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油槽盖冲压模具设计油槽盖冲压模具设计 摘要摘要 本次设计的工件名称是油槽盖。主要工序有冲孔、落料、拉深等工序。零件尺 寸精度要求高，大批量生产，因而采用复合模具和单工序配合生产。冲压模具在 实际工业生产中应用广泛。在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量 大，严重影响生产效率的提高。随着当今科技的发展， 工业生产中模具的使用 已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动送料 技术也投入到实际的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负 担，具有重要的技术进步意义和经济价值 。 关键词：关键词：冲孔；落料；油槽盖；拉深 油槽盖冲压工艺及模具设计 Oil tank cover stamping die design ABSTRACT The design of the workpiece is the name of tank cover ,oil Main processes are stretching, punching, blanking, the three processes.Size of high . precision parts, mass production, and thus composite model.unching die has been widely used in industrial production. In the traditional industrial production, the worker work very hard, and there are too much work, so the efficiency is low. With the development of the science and technology nowadays, the use of punching die in the industial production gain more attention, and be used in the industrial production more and more. Self-acting feed technology of punching die is also used in production, punching die could increase the efficience of production and could alleviate the work burden，so it has significant meaning in technologic progress and economic value. Keywords：punching；blanking；Oil tank cover stamping；stretching 1737544646 II 目录目录 1 绪论.1 1.1 本课题的设计和工艺分析 .2 2 工艺方案的分析与确定.4 2.1 工艺方案分析 .4 2.1.1 零件的分析.4 2.1.2 落料拉深工艺分析.5 2.1.3 冲孔工艺分析.6 2.2 工艺方案的确定.6 3 主要的工艺参数计算.8 3.1 毛坯尺寸的计算 .8 3.1.1 确定是否加修边余量.8 3.1.2 计算毛坯直径 D.8 3.1.3 确定是否需要压边圈.8 3.1.4 压力中心的计算.9 3.2 排样和拉伸系数确定 .9 3.2.1 排样.9 3.2.2 材料利用率的计算.10 3.2.3 拉深系数的确定.10 3.3 工序压力计算 .11 3.4 冲压设备的选择 .13 4 主要工作部分尺寸计算.14 4.1 落料刃口尺寸计算 .14 4.2 冲孔刃口尺寸计算 .14 4.3 拉深工序凸凹模尺寸计算 .15 4.4 复合模具主要零件的设计 .15 5 零件复合模装配.22 油槽盖冲压工艺及模具设计 5.1 冲压模具装配的技术要求 .22 5.2 模架的选择.22 5.3 复合模具总装配.23 总结.26 参考文献.27 致 谢.28 1737544646 0 1 1 绪绪论论 我国近年来在技术方面许多模具企业加大了生产技术的投资力度，将技术进步视 为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维 CAD，并陆续开始使用 UG、Proe 等国际通用软件，并成功应用于冲压模的设计中。