机械毕业设计（论文）-油杯的冷冲压模具设计说明书.doc

目 录 摘 要1 关键词1 1 前言1 2 零件的工艺性2 2.1 零件的工艺分析2 2.1.1 零件材料的分析2 2.1.2 零件工艺性的分析2 2.2 确定工艺方案和模具形式3 3. 主要工艺参数的计算4 3.1落料尺寸的计算4 3.2确定排样方案4 3.2.1确定排样、裁板方案4 3.2.2材料利用率5 3.2.3计算零件的净重5 3.3计算拉深次数6 3.4拉深冲压力的计算6 3.4.1落料过程7 3.4.2、拉深过程7 3.4.3成型过程8 3.5冲压设备的选择9 4 模具设计10 4.1模具结构的设计10 4.2模具的闭合高度11 4.3模具工作部分尺寸及公差计算12 4.3.1落料凸、凹模刃口的尺寸及公差的计算：12 4.3.2拉深凸、凹模刃口的尺寸及公差的计算13 5 冲模零件的设计14 5.1 落料凹模的设计14 5.1.1 凹模的尺寸计算14 5.1.2 凹模的结构形式15 5.2拉深凸模的设计16 5.2.1 计算16 5.2.2 凸模的结构设计17 5.3凸凹模（落料凸模和拉深凹模）的设计18 5.4 冲模的导向装置18 5.4.1无导向冲裁19 5.4.2导板导向19 5.4.3模架的导向19 5.5定位装置21 5.5.1条料的横向定位装置：21 5.5.2.条料的纵向定位装置：22 5.6卸料装置23 5.6.1.固定卸料装置的形式23 5.6.2.固定卸料板的固定方式23 5.7推件装置的设计24 5.7.1.推件板的结构形式24 5.7.2.推件板的尺寸与公差24 5.7.3.推件板的极点位置24 5.7.4.打杆与打板的设计25 6 其它冲模零件设计25 6.1模柄的类型及选择25 6.2凸模固定板26 6.3垫板26 6.4紧固件26 7 模具的装配27 7.1复合模的装配27 7.2凸、凹模间隙的调整27 8 附加工序27 9 结论28 参考文献28 致 谢29油杯的冷冲压模具设计摘 要：模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。本设计是油杯的落料、拉深、成型复合模，冲模的结构性能直接反映了冲压技术水平的高低。选用材料时应考虑模具的工作特性，受力情况，冲压件材料性能，冲压件的精度，生产批量以及模具材料的加工工艺性能和工厂现有条件等因素。冲床的选用主要是确定冲床的类型和吨位。关键词：油杯；复合模；冲压技术；冲床； The Design of Cold Stamping Mould for Oil CupAbstract：Mould is the most important technique foundation of the manufacturing. In China, mould making belongs to the manufacturing of special equipment.This project involves the blankin -g,drawing,forming compound moulds of oil cups. the designability of stamping die can reflect directly the level of stamping technology. The selection of materials should take into consideration the operating characteristics and forces of the die,material properties and accuracy of stampings,production batc -h,processing performance of die material,the existing conditions of factories and so on . The selection of punch depends mainly on types and tonnage. Key words: oil cup; compound die; stamping technology; punch depend1 前言 模具是大批量生产同形产品的工具，是工业生产的主要工艺装备。