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端蓋沖壓成形工藝與模具設計
畢業(yè)設計（論文）題目
摘 要
本設計題目為端蓋沖壓成形工藝與模具設計，體現(xiàn)了板類沖壓零件的設計要求、內(nèi)容及方向，有一定的設計意義。通過對該零件模具的設計，進一步加強了設計者沖壓模具設計的基礎知識，為設計更復雜的沖壓模具做好了鋪墊并吸取了更深刻的經(jīng)驗。
本設計運用沖壓成型工藝及模具設計的基礎知識，首先分析了工件的成形工藝及模具成形結(jié)構(gòu)對制件質(zhì)量的影響。介紹了端蓋沖壓模具設計時要注意的要點，通過對制件進行工藝分析，可確定制件的成形加工用一套復合模即可。從控制制件尺寸精度出發(fā)，對端蓋沖壓模具的各主要尺寸進行了理論計算，以確定各工作零件的尺寸，從模具設計到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進行詳細的闡述，并應用CAD進行各重要零件的設計。
關(guān)鍵詞：復合模，工藝分析，模具零部件的加工工藝
英文題目
ABSTRACT
The topic of this design is the shell cover stamps forming handicraft and design for die.The requirement，content and direction of the design of the stamps forming plate parts are embodied on this stamping die design. The designer’s foundation knowledge of the stamping die design is reinforced and is able to design more complex stamping die through the design.
This design the elementary knowledge which designs using the stamping formation craft and the die, first has analyzed the work piece formed craft and the die forming structure to the workpiece quality influence. Introduced the shell cover filling piece stamping die design when must pay attention to the main point, through carries on the craft analysis to the workpiece, may determine the workpiece the formed processing uses set of superposable dies. Embarks from the control workpiece size precision, counter shell cover filling piece stamping die each main dimension has carried on the theoretical calculation, by determined each work components the size, designs from the die 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: compound die，process analysis，processing of die parts
I
目 錄
前言 2
1、緒 論 3
1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 3
1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀 3
1.1.2國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢 4
1.2國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 5
1.3有凸緣圓筒形件多次拉深模具設計的設計思路 6
2、端蓋沖壓工藝的分析 6
2.1 拉深件工藝分析 7
2.1.1設計要點 7
2.2 工藝計算 8
2.2.1計算毛坯尺寸 8
2.2.2 確定工件是否能一次拉深成形 8
2.2.3 確定是否用壓邊圈 9
2.2.4落料排樣設計 10
2.2.5主要工作零件的尺寸計算 11
2.2.6 選取凸模與凹模的圓角半徑 14
2.2.7 主要零部件設計 14
2.3 壓力、壓力中心計算及壓力機的選用 15
2.3.1 壓力計算 15
2.3.2 壓力機的選用 17
3、模具的結(jié)構(gòu)設計 18
3.1選用模架、確定閉合高度及總體尺寸 18
3.2.1 固定板 19
3.2.2墊板 19
3.2.3 打料塊 19
3.2.4壓邊圈 20
3.2.5 導柱、導套 20
3.2.6 其他零件 20
結(jié)束語 21
致謝 22
參考文獻 23
前言
沖壓加工是現(xiàn)代機械制造業(yè)中先進高效的加工方法之一。沖壓加工的應用十分廣泛，不僅可以加工金屬材料，而且可以加工非金屬材料。在現(xiàn)代制造業(yè)，比如汽車、拖拉機、農(nóng)業(yè)機械、電機、電器、儀表、化工容器、玩具以及日常生活用品的生產(chǎn)方面，都占有十分重要的地位。
當然，沖壓加工在我國也存在著一些問題和不足。如機械化、自動化程度低、生產(chǎn)集中度低、沖壓板材自給率不足、品種規(guī)格不配套、科技成果轉(zhuǎn)化慢、先進工藝推廣慢、專業(yè)人才缺乏、大、精模具依賴進口等，因此，我們將還有很長的路要走。
