汽车离合器压盘盖模具设计

1目录第一章绪论.311冲压技术发展和国内外现状.312冷冲压的特点.5第二章设计任务及工艺性分析.621设计任务.622工件工艺性分析.7第三章汽车离合器压盘盖单工序拉深模设计.931拉深工艺及计算.9311确定修边余量.9312拉深件毛坯尺寸的确定.10313判断是否采用压边装置.12314拉深系数和次数的决定.12315凸、凹模工作部分的尺寸.16317拉深力的计算.19318拉深功.21319压力中心的确定.2232模具结构设计.24321模具草图的绘制.24322工作零部件的结构设计.24323模具结构型式的确定.2833冲压设备的选择.29331冲压设备的选用原则.29332冲压设备的确定.29第四章汽车离合器压盘盖切边冲孔模具设计.3041冲裁工艺设计.30411冲裁件的工艺性分析.30412冲裁工艺方案的确定.3042冲裁工艺计算.32421冲裁力的计算.32422冲压设备的选择.3343刃口尺寸的计算.34431刃口尺寸计算的基本原则.34432刃口尺寸的计算方法.342432刃口尺寸的计算.3544模具结构的设计.36441装配图.36442模具结构型式分析.36443模具主要零部件的结构和设计.37参考文献.38总结.39致谢.403第一章绪论11冲压技术发展和国内外现状随着汽车和家用电器的飞跃发展，许多先进工业国家对发展冷冲压生产都给予高度重视。例如，美、日等国的模具工业已经超过机床工业。美国1982年模具年产值是57.70亿美元，机床则为55亿美元；日本1982年模具年产值为8600亿日元，机床则只有7842亿日元。今年来，这两种工业差距越来越大，而且模具年产值更是飞速上涨。模具业产值与其相关业产值比约为1100，即每1亿元模具即可带动约100亿元的相关产业的发展，被称为“金钥匙”的模具业的整体发展态势成为折射相关行业发展的一面镜子。我国模具业近些年来取得了快速发展，2005年我国模具销售额达到了610亿元，同比增长约25%。据了解，我国模具产品结构进一步趋向合理，具有高技术含量的大型、精密、复杂、长寿命模具的份额从20%提高到30%。同时，一些模具企业的装备水平不断得到改善，技术水平不断提高，生产能力得到加强，模具业呈现出新的发展态势。一个产业的“辐射力”与产业园区的建设推进密不可分，模具业也开始构筑自身的成长链。中国模具工业正在推进集群化，逐步形成分工合理、配套完善、协作紧密的模具产业链，以带动地区模具及相关产业链乃至制造业的发展已成为趋势。目前，许多地方政府认识到模具工业对发展制造业的重要意义，对模具业的发展进一步关注，我国模具工业园区的建设正在“热力”展开。汽车、IC显著带动模具业增长我国模具业虽然有了长足的发展，取得了巨大进步，但不容回避的是，我国模具业总体水平还比较落后，先进国家相比总体落后15年-20年，还需要奋起直追。在模具业的上下游配套环节中，加工设备大都依赖进口，而机床是一薄弱环节。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，这也反映国内在这一领域还待加油。国内厂商应重视装备制造业重视模具业的需求，着重在加工中心、数控机床等设备的研发与生产。而机床朝着高速化、精密化、高性能专业化、系统化、复合化方向发展也给国内厂商带来新课题。在模具标准件领域，国内已有较大产量的模具标4准件主要是模架、导向件、冲头等，汽车模具用含油导板、斜楔等。目前我国模具标准件在模具中的使用覆盖率只有40%，而在欧美等国则达到了70%。标准化成为模具业发展的新趋势，模具业要扩大模具标准件的品种，提高其精度，提高生产集中度，实现大规模生产。为我国模具业来年及未来的发展带来新思路我国模具行业的生产能力已约占世界总量的近10%，位列世界第三，仅次于日、美。但技术现状令人担忧，模具技术水平要比工业发达国家落后许多，总体水平与德、美、日等相比，约要落后15年左右。如何在政策、模式、技术等方面提升国内模具业自主创新能力成为模具行业的重要命题。在创新模式上，虽然模具行业有原创性、集成性及引进消化吸收再创新三种自主创新的主要模式，也都有成功的案例，但模具是集机、电、光、化于一体的高新技术产品，CAD/CAM/CAE、高速加工、快速成型、精密成型、超精加工、信息网络等技术都得到应用，因此更适宜于集成创新。当然，某些核心技术的原创性自主创新和部分技术的引进消化吸收再创新也十分重要。因模具品种繁多、应用面广，因此自主创新应该选择重点，率先突破，再来带动全局。