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1、1 緒 論目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我?guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成型工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)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(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。1.1國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1.1.1國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀我國(guó)沖壓模具近年來(lái)發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有2萬(wàn)多家，從業(yè)人員約50多萬(wàn)人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢(shì)頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004年模具產(chǎn)值530億元。進(jìn)口模具18.13億美元，出口模具4.91億美元，分別比2003年增長(zhǎng)18
2、%、32.4%和45.9%。進(jìn)出口之比2004年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá)13.2億美元，為凈進(jìn)口量較大的國(guó)家在2萬(wàn)多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過(guò)億元的模具企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。近年來(lái)，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；三資及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；國(guó)企股份制改造步伐加快等。雖然說(shuō)我國(guó)模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。低檔模具過(guò)剩，高檔模具供不應(yīng)求，甚至有的依賴進(jìn)口，因此，模具企業(yè)必須找準(zhǔn)自己的
3、弱點(diǎn)，盡快縮短與國(guó)外的差距。 (1)體制不順，基礎(chǔ)薄弱 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營(yíng)企業(yè)近年來(lái)發(fā)展較快，國(guó)企改革也在進(jìn)行之中，但總體來(lái)看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，再加上國(guó)內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。 (2)人才嚴(yán)重不足，科研開發(fā)及技術(shù)攻關(guān)方面投入太少 模具行業(yè)是技術(shù)密集、資金密集的產(chǎn)業(yè)，隨著時(shí)代進(jìn)步和技術(shù)發(fā)展，能掌握和運(yùn)用新技術(shù)的人才異常短缺，高級(jí)模具鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊缺。由于模具企業(yè)效益欠佳及對(duì)科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)不夠重視，因而總體來(lái)看模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)方面投入太少，民營(yíng)企業(yè)貸款困難也影
4、響許多企業(yè)的技術(shù)改造，致使科技進(jìn)步不大。 (3)工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低 雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來(lái)看裝備水平仍比國(guó)外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國(guó)外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問(wèn)題長(zhǎng)期得不到較好解決。裝備水平低，帶來(lái)中國(guó)模具企業(yè)鉗工比例過(guò)高等問(wèn)題。 (4)專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差 由于長(zhǎng)期以來(lái)受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占45%左右
