0403044馮凱15X6JJ型車輪輪輻沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)

1、1 前言1.1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀車輪是車輛承載的主要部件，其質(zhì)量直接關(guān)系和影響到人的生命安全。目前車輪的主要材料有鎂合金、鋼材、鋁合金以及一些復(fù)合材料和鋁鋼組合材料。鋼制車輪的制造工藝有輪輞輥壓技術(shù)、輪輻沖壓技術(shù)以及前沿的輥壓整體成形技術(shù)等。中國(guó)汽車鋼輪生產(chǎn)企業(yè)與歐美先進(jìn)生產(chǎn)企業(yè)相比，在材料技術(shù)上的應(yīng)用和研究存在著相當(dāng)大的差距，同樣規(guī)格要求的車輪在質(zhì)量上相差大約10%。目前，國(guó)內(nèi)汽車鋼輪產(chǎn)品，輪輻主要采用高強(qiáng)度低合金鋼，輪輞則主要采用低碳鋼。出于減輕車輪質(zhì)量和開發(fā)新款車輪（如大通風(fēng)孔車輪）的需要，高強(qiáng)度鋼材逐步引入到車輪行業(yè)。輪輻是汽車上使用量大、產(chǎn)品精度要求高的重要沖壓件。以nkr 卡車為例，

2、每輛車需要使用7個(gè)輪胎(一個(gè)為備用胎)，一個(gè)輪胎裝配一個(gè)輪輻，則每臺(tái)車需要裝配7個(gè)輪輻，以每月生產(chǎn)500 輛nkr卡車計(jì)算， 一個(gè)月要生產(chǎn)輪輻產(chǎn)品3500 件13。對(duì)于鋼制車輪，由于鋼材的成形性能的限制，目前的汽車鋼輪大多采用分體式的車輪結(jié)構(gòu)，即輪輞與輪輻分開制造，且由于輪輞與輪輻的作用和受力情況不同，一般采用不相同的鋼材進(jìn)行制造。就生產(chǎn)方式而言，歐美的車輪普遍采用多工位的壓機(jī)連續(xù)生產(chǎn)，其壓機(jī)壓力一般在4500-5000t，生產(chǎn)節(jié)拍為10-26次/每分鐘，多采用8-10個(gè)工位，采用三坐標(biāo)的電子送料系統(tǒng)和快速的換模系統(tǒng)，極大地提高生產(chǎn)效率，個(gè)別企業(yè)采用單機(jī)連線半自動(dòng)生產(chǎn)方式。而國(guó)內(nèi)企業(yè)尚處在單機(jī)

3、的手工送料的階段。1.2選題的目的及意義車輪輪輻是連接汽車輪轂和輪胎主要的支撐件，也是決定車輪是否美觀的關(guān)鍵部件。輪輻需要經(jīng)過多次沖壓才能成形。主要的工藝包括剪切落料、初拉伸、反向拉伸成形、切邊、沖風(fēng)孔、沖螺栓孔翻邊、擠螺栓孔、擠毛刺等。當(dāng)前車輪行業(yè)不僅要面對(duì)輕量化、可靠性和高精度的技術(shù)難題，而且還要適應(yīng)車輪的大直徑、和寬輪輞、外形美觀的發(fā)展方向。針對(duì)傳統(tǒng)工藝的缺點(diǎn)，研究并應(yīng)用先進(jìn)的車輪生產(chǎn)工藝顯得非常必要。同時(shí)更要注重一些新的車輪檢測(cè)技術(shù)和車輪材料的開發(fā)和應(yīng)用技術(shù)，以面對(duì)世界各國(guó)都相當(dāng)關(guān)注的能源、安全和環(huán)境三大問題。1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)的產(chǎn)品對(duì)象是15x6jj型車輪輪輻，與輪輞焊接后構(gòu)成汽車車

4、輪。具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：(1) 零件圖設(shè)計(jì)：根據(jù)15x6jj型車輪圖紙，設(shè)計(jì)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品輪輻零件圖。(2) 沖壓工藝設(shè)計(jì)：分析零件的沖壓工藝性，設(shè)計(jì)多套沖壓工藝方案，確定最優(yōu)的工藝方案。(3) 裝配圖設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)全部模具的裝配圖。(4) 零件圖設(shè)計(jì)：選擇1套模具，設(shè)計(jì)該模具包含的全部沖模零件。(5) 主要的計(jì)算內(nèi)容：毛坯形狀、排樣、落料力、沖孔力、拉深力、精壓力、沖頭強(qiáng)度、壓力中心等。(6) 設(shè)計(jì)依據(jù)：15x6jj型車輪圖紙；大批量生產(chǎn)；拉深模具采用雙動(dòng)壓力機(jī)，其他設(shè)備的種類、型號(hào)等不受限制。1.4預(yù)期研究結(jié)果通過15x6jj型車輪圖紙，制定分析零件的沖壓工藝性，設(shè)計(jì)多套沖壓工藝方案，確定