今后5年10年，首先应在市场需要量大，如在目前主要依*进口和能代表发展方向的汽车覆盖件模具和大型、精密模具方面进行重点突破。为了迅速提高我国模具行业的创新能力及模具设计制造水平，一些关键技术必须突破，并在实际生产中得到应用。模具业有十项左右的关键技术，可综合成两个重大项目：（1）模具数字化设计制造技术及网络化服务平台研究开发和应用。这主要包括了引领模具行业未来发展方向的模具数字化设计制造技术(含模块化、集成化、协同化设计技术)和网络化报务平台两个方面内容，以集成创新为主，将创新成果应用到生产中，达到提高模具行业整体水平和核心竞争力及缩短模具生产周期、降低生产成本等目的。（2）汽车大型精密复杂模具的研究开发与制造。这是针对汽车工业的快速发展要求汽车环保、节能、安全和轻量化，和汽车模具需要大量进口的状况提出的。我们需要在高强度板热压成形工艺与模具和塑料成形技术与模具方面进行创新研究，并将成果用于生产，使热压成形模具填补国内空白，塑料成形模具提高水平，改变目前大量进口受制于人的局面，从而适应和促进我国汽车工业的发展。512冷冲压的特点冷冲压是一种先进的金属加工方法，它是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板材金属进行加工，以获得所需的零件形状和尺寸。冷冲压和切削加工比较，具有生产率高，加工成本低，材料利用率高，产品尺寸精度稳定，操作简单，容易实现机械化和自动化等一系列优点，特别适合大量生产。冷冲压生产是依靠压力机和模具来完成加工过程，与其他加工方法相比在技术和经济方面有如下的优点：（1）冷冲压是少、无切削加工方法之一，所得冲压件一般不需要再加工。（2）对于普通压力机每分钟可生产几十件，而高速压力机每分钟可高达千件以上。因此是一种高效率的加工方法。（3）冲压件的尺寸精度由模具保证，所以质量稳定，互换性好。（4）冷冲压可以加工壁薄、重量轻、刚性好、形状复杂的零件，是其他加工方法所无法代替的。冷冲压工艺大致可以区分为分离工序和成型工序两大类。分离工序可分为落料、冲孔和切割等。成型工序可分为弯曲、拉深、翻边，翻孔，胀形、扩口，缩口和旋压。拉深是利用拉深模将板料冲压成各种空心件的加工方法，是冲压生产应用最广泛的工序之一。用拉深制造的零件很多，通常将其归纳成三大类：旋转体零件（汽车等）、盒形零件（如汽车油箱）、复杂形状零件（如汽车的覆盖件）。随科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冷冲压技术也在不断的革新和发展，主要表现在以下几个方面：（1）工艺分析计算现代化。采用有限变形的弹塑性有限元法对成型过程进行应力应变分析和计算机模拟，以预测某一工艺方案对零件成型的可能性和将会发生的问题，将结果显示在图形终端上，供设计人员进行修改和选择。（2）模具设计制造技术现代化。CAD/CAM应用一般可以提高模具设计制6造效率2至3倍，模具生产周期缩短了1/2至2/3，发展这一技术最终目的是大到模具CAD/CAM一体化，图纸只作检验模具之用。这一技术不仅提高模具质量还减轻设计制造人员的劳动强度。（3）冷冲压生产机械化和自动化。为满足产品更新换代快和生产批量小的趋势，发展了些新的成型工艺。例如：高能成型和旋压、简易模具、通用组合模具、数控冲压设备和冲压柔性系统（FMS）。（4）不断改进板料性能，以提高成型能力和使用效果。7第二章设计任务及工艺性分析21设计任务零件简图：如图2-1所示生产批量：大批量材料：0-8F材料厚度：4mm图2.1零件图22工件工艺性分析本零件成型及分离工序多，且相互联系，得到合格制件较困难，另外在成型时易回弹、起皱、拉裂、表面拉伤等质量问题，拉深时整体变形与局部变形性质不单纯是拉深，而是拉深与局部胀形，拉深与弯曲的组合，在分离工序中，冲头小而多，易折断，且同时保证各孔的位置精度较困难。完整的工序如下：剪料，落料，整R，拉深，冲中心孔，切边，翻边，整形，冲孔，8打标记，表面处理。对中间的冲压工艺进行组合，可得到多种方案：方案1）：全部采用简单模即落料整R拉深冲中心孔切边翻边整形冲孔方案2）：选其中的两道或三道工序进行复合即落料整R拉深冲中心孔切边冲孔翻边整形方案3）：采用简单模与复合模结合的方案对于方案1），完全采用单工序简单模，增加了模具制造成本，同时生产效率也不高。对于方案2），完全采用复合模，虽然提高了生产效率，但由于零件尺寸较大，选用三道工序复合时，模具结构复杂，同时模具材料消耗增大。