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汽车消音器的冲压工艺及模具设计摘 要本设计课题进行了拉深，翻边复合模具的设计。文中简要概述了冲压模具目前的发展状况和趋势。对产品进行了详细工艺分析和工艺方案的确定。按照冲压模具设计的一般步骤，计算并设计了本套模具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板、卸料板、定位装置等。模架采用标准模架，选用了合适的冲压设备。设计中对工作零件和压力机规格均进行了必要的校核计算。此外，本模具采用始用挡料销和固定挡料销。落料凸模内装有导正销，保证了工件上孔和外形的相对位置准确，提高加工精度。如此设计出的结构可确保模具工作运行可靠和冲压产品大批量生产的要求。关键词： 复合模，冲孔，翻边，拉深AbstractThe paper is the banking or punching and bending composite die design. This paper briefly outlined the Stamping Die current development status and trends. The product is a detailed analysis and the identification process. Stamping die design in accordance with the general steps to calculate and design the sets on the main mold parts, such as: punch and die. Punch plate, feet behind the sales, market and other derivative is. Die-standard model planes need to choose suitable stamping equipment. Sign work on the parts and specifications will press for the necessary checking calculation. In addition, the die block used only with marketing materials and immovable the marketing materials. Blanking punch contents is a derivative sale, and guarantees the work piece and the shape of the holes in the relative position, improve processing accuracy. So the structure is designed to ensure reliable operation of die stamping products and mass production requirements.KEY WORDS : composite die, Punching, Blanking, drawingI河南机电高等专科学校学生毕业设计中期检查表学生姓名柳晨学 号111304134指导教师程芳选题情况课题名称汽车消音器的冲压工艺及模具设计难易程度偏难适中偏易工作量较大合理较小符合规范化的要求任务书有无开题报告有无外文翻译质量优良中差学习态度、出勤情况好一般差工作进度快按计划进行慢中期工作汇报及解答问题情况优良中差中期成绩评定：所在专业意见： 负责人： 年 月 日 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 零件号零 件 名 称00-02凹模工序号工 序 名 称设 备夹 具刀 具量 具工 时名 称型 号名 称规 格名 称规 格名 称规 