1有凸緣筒形件沖壓成形工藝及模具設(shè)計摘 要：本論文介紹了拉深的成形方法和條件，拉深是利用拉深模在壓力機(jī)的壓力作用下，將平板坯料或空心工序件制成開口空心件的加工方法。旋轉(zhuǎn)體拉深時的應(yīng)力應(yīng)變分析，還有拉深過程中的 起皺和拉裂。拉深件毛坯的尺寸計算，和工藝計算，以及拉深次數(shù)的計算。 拉深模結(jié)構(gòu)相對較簡單。根據(jù)拉深模使用的壓力機(jī)類型不同，拉深?？煞譃閱蝿訅毫C(jī)用拉深模和雙動壓力機(jī)拉深模；根據(jù)拉深順序分為首次拉深和以后各次拉深；根據(jù)工序組合可分為單工序拉深、復(fù)合工序拉深和連續(xù)工序拉深；根據(jù)壓料情況可分為有壓邊裝置和無壓邊裝置拉深。從模具設(shè)計到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進(jìn)行詳細(xì)的闡述，并應(yīng)用 CAD 進(jìn)行各重要零件的設(shè)計。關(guān)鍵詞：工藝分析；拉深成型；模具裝配；模具結(jié)構(gòu)2A flange cylinder Stamping process and Die DesignAbstract： The paper introduced to pull to take shape method and condition deeply, pulling is the pressure function that the exploitation pulls a deep mold in the pressure machine deeply under, anticipate flat panel or the hollow work preface piece make in to open mouth a hollow piece to process a method.Revolving the body pulls deep hour of should dint contingency analysis, also have already pulled deep process in of shrivel and pull crack.Pull a deep piece the size calculation of the semi-finished product, and the craft compute, and pull the calculation of deep number of times. Pull deep mold structure opposite more simple.According to pull the pressure machine type dissimilarity that the deep mold uses, pulling the deep mold can is divided into a list to move pressure machine to use to pull deep mold and double to move pressure machine to pull a deep mold;According to pull deeply in proper order is divided into for the very first time pull deeply with later each one pull deeply;According to the work preface combination can is divided into a single work preface to pull deeply, compound the work preface pull to deeply pull with continuous work preface deeply;According to pressing to anticipate a circumstance can is divided in to press side device and don't press side device to pull deeply.Design to zero partses to process a craft and assemble craft's etc. to carry on to elaborate in detail from the molding tool, and the design applied CAD to carry on each important spare parts.Key Words：Craft analysis; Pull to model deeply; The molding tool assembles; Molding tool structure3目 錄1 緒 論 ......................................................................................................................................................11.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 ............................................................................................................11.1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀 .....................................................................................................................11.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢 .............................................................................................................21.