冲裁模具毕业设计---三角定位片.doc

毕业设计（论文）
题 目 三角定位片
系 （部） 机械工程系
专 业 模具设计与制造
指导教师
作 者
完成日期 2011-5-15

目 录

前 言 2
一、明确设计任务，收集相关资料 3
1．冲压件的产品图及技术要求 3
2．生产类型 3
3．生产组织形式 3
4．工艺装备 3
二、分析采用冲压加工的经济性 3
三、分析制件的冲压工艺性 4
（一）制件材料 4
（二）制件结构分析 4
（三）制件尺寸精度 5
四、工艺方案的确定 5
（一）工序性质的确定 5
1．工序数量的确定 6
2．工序顺序 6
3．工序组合方式选择 7
（二）工艺顺序和组合 8
1．工艺顺序 8
2．工艺方案分析 8
五、模具结构初定 9
六、冲压工艺计算 9
（一）拉深工艺计算 9
1．确定零件修边余量 9
2．确定坯料尺寸 9
3．判断是否采用压边圈 9
4．确定拉深次数 9
5．确定各工序件直径 9
6．确定各工序件高度 9
（二）排样及材料利用率 10
1．选择排样方案 10
2．搭边值的计算 11
3．条料宽度的计算 11
4．确定裁板并计算利用率 12
（三）计算冲压力以及初选压力机 13
1．冲裁力的计算 13
2．卸料、顶料装置的选择和力的计算 14
3．初选压机 15
（四）计算模具压力中心 16
（五）确定凸、凹模刃口尺寸 16
1．确定凸凹模的间隙值 17
2．确定冲孔和落料凸凹模刃口尺寸及公差 17
3．拉深刃口尺寸计算 18
（六）凸、凹模的结构设计 19
1．凹模设计 19
2. 凸模设计 20
3. 凸凹模设计 22
（七）模具零部件的选择 22
1．模架的结构选择 22
2. 导向装置 24
3. 上、下模座和模柄 25
4. 其他零件 25
（八）冲压设备的校核 25
七、模具使用说明及维护保养 26
（一）模具使用说明书 26
（二）模具维护与保养 26
致谢 27
参考文献 28

2

三角定位片冲压工艺及模具设计
1．课题简介
如图1所示为三角定位片制件，设计该制件冲压工艺及模具。
图1 三角定位片

2．技术指标
（1）制件材料：08钢；
（2）材料厚度：2mm；
（3）生产批量：年产10万件。
前 言

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，依靠人工经验和常规机加工，技术向以计算机辅助设计，数控编程切削加工，数控电加工核心的计算机辅助设计（CAD/CAM）技术转变。
模具生产制件所表现出来的高精度，高复杂程度，高生产率，高一致性和低消耗是其它制造较高方面所不能充分展现出来的，从而有好的经济效益，因此在批量生产中得到广泛应用，在现代化工业生产中有十分重要的地位，是我国国防及民用生产中必不可少的加工方法。
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，冲模制造难度日益增大。模具制造正由过去的劳动密集、依靠人工的手工技术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、电加工几次 ，从过去的单一的机械加工时代转变成机械加工、电加工以及其他特种加工相结合的时代。密集制造技术，已经发展成为技术密集型的综合加工技术。
本专业以培养学生从事密集设计与制造工作能力的核心，将密集成型加工原理、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。正确掌握并运用冲压工艺参数和密集工作部分的几何尺寸的综合应用，以提高我的密集设计与制造能力的综合应用。

