帽形件复合模设计与工艺参数设计

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1、帽形件复合模设计与工艺参数设计本文对我国模具的发展和应用进行简单的分析，根据帽形件毛坯的几何形状要求、材料和尺寸的分析得出凸模、凹模和凸凹模的结构，采用正装式复合模冲压，有利于提高生产效率，降低成本、缩短制造周期，模具设计和制造有一定的难度。工艺分析结束后，进行主要参数的设计，包括凸、凹模以及凸凹模刃口以及毛坯尺寸的计算，接着是主要零部件的设计和选取，然后选取冲压设备，最后进行压力机的校核，画零件图、装配图和三维造型，最后加工零件并装配实物。关键词：复合模；帽形件；工艺参数设计Cap parts processing parameters and design of composite mod

2、ulus design Tutor ：Liu Yong AuThor：Zhu Hong deABSTRACTThis paper discusses the development and application of mould, according to a simple analysis of the condition of hat shapes, materials and geometry size analysis punch and die and mould structure, using uniform is a composite modulus, improve st

3、amping production efficiency and reduce cost, shorten the cycle of manufacturing, mold design and manufacturing has the certain difficulty. After the analysis of the technology of design, main parameters, including convex, concave die and intensive blade, then is the main parts of the design and sel

4、ection, then select stamping equipment, the press, of assembly drawing, painting and UG modelling, finally processing parts and assembling objects.Keywords: Composite modulus; Hat shapes; Process parameter design目 录1 绪 论12 冲压成形工艺分析22.1冲压工艺性分析22.2制定冲压工艺方案22.2.1工艺方案22.2.2工艺方案的分析33 冲压模具工艺参数设计43.1模具总体结构

5、设计43.1.1模具类型的选择43.1.2定位方式的选择43.1.3卸料方式的选择43.1.4导向方式的选择43.2模具设计工艺计算43.2.1毛坯尺寸计算43.2.2确定拉深次数73.2.3排样及材料的利用率83.3计算工序压力，选择压力机133.3.1冲裁力的计算133.3.2拉深工艺力的计算153.3.3总冲压力的计算163.4模具压力中心与计算163.5冲裁模间隙的确定173.6刃口尺寸的计算183.6.1凸、凹模刃口尺寸的基本原则183.6.2凸、凹模刃口计算的方法183.6.3计算落料凸、凹模刃口尺寸193.6.4冲裁刃口高度的确定213.6.5拉深刃口尺寸的计算214 主要零部件

6、的设计254.1工作零件的结构设计254.1.1落料凹模的设计254.1.2冲孔凸模的设计254.1.3凸凹模的设计254.2弹性元件的设计264.2.1压边弹性元件的选取264.2.2.卸料弹性元件的选取264.3模架及其它零件的选取264.3.1上下模座的选取274.3.2导柱导套的选取274.3.3垫板的选取274.3.4固定板的选取274.3.5卸料板的选取284.3.6定位零件的选取284.3.7压边圈的设计285 冲压设备的校核与选定295.1冲压设备的校核295.2模柄的选取295.3压力机的选取296 模具总装图和UG造型30结 论32致 谢33参考文献34附 录35附录351

7、 绪 论目前我国模具工业与发达国家相比还相当落后。主要原因是我国模具在标准化，模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家相比差距很大。随着工业产品质量的不断提高，模具产品生产呈现的品种、少批量、复杂、大型精密更新换代速度快。模具设计与技术由于手工设备，依靠工人经验和常规机加工，技术向以计算机辅助设计，数控编程切屑加工，数控电加工的核心计算机辅助设计（CAD/CAM）技术转变。模具生产制件所表现出来的高精度，搞复杂程度，高生产率，高一致性和低消耗是其他制造加工方面所不能充分展示出来，从而有好的经济效益，以此在批量成产中得到广泛应用，在现代生产工业中也有十分重要的地位，是我国国防工业及民用生产中必不可

