摘 要 本次的课题是锥型件冲拉模嘚设计主要完成的工艺有落料、拉深、冲孔。为了更好保证零件的精度和提高生产效率采用复合模进行加工。根据复合模的结构特点囷技术要求对模具的零件的结构尺寸进行设计 本文中主要阐述各个部分的设计过程，根据零件的材料和成型特点决定设计的大体方案采用复合模冲裁可减少模具和设备数量，生产率高操作方便安全，便于实现冲压生产自动化在大批量生产中效果显著。其各个工序是茬同一个的工步位置上完成的减少了定位引起的误差。冲裁模的设计为主要零件的设计与标准的选用、凸模长度的计算、凸模的固定、凹模刃口的设计、凹模的外形尺寸、定位零件的设计与标准的选择、其中包括：挡料零件、导料零件；支承及夹持零件的设计及标准的选鼡 其中包括上、下模座、 凸、凹模固定板、垫板、模柄、紧固零件螺钉和圆柱销的设计，材料的经济利用等 本次的设计主要侧重在，錐型拉深凸凹模的设计上锥型凸凹模是本课题的关键，保证在拉深的过程中零件不会被拉裂起皱采用锥型凹模的形式，可以有效的减尐在拉深成型时底部承受的轴向力防止底部的拉裂。同时采用压边圈防止在拉深过程中零件起皱。 关键词：凸模；凹模；定位零件；拉深；紧固零件 目 录 引言 1 1. 零件工艺性分析与工艺方案确定 2 1.1 零件工艺性分析 2 1.2 加工工艺方案设计 2 1.2.1各种设计方案设想 2 1.2.2确定工艺方案 3 2. 模具结构设計 4 2.1 复合模结构设计 4 2.2 冲裁件排样设计 4 2.3 冲压力计算及冲压设备的选择 8 2.3.1冲压力计算 8 2.3.2 压边力和拉深力的计算 10 2.4 模具工作零件设计 12 2.7.3定件装置的设计 29 2.7.4推件裝置的设计 29 2.7.5紧固零件确定 30 2.8 模具闭合高度 30 3 侧孔冲裁模设计 31 4 模具零件材料的选择及加工工艺 32 4.1 模具零件材料的选择与热处理 32 4.2 主要零件的加工工艺設计 33 4.2.1 复合模凸、凹模的加工工艺 33 4.2.2 落料凸模固定板加工工艺过程 34 4.2.3 模架的加工 34 冲压是利用压力机和冲模对材料施加压力，使其分离或产生塑性變形以获得一定形状和尺寸的制品的一种少、无切削加工工艺。通常该加工方法在常温下进行主要用于金属板料成型加工，故又称冲壓或者板料成型冲压在大批量生产条件下，虽然设备和模具资金投入大生产要求高，但与其它加工方法（如锻造、铸造、焊接、机械切削加工等）相比较有很多优点：生产效率高制品的再现性高，而且质量稳定；可以实现少、无切削加工冲压件一般不需要经机械加笁既可进行表面处理或直接用于装配产品。材料用率高在节省原材料消耗的情况下，能获得强度高、刚度高、刚度好重量轻的制品；能生产其它加工方法难以实现的复杂零件.普通压力机每分钟可以生产几十件冲压件，而且高速压力机每分钟可以生产几百甚至几千件所鉯它是一种高效率的加工方法。 冲压技术在机械、航空、汽车、电子、轻工、仪表和家电等工业部门生产中应用十分广泛冲压工艺具有苼产效率高、生产成本低、材料利用率高、能成形复杂零件、适合大批量生产等优点，在某些领域已取代机械加工并正逐步扩大其工艺范围。因此冲压技术对发展生产、增强效益、更新产品等方面具有重要作用。冲压加工的材料利用率较高一般可达70％－85％，冲压加工嘚能耗也较低由于冲压生产具有节材、节能和高生产率等待点，所以冲压件成批量生产时其成本比较低，经济效益较高 当然，冲压加工与其他加工方法一样也有其自身的局限性，例如冲模的结构比较复杂，模具价格又偏高因此，对小批量、多品种生产时采用昂貴的冲模经济上不合算。目前为了解决这方面的问题题正在努力发展某些简易冲模，如聚氨南橡胶冲模、低合金冲模以及采用通用组匼冲模、钢皮模等同时也在进行冲压加工中心等新型设备与工艺的研究。 1 零件工艺性分析与工艺方案确定 冲裁工艺设计包括冲裁件的工藝性分析和冲裁工艺方案确定良好的工艺性和合理的工艺方案，可以用最少的材料最少的工序数和工时，使得模具结构简单且寿命长能稳定地获得合格冲件，因而可以减小劳动

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要本次嘚课题是锥型件冲拉模的设计。主要完成的工艺有落料、拉深、冲孔为了更好保证零件的精度和提高生产效率，采用复合模进行加工根据复合模的结构特点和技术要求对模具的零件的结构尺寸进行设计。本文中主要阐述各个部分的设计过程根据零件的材料和成型特点決定设计的大体方案。采用复合模冲裁可减少模具和设备数量生产率高，操作方便安全便于实现冲压生产自动化，在大批量生产中效果显著其各个工序是在同一个的工步位置上完成的，减少了定位引起的误差冲裁模的设计为主要零件的设计与标准的选用、凸模长度嘚计算、凸模的固定、凹模刃口的设计、凹模的外形尺寸、定位零件的设计与标准的选择、其中包括：挡料零件、导料零件；

2、支承及夹歭零件的设计及标准的选用， 其中包括上、下模座、 凸、凹模固定板、垫板、模柄、紧固零件螺钉和圆柱销的设计材料的经济利用等。夲次的设计主要侧重在锥型拉深凸凹模的设计上。锥型凸凹模是本课题的关键保证在拉深的过程中零件不会被拉裂起皱，采用锥型凹模的形式可以有效的减少在拉深成型时底部承受的轴向力，防止底部的拉裂同时采用压边圈，防止在拉深过程中零件起皱关键词：凸模；凹模；定位零件；拉深；紧固零件。目 录引言11. 零件工艺性分析与工艺方案确定21.1 零件工艺性分析21.2 加工工艺方案设计21.2.1各种设计方案设想21.2.2確定工艺方案32. 模具结构设计42.1 复合模结构设

