模具专业毕业设计论文.doc

第1章 绪论1.1 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60-90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。1.2 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。1.3 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260-270亿元人民币。今后预计每年仍会以10-15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（中国台湾占40），塑料模具约占33（中国台湾占48），压铸模具约占6（中国台湾占5），其他各类模具约占11（中国台湾占7）。中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（1961年-1981年），成长期（1981年-1991年），成熟期（1991年-2001年）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。1.4 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。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。1.5 冲压模具的特点与机械加工及塑性加工的其他方法相比，模具冲压加工无论在技术方面还是经济方面都有许多独特的优点。主要表现如下：1、冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模（冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模）和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟几十次，高速压力机每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。2、冲压加工一般不需要加热毛坯，也不像切削加工那样大量切削金属，所以它不但能节能而且能节约金属。3、冲压时由模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压材料的表面质量，而模具的寿命一般比较长，所以冲压件的质量稳定互换性好，具有“一模一样”的特征。4、冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒钟，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压件的强度和刚度均较高。5、由于利用模具加工，所以可获得其他加工方法所不能或难以制造的壁薄、质量轻、刚性好、表面质量高、形状复杂的零件。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。同时，冲压也存在缺点，主要表现在冲压加工时噪声、震动两种公害。这些问题并不完全是冲压工艺及模具本身带来的，而主要是由于传统的冲压设备落后造成的。随着科学技术的进步，这两种公害一定会得到解决。模具要求高、制造复杂、周期长、制造费用高，因而在小批量生产中受到限制。为了解决这方面的问题，正在努力发展某些简易冲模，如聚氨酯橡胶冲模，低熔点合金冲模以及采用通用的组合冲模等，同时也在进行冲压加工中心等新型设备与工艺的研究。今年来随着快速原型制造、反求工程、并行工程等技术的发展，以及他们在模具设计与制造中的应用，这种限制也逐渐的得到了改观。另外，冲压件的精度决定了模具的精度，如零件的精度要求过高，用冷冲压就难已达到。由此可见，冲压制得的零件具有表面质量好、重量轻、成本低的优点，它是一种经济的加工方法。第2章 冲压工艺分析及确定冲压工艺方案2.1 分析零件的冲压工艺性2.1.1 冲裁件的结构工艺性分析裁件的工艺性，是指冲裁件对冲裁工艺的适应性，即冲裁件的形状结构、尺寸大小及偏差等是否符合冲裁加工的工艺要求。