外壳落料拉深冲孔复合模

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1、目 录1 绪论 3 1.1 现代模具的发展现状及发展趋势31.2 本设计的基本工序52 零件的工艺性 8 2.1 制件资料 82.2 零件工艺及其工艺分析分析 92.3 确定工艺方案和模具形式 103 主要工艺参数的计算123.1 落料尺寸的计算123.2 确定排样方案123.3 计算拉深次数 133.4 拉深冲压力的计算 143.5 冲压设备的选择 174 模具设计 184.1 模具结构的设计184.2 模具的闭合高度194.3 模具工作部分尺寸及公差计算195 冲模零件的设计225.1 落料凹模的设计225.2 拉深凸模的设计235.3 落料凸模和拉深凹模的设计265.4 冲模的导向装置2

2、75.5 定位装置 285.6 卸料装置 305.7 推件装置的设计 316 其它冲模零件设计 33 6.1 模柄的类型及选择 33 6.2 凸模固定板 34 6.3 垫板 35 6.4 紧固件 35 6.5 定位销 357 模具的装配 36 7.1 复合模的装配 36 7.2 凸、凹模间隙的调整 368 附加工序 379 结论 38参考文献 . 39致谢 .40附录411 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

3、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。因此我选择了模具设计的课题，即设计一副能够生产所给罩壳的模具，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。 二、国内外发展情况1、.国内方面： 模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质

4、量、效益和新产品的开发能力。中国经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。近10年来，中国模具工业一直以每年15%左右的增长速度快速发展。但与发达国家相比，中国模具工业无论在技术上，还是在管理上，都存在较大差距。特别在大型、精密、复杂、长寿命模具技术上，差距尤为明显。中国每年需要大量进口此类模具，在模具产品结构上，中低档模具相对过剩，市场竞争加剧价格偏低，降低了许多模具企业的效益。而中高档模具能力不足，模具的开发能力较弱，技术人才严重不足，科研开发和技术攻关投入少等一系列问题，严重制约了中国模具行业的发展。 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

5、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

6、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。 2、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

7、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。 3、未来冲压模具制造技术发展趋势模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：(1) 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

8、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。 (2)高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。(3)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

9、期。有些快速扫描系统，可快速安装在已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。 (4)电火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。 (5)提高模具标准化程

10、度我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。 (6)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。(7)模具研磨抛光将自动化、智能化模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。(8)模具自动加工

11、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本设计的基本工序本设计是罩壳的落料、拉深、冲孔复合模，落料、拉深、冲孔都是冲裁的基本工序。所谓落料是在平板毛坯上沿封闭轮廓进行冲裁，被分离下来的一块称为落料件，余下的就是废料。落料常用于制备工序件。拉深是指在压力机上使用模具将平板毛坯制成带底的圆筒形件或矩形间的成形方法。冲孔是指利用模具在板料上冲出孔的过程。冷冲模是实现冷冲模生产的专用工具和主要工艺装备。冲压件的形状和尺寸精度靠模具直接保证，冲压生产率高，操作简单，成本

12、低廉等优越性要靠优良结构性能的冲模来实现。冲模的结构性能直接反映了冲压技术水平的高低。本设计采用复合模，其优缺点如下所式：优点1 冲裁时材料处于受压状态，零件表面平整。2 冲裁时材料不需进给移动，零件精度不受送料误差影响，其内、外形同轴度较高，一般可以达到0.020.04，零件尺寸精度高，可达IT8级，在这3种型式的模具中，其零件精度最高。3模具结构紧凑，外廓尺寸小。4用复合模冲压时对条料形状及尺寸的限制不严格，可用短料和边角余料来冲压零件，材料利用率比连续模高。5 适宜冲压薄料、软料和脆性材料。缺点1模具零件多，结构复杂，装配制造困难，成本高。但形状复杂的零件其模具制造难度比连续模低。2 由

13、于受到凸凹模最小壁厚的限制，对于一些内孔与外缘之间及孔间距离较小的零件，不宜采用复合模。3生产率比连续模低，工作没有连续模安全，零件出件没有连续模方便。适宜于生产批量大、尺寸大的零件。有时候为了保证零件的精度，批量小时也用它。冲模零件材料的选用冲模材料，尤其是凸、凹模的材料与模具寿命关系很大，合理选用材料是模具设计的一项十分重要的工作。冲压时模具工作部分要受多次大压小拉的交变冲击载荷作用，冲模将产生压缩、弯曲、疲劳变形和摩擦损伤，其正常的失效形式为磨损或疲劳断裂。由于结构和热处理原因，也会产生镦粗，局部压榻、崩刃和折断等早期破坏。因而模具材料应具有很高的抗压强度，高的疲劳强度和高的耐磨性以及足

