1、全 日 制 普 通 本 科 生 毕 业 设 计发动机漏油器外壳的冲压工艺及模具设计 STAMPING PROCESS AND MOULD DESIGN OF THE SHELL FOR OIL SPILL ABOUT ENGINE目 录摘要1关键词11 前言21.1 国内外模具的发展与现状31.2 冲压模具的发展前景和趋势31.2.1 继续全力全面推广 CAD/CAM/CAE 技术31.2.2 模具检测设备向精密、高效和多功能方向发展41.2.3 一体化加工中心是目前正在发展的新技术41.3 小结42 冲压工艺的确定52.1 冲压件的工艺分析52.1.1 工件的设计要求52.1.2 搭边值的确
2、定52.1.3 零件尺寸精度要求62.1.4 零件材料62.1.5 冲压工艺方案的选择63 模具主要计算73.1 毛坯尺寸的计算73.2 判断能否一次拉深成形73.3 判断是否需要压边83.4 排样方式的确定83.4.1 排样种类83.4.2 毛坯排样的确定83.5 冲裁模刃口尺寸设计103.5.1 刃口尺寸计算方法103.5.2 刃口尺寸计算103.6 拉深模工作部分尺寸计算123.6.1 凸模圆角半径123.6.2 凹模圆角半径123.6.3 拉深模凸、凹模间隙的确定133.6.4 拉伸模工作部分尺寸计算134 冲压工艺的计算144.1 冲压力的相关计算144.2 拉深工艺力力的计算154
3、.2.1 拉深力的计算154.2.2 压边力的计算155 冲压设备的选择155.1 压力中心的确定155.2 冲压设备类型的选择165.2 冲压设备规格的选择166 模具主要零部件结构设计与总体设计176.1 模具结构形式的选择176.1.1 模架的选用176.1.2 模具的闭合高度186.2 模具工作部分尺寸计算186.2.1 落料凹模186.2.2 拉深凸模186.2.3 凸凹模186.2.4 上垫板196.3 模具总体结构的设计196.4 压力机与模具的配合206.5 模具工作效率与保养207 设计小结20参考文献21致谢211发动机漏油器外壳的冲压工艺及模具设计学 生：李小聪指导老师：
4、陈力航(湖南农业大学工学院学院，长沙 410128)摘 要：本设计是关于漏油器外壳的落料、拉深、冲孔复合模的设计，完成的内容为：对模具在工业生产中的作用，模具发展历史与现状，未来模具的发展前景做了概述。确定合理的工艺方案、工序数目、毛坯尺寸、压力中心并绘制零件图。设计定位零件，设计固定零件，选择模架标注紧固件。最后绘制模具非标准零件图，用 CAD 画出二维装配图。当所有的参数计算完后，对模具的装配方案，对主要零件的设计和装配要求技术要求都进行了分析。关键词：漏油器外壳；落料；拉深； 冲孔；复合模；Stamping Process and Mould Design of The Shell fo
5、r Oil Spill about EngineStudent:Lixiaocong Tutor:Chenlihang(College of engineering and technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)Abstract:The design is a design of compound die about blanking、drawing 、punching for oil spill,the completed as follows:giving a brief introduction
6、 about the effect of mould in industrial production、development history and current situation of mould、the future development of mould. To determine the reasonable processing plan 、the number of processes 、blank size 、center of pressure and draw the part drawing.To design the positioning parts 、fixe
