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1、四川大學(xué)本科畢業(yè)論文 對我國小額信貸公司發(fā)展轉(zhuǎn)型的思考 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目 圓筒形件正反拉深模 學(xué) 院 　 專 業(yè) 　 學(xué)生姓名 學(xué) 號 年級 指導(dǎo)教師 二Ο一一 年 六

2、 月 二 日 [鍵入文字] 四川大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 圓筒形件正反拉深模 圓筒形件正反拉深模 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化 學(xué)生：鐘磊 指導(dǎo)教師：胡曉兵 摘要：隨著中國工業(yè)的不斷發(fā)展，模具行業(yè)顯得越來越重要。通過對圓筒形件的成型特點(diǎn)和成型方式進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)圓筒形件正反拉深模。首先對零件進(jìn)行加工工藝性分析，通過擬定加工方案，計(jì)算毛坯尺寸，確定拉深系數(shù)，最后采用落料、正向拉深，反向拉深復(fù)合模；對材料的排樣做出合理的布置，使材料達(dá)到較高的利用率；在落料、

3、正反拉深的過程中，計(jì)算了具體的工藝力，具體包括落料力，卸料力、壓邊力、拉深力、頂料力等，并對壓力機(jī)進(jìn)行合理的噸位選擇。 復(fù)合模在結(jié)構(gòu)上采用正裝形式，根據(jù)要求計(jì)算出各個工序工作部分的尺寸，并對各個工作部件進(jìn)行了合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；同時通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）繪制了模具的實(shí)體模型和裝配圖，以及利用計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）對結(jié)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)的應(yīng)力分析等，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選材更加合理。對模具的閉合高度進(jìn)行了合理的確定；對壓力機(jī)的電動機(jī)也進(jìn)行了功率校核并提出了潤滑的附加工序，使拉深能順利完成. 該復(fù)合模的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，能夠縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。 關(guān)鍵詞: 圓筒形件 復(fù)

4、合模具 正反拉深 The drawing and reverse drawing dies of the cylindrical workpiece Major: Mechanical Design, Manufacturing and Automation Student: ZhongLei Supervisor: Hu Xiaobing Abstract: With the continuous development of Chinese industry, Mould industry plays a more and more important role. By

5、doing research about the forming characteristics and ways of forming of the cylindrical workpiece, design the drawing and reverse drawing dies of the cylindrical workpiece. Firstly, analyse the manufacturability of the parts, by studying out the processing scheme and calculating the dimensions of th

6、e workblank , determining the drawing coefficient, finally by blanking, drawing dies and reverse drawing dies to draw the compound dies. Arrange the layout of the material reasonably so as to use the material fully. In the process of blanking ,drawing dies and reverse drawing dies, calculate the det

7、ailed manufacturability forces, including blanking force, unloading force, blank-holder force, drawing force, ejector force, etc. in addition, make a reasonable choice of the punching machine ‘s tonnage. Use the right-handed way for the structure of the compound die, calculate the dimensions of eve

8、ry part of the process upon request and design the reasonable structure of every workpiece. In order to make the structure design and material selection more reasonable, Draw the physical model and the assembly drawing of the model using the CAD, as well as analyse the stress related to the structur

9、e by using CAE, etc. Determine the shut height of the mould reasonably. In order to make the drawing successfully completed, we conduct a power check on the motor of the punching machine. The design and application of this compound die can shorten the production cycle, improve the productivity , re

10、duce the production costs and acquire good economical benefit. Key words：cylindrical workpiece compound die drawing and reverse drawing I 目錄 1.緒論 1 1.1課題研究的背景 1 1.2模具的現(xiàn)狀及發(fā)展 1 1.2.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀及發(fā)展 1 1.2.2國外模具的現(xiàn)狀及發(fā)展 2 1.2.3拉深模的現(xiàn)狀及發(fā)展 3 1.3課題研究的內(nèi)容及方法 3 2.確定工藝方案及尺寸參數(shù) 4 2.1分析零件的工藝性 4 2.2確定工藝

11、方案 4 2.3毛坯尺寸的計(jì)算 5 2.4拉深系數(shù)及拉深次數(shù) 7 2.4.1正拉深 7 2.4.2反拉深 8 2.5 確定排樣、裁剪方案 8 2.6中間工序尺寸的確定 9 2.7 計(jì)算工藝力、初選設(shè)備 10 2.7.1落料、正向拉深過程 10 2.7.2反拉深過程 12 2.7.3拉深功的計(jì)算 12 2.7.4初選壓力機(jī) 13 3.模具尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 3.1模具結(jié)構(gòu)形式的選擇 13 3.2模具工作部分尺寸的計(jì)算 14 3.2.1落料 14 3.2.2正拉深 15 3.2.3反拉深 16 3.3模架的選用 16 3.4模具的閉合高度 17 3.5壓力中

12、心的確定 17 3.6模具主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 3.6.1落料凹模 18 3.6.2凸凹模 19 3.6.3反拉深凸模 19 3.6.4反拉深凹模 20 3.6.5彈性卸料板 21 3.6.6上墊板 23 3.6.7壓邊圈 24 3.6.8凹模固定板 26 4.模具的整體安裝 27 4.1模具的總裝配 27 4.2模具零件 27 4.3選定沖壓設(shè)備 27 4.3.1壓力機(jī)的規(guī)格 27 4.3.2校核壓力機(jī)的安裝尺寸 27 4.3.3電動機(jī)功率的校核 27 4.4附加工序的確定 28 4.4.1中間退火 28 4.4.2酸洗 28 4.4.3潤滑 28

13、 4.5模具工作過程 29 5.計(jì)算機(jī)CAD/CAE的應(yīng)用 32 5.1三維可視化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 32 5.2虛擬裝配與干涉檢查 33 5.3應(yīng)力分析 34 6.總結(jié) 37 參考文獻(xiàn) 38 1.緒論 1.1課題研究的背景 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，在機(jī)械、儀表、電子、通訊、汽車和航空航天等產(chǎn)品中，60%-80%的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)的制件所達(dá)到的精度、復(fù)雜程度以及一致性都比其他加工工藝要具有更高的優(yōu)勢。由于模具成型的制件具有高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗等這些優(yōu)點(diǎn)，使得模具工業(yè)在制造業(yè)中越來越處于重要地位。 模具以成為一些國家工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展

14、和增強(qiáng)市場競爭力的可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。日本把模具視為“進(jìn)入富裕時代的原動力”，歐洲則把模具工業(yè)稱為“金屬加工工業(yè)的帝王”，是“其他工業(yè)的入門”。各國對模具工業(yè)的發(fā)展非常重視，模具制造也擺脫從屬地位，發(fā)展成為獨(dú)立的、專業(yè)化模具生產(chǎn)體系，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中扮演者很重要的角色[1]。 1.2模具的現(xiàn)狀及發(fā)展 1.2.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀及發(fā)展 20世紀(jì)80年代以來，我國模具工業(yè)發(fā)展十分迅速。國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的動力。這些年來，我國的模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展。在模具工業(yè)總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6