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 ............................................................................................................31.3 有凸緣筒形件拉深模具設(shè)計與制造方面 ........................................................................................32 有凸緣筒形件沖壓模設(shè)計 ......................................................................................................................52.1 工藝分析 ............................................................................................................................................52.1.1 計算毛坯尺寸 .........................................................................................................................52.1.2 拉深次數(shù)的確定 .....................................................................................................................52.2 工藝方案確定 ..................................................................................................................................112.3 必要的工藝計算 ..............................................................................................................................112.3.1 排樣 .......................................................................................................................................112.3.2 確定是否用壓邊圈 ...............................................................................................................122.3.3 拉深凸、凹模工作部分的尺寸和公差 ...............................................................................122.3.4 拉深凸模與凹模的圓角半徑 ...............................................................................................122.3.5 落料凸模與凹模的尺寸計算 ...............................................................................................132.3.6 壓力、壓力中心計算及壓力機(jī)的選用 ...............................................................................132.4 模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 ......................................................................................................................152.5 模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ......................................................................................................................152.5.1 落料凹模 ...............................................................................................................................162.5.2 拉深凸模 ...............................................................................................................................162.5.3 打料塊 ...................................................................................................................................172.5.4 壓邊圈 ...................................................................................................................................172.5.5 導(dǎo)柱、導(dǎo)套 ...........................................................................................................................172.5.6 固定擋料銷 ...........................................................................................................................182.5.7 