端盖拉深成形工艺及模具设计说明书

1 绪论 目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。1.1 国内模具的现状和发展趋势1.1.1国内模具的现状我国模具近年来发展很快，据不完全统计，2003年我国模具生产厂点约有2万多家，从业人员约50多万人，2004年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满，2004年模具产值530亿元。进口模具18.13亿美元，出口模具4.91亿美元，分别比2003年增长18%、32.4%和45.9%。进出口之比2004年为3.69:1，进出口相抵后的进净口达13.2亿美元，为净进口量较大的国家。在2万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过亿元的模具企业只有20多家，中型企业几十家，其余都是小型企业。近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；专业模具厂数量增加，能力提高较快；三资及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等。虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足: 第一，体制不顺，基础薄弱。 “三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。 第二，开发能力较差，经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元，国外模具工业发达国家大多是1520万美元，有的高达2530万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。 第三，工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。 第四，专业化、标准化、商品化的程度低、协作差 由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占45%左右，其馀为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。 第五，模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。1.1.2国内模具的发展趋势 巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面: 1） 模具日趋大型化； 2）在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术； 3）模具扫描及数字化系统； 4）在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术； 5）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；6）发展优质模具材料和先进的表面处理技术；7）模具的精度将越来越高； 8）模具研磨抛光将自动化、智能化； 9）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；10）开发新的成形工艺和模具。1.2国外模具的现状和发展趋势模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并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。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为600650亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%以上；国外模具企业的组织形式是大而专、大而精。2004年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织-德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约5000家。2003年德国模具产值达48亿欧元。