不銹鋼蓋沖裁模具設(shè)計(jì)-拉伸模沖壓模含9張CAD圖帶開題-獨(dú)家.zip
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不銹鋼蓋沖裁模具設(shè)計(jì)-拉伸模
摘 要
本設(shè)計(jì)主要對不銹鋼蓋進(jìn)行沖裁模具設(shè)計(jì)。結(jié)合公司實(shí)際生產(chǎn)要求和產(chǎn)品的特點(diǎn)，在廠原有的設(shè)計(jì)上，對模具進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)對拉深件加工工藝進(jìn)行了分析，得出了最佳加工方案，在充分保證零件質(zhì)量與精度的前提下，選擇高生產(chǎn)率的加工工藝，降低生產(chǎn)成本，從而有效地節(jié)約了材料。本設(shè)計(jì)中使用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行了輔助設(shè)計(jì)，在保證高精度的同時簡化了傳統(tǒng)的繁瑣計(jì)算過程，使設(shè)計(jì)更為便捷。
本次設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師認(rèn)真、耐心的指導(dǎo)下，對模具的經(jīng)濟(jì)性、模具的壽命、生產(chǎn)周期、及生產(chǎn)成本等指標(biāo)下進(jìn)行全面、仔細(xì)的分析下而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在此, 我表示衷心的感謝他們對我的教誨.
沖模是模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的主要專業(yè)課程之一。它具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和綜合性，通過學(xué)習(xí)這門課程，使我對沖壓模具有了新的認(rèn)識，從中也學(xué)到了不少知識，激發(fā)了我對沖壓模具的愛好。
但因本人經(jīng)驗(yàn)有限，因此很難避免的存在一些不合理之處，望各位老師批評和指正，以使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)做到合理，同時也為我走出校門步入社會打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：不銹鋼蓋；沖裁模具；加工工藝；模具設(shè)計(jì)
Abstract
This design mainly carries on the blanking die design to the stainless steel cover. According to the actual production requirements and product characteristics of the company, the mold was improved in the original design of the factory. In this design, the processing technology of deep drawing parts is analyzed, and the best processing scheme is obtained. On the premise of fully ensuring the quality and precision of parts, the high productivity processing technology is selected to reduce the production cost, thus effectively saving materials. In this design, computer software is used to carry out the auxiliary design, which simplifies the traditional cumbersome calculation process while ensuring the high precision, and makes the design more convenient.
This design is designed under the guidance of the instructor carefully and patiently, under the guidance of the mold economy, mold life, production cycle, and production cost under the comprehensive and careful analysis. Here, I would like to express my heartfelt thanks to them for teaching me.
Stamping die is one of the main professional courses of mould design and manufacturing specialty. It has a strong practicality and comprehensiveness, through learning this course, I have a new understanding of stamping dies, from which I have learned a lot of knowledge, stimulated my interest in stamping dies.
