汽车电机盖冲压工艺及模具设计说明书

1 前言1.1 国内外模具研究现状冲压模具发展现状：改革开放以来我国的经济进入高速发展的时期，带动了模具市场的发展以及需求。近年模具行业一直以 15%左右的增速在发展。国内专业模具厂也如雨后春笋般的建立成长起来。“模具之乡”浙江宁波和黄岩地区是近年我国模具生产规模最大的两个地方；广东地区也掀起了开建模具厂的浪潮；诸如康佳集团等厂纷纷建立了模具制造中心；中外合资或者外商独资的模具企业现也有近几千家。近年来，我国冲压模具生产水平提高很大。冲压模具单套重量可达 50 多吨的模具；国内也能生产为中档轿车配套的覆盖件模具；寿命 2 亿次左右精度达到12m 的多工位级进模国内也已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到 Ra1.5m 的精冲模，大尺寸（300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维 CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 软件，并成功应用于冲压模的设计中。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。许多研究机构和大专院校也积极开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具 CAD/ CAM CAE/技术方面取得了显著进步；在缩短模具设计制造周期和提高模具质量方面做出了积极贡献。由上海交通大学模具 CAD 国家工程研究中心研发的冷冲模和精冲研究中心开发的精冲模和冷冲模 CAD 软件，吉林大学汽车覆盖件成型技术所研制的汽车覆盖件冲压成型分析 KMAS 软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的汽车覆盖件模具、注塑模和级进模的 CAD/ CAM /CAE 软件都在国内模具行业受到不少的用户的青睐。尽管中国模具工业在近年取得了瞩目的发展成果，但在许多方面与工业发达国家相比较仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重相对比较低；CAD/ CAM /CAE 技术的普及率仍不高；先进的模具技术不能够得到广泛的应用等，也致使相当一部分复杂、精密、大型和长寿命模具仍就依赖进口。1.2 中国冲压模具的发展方向现如今我国冲压模具要得到良好的发展急需发展如下几项相关技术：(1)高速铣削加工技术：近年来发展的高速铣削加工技术近年来发展的新型加工技术，该技术可大幅度提高机械加工效率，同时获得极高的表面光洁度。对于加工高硬度模块，具有温升低、热变形小的优点。高速铣削加工技术给汽车、家电行业中大型模具制造带来了新的活力。(2)全面推广 CAD/ CAM/CAE 技术：模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造主流发展方向。现今，普及 CAD/CAM/CAE 技术的条件已成熟。计算机和网络的发展使用正使 CAD/CAM/CAE 技术跨地区、跨院所、跨企业地在整个模具行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合。（3）电火花创成加工技术：这是一种替代传统的电极加工型腔的新技术，它是用高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工，不再需要制造复杂的成型电极，这是电火花成形加工的重大发展。(4)模具扫描及数字化系统：高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。 (5)提高模具标准化程度的提高：我国模具标准化程度正在不断提高。 (6)优质材料及先进表面处理技术的发展：选用优质钢材和合适表面处理技术提高模具的寿命十分必要。否能充分发挥模具钢材料性能，关键环节是模具热处理和表面处理情况。模具热处理的发展方向是应用真空热处理。 (7)模具自动加工系统的发展是我国长远发展模具加工的目标。(8)模具研磨抛光将自动化、智能化：模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。我国冲压模具与发达国家企业之间的差距不小，因此要发挥整体优势和综合竞争力，同时需要加大对模具相关专业人才的综合素质培训投入。2 工艺方案的制定2.1 零件的工艺性分析2.1.1 汽车电机盖的工艺性分析汽车电机盖零件图如图 2-1 所示，该零件的材料为 Q235，板厚为 1.2mm，圆形件，外径 48.4mm，拉伸 10 毫米，需大批量生产，此零件外观要求圆角过渡圆滑, 表面无皱褶及明显伤痕,毛刺少。从技术要求和使用条件上看，该零件的精度和粗糙度要求不高，适合用冲压生产。2-1 汽车电机盖零件图2.1.2 毛坯尺寸的计算根据冲压工艺学1表 4-10 取法兰的相对直径 =1.3，得 =59.8。df f毛坯的直径 （2-1）,圆整取 72mm。 毛坯的相对厚度 1.6765,由表 4-10 查得极限拉伸系数为 0.49法兰的实际拉伸系数 （2-2），故一次拉伸即可成形。式中 d零件圆筒部分的直径D毛坯直径2.2 工艺方案的制定根据要求，可以确定，该零件的冲压加工包括以下基本工序：落料、拉深、切边、卷边、冲孔。此工件的成形工艺可以有以下几种方案：方案一：按照基本工序顺序：落料拉深切边、卷边浅拉深冲孔。方案二：落料、拉深、冲孔复合切边、卷边。方案三：落料、拉深切边、卷边浅拉伸冲孔。分析以上三种方案，可以看到：方案一：基本按照工序排列的冲压工艺，每步工序都只使用简单模具，模具结构简单、制造修理方便，适合合中小批量生产，但是由于工序较多，操作不方便，零件的尺寸不易控制，又增加了模具数量，不合适采用单工序模。方案二： 落料、拉伸、冲孔复合，大大减少了工序和模具数模，但增加了制造难度，由于刃口不在同一平面上增加了魔刃的难度，不适于采用高程度的复合模具。方案三：将落料、拉伸复合，减少了工序数和模具数，相对降低了模具的费用和零件的生产费用，冲压出的工件质量相对单工序较高，符合零件大批量的要求，同时工序组合程度的程度低, 制造简单，维修方便, 适用于企业生产。通过上述对三种方案的分析，最终选用方案三：落料、拉深切边、卷边浅拉伸冲孔2.2.1 零件的排样，如图 2-2查冲压模具工艺及模具设计2表 2-9，推荐的合理冲裁金属材料的搭边值。2.2 零件排样图一个进距的材料利用率 % （2-3）10nAbh式中 A冲裁件的面积；n一个进距内冲裁件数目；b条料宽度；h进距；所以 =72.85%2.2.2 第一步工序：落料、首次拉深，工件如图 2-3图 2-32.2.3 第二步工序：切边、卷边，工件如图 2-4图 2-42.2.4 第三步工序：浅拉伸，工件如图 2-5图 2-52.2.5 第四步工序，冲孔，工件如图 2-6图 2-63 落料拉深复合模的设计3.1 冲压工艺的介绍此工序采用顺装复合模结构，实现了落料拉伸在一套模具上完成，减少了工序数，进而降低了生产费用，符合大批量生产的要求。落料、拉深复合模结构相对比较简单，结构形式采用顺装形式，凸凹模装在上模上，冲压零件由顶件装置推出。 