毕业设计（论文）-卡环冷冲压复合模具设计.doc

广东海洋大学本科生毕业设计 设计题目卡环冷冲压复合模具设计卡环冷冲压复合模具设计 英文题目Loop cold stamping mould design 工程学院 机械工程系院(系) 机械设计制造及其自动化 专业 机制班 学生姓名1113级 指导教师职称教授 起讫日期2015.3.312015.6.8 地 点广东海洋大学 2 摘要 本次设计工件为卡环零件。设计内容从零件工艺性分析开始：首先，确定该模具类 型为落料拉深翻边复合模具；接着做工艺计算，计算出拉深力、卸料力、推件力、确 定模具的压力中心、选择压力机和校核冲模的闭合高度；然后，根据计算出确定模具 的凸、凹模尺寸和形状。最后，设计出挡料销、卸料板、推件装置、导柱、导套和模 柄等模具的主要零部件，从而完成整个模具的设计工作。 模具主要零部件结构设计是模具设计的主要内容，其内容包含了凹模结构设计、 凸模结构设计、凸凹模结构设计、定位零件、弹性卸料装置、推件装置、弹簧的选用 等重要零部件的设计加工方法和加工注意要点，以及导柱与导套和模柄与模架等标准 零件的选取。这样更有利于加工人员的一线操作，使其通俗易懂加工方便。 关键词：卡环，拉深，冲孔，翻边，复合模， Abstract The design is the compound die of the outer cover. Design elements from the part 3 process to begin with the analysis. First, determine the type of the mould for punching, blanking compound die for; then do process calculation, calculation pressure, discharge, drawling force, determine the pressure center of mould, selecting and checking of die shut height of press; and second, according to the calculations that determine the size and shape of mold convex, concave. Finally, design, push-piece skirt pin, discharging devices, rubber, and guide pins, bushings and handle the main parts of the mold, thus completing the entire die design work. Die main parts structure design is mold design of main content, its content contains has au die structure design, and convex die structure design, and punch die structure design, and positioning parts, and elastic unloading material device, and push pieces device, and rubber of selection, important parts of design processing method and processing attention points, and guide column and guide set and die handle and die frame, standard parts of select. This arrangement more conducive to processing operations so that its straightforward processing convenience. Keywords: