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摩托车开启电机壳体冲压工艺及模具设计

摘 要

此次设计零件为摩托车开启电机壳体，其结构为带凸缘阶梯形圆筒件。壳体采取材料20钢及1.5mm厚度确保了足够强度和刚度。该零件外形基础对称，材料是适于制造高变形性能钢材。
此次设计首先经过对零件结构分析，知道了制造这一零件需要落料、拉深等工序，然后制订多个冲压工艺。再动过对多个冲压工艺进行比较，选择最好方案来进行模具设计。在模具设计过程中，最关键是模具结构设计。在进行模具结构设计过程中，对各工艺过程进行分析及计算，确定模具各部分尺寸。并经过计算各工序所需要力，选择适宜压力机。
在整个模具设计过程中，经过导师指导和提供资料，在和同学讨论中，我完成了模具装配图及零件图绘制。再设计过程中，经过查阅模具相关工具书和模具图册，我对模具结构和设计有了更深刻认识。

关键词：摩托车开启电机壳体，落料，拉深，冲压工艺

MOTORCYCLE STARTER MOTOR HOUSING STAMPING PROCESS AND DIE DESIGN

ABSTRACT

The component designing is the motorcycle starter motor housing, and the structure of it is the flanged stepped cylindrical member. Shell materials use 20 steel and 1.5mm thickness to ensure sufficient strength and stiffness. The basic shape of the component is symmetrical, and the material is suitable for the manufacture of high deformation properties of steel.
The design of the first is to know that manufacturing the parts need blanking, drawing and other processes to the analysis to parts of the structure, and then develop a variety of stamping process. Then a comparison of a variety of stamping process, select the best scheme for die design. In the mold design process, the most important thing is the design of die structure. In the process of die structure design, the process analysis and calculation is needed. besides, we need determine the parts of the die size. And through the calculation of the force needed for each step, choose the right machine.
In the mold design process, through the mentor and the information provided, and discussions with the students, I finished drawing die assembly drawing and part drawing. Then the design process, tool and die album through access to mold, I have a more profound understanding of the die structure and design.

KEY WORDS: Motorcycle starter motor housing，Blanking，Drawing，Stamping process

目　录

前　言 1
第1章 零件结构及技术要求 3
第2章 零件冲压工艺性分析 4
2.1 零件工艺性分析 4
2.2 产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析 4
2.3 冲压工序确实定 5
2.4 毛坯尺寸及拉深次数确实定 5
2.4.1 毛坯尺寸D计算 5
2.4.2 拉深次数确定 6
2.5 排样形式及材料利用率 8
2.5.1 排样形式确实定 8
2.5.2 材料利用率计算 9
第3章 落料拉深复合模具设计 11
3.1 工序压力计算 11
3.1.1 落料工序压力计算 11
3.1.2 拉深工序 11
3.2 选择压力机 12
3.3 模具结构类型及形式选择和设计 12
3.4 模具工作部分刃口尺寸计算 13
3.4.1 落料模刃口尺寸 13
3.4.2 拉深模工作部分尺寸计算 14
3.5 模具关键零件尺寸设计 15
3.5.1 落料凹模设计 15
3.5.2 凸凹模设计 16
3.5.3 拉深凸模设计 17
3.6 模具其它零件设计 18
3.6.1 模架尺寸确实定 18
3.6.2 定位零件 18
3.6.3 卸料装置 19
3.6.4 推件、顶件装置 20
3.6.5 凸模固定板设计 20
3.6.6 压边装置设计 20
第4章 二次拉深模具设计 21
4.1 二次拉深压力计算 21
4.2 压力机选择 21
4.3 模具结构类型及形式选择和设计 22
4.4 模具工作部分刃口尺寸计算 22
4.5 模具关键零件设计 23
4.5.1 拉深凹模设计 23
4.5.2 拉深凸模设计 24
4.6 模具其它零件设计 25
4.6.1 模架尺寸确实定 25
4.6.2 导向装置 25
4.6.3 垫板设计 26
第5章 模具装配和调整 27
5.1 冲模装配基础要求 27
结　论 29
谢 辞 30
参考文件 31
外文资料翻译 32

