玻璃升降器外壳的模具设计

目 录

摘 要 ...................................................................... 2 前 言 ...................................................................... 3 1 工件的工艺性分析 .......................................................... 4

1.1 工艺分析 ............................................................................................................................................... 4

1.2 确定工艺方案 ....................................................................................................................................... 4

2 有凸缘筒形件的确定 ........................................................ 7

2.1 工艺计算 ............................................................................................................................................... 7

2.2 排样设计 ............................................................................................................................................... 9

3 计算冲压力、选择压力机 ................................................... 11

3.1 计算冲压力 ..........................................................................................................................................11

3.3 冲模的闭合高度 ................................................................................................................................. 14

4 拉深力和压边力的计算 ..................................................... 15

4.1 拉深力的计算 ..................................................................................................................................... 15

4.2 压边力的计算 ..................................................................................................................................... 16

5 凸、凹模尺寸的确定 ....................................................... 18

5.1 凸、凹模配合加工时工作部分的尺寸 ............................................................................................. 18

6 凹模设计 ................................................................. 21

6.1 凹模的选择 ......................................................................................................................................... 21

6.2 模架的选取 ......................................................................................................................................... 22 6.3 凹模的主要技术要求 ......................................................................................................................... 22

7 主要零部件的结构设计 ..................................................... 25

7.1 定位零件 ............................................................................................................................................. 25

7.2 卸料与推件零件 ................................................................................................................................. 25 7.3 导柱与导套 ......................................................................................................................................... 27 7.4 模柄 ..................................................................................................................................................... 27

8 模具的总装图 ............................................................. 28 结束语 ..................................................................... 29 致 谢 ...................................................................... 30 参 考 文 献 ................................................................ 31

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摘 要

我本次设计的零件为带凸缘圆筒形件—玻璃升降器的外壳。外壳采用的材料08钢及

1.5mm厚度保证了足够的强度和刚度,该零件外形简单对称,利于合理排样、减小废料，直线、

曲线的连接处为圆角过渡。材料为一般用钢,采用冲压加工经济性良好。

首先对零件进行了工艺性分析，然后选复合模作为该副模具的工艺生产方案，经过计算分析完成该模具的主要设计计算，凸、凹模工作部分的设计计算，还有主要零部件的结构设计，选择合适的模具材料。

进行冲压设计就是根据已有的生产条件，综合考虑影响生产过程顺利进行的各方面因素，合理安排零件的生产工序，最优地选用，确定各工艺参数的大小和变化范围，设计模具，选用设备等，以使零件的整个生产过程达到优质，高产，低耗，安全的目的

关键词：模具 落料 拉深 设计

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前 言

模具可保证冲压产品的尺寸精度，是产品质量稳定，而且在加工中不破坏产品表面。用模具生产零件可以采用冶金厂大量生产的廉价的扎制钢板或钢带为坯料，且在生产中不需要加热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低且节约能源和原材料等一系列优点，是其他加工方法所不能比拟的。使用模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代制造工业的发展和技术水平的提高，很大程度取决于模具工业的发展。

90年代到21世纪初我国有计划经济转向市场经济过渡，也初步建立了经济体制的时期，国际分工不断深化，科技技术突飞猛进发展的时期。在经济和科技技术、市场等各个 方面我们不断与世界接轨。我们抓住机遇，迎接挑战坚决贯彻“以科技为先导，以质量主体”的方针，进一步推动企业的振兴。而要实现振兴就必须不断提高企业的产品自主开发能力和制造水平。

随着经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。由于模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响。因此，一些重要的模具标准件也必须重点发展，而且其发展速度应快于模具的发展速度，这样才能不断提高我国的模具标准化水平，从而提高模具质量，缩短模具生产周期及降低成本。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势，因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。而且应该在目前已有一定基础，有条件、有可能发展起来的产品。

模具生产的工艺水平及科技含量的高低，已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力，决定着一个国家制造业的国际竞争力。

冲压工艺规程是模具设计的依据，而良好的模具结构设计，又是实现工艺过程的可靠保证，若冲压工艺有改动，往往会造成模具的返工，甚至报废。冲制同样的零件，通常可以采用几种不同方法工艺过程设计的中心就是依据技术上先进，经济上合理，生产上高效，使用上安全可靠的原则，使零件的生产在保证符合零件的各项技术要求的前提下，达到最佳的技术效果和经济效益冲压件工艺过程的制定和模具设计是冷冲压设计的主要内容。

