汽车离合器壳体冲压模设计

AAAAAA学院毕 业 论 文（设 计）2010届机械设计制造及其自动化专业A班级题 目 汽车离合器壳体冲压模设计姓 名 AAA 学号 AAA指导教师 AAA 职称 AA二一 年 A 月 AA 日内 容 摘 要板料冷冲压加工是机械加工的一个重要组成部分。它应用十分广泛。但由于传统的加工存在着冲压工艺方案选择不合理、冲压间隙选择过大，压力机不相匹配等问题。本文就以离合器壳体的模具设计主要介绍了冲压模具设计的全过程：第5章 经工艺分析、工艺计算，间隙值的选择，确定了该设计工艺流程及冲模结构形式。第6章 同时对所设计的模具分别进行了分析说明，第7章 对压力机做出了合理的选择，第8章 整个过程采用AutoCAD软件绘制模具的二维装配图和个别零件图。 关 键 词冲压模；离合器壳体；冲裁间隙；冲压工艺Clutch shell stamping process designAuthor：Shi jing Tutor：Jiang zhiqiang Abstract Board material cold to press , it processes to be machined one important component. It is very extensive that it employs . But because the choice with unreasonable choice and pressing the interval that traditional processing is pressing the craft scheme is too big, question of matching of the press. etc. This text presses the whole course of mold design with the main introduction of mold design to the clutch housing:1. Calculate by analysis , craft by craft, interval choice of value, confirm this design technological process and structural form of trimming die. 2. Analyzed separately to moulds designed that explain at the same time ,3. Having made the rational choice to the press,4. The whole course adopts AutoCAD software to draw the two-dimentional installation diagrams and specific part pictures of the mould . Key wordsstamping process ;clutch housing ;the interval of blanking; press the craf汽车离合器壳体冲压模设计第1章 绪论21世纪的制造业，正从以机器为特征的传统技术时代，向着以信息为特征的技术时代迈进，即用信息技术改造和提升传统产业。经济全球化和世界市场一体化加速发展，不断加剧了制造商之间的竞争，提出了快速反应市场的要求，与之相适应，制造业对柔性自动化技术及装备的要求更加迫切而强烈。同时，微电子技术和信息通信技术的快速发展，为柔性自动化提供了重要的技术支撑，工业装备的数控化、自动化、柔性化呈现蓬勃发展的态势。1.1 冷冲压术的发展趋势美国、德国、日本的汽车工业如此发达，得益于其冷冲压技术及装备的领先地位。当前的世界冷冲压技术及装备向以下几个方面发展：（1）冷冲压设备自动化根据不同种类的加工环境和条件，国外逐步发展了两大类汽车车身自动化冲压生产线。 