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高档不锈钢保温杯过滤盘的切边冲孔模具设计

摘 要： 高档不锈钢保温杯过滤盘,是高档不锈保温杯中的一个零件，作用是在杯中起隔离茶渣的作用。其工作环境是耐100℃的高温，能在碱性的茶水里长时间的浸泡。如果采用单工序分步加工，不适合用于大批量生产，成本较高，加工时间较长，生产效率较低，质量也不太稳定。本设计采用了复合模，这样能提高生产效率，降低成本，而且采用复合模，不仅提高了生产效率，质量也比较稳定，模具寿命也较长。可以提高工作效率和产品质量，满足设计目的和技术要求。
关健词：冲压；工艺；模具设计；冲孔；切边；复合模
The upscale stainless steel thermos cup filters dish to slice a blunt bore molding tool of side a design
Abstract: The slap-up stainless steel vacuum cup filter tray is one part of the slap-up stainless steel vacuum cup. It's function is in the seclusion of the tea-leaf. It works in the 100℃'s high temperature environment, and it can dip in alkalescent tea. If adopt the single working procedure, it's not suitable to use in the volume-produce, for it's high cost, long machining time, inefficient production and unstable quality. This design has adopted the mulriple model, so it advanced the productivity, the quality will be more stable and the model will use more longer. It also can boost the working efficiency, the quality of the products and meet the technic demand of the design purpose.
Keyword: Hurtle to press ; craft; Molding design; piercing;trimming;compound dies.

第一章 工件工艺性分析
本次设计是高档杯的漏网,材料为不锈钢板1Cr18Ni9Ti，板厚t=0.3mm，大批量生产，要采用冲压生产。
一、 冲压件的工艺分析：
高档杯漏网，在杯中起一个隔离茶渣的作用，其刚度和精度的要求不高，定位是利用凸缘R5与高档杯内的垫环相配合,其定位要求也不高。
该冲压件采用0.3mm的不锈钢板冲压而成，可保证其足够的强度和刚度。外壳主要配合尺寸为，为IT11级。其深度为15mm是一个自由尺寸，圆筒直径
此零件为一旋转体，其形状特征表明它是一个带凸缘的圆筒形件，
其主要的形状、尺寸可可以由拉深、冲孔、切边等冲压工序获得。作
为拉深成形尺寸，其拉深工艺的参数值，都比较合适，拉深工艺性比较好,
的公差要求不大，拉深件底部及口部的圆角半径R5适中，所以应

该拉深后能成型。并用制造精度不高，间隙一般的模具来进行加工。

零件图如下：

第二章 工艺方案的分析比较与确定
1、 工艺方案的分析比较
该零件外壳的形状表明它为拉深件，所以拉深为基本工序，底孔可用冲孔的方法完成。多余的凸缘可用切边的方法切去。
对于该零件的加工，可以采用单工序模，复合模和级进模。然而单工序模不

适合用于大批量生产，生产效率较低，质量也不太稳定。所以我们决定用落

料拉深复合模。生产效率比复合模高。复合模可以采用自动送料装置，易于

实现自动化大生产，满足大批量加工的需要。使用复合模还可以减少占用压

力机的数量减少占用地的面积，减少半成品件的周转。但在本设计中，由

于时间有限，所以采用手动送料装置，利用复合模实现了从下料到半成品全

部工序的自动化生产，不仅提高了生产效率，质量也比较稳定，模具寿命也

较长。
2工艺方案的确定
(1) 计算毛坯尺寸
由于零件图不能直接求出，现先求如图1面积再反求其面积。

由零件图可知：H=15mm、d=46mm、df=48mm、=1.07
≈70mm
由于所求的面积为图1面积,要比零件大得多,为了减少材料的浪费
又由《实用冲压模具设计手册》取修边余量为2.5mm
取D=66mm。
(2) 工件切口尺寸的计算。
因为送料步距A= 再由表9-6查得：n=1.5 （其中n为相邻搭边值）， 所以得出：A=67.5mm 。
(3)计算拉深次数
%

查《实用冲压模具设计手册》表3-37，在相同的情况下极限拉深系数为0.53<0.7，故该制件能一次拉深成形，取n=1。
(5) 是否使用压边圈的判断
为了防止起皱，必须采用压边圈。根据用平端面凹模拉深时，毛坯不起皱的条件是：
所以可以得到：左边=；右边=（0.027～0.052）
为了防止料流，引起导柱销的断裂，所以要加上压边圈。
(6)工序的组合和顺序确定
由于该工件结构简单和工序不多,工艺方案只是在排列上作分析：
方案一、落料与拉深复合，切边冲底孔。
方案二、落料与拉深复合，切边与冲底孔复合。
分析比较上述二种方案，可以看到：
方案一中，是切边与冲孔分开两个工序加工，在加工效率上比方案二较底，又因为冲压件的要求不是很高，所以现决定用方案二。
二、 排样的确定

由《实用模具技术手册》表3-10查得=1.5mm, =1.5mm
由《冲压工艺与模具设计》表2.5.3查得
剪料公差=0.5mm，条料与导料板之间的间隙c=0.1mm
因此
无侧压装置：
材料利用率：%