7、d parts and choose fasteners of moldbase marked.Finally,to draw non-standard parts drawing of mould and The 2D assembly drawing by CAD.With all parameters done, analysis on the assembling of the moulds and requirement of main parts design and assembling was made. Key words: Oil spill shell; Blanking
8、; Drawing;Punching; Compound die;21 前言1.1 国内外模具的发展与现状模具是当今工业生产中使用极为广泛的主要工艺装备，是最重要的工业生产手段和工艺发展方向，一个国家工业水平的高低在很大程度上取决于模具工业的发展水平，模具工业的发展水平是一个国家工业水平的重要标志之一。我国考古发现：早在 2000 多年前，我国已有冲压模具被用于制造铜器。证明了中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就就在世界领先。近代，从上个世纪 20 年代开始，金属制品、玩具和小五金等行业就开始使用冲床、压力机等简易机械设备及相应的模具加工产品的毛坯或某些零部件，其中的“刀口模子”专门用于落料、
9、冲孔， “坞工模子”可用于金属拉伸。由于生产力较为低下，技术水平不够。直到 20 世纪 40 年代初，出现水压机冷冲模具。50 年代公私合营后，增添了磨床、铣床和锯床等设备，又配上硬度计、外径内径测定器和块规等较为精密的测量设备，冷冲模具的精度得以提高。六七十年代，随着产品生产大量使用冲压机床，冷冲模具已从原来单冲落料、单冲孔模具发展为落料、冲孔复合模。同时由于冷冲模架标准件的出现，使模具设计结构形式多样化，精度也由此提高。70 年代以后，使用斜度线切割机加工冷冲模具。其凸模(冲头)和凹模可先淬火处理再切割装配，取代了原来冷冲模具制作需要热处理一装配一变形修正的繁琐工艺，模具的精度可达到001
10、ram 。可以说这段时间我国的模具产业发展日新月异。到了 21 世纪，随着计算机软件的发展和进步，CADCAECAM 技术日臻成熟，其现代模具中的应用越来越广泛。根据中国模具工业协会的统计数据，2009 年中国模具进出口总额为 3807 亿美元，比上年下降 303。其中进口总额为 1964 亿美元，同比减少 2；出口总额为 1843 亿美元，同比减少 41l 。按模具种类分，进出口最高的仍是塑料橡胶模具，分别占了进出口额的 5012和 7026；其次是冲压模具，分别占了进出口额的 4242和 2207。按进口货源地分，进口模具主要来自日本、韩国、德国，其次是中国台湾、美国、加拿大、意大利、新加
11、坡、丹麦和法国；按出口目的地分，中国出口模具的市场主要是香港、美国和日本。其次是德国、印度、中国台湾、法国、巴西、韩国和越南；按出口货源地分，出口模具主要来自广东、浙江和江苏。当今世界正进行着新一轮的产业调整一些模具制造逐渐向发展中国家转移，中国正成为世界模具大国。近年来，外资对我国模具行业投入量增大，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。日本模具业正逐渐将技术含量不高的模具转向3人力成本低的地区生产，只在本国生产技术含量较高的产品。其次是日本使用模具的主要企业有加快向国外转移的趋势，这使日本本国模具使用量减少。 随着模具工业全球化布局的发展，模具行业在美国工业总产值中所占的比重呈现
