1、第 1 章 前言1.1 模具的开发现状近年来，我国模具行业一直保持着良好的发展势头，这种势头是否还会延续下去，这是业内人士十分关注的问题。我国模具行业尽管面临着在中低端产品领域国内企业竞争日趋剧烈以及在中高端产品领域国外或外资企业压力日益增大的局面，但经过近年来的持续发展，实力已大大增强，完全有能力变压力为动力，继续保持平稳发展。1. 有利因素模具行业内部体制改革和机制转换加速，产业结构渐趋合理，并且加强了管理，提高了水平。为了适应形势，我国模具行业近几年来加快了体制改革和机制转换步伐， “三资”和民营企业已占行业主导地位，装备水平和产品水平有了较大的提升，管理有了很大进步。许多企业已应用了
2、CAD/CAM/CAE 一体化技术、三维设计技术、 ERP 和 IM3 等信息管理技术以及高速加工、快速成型、虚拟仿真及网络技术等许多高新技术，不少企业已提出了“生产专业化、产品品牌化、企业现代化、市场国际化”等企业发展战略。通过各种质量体系认证的企业一年比一年多。规模经济产生效益，模具集群生产发展迅速。在“小而精专”的专业化不断发展的同时，近年来，规模效应已被愈加重视。除了把企业做强做大，使规模经济产生效益之外，模具集群生产也不断显示其优越性，因而“模具城” 、 “模具园区” 、“模具生产基地”等各种集群生产形式在全国迅速发展。据不少企业反映，集群生产与分散生产相比，至少有下列好处：市场更广
3、阔了，协作更方便了，生产成本降低了，相互交流多了，优惠政策享受到了。目前全国年产 1 亿元以上模具的企业已有 40 多个，超过 3000 万元以上的企业已有 200 多个，具有一定规模的“模具城”已有近十个，正在建设或正在筹建的还有十多个。这些模具集聚生产基地的建设，对我国模具工业的发展起到了积极的促进作用。模具技术含量不断提高，属于高新技术产品的模具越来越多。例如汽车零部件级进模具、精密多工位级进模具、轿车大型复杂覆盖件冲压模具、自动化汽车内饰件浇注模具、高强度板热压成型模具等。随着高新技术的发展，越来越多的模具生产企业被各级政府有关部门认定为高新技术企业。据中国模协初步统计，目前模具行业国
4、家级高新技术企业有 7 家，省、市级高新技术企业已有近百家。国际模具资本向我国转移的趋势十分明显，模具出口前景很好。由于我国模具特别是中、低档模具在国际市场上存在着较大的价格优势，有的模具价格甚至只有国际市场的几分之一，再加上我国有较低廉的优质劳动力资源及较好的技术基础和基础配套设施，因此近年来外商在我国模具行业的投资额一年比一年大，到我国采购模具的跨国公司也越来越多。2. 不利因素虽然我国模具行业已经驶入发展快车道，但由于在精度、寿命、制造周期及能力等方面，与国际水平和工业先进国家相比尚有较大差距，所以还不能满足我国制造业发展的需求。特别是在精密、大型、复杂、长寿命模具方面，仍旧供不应求。因
5、此，每年尚需大量进口。现阶段模具原材料价格和人员工资不断上涨，但模具价格却不涨反落，致使模具企业利润不断下降，部分企业出现亏损，亏损额增大。据中国模具工业协会对全国 270 个主要模具生产企业调查，2005 年产值利润率比上年下降了 2.1 个百分点，销售收入利润率比上年下降了 3.1 个百分点。全国规模以上企业全年亏损额 2005 年达 2.6 亿元，大幅增加。这一趋势，还在延续。人才紧缺日益突出。虽然近年来我国模具行业职工队伍发展迅速，估计目前已达近百万人，但仍然跟不上行业发展需求。一是总量不足，二是素质不够，适应不了行业发展的需求。根据有关资料，全国模具行业从业人员约缺口 30 万50
6、万人，其中工程技术人员约占 20%。目前尤其紧缺的是高素质和高水平的模具企业管理人员和中高层技术人员及高级技术工人。市场竞争加剧。我国模具市场竞争在不断加剧，其表现是模具产品价格连年走低。中高档模具市场上主要是我国重点骨干企业与境外企业及境内“三资”企业的竞争，中低档模具市场上主要是民营企业之间的竞争。有的已经是进入无序状态，到了扰乱正常市场秩序的地步。由于过低价格所必然造成的低质量，已严重影响一些企业的生存，迫使某些企业加速调整其定位，少数企业面临被淘汰局面也是不足为奇的。当前全球制造业转移的规模不断加大，速度也不断加快，并正向深度和广度延伸，而我国的模具制造业正是承接转移的较为理想之地，在
