變壓器儲(chǔ)油柜端蓋復(fù)合模設(shè)計(jì)【含17張CAD圖紙】
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
題 目 變壓器儲(chǔ)油柜端蓋復(fù)合模具設(shè)計(jì)
副標(biāo)題 計(jì)算說明書
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目 錄
一、變壓器儲(chǔ)油柜端蓋復(fù)合模具設(shè)計(jì) 4
二、工藝分析 5
（一）技術(shù)分析 5
1.沖裁的結(jié)構(gòu)工藝性 5
2. 拉深的結(jié)構(gòu)工藝性 6
（二）經(jīng)濟(jì)分析 9
1、沖壓件成本分析 9
2、降低制造成本的措施 9
（三）變壓器儲(chǔ)油柜端蓋的工藝分析 10
1. 材料 11
2. 零件結(jié)構(gòu) 11
3. 尺寸精度 11
三、制定工藝方案 11
（一）工藝方案的分析 11
1、修邊余量 11
2、計(jì)算毛坯尺寸 12
3、確定是否用壓邊圈 12
4、確定拉深次數(shù)（采用查圖法） 12
（二） 工藝方案的確定 12
四、工藝計(jì)算 13
（一）材料排樣及材料利用率的計(jì)算 13
1、材料排樣的選用原則 14
2、確定板料規(guī)格和裁料方式 14
（二）模具刃口尺寸和公差確定 15
1、坯料沖裁間隙的確定 15
2、落料刃口尺寸的計(jì)算 16
3、沖孔刃口尺寸的計(jì)算 16
4、拉深工序工作部分的尺寸及間隙 17
（三）沖壓力的計(jì)算及設(shè)備的選擇 17
1、落料 17
2、拉深 18
3、起伏成形 20
4、沖孔 20
5、沖壓設(shè)備的選擇 21
（四）模具壓力中心的計(jì)算 23
（五）模具強(qiáng)度校核 23
1、沖孔凸模的強(qiáng)度校核 23
2、螺釘?shù)膹?qiáng)度校核 24
五、模具結(jié)構(gòu)合理性分析 24
（一）模具結(jié)構(gòu)圖 24
（二） 模具的工作過程 26
六、模具主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 26
（一）彈性元件的設(shè)計(jì) 26
1、彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 26
2、卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算 27
（二）模架的選擇 27
（三）工作零件的設(shè)計(jì) 28
1、凹模刃口的結(jié)構(gòu)型式確定 28
2、凸模刃口的結(jié)構(gòu)型式確定 28
七、結(jié) 論 28
參 考 文 獻(xiàn) 29
致 謝 30
[摘 要]：分析了變壓器儲(chǔ)油柜端蓋的結(jié)構(gòu)和成形工藝，計(jì)算了毛坯尺寸和沖壓力。為了提高端蓋的生產(chǎn)效率，設(shè)計(jì)了集三工序?yàn)橐惑w的落料拉深沖孔復(fù)合模的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過工藝分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，論證了其可能性，保證了制品的質(zhì)量。
在模具設(shè)計(jì)中,為了提高速度和效率,充分利用已經(jīng)掌握的知識(shí)和資源。利用Pro/E曲面設(shè)計(jì)功能快速求出曲面的面積。利用沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件版快速設(shè)計(jì)沖壓模具,并對(duì)模具的強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)。實(shí)踐證明,確實(shí)提高了設(shè)計(jì)的速度和效率。本模具設(shè)計(jì)中,由于卸料力較大,采用了組合彈簧力較大的優(yōu)點(diǎn)解決了這一問題。在模具結(jié)構(gòu)中,用頂板做凸模的定位元件,由于配合定位的距離小,容易造成凸模的折斷,因而設(shè)計(jì)了凹模導(dǎo)向凸模,增強(qiáng)了凸模的強(qiáng)度。
[關(guān)鍵詞]：落料 拉深 沖孔 復(fù)合模 模具結(jié)構(gòu)
Abstract：The structure and processing property of bellows oil conservator end cover for transformers were analyzed. The blank dimensions and pressing force were calculated. The compound die of cut-tandem-punch combined with three procedures is designed in order to improve the production of end cover. The article proves its availability through technological analysis and structural design to guarantee products’ quality .
In mold design, in order to improve pace and efficiency, fully utilize knowledge and resource that has already been grasped. Utilize Pro/E curved surface design function ask , produce area of curved surface fast , utilize the design manual software edition of the trimming die to design and press the mould fast, and the intensity to the mould is examined. Practice has proved , have really improved pace and efficiency designed. In this mold design, because of unload material to be strength relatively heavy, adopt , make up spring loud advantage solve this problem. In the mould structure, make the localization component of the protruding mould with the roof, the distance making a reservation is little because of cooperating, apt to cause protruding rupture of mould, design concave mould pour , to protruding mould , strengthen protruding intensity of mould.
