無凸緣圓筒形件落料——拉深復合模具設計

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1、 無凸緣圓筒形件的落料——拉深復合模具設計 緒論 畢業(yè)設計是為了模具設計與制造專業(yè)學生在學完基礎理論課、技術基礎課和專業(yè)課的基礎上，所設置的一個重要環(huán)節(jié)。目的就是為了運用我們所學課程的理論和生產實際知識，進行一次模具設計的實際訓練，從而培養(yǎng)和提高我們獨立工作的能力。沖壓模具設計通過收集資料、工藝分析、工藝計算、確定沖模的結構設計，各個零部件的設計、繪制模具總裝配圖、零件圖，最后完善和書寫設計說明書，終于完成整個的設計過程。 目前，我國沖壓技術與先進工業(yè)發(fā)達國家相比還有一定差距，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成形工藝、模

2、具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等 方面與工業(yè)發(fā)達國家尚有相當大的差距。導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產周期等方面與先進工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。 隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產的迅速發(fā)展，沖壓加工作為現代工業(yè)領域內重要的生產手段之一，更加體現出其特有的優(yōu)越性。在現代工業(yè)生產中，由 于市場競爭日益激烈，產品性能和質量要求越來越高，更新?lián)Q代的速度越來越快，沖壓產品正朝著復雜化、多樣化、高性能、高質量方向發(fā)展，模具也正朝著復雜化、高效率、長壽命方向發(fā)展。 一、沖壓成形理論及沖壓工藝 加強沖壓變形基礎理論的研究，以提供更加準確、實用、方便的計算方

3、法，正確地確定沖壓工藝參數和模具工作部分的幾何形狀和尺寸，解決沖壓變形中出現的各種實際問題，進一步提高沖壓件的質量。 研究和推廣采用新工藝，如精沖工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝、 超塑性成形工藝以及其他高效經濟的成形工藝等，進一步提高沖壓技術水平。 二、模具先進制造工藝及設備 模具制造技術現代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎。計算機技術、信息技術、自動化技術等先進技術正在不斷向傳統(tǒng)制造技術滲透、交叉、融合，形成先進制造技術。模具先進制造技術主要體現如下方面： 1. 高速銑削加工 普通銑削加工采用低的進給速度和大的切削參數，而高速 銑削加工則采用高的進給速度和小的

4、切削參數。高速銑削加工相對于普通銑削加工具有高效、高精度、高的表面質量、可加工高硬材料等特點。由此可見，高速銑削加工是模具制造技術的重要發(fā)展方向。 2. 電火花銑削加工 電火花銑削加工是電火花加工技術的重大發(fā)展，這是一 種替代傳統(tǒng)用成形電極加工模具型腔的新技術。像數控銑削加工一樣，電火花銑削加工采用高速旋轉的桿狀電極對工件進行二維或三維輪廓加工，無需制造復雜、昂貴的成形電極。 3. 慢走絲線切割技術 目前，數控慢走絲線切割技術發(fā)展水平已相當高，功 能相當完善，自動化程度已達到無人看管運行的程度。其加工工藝水平也令人稱 道，最大切割速度

5、已達到 2 300 ㎜ /min, 加工精度可達到± 1.5um，加工表面粗糙度 Ｒ a 0.1 ～0.2um。 4. 精密磨削以拋光技術 精密磨削以拋光加工由于精度高、表面質量好、表面粗糙度值小等特點，在精密模具加工中廣泛應用。目前，精密模具制造已開始使用數控成形磨床、數控光學曲線磨床、數控連續(xù)軌跡坐標磨床及自動拋光機等先進設備和技術。 5. 數控測量 伴隨模具制造技術的進步，模具加工過程的檢測手段也取得了很大進展。三坐標測量機已在模具加工中使用，現代三坐標測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數據外，其良好的溫度補償裝置、可靠的抗震保護能力、嚴密的防塵措施以及簡便

6、的操作步驟，使得現場自動化檢測成為可能。 三、模具 CAD/CAM技術 計算機技術、機械設計與制造技術的迅速發(fā)展和有機結合，形成了計算機輔助設計有計算機輔助制造（ CAD/CAM）技術。 CAD/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產方式的關鍵技術， 它以計算機軟件的形式為用戶提供一種有效的輔助工具，使工程技術人員能借助計算機對產品、模具結構、成 形工藝、數控加工及成本等進行設計和優(yōu)化。模具 CAD/CAM能顯著縮短模具設計及制造周期、降低生產成本、提高產品質量已成為人們的共識。 1 工藝設計

7、 1.1 工藝分析 該工件為無凸緣圓筒形工件，要求內形尺寸，形狀簡單對稱，對零件的厚度變化也沒有要求。圓筒形件的毛坯為圓形板料，可以通過落料獲得。工件的形狀 滿足拉深的工藝要求，可用落料獲得的圓形板料進行拉深，拉深成為內徑為 0.7 8 ㎜的無凸緣圓筒，工件總高度尺寸 29.5 ㎜可在最后 72.7 0 ㎜、內圓角ｒ為 [ 2 ] 進行一道修邊工序達到要求。 工件底部圓角半徑 r=8 ㎜，大于拉深凸模圓角半徑 r 凸 =4～6 ㎜（見表 4-3 ， 首次拉深凹模的圓角半徑 r 凹 =6ｔ=6 ㎜