5、，其余為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國(guó)際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，對(duì)模具制造周期影響尤甚。 (5)模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比，無(wú)論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。1.1.2國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)在過(guò)去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。
6、未來(lái)的十年，中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面: (1) 模具日趨大型化； (2)在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)； (3).模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)； (4).在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)； (5).提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；(6).發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)；(7). 模具的精度將越來(lái)越高； (8).模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化； (9).研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程；(10).開發(fā)新的成形工藝和模具。1.2國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)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
7、儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，6080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(wú)法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)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(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場(chǎng)年交易總額為600650億美元左右。美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。國(guó)外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到50%以上；國(guó)外模具企業(yè)的組織形式是大而專、大而精。2004年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問(wèn)時(shí)，從德國(guó)工、
8、模具行業(yè)組織-德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企業(yè)約5000家。2003年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中（VDMA）會(huì)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(guó)模具產(chǎn)值的90%，可見其規(guī)模效益。 隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)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(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)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(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元左右，而國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多1520萬(wàn)美元，有的達(dá)到 2530萬(wàn)美元。國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國(guó)才達(dá)到45。1.3有凸緣圓筒形件多次拉深模
9、具設(shè)計(jì)與制造1.3.1 有凸緣圓筒形件多次拉深模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路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(lái)的制件的精度都很底。一般情況下，拉深件的尺寸精度應(yīng)在IT13級(jí)以下，不宜高于IT11級(jí)。有凸緣圓筒形件是最典型的拉深件，其工作過(guò)程很簡(jiǎn)單就一個(gè)拉深，根據(jù)計(jì)算確定它不能一次拉深成功.因此，需要多次拉深。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度,改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度的同時(shí),還要注意保證導(dǎo)柱和導(dǎo)