其中（VDMA）会员模具企业有90家，这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%，可见其规模效益。 随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高故人均产值也较高我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而国外模具工业发达国家大多1520万美元，有的达到 2530万美元。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上，而我国才达到451.3端盖拉深件模具设计与制造方面1.3.1 端盖拉深模具设计的设计思路拉深是冲压基本工序之一，它是利用拉深模在压力机作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。它不仅可以加工旋转体零件，还可以加工盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件，但是，加工出来的制件的精度都很底。一般情况下，拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级。只有加强拉深变形基础理论的研究，才能提供更加准确、实用、方便的计算方法，才能正确地确定拉深工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决拉深变形中出现的各种实际问题，从而，进一步提高制件质量。圆筒件是最典型的拉深件，其工作过程很简单就一个拉深，根据计算确定它不能一次拉深成功.因此，需要多次拉深。在最后的一次拉深中由于制件的高度太高，根据计算的结果和选用的标准模架，判断此次拉深不能采用标准的模架。为了保证制件的顺利加工和顺利取件，模具必须有足够高度。要改变模具的高度，只有从改变导柱和导套的高度。导柱和导套的高度可根据拉深凸模与拉深凹模工作配合长度决定设计时可能高度出现误差，应当边试冲边修改高度。1.3.2 端盖落料拉深模具设计的进度1.了解目前国内外冲压模具的发展现状，所用时间10天；2.确定加工方案，所用时间2天；3.模具的设计，所用时间10天；4模具的调试所用时间3天2 工艺分析工件名称：端 盖生产批量：小批量材料：08号钢厚度：1.5mm工件简图如图1所示： 图1 端 盖2.1 冲压零件的工艺性分析图示零件材料为08号钢板，具有良好的冲压性能，能够进行一般的冲压加工，市场上也容易得到这种材料，价格适中。2.1.1 外形落料的工艺性：该工件尺寸较小，料厚1.5mm，外形简单，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工艺获得。2.1.1 拉深的工艺性：此工件为有凸缘圆筒形工件，要求内形尺寸，没有厚度不变的要求，尺寸精度要求一般，且该工件的形状满足拉深的工艺要求，故可采用拉深工序加工。此工件只有外形落料和拉深两个工序。图示零件尺寸mm、 mm，按惯例取IT12级，符合一般级进冲压的经济精度要求，模具精度取IT10级即可。由以上分析可知，图示零件具有比较好的冲压工艺性，适合冲压生产。2.2 排样设计2.2.1确定零件的排样方案设计模具时，条料的排样很重要。有凸缘园筒工件的形状简单，且对称，故可采用直排。 图2 条料的排样2.2.2 条料宽度的计算查表取得搭边值为1.0mm和1.2mm。 计算毛坯直径 如上图所示，d=55.8mm, d=(31.6+1.5)mm=33.1mm, 工件的相对直径=1.67。根据相对直径查表得修边余量 h=2.0mm。 由表4.3.3序号11查得有凸缘圆筒形件的毛坯尺寸计算公式为： D= 将d=（d+ h ）mm=（55.8+2）mm=57.8mm, h=6.5mm, r=2mm , r=6mm d =33.1mm , d=38.6mm , d=19.6mm代入上式，即得毛坯的直径为： D=56mm条料宽度的计算：拟采用无侧压装置的送料方式，由b-=D+2a+c1- 0D条料宽度方向冲裁件的最大尺寸a侧搭边值c1导料板与最宽条料之间的间隙代入数据计算，取得条料宽度为60mm。导尺间距离的计算：由s=D+2(a+c1),代入数据计算得导尺间距离为61 mm。2.2.3 材料利用率的计算根据一般的市场供应情况，原材料选用1000 mm2000 mm1.5mm的冷轧薄钢板。