一、明确设计任务，收集相关资料
冲压工艺设计应在收集、调查、研究并掌握有关设计的原始资料的基础上进行，做到有的放矢，避免盲目性。工艺设计的原始资料主要包括如下内容：
1．冲压件的产品图及技术要求
零件图如图1所示的。技术条件应明确合理。由此可对拉深件的结构，尺寸大小，精度要求以及装配关系，实用性能等有全面了解，以便制定工艺方案，选择模具类型和确定模具精度。
2．生产类型
生产类型是企业生产产业程度的分类，一般分为大量生产、中批量生产、单件小批量生产。根据生产纲领和产品零件的特征或工作的每月负担工序数查文献确定该零件的生产类型为大批量生产。
3．生产组织形式
生产类型不相同，零件和产品的组织形式，采用的计算措施和达到的计算经济效果会不同。因为该零件是大批量生产，所以其生产类型查文献，其生产组织形式为零件的互换性、有修配法、钳工修配、缺乏互换性、毛坯的制造方法和加工余量、手工造型或自由锻造毛坯精度低，加工余量大。
4．工艺装备
大批量的采用专用夹具，标准附件，标准刀具和万能量具，靠划线和试切法达到精度要求。
冲压加工与传统的机械加工相比较，具有许多特点：
（1）冲压加工是少、无切削加工方法之一，是一种低耗高效的加工方法。
（2）冲压件的尺寸精度由模具保证，所以制件互换性好，质量稳定。
（3）可以加工尺寸范围大、薄壁、形状复杂、表面质量好、刚性好的制件。
（4）生产效率高，易实现机械化和自动化。
由于模具费用高，生产批量的大小对冲压加工的经济性起着决定性作业。批量越大，冲压加工的单件成本就越低，批量小时，冲压加工的优越性就越不明显这时，采用其他方法制作该零件可能有更好的经济效果。根据图1和年产10万件的生产要求采用冲压加工可以达到其要求。

二、分析采用冲压加工的经济性
冲压工艺与传统工艺相比较有很多特点：
（1）冲压加工是少、无切削加工方法之一，是一种低耗高效的加工方法。
（2）冲压件的尺寸精度由模具保证，所以制件互换性好，质量稳定。
（3）可以加工尺寸范围大、薄壁、形状复杂、表面质量好、刚性好的制件。
（4）生产效率高，易实现机械化和自动化。
由于模具费用高，生产批量的大小对冲压加工的经济性起着决定性作业。批量越大，冲压加工的单件成本就越低，批量小时，冲压加工的优越性就越不明显这时，采用其他方法制作该零件可能有更好的经济效果。根据图1和年产9万件的生产要求采用冲压加工可以达到其要求。
三、分析制件的冲压工艺性
（一）制件材料
08钢为极软的碳素钢，强度、硬度很低，而韧性和塑性极高，具有良好的深冲、拉延、弯曲和镦粗等冷加工性能、焊接性能。
力学性能 抗拉强度 σb （MPa）：≥325（33）
　　 屈服强度 σs （MPa）：≥195（20）
　　 伸长率 δ5 （％）：≥33
　　 断面收缩率 ψ （％）：≥60
　　 硬度 ：未热处理≤131HB
（二）制件结构分析
如图1所示该制件为无凸缘带孔拉深件，拉深高度不大，孔在底部。
对拉深件形状的要求：

图1
（1）设计拉深件时，应明确注明必须保证的是外形还是内形，不能同时标往内外形尺寸。
（2）尽量避免采用非常复杂的和非对称的拉深件。对半敞开的或非对称的空心件，应能组合成对进行拉深，然后将其切成两个或多个零件。
（3）拉深复杂外形的空心件时，要考虑工序间毛坯定位的工艺基准。
（4）在凸缘面上有下凹的拉深件，如下凹的轴线与拉深方向一致，可以拉出。若下凹的轴线与拉深方向垂直，则只能在最后校正时压出。
（5）设计拉深件时，在满足使用要求下，应尽量使结构简单、对称。对于轴对称的拉深件，在圆周方向上的变形是均匀的，其模具加工也容易，工艺性也就最好。
（6）筒形拉深件的刚性取决于零件壁厚与直径之比。当时，零件的刚性较好；而当时，零件的刚性则较差，这时应设计加强筋。经计算该制件刚性较好不需要设置加强筋。
（7）拉深件的圆角半径要合适。拉深件最好采用较大的圆角半径以有利于成形和减少拉深次数，且无需增加整形工序。拉深件底部和侧壁之间的圆角半径，在不用整形工序时，应取；为使拉深顺利进行，一般取。经计算

