一種支撐桶拉深模具設計-沖壓模含NX三維及11張CAD圖
一種支撐桶拉深模具設計-沖壓模含NX三維及11張CAD圖,一種,支撐,支持,桶拉深,模具設計,沖壓,nx,三維,11,十一,cad
XXXX
20XX XXX設計（XX）
題 目 一種支撐桶拉深模具設計
學 生 姓 名
學 號
專 業(yè) 班 級
學 院
指 導 老 師
完 成 日 期 20XX年 月 日
教務處 制
摘 要
根據(jù)任務書的要求，本次設計的工件為支撐桶，初步分析該工件的結構，可以看出該工件為圓筒型的拉深件，并且不帶有凸緣，屬于無凸緣拉深件，在整個工件的內(nèi)部和表面有沖孔和翻孔，所以我們可以分析出該工件所需要的工序有落料，拉深，沖孔以及翻孔四個工序。在下文的敘述中，我將會首先對工件的工藝性進行分析，然后對拉深件的毛坯尺寸進行展開尺寸的計算，利用展開的毛坯尺寸進行排樣圖計算，算出材料利用率，然后對模具的沖裁方案進行選擇，選擇使用復合?；蛘呒夁M?；蛘邌喂ば蚰＞哌M行設計。因為本次設計工序有落料，拉深，沖孔，翻孔四個工序，所以模具所需的沖壓力有落料沖孔工序的沖裁力和拉深翻邊工序的成形力，求和即為整套模具的沖壓力，然后根據(jù)這個沖壓力選擇合適的相匹配的壓力機，并且進行校核，然后又對沖裁和拉深的刃口尺寸進行了計算后，設計出了其余零部件，最后進行了整理和繪制裝配圖。
本次設計的難點在于拉深模具的計算，拉深工件的計算比較復雜，在進行設計模具之前需要對拉深次數(shù)進行計算，如果工件能夠一次拉深成型，那么最優(yōu)的方案即為復合模，一套落料拉深沖孔翻孔復合模即可成形，如果一次拉深工序不能夠成形工件，那么即需要兩套模具。選用合適的模架形式也是影響工件成品質(zhì)量的關鍵，常用的模架形式有中間導柱模架，后側導柱模架以及對角導柱模架等等。
關鍵詞：落料；拉深；沖壓力；壓力機；模架。
Stamping process analysis and die structure design of support barrel parts
Abstract: According to the requirements of the task specification, the designed workpiece is a support barrel. After preliminary analysis of the structure of the workpiece, it can be seen that the workpiece is a cylindrical drawing part without flange, which belongs to a flangeless drawing part. There are punching and turning holes on the inner and surface of the whole workpiece. Therefore, we can analyze that the required processes of the workpiece include blanking, drawing, punching and turning holes Process. In the following description, I will first analyze the process of the workpiece, then calculate the blank size of the drawing part, use the expanded blank size to calculate the layout, calculate the material utilization ratio, then select the blanking scheme of the die, choose to use the composite die or progressive die or single process Die for design. Because this design process has four processes: blanking, drawing, punching and turning over, the punching pressure required by the die includes blanking and punching force and forming force of the deep drawing and flanging process. The sum is the punching pressure of the whole die. Then select the appropriate matching press according to the punching pressure, check it, and then carry out the cutting edge size of blanking and dras After the calculation, the rest parts are designed, and finally the assembly drawing is arranged and drawn.