15、%，其他各類模具約占11%。 由于模具發(fā)展的良好勢頭以及國家的重視，使得國內(nèi)一些大學(xué)在國家政策和一些企業(yè)的支持下，成立相應(yīng)的模具研究中心以及與模具相關(guān)的專業(yè)，進(jìn)行了多種模具的研究和設(shè)計(jì)以及模具教學(xué)等工作。例如，1994年，國家在上海交通大學(xué)建立模具工程研究中心，在鄭州工學(xué)院建立的橡塑模具國家工程研究中心等，對沖壓模、級進(jìn)模、塑料模、壓鑄模、橡膠模、玻璃模、擠壓模進(jìn)行了相關(guān)的研究，使得我國模具設(shè)計(jì)制造水平有了很大的提高，帶來了較大的社會和經(jīng)濟(jì)效益，并且提高了我國的模具特別是中、低檔模具在國際市場上的占有率，模具出口前景很好[2]。 雖然我國在模具方面已經(jīng)取得了比較不錯的成績，但是就模具發(fā)展的

16、現(xiàn)狀來說，不是那么可觀，與國際水平和工業(yè)先進(jìn)國家存在著較大的差距。尤其是在精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具方面，技術(shù)實(shí)力顯得過于薄弱。我國現(xiàn)在每年還要從境外進(jìn)口20多億美元的模具，這些大都是國內(nèi)尚不能自行生產(chǎn)的高中檔模具。國內(nèi)中高檔模具的自配率只占50%左右；大型、復(fù)雜、精密、長壽命等技術(shù)含量較高的模具只占到模具總量的30%左右；我國模具行業(yè)全員勞動生產(chǎn)率還較低，平均只有15萬元/人·年左右；模具商品化和模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率也較低，只有50%左右；模具生產(chǎn)專業(yè)化水平還較低，這些都說明我國的模具工業(yè)還不夠強(qiáng)大。 雖然，我國模具行業(yè)的發(fā)展有些不利因素，但總體來說，還是有利因素大于不利因素的。因?yàn)椋?/p>

17、國經(jīng)濟(jì)現(xiàn)在處于高速發(fā)展時期，經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展的趨勢日趨顯著，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的平臺。一方面國內(nèi)模具市場將持續(xù)高速發(fā)展，另一方面是國際上將模具制造逐漸向我國轉(zhuǎn)移的趨勢和跨國集團(tuán)到我國進(jìn)行模具的國際采購十分明顯，這些都將大幅度的提高我國模具制造業(yè)的水平[3]。 1.2.2國外模具的現(xiàn)狀及發(fā)展 與我國模具工業(yè)發(fā)展相比，國外模具發(fā)展存在著多方面的優(yōu)勢，在先進(jìn)的工業(yè)水平和高的設(shè)計(jì)、制造水平等因素的影響下，國外模具不論是在設(shè)計(jì)、制造以及銷售等方面都存在著很大的發(fā)展優(yōu)勢。 根據(jù)國際生產(chǎn)協(xié)會預(yù)測，工業(yè)零件粗加工的75%、精加工的50%都將由模具成型完成。目前，美、日、聯(lián)邦德國等國的模具工

18、業(yè)的產(chǎn)值，均已超過機(jī)床工業(yè)總產(chǎn)值。日本從1957-1984年的二十多年中，模具工業(yè)增長了100倍，是世界最大的模具輸出國。 高新技術(shù)在歐、美、日模具企業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)制造水平，在國際上是一流的。將高新技術(shù)應(yīng)用于模具設(shè)計(jì)與制造，是國外模具發(fā)展大型、復(fù)雜、精密等優(yōu)質(zhì)模具的重要保障。國外模具發(fā)展集中于以下幾個方面： 1）繼續(xù)CAD/CAE/CAM的開發(fā)和廣泛的應(yīng)用，顯示了信息技術(shù)帶動和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性。在CAD應(yīng)用方面，不僅可以完成二維圖紙，也可以實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)，可以在設(shè)計(jì)時進(jìn)行裝配干涉檢查，保證設(shè)計(jì)和工藝的合理性。在設(shè)計(jì)中采用CAE分析軟件，可以模擬金屬變形過程，分

19、析應(yīng)力應(yīng)變的分布，預(yù)測破裂、起皺和回彈等缺陷。 2）模具結(jié)構(gòu)向大型、復(fù)雜、精密、高效、柔性化和機(jī)電一體化方向發(fā)展。在沖模方面，國外發(fā)展的多工位級進(jìn)模具多達(dá)50個工位。在級進(jìn)模具基礎(chǔ)上發(fā)展多功能模具，能夠完成多種加工工藝的要求，大大縮減了生產(chǎn)和裝配周期。 3）模具制造技術(shù)由技能密集向技術(shù)密集過渡。國外通過采用高效精密機(jī)床和測試裝置，推進(jìn)新的制模技術(shù)。NC、CNC、MC等設(shè)備的投入使用，使模具生產(chǎn)效率和質(zhì)量從依賴模具鉗工手藝逐步轉(zhuǎn)移到主要依靠于各種加工設(shè)備的功能和精度，確保模具精度的再現(xiàn)性和重復(fù)性。模具的拋光是模具制造典型的一個工藝環(huán)節(jié)，日本正在研究使用機(jī)器人自動拋光并開發(fā)磁石研磨工具。美國、

20、日本還用激光加工疊層模，并開發(fā)了適用于鋼、鋁、鈦、陶瓷等各種硬、軟質(zhì)材料的加工設(shè)備。三維坐標(biāo)測量機(jī)、光學(xué)投影比較儀、已用于模具精密測試。激光測量器、統(tǒng)計(jì)法質(zhì)量控制系統(tǒng)和對零部件進(jìn)行無接觸測量用的視頻檢測系統(tǒng)等新技術(shù)也正在開發(fā)之中。 4）模具材料向綜合性能高、專專用性能好、系列化方向發(fā)展。隨著模具結(jié)構(gòu)日趨精密、復(fù)雜、長壽命，因此對模具材料的耐磨性、耐高溫性、強(qiáng)度和韌性、切削加工性、精度保持性等方面的要求越來越高。研究和發(fā)展適應(yīng)多種工作條件的新型高壽命的模具材料，已成為先進(jìn)工業(yè)國家的主要技術(shù)動向之一。在模具熱處理方面，國外也大力的開發(fā)和應(yīng)用了一些新的熱處理工藝，如化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、激光

21、淬火等技術(shù)[4]。 1.2.3拉深模的現(xiàn)狀及發(fā)展 拉深模在沖壓生產(chǎn)中具有舉足輕重的作用，拉深模不僅可以加工旋轉(zhuǎn)體零件、盒形件及其他形狀復(fù)雜的薄壁零件，還可以與其他沖壓成型工藝相結(jié)合，制造極為復(fù)雜的零件，它廣泛用于汽車、電子、儀表、兵器、航空航天等各類工業(yè)部門和日常生活用品的生產(chǎn)。 我國在拉深模方面已經(jīng)取得了比較可喜的成績，但就拉深模的現(xiàn)狀來說，與國際水平和工業(yè)先進(jìn)國家存在著較大的差距，尤其是在精密、大型、復(fù)雜、長壽命拉深模方面，技術(shù)實(shí)力顯得過于薄弱。我國現(xiàn)在每年還要從歐美日等地區(qū)或國家進(jìn)口拉深模具，這些大都是國內(nèi)尚不能自行生產(chǎn)的高中檔拉深模具。 拉深模的發(fā)展方向主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

