毕业设计（论文）-某型锥形盖冲压工艺及其模具设计【全套图纸】.doc

前 言全套图纸，加153893706模具是现代化的生产重要工艺装备，在国民经济的各个部门都越来越多地依模具来进行生产加工，越来越引起人们的重视，模具也趋向标准化。随着模具的迅速发展，在现代工业生产中，模具已经成为生产各种工业产品不可缺少的重要工艺设备。这次毕业设计是在学习完所有机械课程的基础上进行的，是对我综合能力的考核，是对我所学知识的综合运用，也是对我所学知识的回顾与检查。本设计主要分为两部分，一部分是对锥形盖进行冲压工艺分析与计算，一部分是对锥形盖进行模具设计。首先，先对零件进行工艺分析与计算，其中包含工艺分析与设计方案的确定，确定排样，计算冲裁力与选择冲压设备等。其次，对锥形盖进行模具设计，其中主要是模具主要零部件的设计与计算与模具的装配。在进行模具设计时，根据零件的形状并结合手册循序渐进的进行模具设计。这次模具设计是对以前所学知识的一次实践。由于我没有实践经验所以很多东西都要依靠手册。包括数据的选取和工艺性的确定。模具设计包括模具工作零件、定位零件、卸料及推件零件、导向零件和连接固定零件的设计。在设计时要使用到AUTOCAD2007，这类计算机辅助设计软件对于提高设计的速度和质量很有帮助，这也是当今模具行业发展的选择。在近三个月的设计中，为了更好地完成任务，期间还到工厂进行了实习，参观了冲压模具的生产加工过程，这加强了我们的感性认识，更有利于我们完成模具设计。 对于本次毕业设计，应该要达到以下目的： 综合运用本专业所学的理论与生产实际知识，进行一次冷冲压模设计的实际训练，从而提高我们的独立工作能力。 巩固复习四年以来所学的各门学科的知识，以致能融会贯通，进一步了解从模具设计到模具制造的整个工艺流程。 掌握模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。本次设计是在周爱娇老师认真、耐心的指导和同学们的帮助、交流下，对模具的经济性、模具的寿命、生产周期、及生产成本等指标下进行全面、仔细的分析下而进行设计的。在此，我对他们表示衷心的感谢。冲模是模具设计与制造专业的主要专业课程之一。它具有很强的实践性和综合性，通过学习这门课程，使我对冲压模具有了新的认识，从中也学到了不少知识，激发了我对冲压模具的爱好。由于本人水平有限，缺乏实践经验，所以在设计中难免产生不足和错误，望各位老师批评和指正，以使我的毕业设计做到合理，同时也为我走出校门步入社会打下坚实的基础。1 冲压工艺性分析和方案的确定1.1 零件工艺性分析工件锥形盖为图1所示的拉深件，材料08钢，材料厚度0.5mm，大批量生产。图1 工件图其工艺性分析内容如下：1.1.1 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。1.1.2 结构分析该零件属于旋转体带有凸缘的锥形件，是结构简单带一个阶梯的轴对称曲面形状拉深件，其形状、尺寸符合工艺性要求，所以该零件冲压工艺性较好。零件凸缘上均布着六个4的小孔和底孔18，为了保证孔的位置准确和精度，其加工放在拉深结束后冲裁。此外，零件口部圆角半径均为R1，满足拉深件口部圆角半径大于或等于两倍料厚的要求。1.13 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，选精度等级为IT12，工件的所有未注明公差均由文献1表2.10查得。1.2 工艺方案的确定 零件的生产包括落料、拉深、切边、冲孔等工序，其总体工艺过程有以下几种：方案一：先落料，然后拉深，再冲孔，最后切边。采用单工序模生产。方案二：先落料拉深复合，后冲孔切边复合。采用复合模生产。方案三：采用级进模或多工位自动压力机上生产。其中，方案一模具结构简单，但需要四副单工序模，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。方案二需要两副复合模，结构复杂，制造难度加大，成本高，但工件的相对位置精度及生产效率都较高，满足大批量生产要求，工件精度也能满足要求，操作方便。