模具工业是国民经济的基础工业。 模具可保证冲压产品的尺寸精度，使产品质量稳定，而且在加工中不破坏产品表面。用模具生产零部件可以采用冶金厂大量生产的廉价的轧制钢板或钢带为坯料，且在生产中不需要加热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低且节约能源和原材料等一系列优点，是其他加工方法所不能比拟的。使用模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代制造工业的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展。 目前，工业生产中普遍采用模具成形工艺方法，以提高产品的生产率和质量。一般压力机加工，一台普通压力机设备每分钟可生产零件几件到几十件，高速压力机的生产率已达到每分钟数百件甚至上千件。据不完全统计，飞机、汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表等产品，有60%左右的零件是用模具加工出来的；而自行车、手表、洗衣机、电冰箱、及电风扇等轻工业产品，有90%左右的零件是用模具加工出来的；至于日用五金、餐具等物品的大批量生产基本上完全靠模具来进行。显而易见，模具作为一种专用的工艺装备，在生产中的决定性作用和重要地位逐渐为人们所共识。 2 零件的工艺性2.1 零件的工艺分析2.1.1 零件材料的分析设计冷冲压模具时，首先要了解被加工材料的力学性能，才能进行模具设计时各种计算。所以在分析零件冲压成型工艺，设计冲压模具之前，必须要了解和掌握材料的一些力学性能。油杯零件的材料为10号钢。其力学性能主要参数如下：表1 10号钢的力学性能Table1 The mechanical properties of the 10 steel材料名称 牌号 抗剪强度/MPa 抗拉强度b/Mpa 屈服点s/Mpa 伸长率 弹性模量E/Mpa 碳素结构钢 10 255333 294432 206 290 1942.1.2 零件工艺性的分析图1 油杯工件图Fig1 Oil cup structure该零件为油杯，结构简单，对称，是典型的拉伸件。在拉深过程中要注意控制拉深程度，加工时，根据零件的结构，形状等一些技术要求，应考虑以下几点：（1）拉深件圆角半径：拉深件的圆角半径要适合，应尽量大些，以便于成形和减少拉深次数，避免在拉深过程中出现失稳现象即拉裂。拉深件底与壁的圆角半径应满足rt。而在此设计中圆角半径R2t，故满足设计要求。（2）考虑拉深件厚度不均匀的现象：在拉深过程中，一般为不变薄拉深，从理论分析上说是不符合的，在拉深过程中壁厚应有少量的变化，如果在拉深件精度要求不高时，一般可以忽略不计，而在此设计当中我们应该考虑壁厚不均匀现象问题，加工出符合图样要求的零件。 根据零件图，初步分析可以知道油杯零件的冲压成形需要多道工序才能完成，首先进行正拉深，形成外形尺寸形状，其次底部要成型。综上所述，油杯由平板毛坯冲压成形应包括的基本工序有：冲裁（落料、成型）、拉深等，由于是多道工序，多套模具成形，还要特别注意各工序间的定位。2.2 确定工艺方案和模具形式根据任务书所给零件形状确定冲压工序类型和选择工序顺序，冲压改该零件需要的基本工序有落料、成型、拉深。工序的组合方案及比较方案一：1）落料； 2）拉深； 3）成型。方案二：1）落料与拉深复合； 2）成型。方案三：1）落料； 2）拉深与成型复合。方案四：1）落料、拉深与成型复合。方案一：复合程度较低，模具结构简单，安装、调试容易，但生产道次多，效率低，不适合大批量生产。故很少使用。方案二：将落料与拉深进行复合，工序少，生产效率较高，但模具结构较复杂，安装、调试难于控制，同时模具强度较低。