毕业设计（论文）-有侧孔的盒形件冲压工艺与模具设计.doc

有侧孔盒形件冲压工艺与模具设计摘 要：本文是对有侧孔盒形件进行冲压工艺分析及冲孔模具设计。主要工作有工件的工艺分析、加工路线的拟定、毛坯尺寸的计算、两套模具的设计、以及模具主要尺寸的计算等，目的在于巩固大学四年所学的内容，对模具设计有一个了解，完成从课本知识到实际生产的转变，巩固制图知识及CAD软件的运用。进行设计时还要综合考虑模具的运行条件，模架选用对角导柱模架和后侧导柱模架，可以方便加工过程中送料、取件。在进行模具设计时还要涉及除模具本身之外的其它内容，诸如它的装配、工作场合等，通过此次设计大致对模具设计有一定程度了解明白它并不是一个简单的工作，因此要永不停息的学习新知识以应付设计过程中的各种问题。关键词：冷冲压，落料，拉深Design ofstamping process and dieparts sidebox shapedholeAbstract：This paper is to have a side hole box shaped parts stamping process analysis and punching die design. Main work of workpiece includes process analysis, the draft of the processing route, the size of the rough calculation, two sets of die design and die size calculation. The purpose is to consolidate what they have learned for the four years of university, to have a better understanding of the mold design, and complete the change from the textbook knowledge to actual production. I t is also a useful way to consolidate use of cartographic knowledge and CAD software.When finishing design work ,we need to consider the actual operating conditions of the mold. Mold selects diagonal guide pillar pould frame and the rear side of the guide pillar pould frame. It is also involved in anything except the die itself, such as the assembly, workplace, in mold design. After this design is finished, I have some degree of understanding that it is actually not a simple work, so we should cease to learn new knowledge to cope with various problems in the process of design. Keywords: Compound die ,blanking, drawingI目 录前言11 工件的工艺性分析31.1 冲压件的工艺性分析31.2 拉深件的工艺性分析41.3 材料的工艺性分析52 冲压工艺方案的确定53 模具的技术要求及材料选用54 主要设计尺寸计算64.1 毛坯尺寸的计算74.2 拉深间隙及拉深次数的计算94.3 拉深力及压边力的计算114.4 冲裁力、卸料力及推件力的计算124.5 冲裁件的排样124.6 压力中心计算144.7 压力机的选择155 工作部分尺寸计算155.1 冲压凸、凹模尺寸的确定155.2 拉深凸、凹模尺寸确定165.3 冲孔凸、凹模尺寸计算及冲孔力等的计算166 模具的总体设计176.1 模具的类型及定位方式的选择176.2 卸料出件方式的选择186.3 导向方式的选择187 主要零部件的结构设计187.1 工作零件的结构设计187.2 其他零部件的设计与选用238 模具的总装配图259 模具的装配、调试和检测26参考文献28致 谢29II1太原工业学院毕业设计前言模具作为工业快速发展的强力推进器，极大程度地加速了工业的发展步伐。