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河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
軸承端蓋沖壓模具的設(shè)計(jì)
1 緒 論
目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜螅饕蚴俏覈?guó)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(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)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(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。
國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
1.1.1國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀
我國(guó)模具近年來(lái)發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有2萬(wàn)多家，從業(yè)人員約50多萬(wàn)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(mǎn)，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(zhǎng)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(guó)家。
在2萬(wàn)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(guò)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(lái)，?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(zhǎng)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(zhuān)業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；國(guó)企股份制改造步伐加快等。
雖然說(shuō)我國(guó)模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國(guó)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(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營(yíng)企業(yè)近年來(lái)發(fā)展較快，國(guó)企改革也在進(jìn)行之中，但總體來(lái)看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，再加上國(guó)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(kāi)發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國(guó)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(kāi)發(fā)，在市場(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國(guó)每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元，國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多是15～20萬(wàn)美元，有的高達(dá)25～30萬(wàn)美元，與之相對(duì)的是我國(guó)相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過(guò)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(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來(lái)看裝備水平仍比國(guó)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(guó)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(wèn)題長(zhǎng)期得不到較好解決。裝備水平低，帶來(lái)中國(guó)模具企業(yè)鉗工比例過(guò)高等問(wèn)題。
? 第四，專(zhuān)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長(zhǎng)期以來(lái)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(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)水平低，專(zhuān)業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國(guó)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(guó)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(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比，無(wú)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(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)
巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)在過(guò)去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來(lái)的十年，中國(guó)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(lái)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(kāi)發(fā)新的成形工藝和模具。
