带料切口连续拉深级进模具设计

欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要CAD图纸的请联系q1484406321带料切口连续拉深级进模具设计学 生：凌逾殷指导老师：莫亚武（湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128）摘 要：带料连续拉深分无工艺切口拉深和有工艺切口拉深，有工艺切口连续拉深就是在首次拉深前，带料上个工序之间切开一个工艺切口，这样当首次和以后各次拉深时，两次工序间的相互影响、相互约束较小，但相对的，耗费的材料较多。以薄壁宽凸缘筒形件生产为例，设计一例连续模，首先对零件进行工艺分析，有拉深，冲孔，翻边，落料工序，每个工位之间都有尺寸关系，因为是大产量的小型筒形拉深件，一般采用带料连续拉深。采用普通的单工序模或复合模冲制生产的话，需多副模具、多台冲床、多个操作人员才能完成全部工序的冲压制造而且产品质量和生产效率都低。故选多工位级进模具的生产工艺方案，可以提高材料的利用率和模具的使用水平，节省设备。其次经过计算分析确定工艺方案完成该模具的排样设计，凸、凹模工作部分的设计计算，还有模具结构和工艺零件设计。关键词：工艺性分析，工艺计算，排样，级进模，工艺切口。Design of Continuous Drawing Progressive Die for Material with IncisionAuthor:Ling YuyinTutor:Mo Yawu(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract：Strip continuous deep drawing process of drawing and process without incision incision drawing, process notch continuous drawing is in the first drawing, a strip of material processes a process between incision incision, such that when the first and later the drawing, the two processes of mutual influence, mutual constraint is smaller, but the relative, spend more material.According to the thin wall Wide-flange cylindrical parts production as an example, a design of progressive die, the first parts of the process analysis, there is deep drawing, punching, flanging, blanking process, each station has the size relations, because it is high yield small cylindrical deep drawing parts, generally use the strip continuous deep drawing. Using the ordinary single-operation die or compound die punching production, need to die, punch, a plurality of operating personnel can complete all processes of stamping manufacturing and product quality and the production efficiency is low. The multi-position progressive die for the production process, can improve the utilization ratio of materials and mold level of use, saving equipment. Secondly, through calculation and analysis to determine the process plan to complete the mold layout design, convex, concave die part of the design calculation, and the die structure and process design.Key words：Process analysis, Process calculation, Nesting progressive, Die Process incision.1 前言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。