1、法蘭盤沖壓模具設計機制05級2班李棟指導教師：鄭建新摘要：本設計分析了法蘭盤零件的沖壓工藝，確定合理的沖壓工藝方案，設計了落料、拉深、沖孔復合模，并進行了模具主要工藝參數的計算，詳細介紹了模具主要零件的設計，同時闡述了模具工作過程。關鍵詞：沖壓落料拉深沖孔模具DesignofFlangePunchingDieAbstract：Theprocessofflangepartsstampingisanalysisedinthisthesis,themostreasonableprocessisalsodetermined.Afterthemainparametershavebeencalculate

2、d,ablankingdrawing-deeppunchingcompounddiewasadopted.Thisthesisalsointroduceshowtocalculatemainparameters,aswellashowthedieworks.Keywords：punchingblankingdrawingpiercingdie、八刖日沖壓件在現代工業(yè)生產中，尤其是大批量生產中應用十分廣泛。通過調查，目前市場上對產品質量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短，沖壓生產為適應市場的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產的工藝、設備和模具，從而提高生產效率，縮短生產周期，獲得較好的經濟

3、效益。本文將對法蘭盤沖壓工藝與復合模設計作一個系統(tǒng)、詳細的介紹與運用。它將我們所學課程的理論和生產實際知識聯(lián)系在一起，培養(yǎng)了個人獨立工作能力和創(chuàng)新能力，樹立理論聯(lián)系實際和嚴謹求實的工作作風，鞏固、擴充模具專業(yè)課程所學內容，掌握復合模的設計方法和步驟。從而更加熟練的掌握了我們所學的模具設計知識和其他機械方面的技能，如計算分析、CAD繪圖、查閱設計資料和撰寫設計說明書，熟悉標準和規(guī)范。通過畢業(yè)設計，能夠提高自我分析、解決問題的能力，對學過的基礎知識進行復習和運用，對專業(yè)知識有個更進一步的掌握和了解，提高自己創(chuàng)新思維的能力。畢業(yè)設計的涉及面較廣，需要我們查閱各種相關的資料。整個法蘭盤的設計是按照我個

4、人對模具的理解和查閱相關資料的情況下完成的，設計內容難免會有一些漏洞和錯誤，希望各位老師及領導予以批評和指正。目錄刖日第一章沖壓基本知識錯誤!未定義書簽。1.1沖模的概念、特點及應用錯誤!未定義書簽。1.2沖壓基本工序錯誤!未定義書簽。1.3沖壓模具錯誤!未定義書簽。1.3.1 沖模的要求錯誤!未定義書簽。1.3.2 沖模的分類錯誤!未定義書簽。1.3.3 沖模基本結構組成錯誤!未定義書簽。1.4沖壓技術的現狀及發(fā)展方向錯誤!未定義書簽。第二章沖壓工藝分析及方案論證錯誤!未定義書簽。2.1沖壓工藝分析錯誤!未定義書簽。2.1.1 零件的工藝分析錯誤!未定義書簽。2.1.2 沖裁件的精度與粗糙度

5、錯誤!未定義書簽。2.2 確定工藝方案錯誤!未定義書簽。第三章主要工藝參數計算錯誤!未定義書簽。3.1 毛坯尺寸的計算錯誤!未定義書簽。3.2判斷拉深次數錯誤!未定義書簽。3.3 壓力中心的確定錯誤!未定義書簽。3.4 排樣錯誤!未定義書簽。3.4.1 排樣設計錯誤!未定義書簽。3.4.2 沖裁單件材料的利用率錯誤!未定義書簽。3.5 計算工序壓力錯誤!未定義書簽。3.5.1 落料力計算錯誤!未定義書簽。3.5.2 卸料力計算錯誤!未定義書簽。3.5.3 沖孔力計算錯誤!未定義書簽。3.5.4推件力計算錯誤!未定義書簽。3.5.5 拉深力計算錯誤!未定義書簽。3.5.6 選擇沖床時的總沖壓力錯

6、誤!未定義書簽。第四章初選沖壓設備錯誤!未定義書簽。第五章模具主要工作部分尺寸計算錯誤!未定義書簽。5.1落料刃口尺寸計算錯誤!未定義書簽。5.2沖孔刃口尺寸計算錯誤!未定義書簽。5.3拉深工作部分尺寸計算錯誤!未定義書簽。5.3.1凸、凹模圓角半徑錯誤!未定義書簽。5.3.2凸、凹模工作部分尺寸及其公差錯誤!未定義書簽。第六章模具各主要零件設計錯誤!未定義書簽。6.1落料凹模及相關組件設計錯誤!未定義書簽。6.1.1 凸凹模材料錯誤!未定義書簽。6.1.2落料凹模厚度、壁厚設計錯誤!未定義書簽。6.1.3相關組件設計錯誤!未定義書簽。6.2沖孔凸模及相關組件設計錯誤!未定義書簽。6.2.1