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1 工件的工艺性分析

1.1 工艺分析

拉深件的工艺性是指拉深件对拉深工艺的适应性。在一般情况下，对拉深件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。良好的拉深工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。该零件为玻璃器外壳。属于大批量生产，且其形状简单、对称、有利于合理排样、减小废料，直线、曲线的连接处为圆角过渡。且选用08F钢，厚度为1.5mm,其弯曲半径均大于该种材料的最小弯曲半径，且工件精度要求不高，不需要校形，此工件的形状满足拉深工件的要求，可用拉深工序加工。 1.拉深时的工艺性分析

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。

对拉深材料的要求:拉深件的材料应具有良好的塑性、低的强度比、大的板厚方向性系数和小的板平面方向性。

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，可成双拉深后在剖成两件(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。

对拉深零件精度的要求：由于拉深件各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。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。

1.2 确定工艺方案

1.工艺方案的确定，可依据表1—11确定

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表1—11 冲压工艺方案

项目 单工序模 无导柱 低 有导柱 较低 级进模 较高，相当于IT10~IT13 复合模 高，相当于IT8~IT11 冲压精度 制件平整程度 不平整 一般 不平整，有时要因压料较好，制校平 件平整 尺寸〈300mm厚度常在0.05m~3mm 制件最大尺寸和材料厚度 不受限制 300mm以下厚尺寸〈250mm厚度达6mm 度在0.1~6之间 冲模制造的难度程度及价格 导柱、导套的装容易、价格低 配采用先进工艺后不难 简单形状制件的形状复杂的制件级进模比复合模用复合模比级进具制造难度低，模制造难度低，价格亦较低 可用自动送料出相对价格低 工序组合后效率高 生产率 低 较低 料装置，效率较高 使用高速冲床的只能单冲不能连可能性 冲 有自动送料装置使用于高速冲床由于有弹性缓冲可以连冲，但速高达400次/分以器，不宜用高速，度不能太高 上 不宜连冲 除用条料外，小材料要求 条料或卷料要求可用边角料 条料要求不严格 件可用边角料，严格 但生产率低 手在冲模过程区不安全 手在冲模工作区比较安全 不安全，要有安全装置 安装、调整比级进模更容易，操作简单 生产安全性 不安全 冲模安装调整与调整麻烦操作不安装、调整较容安装、调整较容操作

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便 易、操作方便 易，操作简单

分析表1—11得，采用：单工序模具结构简单，只需要一道工序一副模具才能完成，且生产效率低难以满足该工件大量生产的要求。复合模要在一副模具中完成几道冲压工序，因此模具结构要比单工序模复杂，而且要求各零部件的动作准确可靠，不相互干涉。这要求模具的制造达到较高的精度。模具的制造成本较高，制造周期延长。级进模也需一副模具，生产率高，但模具结构复杂，送进料不方便，加之工件尺寸偏大。通过分析对上述三种方案的比较，该件若能一次成形，则用复合模最佳。

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2 有凸缘筒形件的确定

2.1 工艺计算

2.1.1 修边余量的确定

一般拉深件，在拉深成形后，工件口或凸缘周边不齐，必须进行修边以达到工作的要求。因此，在按照工件图样计算毛坯尺寸时，必须加上修边余量后再计算,查表1—12得:??3.0

表1—12 有凸缘圆筒形拉深件的修边余量δ

凸缘直径dt ?25 >20～50 >50～100 凸缘的相对直径dtd ?1.5 >1.5～2 >2～2.5 >2.5 1.8 2.5 3.5 1.6 2.0 3.0 3.6 4.2 1.4 1.8 2.5 3.0 3.5 1.2 1.6 2.2 2.5 2.7 >100～150 4.3 >150～200 5.0 毛坯直径尺寸的计算: 式中H必须加上修边余量。

D?d42?4d2H???3.44rd2

?542?4?35?13.8?3.44?5?35 文献[1] ?65mm 式中：D???毛坯直径(mm) H???工件高度(mm) r???工件半径(mm) d4???工件直径(mm)

2.1.2 确定拉深次数

1.毛坯厚度的计算：

式中h和H必须加上修边余量。

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第一次拉深：

t1.5??0.023 D65(tD)%?2.30 文献[1]

所以查表1—13可知可用压边圈拉深。

表1—13 采用压边圈的条件

拉深方法 第一次拉深 （t/D）/% 用压边圈 可用可不用 不用压边圈 2.总的拉深系数

有凸缘圆筒形件的拉深系数拉深，有凸缘圆筒形件拉深时，相当无凸缘拉深过程的中间阶段。这只需要比较工作实际所需的总拉深系数和hd与凸缘件第一次拉深的极限拉深系数和极限拉深相对高度即可。