3.2 冲压工艺的计算3.2.1 落料冲裁力（3-1）FkLt落 落式中 k 系数；选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动因素，实际冲裁力可能增大，因此取 k=1.3；落料件周长； ；=mmL落 LD落t 板料的厚度； 材料抗剪强度；抗剪强度不仅与材料性质有关还与材料的相对厚度、强化程度、凸凹模的相对间隙以及冲裁速度相关，可用如下公式计算：（3-2 ）式中 m与相对间隙有关的系数；材料抗拉强度；为 ；bMpa在=0.15 时， m=1.2，故 =（）（1+） （3-3）式中材料的屈服极限，=所以 FkLt落 落=85.64(KN)3.2. 2 拉深力的计算a) 拉深次数的计算工件总的拉深系数： （3-4）dmD总式中 d拉深后圆筒壁厚的内径；D毛坯直径；所以 0.64毛坯的相对厚度：（3-5 ）由根据冲压工艺学表 4-101，查得极限拉深系数=0.49，因 =0.49，故工件只需一次拉深。b) 压边圈的计算利用公式是否 判断选择压边圈。)1(045.mDtA B 故不许压边圈c) 拉伸力的计算（3-1bFdtk深6）式中 一次拉伸成品直径,=mm； =48.2mm；1d1t 材料的厚度，t =mm；t=1.2mm ；材料抗拉强度， = ；Q235 的 =375460 ，取bbMpabMpa=420 ；Mpa 系数； =0.3；1k1k所以， 22.88（KN） d) 卸料力的计算（3-FK卸 卸7）式中 卸料力系数；根据冲压工艺学表 2-10 推件力系数、顶件力K卸系数和卸料力系数1，得 =0.040.05，取 =0.05卸 K卸F 落料力；所以 )e) 推件力的计算（3-8）=Fn推 推 K式中 n梗塞在凹模内的工件数；推件力系数；根据冲压工艺学表 2-10 推件力系数、顶件力系推K数和卸料力系数1，取 =0.055；推F 落料力；所以 4.71（KN）f) 顶件力的计算(3-9)式中 顶件力系数；根据冲压工艺学表 2-10 推件力系数、顶件力系数和卸料力系数1，取=0.06 ；F 落料力；所以 5.14（KN）g) 总冲裁力的计算(3-10)h) 压力机的初步选择选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能、波动等因素，实际冲裁力可能增大，所以应取（3-1.3F总11）=1.395.06 =123.58因此初步选择压力机的型号为 J23-16F 开式压力机，公称压力为 160KN，最大封闭高度为 205mm，最小封闭高度为 160mm。3.2.3 模具的压力中心的计算由于加工零件外形为圆形，因此模具的压力中心位于工件圆心。3.2.4 模具刃口尺寸的计算a) 落料凸、凹模刃口尺寸根据冷冲压工艺及模具设计表 2-2 冲裁初始双边间隙3查得：间隙值 Zmin=0.126mm，Z max=0.180mm。根据表 2-7 规则形状冲裁时凸模凹模制造公差3得：凸模凹模需要保证冲模的间隙小于最大合理间隙值：0.050故而 由于零件为圆形且结构相对简单，故而凸凹模可以分开加工，选零件的公差等级为 IT12，公差为 0.30mm。落料凹模的尺寸：（3-max0()ddD12）=（mm ）落料凸模的尺寸：(3-13)0maxin()ppDZ=(mm)b) 拉深凸、凹模刃口尺寸根据冲压工艺学表 4-7 凸凹模制造公差1查得：零件的公差等级为 IT12，制造公差为 0.30mm。拉深凸模的刃口尺寸（3-14）式中 拉深件外形的最大尺寸；maxD 零件的制造公差；c 单边间隙，对黑色金属 c=t；所以 （mm）拉深凹模的刃口尺寸：（3-15）max0(.75)ddD(mm)3.3 落料、拉深复合模主要零件的设计3.3.1 落料凹模a) 厚度 Ha凹模的厚度 Ha，查冲压模具标准件选用与设计指南表 4-14 圆形凹模板各部分的结构参数，圆整 Ha=20mm。