前灯反光碗的冲压工艺及模具设计

- 1 -目录目录 .11 前言 .21.1 我国冲压模具市场的发展趋势 .21.2 模具的发展趋势 .31.3 模具标准化应用日益广泛 .31.4 CAD/CAE/CAM 技术在模具设计制造方面应用越来越广泛 .42 反光碗冲压工艺方案设计 .52.1 冲裁件的工艺分析 .52.2 模具的设计工艺与计算 .92.2.1 计算毛坯尺寸 .92.2.2 排样、计算板料宽度与步矩 .112.2.3 冲裁间隙的确定 .132.2.4 冲裁力的计算 .132.2.5 卸料力及推件力、顶件力的计算 .142.2.6 压料力的计算 .142.2.7 拉深力的计算 .152.2.8 翻边力的计算 .152.2.9 压力机的选择 .152.3 模具压力中心与计算 .173 落料拉伸模刃口尺寸计算与工作部分尺寸计算 .173.1 落料拉深模的刃口尺寸计算 .173.2 落料拉深模具主要工作零件的计算 .203.3 模架及其他零件的设计 .223.3.1 垫板及固定板的设计 .223.3.2 导料板的设计 .233.3.3 弹簧设计选用 .243.3.4 橡胶的选用 .254 冲孔翻边模刃口尺寸计算与工作部分尺寸计算 .274.1 冲孔的刃口尺寸计算 .274.2 翻边工作部分尺寸计算 .275 结 论 .33参考文献 .34- 2 -1 前言作为一名即将毕业的机械专业学生来说，4 年专业知识的学习，为以后从事机械设计打下了基础。同时在学校时了解模具的相关设计、模具行业的发展趋势也是很有必要的,它有助于我们把握自己将来从事机械行业的发展方向，不断提高自己的专业素养。近年中国经济高速增长。各行各业高速发展，带动了模具市场的持续高速发展。模具市场中最大的板块是汽车。汽车工业经历了 2002 年和 2003 年连续两年“井喷式”发展之后，2004 年产量和销售量分别增长 14.11%和 15.5%，发展仍很快，模具市场中第二大板块是电子及信息产业。该产业今年来一直高速运营，年增长率达 20%以上。中国的玩具、自行车、微波炉分别占全世界市场份额的 70%、60%和 50%。中国的影印机、个人电脑、电视机和空调器分别占全世界市场份额的 2/3、2/5 和 1/3。冰箱也已占了 20%。这些产品制造业都是模具的大用户。在此形势之下，中国的模具工业高速发展是必然所趋。中国的经济连续保持 8%的增长率，其中很大一部分是制造业的带动发展。世界上任何一个发达国家的经济都是靠制造业来支撑的，美国的通用、福特、摩托罗拉，德国的大众、西门子，日本的松下、索尼这都是世界知名企业，而这些知名企业背后也带动了这些国家的经济发展，所以这些国家的经济实力一直处于相当有竞争力的地位。模具在制造业中发挥的作用越来越明显，他拥有其他加工制造无法比拟的优越性。1.1 我国冲压模具市场的发展趋势世界模具市场供不应求，市场需求量维持在 600 亿到 650 亿美元。同时为我国的模具市场发展提供了全所未有的机遇， “十二五”期间，我国模具业将进一步调整结构，开拓市场，苦练内功，提升水平，使中国模具业在整体上再上一个新的台阶，而这并不是模具业“一家之事” 。模具业与其他行业的发展可以用唇齿相依来形容，因而模具业整体水平的提升与相关行业的发展息息相关。目前中国模具产品主要还是以中低档为主，技术含量较低，高中档模具多数要依靠进口，其中一个原因就是因相关行业缺失核心技术。如在 IC 封装模具业难以高起点发展。因而，在 IT 业、汽车业带动模具产品需求增长的同时，提升在 IT 业、汽车业的整体实是双赢所不可或缺的。中国的模具业虽然有了长足的发展，取得了巨大的进步， ，但在模具业的下游配套环节中，加工设备大都依靠进口，而机床就是一薄弱环节。据罗百辉了解，2004 年进口加工设备中机床约 60 亿美元，而其中模具业应用机床占据了大部分，这也反应国内在这一领域还待加油。