学士学位论文--再次拉深、冲孔、切边复合模.doc

四川理工学院毕业设计（论文）再次拉深、冲孔、切边复合模 学 生：郭 明 奎 学 号：08012050108 专 业：模具设计与制造 班 级：2008.01 指导教师：袁 泉 四川理工学院机械工程学院 二 O 一一年六月 四川理工学院毕业设计（论文）-1-四四 川川 理理 工工 学学 院院 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目：再次拉深、冲孔、切边复合模设计 系：机电工程 专业：模具设计与制造 班级：081 学号：08012050108 学生：郭明奎 指导教师：袁 泉 接 受 任 务 时 间 2011.3 教 研 室 主 任 （签名）系 主 任 （签名）1毕业设计（论文）的主要内容及基本要求 内容：生产批量：大批量 材料：08 t=0.8mm 要求：（1）要求有目录、设计任务书及产品图；（2）零件工艺性、经济性分析；（3）冲压零件工艺方案的拟订；（4）模具类型及结构形式的选择、排样方式，材料利用率的计算；（5）冲裁力的计算、压力中心的确定；（6）模具主要零件的确定（选择、设计和必要的计算）、压力机的选择等；（7）绘制正规的模具 0#装配图一张，要求有正视图、俯视图、排样图、零件图、技术第 2 章 工艺方案及模具结构类型 -2-要求及明细栏；（8）绘制模具的主要零件图六张（或折合 0#图纸一张）；要求用计算机绘制图纸，说明书按照学院规定采用电子版格式，毕业论文不少于 2 万字，图纸总工作量为折合 0#图纸二张。2指定查阅的主要参考文献及说明（1）中国模具标准件手册.中国模具工业协会标准委员会编.上海：上海科学普及出版社，1989（2）冷冲压国家标准.国家标准总局.中国标准出版社，1989（3）冲压工艺与模具设计.姜奎华.机械工业出版社，2002（4）模具制造工艺.黄毅宏.机械工业出版社，2004（5）冲模图册.李天佑.机械工业出版社，1998（6）冷冲模设计.丁聚松.机械工业出版社，1999（7）模具设计与制造简明手册.冯柄亮等.上海科技业出版社，2002（8）冷冲压与塑性成型工艺与模具设计.翁其金.机械工业出版社，1990（9）冷冲模设计（第 2 版）.赵孟栋主编.北京：机械工业出版社，1997（10）冲压手册.王孝培主编.北京：机械工业出版社，1990（11）冲压工艺学.肖景容，姜奎华主编.北京：机械工业出版社，1990 3进度安排 设计（论文）各阶段名称 起 止 日 期 1 收集参考资料，查阅文献，完成开题报告 2 方案设计、工艺计算、结构设计 3 毕业设计的图纸和相关毕业论文的撰写 4 设计说明书的撰写 5 论文的修改、答辩的准备 注：本表一式三份，系、指导教师、学生各一份 四川理工学院毕业设计（论文）-3-摘 要 我所设计的题目是再次拉深、冲孔、切边复合模，该零件所用的材料是 08F，厚度t=0.8mm的圆筒形件工件，生产批量为大批量生产。我首先对冲压件进行了工艺性分析，分析该零件的尺寸精度得出用一般精度的模具即可满足零件精度的要求，再从零件的形状、尺寸标注及生产批量等情况看，选择了拉深、冲孔、切边复合模的方案。这里主要探讨的是根据工件自身的特点，设计中还要考虑到它的实际工作情况和必须完成的设计任务。因为由模具生产的产品主要是成批生产，而且模具可以保证冲压产品的尺寸精度和产品质量，所以模具的设计与制造主要考虑到模具的设计能否满足工件的工艺性设计，能否加工出合格的零件，以及后来的维修和存放是否合理等。在本次设计中，不仅要考虑使做出的零件能满足使用要求，还要保证模具的使用寿命。通过本次的毕业设计，我不仅巩固了所学中有关冷冲模具设计课程的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，而且掌握了冷冲压模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等，使理论和生产实际知识综合运用，从而培养和提高了我独立工作的能力。