7、凸凹模材料錯誤!未定義書簽。6.2.2 沖孔凸模設計錯誤!未定義書簽。6.2.3相關組件設計錯誤!未定義書簽。6.3彈性元件的設計計算錯誤!未定義書簽。6.3.1上卸料彈性元件計算錯誤!未定義書簽。6.3.2下頂件彈性元件計算錯誤!未定義書簽。6.4上下模座的外形尺寸和厚度錯誤!未定義書簽。6.5模具總體設計錯誤!未定義書簽。6.6 模具工作過程錯誤!未定義書簽。6.7凸模強度校核錯誤!未定義書簽。6.7.1 壓應力校核錯誤!未定義書簽。6.7.2 彎曲應力校核錯誤!未定義書簽。6.8沖壓設備校核錯誤!未定義書簽。第七章零件三維實體圖錯誤!未定義書簽。結束語錯誤!未定義書簽。致謝錯誤!未定義書

8、簽。參考文獻錯誤!未定義書簽。附件清單錯誤!未定義書簽。第一章沖壓基本知識1.1沖模的概念、特點及應用沖模是將材料(金屬或非金屬)批量加工成所需沖件的專用工具。所謂沖壓是指在常溫下利用模具在壓力機的作用下，對材料施加壓力，將材料分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和精度零件的一種加工方法，又可稱為冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程技術。與機械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術方面還是經濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現如下：(1) 在壓力機的簡單沖擊下，能得到其它加工方法不能或難以得到的形狀復雜、精度一致的制件。(2) 操作簡便，勞動

9、強度低，生產效率高，適合批量生產，便于實現機械化和自動化。(3) 尺寸穩(wěn)定，制件精度高，互換性好。(4) 材料利用率高，制件重量輕、剛性好、強度高，在批量生產條件下成本低。在生產過程中，材料表面不易遭受破壞，制件表面質量好，通過塑性變形后，還可以使制件的力學性能有所提高。由于沖壓工藝的這些特點，因此其在現代工業(yè)生產中，尤其是大批量生產中應用十分廣泛。從精細的電子元件、儀表指針到汽車的覆蓋件和大梁、高壓容器封頭及航空航天器的蒙皮、機身等，均需沖壓加工。目前用沖壓工藝所獲得的制品，在現代汽車、拖拉機、電機電器、儀器儀表及無線電電子產品和人們日常生活中，都占有十分重要的地位。1.2沖壓基本工序沖壓是

10、機械中常見的一種金屬加工方法。沖壓既可以加工金屬材料，也可以加工非金屬材料。由于沖壓件的形狀、尺寸和精度要求不同，因此，沖壓加工的方法是多種多樣的。根據材料的變形特點，沖壓的基本工序可分為分離工序和變形工序兩大類。(1) 分離工序板料在沖壓力的作用下，其應力超過材料的強度極限，使之發(fā)生剪切而分離的加工工序。(2) 變形工序板料在沖壓力的作用下，其應力超過材料的屈服強度，而低于抗拉強度，使之發(fā)生塑性變形而成為一定形狀的制件的加工工序。主要沖壓工序的分類及特征可見下表1-1。表1-1主要沖壓工序的分類類別工序名稱工序特征分離工序切斷用剪刀或模具切斷板料，切斷線不是封閉的落料用模具沿封閉線沖切板料，

11、沖下的部分為工件沖孔用模具沿封閉線沖切板料，沖下的部分為廢料切口用模具將板料局部切開而不全分離，切口部分材料發(fā)生彎曲切邊用模具將工件邊緣多余的材料沖切下來變形工序彎曲用模具使板料彎成一定角度或一定形狀拉深用模具將板料壓成任意形狀的空心件壓肋用模具將板料局部拉伸成凸起和凹進的形狀翻邊用模具將板料上的孔或外緣翻成直壁縮口用模具對空心件口部加由外向內的徑向壓力，使局部直徑縮小脹形用模具對空心件加向外的徑向力，使局部直徑擴張整形將工件不平的表面壓平，將原先彎曲或拉深件壓成正確形狀1.3沖壓模具1.3.1沖模的要求沖壓模具(簡稱沖模)是對金屬板材進行沖壓加工以獲得合格產品的工具。在沖壓加工過程中，沖模的

12、凸模與凹模直接接觸被加工材料并相對作用使其產生塑性變形達到預期的零件。因此對沖模的要求：沖模應該具有足夠的強度，剛度和相應的形狀尺寸精度；沖模主要零件應具有足夠的耐磨性和使用壽命；沖模的結構應該確保操作安全，方便，便于管理和維修；沖模應有使材料方便送進，工件方便取出，定位可靠的裝置，以保證生產的工件質量穩(wěn)定；為使沖模上下運動準確，需要有導向裝置；沖模零件的加工和裝配應該盡可能簡單，盡量采用標準件，以縮短模具的制造周期，降低成本；沖模應具有與壓力機連接的部位，以適應安裝和管理的需要。1.3.2沖模的分類沖模按沖壓工藝性質分為：沖裁、彎曲、拉深、成形等；按模具的導向方式分為：導柱模、導板模、導筒模

