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冲孔
落料拉深
复合
模具设计
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!【包含文件如下】【冲压模具设计类】CAD图纸+word设计说明书.doc【需要咨询购买全套设计请企鹅97666224】.bat
全部图纸.dwg
冲孔修边模上垫板.dwg
冲孔修边模下垫板.dwg
冲孔修边模冲孔凸模1.dwg
冲孔修边模冲孔凸模2.dwg
冲孔修边模凸凹模.dwg
冲孔修边模凸模固定板.dwg
冲孔修边模凹模固定板.dwg
冲孔修边模卸料板.dwg
冲孔修边模落料凹模.dwg
冲孔修边模装配图.dwg
冲孔修边模顶件块.dwg
模具说明.doc
落料拉伸模上垫板.dwg
落料拉伸模下垫板.dwg
落料拉伸模卸料板.dwg
落料拉伸模拉深凸模.dwg
落料拉伸模拉深凹模.dwg
落料拉伸模装配图.dwg
落料拉伸模顶件块.dwg
设计说明书.doc
摘 要
从课题工件本身的结构分析，工件外轮廓弧线相切，弧线感强且美观，属于非圆形筒件，工件底部和两侧由两对对称圆孔构成，因此由冲孔、拉深、落料等工艺生产而成；产品多工艺，结构较难，从实际生产的角度出发，为了节约模具制造成本，更好的控制工件的生产尺寸，工件的模具设计方案采用了冲孔落料两幅模具。在模具设计前主要分析计算工件的毛坯，查找图纸中未标注公差的尺寸公差，根据产品的公差来确定模具制造的精度；精确的计算工件的相关参数决定于模具的设计制造是否能投入生产、节约制造成本有着密切的关系；经过多次的工件工艺分析和参数计算，开始进行模具的结构设计，其中需要计算模具本身的相关参数，例如模具的闭合高度、卸料力、冲裁力、拉深力、冲裁间隙、拉深间隙、模具装配配合间隙、凸模高度、压力中心、模具总压力；所有的设计方案确定以后开始绘制模具草图、装配图、零件图、编写加工说明、制造工艺、技术要求。
关键词：拉深模，复合模，弯曲力，冲裁间隙，压力中心
目 录
1 绪论 1
1.1 冲压模具技术的概述 1
1.2 冲压模具的发展趋势 1
1.3 冷冲压模具的分类 2
1.4 毕业设计的方案和步骤 2
2 零件图及工艺方案的拟订 3
2.1 工件工艺结构性分析 3
2.1.1 零件图 3
2.2 工艺方案的确定 4
3 工艺设计 6
3.1 计算毛坯尺寸 6
3.1.1 零件的坯料尺寸计算： 6
3.2 排样方法与原则 6
3.3 确定搭边值 7
3.5 计算各工序的压力 8
3.6 压力机的选择 11
3.7压力中心的确定： 12
3.8 模具类型及结构形式的选择 12
4 模具工作零件刃口尺寸计算 13
5 模具零件的设计 17
5.1 模具结构形式的选择 17
5.1.1 凸、凹模外形的确定 17
5.1.2 拉深冲孔凸模 19
5.1.3 落料冲孔凸凹模 20
5.2 卸料板的设计 21
5.2.1 卸料板外型设计 21
5.2.2 卸料板材料的选择 21
5.2.3 卸料板整体精度的确定 21
5.3 固定板的设计 22
5.4 垫板的设计 24
5.5 模架的选择 24
5.5.1 模架的选用 24
5.5.2 模具的闭合高度 25
5.5.3 压力机技术参数的校核 25
7 模具材料的选用及其他零部件的设计 26
7.1 弯曲模用钢应具有的力学性能 26
7.2 弯曲模零件材料选用原则 26
7.3 冲裁模具的调试 27
7.4 模具的检测 28
总 结 29
致 谢 30
参考文献 31
- 内容简介：
-
模具说明工件分别用两副模具分别先后生产完成，第一副模具完成冲裁拉深工艺，第二副模具完成冲孔落料工艺（即修边） ，工件毛坯料留修边余量。第一副模具：模具分别由上下模两部分构成，上模分别由上模座，上垫板，拉深凹模，刚性打料杆，推件块，外导套，模柄及其定位零件和紧固零件组成；下模部分由下模座，下垫板，卸料板，挡料销，外道组组合，弹性元件及定位零件和紧固零件组成。模具采用滚动导向装置（即滚珠导套） ，其优点在于磨损量小，导向定位精度高；模具卸料装置采用的是弹性卸料的方式，其优点在于弹性卸料力稳定，上模部分采用了刚性打料杆和推件块，刚性推件装置结构简单，节约耗材；模具采用了自制模架，上下模座采用了 45 钢材料，45 钢材料质软，对力的疏散效果较好，具有保护模具其他零部件的和支撑整个模具的作用。第二副模具是基于第一副模具的工艺基础之上再进一步的对半成品工件进行加工，采用的是复合冲裁模具（及复合模具） ，同时完成冲裁落料工序（即修边） ，模具分别由上下模两部分组成，上模部分由上模座，上垫板，凸模固定板，落料凹模，推件块，顶针，弹性元件，外导套，模柄及定位零件和紧固零件组成；下部分由下模座，下垫板，凸模固定板，凸凹模，弹性元件，卸料板，外导柱组件及定位零件和紧固零件组成，模具采用滚动导向装置（即滚珠导套） ，其优点在于磨损量小，导向定位精度高；模具卸料装置采用的是弹性卸料的方式，其优点在于弹性卸料力稳定；模具采用了自制模架，上下模座采用了 45 钢材料，45 钢材料质软，对力的疏散效果较好，具有保护模具其他零部件的和支撑整个模具的作用。