【正文】 直徑比均大于相應(yīng)的圓筒形件的極限拉深系數(shù)時(shí)，則可以在每個(gè)拉深工序里形成一個(gè)階梯，有大階梯到小階梯依次拉出。（1）判斷第一次拉深是否能夠一次拉伸成形通過(guò)毛坯的面積不變?cè)?。這一拉深為帶凸緣圓筒件的拉深。毛坯相對(duì)厚度為 相對(duì)凸緣直徑為 因此這次拉深工序?yàn)閷捦咕増A筒件的拉深。由《沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)》第178頁(yè)表511查得有凸緣圓筒件首次拉深的最大相對(duì)高度h/。而工件的相對(duì)高度為 拉深系數(shù)為 由此第一次拉深的工件可以一次拉深成形。（2）判斷第二次拉深是否能夠一次拉伸成形第二次拉深可以看做帶凸緣圓筒件的拉深，這一工序帶有整形加工的功能，能夠使零件的形狀初步成形，判斷其是否可以一次拉深成形可以用與一次拉伸相同的方法。毛坯相對(duì)厚度為 相對(duì)凸緣直徑為 由《沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)》第178頁(yè)表511查得有凸緣圓筒件首次拉深的最大相對(duì)高度h/。工件的相對(duì)高度為 拉深系數(shù)為 因此第二次拉深的工件也可以一次拉深成形。 排樣形式及材料利用率 排樣形式的確定在沖壓生產(chǎn)中，工件原材料費(fèi)用占制造成本的60%左右， 所以充分節(jié)約利用原材料具有非常重要的意義。提高材料利用利用率是降低成本的主要措施之一，而合理排樣便能有效提高材料利用率。首先明確排樣原則：提高材料利用率；使工人操作方便安全，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使模具壽命較高；排樣應(yīng)該保證沖裁件的質(zhì)量。從該工件的形狀分析，其是一圓形對(duì)稱的形狀，可用單向排列，即可避免材料的利用率很低，產(chǎn)生的廢料也并不多，能夠滿足生產(chǎn)的要求。排樣圖如圖21所示1. 搭邊值查《沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)》第56頁(yè)表3－9，選取a1＝1 mm,a＝ mm，取第一個(gè)工件與邊的距離為。2. 條料寬度查《沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)》第56頁(yè)可知條料寬度：式中：——條料寬度方向沖裁件的最大尺寸——條料寬度的單向偏差，由《沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)》第57頁(yè)表310查得；a——側(cè)搭邊值因此 圖21 排樣圖 材料利用率的計(jì)算材料利用率公式： 式中：n——一張板料上沖裁件的總數(shù)量； ——一個(gè)沖裁件的實(shí)際面積，； L——板料長(zhǎng)度，； B——板料寬度, 。工件的實(shí)際尺寸：取工件的數(shù)量為10，則板料長(zhǎng)度： L=11410+19+22=1153mm則材料的利用率： 步距為s= =114+1=115mm。 第3章 落料拉深復(fù)合模具的設(shè)計(jì) 工序壓力計(jì)算 落料工序壓力計(jì)算 落料工序中的力主要是沖裁力，沖裁力是沖裁過(guò)程中凸模對(duì)板料施加的壓力，它是隨凸模進(jìn)入材料的深度而變化的。普通平刃口模具沖裁時(shí)，其沖裁力： P＝＝410＝； 式中： P——沖裁力，N； L——沖裁件受剪切周邊長(zhǎng)度，； T——沖裁件的料厚； ——材料抗拉強(qiáng)度； ——推件力，kN； ——推件力系數(shù)，查《沖壓成型工藝及模具設(shè)計(jì)》第61頁(yè)表314，； ——沖裁工序所需力之和。 拉深工序 再生產(chǎn)中采用壓邊圈拉深時(shí)，其拉深拉計(jì)算： 式中：——壓邊力，kN； ——在壓邊圈下坯料的投影面積，mm2； ——單位壓邊力， MPa； ——拉深工序所需力之和。因此落料拉深工序的總壓力： 選擇壓力機(jī)壓力機(jī)的主要形式有曲柄壓力機(jī)、摩擦壓力機(jī)、彎曲機(jī)、雙動(dòng)壓力機(jī)、液壓壓力機(jī)等。正確選用壓力機(jī)關(guān)系到設(shè)備與模具的安全、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率及成本等。