10、套的強(qiáng)度. 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度可根據(jù)拉深凸模與拉深凹模工作配合長(zhǎng)度決定設(shè)計(jì)時(shí)可能高度出現(xiàn)誤差，應(yīng)當(dāng)邊試沖邊修改高度。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(jì)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(wèn)題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。1.3.2有凸緣圓筒形件多次拉深模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度1.了解目前國(guó)內(nèi)外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間15天； 2.確定工藝規(guī)程，所用時(shí)間5天；3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間30天；4.模具的調(diào)試，所用時(shí)間5天。2 有凸緣圓筒形件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)2.1拉深件工藝性分析工 件 圖： 如圖所示生產(chǎn)批量： 大量
11、 材 料： 08鋼 厚 度： 2mm圖1 制件圖 此工件為有凸緣圓筒形件，要求零件尺寸標(biāo)注在外形，零件尺寸厚度不變。此工件的形狀滿足拉深工藝要求，可用拉深工序加工。 各圓角r=3.52t，滿足拉深對(duì)圓角半徑的要求。為IT13級(jí)，滿足拉深工序?qū)ぜ墓畹燃?jí)要求。 08鋼拉深性能良好。 此零件的拉深次數(shù)可由下列工序計(jì)算來(lái)確定。2.1.1計(jì)算毛坯尺寸 =76mm,d=(34-1.5)mm=32.5mm,由凸緣的相對(duì)直徑/d=76 mm/32.5 mm=2.34，查表4.3.26得修邊余量R=2.5 mm，因零件底部圓角半徑r與凸緣圓角半徑R相等，即r=R時(shí)，有凸緣筒形件的毛坯直徑：D=d=32.5
12、mm,H=(54.5-1.5)mm=53mm,R=3.5mm代入上式中，得毛坯的直徑為： D=111mm2.1.2確定是否用壓邊圈因?yàn)閠D100%=1.351.5，=0.530.6，由表4.4.46查得需要用壓料裝置。首次拉深時(shí)一般采用平面壓邊裝置。再次拉深時(shí)，采用筒形壓邊圈。一般來(lái)說(shuō)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 再次拉深圖2 壓邊圈各次拉深采用形式2.1.3判斷能否一次拉成 工件總的拉深系數(shù)=d/D=32.5 mm/111 mm =0.29 ,工件總的拉深相對(duì)高度H/d=53 mm/32.5 mm =1.63. 由/d=81m
13、m/32.5mm=2.49,t/D100=1.5mm/111mm100=1.35,查表4.5.26得，有凸緣圓筒形件第一次拉深的極限拉深系數(shù)=0.38；由表4.5.16查得，有凸緣圓筒形件首次拉深的極限相對(duì)高度/=0.3,由于，H/d/，故此工件不能一次拉出。2.1.4試制訂首次拉深系數(shù)取首次/=1.1，查表4.4.16得=0.53，而第一次拉深系數(shù) = /D，則第一次拉深的半成品直徑為 =0.53111mm=58.83mm(調(diào)整為60mm)。 第一次拉深的凹模圓角半徑用下式計(jì)算 =0.8將D=111mm,=60mm,t=1.5mm代入上式得，凹模的圓角半徑=0.8mm=6.997mm,則=+
14、t/2=(6.997+1.52)mm=7.747mm,取=8mm,并取=,則=8mm,根據(jù)工件圓角重新調(diào)整凸、凹模的圓角，取為=8-1.5/2=7.25mm. 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(duì)坯料作相應(yīng)的放大。過(guò)程如下：圖b)所示為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： =-（+2）2 將=81mm,=60mm,=8mm代入上式，則： =812-（60+28）2 =785工件的面積應(yīng)等于毛坯的面積，由下列公式求得： =D2=1112 =12321 被拉入凹模的面積應(yīng)等于： =-=11536若多拉入5%的料進(jìn)入凹，則被拉入凹
15、模的面積=1.05=12112.8 ，使擴(kuò)大的毛坯面積為： =1.05+=12112.8+785 =12897.8 故擴(kuò)大后的坯料直徑為： D=113.6mm由下式可求得半成品的高度，因圓角半徑=，則： =( D2- )+0.43(+)將D=113.6mm,=81mm,=60mm, =8mm代入上式，得到第一次拉深的高度為：=（113.62-812）mm+0.4316mm=33mm工件的第一次相對(duì)高度=33mm/60mm=0.55由表4.5.16查得有凸緣圓筒形件第一次拉深的最大高度=0.65，因?yàn)?，所以第一次拉深直?0 mm選擇合理。2.1.5確定拉深次數(shù)1.計(jì)算直徑由于有凸緣圓筒形件在以