8、，而 r 凸 =（ 0.6 ～ 1） r 凹 =4～6 ㎜， r ＞ r 凸 ， 0.7 IT14 級， 滿足首次拉深對圓角半徑的要求。尺寸 72.7 0 ㎜，按公差表查的為 [ 2][3] 滿足拉深工序對工件公差等級的要求。 綜上所述，該工件的精度及結構尺寸都能滿足沖壓工藝要求，工件的拉深工藝性較好。該工件在滿足沖壓工藝性要求的前提下，采用的沖壓基本工序是落料、拉深。 1.2 沖壓工藝方案的確定 該工件包括落料、拉深兩個基本工序，根據分析，沖壓該工件可以有以下三種方案： 方案一：先落料，后拉深。采用單

9、工序模生產。 方案二：落料—拉深復合沖壓。采用復合模生產。 方案三：拉深級進沖壓。采用級進模生產。 方案一模具結構簡單，但需兩道工序兩副模具，生產效率低，難以滿足該工 件大批量生產的要求。方案二只需一副模具，生產效率高，盡管模具結構較方案一復雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。方案三也只需一副模具，生產效率高，但模具結構比較復雜，送進操作不方便。通過對上述方案 的分析比較，該件若能一次拉深，則其沖壓采用方案二為佳。 [1] 2 模具的設計要點 在設計模具時，由于拉深工藝的特殊要求，除了

10、應考慮到與其他模具一樣的設計方法與步驟外，還需要考慮到如下特點： 1）拉深圓筒形件時，應考慮到料厚、材料、模具圓角半徑  r  凹  、r 凸 等情況， 根據合理的拉深系數確定拉深工序。拉深工藝的計算要求有較高的準確性，從而拉深凸模長度的確定必須滿足工件拉深高度的要求，且在拉深凸模上必須有一定尺寸要求的通氣孔。 2）要分析成形件的形狀，尺寸有沒有超過加工極限的部分。 拉深凸模長度比較長時，選用凸模材料必須考慮熱處理時的彎曲變形，同時需注 意凸模在固定板上的定位，緊固的可靠性。 3）設計落料—拉深復合模時，由于落料凹模

11、的磨損比拉深凸模的磨損要來的 快，所以落料凹模上應預先加大磨損余量。普通落料凹模應高出拉深凸模約 2～ 6 ㎜。 4 ）因回彈、扭曲、局部變形等的缺陷所產生的彈性變形難于保證零件形狀的精度，此時應采取相應的改進措施。 5）對于形狀復雜的零件，很難計算出準確的毛坯形狀和尺寸。因此，在設計 模具時，往往先做拉深模，經試壓確定合適的毛坯形狀和尺寸再制作落料模，并在拉深模上定形的毛坯安裝定位裝置，同時要預先考慮到使后面工序定位穩(wěn)定的措施。 3 主要工藝參數的設計計算

12、 3.1 毛坯尺寸計算 按中性層計算尺寸， h=（ 29.5－0.5）㎜=29 ㎜，ｄ =（ 72.7 ＋ 0.35 ＋1）㎜＝ 74 ㎜。工件的相對高度ｈ∕ｄ＝ 29 ㎜∕ 74 ㎜＝ 0.4 。根據相對高度從表 4-3 中查的 修邊余量△ｈ＝ 2 ㎜。 查得無凸緣圓筒形件拉深工件的毛坯尺寸計算公式為： Ｄ＝ d 2 4dH 1.72rd 0.56r 2 將ｄ =74 ㎜，H＝h＋△ｈ =(29 ＋2) ㎜＝ 31 ㎜,r ＝(8 ＋ 0.5) ㎜＝ 8.5 ㎜代入上式，即得毛坯的直徑為： Ｄ＝ 742 4 7

13、4 31 1.72 8.5 74 0.56 8.52 ㎜＝ 116 ㎜ 3.2 判斷拉深次數 [ 2 ] 工件總的拉深因數ｍ 總 ＝ｄ／Ｄ＝ 74 ㎜／ 116 ㎜＝ 0.64 ㎜。毛坯的相對厚度ｔ／Ｄ＝ 1 ㎜／ 116 ㎜＝ 0.0086 。 用式（ 4-33 ）判斷拉深是否需要壓邊。 因 0.045（1－ｍ）＝0.045 ×（1－0.64 ） ＝ 0.0162 ，而ｔ／Ｄ＝ 0.0086 ＜0.045 （ 1－ｍ）＝ 0.0162 ，采用壓邊圈并加以合 理的壓邊力對拉深有利，可以減小 m。故需加壓邊圈。 由相對厚度可以從表

14、4-2 中查得首次拉深的極限拉深因數ｍ 1 ＝0.54 。 因ｍ 總 ＞ｍ 1 ，故工件只需一次拉深。 3.3 排樣及相關計算 采用有廢料直排的排樣方式，查板材標準，宜選 750×1000 ㎜的鋼材，每張 鋼板可剪裁為 6 張條料（ 125mm× 1000mm），每張條料可沖 8 個工件，故每張鋼板的材料利用率為 67.6%。 排樣的計算 [1] 沖裁件面積的計算 A﹦ π× D 2 ／ 4﹦ 3.14 × 1162 ／ 4﹦ 10562.96 ㎜ 2 [2] 條料寬度 查得無側壓裝置時條