However, due to my limited experience, it is difficult to avoid some unreasonable points, I hope that teachers criticize and correct, so as to make my graduation design reasonable, but also for me to step out of the school to lay a solid foundation for society.
Key words: stainless steel cover; blanking die; processing technology; die design
目 錄
摘 要 1
Abstract 2
前 言 4
1、拉深件的工藝分析 5
1.1.拉深件零件圖 5
1.2.拉深件工藝分析 5
2、拉深件的工藝方案 6
3、各工序模具結(jié)構(gòu)形式的確定 6
4、必要的尺寸計(jì)算 8
4.1.計(jì)算毛坯尺寸 8
4.2.排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 10
4.2.1.排樣方法 10
4.2.2.搭邊值的確定 10
4.2.3.送料步距與條料寬度計(jì)算 10
4.2.4.材料利用率及排樣草圖 11
4.3.沖裁力、壓力機(jī)的選取及壓力中心計(jì)算 12
4.3.1.沖裁力的計(jì)算 12
4.3.2.卸料力、推件力和頂件力 12
4.4.拉深模具 13
4.5.沖壓設(shè)備的選擇 14
4.6.確定模具的壓力中心 14
4.7.沖模尺寸及公差的計(jì)算 15
4.8.導(dǎo)柱、導(dǎo)套 19
4.9.定位設(shè)計(jì) 19
5、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20
5.1.模具類形的選擇 20
5.2.定位方式的選擇 20
5.3.卸料、出件方式的選擇 20
5.4.導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定 20
6、模具零件的加工 21
7、模具的動作原理 22
8、模具的裝配 23
8.1.上模裝配 23
8.2.下模裝配 23
結(jié)束語 24
設(shè)計(jì)心得 25
致 謝 26
參考文獻(xiàn) 27
前 言
模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因?yàn)樗麄円话愣际且揽咳S的模具形腔是材料成型。
模具所涉及的工藝繁多，包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè)，是一個多學(xué)科的綜合，其復(fù)雜程度顯而易見。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，沖壓技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣泛，在國民經(jīng)濟(jì)各部門中，幾乎都有沖壓加工生產(chǎn)，它不僅與整個機(jī)械行業(yè)密切相關(guān)，而且與人們的生活緊密相連。
沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時，板料毛坯或毛坯的某個部位便會產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對應(yīng)的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。
因此，沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量好而且成本低的加工工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點(diǎn)。
沖壓加工在汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位?，F(xiàn)代各種先進(jìn)工業(yè)化國家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。
當(dāng)今，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，沖壓工藝技術(shù)也在不斷革新和發(fā)展，這些革新和發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）工藝分析計(jì)算方法的現(xiàn)代化
（2）模具設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的現(xiàn)代化
（3）沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化
（4）新的成型工藝以及技術(shù)的出現(xiàn)
（5）不斷改進(jìn)板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。
1、拉深件的工藝分析
1.1.拉深件零件圖
拉深件形狀簡單，適用模具批量生產(chǎn)，
材料屬性通過查GB5842-1996可得表2-4屬性。
表2-4 材料屬性
材料
厚度
（mm）
生產(chǎn)批量
抗拉強(qiáng)度
