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目 錄
緒論 1
1 沖壓工藝性分析和方案的確定
1.1零件工藝性分析 3
1.2工藝方案的確定 4
2 模具總體設計
2.1模具類型的選擇 5
2.2操作與定位方式 5
2.3卸料、出件方式 5
2.4確定送料方式 6
2.5確定導向方式 6
3 零件的工藝計算
3.1拉深工藝計算 7
3.2落料拉深復合模工藝計算 9
3.3沖孔切邊復合模工藝計算 15
3.4沖壓工藝過程 17
4模具零部件結(jié)構(gòu)的確定
4.1定位零件的結(jié)構(gòu)設計 19
4.2卸料、頂件、推件零件的結(jié)構(gòu)設計 19
4.3凹模的結(jié)構(gòu)設計 21
4.4其他支承零件的設計 22
4.5凸模的結(jié)構(gòu)設計 24
4.6凸凹模的結(jié)構(gòu)設計 24
4.7模具閉合高度 25
4.8模具零部件設計 25
4.9確定裝配基準模 26
5沖壓設備的選用與校核
5.1落料拉深復合模壓力機設備的選用 27
5.2沖孔切邊復合模設備的選用 27
5.3校核模具閉合高度 28
6模具的工作原理
6.1 落料拉深復合模的工作原理 28
6.2 沖孔切邊復合模的工作原理 29
7結(jié) 論…....................................................................................................... 30
8參考文獻…........................................................................................................31
9致 謝….......................................................................................................32
緒論
模具是生產(chǎn)工業(yè)化產(chǎn)品的主要工藝裝備,作為成型工具與沖壓、鍛造、鑄造等金屬制成品成型設備以及非金屬材料制成品設備相配套。磨具工業(yè)是整個國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)。
隨著模具的迅速發(fā)展，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具已經(jīng)成為生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品不可缺少的重要工藝設備。模具可以分為冷沖壓模具、熱鍛模具、塑料模具、鍛造模具、玻璃模具和橡膠模具等。而其中用途最廣泛，歷史最悠久的是冷沖壓模，并且冷沖壓模的技術(shù)很成熟。冷沖壓工業(yè)分為兩大類：分離工序和成形工序。分離工序就是將沖壓件和板料按照實際輪廓進行分離。分離工序又可以被分為落料、沖孔。剪切等。成形工序是使沖壓毛坯在不被其他完整性條件下產(chǎn)生塑性變形，并且轉(zhuǎn)化成所要求的產(chǎn)品形狀。成形工序又被分為彎曲、拉深、翻邊脹形、擴孔、縮孔和旋壓等。
這次設計選取了冷沖壓模具設計：某型錐形蓋沖壓模具設計。本設計主要分為兩部分，一部分是對錐形蓋進行沖壓工藝分析與計算，一部分是對錐形蓋進行模具設計。
第一，先對錐形蓋進行工藝分析與計算，包含確定工藝分析與設計方案，確定排樣，計算沖裁力與選擇沖壓設備等。
第二，對錐形蓋進行模具設計，主要做好是模具主要零部件的設計與計算與模具的裝配。在進行設計時，零件的形狀必須結(jié)合手冊循序漸進的進行模具設計。這次模具設計是對以前所學知識的一次實踐。由于我沒有實踐經(jīng)驗所以很多東西都要依靠手冊。包括數(shù)據(jù)的選取和工藝性的確定。模具設計包括模具工作零件、定位零件、卸料及推件零件、導向零件和連接固定零件的設計。在設計時要使用到CAD，計算機輔助設計軟件對于提高設計的速度和質(zhì)量很有幫助，這也是當今模具行業(yè)發(fā)展的選擇。
為了更好地完成任務，在三個半月的設計期間還到工廠進行了實習，參觀了沖壓模具的生產(chǎn)加工過程，這加強了我們實際生產(chǎn)中模具的認識，更有利于我們完成模具設計。
對于本次畢業(yè)設計，應該要達到以下目的：
1. 綜合運用所學的理論與生產(chǎn)實際知識，進行一次冷沖壓模設計的實際訓練。
2綜合運用四年大學里所學的各門學科的知識，以致能融會貫通，進一步了解從模具設計到模具制造的整個工藝流程。
3.掌握模具設計的基本技能，如計算、繪圖、查閱設計資料和手冊，熟悉標準和規(guī)范等。
本次設計是在賀紅林老師認真、耐心的指導和同學們的幫助、交流下，對模具的經(jīng)濟性、模具的壽命、生產(chǎn)周期、及生產(chǎn)成本等指標下進行全面、仔細的分析下而進行設計的。在此，我對他們表示衷心的感謝。
由于本人水平有限，缺乏實踐經(jīng)驗，所以在設計中難免產(chǎn)生不足和錯誤，望各位老師批評和指正，以使我的畢業(yè)設計做到合理，同時也為我走出校門步入社會打下堅實的基礎。