每块可剪2000mm 60 mm规格条料16条，材料剪切利用率达94.5%。由文献2 材料利用率通用计算公式 =式中 A一个冲裁件的面积，mm2； n一个进距内的冲裁件数量； B 条料宽度，mm； S进距， mm 且A=D+2(t=3.1456+2(57.534.6)1.5 mm2= 2530.46mm2代入上式 得 =70%2.3 工艺方案的确定工艺方案的确定手柄零件所需的基本冲压工序为落料和拉深，可拟订出以下三种工艺方案。 方案一：先落料后冲孔。采用单工序模生产。方案二：落料-冲孔复合生产，采用复合模生产。方案三：冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。 方案一，模具结构简单，但需两道工序两副模具，生产率较低，难以满足该零件的年产量要求。方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度容易保证，且生产率也高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何尺寸简单对称，模具制造并不困难。方案三也只需一副模具，生产率也很高，且易实现操作的机械化和自动化，但零件的冲压精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造，安装较复合模复杂。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为最佳。查表得，首次拉深凹模圆角半径r凹=0.8, 式中 r凹 凹模圆角半径 (mm) D 毛坯直径 (mm) d 凹模内径 (mm) t 材料厚度 (mm) 故 r凹=5 mm， r凸=（0.61）, r凹=35mm， 工件底部圆角半径r=6mm,大于拉深凸模圆角半径r凸=35mm，满足首次拉深对圆角半径的要求。尺寸55.8mm、 mm ，由公差查公差表得模具制造精度为IT10，满足拉深工序对对工件等级的要求。3 模具结构形式的选择与确定3.1 正倒装结构：根据上述分析，本零件的冲压包括落料和拉深两个工序，为操作方便，能自动卸料，既能提高生产效率又能保证生产安全，采用正装结构，即拉深凸模和落料凹模都安排在下模。3.2 送料方式：因是小批量生产，零件尺寸较小，采用手工送料方式。3.3 定位装置：本工件在复合模中尺寸是较小的，又是小批量生产，采用固定挡料销定位。3.4 导向方式：为确保零件的质量，提高模具精度、寿命以及节省调试模具的时间，选用导柱、导套导向。为送料方便，采用后侧导柱式模架。导柱过盈装在下模，导套过盈装在上模，可防止灰尘落入导套影响导向精度。当模具合拢时，配合高度1520mm；冲压完毕（合模时）导柱不能凸出上模板的上平面。导柱与上、下模座之间的关系如图3所示：图3 导柱长度与上下模座的关系3.5 卸料方式：本模具采用正装结构，工件易留在凹模孔洞中，为了简化模具结构，采用刚性推件装置，在凸凹模内安装一顶件块和推杆，推件力由模柄传给推杆和推件块，使工件从孔洞中落下（其结构如图3所示）。工件厚度为1.5mm，为了简化模具结构和达到可靠的卸料力，使操作简便且安全，选用刚卸料板来卸下条料废料， 既起卸料作用又起压料作用。图4 刚性推件装置4. 冲压力与压力中心的计算，初选压力机4.1 冲裁工序力的计算由工件结构和前面所定的冲压方案可知，本工件的冲裁力包括以下部分。落外型料的力F1，向下推出工件的力F2，拉深力F，压边力FQ,由弹性卸料板卸条料的废料的力不是压力机提供的，故不用计算在内。考虑到模具刃部被磨损、凸凹模间隙不均匀和波动、材料力学性能及材料厚度偏差等因素的影响，实际计算冲裁力时按下面公式： F=KLt3式中 F冲裁力（kN） L冲裁件剪切周边长度（mm） t冲裁件材料厚度（mm） 被冲材料的抗剪强度(MPa) K系数，一般取1.3。上式中抗剪强度与材料种类和坯料的原始状态有关，可在手册中查询。为方便计算，可取材料的=0.8b,故冲裁力表达式又可表示为：P=1.3LtLtb式中 b被冲材料抗拉强度(MPa)。查手册1表87得08钢的b=350MPaF1=175.841.5350=92.32kN计算推件力 F2=nKtF Kt推件力系数,由手册查得Kt=0.055 n同时卡在凹模的工件(或废料)数F2=5.08kN计算压边力由4.46确定压边力的计算公式为： FQ=式中，, D=56mm, d=31.6mm,由表查得p=2.8MPa.