模具零件图纸注解：零件未标注尺寸公差按照国标 IT12 加工；部分未标注的表面粗糙度按照图纸右上角其余粗糙度加工；模具圆形凸模外形尺寸采用精密磨床加工，刃口内形尺寸采用线切割加工。XXX 技术学院毕业设计冲孔拉深复合模具设计系 部 专 业 名 称 班 级 姓 名 指 导 教 师 2015 年 8 月 31 日摘 要从课题工件本身的结构分析，工件外轮廓弧线相切，弧线感强且美观，属于非圆形筒件，工件底部和两侧由两对对称圆孔构成，因此由冲孔、拉深、落料等工艺生产而成；产品多工艺，结构较难，从实际生产的角度出发，为了节约模具制造成本，更好的控制工件的生产尺寸，工件的模具设计方案采用了冲孔落料两幅模具。在模具设计前主要分析计算工件的毛坯，查找图纸中未标注公差的尺寸公差，根据产品的公差来确定模具制造的精度；精确的计算工件的相关参数决定于模具的设计制造是否能投入生产、节约制造成本有着密切的关系；经过多次的工件工艺分析和参数计算，开始进行模具的结构设计，其中需要计算模具本身的相关参数，例如模具的闭合高度、卸料力、冲裁力、拉深力、冲裁间隙、拉深间隙、模具装配配合间隙、凸模高度、压力中心、模具总压力；所有的设计方案确定以后开始绘制模具草图、装配图、零件图、编写加工说明、制造工艺、技术要求。关键词：拉深模，复合模，弯曲力，冲裁间隙，压力中心目 录1 绪论 .11.1 冲压模具技术的概述 .11.2 冲压模具的发展趋势 .11.3 冷冲压模具的分类 .21.4 毕业设计的方案和步骤 .22 零件图及工艺方案的拟订 .32.1 工件工艺结构性分析 .32.1.1 零件图 .32.2 工艺方案的确定 .43 工艺设计 .63.1 计算毛坯尺寸 .63.1.1 零件的坯料尺寸计算： .63.2 排样方法与原则 .63.3 确定搭边值 .73.5 计算各工序的压力 .83.6 压力机的选择 .113.7 压力中心的确定： .123.8 模具类型及结构形式的选择 .124 模具工作零件刃口尺寸计算 .135 模具零件的设计 .175.1 模具结构形式的选择 .175.1.1 凸、凹模外形的确定 .175.1.2 拉深冲孔凸模 .195.1.3 落料冲孔凸凹模 .205.2 卸料板的设计 .215.2.1 卸料板外型设计 .215.2.2 卸料板材料的选择 .215.2.3 卸料板整体精度的确定 .215.3 固定板的设计 .225.4 垫板的设计 .245.5 模架的选择 .245.5.1 模架的选用 .245.5.2 模具的闭合高度 .255.5.3 压力机技术参数的校核 .257 模具材料的选用及其他零部件的设计 .267.1 弯曲模用钢应具有的力学性能 .267.2 弯曲模零件材料选用原则 .267.3 冲裁模具的调试 .277.4 模具的检测 .28总 结 .29致 谢 .30参考文献 .3101 绪论1.1 冲压模具技术的概述在冲压加工中，将材料加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冲压模具。冲压模具是一种特殊的工艺装备,与冲压件有“一模一样” 的关系,且没有通用性，是冲压生产必不可少的工艺装备，决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，其功能和作用、设计与制造方法和手法决定了冲压模具是技术密集、高附加值型产品。冲压成形加工特点：低耗、高效、低成本、 “一模一样”、质量稳定、高一致性，可加工薄壁、复杂零件，板材有良好的冲压成形性能，但是模具成本高，所以冲压成形适宜批量生产。冲压加工是制造业中最常用的一种材料成形加工方法，采用模具生产制件具有生产效率高，质量好，切削少，节约能源和材料，成本底等一系列的优点，模具成形已经成为当代工业生产的重要手段，成为多种成型工艺中最具潜力的发展方向。模具是机械、电子等行业的基础工业，它对国民经济和社会的发展起着越来越大的作用。 1.2 冲压模具的发展趋势一个国家模具生产能力的强弱、水平的高低，直接影响着许多工业部门的新产品开发和旧产品更新，影响着产品质量和经济效益的提高。我国为了优先发展模具工业，制定了一系列优惠政策，并把它放在国民经济发展十分重要的战略地位。近年来，冲压成形工艺有很多新的进展，特别是精密冲裁、精密成形、精密剪切、复合材料成形、超塑性成形、软模成形以及电磁成形等新工艺日新月异，冲压件的精度日趋精确，生产率也有极大提高，正在把冲压加工提高到高品质的、新的发展水平。前几年的精密冲压主要市是指对平板零件进行精密冲裁，而现在，除了精密冲裁外还可兼有精密弯曲、压延、压印等，可以进行复杂零件的立体精密成形。