方案三中的级进模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。对于特别复杂或孔边距较小的冲压件，用简单模或复合模冲制有困难时，可用级进模逐步冲出。但级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。通过对上述三种方案的分析比较，该零件的冲压生产采用方案二为佳。2 模具总体设计2.1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用复合模冲压。因为倒装式复合模结构简单，可以直接利用压力机的打杆装置进行推件卸件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，应用十分广泛，所以模具类型为倒装式复合模。2.2 操作与定位方式2.2.1 操作方式零件的生产批量较大，但合理安排生产可用手工送料方式，也能满足生产要求，这样就可以降低生产成本，提高经济效益。2.2.2 定位方式因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用两个固定挡料销导料，无侧压装置。控制条料的送进步距采用固定挡料销定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来定。 2.3 卸料、出件方式2.3.1 卸料方式 刚性卸料与弹性卸料的比较：刚性卸料是采用固定卸料板结构。常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大，单边间隙取（0.20.5）t。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与 凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。主要用于卸料力较大、材料厚度大于2mm且模具结构为倒装的场合。弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有压料作用，冲件比较平整。卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.10.2）t,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。常用作落料模、冲孔模、正装复合模的卸料装置。工件平直度较高，料厚为0.5mm相对较薄，卸料力不大，因为弹压卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸料板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面，故可采用弹性卸料。2.3.2 出件方式对于复合模生产，应采用上出件比较便于操作与提高生产效率。2.4 确定送料方式因选用的冲压设备为开式压力机且垂直于送料方向的凹模宽度B大于送料方向的凹模长度L故采用纵向送料方式，即由前向后送料。2.5 确定导向方式方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。单只能一个方向送料。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，该复合模采用后侧导柱的导向方式，即方案二最佳。3 零件的工艺计算3.1 拉深工艺计算零件材料厚度为0.5mm，比较小，所以所有计算以毛坯直径为准。3.1.1 确定零件修边余量 零件的凸缘相对直径dFd=8632=2.69式中 dF-凸缘直径；d-锥形件中径。查文献1表4.8得修边余量h=2.2mm，所以，修正后拉深件凸缘的直径应为(86+22.2)mm=90.4mm。