Key words: cut tandem punch compound die die structure
一、變壓器儲(chǔ)油柜端蓋復(fù)合模具設(shè)計(jì)
變壓器是一種把電壓和電流轉(zhuǎn)變成另一種（或幾種）同頻率的不同電壓電流的電氣設(shè)備。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電功率，需要升高電壓才能送至遠(yuǎn)方用戶，而用戶則需把電壓再降成低壓才能使用，這個(gè)任務(wù)是變壓器才能完成的。隨著輸電距離，輸送容量的增長，對(duì)變壓器要求也愈來愈高，不僅需要數(shù)量多，而且要性能好，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)，還要保證運(yùn)行安全、可靠、經(jīng)濟(jì)。
變壓器除應(yīng)用于電力系統(tǒng)外，還應(yīng)用于一些工業(yè)部門中，如：在電爐整流、電焊設(shè)備中、在船舶、電機(jī)等設(shè)備中都應(yīng)用特種變壓器，此外，在高壓試驗(yàn)，測(cè)量設(shè)備和控制設(shè)備中也應(yīng)用著各式的變壓器。
儲(chǔ)油柜是油浸式變壓器重要的保護(hù)性器件，是用于滿足絕緣油因溫度變化而產(chǎn)生體積變化（熱脹冷縮）所必需的補(bǔ)償容器。對(duì)于35KV以上油浸式變壓器要求儲(chǔ)油柜做到全密封（一般通過全焊接固定），即絕緣油與大氣隔離，防止空氣中的水和氧使絕緣油受潮和老化，影響絕緣性能。
該端蓋是變壓器儲(chǔ)油柜上的一個(gè)零件，里面安裝有油量管，安裝在儲(chǔ)油柜的上端。變壓器儲(chǔ)油柜端蓋是一種工業(yè)用品，市場需求量較大，所以這種端蓋的生產(chǎn)批量較大，其產(chǎn)品圖二維CAD圖（如圖1-1）：
材料Q235，厚度。
圖1-1 端蓋零件圖
二、工藝分析
工件的工藝性是指工件對(duì)沖壓加工工藝的適應(yīng)性，它是從沖壓加工角度對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)提出的工藝要求。工藝分析就是要判斷產(chǎn)品在技術(shù)上能否保質(zhì)，保量地穩(wěn)定生產(chǎn)，在經(jīng)濟(jì)上是否有效益。因此，沖壓工藝就是對(duì)產(chǎn)品的沖壓工藝方案進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的可行性分析。良好的工藝性體現(xiàn)在材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡單而壽命長，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡單方便。
（一）技術(shù)分析
1.沖裁的結(jié)構(gòu)工藝性
（1）沖裁件的外形或內(nèi)孔應(yīng)避免尖銳的清角，在各直線或曲線的連接處，除屬于無廢料沖裁或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)外，宜有適當(dāng)?shù)膱A角，其半徑的最小值（見表2-1）所示：
表2-1 沖裁件圓角半徑的最小值
工 序
線段夾角
黃銅、紫銅、鋁
軟 鋼
合金鋼
落 料
≥
0.18t
0.25t
0.35t
落 料
<
0.35t
0.50t
0.70t
沖 孔
≥
0.20t
0.30t
0.45t
沖 孔
<
0.40t
0.60t
0.90t
（2）在彎曲件或拉深件上沖孔時(shí)，其孔壁與工件直壁之間的距離不能小于（圖2-1）所示。如距離過小，孔邊進(jìn)入工件底部的圓角部分，沖孔時(shí)凸模將受到水平推力。
圖2-1 孔邊距的最小值
（3）用普通沖裁模沖制的零件，其斷面與零件表面并不垂直，并有明顯區(qū)域性特征。采用合理使用間隙沖裁模沖制的零件，光亮區(qū)域約占斷面厚度的30%；凹模側(cè)有明顯的塌角，凸模側(cè)有高度不小于0.05的毛刺；外形有一定程度的拱曲。沖裁件的這些特征是普通沖裁加工條件決定的。選用沖裁工藝時(shí)，必須考慮零件的這些特征。
（4）凡產(chǎn)品圖紙上未注公差的尺寸均屬于未注公差尺寸。在計(jì)算凸模和凹模時(shí)，沖壓件未注公差尺寸的極限偏差數(shù)值通常按級(jí)。
2. 拉深的結(jié)構(gòu)工藝性
（1）拉深件的形狀應(yīng)盡量簡單、對(duì)稱。
對(duì)稱拉深件在圓周方向上的變形是均勻的，模具加工也容易，其工藝性最好。其它形狀的拉深件，應(yīng)盡量避免急劇的輪廓變化。
（2）拉深件各部分尺寸比例要恰當(dāng)。
盡量避免設(shè)計(jì)寬凸緣和深度大的拉深件，因?yàn)檫@類工件需要較多的拉深次數(shù)。如果工件空腔不深，但凸緣直徑很大，制造也很費(fèi)勁。工件凸緣的外廓最好與拉深部分的輪廓形狀相似；如果凸緣的寬度不一致，僅拉深困難，還要添加工序，還需放寬切邊余量，增加金屬消耗。
（3）拉深件的圓角半徑要合適。
拉深件的圓角半徑，應(yīng)盡量大些，以利于成形和減少拉深次數(shù)。拉深件底與壁、凸緣與壁、矩形件的四壁間圓角半徑（見圖2-2），應(yīng)滿足R1≥，R2≥2，R3≥3，否則，應(yīng)增加整形工序。如增加一次整形工序，其圓角半徑可取R1≥（0.1～0.3），R2≥（0.1～0.3）。
（4）拉深件厚度的不均勻現(xiàn)象要考慮
拉深件由于各處變形不均勻，上下壁厚變化可達(dá)1.2至0.75 （見圖2-3）。多次拉深的工件內(nèi)外壁上或帶凸緣拉深件的凸緣表面，應(yīng)允許有拉深過程中所產(chǎn)生的印痕。除非工件有特殊要求時(shí)才采用整形或趕形的方法來消除這些印痕。
圖2-2 拉深件的圓角半徑
（5）拉深件的尺寸精度不宜要求過高
拉深件的制造精度包括直徑方向的精度和高度方向的精度。在一般情況下，拉深件的精度不應(yīng)超過表（2-2）、表（2-3）和表（2-4）中所列數(shù)值。產(chǎn)品圖上的尺寸應(yīng)注明必須保證外部尺寸或是內(nèi)腔尺寸，不能同時(shí)標(biāo)注內(nèi)外形尺寸。
（6）拉深件上的孔位布置?
拉深件上的孔位布置要合理，應(yīng)設(shè)置在與主要結(jié)構(gòu)面 (凸緣面) 同一平面上，或使孔壁垂直于該平面，以便沖孔與修邊同時(shí)在一道工序中完成。
圖2-3 拉深件壁厚變化情況
表2-2 拉深件直徑的極限偏差（單位：）
材料
厚度
拉深件直徑的基本尺寸d
材料
厚度
拉深件直徑的基本尺寸d
附? 圖
≤50
>50~100
>100~300
≤50
>50~100
>100~300
0.5
0.6
0.8
1.0
1.2
1.5
±0.12
±0.15
±0.20
±0.25
±0.30
±0.35
±0.20
±0.30
±0.30
±0.35
±0.40
±0.30
±0.40
±0.50
±0.60
2.0
2.5
3.0
4.0
5.0
6.0
±0.40
±0.45
±0.50
±0.60
±0.70
±0.80
±0.50
±0.60
±0.70
±0.80
±0.90
±1.00
±0.70
±0.80
±0.90
±1.00
±1.10
±1.20
注：拉深件外形要求取正偏差，內(nèi)形要求取負(fù)偏差。
表2-3 圓筒拉深件高度的極限偏差（單位：）
材料厚度
拉深件高度的基本尺寸
≤18
