筒形件的成型模具设计（落料拉伸+翻边整形）论文.doc
筒形件的成型模具设计（落料拉伸+翻边整形）【7张图纸】【2套模具】【优秀】
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筒形件的成型模具设计（落料拉伸+翻边整形）
43页-14900字数+说明书+开题报告+中期报告+7张CAD图纸
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筒形件的成型模具设计（落料拉伸+翻边整形）开题报告.doc
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翻边凸模.dwg
翻边整形模以及零件图2张.dwg
翻边整形模装配图.dwg
落料拉深以及零件图4张.dwg
落料拉深凸凹模.dwg
落料拉深导柱.dwg
落料拉深落料凹模.dwg
落料拉深装配图.dwg
目录
摘 要I
AbstractII
第1章 绪论1
1.1 冲压的概念、特点及应用1
1.2 冲压的基本工序及模具1
1.3 冲压技术的现状及发展方向2
第2章 零件的工艺性分析6
2.1 零件的工艺性分析6
2.2 冲裁工艺方案的拟订7
2.2.1 加工工序的拟订7
2.2.2 复合模具正装与倒装的比较7
2.2.3 模具基本方案的拟定8
2.2.4 模具类型9
2.2.5 操作与定位方式9
2.2.6 卸料与出件方式9
2.2.7 模架类型及精度9
2.3 本章小结9
第3章 冲裁力的计算、压力机的选择10
3.1 概念10
3.2 基本工序10
3.3 冲裁力的计算10
3.3.1 毛坯尺寸的确定10
3.3.2 冲裁力的计算13
3.3.3 压力机的校核17
3.4 本章小结17
第4章 刃口尺寸确定18
4.1 冲裁间隙18
4.1.1 基本概念18
4.1.2 间隙的确定18
4.2 凸、凹模刃口尺寸计算20
4.2.1 刃口尺寸计算原则20
4.2.2 刃口尺寸计算20
4.3 本章小结24
第5章 凸、凹模结构的确定25
5.1 凸凹模设计原则25
5.2 凸模结构计算25
5.3 本章小结26
第6章 弹簧的选用与计算27
6.1 弹簧的选用与计算27
6.1.1 缷料弹簧选用原则及步骤27
6.1.2 卸料弹簧的计算27
6.2本章小结27
第7章 标准件的选择28
7.1 冲模标准化的意义28
7.2 冲模标准模架及其标准零件28
7.2.1 上模座的选择28
7.2.2 下模座的选择29
7.2.3 导柱导套的选择30
7.2.4 模柄的选择32
7.2.5 模架的选择32
7.3 本章小结33
结论34
致谢35
参考文献36
附录37
摘 要
本文对冷冲压技术的分类、特点及发展方向作了简略概述；论述了冲压零件的形成原理、基本模具结构与运动过程及其设计原理；对典型的冲压件模具进行了设计。冲压模具的设计充分利用了机械压力机的功用特点，在室温的条件下对坯件进行冲压成形，生产效率提高，经济效益显著。
本文介绍的模具实例结构简单实用，使用方便可靠，对类似工件的大批量生产具有一定的参考作用。本设计的主要内容是，对零件进行工艺性分析，冲裁力的计算和压力机的选择，以及刃口尺寸的确定，凸凹模结构的确定，标准件的选择。
关键词 模具 冲压 凸模
- 内容简介：
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哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）摘 要本文对冷冲压技术的分类、特点及发展方向作了简略概述；论述了冲压零件的形成原理、基本模具结构与运动过程及其设计原理；对典型的冲压件模具进行了设计。冲压模具的设计充分利用了机械压力机的功用特点，在室温的条件下对坯件进行冲压成形，生产效率提高，经济效益显著。本文介绍的模具实例结构简单实用，使用方便可靠，对类似工件的大批量生产具有一定的参考作用。本设计的主要内容是，对零件进行工艺性分析，冲裁力的计算和压力机的选择，以及刃口尺寸的确定，凸凹模结构的确定，标准件的选择。关键词 模具 冲压 凸模 Abstract In this paper, the classification of cold stamping technology, the characteristics and development of a brief overview on the principles of the formation of stamping parts, the basic structure and mold design process and movement principle of stamping parts of the typical mold for the design. Stamping die design make full use of the mechanical characteristics of the function of