前　言

冲压技术是一个含有悠久历史快速加工方法和生产制造技术。依据文件记载和考古文物证实，中国古代冲压加工技术一直走在世界前列，对人类早期社会进步起到了关键作用，做出重大贡献。
在本世纪，冲压加工技术已经不再是单纯隶属于机械加工或压力加工，她已经逐步形成了一个完整科学体系。俄罗斯、日本等发达国家已经有了相关模具设计学校。中国也有很多相关冲压工艺书籍，并在很多高校已经有了模具设计专业。能够认为模具已经独立发展成为一个完整科学体系。
冲压技术中冲压模具是机械制造关键组成部分。用模具生产制件所含有高精度、高生产率，而且制件含有良好交换性，所以模具工业在机械制造行业中地位显得越来越突出。现在，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平关键标志之一。是否拥有优异模具产业代表该国家是否拥有优异产品。就工程制造而言，进入80、90年代，因为世界各国经济高速发展和国民生活水平大大提升，大家对汽车、家用电器等需求和日俱增，是冲压技术得到了快速发展，同时也就对模具技术提出了更高要求。且因为电子计算机技术广泛而有效应用，不仅使冲压技术理论得到了更深入发展，而且使冲压成形机械、模具操作及利用自动化程度，全部达成了一个新台阶。由此我们不难看出，计算机技术在当今模具设计制造中作用越来越突出。当然，冲压技术不管是理论上，还是实践上仍会不停快速向前发展。
中国即使在很早以前就在制造和使用模具，但一直未形成产业。因为长久以来作为确保企业产品生产手段，模具制造一直被看成生产后方，所以一直发展缓慢。伴随中国改革开放步伐加紧，社会市场经济得到了发展，模具及其标准件、附加零件被看成产品，出现了大量制造生产企业，模具产业领域得到了很快速发展。在市场竞争中，企业模具生产技术得到了提升，规模不停扩大。
现在，中国冲压技术和优异工业发达国家相比还相当落后，关键原因是中国在冲压技术基础理论和加工成形工艺、模具及其零件标准化、模具快速设计、模具生产制造工艺和模具生产设备等方面和工业发达国家差距很大，所以中国生产模具寿命、生产效率、模具加工精度、模具生产周期等方面和工业发达国家生产模具相比全部含有相当大差距。
伴随工业产品质量不停提升，冲压产品生产含有相当改变，其产品品种越来越多，结构越来越复杂，精度越来越高，而且冲压模具效率越来越高，模具越来越精密、寿命越来越长。伴随市场生产改变，计算机利用技术和机械制造技术快速发展，冲压模具设计和生产制造技术已经不再依靠完全是人工设计、依靠人经验好常规机械加工技术，以数控电加工技术、数控切削加工技术、计算机辅助设计技术为关键计算机辅助设计和制造技术也已经得到了一定利用。
经过对模具在中国外发展情况及发展趋势了解，并依据专业所学选择此次课题为《摩托车开启电机壳体冲压工艺及模具设计》 ，设计从工程实际入手，关键从冲压模具入手，充足利用本身专业所学及相关书籍，设计一套满足产生要求冲压模具。
在此次设计中我将需要处理关键问题有
（1）摩托车开启电机壳体加工工艺。
（2）摩托车开启电机壳体拉深模具经典零件设计。
（3）确定摩托车开启电机壳体拉深次数。
（3）确定生产摩托车开启电机壳体毛坯直径。
（4）摩托车开启电机壳体尺寸精度控制。
经过此次课程设计，我将能够了解零件成型工艺和生产过程，熟悉多种冲压模具经典结构，并培养分析问题和处理问题能力。经过此次设计，我将能全方面了解掌握冲压工艺，模具设计模具制造等相关机械设计内容；掌握冲压工艺和模具设计基础方法和步骤，模具零件常见加工方法及工艺规程编制，模具装配工艺制订；独立处理在制订冲压工艺规程，设计冲模结构、编制模具零件加工工艺规程中出现问题。

第1章 零件结构及技术要求

零件图：图1-1所表示

图1-1 摩托车开启电机壳体
技术要求：
零件名称：摩托车开启电机壳体
材料：20钢（碳素结构钢）
料厚：1.5mm
批量：大批量生产
未标注圆角R1
未标注精度IT14
第2章 零件冲压工艺性分析