由于曲柄壓力機(jī)適用于落料模、沖孔模、彎曲模以及拉深模等，且開(kāi)式曲柄壓力機(jī)具有操作簡(jiǎn)單方便及容易安裝機(jī)械化附屬設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)，適用于中小型模具。因此選擇開(kāi)式曲柄壓力機(jī)，為安全起見(jiàn)，防止設(shè)備的超載，壓力機(jī)要有足夠的備用壓力，可按總沖壓力P總的（～2）倍的原則選取壓力機(jī)所需壓力,經(jīng)計(jì)算，查《實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》第872頁(yè)表1310，初選公稱壓力為630 kN的開(kāi)式固定臺(tái)壓力機(jī)（型號(hào)為J2363）。則其基本參數(shù)：型號(hào)：J2363公稱壓力/KN：630滑塊行程次數(shù)/：50滑塊行程/mm：130最大閉合高度/mm：360封閉高度調(diào)節(jié)量/mm：90滑塊中心線到機(jī)身的距離/mm：260工作臺(tái)尺寸：前后/mm：480 左右/mm：710工作臺(tái)孔尺寸：前后/mm：180左右/mm：340 直徑/mm：230模柄孔尺寸（直徑深度）：5070 模具結(jié)構(gòu)類型及形式的選擇和設(shè)計(jì)復(fù)合模根據(jù)落料凹模是在模具的上模還是下模，可以分為正裝復(fù)合模和倒裝復(fù)合模。其中，將落料凹模裝在上模的復(fù)合模稱為倒裝復(fù)合模，反之，則稱為正裝復(fù)合模。正裝式復(fù)合膜的主要特點(diǎn)是工件和沖孔廢料都將落在凹模表面，必須清除后才能進(jìn)行下一次沖裁，造成操作不方便、不安全，但沖出的工件表面比較平直。倒裝式復(fù)合膜的主要特點(diǎn)是沖孔廢料由沖孔凸模落入凹模洞口中，積聚到一定的數(shù)量，由下模漏料孔排出，不必清除廢料，但工件表面平直度較差，凸凹模承受的張力較大。綜合比較，由于倒裝復(fù)合模易于安裝送料裝置，生產(chǎn)效率高，且操作比較安全，能夠滿足零件的大批量的生產(chǎn)，因此選擇倒裝式復(fù)合模。并且為了解決拉深過(guò)程中的起皺問(wèn)題，生產(chǎn)實(shí)際中的主要方法是在模具結(jié)構(gòu)上采用壓料裝置。一般常用的壓料裝置是壓邊圈，是否采用壓料裝置主要看拉深過(guò)程中是否可能發(fā)生起皺，由于本次設(shè)計(jì)中t/D,因此拉深過(guò)程中需要用壓邊裝置，壓邊裝置在本次設(shè)計(jì)中起到壓邊和頂料的作用。合理的卸料板結(jié)構(gòu)形式是模具能否正常工作的重要環(huán)節(jié)之一。卸料板除了進(jìn)行卸料外，在某些結(jié)構(gòu)的模具中還起到保護(hù)凸模的重要作用。卸料板分為固定卸料板和彈性卸料板。由于工件的料厚比較厚，且需要大批量的生產(chǎn)，而固定卸料板一般適用于較厚材料的沖裁，而彈性卸料板適用于薄料沖裁的小批量生產(chǎn)。因此本次設(shè)計(jì)中采用固定卸料板。落料拉深復(fù)合模的裝配圖如圖31所示 模具工作部分刃口尺寸計(jì)算 落料模刃口尺寸落料時(shí)，零件基本尺寸為D=114mm，公差等級(jí)取IT14，則由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，落料凸模和凹模按照IT6和IT7來(lái)加工制造。由《沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)》第44頁(yè)查表34可得 ＝ mm, ，由此可得 此時(shí)能滿足分別加工的要求。查表37可得磨損系數(shù)X＝，落料件基本尺寸為114 mm，取精度為IT14，則其公差。由此可得 圖31 落料拉深復(fù)合模1—下模座；；3—凸模墊板；4—頂桿；6—支架；112—螺釘；7—擋料螺釘；8—導(dǎo)柱；9—導(dǎo)套；10—上模座；13—打桿；14—橫銷；15—模柄；125—銷釘；17—固定板；18—凸凹模；19—推件塊；20—卸料板；21—落料凹模；22—壓邊圈；23—凸模；25—凸模墊板。 拉深模工作部分尺寸計(jì)算對(duì)于制件一次拉深成形的拉深模，其凸模和凹模的尺寸公差應(yīng)按制件的要求確定。