梯的階梯型殼形零件,大端跟小端的直徑相差較大，在其底部有兩條對稱的加強筋和均布的18個直徑為 Φ13mm的孔，結(jié)構(gòu)比較復雜，但其高度不大，零件的尺寸精度也不高，零件壁厚為3mm、沒有壁厚均勻的要求，材料為Q235 鋼板，各處的圓角半徑見上圖，經(jīng)

37、分析，該零件各處的圓角半徑，材料性能及尺寸精度符合拉深工藝的各項要求，可以用拉深的方法來完成零件殼形部分的成型，再利用沖孔，切邊來完成零件的加工。</p><p>　　根據(jù)工件的加工工藝分析，初步擬定零件按如下的步驟來完成加工：</p><p>　　落料——拉深——沖孔——切邊</p><p>　　根據(jù)帶錐形階梯的階梯形零件的工藝性要求，零件的階梯形部分不能一次拉深

38、成形，應該先拉深其大端直徑的階梯部分，接著拉深其錐形階梯部分，最后拉深其小端直徑的階梯部分。</p><p>　　因為零件的加工工序比較多，如果利用單工序模，則所需的模具比較多，模具的設計、生產(chǎn)成本比較高，再者該零件為大批量生產(chǎn)，如果用單工序模則零件的生產(chǎn)成本會比較高，零件的生產(chǎn)效率也比較底，但是如果采用復合?；蛘呒夁M模，則模具的設計和加工難度大，模具的維修也會比較麻煩，但是零件的生產(chǎn)效率會較單工序模成倍的提高，

39、零件的生產(chǎn)成本也會在此因素下大副的降低。</p><p>　　綜合考慮到模具的生產(chǎn)成本和加工難易，零件的生產(chǎn)批量及生產(chǎn)效率，為了使產(chǎn)品所獲得的經(jīng)濟效率最高，決定將落料和大端直徑階梯拉深成形這兩道工序復合，利用一副模具完成（落料、拉深復合模）；小端直徑階梯和其底部的加強筋這兩道工序復合，利用一副模具完成（拉深、成形復合模）；零件的錐形階梯部分利用一副模具完成（拉深模）；零件底部中心的Φ100的孔及均布的18個Φ13

40、的小孔部分利用一副模具來完成（沖孔模）還可順便完成零件的整形；零件的修邊工作（即13+1.0尺寸的保證）則利用后續(xù)機械加工來保證。</p><p>　　綜上所敘，決定用三副模具來完成此零件的落料、拉深工序和一副模具來完成零件的沖孔工序，加上修邊工序，總共需5道工序來完成該零件的加工。</p><p>　　第一副模具為落料，拉深復合模，用于工件大端直徑階梯部分成型，加工后工件的尺寸和形狀如下

41、圖1所示：</p><p>　　圖 1 第一步工序件</p><p>　　第二副模具為拉深模，用于工件錐形階梯部分成型，加工后工件的尺寸和形狀如下圖2所示： </p><p>　　圖 2 第二步工序件</p><p>　　第三副模具為拉深成形模，用來完成工件底部階梯和加強筋部分成型，加工后工件的尺寸和形狀如下圖3所示：</p>

42、<p>　　圖 3 第三步工序件 </p><p>　　第四副模具為沖孔模，用來完成工件底面18×Φ13小孔和Φ100孔的加工。</p><p>　?。ǘ?計算工件的毛坯面積</p><p>　　該零件不屬于基本的旋轉(zhuǎn)體，其旋轉(zhuǎn)母線比較復雜，故采用復雜旋轉(zhuǎn)體零件表面積計</p><p>　　算的方法，將其分解為幾個簡

43、單的基本旋轉(zhuǎn)體分別計算其面積，再累加為該工件的毛坯面積，根據(jù)該工件的結(jié)構(gòu)分析可以得出，其底部加強筋的表面積不需要算入整個工件的毛坯面積之中。</p><p>　　先作出計算毛坯的分析圖：</p><p>　　以工件壁厚的中性層畫出工件圖，其各類尺寸如圖4所示：</p><p>　　圖 4 毛坯計算分析圖</p><p>　　如圖所示將母線分解

44、成圓弧ab、bc、de、fg、gh和直線Lcd、Lef、Lhj ， 設各段圓弧所對應的圓心角分別為：α1、α2、α3、α4、α5</p><p>　?、?： 計算各段圓弧所對應的圓心角</p><p>　　α1＝arccos[12.52+12.52 —（11.52+11.52）1/2 ] / 2×12.5×12.5</p><p><b&g

