1、1.3 宽凸缘圆筒形件的工艺计算要点41.4 拉深凸模和凹模的间隙51.5 拉深凸模，凹模的尺寸及公差51.6 凹模圆角半径rd61.7 凸模圆角半径rp72 冲裁工艺及冲裁模具的设计82.1 凸模与凹模刃口尺寸的计算82.2 凸、凹模刃口尺寸的计算方法82.2.1落料.92.2.2 冲孔102.2.3 凹模洞的类形102.2.4 凹模的外形尺寸113 模具的其它零件123.1模架123.2 模柄133.3 卸料板143.4 弹顶和推出装置153.5 导向装置（导柱 导套）153.6 固定零件（固定板、垫板）163.7 连接零件174 压力机的选择174.1 冲裁力174.2 拉深力184.3
2、 查表选机185 主要组件的装配195.1 模柄的装配195.2 凸模的装配195.3 弹压卸料板的装配195.4 模架的技术要求及装配206 模具的工作过程概述207 结束语22致 谢22参考文献2322前 言模具是现代工业的重要工艺设备，随着科学技术的不断进步，它在国民经济中占有越来越重要的地位，发展前景十分广阔。模具技术水平在很大程度上决定于人才的整体水平，而模具技术水平的高低，又决定这产品的质量、效益和新产品的开发能力，因此模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。改革开放30年来，我国的模具工业获得了飞速的发展，设计、制造加工能力和水平、都有一了很大的提高。虽然我国模具产
3、品水平有了很大提高，但差距还很大。 近些年来，中国模具的设计和制造水平有了很大提高，CAD/CAE/CAM等计算机辅助技术、高速加工技术、热流道技术、气辅技术、逆向工程等新技术得到广泛应用。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达25mm，精度可达IT1617级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高能效成形方
4、法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以CAD/CAM/CAE技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。1冲压成形是
5、一种历史悠久的金属加工工艺方法. 本世纪前20年是我国经济社会发展的重要战略机遇期。在这样一个关键历史时期，制造业扮演着重要的角色。制造业中的冲压成形行业是发展汽车制造业、航空航天工业、金属制品业、仪器仪表电器及化工工业等等的基础，是现阶段我国最具商机，既有大好发展机遇，又面临严峻市场挑战的行业。因此，依靠技术进步，大力发展先进成形技术，振兴我国冲压行业是历史性战略任务21世纪初，制造业全球化进程的加快及信息技术、材料技术的迅猛发展，必将给冲压成形技术和行业带来一系列新的深刻的变化。冲压行业必须转变观念，改变机制，加速信息技术、数字化技术与冲压成形技术的融合，改变传统冲压行业的面貌，才能满足国
6、民经济快速发展的需要和提升国际竞争力，把中国的冲压成形行业做大做强。冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。 冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。，有607
7、0%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。2全世界的钢材中冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。在中国，从事模具技术研究的机构和院校已达30余家。华中科技大学模具技术国家重点实验室、上海交通大学模具CAD国家工程研究中心、北京机电研究所精冲技术国家工程研究中心和郑州工
8、业大学橡塑模具国家工程研究中心等，在模具CADCAECAM技术、冷冲模和精冲模CAD软件、模具的电加工和数控加工技术、快速成型（PP）和快速制模技术、新型模具材料等方面都取得了显著的进步和多项成果。由此展望未来，中国模具工业将会有一个持续快速发展的机遇期。我们要很好地把握住这个机遇期，使我国模具工业有一个很大的提高。 面对这种形势，我国模具行业当前的任务是：推进改革，调整结构，开拓市场，苦练内功，提升水平，上新台阶。最终使我国成为真正的模具强国。通过四年的基础课程和专业课程的学习，我对本专业的理论知识已有了系统的掌握，为以后走上工作岗位打下了结实的基础。但在这次设计中我也发现了我的许多不足之处