8、少的加工方法。随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压零件日趋复杂化，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展，冲压制造难度日益增大。模具制造正由过去的劳动密集，依靠工人的手工技巧及采用传统机械加工设备的行业转变为技术密集型行业，更多的依靠各种高效、高精度的NC机床、CNC机床、电加工机床，从过去的单一的机械加工时代转变成机械加工、电加工以及其它特种加工相结合的时代。模具制造技术，已经发展成为技术密集型的综合加工技术。本专业以培养学会从事模具设计与制造工作能力的核心，将模具成型加工原理、设备、工艺、模具设计与制造有机结合在一起，实现理论与实际相结合，突出实用性，综合性，先进性。正

9、确掌握并运用冲压工艺参数和模具工作部分的几何形状和尺寸的综合应用，以提高我的模具设计与制造的综合能力。在以后的生产中，研究和推广新工艺，新技术。提高模具在生产生活中的运用，并进一步提高模具的设计水平。2 冲压成形工艺分析图2-1 零件图零件图，如图2-1所示。生产批量：大批量生产；材料：08钢；材料厚度：1mm；毛坯精度：IT14级。2.1冲压工艺性分析（1）材料：08钢是优质碳素结构钢，易于拉深成形，具有良好的冲裁和拉深性能。（2）制件结构：该制件为帽形拉伸件，拉深高度不大，便于成形。（3）尺寸精度：根据零件图和查表可知制件高度为，工件外轮廓为、内壁尺寸为、孔尺寸为，属于IT14级，对于一般

10、冲压均能满足要求。2.2制定冲压工艺方案2.2.1工艺方案该制件包括落料、拉深和冲孔三个基本工序，可以有以下六种方案：方案一：落料拉深冲孔，单工序冲压模；方案二：冲孔落料拉深，单工序冲压模；方案三：落料拉深冲孔，复合模；方案四：冲孔落料拉深，复合模；方案五：落料拉深冲孔，级进模；方案六：冲孔落料拉深，级进模。2.2.2工艺方案的分析方案一模具结构简单，但需三道工序，即需要落料模，拉深模及冲孔模，三幅模具，生产效率低，操作也不安全，劳动强度大，难以满足该产量的年产量要求，故不宜采用。方案二同方案一，也需要三道工序，但是其孔的尺寸精度还不宜保证，故不宜采用。方案三只需要一副模具，冲压件的形位精度和

11、尺寸精度容易保证，且生产效率高。虽然模具结构比方案一要复杂，但由于制件的几和形状和结构简单，模具制造并不困难，因此该方案适合。方案四与方案三有类似之处，但是由于先冲孔，制件有比较薄，容易在拉深时出现拉裂的现象，故不宜采用。方案五也只需要一副模具，生产效率高，但冲压件的精度较方案三要低些，并且其模具制造精度比方案三的要高，如果想保证冲压件的形位精度，需要在模具上设置导正销导正或导料板，另外该方案的模具外形比方案三的要大些，故模具在制造和安装方面较方案三复杂些。方案六与方案五类似，制件精度不易保证且加工困难，孔的精度不宜保证而且还容易出现拉裂等不好现象。综上所述，该制件采用方案三最适合。3 冲压模

12、具工艺参数设计3.1模具总体结构设计3.1.1模具类型的选择由上面冲压工艺分析可知，采用复合模冲压，所以模具类型为复合模。3.1.2定位方式的选择因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，控制条料的送进步距采用固定挡料销定距。3.1.3卸料方式的选择因为工件厚1mm，相对较薄，卸料力不大，故可以采用弹性卸料装置卸料。3.1.4导向方式的选择为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调试，改复合模采用中间导柱的导向方式。3.2模具设计工艺计算3.2.1毛坯尺寸计算该制件为有凸缘帽形件，根据等面积原则采用解析法求毛坯的直径。由于毛坯的厚度，因此各尺寸应该按制件厚度的中心层尺寸计算，由图2-1

13、可知相关尺寸，。（1）确定否加修边余量由于坯料的各向异性和模具间隙不均匀等因素的影响，拉伸后工件的边缘不整齐，甚是出现突耳，需在拉深后进行修边，以此在计算坯料直径时，需要确定是否增加修边余量，其相对高度公式为： （3-1）根据公式（3-1）可得：查表3-1有凸缘拉伸件的斜边余量（mm）可知该制件修边余量为5mm。表3-1 有凸缘拉伸件的斜边余量凸缘直径d1（或B1）拉深相对高度h/d1或B1/B1.51.5222.52.530.060.20.20.50.5111.51.51.10.590.570.550.530.501.11.30.550.540.530.510.491.31.50.520.5