冲裁件的工艺性是否合理，对冲裁件的质量、模具的寿命和生产率有很大影响。（1）冲裁件的形状 冲裁件的形状应尽可能简单、对称、排料废料少。在许可的情况下，把冲裁件设计成少、无废料排样的形状。 （2）冲裁件的圆角 除在少、无废料排养或采用镶拼模结构时，允许工件有尖锐的清角外，冲裁件的外行或内角处，应避免尖锐的清角，其交角处适宜的圆角相连。（3）冲裁件局部凸出或凹入部分的宽度和深度 宽度不宜太小，应避免有窄长的切口和过窄的切槽，否则会降低模具寿命和工件质量。（4）冲裁件的孔径 冲裁件的孔径太小时，凸模易折断或压弯。冲孔的最小尺寸取决于材料的机械性能、凸模强度和模具结构。（5）冲裁件孔边之间距离 冲裁件上孔与孔、孔与边缘之间的距离不应过小，否则会产生孔与孔间材料的扭曲，或使边缘材料变形，因模壁过薄而容易破损；分别冲裁时，也会因材料易于拉人凹模而影响模具寿命。特别是冲裁小孔距的小孔时，经常会发生凸模弯曲变形而卡住模具。当冲孔边缘与工件外边缘不平行时应小于0.5t，平行时应不小于1.5t。其形状及尺寸如图2.1所示，生产纲领为中小批量。该零件未注尺寸公差按IT14mm级规定。根据水嘴底座形状特征进行分析，该工件属落料、拉深、冲孔件。需经过落料、拉深、冲孔、整形等主要工序冲压成形。水嘴底座的材料为：亮面不锈钢，厚度2.0mm,其抗拉强度为450到520MPa图2.1 水嘴底座图2.1.2零件的使用条件和技术要求该设计零件为水嘴底座，形状外形为长圆型二次拉深并中间有冲孔的零件，所选用材料为不锈钢，此次模具设计重点在于拉深部分，拉深出的零件不能出现变薄、拉裂、翘曲、回弹现象、法兰不能有突耳，由于材料为不锈钢较为硬质所以拉深时必须注意防止拐角处拉裂。2.1.3冲压工艺性分析冲裁工序可分为单工序冲裁、复合冲裁和连续冲裁。单工序冲模是在一副模具中只完成一种工序的冲压模具。复合冲裁是在压机一次行程中，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的工序。连续冲裁是指在压力机的一次行程中，在一副模具的不同位置上同时完成两道或多道工序的冲压模具。冲裁组合方式根据下列因素决定。（1）生产批量一般来说，中、小批量与试制采用单工序冲裁，中批和大批量生产采用复合冲裁或连续冲裁。（2）工件尺寸公差等级复合冲裁所得到的工件尺寸公差等级高，因为它避免了多次冲压的定位误差，并且在冲裁过程中可以进行压料，工件较平整；连续冲裁多得到的公斤尺寸公差等级较复合冲裁低；单工序冲裁各部分相对尺寸精度要求不高的冲压件的生产。（3）对工件尺寸、形状的适应性工件的尺寸较小时，由于单工序只完成一道工序，受限制少，适应性好，而复合模的凸凹模壁厚太小不能保证强度，而且加工困难，连续模对尺寸小的工件定位精度不是很高，定位误差也就大；对于尺寸中等的工件，可制造多副单工序模，而且单工序模的制造成本相对较低。（4）模具制造、安装调整和成本由于单工序模具结构简单、安装调试简便、制造成本较低。（5）操作方便与安全复合冲裁出件或清除废料较困难，工作安全性较差，连续冲裁较安全，单工序冲裁安全系数高。综合上述分析，对于一个工件，可以得出多种工艺方案。必须对这些方案进行比较，选取在满足工件质量与生产率的要求下，模具制造成本低、寿命长、操作方便又安全的工艺方案，综合考虑采用单工序冲裁模最为合理。此工件为水嘴的底座，根据工件精度与模具精度的关系，工件精度的要求不高。而且属于中、小批量生产，一般冲压模的精度比工件精度高2-3级就可以了，但是在这里，考虑工件的精度不高，故其冲压模具精度比工件精度高2级。工件尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差。值得注意的是，冲裁模的间隙，间隙值影响到冲裁时拉伸、挤压等附加变应力的大小，因而对冲裁工序影响大，所以要确定合理的间隙值，使得冲裁件的断面质量较好，所受冲裁力较小，模具寿命高。确定其方法包括理论确定法、查表确定法。间隙的选取主要与材料的种类、厚度有关，但由于各种冲压件对其断面质量和尺寸精度的要求不同，在生产实践中就很难有一种统一的间隙数值，各种资料中所给的间隙值并不相同，有的相差较大，选取时应按使用要求分别选取。