12、出不断下降的态势，但是美国模具在全球模具的高端产品仍然占据着重要地位。 德国主要世界上主要的制造大国之一，在模具制造方面具有领先的技术。德国拥有世界领先的汽车、船舶等制造技术，受上游行业需求影响，德国模具在世界上具有较为重要的地位。由于德国将将技术含量较高的制造业作为其立国之本，预计未来德国不会放弃模具制造领域，相反会加强技术含量较高的模具的研究和开发。无论国内还是国外，精密、复杂、大型模具的发展，对检测设备的要求越来越高。现在精密模具的精度已经达到 2-3um。目前国内厂家使用较多的有意大利、美国、日本等国家的高精度三坐标测量机，并具有数字化扫描功能。如东风汽车模具厂不仅拥有意大利三坐标测量
13、机，还拥有数码摄影光学扫描仪，率先在国内采用数码摄影、光学扫描作为空间三维信息的获得手段，从而实现了从测量实物建立数学模型输出工程图纸模具制造的整个过程，使得逆向工程技术的开发和应用有了很大成功。 1.2 冲压模具的前景与趋势冲压模具的前景十分广阔。以大规模、超大规模集成电路用引线框架精密多工位级进冲模，集成电路精密封装模具，电子元器件和精密接插件用精密模具，芯片用精密冲压模具，汽车电子模具为前沿，电脑周边模具、多媒体数码产品模具、光电通讯产品模具、网络产品模具、钟表礼品模具等等随着 IT 和信息技术的发展将需求越来越大。我国已是(复印机、传真机、打印机等)OA 设备及耗材的主要生产国，60%
14、以上的复印设备、40%以上的影像打印设备在中国制造，同时世界 OA 设备主要厂商在中国大量采购零部件也使得 OA 设备塑料模具发展迅速。主要集中在四个方面：继续全力全面推广 CAD/CAM/CAE 技术；模具检测设备向精密、高效和多功能方向发展；一体化加工中心是目前正在发展的新技术；模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到认同。1.2.1 继续全力全面推广 CAD/CAM/CAE 技术 CAD/CAM/CAE 技术的应用时磨具制造技术发展的动力。随着电脑软件的开发与应用， 普及 CAD/CAM/CAE 技术的条件已经成熟，各企业将加大这些技术的培训与技术服务力度；进一步扩大 CAE 技术的应用范
15、围。世界较先进的丰田汽车模具制造厂在这方面为我们提供了比较成功的实验，它的4模具从设计到加工完全依赖高科技，将实体设计加上数控编程，取代了人工实型制作和机床操作；精细模面设计和精细数控编程大大减少了钳修；高精度加工取消了模具的研合、修配。现在数控编程人员已经超过了现场操作人员，数控编程的工时费用，超过了机床操作工人，数控编程的工时费用，超过了机床工时费用的 50%，这种高精度和无人化加工，使模具的质量有了极大的提高，生产周期大大缩短。1.2.2 模具检测设备向精密、高效和多功能方向发展 精密、复杂、大型模具的发展，对检测设备的要求越来越高。现在精密模具的精度已经达到 2-3um。目前国内厂家使
16、用较多的有意大利、美国、日本等国家的高精度三坐标测量机，并具有数字化扫描功能。如东风汽车模具厂不仅拥有意大利三坐标测量机，还拥有数码摄影光学扫描仪，率先在国内采用数码摄影、光学扫描作为空间三维信息的获得手段，从而实现了从测量实物建立数学模型输出工程图纸模具制造的整个过程，使得逆向工程技术的开发和应用有了很大成功。 1.2.3 一体化加工中心是目前正在发展的新技术 在丰田模具制造厂，今年已投入使用了一个粗精加工一体化、高速、高精度、五面加工 中心。它的优点是集各种机床优点之大成，除底面加工外，一次装、卡，粗、精、高功率、高精度、高速等面面俱到，加工效率很高。且目前已出现的无人化生产形式主要指柔性
17、加工和冲压加工中心。比如日本 TOYOTA 公司的柔性冲压加工系统（FMS）是通过数控使一组冲压设备实现自动调节加工；我国 90 年代诞生了一台以冲床为主的板料折弯柔性单元（FMS） 。一体化无疑是一种十分理想的技术，代表着数控加工技术发展的方向。日本的 AIDA公司 70 年代就开始了冲压加工中心研制，但进展似乎很慢，说明了难度很大，所需投入更是巨大。 1.3 小结 冲压加工作为一个行业，在国民经济的加工工业中占有重要的地位。近年来，冲压成型工艺有了很多新的进展，特别是精密冲裁、精密成形、精密剪切、复合材料成形、超塑性成形、软模成形以及电磁成形等新工艺日新月异，冲压件的成形精度日趋精确，生产
