无凸缘圆筒形件的落料——拉深复合模具设计.doc

无凸缘圆筒形件的落料——拉深复合模具设计
绪论
毕业设计是为了模具设计与制造专业学生在学完基础理论课、技术基础课和专业课的基础上，所设置的一个重要环节。目的就是为了运用我们所学课程的理论和生产实际知识，进行一次模具设计的实际训练，从而培养和提高我们独立工作的能力。冲压模具设计通过收集资料、工艺分析、工艺计算、确定冲模的结构设计，各个零部件的设计、绘制模具总装配图、零件图，最后完善和书写设计说明书，终于完成整个的设计过程。
目前，我国冲压技术与先进工业发达国家相比还有一定差距，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距。导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。
随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压加工作为现代工业领域内重要的生产手段之一，更加体现出其特有的优越性。在现代工业生产中，由于市场竞争日益激烈，产品性能和质量要求越来越高，更新换代的速度越来越快，冲压产品正朝着复杂化、多样化、高性能、高质量方向发展，模具也正朝着复杂化、高效率、长寿命方向发展。
一、 冲压成形理论及冲压工艺
加强冲压变形基础理论的研究，以提供更加准确、实用、方便的计算方法，正确地确定冲压工艺参数和模具工作部分的几何形状和尺寸，解决冲压变形中出现的各种实际问题，进一步提高冲压件的质量。
研究和推广采用新工艺，如精冲工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺、超塑性成形工艺以及其他高效经济的成形工艺等，进一步提高冲压技术水平。
二、 模具先进制造工艺及设备
模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合，形成先进制造技术。模具先进制造技术主要体现如下方面：
1.高速铣削加工 普通铣削加工采用低的进给速度和大的切削参数，而高速铣削加工则采用高的进给速度和小的切削参数。高速铣削加工相对于普通铣削加工具有高效、高精度、高的表面质量、可加工高硬材料等特点。由此可见，高速铣削加工是模具制造技术的重要发展方向。
2.电火花铣削加工 电火花铣削加工是电火花加工技术的重大发展，这是一种替代传统用成形电极加工模具型腔的新技术。像数控铣削加工一样，电火花铣削加工采用高速旋转的杆状电极对工件进行二维或三维轮廓加工，无需制造复杂、昂贵的成形电极。
3.慢走丝线切割技术 目前，数控慢走丝线切割技术发展水平已相当高，功能相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度。其加工工艺水平也令人称道，最大切割速度已达到300㎜/min,加工精度可达到±1.5um，加工表面粗糙度Ｒ0.1～0.2um。
4.精密磨削以抛光技术 精密磨削以抛光加工由于精度高、表面质量好、表面粗糙度值小等特点，在精密模具加工中广泛应用。目前，精密模具制造已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光机等先进设备和技术。
5.数控测量 伴随模具制造技术的进步，模具加工过程的检测手段也取得了很大进展。三坐标测量机已在模具加工中使用，现代三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外，其良好的温度补偿装置、可靠的抗震保护能力、严密的防尘措施以及简便的操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。
三、模具CAD/CAM技术
计算机技术、机械设计与制造技术的迅速发展和有机结合，形成了计算机辅助设计有计算机辅助制造（CAD/CAM）技术。
CAD/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，它以计算机软件的形式为用户提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员能借助计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。模具CAD/CAM能显著缩短模具设计及制造周期、降低生产成本、提高产品质量已成为人们的共识。