中国有着无与伦比的模具巿场，随着海内模具制造业的不断发展，工艺也获得了较大的提升，可是，依然面临高级模具以入口为主的难题。提高工艺水平，是中国模具产业成长的关键。伴随着冲压制品在建筑、交通、水利、航空、化工等各行各业的广泛应用，对冷冲压模具的需求与日俱增，冲压模在国民经济中占据了越来越重要的地位。 一、国内外发展情况 1、国内方面：尽管起步晚在一定程度上影响了我国模具的发展进程，但是通过40、50年的不懈努力，我国的模具技术水平发生了质的的飞跃。目前生产模具的能力水平，可以在一定程度上代表该国的产物制造水平的高低，主要原因是模具的好坏对产物的质量有这至关重要的影响，同时也决定了产物效益和新产物的开发本领。我国经济在为模具发展提供强大推动力的同时也对模具的发展提出了更高要求。最近几年，我国模具产业一直以较高的势头向上发展，但是在已经发展多年的发达国家和地区面前我国的模具制造水平还有许多的不足之处，特别是在技术和管理方面我们要虚心学习。在大型、精密、复杂、长寿命技术上，我国模具技术和外国相比更是存在不小的差距，所以每年必会进口大量此类模具以弥补市场空白。在国内模具市场上，中低档模具相对多余，激烈的市场竞争使的价钱偏低，大大降低了很多模具企业的经济效益。而中高档模具实力较弱，模具的开发本领较弱，专业人才紧张不足，科研资金和工艺攻关投入少等一系列问题，很大程度上也制约了中国模具行业的快速成长。因为近年市场需求的不断扩大，中国模具产业高速成长，市场很大，产销两旺。 2、国外方面：欧美和日韩在模具制造方面走在了世界的前列，由于起步早，积累了许多实用的生产经验，研发了新的制造技术。在欧美，许多高新技术在模具的设计加工中得以应用于，主要表在： （1）充分利用了信息化技术，利用信息技术辅助实现模具的设计与制造，增加了模具设计制造的优势 （2）高速加工、五轴高速加工技术的基本普及，在很大程度上缩减了制模周期，提高了生产效率，有利于企业在激烈的市场竞争中获得较大经济效益； （3）广泛应用了快速成型技术，实现模具的快速生产，提高制造效率； （4）精简模具行业工作人员，聘用复合型人才，一人多用，高效工作； （5）模具产品专业化，市场定位准确； （6）采用先进的管理信息系统，实现集成化管理； （7）工艺管理先进、标准化程度高。二、将来冷冲模具制造发展趋势 35 模具技术的进步应该为模具产品“加工期短”、“高精度”、“质量好”、“廉价”的要求服务。为实现这一要求应该立即发展一下几项： (1)全面推广CAD/CAM/CAE技术，模具CAD/CAM/CAE技术极大地改变了人们的设计手段和方法是模具设计制造的发展方向。随着计算机的广泛普及和升级换代，全面推广普及CAD/CAM/CAE技术的条件已日趋成熟，各行业应逐步加大对CAD/CAM的技术培训和技术应用；进一步扩大和加深CAD/CAE技术的应用范围。微机和网络的广泛使用使的CAD/CAM/CAE技术摆脱地区、企业、国家等的限制，实现了在整个机械制造行业中推广普及，重新整合了技术资源，使虚拟制造得以实现。 (2)高速铣削加工 这些年来发展起来的高速铣削加工，极大程度地提升了加工制造效率的同时还确保了较高的表面光洁度。此外，除了能实现对高硬度模块的加工，还具有温度变化范围小、热变形不明显等优势。高速铣削加工技术的进步，为航天、机械、交通行业中大型模具制造增加了新的活力。目前它已向更高程度的灵活化、智能化、集成化方向发展。 (3)模具扫描及数字化系统 扫描机和扫描系统可以通过扫描一些模型或者实物的到所要加工模具的信息，进而利用这些信息实现对模具的加工，不但缩减了设计步骤而且很大程度上减少了模具的开发制造周期。有的扫描设备，可简易安装在已有的加工设备上，进行信息和数据的收集，同时将自动生成要求数控系统所能运行的加工程序，从而使得制作模具的“逆向工程”得以实现。模具扫描系统已在航天、家电、机械等行业得到广泛应用，相信在国民经济发展中将展现出更强劲的推动力。(4) 提高标准化程度 到目前为止，我国模具的标准化进程才刚刚开始，还有很长的一段路要走，标准化程度水平还处在一个比较低的水平线上。