45、t;　　α2＝ 90°</b></p><p><b>　　α3＝ 90°</b></p><p><b>　　α4＝ 70° </b></p><p><b>　　α5＝ 90°</b></p><p>　　② ：　求各段圓

46、弧的長度lab、lbc、lde、lfg、lgh和各段直線段的長度lcd、lef、lhj　</p><p>　　因為圓弧ab不是基本的圓弧段，其圓弧的一個端點與其圓心的連線既不平行也不垂直于旋轉(zhuǎn)軸，將圓弧ab延長為圓弧bk，使得k點與圓弧ab圓心Ｏ的連線垂直于旋轉(zhuǎn)軸ＯＯ１，則圓弧bk為基本圓弧段，圓弧bk對應的圓心角為α６，則根據(jù)幾何關(guān)系可得：</p><p>　　α６＝arccos (1/

47、12.5)=85.4</p><p>　　lak = (α６／１８０）π×Ｒ＝（８５.４／１８０）×３.１４×１２.５</p><p><b>　　= ８.６mm</b></p><p>　　取圓弧bk等于圓弧ab，則圓弧ab的弧長lab =18.6 mm</p><p>　　lbc =α2

48、/180πRbc =90/180×3.14×5.5=8.653 mm</p><p>　　lde =α3 /180πRde =90/180×3.14×8.5=13.345 mm</p><p>　　lfg =α4/180πRfg =70/180×3.14×6.5 = 7.94 mm</p><p>　　lg

49、h =α5 /180πRgh =90/180×3.14×7.5 = 11.775 mm</p><p>　　lcd =15.05 mm</p><p>　　lef = 4.1 mm</p><p>　　lhj = 343/2=171.5 mm</p><p>　?、?： 求各段圓弧和直線段的旋轉(zhuǎn)半徑rab、rbc、rcd、

50、rde、ref、rfg、rgh、rhj</p><p>　　如圖 4 可知：圓弧bc、de、fg、gh、ak都是基本圓弧段，其圓弧的一個端點與其圓心的連線都垂直與旋轉(zhuǎn)軸OO1 ，其中圓弧bc、fg、的圓心在其重心和OO1軸的一側(cè)；圓弧de、gh、ak的圓心在其重心和OO1軸的中間，取圓弧ab的旋轉(zhuǎn)半徑等于圓弧ak的旋轉(zhuǎn)半徑，則：</p><p>　　rab= rak = C + ar =

51、208.8+180/(π*α６ )Sinα６ ×12.5 = 217.2 mm</p><p>　　rbc = C — ar = 209.8 —180/（π*α2 ）Sinα2 ×5.5 = 206.3 mm</p><p>　　rde = C + ar = 194.5 + 180/（π*α3 ）Sinα3 × 8.5 = 199.9 mm</p>

52、;<p>　　rfg = C— ar = 185.5—180/（π*α4 ）Sinα4 × 6.5 = 180.5 mm</p><p>　　rgh = C + ar = 171.5 + 180/（π*α5 ）Sinα5 × 7.5 = 176.3 mm</p><p>　　rcd = 204 mm</p><p>　　ref =

53、 185 mm</p><p>　　rhj = 85.75 mm</p><p>　　表 1 毛坯計算附表（mm）</p><p>　　根據(jù)復雜旋轉(zhuǎn)體拉深件的表面積計算原理，毛坯表面積與拉深件表面積相等原則，則有：</p><p>　　π/4×D*D = A1 + A2 + A3 +… …+ An-1 + An</p>

54、<p>　　= 2π（l1r1+l2r2+l3r3+… … +ln-1rn-1+lnrn）</p><p>　　則毛坯的直徑 D 為：</p><p>　　D = 8（l1r1+l2r2+l3r3+… … +ln-1rn-1+lnrn ） </p><p><b>　　= 8Σlr</b></p><p>

55、<b>　　≈ 497（mm）</b></p><p>　　該零件為階梯形工件，所涉及到的工藝加工方法主要為拉深，考慮到修邊方面修邊余量的影響，決定在算得的理論直徑值的基礎(chǔ)上多給引入5% 的金屬，則實際上的毛坯尺寸為 D = 509.3 mm ，取為 D = 510 mm </p><p>　?。ㄈ?計算第一工序件的工序尺寸</p><p>

