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沖壓模具設(shè)計(jì)中側(cè)壁起皺的分析
F.-k. Chen and Y.-C. Liao
臺(tái)灣 臺(tái)北市國立臺(tái)灣大學(xué)機(jī)械工程部門
在沖壓過程中，起皺一般發(fā)生在有錐度的方形杯子和帶有階梯的矩形杯子成形時(shí)。這兩種起皺類型的共同特征是起皺都發(fā)生在相對(duì)沒有支撐的側(cè)壁。在沖壓一個(gè)有錐度的方形杯子時(shí)，當(dāng)發(fā)生起皺時(shí)，比如沖模間隙和沖壓毛壞的壓力大小等參數(shù)的影響通過有限元模擬方法被檢查到。模擬結(jié)果顯示沖模間隙越大，起皺的就越明顯，而且起皺不能通過增加沖壓力來被抑制。在研究帶有階梯的矩形杯子沖壓過程的起皺時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有相似幾何類型的實(shí)際部分。在側(cè)壁被發(fā)現(xiàn)的起皺是因?yàn)榻橛跊_頭和階梯邊緣的金屬板料不平衡伸展造成的。為減少起皺，一個(gè)最適宜的沖模設(shè)計(jì)方法就是利用有限元分析法。在無起皺產(chǎn)品中介于模擬結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果的好協(xié)議使有限元分析法生效，而且證實(shí)了利用有限元分析法去設(shè)計(jì)沖模的優(yōu)勢(shì)。
關(guān)鍵詞：側(cè)壁起皺；沖模；階梯的矩形杯子；帶有錐度的主形杯子
1． 介紹
起皺是在金屬板料成形中主要的缺陷之一。由于性能和視察的原因，在產(chǎn)品中起皺往往不能被接受。在金屬板料成形過程中，有三種形式的起皺頻繁的發(fā)生：邊緣起皺，側(cè)壁起皺和由于殘余的彈性壓力引起的未變形區(qū)域的彈性彎曲。在沖壓一個(gè)復(fù)雜形狀零件的操作時(shí)，側(cè)壁起皺意味著沖模腔中的起皺。由于側(cè)壁區(qū)域的金屬板料相對(duì)于其它區(qū)域的金屬板料不被工具所保征質(zhì)量，側(cè)壁起皺的消除比邊緣起皺的抑制更難。很明顯，在未被加固的側(cè)壁區(qū)域中的金屬材料的額外拉伸可能防止起皺，而且在實(shí)際操作中也可以通過增加沖壓力來防止起皺，但是過度的拉力會(huì)通過裂痕導(dǎo)致失敗。因此，沖壓力必須處于一個(gè)狹小的范圍，一方面，要高于抑制起皺的力，另一方面，要低于產(chǎn)生破裂的力。沖壓力的狹小范圍很難計(jì)算。對(duì)于沖壓一個(gè)復(fù)雜形狀的零件，當(dāng)起皺發(fā)生在中心區(qū)域時(shí)，有意義的沖壓力范圍甚至不存在。
為了檢查起皺的形成結(jié)構(gòu)，Yoshida et al.發(fā)明了一種測(cè)試，在這種測(cè)試?yán)铮粔K薄板料不是均勻的沿著它的斜度被拉伸。他們也計(jì)劃一個(gè)近似的理論模型，在這種模型里面，起皺的開始取決于在壓力不均勻區(qū)域中有壓縮的側(cè)部力的彈性灣曲。Yu et al.從實(shí)驗(yàn)性和分析性上研究起皺問題，通過理論分析，他發(fā)現(xiàn)帶有兩個(gè)圓周波的起皺可能發(fā)生，然而，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示是四到六個(gè)。當(dāng)通過一個(gè)有錐度的模具畫出金屬板料時(shí)，Narayanasamy和sowerby用平底的沖頭和半球狀的沖頭檢查金屬板料的起皺。他們也試圖去把可以抑制起皺的道具分類。
那些努力都被聚中于和簡單形狀零件關(guān)聯(lián)的起皺問題上，例如：一個(gè)圓形的杯子。在90年代早期，金屬板料成形中三維動(dòng)態(tài)軟件和有限元方法的成功運(yùn)用使得分析包括在沖壓一個(gè)復(fù)雜形狀零件的起皺問題成為可能。在當(dāng)前的研究中，三維有限元分析法被用來分析在沖壓一個(gè)帶有階梯的矩形部分的過程中，產(chǎn)生起皺的金屬流動(dòng)制造參數(shù)上。
一個(gè)帶有階梯的方形杯子，在杯子的每一邊都有一個(gè)傾斜的側(cè)壁，在帶有錐度的杯子也相應(yīng)的存在傾斜的側(cè)壁。在沖壓過程中，側(cè)壁上的金屬板料相對(duì)沒被支撐，因此，這個(gè)部位更容易起皺。在當(dāng)前的研究中，起皺過程中的各種不同的制造參數(shù)的影響都在被研究。在沖壓一個(gè)帶有階梯的方形杯子時(shí)，就像圖1B顯示的一樣，可以觀測(cè)到另一種形式的起皺。為了評(píng)估分析的效力，在當(dāng)前的研究中，一個(gè)確切階梯幾何形狀的物體被檢測(cè)。通過使用有限元分析法和用適宜的模具設(shè)計(jì)來減少起皺，起皺的原因被確定。在觀測(cè)一個(gè)實(shí)際產(chǎn)品成形時(shí)，通過有限元分析法得到的模具設(shè)計(jì)方法得到證實(shí)。
圖1帶有錐度方形杯子的拉伸（a）和帶有階梯的矩形杯子的拉伸（b）
2有限元模型
包括沖頭、模具和毛壞固定器等工具幾何學(xué)是用CAD或PRO/E軟件來設(shè)計(jì)的。同樣用CAD軟件，三節(jié)點(diǎn)和四節(jié)點(diǎn)的外形元素被采用用來為以上工具生產(chǎn)網(wǎng)眼系統(tǒng)。對(duì)于有限元模擬來說，工具被認(rèn)為是剛硬的，而且對(duì)應(yīng)的網(wǎng)眼被用來定義工具幾何學(xué)而不是壓力分析。同樣CAD軟件使用四節(jié)點(diǎn)外形元素來為板形壞料構(gòu)造網(wǎng)眼。圖2顯示工具的完整布置的網(wǎng)眼系統(tǒng)和用來沖壓帶有階梯方形杯子的板形壞料。由于對(duì)稱條件，方形杯子的四分之一被分析。在模擬中，板形壞料放在壓力機(jī)上，沖模向下移動(dòng)，逆著壓力機(jī)夾緊板形壞料。然后沖模上升使得板形壞料按著模腔成形。
圖2 有限元網(wǎng)眼
為了表演一個(gè)精確的有限元分析法，金屬板料的真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線被要求是輸入數(shù)據(jù)的一部分。在當(dāng)前的研究中，拉深成形的金屬板料也被用來模擬。為在飛機(jī)上切割下的樣本測(cè)試被進(jìn)行，它們依次從0度的旋轉(zhuǎn)方向到45度的旋轉(zhuǎn)方向，再到90度的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行著。平均的流動(dòng)力σ，計(jì)算方程為σ=（σ0+2σ45+σ90）/4，因?yàn)槊恳粋€(gè)方法真實(shí)應(yīng)變通常用來模擬帶錐度方形杯子和帶階梯矩形的沖壓，就如圖3顯示的那樣。
當(dāng)前研究中所有的模擬利用有限元程序PAM-STAMP涉及SGI Indigo2工作站。為了完成模似所需輸入數(shù)據(jù)的設(shè)置，沖頭的速度一般設(shè)置在10m/s，庫侖摩擦系數(shù)設(shè)置在0.1。
圖3 金屬板料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系
3 錐度方形杯中的起皺
正像圖1a顯示的那樣，草圖暗示著一些有關(guān)錐度方形杯子的尺寸，方形沖頭每一面的長度（2WP）、模腔的尺寸（2Wd）和高度(H)被認(rèn)為是影響起皺的至關(guān)重要尺寸。在當(dāng)前研究中，模腔尺寸和沖頭尺寸的差距的一半稱作沖模間隙（記作G），G= Wd- WP。相關(guān)的在側(cè)壁沒被支撐的金屬板料的寬度取決于沖模間隙，起皺假想通過增加沖壓力來被抑制。相對(duì)于沖壓一個(gè)錐度方形杯子，沖模間隙和沖壓力兩方面的影響在接下來的部分被研究。
3.1沖模間隙的影響
為了檢查沖模間隙對(duì)起皺的影響，在沖壓一個(gè)錐度方形杯子時(shí)，分別用20mm，30mm，50mm大小的沖模間隙進(jìn)行模擬沖壓。在每次模擬沖壓中，模腔的尺寸都是固定在200mm，而且杯子拉深的高度都是100mm。三次模擬中使用的金屬板料都是380X380的方形尺寸，厚度也都是0.7mm，金屬的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖3所示。
圖4 G=50mm的帶有錐度的方形杯子
模擬結(jié)果顯示三次模擬中都發(fā)生起皺現(xiàn)象，沖模間隙為50mm沖壓出來的杯子模擬形狀如圖4。從圖4中可以看出，起皺分布在側(cè)壁，側(cè)壁拐角尤其明顯。這就說明在沖壓過程中，起皺是由于在側(cè)壁有大面積區(qū)域不被支撐，同樣，由于沖模間隙不一樣，沖頭各邊的長度和模腔尺寸也不一樣。由于橫向壓力的存大，在沖頭和模腔中拉深成形的金屬板料越來越不牢固。在壓縮下，側(cè)壁金屬板料不受限制的拉伸是起皺的主要原因。為了比較三種不同間隙沖壓出來的產(chǎn)品，兩個(gè)主要的應(yīng)變比率β被介紹，β=εmin/εmax，這里的εmin和εmax分別是主要的和次要的應(yīng)變。Hosford和Caddell已經(jīng)展示了β的實(shí)際值比β的評(píng)論值大，假設(shè)當(dāng)起皺發(fā)生時(shí)，β的實(shí)際值越大，起皺的可能性就越大。
在三個(gè)沖模間隙不同的沖壓中，同一側(cè)壁高度，沿著橫截面M-N的β值在圖4中標(biāo)記出，在圖5中畫出。圖5中說明嚴(yán)重的起皺一般發(fā)生在拐角處，而對(duì)三個(gè)沖模間隙不同的沖壓，在側(cè)壁中心很少發(fā)生起皺。還說明了沖模間隙越大，β的實(shí)際值就越大。因此，增加沖模間隙將增加在錐度方形杯子側(cè)壁處發(fā)生起皺的可能性。
3.2沖壓力的影響
眾所周知，在沖壓過程中，增加沖壓力可以幫助排除起皺。為了研究增加沖壓力的影響，沖模間隙為50mm與起皺是有關(guān)聯(lián)的，用沖模間隙為50mm的模具沖壓帶有錐度方形杯子被用不同的沖壓力來模擬了。沖壓從100KN增加到600KN，這兩個(gè)力分別產(chǎn)生0.33Mpa和1.98Mpa。在上述部分，剩下的模擬條件與給定的是一樣的。處于中間的300KN也被用來模擬。
模擬結(jié)果顯示沖壓力的增加并沒有幫助消除發(fā)生在側(cè)壁的起皺。在圖4中已標(biāo)出沿著橫截面M-N的β值與沖壓力為100KN和600KN的β值作比較。模擬結(jié)果指出兩種情況下，沿著橫截面M-N的β值是一樣的。為了檢查兩種不同沖壓力的起皺形狀，正如圖4和圖6標(biāo)出的那樣，側(cè)壁上從底部向上有五處不同位置的橫截面。從圖6可以看出，兩個(gè)外殼的波浪形橫截面是相似的。這就說明在沖壓帶有錐度的方形杯子時(shí)，沖壓力不影響起皺的發(fā)生，這是因?yàn)槠鸢櫟脑蛑饕怯捎谠谟袡M向壓力存在的側(cè)壁處有大面積區(qū)域不被支撐。沖壓力對(duì)沖頭和模腔之間材料不穩(wěn)定的模式并沒有影響。
圖5 沿著橫截面M-N不同沖模間隙的β值
4階梯矩形杯子
在沖壓一個(gè)階梯矩形杯子時(shí)，起皺發(fā)生在側(cè)壁即使沖模間隙并不是那么重要。輪廓1顯示沖壓階梯矩形杯子的沖頭草圖，在這張草圖中，側(cè)壁C沿臺(tái)階D-E而行。在近期的研究中，在一個(gè)實(shí)際的產(chǎn)品中檢查到了這種幾何形狀。這種產(chǎn)品使用的原材料的厚度是0.7mm，從拉力測(cè)試中獲得的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如圖3所示。