1）单机联线自动化 配置为5-6台压力机，配备拆垛、上下料机械手，穿梭翻转装备和码垛装置，全线总长约60米，安全性高，冲压质量好。由于工件传送距离长，工件的上下料换向和双动拉伸必须用工件翻转装备。这种单机联线自动化冲压技术的生产节拍最高为6-9次/分，设备维修工件量大。 2）大型多工位压力机八十年代中期，国外冲压技术发展到大型三坐标多工位压力机自动化连续冲压，由拆垛机，大型压力机，三坐标工件传送系统和码垛工位组成，生产节拍可达16-25次/分。其主要特点是：生产效率高，是手工送料流水线的4-5倍，是单机联线自动生产线的2-3倍；全自动化、智能化，整个多工位压力机系统只需2-3人进行监控，当模具更换时，只需输入要换模具的编号，其余工作自动完成，整个换模时间只需5分钟，换模的同时对多工位压力机运行特征作智能化调整；特别是配有电子三坐标送料多工位的压力机，可以根据模具随意调节运动路径和时间，不仅能冲压大型覆盖件，而且能冲压小型零件。当冲压小型零件时，送料距减短，节拍提高，通过合理的模具布置，可一次冲压2-3零件，具有充分的自由度，柔性极强。电子多工位送料压力机的优点是生产率高，工件处理最优化，工件转换迅速，维修量低，诊断性能好，成本低，与现有压力机的适应性强，售后服务远程通讯好。美国的多工位压力机基本都采用了电子伺服三坐标送料。（2）高速化复合化相结合，提高加工效率 提高生产率是永恒的追求目标，各锻压厂家均致力于锻压机械的高速化研究，各锻压厂家均致力于锻压机械的高速化研究，在数控回转头压力机上，主要采用伺服控制的液压主驱动系统来提高压机的行程次数。在追求高速化加工的同时，还必须尽可能缩短生产辅助时间，以取得良好的技术经济效益。在数控压机上配备伺服电机驱动的三坐标上下料装置，可使冲压中心实现高效板材加工。 将几种工艺或几个工序复合在一台机床上完成，是当前各类机床大幅压缩生产辅助时间，提高生产率的重要技术途径，在锻压机械上也得到了成功应用，效果十分显著。如：德国、美国、日本已相继开发出激光一步冲复合机，将模具冲切与激光切割有机地结合起来，工件一次上料即可完成冲孔、冲切、翻边、浅拉伸、切割等多道工序，最大限度地节省了辅助时间，特别适合孔型多而复杂的面板类工件的加工及多品种小批量板料加工。1.2 模具技术发展的几个特点模具与压力机是决定冲压质量、精度和生产效率的两个关键因素。先进的压力机只有配备先进的模具，才能充分发挥作用，取得良好效益。模具的发展方向为：（1）充分运用IT技术发展模具设计、制造用户对压力机速度、精度、换模效率等方面不断提高的要求，促进了模具的发展。外形车身和发动机是汽车两个关键部件，汽车车身模具特别是大中型覆盖件模具，技术密集，体现当代模具技术水平，是车身制造技术的重要组成部分。车身模具设计和制造约占汽车开发周期三分之二的时间，成为汽车换型的主要制约因素。目前世界上汽车的改型换代一般约需48个月，而美国仅需30个月，主要得益于在模具业中应用了CAD/CAE/CAM技术和三维实体汽车覆盖件模具结构设计软件。另外，网络技术的广泛应用提供了可靠的信息载体，实现异地设计和异地制造。虚拟制造等IT技术的应用，将推动模具工业的发展。（2）缩短金属成型模具的试模时间主要发展液压高速试验压力机和拉伸机械压力机，特别是在生产型机械压力机上的模具试验时间可减少80%，具有巨大的节省潜力。这种试模机械压力机的发展趋势是采用多连杆拉伸压力机，它配备数控液压拉伸垫，具有参数设置和状态记忆功能。（3）车身制造中的级进冲模发展迅速在自动冲床上用级进冲裁模或组合冲模加工转子、定子板，或者应用于插接件作业，都是众所周知的冲压技术。近些年来，级进组合冲裁模在车身制造中开始得到越来越广泛的应用，用级进模直接把卷材加工为成型零件和拉伸件，加工的零件也越来越大，省去了用多工位压力机和成套模具生产所必需串接的板材剪切、涂油、板坯运输等后续工序。级进组合冲模已在美国汽车工业中普遍应用，其优点是生产率高，模具成本低，不需要板料剪切，与多工位压力机上使用的阶梯模相比，节约30%。