機械畢業(yè)設計（論文）-防盜門鎖殼成形模及整套模具的設計（全套圖紙）

防盜門鎖殼成形模及整套模具設計 摘 要沖壓制品已在工業(yè)，農(nóng)業(yè)，國防和日常生活等方面得到了廣泛應用，特別是在機械業(yè)中尤為突出。機械產(chǎn)品的外殼大部分是沖壓制品，產(chǎn)品性能的提高要求高素質的沖壓模具和沖壓性能，成型工藝和制品的設計。沖壓制品的成型方法很多。其主要是用于落料、沖孔、彎曲、拉深等。而沖壓模約占成型總數(shù)的60%以上。當然如利用電氣控制，可實現(xiàn)半自動化和自動化作業(yè)。冷沖沖裁模主要用于金屬制品的成型，它是沖壓制品生產(chǎn)中十分重要的工藝裝置。沖壓模的基本組成是：上下模座、下模墊板、下模固定板、凹模鑲塊、抬料釘、導料板、卸料板、導柱導套、卸料板彈釘?shù)?。沖壓模的廣泛適用正是我們這次設計的根本出發(fā)點。、關鍵詞：沖孔；落料；拉深全套圖紙，加153893706ABSTRACTStamping products has been extensively applied in the industry ,agriculture,national defense and in the daily lives of area,expecially in the mechinery industry .Mechanical products is the most pressing housing products ,and the inprovement of product performance requires of high-equality performance staming molds ,stamping ,process and product design .There are many ways of molaing products of stamping .piercing is mainly used for banking,bending,stretching ,etc.And stamping molds almost form more than 60 percent of the total number.For example,Electrical Control can be realized as semi-automatic or automatic operation.Cold-metal stamping die mainly used for the molding products,and it is very important in the production of stamping technology devices .The basic eomponent of stamping molds is block model from top to buttom ,mould plate,fixed-plate of mold plate,die inserts ,rasing nails I and plate,plate unloding I ,introduction sets column,unloding bombs nail plate ,plate discharge ,and so on.The widely application of blanking molding exactly the basic perpose of my degisn.Key words: piercing ;blanking ;stretching前言冷沖壓是一種先進的金屬加工方法，它建立在金屬塑性變形的基礎上，采用模具和沖壓設備對板料金屬進行加工，以獲得所需的零件形狀和尺寸。冷沖壓采用復合模，尤其是多任務級進模，可在一臺壓力機上完成多道沖壓工序，實現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高，勞動條件好，生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。其與切削加工比較，具有生產(chǎn)率高、加工成本低、材料利用率高、產(chǎn)品尺寸精度穩(wěn)定、操作簡單、容易實現(xiàn)機械化和自動化等一系列優(yōu)點，特別適合于大量生產(chǎn)。 由于板料沖壓加工的零件形狀、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等的不同，當前在生產(chǎn)中所采用的板料沖壓工藝方法也是多種多樣的。但是，概括起來可以分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質量要求。分離工序又可分為落料、沖孔和切割等。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，成為所需形狀和尺寸的工件。成形工序可分為彎曲、拉深、翻孔、翻邊、脹形、擴口、縮口和旋壓等。在實際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應用于一個工件。