課題來源于生產(chǎn)實際，探討沖壓加工中較常見零件的工藝方法和結(jié)構(gòu)設計。課題涉及知識面較廣，且設計要求較高，對學生的設計能力，特別是思考能力是一個很好的鍛煉。課題研究內(nèi)容包括機械工程學科的力學，沖壓工藝與模具設計，材料學，機械原理，機械設計，公差與互換性，機械制造工藝等知識，特別鍛煉學生規(guī)范性設計的能力。使學生能得到全面的鍛煉。課題要求學生具備較強的機構(gòu)設計能力和創(chuàng)新能力，對學生是一個挑戰(zhàn)。課題為典型的機械設計類課題，涉及機械知識全面，與工程機械專業(yè)方向結(jié)合緊密。
此次課程設計主要目的是為了培養(yǎng)學生的綜合運用所學知識的能力以及團隊合作的能力。需要學生把所學的知識重新溫習一遍，并且能夠靈活運用，同時要求學生要學會主動積極的去查閱手冊，來了解沖壓模設計所學要的各項數(shù)據(jù)。最終通過一組成員的共同努力來設計出符合實際生產(chǎn)要求的沖壓模具。
21
1、緒 論
目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當?shù)穆浜螅饕蚴俏覈跊_壓基礎理論及成型工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達的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(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。
1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀
我國沖壓模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，2003年我國模具生產(chǎn)廠點約有2萬多家，從業(yè)人員約50多萬人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務飽滿，2004年模具產(chǎn)值530億元。進口模具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%。進出口之比2004年為3.69:1，進出口相抵后的進凈口達13.2億美元，為凈進口量較大的國家
在2萬多家生產(chǎn)廠點中，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、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發(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，但遠遠不能適應國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。低檔模具過剩，高檔模具供不應求，甚至有的依賴進口，因此，模具企業(yè)必須找準自己的弱點，盡快縮短與國外的差距。
(1)體制不順，基礎薄弱
“三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進行之中，但總體來看，體制和機制尚不
適應市場經(jīng)濟，再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎薄弱，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)，隨著時代進步和技術(shù)發(fā)展，能掌握和運用新技術(shù)的人才異常短缺，高級模具鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊缺。由于模具企業(yè)效益欠佳及對科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)不夠重視，因而總體來看模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)方面投入太少，民營企業(yè)貸款困難也影響許多企業(yè)的技術(shù)改造，致使科技進步不大。
(3)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)采用了先進的加工設備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設備數(shù)控化率和CAD/CAM應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進設備不配套，設備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設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。
(4)專業(yè)化、標準化、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，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，與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低，標準件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響，對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)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進口鋼相比，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