但是，级进组合冲模技术的应用受拉伸深度、导向和传输的带材边缘材料表面硬化的限制主要用于拉伸深度比较浅的简单零件，因此不能完全替代多工位压力机，绝大多数零件应优先考虑在多工位压力机上加工。1.3 我国锻压工业的现状及发展对策目前我国主要汽车生产厂，约有90%的冲压线采用一台双动拉伸压力机（或多连杆单动拉伸压力机）和4-6台单动压力机组成冲压流水线，手工上下料完成大型覆盖件的冲压生产，生产效率低，生产节拍最高只有3-5次/分；人身安全和工件环境差；在手工上下料和传送工件过程中，易造成工件划伤等缺陷，冲压制件质量差；整条冲压线长60米左右，约需20-24名操作工人，占地面积大，人工成本高，冲压件制造成本比国外高2-3倍，是我国汽车工业严重缺乏市场竞争力的重要因素之一。我国有90%的冲压线采用人工上下料，另有10%的冲压线实现了单机联线自动化，生产节拍最高为6-8次/分，而代表当今冲压技术国际水平的大型多工位压力机，在我国汽车工业中的应用仍是空白。这也是我国冲压行业与西方发达国家的主要差距所在，在很大程度上制约了我国汽车工业的发展。 随着我国工业技术水平的发展，特别是以轿车为代表的汽车工业快速发展，带动汽车零件的产量和质量不断提高。但必须清醒地认识到，中国与国际先进水平仍有很大差距，而且随着加入WTO，国际大汽车公司必然严重冲击中国汽车工业，国内同行之间的竞争也将日趋激烈。中国汽车工业的发展，离不开装备工业的大力支撑，锻压设备制造业必须满足汽车工业大批量生产的要求，向自动化、高效率方向发展。 第2章 工艺方案的确定2.1 冲压件的工艺分析冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量其设计是否合理。如图2-1所示：在技术方面，根据产品图纸，主要分析该冲压件的形状特点，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺要求；在经济方面，主要根据冲压件的生产批量，分析产品成本，阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。因此，一般来说，在满足工件使用要求的条件下，能以最简单的最经济的方法将工件冲制出来，就说明该工艺性好，否则该工件的工艺性就差。影响冲压件的因素很多，从技术和经济方面考虑，主要因素有：图2-1 离合器壳体（1）冲压件的形状和尺寸分析 不同的形状和尺寸的冲压件，有不同的冲压要求，所以采用的工艺也就不同。由于题目所要求的冲压的是一个圆形件，其直径为，中间一个通孔，其直径为。从图上可以看出，对于冲裁件来说，满足我们的要求的外型简单对称，也是由圆弧和直线组成，其外形也没有尖角。其最小的圆角为显然满足的标准。冲裁时，为了防止凸模折断或压弯，冲孔的尺寸不能太小，用一般的冲孔模可以冲的最小的孔径可以有表查得：，而工件的最小孔径为，也满足要求。对于拉深件，圆角半径不能太小。底部和壁部之间的圆角半径，一般取材料厚度的35倍；壁部和凸缘间的圆角半径，取材料厚度的510倍。那么，底部和壁部之间的圆角半径为；壁部和凸缘间的圆角半径为。而工件的底部和壁部之间的圆角半径为，壁部和凸缘间的圆角半径为，也都满足标准。（2）冲裁件的精度和表面粗糙度分析普通冲裁件内外形尺寸的经济精度一般不高于IT11级，落料件精度最好不高于IT10级，冲孔最好低于IT9级，本课题所要求的精度，显然通过简单的冲压不能达到要求，这只有在冲压完以后在进行铣工序来达到要求。两孔的中心距离公差为，而冲裁件能够达到的公差为，故也能够满足。孔中心于边缘距离尺寸公差为，而冲裁件能达到的公差为也能够满足要求。由于工件图对冲裁件的角度偏差和断面粗糙度无要求所以也能满足。拉深件径向尺寸精度所能达到的精度为，而工件所要求的为，所以也满足要求。带法兰筒拉深件高度尺寸偏差值所能达到的为，而工件所要求的为。（3）尺寸标注分析 冲压件的尺寸标注应符合冲压工艺的要求。分析图中的尺寸标注可以看出，其是基本符合标准的。