The difficulty of this design lies in the calculation of the drawing die. The calculation of the drawing workpiece is relatively complex. Before the design of the die, it is necessary to calculate the drawing times. If the workpiece can be drawn once, the optimal scheme is the compound die. One set of blanking drawing compound die can be formed. If one drawing process can not form the workpiece, then two sets of dies are needed. The selection of suitable mold base is also the key to the quality of finished products. The commonly used mold base forms are the middle guide pillar mold base, the back guide pillar mold base and the diagonal guide pillar mold base.
Key words:Blanking; drawing; punching pressure; press; mold base.
IV
目錄
1緒論 - 1 -
1.1研究的目的和意義 - 1 -
1.2國內(nèi)外研究發(fā)展狀況 - 1 -
1.3研究內(nèi)容 - 2 -
2支撐桶零件工藝性分析及工藝方案的確定 - 3 -
2.1 支撐桶零件工藝性分析 - 3 -
2.2零件材料特性 - 4 -
2.2.1特性 - 4 -
2.2.2處理工藝 - 4 -
2.3確定沖裁工藝方案 - 4 -
3支撐桶沖壓模具設計 - 6 -
3.1 計算毛坯尺寸 - 6 -
3.1.1 零件的修邊余量 - 6 -
3.1.2 翻孔尺寸計算 - 6 -
3.1.3 計算毛坯尺寸 - 7 -
3.2 計算拉深次數(shù) - 7 -
3.3 排樣設計 - 8 -
3.3.1 搭邊及其作用 - 9 -
3.3.2 搭邊值的確定 - 9 -
3.3.3 步距 - 11 -
3.3.4 計算材料利用率 - 12 -
3.4 沖壓力計算與壓力機的選擇 - 13 -
3.4.1 沖孔力的計算 - 13 -
3.4.2 落料力的計算： - 13 -
3.4.3 卸料力的計算 - 14 -
3.4.4 拉深力的計算 - 14 -
3.4.5 模具總工藝力的計算 - 14 -
3.5 壓力中心計算 - 14 -
3.5.1 壓力中心的確定 - 15 -
3.6校核沖壓設備基本參數(shù)與選擇 - 15 -
3.6.1模具閉合高度的校核 - 15 -
3.6.2 沖裁所需總壓力校核 - 16 -
3.7 沖裁間隙的確定 - 16 -
3.8 計算凸凹模沖裁刃口尺寸 - 17 -
3.9 拉深凸、凹模工作部分尺寸的確定 - 18 -
4 模具的零部件設計與選用 - 19 -
4.1模具零部件結構的確定 - 19 -
4.1.1沖孔凸模結構的設計 - 19 -
4.1.2 凹模結構的設計 - 20 -
4.1.3 凸凹模的的結構設計 - 21 -
4.1.4卸料裝置 - 23 -
4.1.5 模架和模座的選擇 - 24 -
4.1.6墊板及間隔板的設計 - 26 -
4.1.7固定板的設計 - 27 -
4.1.8螺釘?shù)倪x用 - 27 -
4.2.標準件的選用 - 28 -
4.3模具整合 - 28 -
結 論 - 30 -
參 考 文 獻 - 31 -
致 謝 - 32 -
VII
01緒論
1.1研究的目的和意義
隨著社會的不斷進步，市場和社會需求越來越高，導致當前的模具技術要求也越來越高，生活之中隨處可見的金屬件大多數(shù)都可以利用沖壓模具工藝制作，在整個模具行業(yè)里面，沖壓模具工藝制作的零件更是占到了百分之四十，整合注塑模具工藝技術幾乎占據(jù)了所有的市場，所以在短期之內(nèi)至少幾十年的市場里面，模具工藝是不會被其他工藝技術所淘汰的，在本次的設計之中，根據(jù)任務書的要求，我就將對支撐桶零件進行沖壓模具分析設計，首先對工件的工藝性進行分析，然后對拉深件的毛坯尺寸進行展開尺寸的計算，利用展開的毛坯尺寸進行排樣圖計算，算出材料利用率，然后對模具的沖裁方案進行選擇，選擇使用復合模或者級進?；蛘邌喂ば蚰＞哌M行設計。因為本次設計工序有落料和拉深工序，所以模具所需的沖壓力有落料工序的沖裁力和拉深工序的成形力，求和即為整套模具的沖壓力，然后根據(jù)這個沖壓力選擇合適的相匹配的壓力機，并且進行校核，然后又對沖裁和拉深的刃口尺寸進行了計算后，設計出了其余零部件，并最終完成整合，繪制出二維和三維的裝配圖以及零件圖。
本次設計支撐桶零件的沖壓模具目的就是考察以及鞏固在校期間的學習成果，并且提高我們的自主操作能力，繪圖制圖軟件的實操能力等等，相信在經(jīng)過本次的設計之后，我們能夠不僅僅在學習上遇到困難時能夠想辦法解決，還能夠在生活中同樣具備一定的解決問題的能力以及自學能力。
1.2國內(nèi)外研究發(fā)展狀況
在近十年的高速發(fā)展之后，我國的模具行業(yè)可謂是呈現(xiàn)飛躍式進步，從前二十年的大多數(shù)依賴進口不同，時至今日，據(jù)統(tǒng)計，我國的模具年產(chǎn)出總量已經(jīng)拍到了世界第三位，這不是我們少數(shù)從業(yè)人員的努力就能夠?qū)崿F(xiàn)的，這離不開全體人員的共同努力，是國內(nèi)行情的不斷變好，以及生產(chǎn)線辛勤勞動的工人的不斷付出成果。雖然如此，但是不可否認的是我國雖然現(xiàn)在的沖壓工件年常量已經(jīng)占到了世界第三位，但是從先進水平上來說，我國還與世界強國存在比較大的差距，先進水平技術包括大型沖壓覆蓋件，精密模具，高沖模具等等，特別是精密模具方面，國外先進技術已經(jīng)可以將加工面粗糙度做到0.01um，這已經(jīng)不僅僅是技術方面的原因，更是設備原因，現(xiàn)如今我國缺少自主研發(fā)的精密設備，這也是影響我國沖壓模具，限制其更進一步的主要原因。