press in the room temperature under the condition of blanks for stamping, production efficiency, cost-effectiveness significantly. This paper presents examples of the mold structure is simple and practical and easy to use and reliable, similar to the workpiece mass production has some references. The main content of this design is that parts of the analysis process, the calculation blanking press and the choice of size and edge of defining the structure of punch and die set, Wedge results of the calculation and to identify and structure of the standard parts choice. Key words: die stamping punch目录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 冲压的概念、特点及应用11.2冲压的基本工序及模具11.3冲压技术的现状及发展方向2第2章零件的工艺性分析62.1 零件的工艺性分析62.2 冲裁工艺方案的拟订72.2.1 加工工序的拟订72.2.2 复合模具正装与倒装的比较72.2.3 模具基本方案的拟定82.2.4 模具类型92.2.5 操作与定位方式92.2.6 卸料与出件方式92.2.7 模架类型及精度92.3 本章小结9第3章 冲裁力的计算、压力机的选择103.1 概念103.2 基本工序103.3 冲裁力的计算103.3.1 毛坯尺寸的确定103.3.2 冲裁力的计算133.3.3 压力机的校核173.4 本章小结17第4章 刃口尺寸确定184.1 冲裁间隙184.1.1 基本概念184.1.2 间隙的确定184.2 凸、凹模刃口尺寸计算204.2.1 刃口尺寸计算原则204.2.2 刃口尺寸计算204.3 本章小结24第5章 凸、凹模结构的确定255.1 凸凹模设计原则255.2 凸模结构计算255.3 本章小结26第6章 弹簧的选用与计算276.1 弹簧的选用与计算276.1.1 缷料弹簧选用原则及步骤276.1.2 卸料弹簧的计算276.2本章小结27第7章 标准件的选择287.1 冲模标准化的意义287.2 冲模标准模架及其标准零件287.2.1 上模座的选择287.2.2 下模座的选择297.2.3 导柱导套的选择307.2.4 模柄的选择327.2.5 模架的选择327.3 本章小结33结论34致谢35参考文献36附录37IV第1章 绪论1.1 冲压的概念、特点及应用冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程技术。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下：1.冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。2. 冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。3.冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。4.冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。冲压在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造=铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。1.2冲压的基本工序及模具由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。 复合冲压在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。 级进冲压在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。复合-级进在一副冲模上包含复合模和级进模两种方式的组合工序。冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。1.3冲压技术的现状及发展方向随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。