筒形件拉伸切边复合模具设计.doc

河南机电高等专科学校毕业设计说明书
1 绪论
模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。
模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60％~90％的产品的零件，组件和部件的生产加工。
20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以15％的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。
1.1国内模具的现状和发展趋势
1.1.1国内模具的现状
我国模具近年来发展很快，目前，我国制造业的资源已突破了企业——社会——国家的界线，制造业的国际化已是一个客观事实。近几年，我国模具产业总产值保持13%的年增长率（据不完全统计，2004年国内模具进口总值达到600多亿，同时，有近200个亿的出口），到2005年模具产值预计为600亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右。单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有80%的模具需要更换。2003年我国汽车产销量均突破400万辆，预计2004年产销量各突破500万辆，轿车产量将达到260万辆。另外，电子和通讯产品对模具的需求也非常大，在发达国家往往占到模具市场总量的20%之多。
目前，中国20000多个模具生产厂点，从业人数约70多万。2004年中国模具工业总产值已达355亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。
我国20000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。
尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。
1.1.2　国内模具的发展趋势
巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面:    
1） 模具日趋大型化；   
  2）在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术；  
  3）模具扫描及数字化系统；   
  4）在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术； 
   5）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；   
6）发展优质模具材料和先进的表面处理技术；   
7）模具的精度将越来越高； 
  8）模具研磨抛光将自动化、智能化；  
   9）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；  
 10）开发新的成形工艺和模具。
1.2 国外模具的现状和发展趋势
用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为600～650亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。 
国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%以上；国外模具企业的组织形式是"大而专"、"大而精"。2004年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织--德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约5000家。2003年德国模具产值达48亿欧元。其中（VDMA）会员模具企业有90家，这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%，可见其规模效益。
随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高．故人均产值也较高．我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而国外模具工业发达国家大多15～20万美元，有的达到 25～30万美元。
国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上，而我国才达到45％．
1.3 拉深件模具设计与制造方面
拉深是冲压基本工序之一，它是利用拉深模在压力机作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。拉深不仅可以加工旋转体零件，还可以加工盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件，但是，加工出来的制件的精度都很底。一般情况下，拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级。
拉深件的工艺性分析
拉深零件的结构工艺性是指拉深零件采用拉深成形工艺的难易程度。良好的工艺性是指坯料消耗少、工序少，模具结构简单、加工容易，产品质量稳定、废料少和操作简单方便等。在设计拉深零件时，应根据材料拉深时的变形特点和规律，提出满足工艺性的要求。
1. 对拉深材料的要求
拉深件的材料应具有良好的塑性、低的屈强比、大的板厚方向性系数和小的板平面方向性。
2. 对拉深零件形状和尺寸的要求
(1)拉深件的高度尽可能小，以便能通过1—2次拉深工序成形。
(2)拉深件的形状尽可能简单、对称，以保证变形均匀。对于半敞开的非对称件，可成双拉深后再剖成两件。
(3)有凸缘的拉深件，最好满足d凸≥d+12t，而求外轮廓与直壁断面最好形状相似，否则，拉深困难，切边余量大。
(4)为了使拉深件顺利进行，凸缘圆角半径r≥2t。当r＜0.5mm时，应增加整形工序。
3． 对拉深零件精度的要求。
(1)由于拉深件各个部位的料厚有较大的变化，所以对零件图上的尺寸应明确标注是外壁还是内壁。
(2)由于拉深件有回弹，所以零件横截面的尺寸公差，一般都在IT12级以下，如零件高于T12级，应增加整形工序。
(3)多次拉深的零件对外表面或凸缘的表面，允许有拉深过程中所产生的印痕和口部的回弹变形，但必须保证精度在公差允许范围之内。
本设计为简单的拉深件，形状比较规则，但底部圆角存在较高的工艺性问题，直边区的变形不是简单的弯曲, 应力分布不均,可以利用塑性加工理论进行定性分析。因此，只有加强拉深变形基础理论的研究，才能提供更加准确、实用、方便的计算方法，才能正确地确定拉深工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决拉深变形中出现的各种实际问题，从而，进一步提高制件质量。其工作过程很简单就一个低方形拉深，根据工艺分析及计算确定它能一次拉深成功。根据计算的结果和选用的标准模架。为了保证制件的尺寸精度，设计时可能高度出现误差，应当边试冲边修改高度。
1.3.1 筒形件拉深模具设计的设计思路
拉深是冲压基本工序之一，它是利用拉深模在压力机作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。它不仅可以加工旋转体零件，还可以加工盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件，但是，加工出来的制件的精度都很底。一般情况下，拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级。
只有加强拉深变形基础理论的研究，才能提供更加准确、实用、方便的计算方法，才能正确地确定拉深工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决拉深变形中出现的各种实际问题，从而，进一步提高制件质量。
盖体是最典型的拉深件，在拉深中由于制件的高度太高，根据计算的结果和选用的标准模架，判断此次拉深不能采用标准的模架。为了保证制件的顺利加工和顺利取件，模具必须有足够高度。要改变模具的高度，只有从改变导柱和导套的高度。导柱和导套的高度可根据拉深凸模与拉深凹模工作配合长度决定．设计时可能高度出现误差，应当边试冲边修改高度。
1.3.2盖体落料拉深模具设计的进度
1、明确设计任务书，收集有关资料
在指导老师的指导下，拟定设计任务——方形件拉深以及设计进度计划，并仔细阅读《冷冲模设计指导》教材，了解本设计的目的、内容、要求和步骤，以及查阅有关模具图册、设计手册等资料；了解本设计零件的用途、结构、性能，在整个产品中的装配关系、技术要求、生产批量，采用的冲压设备型号和规格，模具零件的制造加工工艺及标准化等情况。
2、工艺分析及工艺方案的制定
经分析制件的技术要求，结构工艺性及经济性都符合工艺要求，确定总体工艺方案，填写工艺卡。
3、工艺计算及设计
（1）、排样及材料利用率计算
（2）、刃口尺寸的计算
（3）、冲压的计算，压力中心的确定，冲压设备的初选，根据排样图和所选的模具结构形式，可以方便计算出所需总压力。待模具总设计好后，校核设备装模尺寸，最终确定设备型号及工艺参数。
4、模具结构设计
(1)、确定凹模尺寸 先计算出凹模的厚度，再根据厚度确定凹模周界尺寸，在此需要考虑的三个问题：第一，要考虑凹模上的螺孔、销孔的布置；第二，压力中心一般与凹模的几何中心重合；第三，凹模外形尺寸尽量按国家标准选取。
（2）、选择模架并确定其他冲模零件的主要参数 根据凹模周界尺寸大小，从《冷冲模国家标准》中确定模架规格及主要冲模零件的规格参数。
（3）、画冲模装配图 装配图上零件较多、结构复杂，为准确、迅速地完成画图工作，必须掌握正确的画法。
（4）、画冲模零件图
（5）、编写技术文件 技术文件包括：说明书、冲压工艺卡和机械加工工艺过程卡。
1.3.2筒形件拉深模具设计的进度
1.了解目前国内外冲压模具的发展现状，所用时间15天；
2.确定加工方案，所用时间5天；
3.模具的设计，所用时间30天；
4．模具的调试．所用时间5天．

