不銹鋼籠屜的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)

1、1 前言沖壓是生產(chǎn)中應(yīng)用相當(dāng)廣泛的一種加工方法，但沖壓加工必須制備相應(yīng)的模具，而模具是技術(shù)精密型產(chǎn)品，起制造屬單間小批量生產(chǎn)，具有加工難、精度高、技術(shù)含量高、生產(chǎn)成本高的特點(diǎn)。所以，只有在沖壓零件大批量生產(chǎn)的情況下，沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分顯現(xiàn)出來。當(dāng)前我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速，模具技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要代表，模具工業(yè)已成為高薪技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要組成部分。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國(guó)的沖壓模具總量位居世界第三位，加工技術(shù)裝備基本已與世界先進(jìn)水平同步。以汽車覆蓋件為代表的大型、復(fù)雜、精密沖壓模，用C A D /C A M / C A E軟件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)和模擬，靠高速、精密的加工設(shè)備生產(chǎn)，用新型研磨或拋光代

2、替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工研磨拋光， 提高模具質(zhì)量。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具，已基本達(dá)到國(guó)際水平。但總體上和國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。鈑金沖壓模具的水平也有了顯著的提高，很多新型材料的沖壓的模具的制造得到了實(shí)踐。我國(guó)鈑金沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國(guó)家經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大。隨著與國(guó)際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。對(duì)于鈑金

3、沖壓模具的設(shè)計(jì)和制造，結(jié)合所需加工的材料進(jìn)行分析和優(yōu)化，通過我們的不懈努力，提高我國(guó)制造業(yè)的水平。不銹鋼鈑金沖壓件作為最常見的現(xiàn)代電子和家庭用品的消費(fèi)品，顯示了不銹鋼沖壓件模具生產(chǎn)的重要性，生產(chǎn)的零件的綜合種類很多，用途很廣，因此不銹鋼鈑金的沖壓模具會(huì)有很大的市場(chǎng)，尤其對(duì)于電子產(chǎn)品和家庭日用品。我覺得外國(guó)的電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)加工主要還是零部件沖壓模具的精密性決定的，要占領(lǐng)消費(fèi)市場(chǎng)，在提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的同時(shí)，必須提高鈑金沖壓模具的設(shè)計(jì)和加工工藝。因此我選擇日常生活中的不銹鋼籠屜沖壓模具的設(shè)計(jì)來檢驗(yàn)自己在模具專業(yè)方向?qū)W習(xí)。雖然這種日常不銹鋼沖壓產(chǎn)品很常見，而且通過沖壓工藝學(xué)的學(xué)習(xí)理解了沖壓模具原理，但是我

4、們沒有自身去設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過這樣的一套沖壓模具產(chǎn)品，這一次的畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我這個(gè)機(jī)會(huì)去檢驗(yàn)自己所學(xué)沖壓模具的知識(shí)和理論。2 沖壓件的工藝方案的制定2.1 沖壓件的工藝性沖壓件的工藝性是指沖壓件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性，一般情況下，對(duì)沖壓件工藝性影響最大的是幾何形狀、尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性應(yīng)能滿足材料較省、工序較少、模具加工較易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。根據(jù)設(shè)計(jì)題目的要求可知，不銹鋼籠屜如圖2.1所示，該沖壓件的材料為不銹鋼1Cr18Ni9，板厚為0.5 mm，該零件外形對(duì)稱，內(nèi)有一直徑為221mm反拉深圓桶，且圓桶周圍均勻分布12個(gè)方孔，無尖角、凹陷，大批量生產(chǎn)，該零件是典型的板

5、料沖壓成形件，在高溫條件下工作，表面不允許有折皺及折痕等缺陷。圖2.1 不銹鋼籠屜2.1.1 沖壓件結(jié)構(gòu)的工藝性（1）最小圓角半徑 沖壓件的最小圓角半徑允許值可以查表得知，如果是少、無廢料拍樣沖裁，或者采用鑲拼模具時(shí)可不要求沖壓件有圓角。本次設(shè)計(jì)是少?gòu)U料拍樣的沖裁，所以對(duì)圓角不作要求。（2）最小孔距、邊孔距 沖壓件的孔與孔間，孔與邊緣間的距離不能太小，否則模具強(qiáng)度不夠或使沖壓件變形，一般取該距離大于料厚的二倍，但不得小于3-4mm.此次設(shè)計(jì)的邊孔距滿足規(guī)定要求。（3）最小彎曲半徑 彎曲時(shí)彎曲半徑愈小，板料外表面變形程度愈大，如果彎曲半徑過小，則板料的外表面將超過材料的最大許可變形程度而發(fā)生裂紋

6、。因此，彎曲工藝受到最小彎曲半徑的限制。所以工件上的彎曲半徑無要求時(shí)，應(yīng)盡量取大一些，此次設(shè)計(jì)取R=3mmError! No bookmark name given.2.1.2 沖壓件的精度和粗糙度（1）精度 沖壓件的經(jīng)濟(jì)精度一般不高于IT11級(jí)，最高可達(dá)IT8IT10級(jí)，沖孔比落料精度約高一級(jí)。（2）斷面粗糙度 沖壓件的斷面粗糙度一般為Ra12.550，最高可達(dá)Ra6.3，具體數(shù)值可根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查表可得。2.1.3 沖壓件毛坯尺寸的計(jì)算形狀簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)體拉伸件面積的計(jì)算首先將拉伸件分成若干個(gè)簡(jiǎn)單的幾何形狀，分別求出各部分的面積并相加，即可得到工件的總面積, 則毛坯直徑為： (2-1)D= (2