关键词：圆筒形片，拉深，冲孔，切边，复合模 第 2 章 工艺方案及模具结构类型 -4-Abstract My topic is the design of deep drawing again,punching and trimming composite modulus,this parts used materials is 08F,ply t=0.8 workpiece,cylindrical parts for mass production batch production.I first made for stamping technology analysis,analysis of the components of the dimension precision mould with general accuracy that can meet the accuracy requirement of the parts,and again from parts of shape,dimensions and production batch etc look,chose deep drawing,punching,trimming composite modulus scheme.Here is mainly discussed according to its own characteristics,the workpiece in design to consider its actual working conditions and must complete design task.Because of the mold production main products is the bulk production,and mould can guarantee the dimension precision stamping products and the quality of the product,so die design and manufacture the main consideration to die design can satisfy the design of technology,whether processing qualified parts,and later maintenance and storage whether reasonable,etc.In this design,we not only need to consider making a parts can meet the application requirements,it also ensures that the service life of the die.Through the graduation design,I not only learned about cold cemented in the contents of the course rush mould design,master cold stamping mould design methods and steps of the cold,and master the basic skills of stamping mould design,such as calculation,drawing,consult design material and manual,familiar with standards and specifications,so as to make theory and actual production,thus using knowledge comprehensively to cultivate and improve my ability to work independently.Keywords:cylindrical piece,deep drawing,punching,trimming,composite modulus 四川理工学院毕业设计（论文）-5-目录 摘要摘要 前言前言 第第 1 1 章章 零件的的工艺分析零件的的工艺分析 1.1 1.1 材料材料 1.2 1.2 结构结构 1.3 1.3 尺寸精度尺寸精度 第第 2 2 章章 工艺方案及模具结构类型工艺方案及模具结构类型 2.1 2.1 工艺方案的分析工艺方案的分析 2.2 2.2 主要工艺参数的计算主要工艺参数的计算 2.2.1 确定修边余量 2.2.2 计算毛坯直径 2.2.3 确定拉深系数 2.2.4 确定拉深件的直径 D 2.2.5 工序件的高度以及圆角半径 2.2.6 工序简图 第第 3 3 章章 材料利用率材料利用率 3.1 3.1 钢板的规格的选择钢板的规格的选择 3.23.2 排样的方法排样的方法 3.3 3.3 排样图的设计排样图的设计 3.4 3.4 材料利用率材料利用率 第第 