毕业设计（论文）-玻璃杯成型工艺与模具设计.doc

玻璃杯成型工艺与模具设计 重庆理工大学摘 要本论文应用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本的模具技能懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。关键词：冲压模具 冲压工艺 模具设计Abstract Thus the present paper applies this specialty to study the curriculum the theory and the production know-how carries on a time cold stamping mold design work the actual training to raise and to sharpen the student independent working ability, consolidated and expanded the content which curricula and so on cold stamping mold design studied, the method and the step which the grasping cold stamping mold designed, the basic mold skill which the grasping cold stamping mold designed had understood how analyzed the components the technology capability, how definite craft plan, had understood the mold basic structure, sharpened the computation ability, cartography ability, has been familiar with the standard and the standard, simultaneously various branches correlation curriculum all had the comprehensive review, independent thinking ability also had the enhancement. . can enhance the production efficiency enormously, but falls the material to stretch the concave mold design to be important, in the design should consider fully it falls the material stretch mold mouth shape, otherwise easy to affect falls the material stretches the shape.Keywords: Stamping die; Stamping process ；Mould design.前 言随着科学技术的发展需要，模具已成为现代化不可缺少的工艺装备，模具设计是机械专业一个最重要的教学环节,是一门实践性很强的学科，是我们对所学知识的综合运用，通过对专业知识的综合运用，使学生对模具从设计到制造的过程有个基本上的了解，为以后的工作及进一步学习深造打下了坚实的基础。毕业设计的主要目的有两个：一是让学生掌握查阅查资料手册的能力，能够熟练的运用CAD进行模具设计。二是掌握模具设计方法和步骤,了解模具的加工工艺过程。 本设计说明书，结合模具的设计和制作，广泛听取各位人士的意见，经过多次修改和验证编制而成。为了达到设计的规范化,标准化和合理性，本人通过查阅多方面的资料文献，力求内容简单扼要，文字顺通，层次分明，论述充分。其中附有必要的插图和数据说明。 本书在编写过程中得到了老师的精心指导和同学们的大力帮助,在此表示衷心的感谢。由于本人是应届毕业生,理论水平有限，实践经验不足，书中难免有不当和错误的地方，敬请各位老师与广大读者批评指正。1.绪 论1.1 模具行业的发展现状及市场前景现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在600亿至650亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年，我国模具产业总产值保持13%的年增长率（据不完全统计，2004年国内模具进口总值达到600多亿，同时，有近200个亿的出口），到2005年模具产值预计为600亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右。