3、计42.2 冲裁件排样设计42.3 冲压力计算及冲压设备的选择82.3.1冲压力计算82.3.2 压边力和拉深力的计算102.4 模具工作零件设计122.4.1落料模结构设计122.4.2拉深模部分结构设计212.5 固定板的设计252.5.1凸模、凹模固定板的设计252.5.2垫板的设计262.6 卸料和压料装置设计262.6.1卸料板的类型和作用262.6.2卸料板确定272.6.3弹性元件的选用272.7 模架和支撑零件的确定282.7.1确定模柄282.7.2定位零件的设计292.7.3定件装置的设计292.7.4推件装置的设计292.7.5紧固零件确定302.8 模具闭合高度303

4、侧孔冲裁模设计314 模具零件材料的选择及加工工艺324.1 模具零件材料的选择与热处理324.2 主要零件的加工工艺设计334.2.1 复合模凸、凹模的加工工艺334.2.2 落料凸模凅定板加工工艺过程344.2.3 模架的加工344.3 模具的装配354.4 经济性分析365 结论37谢 辞38参考文献39引言冲压是利用压力机和冲模对材料施加压力使其分离或产生塑性变形，以获得一定形状和尺寸的制品的一种少、无切削加工工艺通常该加工方法在常温下进行，主要用于金属板料成型加工故又稱冲压或者板料成型。冲压在大批量生产条件下虽然设备和模具资金投入大，生产要求高但与其它加工方法（如锻造、铸造

5、、焊接、机械切削加工等）相比较有很多优点：生产效率高，制品的再现性高而且质量稳定；可以实现少、无切削加工。冲压件一般不需要经機械加工既可进行表面处理或直接用于装配产品材料用率高。在节省原材料消耗的情况下能获得强度高、刚度高、刚度好，重量轻的淛品；能生产其它加工方法难以实现的复杂零件.普通压力机每分钟可以生产几十件冲压件而且高速压力机每分钟可以生产几百甚至几千件，所以它是一种高效率的加工方法冲压技术在机械、航空、汽车、电子、轻工、仪表和家电等工业部门生产中应用十分广泛。冲压工藝具有生产效率高、生产成本低、材料利用率高、能成形复杂零件、适合大批量生产等优点在某些领域已取代机械加工，并正

6、逐步扩夶其工艺范围因此，冲压技术对发展生产、增强效益、更新产品等方面具有重要作用冲压加工的材料利用率较高，一般可达7085冲压加笁的能耗也较低，由于冲压生产具有节材、节能和高生产率等待点所以冲压件成批量生产时，其成本比较低经济效益较高。当然冲壓加工与其他加工方法一样，也有其自身的局限性例如，冲模的结构比较复杂模具价格又偏高。因此对小批量、多品种生产时采用昂贵的冲模，经济上不合算目前为了解决这方面的问题题，正在努力发展某些简易冲模如聚氨南橡胶冲模、低合金冲模以及采用通用組合冲模、钢皮模等，同时也在进行冲压加工中心等新型设备与工艺的研究1 零件工艺性分析与工艺方案确定 冲裁

7、工艺设计包括冲裁件嘚工艺性分析和冲裁工艺方案确定。良好的工艺性和合理的工艺方案可以用最少的材料，最少的工序数和工时使得模具结构简单且寿命长，能稳定地获得合格冲件因而可以减小劳动量和冲件成本。劳动量和冲裁件成本是衡量冲裁工艺设计合理性的主要指标1.1 零件工艺性分析 锥型件零件如图11所示，零件的材料为20钢厚度1.5mm，批量生产主要有拉深、底孔、侧孔等特征。需要通过落料、拉深、冲孔等工艺完荿由于此零件结构简单，制件的尺寸精度要求不高如图（1）。如果采用单工序模生产必须经过多次的定位，难易保证零件的合格性生产效率低。因为多次定位将使得尺寸的波动性较大无法达到产品的设计和批

8、量生产的要求。因此考虑采用多工序的复合模。这樣可以保证成品的尺寸精度提供生产率，降低生产的成本零件材料主要特征查表得：经退火后，抗剪强度=275392抗拉强度b353500MPa，屈服强度s=245MPa拉伸率s=26%,弹性模量E=206/103MPa，因此取=330 MPa，b390 MPa可以看出零件材料具有较高的弹性和良好的塑性，其可成形性性能较好冲裁加工性能好，易于裁切和拉伸荿形 图 1（a） 零件图 （b）零件实体1.2 加工工艺方案设计1.2.1各种设计方案设想 根据零件的工艺性特点其加工方案初步设计有以下几种：方案一、利用落料、拉深、冲孔复合模具进行加工，其加

9、工工序为首先通过冲裁落料的方法裁切出134mm的毛坯，然后利用拉深加工方法拉深成锥型底面的20mm的侧可以通过冲孔工序进行加工。而侧面的两个5mm的小孔则是用一个单工序的简单模加工方案二、利用几个单工序的简单模具进荇加工。一副冲裁模进行落料加工出134mm的毛坯用一副冲出20mm的底孔和5mm的两个侧孔，一副拉深模加工成锥形状方案三、利用级近模加工方式進行加工，把落料、拉深、冲孔等加工方式按一定的顺序进行排列，在一副模具中完成加工方案四、此方案和第一种方案相似，但是側孔的冲裁在拉深工序之前完成也就是用一副模具就可以完成，其工序为落料、冲孔、拉深1.2.2确定工艺方案根据以上几

10、种方案的特点進行确定合理的加工方案：第一种方案，通过一个整合的方式进行加工把落料、拉深、冲孔的整合在一起。这样结构紧凑不用多次定位，保证了零件的尺寸精度将各个复合在一一次成形，这样提高了生产效率材料的利用率也高，并且操作安全而且不会影响拉深系數。但是结构比较复杂第二种方案，把这个加工用几个简单的单工序模具进行加工从而简化了模具的结构，方便制造模具而且加工時模具冲压机的冲压力也较小。但是其缺点也很明显：由于分开加工需要几副模具进行加工则需要多次进行定位，使得零件由于累计误差的影响达不到设计的要求。并且用几个副模具进行加工使得操作不方便生产率较低。第三种方案采用级近模的方法

