φ15孔翻邊筒形件風罩的拉伸模具設計及沖壓成形工藝-落料拉深復合模含12張CAD圖
φ15孔翻邊筒形件風罩的拉伸模具設計及沖壓成形工藝-落料拉深復合模含12張CAD圖,15,孔翻邊筒形件風罩,拉伸,模具設計,沖壓,成形,工藝,落料拉深,復合,12,十二,cad
風罩拉伸成形工藝及模具設計
摘要：設計著重介紹了制件的成型工藝，及模具結構設計。通過對制件的工藝分析，確定了工藝方案。并設計了一套落料拉伸復合模具。在設計同時利用參考資料，確定了各工作零件的尺寸。并較多的考慮了模具結構的調(diào)整性、易更換性及模具成本。同時在模具設計內(nèi)容中融匯了沖壓模具的不同加工方法、加工工藝及裝配工藝，對初學沖壓模具模設計者有一定的參考價值。本設計從模具設計到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進行詳細的闡述，并應用CAD進行各重要零件的設計。
關鍵詞： 拉伸模 復合模。
Air shield forming process and die design
Abstract：Design focused on parts of the forming process and die structure design. Parts of the process through the analysis of the process program. And designed a tensile composite blanking die. At the same time, the use of reference materials in the design to determine the size of the working parts. And more to consider the restructuring of the mold, and easy to replace and the cost of mold. At the same time, the contents of the mold design stamping die in a combination of different processing methods, processing technology and assembly process, stamping die mold for novice designers have a certain reference value. The design of the parts from the mold design process and the assembly process, such as described in detail, and the application of CAD for the design of the important parts.
Keywords：Drawing Die；Compound Die
目錄
1、緒論 3
1.1 冷沖壓的概念特點及應用 3
1.1.1 冷沖壓的概念 3
1.1.2 冷沖壓的特點及應用 3
1.2 冷沖壓現(xiàn)狀與發(fā)展 4
1.2.1 冷沖壓的現(xiàn)狀 4
1.2.2 冷沖壓的發(fā)展 4
1.3冷沖壓基本工序分類 5
1.3.1分離工序 5
1.3.2成形工序 5
2、風罩的沖壓工藝性分析 6
3、工藝方案及主要工藝計算 7
3.1工藝方案的確定 7
3.2主要工藝計算 7
3.2.1計算毛坯尺寸 7
3.2.2判斷能否一次拉深成形 8
3.2.3確定是否使用壓邊圈 8
3.2.4試制定首次拉伸系數(shù) 8
3.2.5確定拉伸次數(shù) 8
3.2.6排樣設計 9
3.2.7條料寬度、導料板間距離和材料利用率的計算 10
4、模具的結構設計 13
4.1、模具工作部分的計算 13
4.1.1、拉深模的間隙 13
4.1.2、拉深模的圓角半徑 13
4.1.3、凸凹模工作部分的尺寸和公差 13
4.2、模具各部件的設計 14
4.2.1、模柄 14
4.2.4、凸凹模固定板 17
4.2.5落料凹模 18
4.2.6、拉深凸模 19
4.2.7、卸料板 19
4.2.8、壓邊圈 19
4.2.9、凸凹模 20
4.2.10、模具其它部件的選用 21
5、沖壓工藝力計算及設備選擇 23
5.1、落料力 23
5.2、卸料力 23
5.3、拉深力 23
5.4、壓邊力 24
5.5、推件力 24
5.6、頂件力 24
5.7沖壓設備的選擇 25
6、模具零件主要工作零件的設計 26
6.1、落料凸、凹模尺寸得計算 26
6.2.拉深凸、凹模尺寸的計算 27
7、選用模架、確定閉合高度及總體尺寸 29
8、模具總裝圖 31
9、結束語 33
致 謝 34
參 考 文 獻 35
1、緒論
目前，我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當?shù)穆浜?，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成形工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。
1.1 冷沖壓的概念特點及應用
1.1.1 冷沖壓的概念