过去的精密冲裁只能对厚度为 58mm 以下的中板或薄板进行加工，而现在可以对厚度达 25mm 的厚板实现精密冲裁，并可对b 900MPa 的高强度合金材料进行精冲。由于引入了 UG、SolidWork、ProE 等三维软件设计的使用，冲压成形已从原来的对应力应变进行有限元等分析而逐步发展到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化设计。在冲压毛坯设计方面也开展了计算1机辅助设计，可以对排样或压延毛坯进行优化设计。此外，对冲压成形性能和成形极限的研究，冲压件成形难度的判定以及成形预报等技术的发展，均标志着冲压成形以从原来的经验、实验分析阶段开始走上由冲压理论指导的科学阶段，使冲压成形走向计算机辅助工程化和智能化的发展道路。1.3 冷冲压模具的分类冷冲压模具根据工艺性质分为：冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模；根据工序组合程度分为单工序模、复合模、级进模；根据导向装置分为无导向装置模、有导板导向模、有导柱导向模；根据送料方式分为手工送料模、带有自动送料装置模；根据模具制造的难易程度分为简易模、普通模、高精度模；根据生产适应性分为通用模、专用模；按生产管理分为大型模、中型模、小型模。1.4 毕业设计的方案和步骤（1）拟定冲压工序安排方案、画出冲压工序图、画出待设计模具的排样图；（2）计算冲裁力、确定模具压力中心、计算凹模尺寸、确定待设计模具的有关结构要素、选用模具典型组合等，初选压力机吨位；（3）确定压力机吨位；（4）设计及绘制模具装配图；（5）设计及绘制模具零件图；（6）按规定格式编制设计说明书；（7）准备答辩工作。22 零件图及工艺方案的拟订2.1 工件工艺结构性分析2.1.1 零件图图 1-1 拉深件工件图工件图：如图 1-1 所示名称：工件生产批量：大批量材料：08F板厚：1mm2.1.2 零件的工艺性分析工件材料为 08F，其力学性能如下：抗剪强度：220-310MPa抗拉强度：280-390Mpa3伸长率： 32%屈服点：180 MPa化学成分：镍(Ni)0.30硅(Si)0.03磷(P)0.035铜(Cu)0.20根据工件的技术要求，工件表面无毛刺、边缘起皱、刮痕、拉伤等，未标注公差按照 IT12-GB/T1800-1998，工件需要批量生产。该工件形状虽然简单，但是属于非圆形筒件，工件所包含工艺性质很多，材料厚度为 1mm，模具设计过程中需要注意一下几点：（1）有图 1-1 工件的结构简图可知，该工件为非圆形拉深结构，需要进行拉深系数和拉深次数计算，综合计算拉深件的坯料尺寸。（2）为了保证工件表面质量，计算是否采用压边圈，防止工件拉深边缘起皱、拉裂、刮痕等。（3）由于工件厚度挺大，对磨具的冲击也比较大，选用耐磨的材料，可以有效的提高模具的寿命。（4）工件较大，设计过程中要分析多种取件结构。模具结构上设计好推件和取件方式。2.2 工艺方案的确定根据以上分析和计算，可以进一步明确该零件的冲压加工需要包括以下基本工序：落料、拉深、冲孔。根据这些基本工序，可以拟出如下几种工艺方案：方案一以上工序过程都采用单工序模加工。用此方案，模具的结构都比较简单，制造很容易，成本低廉，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。方案二落料与拉深、冲孔在复合模中加工成半成品。采用了落料与拉深的复合模，4提高了生产率。对落料以及拉深的精度也有很大的提高。方案三采用带料级进多工位自动压力机冲压，可以获得较高的生产效率，而且操作安全，但这一方案需要专用的压力机或自动的送料装置。模具的结构比较复杂，制造周期长，生产成本高。根据设计需要和生产批量，综合考虑以上方案，方案二最适合。即落料、拉深、冲孔在同一复合模中完成，单由于工件轮廓空数量较多，孔心距较小，若将工件所有的工艺设计在一副模具上，很难达到工件尺寸、表面质量的要求，模具本身结构复杂，性能较低，所以分别设计两幅复合模具，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。53 工艺设计3.1 计算毛坯尺寸3.1.1 零件的坯料尺寸计算：根据拉深件尺寸，其零件高度为 h=24，则查表可知切边余量 =2，根据冷冲压模具设计相关手册可知拉深件坯料尺寸计算分为两种方式：（1）公式计算法：式中 D-胚料直径（mm）d-拉深直径（mm）H-拉深高度（mm）r-拉深半径（mm ）（2）体积计算法根据工件拉深前后体积不变法则来计算拉深工件坯料尺寸，计算工件体积，进一步计算拉深工件的表面积，从而得出工件的长宽或者直径。从工件的结构分析，构建结构属于非圆筒拉深件，利用公式计算法计算拉深工件的坯料尺寸难度很大，为了节约计算时间，提高设计的效率，采用体积计算法计算拉深件坯料尺寸。