故采用方案3），采用简单模与复合模结合的方案。考虑到制件的严格要求，第一步落料工序，中间拉深工序，需要设计成简单模，故拟定冲压方案如下：落料整R拉深冲孔切边翻边整形冲孔。工序1、剪料。用剪板机剪裁390mm1454mm尺寸的条料，以备后工序使用。工序2、落料。用压力机及落料模具，以条料平面侧边定位，冲裁外圆R191mm，中心孔30mm，四个12mm工艺孔。30mm及4-12mm孔为后工序定位用。工序3、拉深。用油压机及拉深模，以工件中心孔30mm及一个工艺孔12mm定位，拉深出高度为46mm的工件。工序4、冲中心孔及切边。用压力机及冲孔切边模具，以工件型腔定位，冲截中心孔137.26mm，切除四周弧边。工序5、翻边整形。用油压机及拉深模，以工件内腔及平面定位，中心孔翻边至151,整形内腔高度至46mm。工序6、冲孔。用压力机及冲孔模具，以工件中心孔151及一凸耳定位，冲裁8-10mm孔，4个8的孔，各9个8孔。工序7、整R。用压力机及整R模具，以工件中心孔30mm及一个工艺孔12mm定位，整四缺口成R1mm尺寸。工序8、打标记。用压力机及标记模具在规定位置上打出钢印。工序9、表面处理。将制件进行表面磷化处理，清理上油。本文就工序三和工序四进行拉深模具和切边冲孔模具设计。拉深材料是保证实现拉深的先决条件，它直接影响拉深件的表面质量，尺寸精度和模具寿命。拉深工艺对材料的基本要求是：（1）塑性好材料的塑性指标延伸率高，具有较高的变形能力，拉深时9材料不随变形而破裂。（2）变形抗力低材料的屈服强度和抗拉强度底，有利于实现拉深过程的工艺润滑，提高模具寿命和表面质量。（3）组织结构好同样的材料不同的热处理，材料的塑性和金相组织均不同。对拉深件的质量有明显的影响，对碳钢和合金钢来说，碳化物的形态和分布至关重要以球化完全、弥散良好，分布均匀的细球状炭化组织为佳。（4）具有较高的表面质量。材料表面应光洁平整、无氧化皮，锈斑、划伤、分层等缺陷。表面质量越好，则制件越不易破裂，也不易划伤模具工作部分的表面。（5）材料厚度的公差要符合国家标准因为一定的模具间隙适用一定厚度的材料，如果材料厚度公差变动大，不仅影响制件质量还导致模具和压力机的损坏。（6）价格低廉、来源方便、经济性好。此零件内外形状极其复杂，为空间曲面，成型与分离工序极多，而且精度较高，内孔落料、翻边后须保证尺寸：拉深后须保证尺寸460.1mm，冲孔后须保证尺寸：8个10,4个8。另外，此零件外观要求较高，圆角处，圆孤处要明显，压印要清晰，表面无皱折及明显伤痕，毛刺要少，凸缘处要平整，凸台成型要到位。而保证离合器可靠地安装在发动机与变速器之间，灵活接合与分离，以传递和切断发动机输出到变速器的动力，使汽车起步及换档时工作平稳，且在汽车急刹车时防止传动系统过载。10第三章汽车压盘盖单工序拉深模设计31拉深工艺及计算311确定修边余量由于材料的各向异性以及拉深时金属流动条件的差异，为了保证零件的尺寸，必须留出修边余量，在计算毛坏尺寸时，必须计入修边余量。修边余量的数值可查表3.1。表3.1有凸缘圆筒形拉深件的修边余量根据零件图，查表取修边余量30pd29301.2pd.5为6。312拉深件毛坯尺寸的确定计算拉深件毛坯尺寸的理论依据是：(1)体积不变原理拉深前和拉深后材料的体积不变。对于不变薄拉深，因假设变形中材料厚度不变，则拉深前毛坯的表面积与拉深后工件的表面积认为近似相等。（2)相似原理毛坯的形状一般与工件截面形状相似。如工件的横断面是圆形的、椭圆形的，则拉深前毛坯的形状基本上也是圆形的和椭圆形的，11并且毛坯的周边必须制成光滑曲线,急剧的转折。当工件的重量、体积或面积已知时，其毛坯的尺寸就可以求得。具体的方法有等重量法、等体积法、等面积法、分析图解法和作图法等。生产上用得最多的是等面积法，具体求解步骤如下：（1）确定修边余量由于材料的各向导性以及拉深时金属流动条件的差异，拉深后工件口部不平，通常拉深后需切边，因此计算毛坯尺寸时应在工件高度方向上(无凸缘件)或凸缘上增加修边余量。修边余量的值可根据零件的相对高度和是否有凸缘查表。(2)计算工件表面积为了便于计算，把零件分解成若干个简单几何体，分别求出其表面积后再相加。一般零件可看成由圆筒直壁部分，圆弧旋转而成的球台部分以及底部圆形平板三部分组成。（3)求出毛坯尺寸设毛坯的直径为D，根据毛坯表面积等于工件表面积的原则求出D。注意：对于上式，若毛坯的厚度t可以一次拉深完成1m315凸、凹模工作部分的尺寸（一）凸、凹模圆角半径1凹模圆角半径dr拉深时，材料在经过凹模圆角时不仅因为发生弯曲变形需要克服弯曲阻力，还要克服因相对流动引起的摩擦阻力，所以的大小对拉深工作的影响非常大。