机械毕业设计（论文）-油斗冲压模具设计【全套图纸】.pdf

黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1 章 绪 论 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 1.1 选题的背景 国民经济的高速发展对模具工业提出了愈来愈高的要求， 促使模具技术迅速发展， 作为生产各种工业产品和民用产品的重要工艺装备，模具已发展成为一门产业。20 世 纪 80 年代以来，中国模具工业的发展十分迅速。近 20 年来，年产值以每年 15%左右 的速度增长。2010 年我国模具工业总产值已达 1120 亿元人民币。在模具工业总产值 中，冲压模具和压铸模具约占 70%，塑料模具约占 20%，其它各类模具约占 10%。 在冷冲模方面，能够代表当代模具技术水平的是汽车覆盖件模具，我国东风汽车 公司模具厂、第一汽车厂模具中心等都能制造。它们在 cad/cam/cae 是运用、加工 工艺手段、冲压件质量及模具性能方面，均已达到或接近国际水平。多工位连续模和 多功能模具是我国重点发展的精密、高效模具品种。目前，国内已可制造具有自动冲 切、叠压、铆合、记数、分组、转子铁心扭斜和安全保护等功能的铁心精密自动叠片 多功能模具。 生产电动机定、 转子双回转叠片的硬质合金连续模的步距精度可达 2um， 寿命达到 1 亿次以上。 用于生产集成电路引线框架的 2030 工位的连续模， 用于生产 电子枪零件的硬质合金连续模和生产空调器散热片的连续模也已达到较高的水平。 1.2 研究状况 目前， 从事模具技术研究的机构和院校已达 60 余家。 华中科技大学模具技术国家 重点实验室、北京机电研究所精冲技术国家工程研究中心和上海交通大学模具 cad 国家研究中心等，在模具 cad/cae/cam 技术、冷冲模和精冲模 cad 软件、快速成 型（rp）和快速制模技术、模具的数控加工和电加工技术、新型模具材料等方面都取 得了快速的进步和很多的成果。 国内相当多的模具企业普及了计算机绘图，应用各种 cad 软件进行模具设计。 第一汽车厂模具制造有限公司制造的大红旗轿车左/右前翼板拉深模和发动机罩外板 黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 拉深模均采用了 cad/cam/cae 技术及高速铣削加工技术，模具精度高、质量好，基 本上达到国际水平。 1.3 相关领域的发展 就在最近十几年，随着从发展高端制造技术的重要性得到前所未有的共识，冷冲 技术不仅在广度和深度上取得了前所未有的进展，而且在方法和体系上开始发生很大 变化。 1.3.1 冲压技术发展的特征 汽车的工业化生产推动了冲压技术的真正发展。二十世纪初，福特汽车的工业化 生产很大程度上推动了冲术的研究与发展。 但在 20 世纪的大部分时间里， 冲压技术被 掌握的很局限，也很简单。分析工具是经典的成形力学理论，求解问题的能力十分有 限。研究的重点是板材冲压性能及成形力学，远不能满足汽车工业的需求。冲压技术 发展的重要时期是在 60 年代，所以 60 年代是冲压技术发展史上的一个里程碑。 由于 80 年代 cad 技术和有限元方法的先期发展，使 90 年代计算机数值模拟仿真 应用技术在冲压领域得以迅速发展并逐步现实化。从此汽车冲压技术进入了真正的分 析阶段，冲压成型技术越来越科学化。 通过上世纪的历史发展可见： （1）冲压技术的发展与其性能的研究和改进相辅相成。 （2）数字化仿真技术等成形过程的发展，使得冲压技术向科学化迈进，跻身先进 制造技术行列。 （3）汽车、火车、飞机等工业的快速发展，以及能源问题都是冲技发展的重要推 动力。在新的世纪，汽车轻量化生产成为主要课题。 1.3.2 先进成形技术的发展 冲压技术的发展与材料和结构密切相关。预计未来 10- 15 年，环境要求和日益严 格的环保法律，将促使汽车材料和结构发生很大变化。为了减少城市 co2 的排放量， 汽车力求轻量化，其最突出的发展方向是提高所用材料的比强度和比刚度及发展高效 的轻量化结构。现代车身结构中，高强度钢约占 25%。目前在继续开发超高强度钢的 同时，结合发展新的“高效结构”和制造技术，争取使车身重量减少 20%以上。但更 引人关注的努力方向是扩大铝、镁等低密度合金材料在汽车上的应用。 1.3.3 冲压成形技术的发展趋势 进入 90 年代以来， 高新技术全面促进了传统成形技术的改造及先进成形技术的形 成和发展。21 世纪的冲压技术将以更快的速度持续发展。 （1）冲压成形技术将更加数字化、科学化、可控化。科学代表了可行性。说明冲 黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 压成型技术将会更加的实用；而且会更加数字化，实现计算机的控制，这样也就实现 了可控化。 （2） 对产品成型工艺和可制造性的快速分析与评估能力将大大提高。 这样有能保 证成型质量，又能快速的分析出制造的可行性，减小了设计与制造的周期，更加的科 学实用。 （3）重视制造产品的过程，过程比结果更重要。最大程度地实现多目标全局综合 优化，是生产更加科学化。优化将从传统的单一成形环节向产品制造全过程及全生命 期的系统整体发展。 