5、最優(yōu)的工藝方案，設(shè)計(jì)繪制全部模具的裝配圖。計(jì)算出毛坯形狀、排樣、落料力、沖孔力、拉深力、沖頭強(qiáng)度、精壓力、壓力中心等，并寫出說(shuō)明書。2 沖壓工藝方案的確定沖壓工藝方案的確定，要根據(jù)一定的生產(chǎn)條件和沖壓件的技術(shù)要求，對(duì)零件所有工序作出合理安排，找出一種技術(shù)上可行和經(jīng)濟(jì)上合理的工藝方案。技術(shù)方面，根據(jù)產(chǎn)品圖紙，主要分析該沖壓件形狀特點(diǎn)、尺寸大小、精度要求、材料性能等是否符合沖壓工藝的要求；經(jīng)濟(jì)方面，則要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量來(lái)分析產(chǎn)品成本，闡述采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟(jì)效益。影響沖壓工藝過程的因素是多方面的，其主要因素有：(1)對(duì)沖壓件的工藝分析。(2)通過分析比較，確定沖壓件最佳工藝方案。(3)確

6、定模具結(jié)構(gòu)形式。(4)合理選擇沖壓設(shè)備。此次設(shè)計(jì)產(chǎn)品的生產(chǎn)模式：大批量生產(chǎn)，拉深模具壓力機(jī)采用雙動(dòng)壓力機(jī)，其他設(shè)備的種類、型號(hào)等不受限制。技術(shù)要求：詳見零件圖紙。圖2.1 輪輻零件圖2.1 沖壓工藝分析圖2.1為輪輻的主視圖和左視圖，材料選用q345，屈服強(qiáng)度為345mpa，其主要作用是連接汽車輪轂和輪胎的主要支撐件。零件外形對(duì)稱，無(wú)尖角，系典型的板料沖壓件。零件外形尺寸無(wú)公差要求，5個(gè)尺寸為16.00-16.76mm孔和5個(gè)尺寸為5.2-5.4mm孔均布，孔距有位置要求，但孔徑無(wú)公差配合，九個(gè)梯形孔有位置要求，無(wú)公差配合，孔精度不高。通過上述工藝分析，可以看出零件為普通的板料沖壓件，尺寸精度

7、要求不高，主要是輪輻成形問題和孔的沖裁問題，又屬于大量生產(chǎn)，因此可以用沖壓方法生產(chǎn)。2.2沖壓工序設(shè)計(jì)和工序次序的選擇2.2.1 沖壓工序設(shè)計(jì)經(jīng)過分析可以的得出零件的制備具體包括以下沖壓工藝：落料沖孔、拉伸、拉伸翻邊、沖圓孔、沖梯形孔、整形。由此設(shè)計(jì)多套沖壓工藝方案如下：方案一：（1）落料沖孔（2）第一次拉伸（如圖2.2）圖2.2 方案一第一次拉伸（3）第二次拉伸（4）拉伸翻邊（5）沖5個(gè)5.2mm圓孔（6）沖5個(gè)16.7mm圓孔（7）沖梯形孔（8）整形方案二：（1） 落料和第一次拉伸（如圖2.3）圖2.3 方案二落料和第一次拉伸（2）第二次拉伸（3）沖中心孔和拉伸翻邊（4）沖5個(gè)5.2mm圓

8、孔（5）沖5個(gè)16.7mm圓孔（6）沖梯形孔（7）整形方案三：（1）落料沖孔（2）第一次拉伸（如圖2.3）（3）第二次拉伸（4）拉伸翻邊（5）沖5個(gè)5.2mm圓孔（6）沖5個(gè)16.7mm圓孔（7）沖梯形孔（8）整形2.2.2 工序次序的選擇分析：方案一與方案二相比較，方案二先進(jìn)行拉深之后再?zèng)_孔，對(duì)中效果不好，會(huì)對(duì)孔的位置精度會(huì)產(chǎn)生影響，方案一比方案二合適。方案一與方案三相比較，經(jīng)計(jì)算方案三拉伸一次不能達(dá)到如圖所示效果，還需要第二次拉伸，這就增加又增加了一道工序，不符合批量生產(chǎn)在經(jīng)濟(jì)方面的要求，所以選擇方案一。2.3分析沖壓工序圖（1）落料沖孔如圖2.4 圖2.4 落料沖孔（2）第一次拉伸如圖2

9、.5圖2.5 第一次拉伸（3）第二次拉伸如圖2.6 圖2.6 第二次拉伸（4）拉伸翻邊如圖2.7 圖2.7 拉伸翻邊（5）沖5個(gè)5.2mm圓孔如圖2.8 圖2.8 沖5個(gè)5.2mm圓孔（6）沖5個(gè)16.7mm圓孔如圖2.9 圖2.9 沖5個(gè)16.7mm圓孔（7）沖梯形孔如圖2.10 圖 2.10 沖梯形孔（8）整形如圖2.11 圖2.11 整形確定工藝方案后，就可以進(jìn)行各道工序模具的設(shè)計(jì)和計(jì)算，模具材料選用和沖壓設(shè)備的選用等。3落料沖孔復(fù)合模具的設(shè)計(jì)3.1 毛坯尺寸的計(jì)算壓力機(jī)的滑塊在一次行程中，模具的同一工序上完成二個(gè)或二個(gè)以上的沖壓工序，稱復(fù)合沖壓，該模具為復(fù)合模。落料、沖孔復(fù)合模，是日常

