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XXXX大學(xué)
課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書
題 目:小圓筒蓋沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)
年級(jí)、 專業(yè):
姓 名:
學(xué) 號(hào):
指 導(dǎo) 教 師:
完 成 時(shí) 間:
目 錄
摘 要 3
前 言 4
1、拉深件的工藝分析 5
1.1.拉深件零件圖 5
1.2.拉深件工藝分析 5
2、拉深件的工藝方案與模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
2.1.沖壓該零件，需要的基本工序和次數(shù) 7
2.2.各工序模具結(jié)構(gòu)形式的確定 8
2.2.1.落料拉深模如下圖 8
3、必要的尺寸計(jì)算 10
3.1.計(jì)算毛坯尺寸 10
4.2.排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 12
4.2.1.排樣方法 12
4.2.2.搭邊值的確定 13
4.2.3.送料步距與條料寬度計(jì)算 13
4.2.4.材料利用率及排樣草圖 13
4.3.沖裁力、壓力機(jī)的選取及壓力中心計(jì)算 14
4.3.1.落料拉深模沖裁力的計(jì)算 14
4.3.2.卸料力、推件力和頂件力 14
4.4.拉深模具 15
4.5.沖壓設(shè)備的選擇 16
4.6.確定模具的壓力中心 16
4.7.沖模尺寸及公差的計(jì)算 18
4.7.1加工方法的確定 18
4.8.導(dǎo)柱、導(dǎo)套 22
4.9.定位設(shè)計(jì) 22
5、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23
5.1.模具類形的選擇 23
5.2.定位方式的選擇 23
5.3.卸料、出件方式的選擇 23
5.4.導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定 23
6、模具的動(dòng)作原理 24
7、模具的裝配 25
7.1模裝配 25
7.2模裝配 25
結(jié)束語(yǔ) 26
設(shè)計(jì)心得 27
致 謝 28
參考文獻(xiàn) 29
摘 要
課程設(shè)計(jì)是在模具專業(yè)理論教學(xué)之后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次總檢驗(yàn)，是走向工作崗位前的一次實(shí)戰(zhàn)演習(xí)。其目的是，綜合運(yùn)用所學(xué)課程的理論和實(shí)踐知識(shí)，設(shè)計(jì)一副完整的模具訓(xùn)練、培養(yǎng)和提高自己的工作能力。鞏固和擴(kuò)充模具專業(yè)課程所學(xué)內(nèi)容，掌握模具設(shè)計(jì)與制造的方法、步驟和相關(guān)技術(shù)規(guī)范。熟練查閱相關(guān)技術(shù)資料。掌握模具設(shè)計(jì)與制造的基本技能，如制件工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計(jì)算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計(jì)資料，繪圖及編寫設(shè)計(jì)技術(shù)文件等。
本設(shè)計(jì)主要對(duì)圓桶形小蓋沖壓模具進(jìn)行設(shè)計(jì)。結(jié)合公司實(shí)際生產(chǎn)要求和產(chǎn)品的特點(diǎn)，在廠原有的設(shè)計(jì)上，對(duì)模具進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)對(duì)拉深件加工工藝進(jìn)行了分析，得出了最佳加工方案，在充分保證零件質(zhì)量與精度的前提下，選擇高生產(chǎn)率的加工工藝，降低生產(chǎn)成本，從而有效地節(jié)約了材料。本設(shè)計(jì)中使用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行了輔助設(shè)計(jì)，在保證高精度的同時(shí)簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的繁瑣計(jì)算過(guò)程，使設(shè)計(jì)更為便捷。
隨著模具的迅速發(fā)展，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具已經(jīng)成為生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品不可缺少的重要工藝設(shè)備。這次課程設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)完所有機(jī)械課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，是對(duì)我綜合能力的考核，是對(duì)我所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，也是對(duì)我所學(xué)知識(shí)的回顧與檢查。
本次設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師認(rèn)真、耐心的指導(dǎo)下，對(duì)模具的經(jīng)濟(jì)性、模具的壽命、生產(chǎn)周期、及生產(chǎn)成本等指標(biāo)下進(jìn)行全面、仔細(xì)的分析下而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在此, 我表示衷心的感謝他們對(duì)我的教誨.
