热水器封盖冲压工艺分析及模具设计

热水器封盖冲压工艺分析及模具设计摘要：本文根据热水器封盖产品的零件图，分析零件的冲压工艺性，确定零件的冲压工艺方案，设计了落料拉深冲孔模、翻边模和内壁冲孔模三副模具来完成该零件产品的生产，并简略分析了这三副模具的结构特点和工作过程。文中详细的介绍了模具主要零件尺寸和各工艺力的计算，选择了各个模具使用的压力机，分析了模具各个零件的结构特点，介绍了各个模具的设计思路，绘制了模具的零件图和装配图，完成了落料拉深冲孔模、翻边模和内壁冲孔模三副模具的整体设计。关键词：落料拉深冲孔，翻边，冲孔，模具设计StampingprocessanalysisanddiedesignforwaterheatersealingAbstract:Thispaperanalysispartsstampingprocess,makethestampingprocessschemeaccordingtothewaterheatersealingproductdrawings.Inordertoproducetheproduct,Idesignblankingdrawingpunchingdie,flangingdieandpunchingdie,simplyanalysisthestructuralcharacteristiesandworkingprocess.Thepapermakedetailintroductionaboutthecomponentdemensionofmainparts,caculationofforceandchosethepressfordifferentdies,analysisthestructualcharacteristicofeachpart,describethedesignthoughtofeachdie,finishthepartdrawingandassemblydrawing,completethewholedesignofblankingdrawingpunchingdie,flangingdieandpunchingdie.Keywords:BlankingdrawingpunchingFlangingPunchingDiedesign目录1前言-12零件的工艺性分析-32.1热水器封盖零件结构分析-32.2零件工艺性分析-32.3制件材料分析-43确定工艺方案-53.1计算拉深次数-53.2制定工艺方案-54主要设计尺寸和工艺力的计算-74.1毛坯尺寸的计算-74.1.1确定修边余量-74.1.2毛坯直径的计算-74.2排样计算-74.2.1送料步距和条料宽度-84.2.2材料利用率的计算-84.2.3排样图-84.3拉深模压边圈的确定-94.4冲孔翻边尺寸的确定-94.5冲压力的计算及设备的选择-104.5.1落料工序-104.5.2拉深工序-114.5.3预冲孔力的计算-114.5.4翻边力-114.5.5压边力-124.5.6推件力、卸料力、顶件力-124.5.7复合模总的冲压力-134.5.8冲压设备的选择-134.6模具压力中心的确定-144.7模具凸模和凹模工作部分尺寸计算-144.7.1落料刃口尺寸-144.7.2预冲孔刃口尺寸-154.7.3拉深工序部分尺寸与间隙-154.7.4翻边凹模和凸模刃口尺寸计算-165落料拉深冲孔复合模具结构设计-175.1模具类型的选择-175.2模具工作零件的设计-175.3定位方式的选择-215.4卸料零件和推件零件-215.5模架的选择、闭合高度和总体尺寸的确定-225.6连接件与紧固件-225.7复合模总装配图-236翻边模具的结构设计-246.1模具工作零件的设计-246.2卸料与推件装置-256.3压力机、模架和导柱导套-256.4翻边模装配图-267冲侧孔模具的工艺计算及其结构设计-287.1工作部分尺寸及工艺力计算-287.2工作零件的设计-287.2.1凸模组件及其结构设计-287.2.2凹模设计-307.3压料装置的设计-307.4斜楔与滑块机构-307.5压力机的选用-327.6模架、模柄和导柱导套的选择-337.7冲侧孔模具装配图-33总结-35参考文献-36致谢-3701前言近年来，随着国家经济的快速发展，各个行业发展迅速，对模具产品需求越来越高，带动了模具行业，模具技术变得越来越好。