7、多重有利条件下，我国内模具行业的未来将展现出一派美好景色。1.2 模具的发展趋势现代模具与传统模具不同，它不仅形状与结构十分复杂，而且技术要求更高，西南科技大学本科生毕业论文3用传统的模具制造方法显然难于制造，必须借助于现代化科学技术的发展，采用先进制造技术，才能达到技术要求。当前整个工业生产的发展特点是产品品种多、更新快、市场竞争激烈。为适应市场对模具制造的短交货期，高精度、低成本的迫切要求，模具将有如下发展趋势。1. 愈来愈高的模具精度10 年前，精密模具一般为 5m，现在已达 23m，不久 1m 精度的模具即将上市。随着零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度要求在 1m 以内，这
8、就要求发展超精加工。2. 日趋大型化的模具这一方面是由于用模具成形的零件日渐大型化，另一方面也是由于高生产率要求的一摸多腔（现在有的已达一摸几百腔）所致。3. 进一步发展多功能复合模具一幅多功能模具除了冲压成形零件外，还担负着叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，这种多功能复合生产出来的不再是单个零件，二是成批组件，可大大缩短产品的生产及装配周期，对模具材料的性能要求也越来越高。4. 日益增多高档次模具一是用于汽车、飞机、精密机械的纳米级(m)精密加工；二是用于磁盘、磁鼓制造的亚微米级(0.01m)精密加工；三是用于超精密电子器件的毫微米级（0.001m）精密加工。5. 增多挤压模及粉末锻模由于汽
9、车、车辆和电机等产品向轻量化发展，如以铝代钢，非全密度成形，高分子材料、复合材料、工程陶瓷、超硬材料成形和加工。新型材料的采用，不仅改变产品结构和性能而使是生产工艺发生了根本变革，相应地出现了液态（半固态）挤压模具及粉末锻模。对这些模具的制造精度要求是高的。6. 日渐广泛应用模具标准件模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，且还能提高模具的质量和降低模具制造成本。7. 大力发展快速制造模具目前是多品种小批量生产时代，一方面是产品使用周期缩短，另一方面品种更新快，这就要求模具生产周期越短越好。因此快速成型模具将越来越引起人们的重视和关注。1.3 隔帽零件设计的背景和意义按照汽车发展
10、趋势，今后汽车模具产品的技术含量将日益增加，大型化、复杂化、精密化、自动化是其发展方向。 “谁能在短时间内向用户提供物美价廉的模具产品，谁就能在激烈的竞争中赢得市场。能不能从汽车模具大国向模具强国转变，就要看这些模具企业能不能做到“短、高、低” ，能否在人才、技术、管理水平、营销能力方面胜出。 ”这是业内人事说的一句话。可见汽车行业发展之快，同时看到模具在汽车行业中的重要地位，模具专业人才的需求也是越来越大，而对于一个毕业生来说，这也是我们的机遇。本次毕业设计题目为隔帽的模具设计及加工工艺。隔帽为汽车上的一个小零件，在汽车上广泛使用，而隔帽也是一个典型的模具成型零件，其工序包括落料、拉深和冲孔
11、，都是模具设计中最基础，但也是最典型的工序，对一个模具设计初学者来说，扎实的基础知识与典型结构的掌握是今后从事设计行业资本，所以本次毕业设计是我们从学校走向社会的一个台阶，是一个珍贵的锻炼机会。西南科技大学本科生毕业论文5第 2 章 分析零件的工艺性2.1 零件的工艺性冲压件工艺性 是指冲压零件在冲压加工过程中加工的难易程度。虽然冲压加1工工艺过程包括备料冲压加工工序必要的辅助工序质量检验组合、包装的全过程，但分析工艺性的重点要在冲压加工工序这一过程里。而冲压加工工序很多，各种工序中的工艺性又不尽相同。即使同一个零件，由于生产单位的生产条件、工艺装备情况及生产的传统习惯等不同，其工艺性的涵义也
12、不完全一样。这里我们重点分析零件的结构工艺性。该零件是隔帽，如图 1-1，该零件可看成带凸缘的筒形件，料厚 t=0.5mm，拉深后厚度不变；零件底部圆角半径 r=1mm 凸缘处的圆角半径为 R=1.5mm；尺寸公差都为自由公差，满足拉深工艺对精度等级的要求。工艺性对精度的要求是一般情况下，拉深件的尺寸精度应在 IT13 级以下，不宜高于 IT11 级；对于精度要求高的拉深件，应在拉深后增加整形工序，以提高其精度，由于材料各向异性的影响，拉深件的口部或凸缘外缘一般是不整齐的，出现“突耳”现象，需要增加切边工序。影响拉深件工艺性的因素主要有拉深件的结构与尺寸、精度和材料。拉深工艺性对结构与尺寸的要
