阶梯盖落料拉深模.doc

新疆工程学院机械工程系

2013届毕业生毕业设计

题目：阶梯盖零件落料拉深模具的设计

专 业： 计算机辅助设计与制造
班 级： CAD10-11班
学 号： 2010230351
姓 名： 孔春雷
指导教师： 陆亦工

完成日期：2013年4月15日
毕业设计任务书
设计任务与内容（论文要阐述的主要问题）
1、运用大学期间所学的专业课程知识、理论和毕业实习中学到的实践知识，正确地解决冲压模具设计中的工艺分析、工艺方案论证、工艺计算、模具结构设计和零件设计等问题。
2、提高结构设计的能力。通过所给产品进行该产品模具设计，获得根据所生产制品来设计出经济高效、省力合理且能保证加工质量的模具的能力。
3、进行技术方面和经济方面的工艺分析。
4、确定工序过程安排、排料方案的确定和最佳模具结构的工艺方案。
5、进行冲裁压力、卸料力、材料利用率、模具压力中心、弹性装置的选用与计算、凸凹模刃口工作尺寸及公差的确定，模架的选取及确定。
6、对所选用的压力机冲压力校核和封闭高度校核等有关工艺参数校核。
7、熟练掌握查阅手册图表资料文献。充分利用与本冲压设计有关的各种资料，做到科学合理地熟练运用。
论文（设计）完成后要提交的材料
1.设计计算说明书：
设计说明书一份，不少于1.5万字。
2.图纸部分：
装配图1张（0号或1号） ，除标准件之外的所有零件图。
3.工艺卡片：1）冲压模具装配工艺卡片
2）凸凹模加工工艺卡片
4.所选冲压设备的主要技术参数表
专业负责人签章：
年 月 日
发题时间： 2013年1 月 6 日

目录
产品图 - 1 -
摘要 - 2 -
1序言 - 3 -
1.1冷冲压 - 3 -
1.1.1冷冲压的概念 - 3 -
1.1.2冷冲压的特点 - 3 -
1.1.3冷冲压的分类 - 4 -
1.1.4冷冲压技术的应用 - 4 -
1.1.5 冷冲压模具的组成 - 5 -
1.2冲压技术的现状及发展方向 - 6 -
1.2.1冲压成形理论及冲压工艺方面 - 6 -
1.2.2冲模的设计与制造方面 - 8 -
1.2.3冲压设备和冲压生产自动化方面 - 10 -
1.2.4冲压标准化及专业化生产方面 - 11 -
2零件的工艺性分析 - 13 -
2.1 零件基本情况 - 13 -
2.2 工艺性分析 - 13 -
2.2.1材料分析 - 13 -
2.2.2尺寸精度分析 - 13 -
2.2.3冲压工序分析 - 14 -
3冲压方案和模具类型的确定 - 15 -
3.1冲压方案的确定 - 15 -
3.2复合模 - 16 -
3.2.1复合模的特点 - 16 -
3.2.2复合模的设计要点 - 16 -
4毛坯的选择 - 18 -
4.1修边余量的确定 - 18 -
4.2毛坯尺寸计算 - 18 -
4.3拉深次数的确定 - 18 -
5必要的工艺计算 - 20 -
5.1排样设计计算和排样图 - 20 -
5.1.1排样的原则 - 20 -
5.1.2排样方法 - 20 -
5.1.3排样图 - 21 -
5.2冲压力的计算及初选压力机 - 22 -
5.3模具压力中心的确定 - 22 -
5.4尺寸计算 - 23 -
5.4.1尺寸计算的原则: - 23 -
5.4.2间隙的确定 - 23 -
5.4.3落料刃口尺寸计算 - 24 -
5.4.4落料凹凸模尺寸计算 - 25 -
5.4.5拉深凸凹模尺寸计算 - 26 -
5.5模具闭合高度 - 26 -
6冲压设备的选择及校核 - 27 -
6.1校核 - 27 -
6.2选定设备 - 27 -
7凹凸模加工工艺和模具装配 - 29 -
7.1制定凸凹模加工工艺过程 - 29 -
7.2模具的装配 - 30 -
7.2.1冲模装配工艺要点 - 30 -
7.2.2有导柱复合模装配要点 - 30 -
7.2.3模具装配过程 - 31 -
总结 - 34 -
致谢 - 35 -
参考文献 - 36 -
附录:工艺卡片 - 37 -