b) 凹模的外形尺寸，取 35mm则圆形凹模的直径： d=72+2 35=142（mm）c) 凹模板的选择根据板厚和凹模的计算外形尺寸选择标准圆形凹模板 D=160mm, Ha=20mm。d) 刃壁形式因为落料拉深复合模相对比较简单，同时材料较薄，所以凹模的刃壁形式选择直壁形式。e) 凹模的固定形式利用 2 个销钉和 4 个螺钉固定在下模座上。3.3.2 拉深凸模a) 凸模的固定形式利用过盈配合固定。b) 凸模的高度根据凸模的固定形式及与零件的尺寸，取凸模的高度：h=24mm。3.3.3 卸料弹簧的设计a) 根据总的卸料力，以及模具结构拟用 4 个弹簧，则每个弹簧承受的负荷为：（KN）根据卸料力和模具的其他结构参数选取弹簧，弹簧外径，钢丝直径，弹簧的自由长度 80mmb) 弹簧的压缩量=13.33mm （3-16）c) 弹簧的最大压缩量的校核（3-17）式中 L最大负荷的许用压缩量,L=mm; F=21.8mm；弹簧压缩量, =mm;F 0=13.33mm；凸凹模修磨余量, =mm;取 F=4mm；F 卸料板工作行程,F=mm;取 F=t+1=2.2mm；所以 =13.33+2.2+4=19.5321.8mm，因此所选弹簧满足公式 ，所选弹簧符合要求。3.3.4 凸凹模的设计a) 长度（3-0HtaxF18）式中 弹簧的自由长度， = mm； =80mm；0 00H弹簧的压缩量， =mm；F 0=13.33mm；F卸料版厚度， =mm；H x=14mm；xHx附加长度，=mm；=5mm所以 0taxF=80-13.33+14= 80.67（mm）取 Hta=81（mm）b) 凸凹模壁厚和外径的校核查冲压工艺及模具设计表 6.2 凸凹模最小壁厚 a=3.2mm，最小外径D=21mm。0F卸此工件的凸凹模的壁厚设计要求满足最小壁厚和最小外径。3.3.5 卸料板的设计由于此件的厚度较小，且要求表面平整，可采用无导向的弹压卸料版，查冲压模具标准件选用与设计指南表 7-8 弹性卸料板的厚度 H，取卸料板厚度 h0=14mm 设计卸料板宽度为 B=160mm。3.3.6 模座的设计a) 模架的选择根据零件形状与尺寸选择中间导柱圆形模架，适用于横向送料和冲制叫精密的零件场合。b) 模座的外形尺寸由于凹模的外形尺寸 d=160mm，查冲压模具标准件选用与设计指南表 2-9，2-10 确定下模座为，上模座为，技术条件均按 JB/T 80701995 规定。3.3.7 垫板的设计垫板的作用是缓冲冲压力，保护上模座，提高模具寿命。 。查冲压模具标准选用与设计指南表 7-3 圆垫板的尺寸规格，确定垫板的直径为 100mm，厚度为6mm。 3.3.8 挡料装置的设计挡料装置在复合膜中的作用是保正冲件完整的搭边和对条料前进时的导向。选用两侧固定的导料销进行此套模具的导料。3.3.9 卸料弹簧窝座深度的设计在弹性压料卸料模具中，卸料弹簧窝座的深度 （3-19）式中 弹簧最大自由状态高度， mm， =80；0H0H0L最大负荷的许用压缩量,L=mm; F=21.8mm；卸料板厚度， mm； =14mm；x xx凸凹模高度， mm； =81mm；HtaHtatah 刃口修磨量，hmm；取 h=5 t 6mm；t 料厚，tmm；t=1.2mm；l 凸模进入凹模深度，lmm；l=10mm；所以 H=80-21.8+14+1.2+ 10 -81+h=7.48.4（mm） ，取 8mm 此弹簧的安装结构选用套在卸料螺钉外安装。3.3.10 推件装置的设计顶杆的长度 （3-20）chH21式中 顶杆顶出工件的长度， 为 mm；=40mm1压力机机构尺寸， 为 mm；=60mm2C考虑各种误差而附加的常数，取 1015mm。