56、;　　為了計算第一次拉深工序尺寸，需要利用等面積法，即整個零件的毛坯面積與第一次拉深工序零件的毛坯面積相等，求出第一次拉深工序件的拉深高度。</p><p>　　參照常見旋轉(zhuǎn)體拉深件毛坯直徑計算公式中的無凸緣圓筒形件的毛坯計算公式：</p><p>　　D = （d2+4dH-1.72rd-0.56r2）1/2</p><p>　　可以得出第一次拉深工序的拉深高度H

57、 </p><p>　　H = （D2-d2+1.72rd+0.56r2）/4d</p><p><b>　　公式中：</b></p><p>　　H ——拉深工序件的拉深高度</p><p>　　D ——拉深工序件毛坯的直徑，D = 510 mm</p><p>　　d ——拉深工序件的拉深直徑

58、，以中性層計算d = 442.6 mm</p><p>　　r ——拉深工序件的圓角半徑，以中性層計算 r = 12.5 mm</p><p>　　將以上的各個數(shù)值代入以上公式中，得出：</p><p>　　H = 41.7 mm</p><p>　　具體計算的時候取為：</p><p><b>　　H =

59、42 mm</b></p><p>　　以上公式和計算依據(jù)來自于 華北航天工業(yè)學院 《沖壓工藝與模具設計》 2005年2月第1版 —— 機械工業(yè)出版社。</p><p>　?。ㄋ模?落料與首次拉深模設計程序</p><p>　　1、 工序件的工藝分析</p><p>　　第一步所要求成形的工序件為無凸緣圓筒形工件，要求其外形尺

60、寸為φ445.6mm，工序件的形狀滿足拉深的工藝要求，可以運用拉深工序進行加工。</p><p>　　工序件底部的圓角半徑 r = 11 mm ，大于拉深凸模圓角半徑 r凸 = 10.8～18 mm < 見表 2 ，拉深凹模的圓角半徑 > 首次拉深凹模的圓角半徑r凹 = 6t = 6×3 = 18 mm , 而r凸 = （0.6～1）r凹 = 10.8～18 mm，滿足首次拉深對圓角半徑的

61、要求。而尺寸φ445.6 mm為未注公差尺寸，按相關(guān)規(guī)定，對于未注公差，軍用品按IT13、民用品按IT14級進行換算。滿足拉深工序?qū)ば蚣畹燃壍囊?。Q235 的拉深性能一般。</p><p>　　表 2 拉深凹模的圓角半徑（mm）</p><p>　　注： ⒈ 當毛坯較薄時，取較大值，當毛坯較厚時，取較小值。</p><p>　?、?鋼料取較大值，有色金屬取

62、較小值。</p><p>　　以上計算依據(jù)和表格來自于 模具實用技術(shù)叢書編委會 《沖模設計應用實例》</p><p>　　1999年5月第1版——機械工業(yè)出版社。</p><p>　　此工序件毛坯的直徑為以上算出的毛坯直徑，為 D = 510 mm</p><p>　　毛坯的相對厚度：t/D × 100% = 3/510 &#

63、215; 100= 0.58</p><p>　　判斷工序件的拉深次數(shù)</p><p>　　工序件總的拉深因數(shù)為：</p><p>　　m總 = d/D = 442.6/510 = 0.86</p><p>　　由相對厚度可以從表3中查得首次拉深的極限拉深因數(shù)為 m1 = 0.54 ， 因為m總＞m1 ，所以此工序件只需一次拉深便可成形。&l

64、t;/p><p>　?、?判斷是否需要壓邊。</p><p>　　因為 0.045（1-m）= 0.045×（1-0.86）= 0.0063， 而 t/D = 0.0058 ＜ 0.045（1-m）= 0.0063 ，故需要加壓邊圈。</p><p>　　注： 用普通平端面凹模拉深時，不加壓邊圈的條件</p><p>　　首次拉深：

65、 t/D ≥0.045（1-m）</p><p>　　以后各次拉深： t/d ≥0.045（1/m - 1）</p><p>　　表 3 無凸緣圓筒件用壓邊圈拉深時的拉深因數(shù)</p><p>　　注： ⒈ 表中數(shù)值適用于深拉深鋼（08、10、15F）及軟黃銅（H62、H68）。當拉深塑性差的材料時（Q235、Q215、20、25、酸洗鋼、硬鋁、硬黃銅

66、等），應取比表中數(shù)值大（1.5～2）%。</p><p>　?、?在第一次拉深時， 凹模圓角半徑大時（r凹 = 8t～15t）取小值， 凹模圓角半徑小時（r凹 = 4t～8t）取大值。</p><p>　?、?工序間進行中間退火時取小值。</p><p>　　2、 工序件工藝的確定</p><p>　　本工序件采用落料-拉深復合模進行加

