筒形件拉深模具設(shè)計(jì)無(wú)凸緣

1、刖百1.1 沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對(duì)材料進(jìn)行冷變形加工，且主要采用板料來(lái)加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術(shù)。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡(jiǎn)稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒(méi)有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒(méi)有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要

2、素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。與機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無(wú)論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)如下。（1） 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。這是因?yàn)闆_壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來(lái)完成加工，普通壓力機(jī)的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十次， 高速壓力要每分鐘可達(dá)數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個(gè)沖件。（ 2）沖壓時(shí)由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量, 而模具的壽命一般較長(zhǎng), 所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定, 互換性好, 具有 “一模一樣”的特征。（ 3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件，如小到鐘表

3、的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時(shí)材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強(qiáng)度和剛度均較高。（ 4）沖壓一般沒(méi)有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設(shè)備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時(shí)一個(gè)復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以， 只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。沖壓地、 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門越來(lái)越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車、農(nóng)機(jī)、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及

4、輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)?shù)拇?，少則60%以上，多則90%以上。不少過(guò)去用鍛造=鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說(shuō)，如果生產(chǎn)中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、快速進(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實(shí)現(xiàn)的。1.2 沖壓的基本工序及模具由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來(lái)，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序； 成形工序是

5、指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、 拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時(shí)，若用分散的單一工序來(lái)沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。這時(shí)在工藝上多采用集中的方案， 即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合-級(jí)進(jìn)和復(fù)合-級(jí)進(jìn)三種組合方式。復(fù)合沖壓 在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時(shí)完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。級(jí)進(jìn)沖壓 在壓力機(jī)上的一次工作行程中，按照一定

6、的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。復(fù)合-級(jí)進(jìn) 在一副沖模上包含復(fù)合和級(jí)進(jìn)兩種方式的組合工序。沖模的結(jié)構(gòu)類型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、 拉深模和成形模等； 按工序的組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機(jī)工作臺(tái)或墊板上，是沖模的固定部分。工作時(shí)，坯料在下模面上通過(guò)定位零件定位，壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)上模下壓，在模具工作零件（即凸模、 凹模） 的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。 上模回升時(shí)，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、

7、頂出來(lái)，以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。1.3 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、 新設(shè)備、 新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進(jìn)了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下。（1）.沖壓成形理論及沖壓工藝方面沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過(guò)程應(yīng)力應(yīng)變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進(jìn)展。特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進(jìn)一步完善，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外已開(kāi)始應(yīng)用塑性成形過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，即利用有限元（ FEM） 等有值分析方

8、法模擬金屬的塑性成形過(guò)程，根據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計(jì)人員可預(yù)測(cè)某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，并通過(guò)在計(jì)算機(jī)上選擇修改相關(guān)參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費(fèi)用，也縮短了制模具周期。研究推廣能提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本和擴(kuò)大沖壓工藝應(yīng)用范圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術(shù)的發(fā)展方向之一。目前， 國(guó)內(nèi)外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無(wú)模多點(diǎn)成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟(jì)的沖壓新工藝。其中， 精密沖裁是提高沖裁件質(zhì)量的有效方法，它擴(kuò)大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達(dá)25mm,精度可達(dá)IT1617級(jí)；用液體、 橡膠、 聚氨酯等作柔性凸模

9、或凹模的軟模成形工藝，能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復(fù)雜形狀的零件，在特定生產(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)濟(jì)效果；采用爆炸等高能效成形方法對(duì)于加工各種尺寸在、形狀復(fù)雜、批量小、 強(qiáng)度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實(shí)用意義；利用金屬材料的超塑性進(jìn)行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對(duì)于加工形狀復(fù)雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無(wú)模多點(diǎn)成形工序是用高度可調(diào)的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進(jìn)行板料曲面成形的一種先進(jìn)技術(shù)，我國(guó)已自主設(shè)計(jì)制造了具有國(guó)際領(lǐng)先水平的無(wú)模多點(diǎn)成形設(shè)備，解決了多點(diǎn)壓機(jī)成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時(shí)利用反復(fù)成形技術(shù)可消除材