伸長率
屈服點(diǎn)
不銹鋼1Cr18Ni9Ti
0.5
大批量
540-700
40
200
其產(chǎn)品圖如下：
圖2.1拉深零件圖
1.2.拉深件工藝分析
本零件是大批量生產(chǎn)件，用沖壓加工方法由于生產(chǎn)效率高和材料利用率高，可以取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。由拉深件零件圖可知，該零件為一般的拉深結(jié)構(gòu)件，形狀比較簡單，無凹陷或其他形狀突變，尺寸比較小，而且左右完全對稱，沖壓時受力較均勻。其尺寸精度、各處的圓角半徑均符合拉深工藝要求。因此要注意保證平面度和折彎角度垂直。
通過上述工藝分析，可以看出該零件作為普通的薄板件成型，尺寸精度要求不高，又屬于大量生產(chǎn)，因此可以用沖壓方法生產(chǎn)。
2、拉深件的工藝方案
沖壓該零件，需要的基本工序和次數(shù)如下：
（a）落料；
（b）拉深；
根據(jù)以上這些工序，可以做出以下各種組合方案。
方案一：
（a）落料；
（b）拉深1；
（c）拉深2；
方案二：
（a）落料拉深；
（b）拉深；
（c）拉深
方案三：
（a）落料；
（b）一次拉深成型；
對以上三種方案進(jìn)行比較，可以看出：
方案一，從生產(chǎn)效率、模具結(jié)構(gòu)、加工難度方面考慮，這樣的工序編排工序多，模具簡單，但沖次太多，不適合大批量生產(chǎn)。
方案二，落料沖孔合并，成一復(fù)合模，兩次拉深，兩幅模具，一共三個沖次，工序相對還是比較多。不適合大批量生產(chǎn)。。
方案三，2幅模具，從生產(chǎn)角度考慮，比較合理，但拉深的行程大了，這樣需要用油壓機(jī)拉深，如此，模具壽命也比較長，產(chǎn)品生產(chǎn)穩(wěn)定，適合大批量生產(chǎn)。
通過以上的方案分析，可以看出，在大批量生產(chǎn)的條件下，選用方案三是比較合理的。
3、各工序模具結(jié)構(gòu)形式的確定
此工件包括落料，拉深，修邊，整形等工序。工件相對簡單，工件的未標(biāo)注尺寸全部為自由公差，根據(jù)書本可得一般取公差等級為IT13級，普通沖裁完全可以滿足要求。
本工件工藝分析如下：
(1)結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小相對簡單，為帶臺階圓形筒形件，是軸對稱形狀。材料厚度為0.5mm，厚度適中。
(2)尺寸精度、粗糙度、位置精度零件圖中均未標(biāo)注尺寸精度和位置精度，粗度也無要求，設(shè)計(jì)時一般按IT13級選取公差值。
上面的工藝方案分析和比較中，已經(jīng)選用了方案三的模具種類，選用落料模，一次拉深成型。兩幅模具進(jìn)行生產(chǎn)，本次設(shè)計(jì)只需要設(shè)計(jì)其中的拉伸模。
拉深模如下圖：
圖3.1 拉深模結(jié)構(gòu)圖
4、必要的尺寸計(jì)算
4.1.計(jì)算毛坯尺寸
拉深件厚度為0.5mm，因?yàn)槌尚屠罴枰?jīng)過落料、拉深，才能最后實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品型，由于產(chǎn)品形狀規(guī)則，有臺階和斜面，但拉深高度也不大，展開尺寸需要根據(jù)實(shí)際拉深模具的間隙和模具結(jié)構(gòu)來調(diào)試，計(jì)算結(jié)果僅僅作為參考。
拉深件毛坯展開尺寸，通常按毛坯面積等于制件面積的原則確定。
拉深件的毛坯尺寸，很難預(yù)先精確地計(jì)算，這是因?yàn)槔罴诓吭诶钸^程中厚薄程序，隨毛坯退火與否、壓邊力的大小、凸凹模間隙以及變形程度等因素有關(guān)。因此難以保持拉深件完全均勻一致的高度，通常需要修邊，將不平齊的部分切去。所以在計(jì)算毛坯之前，要在拉深件上增加切邊余量。
根據(jù)工件無凸緣直徑H/d=50/450=0.11，查表的修邊余量為2，所以拉深高度為50+2=52。
數(shù)字計(jì)算法是將制件分解為若干簡單幾何零件，然后疊加起來，求出制件表面積，再根據(jù)面積相等的原則求出毛坯的直徑
πD2/4=F1+F2+F3+F4……
其中F為各部分簡單形狀的表面積
本次課題產(chǎn)品外形比較大，拉伸的R角相對外形可以忽略不計(jì),小凸臺脹形對展開尺寸無影響，忽略不計(jì)，所以可以直接按直邊計(jì)算表面積,具體分解如下：
F1圓柱形計(jì)算
F1=πdh
=3.14×(450-0.5)×17
=23994.31
F2圓環(huán)形計(jì)算
F2=π(D2-d2)/4
=3.14×(4502-4002)/4
=33362.5
F3圓柱形計(jì)算
F3=πdh
=3.14×(400-0.5)×15.5
=19443.665
F4圓錐臺形計(jì)算
F4=2πl(wèi)(d1+d)/4
=2×3.14×102×(400+200)/4
=96084
F5圓計(jì)算
F5=πd2/4
=3.14×200×200/4
=31400
所以F=F1+F2+F3+F4+F5
=23994.31+33362.5+19443.665+96084+31400
=204284.476
即πD2/4=204284.476
計(jì)算結(jié)果D=510.13，取整數(shù)510，此尺寸目前是待定，在實(shí)際生產(chǎn)時需調(diào)節(jié)。
拉深次數(shù)的確定
判斷能否一次拉深
(t/D)*100=0.09
m=d1/D=450/510=0.88235