2.1 零件工艺性分析

由图1-1可知，该零件属于阶梯形圆筒拉深件。材料为20钢，阶梯形件拉深和圆筒形件拉深基础相同，其关键考虑问题是阶梯件是否能够一次拉成。经过零件外形我们能够看出零件相邻阶梯高度相差很大，因为该零件孔尺寸小，精度要求高，材料变形量大，易出现变薄拉裂，故该孔成形是零件拉深成形关键。所以一次拉深拉深成形轻易将零件拉裂，达不到零件精度要求，零件阶梯应该经过数次拉深成形。

2.2 产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析

1. 尺寸精度
，为IT12，零件图上未注尺寸公差要求为IT14。
2. 冲裁件断面质量
板料厚度为1.5，本产品在断面质量和毛刺高度上没有严格要求，所以只要模具精度达成一定要求，冲裁件断面质量能够确保。
3. 产品材料分析
对于冲裁件材料通常要求力学性能是强度低，塑性高，表面质量和厚度公差符合国家标准。工件材料为20钢，属于优质碳素结构钢，优质沸腾钢，强度、硬度低，冷变形塑性很好，可深冲压加工，焊接性好。成份偏析倾向大，时效敏感性大，故冷加工时应采取消除应力热处理或水韧处理，预防冷加工断裂。20钢关键机械性能以下：
抗拉强度
屈服强度
抗剪强度 （兆帕）220-310
断后伸长率δ≥25%
2.3 冲压工序确实定

此零件外壳形状表明它为拉深件，所以拉深为基础工序，其毛坯可用落料工序完成。依据计算，只需要两次拉深，故依据该零件所需基础冲压工序，做出一个合格零件，能够有三种工艺方案：
第一个方案是把落料、拉深做一个简单复合模，然后再二次拉深，最终冲孔、切边工序做一个简单复合模。
第二种方案是以落料、拉深、二次拉深、冲孔、切边工序分开，各做一副单工序模。
第三种方案是把落料、拉深两道工序做一个简单复合模，然后二次拉深、冲孔、切边并在一起，做一副多工位级进模。
三种方案比较：
第一个方案:落料、拉深是一个简单复合模，及冲孔、切边工序也是一个简单复合模，设计简便，制造也不难生产效率高，装夹方便，二次拉深作为单工序模，只要确保一个尺寸精度要求，方便、简单。
第二种方案：五道工序分开，分布鲜明，有序进行，看得懂，弄得请，但效率不高，占用设备多，若单用一个设备，则需拆下来，装上去次数多，比较麻烦。
第三种方案：后三道工序一起进行，效率比较高，不过制造麻烦，周期长，成本高。
经过以上比较，结合本零件设计要求，决定采取第一个方案，其生产效率高，且本方案在拉深工序中，在冲压行程临近终了时，模具可对工件产生刚性锤击而起到整形作用，故无需另加整形工序。在此次设计中，将关键设计落料、拉深复合模，二次拉深单工序模。

2.4 毛坯尺寸及拉深次数确实定

2.4.1 毛坯尺寸D计算
1. 整修余量△h
制件要有拉深工序，且属于有凸缘阶梯形筒形件拉深，凸缘直径为98mm，料厚t为1.5mm，所以零件尺寸均按厚度中线计算。而，查《冲压成型工艺及模具设计》第164页表5-2，选择修边余量为3.0mm，故修边前凸缘直径为dt＝98+3.0×2＝104mm。
2. 毛坯尺寸
板料在拉深过程中，只有发生属性改变，材料没有增减。在变形过程中，材料内部以一定规律运动，所以毛坯形状伴随材料内部原子运动规律，毛坯形状发生改变，它形状通常和拉深件周围形状相同。所以，对于圆筒形拉深件来说，毛坯形状通常全部是一块圆板，要求毛坯面积，只需求出它直径。综上能够得悉，拉深前后，拉深件及和其毛坯重量不变，材料厚度虽有一定改变，但它平均值和毛坯厚度很靠近，则其面积基础不变。所以可按公式 计算。
首先计算凸缘部分面积，其它部分面积，则。