拉深件的径向尺寸，应是注明是保证内部尺寸还是保证外壁尺寸，内、外部尺寸不能同时标注，其高度方向的尺寸标注，一般应以底部为标准，若以上部为标准，高度尺寸不容易保证。通过检验可得，起所有的尺寸都符合标准。（4）生产批量分析 根据经验可知道，模具的制造费用很高，约占冲压件总成本的 10%30%。因此生产量小时，采用其他的加工方法可能比冲压方法更经济。只有在大批量生产时，冲压加工才能取得明显的经济效益。此课题要求的为大批量生产，所以可以采用模具加工生产。通过上述工艺分析，可以看出该零件为普通的厚板冲压件，尺寸精度的要求也不高，主要是轮廓成型问题，有属于大批量生产，因此可以采用冲压方法生产。2.2 确定工艺方案（1）模具结构的选择冲裁模的结构形式多种多样，如果按照工序的组合来分类，可以分为单工序模、级进模（续模或跳步模）、复合模等。各种冲裁模的构成大体相同，主要有工作零件、定位零件、卸料推料零件、导向零件、连接与固定零件组成。根据查表可以得出：考虑到是大批量生产，冲裁精度也较高，考虑到零件的复杂性和价格等方面的需求，而且如果选择单工序模的话，首先是精度不能够保证，再次是形位公差不能保证。如果是选择级进模，生产的通用性就差了，不能在这次生产后在能够进行其他的冲模生产。综合以上的分析可以选择复合模进行冲裁。复合模能在压力机一次行程内，完成落料、冲孔及拉深等数到工序。在完成这些工序的过程中无须进给运动。（2）主要复合模具有如下的特点 1）冲件精度高，不受送料误差的影响，内外形相对位置一致性好。 2） 冲裁件表面较平整 3）适宜冲薄料，也适宜冲脆性和软质材料。 4）可以充分利用短料和边角材料。 5）冲模面积较小。（3）复合模的最小壁厚 冲孔落料复合模的凸凹模，其刃口平面与冲件尺寸相同，这就产生了“最小壁厚”的问题。为了增加凸凹模的强度和减少孔内废料的张力，可以采用对凸凹模有效刃口以下增加壁厚和将废料反向顶出的办法。（4）正装和反装的选择 从能否达到平整要求、操作是否方便、能否提高生产效率和保证安全生产等方面来分析，综合考虑可以选用反装复合模。考虑到凸凹模比较大，所以可以直接将凸凹模固定在底座上。倒装复合模的结构比顺装复合模简单，所以应优先考虑采用倒装复合模。最终能否采用复合模冲裁方案以及采用何种复合模结构的关键是验算冲压件的最小壁厚。经验算知道冲压件的最小壁厚，可用倒装复合模冲裁方案。（5）模具结构论证 在保证产品尺寸公差等级的前提下，应尽量简化模具结构复杂程度，降低模具制造费用，这是设计模具的铁则。而此冲压件，因外形比较简单，且壁厚较大，所以采用复合模冲裁排样方案就比采用级进模冲裁的方案好。2.3计算毛坯尺寸为了便于计算，把零件分解成若干个简单的几何体，分别求出其面积后相加。图示的零件可看成由圆部分（a），圆弧旋转部分（a、a），截头锥形a以及圆环a部分组成，如图2-2所示 。圆部分为： （2-1）式中为圆圈部分直径圆角球台部分面积可根据以下原理近似计算。 图2-2 面积计算图设为工件的母线（见图），工件的表面由曲线绕yy轴旋转而成，则工件表面积等于曲线的重心绕轴旋转一周所得的周长与曲线长度的乘积。即： = （2-2）式中 曲线的长度 曲线的重心到旋转轴的距离。其值为： 式中 曲线圆弧半径； 曲线圆心角。球台部分面积则为： （2-3） （2-4）式中, 分别表示毛坯开口内圆直径和底部两圆心之间的距离； , 分别表示工件中线在下圆角和上圆角处的圆角半径。截头锥形： 其中 圆环面积为： （2-5）工件总面积为，和部分之和。 （2-6）毛坯面积和工件面积相等，设毛坯直径为，则： （2-7） 对于图示零件，其=，=，=，=，=所以=通过计算可以算出其他部位的尺寸，最后得出冲裁前毛坯的形状和尺寸如图（2-3）所示图2-3 毛坯图2.4 排样和计算材料的利用率 排样的结果是否合理是影响到材料利用、零件的质量、生产率、模具的结构与寿命及生产操作与安全。该工件的排样是根据落料的工序来设计的,考虑到操作的方便及模具的结构简单,故采用单排排样设计,由表查得 图2-4 排样图 参考 =, =,而且采用双排活动挡料销挡料,则条料的宽为条料的进距为。