单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有80%的模具需要更换。2003年我国汽车产销量均突破400万辆，预计2004年产销量各突破500万辆，轿车产量将达到260万辆。另外，电子和通讯产品对模具的需求也非常大，在发达国家往往占到模具市场总量的20%之多。目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。国内模具发展现状：巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面: 1） 模具日趋大型化； 2）在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术； 3）模具扫描及数字化系统； 4）在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术； 5）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；6）发展优质模具材料和先进的表面处理技术；7）模具的精度将越来越高； 8）模具研磨抛光将自动化、智能化； 9）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；10）开发新的成形工艺和模具。 国外模具发展现状：模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为600650亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%以上；国外模具企业的组织形式是大而专、大而精。2004年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织-德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约5000家。2003年德国模具产值达48亿欧元。其中（VDMA）会员模具企业有90家，这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%，可见其规模效益。 随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高故人均产值也较高我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而国外模具工业发达国家大多1520万美元，有的达到 2530万美元。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上，而我国才达到451.2 冲压工艺介绍冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工(或称压力加工)，合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。全世界的钢材中，有6070%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔、凸台等。冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。1.3 冲压工艺的种类冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。 冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。 在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多工位级进模(供大量生产)，以及研制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。 1.4 冲压行业阻力和障碍与突破 阻力一：机械化、自动化程度低美国680条冲压线中有70%为多工位压力机，日本国内250条生产线有32%为多工位压力机，而这种代表当今国际水平的大型多工位压力机在我国的应用却为数不多；中小企业设备普遍较落后，耗能耗材高，环境污染严重；封头成形设备简陋，手工操作比重大；精冲机价格昂贵，是普通压力机的510倍，多数企业无力投资阻碍了精冲技术在我国的推广应用；液压成形，尤其是内高压成形，设备投资大，国内难以起步。