模柄 .......................................................................................................................................182.5.8 模具工作部分的計算 ...........................................................................................................182.6 模具總裝圖 ......................................................................................................................................192.7 壓力機(jī)的類型選定 ..........................................................................................................................202.8 機(jī)械加工工藝過程卡 ......................................................................................................................22機(jī)械加工工藝過程卡 1 .................................................................................................................22機(jī)械加工工藝過程卡 2 .................................................................................................................234結(jié) 束 語 ................................................................................................................................................25致 謝 ......................................................................................................................................................26參 考 文 獻(xiàn) ..................................................................................................................................................2751 緒 論目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大。1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀沖裁模以大型沖模覆蓋件模具為代表。我國已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。如東風(fēng)汽車公司沖模廠，已設(shè)計制造了富康轎車部分內(nèi)覆蓋件模具。一汽模具中心生產(chǎn)了捷達(dá)王轎車外覆蓋件模具。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)。可代表覆蓋件模具的水平。在設(shè)計制造方法，手段上面已基本達(dá)到了國際水，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步。但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面，與國外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級進(jìn)模和多功能模具，是我國重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動疊片多功能模具，已達(dá)到國際水平。如南京長江機(jī)器制造廠的電機(jī)鐵芯自動疊鉚硬質(zhì)合金多工位級進(jìn)模具有自動沖切、疊壓、鉚合、計數(shù)、分組，轉(zhuǎn)子鐵芯扭斜，安全保護(hù)等功能，凹模采用拼塊式，零備件可互換。常州寶馬集團(tuán)公司的步進(jìn)電機(jī)定轉(zhuǎn)子帶雙回疊片硬質(zhì)合金級進(jìn)模。具有轉(zhuǎn)子沖片落料、旋轉(zhuǎn) 72°再疊片，定子沖片落料、回轉(zhuǎn) 90°再疊片、(以消除料厚誤差)等功能。這兩項模具精度達(dá) 2μm，步距精度 2-3μm，雙回轉(zhuǎn)精度 1′，壽命達(dá)到 1 億次以上，制造周期 5-6 個月，而價格僅為同類進(jìn)口模具的 1/2-1/3，已達(dá)到國際先進(jìn)水平，完全可以替代進(jìn)口。其他如 48、54、68 條腿集成電路柜架多工工位級進(jìn)模、電子槍硬質(zhì)合金多工進(jìn)級進(jìn)模、別克轎車安全帶座式工位級進(jìn)模、空調(diào)器散熱片多工位級進(jìn)模，均達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平。但總體上和國外多工位級進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。在一般沖模方面，浙江慈溪鴻達(dá)電面模具制造中心的鐵芯片復(fù)合沖模 ，實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定，模具費(fèi)用較一般低 30%-50%，交貨周期 7-20 天，并備有現(xiàn)貨供應(yīng)。在適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)方面邁出了可喜的一步。1.