畢業(yè)設(shè)計(jì)汽車電機(jī)外殼沖壓工藝與設(shè)計(jì)說明

1、 . PAGE38 / NUMPAGES381前言模具是成型不同形狀的一種特殊裝置，由于物品所采用的材料不同，模具成型的方法也是方法各異，一般將模具成型分為沖壓成型、壓鑄成型、注塑成型、吹塑成型、橡膠模具成型和玻璃模具。模具在汽車行業(yè)、家用電器、冶金機(jī)床行業(yè)等機(jī)械制造行業(yè)中占有極其重要的作用。模具生產(chǎn)和機(jī)械切削加工相比具有材料利用率高，能耗低，生產(chǎn)效率高，周期短和成本低等特點(diǎn)。從20世紀(jì)80年代開始，在發(fā)達(dá)國(guó)家的模具行業(yè)，已經(jīng)從機(jī)床行業(yè)中分離出來了，并發(fā)展成為一種獨(dú)立的行業(yè)部門，其年產(chǎn)值已經(jīng)超過機(jī)床行業(yè)的的產(chǎn)值。自改革開放以來，我國(guó)的模具行業(yè)突飛猛進(jìn)，近年來一直以15%的速度迅速發(fā)展，并且在一

2、些高等院校中也設(shè)置了模具專業(yè)課程，培養(yǎng)了大批高等模具技術(shù)人才。 當(dāng)前，為了提高對(duì)市場(chǎng)快速反應(yīng)能力提高互換性，大力采用模具標(biāo)準(zhǔn)件，并行工程和快速原型技術(shù)得到廣泛推行。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，模具行業(yè)也研制推廣了CAD/CAM技術(shù)、RPM技術(shù)、氣輔注塑技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)。模具設(shè)計(jì)必然成為推動(dòng)模具發(fā)展技術(shù)關(guān)鍵因素。大量統(tǒng)計(jì)表明設(shè)計(jì)費(fèi)用占成本的15%，但設(shè)計(jì)卻決定了產(chǎn)品總成本好壞的70%，可以說設(shè)計(jì)成為制約產(chǎn)品成功與否的根本因素。激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，必須采用現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法。模具行業(yè)的計(jì)算機(jī)軟件CADCAM、UG、PRO/E等應(yīng)運(yùn)而生。但我國(guó)沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國(guó)發(fā)

3、經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進(jìn)口。一些低檔次的簡(jiǎn)單沖模，已趨供過于求，市場(chǎng)竟?fàn)幖ち?。?999 年以來產(chǎn)值呈逐年遞增趨勢(shì)，年增長(zhǎng)率均在12%以上；其次，我國(guó)模具產(chǎn)品進(jìn)口金額的增幅有逐年下降的趨勢(shì)，出口比例逐年加大（尤其是2002以來）進(jìn)出口比例正逐步趨向合理，2005年達(dá)到0.36。然而，與需求相比，中國(guó)模具工業(yè)明顯供不應(yīng)求，自2002年以來，貿(mào)易逆差均在10億美元以上，致使我國(guó)仍為世界上模具年凈進(jìn)口量較大的國(guó)家。在信息化帶動(dòng)工業(yè)化發(fā)展的今天，我國(guó)沖壓模具行業(yè)水平必須盡快提高。在國(guó)家產(chǎn)

4、業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，通過改革開放，采取各種有效措施，把技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新放在首位，我國(guó)沖壓模具也不斷提高水平，與世界先進(jìn)水平的差距也是逐漸縮小。2 工藝方案的制定2.1零件的工藝性分析2.1.1汽車電機(jī)外殼工藝性分析電機(jī)的機(jī)殼和機(jī)蓋決定了該電機(jī)中定子和轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置，是組成電機(jī)的關(guān)鍵零件。機(jī)殼和機(jī)蓋制造品質(zhì)的好壞直接影響到電機(jī)的輸出功率、運(yùn)行噪聲和發(fā)熱等電機(jī)的性能。圖2-1是某車啟動(dòng)電機(jī)外殼的零件圖，材料為08T鋼，厚度為2mm。電機(jī)殼的筒壁上裝有定子并支撐著裝有轉(zhuǎn)子的軸軸承。因?yàn)殡姍C(jī)的定子和轉(zhuǎn)子的間隙較小且較均勻，所以零件頭部的軸承室和筒壁的尺寸精度以與兩處的相對(duì)位置精度較高。該零件屬于帶小

5、法蘭的筒形拉伸件，通過拉深加工而成。關(guān)鍵是確定拉深次數(shù)與拉深系數(shù)，08T鋼屬于普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，含碳量低，塑性、韌性較好，抗剪強(qiáng)度為260-360Mpa，抗拉強(qiáng)度為330-350Mpa，有利于拉深成型加工。材料牌號(hào)材料狀態(tài)抗剪強(qiáng)度MP抗拉強(qiáng)度MPa伸長(zhǎng)率 /%屈服強(qiáng)度a/MPa優(yōu)質(zhì)炭素結(jié)構(gòu)鋼08F退火26031028039032180圖2-1 汽車電機(jī)外殼2.1.2毛坯尺寸計(jì)算由圖2-1的零件圖可知，該零件的坯料為圓形板料。因?yàn)樵诖酥萍睦钸^程中并不是變薄拉深，所以可以根據(jù)面積不變的原則來計(jì)算毛坯的面積。一般的拉深件，在拉深成形后，工件口部或凸緣周邊不齊，必須進(jìn)行修邊，以達(dá)到工件的拉深要求。在