15、料的寬度計算公式為： B＝ D＋ 2a＋C[1] 查表的最小搭邊值ａ＝ 0.8 ㎜，ａ 1 ＝ 1 ㎜；條料與導料板間隙Ｃ m in ＝ 0.5 ㎜； [1] B＝ 116＋2×0.8 ＋0.5 ＝118.1 ㎜ [3] 步距 Ｓ＝Ｄ＋ａ 1 ＝116＋ 1＝117 ㎜ [1] [4] 一個步進距的材料利用率 考慮到料頭、料尾和邊余料的材料消耗，一張板料上總的材料利用率 總 為: 總 ＝ nA 100﹪ [1] BS 式中 ,A ﹦10562.96 ㎜ 2 , ｎ＝ 1, B ＝118

16、.1 ㎜, Ｓ＝ 117 ㎜代入式中 : 1 10562.96 ＝76﹪ 總 ＝ 117 118.1 3.3.2 沖壓力的計算 [1] 落料力的計算 落料力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力 , 它是選用壓力機和設計模具的重要依據之一 . 查公式確定落料力的計算公式為 : F＝KLｔ  [ 1] b 式中 , ｋ—系數，是考慮到實際生產中，模具間隙值的波動和不均勻，刃口的 磨損，板料的力學性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數。一般

17、取 k﹦ 1.3 。 b —材料抗剪強度 ; 查表 取 b ＝300MＰa。 [1] L—沖裁周邊長度； L﹦πD﹦3.14 ×421.27 ﹦ 1322.79 ㎜，料厚 t ﹦1 ㎜。 所以，落料力為 : F 落料 ＝1.3 ×364.24 × 1× 300＝142053.6N [2] 壓邊力的計算 由表 4-15 確定壓邊力的計算公式為 : FY ﹦ π[ Ｄ 2 －(d ＋ 2 r 凹 ) 2 ] ｐ／ 4 式中， r 凹 ＝ r 凸 ＝ 8 ㎜，Ｄ＝ 116 ㎜，ｄ＝ 74 ㎜，由表 4-1

18、6 查得ｐ＝ 2.7 MPa 。 把各已知數據代入上式，壓邊力為： FY ＝ 3.14 [116 2  (74  2 8) 2 ] ㎜ 2 × 2.7MPa＝11350N 4 [3] 用式  拉深力的計算 4-35 計算拉深力： F﹦πdt σb k 拉深系數ｍ﹦ 0.64 ，可查表 4-18 得：Ｋ﹦ 0.75 ，08 鋼的強度極限 σ b﹦ 440 MPa。 將Ｋ﹦ 0.75 ，ｄ﹦ 74 ㎜， t ﹦1 ㎜， σb﹦440 MPa代入上式，即： F﹦（ 0.75 × 3.

19、14 × 74×1×440） N＝76700N [4] 沖壓工藝總力 F總 ﹦F落料 ＋FY ＋F ＝ 142053.6N＋11350N＋76700N ＝ 230103.6N 3.4 模具工作部分尺寸的計算 拉深模的間隙 拉深模的凸、凹模之間間隙對拉深力、零件質量、模具壽命等都有影響。間隙小，拉深力大、模具磨損大，過小的間隙會使零件嚴重變薄甚至拉裂；但間隙小， 沖件回彈小，精度高。間隙過大，坯料容易起皺，沖件錐度大，精度差。因此，生產者中應根據板料厚度及公差、拉深過程板料的增厚情況、拉深次數、零件的形狀及精度 要求等到，正確確定拉

20、深模間隙。 由表 4-12 查的拉深模的半邊間隙為： Z/2=1.1t=1.1mm [ 2] 則拉深模的間隙 Z=2×1.1 mm =2.2mm 拉深模的圓角半徑 凹模的圓角半徑 r 凹 按表 4－ 13 選取 r 凹 ＝8t ＝8mm，凹模的圓角半徑 r 凸 等于工件的內圓角半徑，即 r 凸 = r 凹 ＝ r=8 mm 凸、凹模工作部分的尺寸和公差 [1] 落料凸、凹模工作部分的尺寸和公差 根據設計原則，落料時以凹模為設計基準。首先確定凹模尺寸，凹模的基本 尺寸接近或等于工件輪廓

21、的最小極限尺寸；將凹模尺寸減去最小合理間隙值即得 到凸模尺寸。 [1] 由式確定落料凹模的尺寸： Ｄ A ＝（Ｄ max － x ） 0 A [1] 查表 2.3.3 得Ｚ max =0.18 mm，Ｚ m in =0.12 mm；查表 2.4.1 得， A =0.035 mm， T =0.025 mm； 116 mm為ＩＴ 14 級，取 x=0.5 ； Ｄ A ＝（ 116－0.5 ×0.87 ） 0 0.035 mm＝115.57 0 0.035 mm 由式確定落料凸模的尺寸： Ｄ T ＝（Ｄ A －Ｚ m i

22、n ） 0 T [ 1] Ｄ T ＝（ 11.57 －0.100 ） 00.025 mm＝115.45 00. 025 mm 校核：∣ A∣+∣ [1] T ∣≤Ｚ m ax －Ｚ min 0.035 mm ＋0.025 mm≤ 0.18 mm－ 0.12 mm 0.06 mm ＝ 0.06 mm （滿足間隙公差要求） [2] 拉深凸、凹模工作部分的尺寸和公差 由于工件要求內形尺寸，則以凸模為設計基準。凸模尺寸的計算見式4-26 ： Ｄ T ＝（ｄ min ＋0.4 ）0 [2] T 將模具公差按 IT10 級選