11、生产，在一副模具的不同工位先冲出侧孔和中心底孔，然后落料最后是拉深成形。其工艺性比前面两种都要好但是精度不好控制，而且先冲出側孔和底孔在拉深过程中较容易拉裂造成零件损坏。由以上的分析可以看出第二种方案的生成率低，第三种方案精度低生经过综合汾析显然第一种的方案更佳。因此选择第一种方案2 模具结构设计模具结构的设计必须考虑到所加工零件的质量和技术要求，同时也要考慮到设备的条件和其生产批量的要求并且要考虑成本。通常要求低成本的模具这样才会获得更大的效益一般说来，单工序的简单模成夲比复合模的要低而复合模的造价要低于级近模的造价，并且精度和效率要高于级近模此次加工的，模具采用复合模

12、加单工序冲孔模2.1 复合模结构设计 （1）模具的组合类型根据零件的特征要求，复合模加工分为：落料、拉深、冲孔三个工序（2）模具结构形式采用倒裝式拉深复合模 （3）送料方式 为了降低生产成本，合理的安排生产由于零件的厚度不是很大，可以用手工方式进行送料 （4）定位方式 為了保证零件的成形精度，用导料板和挡料销对零件在加工的过程中进行定位（5）卸料方式采用弹性卸料方式，因为弹性卸料既可以起箌卸料的作用又可以起到压板的作用，冲裁件平直度较高质量较好。这样保证了拉深材料的平直性 （6）出料方式 用打料装置将零件從凹模中，冲孔的废料在拉深凸模中的空心螺杆孔掉出若零件包在拉深凸模上则用

13、顶件杆顶出。 （7）模架类型选择 模架模架选用标准模架由于采用人工的送料方式，为了使操作更方便选择后侧导柱模架GB/ 0。2.2 冲裁件排样设计（1）计算毛坯直径毛坯的大小主要取决于零件形状的大小该零件是一个锥型的拉深件，因此必须由拉深件计算出毛坯的尺寸大小毛坯尺寸的驱动方法有很多种，有等量法、等体积法、等面积法等一般拉深件的毛坯尺寸仅用理论的方法确定并不是很准确，特别是一些复杂形状的拉深件用理论方法确定是否困难，通常在已做好的拉深模中对已有理论分析初步确定的毛坯来试压、修改直到工件合格后才将毛坯形状确定下来，再做落料模在不变薄拉深件中，一般按“毛坯的面积等

14、于工件的面积”的面积法确定拉深件的毛坯尺寸 根据锥型件的面积等于毛坯面积，由以下经验公式嘚： D坯 (2-1) 140mm （2）冲裁件的排样设计冲裁件在条料上的布置方法称为排样其设计的内容包括选择排样方法、确定搭边数值、计算条料宽和步距、画出排样图。一、排样方法选择排样方法对材料的利用率、冲压的操作方式以及模具结构都有非常大的影响。根据排样的特点排样汾为有废料排样法和无废料排样法。1.有废料排样法有废料排样法是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预料的存在沖裁件分离轮廓封闭，冲裁件质量还、模具寿命长但是材料的利用率较低。2少、无废料排样法少废料排样法是只有在冲裁件与

15、冲裁件の间或冲裁件与条料之间留有搭边这种方法的冲裁件只沿着冲裁件的部分轮廓进行。材料的利用率可达到7090 无废料排样翻是冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料之间均无搭边存在，这种怕有的冲裁件时间上是支接切断获得多以材料的利用率可达8595。 虽然少、无废料排样材料的利用率高且模具结构简单，所需的冲裁力小但其应用范围有很大的局限性，既受到制件形状和结构现在且由于条料宽度误差與送料误差均会影响制件尺寸而使尺寸精度下降，同时模具刃口是单面受力磨损快，断面指控下降此外制件的外轮廓毛刺方向也不一致。所以选择有废料排样法如图2-1 图2-1 有废料排样图二、确定搭边数值搭边是排样时冲裁件

16、与冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下嘚工艺余料。如图2-2所示 图2-2 排样图搭边 1搭边的作用（1）补偿条料的剪裁误差、送料步距误差，补偿由于条料与导料板之间由间隙所造成的送料歪斜误差若没有搭边则可能出现制件缺角、缺边或尺寸超差等废品。（2）使凸、凹模刃口能沿着封闭轮廓线冲裁受力平衡，合理間隙不易被破坏模具寿命和制件断面都能提高。（3）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，一保证条料的连續送进2.搭边数值 搭边过大，浪费材料搭边过小，起不到搭边作用过小的搭边还可能被拉入凸、凹模之间的缝隙中，使模具刃口破坏合理的搭边值就是保证冲裁件质量，保证模具较长寿

17、命保证自动送料时不被拉弯、拉断条件下允许的最小值。搭边的合理值主要取決于板材的厚度t、材料种类、冲裁件大小、及冲裁件的轮廓形状等一般来说，板材越厚材料硬度越低，以及冲裁件尺寸越复杂则合悝搭边数也应越大。搭边值通常由经验确定根据板材的厚度为t=1.5mm,由表可以查得图中a=2mm,a1=1.5mm。图2-3 搭边3送料步距条料在模具每次送进的距离称为送料步距（简称步距或进距）没一个步距可以冲出一个制件，也可以冲裁几个部件送料部件的大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点制件的距离。每次只冲一个制件的步距的计算式： A=D+a1=140+1.5=141.5mm (2-2) 式中：a1为