所以 =110（mm）3.3.11 冲模闭合高度的确定冲模闭合高度是指模具在最后工作位置时，上下模板之间的距离。为了模具的正常工作，模具闭合高度应与压力机闭合高度相适应。一般应满足如下关系式（3-20）maxmin510HH模式中 压力机最大闭合高度， =205mm；ax ax压力机最小闭合高度， =160mm；min min设计的模具闭合高度为 196.2mm，满足上式，故闭合高度为 196.2mm。3.3.12 模柄、导柱、导套的选用根据所选 J23-16 开式双柱可倾压力机，该压力机模柄孔的直径为 40mm，设计模柄 d=40mm，D=100mm。模柄与上模座之间过盈配合固定。导柱、导套的选择，长度应保证上模座运动到最低位置时，导柱上端面与上模座顶面不小于 1015mm，下模座底面与导柱面的距离也不小于 5mm。导套长度应保证在冲压初始时导柱进入导套 10mm 以上。导套的外径与上模座导套孔以及导柱与下模座导柱孔均采用过盈配合固定。根据冲压模具标准件选用与设计指南表 3-2A 型导柱各部分参数、表 3-3A型导套各部分参数选择导柱 A28h5150GB/T 2861.1、A32h5150GB/T 2861.1;导套A28H6GB/T 2861.6、A32H6GB/T 2861.6。 .3.3.13 模具材料的选用模具在很大冲击的条件下工作，并伴有温度的升高，工作条件相当恶劣。所以对模具的材料要求较高。硬度要大，热处理变形小，而且价格相对低廉。参考冲压模具设计选择材料如下5：a) 凸模，凹模，凸凹模均采用 9Mn2V 或 Gr12MoV,刃口部分热处理，硬度达到58；b) 导柱，导套采用 20 钢，渗碳处理，硬度要求 58；c) 挡料销、推杆、顶杆采用 45 钢；d) 卸料板 Q235 或 Q275；卸料弹簧 65Mn,淬火，硬度达到 4048HRC;e) 上、下模座采用 HT200、HT250 或 Q235；f) 模柄采用 Q275。3.3.14 最终的模具结构图4 卷边装置的设计4.1 卷边装置结构形式的确定4.1.1 结构形式由于零件尺寸较小以及考虑经济情况,参考钣金冲压工艺与窍门精选 ，设计如下的卷边装置：4.1.2 装置的工作特点该卷边装置使用滚轮，对工件 6 的凸缘卷边。工件 6 由内压板 3 压到支撑盘上，盘 5 顶在转轴端 4 上，由辊 2 支撑工件 6 内边，由滚轮 1 进行卷边。5 浅拉伸模具设计5.1 拉深模结构形式的确定5.1.1 结构形式拉深模结构采用不带压边圈的顺装结构，采用刚性卸料装置。5.1.2 模具的结构特点拉深模具结构简单、制造容易、使用方便。由于加工工件精度不高，工作时先将毛坯放在凹模上，由工件与凹模的配合定位，上模下降，由凸模对工件进行拉深。拉深结束后上模回升，由刚性卸料装置卸料，手工取出零件。5.2 浅拉伸工艺计算5.2.1 拉伸次数的确定由于是浅拉伸故一次拉伸即可。5.2.2 拉伸力的计算拉深所需的压力：=Ltk （4-1）L=2式中 拉深力， =N； F拉 F拉L凸模的周边长度之和，L =mm；圆形凸模的直径，=mm； d 方形凸模的边长，d=mm；t 材料的厚度，t=mm；t=1.2mm ；材料的抗拉强度， Mpa； =420Mpa；bbbk修正系数，根据冷冲压模具设计指导表 4-2 取 k=0.8；所以 =71.45.2.3 初选压力机初选压力机的公称压力为 63KN，初选压力机 J23-6.3，最大封闭高度 150，最小封闭高度为 115mm。5.2.4 压力中心的计算以圆心为原点，横轴为 x 轴竖轴为 y 轴建建立坐标系。=0 （4-2） （4-3）=6.72（mm）5.2.5 凸凹模工作部分尺寸计算a) 凸、凹模间隙的计算决定间隙时，不仅考虑材料和板厚，还要考虑精度和表面质量。