改革开放以后，我国工业发展得很快，特别是模具行业，发展规模越来越大，模具市场范围现在已经变得很大。虽然中国的模具巿场范围很大，模具产业成长速度很快，模具工艺也获得了较大的提升，但是，国内依然面临着高级模具缺少的难题，很多高级的模具还得从海外进口。冷冲压模具方面，汽车覆盖件模具是现在使用最广泛的模具，得到很好的发展。其他冲压制品在机械、电子、航空、家电和轻工等在生活中也已广泛应用。现在社会对冷冲模具的需求越来越大，冲压模具在国民经济中的地位已经变得越来越高。（1）中国模具行业发展现状国内的冲压模具技术研究，大概开始于上世纪六十年代，经过几十年的研究和发展，模具技术水平已经有了很大的进步，特别是最近十几年，大型复杂的模具和精密模具的研究有了很大的突破。国内的模具行业发展的速度很快，每年的增长速度大约达到了15%，十五期间，国内的模具行业年增长速度更是高达20，尤其是汽车产业的发展，对汽车覆盖件模具的需求越来越高，国内的冲压模具技术因而得到很大的提高。随着模具技术的发展，模具市场的竞争越来越激烈，据统计，2005年我国的模具产品出口规模已经达到了7亿美元，比上一年增长了50%。到现在，我国的模具生产厂家已有三万多家，从事模具行业的工作人员更是达到上百万人，模具全年产值达到了534亿元。现在有些公司模具产业发展的很好，比如一汽公司的汽车覆盖件模具和海尔公司的塑料模具等。现在由于不少地方出台了扶持模具行业的政策，模具的发展状况越来越好，特别是东南沿海一带，都在建立模具工业区，改善发展环境。大力推展模具产业。虽然我国的模具生产总量已居世界前列，但模具的设计与制造水平还不算是最顶尖的，与美国、日本、德国等发达国家相比还落后很多，尤其在复杂的大型模具和精密模具方面，每年都需要大量的进口来弥补国内市场的空白。国内的模具市场上，中低档的模具比较多，市场竞争非常激烈，而在高档模具方面，高端模具技术人才比较缺少，模具的自主创新开发受到限制，在一定程度上也限制了中国模具产业的发展。1（2）国外的发展由于模具在西方发达国家起步比较早，特别是日韩和欧美发达地区，他们掌握了模具先进的生产技术，积累了很丰富的管理经验，许多新技术在模具的设计生产中得到应用。（3）冲压模具未来的发展趋势现在，我国模具产业的特点是：模具产品种类多、产品的更新速度较快以及市场的竞争比较争烈。在这种情况下，人们对模具产品的要求是，模具生产工艺性要好、使用寿命周期要长、价格要低且精度要高。所以，冲压模具的发展趋势已变为：1）模具产品精密化、大型化和多功能化发展；2）高速加工将会得到广泛应用；3）模具标准件应用程度提高，这样可以缩短模具的制造周期，降低生产成本；4)CAD/CAM/CAE和CAPP、CAT、KBE技术得到广泛应用；5)模具向智能化、自动化发展；6)快速成型得到普遍应用。随着中国经济形势越来越好，中国的制造业的发展也日趋蓬勃，模具工业技术现在已经成为衡量一个国家制造业发展水平的重要标志之一。为了满足人们对模具制造的高精度、低成本和交货周期短的要求，模具企业正在研发模具高新技术来提升竞争力，来满足各个行业对模具的需求。另外，模具CAD/CAM/CAE技术的全面发展，使模具检测设备向多功能、高效和精密等方向发展。22零件的工艺性分析2.1热水器封盖零件结构分析产品零件为热水器封盖，该零件有两个圆筒形，一个直径为130mm，高为25mm，另一个直径为66mm，高为15mm，零件内壁有六个直径为3.2mm的小孔，零件壁厚为1mm，拉深时注意起皱和拉裂。该零件图如图2-1所示，制件材料为1Cr13，材厚t=1mm，中批量生产。