模具专业毕业设计论文(汽车离合器压盘盖模具).doc

目录第一章 绪论311冲压技术发展和国内外现状312冷冲压的特点5第二章 设计任务及工艺性分析621设计任务622工件工艺性分析7第三章汽车离合器压盘盖单工序拉深模设计931拉深工艺及计算9311确定修边余量9312拉深件毛坯尺寸的确定10313判断是否采用压边装置12314拉深系数和次数的决定12315凸、凹模工作部分的尺寸16317拉深力的计算19318拉深功21319压力中心的确定2232模具结构设计24321模具草图的绘制24322工作零部件的结构设计24323模具结构型式的确定2833 冲压设备的选择29331冲压设备的选用原则29332冲压设备的确定29第四章 汽车离合器压盘盖切边冲孔模具设计3041 冲裁工艺设计30411冲裁件的工艺性分析30412冲裁工艺方案的确定3042 冲裁工艺计算32421冲裁力的计算32422冲压设备的选择3343刃口尺寸的计算34431刃口尺寸计算的基本原则34432刃口尺寸的计算方法34432刃口尺寸的计算3544模具结构的设计36441装配图36442模具结构型式分析36443模具主要零部件的结构和设计37参考文献38总结39致谢40第一章 绪论11冲压技术发展和国内外现状随着汽车和家用电器的飞跃发展，许多先进工业国家对发展冷冲压生产都给予高度重视。例如，美、日等国的模具工业已经超过机床工业。美国1982年模具年产值是57.70亿美元，机床则为55亿美元；日本1982年模具年产值为8600亿日元，机床则只有7842亿日元。今年来，这两种工业差距越来越大，而且模具年产值更是飞速上涨。模具业产值与其相关业产值比约为1100，即每1亿元模具即可带动约100亿元的相关产业的发展，被称为“金钥匙”的模具业的整体发展态势成为折射相关行业发展的一面镜子。我国模具业近些年来取得了快速发展，2005年我国模具销售额达到了610亿元，同比增长约25%。据了解，我国模具产品结构进一步趋向合理，具有高技术含量的大型、精密、复杂、长寿命模具的份额从20%提高到30%。同时，一些模具企业的装备水平不断得到改善，技术水平不断提高，生产能力得到加强，模具业呈现出新的发展态势。一个产业的“辐射力”与产业园区的建设推进密不可分，模具业也开始构筑自身的成长链。中国模具工业正在推进集群化，逐步形成分工合理、配套完善、协作紧密的模具产业链，以带动地区模具及相关产业链乃至制造业的发展已成为趋势。目前，许多地方政府认识到模具工业对发展制造业的重要意义，对模具业的发展进一步关注，我国模具工业园区的建设正在“热力”展开。汽车、IC显著带动模具业增长我国模具业虽然有了长足的发展，取得了巨大进步，但不容回避的是，我国模具业总体水平还比较落后，先进国家相比总体落后15年-20年，还需要奋起直追。在模具业的上下游配套环节中，加工设备大都依赖进口，而机床是一薄弱环节。2004年进口加工设备中机床约60亿美元，而其中模具业应用机床占据了大部分，这也反映国内在这一领域还待加油。国内厂商应重视装备制造业重视模具业的需求，着重在加工中心、数控机床等设备的研发与生产。而机床朝着高速化、精密化、高性能专业化、系统化、复合化方向发展也给国内厂商带来新课题。在模具标准件领域，国内已有较大产量的模具标准件主要是模架、导向件、冲头等，汽车模具用含油导板、斜楔等。目前我国模具标准件在模具中的使用覆盖率只有40%，而在欧美等国则达到了70%。标准化成为模具业发展的新趋势，模具业要扩大模具标准件的品种，提高其精度，提高生产集中度，实现大规模生产。为我国模具业来年及未来的发展带来新思路我国模具行业的生产能力已约占世界总量的近10%，位列世界第三，仅次于日、美。但技术现状令人担忧，模具技术水平要比工业发达国家落后许多，总体水平与德、美、日等相比，约要落后15年左右。如何在政策、模式、技术等方面提升国内模具业自主创新能力成为模具行业的重要命题。