表1—14 带凸缘筒形件首次拉深时的拉深系数m1

凸缘的相对直径dtd >0.06～0.2 0.59 0.55 0.52 0.48 毛坯相对厚度>0.2～0.5 0.57 0.54 0.51 0.48 t/% D以后各次拉深 m1 <0.60 0.60 >0.60 （t/D）/% <1 1~1.5 >1.5 mn <0.80 0.80 >0.80 <1.5 1.5~2.0 >2.0 >0.5～1.0 0.55 0.53 0.50 0.47 >1.0～1.5 0.53 0.51 0.49 0.46 >1.5 0.50 0.49 0.47 0.45 ?1.1 >1.1~1.3 >1.3~1.5 >1.8~2.0 根据表1—14查出第一次拉深允许的拉深系数为0.45，当m总?m1,hd?h1d1时，则说明工件可以一次拉成。否则需多次拉深。

m总???1(dt/d)2?4h/d?3.44r/d12(35/54)?4?13.8/54?3.44?5/5410.42?1.02?0.31?0.88

文献[3]

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m总???总的拉深次数 d???工件直径(mm); h???工件高度(mm); r???工件半径(mm)

hd?13.8/54?0.26

根据表1—15查出第一次拉深允许的最大相对高度h1d1之值为0.48～0.58。

m总?m1?0.88?0.45 文献[1]

hd?h1d1?0.26?0.48~0.58

根据以上所算符合m总?m1,hd?h1d1。 所以此工件可一次拉成。

表1—15带凸缘筒形件第一次拉深时最大相对高度

凸缘的相对毛坯相对厚度>0.5~1 t/% Dh1 d1直径dtd >0.06~0.2 >0.2~0.5 >1~1.5 0.60~0.80 0.56~0.72 0.50~0.63 0.42~0.53 0.36~0.46 >1.5 0.75~0.90 0.65~0.80 0.58~0.70 0.48~0.58 0.42~0.51 ?1.1 0.45~0.52 0.50~0.62 0.57~0.55 >1.1~1.3 0.40~0.47 0.45~0.53 0.50~0.60 >1.3~1.5 0.35~0.42 0.40~0.48 0.45~0.53 >1.5~1.8 0.29~0.35 0.34~0.39 0.37~0.44 >1.8~2.0 0.25~0.30 0.29~0.34 0.32~0.38 2.2 排样设计

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3 计算冲压力、选择压力机

3.1 计算冲压力

在冲压过程中，压力机除了要克服冲裁力外，往往还需要克服卸料力、推件力、顶件力等压力。

普通平刃的冲裁模，其冲裁力一般按下式计算：

F落料?1.3?Dt??1.3?3.14?65?1.5?294N1) ?1170(1

式中 F???落料力，单位为N D???毛坯直径，单位为mm t???板料厚度，单位为mm ????板料的抗剪强度，单位为Mpa

则本零件的冲裁力为：

卸料力F卸、推件力F推、顶件力F顶，在实际生产中常用以下经验公式计算：

F卸?K卸F1

F推?nK推F2 F顶?K顶F3 文献[1]

式中 F卸、F推、F顶???分别为卸料力、推件力、顶件力系数（0.04、0.05、0.06）其值查表1—17

表1—17卸料力、推件力及顶件力系数

冲裁材料 纯铜、黄铜 铝、铝合金 ~0.1 材料厚度mm >0.1~0.5 >0.5~2.5 >2.5~6.5 >6.5 K卸 0.02~0.06 0.025~0.08 0.06~0.075 0.045~0.055 0.04~0.05 0.03~0.04 0.02~0.03 0.1 0.065 0.050 0.040 0.025 K推 0.03~0.09 0.03~0.07 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 K顶 钢 F1,F2,F3???冲裁力

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n???梗塞在凹模内的冲裁件或废料的数目n?

口的高度，t为厚度）。

h

，（h为凹模直壁洞t

F卸和F推是选择卸料装置和顶件装置的弹性元件的依据。

在计算冲裁所需要的总冲压力时，应根据模具结构的具体情况去考虑F卸、F推的影响。

F卸?4680N F顶?7020.66 F推?5850.55

当采用刚性卸料和下出件的模具（如刚性卸料的单工序模或级进模等）时： F总?F?F推

当采用弹压卸料和下出件的模具（如弹压卸料的单工序模、级进模或上模刚性推料的倒装复合模等）时：

F总?F?F推?F卸

用倒装复合模冲裁时，F卸与落料有关，F推与冲孔有关。

当采用弹压卸料和上出件的模具（如上模弹压卸料、下模弹顶出件的单工序模或上模刚性推料的正装复合模等）时： F总?F?F顶?F卸

此时，F卸与落料有关，单工序模的F顶与落料力有关，正装复合模中与冲孔力及落料力都有关。

而本零件则采用弹压卸料和上出件的模具，所以：

F总?F落料?F顶?F卸

?117011?7020.66?4680 ?128711 .66(N)?12.87(KN)3.2 选择压力机

对于级进模以及轮廓形状复杂或多凸模的冲裁模，必须求出冲压力合力的作用点即压力中心。模具的压力中心应与模柄的轴线重合，否则会影响模具及压力机的精度和寿命。一切对称冲裁件的压力中心，均位于其轮廓图形的几何中心点上。对于该零件，由图形可知压力中心位于圆心上。

