水箱支架落料冲孔复合模设计.doc

水箱支架落料冲孔复合模设计5.1.1 设计任务图5-1- 1水箱支架为大宇客车的水箱支架，材料为Q215，料厚t=3mm，大批量生产。要求设计该零件的冲压模具，冲压出来的零件满足途中的公差和技术要求。图5-1- 1水箱支架5.1.2 冲压工艺分析该水箱支架既有冲孔，又有落料，共需两个工序。材料为Q235、t=3mm的碳素钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁，工件结构中等复杂，有一个直径44mm的圆孔，一个60mmX26mm、圆角半径为R6mm的长方形孔和两个直径13mm的椭圆孔。此工件满足冲裁的加工要求，孔与孔、孔与工件边缘之间的最小壁厚大于8mm。工件的尺寸落料按IT11级，冲孔按IT10级计算。尺寸精度一般，普通冲裁完全满足要求。5.1.3 冲裁工艺方案的确定1、方案种类 按工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有一下三种工艺方案。方案一：先冲孔，后落料。采用单工序模生产。方案二：冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产。方案三：采用落料-冲孔同时进行的复合膜生产。2、方案的比较 各方案的特点及比较如下。方案一：模具结构简单，制造方便，但需要两道工序，两副模具，成本相对较高，生产效率低，且更重要的是在第一道工序完成后，进入第二道工序必然会增大误差，使工件精度、质量大打折扣，达不到所需的要求，难以满足生产需要。故而不选此方案。方案二：级进模式一种多工位、效率高的加工方法。但级进模轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高，一般适用于大批量、小型冲压件。而本工件尺寸轮廓较大，采用此方案，势必会增大模具尺寸，使加工难度提高，因而也排除此方案。方案三：只需要一套模具，工件的精度及生产效率要求都能满足，模具轮廓尺寸较小，模具的制造成本不高。故本方案用先冲孔后落料的方法。3、方案的确定 综上所述，本套模具采用冲孔-落料复合模。5.1.4 模具结构形式的确定 复合模具有两种结构形式，正装式复合模和倒装式复合模。分析该工件成形后脱模方便性，正装式复合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取件不方便。倒装式复合模成形后工件留在上模，只需在上模装一副推件装置，故采用倒装式复合模。5.1.5 工艺尺寸计算1、排样设计(1) 排样方法的确定 根据工件的形状，确定采用无废料排样的方法不可能做到，但能采用有废料和少废料的排样方法。经多次排样计算决定采用直对排法，粗画排样图如图5-1- 2所示。图5-1- 2 粗画的排样图(2) 确定搭边值 查表，取最小搭边值：工件间。=2.8，侧面=3.2。考虑到工件的尺寸比较大，在冲压过程中须在两边设置压边值，则应取=5；为了方便计算取=3.(3) 确定条料步距 步距：257.5mm，宽度：5820+5+5=260mm。(4) 条料的利用率 (5) 画出排样图 根据以上资料画出排样图，如图5-1- 3所示。图5-1- 3 排样图2、冲裁力计算(1) 冲裁力F查表，取材料Q235的抗拉强度由 已知：所以 (2) 卸料力从相关手册上可知，卸料力、推件力相关的系数如表5-1-1所示。表5-1-1 不同材料的卸料力、推件力系数由，查表5-1-1，知0.04；则(3) 推件力由，查表5-1-1，知 则 (4) 顶件力由，查表5-1-1，知则 3、压力机公称压力得确定 本模具采用刚性卸料装置和下出料方式，所以根据以上计算结果，冲压设备拟选JA21-160.4、冲裁压力中心的确定(1) 按比例画出每一个凸模刃口轮廓得位置，并确定坐标系，标注各段压力中心坐标点，如图5-1- 4所示。图5-1- 4 压力中心计算图(2) 画出坐标轴x、y。(3) 分别计算出各段压力中心及各段压力中心的坐标值，并标注如图5-1-4所示。冲裁直线段是，其压力中心位于各段直线段的中心。冲裁圆弧线段时，其压力中心得位置见如图5-1-5，按下式计算 则 所以，根据图5-1- 5求出H点的坐标为：H（121.27，120.86）。图5-1- 5 压力中心的位置(4) 分别计算出凸模刃口轮廓的周长。