把各已知数据代入上式，得压边力为： FQ=6665.215N6.67 KN计算拉深力 由4.4.8确定拉深力的计算公式为： F=kd 已知m=0.56, 由表查得k=0.75，10钢的强度极限=380MPa 将已知数据代入上式得 F=(33.13.141.53800.75)N=44431.785N44.43KN工序总力Fz=F1+F2+F+FQ =92.32+5.07+6.67+44.43=148.49kN故压力机的公称压力要大于148.49KN4.2 初选压力机查文献4开式双柱可倾压力机参数初选压力机型号为J23-16和23-25，见表一。表 一 所选择压力机的相关参数型号公称压力/kN滑块行程/mm最大封闭高度/mm工作台尺寸/mm滑块底面尺寸/mm可倾斜角/封闭高度调节量/mmJ23-16551012022030045038500354523-2565151602703705604665030554.3 压力中心的计算模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机的中心滑块中心线重合。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨与模具的导向部分不正常的磨损，还会使合理的间隙得不着保证，从而影响制件的质量和降低模具的寿命，甚至损坏模具。 该工件形状对称，压力中心位于其对称中心线的交点，即几何中心上。 5 主要零件和主要工作机构的设计与标准化5.1 工作零件的尺寸计算5.1.1 判断拉深次数 有凸缘圆筒形件的拉深系数取决于有关尺寸的三个相对比值即凸缘的相对直径、零件的相对高度、相对圆角半径。其中以影响最大，次之，影响较小。和越大，表示拉深时毛坯变形区的宽度大，拉深成形时的难度也越大。当和超过一定值时，便不能一次拉深。 凸缘的相对直径=1.6， 毛坯的相对厚度。查表得，有凸缘圆筒形件的第一次拉深时的极限拉深系数为0.46。有因为零件的相对高度=0.24，零件的相对高度小于端盖第一次拉深时的极限拉深系数，所以端盖可以一次拉深5.1.2 拉深模的间隙 由表查得拉深模的单边间隙为 则拉深模的间隙Z=21.5mm=3mm5.1.3 拉深模的圆角半径 凹模的圆角半径表4.8.2选取，=5mm。凸模的圆角半经等于等于工件的内圆角半径，即= r=6mm5.1.4 拉深凸、凹模工作部分的尺寸和公差。 由于工件要求内形尺寸，则以凸模为设计基准。凸模的计算公式为： 式中 ： 凸模的尺寸 拉深件的内径的最小极限尺寸 零件的公差 凸模的制造公差 查表得 ，凸模制造公差, 把31.57mm, =0.03mm, 代入上式，则模尺寸为mm 间隙取在凹模上，则凹模的计算公式为： 式中 ： 凸模的尺寸 拉深件的内径的最小极限尺寸 零件的公差 凸模的制造公差Z 拉深模的双面间隙 查表得 凸模制造公差=0.08mm, 把31.57mm, =0.03mm , =0.08mm代入上式, 得 =34.58mm5.1.5 落料凸模、凹模刃口尺寸的计算因此落料件为简单形状的制件，所以利用凸凹模配合法，这种方法有利于获得最小的合理间隙，放宽对模具的加工设备的精度要求。采用配作法，计算凹模的刃口尺寸，首先是根据凹模磨损后轮廓变化情况正确判断出模具刃口各个尺寸在磨损过程中是变大还是变小，还是不变这三种情况，然后分别按不同的计算公式计算。a、凹模磨损后会增大的尺寸-第一类尺寸A 第一类尺寸：Aj=(Amax-x)0+0.25 b、凹模磨损后会减小的尺寸-第二类尺寸B 第二类尺寸：Bj=(Bmax+x)0-0.25 c、凹模磨损后会保持不变的尺寸 第三类尺寸C 第三类尺寸：Cj=(Cmin+0.5)60.125 式中 、 基准件尺寸（mm） 、 工件极限尺寸（mm） 工件制造公差（mm）X 因数（mm）其落料凹模的基本尺寸计算如下： 图5 落料凹模刃口部分尺寸第一类尺寸：磨损后增大的尺寸： A1=(Amax- x) 0+0.25 将 =0.03mm，x=0.75代入上式 得A1= (56-0.750.03) 0+0.250.43=55.980+0.12落料凸模的基本尺寸与凹模相同，为55.98mm，不必标注公差，但要在技术条件中注明：凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制，保证最小双面合理间隙值Zmin=0.22（查表得）。