2.2 确定冲压工艺方案2.2.1 确定坯料尺寸冲裁件毛坯尺寸计算正确与否，不仅直接影响生产过程，而且对冲压生产有很大的经济意义，因为在冲压零件的总成本中，材料费用占到60-80。由于冲裁后工件的平均厚度与毛坯厚度差别不大，厚度变化可以忽略不计，所以冲裁件毛坯尺寸的确定可按照冲裁前后毛坯与工件的表面积不变的原则计算。计算冲裁毛坯有两种原理：1、体积不变原理，冲裁前和拉深后材料的体积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，则冲裁前毛坯的形状基本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，无急剧的转折。计算坯料尺寸需要却确定拉深前的展开尺寸 根据毛坯表面积等于工件表面积的原则计算工件展开尺寸 A1=8 A2= 总面积：A1+A1=19243.625mm 经分析得坯料的形状按比例分为154.4105.6mm2.2.2 计算拉深次数 拉深 120mm、80mm, 这个工件的拉深类似于盒形件的拉深,由于盒形件初次拉深时圆弧部分的受力和变形比直边大，起皱和拉破易在圆弧部发生，故盒形件初次拉深时的极限变形量由圆弧部传力的强度确定。根据简明冲压模具设计手册表4-16查得不锈钢Cr18Ni的首次拉深系数为0.52-0.56，以后逐次拉深系数为0.75-0.78。拉深： 长度方向 d1=m1D=0.52×154.4=80.29<120 所以120mm尺寸可一次拉成。d2=0.75×120=90>80 所以80mm尺寸不能一次拉成，需要多次拉深。d3=0.75×90=67.5<80 显然80mm尺寸可二次拉成。 宽度方向 d1=m1D=0.52×105.6=54.91<76 所以76mm尺寸可一次拉成。d2=0.75×76=57>36 所以36mm尺寸不能一次拉成，需要多次。 d3=0.75×57=42.75>36所以36mm尺寸不能两次拉成。 d4 =0.75×42.75=32.06<36显然36mm尺寸可三次拉成。 这个工件的总的拉深次数为三次。 值得注意的是拉深模除了凸、凹模的间隙比冲载的大外，刃口不能太锋利要有圆角。2.2.3 冲压工艺方案的确定 根据制件的材料、厚度、形状及尺寸，在进行冲压工艺设计和模具设计时，应特别注意以下几点：1、由工件图2-1可知，该工件的形状、尺寸、精度和材料等均符合冲压工艺性要求，冲压工序主要有落料、拉深及冲孔等，工艺较简单，生产批量中、小等。根据其尺寸的对应关系，可设计三套模具既落料单工序冲裁模、拉深模和冲孔冲裁单工序模，以低生产成本。2、考虑制件精度，应注意压料和出料机构的设计。3、冲裁间隙、拉深凸凹模间隙及高度的确定，应符合制件要求。4、各工序凸、凹模动作行程的确定，应保证各工序动作稳妥、连贯及内、外形相对位置的一致性、送料步距的准确性。5、工件生产批量少、中等，应重视模具材料和结构的选择及模具易损件的互换性，并保证一定的模具寿命。根据完成工件所需进行主要的工序有：落料、拉伸、冲孔等安排工艺方案：该零件材料为亮面不绣纲，板厚2.0mm，生产纲领为少、中批量，为大致椭圆形状，精度要求不高，形状简单，工艺良好，采用三副模具压成型。冲压零件所需要的基本工序是拉深、落料、冲孔。根据以上基本工序，可以拟定出3种冲压工艺方案。方案一：落料与拉深复合、冲孔，两道工序完成。方案二：落料、拉深、冲孔，三道工序完成。方案三：冲孔与落料复合、拉深，两道工序完成。分析比较上述3种方案，第一种方案落料与拉深复合，把落料和拉深做成复合模就，这样就要将落料凸模与拉深凹模做成一体，复杂的凸凹模会给修模造成困难，加上零件的中小批量生产会增加模具成本。第三种方案，冲孔与落料复合，此方案完全符合经济性，但是在完成落料冲孔的下一道工序时，由于零件中间的孔已经冲出，零件底部的应力过大，强度减小，在拉深过程中一旦压料装置的压料力过大或凹模圆角太小就会使孔变形或被拉裂，所以此方案不适宜。方案二没有上述的缺点，但其工序复合程度低生产率低，不过单工序模具结构简单，制造费用低，这在生产批量不大的情况下是合理的。因此决定采用第二种方案。第3章 工艺计算3.1 确定排样3.1.1排样的注意事项工件排样是冲压工件及模具设计的重要环节，它直接影响到材料的利用率、工件的质量、生产率、模具制造难易程度、模具寿命等，在排样时，就注意以下几点：1、排样时，要特别注意材料的纹向，避免纹向与弯曲线平行，尽可能使其与弯曲线垂直。