拋開技術以及設備原因，我們和世界先進國家依舊存在差距的原因還有人才以及資源管理，在國外來說，CAD/CAM軟件的普及推廣覆蓋面非常廣，為追求產(chǎn)品的絕對質(zhì)量，CAD/CAM技術必不可少，比如大型的汽車覆蓋件，大型的汽車覆蓋件的大型生產(chǎn)就離不開CAD/CAM技術，通過其軟件的分析，能夠精確的計算和分析出材料的形變以及受力情況，并且可以實現(xiàn)無實物模擬，甚至可以異地進行分析模擬，之所以外國在汽車行業(yè)領先我國幾十年，就是因為我們的軟件推廣率過低，但是相比之下，國內(nèi)的部分企業(yè)只為追求效益，從而一味追求效率，不會對產(chǎn)品的質(zhì)量精益求精，這導致了國內(nèi)的高端型人才稀少，并且也導致了一部分的高端型人才流失國外。但是從目前看來，我國現(xiàn)在的沖壓模具技術已經(jīng)得到了飛速的發(fā)展，在近些年中，我國的自主汽車品牌已經(jīng)越做越好，國內(nèi)以比亞迪，長城以及吉利集團為首的汽車行業(yè)龍頭老大發(fā)展來看，至少在汽車外觀覆蓋件的設計以及生產(chǎn)上我國已經(jīng)不存在明顯的差距，但是高端技術的發(fā)動機還是有待提高，至少現(xiàn)目前看來，突破高端產(chǎn)業(yè)的瓶頸使我們現(xiàn)在急切追求的目標，這也是我們從業(yè)人員以后的最終目標，爭取早日讓我國站上工業(yè)設計制造行業(yè)的最頂峰。
1.3研究內(nèi)容
本次設計支撐桶零件的沖壓模具，首先我們需要對工件進行初步的分析，分析其材料工藝性以及成型的性能，判斷該零件的材料以及成型方式是否能夠滿足此次沖壓的要求。然后針對該零件所需的沖裁工序，比如落料工序、沖孔工序、彎曲工序以及拉深工序等等，確定出最為合理的，最具有經(jīng)濟性以及最為方便加工的模具沖裁方案，比如復合模或者級進模等等。然后通過對零件進行排樣圖設計，排樣圖的設計作為沖壓模具設計的重點，就好比是建筑行業(yè)的地基一般，整個沖壓模具的設計都會圍繞到排樣圖的設計，所以這一塊將是本次設計的重點內(nèi)容。
2支撐桶零件工藝性分析及工藝方案的確定
2.1 支撐桶零件工藝性分析
首先對本次設計的支撐桶零件進行工藝分析，從工件圖可以看出，該工件為一個普通的拉深件，并且不帶有凸緣，所以該工件為圓筒型的無凸緣拉深件，并且有落料工序，拉深工序，沖孔工序以及翻孔工序總共四個工序，除此之外沒有其他任何的比如的結構，是一個簡單的回轉(zhuǎn)體，在進行工件的模具設計之前，首先需要對工件的毛坯尺寸進行展開，然后繪制出排樣圖，緊接著對工件的拉深次數(shù)進行計算，判斷工件能否一次拉深完成，如果工件不能夠一次拉深完成，那么就需要使用到兩套復合模甚至三套或者更多，影響到拉深次數(shù)的條件有很多，比如說拉深件是否帶有凸緣，拉深底部圓角的大小，或者是拉深件材料的厚度等等都將會直接影響到工件能否一次拉深成型。經(jīng)過初步的分析，該工件的工藝性滿足沖壓拉深條件，拉深的直徑為85mm，高度為24mm，厚度為1.2mm，工件圖如圖2-1所示。
圖2-1支撐桶工件圖
1. 零件材料：08F-ZF是日常生產(chǎn)生活中最為常見的金屬材料之一，擁有良好的沖壓工藝性，能夠滿足本次設計支撐桶零件的拉深工藝，在生活中常見的農(nóng)業(yè)機械，精密器械以及大型輪船器械之中都能夠見到該材料的身影。
2. 尺寸要求：根據(jù)任務書的要求對支撐桶零件進行標注公差，但是由于該零件沒有標明所以本次設計之中取IT11精度。
2.2零件材料特性
2.2.1特性
本次設計中選用的材料為08F-ZF，08F-ZF是日常生產(chǎn)生活中最為常見的金屬材料之一，擁有良好的沖壓工藝性，能夠滿足本次設計支撐桶零件的拉深工藝，在生活中常見的農(nóng)業(yè)機械，精密器械以及大型輪船器械之中都能夠見到該材料的身影。
2.2.2處理工藝
，高速冷卻。綜上所述，該零件適合拉伸成型
2.3確定沖裁工藝方案
通過前面的工藝性分析可知，支撐桶零件總共需要的工序有落料，拉深，沖孔，翻孔，切邊工序，但是通常來說，模具設計之中不會將切邊工序單獨進行模具設計，因為模具的設計以及開發(fā)制造的成本是很高的，如果單獨開發(fā)切邊模具那么對經(jīng)濟性是一大損失，所以一般來說都是將拉深成型的拉深件通過切邊機完成切邊工序，所以本次設計中將不會對支撐桶零件的切邊工序單獨設計切邊模，只需要對所有工序進行設計。而本文只做拉深、沖孔即可，所以列出下面的三種沖壓方案：
（1） 拉深——沖孔單工序模設計；
（2） 拉深——沖孔復合模設計；
（3） 沖孔——拉深連續(xù)沖壓，采用級進模設計。
方案（1）單工序模具生產(chǎn)，設計兩幅模具對支撐桶零件進行沖裁，首先將毛坯件放入拉深的單工序模具之中，再利用沖孔單工序模具對拉深件進行沖孔沖裁工藝，由此完成成形，此種方案雖然可行，但是總共需要使用到兩幅模具，不僅僅效率低下，模具的開發(fā)和設計制造成本高，并且經(jīng)過兩幅模具的定位，精度必定會存在一定流失，造成制成的成品工件精度不夠，所以在本次支撐桶的沖壓模具設計方案中不采用該單工序模具設計方案。