产品图

摘要
本课题主要是外壳落料拉深模具设计，冲压方案及压力机的选用。为企业解决实际的问题。本课题的设计综合运用了我们所学的机械制图、冷冲压工艺与模具设计、模具设计与制造、冲压模具简明设计手册、公差配合与技术测量基础、冷冲压模具设计指导等专业理论知识、通过设计提高了我的基础理论知识和查阅各种资料的综合分析的能力，使我得到了一次运用所学知识的综合训练。
关键词：阶梯盖落料拉深模具 冲压方案

1序言
1.1冷冲压
1.1.1冷冲压的概念
冷冲压是利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需要的零件（俗称冲压件或冲件）的一种压力加工方法。因为它通常是在室温下进行加工，所以称为冷冲压。又因为它主要是用板料加工成零件，所以又称板料冲压。冷冲压不但可以加工金属材料，而且还可以加工非金属材料。
1.1.2冷冲压的特点
冷冲压加工与其他加工方法相比，无论在技术方面，还是在经济方面，都具有许多独特的优点。主要有：
1) 冷冲压是少、无切屑加工方法之一，是一种省能、低耗、高效的加工方法，因而冲压件的成本较低；
2) 冷冲压件的尺寸公差由模具保证，具有“一模一样”的特征，所以产品质量稳定；
3) 冷冲压可以加工壁薄、重量轻、形状复杂、表面质量好、刚性好的零件；
4) 冷冲压生产靠压力机和模具完成加工过程，其生产率高、操作简便、易于实现机械化和自动化。
由于进行冲压成型加工必须具备相应的模具，而模具是技术密集型产品，其制造属于单件小批量生产，具有难加工、精度高、技术要求高的特点，生产成本比较高。所以，只有在冲压零件生产批量大的情况下，冲压成型加工的优点才能充分体现出来，从而获得好的经济效益。
由于冷冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能的不同，其冲压方法多种多样，但慨括起来可分为分离工序和变形工序两大类。分离工序是将冲压件和毛坯沿一定的轮廓互相分离；变形工序是材料不产生破坏的前提下使毛坯发生塑性变形，成为所以需要的形状及尺寸的制件。
1.1.3冷冲压的分类
冷冲压可分为五个基本工序：
1) 冲裁 使板料实现分离的冲压工序；
2) 弯曲 将金属材料沿弯曲线弯成一定的角度和形状的冲压工序；
3) 拉深 将平面板变成各种开口空心件，或者把空心件的尺寸作进一步改变的冲压工序；
4) 成形 用各种不同的性质的局部变形来改变毛坯形状的冲压工序；
5) 立体压制（冲积冲压） 将金属材料体积重新分布的工序。
1.1.4冷冲压技术的应用
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型工艺、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上有相当大的差距，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。因此各工业部门对冲压技术的发展也提出越来越高的要求。
1.1.5 冷冲压模具的组成
由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。
上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。
在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。
复合冲压——在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。
级进冲压——在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。
复合级进——在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。
冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分
组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。
1.2冲压技术的现状及发展方向
随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下：
1.2.1冲压成形理论及冲压工艺方面
冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。
研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达，精度可达级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以CAD/CAM/CAE技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。
1.2.2冲模的设计与制造方面
在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。
精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前，50个工位以上的级进模进距精度可达到，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达，进距精度，总寿命达1亿次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。
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、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为）,加工精度一般可达，最好的表面粗糙度），而且与传统切削加工相比具有温升低（工件只升高）、切削力小，因而可加工热敏材料和刚性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料（）加工；电火花铣削加工（又称电火花创成加工）是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造昂贵的成形电极，如日本三菱公司生产的EDSCAN8E电火花铣削加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花加工机床的技术水平；慢走丝线切割技术的发展水平已相当高，功能也相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度，目前切割速度已达到,加工精度可达，表面粗糙度达;精度磨削及抛光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等先进设备和技术;模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展,现在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、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。此外，激光快速成形技术（RPM）与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。利用RPM技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺（分层实体制造SSM和熔融挤压成形MEM）的系统，它基于“模块化技术集成”之概念而设计和制造，具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型为基础，采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。
1.2.3冲压设备和冲压生产自动化方面
性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和生产率；在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达97%；公称压力为250KN的高速压力机的滑块行程次数已达以上。在多功能压力机方面，日本田公司生产的2000KN“冲压中心”采用CNC控制，只需5min时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作；美国惠特尼公司生产的CNC金属板材加工中心，在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的倍，并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作业。
近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具。其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成形机、CNC万能折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年来在国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲压柔性制造单元（FMC）和冲压柔性制造系统（FMS）代表了冲压生产新的发展趋势。FMS系统以数控冲压设备为主体，包括板料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统，生产过程完全由计算机控制，车间实现24小时无人控制生产。同时，根据不同使用要求，可以完成各种冲压工序，甚至焊接、装配等工序，更换新产品方便迅速，冲压件精度也高。
1.2.4冲压标准化及专业化生产方面
模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高，分工越来越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在40%以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。