在實際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能，以保證成品質量和高的合格率。 模具是賦予工業(yè)制品以一定形狀與尺寸的重要工藝裝備，它直接影響到機電產(chǎn)品的質量、成本、市場競爭能力及產(chǎn)品更新周期。模具在工業(yè)生產(chǎn)中的重要地位得到了各國的高度重視。沖壓模具目前仍居于九大類模具（沖壓、鍛造、鑄造、精鑄、壓鑄、塑料、橡膠、玻璃、陶瓷模具）之首，約占全部模具總量的30%。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，工人生產(chǎn)的勞動強度大、勞動量大，嚴重影響生產(chǎn)效率的提高。隨著當今科技的發(fā)展。工業(yè)生產(chǎn)中模具的使用已經(jīng)越來越引起人們的重視，而被大量應用到工業(yè)生產(chǎn)中來。沖壓模具的自動送料技術也投入到實際的生產(chǎn)中，沖壓模具可以大大的提高勞動生產(chǎn)效率，減輕工人負擔，具有重要的技術進步意義和經(jīng)濟價值。 隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，冷沖壓技術也不斷革新和發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1） 工藝分析計算方法的現(xiàn)代化；（2） 模具設計制造技術現(xiàn)代化；（3） 冷沖壓生產(chǎn)的機械化和自動化；（4） 為了滿足產(chǎn)品更新?lián)Q代快和生產(chǎn)批量小的發(fā)展趨勢，發(fā)展了一些新的成形工藝、簡易模具、通用組合模具、數(shù)控沖壓設備和沖壓柔性制造系統(tǒng)等；（5） 不斷改進板料性能，以提高其成形能力和使用效果。目 錄1 沖壓工藝性分析11.1零件的工藝性分析11.2沖壓工序的確定21.3估算拉伸次數(shù)31.4矩形件的毛坯形狀31.5 模具類型的決定41.6加工方案分析42 模具結構型式的確定63 矩形件坯料的形狀和尺寸的確定73.1矩形件的修邊余量73.2 矩形件的毛坯尺寸計算73.3 排樣與搭邊84 落料拉深部分工藝力計算114.1 沖裁力的計算114.2 卸料力和頂件力的計算124.3 拉深力的計算124.4 壓邊力的計算134.5 總壓力計算145 落料拉深模結構及工作部分主要尺寸計算165.1 刃口尺寸計算165.1.1 凹模刃口尺寸計算165.1.2 凸模刃口尺寸計算175.1.3 沖裁間隙185.2 落料凹模結構設計185.2.1 凹模的高度185.2.2 凹模壁厚185.2.3 凹模的孔口型式185.3 拉深凸凹模的設計195.3.1 拉深凸凹模的圓角半徑195.3.2 拉深間隙205.3.3 拉深模的工作尺寸225.3.4 拉深凸模245.3.5 凸凹模的設計256 設備選擇276.1 壓力機的選取287 其它模具零件的設計297.1 定位裝置的設計297.1.1 卸料裝置297.1.2 凹模固定板307.2 壓邊圈設計317.3 打桿設計317.4 拉深通氣孔設計317.5 墊板的設計327.6 上模板與下模板的設計337.6.1 模板的表面質量、技術要求337.6.2 落料拉深復合模模板337.7 模架的設計357.8 螺釘及銷釘?shù)倪x擇367.9 沖壓零件材料與熱處理388 其它模具的粗略設計398.1 切邊模398.2 兩側面各孔沖模408.3 沖孔翻邊模418.4 整形模419 部分零件的加工工藝卡439.1 凸模固定板加工工藝卡439.2 長導柱加工工藝卡4410 模具工作原理45致 謝46參考文獻48VI1 沖壓工藝性分析1.1零件的工藝性分析08鋼時極軟的低碳鋼，強度、硬度很低，而塑性、韌性極高，具有良好的冷變形 化學成性和焊接性，正火后切削加工性尚可，退火后導磁率較高，剩磁較少，但淬透性、淬硬性極低。此零件為金屬鎖殼，其材料為08F鋼，08F中F表示是沸騰鋼，08表示為含碳量為萬分之八。該鋼是優(yōu)質沸騰鋼，性能于08鋼相似，但是時效，敏感性比08鋼更好。08鋼易于軋成薄板、薄帶、冷變形材，冷拉、冷沖壓、焊接件，表面硬化。08F鋼的塑性很好，主要用來制造冷沖壓件，易于軋成薄板、薄帶、冷變形材，冷拉鋼絲。用于沖壓件，壓延機，各類不承受載荷的覆蓋件，滲碳、滲氮，制作各類套筒、靠模、支架。主要成分： 碳 C ：0.05-0.11 硅 Si：0.03錳 Mn：0.25-0.50 鉻 Cr：0.10鎳 Ni：0.30銅 Cu：0.25 力學性能： 抗拉強度 b (MPa)：295 屈服強度 s (MPa)：175伸長率 5/（%）：35斷面收縮率 /（%）：60該零件板厚為2mm，生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)。而冷沖壓是一種先進的金屬加工方法，這是建立在金屬塑性變形的基礎上，利用模具與沖壓設備對板料金屬進行加工，以獲得所需要的零件形狀和尺寸。冷沖壓和切削加工相比較，具有生產(chǎn)率高，加工成本低，材料得用率高，產(chǎn)品尺寸精度穩(wěn)定，操作簡單，容易實現(xiàn)機械化和自動化等一系列優(yōu)點，特別適合大批量生產(chǎn)，因此，此零件的生產(chǎn)選用沖壓加工較為經(jīng)濟合理。