方案（2）為采用復合模的方式，即將拉深工序以及沖孔工序集中到一副模具之中同時進行沖裁成型，該種沖裁方案對于難度相對較低的工件來說是最優(yōu)化的選擇，因為復合模相比較于單工序模具來說，首先只需要一套模具，效率高，并且在同時沖裁工件，精度不管是相比于單工序模具還是級進模都高，而且復合模的結構尺寸相比級進模更小，所以在本次設計之中決定采用此方案，利用拉深沖孔復合模進行設計。
方案（3）為級進模設計，級進模是將工件需要使用的工序按照一定的順序進行排列，然后依次進行沖裁的模具形式，級進模的有點就在于能夠?qū)碗s工件進行分布沖裁，將復雜的刃口化繁為簡，降低模具的制造難度，但是缺點就是模具尺寸相比單工序模具以及復合模具較大，結合本次設計支撐桶零件，該工件的刃口尺寸簡單，即為簡單的圓形，所以不需要用到化繁為簡的分解刃口，并且本身對于拉深工序來說，級進模的設計比較復雜，以及在級進模多次的定位之后，工件的精度肯定不如復合模。所以級進模的方式雖然同樣能夠生產(chǎn)出工件，但是綜合各方面原因，依據(jù)表2-1，擇優(yōu)而選，我們將方案二的復合模設計。
表2-1三種類型模具的特點對比
模具類型
單工序模
復合模
級進模
工位數(shù)
1
1
2或2以上
完成的工序數(shù)
1種
2或2種以上
2或2種以上
適合的沖裁件尺寸
大、中型
大、中、小型
中、小型
對材料的要求
對條料寬度要求不嚴，可用邊角料
對條料寬度要求不嚴，可用邊角料
對條料或帶料要求嚴格
沖裁件精度
低
高
介于兩者之間
生產(chǎn)效率
低
高
很高
實現(xiàn)操作機械化、自動化的可能性
較易
難，工件與廢料排除較復雜
容易
應用
適用于精度低、大中型件的中、小批量生產(chǎn)或大型件的大量生產(chǎn)
適用于形狀較復雜、精度要求高的大中小型件的大批量生產(chǎn)
適用于形狀復雜、精度要 求較高的中小型件的大批量 生產(chǎn)
綜上所述，在本次的支撐桶沖壓模具設計之中，決定采用方案二的拉深沖孔復合模。
3支撐桶沖壓模具設計
3.1 計算毛坯尺寸
通過任務書的要求以及結合在校期間學習的知識可知，本次設計的支撐桶零件為不變薄拉深，接下來將會對支撐桶零件的毛坯尺寸進行展開計算。
在拉深件從平直類的條料變形為圓筒形的空心件時，材料會產(chǎn)生流動，所以在對模具進行設計之前就需要對拉深件進行毛坯尺寸的展開計算。并且在材料流動完成拉深之后，拉深件的邊緣會產(chǎn)生皺痕，所以通過計算出毛坯之后，繪制排樣圖之前會在毛坯尺寸的基礎上加上一個修邊余量，以便拉深完成之后對工件進行切邊。
3.1.1 零件的修邊余量
根據(jù)公式，由表3-1修邊余量的選取可知，修邊余量△h=2mm。
表3-1無凸緣圓筒形件的修邊余量△h（JB/T 6959-2008）
工件高度h
工件相對高度h/d
附圖
＞0.5~0.8
＞0.8~1.6
＞1.6~2.5
＞2.5~4.0
≤10
1.0
1.2
1.5
2.0
＞10~20
1.2
1.6
2.0
2.5
＞20~50
2.0
2.5
3.3
4.0
＞50~100
3.0
3.8
5.0
6.0
＞100~150
4.0
5.0
6.5
8.0
＞150~200
5.0
6.3
8.0
10.0
＞200~250
6.0
7.5
9.0
11.0
＞250
7.0
8.5
10.0
12.0
3.1.2 翻孔尺寸計算
根據(jù)公式，將翻孔尺寸D=φ45以及h=13帶入公式，計算得出d=22.5mm。
3.1.3 計算毛坯尺寸
根據(jù)
?123mm
圖3-1 毛坯示意圖
3.2 計算拉深次數(shù)
在拉深件的模具設計之中，如果拉深件拉深高度過高，會導致零件的拉破，所以在此之前必須先對拉深件所需的拉深次數(shù)進行計算，確保工件能夠一次拉深成型，對于不帶凸緣的拉深件來說，本次設計采用查表法，通過查表計算和分析出圓筒型拉深件能否一次拉深。
h/d=24/85=0.28
由表3-2查得知本次設計工件可以一次拉深成型。
表3-2無凸緣圓支撐桶拉深件的最大相對高度h/d
拉深次數(shù)
毛坯相對厚度t/D×100
2~1.5
1.5～1.0
1.0～0.6
0.6～0.3
0.3～0.15
0.15～0.08
1
2
3
4
5
0.94～0.77
1.88～1.54
3.5～2.7
5.6～4.3
8.9～6.6
0.84～0.65
1.6～1.32
2.8～2.2
4.3～3.5
6.6～0.51
0.7～0.57
1.36～1.1
2.3～1.8
3.6～2.9
5.2～4.1
0.62～0.5
1.13～0.94
1.9～1.5
2.9～2.4
4.1～3.3
0.52～0.45
0.96～0.89
1.6～1.3
2.4～2.0
3.3～2.7
0.46～0.38
0.9～0.7
1.3～1.1
2.0～1.5
2.7～2.0
通過查表可知本次設計圓筒形拉深件可以一次拉深成型。
3.3 排樣設計
在對排樣圖進行設計的時候，對所需工序的合理安排決定了一副模具的經(jīng)濟性以及產(chǎn)品的質(zhì)量。在沖壓模具工作的時候，每一次料帶的送進就是一個送料步距，排樣圖排列的方式分為了直排，斜排，對排等等組合方式，特別是級進模的設計之中，排樣圖的設計將會直接決定了模具的質(zhì)量以及精度，在排樣圖的設計時，不僅僅是一味的提高材料利用率，還要必須考慮到刃口的位置關系以及凸模和凹模的強度剛度問題，保證模具的安全性，否則將會直接影響產(chǎn)品精度和效率以及模具的壽命，因此我們在設計排樣圖的時候必須要遵循以下的原則：
1.應注意材料的纖維方向，在設計時必須使得工件的沖裁方向一致，否則將會導致沖裁的產(chǎn)品斷面不一致導致工件質(zhì)量不佳。
2.對于公差嚴格的工件來說，需要盡量減少工位，不然工位的繁多會直接導致誤差的累積，最終導致產(chǎn)品的質(zhì)量和精度不合格。