格01下料：锯床直尺02粗铣：铣六面,互为直角,留单边余量0.5mm铣床虎钳标准面铣刀游标卡尺03磨削：磨六面,互为垂直,留单边余量0.3mm磨床磁力夹具、虎钳砂轮游标卡尺04钳工：划线,按位置加工孔,并攻螺纹钻床虎钳钻刀、铰刀、丝锥高度尺、游标卡尺05热处理：按热处理工艺,淬火回火达到5862HRC电热炉火钳06磨削：精磨上下平面磨床磁力夹具、虎钳砂轮游标卡尺07线切割：按图纸要求进行线切割线切割机床复式支撑夹具0.2铜丝游标卡尺08钳工：钳工精修、抛光研磨工具游标卡尺 编制 柳晨 校对 柳晨 审核 程芳 批准 机 械 加 工 工 序 卡 工序名称粗铣工序号02零件名称凹模零件号00-02零件重量同时加工零件数1材 料毛 坯牌 号硬 度型 号重 量Cr12MoV58-62HRC设 备夹 具名 称辅 助工 具名 称型 号铣床虎钳游标卡尺安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走 刀长 度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时一次1铣上平面50面铣刀游标卡尺0.520.5mm200/ min1200r/min一次1铣下平面50面铣刀游标卡尺0.520.5mm200/ min1200r/min一次2铣外端面20立铣刀游标卡尺0.510.5mm60/ min2000r/min设 计 者柳晨指 导 教 师程芳共 1 页第1页 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 零件号零 件 名 称00-03凸凹模工序号工 序 名 称设 备夹 具刀 具量 具工 时名 称型 号名 称规 格名 称规 格名 称规 格01下料锯床H1080带锯直尺02车削加工铣床专用铣床夹具铣刀游标卡尺03调质热处理炉04平磨磨床M7340导磁铁砂轮千分尺05车削加工铣床专用铣床夹具铣刀游标卡尺06热处理热处理炉07磨削加工磨床M7340导磁铁砂轮千分尺08钳研及抛光研具、砂纸09检验检测设备10装配后磨削磨床专用夹具砂轮千分尺 编制 柳晨 校对 柳晨 审核 程芳 批准 机 械 加 工 工 序 卡 工序名称粗铣六面工序号03零件名称翻边凸模零件号00-03零件重量同时加工零件数1材 料毛 坯牌 号硬 度种 类重 量Cr12MoV58-62HRC锻 件设 备夹 具名 称辅 助工 具名 称型 号铣床虎钳垫块安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走 刀长 度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时二次1车外形外圆车刀游标卡尺20.2mm200/ min2000r/min二次2车头部外圆车刀游标卡尺20.5mm60/ min2000r/mi二次3车中间外圆车刀游标卡尺20.2mm200/ min2000r/min二次4车圆角外圆车刀游标卡尺20.2mm200/ min2000r/min二次5切断切断刀游标卡尺20.2mm200/ min2000r/min设 计 者柳晨指 导 教 师程芳共 1 页第 1 页5河南机电高等专科学校毕业设计说明书参考文献1郑家贤. 冲压工艺与模具设计实用技术M.北京：机械工业出版社，2005.2冲模设计手册编写组.冲模设计手册M.北京：机械工业出版社，1999.3刘心治.冷冲压工艺及模具设计M.重庆：重庆大学出版社，19954卢险峰.冲压工艺模具学M.北京：机械工业出版社，19975周大隽.冲模结构设计要领与范例M.北京：机械工业出版社，20056牟林、胡建华.冲压工艺与模具设计M.北京:中国林业出版社；北京大学出版社，2006.87付宏生.冷冲压成形工艺与模具设计制造M.北京：化学工业出版社，2005.38郝海滨.冲压模具简明设计手册M.北京：化学工业出版社，2004.119马正元等.冲压工艺与模具设计M北京：机械工业出版社，1998.510许发樾.冲模设计应用实例M.北京：机械工业出版社，1999.611Wilson, F.W.Die design handbook McGraw. 1990.612王同海、孙胜等.实用冲压设计技术M.