>18～30
>30～50
>50～80
>80～120
≤1
±0.5
±0.6
±0.7
±0.9
±1.1
>1～2
±0.6
±0.7
±0.8
±1.0
±1.3
>2～3
±0.7
±0.8
±0.9
±1.1
±1.5
>3～4
±0.8
±0.9
±1.0
±1.2
±1.8
>4～5
±1.2
±1.5
±2.0
>5～6
±1.8
±2.2
表2-4 帶凸緣拉深件高度的極限偏差（單位：）
材料厚度
拉深件高度的基本尺寸
≤18
>18～30
>30～50
>50～80
>80～120
≤1
±0.3
±0.4
±0.5
±0.6
±0.7
>1～2
±0.4
±0.5
±0.6
±0.7
±0.8
>2～3
±0.5
±0.6
±0.7
±0.8
±0.9
>3～4
±0.6
±0.7
±0.8
±0.9
±1.0
>4～5
±0.8
±1.0
±1.1
>5～6
±1.1
±1.2
（7）拉深件的尺寸精度一般不高于級(jí)，如果要求尺寸精度高于級(jí)，則需要增加校形工序。
（二）經(jīng)濟(jì)分析
所謂經(jīng)濟(jì)性，就是以最小的耗費(fèi)取得最大的經(jīng)濟(jì)效果。也就是生產(chǎn)中的“最小最大”原則。在沖壓生產(chǎn)中，保證產(chǎn)品質(zhì)量，完成產(chǎn)品數(shù)量、品種計(jì)劃的前提下，產(chǎn)品成本越低，說明企業(yè)經(jīng)濟(jì)效果越大。
1、沖壓件成本分析
產(chǎn)品成本受產(chǎn)量的影響較大，特別是沖壓生產(chǎn)尤為突出。在一定條件下，企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)量的增減，將會(huì)引起成本中某些費(fèi)用的變化，其結(jié)果使得成本發(fā)生波動(dòng)。為此可將產(chǎn)品成本分為固定費(fèi)用和變動(dòng)費(fèi)用兩部分。固定費(fèi)用是指在一定時(shí)期和一定產(chǎn)量范圍內(nèi)，它的總額不隨產(chǎn)量變動(dòng)而變動(dòng)，它是維持生產(chǎn)能力而基本不變的費(fèi)用。例如模具、設(shè)備折舊費(fèi)，加工費(fèi)中的固定工資部分和各種經(jīng)費(fèi)等。但是單位固定費(fèi)用，也就是分?jǐn)傇诿總€(gè)產(chǎn)品上的固定費(fèi)用卻是可變的。即單位固定費(fèi)用與產(chǎn)量成反比例變化。
變動(dòng)費(fèi)用是指它的總額隨產(chǎn)量的增減而成比例增減。例如產(chǎn)品直接耗用的原材料費(fèi)、外購件費(fèi)、外協(xié)件加工費(fèi)等等。但就產(chǎn)品單位費(fèi)用而言，變動(dòng)費(fèi)用則基本不變。
上述可知，沖壓件生產(chǎn)成本是由固定費(fèi)和可變費(fèi)這兩部分組成的，所以只要設(shè)法降低固定費(fèi)用或可變費(fèi)用，都能使生產(chǎn)成本降低，利潤增加?？梢娖髽I(yè)要提高經(jīng)濟(jì)效益，就要在降低成本上下功夫。
2、降低制造成本的措施
降低產(chǎn)品成本，包括增產(chǎn)、節(jié)約兩個(gè)方面。增產(chǎn)可降低產(chǎn)品成本中的固定費(fèi)用，相對(duì)地減少消耗，節(jié)約便能直接降低消耗，它們都是降低成本的重要途徑。沖壓件的成本包括材料費(fèi)、加工費(fèi)、模具費(fèi)等項(xiàng)。因此，降低成本，就是要降低以上各項(xiàng)費(fèi)用。以下討論降低成本的措施。
（1）工藝合理化
沖壓生產(chǎn)中，工藝合理化是降低成本的有力手段，一般在制定新產(chǎn)品工藝時(shí)進(jìn)行。當(dāng)產(chǎn)量發(fā)生變化，模具壽命短或因事故發(fā)生損壞時(shí)，由于更改產(chǎn)品設(shè)計(jì)而改變模具時(shí)，以及變更設(shè)備等生產(chǎn)條件發(fā)生變化時(shí)，要重新討論（研究）產(chǎn)品工藝。由于工藝的合理化能降低模具費(fèi)、節(jié)約加工工時(shí)降低材料費(fèi)等，所以必然降低零件總成本。
在制定工藝時(shí)，工序的分散與集中是比較復(fù)雜的問題。它取決于零件的批量、結(jié)構(gòu)（形狀）、質(zhì)量要求、工藝特點(diǎn)等。對(duì)于板材沖壓件，一般說來，在大批量生產(chǎn)情況下，應(yīng)當(dāng)盡量把工序集中起來，采用復(fù)合或連續(xù)模進(jìn)行沖壓，很小的零件，適合于復(fù)合或連續(xù)沖壓加工，這樣既提高了生產(chǎn)率，又能安全生產(chǎn)。復(fù)合模對(duì)于大的零件也是適合的，因?yàn)橐桓贝蟮膹?fù)合模，有時(shí)比兩副同樣大小的單工序模的費(fèi)用低，而小批量生產(chǎn)時(shí)，則以采用單工序模分散沖壓為宜。
根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，集中到一副模具上的工序數(shù)量不宜太多，對(duì)于復(fù)合模，一般為2～3個(gè)工序，最多4個(gè)工序，對(duì)于連續(xù)模，集中的工序數(shù)可以多些。
（2）多個(gè)工件同時(shí)成形
產(chǎn)量較大時(shí)，采用多件同時(shí)沖壓，可使模具費(fèi)、材料費(fèi)和加工費(fèi)降低，同時(shí)有利于成形表面拉力均勻化。左右對(duì)稱成形時(shí)，不僅可使變形均勻，改善受力狀況，同時(shí)還降低了成本。
（3）沖壓過程的自動(dòng)化及高速化
自動(dòng)化生產(chǎn)，從安全和降低成本兩個(gè)方面來看，將成為沖壓加工的發(fā)展方向。今后不僅大批量生產(chǎn)中采用自動(dòng)化，在小批量生產(chǎn)中也可采用自動(dòng)化生產(chǎn)。在大批量生產(chǎn)中采用自動(dòng)化時(shí)，雖然模具費(fèi)用較高，但生產(chǎn)率高，產(chǎn)量大，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的模具折舊費(fèi)和加工費(fèi)卻比單件小批生產(chǎn)時(shí)要低。
從生產(chǎn)安全性考慮，在小批量多品種生產(chǎn)中采用自動(dòng)化也是可取的，但自動(dòng)化的經(jīng)濟(jì)性問題，急待研究。在自動(dòng)化生產(chǎn)中，降低成本的手段是高速化。與高速化并行的是多列化，這樣可以降低加工費(fèi)用和提高材料利用率。
為實(shí)現(xiàn)壓力機(jī)的高速化，需要相應(yīng)解決噪音振動(dòng)和延長模具壽命問題。高速壓力機(jī)要求足夠的剛度和精度，一般以閉式雙點(diǎn)結(jié)構(gòu)為宜，為減少噪音和振動(dòng)，傾向于鑄鐵機(jī)身，而且運(yùn)動(dòng)部件要求實(shí)現(xiàn)動(dòng)平衡。為延長模具壽命，可采用高壽命的新材料，如硬質(zhì)合金模具和模具表面強(qiáng)化處理。
（4）提高材料利用率，降低材料費(fèi)
在沖壓生產(chǎn)中，工件的原材料費(fèi)占制造成本的60%,左右，所以節(jié)約原材料，利用廢料具有非常重要的意義。提高材料利用率是降低沖壓件制造成本的重要措施之一。特別是材料單價(jià)高的工件，必須慎重研究。降低材料費(fèi)的方法如下：