图6 落料凸模刃口尺寸5.2 工作零部件的设计与标准化5.2.1 拉深的凸模，为了增加凸模的强度与刚度，应将凸模非工作部分直径应设计成阶梯形式如图6所示：图7 拉深凸模的结构形式凸模长度一般是根据结构上的需要而确定的，工艺方案采用落料拉深正装复合模，即落料凸模设计在下模，其工作部分的长度等于无凸缘圆筒件的高度和压边圈厚度的和。凸模长度用下列公式计算： L=h1+h2+h式中 L凸模长度， mm h1圆筒形件的高度，mm h2压边圈的高度，mm h附加高度，一般取1520mm 故拉深凸模的长度 L=10mm+10mm+15mm=35mm 在工件拉深过程中，由于空气压力的作用或润滑油的粘性等因素，是工件很容易粘附在凸模上。为使工件不至于紧贴在凸模上，在设计凸模时应有通气孔。差查表得拉深凸模的通气孔直径为5mm. 图8 整体式凹模的局部结构 5.2.2 落料凹模采用整体式凹模如图7所示 凹模直接装于下模座上，由于下模座孔口较大因而使工作时承受弯曲力矩，若凹模高度H及模壁厚度C不足时，会使凹模产生较大变形，甚至破坏。但由于凹模受力复杂，凹模高度可按经验公式计算，即 凹模高度H=KB 凹模壁厚C=(1.52)H式中B-凹模孔的最大宽度，mm但B不小于15mm C-凹模壁厚，mm 指刃口至凹模外形边缘的距离； K=系数，查表取0.3凹模高度H=KB=0.356=16.8mm 按表取标准值20mm凹模壁厚C=1.5H = 1.520=30mm 查表得凹模刃口高度h为6mm 凹模上螺孔到凹模外缘的距离一般取（1.72.0）d, 图9 凹模上的螺孔设计与选用d 为螺孔的距离，由于凹模厚度为15mm，所以根据表2.462查得螺孔选用4M10的螺钉固定在下模座。故选用如图8： 螺孔到凹模外缘的最小距离a2=1.5d=1.58=12mm a3=1.13d9mm凹模上螺孔间距由表2.47查得最小间距为40mm，最大间距为90mm。 螺孔到销孔的距离一般取b2d,所以b应大于16mm。根据上述方法确定凹模外形尺寸须选用圆形凹模板11620（JB/T7643.1）确定凹模组件的尺寸和示意图凹模采用整体式凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算的压力中心的数据，使压力中心与模柄中心重合。图10 整体式凹模的尺寸凹模的长度选取要考虑以下因素：a)保证有足够的安装刚性卸料板的位置。b)便于导尺发挥作用，保证送料粗定位精度。凹模材料选用Cr12制造，热处理硬度为5862HRC。5.2.3 外形落料凸模各尺寸及其组件的确定和标准化（包括外形尺寸和厚度）落料凸模的设计：落料凸模亦为拉深凹模，落料凸模用线切割机床加工成直通式凸模，用四个M18的螺钉固定在上模座上，由于采用弹定卸料板，凸模按下式计算：L=h1+h2+h3+h其中： h1为工件高度（10mm），h2为卸料板厚度（15mm），h3为落料凹模高度（20mm）， h为附加长度（mm），主要考虑凸模进入凹模的深度（1mm）及模具闭合状态下卸料板到凸模固定板间的安全距离（15mm20mm）等因素。所以：L=10+15+20+1+19=65mm查表得 复合模的凸、凹模最小壁厚为凸模的固定有三种形式：机械固定：螺钉紧固，铆接物理固定：低熔点合金固定（重复利用）化学固定：有机、无机粘结剂粘结（加热时有害气体放出）落料凸模采用机械固定，用螺钉和销钉直接将落料凸模固定在上模座上，从而简化了模具结构，如图（b）所示： 图（a） 图（b）5.3 定位装置的设计与标准化5.3.1始用挡料块的设计与标准化（尺寸、位置、标准与示意图）（包括顺冲和掉头冲两个始用导料销）图11 始用挡料销的设计挡料块标记： 4536 GB/T2866.181 材料：45钢 GB/69988 热处理：硬度4348HRC 技术条件：按GB2870815.3.2固定挡料销的设计与标准化 固定挡料销的设计根据标准件，选用此挡料销如图图12 固定挡料销的结构选用直径6mm，h=4mm材料为45钢A型固定挡料销（JB/T7649.1094）根据分析选用废料孔前端定位时挡料销位置如图 废料孔前端定位时挡料销位置图13 固定挡料销的位置=C-()+0.1 挡料销与导正销的间距，mm C连续模的步距，mm dr导正销的直径，mm d挡料销头部直径，mm =61-()+0.1=61.1mm5.4 标准模架的选用选取模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑，一般在长度及宽度上都应比凹模大3040mm。