3.1.2 确定坯料尺寸D 按照“拉深前毛坯面积等于拉深后工件面积”的原则，查文献1表4.13得到以下表面积F的计算公式:F1=d124=3224mm2=803.84mm2 S2=h22+c2=16-62+60-3222mm=17.21mmF2=S2d2+d12=17.260+322mm2=2485.09mm2F3=4d3-2r2-d22=470-212-812mm2=341.51mm2F4=42rd3-2r+8r2=42170-21+812mm2=341.51mm2F5=d3h5=706-2mm2=879.20mm2F6=42rd3+2r-8r2=42170+21-812mm2=348.67mm2F7=4d42-d3+2r2=490.42-70+212mm2=2345.71mm2 F=F1+F2+F3+F4+F5+F6+F7=803.84+2485.09+803.84+341.51+879.20+348.67+2345.71mm2=8007.85mm2D=4F=48007.85mm101mm其中零件凸缘部分的表面积为 F凸=F7=2345.71mm2，零件除去凸缘部分的表面积为 F=F1+F2+F3+F4+F5+F6=803.84+2485.09+803.84+341.51+879.20+348.67mm2=5662.14mm2。3.1.3 判定能否一次拉深成形 因为零件为带一个阶梯的锥形件，所以首先要判定锥形部分能否一次拉深成形。零件的坯料相对厚度tD100%=0.5101100%=0.50%式中 t-柸料厚度；D-柸料尺寸。零件的相对高度hd=16-6320.3式中 h-锥形件部分的高度；d-锥底直径。查文献1表4.61得hd0.250.3，符合浅锥形件拉深的条件，所以零件的锥形部分能一次拉深成形。又因为零件带一个阶梯，所以要判定阶梯形部分能否一次拉深成形。零件的坯料相对厚度tD100%=0.5101100%=0.50%，零件的相对高度hd=1632=0.5式中 h-工件高度；d-锥底直径。查文献1表4.28得拉深次数为1次，所以零件的阶梯形部分能一次拉深成形。 通过以上两次判定可以确定零件可以一次拉深成形。3.1.4 拉深系数 m=dD=32101=0.317式中 d-锥底直径；D-柸料尺寸。3.1.5 判定是否用压边圈或拉深筋 由于拉深时，毛坯的变形程度不大，拉深后回弹较大，为减小回弹常使用带平面边圈或拉深筋的拉深模。因为零件的坯料相对厚度tD100%=0.5101100%=0.50%， 拉深系度m=dD=32101=0.317，查文献1表4.31得零件可以用压边圈。3.2 落料拉深复合模工艺计算3.2.1 落料凸、凹模刃口尺寸 根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。落料尺寸为101-0.3+0.3mm，落料凹模刃口尺寸计算如下。查文献1表2.36得该零件冲裁凸、凹模最小间隙min=0.040mm，最大间隙max=0.060mm，查文献3表3-6凸模制造公差T=0.02mm，凹模制造公差A=0.03mm。将上述各值代入T+Amax-min校验是否成立。经校验，不等式不成立。又因为凸、凹模制造公差为T0.4max-min=0.40.060-0.040mm=0.008mm，T0.6max-min=0.60.060-0.040mm=0.012mm，重新取T=0.008mm，A=0.012mm，所以可按凸、凹模制造基本公式计算工作零件刃口尺寸凹模刃口尺寸DA=Dmax- 0+A=101.3-10.6 0+0.012mm=100.7 0+0.012mm凸模刃口尺寸DT=DA-min-T 0=100.7-0.040-0.008 0mm=100.66-0.008 0mm3.2.2 拉深凸、凹模尺寸计算 拉深后零件标注内形尺寸的直径为70-0.3+0.3mm，由公式Z=tmax+nt确定拉深凸、凹模间隙值，查文献1表4.52得间隙系数n=0.2，所以拉深凸、凹模间隙值Z=0.5+0.20.5mm=0.51mm，则拉深凹模DA=dmin+0.4+Z 0+A=69.7+0.40.6+0.51 0+0.03mm=70.45 0+0.03mm拉深凸模DT=dmin+0.4-T 0=69.7+0.40.6-0.03 0mm=69.94-0.03 0mm3.2.3 排样设计与计算 1、 排样方式的选择方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。