此工件要求的是外形尺寸，設(shè)計(jì)凸、凹模時(shí)，應(yīng)以凹模尺寸為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。由于零件按IT14制造，則工序一中： 式中： D－拉深件的基本尺寸，mm； －拉深件的尺寸公差。 模具主要零件尺寸的設(shè)計(jì) 落料凹模的設(shè)計(jì)1. 凹模壁厚查《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》第638頁(yè)表14－5，在工序一中由落料件的直徑為114，料厚為t＝，可取凹模壁厚為42。2. 凹模厚度查《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》第639頁(yè)表14－6，凹模厚度h可根據(jù)凸模直徑選取。由于凸模直徑d=114+242=198，可得凹模厚度為h＝35mm。圖32 凹模查《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》第638頁(yè)刃壁高度的計(jì)算方法，垂直于凹模平面的刃壁，其高度可按下列規(guī)則計(jì)算： 沖件料厚 ； 沖件料厚 。 由零件料厚為t＝ mm,可得刃壁高度。落料凹模的結(jié)構(gòu)如圖32所示。 凸凹模設(shè)計(jì)凸凹模的結(jié)構(gòu)是落料凸模和拉深凹模，其長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)落料凸模的要求計(jì)算，壁厚根據(jù)落料凸模和刃口尺寸和拉深凹模直徑計(jì)算。凸凹模的結(jié)構(gòu)如圖33所示圖33 凸凹模凸凹模長(zhǎng)度計(jì)算：式中：L——凸凹模的長(zhǎng)度，mm； ——固定板的厚度，mm； ——卸料板的厚度，mm； Y——附加長(zhǎng)度。包括凸模刃口的修磨量、凸模進(jìn)入凹模的深度、凸模固定板與卸料板的安全距離。在此固定板厚度。對(duì)于卸料板，查《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》，根據(jù)其料厚t＝，卸料板寬度與凹模外徑相當(dāng)，取其寬度為B＝160mm，則卸料板厚度取值為H2＝12 mm。附加長(zhǎng)度取值為Y＝35。則上凸凹模的總長(zhǎng)度為查《實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》第136頁(yè)表375。當(dāng)t=，最小壁厚a= mm,最小直徑D=21 mm本題中 Dmin=55 mm 則設(shè)計(jì)滿足要求，因此其結(jié)構(gòu)合理。凸凹模的結(jié)構(gòu)如圖33所示 拉深凸模設(shè)計(jì)凸模即為拉深凸模，其長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定。拉深凸模如圖34所示。從模具結(jié)構(gòu)可以看出，其長(zhǎng)度可由凸模固定板厚度、落料凹模厚度等確定?？捎邢率竭M(jìn)行計(jì)算: 圖34 凸模 式中：——凸模固定板厚度，取為25mm； ——落料凹模厚度，mm。由此可得凸模的長(zhǎng)度為 。為增加凸模的強(qiáng)度，可設(shè)計(jì)成階梯式?jīng)_頭段的直徑為，此段的長(zhǎng)度為53 mm；；第二段與凸模固定板配合，直徑取為62 mm，長(zhǎng)度為10 mm。 模具其他零件的設(shè)計(jì) 模架尺寸的確定模架由上模座、下模座、模柄、導(dǎo)柱和導(dǎo)套五部分構(gòu)成。上模部分通過(guò)模柄與壓力機(jī)的滑塊相連，而下模部分固定在工作臺(tái)上，上下模部分通過(guò)導(dǎo)柱、導(dǎo)套的導(dǎo)向作用進(jìn)行工作。為了方便安裝，操作方便可橫向、縱向送料，選擇后側(cè)導(dǎo)柱模架，由于本次設(shè)計(jì)模具的工作部分為圓形，在標(biāo)準(zhǔn)模架中找不到合適的模架。為了滿足工作部分的要求設(shè)計(jì)模架尺寸如下：上模座：31528545，材質(zhì)為HT200；下模座：31528550，材質(zhì)為HT200；導(dǎo)柱：35160，材質(zhì)為15鋼；導(dǎo)套：359043，材質(zhì)為15鋼。