7、-2)式中 帶入數(shù)值得毛坯尺寸為： D = 322.66 (mm) F=81725.94mm F=45059.86mm=.8mm D=402mm因此，不銹鋼籠屜沖壓件的毛坯為圓形，直徑為402mm。 3沖壓件工藝方案的制定3.1 沖壓件的工藝方案的分析1.零件沖壓工藝性分析 從零件的材料和形狀分析，屬于冷沖壓的范疇，該零件主要由拉深和反拉深成型，輔之以沖孔和滾邊工藝。該零件為圓形對(duì)稱形狀，有利于拉深加工和反拉深加工的實(shí)現(xiàn)。2.確定沖壓工藝過程。 從上面的分析來看，所需要的基本沖壓工藝為：落料，拉深，反拉深，沖多孔。根據(jù)以上基本工藝的性質(zhì)和數(shù)量，進(jìn)行工序的組合和排列，初步擬出以下三種方案。 方案

8、一：落料、拉深，反拉深，沖多孔。 方案二：落料、沖孔，拉深、反拉深。 方案三：落料、拉深、反拉深，沖孔。 分析比較上述三種工藝方案，方案一的優(yōu)點(diǎn)是加工工藝結(jié)合的平均，模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，有利于保證加工零件的尺寸和形狀精度，但是模具數(shù)量偏多，成本較高。 方案二將沖孔工藝提前到第一組沖壓工序，雖然簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，但是在多道加工工藝之后，沖孔的尺寸無法的到保證，同時(shí)反拉深時(shí)沖孔的邊的強(qiáng)度無法的到保證。 方案三將反拉深步驟復(fù)合到第一組工藝，可以縮減模具的的數(shù)量，但是同時(shí)也增加了模具設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。 綜合分析上述三種方案，為了滿足大批量生產(chǎn)，保證零件的尺寸和形狀精度，采用第一種加工方案。3.模具結(jié)構(gòu)類型的選擇

9、 根據(jù)確定的工藝方案和零件形狀的特點(diǎn)，精度要求和所選設(shè)備的主要參數(shù)、模具制造條件以及安全生產(chǎn)等，下面對(duì)第一套方案進(jìn)行模具的結(jié)構(gòu)類型的選擇。 工序一采用落料、拉深復(fù)合模。 工序二采用反拉深簡(jiǎn)單模。工序三采用沖多孔的簡(jiǎn)單模。最后采用滾邊工藝完成加工。3.2 沖壓件工藝方案的制定(1) 零件的排樣圖，如圖3.1所示 排樣是指沖件在條料、帯料或板料上布置的方法。沖壓件的合理布置，與沖壓件的外形有很大關(guān)系，對(duì)材料利用率的大小有直接影響，本次設(shè)計(jì)采用直排。 搭邊的最小寬度大于塑變區(qū)寬度，由板厚0.5mm查表3.1得，沿邊搭邊為1.2mm，工件間搭邊為1.0mm。表3.1搭邊a和a的數(shù)值材料厚度t/mm圓件

10、最小搭邊值工件間a沿邊a0.30.51.01.2圖3.1 排樣圖材料的利用率計(jì)算： 一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率可以按一下公式計(jì)算： 式中 A 沖裁件的面積（mm）； n 一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖裁件數(shù)目； b 條料寬度(mm)； h 進(jìn)距(mm)； =71.2%（1） 第一步工序：落料、拉深，工件變化如圖3.2；圖3.2 落料拉深工件圖（2） 第二步工序：反拉深，工件圖如3.3； 圖3.3 反拉深工件（3） 第三部工序：沖四周12圓形孔，工件圖如3.4；圖 3.4 沖多孔工件 （4） 最后一步經(jīng)過滾邊工藝進(jìn)行加工，成型最后零件，如圖3.5；圖 3.5 滾邊加工4落料、拉深復(fù)合模的設(shè)計(jì)落料、拉伸復(fù)合模能在壓力機(jī)

11、一次行程內(nèi)，完成落料、拉伸兩道工序。完成這兩道工序的過程中，沖壓件材料無需進(jìn)給移動(dòng)。復(fù)合模具有主要的特點(diǎn)：（1）沖壓件精度較高，不受送料誤差的影響，內(nèi)外形相對(duì)位置一致性好；（2）沖件表面較為平整；（3）適宜沖薄料，也適宜沖脆性或軟質(zhì)材料；（4）可充分利用短料和邊角余料等。4.1 沖壓工藝參數(shù)的計(jì)算4.1.1 沖件的工藝力的計(jì)算（1）落料沖裁力 （4-2）式中 L沖裁件周長(zhǎng)（mm）,L=； t 材料的厚度（mm），t=1.2mm； 材料抗剪強(qiáng)度（MPa）。選擇設(shè)備噸位時(shí)，考慮刃口磨損和材料厚度及力學(xué)性能波動(dòng)等因素，實(shí)際沖裁力可能增大，所以應(yīng)取 （4-3）式中 材料抗拉強(qiáng)度，(Mpa); 1Cr1