随着微机软件的发展和进 步，目前在国内应用的主要软件有美国 PTC 公司的 CAD/ CAE/ CAM 集成化系统 PRO/ ENGINEER、美国 EDS 公司的 CAD/CAM 软件 UG-、法国 MATRADATAVISION 公司的集成化软件、美国 SOLIDWORKS 公司的 SOLIDWORKS 软件、美国 CV 公司的 CADDS 软件、美国 SDRC 公司集成化 CAD/ CAE/ CAM 软件、英国 DELCAM 公司 CAD/CAM 软件 DUCT、以色列 CIMATRON 公司的三维 CAD/ CAM 软件 CIMATRON，所以可看出普及 CAD/CAM/CAE 技术的条 件已基本成熟，各企业将加大 CAD/CAM 技术培训和技术服务的力度1；计算机和网 络的发展正使 CAD/CAM/CAE 技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为 可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。 选题的油槽盖属于薄壁零件，而目前薄壁零件的加工方法很多，如传统的铣削、 车削、飞切，磨削、抛光，以及旋压、压铸，混合加工成形等等，每种加工方法都对 应着不同类型的薄壁件制造与应用。切削加工技术具有加工效率高的优点，其中高速 铣削广泛应用于航空航天等制造业领域，如加工航空整体结构件等，不但面积大而且 形状多为自由曲面。而对于精度要求较高的薄壁件则需要超精密加工技术来实现，红 外探测器中采用的碲镉汞晶片需要超精密磨削或切削来实现 10m 级晶片厚度的高精 度加工。这些晶片为了满足特定光学使用要求经常采用具有各向脆性力学特征的红外 晶体材料，这对薄壁零件的工艺要求和加工质量保证提出了极高的要求。有些薄壁件 虽然具有回转对称类结构，材料也不特殊，但是需求的制造工艺复杂，机加和混合热 处理工序交互进行，这对于最终产品的变形控制和量产的成品率提高十分困难，如航 空相机中的轴承环和镜筒类零件等2。 由此可见，薄壁件结构形状复杂，外形协调要求较高，零件外廓尺寸相对截面尺 寸较大、加工余量大、相对刚度较低，加工工艺性差，精度要求高，在加工过程中极 易产生变形，直接影响薄壁件批量化生产成品率的提高。所以，要能实现大批量生产 且产品质量合格，避免变形，就需要投入冲压工艺生产。因为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 油槽盖冲压工艺及模具设计 1 以冲压的质量稳定,互换性好。 以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车 公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研 究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发4。经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期 等方面做出了贡献。 冲压模具是实现冲压生产的基本条件。冲压模具的发展趋势主要表现在，大型、 精密、复杂、使用寿命长、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品。目 前在我国发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山 东等地近几年也有较大发展。