沖模是模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的主要專業(yè)課程之一。它具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和綜合性，通過(guò)學(xué)習(xí)這門課程，使我對(duì)沖壓模具有了新的認(rèn)識(shí)，從中也學(xué)到了不少知識(shí)，激發(fā)了我對(duì)沖壓模具的愛好。
但因本人經(jīng)驗(yàn)有限，因此很難避免的存在一些不合理之處，望各位老師批評(píng)和指正，以使我的課程設(shè)計(jì)做到合理，同時(shí)也為我走出校門步入社會(huì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞 沖壓模具；拉深模；輔助設(shè)計(jì)；模具結(jié)構(gòu)
前 言
模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因?yàn)樗麄円话愣际且揽咳S的模具形腔是材料成型。
模具所涉及的工藝繁多，包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè)，是一個(gè)多學(xué)科的綜合，其復(fù)雜程度顯而易見。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，沖壓技術(shù)應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門中，幾乎都有沖壓加工生產(chǎn)，它不僅與整個(gè)機(jī)械行業(yè)密切相關(guān)，而且與人們的生活緊密相連。
沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時(shí)也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時(shí)，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時(shí)，板料毛坯或毛坯的某個(gè)部位便會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對(duì)應(yīng)的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。
因此，沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量好而且成本低的加工工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點(diǎn)。
沖壓加工在汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位?，F(xiàn)代各種先進(jìn)工業(yè)化國(guó)家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。
當(dāng)然，沖壓加工與其他加工方法一樣，也有其自身的局限性，例如，沖模的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，模具價(jià)格偏高。因此，對(duì)小批量、多品種生產(chǎn)時(shí)采用昂貴的沖模，經(jīng)濟(jì)上不合算，目前為了解決這方面的問(wèn)題，正在努力發(fā)展某些簡(jiǎn)易沖模，如聚氨脂橡膠沖模、低合金沖模以及采用通用組合沖模、鋼皮模等，同時(shí)也在進(jìn)行沖壓加工中心等新型設(shè)備與工藝的研究。
1、拉深件的工藝分析
1.1.拉深件零件圖
拉深件形狀簡(jiǎn)單，適用模具批量生產(chǎn)，零件材料08F鋼，厚度t=1.5mm，產(chǎn)品材料性能分析如下：
材料材質(zhì)：08F鋼
抗剪強(qiáng)度：220-310Mpa
抗拉強(qiáng)度：300-360Mpa
屈服極限：210Mpa
延伸率： 29%
其產(chǎn)品圖如下：
圖2.1拉深零件圖
1.2.拉深件工藝分析
本零件是大批量生產(chǎn)件，用沖壓加工方法由于生產(chǎn)效率高和材料利用率高，可以取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。由拉深件零件圖可知，該零件為一般的拉深拉深結(jié)構(gòu)件，形狀比較簡(jiǎn)單，無(wú)凹陷或其他形狀突變，尺寸比較小，而且左右完全對(duì)稱，沖壓時(shí)受力較均勻。其尺寸精度、各處的圓角半徑均符合拉深工藝要求。因此要注意保證平面度和折彎角度垂直。
通過(guò)上述工藝分析，可以看出該零件作為普通的薄板件成型，尺寸精度要求不高，又屬于大量生產(chǎn)，因此可以用沖壓方法生產(chǎn)。
2、拉深件的工藝方案與模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1.沖壓該零件，需要的基本工序和次數(shù)
（a）落料；
（b）拉深；
根據(jù)以上這些工序，可以做出以下各種組合方案。
方案一：
（a）落料；
（b）拉深1；
（c）拉深2；
（d）切邊；
方案二：
（a）落料拉深；
（b）拉深