13、和無導向模等；按機械化程度分為：手工操作模、半自動模、自動化模等；按沖模材料分為：鋼模、硬質合金模、鑄鐵模、低熔點合金模、聚氨酯橡膠模等。1.3.3沖模基本結構組成主要組成有工作零件，輔助裝置，導向裝置，支撐零件，緊固零件，其他。工作零件：沖模的工作零件是凸模和凹模，在復合模中還有凸凹模。它們成對互相配合，完成對坯料的成形。他們的形狀尺寸，尺寸精度，固定方法決定著沖模的性能，模具成本及使用壽命。(1) 輔助裝置：輔助裝置是協(xié)助凸模，凹模完成工藝成形不可缺少的裝置。(2) 導向裝置：它是保證上模，下模準確運動的裝置，要求工作可靠，導向精度好，有一定的互換性。(3) 支承零件：在上模座和下模座上安

14、裝著凸模，凹模及其它所有的零件。它們和壓力機連接，傳遞并承受著工作壓力。(4) 緊固零件：中大型模具大多采用沉頭螺栓和銷作可卸式連接。模具的連接可靠，拆卸方便也是沖模設計的一個基本要求。1.4沖壓技術的現狀及發(fā)展方向模具工業(yè)是國民經濟的基礎產業(yè)，是“百業(yè)之母”，是永不衰亡的行業(yè)，模具工業(yè)的發(fā)展水平標志著一個國家工業(yè)水平及產品開發(fā)能力。我國模具工業(yè)解放后從無到有，在經歷了半個多世紀的發(fā)展，已有了較大的提高，發(fā)展速度十分迅速，目前已初具規(guī)模。近年來,對模具技術的探索和研究取得了可喜的成績。我國模具設計與制造技術的發(fā)展經歷了手工作坊制造階段、工業(yè)化生產階段和現代化生產階段。伴隨著計算機技術的快速發(fā)展

15、，數字化、信息化模具CAD/CAE/CAM技術和數控加工機床已普遍采用，模具產業(yè)正處于高速發(fā)展階段。雖然我國模具技術水平正在逐步提高，但與工業(yè)較為先進的國家相比，仍存在較大的差距，縱觀我國的模具工業(yè)，既有高速發(fā)展的良好勢頭，又存在模具品種少、精度低、結構欠合理、壽命短等一系列的不足，無法滿足整個工業(yè)迅速發(fā)展的迫切要求。隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產的迅速發(fā)展，許多新技術、新工藝、新設備、新材料不斷涌現，因而促進了沖壓技術的不斷革新和發(fā)展。其主要表現和發(fā)展方向如下：(1) 沖壓成形理論及沖壓工藝方面沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術的基礎。目前，國內外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能

16、研究、沖壓成形過程應力應變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，即利用有限元(FEM)等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據分析結果，設計人員可預測某一工藝方案成形的可行性及可能出現的質量問題，并通過在計算機上選擇修改相關參數，可實現工藝及模具的優(yōu)化設計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也縮短了制模具周期。研究推廣能提高生產率及產品質量、降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的各種沖壓工藝，也是沖壓技術的發(fā)展方向之一。目前，國內外相繼涌現出精密沖壓工藝、

17、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經濟的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質量的有效方法，它擴大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達25mm，精度可達IT16-17級；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的軟模成形工藝，能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復雜形狀的零件，在特定生產條件下具有明顯的經濟效果；采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸在、形狀復雜、批量小、強度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實用意義；利用金屬材料的超塑性進行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對于加工形狀復雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無模

18、多點成形工序是用高度可調的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進行板料曲面成形的一種先進技術，我國已自主設計制造了具有國際領先水平的無模多點成形設備，解決了多點壓機成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時利用反復成形技術可消除材料內殘余應力，實現無回彈成形。無模多點成形系統(tǒng)以CAD/CAM/CAE技術為主要手段，能快速經濟地實現三維曲面的自動化成形。沖模設計制造方面沖模是實現沖壓生產的基本條件在沖模的設計制造上，目前正朝著以下兩方面發(fā)展：一方面，為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現代生產的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應的新型模具材料及

19、其熱處理技術，各種高效、精密、數控自動化的模具加工機床和檢測設備以及模具CAD/CAM技術也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應產品更新?lián)Q代和試制或小批量生產的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速發(fā)展。精密、高效的多工位及多功能級進模和大型復雜的汽車覆蓋件沖模代表了現代沖模的技術水平。目前，50個工位以上的級進模進距精度可達到2微米，多功能級進模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設計制造出達到國際水平的精度達25微米，進距精度23微米，總壽命達1億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產成套轎車覆蓋件模具，在設計