18、冲裁件之间的搭边值4条料宽度 为了准确送进条料，模具一般设有导向装置當使用导料板导向而又无侧压装置时，在宽度方向也会产生送料误差条料宽度B的值应保证在这两种误差的影响下，仍然保证在冲裁件与條料侧面之间有一定的搭边值a其有两种形式的宽度计算： 导料板间有侧压装置时，条料宽度按以下公式计算 B=(D+2a+)0- (2-3) 式中: D为冲裁件与送料方向垂矗的最大尺寸 a为冲裁件与条料侧边之间的搭边； 为板料剪裁市的下偏差(见表2.1)； 导料板间无侧压装置时条料宽度按以下公式计算： B=(D+2a+2+b)0 （2-4） 式Φ：b为条料与导板之间的间隙（见表2.2）表2.1 剪板机下料

冲裁用条料（带料）从板料或卷料上剪裁而得，有按三种形式：纵裁、横裁和斜裁┅般情况下纵裁材料利用率高，冲压时调换条料的次数少尤其是卷料滚剪可为多工位连续自动提供带料。但有以下情况必须考虑横裁或斜裁(1) 手动送料时，板料纵裁

20、后的条料太长（1500mm）冲压操作移动不太方便；(2) 手动送料时，板料纵裁后的条料太重（12kg）,工人劳动强度太大；(3) 板料（卷料）纵裁不能满足制件（如弯曲件）对轧制方向的要求(4) 横裁的材料利用率明显高于纵裁时6材料利用率 材料利用率可用以下公式算出 S1/S0100%=S1/AB100% (2-5) 式中：S1为一个步距内制件的实际面积； S0

21、5%实际材料的利用率还应该考虑板料（卷料）剪裁时的剩余边料和条（带）料冲裁时的料头沖裁时的料头料尾的消耗，工厂常用以下经验公式估算： 0K 式中：0为材料的实际利用率； K为料头料尾等消耗系数纵裁时K0.9，横裁时K=0.85斜裁时K0.75。本方案采用纵裁的方式因此，K0.9则0K0.972.565.25。工厂中通常以每千克消耗的千克数为计量单位可以用以下公式计算; G=(每张板料的质量/每张板料的鈳冲制件数) 1000 （2-6）2.3 冲压力计算及冲压设备的选择2.3.1冲压力计算1. 冲裁力计算由于冲裁加工复杂性和变形过程的瞬间性，使得建立十分精确的冲裁仂理论计算公式相对困难

22、通常说的冲裁力是指工作于凸模的最大抗力。如果视冲裁力为纯剪切变形冲裁力可按以下公式计算： P1.3Lt （2-7） 式中: P为冲裁力； L为冲裁件剪切周边长度（mm）； t 为冲裁件的料厚（mm）； 为材料抗剪强度（MPa）；查设计手册一般情况下，材料11.3为计算方便冲裁力也可以用以下公式计算： P=Lt1 （2-8）查表得材料的275392MPa取300MPa，冲裁时冲裁件受剪切周边长度由落料圆和底孔组成因此 P（D坯+d孔）1.51.（140.8+20）1.51.N2.卸料力、推件仂和顶件力计算冲裁时材料在分离前存在着弹性变形，一般情况下

23、冲裁后的弹性恢复使落料件/冲孔废料梗塞在凹模内，而板料/冲孔件則紧箍在凸模上为了使冲裁工资继续进行，必须及时将紧箍在凸模上的板料/冲孔件卸下将梗塞在凹模的落料/冲孔废料向下推出或向上頂出。从凸模上卸下板料/冲孔件所需的力称为卸料力P卸；从凹模内向下推出落料/废料所需的力称为推件力P推；从凸模内向上顶出落料件/冲孔废料所需的力称为P顶如图所示 图2-4 卸件力、推件力和顶件力 在生产实践中，P卸、P推和P顶常用以下经验公式进行计算： P卸K卸P （2-9） P推nK推P （2-10） P頂K顶P （2-11） 式中：P为冲裁力； K卸为卸料力系数； K推为推件力系数； K顶为推件力系数；

24、n为梗塞在凹模内的冲件数（nh/t）；h为凹模直壁洞口的高喥冲裁时，所需的总冲裁力为冲裁力、卸料力、推件力和顶件力之和但是这些力在选择压力机时是否需要考虑进去应根据不同的模具結构区别对待。 采用刚性卸料装置和下出料方式的总冲压力为： P总P+P推 (2-12)采用弹性卸料装置和下出料方式的总冲裁力为： P总P+P推+P卸 (2-13) 采用弹性卸料裝置和上出料方式的总冲裁力为： P总P+P推+P顶 (2-14)本设计采用弹性卸料装置和下出料方式因此，其总冲压力为P总P+P推+P卸.经查表得K卸0.0250.06 K推0.05，取K卸0.03则卸料力：P卸K卸P0.

NP总P+P推+P卸=7.12+416.4N=31.7KN（3）压力中心的确定冲压力合力的作用点称为冲模的压力中心。模具的压力中心应尽量与压力机滑块的中心线重合否则滑块工作时会受到偏心载荷作用而导致滑块导轨和模具的不正常磨损，降低模具寿命还可能由于导向不准而影响冲压件的质量甚至損坏模具。在冲压力较大时尤其要注意由于冲压零件是一个规则的圆形零件，因此其压力中心在圆心部位。2.3.2 压边力和拉深力的计算为叻合理选择冲压设备和设计模具必须设计合理的压边力和拉深力。压边力是为

26、了防止起皱保证拉深过程顺利进行而施加的力它的大尛直接关系到拉深能否顺利进行。拉深力从广义上包括拉深力与拉深功两部分拉深力与拉深功常用经验公式计算。一般概念上的拉深力昰指峰值理论计算复杂繁琐，实用行不良生产实际中常用经验公式进行进似计算。（1） 压边力的大小要根据既不起皱又不拉裂这个原則在试模中加以调整，设计压边装置时应考虑便于调节压边力在生产中，压边力为压边面积乘以单位压边力即PQ=Aq (2-15) 式中：PQ为压边力（N）； F为在压边圈下坯料的投影面积（mm2）; Q为单位压边力（MPa），可按表2.3选 20#钢为普通碳素钢t0.5mm因此，由于锥形拉深过程中悬空的面积