在工件体积计算时，因工件结构复杂，为了避免计算中产生错误，根据工件尺寸利用计算机三维制图软件计算工件的体积为3207.848mm，加上生产中所涉及修边余量，工件坯料体积取 3520mm，最终工件的坯料长为 100mm、宽为 50mm。3.2 排样方法与原则由于产量大，材料利用率是一项很重要的经济指标，要提高材料利用率就必须减小废料面积，条料在冲裁过程中翻动要少，使工人操作方便、安全，减轻劳动强度，排样应保证冲裁件的质量，无论是采用有废料或少、无废料的排样，根据冲裁件在条料上的不同布置方法，排样方法有直排、斜排、对排、多排等多种形式的排列方式，可以根据不同的冲裁件形状加以选出用。现工件外形为矩形，采用无废料的直排法，比较方便、合理。2 21214.70.56-Ddhdrr凸 （ ） （ ）63.3 确定搭边值搭边起补偿条料的剪裁误差，送料步距误差以及补偿于条料与导料板之间有间隙所造成的送料歪斜误差的作用。使凸，凹模刃口双边受力，受力平衡，合理间隙一易破坏，模具寿命与工件断面质量都能提高。对于利用搭边自动送料模具，搭边使条料有一定的刚度，以保证条料的连续送进。搭边的合理数值主要决定于材料厚度、材料种类、冲裁件的大小以及冲裁件的轮廓形状等。查表 1-1 得工件间搭边值 a =1.2mm、侧面 a=1.5mm。1表 1-1 排样最小搭边值圆件及 r2t 的圆角 矩形件边长 L50mm 矩形件边长 L50mm 或圆角r 2t材料厚度a a1 a a1 a a10.250.250.50.50.80.81.21.21.61.62.02.02.52.53.03.03.53.54.04.05.05.0121.81.21.00.81.01.21.51.82.22.53.00.6t2.01.51.21.01.21.51.82.22.52.83.50.7t2.21.81.51.21.51.82.02.22.52.53.50.7t2.52.01.81.51.82.52.22.52.83.24.00.8t2.82.21.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t3.02.52.01.82.02.22.52.83.23.54.50.9t图 3-2 排样图B7从图 3-2 上可知：步距距 S=50mm条料宽度 b=100mm因排样方式为无废料排样，材料利用率工件的实际面积除以一个步距的实际面积如公式 3-1：=A/BS100% （3-1）=65.42%式中: A-单个步距内冲裁件的实际面；B-条料宽度； S-步距。3.5 计算各工序的压力（1）落料力平刃凸模落料力的计算公式为（3-2）kLtP式中： P-冲裁力（N） ；L-冲件的周边长度（mm） ，可通过 cad 测量。T-板料厚度（ mm） ；-材料的抗冲剪强度（MPa） ；K-修正系数。它与冲裁间隙、冲件形状、冲裁速度、板料厚度、润滑情况等多种因素有关。其影响范围的最小值和最大值在（1.01.3）P 的范围内，一般 k 取为 1.251.3，在实际应用中，根据表 3-1 的抗冲剪强度 的值为310380，为了增加模具的性能 取 380MPa，因为要设计两副模具，所模具的总冲压力要分开计算。在第一副模具上完成冲裁拉深工序，在第二副模具上完成冲孔落料工序，所以冲裁力依次计算得：F1 裁 =1.31001380=49.4KNF2 裁 =1.3（141+12.57+12.57+31.42+31.42）1380=113.11KN8表 3-1 部分材料抗剪强度 （/MPa）（2）卸料力一般情况下，冲裁件从板料切下以后受弹性变形及收缩影响。会使落料件梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上。从凸模上将冲件或废料卸下来所需的力称卸料力。影响这个力的因素较多，主要有材料力学性能、模具间隙、材料厚度、零件形状尺寸以及润滑情况等。所以要精确地计算这些力是困难的，一般用下列经验公式计算：卸料力： （3-3）FK1卸式中： F-冲裁力（ N）-顶件力及卸料力系数，其值查表 3-2 得 0.04 这里取 为 0.05，因此：1K 1KF 卸 1=2.47KNF 卸 2= 5.66KN表 3-2 卸料力、推件力和顶件力系数 （mm）料厚/mm K 卸 K 推 K 顶钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.020.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03材料名称 牌号 材料状态 抗剪强度 抗拉强度 伸长率 屈服强度普通碳素钢 08F 未退火 310380 380470 2125 240铝L2、L3 、L5已退火 80 75110 25 50809注：卸料力系数 K 卸 在冲多孔、大搭边和轮廓复杂时取上限值。