6、計(jì)算此制件的毛坯尺寸時(shí)需加上修邊余量。因?yàn)橥咕壷睆絛=196mm，中徑d=146mm，=1.34由表2-1可查取修邊余量。表2-1有凸緣圓筒形拉深件的修邊余量凸緣直徑d凸緣相對(duì)直徑-2-2.5252550501001502001.82.53.55.01.62.03.04.21.41.82.53.51.21.62.22.7由上表可查出=5.0。此制件為形狀簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)體拉深件，在計(jì)算其毛坯直徑時(shí)，首先將拉深件劃分成若干個(gè)簡(jiǎn)單的幾何形狀，如圖2-2所示，分別求出各部分的面積并相加。即得到工件面積A。圖2-2 簡(jiǎn)單幾何形狀a=1768 （2.1） 式中 ： d圓環(huán)的外直徑； d圓環(huán)的直徑；a=5665

7、 （2.2） 式中 ： r球環(huán)半徑； d球環(huán)外直徑；（3） a= = 20498 （2.3） 式中： d筒形件的中徑； h筒形件的分段高度；(4) a=8rh=22880綜上：A=a+a+a=1024.4+1519.4+20498=184538毛坯面積為A,按毛坯相等的原則，故A=A。所以毛坯直徑為：D=440mm （2.4）所以，毛坯的直徑為440mm。2.1.3工藝方案的制定經(jīng)過對(duì)零件毛坯尺寸的計(jì)算得知，其坯料可定直徑為440mm的圓形毛坯。經(jīng)過以上分析和計(jì)算，可以進(jìn)一步明確，該零件的沖壓加工包括以下基本工序?yàn)槁淞吓c拉深。此工件的成形工藝可以有以下幾種方案：1、落料第一次拉深第二次拉深第三

8、次拉伸第四次拉伸卷邊整形2、落料拉深復(fù)合第二次拉深第三次拉深第四次拉深與卷邊整形3、落料拉深復(fù)合第二次拉深第三次拉深第四次拉深卷邊整形分析三種方案：方案一：將落料和拉伸、卷邊工藝分開，這樣所需單工序模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但由于增加了沖壓工序，增加了成本，率低了生產(chǎn)效，且在第一道工序完成后，進(jìn)入第二道工序必然會(huì)增大誤差，使工件精度、質(zhì)量有所降低，不能到所需的要求。方案二：落料首次拉深采用復(fù)合模 ,較方案 (1) 生產(chǎn)效率有所提高，復(fù)合模沖件精度較高，表面比較好，受送料誤差影響較小。不過也存在一定的問題，凸凹模壁厚或形與形間的壁厚的要求比較高，以免影響強(qiáng)度。方案三：復(fù)合模類似，但增加了沖壓工序和

9、生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型。通過對(duì)上述三種方案的分析，最終選用方案二：落料拉深、第二次拉深、第三次拉深、第四次拉深與整形。各步工序圖如下：（1）零件的排樣圖，如圖2-3所示搭邊的最小寬度大于塑變區(qū)寬度，由板厚2.0mm查表2-2得，沿邊搭邊為1.5mm，工件間搭邊為1.8mm。表2-1搭邊a和a的數(shù)值材料厚度t/mm圓件矩形件工件間a側(cè)邊a工件間a側(cè)邊a1.21.61.01.21.21.51.62.01.21.51.82.52.02.51.51.82.02.2圖2-3 簡(jiǎn)單幾何形狀（2）第一步工序圖，如圖2-4所示：圖2-4落料拉深工件圖第二步工序后的制件圖，如圖2-5所示：圖2-5二次拉深工

10、件圖（4）第三部工序后制件圖：如圖2-6所示，圖2-6三次拉深工件圖（5）第四部工序后的制件圖，如圖2-7所示，圖2-7拉深整形后工件圖2.1.4確定拉深系數(shù)與拉深次數(shù)（2.5）式中：d法蘭的外直徑；d直筒外徑；由上式知部件是窄法蘭邊，可以當(dāng)作直筒件來拉深，只是在倒數(shù)第二道工序拉深出法蘭邊或錐形口，最后一道工序中整形。毛坯的相對(duì)厚度為：（2.6）式中：t毛坯的厚度； D毛坯的直徑；總拉深系數(shù)為：m總= （2.7）式中：d直筒直徑； D毛坯的直徑；表2-2由坯料的可初步確定拉深系數(shù)的圍m：毛配相對(duì)厚度拉深系數(shù)M1M2M3M421.50.480.500.730.750.760.780.780.80

11、0.60.30.550.580.780.790.800.810.820.83判斷們否一次拉伸： 在生產(chǎn)實(shí)踐中，太凸緣圓筒形件的拉深次數(shù)使用極限拉深系數(shù)來判斷。就是首先計(jì)算出拉深系數(shù)m值，然后再與極限拉伸系數(shù)m1的只想比較，若m總 m,則表明可以一次拉深，否之則需要多次拉伸。經(jīng)計(jì)算m總 m1，所以工件不能一次拉深成型。查表2-2得，試取m1=0.58 m2=0.79 m3=0.81 =0.83m1m2m3m4= 0.580.3 m總此制件可在四次拉深后完成。2.1.5工序件尺寸的確定各次拉深后工件的直徑尺寸為： d= m1D=0.58=255.2（mm） d= m2d=0.78255.2=199