2.4.2 拉深次数确定
判定阶梯形件能否一次拉成关键依据零件总高度和其最小阶梯筒部直径之比，是否小于对应圆筒件第一次拉深所准许相对高度。
因为

所以第一次拉深相对高度
所以阶梯能够一次拉深成形，然而该零件相邻阶梯高度相差太大，且第二个阶梯高度很小，精度要求高，若一次拉深成形，则材料变形量大，易出现变薄拉裂。所以我选择经过两次拉深使该零件成形。
当每相临阶梯直径比均大于对应圆筒形件极限拉深系数时
，则能够在每个拉深工序里形成一个阶梯，有大阶梯到小阶梯依次拉出。
（1）判定第一次拉深是否能够一次拉伸成形
经过毛坯面积不变原理，能够计算出第一次拉深工件高度为14.5mm。这一拉深为带凸缘圆筒件拉深。
毛坯相对厚度为

相对凸缘直径为

所以这次拉深工序为宽凸缘圆筒件拉深。由《冲压成形工艺及模具设计》第178页表5-11查得有凸缘圆筒件首次拉深最大相对高度h/d为0.75，由表5-10查得有凸缘件首次拉深系数为0.43。
而工件相对高度为

拉深系数为

由此第一次拉深工件能够一次拉深成形。
（2）判定第二次拉深是否能够一次拉伸成形
第二次拉深能够看做带凸缘圆筒件拉深，这一工序带有整形加工功效，能够使零件形状初步成形，判定其是否能够一次拉深成形能够用和一次拉伸相同方法。
毛坯相对厚度为

相对凸缘直径为

由《冲压成形工艺及模具设计》第178页表5-11查得有凸缘圆筒件首次拉深最大相对高度h/d为0.73，由表5-10查得有凸缘件首次拉深系数为0.31。
工件相对高度为

拉深系数为

所以第二次拉深工件也能够一次拉深成形。

2.5 排样形式及材料利用率

2.5.1 排样形式确实定
在冲压生产中，工件原材料费用占制造成本60%左右， 所以充足节省利用原材料含有很关键意义。提升材料利用利用率是降低成本关键方法之一，而合理排样便能有效提升材料利用率。
首先明确排样标准：提升材料利用率；使工人操作方便安全，减轻工人劳动强度；使模具结构简单，使模具寿命较高；排样应该确保冲裁件质量。
从该工件形状分析，其是一圆形对称形状，可用单向排列，即可避免材料利用率很低，产生废料也并不多，能够满足生产要求。排样图图2-1所表示
1. 搭边值
查《冲压成形工艺及模具设计》第56页表3－9，选择a1＝1 mm,a＝1.2 mm，取第一个工件和边距离为。
2. 条料宽度
查《冲压成形工艺及模具设计》第56页可知条料宽度：

式中：——条料宽度方向冲裁件最大尺寸
——条料宽度单向偏差，由《冲压成形工艺及模具设计》第57页表3-10查得；
a——侧搭边值
所以

图2-1 排样图

2.5.2 材料利用率计算
材料利用率公式：

式中：n——一张板料上冲裁件总数量；
——一个冲裁件实际面积，；
L——板料长度，；
B——板料宽度, 。
工件实际尺寸：

取工件数量为10，则板料长度：
L=11410+19+22=1153mm
所以板料所选择规格为11531161.5
则材料利用率：

步距为s= =114+1=115mm。

第3章 落料拉深复合模具设计

3.1 工序压力计算

3.1.1 落料工序压力计算
落料工序中力关键是冲裁力，冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加压力，它是随凸模进入材料深度而改变。一般平刃口模具冲裁时，其冲裁力：
P＝＝357.96×1.5×410＝220.15kN；

式中： P——冲裁力，N；
L——冲裁件受剪切周围长度，；
T——冲裁件料厚；
——材料抗拉强度；
——推件力，kN；
——推件力系数，查《冲压成型工艺及模具设计》第61页表3-14，取值为0.55；
——冲裁工序所需力之和。

