沖壓模具不銹鋼杯子的設計

1、.2013年度本科生畢業(yè)論文（設計）畢業(yè)論文（設計）題目沖壓模具不銹鋼杯子的設計院 系： 工學院自動化系 專 業(yè)： 機械工程及自動化 年 級：學生姓名：學 號：導師及職稱： 2013年6月. v.2013Annual GraduationThesis (Project) oftheCollegeUndergraduate Title of the Graduation Thesis (Project)(Design of the stamping die for the stainless steel cup)Department:College of Life Science and Tec

2、hnologyMajor: Mechanical Engineering and automation Grade:Students Name:Student No.:Tutor: June, 2013. v.畢業(yè)論文（設計）原創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)論文（設計）是我在導師的指導下進行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設計）不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本論文（設計）的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。 作者簽名： 日期：畢業(yè)論文（設計）授權(quán)使用說明本論文（設計）作者完全了解紅河學院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設計

3、）的規(guī)定，學校有權(quán)保留論文（設計）并向相關(guān)部門送交論文（設計）的電子版和紙質(zhì)版。有權(quán)將論文（設計）用于非贏利目的的少量復制并允許論文（設計）進入學校圖書館被查閱。學?？梢怨颊撐模ㄔO計）的全部或部分內(nèi)容。保密的論文（設計）在解密后適用本規(guī)定。 作者簽名： 指導教師簽名：日期： 日期：. v.畢業(yè)論文（設計）答辯委員會(答辯小組)成員名單職稱單位備注主席（組長）. v.摘 要改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，市場對模具的需求不斷增長。由于模具在生產(chǎn)過程中的諸多優(yōu)點，使得模具成形的應用也越來越廣泛。冷沖壓模具在模具領(lǐng)域內(nèi)占有舉足輕重的地位，所以他的應用也非常廣泛。不銹鋼杯子的制作就是應用了模具，通

4、過對杯子的設計和計算可以從產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、成本的目的，模具使用方便、安全、壽命長，設計、制作等方面來研究計算，努力讓該技術(shù)得到提高。杯子，其結(jié)構(gòu)簡單，是一個無凸緣圓筒結(jié)構(gòu)的。在本設計中，以杯子為研究對象。在我們生活的這個飛速發(fā)展的年代，酒成了我們生活中不可缺少的一種藥劑，在我們生活水平不但提高的今天人們對就的品質(zhì)和要求也就提高了?，F(xiàn)在人們流行泡吧。喜歡在酒吧里喝著剛調(diào)好的酒，欣賞著調(diào)酒師的花樣調(diào)酒法。這對現(xiàn)在大多數(shù)上班族無疑是一種很好的放松和消遣，很多人對這種生活滿意因此想做一下這種模具來研究它的材質(zhì)和制作方法。對加工該杯子的模具進行了設計，主要內(nèi)容包括：（1）本論文對沖壓模具的國內(nèi)外發(fā)

5、展現(xiàn)狀及發(fā)展優(yōu)勢，沖壓模具研究的目的、意義及進行了敘述。（2）對零件的加工工藝進行了分析并對相關(guān)尺寸進行了計算。主要包括：零件結(jié)構(gòu)的分析，零件材料的選用、尺寸的測量分析、毛坯尺寸的計算、拉深次數(shù)的確定和拉深過程中尺寸的計算、如何確定排樣方式及材料利用率的計算。（3）模具的設計。落料拉深模。主要進行了壓力機的選擇、落料拉深、凸凹模尺寸的計算、模架的選用、定位裝置、卸料機構(gòu)的選擇等。（4）在拉深工藝中會遇到的起皺及防護措施和其它的輔助工序。（5）最終繪制了落料拉深模和整形模的裝配圖和零件圖。做杯子設計最后對本論文撰寫過程中存在的問題及缺陷進行了敘述，借鑒其他沖壓模具設計的經(jīng)驗，給出了幾種常用的解決

6、方法。關(guān)鍵詞：杯子；不銹鋼；拉深模；AbstractSince the reform and opening up, with the development of the national economy, market demand for mold growth. Because of many advantages of mold in the production process, application of the forming die is more and more widely. Cold stamping die has play a decisive role pos

7、ition in die field, so its application is very extensive.Stainless steel cup is the application of the mold, the design and calculation of the cup from the product quality, production efficiency, cost, mould convenient and safe use, long life, design, production, research, trying to make the technol

8、ogy improves.The cup, which is simple in structure, is a flangeless cylindrical structure. In this design, with the cup as the research object. In the rapid development of age we live in, the wine became an agent of our lives, people not only improve in our standard of living today on the quality an

9、d requirements will increase. Now the popular bars. Like in a bar drinking just adjust the good wine, enjoy the bartender bartender method. The most work is relaxed and entertained a very good, many people think of this life satisfaction to the mould to study its material and making method.Die for p

10、rocessing the cup is designed, the main contents include:(1) the development situation and development advantages of the stamping die at home and abroad, purpose, and significance of the stamping die are described.(2) the machining technology of part was analyzed and the correlation dimensions are c