12、.06（mm） d= m3d=0.81199.06=161.24（mm） d= m4d=0.83161.924=133.83（mm） 計(jì)算各次拉深工序后工件圓角半徑：拉深時(shí)，平面凸緣區(qū)材料經(jīng)過凹模圓角流入凸、凹模間隙。如果凹模圓角半徑過小，則材料流入凸、凹模間隙時(shí)的阻力和拉深力太大，將使拉伸件表面產(chǎn)生劃痕甚至使危險(xiǎn)斷面破裂；如果圓角半徑過大，則材料在流經(jīng)凹模圓角時(shí)會(huì)產(chǎn)生起皺。首次拉深的凹模圓角半徑可由表2-3選用。表2-3首次拉深的凹模圓角半徑r拉深方式毛坯相對(duì)厚度2.01.01.00.30.30.1無凸緣件拉深帶凸緣件拉深（46）t（610）t（68）t（1015）t（812）t（1520）

13、t由上表可查取：r=（68）t=1216 取 r16mm以后各次拉深的凹模圓角半徑可按下式取值： （2.8） r=（0.60.8）r（i=2，3，n）由上式計(jì)算得：r=（0.60.8）r=9.612.8 取：r=12mm r=（0.60.8）r=7.29.6 取:r9mm r=（0.60.8）r=5.47.2 ?。簉=7mm拉伸時(shí)，若凸模圓角半徑過小，拉深過程中危險(xiǎn)斷面易產(chǎn)生局部變薄，甚至被拉破。凸模圓角半徑過大，拉深時(shí)底部材料的承壓面積小，容易變薄。首次拉深的凸模圓角半徑為r=（0.71.0）r11.216 （2.9） 取r=14mm中間各次拉深的凸模圓角半徑由下式計(jì)算： r=0.5（d-d

14、-2t） （2.10）凸模圓角半徑已凹模為基準(zhǔn)，也可以用公式： （2.11） 所以r=13mm； r=12mm；r=11計(jì)算各次拉深后半成品的底角半徑： r= r+ （2.12） r=14mm r=13mm r=12mm 各次拉深后工件的高度尺寸為：h=0.25+0.43 （2.13） =0.25 =140mm h=0.25（2.14） =0.25 =199.18mm h=0.25（2.15） =0.25 =265.3mmh=0.25（2.16） =0.25=300mm式中： h，h，h ，h各次拉深半成品的拉深高度； d，d，d，d各次拉深半成品的直徑； D毛坯直徑；3 落料拉深復(fù)合模的設(shè)計(jì)

15、第一道工序選用復(fù)合模結(jié)構(gòu)，能在壓力機(jī)一次行程，完成落料與拉深兩道工序。減少了模具數(shù)和工序數(shù)，可以提高生產(chǎn)效率。在做完這些工序的過程中，沖件材料無需進(jìn)給移動(dòng)，不受送料誤差的影響，精度較高。常見的復(fù)合模結(jié)構(gòu)有正裝和倒裝兩種。因?yàn)檎b對(duì)薄沖件能達(dá)到平整要求，而且廢料不會(huì)在凸凹?？追e聚，每次由頂桿打出，可減少孔廢料的漲力，有利于凸凹模減少壁厚，所以選擇正裝復(fù)合模。3.1沖壓工藝的計(jì)算3.1.1排樣方案 沖裁件在條料上的布置叫排樣。合理的排樣充分利用材料就有重大意義。其排樣的經(jīng)濟(jì)程度用材料的利用率K來表示：=（3.1）式中： K材料利用率 ( % )沖裁條料的面積（mm）；n調(diào)料上生產(chǎn)的沖件數(shù)目；a每一

16、沖件面積（mm）；3.1.2計(jì)算沖壓壓力（1）、落料時(shí)沖裁力可以按公式計(jì)算：F落=KLt=1.3（3.2）=1113.57kN式中：k安全系數(shù)，選擇壓力機(jī)噸位是一般選取1.3；L沖裁件的輪廓長(zhǎng)度，L=（mm）；t材料厚度（mm）；材料的抗剪強(qiáng)度，08T鋼為310MPa；（2）、第一次拉深力的計(jì)算：F拉=3.1425523500.9 （3.3）=504.44kN式中：d筒形件第一次拉深的直徑，根據(jù)料厚中線計(jì)算（mm）；t材料厚度；材料的抗拉強(qiáng)度，此處取350 Mpa；k系數(shù)，查表取0.9；（3）、推料力的計(jì)算： F推=nK推F落=10.0551113.57 （3.4）=61.25 kN式中：F落

17、推料力（N）K推推料力系數(shù)，查表為0.055；n卡在凹模料的個(gè)數(shù)；（4）、卸料力的計(jì)算： F卸=K缷F落=0.061113.57 （3.5）=66.81 kN 式中：K缷卸料力系數(shù)，查表為0.06； F落落料時(shí)沖裁力；（5）、壓邊力的計(jì)算：因?yàn)?，所以?yīng)該使用壓邊圈。F壓= （3.6） =252.33 kN 式中：D落料凹模的外徑尺寸；D拉深凹模的外徑尺寸；P單位壓邊力，此處依經(jīng)驗(yàn)取2.5；F總= F落+ F拉+ F推+ F卸+ F壓=1113.57+504.44+61.25+66.81+252.33 =1998.36 kN3.1.3計(jì)算模具壓力中心因?yàn)橹萍耐庑螌?duì)稱，且毛坯為圓形板料，所以模具

18、的壓力中心在坯料中心處。3.1.4計(jì)算模具刃口尺寸（1）、落料凸、凹模的刃口尺寸在沖裁過程中，凸凹模的刃口尺寸與制造公差直接沖裁件的尺寸精度。落料時(shí)落料件的外徑尺寸等于凹模的徑尺寸，所以落料模應(yīng)以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，間隙由減小凸模的尺寸來取得。因?yàn)樵跊_裁過程中，凹模半徑越來越小，凸模半徑越來越大，所以在設(shè)計(jì)凸、凹模時(shí)應(yīng)選取最小的合理沖材間隙。沖裁間隙可由表3-1選取。表3-1 沖裁模初始雙面間隙材料厚度08、10、35、Q235、9Mn2VZZ1.752.02.10.2200.2460.2600.3200.3600.380由上表可查取Z=0.246 Z=0.360以分開加工的方法計(jì)算刃口尺寸，計(jì)算