（d）切邊
方案三：
（a）落料拉深；
（b）機(jī)加工，無(wú)須模具
對(duì)于本次設(shè)計(jì)，具體需要多少次拉伸，需要經(jīng)過(guò)計(jì)算拉伸系數(shù)得出結(jié)果。
對(duì)以上三種方案進(jìn)行比較，可以看出：
方案一，從生產(chǎn)效率、模具結(jié)構(gòu)、加工難度方面考慮，這樣的工序編排工序多，模具簡(jiǎn)單，但沖次太多，不適合大批量生產(chǎn)。
方案二，落料拉深合并，成一復(fù)合模，兩次拉深，兩幅模具，切邊，一共3副模具，由于切邊需要橫切，一副模具要沖兩次才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品最后的形狀，所以一共需要四個(gè)沖次，工序相對(duì)還是比較多。但都是沖床做，效率高，適合大批量生產(chǎn)。
方案三，一幅模具，從生產(chǎn)角度考慮，比較合理，切邊可以采用機(jī)加工，即車床加工，切邊余量一般在3毫米以內(nèi)，這樣可以省了切邊模，在模具開發(fā)上節(jié)省成本，如此，模具壽命也比較長(zhǎng)。
通過(guò)以上的方案分析，可以看出，在大批量生產(chǎn)的條件下，選用方案三是比較合理的。
2.2.各工序模具結(jié)構(gòu)形式的確定
上面的工藝方案分析和比較中，已經(jīng)選用了方案三的模具種類，選用落料拉深模，一幅模具進(jìn)行生產(chǎn)。
2.2.1.落料拉深模如下圖
模具結(jié)構(gòu)下模采用彈簧彈壓頂料裝置，上模采用剛性卸料裝置。
3、必要的尺寸計(jì)算
3.1.計(jì)算毛坯尺寸
拉深件厚度為1.5mm，因?yàn)槌尚屠罴枰?jīng)過(guò)落料、拉深，才能最后實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品型，由于產(chǎn)品形狀簡(jiǎn)單，但拉深高度也大，展開尺寸需要根據(jù)實(shí)際拉深模具的間隙和模具結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)試，計(jì)算結(jié)果僅僅作為參考。
拉伸件毛坯展開尺寸，通常按毛坯面積等于制件面積的原則確定。
拉伸件的毛坯尺寸，很難預(yù)先精確地計(jì)算，這是因?yàn)槔旒诓吭诶爝^(guò)程中厚薄程序，隨毛坯退火與否、壓邊力的大小、凸凹模間隙以及變形程度等因素有關(guān)。因此難以保持拉伸件完全均勻一致的高度，通常需要修邊，將不平齊的部分切去。所以在計(jì)算毛坯之前，要在拉伸件上增加切邊余量。
根據(jù)工件相對(duì)高度H/d=（26+0.75）/（26+1.5）=0.9727，查表的修邊余量為1.6，所以切邊前得產(chǎn)品圖及尺寸如下：
根據(jù)大R角直筒形拉深件展開尺寸計(jì)算公式計(jì)算：
公式是D2=d2－1.72dr－0.56r×r+4dH
其中 D——展開尺寸
d——拉伸直徑，26+1.5=27.5
r——拉伸圓角，2.5+0.75=3.25
H——拉伸高度，26+1.5+1.6=29.1
經(jīng)過(guò)實(shí)際計(jì)算
D2=27.52-1.72×27.5×3.25-0.56×3.252+4×27.5×29.1
=3797.61
D=61.62
此尺寸目前是待定，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)需調(diào)節(jié)。這里先取61mm設(shè)計(jì)模具。
展開圖紙如下圖所示：
拉伸次數(shù)的確定
判斷能否一次拉伸
H/d=29.1/27.5=1.058
(t/D)*100=2.459
m=d/D=0.451
根據(jù)以上數(shù)據(jù)查表得首次拉伸系數(shù)m1=0.45-0.48，由于0.451（實(shí)際拉伸系數(shù)）＞m1，故說(shuō)明能一次拉伸成型。
4.2.排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.2.1.排樣方法
排樣對(duì)材料的利用率，工件的尺寸精度，生產(chǎn)率，模具制造難易程度和使用壽命有一定的影響。按材料的經(jīng)濟(jì)利用程度或廢料的多少，排樣可分為有廢料排樣與少、無(wú)廢料排樣兩大類。排樣又可分直排、斜排、對(duì)排、對(duì)頭斜排、多排、混合排等。
有廢料排樣有如下幾種形式：
（1）直排 排樣時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用直排，因?yàn)橹迸诺哪＞咦詈?jiǎn)單。但對(duì)于三角形、角尺形等工件，采用直排會(huì)造成較大的材料浪費(fèi)，可考慮選擇斜排或?qū)ε拧?
（2）斜排 斜排將時(shí)制模工作量增大。
（3）對(duì)排 選取對(duì)排省料幅度較大。比直排省料可達(dá)30%--50%。但需要注意：如果采取送料一次沖一件的方案，即用單凸模，模具結(jié)構(gòu)與直排時(shí)基本相同，模具費(fèi)也相差不大，但只實(shí)用于條料，不能用卷料。
如下圖所示排樣方法：
圖4.2 直 排
采用直排料面積為3.14×30.5×30.5=2920.985。
4.2.2.搭邊值的確定