1 工艺设计
1.1 工艺分析
该工件为无凸缘圆筒形工件，要求内形尺寸，形状简单对称，对零件的厚度变化也没有要求。圆筒形件的毛坯为圆形板料，可以通过落料获得。工件的形状满足拉深的工艺要求，可用落料获得的圆形板料进行拉深，拉深成为内径为72.7㎜、内圆角ｒ为8㎜的无凸缘圆筒，工件总高度尺寸29.5㎜可在最后进行一道修边工序达到要求。
工件底部圆角半径r=8㎜，大于拉深凸模圆角半径r=4～6㎜（见表4-3，首次拉深凹模的圆角半径r=6ｔ=6㎜，而r=（0.6～1）r=4～6㎜，r＞r，满足首次拉深对圆角半径的要求。尺寸72.7㎜，按公差表查的为IT14级，满足拉深工序对工件公差等级的要求。
综上所述，该工件的精度及结构尺寸都能满足冲压工艺要求，工件的拉深工艺性较好。该工件在满足冲压工艺性要求的前提下，采用的冲压基本工序是落料、拉深。
1.2 冲压工艺方案的确定
该工件包括落料、拉深两个基本工序，根据分析，冲压该工件可以有以下三种方案：
方案一：先落料，后拉深。采用单工序模生产。
方案二：落料—拉深复合冲压。采用复合模生产。
方案三：拉深级进冲压。采用级进模生产。
方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，生产效率低，难以满足该工件大批量生产的要求。方案二只需一副模具，生产效率高，尽管模具结构较方案一复杂，但由于零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，但模具结构比较复杂，送进操作不方便。通过对上述方案的分析比较，该件若能一次拉深，则其冲压采用方案二为佳。
2 模具的设计要点
在设计模具时，由于拉深工艺的特殊要求，除了应考虑到与其他模具一样的设计方法与步骤外，还需要考虑到如下特点：
1）拉深圆筒形件时，应考虑到料厚、材料、模具圆角半径r 、r等情况，根据合理的拉深系数确定拉深工序。拉深工艺的计算要求有较高的准确性，从而拉深凸模长度的确定必须满足工件拉深高度的要求，且在拉深凸模上必须有一定尺寸要求的通气孔。
2）要分析成形件的形状，尺寸有没有超过加工极限的部分。
拉深凸模长度比较长时，选用凸模材料必须考虑热处理时的弯曲变形，同时需注意凸模在固定板上的定位，紧固的可靠性。
3）设计落料—拉深复合模时，由于落料凹模的磨损比拉深凸模的磨损要来的快，所以落料凹模上应预先加大磨损余量。普通落料凹模应高出拉深凸模约2～6㎜。
4）因回弹、扭曲、局部变形等的缺陷所产生的弹性变形难于保证零件形状的精度，此时应采取相应的改进措施。
5）对于形状复杂的零件，很难计算出准确的毛坯形状和尺寸。因此，在设计模具时，往往先做拉深模，经试压确定合适的毛坯形状和尺寸再制作落料模，并在拉深模上定形的毛坯安装定位装置，同时要预先考虑到使后面工序定位稳定的措施。

