多工位級進模畢業(yè)設(shè)計

1、 湖 南 農(nóng) 業(yè) 大 學全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計微型電機外殼多工位級進模設(shè)計MULTIPOSITION PROGRESSIVE DIE DESIGN FOR MICRO MOTOR SHELL 學生姓名：謝巍 學 號：201140614215 年級專業(yè)及班級：2011級機械設(shè)計制造及其自動化 （二）班 指導老師及職稱：莫亞武 副教授 學 院：工學院湖南長沙提交日期：2015年5月湖南農(nóng)業(yè)大學全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計誠 信 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計是本人在指導老師的指導下，進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已

2、經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。 畢業(yè)設(shè)計作者簽名： 年 月 日 目 錄 摘要1 關(guān)鍵詞1 1 前言1 2 沖壓的介紹2 2.1 沖壓的概念和發(fā)展2 2.2 沖壓的基本工序及模具3 2.3 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向3 2.3.1 沖壓成形理論及沖壓工藝方面3 2.3.2 沖模是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件4 2.3.3 沖壓設(shè)和沖壓生產(chǎn)自動化方面4 2.3.4 沖壓標準化及專業(yè)生產(chǎn)方面4 3 零件的沖壓工藝性分析5 4 工藝方案的確定5 5 工藝設(shè)計計算6 5.1 毛坯尺寸的確定6 5.2 拉

3、深工藝計算6 5.2.1 計算拉深系數(shù)6 5.2.2 各次拉深直徑和高度6 5.2.3 確定是否采用工藝切口7 5.2.4 各次拉深凸凹模圓角半徑7 5.2.5 拉深凸、凹模間隙8 5.2.6 拉深凸、凹模工作尺寸及其公差8 5.3 沖裁工藝計算8 5.3.1 沖孔凸、凹模刃口尺寸及其制造公差的確定原則8 5.3.2 凸、凹模刃口尺寸的計算方法9 5.3.4 沖孔凸、凹模間隙的確定原則9 5.3.5 沖孔凸、凹模間隙值的確定方法10 5.4 切邊凸、凹模刃口尺寸及公差的確定10 5.5 排樣設(shè)計10 5.5.1 排樣原則10 5.5.2 搭邊及其作用11 5.5.3 搭邊值的確定11 5.5.

4、4 條料寬度和送料步距的確定11 5.5.5 載體設(shè)計12 5.6 沖壓力的計算和沖壓設(shè)備的選擇12 5.6.1 拉深力的計算12 5.6.2 壓料力的計算12 5.6.3 沖裁力的計算13 5.6.4 卸料力，推件力，頂件力的計算13 5.6.5 沖壓設(shè)備的選取13 5.7 壓力中心計算15 6 模具結(jié)構(gòu)形式設(shè)計15 6.1 卸料出件方式及構(gòu)件的確定15 6.2 正裝倒裝結(jié)構(gòu)16 6.3 導向方式16 6.4 送料及定位方式16 6.5 壓料裝置16 7 模具結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計16 7.1 模板和模架結(jié)構(gòu)尺寸17 7.2 模座平面尺寸17 7.3 模具閉合高度17 8 模具主要零部件設(shè)計17 8.

5、1 凸模設(shè)計18 8.2 凹模設(shè)計18 8.3 定位零件的設(shè)計19 8.3.1 導正銷的設(shè)計19 8.3.2 導料板導料銷的設(shè)計19 8.4 卸料零件的設(shè)計19 8.4.1 卸料螺釘?shù)倪x用19 8.4.2 卸料彈簧的選用20 8.5 導向和限位零件的設(shè)計20 8.5.1 外導柱的設(shè)計20 8.5.2 內(nèi)導柱的設(shè)計20 8.5.3 限位柱的設(shè)計20 8.6 緊固螺釘和定位銷的設(shè)計21 8.6.1 模板模座之間的緊固21 8.6.2 螺釘數(shù)量及大小的確定21 8.6.3 螺釘長度尺寸的設(shè)計21 8.6.4 定位銷數(shù)量及大小的確定21 8.6.5 定位銷長度尺寸的設(shè)計21 9 結(jié)論21 參考文獻22

6、 致謝23微型電機外殼多工位級進模設(shè)計學 生：謝巍 指導老師：莫亞武（湖南農(nóng)業(yè)大學工學院,長沙410128） 摘 要：對微型電機外殼進行了沖壓工藝性分析，采用多工位級進模沖壓生產(chǎn)。介紹了制件工步排樣設(shè)計、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計及模具工作零件設(shè)計。模具采用自動送料機構(gòu)作粗定位、導正銷精定位，保證了送料精度。凸、凹模鑲塊材料選用DC53，提高了模具壽命和減少加工序。模具設(shè)計采用UG軟件完成實體建模后導出dwg文件，并通過Auto CAD軟件處理，完成平面圖設(shè)計。目前，模具運行情況良好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，達到了預(yù)期效果。 關(guān)鍵詞：微型電機外殼；沖壓工藝；排樣設(shè)計；級進模；零件的沖壓工藝性分析MultiPositi