但因08钢为极软的碳素钢，强度、硬度很低，而韧性和塑性极高，所以无需整形。拉深的圆角R=3mm。
（三）制件尺寸精度
设计拉深件时，应明确注明必须保证外形或内形的尺寸，但不能同时标注内、外形尺寸。
拉深件的侧壁应允许有工艺斜度，但必须保证其另一端在公差范围内。
因任务书上的零件图无尺寸公差要求，故按IT14级选取，利用普通冲裁方式即能达到图样要求。
四、工艺方案的确定
（一）工序性质的确定
工序性质是指冲工序种类，在本次冲压加工中有落料、拉伸等工序。冲压工序性质的确定主要取决于冲压件的形状尺寸和精度要求。同时还应考虑冲压变形规律及某些具体条件的限制。拉伸工序是指将材料拉伸变薄使其按照凸模形状变化的工序。拉伸时应该考虑材料的延展性以及制件的表面质量要求来制定拉伸方案。其工序性质时应当考虑以下几方面：
从零件图上直观的确定工序性质，平板件冲压加工时常采用剪裁，落料，冲孔等冲裁工序。当平面度要求较高时采用较平的工序进行精压，当零件的断面质量尺寸精度要求较高时，需增加修整工序或采用精密冲裁工艺进行加工。拉伸若可以一次拉伸成型变采用一次拉伸，不能一次拉伸成型应考虑多次拉伸或者拉伸后整形翻遍等工序。
为改善冲压变形条件，方便工序定位，增加附加工序。预冲工序工艺切口达到改善冲压变形条件，提高成型质量。
根据零件图分析在本次冲压加工中有落料、冲孔、拉深等工序。
1．工序数量的确定
确定工序数量的基本原则是：在保证工件质量，生产率和经济性要求的前提下，工序数量尽可能地减少。
根据零件图分析有3个工序分别为：落料、冲孔、拉深。
2．工序顺序
各工序的安排主要取决于冲压变形规律和零件质量要求。工序顺序的安排一般应注意以下几个方面：
① 所有的孔只要其形状和尺寸不受后续工序的影响，都应在平板坯料上冲出。
② 所在位置会受到以后某工序变形的影响的孔，一般都应在有关的成型工序完成后再冲孔。
③ 孔靠近或孔边缘较小时，如果模具强度够高，最好同时冲出。否则应先冲出打孔和一般精度孔，后冲出小孔和高精度孔或者先落料再冲孔，力求把可能产生的畸变限制在最小范围内。
④ 如果在同一个零件的不同位置冲压时，变形区域互相不发生作用，根据模具结构定位和操作的过程难易程度来确定。
因为制件的底部有孔，先冲孔再拉深可能使孔变形不能达到要求因此需要判断是先冲孔还是先拉深。
如图2所示孔边距为23mm

图2

判断：如图3所示

图3
根据数据查文献【1】，可知在图中Ⅰ区内，因此可以先冲孔再拉深。
3．工序组合方式选择
冲压工序的组合是指将两个或两个以上的工序分析合并在一道工序内完成。减少工序及占用的模具设备和数量，提高效率和冲压件的精度，在确定工序组合时，首先应考虑组合的必要性和可行性，然后再决定是否组合。
①工序组合的必要性主要取决于冲压件的生产批量。
根据零件图的要求及批量采用工序冲孔、落料和拉深可同时进行。
②工序的组合的可行性受到多种因素的限制，应保证能冲压出形状、尺寸和精度均符合要求的图样，实现其所需动作保证有足够的强度与现有的冲压设备条件相适应。
（二）工艺顺序和组合
1．工艺顺序
工艺顺序组要取决于冲压变形规律和零件的质量要求。工艺顺序的安排应注意：
（1）所有孔只要其形状和尺寸不受后续工序影像，都应在平板坯料上冲出。
（2）所在位置会受到以后某工序影响的孔，一般都应在相关工序完成后冲孔。
（3）孔边缘较小时，如果模具强度高，可以同时冲出。
零件的生产包括落料、拉深、冲孔、切边等工序有以下几种方案：
方案一：冲孔—落料—拉深（单工序模具/单工序+复合模/级进模）
方案二：落料—拉深—冲孔（单工序模具）
方案三：落料、拉深、冲孔（复合模）
方案四：落料、拉深—冲孔（复合模+单工序）
2．工艺方案分析
方案一单工序冲压，采用单工序模生产。模具结构简单，制造方便。但有三道工序需要制造三副模具及落料模、拉深模、冲孔模，模具的制造成本高，模具制造周期长，而且生产效率低，难以满足制件的年产量要求。
方案二连续冲压，采用级进模生产。只需要一副模具，和方案一比较生产效率高，但是模具结构较为复杂，而且模具外形尺寸大，所需冲压力也大。虽制件的精度要求不是很高，但要保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正或利用侧刃来定位，故制造安装较为复杂。
方案三先落料、拉深、冲孔，复合冲压，采用复合模。生产效率高，和方案二比较制件的尺寸精度和形位精度更容易得到保证，而且模具外形尺寸较小，制造成本相对较低。
方案四，先落料再拉伸虽然能提高制件的质量但是其效率明显降低。再根据制件实际要求分析，其要求远远没有这么高。为降低成本不考虑此方案
终上所述在大批大量、简单制件生产中，应尽量采用高效率的加工工序；从经济的角度来看，选用既可以满足制件精度又可以降低成本提高效率的方案三较好。
五、模具结构初定
在冲压工艺性分析后拟定冲压工艺方案时选择复合冲压，又因零件几何简单对称，复合模结构也相对简单，操作方便，又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸件可靠、便于操作，所以模具类型为少废料复合模。
六、冲压工艺计算
（一）拉深工艺计算
零件的材料厚度为2mm，所以所有计算以中径为准。
1．确定零件修边余量
零件的相对高度，因为相对高度小又考虑到制件进度要求并不高故不考虑修边余量，所以，修正后拉深件的总高应为11mm。
2．确定坯料尺寸
由无凸缘筒形拉深件坯料尺寸计算公式得