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首先以冲裁所需的总冲压力初步选择压力机，压力机的公称压力必须大于所计算的总冲压力。

在确定了模具结构及尺寸以后，还需对所选的压力机的其它技术参数进行校核，最后才能确定所需的压力机。

表1—18开式双柱可倾压力机技术规格

型号 公称压力/KN 滑块行程/mm 滑块行程次数?次/mm? 最大封闭高度/mm 封闭高度调节量/mm 滑块中心线至床身距离/mm J23- J23- J23- J23- J23- J23- JC23 3.15 31.5 25 200 120 25 90 120 前后 160 6.3 63 35 170 150 35 110 150 200 310 110 160 140 30 30 55 45o 10 100 45 145 180 35 130 180 240 370 130 200 170 35 30 55 35o 16 160 55 120 220 45 160 220 300 450 160 240 210 40 40 60 35o 16B 160 70 120 220 60 160 220 300 450 110 210 160 60 40 60 180 200 35o 25 250 65 55 270 55 200 270 370 560 200 290 260 50 40 60 30o -25 350 80 50 280 60 205 300 380 610 200 290 260 60 150 50 70 190 210 20o 立柱距离/mm 工作台尺寸/mm 左右 250 前后 90 工作台孔尺寸/mm 左右 120 直径 110 垫板尺寸/mm 厚度 直径 直径 模柄孔尺寸/mm 深度 滑块底面尺寸/mm 前后 30 25 40 90 左右 100 45o 床身最大可倾角 由表1—18可得，压力机的型号为J23-25

公称压力(KN):250 滑块行程(mm):65 滑块行程次数(次/min):55 最大封闭高度

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(mm):180 封闭高度调节量(mm):60 滑块中心线至床身距离(mm):200 立柱距离

工作台尺寸(mm) 前后370 左右560 工作台孔尺寸(mm) 前后:200左右:290(mm):270直径:260 垫板尺寸(mm):50 模柄孔尺寸(mm) 直径:40 深度:60 床身最大可倾角30?C

3.3 冲模的闭合高度

冲模的闭合高度是指：滑块在下死点，即模具在最低工作位置时，上模座上平面与下模座下平面之间的距离H。冲模的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。压力机的装模高度是指滑块在下死点位置时，滑块下端面至垫板上平面间的距离。当连杆调至最短时为压力机的最大装模高度Hmax，连杆调至最长时为最小装模高度Hmin

冲模的闭合高度H应介于压力机的最大装模高度和最小装模高度之间，其大小关系为：

Hmax?5mm?H?Hmin?10mm

如果冲模的闭合高度大于压力机的最大装模高度时，冲模不能在该压力机上使用。反之，小于压力机最小装模高度时，可加减经过磨平的垫板。

冲模的其它外形结构尺寸也必须和压力机相适应，如模具外形轮廓平面尺寸与压力机垫板、滑块底面尺寸，模柄与模柄孔尺寸，下模缓冲器平面尺寸与压力机正整板孔尺寸等都必须相适应，以便模具能正确安装和正常使用。

所以加工该零件的模具闭合高度应为：

180mm?5mm?H?110mm?10mm

H闭?上模座厚?下模座厚?落料凹模厚?凸凹模高 ?首次拉深工件高?料厚?落料凹模与凸模的刃面高度差?35?40?44?62?13.8?1.5?1?164.72文献[8]

175mm?H?120mm 所以H取164.7mm

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4 拉深力和压边力的计算

4.1 拉深力的计算

由于影响拉深力的因素比较复杂，按实际受力和变形情况来准确计算拉深力是比较困难的，所以，实际生产中通常是以危险断面的拉应力不超过其材料抗拉强度为依据。

计算拉深力的目的是为了合理的选用压力机和设计拉深模具。总的冲压力为拉深力与压边力之和。采用经验公式计算拉深力，对于圆筒形件： FL??d1t?bk3

文献[2] 式中 FL???拉深力(N)

d1???筒形件的工序直径，根据料厚中线计算mm t???材料厚度 ?b???材料抗拉强度

k3???系数，与拉深系数有关见表1—19

表1—19筒形件第一次拉深时的系数k3值(08、10、15钢)

凸缘相对直径dt d10.35 1.0 1.1 第一次拉深系数m1 0.38 0.9 1.0 1.1 0.45 0.68 0.75 0.28 0.50 0.56 0.62 0.70 3.0 2.8 2.5 由上式可算出该零件的拉深力：其中?b为392Mpa FL??d1t?bk3

?3.14?36.5?1.5?392?0.75

?50543(N)- 15 -

4.2 压边力的计算

在拉深过程中，压边圈的作用是用来防止工件边壁或凸缘起皱的。随着拉深深度的增加而需要的压边力应减少。 则该零件的压边力为： Fy???D42??d1?2rd1?P2?