9、，并加以改正。本套模具就是在发现错误和改正错误的过程中完成的，由于知识浅薄，错误之处难免，敬请老师指正。1 工件工艺性分析如右图1所示：工件为有凸缘圆筒形零件，且在凸缘上均匀分布4个相同的孔。故可得知此工件为：落料拉深冲孔所得，其加工工艺过程为：落料拉深冲孔,各尺寸关系如图1所示材料：08钢 厚度：t=1mm图 1工件图1.1 拉深模设计要点设计确定拉深模结构时为充分保证制件的质量及尺寸的精度，应注意以下几点。31） 拉深高度应计算准确，且在模具结构上要留有安全余量，以便工件稍高时仍能适应。2） 拉深凸模上必须设有出气孔，并注意出气孔不能被工件包住而失去作用。3） 有凸缘拉深件的高度取决胜于上
10、模行程，模具中要设计有限程器，以便于模具调整。4） 对称工件的模架要明显不对称，以防止上、下模位置装错，非旋转工件的凸、凹模装配位置必须准确可行，以防松动后发生旋转，偏移而影响工件质量，甚至损坏模具。5） 对于形状复杂，需经过多次拉深的零件，需先做拉深模，经试压确定合适的毛坯形状和尺寸后再做落料模，并在拉深模上按已定形的毛坯，设计安装定位装置。6） 弹性压料设备必须有限位器，防止压料力过大。7） 模具结构及材料要和制件批量相适应。8） 模架和模具零件，要尽是使用标准化。9） 放入和取出工件，必须方便安全。1.2 凸缘圆筒形件的拉深方法及工艺计算有凸缘筒形件的拉深原理与一般圆筒形件是相同的，但由
11、于带有凸缘，其拉深方法及计算方法与一般圆筒形件有一定差别。1） 有凸缘拉深件可以看成是一般圆筒形件在拉深未结束时的半成品，即只将毛坯外径拉深到等于法兰边（即凸缘）直径时的拉深过程就结束。因此其变形区的压力状态和变形特点应与圆筒形件相同。图 2 凸缘件毛坯根据凸缘的相对直径比值，有凸缘筒形件可分为：窄凸缘筒形件（）和宽凸缘筒形件（）。因为，显然此工件为宽凸缘筒形件。下面着重对宽凸缘件的拉深进行分析，主要介绍其与直壁筒形件的不同点。当时（图2）,宽凸缘件毛坯直径的计算公式为：（1）根据拉深系数的定义宽凸缘件总拉深系数仍可表示为： （2）1.3 宽凸缘圆筒形件的工艺计算要点1）毛坯尺寸的计算。4毛坯
12、尺寸的计算仍按等面积原理进行，参考无凸缘筒形件毛坯的计算方法计算，毛坯直径的计算公式见式（1），其中要考虑修边余量，其值可从冲压工艺与模具设计表4.22中查得1.6mm即=50+1.6=51.6mm则mm根据拉深系数的定义，宽凸缘件总拉深系数仍可表示为：M=2）判断工件是否一次拉成。这只须比较工件实际所需的总拉深系数和与凸缘件第一次拉深系数和极限拉深系数的相对高度即可。，当时可以一次拉成，工序计算到此结束，否则应进行多次拉深。由冲压工艺与模具设计表4.2.6查得此凸缘件的第一次拉深系数。由表4.2.7查得此凸缘件的第一次拉深最大相对高度： ，可知，可一次拉成。1.4 拉深凸模和凹模的间隙拉深模
13、间隙是指单面间隙，间隙的大小对拉深力，拉深件的质量，拉深模的寿命都有影响，若c值过小，凸缘区变厚的材料通过间隙时，校正和变形的阻力增加，与模具表面间的摩擦，磨损严重，使拉深力增加，需件变薄严重，甚至拉破，模具寿命降低。间隙小时得到的零件侧壁平直而光滑，质量较好，精度较高。间隙过大时，对毛坯的校直和挤压作用减小，拉深力降低，模具的寿命提高，但零件的质量变差，冲出的零件侧壁不直。5因此拉深模的间隙值也应合适，确定c时要考虑压边状况，拉深次数和工件精度高。其原则是：即要考虑材料本身的公差，又要考虑板料的增厚现象，间隙一般都比毛坯厚度略大一些。不用压边圈时，考虑到起皱的可能性取间隙值为：C=（11.1
14、） （3）有压边圈时，间隙数值也可按表4.6.3取值（冲压工艺与模具设计），此工件的拉深间隙可取，C=1.1t=1.1mm1.5 拉深凸模，凹模的尺寸及公差工件的尺寸精度由末次拉深的凸、凹模的尺寸及公差决定，因此除最后一道拉深模的尺寸公差需要考虑外，首次及中间各道次的模具尺寸公差和拉深半成品的尺寸公差没有必要做严格限制。这时模具的尺寸只取等于毛坯的过渡尺寸即可。此工件内形尺寸公差有要求，故以凸模为基准，先定凸模尺寸考虑到凸模基本不磨损，（其尺寸关系如图3所示）以及工件的回弹情况，凸模开始尺寸不要取得过大。其值为：凸模尺寸为：- （4）凹模尺寸为： （5）图 3 凸模凹模尺寸关系图凸、凹模的制造