而国外发达国家的模具标准化已经达到了较高的水平，基本可以达到80%。 (5)优良材料及先进表面处理技术 优良的制造材料加上先进的表面处理技术可以大大改善模具的使用性能，也可以在一定程度范围内使模具的使用寿命大大延长。然而优良材料的性能是否能够得以完美体现，主要取决于对模具的热处理和表面处理是否正确有效，能否充分释放材料的潜力。真空热处理是目前提出比较有发展前景的热处理方法，也是未来热处理研究发展的方向。除了要不断完善现有的热处理工艺之外我们还应继续寻找新的热处理方法，例如加深对气相沉积、离子喷涂等先进工艺的研究，使之能更好的被用来提高材料的性能。 (6)模具表面加工将实现自动化、智能化 模具的表面粗糙度对模具寿命、零件外观等方面都有很大的影响。为进一步提高模具的光洁度，可以通过采用由专业机床自动，智能抛光研磨的方法来取代比较费力，费时的手工抛光，既大大提高了抛光的效率也有效的提高了模具的表面质量。 (7)模具自动加工系统的发展 自动加工系统的研发是我国模具发展的的前途所在。自动加工系统是由多台机床合有效组合，合理布局；然后利用定位装置实现定位；自动加工系统配备有完整的刀具数控库可以自动换刀提高工作效率；还拥有质量监测控制系统可以确保加工出来的模具质量得以保证。1、工件的工艺性分析材料20钢板，厚1mm，大批量生产图1-11.1冲压件的工艺性分析由工件图可知，该工件为带凸缘的有侧孔盒形件，形状厚度无特殊的要求。该工件形状满足拉深工艺性要求，可通过拉深工序加工。材料为20钢，料厚为1mm。拉深精度等级为IT10好的冲压工艺性应能同时满足节省制造材料、加工工序少、加工容易、使用寿命长、易于操作及零件质量稳定等要求。1、 对于不同形状的冲裁件可以通过材料合理排样，以达到少废料或者无废料的目的，实现材料的最大化利用。2、 冲裁各边角的相交处，宜有恰当的过度圆角。3、 冲裁件凸出或凹入部分宽度应该适当增大，并应尽可能避免较大的切口。4、 腰圆形零件，如可以有圆弧半径，则R不应该小于料宽的二分之一，即可采用少废料的排样，如规定圆弧半径为零件半径宽度的二分之一，则不可以采用少废料排样，不然会产生台肩。5、 冲孔时，凸模的强度决定了孔的尺寸不应太小。6、 工件的相邻两孔之间，孔到工件边缘的距离，由于受到模具强度的制约，应该保证留有足够的距离。7、 在已进行了弯曲或拉深的工件上冲孔时，为了确保零件强度和形状不被破坏其孔壁与工件之间应保留适当大的距离。1.2拉深件的工艺性分析1、 对拉深材料的要求 拉深件所使用的材料应该具有良好塑形、同时还应有低的屈强比。除此之外较大的板厚方向性系数和较小的板平面方向性系数也是拉深材料所应具备的基本性能。2、 对拉深零件尺寸和形状的要求 （1）拉深件高度在满足使用的条件下应该尽量低，便于最大程度地减少拉深次数，使得拉深件可以在经过12次拉深之后便可以成型。 （2）拉深件的结构尽量简单、对称，使变形的均匀性的到保证。对于非对称件，可将两个工件组合后一次拉深成型在分割成两件。 （3）带凸缘的拉深件，应该满足d凸，而且要求外表面与直壁断面的形状最好类似，不然，难以拉深，且切边余量较大。 （4）为了能使拉深件进行拉深成型时不会发生形状变形、材料拉裂等质量问题，壁和凸缘的圆角半径r2t。当r0.5mm时，则应设计整形工序确保零件形状不被破坏。2、 对拉深件精密度的要求 （1）因为拉深件各个部位的料厚将会发生较大的转变，所以零件图上的外壁和内壁的尺寸应该标注明白。 （2）因为拉深件会发生回弹，所以通常情况下零件横截面的尺寸公差，一般都低于IT12级，如零件尺寸公差高于IT12，应设计整形工序。 （3）多道工序拉深的零件对其表面或凸缘的表面，则允许存在成型过程中所产生的印痕和口部的回弹变形，但应该保证精度还处在公差许可的范围之内。1.3材料的工艺性分析此次设计中，选20钢作为拉深材料。20钢是优质的碳素结构钢之一，强度略高于15号钢，基本无淬火，无回火脆性。冷塑性变形能力高、通常用于弯曲、压延、拉深和弯边等加工。在冷拔或正火状态下切削加工性比退火状态好、通常用于制造韧性要求较高而受力较小的工件。该钢具有低强度，高韧性、高塑性和好的焊接性。抗拉强度为253500MPa，断面收缩率55%，伸长率24%，因此综合其全部的力学性能，20钢具有优越的拉深性能，可以用于拉深。2、 选择冲压工艺方案 该零件的制造所需的冲压工序为落料，拉深及冲孔。所以，该工件的冲压工艺方案大概有如下几种。