筒蓋的沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)

1、1 前言1.1 模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀沖壓工藝是一種生產(chǎn)效率很高的，可實(shí)現(xiàn)少無切屑的先進(jìn)加工方法。沖壓工藝操作簡(jiǎn)便，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與機(jī)械化，適于大批量零件的生產(chǎn)，并且尺寸精度和互換性都較好。所以，在航天航空、汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)電器、精密儀器儀表等工業(yè)中占有較為重要的地位，據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，僅汽車制造業(yè)就有約60%75%的的零件是采用冷沖壓工藝加工完成的，在電機(jī)及儀表生產(chǎn)中也有60%70%的零件采用冷沖壓加工。由此可見，支持和促進(jìn)冷沖壓技術(shù)的發(fā)展，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)和加速工業(yè)化建設(shè)，具有十分重要的意義。沖壓模具的設(shè)計(jì)水平和制造精度是保證沖壓零件質(zhì)量的關(guān)鍵，因此，發(fā)展冷沖壓生產(chǎn)工藝，必須大力發(fā)展沖模技術(shù)。早在上世

2、紀(jì)50年代，美國日本等發(fā)達(dá)國家就將沖模技術(shù)作為一個(gè)獨(dú)立的的產(chǎn)業(yè)來發(fā)展，并取得的巨大成果。1.2 模具行業(yè)發(fā)展前景我國模具工業(yè)在近20年來發(fā)展更是迅速，模具及模具加工設(shè)備市場(chǎng)需求潛力巨大，發(fā)展前景廣闊。在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。雖然如此，我國的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要和國際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這一些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度

3、要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。并且，精密、先進(jìn)加工設(shè)備在模具加工中的比重還比較低，cad/cae/cam等先進(jìn)加工技術(shù)的普及率還比較低，許多高精度復(fù)雜模具仍主要依賴國外進(jìn)口。所以，為提高國內(nèi)模具設(shè)計(jì)制造水平，提高國際競(jìng)爭(zhēng)力，必須加快模具技術(shù)發(fā)展，加大技術(shù)及資金投入，加快模具設(shè)計(jì)制造人才培養(yǎng)步伐。1.3 選題目的與意義（1）通過畢業(yè)設(shè)計(jì)可以了解模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)，并鞏固加深所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，提高自己綜合分析與解決實(shí)際問題的能力，為將來的職業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。（2）通過畢業(yè)設(shè)計(jì)認(rèn)識(shí)沖壓模具設(shè)計(jì)的基本過

4、程及所要完成的工作，提高自己查閱相關(guān)資料手冊(cè)、手工繪圖及計(jì)算機(jī)繪圖等基本能力。2 沖壓工藝方案的確定2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.設(shè)計(jì)要求（1）要求：獨(dú)立完成給定零件的模具設(shè)計(jì)，合理選擇各組成零件的材料，進(jìn)一步鞏固和提高機(jī)械專業(yè)設(shè)計(jì)的理論和技能。根據(jù)老師給出的設(shè)計(jì)任務(wù)，能夠提出合理的設(shè)計(jì)方案，培養(yǎng)開發(fā)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。通過手工和計(jì)算機(jī)繪制裝配圖和零件圖，增強(qiáng)基本的專業(yè)制圖技能，能夠熟練應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過文獻(xiàn)資料的檢索和閱讀，能夠提高分析問題和解決問題的能力。（2）數(shù)據(jù)：依照下圖給出的零件圖紙參數(shù)。圖 2.1 零件圖料厚： 1.0 0.12mm 材料：10 鋼 大批量2.2沖壓工藝性分析通過零件圖

5、分析，該零件為圓形筒蓋類零件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)稱，冷沖壓模具包括落料、沖孔、拉深、翻邊等工序。在拉深過程中要注意控制拉深程度，加工時(shí)，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，形狀等一些技術(shù)要求，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：（1）拉深件圓角半徑：拉深件的圓角半徑要適合，應(yīng)盡量大些，以便于成形和減少拉深次數(shù)，避免在拉深過程中出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象即拉裂。拉深件底與壁的圓角半徑應(yīng)滿足rt（t為材料厚度）。而在此設(shè)計(jì)中圓角半徑r=3t=1，故滿足設(shè)計(jì)要求。（2）考慮拉深件厚度不均勻的現(xiàn)象：在拉深過程中，零件壁厚會(huì)有一定不均勻的現(xiàn)象，因此需考慮修邊，并合理增加修邊余量。（3）根據(jù)生產(chǎn)批量和條件（沖壓加工條件和模具制造條件）確定工序組合。生產(chǎn)批量大時(shí)，沖