巨大的市場需求將推動中國模具的工業(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)達國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟高速發(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)在模具設計制造中廣泛應用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)提高模具標準化水平和模具標準件的使用率；
(6)發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù)；
(7)模具的精度將越來越高；
(8)模具研磨拋光將自動化、智能化；
(9)研究和應用模具的高速測量技術(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
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、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，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，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，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產(chǎn)值達48億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(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。
隨著時代的進步和技術(shù)的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設計、模具工藝設計、高級鉗工及企業(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)達國家大多15～20萬美元，有的達到 25～30萬美元。
國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達70%以上，而我國才達到45％。
1.3有凸緣圓筒形件多次拉深模具設計的設計思路
拉深是沖壓基本工序之一，它是利用拉深模在壓力機作用下，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雜的薄壁零件，但是，加工出來的制件的精度都很底。一般情況下，拉深件的尺寸精度應在IT13級以下，不宜高于IT11級。
有凸緣圓筒形件是最典型的拉深件，其工作過程很簡單就一個拉深，根據(jù)計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，只有從改變導柱和導套的高度,改變導柱和導套的高度的同時,還要注意保證導柱和導套的強度. 導柱和導套的高度可根據(jù)拉深凸模與拉深凹模工作配合長度決定．設計時可能高度出現(xiàn)誤差，應當邊試沖邊修改高度。
2、端蓋沖壓工藝的分析
2.1 拉深件工藝分析
圖2-1 零件圖
工件名稱：端蓋
材料：08鋼板
厚度：1.2mm
生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn)
如右圖1所示：工件為有凸緣圓筒形零件，且在凸緣上均勻分布4個相同的小孔，中間有一大孔。故可得知此工件為：落料拉深沖孔所得，其加工工藝過程為：落料－拉深－沖孔—切邊。
2.1.1設計要點
設計確定拉深模結(jié)構(gòu)時為充分保證制件的質(zhì)量及尺寸的精度，應注意以下幾點：
a.拉深高度應計算準確，且在模具結(jié)構(gòu)上要留有安全余量，以便工件稍高時仍能適應。
b.拉深凸模上必須設有出氣孔，并注意出氣孔不能被工件包住而失去作用。
有凸緣拉深件的高度取決勝于上模行程，模具中要設計有限程器，以便于模具調(diào)整。
c.對稱工件的模架要明顯不對稱，以防止上、下模位置裝錯，非旋轉(zhuǎn)工件的凸、凹模裝配位置必須準確可行，發(fā)防松動后發(fā)生旋轉(zhuǎn)，偏移而影響工件質(zhì)量，甚至損壞模具。
d.對于形狀復雜，需經(jīng)過多次拉深的零件，需先做拉深模，經(jīng)試壓確定合適的毛坯形狀和尺寸后再做落料模，并在拉深模上按已定形的毛坯，設計安裝定位裝置。
2.2 工藝計算
2.2.1計算毛坯尺寸
計算工件凸緣相對直徑，確定修邊余量
由工件圖可知 t=1.2mm＞1mm,故按板厚中徑尺寸計
D凹=80mm d=45mm H=15mm。由凸緣的相對直徑=80mm/45mm=1.78，查表4.2得修邊余量R=1.6mm，因零件底部圓角半徑r與凸緣圓角半徑R相等，即r=R時，有凸緣筒形件的毛坯直徑
將=80+2R=（80+2X1.6）mm=83.2mm，d=45mm，H=（15-1.2）mm=13.8mm，R=2mm代入上式中，得毛坯的直徑為
≈96mm
2.2.2 確定工件是否能一次拉深成形
工件總的拉伸系數(shù)=45mm/96mm=0.46，工件總的拉深相對高度H/d=13.8mm/45mm=0.31。
由83.2mm/45mm=1.85，t/Dx100=1.2mm/96mmx100=1.25，查表4.9得，有凸緣圓筒形件第一次拉深的極限拉深系數(shù)=0.43。
由表4.10查得，有凸緣圓筒形件首次拉深的極限相對高度（0.36～0.46），由0.46=0.46。H/d=0.31<,故此工件能一次拉出。
在滿足確定工藝方案的主要原則的前提下，可有以下四種不同的工藝方案：
方案一：先落料，然后沖孔和拉深在同一工步；
方案二：落料，沖孔為同一工步首先完成，然后進行拉深；
方案三：落料，拉深首先完成，然后進行沖孔；
方案四：先拉深，然后落料和沖孔在同一工步。
若采用方案一加工工件，不易保證兩個Ф5mm孔之間的中心距長度尺寸的精度，而且易使內(nèi)孔沖頭磨損，降低模具壽命；若采用方案二加工工件，雖沖壓件的形位精度和尺寸精度易保證，且生產(chǎn)效率也較高，但拉深成形困難，易產(chǎn)生廢品；若采用方案三加工工件，模具結(jié)構(gòu)簡單，壽命長，且沖壓件的形位精度和尺寸精度準確，表面質(zhì)量高，生產(chǎn)效率高，操作方便；若采用方案四加工工件，雖能保證沖壓件的形位精度和尺寸精度，但拉深時，壓邊圈易松動，條料可能單邊拉入拉深凹模，使條料變形。