冲压模具市场情况 我国冲压模具无论在数量上， 还是在质量、技术、和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竞争激烈。据中国模具工业协会发布的统计材料，2004年我国冲压模具总产出约为220亿元，其中出口0.75亿美元，约合6.2亿元。根据我国海关统计资料，2004年我国共进口冲压模具5.61亿美元，约合46.6亿元。从上述数字可以得出2004年我国冲压模具市场总规模约为266.6亿元。其中国内市场总需求为260.4亿元，总供应约为213.8亿元，市场满足率为82%。上述供求总体情况中，有几个具体情况必须说明：一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是技术含量较低的中低档模具，因此技术含量高的中高档模具市场满足率低于冲压模具总体满足率，这些模具的发展已滞后于冲压件生产，而技术含量低的中低档模具市场满足率要高于冲压模具市场总体满足率；二是由于我国的模具价格要比国际市场价格低许多，具有一定的竞争力，因此其在国际市场的前景看好，2005年冲压模具出口达到1.46亿美元，比2004年增长94.7%就可以说明这一点；三是近年来港资、台资外资企业在我过发展迅速，这些企业中大量的自产自用的冲压模具无确切的统计资料，因此未能计入上述数字之中。冲压模具水平情况 近年来，我国虫牙模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多t的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具国内也能生产了。精度达到12m，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ram的精冲模，大尺寸（300mm）精冲模及中厚板精冲模，国内也已达到相当高的水平。模具CAD/CAM技术状况 我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史，由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的精冲模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM系统，由华中工学院和北京模具厂等于1986年共同完成的冷冲模CAD/CAM系统是我国自行开发的第一个冲裁模CAD/CAM系统。上海交通大学的冷冲模CAD/CAM系统也于同年完成。20世纪90年代以来，国内汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD/CAM技术。国家科委863计划将东风汽车公司作为CIMS应用示范工厂，由华中理工大学作为技术依托单位，开发的汽车车身与覆盖件模具CAD/CAPP/CAM集成系统于1996年初通过鉴定。在此期间，一汽和成飞汽车模具中心引进了工作站和CAD/CAM软件系统，并在模具设计制造中实际应用，取得了显著效益。1997年一汽引进了板料成型过程计算机模拟CAE软件并开始用于生产。21世纪开始CAD/CAM技术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本都有了CAD/CAM技术。其中部分骨干重点企业还具备CAE能力。模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。在“八五”、“九五”期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG，美国Parametric Technology公司的Pro/Engineer,美国CV公司的CADS5，英国DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及Space-E,以色列公司的Cimatron,还引进了AUTOCAD,CATIA等软件及法国Marta-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的Eudid-IS等专用软件。国内汽车覆盖件，模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术。DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD，多数企业已经想三维过度，总图生产逐步代替零件图生产。且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发的领域。在冲压成型CAE软件方面，除了引进的软件外，华中科技大学、吉林大学、湖南大学都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件，并已在生产实践中得到成功应用，产生了良好的效益。冲压模具的发展重点与展望 发展重点的选取应根据市场要求，发展趋势和目前状况来确定。可按产品重点、技术重点和其他重点分别叙述：1.冲压模具产品发展重点。 