冷沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機上的沖模對材料施加壓力，使材料在沖模內(nèi)產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需要零件的一種壓力加工方法。
1.1.2 冷沖壓的特點及應用
冷沖壓生產(chǎn)是利用沖模和沖壓設備完成加工的，與其他加工方法相比，它具有如下特點：
1）冷沖壓所用的原材料多是表面質(zhì)量好的板料或帶料，沖壓件的尺寸精度由沖模來保證，所以產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定，互換性好。
2）冷沖壓加工不像切削加工那樣大量切除金屬，因而節(jié)省能源，節(jié)省原材料。
3) 冷沖壓生產(chǎn)便于實現(xiàn)自動化，生產(chǎn)率高，操作簡便，對人工的技術等級要求也不高。普通壓力機每分鐘可生產(chǎn)幾件到幾十件沖壓件，而高速壓力機每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件甚至上千件的沖壓件。
4)可以獲得其他加工方法所不能或難以制造的壁薄、質(zhì)量輕、剛度好、表面質(zhì)量高、形狀復雜的零件，小到鐘表的秒針，大到汽車縱梁、覆蓋件等。
但是，冷沖壓必須具備相應的沖模，而沖模制造的主要特征是單件小批量生產(chǎn)、精度高、技術要求高，屬于技術密集型。因而，在一般情況下，只有在產(chǎn)品生產(chǎn)批量大的情況下，才能獲得較高的經(jīng)濟效益。
綜上所述，冷沖壓與其他加工方法相比，由于冷沖壓在技術上和經(jīng)濟上的特別之處，因而在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。在汽車、拖拉機、電器、電子、儀表、國防、航空航天以及日用品中隨處可見的龍沖壓產(chǎn)品，如不銹鋼飯盒、高壓鍋、汽車覆蓋件、冰箱門板等。拒不完全統(tǒng)計，沖壓件在汽車、拖拉機行業(yè)中約占60%，在電子工業(yè)約占85%，而在日用五金產(chǎn)品占到約90%.如一輛汽車投產(chǎn)所需配套2000副以上各類專用模具；一臺冰箱投產(chǎn)則需要350副以上各類專用模具。可以這么說，一個國家模具工業(yè)發(fā)展的水平能反映出這個國家的現(xiàn)代化、工業(yè)化發(fā)展的程度，對于一個地區(qū)來說也是如此。
1.2 冷沖壓現(xiàn)狀與發(fā)展
1.2.1 冷沖壓的現(xiàn)狀
冷沖壓技術從最初的作坊式生產(chǎn)到現(xiàn)在的專業(yè)化模具工業(yè)生產(chǎn)，從無到有發(fā)展迅速。而我國模具工業(yè)在近二十年來的發(fā)展更是迅速，模具及模具加工設備市場需求潛力巨大，發(fā)展前景廣闊。
隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量越來越多，對產(chǎn)品的質(zhì)量、數(shù)量越來越多，對產(chǎn)品質(zhì)量外觀的要求，更是日趨嚴格。所以改革開放以來，我國已成為使用模具的大國，其中，汽車、摩托車與家電產(chǎn)品生產(chǎn)用的各類模具的年需求量已占全故模具需求總量的60%以上。但是，我國模具生產(chǎn)能力和水平與國外相比則差距頗大，造成20世紀90年代模具進口量占全國模具銷售總額的三分之一以上，達6-10億美元。
1.2.2 冷沖壓的發(fā)展
模具技術的發(fā)展應該為適應模具生產(chǎn)“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價格低”的要求服務。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項：
(1）全面推廣CAD/CAM/CAE技術 模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著計算機軟件的發(fā)展與進步，普及CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大 CAD/CAE/CAM技術培訓和技術服務的力度。
（2）模具掃面及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了模具的研制周期。
（3）模具制造方面 國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可以獲得極低的表面粗糙值。模具自動加工系統(tǒng)應有多臺機床合理組合，配有隨行定位夾具或定位盤，有完整的機具、刀具數(shù)控庫與數(shù)控柔性同步系統(tǒng)，以及質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)。
（4）提高模具標準化程度 我國模具標準化正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右；國外發(fā)達國家一般為80%左右。
（5）優(yōu)質(zhì)材料及先進表面處理技術 選用優(yōu)質(zhì)材料和應用先進的表面處理技術提高模具壽命十分重要。
（6）開發(fā)和引進新裝備、新技術 開發(fā)和引進高速壓力機和多工位自動壓力機、數(shù)控壓力機，沖壓柔性制造系統(tǒng)及各種專用壓力機，以滿足大批量、高精度生產(chǎn)的需求。
