汽車前燈罩的沖壓模具設(shè)計(jì)

1、南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文目錄前 言31 緒論41.1我國(guó)沖壓模具業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀41.2 我國(guó)沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)42 汽車前燈罩成形工藝分析72.1 分析制件的沖壓工藝性72.1.1 材料72.1.2 結(jié)構(gòu)分析72.1.3 尺寸精度與表面粗糙度72.2 確定沖壓工藝方案72.3 模具形式82.4 毛坯展開計(jì)算82.4.1 拉深部分82.4.2 彎曲部分92.4.3 其它部分 （直接由CAD得出）93 落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)103.1 排樣103.2 確定沖壓方向和沖壓中心103.2.1 確定沖壓方向103.2.2 確定壓力中心113.3 確定拉深次數(shù)123.4 確定沖裁力和拉深力133.4

2、.1 沖裁力133.4.2 壓邊力133.4.3 拉深力的計(jì)算133.5 選擇壓力機(jī)143.6 選用標(biāo)準(zhǔn)模架153.7 工作部分尺寸計(jì)算153.7.1 拉深工作部分尺寸153.7.2 落料工作刃口部分尺寸計(jì)算163.8 模具總體設(shè)計(jì)183.8.1 工作零件183.8.2 其它主要零件203.9 模具結(jié)構(gòu)尺寸驗(yàn)算244 脹形沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)254.1 成形部分254.2 變形力與沖裁力的計(jì)算264.2.1 脹形變形力264.2.2 沖裁力274.3 確定壓力中心274.4 選擇壓力機(jī)284.5 選用標(biāo)準(zhǔn)模架294.6 工作部分刃口尺寸計(jì)算294.6.1 對(duì)沖裁刃口尺寸進(jìn)行計(jì)算294.6.2 脹形刃

3、口尺寸的說明及確定294.7 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)304.7.1 主要工作零件304.7.2 其它零件設(shè)計(jì)31結(jié) 論33參考文獻(xiàn)34致謝35前 言 模具在汽車、拖拉機(jī)、飛機(jī)、家用電器、工程機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械、冶金、機(jī)床、兵器、儀器儀表、輕工、日用五金等制造業(yè)中，起著極為重要的作用，模具是實(shí)現(xiàn)上述行業(yè)的鈑金件、鍛件、粉末冶金件、鑄件、壓鑄件、注塑件、橡膠件、玻璃件和陶瓷件等生產(chǎn)的重要工藝裝備。采用模具生產(chǎn)毛坯或成品零件，是材料成形的重要方式之一，與切削加工相比，具有材料利用率高、能耗低、產(chǎn)品性能好、生產(chǎn)效率高和成本低等顯著特點(diǎn)。 大學(xué)幾年所學(xué)對(duì)于知識(shí)的海洋來說也許還不夠說滄海一粟，但是對(duì)于具體的個(gè)人來說卻是

4、會(huì)算有很大收獲的。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)自己所學(xué)的一次全面總結(jié)，而且是對(duì)我們所具備的綜合能力的一次考查，更是我們將理論與實(shí)踐相結(jié)合的實(shí)際運(yùn)用前的一次實(shí)際應(yīng)用。 此次設(shè)計(jì)所依據(jù)的工件是在工廠實(shí)際進(jìn)行生產(chǎn)的。在參觀了工廠已采用的生產(chǎn)方式和生產(chǎn)設(shè)備、并在老師認(rèn)真、耐心的指導(dǎo)下進(jìn)行了此次設(shè)計(jì)。為了高質(zhì)量的完成此次設(shè)計(jì)我用了大量的時(shí)間和精力查閱了很多資料，包括模具設(shè)計(jì)手冊(cè)、冷沖模設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)大典和模具圖冊(cè)等，相信對(duì)我以后在實(shí)際工作中的應(yīng)用會(huì)有很大益處。 因我個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和水平有限，設(shè)計(jì)之中難免會(huì)存在不合理之處，請(qǐng)各位老師多多批評(píng)指正。這次設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的。老師的嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度

5、，待人以誠(chéng)的寬廣胸懷以及淵博的知識(shí)為我們樹立了榜樣。在此向老師致以最誠(chéng)摯的謝意！1 緒論1.1 我國(guó)沖壓模具業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 改革開放以來，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國(guó)有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。 近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。一些?guó)內(nèi)

6、模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國(guó)際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。 以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。 例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成

7、型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學(xué)模具CAD國(guó)家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國(guó)內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。 雖然中國(guó)模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴進(jìn)口。1.2 我國(guó)沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 模具技術(shù)的

8、發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)： (1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù) 模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。 (2)高速銑削加工 國(guó)外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的

9、表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。 (3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。 (4)電火花

10、銑削加工 電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國(guó)外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展。(5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家一般為80%左右。 (6)優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù) 選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)