13、求是拉深件因尽量简单、对称，并能一次拉深成形；拉深件的壁厚公差或变薄量一般不应超出拉深工艺壁厚变化规律；当零件一次拉深的变形程度过大时，为避免拉裂，需采用多次拉深，这时在保证必要的表面质量前提下，应允许内、外表面存在拉深过程中可能产生的痕迹；在保证装配要求下，应允许拉深件侧壁有一定的斜度；拉深件的径向尺寸应只标注外形尺寸或内形尺寸，而不能同时标注内、外形尺寸。工艺性要求材料具有良好的塑性，屈强比 值越小，一次拉深允许的极限bs/变形程度越大，拉深的性能越好；板厚方向性系数 r 和板平面方向性系数 反映了r材料的各向异性性能，当 r 较大或 较小时，材料宽度的变形比厚度方向的变形容r易，板平面方
14、向性能差异较小，拉深过程中材料不易变薄或拉裂，因而有利于拉深成形。该零件结构较简单、形状对称，完全由圆弧和直线组成，没有长的悬臂和狭槽。零件尺寸除中心孔和两中心孔的距离尺寸接近 IT11 级外，其余尺寸均为自由尺寸且无其他特殊要求，利用普通冲裁方法可以达到零件图样要求。零件材料为 Q235，退火抗拉强度为 450Mpa，屈服强度为 235Mpa。此材料具有良好的结构强度和塑性，其冲裁加工性较好。该零件的冲裁性较好，可以冲裁加工，适于大批大量。图 2-1 工件图2.2 确定工艺方案根据以上分析和计算结合工艺方案的主要原则 ，可以进一步明确该零件的冲2压加工需要包括以下基本工序:落料、拉深和冲孔。
15、根据这些基本工序，可以拟出如下几种工艺方案：隔帽零件的基本加工工序包括落料、拉深和冲孔三步，由于零件为拉深件，必须先进行落料，然后才能进行拉深和冲孔，而所以落料必须放在工序的第一步，而拉深和冲孔两步工序中，如果先冲孔再拉深，有可能影响孔的尺寸精度以及同轴度，所以工序最后确定为：落料拉深冲孔。按其可行性初步设计了三套模具方案：（1）三个简单模，即要分别做出落料、拉深、冲孔三套模具。（2）一个连续复合模，即利用连续模分开两步或三步使零件成型。（3）一个复合模，即一个落料拉深冲孔复合模。西南科技大学本科生毕业论文7方案的比较与选择方案（2）是三个方案中效率最高的，同时也是最复杂的，拉深之前的落料是必
16、须的，落料以后的定位对于连续模来说是比较困难的，而且落料上不可能再打孔进行定位，同时连续模还需要增加抬料和送料机构，结构复杂而且不便于维修；方案（1）相对于其它两个方案来说最简单，只需要三套简单模，但由于模具分开，生产效率就相对要低一些；方案（3）应该是一个中间方案，模具结构并不复杂，效率也比较高，故选取方案（3）作为本次设计的模具方案。隔帽的相关要求：该零件材料选用 Q235，零件要求无严重划伤，孔不许有变形，此外还要满足有关技术要求如减小加工硬化现象 防止起皱等。3从形状上分析，该零件在落料后经过拉深和冲孔即可成型。零件各尺寸精度要求 都低于 IT10，而对于厚度为 0.5mm 的材料，模
17、具制造精度只要达到 IT9 即可满4足零件精度要求，使用模具在满足精度要求的前提下可以很大的提高生产效率。而零件年产量。属于大批量生产，可以选择单工序模、连续模、复合模或自动模 。5该零件属于薄壁旋转体拉深件，直径 2.8 的孔，精度为 IT12，直径 1.4 的孔，精度为 IT12，拉深高度 6.4，精度为 IT1213，均为 IT11 精度，可以通过一般的冲压加工方法成型，而 R1 和 R1.5 的圆角半径可以通过辅助加工 达到要求。62.3 计算毛坯尺寸零件的毛坯尺寸 计算：7计算拉深部分（未冲孔）的毛坯面积及形状，由零件图分析h=6.4mm， ，现在确定修边余量 。42dmd/91.5
18、t由冷冲模设计表 6-3 查得 2.d毛坯直径的计算：如图 2-2，拉深件面积计算公式：图 2-2 毛坯尺寸计算图（2-1）4DA（2-2）12345aa由毛坯的具体形状得到表面积计算公式：（2-3）211()4d（2-2ra4）（2-5）32/4d（2-6）4()ra（2-7）152l由具体零件尺寸可以得到：所以由公式（2-1） 、 （2-2 ） 、 （2-3） 、 （2-4 ） 、 （2-5） 、 （2-6） 、 （2-7 ）代入数值得到毛坯直径： 123454()61.0Daam由于零件外形尺寸要求精度不高，取毛坯精度 IT14，所以坯件直径2.4 确定是否需要压边圈0.7465西南科技