由零件圖得知，鎖殼外形尺寸較小，壁厚相對較小，形狀為矩形拉伸件，結構簡單，無尖角，各結合處都有是用圓角過渡。不易發(fā)生拉破、起皺等工藝問題。此零件圖上末標注尺寸公差，其加工精度要求不高，因此按經(jīng)濟精度IT1114進行加工。故模具的精度要求也不高。本設計采用IT13計算,查附表3,可得知:2,6,11.8。由以上對零件的外形、材料、厚度、尺寸精度的分析得知，此零件在各方面都符合沖壓生產(chǎn)的要求。1.2沖壓工序的確定由零件圖得知，沖壓開始，毛坯材料應先進行落料工序，通過計算初步確定毛坯的外形尺寸，落料件為橢圓形，落料之后包括了拉深、沖孔、翻邊、整形等工序。盒形件的拉深特點是直邊部分是直壁平面，圓角部分則是四分之一的圓柱面。在圓筒形件的直徑d等于矩形件轉角半徑的兩倍的可比條件下，矩形件拉破的危險性比圓筒件要小得多，因此允許有變形程度也要大些。由平板毛坯一次拉深矩形件的級限拉深系數(shù)與/的比較可以判斷該矩形件是否可以一次拉深成形。當沖壓出基本的零件形狀之后，為使各部分有精度要求的尺寸達到需要，最后通過整形與車邊兩道工序完成零件的最終加工。最終確定此零件主要有以下幾個工序：1 落料；2 拉深；3 沖孔翻邊；4 切邊整形；5 沖兩側面各圓孔和方孔。圖1 零件圖1.3估算拉伸次數(shù)H/B=28/58=0.480.70.82；（2-1）H/=28/5=5.62；(2-2)=/2；(2-3)有R5和R8；有16.33和21.33；就有0.3和0.38兩種；查沖壓工藝與模具設計 262頁表4-19得出,此矩形件能一次拉深成形。 1.4矩形件的毛坯形狀此矩形件雖然需要兩次拉深,但在一次可拉成的范圍內，應屬于低矩形件。 因此采用圖2的毛坯。 圖 2毛坯1.5 模具類型的決定 沖壓生產(chǎn)的模具制造費用比較高，占沖壓件總成本的10%30%，甚至更高，所以采用沖壓加工的生產(chǎn)方式，必須視生產(chǎn)批量決定采用何種模具形式，由生產(chǎn)批量與模具形式之間的關系，參考工裝設計表11-7知，此工件為大批量生產(chǎn)，如果采用單工序模，雖然單工序模具有結構簡單，操作安全方便，模具使用壽命高，成本低等優(yōu)點，但最主要是工序數(shù)較大，生產(chǎn)批量大，形狀較為復雜，采用單工序模很難達到精度要求，且生產(chǎn)率低，位置誤差較大，故不采用單工序模；所以模具形式采用級進模與復合模較為合理，顯然此工件滿足沖壓工藝的要求，成形時包括了落料、拉深、沖孔、翻邊等工序，整形與車邊采用專用模具與車床進行，且工件體積較小，拉深比較容易實現(xiàn)，但由此工件的形狀分析知不適合采用級進模。通過工裝設計表11-8單工序模、級進模與復合模的比較，綜合考慮各種生產(chǎn)成本和經(jīng)濟性，確定此工件的沖壓成形模具采用復合模具。1.6加工方案分析確定沖裁工藝方案應在工藝分析的基礎上根據(jù)沖裁件的生產(chǎn)批量、尺寸精度的高低、尺寸大小、形狀復雜程度、材料和厚薄、沖裁制造條件與沖壓設備等多方面的因素，擬訂出多種可能的不同的工藝方案，進行全面分析與研究，比較其綜合經(jīng)濟技術效果，選取一個合理的沖壓工藝方案。方案如下：方案一：落料拉深切邊沖孔、翻邊沖兩側面各孔整形方案二：落料拉深切邊沖兩側面各孔沖孔、翻邊整形方案三：落料拉深切邊、沖兩側面各孔沖孔、翻邊整形方案四：落料拉深沖孔、翻邊切邊、沖兩側面各孔整形方案五：沖孔落料拉深、切邊翻邊沖兩側面孔整形方案六：沖孔落料拉深、切邊沖兩側面孔翻邊整形方案七：沖孔落料拉深、切邊翻邊、沖兩側面各孔整形方案八：沖孔落料拉深翻邊、切邊、沖兩側面各孔整形方案分析比較：這八個方案，兩兩相對，主要是切邊，翻邊，沖孔的順序不一樣，下面就具體分析。方案一、二：落料拉深、切邊復合，落料結束即拉深開始，首先保證了工件的外形尺寸，而后開始拉深，由凸凹模與壓邊圈進行材料的壓緊，接著進行拉深成形，能保證較好的精度，切邊后可以保證下一步工序的定位。方案一二之間的區(qū)別在于沖孔、翻邊工序與沖兩側面各孔工序的順序，由于此工件沒有較高的尺寸精度要求，在這里主要考慮工序的合理性，如果先安排沖孔翻邊，就得考慮好定位問題，翻邊后，矩形件的腔內就不規(guī)則了，對于后面沖側面孔的凹模要求就高，形狀變復雜后，成本就高，應該相對不合理一些。所以方案一與方案二之間選擇方案二較為合理。方案三、四：是落料拉深復合，落料結束即拉深開始，首先保證了工件的外形尺寸，而后開始拉深，成形后接下來再沖孔翻邊。方案三將切邊、沖兩側面各孔復合，即切邊后就定位沖兩側面孔，尺寸精度會有所提高，只是兩側面孔模具已經(jīng)較復雜，如果再復合，模具會更復雜，又會提高生產(chǎn)成本。而單工序模具位置誤差大，精度不高，生產(chǎn)率低，模具使用壽命低，這樣就會影響整個生產(chǎn)的效率，在大批量生產(chǎn)中經(jīng)濟性差。方案三與方案四的不同又在于沖孔翻邊與沖側面孔的順序，理由同上，兩方案中應選方案三。方案五、六：落料沖孔復合，落料后就沖孔，可以保證2和11.8的位置精度，接著進行切邊，這兩種方案將拉深與切邊復合,能有效地提高生產(chǎn)率和定位精度。