67、工，所以本工序件首先需要落料，制成直</p><p>　　徑D = 510 mm的圓片，緊接著以D = 510 mm 的圓板料為毛坯進行拉深，拉深成外徑為445.6IT14、底部內(nèi)圓角為r = 11 mm的無凸緣圓筒形件。</p><p><b>　　3、 排樣</b></p><p>　　該工件排樣根據(jù)落料工序設計，考慮到工序件的尺寸較大以

68、及模具結(jié)構(gòu)簡單和操作方便，故采用單排排樣設計，由表4查得搭邊值a = 2.5 mm、a1 = 2 mm，采用雙排擋料銷擋料。</p><p>　　則條料寬： b = 510 mm + 2a = 515 mm</p><p>　　條料的進距為： h = 510 mm + a1 = 512 mm</p><p>　　沖裁單件材料的利用率為：</p>&

69、lt;p>　　η = nA/bh ×100% = πD*D/4bh×100%</p><p><b>　　= 77.4%</b></p><p>　　表4 沖裁金屬材料的搭邊值（mm）</p><p>　　注：沖非金屬材料（皮革、紙板、石棉等）時，搭邊值應取1.5～2</p><p>　　4、

70、 確定模具的壓力中心</p><p>　　因為此工序件為規(guī)則形狀（圓形）故其壓力中心為其圓心</p><p>　　5、 沖壓設備的選擇</p><p>　　因為此工序件為大批量生產(chǎn)的大型拉深件，考慮到模具的結(jié)構(gòu)要求簡單，調(diào)整、操作及維修方便，工藝穩(wěn)定性等各方面的因素，決定選用雙動拉深壓力機，但是具體到到底需要哪種型號的雙動拉深壓力機，還需要進行進一步的計算。&l

71、t;/p><p><b>　　計算工序壓力</b></p><p>　　5.1 落料力的計算 </p><p><b>　　按式：</b></p><p>　　F落 = 1.3Ltτ</p><p>　　式中 F落——落料力</p><p>　

72、　L——工件的外輪廓周長，L = πD = 3.14×509 = 1598.26 mm</p><p>　　t——材料厚度，t = 3 mm</p><p>　　τ——材料的抗剪切強度（MPa）。根據(jù)有關(guān)工具書附錄可查得</p><p><b>　　τ=310MPa</b></p><p><b>　

73、　落料力則為：</b></p><p>　　F落 = 1.3Ltτ=1.3×1598.26×3×310 = 1932296（N）</p><p>　　5.2 拉深力的計算 </p><p><b>　　按式：</b></p><p>　　F拉 = kπdtσb</p

74、><p>　　式中 F拉——拉深力（N）</p><p>　　d——拉深件的直徑，d=443.375 mm</p><p>　　t—— 材料厚度（mm）</p><p>　　σb——材料的強度極限（MPa），根據(jù)有關(guān)工具書附錄可查</p><p>　　得σb=380MPa</p><p>

75、　　k——修正系數(shù)，由表5 查得k=0.35</p><p><b>　　拉深力則為：</b></p><p>　　F拉 = kπdtσb = 0.35×3.14×443.375×3×380</p><p>　　= 555487（N）</p><p>　　表 5 修正因數(shù) K 的數(shù)

76、值</p><p>　　注：表中k1為首次拉深的修正因數(shù)k，k2為再次拉深的修正因數(shù)k。</p><p>　　5.3 壓邊力的計算 </p><p><b>　　按式：</b></p><p>　　F壓 ＝ π/4[D*D - （d1+2r凹）*（d1+2r凹）]P</p><p>　　

77、式中 F壓——壓邊力（N）</p><p>　　P——單位壓邊力，由表 6 查得 P ＝ 3.0MPa</p><p>　　r凹——凹模圓角 ，r凹 ＝ 6t ＝18 mm</p><p><b>　　則壓邊力為：</b></p><p>　　F壓 ＝π/4[ D*D - （d1+2r凹）*（d1+2r凹）]P&

78、lt;/p><p><b>　?。?9403（N）</b></p><p>　　表 6 在雙動壓力機上拉深時單位壓邊力的數(shù)值</p><p>　　注：在實際加工過程中，應根據(jù)計算的壓邊力，在試模中加以調(diào)整，使工件既不起皺也不被拉裂</p><p><b>　　則總的沖壓力為：</b></p>