4 4 章章 工艺力的计算工艺力的计算 4.1 4.1 压边力的计算压边力的计算 4.2 4.2 拉深力的计算拉深力的计算 4.2.1 拉深力 4.2.2 工艺总拉力 4.3 4.3 冲孔落料力冲孔落料力 4.3.1 冲裁力 4.3.2 推件力 第 2 章 工艺方案及模具结构类型 -6-4.3.3 刚性卸料力 4.4 4.4 压筋力的计算压筋力的计算 4.5 4.5 切边力的计算切边力的计算 4.6 4.6 工艺总拉力工艺总拉力 F F 4.7 4.7 压力中心的确定压力中心的确定 4.8 4.8 压力机的选择压力机的选择 第第 5 5 章章 模具主要零部件的设计模具主要零部件的设计 5.1 5.1 拉深模的设计拉深模的设计 5.1.1 拉深模的基本尺寸 5.1.2 拉深凹模的结构设计 5.1.3 拉深凸模的结构设计 5.2 5.2 冲孔模的设计冲孔模的设计 5.2.1 冲孔凸凹模的基本尺寸 5.2.2 冲孔凸模的结构设计 5.2.3 冲孔凹模的结构设计 5.3 5.3 切边凸模的设计切边凸模的设计 5.3.1 切边凸凹模的基本尺寸 5.3.2 切边凹模的结构设计 5.3.3 切边凸模的结构设计 5.4 5.4 压边圈的设计压边圈的设计 5.5 5.5 其它零件的结构尺寸其它零件的结构尺寸 第第 6 6 章章 模具零件的选用模具零件的选用 6.1 6.1 推件杆的设计推件杆的设计 6.26.2 固定板的设计固定板的设计 6.3 6.3 垫板的设计垫板的设计 6.46.4 模架及相应的零部件的选用模架及相应的零部件的选用 第第 7 7 章章 模具总装配图模具总装配图 第第 8 8 章章 冲冲压设备的选定与校核压设备的选定与校核 第第 9 9 章章 工作零件的加工工艺工作零件的加工工艺 9.1 9.1 冲模制造要求冲模制造要求 9.1.1、冷冲模零件中坯料的制备 四川理工学院毕业设计（论文）-7-9.1.2、冷冲模通用零件的加工 9.1.3、冲模件孔的加工 9.1.4、冲模零件的光整加工 9.2 9.2 冲模制造过程冲模制造过程 9.2.1、冷冲模架的制造 9.2.2、冲模成形零件的加工 第第 1010 章章 模具的装配与调试模具的装配与调试 10.1 10.1 模具的装配模具的装配 10.1.1、装配前的准备 10.1.2、组建装配 10.1.3、组装上模 10.1.4、装配下模 10.1.5、调整间隙 10.1.6、安装其它辅助品 10.1.7、装配后的检查 10.2 10.2 模具的调试模具的调试 小结小结 参考文献参考文献 感言感言 第 2 章 工艺方案及模具结构类型 -8-前言前言 我国对模具工业的发展十分重视。国务院于 1989 年 3 月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。现在，我国的模具工业也成规模，全国就有 200 多个模具专业厂，6000 多个生产点，年产模架 30 多万套。此外还有数以万计的模具私营企业和个体户，在满足模具需求这方面，起着不可忽视的作用。近几年来，国民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。但是，目前我国冲压技术与发达国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成型工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺以及设备等方面发达国家相比还有很大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产呈现多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快等变化的点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。模具工业是高新技术产业的一个组成部分，被欧美等发达国家誉为“磁力工业”，有一些国家将制造业向我国转移，模具工业正面临空前的发展的机遇。如汽车模具、电子和通讯 IT 模具、家电模具以及建材、医药、厨卫器械模具都有一个很大的发展。模具生产的制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。四川理工学院毕业设计（论文）-9-四川理工学院毕业设计（论文）-1-第 1 章 制件的工艺分析 1.11.1、材料、材料 该拉深件用的是 08F 拉深，08F 是碳素结构钢，它具有良好的冲压成型性能。