我国冲压模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要 着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高5。结构调整方面，主要是企业结 构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车 覆盖件模具成形分析及结构改进创新、多功能复合模具和复合加工6。冲压模具设计 能发展迅速归于与其他加工制造方法相比优点有很多： （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7。 1.11.1 本课题本课题的设计和工艺分析的设计和工艺分析 本课题的研究对象是油槽零件的落料拉深冲孔复合模具，做出工艺分析案，计算 出工艺参数，设计模具的总体装配图，从而提高了理论分析能力和解决实际问题的独 立工作能力。主要内容具体可以分为以下几个部分： 1737544646 2 1、对落料拉深冲孔复合模进行工艺设计和结构设计。 2、主要工作部分尺寸的计算。 3、主要工艺参数的计算。 4、模具的工作总体设计及装配。 5、设计出模具总装配图。 冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。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、几何公差及技术要求等。良好的结构工艺 性应保证材料消耗少，工序少，模具结构简单而寿命高，产品质量稳定，操作简单等8。 本课题油槽盖冲压该零件时，普遍采用落料、拉深.冲孔三道工序，生产效率低，成本 也高，为此，设计了冲压该零件的落料、拉深、冲孔复合模，是原三道工序合二为一， 大大提高了生产效率。 在压力机滑块的每次行程中，在同一副模具的相同位置，同时完成两道或两道以 上不同冲压工序的冲模叫复合模。它结构上的特点是具有一个即能充当凸模又充当凹 模的工作零件-凸凹模。复合模具有以下的优缺点：工件同轴度较好，表面平直，尺 寸精度较高； 生产效率高，且不受条料外形尺寸的精度限制，有时废角料也可用以再 生产9。它的缺点是：模具零部件加工制造比较困难，成本较高，并且凸凹模容易受 到最小壁厚的限制，而使得一些内孔间距、内孔与边缘间距较小的下件不宜采用。由 于复合模本身所具有的一些优点较明显，故模具企业在条件允许的情况下，一般倾向 于选择复合模结构。 在给模具选材是，必须考虑经济性这一原则，尽可能地降低制造成本。因此，在 满足使用性能的前提下，首先选用价格较低的，能用碳钢就不用合金钢，能用国产材 料就不用进口材料10。另外，在选材时还应考虑市场的生产和供应情况，所选钢种应 尽量少而集中，易购买。金属材料能满足零件工作要求是选择材料的关键。零件的工 作条件是各种各样的，如受力状态、工作温度和环境介质等，应该以该机件的主要失 效形式（断裂、磨损、过量变形等）进行分析，找出抵抗失效的主要性能指标11。 凸凹模的设计是复合模的重点。它的设计有两种方案：有肩式凸凹模和无肩式凸 凹模。前者装配时由钳工直接压进固定板并打入止转销即可，后者还需要钳工进行铆 接。 前者的优势是钳工的工作量小，模具的保险系数大12。后者的优势是加工制造起来相 对简单。 油槽盖冲压工艺及模具设计 3 1737544646 4 2 2 工艺方案的分析与确定工艺方案的分析与确定 本课题的研究对象是油槽盖，材料为 Q235，料厚为 1.5mm，是形状规则的旋转体 零件大批量生产。油槽盖如图 2.1 所示。 图 2.1 零件 cad 简图 2.12.1 工艺方案分析工艺方案分析 2.1.12.1.1 零件的分析零件的分析 零件的工程图如图 2.2 所示 生产批量:大批量 材料:Q235 料厚:1.5mm 油槽盖冲压工艺及模具设计 5 图 2.2 零件工程图 图 2.2 所示为油槽盖的实物图和剖视图，零件材料为 Q235，料厚为 1.5mm，零件 形状简单，尺寸精度要求不高，是形状规则的旋转体零件，大批量生产。Q235 是普通 冷轧钢板，具有很好的折弯延展性和焊接性，Q 代表的是这种材质的屈服极限，后面 的 235，就是指这种材质的屈服值，在 235MPa 左右。