机械毕业设计（论文）-油斗冲压模具设计【全套图纸】.doc

黑龙江工程学院本科生毕业设计第1章 绪 论全套图纸，加1538937061.1 选题的背景国民经济的高速发展对模具工业提出了愈来愈高的要求，促使模具技术迅速发展，作为生产各种工业产品和民用产品的重要工艺装备，模具已发展成为一门产业。20世纪80年代以来，中国模具工业的发展十分迅速。近20年来，年产值以每年15%左右的速度增长。2010年我国模具工业总产值已达1120亿元人民币。在模具工业总产值中，冲压模具和压铸模具约占70%，塑料模具约占20%，其它各类模具约占10%。在冷冲模方面，能够代表当代模具技术水平的是汽车覆盖件模具，我国东风汽车公司模具厂、第一汽车厂模具中心等都能制造。它们在CAD/CAM/CAE是运用、加工工艺手段、冲压件质量及模具性能方面，均已达到或接近国际水平。多工位连续模和多功能模具是我国重点发展的精密、高效模具品种。目前，国内已可制造具有自动冲切、叠压、铆合、记数、分组、转子铁心扭斜和安全保护等功能的铁心精密自动叠片多功能模具。生产电动机定、转子双回转叠片的硬质合金连续模的步距精度可达2um，寿命达到1亿次以上。用于生产集成电路引线框架的2030工位的连续模，用于生产电子枪零件的硬质合金连续模和生产空调器散热片的连续模也已达到较高的水平。1.2 研究状况目前，从事模具技术研究的机构和院校已达60余家。华中科技大学模具技术国家重点实验室、北京机电研究所精冲技术国家工程研究中心和上海交通大学模具CAD国家研究中心等，在模具CAD/CAE/CAM技术、冷冲模和精冲模CAD软件、快速成型（RP）和快速制模技术、模具的数控加工和电加工技术、新型模具材料等方面都取得了快速的进步和很多的成果。国内相当多的模具企业普及了计算机绘图，应用各种CAD软件进行模具设计。第一汽车厂模具制造有限公司制造的大红旗轿车左/右前翼板拉深模和发动机罩外板拉深模均采用了CAD/CAM/CAE技术及高速铣削加工技术，模具精度高、质量好，基本上达到国际水平。1.3 相关领域的发展就在最近十几年，随着从发展高端制造技术的重要性得到前所未有的共识，冷冲技术不仅在广度和深度上取得了前所未有的进展，而且在方法和体系上开始发生很大变化。1.3.1 冲压技术发展的特征汽车的工业化生产推动了冲压技术的真正发展。二十世纪初，福特汽车的工业化生产很大程度上推动了冲术的研究与发展。但在20世纪的大部分时间里，冲压技术被掌握的很局限，也很简单。分析工具是经典的成形力学理论，求解问题的能力十分有限。研究的重点是板材冲压性能及成形力学，远不能满足汽车工业的需求。冲压技术发展的重要时期是在60年代，所以60年代是冲压技术发展史上的一个里程碑。由于80年代CAD技术和有限元方法的先期发展，使90年代计算机数值模拟仿真应用技术在冲压领域得以迅速发展并逐步现实化。从此汽车冲压技术进入了真正的分析阶段，冲压成型技术越来越科学化。通过上世纪的历史发展可见：（1）冲压技术的发展与其性能的研究和改进相辅相成。（2）数字化仿真技术等成形过程的发展，使得冲压技术向科学化迈进，跻身先进制造技术行列。（3）汽车、火车、飞机等工业的快速发展，以及能源问题都是冲技发展的重要推动力。在新的世纪，汽车轻量化生产成为主要课题。1.3.2 先进成形技术的发展冲压技术的发展与材料和结构密切相关。预计未来10-15年，环境要求和日益严格的环保法律，将促使汽车材料和结构发生很大变化。为了减少城市CO2的排放量，汽车力求轻量化，其最突出的发展方向是提高所用材料的比强度和比刚度及发展高效的轻量化结构。现代车身结构中，高强度钢约占25%。目前在继续开发超高强度钢的同时，结合发展新的“高效结构”和制造技术，争取使车身重量减少20%以上。但更引人关注的努力方向是扩大铝、镁等低密度合金材料在汽车上的应用。1.3.3 冲压成形技术的发展趋势进入90年代以来，高新技术全面促进了传统成形技术的改造及先进成形技术的形成和发展。21世纪的冲压技术将以更快的速度持续发展。（1）冲压成形技术将更加数字化、科学化、可控化。科学代表了可行性。说明冲压成型技术将会更加的实用；而且会更加数字化，实现计算机的控制，这样也就实现了可控化。（2）对产品成型工艺和可制造性的快速分析与评估能力将大大提高。