15、公差p和d可根据工件的公差来选定。工件公差为TT13级以上时p和d可按TT68级取，工件公差在IT14级以下时，则p和d可按IT10级取：=（20+0.40.2）-=20.080-0.021mm=（d+0.4+2c）+ =（20+0.40.2+21.1）+=22.280+0.021mm1.6 凹模圆角半径拉深时，材料在经过凹模圆角时不仅因为发生弯曲变形需要克服弯曲阻力，还要克服因相对流动引起的磨檫阻力，所以大小对拉伸工件的影响非常大。主要有以下影响：1）拉伸力的大小；2）拉伸件的质量；3）拉伸模的寿命。小时材料对凹模的压力增加，磨檫力增大，磨损加剧，使磨具的寿命降低。所以的值即不能太小。在生产
16、上一般应尽量避免采用过小圆角半径，在保证工件质量的前提下尽量取大值，以满足模具寿命要求。通常可按经验公式计算： （6）式中D为毛坯直径或上道工序拉深件直径；d为本道拉深后的直径应大于或等于2t，若其值小于2t，一般很难拉出，只能靠拉深后整形得到所需零件，故可取=2.5mm1.7 凸模圆角半径凸模圆角半径对拉深工序的影响没有凹模圆角半径大，但其值也必须合格，一般首次拉深时凸模圆角半径为=（0.71.0）这里取=1.0=2.5mm图4 凸凹模图图5 模具尺寸计算示意图图 6 拉伸凸模图2 冲裁工艺及冲裁模具的设计2.1 凸模与凹模刃口尺寸的计算冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度。模具的合
17、理间隙也要靠模具刃口尺寸制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及其制造公差，是设计冲裁模的主要任务之一。从生产实践可发现：由于凸凹模之间存在间隙，使落下的料或伸出的孔却带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模尺寸；在测量于使用中，落料件以大端尺寸为基准，冲孔件以小端尺寸为基准。2.2 凸、凹模刃口尺寸的计算方法由于加工模具的方法不同，凸模与凹模刃口部分尺寸的计算公式与制造公差的标注也不同，刃口尺寸的计算方法可分为以下两种情况：凹模与凸模分开加工，凸模和凹模配合加工，从此工件的结构上分析，选择凸模与凹模分开加工的制造方法：采用这种方法，凸模和凹模分别按图纸加工至尺寸，要分
18、别标注凸模和凹模的刃口尺寸及制造公差（凸模、凹模），适用于圆形或简单形状的制件。为了保证初始间隙值小于最大合理间隙2，必须满足下列条件：或取： 也就是说，新制造模具应该是，否则制造的模具部隙已超过允许变动范围22,影响模具的使作寿命。下面对落料和冲孔两种情况分别进行讨论。2.2.1落料高工件的尺寸为D-0，根据计算原则，落料时以凹模为设计基准。首先确定凹模尺寸，凹模的基本尺寸接近或等于制件轮廓的最小极限尺寸，再减小凸模尺寸以保证最小合理间隙值2。（a）落料示意图 （b）冲孔示意图图7名部分分配位置如图7（a）所示。其计算公式如下（3） （4）代入数据得校核；由此可知，只有缩小、，提高制造精度，
19、才保证间隙在合理范围内，此时可取、，放得：图8 落料凹模图2.2.2 冲孔设冲孔尺寸为，根居以上原则，冲孔时以凸模设计为基准，首先确定凸模刃口尺寸，使凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸，再增大凹模尺寸，凸模制造偏差为负偏差，凹模取正偏差，名部分分配位置如图7.b所示，其计算公式如下：在同一工步制件上冲出两个以上孔时，凹模型孔中心距Ld按下式确定：代入数据校核孔距尺寸：2.2.3 凹模洞的类形常用凹模洞口的类形如图9所示： 图9 常用凹模洞口类型图其中图a、b、c为直筒式刃的凹模，其特点是制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变，广泛用于冲裁公差要求较小，形状复杂的精密制件。但因废料