方案一：每道工序均采用单工序模，即落料、拉深、冲孔依次分别进行。方案二：先采用落料与拉深复合模，在进行冲孔。方案三：直接采用落料、拉深与冲孔复合模，一次性加工成型。从零件质量、制造效率、模具生产和使用寿命、生产操作时便捷和安全性及经济效益等方面对以上各个冲压方案进行考虑对比后，可得出如下结论：方案一因为每道工序均采用单工序模，简化了模具刃口尺寸和形状，使模具加工方便。此外由于各工序所需的冲压力小，解决了冲压设备吨位不足的难题。但是由于使用的模具套数较多，生产效率低且工作量较大，因而不符合生产要求。方案二采用落料与拉深复合的方式，提高了生产效率，操作比较安全，因为矩形盒底部在冲压过程中变形很小，故先拉深能够满足其尺寸和位置的要求。该方案生产效率高，在满足大批量生产的同时还可以照顾到零件尺寸精度的要求。方案三生产效率高，模具数量少。但是孔的位置和尺寸精度难以保证，特别是边缘空的位置和尺寸难以保证，无法满足实际生产的要求。 通过以上分析对比，此次设计选择方案二为该零件的冲压工艺方案。3、 模具的技术要求及材料选用3.1 冷冲模材料的力学性能模具经常会发生由脆断、塌陷、弯曲、磨损、咬合、啃伤和软化等造成的失效。因此，作为冷冲模材料的钢材，应具备下述几方面的性能：1.必须拥有较高的变形抗力：主要抗力指标有强度、硬度、韧性、抗弯强度等。其中硬度是模具最重要的抗力指标之一，高的硬度是模具保证耐磨性的必要条件。2.应具备较高的断裂抗力：冲击载荷下模具抵抗裂纹产生的能力也是作为避免断裂的一个重要依据，材料基体中所含碳量越高，冲击韧性也就越高。故所受载荷较大的模具及有偏心载荷的细长凸模或有局部应力集中的冷冲模，都需要具有适当高的韧性。3.应具备高的耐磨性和优良的抗疲劳性能：对在一定工作环境下工作的模具钢，为了进一步增加耐磨性，可在具有高硬度的材料表面上添加一层具有大量细小硬质碳化物的涂层。在同等硬度条件下材料耐磨性的提高可进一步减少模具在长时间工作时所产生的疲劳破坏，如经过长时间运行产生的刮痕、凹槽等。4.应具备良好的冷热加工工艺性：钢材的加工工艺性能包括可切削性，可加工性、和小的变形倾向等，以利于模具的加工，使之易于成形及避免热处理后模具产生变形等。3.2 冷冲模材料的选择原则要挑选满足模具工作要求的综合性能良好的材料。要针对模具的主要失效形式有目的地选用钢材，钢材的失效是决定模具寿命的主要因素，包括： （1）为避免模具开裂，应该选用韧性好的材料 （2）为避免磨损，应该选用合金元素高的材料 （3）针对对大型冲模应首选淬透性好的材料 （4）为保证钢材硬度符合，应选用含铬、钼耐回火性高的合金钢根据零件批量大小，以最经济的选材原则选用：需要进行大批量生产的模具，通常利用优质合金钢来进行制造，而碳素钢则是用来制作生产小批量的模具，以节约成本。要根据冲模零件的作用选择：凸、凹模模具应优先考虑选用优质的钢材，而对于数量较少或厚度较小的可利用有色金属或黑色金属制造。对于支撑板、卸料零件、导向件则选用一般钢材制作就可以满足使用要求。要根据冲模精度要求选用：小型精密模具的制作优质合金钢是其选用材料的首选，而对于一些制作精度要求不高的模具则可以利用廉价的碳钢或者低合金钢作为制造材料进行制造。4、主要设计尺寸的计算4.1毛坯尺寸的确定拉深件拉深时，毛坯的确定，不但可以有效节省材料和获得口部平整的工件，同时对零件的成型也有好处，确保了拉深零件的成型的质量。毛坯尺寸太大，会无谓增加引起危险断面的拉应力，对进一步变形和减少加工工序不利；毛坯局部尺寸过大，会加剧毛坯周围变形分布的不均匀程度，造就变形困难，以致在变形过分集中的部位引起局部起皱。盒形件的毛坯尺寸可以通过面积不变的原则计算得出，、除此以外还可以通过拉深时周边的切向压缩与径向拉深变形不均匀的特点对毛坯的形状尺寸作进一步的修正。由于盒形件带有凸缘，且凸缘弯曲时的半径r0.5t，因此该凸缘的弯曲是没有圆角半径的弯曲。对于无圆角弯曲件的展开长度可以通过体积相等的原则进行计算，此时需要将材料弯曲变薄的情况也考虑进去。首先将凸缘展开当弯曲角为90时弯曲前的单一侧壁体积V=Lbt弯曲后单一侧壁的体积V=(+)bt+由V=V可得，l=+0.785t由于材料在发生弯曲变形时，不仅仅会使得毛坯圆角区变薄而且会使与其相邻的两直边部分也发生同样的变薄现象，因此对上式作如下的修正。