1、落料拉深沖孔復(fù)合模具設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)者： 王兆義 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 張賢杰 班級(jí)： 時(shí)間： 2012-9-27 目錄1.零件沖壓工藝分析31.1 制件介紹31.2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀分析41.3 產(chǎn)品尺寸精度、粗糙度、斷面質(zhì)量分析42.零件沖壓工藝方案的確定42.1沖壓方案52.2各工藝方案特點(diǎn)分析 52.3工藝方案的確定53.沖模結(jié)構(gòu)的確定53.1模具的結(jié)構(gòu)形式53.2模具結(jié)構(gòu)的選擇64.零件沖壓工藝計(jì)算64.1零件毛坯尺寸計(jì)算64.2排樣74.3拉深工序的拉深次數(shù)和拉深系數(shù)的確定84.4沖裁力、拉伸力的計(jì)算84.5拉伸間隙的計(jì)算94.7計(jì)算模具刃口尺寸105.模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與相關(guān)校核115.1模架

2、的設(shè)計(jì)115.2沖孔凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核 135.3沖孔凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)145.4落料凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)155.5落料凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)166模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖16參考文獻(xiàn)171.零件沖壓工藝分析 1.1 制件介紹零件名稱(chēng)： 底 材料： 20-81厚度： t=1.75mm批量： 大批量零件如下圖： 圖 1 1.2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀分析圖1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀分析 由圖 1 可知，產(chǎn)品為圓片落料、無(wú)凸緣筒形件拉深、圓片沖孔，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單對(duì)稱(chēng)，中間孔孔壁與制件直壁之間的距離較遠(yuǎn)，直接沖孔不會(huì)影響零件外形。然而周邊六孔孔壁余制件直壁之間的距離L不滿(mǎn)足L(R+0.5t) 要求。因此，對(duì)這六個(gè)孔得加工不能在模具上加工，而是要采取另外的

3、鉆孔來(lái)完成。(R為之間拉深圓角半徑值取3;t為零件材料厚度值取1.75)1.3 產(chǎn)品尺寸精度、粗糙度、斷面質(zhì)量分析（1）尺寸精度零件的標(biāo)注公差均為給定，故默認(rèn)零件精度為IT14級(jí)。一般的沖壓均能滿(mǎn)足要求，模具的精度要求應(yīng)為IT11級(jí)。（2）沖裁剪斷面質(zhì)量板料厚度1.75，查【2】第44頁(yè)表3-4，生產(chǎn)時(shí)毛刺允許高度為0.15，本產(chǎn)品在斷面質(zhì)量和毛刺高度上沒(méi)有嚴(yán)格的要求，所以只要模具精度達(dá)到一定要求，沖裁件的斷面質(zhì)量可以保證。（3）產(chǎn)品材料分析對(duì)于沖裁件材料一般要求的力學(xué)性能時(shí)強(qiáng)度低，塑性高，表面質(zhì)量和厚度公差復(fù)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)零件所采用的材料是20鋼，為低碳鋼材料，其力學(xué)性能是強(qiáng)度、硬度和塑

4、性指標(biāo)適中，用沖裁的加工方法是完全可以成形的。另外零件對(duì)于厚度和表面質(zhì)量沒(méi)有嚴(yán)格要求，所以采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的板材，其沖裁出的零件的表面質(zhì)量和厚度公差就可以保證。（4）生產(chǎn)批量產(chǎn)品生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，適于采用沖壓加工的放大，最好是采用復(fù)合模，這樣將很大地提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。2.零件沖壓工藝方案的確定2.1沖壓方案完成此工件需要落料、拉深、沖孔、鉆孔四道工序。其加工方案有以下幾種：（1） 方案一：落料拉深沖孔（2） 方案二：落料、拉深復(fù)合沖孔（3） 方案三：落料、拉深、沖孔復(fù)合2.2各工藝方案特點(diǎn)分析方案一的單工序模，模具制造簡(jiǎn)單，維修方便，但是生產(chǎn)效率低，工件精度低，不適合大批量生產(chǎn)；方案