不用压边圈时，c=（1） （4-4） 式中材料的最大厚度，=mm；故 c=1.05t=1.26mm。b) 凸、凹模圆角半径的设计圆形凸模圆角半径=0.8mm， 圆形凹模圆角半径=2mm。方形凹模圆角半径=2.0mm方形凸模圆角半径 （4-5） c) 凸模、凹模尺寸对于一次拉深成形的模具来说，其凸凹模的尺寸及公差应按制件的要求确定，此工件要求的是外形尺寸，设计凸、凹模时，应以凹模尺寸为基准计算。根据根据圆筒形件拉深模凸和凹模的制造公差表查得：（mm）（mm）零件的公差等级为 IT12，筒形制造公差为 0.12mm。圆筒处拉深凹模的尺寸：（4-6）max0(.75)ddD式中 拉深件外形的最大尺寸；max 圆筒部分的的制造公差；所以 (mm)圆筒处拉伸凸模的尺寸：（4-7）式中 拉深件外形的最大尺寸；maxD 圆筒部分的制造公差；c 拉深模的单边间隙；所以 （mm）根据根据方形拉深模凸和凹模的制造公差为零件公差的，因此：（mm）（mm）零件的公差等级为 IT12，方形制造公差为 0.18mm。方形拉深凹模的尺寸：（4-8）max0(.75)ddD式中 拉深件外形的最大尺寸；max 方形部分的的制造公差；所以 (mm)方形拉伸凸模的尺寸（4-9）式中 拉深件外形的最大尺寸；maxD 方形部分的制造公差；c 拉深模的单边间隙；所以 （mm）5.3 拉深模主要零件的设计5.3.1 刚性卸料板的设计根据零件的形状，选取沟形卸料装置，适用于空心工件底部冲孔拉伸使用，卸料板厚 2mm，材料 Q235。5.3.2 拉伸凹模的设计a) 根据冲压模具标准件选用与设计指南表 4-14 圆形凹模板各部分的结构参数，选择 D=125mm，H=22mm 的圆形凹模板b) 凹模板的固定形式凹模板利用 2 个销钉和 4 个螺钉固定在下模座上。5.3.3 拉深凸模a) 凸模的固定形式利用压入法固定在凸模板上。b) 凸模的高度根据凸模的固定形式及与其它零件的配合情况，取凸模的高度：h=50。5.3.4 凸模固定板的设计固定板主要用于固定小型的凸模凹模，以减少模具钢的用量。凸模固定板的厚度： （4-10）式中 H固定板的厚度，H=mm；D凸模与固定板相配合部分的直径；如果非圆形，则为其截面最大直径，D=mm。所以设计 H=16mm根据冲压模具标准件选用与设计指南表 7-1 圆形固定板选择 D=125mm。5.3.5 模座的设计根据零件的形状和加工要求，选择中间导柱圆形模架（GB/T 2851.6）,技术条件按 JB/T 80501999 的规定。根据凹模板选择中间导柱上模座 12530GB/T 2855.11，技术条件按 JB/T 80701995 规定；选择中间导柱下模座 125GB/T 2855.12，技术条件按 JB/T 80701995 规定。参考冲压模具标准件选用与设计指南表 2-9 中间导柱圆形上模座结构参数，表 2-10 中间导柱圆形下模座结构参数。5.3.6 模柄导柱导套的设计根据所选 J23-6.3 开式双柱可倾压力机，该压力机模柄孔的直径为 30，设计模柄 d=30mm， D=85mm。模柄与上模座之间过盈配合固定。导柱、导套的选择，长度应保证上模座运动到最低位置时，导柱上端面与上模座顶面不小于 1015mm，下模座底面与导柱面的距离也不小于 5mm。导套长度应保证在冲压初始时导柱进入导套 10mm 以上。导套的外径与上模座导套孔以及导柱与下模座导柱孔均采用过盈配合固定。根据冲压模具标准件选用与设计指南表 3-2A 型导柱各部分参数、表 3-3A型导套各部分参数选择导柱 A22h5110GB/T 2861.1、A25h5110GB/T 2861.1;导套A35H6GB/T 2861.6、A38H6GB/T 2861.6。