3．判断是否采用压边圈
零件的相对厚度，经查5—4（冷冲模设计）课不采用压边圈。
4．确定拉深次数
经查5—4（冷冲模设计）极限拉深系数m=0.48。
经计算拉深系数
能够一次拉深成型
5．确定各工序件直径
该制件拉深成型其工序直径为d=86mm；m=0.28
根据数据查文献【1】无凸缘筒形件使用压边圈拉深时的极限拉深系数值 ，而制件拉深系数为：，则可一次拉深成。
6．确定各工序件高度
根据拉深件圆角半径计算公式，取拉深筒形件圆角半径为，所以拉深后筒形件的高度为

拉深工序件图如图1—2示
图4

（二）排样及材料利用率
1．选择排样方案
制件的排样与材料的利用率有密切的关系，对制件的成本影响很大。冲压制件的材料费在制件成本中所占比例相当大，对金、银、铜等贵重金属尤其如此。此外，排样好坏还影响生产率、模具寿命及经济效益等。
因此合理有效的排样在于保证在最低的材料消耗和高生产率的条件下，得到符合设计技术要求的制件。在冲压工作中，每降低1%的冲压废料，将会使成本降低0.4%~0.5%。合理利用材料是降低成本的有效措施，尤其在成批和大量生产中，冲压零件的年产量达数十万件，甚至数百万件，材料合理利用的经济效果更为突出。
根据制件的形状有两种排样方案：直排和多排。
多排虽然利用率高，但由于制件的尺寸比较大，如果用多排就需要制造更大更复杂的模具，这样既不经济又费时间。
因此选择直排，如图5示。

图5

2．搭边值的计算
排料搭边和侧搭边数值选用排料搭边数值大小不仅与材料性能和厚度、冲件形状和尺寸大小有关，而且与冲裁模具选用不同卸料方式有关。搭边可用于补偿定位误差，并可使条料保持有一定的刚度，便于送料。搭边是废料，所以应尽量取小，但过小的搭边容易挤进凹模，增加刃口磨损，影响模具寿命。
查文献【1】，根据制件形状和排样，查得搭边值

图6
3．条料宽度的计算
条料的宽度是由冲模不同结构形式和结构参数决定的。
有侧压装置
式中：B—条料宽度
L—制件垂直于送料方向的基本尺寸，为85mm
—条料宽度公差
a1—侧面搭边值,为1.2mm
查文献【1】，查得条料宽度公差

4．确定裁板并计算利用率
板料规格选用
裁板方法有两种及横裁（平行于长度方向）和纵裁（平行于宽度方向）如下图7

图7
方案一
每张钢板裁板条数为：
条
每条条料上的工价数为：
个
每张板上的工件数为N：
N=个
条料上的利用率
=72.66
板料上的利用率
==71.75%
方案二
每张钢板裁板条数为：
条
每条条料上的工价数为：
个
每张板上的工件数为N：
N=个
条料上的利用率
=
板料上的利用率
=
综上比较选择第二种拍样方案纵向裁板料
（三）计算冲压力以及初选压力机
1．冲裁力的计算
冲裁力是选择冲压设备和检验模具强度的一个重要依据。冲裁力的大小与材质、料厚、冲裁周边长度、刃口间隙及形状有关。
平刃冲模的冲裁力计算公式为：