根據(jù)以上數(shù)據(jù)查表得首次最小拉深系數(shù)m1=0.55，由于0.88235＞m（實(shí)際拉深系數(shù)），故能一次拉深成型。由于產(chǎn)品拉深行程比較高，所以需要油壓機(jī)來調(diào)試模具，下模采用氣缸頂出，上模采用打料裝置。
4.2.排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.2.1.排樣方法
排樣對材料的利用率，工件的尺寸精度，生產(chǎn)率，模具制造難易程度和使用壽命有一定的影響。按材料的經(jīng)濟(jì)利用程度或廢料的多少，排樣可分為有廢料排樣與少、無廢料排樣兩大類。排樣又可分直排、斜排、對排、對頭斜排、多排、混合排等。
有廢料排樣有如下幾種形式：
（1）直排 排樣時，應(yīng)優(yōu)先選用直排，因?yàn)橹迸诺哪＞咦詈唵?。但對于三角形、角尺形等工件，采用直排會造成較大的材料浪費(fèi)，可考慮選擇斜排或?qū)ε拧?
（2）斜排 斜排將時制模工作量增大。
（3）對排 選取對排省料幅度較大。比直排省料可達(dá)30%--50%。但需要注意：如果采取送料一次沖一件的方案，即用單凸模，模具結(jié)構(gòu)與直排時基本相同，模具費(fèi)也相差不大，但只實(shí)用于條料，不能用卷料。
4.2.2.搭邊值的確定
搭邊值的作用，搭邊是指排樣時零件與條料側(cè)邊這間留下的剩料。其作用是使條料定位，保證零件的質(zhì)量和精度，補(bǔ)償定位誤差，確保沖出合格的零件，并使條料有一定的剛度，不拉深，便于送進(jìn)，并能使沖模的壽命提高。為了節(jié)約材料，應(yīng)選擇合理的搭邊值，它一般與卸料板的形式，條料厚度，沖壓寬度L有關(guān)。
本設(shè)計(jì)采用彈性卸料板，條料厚度t＝0.5mm,沖壓直徑D＝510mm,查《冷沖模設(shè)計(jì)》P60知：搭邊值工件間＝1.2mm，側(cè)面＝1.5mm。
4.2.3.送料步距與條料寬度計(jì)算
條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距，用A表示。其大小為條料上兩個對應(yīng)沖裁件的對應(yīng)點(diǎn)之間的距離，送料步距是工件寬度的兩倍。查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P63，條料寬度按公式計(jì)算即
式中 L──條料公稱寬度，mm；
B──垂直于送料方向的工件尺寸,mm；
──側(cè)搭邊，mm；
b ──側(cè)刃切除的料寬，mm
△──△為剪板機(jī)下料公差，△=0.5mm
條料是由板料剪裁下料而得，為保證送料順利，剪裁時的公差整帶分布規(guī)定上偏差為零，下偏差為負(fù)值條料在模具上送進(jìn)時一般都有導(dǎo)向，當(dāng)使用導(dǎo)料銷導(dǎo)向而又無側(cè)壓裝置時，在寬度方向也會產(chǎn)生送料誤差。所以
條料寬度 L=（510+2×1.5）=513 mm
送料步距 A=510+1.2=511.2mm
4.2.4.材料利用率及排樣草圖
通常以一個步距內(nèi)零件的實(shí)際面積與所用毛坯面積的百分率來表示：
η＝/＝(/LB)×100％
式中 ──個步距內(nèi)零件的實(shí)際面積；
──個步距內(nèi)所需毛坯面積；
L──送料步距；
B──條料寬度。
經(jīng)計(jì)算，一個步距內(nèi)的實(shí)際有效面積約為3.14×255×255=204178.5mm2 ，一個步距內(nèi)所需毛坯面積為513×511.2＝262245.6mm2
沖裁單件材料的利用率：η=77.8577%
因此選用卷料，采用單排排樣，這樣的材料利用率較合宜，且操作方便。
4.3.沖裁力、壓力機(jī)的選取及壓力中心計(jì)算
4.3.1.沖裁力的計(jì)算
沖裁力是選擇壓力機(jī)的主要依據(jù)，也是設(shè)計(jì)模具所必須的數(shù)據(jù)。其沖裁力F的計(jì)算公式為：F＝KLtτ
其中F為沖裁力N；L為沖裁件的周長mm；t板料厚度mm；τ為材料的抗剪強(qiáng)度MPa；Ｋ為系數(shù)，常取1.3,不銹鋼抗剪強(qiáng)度430-550Mpa。
在一般情況下，材料的σb≈1.3τ，為計(jì)算方便，也可用這個式子計(jì)算
沖裁力： F＝Ltσb
落料周長為L=3.14×510=1601.4
落料模具的沖裁力為：F＝Ltσb＝1601.4×0.5×1.3×550＝572500.5N=572.5KN。
4.3.2.卸料力、推件力和頂件力
從凸模上卸下板料所需的力稱為卸料力；從凹模內(nèi)向下推出工件或廢料所需的力稱推件力；從凹模內(nèi)向上頂工件或廢料所需的力稱為頂件力。
、與和沖件輪廓的形狀、沖裁間隙、材料種類和厚度、潤滑情況、凹模洞口形狀因素有關(guān)。在實(shí)際生產(chǎn)中常用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
式中 F──沖裁力；
──卸料力系數(shù)；
──推件力系數(shù)；
──頂件力系數(shù)；
n──梗塞在凹模內(nèi)的沖件數(shù)（n＝h/t）
h──為凹模直壁洞口的高度。
、與可分別由表4.1查取。當(dāng)沖裁件形狀復(fù)雜、沖裁間隙較小，潤滑較差、材料強(qiáng)度高時應(yīng)取較大的值；反之則應(yīng)取較小的值。
表4.1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)
料厚/mm
0.5～2.5
0.025～0.06
0.05
0.06
取為0.06、為0.05
(0.06+0.05)×572.5=62.975KN。
所以落料?？偟膲毫?72.5+62.975=635.475KN