在创新模式上，虽然模具行业有原创性、集成性及引进消化吸收再创新三种自主创新的主要模式，也都有成功的案例，但模具是集机、电、光、化于一体的高新技术产品，CAD/CAM/CAE、高速加工、快速成型、精密成型、超精加工、信息网络等技术都得到应用，因此更适宜于集成创新。当然，某些核心技术的原创性自主创新和部分技术的引进消化吸收再创新也十分重要。因模具品种繁多、应用面广，因此自主创新应该选择重点，率先突破，再来带动全局。今后5年10年，首先应在市场需要量大，如在目前主要依*进口和能代表发展方向的汽车覆盖件模具和大型、精密模具方面进行重点突破。为了迅速提高我国模具行业的创新能力及模具设计制造水平，一些关键技术必须突破，并在实际生产中得到应用。模具业有十项左右的关键技术，可综合成两个重大项目：（1）模具数字化设计制造技术及网络化服务平台研究开发和应用。这主要包括了引领模具行业未来发展方向的模具数字化设计制造技术(含模块化、集成化、协同化设计技术)和网络化报务平台两个方面内容，以集成创新为主，将创新成果应用到生产中，达到提高模具行业整体水平和核心 竞争力及缩短模具生产周期、降低生产成本等目的。（2）汽车大型精密复杂模具的研究开发与制造。这是针对汽车工业的快速发展要求汽车环保、节能、安全和轻量化，和汽车模具需要大量进口的状况提出的。我们需要在高强度板热压成形工艺与模具和塑料成形技术与模具方面进行创新研究，并将成果用于生产，使热压成形模具填补国内空白，塑料成形模具提高水平，改变目前大量进口受制于人的局面，从而适应和促进我国汽车工业的发展。 12冷冲压的特点 冷冲压是一种先进的金属加工方法，它是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板材金属进行加工，以获得所需的零件形状和尺寸。 冷冲压和切削加工比较，具有生产率高，加工成本低，材料利用率高，产品尺寸精度稳定，操作简单，容易实现机械化和自动化等一系列优点，特别适合大量生产。 冷冲压生产是依靠压力机和模具来完成加工过程，与其他加工方法相比在技术和经济方面有如下的优点：（1）冷冲压是少、无切削加工方法之一，所得冲压件一般不需要再加工。（2）对于普通压力机每分钟可生产几十件，而高速压力机每分钟可高达千件以上。因此是一种高效率的 加工方法。（3）冲压件的尺寸精度由模具保证，所以质量稳定，互换性好。（4）冷冲压可以加工壁薄、重量轻、刚性好、形状复杂的零件，是其他加工方法所无法代替的。冷冲压工艺大致可以区分为分离工序和成型工序两大类。分离工序可分为落料、冲孔和切割等。成型工序可分为弯曲、拉深、翻边，翻孔，胀形、扩口，缩口和旋压。拉深是利用拉深模将板料冲压成各种空心件的加工方法，是冲压生产应用最广泛的工序之一。用拉深制造的零件很多，通常将其归纳成三大类：旋转体零件（汽车等）、盒形零件（如汽车油箱）、复杂形状零件（如汽车的覆盖件）。随科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冷冲压技术也在不断的革新和发展，主要表现在以下几个方面：（1）工艺分析计算现代化。采用有限变形的弹塑性有限元法对成型过程进行应力应变分析和计算机模拟，以预测某一工艺方案对零件成型的可能性和将会发生的问题，将结果显示在图形终端上，供设计人员进行修改和选择。（2）模具设计制造技术现代化。CAD/CAM应用一般可以提高模具设计制造效率2至3倍，模具生产周期缩短了1/2至2/3，发展这一技术最终目的是大到模具CAD/CAM一体化，图纸只作检验模具之用。这一技术不仅提高模具质量还减轻设计制造人员的劳动强度。（3）冷冲压生产机械化和自动化。为满足产品更新换代快和生产批量小的趋势，发展了些新的成型工艺。例如：高能成型和旋压、简易模具、通用组合模具、数控冲压设备和冲压柔性系统（FMS）。（4）不断改进板料性能，以提高成型能力和使用效果。第二章 设计任务及工艺性分析21设计任务零件简图：如图2-1所示生产批量：大批量 材料：0-8F 材料厚度：4mm图2.1 零件图22工件工艺性分析本零件成型及分离工序多，且相互联系，得到合格制件较困难，另外在成型时易回弹、起皱、拉裂、表面拉伤等质量问题，拉深时整体变形与局部变形性质不单纯是拉深，而是拉深与局部胀形，拉深与弯曲的组合，在分离工序中，冲头小而多，易折断，且同时保证各孔的位置精度较困难。