冲裁压力中心计算数据见表5-1-2 压力中心数据表.表5-1-2 压力中心数据表(5) 根据力学原理，分力对某轴的力矩等于各分力对同轴力矩的代数和，则可求得压力中心坐标（，） ，得：， 综上所述，冲裁力的压力中心坐标为（101.87，62.73）。5、刃口尺寸的计算(1) 加工方法的确定。结合模具及工件得形状特点，此模具制造宜采用配作法，落料时，先凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按要求配作；冲孔时，则只需在配作时保证最小双面合理间隙值。凹凸模刃口尺寸由凸模配作尺寸和凹模配作尺寸结合完成。(2) 采用配做法，先判断模具各个尺寸在模具磨损后的变化情况，分三种情况，分别统计如下。 第一种尺寸（增大）：181，171，56.5，14.5，98.27，50.73，179，113，56，27，51，75。 第二种尺寸（减少）：142，13，26，60，44，6。 第三种尺寸（不变）：10，5，60，40。(3) 按入体原则，查手册后确定冲裁件内形与内形尺寸公差，工作零件刃口尺寸计算见表5-5-3。表5-5-3 工作零件刃口尺寸的计算(4) 绘出落料凹模、凸模的尺寸，如图5-1- 6所示。图5-1- 6 工作零件尺寸(5) 卸料装置的设计。采用如图5-1-7，Error! 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式中，为卸料板厚度，取20mm；为凸凹模固定板厚度，取30mm；t为材料得厚度，取3mm；h为卸料板与固定板之间得安全高度，取10.5.因凸凹模为模具设计中得配作件，所以应保证与冲孔凸模和落料凹模的双边合理间隙。2、定位零件的设计 结合本套模具的具体结构，考虑到工件得形状，设置一个8的活动导料销。挡料销和导料销得下面分别采用压缩弹簧，在开模时，弹簧恢复弹力把挡料销顶起，使它处于工作状态，旁边的导料销也一起工作，具体结构如图5-1- 8所示。图5-1- 8 活动的挡料销(1) 卸料板设计 卸料板得周界尺寸与凹模周界尺寸相同，厚度为20mm，材料为45钢，淬火硬度为4045HRC。(2) 卸料螺钉的选用 卸料板采用6格M8得螺钉固定，长度 （其中为弹簧的安装高度；为卸料板工作行程；a为凸凹模固定板厚度）。3、模架及其他零部件的设计 该模具采用中间导柱模架，这种模架的导柱在模具中间位置，冲压时可以防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸为依据，查附录中的标准模架数据，选择模架规格如下，导柱：d (mm) L（mm）分别为45230、50230。导套：d (mm) L（mm）D（mm）分别为4512548、4512548。上模座厚度 取50mm，下模座厚度 取60mm，上垫板厚度 取10mm，则该模具的闭合高度 为 式中 L 凸模高度，mm； H 凸凹模高度，mm； h凸模冲裁后进入凸凹模的深度，mm.。可见该模具得闭合高度小于所选压力机JA21-160的最大装模高度450mm，因此该压力机可以满足使用要求。5.1.8 模具工程图通过以上设计，可得到如图5-1- 9所示的总装图。模具上模部分主要由上模座、垫板、冲孔凸模、冲孔凸模固定板、凹模板等组成。下模由下模座板、固定板、卸料板等组成。出件是由在开模时，弹簧恢复弹力，推动卸料板向上运动，从而推出条料。在这中间冲出的废料由漏料孔直接漏出。条料送进时利用活动挡料销定步距，侧边得两个导料销来定条料的宽度位置。操作时完成第一步后，把条料向上抬起向前移动，移到刚冲过得料口里，再利用侧边得导料销继续下一个工件的冲裁。重复以上动作来完成所需工件得冲裁。图5-1- 9 模具的装配图5.1.9 冲压设备的选取 通过校核，选择开式双柱固定台式压力机JA21-160能满足使用要求。其主要技术参数如下： 公称压力：1600kN 滑块行程：160mm 滑块行程次数：40次/min 最大封闭高度：450mm 封闭高度调节量：130mm 滑块中心线至床身距离：380mm 立柱距离：530mm 工作台尺寸（前后左右）：710mm1120mm 垫板尺寸（厚度）：460mm 模柄尺寸（直径深度）70mm80mm 滑块底面尺寸（前后左右）460mm650mm。