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢國內(nèi)模具發(fā)展十大趨勢 “十五”期間，我國模具行業(yè)重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)品是：汽車覆蓋6件模具，精密沖壓模，大型、精密塑料模，大型薄壁精密復(fù)雜壓鑄模，大型精密鍛模，塑料型材、波紋管擠出模及管接頭模具，子午線橡膠輪胎活絡(luò)模，長壽命玻璃陶瓷，多工位冷鍛模及冷擠模，殼體連續(xù)拉伸模，新型快速經(jīng)濟(jì)模，主要模具標(biāo)準(zhǔn)件、拉絲模等新產(chǎn)品。模具市場的特點(diǎn)是：總的趨勢平穩(wěn)向上，但各類不同模具的表現(xiàn)不可能一致。沖壓模、塑料模和壓鑄模，它們的總和一般占模具總量的 80%左右。在未來的模具市場中塑料模具和壓鑄模的發(fā)展速度將高于沖壓模，它們在模具總量中的比例將逐步提高。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，將對模具提出越來越高的要求，因此精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具的需求發(fā)展將高于模具總量的發(fā)展速度。同時，由于近年來我國每年用近 10 億美元進(jìn)口模具，其中精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具占多數(shù)，所以從減少進(jìn)口角度出發(fā)，這類高檔模具在市場的分額比例也將逐步增大。隨著多品種、小批量產(chǎn)品時代的逐步來臨和企業(yè)對模具能保證新產(chǎn)品快速上市的要求，各種快速經(jīng)濟(jì)模具也將隨之應(yīng)運(yùn)而生。將隨之應(yīng)運(yùn)而生。未來我國的模具將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢： 第一，模具日趨大型化。這是由于用模具成型的零件日漸大型化和高生產(chǎn)效率要求發(fā)展的“一模多腔 ”所造成的。第二，模具的精度將越來越高。10 年前精密模具的精度一般為 5 微米，現(xiàn)在已達(dá)到 2-3 微米，不久 1 微米精度的模具將上市。這要求超精加工。第三，多功能復(fù)合模具將進(jìn)一部發(fā)展。新型多功能復(fù)合模具除了沖壓成型零件外，還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)，對鋼材的性能也要求越來越高。第四，標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日益廣泛。模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，且還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用在“十五”期間必將得到較大的發(fā)展。第五，快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊。現(xiàn)在是多品種小批量的的生產(chǎn)時代，21 世紀(jì)，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例將達(dá)到 75%以上。由此，一方面是制品使用周期縮短，另一方面花樣變化平凡，要求模具的生產(chǎn)周期愈短愈好。因此，開發(fā)快速經(jīng)濟(jì)模具將越來越引起人們的重視和關(guān)注。第六，模具技術(shù)含量將不斷提高，中、高檔模具比例將不斷增大，這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整所導(dǎo)致模具市場走勢的變化。1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢7模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。近幾年，全球模具市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場年交易總額為 600～650 億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。 國外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例占到 50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專 "、"大而精"。2004 年中國模具協(xié)會在德國訪問時，從德國工業(yè)、模具行業(yè)組織--德國機(jī)械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約 5000 家。2003 年德國模具產(chǎn)值達(dá) 48 億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有 90 家，這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的 90%，可見其規(guī)模效益。 隨著時代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具工藝設(shè)計、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多 15～20 萬美元，有的達(dá)到 25～30 萬美元。國外先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá) 70%以上，而我國才達(dá)到 45％。1.3 有凸緣筒形件拉深模具設(shè)計與制造方面拉深是沖壓基本工序之一，它是利用拉深模在壓力機(jī)作用下，將平板坯料或空心工序件制成開口空心零件的加工方法。它不僅可以加工旋轉(zhuǎn)體零件，還可以加工盒形零件及其他形狀復(fù)雜的薄壁零件，但是，加工出來的制件的精度都很低。一般情況下，拉深件的尺寸精度應(yīng)在 IT13 級以下，不宜高于 IT11 級。只有加強(qiáng)拉深變形基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準(zhǔn)確、實(shí)用、方便的計算方法，才能正確地確定拉深工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決拉深變形中出現(xiàn)的各種實(shí)際問題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。