1.2 國(guó)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(chē)、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(wú)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(guó)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(kāi)發(fā)能力。近幾年，全球模具市場(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場(chǎng)年交易總額為600～650億美元左右。美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。?
國(guó)外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到50%以上；國(guó)外模具企業(yè)的組織形式是"大而專(zhuān)"、"大而精"。2004年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問(wèn)時(shí)，從德國(guó)工、模具行業(yè)組織--德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企業(yè)約5000家。2003年德國(guó)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(guó)模具產(chǎn)值的90%，可見(jiàn)其規(guī)模效益。
隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)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(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元左右，而國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多15～20萬(wàn)美元，有的達(dá)到 25～30萬(wàn)美元。
國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國(guó)才達(dá)到45％．
1.3 拉深模具設(shè)計(jì)與制造方面
1.3.1 拉深模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路
拉深是沖壓基本工序之一，它是利用拉深模在壓力機(jī)作用下，將平板坯料或空心工序件制成開(kāi)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(fù)雜的薄壁零件，但是，加工出來(lái)的制件的精度都很底。一般情況下，拉深件的尺寸精度應(yīng)在IT13級(jí)以下，不宜高于IT11級(jí)。
只有加強(qiáng)拉深變形基礎(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，才能正確地確定拉深工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決拉深變形中出現(xiàn)的各種實(shí)際問(wèn)題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。
圓筒件是最典型的拉深件，其工作過(guò)程很簡(jiǎn)單就一個(gè)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(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度。導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度可根據(jù)拉深凸模與拉深凹模工作配合長(zhǎng)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。
1.3.2深圓筒拉深模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度
1.了解目前國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間20天；
2.確定加工方案，所用時(shí)間5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．
2 轉(zhuǎn)子軸承蓋沖壓工藝的分析
2.1拉深件工藝分析
原始資料：如圖所示
材 料： 08
厚 度： 2mm
此工件為帶有凸緣圓筒形工件，而且拉深的結(jié)構(gòu)是臺(tái)階形狀的結(jié)構(gòu),拉深的筒臂有一定的傾斜角度是45°,在拉深件的底部有一個(gè)直徑13的孔,在零件的外形上有兩個(gè)耳朵,并且耳朵上有兩個(gè)直徑4的孔,要求有一定的外形尺寸要求，沒(méi)有厚度不變的要求。此工件的拉深部分形狀滿(mǎn)足拉深的工藝要求，可采用拉深工序加工。而對(duì)于零件孔與外形結(jié)構(gòu)和材料的性質(zhì)都滿(mǎn)足沖裁工藝的要求,所以零件的空結(jié)構(gòu)與外形結(jié)構(gòu)分別采用沖孔與落料的沖壓工序完成。由于本零件需要經(jīng)過(guò)拉深,沖孔落料工序方可成形。首先應(yīng)當(dāng)對(duì)此零件進(jìn)行沖裁和拉深的工藝性分析,沖裁工藝性是指沖裁件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性,所謂沖裁工藝性好是指能用普通的沖裁方法,在模具壽命和生產(chǎn)率較高,成本較低的條件下得到質(zhì)量合格的沖裁件。因此,沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀,尺寸大小,精度等級(jí),材料及厚度應(yīng)當(dāng)符合沖裁工藝性要求。沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性要求是沖裁件的形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單,對(duì)稱(chēng),有利于材料的合理利用。沖裁件的內(nèi)形及外形的轉(zhuǎn)角處要盡量避免尖角,應(yīng)當(dāng)用圓弧過(guò)渡,同時(shí)也應(yīng)當(dāng)盡量避免沖裁件上有過(guò)長(zhǎng)的凸出懸臂和凹槽,如果有的話懸臂和凹槽的寬度也不宜過(guò)小,另外為了避免工件變形和保證模具的強(qiáng)度,孔邊距和孔間距不能過(guò)小。