方案三：将拉深与成型复合方案四：复合程度最高，模具结构复杂，安装调试困难，模具成本提高，同时可能降低模具的强度，缩短模具的寿命。根据以上四个冲压工艺方案的比较，四种冲压工艺方案各有其优点和缺点，为了提高生产率，保证模具结构简单，冲压件尺寸稳定、精度高，故在此设计中选择方案四进行冲制油杯。3 主要工艺参数的计算3.1 落料尺寸的计算由于板料在扎压或退火时所产生的聚合组织而使材料引起残存的方向性，反映到拉深过程中，就使桶形拉深件的口部形成明显的突耳。此外，如果板料本身的金属结构组织不均匀、模具间隙不均匀、润滑的不均匀等等，也都会引起冲件口高低不齐的现象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外缘进行修边处理。这样在计算毛坯尺寸的时候就必需加上修边余量然后再进行毛坯的展开尺寸计算。根据零件的尺寸取修边余量的值为4.3mm。在拉深时，虽然拉深件的各部分厚度要求发生一些变化，但如果采用适当的工艺措施，则其厚度的变化量还是并不太大。在设计工艺过程时，可以不考虑毛坯厚度的变化。毛坯直径按公式 （1）式中为修边余量 =157mm3.2 确定排样方案3.2.1 确定排样、裁板方案冲裁件在板料、条料或带料上的布置方法称为排样。排样是否合理，直接影响到材料的利用率、零件质量、生产率、模具结构与寿命及生产操作方式与安全。因此，在冲压工艺和模具设计中，排样是一项极为重要的、技术性很强的工作。加工此零件为大批大量生产，冲压件的材料费用约占总成本的60%80%之多。因此，材料利用率每提高1%，则可以使冲件的成本降低0.4%0.5%。在冲压工作中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量的生产中，较好的确定冲件的形状尺寸和合理的排样的降低成本的有效措施之一。由于材料的经济利用直接决定于冲压件的制造方法和排样方式，所以在冲压生产中，可以按工件在板料上排样的合理程度即冲制某一工件的有用面积与所用板料的总面积的百分比来作为衡量排样合理性的指标。同时属于工艺废料的搭边对冲压工艺也有很大的作用。通常，搭边的作用是为了补充送料是的定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料时的步距误差以及送料歪斜误差等原因而冲出残缺的废品，从而确保冲件的切口表面质量，冲制出合格的工件。同时，搭边还使条料保持有一定的刚度，保证条料的顺利行进，提高了生产率。搭边值得大小要合理选取。此零件的尺寸取搭边值为 进距方向 于是有进距 （2） 条料宽度 （3）板料规格拟用1.5mm800mm1600mm热轧钢板，由于毛坯面积较大所以横裁和纵裁的利用率相同，从送料方便考虑，我们可以采用横裁。 裁板条数 条余6mm 每条个数 个余8.5mm每板总个数 3.2.2 材料利用率 依据式中A为冲裁件面积。3.2.3 计算零件的净重 （4） 式中密度，低碳钢取。内的第一项为毛坯面积，第二项为底孔废料面积，第三项（）内为切边废料面积。其排样如图所示： 图2 排样图Fig2 Layout diagram3.3 计算拉深次数 在考虑拉深的变形程度时，必需保证使毛坯在变形过程中的应力既不超过材料的变形极限，同时还能充分利用材料的塑性。也就是说，对于每道拉深工序，应在毛坯侧壁强度允许的条件下，采用最大的变形程度，即极限变形程度。极限拉深系数值可以用理论计算的方法确定。即使得在传力区的最大拉应力与在危险断面上的抗拉强度相等，便可求出最小拉深系数的理论值，此值即为极限拉深系数。但在实际生产过程中，极限拉深系数值一般是在一定的拉深条件下用实验的方法得出的，我们可以通过查表来取值。该工件拉深一个过程，因此可以计算其拉深系数来确定拉深次数。其实际拉深系数为： （5）材料的相对厚度为 （6） 凸缘的相对直径为 （7） 凸缘的相对高度为 （8） 已知； ，因为凸缘的相对高度0.2568小于最大相对高度0.65，且实际拉深系数0.58大于最小极限拉深系数0.49，所以拉深过程可以一次拉深成功。3.4 拉深冲压力的计算 由于该零件为轴对称件，故该零件压力中心即为零件几何中心，不必做压力中心的计算。