10、料內(nèi) 殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)無(wú)回彈成形。無(wú)模多點(diǎn)成形系統(tǒng)以 CAD/CAM/CAE技術(shù)為主要 手段，能快速經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)三維曲面的自動(dòng)化成形。（2.）沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件.在沖模的設(shè)計(jì)制造上，目前正朝著以下兩方 面發(fā)展:一方面，為了適應(yīng)高速、自動(dòng)、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，沖 模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應(yīng)的新 型模具材料及其熱處理技術(shù)，各種高效、精密、數(shù)控自動(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢 測(cè)設(shè)備以及模具CAD/CAM 技術(shù)也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新 換代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、 鋼帶沖模、組合沖模等各種簡(jiǎn)

11、易沖模及其制造技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。精密、高效的多工位及多功能級(jí)進(jìn)模和大型復(fù)雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代 沖模的技術(shù)水平。目前，50個(gè)工位以上的級(jí)進(jìn)模進(jìn)距精度可達(dá)到 2微米，多功 能級(jí)進(jìn)模不僅可以完成沖壓全過(guò)程， 還可完成焊接、裝配等工序。我國(guó)已能自行 設(shè)計(jì)制造出達(dá)到國(guó)際水平的精度達(dá) 25微米，進(jìn)距精度23微米，總壽命達(dá)1億次。我國(guó)主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具，在設(shè)計(jì)制造方 法、手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，但在制造方法手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際 水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國(guó)際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和 成本方面與國(guó)外相比還存在一定差距。模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)

12、發(fā)展的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化 技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)正在不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術(shù)。其中高速銃削加工、電火花銃削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光 技術(shù)、數(shù)控測(cè)量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術(shù)水平。高速銃削加工不但具有加工 速度高以及良好的加工精度和表面質(zhì)量（主軸轉(zhuǎn)速一般為1500040000r/min）,加工精度一般可達(dá)10微米，最好的表面粗糙度 Raw 1微米），而且與傳統(tǒng)切削 加工相比具有溫升低（工件只升高 3攝氏度）、切削力小，因而可加工熱敏材料 和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實(shí)現(xiàn)硬材料（60HRC）加工；電 火花銃削加工（又稱電火花創(chuàng)成加工

13、）是以高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單管狀電極作三維或二 維輪廓加工（像數(shù)控銃一樣），因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱 公司生產(chǎn)的EDSCAN8E電火花銃削加工機(jī)床，配置有電極損耗自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)、 CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)， 體現(xiàn)了當(dāng)今電火花加 工機(jī)床的技術(shù)水平；慢走絲線切割技術(shù)的發(fā)展水平已相當(dāng)高，功能也相當(dāng)完善，自動(dòng)化程度已達(dá)到無(wú)人看管運(yùn)行的程度，目前切割速度已達(dá)到300mm2 /min,加工精度可達(dá)土 1.5微米，表面粗糙度達(dá)Ra=010.2微米;精度磨削及拋光已開(kāi)始使用 數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學(xué)曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨床及自動(dòng)拋光等先進(jìn)設(shè) 備和技術(shù);模具加工過(guò)程中的

14、檢測(cè)技術(shù)也取得了很大的發(fā)展，現(xiàn)在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)除 了能高精度地測(cè)量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外，其良好的溫度補(bǔ)償裝置、可靠的抗振保護(hù) 能力、嚴(yán)密的除塵措施及簡(jiǎn)單操作步驟，使得現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化檢測(cè)成為可能。止匕外， 激光快速成形技術(shù)（RPM）與樹(shù)脂澆注技術(shù)在快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)中得到了成功 的應(yīng)用。利用RPM技術(shù)快速成形三維原型后，通過(guò)陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失 模、熔模等技術(shù)可快速制造各種成形模。如清華大學(xué)開(kāi)發(fā)研制的“M-RPMS- n型多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的世界惟一擁有兩種快速成形 工藝（分層實(shí)體制造 SSM和熔融擠壓成形 MEM）的系統(tǒng)，它基于“模塊化技術(shù)集成” 之概念而設(shè)計(jì)和制造，具有較好的

15、價(jià)格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM 加工的主模型為基礎(chǔ)，采用瑞士汽巴精化的高強(qiáng)度樹(shù)脂澆注成形的樹(shù)脂沖模應(yīng)用在國(guó)產(chǎn)轎車試制和小批量生產(chǎn)開(kāi)辟了新的途徑。（3） 沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化方面性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動(dòng)化的沖壓設(shè)備相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設(shè)備也由單工位、單功能、 低速壓力機(jī)朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機(jī)械乃至機(jī)器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動(dòng)線和高速自動(dòng)壓力機(jī)紛紛投入使用。如在數(shù)控四邊折彎?rùn)C(jī)中送入板料毛坯后，在計(jì)算機(jī)程序控制下便可依次