（3）拉深力一般情况下拉深力随凸模行程变化而改变，其变化曲线如图 3-3。从图中可以看出，在拉深开始时，由于凸缘变形区材料的变形不大，冷作硬化也小，所以虽然变形区面积较大，但材料变形抗力与变形区面积相乘所得的拉深力并不大；从初期到中期，材料冷作硬化的增长速度超过了变形区面积减少速度，拉深力逐渐增大，于前中期拉深力达到最高点位置；拉深到中期以后，变形区面积减少的速度超过了冷作硬化增加的速度，于是拉深力逐渐下降。零件拉深完以后，由于还要从凹模中推出，曲线出现延缓下降，这是摩擦力作用的结果，不是拉深变形力。 oFmax拉深力 凸 模 行 程图 3-3 拉深力变化曲线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。对于带凸缘锥形件形零件的拉深力近似计算公式为：（3-bKltF拉4）式中： -拉深零件的凸模周边长度（mm） ；l-系数，这里取 1；K-材料的抗拉强度（MPa ） ；b-材料厚度。t10通过查表 3-1 可得 值为 470MPa，根据公式计算得：bF 拉=198.831470=46.45KN3.6 压力机的选择压力机吨位的大小的选择，首先要以冲压工艺所需的变形力为前提。要求设备的名义压力要大于所需的变形力，而且还要有一定的力量储备，以防万一。从提高设备的工作刚度、冲压零件的精度及延长设备的寿命的观点出发，要求设备容量有较大的剩余。因落料力要大于拉深力，所以总冲压力为：（3-5）F拉落 卸F 总 1=49.4+46.45+2.47=98.32KNF 总 2=113.11+5.66=237.54KN因此初选第一副模具压力机 J23-16，第二副模具压力机 J23-25。压力机参数如表 3-3 所示。 表 3-3 压力机的工艺参数型号 J23-10 J23-16 J23-25 JC23-35 JG23-40 JB23-63 公称压力/KN 100 160 250 350 400 630滑块行程/mm 45 55 65 100 100 100最大闭合高度/mm 180 220 270 290 330 400闭合高度调节/mm 35 45 55 60 65 80滑块中心线至床身 130 160 200 200 250 310113.7 压力中心的确定：模具压力中心的确定特别的作用，如果压力中心没有位于模柄的投影下面，模具工作的时候容易失衡，短期不会出现什么问题，随时模具工作的时间增加，会逐渐的磨损凹模和凸模，导致模具的工作寿命大大缩短，甚至提前报废。所以为了提高模具的寿命和使用年限，必须确定压力中心，保证压力中心和模柄尽量重合，即使不重合，也要保证模具的压力中心位于模具的投影下面。本次设计中，由于模具使用复合膜，而且压力中心即为几何中心，所以模具的压力中心选择工件的几何中心即可。3.8 模具类型及结构形式的选择根据形态特征，工艺方案和精密零件，设备的主要技术参数的选择，加工和生产的安全条件，选定模具类型和结构形式。拉伸件如果高度太低，无法使用复合膜，因为拉伸直径和毛坯直径相差太小，就会导致模具凸凹模的壁厚无法满足，则落料拉伸凸凹模的壁厚会太小，模具结构也就降低，从而导致模具的刚度度不足。本模具中，凸凹模壁厚的最小值九毫米能够保证强度，所以能够采用复合模。距离/mm前后 150 180 220 260 260 570滑块底面尺寸/mm 左右 170 200 250 300 300 860工作台板厚度/mm 35 40 50 50 65 80直径 30 40 40 40 50 50模柄孔尺寸/mm 深度 35 60 60 70 70 7012本次设计采用典型的落料拉伸冲孔复合模结构，落料采用正装时，拉伸采用倒装式。顶件时采用依靠橡胶或者弹簧来工作的顶件装置，这样的好处是，不但可以起到顶件的作用，同时还可以在拉深过程中起到压边的作用。134 模具工作零件刃口尺寸计算1.原则冲裁件的尺寸精度取决于凸、凹模刃口部分的尺寸。冲裁间隙的合理也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸来实现和保证。所以正确确定刃口部分的尺寸是相当重要的。在决定模具刃口尺寸及制造公差时，需考虑以下原则：（1）落料件的尺寸取决于凹模的磨损，冲裁件的尺寸取决于凸模尺寸。（2）考虑到冲裁时凸、凹模的磨损，在设计凸、凹模刃口尺寸时，对基准件刃口尺寸在磨损后变大的，其刃口公称尺寸应取工件尺寸范围内较小的数值。对基准件刃口尺寸在磨损后减少的，其刃口公称尺寸应取工件尺寸范围内较大的数值。这样，在凸模磨损到一定程度的情况下，任能冲出合格的零件。（3）在确定模具刃口制造公差时，要既能保证工件的精度要求，又要保证合理的间隙数值。2.