18、率有了极大的提高，正把冲压加工提高到高品质、新的发展水平。由于引入了计算机辅助工程（CAE）冲压成形已从原来对应力应变进行有限元分析而逐步发展到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化分析设计。计算机在模具领域，包括设计、制造、管理等领域发挥着越来越重要的作用。 52 冲压工艺方案的确定2.1 冲压件的工艺分析2.1.1 零件的设计要求工件简图如下：图 1 工件图Fig l The graph工件名称：漏油器外壳工件材料：08 钢生产批量：大批量 材料厚度：2mm尺寸精度：IT102.1.2 搭边值的确定排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料之间留下的工艺废料叫搭边。影响搭边值的因素
19、： (1) 材料的力学性，硬材料的搭边值可小一些；软材料、脆材料的搭边值要大一些。 (2)材料厚度，材料越厚，搭边值越大。 (3)冲裁件的形状与尺寸，零件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值取大些 (4)送料及挡料方式，用手工送料，有侧压装置的搭边值可以小一些；用侧刃定距比用挡料销定距的搭边小一些。 (5)挡料装置的形式（包括挡料销、导料销和定距侧刃等的形式） 。搭边值一般是由经验再经过简单计算确定的。6该零件为带凸缘筒形件，要求内形尺寸材料厚度为 t=2mm。设计没有厚度不变的要求，零件具有对称性，可旋转而成，且圆角半径 R=4mm2t，满足拉深工艺对形状和圆角半径的要求（冲压工艺编制与模具设计
20、制造P126 页）拉深的工艺性,不用加整形工序。尺寸 1100.25 为 IT12 级，其余尺寸为自由公差，拉深底部孔径 d 分别为 6.5 和 20，满足 dd4-2r+t=76-242=70mm，符合孔位设计要求,在拉伸件上冲孔时，为免冲孔时凸模受水平推力而折断，孔边与零件直壁之间应保持一定的距离，此距离应满足 a 1.5t，由零件外形尺寸计算得 a=3，满足冲孔的条件。2.1.3 零件尺寸精度要求冲裁件的精度一般可分为精密级和经济级两类。精密级是冲压工艺技术所允许的精度，而经济级是可以用较经济手段达到的精度。工件精度要求为 IT12，而冲裁件的经济精度一般不高于 IT11 级，最高可达
21、IT8IT10，冲孔比落料高一级，拉深间的尺寸精度应在 IT13IT11 级，所以该零件利用普通冲裁拉深可以达到零件图样的要求。2.1.4 零件材料 工件材料为 08 钢，为极软的碳素钢，强度、硬度很低，而韧性和塑性极高，具有良好的深冲、拉延、弯曲和镦粗等冷加工性能、焊接性能。但存在时效敏感性，淬硬性及淬透性极低。大多轧制成高精度的薄板或冷轧钢带用以制造易加工成形，强度低的深冲压或深拉延的覆盖零件和焊接构件。2.1.5 冲压工艺方案的选择确定方案就是确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数，工序的组合和顺序等。确定合理的冲裁工艺方案应在不同的工艺分析进行全面的分析与研究，比较其综合的经济技术效
22、果，选择一个合理的冲压工艺方案。对零件结构、材料、精度分析后，得出以下三种方案：方案一：落料-拉深-冲孔，采用单工序模具，则需要三套模具。方案二：落料-拉深-冲孔，采用级进模具，只需要一套模具。方案三：落料-拉深-冲孔，采用复合模具，即只需要一套模具。方案比较：方案一:单工序模生产效率低，冲压精度不高，模具复杂程度、制作精度都较低，冲压设备能力较小，而且加工这样一个工艺需要三套模具，三台设备，模具制造费用大，所以方案一不合理。方案二:采用级进模模，模具制造难度加大，模具结构较复杂，模具制造周期较长，模具成本较高，所以方案二不合理。因工件的结构较为简单且关于轴对称，采用复合模具制造工件，生产效率