搭邊值的作用，搭邊是指排樣時(shí)零件與條料側(cè)邊這間留下的剩料。其作用是使條料定位，保證零件的質(zhì)量和精度，補(bǔ)償定位誤差，確保沖出合格的零件，并使條料有一定的剛度，不拉深，便于送進(jìn)，并能使沖模的壽命提高。為了節(jié)約材料，應(yīng)選擇合理的搭邊值，它一般與卸料板的形式，條料厚度，沖壓寬度L有關(guān)。
本設(shè)計(jì)采用彈性卸料板，條料厚度t＝1.5mm,沖壓寬度L＝61mm,查《冷沖模設(shè)計(jì)》P60知：搭邊值工件間＝1.2mm，側(cè)面＝1.5mm。
4.2.3.送料步距與條料寬度計(jì)算
條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距，用A表示。其大小為條料上兩個(gè)對(duì)應(yīng)沖裁件的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離，送料步距是工件寬度的兩倍。查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P63，條料寬度按公式計(jì)算即
式中 L──條料公稱寬度，mm；
B──垂直于送料方向的工件尺寸,mm；
──側(cè)搭邊，mm；
b ──側(cè)刃切除的料寬，mm
△──△為剪板機(jī)下料公差，△=0.5mm
條料是由板料剪裁下料而得，為保證送料順利，剪裁時(shí)的公差整帶分布規(guī)定上偏差為零，下偏差為負(fù)值條料在模具上送進(jìn)時(shí)一般都有導(dǎo)向，當(dāng)使用導(dǎo)料銷導(dǎo)向而又無(wú)側(cè)壓裝置時(shí)，在寬度方向也會(huì)產(chǎn)生送料誤差。所以
條料寬度 L=（61+2×1.5）=64 mm
送料步距 A=61+1.2=62.2mm
4.2.4.材料利用率及排樣草圖
通常以一個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積與所用毛坯面積的百分率來(lái)表示：
η＝/＝(/LB)×100％
式中 ──個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積；
──個(gè)步距內(nèi)所需毛坯面積；
L──送料步距；
B──條料寬度。
經(jīng)計(jì)算，一個(gè)步距內(nèi)的實(shí)際有效面積約為2920.985mm2，一個(gè)步距內(nèi)所需毛坯面積為64×62.2＝3980.8mm2。
沖裁單件材料的利用率：η=2920.985÷3980.8=73.3768%
因此選用卷料，采用單排排樣，這樣的材料利用率較合宜，且操作方便。
4.3.沖裁力、壓力機(jī)的選取及壓力中心計(jì)算
4.3.1.落料拉深模沖裁力的計(jì)算
沖裁力是選擇壓力機(jī)的主要依據(jù)，也是設(shè)計(jì)模具所必須的數(shù)據(jù)。其沖裁力F的計(jì)算公式為：F＝KLtτ
其中F為沖裁力N；L為沖裁件的周長(zhǎng)mm；t板料厚度mm；τ為材料的抗剪強(qiáng)度MPa；Ｋ為系數(shù)，常取1.3,08F鋼抗剪強(qiáng)度220-310Mpa。
在一般情況下，材料的σb≈1.3τ，為計(jì)算方便，也可用這個(gè)式子計(jì)算
沖裁力： F＝Ltσb
落料周長(zhǎng)為L(zhǎng)=3.14×61=191.54
落料模具的沖裁力為：F＝Ltσb＝191.54×1.5×1.3×310＝115785.9N=115.79KN。
4.3.2.卸料力、推件力和頂件力
從凸模上卸下板料所需的力稱為卸料力；從凹模內(nèi)向下推出工件或廢料所需的力稱推件力；從凹模內(nèi)向上頂工件或廢料所需的力稱為頂件力。
、與和沖件輪廓的形狀、沖裁間隙、材料種類和厚度、潤(rùn)滑情況、凹模洞口形狀因素有關(guān)。在實(shí)際生產(chǎn)中常用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
式中 F──沖裁力；
──卸料力系數(shù)；
──推件力系數(shù)；
──頂件力系數(shù)；
n──梗塞在凹模內(nèi)的沖件數(shù)（n＝h/t）
h──為凹模直壁洞口的高度。
、與可分別由表4.1查取。當(dāng)沖裁件形狀復(fù)雜、沖裁間隙較小，潤(rùn)滑較差、材料強(qiáng)度高時(shí)應(yīng)取較大的值；反之則應(yīng)取較小的值。
表4.1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)
料厚/mm
0.5～2.5
0.025～0.06
0.05
0.06
取為0.04、為0.05、為0.06
=(0.04+0.06) ×115.78=11.578KN。
4.4.拉深模具
自由拉深力
拉深力計(jì)算
拉伸力用理論計(jì)算很復(fù)雜，一般采用經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法，經(jīng)驗(yàn)公式建立的基點(diǎn)是，拉伸力的數(shù)值略小于拉伸件危險(xiǎn)斷面的斷裂力；斷裂與拉伸力的比值用系數(shù)K表示；K值的大小取決于拉伸件的形狀及變形方式。其數(shù)值由實(shí)驗(yàn)確定。
拉伸力可按下式計(jì)算