北京：机械工业出版社，1995.413王芳.冷冲压模具设计指导M.北京：机械工业出版社，1999.1014李名望.冲压工艺与模具设计M.北京：人民邮电出版社，1999.1034河南机电高等专科学校毕业设计说明书毕业设计题目：汽车消音器的冲压工艺及模具设计系 部 材料工程系 专 业 模具设计与制造 班 级 模具111 学生姓名 柳 晨 学 号 111304134 指导教师 程 芳 2014年 04月 15日汽车消音器的冲压工艺及模具设计1 绪 论1.1现代模具的发展现状及发展趋势 模具被称为工业产品之母。所以工业的高速发展也离不开模具工业的不断进步。中国模具巿场规模巨大，随着国内模具工业高速发展，技术也获得了较大的飞跃，但是，仍然面对高档模具以进口为主的尴尬局面。提升技术实力，乃是中国模具工业发展的前途所在。随着冲压金属制品在机械、电子、交通、国防、建筑、农业等各行业的广泛应用，对冷冲压模具的需求日益增加，冲压模在国民经济中的重要性也日益突出。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已经成为一个国家制造业水平的重要标志之一。在国内方面,由于近年市场需求的强大拉动，中国模具工业高速发展，市场广阔，产销两旺。2003年我国模具产值达到450亿元人民币以上，约折合50多亿美元，按模具总量排名，中国紧随日本、美国其后，位居世界第三。中国模具已涵盖了各种用于金属和非金属成形的特殊装备，被分为10大类、46小类。1996年至2002年间，中国模具制造业的产值年平均增长14%左右，2003年增长25%左右，广东、江苏、浙江、山东等模具发达地区的增长在25%以上。近两年，我国的模具技术有了很大的提高，生产的模具有些已接近或达到国际水平。2003年模具出口3.368亿美元，比上年增长在33.5%，形势喜人。 总的来看，我国技术含量低的模具已供过于求，市场利润空间狭小，而技术含量较高的中、高档模具还远不能适应国民经济发展的需要，精密、复杂的冲压模具和塑料模具、轿车覆盖件模具、电子接插件等电子产品模具等高档模具仍有很大一部分依靠进口。 近五年来，我国平均每年进口模具约11.2亿美元，2003年就进口了近13.7亿美元的模具，这还未包括随设备和生产线作为附件带进来的模具。中国现有模具企业超过2万家，从业人数50多万人。中国的模具生产目前主要集中在华南和华东，大约占了全国模具制造业产值和销售额的三分之二，每年平均增长在20%左右。 在国外方面, 我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。2004年，模具进出口之比为3.71，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。 1.2本设计的基本工序本设计是汽车消音器的拉深翻边复合模冷冲模主要由以下几部分构成:工作部分：其功能是完成材料的分离。零件质量及尺寸精度主要靠该部分来保证。定位及挡料部分：其功能是确定条料在冲模中的正确位置。卸料及推件装置：其功能是把箍在凸凹模外围的条料卸下来，把梗塞在凹模内的零件推出来，保证冲压继续正常进行。导向装置：其功能是保证上、下模正常运行，使之不产生位置偏移。连接固定部分：其功能是连接和紧固各零部件，使之成为一完整的整体。本设计是护汽车消音器落料、拉深、冲孔、翻边复合模，所谓复合模是指压力机一次行程中，在模具的一个工位上，同时完成几道不同工序的模具。它属于多工序模。工作部分除凹、凸模外还有凸凹模。落料凹模在上模部分的称为倒装复合模，落料凹模在下模的称为正装复合模。模具设计，即设计一副能够生产所给汽车消音器的模具，并且结构合理、能保证制品的精度、表面质量。在设计中能熟练使用PRO/E、AUTOCAD等机械、模具相关绘图软件。2 零件的工艺性2.1 工件资料 图2-1所示为汽车消音器零件，材料为08F钢，厚度为t=1 mm，大批量生产。 图2-1 汽车消音器零件图2-2 汽车消音器零件三维图2.2 零件材料及其冲压工艺性分析2.2.1 零件材料的分析冷冲压模具包括冲裁、弯曲、拉深、成形等各种单工序模和由这些基本工序组成的复合模、级进模等各种模具。