文献[8]

式中 FY???压边力(N)

D???毛坯直径mm （该零件毛坯直径为65mm） d???拉深件直径mm rd1???凹模圆角半径mm

P???单位压边力Mpa（P值可由表1—20查得）

表1—20在双动压力机上拉深时单位压边力的数值

工件复杂程度 难加工件 普通加工件 易加工件 单位压边力p/Mpa 3.7 3 2.5 4.2.1 计算圆角半径

一般来说，rd尽可能大些，大的rd可以降低极限拉深系数，而且还可以提高拉深件的质量。但rd太大会削弱压边圈的作用，可能引起起皱现象，因此rd大小要适当。

筒形件首次拉深时的凹模圆角半径可由下式确定： rd1?rp1?r?t2 文献[8] ?5?1.5/2 ?5.75mm 式中 r???工件底部的圆角半径

t???材料的厚度

凸模圆角半径过大，会使不与模具表面接触的毛坯宽度加大，使这部分毛坯容易起皱；

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如果过小时，会使毛坯沿压边圈的滑动阻力增大，对拉深不利，又因本工件为一次拉深成形，所以凸模圆角半径与零件底部圆角半径的数值相等。即：R凸?5mm

所以： Fy????D42??d1?2rd1?P

2?3.142?652??36.5?2?5.75??2.5?? 4?377(N2)所以总力为：

F?F总?F压边力（Fr） ?128711.66?3772 ?132433.66(N) ?132(KN)

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5 凸、凹模尺寸的确定

冲裁间隙是指冲裁凸模和凹模之间工作部分的尺寸之间，如无特殊说明，冲裁间隙一般是指双边间隙。冲裁间隙对冲裁过程有很大的影响，对模具寿命也有较大影响。

合理间隙值有一个相当大的变动范围，约为（5%~25%）t左右。取较小的间隙有利于提高冲件的质量取较大的间隙有利于提高模具的寿命。因此，在保证冲件质量的前提下，应采用较大间隙。

冲裁间隙的合理数值应在设计凸模与凹模工作部分尺寸时给予保证，同时在模具装配时必须保证间隙，沿封闭轮廓线的分布均匀，这样才能保证取得满意的效果。

表1—21冲裁模初始双边间隙

材料厚度t/mm 0.5 0.6 1.0 1.2 1.5 1.75 08、10、35、Q235 Zmin 0.040 0.048 0.100 0.126 0.132 0.220 Zmax 0.060 0.072 0.140 0.180 0.024 0.320 Q345 Zmin 0.040 0.048 0.100 0.132 0.170 0.220 Zmax 0.060 0.072 0.140 0.180 0.240 0.320 40、50 Zmin 0.040 0.048 0.100 0.132 0.170 0.220 Zmax 0.060 0.072 0.140 0.180 0.240 0.320 65Mn Zmin 0.040 0.048 0.090 Zmax 0.060 0.072 0.126 查表1—21得：z?0.132 文献[2]

5.1 凸、凹模配合加工时工作部分的尺寸

冲裁件的尺寸精度主要决定于凸凹刃口尺寸及公差，模具的合理间隙值也是靠凸凹刃口尺寸及其公差来保证。因此，正确确定凸凹刃口尺寸及公差，是冲裁件模设计中的一项重要工作。

凸凹刃口尺寸计算原则：

（1）落料件的尺寸取决于凹模，因此落料模先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸来保

证合理间隙。

（2）刃口磨损后冲件尺寸减小，取接近或等于冲件的最大极限尺寸。

（3）在选择模具制造公差时，既要保证冲件的精度要求，又要保证有合理的间隙一般冲

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模精度较冲件精度高2~3级。

复合模中落料部分刃口尺寸计算，圆形落料凹模和凸凹模中的凸模部分可采用分别加工法制造，拉深前的坯料直径取自由公差，可取其直径为?650?0.74(IT14)，落料凹模及凸模的凸凹刃口尺寸计算如下：

落料凹模刃口尺寸：

??dDd?(Dmax?x?)0 文献[1]

?0.030?(65?0.5?0.74)0?64.63?0.0300(mm)凸凹模中落料凸模刃口尺寸为：

Dp?(Dmax?x??Zmin)0??p

?(65?0.5?0.74?0.132)0?0.020?64.500?0.020(mm)