1.21.2、结构、结构 工件的内外形应该要尽量避免有尖锐清角，以免产生毛刺和塌角，避免过紧公差。为了提高模具寿命，建议将所有 90 直角改为 R=1mm 的圆角。1.31.3、尺寸精度、尺寸精度 零件图上所有未标注公差的，属于自由尺寸，可按 IT14 级确定工件尺寸的公差。差公差表可得工件基本尺寸公差为：30+0.520，90+0.43 20+0.52，700+0.74 第 2 章 工艺方案及模具结构类型 -2-第 2 章 工艺方案及模具结构类型 2.12.1、工艺方案的分析、工艺方案的分析 该工件包括拉深、冲孔、切边三个基本工序，可以有以下三种工艺方案选择。方案一：先拉深，在冲孔，最后切边。采用单工序模生产。方案二：拉深冲孔切边复合模。采采用复合模生产。方案三：拉深级进模冲压。采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需要三道工序三幅模具，生产效率低难以满足该工件大量生产的要求，而且累积误差大。方案二只需一副模具，生产效率高，尽管比方案一的模具结构复杂，但制件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。方案三也只需一副模具，生产效率高，但模具结构很复杂，操作不方便，加之工件尺寸偏大，模具造价高。通过上述三种方案的分析比较，若该工件能一次拉深，则其拉深生产采用方案二为佳。2.22.2、主要工艺参数的计算、主要工艺参数的计算 2.2.1、确定修边余量 拉深件坯料形状和尺寸是以冲件形状和尺寸为基础，按体积不变原则和相似原则确定。拉深件的模具设计一般是先设计拉深模，坯料形状尺寸确定后再设计冲裁模。由于金属板料具有板平面方向性和模具几何形状等因素的影响，会造成拉深件口部不整齐，因此在多数情况下采取加大工序件高度或凸缘宽度的方法，拉深后在经过切边工序以保证零件质量。该工件 h=701mm，h/d=71.6/79.60.90，查冲压模具设计与制造表 4.3.1 得到修边余量h=3.8mm，（如下图表 1）则可得该工件拉深高度：H=h+h=70+3.8=73.8mm 表 1 2.2.2、计算表毛坯直径 D 四川理工学院毕业设计（论文）-3-拉深件可先划分为若干个简单的便于计算的简单几何体，并分别求出各简单几何体的表面积。把简单几何体面积相加即为零件总面积，然后根据表面积相等的原则，求出坯料直径。由冲压模具设计与制造公式（4.3.2）得：D=2256.072.14rdrdHd 式中：D坯料直径；d，H，r拉深件直径、高度、圆角半径。代入数据得：D=221556.0156.7972.18.736.7946.79 166mm 2.2.3、确定拉伸次数 板料的相对厚度 t/D 当板料相对厚度较小时，抵抗失稳起皱能力小，容易起皱。为了防皱而增加压料力，又会引起摩擦阻力增大。因此板料相对厚度较小，使极限拉深系数提高；板料相对厚度大，可以选用较小极限拉深系数。计算：t/D=0.8/101.60.8%极限拉深系数的确定 由于影响极限拉深系数的因素很多，目前难采用理论计算方法确定极限拉深系数。在实际生产中，极限拉深系数值一般是在一定的拉伸条件用试验方法得出的。当然，并不是所有情况下都采用极限拉深系数。为了提高工艺稳定性和零件质量，适宜采用稍大于极限系数的值。查冲压模具设计与制造表 4.4.1 表 2 圆筒形件的极限拉深系数（带压边圈）拉深系数 毛坯的相对厚度 t/D100 21.5 1.51.0 1.00.6 0.60.3 0.30.15 0.150.08 m 0.480.50 0.500.53 0.550.55 0.550.58 0.580.60 0.600.63 m 0.730.75 0.750.76 0.760.78 0.780.79 0.790.80 0.800.82 根据已知条件，依次算出各次拉深直径：m1=d1/D,2m=2d/D 代入数据得：d1=Dm1=101.60.55=55.88mm78mm 综上所述：该工序件采用一次拉深，采用拉深冲孔切边复合模的方案合理。