第三章 设计计算

1、工序一：落料与拉深复合
落料为：

式中，由《冲压手册》表8-7查得
落料的卸料力为：

式中0.05，由《冲压手册》表2-37查得
拉深力：

式中，由《冲压手册》表8-7查得，=0.7=
压边力为：

式中p=3Mpa 由《冲压手册》表4-83查得
这一工序的最大总压力为：

由于精度要求不高，选用开式曲柄压力机。所以选用100KN压力机，其压力就足够。

第四章 模具设计

1、 模具结构型式选择
只有当拉深件高度较高时，才有可能采用落料、拉深复合模，因为浅拉深件若采用复合模，落料凸模的壁厚过薄，强度不足。本设计的凹凸模壁厚b=(66-46)/2=10mm
能保证足够的强度要求，采用复合模。
落料、拉深复合模采用如图1的典型结构，即落料采用正装式，拉深采用倒装式。模座下的缓冲器兼作压边与顶件装置，另设有弹性卸料和刚性推件装置。该结构的优点是操作方便，出件畅通无阻，生产率高。缺点是弹性卸料装置使模具结构较复杂与庞大，特别是拉深深度大，料厚，卸料力大的情况，需要较多、较长的弹簧，使模具结构过分地庞大。所以它适合于拉深深度不太大，材料较薄的情况。
为了简化上模部分，可采用刚性卸料板如图2所示，但其缺点是拉深件留在刚性卸料板内，不易出件，带来操作上的不便，并影响生产率。这种结构适用于拉深深度较大，材料较厚的情况。
对于本次拉深，由于拉深深度不算大，材料也不厚，因此采用弹性卸料较合适。
考虑到装模方便，模具采用后侧布置的导柱导套模架。

图1

图2

2、 卸料弹簧的选择
卸料力前面已算出，拟选用六个圆柱螺旋压缩弹簧，每个弹簧担负卸料力约为571.5N。
弹簧的工作压缩量:
=16.22+a+b=16.22+1+0.4=17.62mm
式中 a为落料凹模高出拉深凸模距离，取a=1mm;
B为卸料板超出凹凸模刃口的距离，以保证卸料，取b=0.4mm.

查《冲压手册》表10-1选用弹簧为=25mm,d=4.5mm,=75mm,根据该号弹簧压力特性可知,弹簧最大工作负荷下的总变形量=25.4mm,最大工作负荷。除去
17.62mm工作压缩量外，取预压量为7.78mm,此时弹簧预压力约为260N。这比计算需要值小，若调整中发现卸料力不足时，可修磨落料凸模增大间隙以减小所需的卸料力。
这里没有考虑凸模修磨后会增大弹簧压缩量，为避免这种情况，可以挖深弹簧沉孔，或在凹凸模上面垫片。
3、 模具工作部分尺寸和公差计算
落料模：
圆形凸模和凹模，可采用分开加工。
拉深前的毛坯取未注公差尺寸的极限偏差，故取落料件的尺寸公差为mm
由公式

式中x=0.5，由《冲压手册》表2-30查得。
，由《冲压手册》表2-28查得

式中，由《冲压手册》表2-25查得（同表查得）
=-0.02,由《冲压手册》表2-28查得
︳︱﹢︱︱=0.03+0.02=0.05>2-2=0.05-0.03=0.02
由此可知，只有缩小、，提高制造精度，才能保证间隙的合理范围，
此时可取
=0.30.02=0.006, =0.60.02=0.012
所以
落料凹模模壁C，由冲压表2-39查得C=28mm,实际取C=30mm。
拉深模：
因为拉深件能一次拉深成型，故拉深件的尺寸公差为

式中c=t=0.3mm

=+0.03, =-0.02,由《冲压手册》表4-76查得
4、 模具其它零件的结构尺寸计算
(1)、模架和卸料板：
导柱导套的配合精度，可以根据冲裁模的精度、模具寿命、间隙大小来选择。当冲裁的板料较薄，而模具精度、寿命都有较高要求时，选H6/h5配合的Ⅰ级精度模架，当板厚较大时可以选用Ⅱ级精度的模架。工件的材料厚度为0.3mm，冲裁间隙取为0.08t，则单边间隙值为0.024mm，所以对模架精度要求不高，采用H6/h5配合的导柱导套模架。
模具的卸料板装置不仅有良好的稳定性、刚性，而且要有很好的工艺性。厚度

为8mm，用A5制作。
（2）闭合高度（见复合模图）
=下模座厚+上模座厚+凹凸模高+凹模高-（凹模与凸模的刃面高度差+拉深件高-t）
=40+35+60+35-(1+16.22-0.3)=153.08mm
根据设备负荷情况，拟选用JA23-35型压力机，该压力机最大闭合高度为205 mm, 最小闭合高度为130mm.
模具闭合高度满足，故度为是合适的。
（3）上模座弹簧沉孔深度
所选弹簧总长=75mm,取预压量6mm.卸料板厚度为8mm，卸料板上的弹簧沉孔深拟取4mm，故上模座的弹簧沉孔深为
（75-6）-[（60+0.4-6）+4]=10.6mm
式中0.4mm为卸料板超出凹凸模端面的距离。
（4）上模座的卸料螺钉沉孔深度
卸料板工作行程+螺钉头高=17.62+6=23.62mm
取=25.82mm（留2.2mm安全空隙，若凹凸模修磨量超过2.2mm时，尚需相应加深卸料螺钉沉孔深度）。
(5) 卸料螺钉长度
=（60+0.4-8）+(35-25.82)=61.58mm
式中8为卸料板厚度，35为上模座的厚度。
（6）推杆长度
>模柄总长+凹凸模高-推件块厚=95+60-21=134mm
取=150mm.
(7) 弹性装置
拉深后条料在送进中会产生障碍，为了保证送料顺畅，下模部分装有浮料装

置，将料托起。上模部分装有退料销，在弹簧和固定螺钉的作用下，使工件与卸

料板分开，有单独的顶料销以便工件完全脱开下模，被浮料销托起。