而冲裁的利用律按式（216计算）得： （2-16） 式中冲裁件面积（）； 一个进距内的冲裁数目； 条料的宽度（）； 进距（）。代入数据可以得出：材料的利用律为： （2-8）2.5 冲压工序的性质和工序次数的选择 综合分析该工件可得出，该冲压件需要的基本工序和次数有：（a）落料；（b）冲底部的孔；（c）冲6个的孔；（d）冲6个的孔；（e）冲3个的孔；（f）拉深到；（g）底部局部成型；（h）冲腰孔；（i）腰部局部成形。2.6 工艺组合及其方案比较根据以上这些工序,可以做出下列各种组合方案。方案一：（a）落料；（b）冲6个的孔，冲6个的孔，冲3个的孔及冲底部的孔；（c）拉深到；（d）底部局部成型,腰部局部成形及切边；（e）冲矩形腰孔。 方案二：（a）落料，拉深到；（b）底部局部成型,腰部局部成形及切边；（c）冲底部的孔，冲矩形腰孔；（d）冲6个的孔,冲6个的孔冲矩形腰孔和冲3个的孔。方案三： （a）落料；拉深到；（b）底部局部成型,腰部局部成形和冲底部的孔及切边；（c）冲6个的孔冲6个的孔,及冲矩形腰孔；（d）钻的螺纹孔。对以上三种方案进行比较，可以看出：方案一，从生产效率、模具结构和寿命方面考虑，将落料和零件上的孔组合在三套模具上冲压，有利于降低冲裁力和提高模具寿命，同时模具的结构比较简单，操作也较方便。但是，该方案的拉深，底部局部成型和腰部局部成形均安排在冲孔以后进行，拉深，底部局部成型和腰部局部成形回弹后孔距不容易保证，影响零件的精度。方案二，落料，拉深组合及底部局部成型,腰部局部成形及切边组合采用复合模组合冲压，优点是节省工序和设备可以提高生产效率，但模具结构复杂。冲底部的孔，冲矩形腰孔方案四组合在一起能最后保证矩形孔的精度要求；同时冲6个的孔,冲6个的孔和冲3个的孔组合在一起也能够保证的位置精度的要求。缺点是成形后冲孔，模具结构复杂，刃磨和修理比较困难，上、下模操作也比较不方便。方案三，情况与方案二基本相同，采用了三套模具可以完成，第一套是落料、拉深复合模；第二套是局部成形、冲孔的复合模；最后一套是冲孔的复合模。但是的孔改为钻孔，可以保证孔间的尺寸，同时也减少了模具的数目，有利于降低零件的生产成本。缺点是增加了钻孔工序，增加工序的 时间。当然底部的3组2的小孔不能采用冲压技术冲压成功，故采用在模具的冲压好后钻孔的技术来完成。同时为保证上表面的平面度公差采用车来完成，而且整个零件平行度需要保证，可采用最后的整形来完成。通过以上的方案分析,可以看出，在一定的生产批量条件下，选用方案三是比较合理的。确定了工艺方案以后,就可以进行该方案的模具结构的草图形式的确定如图（2-5）所示,各工序的冲压力计算和冲压设备的选用。（本设计只对第一套模具进行计算）图2-5 模具草图第3章 具体的工艺计算3.1 落料工艺的计算（1）冲裁力的计算 冲裁模设计时，为了合理的设计模具及选用设备，必须计算落料力。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。该模具采用刚性卸料和弹性出料方式。落料力 参考 F落 = （3-1）式中 F落-落料力(N) -工件外轮廓周长 -材料的厚度 -材料的抗剪强度()由参考附注可以知道 ，落料力则为F落=1.311056260=1867922N卸料力 按式(2-11)可以知道 F卸=K卸 落 （2-11）式中K为卸料力因素,其值可以由表(2-15)查得K卸=0.04卸料力则为 F卸推料力的计算 按式(2-11)计算 推 =nk卸F落式中为推件力因素,其值可以由表(2-15)查得 =0.05为卡在凹模其中的工件数 取个推料力则 推 那么总的冲裁力为 推落 F卸(2)压力中心的确定 冲裁力合力的作用点称为压力中心，为了保证压力机和模具平稳的工作，必须是冲模的压力中心与压力机的滑块中心线相重合。对于使用模柄的中小型模具就是使其压力中心与模柄轴线相重合。否则使冲模和压力机滑块承受侧应力，引起凸凹模间隙不均匀和导向零件加速磨损，甚至还会引起压力机导轨的磨损、影响压力机的精度。