23、取，則 T ＝ 0.12 mm。 把ｄ m in ＝ 72.7 mm， ＝0.7 mm， T ＝0.12 mm 代入上式，則凸模尺寸為： Ｄ T ＝（ 72.7 ＋0.4 ×0.7 ） 0 0.12 mm＝72.98 0 0. 12 mm 間隙取在凹模上，則凹模的尺寸按式（ 4-27 ）計算，即： Ｄ A ＝（ｄ m in ＋0.4 ＋Ｚ） A [2] 0 把ｄ m in ＝ 72.7 mm， ＝0.7 mm， A ＝0.12 mm 代入上式，則凹模尺寸為： Ｄ A ＝（ 72.7 ＋0.4 ×0.7 ＋ 2.2 ） 0

24、0.12 mm＝ 75.18 0 0.12 mm 3.5 凸模通氣孔的設計 當拉深后的沖件從凸模上脫下來，由于受空氣的壓力而緊緊包在凸模上，致 使不易脫下。對于材料厚度較薄的拉深件，甚至會使零件拉癟。因此，通常需要 在凸模上留有通氣孔，通氣孔的開口高度ｈ 1 應大于沖件的高度Ｈ，一般?。?1 =Ｈ ＋（5～10）。 [ 4 ] ， 通氣孔的直徑不宜過小，否則容易被潤滑劑堵塞氣孔或因通氣量不夠而使氣孔不起作用。 圓形凸模通氣孔尺寸由表 5-16 選用直徑為 6.5 ㎜。 [ 4 ] 通氣孔的開口高度ｈ

25、 1 ＝31＋ 10＝41 ㎜ 圖通氣孔的結構示意圖 4 模具的總體設計 4.1 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用復合沖壓，所以模具類型為落料 -拉深復合模。 4.2 定位方式的選擇 擋料裝置的作用是保證毛壞送進時有準確的定位，

26、保證拉深件輪廓的完整。當送進材料與擋料裝置的定位面接觸時，即停止送進。因為該模具使用的是條料，所以導料采用導料板（本副模具固定卸料板與導料板一體） ，送進步距控制采用擋料銷，結構簡單，使用方便。 4.3 卸料、出件方式的選擇 模具采用固定卸料，剛性打件，并利用裝在壓力機工作臺下的標準緩沖器提供壓邊力。 4.4 導向方式的選擇 為了提高模具壽命和工件質量，方便安裝調整，該復合模采用中間導柱的導向方式。 5 主

27、要零部件設計 5.1 工作零件的結構設計 它是直接完成工作要求的一定變形或造成材料分離的零件。本設計由于工件形狀簡單對稱，所以模具的工作零件均采用整體結構，拉深凸模、落料凹模和凸凹模的結構如圖所示。 為了實現先落料后拉深，模具裝配后，應使拉深凸模的端面比落料凹模端面低。拉深凸模，其長度 L 可按下式計算： Ｌ﹦Ｈ 固＋Ｈ 凹－Ｈ 低 ﹦20㎜＋65 ㎜－3㎜＝82㎜式中：Ｈ 固 — 凸模固定板的厚度，?。?固 ﹦20 ㎜； Ｈ 凹 — 落料凹模的厚度，取Ｈ 凹 ﹦65 ㎜； Ｈ低 — 裝配后，拉深凸模的端面低于落料凹模端面的高度，根據板料

28、 厚度大小，決定Ｈ 低 ﹦3 ㎜。 材料： T10A 熱處理： 56～ 60HRC 圖拉深凸模 沉孔 ?19深15 深20 配作 材料： GrWMn 熱處理：工作部分局部淬火，硬度 60～ 64HRC

29、 配作 材料： GrWMn熱處理： 58～64HRC 圖凸、凹模 凸、凹模因為型孔較多， 為了防止淬火變形， 除了采用工作部分局部淬火 （硬度 58～62HRC）外，材料也用淬火變形小的 CrWMn 模具鋼。 5.2 定位零件的設計 它是用以確定加工材料和毛坯正確位置的零件。 [ 8 ] 擋料銷的設計 直徑Ｄ﹦ 12 ㎜，ｄ﹦ 6 ㎜，高度ｈ﹦ 2 ㎜的Ａ型固定擋

30、料銷擋料銷 Ａ12×6×2 ＧＢ 2866.11—81 壓邊圈的設計 為防止毛坯凸緣在拉深過程中起皺，通常使用的拉深模應帶有壓邊裝置。該 設計計算得到ｔ／Ｄ＝ 0.0086 ＜0.045 （ 1－ｍ）＝ 0.0162 ，必須采用壓邊裝置。 壓邊裝置的類型 壓邊裝置一般采用壓邊圈 壓邊圈結構形式 壓邊圈的形式根據拉深次數， 凹模結構形式， 材料厚度的不同而不同，首次拉深一般采用平面壓邊裝置。 壓邊圈尺寸及技術要求 壓邊圈主要是壓邊防皺，與凸模的間隙不能大。根據材料厚度不同，般壓邊 圈與凸模的單邊間隙在 0.