11、鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。 (7)模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化 模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢(shì)。(8)模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展 這是我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫(kù)；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。2 汽車前燈罩成形工藝分析2.1 分析制件的沖壓工藝性2.1.1 材料 08鋼 材料厚度 t

12、=1mm由沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)P19，表1-8：抗拉b 335450（N/²）抗剪 260360（N/mm²）彈性模數(shù) E 190000 (N/mm²)屈服點(diǎn)s 200 （N/mm²） （%） 32%2.1.2 結(jié)構(gòu)分析該零件是汽車前燈的殼罩，形狀特征包括彎曲面，拉深面，壓凸包，加強(qiáng)筋，外沿邊等，并且是非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，較為復(fù)雜。產(chǎn)品零件需要經(jīng)過多道工序才能完成，基本工序應(yīng)包括拉深、沖孔、彎曲、脹形、翻邊等。且制件水平方向有不同層次的水平面，都是通過拉深、彎曲、脹形工序制成，表明成形工序較為復(fù)雜。拉深底部沖出一大孔，尺寸精度相對(duì)比較高。制件應(yīng)注意尺寸之間的影

13、響，以及工序之間相互的影響。2.1.3 尺寸精度與表面粗糙度尺寸精度按IT12級(jí)精度；表面粗糙度Rn=12.52.2 確定沖壓工藝方案根據(jù)產(chǎn)品零件的外形結(jié)構(gòu)和尺寸精度要求，首先確定是不能用級(jí)進(jìn)模工作，因?yàn)槿绻眉?jí)進(jìn)模，工作零件會(huì)發(fā)生相互的干涉現(xiàn)象，模具結(jié)構(gòu)也相當(dāng)復(fù)雜，并且不能保證零件的尺寸精度和位置精度。那么將其成形過程分為單工序完成。每工序可以設(shè)計(jì)為復(fù)合?；騿喂ば蚰９ぷ鳎源_保能夠生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品零件。該零件成形的基本工序包括落料、拉深、沖孔、脹形、彎曲、修邊、翻邊。比較如下三個(gè)方案：方案一：先落料沖孔，后拉深，再脹形，最后彎曲翻邊；方案二：先落料拉深，后沖孔，再脹形，再?zèng)_孔，最后彎曲翻邊；

14、方案三：先落料拉深，再脹形沖孔，再脹形沖孔，最后彎曲翻邊。方案一如果先沖孔后拉深，肯定會(huì)影響拉深的質(zhì)量和孔之間的定位尺寸，并且會(huì)影響其后的成形工序，提高了經(jīng)濟(jì)成本。那么對(duì)于此件上的孔應(yīng)該分開沖，比如脹形上的孔，拉深底部的大孔。為了保證零件的質(zhì)量，方案一的成形工序還不足。方案二單從模具結(jié)構(gòu)來看過于簡(jiǎn)單，中間三步都是簡(jiǎn)單的單工序模。而且方案也不完善，從零件的結(jié)構(gòu)來看，脹形部分不能一步完成。需要從兩個(gè)方向分別脹形，才能保證零件的質(zhì)量方案三解決了前兩個(gè)方案的缺點(diǎn)，但所生產(chǎn)的零件的尺寸精度不高?？偨Y(jié)以上三種方案，得出方案四：落料、拉深脹形、沖孔脹形、沖孔修邊、沖孔彎曲沖大孔、翻邊方案四雖然分六步工序完成

15、，簡(jiǎn)單的說需要六套模具。對(duì)于模具制造工作比較繁重，成本也比較高。但是由于是批量生產(chǎn)，而且根據(jù)零件外形和尺寸精度來說，這是優(yōu)佳的方案。2.3 模具形式成形過程分六步完成，即需六套模具。第一套：落料、拉深倒裝復(fù)合模；第二套：脹形、沖孔復(fù)合模；第三套：脹形、沖孔復(fù)合模；第四套：修邊、沖孔復(fù)合模；第五套: 彎曲單工序模；第六套：沖孔、翻邊復(fù)合模；（由于工作量的原因，主要設(shè)計(jì)前兩套模具）2.4 毛坯展開計(jì)算2.4.1 拉深部分 （1-1) =3.14×25.78×（85+74）=3.14×25.78×159 =12870.92 mm² （1-2） =1/

16、2×25.78×150.84=1/2×3888.6mm²=1/2×3465.18mm² （1-3） =12870.82-3888.66+3465.18=12447.44mm²故：拉深部分面積A01=12447.44mm²2.4.2 彎曲部分 （1-4）=（2.16+57.5+17.53）×113=8722.47mm² （1-5）=（2.7+77+11.69）=3929.77 mm²2.4.3 其它部分 （直接由CAD得出） mm²總面積： （1-6） =12447.44+87