5、三的三工序復(fù)合模，生產(chǎn)效率高，工件精度高，但模具制造復(fù)雜，調(diào)整和維修難度大。2.3工藝方案的確定結(jié)合本零件的設(shè)計(jì)要求，決定采用方案三，其生產(chǎn)效率高，制件精度高，模具制造和調(diào)整維修比較麻煩。在本模具設(shè)計(jì)中，將設(shè)計(jì)落料、拉深、沖孔復(fù)合模具。3.沖模結(jié)構(gòu)的確定3.1模具的結(jié)構(gòu)形式復(fù)合模可分為正裝式和倒裝式兩種形式（1） 正裝式的特點(diǎn)：工件和沖孔廢料都將在凹模表面，必須清除后才能進(jìn)行下一次沖裁，造成操作不方便、不安全，單沖出的工件表面比較平直。（2） 倒裝式的特點(diǎn)：沖孔廢料由沖孔凸模落入凹模洞口中，積聚到一定的數(shù)量，由下模漏料孔排除，不必清除廢料，但工件表面平直度較差，凸凹模承受的張力較大。3.2模具

6、結(jié)構(gòu)的選擇經(jīng)分析，此工件表面的平直度對(duì)零件的使用影響不大，而沖孔廢料的自動(dòng)清除會(huì)提高生產(chǎn)的效率。綜合比較兩種方式，決定采用倒裝式復(fù)合模。4.零件沖壓工藝計(jì)算4.1零件毛坯尺寸計(jì)算（1）確定修邊余量制件要有拉深工序，且屬于無(wú)凸緣的筒形件拉深，板料厚t=1.75mm，滿(mǎn)足：d：零件外緣直徑65.75mm h：零件拉深高度11.125mm查【1】表7-4，不需要修邊余量。（2）確定坯料直徑根據(jù)等面積原則采用解析法求毛坯直徑。按工件厚度中心層計(jì)算h=11.125，d=65.75，r=3 。毛坯直徑為： 故取D=83.1（3） 確定是否需要壓邊圈根據(jù)坯料相對(duì)厚度：式中t坯料厚度，mmD毛坯直徑，mm查【

7、2】表5-1可知，不用壓邊圈，若怕該沖件在拉深過(guò)程中會(huì)發(fā)生起皺，保險(xiǎn)起見(jiàn)，采用帶彈性壓邊裝置的模具也可。這里的壓邊圈實(shí)際上是作為定位于頂件之用。4.2排樣（1）單排圖 2a 搭邊查【1】表3-12可知b 送料步距和條料寬度送料步距，條料寬度c 板料利用率板料規(guī)格選用每張鋼板裁板條數(shù)，為了操作方便，采用橫裁，即 余72.6mm每條裁板上的工件數(shù) 余46.4mm每張鋼板上的工件總數(shù)材料的利用率 4.3拉深工序的拉深次數(shù)和拉深系數(shù)的確定（1）判斷能否一次拉出參考【2】P203表4-18，毛坯相對(duì)厚度，一次拉深時(shí)的拉深系數(shù)，由表中信息0.940.77知，本制件可以一次拉深。4.4沖裁力、拉伸力的計(jì)算（

8、1）落料工序式中： 沖裁力 材料抗剪強(qiáng)度，取352MP 材料厚度 卸料力系數(shù)，取0.04 頂料力系數(shù)，去0.06 沖裁工序所需力之和（2）拉深工序式中：凹模圓角半徑，取6mm材料抗拉強(qiáng)度，取480MP單位壓邊力，取2.5MP（3）沖孔工序式中：沖孔半徑，取16mm（4）計(jì)算完成零件沖壓所需要的力，并選擇壓力機(jī) 初選公稱(chēng)壓力為400KN的J23-40開(kāi)式可傾壓力機(jī)，其規(guī)格參數(shù)如下：公稱(chēng)壓力 400 KN公稱(chēng)力行程 4 mm最大裝模高度 300 mm裝模高度調(diào)節(jié)量 75 mm滑塊中心至機(jī)身距離 210 mm工作板尺寸（前后左右） 400600 mm工作臺(tái)孔尺寸（直徑前后左右） 200150300