19、刃口尺寸時(shí)需先查取制造公差、值。制造公差、值可由表3-2查取。表3-2沖裁時(shí)的制造公差基本尺寸凸模公差凹模公差3080801201201800.0200.0200.0250.0300.0250.0300.0350.040由上表可查取=0.030 =0.040因?yàn)椋苑戏珠_加工的條件。此零件的公差等級(jí)為IT14級(jí)，公差=0.74mm。落料凹模的刃口尺寸為：D=（D-） （3.7）=（440+0.74-0.5）=440.37落料凸模的刃口尺寸為：D=（D- Z）=（D） （3.8） =（440+0.74-0.5） =440.124式中：D、D分別為凸模、凹模的基本刃口尺寸； D落料件的最大極限

20、尺寸； 落料凹模的制造公差，（mm）； 落料凸模的制造公差，（mm）； 磨損系數(shù)，其值在0.51之間，取系數(shù)x=0.5； 工件的制造公差，（mm）；Z 最小合理間隙，（mm）；（2）、拉深凸、凹模的刃口尺寸拉深模的凸、凹模間隙對(duì)拉深件質(zhì)量和模具壽命都有重要的影響。間隙取值較小時(shí)，拉深件的回彈較小，尺寸精度高，但拉深力較大，凸、凹模磨損較快，模具壽命低。間隙值過小時(shí)拉深件的筒壁將嚴(yán)重變薄危險(xiǎn)斷面容易破裂。間隙取值較大時(shí)，拉深件筒壁的錐度較大，尺寸精度低。因此，拉深模的設(shè)計(jì)須選取合適的凸、凹模間隙。凸、凹模間隙可由表3-3查取。表3-3拉深凸、凹間隙總拉深次數(shù)34各次拉深的凸、凹模間隙mm1231

21、、2341.2t1.1t11.05t1.2t1.1t11.05t由表3-3可查取第一、二次拉深的凸、凹模間隙為：Z1.2t=2.4mm；第三次拉深的凸、凹模間隙為為：Z=1.1t=2.2mm；第四次拉深的凸、凹模間隙為為：Z=11.05t=22.1mm；對(duì)于電機(jī)外殼這種以形尺寸為主的拉深件應(yīng)當(dāng)以凸模為基準(zhǔn)，先確定凸模的工作尺寸，然后通過增大凹模尺寸保證凸、凹間隙。在計(jì)算拉深凸、凹模的工作尺寸時(shí)，首先在表3-4中查取拉深凸、凹模的制造公差。表3-4拉深凸、凹模制造公差材料厚度t/mm拉深件直徑d/mm201000.040.060.020.040.050.080.030.05由表3-4可查?。?0

22、.08 =0.05拉深對(duì)于首次和中間各次拉深，半成品的尺寸無需嚴(yán)格要求，凸、凹模的尺寸可按下式來計(jì)算： D=（D-Z） （3.9）D=D （3.10）可以計(jì)算出：D=255； D= 199； D=161； D=252.6； D=196.6 ； D=158.8；末次拉深的凸、凹模的工作尺寸由下式計(jì)算： D=（d+0.4+Z） （3.11） D=（d+0.4） （3.12）可以計(jì)算出：D=148.29； D=146.29式中：D拉深凹模的基本尺寸，mm； D拉深凸模的基本尺寸，mm；d拉深件徑的最小極限尺寸，mm；D首次和中間各次拉深半成品外徑的基本尺寸，mm； 工件的制造公差，此處取0.74（m

23、m）；、凹、凸模的制造公差，mm；Z拉深模間隙，mm；3.2落料、拉深復(fù)合模主要零部件的設(shè)計(jì)3.2.1落料凹模（1）、刃壁形式此套模具選用直筒形刃口，其優(yōu)點(diǎn)是刃口的強(qiáng)度較高，修磨后刃口尺寸不變，加工精度較高。刃口高度h=40mm。（2）、凹模的外形尺寸由3.1中計(jì)算可知刃口尺寸D=440.39；凹模外形尺寸還應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)度與剛度，凹模壁厚尺寸b可由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得到：b=（1.52）H=51.368.4mm由經(jīng)驗(yàn)取b=60mm；所以圓形凹模的直徑為：d=171.37+2=560.37mm；（3）、凹模的厚度凹模的厚度根據(jù)沖裁力大小，為保證模具的強(qiáng)度與沖壓的順利完成，凹模的厚度必須大于制件的高

24、度，取H=150mm。（4）、凹模的固定形式 本套模具中的落料凹模為圓形，采用2個(gè)A10的銷釘定位，4個(gè)M12的六角螺栓緊固，在鉆銷釘孔、螺釘孔時(shí)要注意孔之間的間距、孔與模具刃口之間的間距不能小于相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，否則會(huì)降低模具壽命。3.2.2拉深凸模（1）、由3.1中的計(jì)算可知凸模的圓角為rm；（2）、工件在拉深時(shí)，由于空氣壓力的作用或者潤(rùn)滑油的粘性等因素，使工件很容易粘附在凸模上，為使工件不至于緊貼在凸模上，凸模上應(yīng)設(shè)有通氣孔。通氣孔可在表3-5中選取。表3-5拉深凸模通氣孔尺寸（mm）凸模直徑D100出氣孔直徑d56.58 由上表可查出通氣孔的直徑為d=8mm； （3）、凸模的固定形式利用2個(gè)