5.2 弯曲模设计实例活接叉弯曲模的设计5.2.1 设计任务图5-2- 1为某电器上使用的活接叉弯曲件，材料45钢，料厚3mm，大批量生产。要求设计该零件的成形模具，冲压出来的零件满足图中的公差和技术要求。图5-2- 1 活接叉弯曲件5.2.2 冲压工艺分析1.材料分析 45钢为优质碳素结构钢，具有良好的弯曲成形性能。2.结构分析零件结构简单，左右对称，对弯曲成形较为有利。可查得此材料所允许的最小弯曲半径，而零件弯曲半径，故不会弯裂。另外，零件上的孔位于弯曲变形区之外，所以弯曲时孔不会变形，可以先冲孔后弯曲。计算零件相对弯曲半径，卸载后弯曲件圆角半径的变化可以不予考虑，而弯曲中心角发生了变化，采用校正弯曲来控制角度回弹。3.精度分析零件上只有1个尺寸有公差要求，由公差表查得其公差要求属于IT14，其余未注公差尺寸也均按IT14选取，所以普通弯曲和冲裁即可满足零件的精度要求。4.结论：由以上分析可知，该零件冲压工艺性良好，可以冲裁和弯曲。5.2.3 工艺方案的确定零件为U形弯曲件，该零件的生产包括落料、冲孔和弯曲三个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔，再弯曲。采用三套单工序模生产。方案二：落料冲孔复合冲压，再弯曲。采用复合模和单工序弯曲模生产。方案三：冲孔落料连续冲压，再弯曲。采用连续模和单工序弯曲模生产。方案一模具结构简单，但需三道工序三副模具，生产效率较低。方案二需两副模具，且用复合模生产的冲压件形位精度和尺寸精度易保证，生产效率较高。但由于该零件的孔边距为4.75mm，小于凸凹模允许的最小壁厚6.7mm，故不宜采用复合冲压工序。方案三也需两副模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，故其模具制造、安装较复合模略复杂。通过对上述三种方案的综合分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。5.2.4 零件工艺计算1.弯曲工艺计算（1）毛坯尺寸计算对于有圆角半径的弯曲件，由于变薄不严重，按中性层展开的原理，坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，可查得中性层位移系数，所以坯料展开长度为由于零件宽度尺寸为18mm，故毛坯尺寸应为64mm18mm。弯曲件平面展开图见图5-2- 2，两孔中心距为46mm。图5-2- 2 坯料展开图（2）弯曲力计算弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据。该零件是校正弯曲，校正弯曲时的弯曲力和顶件力为 对于校正弯曲，由于校正弯曲力比顶件力大得多，故一般可以忽略，即 生产中为安全，取，根据压弯力大小，初选设备为JH2325。2.冲孔落料连续模工艺计算（1）刃口尺寸计算由图3-2可知，该零件属于一般冲孔、落料件。根据零件形状特点，冲裁模的凸、凹模采用分开加工方法制造。尺寸18mm、R9mm由落料获得，28.5mm和460.31mm由冲孔同时获得。查得凸、凹模最小间隙，最大间隙，所以。按照模具制造精度高于冲裁件精度34级的原则，设凸、凹模按IT8制造，落料尺寸，凸、凹模制造公差，磨损系数取0.75。冲孔尺寸，凸、凹模制造公差，磨损系数取0.5。根据冲裁凸、凹模刃口尺寸计算公式进行如下计算： 落料尺寸，校核不等式，代入数据得。说明所取的与合适，考虑零件要求和模具制造情况，可适当放大制造公差为： ， 。将已知和查表的数据代入公式得 故落料凸模和凹模最终刃口尺寸为：，。落料R9mm，属于半边磨损尺寸。由于是圆弧曲线，应该与落料尺寸18mm相切，所以其凸、凹模刃口尺寸取为冲孔：校核，代入数据得：。说明所取的与合适，考虑零件要求和模具制造情况，可适当放大制造公差为：， 。将已知和查表的数据代入公式得故冲孔凸模和凹模最终刃口尺寸为：，。孔心距460.31mm因为两个孔同时冲出，所以凹模型孔中心距为（2）排样计算分析零件形状应采用单直排的排样方式，零件可能的排样方式有如图5-2- 37所示两种。图5-2- 3 可能的排样方式比较方案a和方案b，方案a是少废料排样，显然材料利用率高，但因条料本身的剪板公差以及条料的定位误差影响，工件精度不易保证，且模具寿命低，操作不便，排样不适合连续模，所以选择方案b。同时，考虑凹模刃口强度，其中间还需留一空工位。