22、 1）拉深模材料向綜合性能高、切削性能好、以及系列化方向發(fā)展。新的模具表面處理工藝得到了相應(yīng)的開發(fā)和應(yīng)用。 2）拉深模的設(shè)計(jì)將繼續(xù)廣泛采用現(xiàn)代信息處理技術(shù)，例如CAD/CAE/CAM，這些技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，同時三維可視化設(shè)計(jì)、虛擬加工以及裝配，都最大限度的節(jié)約了人力和物力，大大的縮短了模具的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造周期，減少了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。 3）數(shù)控技術(shù)的開發(fā)和廣泛應(yīng)用，將極大的提高拉深模的生產(chǎn)制造水平，從而可進(jìn)行高精度、高復(fù)雜程度的拉深模具的加工制造。 1.3課題研究的內(nèi)容及方法 本課題研究內(nèi)容主要是針對圓筒形件的結(jié)構(gòu)以及成型特點(diǎn)進(jìn)行分析，根據(jù)制件的整體要求，設(shè)計(jì)出合理的正反

23、拉深復(fù)合模具，以滿足圓筒形件生產(chǎn)的要求，同時又要縮短模具的生產(chǎn)制造周期，以保持良好的經(jīng)濟(jì)效益。 本課題研究方法主要是根據(jù)國內(nèi)外模具發(fā)展的特點(diǎn)以及發(fā)展的趨勢，根據(jù)所要求加工的圓筒形件的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，進(jìn)行合理的尺寸計(jì)算以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要研究方法可分為以下幾個部分： 首先，對圓筒形件的結(jié)構(gòu)和尺寸參數(shù)就行分析，確定是否適合于拉深成型加工； 其次，在對工藝性進(jìn)行合理的分析之后，需要確定加工工藝方案、計(jì)算出各部分工序的工藝參數(shù)，主要包括計(jì)算毛坯尺寸、拉深系數(shù)、各個工序所需的工藝力以及各個工作部分的尺寸參數(shù)、根據(jù)所需工藝力的大小，進(jìn)行初選壓力機(jī)； 再次，根據(jù)工作部分的尺寸以及結(jié)構(gòu)要求，同時參考國家模具

24、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD），進(jìn)行各個零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及進(jìn)行三維可視化的虛擬裝配和干涉檢查；利用計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）軟件，進(jìn)行應(yīng)力分析，以便使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇更加合理。 最后，確定附加工序、選定沖壓設(shè)備，繪制出模具的整體裝配圖，完成設(shè)計(jì)。 37 2.確定工藝方案及尺寸參數(shù) 2.1分析零件的工藝性 圖2.1 零件圖 圖2.1 為圓筒形零件，落料為圓形毛坯，具有良好的工藝性。材料為10F鋼，其厚度為1.00mm，一般精度要求。10鋼屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有較高的塑性和良好的拉深成型性能。在零件圖上，制件為中小型零件，尺寸φ108-1.000為IT14級，其余尺寸為標(biāo)

25、注公差，可以按照自由公差計(jì)算和處理。零件為軸對稱旋轉(zhuǎn)體，且DF/d，h/d都不太大，拉深工藝性較好，圓角半徑R3，R6都大于等于兩倍料厚，適合于拉深成型。 根據(jù)以上分析可得，圓筒形件的沖壓生產(chǎn)要用到?jīng)_壓的基本工序有：落料、拉深（拉深次數(shù)可能為多次），若考慮為大批量生產(chǎn)，為了縮短生產(chǎn)周期，減少成本，提高生產(chǎn)效率，可以將落料，正反拉深等工序設(shè)計(jì)在同一副復(fù)合模具中。 2.2確定工藝方案 根據(jù)以上分析，該零件的沖壓加工需要包括以下基本工序：落料、正向拉深和反向拉深。由這些基本工序，可以擬出以下幾種工藝方案： 方案一 落料、正向拉深和反向拉深全都在同一個復(fù)合模具中一次加工成型。 方案二

26、 落料和正向拉深在復(fù)合模具中加工成半成品，再在單工序模具上進(jìn)行反向拉深。 方案三 先落料、再正向拉深，最后進(jìn)行反向拉深，以后的三個工序都在單工序模具中完成。 方案四 采用帶料連續(xù)拉深，或在多工位自動壓力機(jī)上沖壓、拉深成型。 分析比較上述四種方案，可以得出： 方案一：此方案三個工序很好的集中在一副模具中一次加工成所需的制件形狀，使得生產(chǎn)率有了很大的提高，同時也保證了制件所需的尺寸精度以及加工要求；沒有中間取放零件的過程，節(jié)約了生產(chǎn)時間；在落料時，板材出于受壓狀態(tài)，零件表面平整；模具結(jié)構(gòu)非常緊湊，外廓尺寸比較小，但是模具結(jié)構(gòu)和裝配較復(fù)雜。 方案二：采用了落料與正向拉深的復(fù)合模，提高了

27、生產(chǎn)率，對落料以及正向拉深的精度也比較高；反向拉深工序在單工序模具上完成，使得最后得到的制件精度會有所降低；中間多了一步取件和再安裝的過程，使得生產(chǎn)率降低。 方案三：采用了三個單工序進(jìn)行制件的加工，模具結(jié)構(gòu)比較簡單，制造容易，制造成本低；結(jié)構(gòu)簡單，引起定位誤差比較大；單工序模具一般無導(dǎo)向裝置，模具安裝調(diào)整不方便；中間需兩步取件過程，使得生產(chǎn)效率降低，同時也不利于保證制件的加工精度。 方案四：采用帶料連續(xù)拉深或者多工位自動壓力機(jī)沖壓、拉深，可以獲得很高的加工精度和生產(chǎn)效率；操作簡單、安全；但這一方案需要專用的壓力機(jī)或自動送料機(jī)構(gòu)，模具的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造周期長，成本較高。 根據(jù)設(shè)計(jì)需要和生

28、產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮以上四種方案，方案一最為合適。即落料、正向拉深、反向拉深在同一副復(fù)合模具中一次加工完成，這樣既能保證制件大批量生產(chǎn)的高效率，又能保證制件的加工精度，而且成本較低，經(jīng)濟(jì)合理。 2.3毛坯尺寸的計(jì)算 由于板料在軋制或退火時所產(chǎn)生的聚合組織而使材料引起殘存的各向異性，以及材料在各個方向上的流動阻力的不同，毛坯經(jīng)拉深后，尤其是經(jīng)多次拉深后，拉深件的口部或凸緣一般都不平齊，需要進(jìn)行切邊。另外，如果板料本身的金屬結(jié)構(gòu)組織不均勻，模具間隙不均勻、潤滑不均勻等等，也都會引起沖件口高低不齊的現(xiàn)象，因此就必須在拉深后的零件口部和外緣進(jìn)行切邊處理，這樣在計(jì)算毛坯尺寸的時候就必須加上切邊余量后