這種沖壓部分產(chǎn)品的程序包括通過清理焊縫的深拉。在這種深拉過程中，沒有焊縫被用在沖模表面來幫助幫助金屬的流動(dòng)。但是，由于沖頭拐角處的半徑過小和其復(fù)雜的幾何形狀，如圖7顯示的那樣，在沖頭邊緣上部經(jīng)常發(fā)生拉裂，在真實(shí)產(chǎn)品的側(cè)壁處經(jīng)常發(fā)生起皺。從圖7中可以看出，皺紋發(fā)分布在側(cè)壁上，但是在階梯邊緣拐角處最為嚴(yán)重，就像圖1（b）中A-D，B-E顯示的那樣。在沖頭的上部邊緣，金屬往往被拉裂，就像圖7所示。
為了進(jìn)一步的了解沖壓過程中板料的變形，誕生了一種有限元的方法。這種有限元模擬方法被在最初的設(shè)計(jì)中。部分的模擬形狀如圖8所示。從圖8中可以看出，零件上部邊緣的網(wǎng)眼被拉深，皺紋分布在側(cè)壁上，類似真實(shí)零件中的那樣。
圖6 從圖a的100KN到圖b的600KN不同側(cè)壁高度的橫截面線條
圖7 產(chǎn)品零件中的拉裂和起皺
圖8 產(chǎn)品拉裂和起皺的模擬形狀
如圖1（b）就像A-B邊緣半徑和沖孔拐角處A的半徑一樣，沖孔的半徑也很小，這被認(rèn)為是拉裂的最主要原因。但是，根據(jù)有限元分析的結(jié)果，拉裂可以通過增加以半徑來避免。這種理念在現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品中通過增加半徑得到證實(shí)。
個(gè)別的嘗試也被用來消除起皺。第一，沖壓力加到原來的2倍。但是，就像在拉深帶有錐度的杯子中得到的結(jié)果一樣，沖壓力對(duì)消除起皺現(xiàn)象沒有起有很大的效果。通過增加摩擦和毛坯尺寸也得到同樣的結(jié)論。于是我們推測(cè)，這種起皺不能通過增加沖壓力來得到抑制。
由于在金屬屈服于過大壓力的區(qū)域，往往會(huì)因?yàn)榇罅康慕饘倭鲃?dòng)而起皺，一種通過在起皺區(qū)域增加掛鉤用于消除起皺的簡單方法被用來吸收多余的材料。為了多余的金屬能有效的被吸收，掛鉤應(yīng)該平衡的加在起皺位置?；谶@種理念，兩個(gè)掛鉤被加在鄰近在壁上吸收多余的材料，如圖9如示。模擬結(jié)果顯示，階梯拐角處的起皺正如想象的那樣被吸收，但是，一些起皺仍然沒被吸收。這說明在側(cè)壁處需要更多的掛鉤來吸收所有過量的材料，但是這在模具設(shè)計(jì)中是不允許的。
利用有限元分析法分析沖壓工序的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是沖壓過程中板料的變形形狀可以被監(jiān)測(cè)，而這在真實(shí)的產(chǎn)品沖壓過程中是不可能的。對(duì)沖壓過程中金屬流動(dòng)的精密監(jiān)測(cè)顯示板料最開始通過沖頭的力按模腔的形狀成形，直到板料接觸到如圖1（b）階梯D-E邊緣才形成起皺。起皺的形狀如
圖9 加到側(cè)壁的起皺
圖10顯示的那樣。這就為模具設(shè)計(jì)的改進(jìn)提供了有價(jià)值的信息。
圖10 當(dāng)板料接觸臺(tái)階邊緣的起皺形成
圖11 切除了的臺(tái)階拐角
對(duì)于起皺的發(fā)生，最初的一個(gè)猜想是沖頭拐角處范圍A和階梯拐角處范圍D之間的金屬板料處于不平坦的拉深，就如圖1（b）所示。階梯拐角處被切主要是為了改善拉深條件，這樣就允許通過增加階梯邊緣有更多的拉伸被應(yīng)用到如圖11所示，從而使得模具設(shè)計(jì)的改進(jìn)得到發(fā)展。但是，杯子側(cè)壁處仍然有起皺，這就意味著起皺是因?yàn)檎麄€(gè)沖頭邊緣和整個(gè)階梯邊緣的不平坦引起的，不僅僅是沖頭拐角處和階梯拐角處之間的不平坦。為了證實(shí)這種說法，兩種改進(jìn)過了的模具設(shè)計(jì)被用來實(shí)驗(yàn)：為了描述想象中的形狀用兩種拉深操作，一種是切去整個(gè)階梯，而另一種是增加更多的拉深操作。前一個(gè)方法的模擬形狀所圖12所示。自從更低的階梯被切去后，拉深工序與圖12中的矩形杯子拉深工序性很相似。從圖12中可以看出起皺現(xiàn)象已被消除。
在這兩種操作的拉深工序中，板料最初是被拉到很深的階梯處，如圖13（a）所示，然后，較低的階梯在第二步拉深操作中成形，同是，如圖13（b）所示的想象形狀也得到了。從圖13（b）可以清晰的看出，通過兩步拉深工序可以造出沒有起皺的階梯矩形杯子，同時(shí)也說明在兩步拉深工序中，如果相應(yīng)的順序被應(yīng)用，則更低一些的階梯處的成形是伴隨更深階梯處成形和最深階梯邊緣處成形的最早成形，如圖1(b)中的A-B，因?yàn)榻饘俨蝗菀淄ㄟ^較低的階梯進(jìn)入模具型腔。
圖12改善模具設(shè)計(jì)的模擬形狀
圖13 兩個(gè)操作步驟中的a第一步操作 b第二步操作
有限元分析法說明用簡單的拉深操作來設(shè)計(jì)理想產(chǎn)品的沖壓模具設(shè)計(jì)是很難完成的。但是，由于額外的模具費(fèi)用和操作費(fèi)用，兩個(gè)操作的制造費(fèi)用是很高的。為了保持較低的制造費(fèi)用，零件的設(shè)計(jì)師對(duì)形狀做出了合適的改變，而且通過有限元模擬分析法結(jié)果去切除較低的臺(tái)階來改善模具設(shè)計(jì)，如圖12所示。隨著設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)，產(chǎn)品真實(shí)的沖壓模具被制造出來，而且零件還沒有起皺，如圖14所示。通過有限元模擬分析法得到的零件也沒有起皺。
為了進(jìn)一步驗(yàn)證有限元模擬分析法的結(jié)果，有限元模擬分析法得到的沿橫截面G-H的厚度分布如圖14所示，這與產(chǎn)品的尺寸做了比較，比較的結(jié)果顯示在圖15。從圖15可以看出有限元模擬分析法得到的預(yù)想的厚度分布和產(chǎn)品得到的厚度分布是相符合的。這種吻合證實(shí)了有限元模擬分析法的效率。
圖14 無缺陷產(chǎn)品零件
圖15 G-H處模擬和測(cè)量厚度
5概要和結(jié)束語
通過有限元模擬分析法研究了兩種在沖壓過程中的起皺，而且還檢查了其起皺的原因和消除起皺的方法。
第一種形式的起皺發(fā)生在沖壓帶有錐度的方形杯子的側(cè)壁上，這種起皺的原因是因?yàn)闆_模間隙過大（沖模間隙就是模腔的尺寸和沖頭的尺寸的差距）。當(dāng)金屬被拉至模腔中，在沖頭和型腔中有一有害的拉深時(shí)，大的沖模間隙導(dǎo)致金屬板料的大面積區(qū)域不被支撐，因此大面積區(qū)域不被支撐導(dǎo)致起皺。有限元模擬分析法顯示這種起皺不能通過增加沖壓力的方法來得到抑制。
另一種形式的起皺發(fā)生在有階梯矩形的幾何形狀物體沖壓過程中。起皺往往發(fā)生在臺(tái)階以上的側(cè)壁，甚至沖模的間隙不是足夠的大。通過有限元模擬法得知，這種起皺主要是由于在沖頭和臺(tái)階邊緣存在不平坦的拉伸。在模具設(shè)計(jì)過程中，通過有限元模擬分析法單獨(dú)的嘗試被用來消除起皺，切除了臺(tái)階的模具被建立。通過無缺陷的零件證實(shí)了這種模具設(shè)計(jì)方法對(duì)消除起皺的作用。有限元模擬分析法得到的結(jié)果和真實(shí)產(chǎn)品中看到的結(jié)果相吻合說明了有限元模擬分析法的準(zhǔn)確性，還證實(shí)了用有限元分析法代替真實(shí)的模具制造方法的效力。
感謝
作者希望感謝中國人民共和國民族科學(xué)委員會(huì)授于NSC-86-2212-E002-028編號(hào)才使得這個(gè)項(xiàng)目得到發(fā)展。他們也希望感謝KYM提供了產(chǎn)品零件。
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河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校
學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表
學(xué)生姓名
唐坤鵬
學(xué) 號(hào)
061304219
指導(dǎo)教師
劉 軼
選題情況
課題名稱
接頭沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)
難易程度
偏難
適中
偏易
工作量
較大
合理
較小
符合規(guī)范化的要求
任務(wù)書
有
無
開題報(bào)告
有
無
外文翻譯質(zhì)量
優(yōu)
良
中
差
學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況
好
一般
差
工作進(jìn)度
快
按計(jì)劃進(jìn)行
慢
中期工作匯報(bào)及解答問題情況
優(yōu)
良
中
差
中期成績?cè)u(píng)定：
負(fù)責(zé)人：
2009年4月10日
接頭沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)
摘要：設(shè)計(jì)著重介紹了制件的成型工藝，及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過對(duì)制件的工藝分析，確定了工藝方案。并設(shè)計(jì)了一套倒裝復(fù)合模具。在設(shè)計(jì)同時(shí)利用參考資料，確定了各工作零件的尺寸。并較多的考慮了模具結(jié)構(gòu)的調(diào)整性、易更換性及模具成本。同時(shí)在模具設(shè)計(jì)內(nèi)容中融匯了沖壓模具的不同加工方法、加工工藝及裝配工藝，對(duì)初學(xué)沖壓模具模設(shè)計(jì)者有一定的參考價(jià)值。本設(shè)計(jì)從模具設(shè)計(jì)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(jì)。
關(guān)鍵詞： 翻邊模 復(fù)合模 拉伸模
joint pressing formed technology and mold design
Abstract: The design introduced emphatically the workpiece takes shape the craft, and mold structural design. Through to the workpiece craft analysis, has determined the craft plan. And has designed set of true things compound molds. Uses the reference during the design, has determined each work components size. And many considerations mold structure adjustment, easy replacement and mold cost. Meanwhile has blended together the ramming mold different processing method in the mold design content, the processing craft and the assembly craft, to begins studies the ramming mold mold designer to have the certain reference value. This design designs from the mold to the spare part processing craft as well as the assembly craft and so on carries on the detailed elaboration, and carries on each important components using CAD the design.