（7）冷沖壓基本原理的研究 沖壓成形基本理論的研究是提高沖壓技術的基礎。材料成型的工藝性能，沖壓成形中應力與應變的分析和計算機模擬。金屬變形規(guī)律與模具相互關系。
1.3冷沖壓基本工序分類
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的。概括起來可以分為兩大類，即分離工序和成形工序。
1.3.1分離工序
分離工序是指板料按一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和切斷質(zhì)量的沖壓件工序。
1.3.2成形工序
成型工序是指坯料在不破裂的條件下生產(chǎn)塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。
2、風罩的沖壓工藝性分析
零件名稱：風罩
生產(chǎn)批量：大批量
材料：08F
料厚：1mm
零件簡圖：(見下圖)
此工件為有凸緣的筒形件，且底部帶有圓孔，拉深高度不高，拉深前后厚度不變，工件材料為08F，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。
工件底部上有一直徑15mm的圓孔，孔邊與筒壁之間的距離為L=7.5mm≧R+0.5t=3.5mm，滿足沖裁尺寸條件要求。
30的公差等級為IT12級，滿足拉深工序對工件公差等級的要求，15的公差等級為IT9級，精度比較高，應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、工藝方案及主要工藝計算
3.1工藝方案的確定
因為工件為帶凸緣且底部有圓孔的筒形零件，零件形狀比較對稱，零件名稱為風罩，該工件有落料、拉深、校形、沖孔、切邊五個基本工序，通過分析有2種工作方案：
方案1：落料—拉深—校形—沖孔-切邊。采用單工序模模生產(chǎn)。
方案2：先落料拉深，再校形沖孔切邊，采用一套復合模具生產(chǎn)。
方案1模具結構簡單，但需要四道工序四副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足該工件大批量生產(chǎn)的要求。方案2需要兩副模具，雖然比方案二多了一副模具，但由于每套模具只進行兩個工序，且零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造、裝配和維修并不困難，模具采用復合形式，簡化了工序，生產(chǎn)效率比方案1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2進行生產(chǎn)。我只做了一套落料拉深復合模，另一套校形沖孔切邊復合模由另一位學生做。
3.2主要工藝計算
3.2.1計算毛坯尺寸
由工件簡圖可得，d= 50 mm,d= (32 - 1)mm = 31mm,由凸緣的相對直徑d/ d = 50mm / 31mm = 1.6,查表4.2得修邊余量 = 2.0mm,因零件底部圓角半徑r與凸緣圓角半徑R相等，即r = R時，有凸緣筒形件的毛坯直徑
D =
將d = 50 + 2 = (50 + 2×2)mm = 54mm ,d = 31mm,H = (31 –1 )mm = 30mm,R = 3mm,代入上式中，得毛胚的直徑為
D = =80.25mm
3.2.2判斷能否一次拉深成形
工件總的拉深系數(shù)m= d / D = 31mm / 80.25mm = 0.39,工件總的拉深相對高度H / d = 30mm / 31mm = 0.97。
由 d/ d = 54mm / 31mm = 1.74,t /D×100 = 1mm / 80.25mm×100 = 1.25,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 = 0.46。
由表4.10查得，有凸緣筒形件首次拉深的極限相對高度h/d= 0.50,由于m = 0.39< m = 0.46, H / d = 30mm / 31mm = 0.97> h/d= 0.50,所以工件不能一次拉出。
3.2.3確定是否使用壓邊圈
因為t /D×100 = 1mm / 80.25mm×100 = 1.25< 1.5, m = 0.46 < 0.6，由表4.7查得需要采用壓邊裝置。首次拉伸一般采用平面壓邊裝置，再次拉伸采用筒形壓邊圈，所以要使用限位裝置。
3.2.4試制定首次拉伸系數(shù)
取d/ d,=1.1,查表4-9得m1=0.53，而第一次拉深系數(shù)m1=d1/D，則第一次拉深的半成品直徑為d1=m1xD=0.53x80.25=42.5mm（調(diào)整為43mm）經(jīng)計算得r=r凸1=4.5mm，
為了以后的拉深不使已拉深好的半成品工序件變形，第一次拉深要將坯料多拉入凹模所需要量的5%，則需對坯料相應的放大。經(jīng)計算得第一次相對高度（H1/d）工件= 27/43=0.63，由表4-10查得，有凸緣圓筒形件的第一次拉深的最大相對高度h/d=0.65，因為（H1/d）工件小于等于h/d，所以第一次拉深直徑43合理。
3.2.5確定拉伸次數(shù)
1)計算直徑
根據(jù)毛坯的相對高度(t /D×100)=(1mm/80.25mm)x100=1.25mm，由表4.11取值為m1=0.75，m2=0.78，m3=0.80，m4=0.82.