14、够的韧性。多数模具形状复杂、精度要求也高。因此，还需要热处理材料变形小。 选用材料时应考虑模具的工作特性，受力情况，冲压件材料性能，冲压件的精度，生产批量以及模具材料的加工工艺性能和工厂现有条件等因素。既要保证模具的寿命又要使成本不至于过高。一般讲，对于冲压件形状简单、尺寸不大、受力小的模具，选用高碳工具钢制造；冲压件形状复杂、尺寸大、冲压力大的模具，选用合金钢和高速钢制造；而冲压件的精度或寿命要求高的高速冲压或精密的冲压模具，常选用硬质合金、钢质硬质合金等材料制造。冲模工作部分和其他的零件具体的材料和热处理要求，可参看有关冲模资料选用。冲床的选用冲床是机械压力机的俗称，是用来对坯料进行冲压加

15、工的主要设备。冲床的选用是冲压工艺设计过程中的一项重要内容。冲床的选用必须根据冲压工序的性质、冲压力（包括压料力、卸料力等）、变形功、模具结构型式、模具的闭合高度和轮廓尺寸以及生产批量、生产成本、产品质量等诸多因素，结合单位现有设备条件进行。冲床的选用主要是确定冲床的类型和吨位。冷冲模主要由以下几部分构成1 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。2 定位及挡料部分：其功能是确定条料在冲模中的正确位置。3 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。4 导向装置：其功能是保证上、下模正常运行，使之不产生

16、位置偏移。5 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。本设计是护罩壳落料、拉深、冲孔复合模，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。2 零件的工艺性2.1 制件资料2.1.1制件剖面图 图1.1所示为罩壳零件，材料为20号钢，厚度为t=1 mm，大批量生产。 图2.1 外壳零件 2.1.2制件三视图 图2.2 外壳零件三视图 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、

17、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。现将油杯零件材料为10号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/mm，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/mm。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

18、查表取s = 206 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 = 294432MPa。（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。

19、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20号钢的伸长率=29。综上所述，对油杯零件材料20号钢的力学性能分析，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

20、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。该零件为油杯，结构简单，对称，是典型的拉深件。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

21、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，初步分析可以知道油杯零件的冲压成形需要多道工序才能完成，首先进行正拉深，形成外形尺寸形状，其次底部要成型。综上所述，罩壳由平板毛坯冲压成形应包括的基本工序有：落料、拉深、冲孔等， 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

22、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、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

23、顺序。一般可按照下列原则进行：1）、对冲带孔的或有缺口的冲裁件，如选用简单模，一般先落料，再冲孔或切口，使用级进模，则先冲空孔或切口后落料2）、对于到孔的拉深件，一般先拉深，后冲孔，但孔的位置在零件底部且孔径尺寸要求不高时，也可先冲孔后拉深。3）、对于形状复杂的拉深件，为便于材料变形和流动，应先形成内部形状，再拉深外部形状。4）、整形或校平工序，应在冲压件基本成型以后进行。 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。 由于罩壳冲压成形需要的多道工序完成，因此选择合理的成形工艺方案十分重要，考

24、虑到生产批量大，应在生产合格零件的基础上尽量提高生产效率，降低生产成本。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，但复合程度太高，模具的结构复杂，安装调试困难，模具成本高，同时可能降低模具的强度，缩短模具寿命。根据零件形状确定冲压工序类型和选择工序顺序，冲压该零件需要的基本工序有落料、拉深、冲孔。3 主要工艺参数的计算3.1落料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

25、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。毛坯尺寸按公式 D=2.1 所以： D=76.842mm（p56公式3.5 冲压模具设计）3.2确定排样方案3.2.1确定排样、裁板方案冲裁件在板料、条料或带料上的布置方法称为排样。排样是否合理，直接影响到材料的利用率、零件质量、生产率、模具结构与寿命及生产操作方式

26、与安全。因此，在冲压工艺和模具设计中，排样是一项极为重要的、技术性很强的工作。加工此零件为大批大量生产，冲压件的材料费用约占总成本的60%80%之多。因此，材料利用率每提高1%，则可以使冲件的成本降低0.4%0.5%。在冲压工作中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量的生产中，较好的确定冲件的形状尺寸和合理的排样的降低成本的有效措施之一。由于材料的经济利用直接决定于冲压件的制造方法和排样方式，所以在冲压生产中，可以按工件在板料上排样的合理程度即冲制某一工件的有用面积与所用板料的总面积的百分比来作为衡量排样合理性的指标。同时属于工艺废料的搭边对冲压工艺也有很大的作用。通常，搭边的