现选用规格为3mm1000mm1500mm的钢板，则需计算采用不同的裁剪方式时，每张板料能出的零件总个数。经查得零件之间的搭边值，零件与条料侧边之间的搭边值，条料与导料板之间的间隙值，则条料宽度为步距 由于弯曲件裁板时应考虑纤维方向，所以只能采用横裁。即裁成宽71.5mm、长1000mm的条料，则一张板材能出的零件总个数为 计算每个零件的面积，则材料利用率为。确定的排样图图5-2- 4所示。图5-2- 4 零件的排样图3.冲裁力计算此例中零件的落料周长为148.52mm，冲孔周长为26.69mm，材料厚度3mm，45钢的抗剪强度取500MPa，冲裁力基本计算公式。则冲裁该零件所需落料力冲孔力 模具结构采用刚性卸料和下出件方式，所以所需推件力为计算零件所需总冲压力4.压力中心计算零件为一对称件，所以压力中心就是冲裁轮廓图形的几何中心，但由于采用级进模设计，因此需计算模具的压力中心。排样时零件前后对称，所以只需计算压力中心横坐标，如图5-2- 5所示建立坐标系。设模具压力中心横坐标为（计算时取代数值），则有 即 ，解得 所以模具压力中心坐标点为（-31.2 , 0）。图5-2- 5 压力中心的计算5.2.5 冲压设备的选用1. 冲孔落料连续模设备的选用根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾台压力机JC2363，其主要技术参数如下：公称压力：630kN滑块行程：120mm最大闭合高度：360 mm闭合高度调节量：80 mm滑块中心线到床身距离：260mm工作台尺寸：480 mm710 mm工作台孔尺寸：250mm模柄孔尺寸：50 mm80 mm垫板厚度：90 mm2.弯曲模设备的选用根据弯曲力的大小，选取开式双柱可倾台压力机JH2325，其主要技术参数如下：公称压力：250kN滑块行程：75mm最大闭合高度：260 mm闭合高度调节量：55mm滑块中心线到床身距离：200mm工作台尺寸：370 mm560mm工作台孔尺寸：260mm模柄孔尺寸：40 mm60mm垫板厚度：50 mm5.2.6 模具零部件设计1.冲孔落料连续模零部件设计（1）标准模架的选用标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。根据凹模高度和壁厚的计算公式得凹模高度 凹模壁厚 所以，凹模的总长，为了保证凹模结构对称并有足够的强度，将其长度增大到163mm。凹模的宽度。模具采用后侧导柱模架，根据以上计算结果，查得模架规格为：上模座200mm200mm45mm，下模座200mm200mm50mm，导柱32mm160mm，导套32mm105mm43mm。（2）其它零部件结构凸模固定板与凸模采用过渡配合关系，厚度取凹模厚度的0.8倍，即20mm，平面尺寸与凹模外形尺寸相同。卸料板的厚度与卸料力大小、模具结构等因素有关，取其值为14mm。导料板高度查表取12mm，挡料销高度取4mm。模具是否需要采用垫板，以承压面较小的凸模进行计算，冲孔凸模承压面的尺寸如图5-2- 6所示。则其承受的压应力为查得铸铁模板的为90140MPa，故 。因此需采用垫板，垫板厚度取8mm。模具采用压入式模柄，根据设备的模柄孔尺寸，应选用规格为A50105的模柄。图5-2- 6 凸模结构图2.弯曲模主要零部件设计根据工件的材料、形状和精度要求等，弯曲模采用非标准模架。下模座的轮廓尺寸为255mm110mm。（1）工作部分结构尺寸设计1）凸模圆角半径在保证不小于最小弯曲半径值的前提下，当零件的相对圆角半径较小时，凸模圆角半径取等于零件的弯曲半径，即。2）凹模圆角半径凹模圆角半径不应过小，以免擦伤零件表面，影响冲模的寿命，凹模两边的圆角半径应一致，否则在弯曲时坯料会发生偏移。根据材料厚度取。3）凹模深度凹模深度过小，则坯料两端未受压部分太多，零件回弹大且不平直，影响其质量；深度过大，则浪费模具钢材，且需压力机有较大的工作行程。该零件为弯边高度不大且两边要求平直的U形弯曲件，则凹模深度应大于零件的高度，且高出值，如图21所示。图5-2- 7 凹模结构图4）凸、凹模间隙根据U形件弯曲模凸、凹模单边间隙的计算公式得 5）U形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差零件标注内形尺寸时，应以凸模为基准，间隙取在凹模上。