4.4.拉深模具
(a)自由拉深力
拉深力計(jì)算
拉深力用理論計(jì)算很復(fù)雜，一般采用經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法，經(jīng)驗(yàn)公式建立的基點(diǎn)是，拉深力的數(shù)值略小于拉深件危險(xiǎn)斷面的斷裂力；斷裂與拉深力的比值用系數(shù)K表示；K值的大小取決于拉深件的形狀及變形方式。其數(shù)值由實(shí)驗(yàn)確定。
拉深力可按下式計(jì)算
P=3.14Kd1tδ
P=3.14×0.72×450×0.5×700=356076N
=356.076KN
式中 F——拉深力（N）；
d1——拉深直徑（mm）；450
δ——材料抗拉強(qiáng)度（MPa）；540-700MPa
t——材料厚度(mm)；0.5
K——修正系數(shù)（查表可得），K=1.3；
壓邊力的計(jì)算，F(xiàn)=π×[D2-(d1+2r) 2]×P/4
=3.14×[5102-（450+5+5）2]×3.5/4
=3.14×（260100-211600）×3.5/4
=133253.75N=133.25KN
卸料力的計(jì)算，P=0.08P
=0.08×356.076
=28.486KN
綜上所述，總的拉深力為F總=356.076+133.25+28.486=517.812KN
4.5.沖壓設(shè)備的選擇
選擇壓力機(jī)時，要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來確定，當(dāng)施力行程較大時（50%～60%）即沖壓時工藝力的總和不能大于壓力機(jī)公稱壓力的50%～60%。校正拉深時，更要使額定壓力有足夠的富余，一般壓力機(jī)的公稱壓力要大于校正拉深力的1.1～1.2倍。在此取了1.2倍，即公稱壓力
P=1.2×635.475=762.57KN
P=1.2×517.812=621.3744KN
根據(jù)以上計(jì)算，落料模初選壓力機(jī)的公稱壓力為1000KN。
拉深模具初選315四柱液壓機(jī)。
4.6.確定模具的壓力中心
模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。
沖模的壓力中心，可按下述原則來確定：
（１）對稱形狀的單個沖壓件，沖模的壓力中心就是沖壓件的幾何中心。
（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(fù)雜的零件、多孔沖模、 級進(jìn)模的 壓力中心可用解析計(jì)算法求出諸力的 合力對該軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的 座標(biāo) 位置 O0(x0,y０)，即為所求模具的壓力中心。
?計(jì)算公式為：
因沖壓力與沖壓周邊長度成正比， 所以式中的各沖壓力 P１、Ｐ２、Ｐ３……Pn，可分別用各沖壓周邊長度 L１、Ｌ２、Ｌ３……Ln代替，即：
由于該零件形狀大致對稱，受力基本平衡，所以壓力中心在工件中心，即模具中心。
4.7.沖模尺寸及公差的計(jì)算
加工方法的確定如下：
模具制造有凸模和凹模分開加工和凸模和凹模配合加工兩種方法，凸模和凹模分開加工是指凸模和凹模分別按圖樣加工至尺寸，此種方法適用于圓形和簡單的工件；凸模和凹模配合加工可使凸模和凹模具有互換性，便于模具成批制造，但需要較高的公差等級才能保證合理間隙，模具制造困難，加工成本高。所以此方法是與加工形狀復(fù)雜或薄板制件的模具。
1.落料模：
凸、凹模加工方法一般分為兩種：
（1）凸、凹模分開加工法，當(dāng)凸、凹模分開加工時，模具具有互換性，便于模具成批制造。但是制模精度要求高、制造困難、相應(yīng)地會增加加工成本。凸、凹模配合加工適合于較復(fù)雜的、非圓形的模具，制造簡便，成本低廉。
（2）凸、凹模配合加工法，采用配做法制模時，配做件的最后精加工要等基準(zhǔn)件完全加工完才進(jìn)行。按配做法制模的加工順序，落料時先加工凹模，配做凸模；沖孔時先加工凸模，配做凹模。在工件尺寸精度較低，特別是板料較薄時，基準(zhǔn)件的公差值較大，而配做件允許的公差值要小得多。這說明基準(zhǔn)件加工較容易，而配做件加工較難。
用單配加工法常用于生產(chǎn)復(fù)雜形狀及薄料沖裁件的模具。在計(jì)算復(fù)雜形狀的凸模和凹模工作部分的尺寸時，往往存在著三類不同性質(zhì)的尺寸：第一類，凸?；虬寄Ｔ谀p后會增大的尺寸；第二類，凸?；虬寄Ｔ谀p后會減小的尺寸；第三類，凸?；虬寄Ｔ谀p后基本不變的尺寸。如圖，其中尺寸a、b、c對于凸模來說屬于第二類尺寸，對于凹模來說屬于第一類尺寸；尺寸d對于凸模來說屬于第一類尺寸，對于凹模來說屬于第二類尺寸；尺寸e對于凸模和凹模來說都是屬于第三類尺寸。
圖4.4 復(fù)雜形狀沖裁件的尺寸分類
尺寸的計(jì)算方法：
第一類尺寸＝(沖裁件上該尺寸的最大極限尺寸－x△)△
第二類尺寸＝(沖裁件上該尺寸的最小極限尺寸＋x△)△
第三類尺寸＝?jīng)_裁件上該尺寸的中間尺寸±(1/8)△
對于該工件來說，在連續(xù)模中完成的工步是沖孔，落料 ，該工件精度無特殊要求，根據(jù)工件公差等級取為IT13級，由于材料薄，模具間隙小，故凸凹模采用配做加工為宜。又根據(jù)排樣圖可知，凹模的加工比凸模的加工要困難，且級進(jìn)模的所有凹模的孔均在一個模板上，因此，選用凹模為制造基準(zhǔn)件。所以不論沖孔、落料，只計(jì)算凹模刃口的尺寸及公差。各凸模按凹模各對應(yīng)尺寸標(biāo)注其基本尺寸，并注明按凹模實(shí)際刃口尺寸配雙面間隙0.03-0.05mm。