对于工件外形尺寸大、形状复杂、多凸模的冲裁模，正确的计算起压力中心就显得更加重要了，通常我们采用计算法来求得其压力中心，由于此冲裁模就是对一个圆形件的冲裁，所以就可以将其简化为一个点上，也可以从其对称性来考虑，它的压力中心就是工件的圆心。(3)凸模的间隙值的确定 冲裁间隙对冲压的影响 ：1)间隙对断面质量的影响 2)间隙对尺寸精度的影响 由于弹性变形的存在，冲裁结束后出现弹性恢复，使尺寸与凸凹模刃口尺寸产生尺寸偏差，而弹性变形大小与冲裁间隙有直接的关系。 3）间隙对冲裁力的影响 冲裁间隙对冲裁力的影晌规律是间隙越小,变形区内压应力成分趟大,拉应力成分越小,材料变形抗力增加,冲裁力就越大。反之,间隙越大,变形区内拉应力成分就越大,变形抗力降低,冲裁力就小。间隙达材料厚的5%-20%时，冲裁力下降不明显。 当单边间隙Z增大到材料厚度的15%-20%时，卸料力为0。 4）间隙对模具寿命的影响 由于工件与凸、凹模侧壁之间有磨擦的存在，间隙小，磨擦大，模具寿命短。冲裁过程中,凸模与被冲孔之闻,凹模与落料件之阀均有摩擦,而且闻隙越小,摩擦越严重。所以过小的间隙对模具寿命极为不利,而较大的间隙可使凸模与凹模的侧面与材料间的摩擦减小,井能减缓间隙不均匀的影响,从而提高模具的寿命。 5）合理间隙值的确定： 间隙的选取要使冲裁达到较好的断面质量、较高的尺寸精度，较小的冲裁力，较高的模具寿命。 合理间隙指一个范围值，最大合理间隙，最小合理间隙。间隙的确定是综合考虑上述各个因素的影响,选择一个适当的问隙范围作为合理间隙。其上限为最大合理闻隙,下限为最小合理间隙即合理间隙指的是一个范围值。在其体设计模具时,根据工件和生产上的具体要求可按下列原则进行选取： (l)当工件的断面质量没有严格要求时,为了提高模具寿命和减小冲裁力,可以选择较大间隙值。 (2)当工件断面质量及制造公差要求较高时应选择较小间隙值。 (3)计算冲裁模刃日尺寸时,考虑到模具在使用过程中的磨损会使刃口间隙增大,应当按值来计算。 凸凹模间隙对冲裁件的断面质量、尺寸精度、模具寿命以及冲裁力、卸料力、推件力等有较大的影响，必须合理的选择间隙。冲裁间隙数值主要按制件质量要求，根据经验数值来选用。参考中表210可得：，可用于一般条件的冲裁。其中的为最小合理初始间隙的, 为是考虑到凸模和凹模的制造公差，在的基础上所增加的值。 （4）凸凹模刃口尺寸 在决定模具刃口尺寸及制造公差时,需要考虑下述原则:1)落料件的尺寸取决于凹模尺寸,冲压件的尺寸取决于凸模尺寸.因此,设计落料时,以凹模为基准,间隙取在凸模上;设计冲压模时,以凸模为基准,间隙取在凹模上.2)考虑到冲裁时凸、凹模的磨损，在设计凸、凹模的刃口尺寸时，对基准减的刃口尺寸磨损后增大，其刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较小的值；对基准件刃口尺寸在磨损后减小的，其刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较大的值。3)在确定模具刃口制造公差时，要既能保证工件的精度，又要保证有合理的间隙值。一般模具的制造精度比工件的精度高23级。 （5）尺寸的计算 由于模具加工和测量方法不同，凸模和凹模刃口部分尺寸的计算公式和制造公差的标注也不同，可以分为以下两大类：凸模和凹模分开加工与凸模和凹模配合加工。本模具采用凸模和凹模分开加工。参考中的表211得：凸模的计算公式为 （3-2）凹模的计算公式 （3-3） 其中 -落料凹模刃口尺寸； -落料凸模尺寸； -凹模的制造公差； -凸模的制造公差； -制件的制造公差； -落料件的基本尺寸； -磨损系数； -最小合理间隙。查表212得，查表213得：；代入以上数据得： 为了保证新冲模的间隙小于最大合理间隙，凸模和凹模制造公差必须保证 （3-4）代入数据得： 显然上式成立。3.2 拉深工艺的计算 （1）压边力和拉深力的计算 计算压边力和拉深力的目的是为了设计冲模，选择压床。