而凸、凹模的横向尺寸及公差则应根据零件的尺寸、公差、回弹情况以及模具磨损规律而定。因此，凸、凹模的横向尺寸分别为 （2）弹顶装置中弹性元件的计算由于该零件在成型过程中需压料和顶件，所以模具采用弹性顶件装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下1）确定橡胶垫的自由高度 认为自由状态时，顶件板与凹模平齐，所以 由上两个公式取。2）确定橡胶垫的横截面积查得圆筒形橡胶垫在预压量为10%15%时的单位压力为0.5MPa，所以 3）确定橡胶垫的平面尺寸根据零件的形状特点，橡胶垫应为圆筒形，中间开有圆孔以避让螺杆。结合零件的具体尺寸，橡胶垫中间的避让孔尺寸为17mm，则其直径D为4）校核橡胶垫的自由高度橡胶垫的高径比在0.51.5之间，所以选用的橡胶垫规格合理。橡胶的装模高度约为0.85140=120mm。5.2.7 冲孔落料连续模装配图有了上述各步计算所得的数据及确定的工艺方案，便可以对模具进行总体设计并画出冲裁装配图如图5-2- 8所示。模具闭合高度H模=45+8+20+15+14+12+25+50=189mm。图5-2- 8 冲孔落料级进模1-下模座 2、4、11-螺钉 3-导柱 5-挡料销 6-导料板 7-导套 8、15、21-销钉 9-导正销 10-上模座 12-落料凸模 13-模柄 14-防转销 16-垫板 17-凸模固定板 18-冲孔凸模 19-卸料板 20-凹模5.2.8 弯曲模装配图由上述各步计算所得的数据，对弯曲模具进行总体设计并画出装配图5-2- 9所示。模具闭合高度H模=40+20+4+103=167 mm。图5-2- 9 弯曲模装配图1、2-螺钉 3-弯曲凹模 4-顶板 5-销钉 6-模柄 7-凸模 8-销钉 9-定位板10-下模座 11-顶料螺钉 12-拉杆 13-托板 14-橡胶 15-螺母5.3 拉深模设计实例保护筒拉深模的设计5.3.1 设计任务图5-3- 1所示是一金属保护筒，材料为08钢，材料厚度2mm，大批量生产。要求设计该保护筒的冲压模具。图5-3- 1 保护筒零件图5.3.2 零件工艺性分析1.材料分析08钢为优质碳素结构钢，属于深拉深级别钢，具有良好的拉深成形性能。2. 结构分析零件为一无凸缘筒形件，结构简单，底部圆角半径为R3，满足筒形拉深件底部圆角半径大于一倍料厚的要求，因此，零件具有良好的结构工艺性。3. 精度分析零件上尺寸均为未注公差尺寸，普通拉深即可达到零件的精度要求。5.3.3 工艺方案的确定零件的生产包括落料、拉深（需计算确定拉深次数）、切边等工序，为了提高生产效率，可以考虑工序的复合，本例中采用落料与第一次拉深复合，经多次拉深成形后，由机械加工方法切边保证零件高度的生产工艺。5.3.4 零件工艺计算1.拉深工艺计算零件的材料厚度为2mm，所以所有计算以中径为准。（1）确定零件修边余量零件的相对高度，经查得修边余量，所以，修正后拉深件的总高应为79+6=85mm。（2）确定坯料尺寸由无凸缘筒形拉深件坯料尺寸计算公式得（3）判断是否采用压边圈零件的相对厚度，经查压边圈为可用可不用的范围，为了保证零件质量，减少拉深次数，决定采用压边圈。（4）确定拉深次数查得零件的各次极限拉深系数分别为 m1=0.5， m2=0.75， m3=0.78， m4=0.8。所以，每次拉深后筒形件的直径分别为由上计算可知共需4次拉深。（5）确定各工序件直径调整各次拉深系数分别为 ，则调整后每次拉深所得筒形件的直径为第四次拉深时的实际拉深系数，其大于第三次实际拉深系数和第四次极限拉深系数，所以调整合理。第四次拉深后筒形件的直径为。（6）确定各工序件高度根据拉深件圆角半径计算公式，取各次拉深筒形件圆角半径分别为，所以每次拉深后筒形件的高度为第四次拉深后筒形件高度应等于零件要求尺寸，即。拉深工序件图如图5-3- 2所示。图5-3- 2 拉深工序图2.落料拉深复合模工艺计算（1）落料凸、凹模刃口尺寸计算根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。落料尺寸为，落料凹模刃口尺寸计算如下。查得该零件冲裁凸、凹模最小间隙，最大间隙，凸模制造公差，凹模制造公差。将以上各值代入校验是否成立。经校验，不等式成立，所以可按下式计算工作零件刃口尺寸。