16、完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產(chǎn)率；在高速自動(dòng)壓力機(jī)上沖壓電機(jī)定轉(zhuǎn)子沖片時(shí)，一分鐘可沖幾百片，并能自動(dòng)疊成定、轉(zhuǎn)子鐵芯，生產(chǎn)效率比普通壓力機(jī)提高幾十倍，材料利用率高達(dá)97%；公稱壓力為250KN 的高速壓力機(jī)的滑塊行程次數(shù)已達(dá)2000次/min以上。在多功能壓力機(jī)方面，日本田公司生產(chǎn)的2000KN “沖壓中心”采用 CNC 控制，只需5min 時(shí)間就可完成自動(dòng)換模、換料和調(diào)整工藝參數(shù)等工作；美國(guó)惠特尼公司生產(chǎn)的CNC 金屬板材加工中心，在相同的時(shí)間內(nèi)，加工沖壓件的數(shù)量為普通壓力機(jī)的410 倍，并能進(jìn)行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。近年來(lái)， 為了適應(yīng)市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求

17、越來(lái)越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產(chǎn)為適應(yīng)這一新的要求，開(kāi)發(fā)了多種適合不同批量生產(chǎn)的工藝、設(shè)備和模具。其中，無(wú)需設(shè)計(jì)專用模具、性能先進(jìn)的轉(zhuǎn)塔數(shù)控多工位壓力機(jī)、激光切割和成形機(jī)、CNC 萬(wàn)能折彎?rùn)C(jī)等新設(shè)備已投入使用。特別是近幾年來(lái)在國(guó)外已經(jīng)發(fā)展起來(lái)、國(guó)內(nèi)亦開(kāi)始使用的沖壓柔性制造單元（ FMC）和 沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）代表了沖壓生產(chǎn)新的發(fā)展趨勢(shì)。FMS系統(tǒng)以數(shù)控沖 壓設(shè)備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動(dòng)上料與下料系統(tǒng)，生產(chǎn)過(guò)程完全由計(jì)算機(jī)控制，車間實(shí)現(xiàn)24 小時(shí)無(wú)人控制生產(chǎn)。同時(shí)，根據(jù)不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產(chǎn)品方便迅速，沖壓

18、件精度也高。（4）沖壓標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)方面模具的標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因?yàn)闆_模屬單件小批量生產(chǎn)，沖模零件既具的一定的復(fù)雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性。因此， 只有實(shí)現(xiàn)了沖模的標(biāo)準(zhǔn)化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)專業(yè)化、商品化，從而降低模具的成本，提高模具的質(zhì)量和縮短制造周期。目前，國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)程度已達(dá)70%80%，模具廠只需設(shè)計(jì)制造工作零件，大部分模具零件均從標(biāo)準(zhǔn)件廠購(gòu)買，使生產(chǎn)率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高，分工越來(lái)越細(xì)，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產(chǎn)品的沖裁?；驈澢?，這樣更有利于制造

19、水平的提高和制造周期的縮短。我國(guó)沖模標(biāo)準(zhǔn)化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來(lái)也有較大發(fā)展，除反映在標(biāo)準(zhǔn)件專業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外，標(biāo)準(zhǔn)件品種也有擴(kuò)展，精度亦有提高。 但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求，主要體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)化程度還不高（一般在40%以下），標(biāo)準(zhǔn)件的品種和規(guī)格較少，大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)件廠家未形成規(guī)模化生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量也還存在較多問(wèn)題。另外，標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)的銷售、供貨、服務(wù)等都還有待于進(jìn)一步提高。正文如下圖1所示拉深件，材料為08鋼，厚度0.8mm,制件高度70mm,制件精度 IT14 級(jí)。該制件形狀簡(jiǎn)單，尺寸小，屬普通沖壓件。試制定該工件的沖壓工藝規(guī)程、設(shè)計(jì)其模具、編制模具零件的加工工藝規(guī)程。A-A一、沖壓