11、alculated. Mainly include: analysis of parts structure, parts material selection, size of the measurement and analysis, blank dimension calculation, the number of drawing and determine the drawing process dimension calculation, how to determine the layout and calculation of the material utilization

12、ratio.(3) the mold design. Blanking and drawing die. The choice of the press, blanking and drawing, die size calculation, mold selection, positioning device, unloading mechanism selection.(4) encountered in the drawing process of wrinkling and protective measures and other auxiliary process.(5) the

13、final draw assembly drawing and parts drawing blanking and drawing die and plastic mould.Do the cup final design of problems and defects existing in the process of writing this thesis was described, using other experience in stamping die design, gives the solving methods.Keywords: glass; stainless s

14、teel; drawing die;. v.目 錄第一章緒論11.1選題的目的、意義和要達到的目的。11.2沖壓工藝的發(fā)展優(yōu)勢和現(xiàn)狀112 1 沖壓工藝的發(fā)展優(yōu)勢11.3 冷模具生產(chǎn)中的影響因素和基本步驟21.3.1 影響因素21.3.2 基本步驟21.4 論文的主要內(nèi)容3第二章零件的工藝分析和相關(guān)計算42.1 材料的選擇42.1.1 冷沖壓材料的選擇要求42.1.2 材料的選擇及經(jīng)濟效益42.2 圓筒成形的工藝性分析52.2.1 圓筒結(jié)構(gòu)形狀與尺寸分析52.2.2 精度與表面粗糙度62.3 毛坯的計算和拉伸次數(shù)的確定62.3.1 毛坯尺寸的計算62.3.2 壓邊圈的選用和拉深次數(shù)的確定82.

15、4 排樣設計及材料利用率112.4.1 排樣設計112.4.2 材料利用率的計算14第三章模具的設計及相關(guān)計算193.1 落料拉伸模的設計及相關(guān)計算193.1.1 各工序力的計算193.1.2 模具類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇203.1.3 工作部分凸、凹模的設計與計算203.2模具總體與部件設計243.21 總體設計243.2.2模架的種類及選擇243.3工藝方案的確定253.4 輔助工序潤滑、熱處理、酸洗253.4.1拉深過程中工件熱處理的目的253.4.2 拉深過程中潤滑的目的和方法263.4.3拉深過程中工件為什么要進行酸洗酸洗的工藝過程26第四章總結(jié)27參考文獻28致謝29. v.第一章 緒

16、論1.1選題的目的、意義和要達到的目的。以調(diào)酒杯為設計課題，一方面讓我對我們周圍的市場有所了解，另一方面能熟練使用AutoCAD繪圖軟件，讓自己在模具設計、模具選材、模具成形工藝分析、以及資料檢索等方面獲得綜合訓練和提高，為今后的工作奠定堅實的基礎。模具作為特殊的工藝裝備，在現(xiàn)代制造業(yè)中越來越重要。在我們生活中得到了廣泛的應用，如家電、汽車、工業(yè)等 在我們生活的這個飛速發(fā)展的年代，酒成了我們生活中不可缺少的一種藥劑，在我們生活水平不但提高的今天人們對就的品質(zhì)和要求也就提高了。現(xiàn)在人們流行泡吧。喜歡在酒吧里喝著剛調(diào)好的酒，欣賞著調(diào)酒師的花樣調(diào)酒法。這對現(xiàn)在大多數(shù)上班族無疑是一種很好的放松和消遣，

17、很多人對這種生活滿意因此想做一下這種模具來研究它的材質(zhì)和制作方法。1.2沖壓工藝的發(fā)展優(yōu)勢和現(xiàn)狀12 1 沖壓工藝的發(fā)展優(yōu)勢沖壓工藝是一種成形加工方法 ，通常依靠外在壓力和模具對 相關(guān)的板料施加相應的力，使其板料發(fā)生分離或塑性變形，從而實現(xiàn)所需形狀和尺寸的沖壓件的有效獲取8。與其他的機械、塑性等加工方法比較而言，沖壓加工工藝在其技術(shù)上和經(jīng)濟上具備了諸多的獨特優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在以下幾個方面8。 1、 沖壓加工工藝的操作便利，易于實現(xiàn)工藝的機械自動化。由于沖壓加工工藝的實現(xiàn)是通過沖壓模具、沖壓設備而完成的，而普通壓力機每分鐘的行程量可達到幾十次，若是高速的壓力機每分鐘的行程量則可為上百至千次，并且壓

