3140 落料正反拉深成形工藝及模具設(shè)計(jì)

3140 落料正反拉深成形工藝及模具設(shè)計(jì),正反,成形,工藝,模具設(shè)計(jì) 河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書11 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(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(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)近年來發(fā)展較快，國(guó)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(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)值河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書2約合 1 萬美元，國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多是 15～20 萬美元，有的高達(dá) 25～30 萬美元，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)備利用率低的問題長(zhǎng)期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國(guó)模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。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(zhǎng)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； 河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書36）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、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(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"、"大而精"。2004 年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問時(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 萬美元，有的達(dá)到 25～30 萬美元。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) 701.3　落料拉深模具設(shè)計(jì)與制造方面河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書41.3.1 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(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；河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書52 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：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?3517.0? ?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，17.02?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 的確定河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書6因?yàn)楣ぜ閹咕壍耐残瘟慵?，零件形狀比較對(duì)稱，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，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)。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書74 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 凸 t= 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R?圓角半徑 R 相等，即 r = R 時(shí)，有凸緣筒形件的毛坯直徑D = dhdt4.32??將 d = 60 + 2 = (60 + 2×1.6)mm = 63.2mm ,d = 37.5mm,H = (14 – 2.5)t?mm = 11.5mm,R = 2mm,代入上式中，得毛胚的直徑為D = 77.3mm?????25.374.51.374.624.2 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)高總度 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,t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。1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1m = 0.485 > m = 0.45, H / d = 11.5mm / 37.5mm = 0.307 2.0, m = 0.45 < 0.6，由1表 4.7 查得需要采用壓邊裝置。又因?yàn)楣ぜ芤淮卫畛尚危圆捎闷矫鎵哼呇b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。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書84.5 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。1條料寬度的計(jì)算：擬采用無側(cè)壓裝置的送料方式，由條料寬度 B =【D + 2a + C】0??max0??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 max= 82.2 mm。 08.?材料利用率的計(jì)算：由書 材料利用率通用計(jì)算公式 = ×100%?BAnS式中 S—一個(gè)零件的實(shí)際面積，mm2;河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書9n—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 = 22 177.3mm + 1.8mm = 79.1mm。代入上式得= 4960.6 mm ×1/82.2mm×79.1mm×100% = 76.3% ?2導(dǎo)料板間距離的計(jì)算：A = B + C = D + 2a + 2Cmax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maxA = 77.3mm + 2×2.2mm + 2×0.5mm = 82.7mm。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書105 工序沖壓力的計(jì)算5.1、落料力P = 1.3 t落 ??D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 ≈ 落227.977kN。 5.2、卸料力P = K P卸 卸 落K ___卸料力系數(shù)；卸P ——落料力； 落查表得 K = 0.06，P =227.977kN，所以代入上式得卸 落P = 0.06×227.977kN = 13.6786kN≈ 13.679kN 。卸5.3、拉深力 P = K dt拉 ??b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；?b查表得 K = 1.0， = 375MPa，把 K = 1.0， = 375MPa，d = b ?b37.5mm,t = 2.5mm,代入上式得P = 1×3.14×37.5mm×2.5mm×375Mpa =110.39KN。拉5.4、壓邊力P = P壓 4???212)(凹rdD??式中 D___毛胚直徑（mm） ；d ___第一次拉深后工件的直徑（mm） ；1河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書11r ___拉深凹模圓角半徑（mm） ；1凹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1凹 1式得P = ×2.5Mpa = 壓 4.3??2)65.37(..7mm????6917.89 ≈ 6.92kN。5.5、沖孔力P = KLt沖 ?b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；?b查表得 K = 1.3,L = 3.14 ×19mm = 59.66mm,t = 2.5mm, = /1.3 = ?b?289Mpa。把以上數(shù)據(jù)代入上式得P = 1.3×59.66mm×2.5mm×289Mpa = 56035.655 ≈ 沖56.036kN。5.6、推件力P = nK P推 推 沖式中 n___沖孔時(shí)卡在凹模內(nèi)的廢料數(shù)；K ___推件力系數(shù)；推P ___沖孔力；沖查表得 K = 0.05，取 n = 3，把 K = 0.05，n = 3，P = 56.036kN。代入推 推 沖上式得P = 3×0.05×56.036 kN = 7.9554 kN。推5.7、頂件力P = K P 頂 頂 拉式中 K ___頂件力系數(shù)；頂P ___拉深力；拉查表得 K = 0.06，P = 110.39KN，代入上式得頂 拉P = 0.06×110.39KN = 6.6234kN。頂河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書12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 1總 落 拉 卸 壓 頂Kn+6.92 kN+6.623 kN =365.589 kN。P = P + P = 56.036kN +7.9554 kN = 63.9914kN。2總 沖 推河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書136 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壓 機(jī) 總所以落料拉深的壓力機(jī)P ≥ （1.6 ～ 1.8）P = 1.6 × 365.589 kN = 584.9424 1壓 機(jī) 1總kN。沖孔壓力機(jī)P ≥ （1.6 ～ 1.8）P = 1.7 × 63.9914kN = 2壓 機(jī) 2總108.78538kN。故落料拉深模選用 630kN 的開式壓力機(jī)。其主要技術(shù)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(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 的開式壓力機(jī)。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書147 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：minmax= 0.020mm， = 0.030mm。?凸 ?凹校核：Z - Z = 0.140mm，而 + = 0.050mmmaxin?凸 凹滿足 Z - Z ≥ + 的條件。axin?凸 凹查表 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)。由書式（2.3）和（2.4）得D = ( D - x )凹 ma?凹??0D = ( D - Z )凸 凹 in0凸??式中 D 、 D —落料凹凸模尺寸；凸 凹D —落料件的最大基本尺寸；maxx—磨損系數(shù)；Δ—工件制造公 差；河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書15Z —最小合理間隙；minδ 、δ —凸、凹模的制造公差。