完整的工序如下：剪料，落料，整R，拉深，冲中心孔，切边，翻边，整形，冲孔，打标记，表面处理。对中间的冲压工艺进行组合，可得到多种方案：方案1）：全部采用简单模即落料整R拉深冲中心孔切边翻边整形冲孔方案2）：选其中的两道或三道工序进行复合即落料整R拉深冲中心孔切边冲孔翻边整形方案3）：采用简单模与复合模结合的方案对于方案1），完全采用单工序简单模，增加了模具制造成本，同时生产效率也不高。对于方案2），完全采用复合模，虽然提高了生产效率，但由于零件尺寸较大，选用三道工序复合时，模具结构复杂，同时模具材料消耗增大。故采用方案3），采用简单模与复合模结合的方案。考虑到制件的严格要求，第一步落料工序，中间拉深工序，需要设计成简单模，故拟定冲压方案如下：落料整R拉深冲孔切边翻边整形冲孔。工序1、剪料。用剪板机剪裁390mm×1454mm尺寸的条料，以备后工序使用。工序2、落料。用压力机及落料模具，以条料平面侧边定位，冲裁外圆R191mm，中心孔30mm，四个12mm工艺孔。30mm及4-12mm孔为后工序定位用。工序3、拉深。用油压机及拉深模，以工件中心孔30mm及一个工艺孔12mm定位，拉深出高度为46mm的工件。工序4、冲中心孔及切边。用压力机及冲孔切边模具，以工件型腔定位，冲截中心孔137.26mm，切除四周弧边。工序5、翻边整形。用油压机及拉深模，以工件内腔及平面定位，中心孔翻边至151,整形内腔高度至46mm。工序6、冲孔。用压力机及冲孔模具，以工件中心孔151及一凸耳定位，冲裁8-10mm孔，4个8的孔，各9个8孔。工序7、整R。用压力机及整R模具，以工件中心孔30mm及一个工艺孔12mm定位，整四缺口成R1mm尺寸。工序8、打标记。用压力机及标记模具在规定位置上打出钢印。工序9、表面处理。将制件进行表面磷化处理，清理上油。本文就工序三和工序四进行拉深模具和切边冲孔模具设计。拉深材料是保证实现拉深的先决条件，它直接影响拉深件的表面质量，尺寸精度和模具寿命。拉深工艺对材料的基本要求是：（1）塑性好 材料的塑性指标延伸率高，具有较高的变形能力，拉深时材料不随变形而破裂。（2）变形抗力低 材料的屈服强度和抗拉强度底，有利于实现拉深过程的工艺润滑，提高模具寿命和表面质量。（3）组织结构好 同样的材料不同的热处理，材料的塑性和金相组织均不同。对拉深件的质量有明显的影响，对碳钢和合金钢来说，碳化物的形态和分布至关重要以球化完全、弥散良好，分布均匀的细球状炭化组织为佳。（4）具有较高的表面质量。材料表面应光洁平整、无氧化皮，锈斑、划伤、分层等缺陷。表面质量越好，则制件越不易破裂，也不易划伤模具工作部分的表面。（5）材料厚度的公差要符合国家标准 因为一定的模具间隙适用一定厚度的材料，如果材料厚度公差变动大，不仅影响制件质量还导致模具和压力机的损坏。（6） 价格低廉、来源方便、经济性好。此零件内外形状极其复杂，为空间曲面，成型与分离工序极多，而且精度较高，内孔落料、翻边后须保证尺寸：拉深后须保证尺寸46±0.1mm，冲孔后须保证尺寸： 8个10, 4个8。另外，此零件外观要求较高，圆角处，圆孤处要明显，压印要清晰，表面无皱折及明显伤痕，毛刺要少，凸缘处要平整，凸台成型要到位。而保证离合器可靠地安装在发动机与变速器之间，灵活接合与分离，以传递和切断发动机输出到变速器的动力，使汽车起步及换档时工作平稳，且在汽车急刹车时防止传动系统过载。第三章 汽车压盘盖单工序拉深模设计31拉深工艺及计算311确定修边余量由于材料的各向异性以及拉深时金属流动条件的差异，为了保证零件的尺寸，必须留出修边余量，在计算毛坏尺寸时，必须计入修边余量。修边余量的数值可查表3.1。表3.1有凸缘圆筒形拉深件的修边余量根据零件图，查表取修边余量为6。312拉深件毛坯尺寸的确定计算拉深件毛坯尺寸的理论依据是： (1) 体积不变原理 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，则拉深前毛坯的表面积与拉深后工件的表面积认为近似相等。 （2) 相似原理毛坯的形状一般与工件截面形状相似。如工件的横断面是圆形的、椭圆形 的，则拉深前毛坯的形状基本上也是圆形的和椭圆形的，并且毛坯的周边必须制成光滑曲线 ,急剧的转折。 当工件的重量、体积或面积已知时，其毛坯的尺寸就可以求得。具体的方法有等重量法、等体积法、等面积法、分析图解法和作图法等。生产上用得最多的是等面积法，具体求解步骤如下： （1）确定修边余量 由于材料的各向导性以及拉深时金属流动条件的差异，拉深后工件口部不平，通常拉深后需切边，因此计算毛坯尺寸时应在工件高度方向上(无凸缘件)或凸缘上增加修边余量。修边余量的值可根据零件的相对高度和是否有凸缘查表。(2)计算工件表面积 为了便于计算，把零件分解成若干个简单几何体，分别求出其表面积后再相加。一般零件可看成由圆筒直壁部分，圆弧旋转而成的球台部分以及底部圆形平板三部分组成。（3) 求出毛坯尺寸 设毛坯的直径为 D ，根据毛坯表面积等于工件表面积的原则求出D。注意：对于上式，若毛坯的厚度 t<1 mm ，且以外径和外高或内部尺寸来计算时，毛坯尺寸的误差不大。若毛坯的厚度 t 1 mm ，则各个尺寸应以零件厚度的中线尺寸代人而进行计算。 其他复杂形状零件的毛坯尺寸计算可查有关资料。复杂旋转体拉深件的毛坯尺寸计算运用解析法 首先将拉深件划分成若干便于计算的简单几何形状的组成部分；然后分别求出各部分的表面积，相加得到零件的总面积；最后按公式计算毛坯直径： D=1.13式中 D毛坯直径（）； F各组成部分的表面积。四分之一的凸形球形面积计算公式： F=简图如下： 图31凸形球形简图四分之一的凹形球形面积计算公式： F=四分之一的凹图如下： 图32凹形球形简图根据零件尺寸按解析法算出总的表面积零件图如图21：毛坯总面积=114719.176485根据公式可以算得D=382.1845取整382故取毛坏尺寸D=394313判断是否采用压边装置压边装置的作用就是在凸缘变形区施加轴向（材料厚度方向）压力，防止起皱，合理的压边是拉深制件质量的保证，拉深时压力必须适当，压力过大，会引起拉深里的增加，甚至造成制件拉裂；压边力过小则会造成制件直壁或凸缘起皱，轻微起皱的毛坯虽可通过间隙，但会在同筒壁上留下皱痕，影响零件的表面质量。如有可能起皱，便应采取防止措施，以保证拉深质量。常见的防皱措施是采用压边圈。是否采用压边装置见下表：表32采用或不采用压边圈的条件本次设计中，m=0.7643979为了作出更准确的估计，在实际生产中可以用下述公式估算。普通平端面凹模拉深时，毛坯不起皱的条件是：首次拉深如果不能满足要求，则应考虑采用压边装置。将m=0.7643979， 代入上式不满足条件，故需采用压边装置。314拉深系数和次数的决定（一）拉深系数及其影响因素1.  拉深系数的概念和意义 拉深系数是指拉深后圆筒形件的直径与拉深前毛坯（或半成品）的直径之比。直径为 D 的毛坯拉成直径为d、高度为h工件的工艺顺序。第一次拉成的尺寸，第二次半成品尺寸为，依此最后一次即得工件的尺寸.工件的直径d与毛坯直径 D 之比称为总拉深系数，即工件所需要的拉深系数拉举系数表示了拉深前后毛坯直径的变化量，反映了毛坯外边缘在拉深时切向压缩变形的大小，因此可用它作为衡量拉深变形程度的指标。由此可知，拉深系数是一个小于 1 的数值，其值愈大表示拉深前后毛坯的直径变化愈小，即变形程度小。其值愈小则毛坯的直径变化愈大，即变形程度大. 拉深系数是一个重要的工艺参数，它是拉深工艺计算的基础。知道了拉深系数就知道工件总的变形量和每道拉深的变形量，工件需拉深的次数及各次半成品的尺寸也就可以求出。  在实际生产中采用的拉深系数值的合理与否更关系到拉深工艺的成败。假如采用的拉深系数过大，则拉深变形程度小，材料的塑性潜力未被充分利用，每次毛坯只能产生很小的变形，拉深次数就要增加，冲模套数增多，成本增加而不经济.拉深系数取得过小，则拉深变形程度过大，工件局部严重变薄甚至材料被拉破，得不到合格的工件。