设计这些模具时，首先要了解被加工材料的力学性能。材料的力学性能是进行模具设计时各种计算的主要依据。故在分析零件冲压成形工艺，设计冲压模具前，必须要了解和掌握材料的一些力学性能，以便设计。现将汽车消音器零件材料为08F钢的力学性能主要参数及其概念叙述如下：（1）应力：材料单位面积上所受的内力，单位是N/mm2，用Pa表示。10Pa=1MPa；1MPa = 1N/mm；10Pa = 1GPa。（2）屈服点s：材料开始产生塑性变形时的应力值，单位是N/mm2。弯曲、拉深、成形等工序中，材料都是在达到屈服强度时进行塑性变形而完成该工序的成形的。经查表取s =180 MPa。（3）抗拉强度b。材料受到拉深作用，开始产生断裂时的应力值，单位是MPa。b = 280390MPa。（4）抗剪强度b。材料受到剪切作用，开始产生断裂时的应力值，单位是MPa。取b = 255333MPa。（5）弹性模量E。材料在弹性范围内，表示受力与变形的指标，弹性模量大，表示材料受力后变形较小，或者说，产生一定的变形需要较大的力。E = 194 x 10MPa。（6）屈服比s/b。是材料的屈服强度与抗拉强度之比，其值越小，表示材料允许的塑性变形区越大，在拉深工序中，材料的屈服比较小时，所需的压边力和所需克服的摩擦力相应的减小，有利于提高成形极限。（7）伸长率。在材料性能实验时，试件由拉伸试验机拉断后，对接起来测量长度，其伸长量与原长度之比称为伸长率，其数值用“”表示，其数值越大表示材料的塑性越好。经查表可得，材料为08F钢的伸长率=32。综上所述，对电机端盖零件材料08F钢的力学性能分析，主要是为了便于模具设计中各参数的计算，故在后序的模具设计中各参数的计算均以上面所取的数值进行计算。2.2.2 零件工艺性的分析冲压件工艺性是指冲压零件在冲压加工过程中加工的难易程度。虽然冲压加工工艺过程包括备料冲压加工工序必要的辅助工序质量检验组合、包装的全过程，但分析工艺性的重点要在冲压加工工序这一过程里。而冲压加工工序很多，各种工序中的工艺性又不尽相同。即使同一个零件，由于生产单位的生产条件、工艺装备情况及生产的传统习惯等不同，其工艺性的涵义也不完全一样。这里我们重点分析零件的结构工艺性。该零件为电机端盖，结构复杂，成轴对称，是典型的拉深，冲孔，翻边工件。在拉深过程中要注意控制拉深程度，加工时，根据零件的结构，形状等一些技术要求，应考虑以下几点：（1）拉深件圆角半径：拉深件的圆角半径要适合，应尽量大些，以便于成形和减少拉深次数，避免在拉深过程中出现失稳现象即拉裂。拉深件底与壁的圆角半径应满足r1t。而在此设计中圆角半径R4t=1，故满足设计要求。（2）考虑拉深件厚度不均匀的现象：在拉深过程中，一般为不变薄拉深，从理论分析上说是不符合的，在拉深过程中壁厚应有少量的变化，如果在拉深件精度要求不高时，一般可以忽略不计。（3）拉深件的孔位布置：根据示图所示，该零件的孔位布置合理，处于中心部位。在冲孔、翻边时，要注意孔与拉深件的同心度的问题，孔到拉深底部边缘的距离dd1-2r1-t。 根据零件图，初步分析可以知道电机端盖零件的冲压成形需要多道工序才能完成，首先进行落料拉深，形成外形尺寸形状，其次底部要翻边成型。综上所述，电机端盖由平板毛坯冲压成形应包括的基本工序有：拉深和翻边。2.3 确定工艺方案和模具形式在冲压分析的基础上，找出工艺与模具设计的特点与难点，根据实际情况提出各种可能的冲压工艺方案，内容包括工序性质，工序数目，工序顺序及组合方式等，有时同一种冲压零件也可能存在多个可行的方案，通常每种方案各有优缺点，应从产品质量生产效率，设备占用情况，模具制造的难易程度和模具的使用寿命的高低，生产成本，操作方便与安全程度等方面进行综合分析、比较，确定出适合于现有生产条件的最佳方案，故在一定的条件下，以最简单的方法，最快的速度，最少的劳动量，最少的费用，可靠的加工出符合图样各项要求的零件，在保证加工质量的前提下，选择经济合理的工艺方案。确定工艺方案及模具形式：1、根据对冲压零件的形状、尺寸、精度及表面质量要求的分析结果，确定冲压所需的基本的工序，如落料、冲孔、翻边、拉深、整形等。2、根据初步工艺计算，确定工艺数目，如冲压次数、拉深次数等。