1、1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： 2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
2、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 .1836. 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
3、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 .254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
4、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
5、，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
6、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
7、曲模，5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
8、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
9、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
10、，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。
11、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6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
12、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，
13、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、34
14、10 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
15、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
16、万吨，2002 年已过 1600 万吨。2001 年德国生产的种7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
17、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
18、 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 1
19、500 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
20、 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
21、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) 。8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
22、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
23、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
24、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。91. 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
25、 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17.035175.024IT13。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 2.5
26、mm，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10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
27、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
28、，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113.1 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
29、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）D 75.46mm，取 D75mm。rdht4.34.2
30、 排样（1）单排（如图 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图 212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）
31、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%63.314.3 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，d t/d=66/37.51.76，t/D2.5/753.33，查表可得 h1/d10.57，h 1/d1h/
32、d，故制件能一次拉出。图 313（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P 235.52.5400235.5 kN；bLt235.50.0255.89 kN；K*卸卸 235.50.0614.13 kN；顶顶235.5+5.89+4.13255.5 kN。顶卸 P1式中： P冲裁力，N；L冲裁件受剪切周边长度， ；mDL5.23714.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；b卸料力，N；卸顶件力,N；顶P卸料力系数，查1第 52 页表 2.3，取
33、值为 0.025；卸K顶件力系数，查 1第 52 页表 2.3，取值为 0.06；顶冲裁工序所需力之和。1（2）拉深工序（75 2-352）/42.5 7.9 kN；FqPQkN；18405.3714. bdtKkN。682式中： 压边力，N；在压边圈下坯料的投影面积， mm2；F单位压边力，查表取值为 2.5 MPa；q拉深工序所需力之和。2P（3）冲孔工序 59.662.540059.66 kN；bLt59.660.05 2.98 kN；PK推推 59.660.063.58 kN；顶顶59.66+2.98+3.5866.22 kN。顶推 3式中： 推件力， N；推P推件力系数，查表取值为
34、0.05；推冲孔工序所需力之和。314（4）计算完成零件冲压所需的力，并选择压力机255.5+126.4+66.22 448.36 kN321P总查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，2/）（ 拉 凸拉 凹 DZ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
35、.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，凹r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： 凹r凹 凹r 7.48tD）（ 凹凹 8.05.2)407(8.取 7.5。凹式中： 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。凹（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凸r凹r凸r起皱和拉裂及降低极限拉深系数不利。 的取值应比 略小，可按下式进行计凸 凹算：0.87.5 6（mm）凹凸 r8.0对于制件可一次
36、拉深成形的拉深模， 、 应取与零件图上标注的制件圆凹 凸r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，凹r凸则 、 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。凹r凸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 mmminZmaxZ- 0.50-0.360.14 mmaxi+0.03 mm， -0.02 mm凹凸由此可得 14.05.凸凹故能满足分别加工的要求。15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m4
37、6.0(mm)03.03.0ax 75465.237） （） （ 凹落 凹 D(mm)2.02.in ） （） （ 凸落 凹落 凸 Z（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)01.4/05.4/0 9637.75. ） （） （拉 凹 D(mm)01.01.4/ 72.2. ） （） （拉 凸 Z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 mmmi
38、nmax- 0.50-0.360.14 mmaxZi+0.025 mm, -0.02 mm凹凸由此可得 。故能满足分别加工的14.05.凸凹要求。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-3.00.17 mm。由此可得（mm） ，02.02.min 671835.81） （） （ 凸孔 凸 XD（mm） 。5.0.00i 967. ） （） （ 凹凸孔 凹 Z4.8 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
39、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。16c. 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：0h冲件料厚 t3 mm， 3 mm；0h冲件料厚 t3 mm, =t。由零件料厚为 t2.5 mm,可得刃壁高度 3 mm。0（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：YHL21式中： L上凸凹模的长度
40、，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。17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YLH13式中： 凸模固定板厚度，取为 30mm；1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 754.9 校核凸模强度、刚度（1）凸模的强度校核公式为 P/Fmi
41、n 压式中： P冲孔冲裁力，N；Fmin凸模最小断面面积， ；2m凸模材料的许用压应力，MPa。此处材料选用 Cr12，查表可压得 （10001600） ，MPa，取 1200 MPa。压 压由前可知凸模的冲裁力 P59.66 kN59660 N，Fmin 273.8 4/2孔 凸Dmm2。由此可得 P/Fmin59660273.8217.9 MPa ，所以符合要求。压（2）凸模刚度的校核公式为 /maxl)(minPEJ18式中： 凸模最大自由长度，mm；maxlE凸模材料弹性系数，MPa,取 E2.110 5MPa；Jmin凸模最小断面惯性矩，mm 4,圆形断面 Jmin ；64/d支承系
42、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maxl maxl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
43、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75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：maxHminH10H 5maxin由上
44、面压力机的选择可知道 =300 mm， = 70=230 mm。所以 Haxinax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。19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
45、闭合高度，mm；闭 合H上模座厚度，mm，由前可知 60 mm；1h1h上垫板厚度，mm，此处选 10 mm；2 2凸模固定板厚度， mm，由前可知 30 mm；1 1H凸凹模厚度，mm，由前可知 60 mm；LL制件厚度，mm，此处 2.5 mm；t t压料板厚度，mm，由前可知 40 mm；3h3h下模座厚度，mm，由前可知 50 mm；4 4综上可得 258 mm，所以 介于 225mm 和 310mm 之间，符合设计要求。闭 合H闭 合H6. 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
46、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
47、尺寸：直径: 50 mm，深度: 60 mm，选择凸缘式模柄，20查2第 437 页表 15.20，可知其参数如下：d=50，极限偏差0.05 mm，d 1=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
48、.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