29、，然后再進(jìn)行毛坯的展開尺寸計(jì)算。根據(jù)零件的尺寸取切邊余量為6 mm。 在拉深時，雖然拉深件的各部分厚度要求發(fā)生一些變化，但如果采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，則其厚度的變化量并不大。在設(shè)計(jì)工藝過程時，可以不考慮毛坯厚度的變化。同時，由于金屬在塑性變形過程中保持體積不變，因而，在計(jì)算拉深件毛坯展開尺寸時，可以認(rèn)為在變形前后的毛坯和拉深件的表面積相等。 毛坯計(jì)算方法可分為：查表計(jì)算法和解析計(jì)算法[5-10]。 由于該旋轉(zhuǎn)零件不是簡單結(jié)構(gòu)，可以采用解析法求得。旋轉(zhuǎn)體拉深件的毛坯尺寸，可根據(jù)計(jì)算旋轉(zhuǎn)體表面積的定理求得：任何形狀的母線，繞軸線旋轉(zhuǎn)一周得到的旋轉(zhuǎn)體的表面積，等于該母線的長度與其重心繞該軸旋轉(zhuǎn)軌跡

30、的長度（即母線重心繞該軸所畫出的圓周長）的乘積，即： F=2πRsL 式中 F——旋轉(zhuǎn)體的表面積（mm2）； Rs——旋轉(zhuǎn)體母線的重心到旋轉(zhuǎn)軸線的距離（mm）； L——旋轉(zhuǎn)體母線的長度（mm）。 毛坯的面積與旋轉(zhuǎn)體的表面積相等，則 由 πD2/4=2πRsL 得 D== 式中 l——單元母線的長度（mm）； r——單元母線的重心到旋轉(zhuǎn)軸的距離（mm）。 用解析法求毛坯尺寸的過程如下： 1）畫出拉深件壁厚的輪廓（包括切邊余量），并將其分解為由直線段和圓弧段構(gòu)成的單元母線 2）找出每一單元的重心。 3）求出個單元母線的長度l1、l2、… ln。 4）求出個單元母線

31、的長度與其重心到旋轉(zhuǎn)軸的距離的乘積的代數(shù)和： 5）出毛坯的直徑： D== 根據(jù)以上的計(jì)算公式、零件圖上已知尺寸以及切邊余量，可以求出： D=178mm 由于設(shè)計(jì)的零件要在一個復(fù)合模具中完成正向和反向拉深，因此中間有一個正向拉深轉(zhuǎn)反向拉深的過程，因此可以把這兩步分開來計(jì)算中間尺寸。 由參考文獻(xiàn)[5]中表4-4可查得公式： D= 或 D= 其中 D=178mm d=107mm d1=94mm d2=120mm r1=6.5mm r2=6.5mm H=35mm h=23mm 根據(jù)上述公式和已知參數(shù)，通過計(jì)算可以得到中間過程的凸緣直徑： d3=138m

32、m 中間過程的零件如下圖所示： 圖3.1 中間過程零件圖 2.4拉深系數(shù)及拉深次數(shù) 拉深系數(shù)是指拉深前后拉深件筒部直徑（或半成品筒部直徑）與毛坯直徑（半成品直徑）的比值。有些部件只需一次拉伸成型，有些則需要多次拉深才能得到所要的制件形狀。 拉深系數(shù)可以用來表示拉深時材料的變形程度，拉深系數(shù)m的數(shù)值越小，則變形程度越大，越不易于一次成型[5]。 在考慮拉深的變形程度時，必須使毛坯在變形過程中的應(yīng)力不超過材料的變形極限，同時還應(yīng)能充分利用材料的塑性。也就是在每次拉深工序上，應(yīng)在毛坯側(cè)壁強(qiáng)度允許的條件下，采用最大的變形程度，即極限變形程度。 極限拉深系數(shù)值可以通過理論計(jì)算的方法

33、確定。即使在傳力區(qū)域的最大拉應(yīng)力與在危險斷面上的抗拉強(qiáng)度相等，便可求出最小拉深系數(shù)的理論值，此值為極限拉深系數(shù)。但在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，極限拉深系數(shù)一般是在一定的拉深條件下用實(shí)驗(yàn)的方法得出，也可通過查表的方式來取值[7-10]。 由于該制件需要正反拉深兩個過程，因此可以分別計(jì)算其拉深系數(shù)來確定拉深次數(shù)。 2.4.1正拉深 對于正拉深，其實(shí)際的拉深系數(shù)為： m=d/D=107/178=0.6 材料的相對厚度為： t/d*100=1/178*100=0.56 凸緣的相對直徑為： df/d1=142/107=1.33 凸緣的相對高度為： h/d=40/107=0.37 由以上計(jì)算

34、結(jié)構(gòu)，根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表4-10和表4-9查出： mmin=0.51 (h/d)max=0.46 根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以看出，凸緣的相對高度0.37小于最大相對高度0.46，且實(shí)際拉深系數(shù)0.6大于最小極限拉深系數(shù)0.51，所以正拉深過程可以一次拉深成型。 2.4.2反拉深 對于反拉深，其實(shí)際的拉深系數(shù)為： m=d/D=79/107=0.74 材料的相對厚度為： t/d*100=1/142*100=0.70 凸緣的相對直徑為： df/d1=107/79=1.35 凸緣的相對高度為： h/d=35.5/79=0.45 由以上計(jì)算結(jié)構(gòu)，根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表4-10和表4-9查

35、出： mmin=0.5 (h/d)max=0.48 根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以看出，凸緣的相對高度0.45小于最大相對高度0.48，且實(shí)際拉深系數(shù)0.74大于最小極限拉深系數(shù)0.5，所以反拉深過程也可以一次拉伸成型。 2.5確定排樣、裁剪方案 在沖壓落料的工作中，節(jié)約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量 生產(chǎn)中，較好的確定沖壓件的形狀尺寸和合理的排樣是降低成本的有效措施之一。 由于材料的經(jīng)濟(jì)利用直接決定于沖壓件的制造方案和排樣方式，所以在沖壓生產(chǎn)中， 可以按照工件在板料上排樣的合理程度：即沖制某一工件的有用面積與所用板料的總面積的百分比作為衡量排樣合理性的指標(biāo)。 在沖裁

36、時制件與制件之間、制件與板料或條料邊緣之間的余料被稱為搭邊。搭邊的作用是：補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的制件；保持條料具有一定的剛性，便于送料； 保護(hù)模具，以免模具過早的磨損而報(bào)廢；同時也提高了生產(chǎn)效率。 根據(jù)零件的尺寸以及參考文獻(xiàn)[5][7-10]可以查取： 搭邊值為 b=2mm 進(jìn)距方向?yàn)? a=1.2mm 于是有： 進(jìn)距方向長度H為 H=D+a=178+1.2=179.2mm 條料寬度B1為 B1= D+2b=178+4=182mm 板料的規(guī)格擬用1mm*750mm*1500mm的軋制薄鋼板。由于毛坯面積較大，所以橫裁和縱裁的利用率相同，從送料方便考慮，采用橫裁方案。