27、作用是为了补充送料是的定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料时的步距误差以及送料歪斜误差等原因而冲出残缺的废品，从而确保冲件的切口表面质量，冲制出合格的工件。同时，搭边还使条料保持有一定的刚度，保证条料的顺利行进，提高了生产率。搭边值得大小要合理选取。根据此零件的尺寸查表19.118，冲压模具设计取搭边值为 a=0.8mm 进距方向 于是有 步距 s=76.842+1=77.8422.2 条料宽度 B=D+2a=76.842+2=78.8422.3板料规格拟用1 mm80mm1600mm热轧钢板（表18.324，冲压模具设计）。3.2.2材料利用率 依据（P203，冲压工艺与模具设计实用手册）

28、=76.5%2.43.3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=37/77=0.480

29、52.5材料的相对厚度为t/D2.6 凸缘的相对高度为2.7 由表521，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。3.4拉深冲压力的计算 由于该零件为轴对称件，故不必进行压力中心的计算。3.4.1落料过程（1）落料力 平刃凸模落料力的计算公式为 2.8 依据(P175，冲压工艺与模具设计实用手册 ) 式中 P冲裁力（N） L冲件的周边长度（mm） t板料厚度（mm） 材料的抗冲剪强度（MPa）K修正系数。它与冲裁间隙、冲件形状

30、、冲裁速度、板料厚度、润滑情况等多种因素有关。其影响范围的最小值和最大值在（1.01.3）P的范围内，一般k取为1.251.3。在实际应用中，抗冲剪强度的值一般取材料抗拉强度的0.70.85。为便于估算，通常取抗冲剪强度等于该材料抗拉强度的80%。即因此，该冲件的落料力的计算公式为 2.9=1.3=196231.41N（2）卸料力一般情况下，冲裁件从板料切下以后受弹性变形及收缩影响。会使落料件梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上。从凸模上将冲件或废料卸下来所需的力称卸料力。影响这个力的因素较多，主要有材料力学性能、模具间隙、材料厚度、零件形状尺寸以及润滑情况等。所以要精确地计算这些力

31、是困难的，一般用下列经验公式计算：卸料力 2.10 式中 F冲裁力(N) 顶件力及卸料力系数，其值可查（表19.112，冲压模具设计）取为0.04。因此 3.4.2、拉深过程（1）拉深力带凸缘圆筒形零件的拉深力近似计算公式为：（53，冲压工艺与模具设计实用手册） 2.11 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0.8 材料的抗拉强度（MPa） 因此 （2）压边力 压边力的大小对拉深件的质量是有一定影响的，如果过大，就要增加拉深力，因而会使制件拉裂，而压边圈的压力过小就会使工件的边壁或凸缘起皱，所以压边圈的压力必须适当。合适的压边力范围一般应以冲件既

32、不起皱、又使得冲件的侧壁和口部不致产生显著的变薄为原则。压边力的大小和很多因素有关，所以在实际生产中，可以根据近似的经验公式进行计算。2.12依据（P328，冲压工艺与模具设计实用手册） 式中 D毛坯直径（mm） d冲件的外径（mm） q单位压边力（MPa）（表520，冲压工艺与模具设计实用手册）q的值取2.5。所以 此处弹簧取中径为，钢丝直径为，符合国标GB2089-80，圈数为4.5圈，材料为65Mn,绕制后经中温回火，可以产生较大的弹性极限压力。（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）= 2.13式中 顶件力（N）； 顶件力系数；查表2-8 = 0.

33、06 = = 0.06 x 58394.89 = 3503.69（4）拉深功的计算拉深所需的功可按下式计算 2.14 依据（P45，冲压工艺模具学）式中 最大拉深力（N） h 拉深深度（mm） W拉深功（Nm）C修正系数，一般取为C=0.60.8。 所以 W=3.4.3冲孔过程与落料过程相似：冲裁力： 2.15=1.3=30581.52N式中 2冲孔周边长度 t -板料厚度 -板料抗拉强度 拉深力出现在落料力之后，因此最大冲压力出现在冲裁阶段，选用落料拉深成型复合模结构，最大冲压力为： Fmax = F +F1 + F2 2.16 = 5701.99 + 59384.89+ 30581.52

34、= 95668.40N3.5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）Fmax2.17 取 P = 1.3 Fmax P = 1.3 Fmax = 124368.92N所以可以选择吨位为630KN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。参照书末表C-1可选取公称压力为63KNR的双柱可倾压力机，该压力机与模具设计的有关参数为：表3.1名称量值型号J23-63公称压力63KN滑块行程35标准行程次数（不小于）/（次/min）170最大闭合

35、高度/mm固定台和可倾/mm150活动台位置最低/mm160最高/mm190闭合高度调节量/mm30滑块中心到机身距离（喉深）/mm110工作台尺寸/mm左右310前后200工作台孔尺寸/mm左右160前后110垫板厚度/mm60模柄孔尺寸（直径x 深度）/mm30 x 554 模具设计4.1模具结构的设计模具结构形式的选择采用落料、拉深、冲孔复合模。 如前所述，模具设计包括模具结构形式的选择和设计，模具结构参数计算，模具图的绘制等内容。现对落料、拉深、冲孔模设计步骤如下：模具结构如图4.1所示 图4.1 落料、拉深、冲孔复合模1下模座 2落料凹模 3挡料销 4导柱 5凸凹模 6卸料板 7导套