3.4.1 落料过程（1）落料力：平刃凸模落料力的计算公式为 （9） 式中 P冲裁力（N） L冲件的周边长度（mm） t板料厚度（mm） 材料的抗冲剪强度（MPa）K修正系数。它与冲裁间隙、冲件形状、冲裁速度、板料厚度、润滑情况等多种因素有关。其影响范围的最小值和最大值在（1.01.3）P的范围内，一般k取为1.251.3。在实际应用中，抗冲剪强度的值一般取材料抗拉强度的0.70.85。为便于估算，通常取抗冲剪强度等于该材料抗拉强度的80%。即因此，该冲件的落料力的计算公式为 （10）（2）卸料力：一般情况下，冲裁件从板料切下以后受弹性变形及收缩影响。会使落料件梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上。从凸模上将冲件或废料卸下来所需的力称卸料力。影响这个力的因素较多，主要有材料力学性能、模具间隙、材料厚度、零件形状尺寸以及润滑情况等。所以要精确地计算这些力是困难的，一般用下列经验公式计算： （11） 式中 F冲裁力(N) 顶件力及卸料力系数，其值可取为0.04。因此 3.4.2 拉深过程（1）拉深力：带凸缘圆筒形零件的拉深力近似计算公式为 （12） 式中 圆筒形零件的凸模直径（mm） 系数，取0.8 材料的抗拉强度（MPa） 因此 （2）压边力：压边力的大小对拉深件的质量是有一定影响的，如果过大，就要增加拉深力，因而会使制件拉裂，而压边圈的压力过小就会使工件的边壁或凸缘起皱，所以压边圈的压力必须适当。合适的压边力范围一般应以冲件既不起皱、又使得冲件的侧壁和口部不致产生显著的变薄为原则。压边力的大小和很多因素有关，所以在实际生产中，可以根据近似的经验公式进行计算。 （13）式中 D毛坯直径（mm） d冲件的外径（mm） q单位压边力（MPa）q的值取2.5。所以 （3）顶件力：顶件力的计算公式可按下式：= （14）式中 顶件力（N）； 顶件力系数； = 0.06 = = 0.06132257 = 7935.42（4）拉深功的计算：拉深所需的功可按下式计算 （15） 式中 最大拉深力（N） h 拉深深度（mm） W拉深功（Nm）C修正系数，一般取为C=0.60.8。 所以 3.4.3 成型过程采用平头凸模对塑性较好的低碳钢板、软铝板进行胀形所能达到的深度h。因为工件需成型高度7cmh，所以该过程可达到工件要求。采用刚性凸模对平板毛胚进行胀形时所需的胀形力F按下式估算胀形力 （16） =式中 L -胀形区周边长度 t -板料厚度 K 考虑变形程度大小的系数，一般取K=0.71 -板料抗拉强度 拉深力出现在落料力之后，因此最大冲压力出现在冲裁阶段，选用落料拉深成型复合模结构，最大冲压力为： Fmax = F +F1 + F2 （17） =299929+11997+79354 = 391280N3.5 冲压设备的选择为安全起见，防止设备的超载，对于冲裁工序，压力机的公称压力P应大于或等于冲裁时总冲压力的1.11.3倍。即： P （1.11.3）Fmax （18） 取 P = 1.3 Fmax= 508KN所以可以选择吨位为630KN以上的压力机，又综合考虑拉深过程中拉深功的大小以及拉深成形的行程比较大，选定压力机还应参考允许工作负荷曲线。参照相关资料可选取公称压力为630KN的开式压力机，该压力机与模具设计的有关参数为： 表2 压力机参数表Table2 Press parameter table名称 量值公称压力（10KN） 63发生公称压力时滑块离下极点距离/mm 8 固定行程/mm 120滑块行程 120调节行程/mm 12 续表2名称 量值标准行程次数（不小于）/（次/min） 70 固定台和可倾/mm 360最大闭合高度/mm 最低/mm 460 活动台位置 最高/mm 220闭合高度调节量/mm 90滑块中心到机身距离（喉深）/mm 260 左右 710工作台尺寸/mm 前后 480 左右 340工作台孔尺寸/mm 前后 180 直径 230立柱间距离（不小于）/mm 340模柄孔尺寸（直径x 深度）/mm 50 x 70工作台板厚度/mm 904 模具设计4.1 模具结构的设计模具结构形式的选择采用落料、拉深、成型复合模，首先要考虑落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚是否过薄。