2.2.4 确定拉深件直径 确定拉深次数后，有查表得到各次拉深的极限拉深系数，适当放大，并加以调整，其原则是：保证 m1、m2mn=Dd 第 2 章 工艺方案及模具结构类型 -4-使 m1m22t 的工件 矩形件边长 L0.10.5 0.0450055 0.065 0.08 0.52.5 0.040.05 0.050 0.06 四川理工学院毕业设计（论文）-11-2.56.5 0.030.04 0.040 0.05 6.5 0.020.03 0.025 0.03 代入数据：F=10.05511.7560.65KN；4.3.3、采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模 FZ=F+FT=11.756+0.65=12.406KN 4.44.4、压筋力的计算、压筋力的计算 在曲柄压力机上对厚度小于 1.5mm，面积小于 2000mm 的小件压筋时，由简明冲模设计手册表 8-3 的：F=KSt2 式中：K系数，对于钢件 K 取 200300，对于铜件和铝件，K 取 150200；S成形的面积（2）;t材料厚度;故 F=2504810.64=10.173KN 4.54.5、切边力、切边力 由于金属板料具有平面方向性和模具几何形状等因素的影响，会造成拉深件口部不平整齐，因此在多数情况下采取加大工序件高度，拉深后在经过切边工序以保证零件质量。切边力可按落料力的计算公式计算，故 F切=KLtb=1.33.1479.60.8400=103.988KN 式中：F切边力；L冲裁周边长度；b材料抗剪强度；K系数，一般取 1.3.4.64.6、总工艺力、总工艺力 F F F总=Fz+F落料+F切+F压=71.337+11.756+10.173+103.988 197KN 4.74.7、压力中心的确定、压力中心的确定 冲压力的合力作用点称为冲模的压力中心。为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心应与压力机滑块中心线重合。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常磨损，还会使合理间隙的不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。在实际生产中，可能会出现由于冲件的形状特殊或第 4 章 计算工序冲压力、压力中心以及初选压力机 -12-排样特殊，从模具结构设计与制造考虑不宜使压力中心与模柄中心线重合，这事还应注意使压力中心偏离不致超出所选压力机应许的范围内。图 3 该工件形状简单而对称，其冲裁时的压力中心即工件的几何中心即为圆心（0,0），如图 4 所示。4.84.8、压力机的选择、压力机的选择 拉深总工艺力是选择拉深设备的主要依据，但不能简单按拉深所需的总工艺力去选择拉深设备，而应结合拉深设备的特点合理的选用。例如曲柄压力机的标称压力是指其滑块标称压力行程范围内应许的施加压力，而拉深工艺特别是落料拉深复合工艺时的工作行程较大，因此应校核采用的拉深工艺的压力曲线是否符合所选压力机的滑块施用负荷图，以避免曲柄压力机超载损坏。一般情况下，拉深总工艺力与拉深设备标称压力的关系可按下式进行概略计算：浅拉伸（H/d0.5）总F(0.70.8)压F 深拉深（H/d0.5）总F(0.50.6)压F 式中：总F拉深力和压边力的总和，在复合模冲压时，还应包括其他工艺的变形力（N）；压F拉深设备标称压力（N）；H拉深件的高度（mm）；四川理工学院毕业设计（论文）-13-d拉深件的直径（mm）。经计算，H/d0.9，总F=(0.50.6)压F=323388KN。根据总压力选择压力机，工艺总压力约为 400KN，查简明冲模设计手册表 A-1，选择的压力机的型号为：J2363。第 5 章 模具的主要零部件的尺寸与结构的计算 -14-第 5 章 模具的主要零部件的尺寸与结构的计算 5.15.1、拉深模设计、拉深模设计 5.1.1、拉深模的基本尺寸 拉深模的凸凹模之间的间隙对拉深力、零件质量、模具寿命等都有影响。间隙小，拉深力大、模具磨损大，过小的间隙会使零件严重变薄甚至拉裂；但间隙小，冲件回弹小，精度高。间隙过大，坯料容易起皱，冲件锥度大，精度差。因此，生产中应根据板料厚度及公差、拉深过程板料的增厚情况、拉深次数、零件的形状及精度等，正确确定拉深模间隙。对有压料圈的拉深模，其间隙值可查冲压模具设计与制造表 4.8.2 可知：2Z=（11.1）t，Z=2t=1.6mm。刃口尺寸按凹模实际尺寸配作，制件取 IT14 级，则公差=0.74。当零件尺寸标注在外行时，(如下图)以凸模为基准，由公式（4.8.14）和（4.8.15），工作部分尺寸为：图 4 dT=(dmin+0.4)0-T=(78+0.40.74)-0.030=78.296-0.030 dA=(dmin+0.4+Z)0A=(78.296+1.6)0+0.05=79.8960+0.05 其中：dT，dA凸凹模的尺寸；dmin拉深件内径的最小极限尺寸；零件的公差；AT 凹、凸模制造公差，见下表 5.1 Z拉深模双面间隙。