經(jīng)分析，比較最后確定方案三。
2.2.3 確定是否用壓邊圈
因為t/Dx100=1.25<1.5，=0.43,由表4.7查得需要采用壓料裝置。首次拉深時一般采用平面壓邊裝置；再次拉深時，采用筒形壓邊圈，如下圖所示。
一般來說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。
（1） （2）
圖2-2 壓邊圈各次拉深采用形式
（1）首次拉深 （2）再次拉深
2.2.4落料排樣設計
1、確定零件的排樣方案
設計模具時，條料的排樣很重要。由于是圓形，所以采用直排，材料的利用率較高。
圖2-3 排樣圖
2、條料寬度、導尺間寬度和材料利用率的計算
查表2.9得搭邊值a1=1.0mm,a=1.2mm。條料寬度的計算：擬采用無側(cè)壓裝置的送料方式，得
條料寬度
導料板間距離
D—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；
a—側(cè)搭邊值；
△—條料寬度的單向（負向）偏差，見表2.10、2.11；查得△＝0.6
c—導料板與最寬條料之間的間隙；其最小值見表2.12查得cmin=0.5mm。
代入數(shù)據(jù)計算，取得條料寬度為 B＝98.4mm。
3．材料利用率的計算：
根據(jù)一般的市場供應情況，選用1000 mm×1500 mm×1.2 mm的冷軋薄鋼板。每塊可剪1500mm ×100 mm規(guī)格條料10條，材料剪切利用率達100%。由材料利用率通用計算公式式：
=
式中 —一個步距內(nèi)沖裁件的面積，mm2；
—一個步距內(nèi)所需毛坯面積，mm2；
A—送料步距，mm；
s—條料寬度， mm。
一張板料上總的材料利用率：
式中 n—條料上實際沖裁的零件數(shù)；
—一個零件的實際面積，mm2；
L—條料寬度；
B—板料寬度，mm。
得：
93.9%
可見材料的利用率較高。
2.2.5主要工作零件的尺寸計算
1.沖裁凸、凹模尺寸的計算
（1）落料凸、凹模尺寸的計算
由于落料是一個簡單的圓形，因沖裁此類工件的凸、凹模制造相對簡單，精度容易保證，所以采用分別加工。設計時，需在圖紙上分別標注凸模和凹模刃口尺寸及制造工差。
根據(jù)設計原則,落料時以凹模為設計基準。由下式得
式中
D凸、D凹—落料凹凸模尺寸；
Dmax—落料件的最大極限尺寸；
x—磨損系數(shù)，值處于0.5~1之間；
Δ—沖裁件的公差；
Zmin—最小合理間隙；
—分別為凸模、凹模的制造公差。
分別查表2.4、2.6得：Zmin=0.126mm X=0.75
查表2.5得： δ凸＝0.025mm δ凹=0.035mm ＝0.75
代入數(shù)據(jù)得：=
=
校核：查表2.4得Zmax=0.180mm Zmia=0.126mm
=(0.025+0.035)mm=0.060mm>(0.180-0.126)mm＝0.054mm
（2）沖孔凸凹模尺寸的計算
根據(jù)設計原則,落料時以凸模為設計基準。由下式得：
式中：
d凸、d凹—沖孔凸、凹模的基本尺寸；
dmin—空的最大基本尺寸；
X—磨損系數(shù)；
—工件制造公差；
Zmin—最小合理間隙；
—凸、凹模的制造公差。
孔計算：由式得；
查表2.4、2.6得Zmin=0.126mm X=0.75
查表2.5得=0.02、 Δ＝0.1
==
=
校核：查表2.4得Zmax=0.180mm Zmia=0.126mm
=(0.020+0.020)mm=0.040mm＜(0.180-0.126)mm＝0.054mm
2.拉深凸凹模尺寸的計算
由于尺寸標注在零件內(nèi)形，所以以凸模為基準，工作部分尺寸為：
式中：
—零件外徑的最大極限尺寸；
d—零件內(nèi)徑的最小極限尺寸；
Δ—零件的公差；
Z—拉深模具的雙面間隙；
—凹、凸模制造公差 。
查表2.5得=0.02mm =0.02mm 0.2
由公式得＝（1～1.1）t
t—板料厚度 mm。
Z=2×（1～1.1）×1.2=1.2～1.32mm 取Z=1.22 mm
=
=
2.2.6 選取凸模與凹模的圓角半徑
1） 凸模圓角半徑。由于此工件的R/t=2/1.2=1.67較小，且R=2mm，大于最小彎曲半徑（rmin=0.6t=0.72mm），故凸模圓角半徑=R=2mm
2） 凹模圓角半徑。凹模圓角半徑一般按材料厚度t來選取，因為材料厚度為2mm，所以=（2~3）t，故凹模圓角半徑取=2.5mm
2.2.7 主要零部件設計
1.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(jié)構(gòu)，拉深凸模、落料凹模、落料凸模拉深凹模的結(jié)構(gòu)如零件圖所示。
由落料凹模厚度： H=Kb(≥15)
凹模壁厚： C＝（1.5～2）H （≥30～40）
式中：b—凹模刃口的最大尺寸mm；
K—系數(shù) 考慮板料厚度的影響 查表K＝0.22～0.35
則 H＝（0.22～0.35）×96＝（21.12～33.6）mm
取H＝30mm。
C＝（1.5～2）×30＝（45～60）mm
根據(jù)上述計算查表選用標準凹模板200×200×30－CrWMn JB/T 7643.1。
凹模刃口h：由書表2.21得 h≥6mm 取h=6mm。
2. 為了實現(xiàn)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，其長度L可按下式計算：
L=H固+H墊+H凹-H低
式中：—拉深凸模固定板的厚度 mm；
—落料凹模的厚度mm；
H墊—墊板的厚度mm；
—裝配后，拉深凸模的端面低于落料凹模端面的高度，根據(jù)板厚大小，決定＝2mm。
L=30+20+30-2=78mm
拉深凸模上一般開有出氣孔，這樣會使卸件容易些，否則凸模與工件由于真空狀態(tài)而無法卸件。查表，本凸模出氣孔的直徑為φ5mm?！?
