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帽形件复合模设计与加工【工艺卡片-三维图】

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冲孔凸模.dwg

凸模固定板.dwg

卸料板.dwg

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拉深凸凹模.dwg

推件块.dwg

落料凸凹模.dwg

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关键词：: 帽形件复合设计加工工艺卡片三维

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帽形件复合模设计与加工

摘要

本文对我国模具的发展和应用进行简单的分析，根据帽形件毛坯的几何形状要求、材料和尺寸的分析得出凸模、凹模和凸凹模的结构，采用正装式复合模冲压，有利于提高生产效率，降低成本、缩短制造周期，模具设计和制造有一定的难度。工艺分析结束后，进行主要参数的设计，包括凸、凹模以及凸凹模刃口计算，接着是主要零部件的设计和选取，然后选取冲压设备，最后进行压力机的校核，画零件图、装配图和UG造型，最后加工零件并装配实物。

关键词：模具；复合模；帽形件

Hat shapes a composite modulus design and processing

ABSTRACT

This paper discusses the development and application of mould, according to a simple analysis of the condition of hat shapes, materials and geometry size analysis punch and die and mould structure, using uniform is a composite modulus, improve stamping production efficiency and reduce cost, shorten the cycle of manufacturing, mold design and manufacturing has the certain difficulty. After the analysis of the technology of design, main parameters, including convex, concave die and intensive blade, then is the main parts of the design and selection, then select stamping equipment, the press, of assembly drawing, painting and UG modelling, finally processing parts and assembling objects.