7、on Progressive Die Design for Micro Motor ShellStudent:XieWeiTutor: Yawu Mo（College of Engineering,Hunan Agricultural University,Changsha410128,China） Abstract：Based on process analysis of the micro motor shell，multiposition progressiVe diewas used in productionStrip layout design，die structure desi

8、gn and die working parts designwere introducedWith the automatic feeding mechanism to coarsely position and the pilot pin to accurately position，the feeding accuracy was guaranteedDC53 was used for insertblock of both conVex and concaVe die to improVe die life and reduce machining operationsUG was u

9、sed for model design，and then dwg file export from the model was processed it by Autocad to get the 2D designAt present，the die is running weU with stableproduct quality，which meets the desired effectsKey words：Micro motor shell；Punching technology；Layout design；Progressive die1 前言 現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，尤其是電子，電器

10、，儀表，汽車等產(chǎn)品的發(fā)展，幾乎都離不開模具。能否向社會提供更多的優(yōu)質(zhì)模具，會直接影響到工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量，生產(chǎn)成本0和更新?lián)Q代的速度。合理的模具結(jié)構(gòu)可有效的實現(xiàn)沖模的功能，達到成本低，制造周期短和操作安全性，并能保證產(chǎn)品零件的各項技術(shù)要求，正確選擇適用的模具結(jié)構(gòu)是模具設(shè)計師提高技術(shù)素質(zhì)的體現(xiàn)。隨著國民經(jīng)濟總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也有越來越高。業(yè)內(nèi)專家認為，雖然模具種類繁多，但在十一五期間其發(fā)展重點應(yīng)該是既能滿足大量需求，又有較高技術(shù)含量，特別是目前國內(nèi)尚不能自給，需大量進口模具和能代表發(fā)展方面的大型，精密，復(fù)雜，長壽模具。又由于模具標準件的種類，數(shù)量，

11、水平，生產(chǎn)集中度等對整個模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響，因此，一些重要的模具標準件也必須重點發(fā)展，而且其發(fā)展速度應(yīng)快于模具的發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國的模具標準化水平，從而提高模具質(zhì)量，縮短模具生產(chǎn)周期及降低成本。 多工位級進模和精沖模代表了沖壓模具的發(fā)展方向，精度要求和壽命要求極高，主要為電子工業(yè)，汽車，儀器儀表，電機電器等配套。這兩種模具，國內(nèi)已有相當基礎(chǔ)，并已引進了國外技術(shù)設(shè)備，個別企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品已達到世界水平，但大部分仍有較大差距，總量也供不應(yīng)求，進口較多，整體水平有待提高。模具制造的特點：制造質(zhì)量要求高，形狀復(fù)雜，模具生產(chǎn)為單件多品種生產(chǎn)，材料硬度高，生產(chǎn)周期短，成套性生產(chǎn)等。研究模具

12、制造的過程，就是研究探討模具制造的可能性和如何制造的問題，進而研究怎樣以較低的成本，較短的周期制造質(zhì)量較高的模具的問題。成本，周期，和質(zhì)量是模具制造的主要技術(shù)經(jīng)濟指標。嚴格的講，尋求這三個指標的最佳值，但從模具制造的角度考慮是不夠的應(yīng)綜合考慮設(shè)計，制造和使用者三個環(huán)節(jié)，三者的協(xié)調(diào)。設(shè)計出考慮滿足使用功能外，還要充分考慮制造的可能性：制造要滿足設(shè)計要求，同時也制約設(shè)計，并指導用戶使用。2 沖壓的介紹2.1 沖壓的概念和發(fā)展 沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備，主要是壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變

13、形加工，且主要采用板料加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術(shù)。 沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是講材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量生產(chǎn)就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。沖壓在現(xiàn)代工業(yè)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零件，如汽車、農(nóng)機、儀器儀表，電子，航空航天，家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖

14、壓件所占的比重都相當大，少則60%以上，多則90%以上。不少過去用鍛造鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕，剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產(chǎn)中不采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、快速進行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實現(xiàn)的。2.2 沖壓的基本工序及模具 由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求有各不相同，因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸

15、的沖壓件的工序。 上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。 在實際生產(chǎn)中，當沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓時不經(jīng)濟甚至很難達到要求。這時在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單工序集中在一副模具內(nèi)完成，按組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合、級進和復(fù)合-級進三種組合方式。 復(fù)合沖壓在壓力機的一次工作行程中，在模具的同一工位同時完成兩種或兩種以上不同工序的方式。 級進沖壓在壓力機的一次工作行程中，按照一定的順序在同一副模具的不同工位上完成兩種或兩種以上不同工序的方式。 復(fù)合-級進在

16、一副模具上包含復(fù)合和級進兩種方式的組合工序。2.3 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向2.3.1 沖壓成形理論及沖壓工藝方面 沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究，沖壓成形過程應(yīng)力應(yīng)變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面取得較大的進展。特別是隨著計算機技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內(nèi)外已開始應(yīng)用塑性成形過程的計算機模擬技術(shù)，即利用有限元等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計人員可預(yù)測某一工藝方案成形的可行性分析及可能出現(xiàn)的問題，并通過在計算機上選擇修改相關(guān)參數(shù)，可實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)