9、mm工作臺(tái)板厚 60 mm模柄孔尺寸（直徑深度） 5070 mm立柱間距 300 mm功率 4 KW 4.5拉伸間隙的計(jì)算拉伸間隙紙單邊間隙，即。拉伸工序采用壓邊裝置，并且可以一次成形，查【3】P225表7-35，可得拉伸間隙為Z=1.1t=1.925 。4.6拉深凸模、凹模圓角半徑的計(jì)算（1）凹模圓角半徑的計(jì)算一般來(lái)說(shuō)，大的可以降低極限拉深系數(shù)，而且可以提高拉深件質(zhì)量，所以盡可能大些但太大會(huì)削弱壓邊圈的作用，所以又下式確定：取=4 。（2）凸模圓角半徑的計(jì)算對(duì)拉深件的變性影響，不像那樣顯著，但過(guò)大或過(guò)小同樣對(duì)防治起皺和拉裂級(jí)降低拉深極限系數(shù)不利。的取值比的略小，可按下式進(jìn)行計(jì)算：取=3.5

10、。4.7計(jì)算模具刃口尺寸（1）落料模刃口尺寸查表刻得由此可得 故能滿(mǎn)足凸凹模配合加工的要求。查表可得磨損系數(shù)X=0.5，落料基本尺寸為83.1mm，取精度為IT14，則其公差=0.87。由此可得（2）拉深模工作部分尺寸計(jì)算對(duì)于制件一次拉深成形的拉深模，其凸模和凹模的尺寸公差應(yīng)按制件的要求確定。此工件要求的是外形尺寸，設(shè)計(jì)凸、凹模式，應(yīng)以凹模尺寸為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。由此可得式中： 拉深件的尺寸公差，從零件圖可知其值為0.74mm拉深件的基本尺寸，67.5mm（3）沖孔模刃口尺寸計(jì)算查表可得 由此可得 故能滿(mǎn)足分開(kāi)加工的要求。查表，可得磨損系數(shù)X=0.5，孔的基本尺寸為16mm，取精度為IT14，則公

11、差=0.43，上偏差和下偏差分別取值+0.215mm和-0.215mm。由此可得5.模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與相關(guān)校核5.1模架的設(shè)計(jì)模架包括上模座、下模座、導(dǎo)柱和導(dǎo)套。沖壓模具的全部零件都安裝在模架 上，為縮短模架制造周期，降低成本，我國(guó)已制定出模架標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)模架導(dǎo)向用 的導(dǎo)柱和導(dǎo)套間的配合性質(zhì)，模架分為滑動(dòng)導(dǎo)向模架和滾動(dòng)導(dǎo)向模架兩大類(lèi)。每 類(lèi)模架中，由于導(dǎo)柱安裝位置和數(shù)量的不同，由有多種模架類(lèi)型，如：后側(cè)導(dǎo)柱 式、中間導(dǎo)柱式、對(duì)角導(dǎo)柱式和四角導(dǎo)柱式。 選擇模架結(jié)構(gòu)時(shí)，要根據(jù)工件的受力變形特點(diǎn)、坯料定位和出件方式、板料 送進(jìn)方向、導(dǎo)柱受力狀態(tài)和操作是否方便等方面進(jìn)行綜合考慮。 在此選用滑動(dòng)導(dǎo)向型的后側(cè)導(dǎo)

12、柱式模架。 選擇模架尺寸時(shí)要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮， 一般在長(zhǎng)度及寬度上都應(yīng)比凹 模大 3040mm，模版厚度一般等于凹模厚度的 11.5 倍。選擇模架時(shí)，還要考 慮模架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系，例如模架與壓力機(jī)工作臺(tái)孔的關(guān)系，模座的寬度應(yīng) 比壓力機(jī)工作臺(tái)的孔徑每邊約大 4050mm。 在本設(shè)計(jì)中，凹模采用矩形結(jié)構(gòu)，其工作部分基本尺寸為 190mm230mm，模具的閉合高度 H 應(yīng)介于壓力機(jī)的最大裝模高度 H max 與最小裝模高度H min 之間，其關(guān)系為：H min 10H H max 5由上面壓力機(jī)的選擇可知道 H max =300 mm， H min = H max 75=225 mm。所以