3.1.2 拉深工序
再生产中采取压边圈拉深时，其拉深拉计算：

式中：——压边力，kN；
——在压边圈下坯料投影面积，mm2；
——单位压边力，查表取值为2.5 MPa；
——拉深工序所需力之和。
所以落料拉深工序总压力：

3.2 选择压力机
压力机关键形式有曲柄压力机、摩擦压力机、弯曲机、双动压力机、液压压力机等。正确选择压力机关系到设备和模具安全、产品质量、生产效率及成本等。因为曲柄压力机适适用于落料模、冲孔模、弯曲模和拉深模等，且开式曲柄压力机含有操作简单方便及轻易安装机械化隶属设备等优点，适适用于中小型模具。所以选择开式曲柄压力机，为安全起见，预防设备超载，压力机要有足够备用压力，可按总冲压力P总（1.2～2）倍标准选择压力机所需压力,经计算，查《实用冲压工艺及模具设计手册》第872页表13-10，初选公称压力为630 kN开式固定台压力机（型号为J23-63）。则其基础参数：
型号：J23-63
公称压力/KN：630
滑块行程次数/次.mm：50
滑块行程/mm：130
最大闭合高度/mm：360
封闭高度调整量/mm：90
滑块中心线到机身距离/mm：260
工作台尺寸：前后/mm：480
左右/mm：710
工作台孔尺寸：前后/mm：180
左右/mm：340
直径/mm：230
模柄孔尺寸（直径深度）：5070

3.3 模具结构类型及形式选择和设计

复合模依据落料凹模是在模具上模还是下模，能够分为正装复合模和倒装复合模。其中，将落料凹模装在上模复合模称为倒装复合模，反之，则称为正装复合模。正装式复合膜关键特点是工件和冲孔废料全部将落在凹模表面，必需清除后才能进行下一次冲裁，造成操作不方便、不安全，但冲出工件表面比较平直。倒装式复合膜关键特点是冲孔废料由冲孔凸模落入凹模洞口中，积聚到一定数量，由下模漏料孔排出，无须清除废料，但工件表面平直度较差，凸凹模承受张力较大。
综合比较，因为倒装复合模易于安装送料装置，生产效率高，且操作比较安全，能够满足零件大批量生产，所以选择倒装式复合模。而且为了处理拉深过程中起皱问题，生产实际中关键方法是在模具结构上采取压料装置。通常常见压料装置是压边圈，是否采取压料装置关键看拉深过程中是否可能发生起皱，因为此次设计中t/D<1.5,,所以拉深过程中需要用压边装置，压边装置在此次设计中起到压边和顶料作用。
合理卸料板结构形式是模具能否正常工作关键步骤之一。卸料板除了进行卸料外，在一些结构模具中还起到保护凸模关键作用。卸料板分为固定卸料板和弹性卸料板。因为工件料厚比较厚，且需要大批量生产，而固定卸料板通常适适用于较厚材料冲裁，而弹性卸料板适适用于薄料冲裁小批量生产。所以此次设计中采取固定卸料板。
落料拉深复合模装配图图3-1所表示

3.4 模具工作部分刃口尺寸计算

3.4.1 落料模刃口尺寸
落料时，零件基础尺寸为D=114mm，公差等级取IT14，则由《机械设计课程设计手册》第104页表9-1查得标准公差数值为0.87，落料凸模和凹模根据IT6和IT7来加工制造。
由《冲压成形工艺及模具设计》第44页查表3-4可得
＝0.132 mm,
，
由此可得

此时能满足分别加工要求。
查表3-7可得磨损系数X＝0.5，落料件基础尺寸为114 mm，取精度为IT14，则其公差，上偏差和下偏差分别为0.435mm和-0.435mm。由此可得

图3-1 落料拉深复合模
1—下模座；；3—凸模垫板；4—顶杆；6—支架；2、5、11、12—螺钉；
7—挡料螺钉；8—导柱；9—导套；10—上模座；13—打杆；14—横销；
15—模柄；16、25—销钉；17—固定板；18—凸凹模；19—推件块；
20—卸料板；21—落料凹模；22—压边圈；23—凸模；25—凸模垫板。

3.4.2 拉深模工作部分尺寸计算
对于制件一次拉深成形拉深模，其凸模和凹模尺寸公差应按制件要求确定。此工件要求是外形尺寸，设计凸、凹模时，应以凹模尺寸为基准进行计算。因为零件按IT14制造，，则工序一中：

式中： D－拉深件基础尺寸，mm；
－拉深件尺寸公差，从零件图可知其值为0.027mm。

3.5 模具关键零件尺寸设计

3.5.1 落料凹模设计
1. 凹模壁厚
查《冲模设计手册》第638页表14－5，在工序一中由落料件直径为114，料厚为t＝1.5，可取凹模壁厚为42。
2. 凹模厚度
查《冲模设计手册》第639页表14－6，凹模厚度h可依据凸模直径选择。因为凸模直径d=114+242=198，可得凹模厚度为h＝35mm。
3.刃壁高度