10、生產(chǎn)中用的比較多的一種形式，采用復(fù)合?？梢缘玫礁哔|(zhì)量和高精度的沖裁成形件。復(fù)合沖裁模有如下特點(diǎn)：（1）使用復(fù)合?？梢蕴岣邲_壓件的質(zhì)量。（2）工件尺寸精度一般可達(dá)it10-it11級(jí)，有時(shí)可達(dá)it9級(jí)（gb/t1800-1997）。（3）復(fù)合模對(duì)用料的要求沒有連續(xù)模那么嚴(yán)格，而且工件表面比較平整，一般不需采用校平。（4）沖模面積較小，生產(chǎn)效率高。3.1.1 毛坯直徑的計(jì)算根據(jù)零件圖2.1給出的尺寸，對(duì)零件的展開毛坯進(jìn)行尺寸計(jì)算。由于零件屬于不規(guī)則的回轉(zhuǎn)體，有復(fù)雜的外形，可以把它看成近似八段的簡(jiǎn)單外形如圖3.1，采用久里金法則進(jìn)行計(jì)算。圖3.1 近似為八段的簡(jiǎn)單外形根據(jù)久里金法則，任意由直線和圓弧

11、為母線形成的旋轉(zhuǎn)拉延件的毛坯直徑d可由下式?jīng)Q定： （3.1）式中 li為輪輻拉延件中性層各線段(直線和圓弧)長(zhǎng)度；xi為輪輻拉延件中性層各線段(直線和圓弧)重心到旋轉(zhuǎn)軸的距離。代入公式解得d=473.68mm，取整的d=474mm。3.1.2 材料的選擇在加工吉普車輪輻過程中，輪輻材料的選用一般要根據(jù)廠家的需求及現(xiàn)實(shí)情況綜合考慮，一般情況下選用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。按化學(xué)成分和性能要求，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由q295a、b，q345a、b、c、d、e，q390a、b、c、d、e，q420a、b、c、d、e，q460c、d、e等鋼級(jí)表示，其含義是同碳素結(jié)構(gòu)鋼。nb、v、al、ti等細(xì)化晶粒微量

12、元素，在這些鋼中除a、b級(jí)鋼外，其c、d、e級(jí)鋼中至少應(yīng)含有其中的一種，為了改善鋼的性能，a、b級(jí)鋼中也可以加入其中的一種。a、b級(jí)鋼通常稱16mn。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，具有強(qiáng)度較高、綜合性能較好、使用壽命較長(zhǎng)、應(yīng)用范圍廣、較為經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。在此選擇q345a型低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。3.1.3 排樣的計(jì)算毛坯直徑為d=474mm，根據(jù)市場(chǎng)上現(xiàn)有的板料尺寸和重量，選擇將尺寸為2000×1000mm的鋼板板料裁成500×500mm的方形板料，如圖3.2所示。圖3.2 毛坯排樣計(jì)算材料利用率： （3.2）式中材料利用率，a0工件的實(shí)際面積，a所用材料面積，包括工件面積與廢料面積。代入

13、數(shù)據(jù)解得=70.5%。3.2 模具結(jié)構(gòu)形式確定在工藝方案分析和比較后選擇模具種類，選擇的模具包括落料沖孔模，一次拉深模，二次拉深模，沖孔模，精整模。在選擇合理模具結(jié)構(gòu)形式時(shí)，應(yīng)使其盡可能滿足以下要求： (1)能夠沖出符合尺寸要求的模具。(2)能夠提高生產(chǎn)效率。(3)模具制造和修磨比較方便。 (4)模具要有足夠的壽命。(5).模具要易于安裝調(diào)整，而且要操作方便、安全。能夠用于沖裁板料厚度在4mm以上的沖模。厚板料沖裁模由于所沖板料比較厚，故精度不是很高，生產(chǎn)批量也不會(huì)很多。3.2.1 凸凹模配置位置復(fù)合模具根據(jù)凸凹模配置位置不同，分為順裝式和倒裝式兩種，凸凹模在上模的為順裝式，反之為倒裝式。大多

14、數(shù)情況應(yīng)該優(yōu)先考慮倒裝式復(fù)合模，因?yàn)榈寡b式復(fù)合模的沖孔廢料可以通過凸凹模，從壓力機(jī)工作臺(tái)漏出。工件卡在上模的落料凹模和沖孔凸模之間，可以由頂件裝置推出。如此的操作不僅方便而且安全，能夠保證較高的生產(chǎn)效率。因此，落料沖孔模采用倒裝結(jié)構(gòu)。3.3 沖裁模具的具體設(shè)計(jì)3.3.1 凸凹模間隙沖裁模具凸凹模的間隙值和材料的種類、厚度有關(guān)系，沖裁間隙直接關(guān)系到?jīng)_件斷面的質(zhì)量、尺寸精度，也是關(guān)系模具壽命和力能消耗的重要參數(shù)。所取沖裁間隙數(shù)值，應(yīng)當(dāng)在保證沖件斷面質(zhì)量和尺寸的前提下，使模具壽命相應(yīng)的延長(zhǎng)。由參考資料10p183頁(yè)表2-2查的：，。3.3.2落料凸凹模刃口尺寸計(jì)算落料制件的尺寸由凹模尺寸來(lái)決定。故在