在拉深件上沖孔時(shí),孔邊與直壁之間應(yīng)保持一定的距離,以避免沖孔時(shí)凸模受水平推力而折斷,沖孔時(shí)因受凸模強(qiáng)度的限制,孔的尺寸不應(yīng)太小,否則凸模易折斷或壓彎。d≥1.5t。沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度也有一定的要求,一般沖裁件的精度可以分為精密精度和經(jīng)濟(jì)精度。精密級(jí)是指沖壓工藝在技術(shù)上所允許的最高精度,而經(jīng)濟(jì)精度是指模具達(dá)到最大許可磨損時(shí),其所完成的沖壓加工在技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)而在經(jīng)濟(jì)上又最合理的精度,既是所謂經(jīng)濟(jì)精度。為了降低沖壓成本,獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果,在不影響沖裁件的使用要求的前提下,應(yīng)盡量采用經(jīng)濟(jì)精度。在實(shí)際生產(chǎn)中沖裁件的經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)不高于IT11級(jí)。沖裁件的基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與其沖壓時(shí)定位基準(zhǔn)重合。拉深件的工藝性要求拉深件的尺寸精度應(yīng)在IT13級(jí)以下,不宜高于IT11級(jí)。另外拉深件的形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng),盡可能一次拉深成形。需多次拉深的零件,在保證必要的表面質(zhì)量前提下,應(yīng)當(dāng)允許內(nèi),外表面存在拉深過(guò)程中可能產(chǎn)生的痕跡,在保證裝配的要求的前提下,應(yīng)允許拉深件側(cè)壁有一定的斜度,拉深件的底或凸緣上的孔邊到側(cè)壁的距離應(yīng)滿(mǎn)足:a≥R＋0.5t,拉深件的底與壁,凸緣與壁,矩形件四角的圓角半徑應(yīng)滿(mǎn)足:rd≥t,R≥2t,r≥3t。否則應(yīng)增加整形工序。拉深件的尺寸標(biāo)注,應(yīng)注明保證外形尺寸還是內(nèi)形尺寸,不能同時(shí)標(biāo)注內(nèi)外形尺寸。帶臺(tái)階的拉深件,其高度方向的尺寸標(biāo)注一般應(yīng)以低部為基準(zhǔn),若以上部為基準(zhǔn),高度尺寸不易保證。
此零件精度要求一般,沒(méi)有配合要求,材料為08此材料使用普遍容易在市場(chǎng)上購(gòu)得,也滿(mǎn)足沖壓工藝性要求,有上分析知道此零件結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)簡(jiǎn)單,結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足沖壓工藝性要求,也滿(mǎn)足拉深工藝性要求,工件底部圓角半徑 R1,由于沒(méi)有公差等級(jí)標(biāo)注，所以可以按未標(biāo)公差等級(jí)處理。滿(mǎn)足拉深工序?qū)ぜ畹燃?jí)的要求。
2.2拉深和沖壓工藝計(jì)算和工藝方案
拉深件的工藝計(jì)算是拉深工藝設(shè)計(jì)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，本制件的工藝計(jì)算屬于簡(jiǎn)單的。其主要的內(nèi)容包括計(jì)算毛坯直徑、決定拉深次數(shù)及確定工序件的尺寸等。為了避免設(shè)計(jì)拉深模時(shí)出現(xiàn)尺寸錯(cuò)誤，可以畫(huà)出圓筒形拉深件的工序圖。
2.2.1 沖壓和拉深工藝方案的確定
根據(jù)制件的工藝分析,知道制件是個(gè)簡(jiǎn)單的圓筒形拉深件。所以它的工序有一個(gè)：拉深。同時(shí)此工件有有三個(gè)孔,因此，本制件的工藝方案就是：拉深再?zèng)_孔和落料三個(gè)基本的工序?？梢杂幸韵氯齻€(gè)工藝方案:
方案一:先拉深,后沖孔最后落料。采用單工序模生產(chǎn)。
方案二:拉深—沖孔—落料復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三:拉深—沖孔—落料級(jí)進(jìn)進(jìn)行沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但是需要三道工序三副模具,成本高而生產(chǎn)效率低,難以滿(mǎn)足批量生產(chǎn)和低成本生產(chǎn)。方案而只需一副模具,工件的精度及生產(chǎn)效率都較高但是工件的最小壁厚1.9mm小于凸,凹模許用最小壁厚3.2mm,模具強(qiáng)度較差,制造難度大,并且沖壓后成品留在模具上,在清理,模具上的物料時(shí)會(huì)影響沖壓速度,操作不方便。方案三:也只需要一副模具生產(chǎn)效率高,操作方便,工件精度也能滿(mǎn)足要求。通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較,該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。
2.2.2 計(jì)算毛坯尺寸
根據(jù)表面積相等原則，用解析法求該零件的拉深部分毛坯直徑D。可按下面的公式計(jì)算：
A=∏r×r=3.14×[(4.2×0.412)+27.5]×[(4.2×0.412)+27.5]
A=2682.87mm
A—拉深毛坯的面積
2.2.3確定是否用壓邊圈
為了解決拉深過(guò)程中的起皺問(wèn)題,在實(shí)際生產(chǎn)中的主要方法是在模具結(jié)構(gòu)上采用壓料裝置。常用的壓料裝置分為剛性壓料裝置和彈性壓料裝置兩種。是否采用壓料裝置看是否在拉深過(guò)程中可能放生起皺。實(shí)際生產(chǎn)中可以通過(guò)查表來(lái)判斷拉深過(guò)程中是否會(huì)起皺和采用壓料裝置。通過(guò)相對(duì)厚度的判斷，查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》高等教育出版社 劉建超 張寶忠編 表4.4.4得第一次拉深(t/D)×100＞2的可以不用壓料裝置，2/[(4.2×0.412)×2＋20]=2/23.46=8.52mm遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于2mm所以不需要采用壓邊圈。
2.2.4 拉深次數(shù)的確定
拉深系數(shù) m=d/D=[(39+7.4+39)/2]/[46.4＋（4.2×0.412＋2）］