17、22.47+3929.77+23640.35 =49920.03 mm²考慮到修邊情況，以及工序之間產(chǎn)生的尺寸影響，取A=50000 mm²3 落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)3.1 排樣由中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典P50選用軋制薄鋼板 1×500×1500單行直排a=1.2 a1=1.5輪廓尺寸：Amax×Bmax=404×209.95條料寬：B=Amax+2a+毛坯修邊量 =473.28進(jìn)距：L0=Bmax+2a1=2111.15條數(shù)：n1=500/473.28=1（余26.72）每條個(gè)數(shù)：n2=1500/211.15=7(余21.95)總個(gè)數(shù)： N=n

18、1×n2=7利用率：=（7×62117）/（500×1500）=57.80%3.2 確定沖壓方向和沖壓中心3.2.1 確定沖壓方向確定沖壓方向應(yīng)考慮的問題保證凸模能夠進(jìn)入凹模；開始拉深時(shí)凸模與拉深毛坯接觸面積要大；開始拉深時(shí)凸模與拉深毛坯的接觸面應(yīng)靠近中間；開始拉深時(shí)凸模與拉深毛坯的接觸面要大，要分散；壓料面各部分進(jìn)料阻力力求均勻。根據(jù)零件的形狀特征和上述的要求，確定為反向拉深，水平放置。3.2.2 確定壓力中心圖2.1根據(jù)零件形狀的復(fù)雜性，利用解析法求出壓力中心如圖2.1所示，是按1：1的比例畫出凸模工作部分剖面的輪廓圖，取了21個(gè)重心點(diǎn)，其各坐標(biāo)（x,y）和長(zhǎng)

19、度L分別為：01（228.31，181.25）L1=521.90 02（323.09，98.29）L2=316.4603（137.31，93.29）L3=63.70 04（108.42, 157.32）L4=101.1005（118.27, 216.29）L5=25.88 06（134.43，224.41）L6=17.4707（138.31，262.74）L7=56.14 08（154.60，293.24）L8=32.5609（180.68，278.76）L9=34.96 010（195.59，264.29）L10=10.22011（228.31，268.11）L11=61.24 012（34

20、8.86，264.29）L12=185.86013（463.80，270.80）L13=45.91 014（498.16，267.17）L14=42.70015（479.69，267.17）L15=74.34 016（452.55，179.80）L16=32.09017（462.76，168.09）L17=15.11 018（470.31，165.69）L18=12019（474.31，172.29）L19=8 020（478.31，148.62）L20=46021（486.01，112.01）L21=46.96由： （2-1）=(119154.99+102323.60+8746.65+109

21、61.26+3060.83+2348.49+7764.72+5033.78+6316.57+1998.93+13981.70+64839.12+21293.06+21271.43+35660.15+14522.32+6992.30+5648.28+3794.48+22002.26+22823.03)/1756.60=500537.95/1756.60 =284.95再由： （2-2）=(94594.38+31104.85+5942.57+15905.05+5597.59+3918.20+14750.22+9547.89+9745.45+2701.04+16419.06+49120.94+124

22、32.43+11408.16+16577.82+5769.78+2539.84+1988.28+1378.32+6836.52+5273.14)/1756.60=323551.53/1756.60 =184.19故：確定出壓力中心為00（284.95，184.19） 如圖2.1 所示3.3 確定拉深次數(shù)1.修邊余量 h/d=24.3/170=0.14 d凸/d=156/150=1.04 得出：=5.02.毛坯直徑D的計(jì)算 （2-3）=216 mm²3.確定是否用壓邊圈毛坯相對(duì)厚度t/d=1/200×100=0.5 h/d=0.14所以應(yīng)采用壓邊圈4.拉深系數(shù)t/D×

23、;100=1/200×100=0.5 d凸/d=156/150=1.04查2 P208 表4-20h1/d1=0.500.62而： h/d=23.4/150=0.156顯然 h/d<h1/d1 故：只需一次拉深，且拉深系數(shù)2P208 m1=0.55可拉深直徑d=D·m1=216×0.55=119<148mm 成立5.拉深高度 （2-4） =0.25×(216×1/0.55-148)+0.43×6/148×(148+0.32×6) =63.824.3mm 成立 那么只需一次拉深即可3.4 確定沖裁力和拉深

24、力3.4.1 沖裁力 （2-5）式中 F沖沖裁力（N） L沖裁件周長(zhǎng)（） t料厚（） 抗剪應(yīng)力（N/ mm²）又由： （2-6）式中 F沖沖裁力（N） L沖裁件周長(zhǎng)（） t料厚（） b抗剪應(yīng)力（N/ mm²） 取較大值3.4.2 壓邊力壓邊圈的壓力必須適當(dāng)，如果過大，就要增大拉深力，因而會(huì)使工件拉裂，而壓邊圈的壓力過低就會(huì)使工件的邊壁或凸緣起皺。經(jīng)驗(yàn)公式 （2-7）式中 Z各工序拉深系數(shù)的倒數(shù) b材料的拉深強(qiáng)度（MPa） t料厚（mm） D毛坯直徑（mm） =26.3N壓邊裝置采用橡皮墊彈性壓邊裝置，壓邊形式為平面壓邊圈。3.4.3 拉深力的計(jì)算按圓筒形件計(jì)算，由公式： （