，式中x系数，一般取x=0.40.6由于盒形件长宽凸缘不一致，所以在长度方向和宽度方向展开尺寸有差别，但为了设计方便和冲压方便，计算时统一采用较大凸缘来计算毛坯尺寸则得l=10.5+52+0.61=63.1mm其次开始确定盒形件展开尺寸根据弯曲计算直边部分的展开长度（1） （2）按拉深计算圆角部分的毛坯半径R 由式即可得 当r底=r时，则 所以R=35.52mm（3）对毛坯的圆角与直边的相连处进行修正，使其平滑相连（图4-1），然后过ah线段的中点C作圆弧R的切线，再以R为半径作圆弧使之与直线相切。经过这样的修正，使面积+A-A，所以经过修正后，既与面积相等原则吻合，也切合变形规律，拉深后，可以得到比较平齐的拉深件。图4-1矩形盒毛坯作图法经修正后得毛坯尺寸如下；图4-2 毛坯尺寸4.2拉深间隙及拉深次数的计算（1） 拉深间隙拉深模的拉深间隙大多数情况下是指单边间隙。如果拉深间隙过小会使得摩擦阻力剧烈增加，这将会造成拉深件被拉裂，且极易损伤工件的表面，同时将严重影响模具的寿命；然而拉深间隙过大，拉深时则会影响到对毛坯的校直，直接影响到零件尺寸精度。所以，确定拉深间隙的原则是，考虑板料厚度公差的同时还要要考虑零件口部的增厚的现象，按照拉深使是否需要采用压边圈和零件的尺寸精度要求合理确定。拉深模具的间隙值可以按下列经验公式来进行选取：式中板料的厚度及板料的最大厚度 K间隙系数。其值与材料强度、板料厚度、冲件形状、尺寸大小及冲件精度、拉深次数及方式、变形程度的大小（拉深系数）和模具结构型式等都有关。具体数值可由表41查得。表4-1 拉深模具的间隙系数 板料厚度不精密的拉深件较精密的拉深件精度较高的拉深件第一次拉深中间各次拉深最后拉深第一次拉深中间各次拉深最后拉深 30.120.140.090.10 取K=0.2，则拉深模间隙为1.2mm (2)拉深次数的确定盒形件初次拉深的极限变形程度，可以用盒形件的相对高度H/r来表示。由平板毛坯一次拉深可能拉成的最大相对高度决定于盒形件的尺寸r/B、毛坯相对厚度t/D和板料的性能。其值见表4-2表4-2 盒形件初次拉深的最大相对高度H/B角部的相对圆角半径毛坯相对厚度t/D(%)2.01.51.51.01.00.50.50.20.31.21.01.10.951.00.90.90.850.21.00.90.90.820.850.700.80.70.150.90.750.80.70.750.650.70.60.10.80.60.70.550.650.50.60.450.050.70.50.60.450.550.30.50.350.020.50.40.450.350.40.30.350.25如果盒形件的相对高度H/r不超过表4-2所列的极限值，则盒形件可以一次拉成。盒形件的相对高度角部的相对圆角半径毛坯的相对厚度查表4-2知道盒形件的相对高度不超过表中所列极限值，所以盒形件可以一次拉成。4.3 拉深力及压边力的计算（1）拉深力 之所以要进行拉深力的计算，是为了选择出一个符合压力要求的压力机。在整个拉深成型的过程中，除了会使用到使毛坯发生变形的拉深力之外，还将利用到压边力。所以，最终得出的拉深力应该是压边力与拉深力之和。拉深力的计算则是根据拉深件危险断面上的拉力必须小于材料的抗拉强度极限为原则进行计算。盒形件拉深力：式中 L盒形件周长（mm） 材料的抗拉强度（N/mm2） t材料厚度（mm） K系数，K=0.50.8 L=mm取K=0.8，t=1mm,取355MPa则 （2）压边力针对于发生在拉深过程中的材料起皱问题，在实际生产中主要利用的方法是利用压边圈进行压边。至于是拉深过程中否需要采用压边圈压边，可由表4-3的条件决定。表4-3 采用或不采用压边圈的条件拉深方法第一次拉深以后各次拉深t/D(%)m1t/dn-1(%)mn用压边圈1.50.612.00.61.50.8该盒形件是一次拉深成形的，且，所以需要压边圈。压边力式中A压边面积 P单位面积上的压边力（MPa） 20钢p=2.53.0MPa 取3.04.4 冲裁力、卸料力及推件力的计算冲裁力作为压力机选择时的重要参考数据之一，同时也是模具设计时所必需要进行计算的重要数据。当进行普通平刃口冲裁时，其冲裁力F的计算可依据下式进行计算 式中 F冲裁力 L冲裁件周长（mm） T板厚（mm） 材料抗剪强度（MPa）275392MPa K系数，常取K=1.3 卸料力 推件力 4.5 冲裁件的排样在实际制造冲裁过程中，节约材料和减少废料对于降低生产成本具有非常重要的意义。