图2-1工件图2.2零件工艺性分析该零件是由1Cr13加工而成的，材料属于马氏体不锈钢，具有较高的硬度、韧度和较好的耐腐蚀性。零件属于圆筒形件，结构相对比较对称。零件采用公差等级为IT14级，零件精度要求不高，可以用冷冲压加工成形。32.3制件材料分析零件材料选用1Cr13，属于马氏体不锈钢，具有较大的抗拉强度，拉深性能好，冲压时冲压力比较大，会增大对凹模和凸模侧壁部分的磨损，因而使模具寿命降低。在冲压不锈钢零件时，凹模和凸模材料一般多选择高铬工具钢，比如Cr12，Cr12MoV等，使模具零件的抗磨损能力增加。马氏体不锈钢1Cr13力学性能具体如下：抗拉强度:400470MPa抗剪强度:320380MPa屈服强度:420MPa伸长率:2143确定工艺方案3.1计算拉深次数材料的相对厚度t/D100=0.575，该筒形件的拉深系数,745.01329dDm总查参考文献1表6-8得到该零件的首次拉深系数m1=0.540.74=m总，所以该零件一次拉深可以达到要求。3.2制定工艺方案冲压该零件需要用到的工序为落料、拉深、冲孔、翻边以及冲侧孔。所以该零件的冲压工艺方案大概有以下几种。方案一：每道工序都采用单工序模进行加工，落料、拉深、冲孔、翻边、冲侧孔依次分别进行，这样需要落料模、拉深模、冲孔模、翻边模和冲侧孔模5副模具来加工完成。这样的加工方案，虽然模具结构简单，制造很方便，但是加工这个零件需要5副模具来完成，生产出来的产品很难满足生产技术要求，而且模具的制造费用大，占用设备多，操作不方便，这种方案生产效率低。方案二：采用落料拉深冲孔翻边依次进行的级进模结构和冲侧孔模来加工，这样的加工方法虽然生产效率很高，操作安全方便，而且制件的质量很高，但是在设计和制造级进模的过程难度很大，模具的制造费用很高。方案三：采用落料拉深复合模，冲孔翻边复合模和冲侧孔三副模具来加工，这种方案，复合模具的成本不高，制造难度也不大，尺寸精度可以得到保证，与单工序模具相比，减少了模具数量，提高了生产效率。方案四：采用落料拉深冲孔翻边复合模和冲侧孔两副模具进行加工。集四工序为一体的复合模，这样减少了模具数量，生产效率很高，尺寸精度能够得到保证。不过在制造和设计复合模的时候，集四道工序为一体的复合模设计难度很大，技术要求很高，因此模具的制造成本比较高。方案五：采用落料拉深冲孔复合模、翻边模和冲侧孔模三副模具进行冲压生产，这样复合模的设计难度相对降低，模具的制造成本不算太高；采用三副模具加工五道工序的产品，比用单工序模具加工效率有所提高，制件尺寸也能得到保证。5由于工件产品中批量生产，尺寸精度要求为IT14级，从生产效率、工件质量、模具的操作、寿命、和安全性能、设备条件及经济效益等方面因素来考虑，对以上各个方案进行综合考虑后，本设计选择方案五来进行产品的生产加工设计。因此，选用落料拉深冲孔复合模、翻边模和冲侧孔模三副模具，来完成该工件的加工。64主要设计尺寸和工艺力的计算工艺计算是模具设计的基础，在模具设计时，只有正确的计算排样图和计算出各道工序的凸凹模尺寸，工序所需冲压力等，才能设计出合理的模具。在本设计中，工艺计算很多，具体如下。4.1毛坯尺寸的计算4.1.1确定修边余量拉深件的高度h=25mm，制件的相对高度=0.19.由于该工件为无凸缘筒形dh13025拉深件，则由文献1表6-2可确定修边余量h=2mm。4.1.2毛坯直径的计算毛坯直径的计算按照拉深前毛坯的面积等于拉深后工件面积的关系来求，由文献1表6-5得，回转体拉深件毛坯直径的计算公式如下。D=（4-1）22256.07.14rdHd式中口中径；2圆角半径；r拉深件底部距端面高度（应包括修边余量h）H在工件图上已知=129mm，r=2，H=26.5mm，把数据带入式3-1计算得：2dD=127.8mm256.01927.65194故取毛坯直径D=173mm。4.2排样计算74.2.1送料步距和条料宽度排样方式采用直排，由于工件材料厚度t=1mm，查文献1表3-10取搭边数值。