2 冲压件的工艺分析
2.1 引言
设计的目的是在于巩固所学的理论知识，熟悉了解有关资料，树立正确的设计思想，掌握设计方法，培养实际工作能力，通过冲模结构设计，在冲压工艺性分析，冲压工艺方案论证，冲压工艺计算，冲模零件结构设计，编写技术文件和查阅技术文献等方面受到依次综合训练。
本设计题目为筒形形件拉深模,但对做毕业设计的毕业生有一定的设计意义，它概括了拉深零件的设计要求、内容及方向。通过对该零件模具的设计，进一步加强了设计者冲压模设计的基础，为设计更复杂的冲压模具做好了铺垫和吸取了更深刻的经验。
拉深件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量其设计是否合理，一般地讲，在满足工件的使用要求条件下，能以最简单的最经济的方法将工件冲制出来。

2.2拉深件工艺分析

图1 制件图
原始资料：如图1所示
材 料：Q235
厚 度：1.5mm
根据零件结构可知：此工件为有凸缘圆形工件，此工件的形状满足拉深的工艺要求，可采用拉深工序加工。工件底部圆角半径r=3mm,等于两倍的壁厚尺寸，也满足首次拉深工艺要求，因此在拉深工序（拉深工序底部圆角半径r=3mm）后须增加一道切边工序以满足制件高度上质量要求。内形尺寸为25mm的公差等级为IT13级，满足拉深工序对工件公差等级的要求。工件的总体高度到最后可由切边达到要求。
用于拉深的材料的一般具有较好的塑性、低的屈强比、大的板厚方向性系数和小的板平面方向性。Q235是较普遍的材料，价格便宜，资源丰富，其退火后并且满足拉深件对材料的要求，厚度为1.5mm。