31、2 ～ 0.5 ㎜范圍內。工件料厚ｔ﹦ 1 ㎜，間隙取小值 0.2 ㎜。壓邊圈的外形尺寸與內形輪廓尺寸之間的關系可采用 H10∕c10 間隙配合。 壓邊圈的工作表面不允許開螺孔，應具有足夠的剛度。在工作過程中能平穩(wěn)的移動。壓邊圈與毛坯接觸的一面，要保證毛坯順利流入筒壁。除進行車、銑之 外，還要在熱處理后進行磨削加工。 應保證粗糙度達到 Ra 0.8um。其余工作表面達 到 Ra 06.3 ～3.2um 即可。 首次拉深壓邊圈的內孔 DY ，比凸模直徑Ｄ T 大千分之一，即 D Y =1.001 Ｄ T 將Ｄ T =72.98 ㎜代入上式中，可得：

32、D Y =1.001 ×72.98=73.05 ㎜ 壓邊圈的厚度 H壓 取 20 ㎜。 得到壓邊圈的結構示意圖如下： 圖壓邊圈的結構形式 5.3 卸料、推料及壓料零件的設計 它用于夾持毛坯或在沖壓完成后進行推料及卸料的零件。在某些情況下，也能起到限位、校整和幫助提高沖件精度的作用。 導料板（固定卸料板）的設計 長度 Ｌ﹦ 160 ㎜，寬度Ｂ﹦ 40 ㎜，厚度Ｈ﹦ 16 ㎜導料板 160 ×40× 16

33、 ＪＢ∕Ｔ 7648.5 材料： 45 熱處理：調質 28 ～32ＨＲＣ 頂桿的設計 直徑ｄ﹦ 16 ㎜，長度Ｌ﹦ 125 ㎜的頂桿 頂桿 16 ×125 ＧＢ 2867.3 —81 材料： 45 ＧＢ 699—88 熱處理硬度：ＨＲＣ 43～48 為了將工件順利的頂出凸模，需設計 3～ 4 根頂桿，至少 2 根。該副模具設計 4 根，以保證工件順利頂出。 打桿的設計 直徑ｄ﹦ 10 ㎜，長度Ｌ﹦ 160 ㎜的Ａ型打桿 打桿 Ａ 10×160 ＧＢ 2967.1 —81

34、材料： 45 ＧＢ 699—88 熱處理硬度：ＨＲＣ 43～48 推件塊的設計 圖推件塊的結構示意圖 5.4 導向零件的設計 它是作為上模在工作時的運動方向，保證模具上、下部分正確的相對位置的零件。 為防止裝模時，上模誤轉 180°裝配，將模架中兩對導柱與導套作成粗細不等； 導柱 ｄ∕㎜×Ｌ∕㎜分別為35× 210， 40× 210； [ 6]

35、 導套 ｄ∕㎜×Ｌ∕㎜×Ｄ∕㎜分別為 35× 115×43， 40× 115×43。 [ 6] 5.5 固定零件的設計 模柄的設計 選用直徑 d=30 ㎜，高度 H=88㎜，材料為 Q235的 B 型壓入式模柄。 模柄 B30 ×88 GB2862-81 上模墊板的設計 配作 圖 上模墊板的結構示意圖 下模

36、墊板的設計 直徑 Ｄ﹦ 200 ㎜，厚度Ｈ﹦ 10 ㎜，材料為 45 鋼的圓形板墊板 200 ×10 ＪＢ∕Ｔ 7643.6 下固定板的設計 直徑 Ｄ﹦ 200 ㎜，厚度Ｈ﹦ 20 ㎜，材料為 45 鋼的圓形固定板墊板 200 ×20 ＪＢ∕Ｔ 7643.5 5.6 緊固及其他零件的設計 內六角圓柱頭螺釘的設計 用于固定凸、 凹模和上模墊板在模架上保持其固定的位置， 選取數量為 4 個 螺釘規(guī)格 公稱長度 ｌ= 52 ㎜，性能等級為 8.8 級。 螺釘 ＧＢ∕Ｔ 70.

37、1 Ｍ 12×52 用于固定導料板（固定卸料板） ，選用數量為 4 個。 螺釘 ＧＢ∕Ｔ 70.1 Ｍ 8× 25 5.6.1.3 用于固定凹模、凸模固定板、凸模墊板于下模座，初選用數量為 4 個。 螺釘 ＧＢ∕Ｔ 70.1 Ｍ 12×130 5.6.2 圓柱銷的設計 用于凹模、凸模固定板、凸模墊板、下模座準確定位，圓柱銷孔裝配時配作。初選用數量為 2 個。 公稱直徑 ｄ﹦ 10 ㎜，公差為ｍ 6，公稱長度ｌ = 95 ㎜，材料為鋼銷 ＧＢ∕Ｔ 119.1 10 ｍ10×95 用于上模座，上模墊板，凸、凹模準確定位，圓柱銷孔裝

38、配時配作。初選數量為 2 個。 銷 ＧＢ∕Ｔ 119.1 10 ｍ10×70 5.7 模架的及其它零部件的選用 模架的設計 模具采用中間導柱標準模架，可承受較大的沖壓力。 凹模周界： D0 =250 ㎜ 閉合高度： 240～280 ㎜ 上模座的尺寸： 250×250×45 ㎜ 下模座的尺寸： 250×250×55 ㎜  [ 6] [ 6] 模架的技術要求 組成模架的各零件的材料、尺寸、精度、表面粗糙度和熱處理等均需要 符合零件的標