1.1 冷冲压术的发展趋势 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： 1.1.1 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深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1。1.1.2 提高模具的加工效率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2。1.1.3 注重开发大型，精密，复杂模具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、浅拉深、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。1.2 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深机械压力机，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深压力机，它配备数控液压拉深垫，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深件，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深深度、导向和传输的带材边缘材料表面硬化的限制主要用于拉深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。因此，冲压工艺是一种产品质量好而且成本低的加工工艺。用它生产的产品一般还具有重量轻且刚性好的特点。冲压加工在汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表、各种民用轻工产品以及航空、航天和兵工等的生产方面占据十分重要的地位。现代各种先进工业化国家的冲压生产都是十分发达的。在我国的现代化建设进程中，冲压生产占有重要的地位。2 工艺性分析图1 空心铆钉制件Fig1 Hollowrivetparts2.1 冲裁件的结构工艺性此制件的形状较简单，且对称，有圆角过渡，便于模具的加工和减少冲压时在尖角处开裂的现象，同时也可以防止尖角部位刃口的过快磨损。冲裁件的精度主要以其尺寸精度、冲裁断面粗糙度、毛刺高度三个方面的指标来衡量，根据零件图上的尺寸标注及公差，可以判断属于尺寸精度为IT12IT14的经济级普通冲压。 08F钢板属于碳素结构钢，具有很好的可冲裁性， 工件结构形状简单，冲裁件内，外形均无尖锐清角，对模具寿命不影响3。2.2 制件冲压工艺方案的确定冲裁工序可以分为单工序冲裁、复合工序冲裁和连续冲裁。冲裁方式根据下列因素确定：（1）根据生产批量来确定 对于年产量需求100万件的该产品来说采用复合模或连续模较合适。（2）根据冲裁件尺寸和精度等级来确定 复合冲裁所得到的冲裁件尺寸精度等级高，而连续冲裁比复合冲裁的冲裁件尺寸精度等级低。（3）根据对冲裁件尺寸形状的适应性来确定 产品的尺寸比较大，考虑到连续模送料不方便和生产效率低，因此常采用复合冲裁。复合冲裁又可以加工形状复杂、宽度比较大的异形冲压件。（4）根据模具制造安装调整的难易和成本的高低来确定, 对复杂形状的冲裁件来说，采用复合冲裁比采用连续冲裁较为适宜，因为模具制造安装调整较容易，且成本较低。（5）根据操作是否方便与安全来确定 复合冲裁其出件或清除废料较困难，工作安全性较差，连续冲裁较安全。根据冲压类型的选择：t=0.50.05d=0.0510.4=0.52d凸 251.2d=1.210.4=12.48h=23.9d=10.4冲裁工序分落料拉深，多次拉深，冲孔，翻孔，切边等，具体几次拉深需要通过计算拉深系数，本设计中制件尺寸比较小，采用连续拉深再冲孔切边，所以，适用带料切口连续拉深4。3 制件排样图的设计及材料利用率的计算3.1 展开尺寸的计算根据产品形状，产品无法一次拉深到高度25.5，这里考虑可以在拉深件的底部先冲预孔，然后翻孔达到高度，翻孔高度尽量高，如此开始拉深的高度就不需要这么高，而且拉深也容易实现。