在进行模具设计时，对冲裁件进行合理排样是一项相当必要的且极具技术含量的工作，对冲裁件进行合理的排样将会大大提高材料的利用率、制件质量、生产效率以及模具使用寿命等。所以排样的合理与否是决定冲裁经济效益的关键因素之一。冲裁件冲裁时所产生的废料可以分为两种：第一种是由于工件所具有的各种内孔从而产生的废料，它由工件的结构形状所决定，通常不能改变，称之为设计废料；第二种则是由于两工件之间存在的搭边或者工件与条料侧面的搭边、料尾产生的废料，它由冲裁方式和排样方式所决定，称为工艺废料。合理排样是提高材料利用率最有效的途径之一，尽量减少工艺废料的产生。此外在确保工件满足使用要求的前提下，合理地改变工件的构造对提高材料的利用率也有很大作用。1. 搭边搭边就是排样时相邻两个零件之间和零件与条料侧边所空出来的工艺废料。尽管搭边属于工艺废料，但在冲裁工艺中却有不可忽视的作用。 它可以对定位偏差和剪板偏差进行补偿，以保证冲裁零件的质量达标； 搭边可以有效提高条料的刚度，利于条料送进，提升了生产效率； 搭边还可以防止冲裁时条料边缘的毛刺被拉入模具间隙，从而提高模具寿命。 搭边宽度对于工件质量和冲裁过程具有非常重要的意义可以严重影响零件的冲裁，所以合理的确定搭边的数值就显的尤为重要了。如果留有的搭边较大，则会造成材料的浪费；但是留有的搭边太小时，搭边的强度和刚度将不能满足生产要求，在冲裁过程中将有可能被拉断，使冲裁件产生毛刺影响零件质量，万一搭边被拉入模具间隙，由于搭边的存在将会严重造成压力不均匀，进而模具刃口将会遭到剧烈破坏。由于该盒形件具有不同宽度的凸缘，且计算时都是按较大凸缘计算的毛坯，所以决定只在较大凸缘与较大凸缘之间留有搭边，而在较小凸缘方向不再设计搭边。查冷冲模设计（丁松聚主编）表3-10，可得搭边a=1.5送料步距与条料宽度计算送料步距A条料在模具上每次可以前进一定的的距离，而每次前进的最大距离称为送料步距。在一个步距内既可以实现工件的单个冲压，也可以同时冲压出多个工件。条料上相邻两个工件上对应点之间的长度就应该是送料步距的距离，如下图所示，图4-3每次只冲一个零件的步距A的计算公式为：A=D+a=318.2+1.5=319.7式中D平行于送料方向的冲裁件宽度； a冲裁件之间的搭边值。 条料宽度B料带的宽度为制件的最大宽度与两侧搭边值之和。为确保送料顺利，不因料带过宽而发生卡死现象，料带的下料公差规定上偏差为零下偏差为负值（）。料带在导料装置的约束下在模具上沿着一定的方向送进，但在只有导料板而没有侧压装置的情况下，料带在宽度方向上也可能会发生送料误差，所以条料宽度B应确保在这二者误差影响下，仍能确保工件的质量。因为采用少废料排样，条料宽度为：mm式中：B条料（料带）宽度 L冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸； a1冲裁件与条料侧边之间的搭边， 条料下料时的下偏差值， 3.材料利用率计算材料的利用率通常是以一个步距内零件的实际面积与所用材料面积的百分比来表示式中S1一个步距内零件的实际面积 S0一个步距内零件毛坯面积 A送料步距 B条料宽度4.排样图排样设计最后的结果就是得出排样图。排样图作为设计模具的重要文件在模具设计中具有不可忽视的作用。一张完整的模具装配图在其右上角应画出冲裁件图及排样图。在排样图上应标注条料宽度及其公差，送料步距及搭边a值，如下图所示。图4-44.6压力中心计算冲压时各冲压力合力的作用点就是模具压力中心。冲模的压力中心，可按下述原则来确定： 1.具有规则对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就位于冲裁件的几何中心。2.当相同冲裁件对称分布时，它们的对称中心就是冲模的压力中心。3.对于不规则的零件、多工位的冲压模的压力中心可用解析计算法求出。本次设计进行的落料和冲孔的加工都是通过对称的工件进行的加工，所以冲裁时压力中心位于零件的几何中心，而冲孔时冲模的压力中心重合于两孔的对称中心。4.7压力机的选择压力机的选用要点1）压力机的公称压力应大于所有工序所需总压力。2）压力机的行程应确保工件的高度小于最大行程，可以使得工件被加工出来，并且可以使得加工完毕的零件顺利取出。3）压力机安装空间应能实现模具的正常安装。4）滑块的移动次数应该满足生产批量要求。