汽车离合器壳体冲压模毕业论文（设计）.pdf

Clutch shell stamping process designAuthor:Shi jing Tutor:Jiang zhiqiangAbstractBoard 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：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，其直径为娘52加小 中间一个通孔，其直径为095.根。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8加机显然满足d0.，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：dt,而工件的最小孔径为8.5加机，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弓=3义6=18加加；壁部和凸缘间的圆 角半径为厂=5x6=30加机。而工件的底部和壁部之间的圆角半径为8加加,壁 部和凸缘间的圆角半径为13加加，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 0252;嚷的小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 进行铳工序来达到要求。两孔的中心距离公差为0.4皿八 而冲裁件能够 达到的公差为0.35加机，故也能够满足。孔中心于边缘距离尺寸公差为 0.5mm,而冲裁件能达到的公差为0.7加也能够满足要求。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0.8用用，而工件所要求的为。2521牌皿1,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0.8加*而工件 所要求的为56。4机机。(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?、a4）,截头锥形3以及圆环5部分组成，如图2-2所示。圆部分为:TTY/?a=-=0.784 2=0.78X1802=25272mm 1 4 1式中4为圆圈部分直径(2-1)圆角球台部分面积可根据以下原理近似计算。Q.B图2-2面积计算图设A5为工件的母线(见图)，工件的表面由反曲线绕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：Aab=2兀XL(2-2)式中L一曲线的长度X一曲线的重心到旋转轴的距离。其值为：式中R 一曲线圆弧半径;4 一曲线圆心角。球台部分面积则为：(2-3)=(27rrbdb+27rr+8zf)(24)式中dc分别表示毛坯开口内圆直径和底部两圆心之间的距离;*rc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:4=叔警A5=7id-7i(db-rb(2-5)工件总面积为A，4和A部分之和。a=A+4+4+4+兀 d：一 兀（dbqj(2-6)毛坯面积和工件面积相等，设毛坯直径为。，则：?。2=9(2 肛+8/)+(2 和 4+2g2+际)+7id+叫2 _(d厂疗(2-7)对于图不零件,其&=180相加,db=252mm dc=80mm?ra=8mm 5 rb=8mm所以 D=352mm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V/4/777Tz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1a=4mm,a=4.2mm,而且采用双排活动挡料销挡料，则条料的宽为 b=352+8=360mm条料的进距为0=352+4=356加机。而冲裁的利用律按式(2 16计算)得：77=(2-16)bh式中A冲裁件面积(mm)；n-个进距内的冲裁数目；b一条料的宽度(mm)；。一进距(根根)。代入数据可以得出：材料的利用律为：=必义100%=一型x 100%=76.96%(2-8)bh 360 x356x42.5 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095的孔；(c)冲6个08.5的孔；(d)冲6个016的孔；(e)冲3个56。4相机的孔；(f)拉深到56mm；(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08.5的孔，冲6个016的孔，冲3个010的孔及冲底部095 的孔；(c)拉深到56皿祖;(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56a祖；(b)底部局部成型，腰部局部成形及切边；(c)冲底部四5的孔，冲矩形腰孔；(d)冲6个08.5的孔，冲6个双6的孔冲矩形腰孔和冲3个加0的孔。方案三：(a)落料；拉深到56m加；(b)底部局部成型，腰部局部成形和冲底部095的孔及切边；(C)冲6个加6的孔冲6个08.5的孔，及冲矩形腰孔；(d)钻“10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095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08.5的孔，冲6个加6的孔和冲3个加。