3 主要工艺参数的设计计算
3.1 毛坯尺寸计算
按中性层计算尺寸，h=（29.5－0.5）㎜=29㎜，ｄ=（72.7＋0.35＋1）㎜＝74㎜。工件的相对高度ｈ∕ｄ＝29㎜∕74㎜＝0.4。根据相对高度从表4-3中查的修边余量△ｈ＝2㎜。
查得无凸缘圆筒形件拉深工件的毛坯尺寸计算公式为：
Ｄ＝
将ｄ=74㎜，H＝h＋△ｈ=(29＋2) ㎜＝31㎜,r＝(8＋0.5) ㎜＝8.5㎜代入上式，即得毛坯的直径为：
Ｄ＝㎜＝116㎜
3.2 判断拉深次数
工件总的拉深因数ｍ＝ｄ／Ｄ＝74㎜／116㎜＝0.64㎜。毛坯的相对厚度ｔ／Ｄ＝1㎜／116㎜＝0.0086。
用式（4-33）判断拉深是否需要压边。因0.045（1－ｍ）＝0.045×（1－0.64）＝0.0162，而ｔ／Ｄ＝0.0086＜0.045（1－ｍ）＝0.0162，采用压边圈并加以合理的压边力对拉深有利，可以减小m。故需加压边圈。
由相对厚度可以从表4-2中查得首次拉深的极限拉深因数ｍ＝0.54。
因ｍ＞ｍ，故工件只需一次拉深。
3.3 排样及相关计算
采用有废料直排的排样方式，查板材标准，宜选750×1000㎜的钢材，每张钢板可剪裁为6张条料（125mm×1000mm），每张条料可冲8个工件，故每张钢板的材料利用率为67.6%。
3.3.1 排样的计算
[1]冲裁件面积的计算
A﹦π×／4﹦3.14×116／4﹦10562.96㎜
[2]条料宽度
查得无侧压装置时条料的宽度计算公式为：
B＝D＋2a＋C
查表2.5.2的最小搭边值ａ＝0.8㎜，ａ＝1㎜；条料与导料板间隙Ｃ＝0.5㎜；
B＝116＋2×0.8＋0.5＝118.1㎜
[3]步距
Ｓ＝Ｄ＋ａ＝116＋1＝117㎜
[4]一个步进距的材料利用率
考虑到料头、料尾和边余料的材料消耗，一张板料上总的材料利用率为:
＝﹪
式中,A﹦10562.96㎜,ｎ＝1, B＝118.1㎜, Ｓ＝117㎜代入式中:
＝＝76﹪
3.3.2 冲压力的计算
[1]落料力的计算
落料力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力,它是选用压力机和设计模具的重要依据之一.
查公式2.6.1,确定落料力的计算公式为:
F＝KLｔ
式中,ｋ—系数，是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀，刃口的磨损，板料的力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数。一般取k﹦1.3。
—材料抗剪强度; 查表1.3.6,取＝300MＰa。
L—冲裁周边长度；L﹦πD﹦3.14×421.27﹦1322.79㎜，料厚t﹦1㎜。
所以，落料力为:
F＝1.3×364.24×1×300＝142053.6N
[2]压边力的计算
由表4-15确定压边力的计算公式为:
F﹦π[Ｄ－(d＋2 r)]ｐ／4
式中，r ＝r＝8㎜，Ｄ＝116㎜，ｄ＝74㎜，由表4-16查得ｐ＝2.7 MPa 。
把各已知数据代入上式，压边力为：
F＝㎜×2.7MPa＝11350N
[3]拉深力的计算
用式4-35计算拉深力：
F﹦πdtσb k
拉深系数ｍ﹦0.64，可查表4-18得：Ｋ﹦0.75，08钢的强度极限σb﹦440 MPa。将Ｋ﹦0.75，ｄ﹦74㎜，t﹦1㎜，σb﹦440 MPa代入上式，即：
F﹦（0.75×3.14×74×1×440）N＝76700N
[4]冲压工艺总力
F﹦F＋F＋F
＝142053.6N＋11350N＋76700N
＝230103.6N
3.4 模具工作部分尺寸的计算
3.4.1 拉深模的间隙
拉深模的凸、凹模之间间隙对拉深力、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，生产者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 要求等到，正确确定拉深模间隙。
由表4-12查的拉深模的半边间隙为：
Z/2=1.1t=1.1mm
则拉深模的间隙Z=2×1.1 mm =2.2mm
3.4.2 拉深模的圆角半径
凹模的圆角半径r按表4－13选取r＝8t＝8mm，凹模的圆角半径r等于工件的内圆角半径，即
r= r＝ r=8 mm
3.4.3 凸、凹模工作部分的尺寸和公差
[1]落料凸、凹模工作部分的尺寸和公差
根据设计原则，落料时以凹模为设计基准。首先确定凹模尺寸，凹模的基本尺寸接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸；将凹模尺寸减去最小合理间隙值即得到凸模尺寸。
由式2.4.1确定落料凹模的尺寸：
Ｄ＝（Ｄ－x）
查表2.3.3得Ｚ=0.18 mm，Ｚ=0.12 mm；查表2.4.1得，=0.035 mm，=0.025 mm；116 mm为ＩＴ14级，取x=0.5；
Ｄ＝（116－0.5×0.87） mm＝115.57 mm
由式2.4.2确定落料凸模的尺寸：
Ｄ＝（Ｄ－Ｚ）
Ｄ＝（11.57－0.100） mm＝115.45 mm
校核：∣∣+∣∣≤Ｚ－Ｚ
0.035 mm＋0.025 mm≤0.18 mm－0.12 mm
0.06 mm＝0.06 mm （满足间隙公差要求）
[2]拉深凸、凹模工作部分的尺寸和公差
由于工件要求内形尺寸，则以凸模为设计基准。凸模尺寸的计算见式4-26：
Ｄ＝（ｄ＋0.4）
将模具公差按IT10级选取，则＝0.12 mm。
把ｄ＝72.7 mm，＝0.7 mm，＝0.12 mm代入上式，则凸模尺寸为：
Ｄ＝（72.7＋0.4×0.7） mm＝72.98 mm
间隙取在凹模上，则凹模的尺寸按式（4-27）计算，即：
Ｄ＝（ｄ＋0.4＋Ｚ）
把ｄ＝72.7 mm，＝0.7 mm，＝0.12 mm代入上式，则凹模尺寸为：
Ｄ＝（72.7＋0.4×0.7＋2.2）mm＝75.18mm
3.5 凸模通气孔的设计
当拉深后的冲件从凸模上脱下来，由于受空气的压力而紧紧包在凸模上，致使不易脱下。对于材料厚度较薄的拉深件，甚至会使零件拉瘪。因此，通常需要在凸模上留有通气孔，通气孔的开口高度ｈ应大于冲件的高度Ｈ，一般取ｈ=Ｈ＋（5～10）。，
通气孔的直径不宜过小，否则容易被润滑剂堵塞气孔或因通气量不够而使气孔不起作用。
圆形凸模通气孔尺寸由表5-16选用直径为6.5㎜。
通气孔的开口高度ｈ＝31＋10＝41㎜