12、8Ni9 =580640Mpa，取所以 315.47（KN）（2）拉深力工件拉伸次數(shù)的確定工件總的拉深系數(shù)： （4-4）式中 d 拉深后圓筒直徑，（mm）； D 毛坯直徑，（mm）；所以 =0.612毛坯的相對(duì)厚度： （4-5）由相對(duì)厚度查極限拉深系數(shù)，查表4.1得極限拉深系數(shù)為。因?yàn)?所以，工件只需要一次拉深就能滿足要求。表4.1 極限拉深系數(shù)拉深系數(shù)毛坯的相對(duì)厚度0.080.150.150.300.300.60m0.630.600.58拉深力的計(jì)算 (4-6)式中 L 圓筒件的周長(zhǎng)（mm），為圓筒件的第一次工序直徑，根據(jù)料厚中線計(jì)算，=247mm. t 材料厚度，（mm）；t=0.5mm；

13、 材料抗拉強(qiáng)度，（Mpa），1Cr18Ni9的材料抗拉強(qiáng)度為580640 Mpa，這里取=600 Mpa k系數(shù)；圓筒件第一次拉深時(shí)的系數(shù)=0.52；所以 =120.99（KN）（3）推件力 （4-7）式中 n 卡在凹模洞里的工件數(shù)； 推件力系數(shù)；查表4.2，推件力系數(shù)??；所以 =17.35（KN）（4）卸料力 卸料力的大小于凸模凹模之間的間隙、工件形狀、材料種類及材料上所涂的潤(rùn)滑劑的質(zhì)量等因素有關(guān)，其計(jì)算公式為： （4-8）式中 卸料力系數(shù)，查表4.2，卸料力系數(shù)=0.04；所以 =12.61（KN）表4.2 推件力系數(shù)、頂件力系數(shù)和卸料力系數(shù)料厚/mm K KK 鋼0.52.5 0.055

14、 0.060.040.05(5) 壓邊力 （4-9）式中 A 有效壓邊面積，（mm）； P 單位壓邊力，（Mpa）；在雙動(dòng)壓力機(jī)上拉深時(shí)單位壓邊力的數(shù)值p=2.5Mpa;所以 =99.65（KN）4.2 沖壓設(shè)備的選擇（1）壓力機(jī)的噸位應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨虼笥跊_裁時(shí)的總力。 （4-10） （4-11） =315.47+120.99+17.35+12.61+99.65 =566.07（KN）（2）根據(jù)模具結(jié)構(gòu)選擇壓力機(jī)類型的沖程次數(shù)，本工序工件需從模具中間出件，選用可傾式壓力機(jī)，根據(jù)總的沖裁力大小選擇壓力機(jī)型號(hào)為JH23-80開式雙柱可傾壓力機(jī)，公稱壓力為800KN，最大閉合高度為380mm，最小閉合高度

15、為290mm。4.2.1 模具壓力中心的確定 沖模對(duì)工件施加的沖壓合力的中心稱為沖壓壓力中心，要使模具正常工作，必須使壓力中心與模柄的中線線相重合，從而使壓力中心與所選設(shè)備滑塊的中心相重合。此設(shè)計(jì)的毛坯為圓形，模具的壓力中心位于圓心。4.2.2 凸、凹模間隙值的確定凸、凹模間隙對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁力、卸料力、推件力等有較大影響，所以必須選擇合理的間隙。間隙數(shù)值主要按制件質(zhì)量要求，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)值來選用。（1）落料、沖孔模刃口使用間隙，查表4.3得沖裁初始雙邊間隙值Z=0.126mm，Z=0.180mm。表4.3 沖裁模初始雙面間隙材料厚度(mm)1Cr18Ni9ZZ0.50

16、.1260.1804.2.3 凸、凹模刃口尺寸的確定（1）確定凹凸模刃口尺寸的原則落料件的尺寸取決于凹模，因此落料模應(yīng)先決定凹模尺寸，用減少凸模尺寸來保證合理間隙?？紤]到刃口磨損對(duì)沖件尺寸的影響：刃口磨損后尺寸變大，其刃口的基本尺寸應(yīng)接近或等于沖件的最小極限尺寸；刃口磨損后尺寸變小，其刃口的基本尺寸應(yīng)接近或等于沖件的最大極限尺寸。（2）凸凹模分別加工時(shí)的工作部分尺寸落料凸、凹模刃口尺寸表4.4 沖裁時(shí)凸模、凹模的制造公差基本尺寸/mm凸模偏差/mm凹模偏差/mm180.0200.02018300.0200.02530800.0200.030801200.0250.0351201800.0300

17、.0401802500.0600.080根據(jù)表4.4，查得凸凹模的制造公差為：凸模（mm）凹模（mm）為了保證沖模的間隙小于最大合理間隙（Z），凸模和凹模制造公差必須保證（mm）（mm）因?yàn)?則取 （mm） （mm）由于零件為圓形且比較簡(jiǎn)單，所以凸凹模可以分開加工，且零件的公差等級(jí)為IT12級(jí)，查表4.5可得標(biāo)準(zhǔn)公差為0.5mm，即。表4.5 標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值/基本尺寸/mm公 差 等 級(jí)IT11IT12IT13IT14183013021033052080120220350540870 1802502904607201150 61090150220360落料凹模的尺寸： （4-12）落料凸模的尺寸