1 沖壓工藝性分析和方案的確定
1.1 零件工藝性分析
工件錐形蓋為圖1所示的拉深件，材料08鋼，材料厚度0.5mm，大批量生產(chǎn)。
圖1 工件圖
其工藝性分析內(nèi)容如下：
1.1.1 材料分析
08鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，屬于深拉深級別鋼，具有良好的拉深成形性能。
1.1.2 結(jié)構(gòu)分析
該零件屬于旋轉(zhuǎn)體帶有凸緣的錐形件，是結(jié)構(gòu)簡單帶一個階梯的軸對稱曲面形狀拉深件，其形狀、尺寸符合工藝性要求，所以該零件沖壓工藝性較好。零件凸緣上均布著六個?4的小孔和底孔?18，為了確保孔的位置準確和精度，將其加工放在拉深結(jié)束后沖裁。此外，零件口部圓角半徑均為R1，滿足拉深件口部圓角半徑大于或等于兩倍料厚的要求。
1.13 精度分析
零件上尺寸均為未注公差尺寸，普通拉深即可達到零件的精度要求，選精度等級為IT12，工件的所有未注明公差均由文獻[1]表2.10查得。
1.2 工藝方案的確定
零件的生產(chǎn)包括落料、拉深、切邊、沖孔等工序，其總體工藝過程有以下幾種：
方案一：先落料，然后拉深，再切邊，最后沖孔。單工序模生產(chǎn)。
方案二：落料拉深復合，沖孔切邊復合。復合模生產(chǎn)。
方案三：拉深級進模。采用級進模生產(chǎn)，后進切邊沖孔。
以上的三種方案，方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要四副單工序模，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)要求。方案二需要兩副復合模，結(jié)構(gòu)復雜，制造難度加大，成本高，但工件的相對位置精度及生產(chǎn)效率都較高，滿足大批量生產(chǎn)要求，工件精度也能滿足要求，操作方便。方案三中的級進模比單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。對于特別復雜或孔邊距較小的沖壓件，用簡單?；驈秃夏_制有困難時，可用級進模逐步?jīng)_出。但級進模輪廓尺寸較大，制造較復雜，成本較高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。
通過對上述三種方案的分析比較，進行壓生產(chǎn)采用的方案二為佳的方案。
2 模具設計
2.1 選擇模具的類型
通過進行沖壓工藝的分析可知，采用復合模沖壓。
因為倒裝式復合模的結(jié)構(gòu)比較簡單，所以可以利用壓力機的打桿裝置進行推件卸件可靠，這樣有利于操作，還可以為機械化出件提供有利的條件，應用十分廣泛，因此具類型為倒裝式復合模。
2.2 操作與定位方式
2.2.1 操作方式
雖然是大批量生產(chǎn)零件，但生產(chǎn)也可用手工送料方式，同樣能滿足生產(chǎn)要求，這樣就可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。
2.2.2 定位方式
由于該模具采用了條料，所以控制條料的送進方向選用兩個固定擋料用來銷導料，沒有側(cè)壓裝置?？梢圆捎霉潭〒趿箱N定距作為控制條料的送進步距。因為條料第一件的沖壓位置有一定的長度余量，可以靠操作工目測來定。
2.3 卸料、出件方式
2.3.1 卸料方式
剛性卸料與彈性卸料：
剛性卸料卸料力較大是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)。常用厚度較大精度要求不高的工件沖裁。當卸料板只起卸料作用時，卸料版凸模的間隙隨會材料厚度的增加而增大，單邊間隙?。?.2～0.5）t。當固定卸料板還要起到對凸模的導向作用時卸料板與 凸模的配合間隙應該小于沖裁間隙。此時要求凸模卸料時不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大、材料厚度大于2mm且模具結(jié)構(gòu)為倒裝的場合。
彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有壓料作用，沖出的工件平整精度較高。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（0.1～0.2）t,若彈壓卸料板還要起對凸模導向作用時，二者的配合間隙應小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模、正裝復合模的卸料裝置。
工件平直度較高，卸料力較小，料厚為0.5mm相對較薄，卸料力不大偶遇為彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便，并且操作者可以看見條料在模具中的送進動態(tài)，且彈性卸料板對工件施加的是柔性力，不容易造成工件表面的損傷，故采用彈性卸料方式進行卸料。
2.3.2 出件方式
對于復合模生產(chǎn)，應采用上出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。