20、件工藝分析1、材料：該沖裁件的材料08鋼是碳素工具鋼，具有較好的可拉深性能。2、零件結(jié)構(gòu)：該制件為圓桶形拉深件，故對(duì)毛坯的計(jì)算要。3、單邊間隙、拉深凸凹模及拉深高度的確定應(yīng)符合制件要求。4、凹凸模的設(shè)計(jì)應(yīng)保證各工序間動(dòng)作穩(wěn)定。5、尺寸精度：零件圖上所有未注公差的尺寸，屬于自由尺寸，可按IT14級(jí)確定 工件尺寸的公差。查公差表可得工件基本尺寸公差為：50700074R500.30.8。0.25二、工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型1、工藝方案分析該工件包括落料、拉深兩個(gè)基本工序，可有以下三種工藝方案：方案一：先落料，首次拉深一，再次拉深。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料+拉深復(fù)合，后拉深二。采用復(fù)合模+單工序

21、模生產(chǎn)。方案三：先落料，后二次復(fù)合拉深。采用單工序模 +復(fù)合模生產(chǎn)。方案四：落料+拉深+再次拉深。采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需三道工序三副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難 以滿足大批量生產(chǎn)要求。方案二只需二副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高， 工件精度也能滿足要求，操作方便，成本較低。方案三也只需要二副模具，制 造難度大，成本也大。方案四只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精 度也能滿足要求，但模具成本造價(jià)高。通過(guò)對(duì)上述四種方案的分析比較， 該件 的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。2、主要工藝參數(shù)的計(jì)算(1)確定修邊余量該件h=70mm h/d=70/50=1.4,查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表

22、4-10可得 h = 3.8mm則可得拉深高度HH=h+ h=70+3.8=73.8mm(2)計(jì)算毛坯直徑D由于板厚小于1mm故可直接用工件圖所示尺寸計(jì)算，不必用中線尺寸計(jì)算。D= d2 4dH -1.72dR-0.57R2=.502 4 5 0 73.81.72 5 0 5 0.57 52130mm(3)確定拉深次數(shù)按毛坯相對(duì)厚度t/D=0.8/130定0.62%和工件相對(duì)高度H/d=73.8/50=1.36查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表 4-15可得n=2,初步確定需要兩次拉成，同時(shí)需 增加一次整形工序。(4)計(jì)算各次拉深直徑由于該工件需要兩次拉深，查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表 4-11可得，首次拉深系

23、數(shù)目和二次拉深系數(shù)m2:m1=0.53m 2 =0.76初步計(jì)算各次拉深直徑為：d 1 = m1D=0.53 130 69mmd 2 =m2 D=0.76 130 ： 50mm(5)選取凸凹模的圓角半徑考慮到實(shí)際采用的拉深系數(shù)均接近其極限值,故首次拉深凹模圓角半徑r d1應(yīng)取大些，根據(jù)壓工藝與模具設(shè)計(jì)表 4-7知：rd1=10t=10 0.8=8 mm由沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)式(4-49)和式(4-50)即：r dn =(0.7 0.8) r 加，和 r pn =(0.7 0.8)r dn計(jì)算各次拉深凹模與凸模的圓角半徑，分別為：rd1 =8 mm r p1 =6 mmrd2 =6 mmr p2

24、=5 mm(6)計(jì)算各次工序件的高度根據(jù)沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)式(4-39)計(jì)算各次拉深高度如下：H 1=1/4(D2d1 1.72r1 0.57r1/d1)=1/4 ( 1302/69 -69 +1.72x6 +0.57x62/69 )=49mmH2 =1/4=(D2/d2172r2 0.57r2/d2)= 1/4=(1302/50 -50 1.72 5 0.57 52/50)74mm(7)畫(huà)出工序件簡(jiǎn)圖工序簡(jiǎn)圖如下圖2所示：亦口圖2三、確定排樣圖和裁板方案1、制件的毛坯為簡(jiǎn)單的圓形件，而且尺寸比較小，考慮到操作方便，宜采用單排。于t=0.8mm,查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)附表 7軋制薄鋼板擬選用規(guī)格

25、為：0.8x 500x1000 的板料。兩工件間的橫搭邊a1=1.2mm兩工件間的縱搭邊a=1.0mm步距 S=d+a=50+1=51mm 條料寬度 B= (D+2q+A) %=52.8,4故一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率 1為:產(chǎn)A/BS 10000=二(d/2)2/BS 10000=72.9 00由于直板材料選取0.8父500M 1000故每塊板料可裁剪9M 19=171個(gè)工件故每塊板料(0.8 500 1000)的利用率為：=nA/LB 10000=171 二(d/2) 2 10000二6700四、計(jì)算工序沖壓力、壓力中心以及初選壓力機(jī)1、落料力的計(jì)算F落*,=1.3Lt b式中L一沖裁輪廓的總