P=3.14Kd1tδ
P=3.14×0.72×29×1.5×360=35404.128N
=35.4KN
式中 P——拉伸力（N）；
d1——拉伸直徑（mm）；29mm。
δ——材料抗拉強(qiáng)度（MPa）；300-360 MPa
t——材料厚度(mm)；1.5mm
K——修正系數(shù)（查表可得），K=1.3；
壓料力的計(jì)算，F(xiàn)=0.08P=0.08×35.4=2.832
綜上所述，總的沖裁力為F總=115.78+11.578+35.4+2.832=165.59KN
4.5.沖壓設(shè)備的選擇
選擇壓力機(jī)時(shí)，要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來(lái)確定，當(dāng)施力行程較大時(shí)（50%～60%）即沖壓時(shí)工藝力的總和不能大于壓力機(jī)公稱壓力的50%～60%。校正拉深時(shí)，更要使額定壓力有足夠的富余，一般壓力機(jī)的公稱壓力要大于校正拉深力的1.1～1.2倍。在此取了1.2倍，即公稱壓力
落料拉深模：P=1.2×165.59=198.708KN
初選落料拉深模的壓力機(jī)的公稱壓力為400KN，即選用JH23-40沖床。
所選用的壓力機(jī)公稱壓力應(yīng)大于計(jì)算出來(lái)的總沖壓力182.76kN；壓力機(jī)的最大裝模高度應(yīng)大于或等于220mm(沖模閉合高度+5mm)；工作臺(tái)板尺寸應(yīng)能滿足沖模的正確安裝。按上述要求可選用JH23—40開式可傾壓力機(jī)。
選擇壓力機(jī)的型號(hào)為開式可傾式壓力機(jī)：JH23－40.它的主要技術(shù)參數(shù)如下：
公稱壓力 400KN
滑塊行程 100mm
滑塊行程次數(shù) 80次/min
最大裝模高度 300mm
連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度 80mm
模柄孔尺寸（直徑×深度/ mm） 50×70mm
工作臺(tái)尺寸(前后×左右) 420×630mm
電動(dòng)機(jī)功率/KW 2.2KW
因?yàn)?，所以落料拉深模具選擇JH23-40壓力機(jī)，滿足要求。
4.6.確定模具的壓力中心
模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過(guò)大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。
沖模的壓力中心，可按下述原則來(lái)確定：
（１）對(duì)稱形狀的單個(gè)沖壓件，沖模的壓力中心就是沖壓件的幾何中心。
（２）工件形狀相同且分布位置對(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。
（３）形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、 級(jí)進(jìn)模的 壓力中心可用解析計(jì)算法求出諸力的 合力對(duì)該軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的 座標(biāo) 位置 O0(x0,y０)，即為所求模具的壓力中心。
計(jì)算公式為：
因沖壓力與沖壓周邊長(zhǎng)度成正比， 所以式中的各沖壓力 P１、Ｐ２、Ｐ３……Pn，可分別用各沖壓周邊長(zhǎng)度 L１、Ｌ２、Ｌ３……Ln代替，即：
由于該零件形狀大致對(duì)稱，受力基本平衡，所以壓力中心在工件中心，即模具中心。
4.7.沖模尺寸及公差的計(jì)算
4.7.1加工方法的確定
模具制造有凸模和凹模分開加工和凸模和凹模配合加工兩種方法，凸模和凹模分開加工是指凸模和凹模分別按圖樣加工至尺寸，此種方法適用于圓形和簡(jiǎn)單的工件；凸模和凹模配合加工可使凸模和凹模具有互換性，便于模具成批制造，但需要較高的公差等級(jí)才能保證合理間隙，模具制造困難，加工成本高。所以此方法是與加工形狀復(fù)雜或薄板制件的模具。
1.落料模：
凸、凹模加工方法一般分為兩種：
（1）凸、凹模分開加工法，當(dāng)凸、凹模分開加工時(shí)，模具具有互換性，便于模具成批制造。但是制模精度要求高、制造困難、相應(yīng)地會(huì)增加加工成本。凸、凹模配合加工適合于較復(fù)雜的、非圓形的模具，制造簡(jiǎn)便，成本低廉。
（2）凸、凹模配合加工法，采用配做法制模時(shí)，配做件的最后精加工要等基準(zhǔn)件完全加工完才進(jìn)行。按配做法制模的加工順序，落料時(shí)先加工凹模，配做凸模；沖孔時(shí)先加工凸模，配做凹模。在工件尺寸精度較低，特別是板料較薄時(shí)，基準(zhǔn)件的公差值較大，而配做件允許的公差值要小得多。這說(shuō)明基準(zhǔn)件加工較容易，而配做件加工較難。
用單配加工法常用于生產(chǎn)復(fù)雜形狀及薄料沖裁件的模具。在計(jì)算復(fù)雜形狀的凸模和凹模工作部分的尺寸時(shí)，往往存在著三類不同性質(zhì)的尺寸：第一類，凸模或凹模在磨損后會(huì)增大的尺寸；第二類，凸?；虬寄Ｔ谀p后會(huì)減小的尺寸；第三類，凸?；虬寄Ｔ谀p后基本不變的尺寸。如圖，其中尺寸a、b、c對(duì)于凸模來(lái)說(shuō)屬于第二類尺寸，對(duì)于凹模來(lái)說(shuō)屬于第一類尺寸；尺寸d對(duì)于凸模來(lái)說(shuō)屬于第一類尺寸，對(duì)于凹模來(lái)說(shuō)屬于第二類尺寸；尺寸e對(duì)于凸模和凹模來(lái)說(shuō)都是屬于第三類尺寸。