circle part, drawing, punch，flange，compound die 目录目录 摘要 .2 ABSTRACT .2 第 1 章 概述.5 研究课题的目的和意义.5 第 2 章 冲压件工艺性分析.5 2.1 课题设计.5 2.2 工艺性分析.6 2.3 冲裁工艺方案的确定.6 2.4 毛坯形状、尺寸和下料方式的确定.6 2.4.1 落料尺寸计算.8 2.4.2 翻边预冲孔部分计算.8 2.5 排样和材料的利用.9 2.6 冲模结构的确定.11 4 第 3 章 主要设计计算.10 3.1 各部分工艺力计算.10 3.2 压力中心的确定.12 3.3 拉深模工作部分尺寸计算.12 3.3.1 凸，凹模间隙的确定.12 3.3.2 凸，凹模尺寸计算.14 3.3.3 拉深凸凹模圆角半径.15 3.4 拉深次数计算.18 第 4 章 模具总体设计.19 4.1 模具类型的选择.19 4.2 定位方式的选择.19 4.3 卸料出件方式的选择.19 4.3.1 出件方式选择.20 4.4 导向方式的选择.20 4.5 落料拉深凸模结构的设计.20 4.6 凹模结构的设计.21 4.7 翻边冲孔凸凹模的的结构设计.23 第 5 章 模具材料的选用及其他零部件的设计.25 5.1 模具材料的选用.22 5.2 模架及其部件选用.25 5.2.1 模架选用.27 5.2.2 导柱导套的布置和选用.28 5.2.3 模柄的选用.28 5.3 定位零件的设计.29 5.4 卸料装置的设计.29 5.5 推件（顶出）装置的设计.30 5.6 垫板选用.30 5.7 冲压设备的选择.30 5.8 模具闭合高度的校核.31 5 第 6 章 模具的装配和冲裁模具的试冲.31 6.1 模具的装配.31 致 谢 .34 参考文献.35 第 1 章 概述 研究课题的目的和意义 近年来，由于模具技术的迅速发展，模具设计与制造已成为一个行业越来越来引 起人们的重视。模具是现代工业生产中重要的工艺装备，他在各种生产行业,特别是冲 压和塑料成形加工中，应用极为广泛。我国模具工业总产值中，冲压模具的产值约为 50。现代模具技术的发展，在很大程度上依赖于模具标准化的程度，优质模具材料 的研究，先进的模具设计和制造技术，专用的机床设备及高水平的生产技术管理等等， 但其中模具设计是至关重要的一个方面。 利用模具生产零件的方法已成为工业上进行成批或大批生产的主要技术手段，它 对于保证制品质量，缩短试制周期,进而争先进入市场,以及产品更新换代和新产品开发 都具有决定性意义。因此德国把模具成为”金属加工中的帝王” ，把模具工业视为”关 键 工业”,美国把模具成为”美国工业的基石” ，把模具工业视为”不 可估量其力量的 工业”,日本把模具说成”促进社会富裕繁荣的动力”把模具工业视为”整个工业发展 的秘密” 。 由于模具工业的重要性，模具成型工艺在各个工业部门得到了广泛的应用,使得模 具行业的产值已经大大超过机床刀具工业的产值。这一情况充分说明在国民经济蓬勃 发展的过程中，在各个工业发达国家对世界市场进行激烈的争夺中,越多越多地采用模 具来进行生产，模具工业明显地成为技术 经济和国力发展的关键。 第 2 章 冲压件工艺性分析 2.1 课题设计 6 本次设计题目是卡环复合模具设计。零件结构如图 2-1。零件实体如图 2-2。 图 2-1 卡环结构图 材料属性见表 2-1。 表 2-1 材料属性 材料厚度 （mm） 生产批量抗剪强度 )/(MPa 抗拉强度 )/(MPa b 伸长率 %)/( 屈服点 )/(MPas 08F1.2大批量2203102803901519280 2.2 工艺性分析 此工件包括落料，拉深，冲孔，切口等工序。材料具有良好的冲压性能，适合冲 裁。工件相对简单，最小壁厚为 9mm，工件的未标注尺寸全部为自由公差，且公差等 级为 IT1314 级，普通冲裁完全可以满足要求。冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工 艺的适应性。