工件间a=0.8mm，侧面=1mm，所以，1a送料步距A=D+a=173+0.8=173.8mm条料宽度B=D+2a=173+21=175mm4.2.2材料利用率的计算材料利用率是以一个步距内零件实际面积与所用的毛坯面积的百分率来表示，参考1式3-27得，材料利用率的公式为：=(4-2)10S01AB式中一个步距内零件的实际面积；1一个步距内所需毛坯面积；0送料步距；A条料宽度。B由前面计算已知D=173mm，A=173.8mm,B=175mm，把数据带入式3-2得：78%10573.8410%4D224.2.3排样图排样图如下所示。8图4-1排样图4.3拉深模压边圈的确定根据文献1可知，毛坯发生失稳起皱的近似条件为(4-3)）（1m5.410Dt式中首次拉深系数；1m本设计中，已知t=1mm，D=173mm，根据式3-3计算得：07.254.1.0.57873）（t所以需要压边圈。4.4冲孔翻边尺寸的确定进行翻边工艺计算时，需要根据制件尺寸计算出预冲孔的直径，并核算其翻边高度，当平板毛坯不能直接翻出所要求的高度时，应该预先拉深，然后再在拉深件9底部进行冲孔，再进行翻边。翻边预冲孔直径d可以根据文献1式7-1来求，公式为：（4-4）)72.043.(2trHD式中翻边后孔中径（mm）；翻边高度（mm）；H翻边与工件平面的圆角半径（mm）；r工件厚度（mm）。t从零件图知r=2mm，t=1mm，H=15mm，D=67mm，所以，预冲孔直径d根据式3-4求得，=39.73mm）172.015.43267d最大许可翻遍高度可以根据1式7-2来得到，即翻边极限高度为:maxH(4-5)72t.43r0)(minmaxKDH式中翻边极限系数；minK与式3-4相同rt、D由文献1表7-1查的，制件的=0.57,已知r=2mm，D=67mm，t=1mm，根据min3-5计算得工件的翻边极限高度为：axH15.98m72.043.57.01(26max）H本次设计制件要求翻遍高度H=15mm=15.98mm，所以能够一次翻边成形。max4.5冲压力的计算及设备的选择4.5.1落料工序对于平刃冲裁的冲裁，其冲裁力可以根据文献1式3-16来算，即(4-6)bLtF冲式中冲裁力（N)；冲F冲裁件的周长(mm）；L材料的抗拉强度（MPa)；b10已知落料直径D=173mm，零件材料厚度t=1mm，材料的抗拉强度=450MPa，根b据式3-6计算落料力得：=落FbLt冲24.9kN501734.4.5.2拉深工序制件为筒形件，对于筒形件有压边圈时，拉深力F可以根据参考文献1式6-17来算，即（4-7）bdtKF式中t板材厚度（mm）；d拉深件直径（mm）；材料的强度极限（MPa）；bK修正系数，与拉深系数有关，拉深系数越小，K越大。K值由文献1表6-11可查得，首次拉深时用来计算，以后各次拉深用来1K2K算。根据工件图可知，d=130mm，t=1mm，=450MPa，查得拉深系数K=1，把数据带b入式3-7得：183.69kN4501.3dtbKF拉4.5.3预冲孔力的计算预冲孔力的计算由式3-6来求，已知预冲孔直径d=39.73mm，材料厚度t=1mm，材料的抗拉强度=450MPa，把以上数据代入式3-6，得：b56.138kN4039.71.tLF冲4.5.4翻边力翻边时所用的翻边力一般不是很大，计算时可以用下式来计算。（4-8）std-D1.）（翻F11式中翻边后直径（按中径来算）（mm）；D翻边预冲孔直径（mm）；d材料厚度(mm);t材料的屈服强度（MPa）。