圖4.4 復(fù)雜形狀沖裁件的尺寸分類
尺寸的計(jì)算方法：
第一類尺寸＝(沖裁件上該尺寸的最大極限尺寸－x△)△
第二類尺寸＝(沖裁件上該尺寸的最小極限尺寸＋x△)△
第三類尺寸＝?jīng)_裁件上該尺寸的中間尺寸±(1/8)△
對(duì)于該工件來(lái)說(shuō)，在連續(xù)模中完成的工步是沖孔，落料 ，該工件精度無(wú)特殊要求，根據(jù)工件公差等級(jí)取為IT13級(jí)，由于材料薄，模具間隙小，故凸凹模采用配做加工為宜。又根據(jù)排樣圖可知，凹模的加工比凸模的加工要困難，且級(jí)進(jìn)模的所有凹模的孔均在一個(gè)模板上，因此，選用凹模為制造基準(zhǔn)件。所以不論沖孔、落料，只計(jì)算凹模刃口的尺寸及公差。各凸模按凹模各對(duì)應(yīng)尺寸標(biāo)注其基本尺寸，并注明按凹模實(shí)際刃口尺寸配雙面間隙0.03-0.05mm。
落料模，計(jì)算凹模刃口尺寸，按照一定的間隙配做凸模。按磨損情況分類計(jì)算：
凹模磨損后增大的尺寸，查《中國(guó)模具工程大典第4卷模具工程大典》P273，按照公式計(jì)算：
尺寸61磨損后增大，查表X=0.05
=60.98+0.02
把凸模尺寸換算到凹模的尺寸計(jì)算，由于先做凹模，凸模是按凹模以一定的間隙配制的，所以凹模公差δ凹也要比較小。
即δ凹＝δ凸－△Ｚ＝1/4△－(Zmax－Zmin)。
由圖中可以得到換算后凹模的基本尺寸與公差
圖4.6 將凸模尺寸換算到凹模的計(jì)算圖
即 d凹＝(dmin＋x△＋Zmin－δ凹)
落料凸模尺寸：Hj1=(Aj1-2Z)+ Δ
=61-2×0.06=60.88+0.02;
由于現(xiàn)在凹?；旧隙疾捎镁€切割方法加工，精度可達(dá)±0.01～0.02mm，而凸模因結(jié)構(gòu)形式不同有多種加工方法。在留出不小于0.02mm研磨量的情況下，采用線切割的機(jī)床加工凹模時(shí)，各型孔尺寸和孔距尺寸的制造公差均可標(biāo)注為0.01（為機(jī)床的一般能達(dá)到的加工精度）。凸凹模的材料根據(jù)性能特點(diǎn)選用Cr12MoV。
2.拉深模
（1）凹模圓角半徑
凹模圓角半徑不能過(guò)小，以免增加拉深力，擦傷工件表面。此工件屬于對(duì)稱件，凹模圓角半徑應(yīng)取大小一致。凹模圓角半徑一般按材料厚度t來(lái)選取。本設(shè)計(jì)中取1.5t=R1.5-R2.25。本設(shè)計(jì)中由于采用一次拉深，R角加大可以減少磨擦，增加拉深系數(shù)，所以本次設(shè)計(jì)凹模圓角半徑取R2。
（3）凹模工作部分深度的設(shè)計(jì)計(jì)算
凹模工作部分的深度將決定板料的進(jìn)模深度，同時(shí)也影響到拉深件直邊的平直度，對(duì)工件的尺寸精度造成一定的影響。一般情況下，凹模工作部分深度可查相關(guān)設(shè)計(jì)資料即能滿足拉深件的要求。
由于該零件拉深區(qū)域?qū)挾瘸叽鐦?biāo)注在內(nèi)側(cè)，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，先定凸模尺寸。如果考慮到模具磨損和拉深件的回彈，凹模寬度尺寸應(yīng)和產(chǎn)品尺寸一致。
由于產(chǎn)品兩次拉深，所以在第一次拉深時(shí)，凸模與凹模之間的間隙可以適當(dāng)加大，本設(shè)計(jì)中，第一次拉深凸模尺寸按凹模配制，保證單邊間隙C=1.1t。
（1）、制件標(biāo)注外形尺寸
凹模尺寸為
Ld=（Lmax–0.75Δ）
凸模尺寸為
Lp=（Ld–Z）
（2）、制件標(biāo)注內(nèi)尺寸
凸模尺寸為
Lp=（Lmin+0.4Δ）
凹模尺寸為
Ld=（Lp+Z）
其中 L—拉深件的外形或內(nèi)尺寸
Δ—拉深件的尺寸偏差
Ld—拉深凹模的基本尺寸
Lp—拉深凸模的基本尺寸
Z—凸凹模雙面間隙
具體計(jì)算如下，第一次拉深的計(jì)算，制件標(biāo)注內(nèi)形尺寸，按此公式計(jì)算
凸模尺寸為
Lp=（Lmin+0.4Δ）
=26.02
凹模尺寸為
Ld=（Lp+Z）
=29.3
其中 L—拉深件的外形或內(nèi)尺寸
Δ—拉深件的尺寸偏差
Ld—拉深凹模的基本尺寸
Lp—拉深凸模的基本尺寸
Z—凸凹模雙面間隙
4.8.導(dǎo)柱、導(dǎo)套
導(dǎo)柱與導(dǎo)套結(jié)構(gòu)由標(biāo)準(zhǔn)中選取，尺寸由模架中參數(shù)決定。導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)保證沖模在最低工作位置時(shí)，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于10-15mm，而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為0.5-1mm。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合為H7/h6,導(dǎo)套與上模座之間的配合為H7/r6，導(dǎo)柱與下模座之間的配合為R7/h5。導(dǎo)柱與導(dǎo)套材料采用20鋼，熱處理硬度為（滲碳）56-62HRC。由于本設(shè)計(jì)中選擇的都是標(biāo)準(zhǔn)模架，導(dǎo)柱，導(dǎo)套都是直接配好的。