主要有以下影响：17(1)拉深力的大小小时材料流过凹模时产生较大的弯曲变形，结果需dr承受较大的弯曲变形阻力，此时凹模圆角对板料施加的厚向压力加大，引起摩擦力增加。当弯曲后的材料被拉入凸、凹模间隙进行校直时，又会使反向弯曲的校直力增加，从而使筒壁内总的变形抗力增大，拉深力增加，变薄严重，甚至在危险断面处拉破。在这种情况下，材料变形受限制，必须采用较大的拉深系数。(2)拉深件的质量当过小时，坯料在滑过凹模圆角时容易被刮伤，结dr果使工件的表面质量受损。而当太大时，拉深初期毛坯没有与模具表面接触的宽度加大，由于这部分材料不受压边力的作用，因而容易起皱。在拉深后期毛坯外边缘也会因过早脱离压边圈的作用而起皱，使拉深件质量不好，在侧壁下部和口部形成皱褶。尤其当毛坯的相对厚度小时，这个现象更严重。在这种情况下，也不宜采用大的变形程度。(3)拉深模的寿命小时，材料对凹模的压力增加，摩擦力增大，磨损dr加剧,使模具的寿命降低。所以的值既不能太大也不能太小。在生产上一般应尽量避免采用过小的凹模圆角半径，在保证工件质量的前提下尽量取大值，以满足模具寿命的要求。通常可按经验公式计算：（3）0.8()drDdt式中：D毛坯直径或上道工序拉深件直径(mm)d本道拉深后的直径(mm)。首次拉深的可按表选取。dr后续各次拉深时应逐步减小，其值可按关系式确定，(0.6dnrd(n-1)8r但应大于或等于。若其值小于，一般很难拉出,只能靠拉深后整形得到2t2t所需零件。虽然=0.8=15.50.8()drDdt4*)938(但是考虑到零件的结构和尺寸，为使减少回弹对后续的整形工序的影响，结合08F材料的力学性能，圆角取8。2凸模圆角半径pr凸模圆角半径对拉深工序的影响没有凹模圆角半径大，但其值也必须合适.太小，拉深初期毛坯在处弯曲变形大，危险断面受拉力增大，工件prpr18易产生局部变薄或拉裂，且局部变薄和弯曲变形的痕迹在后续拉深时将会遗留在成品零件的侧壁上，影响零件的质量。而且多工序拉深时，由于后继工序的压边圈圆角半径应等于前道工序的凸模圆角半径,所以当过小时,在以pr后的拉深工序中毛坯沿压边圈滑动的阻力会增大,这对拉深过程是不利的。因而，凸模圆角半径不能太小。若凸模圆角半径过大，会使处材料在拉深prp初期不与凸模表面接触，易产生底部变薄和内皱，如图4.6.8所示。一般首次拉深时凸模的圆角半径为：以后各次可取为各次拉深中直径减小量的一半，即：（4）(1)2nnpdtr式中：本道拉深的凸模圆角半径；(1)npr本道拉深直径；d下道拉深的工件直径。n=0.7*8=5.6(0.7pr1)dr最后一次拉深时应等于零件的内圆角半径值，即：np但不得小于料厚。如必须获得较小的圆角半径时，最后一次拉深时仍npr取，拉深结束后再增加一道整形工序，以得到。零件r零件（二）凸模、凹模的尺寸及公差工件的尺寸精度由末次拉深的凸、凹模的尺寸及公差决定，因此除最后一道拉深模的尺寸公差需要考虑外，首次及中间各道次的模具尺寸公差和拉深半成品的尺寸公差没有必要作严格限制，这时模具的尺寸只要取等于毛坯的过渡尺寸即可。若以凹模为基准时，凹模尺寸为：dD（5）凸模尺寸为：（6）(2)ppDc对于最后一道拉深工序，拉深凹模及凸模的尺寸和公差应按零件的要求19来确定。当工件的外形尺寸及公差有要求时，以凹模为基准。先确定凹模尺寸因凹模尺寸在拉深中随磨损的增加而逐渐变大，故凹模尺寸开始时应取小些。其值为：（7）(0.75)ddD凸模尺寸为：(8)2ppc当工件的内形尺寸及公差有要求时，以凸模为基准，先定凸模尺寸。考虑到凸模基本不磨损，以及工件的回弹情况，凸模的开始尺寸不要取得过大。其值为：（9）(0.4)ppDd凹模尺寸为：(10)2dc凸、凹模的制造公差和可根据工件的公差来选定。工件公差为pdITl3级以上时,和可按IT68级取，工件公差在ITl4级以下时,pd和按ITl0级取。pd（三）凸模、凹模刃口尺寸本拉深件尺寸以外形尺寸为主，故模具设计时以凸模为基准。凸模尺寸为：Dp=(D-0.75-2（11）0)pc查表得=0.5p=0.035其工作主要尺寸计算：Dp=(D-0.75-2（12）0)pc=(292-0.75*0.5-8.8=283.220.35)0.35其他不属于拉深工作部分的尺寸按零件尺寸计算。凹模尺寸：0(.7ddD0.50.5(29.7)2916317拉深力的计算解决拉深工作中的起皱问题的主要方法是采用防皱压边圈。