因此，拉深时采用的拉深系数既不能太大，也不能太小，应使材料的塑性被充分利用的同时又不致被拉破。生产上为了减少拉深次数，一般希望采用小的拉深系数。根据上面的分析，拉深系数的减少有一个限度，这个限度称之为极限拉深系数。极限拉深系数就是使拉深件不破裂的最小拉深系数.2 影响极限拉深系数的因素 在不同的条件下极限拉深系数是不同的，影响极限拉深系数的因素有以下诸方面(1) 材料方面 材料的力学性能 屈强比越小对拉深越有利。因小表示变形区抗力小，材料容易变形。而大则说明危险断面处强度高而不易破裂，因而小的材料拉深系数可取小些。材料的塑性差即伸长率值小时，因塑性变形能力差，则拉深系数要取大些。材料的厚向异性系数 r 和硬化指数 n 大时易于拉深，可以采用较小的拉深系数。这是由于 r 大时，板平面方向比厚度方向变形容易，即板厚方向变形较小，不易起皱，传力区不易拉破。 n 大表示加工硬化程度大，则抗局部颈缩失稳能力强，变形均匀，因此板料的总体成形极限提高。 材料的相对厚度 材料的相对厚度大肘，凸缘抵抗失稳起皱的能力增强，因而所需压边力减小( 甚至不需要) ，这就减小了因压边力而引起的摩擦阻力，从而使总的变形抗力减少，故极限拉深系数可减小。 材料的表面质量 材料的表面光滑，拉深时摩擦力小而容易流动，所以极限拉深系数可减小。 (2) 模具方面 模具间隙 c 模具间隙小时，材料进入间隙后的挤压力增大，摩擦力增加，拉深力大，故极限拉深系数提高.凹模圆角半径 凹模圆角半径过小，则材料沿圆角部分流动时的阻力增加，引起拉深力加大，故极限拉深系数应取较大值。 凸模圆角半径 凸模圆角半径过小时，毛坯在此处的 弯曲变形程度增加，危险断面强度过多地被削弱，故极限拉深系数应取大值。 模具表面质量 模具表面光滑，粗糙度小，则摩擦力小，极限拉深系数低。 凹模形状如果是锥形凹模，因其支撑材料变形区的面是锥形而不是平面，防皱效果好，可以减小包角，从而减少材料流过凹模圆角时的摩擦阻力和弯曲变形力，因而极限拉深系数降低。(3) 拉深条件 是否采用压边圈 拉深时若不用压边圈，变形区起皱的倾向增加，每次拉深时变形不能太大，故极限拉深系数应增大。 拉深次数 第一次拉深时材料还没硬化，塑性好，极限拉深系数可小些。以后的拉深因材料已经硬化，塑性愈来愈低，变形越来越困难，故一道比一道的拉深系数大。 润滑情况 润滑好则摩擦小，极限拉深系数可小些。但凸模不必润滑，否则会减弱凸模表面摩擦对危险断面处的有益作用 ( 盒形件例外 ) 。 工件形状 工件的形状不同，则变形时应力与应变状态不同，极限变形量也就不同，因而极限拉深系数不同.在这些影响拉深系数的因素中，对于一定的材料和零件来说，相对厚度 是主要因素，其次是凹模圆角半径 。在生产中则应注意润滑以减少摩擦力。 总结上述影响极限拉深系数的因素可知：凡是能增加筒壁传力区危险断面的强度，降低筒壁传力区拉应力的因素，均会使极限拉深系数减小；反之将使极限拉深系数增加。 3. 拉深系数的值 理论上如不考虑摩擦损失以及材料在凸、凹模圆角处的弯曲变形和材料的硬化，根据拉深时材料的拉应力不应超过危险段面强度的原则，可求出第一次理想极限拉深系数，其值大约为 0.4 ，即在理想情况下毛坯直径不能大于工件直径的两倍，否则就拉破。当然，这个拉深系数在实际生产中通常是不能用的，但可用来衡量实际拉深工艺的完善程度。生产上采用的极限拉深系数是考虑了各种具体条件后用试验方法求出的。通常=0.46 0.60 ，以后各次的拉深系数在 0.700.86 之间。无凸缘圆筒形工件有压边圈和无压边圈时的拉深系数分别可查表。实际生产中采用的拉深系数一般均大于表中所列数字，因采用过小的接近于极限值的拉深系数会使工件在凸模圆角部位过分变薄，在以后的拉深工序中这变薄严重的缺陷会转移到工件侧壁上去，使零件质量降低，所以，当零件质量要求较高时应采用稍大于极限值的拉深系数。（二）拉深次数的确定圆筒件的拉深系数为 m= （1）D是平面毛坯直径 ；d是拉深后圆筒直径。圆筒件第n次拉深系数为 =/ (n=1,2,3,)制定拉深工艺是为减少拉深次数，希望拉深系数越小越好，但根据力学分析可知。