漏油器外壳的落料、拉深、冲孔级进模的设计【毕业论文绝对精品】

1、摘要冷冲压加工在我国已有很长的历史，封建社会时期我国劳动人民纯手工打造金、银和铜饰品，制作各种日用品，就已显示出精巧的工艺技术，但那时人们劳动强度大，制作时间长，不宜生产大量的生活用品供生活所需，随着现今科技的进步，工业发展，模具在工业生产中引起了人们的重视。冲压模具生产产品效率高，能保证工件的精度，实现了自动化，适合大批量生产。未来模具将向全面推广CAD/CAE/CAM,模具优质材料及表面处理技术，特种加工，模具扫描及数字化系统，模具研磨抛光将自动化、智能化，模具自动加工系统方向发展。本设计是对漏油器外壳的落料、拉深、冲孔级进模的设计，完成的内容为：对模具在工业生产中的作用，模具发展历史与现

2、状，未来模具的发展前景做了概述。进行零件的形状、尺寸、精度工艺分析，确定合理的工艺方案，确定工序数目。确定毛坯尺寸，判断能否一次拉成，合理排样，绘制排样图，计算冲裁力、推件力、顶件力、卸料力、拉深力，确定压力中心。确定拉深凸、凹模间隙，计算落料、拉深、冲孔的凸、凹模刃口尺寸。确定凸、凹模结构，并绘制零件图，设计定位零件，压料、卸料、出件零部件，设计固定零件，选择模架标注紧固件。最后绘制模具非标准零件图，用CAD和UG分别画出二维与三维装配图，三维图并生成爆炸图。本设计运用模具使钢料产生塑性变形，获得最终需要的零件，这是一种少切削、无切削、多工序重合的生产方法，并且利用级进模生产零件，提高了生产

3、效率，对相似工件的大批量生产具有参考的作用。关键词：漏油器外壳; 落料; 拉深; 冲孔;级进模Abstract Cold stamping has a long history in China. The period of feudal society, our working people handmade gold, silver and copper jewelry, production of daily necessities, Already shows a sophisticated technology, But then the people to the labor in

4、tensity of production a long time, should not produce large amounts of daily necessities for living expenses. With today's advances in technology, industrial development, attracted the attention of people die in industrial production. Stamping mold products, high efficiency, to ensure the precis

5、ion of the workpiece, automated, suitable for mass production. The mold will comprehensively promote the automation of CAD / CAE / CAM, mold-quality materials and surface treatment techniques, special machining, mold scanning and digitizing systems, mold grinding polishing, intelligent, mold automat

6、ic processing system direction.This design is the oil spill shell blanking, deep drawing, Punching Progressive Die Design, Completed as follows : The role of mold in industrial production, mold development history and current situation, future prospects for the development of the mold to do an overv

7、iew. The part shape, size, precision and process analysis , To determine a reasonable process , To determine the process number, To determine the blank size, to determine whether to pull into for a time, Reasonable layout, drawing layout diagram, Calculate the blanking force, pushing pieces of force

8、, the top pieces of force, the discharge power, drawing force, determine the center of pressure. Make sure the convex drawing, the die gap to calculate the convexity of the blanking, deep drawing, punching, and the die edge size. Determine the convex and concave mold structure, and draw the parts di

9、agram, locate the part of the design, binder, discharge, the piece parts, design of fixed parts, select mold label fasteners. Finally draw the mold non-standard parts diagram, draw 2D and 3D assembly drawings, three-dimensional map with CAD and UG, respectively, and generates the exploded diagram.Th

10、e use of design mold steel material of the plastic deformation, to obtain the final parts, this is a little cutting, cutting, multi-process production methods overlap, and progressive die production parts, improve production efficiency, similar to the workpiecehigh-volume production with reference t

11、o the role.Keywords: Oil spill shell; Blanking; drawing; punching; Progressive Die目录第一章绪论11.1 模具的发展历史与现状11.2 冲压模具的发展趋势21.2.1 模具自动加工系统的发展21.2.2 优质材料及先进表面处理技术21.2.3 特种加工技术的发展2全面推广CAD/CAM/CAE技术21.2.5 模具扫描及数字化系统31.3 本论文研究的内容3第二章冲压件的工艺分析和模具设计的相关计算42.1 冲压件的工艺分析42.1.1 工件的设计要求42.1.2 零件结构42.1.3 零件材料42.1.4 尺寸