17、化設(shè)計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也縮短了制模周期。2.3.2 沖模是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件 在沖模的設(shè)計制造上，目前正朝著以下兩個方面發(fā)展：一方面，為了適應(yīng)高速、自動、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應(yīng)的新型模具材料及其熱處理技術(shù)，各種高效、精密、數(shù)控自動化的模具加工機床和檢測設(shè)備以及模具CAD/CAM技術(shù)也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。精密、高效的多工位及多工位功能級進模和大型復(fù)雜的

18、汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術(shù)水平。目前，50個工位以上的級進模進距精度可達到2微米，多功能級進模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設(shè)計制造出達到國際水平的精度大2-5微米，進距精度2-3微米，總壽命達1億萬次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具，在設(shè)計制造方法、手段方面已基本達到了國際水平，但在制造方法手段方面已基本達到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也已接近國際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。2.3.3 沖壓設(shè)和沖壓生產(chǎn)自動化方面 性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖

19、模需要高精度、高自動化的沖壓設(shè)備相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設(shè)備也有單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方面發(fā)展，加之機械乃至機器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用，如在數(shù)控四邊折彎機中送入板料毛坯后，在計算機程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產(chǎn)率2.3.4 沖壓標準化及專業(yè)生產(chǎn)方面 模具的標準化及專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)的廣泛重視。因為沖模屬單件小批量生產(chǎn)，沖模零件既具有一定的復(fù)雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性。因此，只有實現(xiàn)了沖模的標準化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實現(xiàn)

20、專業(yè)化、商品化，從而降低模具的成本，提高模具的質(zhì)量和縮短制造周期。目前，國外先進工業(yè)國家模具標準化成產(chǎn)程度已達70%，模具廠只需設(shè)計制造工作零件，大部分模具零件均從標準件廠購買，使生產(chǎn)率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高，分工越來越細，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產(chǎn)品的沖裁?；驈澢?，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。3 零件的沖壓工藝性分析圖1 微型電動機外殼Fig l Micro motor shell 圖1所示為微型電機外殼，用厚度為t=0.6 mm的馬口鐵沖壓而成。馬口鐵又叫鍍錫鐵，是電鍍錫薄鋼板的俗稱,英文縮寫為SPTE，是指

21、兩面鍍有商業(yè)純錫的冷軋低碳薄鋼板或鋼帶。錫主要起防止腐蝕與生銹的作用，并將鋼的強度和成形性與錫的耐蝕性、錫焊性和美觀的外表結(jié)合于一種材料之中，具有耐腐蝕、無毒、強度高和延展性好的特性。從圖1中可以看出，微型電機外殼結(jié)構(gòu)較簡單，屬筒形拉深件，但成形質(zhì)量要求較高。外徑(119005)mm和底部孔(8005)mm均有IT11級公差要求，高度尺寸(8003)mm為ITl0級公差，筒壁圓度誤差要求不大于0.05 mm，筒壁相對于底部的垂直度誤差要求不大于0.05 mm，內(nèi)外不允許有劃傷，筒壁底部圓角處不允許有過度拉薄現(xiàn)象。4 工藝方案的確定 產(chǎn)品零件為大批量生產(chǎn)，要求生產(chǎn)率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，模具壽命50

22、萬沖次以上，因此采用級進模通過連續(xù)拉深的生產(chǎn)方式比較經(jīng)濟和合理，在壓力機滑塊每次行程中，在同一副模具的不同位置，同時完成二道或二道以上的工序就叫級進模，使用級進模可以把兩道或更多的工序合并在同一副模具中完成，所以用級進模生產(chǎn)可以減少模具和設(shè)備的數(shù)量，提高生產(chǎn)率并容易實現(xiàn)自動化。但比制造單工序模復(fù)雜，成本也高。用級進模沖壓，必須解決條料的準確定位問題，才有可能保證工件的質(zhì)量。 本零件成型的的方案為先連續(xù)拉深，然后再沖底部孔，最后擠壓切邊。5 工藝設(shè)計計算5.1 毛坯尺寸的確定對于不變薄拉深，雖然在拉深過程中板料的厚度有增厚也有變薄，但實踐證明，拉深件的平均厚度與坯料厚度相差不大。由于塑性變形前后

23、體積不變，因此可以按坯料面積等于拉深件表面積的雨澤確定坯料的尺寸。由于金屬板料具有板平面方向性和受模具幾何形狀等因素的影響，成形后的拉深件口部一般不整齊，因此多數(shù)情況下還需采取加大工序件高度或凸緣寬度的方法，拉深后再經(jīng)過切邊工序來保證零件質(zhì)量。由h=7.7mm，d=11.3 mm,h/d=0.68,查圓筒形拉深件的切邊余量表得=1mm，故總拉深高度H=h+=8.7mm,r=0.5mm,零件毛坯直徑可以按公式確定，制件按中線尺寸計算，由 公式 D= （1） 計算得D=22.6mm,實際毛坯直徑取23mm。5.2 拉深工藝計算5.2.1 計算拉深系數(shù) 圓筒形件拉深的變形程度用拉深系數(shù)來表示，故拉深