18、力機的每次行程都有可能獲取一個沖件，從而使其加工工藝的生產(chǎn)效率得到了大大的提高8。 2 、沖壓工藝的質(zhì)量穩(wěn)定，具有良好的互換性。這是因為在進行沖壓加工時，沖壓模具使其沖壓件的形狀尺寸的精度得到了良好的保證，沖壓件的表面質(zhì)量通常都會受到較好的保護，再加之所使用的沖壓模具的使用壽命較長，從而使得同一沖壓模具制成的沖壓件具有一模一樣的特點8。 3、沖壓加工工藝是一種省料、節(jié)能的加工方法，在其沖壓工過程中幾乎沒有碎料的產(chǎn)生，使得材料的利用率較高，并且在此過程中無需外來其他的加熱設備，因而所得 沖壓件的成本也較低10。 由于沖壓加工工藝中所用的模具具有一定的專業(yè)性，沖壓模具是一種制造精度8、技術(shù)要求都較

19、高的技術(shù)密集型產(chǎn)品，而加工成形一個復雜零件時所需要的模具也較多，因此，沖壓工藝的優(yōu)越性只有在沖壓件大量生產(chǎn)的情況下也會得到充分的體現(xiàn)，其所獲取的經(jīng)濟效益也會隨之體現(xiàn) 的更為突出。 1.2.2、沖壓工藝的發(fā)展現(xiàn)狀近年來 ，隨著對先進制造技術(shù)發(fā)展的重要性共識的形成 ，將其特征與現(xiàn)代化高新技術(shù)相結(jié)合，沖壓工藝在其深度和廣度上都取得了突飛猛進的進展8。本文以汽車車身覆蓋件的加工為對象，闡述沖壓工藝 的發(fā)展現(xiàn)狀。 1.3 冷模具生產(chǎn)中的影響因素和基本步驟1.3.1影響因素冷沖壓模具應用范圍廣，在模具行業(yè)中占有重要的位置。一般來說，冷沖壓模具在設計中受一下多種因素的影響：1、沖件的成形內(nèi)容；該調(diào)酒杯成形內(nèi)

20、容有零件的落料拉伸、材料利用率的計算、凸凹模刃口的計算和整形模的設計等。2、沖件結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度及其他技術(shù)要求；3、沖件材料種類、坯料類型、力學性能以及厚度等；4、產(chǎn)品的生產(chǎn)批量。5、模具制造的基本條件及制作習慣6、模具使用單位的設備狀況。1.3.2 基本步驟一率的般來說，模具設計的步驟主要包括以下3點：1、工藝設計模具的工藝設計，是指根據(jù)對零件的形狀、尺寸以及工藝性分析等，進行毛坯的計算、材料利用計算和壓力機的校核等。2、模具設計模具設計，是建立在工藝設計的基礎上，對壓力機的選擇、凸模和凹模的結(jié)構(gòu)設計、零件圖和裝配圖的繪制等。編寫工藝文件及設計計算說明書。1.4 論文的主要內(nèi)容1、根

21、據(jù)燈頭的工作環(huán)境和質(zhì)量要求，對產(chǎn)品的材料進行對比選擇，確定較佳材料。2、根據(jù)對圓筒的結(jié)構(gòu)、尺寸和工藝性分析，確定拉伸次數(shù)和工藝方案的確定、工件尺寸的計算、排料方式的設計和壓力機的校核。3、根據(jù)圓筒的結(jié)構(gòu)和形狀，確定落料拉伸模和整形模。落料拉伸復合模包括工件的定位方式、卸料方式、支承固定零件、模架的選擇和壓力機的參數(shù)等；整形模的設計有凸模和凹模的設計、頂件器的設計和裝配圖的設計等。. v.第二章 零件的工藝分析和相關(guān)計算2.1 材料的選擇2.1.1 冷沖壓材料的選擇要求1、要具有較好的剪切性能；2、板料表面要光滑、平整，沒有腐蝕過、劃傷、開裂等缺陷，厚度也要是均勻的；3、棒料、管料，截面尺寸穩(wěn)定

22、，一致性好。表面光潔無機械損傷，內(nèi)部組織無物理和化學缺陷；4、硬度復合我們所需規(guī)定要求，所有面積和長度內(nèi)均勻一致；5、沖裁成形的材料或非沖裁成形的材料都應具有一定的強度6、用于沖裁成形的材料，必須具有良好的塑形。2.1.2 材料的選擇及經(jīng)濟效益冷沖壓模具工作時承受較大的壓力、拉深力、沖擊載荷和摩擦。主要失效形式是磨損，也常出現(xiàn)起皺、斷裂和變形等失效形式。因此，冷沖壓模具具有以下基本性能：(1)高硬度；(2)高延伸率高；(3)屈強比低；(4)加工硬化性低。對于該工件，只要有較高的硬度、較高的耐磨性和比較好的韌性即可。表2-1 部分常用金屬的性能、用途等1分類金屬性能、經(jīng)濟性用途10鋼強度較高，耐