方案二：少废料排样 因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。方案三：无废料排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。 2、 排样计算因为零件采用单直排排样方式，所以查文献3表3-14得零件间的搭边值为1mm，零件与条料侧边之间的搭边值为1.2mm，由于模具采用无侧压装置的导料板结构，则条料上零件的步距为101+1mm=102mm，条料的宽度应为B=(Dmax+2a+Z)- 0=(101.3+21.2+0.5)-0.6 0mm=104.2-0.6 0mm式中 Dmax-条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；a-侧搭边值；-条料宽度的单向（负向）偏差；Z-导料板与最宽条料之间的间隙。查文献2表3-1选用规格为0.5mm650mm1300mm的板料，计算裁料方式如下采用纵裁时:每板的条数 n1=650/104.2=6条每条的工件数 n2=1300/102=12件每板的工件数 n=n1n2=612=72个材料利用率为：=nA1BL100%=7210122/6501300100%=68.27%式中 n- 一张条料上的冲裁件总数目；A1- 一个冲裁件的实际面积；B-条料宽度；L-条料长度。采用横裁时:每板的条数： n1=1300/104.2=12条每条的工件数： n2=650/102=6件每板的工件数： n=n1n2=126=72个材料利用率：=7210122/6501300100%=68.27%经计算横裁.纵裁时板料利用率相同都为68.27%，为了便于工人的操作，选用第一种裁法。排样图如图2所示。图2 排样图3.2.4 力的计算 模具为落料拉深复合模，动作顺序是先落料后拉深，现分别计算落料力FZ、拉深力F拉、和压边力F压。F=Lt=1.31010.5300N=61813.67N62kN式中 F-冲裁力；L-冲裁周边长度；t-材料厚度；-系数，一般取1.3。卸料力：FX=KXF=0.0562kN3kN顶件力：FD=KDF=0.0862kN5kN推件力：FT=nKTF=160.06362kN62.5kNn=ht=80.5=16式中 F-冲裁力；n-同时梗塞在凹模内的废料数；h-凹模洞口的直壁高度，取8mm；t-材料厚度；KX、KD、KT-卸料力、顶件力、推件力系数，查文献1表2.32所得。因为零件采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁，所以FZ=F+FX+FD=62+3+5kN=70kNF拉=dhtbKF=320.53801.21N=23112.07N23kN式中 dh-锥顶直径；t-材料厚度；b-材料强度极限，查文献2表3-10，取380MPa；KF-系数，查文献1表4.38得1.21F压=Ap=90.422-70223N=7709.85N8kN式中 A-开始拉深时的压边面积；p-单位压边力，查文献1表4.47，取3MPa。因为拉深力与压边力的和小于落料力，即F拉+F压=23+8kN=31kNFZ，所以，应按照落料力的大小选用设备。查文献1表13.9，初选设备为J23-6.3。3.2.5 确定压力中心因为此图形为对称图形,固它的压力中心即重心就是此图形的对称中心。3.2.6 凸、凹模圆角半径的确定凹模圆角半径 rd=0.8D-dt=0.8101-90.40.52mm 式中 D-柸料尺寸；d-凸缘直径；t-材料厚度。凸模圆角半径 rp=0.71.0rd=0.71.02=1.42mm，取rp=2mm。3.2.7 弹性元件的选取与计算1、 因为橡胶允许承受的负荷较大，安装调整灵活方便，故选取橡胶为弹性元件。