（2）首次拉深凸、凹模尺寸计算第一次拉深件后零件直径为55.65mm，由公式确定拉深凸、凹模间隙值，查得，所以间隙，则首次拉深凹模。首次拉深凸模（3）排样计算零件采用单直排排样方式，查得零件间的搭边值为1.5mm，零件与条料侧边之间的搭边值为1.8mm，若模具采用无侧压装置的导料板结构，则条料上零件的步距为106.5mm，条料的宽度应为选用规格为2mm1000mm1500mm的板料，计算裁料方式如下。裁成宽109.6mm，长1000mm的条料，则每张板料所出零件数为裁成宽109.6mm，长1500mm的条料，则每张板料所出零件数为经比较，应采用第二种裁法，零件的排样图如图5-3- 3所示。图5-3- 3 零件排样图（4）力的计算模具为落料拉深复合模，动作顺序是先落料后拉深，现分别计算落料力、拉深力和压边力。因为拉深力与压边力的和小于落料力，即，所以，应按照落料力的大小选用设备。初选设备为J2335。3.第二次拉深模工艺计算（1）拉深凸、凹模尺寸计算第二次拉深件后零件直径为43.41 mm，拉深凸、凹模间隙值仍为3mm，则拉深凸、凹模尺寸分别为（2）拉深力计算根据以上力的计算，初选设备位J2310。4.第三次拉深模工艺计算计算方法与第二次拉深模工艺计算相同，此处从略。5.第四次拉深模工艺计算（1）拉深凸、凹模尺寸计算因为零件标注外形尺寸（）mm，所以要先计算凹模，即拉深凸模（2）拉深力计算5.3.5 冲压设备的选用1.落料拉深复合模设备的选用根据以上计算，同时考虑拉深件的高度选取开式双柱可倾压力机JH2340，其主要技术参数如下：公称压力：4000kN滑块行程：80mm最大闭合高度：330 mm闭合高度调节量：65 mm滑块中心线到床身距离：250mm工作台尺寸：460 mm700 mm工作台孔尺寸：250 mm360 mm模柄孔尺寸：50 mm70 mm垫板厚度：65mm2.第二次拉深模设备的选用考虑零件的高度，选取开式双柱可倾压力机JH2380，以保证拉深的顺利操作，其主要技术参数如下：公称压力：800kN滑块行程：130mm最大闭合高度：380 mm闭合高度调节量：90mm滑块中心线到床身距离：290mm工作台尺寸：540 mm800 mm模柄孔尺寸：60mm80 mm垫板厚度：100mm5.3.6 模具零部件结构的确定1.落料拉深复合模零部件设计（1）标准模架的选用标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。根据凹模高度和壁厚的计算公式得凹模高度。凹模壁厚。所以，凹模的外径为。以上计算仅为参考值，由于本套模具为落料拉深复合模，所以凹模高度受拉深件高度的影响必然会有所增加，其具体高度将在绘制装配图时确定。另外，为了保证凹模有足够的强度，将其外径增大到200mm。模具采用后置导柱模架，根据以上计算结果，查得模架规格为：上模座200mm200mm45mm，下模座200mm200mm50mm，导柱32mm190mm，导套32mm105mm43mm。（2）其它零部件结构拉深凸模将直接由连接件固定在下模座上，凸凹模由凸凹模固定板固定，两者采用过渡配合关系。模柄采用凸缘式模柄，根据设备上模柄孔尺寸，选用规格为A50100的模柄。2.第二次拉深模零部件设计由于零件高度较高，尺寸较小，所以未选用标准模架，导柱导套选用标准件，其规格分别为35mm230mm，35mm115mm43mm。模柄采用凸缘式模柄，规格为A6090。5.3.7 落料拉深复合模装配图落料拉深复合模装配图如图5-3- 4所示。图5-3- 4 落料拉深复合模装配图1-下模座 2、3、10、12、23-螺钉 4-凹模 5-导柱 6-挡料销 7-导套 8-凸凹模固定板 9-上模座 11-模柄 13-横销 14-打杆 15-推件块 16、22、24-销钉 17-凸凹模 18-卸料版 19-拉深凸模 20-压边圈 21-顶杆5.3.8 第二次拉深模装配图 第二次拉深模装配图如图5-3- 5所示。图5-3- 5 第二次拉深装配图1-下模座 2-导柱 3-螺钉 4-凸模固定板 5-顶杆 6-压边圈 7-拉深凹模 8-推件块 9-上模座 10-导套 11、12-螺钉 13-横销 14-打杆 15-模柄 16-销钉 17-凸模 5.4 成形模设计实例一 衬套翻边模的设计5.4.1 设计任务图5-4- 1所示为一金属衬套，材料为08钢，料厚1.2mm，中批量生产。要求设计其成形模具。