20、制造方法、手段方面已基本達到了國際水平，但在制造方法手段方面已基本達到了國際水平，模具結構、功能方面也接近國際水平，但在制造質量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。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、融合形成了現代模具制造技術。其中高速銃削加工、電火花銃削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術、數控測量等代表了現代沖模制造的技術水平。高速銃削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質量（主軸轉速一般為1500040000r/min）,加工精度一般可達10微米，最好的表面粗糙度Rav1微米），

21、而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低（工件只升高3攝氏度）、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實現硬材料（60HRC）加工；電火花銃削加工（又稱電火花創(chuàng)成加工）是以高速旋轉的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數控銃一樣），因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產的EDSCAN8E電火花銃削加工機床，配置有電極損耗自動補償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng)，體現了當今電火花加工機床的技術水平；慢走絲線切害IJ技術的發(fā)展水平已相當高，功能也相當完善，自動化程度已達到無人看管運行的程度，目前切割速度已達到300mm2/min，加工

22、精度可達土1.5微米，表面粗糙度達Ra=0.10.2微米;精度磨削及拋光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等先進設備和技術；模具加工過程中的檢測技術也取得了很大的發(fā)展，現在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、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施及簡單操作步驟，使得現場自動化檢測成為可能。此外，激光快速成形技術（RPM）與樹脂澆注技術在快速經濟制模技術中得到了成功的應用。利用RPM技術快速成形三維原型后，通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術可快速制造各種成形模。如清華大學開發(fā)研制的“M-RPMS-II型多功能快速原型制造

23、系統(tǒng)”是我國自主知識產權的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實體制造SSM和熔融擠壓成形MEM）的系統(tǒng)，它基于“模塊化技術集成”之概念而設計和制造，具有較好的價格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型為基礎，采用瑞士汽巴精化的高強度樹脂澆注成形的樹脂沖模應用在國產轎車試制和小批量生產開辟了新的途徑。（3）沖壓設備和沖壓生產自動化方面性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產技術水平的基本條件。高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設備相匹配。為了滿足大批量高速生產的需要，目前沖壓設備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數控方向發(fā)展，加之機械乃至機器人的

24、大量使用，使沖壓生產效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用。如在數控四邊折彎機中送入板料毛坯后，在計算機程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產率；在高速自動壓力機上沖壓電機定轉子沖片時，一分鐘可沖幾百片，并能自動疊成定、轉子鐵芯，生產效率比普通壓力機提高幾十倍，材料利用率高達97%;公稱壓力為250KN的高速壓力機的滑塊行程次數已達2000次/min以上。在多功能壓力機方面，日本田公司生產的2000KN“沖壓中心”采用CNC控制，只需5min時間就可完成自動換模、換料和調整工藝參數等工作；美國惠特尼公司生產的CNC金屬板材加工中心，在相同的時間內

25、，加工沖壓件的數量為普通壓力機的410倍，并能進行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。近年來，為了適應市場的激烈競爭，對產品質量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產為適應這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產的工藝、設備和模具。其中，無需設計專用模具、性能先進的轉塔數控多工位壓力機、激光切割和成形機、CNC萬能折彎機等新設備已投入使用。特別是近幾年來在國外已經發(fā)展起來、國內亦開始使用的沖壓柔性制造單元（FMC）和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）代表了沖壓生產新的發(fā)展趨勢。FMS系統(tǒng)以數控沖壓設備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動上料與下料系統(tǒng)，生產過程完全由計算機控

26、制，車間實現24小時無人控制生產。同時，根據不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產品方便迅速，沖壓件精度也高。（4）沖壓標準化及專業(yè)化生產方面模具的標準化及專業(yè)化生產，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因為沖模屬單件小批量生產，沖模零件既具有一定的復雜性和精密性，又具有一定的結構典型性。因此，只有實現了沖模的標準化，才能使沖模和沖模零件的生產實現專業(yè)化、商品化，從而降低模具的成本，提高模具的質量和縮短制造周期。目前，國外先進工業(yè)國家模具標準化生產程度已達70%80%,模具廠只需設計制造工作零件，大部分模具零件均從標準件廠購買，使生產率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期

27、越高，分工越來越細，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產品的沖裁模或彎曲模，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國沖模標準化與專業(yè)化生產近年來也有較大發(fā)展，除反映在標準件專業(yè)化生產廠家有較多增加外，標準件品種也有擴展，精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求，主要體現在標準化程度還不高（一般在40%以下），標準件的品種和規(guī)格較少，大多數標準件廠家還未形成規(guī)模化生產，標準件質量也還存在較多問題。另外，標準件生產的銷售、供貨、服務等都還有待于進一步提高。綜上所述，模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，因為模具在很