15、設(shè)計(jì)落料模時(shí)，以凹模尺寸為基準(zhǔn)，間隙取凸模上的。考慮到?jīng)_裁中凸、凹模有一定程度的磨損，在設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹模的基本尺寸應(yīng)選取工件尺寸公差范圍較小尺寸。按工件成形后精度為it10級(jí)來(lái)計(jì)算尺寸，查參考資料7p37表3-2得=0.25，所以 為保證適合的間隙，必須滿足下列公式： （3.3）查參考資料10p185頁(yè)表2-5查的，符合式（3.3）查參考資料11p18頁(yè)表2-7查的磨損系數(shù)為。凸模尺寸： ； （3.4）凹模尺寸： ； （3.5）式中 落料凸模尺寸；落料凹模尺寸；工件制造公差；最小合理間隙（雙面）；凸模的制造公差；凸模的制造公差；磨損量。帶入數(shù)據(jù)解得，。3.3.3沖孔凸凹模刃口尺寸計(jì)算孔的尺寸

16、由凸模尺寸決定。故在設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上?？紤]到?jīng)_裁中凸、凹模有一定程度的磨損，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹模基本尺寸應(yīng)選取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸。按工件成形后精度為it10級(jí)來(lái)計(jì)算尺寸，查參考資料7p37表3-2得=0.1，所以查參考資料11p18頁(yè)表2-7查的，符合式（3.3）查參考資料11p18頁(yè)表2-7查的磨損系數(shù)為。凸模尺寸： ； （3.6）凹模尺寸： ； （3.7）式中沖孔凸模尺寸；沖孔凹模尺寸；工件制造公差；最小合理間隙（雙面）；凸模的制造公差；凸模的制造公差；磨損量。帶入數(shù)據(jù)解得，。3.3.4沖裁力的計(jì)算沖裁時(shí)，工件或廢料從凸模上取出的力叫卸料力，從凹模內(nèi)將工件

17、或廢料順著沖裁的方向推出的力叫推件力。(1) (3.8)式中t材料厚度；材料抗剪強(qiáng)度；l沖裁周長(zhǎng)。毛坯的周長(zhǎng)為1488.4mm，中心孔的周長(zhǎng)為182mm，板料厚度為4mm，q345的抗剪強(qiáng)度為352mpa，代入數(shù)據(jù)解得：=1.3×1488.4×4×352=2724.4kn；=1.3×182×4×352=333kn。(2) =nk1 (3.9)式中 n同時(shí)梗塞在凹模內(nèi)的零件數(shù)；k1推件力系數(shù)。 取n=1，查表得k1=0.045，代入數(shù)據(jù)解得= 1×0.045×2724.4=122.6kn。(3)落料沖孔總沖壓力=+=

18、2724.4+333+122.6=3182.6kn。3.3.5模具其他部件設(shè)計(jì)（1）模架的設(shè)計(jì)模架是上下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套的組合體。模架的應(yīng)用非常普遍，而且有標(biāo)準(zhǔn)件出售。模架具有以下特點(diǎn)：由于導(dǎo)向的精度高，模具的工作部分不易磨損，模具的工作壽命長(zhǎng)，工作的精度比較高。由于模具依靠導(dǎo)柱導(dǎo)套作為導(dǎo)向，適應(yīng)于一般的壓力機(jī)。模具在壓力機(jī)上安裝簡(jiǎn)單。（2）滑動(dòng)導(dǎo)向模架滑動(dòng)導(dǎo)向模架上下模導(dǎo)柱與導(dǎo)套的相對(duì)滑動(dòng)來(lái)導(dǎo)向的模架。由于落料凸凹模具的尺寸較大，屬于大中型模具，所以此處采用導(dǎo)柱安裝在模面四角上，導(dǎo)向精度較高的四導(dǎo)柱模架。（3）模具導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)導(dǎo)柱是與安裝在另一模架上的導(dǎo)套相配合的工件，用以確定上下模的相對(duì)

19、位置。此處選擇a型導(dǎo)柱。對(duì)于批量生產(chǎn)的導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)件材料為20號(hào)鋼，熱處理滲碳深度為0.81.2mm，硬度為hrc5862。a型導(dǎo)柱被安裝在下模座孔中。導(dǎo)套是與安裝在另一模座上的導(dǎo)柱相配合的工件，用以確定上下模的相對(duì)位置，保證運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度的圓套狀零件。此處選擇a型導(dǎo)套。對(duì)于批量生產(chǎn)的導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)件材料為20號(hào)鋼，熱處理滲碳深度為0.81.2mm，硬度為hrc5862。a型導(dǎo)柱被安裝在下模座孔中。（4）卸料和壓料零件此處設(shè)計(jì)的卸料裝置，主要目的是把材料從凸模上卸下，這里根據(jù)模具形狀采用下卸料板。合理的卸料板結(jié)構(gòu)，除了進(jìn)行卸料外，這些結(jié)構(gòu)在模具中還可以起到保護(hù)的重要作用。根據(jù)加工零件尺寸形狀和大小，厚度的