这样有能保证成型质量，又能快速的分析出制造的可行性，减小了设计与制造的周期，更加的科学实用。（3）重视制造产品的过程，过程比结果更重要。最大程度地实现多目标全局综合优化，是生产更加科学化。优化将从传统的单一成形环节向产品制造全过程及全生命期的系统整体发展。加入WTO以后，中国的汽车工业、航空航天工业等支柱产业必将有大的发展。我国的冲压行业既充满发展的机遇，又面临进一步以高新技术改造传统技术的严峻挑战。国民经济和国防建设事业将向冲压成形技术的发展提出更多更新更高的要求。我国的板料加工领域必须加强力量的联合，加强技术的综合与集成，加快传统技术从经验向科学化转化的进程。加速人才培养，提升技术创新能力，提高冲压技术队伍的整体素质和生产企业的竞争力.1.4 选题研究方法在本次设计前我已经学习了冲压模具的设计，了解了冷冲模的运用和模具的一些基本结构，了解了模具设计时应注意的一些问题和冲压工艺方案的确定。并仔细学习了冲压和拉深部分，对复合模的结构也仔细的进行了学习。复合模是多工位模中中的一种。它是在压力机的一次行程中，在同一位置上，同时完成几道工序的冲模。因此它不存在连续模冲压时的定位误差问题。由于复合模要在同一位置上完成几道工序，因此它必须在同一位置上布置几套凸、凹模。对于复合模，如何合理地布置这几套凸、凹模是其要解决的主要问题。1.5 预期结果和意义本次油斗的模具设计就是采用复合模来加工完成，共分为四个工序，两套复合模完成。先落料油斗展开坯料的尺寸外形，同时进行拉深；再对拉深件进行整形并冲出侧孔，从而获得油斗的制件。以往油斗的零件精度较低，浪费较多，本次设计采用复合模来生产加工，不但提高了制件的精度，同时也降低了生产成本。 第2章 零件拉深工艺性分析2.1 制件的工艺分析图2.1 油斗制件工件形状如图2.1所示，该工件的形状并不规则，但左右对称，属于非旋转体曲面盒型形状零件；单纯从形状考虑，要生产该油斗，需要先拉深该工件的外形，然后再对侧壁冲孔。由于设计到几个工步，一次成型模具太多且结构复杂，且油斗需求量较大，属于大批量生产，故优先考虑采用复合模，数量为两套。工件的精度大多未标注，均取IT14级，高6取IT17级精度。IT14级的尺寸有R6(mm), (mm),2.5(mm),21(mm), 8(mm),5(mm),R2.5(mm)和R3(mm)。从制件的精度等级来看，均属于一般冲裁精度，其低于IT14级的就更容易满足冲裁要求，因此也不需要采用精密冲裁，普通冲裁即可达到工件的尺寸要求。但为提高模具精度，模具制造时应该达到IT12级精度，较制件的精度高出两个精度等级，以满足制件的精度要求，并在整形工序中使制件达到IT8级精度。单工序模又称简单模，是指压力机在一次行程中只完成一道工序的冲压模具。冲制本制件，需要经过落料、拉深、整形、冲孔四道工序才能完成。这些工序如采用单工序模，则每一道工序要一副模具。模具、冲压设备和工人都要增加，每道工序间的半成品运输也会增多。而采用多工序模，则可以克服以上缺点。复合模是多工序模的一种。它是在压力机的一次行程中，在同一位置上，同时完成几道工序的冲模。因此它不存在连续模冲压时的定位误差问题。由于复合模要在同一位置上完成几道工序，因此它必须在同一位置上布置几套凸、凹模是其要解决的主要问题。正装复合模的主要优点是卸料板、顶件板均是弹性的，冲裁件与条料同时受到压平的作用，所以对于较簿，较软的冲裁件能达到平整度的要求，冲裁件的精度也是比较高的。倒装复合模的主要优点是废料可以从压力机的台面上直接落下，而冲件从上模推下，很容易引出去，所以这样既方便又安全。由于倒装复合模装置生产效率高，并且易于安装送料，所以倒装复合模应用比较广泛。结合本次落料拉深模的特点，此次选取正装复合模进行设计。2.2 在设计中需要着重解决的问题在制定拉深工艺方案和冲裁工艺方案时是以及模具结构应保证能够达到冲件所要求达到的精度，冲裁时应能保证冲出工件展开坯料的外形，拉深时应保证能够拉出制件要求形状；起皱与拉裂是拉深过程中的两大障碍，是拉深时的主要质量问题。在一般情况下，起皱并不是筒形件拉深工艺的主要问题，因为它总是可以通过使用压边圈等方法加以解决。因而拉裂就成为拉深时的主要破坏形式。拉深时，极限变形程度的确定就是以不拉裂为前提。