24、系數(shù)是拉深工藝的基本參數(shù)。拉深系數(shù)是指每次拉深后圓筒形零件的直徑與毛坯或前道工序件的直徑之比。用m表示，而且m值越小，拉深時變形程度越大，拉深系數(shù)是重要的工藝參數(shù)，可以用于計算各個工序的尺寸和毛坯尺寸，一種材料在一定拉深條件下允許的拉深變形程度是一定的，把材料既能拉深成形又不被拉斷時的最小拉深系數(shù)稱為極限拉深系數(shù)。由t/D100=260，總拉深系數(shù)m=d/D=0.49。通過查筒形件的極限拉深系數(shù)表，得第一次極限拉深系數(shù)=0.480.50。雖然m=d/D=0.49稍大于的極限值0.48，為了保證拉深質(zhì)量，還是分2次拉深比較合適。5.2.2 各次拉深直徑和高度 確定了圓筒形件的拉深次數(shù)后，各工序直

25、徑可由各工序的拉深系數(shù)和前道工序的直徑求得，d1=23*0.61=14.4mm,d2=14.4*0.78=11.3mm,由公式 =0.25(D*k-d)+0.43r/d(d+0.32r） （2） 計算得=6.7mm,取7mm。 D毛坯直徑；d第一次拉深的工序件直徑；r第一次拉深的工序件底部圓角半徑；h第一次拉深的工序件高度；同理h=8.7mm。 各工序為：一次拉深尺寸為15 mm7 mm，D=23 mm，第一次拉深的中間直徑15 mm0.6mm=14.4mm(0.6 mm為材料厚度)，=0.61；一次拉深尺寸為113 mm87 mm，d=113 mm，=O78。5.2.3 確定是否采用工藝切口

26、 沖壓材料采用厚度o6 mm的馬口鐵帶卷料，采用自動送料裝置。由于該工件是在帶料上多次連續(xù)拉深，為防止帶料在拉深過程中產(chǎn)生變形，避免拉深時相鄰工序件之間因材料相互牽連的影響，需在首次拉深前沖出工藝切口，為保證帶料導向的可靠性，采用對稱的人字形工藝切口。5.2.4 各次拉深凸凹模圓角半徑 凹模圓角半徑越大，材料越容易進入凹模，但過大材料易起皺。因此，在材料不起皺的前提下，凹模圓角半徑宜取大一些。計算所得的凹模圓角半徑均應(yīng)符合r大于等于2t，對于帶凸緣的筒形件，最后一次拉深的凹模圓角半徑還應(yīng)與零件的凸緣圓角半徑相等。凸模圓角半徑過小，會使材料在此受到過大的玩去變形，導致危險斷面材料嚴重變薄甚至拉裂

27、，但過大會使懸空部分增大，容易產(chǎn)生內(nèi)起皺現(xiàn)象。最后一次拉深時，凸模圓角半徑應(yīng)與拉深件底部圓角半徑相等，但當拉深件底部圓角半徑小于拉深工藝性要求時，則凸模圓角半徑應(yīng)按工藝性要求確定，然后通過增加整形工序得到拉深件所要求的圓角半徑。 第一次拉深凹模圓角半徑可以按一下經(jīng)驗公式計算： r=0.8=2.12mm (3) 式中r凹模圓角半徑；D坯料直徑；d凹模內(nèi)徑；t材料厚度； 第一次拉深凸模圓角半徑可取r=(0.7-1.0)r=1.908mm； 第二次拉深時，凹模圓角半徑應(yīng)逐漸減小，一般可以按經(jīng)驗公式確定： r=(0.6-0.9)r=1.272mm （4） 第二次拉深時，凸模圓角半徑應(yīng)與拉深件底部圓角半

28、徑相等r=0.2mm5.2.5 拉深凸、凹模間隙拉深凸凹模間隙對拉深力，拉深質(zhì)量，模具壽命等都有較大的影響。間隙小時，拉深力大，模具磨損也大，但拉深件回彈小，精度高。間隙過小，會使拉深件壁部嚴重變薄甚至拉裂。間隙過大，拉深件坯料起皺，而且口部的變厚得不到消除，拉深件出現(xiàn)較大的錐度，精度較差。因此，拉深件凸、凹模間隙應(yīng)根據(jù)坯料厚度及公差、拉深過程中坯料的增厚情況、拉深次數(shù)、拉深件的形狀及精度等要求確定。對于有壓料裝置的拉深模，凸凹模單邊間隙可根據(jù)材料厚度和拉深次數(shù)表確定，按經(jīng)驗公式 Z/2=(0.9-0.95)t (5) 計算得雙面間隙Z=1.08mm。5.2.6 拉深凸、凹模工作尺寸及其公差