s已知，把数据代入式3-8得：md73.967mt1MPas39.56kN42039.14）（翻F4.5.5压边力对于筒形件，第一次拉深时的拉深压边力可以用下式来求出：（4-9）p2R(d412）凹DFQ式中毛坯直径（mm）；D拉深件直径（mm）；1d凹模圆角半径（mm)；凹R单边压力值（MPa）p上式的单边压力值p可以查表16-13得到，查的p=2.5MPa，已知毛坯直径D=173mm，把数据代入式3-9得：md1305凹R20.7kN.)2(742QF所以总的拉深力96369183QLF拉4.5.6推件力、卸料力、顶件力从凸模上卸下板料所需要的力称之为卸料力；从凹模内向下推出工件或者推出废料所需要的力称之为推件力；从凹模内向上顶出工件或废料所需要的力称之为顶件力。在实际生产中，可以按以下的经验公式来算出，参考1式3-18、3-19、3-20得到，具体如下：（4-10）FK卸卸（4-11)推推12(4-12)FK顶顶式中冲裁力（N)；F卸料力系数；卸K推件力系数；推顶件力系数。顶、可以由文献1表3-8查得。本次设计材料厚度t=1mm，查表得，卸推顶=0.04，=0.055。=0.06，根据上面所求的各个力的大小，求得：卸K推顶K=244.4490.04=9.78kN卸F落卸=183.690.055=10.10kN推拉推=（+）=（183.69+39.56）=13.40kN顶拉翻顶4.5.7复合模总的冲压力复合模总的冲压力应该根据所选择的压力曲线来判定，并不是简单的将各个工序的工艺力进行相加求和计算，也不能仅按单工序力来算，在本次成形件加工中，应该以最大的落料冲裁力来计算该复合模成形时所需要的压力，即=203.96+9.78+20.27=234.01kNQF卸总L在选择压力机吨位时应该以=304.213kN,这样就可以满足各工序冲.3)F1(p成形时所需要的力。4.5.8冲压设备的选择对于复合模具，在选择压力机时，既不能把各个工序所需要的力加起来作为设备吨位的选择，也不能按单个工序力来选择，而是应该根据压力机说明书所给的允许工作负荷曲线作为判断和选择。压力机的选用要点：1）压力机的公称压力应该大于所有工序所需要总压力。2）压力机的行程应满足制件在高度上能获得所需尺寸，并要保证冲压后能把冲压件从模具上拿下来。133）压力机的闭合高度、工作台面上的尺寸和滑块尺寸等要能满足模具的正确安装。根据计算得出的模具所需要的总压力，参考文献1表1-3，复合模选择压力机的型号为JC2363，其具体的参数如下所示：公称压力：630kN最大装模高度：360mm连杆调节长度：80mm工作台尺寸前后左右：480mm710mm模柄孔尺寸：50mm70mm4.6模具压力中心的确定因为制件是结构对称的，材料分布均匀，其压力中心就是工件的对称中心。凹模的中心，下模座的中心和模柄的中心因该在同一条直线上。本次设计的压力中心在制件的中心，即中心点处，因此不用计算。4.7模具凸模和凹模工作部分尺寸计算4.7.1落料刃口尺寸由于落料件为薄料落料件，用分别加工法加工凸模和凹模时，模具的制造公差无法控制在间隙变动范围之内，这样制造出来的模具会影响模具的使用寿命，因此本设计在计算落料和冲孔尺寸时，采用单配加工法计算。单配加工法的计算公式由1式3-8得到：落料：（4-13）(1/4)0x(）极限冲裁件上该尺寸的最大凹D冲孔：（4-14）/）（凸）小极限尺寸（冲裁件上该尺寸的最d本次设计落料尺寸为173mm，因落料件按IT14等级取极限偏差，由公差书查得=1，故落料尺寸取为1730-1mm，由1表3-4查的，mZ50.in，由1表3-5查的x=0.5，根据式4-13算得落料凹模尺寸为：mZ07.ax=（173-0.51）0+（1/4）(1/4)0x(）极限冲裁件上该尺寸的最大凹D141=172.50+0.25mm落料凸模的基本尺寸和凹模相同，都为172.5mm，不必注明公差，注明以0.0500.070mm的间隙与落料凹模配制。4.7.2预冲孔刃口尺寸预冲孔的直径为39.730+0.62mm，采用单配加工法计算，由1表3-4查得，=0.050mm，=0.070mm，查1表3-5得，x=0.5，根据式4-14计算得冲孔凸minZminZ模的尺寸为：冲孔凸模=(39.730.50.62)0-（1/4)0.62mm=40.040-0.15mm凸d冲孔凹模的尺寸和凸模相同，都为40.04mm，但不必注明公差，注明时以0.0500.070mm的间隙与冲孔凸模配制。