冲压模共有7小类，并有一些按其服务对象来称呼的一些种类。目前急需发展的是汽车覆盖件模具，多功能、多工位级进模和精冲模。这些模具现在产需矛盾大，发展前景好。汽车覆盖件模具中发展重点是技术要求高的中高档轿车，大中型覆盖件模具，尤其是外覆盖件模具。高强度板和不等厚板的冲压模具及大型多工位级进模、连续模今后将会有较快的发展。多功能、多工位级进模中发展重点是高精度、高效率和大型高寿命的级进模。精冲模中发展重点是厚板精冲模大型精冲模，并不断提高其精度。2.冲压模具技术发展重点。模具技术未来发展趋势主要是朝信息化、高速化生产与高精度化发展。因此从设计技术来说，发展重点在于大CAD/CAE/CAM技术的应用，并持续提高效率，特别是板材成型过程的计算机模拟分析技术。模具CAD/CAM技术应向宜人化、集成化、智能化和网络化方向发展，并提高模具CAD/CAM系统专用化程度。为了提高CAD、CAE、CAM技术的应用水平，建立完整的模具资料库及开发专用系统和提高软件的实用性十分重要。从加工技术来说，发展重点在于高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是发展高速铣削、高速研抛和高速电加工及快速制模技术。高精度加工目前主要是发展模具零件精度1m以下和表面粗糙度Ra0.1m的各种精密加工。提高模具标准化程度，提高好模具标准件生产供应也是冲压模具技术发展重点之一。为了提高冲压模具的寿命，模表面的各种强化超硬处理等技术也是发展重点。 对于模具数字化制造系统集成逆向工程、快速原型模具制造及计算机辅助应用技术等方面形成全防卫解决方案，提供模具开发与工程服务，全方面提高企业水平和模具质量，这更是冲压模具技术发展的重点。冲压设备和冲压生产自动化方面 性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和生产率；在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达97%；公称压力为250KN的高速压力机的滑块行程次数已达2000次/min以上。在多功能压力机方面，日本田公司生产的2000KN“冲压中心”采用CNC控制，只需5min时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作；美国惠特尼公司生产的CNC金属板材加工中心，在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的410倍，并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作业。近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具。其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成形机、CNC万能折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年来在国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲压柔性制造单元（FMC）和冲压柔性制造系统（FMS）代表了冲压生产新的发展趋势。FMS系统以数控冲压设备为主体，包括板料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统，生产过程完全由计算机控制，车间实现24小时无人控制生产。同时，根据不同使用要求，可以完成各种冲压工序，甚至焊接、装配等工序，更换新产品方便迅速，冲压件精度也高。冲压标准化及专业化生产方面 模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达70%80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高，分工越来越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在40%以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。第2章零件的工艺性分析2.1 课题研究的目的及意义本课题的主要研究内容如下：筒形件的成型模具是一个传统的设计题目，主要考察学生对模具设计尤其是冲压模具设计基本原则的应用和熟练掌握程度，是对基本功的一个训练。该零件份额模具设计主要包括落料拉深（多次）翻边整形，四个工序，可以设计成复合模，也可以分步设计出四个独立的单工序模具。1工艺分析；（1）材料分析08钢为优质碳素结构钢，属于深拉深级别钢，具有良好的拉深成形性能。（2）结构分析零件为一无凸缘筒形件，结构简单，满足筒形拉深件底部圆角半径大于一倍料厚的要求，因此零件具有良好的结构工艺性。（3）精度分析 零件上尺寸均为未注公差尺寸，普通拉深即可达到零件的精度要求。2模具结构设计；3模具零部件设计。 