6、壓工序應(yīng)盡可能組合在一起，用復(fù)合模具；小批量生產(chǎn)用單工序簡(jiǎn)單模。由于圓筒沖壓成形需要的多道工序完成，因此選擇合理的成形工藝方案十分重要，考慮到生產(chǎn)批量大，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)成本，應(yīng)該盡量選擇合理的工藝方案，選擇復(fù)合能復(fù)合的工序，但復(fù)合程度太高，模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝調(diào)試?yán)щy，模具成本高，同時(shí)可能降低模具的強(qiáng)度，縮短模具壽命。2.3 工序組合方案確定2.3.1 工序組合要求根據(jù)零件形狀確定沖壓工序類型和選擇工序順序，沖壓該零件需要的基本工序有落料、拉深、沖孔、翻邊、切邊。工序組合需按照以下原則：（1）對(duì)沖帶孔的或有缺口的沖裁件，如選用簡(jiǎn)單模，一般先落

7、料，再?zèng)_孔或切口；（2）對(duì)于有孔的拉深件，一般先拉深，后沖孔，但孔的位置在零件底部且孔徑尺寸要求不高時(shí)，也可先沖孔后拉深；（3）對(duì)于形狀復(fù)雜的拉深件，為便于材料變形和流動(dòng)，應(yīng)先形成內(nèi)部形狀，再拉深外部形狀；（4）整形修邊工序，應(yīng)在沖壓件成型以后進(jìn)行。2.3.2工序的組合方案及比較通過以上分析共得出以下三種工序組合方案方案一：落料沖孔拉深翻邊切邊；方案二：落料與拉深復(fù)合沖孔、翻邊復(fù)合切邊；方案三：落料、拉深、沖孔、翻邊、切邊五道工序復(fù)合； 方案對(duì)比分析：方案一：復(fù)合程度較低，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、調(diào)試容易，但生產(chǎn)工序多，效率低，不適合大批量生產(chǎn)，同時(shí)，需要多套模具，零件在各個(gè)工序中的累積誤差增大，

8、故很少使用；方案二：將落料與拉深，沖孔、翻邊與切邊進(jìn)行復(fù)合，工序減少，生產(chǎn)效率較高，同時(shí)模具的復(fù)雜程度增加；方案三：模具的復(fù)合程度高，效率也較大提高，適于大批量生產(chǎn)。但模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，安裝、調(diào)試難于控制，同時(shí)模具強(qiáng)度較低。根據(jù)以上三個(gè)沖壓工藝方案的比較，三種沖壓工藝方案各有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，為了提高生產(chǎn)率，確保模具有足夠的強(qiáng)度，保證沖壓件尺寸穩(wěn)定以及沖件的精度，在綜合考慮生產(chǎn)效率與模具制造難易程度的情況下，在此設(shè)計(jì)中選擇方案二進(jìn)行筒蓋的沖制。3落料拉深模的設(shè)計(jì)3.1模具總體設(shè)計(jì)如前所述，模具設(shè)計(jì)包括模具結(jié)構(gòu)形式的選擇和設(shè)計(jì)，模具結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算，模具圖的繪制等內(nèi)容?，F(xiàn)對(duì)落料、拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)步驟如下：根

9、據(jù)已確定的工藝方案，分析可知模具結(jié)構(gòu)可采用前后送料，擋料銷定距，導(dǎo)料板定位，固定卸料裝置卸料，彈性壓邊圈壓邊的倒裝式拉深模，模具結(jié)構(gòu)形式可采用中間導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架。模具裝配圖如圖 4.1所示圖 3.1 落料拉深模1下模座 2導(dǎo)柱 3、8、12、15螺釘 4落料凹模 5推桿 6導(dǎo)料板 7卸料板 9導(dǎo)套 10上模座 11、20、22銷釘 13打料桿 14模柄 16墊板 17打料塊 18凸凹模 19拉深凸模 21壓邊圈 24雙頭螺柱 23、27推件板 26彈簧 28 螺母如圖3.1所示，送料時(shí)條料沿兩個(gè)導(dǎo)料板6進(jìn)行導(dǎo)料，由擋料銷定距。開始工作時(shí)，首先由凹模4和凸凹模18完成落料，緊接著由凸模19和凸凹模