图 3.5.1 通气孔的结构示意图

4 模具的总体设计
4.1 模具类型的选择
由冲压工艺分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为落料-拉深复合模。
4.2 定位方式的选择
挡料装置的作用是保证毛坏送进时有准确的定位，保证拉深件轮廓的完整。当送进材料与挡料装置的定位面接触时，即停止送进。因为该模具使用的是条料，所以导料采用导料板（本副模具固定卸料板与导料板一体），送进步距控制采用挡料销，结构简单，使用方便。
4.3 卸料、出件方式的选择
模具采用固定卸料，刚性打件，并利用装在压力机工作台下的标准缓冲器提供压边力。
4.4 导向方式的选择
为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该复合模采用中间导柱的导向方式。

5主要零部件设计
5.1 工作零件的结构设计
它是直接完成工作要求的一定变形或造成材料分离的零件。本设计由于工件形状简单对称，所以模具的工作零件均采用整体结构，拉深凸模、落料凹模和凸凹模的结构如图所示。
为了实现先落料后拉深，模具装配后，应使拉深凸模的端面比落料凹模端面低。拉深凸模，其长度L可按下式计算：
Ｌ﹦Ｈ＋Ｈ－Ｈ﹦20㎜＋65㎜－3㎜＝82㎜
式中：Ｈ— 凸模固定板的厚度，取Ｈ﹦20㎜；
Ｈ— 落料凹模的厚度，取Ｈ﹦65㎜；
Ｈ— 装配后，拉深凸模的端面低于落料凹模端面的高度，根据板料厚度大小，决定Ｈ﹦3㎜。

材料：T10A 热处理：56～60HRC
图5.1.1 拉深凸模

材料：GrWMn 热处理：工作部分局部淬火，硬度60～64HRC

材料：GrWMn 热处理：58～64HRC
图 5.1.3 凸、凹模
凸、凹模因为型孔较多，为了防止淬火变形，除了采用工作部分局部淬火（硬度58～62HRC）外，材料也用淬火变形小的CrWMn模具钢。
5.2 定位零件的设计
它是用以确定加工材料和毛坯正确位置的零件。
5.2.1 挡料销的设计
直径Ｄ﹦12㎜，ｄ﹦6㎜，高度ｈ﹦2㎜的Ａ型固定挡料销
挡料销 Ａ12×6×2 ＧＢ2866.11—81
5.2.2 压边圈的设计
为防止毛坯凸缘在拉深过程中起皱，通常使用的拉深模应带有压边装置。该设计计算得到ｔ／Ｄ＝0.0086＜0.045（1－ｍ）＝0.0162，必须采用压边装置。
5.2.2.1 压边装置的类型 压边装置一般采用压边圈
5.2.2.2 压边圈结构形式 压边圈的形式根据拉深次数，凹模结构形式，材料厚度的不同而不同，首次拉深一般采用平面压边装置。
5.2.2.3 压边圈尺寸及技术要求
压边圈主要是压边防皱，与凸模的间隙不能大。根据材料厚度不同，般压边圈与凸模的单边间隙在0.2～0.5㎜范围内。工件料厚ｔ﹦1㎜，间隙取小值0.2㎜。压边圈的外形尺寸与内形轮廓尺寸之间的关系可采用H10∕c10间隙配合。
压边圈的工作表面不允许开螺孔，应具有足够的刚度。在工作过程中能平稳的移动。压边圈与毛坯接触的一面，要保证毛坯顺利流入筒壁。除进行车、铣之外，还要在热处理后进行磨削加工。应保证粗糙度达到R0.8um。其余工作表面达到R06.3～3.2um即可。
首次拉深压边圈的内孔D，比凸模直径Ｄ大千分之一，即
D=1.001Ｄ
将Ｄ=72.98㎜代入上式中，可得：
D=1.001×72.98=73.05㎜
压边圈的厚度H取20㎜。
得到压边圈的结构示意图如下：

