机械毕业设计（论文）-自行车中轴碗拉伸模设计【全套图纸】.doc

全套设计毕业设计（论文）全套图纸，加153893706 题 目： 自行车中轴碗拉伸模设计 学 院： 专 业： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 职 称： 目 录引言41. 零件冲压工艺分析91.1 制件介绍91.2 产品结构形状分析91.3 产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析92. 零件冲压工艺方案的确定102.1 冲压方案102.2 各工艺方案特点分析102.3 工艺方案的确定103. 冲模结构的确定103.1 模具的结构形式103.2 模具结构的选择114. 零件冲压工艺计算114.1零件毛坯尺寸计算114.2 排样114.3 拉深工序的拉深次数和拉深系数的确定124.4 冲裁力、拉深力的计算134.5 拉深间隙的计算144.6 拉深凸、凹模圆角半径的计算144.7 计算模具刃口尺寸144.8 计算模具其它尺寸154.9 校核凸模强度、刚度175. 选用标准模架175.1 模架的类型175.2 模架的尺寸186. 选用辅助结构零件196.1 导向零件的选用196.2 模柄的选用196.3 卸料装置196.4 推件、顶件装置196.5 定位装置207. 编制冲压工作零件工艺卡207.1 落料凹模的选材、加工及热处理工艺过程207.2 凸凹模的选材、热处理及加工工艺过程217.3 压料板的选材、热处理及加工工艺过程217.4凸模的选材、热处理及加工工艺过程218. 编制制件冲压工艺卡229. 总结23参考文献25引言模具工业在国民经济中的地位 模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。各种模具的分类和占有量模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。（1）冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。（2）锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。（3）塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的35，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。（4）压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的6。（5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。 我国模具工业的现状自20世纪80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。20世纪90年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在1990年仅60亿元人民币，1994年增长到130亿元人民币，1999年已达到245亿元人民币，2000年增至260270亿元人民币。今后预计每年仍会以1015的速度快速增长。目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。 在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。其中，冲压模具约占50（中国台湾：40），塑料模具约占33（中国台湾：48），压铸模具约占6（中国台湾：5），其他各类模具约占11（中国台湾：7）。中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（19611981），成长期（19811991），成熟期（19912001）三个阶段。萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。在此阶段的模具包括：一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。