拉深系数过小会在危险断面产生破裂。要保证拉深顺利进行，每次的拉深系数应大于极限拉深系数。极限拉深系数m与板料成型性能，毛坯相对厚度、凸凹模间隙及其圆角半径由关。m=0.7643979 （2）则查表知道=0.53,m>可以一次拉深完成315凸、凹模工作部分的尺寸（一）凸、凹模圆角半径1凹模圆角半径拉深时，材料在经过凹模圆角时不仅因为发生弯曲变形需要克服弯曲阻力，还要克服因相对流动引起的摩擦阻力，所以的大小对拉深工作的影响非常大。主要有以下影响： (1) 拉深力的大小小时材料流过凹模时产生较大的弯曲变形，结果需承受较大的弯曲变形阻力，此时凹模圆角对板料施加的厚向压力加大，引起摩擦力增加。当弯曲后的材料被拉入凸、凹模间隙进行校直时，又会使反向弯曲的校直力增加，从而使筒壁内总的变形抗力增大，拉深力增加，变薄严重，甚至在危险断面处拉破。在这种情况下，材料变形受限制，必须采用较大的拉深系数。 (2) 拉深件的质量 当过小时，坯料在滑过凹模圆角时容易被刮伤，结果使工件的表面质量受损。而当太大时，拉深初期毛坯没有与模具表面接触的宽度加大 ，由于这部分材料不受压边力的作用，因而容易起皱。在拉深后期毛坯外边缘也会因过早脱离压边圈的作用而起皱，使拉深件质量不好，在侧壁下部和口部形成皱褶。尤其当毛坯的相对厚度小时，这个现象更严重。在这种情况下，也不宜采用大的变形程度。 (3) 拉深模的寿命小时，材料对凹模的压力增加，摩擦力增大，磨损加剧,使模具的寿命降低。所以的值既不能太大也不能太小。在生产上一般应尽量避免采用过小的凹模圆角半径，在保证工件质量的前提下尽量取大值，以满足模具寿命的要求。通常可按经验公式计算：                        （3）式中： D毛坯直径或上道工序拉深件直径 (mm) d 本道拉深后的直径 (mm) 。 首次拉深的可按表选取。 后续各次拉深时应逐步减小，其值可按关系式确定，但应大于或等于。若其值小于，一般很难拉出,只能靠拉深后整形得到所需零件。 虽然  =0.8=15.5但是考虑到零件的结构和尺寸，为使减少回弹对后续的整形工序的影响，结合08F材料的力学性能，圆角取8。2凸模圆角半径凸模圆角半径对拉深工序的影响没有凹模圆角半径大，但其值也必须合适. 太小，拉深初期毛坯在处弯曲变形大，危险断面受拉力增大，工件易产生局部变薄或拉裂，且局部变薄和弯曲变形的痕迹在后续拉深时将会遗留在成品零件的侧壁上，影响零件的质量。而且多工序拉深时，由于后继工序的压边圈圆角半径应等于前道工序的凸模圆角半径,所以当过小时,在以后的拉深工序中毛坯沿压边圈滑动的阻力会增大,这对拉深过程是不利的。因而，凸模圆角半径不能太小。若凸模圆角半径过大，会使处材料在拉深初期不与凸模表面接触，易产生底部变薄和内皱，如图 4.6.8 所示。 一般首次拉深时凸模的圆角半径为： 以后各次 可取为各次拉深中直径减小量的一半，即： （4）     式中： 本道拉深的凸模圆角半径；         本道拉深直径；          下道拉深的工件直径。=0.7*8=5.6 最后一次拉深时应等于零件的内圆角半径值，即： 但不得小于料厚。如必须获得较小的圆角半径时，最后一次拉深时仍取>，拉深结束后再增加一道整形工序，以得到。 （二）凸模、凹模的尺寸及公差 工件的尺寸精度由末次拉深的凸、凹模的尺寸及公差决定，因此除最后一道拉深模的尺寸公差需要考虑外，首次及中间各道次的模具尺寸公差和拉深半成品的尺寸公差没有必要作严格限制，这时模具的尺寸只要取等于毛坯的过渡尺寸即可。若以凹模为基准时，凹模尺寸为： （5）凸模尺寸为：                               （6）对于最后一道拉深工序，拉深凹模及凸模的尺寸和公差应按零件的要求来确定。 当工件的外形尺寸及公差有要求时，以凹模为基准。先确定凹模尺寸因凹模尺寸在拉深中随磨损的增加而逐渐变大，故凹模尺寸开始时应取小些。其值为： （7） 凸模尺寸为：      (8) 当工件的内形尺寸及公差有要求时 ，以凸模为基准，先定凸模尺寸。