图5.2.2.1 压边圈的结构形式
5.3 卸料、推料及压料零件的设计
它用于夹持毛坯或在冲压完成后进行推料及卸料的零件。在某些情况下，也能起到限位、校整和帮助提高冲件精度的作用。
5.3.1 导料板（固定卸料板）的设计
长度 Ｌ﹦160㎜，宽度Ｂ﹦40㎜，厚度Ｈ﹦16㎜
导料板 160×40×16 ＪＢ∕Ｔ 7648.5
材料：45
热处理：调质 28～32ＨＲＣ
5.3.2 顶杆的设计
直径ｄ﹦16㎜，长度Ｌ﹦125㎜的顶杆
顶杆 16×125 ＧＢ2867.3—81
材料：45 ＧＢ699—88
热处理硬度：ＨＲＣ43～48
为了将工件顺利的顶出凸模，需设计3～4根顶杆，至少2根。该副模具设计4根，以保证工件顺利顶出。
5.3.3 打杆的设计
直径ｄ﹦10㎜，长度Ｌ﹦160㎜的Ａ型打杆
打杆 Ａ10×160 ＧＢ 2967.1—81
材料：45 ＧＢ699—88
热处理硬度：ＨＲＣ43～48
5.3.4 推件块的设计
图5.3.4.1 推件块的结构示意图
5.4 导向零件的设计
它是作为上模在工作时的运动方向，保证模具上、下部分正确的相对位置的零件。
为防止装模时，上模误转180°装配，将模架中两对导柱与导套作成粗细不等；
导柱 ｄ∕㎜×Ｌ∕㎜分别为35×210，40×210；
导套 ｄ∕㎜×Ｌ∕㎜×Ｄ∕㎜分别为35×115×43，40×115×43。
5.5 固定零件的设计
5.5.1 模柄的设计
选用直径d=30㎜，高度H=88㎜，材料为Q235的B型压入式模柄。
模柄 B30×88 GB2862-81

5.5.2 上模垫板的设计

图 5.2.2.1 上模垫板的结构示意图
5.5.3 下模垫板的设计
直径 Ｄ﹦200㎜，厚度Ｈ﹦10㎜，材料为45钢的圆形板
垫板 200×10 ＪＢ∕Ｔ 7643.6
5.5.4 下固定板的设计
直径 Ｄ﹦200㎜，厚度Ｈ﹦20㎜，材料为45钢的圆形固定板
垫板 200×20 ＪＢ∕Ｔ 7643.5
5.6 紧固及其他零件的设计
5.6.1 内六角圆柱头螺钉的设计
5.6.1.1 用于固定凸、凹模和上模垫板在模架上保持其固定的位置，选取数量为4个
螺钉规格 公称长度 ｌ= 52㎜，性能等级为8.8级。
螺钉 ＧＢ∕Ｔ 70.1 Ｍ12×52
5.6.1.2 用于固定导料板（固定卸料板），选用数量为4个。
螺钉 ＧＢ∕Ｔ 70.1 Ｍ8×25
5.6.1.3 用于固定凹模、凸模固定板、凸模垫板于下模座，初选用数量为4个。
螺钉 ＧＢ∕Ｔ 70.1 Ｍ12×130
5.6.2 圆柱销的设计
5.6.2.1 用于凹模、凸模固定板、凸模垫板、下模座准确定位，圆柱销孔装配时配作。初选用数量为2个。
公称直径 ｄ﹦10㎜，公差为ｍ6，公称长度ｌ= 95㎜，材料为钢
销 ＧＢ∕Ｔ 119.1 10ｍ10×95
5.6.2.2 用于上模座，上模垫板，凸、凹模准确定位，圆柱销孔装配时配作。初选数量为2个。
销 ＧＢ∕Ｔ 119.1 10ｍ10×70
5.7 模架的及其它零部件的选用
5.7.1 模架的设计
模具采用中间导柱标准模架，可承受较大的冲压力。
凹模周界：D=250㎜
闭合高度：240～280㎜
上模座的尺寸：250×250×45㎜
下模座的尺寸：250×250×55㎜
5.7.2 模架的技术要求
5.7.2.1 组成模架的各零件的材料、尺寸、精度、表面粗糙度和热处理等均需要符合零件的标准要求和技术要求的规定。
5.7.2.2 装入模架的每对导柱和导套装配前需经选择配合，其配合要求应符合配合H7∕h6,配合后的间隙为0.007～0.022㎜的规定.
5.7.2.3 装配后的模架,其导柱固定端的端面应低于下模座底面0.5～1㎜.
5.7.2.4 装配后的模架,其上模应沿导柱上、下移动应平稳和无滞住现象.
5.7.2.5 模架的各零件工作表面不允许有影响使用的划痕、凹痕、浮锈、毛刺、飞边和微小砂眼、缩孔等缺陷。
5.7.2.6 在保证使用质量的情况下，允许用新工艺方法固定导套。
5.7.2.7 模柄的装配应符合如下规定：
[1]压入式模柄的公差配合为H7∕m6。
[2]除浮动式模柄外，其他模柄装入上模座后，模柄的轴心线对上模座上平面的垂直度公差，在全长范围内不大于0.05㎜。
5.7.3 其它零部件的选用
上模座厚度取45㎜，即H=45㎜
上模垫板厚度取20㎜，即H=20㎜
固定卸料板厚度取20㎜，即H=16㎜
下固定板厚度取20㎜，即H=20㎜
下模垫板厚度取10㎜，即H=10㎜
下模座厚度取55㎜，即H=55㎜
由于此落料—拉深模为非标准形式，需计算模具闭合高度。其中各模板的尺寸需取国标。所以模具的闭合高度：
H﹦H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H
=（45＋20＋67＋65＋20＋10＋55－34）
= 248㎜
式中：H — 凸、凹，模的高度，H﹦67㎜；
H — 凹模的厚度，H ﹦65㎜；
H — 凹模与下模座的配合长度，H﹦34㎜。
可见模具的闭合高度小于所选开式双柱固定压力机JA21-35的最大装模高度280㎜，可以使用。