這種案存在單工序模，而單工序模具位置誤差大，精度不高，生產(chǎn)率低，模具使用壽命低，這樣就會影響整個生產(chǎn)的效率，在大批量生產(chǎn)中經(jīng)濟性差。但整體來說，先沖孔再拉深會影響其形狀和位置精度，相對而言是不易采取的，只是這個加工件小，而且對尺寸也沒有什么要求，固在考慮范圍內。這兩個方案的不同也是在于翻邊和沖側面孔的順序,理由同上,方案六為較佳方案。方案七、八：這兩個方案與前不同之處就是對于翻邊和沖側面孔的復合，而兩者之間的不同是切邊順序安排的不同。方案七，將拉深、切邊復合；翻邊、沖兩側面各孔復合。方案八則是將翻邊、切邊、沖兩側面各孔復合，模具自然復雜得多了，因此，兩者比較，前一個方案要好一些。綜上所述，在四個較為合理的方案二、方案三、方案六、方案八之間，方案二整形之前采用兩套復合模具，精度較高，保證了零件各部分的精度要求，且工序的安排也較為合理，位置精度高，生產(chǎn)率高，模具使用壽命長，安全性也相對較好，故方案二應為四個較合理方案中的最佳方案。確定了最佳工藝方案，從而依據(jù)此方案確定模具結構型式及各工序必要的工藝參數(shù)和設備、標準件的合理選用。2 模具結構型式的確定通過以上工藝分析與工藝方案的確定，選定模具種類：落料模，拉深模，再拉深模，切邊模，沖孔模，翻邊模，整形模等，而落料與拉深復合，切邊為一套模具，沖孔與翻邊復合，整形為一套模具，總共為五套模具，本設計只設計其中的落料與拉深復合模具。綜合上面的分析，畫出模具的結構草圖如下圖3 落料拉深模草圖3 矩形件坯料的形狀和尺寸的確定3.1矩形件的修邊余量在確定矩形件的毛坯之前,一般仍需先加修邊余量。按沖壓工藝與模具設計264頁表4-22查得:h=(0.040.06)h2 (4-1)h=(0.040.06)×28=1.121.68 取h=1.5 那么H=h+h2=28+1.5=29.5 (4-2)由于H/B=28/58=0.48 3.2 矩形件的毛坯尺寸計算如果將矩形件的圓角區(qū)視為2為直徑的圓筒件的1/4,便可仿造圓筒形件拉深系數(shù)的表達式,接寫出矩形件的假想拉深系數(shù)= 式中為矩形件相鄰的轉角半徑，為直徑的2、高度與矩形件高度相同的圓筒件和毛坯半徑。 其中： =2(4-3)由已知信息得：有=5 和=8 兩種；=7.2 ；H =28 由此得出:=16.33 =21.33 =H+0.57(4-4)由上式得:=29.5+0.57×7.2=33.604 33.6經(jīng)過計算,得出毛坯形狀如圖4所示:圖 4 毛坯圖為了使凸凹模更加合理簡單,最后圓整毛坯得圖5的長圓形毛坯。=B+2(-)=58+2×(33.6-7.2)=110.8 =L+2(-)=88+2×(33.6-7.2)=140.8 圓整后得到的尺寸計算如下:=110.8 =140.8 .圖5毛坯=/2=110.8/2=55.4 =-2=140.8-2×55.4=30 3.3 排樣與搭邊查沖壓工藝與模具設計56頁表2-10得最小工藝搭邊值為:=2.5 =2其排樣方式有兩種：（1） 沖裁面積：A=+b=129662(4-5)條料寬度：B=l+2=140.8+2×2=144.8取條料寬度為150步距： S=b+=110.8+2.5=113.3 取步距為120 圖6（1） 排樣 一個進距的材料利用率：% =72.3%2(4-6)（2） 沖裁面積： A=+b=129662(4-5)條料寬度：B=l+2=110.8+2×2=114.8取條料寬度為120步距：S=b+a=140.8+2.5=143.3 取步距為150 圖6（2）排樣 排樣一個進距的材料利用率：% =72.3%2(4-6)壓力中心：此坯料圓整后為長圓形，屬典型的規(guī)則坯料，其壓力中心在重心上。壓邊條件:100/D=100×2/140.81.52 (4-7)選擇用壓邊圈。兩種排樣利用率一樣，所以隨便采用那種排樣方4 落料拉深部分工藝力計算計算沖裁力的目的是為了合理選取壓力機和設計模具。壓力機的噸位心須大于計算得出和沖裁力，方可適應沖裁工藝和要求。4.1 沖裁力的計算沖裁力是指沖裁時凸模所承受的最大壓力,包括施加給板料的正壓力摩擦阻力。沖裁力的大小取決于材料的強度（抗拉強度，抗剪強度）、板料的厚度和沖裁件內外周界的總長度。采用傳統(tǒng)的計算方法，綜合考慮模具刃口的磨損，凸凹模間隙的波動、材料力學性能的變化以及板料厚度偏差等影響因素，實際所需沖裁力還需要增加一個安全系數(shù)。一般取為1.3,得：=1. 3（）2(5-1)板料厚度（）；材料的抗剪強度（）；沖裁周長（）。查沖壓工藝與模具設計259頁附錄16查得:材料08鋼的抗剪強度為255353 ；取320 。 抗拉強度為324441 ；取400 。屈服強度為196 。=+2=×110.8+2×30=408.1 =408.1×2×320=2611842(5-2)=1.3=1.3×408.1×2×320=339539.2卸料力、推件力、頂件力系數(shù)、材料種類板料厚度/鋼0.1>0.10.5>0.52.5>2.56.5>6.50.060.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.020.060.0250.080. 10.0650.0500.0450.0250.140.080.060.050.03黃銅、紫銅鋁、鋁合金0.030.090.030.074.2 卸料力和頂件力的計算沖裁結束后,將工件或廢料從凸模上卸下的力為卸料力。