79、<p>　　Ｆ總＝F落＋F拉＋F壓＝1932296＋555487＋59403</p><p>　?。?547186（Ｎ）</p><p><b>　?。?547（kＮ）</b></p><p>　　對于淺拉深可按?。茐骸荩?.6～1.8）Ｆ總　估算壓力機的公稱壓力來選擇壓力機，則壓力機的公稱壓力　Ｆ壓≥（4075～4584.6）k

80、N，參照有關(guān)壓力機的技術(shù)參數(shù)，選用公稱壓力為6300ＫＮ的J45-315型閉式單點雙動機械壓力機。其主要的技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　　總公稱壓力/kN 6300</p><p>　　內(nèi)滑塊公稱壓力/kN 3150</p><p>　　內(nèi)滑塊公稱壓力行程/mm 30&

81、lt;/p><p>　　外滑塊公稱壓力/kN 3150</p><p>　　內(nèi)滑塊行程/mm 850</p><p>　　外滑塊行程（或工作臺行程）/mm 425</p><p>　　行程次數(shù)/次/min 5.5～9</p><

82、p>　　低速行程次數(shù)/次/min </p><p>　　內(nèi)滑塊最大裝模高度/mm 1120</p><p>　　外滑塊最大裝模高度/mm 1070</p><p>　　內(nèi)滑塊裝模高度調(diào)節(jié)量/mm 300</p><p>　　外滑塊裝模高度調(diào)節(jié)量/mm

83、 300</p><p>　　最大拉深高度/mm 400</p><p>　　立柱間距/mm 1930</p><p>　　內(nèi)滑塊尺寸/mm 左右 1000 前后 1000</p><p>　　外滑塊尺寸/mm

84、 左右 1550 前后1600</p><p>　　墊板尺寸/mm 左右 1800 前后 1600 厚度 220</p><p>　　氣墊壓力（壓緊力/頂出力）/kN 1000/120</p><p>　　氣墊行程/mm 4

85、00</p><p>　　主電動機功率/kW 75</p><p>　　6、 主要工作部分尺寸計算</p><p>　　模具的主要工作部分為落料凹模、落料凸模、拉深凹模、拉深凸模，它們的工作關(guān)系如圖7 所示：</p><p>　　對于工序件的未注公差，按有關(guān)規(guī)定，軍用品為IT13，民用品為IT14，此處用IT

86、14級計算，相關(guān)數(shù)值可以在相關(guān)的公差表格中查知。</p><p>　　根據(jù)表 7 查得，沖裁模</p><p><b>　　刃口雙面間隙為：</b></p><p>　　Zmin = 0.36 mm</p><p>　　Zmax = 0.42 mm</p><p>　　表 7 落料、沖孔模刃

87、口始用間隙</p><p>　　注：此表引用于模具實用技術(shù)叢書編委會 《沖模設計應用實例》1999年5月第1版——機械工業(yè)出版社P34 表2-10 </p><p>　　6.1 落料刃口尺寸計算</p><p>　　Φ510按IT14級公差計算標注為Φ510-1.75 根據(jù)規(guī)則形狀（圓形、方形件）</p><p>　　沖裁時凹模、凸模的制

88、造公差表格8可查知：</p><p>　　沖裁Φ505-1.75圓片的凹、凸模的制造公差為 δ凹=0.070mm、δ凸=0.050mm，由于δ凹+δ凸＞Zmax – Zmin ，故采用凸模與凹模配合的方法加工。補償刃口磨損量系數(shù)x由表9可以查知 x=0.5</p><p>　　則： D凹 = （Dmax – XΔ）+δd</p><p>　　=（510 – 0.5&

89、#215;1.75）+0.07</p><p>　　= 509.125+0.07</p><p>　　D凸 按凹模尺寸配制 ，其 </p><p>　　雙面間隙為0.3～0.42 mm</p><p>　　其工作部分結(jié)構(gòu)尺寸如圖</p>

90、;<p>　　6所示 圖6凹，凸模工作部分結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　表 8 規(guī)則形狀（圓形、方形件）沖裁時的凸模、凹模的制造公差 （mm）</p><p><b>　　表 9 因數(shù)x</b></p><p>　　6.2 拉深工作部分尺寸計算 &

91、lt;/p><p>　　拉深凸模和凹模的單邊間隙可以按照有壓邊圈拉深時的單邊間隙值Z/2 = 1.1 t 計算Z/2 = 3.3 mm。其取值關(guān)系見表 10 </p><p>　　由于拉深工序件的公差為IT14級，故凹、凸模的制造公差可以按照IT10級精度，查相關(guān)公差表格可以得知：</p><p>　　δp = 0.25 mm </p><p>