對(duì)于落料拉深模，根據(jù)模具凹模周界及閉合高度，選10#中間導(dǎo)柱圓形模架，按GB2861.2—81選d1=32mm，d2=28mm，其中導(dǎo)柱長(zhǎng)度有100—225mm，模具閉合高度207mm，選導(dǎo)柱長(zhǎng)度180。按GB2861.6—81選D=45mm,D=42mm的導(dǎo)套，考慮模具的閉合高度，在此選L=100mm。
4.9.定位設(shè)計(jì)
根據(jù)具體的零件厚度配合強(qiáng)度選擇，直徑比較小，所以落料拉深模采用導(dǎo)料板定位寬度，定位銷送料步距。
5、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1.模具類形的選擇
由沖壓工藝分析和設(shè)計(jì)目的、要求以及從經(jīng)濟(jì)方面考慮，本套模具選用復(fù)合模。即落料拉深復(fù)合模。工序簡(jiǎn)單，模具結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，加工和調(diào)試都很方便。
5.2.定位方式的選擇
該模具活動(dòng)部件采用導(dǎo)柱導(dǎo)套定位，固定部件采用銷釘定位。
5.3.卸料、出件方式的選擇
根據(jù)模具沖壓的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)以及推件力的大小,落料拉深模，采用彈簧頂出壓邊圈，起到壓邊板的作用，上模采用剛性打料裝置，因?yàn)楣ぜ虾駷?.5mm。上模行程也大，則可以采用剛性打料裝置卸料，從而把產(chǎn)品順利打出，這樣安全又可靠。
5.4.導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定
為了提高模具的壽命和工件質(zhì)量，方便安裝、調(diào)整、維修模具，該簡(jiǎn)單模采用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)柱模架。其導(dǎo)柱和導(dǎo)套則根據(jù)所選定的模架按標(biāo)準(zhǔn)選取。
6、模具的動(dòng)作原理
本模具（裝配圖如圖所示）在一次行程過(guò)程中完成制件的拉深工序的全部工作：
在壓力機(jī)滑塊下行前，壓邊板需要用彈簧頂?shù)胶屯鼓Ｒ粯痈撸蛘吒?-3毫米。
當(dāng)壓力滑塊下行時(shí)，毛坯料被壓在凹模與壓邊板之間，繼續(xù)下行，毛坯料被凸模中間頂出，毛坯料沿凹模R角往里拉深，到達(dá)拉深跟部時(shí)，通過(guò)模芯與凸模表面形狀，再次對(duì)產(chǎn)品跟部進(jìn)行反拉深，達(dá)到要求，壓力滑塊上行，產(chǎn)品在凹模里，靠模芯里的彈簧力將產(chǎn)品頂出，壓邊板靠彈簧頂桿復(fù)位。完成工作。
本次設(shè)計(jì)的落料拉深模，在壓力機(jī)的一次行程中，經(jīng)一次送料定位，在模具的同一部位同時(shí)完成兩道工序,其沖裁件的相互位置精度高,對(duì)條料的定位精度也比較高，因?yàn)樾枰脤?dǎo)料板對(duì)條料寬度進(jìn)行導(dǎo)向。沖壓件精度高, 可以很好的保證工件的形狀和尺寸精度,模具結(jié)構(gòu)較一般,制造精度要求比較高,制造周期短,價(jià)格相對(duì)較低，節(jié)約了成本。工序較集中排除了半成品搬運(yùn)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。這種模具適用于生產(chǎn)批量大,精度要求高,內(nèi)外形尺寸差較大的沖裁件。這樣操作方便，生產(chǎn)效率提高很多。
所選的模架螺釘?shù)攘慵际菑臉?biāo)準(zhǔn)件中選取,這樣可有效的降低成本。
7、模具的裝配
根據(jù)簡(jiǎn)單模的工作特點(diǎn),先裝上模,再裝下模較為合理,并調(diào)整間隙,試沖,返修.具體過(guò)程如下:
7.1模裝配
7.1.1檢查各將要裝配零件是否符合圖紙要求,形狀并作好劃線,定位等準(zhǔn)備工作.
7.1.2將凸模與凸模固定板裝配,再與凹模板裝配,并調(diào)整間隙.
7.1.3的凸模及凹模與上模座,并在次檢查間隙是否合理后,打入銷釘及擰入螺絲.
7.2模裝配
7.2.1要裝配零件是否符合圖紙要求,形狀并作好劃線,定位等準(zhǔn)備工作.
7.2.2放在下模座上,再裝入凸凹模固定板并調(diào)整間隙,以免發(fā)生干涉及工件損壞.接著依次按順序裝入銷釘,活動(dòng)擋料銷,彈頂橡膠塊及卸料板,檢查間隙等合理后擰入卸料螺釘,再擰入緊固螺釘,并再次檢查調(diào)整.
7.2.3的上下模按導(dǎo)柱,導(dǎo)套配合進(jìn)行組裝,檢查間隙及其它裝配合理后裝機(jī)進(jìn)行試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作出相應(yīng)調(diào)整,直到生產(chǎn)出合格制件.