3 确定工艺方案
确定方案就是确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数，工序的组合和顺序等。确定合理的冲裁工艺方案应在不同的工艺分析进行全面的分析与研究，比较其综合的经济技术效果，选择一个合理的冲压工艺方案。
根据制件的工艺分析,知道制件是个简单的圆形拉深件。经制件的工艺性分析，由冲裁工艺可知，该制件可能包括落料、拉深或拉深、切边基本工序，可以有以下三种工艺方案：
方案一：先落料，再拉深。采用单工序模生产。
方案二：拉深和切边复合冲压。采用复合模生产。
方案一、模具结构简单，但需两道工序两副模具，冲件多次定位，加工尺寸积累误差较大，模具制造成本高而生产率低，难以满足批量生产要求。
方案二、只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，工件平整,同轴度高,对称度及位置误差小,由于该冲裁件为方形并且需切边,落料和拉深几道工序才可完成,所以对于该工件尺寸较小,同轴度要求较高。
此副模具为生产该产品的第一道工序即落料拉深所用。产品最终成形还需要拉深模，正是由于考虑到零件拉深工艺的复杂性，若采取落料拉伸连续模，虽然、减少了产品的冲压成形时间，但是模具结构复杂且精度要求高，制造周期长，制模成本高，加工也不方便。故不宜采用。
该零件属于中小批量生产，工艺性较好，冲压件尺寸精度不高，形状简单。根据现有冲模制造条件与冲压设备，采用拉深复合模，模具制造周期短，价格低廉，工人操作安全，方便可靠。
因此，根据工件的外形及尺寸关系选择方案二,为拉深切边复合模。

4 主要工艺参数的计算
4. 1 拉深毛坯尺寸
拉深件的工艺计算是拉深工艺设计中的一个环节，本制件的工艺计算属于最简单的。其主要的内容包括计算毛坯直径、决定拉深次数及确定压边装置等。
根据表面积相等原则，用解析法求该零件的毛坯直径D。可按下面的程序计算：
1.确定修边余量
在拉深的过程中，由于材料的各向异性，模具间隙不均，摩擦力不均及定位不准等因素的影响，使拉深的口部不齐。为保证制件高度方向的尺寸精度，须进行修边，在计算毛坯尺寸也须计入修边余量。
2.计算毛坯尺寸
已知 d凸=56mm, d为中径 d=25-1.5=23.5mm，d凸/d=56/23.5=2.24，查冲压课本表4.2得修边余量△R=1.8，因为零件底部圆角半径r与凸缘半径R相等，即r=R时，有凸缘筒形件的毛坯直径
D=
可以将d凸 =56mm,d=23.5mm ,H=(40-1.5)mm=38.5mm，R=3代入公式可求出毛坯的直径 D=
=80.7mm 取D=81mm
4. 2 确定是否需要多次拉深
工件总的拉深系数m总=d/D=23.5/81=0.29, 工件总的拉深相对高度H/d=40/23.5=1.63根据毛坯的相对厚度为t/D×100=1.5/81×100≈1.86, d凸/d=59.6/23.5=2.54,可以由冲压课本表4.9查得有凸缘筒形件第一次拉深度极限拉深系数m1=0.37，由冲压课本表4.10可以查到，有凸缘筒形件第一次拉深度极限相对高度/=0.3,因为m总=0.29<0.37，故此工件需要多次拉深才能完成。
4.3确定是否用压边圈
在拉深过程中工件易发生起皱现象，制件在成形过程中，凸缘的起皱现象主要取决于毛坯的相对厚度、变形程度和凹模的几何形状等。为了解决这个问题，生产实际中主要方法是在模具结构上采用压料装置。常用的压料装置有刚性压料装置和弹性压料装置两种。是否采用压料装置主要看拉深过程中是否可能发生起皱现象，可根据坯料相对厚度来确定，由于t/D×100=1.36<1.5=t，查表得，当t/D×100<1.5起皱的可能性很大，需要采用压边圈。首次拉深时一般采用平面压边装置,其结构如下图所示:

图3 压边圈采用形式

4.4制订首次拉深系数
由题目可以取首次dt/=1.1,查表可以得到 m1=0.5，而第一次拉深系数m1= d1/D，第一次拉深的半成品直径为d1= m1 D=0.50×81=40.5mm (调整为41mm).
第一次拉深的凹模圆角半径用下式计算
=0.8
将D=81mm, d1=41mm, t=1.5mm, 代入上式，得到凹模的圆角半径=0.8=6.2mm,所以可得到=+t/2=(6.2+1.5/2)mm=6.95mm 取=7mm，并取=,所以==7mm, 根据工件圆角重新调整凸、凹模的圆角半径，取为==（7-1.5/2）mm=6.25mm.
为了以后的拉深不使已拉深的半成品工序件变形，第一次拉深要将坯料多拉入凹模所需要量的5﹪，则需要对坯料作相应的放大，过程如下：
第一次拉深的半成品，其凸缘的圆环面积A环，由公式求得：
=
=59.6mm , =40.5mm , =8mm ,代入上式，则
== mm
工件的面积应等于毛坯的面积，由下列公式求得
==×81×81= mm
被拉入凹模的面积应等于
= -= mm
若多扩大5﹪的料进入凹模，则被拉入凹模的面积
mm
使扩大到毛坯面积为
+= mm
故扩大后的坯料直径为
=82.5mm
由下式可求得半成品的高度，因圆角半径相等，则

将=82.5mm, =mm, =0.05mm, ==7mm代入上式，得到第一次拉深的高度为
=18mm
工件的第一次相对高度=18/40=0.45
由表4.10可查得有凸缘筒形件第一次拉深的最大相对高度=0.7，因为≤=0.7，所以第一次拉深直径为41mm选择合理。
4.5确定拉深次数
4.5.1 计算直径。有凸缘圆筒形件在以后各次拉深中的拉深系数可按照表中选取，且取值应若大些，
根据毛坯的相对高度（t/D）×100=（1.5mm/82.5mm）×100=1.82, 由表4.11可取值为=0.75 =0.78 =0.78 =0.84.
各次拉深时半成品的直径为
==0.75×40.5=30.3mm（调整为32mm）
==0.78×30.3=23.63mm (调整为25mm)
==0.83×25=20.7mm <23.5mm,
所以需要4拉深成形。
由于每次最好不以极限拉深系数进行拉深，所以调整拉深系数值为：=0.45 , =0.77 ，=0.8， =0.82。
各次半成品直径为
=×D=0.50×81mm=0.5mm 调整为（42mm）
==0.77×42mm=32.34mm 调整为（34mm）
==0.8×34mm=27.2mm 调整为（28mm）
=0.82×28mm=22.9mm<23.5mm
所以最终是4次拉深成形，选定为工件的直径23.5mm.
4.5.2计算圆角半径。以后各次的凹模圆角半径
第二次拉深的凹模的圆角半径=0.6×6.25=3.75mm, ==3.75mm, 则第二次拉深的工件 r =3.75+1.5/2=4.5mm, 同理第三次拉深的模具圆角半径==3.25, 工件r =4mm，第四次拉深的模具圆角半径==3mm, 半成品的圆角半径取3mm.
4.5.3计算高度。第一次拉深要将坯料多拉入凹模所需要的量的5﹪，则需对坯料做相应的放大，第一次拉深的半成品，其凸缘的圆环面积，由公式可得
= mm
将=59.6mm, =42mm, =7mm代入上式，则
== mm
工件的面积应等于毛坯的面积，由下列公式求得
==×81×81= mm
被拉入凹模的面积应等于
= -= mm
若多扩大5﹪的料进入凹模，则被拉入凹模的面积
mm
使扩大到毛坯面积为
+= mm
故扩大后的坯料直径为
=82.5mm
=26mm
第二次拉深时，多拉深3﹪的材料，第一次余下2﹪的材料返到凸缘上。
==== mm
= -= mm
若多拉入3﹪的材料进入凹模，则被拉入凹模的面积
mm
使扩大到毛坯面积为
+= mm
故扩大后的坯料直径为
=77.6mm (调整为78mm)
则第二次拉深时半成品的高度为
=29mm
第三次多拉入1.5﹪的材料，第二次余下1.5﹪的材料返回到凸缘上，
=== mm
= -= mm
mm
+= mm
=82.2mm （调整83mm）
则第三次拉深时半成品的高度为
=33mm
由于 33mm<40mm, 所以==40mm
各半成品的外形总高用：+1.5mm来计算，分别为
=26mm, =29mm, =33mm, =40mm=
由以上计算可知道，该工件的制造第一步是落料，然后进行四次拉深，由于本工件每次拉深都有余料返回凸缘，为了去掉筒壁和凸缘上的波纹，须加一次整形工序，最后是修边。
4.6画出拉深工序图
画出各次拉深件的简图，便于设计各次拉深模，可避免设计拉深时，将重要尺寸搞错，如果拉深次数较少，可不用画出工序图，本次拉深简图如下图所示。