23、高，成本不是太高，并且7适合大批量生产，综上所述，所以采用方案三。图 2 计算毛坯尺寸涉及的尺寸图Fig 2 Calculation of blank dimension relates to the size chart3 模具主要计算3.1 毛坯尺寸的计算单工序拉深模的毛坯是单个的，级进模的坯料则是条料。为了拉深计算的需要，级进模的拉深也要像单个毛坯一样计算毛坯直径。计算毛坯直径是根据拉深成形以后，工件的表面积与毛坯面积相等的原理，进行毛坯直径的计算。因 dp/d=110/78=1.41, 凸缘直径 dp=110,查冲压模具设计与制造表 4.4 得 =4.3修边前凸缘直径分别为:d 凸 =
24、 dp+24.3=118.6mm;d2=80-2（2+4）=68mm;d 1=80-2=78mm; d3=80+2 4=88mm;d4=d 凸 =118.6mm;h=34-2（2+4 ）=22mm; r= 4+1=5mm。 d1、d 2、d 3、d 4、r 的尺寸标注如图（2-3） 。查冷 冲压模具设计与制造表 4.2知毛坯的计算公式为：23422112 d-rdr4）（hdD（1）= 222 8-6.15.7865.37846 ）（= 3.0=150.69mm所以毛坯直径为 D=151mm83.2 判断能否一次拉深成形材料的相对厚度 t/D100=1.32，凸缘的相对直径 d 凸 /d2=1
25、18.6/78=1.52，由手册表 4.8 查得，第一次拉深的极限拉深系数 m1=0.46，工件总的拉深系数 mt =d2/D=78/150.69=0.52,工件第一次拉深的最大相对高度 h1/d1 为 0.420.53，零件的相对高度 h/d2=32/78=0.41，由以上可知零件总拉深系数 mt 大于第一次拉深系数 m1,零件的相对高度 h/d 小于工件第一次拉深的最大相对高度值，所以该零件可以一次拉深成形。3.3 判断是否需要压边压边的目的是为了让模型保持好形态，在圆滑后后不会有太大的变形。该零件一次可拉深成形，拉深系数 m=d2/D=78/150.69=0.52，当 t/D0.045（
26、1-m）时毛坯不起皱，即不采用压边圈，t/D=2/150.96=0.0130.045(1-0.52)=0.021,所以需要采用压边装置。 3.4 排样方式的设计3.4.1 排样种类根据材料的合理利用情况、条料排样方法可以分为三种：（1）有废料排样：沿冲件全部外形冲裁，冲件与冲件之间，冲件与条料之间都存在搭边废料，冲件尺寸完全由冲裁模保证，因此精度高，模具寿命也高，但材料利用率不高（2）少废料排样：沿冲件部分外行切断或冲裁，只在冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间有搭边，因受剪裁条料质量和定位误差的影响，冲件质量稍差，边缘毛刺影响模具寿命，但材料利用率稍高，冲模结构简单。（3）无废料排样：冲件与冲
27、件之间或冲件与侧边之间均无搭边，沿直线或曲线切断条料而获得冲件，冲件的质量和模具寿命最差，但材料利用率最高。另外，当送进步距为两倍零件宽度时，一次切断便能获得两个冲件，有利于提高劳动生产率。3.4.2 毛坯排样的确定材料利用率要尽量高,便于完成后续加工工序，生产率要高，便于操作，安全性要好。综合考虑材料经济利用程度与工件形状的分析，为了尽可能地提高材料利用率，可以初拟以下几种排样设计方案：9（a）方案一 （b）方案二（c）方案三 (d) 方案四图 3 排样图Table 3 Layout第一种方案条料宽度合适，圆筒形件的毛坯直径为 150.69mm，加上冲裁金属材料的搭边值，不至于条料太窄，也不