落料模，計(jì)算凹模刃口尺寸，按照一定的間隙配做凸模。按磨損情況分類計(jì)算：
凹模磨損后增大的尺寸，查《中國模具工程大典第4卷模具工程大典》P273，按照公式計(jì)算：
尺寸128磨損后增大，查表X=0.05
=509.980 +0.02
把凸模尺寸換算到凹模的尺寸計(jì)算，由于先做凹模，凸模是按凹模以一定的間隙配制的，所以凹模公差δ凹也要比較小。
即δ凹＝δ凸－△Ｚ＝1/4△－(Zmax－Zmin)。
由圖中可以得到換算后凹模的基本尺寸與公差
圖4.6 將凸模尺寸換算到凹模的計(jì)算圖
即 d凹＝(dmin＋x△＋Zmin－δ凹)
落料凸模尺寸：Hj1=(Aj1-2Z)+ Δ
=510-2×0.02=509.980 +0.02;
由于現(xiàn)在凹模基本上都采用線切割方法加工，精度可達(dá)±0.01～0.02mm，而凸模因結(jié)構(gòu)形式不同有多種加工方法。在留出不小于0.02mm研磨量的情況下，采用線切割的機(jī)床加工凹模時，各型孔尺寸和孔距尺寸的制造公差均可標(biāo)注為0.01（為機(jī)床的一般能達(dá)到的加工精度）。凸凹模的材料根據(jù)性能特點(diǎn)選用Cr12MoV。
2.拉深模
（1）凹模圓角半徑
凹模圓角半徑不能過小，以免增加拉深力，擦傷工件表面。此工件單邊拉深，屬于不對稱件，凹模圓角半徑應(yīng)取大小一致。凹模圓角半徑一般按材料厚度t來選取。本設(shè)計(jì)中取1.5t=0.75。本設(shè)計(jì)中由于采用一次拉深，且是深拉深，R角加大可以減少磨擦，增加拉深系數(shù)，所以本次設(shè)計(jì)取R5-R8。
（3）凹模工作部分深度的設(shè)計(jì)計(jì)算
凹模工作部分的深度將決定板料的進(jìn)模深度，同時也影響到拉深件直邊的平直度，對工件的尺寸精度造成一定的影響。一般情況下，凹模工作部分深度可查相關(guān)設(shè)計(jì)資料即能滿足拉深件的要求。
由于該零件折彎區(qū)域?qū)挾瘸叽鐦?biāo)注在內(nèi)側(cè)，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，先定凸模尺寸。如果考慮到模具磨損和拉深件的回彈，凹模寬度尺寸應(yīng)和產(chǎn)品尺寸一致。
凸模尺寸按凹模配制，保證單邊間隙C=1.2t。
（1）、制件標(biāo)注外形尺寸
凹模尺寸為
Ld=（Lmax–0.5Δ）
凸模尺寸為
Lp=（Ld–Z）
（2）、制件標(biāo)注內(nèi)尺寸
凸模尺寸為
Lp=（Lmin +0.4Δ）
凹模尺寸為
Ld=（Lp+Z）
其中 L—拉深件的外形或內(nèi)尺寸
Δ—拉深件的尺寸偏差
Ld—拉深凹模的基本尺寸
Lp—拉深凸模的基本尺寸
Z—凸凹模雙面間隙
具體計(jì)算如下，制件標(biāo)注外形尺寸，按此公式計(jì)算
拉深凹模尺寸為
Ld1=（Lmax–0.5Δ）=450
Ld2=（Lmax–0.5Δ）=400
Ld3=（Lmax–0.5Δ）=200
Ld4=（Lmax–0.5Δ）=3
凸模尺寸為
Lp=（Ld–Z）=450-2×0.5×1.2=448.8
Lp=（Ld–Z）=400-2×0.5×1.2=398.8
4.8.導(dǎo)柱、導(dǎo)套
導(dǎo)柱與導(dǎo)套結(jié)構(gòu)由標(biāo)準(zhǔn)中選取，尺寸由模架中參數(shù)決定。導(dǎo)柱的長度應(yīng)保證沖模在最低工作位置時，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于10-15mm，而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為0.5-1mm。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合為H7/h6,導(dǎo)套與上模座之間的配合為H7/r6，導(dǎo)柱與下模座之間的配合為R7/h5。導(dǎo)柱與導(dǎo)套材料采用20鋼，熱處理硬度為（滲碳）56-62HRC。上下模座材料采用Q235鋼。
按GB2861.2—81選d=45mm,其中導(dǎo)柱長度有250—550mm，模具閉合高度550mm，選導(dǎo)柱長度。
按GB2861.6—81選D=60mm的導(dǎo)套，考慮模具的閉合高度，在此選L=150mm。
4.9.定位設(shè)計(jì)
根據(jù)具體的零件厚度配合強(qiáng)度選擇，直徑比較小，所以落料模采用定位銷定位，拉深模采用外形定位。定位臺階做在壓邊圈上。
5、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1.模具類形的選擇
由沖壓工藝分析和設(shè)計(jì)目的、要求以及從經(jīng)濟(jì)方面考慮，本套模具選用兩道單工序模，一次拉深模的。工序簡單，模具結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，到模具計(jì)算尺寸復(fù)雜。
5.2.定位方式的選擇
該模具活動部件采用導(dǎo)柱導(dǎo)套定位，固定部件采用銷釘定位。
5.3.卸料、出件方式的選擇
根據(jù)模具沖壓的運(yùn)動特點(diǎn)以及推件力的大小,該兩副模具采用液壓頂出卸料方式比較方便，因?yàn)楣ぜ虾駷?.5mm,拉深高度大，屬于深拉深，壓邊力也大，一般彈簧難以達(dá)到，所以需要利用液壓氣頂裝置頂出模具零件，從而把產(chǎn)品頂出，即安全又可靠，同時通過調(diào)節(jié)壓邊力，也可以控制材料流動穩(wěn)定，產(chǎn)品不易起皺變形。