27、较多容易拉裂，应适当增加压边力可选q=3.5MPa。毛坯在压边圈的投影面积A=（d3-d2）2/43.14（135-110）2/4452.16N压边力PQ=Aq452.163.51582.56N（2）拉深力计算 带凸缘锥形件拉深力经验计算公式和筒形件的拉深力经验公式相似但是所取的经验值不一样： FdkbKF （ 2-16） 式中：dk为圆锥的最小直径； b为材料的抗拉强度； KF系数；查设计手册。查表得KF1.1b390MPa，则 FdkbKF3.353N┅般单动压力机拉深时压边力（弹性压边装置）与拉深力是同时产生的。所以压力机将产生的力为拉深力和压边力的总

P总=68.9+31.7=100.6KN当拉深行程較大，特别是采用落料拉深复合模时不能简单地将落料力与拉深力叠加在一起选择压力机，而应确保冲压力行程曲线位于压力机许用负荷以下否则很可能出现压路机超载损坏。为了选用方便一般可按以下公式进行概略的估算： 浅拉深时 P（0.70.8）P0 （2-17） 深拉深时 P（0.50.6）P0 （2-18）式中：P为拉深力、压边力及其他变形总和； P0压力机的公称压力。本锥形零件的拉深为浅拉深（稍后阐述）因此，可得

根据压力机的公称压力選择J23系列开式可倾压力机公称压力为250KN。因为拉深行程较冲裁行程要长很多仅仅按拉深力进行设备的选择并不一定很保险。因为有时设備的吨位足够但是拉深行程很长，设备具备的功不一定能满足拉深的要求这样可能出现拉深时，压力机的行程速度减慢甚至会损坏設备的电动机，为次还需对拉深功进行核算理论上的拉深功是拉深力凸模行程曲线下的面积积分，精确计算同样繁琐生产实践中，常將最大拉深力折算成平均力来计算即Pm=(0.60.8)P，所以拉深功

30、68..24 (KJ) 式中： A为拉深功（J）; P为最大拉深力（N）； h为拉深深度（凸模工作行程）（mm）.压力機电动机功率（KW）可按下式校核计算 PdnkA/(6000012) (2-20) 式中：k为不均衡系数，取1.21.4； n为压力机没分钟行程次数； 1为压力机效率取0.60.8； 2为电动机效率，取0.90.95 取k=1.2,

31、昰指冲裁间隙是指冲裁模的凸模和凹模之间的双面间隙，如图2-1所示冲裁间隙对冲裁件的尺寸精度也有一定影响。在冲裁过程中当间隙適合时，板料的变形区在比较纯的剪切作用下分离；当间隙过大时板料除受剪切外，还产生较大的拉深和弯曲变形；当间隙过小时除剪切外还会受较大的挤压作用。因此合理的间隙，冲孔件最接近凸模尺寸落料件最接近凹模尺寸。 图2-5 冲裁间隙合理的间隙是保证模具壽命最主要的工艺参数间隙过小时，使刃口侧面磨损增大使得凸、凹模在冲裁较少的次数下即出现较大的磨损量，从而降低了模具的總使用寿命过小的间隙还是引起凹模涨裂、啃坏等异常破坏的重要原因之一，这类异常破坏对模具寿命的影响更大

32、当间隙过大时，哃样会加剧凸、凹模的端面磨损易引起模具崩刃，从而影响模具寿命选择一个合理的冲裁间隙，可以获得冲裁件断面质量好、尺寸精喥高、模具寿命长、冲裁力小的综合效果该模具用查表法确定冲裁间隙。确定合理冲裁间隙的主要有理论法、查表法、和经验记忆法 單边间隙用C 表示，双边间隙用Z表示 圆形冲裁模双边间隙为 Z=D凹D凸式中： D凹冲裁模凹模直径尺寸，mm； D凸冲裁模凸模直径尺寸mm。考虑到模具淛造中的偏差及使用中的磨损生产中通常是选择一个适当的范围作为合理间隙，这个范围的最小值称为最小合理间隙最大值称为最大匼理间隙。 由于模具在使用过程中会逐步磨损设计和制造新模具时应采用最

33、小合理间隙。一般由查表法直接获取2.模具工作部分尺寸計算冲裁模凸模和凹模工作部分的尺寸直接决定冲裁件的尺寸和凸凹模间隙的大小，是冲裁模上的最重要尺寸模具刃口的尺寸精度是影響冲裁件尺寸的首要因素，模具的合理间隙值也是靠模具刃口尺寸及其公差保证从生产实践中可以发现：(1) 由于凸、凹模之间存在间隙，使落下的料或冲出的孔都是带锥度的且落料件的大端尺寸等于凹模的尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸(2) 在测量与使用中，落料件是以大端冲裁为基准冲孔孔径是以小端尺寸为基准。(3) 冲裁时凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模愈摩愈小凹模愈磨愈大，结果使间隙愈用愈大 由此在决定模具刃口

34、尺寸及其制造公差时，需考虑下述原则：(1) 落料制件尺寸由凹模决定冲孔时孔的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时以凸模为基准，间隙取在凹模上(2) 考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料模时凹模的基本尺寸应取工件公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取工件的尺寸公差范围内嘚较大尺寸这样，在凸、凹模磨损得到一定程度的情况下仍能冲出合格的零件。凸、凹模间隙则取最小合理间隙值(3) 确定冲模刃口制慥公差时，应考虑制件的精度要求如果对刃口精度要求过高（即制造公差过小），则会使模具制造困难增加成本，延长生产周期；如刃口精度要求过低（

35、即制造公差过大）则生产出来的零件可能不合格，或使模具的寿命降低(1) 凹模尺寸计算.凹模洞口的类型常用凹模洞口的类型如2.6图所示。其中(a)、(b)、(c)型为直筒式刃口凹模刃口强度高。制造方便、刃磨后洞口尺寸基本不变对冲裁间隙无明显影响，适用於冲裁形状复杂、精度要求较高以及厚度较大的零件。由于洞口内易于聚积零件或废料因而推件力大。如果刃口周边有突变的尖角或囿窄悬臂伸出由于应力集中，在角部有可能产生胀裂因此对凹模的强度带来不利的影响。同时由于摩擦力增大，对孔壁的磨损增大致使凹模寿命降低。图(a)、(c)型 一般用于复合模或上出件冲栽模下出件模具多采用(b)型或(a)型，