19、大学本科生毕业论文9坯料相对厚度 %10Dt.510.82%5.1所以需要压边圈。2.5 计算拉深次数在考虑拉深的变形程度时，必需保证使毛坯在变形过程中的应力既不超过材料的变形极限，同时还能充分利用材料的塑性。也就是说，对于每道拉深工序，应在毛坯侧壁强度允许的条件下，采用最大的变形程度，即极限变形程度。极限拉深系数值可以用理论计算的方法确定。即使得在传力区的最大拉应力与在危险断面上的抗拉强度相等，便可求出最小拉深系数的理论值，此值即为极限拉深系数。但在实际生产过程中，极限拉深系数值一般是在一定的拉深条件下用实验的方法得出的，我们可以通过查表来取值。零件的总拉深系数为 ，毛配相对高度 t/D=0
20、.5/61=0.82%由30.546dmD总冷冲模设计丁松聚表 2-3 查得拉深系数 ，所以零件只需要一次1.30.5m拉深。表 2-3第 3 章 主要工艺参数的计算3.1 确定排样、裁板方案1. 排样设计 与计算8（1） 排样原则：使工人操作方便、安全，减轻工人的劳动强度。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。它还可以减少板料裁切次数，节省剪裁备料时间。加工此零件为大批大量生产，冲压件的材料费用约占总成本的 60%80%之多。因此，材料利用率每提高 1%，则可以使冲件的成本降低 0.4%0.5%。在冲压工作中，节约金属和减少废料具有非常重要的
21、意义，特别是在大批量的生产中，较好的确定冲件的形状尺寸和合理的排样的降低成本的有效措施之一。排样应保证冲裁件的质量。对于弯曲件的落了，在排样是还应考虑板料的纤维方向。使模具结构简单、模具寿命提高。（2） 具体的零件排样如图 3-1，初定了两种排样方案。方案一 方案二图 3-1 排样方案图由于零件简单，形状为一个圆，采用方案二可以提高材料的利用率，但这种排样不利于模具的设计，使模具的外形尺寸加大，而且模具变得相对复杂，凸模的数量增加，压力中心不在圆心上，容易使坯件变形；方案一是常用的排样方案，虽然利用率相对较低，但模具结构简单，坯件也不容易变形，故采用方案一作为零件的排样方案。2. 搭边的分析与
22、计算西南科技大学本科生毕业论文11（1） 搭边的作用起补偿条料的裁剪误差、送料步距误差以及补偿由于条料与导料板之间有间隙所造成的送料歪斜误差的作用，若没有搭边则可能发生工件缺角、缺边或尺寸超差等废品；使凸、凹模刃口双边受力，由于搭边的存在，是凸、凹模刃口沿整个封闭轮廓线冲裁，受力平衡，合理间隙不易破坏，模具寿命与工作断面质量都能提高；对于利用搭边拉条料的自动送料模具，搭边使条料有一定的刚度，以保证条料的连续送进。（2） 搭边的数值搭边过大，浪费材料。搭边太小，起不到上述应有的作用。过小的搭边还可能被拉入凸模和凹模的间隙，使模具容易磨损，甚至损坏模具刃口。搭边的合理数值就是保证冲裁件质量、保证模
23、具较长寿命、保证自动送料时不被拉弯拉断条件下允许的最小值。搭边的合理数值主要决定于材料厚度、材料种类、冲裁件的大小以及冲裁件的轮廓形状等。（3） 具体的搭边数值表 3-1 搭边数值 （mm）圆件及 r2t 的圆角材料厚度工件间 a侧面 1a0.50.8 1.0 1.20.81.2 0.8 1.01.21.5 1.0 1.2注：低碳钢搭边数值搭边值通常由经验确定，表 3-1 所列搭边值（对低碳钢）即为经验数据之一，对于其他材料应将表中数值乘以相关系数。从坯件可以知道，零件材料为 Q235，属于普通碳素钢 ，厚度 ，查90.5tm表 3-1 可以得到 ， 。1.0am1.2a3. 送料步距与条料宽
24、度的计算选定排样方法与确定搭边值之后，就要计算送料步距与条料宽度，这样才能画出排样图。（1） 送料步距 A条料在模具上每次送进的距离称为送料步距。每个步距可以冲出一个零件，也可以重出几个零件。送料步距的大小应该为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离。每次只冲一个零件的步距 A 的计算公式为：（3-ADa1）其中，D平行与送料方向的冲裁件宽度；冲裁件之间的搭边值。所以，隔帽零件的步距： 。612ADam（2） 条料宽度 B条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，裁剪时的公差带分布规定上偏差为零，下偏差为负值（） 。条料在模具上送进时一般都有导向，当使用导料板导向而又无侧压装置时，在宽度方向也