=0.863
采用查表法。根據(jù)和工件相對(duì)高度，查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》高等教育出版社 劉建超 張寶忠編 表4.4.2得第一次極限拉深系數(shù)0.5。由于0.863＞0.5可以一次拉深成形。
拉深相對(duì)厚度t/D=2/49.44=0.04
采用查表法。根據(jù)和工件相對(duì)高度，查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》高等教育出版社 劉建超 張寶忠編 表4.4.3得第一次拉深相對(duì)拉深高度0.94～0.77?？梢酝ㄟ^(guò)一次拉深成形。所以通過(guò)上邊的分析確定拉深部分可以通過(guò)一次拉深成形。
2.2.5 沖壓排樣設(shè)計(jì)
沖壓件在條料和帶料或板料上的布置方法叫排樣。合理的排樣是提高材料利用率和降低成本，保證沖壓件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。沖壓所產(chǎn)生的廢料可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是結(jié)構(gòu)廢料，是有沖壓件的形狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)產(chǎn)生；另一類(lèi)是有沖壓件之間和沖壓件與條料側(cè)邊之間的搭邊，以及料頭，料尾和邊余料而產(chǎn)生的工藝性廢料。要提高材料利用率，主要從減少工藝廢料著手，可以通過(guò)設(shè)計(jì)合理的排樣方案，選擇合適的板料規(guī)格和合理的裁板法。排樣方法分為三種：1 有廢料排樣 2 少?gòu)U料排樣 3 無(wú)廢料排樣 本零件由于考慮到其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)采用單排斜排傾斜45°為了提高零件精度和模具壽命，采用有廢料排樣，但是材料利用率低
塔邊的確定，排樣時(shí)沖壓件之間的以及沖壓件與條料側(cè)邊之間留下的工藝性廢料叫搭邊。搭邊的作用一是補(bǔ)償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格的零件；二增加條料剛度，方便條料送進(jìn)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；同時(shí)，搭邊還可以避免沖壓時(shí)條料邊緣的毛刺被拉入模具間隙，從而提高模具壽命。通過(guò)查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》高等教育出版社 劉建超 張寶忠編 表2.5.2最小搭邊值工件到邊a1=1.5mm，側(cè)邊a=1.8mm。工件間a2=2。通過(guò)分析計(jì)算條料的寬度取62mm，步距60mm。條料排樣圖如圖所示
材料的利用率，沖壓件的實(shí)際面積與所用板料的面積之比的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。一個(gè)步距內(nèi)的利用率 η為
η=A/Bs×100％＝70.08％
A—一個(gè)步距內(nèi)沖壓件的實(shí)際面積；
B—條料寬度62.06mm；
s—步距60mm；
2.2.6 選取凸模與凹模的圓角半徑
考慮到實(shí)際采用的拉深系數(shù)均接近其極限值，故首次拉深凹模圓角半徑應(yīng)大些，本零件只有一次拉深凹模圓角半徑可按下公式計(jì)算；
rA1=0.8（D-d）t=1
rA1—凹模圓角半徑；
D—坯料直徑；
d—凹模內(nèi)經(jīng)；
t—板料厚度；
凸模圓角半徑確定第一次拉深可?。?
rT1=（0.7～1.0）rA1=1.0mm
2.2.7畫(huà)出拉深工序圖
畫(huà)出各次拉深件的簡(jiǎn)圖，便于設(shè)計(jì)各次拉深模，可避免設(shè)計(jì)拉深模時(shí)，將重要尺寸搞錯(cuò)。如果拉深次數(shù)較少，也不用畫(huà)出工序圖。由于本零件拉深次數(shù)少簡(jiǎn)圖可以省去；
2.3壓力、壓力中心計(jì)算及壓力機(jī)的選用
2.3.1沖壓和拉深力的計(jì)算
由于不用壓撩圈拉深所以拉深力
F=1.25∏（D-d1）tσb
=56.486σb
F—拉深力；
t—板料厚度；
D—坯料直徑；
σb—拉深件材料的抗拉強(qiáng)度；
由于在實(shí)際生產(chǎn)中，深拉深所需要的拉深力較大些，所以在選取壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力時(shí)，由于是淺拉深可按下面的公式計(jì)算：
Fg≥（1.6～1.8）2F＝101.67σb
沖壓力 F=KLtTb
F—沖壓力；
L—沖壓周邊長(zhǎng)度；
t—材料的厚度
Tb—材料抗剪強(qiáng)度；
K—系數(shù)。
或F≈Ltσb
σb—材料08鋼的抗拉強(qiáng)度。
F孔=134.4σb
F落料=373.8σb
F總=609.8σb
2.3.2 壓力中心確定
建立坐標(biāo)系如圖所示
Y0=0
X0=F1X1+F2X2+……+FNXN/（F1+F2+……+FN）=78.09mm
2.3.3壓力機(jī)的選用
壓力機(jī)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
根據(jù)拉深力的計(jì)算結(jié)果和工件的高度，選擇壓力機(jī)：J23-25
3 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 模具工作部分的計(jì)算
3.1.1 拉深模的間隙
深間隙對(duì)拉深過(guò)程有較大的影響。它不僅影響拉深件的質(zhì)量與尺寸精度，而且影響拉深模的壽命以及拉深是否能夠順利進(jìn)行。因此，應(yīng)該綜合考慮各種影響因素，選取適當(dāng)?shù)睦铋g隙值，既可保證工件的要求，又能使拉深順利進(jìn)行。
本模具的拉深間隙查表得出：Z1/2=1.1t=1.1mm
3.1.2 凸凹模工作部分的尺寸和公差
1.拉深凸.凹模尺寸及公差
由于工件底部尺寸φ20和φ39.R1均為過(guò)渡尺寸要求不高,為簡(jiǎn)單方便,直接按工件尺寸作拉深凸,凹模該處的尺寸。
d凸1=Φ20 d凸2=Φ19
d凸3=Φ39 mm d凸4=Φ46.2 0 mm
dA1=Φ22.2 dA2=Φ31.2 mm
dA3=Φ31.2 mm dA4=Φ48.4
Z=2.1mm
2.沖孔凸,凹模尺寸及公差要求1.沖Φ4.2 0 -0.1mm的孔查表2.3.3沖模初使雙面間隙值Zmin=0.246mm Zmax=0.36mm 采用分別加工法.磨損系數(shù)取x=0.75.