4.7.3拉深工序部分尺寸与间隙（1）拉伸模圆角半径根据1公式6-2得拉伸模凹模圆角半径为：凹r=0.8（4-15）凹rtdD1本设计中已知D=173mm，d1=130mm，t=1mm，所以，=0.8=0.8=5.24mm凹t)307(故取=5mm,凸模圆角半径根据工件结构，可取=2mm。凹r凸r(2)拉深模的间隙值Z由于拉深采用压边圈，拉深模的间隙值可以根据参考文献1中表6-15得到，查的本次设计的拉深模间隙值Z=(11.1)t=1mm。(3)工作部分刃口尺寸拉深凹模和凸模的尺寸公差要根据零件结构要求来确定，由于本次设计要求外形尺寸，因此以凹模尺寸为标准来计算，其计算公式查参考文献1式6-23得：凹模：0)75.凹（凹D凸模：（4-2Z凸）（凸16）15凸模和凹模的制造公差值可以根据参考文献1表6-16选取，查得本次设计的=0.08mm，=0.05mm，已知拉深130mm的尺寸公差=1mm，已知D=130mm，凹凸所以，凹模:=(130-0.751=129.250+0.08mm凹D08.)凸模:=(130-0.75121)=127.25-0.050mm凸4.7.4翻边凹模和凸模刃口尺寸计算翻边时凹模和凸模间的间隙一般为单面间隙，单面间隙Z值可在参考文献8表7-13查的，本设计根据材料厚度t=1mm，查的单面间隙值Z=0.85mm,翻边凸模和凹模的尺寸计算公式由8表7-15查的：0minpxd）（凸D（4-d0min2Z)()2(Z凸凹17）式中制件的最小极限尺寸（mm）；mind制件公差（mm）；Z单边间隙（mm）本次设计，制件的精度为IT14，取x=0.75，由参考文献1表3-6查的凸模偏差=-0.020mm，凹模偏差=+0.030mm，由公差书查的=0.74，已知=66mm，凸凹mind把数据代入公式4-17得：=（66+0.750.74）0-0.020=66.550-0.020mm0minpxd）（凸D=（66.55+20.85)0+0.030=68.250+0.030mmd0min2Z)()2(Z凸凹165落料拉深冲孔复合模具结构设计5.1模具类型的选择模具的类型一般有三种，分别为单工序模、复合模和级进模,本副模具采用了落料拉深冲孔的复合模，所以模具类型为复合模。采用复合模时，要考虑凸凹模的壁厚是否过薄，本次设计凸凹模的壁厚相对较大，足以保证强度，故可以采用复合模。复合模落料和冲孔采用正装，拉深采用倒装形式。5.2模具工作零件的设计(1)落料凹模凹模洞口形状一般有三种基本形式，即直壁式、斜壁式和凸台式。直壁式的孔壁垂直于顶面，刃口强度较好，制造比较方便，冲件精度较高，但其洞口内易于聚集零件或废料，推件力大；斜壁式与直壁式特点相反，其刃口锋利，不聚集零件或废料，但刃口强度较低，刃磨后尺寸略有增大，因而适用于冲裁精度要求不高、尺寸较小、厚度不大、形状简单的下出零件；凸台式洞口是一种低硬度的凹模刃口形式，其主要用于冲件材料厚度0.3mm以下的小间隙或无间隙模具。根据本次设计的特点，选择直壁式洞口形式。凹模的外形有圆形和矩形，在凹模设计时要确保凹模有足够的强度和刚度，凹模外形尺寸一般是以冲件材料厚度和冲件最大外形尺寸来求，为：凹模的厚度：(15mm）KbH凹模的壁厚：（3040mm）c）25.1(式中b冲件最大外形尺寸K系数，考虑材料厚度的影响。K值具体可由查文献1表4-3得到，因为本次材料厚度t=1mm，查的K=0.18,故H=Kb=0.18173=31.14mmc=（1.52）H=46.7162.28mm落料凹模的外形尺寸，取凹模壁厚为46.7162.28mm的厚度，调整到符合标准值，即取凹模外径设计为280mm，厚度可参考7表1-305复合模圆形厚凹模典型17组合，取H=45mm。落料凹模具的固定采用螺钉和销钉直接固定，凹模上需要有6个M12的内六角螺钉孔和两个销钉销钉孔，以及一个挡料销用的孔，其具体结构如图5-1所示。