25、会产生送料误差。条料宽度 B 的计算应保证在这两种误差的影响下，仍能保证在冲裁件与条料侧边之间有一定的搭边值 。1a有侧压装置时，条料宽度计算式：（3-201(2)BDa）无侧压装置时，条料宽度计算式：（3-301(2)ab）其中：D冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸；冲裁件与条料侧边之间的搭边；1a板料剪裁时的下偏差（表 3-2） ；条料与导料板之间的间隙（表 3-3） 。0b初定隔帽的落料模采用有侧压装置的导料板之间送料，条料厚度 ，条0.5tm料宽度应该在 之间，51m查表 3-2 和表 3-3 可以得到： ，0.5m所以根据公式（3-3） ，隔帽的条料宽度 。001.5(2)639BDa表
26、 3-2 剪板机剪料的下偏差 （mm）条料厚度 条料宽度西南科技大学本科生毕业论文1350 50-100 100-200 200-4001 0.5 0.5 0.5 1.013 0.5 1.0 1.0 1.034 1.0 1.0 1.0 1.545 1.0 1.0 1.5 2.0表 3-3 条料与导料板之间的间隙 b0 （mm）无侧压装置 有侧压装置条料宽度条料厚度100 100200 200300 100 1001 0.5 0.5 1 5 815 0.8 1 1 5 84. 冲压材料与板料的选择冲压材料的选用要考虑冲压件的使用要求、冲压工艺要求及经济性等。（1） 按冲压件的使用要求合理选材所选
27、材料应能使冲压见在机器或部件中正常工作，并具有一定的使用寿命。为此，应根据冲压件的使用条件，使所选材料满足相应强度、刚度、韧性及耐蚀性和耐热性等方面的要求。（2） 按冲压工艺要求合理选材图 3-2 剪板图对于任何一种冲压件，所选的材料应能按照其冲压工艺的要求，稳定地成形不致于开裂或起皱的合格产品，这是最基本也是最重要的选材要求。规格为： 。具体的剪板如图 3-2。6012m5. 材料利用率 的计算在这里选择了准确材料利用率，所以还应考虑料头、料尾一直裁板以至裁板时边料消耗情况，此时可用条料（或整个板料）的总利用率为：（3-4）210%nSLB其中：n整个板料上实际冲裁的零件数；L板料的长度；B
28、板料的宽度；每个零件的实际面积。2S如图 3-2 所示，采用纵裁一个板料可以裁剪出 9 个条料，每个条料上的零件数为 19 个，算出一板料上零件数为 ，零件面积 ，197n22261.05Sr条料长度 ，条料宽度 。10Lm60Bm所以由公式（3-4）算板料的材料利用率为 1456.7%903.2 计算工艺力、初选设备3.2.1 计算工艺力 9（1）落料力平刃凸模落料力的计算公式为(3-5)kLtP式中 P 冲裁力（ N）L 冲件的周边长度（mm）t 板料厚度（mm）材料的抗冲剪强度（MPa）K 修正系数。它与冲裁间隙、冲件形状、冲裁速度、板料厚度、润滑情况等多种因素有关。其影响范围的最小值和
29、最大值在（1.01.3）P 的范围内，一般 k 取为 1.251.3。在实际应用中，抗冲剪强度 的值一般取材料抗拉强度 的 0.70.85。为便b于估算，通常取抗冲剪强度等于该材料抗拉强度 的 80%。即b(3-6)b8.0因此，该冲件的落料力的计算公式为(3-7)1.36.540396FKLt N（2）冲孔力西南科技大学本科生毕业论文15冲孔力的计算 =LtbF冲(3-8)12=(4d)3.4(1.28)0.5493.6F N冲式中 冲孔力（N ）冲L冲件的内轮廓长度（mm）t板料厚度（mm ）材料的抗拉强度（MPa）b（3）卸料力一般情况下，冲裁件从板料切下以后受弹性变形及收缩影响。会使落
30、料件梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上。从凸模上将冲件或废料卸下来所需的力称卸料力。影响这个力的因素较多，主要有材料力学性能、模具间隙、材料厚度、零件形状尺寸以及润滑情况等。所以要精确地计算这些力是困难的，一般用下列经验公式计算：卸料力 (3-9)0.4316.7FKFN卸 卸式中 F 冲裁力(N)顶件力及卸料力系数，其值可查教材表 1-7。1K这里取 为 0.04。1（4）推件力将卡在凹模中的材料逆着冲裁力方向顶出所需要的力称为推件力。根据书上公式 1-8，则推件力为：推件力 (3-10)10.652801.4FnKFN推 推推件力系数，其值可查表 1-7，取 为 0.05。2K