至于是否需要采用压边圈，可按表1的条件决定。压边力是为了防止毛坯起皱，保证拉深过程顺利进行而施加的力，它的20大小对拉深影响很大。压边力的数值应适当，太小时防皱效果不好，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(图1，图2)。在生产中，压边力都有一定的调节范围(图2)，其范围在最大压边力和最小压边力之间。当拉深系数小至接近极限拉深系数时，这个maxQFminQF变动范围就小，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皱作用所需的最低值，并按下列公式进行计算总压边力：（13）QAq式中A为在开始拉深瞬间不考虑凹模圆角时的压边面积()。筒形件第一次拉深时：（14）2214()QdFDrq筒形件后续各道拉深时：（15）2()nnd式中：单位压边力(MPa)，可查表选用；q，第一次及以后各次工件的外径(mm)；1dn凹模洞口的圆角半径(mm)。r在生产中，一次拉深时的压边力也可按拉深力的1/4选取，即：QF(16)0.25QFq拉深中凸缘起皱的规律与的变化规律相似。起皱趋势最严重的1max时刻是毛坯外缘缩小到时。理论上合理的压边力应随起皱趋势的变化0.8R而变化。当起皱严重时压边力变大，起皱不严重时压边力就随着减少。但要实现这种变化是很困难的。目前在生产实际中常用的压边装置有以下两大类：(1)弹性压边装置这种装置多用于普通冲床。通常有三种：橡皮压边装置；弹簧压边装置；气垫式压边装置。另外氮气弹簧技术也逐渐在模具中使用。(2)刚性压边装置这种装置的特点是压边力不随行程变化，拉深效果较好，且模具结构简单。这种结构用于双动压力机，凸模装在压力机的内滑块上，压边装置装在外滑块上生产中常用经验公式计算拉深力。圆筒形工件采用压边拉深时可用下式计算拉深力：21第一次拉深（17）11bFltk第二次拉深（18）nn式中为材料的抗拉强度；，为系数，查表3.3b12拉深力的计算（19）1FbPKdt式中：P最大拉深力(N)系数；圆筒部分的直径;()1T材料的厚度；()材料的抗拉强度（MPa）bm=0.7643979Dd3829可根据m和查表:FK1Fd1382.090.75从表中知道越大越大，为了安全则取=0.75时的系数11FKFK从表中知道，越大KF越小，同样为了安全取1.3。则1Fd.31d对应的是0.45FK从冲压常用材料的力学性能表中查找b可知炭素结构钢08F对应的值是280至390；取其中间值335MPA;b公式1FbPdt=0.45*3.1415*292*4*335=553142.754N=533KN压边力：2214()QdDrqD=382,=292,=8,查表q=2.51ddr22=100253.12NQF顶件力：dPK是系数查表得0.05；P是拉深力d顶件力：=0.05*553142.75=27657.14NdP总=553142+100253+27657=681052N=682KN表33修正系数，1k2318拉深功单次行程所需的拉深功可按下式计算第一次拉深：（20）后续各次拉深：（21）式中：23第一次和以后各次拉深的最大拉深力(N)；平均变形力与最大变形力的比值，见表（2）；拉深所需压力机的电动机功率为：（KW）（22）式中：A拉深功()；Nm不均衡系数，取=1.2-1.4，压力机效率、电动机效率，取，1210.6820.95压力机每分钟的行程次数。，第一次和以后各次的拉深高度(mm)1hn319压力中心的确定模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。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相重合。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的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，可按下述原则来确定：1对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。2工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。3形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心。