20、特點(diǎn)，這里可以選用無(wú)導(dǎo)向彈壓卸料板，其中彈壓組采用的是彈簧。落料沖孔復(fù)合模采用倒裝式復(fù)合模，凹模裝在上模座，頂件裝置的作用是將工件從凹模中頂出，這里就需要借助裝在壓力機(jī)工作臺(tái)下的頂件裝置，同時(shí)利用彈簧和氣墊驅(qū)動(dòng)推板頂出工件。沖孔落料模具采用推件塊和頂桿實(shí)現(xiàn)推件頂件動(dòng)作。（5）定位裝置：定位裝置必須具備以下條件：保證工作精度、可靠并具有一定的強(qiáng)度、質(zhì)量穩(wěn)定。擋料銷的作用是保證毛坯準(zhǔn)確的送料位置，根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用擋料銷，主要用于前后定位，保證毛坯有準(zhǔn)確的送料距。擋料銷制造簡(jiǎn)單，使用方便。根據(jù)設(shè)計(jì)，將擋料銷固定在卸料板上。定位銷一般用于單個(gè)毛坯的定位，這種定位可以采用輪廓定位，或者采用沉孔定位，本次

21、設(shè)計(jì)的毛坯沖壓件屬于大型沖壓件，故采用定位銷。3.4模具總體設(shè)計(jì)圖3.3是落料沖孔復(fù)合模的結(jié)構(gòu)圖：圖3.3 落料拉深復(fù)合模1.起重軸 2.上模座 3.a型導(dǎo)套 4.a型導(dǎo)柱 5.凹模 6.內(nèi)六角圓柱頭螺釘m16 7.擋料銷 8.彈性壓邊圈 9. 內(nèi)六角圓柱頭螺釘m24 10.凸模固定板 11.凸模 12.內(nèi)六角圓柱頭螺釘m16 13.凸模墊板 14. 內(nèi)六角圓柱頭螺釘m16 15.銷16 16.頂件板 17.卸料板 18.凸凹模 19.凸凹模墊板20. 內(nèi)六角圓柱頭螺釘m16 21.螺旋壓縮彈簧 22.下模座（1）技術(shù)要求：本模具閉合高度360mm；每班生產(chǎn)，至少加一次潤(rùn)滑油；模具使用四個(gè)夾具

22、固定方式；導(dǎo)柱導(dǎo)套裝配前要精磨；模具使用設(shè)備jd36-400a閉式雙點(diǎn)壓力機(jī)。（2）根據(jù)落料沖孔復(fù)合模的設(shè)計(jì)，該復(fù)合模的結(jié)構(gòu)有以下特點(diǎn): 模具采用四導(dǎo)柱模架導(dǎo)向，提高了沖模的沖裁精度。模具采用倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)，落料凹模和沖孔凸模固定在上模上，凸凹模固定在下模，在壓力機(jī)的一次行程下，可以同時(shí)完成落料與沖孔工序。上模安裝頂件板，采用彈性頂件裝置。下模安裝無(wú)導(dǎo)向彈壓卸料板，其中彈壓組采用的是彈簧。該套復(fù)合模缺點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對(duì)模具零件精度要求較高，空間位置復(fù)雜，制造周期較長(zhǎng)，成本較高。該套模具結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)效率高，適合于大批量制品生產(chǎn)。4拉深模具的設(shè)計(jì)4.1 拉深凸凹模的尺寸計(jì)算 (1)凹模圓

23、角半徑：與毛坯厚度、拉深方法和零件的形狀尺寸等有關(guān)，可查資料確定。當(dāng)工件直徑d200mm時(shí)，可按照下式確定： (4.1)代入數(shù)據(jù)解得=20mm。(2)凸模圓角半徑：一般可取=。在最后一道拉深工序中，等于零件圓角半徑。所以=22mm。(3)凸凹模間隙c：凸凹模間隙c值的選擇，不僅要考慮板厚和材質(zhì)，還必須考慮到工件的尺寸精度和表面質(zhì)量要求。有壓邊圈的凸凹模單邊間隙，根據(jù)參考資料10p254表2-59得： c=（11.1）t (4.2)式中t板料厚度，代入數(shù)據(jù)解得c=4。.(3)凸凹模尺寸及制造公差根據(jù)參考資料10p255表2-62，查得拉深凸、凹模制造公差為：，第一次拉深屬于多次拉深的中間過度拉深

24、過程，凸模和凹模的尺寸取等于過渡毛坯的基本尺寸即可。則凹模尺寸： (4.3) 凸模尺寸為： (4.4)式中d拉深件外徑； c凸凹模的單邊間隙。代入數(shù)據(jù)解得，。4.2拉深力的計(jì)算生產(chǎn)中常用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： （4.5）式中 l拉深周長(zhǎng)；t材料厚度；抗拉強(qiáng)度； k修正系數(shù)。4.1.1 第一次拉深力的計(jì)算(1)第一次拉深，毛坯直徑為474mm，首次拉深變形后直徑為334.5mm，m=334.5÷474=0.706 0.53，所以只需要拉伸一次就可加工成圖2.5所示零件，代入式（4.5）解得：= 3.14×334.5×4×0.6×500=1260.4k