2、排样时，应充分考虑精确可靠的定位，特别注意导正钉的分布和直径。3、相对位置精度要求较高的型孔，应尽可能在同一工步冲出；型孔与外形的位置精度要求较高时，应尽可能在相邻工步冲出。4、弯曲成型部位需安排得容易送料和不易变形。5、弯曲达不到工件要求时，可采用两次弯曲或增加整形工位；对于两个直角的弯曲，为了避免材料的拉伸，可采用先弯45度，再弯90度。6、排样时应考虑模具的制造和模具的加工。7、对于复杂的型孔，应分解成若干个简单的型孔进行分步冲裁。但在分解时应注意前后冲次的良好衔接。8、为了使材料在冲压过程中稳定进给，必须在排样中设置载体，并在连接处把工件和材料连接起来。载体一般设置在材料的两侧，中间部位或单侧，载体的大小要有足够的强度，又要节省材料，带有导正孔的载体，能校正高速冲压过程中的窜动，连接处的位置应选择恰当，既要稳定可靠，又要有利于其他工位和最后工位的切断，与载体分离。9、当预感到工件很难达到设计的要求时，应留有改模空间。10、在满足冲压条件下，尽可能使材料利用率最高。材料的步距，材料的宽度应取整数。11、材料的成型的基本步骤为：大成型、冲切、小成型、弯曲、落料。但这些工序并非一成不便，而是根据不同的产品合理的排列工序。12、成型时，应充分的考虑材料的流动量，一般情况下应当保证成型过程中条料不变形或少变形。所以有时会适当增加工艺切口。13、冲头形状的设计应当考虑凹模的强度，冲头的强度，冲头的固定，冲头的加工等各种因素。14、弯曲应考虑后道工序的让位，各种弯曲的先后关系，模具的强度，送料是否顺畅。15、最后一步产品取出的可靠性。3.1.2确定排样条料冲裁时，所产生的废料分为下列两种情况:（1）工艺废料 工件之间和工件与条料边缘之间存在的搭边，定位需要切去的料边与定位孔，不可避免的料头和料尾废料，均称为工艺废料。（2）结构废料 由于工件结构形状的需要，如工件内孔的存在而产生的废料，称为结构废料。 排样方法按有无废料可分为三种：（1）有废料排样 沿工件的全部外行冲裁，工件与工件之间、工件与条料侧边之间都存在有搭边废料。（2）少废料排样 沿工件的部分外行切断或冲裁，而废料只要冲裁刃之间的搭边或侧搭边。（3）无废料排样 工件与工件之间，工件与条料侧边之间无搭边废料。条料以直线或曲线的切断而得到工件。根据零件的形状特点，由于坯料尺寸不算太小，考虑到操作方便采用单排有废料排样方式。如图所示:3.1.3确定条料宽度计算冲裁件的面积A=13484.68mm,冷冲压工艺及模具设计表2-9得工件间a1=2.0mm,侧面a=2.2mm条料宽度 B=154.4+2×2.2=158.8mm3.1.4确定步距s送料进距 s =105.6+2.0=107.6mm3.1.5 材料利用率一个进距的材料利用率为 =nA/BS×100%=13484.68/(158.8×107.6)=78.9%32确定各中间工序尺寸首次拉深: 工件宽度方向 d 1=m1D=0.52×105.6=54.91mm第二次拉深: d 2=0.75×76=57mm第三次拉深: d 3=0.75×57=42.75mm第四次拉深: 此次拉深可以直接拉深到位36mm3.3计算各工序压力、选用压力机 3.3.1 冲裁力的计算落料工序 N最大总压力F=F+F+F=490986 N落料力工件外轮廓周长 材料厚度 材料的抗拉强度 ( =450MPa-520MPa)此工序的选用500KN的压力机就可满足使用要求。首次拉深工序 N N最大总压力F=此工序选用300KN的压力机既可以满足使用要求。第二次拉深工序 此工序选用200KN的压力机既可以满足使用要求。第三次拉深工序 此工序选用180KN的压力机既可以满足使用要求。第四次拉深工序 此工序选用160KN的压力机既可以满足使用要求。冲孔工序 最大总压力F=此工序选用160KN的压力机既可以满足使用要求。3.3.2 冲压压力中心经分析此工件为周边对称规则零件所以其压力中心为其几何中心处。第4章 模具设计4.1 模具结构形式选择按工序模具形式选择如下：工序一：为落料工序 该结构落料采用正装式。模座下的弹顶器为顶件装置，另设有弹性卸料装置和推件装置。