20、（或制件的聚集而增大了推件力和凹模的胀裂力，给凸、凹模的强度都带来了不利的影响。一般复合模上出件的冲裁模用图a、c型，下出件的冲裁模用图b或图a型，图d、e型是锥筒式刃口，在凹模内不聚集材料，侧壁磨损小，但刃口强度差，刃磨后刃口径向尺寸略有增大（如300时，刃磨0.1mm时，其尺寸增大0.0017mm。凹模锥角，后角和洞高度h，均随制件材料厚度增加而增大，一般取15302030h=4-10mm综上所述及其对工件孔分析，选择B型凹模洞口，取h=6mm20。2.2.4 凹模的外形尺寸凹模的外形一般有矩形与圆形两种。凹模的外形尺寸应保证凹模有足够的强度，刚度和修磨量，凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料
21、的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的如图10所示凹模的厚度为: （15）凹模壁厚度为：c=（1.52）H （3040mm）图10 凹模外形尺寸图式中b为冲裁件的最大外形尺寸；K为系数,是考虑板料厚度影响的系数可以冲压工艺与模具设计表282中查得代入数据可得冲孔凹模 H=15mm c=30mm落料凹模：H=0.3554.75=20mm c=40mm3 模具的其它零件3.1模架模具除简单冲模外，一般冲模多利用模架的结构。模架的和种类很多，要根据模具的精度要求，模具的类别，模具的大小选择合适的模架。模架的选择可从实用模具技术手册P192页选择标准架。根据查阅的内容及分析，此复合模可选用后侧导柱模架导
22、、导柱安装在后侧，有偏心裁荷时容易歪斜，滑动不够平稳，可从左右前三个方向关料操作比较方便。常用于一般要求的小型工件的冲裁和拉深模。所选模架的结构及尺寸关系如图11所示：L =250mm B=160mm 上模座：25016045 下模座25050导柱，32190 导套 3210543 =210 =170mm 其余尺寸见上下模座零件图，可以冲压手册冲压模具常用标准件选择。3.2 模柄模柄有多种形式，要根据模具的结构特点，选用模柄的形式模柄的直径根据所选压力机的模柄孔径确定，模柄可根据实用模具技术手册P201页选择，经查阅各种模柄的特点，选用压入式模柄，这种模柄应用比较广泛压入模柄的结构和尺寸，可参
23、表11-10制造，表中B型模柄中间有孔可按装打料杆，用压力机的打料模杆进行打料，模柄的结构及尺寸关系如图12所示。图11 模架结构图 图 12 模柄结构图d=30；D=32 ；D1=42mmh=78mm ；h2=30mm ；h1=5mm ；b=2mma=0.5mm ；d1（H7）=6+0.0120 ；d2=11mm3.3 卸料板卸料板的主要作用是将冲压的料从凸模或凸、凹模上推下来，此外在进模比较复杂的模具中，卸料板还具有保护小凸模作用，常用的卸料板结构形式及适用范围见表11-24和第八章级进模表8-10实用模具技术手册卸料板的尺寸可根据实用模具技术手册表11-25查得，本模具选用弹压式卸料板。
24、卸料板的结构与尺寸关系如图13所示，图13 卸料版ho=16mmB=150mmC=（0.10.2）t=0.2mm）3.4 弹顶和推出装置弹顶装置由弹簧元件组成装于模具的下面通过顶杆起到推料的作用，弹顶装置通常在压力机的工作台孔中，弹顶装置结构形式见表11-26实用模具技术手册，具体结构及尺寸见装配图及零件图所示，见图表（10）设计模具时选用标准的弹簧。已知冲裁时卸料为=3.8 可选圆钢丝螺压缩弹簧，由表11-28查得d=8.0mm =50mm F=1990N. =38mm=62mm; 节距P=14.9mm3.5 导向装置（导柱 导套）导向装置指得是模架上的导柱、导套。模具在开模，闭模过程中，导柱和导套起导向的作用，使得凸凹模正确的闭合，故此，导柱、导套需要有严格的配合精度及尺寸要求，导柱、导套的选择可以从冲压手册中选取，（取H7/h6配合）。如图14 a导柱的具体尺寸为：d=32 L=190mm导套的具体尺寸为（图14 .b）D=32D（r6）=45L=105mm；h=43mm；L=25mm油槽数为2 ；b=3；a=1（a） （b） 图14 导柱、导套3.6 固定零件（固定板、垫板）1）垫板的作用是承受凸模和凹模的压力，防止过大的冲压，在上下模座上压出凹坑，影响模具的正常工作，垫板厚度根据压力机的大