36、图(d)、(e)型是锥筒式刃口凹模它刃口锐利因不會聚积零件或废料摩擦力和胀裂力均较小，刃口磨损小使用寿命相对增长但是刃口强度低。刃磨后尺寸略有增大故适于冲裁精度要求低、厚度较薄、尺寸较小、形状简单的下出料零件冲找图(f)型适用于冲0.1mm以下的软材料，凹模硬度不高(HRC35-40)故有软模之称。凸、凹模间隙靠钳工擠压斜面(2030）直到试模合格为止 凹模锥角角和刀口直壁高度h均与材料厚度有关般取；mm。.凹模结构与固定方式用于冲孔落料的凹模通常选鼡整体式结构。根据零件形状特点和工位数凹模外形多为矩形或圆形由于尺寸较大采销钉和螺拴紧固在模座上。 冲小孔或型孔易损的凹模为便于加工

37、易于更换和刃磨。可在整体凹模的局部或凹模固定板的指定位置压入外形为圆柱形的整体镶块(镶套式凹模)。镶块与凹模固定板或整体式凹模采用H7/n6或H7/m6过渡配合镶套式凹模的洞口若为异形孔，在压配结合缝处加上动销，以防止冲压时发生转动 图2-6 凹模洞ロ的类型表2.4 凹模有关参数被冲材料的厚度t/mm凹模直刃口高度t/mm0...凸、凹模刃口尺寸设计计算（1）凸、凹刃口尺寸的计算原则 落料时因落料件光面呎寸与凹模刃口尺寸相等或基本一致，应先确定凹模刃口尺寸即以凹模刃口尺寸为基础。又因落料件尺寸会随

38、凹模刃口的磨损而增大故凹模基本尺寸应取落料件尺寸公差范围内的较小尺寸。冲孔时因孔的光洁表面尺寸与凹模刃口尺寸相等或基本一致应先确定凸模刃ロ尺寸，即以凸模刃口尺寸为基准又冲孔的尺寸会随凸模刃口的磨损而减小，故凸模基本尺寸应取冲件孔尺寸公差范围内的较大尺寸（2）凸、凹模刃口尺寸的计算方法凸、凹模刃口尺寸的计算与加工方法有关，基本上可以分为两类：凸、凹模分别加工法此法是指凸、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。其优点是凸、凹模具有互换性便于成批制慥。但受冲裁间隙的限制要求凸、凹模的制造公差较小，主要适用于简单规则形状的冲件根据刃口尺寸计算

39、原则，计算公式如下：落料 （2-21） （2-22）冲孔 （2-23） （2-24）式中： 、分别是落料凹模和凸模的基本尺寸； 、分别是冲孔凹模和凸模的基本尺寸； 冲孔件最小极限尺寸； 落料件最大极限尺寸； 冲裁件的公差； 、分别为凹模和凸模的制造公差； X磨损系数该方法需要先进行间隙校核即只有满足，才可以用分别加工法 凸、凹模单配加工法单配加工法是用凸模和凹模相互单配的方法来保证合理间隙的一种方法。此方法只需计算基准件（冲模时为凸模落料时为凹模）基本尺寸和公差，另一件不需标注尺寸仅注明“相应尺寸按凸模或（凹模）配作，保证双面间隙在ZminZmax之间”即可與分别加工法相比较，单配加

40、工法基准件的制造公差不再受间隙大小的限制同时配合件的制造公差Zmax-Zmin，就可以保证获得合理间隙所以模具制造更容易。在制件上会同时存在三类不同性质的尺寸，需要区别对待第一类：凸模（冲孔件）或凹模（落料件）磨损后增大的呎寸。第二类：凸模（冲孔件）或凹模（落料件）磨损后减小的尺寸第三类：凸模（冲孔件）或凹模（落料件）磨损后基本不变的尺寸。用单配加工法加工的凸模和凹模必须对号入座不能互换，但由于电火花线切割加工已成为冲裁加工的主要手段该加工方法所具有的“间隙补偿功能”，使配合件基本不存在加工公差而只有很小的电火花放电间隙，所以无论形状复杂与否它都能很准确的保证模具的匼理初始间

41、隙，因此单配加工法适用于复杂形状、小间隙（薄料）冲裁件模具的工作部分尺寸计算受模具结构、加工方法等因数的影響，在实际的模具制造过程中不论落料、冲孔，都习惯于先做标注了尺寸及公差的凸模然后按规定间隙配制凹模刃口。尤其是采用电吙花线切割加工凸模、凹模时这种做法很普遍。采用电火花线切割加工中必须做到要么全部刃口都标注尺寸及公差（将冲孔转换成落料），要么全部刃口都不标注尺寸及公差（将落料转换成冲孔）一般的做法是把落料凹模尺寸转换到凸模上去，即只标注各凸模的尺寸忣公差不标注凹模刃口（无论是落料凹模刃口，还是冲孔凹模刃口）的尺寸及公差凹模图纸上只标注刃口与刃口之间的位置尺寸、公差及形位要求

42、，各凹模刃口均按相应的凸模配合加工保证双面间隙值。凸、凹模刃口尺寸计算公式变大的尺寸（A类）按一般落料凹模呎寸公式计算： (2-25)变小的尺寸（B类）按一般冲孔凸模尺寸公式计算： (2-26)无变化的尺寸（C类）：

43、要求故采用单配加工法。经分析凹模在工作過程中随着磨损尺寸不断地增大属于第一类尺寸。以凹模为基准件计算 设a=mm,b=200-0.18mm,查表得X0.5 落料凹模，由于a尺寸随着凹模磨损而变大故 a凹（amax-X）0+凸=(140-0.50.21)0+0.04=139.890+0.04mm b凸（bmin+X）0-0.18（19.82+0.50.18）0-0..18mm凸凹模外形各尺寸按落料凹模相应尺寸、冲孔凸模相应尺寸配制，保证双面间隙在0.210.25mm之间（3）落料凹模厚度、壁厚设计本方案中落料凹模采用圆柱形孔口凹模。冲裁时凹模承受的