26、長(zhǎng)度；t 板料厚度;b-板料的抗拉強(qiáng)度查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)附表 1可知：Qb=400MPa。故：F落料=1.3父2父冗 x25x25x0.8 m400=65.31KN2、卸料力FQ1和頂件力Fq3的計(jì)算FQ1 =Ki F 落料FQ3=K3 F 落料式中Ki為卸料力系數(shù)，K3為頂件力系數(shù)查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表 1-7知：K1 =0.050; K3 =0.08故：Fqi=Ki F落料=0.0565.31=3.27KNFQ3 =K3 F 落料=0.0865.31=5.22KN3、壓邊力的計(jì)算采用壓邊的目的是為力防止變形區(qū)板料在拉深過(guò)程中的起皺， 拉深時(shí)壓扁力必須 適當(dāng)，壓邊力過(guò)大會(huì)引起拉伸力的增加，

27、 甚至造成制件拉裂，壓邊力過(guò)小則會(huì)造 成制件直壁或凸緣部分起皺，所以是否采用壓邊裝置主要取決于毛坯或拉深系數(shù)m和相對(duì)厚度t/D 10000由于 t/D 10000 =0.8/13010000=0.6200首次拉深系數(shù)m1=0.53故：查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表 4-3知，兩次拉深均需要采用壓邊裝置。 壓邊力：FQ = AFq式中A為初始有效面積；Fq為單位壓邊力（MPa查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表 4-4可知：Fq=2MPa qFQ = AFq=D2 -：!di , 2®i 2 L Fq4=:1302 - 69 2 8 2 12=15.2 KNFQ2 = A2Fq=di2 - d22%2 2

28、1Fq4=-692 - 50 2 6 2 1 24=1.44 KN4、拉深力的計(jì)算首次拉深時(shí)拉深力F尸二d1t二bK1二次拉深時(shí)拉深力F2 =42七二bK 2式中：d1,d2為首次拉深與二次拉深時(shí)工件的直徑；底為材料抗拉強(qiáng)度（MPa；K1,K2為修正系數(shù)。查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表 4-1可知：K1 =1; K2=0.85首次拉深力：F1 =二d 1t二b K1= 二 69 0.8 400 1=69.33 KN二次拉深力：F2 =二 d 2t 二 bK 2= 二 50 0.8 400 0.85 =42.7 KN故總拉深力： F 拉深=F1+ F269.33+42.7=112.03KN由于制件屬于深

29、拉深，故確定壓力機(jī)的公稱壓力應(yīng)滿足:工 F W(0.50.6)F拉深故：、F=67.2KN綜上所述：Fffi* =F 落料 + FQ1 + FQ3 + FQi +FQ2 +F1 + F2=202.47KN5、壓力中心的計(jì)算由于是圓形工件，如圖4所示，所以工件的壓力中心應(yīng)為圓心即 0(25,25)6、壓力機(jī)的選擇由于該制件數(shù)億小型制件，且精度要求不高，因此選用開(kāi)始可傾壓力機(jī)，它具有工作臺(tái)面三面敞開(kāi)，操作方便，成本低廉的有點(diǎn)。根據(jù)總壓力選擇壓力機(jī)， 前面已經(jīng)算得壓力機(jī)的公稱壓力為 202.47 KN ,查沖壓工藝與模具模具設(shè)計(jì) 表7.3提供的壓力機(jī)公稱壓力中可選取壓力機(jī)的型號(hào)為：J23-16F五、

30、工件零件刃口尺寸的計(jì)算刃口尺寸按凹模實(shí)際尺寸配作，用配作法，因此凸?；境叽缗c凹模尺寸相同，保證單邊間隙Zm"2(mm)查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表1-3可知：Zmax =0.042Zmin = 0.03拉深模的單邊間隙為：Z=Zmin / 2 =0.015 mmDd =(Dmax -X."：)0-V4式中x為補(bǔ)償刃口磨損量系數(shù)。查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表 2-21可知：x=0.5取落料的尺寸公差I(lǐng)T14,則公差為A=0.4mm所以落料凹模的尺寸為：Dd =(Dmax -X；：)0/4=(130-0.5 M 0.4) 0b.4/4=129.800.1 mm六、工件零件結(jié)構(gòu)尺寸和公差的