92、　　δd = 0.25 mm</p><p>　　由于工序件要求的是其外形尺寸，故以拉深凹模為基準計算，凹模尺寸的計算見式：</p><p>　　Dd = （Dmax – 0.75Δ）+δp </p><p>　　= （445.6 – 0.75×1.55）+0.25</p><p>　　= 444.44+0.25 mm</

93、p><p><b>　　凸模的尺寸：</b></p><p>　　Dp = （Dmax –0.75Δ–Z）-δd</p><p>　　= （445.6-0.75×1.55-6.6）-0.25</p><p>　　= 437.84-0.25 mm</p><p>　　6.3 拉深凹模的圓

94、角半徑：</p><p>　　因為拉深凹模洞口圓角半徑對拉深工序件的影響很大，圓角半徑過小時，毛坯拉入凹模的阻力就大，拉深力也就將要相應的增大，容易使工序件產(chǎn)生劃痕、變薄、甚至拉裂；還能使模具的使用壽命因為磨損而降低。而圓角半徑過大時，會使壓邊圈下的毛坯懸空，使有效壓邊面積減小。工序件容易起皺。</p><p>　　經(jīng)過綜合考慮、權(quán)衡，取r凹 = 6t = 18 mm</p>

95、<p>　　凸模的圓角半徑r凸等于工序件的內(nèi)圓角半徑，即r凸 = 11 mm</p><p>　　表 10 有壓邊圈拉深時的單邊間隙值</p><p>　　注：t為材料厚度，取材料允許偏差的中間值。</p><p>　　7、 模具的主要零件及結(jié)構(gòu)設計</p><p>　　模具的結(jié)構(gòu)簡圖如圖 7 所示，主要由上模板、下模座、落

96、料凹模、落料凸模、拉深凹模、拉深凸模、</p><p><b>　　拉深凸模桿、壓邊圈</b></p><p><b>　　座、固定卸料板、頂</b></p><p><b>　　板等零件組成。</b></p><p><b>　　圖 7 模具結(jié)構(gòu)圖</b>

97、;</p><p>　　⒈ 下模座 2、6、12 緊固螺釘 ⒊ 拉深凹模 ⒋ 落料凹模</p><p>　　⒌ 擋料銷釘 ⒎ 固定卸料板 ⒏ 落料凸模 ⒐ 壓邊圈座</p><p>　?、?拉深凸模桿 ⒒ 拉深凸模 ⒔ 頂板 ⒕ 頂桿</p><p>　　7.1 落料凹模的結(jié)構(gòu)設計</p><p>　　凹模的外形

98、一般有矩形與圓形兩種，圓形凹?？梢允拐蹦＞叩捏w積減小，但是在模具材料組織方面存在比較嚴重的缺陷，進而嚴重影響模具的使用壽命，只有在所加工的零件的生產(chǎn)批量及各項要求都比較底的時候才考慮使用；但是考慮到該模具的結(jié)構(gòu)類型和性能的要求，采用矩形比較合理。</p><p>　　因為零件的生產(chǎn)批量大，板料較厚，且Q235的力學性能一般，故對模具鋼的性能要求比較高；故采用高耐磨微變形冷模具鋼 Cr12MoV作為凹模的制造材料

99、，其熱處理硬度為 60～62 HRC 。</p><p>　　凹模的結(jié)構(gòu)尺寸包括凹模的壁厚、高度等。但考慮到現(xiàn)階段還沒有較為準確的計算依據(jù)，故采用經(jīng)驗公式法確定。</p><p>　　凹模最小厚度H 的確定：</p><p>　　根據(jù)經(jīng)驗公式： H = Kb（≥15mm）</p><p>　　式中： b——沖裁件的最大外形尺寸</p&g

100、t;<p>　　K——系數(shù)，考慮板料厚度的影響</p><p><b>　　其值可查表 11</b></p><p>　　b 取為510 mm ；K 取為0.18</p><p>　　則： H = 0.18×510 = 91.8 mm</p><p>　　為了加工測量的方便，實際采用 H = 1

101、50 mm</p><p>　　凹模的最小壁厚 C 的確定：</p><p>　　根據(jù)經(jīng)驗公式： C = （1.5～2）H （≥30 mm）</p><p>　　式中： H 等于 100 mm</p><p>　　則： C = 150～200 mm</p><p>　　實際采用 C =150 mm</p>