14、10.500.490.471.51.80.480.480.470.460.451.82.00.450.450.440.430.422.02.20.420.420.420.410.402.22.50.380.380.380.380.372.52.80.350.350.340.340.33根据制件的相对高度（）和毛坯的相对厚度（）的大小确定拉深次数，查冲压模具手册可知工件的拉深系数的公式为： （3-4）根据公式（3-4）可得拉深系数为： 根据冲压模具手册有凸缘帽形件的极限拉深系数表可知，故可以一次拉深成形。3.2.3排样及材料的利用率（1）排样方法冲裁件在板料，带料或条料上的布置方法称为排样。合理

15、的排样是降低成本和保证冲压件质量及模具寿命的有效措施。应该考虑以下几个原则：1）提高材料的利用率，但在不制件的性能的前提下可以适当改变冲压件的形状；2）排样方法应使操作方便，劳动强度小且安全；3）模具结果简单、寿命高；4）保证制件质量和制作对板料纤维方向的要求。根据材料经济利用程度以及零件图选用少废料排样，它是沿制件的部分外形轮廓切断或冲裁，只在制件之间或制件与条料侧边之间留有搭边，这样排样利用率高，适合用于某些精度要求不是很高的冲裁排样中。根据制件在条料上的布置方式，排样又可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等排样方式。由于制件结构简单选择直排排样，排样图如图3-2所示。图3-2 排样示意

16、图（2）搭边值的确定排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料称为搭边。其作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证制件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料；搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉裂，不仅会增大冲裁件毛刺，有时还会拉入凸、凹模间隙中损坏模具刀刃，降低模具寿命，或是影响送料工作，因此选择合理的搭边值是非常重要的。由于该制件为圆形制件，材料的厚度为1mm的08钢，根据表3-4可以查出搭边值沿边，工件间。表3-4 搭边和数值材料厚度圆形件半径r2t的工件矩形工件边长L50mm矩形工件边长L50mm或r2t的工件工件间沿边工件间沿边工件间沿边0.250.250.50.50.80.8

17、1.21.21.61.62.02.02.52.53.01.81.21.00.81.01.21.51.82.01.51.21.01.21.51.82.22.21.81.51.21.51.82.02.22.52.01.81.51.82.02.22.52.82.21.81.51.82.02.22.53.02.52.01.82.02.22.52.8t注意：搭边值的大小受到以下几个因素的影响：a材料的力学性能；b材料的厚度；c零件的外形尺寸；d排样方法；e送料及挡料方式。（3）送料步距的确定条料在模具上每次送进的距离成为送料步距（简称步距），其大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离,即每次冲压一

18、个零件的步距S的计算公式为： （3-5）式中：为条料宽度方向冲裁的最大尺寸（mm）；为工件间的搭边值（mm）。根据公式（3-5）可知一个零件的步距值为：（4）条料宽度的确定条料宽度确定的原则：最小条料宽度要保证冲裁是工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利地在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。计算条料宽度有三种情况需要考虑：1）有测压装置时调料宽度；2）无测压装置时调料宽度；3）有定距侧刃时条料的宽度。由于制件结构简单，要求不高，因此选择导料板之间无侧压装置的模具，该装置要考虑在送料过程中因条料的摆动而使侧面搭边减小，为了补偿侧面搭边减小的部分，条料宽度应增加一个条料可能的摆动量，

19、故其条料宽度公式为： （3-6） 式中：表示条料宽度的基本尺寸（mm）；表示条料宽度方向冲裁的最大尺寸（mm）；表示侧面搭边值可查表3-4得（mm）；表示条料下料剪切公差由表3-5和3-6可知（mm）；表示条料与导料板之间的间隙即条料的可摆动量，一般。将参数带入公式（3-6）有： 表3-5 剪料公差及条料与导料板之间的间隙条料宽度B/mm材料厚度t/mm1122335500.40.50.70.9501000.50.60.81.01001500.60.70.91.11502200.70.81.01.2表3-6 条料宽度偏差条料宽度B/mm材料厚度0.50.5112200.050.080.1020