31、K（5）拉深力一般情况下拉深力随凸模行程变化而改变，其变化曲线如图 3-1。从图中可以看出，在拉深开始时，由于凸缘变形区材料的变形不大，冷作硬化也小，所以虽然变形区面积较大，但材料变形抗力与变形区面积相乘所得的拉深力并不大；从初期到中期，材料冷作硬化的增长速度超过了变形区面积减少速度，拉深力逐渐增大，于前中期拉深力达到最高点位置；拉深到中期以后，变形区面积减少的速度超过了冷作硬化增加的速度，于是拉深力逐渐下降。零件拉深完以后，由于还要从凹模中推出，曲线出现延缓下降，这是摩擦力作用的结果，不是拉深变形力。oFmax拉深力 凸 模 行 程图 3-3 拉深力变化曲线由于影响拉深力的因素比较复杂，按实
32、际受力和变形情况来准确计算拉深力是笔尖困难的。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，采用经验公式进行计算。对于带凸缘圆筒形零件的拉深力近似计算公式为：(3-11)bKdtF拉式中 圆筒形零件的凸模直径（mm）系数，这里取 1材料的抗拉强度（MPa）b材料厚度t因此 N (3-12)=k290.5413.2048bFdt拉（6）压边力压边力的大小对拉深件的质量是有一定影响的，如果过大，就要增加拉深力，因而会使制件拉裂，而压边圈的压力过小就会使工件的边壁或凸缘起皱 ，所以压边圈10的压力必须适当。合适的压边力范围一般应以冲件既不起皱、又使得冲件的侧壁和口部不致产生显著
33、的变薄为原则。压边力的大小和很多因素有关，所以在实际生产中，可以根据近似的经验公式进行计算。(N) (3-13)qQAF式中 A初始有效压边面积(mm );2单位压边力(MPa), 这里经查 得 F =3q q所以有 N31039QqFA3.2.2 初选压力机西南科技大学本科生毕业论文17压力机吨位的大小的选择，首先要以冲压工艺所需的变形力为前提。要求设备的名义压力要大于所需的变形力，而且还要有一定的力量储备，以防万一。从提高设备的工作刚度、冲压零件的精度及延长设备的寿命的观点出发，要求设备容量有较大的剩余。因 ，故总冲压力拉落 F（3-QFF拉 顶落 卸 推 冲14）=5934.60248.
34、537.2801.36.409768N =78KN应选的压力机公称压力 取为 1.5，则公称压力为：FP6.10（3-01.623PF15）我国的压力机公称压力 已经系列化了。例如163kN、100kN、160kN、250kN、400kN、630kN、800kN、1000kN、1250kN 、1600kN。标称压力必须大于冲压工艺所需的冲压力。所以选择了 J23-16 开式双导柱可倾式压力机。其参数为下标称压力 160KN 滑块行程 55mm行程次数 145/min 连杆调节长度 45mm最大装模高度 220mm 工作台尺寸前后 300mm 左右 450mm模柄孔尺寸 3053.2.3 计算压
35、力中心本零件为对称几何体,其压力中心就在它的圆心处，不必计算它的压力中心。3.2.4 计算凸、凹模刃口尺寸及公差冲裁件的尺寸精度取决于凸、凹模刃口部分的尺寸。冲裁间隙的合理也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸来实现和保证。所以正确确定刃口部分的尺寸是相当重要的。在决定模具刃口尺寸及制造公差时，需考虑以下原则：落料件的尺寸取决于凹模的磨损，冲裁件的尺寸取决于凸模尺寸。考虑到冲裁时凸、凹模的磨损，在设计凸、凹模刃口尺寸时，对基准件刃口尺寸在磨损后变大的，其刃口公称尺寸应取工件尺寸范围内较小的数值。对基准件刃口尺寸在磨损后减少的，其刃口公称尺寸应取工件尺寸范围内较大的数值。这样，在凸模磨损到一定程度的情况下
36、，任能冲出合格的零件。在确定模具刃口制造公差时，要既能保证工件的精度要求，又要保证合理间隙数值。采用凸凹模分别加工，凸凹模分别加工是指在凸模与凹模分别按各自图样上标注的尺寸及公差进行加工，冲裁间隙由凸凹模刃口尺寸及公差保证，这样就需要分别计算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差，并标注在凸凹模设计图样上，这样加工方法具有互换性，便于成批制造，主要用于简单，规范形状（图形，方法或矩形）的冲件。落料时，因为落料件表面尺寸与凹模刃口尺寸相等或基本一致，应该先确定凹模刃口尺寸，即以凹模刃口尺寸为基准，又因为落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大，为了保证凹模磨损到一定程度仍能冲出合格零件，故凹模基本尺寸应该取落料