由于前面所選的壓力機(jī)，其工作臺(tái)尺寸：左右為710 mm，前后480 mm。工作臺(tái)的閉合高度為360 mm，顯然能夠放下該模座，且最大閉合高度也滿足要求，因此所選壓力機(jī)符合要求。 定位零件擋料裝置對(duì)人工送料提供進(jìn)給量的依據(jù)。擋料裝置在單工序模或復(fù)合模中，主要作用是保持沖件輪廓的完整和適量的搭邊。為限定被沖材料的步距和準(zhǔn)確地將工件安放在沖模上進(jìn)行下一步的沖壓工序，必須采用各種形式的定位裝置。用于沖模的定位零件主要有固定擋料銷、活動(dòng)擋料銷、回帶式擋料裝置、可調(diào)擋料裝置。定位裝置應(yīng)可靠并具有一定的強(qiáng)度，以保證工作精度、質(zhì)量的穩(wěn)定；定位裝置應(yīng)可以調(diào)整并設(shè)置在操作者容易觀察和便于操作的地方。本次設(shè)計(jì)中采用的定位零件為擋料銷及擋料螺釘，模具通過(guò)兩個(gè)擋料銷進(jìn)行導(dǎo)向送料，通過(guò)擋料螺釘進(jìn)行定位。 卸料裝置合理的卸料板結(jié)構(gòu)形式是模具能否正常工作的重要環(huán)節(jié)之一。卸料板除了進(jìn)行卸料外，在某些結(jié)構(gòu)的模具中還起到保護(hù)凸模的重要作用。卸料板分為固定卸料板和彈性卸料板。由于工件的料厚比較厚，且需要大批量的生產(chǎn)，而固定卸料板一般適用于較厚材料的沖裁，而彈性卸料板適用于薄料沖裁的小批量生產(chǎn)。因此本次設(shè)計(jì)中采用固定卸料板。 圖35 卸料板固定卸料板的卸料孔每側(cè)與凸模保持間隙，因此固定卸料板的卸料孔直徑為mm固定卸料板的厚度通過(guò)《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》第656頁(yè)表1410查得卸料板厚度為14。卸料板的結(jié)構(gòu)如圖35所示。 推件、頂件裝置推件和頂件的目的，是將制件從凹模中退出來(lái)或頂出。推件力是由壓力機(jī)的模梁作用，通過(guò)一些傳力元件將推件力傳遞到推件板上將制件推出凹模。打桿、推件塊安裝在上模部分，而彈性頂料裝置一般安裝在下模部分，通過(guò)彈性元件在模具沖壓時(shí)存儲(chǔ)能量，模具回程時(shí)，能量釋放將制件頂出。 凸模固定板的設(shè)計(jì)將凸?；虬寄０匆欢ㄏ鄬?duì)位置壓入固定后，作為一個(gè)整體安裝在上模座或下模座上。凸模固定板的主要作用是固定凸模。~，他通過(guò)螺釘及銷釘固定，其結(jié)構(gòu)如圖36所示 圖36 凸模固定板 壓邊裝置的設(shè)計(jì)為了解決拉深過(guò)程中的起皺問(wèn)題，生產(chǎn)實(shí)際中的主要方法是在模具結(jié)構(gòu)上采用壓料裝置。一般常用的壓料裝置是壓邊圈，是否采用壓料裝置主要看拉深過(guò)程中是否可能發(fā)生起皺，由于本次設(shè)計(jì)中t/D,因此拉深過(guò)程中需要用壓邊裝置。并且壓邊裝置起到壓邊和頂出制件作用。 第4章 二次拉深模具的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)落料拉深復(fù)合模前，已經(jīng)計(jì)算出此次拉深也可以一次拉伸成形，此次拉深后的制件如圖41所示。圖41 零件圖 二次拉深壓力的計(jì)算二次拉深的壓力主要為拉深力 ；。式中：——壓邊力，kN；——在壓邊圈下坯料的投影面積，mm2； ——單位壓邊力， MPa； ——拉深工序所需力之和。 壓力機(jī)的選用由于選擇壓力機(jī)，為安全起見(jiàn)，防止設(shè)備的超載，壓力機(jī)要有足夠的備用壓力，可按總沖壓力P總的（～2）倍的原則選取壓力機(jī)所需壓力,經(jīng)計(jì)算，查《實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》第872頁(yè)表1310，初選公稱壓力為63kN的開(kāi)式活動(dòng)臺(tái)壓力機(jī)（型號(hào)為J236）。則其基本參數(shù)：型號(hào)：J236公稱壓力/KN：63滑塊行程次數(shù)/：160滑塊行程/mm：50封閉高度調(diào)節(jié)量/mm：40滑塊中心線到機(jī)身的距離/mm：110工作臺(tái)尺寸：前后/mm：200 左右/mm：