25、2-8）=3×(310+180)×(216.28-152-6)×1=85260N另一公式 （2-9）=3.14×148×1×310×0.42=60506.54N那么=509581.8+60506.54+26.3=570114.64N拉深功： 按不變薄拉深A(yù)=C·Fmax·h×10-3 =0.77×61740×24.3×0.001=1155.22J3.5 選擇壓力機(jī)本件是薄件的淺拉深，那么P=（1.61.8）F總所以： P=1.6F總=912KN選擇壓力為1000KN

26、開式雙柱壓力機(jī)，技術(shù)規(guī)格如下表2-1： 表2-1壓力機(jī)型號(hào)J23100A公稱壓力/KN1000滑塊行程/mm140發(fā)生公稱壓力時(shí)滑塊距下死點(diǎn)距離/mm10行程次數(shù)/（次/min）45最大封閉高度/mm固定臺(tái)和可傾式400活動(dòng)位置最低500最高260封閉高度調(diào)節(jié)量/mm100工作臺(tái)尺寸/mm左右900前后600工作臺(tái)孔尺寸/mm左右420前后250直徑320立柱間距離/mm420模柄孔尺寸/（直徑mm×深度mm）60×75工作臺(tái)板厚度/mm110墊板厚度/mm110可傾角度25°3.6 選用標(biāo)準(zhǔn)模架由：Hd=K·b=0.12×210=25.2mm

27、Hd=30mm 那么有：C=（1.52）Hd=60mm選用滑動(dòng)對(duì)角導(dǎo)柱模架B×L （400mm×630mm）閉合高度（270mm305mm）上模座（GB/T2855.1）630mm×400mm×55mm 下模座（GB/T2855.2）630mm×400mm×65mm導(dǎo)柱（GB/T2861.1） 50mm×250mm 55mm×250mm導(dǎo)套（GB/T2861.6） 50mm×150×53 55×150533.7 工作部分尺寸計(jì)算3.7.1 拉深工作部分尺寸1.拉深凸凹模間隙確定C（1）

28、間隙值應(yīng)合理選取。如果C過小會(huì)增加摩擦力，使拉深件容易破裂，且易擦傷表面和降低模具壽命；C過大，又易使拉深件起皺，且影響工件精度。（2）拉深模單邊間隙：（3）用壓邊圈拉深時(shí)：（4）拉深精度要求達(dá)到IT11IT13級(jí)按IT12級(jí)得出： 那么取=12.工作部分尺寸計(jì)算尺寸精度按IT12級(jí)7內(nèi)形基本尺寸有： d=0.080，p=0.0502由計(jì)算公式： （2-10）得：又由公式： （2-11）得： 凸模出氣孔直徑2，表477 D=8mm3.拉深凸模與拉深凹模圓角半徑（1）拉深凹模圓角半徑按經(jīng)驗(yàn)公式： （2-12）式中： r凹凹模圓角半徑（mm） D毛坯直徑（mm） d凹模內(nèi)徑（mm）mm（2）凸模圓

29、角根據(jù)t=1mm，查表2，表479得r凹=（106）t，取r凹=6mm；且凸模圓角半徑為 r凸=r凹=r件那么：r凸=6mm3.7.2 落料工作刃口部分尺寸計(jì)算圖2-2落料外形示意圖如圖2-2，按凸、凹模配合加工的方法計(jì)算落料凹模刃口尺寸。 =（0.080.12）基本尺寸1. 磨損后尺寸變大,由公式 （2-13）X=0.75 X=0.75 X=0.75 X=0.5 X=0.75 X=0.75 X=0.75 X=0.75 X=0.75 X=0.75 X=0.75 X=0.75 X=0.5 X=0.75 X=0.5 X=0.5 X=0.75 X=0.75 X=1 X=0.75 X=0.5 2. 磨