12、精度52.1.5 冲压工艺方案的确定52.2 计算毛坯尺寸62.2.1 判断能否一次拉成62.2.2 压边的条件72.3 排样方式的确定及计算7毛坯排样原则72.4 冲裁模刃口尺寸计算的原则92.4.1 冲裁凸、凹模刃口尺寸计算92.4.2 刃口尺寸的计算102.5 拉深模工作部分尺寸计算132.5.1 凹模圆角半径132.5.2 凸模圆角半径132.5.3 拉深模凸、凹模间隙的确定142.5.4 拉深模工作部分尺寸计算142.6 冲压力的计算152.6.1 冲裁力的计算152.6.2 卸料力、推件力和顶件力的计算152.7 拉深工艺力的计算162.7.1 拉深力的计算162.7.2 压边力的

13、计算172.8 压力中心的确定17第三章冲压设备的选择193.1冲压设备类型的选择193.2 冲压设备规格的确定19第四章模具主要零部件结构设计与总体设计214.1 工作零件的设计214.1.1 凸模设计21凹模设计214.2 定位零件224.2.1 弹簧弹顶挡料销、导正销224.2.2 导料板234.3 卸料与出件零部件234.3.1 卸料板23弹顶器和顶件装置234.4 凸、凹模固定板244.5 垫板244.6 紧固连接件244.7 模柄和模架的选择254.8 模具总体结构的设计26第五章小结29参考文献30附录31致谢32第一章 绪论1.1 模具的发展历史与现状据文献记载，我国劳动人民远

14、在青铜时期就已发现金属具有锤击变形的性能，到战国时代就能练剑淬火。我们的祖先在2300多年前，就已经用冲压模具制造各种兵器和日用品，这说明了中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就就已显示精巧的工艺技术和高超的艺术水平。到了1953年，中国的长春第一汽车制造厂首次建立了冲模车间，并于1958年开始制造汽车覆盖件模具1。我国开始生产精冲模是在20世纪60年代，经过多年的发展，如今我国已形成了300多亿元（未包括港、澳、台的统计数字）各类冲压模具的生产能力。到了21 世纪，随着计算机软件的发展和进步，CAD/CAE/CAM 技术渐渐成熟并开始普及，我国冲压模具企业基本都有了CAD/CAM技术，一些国内

15、大型企业也具备了CAE能力。目前我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具，为中档轿车配套的覆盖件模具内也能生产了，精度达到12m，寿命二亿次左右的多工位级进模国内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。但与国民经济需求和世界先进水平相比，仍具有较大的差异，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。而一些低档次的简单冲模，则已供过于求。德国一直以高超的加工技艺和出产精密机械、工

16、具而著称，其模具业也充分体现了这一特点，在这个充满竞争的社会中，德国模具行业多年保持住了在国际市场中的强势地位，出口率一直稳定在33%左右。美国EDS公司、Parametric Technology公司、CV公司分别拥有UG、 Pro/Engineer、CADSS软件，模具设计制造普遍应用CAD/CAE/CAM技术，加工工艺、检验检测配套了先进设备，大型、复杂、精密、长寿命、高性能模具的发展达到领先水平。新加坡是一个只有300万人口的小国，他们国家拥有各种类型模具以及精密加工相关企业超过1000多家，模具年产值超过45亿人民币，在亚洲模具业中有着相当重要的影响力和作用。新加坡65%以上企业生产

17、的模具都是为电子相关业配套的，生产的模具不是大型的，但都是高精密、高水平的模具。1.2冲压模具的发展趋势模具材料、制造模具的技术以及人才因素是发展模具工业的关键，模具工业发展的一个关键因素是模具技术的发展，为推进我国社会主义现代化建设，适应各部门发展的需要，还需要模具工业进一步技术结构，为此，模具发展方向应该为适应模具产品“精度高”、“质量好”、“交货期短”和“价格低”的目标服务，朝下列几个方向发展： 模具自动加工系统的发展这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。1.2.2

18、优质材料及先进表面处理技术选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。1.2.3 特种加工技术的发展电火花加工向着精密化、微细化方向发展。在简化电极准备、简化编程和操作、提高加工速度以及不断降低设备制造成本上也做了大量研究和实践。在其他机械特种加工（如磨料流动加工、喷水加工、低应力磨削、超声波加工等）和特种加工（如电子束加工、电火花磨削、激光加工、等离子束加工等）已经进入实用阶段，在各自的特殊

19、加工领域发挥着重要作用。1.2.4全面推广CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。1.2.5 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。有些快速扫描系统，可快速安装在已