28、大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產的迅速發(fā)展，我國模具工業(yè)的發(fā)展將面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。第二章沖壓工藝分析及方案論證2.1沖壓工藝分析2.1.1零件的工藝分析圖1法蘭盤零件圖該零件名稱為法蘭盤，結構簡單，形狀對稱，主要尺寸2000.1孔、710.2外形的精度為IT11級，材料為10鋼，厚度2.5mm。根據參考文獻1知沖孔時，因受凸模強度的限制，孔的尺寸不應太小。沖孔的最小尺寸取決于材料性能，凸模的強度和模具結構等。可查得圓形孔最小值d=1.3t即：所以滿足工藝性要求。(1) 沖裁件孔與邊緣之間a距離受模具的強度和沖裁件質量的制約，其值不應過小。在拉

29、深件或彎曲件上沖孔時，孔邊與制件直邊之間的距離不能小于制件圓角半徑與一半料厚之和。由圖1可知，孔邊與制件直邊之間的距離a滿足沖裁工藝性要求。(2) 在拉深時，拉深件的圓角半徑不能太小，應滿足rMt由圖1可知，r=2.5=t,滿足拉深工藝性要求。2.1.2沖裁件的精度與粗糙度一般沖裁件內、外形所能達到的經濟精度均不高于IT10級。在選取沖裁件的精度時，一般要求的沖裁件精度最好低于IT10級，沖孔件最好低于IT9級，而20孔的精度為IT11級，所以普通沖裁即可達到要求。由于工件沒有粗糙度要求，我們不予考慮。2.2確定工藝方案由以上分析可知，生產出該工件需經過落料、拉深、沖孔、整孔四道工序。由于材料

30、厚度較小，145。倒角尺寸很小，設計整孔模具時凸模精度要求較高，給模具工作零件的加工帶來一定困難，所以在經過前三道工序之后，采用機加工加工145。倒角與修邊。總體而言，加工該零件要經過落料一拉深一沖孔三道工序。該零件結構簡單，形狀對稱，數量6000PCS,一般對于這樣的工件，通常采用落料、拉深，沖孔單工序加工方法。單工序模具加工模具壽命長，結構簡單，但生產成本高，工產多，模具數量多，生產效率低，精度不容易保證，在進行第二道之后的工序時，操作者需把手伸進模具中，安全性差。由于該工件中批量成產，如果采用復合模，生產效率高，減輕工作量，節(jié)約能源，降低成本，易保證精度，而且避免傳統(tǒng)加工方法中須將手伸進

31、模具的問題，對保護操作者的安全也有利，沖出制件的質量也好。采用復合模可以有以下兩個不同的方案：方案一：落料一沖孔一拉深方案二：落料一拉深一沖孔采用方案一加工工件，沖孔之后再拉深可能在內孔邊緣出現毛刺，也可能使沖孔時留下的微裂紋在拉深時擴大；采用方案二加工的工件外觀平整，產品質量較高。經綜合分析考慮，選用方案二為工件的加工方案。第三章主要工藝參數計算3.1毛坯尺寸的計算根據等面積原則，用解析法求該零件的毛坯直徑。由參考文獻1可查得制件形狀的面積公式為：圖2工件的相對高度-28750419d68.5由表3-1可查得制件拉深的修邊余量h2mm表3-1無凸緣圓筒件的修邊余量（mm）工件高度h工件相對高

32、度h/d0.50.8>0.81.6>1.62.5>2.54101.01.21.52201.21.622.55022.53.3410033.856代入數據，可得毛坯直徑:取D112mm3.2判斷拉深次數d71工件的總拉深因數毛坯的相對厚度m西-710.634“D112t25100%100%2.23D112判斷是否采用壓邊裝置查參考文獻2可查得不采用壓邊的條件即:故不需采用壓邊裝置。由參考文獻2表4-1可查得無凸緣圓筒件不采用壓邊圈拉深時的極限拉深因數m10.58，而m1m總，故工件可一次拉深成形。3.3壓力中心的確定因為該工件結構簡單，形狀對稱，毛坯板料為圓形，所以其重心在圓心

33、點位置，即壓力中心點。3.4排樣3.4.1排樣設計該工件排樣根據落料工序設計，考慮操作方便及模具結構簡單，采用單排排樣設計。查表3-2得搭邊值a12mm,a2.5mm,采用單擋料銷擋料。則：條料寬b1122a117mm條料的進距為h112a1114mm料厚(mm)手送料自動送料圓形非圓形往復送料aa1aa1aa1aa111.51.521.532>1221.52.523.52.532>232.5232.543.5表沖裁材料值3-2金屬搭邊排樣如圖3所示圖3排樣圖3.4.2沖裁單件材料的利用率查參考文獻2可得：一個進距的材料利用率式中A沖裁件面積；n一個進距內沖裁件的數目；b條料寬度；