5.3.7 闭合高度的确定冲模闭合高度是指模具在最后工作位置时，上下模板之间的距离。为了模具的正常工作，模具闭合高度应与压力机闭合高度相适应。一般应满足如下关系式（3-20）maxmin510HH模式中 压力机最大闭合高度， =150mm；ax ax压力机最小闭合高度， =115mm；min min设计的模具闭合高度为 131mm，满足上式，故闭合高度为 131mm。5.3.8 最终模具结构图6 冲孔模具设计6.1 冲孔模结构形式的确定6.1.1 结构形式冲孔模结构采用不带压边圈的顺装结构，采用刚性卸料装置。6.1.2 模具的结构特点该套冲孔模具结构简单、制造容易、使用方便。由于加工工件精度不高，工作时先将毛坯放在凹模上，由工件与凹模的配合定位，上模下降，由凸模对工件进行冲孔。冲孔结束后上模回升，手工取出零件。6.2 冲孔工艺计算6.2.1 冲裁力的计算冲孔所需要力：=1.3Lt （5-1）式中 冲孔力，=N； L冲裁轮廓线的长度，L =mm；t 材料的厚度，t=mm；t=1.2mm ；材料的抗剪强度，=Mpa；冲裁力也可按下列公式计算= Lt式中 材料的抗拉强度，材料为 Q235 的抗拉强度为 375500 Mpa，取 420 Mpa。因此 =5.54(KN)=7.91(KN)=11.78(KN)=30.77(KN)6.2.2 推件力的计算（5-2）=Fn推 推 K式中 n梗塞在凹模内的工件数；推件力系数；根据冲压工艺学表 2-10 推件力系数、顶件力系推K数和卸料力系数1，取 =0.055；推KF 冲裁力；所以 1.69（KN）总冲裁力=2=32.46(KN) （5-2）6.2.3 初选压力机初选压力机的公称压力为 63KN，初选压力机 J23-6.3，最大封闭高度 150，最小封闭高度为 115mm。6.2.4 压力中心的计算以圆心为原点，横轴为 x 轴竖轴为 y 轴建建立坐标系。=0 （4-2） （4-3）=2.69（mm）故压力中心为)=(0,2.69)。6.2.5 凸凹模刃口尺寸计算根据表 2-3 查得冲裁模初始双面间隙 0.126mm， 0.180mm，根据表minmax2-7 规则形状（圆形、方形件）凸、凹模制造公差：凸模 0mm，凹模02.p0.020mm。d为了保证冲模的间隙小于最大合理间隙（mm） 4（mm）满足条件 零件的精度要求不高，取公差等级为 IT12。 ；a) 凸模的计算（5-4）0)(pxdp式中 冲孔件内径的基本尺寸， =mm；d=3.5mmd工件的制造公差， =mm；=0.12mm磨损系数， x=0.75。x所以 =（mm）b) 凹模的计算（5-5）dpd0min)(式中 凸模的刃口尺寸， =mm；dd凸、凹模最小间隙值， =mm；=0.126min min凹模的制造公差， =mm。dd所以 =（mm）c) 凸模的计算（5-4）0)(pxdp式中 冲孔件内径的基本尺寸， =mm；d=5.0mmd工件的制造公差， =mm；=0.12mm磨损系数， x=0.75。x所以 =（mm）d) 凹模的计算（5-5）dpd0min)(式中 凸模的刃口尺寸， =mm；dd凸、凹模最小间隙值， =mm；=0.126min min凹模的制造公差， =mm。dd所以 =（mm）e) 凸模的计算（5-4）0)(pxdp式中 冲孔件内径的基本尺寸， =mm；d=7.0mmd工件的制造公差， =mm；=0.15mm磨损系数， x=0.75。x所以 =（mm）f) 凹模的计算（5-5）dpd0min)(式中 凸模的刃口尺寸， =mm；dd凸、凹模最小间隙值， =mm；=0.126min min凹模的制造公差， =mm。dd所以 =（mm）6.3 冲孔模主要零件的设计6.3.1 刚性卸料板的设计根据零件的形状，选取沟形卸料装置，适用于空心工件底部冲孔拉伸使用，卸料板厚 2mm，材料 Q235。