37、件尺寸公差范围内的较小尺寸，落料凸模的基本尺寸则是凹模基本尺寸上减去最小合理间隙。凸模和凹模分别加工时的尺寸计算落料、冲孔和拉深时的计算公式 ：12 料时， （3-16）max0()D凹凹（3-170inmin()ZZ凸凸 凹）冲孔时， （3-180min()dx凸凸）（3-19ininmin0()()ZZ凹凹 凸）其中： 、 分别为落料凹模和凸模的基本尺寸；D凹 凸、 分别为冲孔凸模和凹模的基本尺寸；d凸 凹落料件的最大极限尺寸；max冲孔件的最小极限尺寸；in冲裁件的公差；磨损系数，其值应在 0.51 之间，与冲裁精度有关。x、 分别为凹模和凸模的制造偏差。一般一按零件公差 的凹 凸 1/
38、31/4 来选取。对于采用分别的凸模和凹模，应保证下述关系： ，否则，maxin|Z凸 凹西南科技大学本科生毕业论文19模具的初始间隙已超过了允许的变动范围 ，影响模具的使用寿命。minaxZ隔帽落料模凸、凹模工作部分尺寸的计算 13由于零件属于形状简单的零件，所以选择分别加工法。查表 3-4 得到： ，min0.41Z取 ， ，0.3凹 2凸取 5x根据落料时凸凹模计算公式（3-12） 、 （3-13）得到：0.30.3max0()(61.574)6Dm凹凹 0inmaxin0.20.2.2(14)659ZDZm凹凸 凹 （冲孔模的计算：选择所冲的孔精度为 IT12 小孔的凹凸模尺寸为000
39、min-.2-.2=1.4+75=8d凸凸 （ x） （ ） +0.2+0.2iin0 =15凹凹 （ +Z） （ 4）同理可以算出冲大孔的凹凸模尺寸0.2d=9大 凹 0-.2=8d大 凸表 3-4 冲裁模初始双面间隙 Z （mm）08、10、35、09Mn、Q235板料厚度 minZmax0.5 0.040 0.0600.6 0.048 0.0720.7 0.064 0.092拉深时，拉深模直径尺寸的确定的原则，为要求外形尺寸时以凹模尺寸为准，要求内形尺寸时以凸模尺寸为准。拉深凸模和凹模的单边间隙按 Z=1t=0.5mm 计算凸凹模制造公差，按 IT14 级精度选取，由冷冲模设计表 6-1
40、6 查得，对于拉深尺寸 ， 29m0.2凸。0.3m凹因拉深件注内形尺寸，按凸模进行配作：（3-20）(.4)d凸凸式中 d拉深件内形尺寸：拉深件公差，这里按 IT14 级精度选取，查手册，可以得=0.74即有 00.2-.2(29.47)=93dm凸拉深凹模则注凸模的基本尺寸,并要求按单面拉深间隙配作： 0.3(290.47+5)d凹 +0.3第 4 章 模具的结构设计4.1 模具结构形式的选择 4.1.1 模具的闭合高度模具的闭合高度 H 是指模具在最低工作位置时，上下模座之间的距离，它的14高度应介于压力机最大和最小装模高度之间，如果试模发现模具高度不够可以适当加垫板。模具的实际闭合高度
41、为： 冲 头 进 入 凹 模 深 度凹 模 垫 板 厚 度 凹 模 厚 度下 模 板 厚 度垫 板 厚 度冲 头 长 度上 模 板 厚 度模 该副模具使用凹模固定板厚度为 10 mm，上垫板厚度为 10mm。凸凹模的长度设计为 80mm，落料凹模设计为 34mm，则闭合高度为： m5.19.-401380135模H4.1.2 模架的选用模具采用正装式。这种结构的优点，出件畅通无阻，操作方便生产效率高，废料能从压力机台面上直接落下，而冲裁件从上模推下，比较容易取出，因此操作方便安全。缺点是弹性卸料板使模具的结构变复杂,要简化可以采用刚性卸料板，其缺点是拉深件留在刚性卸料板中不易取出，带来操作上的
42、不便，结合本次设计综合考虑，采用弹性卸料板。从生产量和方便操作以及具体规格方面考虑，选择中间导柱模架，由凹模外形尺寸 ， （GB/T2855.51990）在按其标准选择具体结构尺寸如下205西南科技大学本科生毕业论文21上模板 HT2503520下模板 ZG4504导 柱 20 钢16816导 套 20 钢8032凸缘模柄 Q23550模具闭合高度 MAX 225mm MIN 180mm4.1.3 弹性元件（弹簧或橡皮）的选用与计算（1） 螺旋弹簧的选用 根据总卸料力（或压料力、推件力等） 和拟用的弹簧个数 n，计算出每ZF个弹簧应承受的预压力 ：yF（4-1）zyn 根据 的大小，初选弹簧规