25、A10的銷釘定位和4個(gè)M10的螺釘固定。（4）、凸模的高度根據(jù)凸模的固定形式與其他零件的配合情況，取凸模的厚度:H凸=200mm；凸模高度的校核公式為：L270=2140mm（3.13）因?yàn)镠凸 L，所以凸模的高度為合適的。凸模的凸緣直徑設(shè)計(jì)為：d=440mm。3.2.3壓邊圈設(shè)計(jì)（1）壓邊圈的孔： =255.3mm壓料圈徑（mm）拉深凸模外徑（mm）以你取壓邊圈孔為255.3mm。（2）壓邊圈的厚度根據(jù)零件的厚度，與相關(guān)零件的結(jié)構(gòu)取h=20mm。（3）、采用壓邊裝置是為了防止凸緣處起皺，但是若壓邊力過大則會(huì)增大拉深阻力，容易導(dǎo)致拉裂。壓邊裝置可分為剛性和彈性壓邊裝置兩種，此處選用彈簧支撐的彈

26、性壓邊。由于越靠近拉深底部壓邊力越大，對(duì)拉深的不利影響越大，所以要選取合適的彈簧。由拉深凸模與凹模的工作配合配合關(guān)系可知，彈簧負(fù)載狀態(tài)下的變形量為H=140mm；彈簧自由長(zhǎng)度為H=250mm；因?yàn)閴哼吜椋篎壓=252.33kN，所以滿足此試驗(yàn)力要求的彈簧直徑為：d=15mm；綜上選用彈簧的規(guī)格為：GB2089-80 YA 650250-23.2.4凸凹模的設(shè)計(jì)（1）、圓角半徑：在2.1.4中計(jì)算可得筒形件首次拉深的圓角半徑：r16mm；（2）、凸凹模的壁厚凸凹模的外緣均為刃口，外緣之間的壁厚決定制件的質(zhì)量，由3.1.3計(jì)算可得：落料凸模的刃口尺寸為：D=（D- Z）=（D） （3.14） =

27、440.37D為凸凹模的外徑尺寸；由3.1.3計(jì)算可得：第一次拉深凹模的刃口尺寸為D=255D為凸凹模的徑尺寸；從強(qiáng)度的角度考慮，凸凹模的壁厚有最小值限制，凸凹模的最小壁厚受沖模結(jié)構(gòu)的影響。對(duì)于正裝復(fù)合模，由于凸凹模裝于上模，孔不會(huì)積聚廢料，脹力小，壁厚可小些。最小壁厚可在表3-6中查取。表3-5凸凹模的最小壁厚料后t1.752.02.1最小壁厚a4.04.95.0最小直徑D212125b= D- D=185mm，符合強(qiáng)度要求。（3）、根據(jù)前面確定的凹模厚度H，在保證凸凹模的強(qiáng)度要求下，取凸凹模厚度為200mm。3.2.5卸料板的設(shè)計(jì)（1）、卸料板的外形尺寸卸料裝置可以分為剛性卸料板和彈性卸料

28、板兩種，剛性卸料板常用于較硬、較厚且精度不高的沖裁件。彈性卸料板有敞開的工作空間，操作方便，生產(chǎn)效率較高。在沖壓過程中，彈性卸料板先接觸毛坯，有預(yù)壓作用，沖壓后也可使沖壓件平穩(wěn)卸料。此處采用彈性卸料板。彈性卸料板與凸凹模外徑的單邊間隙為（0.10.2）t = 0.20.4mmD=440.37mmD= D+0.4=441.17mm（2）、卸料板的技術(shù)要求卸料螺釘采用常用的卸料螺釘結(jié)構(gòu)形式，此處選用3個(gè)M8螺釘完成固定。卸料板材料選用45鋼，不用熱處理。（3）、彈簧的選取由3.1.3計(jì)算可得卸料力的大?。篎卸=66.81 kN ；初步選用4個(gè)彈簧，則每個(gè)彈簧的承受載荷為FKN；所選取餓彈簧的工作極

29、限載荷F F；彈簧的自由長(zhǎng)度為300mm；綜上，選取的彈簧規(guī)格為GB2089-80 YA 430150。3.2.5凸凹模固定板的設(shè)計(jì)（1）、凸凹模固定板的外形尺寸一般情況下與落料凹模的外徑尺寸一樣。（2）、凸凹模固定板的厚度：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式H=（0.60.8）H計(jì)算，可以取H=180mm。3.2.6墊板的設(shè)計(jì)凸模支承端面對(duì)模座單位壓力為：F拉=504.44kN （3.15） 式中：F拉深力(kN)，在此F為172320N；A凸模支承端面面積(mm)，在此為 18110.6mm。 因此MPa因?yàn)殍T鐵HT250的許用壓應(yīng)力為90140Mpa，因此此副模具不用加墊板。但是為了滿足模具的安裝需要，根據(jù)模

30、具的實(shí)際要求選擇合適的墊板。3.2.7推件裝置的設(shè)計(jì)（1）、推件塊的設(shè)計(jì)： 推件塊的外徑尺寸dd，此處設(shè)計(jì)d=250mm；中間鉆M12的螺孔；（2）、推桿的長(zhǎng)度： （3.16） 式中： 推出狀態(tài)下，推桿在上模座的長(zhǎng)度，（mm）； 壓力機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸，（mm）； 考慮各種誤差而附加的常數(shù)，取1015mm。所以： =405（mm）3.2.8定位零件的設(shè)計(jì) （1）、沖模的定位裝置用以保證材料的正確送進(jìn)與在沖模中的正確位置，在此使用條料，保證條料送進(jìn)導(dǎo)向的零件為導(dǎo)料螺釘，此處選用的導(dǎo)料螺釘規(guī)格為：GB119-86 M12（2）、擋料銷用于限定條料的送進(jìn)距離，抵住條料的搭邊或工件輪廓，起定位作用，此處選用圓