18、： （4-13）式中 D 落料件外徑的基本尺寸，（mm）； 、凸、凹模的制造公差，（mm）； 工件的制造公差，（mm）； 磨損系數(shù)，這里零件的公差等級(jí)為IT12取系數(shù)x=0.75；Z 最小合理間隙，（mm）。所以， 落料凹模的尺寸為： =401.18（mm） 落料凸模的尺寸為： =401.06（mm）拉伸凸、凹模刃口尺寸表4.6 凸、凹模的制造公差 材料厚度/mm拉深直徑/mm100 0.51.5 0.05 0.08根據(jù)表4.6，查得拉深凸、凹模的制造公差：凸模：（mm）凹模：（mm）零件的公差等級(jí)為IT12級(jí)，制造公差為0.46mm，即=0.46mm。拉深凹模的刃口尺寸： （4-14）拉深凸

19、模的刃口尺寸： （4-15）式中 拉深件的最大外形尺寸，（mm）；=247mm 工件的制造公差，（mm）； c 凸、凹模間隙（mm）；c=t=05mm；所以，拉深凹模的刃口尺寸為： =245.65（mm）拉深凸模的刃口尺寸為： =246.65（mm）凸模的圓角凸模的圓角半徑過大或過小對(duì)防止起皺和拉裂及降低極限拉深系數(shù)不利。由于制件可以一次拉深成形，凸模圓角半徑應(yīng)取與制件圓角半徑相等的數(shù)值，即：取: =1mm4.3 落料、拉深復(fù)合模主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.3.1 落料凹模（1）外形尺寸凹模受力復(fù)雜，很難按理論方法精確計(jì)算，對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)尺寸一般不做強(qiáng)度校核，可用下述經(jīng)驗(yàn)公式確定尺寸。凹模高度 （4-

20、16）凹模壁厚 （4-17）式中 沖裁件的最大外形尺寸,(mm)； 系數(shù)，考慮板料厚度的影響，可查表4.7，取=0.18表4.7 系數(shù)K值b/mm料厚t/mm0.512332000.10.120.150.180.22所以 (mm)綜合沖裁力大小及其他方面因素取凹模高度80mm,考慮模具現(xiàn)實(shí)結(jié)構(gòu)等問題取凹模的壁厚為48mm。則圓形凹模的外徑為： d=402+240+18=500（mm）（2）凹模的固定形式 利用螺釘和銷釘固定在下模座上。（3）材料落料凹模的材料采用CrMo12V。4.3.2 拉深凸模（1）外形尺寸通過此前對(duì)拉伸凸模刃口的計(jì)算得知，拉伸凸模的直徑為246.65mm；根據(jù)凸模的固定形

21、式及其他零件的配合情況，取凸模的厚度:h=55mm。（2）凸模的固定形式此拉深凹模是利用2個(gè)銷釘定位和4個(gè)螺釘固定的。（3）材料拉伸凸模的材料采用CrMo12V4.3.3 凸凹模(1)外形尺寸根據(jù)此前確定的落料凹模的厚度，在保證凸凹模強(qiáng)度的要求下，取凸凹模的長(zhǎng)度為104mm;凸凹模的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚決定于沖裁件的尺寸，從強(qiáng)度上考慮，壁厚受最小值限制，一般由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)決定，具體數(shù)據(jù)參考表4.8,得知最小壁厚為3.2mm表4.8 凸凹模最小壁厚料厚/mm1.01.2最小壁厚/mm2.73.2最小直徑/mm1818根據(jù)此前的計(jì)算得出拉深凹模的刃口尺寸為246.65，落料凸模的刃口尺寸為

22、401.18，兩刃口尺寸即凸凹模的邊界尺寸，經(jīng)分析滿足最小壁厚要求。（2）凸凹模的固定形式利用螺釘和銷釘固定在上模座上，與模座間有墊片。（3）材料 凸凹模的材料采用CrMo12V。4.3.4 壓邊圈（1）判斷是否需要壓邊圈 因?yàn)?（4-19）所以，此次拉深需要壓邊圈。（2）尺寸計(jì)算 壓邊圈的內(nèi)徑 （4-20）但 式中 壓料圈內(nèi)徑，（mm）; 拉深凸模外徑，（mm）.所以 =247.45(mm) 壓邊圈的厚度根據(jù)工件的厚度及相關(guān)零件的結(jié)構(gòu)取h=20mm.4.3.5卸料板（1）結(jié)構(gòu)形式合理的卸料板結(jié)構(gòu)形式是模具能否正常工作的重要環(huán)節(jié)之一。卸料板除了進(jìn)行卸料外，在某些模具中還起到保護(hù)凸模的作用。因?yàn)?/p>