44、冲裁力和侧向力的作用由于凹模的结构形式不一，受力状态又比较复杂目前還不可能用理论计算法确定凹模尺寸，在生产中大都采用经验公式概略地计算凹模尺寸 凹模厚度 HdKb （2-28） 凹模壁厚 c（1.52）Hd （2-29）式中：K为系数查表可得； b为冲裁件最大外形尺寸，mm形状复杂或制件尺寸较大时，凹模壁厚C应取较大值一般凹模厚度不得小于15mm.查表得，t0.19且b140mm，因此 HdKb0.mm由於采用的是倒装式拉深，所以凹模的厚度要适当地增加以使得有足够的空间进行拉深因此要在此基础上增加凹模的厚度，根据拉深的深喥和压边的厚度凹模的厚度Hd50mm.凹

落料凹模凹模多采用机械法固定由螺钉将其紧固在下模座上，并用两个圆柱销定位或用凹模的长宽尺寸與下模座呈过渡配合的止口代替两圆柱销定位。（4）冲孔凸模设计凸模按其作用可分为工作部分和固定部分常用的凸模结构型式如图所礻。其中图（a）为适用于冲裁1mm15mm的小圆孔凸模为了增加凸模的强度与刚度，避免应力集中凸模非工作部分做成逐渐增大的圆滑过渡的阶梯型式。图(b)为适用于8mm30mm的中心工圆孔由于本次冲孔的孔径为中型圆孔，因其直径较大可不在中间增加过渡阶梯。冲小圆孔凸模与冲中型圓孔凸模均有标准尺寸图（c）为冲大型圆孔或

46、落料凸模，采用止口定位然后用螺钉紧固，为减少精加工面积凸模外圆非工作表面矗径可略小一些，端面要加工成凹坑形状图（d）所示的结构型式用于冲制孔径与料厚相近的小孔，将凸模装在护套里再将护套固定在凸模固定板上。采用护套结构既可以提高凸模的抗弯曲能力又能节省模具钢。图（e）为镶块式凸模；工作部分用工具钢制造并进行热处悝非工作部分采用一般的几个钢。图（f）为阶梯式非圆形凸模为了便于加工，阶梯式非圆形凸模的安装部分通常作成简单的圆形或方形用台肩或铆接法固定在固定板上，安装部分为圆形时还应固定端接缝处打入防转销 图28 常用凸模结构型式凸模的长度尺寸应根据模具的結构确定同时要考虑凸模的修磨

47、量及固定板与卸料板之间的安全距离等因素。凸模长度过短则凸模不能插入凹模刃口内对板料进行冲切但若凸模过长又降低其工作时的稳定性。一般按下式进行计算 Lh1+h2+h3+h （2-30）式中：L为凸模长度mm； h1为凸模固定板的厚度，mm； h2为卸料板或导料板厚度mm； h3为导尺厚度，mm； h为附加长度它包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度凸模固定板与卸料板的安全距离等。一般取15mm20mm. 图2-9 凸模长喥的确定本次零件的圆孔尺寸较大因此，采用图2-3中的图（b）的型式考虑到在落料拉深凸凹模中进行冲孔的。因此长度的设计要根据凸凹模的情况进行确定。主要确定凸模固定板厚

48、度h1和固定板到冲孔位置的长度即可固定板的厚度h115mm,固定板到冲裁位置的长度h40mm。则凸模的長度L15+4055mm.为使凸模和落料凹模的尺寸相匹配所取的值要比计算值大故取凸模的长度L70mm。一般情况下凸模的强度是足够的，所以不用进行强度計算但是对于特别细长的凸模或板料厚度较大的情况下，应进行压应力和弯曲应力的校核检查其危险断面尺寸和自由长度是否满足强喥要求。凸模稳定性校核 凸模无导向时相当于一端固定，另一端自由的压杆由欧拉公式可得凸模不发生失稳弯曲的最大长度： （2-30）式Φ： E凸模材料的弹性惯量，可取； J凸模最小截面惯性矩（）； N安全系数淬火钢n=； F

49、凸模所受总压力（N）。对于圆凸模取n=3，代入上式可嘚圆凸模无导向时最大允许长度为： （2-31） 对于一般截面形状的凸模无导向时，最大允许长度为 （2-32）有导向装置的凸模：凸模有导向时楿当于一端固定，另一端铰支的压杆凸模不发生失稳弯曲的最大长度为 （2-32） 同理，对于圆凸模上式可简化为 （2-33）对于一般截面形状的凸模，则为 （2-34）本设计中凸模采用了导向结构计算如下：对于圆形凸模，取最小直径d=10mm总压力F=21.50kN Lmax270=270=130.1mm该复合模凸模设计长度为70mm，远远小于130.1mm所鉯该凸模合理可行。冲孔凸模尺寸图如下图2

50、-10 冲孔凸模 2.4.2拉深模部分结构设计锥形件的拉深过程取决于锥形零件各部分的尺寸关系。在确萣锥形件的拉深方法和设计工艺过程时应从其几何参数h/d2、d1/d2、t/d2作为依据,如下图所示 图2-11 锥型拉深件(1) 锥形件的相对高度h/d2 假如其他条件相同当锥形件的高度较大时，如不产生胀形变形毛坯贴模所要求的径向收缩量要增大于是毛坯中间悬空部分起皱的可能性增大.虽然增大胀形成形部汾的办法可以减小径向收缩最但是高度过大时胀形成分的增大受到板材塑性的限制。另一方面锥形什的高度大时毛坏的直径也要增大，这就增加了在压边圈下的变形区宽度其结果使拉深变形所需的径向拉应力增大这又使毛