31、形固定擋料銷。3.2.9沖模閉合高度的確定沖模閉合高度是指滑塊在下死點(diǎn)即模具在最低的工作位置時(shí)，上模座的上平面至下模座的下平面之間的距離（不含模柄高度）。沖模的閉合高度必須與壓力機(jī)的閉合高度相適應(yīng)。壓力機(jī)的閉合高度是指滑塊在下死點(diǎn)位置時(shí)，滑塊下平面至工作臺(tái)（不含墊板厚度）的距離。即： H=212mm+H+H （3.17）式中： 壓力機(jī)最小閉合高度； 壓力機(jī)最大閉合高度； H墊板的厚度； H上模座的厚度；H下模座的厚度； 3.2.10模架的設(shè)計(jì)圓形模座的直徑應(yīng)比凹模的直徑大3070mm，厚度應(yīng)該為凹模厚度的1.5倍。壓力機(jī)的行程為：S2h=2140=280mm。由模具的閉合高度與壓力機(jī)的行程來設(shè)

32、計(jì)對(duì)角導(dǎo)柱模架的規(guī)格，所設(shè)計(jì)的模座的邊界為：L=B=500mm 選用標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)柱、導(dǎo)套，選用時(shí)應(yīng)注意，長(zhǎng)度應(yīng)保證上模座在最低位置時(shí)，導(dǎo)柱上表面與上模座頂面距離不小于1015mm，而下模座底面與導(dǎo)柱面的距離不應(yīng)小于15mm，導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用過盈配合，導(dǎo)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔采用過盈配合，導(dǎo)套的長(zhǎng)度保證在沖壓開始時(shí)導(dǎo)柱一定要進(jìn)入導(dǎo)套10mm以上。選用B型的導(dǎo)套、導(dǎo)柱。導(dǎo)套的尺寸為：dHD=5028070mm導(dǎo)柱的尺寸為：dH=40320mm上模座的尺寸為：LBH=500500125mm下模座的尺寸為：LBH=500500155mm3.2.11壓力機(jī)的選取（1）、公稱力F： F1.3F總=

33、1.31998.36=2597.87kN（2）、閉合高度：H=212mm+H+H=212+280=492mm（3）、壓力機(jī)行程： S2h=2150=300mm綜上：選取JA23-100開式雙柱可傾壓力機(jī)，公稱壓力為100000kN，滑塊行程為130mm。3.2.12模柄的選取根據(jù)所選壓力機(jī)的模柄孔，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)的模柄直徑d=60mm，D=75mm。3.2.13模具材料的選用選用的模具材料如下：（1）凸模、凹模、凸凹模均采用9Mn2V，熱處理5862HRC；（2）導(dǎo)柱、導(dǎo)套采用20鋼，熱處理560HRC；（3）擋料螺栓、導(dǎo)料銷、固定板、卸料板、托板、彈頂板采用45鋼；（4）上、下模座采用HT200

34、。部分模具材料要進(jìn)行熱處理，目的是為了消除機(jī)械加工應(yīng)力和降低電火花加工層的硬度，以利于修磨。4 第二次拉深模具的設(shè)計(jì)4.1二次拉深模的方案設(shè)計(jì)在進(jìn)行二次拉深后工件的零件圖如下圖4-1所示圖4-14.2拉深力和壓邊力的計(jì)算4.2.1拉深力的計(jì)算圓筒件首次拉深后各次拉深力為： F=（4.1） =3.1419923200.78 =399.9kN式中：K2系數(shù)，由表4-1得K2=0.78； d二次拉深后工件的直徑；b材料的抗拉強(qiáng)度，取320Mpa；t材料厚度，取。表4-1首次后拉深時(shí)系數(shù)k值相對(duì)厚度拉深系數(shù)M2M3M42.00.600.520.320.450.780.800.834.2.2壓邊力的計(jì)算

35、筒形件第一次拉深后各次拉深時(shí)壓邊力的計(jì)算：F壓=（4.2）=30kN式中： d第一次拉深后的直徑； d第二次拉深后的直徑； r拉深凹模的圓角直徑；p單位壓邊力，查表可取2.5。4.2.3總壓力的計(jì)算F= F+ F壓=399.9kN+30kN=429.9 kN4.3拉深模工作部分尺寸計(jì)算拉深模工作部分的尺寸已在3.1節(jié)中計(jì)算，D= 199；D=196.6； r=12mm；r=13mm；4.4拉深模零件的設(shè)計(jì)與選用4.4.1壓邊圈的選用由于是圓筒形毛坯件的拉深，壓邊圈的形狀應(yīng)于毛坯形狀一樣，起到固定制件的作用。而且壓邊圈有兼有卸料作用，壓邊圈要與頂桿配合，因此壓邊圈設(shè)計(jì)成凸臺(tái)形。壓邊圈與凸模之間應(yīng)

36、留有一定的間隙S。S=t+（0.050.1）2mm，所以壓邊圈的徑d=199+2201mm；壓邊圈的高度應(yīng)大于制件的高度，取H=202mm。壓邊圈的外徑與制件間為間隙配合，起固定作用，取d=205.8mm。4.4.2凹模的尺寸(1)、 凹模的厚度凹模厚度H可根據(jù)沖裁力F=429.9KN由以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得出：H=kb=0.28255=71.4mm為了順利完成拉深，凹模需與凸模進(jìn)行入體配合，且考慮到推件塊的厚度與富余空間，取H=111mm(2)、凹模的直徑選用圓形凹模，以凸緣的形式增大其直徑尺寸，可以減小對(duì)模座的壓強(qiáng)，從而不再使用上墊板，此處取凸緣直徑為D=250mm。其刃口尺寸為D=199，依