Keywords: mold; composite modulus; hat shapes

1 绪论 1

2 冲压成形工艺分析 3

2.1明确设计任务，收集相关资 3

2.2冲压工艺性分析 4

2.3制定冲压工艺方案 4

2.3.1工序性质和数量 4

2.3.2工序顺序和组合 5

2.3.3冲压工艺方案 6

3 冲压模具工艺参数设计 8

3.1模具总体结构设计 8

3.1.1模具类型的选择 8

3.1.2定位方式的选择 8

3.1.3卸料方式的选择 8

3.1.4导向方式的选择 8

3.2模具设计工艺计算 8

3.2.1毛坯尺寸计算 8

3.2.2确定拉深次数 11

3.2.3排样及材料的利用率 12

3.3计算工序压力，选择压力机 17

3.3.1冲裁力的计算 17

3.3.2拉深工艺力的计算 19

3.3.3总冲压力的计算 20

3.4模具压力中心与计算 20

3.5冲裁模间隙的确定 21

3.6刃口尺寸的计算 22

3.6.1凸、凹模刃口尺寸的基本原则 22

3.6.2凸、凹模刃口计算的方法 22

3.6.3计算落料凸、凹模刃口尺寸 23

3.6.4冲裁刃口高度的确定 25

3.6.5拉深刃口尺寸的计算 25

4 主要零部件的设计 29

4.1工作零件的结构设计 29

4.1.1落料凹模的设计 29

4.1.2冲孔凸模的设计 32

4.1.3凸凹模的设计 34

4.1.4冲孔凸模、落料凹模毛坯的确定 38

4.1.5凸凹模毛坯的确定 39

4.2弹性元件的设计 41

4.2.1压边弹性元件的选取 41

4.2.2.卸料弹性元件的选取 43

4.3模架及其它零件的选取 45

4.3.1上下模座的选取 45

4.3.2导柱导套的选取 46

4.3.3垫板的选取 46

4.3.4固定板的选取 47

4.3.5卸料板的选取 47

4.3.6定位零件的选取 47

4.3.7压边圈的设计 47

4.3.8推杆的选取 48

4.3.9推件板的选取 48

4.3.10导料销的选取 49

4.3.11导料销的选取 50

4.3.12推件板的选取 50

5 冲压设备的校核与选定 51

5.1冲压设备的校核 51

5.2模柄的选取 51

5.3压力机的选取 52

6 模具总装图 53

6.1模具装配的特点 53

6.2装配技术要求 53

7 结论 56

致谢 57

参考文献 58

附录 59

附表A 59

附录B 60

附录C 84

冲孔凸模.png

垫板.png

工件图-帽形件复合模设计与加工【工艺卡片-三维图】.png

拉深凸凹模.png

落料凹模1.png

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上垫板1.png

上模座.png

凸模固定板.png

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下模座.png

卸料板.png

装配图.png

内容简介：: 帽形件复合模设计与加工摘要本文对我国模具的发展和应用进行简单的分析，根据帽形件毛坯的几何形状要求、材料和尺寸的分析得出凸模、凹模和凸凹模的结构，采用正装式复合模冲压，有利于提高生产效率，降低成本、缩短制造周期，模具设计和制造有一定的难度。工艺分析结束后，进行主要参数的设计，包括凸、凹模以及凸凹模刃口计算，接着是主要零部件的设计和选取，然后选取冲压设备，最后进行压力机的校核，画零件图、装配图和 UG 造型，最后加工零件并装配实物。关键词：模具；复合模；帽形件Hat shapes a composite modulus design and processingABSTRACTThis paper discusses the development and application of mould, according to a simple analysis of the condition of hat shapes, materials and geometry size analysis punch and die and mould structure, using uniform is a composite modulus, improve stamping production efficiency and reduce cost, shorten the cycle of manufacturing, mold design and manufacturing has the certain difficulty. After the analysis of the technology of design, main parameters, including convex, concave die and intensive blade, then is the main parts of the design and selection, then select stamping equipment, the press, of assembly drawing, painting and UG modelling, finally processing parts and assembling objects.Keywords: mold; composite modulus; hat shapes 目录1 绪论 .12 冲压成形工艺分析 .32.1 明确设计任务，收集相关资料 .32.2 冲压工艺性分析 .42.3 制定冲压工艺方案 .42.3.1 工序性质和数量 .42.3.2 工序顺序和组合 .52.3.3 冲压工艺方案 .63 冲压模具工艺参数设计 .83.1 模具总体结构设计 .83.1.1 模具类型的选择 .83.1.2 定位方式的选择 .83.1.3 卸料方式的选择 .83.1.4 导向方式的选择 .83.2 模具设计工艺计算 .83.2.1 毛坯尺寸计算 .83.2.2 确定拉深次数 .113.2.3 排样及材料的利用率 .123.3 计算工序压力，选择压力机 .173.3.1 冲裁力的计算 .173.3.2 拉深工艺力的计算 .193.3.3 总冲压力的计算 .203.4 模具压力中心与计算 .203.5 冲裁模间隙的确定 .213.6 刃口尺寸的计算 .223.6.1 凸、凹模刃口尺寸的基本原则 .223.6.2 凸、凹模刃口计算的方法 .223.6.3 计算落料凸、凹模刃口尺寸 .23 I3.6.4 冲裁刃口高度的确定 .253.6.5 拉深刃口尺寸的计算 .254 主要零部件的设计 .294.1 工作零件的结构设计 .294.1.1 落料凹模的设计 .294.1.2 冲孔凸模的设计 .324.1.3 凸凹模的设计 .344.1.4 冲孔凸模、落料凹模毛坯的确定 .384.1.5 凸凹模毛坯的确定 .394.2 弹性元件的设计 .414.2.1 压边弹性元件的选取 .414.2.2.卸料弹性元件的选取 .434.3 模架及其它零件的选取 .454.3.1 上下模座的选取 .454.3.2 导柱导套的选取 .464.3.3 垫板的选取 .464.3.4 固定板的选取 .474.3.5 卸料板的选取 .474.3.6 定位零件的选取 .474.3.7 压边圈的设计 .474.3.8 推杆的选取 .484.3.9 推件板的选取 .484.3.10 导料销的选取 .494.3.11 导料销的选取 .504.3.12 推件板的选取 .505 冲压设备的校核与选定 .515.1 冲压设备的校核 .515.2 模柄的选取 .515.3 压力机的选取 .52 II6 模具总装图 .536.1 模具装配的特点 .536.2 装配技术要求 .537 结论 .56致谢 .57参考文献 .58附录 .59附表 A.59附录 B .6001 绪论改革开放以来，随着国名经济的高速发展，工业产品的品种和数量的不断增加，更新换代的不断加快，在现代制造业中，企业的生产一方面朝着多品种、小批量和多样式的方向发展，加快换型，采用柔性化加工，以适应不同用户的需求；另一方面朝着大批量，高效率成产的方向发展，以提高劳动生产率和生产规模来创造更多效益，生产上采取专用设备成产的方式。