1981年1991年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自1982年起，台湾地区就将模具产业纳入“策略性工业适用范围”，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销策略，全力发展整体经济。随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。从1985年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等CAD/CAM技术，所以台湾模具业接触CAD/CAM/CAE/CAT技术的时间相当早。成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下，1994年，1998年，由台湾地区政府委托金属中心执行“工业用模具技术研究与发展五年计划”与“工业用模具技术应用与发展计划”，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发高附加值与进口依赖高的模具。1997年11月间台湾凭借模具产业的实力，获得世界模具协会（ISTMA）认同获准入会，正式成为世界模具协会会员，。整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密锻造等模具。世界五大塑料生产国的产能状况 美国塑料(原料)的产量多年来一直雄居各国之首。早在80年代前期，美国塑料产量就已达2000万吨之多，1986年增至23l0万吨，占全球总产量8100吨的28.5，此后美国塑料产量继续呈现稳定增长之势，1988年、1990年、1992年、1994年、1996年和1998年分别增加到2710万吨、2810万吨、3010万吨、3410万吨、4000万吨和4360万吨，占世界总产量的比例从1996年起提高到30以上。2001年美国塑料产量为4170万吨，其中以聚乙烯为最多，达1500多万吨。其次分别是氯乙烯650万吨、聚丙烯720万吨、聚苯乙烯对酞酸脂320万吨、聚苯乙烯280万吨。国内塑料消费量(产量+进口量一出口量)，美国也是全球最多的。美国的全部塑料消费量2001年为4280万吨。美国人均塑料消费量也是很高的，2000年为159公斤，2001年略减为155公斤 ，居全球第3位。美国现有各种大小塑料企事业单位1万多家，其中职工人数少于50人的占总数的53，50l00人的占21，100500人的占23，超过500人的占近4，职工总数近90万人。在美国塑料制品加工业的就职人数达110万，2001年的出货金额为2150亿美元，人均出货金额为195美元。 德国是世界最大的塑料(原料)生产国之一，上世纪90年代初的1991年、1992年和1993年，德国塑料产量都为990多万吨，1994年增达超过1000万吨的1110万吨1998年达近1300万吨，1999年为近1400万吨，2000年增至1550万吨，超过日本为世界第2大塑料生产国，2001年上升为1580万吨，2002年已过1600万吨。2001年德国生产的种种塑料原料中，聚乙烯为285万吨(低密度聚乙烯160万吨，高密度聚乙烯125万吨)，氯乙烯175万吨，聚丙烯160万吨。德国2001年的国内塑料消费量为1280万吨，其中聚乙烯265万吨，聚丙烯155万吨氯乙烯152万吨。德国人均塑料消费量2001年为160公斤，在世界上仅少于比利时的172公斤，高于美国的155公斤，排在世界第2位。德国塑料制品加工业的职工总计有近30万人，2001年的出货金额为360亿美元，人均126美元。德国塑料制品加工企业中职工少于50人的占44，50100人的占28，100500人的占25，500人以上的占4。中国塑料工业多年持续高速增长，1991年产量仅为250万吨，1995年增为350万吨，1998年超过700万吨，到2002年已增达约1400万吨，超过日本而成为世界第3大塑料原料生产国。中国今年塑料制品市场将持续走强，在包装、工程、建材、农用和日用塑料制品等各个领域都将有较大幅度的增长，需求量将超过2500万吨。其中包装塑料制品今年需求量将超过850万吨，工程塑料制品需求量将达400万吨左右，建材塑料制品需求量将达300万吨以上，农用塑料制品需求量将在500万吨左右，日用塑料制品需求量约为80万吨左右。