Key words: the turn down dims mold the compound mold.
河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書
系 部：
專 業(yè)：
學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào):
設(shè)計(jì)(論文)題目：接頭沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)
起 迄 日 期: 2009年 3月 11 日 ~ 5 月 20 日
指 導(dǎo) 教 師:
2009年3月11日
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書
1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題來源及應(yīng)達(dá)到的目的：
本設(shè)計(jì)題目為支架沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)，通過設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)沖壓工藝生產(chǎn)較為熟悉，能熟練使用相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)，獨(dú)立完成一套模具的設(shè)計(jì)及模具工作零件加工工藝的編制。并且能夠運(yùn)用模具設(shè)計(jì)軟件完成模具裝配圖及零件圖的繪制。
2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
（1）了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀；
（2）分析支架的成形工藝并確定其工藝方案
（3）模具主要設(shè)計(jì)計(jì)算；
（4）繪制模具總裝圖，并繪制零件圖；
（5）得出設(shè)計(jì)結(jié)論。
設(shè)計(jì)題目：接頭沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)
材料：冷軋08鋼
厚度：1.5mm
生產(chǎn)批量：中批量
所在專業(yè)審查意見：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
系部意見：
系領(lǐng)導(dǎo)：
年 月 日
河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：接頭沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)
系 部 材 料 工 程 系
專 業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造
班 級(jí) 模具062班
學(xué)生姓名 唐坤鵬
學(xué) 號(hào) 061304219
指導(dǎo)教師 劉 軼
2009年5月15日
機(jī) 械 加 工 工 藝 過 程 卡
零件號(hào)
零 件 名 稱
00-05
落料凹模
工序號(hào)
工 序 名 稱
設(shè) 備
夾 具
刀 具
量 具
工 時(shí)
名 稱
型 號(hào)
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
01
下料(170×170×45)
蒸汽錘
直尺
02
粗銑六面
銑床
虎鉗
標(biāo)準(zhǔn)
面銑刀
游標(biāo)卡尺
03
磨削
磨床
磁力夾具、虎鉗
砂輪
游標(biāo)卡尺
04
鉗工
鉆床
虎鉗
鉆刀、鉸刀、攻絲刀
高度尺、游標(biāo)卡尺
05
熱處理（淬火、回火）
電熱爐
火鉗
06
磨削
磨床
磁力夾具、虎鉗
砂輪
游標(biāo)卡尺
07
線切割
線切割機(jī)床
復(fù)式支撐夾具
銅絲
游標(biāo)卡尺
08
鉗工
研磨工具
游標(biāo)卡尺
編制 唐坤鵬 校對(duì) 審核 批準(zhǔn)
機(jī) 械 加 工 工 藝 過 程 卡
零件號(hào)
零 件 名 稱
00-15
凸凹模
工序號(hào)
工 序 名 稱
設(shè) 備
夾 具
刀 具
量 具
工 時(shí)
名 稱
型 號(hào)
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
01
下料(73×70×61)
蒸汽錘
直尺
02
粗銑六面
銑床
虎鉗
標(biāo)準(zhǔn)
面銑刀
游標(biāo)卡尺
03
磨削
磨床
磁力夾具、虎鉗
砂輪
游標(biāo)卡尺
04
鉗工
虎鉗
高度尺、游標(biāo)卡尺
05
熱處理（淬火、回火）
電熱爐
火鉗
06
磨削
磨床
磁力夾具、虎鉗
砂輪
游標(biāo)卡尺
07
線切割
線切割機(jī)床
復(fù)式支撐夾具
銅絲
游標(biāo)卡尺
08
鉗工
研磨工具
游標(biāo)卡尺
編制 唐坤鵬 校對(duì) 審核 批準(zhǔn)
機(jī) 械 加 工 工 序 卡
工序名稱
粗銑
工序號(hào)
02
零件名稱
凹模
零件號(hào)
00-05
零件重量
同時(shí)加工零件數(shù)
1
材 料
毛 坯
牌 號(hào)
硬 度
型 號(hào)
重 量
Cr12
60~64HRC
設(shè) 備
夾 具
名 稱
輔 助
工 具
名 稱
型 號(hào)
銑床
虎鉗
游標(biāo)卡尺
安 裝
工 步
安裝及工步說明
刀 具
量 具
走 刀
長 度
走 刀
次 數(shù)
切 削 深 度
進(jìn)給量
主 軸
轉(zhuǎn) 速
切 削
速 度
基 本
工 時(shí)
一次
1
銑上平面
75面銑刀
游標(biāo)卡尺
0.5
2
2
200㎜/ min
800r/min
一次
1
銑下平面
75面銑刀
游標(biāo)卡尺
0.5
2
2
200㎜/ min
800r/min
一次
2
銑兩端面
25立銑刀
游標(biāo)卡尺
0.5
1
2
60㎜/ min1
300r/mi
一次
2
銑兩端面
25立銑刀
游標(biāo)卡尺
0.5
1
2
60㎜/ min1
300r/mi
設(shè) 計(jì) 者
唐坤鵬
指 導(dǎo) 教 師
劉軼
共 2 頁
第 1 頁
機(jī) 械 加 工 工 序 卡
工序名稱
粗銑
工序號(hào)
02
零件名稱
凸凹模
零件號(hào)
00-15
零件重量
同時(shí)加工零件數(shù)
1
材 料
毛 坯
牌 號(hào)
硬 度
型 號(hào)
重 量
Cr12
60~64HRC
設(shè) 備
夾 具
名 稱
輔 助
工 具
名 稱
型 號(hào)
銑床
虎鉗
游標(biāo)卡尺
安 裝
工 步
安裝及工步說明
刀 具
量 具
走 刀
長 度
走 刀
次 數(shù)
切 削 深 度
進(jìn)給量
主 軸
轉(zhuǎn) 速
切 削
速 度
基 本
工 時(shí)
一次
1
銑上平面
35面銑刀
游標(biāo)卡尺
0.5
2
2
200㎜/ min
800r/min
一次
1
銑下平面
35面銑刀
游標(biāo)卡尺
0.5
2
2
200㎜/ min
800r/min
一次
2
銑外輪廓
25立銑刀
游標(biāo)卡尺
0.5
1
2
60㎜/ min1
300r/min
設(shè) 計(jì) 者
唐坤鵬
指 導(dǎo) 教 師
劉軼
共 2 頁
第 2 頁
河南機(jī)電高等專科學(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語
學(xué)生姓名： 唐坤鵬 班級(jí): 模具062 學(xué)號(hào)： 061304219
題 目： 接頭沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)
綜合成績：
指導(dǎo)者評(píng)語：
該同學(xué)能按照畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求完成接頭沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)工作，工作量飽滿，模具結(jié)構(gòu)基本可行，說明書完整，書寫符合規(guī)范化要求，但在說明書、制圖等方面還存在一些問題。建議成績?cè)u(píng)定為中，可以提交答辯。
指導(dǎo)者(簽字)：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語
評(píng)閱者評(píng)語：
該同學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目來源于生產(chǎn)實(shí)際，工作量達(dá)到要求，能按照規(guī)范性要求書寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，設(shè)計(jì)基本可行，但還存在一些不足。建議成績?cè)u(píng)定為中，可以提交答辯。
評(píng)閱者(簽字)：
年 月 日
答辯委員會(huì)（小組）評(píng)語：
答辯委員會(huì)（小組）負(fù)責(zé)人(簽字)：
年 月 日
河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
1 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(jì)、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(shì)
1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀
我國模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年我國模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有2萬多家，從業(yè)人員約50多萬人，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18%、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)口量較大的國家。
在2萬多家生產(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，?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"及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。
雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足:
第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進(jìn)行之中，但總體來看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)，再加上國內(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。
??? 第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多是15～20萬美元，有的高達(dá)25～30萬 美元，與之相對(duì)的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。
?? 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(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)備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。
? 第四，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長期以來受“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。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占45%左右，其馀為自產(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。
第五，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，國產(chǎn)模具鋼與國外進(jìn)口鋼相比，無論是質(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 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)
巨大的市場需求將推動(dòng)中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(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(gè)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年中國模協(xié)在德國訪問時(shí)，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)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(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．我國每個(gè)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 冷沖壓模具的分類
冷沖壓模具主要用于金屬及非金屬板料的壓力加工，其加工方式可分為分離和成形兩大類。
分離：按一定輪廓線將工件與板料分開。
成形：在不破壞板料的條件下，通過塑性變形獲得所需要求的形狀和尺寸精度。
冷沖壓模具是沖壓生產(chǎn)的主要工藝裝備。沖壓件的沖壓質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，都與模具類型及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有直接關(guān)系。沖壓件的品種、式樣很多，所以沖壓模具的類型也是多種多樣的。為了研究方便，將沖壓模具按照不同特征進(jìn)行分類，一般有以下幾種分類方法。
1.3.1按沖壓工藝進(jìn)行分類
沖裁模具 沖裁模具又可分為沖孔模具、落料模具、切口模具、剖切模具等。
彎曲模具 彎曲模具又分為自由彎曲模具、校正彎曲模具、V型彎曲模具、U型彎曲模具等。
拉深模具 拉深模具又可分為無凸緣筒形件拉深模具、有凸緣筒形件拉深模具、錐形件拉深模具、階梯形件拉深模具、球面件拉深模具、拋物面件拉深模具、盒形件拉深模具等。
成形模具 成形模具又可分為脹形模具、翻邊模具、縮口模具、校形模具等。
1.3.2按工序組合程度進(jìn)行分類
⑴ 單工序模 壓力機(jī)行程一次，只對(duì)板料完成一種沖壓工序的模具。例如：落料模具、沖孔模具、切邊模具、彎曲模具、拉深模具等。單工序模結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，生產(chǎn)效率低，形位精度低。
⑵ 復(fù)合模 模具上僅有一個(gè)工位，安排有兩對(duì)或兩對(duì)以上的凸、凹模，壓力機(jī)行程一次，能對(duì)板料完成兩種（或兩種以上）的沖壓的模具。其結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是：具有復(fù)合形式的凸凹模，它既是落料的凸模，又是沖孔的凹模。復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，生產(chǎn)率適中，形位精度高。
⑶ 級(jí)進(jìn)模 模具上有n個(gè)（n＞1）工位，在一直線上等距離安裝n對(duì)凸、凹模，條料送進(jìn)一次，壓力機(jī)行程一次，模具對(duì)板料的不同（n個(gè)）位置完成n對(duì)沖壓，連續(xù)送進(jìn)，連續(xù)沖壓。級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)率高，產(chǎn)品形位精度適中。級(jí)進(jìn)模又稱為級(jí)連續(xù)或跳步模。
1.3.3按上下模的導(dǎo)向方式分類
分為無導(dǎo)向的開式模具、有導(dǎo)向的導(dǎo)板模具和導(dǎo)柱模具等。
1.3.4按導(dǎo)料或定位形式分類
分為固定導(dǎo)料銷模具、活動(dòng)導(dǎo)料銷模具、導(dǎo)正銷模具、側(cè)刃定距模具等。
此外，可以依據(jù)對(duì)沖裁件尺寸、精度等質(zhì)量的不同，把模具分為精密沖裁模具和普通沖裁模具；依據(jù)模具體積的大小，把模具分為小型模具、中型模具和大型模具等。有時(shí)還可以依據(jù)壓力機(jī)類型、送料方式、出件方式等對(duì)模具進(jìn)行分類。
1.4 接頭模具設(shè)計(jì)與制造方面
1.4.1 接頭模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路
沖孔、落料、拉深是沖壓基本工序之一，它是利用沖裁模在壓力機(jī)作用下，將平板坯料進(jìn)行沖孔或落料的加工方法。一般情況下，一般精度的工件IT8～I(xiàn)T7級(jí)精度的普通沖裁模；較高精度的工件采用IT7～I(xiàn)T6級(jí)精度的高級(jí)沖裁模。
翻邊是將工件的孔邊緣在模具的作用下，翻出豎直的或一定角度的邊。
只有加強(qiáng)沖裁件基礎(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，才能正確地確定沖裁工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決沖裁中出現(xiàn)的各種實(shí)際問題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。
制件沖孔落料件是最典型的沖裁件，其工作過程很簡單就沖孔落料，可采用單工序模、復(fù)合模具或級(jí)進(jìn)模具，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果和選用的標(biāo)準(zhǔn)模架。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。導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度可根據(jù)凸模與凹模工作配合長度決定．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。
此設(shè)計(jì)分成兩部分，第一部分落料、拉深、沖孔復(fù)合模，第二部分翻邊模。
1.4.2支架模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度
1.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間5天；
2.確定加工方案，所用時(shí)間15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。
在設(shè)計(jì)的過程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中難免有不妥之處，肯請(qǐng)各位老師指正。
設(shè)計(jì)者：唐坤鵬
2. 落料、沖孔復(fù)合模
2.1 沖壓工件的工藝分析
圖 2-1工件圖
工件名稱：接頭
生產(chǎn)批量：中批量
材料：冷軋08鋼
厚度：1.5mm
對(duì)固定套翻邊件進(jìn)行分析可知，處有內(nèi)孔翻邊成形，翻邊前應(yīng)預(yù)沖孔， 是圓筒件拉深件直徑，經(jīng)計(jì)算可一次拉深成形。工序安排為落料，沖孔，拉深,翻邊。
該零件形狀簡單、對(duì)稱，是有圓弧組成的。沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT11 ~IT14，孔中心與邊緣距離尺寸公差為.將以上精度與零件的精度要求相比較，可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的要求，故決定采用沖壓方式可以得到落料、沖孔、拉深件，然后進(jìn)行翻邊得到制件。
2.1.1制件的總體分析
圖示零件材料為冷軋08號(hào)鋼板，能夠進(jìn)行一般的沖壓加工，市場上也容易得到這種材料，價(jià)格適中。
由工件圖可知：該工件既有落料、沖孔、拉深又有翻邊，但工件是圓形的對(duì)稱零件，總的來說加工起來是容易的。
由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。
2.1.2制件的外形分析
該零件有冷軋08號(hào)鋼板組成，具有良好的塑性、韌性、冷沖壓性能，能夠進(jìn)行一般的沖壓加工。多處用圓角過度，以便于模具加工，減少熱處理開裂，減少?zèng)_裁時(shí)尖角處的崩刃和過快磨損，尺寸精度要求一般。
該零件對(duì)稱，只需要沖孔落料、拉深、沖孔工序就可以得到半成品，然后再翻邊。
2.1.3 沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度
沖裁件上的未注公差等級(jí)定為IT14級(jí)，查表確定工件尺寸如下：
尺寸的工件制造公差為0.62
尺寸的工件制造公差為0.75
尺寸的工件制造公差為0.43
尺寸的工件制造公差為0.43
沖裁件的斷面粗糙度值與材料塑性、厚度，沖裁間隙，刃口銳鈍及沖模結(jié)構(gòu)相關(guān)，工件厚度為1.5mm，其斷面粗糙度值為.