34、h進距。則材料的利用率為3.5計算工序壓力3.5.1落料力計算查參考文獻3得：平刃口沖裁時，沖裁力的計算公式為：式中P沖裁力；L沖刃口周長；t材料厚度；材料抗剪強度。在生產使用中，考慮到刃口變鈍、間隙不勻和材料性能波動等因素，通常按下式計算沖裁力：查10鋼260340MPa，取300MPa。則落料力為3.5.2卸料力計算查參考文獻3得卸料力的計算公式為：式中kx卸料力系數，查表3-3得kx=0.05;P落料力。則卸料力為表3-3卸料力、推件力和頂件力系數料厚/mmKxKtKd鋼<0.10.060.090.10.14>0.10.50.040.070.0650.08>0.52.5

35、0.0250.60.050.06>2.56.50.020.050.0450.05>6.50.0150.040.0250.033.5.3沖孔力計算由，沖裁力計算公式為則沖孔力為3.5.4推件力計算查參考文獻3得推件力的計算公式為：式中Kt推件力系數，Kt=0.05;P沖孔力；n卡在凹模內的工件數，取n=2。則推件力為3.5.5拉深力計算查參考文獻3得圓筒形拉深件的拉深力：首次拉深Pk1d1tb以后各次拉深Pkndntb式中P最大拉深力；d1,dn-一各次拉深件直徑;k，燈一一各次拉深系數；t-一材料厚度；b抗拉強度。因為工件可一次拉深成形，拉深系數m=0.634,相對厚度100%2.

36、23,杳參考文D獻3得k10.55,b=300440MPa,取b=370MPa,dl=68-5mm。則拉深力為3.5.6選擇沖床時的總沖壓力第四章初選沖壓設備為安全起見，防止設備的超載，可按公稱壓力F壓（1.6:1.8）總的原則選取壓力機，即：查參考文獻4表A-7，初選用公稱壓力為1000kN的壓力機，型號為J23-100（開式可傾壓力機），其主要技術參數如下所示：公稱壓力/KN:1000滑塊行程/mm：140行程次數:60最大的閉合高度/mm：400110閉合高度調節(jié)量:工作臺板尺寸/mm:900600模柄孔尺寸（直徑x深度）6075第五章模具主要工作部分尺寸計算模具落料凹模、落料拉深凸凹模

37、、拉深沖孔凸凹模、沖孔凸模的工作關系如圖4所示。圖4凸凹模工作關系1一落料凹模；2一落料拉深凸凹模；3一沖孔凸模；4一拉深沖孔凸凹模對于工件未注公差可按IT14級計算，也可通過參考文獻查得各尺寸的未注公差。查表5-1得，沖裁模刃口雙面間隙：Zmin0.29mm,Zmax0.35mm。5.1落料刃口尺寸計算查表5-2得，11200.87的凸凹模制造公差p0.025mm,d0.035mm。由于pd0.6ZmaxZmin0.6mm,故凸模與凹模采用分開加工。表5-1落料、沖孔模刃口始用間隙材料名稱45、T8、T7、（退火）磷青銅（硬）皺青銅（硬）10、15、20、冷軋鋼帶、30鋼板H62、H68（硬

38、）Q215、Q235鋼板08、10、15鋼板H62、H68（半硬）H62、H68（軟）純銅（軟）防銹鋁LF21、LF2力學性能HBS>190MPaHBS=140190MPaHBS=70140HBS三190厚度t初始間隙ZZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax0.10.0150.0350.010.03*-*-0.20.0250.0450.0150.0350.010.03*-0.30.040.060.030.050.020.040.010.030.50.080.10.060.080.040.060.0250.0450.80.130.130.100.130.070.1

39、00.0450.0751.00.170.20.130.160.10.130.0650.0951.20.210.240.160.190.130.160.0750.1051.50.270.310.210.250.150.190.100.141.80.340.380.270.310.200.240.130.172.00.380.420.300.340.220.260.140.182.50.490.550.390.450.290.350.180.243.00.620.680.490.550.360.420.230.29注：有*號處均系無間隙凹模Dd(Dx)0d凸模Dp(DdZmin)0p式中Dp,Dd

40、分別為落料凸、凹模刃口尺寸(mm)D落料件公稱尺寸，D=112mm;制件制造公差，0.87mm；Zmin凸凹模最小合理間隙；X磨損系數，查表5-3得X=0.5。則：表5-2規(guī)則形狀沖裁凸模、凹模的制造公差(單位：mm)基本尺寸凸模偏差8p凹模偏差id<180.0200.020>18300.0200.025>30800.0200.030>801200.0250.035>1201800.0300.040材料非圓形圓形厚度10.750.50.750.5t/mm制件公差/mm<1<0.180.170.35>0.36<0.16>0.1612&l