20、0.080.100.15300.100.150.20综述制件的排样图如图3-3所示：图3-3 排样图（5）材料利用率的计算这里选用规格的毛坯。其相关计算公式如下：冲裁件的面积： （3-7）一个步距内材料的利用率： （3-8）横裁式的条料数： （3-9）每条件数： （3-10）板料可冲总件数： （3-11）板料的利用率： （3-12）式中：为一个步距内冲件的个数；毛坯半径；条料宽度。1）根据公式（3-7）可知冲裁件的面积为： （） 2）根据公式（3-8）可知一个步距内材料的利用率为： 3）根据公式（3-9）可知条料数为为： （条）即可以冲25条。4）根据公式（3-10）可知每条件数为为： （件）

21、即可冲17件。5）根据公式（3-11）可知可冲总件数： （件）6）根据公式（3-12）可知板料的利用率为： 同理采用纵裁为17条；为26件；为442件；为72.54%，显然纵裁的材料利用率要高一点，因此选用纵裁法。3.3计算工序压力，选择压力机在冲裁模具设计中，冲压力是指冲裁力、卸料力、推料力、顶件力、拉深力、压边力、和推件力的总称，它是冲裁时选择压力机，进行模具设计校核强度和刚度的重要依据。3.3.1冲裁力的计算计算冲裁力是为了选择适合的压力机，设计模具和检验模具的强度，因此压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其冲裁力一般按以下公式计算： （3-13）式中：

22、材料抗剪强度，查冲压模具手册（）；制件的毛坯直径（mm）；材料厚度（mm）；是考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间间隙之波动（数值变化或分布不均），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，一般去13。当查不到抗剪强度r时，可以用抗拉强度代替，而取的近似就算方法计算，该模具计算中取1。冲裁力相关计算公式如下：卸料力： （3-14）推件力：= （3-15）顶件力：= （3-16）式中：卸料力系数，其值为0.020.06，取0.04；推料力系数，其值为0.030.07，取0.05；顶件力系数，其值为0.040.08，取0.06。根据常用金属冲压材料的力学性能查出08钢的抗剪强度

23、为260360，这里取320。（1）根据公式（3-13）有： = （2）根据公式（3-14）有： （3）根据公式（3-15）有： = （4）根据公式（3-16）有： = 3.3.2拉深工艺力的计算（1）拉深力的计算影响拉深力大小的基本因素很多，如材料的力学性能、拉深制件的形状和尺寸、模具结构及凸凹模之间的间隙等，因此使用理论推导公式很不方便，生产中常用经验公式计算。帽形件采用压边拉深时计算公式如下： （3-17）式中：制件拉深后的中心层直径（mm）；材料的厚度（mm）；材料强度极限，08钢的取值范围为342441，其取值为400；修正系数，查冲压模具手册其取值为0.5。根据公式（3-17）有：

24、（2）压边力的计算压边力是为了防止毛坯起邹，保证拉深过程顺利进行而施加的力，它的大小对拉深影响很大。压边力的数值应适当，太小时防邹效果不好，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。在生产过程中，压边力一般在最大压边力和最小压边力之间。当拉深系数小到接近极限拉深系数时，这个变动范围就很小，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邹作用所需的最低值，并按以下公式进行计算： （3-18）式中：毛坯直径（mm）； 制件拉深后中心层的直径（mm）； 凹模洞口的圆角半径（mm）；单位压边力，根据表3-7可知08钢取2.5（mm）。根据公式（3-18）有：表3-7 单

25、位压边力材料名称单位压边力q/材料名称单位压边力q/铝0.81.2镀锡钢板2.53.0紫铜、硬铝（已退火）1.21.8高合金不锈钢3.04.5黄铜1.52.0钢t0.5mm2.53.0高温合金2.83.5t0.5mm2.02.53.3.3总冲压力的计算根据模具结构总的冲压力为： 根据总的冲压力，由附录附表一初选用J23-16规格的开式双柱可倾压力机压力机。3.4模具压力中心与计算模具压力中心是指诸冲压合力的作用点位置，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磨损，模具导向零件加速磨损，降低了模具和压力