2、 卸料橡胶的设计（1） 卸料板的工作行程 H1H1=H+H=t+1+H=（0.5+1+5）mm=6.5mm （凸模刃口修磨量一般为510mm，取H=5mm。）（2） 橡胶的自由高度 H0 橡胶高度尺寸为H0=H10.250.30，取H0=H10.25=6.50.25mm=26mm（3） 橡胶预压缩量 H0橡胶预压缩量一般取自由高度的10%15%，所以H0=0.10H0=0.1026mm=2.6mm（4） 橡胶允许的总压缩量 H2为保证橡胶不过早失效，其允许最大压缩量不应超过其自由高度的45%，一般为 H2=0.350.45H0，取H2=0.35H0=0.3526mm=9.1mm（5） 橡胶横截面积 A 橡胶所产生的压力 Fxy=FX=3000N，由橡胶的总预压量35%查文献1表15.38得橡胶所产生的单位面积压力p=2.10MPa，所以A=Fxyp=30002.10mm2=1428.6mm2（6） 橡胶外径 DD=d2+1.27Fxyp=132+1.2730002.10mm=44.5mm，取D=45mm（7） 校核橡胶高度与橡胶外径之比 H0D=2645=0.58，在0.5H0D1.5范围内，所以橡胶高度与橡胶外径符合要求。（8） 查文献1表15.40得聚氨酯橡胶的几何尺寸为D=45mm，d=12.5mm，H0=25mm，D1=68mm。（9） 橡胶的安装高度 h4h4=H0-H1=25-6.5mm=18.5mm3.3 冲孔切边复合模工艺计算3.3.1 切边凸、凹模尺寸计算 刃口尺寸计算采用分开制造法，具体计算尺寸为86-0.3+0.3mm，落料凹模刃口尺寸计算如下。查表2.36得该零件冲裁凸、凹模最小间隙min=0.040mm，最大间隙max=0.060mm，查表3-6凸模制造公差T=0.02mm，凹模制造公差A=0.03mm。将上述各值代入T+Amax-min校验是否成立。经校验，不等式不成立。又因为凸、凹模制造公差为T0.4max-min=0.40.060-0.040=0.008mmT0.6max-min=0.60.060-0.040=0.012mm重新取T=0.008mm，A=0.012mm，所以可按凸、凹模制造基本公式计算工作零件刃口尺寸。凹模刃口尺寸为DA=Dmax- 0+A=86-10.6 0+0.012mm=85.4 0+0.012mm凸模刃口尺寸为DT=DA-min-T 0=85.4-0.040-0.008 0mm=85.36-0.008 0mm3.3.2 冲孔凸、凹模尺寸计算 刃口尺寸计算采用分开制造法，具体计算尺寸为4-0.1+01mm、18-0.2+0.2mm，冲孔凸、凹刃口尺寸计算如下。查文献1表2.36得该零件冲裁凸、凹模最小间隙min=0.040mm，最大间隙max=0.060mm，查文献3表3-6凸模制造公差T=0.02mm，凹模制造公差A=0.03mm。将上述各值代入T+Amax-min校验是否成立。经校验，不等式不成立。又因为凸、凹模制造公差为T0.4max-min=0.40.060-0.040=0.008mmT0.6max-min=0.60.060-0.040=0.012mm重新取T=0.008mm，A=0.012mm，所以可按凸、凹模制造基本公式计算工作零件刃口尺寸4-0.1+01mm的凹模刃口尺寸为dT1=dmin+-T 0=3.9+10.1-0.008 0mm=4-0.008 0mm凸模刃口尺寸为dA1=dT1+min 0 +A=4+0.060 0 +0.012mm=4.06 0 +0.012mm18-0.2+0.2mm的凹模刃口尺寸为dT2=dmin+-T 0=17.8+10.2-0.008 0mm=18-0.008 0mm凸模刃口尺寸为dA2=dT2+min 0 +A=18+0.060 0 +0.012mm=18.06 0 +0.012mm3.3.3 力的计算 模具是一套落料冲孔复合模，采用废料切刀去除切边废料，其所需冲裁力和推件力分别为F冲=KL切边+L冲孔t=1.386+64+80.5300N=78414.15N78kN F推=nK推F冲=160.06378kN79kN则所需总工作力F总=F冲+F推=78+79kN=157kN查文献1表13.9，初选设备为J23-16。