25、n(2)壓邊力：(4.6)式中 f在壓邊圈下毛坯的投影面積； q單位面積壓料力。查參考資料10p253表2-57，q=2.5，代入數(shù)據(jù)解得：89844.8×2.5=224.610kn4.1.2 第二次拉深力的計(jì)算第二次拉伸，毛坯直徑為189mm，首次拉深變形后直徑為148.6mm，m=148.6÷189=0.786 0.53，所以只需要拉伸一次就可加工成圖2.6所示零件，代入式（4.5）解得：= 3.14×148.6×4×0.4×500=373.3kn4.3模具其他部件設(shè)計(jì)（1）模架的設(shè)計(jì)模架是上下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套的組合體。模架的應(yīng)用

26、非常普遍，而且有標(biāo)準(zhǔn)件出售。模架具有以下特點(diǎn)：由于導(dǎo)向的精度高，模具的工作部分不易磨損，模具的工作壽命長(zhǎng)，工作的精度比較高。由于模具依靠導(dǎo)柱導(dǎo)套作為導(dǎo)向，適應(yīng)于一般的壓力機(jī)。模具在壓力機(jī)上安裝簡(jiǎn)單。（2）滑動(dòng)導(dǎo)向模架滑動(dòng)導(dǎo)向模架上下模導(dǎo)柱與導(dǎo)套的相對(duì)滑動(dòng)來(lái)導(dǎo)向的模架。由于落料凸凹模具的尺寸較大，屬于大中型模具，所以此處采用導(dǎo)柱安裝在模面四角上，導(dǎo)向精度較高的四導(dǎo)柱模架。（3）模具導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)導(dǎo)柱是與安裝在另一模架上的導(dǎo)套相配合的工件，用以確定上下模的相對(duì)位置。此處選擇a型導(dǎo)柱。對(duì)于批量生產(chǎn)的導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)件材料為20號(hào)鋼，熱處理滲碳深度為0.81.2mm，硬度為hrc5862。a型導(dǎo)柱被安裝在下模

27、座孔中。導(dǎo)套是與安裝在另一模座上的導(dǎo)柱相配合的工件，用以確定上下模的相對(duì)位置，保證運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度的圓套狀零件。此處選擇a型導(dǎo)套。對(duì)于批量生產(chǎn)的導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)件材料為20號(hào)鋼，熱處理滲碳深度為0.81.2mm，硬度為hrc5862。a型導(dǎo)柱被安裝在下模座孔中。（4）卸料和壓料零件此處設(shè)計(jì)的卸料裝置，主要目的是把材料從凹模上卸下，這里根據(jù)模具設(shè)計(jì)采用頂件塊將零件頂出，此處的頂件塊需要借助于安裝在工作臺(tái)下的頂件裝置，然后利用彈簧驅(qū)動(dòng)頂件板頂出零件。在拉深的過程中，為了防止毛坯邊緣和凸緣的起皺現(xiàn)象的發(fā)生，通常使用的拉深模都要采用壓邊裝置。首次拉深的壓邊圈多采用平面壓邊圈。壓邊圈可以通過彈簧、氣壓、液壓墊等彈性

28、裝置來(lái)施加壓力。彈簧壓邊圈雖然在使用過程中壓邊力隨行程增大而升高，但是其模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，所以采用彈性壓邊圈。4.4模具總體設(shè)計(jì)（1）圖3.3是第一次拉深模的結(jié)構(gòu)圖：圖4.1 第一次拉深模1.起重軸 2.上模座 3.a型導(dǎo)套 4.a型導(dǎo)柱 5. 內(nèi)六角圓柱頭螺釘m16 6.壓邊圈 7. 凸模8.頂件塊 9.內(nèi)六角圓柱頭螺釘m16 10. 螺旋壓縮彈簧11.凹模12. 螺旋壓縮彈簧13. 內(nèi)六角圓柱頭螺釘m24 14.內(nèi)六角圓柱頭螺釘m16 15.下模座技術(shù)要求：本模具閉合高度360mm每班生產(chǎn)，至少加一次潤(rùn)滑油模具使用四個(gè)夾具固定方式導(dǎo)柱導(dǎo)套裝配前要精磨模具使用設(shè)備ja31-160b閉式