突破点：加速技术改造要改变当前大部分还是手工上下料的落后局面，结合具体情况，采取新工艺，提高机械化、自动化程度。汽车车身覆盖件冲压应向单机连线自动化、机器人冲压生产线，特别是大型多工位压力机方向发展。争取加大投资力度，加速冲压生产线的技术改造，使尽早达到当今国际水平。而随着微电子技术和通讯技术的发展使板材成形装备自动化、柔性化有了技术基础。应加速发展数字化柔性成形技术、液压成形技术、高精度复合化成形技术以及适应新一代轻量化车身结构的型材弯曲成形技术及相关设备。同时改造国内旧设备，使其发挥新的生产能力。阻力二：生产集中度低许多汽车集团大而全，形成封闭内部配套，导致各企业的冲压件种类多，生产集中度低，规模小，易造成低水平的重复建设，难以满足专业化分工生产，市场竞争力弱；摩托车冲压行业面临激烈的市场竞争，处于“优而不胜，劣而不汰”的状态；封头制造企业小而散，集中度仅39.2%。突破点：走专业化道路迅速改变目前“大而全”、“散乱差”的格局，尽快从汽车集团中把冲压零部件分离出来，按冲压件的大、中、小分门别类，成立几个大型的冲压零部件制造供应中心及几十个小而专的零部件工厂。通过专业化道路，才能把冲压零部件做大做强，成为国际上有竞争实力的冲压零部件供应商。阻力三：冲压板材自给率不足，品种规格不配套目前，我国汽车薄板只能满足60%左右，而高档轿车用钢板，如高强度板、合金化镀锌板、超宽板(1650mm以上)等都依赖进口。突破点：所用的材料应与行业协调发展汽车用钢板的品种应更趋向合理，朝着高强、高耐蚀和各种规格的薄钢板方向发展，并改善冲压性能。铝、镁合金已成为汽车轻量化的理性材料，扩大应用已势在必行。阻力四：科技成果转化慢先进工艺推广慢在我国，许多冲压新技术起步并不晚，有些还达到了国际先进水平，但常常很难形成生产力。先进冲压工艺应用不多，有的仅处于试用阶段，吸收、转化、推广速度慢。技术开发费用投入少，导致企业对先进技术的掌握应用慢，开发创新能力不足，中小企业在这方面的差距更甚。目前，国内企业大部分仍采用传统冲压技术，对下一代轻量化汽车结构和用材所需的成形技术缺少研究与技术储备。专业化、标准化、商品化的程度低、协作差 由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占45%左右，其馀为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。突破点：走产、学、研联合之路我国与欧、美、日等相比，存在的最大的差距就是还没有一个产、学研联合体，科研难以做大，成果不能尽快转化为生产力。所以应围绕大型开发和产业化项目，以高校和科研单位为技术支持，企业为应用基地，形成产品、设备、材料、技术的企业联合实体，形成既能开发创新，又能迅速产业化的良性循环。阻力五：大、精模具依赖进口当前，冲压模具的材料、设计、制作均满足不了国内汽车发展的需要，而且标准化程度尚低，大约为40%45%，而国际上一般在70%左右。工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。突破点：提升信息化、标准化水平必须用信息化技术改造模具企业，发展重点在于大力推广CAD/CAM/CAE一体化技术，特别是成形过程的计算机模拟分析和优化技术(CAE)。加速我国模具标准化进程，提高精度和互换率。力争2005年模具标准件使用覆盖率达到60%，2010年达到70%以上基本满足市场需求。 阻力六：专业人才缺乏业内掌握先进设计分析技术和数字化技术的高素质人才远远不能满足冲压行业飞速发展的需要，尤其是摩托车行业中具备冲压知识和技术和技能的专业人才更为缺乏且大量外流。另外，众多合资公司由外方进行工程设计，掌握设计权、投资权，我方冲压技术人员难以真正掌握冲压工艺的真谛。开发能力较差，经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元，国外模具工业发达国家大多是1520万美元，有的高达2530万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。突破点：提高行业人员素质这是一项迫在眉睫的任务，又是一项长期而系统的任务。振兴我国冲压行业需要大批高水平的科技人才，大批熟悉国内外市场、具有现代管理知识和能力的企业家，大批掌握先进技术、工艺的高级技能人才。要舍得花大力气，有计划、分层次地培养。1.5冷冲压术的发展趋势21世纪的制造业，正从以机器为特征的传统技术时代，向着以信息为特征的技术时代迈进，即用信息技术改造和提升传统产业。