29、拉深件的尺寸和公差是由最后一次拉深模保證的，考慮拉深模的磨損和拉深件的彈性回復(fù)，最后一次拉深模的凸、凹模工作尺寸及公差按如下確定：第二次拉深模的凸、凹模工作尺寸及公差按如下確定：當拉深件標注為外形尺寸，以凹模為基準，則 D=（D-0.75）=11.875 （6） D=（D-0.75-2Z）=11.855 （7） 對于首次拉深，因工序件尺寸無需嚴格要求，所以其凸、凹模工作尺寸取相應(yīng)工序的工作尺寸即可，同樣以凹模為基準，則 D=D=15 （8） D=（D-2Z）=14.98 （9） 式中D凹模工作尺寸；D凸模工作尺寸；D拉深件的最大外形尺寸；Z凸、凹模單邊間隙；拉深件的公差，為IT11級；凸、凹模

30、的制造公差，可按IT6-IT9級確定；D各次拉深工序件的基本尺寸。5.3 沖裁工藝計算5.3.1 沖孔凸、凹模刃口尺寸及其制造公差的確定原則 凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸模、凹模刃口尺寸及其公差來保證。因此，正確確定凸、凹模刃口尺寸和公差，是沖裁設(shè)計中的一項重要工作。模具刃口尺寸精度是影響沖裁件尺寸精度的首要因素。模具的合理間隙值也要考模具刃口部分尺寸及其公差來保證。因此，在確定凸、凹模刃口部分尺寸及其制造公差時，必須考慮到?jīng)_裁變形規(guī)律、沖裁公差等級、模具磨損和制造工藝等方面。實踐證明，由于存在模具間隙，沖裁件的斷面都帶有錐度，落料件的大端尺寸接

31、近于凹模刃口尺寸，沖孔件的小端尺寸接近于凸模刃口尺寸。在沖裁過程中，凸、凹模與沖裁件和廢料發(fā)生摩擦，凸模和凹模會向入體方向磨損。因此，確定凸模和凹模刃口尺寸，需遵循下述原則： 確定基準件，設(shè)計落料模時，以凹模為基準件，間隙取在凸模上；設(shè)計沖孔模時，以凸模為基準件，間隙取在凹模上?？紤]沖模的磨損規(guī)律，設(shè)計落料模時，凹模公稱尺寸應(yīng)按入體方向接近或等于相應(yīng)的落料件最小極限尺寸，此時的凸模公稱尺寸按凹模相應(yīng)尺寸沿入體方向減（加）一個最小合理間隙值；設(shè)計沖孔模時，凸模公稱尺寸按入體方向接近或等于相應(yīng)的沖孔件最大極限尺寸，此時的凹模公稱尺寸按凸模相應(yīng)尺寸沿入體方向加（減）一個最小合理間隙值。凸、凹模刃口尺

32、寸制造公差應(yīng)合理。凸、凹模刃口部分尺寸的制造公差要按零件的尺寸要求決定，一般模具的制造精度比沖裁件的精度高23級。若零件未注公差，對于非圓形件，沖模按IT9精度制造；對于圓形件，一般按IT6-7級精度制造。本設(shè)計中沖孔以凸模為基準件，間隙取在凹模上，凸模取IT8級，凹模取IT9級。尺寸偏差應(yīng)按入體原則標注。5.3.2 凸、凹模刃口尺寸的計算方法 凸模與凹模刃口尺寸的計算方法按分開加工計算，對于沖孔計算公式如下： d=（d+x*)=8.075 （10) d=(d+Z)=8.171 (11) d凸模尺寸；d凹模尺寸；制件公差；X考慮磨損的系數(shù)，按零件公差選取，零件精度為IT11級時，取0.75；分

33、別為凸模和凹模的制造公差；Z凸、凹模最小初始雙面間隙；5.3.4 沖孔凸、凹模間隙的確定原則 沖裁間隙影響沖裁件質(zhì)量、沖裁力、模具壽命、斷面質(zhì)量、尺寸精度，是沖裁模設(shè)計最重要的工藝參數(shù)之一?？紤]到模具制造中的偏差及使用中的磨損，生產(chǎn)中通常選擇一個適當?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙。在此范圍內(nèi)選用的間隙值可以獲得合格的零件。這個范圍的最小值稱為最小合理間隙，最大值稱為最大合理間隙值。由于模具在使用過程中的磨損使間隙增大，設(shè)計與制造新模具時采用最小合理間隙值。選擇合理間隙值的總的原則是：在滿足沖裁件質(zhì)量的前提下，間隙值一般取偏大值，這可以降低沖裁理和提高模具壽命。5.3.5 沖孔凸、凹模間隙值的確定方法 確定