采用順出件式模具時,將落料件或沖孔廢料推出凹模所需求的力為推件力。采用逆出件工模具時,將落料件從凹模內反頂出所需求的力稱為頂件力。=2(5-3)=2(5-4)沖裁力；卸料力系數(shù)；推件力系數(shù)。查上表得：在0.040.05之間，取0.04；=0.04×261184=10447.4取0.055=0.055×261184=14365.14.3 拉深力的計算從凹模內將工件或廢料順沖裁的方向推出的力為拉深力。=3(5-5)盒形件周長（）；板料厚度（）；拉深件材料的抗拉強度（）。系數(shù), =0.50.8。取=0.6=0.6×408.1×2×400=1958884.4 壓邊力的計算壓邊力是為了防止毛坯起皺，保證拉深過程順利進行而施加的它的大小對拉深工作影響很大。壓邊力的數(shù)值也應適當，太小時，坯料起皺，材料不能順利進入沖模間隙而使拉深力加大，出現(xiàn)第二高峰，工件在危險斷面處斷裂。太大時，則增加了摩擦力，拉深力增加，輕則造成工件危險斷面初嚴重變薄，重則斷裂。只有壓邊力合適時拉深力才不過大，拉深件質量也好。在生產(chǎn)中，壓邊力Q都有一個調節(jié)范圍，在一定的變形程度（即一定的m值）下，壓邊力調節(jié)范圍寬則生產(chǎn)就穩(wěn)定，否則，Q稍大就拉破，稍小一點又會起皺，使生產(chǎn)不能正常進行。合理的壓邊力變動范圍如圖所示，在最大壓邊力Q和最小壓邊力Q之間。當拉深系數(shù)小至接近拉深系數(shù)時，這個變動范圍就下，壓邊力變動對拉圖7 凸緣起皺一變化規(guī)律圖 深工作的影響就顯著，稍加變動就會起皺或拉破。拉深中凸緣起皺的規(guī)律一變化規(guī)律相似，起皺趨勢最嚴重的時刻不是拉深開始或快結束時，而是毛坯外緣縮小到R=0.85R時。理論上合理的壓邊力應隨起皺趨勢的變化而變化。當起皺嚴重時壓邊力變大，起皺不嚴重時，壓邊力就隨著減少。但要實現(xiàn)這種變化是很困難的。通常是使壓邊力Q稍大于防皺作用所需的最低值，并按下面的公式進行計算。 =3(5-6)開始拉深時不考慮凹模圓角時的壓邊面積； 單位壓邊力（）。查簡明沖壓工藝與模具設計手冊229頁表7-41 單邊壓邊力 取=2.2（）=A-B×L=12966-88×58=7862 圖8 壓邊裝置= =7862×2.2=17296.4 ()其壓邊裝置如圖8所示： 4.5 總壓力計算有落料時,采用彈性橡膠卸料逆出件結構： =+ + 2(5-7)=339539.2+10447.4+14365.1=364351.7()拉深時,有壓邊裝置:=+2(5-8)=195888 +17296.4=213184.4()拉深功:= ()2(5-9)拉深力；拉深深度（）；系數(shù)，一般取0.60.8。= =4178.4()5 落料拉深模結構及工作部分主要尺寸計算模具主要工作部分有落料凹模、凸凹模、拉深凸模三部分。5.1 刃口尺寸計算 模具凸凹模刃口尺寸精度直接影響沖裁生產(chǎn)的技術經(jīng)濟效果,模具的合理間隙也要靠凸凹模刃口尺寸及其工差來保證。應該根據(jù)沖裁變形規(guī)律、沖裁的磨損規(guī)律和經(jīng)濟的合理性綜合考慮，并遵循如下原則：（1）設計落料模時,應以凹模尺寸為基準,間隙取在凸模上,靠減小其尺寸獲得。（2）根據(jù)沖模的磨損規(guī)律,凹模的磨損使落料件輪廓尺寸增大,因此設計落料模時,凹模的刃口尺寸應等于或接近于工件的下極限尺寸。（3）沖裁模在使用中，由于磨損間隙值將不斷增大，因此設計時，新模都必須選取最小合理間隙，使模具具有較長的壽命。（4）根據(jù)工件尺寸公差的要求，確定模具刃口尺寸的公差等級，如附表2。5.1.1 凹模刃口尺寸計算零件圖上全末標注公差,按經(jīng)濟精度IT13算。凸凹模刃口尺寸確定方法按配合加工的方法，所謂配合加工就是在凸模和凹模中先選取定一件為基準件，制造好后用它的實際刃口尺寸來配合做另一件，使它們之間達到最小合理間隙值。凸凹模配合加工方法有利于獲得最小合理間隙，放寬對模具加工設備的精度要求。落料時，先做凹模，以它為基準件配作凸模，保證最小的合理間隙值。查簡明沖壓工藝與模具設計手冊55頁表5-3沖裁模初始間隙，得材料厚度為2時，=0.060 =0.080 查簡明沖壓工藝與模具設計手冊59頁表5-5規(guī)則形狀（圓形、方形）沖裁凸模、凹模的極限偏差，得凸模偏差=-0.030 ,凹模偏差=+0.040采用凸模與凹模配合加工的方法，并以落料凹模為基準，凸模按凹模尺寸配制,保證單邊間隙為0.0600.080。凹模尺寸如圖9圖9凹模尺寸圖圖中A類尺寸是磨損后增大的尺寸,C類尺寸是磨損不變的尺寸。未標注公差的零件尺寸用IT13按附表3得公差為:140.8；110.8 ； 30 。 按公式 =(-)3(6-1) 計算凹模的刃口尺寸；落料件的基本尺寸系數(shù)，當精度為IT1113時，取0.75；工件的公差。=(-)=(140.8-0.75×0.63)=140.3 =(-)=(110.8-0.75×0.54)=110.3 =300.040 5.1.2 凸模刃口尺寸計算因采用凸模與凹模配合加工的方法,凸模的尺寸計算公式為:=(-2)3(6-2)凸模的刃口尺寸。