冲压件如图1-1所示，设计要求如下材料：08F材料厚度：1.5mm生产批量：大批量未注公差：按IT14级确定图1-1 零件图冲裁件的材料08F（沸腾钢）屈服点；抗拉强度延伸率。此材料具有良好的塑性级较高的弹性,冲裁性较好,可以冲裁加工。2.2 冲裁工艺方案的拟订2.2.1 加工工序的拟订落料拉深翻边整形2.2.2 复合模具正装与倒装的比较表2-1模具正装与倒装的比较序号正 装倒 装1对薄冲裁件能达到平整要求不能达到平整要求。2装凹模的面积较大，有利于复杂制件可选用拼块结构。凸凹模较大，可直接将凸凹模固定在底座上省去固定板。3操作不方便，不安全，孔的废料用打棒打出，便于制件的取出。操作方便，能装自动拨料装置，自动拨料装置能提高生产率又能保证安全。孔的废料通过凸凹模的孔向下漏掉。4废料不会在凸凹模孔内积聚，每次打棒打出减少孔内废料胀力有利于凸凹模减小最小壁厚。废料在凸凹模孔内积聚，凸凹模要有较大的壁厚以增加强度。2.2.3 模具基本方案的拟定本个零件可用多种方案来完成，多种方案的拟定可以更好的确定加工方案，确定操作流程，保证操作安全，确保制件结构尺寸的精确。保证进料，定料，出料和废料处理的方便。模具上各种零件有足够的强度，防止使用过程中损坏和变形。加工时保证不使废料或制件产生飞弹现象。拟订第一套方案 采用单工序模来完成这个零件的冲压。方案分析：优点：模具结构简单，模具制造成本低。缺点：采用多套模具产品精度不能保证，占地面积大。 拟订第二套方案 采用简单复合模来完成方案分析：优点：采用常用的简单复合模来完成一部分的工序加工，可以提高精度、生产效率，减小占地面积。缺点：采用复合模会增加成本，因为由多套模具来完成，会影响产品精度。拟订第三套方案 采用两套复合模具来完成，零件加工。方案分析：优点：增加产品精度，提高生产效率，减少人工操作。缺点：模具结构较为复杂，增加了产品的生产成本，因为由两套模具来完成所以拉深和翻边的同轴度不易保证。 拟订第四套方案 采用综合式级进模加工零件结构分析：优点：可以保证零件的尺寸精度，生产效率较高。缺点：模具较大，形状复杂，而且具有多种冲压过程，不易计算冲压中心。 拟订第五套方案 采用综合式复合模生产零件方案分析：优点：此方案可满足成型件的结构和精度要求，而且一次开模行程便可生产出一个零件，生产效率较高。缺点：模具结构复杂，制造精度较高，增加了成本。经过几套方案的综合对比，考虑到废料和制件的取出，模具的强度 ，使用寿命，安全性等因素，决定使用第三套方案。2.2.4 重裁件的排样图2-1 排样图2.2.5 操作与定位方式零件为批量生产,安排生产可采用手工送料方式能够达到批量生产,且能降低模具成本,因此采用手工送料方式。零件尺寸较大，保证孔的精度及较好的定位，为了提高材料利用率采用固定挡料销。2.2.6 卸料与出件方式考虑零件尺寸较大，形状较复杂采用固定卸料方式，为了便于操作，提高生产率，废料采用凸模直接从凹模洞口推下的方式。因为使用的是倒装式，所以出件方式为上出件。2.2.7 模架类型及精度由于零件尺寸较大，冲裁间隙较小，工序较复杂又是复合模，因此采用导向平稳的对角导柱模架，考虑零件精度要求不是很高，冲裁间隙较小，因此采用级模架精度。2.3 本章小结本章对零件的工艺进行分析，对模具的总体结构进行设计，拟订了一系列的方案，对各个方案进行了具体的优、缺点分析，最终决定采用的方案。对操作方式，卸料，模架类型及精度做了简要的介绍。第3章 冲裁力的计算、压力机的选择3.1 概念卸料力 冲裁时工件或废料冲凸模上取下来的力叫卸料力。推件力 从凹模内将工件或废料顺着冲裁方向推出的力叫顶件力。uu?n G顶件力 逆冲裁方向将工件顶出的力叫顶件力。3.2 基本工序落料：用冲模沿封闭轮廓曲线冲切，冲下部份是零件。拉深：利用模具合冲后得到的平面毛坯变成为开中的空心零件的冲压工艺方法。翻边：是在成形毛坯的平面部分或曲面部分上使板料沿一定的曲线翻成竖立边缘的冲压方法。3.3 冲裁力的计算3.3.1 毛坯尺寸的确定3.3.1.1 拉深毛坏尺寸的确定(如图3-1) （3-1）经计算 =64mm =30.5mm =62.5mm =2mm解 107.3mm3.3.1.2 搭边值的确定 搭边是指排样时冲件之间以及冲件与条料边缘之间留下的工艺废料，搭边具有以下作用：补偿定位误差和送料误差，保证冲出合格的零件，增加条料刚度，方便条料送进，提高生产效率，避免冲裁时边缘的毛刺被接入模具间隙，提高模具寿命等。图3-1 带法兰边的拉深件与毛坯 表3-1 工件的合理搭边值 单位：mm材料厚度圆形冲裁非圆形冲裁往复送料冲裁自动送料冲裁l100200l200300大于至abababababab普通钢板冲裁件051.52.02.02.52.53.03.03.53.03.50.511.52.02.02.52.02.52.53.02.03.02.03.0121.52.02.02.52.02.52.53.03.03.5232.02.53.03.53.04.03.03.53.54.0342.53.03.54.03.54.04.04.54.05.03.04.0453.04.04.05.04.05.04.55.55.06.04.05.0563.54.54.55.54.55.55.06.06.07.05.06.0685.06.05.06.05.06.05.56.57.08.06.07.086.07.07.08.08.09.08.09.08.09.07.08.0 搭边值的大小要合理，搭边值过大时，材料利用率低；搭边值过小时，达不到其在冲裁工艺中所起的作用。