加工方式 采用凸凹模分别加工，凸凹模分别加工是指在凸模与凹模分别按各自图样上标注的尺寸及公差进行加工，冲裁间隙由凸凹模刃口尺寸及公差保证，这样就需要分别计算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差，并标注在凸凹模设计图样上，这样加工方法具有互换性，便于成批制造，主要用于简单，规范形状（图形，方法或矩形）的冲件。（1）落料时，因为落料件表面尺寸与凹模刃口尺寸相等或基本一致，应该先确定凹模刃口尺寸，即以凹模刃口尺寸为基准，又因为落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大，为了保证凹模磨损到一定程度仍能冲出合格零件，故凹模基本尺寸应该取落料件尺寸公差范围内的较小尺寸，落料凸模的基本尺寸则是凹模基本尺寸上减去最小合理间隙。 （4-1）dXDd0)(（4-2）min2pCp式中： -落料凸模最大直径（ mm）pD-落料凹模最大直径（mm）d14D-工件允许最大尺寸（mm）-冲裁工件要求的公差X-磨损系数，为避免多数冲裁件尺寸都偏向于极限尺寸，查表 4-1 得X 取 0.5。表 4-1 磨损系数材料厚度 工件公差1122440.160.200.240.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.30非圆形 x 值 圆形 x 值磨损系数1 0.75 0.5 0.75 0.5对于未标注公差可按 IT14 级计算，根据教材上表查得，冲裁模刃口双面间隙： minmax0.1,0.14ZZ、 -凹、凸模制造偏差，这里可以按 IT10 来选取:dp落料刃口尺寸：166mm工件尺寸公差按 IT12 级精度选取，查 4-2 表得 0.25,0.35m凸 凹校核间隙：不满足 + 条件，可作如下调整： 凸凹 minaxZ)(4.0i凸= .16)(0minaxZ凹.42dXDd0)(24.1515=99.5 0.24min)(pZDdp016.5.9=99.4 0.16（2）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， 拉深凸模和凹模的单边间隙 Z=1.1t=1.1mm 计算凸凹模制造公差，按 IT12 级精度选取，查表 4-2 得拉深尺寸 600.30mm，。0.46m凸 凹表 4-2 常见零件公差等级表公差等级 IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14基本尺寸/mm/m /mm336 610 1018 1830 3050 5080 80120 12018034456781012456891113151868991316192225101215182125303540141822273339465463253036435262748710040485870841001201401606075901101301601902202500.100.120.150.180.210.250.300.350.400.140.180.220.270.330.390.460.540.630.250.300.360.430.520.620.740.871.00因拉深件注外形尺寸，按凹模进行配作：（4-3）dd)5.0(式中： d-拉深件外形尺寸：d -凸模尺寸：16-拉深件尺寸公差。即有 =59.63 mm046.)75.60(d 0.46拉深凸模则按凹模的基本尺寸,并要求按单面（或双面）拉深间隙配作：（双面间隙）046.)123.9(p对于拉深尺寸 ， 。0.56m.3m凹凸因拉深件注外形尺寸，按凹模进行配作：（4-dd)5.0(4）式中： d-拉深件外形尺寸：d -凸模尺寸：-拉深件尺寸公差。即有 =59.740.360(.52)d0.3拉深凸模则按凹模的基本尺寸,并要求按单面（或双面）拉深间隙配作：（双面间隙）00.3.3(9.741)574p（3）冲孔时，对于冲孔 mm 孔， 。2.02m0.25凸 凹 ，校核间隙：不满足 + 条件，但相差不大，可作凸凹 inmaxZ如下调整： )(4.i凸= 016.)(minaxZ凹04.2因数由表查得， ，则为：0.5Xdp=（10+0.5 0.21） 0-0.016mm016.17dd=（10+0.5 0.14） 0+0.024=10.2450+0.024185 模具零件的设计5.1 模具结构形式的选择5.1.1 凸、凹模外形的确定凹模常用的外形一般分析圆形凹模和长方形的凹模。凹模的外形尺寸一定要具有较高的降低和耐磨性。凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲压工件的最大外形尺寸来确定的，如图5-1所示。凹模各尺寸计算公式如下：凹模边壁厚 H=Kb1 （5-1）凹模边壁厚 c1.5H （5-2）凹模板边长 L=b1+2c （5-3）凹模板边宽 B=b2+2c （5-4）式中： b1-冲压工件的横向外形尺寸的最大值；b2-冲压工件的纵向外形尺寸的最大值；K-系数，考虑坯料厚度的影响，查表5-1。