抗剪强度是 304-373Mpa ，抗拉 强度是 380-500Mpa，由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较 好配合，用途最广泛13。所以此工件选择 Q235 钢可以更好的保证工件精度，不易变 形。 2.1.22.1.2 落料拉深工艺分析落料拉深工艺分析 拉深是将具有一定形状的板坯，通过模具加工成筒形、锥形、球形、盒形和其他 不规则截面的薄壁空心零件。拉深过程中有 5 个变形区：凸缘变形区，筒壁传力区， 筒底小变形区，凹模圆角过渡区，凸模圆角过渡区，拉深时，平板坯料受凸模向圆筒 侧壁传递的拉力由四周向中心移动直径逐渐缩小这部分金属互相受压。当板坯的 厚度小拉深变形程度大时在压应力作用下圆筒工件的平面法兰部分会出现失稳起 皱现象。为了防止起皱现象和保证拉深件质量在拉深模中常设有压边装置。 拉深件各部位的厚度因受力不同有所不同。一般是底部中心筒底小变形区厚度不 变。凸缘比原始厚度增加了，在经过凹模圆角部分时，由于受到较大的拉伸作用，其 厚度又有所减薄。底部周边和侧壁下部受拉力作用厚度稍减少。侧壁上部和平面法 1737544646 6 兰部分受压力作用厚度稍增加。 由图 2.2 可见，该工件的加工涉及到落料、拉深、冲孔三种工序内容。 此工件为有凸缘圆筒形工件,要求内形尺寸，没有严格要求厚度不变。此工件的形 状满足拉深的工艺要求，可用拉深工序加工。 工件底部圆角半径 r=2mm，大于拉深凸模圆角半径 r凸=13mm,满足拉深对圆角半 径的要求。尺寸 78mm，按公差表查得为 IT14 级，满足拉深工序对工件公差等级的 要求。 2.1.32.1.3 冲孔工艺分析冲孔工艺分析 由零件图可见凸缘部分均匀分布 4 个小孔，孔形状要求不大，可直接冲裁出孔， 零件有大孔和小孔，冲孔的顺序应该为先小孔后大孔；冲孔尺寸不宜过小，否则凸模 强度不够，由参考文献16表 2.18 中有，d 为孔直径，t 为板料厚度，则td5 . 0 50.75；所以全部孔符合冲裁件工艺性要求。 在弯曲件或拉深件上冲孔时，为避免凸模受水平推力而折断，孔壁与制件直壁间 应保持一定距离，使，查参考文献16得图 2.3 ；结合零件图代入数据得：tRL5 . 0 L=（94-78）/2=8； 82.5+0.51.5=2.75， 所以凸缘边孔的位置设计合理，满足要求；同理中心孔也符合冲裁工艺性要求。 图 2.3 弯曲件和拉深件冲孔位置 2.22.2 工艺方案的确定工艺方案的确定 根据制件的工艺性分析，其基本工序有落料、拉深和冲孔。现拟定以下几种工艺 方案： 方案一：先落料，后拉深，再冲孔，采用单工序模生产。 油槽盖冲压工艺及模具设计 7 方案二：落料拉深冲孔复合冲压，采用复合模生产。 方案三：拉深冲孔落料级进冲压， ，采用级进模生产。 方案四：落料与冲孔复合模+拉深模，两套模具。 方案分析：方案一模具的结构都比较简单，制造很容易，但由于结构简单定位误 差很大，而且单工序模一般无导向装置，安装和调整不方便，费时间，生产效率低。 方案二只需要一副模具，减少了工序数量，没有中间的取放件过程，一次冲压成 型，而且精度也比较高，能保证加工要求，在冲裁时材料处于受压状态，零件表面平 整。模具的结构也非常的紧凑，外廓尺寸比较小，复合模结构虽然较方案一复杂，但 是由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。 方案三也只需要一副模具，生产的制件精度不如复合模生产精度高，模具本身制 造也有一定的难度，生产效率不如复合模高，并且生产过程中需要克服工件的精确定 位问题：需要在模具上设置导正销导正，故模具制造、安装较复合模复杂。 方案四工序较为集中，模具结构也较为复杂，但是在冲孔后再拉深无法保障工件 质量，合理性较差。 通过对上述三种方案的综合比较，并且考虑模具的制造精度及制件的精度，该冲 压工艺方案选用方案二较优，这样既能保证大批量生产的高效率又能保证加工精度， 而且成本不高，经济合理。 本工件首先需要落料，制成直径 D=141mm 的圆片，然后 D=141mm 的原板料为毛 坯进行拉深，拉深成为内径为 78mm、内圆角 r 为 2mm，再冲孔的有凸缘圆筒。