20、有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用1。1.3本论文研究的内容本文研究冷冲压模具级进模的设计过程，其中涉及到了落料、拉深和冲孔工序，从分析冲压件的工艺性开始，确定加工制件的工艺方案，确定毛坯尺寸及排样方式，对冲裁拉深的凸模和凹模刃口进行计算，进行冲压力与拉深力的计算，得出总压力，确定模具的压力中心，选择合适的冲压设备，对冷冲压模具主要组成零件的结构和模具的总体结构进行设计。第二章 冲压件的工艺分析和模具设计的相关

21、计算2.1 冲压件的工艺分析2.1.1 工件的设计要求工件简图如下：图2-1 工件图（二维）图2-2 工件图（三维）工件名称：漏油器外壳工件材料：08钢生产批量：大批量材料厚度：2mm尺寸精度：IT102.1.2 零件结构该零件是带有凸缘的旋转体制件，料厚t=2mm，没有厚度不变的要求，零件形状简单、对称，圆角半径R=4mm2t，符合拉深对圆角半径的要求，不用加整形工序。尺寸110±0.25为IT12级，其余尺寸为自由公差，拉深底部孔径d分别为6.5和20，满足dd4-2r+t=76-2×42=70mm，符合孔位设计要求,在拉伸件上冲孔时，为免冲孔时凸模受水平推力而折断，孔

22、边与零件直壁之间应保持一定的距离，此距离应满足aR+0.5t2，由零件外形尺寸计算得a=6.75，满足冲孔的条件。2.1.3 零件材料工件材料为08钢，具有低强度、高韧性、塑性好的性能，适合作冲裁、拉深的材料。2.1.4 尺寸精度工件精度为IT12，冲裁件的经济精度一般不高于IT11级，最高可达IT8IT10，冲孔比落料高一级，拉深间的尺寸精度应在IT13级以下，不以高于IT11级，所以该零件利用普通冲裁拉深可以达到零件图样的要求2。冲压工艺方案的确定对零件结构、材料、精度分析后，得出以下三种方案：方案一：落料-拉深-冲孔，采用单工序模具，则需要三套模具。方案二：落料-拉深-冲孔，采用复合模具

23、，即只需要一套模具。方案三：落料-拉深-冲孔，采用级进模具，只需要一套模具。方案比较：方案一:单工序模生产效率低，冲压精度不高，模具复杂程度、制作精度都较低，冲压设备能力较小，而且加工这样一个工艺需要三套模具，三台设备，模具制造费用大，所以方案一不合理。方案二:采用复合模，模具制造难度加大，模具结构较复杂，模具制造周期较长，模具成本较高，所以方案二不合理。因工件的结构较为简单且关于轴对称，采用级进模具制造工件，生产效率高，成本不是太高，并且适合大批量生产，避免了复合模最小壁厚的问题，综上所述，所以采用方案三。当使用方案三级进模生产，由于零件包括落料、拉深、冲孔等几个基本工序，所以有以下两种方案

24、：方案一：第一工位：落料第二工位：拉深第三工位：冲孔方案二：第一工位：落料第二工位：冲孔第三工位：拉深方案三：第一工位：拉深第二工位：冲孔第三工位：落料对于以上三种方案都是用级进模生产，级进模工序排样的原则是先安排冲孔、切槽、切口等冲裁工序，在安排弯曲、拉深、成形等工序，但考虑到，最后拉深可能会造成前面冲成的孔变形，如果最后落料，材料大，前面的拉深容易把材料拉破，所以选用方案一。图2-3 计算毛坯尺寸涉及的尺寸图2.2 计算毛坯尺寸单工序拉深模的毛坯是单个的，级进模的坯料则是条料。为了拉深计算的需要，级进模的拉深也要像单个毛坯一样计算毛坯直径。计算毛坯直径是根据拉深成形以后，工件的表面积与毛坯

25、面积相等的原理，进行毛坯直径的计算。因dt/d=110/78=1.41, dt=110,查表手册3得=4.3修边前凸缘直径分别为:d凸= dt+2×4.3=118.6mm;d1=80-2×（2+4）=68mm;d2=80-2=78mm; d3=80+2 ×4=88mm;d4=d凸=118.6mm;h=34-2×（2+4）=22mm;r= 4+1=5mm。d1、d2、d3、d4、r的尺寸标注如图（2-3）。查冲压模具设计3续表4.5知毛坯的计算公式为：（2-1）=150.69mm所以毛坯直径为D=150.96mm判断能否一次拉成材料的相对厚度t/D