31、確定1、整體落料凹模板的厚度H的確定：H=kh3 0.1F落料式中ki為凹模材料的修正系數(shù)，碳素工具鋼取 ki=1.3;k2為凹模厚度按刃口長(zhǎng)度修正系數(shù)，查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表 2-18可知：k2=1H=kM3 0.1F落料=1.31 3 0.1 65.31 103=52.35mm2、凹模板長(zhǎng)度L的計(jì)算 L=D+2C查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表2-17可知：C取2836mm根據(jù)要求C值可取30mm 故： L=D+2C=50+230=110 mm故確定凹模板外形尺寸為：110M10X52 (mrm0凸模板尺寸按配作法計(jì)算3、其他零件結(jié)構(gòu)尺寸廳P名稱長(zhǎng)黑寬乂厚(mrm材料數(shù)量1上墊板110x110x40

32、T8A12凸模固定板110M110父4845鋼13空心墊板110x110x4645鋼14卸料版110M110M4445鋼15凸凹模固定板110M110M5045鋼16卜墊板110M110M40T8A17壓邊圈110M110M6045鋼1(1)第一次拉深拉深凸模第一次拉深模，由于其毛坯尺寸與公差沒(méi)有必要予以嚴(yán)格的限制，這時(shí)凸模和凹模尺寸只要取等于毛坯的過(guò)渡尺寸即可，以凸模為基準(zhǔn).取公差等級(jí)為IT10=0.12mm.d凸=d -'凸=690-0.12 mmd 凹=(d 凸 + 2Z) 0+凹=(69+2X 0.015) 0+0.12=69.03 0+0.12mm拉深凸模采用臺(tái)階式，也是采用

33、車床加工，與凸模固定板的配合按H7/m6的 配合,拉深凸模結(jié)構(gòu)如下圖6所示。為舊一圖6凸凹模結(jié)合工件外形并考慮加工，將凸凹模設(shè)計(jì)成帶肩臺(tái)階式圓凸凹模， 一方面加 工簡(jiǎn)單，另一方面又便于裝配與更換，采用車床加工，與凸凹模固定板的配合按 H7/m6 ,凸凹模長(zhǎng)度L=99mm具體結(jié)構(gòu)可如下圖7所示。S5142凹模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機(jī)床加工，安排凹模在模 架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。凹模 的輪廓尺寸應(yīng)要保證凹模有足夠的強(qiáng)度與剛度，凹模板的厚度還應(yīng)考慮修磨量， 根據(jù)沖裁件的厚度和沖裁件的最大外形尺寸在標(biāo)準(zhǔn)中選取凹模板的各尺寸為：長(zhǎng)230mm寬2

34、00mm因考慮到整套模具的整體布置要求，選其厚度為 52mm結(jié)構(gòu) 如下圖8所示。圖8(2)第二次拉深模凸模根據(jù)工件外形并考慮加工，將凸模設(shè)計(jì)成帶肩臺(tái)階式圓凸凹模， 一方面加工 簡(jiǎn)單，另一方面又便于裝配與修模，采用車床加工，與凸模固定板的配合按H7/m6。凸模長(zhǎng)度L=Hi+H+Y式中Hi凸模固定板厚度H2壓邊圈局度Y附加長(zhǎng)度，包括凸模刃口修磨量，凸模進(jìn)入凹模的深度73.8mm因此凸模長(zhǎng)度L=48+60+73.8=181.8mm具體結(jié)構(gòu)可參見(jiàn)下圖9所示。凹模凹模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機(jī)床加工，安排凹模在模 架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。 取凹

35、模輪廓尺寸為小160mm x 73.8mm ,結(jié)構(gòu)如下圖10所示。拉深凸模和凹模工作部分的尺寸及其制造公差：查表得凸凹的制造公差為：6凸=0.02mm6 凹=0.03mm當(dāng)工件要求內(nèi)形尺寸：凸模尺寸:d 凸二(d min + 0.4 ) -, 凸=(50+0.4 X 0.4) -0.02 mm=50.l60.02 mm凹模尺寸:d 凹=(d min+0.4 A+2Z) 0+凹 導(dǎo)料板采用45鋼制作，熱處理硬度為2832HRC,用螺釘固定在凹模上。=(50+0.4 X 0.4+2 X 0.015) 0+0.03固定擋料銷落料凹模上部設(shè)置固定擋料銷，采用固定擋料銷的進(jìn)行定距.擋料裝置在復(fù)合模中，主