2009 年受金融危机影响，模具发展受阻，全年模具总销售额接近 1000 亿元，比 2008 年略有增长。经历了一年多金融危机之后，- 3 -模具工业发展趋势主要模具产品向着更大型、更精密、更复杂及跟经济快捷的方向发展。伴随着产品技术含量的不断提高，模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展；模具企业向着技术集成化、产品品牌化、治理信息化、经营国际化方向发展。我国模具工业正进入重要发展时期。汽车制造业发展，促使模具市场不断扩大，国外用户到我国采购模具数量不断增加，国际模具制造逐渐向我国内地转移趋势十分明显。模具城建设加速产业升级，实力国际地位有了明显提高，模具产品呈现出 快速发展态势，进入产业升级“要害阶段” ，模具企业所有制开始转变为以民营为主，企业所在地开始向广东、浙江、江苏、上海、山东等市场经济发展较早的地区集中。生产能力方面全面提升，从产品水平上来说，为 B 级及以下档次轿车及其他乘用车商务车等配套全套模具，微电子行业配套精度达到2m，寿命达 2 亿次以上精密高速多工位级进模，单套模具重量超过 100 吨巨型模具，长达 6 米大型多工位级进模，导光板模具、光盘模具、生物芯片模具等许多高水平模具已都能生产。1.2 模具的发展趋势用信息技术带动提升模具制造业水平，推动模具工业技术进步要害环节。CAD/CAE/CAM 技术模具工业应用，快速原型技术的应用，是模具设计制造技术发生了重大变革。许多新领域、新兴产业、新制件个性化要求也会对模具不断提出新要求，模具向着新材料、新工艺、新技术、网络化、信息化、低碳化方向发展，罗百辉（罗百辉,70 年代人,出生湖南衡阳,企博网优秀职业博客,价值中国首届最具影响力专家百强,模具专家论坛版主,多家工业媒体专家顾问,清华大学盛景商学院 MBA,制造业资深职业经理人，国际模协秘书长）表示，模具行业将积极优化产品设计，节约用材，如空橡塑制品通过优化设计壁厚控制，以及鼓励国产机械相关企业加大节能降耗产品的开发，使橡塑业可持续发展。科技软件应用方面发展趋势业不断深化，例如 CAD/CAE 一体化，软件集成化、智能化、网络化、计算进仿真模拟技术进一步发展三维设计全面推广应用，高速 与超高速加工、精与超精细微加工复合加工及五轴加工等。现在是多品种、少批量生产的时代，到下一十个世纪，这种生产方式占工业生产的比例将达 75%以上。一方面是制品使用周期短，品种更新快，另一方面制品的花样变化频繁，均要求模具的生产周期越快越好。因此，开发快速经济模具越来越引起人们的重视。例如，研制 各种超塑性材料(环氧、聚脂等)制作或其中填充金属粉末、玻璃纤维等的简易模具；中、低熔点合金模具、喷涂成型模具、快速电铸模、陶瓷型精铸模、陶瓷型吸塑模、叠层模及快速 原型制造模具等快速经济模具将进一步发展。快换模架、快换冲头等也将日益发展。另外， 采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模技术也会得到发展和提高。- 4 -1.3 模具标准化应用日益广泛使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种，发展和完善联销网，保证供货迅速。随着国际交往的增多、进口模具国产化工作的发展以及三资企业对其配套模具的国际标准要求的提出，一方面在标准制订方面注意了尽量采纳国际标准或国外先进国家标准，包括采纳先进企业的标准；另一方面许多模具标准件生产企业根据市场需要，除按中国标准生产模具标准件外，同时也按国外先进企业的标准生产模具标准件。例如日本“富特巴” 、美国“DME” 、德国“哈斯考”等公司的标准已在中国广为流行。由于中国模具标准化工作起步较晚，模具标准件生产、销售、推广和应用工作也比较落后，因此，模具标准件品种规格少、供应不及时、配套性差等问题长期存在，从而使模具标准件使用覆盖率一直较低。近年来虽然由于外资企业的介入，比例已有较大提高，但总的来说还很低。