模具，做为高效率的成产工具的一种，是工业成产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有太高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成型，不需要进行再加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自动化特点。目前我国模具工业与发达国家相比还相当落后。主要原因是我国模具在标准化，模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家相比差距很大。随着工业产品质量的不断提高，模具产品生产呈现的品种、少批量、复杂、大型精密更新换代速度快。模具设计与技术由于手工设备，依靠工人经验和常规机加工，技术向以计算机辅助设计，数控编程切屑加工，数控电加工的核心计算机辅助设计（CAD/CAM）技术转变。模具生产制件所表现出来的高精度，搞复杂程度，高生产率，高一致性和低消耗是其他制造加工方面所不能充分展示出来，从而有好的经济效益，以此在批量成产中得到广泛应用，在现代生产工业中也有十分重要的地位，是我国国防工业及民用生产中必不可少的加工方法。随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压零件日趋复杂化，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展，冲压制造难度日益增大。模具制造正由过去的劳动密集，依靠工人的手工技巧及采用传统机械加工设备的行业转变为技术密集型行业，更多的依靠各种高效、高精度的 NC 机床、CNC 机床、电加工机床，从过去的单一的机械加工时代转变成机械加工、电加工以及其它特种加工相结合的时代。模具制造技术，已经发展成为技术密集型的综合加工技术。1本专业以培养学会从事模具设计与制造工作能力的核心，将模具成型加工原理、设备、工艺、模具设计与制造有机结合在一起，实现理论与实际相结合，突出实用性，综合性，先进性。正确掌握并运用冲压工艺参数和模具工作部分的几何形状和尺寸的综合应用，以提高我的模具设计与制造的综合能力。在以后的生产中，研究和推广新工艺，新技术。提高模具在生产生活中的运用，并进一步提高模具的设计水平。22 冲压成形工艺分析图 2-1 零件图零件图，如图 2-1 所示。生产批量：大批量生产；材料：08 钢；材料厚度：1mm；毛坯精度：IT14 级。2.1 明确设计任务，收集相关资料冲压工艺设计应在收集、调查、研究并掌握有关设计的原始资料的基础上的基础上进行，做到有的放矢，避免盲目性。工艺设计的原始资料包括如下内容：（1）零件图及技术要求零件图如设计任务书中要求的零件图。技术要求应明确合理。由此可以对拉伸件的结构，尺寸大小，精度要求以及装配关系，实用性等全面了解，以便制定工艺方案，选择模具类型和确定模具精度。3（2）生产类型生产类型是企业生产产业程度的分类，一般分为：单件生产、成批生产、大批量生产。生产类型不同，产品制造的工艺方法、所采用的设备和工艺装备以及生产的组织形式等均不同。根据生产纲领和产品零件的特征或工作时每月负担的工序数、生产类型和生产纲领的关系，确定该零件的生产类型为大批量生产。（3）生产组织形式生产类型不同，零件和产品的组织形式，采用的技术措施和达到的技术经济效果是不同的。因为该零件是大批量生产，所以其生产类型及各种生产类型的工艺性，特征其生产组织形式为零件的互换性，有修配法、钳工修配、缺乏互换性、毛配的制造方法和加工余量、手工制造或自由锻造毛配精度低、加工余量大。（4）工艺装备大批量采用专用夹具，标准附件，标准刀具和万能量具，依靠钳工画线和试切法达到精度要求。2.2 冲压工艺性分析（1）材料：08 钢是优质碳素结构钢，易于拉深成形，具有良好的冲裁和拉深性能。（2）制件结构：该制件为冒形拉伸件，拉深高度不大，便于成形。（3）尺寸精度：根据零件图和查表可知制件高度为，工件外轮廓为043.1、内壁尺寸为、孔尺寸为，属于 IT14 级，对于一般冲压062.4052.736.08均能满足要求。2.3 制定冲压工艺方案2.3.1 工序性质和数量（1）工序性质的确定4在冲压加工中，工序性质是指冲压件所需的工序种类，剪裁、落料、冲孔、切边等属于分离工序；弯曲、拉深翻遍等属于成型工序。冲压工序性质的确定主要取决于冲压件的形状尺寸和精度要求，同时还应考虑冲压变形规律及某些具体条件的限制，通常确定工序性质时应考虑一下几个方面：1）从零件图纸上直观的确定工序性质，平板件冲压加工时常采用剪裁、落料、冲孔等冲压工序。当平面度要求较高时采用较平的工序进行精压，当零件的断面精度要求较高时，需增加修整工序或采用精密冲裁工艺进行加工。2）对零件图进行计算分析，根据计算结果，综合分析确定工序性质。3）为改善冲压变形条件，方便工序定位，增加附加工序，预冲工序工艺切口达到改善冲压变形条件，提高成型质量。综上所述，根据零件图纸分析需要经过落料、拉深、冲孔等工序。（2）工序数量的确定确定工序数量的基本原则是：在保证工件质量，生产率和经济性要求的前提下，工序数量应尽可能的减少。该制件精度要求较高，因此采用复合模。2.3.2 工序顺序和组合（1）工序顺序各工序安排主要取决于冲压变形规律和零件质量要求，工序顺序的安排一般有以下几个方面：1）所有的孔只要其形状和尺寸不受后续工序的影响，都应该在平板坯料上冲出。2）所在位置会受到以后某工序变形的影响的孔，一般都应在有关的成型工序完成后再冲孔。3）孔靠近或孔边缘较小时，如果模具强度够高，最好同时冲出，否则应先冲大孔和一般精度孔，后冲小孔和高精度孔或者先落料在冲孔，力求把可能产生的畸变限制在最小范围内。4）如果在同一个零件不同位置冲压时，变形区域互相不发生作用，根据模5具结构定位和操作过程的难易程度来确定。5）多角弯曲件主要从材料变形和材料的运动两方面安排弯曲的顺序，一般先弯曲外角在弯曲内角，弯角更具零件图先冲裁后落料，由固定挡料销定位。（2）工序组合方式的选择冲压工序的组合是指将两个或两个以上的工序分析合并在一道工序内完成，减少工序及占用的模具设备和数量，提高效率和冲压制件的精度，在确定工序组合时，首先应考虑组合的必要性和可行性，然后在决定是否组合。1）工序组合的必要性主要取决于冲压件的生产批量。2）工序组合的可行性受到多种因素的限制，应保证能冲压出形状、尺寸和精度均符合要求的图样，实现其所需动作保证有足够的强度与现有的冲压设备条件相适应。综上所述，根据零件图纸要求及批量生产，以此采用落料拉冲孔复合模。2.3.3 冲压工艺方案（1）工艺方案该制件包括落料、拉深和冲孔三个基本工序，可以有以下六种方案：方案一：落料拉深冲孔，单工序冲压模；方案二：冲孔落料拉深，单工序冲压模；方案三：落料拉深冲孔，复合模；方案四：冲孔落料拉深，复合模；方案五：落料拉深冲孔，级进模；方案六：冲孔落料拉深，级进模。（2）工艺方案的分析方案一模具结构简单，但需三道工序，即需要落料模，拉深模及冲孔模，三幅模具，生产效率低，操作也不安全，劳动强度大，难以满足该产量的年产量要求，故不宜采用。方案二同方案一，也需要三道工序，但是其孔的尺寸精度还不宜保证，故不宜采用。6方案三只需要一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度容易保证，且生产效率高。虽然模具结构比方案一要复杂，但由于制件的几和形状和结构简单，模具制造并不困难，因此该方案适合。方案四与方案三有类似之处，但是由于先冲孔，制件有比较薄，容易在拉深时出现拉裂的现，故不宜采用。方案五也只象需要一副模具，生产效率高，但冲压件的精度较方案三要低些，并且其模具制造精度比方案三的要高，如果想保证冲压件的形位精度，需要在模具上设置导正销导正或导料板，另外该方案的模具外形比方案三的要大些，故模具在制造和安装方面较方案三复杂些。方案六与方案五类似，制件精度不易保证且加工困难，孔的精度不宜保证而且还容易出现拉裂等不好现象。综上所述，该制件采用方案三最适合。73 冲压模具工艺参数设计3.1 模具总体结构设计3.1.1 模具类型的选择由上面冲压工艺分析可知，采用复合模冲压，所以模具类型为复合模。3.1.2 定位方式的选择因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，控制条料的送进步距采用固定挡料销定距。3.1.3 卸料方式的选择因为工件厚 1mm，相对较薄，卸料力不大，故可以采用弹性卸料装置卸料。3.1.4 导向方式的选择为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调试，改复合模采用中间导柱的导向方式。3.2 模具设计工艺计算3.2.1 毛坯尺寸计算该制件为无凸缘筒形件，根据等面积原则采用解析法求毛坯的直径。