图5-1落料凹模由于落料时落料力比较大，为了防止模架受损，因此凹模固定在垫板上；凹模的孔轴线要与顶面保持垂直，凹模的底面要与顶面保持平行。（2）落料拉深凸凹模在复合模具中，肯定会有一个凸凹模，为了保证凸凹模零件的强度，其壁厚要受到最小值的限制，其最小壁厚与冲模的结构有关，其最小壁厚值可以参考1表4-4。本次设计模具结构，落料凸模又作为拉深凹模来用，即凸凹模，其在本复合模中，用固定板来固定，其具体结构与尺寸如图5-2所示。18图5-2落料拉深凸凹模(3)拉深冲孔凸凹模本设计复合模中，拉深凸模也作为冲孔凹模来用，其具体结构尺寸如图5-3所示。19图5-3拉深冲孔凸凹模(4)冲孔凸模冲孔凸模的具体结构和尺寸如图5-4所示。20图5-4冲孔凸模5.3定位方式的选择本设计选择的是导料板控制条料送进方向，以挡料销进行控制条料的送进步距，其定位方式准确、方便。5.4卸料零件和推件零件(1)卸料零件的设计设计卸料零件目的是为了将冲裁后卡在凸模上或凸凹模上的制件或废料卸掉，保证下次冲压时正常进行。常用的卸料方式有刚性卸料、弹性卸料和废料切刀卸料。刚性卸料采用固定卸料板结构，一般用于精度要求不高的、较厚、较硬的工件冲裁。本文采用的是平板式固定卸料板卸料。21（2）推件装置推件装置有刚性推件装置和弹性顶件装置。推件装置一般装于上模部分，依靠压力机的横杆通过打杆将推件力给推板，推板再将工件推出。而弹顶装置一般装于下模部分，利用弹性体的弹力将工件从下模顶出去。本设计采用的卸料装置和推件装置有安装在落料凹模上的刚性卸料装置、装下模部分的弹性顶件装置，和上模部分的推件装置。5.5模架的选择、闭合高度和总体尺寸的确定(1)选择模架本次设计，根据落料凹模的外形尺寸280mm，选择中间滑动导柱圆形模架，再根据模架的标准，所选择模架结构的具体尺寸如下：上模座板：31555mmHT250下模座板：31570mmHT250导柱：45260mm50260导套：45140535014053根据这次设计的特点选择C型凸缘模柄，模柄用三个螺钉与模板固定，模柄孔尺寸为5070mm。(2)模具的闭合高度及总体尺寸根据所选模架，模具闭合高度最大为320mm，最小为275mm。模具的实际闭合高度，一般为=上模座板厚度+垫板厚度+凸模冲头长度+凹模厚度+凹模垫块厚度+下模H模座板厚度冲头进入凹模深度。根据本次设计的具体情况，算得模具的实际闭合高度为=552070781070-3300mm。查所选择的压力机的具体参数，可模知最大闭合高度为360mm，最小闭合高度为280mm，故本次设计的模具闭合高度=300mm，符合实际要求，即360mm5mm300mm280mm10mm，因此闭合高度模设计合理。5.6连接件与紧固件上模座与凸模固定板的连接固定选用6根M10的内六角螺钉来固定，定位所用22的定位销选用公称直径d=10mm的B型圆柱销。下模座落料凹模的固定选6根M12的内六角圆柱螺钉来固定，定位销选用公称直径d为12mm的B型圆柱销。5.7复合模总装配图图5-5落料拉深冲孔复合模1-下模座；2，26-导柱；3，5，16-垫板；4，12-凸凹模固定板；6-落料凹模；7,24-销；8-导料板；9-卸料板；10，27-导套，11-上模座；13-落料拉深凸凹模；14-推件块；15，19，25-螺钉；17-凸模固定板；18-冲孔凸模；20-模柄；21-推板；23-推杆；28-拉深冲孔凸凹模；29-顶件块；30-顶杆模具工作过程：将板料直接放在落料凹模板6上，靠紧导料板8和挡料销，压力机滑块带动上模下行，落料凹模6和落料拉深凸凹模13进行落料，落料完成，上模继续下行，由拉深凸模28与落料拉深凸凹模13在顶件块29的压紧下进行拉深，拉深完成后，上模继续下行，冲孔凸模18和拉深冲孔凸凹模28进行冲孔，冲孔结束，上模回升时，由推件块14、顶件块29和和卸料板9完成出件和卸料。236翻边模具的结构设计翻边是成型工艺的一种，也是冲压生产常用的一种工序。