冲裁件的工艺性是否合理，对冲裁件的质量、模具寿命和生产效率有很 大影响，在一般情况下，对冲裁件工艺性影响最大的是制件的结构形状、精度要求、 形位公差及技术要求等。良好的冲压工艺性能满足材料较省、工序较少、模具加工较 容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。 本工件工艺分析如下： 7 (1)结构形状、尺寸大小。卡环形状相对简单，在平面内的一个方向呈轴对称性。 有一个翻边的内孔。材料厚度为 1.2mm，厚度适中，平直度要求较高，适合冲裁。 (2)冲裁件的性能卡环的强度硬度高、弹性好、塑韧性较低。在退火后的扛剪强度 为：260MPa；抗拉强度为：350MPa。 (3)尺寸精度、粗糙度、位置精度零件图中均未标注尺寸精度和位置精度，粗度也 无要求，设计时一般按 IT13 级选取公差值。普通冲裁的精度一般在 IT11-IT12 级以下， 所以精度能够保证。 2.3 冲裁工艺方案的确定 该工件包括落料，拉深，预冲孔，翻边 4 个基本工序，可有以下三种工艺方案。 方案一：先落料，后拉深，冲翻边预制孔，最后翻边，采用单工序模生产。 方案二：采用落料拉深翻边复合模具一次冲裁完成。方案二：采用落料拉深翻边复合模具一次冲裁完成。 方案三：落料-拉深-预冲孔-翻边连续冲压，采用级进模生产。 三种方案的特点对比如表 2-2。 表 2-2 三种方案的比较 模具类别 比较项目 单工序模复合模级进模 冲件精度较低高一般 生产效率较低较高高 生产批量 适合大、中、小批 量 适合大批量适合大批量 模具复杂程度较易较复杂复杂 模具成本较低较高高 模具制作精度较低较高高 8 模具制造周期较快较长长 模具外形尺寸较小中等较大 冲压设备能力较小中等较大 工作条件一般较好好 方案一，模具结构简单，制造方便，但需要五道工序，五副模具，成本相对较高， 生产效率低，且更重要的是在第一道工序完成后，进入第二道工序必然会增大误差， 使工件精度、质量大打折扣，达不到所需的要求，难以满足生产需要。故而不选此方 案。 方案三，级进模是一种多工位、效率高的一种加工方法。但级进模轮廓尺寸较大， 制造复杂，成本较高，进而排除此方案。最主要该零件级进模排样后导致模具体积过 大，增加不必要的设备。 方案二，采用复合模制冲件时，只需要两套模具，工件的精度及生产效率要求都 能满足，由于这个工件的结构不太复杂而且轴对称，复合模的成本不是太高，制造的 难度也不大，容易保证尺寸的精度，并且在冲裁过程中可以进行压料，工件较平整、 不翘曲。操作也方便，安全性好，生产效率高。所以综合考虑，对以上三种模具特点 的比较后，方案二比较合理。所以采用方案二的复合模具一次成形。 2.4 毛坯形状、尺寸和下料方式的确定 2.4.1 落料尺寸计算 则条料毛坯的计算按下列公式计算: 未加修边余量； mmD1493896328 . 6 26 2 . 103496 22 9 修边余量为 3mm。 mmD1533896328 . 6 29 2 . 103496 22 2.4.2 翻边预冲孔部分计算 内孔翻边是将已加工好的孔扩大, 并把孔口的金属翻成直壁的加工方法, 它可以使 平面的零件变为立体, 增加工件的刚性, 并且可以作与管状零件的连接用, 也可以在孔 口攻螺纹后与其他零件连接。 （1） 变形特点及变形程度 圆孔翻边的变形主要是坯料受切向和径向拉伸, 且愈接近预孔边缘变形愈大, 因此, 圆孔翻边的失效往往是边缘拉裂, 拉裂与否主要取决于拉伸变形的大小。 （2）尺寸计算 翻边前预孔直径 d 与翻边后的平均直径 D 的比值 K0 表示。 K0=d/D K0称为翻边系数, 显然 K0值愈小, 变形程度愈大。圆孔翻边时孔边濒临破坏的翻 边系数, 称为极限翻边系数 (也称最小翻边系数)。 极限翻边系数的大小, 取决于材料的塑性、预孔的表面质量与硬化程度、材料的相 对厚度 t/ d 凸模工作部分的形状等因素。 图 6-1 计算尺寸示意图 10 带入相应的公式， 18357 . 0 2 )2 . 1 5 . 81( 57 . 0 2 d r dD h 求得，因此翻边预冲孔的直径为 51mm。