1.4 CAD/CAE/CAM 技术在模具设计制造方面应用越来越广泛（1）模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。现在，全面普及 CAD/CAM/CAE 技术已基本成熟。由于模具 CAD/CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具 CAD/CAM 技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，特别是微机的普及应用，更为广大模具企业普及模具 CAD/CAM 技术创造了良好的条件。随着微机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋简化。在普及推广模具 CAD/CAM技术的过程中，应抓住机遇，重点扶持国产模具软件的开发 和应用。 （2）加大技术培训和技术服务的力度。应进一步扩大 CAE 技术的应用范围。对于已普及了模具 CAD/CAM 技术的一批以家电行业代表的企业来说，应积极做好模具CAD/CAM 技术的深化应用工作，即开展企业信息化工程，可从 CAPP,PDM，CIMS,VR逐步深化和提高。（3）随着我国低成本人力资源难以为继和科学技术水平的不断发展，自动化和智能化制造必然要成为现代制造业的重要发展方向，智能模具也必将随之快速发展。用智能模具生产产品可使产品质量和生产效率进一步提高，更加节材、实现自动化生产和绿色制造。因此，智能模具虽然目前总量还不多，但却代表着模具技术新的发展方向，在行业产品结构调整和发展方式转变方面将会起到越来越重要的作用。- 5 -2 反光碗冲压工艺方案设计前灯灯反光碗，是在夜间行车时，将前车灯汇聚的光线反射出去的装置，呈抛物面状，集中光线反射可以使光线更亮，照射的距离更远，这些功能都是通过反光碗来实现的。数据：依照下图给出的零件图纸参数。材料：紫铜；板厚：0.3mm2.1 冲裁件的工艺分析工件的工艺性是指工件对冲压加工工艺的适应性，它是从冲压加工角度对产品设计提出的工艺要求。工艺分析就是要判断产品在技术上能否保质，保量地稳定生产，在经济上是否有效益。因此，冲压工艺就是对产品的冲压工艺方案进行技术和经济的可行性分析。良好的工艺性体现在材料消耗少，工序数目少，模具结构简单而寿命长，产品质量稳定，操作简单方便。紫铜具有良好的延伸性，适合冲压和拉深，可以进行批量生产。尺寸精度：零件图上口径 750.4 -0.0，口径尺寸完全可以由模具的尺寸公差和选择合理的间隙值来保证。高度尺寸 6 和高度尺寸 220.0 -0.3 为关联尺寸可以在翻边时加以适当调整来保证高度公差。其他的尺寸 20 和 70 未标注尺寸偏差，为自由尺寸，IT14 级处理，查阅互换性与测量技术公差表得到：200 - 6 -0.25，700.74 0.00工件的结构形状分析：根据所给的零件图可以大体确定，此零件的完成需要经过落料、拉深、冲孔、翻边四道，表面质量要求不高，前道工序须为后工序留足够的余量，本方案材料为紫铜厚度 0.3mm，较薄，拉深高度为 19.12mm,属于浅拉深，可以一次性拉深成型。翻边（孔）的主要变形是变形区内材料受切向和径向拉伸，愈接近预冲孔边缘变形愈大，因此翻孔的失败往往是边缘拉裂，但拉裂与否取决于拉深变形的大小，翻孔的变形程度，一般用坯料的预冲孔直径 d0与翻孔后的平均直径 D 的比值 K,称为翻孔系数K= d0 /D （2-）平板预冲孔直径 d,可以近似地按照弯曲展开尺寸计算预冲孔直径d0 =D-2（h-0.43r-0.72） （2-）根据零件图的几何计算翻孔高度 h=2.87mm，D=20mm则 d0 =所以 K=2O-2(2.78-0.431-0.720.3)=15.55mmK=15.55/20=0.78表（1-1）金属材料的极限翻边系数翻孔示意如图 1-1极限翻边系数经退火的毛毛坯材料Kt Klmin白铁皮 0.70 0.65黄铜 H62，t=0.5-0.6mm 0.68 0.62铝 t=0.5-5 0.70 0.64硬铝合金 0.89 0.80- 7 -r d0Dh图（2-1 ）查金属材料的极限翻边系数表 Kt=0.68,0.780.68,所以可以进行翻边，翻孔时不会出现拉裂现象另外翻边高度不高，翻边后端面不会因材料轧制方向性而产生凸耳，只有微小的凸耳，并且高度未标注尺寸 IT14=0.36，可以达到此精度。