根据 以上工艺分析，为了提高生产效率，该零件的加工采用落料冲孔、拉深复合模具的结 构进行加工。 1737544646 8 3 3 主要的工艺参数计算主要的工艺参数计算 3.13.1 毛坯尺寸的计算毛坯尺寸的计算 3.1.13.1.1 确定是否加修边余量确定是否加修边余量 由于坯料的各向异性和模具间隙不均等因素的影响，拉深后工件的边缘不整齐， 甚至出现突耳，需在拉深后进行修边，所有在计算坯料直径时，要确定是否需要增加 修边余量。由于其工作相对高度： (3.1)5 . 023 . 0 78 18 d h 查参考文献16表 5.1 可得出不需加修边余量。 表表 5.15.1 有凸缘圆筒行拉深件的修边余量有凸缘圆筒行拉深件的修边余量 ( (单位：单位：mm)mm) 工件的相对高度 h/d工件高度 H（mm）0.5-0.80.8-1.61.6-2.52.5-4 101.01.21.52 10-201.21.622.5 20-5022.53.34 50-10033.856 100-150456.58 150-20056.3810 200-25067.5911 25078.51012 3.1.2 计算毛坯直径计算毛坯直径 D 如图 2.1 工件图所示 有凸缘圆筒形拉深工件的毛坯尺寸计算公式为： )56 . 0 72 . 1 4( 22 rrddHdD （3.2） 将 d=78mm，H=18mm，r =（2+0.75）mm=2.75mm 代入公式（3.2） ，即得毛坯的 直径为： D=141mm 3.1.3 确定是否需要压边圈确定是否需要压边圈 采用压边圈是防止起皱的一个有效方法。是否需要压边，可采用公式 3.3 进行计算。 油槽盖冲压工艺及模具设计 9 由参考文献16中表 5.11 可得 , (3.3)5 . 1063 . 1 100 141 5 . 1 D t m1=0.53m1，所以工件能一次拉深成形。 3.3 工序压力工序压力计算计算 在冲裁模设计中，冲压力是指落料力，缷料力，拉深力，压边力，冲孔力，切 边力和推件力的总称。它是冲裁时选择压力机，进行模具设计校核强度和刚度的重 要依据。 1、计算落料力的公式为 F落=1.3 (3.11) tD 式中F落 落料力（） D 工件外轮廓周长，D443mm； t 材料厚度，t=1.5mm； 材料的抗剪强度（MPa） ，查文献12得 =370MPa。 落料力则为： F落=1.3443mm1.5mm370MPa320 kN 2、卸料力按公式 F卸=K卸F落 (3.12) 式中 K卸 卸料力因数，查参考文献16表2.11可取 K卸=0.05 则卸料力则为： F卸=0.05320N=16 kN 3、拉深力计算 由于影响拉深力的因素比较复杂，按实际受力和变形情况来准确计算拉深力是笔 尖困难的。所以，实际生产中通常是以危险断面的拉应力不超过其材料抗拉强度为依 据，采用经验公式进行计算。对于带凸缘圆筒形零件的拉深力近似计算公式为: F拉=Kdtb (3.13) 式中 F拉 拉深力（N） ； d 拉深件的直径； t 材料厚度； b 材料的抗拉强度（MPa） ，b=380MPa； 1737544646 12 K 修正因数。由参考文献16表5.6查得修正因数 K=0.93； 拉深系数： 56 . 0 141 78d D m 拉深力则为： F拉=0.933.14781.5380130 kN 4、计算压边力 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。 P (3.14) 2 2 2rdd25 . 0 DF 压 毛坯外径 D=141mm，d=78，rd=2mm；单位压边力 P=2.02.5Mpa，取 P=2.3Mpa P 2 2 2rdd25 . 0 DF 压 =23754.96N 5、冲孔力计算 F冲孔=1.3L t (3.15) 式中F冲 冲孔力（） 工件内轮廓周长； t 材料厚度，t=1.5mm； 材料的抗剪强度（MPa） ，查得=370MPa。 