23、磨性、韌性和抗疲勞能力比較好，硬度較高；便于冶煉，成本較低，價格低廉應用廣泛，機械產(chǎn)品中各種大小結(jié)構(gòu)部件都普遍使用，如儀表外殼、管類、棒類45鋼具有較強的機械性能，而且加工的性能也很強。在生產(chǎn)加工中應用比較廣泛如：各種重要的結(jié)構(gòu)零件如齒輪、軸類。不銹鋼型號 301-延展性好，用于成型產(chǎn)品。也可通過機械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲勞強度主要有不休鋼絲、不銹鋼棒、鋼管、等。應用比較廣泛。酒杯，在我們的日常生活中經(jīng)常接觸和使用，所以它的材料應具有耐磨性、耐腐蝕的性能，并且使用壽命也要有保障，所以從經(jīng)濟和材料的性能角度上看。杯子的材料選擇不銹鋼。2.2 圓筒成形的工藝性分析2.2.1 圓筒結(jié)

24、構(gòu)形狀與尺寸分析（1） 、拉深件應滿足要求，其形狀應盡量滿足簡單、對稱。（2） 、拉深件受變形過程中多種因素的影響，會出現(xiàn)厚度不均勻的現(xiàn)象，但是一般允許厚度在（0.61.2）t之間。（3） 、受材料單次變形程度的限制，部分拉深件可能要進行多次拉深才能達到最終的成形。（4） 、拉深件各處的轉(zhuǎn)角應有足夠大小的圓弧半徑。（5） 、拉深成形后，壞件兩端形狀可能不規(guī)則，通常都會留修邊余量，在拉深完成后安排切邊工序，以實現(xiàn)形狀規(guī)則，尺寸符合要求。 圖2-1 杯子圖樣 該零件是杯子，是一個無緣的筒形件，料厚t=1mm；該零件的形狀簡單、對稱，底部圓角半徑R=2mmt 形狀要求：（1）、為保證順利拉深成形，拉

25、深的零件應盡量的簡單、對稱； （2）、拉深后零件的外觀規(guī)則、美觀、形狀、尺寸比較穩(wěn)定； 2.2.2精度與表面粗糙度根據(jù)各行業(yè)(企業(yè))選用的未注公差等級表2，可知，機床、通用機械常用的公差等級有IT9級、IT11級、IT12級、和IT13級。拉深件的尺寸公差等級應滿足在IT13級以下，不宜高于IT11級。由以上確定的公差等級，參照下表2-22，可以確定表面粗糙度的數(shù)值。表2-2 公差等級與表面粗糙度數(shù)值2（用于通用機械）公差等級基本尺寸(mm)3361018305080120180180250250315315 400表面粗糙度數(shù)值RaµmIT70.81.63.2IT80.81.63.

26、26.3IT91.63.26.312.5IT103.26.312.5IT116.312.525IT126.312.525 由于選擇的公差等級為IT10，零件的直徑為50mm，由上表可查出，表面粗糙度的值應該為Ra=6.3m。因此，其對表面粗糙度為6.3，公差等級為IT10，加工時可以降低加工成本，具有一定的經(jīng)濟效益。2.3 毛坯的計算和拉伸次數(shù)的確定2.3.1 毛坯尺寸的計算1、毛坯直徑的計算(1)零件高度的計算圓筒高度的計算：首先零件沒有凸緣邊所以高度就是我們所測量的高度100mm根據(jù)拉深件尺寸修邊余量表3，取，則其零件高度為：(2-1)即零件的高度為。 圖2-2 整形展開前尺寸圖 (2)該

27、零件的中性層直徑為：mm8mm(t:零件厚度)，底部內(nèi)圓角半徑為：r=。根據(jù)毛坯的計算公式4： (2-2)將已知數(shù)字帶入公式：即毛坯的直徑為。2.3.2 壓邊圈的選用和拉深次數(shù)的確定1、壓邊圈的選用根據(jù)坯料的相對厚度計算公式2：(2-3)即毛坯的相對厚度為0.664。表2-3 是否壓邊的條件表3拉伸方法第一道拉伸以后各道拉伸(t/d)×100m1(t/dn-1)m2用壓邊圈1.50.60.60.8可用壓邊圈1.52.00.61.50.8不用壓邊圈2.00.61.50.8從上表可知，零件的相對厚度0.664小于1.5時，在拉深時需用壓邊圈；在實際生產(chǎn)中，實現(xiàn)壓邊的裝置有兩類：一是剛性壓

28、邊裝置，適用于深拉深，模具結(jié)構(gòu)簡單；二是彈性壓邊裝置適用于拉深高度不大的前拉深零件，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易。由于該零件高度H=12mm，故選用彈性壓邊裝置較適宜。2、根據(jù)相對高度的公式2：(2-4)即零件的相對高度為0.73。3、確定拉深次數(shù) 根據(jù)壞料的相對厚度，再查下表得到歌詞的拉深系數(shù)。表2-4 筒形件帶壓邊圈的極限拉伸系數(shù)4各次拉伸次數(shù)n板坯相對厚度(t/D)×10021.51.51.01.50.60.60.30.30.150.150.0810.480.500.500.530.530.550.550.580.580.600.600.6320.730.750.750.760.760.