日本在很长的时期内都是仅次于美国的世界第2大塑料生产国。一直到1997年，日本塑料产量曾经连续多年增长，年产量在70年代中期就已达500多万吨，1987年突破1000万吨，1991年达约1300万吨，1992年和1993年因受日本经济下滑的影响，产量略有减少，分别降至1258和1225万吨。从1994年起产量再度增长，1994年、1995年和1996年分别回升到1300万吨、1400万吨和1470万吨，1997年的产量又比上年增长3.7，达到1521万吨，首次超过1500万吨。但这种增势在1998年受到遏制，产量大幅度减少。1998年，日本塑料产量为1390万吨，比上年减少了8.7。1999年和2000年日本塑料产量分别回升到1432万吨和1445万吨，但仍远未恢复到1997年的水平。2001年和2002年日本塑料产量再度下降至1400万吨以下的1364万吨和1361万吨。2002年日本塑料(原料)产量减为1361万吨。而中国则增为1366万吨，日本又退居第4位。 韩国塑料产量增长十分迅速，1986年超过200万吨，1990年增达300万吨，1992年突破500万吨，1994年、1996年和1997年分别上升到600多万吨、700多万吨和800多万吨，1998年产量增至850万吨，1999年突破900万吨，2001年达1200万吨，跻身于世界5大塑料生产国之列。韩国塑料原料产品中以聚乙烯居首，2001年产量为340万吨(低密度聚乙烯160万吨，高密度聚乙烯180万吨)，聚丙烯以238万吨排在第2位，其次分别是聚酯161万吨、氯乙烯124万吨、ABSAS树脂86万吨、聚苯乙烯77万吨。韩国国内塑料消费量2001年420万吨，只相当于产量的1/3略高。人均塑料消费量2001年为106公斤，韩国塑料制品加工业的职工总数2001年为3.1万人，出货金额为85亿美元，人均276美元。 塑料产量位居世界前10名的国家和地区还有法国660万吨、比利时600万吨、中国台湾598万吨、加拿大432万吨和意大利385万吨(均为2001年产量)。我国模具技术的现状及发展趋势20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48（约122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。（1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。（2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。（3）推广CAD/CAM/CAE技术；模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。1. 零件冲压工艺分析1.1 制件介绍工件名称：自行车中轴碗工件材料：15钢（渗碳淬火78HRA，层深0.3 mm）材料厚度：2.5mm生产批量：大批量工件图：如图1所示 图11.2 零件结构分析由图1可知，零件为圆片落料、有凸缘筒形件拉深、圆片冲孔，零件形状为简单对称件，孔壁与制件直壁之间的距离为L（35-19）28，满足LR+0.5t （R+0.5t3+0.52.54.25）的要求（查参考书1第75页）。1.3零件粗糙度、尺寸精度、断面质量分析 （1）尺寸精度 ，为IT12；，查7第17页表18，尺寸精度为IT13。零件图上的未注尺寸公差按IT13处理。 （2）冲裁件断面质量 本零件板料厚度为2.5mm，由1第49页表2.2可知，工件生产时毛刺允许最大高度为0.15mm，该工件在毛刺高度与断面质量上没有严格要求，所以只要能使模具达到一定精度要求，工件的断面质量也就可以保证了。 （3）产品材料分析一般冲裁件对材料力学性能是塑性高，强度低，厚度公差与表面质量符合国家标准。该工件所用的材料是15钢，其力学性能是强度、硬度和塑性指标适中，经热处理后，用冲裁的加工方法是完全可以成形的，为优质碳素结构钢，另外工件对于厚度与表面质量没有特别要求，所以只要采用国家标准的板材，就能加工出表面质量与厚度公差都合格的工件。 （4）生产批量该工件为大批量生产，应采用冲压的加工方法，最好是采用级进模或复合模，能很大地降低生产成本，提高生产效率。