=(-2)=(140.8-0.75×0.63-2×0.060)= 140.3 =(-2)=(110.8-0.75×0.54-2×0.060)= 110.3 =300.040 5.1.3 沖裁間隙由于沖裁件斷面質量.尺寸精度要求不高時,應優(yōu)先采用大間隙,以利于提高沖模壽命,查簡明沖壓工藝與模具設計手冊54頁表5-2沖金屬材料裁模間隙值表,得知低碳鋼08F的初始間隙>(1012.5)% =0.20.255.2 落料凹模結構設計5.2.1 凹模的高度凹模的厚度主要不是從強度需要考慮的,而是從連接螺絲釘旋入深度與凹模剛度的需要考慮的。凹模板的厚度一般應不小于10，特別是小型的模具可取8。隨著凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也相應增大。整體凹模的高度按如下經(jīng)驗公式估算：=（）3(6-3)考慮材料板厚影響的系數(shù)，按附表4查得為0.2；沖裁件最大外形尺寸。=0.2×140.8=28.16（）如圖,考慮到剛度和修磨量以及配合,取=90（）5.2.2 凹模壁厚凹模壁厚主要考慮布置連接螺釘孔和銷釘孔的需要,同時也能保證凹模的強度的剛度: =(1.52)=(105140) 3(6-4)根據(jù)模具設計手冊,最小壁厚為4.9。5.2.3 凹模的孔口型式凹模的孔口型式：凹模一般有以下幾種常用的孔口型式。斜壁式，該型式?jīng)_裁件容易通過，凹模磨損后的修磨量較小，但刃口強度較低，孔口尺寸在修磨后略有增大。一般用于形狀簡單且精度要求不高的零件沖裁；直壁式，此型特點是制造方便,刃口強度較高，刃磨后工作部分尺寸不變，但在孔口內可能積存沖裁件而增加沖裁力和孔口的磨損?？卓谀p后每次修磨量較大。所以模具的總壽命較低。適用于沖裁形狀復雜且精度要求較高的沖壓件，在落料模、沖孔模、復合模中廣泛采用；凸臺式，其淬火硬度為3540HRC,是一種低硬度的凹模刃口?？捎缅N打斜面的方法來調整間隙,直至試出合格的沖件為止。主要用于沖裁材料厚度要 0.3以下的小間隙、無間隙模具。本設計中選直壁式孔口。凹模的結構圖如下圖10: 圖10凹?？卓?.3 拉深凸凹模的設計5.3.1 拉深凸凹模的圓角半徑拉深模的凸模及凹模圓角半徑與拉深成形有很大的影響，如果凹模圓角半徑過小，材料流過它就困難，彎曲變形阻力，摩擦力，反向彎曲的校直力都大，會使拉深力增大，工件筒壁容易掛傷，變薄嚴重。甚至在危險斷面處拉破，同時，材料對凹模的壓力增加，磨損增大，影響模具壽命；這樣，材料變形受限制，必須采用較大的拉深系數(shù)。在生產(chǎn)上一般應盡量避免采用過小的凹模圓角半徑。r過大則會減小壓邊面積，拉深初期不與模具表面接觸的毛坯寬度加大, 在拉深后期，毛坯外緣過早地離開壓邊圈，容易起皺，甚至拉裂，并且在側壁下部和口部都形成皺折。尤其當毛坯的相對厚度小時，這個現(xiàn)象更嚴重。因此對于變形量大處，就需用較大的。如圖11根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)法,參照沖壓工藝與模具設計242頁表4-7首次拉深凹模圓角半徑(） 得當材料板厚3時, =(106)t=(104)×2=(208 ) 取=8 圖11凹模圓角凸模圓角半徑r對拉深工作也有影響，但沒有凹模圓角半徑的影響大，但其值也要合適才行。r太小，則毛坯在r處彎曲變形大，使危險斷面強度降低，極限拉深系數(shù)增大。即使工件不在危險斷面處被拉裂，其厚度也會嚴重變薄，在多次拉深時，這個局部變薄和彎曲變形的痕跡，會在成品零件的側壁上遺留下來，影響零件的質量；而且，多工序拉深時，后繼工序的壓邊圈圓角半徑等于前道工序的凸模圓角半徑；所以，當r過小時，在以后的拉深工序中毛坯沿壓邊圈滑動的阻力會增大，這對拉深過程是不利的，因而，凸模圓角半徑不能太小。r過大后會使r處在拉深初期不與模具表面接觸，處與壓邊圈作用之外的毛坯寬度增加，因而這部分材料很容易起皺。如圖12 當r過大時，則毛坯底部的承壓面積減小，懸空部分過大，容易產(chǎn)生底部的局部拉深和內皺。按經(jīng)驗公式r=（0.71），一次拉深成形時，r應等于零件的內圓角半徑，但 圖12凸模圓角不得小于材料的厚度，故對于此一次拉深成形的工件，取r等于零件的內圓角半徑。即:r=7.25.3.2 拉深間隙拉深凹模與凸模直徑之差的一般叫間隙。拉深模的凸模及凹模之間的單面間隙Z/2影響拉深力與拉深件的質量。拉深時由凹模圓角區(qū)流過的材料經(jīng)間隙校直后就變成工件的筒壁，因而間隙對拉深過程和工件質量有較大影響，其數(shù)值也應合理。如拉深模間隙取的太小，凸緣區(qū)變厚的材料通過它校直與變形阻力增加，與模具表面之間的接觸壓力加大，摩擦磨損增加，從而引起拉深力增加，零件變薄嚴重，甚至拉破，模具壽命降低，這時只好采用稍大一些的拉深系數(shù)。但是間隙小時得到的零件側壁平直而光滑，質量較好，精度較高。 拉深模的凸、凹模間隙Z/2大，對毛坯的校直和擠壓作用變小，則磨擦小，能減少拉深力，但間隙大，精度不易控制；拉深過大時，沖出的零件側壁不直，形成彎曲形狀，拉深后因回彈較大，形成口大底小的錐形，工件上部厚度大，小的皺紋得不到擠平而保留下來，甚至零件口部呈曲線形狀，零件成桶狀；零件的高度小于要求得到的高度，模具的壽命提高，但零件的質量變差。