表 5.1 凸凹模的制造公差 5.1.2、拉深凹模的结构尺寸 四川理工学院毕业设计（论文）-15-在生产中，通常根据冲裁的板料厚度和冲裁件的轮廓尺寸，凹模孔口壁间距可按经验公式来确定，由冲压模具设计与制造公式（2.9.3）、（2.9.5）的：凹模高度 H=kb （15mm）凹模壁厚 C=（1.52）H （3040mm）式中：b凹模刃口的最大尺寸（mm）；k系数，考虑板料厚度的影响，见表 2.9.5，可取 k=0.2 系数 k 的数值 b 0.5 1 2 3 3 200 0.10 0.12 0.15 0.18 0.22 代入数据：由于 H=0.278=15.6mm70mm，故不满足制件高度。取 H=73mm，C=(1.52)H=15.6（1.52）=30mm。由于考虑到切边凹模嵌入在拉深凸模内的影响，C 取 40mm L=D+2C=79.896+80 160mm 凹模座采用镶嵌式的结构，便于切边凹模的更换和安装，更节约材料。各冲裁的 凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模座在模架上的位置时，要依据计算的压力中心的数据，要将压力中心与模柄中心重合。凹模座的轮廓尺寸应要保证凹模座有足够的强度和刚度，凹模板的厚度还应考虑修模量根据冲裁件的最大外形尺寸在标准中选取凹模板的各尺寸为：拉深凹模固定板的高度取 100mm，外径为 160mm，故拉深凹模座的外形尺寸为 100160mm，结构如图 5 所示：t 第 5 章 模具的主要零部件的尺寸与结构的计算 -16-图 5 5.1.3、拉深凸模的结构 根据工件外形并考虑加工将拉深凸模设计成直通式，采用线切割机床、车床、拉 削等工序加工，凸模中心有垫柱起固定作用，用 4 个 M6 螺钉将凸模固定。凸模 的长度等于工件的高度，即 H=70mm，具体结构如图 6 所示：四川理工学院毕业设计（论文）-17-图 6 5.25.2、冲孔模的设计、冲孔模的设计 5.2.1、冲孔凸凹模的尺寸计算 设凸凹模分别按 IT6 和 IT7 级制造加工，由料厚 t=0.8mm，查如下表 2.7 得，Zmax=0.104，Zmin=0.072，由冲压模具设计与制造公式（2.4.3）和（2.4.4）的：dT=(dmin+x)0-T=（9+0.740.5）0-0.02=9.370-0.02 mm dA=(dmin+x+Zmin)0A=（9.73+0.072）0+0.02=9.4420+0.02mm 式中：x磨损系数，见表 2.6：其余不再重复 表 5.2 磨损系数 工件精度 IT10 以上 x=1 工件精度 IT11IT13 x=0.75 工件精度 IT14 x=0.5 校核：A+TZmax-Zmin 第 5 章 模具的主要零部件的尺寸与结构的计算 -18-0.02+0.020.104-0.072 0.040.032（不满足间隙公差条件）因此，只有缩小A、T，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，由此：T0.4（Zmax-Zmin）=0.40.032=0.0128mm A 0.6（Zmax-Zmin）=0.60.032=0.0192mm 故：dT=9.37-00.013；dA=9.440+0.019。表 5.3 初始双面间隙maxZ、minZ 材料厚度t/mm 软铝 纯铜、黄铜、软钢 cw=（0.08-0.2）%杜拉铝、中等硬钢 cw=（0.3-0.4）%硬钢 cw=（0.5-0.6）%minZ maxZ minZ maxZ minZ maxZ minZ maxZ 0.2 0.008 0.012 0.010 0.014 0.012 0.016 0.014 0.018 0.3 0.012 0.018 0.015 0.021 0.018 0.024 0.021 0.027 0.4 0.016 0.024 0.020 0.028 0.024 0.032 0.028 0.036 0.5 0.020 0.030 0.025 0.035 0.030 0.040 0.035 0.045 0.6 0.024 0.036 0.030 0.042 0.036 0.048 0.042 0.054 0.7 0.028 0.042 0.035 0.049 0.042 0.056 0.049 0.063 5.2.2、冲孔凸模 冲孔模的结构与一般的落料模相似，但冲孔模有其特点，冲孔模的对象是已经落料或其它冲压加工成后的半成品，所以冲孔模要解决半成品在模具上如何认定为、如何使半成品放进模具以及冲好后取出既方便又安全；而冲小孔模具，必须考虑凸模的强度和刚度，以及快速更换凸模的结构；成形零件上侧壁孔冲压时，必须考虑凸模水平运动方向的转换机构等。