3.在設計一些比較異形的刃口時，需要將刃口外形進行分解，分開步數(shù)進行沖裁，這樣在既降低了凸凹模加工難度的同時又能夠增加凸凹模的強度和安全性。
4.在設計多工位的級進模時，必須設置一定數(shù)量的空工位，設置空工位的目的就是為了保證凸模有一定的位置進行擺放以及保證凹模的強度剛度，否則整體的結構過于緊湊，將會導致凹模強度不夠，壽命難以保證模具大批量的生產(chǎn)條件。
5.在設計彎曲類工件級進模排樣圖的時候，設計載體尤為關鍵，需要仔細考慮到彎曲的送進，不能夠在料帶彎曲的部分卡料，必須能夠使料帶能夠在模具內(nèi)順利送進。
3.3.1 搭邊及其作用
搭邊指的就是料帶或者工件的相互關聯(lián)的一個值，而搭邊值又可以分為側搭邊值以及工件間搭邊值，側搭邊值指的是工件與料帶之間的距離，工件間搭邊值指的是工件與工件之間的搭邊值，設置搭邊值的作用有很多，比如在有廢料排樣之中，側搭邊值與工件間搭邊值都有所保證，在少廢料搭邊之中，工件間搭邊值為0mm，雖然說少廢料排樣能夠增加一定的材料利用率，但是因為工件與工件之間的沒有存在距離，所以在連續(xù)沖裁的時候，產(chǎn)品的質(zhì)量難以保證，當存在搭邊值時，就算出現(xiàn)一定的偏差，對工件的質(zhì)量也不會產(chǎn)生較大的影響，但是也不能夠一味的為了保險，增大搭邊值，過大的搭邊值會明顯降低材料整體的利用率，使得整個模具的效益降低。
所以搭邊值的選取也會直接決定材料的利用率，并且如果選取不當會直接影響模具的產(chǎn)品質(zhì)量以及效益。
3.3.2 搭邊值的確定
搭邊值是指工件與工件或者是條料的側邊的距離，這個距離會直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，如果工件和工件之間的工件間搭邊值過小，那么將會導致工件與工件之間的距離過小，導致產(chǎn)品的質(zhì)量可能會達不到標準，如果是工件與料帶的側搭邊過小，同樣會導致工件的精度問題，但是如果一味取大搭邊值為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量又會造成材料的浪費，降低材料利用率，所以在取值搭邊值的時候，需要通過查表合理取值。查表3-3可知
表3-3 最小搭邊值a
材料厚度
圓形及r＞2t的圓角
矩形件邊長L≤50mm
矩形件邊長＞50mm
a
?
a
?
a
?
≤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
1.6-2.0
1.2
1.5
1.8
2.5
2.0
2.2
2.0-2.5
1.5
1.8
2.0
2.2
2.2
2.5
2.5-3.O
1.8
2.2
2.2
2.5
2.5
2.8
3.O-3.5
2.2
2.5
2.5
2.8
2.8
3.2
3.5-4.O
2.5
2.8
2.5
3.2
3.2
3.5
4.0-5.0
3.0
3.5
3.5
4.0
4.0
4.5
5.0-12
O.6t
0.7t
0.7t
O.8t
O.8t
0.9t
支撐桶排樣圖所示：
圖3-2 排樣圖
3.3.3 步距
3.3.4 條料寬度
條料寬度為：
其中：B——條料寬度的公稱尺寸(mm)；
D——沖裁件在垂直送料方向上的最大外形尺寸(mm)；
a——側搭邊的最小值（mm）
所以條料寬度
3.3.5條料規(guī)格
確定條料寬度和進距后，根據(jù)GB/T708-2006規(guī)定鋼板和鋼帶的尺寸范圍，可選用900mm×1350mm的板料。原因是板料的寬度900mm近似是條料寬度B的7倍，板料的長度1240mm是進距A的10倍。900mm×1240mm的板料正好可以裁成7條125.4mm×1240的條料，每條條料可以沖制10件產(chǎn)品。
一般來說，裁板的方法有兩種，一種是沿板材的長度方向裁剪，稱之為縱裁。另一種是沿板材的寬度方向裁剪，稱之為橫裁。由于縱裁時所裁的條料較少，可以減少沖裁過程中的換料次數(shù)，節(jié)省人力，提高生產(chǎn)率，故本設計板料裁剪時采用縱裁法。
3.3.4 計算材料利用率
式中
一張板料上總的材料利用率：
η總===68%
其中：N―――一張板料上沖裁件的總數(shù)目；
A―――一個沖裁件的實際面積；
B―――條料寬度；
L―――板料的長度
3.4 沖壓力計算與壓力機的選擇
在模具設計時，我們需要對模具總體所需的沖壓力進行計算，目的就是為了針對模具所需的沖壓力選擇其匹配的壓力機，首先壓力機的噸位必須滿足條件，即大于等于模具所需總沖壓力的1.3倍，其次壓力機的長寬高尺寸必須大于等于模具的長寬高尺寸，這些都是我們選擇壓力機的最為重要的標準之一。
對于復雜型工件的周長難以通過公式計算得出其周長和面積，所以我選擇通過CAD軟件對本次設計工件刃口的周長進行測量，通過查閱相關的沖壓書籍可以得知沖裁力的計算公式為：
式中 ；
；
;
K系數(shù)指在模具的工作中難免會產(chǎn)生磨損，造成模具生產(chǎn)出的工件精度不能達到標準，本次設計K系數(shù)取值1.3。
3.4.1 沖孔力的計算
。
：
根據(jù)公式:
=1.3×1.2×70.69×260
=28.67 (KN)
3.4.2 落料力的計算：
。
：
根據(jù)公式:
=1.3×1.2×386.42×260
= 156.73(KN)
3.4.3 卸料力的計算
。
查表3-1得 ，取
根據(jù)公式：
3.4.4 拉深力的計算
支撐桶的拉深力計算公式：
=
=3.14×123mm×1.2mm×340×0.5
=78.79KN
式中=340MPa,K1=0.5由《沖壓手冊》查得.