图二： 有凸缘筒形件拉深件的工序图

5 冲裁压力、压力中心计算及压力机的选用
因为本制件是轴对称零件，所以不用计算压力中心。
5.1 切边力的计算
考虑到模具的刃口部被磨损,凸模与凹模间隙不均匀和波动,材料的力学性能波动及材料的厚度偏差等各种因素的影响,于是实际计算剪切力的计算公式应按以下经验公式进行：
F切=L1tb计算
式中各含义见[5]
F切------切边力（KN），
L1-------切边周边长度（mm），
t--------制件的材料厚度（mm），
σb------被拉深材料的抗拉强度（N/mm），
查手册得Q235的σb =400N/mm
即
F切=56×1.5×440
=116KN
5.2拉深力的计算
本制件拉深时需采用压边圈。考虑到模具的刃口部被磨损,凸模与凹模间隙不均匀和波动,材料的力学性能波动及材料的厚度偏差等各种因素的影响,实际计算拉深力的计算公式应该以生产中常用的公式进行计算：
　　 F=K
式中各含义见[5]
F-------拉深力（KN），
d-------半成品直径（mm）
t-------制件的材料厚度（mm）
σb------被拉深材料的抗拉强度（N/mm）
由表《冲压工艺》4.6查出修正系数k
===0.52, =1
==0.81, =0.79
===0.82, =0.78
===0.84, =0.71
则各次拉深力为
=(1×3.14×42×1.5×440)N=87041N
=(0.79×3.14×34×1.5×440)N=55665N
=(0.78×3.14×28×1.5×440)N=45261N
=(0.71×3.14×23.5×1.5×440)N=34580N
5.3计算公称压力
公式： ≧1.6（F+）
由于无压边装置，无需计算压边力，代入各次的拉深力，可得：≧139266N, ≧89064N, ≧67892N, ≧51687N.
5.4卸料力的计算
影响卸料力的因素很多，其中以冲裁间隙、冲裁件的形状及尺寸影响较大，其次是材料的力学性能、板料厚度、搭边料的宽度、润滑与粘度情况等。在生产均采用经验公式计算：
F卸=K1 F
K-------卸料力系数,查表1-7取0.05，则
=0.05×80.7KN=43.5KN
=0.05×55.7KN=27.3KN
=0.05×45.3KN=27.6KN
=0.05×34.6KN=17.3KN
5.5 压力机的选用
压力机额定压力的选择，必须使压力机额定压力大于拉深力与压边力的总和，压力机的工作行程需要考虑工件的成形和方便取件，因此，工作行程，根据拉深力的计算结果和工件的高度，由文献[]表1-8开式双柱可倾压力机部分参数初步可选J23-10A：
型号：J23-10A
公称压力/KN：100
滑块行程/mm：75
滑块行程次数/min：135
最大闭合高度/mm：180
闭合高度调节量/mm：50
滑块中心线至车身距离/mm：130
工作台尺寸/mm，前后： 240
左右：360
垫块厚度/mm：50
模柄孔尺寸/mm，直径：30
深度/mm：50
6 模具的结构设计
6.1 模具工作部分的工艺计算
6.1.1 拉深部分的计算
1、凸凹模间隙
拉深模的凸凹模之间的间隙对拉深过程有较大的影响。它不仅影响拉深件的质量与尺寸精度，而且影响拉深模的寿命以及拉深是否能够顺利进行。间隙过大，制件有锥度，易起皱，精度差；间隙过小，则直壁变薄严重，甚至拉裂，同时降低模具寿命。因此，应该综合考虑各种影响因素，选取适当的拉深间隙值，既可保证工件的要求，又能使拉深顺利进行。
直边部分的单边间隙按式，由表可查得选取为
Z=3.2mm
2、拉深模的圆角半径
凸模、凹模的选用在制件拉深过程中有着很大的作用。凸模圆角半径的选用可以大些，这样会减低板料绕凸模的弯曲拉应力，工件不易被拉裂，极限拉深因数会变小些；凹模的圆角半径也可以选大些，这样沿凹模圆角部分的流动阻力就会小些，拉深力也会减小，极限拉深因数也会相应减小。但是凸、凹模的圆角半径也不易过大，过大的圆角半径，就会减少板料与凸模和凹模端面的接触面积及压边圈的压料面积，板料悬空面积增大，容易产生失稳起皱。
==（7-0.75）mm=6.25mm
==（5-0.75）mm==4.25mm
== (4-0.75) mm=3.25mm
===3mm
最后一次拉深凹模的圆角半径等于工件的圆角半径，即r凸=r=3mm.　　　　　　　
3、拉深凸凹模工作部分的尺寸和公差
制件的尺寸要求内形尺寸，拉深以凸模为基准，考虑到凸模越磨越小，按式
凸模尺寸：dp =（dmin +0.4△）
凹模尺寸：dd =（dmin +0.4△+Z）
式中 dmin——工件的内形公称尺寸
△ ——工件的公差
d凸、d——凸、凹模的制造公差
对于多次拉深，工序件尺寸无需严格要求，前四次拉深以凹模为基准，模具的制造公差按IT10级选取，计算出各次凹模的尺寸为：
=mm， =mm, =mm
计算出各次凸模的尺寸为：
=mm, =mm, =mm
第四次拉深是最后一次拉深，由于要求零件尺寸标注在外形，因此，以凹模为设计基准，模具按IT8级选取公差，计算模具的尺寸为：
==（25-0.75×0.3）=24.78mm
=(24.78—3.2)=21.58mm
4、拉深凸模通气孔
在拉深的过程中，由于拉深力的作用或润滑油等因素，使得制件很容易被粘附在凸模上制件与凸模间形成真空，会增加卸件的困难，造成制件底部不平，为此，凸模应设计有通气孔。对于一般小型制件可直接在凸模上钻出通气孔，其大小根据凸模尺寸而定，具体数据由表查得直径d1=3mm
6.1.2 挤切部分的计算
1、切边冲裁模间隙
切边间隙是否合理将直接影响到冲裁件的质量,尺寸,精度,模具的寿命,设备的能耗等.当切边冲裁间隙适当时,上下裂纹重合,冲件的断面质量较好,间隙过小时,凸模刃口部的裂纹向外裂开错开,冲件断面上有二次剪切的光亮带和夹层,此时的毛刺是被挤出来的,间隙过大时,材料在变形过程中被拉伸较大,冲裁件断面上光亮带较小,而圆角带及毛刺都比较大。在挤切修边是，工件的内侧边缘部分的变形阻力要比中间部分的大，而使得模具弹性变形的分布不均，且模具刃口的单位压力都非常大。确定合理的间隙值是十分重要的,在实际应用中通常选择一个适当的范围作为合理间隙,其下限为Cmin最小合理间隙值,Cmax最大合理间隙值。