加入 wto 以后，中国的汽车工业、航空航天工业等支柱产业必将有大的发展。 我国的冲压行业既充满发展的机遇，又面临进一步以高新技术改造传统技术的严峻挑 战。国民经济和国防建设事业将向冲压成形技术的发展提出更多更新更高的要求。我 国的板料加工领域必须加强力量的联合，加强技术的综合与集成，加快传统技术从经 验向科学化转化的进程。加速人才培养，提升技术创新能力，提高冲压技术队伍的整 体素质和生产企业的竞争力. 1.4 选题研究方法 在本次设计前我已经学习了冲压模具的设计，了解了冷冲模的运用和模具的一些 基本结构，了解了模具设计时应注意的一些问题和冲压工艺方案的确定。并仔细学习 了冲压和拉深部分，对复合模的结构也仔细的进行了学习。 复合模是多工位模中中的一种。它是在压力机的一次行程中，在同一位置上，同 时完成几道工序的冲模。因此它不存在连续模冲压时的定位误差问题。由于复合模要 在同一位置上完成几道工序，因此它必须在同一位置上布置几套凸、凹模。对于复合 模，如何合理地布置这几套凸、凹模是其要解决的主要问题。 1.5 预期结果和意义 本次油斗的模具设计就是采用复合模来加工完成，共分为四个工序，两套复合模 完成。先落料油斗展开坯料的尺寸外形，同时进行拉深；再对拉深件进行整形并冲出 侧孔，从而获得油斗的制件。以往油斗的零件精度较低，浪费较多，本次设计采用复 合模来生产加工，不但提高了制件的精度，同时也降低了生产成本。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 第 2 章 零件拉深工艺性分析 2.1 制件的工艺分析 工件形状如图 2.1 所示，该工件的形状并不规则，但左右对称，属于非旋转体曲 面盒型形状零件；单纯从形状考虑，要生产该油斗，需要先拉深该工件的外形，然后 再对侧壁冲孔。由于设计到几个工步，一次成型模具太多且结构复杂，且油斗需求量 较大，属于大批量生产，故优先考虑采用复合模，数量为两套。 工件的精度大多未标注，均取 it14 级，高 6 取 it17 级精度。it14 级的尺寸有 r6(mm), 1.5(mm),2.5(mm),21(mm), 8(mm),5(mm),r2.5(mm)和 r3(mm)。 图 2.1 油斗制件 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 从制件的精度等级来看，均属于一般冲裁精度，其低于 it14 级的就更容易满足冲 裁要求，因此也不需要采用精密冲裁，普通冲裁即可达到工件的尺寸要求。但为提高 模具精度，模具制造时应该达到 it12 级精度，较制件的精度高出两个精度等级，以满 足制件的精度要求，并在整形工序中使制件达到 it8 级精度。 单工序模又称简单模，是指压力机在一次行程中只完成一道工序的冲压模具。 冲制本制件，需要经过落料、拉深、整形、冲孔四道工序才能完成。这些工序如 采用单工序模，则每一道工序要一副模具。模具、冲压设备和工人都要增加，每道工 序间的半成品运输也会增多。而采用多工序模，则可以克服以上缺点。复合模是多工 序模的一种。它是在压力机的一次行程中，在同一位置上，同时完成几道工序的冲模。 因此它不存在连续模冲压时的定位误差问题。 由于复合模要在同一位置上完成几道工序， 因此它必须在同一位置上布置几套凸、 凹模是其要解决的主要问题。 正装复合模的主要优点是卸料板、顶件板均是弹性的，冲裁件与条料同时受到压 平的作用，所以对于较簿，较软的冲裁件能达到平整度的要求，冲裁件的精度也是比 较高的。倒装复合模的主要优点是废料可以从压力机的台面上直接落下，而冲件从上 模推下，很容易引出去，所以这样既方便又安全。由于倒装复合模装置生产效率高， 并且易于安装送料，所以倒装复合模应用比较广泛。结合本次落料拉深模的特点，此 次选取正装复合模进行设计。 2.2 在设计中需要着重解决的问题 在制定拉深工艺方案和冲裁工艺方案时是以及模具结构应保证能够达到冲件所要 求达到的精度，冲裁时应能保证冲出工件展开坯料的外形，拉深时应保证能够拉出制 件要求形状；起皱与拉裂是拉深过程中的两大障碍，是拉深时的主要质量问题。在一 般情况下，起皱并不是筒形件拉深工艺的主要问题，因为它总是可以通过使用压边圈 等方法加以解决。因而拉裂就成为拉深时的主要破坏形式。拉深时，极限变形程度的 确定就是以不拉裂为前提。 2.3 本章小结 本章主要对工件的材料选择做了比较分析，并根据其使用性能的要求，最后选择 铝板 l1。并根据在生产中所遇到的问题来选择模具的基本机构，由于冲裁工序较多， 且是大批量生产，所以选择复合模，为了提高效率，提高制件精度，选择正装复合模 进行加工。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 第 3 章 分析比较和确定工艺方案 3.1 方案的比较 油斗设计有以下两种工艺方案： 方案一：用两副模具生产油斗 一副模具是用来冲制油斗展开坯料尺寸的外形，并同时将坯料通过拉深得到制件 外形，两道工序利用正装复合模进行冲制得到制件的基本尺寸外形。 一副模具是用来整形、对侧壁冲孔，属于整形冲孔复合模具，在对油斗制件整形 的同时对侧壁进行冲孔。从而得到最终油斗制件。如图 3.1、图 3.2 和图 3.3 所示。 