34、凸、凹模間隙的方法有理論法和經(jīng)驗法兩種。經(jīng)驗方法也是根據(jù)材料的性質(zhì)和厚度，來確定最小合理間隙值，根據(jù)經(jīng)驗法按下列數(shù)據(jù)確定凸、凹模間隙C=（8%-10%)t=0.08*0.6=0.048mm,雙面間隙Z=0.096mm。實驗研究結(jié)果與實踐經(jīng)驗表明對于尺寸精度、斷面垂直度要求高的工件應(yīng)選用較小間隙值，對于斷面垂直度要求不高的工件，以提高模具壽命為主，可采用較大的間隙。5.4 切邊凸、凹模刃口尺寸及公差的確定 為保證切邊工位的沖制質(zhì)量，沖裁雙邊間隙為0.02 mm，凸、凹模刃口部分表面粗糙度為Ra0.20.4m，以確保沖裁面粗糙度值符合Ra1.6m的要求，刃口尺寸公差按IT6級制造。切邊凸模的刃口尺

35、寸為11.9，切邊凹模的刃口尺寸為11.9。5.5 排樣設(shè)計 沖裁件在條料或板料上的布置方法叫排樣，排樣是沖裁模設(shè)計中的一項極其重要的工作。排樣方法對材料的利用率、沖裁件的質(zhì)量、生產(chǎn)率、乬結(jié)構(gòu)和壽命都有重要的影響，合理的排樣可以提高材料的利用率。5.5.1 排樣原則 對于沖裁來說，由于產(chǎn)量大，沖裁件的生產(chǎn)率高，材料費用占沖壓總成本的60%以上。材料利用率是一項及其重要的經(jīng)濟指標。要提高材料的材料利用率，就要減少廢料。沖裁過程中產(chǎn)生的廢料可分為結(jié)構(gòu)廢料和工藝廢料兩種。結(jié)構(gòu)廢料是由工件形狀決定的，而工藝廢料是由沖壓方式和排樣方式?jīng)Q定的。使人工操作方便、安全、減輕工人的勞動強度，使模具結(jié)構(gòu)簡單、模具

36、壽命較高，排樣應(yīng)保證沖裁件的質(zhì)量。第一工位安排局部外形沖切和沖導正孔，第二工位設(shè)置導正銷對條料導正，在以后的工位中，對易發(fā)生竄動的工位設(shè)置導正銷，也可以在以后的工位中沒隔2-3個工位設(shè)置導正銷，本設(shè)計中在模具的主要工位分別設(shè)置有6對導正銷，沖壓件上孔的位置相隔太近時，可以分布在不同的工位上沖出，但孔的位置不能因后續(xù)成型工序而影響變形。為提高凹模鑲塊、卸料板和固定板的強度，便于產(chǎn)品的變更和保證各成型零件安裝位置不發(fā)生干涉，可在排樣中設(shè)置空工位，其數(shù)量根據(jù)模具結(jié)構(gòu)要求設(shè)定，本設(shè)計中設(shè)置空工位7個，有效工位6個。5.5.2 搭邊及其作用 搭邊是指沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的余料。搭邊的作

37、用：第一，它能補償條料送進時的定位誤差和下料誤差，確保沖出合格的制件。第二，保持條料的剛性，方便送進，提高勞動生產(chǎn)率，第三避免沖裁時條料邊緣的毛刺被帶入模具間隙，從而可以提高模具壽命。搭邊值的大小對于沖裁生產(chǎn)有很大的影響。一般來說，過小的搭邊，使條料剛性降低，從而使條料容易產(chǎn)生變形，進而影響到條料的正確送進，而在沖制非金屬材料或脆性材料時，搭邊量過小，極容易造成角部開裂。而搭邊值過大，則材料利用率低。5.5.3 搭邊值的確定 搭邊值得確定可以參考表，同時考慮一下因素對搭邊值的影響：材料的力學性能，硬材料的搭邊比軟材料、脆性材料小一些；沖裁件的形狀和尺寸，沖裁件大或有尖突的復(fù)雜形狀時，搭邊值大一

38、些；材料厚度，料厚時搭邊值大；送料方式與擋料方式，用手工送料，有側(cè)壓裝置的其值??；卸料方式，彈性卸料比剛性卸料的小。 間隙搭邊值：間隙搭邊是指相鄰兩個工件之間的間隙，因為材料厚度為0.6mm,按理間隙搭邊值a=3mm，側(cè)搭邊值：側(cè)搭邊是指在級進模中將每個產(chǎn)品沿料寬方向連接起來的部分，按理側(cè)搭邊值b=2.5mm，為了使條料在送進過程中具有較好的強度，保證條料在沖壓過程中送料的順暢性，導正孔中心到條料邊緣的距離取2.5mm，即可滿足強度要求。5.5.4 條料寬度和送料步距的確定 因為工件尺寸較小，為確保各工序間的工作零件互不干涉，工序間需增設(shè)一些必要的空工步。有工藝切口的連續(xù)拉深的條料寬度和步距可