2.4 送料方式的確定
因選用的沖壓設備為開式壓力機且垂直于送料方向的凹模寬度B大于送料方向的凹模長度L，故采用縱向送料方式，即由前向后送料。
2.5 導向方式的確定
方案一：采用對角導柱模架。由于導柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進?；蚩v向送料的落料模、復合模。
方案二：采用后側(cè)導柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。因為導柱安裝在后側(cè)，工作時，偏心距會造成導套導柱單邊磨損，嚴重影響模具使用壽命，且不能使用浮動模柄。
方案三：四導柱模架。具有導向平穩(wěn)、導向準確可靠、剛性好等優(yōu)點。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產(chǎn)用的自動沖壓模架。
方案四：中間導柱模架。導柱安裝在模具的對稱線上，導向平穩(wěn)、準確。單只能一個方向送料。
根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質(zhì)量，該復合模采用后側(cè)導柱的導向方式，即方案二最佳。
3 零件的工藝計算
3.1 拉深工藝計算
零件材料厚度為0.5mm，比較小，所以所有計算以毛坯直徑為準。
3.1.1 確定零件修邊余量
零件的凸緣相對直徑
dFd=8632=2.69
式中 dF-凸緣直徑；d-錐形件中徑。
查文獻[1]表4.8得修邊余量?h=2.2mm，
所以，修正后拉深件凸緣的直徑應為
(86+2×2.2)mm=90.4mm。
3.1.2 確定坯料尺寸D
按照“拉深前毛坯面積等于拉深后工件面積”的原則，查文獻[1]表4.13得到以下表面積F的計算公式:
F1=πd124=π×3224mm2=803.84mm2
S2=h22+c2=16-62+60-3222mm=17.21mm
F2=πS2d2+d12=π×17.2×60+322mm2=2485.09mm2
F3=π4d3-2r2-d22=π470-2×12-8×12mm2=341.51mm2
F4=π42πrd3-2r+8r2=π4×2π×170-2×1+8×12mm2=341.51mm2
F5=πd3h5=π×70×6-2mm2=879.20mm2
F6=π42πrd3+2r-8r2=π4×2π×170+2×1-8×12mm2=348.67mm2
F7=π4d42-d3+2r2=π490.42-70+2×12mm2=2345.71mm2
F=F1+F2+F3+F4+F5+F6+F7=803.84+2485.09+803.84+341.51+879.20+348.67+2345.71mm2=8007.85mm2
D=4Fπ=4×8007.85πmm≈101mm
其中零件凸緣部分的表面積為
F凸=F7=2345.71mm2，
零件除去凸緣部分的表面積為
F‘=F1+F2+F3+F4+F5+F6=803.84+2485.09+803.84+341.51+879.20+348.67mm2=5662.14mm2。
3.1.3 判定能否一次拉深成形
因為零件為帶一個階梯的錐形件，所以首先要判定錐形部分能否一次拉深成形。零件的坯料相對厚度
tD×100%=0.5101×100%=0.50%
式中 t-柸料厚度；D-柸料尺寸。
零件的相對高度
hd=16-632≈0.3
式中 h-錐形件部分的高度；d-錐底直徑。
查文獻[1]表4.61得hd≤0.25~0.3，符合淺錐形件拉深的條件，所以零件的錐形部分能一次拉深成形。
又因為零件帶一個階梯，所以要判定階梯形部分能否一次拉深成形。零件的坯料相對厚度
tD×100%=0.5101×100%=0.50%，
零件的相對高度
h?d=16?32=0.5
式中 h-工件高度；d-錐底直徑。
查文獻[1]表4.28得拉深次數(shù)為1次，所以零件的階梯形部分能一次拉深成形。
通過以上兩次判定可以確定零件可以一次拉深成形。
3.1.4 拉深系數(shù)
m=dD=32101=0.317
式中 d-錐底直徑；D-柸料尺寸。
3.1.5 判定是否用壓邊圈或拉深筋
由于拉深時，毛坯的變形程度不大，拉深后回彈較大，為減小回彈常使用帶平面邊圈或拉深筋的拉深模。
因為零件的坯料相對厚度
tD×100%=0.5101×100%=0.50%，
拉深系度
m=dD=32101=0.317，
查文獻[1]表4.31得零件可以用壓邊圈。
3.2 計算落料拉深復合模的工藝
3.2.1 落料凸、凹模刃口尺寸
根據(jù)零件形狀特點，刃口尺寸計算采用分開制造法。落料尺寸為?101-0.3+0.3mm，落料凹模刃口尺寸計算如下。
查文獻[1]表2.36得該零件沖裁凸、凹模最小間隙Ζmin=0.040mm，最大間隙Ζmax=0.060mm，查文獻[3]表3-6凸模制造公差δT=0.02mm，凹模制造公差δA=0.03mm。將上述各值代入δT+δA≤Ζmax-Ζmin校驗是否成立。經(jīng)校驗，不等式不成立。又因為凸、凹模制造公差為
δT≤0.4Ζmax-Ζmin=0.4×0.060-0.040mm=0.008mm，