产品的工序及每道工序的尺寸计算，是根据产品反过来推，根据产品的形状及尺寸，最后的3道工序是冲孔，翻孔，切边，翻孔内尺寸和外尺寸是直接整到和图纸一样，那么工序图就是产品图，前面的工序是冲孔，查资料，08钢属于低碳钢，最后是模具冲孔后在翻孔，假设预孔直径为6，那D/t=6/0.5=12，根据翻孔极限翻边系数，查表系数K为0.48，最后成品内孔直径为（11.4+10.4）/2=10.9，翻孔系数为6/10.9=55，经计算0.550.48，所以6的预孔，能实现翻边，这个尺寸在实际模具生产过程中还需要调整，只是理论计算尺寸。根据公式计算：h1=H-h+r式中：h1为翻孔高度h为允许的翻边高度经计算：D(1K)/2+0.45r=10.9(10.55)+0.451.5=3.1h1=25.5-3.1+1.5=23.9，材料厚度为0.5，所以最后一次拉深的高度为24.4，这样拉深的工序图和工艺尺寸也有了。此后的计算就是一个带凸缘的拉深件了，拉深件毛坯展开尺寸，通常按毛坯面积等于制件面积的原则确定。拉深件的毛坯尺寸，很难预先精确地计算，这是因为拉深件壁部在拉深过程中厚薄程序，随毛坯退火与否、压边力的大小、凸凹模间隙以及变形程度等因素有关。因此难以保持拉深件完全均匀一致的高度，通常需要修边，将不平齐的部分切去。所以在计算毛坯之前，要在拉深件上增加切边余量。根据相对凸缘直径：dp/d=23/10.9=2.11，查表的修边余量为1.0计算产品展开尺寸，公式是：D毛= （1）式中：D毛毛坯直径dp凸缘直径，加上切边余量d拉深直径r拉深圆角H拉深高度经过计算：D毛2 =2521.7210.9（1.75+2.25）0.56（1.752-2.252）+410.923.9=62575+1.12+1042.04=1593.16计算，得 D毛=40.27,取D毛=40。图2. 下料图Fig2 Discharge diagram3.2 拉深次数的确定本拉深件为有凸缘筒形件，拉深系数 (2)式中：mt拉深系数d工件筒形部分直径D毛坯直径通过查表，计算，制件总拉深系数为判断能否一次拉深 H/d=23.9/10.9=2.19 (t/D)100=0.5/40100=1.25 d/d1=19.2/15=2.11根据数据查表，首次拉深的最大相对高度H1/d1=0.80，由于0.802.19，也能说明该产品不能一次拉深成型。确定首次拉深系数和尺寸，各次拉深的高度是依据毛坯直径公式推导出来的： （3）式中：Hn第n次拉深后的高度 dn第n次拉深后的筒壁直径 dp凸模直径 D平板毛坯直径 r1n第n次拉深后凸缘根部圆角半径 r2n第n次拉深后底部圆角半径首次拉深凸缘相对直径取1.1，由数据表查得 m1=0.52,则d1 =m1D=0.5240=20.8mm,因首次拉深时，拉入凹模的材料面积要比制件实际需要的面积增加3-5%，设取5%，则选用毛坯直径D1应为：D2 =402-（252-232）1.05+252-232D1=40.9则首次拉深高度为（取R=r=2.8）验算首次拉深系数m1=0.52是否合理，根据d/d1=25/20.8=1.20，(t/D) 100=1.25，查表得，h1/d1最大为1.6，而首次拉深的相对高度为h1/d1=14.75/20.3=0.707，0.7071.6，所以首次拉深系数m1=0.52合理，不需重新设定拉深系数。确定以后各次拉深系数及工序尺寸查表得，取m2=0.76，m3=0.78，m4=0.82,计算得d2=m2d1=0.7620.8=15.8mm,d3=m3d2=0.7815.8=12.3mm,d4=m4d3=0.8212.3=10.1mm10.9 mm暂定四次拉深，取各次拉深工序R角半径分别为R1=2.8，R2=2.5，R3=2.3，R4=2.1为计算各工序的实际拉深高度，需将首次多拉入凹模型腔的材料进行分配，使其在随后各次拉深过程中既要保证凸缘不会受到拉深作用，又要便于将多余的材料逐渐转移到凸缘上来。在首次多拉入的5%的材料中，设第二次拉深时多拉入3%，其余2%的材料返回到凸缘上。第三次拉深时多拉入1.5%，其余1.5%的材料返回到凸缘上。为方便计算，令D2和D3分别作为第二次和第三次拉深时的假设毛坯直径，则D22 =402-（252-232）1.03+252-232D2=40.5D32 =402-（252-232）1.015+252-232D2=40.2D42=402-（252-232）1.01+252-232D2=40.18以后各次拉深工序的高度分别是以上计算拉深高度都是极限高度，经过下到工序翻遍后高度要大于零件图中的高度，因此需要在实际生产中在做调试，已达到最优的工序。本次设计中，根据零件图尺寸调试后的工序图如下：图3. 工序图Fig3 Process chart工序为第一次拉深，第二次拉深，第三次拉深，第四次拉深，冲孔，翻边，各次拉深系数为第一次0.52，第二次0.76，第三次0.78，第四次0.82。各次拉深高度及拉深直径如上述工序图所示。3.3 制件排样图的设计排样时需考虑如下原则：（1）提高材料利用率（不影响冲件使用性能前提下，还可适当改变冲件的形状）。