拉深是将板料拉深成带有筒状的零件的过程，由于板料的各向异性和模具间隙的不均匀性等因素的影响，拉深后的零件边缘不整齐，甚至出现凸耳，需在拉深后进行修边。拉深最常见的缺陷就是拉裂，即在拉深过程中板料变薄的最激烈处。若径向力大于板料的抗拉强度 b ，便会在此处产生拉裂。能否进行拉深成形的影响因素是拉深系数，在拉伸系数大于极限拉伸系数时不会出现拉裂现象。对于零件中要求的抛物面与一般的拉深不同，可根据相对深度进行判断能否一次拉深成形，相对深度H=h/t100 （2-）h-拉深高度t-材料厚度所以 H=(22-6-2.87)/70=0.27当相对深度0.5-0.6 时，成形与球面件相似，可以进行一次性拉深成形，为了使毛坯中部紧贴凸模而不起皱，需加大压边力，将此拉深视为宽凸缘锥形拉深件。工艺分析：根据零件图，确定四道工序落料、拉深、冲孔、翻边，可能的组合方案有以下几种：（1）落料拉深冲孔翻边 单工序模冲压（2）落料冲孔拉深翻边 单工序模冲压（3）落料冲孔拉深翻边 复合工序模与单工序模组合冲压- 8 -（4）落料拉深冲孔翻边 复合工序模冲压方案（1） 、 （2）单工序模冲裁工序模指在压力机的一次行程内完成一个冲压工序的冲裁模。反光碗属于大批量生产，而且尺寸不是太小，用但工序模生产效率低，操作不安全，劳动强度大，而且多次定位产生的定位误差会加大，故不宜采用。方案（3）冲孔在拉深之前，孔径的尺寸不能保证，而且冲孔之后再拉深容易使孔的边缘拉裂，即使不会拉裂，由于受到径向的拉应力，后道工序的翻边再加上相同方向的作用力，会影响零件的使用寿命。方案（4）落料拉深为一套复合模，冲孔翻边为一套复合模，这样的两套复合模结构不是很复杂，加工出的制件业不会因为受到内应力而影响使用寿命，而且复合模具只需要两次定位，产生的误差也不会很大。故可以采用此方案根据以上分析可以看出方案（4）是最佳方案方案示意图如下:排样落料拉深件冲孔翻边- 9 -图（2-2 ）2.2 模具的设计工艺与计算根据以确定的加工工艺，计算毛坯尺寸，冲压力的总体计算，压力机的选用，材料的排样，利用率的计算，模具凸凹模尺寸，主要工作零件的设计以及模具的总体结构结构设计2.2.1 计算毛坯尺寸（1）拉深与翻边可以看做无法兰的拉深件，根据零件图计算拉深高度为19.12mm 确定修边余量。（2-1）圆筒件的拉深修边余量h（mm ）零件高度 修边余量1050 1450100 26100200 310200300 512查表格选择修边余量为h =1.2mm2.21.1 翻边毛坯尺寸以上已经计算出预冲孔直径 d0 =15.55mm，由几何关系得到翻边圆角高度 h1=- =1.02mm2259.021材料的厚度只有 0.3mm,可以直接按照零件的表面尺寸进行计算，与按照中径计算相差不大，面积可以分成三部分（图 1-3）：A 翻沿高度 B 半边圆角- 10 -C 冲孔部分 2.87031.02R15图（2-3 ）S A=(h-h 1)=3.1420（2.87-1.02）=116.18mm 2S B=4dl-8rh=（4223.14177.58）-811.02=100.94S C=(d2 0/2)=3.14(15.552 /4)=189.81 mm 22.21.2 冲孔毛坯尺寸d=1.13 （2-）Si=1.13 =1.13 =23.07mmCBAS189.40.16.82.21.3 拉深毛坯尺寸拉深部分的面积分成四部分，如图（2-4）A B 675 