式中 Dd、Dp???落料凸、凹模刃口尺寸mm Dmax???落料件的最大极限尺寸mm

????工件的制造公差，(mm,为自由公差,可按IT14级精度处理) x???磨损系数。当冲裁件精度为14级时，x?0.5 Zmin???最小合理间隙

?p、?d???凸、凹模制造公差,可有表1—22查得

表1—22冲裁时凸、凹模的制造公差

基本尺寸 ?18 凸模偏差?p 0.020 0.020 0.020 0.025 凹模偏差?d 0.020 0.025 0.030 0.035 >18～30 >30～80 >80～120 5.1.1拉深凸、凹模的间隙

拉深模的间隙是指单边间隙,间隙过小增加摩擦阻力，使拉深件容易破裂，且易擦伤零

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件表面，降低模具寿命；间隙过大，则拉深时对毛坯的校直作用小，影响零件尺寸精度。因此，拉深模的间隙单面一般比毛坯厚度略大一些。筒形件拉深时，间隙z可按下面方法确定:

单面间隙：Z?tmax?ct 文献[2] ?1.5?0.2?1.5 ?1.8mm 式中 tmax???板料最大厚度

c???间隙系数,第一次拉深为0.2 t???材料厚度

该拉深工序件为内形尺寸可取自由公差，故拉深件尺寸为?35?0.620作部分尺寸的计算公式可得：

凸模工作部分尺寸：

dp?(dmin?0.4?)0??p凹文献[1]

凸凹模中拉深凹模工作部分尺寸：

d??dd?(dmin?0.4??2Z)0

工件内径，单位mm，本工件为32mm

dp?(35?0.4?0.62)0?0.03?35.250?0.03mm

d(35?0.4?0.62?3.6)0.06d?0

?38.850.060mm

式中 dp`dd???冲孔凸凹模的刃口尺寸(mm) dmin???冲孔件孔的最小极限尺寸(mm) ????工件的制造公差(mm)

?p`?d???凸凹模制造公差

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(IT14),由拉深模工

6 凹模设计

6.1 凹模的选择

直壁式的孔壁垂直于顶面，刃口尺寸不随修磨刃口增大。故冲件精度较高，刃口强度较高，刃口强度也较好。直壁式刃口冲裁时磨损大，洞口磨损后会形成倒锥形，因此没修磨的刃磨量大，总寿命低。

如图1.3所示的洞口形状适用于冲件形状简单，材料较薄的复合模，所以本模具选用此形状的洞口形状。

一般有矩形和圆形两种,凹模的外形尺寸应保证凹模有足够的强度和刚度。凹模的厚度还应考虑修磨量。凹模的外形尺寸一般是根据冲件材料的厚度和冲裁的最大外形尺寸来确定的。

凹模的厚度： H?Kb??15mm? 文献[4] 凹模的壁厚： c??1.5~2?H??30~40mm? 式中 b???冲裁件的最大外形尺寸

k???系数，考虑板料厚度的影响，本模具的系数取k?0.24 则凹模厚度 H?Kb

?0.24?65mm

?15.6mm则 H?15mm c?2H?2?15mm?30mm 凹模外形尺寸的长与宽可根据凹模壁厚由下图可算出：

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则凹模的外形尺寸的长与宽为：

L?B?b?2c?6mm?2?30mm?125mm文献[1]

6.2 模架的选取

模架是由上、下模座、模柄及导向装置（最常用的是导柱、导套）组成。

模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受冲压过程中的全部载荷。模架的上模座通过模柄与压力机滑块相连，下模座用螺钉压板固定在压力机工作台面上。上、下模之间靠模架的导向装置来保持其精确位置，以引导凸模的运动，保证冲裁过程中间隙均匀。后侧导柱模架送料方便，可以纵向、横向送料。所以本模具选取I级精度的后侧导柱模架。

所以：文献[1]

后侧导柱模架:160mm?125mm?(160mm~190mm)上模座：160mm?125mm?35mm HT300 下模座：160mm?125mm?40mm HT300 导 柱：25?150mm 20钢 导 套：25?85mm?33mm 20钢

?IGB/T2851.3—90?