30、損后尺寸減小，由公式： （2-14）X=0.75 X=0.5 X=0.75 X=0.75 X=1 3不變尺寸，由公式： （2-15）那么有： 凸模以凹模為基準(zhǔn)，兩邊間距在Zmin=0.08mmZmax=0.12mm之間。3.8 模具總體設(shè)計(jì)3.8.1 工作零件設(shè)計(jì)原則：（1）凸模和凹模要有足夠得剛度和強(qiáng)度。（2）凸模和凹模安裝穩(wěn)定可靠，且便于更換。（3）模具設(shè)計(jì)時(shí)為了減小多工位連續(xù)模各工位之間步距的累積誤差以及確保凸、凹模間的間隙值，在標(biāo)注凹模、凸模固定板，卸料板等零件中與步距有關(guān)的孔位尺寸時(shí)，要以凹模第1工位定位定為坐標(biāo)（尺寸基準(zhǔn)）向后標(biāo)注，不論距離多大，公差均為步距公差。從而保證各凸模安裝

31、位置及卸料各型孔位置與凹模一致。同時(shí)還要保證凸模刃口形狀、卸料板形孔形狀與相應(yīng)凹模形孔一致。（4）廢料排出要方便及時(shí)，以防止損壞模具，可在凸模上設(shè)置廢料頂桿、高壓氣孔，以便及時(shí)清除廢料。（5）凸、凹模應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，以便于制造，熱處理，檢測(cè)及安裝。1.拉深凸模零件的材料為Cr12，硬度要求為5862HRC。凸模為整體臺(tái)階式，因?yàn)樵O(shè)計(jì)為反向拉深，所以要依靠凸模固定板固定在下模座上。凸模與固定板按H7/m6過盈配合加工，氣孔直徑為8mm，深度為50mm，有一側(cè)向直徑為8mm的通孔連通氣孔，使其結(jié)構(gòu)為“L型”。凸模工作刃口圓角半徑為工件圓角半徑R6，工作處粗糙度為0.8，安裝面粗糙度為3.2

32、，其它為6.3。零件加工工藝過程如下表2.2所示：表 2-2序號(hào)作業(yè)內(nèi)容加工方法說明1下料材料下料選用Cr122鍛造自由鍛提高材料力學(xué)性能，使毛坯形狀接近工件形狀，減少加工量3熱處理退火改善加工切削性，消除內(nèi)應(yīng)力4面加工銑、磨粗加工外表面，磨出基準(zhǔn)面5型面粗加工普通銑、車粗加工工作型面6型面半精加工數(shù)控銑、鉗工修型間隙均勻7劃線、孔加工鉆螺紋孔與模座配作加工8熱處理淬火提高硬度，達(dá)到硬度要求9面加工磨削加工精磨基準(zhǔn)面。消除熱處理變形10型面精加工成型磨保證配合間隙11檢驗(yàn)2.落料凹模凹模為整體式結(jié)構(gòu)，材料為Cr12，硬度要求5862HRC，長(zhǎng)×寬×高=540mm×

33、400mm×60mm。凹模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，刃口部分形狀大致與零件加上余邊量后的形狀相同，制造簡(jiǎn)單。刃口高度15mm，周邊有四個(gè)銷釘通孔和四個(gè)螺釘盲孔（深32mm），目的是用四個(gè)M20螺釘和四個(gè)B16銷釘將凹模連接固定在固定板和下模座上。然后銑30度的斜面，便于控制壓邊圈運(yùn)動(dòng)高度，保證壓邊圈能很好地壓住毛坯周邊，并且在拉深完成后，將零件頂在上模部分。凹模周邊銑30度的角度，是為了避免鉗工在安裝模具時(shí)損傷刃口。3.凸凹模凹凸模為整體臺(tái)階式，材料為Cr12，硬度要求5862HRC。凹凸模依靠與固定板之間的過盈配合穩(wěn)固在上模部分。凸凹模內(nèi)有直徑144mm孔和斜面，是為了安裝剛性頂件裝置。落料凸模尺

34、寸是以落料凹模為基準(zhǔn)，間隙Zmin=0.08mmZmax=0.12mm之間。3.8.2 其它主要零件1. 導(dǎo)向零件前已經(jīng)在選擇標(biāo)準(zhǔn)模架時(shí)，選定標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)柱和導(dǎo)套：導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間按H7/h6間隙配合；導(dǎo)柱與下模座之間按H7/n6過盈配合；導(dǎo)套與上模座之間按H7/m6過盈配合導(dǎo)柱（GB/T2861.1） 50mm×250mm 55mm×250mm圖2-3圖2-3分別為50mm，55mm（GB/T2861.1）標(biāo)準(zhǔn)直導(dǎo)柱。1材料為20鋼，滲碳深度0.8mm1.2mm，硬度要求5862mm導(dǎo)套（GB/T2861.6） 50mm×150×53 55×1505