由于8毛坯的厚度，因此各尺寸应该按制件厚度的中心层尺寸计算，由图 2-1mt1可知相关尺寸，，，，，h0md201d28md35d40，。r411（1）确定否加修边余量由于坯料的各向异性和模具间隙不均匀等因素的影响，拉伸后工件的边缘不整齐，甚是出现突耳，需在拉深后进行修边，以此在计算坯料直径时，需要确定是否增加修边余量，其相对高度公式为：（3-1/dt1）根据公式（3-1）可得： 1/dt40285.7查表 3-1 有凸缘拉伸件的斜边余量（mm）可知该制件修边余量为 5mm。表 3-1 有凸缘拉伸件的斜边余量凸缘直径 d1（或B1）拉深相对高度 h/d1 或 B1/B0.060.2 0.20.5 0.51 11.5 1.51.1 0.59 0.57 0.55 0.53 0.501.11.3 0.55 0.54 0.53 0.51 0.491.31.5 0.52 0.51 0.50 0.49 0.471.51.8 0.48 0.48 0.47 0.46 0.451.82.0 0.45 0.45 0.44 0.43 0.422.02.2 0.42 0.42 0.42 0.41 0.402.22.5 0.38 0.38 0.38 0.38 0.372.52.8 0.35 0.35 0.34 0.34 0.33根据制件的相对高度（）和毛坯的相对厚度（）的大小确定dh/ 10/Dt拉深次数，查冲压模具手册可知工件的拉深系数的公式为：（3-m/14）根据公式（3-4）可得拉深系数为： Dd/15628.0根据冲压模具手册有凸缘筒形件的极限拉深系数表可知，147.0m故可以一次拉深成形。3.2.3 排样及材料的利用率（1）排样方法冲裁件在板料，带料或条料上的布置方法称为排样。合理的排样是降低成本和保证冲压件质量及模具寿命的有效措施。应该考虑以下几个原则：1）提高材料的利用率，但在不制件的性能的前提下可以适当改变冲压件的形状；122）排样方法应使操作方便，劳动强度小且安全；3）模具结果简单、寿命高；4）保证制件质量和制作对板料纤维方向的要求。根据材料经济利用程度以及零件图选用少废料排样，它是沿制件的部分外形轮廓切断或冲裁，只在制件之间或制件与条料侧边之间留有搭边，这样排样利用率高，适合用于某些精度要求不是很高的冲裁排样中。根据制件在条料上的布置方式，排样又可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等排样方式。由于制件结构简单选择直排排样，排样图如图 3-2 所示：图 3-2 排样示意图（2）搭边值的确定排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料称为搭边。其作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证制件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料；搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉裂，不仅会增大冲裁件毛刺，有时还会拉入凸、凹模间隙中损坏模具刀刃，降低模具寿命，或是影响送料工作，因此选择合理的搭边值是非常重要的。由于该制件为圆形制件，材料的厚度为 1mm 的 08 钢，根据表 3-4 可以查出搭边值沿边，工件间。8.01a1a表 3-4 搭边和数值1a圆形件半径 r2t 的工件矩形工件边长 L50mm矩形工件边长 L50mm或 r2t 的工件材料厚度工件间 1a沿边工件间 1a沿边工件间 1a沿边13 0.250.250.50.50.80.81.21.21.61.62.02.02.52.53.01.81.21.00.81.01.21.51.82.01.51.21.01.21.51.82.22.21.81.51.21.51.82.02.22.52.01.81.51.82.02.22.52.82.21.81.51.82.02.22.53.02.52.01.82.02.22.52.8t注意：搭边值的大小受到以下几个因素的影响：a 材料的力学性能；b 材料的厚度；c 零件的外形尺寸；d 排样方法；e 送料及挡料方式。（3）送料步距的确定条料在模具上每次送进的距离成为送料步距（简称步距），其大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离,即每次冲压一个零件的步距 S 的计算公式为：（3-1aDS5）式中：为条料宽度方向冲裁的最大尺寸（mm ）；D为工件间的搭边值（mm）。1a根据公式（3-5）可知一个零件的步距值为： 1aDSm576（4）条料宽度的确定条料宽度确定的原则：最小条料宽度要保证冲裁是工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利地在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。计算条料宽度有三种情况需要考虑：1）有测压装置时调料宽度；2）无测压装置时调料宽度；3）有定距侧刃时条料的宽度。14由于制件结构简单，要求不高，因此选择导料板之间无侧压装置的模具，该装置要考虑在送料过程中因条料的摆动而使侧面搭边减小，为了补偿侧面搭边减小的部分，条料宽度应增加一个条料可能的摆动量，故其条料宽度公式为：（3-0)2(caDB6）式中：表示条料宽度的基本尺寸（mm）；B表示条料宽度方向冲裁的最大尺寸（mm）；D表示侧面搭边值可查表 3-4 得（mm）；a表示条料下料剪切公差由表 3-5 和 3-6 可知（mm）；表示条料与导料板之间的间隙即条料的可摆动量，一般。c mc5.0将参数带入公式（3-6）有： 0)2(caDB1.056m01.58表 3-5 剪料公差及条料与导料板之间的间隙材料厚度 t/mm条料宽度 B/mm1 12 23 3550 0.4 0.5 0.7 0.950100 0.5 0.6 0.8 1.0100150 0.6 0.7 0.9 1.1150220 0.7 0.8 1.0 1.2表 3-6 条料宽度偏差材料厚度条料宽度 B/mm0.5 0.51 1220 0.05 0.08 0.1020 0.08 0.10 0.1530 0.10 0.15 0.20综述制件的排样图如图 3-3 所示：15图 3-3 排样图（5）材料利用率的计算这里选用规格的毛坯。mm1501其相关计算公式如下：冲裁件的面积：（3-2RF7）一个步距内材料的利用率：（3-%10/BSnF8）横裁式的条料数：（3-n/1509）每条件数：（3-Sa/210）板料可冲总件数：（3-21nN11）板料的利用率：（3-%1050/F总12）式中：为一个步距内冲件的个数；n毛坯半径；R条料宽度。B161）根据公式（3-7）可知冲裁件的面积为：2RF2/5614.3）（7m2）根据公式（3-8）可知一个步距内材料的利用率为：%10/BSnF1057.8/6.24373）根据公式（3-9）可知条料数为为：1nB/501（条）6.2即可以冲 25 条。4）根据公式（3-10）可知每条件数为为：2nSan/10257（件）3.即可冲 17 件。5）根据公式（3-11）可知可冲总件数： N21n75（件）46）根据公式（3-12）可知板料的利用率为：总%10510/NF总/76.24.6917同理采用纵裁为 17 条；为 26 件；为 442 件；为 72.54%，显然1n2nN总纵裁的材料利用率要高一点，因此选用纵裁法。3.3 计算工序压力，选择压力机在冲裁模具设计中，冲压力是指冲裁力、卸料力、推料力、顶件力、拉深力、压边力、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。3.3.1 冲裁力的计算计算冲裁力是为了选择适合的压力机，设计模具和检验模具的强度，因此压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其冲裁力一般按以下公式计算：pF（3-DtkFp13）式中：材料抗剪强度，查冲压模具手册（）； aMP制件的毛坯直径（mm）；D材料厚度（mm）；t是考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间间隙之波动（数值变化pk或分布不均），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，一般去 13。当查不到抗剪强度 r 时，可以用抗拉强度代替，而p b取的近似就算方法计算，该模具计算中取 1。