模板的厚度一般等于凹模的11.5倍。凹模周界116mm,B=116mm,闭合高度h1=220mm 材料为ZG45(ZG310-570),0I级精度的后侧导柱模架。导柱标记：223160 GB/T2861.190 导套标记：42390338 GB/T2861.690上模座标记：2503160340 GB/T2855.190下模座标记：2503160345 GB/T2855.290模柄标记：A32395 JB/T 7646.1 图14 后侧导柱模架示意图模柄与上模座的联接采用压入式的结构如图17所示。图15 压入式的模柄5.5 卸料装置的设计与标准化在前面已经确定了采用弹性卸料板和顶件块，设计卸料板为一整体板。本模具的卸料板不仅有卸料作用，还具有外形凸模的导向作用，。卸料板的边界尺寸经查手册2表15.28得：卸料板直径=150mm厚度h0=15mm 此模具中，卸料板对落料拉深复合模起导向和卸料作用，卸料板和凸模按H7/h6配合制造5.6 联接件的选用与标准化本模具采用螺钉固定，销钉定位。具体讲内六角螺钉标记：35钢M8365 GB7085 35钢M8335 GB7085螺钉标记：35钢M8345 GB6876圆柱销钉标记：35钢6365 GB 11986 35钢6345 GB 11986止动圆柱销标记：35钢636 GB119865.7 模具装配图 前面各节已经设计好了无凸缘圆筒形件的落料拉深复合模各零件，根据前面的设计，无凸缘圆筒形件的落料拉深复合模的总装图如下6 压力机的选择与校核 Hmin=160mm,Hmax=180mm 模具的闭合高度H闭=H+H上+H凹+H卸+H下 =15+40+45+10+45=155mm式中：H凹凹模厚度，H凹=45mm；H卸压边圈的厚度，H卸10mm； H 凸模的凸缘高度，H=15 mm 由此可见模具的实际闭合高度小于所采用模架的最大闭合高度。查标准件的资料。结果发现模具的实际闭合高度还是远远大于其它标准的最大闭合高度。所以此制件不能采用标准模架。 为了节省加工时间，只有在模具标准模架的基础上进行修改。因为模具的封闭高度H应该介于压力机的最大封闭高度Hmax和最小封闭高度Hmin之间，一般取： Hmax-5mmHHmin+10mm由此可以看出，要想让制件顺利加工和从模具上取出，只有使模具有足够的封闭高度： HmaxH+5mm=155+5=160mm HminH-10mm=155-10=145mm要使模具具有足够的封闭高度，只有改变导柱和导套的高度：为了使模座有足够的强度，上，下模座的厚度应该再增加一些。前面已经初选了压力机。由5.4可知，模座外形尺寸260 mm160mm,闭合高度160mm,有文献4中，JC2335型压力机工作台尺寸为300450mm,最大闭合高度为220mm，连杆调节长度为45mm,所以在工作台上加一1035mm的垫板，即可安装。模柄孔尺寸也于本副模具所选模柄尺寸相符。7 模具工件零件的加工工艺7.1 冲裁模凸、凹模的技术要求及加工特点冲裁属于分离工序，冲裁模凸、凹模带有锋利刃口，凸、凹模之间的间隙较小，其加工具有如下特点：凸、凹模材质一般是工具钢或合金工具钢，热处理后的硬度一般为5864HRC，凹模比凸模稍硬一些。凸、凹模精度主要根据冲裁件精度决定，一般尺寸精度在IT6IT9，工作表面粗糙度在Ra值为1.60.4m。凸、凹模工作端带有锋利刃口，刃口平直（斜刃除外），安装固定部分要符合配合要求。凸、凹模装配后应保证均匀的最小合理间隙。凸模的加工主要是外形加工，凹模的加工主要是孔（系）加工。凹模型孔加工和台阶式凸模加工常用线切割方法。【1】7.2 凸、凹模加工的工艺路线有以下几种方案：方案一：下料锻造退火毛坯外形加工（包括外形粗加工、精加工、基面磨削）划线刃口轮廓粗加工刃口轮廓精加工螺孔、销孔加工淬火与回火研磨或抛光；方案二：下料锻造退火毛坯外形加工（包括外形粗加工、精加工、基面磨削）划线刃口轮廓粗加工螺孔、销孔加工淬火与回火采用成形磨削进行刃口轮廓精加工研磨或抛光；方案三：下料锻造退火毛坯外形加工螺孔、销孔、穿丝孔加工淬火与回火磨削加工上、下面及基准面线切割加工钳工修整；具体分析：方案一，钳工工作量大，技术要求高，适用于形状简单，热处理变形小的零件；方案二，能消除热处理变形对模具精度的影响，使凸、凹模的加工精度容易保证，可用于热处理变形大的零件；方案三，主要用于以线切割加工为主要工艺的凸、凹模加工，尤其适用形状复杂，热处理变形大的直通式凸模、凹模零件。