各次拉伸的半成品的直徑為
d2=m2xd1=0.75x43=32.25mm（調(diào)整為34mm）
d3=m3xd2=0.78x34=26.52mm<31mm
所以應該兩次拉深成型。
由于每次最好不要以極限拉深系數(shù)進行拉深，所以要調(diào)整極限拉深系數(shù)為：m1=0.55mm，m2=0.77.m3=0.80
各次半成品的直徑為
d1=m1xD=0.55x80.25=44.14mm（調(diào)整為45mm）
d2=m2xd1=0.77x45=34.65mm（調(diào)整為35mm）
d3=m3xd2=0.80x35=28mm<31mm
所以最終是3次拉深成形。選定d3為工件的直徑31mm。
2）計算圓角半徑
第二次拉深的凹模圓角半徑為3.3mm，則r凸2=r凹2=3.3mm
第二次拉深的工件r=3.3+0.5=4mm
最后一次拉深，凸凹模的圓角半徑應取工件的圓角半徑，即r凸3=r凹3=3mm。
3)計算高度
第一次拉深要將坯料多拉入凹模所需要的5%,則需要對坯料相應的放大。經(jīng)計算得第一次拉深的高度為24mm，第二次的拉深高度為27mm。最后一次的拉伸高度31mm。
各半成品的外形總高度用；Hn+1mm來計算，分別為
h1=24mm h2=28mm h3=31mm。
3.2.6排樣設計
設計模具時，條料的排樣很重要。中軸碗具有左右對稱的特點，單向排列時（如圖所示）的排樣方案可以提高材料的利用率，減少廢料。
3.2.7條料寬度、導料板間距離和材料利用率的計算
查表取得搭邊值為a = 1.8mm，a = 2.2mm。
條料寬度的計算：擬采用無側壓裝置的送料方式，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—側搭邊的最小值；
△—條料寬度的單向（負向）偏差；
C__導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。
材料利用率的計算：
由書 材料利用率通用計算公式
=×100%
式中 S—一個零件的實際面積，mm2;
n—一個步距內(nèi)實際沖裁件數(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%
導料板間距離的計算：
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—側搭邊的最小值；
C__導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。
4、模具的結構設計
4.1、模具工作部分的計算
4.1.1、拉深模的間隙
深間隙對拉深過程有較大的影響。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行。因此，應該綜合考慮各種影響因素，選取適當?shù)睦铋g隙值，既可保證工件的要求，又能使拉深順利進行。
由前面計算的：Z/2 = 2.35mm
4.1.2、拉深模的圓角半徑
凸模、凹模的選用在制件拉深過程中有著很大的作用。凸模圓角半徑的選用可以大些，這樣會減低板料繞凸模的彎曲拉應力，工件不易被拉裂，極限拉深因數(shù)會變小些；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阻力就會小些，拉深力也會減小，極限拉深因數(shù)也會相應減小。但是凸、凹模的圓角半徑也不易過大，過大的圓角半徑，就會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算得出結果：
r=3mm
4.1.3、凸凹模工作部分的尺寸和公差
拉深以凹模為基準，模具的制造公差按IT6級選取。由前面計算得
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
4.2、模具各部件的設計
4.2.1、模柄
因為模具尺寸不是太大，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選取基本尺寸標準為40mm的模柄，具體如下圖所示：
.4.2.2、墊板
因為凸凹模和落料凹模都為圓形，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 4.2.3、拉深凸模固定板
凸模固定板主要用來固定拉深凸模，使其在工作過程中保持穩(wěn)定和精度，所以根據(jù)JB/T 7653—1994選取規(guī)格標準為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螺紋孔和三個銷釘孔，又因為拉深加工需要壓邊圈，所以還需要在凸模固定板上加工三個頂桿孔，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：
4.2.4、凸凹模固定板
凸凹模固定板是用來固定凸凹模，使其在工作過程中能穩(wěn)定的工作，保持模具的精度，它通過螺釘與上模座進行緊固連接，同時通過銷釘進行定位，以保證安裝位置的精度，另外卸料螺釘通過安裝在固定板的彈簧達到彈性卸料的目的，所以需要在凸凹模固定板上加工三個螺釘孔和兩個銷釘孔，另外還要加工一個固定凸凹模的階梯孔和三個卸料螺釘孔，各部分工作尺寸如下圖所示：