R175- 11 -23.0s5070 R1.570C D图（2-4）S A=(h+h)d=7.23.1475=695.6 mm2 S B=21(75-2)+81=366.16 mm2 S C+D=8hr=8(48.82-29.7-6) 50=5248 mm2 总的拉深毛坯直径D=1.13 （2-）iS= =1.13 =99.32mm 落料的总面积S=7726.69 DCBAS 93.41652816.39mm2 2.2.2 排样、计算板料宽度与步矩（1）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余料叫搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的零件，搭边还可以使条料具有一定的刚度，便于送料。理论上搭边值越小越好，但搭边值小于一定的数值之后，对模具寿命和剪切表面质量不利。搭边值过小，作用在凸模侧表面上的法向应力沿着落料毛坯周长的分布不均搭边值与材料的机械性能，工件的形状与尺寸，材料的厚度，送料及挡料方式有关，一般根据经验值确定，其值如下表（2-2）：表(2-2)冲裁搭边值工件及圆角半径 r2t 的材料厚度 t/mm a1工件间 a 1 沿边 a0.250.50 1.2 1.5对于紫铜需要乘以系数 1.2- 12 -所以 a 1=1.21.2=1.44，a 1=1.51.2=1.8（2）板料宽度的宽度的确定有侧压装置的模具，使板料始终沿着倒料板进带宽公式：B=（D max+2a）0 - （2-1）D 为毛坯直径a 为搭边值 为条料宽度的单向偏差，查冷冲压成形工艺与模具设计制造P73 表 4-20，=0.6B=（99.32+21.8）0 -0.6=102.920 -0.6 mm（2）导板间距的确定导板间距公式：A=B+Z （2-2）Z 导料板与板料之间的最小间隙，如下表（2-3）B 板宽表（2-3）导料板与条料之间的最小间隙值 (mm)有侧压装置条料宽度 B/mm料厚100 以下 100 以上0.5 5 8Z 取 8，则 A=102.92+8=110.92mm(3)排样排样的方法有三种：1、有废料排样 2、少废料排样 3、无废料排样。采用少或者无废料排样，对节约材料有重要意义。本方案中的料厚为 0.3，而且落料拉深为一套复合模，所以不宜采用少废料和无废料方案。板料规格为：7101500送料步矩 h=D+ a 1=99.32+1.44=100.76mm先将带横裁N 1=1500/B=1500/102.92=14.5714每条的件数为N 2=(710-a)/h=(710-1.44)/100.76=7.047 件板料可裁件数：n= N 1N 2=714=98- 13 -材料的利用率为：=nA/710150=983.14(99.32/2)2 /7101500=72纵裁时条料数为N 1=710/102.92=6.896 条每条件数为N 2=1500-1.44/100.76=14.8714板料可冲的总件数为：n=N 1N 2=146=84材料的利用率为：= nA/710150=643.14(99.32/2)2 /7101500=612.2.3 冲裁间隙的确定冲裁模的凸模横断面，一般都小于凹模孔，凸模与凹模之间有适当空隙称为间隙。选择合理的间隙以保证冲裁件的断面质量， ，尺寸精度。查冲压手册表 3-5 落料冲孔横刃口始用间隙 2ct=0.3,2c min=0.04 ,2c max=0.062c min 为最小双面始用间隙，2c max 为最大双面始用间隙凸凹模分开加工时: p+ dZ max-Z min (2-3) p、 d 凸、凹模的制造的制造公差，值如下表（2-4）表（2-4）规则形状冲裁时凸、凹模制造公差基本尺寸/mm 凸模偏差 凹模偏差80120 0.025 0.0350.025+0.035=0.060.06-0.02=0.04,所以不能分开加工，只能配合加工模具2.2.4 冲裁力的计算为了合理设计模具和正确选用压力机，就必须计算冲裁力。