的 孔组合在一起也能够保证数.5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。但是的姬.5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 0.25加冽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）本的用获可上作模固档得使进用具定料较模行，可板销大具压完导院的的工测用程压上出 个目也行的模推 明两以钿和垫上中 深时格力气出16 说盘整冷曜 温模力简需BB序定压的力行.一垫易杆-气容托一 b包皆科-口手压2 辞工工r钊奥 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2尸落=1.3Ltr(3-1)式中歹落-落料力(N)L工件外轮廓周长L材料的厚度7-材料的抗剪强度(纥)由参考3附注可以知道7=260姐,=3.14 x 352=1105的?落料力则为-g.3 x 1105 x 6 x 260=1867922#卸料力 按式(2-11)可以知道FiP=K卸 F 落(2-11)式中K卸为卸料力因素,其值可以由表(2-15)查得右行0.04卸料力则为 F卸=0.04 x 1867922=747167V推料力的计算 按式(2-11)计算尸推=nk卸F落式中K为推件力因素，其值可以由表(2-15)查得K=0.05为卡在凹模其中的工件数取=1个推料力则/推=1 X 0.05 X 933961=93396N那么总的冲裁力为 fF=F+Fr+F卸=933961+37358+46698=2036034N（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：(1)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5中表2 10可得：/板=1.080切加，Zmax=1.440,可用于一般条件的冲裁。其中的为最 小合理初始间隙的，Z皿为是考虑到凸模和凹模的制造公差，在/皿的基 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6中的表2 11得：凸模的计算公式为Dp=(D-XA-Zmn)_Sp(3-2)凹模的计算公式Dd=(D-XA)：(3-3)其中落料凹模刃口尺寸；4-落料凸模尺寸；5凹模的制造公差；学-凸模的制造公差；-制件的制造公差；落料件的基本尺寸；X-磨损系数；Zffls-最小合理间隙。查表 2 12 得 2=0.045顺，8p=0.030am,2 13 得：X=0.5；A=0.432血Z7代入以上数据得：Dd=(352-0.5 x 0,432)45=351.78045Dp=(351.78-1.O8O)o=350.7OOo 030/zzz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。1。(3-4)代入数据得：bp+3d=0-030+0.045=0.0754ax+Zm=1-440-1.080=0.32 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。合理的压力口太大（断裂）“大 口太小J（起皱）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Qmin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k 1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%3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4=0.854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。0=?-+2q了O（3-5）式中：q 一单位压边力（牝）可查表选用：一第一次以及 以后各次工件外径（腿）rd 凹模洞口的圆角半径（切勿）o材料08F 查表得=0.91勺=0-88k2=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：Fl=4 2 7*3（3-6）式中夕一拉深力（N）；4筒形件的第一次工序直径，根据料厚中线计算（腼）；t 一材料的厚度（勿加）;一系数；巴一材料抗拉强度（姐）。将数据4=182.5顺，t=2.5mm,k3=0.90,%=300此，代入公式得 Fl=3.14 x 182.5 x 2.5 x 300 x 0.90=386808（儿）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S为6nim。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腼 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 d值的最大拉深拉深高度3来表示。毛坯直径D计算出来后，就可进行拉 4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：/2力/X 100=X 100=1.7(3-7)352dt 252 1,上=1.4 d、180又因为 l=W=0-31根据凸缘筒型工件拉深系数查表4-9得到：&=0.50,显然冬，d、d*而且，t/D的值为1.7%在1.5%2.0%的范围之内，可以一次拉 深成型。