5）对于电动机功率一般情况下可以不做考虑，但在进行特殊冲压时（如斜刃冲裁），可能会发生压力满足条件而功率不足的情况，这种情况下需要换用大功率的电动机，以满足生产需要，确保安全生产。根据前面计算所得出的拉深力，可以选择型号为JC23-63的压力机，其公称压力为630KN5、工作部分尺寸计算凸模和凹模工作部分尺寸直接决定了零件的尺寸和间隙大小，是模具上最重要的尺寸。5.1 落料凸模和凹模的尺寸计算首次冲裁为落料冲裁，凸凹模的加工尺寸利用单配法进行计算。落料冲裁中的凹模属于第二类尺寸，现如今只需计算出凹模尺寸及制造公差，则凸模的尺寸便可以根据间隙要求配作。查表5-1的该冲裁模的磨损系数x=0.5落料凹模的基本尺寸计算如下：落料凸模尺寸与凹模相同，分别是318.2、288.2、35.5，但不必注公差，注明以0.100.14间隙与落料凹模配制。5-1 磨损系数材料厚度工件公差10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.240.250.490.5040.300.310.590.600.300.30磨损系数非圆形x值圆形x值10.750.50.750.55.2 拉深凸模和凹模的尺寸计算（1）凹模圆角半径R凹一般来说，凹模圆角半径尽量取大值，因为较大的R凹可使得极限拉深系数变小，同时还能使得拉深件的质量得以提升，但凹模圆角过大则会使压边圈所产生的作用不太明显。所以在拉深时 mm，取4mm（2）凸模圆角半径 该盒形件只需经过一次拉深便可以实现成型，所以令拉深凸模的圆角半径取值与零件底部圆角半径大小相等2.间隙Z当矩形精度要求高时，该拉深为只需经过一个拉深次序便可以达到要求，取Z=1t,考虑到角部会发生比较大的变形，且沿周边分布的间隙并不完全相等，所以要增加圆角部分的间隙使得比直边部分要大0.1t。3.拉深凸、凹模工作部分尺寸计算及制造公差 公差等级IT14（中等）以凸模尺寸为基准进行计算凸模尺寸 凹模尺寸 mm式中 d凸、凹模的基本尺寸，mm; 拉深件的制造公差，mm; 凹、凸模的制造公差，mm； Z拉深模间隙，mm。拉深凸模长mm，宽mm，圆角半径拉深凹模长，宽，圆角半径5.3 冲孔凸、凹模尺寸及冲孔力等的计算 1.冲孔凸、凹模工作尺寸计算由冷冲模设计（丁松聚主编）表3-6查的 凸、凹模的制造偏差故能满足分别加工时的要求。由表5-1查的磨损系数x=0.5冲孔 2. 冲孔力的计算 式中F冲裁力 L冲裁件周长（mm） T板厚（mm） 材料抗剪强度（MPa）275392MPa K系数，常取K=1.3由卸料力6、 模具的总体设计6.1模具的类型及定位方式的选择模具类型可以依据它们加工的工位多少和加工的复杂程度分为一下三种分别是：单工序模、级进模和复合模。单工序模就是在一次压力行程中仅实现一个零件冲裁的模具，由于其冲压过程简单模具设计方便又称为简单冲裁模。级进模是在一个模具上安排有多个工位，但是在进行冲压时一个工位上只进行一个工序的冲压。复合模是是比较复杂的模具，它在一个工位上设计了两到三个甚至更多的冲裁工序，然后通过压力机的一次行程就使得全部工序进行完成。由于复合模可以在一次行程中实现多个工序的冲裁，所以在结构上它拥有与其他模具不同的零件，凸凹模作为复合模的关键零件，具有代表作用，它既可以在落料时充当凸模有可以在冲孔时充当凹模，提高了生产效率。由冲压方案可知，本次设计中在进行落料拉深时采用复合模，则在冲裁侧孔时使用简单冲裁模。定位方式的选择定位方式的选择通俗的说就是选择定位零件。定位零件的存在是使坯料或工序件在模具上到达预定的位置使得冲裁可以顺利进行，目前定位零件丰富多样，可以依据不同的情况选用不同的定位零件，例如在使用条料时可以利用的定位零件有挡料销、导料板等，在对工序进行定位时就可以利用定位销、定位板等实现定位。目前定位零件大体上已经实现标准化，设计人员可依据模具结构和工件形状等的具体情况来选用相应的标准零件。此次设计的模具所利用是条料，所以选择通过导料板来实现对送进方向的控制，通过挡料销来实现对送料步距的确定。6.2卸料出件方式的选择通常，把冲件或废料从凸模上卸下来称为卸料。 卸料装置的分类方法有多种形式，依据卸料采用的不同方式可以分为固定卸料弹性卸料和废料切刀三种。 固定卸料装置结构比较简单 , 通常情况下只需将固定卸料板固定在下模的凹模上就可以使用了；弹性卸料装置则是由卸料板、卸料螺钉和弹性元件组成；它既可以固定在上模也可以固定在下模，然后通过弹性元件的弹力来实现其功能；废料切刀是通过将废料切断使其便于落下，从而实现卸料的一种零件。