36、要作用是保持沖件輪廓的完整和適量的搭邊.,如圖11所示為鉤形擋料銷，因其固定孔壇記示的：直徑17= 24面m，的A型 固定巖料第;固定擋斜鏡A10 JB/T材料:45,熱蛀理殛度離刃口較遠(yuǎn)，因此凹模強(qiáng)度要求，結(jié)構(gòu)上帶有防轉(zhuǎn)定向銷.擋料銷采用H7/r6安裝在落料凹模端面按 JB/T</>6 /刖占 害導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模齊平，查表知導(dǎo)料板與條料之間的 間隙取0.5mm,這樣就可確定了導(dǎo)料板的寬度，導(dǎo)料板的厚度查表可知選擇。卸料部件設(shè)計(jì)卸料裝置用彈壓卸料板的卸料裝置， 如下圖12所示，卸料板內(nèi)孔每側(cè)與凸 模保持間隙C/ =0.10.2t=0.16mm;卸料板周

37、界尺寸與凹模周界尺寸一樣，厚度根據(jù)沖裁件料厚t和卸料板寬度B查模具手冊(cè)之四2中表14-10得其厚度為16mm。 卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為4348HRC。圖12卸料螺釘?shù)倪x用 卸料板上設(shè)置2個(gè)卸料螺釘，公稱直徑為12mm ,螺紋部分為M8X16mm。卸料釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模端面lmm ,有誤差時(shí)通過(guò)在螺釘與卸料板之間安裝墊片來(lái)調(diào)整。壓邊圈設(shè)計(jì)1）首次拉深：為了防止拉深過(guò)程中起皺，生產(chǎn)中主要采用壓邊圈，查沖壓工藝與模具45鋼制造，熱處設(shè)計(jì)表4-3知，兩次拉深均需要采用壓邊裝置。壓邊圈采用 理硬度為4245HRC。具結(jié)構(gòu)如下圖13所示。圖132）二次

38、拉深：壓邊圈結(jié)構(gòu)與尺寸由標(biāo)準(zhǔn)中選取，壓邊圈圓角半徑 丫應(yīng)比上次拉深凸模的 相應(yīng)圓角半徑大0.51mm以便將工序件套在壓邊圈上.材料采用45鋼，熱處理 硬度為調(diào)質(zhì)42-45HRC其結(jié)構(gòu)如下圖14所示。圖14凸模固定板B-B圖15技術(shù)要求：a.上、下平行度為0.02,粗糙度為1.6b.材料為45#鋼，調(diào)質(zhì)為2428HRCc.帶*號(hào)尺寸按凸模實(shí)際尺寸配作并保證凸模呈H7/m6配合凸凹模固定板技術(shù)要求：a.上、下平行度為0.02,粗糙度為1.6b.材料為45#鋼，無(wú)需熱處理落料拉深復(fù)合模架與二次拉深模架采用滑動(dòng)導(dǎo)向后側(cè)導(dǎo)柱式模架的導(dǎo)向方式，如圖 17所示，帶有導(dǎo)柱的沖裁模適合于精度要求較高，生 產(chǎn)批量

39、較大的沖裁件，且導(dǎo)柱模結(jié)構(gòu)比較完善，對(duì)后 側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式可從左右和前后兩個(gè)方向進(jìn)行送料。因?yàn)樗哪＞咻^高所以選取比較大一點(diǎn)的模架模 架的結(jié)構(gòu)與尺寸都直接由標(biāo)準(zhǔn)中選取，相關(guān)參數(shù)如下: 凹模周界L: 315凹模周界B: 250圖17閉合高度（參考）|最?。?75閉合高度（參考）|最大：320a上模座 數(shù)量1 規(guī)格：315X250X 55b下模座數(shù)量1規(guī)格：315X250X 70c導(dǎo)柱數(shù)量1規(guī)格：40X260d導(dǎo)套數(shù)量1規(guī)格：40X140X 53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)

40、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 座材料采用45鋼，熱處理硬度為調(diào)質(zhì)28-32HRC。（滲碳）56-62HRC。上下模二次拉深模采用滑動(dòng)導(dǎo)向后側(cè)導(dǎo)柱式模架的導(dǎo)向方式，如圖18所示，模架的結(jié)構(gòu)與尺寸都直接由標(biāo)準(zhǔn)中選取，因?yàn)樗哪＞咻^高所以選取比較大一點(diǎn)的模架相關(guān)參數(shù)如下:凹模周界L: 250凹模周界B: 250閉合高度（參考）|最?。?40閉合高度（參考）|最大：285a上模座數(shù)量1規(guī)格：250X250X 501 i圖18b下模座數(shù)量1規(guī)格：250 X