2、挤切凸模工作部分的尺寸和公差
(1)、挤切凸模刃口尺寸与制件的内侧尺寸基本一致,以拉深凹模作为设计基准尺寸,凸、凹模间隙靠改变挤切凸模刃口尺寸得到。
(2)、挤切凸模刃口在冲制中也会因逐渐被磨损,而减小尺寸,故设计时,应选用接近或等于,工作的最大极限,尺寸作为凸模刃口尺寸。
(3)、凸、凹模在冲制中均会磨损,从而使冲裁间隙增大,设计模具时,一般应依照磨损的规律,选择最小合理间隙。
(4)、选择凸凹模刃口尺寸公差应依照冲件的精度要求以经济合理为原则。
6.1.3 压料橡胶的设计与计算
1.压料板工作行程h工
h工=h1+h2+t
=1mm+1.5mm+5.2mm
=7.7mm
h1——凸模凹进压料板的高度
h2——凸模冲裁后进入凹模的深度 取5.2mm
2.橡胶工作行程H工
H工=h工+h修
=7.7mm+2mm
=9.7mm
h修——凸模修模量 取2mm
3.橡胶自由高度H自由
取H工为橡胶自由高度的25％
H自由=4×9.7mm
=38.8mm
4.橡胶的预压缩量H预
一般H预为（0.1～0.15）H自由
取： H预=0.15 H自由
=0.15×38.8mm
=5.82mm
5.每个橡胶承受的载荷F1
选用两个圆筒形橡胶；F1=F压/2
=1070÷2N
=535N
6.橡胶的外径D
D=
=
=38mm
7.校核橡胶自由高度H自由
0.5≤H自由/D=0.90≤1.5满足要求
8.橡胶的安装高度H安
H安=H自由-H预
=35.2mm-5.82mm
=29.38mm
取安装高度30mm
6.1.4 弹簧的选用
冲模常用圆柱螺旋压缩弹簧，强力弹簧和碟形弹簧。根据实际工艺力选择圆柱螺旋压缩弹簧，由文献[3]表3-27查得，圆柱螺旋压缩弹簧的有关参数：
弹簧外径D=6mm
钢丝直径d=0.8mm
节距t=1.8mm
最大工作负荷F2=28N
最大工作负荷F的总变形量f2=15.5mm
弹簧自由长度H0=30mm
有效圈数n=16
最大工作负荷下的单圈变形量f=0.97mm
6.1.5 选用模架、确定闭合高度及总体尺寸
由于拉深凹模外形尺寸较小，为了工作过程稳定，选用中间导柱模架。再按其标准选择具体结构尺寸见表6-1。
表6-1 模架规格选用
名称
尺寸
材料
热处理
上模座
100×80×25
HT200