28、影响加工质量，且可以使模具的宽度不至于较长。而第二种方案和第三种方案，会使模具宽度增加，模具结构比第一种复杂，不利于提高生产率。所以优先考虑零件加工质量和模具结构的简单化，选用第一种方案。查手册表 2.8 得最小搭边值 a=2.5mm，b=2mm，a、b 如图 2-4（d）所示。计算材料在一个步距内的利用率：冲裁件的实际面积：F0=3.14（150.96/2） 2-3.144（6.5/2） 2-3.14（20/2） 2 (2) =17442.64mm2 条料进距L=151+b=153mm (3)条料宽度B=151+2a=156mm (4)查手册表 2.2 得材料利用率计算公式为：(5)%100
29、LBnF101742.6 10%53.式中：F0单个冲裁件的实际面积(mm 2)；n该条料上所能冲制出的冲裁件个数；材料利用率（% ） ；B条料的宽度(mm) ；L条料的长度 (mm)； 值越大，说明废料越少，材料利用率越高。3.5 冲裁模刃口尺寸设计3.5.1 刃口尺寸计算方法因冲模加工方法不同，刃口尺寸的计算方法也不同，基本上可分为两类： （1）按凸模与凹模图样分别加工法：它主要用于圆形或简单规则形状的工作,因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单，精度容易保证，所以采用分别加工。 （2）按凸模与凹模配作法加工：常用于冲制复杂形状的冲模。这种加工方法的特点是模具的间隙有配置保证，工艺比较简单，
30、不必校核，并且还可以放大基准件的制造公差，使制造容易。3.5.2 刃口尺寸的计算表 1 凸模，凹模的制造偏差（mm）Table 1 The convex die, die manufacturing deviation（mm）基本尺寸 凸模偏差 p 凹模偏差 d 基本尺寸 凸模偏差 p 凹模偏差 d1818303080801201201800.0200.0200.0200.0250.0300.0200.0250.0300.0350.0401802602603603605005000.0300.0350.0400.0500.0450.0500.0600.070冲裁凸、凹模的间隙主要与材料的厚度种
31、类有关。查模具设计必备手册表 2-13 得 Z min=0.246mm，Z max=0.36mm。当凸模与凹模分开加工时，其公差应保证如下关系：|p|+|d|Zmax- Z min (6)11式中： p 、 d凸、凹模制造公差(mm) ；Zmax 、 Z min 最大、最小合理间隙(mm)。（1）落料：基本尺寸为 150.96mm， p =-0.03， d=0.04 校核，由式（2-6）得：|-0.030|+|+0.04|0.36-0.246 0.070.114所以满足间隙公差尺寸。根据冲裁模刃口尺寸计算原则，落料应先确定凹模刃口尺寸，间隙取在凸模上，从手册表 2-27 中查得 =0.75，其
32、计算公式如下：(7)d0dD0.4(15.725)mm408(8)pmindpZ0i-.315.8246（ ）mm0-.7式中：D落料件的基本尺寸(mm)；Z min最小合理间隙（双面）(mm)；p 、 d凸、凹模制造公差(mm) ；DP ,Dd落料凸模与凹模尺寸(mm)； 工件的制造公差(mm)； 磨损系数从手册表 2-17 中查得 =0.75。（2）冲 20 的孔：基本尺寸为 20mm，由表 2-14 得 p =-0.02， d=0.025校核，由式（2-6）得： |-0.02|+|+0.025|0.36-0.246 0.0450.114所以满足间隙公差尺寸。根据冲裁模刃口尺寸计算原则，冲
33、孔应先确定凸模刃口尺寸，间隙取在凹模上，从手册表 2-17 中查得 =0.75，从手册 3表 1-61 中查得=+0.52 其计算公式如下：(9)p0pd02.-57.2(）12mm02.-39(10)dminpdZ0i025.46.52.72）（mm .064式中：d P ,dd冲孔凸模与凹模尺寸(mm)； 工件的制造公差(mm)；d落料件工件孔的基本尺寸(mm)；Z min最小合理间隙（双面）(mm)；p 、 d凸、凹模制造公差(mm) ； 磨损系数。（3）冲 6.5 的孔：基本尺寸为 6.5mm，查表 5-1 得 p =-0.02， d=0.02校核，由式（6）得： |-0.02|+|+