2. 零件拉伸工艺方案分析2.1 拉伸方案 加工此工件需要完成落料、拉深、冲孔、切边四道工序。其加工方案分为以下7种： （1）方案一：落料、拉深复合冲孔切边。（2）方案二：落料、拉深复合冲孔切边复合。（3）方案三：落料、拉深、冲孔复合切边。（4）方案四：落料拉深冲孔切边。（5）方案五：落料、拉深、冲孔、切边级进 （6）方案六：落料、拉深、冲孔、切边复合。（7）方案七：落料、拉深级进冲孔切边。2.2 各拉伸工艺方案的特点分析方案四的模具为单工序模，模具制造简单，维修方便，但生产成本较低，工件精度低，不适合大批量生产；方案五的模具为四工序级进模，生产效率高，但模具制造复杂，调整维修麻烦，工件精度较低；方案六的模具为四工序复合模，生产效率高，工件精度高，但模具制造复杂，调整和维修难度大；其余方案的特点介于上面已分析的三个方案之间。2.3 工艺方案的确定 结合本零件的设计要求，决定采用方案三，其生产效率高，制件精度高，但模具制造和调整维修比较麻烦。在本设计中，将设计落料、拉深、冲孔复合模。3. 冲模结构的确定3.1 模具的结构形式 复合模可分为正装式和倒装式两种形式。（1）正装式的特点：工件和冲孔废料都将落在凹模表面，必须清除后才能进行下一次冲裁，造成操作不方便、不安全，但冲出的工件表面比较平直。（2）倒装式的特点：冲孔废料由冲孔凸模落入凹模洞口中，积聚到一定的数量，由下模漏料孔排出，不必清除废料，但工件表面平直度较差，凸凹模承受的张力较大。3.2 模具结构的选择经分析，若工件表面平直度较差，影响零件的使用，而工件和冲孔废料在有气源车间可以方便地清除。综合比较两种方式，决定采用正装式复合模。4. 零件冲压工艺计算4.1零件毛坯尺寸计算（1）确定修边余量制件要有拉深工序，且属于有凸缘的筒形件拉深，凸缘直径为60mm，料厚2.5mm，查1第143页表4.14，选取修边余量为3.0mm，故修边前凸缘直径为dt60+3.0266mm。（2） 确定坯料直径（参考1第143页） D75.46mm，取D75mm。4.2 排样 （1）单排（如图2） 图 2 a. 搭边查6第67页表320，选取a11.5 mm,a1.8 mm。b. 送料步距和条料宽度送料步距A75+1.576.5 mm，条料宽度B75+21.8+20.6+0.880.6 mm。c. 板料利用率查1第29页表1.13,选用2.5mm600mm500mm的板料。采用横裁可裁条料数为n160080.67（条），余35.8mm，每条板料可冲制件数n2（5001.5）76.56（件），则每张板料可冲制件为n6742（件）。经计算采用竖裁每张板料可冲制件数也是42件。板料利用率为 423.1435.52/（600500）100%55.43（2） 交叉双排（如图3） 经计算可得条料宽度为B145，采用横裁可裁成条料4条，每张条料可冲制件12件，每张板料可冲制件数为48；采用竖裁可裁成条料3条，每张条料可冲制件15件，每张板料可冲制件数为45。经上述分析，应采用交叉双排，板料横裁的方式。材料的利用率为 483.1435.52/（600500)100%63.31 图 3 4.3 拉深工序的拉深次数和拉深系数的确定（1）判断能否一次拉出参考1第142、143页，按h/d11.5/37.50.31，dt/d=66/37.51.76，t/D2.5/753.33，查表可得h1/d10.57，h1/d1h/d，故制件能一次拉出。（2）拉深系数的确定由坯料直径D75和筒形件的中线尺寸d37.5，可得拉深系数为md/D0.5。4.4 冲裁力、拉深力的计算 （1）落料工序 P235.52.5400235.5 kN； 235.50.0255.89 kN； 235.50.0614.13 kN； 235.5+5.89+4.13255.5 kN。式中： P冲裁力，N； L冲裁件受剪切周边长度，； t冲裁件的料厚； 材料抗拉强度，查1第27页表1.10，取值为400 MPa； 卸料力，N； 顶件力,N； 卸料力系数，查1第52页表2.3，取值为0.025； 顶件力系数，查1第52页表2.3，取值为0.06； 冲裁工序所需力之和。 （2）拉深工序 （752-352）/42.57.9 kN； kN； kN。式中： 压边力，N； 在压边圈下坯料的投影面积，mm2； 单位压边力，查表取值为2.5 MPa； 拉深工序所需力之和。 （3）冲孔工序 59.662.540059.66 kN； 59.660.052.98 kN； 59.660.063.58 kN； 59.66+2.98+3.5866.22 kN。式中： 推件力，N； 推件力系数，查表取值为0.05； 冲孔工序所需力之和。（4）计算完成零件冲压所需的力，并选择压力机 255.5+126.4+66.22448.36 kN查2第389页表13.10，初选公称压力为600 kN的JH21系列开式固定台压力机（型号为JH21-60）。其最大装模高度为300mm，装模高度调节量为70mm，工作台孔尺寸为150mm，主电机功率为5.5 kW。4.5 拉深间隙的计算拉深间隙指单边间隙，即。拉深工序采用压边装置，并且可一次成形，查1第137页表4.11，可得拉深间隙为Z1.05t1.052.52.625 mm，取Z2.63 mm。4.6 拉深凸、凹模圆角半径的计算（1）凹模圆角半径的计算一般来说，大的可以降低极限拉深系数，而且可以提高拉深件的质量，所以尽可能大些但太大会削弱压边圈的作用，所以由下式确定： 7.48取7.5。式中： D坯料直径，mm； 凹模直径，由于拉深件外径为40 mm,此处取值为40 mm。 （2）凸模圆角半径的计算 对拉深件的变形影响，不像那样显著，但过大或过小同样对防止起皱和拉裂及降低极限拉深系数不利。的取值应比略小，可按下式进行计算： 0.87.56（mm）对于制件可一次拉深成形的拉深模，、应取与零件图上标注的制件圆角半径相等的数值，但如果零件图上所标注的圆角半径小于、的合理值，则、仍需取合理值，待拉深后再用整形的方法使圆角半径达到图样要求。4.7 计算模具刃口尺寸 （1）落料模刃口尺寸查表可得 0.36 mm,=0.50 mm -0.50-0.360.14 mm +0.03 mm，-0.02 mm由此可得 故能满足分别加工的要求。查表可得磨损系数X0.5，落料件基本尺寸为75 mm，取精度为IT13，则其公差，上偏差和下偏差分别为0.23mm和-0.23mm。由此可得 (mm) (mm)（2）拉深模工作部分尺寸计算对于制件一次拉深成形的拉深模，其凸模和凹模的尺寸公差应按制件的要求确定。此工件要求的是外形尺寸，设计凸、凹模时，应以凹模尺寸为基准进行计算。由此可得(mm) (mm)式中： D拉深件的基本尺寸，mm； 拉深件的尺寸公差，从零件图可知其值为0.05mm。（3）冲孔模刃口尺寸计算 查表可得 0.36 mm,=0.50 mm -0.50-0.360.14 mm +0.025 mm,-0.02 mm由此可得 。故能满足分别加工的要求。查1第60页表2.6，可得磨损系数X0.5，孔的基本尺寸为19 mm，取精度为IT13，则公差为，上偏差和下偏差分别取值为+0.17 mm和-0.17 mm。由此可得（mm），（mm）。4.8 计算模具其它尺寸 （1）凹模a. 凹模壁厚查6第630页表145，由落料件的直径为75，料厚为t2.5，可取凹模壁厚为20。b. 凹模厚度查6第631页图1415，凹模厚度h可根据冲裁力选取。由冲裁力为255.5kN，可得凹模厚度为h60mm。c. 刃壁高度查6第630页刃壁高度的计算方法，垂直于凹模平面的刃壁，其高度可按下列规则计算： 冲件料厚t3 mm，3 mm； 冲件料厚t3 mm,=t。由零件料厚为t2.5 mm,可得刃壁高度3 mm。（2）上凸凹模上凸凹模的结构是落料凸模和拉深凹模，其长度应根据落料凸模的要求计算，壁厚根据落料凸模和刃口尺寸和拉深凹模直径计算。 此处落料凸模采用有固定卸料板的凸模，长度可按下公式计算： 式中： L上凸凹模的长度，mm； H1上凸模固定版的厚度，mm； H2卸料板的厚度，mm。 Y附加长度，包括凸模刃口的修磨量、凸模进入凹模的深度、凸模固定版与卸料板的安全距离。在此固定板厚度取值为H130 mm。凸凹模的总长度为200 凸凹模的结构如图4所示。图4（4）凸模凸模即为冲孔凸模，其长度应根据模具的结构确定。从模具结构可以看出，其长度可由凸模固定板厚度、凸凹模长度确定。可有下式进行计算 式中： 凸模固定板厚度，取为30mm； 凸凹模长度，mm； Y附加长度，由拉深件深度、料厚和凸模进入顶出器的深度确定。由此可得凸模的长度为75 4.9 校核凸模强度、刚度（1）凸模的强度校核公式为P/Fmin式中： P冲孔冲裁力，N； Fmin凸模最小断面面积，； 凸模材料的许用压应力，MPa。