压边力求出后，才能确定压边装置的类型及尺寸大小。另外，最大压边力和最大拉深力是差不多同时产生的，选择压床时其总的工艺力常常需包括压边力。1）压边力的计算 压边力是为了防止毛坯起皱，保证拉深过程顺利进行而施加的，它的大小对拉深工作影响很大。压边力的数值也应适当，太小时，坯料起皱，材料不能顺利进入冲模间隙而使拉深力加大，出现第二高峰，工件在危险断面处断裂。太大时，则增加了摩擦力，拉深力增加，轻则造成工件危险断面初严重变薄，重则断裂。只有压边力合适时拉深力才不过大，拉深件质量好。在生产中，压边力Q都有一个调节范围，在一定的变形程度（即一定的m值）下，压边力调节范围宽则生产就稳定，否则，Q稍大就拉破，稍小一点又会起皱，使生产不能正常进行。合理的压力 图3-1 压力的变化范围变动范围如图(3-1)所示，在最大压边力Q和最小压边力Q之间。当拉深系数小至接近极限拉深系数时， 这个变动范围就下，压边力变动对拉深工作的影响就显著，稍加变动就会起皱或拉破。拉深中凸缘起皱的规律一变化规律相似，如图(3-2)所示。起皱趋势最严重的时刻不是拉深开始或快结束时，而是毛坯外缘缩小到时。理论上合理的压边力应随起皱趋势的变化而变化。当起皱严重时压边力变大，起皱不严重时，压边力就随着减少。但要实现这种变化是很困难的。通常是使压边力Q稍大于防皱作用所需的最低值，并按公式进行计算。 （3-5）式中： 单位压边力（）可查表选用：第一次以及 以后各次工件外径 凹模洞口的圆角半径。 材料08F 查表得 k=0.88 参考 08F属于软钢，故q查表取 2.5 在拉深的过程中，压边圈的作用是用来防止工件边壁或凸缘起皱。随着拉深程度的增加而需要的压边力应减少。但要实现这种变化是很困难的，通常是使压边力大于作用所需值，由表4-11可得：需要采用压边圈。压边力的计算同形件第一次拉深的公式可以由表4-26得： 图3-2 压边力 2）拉深力的计算 计算拉深力的目的是为了合理的选用压力机和设计拉深模具。总的冲压力为拉深力和压边力之和。在计算拉深力的生产中可以按表419中的经验求得： (3-6)式中 拉深力（）； 筒形件的第一次工序直径，根据料厚中线计算； 材料的厚度； 系数； 材料抗拉强度。将数据，代入公式得 。 (2)修边余量的确定 拉深是利用拉深模将板料冲压成各种空心件的一种方法，一般拉深件，在拉深成形后，工件口部或凸缘周边不齐，必须进行修边，以达到工件的要求。因此，按照工件图样计算毛坯尺寸时，必须加上修边余量再进行计算。修边余量参考表 4-2得修边余量值为6mm。 计算毛坯的尺寸可以采用尺寸不变原理，拉深前和拉深后材料的体积不变。对于不变薄拉深因假设变形中材料厚度不变，即拉深前毛坯的面积与工件面积相等。相似原理：毛坯的形状一般与工件截面形状相似。毛坯的周边必须制成光滑曲线，无急剧的转折。如图（2-1）所示零件其毛坯既为圆形。这样，当工件的重量、体积或面积已知时，其毛坯尺寸就可以求得。其具体方法有：等重量法，等体积法，等面积法，分析图解法和作图法等。在生产上应用的最多的是等面积法，下面就用等面积法求出图示零件的毛坯尺寸。先计算零件的表面积。因材料厚度大于1则以外径和外高或内部尺寸来计算。由于拉深时材料厚度不均匀，机械性能有方向性，模具的间隙不均匀以及毛坯定位不准确等原因，拉深后工件的口部是不齐平的。为使工件整齐，应切去不平的部分。（3）拉深次数和半成品尺寸的计算 拉深有凸缘圆筒件时其首次拉深的许用变形程度用相对于不同比值的最大拉深拉深高度来表示。毛坯直径D计算出来后，就可进行拉深次数和各半成品尺寸的计算。 先计算毛坯的相对厚度和凸圆相对直径： （3-7） 又因为 根据凸缘筒型工件拉深系数查表4-9得到：，显然。贴模所需要切向应变分别为：。由于 ，所以。这说明c点与点贴模比点贴模所需要压缩变形要大，因此起皱的危险也很大。注意到，可得知如下的结论：在其他条件相同时，锥面形的相对高度越大，成型难度越大。 （3）相对厚度 拉深锥面形件时，主要变形仍是切向的压缩变形。值越小，越容易发生受压失稳而起皱。