37、 裁板條數(shù) n1=A/B=1500/182=8條余43.6mm 每條個數(shù) n2=(B-a)/H=(750-1.2)/179.2=4個余30mm 每板總個數(shù) n=n1*n2=8*4=32個 材料利用率的計(jì)算：一個進(jìn)距內(nèi)制件的實(shí)際面積與所需板料面積之比的百分率，用η表示。 η=F/F0*100%=F/AB*100% 式中 A——在送料方向，排樣圖中相鄰兩個制件對應(yīng)點(diǎn)的距離（mm）； B——條料寬度（mm）； F——一個步距內(nèi)制件的實(shí)際面積（mm2）； F0——一個步距內(nèi)所需毛面積（mm2） 由已知數(shù)據(jù)可得： F=24872mm2 F0=32614.4mm2 故材料利

38、用率為 η=24872/32614.4*100% =76% 2.6中間工序尺寸的確定 整個沖壓過程包括落料、正拉深以及反拉深三個過程，在正反拉深過程中，由于是一次沖壓成型，所以各次拉深的凸、凹模圓角尺寸必需與制件要求相一致，則： 正拉深凸模圓角半徑為6mm 正拉深凹模圓角半徑為6mm 正拉深高度為36mm 反拉深凸模圓角半徑為3mm 反拉深凹模圓角半徑為6mm 反拉深高度為36mm 第一個過程為落料和正向拉深，成型后如圖4.1所示： 圖4.1 正向拉深 第二個過程為反向拉深，成型后如圖4.2所示： 圖4.2 反向拉深 2.7計(jì)算工藝力、初選設(shè)備 2.7.

39、1落料、正向拉深過程 （1）落料力 平刃凸模落料力的計(jì)算公式為 P=KLtτ 式中P——沖裁力（N）； L——沖裁件的周邊長度（mm）； t——材料厚度(mm)； τ——材料的抗剪強(qiáng)度(MPa)； K——修正系數(shù)。它與沖裁間隙、沖件形式、沖裁速度、板料厚度、潤滑情況等各種因素有關(guān)。一般K取1.25-1.3。 在實(shí)際應(yīng)用中，抗剪強(qiáng)度τ的值一般取材料抗拉強(qiáng)度σb的0.7-0.85。為了便于估算，通常取抗剪強(qiáng)度等于該材料抗拉強(qiáng)度σb的0.8。即 τ=0.8σb 因此，該制件的落料力的大小為 P= KLtτ=1.3*559*1*0.8*400 =232544N （2）卸料

40、力 一般情況下，沖裁件從板料切下以后受彈性變形及收縮影響，會使落料件梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁后剩下的板料則箍緊在凸模上，從凸模上將廢料卸下來所需要的力稱卸料力。影響這個力的因素較多，主要有材料的力學(xué)性能、模具間隙、材料厚度、零件形狀尺寸以及潤滑情況等。精確計(jì)算卸料力的大小是很困難的，一般采用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 卸料力 F卸=K1*P 式中P——沖裁力（N）； K1——頂件力及卸料力系數(shù)，這里K1可取0.04。 由已知數(shù)據(jù)及上述公式可求得： F卸=9302N （3）正拉深力 帶凸緣圓筒形零件的拉深力常采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 首次拉深 P=K1d1tπσb 以后各次拉深 P=K2

41、ditπσb 式中P——拉深力（N）； d1、di——第一次、以后各次拉深后的筒部直徑（mm）； t——材料厚度（mm）； σb——材料的強(qiáng)度極限（MPa）； K1、K2——修正系數(shù)，可將修正系數(shù)K1取為0.86。 由于此零件正向拉深只需一次就可成型，故只采用首次拉深經(jīng)驗(yàn)公式求出正向拉深力。將已知尺寸參數(shù)和材料的強(qiáng)度極限值代入上式，可求出： P=117737N （4）壓邊力 在進(jìn)行拉深時，有許多因素會影響到拉深件的質(zhì)量，甚至影響到拉深工藝能否順利完成。常見的拉深工藝問題主要是平面凸緣部分的起皺和筒壁危險斷面的拉裂。為了保證毛坯在拉深的過程中不產(chǎn)生起皺現(xiàn)象，為此需要施加一定的壓

42、邊力。 根據(jù)拉深不起皺的條件： t/D≥0.045（1-m1） 式中 t=1mm 、D=178mm 、m1=0.6 由上述已知參數(shù)可知此次正向拉深不滿足拉深不起皺條件，故需用壓邊裝置。 壓邊力的大小對拉深件的質(zhì)量是有一定影響的：如果過大，就要增加拉深力，可能會使制件拉裂；反之，如果壓邊力過小就會使工件邊緣或者凸緣起皺，所以必須選擇合適的壓邊力。合適的壓邊力范圍一般應(yīng)以沖件既不起皺，又使得沖件的側(cè)壁和口部不至產(chǎn)生顯著的變薄為原則。 壓邊力的大小與很多因素有關(guān)，在實(shí)際生產(chǎn)中，可以根據(jù)近似的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。 Q=Fq=π(D2-d2)q/4 式中Q——壓邊力（N）； F——毛坯在

43、壓邊圈上的投影面積（mm2）； q——單位壓邊力（MPa），這里取q=2.5。 D——毛坯直徑（mm）； d——沖件的外徑（mm）； 由已知參數(shù)和上述公式，可求得： Q=39289N 2.7.2反拉深過程 （1）反拉深力 通常反拉深力要比正常拉深力大20%[11]。即 F反=1.2πd2tσbK2 式中 d2、t、σb意義同計(jì)算正拉深力所代表的參數(shù)相同。 K2——修正系數(shù)，根據(jù)m2=0.74，這里可以取K2=0.91； 由已知參數(shù)和上式可以求得： F反=1.2*3.14*81*1*400*0.91 =111096N （2）頂料力 頂料力是將落料件逆著沖裁方向頂出

44、凹模刃口時所需要的力。頂料力的經(jīng)驗(yàn)公式為： P頂=K頂P 式中 P頂——頂料力（N）； P——沖裁力（N）； K頂——頂料力系數(shù)，其值取為0.06。 由已知參數(shù)和上述公式可以求得： P頂=0.06*232544 =13593N 2.7.3拉深功的計(jì)算 拉深所需的功可按下式計(jì)算： W=CPmaxh/1000 式中Pmax——最大拉深力（N）； h——拉深深度（mm）； W——拉深功（N/m）； C——修正系數(shù)，一般取為C=0.6-0.8。 所以 W=0.8*117737*35/1000 =3230 N/m 2.7.4初選壓力機(jī) 壓力機(jī)噸位大小的選擇，首先要以