102、<p><b>　　表 11 系數(shù)K值</b></p><p>　　經(jīng)過以上分析和計算，決定落料凹模的外形尺寸為 810mm×810mm，用6個Φ30的內(nèi)六角螺釘和兩個Φ20的定位銷釘固定。其零件圖見下圖8 。</p><p>　　7.2 固定卸料板的結(jié)構(gòu)設計</p><p>　　固定卸料板的外形尺寸取為與落料凹模相同

103、，為了使其結(jié)構(gòu)簡單，采用卸料板與擋料板為一體的整體式結(jié)構(gòu)，厚度取為100 mm，采用3個Φ30的內(nèi)六角螺釘和2個Φ20的定位銷釘固定在落料凹模上。固定卸料板型孔與落料凸模的單面間隙取為0.5 mm，其零件圖如下圖9所示：</p><p>　　7.3 其它非標準零件的結(jié)構(gòu)設計</p><p>　　其它非標準零件的結(jié)構(gòu)設計過程叢簡，其零件簡圖如下圖10、圖11、圖12、圖13、圖14所示，其詳

104、細的零件圖見附帶繁榮零件圖紙。</p><p>　　圖8 落料凹模 圖9 固定卸料板</p><p><b>　　圖10 拉深凹模</b></p><p>　　圖 11 落料凸模（壓邊圈）</p><p>　　圖

105、 </p><p><b>　　圖12 下模座</b></p><p><b>　　圖13 壓邊圈座</b></p><p><b>　　圖 14 拉深凸模</b></p><p><b>　　8、 壓力機的校核</b></p>

106、<p>　　因為該壓力機為雙動型拉深壓力機，固壓力機的行程及裝模高度的校核應包括兩個方面的校核：外滑塊行程及裝模高度的校核和內(nèi)滑塊行程及裝模高度的校核；以及壓力機氣墊行程的校核。</p><p>　?、?外滑塊行程及裝模高度的校核</p><p>　　外滑塊在其行程上應該保證在外滑塊到達下止點時完成對板料的落料分離，到達上止點時應該保證留有足夠的空間拿出加工完成的工序件。<

107、/p><p>　　固外滑塊的行程應≥100+5+42=147 mm</p><p>　　其中： 100為固定卸料板的厚度</p><p>　　5 為落料凹模跟拉深凹模的高度差</p><p>　　42 為工序件的高度</p><p>　　而該壓力機的外滑塊行程為425 mm ＞ 147 mm ，即合格。</p>

108、;<p>　　外滑塊的最大裝模高度Hmax為：1070 mm ；調(diào)節(jié)量為300 mm。</p><p>　　即模具的最小閉合高度應該 Hmax – 5 mm ≥ H ≥ Hmin + 10 mm</p><p>　　而模具的外滑塊閉合高度H為：</p><p>　　H = h1+h2+h3+h4</p><p>　　= 350+

109、150+145+120</p><p><b>　　= 765 mm</b></p><p>　　其中： Hmax——為最大裝模高度 Hmin——為最小裝模高度</p><p>　　H ——為模具閉合高度</p><p>　　h1—— 為壓邊圈座高度</p

110、><p>　　h2 ——為落料凸模高度</p><p>　　h3 ——為拉深凹模高度</p><p>　　h4 ——為下模座底面到拉深凹模底面的距離</p><p>　　即壓力機外滑塊裝模高度也符合要求</p><p>　?、?內(nèi)滑塊行程及裝模高度的校核</p><p>　　內(nèi)滑塊在其行程上

111、應該保證在內(nèi)滑塊到達下止點時完成對板料的拉深成型及</p><p>　　工序件的底部成型，到達上止點時應該保證留有足夠的空間拿出加工完成的工序</p><p><b>　　件。</b></p><p>　　固內(nèi)滑塊的行程應 ≥ 100+60+42 = 202 mm</p><p>　　其中： 100為固定卸料板的厚度&l

112、t;/p><p>　　60 為拉深凸模進入拉深凹模的深度</p><p>　　42 為工序件的高度</p><p>　　而該壓力機的內(nèi)滑塊行程為850 mm ＞ 202 mm ，即合格。</p><p>　　內(nèi)滑塊的最大裝模高度Hmax為：1120 mm ；調(diào)節(jié)量為300 mm。</p><p>　　即模具的最小閉合高度應

113、該 Hmax – 5 mm ≥ H ≥ Hmin + 10 mm</p><p>　　而模具的內(nèi)滑塊閉合高度H為：</p><p>　　H = h1+h2+h3+h4</p><p>　　= 400+150+30+120</p><p><b>　　= 700 mm</b></p><p>　　其