① 在滿足零件強(qiáng)度和使用要求的情況下，減少材料厚度。
② 降低材料單價(jià)。
③ 改進(jìn)毛坯形狀，合理排樣。
④ 減少搭邊，采用少廢料或無廢料排樣。
⑤ 對(duì)稱壓制。
⑥ 組合排樣。
（三）變壓器儲(chǔ)油柜端蓋的工藝分析
1、材料
變壓器儲(chǔ)油柜端蓋的材料鋼（舊標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)），改用與之對(duì)應(yīng)的，屬于普通碳素鋼，具有較好的可沖壓性能。未經(jīng)退火的的力學(xué)性能如下：
抗剪強(qiáng)度 304～373
抗拉強(qiáng)度 432～461
屈服點(diǎn) 235
伸長率 21～25%
2、零件結(jié)構(gòu)
本端蓋采用2普通碳素結(jié)構(gòu)鋼板沖壓而成，可保證足夠的強(qiáng)度和剛度。另外，此零件通過氧焊固定于儲(chǔ)油柜上，圓筒上表面要求不高，不須經(jīng)過切邊工序。
3、尺寸精度
零件圖上所有未標(biāo)注公差的尺寸，屬于自由尺寸，可按確定工件尺寸的公差?？走吘?20的公差為±0.5，屬級(jí)精度，查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值（）可得各尺寸公差為：
零件外形：180 20 24 2
零件內(nèi)形：23 11 3
孔心距：120±0.5
三、制定工藝方案
工藝方案的內(nèi)容是確定沖裁件的工藝方案，主要包括確定工序數(shù)，工序組合和工序順序的安排，應(yīng)在工藝分析的基礎(chǔ)上制定幾種可能的方案，再根據(jù)工件的批量、形狀等多方面的因素全面考慮，綜合分析，選取一種較為合理的沖壓方案。
（一）工藝方案的分析
端蓋的形狀表明，它為拉深件，所以拉深為基本工序。底部上2個(gè)小孔由沖孔工序來完成。拉深件的毛坯尺寸與拉深次數(shù)，通過計(jì)算來確定。
1、修邊余量
在不變薄的拉深中，材料厚度雖有變化，但其平均直徑與毛坯原始厚度十分接近。因此毛坯展開尺寸可根據(jù)毛坯面積等于拉深件面積的原則來確定。由于材料的各項(xiàng)異性以及拉深時(shí)金屬流動(dòng)條件的差異，為了保證端蓋的尺寸，必須留出修邊余量，在計(jì)算毛坯尺寸時(shí)，必須計(jì)入修邊余量，修邊余量的數(shù)值可查表3-1。拉深件高度h=23，零件的相對(duì)厚度=23/178=0.13，查表6知修邊余量， =2。
表3-1 無凸緣圓筒形拉深件的修邊余量（單位：）
工件高度
工件的相對(duì)高度
>0.5～0.8
>0.8～1.6
>1.6～2.5
>2.5～4
≤10
1
1.2
1.5
2
>10～20
1.2
1.6
2
2.5
>20～50
2
2.5
3.3
4
>50～100
3
3.8
5
6
>100～150
4
5
6.5
8
>150～200
5
6.3
8
10
>200～250
6
7.5
9
11
>250
7
8.5
10
12
2、計(jì)算毛坯尺寸
在不變薄拉深中，雖然在拉深過程中坯料的厚度發(fā)生一些變化。在工藝設(shè)計(jì)時(shí)，可以不計(jì)坯料的厚度變化，概略地按拉深前后坯料的面積相等的原則進(jìn)行坯料尺寸的計(jì)算。由于金屬的流動(dòng)性和材料的各向異性，毛坯拉深后，工件邊口不齊。一般情況拉深后都要修邊，因此在計(jì)算毛坯時(shí)，必須把修邊余量計(jì)入工件。
利用Pro/e軟件的曲面設(shè)計(jì)做出端蓋的內(nèi)曲面（此時(shí)端蓋的高度=26），向外平移1，利用軟件算出曲面的面積，然后利用坯料的面積相等的原則算出坯料的直徑為220。
3、確定是否用壓邊圈
用普通平端面凹模拉深時(shí)，不用加壓邊的條件見下式：
首次拉深： ≥0.045（1-） （1）
以后各次拉深： ≥0.045（1／-1） （2）
毛坯的相對(duì)厚度： =2／220=0.0091，易知采用壓邊圈。
4、確定拉深次數(shù)（采用查圖法）
先在圖5確定拉深次數(shù)及半成品尺寸線圈中橫坐標(biāo)上找到相當(dāng)毛坯直徑220的點(diǎn)，從此點(diǎn)作一垂線。再從縱坐標(biāo)上找到相當(dāng)于工件直徑178的點(diǎn)，并由此點(diǎn)作水平線，與垂線相交。根據(jù)交點(diǎn)，便可決定拉深次數(shù)，如交點(diǎn)位于兩斜線之間，應(yīng)取較大的次數(shù)。
該端蓋可一次拉深成形。
于是，該端蓋的全部單工序有落料、拉深（整形）、沖孔，共計(jì)三道工序。
（二） 工藝方案的確定
在沖壓工藝性分析的基礎(chǔ)上，找出工藝與模具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與難點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況提出各種可能的沖壓工藝方案，內(nèi)容包括工序性質(zhì)、工序數(shù)目、工序順序及組合方式等。有時(shí)同一種沖壓零件也可能存在多個(gè)可行的沖壓工藝方案，通常每種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)從產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、設(shè)備占用情況、模具制造的難易程度和壽命高低、生產(chǎn)成本、操作方便與安全程度等方面進(jìn)行綜合分析、比較，確定出適合于現(xiàn)有生產(chǎn)條件的最佳方案。
初步分析可以知道變壓器儲(chǔ)油柜端蓋的沖壓成形需要多道工序:落料、拉深壓印、沖孔,因而制定合理的成形工藝方案十分重要?？紤]到生產(chǎn)批量大,因此制定應(yīng)在生產(chǎn)合格零件的基礎(chǔ)上,盡量提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本.要提高生產(chǎn)效率,就應(yīng)該盡量復(fù)合能復(fù)合的工序,但復(fù)合程度太高,模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,而且各零件在動(dòng)作時(shí)要求相互不干涉,準(zhǔn)確可靠.這就要求模具的制造應(yīng)有較高的精度,從而模具的制造成本也就提高了,制造周期延長,維修不如單工序模簡便.
因此儲(chǔ)油柜端蓋的沖壓成形主要有以下幾種工藝方案:
方案一: ①落料、②拉深、③沖孔
方案二: ①落料拉深復(fù)合模、②沖孔
方案三: ①落料、②拉深、③沖孔復(fù)合模
方案一復(fù)合程度低,模具結(jié)構(gòu)簡單、安裝調(diào)試容易,但生產(chǎn)道次多、生產(chǎn)效率低不適合大批量生產(chǎn)。
方案三與方案二的主要區(qū)別是采用落料、拉深、沖孔復(fù)合工序.由于采用落料、拉深、沖孔復(fù)合模,即可在一次沖壓行程中完成,生產(chǎn)效率提高一倍,節(jié)省了人力、電力和工序間的搬運(yùn)工作,而且在同一工位上沖孔無需重新定位,從而使沖壓工件的位置精度得到提高。經(jīng)過理論計(jì)算,由于變壓器儲(chǔ)油柜端蓋的高度較小,可以采用落料、拉深、沖孔復(fù)合模一次成形。.