冲孔力则为： F落=1.3x（3.14x10 x10-3+4x3.14x5x10-3）x1.5x10-3x370 x1066.8 kN 6、卸料力 按公式(3.12)可得到 F卸=K推 F落 式中 K推 推料力因数，其值K卸=0.05 卸料力则为： F卸=6.8x0.053398.27N 7、总压力：F总=F落+F卸1+F冲+F推+F卸2+F压 =320 kN+16 kN+130 kN+23754.96N+6.8 kN+3398.27N = 499.952kN 取F总= 500kN 8、拉深功的计算 拉深所需的功可按下式计算: 油槽盖冲压工艺及模具设计 13 (3.16) 1000 maxh CP W 式中 最大拉深力（N） max P 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: Nm1872 1000 181300008 . 0 W 3.43.4 冲压设备的选择冲压设备的选择 冲压设备选用是冲压工艺设计过程中的一项重要内容。模具的设计要与冲压设备 的类型和主要规格相匹配，否则不能工作。正确选择冲压设备，关系到设备的安全使 用冲压工艺的顺利实施及冲压件质量、生产效率、模具寿命等一系列问题。 冲压设备分类： 1、机械压力机按驱动滑块机构的种类可分为曲柄式和摩擦式； 2、按滑块个数可分为单动和双动； 3、按床身结构形式可分为开式（C 型床身）和闭式（型床身） ； 4、按自动化程度可分为普通压力机和高速压力机等。 对于浅拉深可按式 F压（1.61.8）F总，估算公称压力来选择压力机。查冲压 工艺与模具设计表 1.3 选用公称压力为 800 kN 的 J21-80 开式固定台压力机。其主要 技术参数为： 公称压力：800 kN;滑块行程：130 mm 最大闭合高度：380 mm 封闭高度调节量：45 mm 工作台尺寸：540mm800mm 模柄孔尺寸：60mm75mm 1737544646 14 4 4 主要工作部分尺寸计算主要工作部分尺寸计算 4.14.1 落料刃口尺寸计算落料刃口尺寸计算 落料件的尺寸取决于凹模尺寸，冲孔件的尺寸。因此设计落料模时，以凹模为基 准，间隙取在凸模上，设计冲孔时，以凸模为基准间隙取在凹模上。 考虑到冲裁时凸、凹模的磨损，在设计凸、凹模尺寸时，对基准件刃口尺寸在磨 损后增大的其刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较小的数值。对基准件刃口尺 寸在磨损后减小的其刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较大的数值。这样，在 凸、凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格的工件。 在确定模具刃口制造公差时，既要能保证工件的精度要求，又能保证有合理的间 隙数值。一般模具制造精度比工件精度高 34 级。若零件没有标注公差，可通过查表 查出工件未注公差尺寸的极限偏差。 由公差表查得141为IT14级，取x=0.5mm。 则： 凹模 Dd =（Dmax-x）0+d =140.91 0+0.03 凸模 Dp =（Dd-2Cmin）0-P =140.750-0.015 式中 落料凸模最大直径（mm） p D 落料凹模最大直径（mm） d D Dmax 工件允许最大尺寸（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。 4.24.2 冲孔刃口尺寸计算冲孔刃口尺寸计算 冲裁间隙的确定：根据冲模工艺及模具设计手册 ，查表 3-8 得 冲裁该工件的刃口间隙：Z0.090mm Z0.120mm minmax 、分别为凹模和凸模的制造偏差，凸模偏差取负向（相当于基准轴的 x 公 凹 凸 差带位置） ，凹模偏差取正向（相当于基准孔的公差带位置） 。此工件为圆形， 由冲压 工艺学中表 2-7 查取系数,5 . 0 校核：ZZ=0.1200.090=0.03 maxmin + p 040 . 