式中L—冲裁周边长度；
K—系数，K=1.3；
—材料的抗剪强度；
t—材料厚度
落料力

冲孔力

拉深力

式中 —钢板系数，查文献【1】可知
=0.6
冲裁拉深力分析：因为拉深和落料在一起进行，且落料力结束了拉深还在继续进行，所以当落料力达到最大时拉深力为最大拉深力的百分之60~70%，冲孔是在落料拉深后面，且力远远小于落料拉深复合力，因此模具的冲压力为落料拉深复合力

2．卸料、顶料装置的选择和力的计算
（1）卸料装置
卸料板的主要作用是把材料从凸模上卸下，有时也可作压料板用以防止材料变形，并能帮助送料导向和保护凸模等。设计时应注意以下几个方面。
① 卸料力一般取5~20%冲裁力。
② 卸料板应有足够的刚度、其厚度H可按下式计算，即H=（0.8~1.0）Hd
式中：H—卸料板厚度
Hd—凹板厚度
③ 卸料板要求耐磨，材料一般选45钢，淬火，磨削，粗糙度Ra=0.4~0.8
④ 卸料板安装尺寸，计算中要考虑凸模有4~6mm的刃磨量。
⑤ 卸料板可根据工件形状制作成圆形或矩形，型孔与凸模的配合为H7/h6或H8/f7。
选择弹性卸料装置；弹性卸料装置是通过弹簧或橡胶的作用来进行卸料的。这种装置在冲压时既可卸料又可压料，特别适于在薄料或制件要求平整的复合模上使用，但其结构应确保卸料力及卸料行程能满足卸料要求。
弹性卸料装置的安装尺寸，如下图：a为0.5mm；b为3~5mm。凸模与卸料板间隙：小凸模为0.15mm以下，大凸模为0.25mm。装有小导柱导向的卸料板间隙一般为0.02mm。
查文献【1】可知
=0.04
=0.05
=0.06
采用弹性卸料及顶料装置时：

（2）选择推件装置
查文献【1】
料厚
t=0.5~5mm
h=5~10mm
φ=3°~5°
h取5mm；卡在凹模直壁洞口内的制件（或废料）件数n=3。
推料力：
采用弹性卸料及顶料装置时，总的冲裁力：

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3．初选压机
（1）类型选择
冲压设备类型较多，根据生产批量较大的中小制件多选用操作方便、生产效率高的开式曲柄压力机。制件属于大批量生产、且制件较小，因此选用集聚多种优点的开式曲柄压力机。
（2）规格选用
根据选用原则：压力机的公称压力必须大于冲压力工序所需压力。

查文献【1】开式双柱可倾式曲柄压力机的规格型号和主要参数
初选型号为J23—40的压力机：
公称压力 400KN
滑块行程 80mm
最大闭合高度 330 mm
连杆调节长度 65 mm
工作台尺寸 460mm×700mm
模柄孔尺寸 φ50 mm×70 mm
（四）计算模具压力中心
模具的压力中心就是冲裁力合力的作用点。冲裁压力中心应经可能和模柄轴线以及压力滑块中心线重合，以使冲模平稳地工作，减少导向件的磨损，从而提高模具的寿命。要使冲压模具正常地工作，必须使压力中心与模柄的中心线相重合，从而使压力中心与所选冲压设备滑块的中心相重合。否则在冲压时将产生弯矩，使冲压设备的滑块和模具发生歪斜，引起凸、凹模间隙不均匀，刃口迅速变钝，并使冲压设备和模具的导向机构参数不均匀磨损。
冲模压力中心的求法，采用求平行力系合力的作用点方法。由于绝大部分冲裁件沿冲裁轮廓线的断面厚度不变，轮廓部分的冲裁力与轮廓长度成正比，所以，求合力的作用点可转化为求轮廓的中心。