3、根据各个工序的变形特点、质量要求等确定工序顺序。4、根据生产批量和条件（冲压加工条件和模具制造条件）确定工序组合。生产批量大时，冲压工序应尽可能组合在一起，用复合模具；小批量生产用单工序简单模。要提高生产成本，应该尽量选择合理的工艺方案，选择复合能复合的工序，为提高生产率，综合分析，可以采用翻边拉深复合模具完成。3 主要工艺参数的计算3.1毛坯尺寸的计算由于板料在轧压或退火时所产生的聚合组织而使材料引起残存的方向性，反映到拉深过程中，就使桶形拉深件的口部形成明显的突耳。此外，如果板料本身的金属结构组织不均匀、模具间隙不均匀、润滑的不均匀等等，也都会引起冲件口高低不齐的现象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外缘进行修边处理。这样在计算毛坯尺寸的时候就必需加上修边余量然后再进行毛坯的展开尺寸计算。根据零件的尺寸取修边余量的值为3mm。查表57，冲压工艺与模具设计实用技术：在拉深时，虽然拉深件的各部分厚度要求发生一些变化，但如果采用适当的工艺措施，则其厚度的变化量还是并不太大。在设计工艺过程时，可以不考虑毛坯厚度的变化。由于毛坯圆弧部分中心不在一条直线上，因此按照等面积的原则进行毛坯初始直径的求解。毛坯尺寸按公式(等面积原则)： 3.1 所以： 3.2计算拉深次数在考虑拉深的变形程度时，必需保证使毛坯在变形过程中的应力既不超过材料的变形极限，同时还能充分利用材料的塑性。也就是说，对于每道拉深工序，应在毛坯侧壁强度允许的条件下，采用最大的变形程度，即极限变形程度。极限拉深系数值可以用理论计算的方法确定。即使得在传力区的最大拉应力与在危险断面上的抗拉强度相等，便可求出最小拉深系数的理论值，此值即为极限拉深系数。但在实际生产过程中，极限拉深系数值一般是在一定的拉深条件下用实验的方法得出的，我们可以通过查表来取值。该工件拉深一个过程，因此可以计算其拉深系数来确定拉深次数。其实际拉深系数为：m=d/D=26/61=0.426 3.5材料的相对厚度为：t/D 3.6 凸缘的相对高度为： 3.7 由冲压工艺与模具设计实用手册可以查出 ，冲压工艺与模具设计实用手册可以查出 因为凸缘的相对高度0.247小于最大相对高度0.63，且实际拉深系数0.51大于最小极限拉深系数0.47，所以拉深过程可以一次拉深成功。3.3拉深力和翻边力的计算 3.3.1拉深过程（1）拉深力 3.8 式中 圆筒形零件的凸模直径（mm） 系数，查（表53，冲压工艺与模具设计实用手册）取0.4 材料的抗拉强度（MPa） 因此 （3）顶件力顶件力的计算公式可按下式：（P340，冲压工艺与模具设计实用手册）= 3.13式中 顶件力（N）； 顶件力系数；查表2-8 = 0.06 = 3.3.2冲孔、翻边过程 3.16式中，D 翻边后直径(按中线算)，mm； d 坯料预制孔直径，mm； t 材料厚度，mm； -板料抗拉强度3.3.3总力计算第一幅落料拉深模具： 3.163.4 冲压设备的选择为安全起见，防止设备的超载，对于冲裁工序，压力机的公称压力P应大于或等于冲裁时总冲压力的1.11.3倍。即： P （1.11.3）Fmax 3.17 取 P = 1.3 FmaxP = 1.3 Fmax=104KN所以可以选择吨位为100KN以上的压力机，考虑到拉深成形的行程比较大，选定压力机还应参考压力机说明书所给出的允许工作负荷曲线。拟选用J23-16开式可倾压力机。4 模具总体设计4.1 模具结构的设计4.1.1定位方式的选择定位零件基本上都已标准化，可根据坯料和工序件形状、尺寸、精度及模具的结构形式与生产效率要求等选用相应的标准。圆形毛坯工件一般采用定位板定位。4.1.2 卸料出件方式的选择卸料与出件装置的作用是当冲模完成一次冲压之后，把冲件或废料从模具工作零件上卸下来，以便冲压工作继续进行。通常，把冲件或废料从凸模上卸下来称为卸料。出件装置的作用是从凹模内卸下冲件或废料。我们通常把装在上模内的出件装置称为推件装置；把装在下模内的称为顶件装置。