6 冲压设备的选定
设备工作行程需要考虑工件成形和方便起件，因此，工作行程Ｓ≥2.5ｈ＝2.5×31.5＝78㎜。根据冲压工艺总力计算结果F＝230103.6N并结合工作行程，初选开式双柱固定压力机JA21-35。
其主要技术参数如下：
公称压力∕KN 350
滑块行程∕mm 130
行程次数∕(次∕min) 50
最大闭合高度∕mm 280
闭合高度调节量∕mm 60
滑块中心线至床身距离∕mm 205
立柱距离∕mm 428
工作台尺寸（前后×左右）∕mm 380×610
工作台孔尺寸（前后×左右）∕mm 200×290
垫板尺寸（厚度×直径）∕mm 60×22.5
模柄孔尺寸 （直径×深度）∕mm 50×70
滑块底面尺寸（前后×左右）∕mm 210×270

7 模具总装图
由以上设计，可以得到模具总装图。为了实现先落料，后拉深，应保证模具装配后，拉深凸模的端面比落料凹模端面低3㎜。
模具的工作过程：将条料送入刚性卸料板下的长条形槽中，平放在凹模面上，并靠槽的一侧，压力机滑块带着上模下行，凸、凹模下表面首先接触条料，并与顶件块一起压住条料，先落料，后拉深；当拉深结束后，上模回程，落料后的条料由刚性卸料板从凸凹模上卸下，拉深成形的工件由压力机上的活动横梁通过推件块从凸凹模中刚性打下，用手将工件取走后，将条料往前送进一个步距，进行下一个工件的生产。

图7.1模具的装配图
1—上 模 座 2—螺 栓 3—模 柄 4—打杆 5—止转销
6—上模垫板 7—定位销 8—导柱 9—导套 10—凸凹模
11—推 件 块 12—导 料 板 13—螺 钉 14—压 边 圈
15—落料凹模 16—下模垫板 17—顶杆 18—凸模 19—螺 钉