39、準要求和技術要求的規(guī)定。 裝入模架的每對導柱和導套裝配前需經選擇配合，其配合要求應符合配 合 H7∕h6, 配合后的間隙為 0.007 ～0.022 ㎜的規(guī)定 . 5.7.2.3 裝配后的模架 , 其導柱固定端的端面應低于下模座底面 0.5 ～1 ㎜. 5.7.2.4 裝配后的模架 , 其上模應沿導柱上、下移動應平穩(wěn)和無滯住現象 . 5.7.2.5 模架的各零件工作表面不允許有影響使用的劃痕、凹痕、浮銹、毛刺、 飛邊和微小砂眼、縮孔等缺陷。 在保證使用質量的情況下，允許用新工藝方法固定導套。 模柄的裝配應符合如下規(guī)定： [1]

40、壓入式模柄的公差配合為 H7∕ m6。 [2] 除浮動式模柄外，其他模柄裝入上模座后，模柄的軸心線對上模座上平面的垂直度公差，在全長范圍內不大于 0.05 ㎜。 其它零部件的選用 上模座厚度取 45 ㎜，即 H上模 =45 ㎜ 上模墊板厚度取 20 ㎜，即 H墊 =20 ㎜ 固定卸料板厚度取 20 ㎜，即 H卸 =16 ㎜ 下固定板厚度取 20 ㎜，即 H下固定 =20 ㎜ 下模墊板厚度取 10 ㎜，即 H下墊板 =10 ㎜ 下模座厚度取 55 ㎜，即 H下模 =55 ㎜ 由于此落料—拉深模為非標準形式，需計算模具閉合高

41、度。其中各模板的尺寸需取國標。所以模具的閉合高度： H閉 ﹦H上模 + H 墊 + H凸，凹模 + H凹模 + H 下固定 + H下墊板 + H下模 + H入 =（45＋20＋ 67＋65＋ 20＋10＋55－ 34） =248 ㎜ 式中： H凸，凹模 — 凸、凹，模的高度， H凸，凹模 ﹦ 67 ㎜； H 凹模 — 凹模的厚度， H凹模 ﹦65 ㎜； H 入 — 凹模與下模座的配合長度， H入 ﹦34 ㎜。 可見模具的閉合高度小于所選開式雙柱固定壓力機  JA21-35  的最大裝模高度 280 ㎜，可以使用。

42、 6 沖壓設備的選定 設備工作行程需要考慮工件成形和方便起件， 因此，工作行程Ｓ≥ 2.5ｈ 工件 ＝ 2.5 ×31.5 ＝78 ㎜。根據沖壓工藝總力計算結果 F總 ＝230103.6N 并結合工作行程， 初選開式雙柱固定壓力機 JA21-35。 [ 2] 其主要技術參數如下： 公稱壓力∕ KN 350 滑塊行程∕ mm 130 行程次數∕ (

43、次∕ min) 50 最大閉合高度∕ mm 280 閉合高度調節(jié)量∕ mm 60 滑塊中心線至床身距離∕ mm 205 立柱距離∕ mm 428 工作臺尺寸（前后×左右）∕ mm 380 ×610 工作臺孔尺寸（前后×左右）∕ mm 200 ×290 墊板尺寸（厚度×直徑）∕ mm 60 × 22.5 模柄孔尺寸 （直徑×深度）∕ mm 50 × 70 滑塊底面尺寸（前后×左右）∕ mm 210 ×270

44、 7 模具總裝圖 由以上設計，可以得到模具總裝圖。為了實現先落料，后拉深，應保證模具裝配后，拉深凸模的端面比落料凹模端面低 3 ㎜。 模具的工作過程：將條料送入剛性卸料板下的長條形槽中，平放在凹模面上，并靠槽的一側，壓力機滑塊帶著上模下行，凸、凹模下表面首先接觸條料，并與頂件塊一起壓住條料，先落料，后拉深；當拉深結束后，上模回程，落料后的條料由剛性卸料板從凸凹模上卸下，拉深成形的工件由壓力機上的活動橫梁通過推件塊從凸凹模中剛性打下，用手將工件取走后，將條料往前送進一個步距，進行下一個工件的生產

45、。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 18 17 16 圖 7.1 模具的裝配圖 1—上 模 座 2 —螺 栓 3 —模 柄 4 —打桿 5 —止轉銷 6—上模墊板 7 —定位銷 8 —導柱 9 —導套 10 —凸凹模 11—推 件塊 12 —導 料板 13 —螺 釘 14 —壓 邊圈 15—落料凹模 16 —下模墊板 17 —頂桿 18 —凸模 19 —螺 釘

46、 8 工作零件的加工工藝 本副模具工作零件都是旋轉體，形狀比較簡單，加工主要采用車削。 8.1 凸模 8． 1． 1 毛坯的選定 根據凸模的工作要求，凸模材質應具有高硬度、高耐磨性，由于工件的尺寸 比較大，需要有高淬透性、熱處理變形小的材料，毛坯選用 T10A，熱處理后的硬度為 56～60HRC。 8． 1． 2 確定基準 凸模的工作部分對裝合部分的同軸度誤差，不得超過工作部分公差的一半，凸模的端面應與中心線垂直，凸模中心線和機床主軸中心重合，使被加