2零件的工艺性分析
2.1 零件基本情况
零件简图： 见下面（零件图）
生产批量： 大批量
材 料： 10钢
材料厚度：

图2.1
零件为一旋转体，其形状特征表明，它是一个无凸缘的圆筒形件。
2.2 工艺性分析
2.2.1材料分析
零件材料为10钢，其塑性韧性较好，抗剪强度为310MPa，抗拉强度为390MPa，利于各种工序的加工。
2.2.2尺寸精度分析
从零件图上看，其尺寸公差要求不高，故精度不高，属于回转体零件，其未注公差按IT10级处理，既能满足设计要求，又给模具制造带来了很多方便。
2.2.3冲压工序分析
冲压工序可分为单工序冲压、复合工序冲压和连续冲压。单工序冲压是在压力机一次行程中完成一道工序；复合工序冲压是在压力机一次行程中，在模具的同一位置同时完成两道或两道以上工序；连续冲压是把完成一个冲件的几个工序，排列成一定的顺序，组成连续模，在冲压过程中，条料在模具中依次在不同的工序位置上，分别完成冲件所要求的工序，除最初几次冲程外，以后每次冲程都可以完成一个(或几个)冲压件。组合冲压工序比单工序冲压生产效率高，加工的精度等级高。
零件形状尺寸通过落料、拉深、整形等冲压工序获得。该零件尺寸采用的10钢板冲压而成，可保证足够的刚度和强度。拉深件底部及口部圆角半径偏小，故应在拉深后另加整形工序，并用制造精度较高，间隙较小的模具来进行加工。