经济全球化和世界市场一体化加速发展，不断加剧了制造商之间的竞争，提出了快速反应市场的要求，与之相适应，制造业对柔性自动化技术及装备的要求更加迫切而强烈。同时，微电子技术和信息通信技术的快速发展，为柔性自动化提供了重要的技术支撑，工业装备的数控化、自动化、柔性化呈现蓬勃发展的态势。美国、德国、日本的汽车工业如此发达，得益于其冷冲压技术及装备的领先地位。当前的世界冷冲压技术及装备向以下几个方面发展：冷冲压设备自动化根据不同种类的加工环境和条件，国外逐步发展了两大类汽车车身自动化冲压生产线。 1）单机联线自动化 配置为5-6台压力机，配备拆垛、上下料机械手，穿梭翻转装备和码垛装置，全线总长约60米，安全性高，冲压质量好。由于工件传送距离长，工件的上下料换向和双动拉伸必须用工件翻转装备。这种单机联线自动化冲压技术的生产节拍最高为6-9次/分，设备维修工件量大。 2）大型多工位压力机八十年代中期，国外冲压技术发展到大型三坐标多工位压力机自动化连续冲压，由拆垛机，大型压力机，三坐标工件传送系统和码垛工位组成，生产节拍可达16-25次/分。其主要特点是：生产效率高，是手工送料流水线的4-5倍，是单机联线自动生产线的2-3倍；全自动化、智能化，整个多工位压力机系统只需2-3人进行监控，当模具更换时，只需输入要换模具的编号，其余工作自动完成，整个换模时间只需5分钟，换模的同时对多工位压力机运行特征作智能化调整；特别是配有电子三坐标送料多工位的压力机，可以根据模具随意调节运动路径和时间，不仅能冲压大型覆盖件，而且能冲压小型零件。当冲压小型零件时，送料距减短，节拍提高，通过合理的模具布置，可一次冲压2-3零件，具有充分的自由度，柔性极强。电子多工位送料压力机的优点是生产率高，工件处理最优化，工件转换迅速，维修量低，诊断性能好，成本低，与现有压力机的适应性强，售后服务远程通讯好。美国的多工位压力机基本都采用了电子伺服三坐标送料。高速化复合化相结合，提高加工效率提高生产率是永恒的追求目标，各锻压厂家均致力于锻压机械的高速化研究，各锻压厂家均致力于锻压机械的高速化研究，在数控回转头压力机上，主要采用伺服控制的液压主驱动系统来提高压机的行程次数。在追求高速化加工的同时，还必须尽可能缩短生产辅助时间，以取得良好的技术经济效益。在数控压机上配备伺服电机驱动的三坐标上下料装置，可使冲压中心实现高效板材加工。 将几种工艺或几个工序复合在一台机床上完成，是当前各类机床大幅压缩生产辅助时间，提高生产率的重要技术途径，在锻压机械上也得到了成功应用，效果十分显著。如：德国、美国、日本已相继开发出激光一步冲复合机，将模具冲切与激光切割有机地结合起来，工件一次上料即可完成冲孔、冲切、翻边、浅拉伸、切割等多道工序，最大限度地节省了辅助时间，特别适合孔型多而复杂的面板类工件的加工及多品种小批量板料加工。1.6 新模具技术发展的几个特点模具与压力机是决定冲压质量、精度和生产效率的两个关键因素。先进的压力机只有配备先进的模具，才能充分发挥作用，取得良好效益。模具的发展方向为：充分运用IT技术发展模具设计、制造用户对压力机速度、精度、换模效率等方面不断提高的要求，促进了模具的发展。外形车身和发动机是汽车两个关键部件，汽车车身模具特别是大中型覆盖件模具，技术密集，体现当代模具技术水平，是车身制造技术的重要组成部分。车身模具设计和制造约占汽车开发周期三分之二的时间，成为汽车换型的主要制约因素。目前世界上汽车的改型换代一般约需48个月，而美国仅需30个月，主要得益于在模具业中应用了CAD/CAE/CAM技术和三维实体汽车覆盖件模具结构设计软件。另外，网络技术的广泛应用提供了可靠的信息载体，实现异地设计和异地制造。虚拟制造等IT技术的应用，将推动模具工业的发展。缩短金属成型模具的试模时间主要发展液压高速试验压力机和拉伸机械压力机，特别是在生产型机械压力机上的模具试验时间可减少80%，具有巨大的节省潜力。这种试模机械压力机的发展趋势是采用多连杆拉伸压力机，它配备数控液压拉伸垫，具有参数设置和状态记忆功能。车身制造中的级进冲模发展迅速在自动冲床上用级进冲裁模或组合冲模加工转子、定子板，或者应用于插接件作业，都是众所周知的冲压技术。近些年来，级进组合冲裁模在车身制造中开始得到越来越广泛的应用，用级进模直接把卷材加工为成型零件和拉伸件，加工的零件也越来越大，省去了用多工位压力机和成套模具生产所必需串接的板材剪切、涂油、板坯运输等后续工序。级进组合冲模已在美国汽车工业中普遍应用，其优点是生产率高，模具成本低，不需要板料剪切，与多工位压力机上使用的阶梯模相比，节约30%。