37、經(jīng)驗(yàn)取其壁厚為80mm。（3）、固定形式：拉深凹模采用2個(gè)A10的銷釘定位，采用4個(gè)M12的螺栓緊固，在鉆孔時(shí)應(yīng)合理安排，注意間距，以免降低凹模的強(qiáng)度。4.4.3凸模的尺寸凹模的直徑為D=199.6；為使工件不至于緊貼在凸模上，凸模上應(yīng)設(shè)有通氣孔。通氣孔可選取d=10mm；為了順利完成拉深，除保證凹模需與凸模進(jìn)行入體配合外，再考慮到壓邊圈的高度，可取凸模的高度為H=350mm。4.4.4模座設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)選用對(duì)角導(dǎo)柱式模架，由于模具閉合高度較大，根據(jù)拉深凹模外經(jīng)尺寸以與模具的閉合高度選取合適的模架，模架的規(guī)格尺寸為：上模架的尺寸為：410380120mm，下模座尺寸為410380130mm；導(dǎo)柱規(guī)

38、格選用：60420，導(dǎo)套規(guī)格選用：13019050mm;最大閉合高度為550mm。4.4.5壓力機(jī)的選取壓力機(jī)的選取應(yīng)符合以下三個(gè)要求：（1）、公稱力F1.3F=558.87 kN（2）、壓力機(jī)行程S2h=400mm（3）、依據(jù)所選的模架可確定H=500mm。綜合以上三方面的要求，選取壓力機(jī)的型號(hào)為J21400A。其技術(shù)參數(shù)為：工稱壓力F=4000 kN；最大閉合高度為550mm。4.4.6模柄的選取根據(jù)所選壓力機(jī)的模柄孔，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)的模柄直徑d=60mm，D=115mm。4.4.7模具材料的選用選用的模具材料如下：（1）凸模、凹模、凸凹模均采用9Mn2V，熱處理5862HRC；（2）導(dǎo)柱、導(dǎo)

39、套采用20鋼，熱處理560HRC；（3）壓邊圈、托板、彈頂板采用45鋼；（4）上、下模座采用HT200。部分模具材料要進(jìn)行熱處理，目的是為了消除機(jī)械加工應(yīng)力和降低電火花加工層的硬度，以利于修磨。5第三套模具設(shè)計(jì)5.1三次拉深模的方案設(shè)計(jì)在進(jìn)行三次拉深后工件的零件圖如下圖5-1所示圖5-15.2拉深力和壓邊力的計(jì)算5.2.1拉深力的計(jì)算圓筒件首次拉深后各次拉深力為： F=（5.1） =3.146323200.7 =88.62kN式中：K3系數(shù)，由表4-1得K3=0.7； d二次拉深后工件的直徑；b材料的抗拉強(qiáng)度，取320Mpa；t材料厚度，取。表5-1首次后拉深時(shí)系數(shù)k值相對(duì)厚度拉深系數(shù)0.78

40、0.800.850.922.00.600.520.320.141.20.750.620.420.165.2.2壓邊力的計(jì)算筒形件第一次拉深后各次拉深時(shí)壓邊力的計(jì)算：F壓=0.3 kN （5.2）式中： d第二次拉深后的直徑； d第三次拉深后的直徑； r拉深凹模的圓角直徑；p單位壓邊力，查表可取2.5。5.2.3總壓力的計(jì)算F= F+ F壓=88.62kN+0.3kN=88.92 kN5.3拉深模工作部分尺寸計(jì)算拉深模工作部分的尺寸已在3.1節(jié)中計(jì)算，D=60.8；D=63；r=6mm；r=4mm；5.4拉深模零件的設(shè)計(jì)與選用5.4.1壓邊圈的選用由于是圓筒形毛坯件的拉深，壓邊圈的形狀應(yīng)于毛坯形

41、狀一樣，起到固定制件的作用。而且壓邊圈有兼有卸料作用，壓邊圈要與頂桿配合，因此壓邊圈設(shè)計(jì)成凸臺(tái)形。壓邊圈與凸模之間應(yīng)留有一定的間隙S。S=t+（0.050.1）2mm，所以壓邊圈的徑d=60.8+263mm；壓邊圈的高度應(yīng)大于制件的高度，取H=106mm。壓邊圈的外徑與制件間為間隙配合，起固定作用，取d=73mm。5.4.2凹模的尺寸(1)、 凹模的厚度凹模厚度H可根據(jù)沖裁力F=88.92KN由以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得出：H=kb=0.2863=17.64mm為了順利完成拉深，凹模需與凸模進(jìn)行入體配合，且考慮到推件塊的厚度與富余空間，且在此次拉深時(shí)應(yīng)該拉出法蘭邊，取H=120.5mm(2)、凹模的直