8 工作零件的加工工艺
本副模具工作零件都是旋转体，形状比较简单，加工主要采用车削。
8.1 凸模
8．1．1 毛坯的选定
根据凸模的工作要求，凸模材质应具有高硬度、高耐磨性，由于工件的尺寸比较大，需要有高淬透性、热处理变形小的材料，毛坯选用T10A，热处理后的硬度为56～60HRC。
8．1．2 确定基准
凸模的工作部分对装合部分的同轴度误差，不得超过工作部分公差的一半，凸模的端面应与中心线垂直，凸模中心线和机床主轴中心重合，使被加工外圆和孔，端面相对于中心线而获得正确位置，则选中心线为定位基准和设计基准。
8．1．3 拟定加工路线
下料 — 锻造 — 热处理 — 车削 — 热处理 — 磨端面 — 车削 —热处理—磨削— 钳工精修 — 检验
8．1．4 机械加工工艺过程
由于回弹等因素在设计时难以准确考虑，导致凸模尺寸的计算值与实际要求值往往存在误差。因此凸模工作部分的形状和尺寸设计应合理，要留有试模后的修模余地。
凸模机械加工工艺过程卡见附录
8.2 凹模
8．2．1 毛坯的选定
根据凹模的工作要求，凹模材质应具有高硬度、高耐磨性、高淬透性、热处理变形小，毛坯选用CrWMn，热处理后的硬度为58～62HRC。
8．2．2 确定基准
凹模中心线和机床主轴中心重合，使被加工外圆和孔，端面相对于中心线而获得正确位置，则选中心线为定位基准和设计基准。
8．2．3 拟定加工路线
下料 — 锻造 — 热处理 — 车削 — 热处理 — 磨端面 — 钳工划线 —加工孔 —车削— 热处理 —磨削— 钳工精修 — 检验
8．2．4 机械加工工艺过程
由于回弹等因素在设计时难以准确考虑，导致凸、凹模尺寸的计算值与实际要求值往往存在误差。因此凸、凹模工作部分的形状和尺寸设计应合理，要留有试模后的修模余地。
凹模机械加工工艺过程卡见附录
8.3 凸、凹模
8．3．1 毛坯的选定
根据凸、凹模的工作要求，凸、凹模材质应具有高硬度、高耐磨性、高淬透性、热处理变形小，毛坯选用CrWMn，工作部分要求局部淬火，热处理后的硬度为60～64HRC。
8．3．2 确定基准
凸、凹模中心线和机床主轴中心重合，使被加工外圆和孔，端面相对于中心线而获得正确位置，则选中心线为定位基准和设计基准。
8．3．3 拟定加工路线
下料 — 锻造 — 热处理 — 车削 — 热处理 — 磨端面 — 钳工划线 —加工孔 —车削— 热处理 —磨削— 钳工精修 — 检验
8．3．4 机械加工工艺过程
凸、凹模机械加工工艺过程卡见附录。
9 模具的装配
9.1 主要组件的装配
9.1.1 模柄的装配
因为这副模具的模柄是从上模座的下面向上压入的，所以在安装凸模固定板和垫板之前，应先把模柄安装好。
模柄与上模座的配合是H7∕m6，先在压力机上将模柄压入，再加工定位销孔与螺钉孔，然后把模柄端面突出部分锉平或磨平。安装好模柄后，用角尺检查模柄与上模座上平面的垂直度。
9.1.2 凸模的安装
凸模与下模座的配合要求是H7∕k6。装配时，先在压力机上将凸模压入固定板内，检查凸模与下模座的垂直度，然后将下模座与凸模的安装部位一齐磨平。
9.2 总装配
模具的主要组件装配完毕后开始进行总装配。为了使凸模和凹模易于对中，总装配必须考虑上、下模的装配次序，否则，可能出现无法装配的情况。
本模具的装配选凸凹模为基准件，先装下模，再装上模。装配后应保证间隙均匀，落料凹模刃口面应高出拉深凸模工作端面3mm，顶件块上端面应高出落料凹模刃口面0.5 mm，以实现落料前先压料，落料后再拉深
本模具的落料凹模是装在下模的，为了便于操作，先装下模。其装配过程如下：
（1）把下模垫板放在下模座上，然后把装有凸模的下固定板放在下模垫板上，找正其位置后，先在下模座上投窝，加工螺纹孔，然后加工销钉孔。
（2）在凸模上安装压边圈。
（3）把凹模放在凸模固定板上，找正与下模座对中的螺钉销钉过孔，然后投窝，加工螺钉销钉孔，装入螺钉销钉，拧紧螺钉。
（4）把固定卸料板放在落料凹模上，找正其位置后，加工螺纹孔，然后装入螺钉并拧紧。
（5）把凸凹模插入固定卸料板内，固定卸料板与凸凹模之间垫上适当高度的平行垫铁，再把安装好模柄的上模座放在凸凹模上，将上模座与凸凹模夹紧，并在上模座投紧固螺钉孔和销钉过孔窝，拆开后钻孔。然后放入上模垫板，拧上紧固螺钉。
（6）调整凸、凹模的间隙，用手锤轻轻敲击上模垫板的侧面，使凸凹模的位置改变，以得到均匀的间隙。
（7）调好间隙后加工销钉孔，装入销钉。
（8）安装其他零件。
（9）试冲与调整。
（10）打标记交付生产使用
9.3 冲裁试冲的缺陷与调整
模具装配以后，必须在生产条件下进行试冲。冲出的工件按冲压零件产品图或试样进行检查验收。在检查过程中，如发现各种缺陷，则要仔细分析，找出原因，并对模具进行适当的调整和修理，然后在试冲，知道模具正常工作并得到合格的冲件为止。表9.3.1是冲裁模试冲时常见的缺陷、产生的原因及调整的方法。
表9.3.1冲裁模试冲时的缺陷和调整
冲模试冲时的缺陷
产生原因
调整方法