43、格 ，使选用的弹簧的最大工作负荷 大于y 15 jF约 70%90%。yF 根据弹簧压力与其压缩成正比的特性，有所选弹簧的最大工作负荷 、最j大工作负荷下的总变形量 ，以及每个弹簧的预压力 求出该弹簧的预压缩量为jhyF：yh（4-2）yjFh 校核弹簧最大工作负荷下的总变形量 ，若满足式 则2H21yGxHh弹簧选得合适，否则必须重新选择。其中： 弹簧实际所需最大压缩量；1H弹簧预压缩量；yh卸料板工作行程，一般取料厚 t+1（mm） ；G凸、凹模修磨量。x（2） 落料模卸料弹簧的具体计算由公式（3-16）得到预压力： ，其中 为之前计算的卸3016.754zyFNnzF料力。取 ，选取弹簧
44、型号： ， ，1.8357.2jyFN2dm21D， 。670jN9jhm根据公式（4-2）计算弹簧的预压缩量 75420.91.63yjFhm， ，所以选择合理。 11.6514.yGxHhm21.H4.2 模具工作部分尺寸计算4.2.1 落料凹模落料凹模采用矩形板结构和直接通过螺钉、销钉与下模座固定的固定方式。因生产的批量大，考虑凹模的磨损和保证零件的质量，凹模刃口采用直刃壁结构，刃壁高度 ，漏料部分沿刃口轮廓适当扩大（为便于加工，落料凹模漏料孔可mh14设计成近似于刃口轮廓的形状，如凹模图） 。凹模轮廓尺寸计算如下：凹模厚度 2.16.0KbH凹模壁厚 （ ）mC453503H沿送料方向
45、的凹模长度为 DL4261根据算得的凹模轮廓尺寸，选取与计算值相近的凹模板，其尺寸为 。mD34160西南科技大学本科生毕业论文23图 4-1 落料凹模4.2.2 拉深凸模拉深凸模刃口部分为非圆形，为便于凸模和固定板的加工，可设计成阶梯形结构，并将安装部分设计成便于加工的长圆形，通过螺钉紧固在固定板上，用销钉定位。凸模的尺寸根据刃口尺寸、卸料装置和安装固定要求确定。凸模的材料选用T10A，工作部分热处理淬硬 。HRC6058对于拉深凸模的工作深度，必须从几何形状上做的正确。为了使零件容易在拉深后被脱下，在凸模的工作深度可以作成一定锥度 。如图 4-252图 4-2 拉深凸模4.2.3 凸凹模该
46、复合模中的凸凹模是主要工作零件，其外形作为落料凸模内形又作为拉深凹模，并且内、外形刃口部分都为非圆形，为便于凸凹模与凸模固定板的配合，凸凹模的安装部分设计成便于加工的长圆形，通过螺钉紧固在凸模固定板上，并用销钉定位，凸凹模的自由长度设计为 80mm。如图 4-3：图 4-3 凹凸模4.2.4 弹压御料板弹性卸料板的尺寸可以根据弹性元件的数目以及外径来计算。弹性卸料板的厚度综合装模高度设计为 10mm，开有 4 个孔方便弹簧的安装，为保证其达到卸料的作用此处选取 JB425-62 的弹簧保证其作用。西南科技大学本科生毕业论文25图 4-4 弹性卸料板4.2.5 上垫板垫板的作用是直接承受和扩散凸
47、模传递的压力，以降低模座所受的单位压力，防止模座被压出陷痕而损坏。在设计中我们把垫板的外形尺寸与凸凹模的外形尺寸相匹配，其厚度我们设计为 10mm。在上垫板上设计了一个推杆孔，以便安装推杆，还有 3 个螺钉孔以及 1 个销孔，这些都是为了与凸凹模和拉深凸模上的各种固定零件的安装相匹配的。在图中标注尺寸精度、形位公差及粗糙度。上垫板的零件图如图 4-5 所示。图 4-5 上垫板4.2.6 压边圈在这个设计中,压边圈借助顶杆所施的顶件力,既起到压边的效果,又起到把拉深件顶出拉深凸模,在设计上有两个小凸台，其作用是保证压边圈在橡胶舒张的状态下压边圈和落料凹模刃口平齐方便板料定位和拉深结束后取件，经计算设计高度为10mm,小凸台高度为 3.2mm 如图 4-6西南科技大学本科生毕业论文27图 4-6 压边圈4.2.7 凸凹模固定板凸凹模固定板的作用是固定拉深凸模，一般采用过盈配合以保证落料凸模的固定效果。在设计中我们把凸凹模固定板的外形尺寸与凸凹模的外形尺寸相匹配，其厚度我们设计为 20mm。此外还有 3 个固定螺钉孔还有 4 个卸料螺钉孔以及 1 个销孔，这些都是为了与凸凹模和落料凹模上的各种固定零件的安装相匹配的。在图中标注尺寸精度、形位公差及粗糙度。上垫板的零件图如图 4-7 所示。图 4-7 上垫板的零件图4.2.8 拉伸凸模固定板拉伸凸模固定板的主要作用是