23、此工件的比較薄，要求平整的落料，可采用無導(dǎo)向的彈壓卸料板。材料采用45鋼。（2）外形尺寸卸料孔每側(cè)與凸模保持間隙: (4-21)式中 工件材料的厚度，(mm)； =0.5mm.所以 =0.10.2=0.10.09(mm)這里??；根據(jù)模具的尺寸等綜合因素考慮，取卸料板寬度B=480mm；根據(jù)卸料板寬度尺寸查表4.10得出卸料板的厚度h=18mm。表4.10卸料板厚度料厚/mm卸料板寬度B/mm801251252002000.81.51416184.3.6 擋料裝置擋料裝置在單工序落料或復(fù)合模中，主要作用是保持沖件輪廓的完整和適量的搭邊。根據(jù)此落料拉深復(fù)合模的設(shè)計(jì)，選用固定的導(dǎo)料銷進(jìn)行導(dǎo)料，擋料裝

24、置選用擋料螺栓進(jìn)行擋料，材料采用45鋼。4.3.7 模座（1）外形尺寸根據(jù)落料凹模的尺寸d=402mm,確定下模座的尺寸為，根據(jù)下模座的尺寸確定上模座的尺寸為。（2）模座的材料本設(shè)計(jì)從降低模具成本考慮選用鑄鐵HT200作為模座的材料。4.3.8 模柄根據(jù)所選壓力機(jī)的模柄孔，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)的模柄d=80mm，D=180mm。4.3.9 推桿推桿的長(zhǎng)度 （4-22）式中 推出狀態(tài)下，推桿在上模座內(nèi)的長(zhǎng)度，（mm）； 壓力機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸，（mm）； 考慮各種誤差而附加的常數(shù)，取1015mm。所以， =180（mm）4.3.10 托板、彈頂板根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的需要，設(shè)計(jì)托板的厚度為20mm，直徑為380mm；彈頂

25、板的厚度為20mm，直徑為80mm。材料采用45鋼。4.3.11 導(dǎo)柱、導(dǎo)套選用標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)柱、導(dǎo)套，選用時(shí)應(yīng)注意，長(zhǎng)度應(yīng)保證上模座在最低位置時(shí)，導(dǎo)柱上表面與上模座頂面距離不小于1015mm，而下模座底面與導(dǎo)柱面的距離不應(yīng)小于15mm，導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用過盈配合，導(dǎo)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔采用過盈配合，導(dǎo)套的長(zhǎng)度保證在沖壓開始時(shí)導(dǎo)柱一定要進(jìn)入導(dǎo)套10mm以上。選用A型的導(dǎo)套、導(dǎo)柱，直徑分別是D=50mm，d=55mm。 材料采用20鋼。4.3.12 沖模閉合高度的確定沖模閉合高度是指滑塊在下死點(diǎn)即模具在最低的工作位置時(shí)，上模座的上平面至下模座的下平面之間的距離。沖模的閉合高度必須與壓力機(jī)的

26、裝模高度相適應(yīng)。壓力機(jī)的裝模高度是指滑塊在下死點(diǎn)位置時(shí)，滑塊下端面至墊板上平面間的距離。當(dāng)連桿調(diào)至最短時(shí)為壓力機(jī)的最大裝模高度；當(dāng)連桿調(diào)至最長(zhǎng)時(shí)為壓力機(jī)的最小裝模高度。沖模的閉合高度應(yīng)介于壓力機(jī)的最大裝模高度和最小裝模高度之間，其關(guān)系為： 5mm+10mm （4-23）經(jīng)分析可知=380mm；再根據(jù)壓力機(jī)的選擇可知壓力機(jī)的最小閉合高度=290mm；最大閉合高度=420mm。4.4 最終的模具裝配圖1上模座，2圓柱銷，3模柄，4內(nèi)六角圓柱螺釘，5打桿，6凸凹模，7內(nèi)六角圓柱螺釘8導(dǎo)套，9導(dǎo)柱，10內(nèi)六角圓柱螺釘，11卸料板，12導(dǎo)料板，13落料凹模14，壓邊圈，15壓邊推桿，16內(nèi)六角圓柱螺釘，

27、17下模座，18托板，19圓柱螺栓，20圓柱壓縮彈簧，21彈頂板，22螺母，23拉深凸模，24落料凸模固定板5 反向拉深模具設(shè)計(jì)不銹鋼籠屜的反向拉深工件，如圖4-1 。圖4-1 反向拉深工件圖5.1拉深模結(jié)構(gòu)形式的確定5.1.1結(jié)構(gòu)形式拉深模結(jié)構(gòu)采用帶壓邊圈的倒裝結(jié)構(gòu)，采用通用的彈壓裝置。5.1.2模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作過程這種拉深模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，制造容易。工作時(shí)將毛坯放到拉深凹模上定位，上模下降，彈性壓邊圈將工件壓住，然后凸模對(duì)工件進(jìn)行拉深。拉深結(jié)束時(shí)上模回升，并由推件板把工件從凹模中推出。凸模上必須開設(shè)排氣孔，以防止拉深件緊吸在凸模上造成卸件困難7。5.2拉深工藝計(jì)算5.2.1拉深系