综合考虑该模具的结构和使用方便，以及工件料厚为1.2mm，相对较薄，卸料力也比较小，又因为是复合模生产，所以采用在凹模安装顶件装置来顶出件，比较便于操作与提高生产效率，同时又可以提高工件的平整度。4.1.3 导向方式的选择在冲压过程中，导向结构一般情况下直接与模架联系在一起，该模具采用后侧导柱的导向方式，提高模具寿命和工件质量，方便安装调整9汽车消音器的成形工艺及模具设计4.2 模具的闭合高度根据以上落料、拉深和成型复合模结构图可知，模具的闭合高度h为：Hm=下模板厚度+上模板厚度+垫板厚度+凸凹模长度+凹模高度+凸模固定板-凸凹模进人凹模的深度H1=171mm H2=123mm查所选设备的参数模具的装模高度应该满足下式要求： Hmax-5 hm Hmin+10 4.1故满足设计要求。 4.3 模具工作部分尺寸及公差计算由模具结构图便知，该模具工作部分尺寸及公差计算，主要包括落料凸、凹模刃口尺寸及公差计算、拉深模和成型模工作部分尺寸的计算。4.3.3翻边凸、凹模刃口的尺寸及公差的计算 4.6 4.7冲孔、翻边件精度取IT14级，凹模为IT7级，凸模取IT6级冲孔、翻边凸模直径（mm）冲孔、翻边凹模直径（mm）D 工件外径的公称尺寸（mm） 冲裁工件要求的公差X 系数，为避免多数冲裁件尺寸都偏向于极限尺寸，此处可取X=0.5。、凹、凸模制造偏差。5 冲模零件的设计5.1 落料凹模的设计5.1.1 凹模的尺寸计算凹模工作部分的尺寸计算，参见前面的主要工艺参数的计算。其他部分结构寸的计算如下：（1）凹模壁厚C凹模壁厚C是指凹模刃口到凹模外边缘的最短距离。凹模壁厚将直接影响凹模板的外形尺寸，即长度与宽度（L x B）。故在设计过程中应选择合适的凹模壁厚C。凹模壁厚C值主要考虑布置连接螺钉孔和销钉孔的需要，同时也能保证凹模强度和刚度，在选择凹模壁厚时，还应注意以下几点：工件落料时取表中较小值，反之取较大值；型孔为圆弧时取小值、为直边时取中值、为尖角时取大值；当设计标准模具或虽然设计非标准模具，但凹模板毛坯需要外购时，应将计算的凹模外形尺寸L X B按模具国家标准中凹模板的系列尺寸进行修正，取较大规格的尺寸。第一幅模具初定凹模壁厚C为15mm。（2）凹模的结构形式凹模板的厚度H主要不是从强度需要考虑的，而是从连接螺钉旋入深度与凹模刚度的需要考虑的。凹模板的厚度一般应不小于10mm，特别小型的模具可取8mm。随着凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也应相应的增大。凹模厚度H=45mm取：凹模直径为180mm凹模外形尺寸形状如下图所示:图5-1凹模结构图凹模的外形尺寸已标准化，用以上方法求得的外形尺寸应向接近的标准尺寸靠拢。故凹模尺寸、强度和刚度足够，一般不再进行强度和刚度的核算。 当冲裁形状复杂，公差等级高，尺寸大或尺寸较小的零件时，可以采用镶拼式凹模，但对于此零件的冲裁其凹模结构简单，故采用整体式结构。其凹模结构图如下图所示：图5-2凹模结构形式图凹模的固定方法用螺钉固定，具体的固定方法见装配图。5.2拉深翻边凸凹模的设计5.2.1 凸凹模的尺寸计算拉深凸模的工作尺寸的计算参见前面的主要工艺参数计算。现将其它参数的计算介绍如下：（1）拉深模的凸模圆角半径 拉深凸模的圆角半径r凸对拉深工作也有影响。当r凸过小时，则角部弯曲变形大，危险断面容易拉断。当r凸过大时，则毛坯底部的承压面积减小，悬空部分加大，容易产生底部的局部变薄和内皱。 除最后一次拉深，凸模的圆角半径r凸应比板厚略大，即：r，最后一次拉深时，凸模的r应等于零件的内圆半径，但不得小于材料厚度。如工件的内圆角半径要求小于料厚，则要有整形工序来完成。故在此设计中取r凸=4mm。（2）拉深间隙拉深间隙指拉深凸模与凹模之间的单面间隙，用Z表示。 模具间隙对拉深过程的影响拉深模的凸模与凹模之间的单边间隙Z/2，影响拉深力与拉深件的质量。拉深模的凸、凹模间隙Z/2大，则摩擦小，能减小拉深力。但如果间隙过大，拉深件的精度将不易控制，拉深后零件的高度将小于所要求的高度，零件成桶形。拉深模的凸、凹模间隙Z/2小，则摩擦大，将增加拉深力，造成许用拉深系数m值的增大。如果凸、凹模间隙Z/2小于拉深件的材料厚度，则将产生变薄拉深的效果，使得拉深件的精度降低。 