10、進(jìn)行拉深成型。在回程時(shí)由打料塊 17將工件從凸凹模內(nèi)推出。該模具采用了中間導(dǎo)柱模架進(jìn)行導(dǎo)向，這是為了保證均勻的沖裁間隙，提高模具的刃模壽命，并使模具的調(diào)試簡(jiǎn)單化。落料、拉深復(fù)合模比單工序?？商岣呱a(chǎn)率，但模具較復(fù)雜，裝配難度也較大。由于計(jì)算的拉深件的毛坯尺寸不一定準(zhǔn)確，常需經(jīng)試模修正，因此應(yīng)在拉深件毛坯經(jīng)單工序模生產(chǎn)驗(yàn)證合格之后，為了提高生產(chǎn)率，才設(shè)計(jì)落料、拉深復(fù)合模。在變形程度允許的條件下，可適當(dāng)加大毛坯尺寸，以提高模具的可靠性。3.2沖壓工藝及算3.2.1 落料尺寸計(jì)算拉深時(shí)，雖然拉深件各部分的厚度發(fā)生了一些變化，但如果采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，厚度變化量并不太大，因此，設(shè)計(jì)過程中可以不考慮毛坯

11、厚度變化。由于金屬在拉深過程中體積不變，在計(jì)算拉伸件的毛坯展開尺寸時(shí)，可以認(rèn)為在變形前后的毛坯和拉深件的表面積相等。由文獻(xiàn)1沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)手冊(cè)292頁表5-8得毛坯尺寸按公式為d0=d12+2fd1+d2+4d2h2 （3.1）其中，d0毛坯直徑； d1底部直徑； d2圓筒上部直徑（按材料壁厚中心計(jì)算）； f錐形部分長(zhǎng)度； h2直壁部分高度。 經(jīng)計(jì)算得 d0=119.28mm根據(jù)零件拉深高度及相對(duì)高度查表得，修邊余量h=1.2mm為便于計(jì)算，取落料尺寸為d=122mm。3.2.2確定排樣方案沖裁件在板料、條料或帶料上的布置方法稱為排樣。排樣是否合理，直接影響到材料的利用率、零件質(zhì)量

12、、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命及生產(chǎn)操作方式與安全。因此，在沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)中，排樣是一項(xiàng)極為重要的、技術(shù)性很強(qiáng)的工作。加工此零件為大批大量生產(chǎn)，沖壓件的材料費(fèi)用約占總成本的60%80%之多。因此，材料利用率每提高1%，則可以使沖件的成本降低0.4%0.5%。在沖壓工作中，節(jié)約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量的生產(chǎn)中，較好的確定沖件的形狀尺寸和合理的排樣的降低成本的有效措施之一。由于材料的經(jīng)濟(jì)利用直接決定于沖壓件的制造方法和排樣方式，所以在沖壓生產(chǎn)中，可以按工件在板料上排樣的合理程度即沖制某一工件的有用面積與所用板料的總面積的百分比來作為衡量排樣合理性的指標(biāo)。同時(shí)屬于工藝廢料的搭邊

13、對(duì)沖壓工藝也有很大的作用。通常，搭邊的作用是為了補(bǔ)充送料是的定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料時(shí)的步距誤差以及送料歪斜誤差等原因而沖出殘缺的廢品，從而確保沖件的切口表面質(zhì)量，沖制出合格的工件。同時(shí)，搭邊還使條料保持有一定的剛度，保證條料的順利行進(jìn)，提高了生產(chǎn)率。搭邊值得大小要合理選取。（1）搭邊值選擇由零件尺寸查手冊(cè)得 進(jìn)距方向a=0.8mm 搭邊值為a1=1mmm于是 進(jìn)距h=d+a=122+0.8=122.8mm 條料寬度b=d+2a1=122+21=124mm排樣圖如圖3.1所示圖3.2 排樣圖查文獻(xiàn)3模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)12頁板料規(guī)格表，擬用1mm500mm1000mm冷軋鋼板。 裁

14、板條數(shù) n1=500124 =4 條 余17mm 每條個(gè)數(shù) n2=1000122.8=8條 余22mm每板總個(gè)數(shù) n=n1 n2=48=32（2）材料利用率的計(jì)算 依據(jù)文獻(xiàn)1（p203，沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)）材料利用率為 y=n1n2(d2-d2)41000500=3.1448(119.282-172)41000500=71.3% （3.2） 3.2.3 計(jì)算拉深次數(shù)在考慮拉深的變形程度時(shí)，必需保證使毛坯在變形過程中的應(yīng)力既不超過材料的變形極限，同時(shí)還能充分利用材料的塑性。也就是說，對(duì)于每道拉深工序，應(yīng)在毛坯側(cè)壁強(qiáng)度允許的條件下，采用最大的變形程度，即極限變形程度。極限拉深系數(shù)值可以用理