4.2.5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，可通過鏜、銑削、磨削等加工方法進行加工制造，安裝時通過螺釘與銷釘和下模座進行連接和定位，所以凹模上要加工螺釘孔和銷釘孔，刃口部分采用階梯孔形式，以方便安裝壓邊圈，如下圖所示：
4.2.6、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，同時對強度要求也較高，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，其外形可通過車削、磨削等進行加工，與凸模固定板采用過盈配合，以進行緊固安裝。
4.2.7、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行連接，
4.2.8、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，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)、橡皮等構成彈性卸料系統(tǒng)。
4.2.9、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車削、鏜削、磨削等加工方法進行加工制造，材料可選用Cr12，淬火硬度為58—62HRC，
4.2.10、模具其它部件的選用
模具其它部件的選用見表2—1
表2—1 模具其它部件的選用
序號
名稱
數(shù)量
材料
規(guī)格/ mm
標準
熱處理
1
銷釘
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
銷釘
3
40Cr
φ10×90
9
彈簧
3
20
90×670
10
橡皮
1
5、沖壓工藝力計算及設備選擇
5.1、落料力
P = 1.3t
式中 ___材料抗剪強度
D___毛胚直徑
t___材料厚度
查表得15鋼得抗剪強度 = 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、推件力
P = nK P
式中 n___沖孔時卡在凹模內(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。
5.6、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。
5.7沖壓設備的選擇
為了使壓力機能安全工作，取
P≥ （1.6 ～ 1.8）P
所以落料拉深的壓力機
P ≥ （1.6 ～ 1.8）P = 1.6 × 365.589 kN = 584.9424 kN。
沖孔壓力機
P ≥ （1.6 ～ 1.8）P = 1.7 × 63.9914kN = 108.78538kN。
故落料拉深模選用630kN的開式壓力機。其主要技術參數(shù)如下。
公稱壓力：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
工作臺尺寸：480mm×710mm
工作臺墊板孔尺寸： 250
模柄孔尺寸：50mm×80mm
工作臺墊板厚度：80mm
沖孔模選用150kN的開式壓力機。
6、模具零件主要工作零件的設計
6.1、落料凸、凹模尺寸得計算
由于落料是一個簡單的圓形，因沖裁此類工件的凸、凹模制造相對簡單，精度容易保證，所以擬采用分別加工。設計時，需在圖紙上分別標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級時磨損系數(shù)x = 0.75
根據(jù)設計原則,落料時以凹模為設計基準。由書式（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
6.2.拉深凸、凹模尺寸的計算
由于外形尺寸精度較高，所以以凹模為基準進行設計加工，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,因為工件的精度要求較高，為了拉深后的回彈小，表面光潔，所以采用負間隙拉深模，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算
考慮到實際采用的拉深系數(shù)均接近其極限值，故拉深凹模圓角半徑應大些，可按公式，計算拉深凸模和凹模的圓角半徑
r = 0.8× = 2.828mm
所以取 r = 3mm
7、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，為了工作過程穩(wěn)定和保證工件精度，選用中間導柱模架。再按其標準選擇具體結構尺寸見表5-1。
表3-1 拉深落料模架規(guī)格選用
名稱
尺寸
材料
熱處理
上模座
160×160×40
HT200
下模座
160×160×45
HT200
導柱
28×170、32×170
20
滲碳58～62HRC
導套
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
因為模具的封閉高度H應該介于壓力機的最大封閉高度Hmax和最小封閉高度Hmin之間，一般?。?