13、 H 應(yīng)介于 235mm295mm 之間。查【2】表，選用的模架為、上模座、下模座分別為： 模架： 250200（220265） GB/T2851.3 上模座：25020050 GB/T2855.5-81 下模座：25020060 GB/T2855.6-81由此可知其最大裝模高度為 265mm，最小裝模高度為 220mm，符合 H 的要求。下 模座周界尺寸為 250200。根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)，可知其閉合高對(duì)為式中： 沖孔凸模陷入沖孔凹模的長(zhǎng)度，取0.4mm 落料凸模陷入落料凹模的長(zhǎng)度，取15mm 上模座厚度，取50mm 沖孔凸模墊板厚度，取8mm 沖孔凸模長(zhǎng)度，取67.6mm 拉深凸模高度，取80

14、mm 下模座厚度，取60mm 沖孔凸模固定板厚度，取15mm 拉深凹模落料凸模高度，取52mm 落料凹模厚度，取62mm 凹模固定板厚度，取20mm由此 所以 H閉合 介于 220mm 和 310mm 之間，符合設(shè)計(jì)要求。導(dǎo)向裝置可提高模具精度、壽命以及工件的質(zhì)量，而且還能節(jié)省調(diào)試模具的 時(shí)間，導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)的主意事項(xiàng)： （1）導(dǎo)柱與導(dǎo)套應(yīng)在凸模工作前或壓料板接觸到工件前充分閉合，且此時(shí) 應(yīng)保證導(dǎo)柱上端距上模座上平面有 1015 mm 的間隙； （2）導(dǎo)柱、導(dǎo)套與上、下模板裝配后，應(yīng)保持導(dǎo)柱與下模座的下平面、導(dǎo)套上端與上模座的上平面均留 23 mm 的間隙； （3）對(duì)于形狀對(duì)稱(chēng)的工件，為避免合模

15、安裝時(shí)引起的方向錯(cuò)誤，兩側(cè)導(dǎo)柱 直徑或位置應(yīng)有所不同； （4）當(dāng)沖模有較大的側(cè)向壓力時(shí)，模座上應(yīng)裝設(shè)止推墊，避免導(dǎo)套、導(dǎo)柱 承受側(cè)向壓力； （5）導(dǎo)套應(yīng)開(kāi)排氣孔以排除空氣。 根據(jù)所選擇的模架，選用導(dǎo)柱的規(guī)格為：35230（GB/T 2861.1） ，選用導(dǎo) 套的規(guī)格為 3512548（GB/T 2861.6） 。5.2沖孔凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核 沖孔凸模的設(shè)計(jì)尺寸，由4.7.（3）確定，選取如下結(jié)構(gòu)：凸模的強(qiáng)度校核公式為，式中：P為沖孔沖裁力，N；為凸模最小斷面面積，mm；為凸模材料的需用壓應(yīng)力，MPa。此處材料選用Cr12，查表可 得 （10001600） ，MPa，取 1200 MPa。由前可知，凸模的沖裁力 由此可得 所以凸模強(qiáng)度符合要求。凸模剛度的校核公式為 式中：凸模最大自由長(zhǎng)度，mm；E凸模材料彈性系數(shù)，MPa,取 E2.1105MPa； 凸模最小斷面慣性矩，mm4,圓形斷面 ；支承系數(shù)，取值為 2；n安全系數(shù)，鋼取 n23。 代入公式可得 114.8mm。實(shí)際凸模長(zhǎng)度 53，即 ,所以凸模剛度符合要求。5.3沖孔凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)5.1以及4.7的計(jì)算沖孔凹模拉深凸模的尺寸外形設(shè)計(jì)如下圖。凹模壁厚為23.5，查表滿(mǎn)足其強(qiáng)度剛度要求。凸模圓角半徑R取3.5