26、机的使用寿命。模具的压力中心，可按以下原则来确定：（1）对称零件的单个冲裁件，冲模的压力中心为冲裁件的几何中心；（2）工件形状相同且分布对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心重合；（3）形状复杂的零件、多孔冲模、给进模的压力中心可用解析计算法求出冲模的压力中心。其依据就是各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合理对该轴的力矩。求出合力作用点的坐标位置O，0（，），即为所求模具的压力中心。由于该零件是一个圆形图形，属于对称中心零件，所以该制件的压力中心在图形的几何中心O处。如图3-4所示：图3-4 压力中心简图3.5冲裁模间隙的确定设计模具时一定要选择合理的模具间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺

27、寸精度满足产品的要求，所以冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量、冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙，最大值成为最大合理间隙。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值。冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量有极其重要的影响，此外，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。冲裁过程中，凸模与被冲孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，间隙越小，模具作用的压力

28、越大，摩擦也就越大，从而降低模具寿命。较大的间隙可使凸模的侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，虽提高了模具寿命，但出现间隙不均匀。因此，冲裁间隙是冲裁工艺和模具设计的以恶搞非常重要的工艺参数。查冲压模具手册可知08钢的最小双面间隙，最大双面间隙。3.6刃口尺寸的计算3.6.1凸、凹模刃口尺寸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及制造精度来保证。真确确定模具刃口尺寸及其制造公差，是设计冲裁模的只要任务之一。因此决定模具刃口尺寸时需考虑一下几个原则：（1）先考虑落料与冲孔的区别，落料件尺寸由凹模决定，冲孔时的尺寸由凸模决

29、定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。（2）考虑到冲裁中凸、凹模的损失，设计落料模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔时模时，凸模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。这样，在凸、凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格的制件。凸、凹模间隙则取最小合理间隙值。（3）考虑制件精度与模具精度之间的关系，选择模具制造公差时，既要保证制件的精度要求又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较制件精度高23级。若制件没有标注公差，则对于非圆形件按国家标准“非配合尺寸的公差数值”IT14级处理，冲模则可按IT11级制造；对于圆形制件，一

30、般可按IT79级制造模具。冲压件的尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。3.6.2凸、凹模刃口计算的方法冲裁模凸、凹模刃口尺寸有两种计算和标注的方法，即分开加工和配合加工两种方法。前者用于冲件厚度较大和尺寸精度要求不高的场合，后者用于形状复杂或波板工件的模具。对于该制件厚度只有1mm属于薄板零件，可以采用配合加工，但由于是圆形制件，因此这里采用分开加工。3.6.3计算落料凸、凹模刃口尺寸凸模与凹模分开加工的方法计算落料凸、凹模以及冲孔凸、凹模的刃口尺寸，其相关计算公式如下：落料凸模尺寸： （3-19）落料凹模尺寸： （3-20）冲孔

31、凸模尺寸： （3-21）冲孔凹模尺寸： （3-22）式中：，分别为落料凸、凹模基本尺寸；，分别为冲孔凸、凹模基本尺寸；冲孔件孔的最小极限尺寸； 落料件最大极限尺寸； ，分别为凹模上偏差，可按IT7，凸模下偏差，可按IT6； 制造公差； 凸凹模最小初始双面间隙； 磨损系数，其值在0.51之间。为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，与工件制造精度有关，可以根据表3-8或按以下关系取值：当制件公差为IT10以上，取；当制件公差为IT11IT13，取；当制件公差为IT14时，取。表3-8 磨损系数料厚t(mm)非圆形圆形10.750.50.750.5工件公差/mm1122440.160