26、5;100=1.32，凸缘的相对直径d凸/d2=118.6/78=1.52，由手册3查得，第一次拉深的极限拉深系数m1=0.46，工件总的拉深系数mt =d2/D=78/150.96=0.52,工件第一次拉深的最大相对高度h1/d1为0.420.533，零件的相对高度h/d2=32/78=0.41，由以上可知零件总拉深系数mt 大于第一次拉深系数m1,零件的相对高度h/d小于工件第一次拉深的最大相对高度值，所以该零件可以一次拉深成形。2.2.2 压边的条件因零件一次可拉深成形，拉深系数m=d2/D=78/150.96=0.52，当t/D0.045（1-m）时毛坯不起皱，即不采用压边圈，t/D=

27、2/150.96=0.0130.045(1-0.52)=0.021,所以需要采用压边装置。2.3 排样方式的确定及计算设计级进模首先要设计条料排样图。根据材料经济利用程度，排样方法可分为以下3种：有废料排样法，少废料排样法，无废料排样法3。无论是采用有废料或少废料，无废料排样，根据冲裁件在条料上的不同布置方式，又有直排、斜排、对排、混合排的排列方式。毛坯排样原则材料利用率要尽量高,便于完成后续加工工序，生产率要高，便于操作，安全性要好。综合考虑材料经济利用程度与工件形状的分析，为了尽可能地提高材料利用率，可以初拟以下几种排样设计方案：（a）方案一 （b）方案二（c）方案三 (d)方案四图2-4

28、排样图第一种方案条料宽度合适，圆筒形件的毛坯直径为150.96mm，加上冲裁金属材料的搭边值，不至于条料太窄，也不影响加工质量，且可以使模具的宽度不至于较长。而第二种方案和第三种方案，会使模具宽度增加，模具结构比第一种复杂，不利于提高生产率。所以优先考虑零件加工质量和模具结构的简单化，选用第一种方案。查手册3表2-16得最小搭边值a=3mm，b=2mm，a、b如图2-4（d）所示。计算材料在一个步距内的利用率：冲裁件的实际面积：F0=3.14×（150.96/2）2-3.14×4×（6.5/2）2-3.14×（20/2）2 (2-2)=17442.64m

29、m2条料宽度B=150.96+2a=156.96mm (2-3)条料进距L=150.96+b=152.96mm (2-4)查手册表3得材料利用率计算公式为： (2-5)式中：材料利用率（%）；F0单个冲裁件的实际面积(mm2)；n该条料上所能冲制出的冲裁件个数；L条料的长度(mm)；B条料的宽度(mm)；值越大，说明废料越少，材料利用率越高。2.4 冲裁模刃口尺寸计算的原则 （1）当设计落料模时，由于落料件尺寸与凹模刃口公称尺寸相等，所以应先确定凹模尺寸，间隙取在凸模上；考虑到冲裁模过程中模具的磨损，凹模刃口尺寸将会越磨越大，因此，凹模刃口的基本尺寸应需取工件尺寸公差范围的较小尺寸，才能保证磨

30、损到一定程度时，仍能冲制出合格的零件；凸、凹模之间的间隙取最小合理间隙值，以保证模具磨损到一定程度时，间隙仍然在合理间隙范围之内4。（2）当设计冲孔模时，因工件的尺寸等于凸模刃口公称尺寸，故应先确定凸模尺寸，间隙取在凹模上，考虑冲裁过程中模具的磨损，凸模刃口尺寸越磨越小，因此，凸模刃口的基本尺寸需取工件尺寸公差范围较大尺寸，以保证凸模磨损到一定程度时，还可以使用；凸、凹模之间的间隙取最小合理间隙值4。（3）凸模与凹模的制造公差，主要与冲裁件的精度和形状有关。一般比冲裁件的精度高23级，如果对刃口精度要求过高，将会增加模具制造成本和难度，生产周期变长；如果对刃口精度要求太低，冲制的零件将不合格。

31、如零件仅为名义尺寸，即未标注公差，对非圆形件按国家标准非配合尺寸公差数值IT14级处理，而冲模制造公差可按IT11级选取；对于圆形件，一般按IT6IT7级精度制造模具。冲裁凸、凹模刃口尺寸计算（1）分别加工法。分别规定凸模和凹模的尺寸和公差，分别进行制造，用凸模和凹模的尺寸及制造公差来保证间隙要求。此方法主要用于冲裁件形状简单、间隙较大的模具或用精密设备加工凸模和凹模的模具。分别加工法加工的凸模和凹模具有互换性，制造周期短，利于成批制造5。（2）单配加工法。用凸模和凹模相互单配的方法来保证合理间隙。加工后凸模与凹模必须配对，没有互换性。通常，落料件选择凹模为基准模，冲孔件选择凸模为基准模。在基