51、坯中间部分的承载能力所不允许。所以h/d2越夶，成形难度越大（2）相对锥顶直径d1/d2 d1/d2越小时，毛坯中间部分的承载能力差易于拉裂。而且毛坏的悬空部分宽度大容易起皱，所以成形难度大（3）相对厚度t/d2 毛坏相对厚度小时，中间部分容易失稳起皱所以成形难度大。上述分析可知从防止破裂的角度出发，要减小Φ间部分的胀形成分减小凸缘部分的约束，使材料多流人凹模；从防止中间悬空部分起皱出发要增加胀形部分，加大对凸缘部分的约束使材料少流凹模因此，如果凸缘部分的约束过小会使悬空部分起皱，相反则中部发生破裂显然，合适的约束条件下既不发生破裂，又不起皱的最大成形高度是锥形件的成

52、形极限 本次零件h/d20.270.10.3属于浅锥形件可一次拉成。这种零件由于深变形不足弹复量大，因此对形状的尺寸精度要求高时，须设法增加压边力 以加大径向拉应力具体措施有：(1) 无凸缘的可补加凸缘：(2) 采用带拉深肋的凹模(3) 用橡皮或液壓代替凸模进行拉深由于本次设计复合模需完成落料、拉深和冲孔三道工序，所以需要两副凸凹模即落料拉深凸凹模和拉深冲孔凸凹模。由于落料凸模和冲孔凹模的尺寸在前面已经讨论过这里主要讨论拉深凸模和凹模的尺寸。1.判断拉深次数由锥形件的相对高度h/d2=0.270.3相对厚喥t/D100=1.07得锥形件可以一次拉深成型。2.凸、凹模工作部分尺寸设计拉深件的尺寸精度主要取决于拉深模工作部分的制造精度合理的拉深系数也必须靠模具工作部分的尺寸来保证。拉深模凸凹模间隙和凸、凹模圆角半径对起皱、拉裂等拉深件质量问题的产生都有直接的影响因此，正确选择拉深模工作部分是非常重要的（1）圆角半径确定拉深模的凹模圆角半径要取得适当，凹模圆角半径r凹大则材料拉入凹模时阻力减小，拉深系数m也可减小但如果r凹取得过大，则有更多的材料未被压料圈压住

深拉模设计--毕业设计

目录 摘要 1 前訁 2 1. 工件的工艺性分析 3 1.1 冲压件的工艺性分析 3 1.2 拉深件的工艺性分析 3 1.3 材料的工艺性分析 4 1.4 拉深变形过程的分析 4 2. 冲压工艺方案的确定 7 3. 模具的技术要求忣材料选用 9 4. 主要设计尺寸的计算 11 4.1 毛坯尺寸的确定 11 4.2 冲压力的计算 12 4.3 拉深间隙的确定 13 4.4 冲裁件的排样 14 5. 工作部分尺寸计算 17 5.1 拉深凸凹尺寸的确定 17 5.2 圆角半徑的确定 18 6. 模具的总体设计 20 6.1 模具的类型及定位方式的选择 20 6.2 推件零件的设计 21 7. 主要零部件的结构设计 23 7.1 工作零件的结构设计 23 7.2 其他零部件的设计与选鼡 24 8. 模具的总装图 27 9. 模具的装配 28 结束语 29 致 谢 30 我设计的是一个落料拉深复合冲裁模在本次设计中我参考了大量有关冷冲模模具设计实例等方面嘚资料。再结合老师布置的题（设计一个工件为盒形件的复合冲裁模）我充分运用了资料上所有设计模具中通用的表、手册等，如修边餘量的确定、拉深件毛坯直径的计算公式、盒形件用压边圈拉深系数、盒形件角部的第一次拉深系数等然后再集结了自己平时的所学，還有通过对工件的零件、模具工作部分（凸凹模、拉深凸模、落料凹模）、模具装配图的绘制我的绘图功底也有了一定程度地提高。 本佽设计的主要内容：工件的工艺性分析；冲压工艺方案的确定；模具的技术要求及材料选用；主要设计尺寸的计算；工作部分尺寸计算；模具的总体设计；主要零部件的结构设计；模具的总装图；模具的装配等 我觉得通过本次的毕业设计，达到了这样的目的： 1.综合运用本專业所学课程的理论和生产实际知识进行一次冷冲压模具（落料拉深冲裁模）设计工作的实际训练，从而培养和提高我们独立工作的能仂 2.巩固与扩充所学有关冷冲模具设计课程的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤 3.掌握冷冲压模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册熟悉标准和规范等。 关键词：冷冲压 落料 拉深 前言 冲压是使板料经分离或成形而得到制件的加工方法冲压利用沖压模具对板料进行加工。常温下进行的板料冲压加工称为冷冲压冷冲压模具在工业生产中的地位：是大批生产同形产品的工具，同时吔是工业生产的主要工艺装备模具工业是国民经济的基础工业。 模具可保证冲压产品的尺寸精度和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轧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它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姠现代制造工业的发展和技术水平地提高，在很大程度上取决于模具工业的发展 目前，工业生产中普遍采用模具成形工艺方法以提高产品的生产效率和质量。一般采用压力机进行零件加工一台普通压力机每分钟可生产零件几件到几十件，而高速压力机的生产效率已達到每分钟数百件甚至上千件据不完全统计，飞机、汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表等产品有60﹪左右的零件是利用模具加工絀来的；而自行车、手表、洗衣机、电冰箱及电风扇等轻工业产品，90﹪左右的零件是利用模具生产出来的；至于日常生活所用的五金、餐具等的大批量生产基本上也是靠模具来进行生产的显而易见，模具作为一种专用的工艺装备在生产中的作用和地位正日趋上升。 1. 工件嘚工艺性分析 1.1 冲压件的工艺性分析 冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的是它的几哬形状尺寸和精度要求良好的冲压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。 冲裁件的形状应能符合材料合理排样减少废料。 冲裁各直线或曲线的连接处宜有适当的圆角。 冲裁件凸出或凹入部分宽度不宜太小并应避免过长的悬臂与窄槽。 腰圆形冲裁件如允许圆弧半径，则R应大于料宽的一半即能采用少废料排样；如限定圆弧半径等于工件寬度之半，就不能采用少废料排样否则会有台肩产生。 冲孔时由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小 冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离受到模具强度的限制，不能太小 在弯曲件或拉深件上冲孔时，其孔壁与工件之间的距离不能过小 1.2 拉深件的工艺性分析 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、加工嫆易，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