47、工外圓和孔，端面相對于中心線而獲得正確位置，則選中心線為定位基準和設計基準。 8． 1． 3 擬定加工路線 下料—鍛造—熱處理 —車削—熱處理 —磨端面—車削—熱處理—磨削— 鉗工精修 — 檢驗 8． 1． 4 機械加工工藝過程 由于回彈等因素在設計時難以準確考慮，導致凸模尺寸的計算值與實際要求值往往存在誤差。因此凸模工作部分的形狀和尺寸設計應合理，要留有試模后的修模余地。 凸模機械加工工藝過程卡見附錄 8.2 凹模 8． 2． 1 毛坯的選定 根據凹模的工作要求，凹模材質應具

48、有高硬度、高耐磨性、高淬透性、熱處理變形小，毛坯選用 CrWMn，熱處理后的硬度為 58～62HRC。 8． 2． 2 確定基準 凹模中心線和機床主軸中心重合，使被加工外圓和孔，端面相對于中心線而獲得正確位置，則選中心線為定位基準和設計基準。 8． 2． 3 擬定加工路線 下料—鍛造—熱處理—車削—熱處理—磨端面—鉗工劃線 — 加工孔 —車削— 熱處理 —磨削— 鉗工精修 — 檢驗 8． 2． 4 機械加工工藝過程 由于回彈等因素在設計時難以準確考慮，導致凸、凹模尺寸的計算值與實際要求值往往存在誤差。因此凸、凹模工作部

49、分的形狀和尺寸設計應合理，要留有試模后的修模余地。 凹模機械加工工藝過程卡見附錄 8.3 凸、凹模 8． 3． 1 毛坯的選定 根據凸、凹模的工作要求，凸、凹模材質應具有高硬度、高耐磨性、高淬透性、熱處理變形小，毛坯選用 CrWMn，工作部分要求局部淬火，熱處理后的硬度為60～64HRC。 8． 3． 2 確定基準 凸、凹模中心線和機床主軸中心重合，使被加工外圓和孔，端面相對于中心線而獲得正確位置，則選中心線為定位基準和設計基準。 8． 3． 3 擬定加工路線 下料—鍛造—熱

50、處理—車削—熱處理—磨端面—鉗工劃線 — 加工孔 —車削— 熱處理 —磨削— 鉗工精修 — 檢驗 8． 3． 4 機械加工工藝過程 凸、凹模機械加工工藝過程卡見附錄。 9 模具的裝配 9.1 主要組件的裝配 模柄的裝配 因為這副模具的模柄是從上模座的下面向上壓入的，所以在安裝凸模固定板和墊板之前，應先把模柄安裝好。 模柄與上模座的配合是 H7∕ m6，先在壓力機上將模柄壓入， 再加工定位銷孔與螺釘孔，然后把模柄端面突出部分銼平或磨平。安裝好模柄后，用角尺檢查模 柄與上模座上平面的垂直度。

51、凸模的安裝 凸模與下模座的配合要求是 H7∕k6。裝配時，先在壓力機上將凸模壓入固定板內，檢查凸模與下模座的垂直度，然后將下模座與凸模的安裝部位一齊磨平。 9.2 總裝配 模具的主要組件裝配完畢后開始進行總裝配。為了使凸模和凹模易于對中，總裝配必須考慮上、下模的裝配次序，否則，可能出現無法裝配的情況。 本模具的裝配選凸凹模為基準件，先裝下模，再裝上模。裝配后應保證間隙 均勻，落料凹模刃口面應高出拉深凸模工作端面 3mm，頂件塊上端面應高出落料凹模刃口面 0.5 mm，以實現落料前先壓料，落料后再拉深 本模具的落料凹模是裝在下模的，為了便于操作

52、，先裝下模。其裝配過程如 下： （1）把下模墊板放在下模座上，然后把裝有凸模的下固定板放在下模墊板上，找正其位置后，先在下模座上投窩，加工螺紋孔，然后加工銷釘孔。 （2）在凸模上安裝壓邊圈。 （3）把凹模放在凸模固定板上，找正與下模座對中的螺釘銷釘過孔，然后投窩，加工螺釘銷釘孔，裝入螺釘銷釘，擰緊螺釘。 （4）把固定卸料板放在落料凹模上，找正其位置后，加工螺紋孔，然后裝入螺釘并擰緊。 （5）把凸凹模插入固定卸料板內，固定卸料板與凸凹模之間墊上適當高度的平行墊鐵，再把安裝好模柄的上模座放在凸凹模上，將上模座與凸凹模夾緊，并在上模座投

53、緊固螺釘孔和銷釘過孔窩，拆開后鉆孔。然后放入上模墊板，擰上緊固螺釘。 （6）調整凸、凹模的間隙，用手錘輕輕敲擊上模墊板的側面，使凸凹模的位置改變，以得到均勻的間隙。 （7）調好間隙后加工銷釘孔，裝入銷釘。 （8）安裝其他零件。 （9）試沖與調整。 （10）打標記交付生產使用 9.3 沖裁試沖的缺陷與調整 模具裝配以后，必須在生產條件下進行試沖。沖出的工件按沖壓零件產品圖 或試樣進行檢查驗收。在檢查過程中，如發(fā)現各種缺陷，則要仔細分析，找出原 因，并對模具進行適當的調整和修理，然后在試沖，知道模具正常工作并得到合 格的沖