拉深模具间隙的取向A）除最后一道工序外，间隙的取向不作规定。B）对于最后一道工序，当工件外形尺寸要求一定时，以凹模为基准，凸模尺寸按凹模减小以取得间隙。当工件内形尺寸要求一定时，以凸模为基准，凹模尺寸按凸模放大以取得间隙。C）浅拉深时，拉深间隙可取小些，深拉深时，则应取大些。这是因为变形程度越大，板厚的增厚量也越大。D）多次拉深时，前几次拉深可取较大的拉深间隙，以便使拉深顺利进行。最后一次拉深则取较小的拉深间隙，以便获得尺寸精度较高的拉深件。E）在整形拉深时，如果要求工件的精度较高，例如IT1012级，可取拉深间隙稍小于板料厚度，常取Z/2=（0.90.95）t。如果整形时只要求减小圆角半径，拉深间隙可稍大于板料厚度，例如取Z/2=（1.051.1）t。F）板料较软时，可取较小的拉深间隙，因为软料在凸模与凹模之间容易被挤薄，可消除拉深过程已出现的微小皱折。相反，硬度则应取较大的拉深间隙。G）实际供应的板料厚度可能与其公称值相比较有较大的误差，甚至超出板厚的公差范围。因此，如果成批生产拉深件的板料已经购入，最好依据实测的板料厚度参考上述原则确定合适的拉深间隙值。拉深翻边凸凹莫如图所示图5-2凸凹模结构图5.2.2 凸模的结构设计（1）凸模的结构设计的三原则为了保证凸模能够正常工作，设计任何结构形式的凸模都满足如下三原则。 精确定位凸模安装到固定板上以后，在工作过程中其轴线或母线不允许发生任何方向的移位否则将造成冲裁间隙不均匀，降低模具寿命，严重时可造成啃模。 防止拔出回程时，卸料力对凸模产生拉伸作用。凸模的结构应能防止凸模从固定板中拔出来。 转动对于工作段截面为圆形的凸模，当然不存在防转的问题。以上三条原则主要是从凸模安装固定方法考虑的。在设计各种凸模的时，应注意都要满足这三条原则。其凸模结构图如下所示： 图5-3翻边凸模结构图5.3 冲模的导向装置 5.3.1 模架的导向（1）模架导向的特点普通模架由导柱、导套、上模座和下模座组成。从安全考虑，通常导柱安装在下模座，导套安装在上模座。导柱与导套的配合面取圆柱面，以便容易加工成小间隙配合，使模架的导向精度高于压力机滑块的导向精度。采用模架进行导向，不仅能保证上、下模的导向精度，而且能提高模具的刚性、延长模具的使用寿命、使冲裁件的质量比较稳定、使模具的安装调整比较容易。因此在中小型冲模上广泛采用模架作为上、下模的导向装置。模具可视为模具的一个部件，并且早已高度标准化与商品化。在冲模设计时，特别是中小型冲模设计时，应尽量选择专业生产的标准模架，对提高模具质量、缩短制模周期有着十分重要的意义。图5-5导套导柱示意图（2）模架的类型及应用落料拉深冲孔模具设计中为方便卸料版安装，采用后侧导柱模架；第二幅模具由于采用圆形定位板定位，因此采用中间圆形导柱模架。导柱分布在矩形凹模的对称中心线上，两个导柱的直径不同，可避免上模与下模装错而发生啃模事故。适用于单工序模和工位少的级进模。装配良好的模架，应能用两手轻轻抬起上模座而下模座不动，但这样的效果很难达到， 因为导柱与模座为过盈配合，压入导柱导套时难以保证垂直度。所以在装配时，导柱、导套与模座可以较松的过渡配合H7/m6代替过盈配合，容易保证导柱和导套的轴线垂直于模座平面，使模架的导向精度只决定于加工精度，而容易制成精密模架。对于冲裁模，导柱导套的配合间隙应小于单面间隙。当双面冲裁间隙不超过0.03时，相当于板料厚度小于0.5mm，可选用一级模架。双面冲裁间隙超过0.03mm时，可选用二级模架。为了保证使用中的安全和可靠性，设计与装配模具时，还应注意下列事项：当模具处于闭合位置时，导柱的上端面与上模座的上平面应留1015mm的距离；导柱下端面与下模座下平面应留25mm的距离。导套与上模座上平面应留不小于3mm5.4 定位装置冲压加工时，条料或坯料在冲模内处于正确的位置，称为定位。定位的基本形式有如下三种类型： （1）导向定位（2）接触定位（3）形状定位在此设计模具选用定位板定位。图5-7 导料板定位图6其它冲模零件设计6.1 模柄的类型及选择中小型模具一般都用模柄将上模与压力机滑块相连接。设计模具时，选择模柄的类型要考虑模具结构的特点和使用要求，模柄工作段的直径应与所选定的压力机滑块孔的直径相一致。