2.2 工藝方案確定
該零件所需的基本沖壓工序?yàn)槁淞?、沖孔、拉深、翻邊。
可擬訂出以下三種工藝方案。
方案一：用簡單模分四次加工，即落料——拉深——沖孔——翻邊。
方案二：落料、沖孔復(fù)合模，拉深模、翻邊模。
方案三：落料沖孔級(jí)進(jìn)模，再拉深，再翻邊。
采用方案一，生產(chǎn)率低，工件的累計(jì)誤差大，操作不方便，由于該工件為中批量生產(chǎn)，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。但復(fù)合模模具的行位精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜但由于零件的幾何形狀簡單對(duì)稱，模具制造并不困難。級(jí)進(jìn)模雖生產(chǎn)率也高，但零件的沖裁精度稍差。欲保證沖壓件的行位精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，故模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。
通過對(duì)上述三種方按的分析比較，該零件采用方案二最佳。
故應(yīng)采用三副模具來完成。
第一副模具為落料沖孔復(fù)合模。
第二副模具為單工序拉深模。
第三副模具為單工序翻邊模。
2.3 必要的工藝計(jì)算
2.3.1 毛坯尺寸計(jì)算
由最終制件從翻邊算起，毛坯的預(yù)沖孔直徑計(jì)算。
處由內(nèi)孔翻邊成形，翻邊前應(yīng)預(yù)沖孔；是圓筒形拉深件可
一次拉深成形。工序安排為落料、拉深、預(yù)沖孔、翻邊等。翻邊前為、髙為9.5mm的無凸緣圓筒形件，如圖2-2所示。
圖2-2翻邊前毛坯圖
①計(jì)算預(yù)沖孔
D=41.5mm H=7mm
H=H-r-t=7-2-1.5=3.5mm
由式（5.1）計(jì)算翻邊前預(yù)沖孔直徑
②計(jì)算翻邊系數(shù) 由表5.1計(jì)算翻邊系數(shù)為
由查表5.2得知低碳鋼極限翻邊系數(shù)為0.65＜m,所以該零件能一次翻邊成形，預(yù)沖孔直徑。
③計(jì)算翻邊力
④落料毛坯直徑計(jì)算
拉深件毛坯尺寸確定原則的依據(jù)：
體積不變?cè)瓌t
相似原則
毛坯尺寸應(yīng)包括修邊余量
因δ=1.5mm﹥1mm，所以應(yīng)按中線尺寸計(jì)算。
（1）確定修邊余量 根據(jù)拉深件尺寸，其相對(duì)高度為
h/d=(9.5-0.75)/(68-1.5)=8.75/66.5≈0.13
查表4-1，得修邊余量△h=1mm 則拉深件總的高度h為：
h=9.5-0.75+1=9.75mm
計(jì)算毛坯展開直徑 先判斷能否一次拉深出來，將圖4-53中提供的已知條件d =66.5mm r=2.75mm h=9.75mm 代入式（4-5）可求出毛坯的直徑D
2.3.2排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算
設(shè)計(jì)復(fù)合模時(shí)，首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。根據(jù)工件的形狀選擇有廢料排樣，且為直排的形式，雖然材料的利用率低于少廢料和無廢料排樣，但工件的精度高，且易于保證工件外形的圓角。
⑴確定搭邊與搭肩值
搭邊和搭肩值一般是由經(jīng)驗(yàn)確定的，查表2.9可知搭邊值工件間，側(cè)面。
⑵確定零件的排樣方案
設(shè)計(jì)模具時(shí)，條料的排樣很重要。分析零件形狀可知，確定排樣方案：條料從右至左送進(jìn)，落料凸模的沖壓力比較均勻，零件形狀精度容易保證。條料的排樣如圖2-3所示。
圖2-3 排樣圖
⑶計(jì)算送料步距和條料的寬度
按如上排樣方式，并根據(jù)工件的尺寸確定送料步距為搭肩值與工件寬度之和。即
查表2.5.3可知條料寬度單向偏差為，由公式計(jì)算如下：
⑷計(jì)算材料的利用率：
根據(jù)一般的市場供應(yīng)情況，原材料選用的冷軋薄鋼板（）。
每塊可剪規(guī)格條料7條，材料剪切利用率達(dá)98%。
計(jì)算沖壓件的面積:
由文獻(xiàn)﹝2﹞ 一個(gè)步距的材料利用率通用計(jì)算公式：
式中 —一個(gè)步距內(nèi)零件實(shí)際面積;
—一張步距內(nèi)所需毛坯面積；
—條料寬度 ;
—送料步距 ；
得
2.3.3計(jì)算沖壓力和初選壓力機(jī)
(1)落料力的計(jì)算
式中 —落料力；
—沖裁件剪切周邊長度；
—沖裁件材料厚度；
—被沖材料的抗剪強(qiáng)度；
—系數(shù)，一般取。
落料力為：
(2)沖孔力的計(jì)算
式中 ——工件內(nèi)輪廓周長（）
則
(3)卸料力的計(jì)算
式中
——卸料力系數(shù)；查手冊(cè)知
則卸料力為：
(4)推件力的計(jì)算：
按式計(jì)算
式中 ——推件力因數(shù)，查表得；
——卡在凹模內(nèi)的工件數(shù)，查[7]得n=3；
則推件力為
故工序總力：
為保證沖壓力足夠，一般沖裁時(shí)壓力機(jī)噸位應(yīng)比計(jì)算的沖壓力大30%左右，即
(5)初選壓力機(jī)
查文獻(xiàn)[4]開式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號(hào)為和，見表一
表一 所選擇壓力機(jī)的相關(guān)參數(shù)
型號(hào)
公稱壓力
滑塊行程
最大封閉高度
工作臺(tái)尺寸
可傾斜角/。
封閉高度調(diào)節(jié)量
400
80
300
460×700
30
65
2.3.4壓力中心的確定
由于該零件是中心對(duì)稱圖形,故壓力中心位于零件輪廓圖形的幾何中心上。
2.4 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.4.1 模具類型設(shè)計(jì)
由沖壓工藝分析可知，零件材料為冷軋08號(hào)鋼板，能夠進(jìn)行一般的沖壓加工，市場上也容易得到這種材料，價(jià)格適中。
該零件屬于中型尺寸零件，料厚1.5mm，外形簡單，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工藝獲得。
該零件有冷軋08號(hào)鋼組成，具有良好的塑性、韌性、冷沖壓性能，能夠進(jìn)行一般的沖壓加工。多處用圓角過度，以便于模具加工，減少熱處理開裂，減
少?zèng)_裁時(shí)尖角處的崩刃和過快磨損，尺寸精度要求一般。
該零件左右對(duì)稱.所以模具類型為倒裝復(fù)合模模。
2.4.2 模具具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1)正倒裝結(jié)構(gòu)的確定
根據(jù)上述分析，采用倒裝復(fù)合模具可直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸料可靠，便于操作。
(2)送料方式的確定
因是中批量生產(chǎn)，采用手動(dòng)送料方式。
(3)定位裝置的確定
因該制件采用的是倒裝復(fù)合模，所以直接用擋料銷和導(dǎo)料銷即可。
(4)導(dǎo)向方式的選擇
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。由于該零件導(dǎo)尺寸不大，且精度要求不是太高，所以宜采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。
(5)卸料、壓料方式
本模具采用倒裝結(jié)構(gòu),卡于凸凹模上的廢料可由卸料板推出,而沖孔廢料則可以在下模座中開設(shè)通槽，使廢料從孔洞中落下。頂件壓邊裝置安裝在下模妨礙了沖孔廢料的排出。
(6)出件方式
本模具采用倒裝結(jié)構(gòu)，工件留在落料凹?？锥粗?，應(yīng)在凹?？自O(shè)置推件塊推出。
2.5 主要工作零部件設(shè)計(jì)
因?yàn)椴牧蠟?8鋼，厚度為,查表2.4得間隙值，
由手冊(cè)表查得：
尺寸的工件制造公差為0.62
尺寸的工件制造公差為0.75
尺寸的工件制造公差為0.43
尺寸的工件制造公差為0.43
已知尺寸公差如下：
尺寸的工件制造公差為0.1
尺寸的工件制造公差為0.12
2.5.1沖孔凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算
由于制件結(jié)構(gòu)簡單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸、凹模。
以孔為基準(zhǔn)加工凸模，計(jì)算公式如下：
設(shè)孔尺寸為
對(duì)于Φ32.03mm的孔查表2.6得
凸、凹模制造誤差由經(jīng)驗(yàn)公式：
校核：
∣∣+∣∣≦
0.043+0.065≦0.240-0.132
0.108≦0.108
2.5.2外形落料凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算
對(duì)于外輪廓的落料，結(jié)構(gòu)簡單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸、凹模。以孔為基準(zhǔn)加工凸模，計(jì)算公式如下：
以凹模為基準(zhǔn)加工凸模，計(jì)算公式如下：
設(shè)工件尺寸為
對(duì)于Φ32.03mm的孔查表2.6得
凸、凹模制造誤差由經(jīng)驗(yàn)公式：
校核：
∣∣+∣∣≦
0.043+0.065≦0.240-0.132
0.108≦0.108
2.5.4落料凹模的設(shè)計(jì)
在落料凹模內(nèi)部，由于要設(shè)置推件塊，所以凹模刃口應(yīng)采用直筒形刃口。該凹模簡單，宜采用整體式凹模，各沖裁的凹模孔均采用線切割加工。安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。整體式凹模裝于下模座上, 凹模高度可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即
凹模高度
凹模壁厚
式中——凹?？椎淖畲髮挾龋ǎ?