因此在实际确定搭边值时，应考虑以下因素。材料的机械性能冲件的形状与尺寸材料的厚度送料及挡料方式卸料方式 搭边值一般根据经验来定，推荐的合理搭边值（见表3-1） 取=1.5 =2.03.3.1.3 条料宽度与导料板间距 条料宽度与导料板间距和冲模的送料定位方式有关，应根据不同结构分别进行计算。本设计采用；用导料板导向且无侧压装置。 这种情况下，在送料过程中可能因条料在导料板之间摆动而使侧面搭边值不能保证为了补偿侧面搭边，条料宽度应增加1个条料可能的摆动量（其值为条料与导料之间的间隙）故按下列公式计算条料宽度 (3-2) 导料板间距离： (3-3) 式中 条料宽度方向冲件的最大尺寸，mm，取Dmax=107 侧搭边值，取=1.5mm 条料宽度的单向（负向）偏差，mm，见表3-2,取0.6 导料板与最宽条料之间的见隙，mm，见表3-3,取5表3-2 条料宽度偏差条料宽度材料厚度0.50.51122335约200.050.080.1020300.080.100.1530500.100.150.20约500.40.50.70.9501000.50.60.81.01001500.60.70.91.11502000.70.81.01.22003000.80.91.11.3 表3-3 导料板与条料之间的最小间隙 单位：mm材料厚度无侧压装置有侧压装置条料宽度条料宽度100100200200300100100约10.50.5158150.511583.3.2 冲裁力的计算冲裁力是选择压力机吨位和检验模具强度的重要依据。本设计根据制件的形状特点将各力相加得出总冲裁力包括（落料力、拉深力、翻边力、顶件力、卸料力、推件力）计算如下。3.3.2.1 冲裁力的计算 本套模具采用平刃冲裁,平刃冲模的冲裁力按正式计算: (3-4)式中冲裁力(牛顿)冲裁周边长度(毫米)材料厚度(毫米)材料抗剪强度(牛顿/毫米)系数其中=1 =0.8=0.8325=260 3.3.2.2 翻边力的计算 (3-5)式中 翻边力，N 系数，一般取C0.50.8 翻边线长度，mm 材料厚度，mm 材料抗拉强度，Mpa其中 =0.5 =1.5 =325 3.3.2.3 拉深力的计算 用压边圈的第一次拉深力： (3-6)式中 拉深件横断面周长（按中径计算），mm 料厚,mm 材料抗拉强度，MPa 系数，见表3-4表3-4 系数0.550.570.600.650.700.750.801.00.930.860.720.600.550.4其中 =1.5 =325 =1.0 3.3.2.4 压边力计算任何形状零件拉深时的压边力： (3-7) =(r12-r22)3 (3.14312-3.1411.152)3 7881.51(N)3.3.2.5 缷料力、顶件力和推件力的计算冲裁件在冲裁过程完成后，材料会沿向产生弹性回复，使处于凸模周边的材料箍在凸模上，而冲断后落入凹模的材料则因弹性回复而梗塞在凹模内，从凸模上将工件（或废料）缷下来的力称为料力Fx，从凹模内向冲模反方向将工件（或废料）顶出的力称为顶件力FD，从凹模内向冲裁反方向将工件（或废料）推出的力称为拒体力FT，在选择冲裁设备及冲裁模设计时需要考虑这些力。影响这些力的因素很多，主要有材料的力学性能与厚度，制件形状与尺寸、冲模间隙与凹模孔口结构，排样的搭边大小及润滑情况等，在实际计算时，常用到下列经验公式： (3-8) (3-9) (3-10)式中 ，分别为缷料力，顶件力推件力系数见表3-5 冲裁力，N ，分别为缷料力，顶件力和推件力，N 同时R在模孔内的制件（或废料）数，nh/t,h 为凹模刃部直壁洞口高度，mm, t为料厚，mm表3-5 卸料力、推件力和顶件力系数材料及厚度（mm)钢0.10.0650.0750.10.140.10.50.0450.0550.0630.080.52.50.040.050.0550.062.56.50.030.040.0450.056.50.020.030.0250.03铝、铝合金0.0250.080.030.07紫铜、黄铜0.020.060.030.09缷料力： 顶件力： 3.3.2.6 圆筒型过渡毛坯拉伸次数的确定1.圆筒形过渡毛坯拉伸次数及直径的确定已知D=107mm,d=32mm,t=1.5mm,(t/D)*100=(1.5/107)*100=0.84M=d/D=54.2/143=0.379取m1=0.542M2=0.70第一次拉伸直径：d1=m1D=0.542*143=77.5mm第二次拉伸直径：d2=m2d2=0.7*77.5=54.2mm2.确定是否压边(1)第一次拉伸：第一次拉伸采用平端面凹模拉伸。t/D=1.2/143=0.008390.045*(1-m)=0.045*(1-0.542)=0.02061t/D0.03*(K-1),故不需要压边装置。