28、數(shù)與拉深次數(shù)的確定（1） 拉深系數(shù)的確定工件總的拉深系數(shù)： （4-1）所以 （2） 拉深次數(shù)的確定毛坯的相對(duì)厚度 查無凸緣圓筒形件的拉深系數(shù)表3得首次拉深的極限拉深系數(shù) =0.53。所以 工件可以一次拉深成形。（3） 壓邊圈的確定利用公式 判斷是否利用壓邊圈。所以 而 故需加壓邊圈。5.2.2拉深力的計(jì)算拉深所需的壓力： （4-2）式中 拉深力，N； 壓邊力，N； d圓筒件的第一次工序直徑，mm，d=245mm； t 材料的厚度，mm，t=0.5mm； 材料的抗拉強(qiáng)度，Mpa, =600Mpa； 修正系數(shù)，一般取0.50.8，t/D與m值小時(shí)，k取較大值； A 有效壓邊面積，； P 單位壓邊力

29、，Mpa，取p=2.5Mpa；所以 5.2.3初選壓力機(jī) 初選壓力機(jī)的公稱壓力為250 KN，初選壓力機(jī)J23-25，最大封閉高度270mm，最小封閉高度為215mm。5.3拉深模主要零件的設(shè)計(jì)5.3.1凸、凹模間隙的計(jì)算拉深間隙是指單邊間隙，即（）。間隙過小會(huì)增加摩擦力，使拉深件容易拉裂，且易擦傷制件的表面，降低模具的壽命。間隙過大則對(duì)毛坯的校直作用小，影響制件的尺寸精度。因此，確定間隙的原則是，既要考慮板料厚度的公差，又要考慮筒形件口部的增厚現(xiàn)象，根據(jù)拉深時(shí)是否采用壓邊圈和制件的尺寸精度、表面粗糙度要求合理確定。此件拉深模采用壓邊裝置，經(jīng)工藝計(jì)算一次就能拉深成形8，故間隙為：5.3.2凸、

30、凹模圓角半徑的計(jì)算（1） 凹模的圓角半徑一般說來，大的圓角半徑可以降低拉深系數(shù)，還可以提高拉深件的質(zhì)量所以圓角半徑盡可能取大些，根據(jù)零件的圓角半徑，可以取 。（2） 凸模的圓角半徑 凸模的圓角半徑不像凹模圓角半徑那樣影響拉深的全過程，但圓角半徑過大或過小同樣對(duì)防止起皺和拉裂及降低極限拉深系數(shù)不利。由于制件可以一次拉深成形，應(yīng)取與制件底部圓角半徑相等的數(shù)值，即取 。5.3.3凸、凹模工作部分尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)于制件一次拉深成形的拉深模來說，其凸模和凹模的尺寸及公差應(yīng)按制件的要求確定。此工件要求是外形尺寸，設(shè)計(jì)凸、凹模時(shí)，應(yīng)以凹模尺寸為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算：（1） 凹模尺寸根據(jù)圓形拉深模凸、凹模的制造公差表

31、2查得拉深凸、凹模的制造公差：零件的公差等級(jí)為IT12，制造公差為0.46mm。拉深凹模的刃口尺寸： （4-3） 式中 拉深件外形的最大尺寸； 工件的制造公差； 拉深模的雙面間隙；所以 (mm) （2） 凸模尺寸拉深凸模的刃口尺寸 （4-4）式中 拉深件外形的最大尺寸； 工件的制造公差； 拉深模的雙面間隙；所以 （mm）5.3.4彈壓卸料板的設(shè)計(jì)（1） 查彈性卸料板厚度表3可取彈性卸料板的厚度為：。（2） 卸料板內(nèi)孔的直徑：。5.3.5卸料彈簧的設(shè)計(jì)（1） 根據(jù)總的卸料力，以及模具結(jié)構(gòu)擬用2個(gè)彈簧，則每個(gè)彈簧承受的負(fù)荷為： （2） 彈簧的壓縮量 （4-5） （3） 校核彈簧的最大壓縮量 （4-

32、6）所以 =19.637+2+4=25.62726.9mm，因此所選彈簧滿足公式，彈簧規(guī)格符合要求。5.3.6固定板的設(shè)計(jì)固定板的外形通常為矩形或圓形，厚度為70mm，平面尺寸應(yīng)與相應(yīng)的整體凸模尺寸一致。5.3.7凸模的長(zhǎng)度 凸模長(zhǎng)度L應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定。采用彈壓卸料板時(shí)： （4-7）式中 彈簧的長(zhǎng)度； 卸料板的厚度； 附加長(zhǎng)度；所以 5.3.8拉深凹模的設(shè)計(jì)拉深凹模的深度和厚度根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)確定，要滿足最小壁厚的要求，取此凹模的深度 ；凹模的厚度 。5.3.9頂件裝置的設(shè)計(jì) 頂件裝置由推件塊、頂桿、彈性裝置組成，留在凹模的工件靠頂件器頂出，由于沖裁件的內(nèi)形尺寸較小，外形尺寸較簡(jiǎn)單，頂件塊外