图8
如图9所示改制件形状规则压力中心一制件原点为中心原点，所设计的模具虽是复合模，但是落料、拉深、冲孔不是同时进行的，而是随着模具的闭合先落料，再拉深，拉深完成后最后冲孔（详细见装配图）。这样就存在各工序压力中心不重合的问题，又无法准确的计算出其压力中心。
前面进行过落料、拉深和冲孔力的计算，通过比较可知冲孔力比落料与拉深合力要小的多，而制件本身的尺寸精度要求不高，所以就以为压力中心。
（五）确定凸、凹模刃口尺寸
1．确定凸凹模的间隙值
（1）间隙值对冲裁件质量、模具寿命、冲裁力大小等各种冲压因素有极大的影响。确定凸、凹模的总原则是在满座冲裁件尺寸精度的要求下，一般偏大间隙值，这样可以降低冲裁力和提高模具寿命。间隙模具寿命；冲裁力、卸料力、推件力和冲裁件尺寸精度均有影响。
（2）落料间隙和冲孔间隙根据查表法可知：非金属材料的间隙值通常都较小，最大也不会超过料厚的2%。
查文献【1】材料抗剪强度与间隙值的关系：
Z/2=（0.06~0.09）t
即 Z=0.12~0.18
因为拉深间隙与落料冲孔间隙不同，因此，拉深间隙：查文献【1】圆筒形件拉深间隙值
有压边圈的拉深 Z=（1.05~1.15）t取
Z=1.1t=1.1mm
2．确定冲孔和落料凸凹模刃口尺寸及公差
（1）刃口尺寸计算原则
① 落料时，首先确定凹模刃口尺寸。凹模刃口的基本尺寸取接近制件的最小极限尺寸，以保证凹模在一定范围磨损后还能冲出合格制件。凹模刃口的基本尺寸等于凹模刃口的基本尺寸减去一个最小间隙值。
② 冲孔时，首先确定凸模刃口尺寸。凸模刃口的基本尺寸取接近制件的最大极限尺寸，以保证凸模在一定范围内磨损后还能冲出合格制件。凹模刃口的基本尺寸则等于凸模刃口的基本尺寸加上一个最小间隙值。
③ 凹模与凹模的制造公差，主要与冲裁件的进度和形状有关 一般取制件公差△值的1/3～1/4；当凸、凹模分开加工时，其公差还应满足要求：

式中：δp、δd—凸、凹模制造公差
Zmax、Zmin—最大和最小合理间隙
查表并计算得
Zmax=0.18mm
Zmin=0.12mm
（2）计算方法
① 分开加工计算法 此方法适用于圆形及简单规则几何形状的凸模刃口尺寸计算
② 配加工计算法 此方法使模具制造更方便，成本降低，特别对模具间隙的配制容易保证，是一种经济的加工方法。它特别适用于各种几何形状的凸、凹模刃口尺寸的计算
为使模具制造更简单，降低成本，更容易保证间隙，所以选择配加工计算法
（3）计算确定冲孔和落料凸凹模刃口尺寸及公差
① 落料

②冲孔

式中 —落料凹模的基本尺寸；
—冲孔是凸模的基本尺寸；
、—落料件和冲孔件的基本尺寸；
、 —制件落料和冲孔公差；根据制件基本尺寸和精度查文献可得=1.00 =0.43
、—凹、凸模制造公差；根据制件基本尺寸和公差查文献【1】P32页表2-5 可得=+0.040 =-0.020
—磨损系数，一般取X=0.5~1，查文献【1】可得 =0.5
验证是否符合

0.0600.06
满足刃口计算的原则
3．拉深刃口尺寸计算
根据制件尺寸标注方法查文献【1】可得拉深模工作部分尺寸计算
凹模尺寸

凸模尺寸

式中 —拉深基本尺寸
—拉深件公差查文献可得=0.74
、—拉深凹、凸模制造公差 根据料厚查文献【1】可得=0.08 =0.05
（六）凸、凹模的结构设计
凸、凹模是模具中的工作零件，直接影响着制件的尺寸、形状和精度。因此要选用的冲凸、凹模结构尺寸是制件最合适的。
1．凹模设计
常见凹模可分为三种：圆柱形孔口凹模、锥形孔口凹模和过渡圆柱形孔口凹模。（详细见文献【1】
因过渡圆柱形孔口凹模的特征介于圆柱形孔口凹模、锥形孔口凹模的特征之间，据有制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变的特点。所以选用渡圆柱形孔口凹模
图9
(1) 凹模厚度的计算
凹模形状大致可分为三种：整体式凹模、圆柱压入式凹模和镶拼式凹模。根据制件的形状及尺寸选用整体式凹模。