2.3 本章小结本章主要对工件的材料选择做了比较分析，并根据其使用性能的要求，最后选择铝板L1。并根据在生产中所遇到的问题来选择模具的基本机构，由于冲裁工序较多，且是大批量生产，所以选择复合模，为了提高效率，提高制件精度，选择正装复合模进行加工。 第3章 分析比较和确定工艺方案3.1 方案的比较油斗设计有以下两种工艺方案：方案一：用两副模具生产油斗一副模具是用来冲制油斗展开坯料尺寸的外形，并同时将坯料通过拉深得到制件外形，两道工序利用正装复合模进行冲制得到制件的基本尺寸外形。一副模具是用来整形、对侧壁冲孔，属于整形冲孔复合模具，在对油斗制件整形的同时对侧壁进行冲孔。从而得到最终油斗制件。如图3.1、图3.2和图3.3所示。图3.3 整形冲侧孔图3.2 拉深成形图3.1冲展开坯料外形方案二：一样是用两副模具来生产油斗一副模具是用来冲制油斗展开坯料尺寸的外形，并在坯料上冲出制件侧壁，并同时将坯料通过拉深得到制件的外形，三道工序利用倒装复合模进行冲制得到制件的基本尺寸外形。一副模具是用来整形成形的。将油斗整形成所需的形状。这两种方案均可以用于生产，一和二方案的不同在于，第一套方案是先落料拉深，再进行整形和侧壁冲孔。这样既可以保证侧孔的尺寸精度，同时保证整个制件的尺寸精度达到所要求的；而第二套方案是在落料的同时对坯料冲出侧壁孔，再用第二套模具进行整形。这样由于在首套模具拉深时，毛坯的不同区域，具有不同的应力应变状态，而且其应力与应变的绝对值又随着拉深过程而不断变化。就整个凸缘变形区来说，以压缩变形为主的区域比以拉伸变形为主的区域要大得多，因此拉深变形属于压缩类的变形。再根据金属的流动性得到结论，就是很难保证所冲小孔达到制件所要求的尺寸精度，从而发生较大误差产生废件。所以就此分析得出第二套方案不适用，固设计采用第一套方案，先设计落料拉深复合模，再设计整形冲孔复合模。3.2 模具结构形式的选择确定冲压工艺方案以后，应通过分析比较，选择合理的模具结构型式，使它尽可能满足以下要求：(1)能够冲裁出油斗展开坯料尺寸的外形，拉深成油斗制件的形状，保证能达到符合要求的工件；(2)能够提高生产率；(3)模具制造方便和修磨方便；(4)模具有足够的寿命；(5)模具易于安装调整，且操作方便、安全。3.2.1 模具的导向装置冲模模架由上、下模座及导向装置（导柱导套）组成。根据上、下模座材料性质分为铸铁模架与钢板模架两种，GB/T2851.12851.7和GB/2852.12852.4 为铸铁模架，上、下模座材料为HT200 （GB/T9439 ）灰铸铁。JB/T7181.17181.4 和JB/T7182.17182.4为钢板模架，上、下模座用 45钢（GB/T699)和Q235-A钢（GB/T700）制造。根据导向装置中导柱与导套间的摩擦性质，模架又可分为滑动与滚动导向模架两大类。每类模架中又可由导柱的安装位置及导柱数分为多种，该模具落料拉深工序采用对角导柱滑动模架，整形冲孔工序采用后侧导柱滑动模架。3.2.2 模具的卸料装置卸料装置分为刚性卸料和弹性卸料，刚性卸料装置常用于较厚和较硬且工件精度要求不太高的工件冲裁。结构简单，卸料力大。卸料板与凸模之间的单边间隙取。弹性卸料装置一般由卸料板、弹性元件（弹簧或橡皮）和卸料螺钉组成。常用于冲裁厚度小于1.5mm的板料，由于有压料作用，冲裁件的平整。广泛用于复合模中，卸料板与凸模之间的单边间隙取。由于材料厚度为0.5mm，故落料拉深复合模应采用弹性卸料装置，有卸料板、弹簧和卸料螺钉组成卸料板与凸模之间的单边间隙保证0.1mm；而整形冲孔复合模应采用刚性卸料装置。3.3 本章小结通过几种方案的比较，确定了最后所选择的模具型式和基本结构。本次设计模具采用对角导柱滑动模架和后侧导柱滑动模架，并确定了模具的一些基本的装置，导向装置、卸料装置等，并确定了模具的基本动作的顺序。第4章 拉深件的工艺参数计算4.1 拉深件毛坯尺寸的计算相对旋转体而言，非旋转体垂直于轴向的投影面形状是非圆形，外廓形状不是由母线绕轴旋转而成，因此非旋转体零件拉深毛坯形状一般非圆形。非旋转体拉深件多为罩壳类零件，外形可有柱面、锥面、斜面或曲面组成，如矩（方）形件、长圆形件、椭圆形件、棱锥台件和各种不规则形状空心件，拉深件的口部可以是平面、斜面或曲面。在不变簿拉深中，毛坯尺寸计算是按等面积法计算的。