因为所冲的孔是圆形，而且不属于需要保护的小凸模，所以冲孔凸模采用台阶式，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换。圆形凸模可选用标准件 AD形式（139.3740）。冲9 孔的凸模结构如图 7 所示：四川理工学院毕业设计（论文）-19-图 7 5.2.3、冲孔凹模的结构及尺寸计算 凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。其轮廓尺寸可按公式 2.9.3、2.9.4 计算：凹模厚度 H=kb=0.49=3.6mm（查表 2.9.5 的 K=0.4）凹模壁厚 C=（1.52）H=5.47.2mm 由于冲孔凹模安装在拉深凸模中，故：取凹模厚度 H=30mm，凹模壁厚 C=10.5mm 结构如图 8 所示：图 8 5.35.3、切边凸凹模设计、切边凸凹模设计 5.3.1、切边凸凹模的基本尺寸的计算 第 5 章 模具的主要零部件的尺寸与结构的计算 -20-设凸凹模分别按 IT6 和 IT7 级制造加工，由料厚 t=0.8mm；查冲压模具设计与制造表 2.3.3，Zmax=0.104，Zmin=0.072，由于切边凸凹模是嵌入拉深凸模中为了避免对制件壁精度的影响，应以拉深凹模 dA为基准，因此：由公式（2.4.1）和（2.4.2）得 落料：DA=79.8960+0.03mm；图 9 DT=(Dmax-X-Zmin)0-T=(79.896-0.072)0-0.02=79.8240-0.02mm 校核：A+TZmax-Zmin 0.02+0.020.104-0.072 0.040.032（不满足间隙公差条件）因此，只有缩小A、T，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，由此可取T0.4（Zmax-Zmin）=0.40.032=0.0128mm A 0.6（Zmax-Zmin）=0.60.032=0.0192mm 故 DA=79.23-00.013mm，DT=79.160+0.019mm 5.3.2、切边凹模的结构尺寸 在生产中，通常根据冲裁的板料厚度和冲裁件的轮廓尺寸，凹模孔口壁间距可按经验公式来确定，由冲压模具设计与制造公式（2.9.3）、（2.9.5）的：凹模高度 H=kb 凹模壁厚 C=（1.52）H （15mm）式中：b凹模刃口的最大尺寸（mm）；（3040mm）k系数，考虑板料厚度的影响，见表 2.9.5。代入数据：H=（0.20.3）79.896=16mm，C=（1.52）15=30mm;L=D+2C=79.896+220140mm 切边凹模的外形尺寸为：14015mm。具体结构，如图 10 所示：四川理工学院毕业设计（论文）-21-图 10 5.3.3、切边凸模的结构尺寸 切边凸模结构简单，便于加工和装配，将其设计成带肩式的圆形凸模，采用车加工，与垫柱的配合按 H7/m6。切边凸模的高度可取 H=20mm，由于该套模具采用卸料的方式排出废料该。孔10.44mm，为节约材料，在保证刚度和强度的要求下取=20mm，具体结构如下图 11 所示：图 11 5.45.4、压边圈的设计、压边圈的设计 为了防止拉深过程中起皱，生产中采用压边圈。压边圈结构与尺寸由标准中选取，压边圈圆角半径 r 应比上次拉深凸模的相应圆角半径大 0.51mm，以便将工序件套在压边圈上。材料采用 45 钢，热处理硬度调质 4245HRC。在这套模具中，压边圈还起定位的作用。查简明冲模设计手册得：压边圈的内孔直径：第 5 章 模具的主要零部件的尺寸与结构的计算 -22-dy=D-(0.030.08)式中：dy二次拉深以后各次拉深的压边圈外径（mm2）；D上次拉出工序内径（mm）。故：dy=100-0.05=99.95mm 具体结构如图 12 所示：图 12 5.55.5、其它零件的尺寸、其它零件的尺寸 表 5.4 序号 名称 直径厚（mm）材料 数量 1 垫板 1709 T8A 1 2 凸模固定板 9018 45 钢 1 3 推件板 7918 45 钢 1 四川理工学院毕业设计（论文）-23-第第 6 6 章章 模具零件的选用和必要的计算模具零件的选用和必要的计算 6.16.1、推件杆的设计、推件杆的设计 推件装置是用来从凹模中卸下冲件或废料的，一般推件装置都在上模内；推件装置主要有刚性推件卸料装置和弹性推件装置两种。