式中 —凹模厚度（mm）
—修正系数 查文献【1】可得
—冲压力（N）
(2) 凹模孔壁厚的计算
根据凹模刃口轮廓不同，凹模壁厚W与凹模高度H的关系也可按下式确定：
轮廓线为光滑的曲线时W≥1.2H
轮廓线与凹模边缘平行时W≥1.5H
轮廓线具有复杂形状或尖角时W≥2H
根据制件形状确定凹模刃口轮廓线为光滑的曲线取
W≥1.2H
W≥45.6
(3) 凹模其他尺寸的计算
① 凹模外周边至螺钉孔最小许用尺寸查文献【1】
② 螺孔至凹模孔及销钉间壁厚的最小许用尺寸查文献【1】
③ 螺孔间距离查文献【1】
④ 凹模厚度及其螺钉的尺寸关系查文献【1】根据上述方法确定的凹模外形尺寸还须选用相应的国家标准，矩形凹模板和圆形凹模板的尺寸已经标准化。
2. 凸模设计
冲孔凸模总长度计算：
凸模工作部分的长度（l值），l值用欧拉公式计算：

式中
l—不引起屈服时的最大长度（mm）
E—凸模材料的纵弹性模量，模具钢为（21~22）×1010Pa， E取22×1010Pa=22×10 MPa；
a—与凸模导向条件有关的系数：模具无导向时a=1，有导向时a=2；
J—凸模最小断面的惯性距，圆形凸模，矩形凸模
圆形凸模
凸模的总长度L。凸模一般均与凸模固定板在一起，凸模可直接压入凸模固定板并采用配合；或用螺钉、销钉固接，并保持其位置精度要求。凸模固定板的厚度H与凸模压入部分的直径d应保持下式关系；H1.5d（但H的最小值应不小于13mm）。
凸模全长的L值又应与固定板保持以下关系（详细见文献【1】
或

图9
选择B型圆形凸模如图9所示，根据所冲孔孔径查文献【18】P152页表22.5—2，所查得的数据与计算的刃口尺寸不符不能满足设计需要，只取所需要的D的基本尺寸18mm、、。
凸模固定板的厚度
凸模的总长度
3. 凸凹模设计
由于复合模中的凸凹模（既是某工序的凸模同时又是另一工序的凹模）的壁厚是冲压件的尺寸决定的，而凸凹模的壁厚受强度限制不能过薄，因此其厚度应大于最小壁厚a。
当凸凹模装于上模时，内孔不积存废料，凸凹模胀力小，其最小壁厚a可按下式确定：
冲裁硬材料时：a=1.5t
当凸凹模装于下模时，凸凹模口中存有废料。孔口受胀力大，此时壁厚要大些，其最小壁厚a按表6.3选取
料厚t
2
最小壁厚m
3.8
最小直径D
21
因为制件的壁厚直径均大于表中的值，因此模具的凸凹模结构的钢性足够，只需根据制件的尺寸来设计。
（七）模具零部件的选择
1．模架的结构选择
为了缩短模具制造周期，降低成本模架的结构选择国家标准模架结构。模架分滑动导向型和滚动导向型。滑动导向型装置是最常用的形式，这种结构加工装配方便，易于标准化，但承受测压能力差，适用于一般精度不高的冲裁。滚动导向型，导向精度高，寿命长、成本高，在告诉冲裁和精密冲裁中用得较多。本制件的精度不是很高，且为了节约成本因此选用最适合本次冲压的滑动导向型模架。
双柱模架：可以承受一定的偏心负荷，常用于横向送料的级进模或纵向送料的各种模具。其凹模周界范围为63mm×50mm~500mm×500mm。因为制件为冲裁拉深圆形制件，底部有两孔两孔的连心线与底部中心线偏移3mm，与压力中心偏移，存在偏心载荷，因此选择对角导柱模架。
标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。周界的计算：（根据零件的形状尺寸计算）
毛坯直径85
周界85+2×45.6=175.5
最大闭合高度：360
最小闭合高度：360－80=260
根据以上计算结果，可查文献【18】 P33页表22.4—2 中间导柱圆形模架GB/T2851.6—1990的规格如下表，结构如图10：