33、形與凹模為間隙配合H8/f8。推件塊的外形尺寸為 mm。 推件快與凹模的間隙查表 2，取凹模的間隙為0.2mm。5.3.10模座的設(shè)計(jì)根據(jù)凹模的尺寸，查得標(biāo)準(zhǔn)的上下模座，選擇中間導(dǎo)柱模座，適用于橫向送料和由單個(gè)毛坯沖制的較精密的沖壓件。查模架標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)表2，得上模座的尺寸為，下模座的尺寸。模座的材料一般選用HT2009。5.3.11模具閉合高度的確定沖模閉合高度： =268mm （4-8）式中 壓力機(jī)最大閉合高度，=290mm； 壓力機(jī)最小閉合高度，=245mm；所以 設(shè)定模具的閉合高度為268mm。5.3.12模柄的選擇 根據(jù)所選壓力機(jī)的模柄孔d=50mm，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件表，查得相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的模柄，選

34、用帶螺紋的旋入式模柄。與上模連接后，為防止松動(dòng)，擰入防轉(zhuǎn)螺釘緊固。5.3.13導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選擇根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件表，選用標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)柱d=50mm、導(dǎo)套D=53mm。5.4 最終裝配圖1上模座，2圓柱銷，3模柄，4內(nèi)六角圓柱螺釘，5導(dǎo)柱，6導(dǎo)套，7凹模，8卸料鑲拼凹模，9卸料彈簧，10 反拉深凸模，11 下模座，12凸模固定板，13卸料板螺釘，14圓柱壓縮彈簧6沖孔模的設(shè)計(jì)6.1模具總體結(jié)構(gòu)方案6.1.1模具結(jié)構(gòu)根據(jù)零件的沖壓工藝方案可知，沖孔模為單工序模。6.1.2操作與定位方式 為了降低復(fù)合模具的成本，采用手工送料方式。同時(shí)因?yàn)榱慵叽绮淮?，條料寬度板厚適中，所以采用兩側(cè)定位板定位。6.1.3卸料方式

35、 考慮到零件的結(jié)構(gòu)形狀為矩形，料厚為0.5mm，較薄，采用彈性卸料方式。6.1.4模架類型的選擇考慮到工件的工藝特點(diǎn)，本套單工序模具采用雙側(cè)導(dǎo)柱模架。6.2沖壓力的計(jì)算6.2.1沖孔力的計(jì)算沖孔時(shí)的周邊長(zhǎng)度為：L2=4d =123.146 =226.08mm；根據(jù)公式3-3 沖孔時(shí)的沖裁力：P1= Lt =226.080.5600 =67.82KN所以實(shí)際沖裁力大小為：F6=1.3 P1=1.367.82=88.16KN6.2.2卸料力的計(jì)算卸料力公式： F7=KF6 （4-1）式中：K卸料力系數(shù)查卸料力系數(shù)表2得K=0.020.05 取K=0.05根據(jù)公式3-4得：F7=KF6 =0.058

36、8.16 =4.4KN6.2.3總沖壓力的計(jì)算在沖孔模具工作過程中所需要的總的沖壓力為：F總=F6+F7=88.16+4.4=92.56N6.3壓力機(jī)的選擇根據(jù)總的壓力，查沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)初選壓力機(jī)為:開式雙柱可傾壓力機(jī)J23-12。6.4模具壓力中心的確定沖裁力合力的作用點(diǎn)稱為模具的壓力中心。因?yàn)橛^察該零件的集合尺寸，沖件為典型的對(duì)稱零件，所以壓力中心在模柄中心線的延長(zhǎng)線上，沖壓過程中不存在偏裁的情況發(fā)生，所以模具的壓力中心就是零件的集合中心。如圖4-1所示：圖4-1壓力中心6.5沖孔凸凹模刃口尺寸的計(jì)算 根據(jù)沖裁間隙表2查得間隙值為：Z最小=0.132mm，Z最大=0.180mm表3.1沖壓方

37、式落料沖孔工件尺寸D-d+凸模尺寸D凸=(D凹Z最小)0-凹d凸=(d+x)0-凹凹模尺寸D凹=(Dx)0-凹d凹=(d凸+ Z最小) 0+凹注：表中計(jì)算公式各符號(hào)的含義為：D，d沖件公稱尺寸；沖件公差；D凸，D凹落料凸、凹模刃口尺寸；d凸，d凹沖孔凸凹模刃口尺寸；Z最小最小間隙；x磨損系數(shù)，與沖件精度有關(guān)，詳見表；凹，凸凸凹模制造公差，詳見表。按照IT14處理，查磨損系數(shù)表2,查得磨損系數(shù)x=0.5查間隙表2,得間隙值：Z最小=0.132mm，Z最大=0.180mm。根據(jù)公差表2，查得凸凹模的制造公差為：凸模凸=-0.02mm，凹模凹=+0.025mm為了保證沖模的間隙小于最大合理間隙：凸+

38、凹=-0.02+0.025=0.005mmZ最大- Z最小=0.180.132=0.048mm;因?yàn)橥?凹 Z最大- Z最??；所以采用分開加工的方法計(jì)算凸模和凹模刃口尺寸。圖4-2沖孔零件由于沖孔凸模的尺寸屬于磨損后變大的尺寸，沖孔時(shí)應(yīng)以凸模的實(shí)際尺寸按間隙要求來配作凹模。查表3.1，得沖孔凸模的計(jì)算公式：d凸=(d+x)0-凹= (6+0.50.3) 0-0.02=5.980-0.02mm 沖孔凹模的計(jì)算公式： d凹=(d凸+ Z最小) 0+凹= (5.98+ 0.132) 00.02=6.1120.02mm 12個(gè)沖孔凸模的尺寸都為：5.980-0.02mm；6.6沖孔模主要零部件的設(shè)計(jì)6