——凹模壁厚（刃口至凹模外形邊緣的距離）
——厚度系數(shù)（查表2.22?。?
凹模高度
按表取標(biāo)準(zhǔn)值
凹模壁厚（）
凹模壁厚取
凹模長度
凹模寬度
凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般取,
圖2-4 凹模上的螺孔設(shè)計(jì)與選用
d為螺孔的直徑，由于凹模厚度為，所以根據(jù)表2.46[2]查得螺孔選用4×M12的螺釘固定在下模座。故選用如圖2-4。
螺孔到凹模外緣的最小距離：
凹模上螺孔到銷孔的距離一般淬火材料為,不淬火材料為.
根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板
凹模的長度選取要考慮以下因素：
a)保證有足夠的安裝剛性卸料板的位置。
b)便于導(dǎo)尺發(fā)揮作用，保證送料粗定位精度。
選取凹模邊界為，材料用制造，熱處理硬度為。
凹模板 GB2852.1-81 材料：
2.5.5 沖孔凸模的設(shè)計(jì)
為了加強(qiáng)凸模的強(qiáng)度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)制成逐級(jí)增大的多級(jí)形式，且它的外形尺寸較大，所以落料凸模采用臺(tái)階式，A型圓凸模。一方面加工簡單，另一方面便于裝配與更換。凸模固定板的厚度取18mm，凸模長度根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需求來確定。
凸模用線切割機(jī)床加工成直通式凸模，用墊板固定，由于采用固定卸料板，凸模按下式計(jì)算：
沖孔凸模的長度
圓凸模 Ⅱ10.15×52 GB2863.1-81.
凸模材料: ; 熱處理：硬度,尾部回火
凸模固定板的材料為45鋼，結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格見手冊(cè)﹝3﹞表15.57可得
2.5.6 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本模具為復(fù)合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模外，還有一個(gè)凸凹模。根據(jù)整體模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，凸凹模的結(jié)構(gòu)簡圖應(yīng)如圖8-1所示。確定凸凹模安排在模架上的位置時(shí)要依據(jù)計(jì)算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。
校核凸凹模的強(qiáng)度：查表2.23得凸凹模的最小壁厚為,而實(shí)際最小壁厚為。故符合強(qiáng)度要求。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配作，并保證雙面間隙為,凸凹模上孔中心與邊緣距離尺寸的公差，應(yīng)比零件所標(biāo)注的精度高3～4級(jí)，即定為()。
凸凹模長度計(jì)算：
其中:為固定板厚度 （）
為卸料板厚度 （）
h3為料厚 （）
h為附加長度，主要考慮凸模進(jìn)入凹模的深度及模具閉合狀下卸料板到凸模固定板間的安全距離（）等因素。
所以：
凸凹模材料: ; 熱處理：硬度,尾部回火
2.6定位裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
2.6.1擋料銷及導(dǎo)料銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
由設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可得該套模具所用擋料銷與導(dǎo)料銷的規(guī)格尺寸一樣，根據(jù)手冊(cè)[4]選用。
型號(hào): GB2866.11-81
材料：鋼； 熱處理：硬度
2.6.2擋料銷與導(dǎo)料銷位置的確定
由模具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，導(dǎo)料銷及導(dǎo)料銷都應(yīng)通過卸料板固定于模具的凸凹模上。且在模具閉合狀態(tài)下，應(yīng)高出卸料板。
根據(jù)分析選用廢料孔后端定位時(shí)擋料銷位置如圖2-5
圖2-5 擋料銷的位置
導(dǎo)料銷位于條料的同一側(cè)，采用從右向左的送料方式，送料的方向?qū)Я箱N應(yīng)裝在后方。
2.7卸料裝置的設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)化
2.7.1彈性卸料板的結(jié)構(gòu)形式
模具采用倒裝結(jié)構(gòu)，選用手冊(cè)圖2的卸料板形式。由表查得彈性卸料板厚度為。裝模具時(shí)卸料板孔與凸模得單邊間隙為，在模具開啟狀態(tài)，卸料板應(yīng) 高出模具凸模工作刃口，以便順利卸料，卸料板的工作行程為。
材料：45鋼 熱處理硬度：
2.7.2卸料螺釘?shù)倪x用
采用圓柱頭卸料螺釘45鋼，熱處理：硬度
規(guī)格12×80 GB2867.6－81
2.7.3卸料橡皮的設(shè)計(jì)和選用
橡皮允許承受的負(fù)載較大，占據(jù)空間尺寸較小，安裝調(diào)整較方便靈活，而且成本較低，是中小型沖模中彈性卸料、頂料與壓邊裝置中常用的彈性元件。
選擇橡皮時(shí)應(yīng)主要確定其自由高度預(yù)壓縮量及截面積。其計(jì)算公式與步驟如下：
1、 確定自由高度
——沖模工作行程（） 對(duì)沖裁模而言，
——預(yù)留的修模量。根據(jù)模具設(shè)計(jì)壽命一般取
2、確定和
——橡皮的預(yù)壓縮量
——沖模裝配好以后橡皮的高度
3、確定橡皮橫截面積
——所需的彈壓力（）
——橡皮在預(yù)壓縮狀態(tài)下的單位壓力:約為
2.8推件裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化[5]
2.8.1剛性推件裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
本套模具的推件裝置所需推件力大，且為了推件平穩(wěn)可靠，應(yīng)采用剛性推件裝置。其結(jié)構(gòu)形式見手冊(cè)[5]
2.8.2推件塊的設(shè)計(jì)
本推件塊的端面外形應(yīng)跟落料凹模的刃口形狀一致，整體外形應(yīng)設(shè)計(jì)成臺(tái)階式以便與凹模配合完成推件，而在沖裁時(shí)不致與把推件塊推出滑到模外。推件塊在自由狀態(tài)下應(yīng)高出凹模面。
推件塊和凹模的配合：由于外形件的相對(duì)尺寸較大，外形形狀相對(duì)復(fù)雜，所以推件內(nèi)形與凹模為間隙配合H8/f8，推薦外形與凹模為非配合關(guān)系，屬內(nèi)導(dǎo)向。
材料：45鋼 熱處理：硬度
2.8.3打桿的設(shè)計(jì)
打桿選用帶肩A型打桿與推板配合以起到平穩(wěn)推件作用。
材料:45鋼 熱處理:硬度
規(guī)格： GB2870-81
2.8.4模柄的設(shè)計(jì)
采用壓入式模柄
模柄 GB2862.2-81. 材料：Q235
2.9支撐固定零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
由凹模周,，及卸料板的外形尺寸，材料選為,0I級(jí)精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架。技術(shù)要求按JB/T8070—1995的規(guī)定。
2.9.1模架的選用
上模座標(biāo)記: GB/T2855.5-90
下模座標(biāo)記： GB/T2855.6-90
模柄標(biāo)記： GB2862.2-81 [5]
2.9.2 凸模固定板的設(shè)計(jì)
因凸凹模的尺寸較大所以直接用螺釘緊固在下模座上。
凸模固定板的設(shè)計(jì):
為了保證安裝、固定牢靠，凸模固定板必須有一定的厚度，由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算凸模固定板厚度。
查手冊(cè)本模具取，其外形尺寸應(yīng)與凹模的外形尺寸一致規(guī)格為
2.9.3墊板的設(shè)計(jì)
在本模具采用的彈性卸料裝置中，上模座中設(shè)有推板等零件的裝置和讓位空間，會(huì)使的其厚度變薄，影響其抗壓強(qiáng)度，所以應(yīng)設(shè)一塊墊板。其規(guī)格根據(jù)凹模外形尺寸選取。
2.10導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
本組模具采用的是后側(cè)導(dǎo)柱模座只需兩對(duì)相同型號(hào)的導(dǎo)柱導(dǎo)套。本模具沖裁間隙小應(yīng)按H6/h5配合，材料選用20鋼熱處理要求滲碳深度，硬度
導(dǎo)柱標(biāo)記: GB2861.1-81
導(dǎo)套標(biāo)記: GB2861.6-81
2.11緊固零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
本模具采用螺釘固定，銷釘定位。其具體數(shù)據(jù)如下：
內(nèi)六角圓柱頭螺釘標(biāo)記：
螺釘標(biāo)記：
銷釘標(biāo)記：
銷釘標(biāo)記： 10×47
材料為Q235，國標(biāo)分別為
2.12 沖壓設(shè)備的的選用
通過前面的設(shè)計(jì)知道，上模座厚度，墊板厚度，凸模固定板厚度，卸料板厚度，落料凹模厚度，下模座厚度，凸凹模固定板厚度，橡膠厚度，料厚。
該模具的閉合高度：
=（40+6+18+16+45+35+17+18+2）
=
模具閉合高度,根據(jù)前面初選的壓力機(jī)，選擇型壓力機(jī)，其工作臺(tái)尺寸為,最大閉合高度為，連桿調(diào)節(jié)長度為.最終經(jīng)過校核，選擇型壓力機(jī)能滿足使用要求。
公稱壓力：
滑塊行程：
最大閉合高度:
最大裝模高度：
連桿調(diào)節(jié)長度：
工作臺(tái)尺寸（前后×左右）：
墊板尺寸（厚度×孔徑）：
模柄孔尺寸:
最大傾斜角度：
2.13模具的裝配圖
圖2-4
1、19 橡膠 2、限位釘 3、下模座 4、15 頂桿 5、凸凹模 6、下頂塊 7、鑲拼凸模 8、鑲拼凹模 9、凸凹模 10、上固定板 11、上墊板 12、上模座 13、模柄 14、打桿 16、沖孔凸模 17、蓋板 18、導(dǎo)套 20、上頂塊 21、導(dǎo)柱 22、卸料板 23、凹模 24、下固定板 25、下墊板
該工件的模具結(jié)構(gòu)如圖，主要由上?下模座，落料凹模、凸凹模、沖孔凸模、沖孔凹模、鑲拼凸模、鑲拼凹模、上、下頂塊，卸料板等零件組成。