3冲压方案和模具类型的确定
3.1冲压方案的确定
冲压方式根据下列因素确定：
1) 根据生产批量来确定 一般来说小批量与试制生产采用单工序冲压，中批量和大批量生产采用复合冲裁或连续冲裁。
2) 根据冲压件尺寸和精度等级来确定 复合冲压所得到的冲压件尺寸精度等级高，避免了多次单工序冲压的定位误差，并且在冲压过程中可以进行压料，冲压件较平整。连续冲压比复合冲压的冲压零件尺寸精度等级低。
3) 根据对冲压件尺寸形状的适应性来确定 冲压件的尺寸较小时，考虑到单工序送料不方便和生产效率低，常采用复合冲压或连续冲压。对于尺寸中等的冲压件，由于制造多副单工序模具的费用比复合模昂贵，则采用复合冲压；当冲压件上孔与孔之间或孔与边缘之间的距离过小时，不宜采用复合冲压或单工序冲压，宜采用连续冲压。所以连续冲压可以加工形状复杂、宽度很小的异形冲压件，且可冲压的材料厚度比复合冲压时要厚，但连续冲压受压力机台面尺寸与工序数的限制，冲压件尺寸不宜太大。
4) 根据模具制造安装调整的难易来确定 对复杂形状的冲压件来说，采用复合冲压比采用连续冲压较为适宜，因为模具制造安装调整较容易，且成本较低。
5) 根据操作是否方便与安全来确定 复合冲压其出件或清除废料较困难，工作安全性较差，连续冲压较安全。
工序的组合和顺序确定
外壳的全部基本工序为：落料 拉深 整形
方案一：落料与拉深复合，其余按基本工序；
本方案虽然符合加工工序，但工序过多，效率过低
方案二：落料与拉深复合，整形一起；
本方案工序少，能较好保证工件尺寸精度，生产效率也能保证，选此方案比较合理
方案三：采用多工位级进模或在自动压力机上冲压；
采用此方案，生产效率高，但模具结构复杂，制造周期长，成本高，故只有大批量生产中才适合，适合精度高的工件
综上所述，结合零件尺寸和形状特点和经济性考虑，故采用方案二:复合模。
3.2复合模
3.2.1复合模的特点
1) 冲件精度较高，不受送料误差影响，内外形相对位置一致性好；
2) 冲件表面较为平整；
3) 适宜冲薄料，也适宜冲脆性或软质材料；
4) 可充分利用短料和边角余料；；
5) 冲模面积较小。
3.2.2复合模的设计要点
1) 复合模中必定有一个（或几个）凸凹模，凸凹模是复合模的核心零件。冲件精度比单工序模冲出的精度高，一般冲裁件精度可以达到IT10、IT11。
2) 复合模冲出的制件均由模具型口中推出，制件比较平整。
3) 复合模的冲件比较复杂，各种机构都围绕模具工作部位设置，所以其闭合高度往往偏高，在设计时尤其要注意。
4) 复合模的成本偏高，制造周期长，一般适合成产较大批量的冲压件。
5) 设计复合模时要确保凸凹模的自身强度，尤其要注意凸凹模的最小壁厚。
6) 复合模的推件装置形式多样，在设计时应注意打板及忒块活动量要足够，而且二者的活动量应当一致，模具在开启状态推块应露出凹模0.2～0.5mm。
7) 复合模中适用的模柄有多种形式，压入式、旋入式、凹缘式、浮动式等均可选用，应保证模柄装入模座后配合良好，有足够稳定性，不能因为设置退料机构而降低模柄强度，或过度增大模具闭合高度。

4毛坯的选择
根据零件材料对加工工艺性能和力学性能的要求，以及零件的形状结构和尺寸，生产类型和生产条件和经济性。落料毛坯采用10钢型材。
4.1修边余量的确定
零件各尺寸应以零件厚度的中线尺寸代入计算

查表4.2.2《冲压工艺与模具设计》
4.2毛坯尺寸计算
计算工件面积
计算毛坯直径

4.3拉深次数的确定
确定能否一次拉成

查表4.29《冲压模具简明设计手册》

故工件可一次拉深。
若采用接近于极限的拉深系数进行拉深，则需要采用较大的圆角半径，以保证拉深质量。目前零件材料，圆角半径。该值过小，一次拉深难以满足零件要求。因此需要增加一道整形工序，以得到更小的底部圆角半径。