5.4.導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定
為了提高模具的壽命和工件質(zhì)量，方便安裝、調(diào)整、維修模具，該簡單模采用三導(dǎo)柱模架，鋼板模架自制，導(dǎo)柱選擇標(biāo)準(zhǔn)滑動導(dǎo)柱導(dǎo)套。三個角加工不對稱，所以導(dǎo)柱可以選擇一樣的。
6、模具零件的加工
普通零件的加工是按產(chǎn)品零件圖要求全部加工完畢，再進(jìn)行總裝。而模具零件的加工有些是不能按模具零件圖全部加工完畢的，要待部件組裝或整模組裝時修配或配鉆，所以模具零件圖上的形狀和尺寸是否全部加工出來，還要根據(jù)模具加工的裝配方法而定。若以凸模凹模為基準(zhǔn)裝配時，零件圖上的導(dǎo)柱孔在零件加工時就不加工，若以四導(dǎo)柱導(dǎo)套作型腔，凸模相對位置控制基準(zhǔn)時，則凹模及凸模固定板的導(dǎo)柱孔應(yīng)與凹?；蛲鼓９潭ò宓男涂自诟靼逯贤瑫r加工出來。
使用銑床加工一個零件時，必須先把零件的相關(guān)尺寸、材料、使用刀具、加工參數(shù)確定下來，保證加工能順利完成，同時，設(shè)計(jì)方面也要考慮到加工的難易程度，以減少加工的困難，在加工模具零件之前要慎重考慮各種細(xì)節(jié)。在買回來的模板里，要確定模板的加工基準(zhǔn)，哪些面是基準(zhǔn)面，這一般在訂購模板時會標(biāo)明哪幾個面是經(jīng)過打磨，之后就是把加工基準(zhǔn)定下來，當(dāng)然事前必須準(zhǔn)備好零件圖，根據(jù)零件圖來定位加工方案，如果要用到數(shù)控編程，就必須把加工原點(diǎn)定出來。定好加工方案后，就可以開始加工，先把工件裝夾到虎口鉗上，使用銅錘敲擊以使工件被夾緊，然后打表，在打表時要非常小心，當(dāng)表很靠近工件時，不能使用加速進(jìn)給，否則很容易碰壞儀器，在校平行度時，最好先來回走幾遍，觀察大概偏向，然后要小心敲擊工件，使其保持在很小的偏差范圍就行了，把兩個基準(zhǔn)方向的平行度定好后，就要用分中器確定原點(diǎn)坐標(biāo)，在設(shè)置坐標(biāo)時要將分中器的半徑算進(jìn)去，這樣才能使主軸對應(yīng)工件原點(diǎn)，x-y平面的坐標(biāo)定下來后，就要把刀具裝到銑床上，使用半徑范圍內(nèi)的夾具把刀具夾緊，裝上道具后就是確定z方向上的原點(diǎn)，一般選擇工件表面為0以方便編程。之后就是加工，如果是選用數(shù)控加工，必須使程序和當(dāng)前銑床的刀具起點(diǎn)相一致，否則加工位置就會錯誤，同時還要察看刀具路線是否會超出銑床的工作行程，防止出事故。如果程序沒錯，就可以傳到數(shù)控銑床運(yùn)行。不同刀具要使用不同轉(zhuǎn)速，鉆孔要比銑槽的轉(zhuǎn)速慢，進(jìn)給速度要根據(jù)觀察來手動調(diào)試，加工時要時刻觀察走刀情況，同時適當(dāng)加冷卻液及掃除鐵屑，若發(fā)生事故，必須馬上停止。當(dāng)程序完成后，刀具就會回原點(diǎn)，繼續(xù)做下一工序。
7、模具的動作原理
本模具（裝配圖CAD如圖所示）在一次行程過程中完成制件的拉深工序的全部工作：
在壓力機(jī)滑塊下行前，壓邊板需要用頂桿頂?shù)胶屯鼓Ｒ粯痈?，或者更?-3毫米。
當(dāng)壓力滑塊下行時，毛坯料被壓在凹模與壓邊板之間，繼續(xù)下行，毛坯料被凸模中間頂出，毛坯料沿凹模R角往里拉深，到達(dá)拉深跟部時，達(dá)到要求，壓力滑塊上行，產(chǎn)品在凹模里，靠模芯里的彈簧力將產(chǎn)品頂出，壓邊板靠液壓機(jī)頂桿復(fù)位。完成工作。
本次設(shè)計(jì)的拉深模，在壓力機(jī)的一次行程中，經(jīng)一次送料定位，在模具的同一部位同時完成拉深工序,其沖裁件的相互位置精度高,對條料的定位精度也比較高，因?yàn)樾枰脤?dǎo)料板對條料寬度進(jìn)行導(dǎo)向。沖壓件精度高, 可以很好的保證工件的形狀和尺寸精度,模具結(jié)構(gòu)較一般,制造精度要求比較高,制造周期短,價格相對較低，節(jié)約了成本。工序較集中排除了半成品搬運(yùn)時間，提高了生產(chǎn)效率。這種模具適用于生產(chǎn)批量大,精度要求高,內(nèi)外形尺寸差較大的沖裁件。這樣操作方便，生產(chǎn)效率提高很多。
所選的模架螺釘?shù)攘慵际菑臉?biāo)準(zhǔn)件中選取,這樣可有效的降低成本。
8、模具的裝配
根據(jù)簡單模的工作特點(diǎn),先裝上模,再裝下模較為合理,并調(diào)整間隙,試沖,返修.具體過程如下:
8.1.上模裝配
8.1.1檢查各將要裝配零件是否符合圖紙要求,形狀并作好劃線,定位等準(zhǔn)備工作.
8.1.2將凸模與凸模固定板裝配,再與凹模板裝配,并調(diào)整間隙.
8.1.3的凸模及凹模與上模座,并在次檢查間隙是否合理后,打入銷釘及擰入螺絲.
8.2.下模裝配
8.2.1要裝配零件是否符合圖紙要求,形狀并作好劃線,定位等準(zhǔn)備工作.
8.2.2放在下模座上,再裝入凸凹模固定板并調(diào)整間隙,以免發(fā)生干涉及工件損壞.接著依次按順序裝入銷釘,活動擋料銷,彈頂橡膠塊及卸料板,檢查間隙等合理后擰入卸料螺釘,再擰入緊固螺釘,并再次檢查調(diào)整.
8.2.3的上下模按導(dǎo)柱,導(dǎo)套配合進(jìn)行組裝,檢查間隙及其它裝配合理后裝機(jī)進(jìn)行試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作出相應(yīng)調(diào)整,直到生產(chǎn)出合格制件.