32、准模的零件图上标注尺寸和公差，在配合的非基准模零件图上标注与基准模相同的基本尺寸，不标注公差，这种方法多用于冲裁件的形状复杂、间隙较小的模具。此模具工作零件的形状相对较简单，适宜采用线切割机床加工落料凸模、凹模、凸模固定以及卸料板等。这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简单化，因此工作零件刃口尺寸的计算就按分别加工的方法来计算。2.4.2 刃口尺寸的计算表2-1凸模，凹模的制造偏差（mm）基本尺寸凸模偏差p凹模偏差d基本尺寸凸模偏差p凹模偏差d18>1830>3080>80120>1201800.0200.0200.0200.0250.0300.020

33、0.0250.0300.0350.040>180260>260360>360500>5000.0300.0350.0400.0500.0450.0500.0600.070冲裁凸、凹模的间隙主要与材料的厚度种类有关。查手册3表2-23得Z min=0.246mm，Zmax=0.36mm。当凸模与凹模分开加工时，其公差应保证如下关系：|p|+|d|Zmax- Z min (2-6)式中：p、d凸、凹模制造公差(mm)；Zmax、Z min最大、最小合理间隙(mm)。（1）落料：基本尺寸为150.96mm， p =-0.03，d=0.04校核，由式（2-6）得：0.070.1

34、14所以满足间隙公差尺寸。根据冲裁模刃口尺寸计算原则，落料应先确定凹模刃口尺寸，间隙取在凸模上，从手册3表2-27中查得=0.75，其计算公式如下： (2-7)mm (2-8)mm式中：DP ,Dd落料凸模与凹模尺寸(mm)；工件的制造公差(mm)；D落料件的基本尺寸(mm)；Z min最小合理间隙（双面）(mm)；p 、d凸、凹模制造公差(mm)； 磨损系数从手册表32-27中查得=0.75。（2）冲20的孔：基本尺寸为20mm，由表2-1得 p =-0.02，d=0.025校核，由式（2-6）得：0.0450.114所以满足间隙公差尺寸。根据冲裁模刃口尺寸计算原则，冲孔应先确定凸模刃口尺寸

35、，间隙取在凹模上，从手册3表2-27中查得=0.75，从手册3表1-61中查得=+0.52其计算公式如下： (2-9)mm(2-10)mm 式中：dP ,dd冲孔凸模与凹模尺寸(mm)；工件的制造公差(mm)；d落料件工件孔的基本尺寸(mm)；Z min最小合理间隙（双面）(mm)；p 、d凸、凹模制造公差(mm)； 磨损系数。（3）冲6.5的孔：基本尺寸为6.5mm，查表5-1得 p =-0.02，d=0.02校核，由式（2-6）得：0.040.114所以满足间隙公差尺寸。根据冲裁模刃口尺寸计算原则，冲孔应先确定凸模刃口尺寸，间隙取在凹模上，从手册3表2-27中查得=0.75，从手册表1-6

36、1中查得=+0.36其计算公式如下：(2-11)mm(2-12)mm式中：dP ,dd冲孔凸模与凹模尺寸(mm)；工件的制造公差(mm)；d落料件工件孔的基本尺寸(mm)；Z min最小合理间隙（双面）(mm)；p 、d凸、凹模制造公差(mm)； 磨损系数。（4）冲直径为8mm的导正孔，凸、凹模制造公差分别为p =-0.02，d=0.02校核，由式（2-6）得：0.040.114所以满足间隙公差尺寸。根据冲裁模刃口尺寸计算原则，冲孔应先确定凸模刃口尺寸，间隙取在凹模上，从手册3表2-27中查得=0.75，从手册表1-61中查得=+0.36其计算公式如下： (2-13)mm(2-14)mm式中：

37、dP ,dd冲孔凸模与凹模尺寸(mm)；工件的制造公差(mm)；d落料件工件孔的基本尺寸(mm)；Z min最小合理间隙（双面）(mm)；p 、d凸、凹模制造公差(mm)； 磨损系数。2.5拉深模工作部分尺寸计算2.5.1 凹模圆角半径凹模圆角半径越大，材料易进入凹模，但过大，材料易起皱。因此，在材料不起皱的前提下，宜取大一些。拉深凹模圆角半径计算公式3计算：（2-15）mm式中：凹模圆角半径(mm)；D坯料直径(mm)；d凹模内径（当工件材料厚t1mm时，取拉深时工件的中线尺寸），(mm)；t材料厚度(mm)。凸模圆角半径凸模圆角半径过小，会使坯料在此受到过大的弯曲变形，导致危险断面材料严重