16、后各次拉深中的拉深系數(shù)可由表4.4.16選取，且取值應(yīng)略大些。 根據(jù)毛坯的相對(duì)高度(t/D)100=(1.5mm/113.6 mm) 100=1.32,由表4.4.1可取值為=0.76，=0.79，= 0.84，=0.88。 各次拉深時(shí)半成品的直徑為： =0.7660mm=45.6mm（調(diào)整為47mm） =0.7947mm=37.13mm（調(diào)整為40mm） =0.8440mm=33.6mm（調(diào)整為36mm） =0.8836mm=31.68mm34mm。選定為工件的直徑34mm。2.計(jì)算圓角半徑 以后各次的凹模圓角半徑 =（0.60.8） 第二次拉深的凹模圓角半徑=0.67.254.3mm，=4
17、.3mm。則第二次拉深的工件尺寸為：=4.3+1.5125mm。同理，第三次拉深的模具圓角半徑=3.25 mm，工件的尺寸為r=4mm。第四次拉深的模具圓角半徑=3.25mm，半成品的圓角半徑取為4mm。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=3.5mm。3.計(jì)算高度第二次拉深時(shí)，多拉3%的材料，第一次余下2%的材料返到凸緣上。 =2-（+2）2 =812-（47+25）2=3312， =-=D2-=1112-3312=9009，若多拉入3%的料進(jìn)入凹模，則被拉入凹模的面積：=1.03=9279.27，使擴(kuò)大的毛坯面積為： =+=9279.27+3312 =12591.27，
18、故擴(kuò)大后的坯料直徑為： D=112mm 則第二次拉深時(shí)半成品的高度為：=(-2)+0.432 =(1122-812)mm+0.4325mm =36mm 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，=2-（+2）2 =812-（40+24）2=4257，=-=D2-=1112-4257=8064，=1.03=8305.92，=+=8305.92+4257 =12562.92，D=112mm則第三次拉深時(shí)半成品的高度為：=(-2)+0.432 =(1122-812)mm+0.4324mm =41mm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。=2-（+2）2
19、=812-（36+24）2mm2=4625 ，=-=D2-=1112-4625=7696，=1.03=7926.88，=+=7926.88+4625 =12551.88，D=112mm則第四次拉深時(shí)半成品的高度為：=(-2)+0.432 =(1122-812)mm+0.4324mm =45mm=53mm各半成品的外形總高用：+1.5mm，分別為：=34.5mm，=37.5mm，=42.5mm，=46.5mm，=54.5mm。2.1.6畫出拉深工序圖畫出各次拉深件的簡(jiǎn)圖，便于設(shè)計(jì)各次拉深模，可避免設(shè)計(jì)拉深模時(shí)，將重要尺寸搞錯(cuò)。如果拉深次數(shù)較少，也不用畫出工序圖。本次拉深簡(jiǎn)圖如下圖所示： 圖3 有
20、凸緣圓筒形拉深件的工序圖2.2工藝方案的確定根據(jù)制件的工藝分析,知道制件是個(gè)帶凸緣筒形拉深件。所以它的基本工序有：落料、拉深。根據(jù)這兩個(gè)基本工序可擬出三種方案：方案一：先落料、后拉深。采用兩個(gè)單工序模生產(chǎn)。方案二：落料-拉深復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：拉深級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)比較三種方案，方案一：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序兩副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足工件大批量生產(chǎn)的要求。方案二：只需一副模具，生產(chǎn)效率高，盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，模具制造并不困難。方案三：也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，但模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，操作不方便。對(duì)上述三種方案的分析比較，該工件若能
21、一次拉深，則其沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。第一步是落料，然后進(jìn)行五次拉深。由于本工件采用了圖一的拉深過(guò)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(jì)算2.3.1排樣計(jì)算這里毛坯直徑111mm不算太小，考慮到操作方便，排樣采用單排。采用側(cè)壓裝置，查參考文獻(xiàn)6取其搭邊數(shù)值：圖4 排樣圖條料兩邊a=1.2mm，進(jìn)距方向a1=1.0mm，條料與導(dǎo)料板之間的間隙c=0.5mm。進(jìn)距h=D+a1=111+1.0=112mm條料寬度b=D+2a+C=111+21.2+0.5114mm板料規(guī)格查參考文獻(xiàn)2選用1.523003000的鋼板裁板條