图3-2 凹模
查《冲模设计手册》第638页刃壁高度计算方法，垂直于凹模平面刃壁，其高度可按下列规则计算：
冲件料厚 ；
冲件料厚 。
由零件料厚为t＝1.5 mm,可得刃壁高度。
落料凹模结构图3-2所表示。

3.5.2 凸凹模设计
凸凹模结构是落料凸模和拉深凹模，其长度应依据落料凸模要求计算，壁厚依据落料凸模和刃口尺寸和拉深凹模直径计算。凸凹模结构图3-3所表示

图3-3 凸凹模
凸凹模长度计算：

式中：L——凸凹模长度，mm；
——固定板厚度，mm；
——卸料板厚度，mm；
Y——附加长度。包含凸模刃口修磨量、凸模进入凹模深度、凸模固定板和卸料板安全距离。
在此固定板厚度。对于卸料板，查《冲模设计手册》，依据其料厚t＝1.5，卸料板宽度和凹模外径相当，取其宽度为B＝160mm，则卸料板厚度取值为H2＝12 mm。附加长度取值为Y＝35。则上凸凹模总长度为
查《实用冲压工艺及模具设计手册》第136页表3-75。
当t=1.5时，最小壁厚a=3.8 mm,最小直径D=21 mm
本题中
Dmin=55 mm
则设计满足要求，所以其结构合理。
凸凹模结构图3-3所表示

3.5.3 拉深凸模设计
凸模即为拉深凸模，其长度应依据模具结构确定。拉深凸模图3-4所表示。从模具结构能够看出，其长度可由凸模固定板厚度、落料凹模厚度等确定。可有下式进行计算:

图3-4 凸模

式中：——凸模固定板厚度，取为25mm；
——落料凹模厚度，mm。
由此可得凸模长度为
。
为增加凸模强度，可设计成阶梯式冲头段直径为，此段长度为53 mm；；第二段和凸模固定板配合，直径取为62 mm，长度为10 mm。

3.6 模具其它零件设计

3.6.1 模架尺寸确实定
模架由上模座、下模座、模柄、导柱和导套五部分组成。上模部分经过模柄和压力机滑块相连，而下模部分固定在工作台上，上下模部分经过导柱、导套导向作用进行工作。为了方便安装，操作方便可横向、纵向送料，选择后侧导柱模架，因为此次设计模具工作部分为圆形，在标准模架中找不到适宜模架。为了满足工作部分要求设计模架尺寸以下：
上模座：315×285×45，材质为HT200；
下模座：315×285×50，材质为HT200；
导柱：35160，材质为15钢；
导套：359043，材质为15钢。
因为前面所选压力机，其工作台尺寸：左右为710 mm，前后480 mm。工作台闭合高度为360 mm，显然能够放下该模座，且最大闭合高度也满足要求，所以所选压力机符合要求。

3.6.2 定位零件
挡料装置对人工送料提供进给量依据。挡料装置在单工序模或复合模中，关键作用是保持冲件轮廓完整和适量搭边。为限定被冲材料步距和正确地将工件安放在冲模上进行下一步冲压工序，必需采取多种形式定位装置。用于冲模定位零件关键有固定挡料销、活动挡料销、回带式挡料装置、可调挡料装置。定位装置应可靠并含有一定强度，以确保工作精度、质量稳定；定位装置应能够调整并设置在操作者轻易观察和便于操作地方。
此次设计中采取定位零件为挡料销及挡料螺钉，模具经过两个挡料销进行导向送料，经过挡料螺钉进行定位。

3.6.3 卸料装置
合理卸料板结构形式是模具能否正常工作关键步骤之一。卸料板除了进行卸料外，在一些结构模具中还起到保护凸模关键作用。卸料板分为固定卸料板和弹性卸料板。因为工件料厚比较厚，且需要大批量生产，而固定卸料板通常适适用于较厚材料冲裁，而弹性卸料板适适用于薄料冲裁小批量生产。所以此次设计中采取固定卸料板。