dT=(dmin+x×△)0 -δT=(Φ4.1+0.75×0.1)0 -δT=Φ4.175 mm
dA=(dT+Zmin)+δA 0=Φ4.421 mm
沖Φ13 +0.2 0mm的孔
dT=(dmin+x×△)0 -δT=(13+0.75×0.2)0 -δT=Φ13.15 mm
dA=(dT+Zmin)+δA 0=Φ13.396 mm
δT+δA=0.74mm≤Zmax-Zmin＝0.74mm
3.落料部分模具尺寸
DA=(Dmax-x×△)+δA 0=(Φ8-0.75×0.1)=+0.044 0=Φ7.925
DT=(DT-Zmin)0 -δA =Φ13.396 mm
DA=(Dmax-x×△)+δA 0=(52-0.75×0.62)+δA 0=Φ51.535 mm
DT=(DT-Zmin)0 -δA =Φ51.289 mm
4孔心距 Ld=L+1/8Δ=62±1/8×2=62±0.25mm
3.1.4 選用模架、確定閉合高度及總體尺寸
1.模具類(lèi)型的選擇
有沖壓的工藝性分析知道本模具采用級(jí)進(jìn)沖壓,所以模具類(lèi)型為級(jí)進(jìn)模.
2.定位方式的選擇
因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料,控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料板,無(wú)側(cè)壓裝置.控制條料的送進(jìn)步距采用初使擋料銷(xiāo),導(dǎo)正銷(xiāo)精定距.而第一件的沖壓位置因?yàn)闂l料有余量可以靠目測(cè)定距.
3.卸料出件方式的選擇
因?yàn)楣ぜ虾?mm相對(duì)較薄,卸料力也較小故,可以采用彈性卸料,因?yàn)槭羌?jí)進(jìn)模采用下出件的方式比較便于操作與提高生產(chǎn)效率.
4.導(dǎo)向方式的選擇
為提高模具壽命和工件質(zhì)量和精度,方便安裝調(diào)試級(jí)進(jìn)模采用中間導(dǎo)柱滑動(dòng)導(dǎo)向方式.
5主要工作零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凹模的外形選用板形的;沖孔和落料部分的刃口選用平刃,此種刃口強(qiáng)度高,修模后刃口尺寸不變,為了便于卸料可以將
凹模厚度 H=Kb=0.35×70=25mm
壁厚 C=（1.5～2）H=20mm
結(jié)構(gòu)如圖所示
凸模的結(jié)構(gòu)形式及其固定方式
由于沖件的結(jié)構(gòu)和尺寸不同,所以沖壓模的凸模的加工以及裝配工藝的實(shí)際條件也不同,所以在實(shí)際生產(chǎn)中使用的凸模結(jié)構(gòu)方式也很多。其截面形狀有圓形和非圓形的。本模具的凸模結(jié)構(gòu)考慮到零件的結(jié)構(gòu)與尺寸采用圓形的凸模,由于沖的孔的尺寸比較小所以為了增加模具的強(qiáng)度與剛度采用臺(tái)階式的截面形狀為圓形的凸模,此種凸模裝配修模方便,其工作部分的尺寸有計(jì)算而得,與凸模固定板配合的部分按過(guò)度配合(H7/m6)制造。最大直徑的作用是形成臺(tái)肩,以便固定,保證工作時(shí)凸模不被拉出。
A凸模長(zhǎng)度計(jì)算
凸模長(zhǎng)度尺寸應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu),并考慮修模,固定與卸料板之間的距離,安裝等的需要來(lái)確定。
當(dāng)采用彈性卸料板時(shí),其凸模長(zhǎng)度按下式計(jì)算:
L=h1+h2+t+h=75
L—凸模的長(zhǎng)度〔mm〕
h1—凸模固定板的厚度〔mm〕
h2—卸料板的厚度〔mm〕
t—材料的厚度〔mm〕
h—增加長(zhǎng)度。它包括凸模的修模量.凸模進(jìn)入凹模的厚度〔0.5—1mm〕.凸模固定板與卸料板之間的安全距離等一般取10—20mm。本模具的凸模取10mm。
3.2 模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.2.1 拉深凹模
內(nèi)、外形尺寸和厚度已由前面的計(jì)算確定；拉深凹模需要有四個(gè)螺釘與下模座固定，還需要兩個(gè)與下模座同時(shí)加工的銷(xiāo)釘孔。
3.2.2 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。拉深凸模上一般開(kāi)有出氣孔，這樣會(huì)使卸件容易些，否則凸模與工件由于真空狀態(tài)而無(wú)法卸件。查表，本凸模出氣孔的直徑為φ8mm