35、3圖2-4為（GB/T2861.6）標(biāo)準(zhǔn)直導(dǎo)套。材料為20鋼，滲碳深度0.8mm1.2mm，硬度要求5862HRC圖2-42. 定位零件條料或毛坯在模具中的定位：一是送料方向上的定位，用來控制送料的進(jìn)距，即通常所說的擋料；二是在與送料方向垂直方向上的定位，通常稱導(dǎo)料。材料的定位采用三個(gè)支撐點(diǎn)，兩個(gè)導(dǎo)料銷和一個(gè)擋料銷，都用固定式（如圖2-5所示）。 圖2-5 圖2-6零件材料為45，熱處理硬度4348HRC。技術(shù)條件：按JB/T76531994的規(guī)定。定位銷都安裝在落料凹模上，按過盈配合H7/m6精度配合加工。3. 卸料裝置為了在落料拉深前對(duì)毛坯有預(yù)壓的作用，沖壓完成后能使沖件平穩(wěn)脫模。故將卸料

36、裝置設(shè)計(jì)成彈性的，由卸料螺釘（1）、彈簧（2）、卸料板（3）組成（如圖2-12所示）。（1）卸料螺釘采用標(biāo)注件（GB2867.5-81），材料45，熱處理硬度3540HRC（2）彈簧的選用由公式 （2.16）得出 裝四個(gè)彈簧，每個(gè)彈簧承受的壓力：選用彈簧（圖2-7）各參數(shù)為：d=8mm，t=13.5mm，F(xiàn)j=2200N，D2=45mm，h=55mm n=3，hj=14.7mm，L=707N圖2-7 圖2-8（3）圖2-8是卸料板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，材料為45，硬度要求4348HRC，長(zhǎng)×寬×厚度=630mm×400mm×25mm。此種結(jié)構(gòu)的彈性卸料板主要用于此類

37、薄料件，操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高，能對(duì)毛坯有預(yù) 壓的作用。為了保證彈簧的自由高度，配作直徑58mm，深度6mm的盲孔。 圖2-94. 固定零件（1）模柄模柄的作用是固定上模座于壓力機(jī)滑塊上時(shí)是模具的壓力中心與壓力機(jī)的壓力中心保證一致。所以，模柄的長(zhǎng)度不得大于壓力機(jī)滑塊里模柄孔的深度，模柄直徑應(yīng)與模柄孔一致。 模柄類型采用旋入式（圖2-9），材料為45，直徑60mm，長(zhǎng)度73mm（GB2862.281），符合壓力機(jī)要求。（2）凸模固定板圖2-10圖2-10為凸模固定板，材料45，硬度要求4348HRC，長(zhǎng)×寬×厚度=540mm×400mm×40mm。加工工藝如表

38、2-3：表2-3序號(hào)作業(yè)內(nèi)容加工方法說明1備料材料下料選用45鋼板2熱處理退火改善加工切削性，消除內(nèi)應(yīng)力3面加工銑、磨刨、銑六面留余量，磨出基準(zhǔn)面4劃線孔加工鉆、鉸、攻絲螺孔加工出銷釘和螺釘孔，還有三個(gè)頂桿孔，留一定的余量5不規(guī)則孔加工銑中間裝凸模孔6面加工磨削加工，磨平面精磨上下面，保證平行度7高精度孔加工內(nèi)圓磨對(duì)中間裝配凸模的孔和銷釘孔精加工8檢驗(yàn)（3）凸凹模固定板凸凹固定板，材料45，硬度要求4348HRC，長(zhǎng)×寬×厚度=540mm×400mm×40mm。板內(nèi)有長(zhǎng)×寬=485mm×277mm配合溝槽，與凸凹模按H7/m6配合加工

39、，并留有11mm×10mm的階臺(tái)。周邊分別有16mm的銷釘通孔和M20的螺釘孔，需要配作加工?？紤]到需裝配卸料螺釘和彈簧，要配作通孔。為了保證彈簧的自由高度，應(yīng)配作直徑為58mm，深度為25mm的盲孔。（4）墊板在固定板、凹凸模與上模座之間加一塊材料為45，硬度要求4348HRC，長(zhǎng)×寬×厚度=540mm×400×10mm的墊板。目的是避免沖壓時(shí)，工作零件與上模座發(fā)生磨損，延長(zhǎng)模具壽命，并且穩(wěn)固了零件的相對(duì)位置，對(duì)成型零件的精度也所提高。3.9 模具結(jié)構(gòu)尺寸驗(yàn)算閉合高度:模具的閉合高度h=320mm，選定的壓力機(jī)J23-100A，該壓力機(jī)最大閉

40、合高度為400mm，最小閉合高度為300mm。模具閉合高度應(yīng)滿足hmax-5hhmin+10，故成立。上模座的卸料螺釘孔深度:H模座=55mmh卸料板工作行程+螺釘高度=23+9=32mm取h=48mm4 脹形沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)4.1 成形部分設(shè)計(jì)本套模具是完成一個(gè)方向的脹形和兩個(gè)方孔，最后達(dá)到零件的結(jié)構(gòu)。脹形是利用模具使板料拉深變薄局部表面積增大以獲得零件的加工方法，可采用不同的方法來實(shí)現(xiàn)，如鋼模脹形、橡皮脹形和液壓脹形等，本模具設(shè)計(jì)為鋼模脹形。原因是本件的成形很顯然是屬于平板的起伏成形，而不屬于圓柱形空心坯料的脹形。而且鋼模脹形模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易操作。平板的局部脹形包括壓加強(qiáng)筋、壓凸凹包。設(shè)計(jì)