表 5-1 系数 K 值查表5-1 得：K=0.35 。根据公式（5-1）可计算落料凹模板的尺寸：凹模厚度：材料厚度 t/毫米材料料宽 s/毫米1 13 3650 0.300.40 0.350.50 0.450.6050100 0.200.30 0.220.35 0.300.45100200 0.150.20 0.180.22 0.220.30200 0.100.15 0.100.18 0.150.2219H1=Kb1=0.35100=35mmH2=K b1=0.3560=21.根据公式（5-2）可计算凹模边壁厚：c1.5Hc1=1.535=52.5（mm）c2=31.5所以模具一凹模厚度取55mm，边壁厚度取39mm，模具二凹模厚度为35mm，边壁厚为40mm。由于是拉深模，凹模厚度同时要结合拉深的高度，最终确定凹模的尺寸。选用圆形凹模取：DH=250mm60mm ，凹模结构如图5-1所示：20图5-1 模具一凹模21图5-2 模具二凹模5.1.2 拉深冲孔凸模工件为锥形件形拉深，所以拉深凸模设计出圆柱形刃口，为依靠固定板进行固定，设计出台阶，凸模固定板依靠螺钉和圆柱销和下模座固定。凸模的尺寸根据刃口尺寸、卸料装置和安装固定要求确定。凸模的材料选用 ，工作部分热处理淬硬12Cr。5862HRC对于拉深凸模的工作深度，必须从几何形状上做的正确。为了使零件容易在拉深后被脱下，在凸模的工作深度可以作成一定锥度 。5222图5-2 拉深冲孔凸凹模5.1.3 落料冲孔凸凹模该复合模中的凸凹模是主要工作零件，由于落料拉伸冲孔三个工序，模具有上凸凹模，通过上固定板和固定在上模座，固定是采用螺钉拧紧，圆柱销定位。凸凹模的结构图分别如图 5-3 所示。23图5-3 落料拉深凸凹模5.2 卸料板的设计5.2.1 卸料板外型设计卸料装置可分为刚性卸料和弹性卸料两种，刚性卸料力较大，适用于材料厚度较大、强度较高模具；弹性卸料卸料比较稳定，适合用于材料厚度较薄的，工件较小的模具。的在冲裁工艺分析中已经选择了弹性卸料装置，通过弹簧或橡胶的伸缩带动卸料板进行卸料，根据工件坯料尺寸卸料板的最终确定尺寸 130mm180mm20mm。5.2.2 卸料板材料的选择卸料板主要是起卸料的作用，对它的强度和硬度要求较高，所以材料选择是Cr12。Cr12 模具钢是高碳高铬型冷作模具钢的代表钢号之一，含有极高量（质量分数）的 C2.00%2.30%和 Cr11.00%13.00%，是属于莱氏体钢，所以有很高的淬透性、淬硬性和耐磨性，淬火变形小。 245.2.3 卸料板整体精度的确定卸料板外轮廓的精度要求不高，所以选取 IT14 级，粗糙度为 Ra3.2；而内轮廓的精度要求比外轮廓的要求稍高，所以选取 IT11 级，粗糙度为 Ra1.6；两个螺纹孔和挡料销、导料销有定位的作用，所以精度要求要高一些为 IT7 级，粗糙度为 Ra1.25。卸料板结构如图 5-4 所示。图5-4 拉深复合模具卸料板25图5-5 拉深复合模具卸料板5.3 固定板的设计凸模固定板主要是固定凸模，保证凸模有足够的强度，使凸模与落料凹模、上模座、垫板更好的定位。凸模与凸模固定板的配合按 H7/m6。凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍。则凸模固定板的厚度： H凸固 =（0.60.8）H 凹 （5-5）式中： H凸固 -凸模固定板厚度；H凹 -凹模厚。26根据公式（5-5）得上固定板厚度为：H凸固 =（0.60.8）H 凹=（0.60.8）H 凹=（0.60.8）40=2032mm 上固定板厚度取20毫米。图5-6 拉深复合模具固定板27图5-7 拉深复合模具固定板5.4 垫板的设计模具使用垫板的作用是承受直接的冲压力传递，还可以将冲压力进行扩散分担，如果对材料超过材料的许用应力的冲压力时，需要添加的凸模和上模座之间垫防止模具破损。垫板外形尺寸可与凸模固定板相同，其厚度一般取320毫米，查参考文献中冲裁模具设计与制造22.5-17JB/T7643.3-1994，可得垫板尺寸为 180mm130mm20mm。28图5-8 垫板5.5 模架的选择5.5.1 模架的选用采用落料、拉深、冲孔复合模，首先要考虑落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚是否过薄。本次设计中凸凹模的最小壁厚为 15 毫米，满足钢材最小壁厚的要求能够保证足够的强度，故采用复合模。模具采用倒装式。模座1.27atm下的缓冲器兼作压边与顶件，缓冲器可以外购，也可根据工件尺寸设计。从生产量和方便操作以及具体规格方面考虑，提高工件生产精度，选择双侧式自制模架，由凹模外形尺寸确定，拉深复合模具上下模座尺寸为 300mm160mm40mm ，冲孔落料复合模具上下模座尺寸为 260mm120mm40mm。