考虑到凸模基本不磨损，以及工件的回弹情况，凸模的开始尺寸不要取得过大。其值为： （9）凹模尺寸为：       (10) 凸、凹模的制造公差和可根据工件的公差来选定。工件公差为 ITl3 级以上时, 和可按IT68 级取，工件公差在 ITl4 级以下时, 和按 ITl0 级取。 （三）凸模、凹模刃口尺寸本拉深件尺寸以外形尺寸为主，故模具设计时以凸模为基准。凸模尺寸为： Dp=(D-0.75 -2 （11）查表得=0.5 p=0.035其工作主要尺寸计算： Dp=(D-0.75 -2 （12）=(292-0.75*0.5-8.8=283.22其他不属于拉深工作部分的尺寸按零件尺寸计算。凹模尺寸： 317拉深力的计算解决拉深工作中的起皱问题的主要方法是采用防皱压边圈。至于是否需要采用压边圈，可按表1 的条件决定。 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力，它的大小对拉深影响很大。压边力的数值应适当，太小时防皱效果不好，太大时则会增加危险断面处的拉应力，引起拉裂破坏或严重变薄超差( 图 1 ，图 2) 。在生产中，压边力都有一定的调节范围( 图 2) ，其范围在最大压边力和最小压边力之间。当拉深系数小至接近极限拉深系数时，这个变动范围就小，压边力的变动对拉深工作的影响就显著。通常是使压边力稍大于防皱作用所需的最低值，并按下列公式进行计算  总压边力：                      （13）    式中 A 为在开始拉深瞬间不考虑凹模圆角时的压边面积( ) 。 筒形件第一次拉深时：               （14） 筒形件后续各道拉深时：       （15）     式中：      单位压边力 (MPa) ，可查表选用；     ， 第一次及以后各次工件的外径(mm) ；      凹模洞口的圆角半径 (mm) 。   在生产中，一次拉深时的压边力也可按拉深力的 1/4 选取，即：                          (16)     拉深中凸缘起皱的规律与的变化规律相似。起皱趋势最严重的时刻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。 目前在生产实际中常用的压边装置有以下两大类： (1) 弹性压边装置 这种装置多用于普通冲床。通常有三种： 橡皮压边装置；弹簧压边装置；气垫式压边装置。另外氮气弹簧技术也逐渐在模具中使用。 (2) 刚性压边装置 这种装置的特点是压边力不随行程变化，拉深效果较好，且模具结构简单。这种结构用于双动压力机，凸模装在压力机的内滑块上，压边装置装在外滑块上生产中常用经验公式计算拉深力。圆筒形工件采用压边拉深时可用下式计算拉深力：     第一次拉深                       （17）     第二次拉深                      （18）     式中为材料的抗拉强度；，为系数，查表 3.3拉深力的计算 （19）式中：P最大拉深力(N)系数；圆筒部分的直径;()T材料的厚度；()材料的抗拉强度（MPa） m=0.7643979 可根据m和查表: >0.75 从表中知道越大越大，为了安全则取=0.75时的系数> 从表中知道，越大KF越小，同样为了安全取1.3。则 对应的是0.45从冲压常用材料的力学性能表中查找可知炭素结构钢08F对应的值是280至390；取其中间值335MPA;公式=0.45*3.1415*292*4*335=553142.754N=533KN压边力：  D=382,=292,=8,查表q=2.5=100253.12N顶件力：是系数查表得0.05； P是拉深力顶件力：=0.05*553142.75=27657.14NP总=553142+100253+27657=681052N=682KN表33修正系数，318拉深功单次行程所需的拉深功可按下式计算  第一次拉深：                      （20）     后续各次拉深：                   （21） 式中：    第一次和以后各次拉深的最大拉深力(N) ；     平均变形力与最大变形力的比值，见表（2）； 拉深所需压力机的电动机功率为：          （KW）       （22）     式中：    A 拉深功() ；    不均衡系数，取=1.2-1.4    ， 压力机效率、电动机效率，取，    压力机每分钟的行程次数。