3.落料凸模拉深凹模的長度可由下式計算：
L=H固+H膠+H缷+h
式中：
—落料凸模拉深凹模固定板的厚度 mm；
—卸料板的厚度mm；
h—拉深凸模深入凹模的深度 mm。
L=20+20+32+14=86mm
關(guān)于工作零件圖可參考零件圖
2.3 壓力、壓力中心計算及壓力機的選用
因為本制件是軸對稱零件，所以不用計算壓力中心。壓力中心即為工件的中心點。
2.3.1 壓力計算
1．沖裁力的計算
由于本模具落料時采用剛性卸料裝置，同時又沒有沖裁件卡在凹模內(nèi)，所以落料力就是沖裁力?！ ?
由式得
式中：
F—沖裁力；
L—沖裁周邊長度；
t—材料厚度；
—材料抗剪強度；
K—系數(shù)。 一般取1.3。
查得08鋼的＝260～340MPa。?。?00MPa。
則
F沖裁=1.3×3.14×96×1.2×300≈141KN
2．拉深力的計算
采用壓料圈由式得
式中：
t—材料厚度；
d—拉深后的工件直徑；
—拉深件材料的抗拉強度。
—修正系數(shù)；
查得＝300～440MPa。?。?00MPa。
查表4.6得K1＝0.86
則
F拉伸=3.14×45×400×1.2×0.86=58.33KN
2.3.2 壓力機的選用
壓力機的工作行程需要考慮工件的成形和方便取件，因此，工作行程應足夠大。
F=2F沖裁=2×141=242KN
根據(jù)拉深力的計算結(jié)果和工件的高度，選擇壓力機：J23-63
公稱壓力/KN
滑塊行程/mm
行程次數(shù)/min
最大裝模高度/mm
630
100
40
400
連桿調(diào)節(jié)長度/mm
模柄孔尺寸/mm
工作臺尺寸mm×mm
電動機功率/KN
80
φ50×70
570X860
5.5
3.模具的結(jié)構(gòu)設計
3.1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，為了工作過程穩(wěn)定，選用中間導柱模架。再按其標準選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸見表3-1。
表3-1 模架規(guī)格選用
名稱
尺寸
材料
熱處理
上模座
300×300×40
HT200
下模座
300×300×45
HT200
導柱
28×270、32×270
20鋼
滲碳58～62
導套
28×200×45、32×200×45
20鋼
滲碳58～62
模具的閉合高度：
H閉合=H上+H固+H墊+H缷+H固+H墊+H落+H下=256
H開合=H閉合+H缷+3H制件=256+15X3+20=321
由此可見模具的實際開模高度遠遠小于所采用模架的最大閉合高度，所以此制件能采用標準模架。
3.2 其它模具零件的結(jié)構(gòu)設計
3.2.1 固定板
查表拉深凸模固定板選用： 200×200×20-45鋼JB/T 7643.2。
落料凸模拉深凹模固定板選用： 200×200×20-45鋼JB/T 7643.2。
3.2.2墊板
墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以降低模座所受的單位壓力，防止模座被局部壓陷，從而影響凸模的正常工作。是否需要用墊板，可按下式校核：
式中：
p—凸模頭部端面對模座的單位壓力（N）；
—凸模承受的總壓力（N）；
A—凸模頭部端面支撐面積(mm2)。
HT200的許用壓應力為90～140Mpa。
但是因為通過上模座固定的模柄與壓力機相連，且上模座閉下模座薄，而且下模座固定在壓力機工作臺上。為防止上模座損壞，在上模座加墊板。查表選用墊板 200×200×20-45鋼 JB/7643.3。
3.2.3 打料塊
一般與打料桿聯(lián)合使用，屬于剛性卸件裝置，靠兩者的自重把工件打出來。打料塊與拉深凹模間隙配合。
3.2.4壓邊圈
壓邊圈的作用是防止凸緣部分起皺，同時還起到頂件的作用。
3.2.5 導柱、導套
對于生產(chǎn)批量大、要求模具壽命高的模具，一般采用導柱、導套來保證上、下模的導向精度。導柱、導套在模具中主要起導向作用。導柱與導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。這里采用H7/h6。
3.2.6 其他零件
模具其他零件的選用見表3-2．
表3-2 模具其他零件的選用
序號
名稱
數(shù)量
材料
規(guī)格/ mm
熱處理
1
下模座
1
HT200
300×300×45