結(jié)束語
模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年到2000年，對80多家國有專業(yè)模具廠實(shí)行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展。所有這些，都充分體現(xiàn)了國務(wù)院和國家有關(guān)部門對發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。
模具是裝備制造業(yè)的核心，作為機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)，模具水平基本反映了這個國家工業(yè)水平的高低。我國的模具工業(yè)水平，雖然經(jīng)過改革開放以來30年的追趕，但畢竟底子太薄，到現(xiàn)在為止水平并不高，尤其大中型模具的實(shí)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。30年來，我們利用全球的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的歷史機(jī)遇，投入很大資源發(fā)展模具行業(yè)，但基本上還只是一些低端模具發(fā)展較為成熟些，中高端模具發(fā)展遇到眾多瓶頸。目前我國模具遠(yuǎn)不能滿足國內(nèi)需求，國產(chǎn)模具在國內(nèi)市場占有率為低端模具70%，中端模具35%，高端模具不到10%，特別是大型高端模具比如汽車模需要大量進(jìn)口。我國模具行業(yè)要追趕發(fā)達(dá)國家還需要很長的路，國家需要更多的政策引導(dǎo)，企業(yè)需要更加重視研發(fā)而不是代加工.對于我們這樣接受了專業(yè)系統(tǒng)的本科教育大學(xué)生也是未來的模具儲備人才來說，我們具有較高的起點(diǎn)，我們關(guān)注的不應(yīng)該局限于模具技術(shù)，雖然我國模具行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展遇到的問題主要還是技術(shù)問題，但是我們應(yīng)該把視野放寬些，只有好的企業(yè)才能搞到好的技術(shù)，我們要關(guān)注更多模具市場企業(yè)的經(jīng)營與改善，模具企業(yè)十分也需要我們這樣的人才，既懂技術(shù)又懂管理又了解市場動態(tài)的人才，這才是我們應(yīng)該擔(dān)起振興模具行業(yè)的歷史使命。
本設(shè)計(jì)就是本著這個思想對產(chǎn)品模具進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，力求設(shè)計(jì)出技術(shù)水平高、經(jīng)濟(jì)效益好的模具，同時也圍繞著對新產(chǎn)品開發(fā)、新產(chǎn)品投入生產(chǎn)這個理念展開設(shè)計(jì)。拉深件零件形狀較為簡單，所以加工工藝也不復(fù)雜。通過對零件圖的綜合分析與實(shí)習(xí)單位的實(shí)際生產(chǎn)要求，設(shè)計(jì)出了最可行的加工方案。本模具有生產(chǎn)率高、精度高的特點(diǎn)，加工過程又不會影響制品尺寸，這非常符合實(shí)習(xí)公司的實(shí)際生產(chǎn)要求，對單位能保持全國模具行業(yè)的領(lǐng)先地位也有一定的促進(jìn)作用。
整套模具的設(shè)計(jì)過程中使用了先進(jìn)的CAD/CAM技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，在保證模具高精度的同時簡化了傳統(tǒng)的繁瑣計(jì)算過程，使得設(shè)計(jì)更為便捷。由此可以看到，在大型級進(jìn)模、高精密、高復(fù)雜性、高技術(shù)含量先進(jìn)模具的設(shè)計(jì)中，使用先進(jìn)的CAD/CAE/CAM技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)會是一條必經(jīng)之路。
設(shè)計(jì)心得
通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，在理論知識的指導(dǎo)下，結(jié)合認(rèn)識實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)中所獲得的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在老師和同學(xué)的幫助下，認(rèn)真獨(dú)立地完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)的過程中，通過自己實(shí)際的操作計(jì)算，我對以前所學(xué)過的專業(yè)知識有了更進(jìn)一步、更深刻的認(rèn)識，能夠把自己所學(xué)的知識比較系統(tǒng)的聯(lián)系起來。同時也認(rèn)識到了自己的不足之處。到此時才深刻體會到，以前所學(xué)的專業(yè)知識還是有用的，而且都是模具設(shè)計(jì)與制造最基礎(chǔ)、最根本的知識。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時一個月左右，從最初的領(lǐng)會畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，到對拿到自己手上的沖壓件的沖壓性能的分析計(jì)算，諸如對沖壓件結(jié)構(gòu)的分析，對形狀的分析等，不斷地分析計(jì)算，對要進(jìn)行設(shè)計(jì)的沖壓件有了一個比較全面深刻的認(rèn)識，并在此基礎(chǔ)上綜合考慮生產(chǎn)中的各種實(shí)際因素，最后確定本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的工藝方案。然后是對排樣方式的計(jì)算，直到模具總裝配圖的繪制，用時近一個月。在這段時間里，我進(jìn)行了大量的計(jì)算：從材料利用率的計(jì)算，到工序壓力的計(jì)算，再工作部分刃口尺寸及公差的計(jì)算，到各種零件結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算以及主要零部件強(qiáng)度剛度的核算。其間在圖書館翻閱了許多相關(guān)書籍和各種設(shè)計(jì)資料。因此從某種意義上講，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，也培養(yǎng)和鍛煉了一種自己查閱資料，獲取有價值信息的能力。
總之，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的鍛煉，使我對模具設(shè)計(jì)與模具制造的整個過程都有了比較深刻的認(rèn)識和全面的掌握。使我接受了一個模具專業(yè)的畢業(yè)生應(yīng)該有的鍛煉和考查。我很感謝學(xué)校和各位老師給我這次鍛煉機(jī)會。我是認(rèn)認(rèn)真真的做完這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的，也應(yīng)該認(rèn)認(rèn)真真的完成我大學(xué)三年里最后也是最重要的一次設(shè)計(jì)。但是由于水平有限，錯誤和不足之處再所難免，懇請各位指導(dǎo)老師批評指正，不勝感激。
致 謝
首先感謝學(xué)校及學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)的悉心關(guān)懷和耐心指導(dǎo)，特別要感謝指導(dǎo)老師給我的指導(dǎo)，在設(shè)計(jì)和說明書的寫作以及實(shí)物制作過程中，我始終得到他的悉心教導(dǎo)和認(rèn)真指點(diǎn)，使得我的理論知識和動手操作能力都有了很大的提高與進(jìn)步，對模具設(shè)計(jì)與制造的整個工藝流程也有了一個基本的掌握。在他身上，時刻體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的教學(xué)風(fēng)范，勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學(xué)理念。他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學(xué)要求，端正了我的學(xué)習(xí)態(tài)度，使我受益匪淺。
另外，還要感謝和我同組的其他同學(xué)，他們在尋找資料，解答疑惑，實(shí)驗(yàn)操作、論文修改等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。
最后，感謝所有給予我關(guān)心和支持的老師和同學(xué)使我能如期完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。謝謝各位老師和同學(xué)！
感謝學(xué)校對我這兩年的培養(yǎng)和教導(dǎo)，感謝學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)各位老師三年如一日的諄諄教導(dǎo)！
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