工序二：为首次拉深工序 模具采用正装式，拉深凸模中间要有排气孔，防止拉深件包在凸模上。工序三:为二次拉深工序 模具采用倒装结构，上模安装打料装置。工序四:为三次拉深工序 模具结构与二次拉深相似。工序五:为四次拉深工序 模具结构与二次拉深相似，此次工序兼有整形功能，故在拉深完了模具要进行刚性打击，以达到整形目的。其模具结构稍比上次复杂点。工序六:冲底孔模具采用正装式结构，为了节省模具材料和维修方便，凹模采用镶入式结构。工件用凹模定位，采用弹性卸料，废料由工作台孔落下。4.2 冲裁间隙由经验法确定 Z= 经查表得 K=20% Z=20%2=0.4mm即冲裁间隙为0.4mm4.2.1 对冲裁件质量的影响冲裁时，断裂面上下裂纹是否重合，与凸凹模间隙值的大小有关。当凸、凹模间隙合适时，凸、凹模刃口附近沿最大切应力方向产生的裂纹在冲裁过程中能会合成一条线，此时尽管断面为材料表面不垂直，但还是比较平直、光滑、毛刺较小，冲件的断面质量较好。当间隙增大时，材料内的拉应力增大，使得拉深断裂发生早，于是断裂带变宽，光亮带变窄，弯曲变形大，因而塌角和拱弯也增大。当间隙减小时，变形区内弯矩小，压应力成分大，由凹模刃口附近产生的裂纹进入凸模下面的压应力区而停止发展，由凸模刃口附近产生的裂纹进入凹模上表面的压应力区也停止发展，上、下裂纹不重合，在两条裂纹之间发生第二次剪切。当上列为压入凹模时，受到凹模壁的挤压，产生第二光亮带，同时部分材料被挤出，在表面形成薄而高的毛刺。当间隙过小时，虽然塌角小、拱弯小，但断面质量是不理想的，在断面中部出现夹层，两头呈现光亮带，在断面有挤长的毛刺，如果没有形成光亮带，会形成断续的小光亮带。当间隙过大时，因为弯矩大，拉应力成分大，材料在凸，凹模刃口附近产生的裂纹也不重合。第二次拉裂产生的断裂层的斜度增大，冲件的断面出现两个斜角，断面质量也不理想，而且，由于塌角大，拱弯大，光亮带小，毛刺又高又厚，冲裁件质量下降。因此，模具间隙应保持在一个合理的范围之内。4.2.2 对模具寿命的影响模具寿命分为刃磨寿命和模具总寿命。刃磨寿命是两次刃磨之间的合格冲件数表示；总寿命是用模具失效为止的总的合格冲件数。冲裁过程中，作用于凸、凹模上的力为被冲材料的反作用力，凸、凹模刃口受着极大垂直压力与侧压力的作用，高压使刃口与被冲材料接触面之间产生局部附着现象，当接触面相对滑动时，附着部分就产生剪切而引起磨损。这种附着磨损是冲模磨损的主要形式，当接触压力越大，相对滑动距离越大，模具材料越软，则磨损量越大；而冲裁中的接触压力，即垂直力和侧压力，摩擦力均随间隙的减小而增大，且间隙越小时，光亮带变宽，摩擦距离增长，摩擦发热严重，所以小间隙使磨损增加，甚至使模具和材料之间产生粘结现象，而接触压力的增大，还会引起刃口的压缩疲劳破坏。为了提高模具寿命，一般需要选用较大间隙。若采用小间隙，就必须提高模具硬度、精度，减小模具粗糙度，提供良好润滑 ，以减小磨损。4.2.3 对冲裁力、卸料力的影响间隙对冲压力有明显的影响，特别是对卸料力的影响更为显著，随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，容易断裂分离，因此冲裁力减小，但若继续增大间隙因裂纹不重合，冲裁力下降缓慢。由于间隙增大，使光亮带变窄以及材料的弹性变形，使落料件尺寸小于凹模孔口尺寸，冲孔尺寸大于凸模尺寸，因而是卸料力、推件力或顶件力随之减小。4.3 模具工作零件设计4.3.1 刃口尺寸的计算制造模具时常用以下两种方法来保证合理间隙：一种是分别加工法分别规定凸模和凹模的尺寸和公差，分别进行制造。这种加工方法必须把模具的制造公差控制在间隙的变动范围内，使模具制造难度增加。这种加工方法主要用于冲裁件形状简单、间隙较大的模具。另一种是单配加工法用凸模和凹模相互单配的方法来保证合理间隙。加工后，凸模和凹模必须对号入座，不能互换。通常落料件选凹模为基准模，冲孔件选择凸模为基准模。多用于冲裁件的形状复杂，间隙小的模具。落料部分刃口设计计算查冷冲压工艺及模具设计表2-24选取x=0.5。