38、变薄甚至拉裂；过大，会使坯料悬空部分增大，容易产生“内起皱”现象。一般。=（0.71.0） (2-16)=(0.71.0)9.66=6.769.66mm取=8.21mm2.5.3 拉深模凸、凹模间隙的确定拉深模的凸、凹模间隙对拉深力、拉深件质量、模具寿命等都会有较大的影响。间隙小时，拉深力大，模具磨损也大，但拉深件回弹小，精度高。间隙过小，会使拉深件壁部严重变薄甚至拉裂。间隙过大，拉深时坯料容易起皱，而且口部的变厚得不到消除，拉深件出现较大的锥度，精度较差。对有压料装置的拉深，查手册3表4-54间隙系数K=0.1，凸、凹模单边间隙计算公式如下 (2-17)mm式中：材料厚度的最大极限尺寸(mm

39、)；t 材料厚度的基本尺寸(mm)；K系数。2.5.4 拉深模工作部分尺寸计算（1） 凹模尺寸计算公式查手册3表4-56如下，工件的制造公差查手册表1-61 =-0.74，查手册3表4-56凹模的制造公差=0.12。 (2-18)mm式中：凹模尺寸(mm)；D拉深件外形基本尺寸(mm)；工件的制造公差(mm)；凹模的制造公差(mm)。（2）凸模尺寸计算公式查手册3表4-56如下，工件的制造公差查手册表1-61 =-0.74，查手册表4-56凹模的制造公差=0.08mm。 (2-19)mm式中：凸模尺寸(mm)；D拉深件外形基本尺寸(mm)；工件的制造公差(mm)；凸模的制造公差(mm)。2.6

40、冲压力的计算冲裁力的计算冲裁力的大小主要与材料的力学性能、厚度和工件将要实施冲裁的周边长度有关。冲裁力的计算公式用，查手册3表1-20得材料的抗剪强度=255353MPa,取=310MPa，料厚2mm，冲裁部位有第一工位落料，第三工位20mm孔，4个6.5的孔，落料冲孔的总周长为L=×（150.96+20+4×6.5+2×8）=668.69mm，则冲裁力为 (2-20)式中：L冲裁件的冲裁长度(mm)；t板料厚度(mm)；材料的抗剪强度(MPa)。卸料力、推件力和顶件力的计算无论采用何种刃口冲模，冲裁工件完成后，由于弹性变形，在板料上冲裁出的废料（或工件）孔沿着径

41、向发生弹性收缩，会紧箍在凸模上。而冲裁下来的工件（或废料）径向扩张，并因要力图恢复弹性弯曲，会卡在凹模孔内，为了使冲裁过程连续，操作方便，就需把套在凸模上的板材卸下，把卡在凹模内的冲件或废料排出。从凸模上将零件或废料卸下来所需要的力称卸料力，顺着冲裁方向将零件或废料从凹模腔内推出的力称推件力，逆着冲裁方向将零件或废料从凹模腔内顶出的力称顶件力。、和与冲件轮廓形状、冲裁间隙、材料种类和厚度、润滑情况、凹模洞口形状等因素有关，要准确计算这些力是困难的，在实际生产中常用下列经验公式计算： (2-21) (2-22) (2-23)查手册3表2-29卸料力系数=0.055, 推件力系数=0.06,顶件力

42、系数为0.040.05取=0.05。由式（2-21）、（2-22）、（2-23）得：NNN式中：冲裁力(N)；卸料力系数；推件力系数；顶件力系数；n堵在凹模内的冲件数。2.7拉深工艺力的计算拉深力的计算查手册3表4-36得修正系数K=0.9，抗拉强度，取 (2-24)MPa式中：F拉深力(N);d工件的直径（按中性层计算）(mm)；t板料厚度(mm)；拉深件材料的抗拉强度(MPa)；K修正系数；与拉深系数有关。压边力的计算查手册3表4-42取单位面积压边力p=2.3，压边力计算： (2-25)N式中：Fy压边力(N)；p单位面积压边力(MPa)；D毛坯直径(mm)；d拉深后工件的直径(mm)；