凹模周界
闭合高度H
零件件号、名称及标准编号
上模座
下模座
导柱
导套

最大
最小
规格
315×250
320
200
315×250×55
315×250×70
45×260
50×260
45×140×53
50×140×53

图 10
2. 导向装置
冲模上设置导柱、导套组成的导向装置是非常必要的。它不仅使模具操作方便，切刃间隙均匀，而且对延长模具及滑块导向副的寿命和制件的精度有重要作用，，而且还能节省调试模具的时间。大批量生产的冲压模具中广泛采用导向装置。为防止双向导向装置总装时错装，设计时可按非等径导向结构处理。
导向装置设计的注意事项：
①导柱与导套应在凸模工作前或压料板接触到工件前充分闭合，且此时应保证导柱上端距上模座上平面留有10~15mm的间隙
②导柱、导套与上、下模板装配后，应保证导柱与下模座的下平面、导套上端与上模座的上平面均留2~3mm的间隙
③对于形状对称的工作件，为避免合模安装时引起的方向错误，两侧导柱直径或位置应有所不同
④当冲模有较大的侧向压力时，模座上应安装设止推垫，避免导套、导柱承受侧向力
⑤导套应开排气孔以排除空气。
滑动式导柱导套的具体结构查模具大典。导柱、导套分别与上、下模座采用、过盈配合；导柱与导套之间冲压或间隙配合。

3. 上、下模座和模柄
模座是模具的基础。上下模座不但要有足够的强度、刚度，而且还要能抗压与吸振。模座常用材料为HT200、HT250或ZG270—500、ZG310—570。选用材料为HT200的模座，上下模座详细标注见文献【18】P72页表22.4—20、22.4—21
中小型冲模通过模柄与压力机滑块连接，因此其直径和长度应与滑块上的孔一致。查文献【18】 P173页表22.5—26选用C型凸缘模柄。模柄材料为Q235。
4. 其他零件
⑴ 固定板 由于冲模的工件特性及结构紧凑要求，所以常用内六角螺钉作为其紧固螺钉。为便于拆卸，销钉常用圆柱销，设计时应使销心距尽量大。
⑵ 挡料销 固定挡料销。如图为圆柱头挡料销，使用最广。挡料销应具有一定的耐磨性，常根据制件的批量选用Q235钢，热处理后其硬度可达：43~48RHC。
⑶ 螺钉 固定螺钉引入模体的深度勿太深，如拧入铸铁深度是螺钉直径的2~2.5倍，拧入一般钢件深度是螺钉直径的1.5~2倍。
⑷ 定位销 冲模中的定位销常选用圆柱销，其直径与螺钉直径接近，不能太细，每个模具上只需两个销钉，长度也不能太长，使进入模体长度直径的2~2.5倍。
（八）冲压设备的校核
（1）压力机的公称压力必须大于冲压工序所需压力，当冲压工作行程较长时，还应注意在全部工作行程上，压力机许可应力曲线应高于冲压变形力曲线
压力机滑块行程应满足制件在高度上能获得所需尺寸，并能在冲压工序完成后顺利地从模具上取出来。对于拉深件，行程应大于制件高度两倍以上。
（2）压力机的行程次数应符合生产率和材料变形速度的要求。
（3）压力机的闭合高度、工作台面尺寸、滑块尺寸、模柄孔尺寸等都应满足模具的正确安装要求。对于曲柄压力机，模具的闭合高度与压力机闭合高度之间要符合公式：

330-5mm>320mm+h>330mm-65mm
式中：H—模具的闭合高度
Hmax—压力机的最大闭合高度
Hmin—压力机的最小闭合高度
M—压力机的闭合高度调节量
h—压力机的垫板厚度
垫板厚度小于5mm
七、模具使用说明及维护保养
（一）模具使用说明书
润滑模具与坯料的相对运动表面，可减少模具与坯料的直接接触，减少磨损，降低成形力。同时，润滑剂还能在一定程度上阻碍坯料向模具传热，降低模具温度，对提高模具寿命都是有利的。
及时对冲模进行刃磨，除能使刃口复而锋利，改善冲件质量外，还能避免因拖 延刃磨，已磨钝刃口遭受坚硬、过大过厚毛刺的剧烈摩擦，形成恶性循环的过量磨损，必需 以加倍的刃磨量才得以使刃口再度锋利，势必缩减冲模使用寿命的严重后果。正常情况下， 冲裁凸模和凹模每次的刃磨量为0.10～ 0.15mm或稍多