方案二：一样是用两副模具来生产油斗 一副模具是用来冲制油斗展开坯料尺寸的外形，并在坯料上冲出制件侧壁，并同 时将坯料通过拉深得到制件的外形，三道工序利用倒装复合模进行冲制得到制件的基 本尺寸外形。 一副模具是用来整形成形的。将油斗整形成所需的形状。 这两种方案均可以用于生产， 一和二方案的不同在于， 第一套方案是先落料拉深， 再进行整形和侧壁冲孔。这样既可以保证侧孔的尺寸精度，同时保证整个制件的尺寸 精度达到所要求的；而第二套方案是在落料的同时对坯料冲出侧壁孔，再用第二套模 图3.1冲展开坯料外形 图 3.2 拉深成形 图 3.3 整形冲侧孔 黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 具进行整形。这样由于在首套模具拉深时，毛坯的不同区域，具有不同的应力应变状 态， 而且其应力与应变的绝对值又随着拉深过程而不断变化。 就整个凸缘变形区来说， 以压缩变形为主的区域比以拉伸变形为主的区域要大得多，因此拉深变形属于压缩类 的变形。再根据金属的流动性得到结论，就是很难保证所冲小孔达到制件所要求的尺 寸精度，从而发生较大误差产生废件。所以就此分析得出第二套方案不适用，固设计 采用第一套方案，先设计落料拉深复合模，再设计整形冲孔复合模。 3.2 模具结构形式的选择 确定冲压工艺方案以后，应通过分析比较，选择合理的模具结构型式，使它尽可 能满足以下要求： (1)能够冲裁出油斗展开坯料尺寸的外形， 拉深成油斗制件的形状， 保证能达到符 合要求的工件； (2)能够提高生产率； (3)模具制造方便和修磨方便； (4)模具有足够的寿命； (5)模具易于安装调整，且操作方便、安全。 3.2.1 模具的导向装置 冲模模架由上、下模座及导向装置（导柱导套）组成。根据上、下模座材料性质 分为铸铁模架与钢板模架两种，gb/t2851.12851.7 和 gb/2852.12852.4 为铸铁模 架，上、下模座材料为 ht200 （gb/t9439 ）灰铸铁。jb/t7181.17181.4 和 jb/t7182.17182.4 为钢板模架，上、下模座用 45 钢（gb/t699)和 q235- a 钢 （gb/t700）制造。根据导向装置中导柱与导套间的摩擦性质，模架又可分为滑动与 滚动导向模架两大类。每类模架中又可由导柱的安装位置及导柱数分为多种，该模具 落料拉深工序采用对角导柱滑动模架，整形冲孔工序采用后侧导柱滑动模架。 3.2.2 模具的卸料装置 卸料装置分为刚性卸料和弹性卸料，刚性卸料装置常用于较厚和较硬且工件精度 要求不太高的工件冲裁。结构简单，卸料力大。卸料板与凸模之间的单边间隙取 (0.10.5)t。弹性卸料装置一般由卸料板、弹性元件（弹簧或橡皮）和卸料螺钉组成。 常用于冲裁厚度小于 1.5mm 的板料，由于有压料作用，冲裁件的平整。广泛用于复合 模中，卸料板与凸模之间的单边间隙取t（0.10.2) 。 由于材料厚度为 0.5mm，故落料拉深复合模应采用弹性卸料装置，有卸料板、弹簧 和卸料螺钉组成卸料板与凸模之间的单边间隙保证 0.1mm； 而整形冲孔复合模应采用刚 性卸料装置。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 3.3 本章小结 通过几种方案的比较，确定了最后所选择的模具型式和基本结构。本次设计模具 采用对角导柱滑动模架和后侧导柱滑动模架，并确定了模具的一些基本的装置，导向 装置、卸料装置等，并确定了模具的基本动作的顺序。 第 4 章 拉深件的工艺参数计算 4.1 拉深件毛坯尺寸的计算 相对旋转体而言，非旋转体垂直于轴向的投影面形状是非圆形，外廓形状不是由 母线绕轴旋转而成，因此非旋转体零件拉深毛坯形状一般非圆形。 非旋转体拉深件多为罩壳类零件，外形可有柱面、锥面、斜面或曲面组成，如矩 （方）形件、长圆形件、椭圆形件、棱锥台件和各种不规则形状空心件，拉深件的口 部可以是平面、斜面或曲面。 在不变簿拉深中，毛坯尺寸计算是按等面积法计算的。非旋转体拉深件，由于形 状的不规则性，沿周边各点的应力应变状态不同，变形所需的材料也不一样。当毛坯 尺寸过大时，引起危险断面拉应力的增大，对提高变形程度和减少工序不利；当毛坯 尺寸局部过大时，在拉深过程中这部分会从变形区突出去，不但使该部分本身的变形 程度减小，而且会导致与其相邻部分的材料变形困难。同时，毛坯尺寸过大部分的变 形程度减小，必须使拉深变形较多地集中到其余部分上去，增加了沿毛坯周边变形分 布的不均匀性。这样冲出的零件壁厚不均，容易引起变形过分集中部位的局部起皱， 降低了工件质量。 为使毛坯尺寸能较准确地反映变形情况，从而获得合格的拉深件，在实际生产条 件下，常采用如下步骤确定毛坯尺寸： （1）根据拉深件的不同形状、尺寸，选用一定得计算方法，计算坯料尺寸； （2）按计算毛坯剪样，用模具试冲，按拉深件是否有破裂或发生材料堆聚，修正 毛坯尺寸，直到获得合格工件； （3）经调试确定毛坯尺寸后再制造落料模。 非旋转体拉深时，都需要进行修边，修边余量数值见表 4- 1 7。 表 4.1 修边余量dh 拉深次数 1 2 3 4 修边余量dh (0.050.1)h (0.040.06)h (0.050.1)h (0.061)h 黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 根据/h r角求出相对高度 h=2，r/b0.375,选择模具的修边余量dh=0.6 油斗制件类似于低盒形件， 所谓低盒形件是指一次拉深可以完成或虽然要拉两次， 但第二次仅用来整形以减小壁部转角及底部圆角的盒形件。 