15、論計(jì)算的方法確定。即使得在傳力區(qū)的最大拉應(yīng)力與在危險(xiǎn)斷面上的抗拉強(qiáng)度相等，便可求出最小拉深系數(shù)的理論值，此值即為極限拉深系數(shù)。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，極限拉深系數(shù)值一般是在一定的拉深條件下用實(shí)驗(yàn)的方法得出的，我們可以通過查表來取值。該工件的一個(gè)拉深過程分為錐形變形區(qū)與圓筒形變形區(qū)邊個(gè)部分（1）無凸緣圓筒形部分的拉深次數(shù)毛坯相對(duì)厚度td100%=1121.28100%=0.838實(shí)際拉深系數(shù)m=dd=89119.28=0.75由此查參考文獻(xiàn)1中表4.11可得拉深極限系數(shù)m=0.55。由此可知，這部分可以一次拉成。（2）錐形部分的拉深次數(shù)由文獻(xiàn)1沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)手冊(cè)138頁可知，相對(duì)厚度td

16、2100%=1.10.02,d1d2=5089=0.560.5,hd2=1089=0.110.13-0.10=0.03,不滿足上式，因此采用凸凹模配作的方式加工凸凹模。計(jì)算得： dd=(d-x)0+d =(122-0.51)1+0.04 =(121.5)1+0.04mm d p=(dd-2cmin)-p0 = (121.5-0.1)-0.030 =121.4-0.030mm（2）拉深凸、凹模刃口的尺寸及公差的計(jì)算 零件圖標(biāo)注的為內(nèi)徑尺寸，所以應(yīng)按以下公式計(jì)算 dd=(d+0.4+c)0d （3.9） dp=(d-0.4)p0 （3.10）以上各式中，查表可知d，p分別為+0.08、-0.05。

17、間隙c查文獻(xiàn)1（表210，）有 z2=tmax+kt (3.11)式中，tmax為最大板料厚度，k為間隙系數(shù)。查表得，k=0.1所以c=2(1.2+0.11)=2.44mm帶入上式計(jì)算得：dd=(88+0.40.46+2.44)0+0.08=90.620+0.08mmdp=(88-0.40.46)-0.050=87.82-0.050mm3.3模具的閉合高度根據(jù)以上落料、拉深復(fù)合模結(jié)構(gòu)圖可知，模具的閉合高度hm為： hm=下模板厚度(50)+上模板厚度(45)+墊板厚度(10)+凸凹模長(zhǎng)度(70)+凸模高度(68)+固定板(20)-凸凹模進(jìn)人凹模的深度(30) hm =45+50+10+70+6

18、8+20-30=233mm查所選設(shè)備的參數(shù)；壓力機(jī)的最大的閉合高度為250mm，最小閉合高度為200 mm，則模具的裝模高度應(yīng)該滿足下式要求： hmax-5 hm hmin+10即： 245 223 210故滿足設(shè)計(jì)要求。 3.4模具工作部件的設(shè)計(jì)3.4.2落料凹模的設(shè)計(jì)（1）凹模高度計(jì)算凹模高度h=零件高度(26)+工藝尺寸高度(6)+預(yù)留壓邊圈高度(25)=57mm此處取凹模長(zhǎng)度為60mm。落料凹模的零件圖如下圖 3.3落料凹模（2）凹模厚度校核沖模設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于凹模的強(qiáng)度，一般只校核其受彎曲應(yīng)力時(shí)的最小厚度，凹模厚度校核公式為彎=1.5ph2（1-2d3d0)彎式中，p沖裁力（n）； 彎凹模

19、材料的許用彎曲應(yīng)力（mpa），此處取400mpa；計(jì)算得，彎=210mpa，所以滿足強(qiáng)度要求。（3）凹模開孔位置計(jì)算凹模上的螺釘初選m12的內(nèi)六角，孔中心距離邊緣的最小距離b1.25d=15mm,所以，在此取該邊距為15mm。3.4.2拉深凸模的設(shè)計(jì)拉深凸模長(zhǎng)度=落料凹模（60）+固定板厚度（20）-2=78mm為防止拉深過程中因料厚不均勻?qū)е掳辶吓c凸模間的空氣無法排除，在凸模上開排氣孔。拉深凸模的零件圖如圖3.4所示圖3.4 拉深凸模3.4.3落料凸模（兼拉深凹模）的設(shè)計(jì)本套模具中，落料凸模兼做拉深凹模使用，首先與落料凹模完成落料，再與拉深凸模完成拉伸，拉深凹模通過螺栓與上模座連接，通過圓柱