有凸緣圓筒形件沖壓成形工藝及模具設(shè)計是典型的拉深件，其工作過程很簡單，先落料再拉深，根據(jù)計算確定它可以五次拉深成功。82 有凸緣筒形件沖壓模設(shè)計2.1 工藝分析原始資料：如圖所示生產(chǎn)批量：大批量材 料： 08 鋼厚 度： 1.0mm 圖 1-1 制件圖此工件為帶凸緣筒形件，要求外形尺寸，沒有厚度不變的要求。公差等級為 IT13級。工件底部圓角半徑 4mm，外形尺寸為 75mm 查得其公差為 0.54mm，內(nèi)形尺寸為?30mm，其公差為 0.33mm 屬于小型零件。工件高度 50mm，其公差為 0.39mm 可在?拉深后采用修邊達(dá)到要求。 2.1.1 計算毛坯尺寸根據(jù)附圖所示，d 凸 =75mm,d=(30-1)=29mm。由凸緣的相對直徑 d 凸/d=75mm/29mm=2.6，查表 4-4[14]得，△h=2mm.由表 4-7 序號 4 中得有凸緣圓筒形件的毛坯直徑為：D=[ d 凸 2-1.72（r1+r2 ）d-0.56(r2 2-r12)+4dH] 1/2將 d 凸 =75+2△h=（75+4）mm=79mm，r 1=r2=4+t/2=(4+1/2) mm=4.5mm, d=(30-1)=29mm,H=(50-1) mm=49mm 代入上式中，得毛坯的直徑為：D=[ 792-1.72×（4.5+4.5）×29+4×29×49] 1/2mm =107mm2.1.2 拉深次數(shù)的確定（1）判斷能否一次拉成工件總的拉深系數(shù) m 總=d／D=29 mm／107 mm =0.27 ,工件總的拉深相對高度H／d=49 mm／29 mm =1.69.由 d 凸 ／d=79mm ／29mm=2.7,t／D×100=1mm／107mm×100=0.94,查表 4.5.2 得，有凸緣圓筒形件第一次拉深的極限拉深系數(shù) m 1=0.36；9由表 4.5.1 查得，有凸緣圓筒形件首次拉深的極限相對高度 h 1／d 1=0.22,由于 m 總 ＜m 1，H／d＞h 1／d 1，故此工件不能一次拉出。（2）試制訂首次拉深系數(shù)取首次 d 凸 ／d 1=1.1，查表 4.4.1 得 m 1=0.55，而第一次拉深系數(shù) m 1= d 1／D ，則第一次拉深的半成品直徑為 d 1= m 1 D=0.55×107mm=58.85mm(調(diào)整為 60mm)。第一次拉深的凹模圓角半徑用式計算r 凹 1=0.8 ??tdD1?將 D=107mm, d1=60mm,t=1mm 代入上式得，凹模的圓角半徑 r 凹1=0.8 mm=6.9mm,則 r 1= r 凹 1+t／2=(6.9+1／2)mm=7.4mm, 取 r 1=7mm,并取 r1)607(??凸 1= r 凹 1,則 r 2= r 1=7mm,根據(jù)工件圓角重新調(diào)整凸、凹模的圓角，取為 r 凸 1= r 凹 1=7-1／2=6.5mm.為了以后的拉深不使已拉深好的凸模變形，第一次拉深要將坯料多拉入凹模所需要量的 5%，則需對坯料作相應(yīng)的放大。過程如下：圖所示第一次拉深的半成品，其凸緣的圓環(huán)面積 A 環(huán) ，由公式求得：A 環(huán) = [d 凸 2-（d 1+2 r 1） 2]4?將 d 凸 =79mm, d 1=60mm, r 1=7mm 代入上式，則：A 環(huán) = [792-（60+2×7） 2]mm2=765× mm24?4?工件的面積應(yīng)等于毛坯的面積，由公式求得：A 工件 = D2= ×1072 mm2=11449× mm24?4?被拉入凹模的面積應(yīng)等于：A 凹 = A 工件 - A 環(huán) =10684× mm24?若多拉入 5%的料進(jìn)入凹，則被拉入凹模的面積10A 凹＇ =1.05 A 凹 =11218× mm2，4?使擴(kuò)大的毛坯面積為：A 環(huán)＇ =1.05 A 凹 + A 環(huán) =11218× +765× mm24?=11983× mm24?故擴(kuò)大后的坯料直徑為：D＇ = = =109mm?’環(huán)A1983由式可求得半成品的高度，因圓角半徑 r 1= r 2，則：Hn= ( D＇2 - d 凸 2)+0.43(r 1+ r 2)n5.0將 D＇ =109mm, d 凸 =79mm, d 1=60mm, r 1= r 2=7mm 代入上式，得到第一次拉深的高度為：H 1= （109 2-792）mm+0.43×14mm=30mm605.工件的第一次相對高度（H 1／d 1）工件=30 mm／60 mm=0.50由表 4.5.1 查得有凸緣圓筒形件第一次拉深的最大高度 h 1／d 1= 因?yàn)椋℉ 1／d 1）工件 h 1／d 1，所以第一次拉深直徑 φ60 mm 選擇合理。（3）確定拉深次數(shù)因?yàn)?t／D×100=0.9＜1.5，m 1=0.55 ＜0.6，由表 4.4.4 查得需要用壓料裝置。由于有凸緣圓筒形件在以后各次拉深中的拉深系數(shù)可由表 4.4.1 選取，且取值應(yīng)略大些。根據(jù)毛坯的相對高度(t／D)×100=(1mm ／109 mm) ×100=0.9,由表 4.4.1 可取值為 m 2=0.78， m 3=0.81， m 4= 0.83，m 5=0.86。各次拉深時半成品的直徑為：11d 2= m 2 d 1=0.78×60 mm =46.80 mm（調(diào)整為 48mm）d 3= m 3 d 2=0.81×48 mm =38.88 mm（調(diào)整為 39.5mm）d 4= m 4 d 3=0.83×39.5 mm =32.79 mm（調(diào)整為 33mm）d 5= m 5 d 4=0.86×33mm =28.38mm＜29mm。選定 d 5 為工件的直徑 29 mm。以后各次的凹模圓角半徑 r 凹 n =（0.6 ~ 0.8）r 凹（n-1 ）第二次拉深的凹模圓角半徑 r 凹 2=0.7×6.50≈5.2 mm，r 凸 2= r 凹 2=5.2 mm。則第二次拉深的工件尺寸為：r 2=(5.2+1/2)mm≈5.7 mm。同理，第三次拉深的模具圓角半徑 r 凸 3 =r 凹 3=4.56 mm，工件的尺寸為 r=5.06 mm。第四次拉深的模具圓角半徑 r 凸 4=r 凹 4=4.1mm，半成品的圓角半徑取為 4.6 mm。最后一次拉深，凸、凹模的圓角半徑應(yīng)取工件的圓角半徑值，即 r 凸 5=r 凹 5=4 mm。