41、t;0.200.210.41>0.42<0.20>0.2024<0.240.250.49>0.50<0.24>0.24>4<0.300.310.59>0.60<0.30>0.30其工作部分結構尺寸如圖5所示。>1202600.0300.045表5-3磨損系數>1202600.0300.045圖5落料凸凹模工作部分尺寸5.2沖孔刃口尺寸計算查表5-2得，2000.1的凸凹模制造公差p0.020mmd0.025mm。由于pd0.045ZmaxZmin0.6，故凸模與凹模采用分開加工。凸模凹模dpdd(dx)0(dp

42、Zmin)。式中dp,dd-一分別為沖孔凸、凹模刃口尺寸（mm）;d-沖孔件公稱尺寸，d=20mm;-制件制造公差，0.1mm；Zmin"一凸凹模最小合理間隙；則X磨損系數，查表5-3得X=0.5。其工作部分結構尺寸如圖6所示。圖6沖孔凸凹模工作部分尺寸5.3拉深工作部分尺寸計算5.3.1凸、凹模圓角半徑(1)凹模圓角半徑凹模洞口圓角半徑r凹對拉深工件影響很大。r凹過小時，毛坯不易拉入；r凹過大則會使毛坯容易起皺。在不產生起皺的前提下，凹模圓角半徑愈大愈好。由經驗公式可得r凹的最小值，如下式：D-毛坯直徑(mm);Dd一-凹模內徑(mm);t-材料厚度(mm)。則：r凹0.8V(11

43、270.7752.58.12mm取r凹8.3mm(2)凸模圓角半徑由于工件一次拉深成形，且底部圓角半徑滿足拉深工藝要求，所以凸模圓角半徑應與制件底部圓角半徑相等，即：r凸2.5mm5.3.2凸、凹模工作部分尺寸及其公差經過計算拉深時不采用壓邊圈裝置，但應考慮起皺的可能，所以間隙值應取得較大。單邊間隙的取值式為：式中tmax材料的最大厚度.t=2.5mm。即：-(1：1.1)2.5(2.5：2.75)mm取Z=5.2mm2由于拉深工件要求外形尺寸，應以凹模為設計基準。考慮到凹模磨損后增大，其尺寸計算式為：凹模Dd(Dmax0.75)od凸模D(Dmax0.75Z)0PIlldX/p式中Dmax工

44、件外形的公稱尺寸；工件的公差，A=0.3mmoSd,帝凸凹模制造公差，查參考文獻5附錄E3得&=0=0.046mm。則：其工作部分結構尺寸如圖7所示。圖7拉深凸凹模工作部分尺寸第六章模具各主要零件設計6.1落料凹模及相關組件設計6.1.1凸凹模材料由于在冷態(tài)下被加工材料的變形抗力較大且存在加工硬化效應，故凹模和凸模承受很大的載荷及摩擦、沖擊作用。Cr12MoV具有優(yōu)良的熱處理性和耐磨性，且韌性較好，通過高溫淬火，還具有一定的熱硬性，所以凹模和凸模的材料選用Cr12MoV。6.1.2落料凹模厚度、壁厚設計根據參考文獻5(2-25)式凹模外形尺寸經驗公式：凹模厚度H凹Kb凹模壁厚小凹模c(

45、1.5:2)H大凹模c(2:3)H式中b工件最大外形尺寸，b=112mm;K系數，查表6-1得K=0.22;H凹模厚度；c凹模壁厚。表6-1系數K的數值b0.5123>3<500.30.350.420.500.60>501000.20.220.280.350.42>1002000.150.180.200.240.30>2000.100.120.150.180.22則落料凹模厚度為H凹0.2111223.5mm取H=24mm其壁厚為C=2x24mm=48mm根據凹模厚度及工件尺寸，可以估算落料凹模的外形尺寸：直徑和厚度：210X24mm。6.1.3相關組件設計為了保

46、證凹模安裝固定牢靠，減少模具鋼的用量，一般采用固定板將凹模間接固定在模座上，但必須有足夠的厚度。查參考文獻6得經驗公式：凹模固定板H(0.6:0.8)H0式中H0凹模高度和墊板高度之和。貝U:H=0.8X24=19.2mm凹模固定板最小厚度為19.2mm，材料45鋼，無需熱處理，其具體尺寸根據模具總體結構確定，外形與凹模相似。6.2沖孔凸模及相關組件設計6.2.1凸凹模材料由于該沖孔零件的厚度較大，所以對于該模具的材料要有較高的耐磨性能，并能夠承受較大的沖裁力。所以選用了Cr12MoV為凸模材料，凸模工作部分的表面粗糙度為0.8mm其它的表面粗糙度為6.3mm。6.2.2沖孔凸模設計由于模具拉