3.2.3 卸料板
一般與卸料桿螺釘與橡膠聯(lián)合使用，屬于彈性卸件裝置，靠橡膠的彈性勢(shì)能把拉深工件卸下來(lái)。
圖3-1 卸料板
3.2.5 導(dǎo)柱、導(dǎo)套
對(duì)于生產(chǎn)批量大、要求模具壽命高的模具，一般采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套來(lái)保證上、下模的導(dǎo)向精度。導(dǎo)柱、導(dǎo)套在模具中主要起導(dǎo)向作用。導(dǎo)柱與導(dǎo)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。因?yàn)楸局萍暮穸葹?mm，所以采用H7/f7。
導(dǎo)柱：32×300、35×300； 導(dǎo)套：32×115×45、35×115×50
3.3 模具總裝圖
由以上設(shè)計(jì)，可得到模具的總裝圖，其工作過(guò)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凹模槽。凹模裝在下模，凸模裝在上模。待凸模隨上模下降時(shí)，首先卸料板將坯件壓住，拉深凸模向下推，拉深凸模通過(guò)卸料板，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)生塑性變形以后在經(jīng)過(guò)沖孔凸模和落料凸模的作用下而制成所要求的零件。
當(dāng)凹模隨上?；厣龝r(shí)，零件制品從落料孔中落下,準(zhǔn)備下一次拉深沖壓。
4 拉深沖壓模具的安裝與調(diào)試
4.1 拉深沖孔落料級(jí)進(jìn)模具的安裝
4.1.1 模具的安裝要求
1.上模座上平面對(duì)下模座下平面的平行度，導(dǎo)柱軸心線對(duì)下模座下平面的垂直度和導(dǎo)套孔軸心線對(duì)上模座上平面的垂直度均應(yīng)達(dá)到規(guī)定的精度要求。
2.模架的上模沿導(dǎo)柱上、下移動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)，無(wú)阻滯現(xiàn)象。
3.裝配好的拉深拉深模,其封閉高度應(yīng)符合圖樣規(guī)定的要求。
4.拉深凸模和拉深凹模之間的配合間隙應(yīng)符合圖樣的要求，周?chē)拈g隙應(yīng)均勻一致。
5.模具應(yīng)在生產(chǎn)的條件下試驗(yàn)，進(jìn)行零件試沖，然后調(diào)試，直到符合圖樣要求。
6.安裝模具的螺栓及螺母和壓板，應(yīng)采用專(zhuān)用件，最好不要代用。
7.用壓板將下模緊固在工作臺(tái)上時(shí)，其緊固用的螺栓擰入螺孔中的長(zhǎng)度大于螺栓直徑的1.5～2倍。
8.壓板的壓置應(yīng)使壓板的基面平行于壓力機(jī)的工作臺(tái)面，不準(zhǔn)偏斜。
9.拉深凸模的中心線應(yīng)與凹模的工作平面垂直。
10.拉深凸模和凹模的間隙應(yīng)該均勻。
4.1.2 拉深沖孔落料級(jí)進(jìn)模的安裝
本模具屬于不帶有壓邊圈的拉深沖壓模。在裝置模具時(shí)，應(yīng)邊試驗(yàn)，邊調(diào)整，直到合適為止。下面是具體的安裝過(guò)程：
1.開(kāi)動(dòng)壓力機(jī)，把壓力機(jī)滑塊上升到極點(diǎn)；
2.把壓力機(jī)滑塊底面、壓力機(jī)的臺(tái)面和模具的上下面擦試干凈；
3.把模具放在壓力機(jī)臺(tái)面規(guī)定的位置上，用壓力機(jī)行程尺檢查壓力機(jī)滑塊底面至模具上平面之間距離是否大于壓力機(jī)的行程。必要時(shí)，調(diào)節(jié)滑塊高度，以保證該距離大于壓力機(jī)行程。因本模具有打桿，所以應(yīng)先按圖樣位置將其插入壓力機(jī)臺(tái)面的孔內(nèi)，并把模具位置放正。
4.將滑塊降下到極點(diǎn)，并調(diào)節(jié)滑塊高度，使其與拉深模上平面接觸。
5.通過(guò)壓板、墊塊和螺釘?shù)?，將上模緊固在壓力機(jī)的滑塊上，并將下模初步固定在壓力機(jī)的臺(tái)面上。〔不要壓的太緊〕
6.將滑塊稍微往上調(diào)一點(diǎn)〔以免模具頂死〕，然后開(kāi)動(dòng)壓力機(jī)，把滑塊上升到上極點(diǎn)，松開(kāi)下模的安裝螺絲，讓滑塊空行程數(shù)次，再把滑塊下降到下極點(diǎn)停止。