（2）合理排样方法使操作方便，劳动强度低且安全。（3）模具结构简单、寿命长。（4）保证冲件的质量和冲件对板料纤维方向的要求。3.3.1 搭边与料宽 搭边值的大小还与材料的力学性能、厚度、零件的形状与尺寸、排样的形式、送料及挡料方式、卸料方式等因素有关。根据所给材料厚度t0=0.5mm，查表确定搭边工作间n1为3.0mm。送料步距 条料在模具上每次送进的距离成为送料步距。每次只冲一个零件的步距A的计算公式为A=D+n （4）式中：D平行于送料方向的冲裁宽度；n冲裁之间的搭边值。A=D+n=40+3=43 mm条料宽度 条料宽度的确定原则：最小条料宽度要保证冲裁时零件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板之间送进，并与导料板之间有一定的间隙。当用孔定距时，可按下式计算条料宽度: B=D （5）式中：B条料的宽度（mm）；D冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）；经计算B-=(Dmax+2a)-mm剪切条料宽度偏差=0.5, 因此B=40-0.5 ，导料板间距离： B0=B =40mm5。工艺切口确定 根据手册，查的工艺切口的样式以及工艺切口的计算，本次设计中，切口查表可取：n=3，r=20。3.3.2 材料利用率的计算一个步距内的材料利用率为=100% （6）=13.142020/4043100%=73.0%式中：F个步距内冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）；n个步距内冲裁件数目；B条料宽度（mm）；s步距； 图4. 排样图Fig4 Blank layout drawing4 确定总冲压力和选用压力机及计算压力中心 4.1 冲裁力的计算冲裁力的计算共包括4次拉深力计算，一次冲底孔力计算，一次翻孔力计算，一次切边落料力计算，以及冲导正孔和切工艺切口力的计算。4.1.1 冲导正孔力计算F1 =nKL (7) F1 =21.33.1440.5360=5878.08N =5.88KN式中：F1冲裁力（N）L冲裁件周边长度（mm）材料抗剪强度（MPa）08钢是260-360Mpa材料厚度(mm)K系数，通常K=1.3n冲孔的数量4.1.2 切废料力计算F2 =KL F2 =1.370.70.5360=16543.8N =16.54KN4.1.3 拉深力计算拉深力用理论计算很复杂，一般采用经验计算方法，经验公式建立的基点是，拉深力的数值略小于拉深件危险断面的断裂力；断裂与拉深力的比值用系数K表示；K值的大小取决于拉深件的形状及变形方式。其数值由实验确定。拉深力1可按下式计算 F3 =3.14Kd1t (8) F3 =3.140.7220.30.5450=10326.204N =10.33KN式中：F拉深力（N）；d1拉深直径（mm）；材料抗剪强度（MPa）；330-450MPat材料厚度；(mm)K修正系数（查表可得），K=1.3； 拉深2力的计算公式同拉深力1公式计算 F4 =3.14Kd2t F4 =3.140.7215.30.5450=7782.804N =7.78KN拉深3力的计算公式同上 F5=3.14Kd3t F5=3.140.7211.80.5450=6002.424N =6.0KN拉深4力的计算公式同上 F6=3.14Kd4t F6=3.140.7210.40.5450=5290.27N=5.29KN4.1.4 冲孔力计算F7=nKL F7=1.33.1460.5310=4408.56N =4.41KN4.1.5 翻孔力一般不大可按以下公式近似计算 F8=1.13.14（D-d）t （9） 其中：F8翻孔力（N）；D翻孔后的孔径（mm）；d翻孔预孔的孔径（mm）；t材料厚度（mm）；材料屈服极限；(MPa)计算，得：F8=1.13.14（10.4-6）360=5471.136N=5.47K N4.1.6 落料力计算 F9=1.33.14230.5360=16899.48N=16.9KN4.1.7 卸料力、推件力及顶件力的计算生产中常用下列公式计算 F卸=K卸F (10) =0.05（5.88+16.54+10.33+7.78+6+5.29+4.41+5.47+16.9）=0.0578.6=3.93KN 式中：F冲裁力；F卸卸料系数F卸=K卸F=0.05（5.88+16.54+10.33+7.78+6+5.29+4.41+5.47+16.9）=0.0578.6=3.93KN综上所述，总的冲裁力为:F总=F+F卸+F冲=78.6+3.93=82.53KN64.2 压力中心的计算采用解析法求压力中心，图5. 