对于 r/b 较小的低盒形件，其变形特点是只有少量材料转移到直边部分，因而在 拉深过程中，直边部分几乎没有增加高度。其毛坯的确定方法公式 1如下： （1）按弯曲计算直边部分的展开长度 l： 2/40.57lhrrhrp=-+=+ 底底底 （4.1） （2）按拉深计算圆角部分毛坯半径 r： r= 2 20.86(0.16)rrhrrr+-+ 底底 （4.2） 当rr= 底 时，则 r=2rh (3)对直边与圆角的相接处进行修正，使其光滑连接。从 ab 线段的中点 c 向圆弧 r 作切线，再以 r 为半径作圆弧与直边和切线相切。这样的方法，使面积+a-a。因此 经过修正后，既符合面积相等原则，也符合变形规律，拉深后可以得到口部比较平齐 的拉深件。 用上述方法确定油斗的毛坯形状与尺寸如图 4- 1。 再利用作图法，方法如下： 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 (1)将拉深件划分为几个简单的单元； (2)求出各单元的毛坯形状与尺寸，并画出其展开面积； (3)用光滑曲线将各部分连接起来，使其增加与减少的面积相等。 通过等面积法及公式 1（4.1） 、 （4.2）推算出油斗坯料的展开面积 a=356.5(2 mm )， 再运用 pro/e 对零件进行面积测量得出油斗坯料展开面积 a =297.3( 2 mm )与计算面积 基本相等。 4.2 拉深件拉深工序的计算 非旋转体曲面形状零件拉深相当于矩形低盒形零件多次拉深的过度状态，其变形 特点和应力、应变状态与矩形低盒形零件基本相同。按矩形的相对圆角高度 h/r 确定 拉深次数，油斗拉深件的高度 h=6，拉深件底角半径 r=2.5.由表 4- 2 1得拉深件的相对 圆角高度 h/r=2.42.0 0.6 1.5 0.8 黑龙江工程学院本科生毕业设计 18 5.1.4 卸料力、推件力、总冲裁力的计算 由公式（5.2）进行计算，其中 f=fff+ 压拉落 =5520（n） ，n 取 1 得出： fk f= 卸卸 =303.6（n） fnk f= 推推 =276（n） 这样落料拉深复合模的总冲裁力为： ffffff=+ 压总1拉落卸推 =6099.6（n） 整形冲孔复合模的总冲裁力为： 2 fff=+ 总整冲总 =9874.7（n） 5.2 模具压力中心的确定 拉深时的合力作用点或工序模各工序冲压力的合力作用点，成为压力中心。设计 时模具压力中心应于压力机滑块中心一致，如果不一致，拉深时，拉深时会产生偏裁， 导致模具以及压力机滑块与导轨的急剧磨损，降低模具和压力机的实用寿命。 油斗制件是轴对称零件，其压力中心就是油斗制件的对称中心。 5.3 压力机的选择 为了满足冲裁件的要求，其压力机需达到1.3ff总 机 ； 图 5.1 压边圈结构尺寸 黑龙江工程学院本科生毕业设计 19 为了满足拉深件件的需求，其压力机需达到ff总 机 ； 因此，在选择压力机的时候应满足1.3ff总 机 。 根据f总1、f总2选择开式固定台压力机，初选 j21- 40 型，其参数如表 5.51： 表 5.5 开式固定台压力机参数 型号 标称压 力/kn 滑块行 程/mm 行程次 数/(次 /min) 最大装 模高度 /mm 连杆调 节长度 /mm 工作台尺 寸前后左 右 /(mmmm) 模柄孔尺 寸直径 深度 /(mm) 电动机 功率 /kw j21- 40 400 80 80 330 70 460/700 50 70 5.5 j21- 63 630 100 45 400 80 480/710 5.5 jb21- 63 630 80 65 320 70 480/710 5.5 5.4 本章小结 本章主要计算了冲裁力、拉深力、整形力和压边力，确定了模具的压力中心，并 且计算了所需要的总的工艺力，从而选择压力机，初选压力机为 j21- 40 型开式固定台 压力机，并了解了这种压力机的一些参数，以便于下面工作的继续与参考。 第 6 章 凸凹模尺寸计算 6.1 落料、侧壁冲孔的凸凹模计算 6.1.1 侧壁冲孔的凸凹模计算 1、凸、凹模形式 冲孔凸模是圆形的凸模，采用圆柱头直杆圆凸模，其固定部分做成圆形。用于简 单的冲裁和材料较薄的冲裁模时，冲孔凹模与整形凸模为一体。 2、固定方式 冲孔凸模固定在固定板上，通常是将凸模直接压入冲孔凸模固定板内，其配合用 h7/m6，再通过螺钉固定在滑块上。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 20 3、凸、凹模材料 模具刃口要有高的耐磨性，并能承受冲击时的冲击力，其形状简单，故凸模选择 t10a，热处理硬度达到 5660hrc；凹材料也选择 t10a，热处理硬度达到 56 60hrc。 4、尺寸计算 侧壁冲孔的大小为f 1.5mm 采用分别加工方法：工艺孔等级设为 it14 级，则工艺孔大小为 0.25 0 1.5f + mm，查表 6.1 取0.5x =。由表 6.21得知 min 0.02z=、 max 0.03z=。 