29、780.780.790.790.800.800.8230.760.780.780.790.790.800.800.810.810.820.820.8440.780.800.810.820.810.820.820.830.830.850.850.8650.800.820.820.850.840.860.850.860.860.870.870.88。故 （2-5） 因，所以需要采用3次拉深成形。計算各次拉深工序尺寸為了使低四次拉深，需對極限拉深系數(shù)進行調(diào)整。調(diào)整后取各次拉深的實際拉深系數(shù)為。 各次工序件直徑為：各次工序件底部圓半徑取一下數(shù)值：把各次工序件至直徑和底部圓角半徑代入下面公式得到各次工件

30、的高度為： （2-6） 以上計算換算成零件圖相同標注形式后，所得各工序件的尺寸如下圖所示: 第一次拉深后 第二次拉深后圖 第三次拉深后圖2-3圖 拉深變化圖2.4 排樣設計及材料利用率在沖壓零件的成本中，材料費用常常約占60以上，因此材料的經(jīng)濟、有效的利用具有非常重要的意義。為了提高材料的利用率，就必須采取合理的排樣方式。2.4.1 排樣設計1、排樣方法的選擇設計級進模首先要設計條料排樣圖。根據(jù)材料經(jīng)濟利用程度，排樣方法可分為以下三種：(1)有廢料排樣9，是沿制件的全部外形輪廓沖裁，在制件之間及制件與條料之間有工藝余料(即搭邊)存在。(2)少廢料排樣9，沿制件的部分外形輪廓切斷或沖裁，只在制件

31、之間留有搭邊，材料利用率有所提高；(3)無廢料排樣9，即沒有工藝搭邊，制件直接由切斷獲得。采用少、無廢料排樣，對節(jié)省材料具有重要意義。綜上可得，采用少廢料排樣方法較佳。2、搭邊值的選取和料寬的計算(1)搭邊值的選取搭邊是在排樣時工件排列后相鄰最近部位的外形之間或沖件外形與調(diào)料邊緣之間的余料。搭邊，其作用是補償定位誤差，保證送料操作和定位、定距的可靠穩(wěn)定性，材料利用率的高低等1。一般來說，搭邊值的選取要綜合考慮以下因素：材料的力學性能。硬材料的搭邊值小一些，軟材料和脆性材料的搭邊值要大一些。制件的形狀與尺寸。沖裁件的尺寸或有尖凸的復雜形狀，搭邊值要取大一些。材料厚度。材料越厚，所取的搭邊值也相應

32、的大。送料方式與擋料方式。若為手工送料，在有側(cè)壓裝置導向的情況下，搭邊值可以適當取小一些。由于杯子，結(jié)構(gòu)簡單，組織均勻。其厚度t=1mm較小，材料是不銹鋼，因此，為了確保零件的質(zhì)量，提高材料利用率，應做到兩點：搭邊值，應稍微取大一點；采用彈性壓邊圈，防止起皺。另外，為了操作方便，條料排樣方式采用單直排。 表2-5 沖裁金屬材料的搭邊值5 單位：mm材料厚度t手動送料圓形非圓形側(cè)搭邊a間搭邊b側(cè)搭邊a間搭邊b11.5221.51222.22.52.3232.52.332.53432.53.53454354565465從上表可以看出，沖裁金屬在手工送料時，圓形和非圓形板料的搭邊值隨著材料厚度的增加

33、而增加。杯子是圓筒形結(jié)構(gòu)，從上表可以看出，圓筒厚度t=1mm1mm時，金屬條料在沖裁時，應取側(cè)搭邊值，工件間搭邊值，排樣圖如圖2-4所示。 2-4圖 排樣圖(2)進距和料寬的計算條料。沖裁時要保證最小條料寬度工件周邊有足夠的搭邊值，沖裁時最大條料寬度要順利地在導料板之間送進，并與導料板之間有一定間隙。該工件條料是在有側(cè)壓裝置的導料板之間送料時，且模具有側(cè)刃。根據(jù)進距計算公式3得： (2-7)即條料的進距為。 表2-6 龍門剪床剪切條料寬度的最小公差6 單位：mm條料寬度B最小公差條料厚度0.5條料厚度0.51.0條料厚度1.02.0條料厚度2.03.0條料厚度3.04.0條料厚度4.05.05

34、0-0.4-0.6-1.0-1.2-1.4-1.650120-0.7-0.8-1.2-1.6-1.8-2.0120180-1.0-1.5-1.7-2.0-2.2-2.5從上表可以看出，隨著材料的厚度和料寬的增加，最小公差的絕對值越來越大。由于該零件厚度,料寬為， 從上表可以看出，其條料的最小公差為。 根據(jù)條料寬公式得：(2-8)式中：條料標稱寬度；工件垂直于送料方向的最大尺寸，；側(cè)搭邊，；條料寬度的公差，。將已知數(shù)字帶入公式(2-8)得：即條料的寬度為。2.4.2 材料利用率的計算1、板料的裁切和計算方法板料的裁切有兩種方法，分別為橫裁法和縱裁法：(1)橫裁法，是指條料長度方向與板料寬度方向平