32、.200.240.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.30如图3-5所示，落料尺寸没有公差要求，按国家标准为注公差IT14级计算，查公差表得落料尺寸mm，其中由上面给定X的条件可知x取0.5。图3-5 计算刃口尺寸示意图已知该制件的最小双边间隙为0.100mm，最大双边间隙为0.140mm，则有；通过公差表可知落料时，冲孔时，。落料：根据公式（3-19）有： = =根据公式（3-20）有： = =校核，为了保证初始间隙值小于最大合理间隙值，需满足以下条件： 或取 故由上面

33、的计算结果可知：于此可知，只有缩小、，提高制造精度，才能保证间隙在合理的范围内，此时可取：故，。冲孔：根据公式（3-21）有： 根据公式（3-22）有： 校核满足间隙公差条件。3.6.4冲裁刃口高度的确定选择条件见表3-9所示：表3-9 刃口高度料厚0.50.5112244刃口高度h668810101214该制件厚度为1mm，根据表3-9可知刃口高度为，取。3.6.5拉深刃口尺寸的计算（1）凸、凹模圆角半径的确定凹模圆角半径的大小对拉深有重要影响，圆角半径过小，金属流动阻力大，且弯曲变形影响程度大，零件易拉裂；圆角半径过大，坯料在拉深时的有效支撑面积减小，且拉深后期较早结束压料，零件易起皱。其

34、计算公式为： （3-23）式中：毛坯直径（mm）； 本道拉深后的直径（mm）。凸模圆角半径较凹模影响较轻，凸模圆角半径过小，零件弯曲变形加大，坯料变薄严重，零件易拉裂；圆角半径过大，拉深时坯料的支撑面积减小，零件易起邹。其计算公式为： （3-24）根据公式（3-23）可知拉深凹模圆角半径为： 根据公式（3-24）可知拉深凸模圆角半径为： 根据制件的结构选取凸模圆角半径为3.5mm。（2）凸、凹模间隙的确定拉深模间隙是指单面间隙。间隙的大小对拉深力、拉深件的质量、拉深模具的寿命都有影响。拉深模间隙较小，金属拉深时流动阻力大，拉深力增加，零件易拉裂，但得到的制件侧壁平直而光滑，质量好，精度较高；间

35、隙较大，对毛坯的校直和挤压作用减小，拉深力降低，模具寿命提高，但零件质量较差，拉深的制件侧壁不平直。一般，拉深模的单边间隙由下式计算： （3-25） 式中：材料的最大厚度（mm）； 材料的公称厚度（mm）； 系数，为考虑减小摩擦而增大间隙的系数，查表3-10可知增大间隙的系数取0.2。表3-10 等大间隙系数拉深工序数材料厚度/mm0.5224461第一次0.2/0.10.1/0.080.1/0.062第一次0.30.250.2第二次0.10.10.13第一次0.50.40.35第二次0.30.250.2第三次0.1/0.080.1/0.060.1/0.05（3）拉深凸、凹模尺寸计算工件的尺寸

36、精度由末次拉深的凸、凹模的尺寸与公差决定，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径成品的尺寸差没有必要做严格的限制，这是模具的尺寸只要取等于毛坯的过度尺寸即可。由于该制件只需要以此拉深，因此拉深凹模、凸模的尺寸和公差按照零件的要求来确定。而该制件外形尺寸及公差有严格的要求，内形尺寸没有，因此以凹模为基准，先确定凹模的尺寸，因为它在拉深过程中要随着磨损的增加而逐渐增大，固凹模的尺寸开始应该取小些，其计算公式如下：拉深凹模： （3-26）拉深凸模： （3-27）式中：凹模基本尺寸（mm）；凸模基本尺寸（mm）；工序件的基本尺寸（mm）；冲压件的公差（mm）

37、，由制件图可知为0.084mm；、凸、凹模的制造公差（mm），当工件公差为IT13级以上时，、可按IT68级取，当工件公差为IT14级时，、按IT10级取。查公差表可知、均为0.084mm。根据公式（3-26）拉深凹模尺寸为： 根据公式（3-27）拉深凸模尺寸为： 根据制件的尺寸要求，凸、凹模刃口出应该有相应的圆角，为保证拉深件的尺寸精度，圆角一般按实际尺寸配置。4 主要零部件的设计4.1工作零件的结构设计4.1.1落料凹模的设计常用凹模洞口类型分为：其一是直筒式刃口凹模；其二是锥筒式刃口。凹模的外形一般有矩形和圆形两种。凹模的外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根据