冲裁力公式：P 0=Lt (2-4)P 0 冲裁力 N 材料的抗剪切强度 MP a =0.7 b（查冲压手册P817， b=300 MP a）L 冲裁周长t 材料厚度所以冲裁力 P 0=3.1499.320.33000.7=19647 N- 14 -2.2.5 卸料力及推件力、顶件力的计算一般情况下，冲裁件从板料上切下来之后，经常弹性变形而扩张，板料上的孔则会弹性收缩，会使落料梗塞在凹模中，冲裁后剩下的板料箍紧在凸模上。所以要对落料件和冲裁件进行推卸。推件力 F 1=nk 1F（n 一般取 1）顶件力 F 2=k 2F卸料力 F 3=k 3F系数 k 1 、k 2、 k 3 值如表（2-5）表（2-5）推件力系数、顶件力系数及卸料力系数材料 k 1 k 2 k 3铝、铝合金 0.030.07 0.0250.08紫铜、黄铜 0.030.09 0.020.06k 1=0.05k 2=0.05k 3=0.04推件力 F 1=10.0519647=982 N顶件力 F 2=0.0519647=982 N卸料力 F 3=0.0419647=786 N2.2.6 压料力的计算在拉深过程中施加压料力防止起皱坯料的相对厚度 100/d 0=1000.3/99.32=0.31.5,查冲模技术P213表 5-17，压料的近似范围，当 100/d 01.5 时需要压料。压料力计算公式：F y=fp （2-5）f 压料面积p 单位面积的压料力查冲压手册P185 图 5-9 单位面积压料力 p=3,压料面积 f=3.14（99.32-75） /4=464.32F y=1392 N2.2.7 拉深力的计算拉深力计算公式F L=Lt bK （2-6）K 为修正系数，查冲压工艺能与模具射进P49 修正系数为 K=0.7LA 拉深件周长- 15 -t 料厚则 F L=3.14750.33000.7=14836.5 N拉深功计算公式A=F Lh/1000 （2-7） 为修正系数，查冲压工艺能与模具射进P49 修正系数为 =0.72h 拉深高度，h=19.12mm则拉深功 A=0.7214836.519.12/1000=202.96 Nmm2.2.8 翻边力的计算翻边力计算公式F F=1.1(D-d 0) s (2-8)d 0 预冲孔直径D 翻边后的直径 s 材料的屈服强度，紫铜的屈服强度为 200Mpa GB/T 14953-1994带入数据得 F F=2515.14 N2.2.9 压力机的选择采用弹性卸料和下料的方式总的冲裁力F 0= F 1+ F 2+ F 3+F+ F F +F L+ F y (2-9)带入以上计算数据得到 F 0=41140.64 N初选压力机的型号为：J A 2 1-35A，开式双柱固定台压力机压力机的各项参数如下：表（2-6）- 16 -模具闭合高度：模具处于闭合状态时，上模板的上平面至下模板的下平面的高度。根据模具装配图上设计的个零件的尺寸得到：H=45+8+12+12+6103+8+50+14=248冲模的闭合高度与压力机的闭合高度相适应，通常应满足下列关系：(H 5) H (H +10) (2-10)max闭 minH -压力机的最大闭合高度maxH -压力机的最小闭合高度inH -模具的闭合高度闭- 17 -所选压力机的 H =280，H =220.maxin所以模具的闭合高度满足压力机的行程。2.3 模具压力中心与计算模具的.9 压力中心是指工件内外周边上冲裁力的合力中心，应尽可能使模具的压力中心与压力机的滑块压力中心一致，否则会产生附加力矩。本方案零件为规则形状零件，几何中心与压力中心重合。3 落料拉伸模刃口尺寸计算与工作部分尺寸计算3.1 落料拉深模的刃口尺寸计算3.11 落料刃口尺寸计算凸凹模的尺寸和公差的决定，直接影响冲裁生产的技术经济效果，是冲裁模设计的重要环节。