3.3.4 确定压力中心因为此图形为对称图形,固它的压力中心即重心就是此图形的对称中心。3.4 冲压工艺过程首先落料和拉深，在条料上冲裁出柸料，接着拉深成工件所需的形状如图3所示。图3 工序图1然后冲孔和切边，冲裁出所需的孔，将工件凸缘上的余量切去，得到所需的工件如图4所示。图4 工序图24 模具零部件结构的确定4.1 定位零件的结构设计4.1.1 条料横向定位装置选用的是两个固定挡料销来导料，查文献1表15.49得固定挡料销用直径d=8mm的标准零件尺寸。4.1.2 条料纵向定位装置选用的是固定挡料销，因为圆柱头式挡料销制造简单，使用和更换方便，决定选用圆柱头式挡料销，根据导料板的厚度，查文献1表15.49得固定挡料销用直径d=8mm的标准零件尺寸。4.2 卸料、顶件、推件零件的结构设计4.2.1 卸料装置的设计1、 当为落料拉深复合模时，选用的是弹性卸料装置，故用的是弹性卸料板。用的弹性卸料板是以导料板为送料导向的冲模中使用的弹性卸料装置，卸料板凸台部分的高度为h=H-0.10.3t式中 h-卸料板凸台高度；H-导料板高度；t-板料厚度；所以，h=6-0.30.5mm=5.4mm。工件为中小件卸料，弹性卸料板的厚度取515mm，综合考虑取弹性卸料板为15mm。 2、 当为冲孔切边复合模时，选用废料切刀卸料装置，废料切口的刃口长度应比废料宽度大些，刃口比凸模刃口低，其值h大约为板料厚度的2.54倍，并且不小于2mm。综合考虑，取废料切刀的直径d=10mm，刃口高度为15mm，h=5mm，废料切刀到切边凹模的高度为H刀=20mm。4.2.2 推件装置的设计1、 当为落料拉深模时，选用不需要推板和连接推杆组成中间传递结构，而由打杆直接推动推件块的刚性推件装置。推杆文献1表15.42选用直径d=8mm标准的A型带肩推杆。2、 当为切边冲孔模时，选用由打杆、推板、连接推杆和推件块组成的刚性推件装置。推杆文献1表15.42选用直径d=8mm标准的A型带肩推杆。4.2.3 顶件装置的设计顶件装置选用由顶杆、顶件块和装在下模底下的弹顶器组成的弹性顶件装置。这种结构的顶件力容易调节，工作可靠，冲裁件平直度较高。弹顶器做成通用的，其弹性元件是橡胶。4.3 凹模的结构设计4.3.1 凹模外形结构及其固定方法根据零件形状和尺寸，采用整体式凹模，直接用螺钉和销钉紧固在下模座上。采用螺钉和销钉定位固定时，要保证螺孔间、螺孔与销孔间及螺孔、销孔与凹模刃壁间的距离不能太近，详细距离文献2表3-24。4.3.2 凹模孔口的结构形式选用孔口为直刃壁的凹模，因为板厚t=0.5mm，所以直刃壁高度取8mm。4.3.3 凹模轮廓尺寸的确定1、 凹模厚度 H=ks式中 s-垂直送料方向的凹模刃壁间最大距离；k-系数，考虑板料厚度的影响，查文献2表3-25得k=0.15；所以，H=0.15101mm15mm，但该工件上还需冲很多较小的小孔,且均在同一凹模上进行,所以凹模厚度应适当增加,当为落料拉深复合模时，取H凹=45mm；当为冲孔切边复合模时，取其H凹=51mm。2、 垂直于送料方向的凹模宽度 （1） 当为落料拉深复合模时，B=s+2.54.0H=101+（2.54.0）45mm=213.5281mm。（2） 当为冲孔切边复合模时，B=s+2.54.0H=101+（2.54.0）51mm=127.5204mm。送料方向的凹模长度 L凹=s1+2s2式中 s1-送料方向的凹模刃壁间最大距离；s2-送料方向的凹模刃壁至凹模边缘的最小距离，查文献2表3-26得s2=40mm；所以，L=101+240mm=181mm，为了保证凹模有足够的强度，将其外径增大到2000mm。4.4 其他支承零件的设计4.4.1 模柄的设计1、 当为落料拉深复合模时，选用4个螺钉紧固于上模座的凸缘模柄。2、当为冲孔切边复合模时，选用3个螺钉紧固于上模座的凸缘模柄。