本次设计中凸凹模的壁厚为 （19）能够保证足够的强度，故采用复合模。如前所述，模具设计包括模具结构形式的选择和设计，模具结构参数计算，模具图的绘制等内容。现对落料、拉深、成型模设计步骤如下：如图所示，送料时条料沿两个导料板18进行导料，由挡料销24定距。开始工作时，首先由凹模20和凸凹模16完成落料，紧接着由凸模19和凸凹模进行拉深。拉深结束后，在回程由推件块15将工件从凸凹模内推出。压边圈19间作兼作顶板，在拉深过程中起压边作用，拉深结束后又能将工件顶起，使其脱离凸模。当压力机的闭合高度不够时，对模具可作如下改动：将模柄11换成凸缘式模柄，去掉垫板10；如果闭合高度仍不够，可去掉固定板，将凸模直接嵌入下模座上。该模具采用了中间导柱模架进行导向，这是为了保证均匀的冲裁间隙，提高模具的刃模寿命，并使模具的调试简单化。因此兼有冲裁加工的拉深模都采用模架进行导向。落料、拉深、成型复合模比单工序模可提高生产率，但模具较复杂，装配难度也较大。由于计算的拉深件的毛坯尺寸不一定准确，常需经试模修正，因此应在拉深件毛坯经单工序模生产验证合格之后，为提高生产率，才设计落料、拉深、成型复合模。对于较小的拉深件，从安全考虑，新设计拉深模也可以取落料与拉深、成型复合模的方案。在变形程度允许的条件下，可适当加大毛坯尺寸，以提高模具的可靠性。对于非圆形拉深件，新设计模具不宜采用落料与拉深、成型复合的方案，因为其毛坯尺寸计算的可靠性更差。除非工件的变形程度较小，允许将毛坯尺寸加大，才考虑设计落料、拉深、成型复合模。1下模座、2螺钉、3固定板、4螺钉、5导柱、6销钉、7上模座8导套、 9销钉、 10垫板、11凸缘模柄、12打杆、13螺钉14螺钉、 15推件块、16 凸凹模、17固定卸料板、18导料板、19压边圈、20落料凹模、21拉深凸模、22推杆、23销钉 图3 落料、拉深、成型复合模Fig3 The material, the drawing, the formation compound die4.2 模具的闭合高度根据以上落料、拉深和成型复合模结构图可知，模具的闭合高度hm为： Hm=下模板厚度+上模板厚度+垫板厚度+凸凹模长度+凹模高度+凸模固定板+凸凹模进人凹模的深度 Hm=65+50+25+30+10+80+65=280mm所选设备的参数：压力机的最大的闭合高度为360mm，最小闭合高度为270 mm，则模具的装模高度应该满足下式要求： Hmax-5 hm Hmin+10 （20）即： 355 280 280故满足设计要求。 4.3 模具工作部分尺寸及公差计算由模具结构图便知，该模具工作部分尺寸及公差计算，主要包括落料凸、凹模刃口尺寸及公差计算、拉深模和成型模工作部分尺寸的计算。4.3.1 落料凸、凹模刃口的尺寸及公差的计算冲裁模刃口是尖锐锋利的，多为直角，故冲裁模刃口尺寸是指冲头与凹模的直径尺寸。由于剪切面是工具的侧面与材料接触并挤光而得到的平滑面，所以落料件的外径尺寸应等于凹模内径尺寸。模具两刃口尺寸中总有一个基准尺寸，设计和制造模具时，可分别根据工件的精度要求，决定第一件为基准件，把间隙取在另一件上。故落料件以凹模为基准。模具工作部分加工时要注意经济上的合理性，精度太高，则制造困难、成本高；精度太低，则又可能加工不出合格的产品。因此，模具的精度应随工件的精度要求而定，这样才会有好的经济性。一般模具精度比工件精度至少高两个级别。对于落料 （21） （22）式中 落料凸模直径（mm） 落料凹模直径（mm） D 工件外径的公称尺寸（mm） 冲裁工件要求的公差 X 系数，为避免多数冲裁件尺寸都偏向于极限尺寸，此处可取X=0.5 、凹、凸模制造偏差，其值分别为+0.040、-0.030实用间隙最小值选取 所落下的料（即为拉深的坯料）按未注公差的自由尺寸IT14级选取极限偏差，故落料件的尺寸取为，还必须满足下列公式 (23) 有 所以满足条件。 (24) (25) 4.3.2 拉深凸、凹模刃口的尺寸及公差的计算 由式 (26) (27)以上各式中，可知分别为+0.025、-0.035。间隙C有 (28) mm5 冲模零件的设计5.1 落料凹模的设计5.1.1 凹模的尺寸计算凹模工作部分的尺寸计算，参见前面的主要工艺参数的计算。其他部分结构寸的计算如下：（1）凹模壁厚C:凹模壁厚C是指凹模刃口到凹模外边缘的最短距离。凹模壁厚将直接影响凹模板的外形尺寸，即长度与宽度（L x B）。故在设计过程中应选择合适的凹模壁厚C。凹模壁厚C值主要考虑布置连接螺钉孔和销钉孔的需要，同时也能保证凹模强度和刚度，在选择凹模壁厚时，还应注意以下几点：工件落料时取表中较小值，反之取较大值；型孔为圆弧时取小值、为直边时取中值、为尖角时取大值；当设计标准模具或虽然设计非标准模具，但凹模板毛坯需要外购时，应将计算的凹模外形尺寸L X B按模具国家标准中凹模板的系列尺寸进行修正，取较大规格的尺寸。所以根据以上的要求得凹模壁厚C为42mm。（2）凹模厚度H：凹模板的厚度H主要不是从强度需要考虑的，而是从连接螺钉旋入深度与凹模刚度的需要考虑的。凹模板的厚度一般应不小于10mm，特别小型的模具可取8mm。随着凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也应相应的增大。整体凹模板的厚度可按如下的经验公式估算： H = K1 x K2 x（0.1F） 1/3 （29）式中 F冲裁力（N）；在前面计算冲裁力得：F=299929N； K1凹模材料修正系数，合金工具钢K1=1，碳素工具钢K1=1.3；该凹模的材料为T12，故取K1=1.3；K2凹模刃口周边长度修正系数，凹模厚度按刃口长度修正系数K2可得：K2=1.37； 把K1=1.3；K2=1.37；F=299929N；代入H = K1 x K2 x（0.1F） 1/3 可得： H = K1 x K2 x（0.1F） 1/3 =1.3 x 1.37 x (0.1 x 299929)1/3 =55.33mm在求得凹模壁厚和厚度后，就初步有了凹模的外形的尺寸，这个外形尺寸，还须向国家标准靠拢。由凹模壁厚C=42mm；凹模厚度H=55.33知：凹模长 L=157+2 x 42=241mm 凹模宽 B=157+2 x 42=241mm凹模板外形尺寸：L x B x h=241 x 241 x 55.33 将上述凹模板外形尺寸改为: 250 x 250 x 60mm凹模外形尺寸形状如下图所示:图4凹模外形尺寸图Fig4 Concave die shape dimension drawing凹模的外形尺寸已标准化，用以上方法求得的外形尺寸应向接近的标准尺寸靠拢。故凹模尺寸、强度和刚度足够，一般不再进行强度和刚度的核算。5.1.2 凹模的结构形式 当冲裁形状复杂，公差等级高，尺寸大或尺寸较小的零件时，可以采用镶拼式凹模，但对于此零件的冲裁其凹模结构简单，故采用整体式结构。其凹模结构图如下图所示： 图5落料凹模结构形式图Fig5 Blanking concave die structure form figure凹模的固定方法用螺钉固定，具体的固定方法见装配图。5.2 拉深凸模的设计5.2.1 凸模的尺寸计算拉深凸模的工作尺寸的计算参见前面的主要工艺参数计算。现将其它参数的计算介绍如下：（1）拉深模的凸模圆角半径：拉深凸模的圆角半径对拉深工作也有影响。当过小时，则角部弯曲变形大，危险断面容易拉断。当过大时，则毛坯底部的承压面积减小，悬空部分加大，容易产生底部的局部变薄和内皱。 除最后一次拉深，凸模的圆角半径应比凹模半径略小，即：=（0.61），最后一次拉深时，凸模的应等于零件的内圆半径，但不得小于材料厚度。如工件的内圆角半径要求小于料厚，则要有整形工序来完成。故在此设计中取=2mm。（2）拉深间隙：拉深间隙指拉深凸模与凹模之间的单面间隙，用Z表示。 模具间隙对拉深过程的影响：拉深模的凸模与凹模之间的单边间隙Z/2，影响拉深力与拉深件的质量。 