因此，值越小的锥面形件，成型越困难。 图4-1 锥面形零件的几何尺寸图4-2 h/d对锥形件成形的影响 以上三种几何参数相互有影响，制定锥面形件的工艺必须综合考虑者三个方面的影响。 由于=180/252=0.710.5，这就需要一次拉深。首次有平板毛坯拉深成较大圆角筒形或近似球形的工件，第二次用整形模使其到达工件的要求。为了提高工件的尺寸精度和表面质量，整形时可带有一定的胀形变形。凸凹模的结构形式对拉深时的变形宽度和变形程度的大小以及产品质量均有重要影响。当拉深的方法、变形程度、零件的形状、尺寸不同时，则拉深模的结构应不同。因为零件毛坯的相对厚度小，采用压边圈，采用下图所示的模具结构。凸模与凹模的锥角大，对拉深变形有利，但过大时，对于相对厚度小的材料可能要引起皱纹，因而角的大小可根据材料的厚度查表确定 参考拉深凸模还应钻一通气孔。拉深时凸模被材料包紧，工件与凸模间会形成真空状态，如果不开通气孔，则拉深后工件不易从凸模上取下来，是卸件困难，而且造成工件底部不平。拉深凸模通气孔尺寸可查表取得。参考此凹模可以采用锥形凹模，如图所示，在直壁凹模上加一段过度段成为锥形凹模。采用锥形凹模拉深有两方面的优点：一方面凹模圆角半径均采用小于90度，可减少拉深是板料在r区受到的折弯与磨檫阻力，从而可减低筒壁处所受到的拉应力；另一方面毛坯首先在锥形过度段欲成型，如同增加一次拉深，待拉深时在切向所需的压缩量已大为减少，因而起皱的危险性也大大的减少。因次采用锥形凹模时可提高变形程度，在半锥角为30度和60度时，可将拉深系数分别减少10%和15%。最有利的降低拉深力的角为20度30度，兼顾两方面的要求，常取为30度。凸凹模采用尾部带台阶的固定方法.尾部台阶直径为,与固定板接触的中部直径为。凸模的材料用T10A。刃口部分热处理硬度为5860HRC，尾部回火至4050HRC。将凸模压入固定板内采用H7/h6配合。凸模的长度根据冲模的具体结构确定 ，如图（4-3）所示： 其中凸模的长度按下式计算: （4-1）式中-凸模固定板的厚度 -弹压卸料板的厚度 -预压状态下卸料橡胶的厚度() =0.850.9H,H为自由状态下橡皮的厚度,祥见以下的计算。公式中的0.2是凸模端面缩进卸料板的厚度。 图4-3 凸凹模的结构查由表(14-10)可以知道:弹压卸料板的厚度=16参考可以知道:凸模固定板的外形与尺寸通常与凹模板相同,厚度为凹模板厚度的0.81倍。固定凸模的形状决定于凸模的结构设计,对于圆凸模,取凸模固定端的直径按H7精度加工. 凹模板的厚度计算:凹模板的厚度主要不是从强度需要来考虑,而是从连接螺钉旋入深度与模具刚度的需要来考虑.凹模板的厚度一般不小于10。随着凹模板的厚度的外形尺寸增加凹模板的厚度也相应的增大。整体凹模板的厚度可按如下的经验公式估计: 由式(2-26)可以知道 式中 F冲裁力 -凹模材料的修正系数,合金工具刚为=1,碳素工具钢取 =1.3; -凹模刃口周边长度修正系数,参考表(2-18)可知道=1.60 H=1.31.6 由于不用卸料橡胶，所以其长度可以在原来的基础上相应的加上一段即可，故由以上的计算可知凹凸模的长度可以设计为L，那么其外形尺寸为，其中直径为.又因为其直径不是特别小,截面面积也不是很小,故不需要进行强度的验算。4.2 拉深凸模的结构设计 凸模结构比较简单，可以参照各模具图，在此仅就其结构设计的一些做介绍，首先每个拉深凸模须钻一通孔，以防当工件脱离凸模是在凸模端头与工件底之间的空间形成真空，增加额外的卸料力，严重时将会使工件底部抽扁。通气孔的直径一般可为之间选取，受钻头长度限制，一般很难从凸模工件端钻通至固定端，这时可以自工作端侧壁钻孔与之相通，侧孔中心线到凸模工作的距离只要稍大于拉伸工序件的高度就可到达通气的目的。 其次要确定拉深凸模的固定方法，以便确定其固定端的结构形式。对于顺装顺出件简单拉深模，如果工件直径与模柄直径相差不大，常将凸模与模柄制成一体。如果两直径相差很大或者拉深模有压边装置，可将凸模固定端制造成凸缘式的，借助