4.4.2 凸模固定板的设计 根据工件形状，选用标准圆形的凸模固定板，其厚度一般为凹模厚度的60%80%，综合考虑，当为落料拉深复合模时，取h1=0.6H=0.645mm=27mm；当为冲孔切边复合模时，取h1=0.6H=0.651mm=31mm。4.4.3 校核垫板的采用与否p=FZA式中 p-凸模头部端面对模座的单位面积压力；FZ-凸模承受的总压力； A-凸模头部端面支承面积； 1、 当为落料拉深复合模时， FZ=FD+FX=5000+62000N=67000N所以，p=6700003222MPa=83MPa查文献2表3-34得模座材料的许用压应力bc=90140MPa。因为pbc，所以要加垫板，综合考虑，取垫板厚度H垫=10mm。4.4.4 凸凹模固定板的设计 根据工件形状，选用标准圆形的凸凹模固定板，综合考虑，当为落料拉深复合模时，取其厚度为h3=30mm；当为冲孔切边复合模时，取其厚度为h3=20mm。4.4.5 压边圈的设计选用刚性压边圈装置，根据工件的凸缘部分，为了防止起皱，综合考虑取压边圈厚度为19mm。4.4.6 卸料螺钉的选用卸料板上设置2个卸料螺钉，公称直径为12mm,螺纹部分为M1050mm,卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间，以保证卸料的正常运动。 4.4.7 销钉的选用根据多方面的考虑，选用圆柱销。当为落料拉深复合模时，取其公称尺寸为l=55mm 和l=60mm；当为冲孔切边复合模时，取其公称尺寸为l=50mm。4.5 凸模的结构设计4.5.1 凸模的结构形式及其固定方法根据零件形状和尺寸，采用整体式凸模，直接用螺钉和销钉紧固在下模座内，紧固在下模座的部分代替了凸模固定板。4.5.2 凸模长度计算1、当为落料拉深复合模时， L凸=h1+h凹-h式中 h1-凸模固定板厚度；h-凸模进入凹模的深度0.51mm，取1mm；所以，L=27+45-1mm=71mm。2、当为冲孔切边复合模时，所冲孔为圆孔，为方便装配和满足凸模强度将冲孔凸孔凸模设计成阶梯式，采用数控铣削床加工。L凸1=h1+h凹；L凸2=h1+h凹-H式中 h凹-凹模的高度；H-工件的高度；所以，L凸1=31+51mm=81mm；L凸2=31+51-16mm=66mm。4.6 凸凹模的结构设计零件外形相对复杂，根据实际情况并考虑加工，为了满足凸凹模强度和刚性，将凸凹模设计成凸台式，使装配修磨方便。采用成形铣、成形磨削加工。4.6.1 当为落料拉深复合模时，凸凹模的总长度为L凸凹=h2+h3+h4+h式中 h2-弹性卸料板厚度；h3-凸凹模固定板厚度；h4-橡胶安装高度；h-增加长度。它包括凸模的修磨量、凸模进入凹模的深度0.51mm、凸模固定板与卸料板之间的安全距离等，一般取1020mm；所以，L=15+30+18.5+15.5mm=79mm。4.6.2 当为冲孔切边复合模时，凸凹模的总长度为L凸凹=h3+h5+H+h式中 h3-凸凹模固定板厚度；h5-废料切边刀刃口高度；H-工件的高度；h-增加长度。它包括凸模的修磨量、凸模进入凹模的深度0.51mm、凸模固定板与卸料板之间的安全距离等，一般取1020mm；所以，L=20+15+16+7mm=58mm。4.7 模具闭合高度 1、 当为落料拉深复合模时，H=h上+L凸凹+H凹-H+h下式中 h上-上模座的高度；L凸凹-凸凹模的高度；H凹-凹模的高度；H-工件的高度；h下-下模座的高度。所以，H=45+79+45-16+50mm=203mm。2、 当为冲孔切边复合模时，H=h上+H垫+H凸固+H凹+L凸凹+H刀+H凸凹板+h下式中 H垫-垫板厚度；H凸固-凸模固定板厚度；H刀-废料切刀刃口到切边凹模的高度；H凸凹板-凸凹模固定板高度。所以，H=45+10+31+51+20+20+50mm=227mm。4.8 模具零部件设计4.8.1 模具采用的是后置导柱模架根据以上计算结果，查文献2表3-35得模架规格为：1、 当为落料拉深复合模时，上模座 200mm200mm45mm，下模座 200mm200mm50mm，导柱 32mm160mm，导套 32mm105mm43mm。 