凸 凹把 D = 77.3mm，x = 0.75, Δ = 0.20, = 0.020mm， = max ?凸 ?凹0.030mm，Z =0.360mm 代入上式得inD = （77.3mm – 0.75×0.20） = 77.15 mm凹 03.?03.?D = （77.15mm – 0.360mm） = 76.79 mm凸 02.?02.?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minmax制造公差： = 0.020mm， = 0.025mm。?凸 ?凹校核：Z - Z = 0.140mm，而 + = 0.045mmmaxin?凸 凹滿足 Z - Z ≥ + 的條件。axin?凸 凹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）凸 min0凸??d = （d + Z ）凹 凸 min凹??0式中 d 、d —沖孔凸凹模尺寸；凸 凹—沖孔件的最小基本尺寸；min河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書16x—磨損系數(shù)；Δ—工件制造公差；Z —最小合理間隙；minδ 、δ —凸、凹模的制造公差。凸 凹把 = 19mm,x = 0.75, Δ = 0.2, Z =0.360mm, = 0.020mm， = mind min?凸 ?凹0.025mm 代入上式得d = （19mm + 0.75×0.2） = 19.15 mm凸 02.?02.?d = （19.15mm + 0.360） = 19.51 mm凹 025.?025.?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 )凹 ?凹??0D = ( D - 0.75 - Z)凸 0凸??式中： D 、 D —凹、凸模的尺寸； 凸 凹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；凸 凹Z—拉深模雙面間隙。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書17查表得 Δ = 0.2，δ =δ = 0.016mm,因?yàn)楣ぜ木纫筝^高，為了拉凸 凹深后的回彈小，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 = 2.35mm2Z所以取 Z = 4.7mm代入上式得D = ( D – 0.75 ) =（40.175 – 0.75×0.2） = 40.025凹 ?凹??0 016.?016.?D = ( D - 0.75 - Z) =（40.175 - 0.75×0.2 – 4.7）凸 0凸??= 35.325016.?016.?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)dr大些，可按公式 ，計(jì)算拉深凸模和凹模的圓角半徑0.8dtr?（ D-）r = 0.8× = 2.828mm5.2)34(??所以取 r = 3mm河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書188 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 = 2.35mm8.1.2、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(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大，過大的圓角半徑，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=3mm8.1.3、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） = 凹 ?凹??0 016.?40.025 016.?凸模的尺寸和公差為： D = ( D - 0.75 - Z) =（40.175 - 0.75×0.2 – 凸 0凸??4.7） = 35.325016.?016.?8.2、模具各部件的設(shè)計(jì)8.2.1、模柄河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書19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：?河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書20xx8.2.2、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 ?河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書21xxx8.2.3、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(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： xx x8.2.4、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(jìn)行緊固連接，同時(shí)通過銷釘進(jìn)行定位，以保證安河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書22裝位置的精度，另外卸料螺釘通過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： xx x8.2.5 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 77.15 mm，可通過鏜、銑削、03.?磨削等加工方法進(jìn)行加工制造，安裝時(shí)通過螺釘與銷釘和下模座進(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：河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書238.2.6、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 35.325 mm，圓角半徑為 3mm，其外形可通過車削、磨削等進(jìn)行加工，016.?與凸模固定板采用過盈配合，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，河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書24x8.2.8、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(gòu)成彈性卸料系統(tǒng)。8.2.9、凸凹模河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書25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02.?35.325 mm，其外部形狀可以通過車削、鏜削、磨削等加工方法進(jìn)行加工制造，材016.?料可選用 Cr12，淬火硬度為 58—62HRC，河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書268.2.10、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(hào) 名稱 數(shù)量 材料 規(guī)格/ mm 標(biāo)準(zhǔn) 熱處理1 銷釘 2 40Cr φ10×60　2 打桿 1 40 φ11×150 40～45HRC3 螺釘 3 45 M12×604 打料塊 1 40 φ40×40 40～45HRC5 卸料螺釘 3 40Cr M12×85 30～35HRC6 螺釘 3 45 M12×957 頂桿 3 T8A M10×90 40～45HRC8 銷釘 3 40Cr φ10×909 彈簧 3 20 90×67010 橡皮 1河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書279 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(dǎo)柱模架。再按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)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(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。min max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：河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書28Hmax-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 = 205.5mmHmin≤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。max min河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書2910 模具總裝圖由以上設(shè)計(jì)，可得模具的總裝配圖，見下圖河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書301—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 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(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(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?？變?nèi)，可通過推件塊 17 在上?；爻痰揭欢ň嚯x后，將工件推出。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書3111 結(jié)束語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)的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)，樹立終身學(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)。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書32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?？茖W(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！河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書33參考文獻(xiàn)[1] 趙志偉等.模具發(fā)展現(xiàn)狀［J］.模具制造，2007，6：2～4[2] 劉建超 張寶忠主編. 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 [ M]. 高等教育出版社 2004.6.1[3] 馮炳堯 韓泰榮 蔣文森 編 丁戰(zhàn)生 審. 沖壓設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社[ M].[4] 高軍 李熹平 修大鵬等編著 沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計(jì)指南[ M]. 化學(xué)工業(yè)出版社 2007.7.1[5] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì) 中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典編委會(huì)等主編 中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典 江西科學(xué)技術(shù)出版社[ M].2003[6] 郝濱海編 沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè) 化學(xué)工業(yè)出版社 2005