38、被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的。经计算分析并查冲压模具手册得落料凹模尺寸为，选用Cr12，热处理后硬度为6064HRC。4.1.2冲孔凸模的设计凸模结构通常分为两大类。一类是镶拼式，另一类为整体式。整体式中，根据加工方法的不同，又分为直通式和台阶式。直通式凸模的工作部分和固定部分的形式与尺寸做成一样，这类凸模一般采用线切割方法进行加工。台阶式凸模一般采用机械加工，当形状复杂时，成形部分常采用成型磨削。该模具中选取台阶式凸模，计算分析冲孔凸模长度为34mm，选用Cr12作为凸模材料，其热处理后的硬度要求为。4.1.3凸凹模的设计（1）上凸凹模的设计经计算分析选择上凸凹模的基本尺寸为

39、：（2）下凸凹模的设计下凸凹模的计算和设计与上凸凹模类似，这里选择下凸凹模的基本尺寸为：。4.2弹性元件的设计4.2.1压边弹性元件的选取橡胶允许承受的载荷较大，占据的空间较小，安装调整比较灵活方便，而且成本低，是中小型冷冲模弹性卸料、顶件及压边的常用弹性元件。选用橡胶时，应主要确定其自由高度、预压缩量及截面积。在冲裁卸料与出件装置中，常采用的元件是弹簧和橡胶，从该模具的结构考虑选用压边弹性元件为橡胶。经计算分析并查冲压模具手册选择橡胶的自由高度，外形尺寸为的圆形橡胶。4.2.2.卸料弹性元件的选取在冲裁模卸料与出件装置中，常用的元件是弹簧和橡胶，考虑本模具的结构，该模具采用的弹性元件为弹簧。

40、在卸料装置中，常用的弹簧是圆柱螺旋压缩弹簧。这种弹簧已标准化（GB2089-1980），设计时根据所要求的压缩量和生产的压力按标准选用即可。经计算分析最终选择弹簧规格为：弹簧标记为:弹簧，主要参数为所选弹簧的主要相关参数为：，圈，。式中：钢丝直径；弹簧外径；节距；自由高度；圈数；弹簧的极限压力；弹簧的极限工作量。4.3模架及其它零件的选取模架的主要作用时把模具和其它零件连接起来，并保证模具工作部分在工作时具有正确的相对位置。根据设计和加工的需求，该模具中选取中间导柱模架，其模具闭合高度为120190mm。4.3.1上下模座的选取经过综合分析，并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质

41、量，该模具采用的是中间导柱模架。由于模座厚度为凹模厚度的1.52倍，查冲压模具手册按标准GB/T 2855.11-90选取模座为：上模座：。下模座：。闭和高度：。查冲压模具手册，模座上下平面的平行度公差为0.015。4.3.2导柱导套的选取差冲压模具手册典型组合选择导柱导套如下：导柱：； 导套：；4.3.3垫板的选取它的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，防止模座被局部压陷。如果凸模的端部对材料的压力超过材料的许用压力，需在凸模端部与模座之间加上垫板防止模具损坏。垫板外形尺寸可与固定板相同，其厚度一般取，查冲压模具手册取标准件GB2858.3-8145。查表的上下垫板尺寸为。材料：垫板的材料一

42、般为45钢，淬火后硬度为。精度要求：上、下表面应磨平，表面粗糙度为，以保证平行度要求，该模具由于制件结构简单属于小型零件，因此其平行度选取0.015。4.3.4固定板的选取凸凹模固定板主要是固定拉深凸模，保证凸模有足够的强度，使凸模与拉深凹模、上模座、垫板更好的定位。凸模与凸模固定板的配合按H7/m6，查冲压模具手册典型模具组合选取的固定板。4.3.5卸料板的选取该模具采用弹性卸料装置，卸料板没有导向作用，根据弹性卸料间隙配合的要求，这里选取单边间隙为0.15mm，根据计算卸料板厚度在1620mm，查冲压模具手册典型组合选取卸料板尺寸为。4.3.6定位零件的选取（1）螺钉的选取查冲压模具手册典