43、凹模圆角半径(mm)。则总压力为 (2-26)KN故取总压力=693KN。2.8 压力中心的确定冲压时模具压力中心要与模具几何中心重合。因此，设计模具时，要使模具的压力中心通过模柄的轴线，否则冲裁时会产生偏心冲击，形成偏心载荷，使冲裁间隙产生波动，冲模刃口磨损不均，影响冲件质量和模具寿命。图2-5 压力中心计算相关尺寸图各冲裁周边的长度为mmmmmm压力中心的计算式如下：(2-27)mm(2-28)mm故该制件的压力中心位置为：X=309.95mm，Y=75.48mm。第三章 冲压设备的选择3.1冲压设备类型的选择根据所要完成的冲压工艺的性质，生产批量的大小，冲压件的几何尺寸和精度要求等来选择

44、设备的类型。对于中小型的冲裁件，弯曲件或拉深件的生产，主要采用开式机械压力机。尽管开式冲床的刚度差，在冲压力的作用下床身的变形将会冲裁模的间隙分布有一定的破坏，降低模具的使用寿命或冲裁件的表面质量。可是，由于它提供了非常方便的操作条件和非常容易安装机械化附属装置的特点，让它成为目前中小型冲压设备的主要形式。3.2 冲压设备规格的确定根据冲压件的尺寸、模具的尺寸和冲压力来确定设备的规格。压力机的行程大小要适当。由于压力机的行程影响到模具的张开高度，因此对于冲裁、拉深等模具，行程不宜过大，以免发生凸模与导板分离或滚珠导向装置脱开的不良后果。对于拉深模，压力机的行程至少应大于成品零件高度的两倍以上，

45、以保证毛坯的放进和成形零件的取出。 所选压力机的闭合高度应与冲模的闭合高度相适应。就是满足：冲模的闭合高度在压力的最大闭合高度和最小闭合高度之间的要求。压力机工作台面的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸，并还要留有安装固定的空间。对于过大的工作台面上安装过小尺寸的冲模，对工作台面的受力条件是不利的。从提高设备的工作刚度、冲压件的精度及延长设备的观点出发，使设备容量有较大的剩余，使设备留有40%30%的余量，即使用设备容量的60%70%，所以选取压力机公称压力为1000KN。查阅参考资料可选取公称压力1000KN的开式机械压力机3，该压力机的有关系数为：表3-1 压力机相关系数型号JB23-63公

46、称压力1000KN发生公称压力时滑块离下死点的距离10mm滑块行程固定行程140mm调节行程16mm滑块行程次数(不小于)60次/min封闭高度最小260mm最大500mm封闭高度调节量110mm滑块中心线至床身距离320mm立柱间距离（不小于）420mm工作台尺寸前后600mm左右900mm工作台孔尺寸前后230mm左右420mm直径300mm垫板尺寸厚度直径模柄孔尺寸（直径×深度）60mm×75mm工作台垫板厚度110mm第四章 模具主要零部件结构设计与总体设计4.1 工作零件的设计4.1.1 凸模设计（1）凸模形式。凸模的形式与一般级进模相似，凸模要有足够的刚度和强度

47、，便于更换，结构工艺性要好，以便制造，热处理，检测及安装。凸模可分为直通式和加强式（台阶式）两种，直通式凸模加工容易，可采用线切割加工；而加强式凸模强度和稳定性较好，可采用成形磨削等方法加工，但多工位级进模中凸模数量较多，再加上导正销等零件的安装需要占据位置，使得凸模的安装空间受到一定的限制，小凸模容易损坏，为方便更换，所以以快换式固定。本设计中落料、冲孔、拉深的凸模都是圆形，对于圆形凸模广泛采用台阶式结构。所以本设计采用台阶式凸模。结构形式如下：（2）凸模长度的确定。凸模的长度是根据冲模的整体结构来确定6，用下式进行凸模长度的计算：L=H1+H2+H3+Y （4-1）式中：L凸模长度(mm)

48、；H1凸模固定板厚度(mm)；H2卸料板的厚度(mm)；H3导料板的厚度(mm)；Y附加的长度，包括条料厚度、凸模进入凹模的深度，固定板与卸料板的安全距离等。所以根据已知数据和结构要求，冲孔凸模的尺寸为118mm，拉深凸模的长度为114mm，落料凸模的尺寸为86mm。（3）凸模材料。模具刃口要有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，因此应有高的硬度与适当的韧性。对于复杂的中型模具和精密的大型模具常采用9SiCr、9Mn2V、CrWMn、Cr12MoV7等。各凸模零件图详见附录，以直径为20mm凸模为例制作机械加工工艺过程卡见附录。4.1.2凹模设计凹模的外形一般有两种形状：矩形和圆形。凹模尺寸