7.3 本副模具工件零件加工方案的确定本副冲裁模具设计，模具零件加工的关键在工作零件。由于本副模具的工作零件形状相对比较简单，凸凹模，落料凹模热处理变形大，故采用方案三；拉深凸模和落料凸模形状简单，且热处理变形小，故采用方案一。例如：表（71）拉深凸模加工工艺过程、表（72）凹模加工工艺过程。模具典型零件机械加工工序卡零件图号08零件名称冲孔凸模II工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成圆棒65mm45mm2热处理退火3车削按图车全形，单边留0.2mm精加工余量车床4热处理按热处理工艺，淬火、回火达到5862HRC5磨削磨外圆，两端面达到设计要求磨床6钳工精修全面达到设计要求7检验表（71）冲孔凸模II加工工艺过程模具典型零件机械加工工序卡零件图号11零件名称凹模工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成圆柱形125mm50mm空气锤2热处理退火3车外圆车外圆直径达到116mm50mm车床4热处理调质5磨平面磨两端面磨床6钳工划线划出各孔位置线，型孔轮廓线7铣漏料孔达到设计要求铣床8加工螺钉孔、销钉孔及穿丝孔按位置加工螺钉孔、销钉孔及穿丝孔钻床9热处理按热处理工艺，淬火、回火达到6064HRC10磨平面磨光上、下平面磨床11线切割按图纸切割型孔达到尺寸要求电火花线切割机床12钳工精修全面达到设计要求13检验表（72）凹模加工工艺过程 8深圆筒模具的安装与调试8.1 深圆筒模具的安装8.1.1 拉深模的安装要求 1.上模座上平面对下模座下平面的平行度，导柱轴心线对下模座下平面的垂直度和导套孔轴心线对上模座上平面的垂直度均应达到规定的精度要求。 2.模架的上模沿导柱上、下移动应平稳，无阻滞现象。 3.装配好的拉深模,其封闭高度应符合图样规定的要求。 4.拉深凸模和拉深凹模之间的配合间隙应符合图样的要求，周围的间隙应均匀一致。 5.模具应在生产的条件下试验，进行零件试冲，然后调试，直到符合图样要求。 6.安装模具的螺栓及螺母和压板，应采用专用件，最好不要代用。 7.用压板将下模紧固在工作台上时，其紧固用的螺栓拧入螺孔中的长度大于螺栓直径的1.52倍。 8.压板的压置应使压板的基面平行于压力机的工作台面，不准偏斜。 9.拉深凸模的中心线应与凹模的工作平面垂直。 10.拉深凸模和凹模的间隙应该均匀。8.1.2 拉深模的安装 本模具属于带有压边圈的拉深模，应对压边力进行适当调整。这是因为压边力过大，则制件易被拉裂；压边力过小，又易于起皱。因此，在装置模具时，应边试验，边调整，直到合适为止。下面是具体的安装过程： 1.开动压力机，把压力机滑块上升到极点； 2.把压力机滑块底面、压力机的台面和模具的上下面擦试干净； 3.把模具放在压力机台面规定的位置上，用压力机行程尺检查压力机滑块底面至模具上平面之间距离是否大于压力机的行程。必要时，调节滑块高度，以保证该距离大于压力机行程。因本模具有打杆，所以应先按图样位置将其插入压力机台面的孔内，并把模具位置放正。 4.将滑块降下到极点，并调节滑块高度，使其与拉深模上平面接触。 5.通过压板、垫块和螺钉等，将上模紧固在压力机的滑块上，并将下模初步固定在压力机的台面上。不要压的太紧 6.将滑块稍微往上调一点以免模具顶死，然后开动压力机，把滑块上升到上极点，松开下模的安装螺丝，让滑块空行程数次，再把滑块下降到下极点停止。 7.拧紧下模的安装螺钉。再开动压力机使滑块上升到上极点位置。 8.在导柱上加润滑油，并检查拉深模工作部分有无异物，然后开动压力机，再使滑块空行程数次，从中检查导柱和导套的配合情况。若发现导柱不垂直或者导套配合不合适时，应拆下模具进行修理。 9.进行试拉深，并逐步调节滑块到所需的高度。 10.调节压力机上的打料螺栓到适合的高度，使打料杆能正常工作。 11.如果拉深模使用气垫，则应调节压缩空气到合适压力。 12.重新检查模具及压力机，无误后可进行试拉深。8.2 模具的调试 模具按图纸技术要求加工与装配后，必须在符合实际生产条件的环境中进行试拉深，可以发现模具设计与制造的缺陷，找出产生原因，对模具进行适当的调整和修理后再进行试拉深，直到模具能正常工作，才能将模具正式交付生产使用。8.2.1 拉深模的调试要点8.2.1.1 进料阻力的调整 拉深模进料阻力很大，易使制件被拉裂；进料阻力很小时，易使制件产生皱纹。