29、單點(diǎn)單動(dòng)壓力機(jī) （2）圖3.3是第一次拉深模的結(jié)構(gòu)圖：圖4.2 第二次拉深模1.起重軸 2.上模座 3.a型導(dǎo)套 4.a型導(dǎo)柱 5.凹模6. 內(nèi)六角圓柱頭螺釘m12 7.凸模 8.頂件塊 9.內(nèi)六角圓柱頭螺釘m16 10.螺旋壓縮彈簧 11.內(nèi)六角圓柱頭螺釘m24 12.下模座技術(shù)要求：本模具閉合高度360mm每班生產(chǎn)，至少加一次潤(rùn)滑油模具使用四個(gè)夾具固定方式導(dǎo)柱導(dǎo)套裝配前要精磨模具使用設(shè)備ja31-160b閉式單點(diǎn)單動(dòng)壓力機(jī)（3）根據(jù)拉深模的設(shè)計(jì)，兩套拉深模具的結(jié)構(gòu)有以下特點(diǎn): 模具采用四導(dǎo)柱模架導(dǎo)向，提高了沖模的沖裁精度。凸模固定在上模上，凹模固定在下模，在壓力機(jī)的一次行程下。第一次拉深模

30、具上模安裝壓邊圈，采用彈性壓邊裝置。下模安裝頂件塊，借助于安裝在工作臺(tái)下的頂件裝置，然后利用彈簧驅(qū)動(dòng)頂件板頂出零件。第二次拉深模具凸模在上，凹模在下，省去了卸料板，使結(jié)構(gòu)變得更加簡(jiǎn)單合理，同時(shí)下模也安裝頂件塊，借助于安裝在工作臺(tái)下的頂件裝置，然后利用彈簧驅(qū)動(dòng)頂件板頂出零件。該套模具結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，適合于大批量制品生產(chǎn)。5 拉深翻邊模具的設(shè)計(jì)5.1 拉深力的計(jì)算由式（4.5）計(jì)算解得： =3.14×20.8×4×500×0.6×5=391.9kn=3.14×14.3×4×500×0.6×

31、5=269.4kn5.2 翻邊力的計(jì)算采用圓柱形平底凸模時(shí)： (5.1)式中翻邊后豎邊中徑；圓孔初始直徑；t材料厚度；屈服極限。帶入數(shù)據(jù)解得=1.1×3.14×(74.5-58)×4×345=78.6kn5.3模具其他部件設(shè)計(jì)（1）模架的設(shè)計(jì)模架是上下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套的組合體。模架的應(yīng)用非常普遍，而且有標(biāo)準(zhǔn)件出售。模架具有以下特點(diǎn)：由于導(dǎo)向的精度高，模具的工作部分不易磨損，模具的工作壽命長(zhǎng)，工作的精度比較高。由于模具依靠導(dǎo)柱導(dǎo)套作為導(dǎo)向，適應(yīng)于一般的壓力機(jī)。模具在壓力機(jī)上安裝簡(jiǎn)單。（2）滑動(dòng)導(dǎo)向模架滑動(dòng)導(dǎo)向模架上下模導(dǎo)柱與導(dǎo)套的相對(duì)滑動(dòng)來(lái)導(dǎo)向的模架。由于

32、落料凸凹模具的尺寸較大，屬于大中型模具，所以此處采用導(dǎo)柱安裝在模面四角上，導(dǎo)向精度較高的四導(dǎo)柱模架。（3）模具導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)導(dǎo)柱是與安裝在另一模架上的導(dǎo)套相配合的工件，用以確定上下模的相對(duì)位置。此處選擇a型導(dǎo)柱。對(duì)于批量生產(chǎn)的導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)件材料為20號(hào)鋼，熱處理滲碳深度為0.81.2mm，硬度為hrc5862。a型導(dǎo)柱被安裝在下模座孔中。導(dǎo)套是與安裝在另一模座上的導(dǎo)柱相配合的工件，用以確定上下模的相對(duì)位置，保證運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度的圓套狀零件。此處選擇a型導(dǎo)套。對(duì)于批量生產(chǎn)的導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)件材料為20號(hào)鋼，熱處理滲碳深度為0.81.2mm，硬度為hrc5862。a型導(dǎo)柱被安裝在下模座孔中。5.4模具總體設(shè)計(jì)圖3

33、.3是第一次拉深模的結(jié)構(gòu)圖：圖5.1拉深翻邊模1.起重軸 2.上模座 3.a型導(dǎo)套 4.a型導(dǎo)柱 5.凸模固定板6.墊板 7.8.9凸模10.內(nèi)六角圓柱頭螺釘m12 11.內(nèi)六角圓柱頭螺釘m16 12.螺旋壓縮彈簧 13.凹模 14. 內(nèi)六角圓柱頭螺釘m16（1）技術(shù)要求：本模具閉合高度340mm每班生產(chǎn)，至少加一次潤(rùn)滑油模具使用四個(gè)夾具固定方式導(dǎo)柱導(dǎo)套裝配前要精磨模具使用設(shè)備j11-50臺(tái)式壓力機(jī)（2）根據(jù)拉深模的設(shè)計(jì)，兩套拉深模具的結(jié)構(gòu)有以下特點(diǎn): 模具采用四導(dǎo)柱模架導(dǎo)向，提高了沖模的沖裁精度。凸模固定在上模上，凹模固定在下模，在壓力機(jī)的一次行程下。該套模具結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，適合于