解析法的计算依据是：各分力对某坐标轴的力矩之代数和24等于诸力的合力对该轴的力矩。求出合力作用点的座标位置(,)，即为0xy所求模具的压力中心计算公式为：1210npippnipiiFxFx1210npippnipiiyyF因冲裁力与冲裁周边长度成正比，所以式中的各冲裁力、，可1P2n分别用各冲裁周边长度、代替，即：1L2n1210inpnixLx1210ninpiLyLy由于图形时关于原点对称，所以压力中心就是圆心。32模具结构设计321模具草图的绘制初定凸模厚度为80，凹模厚度90，凹模型芯厚度为66。初绘模具草图如下：25图41装配草图322工作零部件的结构设计（一）凸模结构设计拉深成型时，应充分考虑制件的回弹，据拉深件材料的机械性能，模具的大致结构和生产实际中的一些具体情况取拉深件的回弹系数为10%。拉深件圆弧处及圆角过渡处要合理，以使产品有良好的外观，故在凸模侧壁处成型圆角取R3mm和R8mm，在顶部成型圆角取R2mm和R4mm。为使拉深件盖顶处压印清晰，在凸模设计时取压印凹深度0.2mm，形状及尺寸取与压盘盖零件图压印形状及尺寸一致。拉深凸模采用分体式结构，即凸模中有镶块，这样节省材料，互换性强，维修方便，加工周期短，经济性好。另外拉深后为下面翻边工序的需要，在凸模中留出翻边凸模的固定孔，为保证翻边凸模在模具中能可靠定位，且又能方便装拆，确定翻边凸模与拉深模凸模采用K7/h6配合，孔深15mm。为使毛坯在模具中定位，在凸模上安装毛坯定位销，为方便送料，毛坏中心定位销尽可能取大一点，据实际情况，取定位销直径为30.Omm，采用H7/k6配合，孔深h=25mm。应将凸模镶块嵌入凸模一部分，使凸模镶块高度与凸模侧壁圆角部分高度一致。否则缺口部分内侧高度高于直壁内侧转角高度，不利造型，甚至会造成材料在该处撕裂。首次及中间各道次的模具尺寸公差和拉深半成品的尺寸公差没有必要作严格限制，这时模具的尺寸只要取等于毛坯的过渡尺寸即可。26凸模图如下：（1）俯视图配作均布（2）主视图P-P（3）镶块主视图27（4）镶块俯视图（二）凹模结构设计采用整体式。因本拉深模为一次拉深成型，后面工序中的整体也在此模28具上进行，不再另制整形模，故凹模圆角应尽量符合零件图中零件圆角的要求，因零件图上圆角半径r为3.5mm，为防止零件在拉深时底部拉脱或拉裂，适当增加圆角半径;故r凹为4mm。此拉深件形状复杂，凸凹模间隙值应取合理，否则，间隙过小易破裂，且易擦表面和降低模具寿命。间隙过大，又易使拉深起皱，且影响工件精度。取=4+0.14=4.4mm。其中Z为maxZtc单边间隙,t为制件厚度，c为修正系数。凹模型芯如图5所示。考虑毛坯中心定位销在合模时的让位和下面工序中的中心孔翻边，在凹模型芯加工出型腔。为保证有足够的让位空间，型腔深度取h为15mm，直径0.31946D(按IT7级精度)。考虑下面工序中打装配孔标记和多钢印的要求，在凹模型芯中应留出标记冲头的固定孔，为保证冲头在凹模型芯中的固定可靠及装拆方便性，固定孔与冲头采取K7/h6配合，杯记孔直径取8mm。顶部成型圆角取R2mm和R4mm以与凸模顶部成型圆角相配以压出较挺的圆角，另外凸台形状尺寸与凸模凹模尺寸应一致。凹模图如下：29323模具结构型式的确定根据工件尺寸和凹模刃口到外壁值C（查表得C=75），大概地算出凹模周界是480根据凹模周界查表选择模架，由于考虑稳定和变形因素，选择凹模周界是500的标准中间导柱圆形模架（GB/T285161990），其具体参数就不一一列出。顶出采用9个弹簧，压边装置同时也是卸料装置。工序件采用四孔定位。30其模具结构装配图见附件33冲压设备的选择331冲压设备的选用原则冲压设备的选择主要是根据冲压工艺性质、生产批量大小、冲压件的几何形状、尺寸及精度要求等因素来确定的。冲压生产中常用的冲压设备种类很多，选择冲压设备时主要考虑下述因素：1）冲压设备的类型和工作方式是否适用于应完成的工序；是否符合安全生产和环保的要求；2）冲压设备的压力和功率是否满足应完成工序的需要；3）冲压设备的装模高度、工作台面尺寸、行程等是否适合应完成工序所用的模具；4）冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等。