此处材料选用Cr12，查表可得（10001600），MPa，取1200 MPa。由前可知凸模的冲裁力P59.66 kN59660 N，Fmin273.8 mm2。由此可得P/Fmin59660273.8217.9 MPa，所以符合要求。（2） 凸模刚度的校核公式为/式中： 凸模最大自由长度，mm； E凸模材料弹性系数，MPa,取E2.1105MPa； Jmin凸模最小断面惯性矩，mm4,圆形断面Jmin； 支承系数，取值为2； n安全系数，钢取n23。代入公式可得131.4 mm。实际凸模长度L375，即L3,所以凸模刚度符合要求。5. 选用标准模架5.1 模架的类型模架包括上模座、下模座、导柱和导套。冲压模具的全部零件都安装在模架上，为缩短模架制造周期，降低成本，我国已制定出模架标准。根据模架导向用的导柱和导套间的配合性质，模架分为滑动导向模架和滚动导向模架两大类。每类模架中，由于导柱安装位置和数量的不同，由有多种模架类型，如：后侧导柱式、中间导柱式、对角导柱式和四角导柱式。选择模架结构时，要根据工件的受力变形特点、坯料定位和出件方式、板料送进方向、导柱受力状态和操作是否方便等方面进行综合考虑。在此选用滑动导向型的后侧导柱式模架。5.2 模架的尺寸选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑，一般在长度及宽度上都应比凹模大3040mm，模版厚度一般等于凹模厚度的11.5倍。选择模架时，还要考虑模架与压力机的安装关系，例如模架与压力机工作台孔的关系，模座的宽度应比压力机工作台的孔径每边约大4050mm。 在本设计中，凹模采用正方形的结构，其工作部分基本尺寸为mm，壁厚为20mm，所以其外径基本尺寸为200 mm，厚度为h60 mm。模具的闭合高度H应介于压力机的最大装模高度与最小装模高度之间，其关系为： 10H5由上面压力机的选择可知道=300 mm，= 70=230 mm。所以H应介于225mm310mm之间。查2第416419页表15.2，选用的上模座、下模座分别为： 上模座：36024060 GB/T2855.5 下模座：36024050 GB/T2855.6由此可知其最大装模高度为285mm，最小装模高度为240mm，符合H的要求。下模座周界尺寸为360240，而凹模的外径为200mm，所以周界尺寸符合要求。下模座厚度为50mm，也符合要求。工作台孔尺寸为150mm，模座的宽度也比工作台孔尺寸大，也符合要求。根据模具的结构，可知其闭合高对为 式中： 模具的闭合高度，mm； 上模座厚度，mm，由前可知60 mm； 上垫板厚度，mm，此处选10 mm； 凸模固定板厚度，mm，由前可知30 mm； 凸凹模厚度，mm，由前可知60 mm； 制件厚度，mm，此处2.5 mm； 压料板厚度，mm，由前可知40 mm； 下模座厚度，mm，由前可知50 mm； 综上可得 258 mm，所以介于225mm和310mm之间，符合设计要求。6. 选用辅助结构零件6.1 导向零件的选用导向装置可提高模具精度、寿命以及工件的质量，而且还能节省调试模具的时间，导向装置设计的主意事项： （1）导柱与导套应在凸模工作前或压料板接触到工件前充分闭合，且此时应保证导柱上端距上模座上平面有1015 mm的间隙；（2）导柱、导套与上、下模板装配后，应保持导柱与下模座的下平面、导套上端与上模座的上平面均留23 mm的间隙；（3）对于形状对称的工件，为避免合模安装时引起的方向错误，两侧导柱直径或位置应有所不同；（4）当冲模有较大的侧向压力时，模座上应装设止推垫，避免导套、导柱承受侧向压力；（5）导套应开排气孔以排除空气。根据所选择的模架，选用导柱的规格为：35230（GB/T 2861.1），选用导套的规格为3512548（GB/T 2861.6）。6.2 模柄的选用 根据压力机模柄孔的尺寸：直径: 50 mm，深度: 60 mm，选择凸缘式模柄，查2第437页表15.20，可知其参数如下：d=50，极限偏差0.05 mm，d1=132 mm,总高度L=91 mm，凸缘高L1=23 mm，模柄倒角高度L2=5 mm，打杆孔d2=15 mm，凸缘螺钉环绕直径d3=91 mm，凸缘固定螺钉沉孔的直径d4=11 mm，沉孔台阶直径d5=18 mm，台阶高度h=11 mm，材料为Q235。