拉深模具间隙的取向： A）除最后一道工序外，间隙的取向不作规定。 B）对于最后一道工序，当工件外形尺寸要求一定时，以凹模为基准，凸模尺寸按凹模减小以取得间隙。当工件内形尺寸要求一定时，以凸模为基准，凹模尺寸按凸模放大以取得间隙。 C）浅拉深时，拉深间隙可取小些，深拉深时，则应取大些。这是因为变形程度越大，板厚的增厚量也越大。 D）多次拉深时，前几次拉深可取较大的拉深间隙，以便使拉深顺利进行。最后一次拉深则取较小的拉深间隙，以便获得尺寸精度较高的拉深件。 E）在整形拉深时，如果要求工件的精度较高，例如IT1012级，可取拉深间隙稍小于板料厚度，常取Z/2=（0.90.95）t。如果整形时只要求减小圆角半径，拉深间隙可稍大于板料厚度，例如取Z/2=（1.051.1）t。 F）板料较软时，可取较小的拉深间隙，因为软料在凸模与凹模之间容易被挤薄，可消除拉深过程已出现的微小皱折。相反，硬度则应取较大的拉深间隙。 G）实际供应的板料厚度可能与其公称值相比较有较大的误差，甚至超出板厚的公差范围。因此，如果成批生产拉深件的板料已经购入，最好依据实测的板料厚度参考上述原则确定合适的拉深间隙值。 拉深模具间隙的确定：根据以上对拉深间隙的取向原则和拉深间隙对拉深件的影响我们得知，拉深时，凸模与凹模之间的单边Z/2，一般都大于材料的厚度，以减小摩擦力。单边间隙Z/2可按下式计算：Z/2=tmax + Kt （30）式中： tmax材料的最大厚度； tmax=t +，为板厚的上偏差。板料为1.5的钢板上偏差=0.11mm。 k拉深间隙系数， k=0.1； t材料的厚度，t=1.5mm。把tmax=1.5+0.11=1.61mm；=0.11mm；k=0.2；t=1.5mm。Z/2=tmax + Kt =1.61+0.2 x 1.5 =1.91mm。5.2.2 凸模的结构设计在学习拉深成形这一章节时我们知道，拉深凸模结构比较简单，在此仅就其结构设计的一些要点作一简要的介绍。首先每个拉深凸模需钻一通气孔，以防当工件脱离凸模时在凸模端头与工件底之间的空间形成真空，增加额外的卸件力，严重时会将工件底部抽瘪。通气孔直径一般可在38mm之间选取，本设计取6.5mm。受钻头长度限制，一般很难从凸模工件端钻通至固定端，这时可自工作端先钻一深孔，再从凸模侧壁钻孔与之相通，侧孔中心线到凸模工作端只要稍大于拉深工序件的高度就可达到通气的目的。图6 拉伸凸模结构图Fig6 Stretching the punch of the structure5.3 凸凹模（落料凸模和拉深凹模）的设计凸凹模即落料时为落料凸模、拉深时为拉深凹模。其结构如图所示： 图7 凸凹模（落料凸模和拉深凹模）结构图Fig7 Die and punch (blanking the punch and deep drawing concave die) structure5.4 冲模的导向装置 冲模工作时，除了由压力机滑块对上模与下模进行导向以外，还可单独设置导向装置进行导向，其主要作用如下： 1.模具在压力机上安装调整比较的方便。2.冲制的工件质量稳定，冲裁间隙始终保持一致而不易发生变化，因此工件有较好的互换性。3.冲模不易损坏，故模具的寿命比无导向冲模高。5.4.1 无导向冲裁（1）无导向冲裁的条件：无导向冲裁是指冲裁模本身无导向装置。冲裁时，压力机滑块的导向精度，即滑块横向偏摆的最大距离将直接影响冲裁间隙的均匀程度。无导向冲裁不啃模的条件是：在凸模与凹模单面间隙调整均匀的条件下，其值应不小于压力机滑块的导向精度。如果从保证冲裁件断面质量考虑，则单面冲裁间隙允许的波动值，应不小于压力机滑块的导向精度。 （2）无导向冲裁的应用：无导向冲裁模的优点是模具结构简单，装配容易，成本降低。其缺点是冲裁过程中冲裁间隙的波动将造成工件的质量不稳定，精度较低，并加速模具刃口的磨损，调模间隙不好控制，会造成啃模事故。因此，无导向冲裁模的安全性较差。综上所述，在板料厚度大于0.81mm。精度要求不高、生产批量较小的落料、冲孔等单工序生产中，可以采用无导向装置。