20、銷進(jìn)行定位。凸凹模的長(zhǎng)度為：l=法蘭部分高度（20）+凸模進(jìn)入凹模高度（30）+卸料板厚度（10）+導(dǎo)料板厚度（4）+安全距離，取凸凹模高度為70mm。凸凹的結(jié)構(gòu)形式如圖3.5所示圖 3.5 凸凹模3.4.4卸料板的設(shè)計(jì)本套模具采用固定卸料板，卸料板的作用是防止板料卡在凸模上，卸料板與落料凸模的間隙應(yīng)小于板料厚度的一半，取其間隙為0.4mm。卸料板采用內(nèi)六角沉頭螺釘與落料凹模固定。卸料板材料選用q235，熱處理硬度為3842hbc。3.4.5定位零件的確定（1）活動(dòng)擋料銷的選擇本套模具采用下圖所示的活動(dòng)式扭簧彈頂擋料銷，擋料銷安裝在卸料板上并且可以伸縮，銷子端部做成倒角，以便于條料通過，如圖3

21、.6所示，送料、定位需要兩個(gè)動(dòng)作，先送后拉，稱為回帶式擋料銷。件2為扭簧。圖 3.6 彈性擋料銷（2）導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)導(dǎo)料板的作用是定位板料的縱向位置，查表14-15（沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)）導(dǎo)料板與板料的間隙為0.8mm，導(dǎo)料板厚度取6mm，與卸料板一起固定在落料凹模上，導(dǎo)料板的長(zhǎng)度與寬度由落料凹模尺寸決定，lb=190190。導(dǎo)料板材料為45號(hào)鋼。導(dǎo)料板的結(jié)構(gòu)如圖3.7所示圖3.7 導(dǎo)料板3.4.6模具固定板的設(shè)計(jì)本套模具下模采用固定板固定，落料凹模通過螺釘與固定板固定，拉深凸模通過壓入方式與固定板以h7/m6的過盈配合方式固定。固定板厚度為20mm。固定板材料為q235。固定板上的孔位置與落料凹模下部

22、孔位置相同。3.4.7模架的選擇設(shè)計(jì)模架的選擇由凹模的外形尺寸決定，查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)手冊(cè)選用中間導(dǎo)柱模架，查表2-67，模架的參數(shù)為：下模座厚度h1=50mm，上模座厚度h2=45mm，導(dǎo)柱安裝孔間距s=260mm，導(dǎo)柱尺寸：32190，導(dǎo)套尺寸：3248105。模架簡(jiǎn)圖如下所示圖3.8 模架3.4.8模柄的選擇如圖4.6所示，本套模具采用凸緣式模柄，這是因?yàn)橥咕壥侥１梢蚤_打料桿孔，以便于打料。所選壓力機(jī)的模柄安裝孔尺寸為5070，所以，選取小徑為50mm的模柄。模柄通過m8的螺釘與上模座連接。模柄的長(zhǎng)度不得大于沖床上模柄孔的深度，所以，在此選擇模柄長(zhǎng)度為60mm。模柄的結(jié)構(gòu)形式

23、安裝固定方式如下圖：圖3.9 模柄3.4. 9出件裝置的設(shè)計(jì)為防止開模后沖件卡在上模上，本套模具在上模處設(shè)計(jì)了打料桿與打料塊作為出件裝置，打料桿安裝在模柄的中心孔中，打料塊安裝在凸凹模的上部，回程時(shí)，打料桿頂?shù)綁毫C(jī)模柄孔頂部時(shí)，打料桿停止上行，并推動(dòng)打料塊下行，從而將沖件推出。3.4.10標(biāo)準(zhǔn)連接件的選擇（1）下模座與固定板的連接下模座與固定板處，選擇m12的內(nèi)六角螺釘與10的圓柱銷，螺釘?shù)淖饔檬锹?lián)結(jié)固定，圓柱銷的作用是定位。本套模具中的螺釘均選用內(nèi)六角螺釘，它緊固牢靠，螺釘頭不外漏，且模具外形美觀。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（gb/t70.1）選擇長(zhǎng)度l=70mm的m12螺釘進(jìn)行固定。選擇（gb/t1

24、19.1-2000）標(biāo)準(zhǔn)中的1090mm的圓柱銷進(jìn)行定位。（2）卸料板與導(dǎo)料板的固定卸料板上選擇m830mm的內(nèi)六角螺釘固定，選擇830的圓柱銷進(jìn)行定位。（3）模柄上選用m830mm的內(nèi)六角螺釘固定。（4）壓料彈簧的選擇查沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇圓柱形螺旋壓縮彈簧，按下式pmaxfmac=最大允許工作負(fù)荷最大允許工作負(fù)荷下的彈簧每圈變形量選擇彈簧的型號(hào)，經(jīng)計(jì)算，選擇外徑為30mm，彈簧線材直徑為2mm的彈簧。彈簧變形量為30mm。3.4.11壓力機(jī)的校核模座外形尺寸lb=420mm280mm，閉合高度為210mm，模柄安裝孔尺寸為40mm，壓料圈推板的直徑為110mm。所選壓力機(jī)的參數(shù)如下：表3.1