5.5.2 模具的闭合高度所谓的模具的闭合高度 H 是指模具在最低工作位置时，上下模座之间的距离，它应与压力机的装模高度相适应。模具的实际闭合高度，一般为：29冲 头 进 入 凹 模 深 度下 模 板 厚 度下 垫 板 厚 度 下 固 定 板 的 厚 度凹 模 厚 度冲 头 长 度上 垫 板 厚 度上 模 板 厚 度模 H则闭合高度为：H1=196mmH2=211mm5.5.3 压力机技术参数的校核（1）模具闭合高度的校核：拉深复合模具闭合高度为：H=196mm。冲压机最大封闭高度 220mm，闭合高度调节为 45mm，使用垫板可以满足 要求。105minmaxH模落料冲孔复合模具闭合高度为：H=211mm。冲压机最大封闭高度 211mm，闭合高度调节为 55mm，使用垫板可以满足 要求。inax模（2）冲压过程中总压力分别为 98.32KN 和 237.5KN，压力机的公称压力分别为160KN 和 25KN，且工作时压力曲线位于压力机滑块的许用负荷曲线之下，因此满足生产要求。（3）模具最大安装尺寸为 505mm340mm，压力机工作台台面尺寸为700mm460mm，能满足模具的正确安装。307 模具材料的选用及其他零部件的设计7.1 弯曲模用钢应具有的力学性能冷冲模材料应具有的性能：冷冲模包括冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模和冷挤压模等。冷冲模在工作中承受冲击、拉深、压缩弯曲、疲劳磨擦等机械的作用。模具常常发生脆断、堆塌、磨损、啃伤和软化等形成的失效。因此，作为冷冲模主要材料的钢材，应具有的性能。（1）应具有较高的变形抗力：主要抗力指标包括淬火、回火抗压强度、弯强度等。其中硬度是模具注意重要的抗力指标，高的硬度是保持模具耐磨性的必要条件。工作零件热处理后的硬度在 60HRC 强度和抗弯强度才能保证模具具有较高的变形能力。（2）应具有较高的断裂抗主要抗力指标有材料的抗冲击性能抗压强度、抗弯强度 断裂抗力和冲击载荷下抵抗模具裂纹产生一个特性，也是作为防止断裂的一个重要依据。其基体中碳含量越高冲击韧性越高。故对韧性的要求应依据载荷较大的冷冲镦及剪切模易受偏心弯曲载荷细长凸模或有应力集中的模具，都需要有较高的韧性。（3）应具有较高的耐磨性和抗疲劳性能：对于在一定条件下工作的模具钢，为了提高耐磨性，需要在硬度高的基体上均匀分布有大量细小硬的碳化物 相同硬度下，提高钢的性能是模具在交变应力条件下产生的疲劳破坏，如模具长期使用有刮痕凹槽等。（4）应具有较好的冷、热加工工艺性：钢材的加工性能包括可锻性、可加工性、淬透性、淬硬性较小的脱碳敏感性和较小变形倾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止热处理后变形等。7.2 弯曲模零件材料选用原则（1）要选择满足模具零件工作要求的最佳综合性能的材料：要选择满足模具零件工作要求的最佳综合性能的材料；（2）要针对模具的失效形式选用钢材，钢材的失效是影响模具寿命的主要因素包括：为防模具开裂，要选用韧性好的材料；31为防磨损，应选用合金元素高的材料；对于大型冲模应选用淬透性好的材料；为保持钢材硬度能力，要选用耐回火性高的含铬、钼合金钢；为防热处理变形，对于形杂的零件应选用含碳量高、淬透性好的高合金材料。（3）要根据制品批量大小，以最低的成本的选材原则选用；对于需冲压数量较多模具，一般采用优质合金钢，而数量少的则采用碳素钢，以降低成本。（4）要根据冲模零件的作用选择；凸模凹模钢材选用，对于数量不多或厚度不大的可采用有色金属或黑色金属，而对于支撑板、卸料零件、导向件应选用一般钢材。（5）要根据冲模精密程度选用。在制造小型精密模具而又复杂时可选用优质合金钢制作，而对于比较简单，形状、精度有要求不高的模具应选用比较便宜的碳钢或低合金钢。综合各种材料进行比较及材料的用途查下列表 7-1 可选择 Gr12 为弯曲模工作零件所用的钢材。表 7-1 弯曲模工作零件材料的选用选择说明：在选择弯曲凸模、凹模材料时，应根据模具的工作条件和失效特点，量材而用。如形状简单、尺寸较小、受力较小的凸、凹模，只需要热处理工艺适当。性能可以满足使用，生产批量不大时，可选用碳素工具钢，这样可以降低成本；反之，就应该选用变形较小，耐磨性高的合金工具钢。对于大、中型弯曲模，其材料成本与零件名称 使用条件 选用材料形状简单，弯曲材料厚度 t小于等于 3mm，中小批量生产的冲裁T8、T8A、T10、T10A弯曲厚度 t 小于等于 3mm，形状复杂，或弯曲厚度 t 大于 3mm 的中小批量冲裁Gr12、 GrWMn、GGr15
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