45、沖壓工藝所需的變形力為前提，要求設(shè)備的名義壓力要大于所需的變形力，而且還需要一定的壓力儲備。從提高設(shè)備的工作剛度、沖壓零件的精度及延長設(shè)備的壽命的觀點(diǎn)出發(fā)，要求設(shè)備容量有較大的剩余[12]。 在此次設(shè)計(jì)中，所需的總壓力為 F= F落+F正+F反+F壓+F卸+F頂 =232.544+117.737+111.096+39.289+9.32+13.593 =523.5kN 由于該制件是中小型零件，且精度要求不高，因此選用開始可傾壓力機(jī)，它具有工作臺三面敞開，操作方便，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。由于沖裁、拉深復(fù)合模的壓力行程特點(diǎn)是在開始階段即需要很大的壓力，而在拉深階段所需要的反倒比較小。因此按總壓力

46、來選取壓力機(jī)，很可能出現(xiàn)總的壓力滿足要求，但是在開始階段沖裁時已經(jīng)超載。同時，選用拉深壓力機(jī)還應(yīng)該對拉深功進(jìn)行校核，否則會出現(xiàn)壓力機(jī)在力的大小滿足要求，但是功率可能過載，飛輪轉(zhuǎn)速降低，從而引起電動機(jī)轉(zhuǎn)速降低過大，損壞電動機(jī)。因此精確確定壓力機(jī)壓力應(yīng)該根據(jù)壓力機(jī)說明書中給出的允許工作負(fù)荷曲線，并校核功率。但是在一般條件下，可以根據(jù)生產(chǎn)車間的實(shí)際條件，在現(xiàn)有壓力機(jī)中選取。在這里根據(jù)總壓力為523.5kN，從參考文獻(xiàn)[6]中提供的壓力機(jī)公稱壓力序列中選取1000 kN的壓力機(jī)，型號為J23-100。 3.模具尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇 采用落料、拉深復(fù)合模具，首先要考慮落料凸模（

47、兼拉深凹模）的厚度是否過薄。經(jīng)計(jì)算可的出該圓筒形件的凹凸模壁厚為： b=(178-108)/2=35mm 壁厚能夠保證足夠的強(qiáng)度，故采用復(fù)合模。模具的落料部分可以采用正裝式，正拉深部分采用反裝式，反拉深部分采用正裝式。模座下的緩沖器（彈簧、橡膠、氮?dú)鈴椈桑┠軌蛲瑫r提供壓邊力和頂件力；結(jié)構(gòu)還設(shè)置有彈簧卸料板以及彈性頂件裝置。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是操作方便和安全，出件暢通，能夠保證制件的生產(chǎn)精度，生產(chǎn)效率高。 彈性卸料板有敞開的工作空間、操作方便、生產(chǎn)效率高、沖壓前對毛坯有壓緊作用，沖壓后使廢料能夠平穩(wěn)的從凸凹模上平穩(wěn)卸下，從而使沖裁件較為平整。其缺點(diǎn)是由于受彈簧、橡膠等零件的限制，需要較大的安裝

48、空間，也使結(jié)構(gòu)變的較為復(fù)雜，可靠性與安全性不及剛性卸料板，且卸料力較小。剛性卸料板用螺釘和銷釘固定在凹模上，能承受較大的卸料力，其卸料可靠、安全、但操做不便，生產(chǎn)效率不高[8]。 根據(jù)已上對彈性和剛性兩種卸料裝置的分析和制件的生產(chǎn)要求，該卸料裝置采用彈性卸料裝置。 模架的選擇，從導(dǎo)向精度和運(yùn)動平穩(wěn)性以及具體規(guī)格考慮，可以采用的四導(dǎo)柱模架， (GB/T2851.7-1990)。 3.2 模具工作部分尺寸的計(jì)算 3.2.1 落料 沖裁模刃口多為直角，故沖裁模刃口尺寸是指沖裁后所得到毛坯光潔而平滑的表面的 尺寸，所以落料件的外徑應(yīng)等于凹模內(nèi)徑尺寸，沖孔件的內(nèi)徑尺寸應(yīng)等于沖頭的外徑尺

49、寸。 模具兩刃口的尺寸總有一個作為基準(zhǔn)尺寸。在設(shè)計(jì)和制造模具時，可根據(jù)工件的精度要求， 決定把凸?；蛘甙寄烧咧蛔鳛榛鶞?zhǔn)尺寸，把間隙取在另外的模具上。故在本設(shè)計(jì)中，將落料凹模作為基準(zhǔn)。模具工作部分在加工時要注意經(jīng)濟(jì)上的合理性，精度太高，則制造困難，成本高；精度過低，則不利于保證制件的精度要求，造成模具或者制件的不合格。因此，模具的加工精度應(yīng)根據(jù)制件的精度要求來確定。 沖裁件的尺寸精度取決于凸、凹模刃口部分的尺寸。沖裁間隙的合理也是要靠凸、凹模刃口部分的尺寸來保證和實(shí)現(xiàn)的。所以在確定刃口部分的尺寸時相當(dāng)重要的。在決定模具刃口尺寸及制造公差時，需考慮以下幾點(diǎn)原則： 1） 落料時，落料件尺

50、寸決定于凹模尺寸，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，沖裁 間隙通過減小凸模刃口的尺寸來獲得。 2）沖孔時，沖孔件尺寸決定于凸模尺寸，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過增大凹模刃口的尺寸來計(jì)算。 3）在確定模具刃口制造公差時，要既能保證工件的精度要求，又要保證合理的間隙數(shù)值。一般模具制造精度比工件精度高2-4級[12]。 落料凸、凹模刃口尺寸計(jì)算： Dd=(Dmax-x△)0+δd Dp=( Dd-Zmin)0-δp=(Dmax- x△- Zmin) 0-δp 式中 Dd——落料凹模直徑（mm）； Dp——落料凸模直徑（mm）； Dmax——落料件最大極限尺寸（mm）；

51、△——制件公差； x——磨損系數(shù)。其值與沖裁件制造精度有關(guān)，一般： 當(dāng)沖裁件的精度在IT10以上時，x=1； 當(dāng)沖裁件的精度在IT11-IT13時，x=0.75； 當(dāng)沖裁件的精度在IT14時，取x=0.5； δd、δp——凹模、凸模的制造偏差，一般取IT6-IT7。這里取IT6，其值都為0.025； Zmin——凸凹模最小初始雙面間隙（mm）。 確定沖裁模間隙時，可以采用經(jīng)驗(yàn)公式和圖表法。根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2-1，Zmin取為14%t，即Zmin=0.14mm；Zmax=20%t，即Zmax=0.2mm。 所落下的料按未注公差的自由尺寸IT14級選取極限偏差，故落料件的尺寸取