25、壓力機(jī)參數(shù)型號(hào)jh21-25公稱壓力/kn250滑塊行程/mm80最大閉合高度/mm250閉合高度調(diào)節(jié)量/mm50工作臺(tái)尺寸/mm700440工作臺(tái)孔直徑/mm150模柄孔的直徑與深度/mm4060經(jīng)比較，所選壓力機(jī)滿足要求。4沖孔翻邊復(fù)合模設(shè)計(jì)4.1模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)已定沖壓工藝方案，沖孔翻邊復(fù)合模采用彈性承料圈承載定位工件、中間導(dǎo)柱形式的標(biāo)準(zhǔn)模架的結(jié)構(gòu)形式。模具總體結(jié)構(gòu)如下圖所示圖 4.1 沖孔翻邊模1下模座，2導(dǎo)柱，3固定板，4、5、12、13、16螺釘，6彈簧,7承料圈，8導(dǎo)套，9彈壓卸料板，10卸料橡膠，11上模座，14模柄，15、23圓柱銷，17墊板，18上模固定板，19翻邊凹模

26、，20沖孔凸模，22凸凹模。開始工作時(shí)，上模下行，由于沖孔凸模20比翻邊凹模19長(zhǎng)2mm，大于料厚，所以當(dāng)沖孔凸模20下行接觸到工件時(shí)，首先完成沖孔，上模繼續(xù)下行并緊壓工件與承料圈7同時(shí)下行，翻邊凹模19固定，與下行的翻邊凹模作用，從而完成翻遍過程?；爻虝r(shí)，上模隨壓力機(jī)上行，彈簧5將承料圈7與工件同時(shí)彈起，到達(dá)與凸凹模22上表面平行位置時(shí)，由于下模座螺釘孔4的限位作用，承料圈7停止上行，從而完成沖孔翻邊過程。當(dāng)工件卡在上模時(shí)，有彈性卸料板9將工件推出。該模具采用了中間導(dǎo)柱模架進(jìn)行導(dǎo)向，這是為了保證均勻的沖裁間隙，提高模具的刃模壽命，并使模具的調(diào)試簡(jiǎn)單化。沖孔翻邊復(fù)合模比單工序模可提高生產(chǎn)率，但

27、模具較復(fù)雜，裝配難度也較大。 4.2沖壓工藝計(jì)算4.2.1計(jì)算翻邊次數(shù)（1）圓孔翻邊過程分析圓孔翻邊是把平板上或空心件上預(yù)先打好的孔擴(kuò)大成帶有豎立邊緣而使孔徑增大的一種工藝過程。圓孔翻邊時(shí)，變形區(qū)是以毛坯孔徑為內(nèi)經(jīng)、凹模工作部分直徑為外徑的環(huán)形部分。在翻邊過程中，變形區(qū)在凸模的作用下，其內(nèi)經(jīng)不斷的擴(kuò)大，直至翻邊結(jié)束。變形區(qū)的內(nèi)徑等于凸模工作部分的直徑。（2）圓孔翻邊時(shí)毛坯孔直徑的計(jì)算翻邊時(shí)毛坯孔直徑可按下式 d=d2+2dr+t2+8(r+t2)2-4d-2r-th （4.1）其中，d為毛坯孔直徑，d為翻邊孔圓角部分外徑，h為直邊部分高度。經(jīng)計(jì)算得：d=17mm（3）圓孔翻邊時(shí)的翻邊系數(shù)在圓孔

28、翻邊的過程中，其變形程度取決于毛坯上孔的直徑和工件孔徑之比，通常用翻邊系數(shù)k表示，即 k=d/dk翻邊系數(shù)；d翻邊前毛坯上孔的直徑；d翻邊后工件的直徑（按中線計(jì)算）。因此k=17/27=0.63由文獻(xiàn)2257頁表6-4得，極限翻邊系數(shù)k=0.55 hm hmin+10即： 225 215 170故滿足設(shè)計(jì)要求。 4.4模具主要零件的設(shè)計(jì)和選用4.4.1沖孔凸模的設(shè)計(jì)（1）沖孔凸模形式設(shè)計(jì)本模具采用壓入式?jīng)_孔凸模，凸模結(jié)構(gòu)如圖5.2所示，沖孔凸模與翻邊凹模采用h7/k6的過盈配合方式固定。沖孔凸模從上部到下部分為固定部分和工作部分?？傞L(zhǎng)度為72mm。（2）凸模強(qiáng)度校核對(duì)于沖孔凸模，需要校核凸模的