圖3-1 確定拉深次數(shù)及半成品尺寸線圈
四、工藝計(jì)算
（一）材料排樣及材料利用率的計(jì)算
排樣是指沖裁零件在條料、帶料或板料上布置的方法。合理有效的排樣在于保證在最低的材料消耗和高生產(chǎn)率的條件下，得到符合設(shè)計(jì)技術(shù)要求的工件。在沖壓生產(chǎn)過程中，保證很低的廢料百分率是現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)最重要的技術(shù)指標(biāo)之一。在沖壓工作中，沖壓件材料消耗費(fèi)用可達(dá)總成本的60%～75%，每降低1%的沖壓廢料，將會(huì)使成本降低0.4%～0.5%。合理利用材料是降低成本的有效措施，尤其在成批和大量生產(chǎn)中，沖壓零件的年產(chǎn)量達(dá)數(shù)十萬件，甚至數(shù)百萬件，材料合理利用的經(jīng)濟(jì)效果更為突出。
1、材料排樣的選用原則
（1）沖裁小工件或某種工件需要窄帶料時(shí)，應(yīng)沿板料順長方向進(jìn)行排樣，符合材料規(guī)格及工藝要求。
（2）沖裁彎曲件毛坯時(shí)，應(yīng)考慮板料的軋制方向。
（3）沖件在條（帶）料上的排樣，應(yīng)考慮沖壓生產(chǎn)率、沖模耐用度、沖模結(jié)構(gòu)是否簡單和操的方便與安全等。
該端蓋采用落料拉深沖孔復(fù)合模，毛坯形狀為圓形，為便于送料和設(shè)計(jì)，采用單排方案。
搭邊可用于補(bǔ)償定位誤差，并可使條料保持有一定的剛度，便于送料。搭邊是廢料，所以應(yīng)盡量取小，但過小的搭邊容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損，影響模具壽命，并且也影響沖裁件的剪切表面質(zhì)量。排料搭邊數(shù)值大小不僅與材料性能和厚度、沖件形狀和尺寸大小有關(guān)，而且與沖裁模具選用不同卸料方式有關(guān)。一般來說，搭邊值是由經(jīng)驗(yàn)確定的。查表4-1，工件間=1.2，側(cè)面=1.5?？紤]到板料的多余部分及加強(qiáng)安全性，側(cè)面取5。
2、確定板料規(guī)格和裁料方式
根據(jù)條料的寬度尺寸，選擇合適的板料規(guī)格，使剩余的邊料越小越好。該零件寬度用料為230，以選擇1400×1500×2的板料規(guī)格為宜。
表4-1 搭邊a和側(cè)搭邊
材料厚度
圓形件或類似圓形件
矩形件邊長L≤50
矩形件邊長L>50
或圓角r<2
≤0.25
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.0
>0.25~0.5
1.2
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
>0.5~0.8
1.0
1.2
1.5
1.8
1.8
2.0
>0.8~1.2
0.8
1.0
1.2
1.5
1.5
1.8
>1.2~1.6
1.0
1.2
1.5
1.8
1.8
2.0
>1.6~2
1.2
1.5
1.8
2.0
2.0
2.2
>2~2.5
1.5
1.8
2.0
2.2
2.2
2.5
材料消耗工藝定額
（3）
一張板料上總的材料利用率
（4）
（二）模具刃口尺寸和公差確定
1、坯料沖裁間隙的確定
沖裁間隙是直接關(guān)系到?jīng)_件斷面質(zhì)量、尺寸精度、模具壽命和力能消耗的重要工藝參數(shù)。沖裁間隙數(shù)值，主要與材料牌號(hào)、供應(yīng)狀態(tài)和厚度有關(guān)，但由于各種沖壓件對(duì)其斷面質(zhì)量和尺寸精度的要求不同，以及生產(chǎn)條件的差異，在生產(chǎn)實(shí)踐中就很難有一種統(tǒng)一的間隙數(shù)值，而應(yīng)區(qū)別情況，分別對(duì)待，在保證沖件斷面質(zhì)量和尺寸精度的前提下，使模具壽命最高。
沖裁斷面應(yīng)平直、光潔、圓角??；光亮帶應(yīng)有一定的比例，毛刺較小，沖裁件表面應(yīng)盡可能平整，尺寸應(yīng)在圖樣規(guī)定的公差范圍之內(nèi)。影響沖裁件質(zhì)量的因素有：凸、凹模間隙值大小及其分布的均勻性，模具刃口鋒利狀態(tài)，模具結(jié)構(gòu)與制造精度、材料性能等。其中，間隙值大小與分布的均勻程度是主要因素。
沖裁件的尺寸精度是指沖裁件實(shí)際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，精度越高。該差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對(duì)于凸模或凹模尺寸之偏差，二是模具本身的制造偏差。沖裁件對(duì)于凸?；虬寄３叽绲钠睢Ｖ饕怯捎跊_裁過程中，材料受到拉伸、擠壓、彎曲等作用而引起的變形，在工件脫模后產(chǎn)生的彈性恢復(fù)造成的。偏差值可能是正的，也可能是負(fù)的。影響這一偏差值的因素主要是凸、凹模間隙。當(dāng)間隙值較大時(shí)，材料受拉伸作用增大，沖裁完畢后，因材料的彈性恢復(fù)，沖件尺寸向?qū)嶓w方向收縮，使落料件尺寸小于凹模尺寸，而沖孔件的孔徑則大于凸模尺寸；當(dāng)間隙較小時(shí)，材料的彈性恢復(fù)使落料件尺寸增大，而沖孔件的孔徑則變小。沖裁件的尺寸變化量的大小還與材料性能、厚度、軋制方向、沖件形狀等因素有關(guān)。模具制造精度及模具刃口狀態(tài)也會(huì)影響沖裁件質(zhì)量。
沖裁模具的壽命是以沖出合格制品的沖裁次數(shù)來衡量的，可再分為兩次刃磨間的壽命與全磨損后總的壽命。
在沖裁過程中，模具刃口處所受的壓力非常大．使模具刃口和板材的接觸面之間出現(xiàn)局部附著現(xiàn)象，產(chǎn)生附著磨損，其磨損量與接觸壓力、相對(duì)滑動(dòng)距離成正比，與材料屈服強(qiáng)度成反比。它被認(rèn)為是模具磨損的主要形式。
當(dāng)間隙減小時(shí)，接觸壓力(垂直力、側(cè)壓力、摩擦力)會(huì)增大，摩擦距離增長，摩擦發(fā)熱嚴(yán)重，導(dǎo)致模具磨損加劇，使模具與材料之間產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象．還會(huì)引起刃口的壓縮疲勞破壞，使之崩刃。間隙過大時(shí)．板料彎曲拉伸相對(duì)增加，使模具刃口端面上的正壓力增大，容易產(chǎn)生崩刃或產(chǎn)生塑性變形，使磨損加劇?？梢婇g隙過小與過大都會(huì)導(dǎo)致模具壽命降低。因此，間隙合適或適當(dāng)增大模具問隙，可使凸、凹模側(cè)面與材料間摩擦減小，并減緩間隙不均勻的不利因素，從而提高模具壽命。