非旋转体拉深件，由于形状的不规则性，沿周边各点的应力应变状态不同，变形所需的材料也不一样。当毛坯尺寸过大时，引起危险断面拉应力的增大，对提高变形程度和减少工序不利；当毛坯尺寸局部过大时，在拉深过程中这部分会从变形区突出去，不但使该部分本身的变形程度减小，而且会导致与其相邻部分的材料变形困难。同时，毛坯尺寸过大部分的变形程度减小，必须使拉深变形较多地集中到其余部分上去，增加了沿毛坯周边变形分布的不均匀性。这样冲出的零件壁厚不均，容易引起变形过分集中部位的局部起皱，降低了工件质量。为使毛坯尺寸能较准确地反映变形情况，从而获得合格的拉深件，在实际生产条件下，常采用如下步骤确定毛坯尺寸：（1）根据拉深件的不同形状、尺寸，选用一定得计算方法，计算坯料尺寸；（2）按计算毛坯剪样，用模具试冲，按拉深件是否有破裂或发生材料堆聚，修正毛坯尺寸，直到获得合格工件；（3）经调试确定毛坯尺寸后再制造落料模。非旋转体拉深时，都需要进行修边，修边余量数值见表4-17。表4.1 修边余量h拉深次数123 4修边余量h(0.050.1)h(0.040.06)h(0.050.1)h(0.061)h 根据求出相对高度H=2，r/B0.375,选择模具的修边余量h=0.6油斗制件类似于低盒形件，所谓低盒形件是指一次拉深可以完成或虽然要拉两次，但第二次仅用来整形以减小壁部转角及底部圆角的盒形件。对于r/B较小的低盒形件，其变形特点是只有少量材料转移到直边部分，因而在拉深过程中，直边部分几乎没有增加高度。其毛坯的确定方法公式1如下：（1）按弯曲计算直边部分的展开长度L： （4.1）（2）按拉深计算圆角部分毛坯半径R：R= （4.2）当时，则R=(3)对直边与圆角的相接处进行修正，使其光滑连接。从ab线段的中点c向圆弧R作切线，再以R为半径作圆弧与直边和切线相切。这样的方法，使面积+A-A。因此经过修正后，既符合面积相等原则，也符合变形规律，拉深后可以得到口部比较平齐的拉深件。用上述方法确定油斗的毛坯形状与尺寸如图4-1。再利用作图法，方法如下：图4.1 油斗毛坯尺寸展开图(1) 将拉深件划分为几个简单的单元；(2) 求出各单元的毛坯形状与尺寸，并画出其展开面积；(3) 用光滑曲线将各部分连接起来，使其增加与减少的面积相等。通过等面积法及公式1（4.1）、（4.2）推算出油斗坯料的展开面积A=356.5()，再运用Pro/E对零件进行面积测量得出油斗坯料展开面积=297.3()与计算面积基本相等。4.2 拉深件拉深工序的计算非旋转体曲面形状零件拉深相当于矩形低盒形零件多次拉深的过度状态，其变形特点和应力、应变状态与矩形低盒形零件基本相同。按矩形的相对圆角高度H/r确定拉深次数，油斗拉深件的高度H=6，拉深件底角半径r=2.5.由表4-21得拉深件的相对圆角高度H/r=2.46,因此本零件可以一次拉深成形。表4.2按H/r确定拉深次数H/r拉深次数H/r拉深次数67 12121317182334当工序较多，不易一下确定工艺方案时，最好先确定出零件的基本工序，然后将各基本工序做各种可能的组合并排出顺序，以得出不同的工艺方案，再根据各种因素进行分析比较，找出适合于具体生产条件的最佳方案。对于此零件，只需要一个落料拉深冲孔复合工序即可。模具制造周期短，生产效率高，适合大批量生产。 表4.31拉深矩形盒的最大相对高度角部的相对圆角半径毛坯相对厚度2.01.51.51.01.00.50.50.20.300.200.150.100.050.021.21.01.00.90.90.750.80.60.70.50.50.41.10.950.90.820.80.70.70.550.60.450.450.351.00.90.850.700.750.650.650.50.550.40.40.30.90.850.80.70.70.60.60.450.50.350.350.25但此工序结构十分复杂，而且零件形状相对复杂，外缘轮廓尺寸不能精确保证。所以需加一道整形工序，分两套复合模，分别为落料拉深、整形冲孔复合模。4.3 排样图的确定图4.2 排样图搭边就是：排样时冲裁件与条料侧边之间（）以及冲裁件与冲裁件之间（）留下的工艺余料。