第二次拉深時，多拉 3%的材料，第一次余下 2%的材料返到凸緣上。A 環(huán) = [d 凸 2-（d 2+2 r 2） 2]4?= [792-（48+2×5.7） 2]mm2=2713× mm 2，4?A 凹 = A 工件 - A 環(huán) = D2- A 環(huán)4?= ×1072 mm2-2713× mm 2=8736× mm2，44?若多拉入 3%的料進(jìn)入凹，則被拉入凹模的面積：A 凹 ＇ =1.03×A 凹 =8998× mm2，4?使擴(kuò)大的毛坯面積為：A 環(huán) ＇ = A 凹 ＇ + A 環(huán) =11711× mm2，4?12故擴(kuò)大后的坯料直徑為：D＇ = = =108mm?’環(huán)A417則第二次拉深時半成品的高度為：H 2= ( D＇2 - d 凸 2)+0.43×2r 25.0= ( 1082- 792) mm +0.43×2×5.7 mm 47.=33mm第三次多拉入 1.5%的材料，第二次余下 1.5%的材料返回到凸緣上，A 環(huán) = [d 凸 2-（d 3+2r3） 2]4?= [792-（39.5+2×5.06） 2]mm2=3779× mm 2，4?A 凹 = A 工件 - A 環(huán) = D2- A 環(huán)4?= ×1072 mm2-3779× mm 2=7670× mm2，44?A 凹 ＇ =1.03×A 凹 =7900× mm2，4?A 環(huán) ＇ = A 凹 ＇ + A 環(huán) =7900× +3779× mm24?=11679× mm2，4?D＇ = = =108mm’環(huán)A1679則第三次拉深時半成品的高度為：H 3= ( D＇2 - d 凸 2)+0.43×2r 5.0313= ( 1082- 792) mm +0.43×2×5.06 mm 5.390=39mm第四次多拉入 1%的材料，第三次余下 0.5%的材料返回凸緣上。A 環(huán) = [d 凸 2-（d 4+2 r 4） 2]?= [792-（33+2×4.6） 2]mm2=4460× mm 2，4?A 凹 = A 工件 - A 環(huán) = D2- A 環(huán)4?= ×1072 mm2 - 4460× mm 2=6989× mm2，4?4?A 凹 ＇ =1.03×A 凹 =7198.67× mm2，A 環(huán) ＇ = A 凹 ＇ + A 環(huán) =7198.67× +4460× mm24?=11658.67× mm2，D＇ = = =107.9mm?’環(huán)A467.158則第四次拉深時半成品的高度為：H 4= ( D＇2 - d 凸 2)+0.43×2r 45.0= (107.92- 792) mm +0.43×2×4.6mm 3.=45mmH 5= H 工件 =59mm各半成品的外形總高用：Hn+1mm，分別為：14h 1=31mm，h 2= 34mm，h 3=40mm，h 4=46mm，h 5=50mm。2.2 工藝方案確定拉深件的工藝計算是拉深工藝設(shè)計中的一個環(huán)節(jié)，本制件的工藝計算屬于最簡單的。其主要的內(nèi)容包括計算毛坯直徑、決定拉深次數(shù)及確定工序件的尺寸等。第一步是落料，然后進(jìn)行五次拉深。由于本工件采用了圖 的拉深過程，而且每次拉深都有余料返回凸緣，為了去掉筒壁上的壓痕和凸緣上的波紋，須加一次整形工序，最后是修邊。2.3 必要的工藝計算2.3.1 排樣這里毛坯直徑 107mm 不算太小，考慮到操作方便，排樣采用單排。采用無側(cè)壓?裝置，查參考文獻(xiàn) [2]取其搭邊數(shù)值：條料兩邊 a=2.0mm、進(jìn)距方向 a1=1.5mm、條料與導(dǎo)料板之間的間隙 c=2.0mm.進(jìn)距 h=D+a1=107+1.5=108.5mm條料寬度b=D+2a+c=107+2x2.0+2.0=113mm板料規(guī)格查參考文獻(xiàn) [2]選用 的鋼板1.5403?圖 1-3 排樣圖裁板條數(shù) n1=B/b=12每條個數(shù) n2=(A-a1)/h=26每板總個數(shù) 2048???總 n 總 =n1n2=31215材料利用率 =79.8%)10%nDdAB?????總 4總 （2.3.2 確定是否用壓邊圈相對厚度 T/D%=1/109%=0.92%，查表 1-4 得，需要采用壓邊圈。一般采用平面壓邊裝置。首次拉深時一般采用平面壓邊裝置。再次拉深時，采用筒形壓邊圈。一般來說再次拉深所需要的壓邊力較小，而提供壓邊力的彈性力卻隨著行程而增加，所以要用限位裝置。首次拉深 再次拉深2.3.3 拉深凸、凹模工作部分的尺寸和公差對于多次拉深，工序件尺寸無需嚴(yán)格要求，前四次拉深以凹模為基準(zhǔn)，模具的制造公差按 IT10 級選取，可以計算出各次凹模的尺寸為：D d1=61 +0.12 mm，D d2=49+0.1mm，D d3=40.5 +0.1 mm，D d4=34 +0.1mm。由式 4.8.17 計算出各次凸模的尺寸為：D p1=57.6-0.12 mm，D p2=45.6-0.1 mm，D p3=37.1-0.1 mm，D p4=30.8-0.1 mm。第五次拉深是最后一次拉深，由于要求零件尺寸標(biāo)注在外形，因此以凹模為設(shè)計基準(zhǔn)，模具按 IT8 級選取公差。由式 4.8.12 、式 4.8.13 計算出模具的尺寸為：Dd5=（D max - 0.75△） + =（30-0.75×0.3 ） + mm=29.78+ mmd?039.039.Dp5=（D max - 0.75△- Z 5）- =（30-0.75×0.3-2.10 ） -0.039mm=27.68-0.039 mmp2.3.4 拉深凸模與凹模的圓角半徑拉深模的圓角半徑如下：r 凸 1= r 凹 1=（7-0.75）mm=6.25 mmr 凸 2= r 凹 2=（5.7-0.75）mm=4.95 mm16r 凸 3= r 凹 3= r 凸 4= r 凹 4=（5.06-0.75）mm=4.31 mmr 凸 5= r 凹 5=r 工件 =4 mm2.3.5 落料凸模與凹模的尺寸計算落料時，間隙取在凹模上，則：凸模尺寸dp=（d+x△） -δp0凹模尺寸dd=(d+x△+Zmin)0+δ 式中Dd Dp——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mmx——磨損系數(shù)，由參考文獻(xiàn) [7]查表 2-30 得：IT13 級時 x=0.75。