综合考虑各种因素，遵循以下原则：（1） 设计落料时，应以凹模的尺寸为基准，间隙落在凸模上，靠增大尺寸获得。（2） 根据模具的磨损规律，凹模的磨损使落料件耳朵尺寸增大，一次设计落料时，凹模的尺寸应等于或者接近零件的下极限尺寸，凸模尺寸应等于或者接近零件的上极限尺寸。（3） 落料冲孔模，必须选择最小合理间隙落料时：凹模尺寸 D d=(D-X) +d 0 (3-1)凸模尺寸D p=(D- X-2C min)0 p （3-2）查冲模设计手册P49 表 3-5 落料冲孔刃口始用间隙，2C min=0.01mm，落料时 IT14 时，X=0.5。落料件尺寸 D=99.320 -0.87mm带入数据：凹模尺寸=98.89+0.035 0凸模尺寸=98.880 -0.020冲裁过程的间隙如下图所示：- 18 -凸 模凹 模 Z/2工 件Z/2=C图（2-5）生产实践发现：（1） 由于凸凹模存在间隙，落下的料或冲的孔都是带有锥形的，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。（2） 在测量与使用时，落料以大端为基准，冲孔以小端为基准。冲裁时凹模具有一定的刃口高度。表（3-1） 刃口高度 (mm)料厚 0.5 0.51 12 24 4刃口高度 6 68 810 1012 14刃口高度6，取 h r=53.12 拉深工作尺寸计算拉深模的圆角半径对拉深过程的影响拉深力时通过凸模圆角传递到被拉件上的。拉深模的圆角半径大，则该处拉深材料变薄较少，强度较大，就可以减少拉深系数 m.r/t 越大，传递的力也较大，允许的极限拉深力就增大，凹模的圆角半径增大，则有更多的材料未被压住，因而容易起皱。（1）拉深模凹模底部圆角半径R A=0.8 （3-3）)(1kd上道工序件直径1kd本道工序直径料厚=99.32, =23.02,带入数据 R A=3.8 mm1kdkd（3） 凹模上部圆角半径查冲模设计手册P190 表 5-6 拉深模凹模的圆角半径值，R B=7.5 mm- 19 -(4)凸模圆角半径由工件尺寸决定，凸模圆角半径与工件的尺寸一致。(5)拉深模间隙的确定拉伸时，凸凹模之间的单边间隙 Z/2， ，一般都大于材料的厚度，以减小摩擦力单边间隙公式：Z/2=t max+kt （3-4）t max 材料的最大厚度，查冲模设计计手册P809 表 D-12，纯铜厚度允许的偏差（GB-2059-39）,料厚0.20.35,宽度300600，允许偏差+ -0.030，所以 t max=0.3+0.030=0.330mmk 拉深间隙系数，查冲模设计手册P191 表 5-8 拉深间隙系数，、k=0.070.09,k 取 0.08带入数据 Z/2=0.354mm（6）工作部分尺寸表（3-2）推荐采用的拉深模工作部分尺寸和公差的计算公式拉深底部的毛坯直径 =23.07 mm，查标准公差表 IT14 其公差 =23.070 -0.052mm，根据基轴制公式计算：凹模尺寸D M=D max-(0.20.8) （3-5）M0=0.52 较大,(0.20.8)取较小值 0.2最大极限尺寸 D max=23.07 mm凹模的制造公差M表（3-3）拉深凸凹模的制造公差 （mm）拉深件直径- 20 -20100材料厚度 M N0.5 0.03 0.02带入数据得 D M=23.0596+0.03 0凸模尺寸D N=（D M-2S CP） （3-6）0NS CP 板料的平均板厚 0.3代入数据得 D N=22.45960 -0.02拉深圆筒部位 =75+0.4 0，而标注的是外形尺寸，先转换成基轴制 =75.40 -0.4，根据基轴制公式计算凹模尺寸D M=D max-(0.20.8) （3-7）M0带入数据得=75.32+0.03 0凸模尺寸D N=（D M-2S CP） （3-8）0N带入数据得 D N=74.720 -0.023.2 落料拉深模具主要工作零件的计算3.21 