5必要的工艺计算
5.1排样设计计算和排样图
5.1.1排样的原则
提高材料的利用率。对于冲裁件来说由于产量大，冲压的生产率高，所以材料费用常会占冲裁总成本的60％以上。材料的利用率是一项很重要的指标。要提高材料利用率，就必须要减少废料面积。冲裁过程中所产生的废料可分结构废料与工艺废料两种。结构废料是由工件形状决定的。而工艺废料则是由冲压方式与排样方式决定的。因此要提高材料利用率主要应从减小工艺废料着手，设计出合理的排样方案。
使工人操作方便，安全，减少工人的劳动强度。条料在冲裁过程中翻动要少。在材料利用率相同或相近时，应尽可能选条料宽，进距小的排样方法，它还可减少板料裁切次数，节省剪裁备料的时间。
使模具结构简单，寿命较高。
排样应保证冲裁件的质量。
5.1.2排样方法
根据材料经济利用原则，排样方法可分为：
1) 有废料排样法 有废料排样是在冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间，都有工艺余料（称搭边）的存在。冲裁是沿着冲裁件的封闭轮廓进行，所以冲裁件质量较好。模具的寿命较长，但材料的利用率较低。
2) 少废料排样法 少废料排样法是在冲裁件与冲裁件之间或只有在冲裁件与条料侧边之间留有搭边，而在冲裁件与条料侧边或冲裁件与冲裁件之间无搭边存在。这种排样方法的冲裁只沿着冲裁件的部分外轮廓进行，材料的利用率可达70％～90％。
3) 无废料排样法 无废料排样法是在冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与侧边之间均无搭边存在。这种排样方法的冲裁件实际上是直接由切断条料获得。所以材料的利用率可达85％～95％。
由于加工的支架板零件的竞速要求，所以只能选择第一种排样方法：有废料排样法。设计倒装复合模。首先要设计条料排样图。我们采用直排的排样方案，材料的利用率高。
查表7.5.25 《冲压工艺与模具设计》

采用无侧压装置

排料利用率

5.1.3排样图

图2.4.1

5.2冲压力的计算及初选压力机
冲 圆板

拉深力

拉深时 最大拉力

卸料力

压边力
查表4-27 《冷冲压模具设计指导》

整形力
查表3-14 《冷冲压模具设计指导》

初选压力机
查表 13.9 《冲压模具简明设计手册》
选取 标称压力为50kN 的开式可倾压力机
5.3模具压力中心的确定
零件为一圆形件，故零件圆心即为压力中心。
5.4尺寸计算
5.4.1尺寸计算的原则:
落料时，落料件的尺寸由凹模决定，因此应以落料凹模为设计基准。冲孔的尺寸是由凸模决定的，因此应以冲孔凸模为设计基准。
凸模和凹模应考虑磨损规律。凹模磨损后会增大落料件的尺寸，凸模磨损后会减少冲孔件的尺寸，为了提高模具寿命，在制造新模具时应把凹模尺寸做得趋向于落料件的最小极限尺寸，把凸模尺寸做得趋向于冲孔件的最大极限尺寸。
凸模和凹模之间应该有合力间隙。由于间隙在模具磨损后会增大，所以在设计图凸模和凹模尺寸时取初始间隙的最小值Zmin.
凸模和凹模的制造公差，应于冲裁件的尺寸精度相适应。
尺寸计算时要考虑模具的制造特点：一种是分别加工法，另一种是单配加工法。
5.4.2间隙的确定
凸、凹模间隙对冲件质量、冲裁力、模具寿命等都有很大的影响。因此，在设计模具时一定要确定一个合理间隙值，以提高冲件的断面质量、尺寸精度、模具的寿命和减少冲裁力。但是分别从这些方面确定的合理间隙并不相同，只是彼此接近。考虑到模具制造偏差及磨损规律，生产中通常是选择一个适当的范围作为合理间隙。在此范围内，可以获得合格的冲裁件。这个范围的最小值称为最小合理间隙，最大值称为最大合理间隙。考虑到在生产过程中的磨损使间隙变大，故设计于制造新模具时应采用最小合理间隙值。
通过对零件图的分析，对于工件的未注公差可按IT12计算，再结合上述讨论，该模具的具体间隙值，可根据查表2-10得：
冲裁模刃口双面间隙