如果拉深模的凸、凹模間隙Z/2小，則磨擦大，拉深力增加，因此許用拉深系數(shù)m數(shù)值較大，凸模與凹模的間隙小于材料厚度時，帶有變薄拉深的影響，拉深件的精度及表面粗糙度較低。拉深模的間隙數(shù)值主要決定于拉深方法、零件的形狀及尺寸精度等。合理的間隙值應使變厚的材料流進凹模后拉深力不出現(xiàn)第二高峰，確定間隙的原則是：即要考慮板料本身的公差，又要考慮板料的增厚現(xiàn)象，間隙一般都比毛坯厚度略大一些。采用壓邊拉深時其值可按下式計算：根據(jù)經(jīng)驗，拉深時凸模與凹模間每側的間隙一般都大于材料厚度，以減小磨擦力,單邊間隙為Z, 可按下式進行計算： 3 (6-4) 材料厚度()； 材料最大厚度， =+ 為板厚的上偏差 ()系數(shù)，見沖壓工藝與模具設計246頁表4-8拉深間隙系數(shù)由表查得=0.100.12； 圖13外形尺寸有要求的拉深件查得板厚的上偏差為 0.14 ；取0.1 =2+0.14+0.1×2=2.34() 5.3.3 拉深模的工作尺寸對于外形有尺寸要求的，如圖13所示， 按公式：3(6-6)3(6-7)進行計算；對于內形有尺寸要求的，如圖14所示，按公式：3(6-8)3(6-9) 進行計算。 其中： 拉深凹模尺寸 ()； 拉深凸模尺寸()； 工件制造公差()。在零件圖上,拉深件標注的是外形尺寸, 故以凹模為基準進行計算。簡明沖壓工藝與模具設計手冊226-227頁表7-37查得拉深凸凹模的制造公圖14內形尺寸有要求的拉深件差為：。,查附表3可知, =88的為0.54；=58的為0.46:=(-0.75+2)=(88-0.75×0.54+4)=91.60=(-0.75+2)=(58-0.75×0.46+4)=61.66=(-)=(87.60-2.34)=85.26=(-)=(57.66-2.34)=55.32 拉深凸模和凸凹模的工作尺寸如圖15所示：圖15 拉深凸凹模刃口尺寸5.3.4 拉深凸模凸、凹模的結構形式對拉深時的變形情況和變形程度的大小以及產(chǎn)品質量均有重要影響。當拉深的方法、變形程度、零件的形狀、尺寸不同時，則拉深模的結構應不同。因為零件毛坯的相對厚度小，采用壓邊圈,壓邊裝置如圖8。采用圖16所示的直壁凹模模具結構。圖 16 逆出件直壁凹模結構拉深凸模還應鉆一通氣孔，如上圖所示。拉深時凸模被材料包緊，工件與凸模間會形成真空狀態(tài)，如果不開通氣孔，增加額外的卸料力,則拉深后工件不易從凸模上取下來，是卸件困難，而且造成工件底部不平。拉深凸模通氣孔尺寸可查表取得其直徑為6.5。（參考模具設計手冊）凸模按橫斷面形狀分為圓形和非圓形，按刃口形狀分為平刃和斜刃等，凸模模架內的固定應滿足如下要求：保證足夠的穩(wěn)定性；工作的可靠性；當損壞和修理時應保證拆卸方便。（參考模具設計手冊） 凸模長度L應根據(jù)模具的結構確定。采用固定卸料結構，凸模長度應該為： 式中 固定板厚度,可取凸模定位板厚為凹模板厚的0.81倍?。?卸料板厚度,可取凹模厚度的0.8倍,固定卸料板形孔與凸模的單邊間隙可以取0.20.5 ； 導料扳厚度,采用固定擋料銷,導料板厚度取68 ??； 附加長度。主要考慮凸模進入凹模的深度，模具閉合狀態(tài)下，卸料板到凸模固定板間的安全距離以及總修磨量等因素后確定,一般取1520 。此復合模采用推板卸料,但考慮壓邊圈的厚度, 取拉深凸模的長度為: =115 一般情況下，凸模的強度是足夠的，不必作強度校驗。但是，在凸模特別細長而坯料厚度較大的情況下，必須進行承壓能力和失穩(wěn)彎曲應力校驗。 由以上的分析，結合模具的結構、拉深模刃口尺寸及應用公式計算，拉深凸模的結構尺寸如圖17所示: 圖17 拉深凸模的結構尺寸5.3.5 凸凹模的設計凸凹模包含了落料凸模與拉深凹模，而落料凸模與落料凹模配制，所以，凸凹模的設計最重要還是拉深凹模的設計。拉深凹模的設計也可近似按照落料凹模的設計方法進行設計，根據(jù)公式:，可以算出拉深凹模的厚度。其中： 凹模厚度； 系數(shù)； 沖裁件最大外形尺寸。考慮板料厚度的影響,附表4查得為0.2，又由：b=140.8m ，所以： =0.2×140.8=28.16（）實際上，拉深凹模的高度還要根據(jù)模具的結構進行調整，以便保證模具的安全性能，故使用拉深凹模的厚度28 ,考慮安裝頂板取120 。凸凹模的刃口還必須設計圓角以讓拉深能很好的進行并不影響拉深工件的質量，而且，加上工件的修邊余量，根據(jù)后面各主要零件尺寸的確定及前面模具的結構和刃口尺寸的計算，得到凸凹模的結構尺寸如圖18 圖18 凸凹模的結構尺寸 6 設備選擇根據(jù)所要完成的沖壓工藝的性質，生產(chǎn)批量的大小 ，沖壓件的幾何尺寸和精度要求等來選擇設備的類型。對于中小型的沖裁件，彎曲件或拉深件的生產(chǎn)，主要應采用開式機械壓力機。雖然開式?jīng)_床的剛度差，在沖壓力的作用下床身的變形能夠破壞沖裁模的間隙分布，降低模具的壽命或沖裁件的表面質量，可是由于它提供了極為方便的操作條件和非常容易安裝的機械化附屬裝置的特點，使它成為目前中、小型沖壓設備的主要形式。對于大中型沖壓件的生產(chǎn)，多采用閉式結構形式的機械壓力機，其中有一般用途的通用壓力機，也有臺面較小而剛度大的專用擠壓壓力機、精壓機等。在大型拉深件的生產(chǎn)中，應盡量選用雙動拉深壓力機，因其可使所用的模具結構簡單，調整方便。