增大間隙可以降低沖裁力，而小間隙則使沖裁力增大。當(dāng)間隙合理時(shí)，上下裂紋重合，最大剪切力較小。而小間隙時(shí)，材料所受力矩和拉應(yīng)力減小，壓應(yīng)力增大，材料不易產(chǎn)生撕裂，上下裂紋不重合又產(chǎn)生二次剪切，使沖裁力、沖裁功有所增大；增大間隙時(shí)材料所受力矩與拉應(yīng)力增大，材料易于剪裂分離，故最大沖裁力有所減小，如對(duì)沖裁件質(zhì)量要求不高，為降低沖裁力、減少模具磨損，傾向于取偏大的沖裁間隙。
查沖裁模初始雙面間隙表知：落料、沖孔模刃口始用間隙，。
2、落料刃口尺寸的計(jì)算
在確定沖模凸模和凹模工作部分尺寸時(shí)，必須遵循以下幾項(xiàng)原則：
（1）根據(jù)落料和沖孔的特點(diǎn)，落料件的尺寸取決于凹模尺寸，因此落料模應(yīng)先決定凹模尺寸，用減小凸模尺寸來保證合理間隙；沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸，故沖孔模應(yīng)先決定凸模尺寸，用增大凹模尺寸來保證合理間隙。
（2）根據(jù)刃口的磨損規(guī)律，刃口磨損后尺寸變大，其刃口的基本尺寸應(yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸；刃口磨損后尺寸減小，應(yīng)取接近或等于工件的最大極限尺寸。
（3）考慮工件精度與模具精度間的關(guān)系，在選擇模具刃口制造公差時(shí)，既要保證工件的精度要求，又能保證有合理的間隙數(shù)值。一般沖模精度較工件精度高級(jí)。
的凸凹模制造公差查表得：、，凸凹模采用分開加工的方法，查表得：
（5）
（6）
3、沖孔刃口尺寸的計(jì)算
孔Φ11的凸凹模制造公差查表得：、，凸凹模采用分開加工的方法，查表得：。
（7） （8）
4、拉深工序工作部分的尺寸及間隙
（1）凸模和凹模的間隙
拉深模間隙是指單面間隙。間隙的大小對(duì)拉深力、拉深件的質(zhì)量、拉深模的壽命都有影響。若Z值太小，凸緣區(qū)變厚的材料通過間隙時(shí)，校直與變形的阻力增加，與模具表面間的摩擦、磨損嚴(yán)重，使拉深力增加，零件變薄嚴(yán)重，甚至拉破，模具壽命降低。間隙小時(shí)得到的零件 側(cè)壁平直而光滑，質(zhì)量較好，精度較高。間隙過大時(shí)，對(duì)毛坯的校直和擠壓作用減小，拉深力降低，模具的壽命提高，但零件的質(zhì)量變差，沖出的零件側(cè)壁不直。因此拉深模的間隙值也應(yīng)合適，確定Z時(shí)要考慮壓邊狀況、拉深次數(shù)和工件精度等。其原則是：既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(shí)其值可按下式計(jì)算：
則拉深模的間隙。
（2）拉深模的圓角半徑
≤，且無凸緣，查表知：
凸模的圓角半徑及尺寸公差等于工件的內(nèi)圓角半徑
（3）工作部分尺寸
凸模和凹模的尺寸及公差應(yīng)按零件的要求來確定，由于要求外形尺寸，因此以凹模設(shè)計(jì)為準(zhǔn)。查表得：、
凹模部分
（9）
凸模部分
?。?0）
（三）沖壓力的計(jì)算及設(shè)備的選擇
1、落料
沖裁時(shí)，工件或廢料從凸模上取下來的力叫卸料力，從凹模內(nèi)將工件或廢料順著沖裁的方向推出的力叫推件力，逆沖裁方向頂出的力叫頂件力。目前多以經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
采用平刃口凸模和凹模沖裁時(shí)，
沖裁力F0= （11）
=
=
=610.416
式中，L——沖裁件周長（）
T——材料厚度（）
τ——材料剪切強(qiáng)度（）
考慮沖裁厚度不一致，模具刃口的磨損、凸凹模間隙的波動(dòng)、材料性能的變化等因素，實(shí)際沖裁力還須增加30%。故F沖=1.3F0=1.3 。
F沖=1.3F0=1.3 （12）
=1.3×0.69×2×310
=557
F卸、F推、F頂是由壓力機(jī)和模具的卸料、頂件裝置獲得。影響這些力的因素主要有材料的力學(xué)性能、材料的厚度、模具的間隙、凸凹模表面粗糙度、零件形狀和尺寸以及潤滑情況。實(shí)際生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
F卸=K卸F沖 （13）
F推=K推F沖 （14）
查表4-2知，卸料力、推件力的系數(shù)K卸=0.05，K推=0.055。
因而F卸=0.05×557=27.85
F推=0.055×557=30.635
表4-2 卸料力、推件力、頂件力的系數(shù)
料 厚
鋼
≤0.1
0.065~0.075
0.1
0.14
>0.1~0.5
0.045~0.055
0.063
0.08
>0.5~2.5
0.04~0.05
0.055
0.06
>2.5~6.5
0.03~0.04
0.045
0.05
>6.5
0.02~0.03
0.025
0.03
鋁、鋁合金
0.025~0.08
0.03~0.07
紫銅、黃銅
0.02~0.06
0.03~0.09
2、拉深
壓邊圈的壓力必須適當(dāng)，如果過大，就要增加拉深力，因而會(huì)使工件拉裂，而壓邊圈的壓力過低就會(huì)使工件的邊壁或凸緣起皺。壓邊力的公式見表4-3。
表4-3 壓邊力的計(jì)算公式
拉 深 情 況
公 式
拉深任何形狀的工件
筒形件第一次拉深（用平毛坯）
筒形件以后各次拉深（用筒形毛坯）
所以壓邊力的計(jì)算公式為
（15）
式中 （平毛坯直徑）=220
（拉深件直徑）=178
（凹模圓角半徑）=3
（單邊壓力值）
查表4-4，知
表4-4 在單動(dòng)壓床上拉深時(shí)單位壓邊力的數(shù)值
材 料
單位壓邊力
鋁
0.8~1.2
純銅、硬鋁（退火的或剛淬好火的）
1.2~1.8
黃銅
1.5~2
壓軋青銅
2~2.5
20鋼、08鋼、鍍錫鋼板
2.5~3
軟化狀態(tài)的耐熱鋼
2.8~3.5
高合金鋼、高錳鋼、不銹鋼
3~4.5
把以上數(shù)據(jù)代入上式。得壓邊力
采用壓邊圈的圓筒形件： （16）
式中——拉深件的直徑（）
——材料厚度（）
——材料的抗拉強(qiáng)度（）
查表4-5，拉深系數(shù)＝＝＝0.14，所以
將、、代入上式，得
表4-5 圓筒形件第一次拉深時(shí)的系數(shù)值
相對(duì)厚度
第一次拉深系數(shù)
0.45
0.48
0.50
0.52
0.55
0.60
0.65
0.70
0.75
0.80
5.0
0.95
0.85
0.75
0.65
0.60
0.50
0.43
0.35
0.28
0.20
2.0
1.10
1.00
0.90
0.80
0.75
0.60
0.50
0.42
0.35
0.25
1.2
1.10
1.00
0.90
0.80