一般刚性的用得比较多，它由打杆、推板、连接推杆和推件块组成。有的刚性装置不需要推板和连接推杆组成中间传递结构，而是由打杆直接推动推件块，甚至直接有打杆推件。其工作原理是冲压结束后上模回程时，利用压力机滑块上的打料杆，撞击上模内的打杆与推件块，将凹模内的工件推出，其推件力大，工作可靠。连接推杆需要 24 根且分布均匀、长短一致。推板要有足够的刚度，其平面形状尺寸只要能覆盖到连接推杆，不必设计的太大，以使安装推板的孔不至于太大。由于该模具的冲孔凸模在中间，所以选着由打杆、连接推杆、推件块组成的刚性推件装置。连接推杆需要 2 到 4 根，均匀分布、长短一致。其高度：H=h1+h2+h3+C-（25）式中：H推杆长度；h1垫板的厚度；h2凸模固定板的厚度；h3推件板的厚度；C推杆的行程。故 H=9+18+18+70-5=110mm 6.26.2、固定板的设计、固定板的设计 凸模的固定形式有：采用凸模固定板固定、与上模板直接固定和采用低溶点合金或环氧树脂浇注固定三种，各自的特点的比较如下表 4.1。表 6.1 固定形式的特点比较 固定形式 固定方法 特点 凸模固定板固定 一般采用H7/p6过渡配合，圆形凸模则采用凸肩固定 定位精度高，牢靠，但固定孔精度高，加工困难 与上模板直接连接 采用螺钉，销钉直接把凸模固定在上模板上 适用于大型凸模的固定 低熔点合金浇注固定 或环氧树脂浇注固定 使低熔点合金或氧树脂溶化，像粘结剂一样固定在凸模上 适用于冲裁0.32mm的板料 第 6 章 模具零件的选用和必要的计算 -24-由于本工件是大批量的生产，且内孔有一定的精度要求，模具采用的是复合模，则从上表的比较中可选用凸模固定板固定的形式固定凸模。凸模固定固定板的厚度一般取凹模厚度的 0.60.8 倍，其平面尺寸可与凹模、卸料板外形尺寸相同，但还考虑紧固螺钉和销钉的位置。固定板的凸模安装孔与凸模采用过渡配合 H7/m6、H7/n6，压装后将凸模端面与固定板一起磨平。固定板材料选用 Q235,由于该套模具的特殊性，将凸模固定板设计成台阶式。6.36.3、垫板的设计、垫板的设计 垫板的作用是直接承受凸模的压力，以降低模座所承受的单位压力，防止模座局部被压陷，从而影响凸模的正常工作。是否需要用垫板，可按下式校核：P=AF=81414.312406191MPa 式中：p凸模头部端面对模座的单位压力（N）；F凸模承受的总压力（N）；A凸模头部端面的支撑面积（mm2）。该模板材料采用铸铁，查模具设计与制造表 2.9.13，其许用压力为 90140MPa，由于头部端面上的单位压力 p 大于模座材料的许用压力，所以需要模板。6.46.4、模架及其它零部件设计、模架及其它零部件设计 该套模具采用中间导柱模架，这种模架的导柱在模具的中间位置，冲压时可防止偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸为依据，选着模架规格。6.4.1、模架的选择 模架是上、下模座与导向零件的组合体。模架的外形尺寸根据凹模周界尺寸和安装要求确定。一般应取模座的尺寸 L 大于凹模尺寸 4070mm,下模座的外形尺寸每边应超出冲床台面孔边 4050mm。冲模架已经标准化，除去特殊类型外，尽可能按标准选择。根据冲模的上、下模座的材料性质可分为铸铁和钢板模架两种，由于压力不大，又考虑到经济性，故考虑选用铸铁模架。根据凹模周界尺寸 D=160mm,查表选取典型组合结构。.考虑到本模具制件精度要求不高，故拟选用滑动导向中间导柱圆形模架。它常用于电机行业冲模，或用于冲压圆形件的冲模。查冷冲模国家标准，取得上、下模座的规格为：上模座 30517045 GB/T2855.111990 下模座 37524055 GB/T2855.121990 642、导向零件 对批量较大、公差要求较高的冲件，为保证模具具有较高的精度和寿命，一般都采用四川理工学院毕业设计（论文）-25-导向零件对上、下模进行导向，以保证上模相对与下模的正确运动。导向零件有导柱、导套、导板，并且都以标准化，但生产中最常用的是导柱和导套。导柱、导套的尺寸规格根据所选用标准模架和模具实际闭合高度确定并保证有足够的导向长度。由于模架的规格为 31531550，查表得导柱、导套的规格为：导柱 d/mmL/mm 分别为28200，32200，导套 d/mmL/mmD/mm 分别为2811043，,3211043。由于此落料模的