39、按如下計算公式： B=D+2b=33 mm (12) A=D+n=26mm (13) 式中B條料寬度；A為步距；D毛坯直徑；b側(cè)搭邊寬度查表取2.5mm；n相鄰切口間搭邊寬度或沖槽最小寬度查表取3mm；5.5.5 載體設(shè)計載體是指連續(xù)模沖壓時，條料內(nèi)連接工序并運載其穩(wěn)定前進的這部分材料，從保證載體強度出發(fā)，載體寬度遠大于搭邊寬度。載體的形式主要有雙側(cè)載體、單側(cè)載體和中間載體三種。雙側(cè)載體是在條料的兩側(cè)設(shè)計載體，被加工的的零件連接在兩側(cè)載體的中間，電機外殼工件符合選用雙側(cè)載體的條件，因此采用雙側(cè)載體。圖2 工步排樣圖Fig 2 step layout通過上述一系列的工作，最后得到：料寬33mm，

40、步距26mm，共13個工位：工位(1)為沖導正銷孔和局部外形沖切；工位(2)為局部外形沖切；工位(3)為空工步；工位(4)為首次拉深；工位(5)為空工步；工位(6)為二次拉深；工位(7)為空工步；工位(8)為沖底部孔；工位(9)、(10)、(11)、(12)為空工步；工位(13)擠壓切邊，工件與載體分離。其中有效工位6個，空工位7個。5.6 沖壓力的計算和沖壓設(shè)備的選擇 計算沖壓力的目的是為了選擇合適的壓力機，設(shè)計和檢驗?zāi)＞叩膹姸?。壓力機的噸位必須大于所計算的沖壓力。5.6.1 拉深力的計算 由于影響拉深力的因素比較復(fù)雜，按實際受力和變形情況精確計算拉深力是比較困難的，所以，實際生產(chǎn)中通常是以

41、危險斷面的拉應(yīng)力不超過其材料的抗拉強度為依據(jù)，采用經(jīng)驗公式進行計算，對于圓筒形件第一次拉深力： F=K=0.86*3.14*14.4*0.6*320=7466N (14)式中d各次拉深工序件的直徑；t板料厚度；拉深件材料的抗拉強度；K修正系數(shù)，與拉深系數(shù)有關(guān)；同理第二次拉深力F=6131N。5.6.2 壓料力的計算 壓料力的作用是防止拉深過程中坯料的起皺。壓料力的大小應(yīng)當合適，當壓力力過小時，防皺效果不好；壓料力過大時，則會增大傳離去危險斷面上的拉應(yīng)力，從而引起嚴重變薄甚至拉裂。因此，應(yīng)在保證坯料變形區(qū)不起皺的前提下，盡量選用較小的壓料力。在模具設(shè)計時，第一次拉深的壓料力可以按下列經(jīng)驗公式計算

42、： F=D-（d+2r)p/4 (15)=3.1423-(14.4+2*2.12)2.5/4=356N同理第二次拉深壓料力F=31N5.6.3 沖裁力的計算沖裁時，凸模給材料施加壓力，同時，材料也對凸模產(chǎn)生反作用力，通常我們把這種作用力稱為抗力，材料對凸模的最大抗力就是沖裁力。沖孔力可以按下式計算 FLt=3.14*8*0.6*3204823N （16） 同理局部沖切力F=3.14（第一二工位周長之和）*0.6*320=3.14（2*3+123.6+110）*0.6*320=152191N 切邊力F3.14*11.9*0.6*3207174N 總沖裁力F=4823+152191+7174=16

43、4188N5.6.4 卸料力，推件力，頂件力的計算 影響卸料力，推件力，頂件力的因素很多，要精確計算是很困難的，在實際中常用經(jīng)驗公式進行計算：卸料力 F=0.04*164188=6567.52N (17) 推件力 F=K=0.06*164188=9851.28N (18) 頂件力 F=K=0.055*164188=9030.34N (19) 式中F總沖裁力；卸料力、推件力、頂件力系數(shù)，料厚0.6mm的材料，各系數(shù)分別為0.04、0.06、0.055； 因此總的沖壓力F=拉深力+壓料力+沖裁力（沖孔力+局部沖切力+切邊力）+卸料力+推件力+頂件=7466+6131+356+31+164188+6

44、567.52+9851.28+9030.34=203621.14N5.6.5 沖壓設(shè)備的選取 （一）設(shè)備類型的選擇：根據(jù)沖壓件的大小進行選擇；根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量進行選擇；考慮精度與剛度，在選用設(shè)備類型時，還應(yīng)充分注意到設(shè)備的精度與剛度，壓力機的剛度是由床身剛度、傳動剛度和導向剛度三部分組成。 （二）設(shè)備規(guī)格的選擇：備規(guī)格的主要參數(shù)有以下幾個方面：行程。壓力機行程的大小，應(yīng)該保證坯料的方便放進與零件的方便取出。裝配模具的相關(guān)尺寸。閉合高度。沖床的閉合高度是指滑塊處于下死點時，滑塊下平面至工作臺上平面間的開擋空間尺寸，顯然，沖床的閉合高度要與模具的閉合高度相適應(yīng)。沖床的最大閉合高度要大于模具的閉