k pk冲裁力相关计算公式如下：卸料力：（3-pkFQ14）推件力： = （3-Q115）18顶件力： = （3-Q2Fpk16）式中：卸料力系数，其值为 0.020.06，取 0.04；k推料力系数，其值为 0.030.07，取 0.05；1顶件力系数，其值为 0.040.08，取 0.06。2k根据常用金属冲压材料的力学性能查出 08 钢的抗剪强度为260360 ，这里取 320 。aMPaP（1）根据公式（3-13）有： DtFpk= 3201)84.356.1(N2407K.（2）根据公式（3-14）有： pkFQ3.640.KN572（3）根据公式（3-15）有： = Q1Fpk3.6405.KN2（4）根据公式（3-16）有：= Q2Fpk85.3640.3.3.2 拉深工艺力的计算（1）拉深力的计算影响拉深力大小的基本因素很多，如材料的力学性能、拉深制件的形状和19尺寸、模具结构及凸凹模之间的间隙等，因此使用理论推导公式很不方便，生产中常用经验公式计算。筒形件采用压边拉深时计算公式如下：（3-11ktdFb17）式中：制件拉深后的中心层直径（mm）；1d材料的厚度（mm）；t材料强度极限，08 钢的取值范围为 342441 ，其取值为 400b aMP；aMP修正系数，查冲压模具手册其取值为 0.5。1k根据公式（3-17）有： 11ktdFb5.0428.3KN6.75（2）压边力的计算压边力是为了防止毛坯起邹，保证拉深过程顺利进行而施加的力，它的大小对拉深影响很大。压边力的数值应适当，太小时防邹效果不好，太大时则会增加危险断面处的拉应力，引起拉裂破坏或严重变薄超差。在生产过程中，压边力一般在最大压边力和最小压边力之间。当拉深系数小到接近极限maxQFminQF拉深系数时，这个变动范围就很小，压边力的变动对拉深工作的影响就显著。通常是使压边力稍大于防邹作用所需的最低值，并按以下公式进行计算：Q（3-qrdDFQ2124/压18）式中：毛坯直径（mm）；D制件拉深后中心层的直径（mm）；1d凹模洞口的圆角半径（mm）；r20单位压边力，根据表 3-7 可知 08 钢取 2.5（mm ）。q根据公式（3-18）有： qrdDFQ2124/压 5.856N.K14表 3-7 单位压边力材料名称单位压边力 q/ PaM材料名称单位压边力 q/ PaM铝 0.81.2 镀锡钢板 2.53.0紫铜、硬铝（已退火） 1.21.8黄铜 1.52.0高合金不锈钢 3.04.5t0.5mm 2.53.0钢t0.5mm 2.02.5 高温合金 2.83.53.3.3 总冲压力的计算根据模具结构总的冲压力为：压总 QQp FFF12115.46785.3.57.364KN9根据总的冲压力，由附录附表一初选用 J23-16 规格的开式双柱可倾压力机压力机。3.4 模具压力中心与计算模具压力中心是指诸冲压合力的作用点位置，为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大磨损，模具导向零件加速磨损，降低了模具和压力机的使用寿命。模具的压力中心，可按以下原则来确定：（1）对称零件的单个冲裁件，冲模的压力中心为冲裁件的几何中心；（2）工件形状相同且分布对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心重合；21（3）形状复杂的零件、多孔冲模、给进模的压力中心可用解析计算法求出冲模的压力中心。其依据就是各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合理对该轴的力矩。求出合力作用点的坐标位置 O， 0（，），即为所x0y求模具的压力中心。由于该零件是一个圆形图形，属于对称中心零件，所以该制件的压力中心在图形的几何中心 O 处。如图 3-4 所示：图 3-5 压力中心简图3.5 冲裁模间隙的确定设计模具时一定要选择合理的模具间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所以冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量、冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙，最大值成为最大合理间隙。考虑到模具在使用过minCmaxC程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值。minC冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量有极其重要的影响，此外，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。冲裁过程中，凸模与被冲孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，间隙越小，模具作用的压力越大，摩擦也就越大，从而降低模具寿命。较大的间隙可使凸模的侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，虽提高了模具寿命，但出现间隙不均匀。因此，冲裁间隙是冲裁工艺和模具设计的以恶搞非常22重要的工艺参数。查冲压模具手册可知 08 钢的最小双面间隙，最大双m0.1C2in面间隙。m140.C2ax3.6 刃口尺寸的计算3.6.1 凸、凹模刃口尺寸的基本原则冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度，模具的合理间隙值也要靠模具刃口及制造精度来保证。真确确定模具刃口尺寸及其制造公差，是设计冲裁模的只要任务之一。因此决定模具刃口尺寸时需考虑一下几个原则：（1）先考虑落料与冲孔的区别，落料件尺寸由凹模决定，冲孔时的尺寸由凸模决定。故设计落料模时，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。（2）考虑到冲裁中凸、凹模的损失，设计落料模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔时模时，凸模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。这样，在凸、凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格的制件。凸、凹模间隙则取最小合理间隙值。（3）考虑制件精度与模具精度之间的关系，选择模具制造公差时，既要保证制件的精度要求又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较制件精度高 23级。若制件没有标注公差，则对于非圆形件按国家标准“非配合尺寸的公差数值”IT14 级处理，冲模则可按 IT11 级制造；对于圆形制件，一般可按 IT79级制造模具。冲压件的尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。3.6.2 凸、凹模刃口计算的方法冲裁模凸、凹模刃口尺寸有两种计算和标注的方法，即分开加工和配合加工两种方法。前者用于冲件厚度较大和尺寸精度要求不高的场合，后者用于形状复杂或波板工件的模具。对于该制件厚度只有 1mm 属于薄板零件，可以采用配合加工，但由于是圆形制件，因此这里采用分开加工。233.6.3 计算落料凸、凹模刃口尺寸凸模与凹模分开加工的方法计算落料凸、凹模以及冲孔凸、凹模的刃口尺寸，其相关计算公式如下：落料凸模尺寸：（3-0minmax2dpCD19）落料凹模尺寸：（3-pd0ax20）冲孔凸模尺寸：（3-0minpp21）冲孔凹模尺寸：（3-dcxd0inin222）式中：，分别为落料凸、凹模基本尺寸；pDd，分别为冲孔凸、凹模基本尺寸；冲孔件孔的最小极限尺寸；落料件最大极限尺寸；max，分别为凹模上偏差，可按 IT7，凸模下偏差，可按 IT6；dp制造公差；凸凹模最小初始双面间隙；min2C磨损系数，其值在 0.51 之间。为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近x冲裁件公差带的中间尺寸，与工件制造精度有关，可以根据表 3-8 或按以下关系取值：当制件公差为 IT10 以上，取；当制件公差为 IT11IT13，取x；当制件公差为 IT14 时，取。75.0x 5.0表 3-8 磨损系数非圆形圆形1 0.75 0.5 0.75 0.5料厚 t(mm)工件公差 /mm24112244 0.16 0.20 0.24 0.