39、.6.1沖孔凸模的設(shè)計(jì)考慮到?jīng)_孔后沖裁件易卡在沖頭上，故采用卸料板導(dǎo)向凸模。凸模最大允許長(zhǎng)度公式為： L= （4-1） = =58.2385mm取凸模長(zhǎng)度L=58mm,采用線切割加工，設(shè)計(jì)凸臺(tái)與固定板固定，并用螺釘與模座連接。凸模材料為CrMo12V，熱處理5660HRC2。6.6.2沖孔凹模的設(shè)計(jì)因?yàn)榱慵Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，總體尺寸不大沖孔凹模采用整體式矩形凹模較為合理，通過螺釘與模座固定在一起，固定時(shí)將壓力中心與模柄中心重合。模具厚度的確定公式為：H=KB （4-2）式中：K系數(shù)值，根據(jù)板厚度確定； B沖裁件的最大外形尺寸；查板厚系數(shù)值2,查得K=0.35根據(jù)公式（3-9）得：H=KB =0.356

40、0 =21mm取H1=25mm；查表取標(biāo)準(zhǔn)值，取M=400mm；所以，凹模輪廓尺寸為400mm, 材料選用CrMo12V。6.6.3螺釘與圓柱銷的設(shè)計(jì)與選用1.螺釘尺寸的設(shè)計(jì)與選用按照螺釘所承受力，可近似計(jì)算出螺釘?shù)闹睆?，?jì)算公式為：d= （4-3）式中：P最大沖裁力N； n螺釘數(shù)； 螺釘材料的極限強(qiáng)度，MPa； d螺釘計(jì)算直徑。螺釘材料選用45鋼，它的極限強(qiáng)度=500MPa；選取螺釘數(shù)為四個(gè)，所以螺釘直徑為： d= =12mm所以查標(biāo)準(zhǔn)最少直徑為M12即可，本次設(shè)計(jì)選用M12和M12的螺釘。2.圓柱銷的設(shè)計(jì)與選用設(shè)計(jì)中選用圓柱定位銷定位，由于圓柱銷所承受的壓力不是很大，所以可查圓柱銷標(biāo)準(zhǔn)值2

41、，查得圓柱銷的尺寸為12mm，防轉(zhuǎn)圓柱銷的尺寸選12mm。6.6.4模柄的設(shè)計(jì)與選用模柄的作用將上模固定在壓力機(jī)滑塊上，同時(shí)使模具中心通過滑塊的壓力中心。根據(jù)零件的沖壓工藝特點(diǎn)，落料彎曲模和沖孔模都選用壓入式模柄。查模柄標(biāo)準(zhǔn)值表2選取模柄的規(guī)格為：76160mm6.6.5卸料板的設(shè)計(jì)為了防止沖孔時(shí)零件卡在凸模上，所以設(shè)計(jì)采用彈性卸料裝置，卸料板厚度為：20mm；圓形為160mm。在卸料板下端設(shè)置一40mm的凸臺(tái)，在沖孔時(shí)起到壓邊的作用。材料為45鋼，不用熱處理淬硬。6.6.6卸料螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)1.卸料螺釘?shù)某叽鏛=凸模長(zhǎng)度-卸料板厚度+墊板厚度所以L為： L=32-10+6=28mm查卸料螺釘尺寸

42、表3，可選卸料螺釘為d=6mm,L=35mm。2.卸料螺釘?shù)牟牧闲读下葆敳捎?5鋼，熱處理為3540HRC2。6.6.7模架及其它零件的設(shè)計(jì)考慮到?jīng)_裁件的工藝性特點(diǎn)選用兩側(cè)導(dǎo)柱式模座。1.模座的外形尺寸因?yàn)槁淞习寄５某叽鐬?00mm；所以查表3,可確定上模座的尺寸為：40055mm；下模座的尺寸為：40060mm。2. 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選用 導(dǎo)柱為50270mm，導(dǎo)套為53150mm3.模座，導(dǎo)柱、導(dǎo)套的材料從經(jīng)濟(jì)上考慮，降低模具的生產(chǎn)成本，選用模座的材料為HT200，沒有熱處理要求；導(dǎo)套、導(dǎo)柱的材料為20鋼，熱處理要求滲碳0.81.2mm,硬度為5862HRC。6.6.8模架閉合高度的計(jì)算模具的閉合高度指的是模具在處于閉合狀態(tài)下，上模座的上平面至下模座的下平面之間的距離。H=上模座+上墊板厚+沖孔凸模厚+沖孔凹模厚+下墊板厚+下模座厚凸模-深入量式中：上模座為55mm，沖孔凸模厚為108mm，沖孔凹模厚68mm，下模座厚為60mm，所以閉合高度為：H=55+108+86+60=309mm因?yàn)?，模具的閉合高度應(yīng)介于壓力機(jī)的最大裝模高度和最小裝模高度之間，即應(yīng)滿足