6.3.2 冲孔凹模的设计c) 根据冲压模具标准件选用与设计指南表 4-14 圆形凹模板各部分的结构参数，选择 D=125mm，H=22mm 的圆形凹模板d) 凹模板的固定形式凹模板利用 2 个销钉和 2 个螺钉固定在下模座上。6.3.3 落料凸模设计a) 凸模的固定形式利用压入法固定在凸模板上。b) 凸模的高度根据凸模的固定形式及与其它零件的配合情况，取凸模的高度：h=50mm。6.3.4 凸模固定板的设计固定板主要用于固定小型的凸模凹模，以减少模具钢的用量。凸模固定板的厚度： （4-10）式中 H固定板的厚度，H=mm；D凸模与固定板相配合部分的直径；如果非圆形，则为其截面最大直径，D=mm。所以设计 H=16mm根据冲压模具标准件选用与设计指南表 7-1 圆形固定板选择 D=125mm。6.3.5 模座的设计根据零件的形状和加工要求，选择中间导柱圆形模架（GB/T 2851.6）,技术条件按 JB/T 80501999 的规定。根据凹模板选择中间导柱上模座 12530GB/T 2855.11，技术条件按 JB/T 80701995 规定；选择中间导柱下模座 125GB/T 2855.12，技术条件按 JB/T 80701995 规定。参考冲压模具标准件选用与设计指南表 2-9 中间导柱圆形上模座结构参数，表 2-10 中间导柱圆形下模座结构参数。6.3.6 模柄导柱导套的设计根据所选 J23-6.3 开式双柱可倾压力机，该压力机模柄孔的直径为 30，设计模柄 d=30mm， D=85mm。模柄与上模座之间过盈配合固定。导柱、导套的选择，长度应保证上模座运动到最低位置时，导柱上端面与上模座顶面不小于 1015mm，下模座底面与导柱面的距离也不小于 5mm。导套长度应保证在冲压初始时导柱进入导套 10mm 以上。导套的外径与上模座导套孔以及导柱与下模座导柱孔均采用过盈配合固定。根据冲压模具标准件选用与设计指南表 3-2A 型导柱各部分参数、表 3-3A型导套各部分参数选择导柱 A22h5110GB/T 2861.1、A25h5110GB/T 2861.1;导套A35H6GB/T 2861.6、A38H6GB/T 2861.6。6.3.7 闭合高度的确定冲模闭合高度是指模具在最后工作位置时，上下模板之间的距离。为了模具的正常工作，模具闭合高度应与压力机闭合高度相适应。一般应满足如下关系式（3-20）maxmin510HH模式中 压力机最大闭合高度， =150mm；ax ax压力机最小闭合高度， =115mm；min min设计的模具闭合高度为 128.8mm，满足上式，故闭合高度为 128.8mm。6.3.8 最终模具结构图7 结 论模具设计，首先应该认真的分析冲压件的结构工艺性，分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求及所用材料是否符合冲压工艺要求。在确定工艺方案和冲模类型时必须考虑到精度要求、生产批量、模具制造条件以及经济性要求。落料拉伸复合模设计时在确定拉深次数与拉深系数时，一定要以可靠性为重，不可都选取极限拉深系数，以免降低拉深件的质量。无论以何种方法进行加工，都必须保证凹模与压边圈的工作面粗糙度尽可能的低，以减小阻力，防止危险截面的尺寸変薄。零件的选择过程中，导柱、导套必须有足够的刚度，来保证配合精度。选择压力机时压力机的冲程、公称力必须合理，且便于安装模具，符合闭合高度要求。最终，设计的产品可以达到技术指标和要求。参 考 文 献1 肖景容,姜奎华.冲压工艺学M.北京:机械工业出版社,1988.2 成虹.冲压模具工艺及模具设计M.北京:高等教育出版社,2002.3 刘心治.冷冲压工艺及