該模具將成形部分作成鑲拼凹模8和鑲拼凸模7，這樣當(dāng)沖裁刃口變鈍后，只要將刃口部分按常規(guī)重新修磨一下，然后將鑲拼件旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度后，將反面磨去刃磨量即可裝入在使用。下頂塊6除了起到壓邊的作用，另外當(dāng)工件拉深到下頂塊觸到下固定板24時(shí)，下頂塊就起了限位的作用，當(dāng)上模回程時(shí)，拉深有了一個(gè)校正的過程。
由于受開式壓力機(jī)工作臺(tái)孔的限制，該模具的頂件壓邊裝置安裝在下模妨礙了沖孔廢料的排出。為了保證沖孔凹模與落料凹模的同心度要求，將沖孔凸模與落料凹模用螺栓連接在一起，并與固定板成的過度配合，這樣給拆卸、裝配帶來了方便。
3 拉深模
圖3-1翻孔前毛坯圖
3.1產(chǎn)品工藝分析
此工件為無凸緣筒形件，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伸工藝要求，可用拉伸工序加工。
各圓角r=2≧t，滿足拉深對(duì)圓角半徑的要求。工件要求不高，可取IT14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)算來確定。
3.1.1拉深件毛坯尺寸確定原則的依據(jù)：
體積不變?cè)瓌t
相似原則
毛坯尺寸應(yīng)包括修邊余量
3.1.2計(jì)算毛坯尺寸
因δ=1.5mm﹥1mm，所以應(yīng)按中線尺寸計(jì)算。
（1）確定修邊余量 根據(jù)拉深件尺寸，其相對(duì)高度為
h/d=(9.5-0.75)/(68-1.5)≈8.0
查表4-1，得修邊余量△h=2mm 則拉深件總的高度h為：
h=9.5-0.75+2=10.75mm
(3)確定是否用壓邊圈 根據(jù)坯料相對(duì)厚度
δ/D×100=2mm/98.3mm×100=2.03＞2
查表4—1可以不用壓邊圈，但是為了保險(xiǎn)起見，拉深仍采用壓邊圈。采用壓邊圈后。
（5）計(jì)算圓角半徑 第一次拉深的凹模圓角半徑用下式計(jì)算
r凹=0.8
將D=82mm， d1=65.5mm，t=1.5mm代入上式，得凹模的圓角半徑r凹1=3.9mm，則r 1= r凹1+t/2=(3.9+1)mm=4.9mm,取r 1=5mm，
并取r凸1= r凹1，，則r2= r 1=5mm，根據(jù)工件圓角重新調(diào)整凸、凹模的圓角半徑，為r凸1= r凹1=（5-1）mm=4mm。
3.2.模具工作部分尺寸計(jì)算
因?yàn)楸玖慵禽S對(duì)稱零件，所以不用計(jì)算壓力中心。
3.2.1模具間隙。有壓料圈拉深時(shí)單邊間隙值查表得
Z/2=1.2t=1.2×1.5mm=1.8mm
3.2.2拉深模圓角半徑
r凸1= r凹1=（4-0）mm=4mm
3.2.3 拉深工作部分尺寸的計(jì)算
拉伸凸模和凹模的單邊間隙可按表中式計(jì)算，，故。由于拉深工件的公差為級(jí)，故凸凹模的制造公差可采用級(jí)的精度，查表得、
按下式可計(jì)算凸模、凹模的尺寸及公差：
代入公式得：
3.3.必要的計(jì)算
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。
3.3.1計(jì)算壓邊力
壓邊力用計(jì)算，
式中： ——壓邊圈面積；
P——單位壓邊力，由表查得;
壓邊力則為
3.3.2計(jì)算拉深力
拉深力計(jì)算
由于零件為淺拉深，可按有壓邊圈的圓筒形件近似計(jì)算。按下式計(jì)算：
式中 ——拉深力（）；
——拉深件直徑，；
——材料厚度；
——材料的強(qiáng)度極限（）,查手冊(cè)σb=；
——修正因數(shù)。
拉伸系數(shù)
查表得修正因數(shù)
則
3.3.3計(jì)算公稱壓力
F壓≥1.6（F+ Fq）
代入壓邊力，拉深力，得：
F壓≥79.87KN。
3.4壓邊裝置
為了得到較平整的工件，此模具采用彈壓式卸料結(jié)構(gòu)，使條料在落料、拉深過程中始終在一個(gè)穩(wěn)定的壓力之下，從而改善了毛坯的穩(wěn)定性，避免材料在切向壓力的作用下產(chǎn)生起皺的可能。上、下卸料均采用橡膠作為彈性元件，其高度和斷面面積在模具裝配時(shí)按模具空間大小確定。
3.5模具的總體設(shè)計(jì)
拉深模具是在單動(dòng)壓力機(jī)上拉深，采用標(biāo)準(zhǔn)后座模架，壓邊圈是通過頂件桿由氣墊來壓邊的，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。模具認(rèn)為倒裝結(jié)構(gòu)，由打桿頂出工件。
3.5.1拉深模主要零部件的設(shè)計(jì)
拉深凹模 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。
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)而無法卸料。本凸模通氣孔的直徑為φ5mm。
3.5.2沖壓設(shè)備的選擇
查文獻(xiàn)[4]開式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號(hào)為和，見表一
表一 所選擇壓力機(jī)的相關(guān)參數(shù)
型號(hào)
公稱壓力
滑塊行程
最大封閉高度
工作臺(tái)尺寸
可傾斜角/。
封閉高度調(diào)節(jié)量
55mm
250mm
65mm
270mm
370mm×560mm
30
55mm
經(jīng)校核拉深時(shí)，選用壓力機(jī)型號(hào)為：
3.5.3模具總裝圖
拉深件模具圖如圖3-2所示。
圖3-2拉深模
其工作過程是：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)生塑性變形而制成所要求的零件。
當(dāng)凹模隨上?；厣龝r(shí)，零件制品在打板及打桿的作用下，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。
4 翻邊模
4.1 固定套翻邊件工藝性分析
對(duì)固定套翻邊件進(jìn)行分析可知，處有內(nèi)孔翻邊成形，翻邊前應(yīng)預(yù)沖孔，是圓筒件拉深件直徑，可一次拉深成形。工序安排為落料，拉深,沖孔，翻邊等。翻邊前為高的無法蘭圓筒形制件。
4.2固定套翻邊工藝計(jì)算
處由內(nèi)孔翻邊成形，翻邊前應(yīng)預(yù)沖孔；是圓筒形拉深件，可一次拉深成形。工序安排為落料、拉深、預(yù)沖孔、翻邊等。翻邊前為、髙為9.5mm的無凸緣圓筒形件。
①計(jì)算預(yù)沖孔
D=41.5mm H=7mm
H=H-r-t=7-2-1.5=3.5mm
由式（5.1）計(jì)算翻邊前預(yù)沖孔直徑
②計(jì)算翻邊系數(shù) 由表5.1計(jì)算翻邊系數(shù)為
由查表5.2得知低碳鋼極限翻邊系數(shù)為0.65＜m,所以該零件能一次翻邊成形，預(yù)沖孔直徑。
③計(jì)算翻邊力
④落料毛坯直徑計(jì)算
拉深件毛坯尺寸確定原則的依據(jù)：
體積不變?cè)瓌t
相似原則
毛坯尺寸應(yīng)包括修邊余量
計(jì)算毛坯尺寸
因δ=1.5mm﹥1mm，所以應(yīng)按中線尺寸計(jì)算。
（1）確定修邊余量 根據(jù)拉深件尺寸，其相對(duì)高度為
h/d=(9.5-0.75)/(68-1.5)=8.75/66.5≈0.13
查表4-1，得修邊余量△h=1mm 則拉深件總的高度h為：
h=9.5-0.75+1=9.75mm
計(jì)算毛坯展開直徑 先判斷能否一次拉深出來，將圖4-53中提供的已知條件d =66.5mm r=2.75mm h=9.75mm 代入式（4-5）可求出毛坯的直徑D
4.3翻邊模裝配圖的設(shè)計(jì)繪制
翻邊模采用倒裝結(jié)構(gòu)，使用大圓角圓柱形翻邊凸模，工件預(yù)沖孔套在導(dǎo)正銷上定位，壓邊靠壓力機(jī)標(biāo)準(zhǔn)彈頂器壓邊，工件若留在上模由頂件器推出，選用對(duì)角滑動(dòng)導(dǎo)向模架。
根據(jù)固定板尺寸和閉合高度選用250KN雙柱可傾壓力機(jī)。
選用JC23-35開式雙柱可傾壓力機(jī)。有關(guān)參數(shù)如下表三：
表三 所選擇壓力機(jī)的相關(guān)參數(shù)
型號(hào)
公稱壓力
滑塊行程
最大封閉高度
工作臺(tái)尺寸
可傾斜角/。
封閉高度調(diào)節(jié)量
55mm
4.4固定套翻邊模如圖所示。
圖4-4
1、導(dǎo)柱 2、頂料桿 3、導(dǎo)套 4、上模座 5、螺釘 6、推件板 7、推桿 8、模柄 9、防轉(zhuǎn)銷 10、銷釘 11、凹模墊板 12、凸模 13、凹模 14、壓料板 15、導(dǎo)套 16、導(dǎo)柱 17、銷釘、螺釘 18、凸模固定板 19、下模座
結(jié) 束 語
接頭屬于復(fù)雜的零件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計(jì)算確定該制件的沖裁力及模具刃口尺寸，然后選取相應(yīng)的壓力機(jī)。本設(shè)計(jì)主要是沖孔凸、凹模以及拉深工藝的設(shè)計(jì)，需要計(jì)算凸凹模的間隙、工作零件的尺寸和公差。此外,還需要確定模具工藝零件和結(jié)構(gòu)零件以及模具的總體尺寸，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)行了預(yù)測(cè)，分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(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)候才可以減少廢品的產(chǎn)生。
接頭的形狀結(jié)構(gòu)一般，但是其尺寸相對(duì)較大不適合選用標(biāo)準(zhǔn)模架。要保證零件的順利加工和取件，模具必須有足夠的長度，因此需要改變上、下模座的長度，以達(dá)到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡單，它可以相應(yīng)的簡化模具結(jié)構(gòu)。便于以后的操作、調(diào)整和維護(hù)。
接頭沖壓成形工藝及模具的設(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，要想做為一名合格的模具設(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)，為國民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
致 謝