搭边起补偿送料步距的误差、条料的剪裁误差以及补偿由于条料与导料板之间有间隙所造成的送料歪斜误差的作用；对于利用搭边拉料的自动送料模具，搭边使条料有一定的刚度，以保证条料的连续送进。搭边的合理值主要决定于材料厚度、材料种类、冲裁件的大小以及冲裁件的轮廓形状等。一般来说，板料愈厚，材料愈软以及冲裁件尺寸愈大，形状愈复杂，则搭边值与也愈大。油斗的材料为铝板，材料厚0.5mm，故其设置其搭边=1.8mm，=2.0mm。4.3.1 送料步距的计算条料在模具上每次送进的距离称为送料步距（简称步距或进距）。每个步距可以冲出一个零件，也可以冲出几个零件。送料步距的大小应为条料是两个对应冲裁件的对应点之间的距离。每次只冲一个零件的步距A的计算公式1为： （4.3）式中D平行于送料方向的冲裁件宽度； A冲裁件之间的搭边值。送料步距mm4.3.2 条料宽度计算条料是由板料剪裁下料而得，为保证送料顺利，剪裁时的公差分布规定上偏差为零，下偏差为负值（）。条料在模具上送进时一般都有导向，当使用导料板导向而又无侧压装置时，在宽度方向也会产生送料误差。条料宽度B的计算应保证在这两种误差的影响下，仍能保证在冲裁件与条料侧边之间有一定的搭边值。条料在无侧压装置的导料板之间送料时，条料宽度按下面公式1计算： （4.4）式中冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸；冲裁件与条料侧边之间的搭边；板料剪裁时的下偏差；条料与导料板之间的间隙。 表4.41 条料与导料板之间的间隙条料厚度无侧压装置有侧压装置条料宽度1001002002003001001001150.50.50.51115588从上表中可查得：mm表4.5 剪板机剪料的下偏差条料厚度条料宽度505010010020020040011334460.50.51.01.00.51.01.01.00.51.01.01.51.01.01.52.0从上表1中可查得：mm因此，条料宽度为： (mm)4.3.3 拉深模送料方式由于本模具设计每拉深一个制件后，需要人工手动操作，拿出制件，不能设计自动送料装置，所以采用人工手动送料，由人为控制条料的送进，送料方式为横向由模具右侧向左进行进料。同时模具上配备了固定挡料销与承料板，以更好的控制条料的送进。4.3.4 承料板的尺寸由于落料拉深复合模采用人工手动送料方式，结合这一方式，设计了承料板，其作用是扩大冲压材料受承托部分，以便于送进。国家标准承料板的尺寸见表4.64。一般来说，手工送料承料长度要大于自动送料。如果冲压材料宽度不超过50mm，自动送料多数不需要承料板。表4.6 承料板尺寸（mm）承料板厚度承料板宽度承料板长度22334204025406050、63、80、100、125、140100、12580、100、140、160140、160、200250、280、315本模具选取承料板厚度3mm、宽度25mm、长度80mm。4.4 本章小结本章主要计算了油斗坯料的展开尺寸与其外形，确定了下料的尺寸，并确定了排样图以及排样时送料步距、条料的宽度、搭边值以及条料的送料方式等。同时完成了拉深件拉深工序的计算及确定。 第5章 力的计算及压力机的选择5.1 冲裁力的计算冲裁力是选择压力机的主要依据，也是模具设计所必须的数据。对于普通平刃口的冲裁，其冲裁力F可按下面公式1计算： （5.1）式中 冲裁力（N）；冲裁件周长（mm）；板料厚度（mm）；材料的抗剪强度（MPa），系数。是考虑到刃口钝化、间隙不均匀、材料力学性能与厚度波动等因素而增加的安全系数。常取=1.3。查表铝的抗剪强度为：78MPa，则取MPa； 铝的强度极限为：74MPa108MPa，则取MPa。冲裁时材料在分离前存在着弹性变形，在一般冲裁条件下，冲裁后材料的弹性恢复，使落件或冲孔废料梗塞在凹模内，而板料则紧箍在凸模上，为了使冲裁件工作继续前进，必须将箍在凸模上的板料卸下，将梗塞在凹模内向下推出工件或废料向下推出或向上顶出。在落料拉深复合模中落料凸模在上模上，故为向下推出工件或废料，同时坯料还需要压边装置对其压边，因此存在卸料力、推件力和压边力。、与冲件轮廓的形状、冲裁间隙、材料种类和厚度、润滑情况、凹模洞口形状等因素有关。在实际生产中常用以下经验公式1计算： （5.2）式中 冲裁力； 卸料力系数； 推件力系数； 梗塞在凹模内的冲件数。