但是，级进组合冲模技术的应用受拉伸深度、导向和传输的带材边缘材料表面硬化的限制主要用于拉伸深度比较浅的简单零件，因此不能完全替代多工位压力机，绝大多数零件应优先考虑在多工位压力机上加工。2.工艺分析2.1 零件的工艺性分析设计工件如图2.1所示：图2.1 隔离杯零件图技术要求：1. 本产品为阶梯筒形件件，材料为08AL，厚度为0.05mm2. 生产纲领：中批量。工件尺寸有具体公差要求。冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般的讲，在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。当然工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等因素的影响。以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等对冲裁件工艺的实应性的主要因素。根据这一要求对该零件进行工艺分析。由于该件外形简单，形状规则，适于冲压加工。 2.2 工艺方案的确定确定方案就是确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数，工序的组合和顺序等。确定合理的冲裁工艺方案应在不同的工艺分析进行全面的分析与研究，比较其综合的经济技术效果，选择一个合理的冲压工艺方案。有如下几种可行方案：（1） 落料拉伸（2） 落料拉伸翻边（3） 落料拉伸翻边（4） 落料拉伸 综合分析，该产品的第一道工序即落料。该零件属于中小量生产，工艺性较好，所选材料08AL具有很好的冲压性能。方案（1）采用落料阶梯拉伸复合模，制件成型只需要一道工序，占用设备少，操作方便，但一次成型对设备要求很高，很难达到制件尺寸精度，而且生产中会出现较多问题，影响生产效率；方案（2）采用落料加浅拉伸的复合模，对设备要求较方案（1）低，生产效率高，而且第一次拉伸高度为1.9，在机械式压力机上同样能够实现；方案（3）采用单工序模具，占用设备人员多，需要开发多套模具，成本较高；方案（4）阶梯拉伸不利于制件成型。容易出现皱纹及局部破裂现象。综合以上分析，比较利弊，选择方案（2）。3.落料拉伸复合模具设计3.1 落料拉伸工艺分析落料拉伸工序图如图3.1所示：图3.1 落料拉伸工序图落料后拉伸可看做是带凸缘的筒形件拉伸。有凸缘筒形件的拉深原理与一般圆筒形件是相同的，但由于带有凸缘，其拉深方法及计算方法与一般圆筒形件有一定差别。在凸缘拉深件可以看成是一般圆筒形件在拉深未结束时的半成品，即只将毛坯外径拉深到等于法兰边（即凸缘）直径df时的拉深过程就结束。因此其变形区的压力状态和变形特点应与圆筒形件相同。3.2 毛坯尺寸计算拉深件毛坯尺寸计算的原则：（1）面积相等原则由于拉深前和拉深后材料的体积不变，对于不变薄拉深，假设材料厚度拉深前后不变，拉深毛坯的尺寸按“拉深前毛坯表面积等于拉深后零件的表面积”的原则来确定(毛坯尺寸确定还可按等体积，等重量原则)。（2）形状相似原则拉深毛坯的形状一般与拉深件的横截面形状相似。即零件的横截面是圆形、椭圆形时，其拉深前毛坯展开形状也基本上是圆形或椭圆形。对于异形件拉深，其毛坯的周边轮廓必须采用光滑曲线连接，应无急剧的转折和尖角。拉深件毛坯形状的确定和尺寸计算是否正确，不仅直接影响生产过程，而且对冲压件生产有很大的经济意义，因为在冲压零件的总成本中，材料费用一般占到60 %以上。根据面积相等原则计算如下：毛坯尺寸： 落料拉伸凸缘尺寸： 3.3、拉深凸模和凹模的间隙拉深模间隙是指单面间隙，间隙的大小对拉深力，拉深件的质量，拉深模的寿命都有影响，若c值大小，凸缘区变厚的材料通过间隙时，校正和变形的阻力增加，与模具表面间的摩擦，磨损严重，使拉深力增加，需件变薄严重，甚至拉破，模具寿命降低。间隙小时得到的零件侧壁平直而光滑，质量较好，精度较高。间隙过大时，对毛坯的校直和挤压作用减小，拉深力降低，模具的寿命提高，但零件的质量变差，冲出的零件侧壁不直。因此拉深模的间隙值也应合适，确定c时要考虑压边状况，拉深次数和工件精度高。其原则是：即要考虑材料本身的公差，又要考虑板料的增厚现象，间隙一般都比毛坯厚度略大一些。不用压边圈时，考虑到起皱的可能性取间隙值为：C=（11.1）tmax有压边圈时，间隙数值也可按表4.6.3取值（冲压工艺与模具设计），此工件的拉深间隙可取，C=0.055mm3.4 拉深凸模，凹模的尺寸及公差工件的尺寸精度由末次拉深的凸、凹模的尺寸及公差决定，因此除最后一道拉深模的尺寸公差需要考虑外，首次及中间各道次的模具尺寸公差和拉深半成品的尺寸公差没有必要做严格限制。这是模具的尺寸只取等于毛坯的过渡尺寸即可。