51d 2.5 排样和材料的利用 排样的方法有：有废料排样，少废料排样和无废料排样三种，一般的冲裁时产生 的废料分两种，一种是冲孔的废料和材料尾部余料，这种废料的产生与排样无关，而 只与零件的结构有关，称之为结构废料；另一种是料头、前、中、侧面的搭边，与搭 边选用及工艺方法有关，称之为工艺废料。所以要提高材料的利用率就要合理排样， 尽可能地减少工艺废料。设计复合模，首先要设计条料的排样图。卡环的形状具有左 右对称的特点，排样时很容易。如图所示的排样方法，材料的利用率较高。 由于该工件是薄壁的卡环，最大外径是落料，且生产批量大，所以为了送料方便 快速，坯料可以用条料，宽度应比工件的最大直径大两个单边搭边值，两冲裁件也应 留一个最小的搭边值，以保证冲裁出完整的工件，避免残缺工件的产生。提高材料的 利用率，提高生产效率和工件质量。 查表 2-3 最小搭边值查出： 、a=1.5mm 1 1.5amm 表 2-3 冲裁金属材料的搭边值 手送料 圆形非圆形往复送料 自动送料 料厚 a 1 aa 1 aa 1 aa 1 a 1 1.51.521.532 12 21.52.523.52.532 23 2.5232.543.5 34 32.53.535443 45 43546554 56 54657665 11 68 65768776 8 以上 76879887 条料宽度的尺寸计算还与条料送进时模具上有无侧压装置及是否有侧刃有关，本套模 具中没有侧压和侧刃装置 材料的利用率按公式（2.3）： （2.3）%100 BS nA 条料的材料利用率； 条料上冲件总数，此取 n=1；n 工件实际面积()；Amm 条料宽度 () ；Bmm 步距 () ； Smm 则： 100%75.1% 毛坯使用面积 实际面积 2.6 冲模结构的确定 首先，从上面已经确定这是一套复合模。分析这个冲件可知；首先它是一个简单 的类似于筒形件，而且最大直径可直接通过落料得到，内部需要凸模冲孔，而内孔的 冲裁又会产生废料，所以总体上应将落料的凸模固定在上模座上，而冲孔的凸模固定 在下模座上，而冲孔产生的废料可以通过推件杆推出。又由于条料较薄，而且冲压件 较小，质量要求较高，属于普通冲裁。又由于毛坯以条料的形式送进模具，生产量又 大，所以可用导料板和一个挡料销来完成条料送进时的正确定位和均匀正确的送料步 12 距，同时由于冲件结构较简单，冲件又小，所以用手动送料和自动送料均可。在上下 模座的导向方式上，考虑到冲件的结构较简单，尺寸精度要求较一般，而且是大量的 生产，应尽量能提高模具的使用寿命，可以用导柱和导套配合的形式来完成上下模正 确的冲裁定位。 倒、正装复合的具体特点的比较如表 2-4： 表 2-4 倒、正装复合模的比较 比较项目倒装复合模正装复合模 凸模在上模部分在下模部分 凹模在上模部分在下模部分 工作零件 装配位置 凸凹模在下模部分在上模部分 出件方式 采用顶杆、顶杆自上模（凹模）内推 出，下落到模具工作面上 采用弹顶器自下模（凹模）内顶出至 模具工作面上 冲裁件的平整度较差较好 废料排除 废料在凸模内积聚到一定程度后，便 从下模部分的漏料孔或排出槽排出 废料不在凸凹模积聚。压力机回程时 及从凸凹模内推出 凸凹模的强度和寿 命 凸凹模承受的涨力太大，凸凹模的最 小壁厚应严格控制，否则会涨裂 受力比倒装复合模好，凸凹模的内形 尺寸易磨损增大，壁厚可比倒装的薄 生产操作 废料自漏料孔中排出，有利于清理模 具的工作面，生产操作较安全 废料自上而下击落，和工件一起汇聚 在模具工作面上，对生产操作不利 13 适应性 冲裁件平整要求不高，凸凹模强度足 够时采用。凸凹模尺寸较大时，可直 接固定要下模上，不用固定板 适用于薄料的生产，平整度要求较高， 以及壁厚较小，强度较差的凸凹模 再根据下面的倒、顺装复合模的比较,首先因为工件厚度较薄，且公差要求为 IT13，严格要求壁厚，因此确定，整套模具采用正装正装的形式。 第 3 章 主要设计计算 3.1 各部分工艺力计算 由于工件的材料较薄，且工件的尺寸较小，所需的冲裁力不大，一般冲裁设备即 可满足所用的力，不需要采取降低冲裁力的措施，采用平刃冲裁即可。以下冲裁力的 计算按平刃冲裁时的式子进行计算。 该模具采用复合模，拟选用弹性顶出卸料方式。