52、為φ178-1.000，還必須滿足下列公式 |δd|+|δp|≤Zmax-Zmin 有 0.025+0.025=0.05≤0.2-0.14=0.06 所以滿足條件。 Dd=(Dmax-x△)0+δd =（178-0.5*1.00）0+0.025 =177.50+0.025mm Dp=( Dd-Zmin)0-δp=(Dmax- x△- Zmin) 0-δp =(178-0.5*1.00-0.14)0-0.025 =177.360-0.025mm 落料凹模的外形尺寸的確定： 凹模厚度： H=Kb 凹模壁厚： C=(1.5-2.0)H 式中 b——沖裁件做大外形尺寸（m

53、m）； K——系數(shù)，考慮坯料厚度t的影響，其值可取K=0.16[13]； 故 H=28mm C=(42-56)mm 調(diào)整到符合標(biāo)準(zhǔn)，凹模外徑設(shè)計(jì)尺寸為φ270mm。 3.2.2 正拉深 正拉深時，因?yàn)榱慵菢?biāo)注外形尺寸，故拉深件的外徑尺寸為φ108-1.000mm。以凹 模為基準(zhǔn)，先計(jì)算確定凹模的工作尺寸，然后通過減小凸模尺寸來保證凸、凹模間隙[14]。 由式 Dd=(Dmax-0.75△)0+δd Dp=(Dmax- 0.75△- Z) 0-δp 式中 △——制件公差； δd、δp——凹模、凸模的制造偏差，根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表4-15，可分別取為 0.08，0.0

54、5； Z——拉深模間隙（mm）；可根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表4-14，取Z=2*(1.1t)=2.2mm。 Dd=(Dmax-0.75△)0+δd =(108-0.75*1.00)0+0.08 =107.250+0.08mm Dp=(Dmax- 0.75△- Z) 0-δp =(108-0.75*1.00-2.2)0-0.05 =105.050-0.05mm 3.2.3 反拉深 反拉深件按未注公差的極限偏差考慮，因?yàn)榱慵菢?biāo)注內(nèi)形尺寸，故拉深件的內(nèi)徑尺寸取為φ800+0.74mm[15]。對于標(biāo)注內(nèi)形尺寸的拉深件，應(yīng)當(dāng)以凸模為基準(zhǔn)，先計(jì)算確定凸模的工作尺寸，然后通過增大凹模尺寸保證

55、凸、凹模間隙[16]。 由式 dp=(dmin+0.4△)0-δp dd=(dmin+0.4△+Z)0+δd 式中 △制件公差與正拉深所示參數(shù)相同，δd、δp由參考文獻(xiàn)[5]表4-14分別取為0.05，0.03。由已知尺寸可以計(jì)算出 dp=(80+0.4*1.00) 0-0.03 =80.40-0.03mm dd=(80+0.4*1.00+2.2) 0+0.05 =82.60+0.05mm 3.3模架的選用 由凹模外形尺寸φ270mm，選擇四導(dǎo)柱模架（GB/T2851.7-1990）在按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸如下： 上模板 500*315*60 HT250 下模板

56、500*315*75 ZG450 導(dǎo)柱 45*290 20鋼 導(dǎo)套 45*150*58 20鋼 凸緣模柄 φ60*115 Q235 模具閉合高度 Max=350mm ，Min=315mm 該副模具沒有漏料問題，故不必考慮漏料孔尺寸。 3.4 模具的閉合高度 所謂的模具閉合高度H是指模具在最低工作位置上，上下模之間的距離，它應(yīng)與壓力機(jī)得裝模高度相適應(yīng)。 模具的實(shí)際閉合高度，一般為： H模=上模座厚度+墊板厚度+固定板座厚度+沖頭長度 -沖頭進(jìn)入凹模深度+凹模厚度+下模座厚度 該副模具使用上墊板厚度為10mm，凹模固定板厚度為10mm，但由于裝入下模座的孔內(nèi)，故不需要計(jì)算

57、在內(nèi)。固定座厚度為55mm，沖頭長度為125mm，沖頭進(jìn)入凹模的深度為70mm， H模=60+10+55+125-75+95+70=340mm 故實(shí)際設(shè)計(jì)模具的閉合高度為340mm。 查開式壓力機(jī)設(shè)備參數(shù)表可知，1000 kN壓力機(jī)的最大閉合高度為400mm，封閉調(diào)節(jié)高度為100mm。因?yàn)槟＞叩拈]合高度絕對不能大于所選用的壓力機(jī)的最大閉合高度，所以選用的壓力機(jī)型號恰當(dāng)。 壓力機(jī)的裝模高度必須符合模具閉合高度的要求。其關(guān)系式為 Hmax-5≥H≥Hmin+10[21] 式中Hmax、Hmin——壓力機(jī)的最大和最小裝模高度（mm）； H——為閉模高度（mm）. 所以 400-5≥

58、340≥（400-100）+10 其中 100mm為封閉高度調(diào)節(jié)量； 故閉合高度設(shè)計(jì)合理。 3.5 壓力中心的確定 模具的壓力中心是指沖壓力合力的作用點(diǎn)[16]。計(jì)算壓力中心的目的是： 1）使沖裁壓力中心與沖床滑塊中心相重合，避免會產(chǎn)生偏彎矩，減少模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的不均勻磨損； 2）保持沖裁工作間隙的穩(wěn)定性，防止刃口局部迅速變鈍，提高沖裁件的質(zhì)量和模具的使用壽命； 3）合理布置凹模型孔的位置。 由于該制件的毛坯以及各工序件均為軸對稱圖形，而且只有一個工位，因此壓力中心必定與制件的幾何中心重合。 3.6模具主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.6.1落料凹模 落料凹模的內(nèi)外形

59、尺寸和厚度都在前面的計(jì)算中得出，在這里主要確定圓柱形孔口柱部的高度。根據(jù)刃口的形式以及落料的厚度，孔口柱部高度可選取為10mm[5]。凹模的固定方法常用螺釘、銷釘直接固定在下模座上，這里凹模下部設(shè)計(jì)三個螺紋孔，以便與固定板和下模座聯(lián)接，同時為了保證安裝的位置精度，需要有兩個與固定板、下模座起著定位作用的銷釘孔。在凹模的刃口下部設(shè)計(jì)了限位倒角，以保證推料板的行程范圍。為了保證條料送進(jìn)時有準(zhǔn)確的送進(jìn)距，在凹模上部開有兩個導(dǎo)料銷銷孔和一個擋料銷銷孔。在落料凹模側(cè)壁設(shè)計(jì)有通氣孔，以保證在拉深過程中，受擠空氣的流出。凹模的具體尺寸，形位公差及粗糙度見圖3.1。 圖3.1 落料凹模 3.6.2凸凹

60、模 凸凹模的工作部分尺寸在上述3.2節(jié)已經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算給出，這里根據(jù)零件的拉深深度設(shè)計(jì)出凸凹模的內(nèi)外形尺寸。在凸凹模上設(shè)計(jì)了三個螺紋孔，以便與固定板、墊板、上模座相連接，同時為了確保安裝所需要的位置精度，配制了兩個銷釘孔。在凸凹模的上圈部分設(shè)計(jì)了安裝反拉深凸模的沉槽，同時也設(shè)計(jì)了六個螺紋孔，以便與反拉深凸模相連接。凸凹模的尺寸精度、形位公差及粗糙度見圖3.2。 圖3.2 凸凹模 3.6.3反拉深凸模 反拉深凸模的工作部分尺寸在上述3.2節(jié)已經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算得出，這里根據(jù)制件的反向拉深深度設(shè)計(jì)出凸模的內(nèi)外形尺寸。在反拉深凸模上設(shè)計(jì)了三個推桿孔，以便安裝推桿。在其內(nèi)部設(shè)計(jì)了通氣孔，以使拉深后的拉