查表5.11，取0.055；取0.05。压力机所需总冲压力的计算，落料拉深复合模由于采用了弹性卸料装置、下出件模具以及压边装置，则其计算公式1为： （5.3）而整形冲孔复合模由于采用刚性卸料板固无需卸料力和推出力，则其计算公式1为： （5.4）表5.1 卸料力、推件力和顶件力系数料厚/mm钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.060.090.040.070.0250.060.020.050.0150.040.10.0650.050.0450.0250.140.080.060.050.03铝、铝合金0.030.080.030.07紫铜、黄铜0.020.060.030.09注：卸料力系数在冲多孔、大搭边和轮廓复杂时取上限值。5.1.1 拉深力的计算非旋转体曲面形状拉深件的拉深力经验公式7为： (5.5)式中 系数，取0.50.8； 拉深件横截面周长（mm）； 料厚（mm）； 材料强度极限（Mpa）。已知L（mm）,t=0.5（mm）, =90（MPa）,K取0.7。利用(5.4)公式得出：（N）5.1.2 落料力、冲孔力、整形力的计算落料拉深复合模中落料力，已知坯料周长L=72.09（mm）,根据公式（5.1）推出：（N）整形冲孔复合模中冲工艺孔为mm的工艺孔的冲裁力： （N）=955.7（N）对拉深件的整形可以可以使整形模间隙等于（0.90.95）t，整形时制件直壁略有变薄。这种整形也可以和最后一道拉深工序结合在一起。整形工序具有以下特点：（1）变形量都很小，只是在局部部位成形，以达到修整的目的，使之符合零件图的要求。（2）整形后制件的精度比较高，因而模具的精度相应地也要求比较高。（3）这类工序在冲压时都需要在压力机下止点刚性卡压一下。因此，所用设备最好为精压机。若用机械压力机，压力机应有较好的刚度，并需带有过载保护装置，以防损坏设备。整形力取决于材料的力学性能、板料厚度等因素。整形力可按下式7计算，即： P=Fp （5.6）式中 P整形力，（N）； F整形面积（）； p单位压力，（MPa）；表5.2 整形时单位压边力p /MPa整形材料平整校平细齿形整形粗齿形整形铝20402050100200由表7中得知p=30,已知F=297.3（）,再根据公式（5.6）得出： =Fp=8919（N）5.1.3 压边力的计算为了解决拉深过程中的起皱问题，生产中主要方法是采用压边圈。至于是否需要采用压边圈，可由表5.35的条件决定。表5.3 采用或不采用压边圈的条件拉深方法第一次拉深以后各次拉深t/D(%)(%)用压边圈可用可不用不用压边圈2.00.61.50.8由表5.35得知落料拉深复合模中坯料需要压边圈进行压边。在压边圈上施加压边力的大小应该适当。过大的压边力会使拉深件在凸模圆角处断裂面过分变薄以至拉裂，压边力过小则起不到防止起皱的作用。压边力的大小可按下式1求出： =Ap （5.7）式中 A压边面积（mm） p单位面积上的压边力（MPa），其值可由表5.45查取表5.4 拉深时的单位压边力的数值材料单位压边力P/MPa铝0.81.2紫铜、硬铝(退火的或刚淬好火的)1.21.8黄铜1.52压轧青铜22.520钢、08钢、镀锡钢板2.53软化状态的耐热钢2.83.5高合金钢、高锰钢、不锈钢34.5已知A=226.5 ()，p取1（MPa）,由公式（5.7）求出：=226.5（N）压边圈具体尺寸如图5.1所示：图5.1压边圈结构尺寸5.1.4 卸料力、推件力、总冲裁力的计算由公式（5.2）进行计算，其中F=5520（N），n取1得出：=303.6（N）=276（N）这样落料拉深复合模的总冲裁力为：=6099.6（N）整形冲孔复合模的总冲裁力为： =9874.7（N）5.2 模具压力中心的确定拉深时的合力作用点或工序模各工序冲压力的合力作用点，成为压力中心。设计时模具压力中心应于压力机滑块中心一致，如果不一致，拉深时，拉深时会产生偏裁，导致模具以及压力机滑块与导轨的急剧磨损，降低模具和压力机的实用寿命。油斗制件是轴对称零件，其压力中心就是油斗制件的对称中心。5.3 压力机的选择为了满足冲裁件的要求，其压力机需达到；为了满足拉深件件的需求，其压力机需达到；因此，在选择压力机的时候应满足。