29、最小長(zhǎng)度，帶肩凸模的長(zhǎng)度校核公式為：lmax=ced3t式中，t沖件材料厚度（mm）； d沖件直徑（mm）； 沖件材料的抗剪強(qiáng)度（mpa）； d凸模大端直徑（mm）； c系數(shù)，查表取0.196； e凸模材料的彈性模量，對(duì)于鋼材可取e=210000（mpa）；計(jì)算得：lmax=600mm70mm。所以凸模強(qiáng)度足夠。圖4.2 沖孔凸模4.4.2沖孔凹模（兼做翻邊凸模）的設(shè)計(jì)（1）凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為提高工作效率，本套模具將沖孔凹模做成下圖的形狀，并同時(shí)作為翻邊時(shí)的凸模。凸凹模的高度為55mm。由于凸凹模結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，故選用材料為cr12mov。并進(jìn)行滲碳淬火熱處理。凸凹模的結(jié)構(gòu)如圖5.3所示（2）凸凹

30、模強(qiáng)度校核由于凸凹模的壁厚較薄，所以有必要校核凸凹在沖孔時(shí)的壁厚是否足夠。凹模厚度的計(jì)算公式為：彎=1.5ph2（1-2d3d0)彎式中，p沖裁力（n）； 彎凹模材料的許用彎曲應(yīng)力（mpa），此處取400mpa；計(jì)算得，彎=100mpa，所以滿足強(qiáng)度要求。經(jīng)計(jì)算得，凸凹的強(qiáng)度足夠。圖 4.3 凸凹模4.4.3翻邊凹模的設(shè)計(jì)翻邊凹模采用壓入上模固定板的方式固定，與固定板采用h7/m6的過盈配合方式。中部開孔，用以安裝沖孔凸模。翻邊凹模的材料為t10a,熱處理硬度為5862hrc。翻邊凹模的結(jié)構(gòu)形式如下圖所示圖 4.4 翻邊凹模4.4.4卸料板的設(shè)計(jì)（1）卸料板形式為防止回程時(shí)沖件卡在翻邊凹模中無

31、法取件，本模具在上模上設(shè)計(jì)彈性卸料板作為卸料裝置，用卸料螺釘固定于上模座。卸料板與翻邊凹模的單邊間隙為0.4mm。卸料時(shí)用橡膠作為彈性元件。卸料板材料選擇45號(hào)鋼，熱處理硬度為3842hrc。（2）卸料橡膠的高度計(jì)算橡膠的高度按下式計(jì)算h=0.51.5dd橡膠外徑mm；卸料橡膠外徑取30mm，所以h可取15mm。4.4.5承料圈的設(shè)計(jì)本套模具采用彈性承料圈定位和支撐沖件，用限位螺釘與彈簧定位沖件的高度方向，限位螺釘與下模固定板采用間隙配合，以定位沖件的橫向與縱向位置。承料圈的材料為45號(hào)鋼，熱處理為32-35hrc。安裝后必須確保承料圈中內(nèi)形的底面與凸凹模頂面重合。4.4.6模具固定板的設(shè)計(jì)本

32、套模具的上下模均設(shè)置固定板，固定板用內(nèi)六角螺釘和圓柱銷分別于上下模座進(jìn)行固定于定位。固定板的厚度均取20mm，材料為45號(hào)鋼，硬度為3842hrc.4.4.7模架的選擇設(shè)計(jì)本套模具選用中間導(dǎo)柱圓形的標(biāo)準(zhǔn)模架，按凹模直徑160mm選取模架。本套模架的參數(shù)為：安裝模具尺寸d0=160mm，導(dǎo)柱孔距s=215mm，模架寬度d3=240mm，導(dǎo)柱尺寸為28150mm，導(dǎo)柱尺寸為2838100mm。上模座厚度為40mm，下模座厚度為45mm。下模座底部開20的通孔以便于漏料。模架的結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：圖 4.5 模架4.4.8模柄的選擇本套模具與落料拉深模選擇尺寸類型相同的模柄。4.4.9墊板的設(shè)計(jì)沖孔凸