maxmin (0.030.02)0.01zzmm-=-=(mm) 由表 6.31查的凸模和凹模的制造偏差： 冲孔部分 0.02d =- 凸 （mm） 0.02d =+ 凹 （mm） 0.040.01dd+= 凸凹 不能满足分别加工时 maxmin zzdd+- 凸凹 的要求。所以取： maxmin 40%)0.004zzd-=-=- 凸 （(mm) maxmin 60%)0.006zzd+=-=+ 凹 （(mm) 计算公式1为： d d =d 凸 0 凸min- （d+x ） （6.1） min 0 dz d = 凹 + 凹凸 （d +） （6.2） 根据公式（6.1） 、 （6.2）得： 0 0.0040.004 1.625d d- =d= 凸 00 凸min- （d+x ）（1.5+0.5 0.25） (mm) 0.0060.006 min 000 0.021.645dz d+ = 凹 + 凹凸 （d +）（1.625+）（mm） 孔心距： 1/8ll= d 5 5 1/8 0.350.0375l = = (mm) d=0.3 表 6.1 磨损系数(mm) 材料厚度 工件公差d 1 12 24 4 0.16 0.20 0.24 3.0 0.170.35 0.210.41 0.250.49 0.310.59 0.36 0.42 0.50 0.60 1830 3080 80120 120180 - 0.020 - 0.020 - 0.020 - 0.025 - 0.030 +0.020 +0.025 +0.030 +0.035 +0.040 5、其他要求 凸模一般不必进行强度核算，凸模工作部分的表面粗糙度为0.4ra =m，固定部 分为1.60.8ra =m； 凹模的型孔轴线与顶面保持垂直， 凹模底面与顶面应保持平行， 为了提高模具寿命与冲裁件精度，凹模的顶面和型孔的孔壁应光滑，表面粗糙度为 0.80.4ra =m。 6.1.2 冲油斗展开外形的凸凹模计算 1、凸、凹模形式 落料凸模是非标准的凸模，其固定部分做成油斗展开的外形。用于冲油斗展开外 形，将凹模洞也做成油斗展开的外形。 2、固定方式 落料凸模固定在固定板上，通常是将凸模直接压入固定板内，其配合用 h7/n6， 再通过螺钉和销钉固定在上模座上，落料凹模采用螺钉和销钉固定在拉深凸模固定板 上。 3、凸、凹模材料 模具刃口要有高的耐磨性，并能承受冲击时的冲击力，其形状简单，故凸模选择 t10a，热处理硬度达到 5660hrc；凹材料也选择 t10a，热处理硬度达到 56 60hrc。 4、尺寸计算 尺寸如图 6.1 所示： 黑龙江工程学院本科生毕业设计 22 尺寸为 6.52mm、r0.5mm、15.78mm、r6.99mm、26.8mm、r20.4mm。 采用分别加工方法：尺寸精度等级设为 it14 级，由表 6.2 得知 min 0.02z=、 max 0.03z=。 maxmin (0.030.02)0.01zzmm-=-=(mm) 由表 6.3 查的凸模和凹模的制造偏差： 落料部分 0.02d =- 凸 （mm） 0.02d =+ 凹 （mm） 0.040.01dd+= 凸凹 不能满足分别加工时 maxmin zzdd+- 凸凹 的要求。所以取： maxmin 40%)0.004zzd-=-=- 凸 （(mm) maxmin 60%)0.006zzd+=-=+ 凹 （(mm) 计算公式1为： max0 )ddx d+ =-d 凹 凹 （ （6.3） 0 min) ddz d- =- 凸 凸凹 （ （6.4） 根据公式（6.3） 、 （6.4）尺寸 0 0.36 6.52- mm，查表 7.1 取0.5x =则： 0.0060.006 max000 )6.520.5 0.366.34ddx d+ =-d=-= 凹 凹 （） 000 min0.0040.004 )6.340.026.32ddz d- =-=-= 凸 凸凹 （） 根据公式（6.3） 、 （6.4）尺寸 0 0.25 0.5r - mm，查表 7.1 取0.75x =则： 0.0060.006 max000 )0.50.75 0.250.3125ddx d+ =-d=-= 凹 凹 （） 图 6.1 落料部分基本尺寸 黑龙江工程学院本科生毕业设计 23 000 min0.0040.004 )0.31250.020.2925ddz d- =-=-= 凸 凸凹 （） 根据公式（6.3） 、 （6.4）尺寸 0 0.52 20.4r - mm，查表 7.1 取0.5x =则： 0.0060.006 max000 )20.40.5 0.5220.14ddx d+ =-d=-= 凹 凹 （） 000 min0.0040.004 )20.140.0220.12ddz d- =-=-= 凸 凸凹 （） 根据公式（6.3） 、 （6.4）尺寸 0 0.43 15.78- mm，查表 7.1 取0.5x =则： 0.0060.006 max000 )15.780.5 0.4315.565ddx d+ =-d=-= 凹 凹 （） 000 min0.0040.004 )15.5650.0215.545ddz d- =-=-= 凸 凸凹 （） 根据公式（6.3） 、 （6.4）尺寸 0 0.36 6.99r - mm，查表 7.1 