故在调整模具时，关键是调整好拉深阻力的大小： 1调节压力滑块的压力，使之正常； 2调节压边圈的压边面配合松紧； 3凹模圆角半径要适中； 4采用良好的润滑剂，调整润滑次数。8.2.1.2 拉深深度及间隙调整 1.调整时，先将较浅的一段调整后，再往下调整，直到所需深度。 2.因本模具是对称的。所以在调整时，可先将上模紧固在压力机滑块上，下模放在工作台上，先不紧固。在凸模上放置样件，再使上、下模吻合对中后，即可保证间隙的均匀性。调整好闭合位置后，再把下模固紧在工作台上。8.2.2调整方法8.2.2.1 拉深时的破裂 拉深时，材料变形所需要的拉深力超过了材料的强度极限时，即形成破裂。拉深时的破裂部位多发生在邻近凸模圆角处的筒壁处。 防止拉深破裂的工艺措施有：增大凹模圆角、增大凸模和凹模之间的间隙、提高凹模工作表面和凹模圆角半径处的表面质量、调整压边力、选用塑性好的材料和进行适当的润滑等。8.2.2.2 拉深高度不够 制件拉深结束后，结果高度达不到图样要求。其产生原因有拉深间隙太大、凸模圆角半径太小。 防止拉深高度不够的措施有：调整拉深间隙、加大凸模圆角半径。8.2.2.3 制件底部被拉脱 制件在拉深过程中由于凹模圆角半径太小，使材料被处于切割状态以至于制件底部被拉脱。 防止制件底部被拉脱的措施有：加大凹模圆角半径。8.2.2.4 制品口缘折皱 制件在拉深过程中由于凹模圆角半径太大、压边圈不起压边作用，造成制件口缘折皱。 防止制件口缘折皱的措施有：减小凹模圆角半径、调整压边圈结构，加大压边力。8.2.2.5 拉深高度太大 制件拉深结束后，结果发现制件的高度达不到图样的要求。其产生原因有拉深间隙太小、凸模圆角半径太大。 防止拉深高度太大的措施有：加大拉深间隙、减小凸模圆角半径。8.2.2.6 零件拉深后壁厚与高度不均 零件拉深后发现壁厚与高度不均，其造成原因有凸模与凹模不同心，向一面偏斜、定位不正确、凸模不垂直、压边力不均、凹模形状不对。防止零件拉深后壁厚与高度不均的措施有：调整凸模与凹模位置，使之间隙均匀、调整定位零件、重新装配凹模、调整压边力、更换凹模。9 结束语有凸缘圆筒形件属于简单拉深件，分析其工艺性，并确定工艺方案。根据计算确定本制件是一次拉深成的，然后相应选取各次拉深时的压力机。本设计主要是最后一次拉深模具设计，需要计算拉深时的间隙、工作零件的圆角半径、尺寸和公差，并且还需要确定模具的总体尺寸和模具零件的结构，然后根据上面的设计绘出模具的总装图。 由于在零件制造前进行了预测，分析了制件在生产过程中可能出现的缺陷，采取了相应的工艺措施。因此，模具在生产零件的时候才可以减少废品的产生。 有凸缘圆筒形件的形状结构较为简单，但是高度太高不适合选用标准模架。要保证零件的顺利加工和取件，必须有足够的高度，因此需要改变导柱、导套的长度，以达到要求。模具工作零件的结构也较为简单，它可以相应的简化了模具结构。便以以后的操作、调整和维护。有凸缘圆筒形件模具的设计，是理论知识与实践有机的结合，更加系统地对理论知识做了更深切贴实的阐述。也使我认识到，要想做为一名合理的模具设计人员，必须要有扎实的专业基础，并不断学习新知识新技术，树立终身学习的观念，把理论知识应用到实践中去，并坚持科学、严谨、求实的精神，大胆创新，突破新技术，为国民经济的腾飞做出应有的贡献。致谢冲压技术是材料加工技术中不可缺少的重要加工手段之一，目前在国内正处于蓬勃发展时期，具有广泛的发展前景。在大学三年学习即将结束之际，能够按照老师的指导并综合运用三年来的所学所知设计一套冲压模具,必将为日后的独立工作创造一个良好的开始。在毕业设计过程中于余智宏老师一直扮演着导向者的角色，从接到设计题目那一刻起就给我指明了方向，让我明白了设计要求、设计流程、设计中可能遇到的问题以及解决方法等，并不厌其烦的纠正设计中的错误，详细检查设计中的细节及重点，对设计方案提出了宝贵的修正意见，一步步完善了我的设计。在此对原老师表示衷心的感谢！此外在设计过程中参考了一些同学的设计实例，并向他们请教，得到他们的大力帮助，为我提供了许多有关设计的资料,在此一并表示深深的谢意！参考文献（1） 王孝培主编，冲压手册，机械工业出版社，1988年2月（2） 郝滨海编著，冲压模具简明设计手册，化学工业出版社，2005年1月（3） 杨玉英主编，实用冲压工艺及模具设计手册，机械工业出版社，2005年1月（4） 中国机床总公司编著，全国机床产品供货目录，机械工业出版社，2002年6月（5） 史铁梁主编，冷冲模设计指导，机械工业出版社，1996年7月34