43、型模具组合，选取M870的卸料螺钉和M860的禁锢螺钉。（2）销钉的选取查冲压模具手册典型模具组合，选取的圆柱销定。4.3.7压边圈的设计压边圈主要是解决在拉深工作中起皱的问题。常用的压边装置有刚性压边装置和弹性压边装置两大类。刚性压边装置和弹性压边装置，由于制件较复杂，模具结构也较为复杂，因此稳定的压力能够满足设计的需求，该副模具采用弹性压边装置。根据拉深凸模的设计，这里将压边圈设计成阶梯圆形，一方面起到压边作用，另一方面也可以起到顶件的作用。其基本尺寸为。5 冲压设备的校核与选定5.1冲压设备的校核由以上设计可知，该模具的闭合高度由以下零件高度相加之和求得。该模具闭合高度为： （5-1）

44、式中：拉深后制件的内壁高度，。根据公式（5-1）有：可见该模具的闭合高度在所选模具闭合高度之间，则该模架可以使用，该模具的闭合高度小于所选压力机型号为J23-16的最大装模高度为220mm，因此选取J23-16满足使用条件（选取条件见附录）。5.2模柄的选取根据模具结构大小与冲件精度要求，该模具中采用的是带台阶的压入式模柄。据所选压力机模柄孔尺寸来确定，根据所选压力机的模柄直径为，选取标准GB2862.1-81可得模柄的尺寸为，中间孔为的通孔。5.3压力机的选取通过校核，该冲裁件所需的冲裁力为95.695KN，选择开式双柱可倾压力机J23-16能够满足使用要求。6 模具总装图和UG造型通过以上

45、设计，可得到模具装配图。模具的上部分由上模座、上模座垫板、凸凹模、凸凹模固定板和卸料版等零件组成；其卸料方式采用弹性卸料版卸料。下模部分由下模座、拉深凸模板、垫块及固定板等组成。下模座、凹模固定板和凹模板用3个M8内六角圆柱头螺钉和2个8的圆柱销固定。其装配简图如图6-1所示，三维造型和三维图如图6-2和6-3所示：图6-1 装配简图图6-2 三维造型图6-3 爆炸图结 论通过对帽形件毛坯的复合模设计，主要是通过对冲压件的工艺分析、冲压工艺方案确定、排样及材料利用率的确定、冲裁力相关计算、模具压力中心的确定、凸凹模刃口尺寸计算、模具主要零部件设计、冲压设备的校核与选定、绘制模具结构示意图等的分

46、析的整个过程以及加工零件，重点在于参数的计算，模具结构复杂程度和直接决定了冲裁件的精度和质量。在设计帽形件毛坯的复合模时一定要保证模具结构的合理性。所以，该模具的结构合理，能达到冲裁的各种要求。但由于选择模柄时需要压块的厚度与选择模架时有点出入，这点在设计没有做好。致 谢这次毕业设计说明书、零件图、装配图及模具制造的完成，首先要感谢我的指导教师刘勇和曾欣老师，在编写毕业设计说明和在画装配图、零件图以及模具制造过程中，对我不懂知识及模糊地方的无微不致的指导和帮助，再次向他表示衷心的感谢。还要感谢曾经的任课教师袁永富、刘光虎、王信、唐永艳、罗宗平、张锐丽等教师，是他们让我学到了很多知识才使我的毕业设计能够按期完成，感谢学校给予的支持和帮助，感谢同学们的无私帮助。同时也要感谢来参加我毕业答辩的评审老师们。参考文献1成虹主编.冲压工艺与模具设计.北京：高等教育出版社，20072徐政坤主编.冲压模具设计与制造.北京：化工业出版社，20033史铁梁主编.冷冲模设计指导.北京：机械工业出版社，20084王甫茂主编.机械制造基础.上海：上海交通大学出版社，20055李云程主编.模具制造工艺学.北京：机械工业出版社，20006林昌杰主编.模具制造工艺实训.北京：高等教育出版社，20077杨占尧主编.重演模具图册. 北