图3-5 卸料板
固定卸料板卸料孔每侧和凸模保持间隙，所以固定卸料板卸料孔直径为mm
固定卸料板厚度经过《冲模设计手册》第656页表14-10查得卸料板厚度为14。卸料板结构图3-5所表示。
3.6.4 推件、顶件装置
推件和顶件目标，是将制件从凹模中退出来或顶出。推件力是由压力机模梁作用，经过部分传力元件将推件力传输到推件板上将制件推出凹模。打杆、推件块安装在上模部分，而弹性顶料装置通常安装在下模部分，经过弹性元件在模具冲压时存放能量，模具回程时，能量释放将制件顶出。

3.6.5 凸模固定板设计
将凸模或凹模按一定相对位置压入固定后，作为一个整体安装在上模座或下模座上。凸模固定板关键作用是固定凸模。
凸模固定板厚度通常取凹模厚度0.6~0.8倍，她经过螺钉及销钉固定，其结构图3-6所表示

图3-6 凸模固定板

3.6.6 压边装置设计
为了处理拉深过程中起皱问题，生产实际中关键方法是在模具结构上采取压料装置。通常常见压料装置是压边圈，是否采取压料装置关键看拉深过程中是否可能发生起皱，因为此次设计中t/D<1.5,,所以拉深过程中需要用压边装置。而且压边装置起到压边和顶出制件作用。

第4章 二次拉深模具设计

在设计落料拉深复合模前，已经计算出此次拉深也能够一次拉伸成形，此次拉深后制件图4-1所表示。
图4-1 零件图

4.1 二次拉深压力计算

二次拉深压力关键为拉深力

；
。
式中：——压边力，kN；
——在压边圈下坯料投影面积，mm2；
——单位压边力，查表取值为2.5 MPa；
——拉深工序所需力之和。

4.2 压力机选择

因为选择压力机，为安全起见，预防设备超载，压力机要有足够备用压力，可按总冲压力P总（1.2～2）倍标准选择压力机所需压力,经计算，查《实用冲压工艺及模具设计手册》第872页表13-10，初选公称压力为63kN开式活动台压力机（型号为J23-6）。则其基础参数：
型号：J23-6
公称压力/KN：63
滑块行程次数/次.mm：160
滑块行程/mm：50
封闭高度调整量/mm：40
滑块中心线到机身距离/mm：110
工作台尺寸：前后/mm：200
左右/mm：315
工作台孔尺寸：前后/mm：70
左右/mm：150
直径/mm：110
模柄孔尺寸（直径深度）/mm：

4.3 模具结构类型及形式选择和设计

二次拉深模具关键是用来拉深制件小阶梯，功效单一，结构简单，为了安装及操作方便，选择倒装式。模具经过三个挡料销对工件进行定位，并利用弹顶装置将制件顶出。考虑到装模和操作方便，模具采取后侧部署导柱导套模架。则模具装配图图4-2所表示。

4.4 模具工作部分刃口尺寸计算

因为拉深高度为13.5mm部分，其刃口尺寸和落料拉深时拉深凸模及凹模刃口尺寸相同。拉深直径为13.2mm部分，凸模及凹模刃口尺寸计算以下：

式中： D－拉深件基础尺寸，mm；
－拉深件尺寸公差，从零件图可知其值为0.027mm

4.5 模具关键零件设计

4.5.1 拉深凹模设计

图4-2 拉深模具装配图
1—下模座；2、11、15—圆柱销；3—凸模垫板；4—顶杆；5—凸模固定板；
6—压边圈； 8—凹模；9—凹模垫板；11—上模座；；13—横销；14—模柄；
15—打杆；17—导套；18—推件块；19—导柱。
凹模洞口形状包含直壁式、斜壁式和凸台式。直壁式刃口尺寸不随修模刃口增大，故冲件精度较高，刃口强度也很好；斜壁式刃口特点和直壁式刃口相同，在通常工件或废料向下落模具中应用广泛。凸台式刃口关键用于冲裁板料厚度0.3mm以下小间隙、无间隙模具。
经过比较，选择直壁式刃口。模具结构图4-3所表示。
经过图4-1所表示，能够看出拉深凹模厚度：