0.68
0.56
0.47
0.37
0.30
0.8
1.10
1.00
0.90
0.75
0.60
0.50
0.40
0.33
0.5
1.10
1.00
0.82
0.67
0.55
0.45
0.36
0.2
1.10
0.90
0.75
0.60
0.50
0.40
0.1
1.10
0.90
0.75
0.60
0.50
注：當(dāng)凸模圓角半徑時(shí)，系數(shù)應(yīng)按表中數(shù)值增加。
對(duì)于其它材料，根據(jù)材料塑性的變化，對(duì)查得值作修正（隨塑性減低而增大）。
3、起伏成形
板料在模具的作用下，主要通過材料的變薄伸長，將其局部形成凸起或凹進(jìn)，從而改變了毛坯或工件的形狀，這種方法稱為起伏成形。它主要用于定位、裝飾或增強(qiáng)剛度。當(dāng)平板毛坯上壓出合適的起伏成形部分、凹坑或加強(qiáng)筋時(shí)，可以使材料的厚度減小一半而仍不影響其零件的剛度。
采用剛性凸模進(jìn)行起伏成形時(shí)，所需的力應(yīng)略小于使材料破壞的力，一般可按下式進(jìn)行計(jì)算。
（17）
式中：——起伏成形力（）
——筋的周邊長度（）
——板料厚度（）
——系數(shù)。其值為。
將、、、
代入上式得：
4、沖孔
沖孔時(shí)的力可依照前面落料時(shí)計(jì)算。
推件力f
則復(fù)合模總的沖壓力
5、沖壓設(shè)備的選擇
（1）壓力機(jī)類型的選擇
沖壓設(shè)備的選擇是工藝設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它直接關(guān)系到設(shè)備的合理使用、安全、產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率和成本等一系列重要問題。沖壓設(shè)備的選擇包括兩個(gè)方面：類型及規(guī)格。
首先，應(yīng)根據(jù)所要完成工序的工藝性質(zhì)，批量大小，工件的幾何尺寸和精度等選定壓力機(jī)類型。沖壓生產(chǎn)中常用的是曲柄壓力機(jī)和液壓機(jī)，它們?cè)谛阅芊矫娴谋容^見表4-6。
對(duì)于中小型沖裁件、彎曲件或淺拉深件多用具有C形床身的開式曲柄壓力機(jī)。雖然開式壓力機(jī)的剛度差，并且由于床身的變形而破壞了沖模的間隙分布，降低了沖模的壽命和裁件的質(zhì)量。但是，它卻具有操作空間三面敞開，操作方便，容易安裝機(jī)械化的附屬設(shè)備和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，目前仍是中小件生產(chǎn)的主要設(shè)備。所以本模具采用開式曲柄壓力機(jī)。
（2）壓力機(jī)規(guī)格的確定
在壓力機(jī)的類型選定之后，應(yīng)根據(jù)變形力的大小，沖壓件尺寸和模具尺寸來確定壓力機(jī)的規(guī)格。
在復(fù)合沖壓中，工序力的計(jì)算和其它復(fù)雜的加工過程一樣，可按時(shí)間分為若干階段分別計(jì)算。求出某階段所完成各種工藝力的總和及該階段的輔助負(fù)荷，二者相加即為該階段的工序力。
表4-6 曲柄壓力機(jī)和液壓機(jī)的比較
性 能
曲柄壓力機(jī)
液壓機(jī)
加工速度
比液壓機(jī)快
很慢
行程長度
不能夠太長（600~1000）
做成1000以上比較容易
行程長度的變化
一般小型壓力機(jī)的行程做成不可調(diào)，行程長度變化容易，因?yàn)樾谐涕L度調(diào)節(jié)會(huì)使機(jī)構(gòu)復(fù)雜
行程長度變化容易
行程終端的位置
終端位置能夠準(zhǔn)確地確定
就壓力機(jī)本身來說不能準(zhǔn)確確定
所產(chǎn)生的壓力與行程位置的關(guān)系
離下死點(diǎn)愈遠(yuǎn)，所產(chǎn)生的壓力愈小
公稱壓力與行程位置無關(guān)
加壓力的調(diào)節(jié)
一般難于做到，即使做到也不能準(zhǔn)確容易調(diào)節(jié)
容易調(diào)節(jié)
保壓作用
不能
能
錘擊作用
有一定的錘擊作用
無
過載的可能性
會(huì)產(chǎn)生
不會(huì)產(chǎn)生
維修的難易
較易
較為麻煩
為安全起見，防止設(shè)備的過載，可按公稱壓力≥（）的原則選取壓力機(jī)。壓力機(jī)滑塊行程大小，應(yīng)保證成形零件的取出和方便毛坯的放進(jìn)。在沖壓工藝中，拉深和彎曲工序一般需要較大的行程。對(duì)于拉深工序所用壓力機(jī)的行程，至少應(yīng)為成品零件高度的兩倍以上，一般取2.5倍。
壓力機(jī)的裝模高度是指滑塊處于下死點(diǎn)位置時(shí)，滑塊下表面到工作墊板上表面的距離。模具的閉合高度是指工作行程終了時(shí)，模具上模座上表面與下模座下表面之間的距離。壓力機(jī)的閉合高度是裝模高度與墊板厚度之和。大多數(shù)壓力機(jī)，其連桿長度是可以調(diào)節(jié)的，也就是說壓力機(jī)的裝模高度是可以調(diào)整的。設(shè)計(jì)模具時(shí)，必須使模具的閉合高度介于壓力機(jī)的最大裝模高度與最小裝模高度之間。
工作臺(tái)面和滑塊底面尺寸應(yīng)大于沖模的平面尺寸，并還留有安裝固定模具的余地。一般壓力機(jī)臺(tái)面應(yīng)大于模具底座尺寸50～70以上。工作臺(tái)和滑塊的形式應(yīng)充分考慮沖壓工藝的需要．必須與模具的打料裝置，出料裝置及卸料裝置等的結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。
在壓力機(jī)的滑塊和工作臺(tái)上安裝一副或數(shù)副模具，加工時(shí)上、下模要有正確的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這是一切沖壓工藝的共同要求。壓力機(jī)的精度主要包括工作臺(tái)面的平面度、滑塊下平面的平面度、工作臺(tái)面與滑塊下平面的平行度、滑塊行程同工作臺(tái)面的垂直度及滑塊中心孔同滑塊行程的平行度等。壓力機(jī)精度的高低對(duì)沖壓工序有很大的影響。精度高，則沖壓件質(zhì)量也高，沖模的使用壽命長。反之，壓力機(jī)精度低，不僅沖壓件質(zhì)量低，且模具壽命短。例如若滑塊行程與工作臺(tái)的垂直度差，將導(dǎo)致上、下模的同軸度降低，沖模刃口易損傷。壓力機(jī)的精度對(duì)沖裁加工的影響較之其它加工工序明顯。
參照開式壓力機(jī)基本參數(shù)（）可選取公稱壓力為的開式固定臺(tái)壓力機(jī)。該壓力機(jī)與模具設(shè)計(jì)有關(guān)系的參數(shù)為：
公稱壓力：2500