根据、选择开式固定台压力机，初选J21-40型，其参数如表5.51：表5.5开式固定台压力机参数型号标称压力/kN滑块行程/mm行程次数/(次/min)最大装模高度/mm连杆调节长度/mm工作台尺寸前后左右/(mmmm)模柄孔尺寸直径深度/(mm)电动机功率/kWJ21-40400808033070460/7005.5J21-636301004540080480/7105.5JB21-63630806532070480/7105.55.4 本章小结本章主要计算了冲裁力、拉深力、整形力和压边力，确定了模具的压力中心，并且计算了所需要的总的工艺力，从而选择压力机，初选压力机为J21-40型开式固定台压力机，并了解了这种压力机的一些参数，以便于下面工作的继续与参考。第6章 凸凹模尺寸计算6.1 落料、侧壁冲孔的凸凹模计算6.1.1 侧壁冲孔的凸凹模计算1、凸、凹模形式 冲孔凸模是圆形的凸模，采用圆柱头直杆圆凸模，其固定部分做成圆形。用于简单的冲裁和材料较薄的冲裁模时，冲孔凹模与整形凸模为一体。 2、固定方式 冲孔凸模固定在固定板上，通常是将凸模直接压入冲孔凸模固定板内，其配合用H7/m6，再通过螺钉固定在滑块上。 3、凸、凹模材料 模具刃口要有高的耐磨性，并能承受冲击时的冲击力，其形状简单，故凸模选择T10A，热处理硬度达到5660HRC；凹材料也选择T10A，热处理硬度达到5660HRC。 4、尺寸计算 侧壁冲孔的大小为1.5mm采用分别加工方法：工艺孔等级设为IT14级，则工艺孔大小为mm，查表6.1取。由表6.21得知、。(mm)由表6.31查的凸模和凹模的制造偏差：冲孔部分 （mm） （mm）不能满足分别加工时的要求。所以取：(mm)(mm)计算公式1为： （6.1） （6.2）根据公式（6.1）、（6.2）得： (mm) （mm）孔心距： (mm) =0.3表6.1磨损系数(mm)材料厚度工件公差1122440.160.200.243.00.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.241830308080120120180-0.020-0.020-0.020-0.025-0.030+0.020+0.025+0.030+0.035+0.0405、其他要求凸模一般不必进行强度核算，凸模工作部分的表面粗糙度为m，固定部分为m；凹模的型孔轴线与顶面保持垂直，凹模底面与顶面应保持平行，为了提高模具寿命与冲裁件精度，凹模的顶面和型孔的孔壁应光滑，表面粗糙度为m。6.1.2 冲油斗展开外形的凸凹模计算1、凸、凹模形式 落料凸模是非标准的凸模，其固定部分做成油斗展开的外形。用于冲油斗展开外形，将凹模洞也做成油斗展开的外形。 2、固定方式 落料凸模固定在固定板上，通常是将凸模直接压入固定板内，其配合用H7/n6，再通过螺钉和销钉固定在上模座上，落料凹模采用螺钉和销钉固定在拉深凸模固定板上。 3、凸、凹模材料模具刃口要有高的耐磨性，并能承受冲击时的冲击力，其形状简单，故凸模选择T10A，热处理硬度达到5660HRC；凹材料也选择T10A，热处理硬度达到5660HRC。 4、尺寸计算尺寸如图6.1所示：图6.1落料部分基本尺寸尺寸为6.52mm、R0.5mm、15.78mm、R6.99mm、26.8mm、R20.4mm。采用分别加工方法：尺寸精度等级设为IT14级，由表6.2得知、。(mm)由表6.3查的凸模和凹模的制造偏差：落料部分 （mm） （mm）不能满足分别加工时的要求。所以取：(mm)(mm)计算公式1为： （6.3） （6.4）根据公式（6.3）、（6.4）尺寸 mm，查表7.1取则：根据公式（6.3）、（6.4）尺寸 mm，查表7.1取则：根据公式（6.3）、（6.4）尺寸 mm，查表7.1取则：根据公式（6.3）、（6.4）尺寸 mm，查表7.1取则：根据公式（6.3）、（6.4）尺寸 mm，查表7.1取则：根据公式（6.3）、（6.4）尺寸 mm，查表7.1取则：5、其他要求凸模一般不必进行强度核算，凸模工作部分的表面粗糙度为m，固定部分为m；凹模的型孔轴线与顶面保持垂直，凹模底面与顶面应保持平行，为了提高模具寿命与冲裁件精度，凹模的顶面和型孔的孔壁应光滑，表面粗糙度为m。