取0.5x =则： 0.0060.006 max000 )6.990.5 0.366.81ddx d+ =-d=-= 凹 凹 （） 000 min0.0040.004 )6.81 0.026.79ddz d- =-=-= 凸 凸凹 （） 根据公式（6.3） 、 （6.4）尺寸 0 0.52 26.8r - mm，查表 7.1 取0.5x =则： 0.0060.006 max000 )26.80.5 0.5226.54ddx d+ =-d=-= 凹 凹 （） 000 min0.0040.004 )26.540.0226.52ddz d- =-=-= 凸 凸凹 （） 5、其他要求 凸模一般不必进行强度核算，凸模工作部分的表面粗糙度为0.4ra =m，固定部 分为1.60.8ra =m； 凹模的型孔轴线与顶面保持垂直， 凹模底面与顶面应保持平行， 为了提高模具寿命与冲裁件精度，凹模的顶面和型孔的孔壁应光滑，表面粗糙度为 0.4ra =m。 6.2 拉深部分的凸凹模计算与整形凸凹模尺寸 6.21 拉深部分的凸凹模计算 1、凸、凹模形式 拉深凸模是非标准的凸模，其固定部分做成制件顶面的形状。拉深凹模也是非标 准的凹模。与落料凸模为一体。 2、固定方式 拉深凸模固定在拉深凸模固定板上，通常是将凸模直接压入凸模固定板内，其配 合用 h7/m6，再通过螺钉和销钉固定在下模座上。拉深凹模与落料凸模为一体，其配 合用 h7/m6。 3、凸、凹模材料 模具刃口要有高的耐磨性，并能承受冲击时的冲击力，故凸模选择 t10a，热处理 硬度达到 5660hrc；凹材料也选择 t10a，热处理硬度达到 5660hrc。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 24 4、拉深凹模的圆角半径，拉深模的间隙 z 凹模圆角半径r凹=（410）t 一般在试冲调整时，根据实际情况可修磨加大，但 在设计时取较小的值。 为了便于矩形拉伸成型，角部的凹模圆角要比直边部分的凹模圆角大一些 间隙 z 当矩形盒形尺寸精度要求高时，z=（0.91.05）t；尺寸精度要求不高时， z=（1.11.3）t。对于整形来说间隙 z=t。 考虑金属变形和间隙，圆角部分的间隙比直边部分的间隙要大 0.1t。 5、尺寸计算 尺寸如图 6.2 所示： 当工件要求内形尺寸时， 以凸模尺寸为基准进行计算， 基本尺寸精度取 it14 精度， 单边间隙 z=t=0.5，通过表 6.41查取凸、凹模的制造公差，且公式1如下： 凸模尺寸： 0 0.4 )dd d- =+d 凸 凸 （ （6.5） 凹模尺寸： 0.42 )ddz d+ =+d+ 凹 凹0 （ （6.6） 表 6.4 凸模制造公差d 凸 与凹模制造公差d凹 (mm) 材料厚度 t 拉深件直径 20 20100 100 d 凹 d 凸 d 凹 d 凸 d 凹 d 凸 图 6.2 拉深部分制件基本尺寸 黑龙江工程学院本科生毕业设计 25 0.5 0.51.5 1.5 0.02 0.04 0.06 0.01 0.02 0.04 0.03 0.05 0.08 0.02 0.03 0.05 0.08 0.10 0.05 0.06 根据公式（6.5） 、 （6.6）计算尺寸 2.8mm 的公差： 000 0.010.01 0.4 )2.80.4 0.252.9dd d- =+d=+= 凸 凸 （） 0.020.02 00 0.42 )2.80.4 0.252 0.53.9ddz d+ =+d+=+ = 凹 凹0 （） 根据公式（6.5） 、 （6.6）计算尺寸 r6mm 的公差： 000 0.010.01 0.4 )60.4 0.36.12dd d- =+d=+= 凸 凸 （） 0.020.02 00 0.42 )60.4 0.32 0.57.12ddz d+ =+d+=+ = 凹 凹0 （） 根据公式（6.5） 、 （6.6）计算尺寸 7.02mm 的公差： 000 0.010.01 0.4 )7.020.4 0.367.164dd d- =+d=+= 凸 凸 （） 0.02 0 0.42 )8.164ddz d+ =+d+= 凹 凹0 （ 根据公式（6.5） 、 （6.6）计算尺寸 1.5 0 6+mm 的公差： 000 0.010.01 0.4 )60.4 1.56.06dd d- =+d=+= 凸 凸 （） 0.02 0 0.42 )7.06ddz d+ =+d+= 凹 凹0 （ 根据公式（6.5） 、 （6.6）计算尺寸 r3mm 的公差： 000 0.010.01 0.4 )30.4 0.253.1dd d- =+d=+= 凸 凸 （） 0.02 0 0.42 )4.1ddz d+ =+d+= 凹 凹0 （ 根据公式（6.5） 、 （6.6）计算尺寸 21mm 的公差： 000 0.010.01 0.4 )210.4 0.5221.208dd d- =+d=+= 凸 凸 （） 0.02 0 0.42 )22.208ddz d+ =+d+= 凹 凹0 （ 根据公式（6.5） 、 （6.6）计算尺寸 8mm 的公差： 000 0.010.01 0.4 )80.4 0.368.144dd d- =+d=+= 凸 凸 （） 0.02 0 0.42 )9.144ddz d+ =+d+= 