22、數(shù)每條個(gè)數(shù)每板總個(gè)數(shù)材料利用率=72.9%2.3.2計(jì)算壓邊力，拉深力為了解決拉深過(guò)程中的起皺問(wèn)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。壓邊圈產(chǎn)生的壓邊力大小應(yīng)適當(dāng)，太小，防皺效果不好；太大，則會(huì)增大傳力區(qū)危險(xiǎn)斷面上的拉應(yīng)力，從而引起材料嚴(yán)重變薄甚至拉裂。因此，實(shí)際應(yīng)用中，在保證變形區(qū)不起皺的前提下，盡量選小的壓邊力。因?yàn)楸局萍禽S對(duì)稱零件，所以不用計(jì)算壓力中心。1.計(jì)算壓邊力由表4.4.66中公式計(jì)算第一次拉深的壓邊力為：P值由表4.4.56查得P=3Mpa。=D2-（+2）2P=113.62-（60+28）2mm23Mpa=16789N；以后各次的壓邊力為：=（2 -2）P=（
23、602-472）mm23Mpa=3276N；=（2 -2）P=（472-402）mm23Mpa=1434N；=（2 -2）P=（402-362）mm23Mpa=716N；=（ 2-2）P=（362-342）mm23Mpa=330N；2.計(jì)算拉深力拉深力按式4.4.86計(jì)算。 F=Kdtb由表4.4.66查出因數(shù)K。=0.54，=1.00；=0.78，=0.78；=0.83，=0.76；=0.85，=0.70；=0.98，=0.50；則各次拉深力為：=（13.14601.5440）N=124344N=（0.783.14471.5440）N=75974.18N=（0.763.14401.5440）
24、N=63000.96N =（0.703.14361.5440）N=52224.48N =（0.503.14341.5440）N=35230.8N3.計(jì)算公稱壓力按式4.4.136計(jì)算壓力機(jī)公稱壓力。1.6（F+）代入各次的壓邊力，拉深力，得：226KN，127KN，103KN，85KN，57KN。2.3.3模具工作部分尺寸的計(jì)算1.拉深模的間隙拉深間隙對(duì)拉深過(guò)程有較大的影響。它不僅影響拉深件的質(zhì)量與尺寸精度，而且影響拉深模的壽命以及拉深是否能夠順利進(jìn)行。因此，應(yīng)該綜合考慮各種影響因素，選取適當(dāng)?shù)睦铋g隙值，既可保證工件的要求，又能使拉深順利進(jìn)行。由表4.8.26有壓料圈拉深時(shí)單邊間隙值查得，2
25、=2=2=1.2t=1.21.5mm=1.8mm，2=1.1t=1.11.5mm=1.65mm，2=1.05t=1.051.5mm=1.575mm。因此各次拉深間隙為：=3.6mm，=3.6mm，=3.6mm，=3.3mm，=3.15mm。2.拉深模的圓角半徑凸模、凹模的選用在制件拉深過(guò)程中有著很大的作用。凸模圓角半徑的選用可以大些，這樣會(huì)減低板料繞凸模的彎曲拉應(yīng)力，工件不易被拉裂，極限拉深因數(shù)會(huì)變小些；凹模的圓角半徑也可以選大些，這樣沿凹模圓角部分的流動(dòng)阻力就會(huì)小些，拉深力也會(huì)減小，極限拉深因數(shù)也會(huì)相應(yīng)減小。但是凸、凹模的圓角半徑也不易過(guò)大，過(guò)大的圓角半徑，就會(huì)減少板料與凸模和凹模端面的接觸
26、面積及壓邊圈的壓料面積，板料懸空面積增大，容易產(chǎn)生失穩(wěn)起皺。=（8-0.75）mm=7.25mm=（5-0.75）mm=4.25mm=（4-0.75）mm=3.25mm= =3.5mm3.凸、凹模工作部分的尺寸和公差對(duì)于多次拉深，工序件尺寸無(wú)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(jí)選取，由式4.8.166計(jì)算出各次凹模的尺寸為：=mm，=mm，=mm，=mm。由式4.8.176計(jì)算出各次凸模的尺寸為：=mm，=mm，=mm，=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(jì)基準(zhǔn)，模具按IT8級(jí)選取公差。由式4.8.12 6、式4.8.136計(jì)算
27、出模具的尺寸為：=（Dmax-0.75=（34-0.750.3）mm=33.78mm=（Dmax-0.75-=（34-0.750.3-3.15）mm=30.405mm2.4模具總體設(shè)計(jì)2.4.1模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合沖壓，所以模具類型為落料拉伸復(fù)合模。2.4.2定位方式的選擇因?yàn)樵撃＞呤褂玫氖菞l料，所以導(dǎo)料采用導(dǎo)料板，送進(jìn)步距控制采用擋料銷。2.4.3卸料、出件方式的選擇模具采用固定卸料，彈性打件，并利用裝在壓力機(jī)工作臺(tái)下的標(biāo)準(zhǔn)緩沖器提供壓邊力。2.4.4導(dǎo)向方式的選擇為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該復(fù)合模采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。2.5主要零部件的設(shè)計(jì)2.5.1