此工件内形尺寸公差有要求，故以凸模为基准，先定凸模尺寸考虑到凸模基本不磨损，（其尺寸关系如图3所示）以及工件的回弹情况，凸模开始尺寸不要取得过大。其值为：Dp=（d+0.4）-p凸模尺寸为：Dd=（d+0.4+2C）+ d凸、凹模的制造公差p和d可根据工件的公差来选定。工件公差为TT13级以上时p和d可按TT68级取，工件公差在IT14级以下时，则p和d可按IT10级取：Dp=（31.1+10.23）=31.33mmDd=（d+2c）0+d =（31.33+20.055）=31.44mm3.5 凸模、凹模圆角半径拉深时，材料在经过凹模圆角时不仅因为发生弯曲变形需要克服弯曲阻力，还要克服因相对流动引起的磨檫阻力，所以rd大小对拉伸工件的影响非常大。主要有以下影响：1）拉伸力的大小；2）拉伸件的质量；3）拉伸模的寿命。rd小时材料对凹模的压力增加，磨檫力增大，磨损加剧，使磨具的寿命降低。所以rd的值即不能太大，也不能太小。在生产上一般应尽量避免采用过小圆角半径，在保证工件质量的前提下尽量取大值，以满足模具寿命要求。通常可按经验公式计算：rd=式中D为毛坯直径或上道工序拉深件直径；d为本道拉深后的直径rd应大于或等于2t，若其值小于2t，一般很难拉出，只能靠拉深后整形得到所需零件，故可取rd=1.0mm凸模圆角半径对拉深工序的影响没有凹模圆角半径大，但其值也必须合格，一般首次拉深时凸模圆角半径为rp=（0.71.0）rd这里取rp =1.0rd=1.0mm3.6落料拉伸模具结构设计（1）落料凸模与凹模刃口尺寸的计算冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度。模具的合理间隙也要靠模具刃口尺寸制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及其制造公差，是设计冲裁模的主要任务之一。从生产实践可发现：由于凸凹模之间存在间隙，使落下的料或伸出的孔却带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模尺寸；在测量于使用中，落料件以大端尺寸为基准，冲孔件以小端尺寸为基准。由于加工模具的方法不同，凸模与凹模刃口部分尺寸的计算公式与制造公差的标注也不同，刃口尺寸的计算方法可分为以下两种情况：凹模与凸模分开加工，凸模和凹模配合加工，从此工件的结构上分析，选择凸模与凹模分开加工的制造方法：采用这种方法，凸模和凹模分别按图纸加工至尺寸，要分别标注凸模和凹模的刃口尺寸及制造公差（凸模p、凹模d），适用于圆形或简单形状的制件。为了保证初始间隙值小于最大合理间隙2Cmax，必须满足下列条件：或取： 也就是说，新制造模具应该是，否则制造的模具部隙已超过允许变动范围2Cmin2Cmax,影响模具的使作寿命。落料根据计算原则，落料时以凹模为设计基准。首先确定凹模尺寸，凹模的基本尺寸接近或等于制件轮廓的最小极限尺寸，再减小凸模尺寸以保证最小合理间隙值2Cmin。名部分分配位置如图5（a）所示。其计算公式如下 代入数据得（2）凹模洞的类形常用凹模洞口的类形如图6所示： 图 6其中图a、b、c为直筒式刃的凹模，其特点是制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变，广泛用于冲裁公差要求较小，形状复杂的精密制件。但因废料（或制件的聚集而增大了推件力和凹模的胀裂力，给凸、凹模的强度都带来了不利的影响。一般复合模上出件的冲裁模用图a、c型，下出件的冲裁模用图b或图a型，图d、e型是锥筒式刃口，在凹模内不聚集材料，侧壁磨损小，但刃口强度差，刃磨后刃口径向尺寸略有增大（如300时，刃磨0.1mm时，其尺寸增大0.0017mm凹模锥角，后角和洞高度h，均随制件材料厚度增加而增大，一般取15302030 h=4-10mm综上所述及其对工件孔分析，选择B型凹模洞口，取h=6mm20（3）凹模的外形尺寸凹模的外形一般有矩形与圆形两种。凹模的外形尺寸应保证凹模有足够的强度，刚度和修磨量，凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的如图7所示凹模的厚度为:1+ kb (15)凹模壁厚度为c=(1.52)H (3040mm)式中b为冲裁件的最大外形尺寸；K为系数,是考虑板料厚度影响的系数可以冲压工艺与模具设计表282中查得代入数据可得冲孔凹模 H=15mm c=30mm落料凹模H=0.3554.75=20mm c=40mm（4）模具的其它零件1、模具除简单冲模外，一般冲模多利用模架的结构。模架的和种类很多，要根据模具的精度要求，模具的类别，模具的大小选择合适的模架.模架的选择可从实用模具技术手册P192页选择标准架。