36、 8上模座 9固定板 10垫板 11圆柱销 12螺钉 13打杆 14模柄 15推板 16连接推杆 17冲孔凸模 18顶出器 19拉深凸模 20压边器 21螺钉 22顶杆 23螺钉 24固定板如图4.1所示，送料时条料沿两个固定卸料板进行导料，由挡料销定距。拉深凹模既可以落料，又可以完成拉深开始工作时，首先由拉深凹模和落实凹模16完成落料，紧接着由拉深凹模和拉深凸模进行拉深。拉深凹模既可以作拉深用，又可以作冲孔用，但必须保证其同轴度。拉深将要结束时，由冲孔凸模与拉深凹模进行冲孔，然后在回程由推件块将工件从拉深凹模内推出。反顶圈兼作压边作用，在拉深过程中起压边作用，拉深结束后又能将工件顶起，使其脱

37、离拉深凸模。复合模比单工序模可提高生产率，但模具较复杂，装配难度也较大。由于计算的拉深件的毛坯尺寸不一定准确，常需经试模修正，因此应在拉深件毛坯经单工序模生产验证合格之后，为提高生产率，才设计落料、拉深、冲孔复合模。对于较小的拉深件，从安全考虑，新设计拉深模也可以取落料与拉深、冲孔复合模的方案。在变形程度允许的条件下，可适当加大毛坯尺寸，以提高模具的可靠性。对于非圆形拉深件，新设计模具不宜采用落料与拉深、成型复合的方案，因为其毛坯尺寸计算的可靠性更差。除非工件的变形程度较小，允许将毛坯尺寸加大，才考虑设计落料、拉深、冲孔复合模。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

38、的闭合高度hm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=40+20+1+51+9+6+18+35=171mm查所选设备的参数；压力机的最大的闭合高度为360mm，最小闭合高度为270 mm，则模具的装模高度应该满足下式要求： Hmax-5 hm Hmin+103.1即： 190 171 160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。4.3.1落料凸、凹模刃口的尺寸及公差的计算冲裁模刃口是尖锐锋利的，多为直

39、角，故冲裁模刃口尺寸是指冲头与凹模的直径尺寸。由于剪切面是工具的侧面与材料接触并挤光而得到的平滑面，所以落料件的外径尺寸应等于凹模内径尺寸。模具两刃口尺寸中总有一个基准尺寸，设计和制造模具时，可分别根据工件的精度要求，决定第一件为基准件，把间隙取在另一件上。故落料件以凹模为基准。模具工作部分加工时要注意经济上的合理性，精度太高，则制造困难、成本高；精度太低，则又可能加工不出合格的产品。因此，模具的精度应随工件的精度要求而定，这样才会有好的经济性。一般模具精度比工件精度至少高两个级别。对于落料3.2 3.3依据（P22，冲压工艺模具学） 式中 落料凸模直径（mm） 落料凹模直径（mm） D 工件

40、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,查表其值分别为+0.030、0.019 （表2-7，冷冲模设计）实用间隙最小值，可以通过查表12，冲压工艺模具学选取 3.4 3.5 4.3.2拉深凸、凹模刃口的尺寸及公差的计算 由式 3.6 3.7依据（P54，冲压工艺模具学）以上各式中，查表可知分别为0.062、0.039。间隙查表（表210，冲压工艺模具学）有 4.3.3冲孔凸、凹模刃口的尺寸及公差的计算3.83.9冲孔件精度取IT14级，凹模为IT7级，凸模取IT6级冲孔凸模直径（mm） 冲孔凹模直径（

41、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,查表其值分别为0.018、0.011 （表2-7，冷冲模设计） 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

42、，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。所以根据以上的要求查表9-6得零件毛坯直径为77，板料厚度为1mm的凹模壁厚C为20mm。（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。在求得毛坯

43、尺寸后，就初步有了凹模的外形的尺寸，这个外形尺寸，还须向国家标准靠拢。由凹模壁厚C=20mm；凹模厚度H=55.33取： 凹模长L=125mm 凹模宽B=100mm凹模板外形尺寸：L x B x h=125 x100 x 20查表14-6摘自GB2858-81 矩形和圆形凹模外形尺寸知: 将上述凹模板外形尺寸改为: 125 x 100 x 20mm凹模外形尺寸形状如下图所示:5.1凹模外形尺寸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

44、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：5.2落料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拉深凸模的设计5.2.1 拉深凸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

45、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。