5.4.3落料刃口尺寸计算
设工件尺寸为。根据刃口尺寸计算原则，落料时应首先确定凹模刃口尺寸。由于基准凹模的刃口尺寸在磨损后会增大，因此应使凹模的基本尺寸接近工件轮廓的最小极限尺寸，再减小凸模尺寸以保证最小合理间隙值。凸模的制造取负偏差，凹模取正偏差。
落料凹模厚度及壁厚
查表 2.82 《冲压工艺与模具设计》

凹模壁厚

取
查表2.62 《冲压模具简明设计手册》
选取凹模板250×32 Cr12MoV JB/T 7643.4
落料凹模固定板尺寸
250×54
拉深凸模固定板
查表75.58 《冲压模具简明设计手册》
选取 250×20 45钢 JB/T 7643.5
拉深凸模垫板
查表 15.61 《冲压模具简明设计手册》
选取 250×10 45钢 JB/T 7643.6
橡皮的自由度
橡皮总的工作行程
橡皮的自由高度
取
模具在组装时橡皮的预压量

取
由此可算出模具中安装橡皮的空间高度尺寸为。
5.4.4落料凹凸模尺寸计算
冲模制造精度 凸模为IT6级 凹模为IT7级
冲裁件精度为IT10级 故坯料为
查表2.2.4（《冲压工艺与模具设计》）
2

为IT10级 取X=1

满足间隙公差要求。
5.4.5拉深凸凹模尺寸计算
查表4.56 《冲压模简明设计手册》

按IT14级
取

5.5模具闭合高度
本模具闭合高度为(55+70+54+32+20+10+60)

6冲压设备的选择及校核
6.1校核
检验是否符合冲裁要求

∴符合冲裁要求
6.2选定设备
该零件冲裁力为。
模具闭合高度为
可选取公称压力为 的双柱开式可倾工作台压力机J23-63，此压力机工作台可活动。
冲压设备主要技术参数：
公称力
630
滑块行程
130
滑块行程次数
50
最大闭合高度
360
最大装模高度
280
连杆调节长度
80
工作台尺寸
前后
480
左右
710
垫板尺寸
厚度
80
孔径
250
模柄孔尺寸
直径
50
深度
80
最大倾斜角度
30
电动机功率
5.5
设备外形尺寸
前后
1700
左右
1373
高度
2750
设备总质量
4800