再根据表4-10选取加,勿二0.5计算4=-=竺=0.51,=176切勿 D 352选取第一次的相对凸缘直径为4=L 1。零件总拉深系数毛坯在拉深过程中，其相对直径越小，毛坯抗失稳性能越差，越容易 起皱；相对厚度越大，越稳定，越不容易起皱。拉深时，对较薄的材料,为防止起皱，常采用压边圈压住毛坯。判断拉深时毛坯是否会起皱，即 是否需要采用压边圈，是个相当复杂的问题，在处理实际生产问题时，可按表4-11近似判断。由于毛坯的相对厚度和凸圆相对直径为6t/Z?X 100=一 X 100=1.7(3-8)352可以从表上查出此结构须采用压边圈。(4)拉深凸凹模的间隙由于拉深间隙对拉深过程有较大的影响，不仅影响拉深件的质量与 尺寸精度，而且影响拉深模的寿命以及拉深是否能够顺利进行，因此综 合各种考虑的因素，选取适当的拉深间隙值，既可保证工件的要求由可 保证拉深的顺利进行。下面是为确定拉深间隙的一些方法：1)浅拉深时，拉深间隙可取小些，深拉深时，则应取大些。这是因 为变形程度越大，板厚的增厚量也越大。2)多次拉深时，前几次可取较大的间隙，以便拉深的顺利进行。最 后一次拉深则取较小值，以便获得尺寸精度较高的拉深件。3)在整形拉深时，如果要求的精度较高，可以取拉深间隙小于板料 的厚度，如果整形时只要求减小圆角半径，拉深间隙可大于板料的厚度。4)板料较软时，可取较小的拉深间隙，因为软料在凸模和凹模之间 容易被挤破，可消除拉深过程已出现的微小皱折，相反，硬料则应取较大的拉深间隙。5）实际供应的板料厚度可能与其公称直径值相比较有较大的误差，甚至超过板厚的公差范围。因此，如果成批量生产拉深件的板料已经购 买，最好根据板料厚度参考上述原则确定合适的拉深间隙值。拉深模的间隙Z/2（单面）一般比毛坯厚度略大一点其植可按下式计 算：单面间隙Z/2=/+o（39）式中/一板料的最大厚度，%364 mm 5其中 直径为0352根m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38冽相之间选取，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，借助固定板与上模板进行连接。当然也 可以采取以下的方法来固定拉深凸模：凸模固定端不带凸缘，以过度配 合直接嵌入到模座内的一定深度，并用螺钉联结防止拔除。其优点是模 具结构比较简单，可省去销钉和凸模固定板。但拉深凸模与模座的垂直 度比凸缘式凸模较差，因此不试用于较精密的拉深模，有时对于较大的 拉深凸模，可采用组合式的结构。根据国际标准(GB2863.1281)规定，凸模的材料用T10A。刃口部分 热处理硬度为5860HRC,尾部回火至4050HRC。凸模的固定方法为台 阶式凸模，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，参考10由式(2-17)可选用弹压卸料方式的凸模。其 2 为 L=%+%+%-0.2式中4凸模固定板的厚度每一弹压卸料板的厚度为一预压状态下卸料橡胶的厚度(mm)力3=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0.2mm是凸模端面缩进卸料板 的厚度，如图(4-4)所示：图4-4凸模的结构查7由表(14-10)可以知道:弹压卸料板的厚度为=16.参考6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.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 H=K/OAF(mm)式中 方冲裁力&一凹模材料的修正系数，合金工具刚为&=1,碳素工具钢取(=1.3;勺一凹模刃口周边长度修正系数,参考表(2-18)可知道K2=L 60 H=l.3 x 1.6 x V0.1x933961=94.4 mm查冲模设计手册由表(14-10)可以知道：弹压卸料板的厚度为=1。加机 而又因为它没有卸料橡胶，就必须加上相应的一段长度故知：L=94.4+10+t/=172.5mm。那么凸模的外形尺寸为172.5 x恨60mm。4.3凹模设计凹模的结构设计包括：确定凹模的外形尺寸和凹模板的厚度，选择 凹模形孔侧壁的形状，布置凹模板上形孔、螺孔和销孔的位置以及标注 尺寸等。凹模用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排 凹模在模架上位置时,要依据计算压力中心的位置,将压力中心与模柄中 心重合，参考同凹模的厚度的确定由式(2-25)可知：H=kb其中H-凹模厚度；k-系数查3表（2-17）可知 k为0.33,那么H=0.33 x 352=116.14加%可以取 为118.5加加。凹模的壁厚的确定由式（2-25）得：c=1.52H那么c=2x118.5=237mm o当t=5mm时，a=30 可以设计其外形尺寸为118.5mm x 564mm图4-6凹模的结构第五章模具其它结构要素的确定5.1 确定送料方式模具相对于模架是采用从前往后的纵向送料方式，还是采用从右往 左的横向送料方式，这主要取决于凹模的周界尺寸。如L（送料方向的凹 模长度）B 时，则采用横向送料方式；L=B时，纵向或横向均可。就本例的圆形凹模 板而言，其送料方式应采用纵向送料。5.2 卸料装置的设计卸料装置的功用是在一次冲裁结束以后，将条料或工序件与落料凸 模或冲孔凸模脱离，以便下一次冲裁。卸料装置的形式很多，它包括固 定卸料板、活动卸料板、弹压卸料板废料切刀等。卸料板除把板料从凸 模上卸下外，有时也起压料和凸模导向的作用。因此大