式中： ——工件高度，mm；
——推件块高度，mm
则 h=14.5+13.5=28mm
凹模壁厚经过《冲模设计手册》第638页表14-5查得

凹模直径：
依据《冲模设计手册》第639页表14-6取r=140mm

图4-3 凹模
4.5.2 拉深凸模设计
由图4-1我们能够得到凸模长度：

式中： ——工件高度，mm；
——压边圈厚度，mm；
——凸模固定板厚度，mm；
——附加长度，mm。
所以凸模长度：mm
为增加凸模强度，可设计成阶梯式冲头段直径为，此段长度为53 mm；；第二段和凸模固定板配合，直径取为62 mm，长度为10 mm。
凸模结构图4-4所

4.6 模具其它零件设计

4.6.1 模架尺寸确实定

图4-4 凸模
为了满足生产要求，在标准模架中未能找到匹配模架，所以设计了满足要求模架，其尺寸以下：
上模座：200×180×40，材质为HT200；
下模座：200×180×45，材质为45钢；
导柱：28135，材质为15钢；
导套：289038，材质为15钢
工作台尺寸：左右为315，前后200 mm。显然能够放下该模座，且最大闭合高度也满足要求，所以所选压力机符合要求。

4.6.2 导向装置
导向装置能够有效提升工件质量、寿命和模具精度，而且还能降低调试模具所用时间，导向装置设计需要注意关键事项：
（1）导柱和导套应在模具工作前或凸模接触到工件前要充足闭合，且此时应确保导柱顶部要和上模座之间有10~15mm距离；
（2）导柱、导套和上、下模板装配后，导柱和下模座下平面、导套和上模座上平面不能够完全重合，它们需要有一定间隙；
（3）当冲模受到较大侧向压力时，模座上需要安装止推垫，预防导柱、导套受到压力而损坏；
（4），为了使导向装置良好工作，需要在导套上开排气孔以排除空气。

4.6.3 垫板设计
上下垫板没什么特殊要求，关键用来降低工作时上模座压力，这里选择上垫板厚度为15mm，材料为45钢，垫板图4-5所表示。

图4-5 凸模垫板

第5章 模具装配和调整

冲模装配是冲模制造中关键工序。冲模装配质量好坏，直接影响到制件质量、冲模技术状态和使用寿命。 

5.1 冲模装配基础要求

1.应确保冲模尺寸精度。
尤其是有些冲模尺寸是和多个冲模零件尺寸相关联。装配时必需确保冲模各零件之间相互位置精度，以确保冲模尺寸正确性。
2.确保冲模间隙合理均匀性。
在装配凸模和凹模时，必需仔细地校正其相对位置，以确保凸模和凹模之间冲裁间隙。既要符合图纸要求，又要达成四面间隙均匀。上模座上平面和下模座底面必需平衡，通常要求在300mm长度上误差小于0.02mm。上模沿导柱上下滑动应平稳、灵活、无阻滞。
3.确保导柱、导套等导向良好。
冲模装配是冲模制造中关键工序。冲模装配质量好坏，直接影响到制件质量、冲模技术状态和使用寿命。 
4. 定位及档料尺寸应正确。
冲模导向零件是确保上、下模相对位置正确性。假如间隙太大，就不能正确导向；假如导向间隙过小，则导向位及档料尺寸应正确。 冲压用板料毛坯定位尺寸是直接影响制件质量和材料消耗，必需要达成图纸设计要求。
5.确保冲模安装尺寸。
将冲模安装到压力机上相关尺寸，设计时是依据用户使用压力机和生产条件所确定。如:冲模闭合高度、模柄尺寸、顶出杆、顶出杆孔尺寸及位置精度、顶杆尺寸和安装孔（槽）位置精度、压板台高度等，全部必需符合图纸要求，以确保冲模交付用户能够正确而顺利地安装在指定压力机上。
6.卸料装置和顶料装置正确而灵活。
用以确保制件或废料能够顺利地卸下和顶出。
7.出料孔（槽）应通畅无阻。
用以确保制件或废料不致于卡死在冲模内。对于圆孔凹模，在钻线切割工艺孔时，应一并将漏料孔钻出（若有因工艺问题不能预先钻出，则按工艺要求实施），装配好模具，落料孔或出屑槽应通畅无阻，确保制件或废料能自由排出。
8.标准件应能交换。
尤其是紧固螺钉和定位销应确保和其孔配合良好。

结　论

毕业设计作为大学四年来最关键一部分，它是对我们大学四年来学习及专业知