图5-4- 1 衬套零件图5.4.2 衬套翻边工艺分析对称反边件进行工艺分析可知，40处由内孔翻边成型，翻边前应预冲孔，82是圆筒形拉深件直径，可一次拉深成型。工序安排为落料，拉深，预冲孔，翻边等。翻边前为82、高14.5无法兰圆筒形制件。5.4.3 衬套翻边工艺计算在平板毛坯上冲孔后进行翻边，工艺计算包括两方面的内容：一是确定底孔直径，二是核算翻边高度。1、计算毛坯的顶孔直径翻边工艺参数如图5-4- 2所示图5-4- 2 翻边工艺参数示意顶孔直径也可按下式公式：2、计算翻边高度计算翻边高度变换式，可得翻边高度的计算公式将翻边系数带入式中可得：在将上式中的翻边系数以极限翻边系数代替，可得最大翻边高度的计算公式：当工件的高度时，就难于一次翻边成形。需要采用多次翻边或其他工艺方法获取工件高度（如两次翻边之间可增加退火软化工序，对变形区进行加热翻边等工艺方法）衬套的翻边高度小于最大翻边高度，所以能够一次翻边成翻边前毛坯如图5-4- 3所示：图5-4- 3 翻边前毛坯3、计算翻边计算翻边力以上各式中 翻边系数；极限翻边系数，由，经查；翻边前毛坯顶孔直径, 翻边后孔口的中径, 翻边圆角半径, 翻边高度, 翻边后工件高度, 翻边力, N材料厚度, 材料的屈服强度，这里5.4.4 衬套翻边模的装配图翻边模采用倒装结构，使用大圆角圆柱形翻边长模，制件预冲孔套在导正销上定位，压边靠压力机标准弹顶器压边，制件若留在上模由推件器推出，选用对角滑动导向模架，根据固定板尺寸和闭合高度选用250KN双柱可倾压力机。衬套翻边模的装配图如图5-4- 4所示。图5-4- 4 衬套翻边模装配图1.导柱 2.顶料杆 3.导套 4.上模座 5.螺钉 6.推件板 7.推杆 8.模柄 9.防转销10.销钉 11.凹模垫板 12.凸模 13.凹模 14.压料板 15.螺钉 16.凸模固定板 17.下模座5.4.5 衬套翻边模的零件图该衬套翻边模的零件如图5-4- 5至图5-4- 15所示。图5-4- 5凸模图5-4- 6 凹模图5-4- 7 凸模固定板 图5-4- 8 顶料杆图5-4- 9 推杆图5-4- 10 凹模垫板图5-4- 11模柄图5-4- 12 推件板图5-4- 13上模座图5-4- 14下模座图5-4- 15 压料板5.5 成形模设计实例二 罩盖胀形模的设计5.5.1 设计任务图5-5- 1所示为一金属罩盖，材料为10钢，料厚0.5mm。要求设计该零件的胀形模具。图5-5- 1 罩盖5.5.2 胀形模工艺分析胀形属于伸长成形。胀形过程中不会产生失稳起皱的现象，且在胀形充分时制件表面很光滑，这是由于材料硬化作用的结果。对空心毛坯的胀形，如图5-5- 2所示，如果毛坯的长度不是很长，胀形时其长度就会缩短，这说明胀形区以外的材料向胀形区内补充，使胀形区的径向拉伸变形得到缓解，而使切向的拉伸变形为最主要的变形，胀形胀破就是切向拉力过大引起的，为了不胀破，需要限制切向最大拉应变不超过材料的许用伸长率。又由产品图可知，该制件侧壁是由空心毛坯胀形而成，对壁厚变化没有要求，尺寸精度不高的，故满足胀形工序加工的要求。图5-5- 2 对空心毛坯的胀形5.5.3 罩盖胀形模工艺计算1、胀形件毛坯尺寸的计算（1）计算毛坯直径当胀形件留有一段不变形时，毛坯的直径等于不变形段的直径，如图5-5- 3（a）所示。当胀形件全长参与胀形时，则胀形前毛坯的直径应小于制件小端直径如图5-5- 3（b）所示，依据10钢的极限胀形系数,求出毛坯直径.。可取41mm(a) 局部胀形 (b)全长胀形图5-5- 3 空心毛坯胀形工艺参数（2）计算侧壁胀形的胀形系数，该胀形系数：该制件的胀形系数为1.16，小于极限胀形系数1.24。则侧壁可一次胀形成型。（3）计算毛坯高度对于一个具体的胀形件，其高度往往是有限的，胀形时两段一般不固定，任其自由收缩，可以缩小胀形区板厚的变薄程度，故胀形工序件的高度或长度应比制件高度增加一收缩量。需切边时还需要增加一修边余量。式中： 材料的极限胀形系数胀形后工件的最大直径毛坯直径毛坯的高度 坯料的伸长率，其值为制件胀形区母线长。由几何关系可以计算出修正余量，mm，一般取510，本例取为5。取为50，故胀形前毛坯外径为41，高为50，如图5-5- 4所示图5-5- 4 毛坯尺寸2、胀形力的计算：（1）计算单位胀形力单位压力分为两种情况计算。a.两端不固定允许毛坯轴向自由收缩时，为b.