δT≤0.6Ζmax-Ζmin=0.6×0.060-0.040mm=0.012mm，
重新取δT=0.008mm，δA=0.012mm，所以可按凸、凹模制造基本公式計算工作零件刃口尺寸凹模刃口尺寸
DA=Dmax-ΧΔ 0+δA=101.3-1×0.6 0+0.012mm=100.7 0+0.012mm
凸模刃口尺寸
DT=DA-Ζmin-δT 0=100.7-0.040-0.008 0mm=100.66-0.008 0mm
3.2.2 拉深凸、凹模尺寸計算
拉深后零件標注內(nèi)形尺寸的直徑為70-0.3+0.3mm，由公式
Z=tmax+nt
確定拉深凸、凹模間隙值，查文獻[1]表4.52得間隙系數(shù)n=0.2，所以拉深凸、凹模間隙值Z=0.5+0.2×0.5mm=0.51mm，
則拉深凹模
DA=dmin+0.4?+Z 0+δA=69.7+0.4×0.6+0.51 0+0.03mm=70.45 0+0.03mm
拉深凸模
DT=dmin+0.4?-δT 0=69.7+0.4×0.6-0.03 0mm=69.94-0.03 0mm
3.2.3 排樣設計與計算
1、 排樣方式的選擇
方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。
方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。
方案三：無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。
通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳?？紤]模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。
2、 排樣計算
因為零件采用單直排排樣方式，所以查文獻[3]表3-14得零件間的搭邊值為1mm，零件與條料側(cè)邊之間的搭邊值為1.2mm，由于模具采用無側(cè)壓裝置的導料板結(jié)構(gòu)，則條料上零件的步距為101+1mm=102mm，條料的寬度應為
B=(Dmax+2a+Z)-? 0=(101.3+2×1.2+0.5)-0.6 0mm=104.2-0.6 0mm
式中 Dmax-條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；a-側(cè)搭邊值；?-條料寬度的單向（負向）偏差；Z-導料板與最寬條料之間的間隙。
查文獻[2]表3-1選用規(guī)格為0.5mm×650mm×1300mm的板料，計算裁料方式如下
采用縱裁時:
每板的條數(shù) n1=650/104.2=6條
每條的工件數(shù) n2=1300/102=12件
每板的工件數(shù) n=n1×n2=6×12=72個
材料利用率為：
η=nA1BL×100%=72×π×10122/650×1300×100%=68.27%
式中 n- 一張條料上的沖裁件總數(shù)目；A1- 一個沖裁件的實際面積；B-條料寬度；L-條料長度。
采用橫裁時:
每板的條數(shù)： n1=1300/104.2=12條
每條的工件數(shù)： n2=650/102=6件
每板的工件數(shù)： n=n1×n2=12×6=72個
材料利用率：
η=72×π×10122/650×1300×100%=68.27%
經(jīng)計算橫裁.縱裁時板料利用率相同都為68.27%，為了便于工人的操作，選用第一種裁法。排樣圖如圖2所示。
圖2 排樣圖
3.2.4 力的計算
模具為落料拉深復合模，動作順序是先落料后拉深，現(xiàn)分別計算落料力FZ、拉深力F拉、和壓邊力F壓。
F=ΚLtτ=1.3×π×101×0.5×300N=61813.67N≈62kN
式中 F-沖裁力；L-沖裁周邊長度；t-材料厚度；Κ-系數(shù)，一般取1.3。
卸料力：FX=KXF=0.05×62kN≈3kN
頂件力：FD=KDF=0.08×62kN≈5kN
推件力：FT=nKTF=16×0.063×62kN≈62.5kN
n=ht=80.5=16
式中 F-沖裁力；n-同時梗塞在凹模內(nèi)的廢料數(shù)；h-凹模洞口的直壁高度，取8mm；t-材料厚度；KX、KD、KT-卸料力、頂件力、推件力系數(shù)，查文獻[1]表2.32所得。
因為零件采用彈性卸料裝置和上出料方式的沖裁，所以
FZ=F+FX+FD=62+3+5kN=70kN
F拉=πdhtσbKF=π×32×0.5×380×1.21N=23112.07N≈23kN
式中 dh-錐頂直徑；t-材料厚度；σb-材料強度極限，查文獻[2]表3-10，取380MPa；KF-系數(shù)，查文獻[1]表4.38得1.21
F壓=Ap=π×90.422-π×7022×3N=7709.85N≈8kN
式中 A-開始拉深時的壓邊面積；p-單位壓邊力，查文獻[1]表4.47，取3MPa。
因為拉深力與壓邊力的和小于落料力，即
F拉+F壓=23+8kN=31kN
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