頂件力取拉深力的10%
=0.1×78.79=7.88KN
3.4.5 模具總工藝力的計算
所以落料拉深沖孔復合模F總=28.68+156.73+7.84+78.79+7.88=279.92KN
3.5 壓力中心計算
壓力中心是指沖壓合力的作用點。為使沖模可以平穩(wěn)工作，在壓力機和模具固定時，必須使其壓力中心與模柄中心重合，否則模具將受到偏載，造成凹、凸模之間間隙分布不均，導向零件加速磨損，模具刃口損壞，影響加工精度。因此必須計算壓力中心，并且在安裝模具時，使壓力中心與模柄中心、滑塊中心線重合。
3.5.1 壓力中心的確定
（1）對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心
（2）工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。
（3）形狀復雜的零件、多孔沖模、級進模的壓力中心可用解析計算法求出沖模壓力中心。
由圖3-3可知支撐桶為圓形，結構簡單，壓力中心的確定可以不用通過計算得知支撐桶的壓力中心即為支撐桶的中心點。
圖3-3 壓力中心
3.6校核沖壓設備基本參數(shù)與選擇
3.6.1模具閉合高度的校核
通常情況下中小型的模具都可以采用開式雙柱可傾壓力機J23系列，杰哥模具的壓力以及外形尺寸等等條件，本次設計采用型號為J23-63。參數(shù)如下表3-6所示：
表3-4技術參數(shù)
項目
參數(shù)
公稱壓力/KN
630
滑塊行程/mm
130
滑塊行程次數(shù)/min
50
最大閉合高度/mm
360
閉合高度調(diào)節(jié)量/mm
80
工作臺尺寸
前后480
左右710
墊板尺寸
厚度80
直徑250
模柄孔尺寸
直徑50
深度80
模具的閉合高度為：
=293mm
閉合高度=360mm，。
模具的高度必須要滿足壓力機的校核，即模具的閉合高度需要小于壓力機的閉合高度，使得模具在裝夾時能夠合理運行，如果模具的高度比壓力機的高度小，那么能夠在模具裝夾時在工作臺增加墊塊以增加模具的整體高度滿足校核，在本次設計之中，模具的高度能夠滿足壓力機的校核。
3.6.2 沖裁所需總壓力校核
在計算沖壓力完成之后，對模具所匹配的壓力機進行選擇，最重要的原則之一就是壓力機的公稱壓力必須要滿足校核，壓力機的公稱力必須要大于模具所需總沖壓力的1.3倍，這樣才能夠保證在模具進行工作的時候有足夠的沖壓力對料帶進行沖裁和成形。經(jīng)過前面的計算可以得知，本次設計所需的總沖壓力包括沖裁力和拉深力，所以壓力機公稱力需滿足，所以本次選擇的壓力機滿足壓力校核。
3.7 沖裁間隙的確定
沖裁間隙是模具進行沖裁時凸模與凹模之間的空隙，所以沖裁間隙的大小將會直接影響到最終設計模具產(chǎn)品的質(zhì)量，沖裁間隙大致可以分為以下的五大類，即i類（小間隙）、ii類（較小間隙）、ii類（中等間隙）、iv類（較大間隙）和v類（大間隙）。
不同的材料以及不同的運用情況都會影響模具的沖裁間隙，所以我們在設計的時候必須要結合具體的情況選擇不同的沖裁間隙值。
表3-5 金屬板料沖裁間隙值（GB/T 16742-2010）
材料
抗剪強度/Mpa
初始間隙（單邊間隙）
i類
ii類
iii類
iv類
v類
低碳鋼08F、10F、10、20、Q235A
≥210~400
(1.0%~2.0%)t
(3.0%~7.0%)t
(7.0%~10.0%)t
(10.0%~12.5%)t
21.0%t
中碳鋼45、不銹鋼40Cr13
≥420~560
(1.0%~2.0%)t
(3.5%~8.0%)t
(8.0%~11.0%)t
(11.0%~15.0%)t
23.0%t
由表3-5我們可以查出雙邊間隙最小值，雙邊間隙最大間隙值。
3.8 計算凸凹模沖裁刃口尺寸
取，?？傻茫?
分別是沖裁模合理間隙的最大值和最小值。
校核間隙：滿足｜｜+｜｜≤條件 ，因此間隙的取值滿足要求。
表3-6 磨損系數(shù)X
材料厚度
t/mm
非圓形工件x值
圓形工件x值
1
0.75
0.75
05
工件公差△/mm
1
＜0.16
0.17~0.35
＜0.16
≥0.16
1~2
＜0.20
0.21~0.41
＜0.20
≥0.20
2~4
＜0.24
0.25~0.49
＜0.24
≥0.30
由表3-6可得，磨損系數(shù)X=0.75
.