7凹凸模加工工艺和模具装配
7.1制定凸凹模加工工艺过程
拉深凸模
方案一：备料(下料.锻造)—退火—普通车(粗车.钻孔.半精车) —数控车(车圆角) —钳工划线—钻侧孔—热处理(淬火.回火达到58～62HRC) —磨削(磨外圆.两端面达到设计要求) —钳工精修—检验
方案二：备料(下料.锻造) —退火—数控车(粗车.钻孔.半精车.车圆角)—钳工划线—钻侧孔—热处理(淬火.回火达到58～62HRC) —磨削(磨外圆.两端面达到设计要求) —钳工精修—检验
方案比较：方案一和方案二相比较.方案一生产成本低，但要多次装夹，精度难以达到统一；方案二虽然制造成本有所提高，但车削只需一次装夹，对于提高零件精度，寿命有明显提高，故选方案二比较合适
落料凹模
方案一：备料(下料.锻造) —退火—普通车(外圆.内圆) —钳工划线—钻孔(螺丝钉.销孔等) —热处理(淬火.回火达到58～62HRC) —磨削(磨外圆.两端面达到设计要求) —钳工精修—检验
方案二：备料(下料.锻造) —退火—数控车(外圆.内圆) —钳工划线—钻孔(螺丝孔.销孔等) —热处理(淬火.回火达到58～62HRC) —磨削(磨外圆.两端面达到设计要求) —钳工精修—检验
方案比较：两方案相比较，方案一比方案二制造成本低，零件只需加工外圆和内圆.所以在普通车床上加工即可，故选方案一比较合适。
7.2模具的装配
7.2.1冲模装配工艺要点
1) 选择装配基准件。装配时，先要选择基准件。选择基准件的原则是按照模具主要零件加工时的依赖关系来确定。可以作为装配基准件的主要有凸模、凹模、凸、凹模及固定板等。
2) 组件装配。组件装配是指模具在总装之前，将两个以上的零件按照规定的技术要求连接成一个组件的装配工作。如模架的组装，凸模和凹模于固定板的组装等。这些组件，应按照各零件所具有的功能进行组装，这将会对整副模具的精度起到一定的保证作用。
3) 总体装配。总装是将零件和组件结合成一幅完整模具的过程，在总装之前，应选好装配的基准件和安排好上、下模的装配顺序。
4) 调整凸、凹模间隙。在装配模具时，必须严格控制及调整凸、凹模间隙的均匀性。间隙调整后，才能紧固螺钉和销钉。
5) 检验、调试。在装配完毕之后，必须保证装配精度，满足规定的技术要求，并要按照模具的验收的技术条件，检验模具各部分的功能。在实际生产条件下进行试模，并按试模生产冲件的情况调整、修正模具，当试模合格后，模具加工、装配才算基本完成。
7.2.2有导柱复合模装配要点
1) 复合模结构紧凑，模具零件加工精度较高，模具装配的难度较大，特别是装配对内、外形有同轴度要求的模具，更是如此。复合模属于单工位模具。复合模的装配程序和装配方法相当于在同一工位上先装配冲孔模然后以冲孔凸模为基准，再装落料模。基于此原理，装配复合模应遵循如下原则：
2) 复合模装配应以凸凹模作装配的基准件。先将装有凸凹模的固定板用螺栓和销钉安装、固定在指定模座的相应位置上；再按凸凹模的内形装配、调整冲孔凸模固定板的相对位置，使冲孔凸、凹模间的间隙趋于均匀，用螺钉固定；然后再以凸凹模的外形为基准，装配、调整落料凹模相对凸模的位置，调整间隙，用螺钉固定。
3) 试冲无误后，将冲孔凸模固定板和落料凹模分别用定位销，在相应模座经钻铰或配钻、配铰销孔后，打入定位。
7.2.3模具装配过程
在装配之前，必须仔细研究图样，根据模具的结构特点和技术要求，确定合理的装配顺序和装配方法。此外，还检查模具零件的加工质量，按规定的技术要求进行装配。装配的次序和方法如下：
主要组件的装配：
1) 模柄的装配 因为这副模具的模柄2是从上模座3的下面向上压入的，所以在安装上模座垫板5和上模固定板7之前，应该先把模柄装好，模柄于上模座的配合要求是。装配时，先在压力机上将模柄压入再加工定位销孔，然后把模柄端面部分磨平，安装好模柄后，用90度角尺检查与上模座上的垂直度。
2) 拉深凸模的装配 将拉深凸模25与凸凹模22装配，然后把拉深凸模端面部分磨平。
3) 凸凹模的装配 在装配之前，将拉深凸模垫板26装入上模固定板7内，然后将凸凹模与上模固定板配合要求是。装配时，在压力机上将凸凹模压入上模固定板内，检查凸凹模的垂直度。在盖板8装在凸凹模上。
4) 推杆24与推板27装配。装配好放入上模固定板内。
5) 冲孔凸模装配 冲孔凸模18与下固定板13的配合要求是。装配时，先在压力机上将冲孔凸模压入下模固定板内，然后将冲孔凸模端面部分磨平。检查凸模的垂直度。
总装配:
模具的主要组件装配完毕后开始进行总装配。为了使它们和落料凹模11易于对中，总装时必须考虑上、下模的装配顺序，否则，可能出现无法装配的情况。上、下模的装配顺序与模具结构有关，通常是看上、下模中哪一个位置所受的限制大就先装，用另一个去调整位置。冲裁模的凹模装在下模座上，一般先装下模。装配步骤如下：
1) 在落料凹模11上安装挡料销21其配合要求是H7/n6。
2) 将拉