2、 当为冲孔切边复合模时，上模座 200mm200mm45mm，下模座 200mm200mm50mm，导柱 32mm190mm，导套 32mm115mm43mm。4.8.2 其他零部件结构 拉深凸模将直接由连接件固定在下模座上，凸凹模由凸凹模固定板固定，两者采用过渡配合关系。模柄采用凸缘式模柄，根据设备上模柄孔尺寸，查文献2表3-60选用规格为 A50100的模柄。4.9 确定装配基准4.9.1 落料、拉深和切边、冲孔都应以冲裁凸凹模为装配基准件。首先确定凸凹模在模架中的位置，安装凸凹模组件，确定凸凹组件在下模座的位置，然后用固定板将凸凹模和下模座夹紧。4.9.2 冲裁模具材料的选取查文献1表12.6、表12.7表12.8和表12.9得1、 凸模的材料为Cr12，凹模的材料为Cr12，热处理硬度为5862HRC。2、 上、下模座选用铸铁型，材料采用HT200，滑动导柱、导套的材料采用T8，热处理硬度为5862HRC。3、 弹性卸料板、凸模固定板、凸凹模固定板、垫板的材料为45号钢，垫板的热处理硬度为4045HRC，其它的热处理硬度为4348HRC 。4、 拉深模压边圈材料采用T10A，热处理硬度为5862HRC。5、 推件块、模柄、打杆材料选用45号钢，打杆的热处理硬度为4045HRC。6、 紧固螺钉、销钉、卸料钉材料为45号钢，紧固螺钉、卸料钉的头部淬火，热处理硬度为4045HRC，销钉的热处理硬度为4348HRC。4.9.3 模具零件的配合1、因为凸、凹模间隙小于0.3mm，所以导柱与导套间采用H6/h5的间隙配合；导板与凸模间采用H7/h6的间隙定位配合；因为冲裁件的内形尺寸不大，所以推件块内形与凸模间为H8/f8的间隙配合。2、导套、导柱与底座间采用H7/r6的过盈配合。3、圆柱销与销孔，凸模与凸模固定板，模柄与上模座间采用H7/m6的过渡配合。5 冲压设备的选用与校核5.1 落料拉深复合模压力机设备的选用根据以上计算，同时考虑拉深件的高度选取开式双柱可倾压压力机J23-16，其主要技术参数如下：公称压力 160kN滑块行程 70mm最大闭合高度 220mm闭合高度调节量 60mm滑块中心线到床身距离 160mm工作台尺寸 300mm450mm工作台孔尺寸 110mm210mm模柄孔尺寸 40mm60mm垫板厚度 60mm5.2 冲孔切边复合模设备的选用考虑零件的高度，选用开式双柱可倾压压力机J23-25，以保证冲孔切边的顺利操作，其主要技术参数如下：公称压力 250kN滑块行程 65mm最大闭合高度 270mm闭合高度调节量 55mm滑块中心线到床身距离 200mm工作台尺寸 370mm560mm工作台孔尺寸 200mm290mm模柄孔尺寸 40mm60mm垫板厚度 50mm5.3 校核模具闭合高度模具闭合高度H应该满足H最大-5HH最小+10式中 H最大-压力机的最大装模高度；H最小-压力机的最小装模高度；当为落料拉深复合模时，220-5203220-60+10，即215203170，所选的压力机J23-16满足要求，可以使用。当为冲孔切边复合模时，270-5227270-55+10，即265227225，所选的压力机J23-25满足要求，可以使用。6 模具的工作原理6.1 落料拉深复合模的工作原理落料拉深复合模的总装配图如图5所示。图5 落料拉深复合模 本模具是一套倒装式的落料、拉深的复合模。模具的工作过程为：上模下行凸凹模17与落料凹模4接触开始落料。上模继续下行凸凹模17与拉深凸模20接触开始拉深。工件成形后，上模上行打杆14推动推件块15把零件从凸凹模17中打出，落料废料由橡胶18推动卸料板19推出。此模具为前后送料，在送料中有挡料销6限位和导料。6.2 冲孔切边复合模工作原理冲孔切边复合模的总装配图如图6所示。图6 冲孔切边复合模本模具是一套冲孔、切边的复合模。模具的工作过程为：上模下行冲孔凸模5和6与凸凹模4接触开始孔的冲制。上模继续下行切边凹模7与凸凹模3接触开始切边。孔的废料冲裁力的作用小直接