滑塊行程：200
最大閉合高度：500
閉合高度調(diào)節(jié)量：150
工作臺(tái)尺寸：1250×800
工作臺(tái)板厚度：150
模柄孔尺寸：70×80
工作臺(tái)孔尺寸：625×625
（四）模具壓力中心的計(jì)算
為了保證壓力機(jī)和模具正常地工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心線相重合，否則在沖壓時(shí)會(huì)使沖模與壓力機(jī)滑塊歪斜，引起凸、凹模間隙不均和導(dǎo)向零件加速磨損，造成刃口和其它零件的損壞，甚至還會(huì)引起壓力機(jī)導(dǎo)軌磨損，影響壓力機(jī)精度。形狀簡單而對(duì)稱的工件，如圓形，其沖裁時(shí)的壓力中心與工件的幾何中心重合。
圖4-2
如圖4-2所示，按比例畫出工件的形狀，選定坐標(biāo)系XOY，因沖壓件對(duì)稱于X軸、Y軸，故模具的壓力中心在工件的幾何中心，即圖中的O點(diǎn)。
（五）模具強(qiáng)度校核
1、沖孔凸模的強(qiáng)度校核
沖裁時(shí)，凸模應(yīng)承受了全部壓力，所以它承受了相當(dāng)大的壓應(yīng)力。而在卸料時(shí)，又承受有拉應(yīng)力。因此，在一次沖裁過程中，其應(yīng)力為拉伸和壓縮反復(fù)交變反復(fù)作用。在一般情況下，凸模的強(qiáng)度是足夠的，因此沒有必要作強(qiáng)度校核。由于在本副模具中，凸模比較長而且凸模的斷面尺寸又很小，因此有必要對(duì)凸模的強(qiáng)度——包括凸模的最小斷面（危險(xiǎn)斷面）的承壓能力和抗縱向彎曲能力進(jìn)行校核。
圖4-3 凸模
為了提高凸模的強(qiáng)度，設(shè)計(jì)成如圖4-3所示的階梯形。在校核中運(yùn)用沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件版R1.0對(duì)凸模進(jìn)行強(qiáng)度和長度的校核。
凸模材料為,它具有高淬透性,由于鎢形成碳化物,這種鋼在淬火和低溫回火后具有比鉻鋼更多的過剩碳化物和更高的硬度及耐磨性。此外，鎢還有助于保存細(xì)小晶粒,使鋼獲得較好的韌性。它的彈性模量,材料的許用應(yīng)力取為。運(yùn)用沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件版輸入材料和凸模的參數(shù)，可以驗(yàn)證凸模的強(qiáng)度是夠的。
2、螺釘?shù)膹?qiáng)度校核
螺釘在工作時(shí)，主要承受拉應(yīng)力。根據(jù)螺釘?shù)淖钚嗝娣e和許用應(yīng)力，即可求出螺釘?shù)脑S用負(fù)荷.其計(jì)算公式為
≤ （18）
式中 []——一個(gè)螺釘?shù)脑S用負(fù)荷()
——螺釘?shù)淖钚≈睆?)
[]——許用應(yīng)力()
對(duì)于緊固螺釘,材料為45#鋼,取[]=120,則許用負(fù)荷列于下表4-7。
表4-7 緊固螺釘?shù)脑S用負(fù)荷（單位：）
M6
M8
M10
M12
M16
3.1
5.8
9.2
13.2
25
對(duì)于卸料螺釘,取[]=80,則許用負(fù)荷列于表4-8。
表4-8 卸料螺釘?shù)脑S用負(fù)荷（單位：）
M6
M8
M10
M12
M16
1.27
2.4
3.5
5.7
11
利用沖模設(shè)計(jì)軟件的強(qiáng)度校核功能進(jìn)行校核可知,固定螺釘和卸料螺釘?shù)膹?qiáng)度是足夠的。
五、模具結(jié)構(gòu)合理性分析
（一）模具結(jié)構(gòu)圖
4
1.螺釘 2.頂板 3.橡膠 4.凹模 5.凸模 6.凸模固定塊 7.凹模 8.導(dǎo)柱 9.導(dǎo)套 10.上模座 11.墊板 12.卸料板螺釘 13.凸模 14.橡膠 15.螺釘 16.模柄 17.凸模 18.凹模 19.螺釘 20.彈簧 21.導(dǎo)套 22.彈簧 23.卸料板 24.鑲塊 25.螺釘 26.壓邊圈 27.墊板 28.導(dǎo)柱 29.下模座 30.螺釘 31.銷 32銷 33.頂桿 34.彈簧彈頂擋料銷 35. 彈簧彈頂擋料銷 36.銷
圖5-1 模具圖
（二） 模具的工作過程
1、準(zhǔn)備工作:將板料順著彈簧彈頂檔料銷導(dǎo)向滑動(dòng)，手工送料到全部工位后讓其在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下自動(dòng)送料。
2、沖床滑塊帶動(dòng)上模從最高點(diǎn)開始向下運(yùn)動(dòng)。
3、上模繼續(xù)下行,導(dǎo)柱在導(dǎo)套滑動(dòng)，對(duì)上模導(dǎo)向起定位作用。
4、隨著上模下行，板料被壓向下運(yùn)動(dòng)。卸料板壓著板料下行,板料碰到凹模。
5、板料接觸凹模時(shí)卸料板停止運(yùn)動(dòng),沖床滑塊繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng),上模壓卸料板彈簧開始?jí)嚎s。卸料板受彈簧壓力壓緊條料,在這一過程中,沖裁和拉深凸模開始工作。
6、 沖床滑塊繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng),在接近下死點(diǎn)(閉模狀態(tài))時(shí),沖頭完全進(jìn)入下?？變?nèi),完成沖孔拉深等工序。
7、沖孔廢料從凹模到凹模墊板到下模座落料孔落下。
8、在沖床經(jīng)過下死點(diǎn)后,沖床滑塊帶動(dòng)上模開始回升,凸模退回一段距離后此時(shí)在模具下面的橡膠彈頂器推工件出凹模，上部的活動(dòng)凹模推工件出凸模。
9、沖床滑塊帶動(dòng)上模繼續(xù)上行,回到開模狀態(tài)的最高點(diǎn)完成一次沖壓過程。
10、板料送進(jìn)一個(gè)步距，準(zhǔn)備下一個(gè)工作循環(huán)。
六、模具主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（一）彈性元件的設(shè)計(jì)
1、彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算
由于彈簧的力較大，經(jīng)分析采用組合彈簧，采用組合彈簧時(shí)，注意下面幾點(diǎn)：
（1）為滿足組合彈簧的等強(qiáng)度關(guān)系，應(yīng)使組合彈簧的最大總負(fù)荷為外圈彈簧受力與內(nèi)圈彈簧受力之和。
（2）為滿足組合
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