5.4.2 导板导向（1）导板导向的特点：将固定卸料板式模具的固定卸料板与凸模制成小间隙配合，一般为H7/h6，称为导板。导板的型孔按凸模刃口尺寸配作。导板的功用有两个：一是在冲裁时起上模与下模之间的导向作用；二是在回程时起卸料作用。导板导向式冲裁模突出的优点是使用时非常安全，可以说是所有冲裁中最安全的。因为在使用过程中，始终不允许凸模与导板脱离。（2）导板导向的应用：导板式导向的应用仍有很大的局限性。首先，由于凸模要兼作导向件，其截面尺寸不能太小，以免受侧向力而折断，其截面也不应太复杂。其次，由于使用中不允许凸模与导板脱离，选用压力机也受到了限制，只能使用行程可调冲床。而且导板导向式冲裁模仍属于固定卸料方式，也不适宜冲裁薄料。但对于板料厚度大于0.8mm、形状较简单的落料加工，采用导板导向式冲裁模，还是很适合的。5.4.3 模架的导向（1）模架导向的特点：普通模架由导柱、导套、上模座和下模座组成。从安全考虑，通常导柱安装在下模座，导套安装在上模座。导柱与导套的配合面取圆柱面，以便容易加工成小间隙配合，使模架的导向精度高于压力机滑块的导向精度。采用模架进行导向，不仅能保证上、下模的导向精度，而且能提高模具的刚性、延长模具的使用寿命、使冲裁件的质量比较稳定、使模具的安装调整比较容易。因此在中小型冲模上广泛采用模架作为上、下模的导向装置。模具可视为模具的一个部件，并且早已高度标准化与商品化。在冲模设计时，特别是中小型冲模设计时，应尽量选择专业生产的标准模架，对提高模具质量、缩短制模周期有着十分重要的意义。（2）模架的类型及应用：中间导柱模架：导柱分布在矩形凹模的对称中心线上，两个导柱的直径不同，可避免上模与下模装错而发生啃模事故。适用于单工序模和工位少的级进模。后侧导柱模架：后侧导柱模架导柱分布在模座的一侧且直径相同，只适用横向送料。其优点是工作面开敞，是适于在大件边缘冲裁。其缺点是刚性与安全性最差，工作不够平稳、，应尽量少用。对角导柱模架：导柱分布在矩形凹模的对角线方向上，既可以横向送料，又可以纵向送料。由于导柱间的误差方向与送料方向倾斜，因此一般认为导向精度高于前两种模架。适于各种冲裁模使用，特别适于级进冲裁模的使用。为避免上、下模的方向装错，两导柱直径制成一大一小。四导柱模架：4个导柱分布在矩形凹模的两对角线方向上。模架的刚性很好，导向非常平稳，但价格较高，一般的冲压加工不需要四导柱模架。只要要求模具刚性与精度都很高的精密冲裁模，以及同时要求模具寿命很高的多工位自动级进模才采用。弹压导板式模架：弹压导板除具有弹压卸料板压料及卸料功能外，还能对凸模进行导向。 按导柱导套配合性质的不同，有如下两种形式： 导柱导套滑动导向模架：将导柱与导套制成小间隙配合，为H6/h5时称为一级模架，为H7/h6时称为二级模架。在加工时，导柱导套与模座均为H7/r6过盈配合。为避免导套压入模座因变形而影响与导柱的配合，将导套压入段的内孔直径加大1mm，不与导柱相配合。 装配良好的模架，应能用两手轻轻抬起上模座而下模座不动，但这样的效果很难达到， 因为导柱与模座为过盈配合，压入导柱导套时难以保证垂直度。所以在装配时，导柱、导套与模座可以较松的过渡配合H7/m6代替过盈配合，容易保证导柱和导套的轴线垂直于模座平面，使模架的导向精度只决定于加工精度，而容易制成精密模架。 对于冲裁模，导柱导套的配合间隙应小于单面间隙。当双面冲裁间隙不超过0.03时，相当于板料厚度小于0.5mm，可选用一级模架。双面冲裁间隙超过0.03mm时，可选用二级模架。 为了保证使用中的安全和可靠性，设计与装配模具时，还应注意下列事项： 当模具处于闭合位置时，导柱的上端面与上模座的上平面应留1015mm的距离；导柱下端面与下模座下平面应留25mm的距离。导套与上模座上平面应留不小于3mm的距离，同时上模座开横槽，以便排气。导柱导套滚动导向模架：在导柱与导套之间加多排钢球，组成滚动导向装置滚动导向的突出特点是：钢球与导柱、导套之间不但没有间隙，而且有0.010.02mm 的过盈量，成为无间隙导向。因此其导向精度非常高。 为了减少磨损，钢球沿导柱与导套工作面的滚动