47、深工作行程較大，且沖孔工序在拉深工序之后，凸模的高度較大，所以凸模的結構形式采用臺階式，用凸模固定板固定，采用銷釘和螺釘緊固。其結構形式如圖8所示。圖8沖孔凸模結構6.2.3相關組件設計對于該模具拉深工作行程比較大，需在上模座上留有推板的工作空間，所以在凸模固定時需加墊板，其材料為45鋼，厚度為12mm，熱處理淬硬4348HRC,外形尺寸、結構形式與落料拉深凸凹模配合設計。根據模具總體設計和工件尺寸，沖孔凸模的高度比較大，采用凸模固定板固定凸模，凸模固定板的主要作用是在零件加工的過程中，對凸模起到一定的保護作用，并能夠實現對凸模的固定作用。其材料為45鋼，厚度為30mm,無需熱處理，外形尺寸、

48、結構形式與落料拉深凸凹模配合設計。6.3彈性元件的設計計算為了使條料在落料拉深過程中始終處在一個穩(wěn)定的壓力之下，從而改善了毛坯的穩(wěn)定性，避免材料在切向應力的作用下起皺的可能，此模具采用彈性卸料結構。6.3.1上卸料彈性元件計算上卸料采用橡膠作為彈性元件。根據參考文獻6得橡膠自由高度計算式：式中Ho橡膠的自由高度；H工作一一工作行程與模具修模量之和。H工作=40+6=46mm貝U：H03.5:4H工作3.5:446161:184mm取Ho=170mm橡膠的裝配高度H裝配0.85:0.9H自由144：152mm取H裝配144mm橡膠的斷面面積，在模具裝配時按模具空間大小確定。6.3.2下頂件彈性元

49、件計算H工作=40+5=45mm貝U：H03.5:4H工作3.5:445157.5:180mm取Ho=170mm橡膠的裝配高度H裝配0.85:0.9H自由144:152mm取H裝配150mm橡膠的斷面面積，在模具裝配時按模具空間大小確定。6.4上下模座的外形尺寸和厚度根據凹模外形尺寸查參考文獻6確定下模座尺寸為：長度、寬度和厚度：315x315X70(mm)相應確定上模座尺寸為：長度、寬度和厚度：315x315X55(mm)因為上下模座在工作中受到較大的沖擊力，故選擇HT200,它能夠承受較大的載荷且，鑄造性能好，由于石墨有一定潤滑效果，HT200具有較好的減磨和耐磨性。6.5模具總體設計根據

50、以上分析和設計計算，可設計出復合模結構如圖9所示。圖9落料、拉深、沖孔復合模1一下模座；2、8一導柱；3、18螺釘；4一拉深沖孔凸凹模；5一頂桿；6一銷釘；7一凸凹模固定板；9一頂件塊；10一凹模固定板；11凹模；12擋料銷；13一橡膠；14一卸料螺釘；15、24導套；16上模座；17墊圈；19一推板；20打桿；21模柄；22一連接推桿；23墊板；25一凸模固定板；26沖孔凸模；27一落料拉深凸凹模；28一推件塊；29一卸料板6.6模具工作過程工作時，將剪好的板料放在凹模板上靠緊擋料銷和定位銷，壓力機滑塊帶動上模下行時，首先落料拉深凸凹模與落料凹模進行落料。上模繼續(xù)下行，此時落料拉深凸凹模與拉

51、深凸模開始在下頂件塊的壓緊下逐漸進行拉深，當進行拉深行程為36.5mm時，沖孔凸模與沖孔凹模開始進行沖孔，壓力機滑塊到下止點時，沖孔和拉深成形同時完成。當上模回升時，如果工件在上模上，通過剛性打桿推動推件塊推下；如果在下模上，由頂件塊推出；由卸料板完成卸料，由此完成整個沖壓工序。工件如圖10所示。圖10工件圖6.7凸模強度校核6.7.1壓應力校核根據參考文獻7得：凸模為圓形的校核公式：式中dmin凸模最小直徑；工件材料的抗剪強度，=300MPa;壓凸模材料的許用應力，壓=1000MPa。則：故強度符合。6.7.2彎曲應力校核帶導向裝置校核公式：式中l(wèi)max凸模最大自由長度；d凸模最小直徑；F沖裁力。則：故強度符合。6.8沖壓設備校核(1) 公稱壓力根據公稱壓力的選取壓力機型號為J23-100,它的壓力為1000>537.42kN,所以壓力符合。(2) 壓力機行程滑塊行程應保證坯料能順利地放入模具和沖壓件能順利地從模具中取出。一般拉深時的行程要取制件高度的2.5倍。工件的高度為30mm，拉深行程為40mm,即：故壓力機行程符合要求壓力機的閉合高度查參考文獻知壓力機閉合高度和模具閉合高度應滿足的關系式：式中Hmax壓力機最大閉合高度(mm);Hm模具閉合高度(mm);Hmin壓力機最小閉合高度(mm)。由壓力機型號知Hmax=400