下模座
100×80×30
HT200

导柱
20×100、22×100
20
渗碳58～62
导套
20×65×23、22×65×23
20
渗碳58～62
Hmin=130mm,Hmax=150mm
模具的闭合高度H=上模座厚+垫板厚+凹模厚+凸模高+下模座厚-（工件高+料厚）
=25+10+45+41+35+10+30-（40+1.5）=145mm
因为模具的封闭高度H应该介于压力机的最大封闭高度Hmax和最小封闭高度Hmin之间，一般取：
Hmax-5mm≥H≥Hmin+10mm
由此可以看出，要想让制件顺利加工和从模具上取出，只有使模具有足够的封闭高度： Hmax≥H+5mm=145+5=150mm
Hmin≤H-10mm=145-10=135mm
6.2 模具零件的结构设计
6.2.1 拉深凸模
拉深凸模的外形尺寸，即工作尺寸由前面的计算确定。拉深凸模上一般开有出气孔，这样会使卸件容易些，否则凸模与工件由于真空状态而无法卸件，其结构见下

图 4 拉深凸模结构

拉深凸模用压入法与挤切凸模固定，挤切凸模用螺钉与下模座固定，还需要一个销钉孔。
6.2.2 拉深凹模
内、外形尺寸已由前面的计算确定，经查阅有关资料并根据模具结构要求，初步确定落料凹模壁厚C=30mm，厚度h=40mm，它需要两个销钉定位和两个以上的螺纹孔，以便与上模座固定，实际确定凹模尺寸如图：
6.2.3 推件块
一般与打料杆联合使用，属于刚性卸件装置，靠两者的自重把工件打出来。打料块与拉深凹模间隙配合。

图5 推件块

6.2.4 导柱、导套
对于生产批量大、要求模具寿命高的模具，一般采用导柱、导套来保证上、下模的导向精度。导柱、导套在模具中主要起导向作用。导柱与导套之间采用间隙配合。根据冲压工序性质、冲压的精度及材料厚度等的不同，其配合间隙也稍微不同。因为本制件的厚度为0.6mm，所以采用H7/h6。
6.2.5 其他零件
模具其他零件的选用见表6-2．

表6-2 模具其他零件的选用
序号
名称
数量
材料
规格/ mm
标准
热处理
1
上模座
1
HT200
100×80×25
GB/T28559-90

2
模柄
1
Q235

GB/T2862.1-81

3
连接推杆
1
45
φ8×70
GB/T7650-94
40～45HRC
4
止转螺钉
1
45
M6×12
GB/T7653-94

5
螺钉
2
45
φ8×60
GB/T7653-94
40～45HRC
6
上垫板
1