28、拉深凹模 內(nèi)、外形尺寸和厚度已由前面的計(jì)算確定；拉深凹模需要有三個(gè)螺釘與上模座固定，還需要兩個(gè)與上模座同時(shí)加工的銷釘孔。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(jì)算確定。它需要三個(gè)螺紋孔，以便與下模座固定。拉深凸模上一般開有通氣孔，這樣會(huì)使卸料容易些，否則凸模與工件由于真空狀態(tài)而無(wú)法卸料。查表，本凸模通氣孔的直徑為5mm。2.5.3打板 一般與打桿聯(lián)合使用，屬于剛性卸件裝置，靠?jī)烧叩淖灾匕压ぜ虺鰜?lái)。打板與拉深凹模間隙配合。圖10-1 打板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(guò)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
29、上，并使毛坯從壓邊圈與凹模平面之間的縫隙中通過(guò)，從而制止毛坯的起皺現(xiàn)象。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。一般與頂件桿(四根)、橡皮等構(gòu)成彈性卸料系統(tǒng)。2.5.5導(dǎo)柱、導(dǎo)套對(duì)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(lái)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。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?.5mm，所以采用H7/f7。2.5.6固定擋料銷固定擋料銷的設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此擋料銷如圖6 選用直徑20mm，h=4mm材料為45鋼A型固定擋料銷GB/T1214。根據(jù)分
30、析選用廢料孔前端定位時(shí)擋料銷位置如圖7： 廢料孔前端定位時(shí)擋料銷位置 圖6 固定擋料銷的結(jié)構(gòu)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，mm=（66.7+20）/2+1=44.35mm 圖7固定擋料銷的位置2.5.7選用模架、確定閉合高度及總體尺寸由于拉深凹模外形尺寸較大，為了工作過(guò)程穩(wěn)定，選用后側(cè)導(dǎo)柱模架。上模座：12512535下模座：12512545導(dǎo) 柱：22150導(dǎo) 套：228533=150mm, =190mm 模具的閉合高度=+=35+40+45+45=165mm式中：凹模厚度，=40mm；壓邊圈的厚度，45mm；上模座的厚度，35mm； 下模座的厚
31、度，45mm；由上述計(jì)算模具的閉合高度=165mm，壓力機(jī)所允許模具的最小厚度=150mm，最大厚度=190mm，即模具滿足的安裝條件。2.6壓力機(jī)的選定壓力機(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(lái)確定。本設(shè)計(jì)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(jì)算結(jié)果和工件的高度，選擇壓力機(jī)： 由于拉深力很大，所以首次拉深：J23-31.5。同樣，選擇第二次拉深：J23-16；第三次拉深：J23-16；第四次拉深：J23-10；第五
32、次拉深：J23-6.32.7模具總裝圖圖示為本工件的落料與首次拉深復(fù)合模。圖8模具總裝圖 說(shuō)明：五次拉深模具都是在單動(dòng)壓力機(jī)上拉深，采用標(biāo)準(zhǔn)后座模架，壓邊圈是通過(guò)頂件桿由氣墊來(lái)壓邊的，氣墊的壓邊提供的壓邊力恒定，是較為理想的彈性壓邊裝置。由限位圈來(lái)防止壓邊圈被頂出，盡量減小壓邊面積，以增大單位壓邊力。模具仍為倒裝結(jié)構(gòu)，由打桿頂出工件。其工作過(guò)程是：模具在工作時(shí)，將前一道工序拉深后所得的半成品坯件套在壓邊圈上。凹模裝在上模，凸模裝在下模。待凹模隨上模下降時(shí)，首先將坯件壓住，然后坯件和壓邊圈同時(shí)向下推，凸模逐漸露出壓邊圈，而將坯料上端一部分材料壓入凹模內(nèi)，使坯件在凸、凹模作用下，產(chǎn)生塑性變形而制成
33、所要求的零件。當(dāng)凹模隨上?；厣龝r(shí)，零件制品在打料塊及打料桿的作用下，將其從凹模內(nèi)推出。而壓邊圈在緩沖器系統(tǒng)作用下又回到原位，準(zhǔn)備下一次拉深。2.8加工工藝卡機(jī)械加工工藝過(guò)程卡1機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片產(chǎn)品型號(hào)零（部）件圖號(hào)2產(chǎn)品名稱墊片落料拉深復(fù)合模零（部）件名稱落料凹模共（1）第（1）頁(yè)材料牌號(hào)Cr12MoV毛坯種類棒料毛坯外型尺寸150x450+4每個(gè)毛坯可制件數(shù)1每臺(tái)件數(shù)1備注工序號(hào)工序名稱工 序 內(nèi) 容車間工段設(shè)備工 藝 裝 備工時(shí)準(zhǔn)終單件05下料鋸割下料15045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