压力中心Fig5 Center of pressureF1冲导正孔力 F1= Ltb 得F1=5.88KNF2冲废料力 F2= Ltb 得F2=16.54KNF3拉深1力 F3=3.14Kd1t 得F3=10.33KNF4拉深2力 F4=3.14Kd2t 得F4=7.78KNF5拉深3力 F5=3.14Kd3t 得F5=6.0KNF6拉深4力 F6=3.14Kd4t 得F6=5.29KNF7冲孔力 F7= Ltb 得F7=4.41KNF8翻孔力 F8=1.13.14（D-d）t 得F8=5.47KNF9落料力 F9= Ltb 得F9=16.9KNY1F1到X轴的力臂 Y1=0X1F1到Y轴的力臂 X1=193.5Y2F2到X轴的力臂 Y2=0X2F2到Y轴的力臂 X2=150.5Y3F3到X轴的力臂 Y3=0X3F3到Y轴的力臂 X3=86Y4F4到X轴的力臂 Y4=0X4F4到Y轴的力臂 X4=43Y5F5到X轴的力臂 Y5=0X5F5到Y轴的力臂 X5=0Y6F6到X轴的力臂 Y6=0X6F6到Y轴的力臂 X6=-43Y7F7到X轴的力臂 Y7=0X7F7到Y轴的力臂 X7=-86Y8F8到X轴的力臂 Y8=0X8F8到Y轴的力臂 X8=-129Y9F9到X轴的力臂 Y9=0X9F9到Y轴的力臂 X9=-172根据合力距定理：YG = （Y1F1+ Y2F2+ Y3F3）/（F1+ F2+ F3）XG = （X1F1+ X2F2+ X3F3）/（F1+ F2+ F3）XGF冲压力到X轴的力臂；XG=8.0YGF冲压力到Y轴的力臂；YG=0所以由以上可以算得压力中心为G(8.0,0)74.3 压力机的选用初步确定压力机的型号：F公称F总因此选择压力机的型号为：切边冲孔：JC2363开式压力机 型号为JC2363压力机的基本参数如：（表1）表1 JC2363压力机基本参数Tab1 Thebasic parametersoftheJC23-63press公称压力/KN630滑块行程/mm200滑块行程次数/（次/min）80模柄孔尺寸/mm直径50深度70最小封闭高度/mm120垫板尺寸/mm厚度80封闭高度调节量80滑块中心线至床身距离/mm300床身最大可倾角30工作台尺寸/mm前后420滑块底面积尺寸/mm左右6305 凸、凹模刃口尺寸计算5.1 落料，冲孔凸、凹模刃口尺寸5.1.1 计算原则设计落料模先确定凹模刃口尺寸，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸，以凸模为基准，间隙取在凹模上。间隙是影响模具寿命的各种因素中占最主要的一个。冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间的均有磨檫，而且间隙越小，磨檫越严重。在实际生产中受到制造误差和装配精度的限制，凸模不可能绝对垂直于凹模平面，而且间隙也不会绝对均匀分布，合理的间隙均可使凸模、凹模侧面与材料间的磨檫减小，并缓减间隙不均匀的不利影响，从而提高模具的使用寿命。5.1.2 冲裁间隙对冲裁力的影响虽然冲裁力随冲裁间隙的增大有一定程度的降低，但是当单边间隙介于材料厚度 5%20%范围时，冲裁力的降低并不明显（仅降低5%10%左右）。因此，在正常情况下，间隙对冲裁力的影响不大。5.1.3 冲裁间隙对斜料力、推件力、顶件力的影响间隙对斜料力、推件力、顶件力的影响较为显著。间隙增大后，从凸模上斜、从凸模孔口中推出或顶出零件都将省力。一般当单边间隙增大到材料厚度的15%25%左右时斜料力几乎减到零。5.1.4 冲裁间隙对尺寸精度的影响间隙对冲裁件尺寸精度的影响的规律，对于冲孔和切边是不同的，并且与材料轧制的纤维方向有关。通过以上分析可以看出，冲裁间隙对断面质量、模具寿命、冲裁力、斜料力、推件力、顶件力以及冲裁件尺寸精度的 影响规律均不相同。因此，并不存在一个绝对合理的间隙数值，能同时满足断面质量最佳，尺寸精度最佳，冲裁模具寿命最长，冲裁力、斜料力、推件力、顶件力最小等各个方面的要求。在冲压的实际生产过程中，间隙的选用主要考虑冲裁件断面质量和模具寿命这两个方面的主要因素。但许多研究结果表明，能够保证良好的冲裁件断面质量的间隙数值和可以获得较高的冲模寿命的间隙数值也是不一致的。一般说来，当对冲裁件断面质量要求较高时，应选取较小的间隙值，而当对冲裁件的质量要求不是很高时，则应适当地加大间隙值以利于提高冲模的使用寿命。根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于零件的最小极限尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于冲孔件的最大极限尺寸。按冲件精度和模具可能磨损程度，凸、凹模磨损留量在公差范围内的0.5-1.0之间。