49、根据工作、装配及强度的需要来确定，凹模刃口要求有较高的强度，修磨后尺寸不变，本设计中凹模外形选用矩形形式，计算式如下：H=KL(4-2)c=(1.52)H(4-3)式中：H凹模厚度(mm)；c凹模壁厚(mm)；L冲裁件的最大外形尺寸(mm)；K系数，考虑板料厚度的影响。因凹模冲裁轮廓超过50mm，需乘以修正系数。查中国模具设计大典图20.4-36，修正系数为1.5,凹模厚度为40mm，所以凹模厚度H=40×1.5=60mm,凹模壁厚 c=(1.52)60=(90-120)mm，所以取H=60mm，c=100mm，长度×宽度为500mm×315mm，材料选用45钢，

50、淬火HRC5062。凹模零件图见附录。4.2定位零件4.2.1 弹簧弹顶挡料销、导正销级进模将零件加工内容安排在多个工位上顺次完成，要求前后工位上工序件的冲切刃口能准确匹配和连接，这就要求工序件在每一工位都能准确定位。级进模有多个工位，在首次冲压时必须用挡料销挡料，用以保证条料送进时的步距准确，抵住材料的搭边，起定位作用，此处选用弹簧弹顶挡料装置。完成第一道工序后，第二工位用导正销导正，为了保证被导正定位的条料在正常送进情况下导正销与导正孔有最大偏心时，仍能得到导正，导正销直径d4t，先定d=8mm，冲导正孔凸模的计算看式2-13，导正销采用凸模形式采用凸模式，导正销直接安装在固定板上，采用H

51、7/h6与固定板配合。挡料销、导正销材料选用45钢。最终确定导正销的直径：D=dp-0.02t (4-4)×2=8.23mm式中：D导正销的直径(mm)；dp冲导正孔凸模的直径(mm)。弹簧弹顶挡料销，导正销结构形式如下：1-挡料销；2-弹簧图4-1 弹簧弹顶挡料销装置 图 4-2 导正销4.2.2 导料板采用条料或带料冲裁时，一般选用导料板（导尺）或导料销来导正材料的送进方向。导料板常用于单工序模和级进模，导料销多用于有弹性卸料板的单工序模，所以此处选导料板，导料板与条料的间隙，取0.51.0mm，导料板的厚度一般为材料厚度的2.54倍。故取导料板的厚度为6mm。4.3 卸料与出件

52、零部件4.3.1 卸料板卸料板有刚性卸料板和弹性卸料板，主要作用是把材料从凸模上卸下，有时也做压料板以防材料变形或帮助送料导向和保护凸模等。由于刚性卸料板送料操作不方便，特别适用于卸料力较大的简单冲模，所以此处选弹性卸料板，具有卸料和压料的双重作用，提高了工件的平面度。弹性卸料板与凸模的单边间隙在（0.10.2）t（t为材料厚度），取单边间隙为0.4mm。弹性卸料板厚度在（515）mm之间取值，取为10mm。此设计为一般冲压，材料选用碳素工具钢，淬火硬度4045HRC。4.3.2弹顶器和顶件装置顶件装置利用装于下模部分的弹顶器将工件从下模顶出。此处的弹顶器是聚氨酯弹性体，与弹簧一样，聚氨酯也用

53、于卸料、压料和推件等工作，是冲模中常用的弹性元件，其许用负荷比弹簧大，安装调整也方便，卸料时选四块聚氨酯弹性体，卸料力F卸=22802.33N，所以每块所承受的力为F=22802.33/4=5700.58N，查中国模具设计大典8表22.5-12得聚氨酯直径D=60mm，自由高度H=32，预压缩量h=0.2H=0.2×32=6.4mm，预压缩后的直径D1=78mm,顶件时选用三块弹顶器，N，所以每块所受的力为6909.8N，所选规格为直径D=45m，自由高度H= 25mm,压缩量为0.3×25=7.5mm，压缩后直径D1=58mm，以卸料时弹性体为例，结构如下：图4-3 聚氨酯弹性体4.4凸、凹模固定板凸、凹模固定板主要用于凸模、凹模等零件的固定。其厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍，材料一般用Q235A或45钢制造。4.5垫板垫板的作用主要是承受和分散凸模压力或凹模压力，防止过大的冲压力在上下模板上压出凹坑，影响模具的正常工作。垫板形状与凸、凹模固定板相同，厚度一般取412mm，此处取垫板厚度为10mm，材料45钢，硬度4348HRC。4.6紧固连接件冲模中使用的紧固连接件有螺钉、螺栓、销、螺母等，应尽量选用标准件，对