41、250 X 65c導(dǎo)柱數(shù)量1規(guī)格：35X230d導(dǎo)套數(shù)量1規(guī)格：35X125X48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。上下模座材料采用45鋼，熱處理硬度為調(diào)質(zhì)28-32HRC。5、彈頂器的彈性元件的選取落料拉深復(fù)合模選用橡皮作為彈性元件，橡皮一般為聚氨膠，因?yàn)樗试S承受的載荷較

42、彈簧 大，并且安裝調(diào)理方便。因?yàn)榫郯敝鹉z的總壓縮量一般0 35%所以取30%,剛聚氨膠的高度根據(jù) h=0.3X H計(jì)算。h為壓邊圈運(yùn)行的高度，h=60mm。所以橡膠的高度H=60/0.3=200mm選取三塊同樣的橡膠.中間加上鋼墊圈，防止失穩(wěn)彎曲.其結(jié)構(gòu)圖如下圖19。皿 1U , 圖19 二次拉深模 選用彈簧作為彈性元件.選用圓柱螺旋彈簧，它的主要技術(shù)參數(shù)是工作極限負(fù) 荷Fj與其相對(duì)應(yīng)的工作極限負(fù)荷下的變形量Lj。根據(jù)所需要的卸料力或推件力Fq以及所需要的量大壓縮行程 Lo,來(lái)計(jì)算Fj與Lj,然后就可以在標(biāo)準(zhǔn)中選取相 應(yīng)的規(guī)格彈簧。 1)確定彈簧的數(shù)目為1 2)頂件載荷Fq=壓邊力=1440

43、N 3)最大壓縮行程 L0=h1 + h2 + h3 + t =1+46.8+7+0.8=55.6mm 4)計(jì)算所需的彈簧的工作極限負(fù)荷Fj與工作極限負(fù)荷下的變形量Lj,K取40% Fj = Fq/K=1440/0.4=3600N Lj= Lo/(1-K)=55.6/(1-0.4)=92.67N 由上述二式查彈簧標(biāo)準(zhǔn)表得：彈簧材料直徑為10mm,彈簧中徑為75mm,節(jié)距為t=26.5,工作極限負(fù)荷Fj =3500N,變形量Lj=111mm,有效圈數(shù)為7.5七、模具總裝配圖1、首次拉深?？傃b配圖如下圖20所示困計(jì)因精制設(shè)描審_材料I ；】LaJ 水杯首質(zhì)量次拉深.甯嵌共強(qiáng)圖202、二次拉深?？傃b

44、配圖如下圖21所示八、水杯拉深模具的制造1、水杯拉深模拉深凸模的制造拉深凸模的加工工藝過(guò)程材料：Cr12,硬度：5862HRC廳P工序名工序內(nèi)容1備料毛坯鍛成小145mrK 65mnm勺圓棒料2熱處理退火3銃平面銃上、下平面，保證尺寸 60.8mm4車削車外圓,小樣尺寸129.6mm外圓柱留磨削余量0.4mm其余達(dá)圖5鉗工倒圓角全要求，去毛刺6劃線劃上端及側(cè)面通氣孔線7鉆孔鉆通氣孔8檢驗(yàn)9熱處理淬火，硬度至5862HRC10磨削磨削各表面達(dá)設(shè)計(jì)要求11檢驗(yàn)2、水杯拉深模拉深凹模的制造拉深凹模的加工工Z過(guò)程材料：Cr12,硬度：5862HRC廳P工序名工序內(nèi)容1備料毛坯鍛成小200m由135mm勺圓棒料2熱處理退火3銃平面銃上、卜平聞，保證高度尺寸 130.8mm4鉆中心孔鉆中心孔5車削車削外表面并留0.4mm的磨削余量6鋒孔鏈內(nèi)孔，小133.25mm的孔留0.4mm的磨削余重7鉗工倒圓角全要求，去毛刺8檢驗(yàn)9熱處理淬火、回火，硬度至 5862HRC10磨削磨削小133.25mm內(nèi)表面和小188m的卜表面達(dá)設(shè)計(jì)要求，11檢驗(yàn)3、水杯拉深模凸模固定板的制造凸模固定板的加工工藝過(guò)程材料：45車岡，硬度：調(diào)質(zhì)2428HRC廳P工序名工序內(nèi)容1備料毛坯鍛成355mm( 2