34、熱處理淬火，回火6064HRC。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(duì)90模具車間磨床645鉗工裝配模具車間20設(shè)計(jì)日期審核日期標(biāo)準(zhǔn)化日期會(huì)簽日期標(biāo)記記數(shù)更改文件號(hào)簽字日期標(biāo)記處數(shù)更該文件號(hào)機(jī)械加工工藝過(guò)程卡2機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片產(chǎn)品型號(hào)零（部）件圖號(hào)8產(chǎn)品名稱墊片落料拉深復(fù)合模零（部）件名稱拉深凸模共（1）第（1）頁(yè)材料牌號(hào)T10A毛坯種類棒料毛坯外型尺寸60x500+4每個(gè)毛坯可制件數(shù)1每臺(tái)件數(shù)1備注工序號(hào)工序名稱工 序 內(nèi) 容車間工段設(shè)備工 藝 裝 備工時(shí)準(zhǔn)終單件05下料鋸割下料6050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10
35、20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6064HRC。熱處理車間235線切割模具車間線切割1540平磨磨上下面，基準(zhǔn)面，對(duì)90模具車間磨床645鉗工裝配模具車間20設(shè)計(jì)日期審核日期標(biāo)準(zhǔn)化日期會(huì)簽日期標(biāo)記記數(shù)更改文件號(hào)簽字日期標(biāo)記處數(shù)更該文件號(hào)結(jié) 束 語(yǔ)有凸緣圓筒形件屬于簡(jiǎn)單拉深件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計(jì)算確定本制件是多次拉深成的，然后相應(yīng)選取各次拉深時(shí)的壓力機(jī)。本設(shè)計(jì)主要是首次拉深模具的設(shè)計(jì)，需要計(jì)算拉深時(shí)的間隙、工作零件的圓角半徑、尺寸和公差，并且還需要確定模具的總體尺寸和模具零件的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。 由于在零件制造前進(jìn)行了
36、預(yù)測(cè)，分析了制件在生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時(shí)候才可以減少?gòu)U品的產(chǎn)生。 有凸緣圓筒形件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，要保證零件的順利加工和取件，必須有足夠的高度，以達(dá)到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，它可以相應(yīng)的簡(jiǎn)化了模具結(jié)構(gòu)。便以以后的操作、調(diào)整和維護(hù)。有凸緣圓筒形件拉深模具的設(shè)計(jì)，是理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對(duì)理論知識(shí)做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識(shí)到，要想做為一名合理的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰
37、飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。參 考 文 獻(xiàn)1 模具實(shí)用技術(shù)叢書編委主編.沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.6 ：1411462 馮炳堯，韓泰榮，蔣文森編著.模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)（第二版）.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1999，103 陳于萍，高曉康編著.互換性與測(cè)量技術(shù).北京：高等教育出版社，2002，94 翟德梅，段維峰主編.模具制造技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.55 陸宇主編.實(shí)用注塑模具設(shè)計(jì).北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1997.106 劉建超，張寶忠主編.沖壓模具設(shè)計(jì)與制造.北京：高等教育出版社，2004.6目 錄1 緒 論12 有凸緣圓筒形件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)62.1拉深件工
38、藝性分析62.1.1計(jì)算毛坯尺寸62.1.2確定是否用壓邊圈72.1.3判斷能否一次拉成72.1.4試制訂首次拉深系數(shù)82.1.5確定拉深次數(shù)92.1.6畫出拉深工序圖132.2工藝方案的確定142.3必要的工藝計(jì)算152.3.1排樣計(jì)算152.3.2計(jì)算壓邊力，拉深力162.3.3模具工作部分尺寸的計(jì)算182.4模具總體設(shè)計(jì)192.4.1模具類型的選擇192.4.2定位方式的選擇192.4.3卸料、出件方式的選擇202.4.4導(dǎo)向方式的選擇202.5主要零部件的設(shè)計(jì)202.5.1拉深凹模202.5.2拉深凸模202.5.3打板202.5.4壓邊圈212.5.5導(dǎo)柱、導(dǎo)套212.5.6固定擋料銷212.5.7選用模架、確定閉合高度及總體尺寸222.6壓力機(jī)的選定222.7模具總裝圖232.8加工工藝卡24結(jié) 束 語(yǔ)27致 謝28參 考 文 獻(xiàn)2929
有凸緣圓筒形件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)