下面分别介绍几种常见的标准模柄形式，可供设计时选用。（1）旋入式模柄旋入式模柄，通过螺纹与上模座连接，上端两平行面供搬手旋紧用。骑缝螺钉用于防止模柄转动。（2）压入式模柄压入式模柄，固定段与上模座孔采用H7/h6过渡配合，并加骑缝销防止转动。装配后模柄轴线与上模座垂直度比旋入式模柄好。（3）凸缘式模柄凸缘模柄，在上模座加工出容纳模柄大凸缘的沉孔，与凸缘为H7/h6配合，并用3个或4个内六角螺钉进行固定。由于沉孔底面的表面粗糙度较差，与上模座的平行度也较差，所以装配后模柄的垂直度远不如压入式的模柄。因此在能应用压入式模柄时，不应采用凸缘模柄。这种模柄的优点在于凸缘的厚度一般不到模座厚度的一半，模座凸缘以下部分仍可加工出形孔，以便容纳推件装置的顶板采用螺纹模柄的小型模具也可以这样应用，但螺纹连接段的长度要比上模座厚度小些。（4）浮动模柄模柄与上模座不是刚性连接，允许模柄在工作过程中产生少许倾斜。采用浮动模柄，可避免压力机滑块由于导向精度不高对模具导向装置产生不利影响，减少对模具导向件的磨损，延长其使用寿命，使模具导向装置长期保持良好的导向精度。浮动模柄主要用于滚动导向模架，在压力机导向精度不高时，选用一级精度滑动导向模架也可采用。但选用浮动模柄的模具必须使用行程可调冲床，保证在工作过程中导柱和导套不脱离。否则，在回程上模有可能与浮动模柄移位，严重时甚至可将上模甩出去，轻者损坏模具，重者可能造成人生事故。（5）通用模柄将快换凸模插入模柄孔内，再用螺钉从模柄侧面将其固紧，防止卸料时拔出，就组成了通用冲孔、翻边模的上模。根据以上模具的比较，在此设计中选用压入式的模柄。其结构如下图所示：6.2 凸模固定板凸模固定板的外形与尺寸通常与凹模板相同，厚度为凹模板厚度的0.81倍。固定凸模的型孔决定于凸模的结构设计，对于圆凸模，取凸模固定端的直径按H7精度加工；对于用螺钉吊装的直通式凸模，要求型孔按凸模实际尺寸配作成H7/h6；对于用低熔点合金、环氧树脂及胶粘法固定的凸模，则型孔尺寸按相应凸模尺寸适当放大周边间隙来确定。取凸模固定板的厚度为12mm。6.3 垫板在凸模固定板与上模座之间加一块淬硬的垫板，可避免硬度较低的模座因局部受凸模较大的冲压力而出现凹陷，致使凸模松动。有些模具在凹模与下模座之间也加垫板，目的是为了提高模具使用寿命。垫板的平面形状与尺寸和固定板相同，其厚度一般取610mm。此处取10 mm。在垫板上穿过连接螺钉、卸料螺钉和定位销出要钻通孔，其直径应比相应件的直径增大0.51mm。穿销孔是在装模具时调整好冲裁间隙后，连同模座和固定板一起经钻孔、绞孔加工出来的，垫板淬火前应将穿销孔扩大，以免垫板淬火变形后难以打入销钉。图6-2 垫板6.4 紧固件冲模上的紧固件包括连接螺钉和定位销钉。受力较大的连接螺钉一般都采用内六角螺钉，其特点是用45号钢制造，并淬火达3540HRC，因此可承受较大的拉应力。受力不大的小螺钉可以采用普通圆柱头螺钉，但一般不用半球头螺钉或沉头螺钉。前者一字槽容易拧坏，后者装配时不变便调整。6.5 定位销定位销钉采用普通圆柱销，可以承受一定的切应力。定位销采用的过渡配合，以保证装配精度。7 模具的装配7.1 复合模的装配复合模一般以凸凹模作为装配基件。其装配顺序为：装配模架；装配凸凹模组件（凸凹模及其固定板）和凸模组件（凸模及其固定板）；将凸凹模组件用螺钉和销钉安装固定在指定模座（正装式复合模为上模座，倒装式复合模为下模座）的相应位置上；以凸凹模为基准，将凸模组件及凹模初步固定在另一模座上，调整凸模组件及凹模的位置，使凸模刃口和凹模刃口分别与凸凹模的内、外刃口配合，并保证配合间隙均匀后固紧凸模组件与凹模；试冲检查合格后，将凸模组件、凹模和相应模座一起钻铰销孔；卸开上、下模，安装相应的定位、卸料、推件或顶出零件，再重新组装上、下模，并用螺钉和定位销紧固。7.2 凸、凹模间隙的调整冲模中凸、凹模之间的间隙大小及其均匀程度是直接影响冲件质量和模具使用寿命的主要因素之一，因此，在制造冲模时，必须要保证凸、凹模间隙的大小及均匀一致性。通常，凸、凹模间隙的大小是根据设计要求在凸、凹模加工时保证，而凸、凹模之间间隙的均匀性则是在模具装