42、徑選用圓形凹模，以凸緣的形式增大其直徑尺寸，可以減小對(duì)模座的壓強(qiáng)，從而不再使用上墊板，此處取凸緣直徑為D=203mm。其刃口尺寸為D=63；依經(jīng)驗(yàn)取其壁厚為51.5mm。（3）、固定形式：拉深凹模采用2個(gè)A10的銷釘定位，采用4個(gè)M12的螺栓緊固，在鉆孔時(shí)應(yīng)合理安排，注意間距，以免降低凹模的強(qiáng)度。5.4.3凸模的尺寸凹模的直徑為D=60.8；為使工件不至于緊貼在凸模上，凸模上應(yīng)設(shè)有通氣孔。通氣孔可選取d=6.5mm；為了順利完成拉深，除保證凹模需與凸模進(jìn)行入體配合外，再考慮到壓邊圈的高度，可取凸模的高度為H=216.7mm。5.4.4模座設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)選用對(duì)角導(dǎo)柱式模架，由于模具閉合高度較大，根據(jù)

43、拉深凹模外經(jīng)尺寸以與模具的閉合高度選取合適的模架，模架的規(guī)格尺寸為：上模架的尺寸為：40031550mm，下模座尺寸為40031560mm；導(dǎo)柱規(guī)格選用：45290，導(dǎo)套規(guī)格選用：4515058mm;最大閉合高度為320mm。5.4.5壓力機(jī)的選取壓力機(jī)的選取應(yīng)符合以下三個(gè)要求：（1）、公稱力F1.3F=115.6 kN（2）、壓力機(jī)行程S2h=205mm（3）、依據(jù)所選的模架可確定H=352mm。綜合以上三方面的要求，選取壓力機(jī)的型號(hào)為J21400A。其技術(shù)參數(shù)為：工稱壓力F=4000 kN；最大閉合高度為550mm。5.4.6模柄的選取根據(jù)所選壓力機(jī)的模柄孔，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)的模柄直徑d=60m

44、m，D=115mm。5.4.7模具材料的選用選用的模具材料如下：（1）凸模、凹模、凸凹模均采用9Mn2V，熱處理5862HRC；（2）導(dǎo)柱、導(dǎo)套采用20鋼，熱處理560HRC；（3）壓邊圈、托板、彈頂板采用45鋼；（4）上、下模座采用HT200。部分模具材料要進(jìn)行熱處理，目的是為了消除機(jī)械加工應(yīng)力和降低電火花加工層的硬度，以利于修磨。6第四套模具設(shè)計(jì)6.1四次拉深模的方案設(shè)計(jì)在進(jìn)行第四次拉深后工件的零件圖如下圖6-1所示圖6-16.2拉深力和壓邊力的計(jì)算6.2.1拉深力的計(jì)算圓筒件首次拉深后各次拉深力為： F=（6.1） =3.145823200.14 =16.32kN式中：K4系數(shù)，由表4-

45、1得K4=0.14； d二次拉深后工件的直徑；b材料的抗拉強(qiáng)度，取320Mpa；t材料厚度，取。6.2.2壓邊力的計(jì)算此處應(yīng)按彎曲件壓邊力來計(jì)算：F壓=2.4bt=2.49.523200.4170.46 （6.2） =0.3 kN式中： b彎曲件的寬度； t彎曲件的厚度；材料的抗拉強(qiáng)度；K安全系數(shù)，可取1.3；系數(shù)，分別查表得。6.2.3總壓力的計(jì)算F= F+ F壓=16.32kN+0.3kN=16.62 kN6.3拉深模工作部分尺寸計(jì)算拉深模工作部分的尺寸已在3.1節(jié)中計(jì)算，D=56.008； D=54.008；r=5mm；r由工件的成型后要求選取。6.4拉深模零件的設(shè)計(jì)與選用6.4.1壓邊

46、圈的選用由于是U形件的彎曲，壓邊圈的形狀設(shè)計(jì)成圓形板狀，壓邊圈與凸模之間應(yīng)留有一定的間隙S。S=t+（0.050.1）2mm，所以壓邊圈的徑d=54+256mm；壓邊圈的厚度取H=15mm。壓邊圈的外徑與凹模的直徑一樣，取d=74mm。6.4.2凹模的尺寸(1)、 凹模的厚度凹模厚度H可根據(jù)沖裁力F=16.62 kN由以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得出：H=kb=0.2863=17.64mm為了順利完成拉深，凹模需與凸模進(jìn)行入體配合，且考慮到推件塊的厚度與富余空間，且在此次拉深時(shí)應(yīng)該拉出法蘭邊，取H=125.5mm(2)、凹模的刃口尺寸與外經(jīng)刃口尺寸取為D=56.008。選用圓形凹模，以凸緣的形式增大其直徑

47、尺寸，可以減小對(duì)模座的壓強(qiáng)，從而不再使用上墊板，此處取凸緣直徑為D=236mm。依經(jīng)驗(yàn)取其壁厚為50mm。、固定形式： 拉深凹模通過固定板，采用2個(gè)A10的銷釘定位，采用4個(gè)M12的螺栓緊固。 6.4.3凸模的尺寸凹模的直徑為D=54.008為使工件不至于緊貼在凸模上，凸模上應(yīng)設(shè)有通氣孔。通氣孔可選取d=6.5mm；為了順利完成拉深，除保證凹模需與凸模進(jìn)行入體配合外，再考慮到壓邊圈的高度，可取凸模的高度為H=195mm。6.4.4模座設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)選用對(duì)角導(dǎo)柱式模架，由于模具閉合高度較大，根據(jù)拉深凹模外經(jīng)尺寸以與模具的閉合高度選取合適的模架，模架的規(guī)格尺寸為：上模架的尺寸為：40031560mm，下模座尺寸為40031575mm；導(dǎo)柱規(guī)格選用：45290，導(dǎo)套規(guī)格選用：4515058mm;最大閉合高度為350mm。5.4.5壓力機(jī)的選取壓力機(jī)的選取應(yīng)符合以下三個(gè)要求：（1）、公稱力F1.3F=21.6 kN（2）