凹 凹0 （ 根据公式（6.5） 、 （6.6）计算尺寸 r2.5mm 的公差： 000 0.010.01 0.4 )2.50.4 0.252.6dd d- =+d=+= 凸 凸 （） 0.02 0 0.42 )3.6ddz d+ =+d+= 凹 凹0 （ 根据公式（6.5） 、 （6.6）计算尺寸 16.6mm 的公差： 黑龙江工程学院本科生毕业设计 26 000 0.010.01 0.4 )16.60.4 0.4316.772dd d- =+d=+= 凸 凸 （） 0.02 0 0.42 )17.772ddz d+ =+d+= 凹 凹0 （ 根据公式（6.5） 、 （6.6）计算尺寸 r0.5mm 的公差： 000 0.010.01 0.4 )0.50.4 0.250.6dd d- =+d=+= 凸 凸 （） 0.02 0 0.42 )1.6ddz d+ =+d+= 凹 凹0 （ 6、其他要求、其他要求 凸模一般不必进行强度核算，凸模工作部分的表面粗糙度为0.4ra =m，固定部 分为1.60.8ra =m； 凹模的型孔轴线与顶面保持垂直， 凹模底面与顶面应保持平行， 为了提高模具寿命与冲裁件精度，凹模的顶面和型孔的孔壁应光滑，表面粗糙度为 0.80.4ra =m。 6.22 整形的凸凹模尺寸 1、凸、凹模形式 整形凸模是非标准的凸模， 其固定部分做成制件顶面的形状。 与冲孔凹模为一体。 拉深凹模也是非标准的凹模。 2、固定方式、固定方式 整形凸模固定在整形凸模固定板上，通常是将凸模直接压入凸模固定板内，其配 合用 h7/m6。 整形凹模固定在整形凹模固定板上， 也是将凹模这接压入凹模固定板内， 再通过螺钉和销钉固定在下模座上，其配合用 h7/n6。 3、凸、凹模材料 模具刃口要有高的耐磨性，并能承受冲击时的冲击力，故凸模选择 t10a，热处理 硬度达到 5660hrc；凹材料也选择 t10a，热处理硬度达到 5660hrc。 4、尺寸计算 整形部分的凸凹模尺寸均按零件图尺寸取公差等级 it8 级精度，尺寸如图(6.3)、 （6.4）所示： 黑龙江工程学院本科生毕业设计 27 图 6.3 整形凸模尺寸 黑龙江工程学院本科生毕业设计 28 6.3 模具整体结构的初步确定 落料拉深复合模模具整体结构如图 6.5 所示，整形冲孔复合模模具整体结构如图 6.6 所示： 图 6.4 整形凹模尺寸（mm） 黑龙江工程学院本科生毕业设计 29 图 6.5 落料拉深复合模 黑龙江工程学院本科生毕业设计 30 6.4 本章小结 本章主要计算了各工序的凸、凹模制造时的尺寸、凸、凹模形式、材料的选择以 及固定方式和表面粗糙度及一些其他要求，并初步确定了两套复合模的整体结构。 第 7 章 模板的选择 图 6.6 整形冲孔复合模 黑龙江工程学院本科生毕业设计 31 7.1 凹模板周界尺寸计算 落料拉深复合模凹模板外形为矩形 凹模厚度1 ： 3 0.1hp=( 15mm) (7.1) p 为总冲裁力为 p=6099.6n 3 0.1 6099.68.8410h =mm 故h 选 10mm。 凹模宽度 b1的确定： 1 2.121wh=；工件 b=1.6 b= 1 2bw+=162 2159+ =mm 凹模长度 l1的确定： l=步距+工件宽+2 2 w （7.2） 送料步距 a1，送料方式为横向送料方式，d 取 27mm，a=2mm。 a=d+a=29mm。 （7.3） 取：步距=29mm；工件宽=11mm； 2 w =1.5h 利用公式（7.2）1得： 11462986l =+=mm。 则凹模板周界尺寸为：l=86 mm；b=59mm 按“就近就高原则”，初定落料拉深复合模凹模周界为100 80lb=(mm) 7.2 模架的选择 落料拉深复合模选用滑动导向对角导柱模架，其参数见表 7.16。 表 7.1 滑动导向对角导柱模架参数 凹模周界 闭合高度 上模座 下模座 导柱 导套 l b 最小 最大 1 1 4 4 100 80 110 130 1008025 1008030 20 100 20 6523 130 150 120 120 145 1008030 1008040 110 7028 140 165 130 材料选择灰铸铁，牌号为 ht200。 整形冲孔复合模选用滑动导向后侧导柱模架，其参数见表 7.26。 表 7.2 滑动导向后侧导柱模架参数 凹模周界 闭合高度 上模座 下模座 导柱 导套 黑龙江工程学院本科生毕业设计 32 l b 最小 最大 1 1 4 4 200 100 140 170 20010035 20010040 25 130 25 8533 160 190 150 160 195 20010040 20010050 150 9038 190 225 180 材料选择灰铸铁，牌号为 ht200。 7.2.1 上模座的选择 落料拉深复合模上模座的尺寸参数见表 7.36。 表 7.3 上模座尺寸参数 凹模周界 h h 1 l 1 b 2 l 2 b s 1 s r 2 l (7)d h 2 d t 2 s l b 基本 尺寸 极限 偏差 100 80 25 20 110 90 145 125 35 60 32 +0.021 0 30 材料选择灰铸铁，牌号为 ht200。 整形冲孔复合模上模座的尺寸参数见表 7.46。 