，第一次和以后各次的拉深高度(mm)319压力中心的确定 模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。 冲模的压力中心，可按下述原则来确定： 1对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。 2工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。 3形状复杂的零件、多孔冲模、 级进模的 压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心。解析法的计算依据是：各分力对某坐标轴的力矩之代数和 等于诸力的 合力对该轴的力矩。求出合力作用点的座标位置(,)，即为所求模具的压力中心 计算公式为：      因冲裁力与冲裁周边长度成正比， 所以式中的各冲裁力、，可分别用各冲裁周边长度、代替，即： 由于图形时关于原点对称，所以压力中心就是圆心。32模具结构设计321模具草图的绘制初定凸模厚度为80，凹模厚度90，凹模型芯厚度为66。初绘模具草图如下：图41装配草图322工作零部件的结构设计（一）凸模结构设计拉深成型时，应充分考虑制件的回弹，据拉深件材料的机械性能，模具的大致结构和生产实际中的一些具体情况取拉深件的回弹系数为10%。拉深件圆弧处及圆角过渡处要合理，以使产品有良好的外观，故在凸模侧壁处成型圆角取R3mm和R8mm，在顶部成型圆角取R2mm和R4mm。为使拉深件盖顶处压印清晰，在凸模设计时取压印凹深度0.2mm，形状及尺寸取与压盘盖零件图压印形状及尺寸一致。拉深凸模采用分体式结构，即凸模中有镶块，这样节省材料，互换性强，维修方便，加工周期短，经济性好。另外拉深后为下面翻边工序的需要，在凸模中留出翻边凸模的固定孔，为保证翻边凸模在模具中能可靠定位，且又能方便装拆，确定翻边凸模与拉深模凸模采用K7/h6配合，孔深15mm。为使毛坯在模具中定位，在凸模上安装毛坯定位销，为方便送料，毛坏中心定位销尽可能取大一点，据实际情况，取定位销直径为30.Omm，采用H7/k6配合，孔深h=25mm。应将凸模镶块嵌入凸模一部分，使凸模镶块高度与凸模侧 壁圆角部分高度一致。否则缺口部分内侧高度高于直壁内侧转角高度，不利造型，甚至会造成材料在该处撕裂。首次及中间各道次的模具尺寸公差和拉深半成品的尺寸公差没有必要作严格限制，这时模具的尺寸只要取等于毛坯的过渡尺寸即可。凸模图如下： （1）俯视图（2）主视图P-P （3）镶块主视图（4）镶块俯视图 （二）凹模结构设计 采用整体式。因本拉深模为一次拉深成型，后面工序中的整体也在此模具上进行，不再另制整形模，故凹模圆角应尽量符合零件图中零件圆角的要求，因零件图上圆角半径r为3.5 mm，为防止零件在拉深时底部拉脱或拉裂，适当增加圆角半径;故r凹为4mm。此拉深件形状复杂，凸凹模间隙值应取合理，否则，间隙过小易破裂，且易擦表面和降低模具寿命。间隙过大，又易使拉深起皱，且影响工件精度。取=4+0.1×4=4.4mm。其中Z为单边间隙,t为制件厚度，c为修正系数。凹模型芯如图5所示。考虑毛坯中心定位销在合模时的让位和下面工序中的中心孔翻边，在凹模型芯加工出型腔。为保证有足够的让位空间，型腔深度取h为15mm，直径 (按IT7级精度)。考虑下面工序中打装配孔标记和多钢印的要求，在凹模型芯中应留出标记冲头的固定孔，为保证冲头在凹模型芯中的固定可靠及装拆方便性，固定孔与冲头采取K7/h6配合，杯记孔直径取8mm。顶部成型圆角取R2mm