冲压力相关计算如下： 拉深工序，按公式（3.1）计算：冲裁力的计算 平刃口模具冲裁时，其理论冲裁力可按下式计算： （3.1）LtF 0 式中：L冲裁件周长（mm） ； t材料厚度（mm） ； b材料抗拉强度（MPa） ，查得 b=350MPa KNF2696402 . 1350 0 （3.2） 0 3 . 1 FF 冲裁力冲裁力 KNFF3502693 . 13 . 1 0 14 拉深力计算： 011b Fd tk 式中：d1冲裁件内径（mm） ； t材料厚度（mm） ； b材料抗拉强度（MPa） ，查得 b=350MPa k1系数，查得 k1=0.75 拉伸力拉伸力 011 3.14 102 1.2 350 0.75101 b Fd tkKN 其中系数是考虑到实际生产中，模具间隙的波动和不均匀、刃口的磨损、板料 K 力学性能和厚度波动等因素而给出的修正系数。一般为.3。 1K 卸料力卸料力 （3.3） KNPKF XX 1810)101350(04 . 0 3 推件力推件力 （3.4）KNPnKF tT 55.2245105 . 0 顶件力顶件力 （3.5）KNPKF dD 06.2745106 . 0 其中： 、卸料力、推件力、顶件力系数，表 3-1； X K T K D K 同时卡在凹模内的冲裁件（或废料）数。 n 冲压工艺力的总和冲压工艺力的总和 （3.6）KNFFFFFF DTXZ 51906.2755.2218101350 0 表 3-1 卸料力、推件力和顶出力因数 冲裁材料 X K T K D K 纯铜、黄铜0.02 0.060.03 0.09 铝、铝合金0.025 0.080.03 0.07 15 0.10.06 0.0750.10.14 0.1 0.50.045 0.0550.0650.08 0.5 2.50.04 0.050.0500.06 2.5 6.50.03 0.040.0400.05 钢 材料厚 度mm 6.50.02 0.030.0250.03 该模具采用弹性卸料和下顶出料方式。 综上，冲压设备初选 J23-63 开式可倾系列压力机 3.2 压力中心的确定 一副冲模的的压力中心就是这副冲模各个压力的合力的作用点，一般都指平面投 影。冲模的压力中心，应尽可能与压力机滑块的中心在同一垂直线上。对于有模柄的 冲模来说，须使压力中心通过模柄的中心线。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷， 导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响 制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。在实际生产中，可能出现冲模压力中心在冲 压过程中发生变化的情况，或者由于冲件的形状特殊，从模具结构考虑，不宜使压力 中心与模柄中心线重合的情况，这时应注意使压力中心的偏离不致超出所选压力机允 许的范围。 对于多凸模模具的压力中心，常用下面的方法确定： 求各个冲裁凸模的冲压力； 选定平面直角坐标系统，用视察法直观求各个冲裁凸模的压力中心； 求冲裁以外其它各个凸模的冲压力，这些凸模的压力中心一般可凭视察法确定； 设整副模架冲模的冲压力分别为 P1、P2、P3Pm，其相应的压力中心坐标分别 为（X1、Y1） 、 （X2、Y2） 、 （X3、Y3）（Xm、Ym） ，则整副冲模的压力中心坐 标（X、Y）可按下式求得： X=（P1X1+P2X2+P3X3+PmXm）/(P1+P2+P3+Pm) Y=（P1Y1+P2Y2+P3Y3+PmYm）/(P1+P2+P3+Pm) 16 由于拉伸件为圆筒拉深，压力中心在工件的中心。 3.3 拉深模工作部分尺寸计算 3.3.1 凸，凹模间隙的确定 凹模、凸模间隙的确定：冲裁模的凸模横断面，一般小于凹模孔，凹模与凸模部 分，在垂直冲裁方向的投影尺寸之差，叫做冲裁间隙。冲裁间隙有两种含义：一种是 指凹模与凸模间每侧空隙值，称为单面间隙；另外一种指凹模和凸模间两侧间隙之和， 称为双面间隙；习惯上常说的间隙是指双面间隙，用符号 Z 表示，单面间隙用 Z/2 表 示。 