結(jié)束語(yǔ)
本設(shè)計(jì)是本著這個(gè)思想對(duì)產(chǎn)品模具進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，力求設(shè)計(jì)出技術(shù)水平高、經(jīng)濟(jì)效益好的模具，同時(shí)也圍繞著對(duì)新產(chǎn)品開發(fā)、新產(chǎn)品投入生產(chǎn)這個(gè)理念展開設(shè)計(jì)。拉深件零件形狀較為簡(jiǎn)單，所以加工工藝也不復(fù)雜。通過(guò)對(duì)零件圖的綜合分析與實(shí)習(xí)單位的實(shí)際生產(chǎn)要求，設(shè)計(jì)出了最可行的加工方案。本模具有生產(chǎn)率高、精度高的特點(diǎn)，加工過(guò)程又不會(huì)影響制品尺寸，這非常符合實(shí)習(xí)公司的實(shí)際生產(chǎn)要求，對(duì)單位能保持全國(guó)模具行業(yè)的領(lǐng)先地位也有一定的促進(jìn)作用。
整套模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中使用了先進(jìn)的CAD/CAM技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，在保證模具高精度的同時(shí)簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的繁瑣計(jì)算過(guò)程，使得設(shè)計(jì)更為便捷。由此可以看到，在大型級(jí)進(jìn)模、高精密、高復(fù)雜性、高技術(shù)含量先進(jìn)模具的設(shè)計(jì)中，使用先進(jìn)的CAD/CAE/CAM技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)會(huì)是一條必經(jīng)之路。
設(shè)計(jì)心得
本次課程設(shè)計(jì)歷時(shí)一個(gè)月左右，從最初的領(lǐng)會(huì)課程設(shè)計(jì)的要求，到對(duì)拿到自己手上的沖壓件的沖壓性能的分析計(jì)算，諸如對(duì)沖壓件結(jié)構(gòu)的分析，對(duì)形狀的分析等，不斷地分析計(jì)算，對(duì)要進(jìn)行設(shè)計(jì)的沖壓件有了一個(gè)比較全面深刻的認(rèn)識(shí)，并在此基礎(chǔ)上綜合考慮生產(chǎn)中的各種實(shí)際因素，最后確定本次課程設(shè)計(jì)的工藝方案。然后是對(duì)排樣方式的計(jì)算，直到模具總裝配圖的繪制，用時(shí)近一個(gè)月。在這段時(shí)間里，我進(jìn)行了大量的計(jì)算：從材料利用率的計(jì)算，到工序壓力的計(jì)算，再工作部分刃口尺寸及公差的計(jì)算，到各種零件結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算以及主要零部件強(qiáng)度剛度的核算。其間在圖書館翻閱了許多相關(guān)書籍和各種設(shè)計(jì)資料。因此從某種意義上講，通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，也培養(yǎng)和鍛煉了一種自己查閱資料，獲取有價(jià)值信息的能力。
總之，通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)的鍛煉，使我對(duì)模具設(shè)計(jì)與模具制造的整個(gè)過(guò)程都有了比較深刻的認(rèn)識(shí)和全面的掌握。使我接受了一個(gè)模具專業(yè)的畢業(yè)生應(yīng)該有的鍛煉和考查。我很感謝學(xué)校和各位老師給我這次鍛煉機(jī)會(huì)。我是認(rèn)認(rèn)真真的做完這次課程設(shè)計(jì)的，也應(yīng)該認(rèn)認(rèn)真真的完成我大學(xué)三年里最后也是最重要的一次設(shè)計(jì)。但是由于水平有限，錯(cuò)誤和不足之處再所難免，懇請(qǐng)各位指導(dǎo)老師批評(píng)指正，不勝感激。
致 謝
首先感謝學(xué)校及學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)的悉心關(guān)懷和耐心指導(dǎo)，特別要感謝指導(dǎo)老師給我的指導(dǎo)，在設(shè)計(jì)和說(shuō)明書的寫作以及實(shí)物制作過(guò)程中，我始終得到他的悉心教導(dǎo)和認(rèn)真指點(diǎn)，使得我的理論知識(shí)和動(dòng)手操作能力都有了很大的提高與進(jìn)步，對(duì)模具設(shè)計(jì)與制造的整個(gè)工藝流程也有了一個(gè)基本的掌握。在他身上，時(shí)刻體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的教學(xué)風(fēng)范，勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學(xué)理念。他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學(xué)要求，端正了我的學(xué)習(xí)態(tài)度，使我受益匪淺。
另外，還要感謝和我同組的其他同學(xué)，他們?cè)趯ふ屹Y料，解答疑惑，實(shí)驗(yàn)操作、論文修改等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。
最后，感謝所有給予我關(guān)心和支持的老師和同學(xué)使我能如期完成這次課程設(shè)計(jì)。謝謝各位老師和同學(xué)！
感謝學(xué)校對(duì)我這兩年的培養(yǎng)和教導(dǎo)，感謝學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)各位老師三年如一日的諄諄教導(dǎo)！
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