45、合高度，最小閉合高度又要小于模具的閉合高度。初選壓力機為開式雙柱可傾式（JC23-35型）壓力機的技術(shù)參數(shù)如下表所示表1 開式雙柱可傾式（JC23-35型）壓力機的技術(shù)參數(shù)Table 1 Open type double column tilting type (JC23-35 type) technical parameters of the press項目參數(shù)公稱壓力/KN350滑塊行程/mm80滑塊行程次數(shù)/min50最大閉合高度/mm280閉合高度調(diào)節(jié)量/mm60滑塊中心至床身距離205立柱間距300工作臺尺寸前后380 左右610工作臺孔尺寸前后200 左右290 直徑260墊板尺寸

46、厚度60直徑150模柄孔尺寸直徑50 深度70滑塊底面尺寸前后190左右210床身最大可傾角305.7 壓力中心計算 模具設(shè)計時，應(yīng)使模具壓力中心與壓力機滑塊中心軸線相重合，以避免沖壓時產(chǎn)生偏心載荷，加劇模具及壓力機滑塊與導軌之間的磨損，影響模具壓力機的使用壽命和工件質(zhì)量，多工位級進模的壓力中心與壓力機滑塊中心軸線偏離不應(yīng)超過L/6（凹模板長度方向）和B/6（凹模板寬度方向），由于工件的沖裁和成形工序較多，每道工序外形復(fù)雜，因此可以考慮用解析法進行計算，先分別算出每個工位的壓力中心，然后計算出總的壓力中心。把第一塊凹模板分解成5部分，第二塊凹模是第6部分，各部分的周長和壓力中心坐標分別為： L

47、=123.6mm；x=13mm，y=0； （20） L=110mm；x=39mm，y=0； （21） L=15=47.1mm；x=78mm，y=0； （22） L=11.9=37.37mm；x=130mm，y=0； （23） L=8=25.12mm；x=182mm，y=0； （24） L=37.37mm；x=312mm，y=0； （25） 則多凸模的壓力中心坐標可按公式算出： x=/ （26） =(123.6*13+110*39+47.1*78+37.37*130+25.12*182+37.37*312)/(123.6+110+47.1+37.37+25.12+312)=30659.98/65

48、5.21=46.8mm6 模具結(jié)構(gòu)形式設(shè)計6.1 卸料出件方式及構(gòu)件的確定 卸料方式有剛性卸料、彈性卸料和廢料切刀卸料三種。廢料切刀通常在大型成型件切邊模中使用，用于將廢料切開而卸料。沖孔模多采用彈性卸料方式，以保證孔邊的平整。出件方式設(shè)計采用模具結(jié)構(gòu)不同，出件方式也不同。如果工件的平整度要求比較高，在沖裁時則要求把板料上下同時壓緊，這樣在上模部分要設(shè)置壓料的彈性元件，工件的卸料靠彈性元件的彈力推出，模具的閉合高度要增大，結(jié)構(gòu)要相對復(fù)雜一些。卸料、出件方式確定后，再對卸料、出件裝置的主要構(gòu)件，如卸料板、推（頂）件塊（板）的形狀結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，采用彈性裝置還涉及彈性元件的選擇和計算。局部沖切和切邊

49、工位采用彈性卸料裝置，由卸料板，卸料螺釘，彈簧，內(nèi)導柱組成，拉深和切邊工位的凹模內(nèi)設(shè)有彈性推件裝置，由彈簧，推板，推桿，推件塊組成，起著推出制件的功能；下模座的頂件裝置一般都是彈性的，切邊工位的頂件裝置由頂桿，頂件塊，彈簧組成，起著頂出制件的功能。6.2 正裝倒裝結(jié)構(gòu) 為簡化模具結(jié)構(gòu)，使模板加工制造方便，拉深和切斷工位采用倒裝式結(jié)構(gòu)，凸模設(shè)計在下模部分，凹模設(shè)計在上模部分。卸料板、固定板采用分塊形式結(jié)構(gòu)，材料選用Crl2MoV，淬火硬度為5860 HRC，采用慢走絲線切割加工。6.3 導向方式 模具采用何種導向裝置要視工序性質(zhì)、批量大小和工件精度來確定，一般來說級進模均應(yīng)采用導向裝置，有導向的

50、模具提高了工件質(zhì)量，也提高了模具壽命，并且安裝調(diào)試方便，所以在生產(chǎn)中大量使用有導向的模具。本設(shè)計中模具的導向方式是導柱導套滑動導向，導柱導套配合精度為H6/h5，間隙值小于等于0.014mm，由于材料厚度僅為06 mm，故對于局部外形切邊、切邊等沖裁工位除保證良好導向外，特別應(yīng)注意其穩(wěn)定性。連續(xù)工位用前一工位拉深坯件定位，卸料系統(tǒng)必須順暢。因此，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計中沖裁工位的凸、凹模分別固定在固定板(件7、3)上，在固定板和卸料板間設(shè)有內(nèi)導柱(件30、52)導向，對細長凸模進行加固保護，不易折斷，并使整個模具導向精度高、剛度大、動作穩(wěn)定性好。凸模與卸料板之間的雙面間隙為0.04 mm，內(nèi)導柱與卸料板的配合間隙為0.02 mm。6.4 送