翻边有两种形式，内孔翻边和外缘翻边，内孔翻边是在平板上或者在已成形的制件上在模具的作用下翻出竖立的或成一定角度的直边。本设计采用的是内孔翻边。翻边的工艺计算可看本文的第四章，下面具体介绍翻边模具的设计。6.1模具工作零件的设计(1)翻边凹模翻边凹模的外形根据毛坯的具体情况来设计，其刃口尺寸可在本设计第四章查得，其具体结构与尺寸如图6-1所示。图6-1翻边凹模(2)翻边凸模由于预冲孔的直径比较大，因此选择平底式凸模，其具体结构如图6-2所示。24图6-2翻边凸模6.2卸料与推件装置因为毛坯零件结构的限制，无法采用刚性卸料装置，本副模具采用弹性卸料装置，由卸料板，弹簧和卸料螺钉组成，此装置也有压料作用，弹压卸料板与凸模间的间隙可查6中表9-24，取0.10mm，制件从凹模上推出采用弹性顶件装置，具体如图6-3所示。6.3压力机、模架和导柱导套（1）压力机的选择根据所计算的翻边力，由文献1表1-3选择压力机的型号为J23-16的双柱可倾式压力机，其具体参数如下：25标称压力：160kN最大装模高度：220mm连杆调节长度：45mm滑块行程：55mm工作台尺寸前后左右：300mm450mm模柄孔尺寸：3050mm（2）模架的选择由凹模的结构尺寸，选择中间滑动导柱圆形模架，模架的有关参数为：上模座板：16040mm下模座板：16045mm（2）导柱和导套导柱：28170mm32170mm导套：2811038mm3211038mm6.4翻边模装配图图6-3翻边模具1-下模座；2，20-导柱；3，13-螺钉；4，12-销；5-顶杆；6-翻边凹模；7-卸料板；8，18-导套；9-上模座；10-凸模固定板；11-垫板；14-翻边凸模；15-模柄；2616-卸料螺钉；17-弹簧；19-顶件块；21-垫板模具的工作过程：将冲孔好的工件直接套在翻边凹模6上，压力机滑块带着上模下行，由弹性卸料板7进行压料固定，上模继续下行，翻边凸模14开始翻边，翻边结束后，上模上行，弹性卸料板将卡在翻边凸模上的工件卸下，将工件取走，套上下一个工件继续翻边。277冲侧孔模具的工艺计算及其结构设计7.1工作部分尺寸及工艺力计算（1）刃口尺寸所要冲的孔尺寸为3.2mm，由于冲裁件的材料厚度只有1mm，材料比较薄，用分别加工法无法满足要求，所以用单配加工法加工凸模和凹模。该冲裁件属于冲孔件，只要计算冲孔凸模尺寸及制造公差，凹模由凸模的实际尺寸按间隙要求配合来制造。由文献1表3-4查的，=0.050mm，=0.070mm，由于工件公差等级为minZmaxZIT14，查的x=0.5，由公差书查的=0.3，由1式3-9得，冲孔凹凸模的刃口尺寸的计算如下：凸模：=（3.2+0.50.30-(1/4)=3.350-0.075mm凸d)冲孔凹模的基本尺寸与凸模相同，为3.35mm，不必注明公差，注明时以0.050mm0.070mm间隙与冲孔凸模配制。（2）冲裁工艺力的计算冲裁力的计算公式根据式3-6可得，已查的材料的=450MPa，已知t=1mm，孔b直径为3.2mm，根据上式得出冲一个孔的力为：F冲=3.143.2450=4.52kN由于工件需要同时冲六个孔，故需要F冲=4.526=27.12kN7.2工作零件的设计7.2.1凸模组件及其结构设计(1）凸模形式与固定方式采用台阶式凸模，类型为圆柱头直杆圆凸模，其工作部分与固定部分的尺寸和形状不同，固定部分做成圆形。由于本设计结构的限制，凸模要固定于滑块上，参考1中图4-47c所示的固定方法，采用快换凸模固定方法，使凸模固定于滑块上的凸模固定孔上，其具体结构如图7-1所示。28图7-1冲孔凸模(2）凸模长度凸模长度根据本设计结构来确定，参考6中表6-1，确定凸模的具体尺寸如图7-1所示。(3）凸模材料由于工件材料为不锈钢1Cr13，其抗剪强度比较高，因此所选模具刃口要有较高的强度和较高的耐磨性，并且模具要能够承受较高的冲击力，因此选择模具材料时可以选择合金工具钢Cr1