两端固定时毛坯轴向不能收缩时，为上式所用到的的计算公式均为软模胀形空心毛坯制件时的单位压力的计算公式。本例近似按两端不固定的方式，因此计算（2）计算胀形力式中：胀形力 N胀形面积单位胀形力.5.5.4 胀形模的装配设计胀形模采用聚氨脂橡胶进行硬模胀形，为了使制件在胀形后便于取出，将凹模分为上，下两部分，胀形上下模间为丝口定位，单边间隙为0.06mm。侧壁靠橡胶的受压胀开成型，当模具闭合时被弹簧压紧，然后胀形。模具的外形尺寸和闭合高度较大（255mm）,压力娇小（54kN）,以模具尺寸为依据，最后确定选用J23-63型开式双柱可倾式压力机。罩盖胀形模的装配图如图5-5-5所示。图5-5- 5 胀形模装配图1.导柱 2.导套 3. 上模座 4.凸模固定板 5.螺钉 6.橡胶凸模 7.模柄 8.防转销 9.压料螺钉 10.导向螺钉 11.定位板 12.凹模上部件 13.凹模下部件 14.凹模固定板 15.销钉 16.下模座5.5.5 胀形模的零件设计该胀形模的主要零件如图5-5- 6至图5-5- 14所示。图5-5- 6 凹模上部件图5-5- 7 凹模下部件图5-5- 8 凸模固定板图5-5- 9 凹模固定板图5-5- 10 上模座图5-5- 11下模座图5-5- 12 定位板图5-5- 13 压料螺钉图5-5- 14 模柄5.6 成形模设计实例三 灯罩缩口模的设计5.6.1 设计任务图5-6- 1所示为金属灯罩零件图，材料为08钢，料厚1mm，大批量生产，要求设计其缩口成形模具。图5-6- 1 灯罩5.6.2 灯罩缩口工艺分析灯罩为带底的筒形缩口制件，可采用拉深工艺制成圆筒形件，在进行缩口成型，缩口时下部不变只计算缩口工序。5.6.3 灯罩缩口工艺计算1、计算缩口系数和缩口次数缩口变形的主要危险是受压失稳起皱，其变形程度用缩口系数表示式中缩口后制作的最小外径，；缩口前毛坯的中径，。由零件图可知，故缩口系数计算如下查手册，得许可缩口系数为0.6，小于0.83，则该制件可以一次缩口成形。缩口后由于回弹，制件要比模具尺寸增大0.5%0.8%。缩口制件精度要求较高时，模具难以一次设计制造到位，最好通过多次试冲修正确定。2、计算缩口前毛坯高度由图可知，, 毛坯高度可按下式计算取缩口前毛坯结构，尺寸如图5-6- 2所示。图5-6- 2 缩口前毛坯结构与尺寸3、计算缩口力缩口力的大小于缩口件的形状，变形程度，冲压设备及模具结构形式有关，很难精确计算，一般可按下式计算。式中-缩口力，-缩口前板料厚度-缩口前直径-制件缩口部位直径-制件与凹模接触面摩擦因数，查机械设计手册-材料屈服强度，, 查机械设计手册-凹模圆锥半锥角-速度系数，在曲轴压力机上冲压时，=1.155.6.4 灯罩缩口模结构确定缩口模的结构形式按支撑方式分为3种。无支撑形式的模具结构如图5-6- 3（a）。外支撑形式的模具结构如图5-6- 3（b）。内支撑形式的模具结构如图5-6- 3（c）。因为该制件是有底的缩口件，所以采用外支撑方式的缩口模具，并且采用一次成型结构，缩口凹模工作面要求表面粗糙度为Ra0.4um.使用标准下弹顶器，采用中间导柱模架。其结构简图如图5-6- 3（d）所示。图5-6- 3 缩口模的结构形式5.6.5 灯罩缩口模装配设计从缩口力计算的结果看，选用J23-6.3型压力机足够，但考虑变形速度、弹顶装置的结构等因素，选用J23-25型开式双柱可倾式压力机。灯罩缩口模的装配设计如图3-4所示图5-6- 4 灯罩缩口模装配图1.导柱 2.销钉 3.导套 4.上模座 5.凸模固定板 6.活动凹模 7.螺钉 8.推件板9.模柄10.推杆 11.防转销 12.凹模垫板 13.固定凹模 14.销钉 15.凸模 16.顶杆 17.下模座5.6.6 灯罩缩口模零件设计灯罩缩口模的零件如图5-6- 5至图5-6- 12所示图5-6- 5 固定凹模图5-6- 6 活动凹模图5-6- 7 凹模垫板图5-6- 8 凸模固定板图5-6- 9 推件板图5-6- 10 上模座图5-6- 11 下模座图5-6- 12 模柄805.7 组合冲模设计实例电阻支架组合模的设计5.7.1 设计任务图5-7- 1所示为一电阻支架，材料Q235，料厚t=1mm，左右对称各一件（图示为左件）组成一套，年产量30万套，要求完成其冲压模具的设计。图5-7- 1 电阻支架5.7.2 电阻支架冲压成形工艺性分析该