摩擦壓力機具有結構簡單、造價低廉、不易發(fā)生超負荷損壞等特點，所以在小批量生產(chǎn)中常用來完成彎曲、成形等沖壓工作。但是，摩擦壓力機的行程式次數(shù)較少，生產(chǎn)率低，而且操作也不太方便。在大批量生產(chǎn)或形狀復雜零件的大量生產(chǎn)中，應盡量選取高速壓力機或多工位自動壓力機。綜合考慮以上因素，在這里沖壓此零件選用開式機械壓力機。在沖壓設備的類型選定之后，應該進一步根據(jù)沖壓件的尺寸、模具尺寸和沖壓力來確定設備的規(guī)格。首先，所選壓力機的公稱壓力必須大于沖壓所需的總沖壓力，即：；其次，壓力機的行程大小應適當。由于壓力機的行程影響到模具的張開高度，因此對于沖裁、彎曲等模具，其行程不宜過大，以免發(fā)生凸模與導板分離或滾珠導各裝置脫開的不良后果。對于拉深模，壓力機的行程至少應大于成品零件高度兩倍以上，以保證毛坯的放進和成形零件取出。第三，所選取壓力機的閉合高度與沖模閉合高度相適應，即滿足：沖模的閉合高度介于壓力機的最大閉合高度與最小閉合高度之間的要求。最后，壓力機的工作臺面的尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸，并還要留有安裝固定的余地，但在過大的工作臺面上安裝過小尺寸的沖模時，對工作臺的受力條件也是不利的。6.1 壓力機的選取通過以上對沖壓件力的計算，可以看出，由于沖裁與拉深工序不是同時進行的，所以，應該根據(jù)相對大一點的力來進行壓力機的選擇，因為： + + > 3(8-1)故應該用沖裁力來進行壓力機的選擇。由式4-372估算壓力機的公稱壓力3(8-2)=（1.61.8）×364351.7=582962.7655833.1（）根據(jù)估算出來的值參照實用模具技術手冊 選取用公稱壓力為800()的開式壓力機，其有關技術參數(shù)為：公稱壓力： 800()滑塊行程： 130最大封閉高度： 380封閉高度調節(jié)量： 90工作臺尺寸（前后×左右）： （540×800）工作臺孔尺寸（前后×左右×直徑）： （230×360×280）立柱間距： 3807 其它模具零件的設計7.1 定位裝置的設計7.1.1 卸料裝置定位的基本形式有三種,一是導向定位,條料在先個導料銷之間送進,可保存證送料的方向正確,但實際上只有兩個定位銷起作用,加上凹模上的3個點,屬于不完全定位。二是接觸定位，當條料同時接觸兩面三刀個導料銷和1個擋料銷時，便可達到完全定位。三是形狀定位，形狀定位是單件工件的定位，因為存在間隙，其精度低于接觸定位。卸料板有剛性、彈性和廢料切力等型式。其功能例如：懸臂式用于窄長沖壓件卸料；鑲有襯套的卸料板，除卸料外，對凸模有導向作用，適用于沖精密小孔或高速沖壓；剛性卸料板的卸料力大，結構簡單，但有時零件要變形，適用于厚料。固定卸料板有一定厚度，用螺釘和銷釘固定在下模座上，能承受的卸料力較大，常用于厚板沖壓件的卸料。此工件要求的卸料力較大，板料也較厚，根據(jù)模具的外形結構，采用固定卸料板，固定卸料板與凸模的單邊間隙一般取0.10.5mm，固定卸料板的厚度一般取510mm，而且此卸料板與定位板安裝在一起。定位板有兩種型式（參考模具設計手冊），分為毛坯外形定位和毛坯內孔或內徑定位。此處采用毛坯外形定位；固定卸料板可兼起定位作用，由經(jīng)驗公式c=0.10.5t 計算，得：c=0.35mm，厚度由表查取得：h=15mm。見圖19圖19 卸料板 圖20 壓邊圈7.1.2 凹模固定板對于落料拉深復合模,其拉深凸模固定板和凸凹模固定板如下圖21,圖22。圖21凸模固定板 圖22凸凹模固定板7.2 壓邊圈設計對于落料拉深復合模,工件要求的卸料力較大，板料也較厚，壓邊圈兼作頂板,在拉深過程式中起壓邊作用,拉深結束后又能將工件頂起,使其脫離凸模。壓邊圈的內孔尺寸比凸模尺寸大千分之一，即： 2(8-3)寬邊: =1.001×85.26=85.34短邊: =1.001×55.32=55.38壓邊圈的外徑和落料凹模配合,保持間隙0.10.5。壓邊圈的結構尺寸如圖8.27.3 打桿設計打桿一般先用45號鋼，熱處理后硬度為4045HRC，在設計時，頂出器應略高于凹模上平面0.51mm，參照5中關于頂桿設計的內容，由公式確定打桿的長度。由公式： 2(8-4) 打桿的長度，為； 打桿在上模座上平面以下的長度，為； 壓力機結構尺寸，從壓力機說明書中查得，為； C常數(shù)，一般可取1015。打桿的長度一般都經(jīng)過試沖時來確定，打桿與模柄孔的配合不能過松或過緊，一般可加工成H10/C11配合形式；此模具的打桿與上模座孔的配合也可以參照這個配合形式，并取打桿直徑16。7.4 拉深通氣孔設計工件在拉深時，由于空氣壓力的作用或者潤滑油的粘性等因素，使用權工件很容易粘附在凸模上，為使工件不至于緊貼在凸模上，設計拉深凸模時，應設計通氣孔，由于通氣孔按表查直徑為6.5,整個凸模長為95,難以一次打通,故用在側面開個孔連通的方式開通氣孔,如圖23所示： 圖23通氣孔7.5 墊板的設計沖模在工作時，作用于在沖模上的沖壓力對模板產(chǎn)生壓應力，當凸模作用在模板上的壓應力超過模板上的許用應力時，就會把模板壓出凹坑，從而使固定板上的凸模自動脫出，影響沖壓工作的正常進行，為了防止凸模由于壓力過大而損傷模板，則在凸模與固定板之間加置