時(shí)光如電，歲月如梭，三年的大學(xué)生活即將結(jié)束，而我也即將離開可敬的老師和熟悉的同學(xué)踏入不是很熟悉的社會(huì)中去。在這畢業(yè)之際，作為一名工科院校的學(xué)生，做畢業(yè)設(shè)計(jì)是一件必不可少的事情。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常繁雜的工作，它涉及的知識(shí)非常廣泛，很多都是書上沒有的東西，這就要靠自己去圖書館查找自己所需要的資料；還有很多設(shè)計(jì)計(jì)算，這些都要靠自己運(yùn)用自己的思維能力去解決，可以說，沒有一定的毅力和耐心是很難完成這樣復(fù)雜的工作。
在學(xué)校中，我主要學(xué)的是理論性的知識(shí)，而實(shí)踐性很欠缺，而畢業(yè)設(shè)計(jì)就相當(dāng)于實(shí)戰(zhàn)前的一次總演練。畢業(yè)設(shè)計(jì)不但把我以前學(xué)的專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)的連貫起來，也使我在溫習(xí)舊知識(shí)的同時(shí)也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識(shí)；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
由于本人資質(zhì)有限，很多知識(shí)掌握的不是很牢固，因此在設(shè)計(jì)中難免要遇到很多難題，在有課程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)及老師的不時(shí)指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助下，克服了一個(gè)又一個(gè)的困難，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)日趨完善。畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然很辛苦，但是在設(shè)計(jì)中不斷思考問題，研究問題，咨詢問題，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同時(shí)也汲取了更完整的專業(yè)知識(shí)，鍛煉了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力，使我受益匪淺，我相信這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)我以后的工作一定有很大的幫助，而且也鍛煉我的吃苦耐勞的精神，讓我在這個(gè)競爭的社會(huì)里有立足之地。
最后，我衷心感謝各位老師特別是我的指導(dǎo)老師劉軼老師在這一段時(shí)間給予我無私的幫助和指導(dǎo)，并向你們致意崇高的敬意，以后到社會(huì)上我一定努力工作，不辜負(fù)你們給予我的知識(shí)和對(duì)我寄予的厚望！
參 考 文 獻(xiàn)
[1]薛彥成主編. 公差配合與技術(shù)測(cè)量。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.10
[2]中國模具設(shè)計(jì)大典編委會(huì)主編. 中國模具設(shè)計(jì)大典。南昌江西科學(xué)技術(shù)出版社， 2003.1
[3]郝濱海主編. 沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊(cè)。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.11
[4]王樹勛主編. 模具實(shí)用技術(shù)設(shè)計(jì)手冊(cè)。華南理工大學(xué)出版社， 1995.6
[5]楊玉英主編. 實(shí)用沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)手冊(cè)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.7
[6]王孝培主編. 實(shí)用沖壓技術(shù)手冊(cè)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2001.3
[7]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，2002.3
[8]吳伯杰編著. 沖壓工藝與模具。北京：電子工業(yè)出版社，2001.5
[9]周玲編著. 沖模設(shè)計(jì)實(shí)例詳解?；瘜W(xué)工業(yè)出版社，2003.4
[10模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì)。沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例。機(jī)械工業(yè)出版社，2001.8
[11]馬正元. 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)。機(jī)械工業(yè)出版社，2000.6
目 錄
1.緒 論 1
1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 1
1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀 1
1.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì) 2
1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 3
1.3 冷沖壓模具的分類 4
1.3.1按沖壓工藝進(jìn)行分類 4
1.3.2按工序組合程度進(jìn)行分類 4
1.3.3按上下模的導(dǎo)向方式分類 5
1.3.4按導(dǎo)料或定位形式分類 5
1.4 接頭模具設(shè)計(jì)與制造方面 5
1.4.1 接頭模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路 5
1.4.2支架模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度 5
2. 落料、拉深、沖孔復(fù)合?！?
2.1 沖壓工件的工藝分析 7
2.1.1制件的總體分析 8
2.1.2制件的外形分析 8
2.1.3 沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度 8
2.2 工藝方案確定 8
2.3 必要的工藝計(jì)算 9
2.3.1 毛坯尺寸計(jì)算 9
2.3.2排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 11
2.3.3計(jì)算沖壓力和初選壓力機(jī) 13
2.3.4壓力中心的確定 15
2.4 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
2.4.1 模具類型設(shè)計(jì) 15
2.4.2 模具具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
2.5 主要工作零部件設(shè)計(jì) 16
2.5.1沖孔凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 17
2.5.2外形落料凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 18
2.5.3 拉深工作部分尺寸的計(jì)算 18
2.5.4落料凹模的設(shè)計(jì) 19
2.5.5 沖孔凸模的設(shè)計(jì) 20
2.5.6 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21
2.6定位裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 22
2.6.1擋料銷及導(dǎo)料銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 22
2.6.2擋料銷與導(dǎo)料銷位置的確定 22
2.7卸料裝置的設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)化 22
2.7.1彈性卸料板的結(jié)構(gòu)形式 23
2.7.2卸料螺釘?shù)倪x用 23
2.7.3卸料橡皮的設(shè)計(jì)和選用 23
2.8推件裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化[5] 24
2.8.1剛性推件裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 24
2.8.2推件塊的設(shè)計(jì) 24
2.8.3打桿的設(shè)計(jì) 24
2.8.4模柄的設(shè)計(jì) 25
2.9支撐固定零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 25
2.9.1模架的選用 25
2.9.2 凸模固定板的設(shè)計(jì) 25
2.9.3墊板的設(shè)計(jì)………24
2.10導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 25
2.11緊固零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 26
2.12 沖壓設(shè)備的的選用 26
2.13模具的裝配圖…………………………………………………………27
3. 拉深模 30
3.1 產(chǎn)品工藝性分析 30
3.2模具工作部分的尺寸計(jì)算 31
3.3必要的計(jì)算 32
3.4 壓邊裝置……………………………………………………………………33
3.5模具的總體設(shè)計(jì)……………………………………………………………33
3.5.1 拉伸模主要零部件的設(shè)計(jì)……………………………………………33
3.5.2 沖壓設(shè)備的選擇………………………………………………………34
3.5.3 模具總裝圖……………………………………………………………34
4. 翻邊模………………………………………………………………………………36
4.1固定套翻邊件工藝性分析…………………………………………………36
4.2固定套翻邊工藝計(jì)算………………………………………………………36
4.3翻邊模裝配圖的設(shè)計(jì)繪制…………………………………………………37
結(jié) 束 語……………………………………………………………………………39
致 謝………………………………………………………………………………40
參 考 文 獻(xiàn)………………………………………………………………………41
36