表 7.4 上模座尺寸参数 凹模周界 h h 1 l s 1 a 2 a r 2 l (7)d h 2 d t 2 s l b 基本 尺寸 极限 偏差 200 100 35 28 210 210 75 130 38 80 38 +0.025 0 40 材料选择灰铸铁，牌号为 ht200。 7.2.2 下模座的选择 落料拉深复合模下模座的尺寸参数见表 7.56，材料选择灰铸铁，牌号为 ht200。 表 7.5 下模座尺寸参数 凹模周界 h h 1 l 1 b 2 l 2 b s 1 s r 2 l ( 6)d s 2 d t 2 s l b 基本 尺寸 极限 偏差 100 80 30 25 100 90 170 140 145 125 35 60 32 +0.05 9 +.004 3 40 整形冲孔复合模下模座的尺寸参数见表 7.66。 表 7.6 下模座尺寸参数 黑龙江工程学院本科生毕业设计 33 凹模周界 h h 1 l s 1 a 2 a r 2 l ( 6)d s 2 d t 2 s l b 基本 尺寸 极限 偏差 200 100 40 30 210 210 75 130 38 80 25 +0.048 +0.035 50 材料选择灰铸铁，牌号为 ht200。 7.2.3 导柱导套的选择 选择 b 型导柱和 a 型导套， 落料拉深复合模参数见表 7.76和表 7.86， 整形冲孔复 合模参数见表 7.96和表 7.106，导柱导套材料选择 20 钢。 表 7.7 对角导柱尺寸参数 d l 基本尺寸 极限偏差 （r6） （r7） 20 +0.041 +0.028 +0.049 +0.028 100 120 120 110 130 22 +0.041 +0.028 +0.049 +0.028 100 120 110 120 130 110 130 130 150 表 7.8 对角导套尺寸参数 d d（r6） l h b a 基本 尺寸 极限偏差 基本 尺寸 极限 偏差 （h6） （h7） 20 +0.013 0 +0.021 0 32 +0.050 +0.034 65 23 3 1 70 28 23 +0.013 +0.021 35 +0.050 65 23 3 1 黑龙江工程学院本科生毕业设计 34 0 0 +0.034 70 28 80 33 表 7.9 后侧导柱尺寸参数 d l 基本尺寸 极限偏差 （r6） （r7） 25 +0.041 +0.028 +0.049 +0.028 110 130 130 150 130 150 表 7.10 后侧导套尺寸参数 d d（r6） l h b a 基本 尺寸 极限偏差 基本 尺寸 极限 偏差 （h6） （h7） 25 +0.013 0 +0.021 0 38 +0.050 +0.034 80 28 3 1 85 33 95 38 7.3 凹模板的选择 选择矩形凹模板，材料选择 45 钢，参数见表 7.66。 表 7.11 凹模板尺寸参数 l b h 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 100 80 * * * * * * 200 100 * * * * * * * 注：*为选用尺寸 落料拉深复合模凹模板为 20mm。 7.4 垫板的选择 选择矩形垫板，材料选择 45 钢，其尺寸分别为： 100 80 6lbh=(mm)。 63 100 6lbh=(mm） 。 115 100 6lbh=(mm)。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 35 7.5 固定板的选择 选择矩形固定板，材料选择 45 钢，参数见表 7.76。 表 7.12 固定板尺寸参数 l b h 10 12 16 20 24 28 32 36 40 45 100 80 * * * * * * * * 200 100 * * * * * * * * * 注：*为选用尺寸。 在拉深复合模模具设计中，所选固定板的尺寸分别为： 100 80 24lbh=(mm) 100 80 16lbh=(mm) 在整形冲孔模模具设计中，所选固定板的尺寸分别为： 200 100 10lbh=(mm) 63 100 10lbh=(mm)。 整形凸模固定板为阶梯型，其结构尺寸如图 7.1 所示： 7.6 卸料板的选择 卸料板在拉深复合模设计中卸料板尺寸定为：100 80 14lbh=(mm)。 卸料采用了弹性卸料， 且为阶梯型卸料板， 因此需要选择合理的弹簧,其参数见表 图 7.1 整形凸模固定板 黑龙江工程学院本科生毕业设计 36 7.136。结构如图 7.2 所示： 卸料力需要达到：303.6f = 卸 n。 表 7.13 卸料螺钉上的弹簧参数 d 2 d t j f 0 h n j h l 2.5 22 8.52 197 25 2.5 13.4 311 52 5.5 29.6 518 80 8.5 45.7 726 弹簧的计算: (1) 根据模具安装位置和空间结构，拟定圆形截面弹簧 n=4。 (2) 每个弹簧预压力/303.6/475.9 y ffnn= 卸 。 (3) 由 2 y f 估算弹簧的极限工作位置，2151.8 jy ffn=则选取弹簧参数如表 7.136所示。 (4) 计算弹簧预压