34、0.02|0.36-0.2460.040.114所以满足间隙公差尺寸。根据冲裁模刃口尺寸计算原则，冲孔应先确定凸模刃口尺寸，间隙取在凹模上，从手册表 2-27 中查得 =0.75，从手册表 1-61 中查得=+0.36 其计算公式如下：(11)pdp002.-3675.6(）mm02.-(12)dminpdZ0i02.46.3.75.6）（mm021式中：d落料件工件孔的基本尺寸(mm)；p 、 d凸、凹模制造公差(mm) ；Z min最小合理间隙（双面）(mm)；dP ,dd冲孔凸模与凹模尺寸(mm)； 工件的制造公差(mm)； 磨损系数。133.6 拉深模工作部分尺寸计算3.6.1 凸模圆
35、角半径 Tr凸模圆角半径 过小，会使坯料在此受到过大的弯曲变形，导致危险断面材料严重变薄甚至拉裂； 过大，会使坯料悬空部分增大，容易产生“内起皱”现象。凸模T的圆角半径取和工件的内形半径一致， 取 =4mm。Tr3.6.2 凹模圆角半径 Ar凹模圆角半径 越大，材料易进入凹模，但 过大，材料易起皱。因此，在材料A不起皱的前提下， 宜取大一些。拉深凹模圆角半径计算公式计算：（13）t)dD(8.0rA2796.15mm.式中：D坯料直径(mm)；d凹模内径（当工件材料厚 t1mm 时，取拉深时工件的中线尺寸） ，(mm) ；凹模圆角半径(mm)；Art材料厚度(mm)。3.6.3 拉深模凸、凹模
36、间隙的确定拉深模的凸、凹模间隙对拉深力、拉深件质量、模具寿命等都会有较大的影响。间隙小时，拉深力大，模具磨损也大，但拉深件回弹小，精度高。间隙过小，会使拉深件壁部严重变薄甚至拉裂。间隙过大，拉深时坯料容易起皱，而且口部的变厚得不到消除，拉深件出现较大的锥度，精度较差。对有压料装置的拉深，查手册表 4-54 间隙系数 K=0.1，凸、凹模单边间隙计算公式如下(14)KttZmax21.0mm式中： 材料厚度的最大极限尺寸 (mm)；maxtt 材料厚度的基本尺寸(mm)；K系数。3.6.4 拉深模工作部分尺寸计算（1） 凹模尺寸计算公式查手册表 4-56 如下，工件的制造公差查手册表 1-61
37、=-0.74，查手册表 4-56 凹模的制造公差 =0.12。凹14(15)凹）（凹 075.D12.04.(-8） ）（mm 12.0式中： 凹模尺寸 (mm)；冲DD拉深件外形基本尺寸(mm)； 工件的制造公差(mm)；凹模的制造公差(mm)。冲（2）凸模尺寸计算公式查手册表 4-56 如下，工件的制造公差查手册表 1-61 =-0.74，查手册表 4-56 凹模的制造公差 =0.08mm。凸(16)凸）（凸 -0275.ZDd08.-4.0-8）（ mm.0167式中： 凸模尺寸(mm)；凸dD拉深件外形基本尺寸(mm)； 工件的制造公差(mm)；凸模的制造公差(mm)。凸4. 冲压工艺
38、的计算4.1 冲压力的相关计算冲裁力的大小主要与材料的力学性能、厚度和工件将要实施冲裁的周边长度有关。冲裁力的计算公式用 ，查手册表 1-20 得材料的抗剪强度 =255353MPa, 取LtP=310MPa，料厚 2mm，则冲裁力为(17)tF冲落料力: F 落 =dt （d=151mm,t=2mm）=1512353=334743(N)落料的卸料力： F 卸 =k 卸 P1 （查表得：k 卸 =0.040.05）=0.04334743=13390(N)冲孔力(四个孔 6.4 和一个孔 20)： (18)F 冲 =d 孔 t 15=（20+46.5）2353=101975(N)冲孔的推件力：F