2
導柱
2
20鋼
28×200
滲碳58～62HRC
3
導套
2
20鋼
28×200×43
滲碳58～62HRC
4
上模座
1
HT200
300×300×40
5
內(nèi)六角螺釘
4
Q235
M16×50
58～62HRC
6
內(nèi)六角螺釘
4
Q235
M16×100
58～62HRC
7
模柄
1
Q235-1.F
50×110
8
銷釘
2
35鋼
12×50
9
銷釘
2
35鋼
12×100
10
止轉(zhuǎn)銷
1
45鋼
10×14
11
打桿
1
45鋼
14×250
12
固定擋料銷
1
45鋼
A4
43～48HRC
結(jié)束語
帶凸緣圓筒件屬于簡單的拉深件，分析其工藝性，并確定工藝方案。
由于在零件制造前進行了預測，分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時候才可以減少廢品的產(chǎn)生。
深圓筒模具的設計，是理論知識與實踐有機的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對理論知識做了更深切貼實的闡述。也使我認識到，要想做為一名合理的模具設計人員，必須要有扎實的專業(yè)基礎，并不斷學習新知識新技術(shù)，樹立終身學習的觀念，把理論知識應用到實踐中去，并堅持科學、嚴謹、求實的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國民經(jīng)濟的騰飛做出應有的貢獻。
致謝
畢業(yè)設計是我們進行完了三年的模具設計與制造專業(yè)課程后進行的，它是對我們?nèi)陙硭鶎W課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復習，也是一次理論聯(lián)系實踐的訓練。它在我們的學習中占有重要的地位。
通過這次畢業(yè)設計使我在溫習學過的知識的同時又學習了許多新知識，一些原來一知半解的理論也有了進一步的的認識。特別是原來所學的一些專業(yè)基礎課：如機械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測量、冷沖模具設計與制造等有了更深刻的理解，使我進一步的了解了怎樣將這些知識運用到實際的設計中。同時還使我更清楚了模具設計過程中要考慮的問題，如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費材料，保證工件的經(jīng)濟性，加工工藝的合理性。
在學校中，我們主要學的是理論性的知識，而實踐性很欠缺，而畢業(yè)設計就相當于實戰(zhàn)前的一次演練。通過畢業(yè)設計可是把我們以前學的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來,這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補我們實踐經(jīng)驗的不足，為以后的工作打下堅實的基礎。
通過對墊板制件冷沖模的設計，我對沖裁模有了更為深刻的認識，特別是這種沖孔落料拉深復合模具的設計。在模具的設計過程中也遇到了一些難以處理的問題，雖然設計中對它們做出了解決 ，但還是感覺這些方案中還是不能盡如人意，可以進行進一步的完善，使生產(chǎn)效率提高。
歷經(jīng)近幾個月的畢業(yè)設計即將結(jié)束，敬請各位老師對我的設計過程作最后檢查。在這次畢業(yè)設計中通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請教各位老師有關(guān)模具方面的問題，并且和同學的探討。
從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個人學習事物所必經(jīng)的一般過程，我對模具的認識過程亦是如此。經(jīng)過近三個月的努力，我相信這次畢業(yè)設計一定能為三年的大學生涯劃上一個圓滿的句號，為將來的事業(yè)奠定堅實的基礎。
在這次設計過程中得到了老師的幫助，讓我受益匪淺。在此，再次感謝各位老師特別是我的指導老師劉軼老師在這一段時間給予無私的幫助和指導，并向他們致于深深的敬意，對關(guān)心和指導過我各位老師表示衷心的感謝！
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