61、深件不受空氣的壓力緊緊的包住凸模，從而順利實(shí)現(xiàn)順利脫下。在頂端設(shè)計(jì)了圓凸緣結(jié)構(gòu)，配置有六個螺紋孔，以便安裝在凸凹模上并與之固定。反拉深凸凹模的尺寸精度、形位公差及粗糙度見圖3.3。 圖3.3反拉深凸模 3.6.4反拉深凹模 反拉深凹模的工作部分的尺寸在上述3.2節(jié)已經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算得出，這里根據(jù)零件的反拉深深度設(shè)計(jì)出凹模的內(nèi)外形尺寸。在反拉深凹模上設(shè)計(jì)三個螺紋孔，以便與下墊板、下模座固定連接。在其內(nèi)部設(shè)計(jì)一個大的通孔，以便安裝制件推板和制件頂桿，實(shí)現(xiàn)制件的頂出。反拉深模的尺寸精度、形位公差及粗糙度見圖3.4。 圖3.4 反拉深凹模 3.6.5彈性卸料板 沖壓工藝中

62、常用的彈性元件有彈簧和橡膠等，但是由于這副模具所需的卸料力較大，如果選用彈簧，即使是使用了8個彈簧，每個彈簧所承擔(dān)的負(fù)荷也將達(dá)到F=F卸/8=1.45kN。同時由于這是一副落料、正反拉深復(fù)合模，模具的行程較大，也給彈簧的選用帶來困難。即使是選用了彈簧，也勢必造成為了安裝彈簧而選用較大的模架。因此，選用橡膠作為卸料的彈性元件。 確定卸料橡膠： 1）確定橡膠的自由高度H自，根據(jù)參考文獻(xiàn)[6]表3-9得： H自=[L工/(0.25-0.30)]+h修磨 式中 L工為模具的工作行程再加1-3mm。本模具的工作行程為正反拉深兩次行程之和，L工取為72mm，h修磨一般為4-6mm，這里取h修磨為5

63、mm。 H自=[L工/(0.25-0.30)]+h修磨 =[72/0.3]+5 =245mm 2）確定L預(yù)和H裝。由上述參考文獻(xiàn)[6]表3-9可得如下計(jì)算公式： L預(yù)=（0.1-0.15）H自=0.15*245=37mm H裝= H自-L預(yù)=245-37=208mm 3）確定橡膠截面面積A A=F/q F由前可知F=9300N，q=0.26-0.5MPa。在這里，由于該模具的工作行程較大，取q=0.5MPa。 則 A=F/q=9300/0.5=18600mm2 4） 校核橡膠的安裝空間：考慮到橡膠壓縮會產(chǎn)生橫向膨脹，這里卸料板的外徑為360mm，用卸料板外徑與凸凹模

64、上緣外徑之差的80%估算。經(jīng)計(jì)算S=42139mm2，滿足安裝要求。 彈性卸料板上制作四個沉頭孔，以便固定卸料螺釘；同時開有能容納擋料銷和導(dǎo)料銷的沉孔。卸料板的尺寸精度、形位公差及粗糙度見圖3.5。 圖3.5彈性卸料板 3.6.6上墊板 墊板的直接作用是直接承受和擴(kuò)散凸凹模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位壓力，防止在模座被壓出陷痕而損壞。在設(shè)計(jì)中，把墊板的外形尺寸與凸凹模的外形尺寸相匹配，其厚度為10mm。在上墊板上，設(shè)計(jì)了推板孔，以便安裝打桿和推桿；配制三個螺栓孔和兩個銷釘孔，以便與凸凹模以及凸凹模固定板相連接。上墊板的尺寸精度、形位公差及粗糙度見圖3.6。 圖3.6上墊板

65、 3.6.7壓邊圈 壓邊圈的作用是經(jīng)過壓邊彈性元件，提供一定的壓邊力，確保在拉深過程中防止毛坯邊緣起皺，保證制件的質(zhì)量。壓邊圈為環(huán)狀平面結(jié)構(gòu)，中間設(shè)計(jì)為與反拉深凹凸模相匹配的孔；在壓邊圈下部設(shè)計(jì)有與落料凹模內(nèi)部限位倒角相匹配的倒角。壓邊圈的尺寸精度、形位公差及粗糙度見圖3.7。 在確定壓邊圈結(jié)構(gòu)之后需要考慮提供壓邊力的彈性元件的選擇。在拉深中，可選擇的彈性元件有橡膠、彈簧、氣墊、氮?dú)鈴椈傻?。在此次拉深中，若采用橡膠、彈簧等作為彈性元件，隨著壓力機(jī)行程的增大，壓力也急劇增加，此時壓邊力很難控制，過大會使工件拉裂；過小，使工件邊緣或凸緣起皺。氣墊雖然能保持恒定的壓力，但是其結(jié)構(gòu)體積比較大，往

66、往在大型機(jī)上才可使用。氮?dú)鈴椈煽筛鶕?jù)要求獲得大小不同的壓邊力，壓邊力調(diào)整也很方便，以滿足對壓邊力的需求，從而有效防止起皺，保證制件質(zhì)量[6]。 綜上分析，該設(shè)計(jì)選用氮?dú)鈴椈勺鳛樘峁哼吜Φ膹椥栽13]。 1）選用氮?dú)鈴椈傻慕Y(jié)構(gòu)形式。管路連接式和氮?dú)鈴椈勺逍枰^大的安裝空間，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，這里選用獨(dú)立氮?dú)鈴椈?，其?yōu)點(diǎn)是占用空間小，安裝、緊固方便。 2）確定氮?dú)鈴椈傻臄?shù)量、選擇氮?dú)鈮毫Α? ① 考慮到氣體泄漏和高壓氣體的節(jié)流損失，需要將壓邊力放大。 Fs=k*F1 式中 Fs——放大以后的壓邊力； F1——理論計(jì)算出的壓邊力； k——壓力增大系數(shù)，一般取1.15-1.20。 F1=39289N，則Fs為 Fs=k*F1=1.2*39289=47147N ② 確定氮?dú)鈴椈蓴?shù)量。 Fs=K*F0 式中 Fs——放大以后的壓邊力； K——氮?dú)鈴椈傻臄?shù)量； F0——初始充氣壓力。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[6]初選TB1500型，額定充氣壓力為15MPa的氮?dú)鈴椈?。根?jù)上式計(jì)算得出K=3.14個，不滿足要求。因此需重新調(diào)整確定初始壓充氣壓力，然后根據(jù)初始充氣壓