33、模支撐面對(duì)模座的單位壓力為p=fa式中，f沖裁力； a支撐面面積；計(jì)算得，p=360mpa因?yàn)閔t200的許用壓應(yīng)力為100140mpa，所以，本套模具需要使用墊板，根據(jù)模具閉合高度以及對(duì)凸模所承受壓力的計(jì)算，設(shè)計(jì)墊板厚度為10mm，直徑等于上模固定板直徑。墊板材料為45號(hào)鋼，熱處理為：淬硬4348hrc。4.4.10標(biāo)準(zhǔn)連接件的選擇設(shè)計(jì)（1）上、下模座與上、下模板的連接上模座與上模板選用m12的圓頭內(nèi)六角螺釘連接，選擇10的圓柱銷進(jìn)行定位。螺釘選擇長(zhǎng)度系列為60mm的螺釘，圓柱銷選擇長(zhǎng)度為70mm的標(biāo)準(zhǔn)圓柱銷。下模座與下模板選用m1030mm的內(nèi)六角螺釘固定，選擇1060mm的圓注銷定位。螺

34、釘個(gè)數(shù)均為四個(gè)，相隔90度均布在130的圓周上。圓柱銷個(gè)數(shù)為兩個(gè)，安裝在螺釘孔中間相隔45度的一條直線上，與螺釘?shù)陌惭b圓周相同。（2）卸料板的連接彈性卸料板通過卸料螺釘安裝在上模座上，其開孔位置與上模板的緊固螺釘錯(cuò)開，卸料螺釘個(gè)數(shù)為3。卸料螺釘選取m1070mm的標(biāo)準(zhǔn)卸料螺釘。（3）承料圈的連接本套模具選擇內(nèi)六角標(biāo)準(zhǔn)卸料螺釘連接承料圈與下模座，其規(guī)格為m10100mm。承料圈上的彈簧選擇外徑為20mm，彈簧線粗為1.6mm。4.4.11壓力機(jī)的校核本套模具模架的外形尺寸lb=375mm240mm，漏料口直徑為20mm，沖孔力為16kn，模柄尺寸為4050mm，模具閉合高度為210mm。所選壓力

35、機(jī)的參數(shù)為：表4.1 壓力機(jī)參數(shù)類型開式可傾臺(tái)壓力機(jī)公稱壓力/kn160滑塊行程/mm70最大閉合高度/mm220閉合高度調(diào)節(jié)量/mm70工作臺(tái)尺寸/mm450300工作臺(tái)孔直徑/mm160模柄孔的直徑與深度/mm4060經(jīng)比較，所選壓力機(jī)符合設(shè)計(jì)要求。5 結(jié) 論畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)教育的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是對(duì)大學(xué)幾年所學(xué)知識(shí)，特別是機(jī)械制圖、機(jī)械工程材料、機(jī)械設(shè)計(jì)、互換性與技術(shù)測(cè)量、模具制造工藝學(xué)、沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)等專業(yè)知識(shí)的總結(jié)和檢驗(yàn)，也使我們提高了設(shè)計(jì)能力，積累了寶貴設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。 經(jīng)過緊張的工作，畢業(yè)設(shè)計(jì)已接近尾聲。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我先通過查閱參考資料對(duì)模具的發(fā)展現(xiàn)狀有了初步了解，通過翻譯外文文獻(xiàn)提

36、高了自己專業(yè)英語的水平；然后通過到北京參觀北京國際機(jī)床展了解了模具的最新發(fā)展動(dòng)向；最后根據(jù)零件尺寸和材料，分析其工藝性，計(jì)算相應(yīng)尺寸，選擇相應(yīng)模具零部件，繪制模具裝配圖和非標(biāo)準(zhǔn)零件的零件圖。同時(shí)，我從畢業(yè)設(shè)計(jì)中得到了許多的課本中得不到的知識(shí)。這主要體現(xiàn)在一下幾個(gè)方面： 1、鞏固了過去所學(xué)的知識(shí) 大學(xué)里所學(xué)的知識(shí)內(nèi)容多，知識(shí)體系比較復(fù)雜，同學(xué)們難于掌握基本的理論基礎(chǔ)知識(shí)。而通過本次設(shè)計(jì)，可使我們更透徹的理解所學(xué)的知識(shí)，并鞏固自己的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)能力。 2、提高了設(shè)計(jì)能力 本次設(shè)計(jì)中，從查閱資料，到方案提出、論證和計(jì)算，再到裝配圖、零件圖設(shè)計(jì)。所有這些在老師的指導(dǎo)下，并通過自己的努力都有了較好的結(jié)果。這些都實(shí)實(shí)在在的提高了我的設(shè)計(jì)能力。 3、提高了繪圖