34、大批量制品生產(chǎn)。6 沖孔模具的設(shè)計(jì)6.1 沖孔模具刃口尺寸的計(jì)算孔的尺寸由凸模尺寸決定。故在設(shè)計(jì)落料模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上。考慮到?jīng)_裁中凸、凹模有一定程度的磨損，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)選取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸。由參考資料10p183頁(yè)表2-2查的：，按工件成形后精度為it10級(jí)來(lái)計(jì)算尺寸，查互換性與技術(shù)測(cè)量p37表3-2得=0.1，查參考資料11p18頁(yè)表2-7查得 ，符合式（3.3）查參考資料11p18頁(yè)表2-7查的磨損系數(shù)為。6.1.1 沖5個(gè)5.2mm圓孔刃口尺寸的計(jì)算帶入式（3.6）得凸模尺寸：；帶入式（3.7）得凹模尺寸：。6.1.2 沖5個(gè)16.7mm圓孔

35、刃口尺寸的計(jì)算帶入式（3.6）得凸模尺寸：；帶入式（3.7）得凹模尺寸：。6.2 沖孔沖裁力的計(jì)算6.2.1 沖5個(gè)5.2mm圓孔沖裁力的計(jì)算 (6.1)帶入數(shù)據(jù)解得6.2.2 沖5個(gè)16.7mm圓孔沖裁力的計(jì)算 (6.2)帶入數(shù)據(jù)解得6.2.3 沖9個(gè)梯形孔沖裁力的計(jì)算=帶入數(shù)據(jù)解得=1.3×130×4×352×9=2141.6kn6.3模具其他部件設(shè)計(jì)（1）模架的設(shè)計(jì)模架是上下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套的組合體。模架的應(yīng)用非常普遍，而且有標(biāo)準(zhǔn)件出售。模架具有以下特點(diǎn)：由于導(dǎo)向的精度高，模具的工作部分不易磨損，模具的工作壽命長(zhǎng)，工作的精度比較高。由于模具依靠導(dǎo)柱

36、導(dǎo)套作為導(dǎo)向，適應(yīng)于一般的壓力機(jī)。模具在壓力機(jī)上安裝簡(jiǎn)單。（2）滑動(dòng)導(dǎo)向模架滑動(dòng)導(dǎo)向模架上下模導(dǎo)柱與導(dǎo)套的相對(duì)滑動(dòng)來(lái)導(dǎo)向的模架。由于落料凸凹模具的尺寸較大，屬于大中型模具，所以此處采用導(dǎo)柱安裝在模面四角上，導(dǎo)向精度較高的四導(dǎo)柱模架。（3）模具導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)導(dǎo)柱是與安裝在另一模架上的導(dǎo)套相配合的工件，用以確定上下模的相對(duì)位置。此處選擇a型導(dǎo)柱。對(duì)于批量生產(chǎn)的導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)件材料為20號(hào)鋼，熱處理滲碳深度為0.81.2mm，硬度為hrc5862。a型導(dǎo)柱被安裝在下模座孔中。導(dǎo)套是與安裝在另一模座上的導(dǎo)柱相配合的工件，用以確定上下模的相對(duì)位置，保證運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度的圓套狀零件。此處選擇a型導(dǎo)套。對(duì)于批量生產(chǎn)的

37、導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)件材料為20號(hào)鋼，熱處理滲碳深度為0.81.2mm，硬度為hrc5862。a型導(dǎo)柱被安裝在下模座孔中。（4）卸料零件沖孔模的卸料裝置，主要目的是把材料從凸模上卸下，這里根據(jù)模具設(shè)計(jì)采用彈壓卸料板，其中彈壓組采用的是彈簧。（5）定位裝置定位裝置是為限定被沖的材料進(jìn)給步距和能夠正確地將工件安放在沖模上。本套沖孔模具中采用中心孔定位。6.4模具總體設(shè)計(jì)（1）圖6.1是沖孔模的結(jié)構(gòu)圖：圖6.1 沖孔模1.起重軸 2.導(dǎo)套 3.導(dǎo)柱 4.螺旋壓縮彈簧5. 內(nèi)六角圓柱頭螺釘m24 6.墊板 7. 內(nèi)六角圓柱頭螺釘m18 8.沖孔凸模 9.凸模固定板10.卸料板11.凹模12. 13.凹模 14. 內(nèi)六角圓柱頭螺釘m18技術(shù)要求：本模具閉合高度300mm每班生產(chǎn)，至少加一次潤(rùn)滑油模具使用四個(gè)夾具固定方式導(dǎo)柱導(dǎo)套裝配前要精磨模具使用設(shè)備j11-160臺(tái)式壓力機(jī)（2）圖3.3是沖梯形孔模的結(jié)構(gòu)圖：圖6.1 沖梯形孔模1.起重軸 2.導(dǎo)套 3.導(dǎo)柱 4. 凸模固定板5. 墊板6.定位銷 7. 內(nèi)六角圓柱頭螺釘m18 8.卸料板9.螺旋壓縮彈簧10.凸模11.凹模 12.下模墊板 13.。下模座技術(shù)要求：本模具閉合高度340mm每班生產(chǎn)，至少加一次潤(rùn)滑油模具使用四個(gè)夾具固定方式導(dǎo)柱導(dǎo)套裝配前要精磨模具使用設(shè)備j31-250閉式單點(diǎn)單動(dòng)壓力機(jī)（3）根