生产实践证明，间隙值的大小，分布均匀与否，对冲裁件的断面质量、尺寸精度、 冲裁力和模具寿命有直接的影响。凸模和凹模之间的大小可以分为三种基本情况，即 间隙合理，间隙过大，间隙过小三种情况。 冲裁间隙的大小对制件断面的影响：间隙合理，材料在分离时，凹模和凸模刃口 处裂纹重合，冲裁间隙不是一个绝对值，而是一个数值范围，冲裁间隙在此范围内都 可以得到冲裁断面较好的制件。间隙过大，凸模和凹模刃口处的裂纹不重合，凸模刃 口附近的裂纹在凹模刃口附近裂纹的里边，材料受很大的拉伸，光亮带小，毛刺、塌 角及斜度都比较大。间隙过小，裂纹也不重合，凸模刃口附近的裂纹在凹模刃口附近 裂纹的外边，两条剪裂纹之间的一部分材料随冲裁的继续又被二次剪切和挤压，在断 面上形成第二次光亮带，并在中间出现夹层和毛刺。 冲裁间隙对制件尺寸精度的影响：落料和冲孔后，因发生弹性恢复，会影响制件 的尺寸精度。冲裁间隙小到一定程度时，由于压缩变形弹性恢复，落料件的尺寸会大 于凹模尺寸，而冲出的孔小于凸模。间隙大到一定界限时，由于拉伸变形的弹性恢复， 落料尺寸会小于凹模的刃口尺寸，而冲出的孔会大于凸模的刃口尺寸。间隙对于冲孔 和落料精度的影响规律是不同的，且和材料的纤维方向有关。 冲裁间隙对冲裁力和模具寿命的影响：间隙大时，冲裁力有一定的程度减小，卸 料力和推件力也随之降低。冲裁时，坯料对凹模凸模产生侧压力，并在凸磨与被冲孔 之间及凹模与落料件之间均有摩擦力。间隙越小摩擦力和侧压力随之增大。此外，由 17 于在实际的生产中，模具因受到制造误差和装配精度的限制，凸模和凹模不可能绝对 的垂直于凹模平面，而间隙的分布也不可能十分均匀。所以，过小的间隙会使凸模和 凹模刃口的磨损加剧，使模具的使用寿命下降。而较大的间隙则可以使凸模和凹模侧 面与材料间摩擦减小，并且可以减小间隙不均匀的不利影响，从而提高模具的寿命； 但间隙过大 ，坯料弯曲变形相应的增大，使凸模与凹模刃口端面的压应力分布不均匀， 容易产生崩刃或塑性变形。因此，过大的刃口间隙对模具的寿命也不利。 冲裁间隙方向的确定原则：冲裁时由于凸模和凹模之间存在间隙，因此落下的料 或者冲出的孔均带有锥度，其大端尺寸基本等于凹模尺寸，小端尺寸基本等于凸模尺 寸。测量时也是按冲孔的小端和落料的大端作为基准尺寸。由于在生产中，凸模和凹 模都要与冲件或废料产生摩擦，凸模会越变越小，凹模会越来越大，基于这一分析， 确定冲裁间隙的原则为：落料时因为制件尺寸随凹模尺寸而定，故间隙应该在减小凸 模尺寸方向取得；冲孔时由于孔的尺寸随凸模尺寸而定，故间隙应该在增大凹模尺寸 的方向上取得。考虑到凸模和凹模的磨损，在设计和制造新模具时，取最小合理间隙。 确定冲裁间隙的方法：常用的冲裁间隙确定方法有理论确定法和经验确定法，在 现场模具的设计和生产中通常用经验确定模具的冲裁间隙。经验计算公式为： C=mt 式中，C 为合理冲裁间隙，单位为 mm；t 为板料厚度，单位为 mm；m 为系数， 与料厚及材料性质有关，m 通常为料厚的百分之几。 3.3.2 凸，凹模尺寸计算 在确定工件零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具 装配方法。结合该模具的特点，工作零件的形状相对比较简单，适宜采用线切割机床 分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件 各孔的同轴度，使装配工作简化。 模具刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的首要因素，模具的合理间隙值也要靠 模具刃口尺寸及其公差来保证。在决定模具刃口尺寸及其制造公差时，需考虑如下原 则： (1) 落料制件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时孔的尺寸由凸模决定。故设计落料模时， 18 以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。 (2) 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尺寸公 差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取工件的尺寸公差范围内的 较大尺寸。这样，凸、凹模虽磨损到一定程度，仍能冲出合格零件。 (3) 由于凸、凹模均要冲裁件或废料发生摩擦，从而导致磨具磨损，凸模愈磨愈小， 凹模愈磨愈大，结果使模具间隙愈用愈大，因此在设计新模具时，凸、凹模间隙应取 最小合理间隙。 (4) 确定凸、凹模制造公差时，应考虑到制件的精度要求。如果对凸、凹模刃口精 度要求过高（即制造公差过小）会使模具制造困难，增加成本，延长生产周期；如果 精度要求过低， （即制造公差过大） ，则生产出来的零件可能不合格，或使模具寿命低。 零件精度与模具精度的关系可查相关资料得到。 因此工作零件刃口尺寸计算就按凸模和凹模分开加工的方法。这种加工方法的特 点是模具的凸凹模具有互换性，制造周期短，便于成批制造。缺点是为了保证初始间 隙在合理的范围内，需要采用较小的凸模、凹模公差才能满足 的要求。| minmax凹凸 ZZ 落料凸，凹模刃口尺寸计算，模具精度等级按照 IT14 级进行制造，取系数、5 . 0x 冲裁件的制造公差,料厚,查表 1-20 取，mm1 0 mmt2 . 1mmZ13 . 0 min ,则mmZ18 . 0 max mmZZ05 . 0 minmax 外形尺寸落料直径为 D=153mm,分别代入凸凹模尺寸计算公式： 落料凹模： mmxDDd 02 . 0 0 02 . 0 00 5 . 152) 15 . 0153()( 落料凸模： mmZDD dp 0 03 . 0 0 03 . 0 0 min 37.152)13 . 0 5 . 152()( 冲孔凸、凹模：d=51mm mmmmxdd p P 0 02 . 0 0 02 . 0 0 25.51)5 . 05 . 051()( 19 mmmmZd p pd 03 . 0 00min 38.51)13. 025.51()( 拉深时，拉深模直径尺寸的确定的原则，与冲裁模刃口尺寸的确定基本相同，只是具 体内容不同，这里不在复述。 拉深凸模和凹模的单边间隙 Z=1.1t=1.32mm。凸凹模制造公差，按 IT8 级精度选取， 对于拉深尺寸，。 0.5 0 104.4mm 0.04mm 凹凸 3.3.3 拉深凸凹模圆角半径 (1) 凹模圆角的影响。毛坯经凹模圆角进入凹模时，受弯曲和摩擦作用。凹模圆 角 rd 过小，则径向拉应力增大，易产生表面划伤或拉裂；凹模圆角 rd 过大，则悬空 面积增大、压边面积减小，易起皱。 (2)凸模圆角的影响。凸模圆角 rp 的大小对拉深的影响也很大。凸模圆角 rp 过小， 则 rp 处弯曲变形程度增加，使“危险断面”受到的拉力大，工件易产生局部变薄现象。 若凸模圆角 rp 过大，则凸模与毛坯的接触面就小，易产生底部变薄和内皱。 （）凹模圆角半径 rd 查表得知： (3.10)4 64.87.2. d rtmm 这里取 6mm。 （）凸模圆角半径 rp mmrr dp )66 . 3() 16 . 0( 这里取 6mm。 3.4 拉深次数计算 当拉深件的拉深系数 m 大于第一次极限拉深系数时，工件只需一次拉深。 1 m m=d/D=103.2/153=0.67 坯料相对厚度为 %，查表可得/1.2/153 100%0.784t D 53 . 0 1 m 因为，可以确定为一次拉深。53 . 0 67 . 0 1 mm 20 表 3-3 拉深次数确定 阿 第 4 章 模具总体设计 4.1 模具类型的选择 模具类型分为三种，分别是：单工序模、复合模和级进模。 单工序模又称简单冲裁模，是指在压力机一次行程内只完成一种冲裁工序的模具， 如落料模、冲孔模、切断模、切口模等。 复合模是指在一次压力机的行程中在模具的同一工位上同时完成两道或两到以上 不同冲裁工序的模具。复合模是一种多工序冲裁模，它在结构上的主要特征是有一个 或几个具有双重作用的工作零件凸凹模，如落料冲孔复合模中有一个既能作落料 凸模又能作冲孔凹模的凸凹模。 