3.3.2.7 压力机的选择考虑到实际应用的受力要求，和面积要求，选择开式压力机250KN 表3-6 开式压力机基本参数（摘自GB/T 14347-1993）3.3.3 压力机的校核公称压力 根据公称压力的选取压力机型号为JD21-80,它的压力为25065,所以压力得以校核;行程次数 行程次数为50/min.因为生产批量为中批量,又是手工送料,不能太快,因此是得以校核； 工作台面的尺寸 根据下模座LB=315200,且每边留出60100,即L1B1=415300,而压力机的工作台面L2B2=560400,故符合要求,得以校核； 3.4 本章小结 本章对模具各个部分工作所受到的力进行了计算与校和，计算了毛坯尺寸，冲裁力，顶件力，压料力。对各受力位置进行了强度的校和，都能满足设计的要求。第4章 刃口尺寸确定4.1 冲裁间隙4.1.1 基本概念冲裁间隙 通过对冲裁过程的分析可之，冲裁凸模和凹模之间的间隙对冲裁件断面有极重要的影响。此外间隙还影响模具寿命，卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。冲裁间隙 是一个很重要的工艺参数，合理的间隙数值应使冲裁时材料中的上、下剪裂纹重合，正好相交于一条连线上。4.1.2 间隙的确定4.1.2.1 冲裁间隙的确定冲裁模的合理间隙数值应使冲裁时材料中的上下两剪裂纹生命,正好相交于一条连续线上(图4-1).根据图上几何关系可得: 从图中ABD可决定间隙c 图4-1 冲裁过程中产生裂纹的瞬间状态 (4-1)式中 单边间隙 材料厚度 光亮带宽度,或产生裂纹时凸模挤入的深度 产生裂纹时凸模挤入材料的相对深度 剪裂纹与垂直线夹角表4-1 b/t与值（厚度t，毫米）材 料b/t100%t4软 钢757070656555504056中硬钢656060555548453545硬 钢50474745443835254 由上表查得 t/D100%=70%-80%=5 c=t(1-b/t)tan=0.09(mm)双边间隙值为12%t=0.18mm2. 拉深间隙的确定用压边圈的拉深单边间隙(见表4-2),查表得:Z/2=1 t=1.5 图4-2凸凹模间隙 表4-2 有压边圈拉深单边间隙z/2总拉深次数12345拉深次序 1121231、2341、2、345凸凹模单边间隙z/2(11.1)t1.1t(11.05)t1.2t1.1t(11.05)t1.2t1.1t(11.05)t1.2t1.1t(11.05)t3.翻边间隙的确定根据表4-3查得z/2=1.30 表4-3 平板翻边时凸模和凹模间的间隙 mm材料厚度t单面间隙z/20.30.50.70.81.01.21.52.00.250.450.600.700.851.001.301.704.2 凸、凹模刃口尺寸计算4.2.1 刃口尺寸计算原则模具刃口尺寸精度是影响冲裁件精度的首要因素，模具合理间隙值也要靠模具刃口尺寸公差来保证。由于凸、凹模之间存在着间隙使落下的料或冲出的孔都是带有锥度的，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸。在测量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准的。冲裁时，凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，结果使间隙越磨越大，由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需考虑下述原则。 落料制件尺寸由凹模尺寸决定，故设计落料模时，以凹模为基住准，间隙取在凸模上。 考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料模时，凹模基本尺寸应取工件公差范围内较小的尺寸。这样凸、凹模虽磨损到一定程度，仍能冲出合格的零件。 由于凸、凹模均要与冲裁件和废料摩擦，从而导致模具磨损，凸模越磨越小，凹模越磨越大，结果使模具间隙变大，因此在设计新模具时，凸、凹模间隙应取最小合理间隙值。4.2.2 刃口尺寸计算4.2.2.1 确定冲口、落料的刃口尺寸图4-3刃口尺寸计算关系表4-4 凸凹模刃口尺寸计算公式冲压方式落料工件尺寸凸模尺寸凹模尺寸D-D凸=(D凹Z最小)-凸D凹=(D-X)凹注 1、表中计算公式各符号的含义为： D冲件公称尺寸 冲件公差 D凸，D凹落料凸模刃口尺寸 Z最小最小冲裁间隙，详见表4-5 x磨损系数，与冲件精度有关，详见表4-6 g凸，g凹凸，凹模制造公差，详见表4-72.