41、本套模具就是成形本件一個(gè)方向的凹包和加強(qiáng)筋。1.加強(qiáng)筋加強(qiáng)筋主要是用來增加零件剛度及起裝飾作用。本件有五處設(shè)計(jì)成加強(qiáng)筋，能否成形的條件為： （3-1）式中： p許用斷面變形程度； l0變形區(qū)橫截面的原始長(zhǎng)度； l1成形后加強(qiáng)筋橫截面曲線輪廓長(zhǎng)度； 成形材料相對(duì)延伸率。那么： 成立； 成立； 成立； 成立； 成立2.壓凹包壓凹包是指在平板或拉深件等底部壓出凹包，壓凹包的深度與凸模圓角半徑和坯料的性能有關(guān)，用平底凸模一次能壓出凹包的深度間表3-1：表3-1 平板毛坯脹形深度軟鋼h（0.150.20）d鋁h（0.10.15）d黃銅h（0.150.22）d因?yàn)榱慵拿鞑牧蠟?8鋼，故利用：h/d（0

42、.150.20） （3-2）得： h1/d=5/50=0.11（0.150.20）成立； h2/d=11/48=0.20(0.150.20) 成立； h3/d=6/50=0.12（0.150.20）成立沖兩個(gè)方孔，其目的是為第三套脹形沖孔復(fù)合模的定位作準(zhǔn)備，故兩方孔的定位尺寸精度比較高。4.2 變形力與沖裁力的計(jì)算4.2.1 脹形變形力1.加強(qiáng)筋所需變形力2由公式： (3-3)式中： K取0.71.0，窄而深取大值，寬而淺取小值； L成形區(qū)周長(zhǎng)，mm； t料厚，mm； b材料強(qiáng)度極限，MPa得出： 2.壓凹包所需變形力再由公式： (3-4)式中： A成形部分面積，m； K系數(shù)，對(duì)于鋼取2003

43、00N/mm4，黃銅取150200N/mm4； t料厚，mm得出： 3.總變形力 (3-5)=28160+17600+64960+19840+28160+176750152000+300000=787470N4.2.2 沖裁力由公式2-5得出： 由公式2-6得出： 取大值：故： (3-6)=787470+21840=809310N=809.3KN4.3 確定壓力中心根據(jù)實(shí)際情況，零件外形的成形是非對(duì)稱的，且較為復(fù)雜。利用解析法求出壓力中心，確定模柄位置和沖壓中心點(diǎn)。圖3-1如圖3-1所示，是凸模工作部分剖面的輪廓圖，取了9個(gè)重心點(diǎn)，其各坐標(biāo)（x,y）和長(zhǎng)度L分別為：01（250.00，117.

44、57） L1=113.26 02（203.85，123.50） L1=100.3203（176.28，95.20） L3=132.78 04（169.50，121.50） L4=73.9205（138.80，200.00） L5=158.27 06（487.48，271.88） L6=55.3607（474.00，245.00） L7=28.00 08（469.00，141.00） L8=28.0009（493.84，126.69） L9=88.33由公式2.1 得出：=(28315+20450.23+23406.46+12529.44+21967.88+26986.89+13276+1313

45、2+43620.89)/778.24=203684.79/778.24=261.72再由公式2.2 得出：=(13315.98+12389.52+12640.66+8981.28+31654+15051.28+6860+3948+11190.53)/778.24=116031.25/778.24=149.09故壓力中心00坐標(biāo)為（261.72，149.09）4.4 選擇壓力機(jī)根據(jù)所計(jì)算出F=809.3KN，選擇壓力機(jī)：選擇壓力為1000KN開式雙柱壓力機(jī)，技術(shù)規(guī)格如下表3.2：表3-2壓力機(jī)型號(hào)J23100A公稱壓力/KN1000滑塊行程/mm140發(fā)生公稱壓力時(shí)滑塊距下死點(diǎn)距離/mm10行程

46、次數(shù)/（次/min）45最大封閉高度/mm固定臺(tái)和可傾式400活動(dòng)位置最低500最高260封閉高度調(diào)節(jié)量/mm100工作臺(tái)尺寸/mm左右900前后600工作臺(tái)孔尺寸/mm左右420前后250直徑320立柱間距離/mm420模柄孔尺寸/（直徑mm×深度mm）60×75工作臺(tái)板厚度/mm110墊板厚度/mm110 顯然所需壓力F=809.3KN壓力機(jī)的公稱壓力1000KN；壓力機(jī)最小閉合高度+10mm模具閉合高度300mm壓力機(jī)最大閉合高度-5mm4.5 選用標(biāo)準(zhǔn)模架由：Hd=K·b=0.12×210=25.2mmHd=30mm 那么有：C=（1.52）Hd