0 d 油槽盖冲压工艺及模具设计 15 凸缘边孔 d=5mm =0.4（ZZ）=0.012, 0.6（ZZ）=0.018 p maxmind maxmin 000 0.0120.012 ()(50.5 0.20)5.1 p p ddx pp0.180 dmin000 (z)(5.1 0.090)5.19dd 中心孔 d=10mm 同理可得：dp=，dd= 4.34.3 拉深工序凸凹模尺寸计算拉深工序凸凹模尺寸计算 此工件需一次拉深成形，工序尺寸计算相对简单，只对凸、凹模工作尺寸即圆角 半径进行计算。 a r 凹模的圆角半径，一般来说，大的圆角半径可以降低拉深系数，还可以提高拉 a r 深件的质量，所以凹模圆角应尽可能取大一些。但过大，拉深时板料将过早的失去 a r 压边，有可能出现拉深后期起皱。顾凹模圆角半径的合理值应当不小于 4t(t 为板料 a r 厚度)。 拉深时凹模圆角半径在此复合模中没特别要求17。 凸模圆角半径，对拉深变形的影响，不像那样影响拉深的全过程。但过大 t r t r a r t r 或过小同样对防止起皱和拉裂及降低极限拉深系数不利。故的合理取值应不小于 t r （23）t。只有变形程度较小时，才允许取=2t。 t r 4.44.4 复合模具主要零件的设复合模具主要零件的设计计 1、凸凹模的设计 凸凹模是复合模具中同时具有落料凸模和凹模作用的工作零件。该复合模中的凸 凹模是主要工作零件，其外形作为落料凸模内形又作为拉深凹模，并且内、外形刃口 部分都为圆形，它的内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。此凸 凹模落料直径 141 配料冲裁凸缘边孔。尺寸如图 4.1 所示 1737544646 16 图 4.1 凸凹模的简 图 2、凸凹模 2 设计 此凸凹模为拉深凸模和冲孔凹模，拉深和冲裁中心孔，根据中国模具设计大典 ， 选用圆形凹模板。由于工件呈盖状，为了保证冲裁精度，所以在凹模板上开有环形阶 梯 槽，其主要设计尺寸如图 4.2 所示 油槽盖冲压工艺及模具设计 17 图 4.2 凸凹模简图 1737544646 18 3、落料凹模的设计 如图 4.3 所示 图 4.3 落料凹模简图 4、冲孔凸模的设计 凸缘边孔冲孔凸模 尺寸如图 4.4 所示 图 4.4 冲孔凸模简图 中心孔冲孔凸模的设计 尺寸如图 4.5 所示 图 4.5 中心孔冲孔凸模 5、模柄的选用 油槽盖冲压工艺及模具设计 19 模柄的作用是将模具的上模座固定在压力机的滑块上。该模具采用凸缘式模柄， 按照国家标准选取，标准件号为 B60X85 GB2862.3-1981，材料为 Q235 钢，如图 4.6 所示 图4.6 模柄简图 6、上模座板的设计 厚度取 30mm，如图 4.7 所示 图 4.7 上模简图 7、下模座板的设计 厚度取 40mm，如图 4.8 所示 1737544646 20 图 4.8 底座简图 8、卸料板的设计 卸料板的作用是将冲裁后套在凸模上的条料卸下。卸料板厚度取 15mm，如图 4.9 所示 图 4.9 卸料板简图 油槽盖冲压工艺及模具设计 21 9、下垫板的设计 垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，以降低模座所受的单位压力，防 止模座被压出陷痕而损坏。一般固定板取凹模厚度的 0.60.8 倍，其平面尺寸可与凹 模、卸料板外形尺寸相同、但还应考虑紧固螺钉及销钉的位置4。固定板的凸模安装 孔与凸模采用过渡配合。固定板的材料采用 45 钢。如图 4.10 所示 图 4.10 中间固定板简图 10、压边圈的设计 在这个设计中 ,压边圈借助顶杆所施的顶件力 ,既起到压边的效果 ,又起来把拉 深件顶出拉深凸模 ,设计高度为 15mm。如图 4.11 所示 图 4.11 压边圈简图 1737544646 22 11、弹性元件的设计 利用材料的弹性特性来完成各种功能的元件，称为弹性元件。弹性元件能够完成 变换、隔离、密封、补偿、储能和连接等各种不同的功能。由于它结构简单，制造容 易，价格低廉，种类繁多，故应用极为广泛。 弹性元件的功用：缓冲减振、控制运动、储存能量、测量、导向、支承元件、调 整零点、压紧及定位等。所以在设计中选用柱形压缩弹簧，以起支撑冲孔凹模的作用； 而中心孔凸模上到弹簧主要起传递力的作用。 