6.3 凹模的主要技术要求

凹模的型孔轴线与顶面应保持垂直。凹模的底面与顶面应保持平行。

为了提高模具寿命与冲裁件精度，凹模的底面和型孔的孔壁光滑，表面粗糙度为，底面与销孔的为。

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凹模的材料与凸模一样，其热处理硬度应略高于凸模，达到60～64HRC。 根据模具的结构要求，确定了落料凹模的壁厚和厚度，实际尺寸如图1.5所示

图1.5 落料凹模零件图 材料：CrWMn 热处理：60～64HRC

按凸凹模的工作要求及结构特点，确定拉深凸模和凸凹模的实际尺寸如图1.6、图1.7所示：

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图1.6 拉深凸模零件图 材料：T10A 热处理：58～62HRC

图1.7凸凹模零件图

材料：CrWMn 热处理：58～62HRC

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7 主要零部件的结构设计

7.1 定位零件

7.1.1 条料方向的控制

条料的送料方向一般都是靠着导料板或导料销一侧导向送料，以免送偏。用导料销控制送料方向时，一般要用两个。由于本冲压模具采用手工送料，为此，可以省去侧压装置。手工直接送料进入凸模刃口。

7.1.2 挡料销的选择

固定挡料销分为圆形与钩形两种。一般装在凹模上，活动挡料销，其常用于倒装复合模中，装于卸料板上可以伸缩。由于本模具装置要求简单，所以可以采用圆形挡料销，因为其结构简单，制造加工方便。

7.2 卸料与推件零件

7.2.1 弹性卸料装置

弹性卸料装置一般由卸料板、弹性元件（弹簧或橡皮）和卸料螺钉组成。常用于冲裁厚度小于1.5mm的板料，由于有压料作用，冲裁件平整。广泛用于复合模中。卸料板与凸模之间的单边间隙取（0.1~0.2）t。

7.2.2 刚性推件装置

常用于倒装复合模中的推件装置，装于上模部分。将冲出的工件或落料从上模的凹模型孔内向下推出使用的装置称为推件装置。刚性推料装置推件力大，工件可靠，便于维修。

7.2.3 弹簧的选用

在选用时必须同时满足冲裁工艺（包括力和行程）和冲模结构的要求，圆柱螺旋压缩弹簧已经标准化了，每个型号弹簧的主要技术参数是能承受的工作极限负荷Fj与其相对应的工作极限符合下的变形量Lj。设计模具时，根据所需的卸料力或推件力以及所需的最大压缩行程LO来计算Fj与Lj，然后在标准中选用相应规格的弹簧。

选用步骤如下：

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1) 根据模具结构与尺寸，确定可装置弹簧的数目n，本模具安装A个弹簧。

‘2) 计算每个弹簧的卸料或顶件载荷F卸?F卸n’。F卸也就是卸料或顶料装置中每个弹簧

’?所受的预压力。则本模具中弹簧的卸料载荷F卸4680N?585N 83) 计算卸料或顶件时所需的最大压缩行程Lo

LO?h1?t?h2?h3文献[4]

式中 h1???卸料板高出凸模端面的高度，一般为1mm

h2???凸模进入凹模的深度，一般为0.5~1mm

h3???凸模的总修磨量，一般为4~10mm

t???冲裁件厚度mm

所以本模具卸料时所需的最大压缩行程Lo为： LO?h1?t?h2?h3

?1mm?1.5mm?0.5mm?7mm

?10mm1＞ 计算所需弹簧的工作极限负荷下的变形量Lj 由虎克定律：

'FQL'?FjLj

L'?LO?Lj

令L'?KL，一般取K为60%左右，对于冲裁模，K可取大些，对于拉深或弯曲模，K要取小些。 则：

'F卸KLj?FjLj

于是 Fj?‘F卸K由 Lj?L'?LO?KLj?LO

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于是 Lj?LO 1?K'由上述两式和已知FQ与LO，求出Fj与Lj。

则本模具为：

Fj?585N?975N 0.610mmLj??25mm

1?0.62＞ 根据求出Fj与Lj从标准中选择弹簧型号。 则应选弹簧为：5?25?55 GB2089—80 文献?1?

7.3 导柱与导套

在选用时应注意导柱的长度，应保证冲模在最低工作位置时，导柱上端面与上模座顶面的距离不小于10~15mm。而下模座底面与导柱底面的距离应为0.5~1mm。

导柱与导套之间的配合根据冲裁模的间隙大小选用。当冲裁板厚在0.8mm以下的模具时，选用H6/h5配合的I级精度模架，当冲裁板厚为0.8mm~4mm时，选用H7/h6配合的Ⅱ级精度模架。

7.4 模柄

中小型模具都是通过模柄固定在压力机滑块上的，直接将上模座固定在滑块上。本模具属于小形冲模,选压入式模柄,它与上模座采用H7m6过度配合,并加销钉防转,模柄规

.1?1981.Q235。利用A45mm?100mm的模柄,配以模柄套格:A50mm?95mm,GB286210(?50mm?70mm)。文献[1]