6.2 拉深部分的凸凹模计算与整形凸凹模尺寸6.21 拉深部分的凸凹模计算1、凸、凹模形式 拉深凸模是非标准的凸模，其固定部分做成制件顶面的形状。拉深凹模也是非标准的凹模。与落料凸模为一体。 2、固定方式 拉深凸模固定在拉深凸模固定板上，通常是将凸模直接压入凸模固定板内，其配合用H7/m6，再通过螺钉和销钉固定在下模座上。拉深凹模与落料凸模为一体，其配合用H7/m6。3、凸、凹模材料模具刃口要有高的耐磨性，并能承受冲击时的冲击力，故凸模选择T10A，热处理硬度达到5660HRC；凹材料也选择T10A，热处理硬度达到5660HRC。4、拉深凹模的圆角半径，拉深模的间隙Z凹模圆角半径=（410）t一般在试冲调整时，根据实际情况可修磨加大，但在设计时取较小的值。为了便于矩形拉伸成型，角部的凹模圆角要比直边部分的凹模圆角大一些间隙Z当矩形盒形尺寸精度要求高时，Z=（0.91.05）t；尺寸精度要求不高时，Z=（1.11.3）t。对于整形来说间隙Z=t。考虑金属变形和间隙，圆角部分的间隙比直边部分的间隙要大0.1t。 5、尺寸计算尺寸如图6.2所示：图6.2拉深部分制件基本尺寸当工件要求内形尺寸时，以凸模尺寸为基准进行计算，基本尺寸精度取IT14精度，单边间隙Z=t=0.5，通过表6.41查取凸、凹模的制造公差，且公式1如下：凸模尺寸： （6.5）凹模尺寸： （6.6）表6.4凸模制造公差 与凹模制造公差 (mm)材料厚度t拉深件直径20201001000.50.51.51.50.020.040.060.010.020.040.030.050.080.020.030.050.080.100.050.06根据公式（6.5）、（6.6）计算尺寸2.8mm的公差： 根据公式（6.5）、（6.6）计算尺寸R6mm的公差：根据公式（6.5）、（6.6）计算尺寸7.02mm的公差：根据公式（6.5）、（6.6）计算尺寸mm的公差：根据公式（6.5）、（6.6）计算尺寸R3mm的公差：根据公式（6.5）、（6.6）计算尺寸21mm的公差：根据公式（6.5）、（6.6）计算尺寸8mm的公差：根据公式（6.5）、（6.6）计算尺寸R2.5mm的公差：根据公式（6.5）、（6.6）计算尺寸16.6mm的公差：根据公式（6.5）、（6.6）计算尺寸R0.5mm的公差：6、其他要求凸模一般不必进行强度核算，凸模工作部分的表面粗糙度为m，固定部分为m；凹模的型孔轴线与顶面保持垂直，凹模底面与顶面应保持平行，为了提高模具寿命与冲裁件精度，凹模的顶面和型孔的孔壁应光滑，表面粗糙度为m。6.22 整形的凸凹模尺寸1、凸、凹模形式整形凸模是非标准的凸模，其固定部分做成制件顶面的形状。与冲孔凹模为一体。拉深凹模也是非标准的凹模。2、固定方式整形凸模固定在整形凸模固定板上，通常是将凸模直接压入凸模固定板内，其配合用H7/m6。整形凹模固定在整形凹模固定板上，也是将凹模这接压入凹模固定板内，再通过螺钉和销钉固定在下模座上，其配合用H7/n6。3、凸、凹模材料模具刃口要有高的耐磨性，并能承受冲击时的冲击力，故凸模选择T10A，热处理硬度达到5660HRC；凹材料也选择T10A，热处理硬度达到5660HRC。4、尺寸计算整形部分的凸凹模尺寸均按零件图尺寸取公差等级IT8级精度，尺寸如图(6.3)、（6.4）所示：图6.3整形凸模尺寸图6.4整形凹模尺寸（mm）6.3 模具整体结构的初步确定落料拉深复合模模具整体结构如图6.5所示，整形冲孔复合模模具整体结构如图6.6所示：图6.5落料拉深复合模图6.6整形冲孔复合模6.4 本章小结本章主要计算了各工序的凸、凹模制造时的尺寸、凸、凹模形式、材料的选择以及固定方式和表面粗糙度及一些其他要求，并初步确定了两套复合模的整体结构。 第7章 模板的选择 7.1 凹模板周界尺寸计算落料拉深复合模凹模板外形为矩形凹模厚度1 ：(15mm) (7.1)P为总冲裁力为P=6099.6Nmm故选10mm。凹模宽度B1的确定：；工件b=1.6B=mm凹模长度L1的确定：L=步距+工件宽+2 （7.2）送料步距A1，送料方式为横向送料方式，D取27mm，=2mm。A=D+=29mm。 （7.3）取：步距=29mm；工件