磨损量用x表示，其中为冲件的公差值，x为磨损系数，其值在0.5-1.0之间，与冲件制造精度有关，可按下列关系选取：零件精度IT10以上x=1；零件精度IT11-IT13 x=0.75；零件精度IT14 x=0.5。不管落料还是冲孔，冲裁间隙一律采用最小合理间隙值（Zmin）。选择模具制造公差时，一般冲模精度较零件高3-4级。对于形状简单的圆形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6- IT7级选取；对于形状复杂的刃口尺寸制造偏差可按零件相应部位公差值的1/4来选取；对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取冲件相应部位公差值的1/8并冠以（）；若零件没有标注公差，则可按IT14级取值。零件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差应按“入体”原则标注单向公差，即：落料件上偏差为零，只标注下偏差；冲孔件下偏差为零，只标注上偏差。如果零件公差是依双向偏差标注的，则应换算成单向标注。磨损后无变化的尺寸除外。5.2 凸模和凹模配合加工 配合加工方法，就是先按尺寸和公差制造出凹模或凸模其中一个，然后依此为基准再按最小合理间隙配做另一件。采用这种方法不仅容易保证冲裁间隙，而且还可以放大基准件的公差，不必检验d+pZmax-Zmin 。同时还能大大简化设计模具的绘图工作。目前，工厂对单件生产的模具或冲制复杂形状的模具，广泛采用配合加工的方法来设计制造。冲孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式计算：冲孔时 dp=(dmin+X)-p (11)落料时 Dp=(Dmax-X-Zmin)-p (12)孔心距，台阶尺寸 Lp=Lp (13)式中：Dp dp分别为落料和冲孔凸模的刃口尺寸（mm）；Dmax 为落料件的最大极限尺寸（mm）；dmin为冲孔件的最小极限尺寸（mm）；工件公差；p凸模制造公差，通常取p=/4；p刃口中心距对称偏差，通常取p=/8；Lp凸模中心距尺寸（mm）；L冲件中心距基本尺寸（mm）；Zmin最小冲裁间隙（mm）；落料凹模尺寸：Aj1=(Amax-X)+=（23-0.50.3）+0.02=22.85+0.02; Aj2=(Amax-X)+=（20-0.50）+0.02=20+0.02;Aj3=(Amax-X)+=（25-0.50）+0.02=25+0.02;落料凸模尺寸：Ah1=( Amax -2Z)+=（22.85-20.02）+0.02=22.81+0.02;Ah2=( Amax+2Z)+=（20+20.02）+0.02=20.04+0.02;Ah3=( Amax+2Z)+=（25+20.02）+0.02=25.04+0.02;冲孔凸模尺寸：Bj1=(Amin+X)-/4=（4+0.50.04）-0.02=4.02-0.02Bj2=(Amin+X)-/4=（6+0.50.04）-0.02=6.02-0.02冲孔凹模尺寸：Bh1=(Amin+2Z)-/4=（4+20.02）-0.02=4.04-0.02Bh2=(Amin+2Z)-/4=（6+20.02）-0.02=6.04-0.02孔心距： Lp=Lp Lp1=330.01 保证模具节距和模具排样节距一致，导正孔间距离为43，公差为0.01。53 拉深模凸凹模圆角半径对拉深工作影响很大。毛坯经凹模圆角进入凹模时，受弯曲和摩擦作用，若凹模圆角半径过小，因径向拉力增大，易使拉深件表面划伤或产生断裂；若过大，则压边面积小，由于悬空增大，易起内皱。因此，合理的选择凹模圆角半径很重要。具体数值查表可得。拉深的凸凹模之间的间隙对拉深力、制件质量、模具寿命等都有影响。间隙过大，容易起皱，制件有锥度，精度差；间隙过小，增加摩擦，导致之间边薄严重，甚至拉裂。因此，正确地确定凸模和凹模之间的间隙是很重要的。拉深模间隙是单面间隙，即凹模和凸模直径之差的一半。本次设计的模具结构为有压边圈的，在选择间隙时可以直接查表，拉深一次成型，所以查表可知间隙为(1-1.1t)，t为材料厚度。凸、凹模工作部分尺寸的确定，主要考虑模具的磨损和拉深件的回弹。尺寸公差在最后一道工序考虑，本次设计只有四道拉深，所以要考虑。制件标注外形尺寸：凹模尺寸为：Ld=（Lmax0.75） （14）凸模尺寸为：Lp=（Ld0.75Z） （15）制件标注内尺寸：凸模尺寸为：Lp=（Lmin+0.5） （16）凹模尺寸为：Ld=（Lp+0.5+Z） （17）其中：L拉深件的外形或内尺寸拉深件的尺寸偏差Ld拉深凹模的基本尺寸Lp拉深凸模的基本尺寸Z凸凹模双面间隙本次设计按制件标注内形尺寸标准计算，具体计算如下，按此公式计算拉深凸模1尺寸为：Lp1=（Lmin+0.5）=20.3拉深凹模1尺寸为：Ld1=（Lp+0.4+Z）=21.6拉深凸模2尺寸为：Lp2=（Lmin+0.5）=15.3拉深凹模2尺寸为：Ld2=（Lp+0.4+Z）=16.5拉深凸模3尺寸为：Lp3=（Lmin+0.5）=11.8拉深凹模3尺寸为：Ld3=（Lp+0.4+Z）=12.9拉深凸模4尺寸为：Lp4=（Lmin+0.5）=10.4拉深凹模4尺寸为：Ld4=（Lp+0.4+Z）=11.4凸凹模之间间隙查表计算取值，凸模留通气孔，防止拉深变形。