47、=60mm選用滑動(dòng)對(duì)角導(dǎo)柱模架B×L （400mm×630mm）閉合高度（270mm305mm）上模座（GB/T2855.1）630mm×400mm×55mm 下模座（GB/T2855.2）630mm×400mm×65mm導(dǎo)柱（GB/T2861.1） 50mm×250mm 55mm×250mm導(dǎo)套（GB/T2861.6） 50mm×150×53 55×150534.6 工作部分刃口尺寸計(jì)算4.6.1 對(duì)沖裁刃口尺寸進(jìn)行計(jì)算對(duì)于沖簡(jiǎn)單的方形孔，利用第一種方法計(jì)算凸、凹模尺寸：應(yīng)滿足條件：

48、p+dZmax-Zmin且： p=0.4（Zmax-Zmin）=0.4×（0.12-0.08）=0.016 d=0.6（Zmax-Zmin）=0.6×（0.12-0.08）=0.024式中：p凸模制造公差； d凹模制造公差。有公式： （3-7） （3-8）工件孔的尺寸每邊長(zhǎng)為，那么有：4.6.2 脹形刃口尺寸的說明及確定脹形可以看作是局部的變薄拉深，工作零件刃口尺寸的確定按拉深工作零件尺寸計(jì)算方法計(jì)算，根據(jù)零件脹形部分的形狀是非圓形脹形，所以刃口尺寸的確定按非圓形拉深方法計(jì)算。非圓形凸、凹模的制造公差可根據(jù)制件公差來選定。若拉深件的公差為IT12、IT13級(jí)以上者，凸、凹模

49、制造公差采用的標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)為IT8、IT9；若拉深件的公差為IT14級(jí)以下者，則凸、凹模制造公差采用IT10級(jí)。但若采用配作時(shí)，只在凸模或凹模上標(biāo)注公差，另一方則按間隙配作。如拉深件是標(biāo)注外形尺寸時(shí)，則在凹模上標(biāo)注公差；反之，標(biāo)注內(nèi)形尺寸時(shí)，則在凸模上標(biāo)注公差。零件尺寸公差按IT12級(jí)計(jì)算，那么凸、凹模制造公差采用標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)IT8或IT9級(jí)加工，參考下表3-3： 表3-3 (m)基本尺寸/mm公 差 等 級(jí)IT8IT931425>361830>6102236>10182743>18303352>30503962>50804674>801205487&

50、gt;120180631004.7 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.7.1 主要工作零件1.沖孔凸模沖孔凸模材料為T10A，硬度要求5862HRC，臺(tái)階底面應(yīng)壓入后磨平。凸模刃口部分設(shè)計(jì)成為方孔形，是因?yàn)槌尚慰资欠娇?。而把安裝部分設(shè)計(jì)成圓柱形，其主要目的是避免鉗工在安裝凸模時(shí)劃傷自己，便于安裝。兩沖孔凸模都是依靠凸模固定板固定，采用過盈配合H7/m6穩(wěn)固。所以凸模固定板孔的配合尺寸是。（1）凸模長(zhǎng)度尺寸計(jì)算因?yàn)槭沁x用非標(biāo)準(zhǔn)凸模，所長(zhǎng)度尺寸由磨具結(jié)構(gòu)確定，需要考慮：凸模固定板厚度h1，壓料板厚度h2，凸模進(jìn)入凹模的深度，以及由凸模修磨量和在模具閉合狀態(tài)下固定板與壓料板之間的安全距離等因素需要增加的高度h，即： （3-9）那么有： mm（2）凸模強(qiáng)度校核對(duì)于此類結(jié)構(gòu)的凸模，必須進(jìn)行承壓力和穩(wěn)定能力的校核。承壓能力校核 沖裁時(shí)凸模承受的有平均壓應(yīng)力和刃口的接觸應(yīng)力k兩種。當(dāng)此凸模斷面寬度B=7mm大于材料厚度t=mm時(shí)，接觸應(yīng)力k大于平均壓應(yīng)力，因而強(qiáng)度校核的條件是接觸應(yīng)力k小于或等于材料的許用壓應(yīng)力p：由： （3-10）式中： k凸模刃口接觸應(yīng)力（MPa）； L沖件輪廓長(zhǎng)度（mm）； A沖件平均面積（m）； p凸模材料的許用壓力（MPa）。那么有： 復(fù)合條件穩(wěn)定能力校核 按確定壓桿臨界力的歐拉