7.擰緊下模的安裝螺釘。再開(kāi)動(dòng)壓力機(jī)使滑塊上升到上極點(diǎn)位置。
8.在導(dǎo)柱上加潤(rùn)滑油，并檢查拉深模工作部分有無(wú)異物，然后開(kāi)動(dòng)壓力機(jī)，再使滑塊空行程數(shù)次，從中檢查導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合情況。若發(fā)現(xiàn)導(dǎo)柱不垂直或者導(dǎo)套配合不合適時(shí)，應(yīng)拆下模具進(jìn)行修理。
9.進(jìn)行試?yán)?，并逐步調(diào)節(jié)滑塊到所需的高度。
10.重新檢查模具及壓力機(jī)，無(wú)誤后可進(jìn)行試?yán)睢?
4.2 模具的調(diào)試
模具按圖紙技術(shù)要求加工與裝配后，必須在符合實(shí)際生產(chǎn)條件的環(huán)境中進(jìn)行試?yán)顩_壓，可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)與制造的缺陷，找出產(chǎn)生原因，對(duì)模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修理后再進(jìn)行試?yán)顩_壓，一直到模具能正常工作，才能將模具正式交付生產(chǎn)使用。
4.2.1 拉深模的調(diào)試要點(diǎn)
4.2.1.1 進(jìn)料阻力的調(diào)整
拉深沖壓模進(jìn)料阻力很大，易使制件被拉裂；進(jìn)料阻力很小時(shí)，易使制件產(chǎn)生皺紋。故在調(diào)整模具時(shí)，關(guān)鍵是調(diào)整好拉深阻力的大?。?
〔1〕調(diào)節(jié)壓力滑塊的壓力，使之正常；
〔2〕調(diào)節(jié)壓邊圈的壓邊面配合松緊；
〔3〕凹模圓角半徑要適中；
〔4〕采用良好的潤(rùn)滑劑，調(diào)整潤(rùn)滑次數(shù)。
4.2.1.2 拉深模具深度及間隙調(diào)整
1.調(diào)整時(shí)，先將較淺的一段調(diào)整后，再往下調(diào)整，直到所需深度。
2.在調(diào)整時(shí)，可先將上模緊固在壓力機(jī)滑塊上，下模放在工作臺(tái)上，先不緊固。在凸模上放置樣件，再使上、下模吻合對(duì)中后，即可保證間隙的均勻性。調(diào)整好閉合位置后，再把下模固緊在工作臺(tái)上。
4.2.2調(diào)整方法
4.2.2.1 拉深時(shí)的破裂
拉深時(shí)，材料變形所需要的拉深力超過(guò)了材料的強(qiáng)度極限時(shí)，即形成破裂。拉深時(shí)的破裂部位多發(fā)生在鄰近凸模圓角處的筒壁處。
防止拉深破裂的工藝措施有：增大凹模圓角、增大凸模和凹模之間的間隙、提高凹模工作表面和凹模圓角半徑處的表面質(zhì)量、調(diào)整壓邊力、選用塑性好的材料和進(jìn)行適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑等。
4.2.2.2 拉深高度不夠
制件拉深結(jié)束后，結(jié)果高度達(dá)不到圖樣要求。其產(chǎn)生原因有拉深間隙太大、凸模圓角半徑太小。
防止拉深高度不夠的措施有：調(diào)整拉深間隙、加大凸模圓角半徑。
4.2.2.3 制件底部被拉脫
制件在拉深過(guò)程中由于凹模圓角半徑太小，使材料被處于切割狀態(tài)以至于制件底部被拉脫。
防止制件底部被拉脫的措施有：加大凹模圓角半徑。
4.2.2.4 制品口緣折皺
制件在拉深過(guò)程中由于凹模圓角半徑太大、壓邊圈不起壓邊作用，造成制件口緣折皺。
防止制件口緣折皺的措施有：減小凹模圓角半徑、調(diào)整壓邊圈結(jié)構(gòu)，加大壓邊力。
4.2.2.5 拉深高度太大
制件拉深結(jié)束后，結(jié)果發(fā)現(xiàn)制件的高度達(dá)不到圖樣的要求。其產(chǎn)生原因有拉深間隙太小、凸模圓角半徑太大。
防止拉深高度太大的措施有：加大拉深間隙、減小凸模圓角半徑。
4.2.2.6 零件拉深后壁厚與高度不均
零件拉深后發(fā)現(xiàn)壁厚與高度不均，其造成原因有凸模與凹模不同心，向一面偏斜、定位不正確、凸模不垂直、壓邊力不均、凹模形狀不對(duì)。
防止零件拉深后壁厚與高度不均的措施有：調(diào)整凸模與凹模位置，使之間隙均勻、調(diào)整定位零件、重新裝配凹模、調(diào)整壓邊力、更換凹模。