114、中： Hmax——為最大裝模高度 Hmin——為最小裝模高度</p><p>　　H ——為模具閉合高度</p><p>　　h1—— 為拉深凸模體的高度</p><p>　　h2 ——為拉深凸模的高度</p><p>　　h3 ——為墊板的高度</p><p

115、>　　h4 ——為下模座底面到拉深凹模底面的距離</p><p>　　由此可知：模具的閉合高度不滿足壓力機內(nèi)滑塊裝模高度的要求，解決的辦法</p><p>　　為在下模座底面和壓力機的下工作臺之間加墊墊板來調(diào)節(jié)模具的閉合高度。</p><p>　?、?氣墊行程的校核</p><p>　　壓力機的氣墊行程為400 mm ；滿足頂出距離

116、對壓力機氣墊行程的要求。</p><p>　　9、 模具的動作分析</p><p>　　如圖7所示的模具安裝在雙動壓力機上，可以同時完成落料、拉深及工序件底部的淺成型。</p><p>　　該模具在結(jié)構(gòu)上采用的是分體結(jié)構(gòu)，壓邊圈8裝在壓邊圈座9上，并兼作落料凸模用，拉深凸模11裝在拉深凸模體10上。這種分體結(jié)構(gòu)對大型模具尤為必要，不僅可以節(jié)省模具鋼，也便于毛坯的制備

117、與熱處理。</p><p>　　板料沿著導料銷釘5送進，利用固定卸料板7的臺階完成對板料的定位，該模具工作時，首先外滑塊帶動壓邊圈座下行，在壓邊圈（落料凸模）到達下止點前與落料凹模4共同完成落料，接著進行壓邊（如左半視圖所示）。然后內(nèi)滑塊帶動拉深凸模下行，與拉深凹模3一起完成工序件主要的拉深成型。頂板13兼作拉深凹模的底，在內(nèi)滑塊到達下止點時，可完成對工序件底部的淺成型（如右半視圖所示）?；爻虝r，內(nèi)滑塊先上升，然

118、后外滑塊才上升，可以保證工序件留在下模。最后在汽缸頂件力的作用下帶動頂桿14由頂板13將工序件頂出。在外滑塊上升的過程中，由固定卸料板完成對廢料的卸除工作。</p><p><b>　　10、 模具的安裝</b></p><p>　　沖模的使用壽命、工作安全和沖件質(zhì)量等與沖模的正確安裝有著極其密切的關(guān)系。</p><p>　　在模具著手安裝前，

119、必須對壓力機和沖模相接觸的面擦拭干凈，并且認真檢查壓力機工作部分的運轉(zhuǎn)是否正常。</p><p>　　該模具用壓板固定在壓力機上，安裝時先安裝上模，先將模具的拉深凸模體通過其上的螺孔安裝在壓力機的內(nèi)滑塊上，再將模具的壓邊圈座用壓塊固定在壓力機的外滑塊上，安裝完成后應檢查拉深凸模體相對壓邊圈座的運動是否平穩(wěn)、靈活。并且調(diào)節(jié)壓力機內(nèi)滑塊使得拉深凸?？s進落料凸模內(nèi)適當?shù)木嚯x。</p><p>　

120、　緊接著根據(jù)上模的位置安裝固定下模，下模采用壓板固定，在其安裝固定過程中調(diào)節(jié)凹、凸模的間隙，保證模具的沖裁及拉深間隙均勻。</p><p>　　模具在用壓板固定的時候應該注意以下方面的問題：</p><p>　?、?壓板要有足夠的剛度。</p><p>　?、?支承、墊鐵的高度要等于下模座被壓處的高度。</p><p>　?、?不允許隨便采用

121、其它鐵塊、鐵板等雜物代替墊鐵。</p><p>　　⒋ 要注意壓板、螺桿和模具的相對位置。壓板和沖模的接觸點，應該比壓板和壓力</p><p>　　機臺面的接觸點更接近于螺桿。</p><p><b>　?。ㄈ?參考文獻</b></p><p>　　《沖模設計手冊》 《沖模設

122、計手冊》編寫組 編著</p><p><b>　　機械工業(yè)出版社</b></p><p>　　《幾何量公差與檢測》第六版 甘永立 主編</p><p><b>　　上海科學技術(shù)出版社</b></p><p>　　《沖模設計應用實例》

123、 模具實用技術(shù)叢書編委會 編</p><p><b>　　機械工業(yè)出版社</b></p><p>　　《實用沖壓技術(shù)手冊》 王孝培 主編</p><p><b>　　機械工業(yè)出版社</b></p><p>　　《沖模結(jié)構(gòu)圖冊》