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.30如图 3-5 所示，落料尺寸没有公差要求，按国家标准为注公差 IT14 级计算，查公差表得落料尺寸 mm，其中由上面给定的条件可知取 0.5。074.56xx图 3-5 计算刃口尺寸示意图已知该制件的最小双边间隙为 0.100mm，最大双边间隙为 0.140mm，则有；通过公差表可知落料时，mC04.1.40.2minax md03.，冲孔时，。p019.d5p09.落料：根据公式（3-19）有：dDd0max= .30745.6= 03.根据公式（3-20）有： 0minmax帽形件复合模设计与加工摘要本文对我国模具的发展和应用进行简单的分析，根据帽形件毛坯的几何形状要求、材料和尺寸的分析得出凸模、凹模和凸凹模的结构，采用正装式复合模冲压，有利于提高生产效率，降低成本、缩短制造周期，模具设计和制造有一定的难度。工艺分析结束后，进行主要参数的设计，包括凸、凹模以及凸凹模刃口计算，接着是主要零部件的设计和选取，然后选取冲压设备，最后进行压力机的校核，画零件图、装配图和 UG 造型，最后加工零件并装配实物。关键词：模具；复合模；帽形件Hat shapes a composite modulus design and processingABSTRACTThis paper discusses the development and application of mould, according to a simple analysis of the condition of hat shapes, materials and geometry size analysis punch and die and mould structure, using uniform is a composite modulus, improve stamping production efficiency and reduce cost, shorten the cycle of manufacturing, mold design and manufacturing has the certain difficulty. After the analysis of the technology of design, main parameters, including convex, concave die and intensive blade, then is the main parts of the design and selection, then select stamping equipment, the press, of assembly drawing, painting and UG modelling, finally processing parts and assembling objects.Keywords: mold; composite modulus; hat shapes 目录1 绪论 .12 冲压成形工艺分析 .32.1 明确设计任务，收集相关资 .32.2 冲压工艺性分析 .42.3 制定冲压工艺方案 .42.3.1 工序性质和数量 .42.3.2 工序顺序和组合 .52.3.3 冲压工艺方案 .63 冲压模具工艺参数设计 .83.1 模具总体结构设计 .83.1.1 模具类型的选择 .83.1.2 定位方式的选择 .83.1.3 卸料方式的选择 .83.1.4 导向方式的选择 .83.2 模具设计工艺计算 .83.2.1 毛坯尺寸计算 .83.2.2 确定拉深次数 .113.2.3 排样及材料的利用率 .123.3 计算工序压力，选择压力机 .173.3.1 冲裁力的计算 .173.3.2 拉深工艺力的计算 .193.3.3 总冲压力的计算 .203.4 模具压力中心与计算 .203.5 冲裁模间隙的确定 .213.6 刃口尺寸的计算 .223.6.1 凸、凹模刃口尺寸的基本原则 .223.6.2 凸、凹模刃口计算的方法 .223.6.3 计算落料凸、凹模刃口尺寸 .23 I3.6.4 冲裁刃口高度的确定 .253.6.5 拉深刃口尺寸的计算 .254 主要零部件的设计 .294.1 工作零件的结构设计 .294.1.1 落料凹模的设计 .294.1.2 冲孔凸模的设计 .324.1.3 凸凹模的设计 .344.1.4 冲孔凸模、落料凹模毛坯的确定 .384.1.5 凸凹模毛坯的确定 .394.2 弹性元件的设计 .414.2.1 压边弹性元件的选取 .414.2.2.卸料弹性元件的选取 .434.3 模架及其它零件的选取 .454.3.1 上下模座的选取 .454.3.2 导柱导套的选取 .464.3.3 垫板的选取 .464.3.4 固定板的选取 .474.3.5 卸料板的选取 .474.3.6 定位零件的选取 .474.3.7 压边圈的设计 .474.3.8 推杆的选取 .484.3.9 推件板的选取 .484.3.10 导料销的选取 .494.3.11 导料销的选取 .504.3.12 推件板的选取 .505 冲压设备的校核与选定 .515.1 冲压设备的校核 .515.2 模柄的选取 .515.3 压力机的选取 .52 II6 模具总装图 .536.1 模具装配的特点 .536.2 装配技术要求 .537 结论 .56致谢 .57参考文献 .58附录 .59附表 A.59附录 B .60附录 C .8401 绪论改革开放以来，随着国名经济的高速发展，工业产品的品种和数量的不断增加，更新换代的不断加快，在现代制造业中，企业的生产一方面朝着多品种、小批量和多样式的方向发展，加快换型，采用柔性化加工，以适应不同用户的需求；另一方面朝着大批量，高效率成产的方向发展，以提高劳动生产率和生产规模来创造更多效益，生产上采取专用设备成产的方式。模具，做为高效率的成产工具的一种，是工业成产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有太高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成型，不需要进行再加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自动化特点。目前我国模具工业与发达国家相比还相当落后。主要原因是我国模具在标准化，模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家相比差距很大。随着工业产品质量的不断提高，模具产品生产呈现的品种、少批量、复杂、大型精密更新换代速度快。模具设计与技术由于手工设备，依靠工人经验和常规机加工，技术向以计算机辅助设计，数控编程切屑加工，数控电加工的核心计算机辅助设计（CAD/CAM）技术转变。模具生产制件所表现出来的高精度，搞复杂程度，高生产率，高一致性和低消耗是其他制造加工方面所不能充分展示出来，从而有好的经济效益，以此在批量成产中得到广泛应用，在现代生产工业中也有十分重要的地位，是我国国防工业及民用生产中必不可少的加工方法。随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压零件日趋复杂化，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展，冲压制造难度日益增大。模具制造正由过去的劳动密集，依靠工人的手工技巧及采用传统机械加工设备的行业转变为技术密集型行业，更多的依靠各种高效、高精度的 NC 机床、CNC 机床、电加工机床，从过去的单一的机械加工时代转变成机械加工、电加工以及其它特种加工相结合的时代。模具制造技术，已经发展成为技术密集型的综合加工技术。1本专业以培养学会从事模具设计与制造工作能力的核心，将模具成型加工原理、设备、工艺、模具设计与制造有机结合在一起，实现理论与实际相结合，突出实用性，综合性，先进性。正确掌握并运用冲压工艺参数和模具工作部分的几何形状和尺寸的综合应用，以提高我的模具设计与制造的综合能力。在以后的生产中，研究和推广新工艺，新技术。提高模具在生产生活中的运用，并进一步提高模具的设计水平。22 冲压成形工艺分析图 2-1 零件图零件图，如图 2-1 所示。生产批量：大批量生产；材料：08 钢；材料厚度：1mm；毛坯精度：IT14 级。