Zmin——雙面間隙，mm△——工件公差，mmδ——凸模和凹模的制造公差， mm計算出以下尺寸為：落料凸模尺寸：Dp=（d+x△） -δp0=104.6-0.013-0.037落料凹模尺寸Dd=(d+x△+Zmin)0+δ=107-0.013-0.0372.3.6 壓力、壓力中心計算及壓力機(jī)的選用因?yàn)楸局萍禽S對稱零件，所以壓力中心為其軸對稱中心。1、壓力計算（1）落料力 查參考文獻(xiàn) [5]K=1.3, bFKLt??落 料 力 350bMP??1.367.5301465.7N???落 料 力（2）拉深力拉深力按式 4.4.8 計算。F=Kπd tσb由表 4.4.6 查出因數(shù) K。m 1= = =0.56，K 1=0.96；Dd07617m 2= = =0.80，K 2=0.80；1d6048m 3= = =0.82，K 3=0.78；25.9m 4= = =0.84，K 4=0.74；3d.m 5= = =0.88，K 5=0.64；429則各次拉深力為：F1=（0.96×3.14×60×1×440）N=79580 NF2=（0. 8×3.14×48×1×440）N=53053 NF3=（0.78×3.14×39.5×1×440）N=42567N F4=（0.74×3.14×33×1×440）N=33739 N F5=（0.64×3.14×29×1×440）N=25643 N（3）壓邊力 為了解決拉深過程中的起皺問題，生產(chǎn)實(shí)際中的主要方法是在模具結(jié)構(gòu)上采用壓料裝置。由表 4.4.6 中公式計算第一次拉深的壓邊力為：P 值由表 4.4.5 查得 P=3Mpa。FQ1= [D2 -（d 1+2 r 凹 ） 2] P= [1092-（60+2×7 ） 2] mm2×3Mpa=15084 N；4?4?以后各次的壓邊力為：FQ2= （d 12 - d 22）P= （60 2 - 482）mm 2×3Mpa=3052 N；FQ3= （d 22 - d 32）P= （48 2 – 39.52）mm 2×3Mpa=1752 N；4?4?FQ4= （d 32 - d 42）P= （39.5 2 - 332）mm 2×3Mpa=1108 N；FQ5= （d 4 2- d 52）P= （33 2 – 292）mm 2×3Mpa=584 N；??由于在實(shí)際生產(chǎn)中，拉深所需要的拉深力較大些，所以在選取壓力機(jī)的公稱壓力時。按式 4.4.13 計算壓力機(jī)公稱壓力。F 壓 ≥1.6（F+ F Q）18代入各次的壓邊力，拉深力，得：F 壓 1≥140KN， F 壓 2≥80KN，F(xiàn) 壓 3≥63KN， F 壓 4≥49KN，F(xiàn) 壓 4≥37KN。2、初選壓力機(jī)根據(jù)上述公稱壓力的計算，選用公稱壓力是 250KN 的壓力機(jī)就行了。所以我們可以選擇型號為 J23-40 和 J23-30 開式可傾壓力機(jī)，但該工件凸、凹模長度較大，為了滿足閉合高度的要求選擇 400KN 的 J23-40 型號的開式壓力機(jī)。2.4 模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計1）正倒裝結(jié)構(gòu)：根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括落料和拉深兩個工序，采用倒裝結(jié)構(gòu)，即落料凹模安排在下模。2）送料方式：因是大批量生產(chǎn)，采用手工送料方式。3）定位裝置：本工件在復(fù)合模中尺寸是較小的，又是大批量生產(chǎn)，采用固定擋料銷定位。首沖時利用條料毛邊抵住擋料銷定位，送料時廢料孔與固定擋料銷作為定位，依此保證條料送進(jìn)的精度。4）導(dǎo)向方式：為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于已經(jīng)采用了手工送料方式，為了提高開敞性，采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。5）卸料方式：本模具采用倒裝結(jié)構(gòu)，工件留在凸凹模孔洞中，利用打桿和推件塊的自重力把工件由凸凹模孔打出。工件厚度為 1.0mm，為了簡化模具結(jié)構(gòu)和達(dá)到可靠的卸料力，選用剛性卸料板來卸下條料。2.5 模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.5.1 落料凹模內(nèi)、外形尺寸和厚度已由前面的計算確定；落料凹模需要有三個以上的螺釘與上模座固定，還需要兩個與上模座同時加 A19工的銷釘孔。有一個擋料銷用的銷孔。圖 圖 2-1 落料凹模 2.5.2 拉深凸模 拉深凸模的外形尺寸〔工作尺寸〕由前面的計算確定。它需要三個以上的螺紋孔，以便與下模座固定。拉深凸模上一般開有出氣孔，這樣會使卸件容易些，否則凸模與工件由于真空狀態(tài)而無法卸件。查參考文獻(xiàn) [10]，本凸模出氣孔的直徑為 φ5mm?！D 2-2 第一次拉深凸模2.5.3 打料塊深 1220A一般與打料桿聯(lián)合使用，屬于剛性卸件裝置，靠兩者的自重把工件打出來。打料塊與拉深凹模間隙配合。圖 2-3 凸凹模 圖 2-4 打料塊2.5.4 壓邊圈在拉深工序中，為保證拉深件的表面質(zhì)量，防止拉深過程中材料的起皺，常采用壓邊圈，用合適的壓邊力使毛坯的變形區(qū)部分被壓在凹模平面上，并使毛坯從壓邊圈與凹模平面之間的縫隙中通過，從而制止毛坯的起皺現(xiàn)象。 圖 2-5 壓邊圈壓邊圈的內(nèi)形與拉深凸模間隙配合，外形套有半成品制件。一般與頂料桿(三根以上)、橡皮等構(gòu)成彈性卸料系統(tǒng)。2.5.5 導(dǎo)柱、導(dǎo)套對于生產(chǎn)批量大、要求模具壽命高的模具，一般采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套來保證上、下模的導(dǎo)向精度。導(dǎo)柱、導(dǎo)套在模具中主要起導(dǎo)向作用。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用間隙配合。21根據(jù)沖壓工序性質(zhì)、沖壓的精度及材料厚度等的不同，其配合間隙也稍微不同。因?yàn)楸局萍暮穸葹?1.0mm，所以采用 H7/f7。2.5.6 固定擋料銷固定擋料銷的設(shè)計根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此擋 料銷如圖2-6 選用直徑 φ20mm，h=4mm 材料為 45 鋼 A 型固 定擋料銷 GB/T1214。根據(jù)分析選用廢料孔前端定位時擋料銷位 置如圖 2-7： 廢料孔前端定位時擋料銷位置 圖 2-6 固定擋料銷的結(jié)構(gòu)12rdla??