6.3 卸料装置固定卸料板的主要作用是把材料从凸模上卸下，有时也可作压料板用以防止材料变形，并能帮助送料导向和保护凸模。设计时应保证卸料板有足够的刚度，其厚度H=（0.50.8）落料凹模的厚度。前面已对固定卸料板进行选择，其厚度为40 mm，宽度为158 mm。6.4 推件、顶件装置 推件装置装在上模内，通过冲床滑块内的打料机构完成推件的动作。利用弹性元件定出。刚性推件装置的典型结构应考虑推力均衡分布和尽可能减少对模柄和模座强度的削弱的原则来设计。顶件装置的作用是将工件从凹模中定出，利用弹簧和气垫驱动顶杆订出工件。上模座的3个顶杆查2第463页表15.44，选取的规格为：直径d12 mm，长度L=80 mm，材料45钢，顶杆1280 JB/T7650.3。6.5 定位装置为限定被冲材料的进给步距和正确地将工件安放在冲模上完成下一步的冲压工序，必须采用各种形式的定位装置。用于冲模的定位零件有导料销、导料板、挡料销、定位板、导向销。定位装置应可靠并具有一定的强度，以保证工作精度、质量的稳定；定位装置应可以调整并设置在操作者容易观察和便于操作的地方；定位精度要求高时，要考虑粗定位和精定位两套装置。 固定挡料销的选用：落料凹模上部设置固定挡料销，采用固定挡料销进行定距。挡料装置在复合模中,主要作用是保持冲件轮廓的完整和适量的搭边。在此选钩形挡料销,因其固定孔离刃口较远,因凹模强度要求,结构上带有防转定向销。查2第468页表15.49，选取的固定挡料销的具体参数为： 大头端直径：d8 mm,极限偏差为； 销部直径：d14 mm，极限偏差为； 头部高度：h3 mm； 总长度：L13 mm。标记为：固定挡料销 A8 JB/T 7649.10。7. 编制冲压工作零件工艺卡7.1 落料凹模的选材、加工及热处理工艺过程冲裁模的凹模承受较大的拉应力，凸模承受较大的压应力。凸、凹模正常失效一般是由于刃口部位的磨损。因为这类磨具，特别是工件批量、加工板料强度高的模具，要求模具材料必须具有较高的强度和耐磨性。根据冲压的板料和批量情况表，选取落料凹模的材料为Gr12TiV。其加工工艺过程卡如表1所示： 表 1工序号工序名称工序内容1备料将毛坯锻成平行正方体。2热处理退火3铣（刨）平面铣（刨）各 平 面 ，厚度留磨削余量0.6mm，侧面留磨削余量0.4mm4磨平面磨上下平面，留磨削余量0.30.4mm磨相邻两侧面保证垂直5钳工划线划出对称中心线，固定孔及销孔线6型孔粗加工在仿铣床上加工型孔，留单边加工余量0.15mm及销孔7加工余孔加工固定孔及销孔8热处理按热处理工艺保证6064HRC9磨平面磨上下面及其基准面达要求10型孔精加工在坐标磨床上磨型孔，留研磨余量0.01mm 11研磨型孔钳工研磨型孔达规定技术要求7.2 凸凹模的选材、热处理及加工工艺过程凸凹模的结构是落料凸模和拉深凹模。考虑到上凸凹模有阶梯结构，所以不能采用线切割方法加工，外表面属凸模加工，采用成形磨削，内表面属凹模加工，采用电火花成形加工。选取凸凹模的材料为T10A，其加工工艺过程为： （1） 外表面加工工艺过程：准备毛坯车削外形热处理（硬度要求达到5860HRC）成形磨削精修。（2）内表面加工工艺过程：准备毛坯粗车内形面热处理（硬度要求达到5860HRC）退磁处理电火花加工型孔。7.3 压料板的选材、热处理及加工工艺过程压料版的结构是拉深凸模和冲孔凹模，结构和上凸凹模类似，所以可采用与之相似的工艺过程进进行加工。材料选用T8。7.4凸模的选材、热处理及加工工艺过程冲裁冲孔凸模必须具有良好的韧性，以防止由于承受较强的弯曲和冲击载荷造成折断、崩刃而早起失效。更加应该重视模具材料的淬透性，形状复杂的模具应重视其热处理变形性、可加工性和磨削性。查表选凸模的材料为T10A，加工工艺过程如表2所示：表 2工序号工序名称工序内容1备料将毛坯锻成圆柱面体。2热处理退火。3粗加工车削外圆，留余量。4热处理按热处理工艺保证凸模硬度5860HRC。5磨削外圆磨床上精磨。6抛光工作部分抛光，精加工使外圆面达到 =0.4um。7钳工研磨钳工研磨刃口。8检验按工艺技术要求检验凸模是否合格。8. 编制制件冲压工艺卡 该制件的冲压工艺过程卡及相应冲压工艺说明如表3所示：表 3加工工艺工程卡产品名称自行车中轴碗产品图号材料名称及牌号15钢厚2