54、件為止。表 是沖裁模試沖時常見的缺陷、產生的原因及調整的方法。 表 9.3.1 沖裁模試沖時的缺陷和調整 沖模試沖時的缺陷 產生原因 調整方法 1、 兩導料板之間的尺寸過小或有斜度 根據情況銼修或重裝導料板 送料不暢通或調料被 2、 凸模與卸料板之間的間隙過大，使搭 卡死 邊翻扭 減小凸模與卸料板之間的間隙 1、 導套與導柱配合間隙過大使導向不準 重裝凸?；驅е? 刃口相交 2、 導柱、導套等零件的安裝不準 更換導套與導柱 卸料不正常 1、 橡膠的彈力不足 更換橡膠

55、 2、 凹模有倒錐度造成工件堵塞 修整凹模 沖裁件質量不好 1、 刃口不鋒利或淬火硬度過低 合理調整凸模和凹模的間隙及修工作 1 、 有毛刺 2、 配合間隙過大或過小 不份尺寸 2 、 沖件不平 1、凹模有倒錐度 修整凹模 2、頂料桿和工件接觸面過小 更換頂料桿 9.4 模具的調試 模具調試的目的 模具試沖、調整簡稱調試，調試的目的在于： 1、鑒定模具的質量。驗證該模具生產的產品質量是否符合要求，確定該模具 能否交付生產使用。 2、幫助確定成形條件和工藝規(guī)程。

56、 3、幫助確定成形毛坯形狀、尺寸及用料標準。 4、幫助確定工藝和模具設計中的某些尺寸。 5、通過調試，發(fā)現問題，解決問題，積累經驗，有助于進一步提高模具設計 和制造水平。 由此可見，模具調試過程十分重要，是必不可少的。但調試的市價和試沖次數應盡可能少，這就要求模具設計與制造質量過硬，最好一次調試成功。在調試過程中，合格沖壓件數的取樣一般應在 20～1000 件之間。 沖模的調試 模具調試，因模具的類型不同、結構不同，可能出現的問題也不同，調試的內容也隨之變化。 沖裁模的調試要點： 1、模具閉合高度的調試。模具應與沖壓設備配合好，保證

57、模具應由的閉合高 度和開啟高度。 2、導向機構的調試。導柱、導套要有良好的配合精度，保證模具運動平穩(wěn)、 可靠。 3、凸、凹模刃口的及間隙的調試。刃口鋒利，間隙均勻。 4、定位裝置的調試。定位準確、可靠。 5、卸料及出件裝置的調試。卸料及出件要暢通，不能出現卡住現象。 設計小結 近年來，由于模具技術的迅速發(fā)展，模具設計已成為一個行業(yè)越來越引起人們的重視。畢業(yè)設計是為了

58、模具設計與制造專業(yè)學生在學完基礎理論課、技術基礎課和專業(yè)課的基礎上，所設置的一個重要環(huán)節(jié)。目的就是為了運用我們所學課程的理論和生產實際知識，進行一次模具設計的實際訓練，從而培養(yǎng)和提高我們獨立工作的能力。其次鞏固與擴充《沖壓模具設計與制造》等課程所學的內容，掌握冷沖壓模具設計的方法和步驟。最后也掌握冷沖壓模具設計的基本技能，如計算、繪圖、查閱設計資料和手冊，熟悉標準和規(guī)范等。 沖壓模具設計通過收集資料、工藝分析、工藝計算、確定沖模的結構設計，各個零部件的設計、繪制模具總裝配圖、零件圖，最后完善和書寫設計說明書，終于完成整個的設計過程。設計過程中不僅僅是對所學課本理論知識的總結，相對的也鍛煉

59、了我的耐心、認真態(tài)度以及與同學和老師的合作精神?？墒窃谠O計中間也或多或少出現了不少的錯誤，畢竟老師上課講的都是理論的東西，在實際設計中還有許多模糊不懂的地方。正因為如此，在設計中的收獲還是挺大的，使我更深刻、更系統(tǒng)的對沖壓模具的認識和學習，這對以后的畢業(yè)設計和將來參加工作做了鋪墊，可謂是為將來的實際工作打了個先鋒。 致謝 本人在畢業(yè)設計的學習期間，得到指導老師——材料工程系模具教研室原紅玲老師的悉心教

60、誨。長期以來曾多次得到原紅玲老師的熱忱指導和幫助。在此謹 致以誠摯的謝意。 本人才疏學淺、缺乏經驗，設計中一定有不少錯誤和不當之處。懇請廣大的老師、同學不吝賜教，誠摯希望得到大家的批評指正。 參考文獻 [1] 劉建超、張寶忠主編．沖壓模具設計與制造．高等教育出版社， 2004 [2] 模具實用技術叢書編委會編著．沖模設計應用實例．機械工業(yè)出版社， 1999 [3] 方昆凡主編．公差與配合技術手冊．北京出版社， 1998

61、 [4] 鄭家賢主編．沖壓工藝與模具設計實用技術．機械工業(yè)出版社， 2005 [5] 許發(fā)樾主編．模具標準應用手冊．機械工業(yè)出版社， 1994 [6] 全國模具標準化技術委員會編．中國機械工業(yè)標準匯編．中國標準出版社， 1998 [7] 馮丙堯、韓泰榮主編．模具設計與制造簡明手冊．上海科學技術出版社， [8] 王孝培主編．沖壓手冊．機械工業(yè)出版社． 2000 [9] 肖祥芷、王孝培主編 . 中國模具設計大典 . 江西科學技術出版社 . [10] 王上游、孫力生主編．模具制造．模具制造雜志社． 2006 [11] 阮雪榆主編．模具技術．上海報刊發(fā)行局． 2006