332冲压设备的确定考虑总的力、闭合高度、生产批量和模具尺寸大小选择压力机的型号是：Y32-300其技术参数是：公称压力3000KN，滑块行程800顶出力300KN工作台尺寸11401210700工作行程速度4/s活动横梁至工作台最大距离1240液体工作压力2000MPa第四章汽车压盘盖切边冲孔模具设计41冲裁工艺设计冲裁工艺设计包含冲裁件的工艺性分析、冲裁工艺方案的确定和技术经31济分析的内容。良好的工艺性和合理的工艺方案，可以用最少的材料，最少的工序数量和工时，并使模具结构简单，模具寿命高，最终稳定地获得合格工作劳动量和工艺成本是衡量冲裁工艺设计的主要指标。411冲裁件的工艺性分析冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲压工艺的适应性，即冲裁件的结构、形状、尺寸及公差等技术要求是否符合冲裁加工的工艺要求。工艺性是否合理，对冲裁件的质量、模具寿命和生产率有很大的影响。1冲裁件形状应尽可能简单、对称、排样废料少。在满足质量要求的条件下，把冲裁件设计成少、无废料的排样形状。2除在少、无废料排样或采用镶拼模结构时，允许工件有尖锐的清角外，冲裁件的外形或内孔交角处应采用圆角过渡，避免清角。3尽量避免冲裁件上过长的悬臂与狭槽4冲裁件孔与孔之间、孔与零件边缘之间的壁厚，因受模具强度和零件质量的限制，其值不能太小。一般要求c15t，ct。若在弯曲或拉深件上冲孔，冲孔位置与件壁间距应满足LR+0.5t;5冲裁件的孔径因受冲孔凸模强度和刚度的限制，不宜太小，否则容易折断和压弯。冲孔最小尺寸取决于材料的机械性能、凸模强度和模具结构。用自由凸模和带护套的凸模所能冲制的最小孔径，孔距的最小尺寸分别查表。412冲裁工艺方案的确定在冲裁工艺分析和技术经济分析的基础上根据冲裁件的特点确定冲裁工艺方案。冲裁工序可分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁。复合冲裁是在压机一次行程中，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的冲压工序；级进冲裁是把冲裁件的若干个冲压工序，排列成一定的顺序，在压机一次行程中条料在冲模的不同工序位置上，分别完成工件所要求的工序。除最初几次冲程外，以后每次冲程都可以完成一个冲裁件。组合的32冲裁工序比单工序冲裁生产效率高，获得的制件精度等级高。冲裁组合方式的确定应根据下列因素决定。1生产批量一般来说，小批量与试制采用单工序冲裁，中批和大批量生产采用复合冲裁或级进冲裁。2工件尺寸公差等级复合冲裁所得到的工件尺寸公差等级高，因为它避免了多次冲压的定位误差，并且在冲裁过程中可以进行压料，工件较平整。级进冲裁所得到的工件尺寸公差等级较复合冲裁低，在级进冲裁中采用导正销结构，可提高冲裁件精度。3对工件尺寸、形状的适应性工件的尺寸较小时，考虑到单工序上料不方便和生产率低，常采用复合冲裁或级进冲裁。对于尺寸中等的工件，由于制造多副单工序模的费用比复合模昂贵，也宜采用复合冲裁。但工件上孔与孔之间或孔与边缘之间的距离过小时，不宜采用复合冲裁和单工序冲裁，宜采用级进冲裁。所以级进冲裁可以加工形状复杂、宽度很小等异形工件(参见图2.6.10），且可冲裁的材料厚度比复合冲裁时要大，但级进冲裁受压机台面尺寸与工序数的限制，冲裁工件尺寸不宜太大。4模具制造、安装调整和成本对复杂形状的工件，采用复合冲裁比采用级进冲裁为宜。因模具制造、安装调整较易，成本较低。5操作方便与安全复合冲裁出件或清除废料较困难，工作安全性较差。级进冲裁较安全。综合上述分析，对于一个工件，可以得出多种工艺方案。必须对这些方案进行比较，选取在满足工件质量与生产率的要求下，模具制造成本低、寿命长、操作方便又安全的工艺方案。42冲裁工艺计算421冲裁力的计算计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机、设计模具和检验模具的强33度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的需求。普通平刃冲裁模，其冲裁力P一般可按下式计算：pbKtL式中材料屈服强度，见附表(MPa)b材料抗剪强度，见附表(MPa)；L冲裁周边总长(mm)；t材料厚度(mm)系数是考虑到冲裁模刃口的磨损、凸模与凹模间隙之波动(数值的pK变化或分布不均)、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，一般取。当查不到抗剪强度时，可用抗拉强度代替1.3b。