凸、凹模工作表面粗造度要求：凹模工作表面和型腔表面粗造度应达到0.8；圆角处的表面粗造度一般要求0.4；凸模工作部分表面粗造度一般要求0.8-1.68。6 模具整体结构形式设计结构形式：凸模，冲头，凹模材料，因制件形状简单，总体尺寸不大，选用整体式圆形凹模较为合理，选用Cr12MoV为凸模，凹模材料。冲头和拉深凸模，长度太长，刚性较差，所以可以将卸料树脂放入凸模固定板，在固定板里钻树脂孔，宿短凸模长度。压料装置使用卸料板，在上模固定板与卸料版之间安装弹簧，使模具在工作回程后能将条料脱离凸模，便于下次操作。所有的凸模安装部分安装在凸模固定板上，上端高度一致，闭模后，要求凸模高度能完成冲压任务，压力机能提供足够压力。凹模周界 由冷冲压工艺与模具设计得出凹模周界的计算公式（3.46）、（3.47）、（3.48）厚度 H=Kd（15mm） （18）式中：d冲裁件的最大外形尺寸，K系数d1=379, d2=40查表得K=0.09 则H1=0.09379=34.11mm凹模壁厚c=（1.01.5）H（3040mm）=3451取50。闭模高度h=254.5凹模厚度C=（1.01.5）H所以D1=450mm，H1=130mm，由模具设计指导表。一般级进模设计没有标准模架。根据凹模，定位和卸料装制的平面布置，确定模座位的形状和尺寸。模座外形尺寸应比凹模相应尺寸大4070mm。根据本课题制件特点选用四导柱滚动导向模架。采用四导柱滚动导向模架其优点是导向精度高、运动刚性好、使用寿命长，主要用于高精度、高寿命的硬质合金冲模、高速精密级进模等。设计采用滚动导向装置。滚动导向是通过钢球在导柱、导套间有0.01mm0.02mm过盈量，在冲压力的作用下上模沿导柱上下做纯滚动运动。滚动导向是无间隙的，故常用于高精度、长寿命和薄料、小间隙多工位级进模。图6 整体装配图Fig6 The overall assembly drawing表2 四导柱钢板模版零件参数Tab2. Four pillar plate template parts parameters凹模周界配用模架闭合高度H孔距尺寸45013035最小240最大270SS1零件名称及标准编号上垫板凹模固定板卸料板45013010450130504501301845013020圆柱销卸料螺钉螺钉螺钉圆柱销1080M860M1080M1050840由凹模周界尺寸及模架闭合高度在240270mm之间，查模具设计指导表5-7选用标准模架：四导柱钢板模架，上模座52027045，下模座52027050，导柱32140，28140，导套508060，导套458060。97 模具零件的结构设计7.1 拉深凸模的设计7.1.1 凸模1材料：Cr12MoV，硬度：5862HRC，以台阶固定在固定板里，过盈配合，过盈量0.02-0.03。图7 拉深凸模1Fig7 Deep drawing of the punch 17.1.2 凸模2材料：Cr12Mov，硬度：5558HRC，以台阶固定在固定板里，过盈配合，过盈量0.02-0.03。图8 拉深凸模2Fig8 Deep drawing of the punch 27.1.3 凸模3材料：Cr12Mov，硬度：5558HRC，以台阶固定在固定板里，过盈配合，过盈量0.02-0.03。图9 拉深凸模3Fig9 Deep drawing of the punch 37.1.4 凸模4材料：Cr12Mov，硬度：5558HRC，以台阶固定在固定板里，过盈配合，过盈量0.02-0.03。图10 拉深凸模4Fig10 Deep drawing of the punch 47.1.5 凸模5材料：Cr12Mov硬度：5558HRC图11 预孔凸模Fig11 Advance of the punch holes图12 导正孔凸模Fig12 The Pilot hole of the punch7.1.6 翻孔凸模材料：Cr12Mov，硬度：5558HRC。图13 翻孔凸模Fig13 Hole flanging punch7.2 凹模的设计材料：Cr12Mov，硬度：5558HRC。图14 凹模Fig14 Concave die8 装配模具以凹模为装配基准件。首先要确定凹模在下模板上的位置，安装凹模组件，确定凹模组件在下模板上的位置，然后用平行板将凹模组件和下模板夹紧，在下模板上划出弯曲孔线，进而安装好下模板上的其他组件。然后检查上模部分各个零