根据查阅的内容及分析，此复合模可选用后侧导柱模架导、导柱安装在后侧，有偏心裁荷时容易歪斜，滑动不够平稳，可从左右前三个方向关料操作比较方便。常用于一般要求的小型工件的冲裁和拉深模。所选模架的结构及尺寸关系如图8所示：L =250mm B=160mm 上模座：25016045 下模座25016050导柱，32190 导套 3210543 Hmax=210 Hmin=170mm 其余尺寸见上下模座零件图，可以冲压手册冲压模具常用标准件选择。2模柄模柄有多种形式，要根据模具的结构特点，选用模柄的形式模柄的直径根据所选压力机的模柄孔径确定，模柄可根据实用模具技术手册P201页选择，经查阅各种 模柄的特点，选用压入式模柄，这种模柄应用比较广泛压入模柄的结构和尺寸，可参表11-10制造，表中B型模柄中间有孔可按装打料杆，用压力机的打料模杆进行打料，模柄的结构及尺寸关系如图9所示。 图 9d=30D=32D1=42mmh=78mmh2=30mmh1=5mmb=2mma=0.5mmd1(H7)=6+0.0120d2=11mm3、卸料板卸料板的主要作用是将冲压的料从凸模或凸、凹模上推下来，此外在进模比较复杂的模具中，卸料板还具有保护小凸模作用，常用的卸料板结构形式及适用范围见表11-24和第八章级进模表8-10实用模具技术手册卸料板的尺寸可根据实用模具技术手册表11-25查得，本模具选用弹压式卸料板。卸料板的结构与尺寸关系如图10所示，ho=16mmB=150mmC=(0.10.2)t=0.2mm)4弹顶和推出装置弹顶装置由弹簧元件组成装于模具的下面通过顶杆起到推料的作用，弹顶装置通常在压力机的工作台孔中，弹顶装置结构形式见表11-26实用模具技术手册，具体结构及尺寸见装配图及零件图所示，见图表（10）设计模具时选用标准的弹簧。已知冲裁时卸料为 FQ=3.8 可选圆钢丝螺压缩弹簧，由表11-28查得d=8.0mm D2=50mm F=1990N. Dmax=38mmDmin=62mm; 节距P=14.9mm5、导向装置（导柱 导套）导向装置指得是模架上的导柱、导套。模具在开模，闭模过程中，导柱和导套起导向的作用，使得凸凹模正确的闭合，故此，导柱、导套需要有严格的配合精度及尺寸要求，导柱、导套的选择可以冲压手册中选取，（取H7/h6配合）如图11 a导柱的具体尺寸为：d=32 L=190mm导套的具体尺寸为(图11 .b) 图11D=32D(r6)=45L=105mmh=43mmL=25mm油槽数为2b=3；a=16、固定零件（固定板、垫板）1）垫板的作用是承受凸模和凹模的压力，防止过大的冲压，在上下模座上压出凹坑，影响模具的正常工作，垫板厚度根据压力机的大小选择，一般取5-12mm，外形与固定板相同，材料45钢，热处理后硬度为45-48HRC，如图12a .b所示：垫板在模具中的受力情况2）固定板 固定板的作用起固定凸、凹模，防止其在冲压过程中松动，造成模具的损坏，固定板的形状要根据凸、凹模而定，而外形尺寸与垫板相似。固定板和具体形状尺寸见零件图所示。7、连接零件此类零件包括螺钉、销钉等，主要作用是联接其它零部伯，使之共同完成工件的制造，螺钉和销钉可由冲压手册第十章、第七、八章查选，形状及尺寸见七、八节图所示现选螺钉M12 圆柱销 d=8，则冲压模上有关螺钉孔的尺寸见表10-28冲压手册D=27 d=17.5卸料螺钉选M16，具体尺寸见表10-29冲压手册装配图如图3.2所示：图3.2 落料拉伸装配图3.7冲压力计算及压力机的选择压力机的选择要考虑，冲裁力、拉深力以及卸料力、推件力、顶件力，压力机的总吨位应大于等以上所有力之和1.3倍，普通刃冲裁模，其冲裁力FP一般可按下式计算。（1）FP= KPtL式中为材料的抗剪强度，L为冲裁周边总长（mm）,t为材料厚度，系数KP是考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间隙的波动（数值的变化或分布不均匀）润滑情况，材料力学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数，一般取1.3，当查不到强度时，可用强度，b代替，而取KP=1的近似计算法计算，材料钢的强度可以冲压工艺与模具设计表1.4.1查得。 