查表可知炭素结构钢08F对应的值是280至390；取其中间值335MPA;tb为4切边力1pbPKtL=（330-8*20+8*10+4*4*10*+34.5*8+8*2*3*）4141*4*335=2301279.82（N）冲孔力2pbPtL=3.1415*137.26*4*335=577811.0686（N）=2879090.889N12总当上模完成一次冲裁后，冲入凹模内的制件或废料因弹性扩张而梗塞在凹模内，模面上的材料因弹性收缩而紧箍在凸模上。为了使冲裁工作继续进行，必须将箍在凸模上的材料料刮下,将梗塞在凹模内的制件或废料向下推出或向上顶出。从凸模上刮下材料所需的力，称为卸料力；从凹模内向下推出制件或废料所需的力，称为推料力；从凹模内向上顶出制件需的力。影响卸料力、推料力和顶件力的因素很多，要精确地计算是困难的。在实际生产中常采用经验公式计算：卸料力xPnK卸推料力t推顶件力b顶34式中P冲裁力(N)；卸料力系数，其值为0.020.06(薄料取大值，厚料取小值)；xK推料力系数，其值为0.030.07(薄料取大值，厚料取小值)；t顶件力系数，其值为0.040.08(薄料取大值，厚料取小值)；bn梗塞在凹模内的制件或废料数量(nh/t);h直刃口部分的高(mm)；t材料厚度(mm)。卸料力和顶件力还是设计卸料装置和弹顶装置中弹性元件的依据。查表=0.035xK卸料力=1*0.035*2879090.889=100768.18Pn卸查表得=0.05b顶件力=1*0.05*2879090.889=143954.54445N顶=3123813.6N=3123.814KN12总顶顶卸降低冲裁力的措施当采用平刃冲裁压力过大时，或因现有设备无法满足冲裁需要时，可采用斜刃进行冲裁以降低冲裁力。为了能得到平整的工件，落料时斜刃做在凸模上，如图所示。斜刃一般做成中间凹进的形状。多孔冲模的冲孔凸模可做成不同高度，以降低冲裁力的最大值。但此类结构由于刃模不方便，仅在小批量生产采用在生产中，当压力机的吨位不足时，可采用凸模的阶梯布置(各凸模工作端面不在一个平面)；斜刃冲裁(冲孔凸模或落料凹模作成斜刃)或加热冲裁等措施以降低冲裁力。422冲压设备的选择冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于冲裁各工艺力的总和选择压力机的型号是：J31-400闭式单点压力机其技术参数是：公称压力4000KN(400吨)滑块行程400滑块行程次数16（次每分钟）最大装模高度550装模调节量250导轨间距1200滑块底面前后尺寸1020工作台尺寸1120*11203543刃口尺寸的计算431刃口尺寸计算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尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及其制造公差，是设计冲裁模主要任务之一。在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需考虑下述原则：（一）刃口8尺寸应保证冲出合格零件由于落料件的实际尺寸基本与凹模刃口尺寸一致，所以落料时应先计算凹模刃口尺寸，以获得合理的冲裁间隙值。而冲孔时孔的实际尺寸基本与凸模刃口尺寸一致，因此应先计算凸模刃口尺寸，合理冲裁间隙值依靠改变凹模刃口尺寸获得。（二）刃口磨损一些仍能冲出合格工件随着冲裁件数量的增加，凸模与凹模的刃口在不断磨损，并不断改变刃口尺寸。只要磨损量不超过一定范围，模具应仍能冲出合格工件。（三）设计时应取最小合理冲裁间隙随着凸模与凹模刃口磨损量的不断增大，冲裁间隙也将不断增大。所以设计模具时，冲裁间隙应取其允许的最小值Zmin。应注意到，凸模与凹模刃口尺寸的制造公差影响冲裁间隙的大小。所以刃口尺寸的计算与处理既要保证冲出合格的工件，又要保证合理的冲裁间隙值。432刃口尺寸的计算方法常用的计算刃口尺寸方法有两种：一是凸模与凹模分别注出各自的基本尺寸及其公差，简称公差法制模；二是只有基准件（落料时为凹模，冲孔时为凸模）注出基本尺寸及其制造公差，而配作件（落料时为凸模，冲孔时为凹模）则只注与基准件相同的基本尺寸，不注公差，在技术要求中注明配作时应达到的合理冲裁间隙值Zmin，简称为配作法制模。36432刃口尺寸的计算查冲裁模初始双边间隙表，根据08F软钢和料厚4.0查知Zmax=0.400Zmin=0.32查冲裁凸、凹模的制造公差表根据公称尺寸知p=0.030mm,d=0.040mmp+dZmax-Zmin根据翻