由冲压工艺分析可知，该模具采用复合冲压，所以模具类型为复合模。 4.2 定位方式的选择 因为该模具采用是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条 料的送进步距采用导料板精定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可 以靠操作工目测定。 定位零件基本上都已标准化，可根据坯料和工序件形状、尺寸、精度及模具的结 构形式与生产效率要求等选用相应的标准。 4.3 卸料出件方式的选择 4.3.1 出件方式选择 出件装置的作用是从凹模内卸下冲件或废料。我们通常把装在上模内的出件装置 称为推件装置；把装在下模内的称为顶件装置。复合模生产，所以采用下顶出件比较 便于操作与提高生产效率。 4.3.2 卸料方式选择 21 卸料与出件装置的作用是当冲模完成一次冲压之后，把冲件或废料从模具工作零 件上卸下来，以便冲压工作继续进行。通常，把冲件或废料从凸模上卸下来称为卸料。 卸料装置按卸料的方式分为固定卸料装置弹性卸料装置和废料切刀三种：固定 卸料装置仅由固定卸料板构成，一般安装在下模的凹模上；弹性卸料装置由卸料板、 卸料螺钉和弹性元件（弹簧或橡胶）组成；弹性卸料装置可安装于上模或下模，依靠 弹簧或橡胶的弹力来卸料，卸料力不太大但冲压时可兼起压料作用，故多用于冲裁料 薄及平面度要求较高的冲件；废料切刀是在冲裁过程中冲裁废料切断成数块，从而实 现卸料的一种卸料零件。 4.4 导向方式的选择 在冲压过程中，导向结构一般情况下直接与模架联系在一起，该模具采用中间导柱的导向方式， 提高模具寿命和工件质量，方便安装调整。 4.5 拉深凸模结构的设计（5） 因为所冲的孔均为圆形并且尺寸都一样，尺寸也不属于特别需要保护的小凸模， 所以拉深凸模采用螺钉固定。一方面加工简单，另一方面便于装配与更换。拉深凸模 如图 4-1 示： 22 图 4-1 拉深凸模 4.6 凹模结构的设计 凹模采用整体式凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安装凹模在模架 上的位置时，要依据计算压力中心数据，将压力中心与模柄中心重合。其轮廓尺寸可 按公式计算。 凹模厚度: H 按公式（4.1）计算得： （4.1） kbH 0.18 153mm27.54mm 综合考虑顶出机构等部件，厚度选择为 45mm。 式中：由和材料厚度 决定的凹模厚度系数查表 4.1； Kbt 垂直于送料方向凹模型孔壁间最大距离。 b 表 4-1 凹模厚度系数 mmt材料厚度 mmb 13163 5040 . 0 30 . 0 50 . 0 35 . 0 60 . 0 45 . 0 1005030 . 0 20 . 0 35 . 0 22 . 0 45 . 0 30 . 0 20010020 . 0 15 . 0 22 . 0 18 . 0 30 . 0 22 . 0 20015 . 0 10 . 0 18 . 0 12 . 0 22 . 0 15 . 0 凹模壁厚 ： c 按公式（4.2）计算得： （4.2） Hc25 . 1 30 40mm 取凹模厚度：, 凹模壁厚： 45Hmm43.6cmm 23 表 4.2 沿送料方向凹模型孔壁至凹模边缘的最小距离 材料厚度t材料宽度B 8 . 05 . 18 . 00 . 35 . 10 . 50 . 3 40 20222832 4540 22253035 7050 28303640 9070 34364246 12090 38424852 150120 40455255 注：1、的公差视凹模型孔复杂程度而顶，一般不超过。 1 l mm8 2、一般不小于 5，但的小孔，壁厚可适当减小。凹模结构如图 bmm0.5tmm 4.2 所示。 24 图 4-2 凹模结构 4.7 翻边冲孔凸凹模的的结构设计（19） 凸、凹模的结构分为整体式和镶拼式两种，镶拼式结构适合于大，中型和形状复 杂，局部容易损坏的整体凸模或凹模，而此处所需的凸凹模形状较简单，所以选用整 体式来加工凸凹模。为了满足凸凹模的强度要求，应满足凸凹模的最小