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8 模具的总装图

由以上设计，可得到如图1.8所示的模具总装图。

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

3mm.。

图1.8模具的总装图

1-定位销 2-卸料板 3-挡料销 4-弹簧 5-推件块 6-圆柱销 7-上模座 8-模柄 9-推杆 10-模柄套 11-螺钉 12-凸凹模 13-卸料螺钉 14-导套 15-导柱 16-螺母 17-下模座 18-凹模 19-压边圈 20-顶杆 21-凸模 22-圆柱销

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结束语

通过这次的毕业设计,使我初步掌握了冲压成形的基本原理;掌握了冲压工艺过程和冲压模具设计的基本方法;具有拟订一般复杂程度冲压件的工艺过程和设计一般复杂程度冲压模具的能力;通过这次的设计使我已经能够运用所学基本知识,分析和解决生产中常见的冲压工艺及模具方面的问题.

这次设计我也遇到了许多困难,如在排样设计这一块,它的利用率不知道该如何来解决,最后查阅多方面的资料和同学的帮助,最终克服了这个困难.冲裁间隙与拉深凸、凹模间隙两者之间有许多不同,刚开始我总认为凸凹模刃口尺寸计算和拉深工作部分尺寸计算用的都是同一个间隙值,其实一个是双边间隙一个是单边间隙.还有模架的选取,压力机的选择等方面都遇到了一些困难,最后通过查资料和运用平时积累的知识解决了这些问题.

所以，在以后的工作中，需要继续学习和加深。因水平有限，设计中必然有所许多不足之处，还望老师批评指正。总之，本次设计让我受益非浅，各方面的能力都有了提高。但由于本人设计能力有限，再加上实践能力和经验不足，设计中难免有不足之处。但不管怎么样通过设计使我各方面的能力都得到了提高，为今后工作和学习奠定了坚实的基础，我认为这才是最重要的。

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致 谢

首先，非常感谢李秀副老师在这次设计过程中给予我的悉心的指导与帮助。 从接受课题到现在完成毕业设计论文，我得到了李秀副老师精心的指导和无微的帮助，尤其是在课题设计的前期准备工作和设计的过程中，导师提出了许许多多宝贵的设计意见，在最后的论证修改过程中李老师还在百忙之中，抽出时间为我们提供了必要的指导和帮助。老师他渊博的学术知识、严谨的治学态度、勤勉的工作作风、敏锐的思路和实事求是的工作作风，对我的严格要求使我受益匪浅、享用终生。在此，对李老师表示我最真诚的尊敬和最诚挚的感谢。

完成此次设计使我明白,设计一样东西并不是单一的依靠一门学科,某种东西,它可能需要多方面的东西，是通过各个方面的知识积累以及动手实践做出来,而绝非凭空想出来的,它是实实在在不掺一点水儿的,只有自己掌握了各方面的知识才能更好的去制造去设计,使我更加明白不论做什么都要认真,一点一滴去积累,踏踏实实去做才能慢慢走向成功.

由于我的学识水平、时间和精力有限，文中肯定有许多不尽人意和不完善之处，我将在以后的工作、学习中不断以思考和完善其次，要向给予此次毕业设计帮助的老师们，以及同学们以诚挚的谢意，在整个设计过程中，他们也给我很多帮助和无私的关怀，更重要的是为我提供了不少的资料，在此感谢他们，没有这些资料就不是一个完整的论文。

总之，我的设计是老师和同学共同完成的结果，在设计的这些日子里，我们合作的非常愉快，教会了我许多道理，是我人生的一笔财富，我再次向给予我帮助的老师和同学表示感谢！

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参 考 文 献

[1] 王芳.冷冲压模具设计指导.机械工业出版社1982. [2] 徐政坤.冷压模具及设备. 机械工业出版社 2005 [3] 成虹.冲压工艺与模具设计.高等教育出版社 2006 [4] 丁松聚 .冷冲模设计.机械工业出版社 2003. [5] 杨占尧.冲压模具图册.高等教育出版社

[6] 马正元 .冲压工艺与模具设计.机械工业出版社 1998 [7] 模具实用技术从书编委会.冲模设计与应用实例.1986 [8] 孙锡红.模具制造工. 中国劳动社会保障出版社 2004

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参 考 文 献

[1] 王芳.冷冲压模具设计指导.机械工业出版社1982. [2] 徐政坤.冷压模具及设备. 机械工业出版社 2005 [3] 成虹.冲压工艺与模具设计.高等教育出版社 2006 [4] 丁松聚 .冷冲模设计.机械工业出版社 2003. [5] 杨占尧.冲压模具图册.高等教育出版社

[6] 马正元 .冲压工艺与模具设计.机械工业出版社 1998 [7] 模具实用技术从书编委会.冲模设计与应用实例.1986 [8] 孙锡红.模具制造工. 中国劳动社会保障出版社 2004

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