2.1 明确设计任务，收集相关资冲压工艺设计应在收集、调查、研究并掌握有关设计的原始资料的基础上的基础上进行，做到有的放矢，避免盲目性。工艺设计的原始资料包括如下内容：（1）零件图及技术要求零件图如设计任务书中要求的零件图。技术要求应明确合理。由此可以对拉伸件的结构，尺寸大小，精度要求以及装配关系，实用性等全面了解，以便制定工艺方案，选择模具类型和确定模具精度。3（2）生产类型生产类型是企业生产产业程度的分类，一般分为：单件生产、成批生产、大批量生产。生产类型不同，产品制造的工艺方法、所采用的设备和工艺装备以及生产的组织形式等均不同。根据生产纲领和产品零件的特征或工作时每月负担的工序数、生产类型和生产纲领的关系，确定该零件的生产类型为大批量生产。（3）生产组织形式生产类型不同，零件和产品的组织形式，采用的技术措施和达到的技术经济效果是不同的。因为该零件是大批量生产，所以其生产类型及各种生产类型的工艺性，特征其生产组织形式为零件的互换性，有修配法、钳工修配、缺乏互换性、毛配的制造方法和加工余量、手工制造或自由锻造毛配精度低、加工余量大。（4）工艺装备大批量采用专用夹具，标准附件，标准刀具和万能量具，依靠钳工画线和试切法达到精度要求。2.2 冲压工艺性分析（1）材料：08 钢是优质碳素结构钢，易于拉深成形，具有良好的冲裁和拉深性能。（2）制件结构：该制件为冒形拉伸件，拉深高度不大，便于成形。（3）尺寸精度：根据零件图和查表可知制件高度为，工件外轮廓为043.1、内壁尺寸为、孔尺寸为，属于 IT14 级，对于一般冲压062.4052.736.08均能满足要求。2.3 制定冲压工艺方案2.3.1 工序性质和数量（1）工序性质的确定4在冲压加工中，工序性质是指冲压件所需的工序种类，剪裁、落料、冲孔、切边等属于分离工序；弯曲、拉深翻遍等属于成型工序。冲压工序性质的确定主要取决于冲压件的形状尺寸和精度要求，同时还应考虑冲压变形规律及某些具体条件的限制，通常确定工序性质时应考虑一下几个方面：1）从零件图纸上直观的确定工序性质，平板件冲压加工时常采用剪裁、落料、冲孔等冲压工序。当平面度要求较高时采用较平的工序进行精压，当零件的断面精度要求较高时，需增加修整工序或采用精密冲裁工艺进行加工。2）对零件图进行计算分析，根据计算结果，综合分析确定工序性质。3）为改善冲压变形条件，方便工序定位，增加附加工序，预冲工序工艺切口达到改善冲压变形条件，提高成型质量。综上所述，根据零件图纸分析需要经过落料、拉深、冲孔等工序。（2）工序数量的确定确定工序数量的基本原则是：在保证工件质量，生产率和经济性要求的前提下，工序数量应尽可能的减少。该制件精度要求较高，因此采用复合模。2.3.2 工序顺序和组合（1）工序顺序各工序安排主要取决于冲压变形规律和零件质量要求，工序顺序的安排一般有以下几个方面：1）所有的孔只要其形状和尺寸不受后续工序的影响，都应该在平板坯料上冲出。2）所在位置会受到以后某工序变形的影响的孔，一般都应在有关的成型工序完成后再冲孔。3）孔靠近或孔边缘较小时，如果模具强度够高，最好同时冲出，否则应先冲大孔和一般精度孔，后冲小孔和高精度孔或者先落料在冲孔，力求把可能产生的畸变限制在最小范围内。4）如果在同一个零件不同位置冲压时，变形区域互相不发生作用，根据模5具结构定位和操作过程的难易程度来确定。5）多角弯曲件主要从材料变形和材料的运动两方面安排弯曲的顺序，一般先弯曲外角在弯曲内角，弯角更具零件图先冲裁后落料，由固定挡料销定位。（2）工序组合方式的选择冲压工序的组合是指将两个或两个以上的工序分析合并在一道工序内完成，减少工序及占用的模具设备和数量，提高效率和冲压制件的精度，在确定工序组合时，首先应考虑组合的必要性和可行性，然后在决定是否组合。1）工序组合的必要性主要取决于冲压件的生产批量。2）工序组合的可行性受到多种因素的限制，应保证能冲压出形状、尺寸和精度均符合要求的图样，实现其所需动作保证有足够的强度与现有的冲压设备条件相适应。综上所述，根据零件图纸要求及批量生产，以此采用落料拉冲孔复合模。2.3.3 冲压工艺方案（1）工艺方案该制件包括落料、拉深、翻边和冲孔三个基本工序，可以有以下六种方案：方案一：落料拉深冲孔，单工序冲压模；方案二：冲孔落料拉深，单工序冲压模；方案三：落料拉深冲孔，复合模；方案四：冲孔落料拉深，复合模；方案五：落料拉深冲孔，级进模；方案六：冲孔落料拉深，级进模。（2）工艺方案的分析方案一模具结构简单，但需三道工序，即需要落料模，拉深模及冲孔模，三幅模具，生产效率低，操作也不安全，劳动强度大，难以满足该产量的年产量要求，故不宜采用。方案二同方案一，也需要三道工序，但是其孔的尺寸精度还不宜保证，故6不宜采用。方案三只需要一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度容易保证，且生产效率高。虽然模具结构比方案一要复杂，但由于制件的几和形状和结构简单，模具制造并不困难，因此该方案适合。方案四与方案三有类似之处，但是由于先冲孔，制件有比较薄，容易在拉深时出现拉裂的现象，故不宜采用。方案五也只需要一副模具，生产效率高，但冲压件的精度较方案三要低些，并且其模具制造精度比方案三的要高，如果想保证冲压件的形位精度，需要在模具上设置导正销导正或导料板，另外该方案的模具外形比方案三的要大些，故模具在制造和安装方面较方案三复杂些。方案六与方案五类似，制件精度不易保证且加工困难，孔的精度不宜保证而且还容易出现拉裂等不好现象。综上所述，该制件采用方案三最适合。73 冲压模具工艺参数设计3.1 模具总体结构设计3.1.1 模具类型的选择由上面冲压工艺分析可知，采用复合模冲压，所以模具类型为复合模。3.1.2 定位方式的选择因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，控制条料的送进步距采用固定挡料销定距。3.1.3 卸料方式的选择因为工件厚 1mm，相对较薄，卸料力不大，故可以采用弹性卸料装置卸料。3.1.4 导向方式的选择为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调试，改复合模采用中间导柱的导向方式。3.2 模具设计工艺计算3.2.1 毛坯尺寸计算该制件为无凸缘筒形件，根据等面积原则采用解析法求毛坯的直径。由于8毛坯的厚度，因此各尺寸应该按制件厚度的中心层尺寸计算，由图 2-1mt1可知相关尺寸，，，，，h0md201d28md35d40，。r411（1）确定否加修边余量由于坯料的各向异性和模具间隙不均匀等因素的影响，拉伸后工件的边缘不整齐，甚是出现突耳，需在拉深后进行修边，以此在计算坯料直径时，需要确定是否增加修边余量，其相对高度公式为：（3-1/dt1）根据公式（3-1）可得： 1/dt40285.7查表 3-1 有凸缘拉伸件的斜边余量（mm）可知该制件修边余量为 5mm。表 3-1 有凸缘拉伸件的斜边余量凸缘直径 d1（或B1）拉深相对高度 h/d1 或 B1/B0.060.2 0.20.5 0.51 11.5 1.51.1 0.59 0.57 0.55 0.53 0.501.11.3 0.55 0.54 0.53 0.51 0.491.31.5 0.52 0.51 0.50 0.49 0.471.51.8 0.48 0.48 0.47 0.46 0.451.82.0 0.45 0.45 0.44 0.43 0.422.02.2 0.42 0.42 0.42 0.41 0.402.22.5 0.38 0.38 0.38 0.38 0.372.52.8 0.35 0.35 0.34 0.34 0.33根据制件的相对高度（）和毛坯的相对厚度（）的大小确定dh/ 10/Dt拉深次数，查冲压模具手册可知工件的拉深系数的公式为：（3-m/14）根据公式（3-4）可得拉深系数为： Dd/15628.0根据冲压模具手册有凸缘筒形件的极限拉深系数表可知，147.0m故可以一次拉深成形。3.2.3 排样及材料的利用率（1）排样方法冲裁件在板料，带料或条料上的布置方法称为排样。合理的排样是降低成本和保证冲压件质量及模具寿命的有效措施。应该考虑以下几个原则：1）提高材料的利用率，但在不制件的性能的前提下可以适当改变冲压件的形状；122）排样方法应使操作方便，劳动强度小且安全；3）模具结果简单、寿命高；4）保证制件质量和制作对板料纤维方向的要求。根据材料经济利用程度以及零件图选用少废料排样，它是沿制件的部分外形轮廓切断或冲裁，只在制件之间或制件与条料侧边之间留有搭边，这样排样利用率高，适合用于某些精度要求不是很高的冲裁排样中。