现取，b=350MPaFP1=3.14*45*0.05*350=2472.75N影响卸料力、推料力和顶件力的因素很多，要精确的计算出很困难，在实际生产采用经验公式计算：卸料力：FQ=KFp 推料力：FQ1=nK1Fp顶件力：FQ2=K2Fp式中： 卸料力系数，其值为 0.020.06 （薄料取大值，厚料取小值）推件力系数，其值为0.030.07 （薄料取大值，厚料取小值） 顶件力系数，其值为0.040.08 （薄料取大值，厚料取小值） n为梗塞在凹模内的制件或废料数量，n=h/t，h为直刃口部分的高，t为材料的厚度，h取410mm , 现取h=6mm 本模具中只有卸料力和推件力即可则：FQ=0.052472.75=123.6N （2）理论计算拉深力可以推导，但它使用不便，生产中常利用经验公式计算拉深力，第次拉深（一次拉深成形时）F1=d1tbk1式中b为材料的抗拉强度，K1为系数，查表4.5.4（冲压工艺与模具设计）代入数据可得F1=3.1431.10.053501=1708.9N压边力:FQ=0.251708.9=427N综上所述：F总=2472.75+123.6+1708.9+427=4732.5N由实用模具技术手册P22页，应用压力机的选择查表2-3可选择J2316型压力机，其参数可参考表23主要组件的装配1模柄的装配，因为所示模具的模柄是从以上模座的下而向上压入的，所以在安装凸模固定板和垫板之前，应先把模柄装好。模柄与上模座的配合要求是H7/m6.装配时，先在压力机上将模柄压入，再加工定俭销孔或螺纹孔。然后把模柄端面突出部分锉平或磨平，安装好模柄后，用角尺检查模柄与上模座上平面的垂有度。2、凸模和装配，凸模与固定板的配合要求为H7/m6.。装配时，先在压力机上将凸模固定板内，检查凸模的垂直度，然后将固定板的上平面与凸模尾部一起磨平，为了保持凸模刀口锋利还应将凸模的端面磨平。3、弹压卸料板的装配，弹压卸料板起压料和卸料的作用。装配的保证它与凸模之间具有适当的间隙，其装配方法是，将弹压卸料板 装入固定板的凸模内，在固定板与卸料板之间垫上平行垫块，并用平等夹板将它们夹紧，然后按卸料板上的螺孔在固定板上抽窝，拆开后钻固定板上的螺钉穿过孔。4、模架的技术要求及装配组成模架的各零件均应符合相应的技术条件，其中特别重要的是每对导柱，导套的配合间隙应符合要求。装配成套的模架，多项技术指标（上模座上平面对下模座下平面的平行度）导柱轴心线对下模座下平面的垂直度和导套孔轴心线对上模座下面垂直度）应符合相应精度等级要求。装配后的模架，上模座沿导柱上、下移动平稳无阻滞现象，压入上、下模座的导柱导柱离其它装表面应有12mm距离，压入后就牢固。装配成套的模架，各零件的工作表不应有碰伤，裂 以及其它机械损伤模架的装配主要指导柱导套的装配，目前大多数导柱，导套与模座之间采用过盈配合，但也有少数采用粘 工艺的，即将上下模座孔扩大，降低其加工要求，同时将导柱、导套之间冷入粘结剂，即可使用导柱，导套固定，滑动导向模架常用的装配工艺和检验方法有压入导套、压入导套安、装导套。模具的工作过程本模具是一套倒装的落料拉深冲孔的复合模。前后送料，挡料销19限位，导向销20导正。上模下行凸凹模11与拉深凹模18接触进行拉深，工件成型后，上模上行，打杆1推动打板12把工件从凸凹模11中打出。落料废料有弹簧8推动卸料板10推出。4.翻边模具设计4.1 翻边工艺分析工序图如图5.1所示：图5.1 缩口翻边工序图零件要求孔外缘竖直翻边，翻边高度较小，故考虑采用倒装模具结构。此种结构较为简单，模具成本低，制件基本能达到质量要求，由于零件圆周造型关系，冲压过程中可能会产生起皱现象。4.2压力机的选择零件料厚为，变形出圆角，所用压力较小，可采用普通小型压力机，公称压力10T40T均可。4.3 模具结构设计模具装配图如图5.2所示： 5.2 翻边模装配图模具工作过程如下：由于零件尺寸较小，拟考虑采用两件同时加工。首先零件采用外形仿形定位，压力机滑块下行，在凸模、凹模作用下制件垂直翻边，直至成型。成型结束后，压力机滑块上行，零件由顶杆顶出。4.3.1模柄的确定由装配要求,模柄与模柄孔配合为H7/m6并加销钉防转,模柄长度比模柄孔深度小510mm如图3.5 如图3.5通过查找手册确定选用凸缘式模柄，查表2-37冷冲压模具设计指导1模柄的尺寸如下d=50mm极限扁差-0.08,-0.002 D=100mm D=100mm0 极限扁差为0,-0.0024.3.2模具的闭合高度的计算冲模的闭合高度是指滑块在下死点即模具在最低工作位置时，上模座上平面与下模座下平面之间的距离H。冲模的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。压机的装模高度 是指滑块在下死点位置时，滑块下端面至垫板上平面间的距离。当连杆调至最短时为压机的最大装模高度Hmax；连杆调至最长时为为最小装模高度Hmin。冲模的闭合高度H应介于压机的最大装模高度Hmax之间，其关系为： Hmax-5mmHHmin+10mm 300H260如果冲模的闭合高度大于压机