为了得到较平整的零件，模具采用弹压式卸料装置，使条料在落料，冲孔同时始 终处于稳定状态之下，从而改善毛坯的稳定性，避免材料在切应力作用下发生起皱。 弹性卸料装置即可装于上模上，又可装于下模上。 12、固定零件的设计 模具中的连接与固定导向零件，主要包括模柄、模板、凸模（或凹模）固定板、 垫板、螺钉与销钉、顶杆、导柱和导套等。这些连接与固定零件，大都已有国家标准， 设计模具时可按标准选用。凹模垫板为了安装顶件装置，在满足压力机所需的模具闭 合高度的情况下，设计凹模垫板。固定零件国标如下： 上 模 座 2 个螺钉： GB/T65 M1050，M10X100 1个止动螺钉：GB/T2089-1994 1个销钉： GB/T119.1-2000 D10X50 下 模 座 1个螺钉： GB/T70.1-2000 M10X80 1个销钉： GB/T119.1-2000 D10X80 油槽盖冲压工艺及模具设计 23 5 5 零件复合模装配零件复合模装配 模具装配是整个模具制造过程的最后阶段，有了合格的零件，还必须制定合理的 装配工艺，才能装配符合设计要求的模具。 在装配过程中，即要保证配合零件的配合精度，又要保证零件之间的位置精度。 对于具有相对运动的零部件，还必须保证它们之间的运动精度。该复合模设计有落料 拉深冲孔工序，压力机工作时模柄受力，传授给弹簧，弹簧受力压紧推料块，到达一 定距离时完成落料，继续往下时拉深凸模与坯料接触，此时开始拉深工序；冲孔凹模 使用弹簧组合，这样提高了零件精度，最后中心孔凸模的弹簧到达弹性极限，压力机 作用完成中心孔冲孔。 冲压模具装配完成后，各模具零件组成模具的上模部分和下模 部分。冲压模具工作时，下模部分安装在压力机的工作台上，是模具的固定部分；上 模部分通过模柄安装在压力机滑块上，是模具的活动部分。工作过程中由销钉和导柱 起导向作用。 5.15.1 冲压模具装配的技术要求冲压模具装配的技术要求 1、装配好的冲模，其闭合高度应符合设计要求。 2、模具装配后，所有模具的活动部位都应该保证位置准确、配合间隙适当、动作 可靠、运动平稳。固定的零件应牢固可靠，在使用过程中不得出现松动和脱落。 3、凸模和凹模的配合间隙应符合设计要求，沿整个刃口轮廓间隙应均匀一致。 4、模柄装入上模座后，其轴心线对上模座上平面的垂直度误差，在全长范围内不 大于 0.05mm。 5、卸料及推件装置活动灵活正确，出料孔畅通无阻，保证制件及废物不卡在冲模 内。 6、装配好的模架，其上模座沿导柱上、下移动应平稳，无阻滞现象。导柱和导套 的配合精度应符合规定要求。 7、定位装置要保证毛坯定位正确可靠。 8、模具应在生产的条件下进行实验，冲出的制件应符合设计要求。 5.5.2 2 模架的选择模架的选择 模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受冲压过程 中的全部载荷。整副模架是由上、下模座、模柄及导向装置组成。模架的上模座通过 模柄与压力机滑块相连，下模座用螺钉压板固定在压力机工作台面上。上、下模之间 1737544646 24 靠模架的导向装置来保持其精确位置，以引导凸模的运动，保证冲裁过程中间隙均匀。 该件的模具结构主要由上、下模座，落料凹模，冲孔凸模，凸凹模，上、下固定 板，中间固定板，投料器，卸料板，垫板组成。 根据主要工作部分尺寸，结构以及弹性元件的尺寸。即： 上模座：402mm332mm30mm 45 钢 下模座：402mm332mm40mm 45 钢 导 柱：28mm170mm 20 钢 导 套：28mm110mm43mm 20 钢 导柱、导套渗碳深度为 0.81.2mm，硬值为 5862HRC。落料凹模、凸凹模材料 均采用 Cr12，热处理硬度 5862HRC。卸料板、垫板、固定板材料均采用 45 钢。 5.35.3 复合模具总装配复合模具总装配 冲压模具是冲压生产的主要工艺设备。冲压件的冲压质量、生产效率以及生产成 本等，都与模具类型及其结构设计有直接关系。冲压生产对模具结构的基本要求是： 在保证冲出合格工件的前提下，不仅应于生产批量相适应，而且还要具有结构简单， 操作方便、安全，使用寿命长，易于制造、维修，成本