落料尺寸mm
標準公差表表知=0.29
沖孔尺寸：
=
==
標準公差表表知=0.15
3.9 拉深凸、凹模工作部分尺寸的確定
，所以雙邊間隙Z=2.64mm
=0.08=0.05該支撐桶模具的凸、凹模尺寸及公差如下：
拉深凸模：=82.6+0.4x0.42=82.77mm
拉深凹模：=82.77+2.64=85.41mm
4 模具的零部件設計與選用
4.1模具零部件結構的確定
4.1.1沖孔凸模結構的設計
本次設計為落料拉深沖孔翻孔復合模，凸模只有沖孔凸模存在，沖孔凸模的作用即為和沖孔翻孔凸凹模的共同作用之下對工件進行沖孔工序。凸模的結構形式多種多樣，從形狀上可以分為圓形和非圓形，從刃口的形狀可以分為平刃口以及斜刃口，從結構上又可以分為階梯式，直通式等等，分析本次設計的工件為圓筒型拉深件，所以凸模為圓形，并且因為凸模只存在沖孔凸模，為了保證凸模的強度，采用了階梯式凸模，固定方式選擇凸臺固定，利用凸臺和凸模固定板固定，采用過渡配合（H7/m6或H7/n7），材料選取,熱處理硬度為。
拉深凸模詳細的形狀以及尺寸如下圖4-1。
圖4-1 沖孔凸模的設計
4.1.2 凹模結構的設計
（）為：
但因本次設計拉深件采用卸料環(huán)及壓邊圈，壓邊圈的同時具有防止拉深皺褶以及頂件的作用，但是會增加凹模的深度，所以本次設計之中為了保證模具的強度以及剛度，必須取較大值，因此本次設計取凹模板厚度為60mm。
式中：[5]
圖4-2 落料凹模的設計
4.1.3 凸凹模的的結構設計
本次設計落料拉深沖孔翻孔復合模之中，有落料工序，拉深工序，沖孔工序以及翻孔工序，所以涉及到的凸凹模有落料拉深凸凹模，沖孔翻孔凸凹模，拉深翻邊凸凹模三個，凸凹模即同時擁有凸模和凹模兩個作用的零件，對于落料工序來說，凸凹模可以看做為凸模，通過凸凹模和落料凹模完成落料工序，而對于拉深工序來說，凸凹模又可以看作為凹模，通過凸凹模和拉深凸模完成拉深工序，其他凸凹模同理。
在設計凸凹模時，必須使得凸凹模滿足壁厚的校核，否則如果凸凹模的壁厚過低，在經(jīng)過大批量的工作之后，會造成損壞，凸凹模的壁厚校核條件是凸凹模的最小壁厚必須大于或者等于材料的1.5倍料厚。
所以本次設計中凸凹模的最小壁厚極限值為:
經(jīng)過測量該模具的最小模具厚度均大于m，所以本次設計凸凹模壁厚滿足校核，該凸凹模設計可行。
圖4-3 落料拉深凸凹模的設計
圖4-4 拉深翻邊凸凹模的設計
圖4-5 沖孔翻邊凸凹模的設計
4.1.4卸料裝置
沖壓模具的卸料機構通常分為剛性卸料機構以及彈性卸料機構兩種，其中彈性卸料機構能夠同時具有壓料和卸料兩個作用，但是彈性卸料機構的卸料力有限，對于較厚的工件不能夠?qū)崿F(xiàn)卸料，此時就需要使用到剛性卸料機構。
通常在復合模的設計之中，彈性卸料機構是常用的結構，當模具合模時，卸料板能夠在彈性裝置的作用之下緊緊的壓住條料，使其不能移動，從而使得模具的精度提高，能夠有效地改善產(chǎn)品的平直度。工作原理就是上模下壓的時候由卸料螺釘和彈性裝置以及卸料板組成的卸料機構壓緊條料，當沖裁完成之后，上模上行，彈性裝置泄壓，卸料板完成卸料，本次設計采用了彈性卸料的卸料板結構，卸料板外形的尺寸和凹模一樣為φ250mm，高度取值20mm。
圖4-6 卸料板的設計
4.1.5 模架和模座的選擇
在沖壓模具標準模架之中，模架上模部分通常是由上模座和導套組成，下模部分由下模座和導柱組成，這是常見的導柱導套式模架，而模架又分為后側導柱模架，中間導柱模架和對角導柱模架以及四角導柱模架等，例如中間導柱模架只能夠前后送料，但是后側導柱模架就能夠前后左右送料，然而中間導柱模架的壽命又會高于后側導柱模架，所以我們在選擇模架時需要仔細分析各自的優(yōu)缺點，選擇合適的模架才能夠生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。
本次設計模具為復合模，并且送料方式為前后送料，所以可選擇的模架形式很多，但是考慮到模具的壽命以及模具制造成本，本次設計采用了GB/T 2851.6中間圓形導柱模架，材料為HT200。
圖4-7 上模座的設計
圖4-8 下模座的設計
4.1.6墊板及間隔板的設計
墊板分為上墊板和下墊板，也叫作凸模墊板以及凹模墊板，上墊板設置在上模，下墊板設置在下模，墊板的作用是當模具的強度不夠時，增加墊板增加強度，保證模具的工作壽命以及產(chǎn)品的質(zhì)量精度，造成強度不夠原因很多，主要是當凸模過多或者過大，固定板以及凹模的強度即不能達到要求。本次設計之中，結構比較復雜，固定板的強度以及模具整體強度需要加強，雖然沒有設置上墊板，但是為了保證推件行程，所以設置了間隔板，間隔板同樣能夠?qū)崿F(xiàn)對模具結構的加強。厚度設計為H=42mm。
4.1.7固定板的設計
固定板是將落料拉深凸凹模固定在下模作用的模板，本次設計落料拉深凸凹模的固定方式采用了螺釘固定，利用四顆M6的圓柱頭內(nèi)六角螺釘固定，固定板外形尺寸同凹模一樣為φ250mm，厚度取值40mm，材料為45鋼。
圖4-9 固定板的設計
4.1.8螺釘?shù)倪x用
按照選擇以及，
卸料螺釘滿足公式：
4.2.標準件的選用
通常在沖壓模具的設計之中，為使模具的設計以及制造方便，會盡可能的采用模具標準件，查《使用沖模設計手冊》，以下是本次設計采用的標準件。
序號 名稱 尺寸(mm) 材料 數(shù)量查閱標準
1 模柄（凸緣式B 型） d 50×65 Q235A 1 GB 2862.3-1981
2 推桿（直通式A 型） 6×50 45 鋼 4 JB/T 7650.1
3 上模座定位銷釘（圓柱型） 10×135 45 鋼 2 GB/T 119.1-2000
4 下模座頂桿（圓柱型） 6×155 45 鋼 4 GB/T 119.1-2000
5上模座緊固螺釘（圓柱頭內(nèi)六角）M10×95 45 鋼 4 GB/T 70.1-2000