根据冷冲压工艺及模具设计表2-21查得冲裁模双面间隙Zmin=0.160mm Zmax=0.200mm由冷冲压工艺及模具设计表2-23查得尺寸为154.4的凹=0.04mm，凸=-0.03mm由冷冲压工艺及模具设计表2-23查得尺寸为105.6的凹=0.035mm，凸=-0.025mm =（105.60.5.） （105.40.160）=105.240=（154.40.50.2）=154.3=（154.20.20）=154.00校核： 0.04+0.03=0.07>0.04 不能满足要求应按下式进行分配 即：分别为落料凸模和凹模刃口的公称尺寸为落料件的最大极限尺寸和最小极限尺寸磨损系数，查冷冲压工艺及模具设计表2-24选取分别是凹模和凸模刃口尺寸制造公差，查冷冲压工艺及模具设计表2-23选取工件的公差最少双边间隙值，查冷冲压工艺及模具设计表2-21选取。4.3.2 拉深部分刃口设计计算冲件对内形尺寸有要求 即按凸模设计计算第一次拉深：拉深尺寸为120mm、76mm， =（75.9+0.41）=76.3 =（76.3+21.8）=79.9 =（119.9+0.41）=120.3 =（120.3+21.8）=123.9第二次拉深：拉深尺寸为90mm、57mm =（89.9+0.41）=90.3 =（90.3+21.56）=93.42 =（56.9+0.41）=57.3 =（57.3+21.56）=60.42第三次拉深：拉深尺寸为80mm、43mm =（79.9+0.41）=80.3 =（80.3+21.32）=82.94 =（42.9+0.41）=43.3 =（43.3+21.32）=45.94第四次拉深：拉深尺寸为80mm、36mm =（79.9+0.41）=80.3 =（80.3+21.32）=82.94 =（35.9+0.41）=36.3 =（36.3+21.32）=38.94分别是拉深凹模和凸模的基本尺寸 拉深件的最大极限尺寸 拉深件公差，根据冷冲模设计及制造表5-20查得Z 拉深凸、凹模的间隙凹、凸分别为凹模和凸模的制造公差。查冷冲压工艺及模具设计表4- 14 选取拉深尺寸为120mm,根据冷冲模设计及制造表5-20查得=1.0 mm，由冷冲压工艺及模具设计表4-14查得凹=0.08mm，凸=-0.05mm20mm-100mm由冷冲压工艺及模具设计表4-14查得凹=0.05mm，凸=-0.03mm。拉深凹模圆角半径的确定拉深凸模圆角半径的确定4.3.3 冲孔部分刃口设计计算校核： 0.020+0.020=0.040=0.040分别为冲孔凸模和凹模刃口的公称尺寸为落料件的最大极限尺寸和最小极限尺寸磨损系数，查冷冲压工艺及模具设计表2-24选取分别是凹模和凸模刃口尺寸制造偏差，查冷冲压工艺及模具设计表2-23选取工件的制造公差Zmin最少双边间隙值，查冷冲压工艺及模具设计表2-21选取Zmin=0.160 mm，Zmax=0.200mm。冲孔件由冷冲压工艺及模具设计表2-23查得凹=0.020mm，凸=-0.020mm。查冷冲压工艺及模具设计表2-24选取x=0.75。4.3.4 孔心距的计算 =22+0.2/8 =22.254.3.5 凸、凹模结构的选择落料：凸、凹模由于结构简单全部选用整体式。拉深：拉深工序由于结构复杂所以凸模、凹模都采用镶品式结构，使维修时方便。冲孔：由于最后一道工序是冲孔，工件定位复杂，所以冲孔凹模也采用镶拼式结构，维修时只用换镶块就可以。第5章 标准件的选择5.1 模架及零件的选择1.模架时整个模架的骨架，所有零件全部装在上面，承受冲压过程的全部压力。他由上下模座、模柄、以及导向装置组成。模架产品标有（GB/T2851.1、GB/T2851.3-7、GB/T2852.1-4）共十个。下面叙述其选用：后侧导柱模架，后侧导柱模架，导柱分布在模座的后边，且直径相同。其优点是工作面敞开，适用于大件边缘冲件。其缺点是刚性与安全性最差，工作不够平稳，常用于小型冲模。2.导向装置，常用的导向装置有导板式，导柱导套式，滚珠导向式。导柱导套式导向装置，将导柱导套制成小间隙配合，为h6/h5时称为一级模架，为H7/h6时称为2级模架，导柱导套与模架均为H7/r6过盈配合。为了保证使用中的安全性与可靠性，设计与装配模架时，还应该注意下列问题：当模具处于闭合位置时，导柱上端面与上模座的上平面应留10mm-15mm的距离，导柱下端面与下模座下平面应留2mm-5mm的距离，导套与上模座上平面应留不小于3mm的距离，同时上模座开横巢，以便排气还出油。5.2 模柄的选择