35、行的剪裁方式，即沿著垂直于板料方向裁切，裁切的條料長度方向與板料寬度方向平行； (2)縱裁法，是指條料長度方向與板料長度方向平行的裁切方式，即沿著平行于板料方向裁切，裁切后的條料長度方向與板料長度方向平行。 合理的裁切方法，能提充分利用材料，因此，有必要對橫裁、縱裁的材料利用率進行計算對比，然后選擇較佳的裁切法。材料利用率，是衡量排樣經(jīng)濟性的標準。因此，選擇較接近真實值的方法，很有必要。計算材料的利用率有兩種方法：(1)工件的實際面積F0與板料面積F的百分比；(2)一張板料上總的材料利用率。由于條料帶有料頭和料尾，另外用板料剪成條料還有料邊，故該種方法計算的材料利用率較低，選擇第一種計算方法較

36、佳。根據(jù)進距s及料寬b，選擇板材規(guī)格為： 2、材料利用率的計算(1)橫裁法材料利用率的計算 橫裁圖，如圖2-5所示： 圖2-5 橫裁圖 每張板料所能獲得的條料數(shù)：式中：A板料的長度，A=2000mm； b條料的料寬，b=153.6mm。 每條條料獲得的沖件數(shù)：個式中：B板料的寬度，B=950mm； s條料的進距，s =152.6mm。 每張板料獲得的沖零件數(shù)：個式中：n每張板料裁切的條料數(shù)，n=6； m每條條料獲得的沖件數(shù)，m=13。每個沖件的有效面積：式中：D毛坯的直徑，D=150.6mm。材料利用率：根據(jù)材料利用率公式3得(2-9)式中：N每張板料獲得的沖零件數(shù)，N=78；S每個沖件的有效

37、面積，S=17804.1mm2；A板料的長度，A=2000mm；B板料的寬度，B=950mm。代入已知數(shù)字計算得：即板料采用橫裁法裁切時，利用率為73。(2)縱裁法材料利用率的計算縱裁圖，如圖2-6所示： 每張板料所能獲得的條料數(shù)：條式中：板料的寬度；條料的料寬，。 每條條料獲得的沖件數(shù)：個式中：板料的長度，；條料的進距。圖2-6縱裁圖每張板料獲得的沖零件數(shù)：個式中：每張板料裁切的條料數(shù)，；每條條料獲得的沖件數(shù)，。每個沖件的有效面積：式中：毛坯的直徑，。材料利用率：根據(jù)材料利用率公式3得式中：每張板料獲得的沖零件數(shù)，；每個沖件的有效面積；板料的長度，；板料的寬度，。代入已知數(shù)字計算得：即板料采

38、用縱裁法裁切時，利用率為73。由公式(2-6)和(2-7)計算可知，縱裁法和橫裁法的利用率是一樣的。所以兩種方法都可以。. v.第三章 模具的設計及相關(guān)計算3.1 落料拉伸模的設計及相關(guān)計算3.1.1 各工序力的計算1、 毛坯在拉深時，根據(jù)拉深力的計算公式2得： (1)、第一次用的拉深力 （3-1）（2）、 以后各次的拉深壓力 （3-2）所以拉深力為式中：材料極限強度，；修正系數(shù)，壓料力的作用是防止拉深過程中壞料的起皺。壓料力的大小應適當，壓料力過小時防皺效果不好；壓料力過大時，從而引起嚴重變薄甚至拉裂。毛坯壓料力的計算，查表單位面積壓邊力表得得：有公式： 2 (3-3) 所以壓料力為壓力機的

39、標稱壓力計算根據(jù)壓力機標稱壓力： ，則：經(jīng)計算得到，總沖壓力為，而具體考慮到壓力機在工作中的安全性和可靠性，因而如果就選用的壓力機是不能夠滿足現(xiàn)實的需求，結(jié)合閉合高度，選用公稱壓力為的J23-10 壓力機。表3-1 J23-10壓力機技術(shù)參數(shù)3型 號J23-10公稱壓力/KN100滑塊行程/mm45滑塊行程次數(shù)/（次/min）145最大傾斜角度35°最大閉合高度/mm180閉合高度調(diào)節(jié)量/mm35墊板尺寸（厚度mm×孔徑mm）35×170模柄孔尺寸（直徑mm×深度mm）30×55工作臺尺寸前后240左右3703.1.2 模具類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇

40、1、模具結(jié)構(gòu)類型的確定模具拉深采用倒裝式復合模，此復合模中的特色是它帶有壓邊裝置，其結(jié)構(gòu)比正裝的結(jié)構(gòu)緊湊，可以利用下模的彈頂裝置壓邊，壓力和行程都較大，模具中的壓邊圈不僅可以壓邊還可以頂件還可以對毛坯進行定位。2、工件定位方式的確定零件的生產(chǎn)批量屬于中批。合理安排生產(chǎn)能降低模具成本，達到合理、方便效率的結(jié)果。因此考慮零件尺寸、料厚適中，為了便于操作，保證質(zhì)量，采用導料板導向、銷釘鎖定定位板定距的定位方式。3、卸料與出件方式的確定由于模具屬于倒裝拉深，沖壓完成后如果工件留在下模的拉深凸模上，則可以由模具下方的彈頂器將工件從拉深凸模中頂出，如果工件拉深后留在了凸凹模內(nèi)，則可以通過上模的推件器，將工

41、件推出。3.1.3 工作部分凸、凹模的設計與計算1、落料凸、凹模工作部分刃口尺寸的計算模具刃口尺寸計算方法分為兩種。一種是凸模和凹模分開加工；另一種是凸模和凹模配合加工。由于凸模和凹模配合加工可以獲得最小合理間隙，放寬對模具加工設備的精度要求，因此對于沖制復雜形狀零件的沖模，單件或小批量生產(chǎn)的沖模時，大多采用配合加工法加工凸模和凹模，如果凹凸模的間隙配合不合理則會影響沖壓件的質(zhì)量，尺寸精度的影響，而且會導致模具的壽命減少。所以我們要合理的選擇間隙。查凸凹模尺寸間隙表2得： 表3-2 沖裁模雙面間隙值2 單位：mm材料名稱45、錫青銅（硬）、T7、T8（退火）、65Mn（退火）、10、15、30

42、鋼板、H62、LY12、硅鋼片、冷軋鋼板、不銹鋼（硬）、Q215、Q235、08、10、15鋼板、H68（半硬）、H62、H68（軟）、紫銅、LF2（硬）、LY12（退火）硬度/HBS1901401907014070抗拉強度b/MPa600400600300400300厚度tZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax0.30.040.060.030.050.020.040.010.030.50.080.100.060.080.040.060.0250.0450.80.120.160.100.130.070.100.0450.0751.00.170.200.130.160.

43、100.130.0650.0951.20.210.240.160.190.130.160.0750.105從上表可以看出，不銹鋼在沖裁時其雙面間隙值隨著厚度的增加而增加，隨著硬度的增加而增加。而間隙值增大會對沖裁件造成影響，由于在不銹鋼沖裁前要經(jīng)過硬化處理提高硬度，從而提高了材料的抗拉強度，故該不銹鋼的雙面間隙值應在抗拉強度b為400600MPa這列來選取。從上表可以看出，當板料厚t=1mm時，Zmin=0.13mm，Zmax=0.16mm；該沖裁件屬落料件，選凹模為設計基準件。該零件在沖裁的時候，凹模的刃口尺寸在磨損后會增大，故凹模的尺寸應根據(jù)落料凹模刃口尺寸磨損增大的公式3來計算：(3-4

44、)即凹模的尺寸為式中：磨損系數(shù)，；查表得出；工件的制造公差，由查表得出；凸模制造公差，查凸凹模制造公差表得出；綜上所述設計制造出凸、凹模，落料凸模尺寸凹模實際尺寸的配做要保證雙邊合理間隙。2、拉深凸、凹模刃口尺寸計算拉深間隙是指凸凹模橫向尺寸的差值；雙邊間隙用Z表示，單邊間隙用Z/2表示，對沖裁件斷面質(zhì)量、沖裁力、模具壽命等影響很多。間隙太小，拉深力大工件容易拉斷，模具磨損嚴重，壽命低；間隙太大，拉深力小模具壽命提高了，但工件易起皺變厚，側(cè)壁不直，口部邊線不齊，有回彈，質(zhì)量不能保證3。因此，確定間隙的原則是：既要考慮到板料公差的影響，又要考慮毛坯口部增厚現(xiàn)象，故間隙值一般應比毛坯厚度略大一些2

45、。為了確保零件的質(zhì)量，該零件在沖裁時采用壓邊圈，根據(jù)模具間隙公式3：(3-5)即模具的間隙為。由于該零件的外形的尺寸要求較高，故以凹模設計為基準較為合理,根據(jù)凹模的刃口計算公式2得：(3-6)即凹模刃口尺寸為。 根據(jù)計算凸模的刃口公式2得：(3-7)即凸模刃口尺寸為mm。式中：為工件外形的工稱尺寸；凹模直徑尺寸；凸模直徑尺寸；：工件的公差；凸、凹模的制造公差，3、凹模結(jié)構(gòu)形式及尺寸的確定落料凹模采用方形板狀結(jié)構(gòu)通過螺釘、銷釘與下模座固定。因沖件產(chǎn)量是中批，要考慮凹模的磨損并保證沖件的質(zhì)量，凹模刃口要采用直刃壁結(jié)構(gòu)。刃壁高度取5mm。在設計凹模時，一般按經(jīng)驗計算公式。根據(jù)凹模厚度計算公式3：(3