根据制件在条料上的布置方式，排样又可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等排样方式。由于制件结构简单选择直排排样，排样图如图 3-2 所示。图 3-2 排样示意图（2）搭边值的确定排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料称为搭边。其作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证制件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料；搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉裂，不仅会增大冲裁件毛刺，有时还会拉入凸、凹模间隙中损坏模具刀刃，降低模具寿命，或是影响送料工作，因此选择合理的搭边值是非常重要的。由于该制件为圆形制件，材料的厚度为 1mm 的 08 钢，根据表 3-4 可以查13出搭边值沿边，工件间。8.01a1a表 3-4 搭边和数值1a圆形件半径 r2t 的工件矩形工件边长 L50mm矩形工件边长 L50mm或 r2t 的工件材料厚度工件间 1a沿边工件间 1a沿边工件间 1a沿边 0.250.250.50.50.80.81.21.21.61.62.02.02.52.53.01.81.21.00.81.01.21.51.82.01.51.21.01.21.51.82.22.21.81.51.21.51.82.02.22.52.01.81.51.82.02.22.52.82.21.81.51.82.02.22.53.02.52.01.82.02.22.52.8t注意：搭边值的大小受到以下几个因素的影响：a 材料的力学性能；b 材料的厚度；c 零件的外形尺寸；d 排样方法；e 送料及挡料方式。（3）送料步距的确定条料在模具上每次送进的距离成为送料步距（简称步距），其大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离,即每次冲压一个零件的步距 S 的计算公式为：（3-1aDS5）式中：为条料宽度方向冲裁的最大尺寸（mm ）；D为工件间的搭边值（mm）。1a根据公式（3-5）可知一个零件的步距值为： 1aDSm576（4）条料宽度的确定条料宽度确定的原则：最小条料宽度要保证冲裁是工件周边有足够的搭边14值；最大条料宽度能在冲裁时顺利地在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。计算条料宽度有三种情况需要考虑：1）有测压装置时调料宽度；2）无测压装置时调料宽度；3）有定距侧刃时条料的宽度。由于制件结构简单，要求不高，因此选择导料板之间无侧压装置的模具，该装置要考虑在送料过程中因条料的摆动而使侧面搭边减小，为了补偿侧面搭边减小的部分，条料宽度应增加一个条料可能的摆动量，故其条料宽度公式为：（3-0)2(caDB6）式中：表示条料宽度的基本尺寸（mm）；B表示条料宽度方向冲裁的最大尺寸（mm）；D表示侧面搭边值可查表 3-4 得（mm）；a表示条料下料剪切公差由表 3-5 和 3-6 可知（mm）；表示条料与导料板之间的间隙即条料的可摆动量，一般。c mc5.0将参数带入公式（3-6）有： 0)2(caDB1.056m01.58表 3-5 剪料公差及条料与导料板之间的间隙材料厚度 t/mm条料宽度 B/mm1 12 23 3550 0.4 0.5 0.7 0.950100 0.5 0.6 0.8 1.0100150 0.6 0.7 0.9 1.1150220 0.7 0.8 1.0 1.2表 3-6 条料宽度偏差条料宽度 B/mm 材料厚度150.5 0.51 1220 0.05 0.08 0.1020 0.08 0.10 0.1530 0.10 0.15 0.20综述制件的排样图如图 3-3 所示：图 3-3 排样图（5）材料利用率的计算这里选用规格的毛坯。mm1501其相关计算公式如下：冲裁件的面积：（3-2RF7）一个步距内材料的利用率：（3-%10/BSnF8）横裁式的条料数：（3-n/1509）每条件数：（3-Sa/210）板料可冲总件数：（3-21nN11）板料的利用率：（3-%1050/F总1612）式中：为一个步距内冲件的个数；n毛坯半径；R条料宽度。B1）根据公式（3-7）可知冲裁件的面积为：2RF2/5614.3）（7m2）根据公式（3-8）可知一个步距内材料的利用率为：%10/BSnF1057.8/6.24373）根据公式（3-9）可知条料数为为：1nB/501（条）6.2即可以冲 25 条。4）根据公式（3-10）可知每条件数为为：2nSan/10257（件）3.即可冲 17 件。5）根据公式（3-11）可知可冲总件数： N21n75（件）46）根据公式（3-12）可知板料的利用率为：总17%10510/NF总/76.24.69同理采用纵裁为 17 条；为 26 件；为 442 件；为 72.54%，显然1n2nN总纵裁的材料利用率要高一点，因此选用纵裁法。3.3 计算工序压力，选择压力机在冲裁模具设计中，冲压力是指冲裁力、卸料力、推料力、顶件力、拉深力、压边力、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。3.3.1 冲裁力的计算计算冲裁力是为了选择适合的压力机，设计模具和检验模具的强度，因此压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其冲裁力一般按以下公式计算：pF（3-DtkFp13）式中：材料抗剪强度，查冲压模具手册（）； aMP制件的毛坯直径（mm）；D材料厚度（mm）；t是考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间间隙之波动（数值变化pk或分布不均），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，一般去 13。当查不到抗剪强度 r 时，可以用抗拉强度代替，而p b取的近似就算方法计算，该模具计算中取 1。k pk冲裁力相关计算公式如下：卸料力：（3-pkFQ1814）推件力： = （3-Q1Fpk15）顶件力： = （3-Q2p16）式中：卸料力系数，其值为 0.020.06，取 0.04；k推料力系数，其值为 0.030.07，取 0.05；1顶件力系数，其值为 0.040.08，取 0.06。2k根据常用金属冲压材料的力学性能查出 08 钢的抗剪强度为260360 ，这里取 320 。aMPaP（1）根据公式（3-13）有： DtFpk= 3201)84.356.1(N2407K.（2）根据公式（3-14）有： pkFQ3.640.KN572（3）根据公式（3-15）有： = Q1Fpk3.6405.KN2（4）根据公式（3-16）有：= Q2Fpk85.3640.3.3.2 拉深工艺力的计算19（1）拉深力的计算影响拉深力大小的基本因素很多，如材料的力学性能、拉深制件的形状和尺寸、模具结构及凸凹模之间的间隙等，因此使用理论推导公式很不方便，生产中常用经验公式计算。筒形件采用压边拉深时计算公式如下：（3-11ktdFb17）式中：制件拉深后的中心层直径（mm）；1d材料的厚度（mm）；t材料强度极限，08 钢的取值范围为 342441 ，其取值为 400b aMP；aMP修正系数，查冲压模具手册其取值为 0.5。1k根据公式（3-17）有： 11ktdFb5.0428.3KN6.75（2）压边力的计算压边力是为了防止毛坯起邹，保证拉深过程顺利进行而施加的力，它的大小对拉深影响很大。压边力的数值应适当，太小时防邹效果不好，太大时则会增加危险断面处的拉应力，引起拉裂破坏或严重变薄超差。在生产过程中，压边力一般在最大压边力和最小压边力之间。当拉深系数小到接近极限maxQFminQF拉深系数时，这个变动范围就很小，压边力的变动对拉深工作的影响就显著。通常是使压边力稍大于防邹作用所需的最低值，并按以下公式进行计算：Q（3-qrdDFQ2124/压18）式中：毛坯直径（mm）；D20制件拉深后中心层的直径（mm）；1d凹模洞口的圆角半径（mm）；r单位压边力，根据表 3-7 可知 08 钢取 2.5（mm ）。q根据公式（3-18）有： qrdDFQ2124/压 5.856N.K14表 3-7 单位压边力材料

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