致 謝
時(shí)光如電，歲月如梭，大學(xué)三年一晃而過(guò)，而我也即將離開(kāi)我們尊敬的老師、友好的同學(xué)和熟悉的校園走進(jìn)社會(huì)。在這畢業(yè)之際，作為一名工科的學(xué)生，畢業(yè)設(shè)計(jì)是一件必不可少的事。
畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及的知識(shí)廣泛，很多都是我門(mén)的教科書(shū)上沒(méi)有的，這就需要自己到圖書(shū)館查找所需的資料。在設(shè)計(jì)中，涉及很多計(jì)算的問(wèn)題，必須通過(guò)所學(xué)知識(shí)、相關(guān)的資料及自己的不斷努力才能解決。
在學(xué)校中，我們所學(xué)的主要是理論性知識(shí)，實(shí)踐性比較欠缺，而畢業(yè)設(shè)計(jì)就相當(dāng)于實(shí)戰(zhàn)前的一次演練。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以把我們以前學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)系統(tǒng)地聯(lián)系起來(lái)，使我們既溫故又學(xué)到更多新的知識(shí)；這不但提高了我們解決問(wèn)題的能力，開(kāi)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)。
由于資質(zhì)有限，很多知識(shí)掌握的不是很牢固，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中難免要遇到很多問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)課程設(shè)計(jì)，使我們有了一定的設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)；同時(shí)在我的指導(dǎo)老師于智宏老師的悉心指導(dǎo)及同學(xué)的熱心幫助下，我克服了一個(gè)又一個(gè)的困難，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)不斷完善。在此，我在設(shè)計(jì)中不斷思考問(wèn)題，研究問(wèn)題，咨詢(xún)問(wèn)題，汲取了更系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，使自己的能力得到很大程度的提高。
最后，再次感謝于老師等在這一段時(shí)間給予無(wú)私的指導(dǎo)和幫助，并向你們致以深深的敬意！在以后的工作上，不辜負(fù)你們對(duì)我們寄予的厚望！
5 結(jié)束語(yǔ)
本模具是深圓筒件屬于簡(jiǎn)單拉深落料沖孔件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計(jì)算確定本制件是首次拉深并沖孔落料成的，然后相應(yīng)選取拉深與沖壓時(shí)的壓力機(jī)。本設(shè)計(jì)主要是一次拉深沖孔落料級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)，需要計(jì)算拉深時(shí)的間隙、工作零件的圓角半徑、尺寸和公差，并且還需要確定模具的總體尺寸和模具零件的結(jié)構(gòu)，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(guò)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?gòu)U品的產(chǎn)生。
拉深沖壓級(jí)進(jìn)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，要想做為一名合理的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)，樹(shù)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的一份微薄之力。
參 考 文 獻(xiàn)
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