46、-8)式中：凹模厚度系數(shù)，。即凹模厚度為。但是，一般凹模厚度3H15mm，根據(jù)算得的凹模輪廓尺寸，選取與計算值相接近的標準凹模輪廓尺寸為。但考慮到模具具體情況，凹模厚度則根據(jù)具體情況而定。凹模材料選用，工作部分熱處理淬硬6064HRC。根據(jù)凹模壁厚計算公式2得： (3-9)根據(jù)凹模設計的具體情況，得。因此，凹模直徑為2，為了方便送料，便于設計，凹模選為方形，寬和長分別為。4、模具壓力中心的確定模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點，為減少導向件的磨損，提高模具及壓力機壽命，制件要被模具平穩(wěn)的沖裁，模具應盡可能和模柄軸線以及壓力機滑塊中心線重合。根據(jù)制件的外形結(jié)構(gòu)及尺寸可知，制件組織均勻、對稱，所

47、以模具壓力中心定為沖件輪廓圓形幾何中心，但如果壓力機中心與模柄中心線不重合，壓力中心的偏離不能超出所選壓力機模柄半徑的允許范圍，而該零件的壓力中心處于零件中心位置，也是零件重心位置5。3.2模具總體與部件設計3.21 總體設計1、模具類型的選擇根據(jù)前面對沖壓件的沖壓工藝分析可知應采用級進沖壓，所以模具類型為級進模3。2、定位方式的設計因為該模具采用的是條料，導料板是控制條料的送進方向采用的，沒有側(cè)壓裝置，條料送進時，在第一工位沖孔，用手壓住始用擋料銷如圖2-5，擋住條料端頭進行定位，完成第一工位的沖孔，條料繼續(xù)送進，這時，控制條料的送進步距采用檔料銷初定距，然后用把導正銷裝在落料凸模上進行導正

48、，完成第二道工序。3、卸料，出件方式的選擇因為工件料厚為1mm，相對較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料公方式。又因為是級進模生產(chǎn)，所以采用下出件方式比較便于操作和提高生產(chǎn)效率。4、導向方式的選擇為了提高模具的使用壽命和工件的質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該級進模采用后側(cè)導柱的導向方式3。3.2.2模架的種類及選擇1、模架選擇的原則(1)若標準模架滿足使用要求的，應盡可能選擇標準模架。因為選擇標準模架，可以快速采購，并且精度質(zhì)量有保證，成本低，還可以縮短周期；(2)可以用中間導柱模架的的場合，應盡可能采用中間導柱模架，因為中間導柱模架穩(wěn)定性好。應盡可能避免選用后側(cè)導柱模架，重心偏離中心，操作不方便；(

49、3)選擇模架的大小規(guī)格，應以合適為宜；(4)當模架不需采用有導向裝置時，不要勉強。因為這樣模具結(jié)構(gòu)會更加簡單緊湊，降低成本，方便操作。2、模架的種類及選擇標準結(jié)構(gòu)的冷沖壓模具的模架，常用的有以下3種：(1)對角導柱模架，適用于以縱、橫兩個方向送料，是一種比較常用的模架；(2)中間導柱模架，是一種比較常用的模架，但只能縱向送料；(3)后側(cè)導柱模架，可以縱、橫兩個方向送料，但裝配過程中經(jīng)常的開、合模具不太方便用力，操作不方便，所以不常選用，多用于特殊場合。綜上分析：采用對角導柱模架是為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，保證加工精度和方便送料。3.3工藝方案的確定通過對該工件的沖壓工藝進行分析，考慮到制件生

50、產(chǎn)批量、產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、模具壽命、材料消耗及操作方便安全等因素，杯子生產(chǎn)中可以采用下面的幾套方案：方案一：落料單工序模、拉深單工序模。方案二：落料拉深復合模。方案三：采用多工位級進模。對以上三種方案進行分析可以看出：方案一都是單工序，模具簡單，且數(shù)量多，適合于小批量，沖壓效率低，經(jīng)濟效益不佳。方案二相對于方案一模具較復雜，數(shù)量減少，沖壓效率提高，適合于中批和大批生產(chǎn)；方案三相對于前兩種方案沖壓效率高，適合復雜形狀的工件和大批量生產(chǎn)。表3-3沖壓工藝方案比較表項目方案一方案二方案三模具結(jié)構(gòu)簡單一般結(jié)構(gòu)較復雜模具數(shù)量2套1套1套生產(chǎn)效率較低較高高方案二對料寬要求不高，方案二的沖壓效率高，經(jīng)濟效益好。綜上分析，由于該零件尺寸較小，結(jié)構(gòu)較簡單，采用方案二較為合理，并且中批量生產(chǎn)，有利于獲得盡可能大的經(jīng)濟效益。3.4 輔助工序潤滑、熱處理、酸洗3.4.1拉深過程中工件熱處理的目的1、在拉深過程中材料承受塑性變形而產(chǎn)生加工硬化，即拉深后材料的機械性能發(fā)生變化，其強度、硬度會明顯提高，而塑性則降低。為了