6下模座緊固螺釘（圓柱頭內(nèi)六角）M10×75 45 鋼 4 GB/T 70.1-2000
7下模座限位螺釘（圓柱頭內(nèi)六角）M10×110 45 鋼 4 GB/T 70.1-2000
8導柱（滑動導柱A型）35×200 Cr 2 GB/T 2861.1-2008
9導套（滑動導柱A型）50×125 48 Cr 2 GB/T 2861.1-2008
4.3模具整合
整理上述說明，通過二維和三維軟件繪制出了本次支撐桶落料拉深沖孔翻孔復合沖壓模具設計裝配圖如下圖4-10。
圖4-10落料拉深沖孔翻孔復合?？傃b圖
結 論
經(jīng)過以上的計算與說明，最終本次支撐桶落料拉深沖孔翻孔復合模設計完成，在本次說明書中我首先對工件的工藝進行了分析，對工件需要的拉深次數(shù)進行計算，最終計算出本次設計支撐桶工件只需要一次拉深即可完成，如果不進行此工作那么在拉深時很可能就會將工件拉皺甚至拉破。然后我將工件進行展開毛坯尺寸計算完畢之后，選擇出最適合的工藝方案，隨后確定了采用復合模的方式對工件進行沖壓，然后完成了排樣圖設計，為之后進行裝配圖的結構設計打下了基礎。
在第三章節(jié)文中主要是針對計算，首先對沖壓力進行了詳細的計算，本次支撐桶落料拉深沖孔翻孔復合?？倹_壓力包括了沖裁力以及拉深力的計算，通過沖壓力的計算選擇出了匹配的壓力機，并對選擇的壓力機進行了校核，然后對沖裁以及拉深工序的刃口尺寸進行了計算，刃口尺寸的計算將會直接反映出該模具的產(chǎn)品質(zhì)量和精度能否合格以及模具的壽命是否能夠滿足大批量的成產(chǎn)要求。
最后第四章節(jié)中對模具的主要零部件進行了設計，包括了凸模，凹模，凸凹模等等，并且在本次設計之中大量使用了模具標準件，在模具設計之中使用標準件是模具設計制造行業(yè)之中的大勢所趨，并最終利用軟件繪制成裝配圖，編制完成了此份落料拉深沖孔翻孔復合模說明書。
參 考 文 獻
[1] 王敏杰等.中國模具工程大典第9卷模具制造[S].北京：電子工業(yè)出版社，2007.8:56-59.
[2] 王秀鳳等.板料成型CAE設計及應用.[M].北京：北京航天航空大學出版社，2008.1:23-28.
[3] 王立人,張輝.沖壓模設計指導[M].北京：北京理工大學出版社,2009.8:35-41.
[4] 曹巖,白瑀.沖壓標準模架手冊與三維圖庫[M].北京：化學工業(yè)出版社, 2010.8:18-26.
[5] 廖念釗等.互換性與技術測量[M].北京：中國計量出版社,2007.6:5-11.
[6] 田光輝,林紅旗.模具設計與制造[M].北京：北京大學出版社,2009.9:19-23.
[7] 陳明,李子瓊等.機械制造工藝學[M].北京：機械工業(yè),2005.8:38-44.
[8] 張正修.實用沖模結構設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社,2009.12:48-50.
[9] Jae Yeo Lee and Kwangsoo Kim.A feature-based approach to extracting machining features[J].Computer-Aided Design, Vol.30,No.13, pp.101959-1035, 1998:65-73.
[10] Liu Shengguo.The Current Situation and Development of Stamping Die Technology in China[J]. Vo.l 23 No. 1Feb 2007:22-30.
[11] 王樹勛.沖壓與注塑模具結構圖冊[M].廣州：華南理工大學出版社, 2009.8:1-6.
[12] 張如華等.沖壓工藝與模具設計[M].北京：清華大學出版社, 2006.3:11-16.
[13] 高軍等.沖壓模具標準件選用與設計指南[M].北京：化學工業(yè)出版社,2007.7:18-26.
[14] 中華機械網(wǎng).我國沖壓模制造技術的的發(fā)展趨勢[Z],http://news.machine365.com/arts/070105/24/166185_2.html,2007-01-05:1-8.
[15] Koric, Seid. Journal of Materials Processing Technology[J]. Feb2008.Vo.l:17-23.
[16] 林承全,胡紹平.沖壓模具課程設計指導與范例[M].北京：化學工業(yè)出版社, 2008.1:1-6.
致 謝
經(jīng)過這段時間不懈努力之后，我最終完成了本次支撐桶落料拉深沖孔翻孔復合模設計，歷經(jīng)了不知多少困難，我依然充滿了信心，相信自己的決心，相信自己最終能夠完美的完成本次設計，在遇到設計困難時，不斷的找尋解決問題的途徑，從翻閱書本的老師教授的知識再到上網(wǎng)查閱資料和文獻，最后不斷的詢問老師和同學們，當我遇到一個一個問題，并一個一個解決時，那種喜悅是之前從來不增體會過的，在此過程之中我還感覺到了前所未有的充實，在校期間很多時候我都沒沒有針對知識上的難點進行深入分析，但是當我現(xiàn)在靜下心來面對的時候才知道，我缺乏的不是能力，只是缺乏面對探索的精神。
能夠順利的完成此次設計，我想感謝我的老師和同學們，在我一籌莫展的時候是他們給我耐心解答，特別是我的導師，這可能是老師最后一次帶領我們，但是老師們沒有一絲懈怠，反而是更加細致的講解，潤物細無聲，不光是老師們的求知和探索精神，老師的無私精神同樣是我以后不管是學習還是社會工作長路之中需要不斷學習的。
最后，向所有的同學們，指導老師們以及學校領導們表示衷心的祝福以及感謝，我一定在以后的學習和生活之中不斷進取，不斷發(fā)揚傳播校訓，爭做一個社會精英，爭取為老師學校甚至祖國爭光。
- 39 -
收藏