39、 推 =nk2p3 (19)(查表 2-37 凹模型口直壁高度=8mm,n=h/t=4,k2=0.055)P4=40.055101975=22435 (N)4.2 拉深工艺力的计算4.2.1 拉深力的计算查手册表 4-36 得修正系数 K=0.9，抗拉强度 ，取MPab4132MPab40(20)bdtKF402789.0N 163式中：F拉深力(N);d工件的直径（按中性层计算）(mm)；t板料厚度(mm)；拉深件材料的抗拉强度(MPa)；bK修正系数；与拉深系数有关。4.2.2 压边力的计算查手册表 4-42 取单位面积压边力 p=2.3，压边力计算：(21)4/)2(2prdDFAy/3
40、.2)6.98096.15N3式中：F y压边力(N)；p单位面积压边力(MPa)；D毛坯直径(mm) ；d拉深后工件的直径(mm)；凹模圆角半径(mm)。Ar则总压力为(22)yFF总 落 冲 卸 推16347190752431762.435.162.5NKN故取总压力 =672KN。总F5 冲压设备的选择冲压设备的选择直接关系到设备的安全以及生产效率、产品质量、模具寿命和生产成本等一系列重要问题。冲压设备的选择主要包括设备的类型和规格参数两个方面。5.1 压力中心的确定冲裁力合力的作用点称为冲模的压力中心。在进行冲模设计时，必须使模具的压力中心与压力机滑块中心重合，否则冲压时会产生偏载，导
41、致模具以及压力机滑块与导轨的急剧磨损，降低模具和压力机的使用寿命，严重时甚至损坏模具和设备，造成冲压事故。所以，冲模压力中心的准确确定，在模具设计中起着至关重要的作用。冲压时模具压力中心要与模具几何中心重合。因此，设计模具时，要使模具的压力中心通过模柄的轴线，否则冲裁时会产生偏心冲击，形成偏心载荷，使冲裁间隙产生波动，冲模刃口磨损不均，影响冲件质量和模具寿命。5.2 冲压设备类型的选择冲压设备类型的选择主要是根据冲压工艺特点和生产率、安全操作等因素来确定的。此外还要根据所要完成的冲压工艺的性质，生产批量的大小，冲压件的几何尺寸和精度要求等来选择设备的类型。在需要变形力大的冲压工序（如冷挤压等）
42、 ，应选择刚性好的闭式压力机；对于校平、整形和温、热挤压工序，最好选用摩擦压力机；对于中小型的冲裁件，弯曲件或拉深件的生产，主要采用开式机械压力机。尽管开式冲床的刚度差，在冲压力的作用下床身的变形将会冲裁模的间隙分布有一定的破坏，降低模具的使用寿命或冲裁件的表面质量。可是，由于它提供了非常方便的操作条件和非常容易安装机械化附属装置的特点，让它成为目前中小型冲压设备的主要形式。5.3 冲压设备规格的选择首先压力机的行程大小要适当，由于压力机的行程影响到模具的张开高度，因此对于冲裁、拉深等模具，行程不宜过大，以免发生凸模与导板分离或滚珠导向装置脱开的不良后果。对于拉深模，压力机的行程至少应大于成品
43、零件高度的两倍以上，以17保证毛坯的放进和成形零件的取出。所选压力机的闭合高度应与冲模的闭合高度相适应。就是满足：冲模的闭合高度在压力的最大闭合高度和最小闭合高度之间的要求。压力机工作台面的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸，并还要留有安装固定的空间。对于过大的工作台面上安装过小尺寸的冲模，对工作台面的受力条件是不利的。从提高设备的工作刚度、冲压件的精度及延长设备的观点出发，使设备容量有较大的剩余，使设备留有 40%30%的余量，即使用设备容量的 60%70%，所以选取压力机公称压力为 1000KN。查阅参考资料可选取公称压力 1000KN 的开式机械压力机，该压力机的有关系数为：表 2 压力机相关系数Table 2 Press the correlation coefficient型号 J23-100公称压力 1000KN发生公称压力时滑块离下死点的距离 10mm固定行程 140mm滑块行程调节行程 16mm滑块行程次数(不小于) 60 次/min最小 260mm封闭高度最大 500mm封闭高度调节量 110mm滑块中心线至床身距离 320mm立柱间距离（不小于） 420mm前后 600mm工作台尺寸左右 900mm前后 230mm左右 420