送料不畅通或调料被卡死
1、 两导料板之间的尺寸过小或有斜度
2、 凸模与卸料板之间的间隙过大，使搭边翻扭
根据情况锉修或重装导料板

减小凸模与卸料板之间的间隙

刃口相交
1、 导套与导柱配合间隙过大使导向不准
2、 导柱、导套等零件的安装不准
重装凸模或导柱

更换导套与导柱
卸料不正常
1、 橡胶的弹力不足
2、 凹模有倒锥度造成工件堵塞
更换橡胶
修整凹模
冲裁件质量不好
1、 有毛刺
2、 冲件不平
1、 刃口不锋利或淬火硬度过低
2、 配合间隙过大或过小
合理调整凸模和凹模的间隙及修工作不份尺寸
1、凹模有倒锥度
2、顶料杆和工件接触面过小
修整凹模
更换顶料杆
9.4 模具的调试
9.4.1模具调试的目的
模具试冲、调整简称调试，调试的目的在于：
1、鉴定模具的质量。验证该模具生产的产品质量是否符合要求，确定该模具能否交付生产使用。
2、帮助确定成形条件和工艺规程。
3、帮助确定成形毛坯形状、尺寸及用料标准。
4、帮助确定工艺和模具设计中的某些尺寸。
5、通过调试，发现问题，解决问题，积累经验，有助于进一步提高模具设计和制造水平。
由此可见，模具调试过程十分重要，是必不可少的。但调试的市价和试冲次数应尽可能少，这就要求模具设计与制造质量过硬，最好一次调试成功。在调试过程中，合格冲压件数的取样一般应在20～1000件之间。
9.4.2冲模的调试
模具调试，因模具的类型不同、结构不同，可能出现的问题也不同，调试的内容也随之变化。
冲裁模的调试要点：
1、模具闭合高度的调试。模具应与冲压设备配合好，保证模具应由的闭合高度和开启高度。
2、导向机构的调试。导柱、导套要有良好的配合精度，保证模具运动平稳、可靠。
3、凸、凹模刃口的及间隙的调试。刃口锋利，间隙均匀。
4、定位装置的调试。定位准确、可靠。
5、卸料及出件装置的调试。卸料及出件要畅通，不能出现卡住现象。

设计小结
近年来，由于模具技术的迅速发展，模具设计已成为一个行业越来越引起人们的重视。毕业设计是为了模具设计与制造专业学生在学完基础理论课、技术基础课和专业课的基础上，所设置的一个重要环节。目的就是为了运用我们所学课程的理论和生产实际知识，进行一次模具设计的实际训练，从而培养和提高我们独立工作的能力。其次巩固与扩充《冲压模具设计与制造》等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。最后也掌握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。
冲压模具设计通过收集资料、工艺分析、工艺计算、确定冲模的结构设计，各个零部件的设计、绘制模具总装配图、零件图，最后完善和书写设计说明书，终于完成整个的设计过程。设计过程中不仅仅是对所学课本理论知识的总结，相对的也锻炼了我的耐心、认真态度以及与同学和老师的合作精神。可是在设计中间也或多或少出现了不少的错误，毕竟老师上课讲的都是理论的东西，在实际设计中还有许多模糊不懂的地方。正因为如此，在设计中的收获还是挺大的，使我更深刻、更系统的对冲压模具的认识和学习，这对以后的毕业设计和将来参加工作做了铺垫，可谓是为将来的实际工作打了个先锋。

致谢
本人在毕业设计的学习期间，得到指导老师——材料工程系模具教研室原红玲老师的悉心教诲。长期以来曾多次得到原红玲老师的热忱指导和帮助。在此谨致以诚挚的谢意。
本人才疏学浅、缺乏经验，设计中一定有不少错误和不当之处。恳请广大的老师、同学不吝赐教，诚挚希望得到大家的批评指正。

参考文献
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[5]许发樾主编．模具标准应用手册．机械工业出版社，1994
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[7]冯丙尧、韩泰荣主编．模具设计与制造简明手册．上海科学技术出版社，
[8]王孝培主编．冲压手册．机械工业出版社．2000
[9]肖祥芷、王孝培主编.中国模具设计大典.江西科学技术出版社.
[10]王上游、孙力生主编．模具制造．模具制造杂志社．2006
[11]阮雪榆主编．模具技术．上海报刊发行局．2006

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