出件装置就是使已经成型的工件或者产生的废料可以从模具上脱落下来的机构。结合模具结构、操作方便，材料性能等各方面因素，决定此次设计选择刚性卸料方式来实现卸料，单面间隙取（0.20.5)t。而对于出件方式的选择，考虑到本次冲压所设计的是复合模，为了确保生产效率和操作的方便性选用上出件的出件方式。6.3模架的选择对角模架：由于导柱位于模座中心对称的对角线上，冲压时可避免由于偏心力矩引起的模具歪斜，送料方便且方式多样，适合在快速行程的压力机上；后侧导住模架：因为导柱安装在模架后面，模架前半部分空间大且开放，工作面敞开，送料方便，但因为稳定差工作时偏心距会造成导柱导套单边磨损，并且不能用浮动模柄结构；中间导柱模架：由于导柱位于对称线上，所以导向精度高，但送料方式单一；四导柱模架：模架受力平衡，运行平稳、导向准确、刚性好，适用于大尺寸或高精度冲压件的冲压，但价格较高；根据标准模架的选择，为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该复合模采用对角导柱的模架。7、 主要零部件的结构设计7.1工作零件的结构设计由于工件形状简单对称，所以模具的工作零件均采用整体结构，各模具的具体结构见下图：图7-1 拉深凸模图7-2 落料凹模图7-3 凸凹模 图7-4 冲孔凸模图7-5 冲孔凹模7.2其他零部件的设计与选用（1）模架的选用落料料拉深模架选用A型对角导柱标准模架，可承受较大的冲压力。为防止装模时，上无转装配，将模架中两对导柱与导套制作成粗细不等：导柱分别为导套分别为上模座厚度取，即上模垫板厚度取，即固定卸料板厚度，即下固定板厚度取，即下模垫板厚度取，即下模座厚度取，即模具闭合高度式中凸、凹模的高度 凹模的厚度 凸、凹模进入落料凹模的深度可见该模具闭合高度小于所选压力机JC23-63的最大装模高度360（mm）,可以使用。冲孔模架选用后侧导柱模架，导向精度高取件方便。导柱分别为导套分别为上模座厚度取，即下模座厚度取，即模具闭合高度 可见该模具闭合高度小于所选压力机JC23-63的最大装模高度360（mm）,可以使用。（2）模具辅助零件的材料选用及热处理模具辅助零件的材料选用及热处理，件表7-1表7-1 模具辅助零件的材料选用及热处理零件名称选用材料热处理硬度HRC上模座、下模座HT200模柄Q235凸、凹模固定板45侧面导板452832导柱20渗碳5862导套20渗碳5862定位销454348垫板454348螺钉45头部4348销钉45淬火4348推杆、顶杆45淬火4348螺母、垫圈Q2358、 模具的总装配图由以上设计可的如图8-1和8-2所示的模具总装配图。为了实现先落料，后拉深应保证模具总装配后，拉深凸模的端面比落料凹模端面低3mm。 图8-1 落料拉深复合模1-上模座；2-导套；3-导柱；4-六角螺栓；5-上垫板；6-内六角圆柱头螺钉7-推杆；8-模柄；9-推件块；10-凸凹模；11-固定卸料板；12-落料凹模；13-拉深凸模；14-顶件块；15-凸模固定板；16-下垫板；17-顶杆；18-下模座；19-挡料销模具的运行过程：将条料送入刚性卸料板下导料板中间，平放在凹模面上，并靠紧导料板的一边，压力机滑块带着上模下行，凸凹模下表面首先接触条料，并与顶件块一起压住条料，先落料后拉深，当拉深结束后，上模回程，落料后的条料由刚性卸料板从凸凹模上卸下，拉深成形的工件由压力机上活动横梁通过推件块从凸凹模中刚性打下，手工将工件取走后，将条料往前送进一个步距后，进行下个工件生产。 图8-2 冲孔模1-垫板；2-上模座；3-六角头螺栓4-凹模固定板5-冲孔凸模；6-模柄；7-导套；8-导柱；9-冲孔凹模；10-下模座；11-内六角圆柱头螺钉；12-垫块；13-六角头螺栓；14-固定板；15-定位螺钉模具的工作过程：将拉深好的工件套在冲孔凹模上，并通过定位螺钉定位，压力机滑块带着上模下行，冲孔凸模开始冲孔，当冲孔结束后，上模回程，手工将工件取走后，套上下个工件进行冲孔。9、 模具的装配、调试和检测(1)模具的装配根据复合模装配要点，选固定板作为装配基准件，先装下模，再装上模，并调整间隙、试冲、返修。 复合模装配过程中首先是选择固定板为基准件，其主要工艺如下。固定部分的装配 主要包括凸凹模、下固定板，外脱料