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,所以可以選用標準模架。
8、模具總裝圖
由以上設計，可得模具的總裝配圖，見下圖
1—下模座 2—墊板 3—凸模固定板 4—落料凹模 5—螺釘 6—導柱 7—導套 8—上模座 9—彈簧 10—卸料螺釘 11—模柄 12—打桿 13—圓柱銷 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 22—拉深凸模 23—橡皮 24—托板 25—螺柱 26—螺母 27—頂桿 28—擋料銷
模具工作過程：條形板材由前后通過凹模上的擋料銷送進定位，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?；爻虝r，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?？變?nèi)，可通過推件塊17在上?；爻痰揭欢ň嚯x后，將工件推出。
9、結束語
風罩件屬于簡單拉深沖孔件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計算確定本制件可以一次拉深成形，所以工件的生產(chǎn)可通過落料拉深和切邊沖孔兩道工序完成，然后相應選取各工序的壓力機。本設計主要是第一次落料拉深模具的設計，需要計算拉深時的間隙、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構，然后根據(jù)上面的設計繪出模具的總裝圖。
由于在零件制造前進行了預測，分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時候才可以減少廢品的產(chǎn)生。
風罩件的形狀結構較為簡單，拉深高度不是太高，所以在保證零件的順利加工和取件的前提下，可以選用標準模架。模具工作零件的結構也較為簡單，它可以相應的簡化了模具結構。便以以后的操作、調(diào)整和維護。
風罩模具的設計，是理論知識與實踐有機的結合，更加系統(tǒng)地對理論知識做了更深切貼實的闡述。也使我認識到，要想做為一名合理的模具設計人員，必須要有扎實的專業(yè)基礎，并不斷學習新知識新技術，樹立終身學習的觀念，把理論知識應用到實踐中去，并堅持科學、嚴謹、求實的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術，為國民經(jīng)濟的騰飛做出應有的貢獻。
致 謝
首先感謝本人的導師翟德梅老師，她幫我仔細審閱了本文的全部內(nèi)容并對我的畢業(yè)設計內(nèi)容提出了許多建設性建議。翟德梅老師淵博的知識，誠懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設計的過程中，特別是遇到困難時，她給了我鼓勵和幫助，在這里我向他表示真誠的感謝！
感謝母?！幽蠙C電高等?？茖W校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系系給我提供的良好學習及實踐環(huán)境，使我學到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。
最后，我非常慶幸在三年的的學習、生活中認識了很多可敬的老師和可親的同學，并感激師友的教誨和幫助！
參 考 文 獻
[1]．翟德梅. 模具制造技術. 北京 機械工業(yè)出版社 2004
[2]．楊占堯.模具制造工藝課程設計. 北京 化學工業(yè)出版社2008
[3]．原紅玲 沖壓工藝與模具設計 北京 機械工業(yè)出版社 2004
[4]．李學鋒 模具設計與制造實訓教程 北京 化學工業(yè)出版社2004
[5]．高為國 模具材料 北京 機械工業(yè)出版社 2004
[6]．寇世瑤 機械制圖 北京 高等教育出版社
[7]．陳于萍 互換性與測量技術 北京 高等教育出版社
[8]．李紹林 實用模具技術手冊 上海科學技術出版社2001
[9]．李曉沛 尺寸極限與配合的設計和選用 中國標準出版1999
[10]．萬良輝 萬秀鳳 冷沖壓模具設計與制造 北京航空航天大學出版 2005
33
收藏