按表中公式计算的刃口刃寸，可在图纸上分别标注，但须保证g凸+g凹Z最大-Z最小，即在计算中须验证上式中选用参数关系 表4-5 汽车拖拉机行业用冲模初始双面间隙 mm材料厚度08、10、35、09Mn、Q23516Mn40、5065MnZ最小Z最大Z最小Z最大Z最小Z最大Z最小Z最大0.50.81.01.21.52.02.53.03.54.04.56.08.00.040.070.100.130.140.250.360.460.540.640.721.080.060.100.140.180.240.360.500.640.740.881.001.440.040.070.100.130.170.260.380.480.580.680.720.841.200.060.100.140.180.240.380.540.660.780.920.961.201.680.040.070.100.130.170.260.380.480.580.680.781.140.060.100.140.180.230.380.540.660.780.921.041.500.040.060.090.060.090.13表4-6 磨损系数部件精度IT10IT11IT13IT14X10.750.5表4-7 凸模和凹模制造公差公称尺寸凸模制造公差(-凸)凹模制造公差(凹)180.020.0218300.02530800.03801200.0250.0351201800.030.041802600.0452603600.0350.053605000.040.065000.050.07 落料刃口计算其中 D107, 0.120, Z最小0.14, X=1, g凸-0.02，g凹0.03 D凹（D-x)+g凹 （62-1x0.120)）+0.0361.88+0.33 D凸（D凹-Z最小）g凸 （61.88-0.14）-0.0261.74-0.02验证 g凸+g凹0.01Z最大-Z最小0.02所以，附合要求。(2)冲裁模刃口高度 取h=10mm表4-8 冲裁刃口形式及尺寸图例特点适用场合直刃口强度好，孔口尺寸不随刃口磨损增大尺寸h见表15形状复杂或精度较高的工件，用于复合模上出料洞口可采用线切割加工方法 表4-9 冲裁刃口高度 mm料厚t0.50.5212244刃口高度h668810101214 4.2.2.2 确定拉深刃口尺寸圆角半径的极限 带凸缘筒形件，凸缘的简壁间圆角半径r22t,一般取r2（48）t r24t=6圆角半径圆角推荐数值(表4-8)取9表4-10 拉深凹模圆角半径材料材料厚度t/mm3366钢铝、黄铜、纯铜(610)t(58)t(46)t(35)t(24)t(1.53)t拉深凸模和凹模工作部分尺寸计算 工作要求内形尺寸（见图4-4）a.拉深件b.拉深凸模和凹模图4-4内形尺寸 (4-2) (4-3)式中 ，凹模和凸模尺寸 ,I件最大，最小极限尺寸 拉深件公差 凸模和凹模间隙 ，凹模和凸模制造公差 见表4-9其中 lmin=22.3, =0.14, Z=3, 0.09,0.06 （22.3+0.40.14）-0.0622.356-0.06 （22.3+0.40.14+3）+0.0925.356+0.09 表4-11 圆筒形件拉深凸模和凹模制造公差 mm材料厚度拉深件公称直径101015502002005000.250.350.500.801.001.201.502.002.503.000.0150.020.030.040.0450.0550.0650.0800.0950.010.010.0150.0250.030.040.050.0550.060.020.030.040.060.070.080.090.110.130.150.010.020.030.0350.040.050.060.070.0850.100.030.040.050.060.080.090.100.120.150.180.0150.020.030.040.050.060.070.080.100.120.030.040.050.060.080.100.120.140.170.200.0150.0250.0350.040.060.070.080.090.120.14注：1、表列数值用于未精压的薄钢板 2、如用于精压钢板，取表中数值的25% 3、用于有色金属，取表中数值的50%4.3 本章小结本章了解冲裁间隙的定义，对凸凹模刃口的尺寸进行了计算。第5章 凸、凹模结构的确定5.1 凸凹模设计原则凸模和凹模要有足够的刚度和强度。凸模和凹模安装稳定可靠，且便于更换。凸、凹模应具有良好的结构工艺性，以便制造，热处理，检测及安装。5.2 凸模结构计算因为本模为综合式复合模，所以落料凸模也是拉深的凹模。所以不能按正常的凸模来设计，所以经过计算凸模的结构如图5-1。图5-1 凸模结构 同时，翻边凸模也是落料凹模，所以为中空的。其结构形式如图5-2。图5-2 翻边凸模结构由于模具结构需要，所以拉深凸模也是中空的。为了让翻边凸模可以成型所以模具结构如图5-3所示。图5-3 拉深凸模结构5.3 本章小结本章讨论了凸凹模设计的基本原则，分别对凸凹模进行了总体的设计与计算，确定了凸凹模的尺寸。第6章 弹簧的选用与计算6.1 弹簧的选用与计算6.1.1 缷料弹簧选用原则及步骤 根据总缷料力F缷估计拟用弹簧个数n,算出每个弹簧所承受的负荷F预:F缷/n根据F预的大小从标准中初选,弹簧的规格,使所选用的弹簧所承受最大工作的负
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