落料凸模的计算尽可能选用标准长度的凸模，以降低制造成本和缩短制模周期凸模尺寸的确定：初定凸模的长度L= 1+ 2+ 3+l （3-9） 1 卸料板的厚度（查冲模设计手册P656 表 14-10， 1=12） 2 导板厚度（ 2=6） 3 凸模固定板厚度（一般在冲件 t1.5mm 时，取 15-20mm,本方案取 18mml 安全高度(本方案取 18mm)带入数据得 L=73.13mm模具刃口要有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，所以要有较高的硬度与适当的韧性，形状简单的模凸模，用 T8A、T10A，本方案用线切割加工，应选用合金工具钢（如 Cr12,9Mn2v）热处理硬度 5862HRC.本方案凸模为圆形，采用带凸台肩的凸模。3.22 落料凹模的尺寸凹模的最小壁厚，查冲模设计手册P638 表 14-5，落料模最小壁厚- 21 -3545mm，本方案 40mm。刃壁高度，垂直于与凹模平面的高度，冲裁件料厚3mm,h 0=3mm3.23 卸料板的尺寸卸料板宽度与凹模尺寸相同，卸料孔侧与凸模保持间隙为（0.10.2）t=0.20.3=0.06 mm,较薄料的卸料板厚度一般 515mm，本方案取 12mm。采用弹性卸料板时卸料板不仅具有凸模导向的作用，卸料板有 45 号钢制造，热处理淬火硬度 4045HRC，为保证装配后的平行度，同一副模具中个卸料钉的长度 L 及孔深 H 都必须保持一致，相差不超过 0.02mm.3.24 定位零件的设计挡料销销为圆柱形，制造安装方便，定位销工作部分得尺寸按冲裁件的尺寸确定，当材料的在 3mm 以下时， 高出材料厚度 12mm，销与孔之间的间隙为0.050.12mm,本方案取 0.12mm。挡料销为活动式的，模具闭合后挡料销不允许定出板料，利用压缩弹簧上下活动。挡料销如图（2-6） 挡 料 销弹 簧凹 模 12图（2-6）3.3 模架及其他零件的设计由于零件为规则的圆形件，均采用中间导柱式模具，滑动导柱导套为圆柱形，冲压模架的规格尺寸其可以安装凹模板的外形尺寸确定的，凹模L=40+99.32+0.78,B=102.92。查冲模制造实用手册P325 4-32 LB=160125 上模座 40，下模座 45。模具的最大闭合高度：H max=19.13mm模具的最小闭合高度：H min=0.30mm拉深模具和弯曲模具进入凹模中深度的模具，除计算闭合高度外应满足校核冲压开始时，上下模与压料接触时，导柱进入导套一段有效导向长度，一般 1015mm,本- 22 -方案取 10mm。H min=0.30+10=10.30mmH max=19.13+10=29.30mm材料上下模座:HT200导柱导套：20 号钢渗碳深度 0.81.2，硬度 5862HRC3.3.1 垫板及固定板的设计垫板的作用主要是承受凸模或者凹模压力，防止过大的冲压力在上下模座上压出凹坑，影响模具的正常工作，垫板厚度 310mm，本方案 10mm.外形尺寸与凸凹模固定板尺寸相同，材料为 45 好钢，热处理硬度 HRC4348凸模固定板厚度一般为凹模厚度的 60%80%，凸模固定板与凸模为过渡配合（H7/n6 或者 H7/m6）,压装后凸模端面与固定板一起磨平。3.3.2 导料板的设计导料板厚度查冲模设计手册P667 表 14-15，导料板厚度为 6，形状如下图所示： R5 1015R1图（3-1 ）形状图如下：图- 23 -BB0 B1 导 板凹 模图（3-2 ）3.3.3 弹簧设计选用(1) 已知卸料力 F 3=0.0419647=786 N，初选弹簧为 2 根，则每根弹簧上的卸料力为F 3/4=786/2=393 N(2)根据所需的预压力 F196.5 N 和所需的弹簧的总压缩量 a+a 1+h+=0.3+18+6+2.5=26.8,预选弹簧的直径 D=20,d=4,h 0=45,f=1.23,f i=780,n=7