——擋料銷與導(dǎo)正銷的間距 mm dr——凸凹模的直徑 mmd——擋料銷的直徑 mm——搭邊 mm1a=（66.7+20）/2+1=44.35mm l圖 2-7 固定擋料銷的位置2.5.7 模柄 對于小型的沖裁模直接利用模 柄與壓力機(jī)固定。 圖 2-8 模柄2.5.8 模具工作部分的計算221、 拉深模的間隙本模具的拉深間隙查參考文獻(xiàn) [8]得出:有壓料圈拉深時單邊間隙值查得，Z 1／2= Z 2／2= Z 3／2=1.2t=1.2×1mm=1.2 mm，Z 4／2=1.1 t=1.1×1mm=1.1mm，Z 5／2=1.05 t=1.05×1mm=1.05mm。因此各次拉深間隙為：Z 1=2.4mm， Z 2=2.4mm，Z 3=2.4mm， Z 4=2.2mm，Z 5=2.1mm。2、 選用模架、確定閉合高度及總體尺寸選用后側(cè)導(dǎo)柱模架，其兩導(dǎo)柱、導(dǎo)套分別裝在上下模座后側(cè)，凹模面積是導(dǎo)套前的有效區(qū)域?？捎糜跊_壓較寬條料，送料及操作方便，可縱向橫向送料。再按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸見表 2-1。表 2-1 模 架 規(guī) 格 選 用名稱 尺寸 材料 熱處理上模座 250×250×70 HT200下模座 250×250×90 HT200導(dǎo)柱 44×300 20 滲碳 58～62導(dǎo)套 44×170×66 20 滲碳 58～62模具的閉合高度 H 閉 =H 上 +H 凹 +H 凸 +H 下 =70+80+90+90=330mm式中：H 凹 —凹模厚度，H 凹 =80mm；H 凸 —凸模厚度，H 凸 =90mm；H 上 —上模座的厚度，H 上 ＝70mm；H 下 —下模座的厚度，H 下 ＝90mm；經(jīng)檢驗(yàn)可以看出，符合要求。 2.6 模具總裝圖如下圖 2-9：23123456789101234156718920圖 2-9 模具總裝圖由以上設(shè)計，可得到模具的總裝圖，其工作過程是：將條料送入剛性卸料板 7 下長條形槽中，平放在凹模面上，并靠槽的一側(cè)， 壓力機(jī)滑塊帶著上模下行，凸、凹模8 下表面首先接觸條料，并與推件塊 15 一起壓住條料，先落料，后拉深；當(dāng)拉深結(jié)束后上?；爻?，落料后的條料由剛性卸料板 7 從凸凹模上卸下，拉深成形的工件由壓力機(jī)上活動橫梁通過打料桿和推件塊 15 從凸、凹模中剛性打下，用手工將工件取走。2.7 壓力機(jī)的類型選定壓力機(jī)的工作行程需要考慮工件的成形和方便取件。壓力機(jī)的類型選擇，主要根據(jù)沖壓性質(zhì)，生產(chǎn)批量大小，制件的幾何形狀尺寸，精度要求以及安全操作因素來確定。本設(shè)計的制件屬于大批量，精度中等，外形輪廓一般但是需要壓邊裝置，保證壓力的可靠性以及制件的精度。因此，工作行程根據(jù)拉深力的計算結(jié)果和工件的高度，選擇壓力機(jī)： 查參考文獻(xiàn) [6]開式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號為 J23-40 開式可傾壓力機(jī)，見下表 1-1：表 1-1 壓力機(jī)公稱壓力/KN 400發(fā)生公稱壓力時離下極點(diǎn)距離/mm 7滑塊固定行程/mm 100標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)（不小于） （次/min） 80（快速型）發(fā)生公稱壓力滑塊離下極點(diǎn)距離/mm 224（快速型）滑塊行程/mm 40（快速型）行程次數(shù)（不小于） （次/min） 200（最大閉合高度）固定臺和可傾/mm 300（最大閉合高度）活動臺位置（最低/最高）/mm 400/200閉合高度調(diào)節(jié)量/mm 80（標(biāo)準(zhǔn)型）滑塊中心到機(jī)身距離（吼深）/mm 220(標(biāo)準(zhǔn)型 )工作臺尺寸 (左右× 前后)/mm 630×420標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺孔尺寸( 左右× 前后)/mm 300×150(標(biāo)準(zhǔn)型) 工作臺孔尺寸 (直徑)/mm 200(標(biāo)準(zhǔn)型) 立柱間距離 (不小于)/mm 300(加大型) 滑塊中心到機(jī)身距離(吼深)/mm -(加大型) 工作臺尺寸 (左右× 前后)/mm -(加大型) 工作臺孔尺寸 (左右× 前后)/mm -(加大型) 工作臺孔尺寸 (直徑)/mm -活動臺壓力機(jī)滑塊中心到機(jī)身緊固工作臺平面之距離/mm210模柄孔尺寸(直徑×深度)/mm Ф50×70工作臺板厚度/mm 80傾斜角(不小于)(°) 30252.8 機(jī)械加工工藝過程卡機(jī)械加工工藝過程卡 1產(chǎn)品型號零（部）件圖號MJ001-02機(jī)械加工工藝過程卡片產(chǎn)品名稱筒件落料拉深復(fù)合模零（部）件名稱落料凹模共（1）第（1）頁材料牌號Cr12MoV毛坯種類棒料毛坯外型尺寸φ150x450+4㎜每個毛坯可制件數(shù) 1每臺件數(shù)1 備注工時工序號工序名稱工 序 內(nèi) 容車間 工段 設(shè)備工 藝 裝 備準(zhǔn)終 單件05 下料 鋸割下料 Φ150㎜×45㎜下料車間鋸床 0.510 車 端面 模具車間車床 20.15 磨 磨平面 模具車間磨床 1020 劃線 模具車間525 鉗工 鉆螺孔及銷孔 模具車間630 熱處理淬火，回火60~64HRC。熱處理車間235 磨內(nèi)孔模具車間磨床1540 平磨 磨上下面，基準(zhǔn)面，對 90°模具車間磨床645 鉗工 裝配 模具車間20設(shè)計日審核日標(biāo)準(zhǔn)化日期會簽日期26期 期標(biāo)記 記數(shù) 更改文件號簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更該文件號機(jī)械加工工藝過程卡 2產(chǎn)品型號零（部）件圖號MJ001-08機(jī)械加工工藝過程卡片產(chǎn)品名稱筒件落料拉深復(fù)合模零（部）件名稱拉深凸模共（1）第（1）頁材料牌號T10A毛坯種類棒料毛坯外型尺寸φ60x500+4㎜每個毛坯可制件數(shù) 1每臺件數(shù)1 備注工時工序號工序名稱工 序 內(nèi) 容車間 工段 設(shè)備工 藝 裝 備準(zhǔn)終 單件05 下料 鋸割下料 Φ60㎜×50㎜ 下料車間鋸床