落料、拉深、冲孔复合模设计(共56页)

四川理工学院毕业设计（论文）落料、拉深、冲孔复合模设计学 生： 学 号： 专 业：班 级：指导教师：四川理工学院机械工程学院二零一五年六月四 川 理 工 学 院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：落料、拉深、冲孔复合模设计学院： 机械学院 专业： 材控 班级：2011级1班 学号：学生： 指导教师： 接受任务时间 2015.3.9 教研室主任 （签名）院长 （签名）一.毕业设计（论文）的主要内容及基本要求内容：落料、拉深、冲孔复合模设计；产品工件图见附图；生产批量：大批量要求：要求有摘要（中、英文）、目录、设计任务书、产品图及设计说明书。1.工件工艺性分析（1）根据工件图，分析其形状、尺寸、精度、断面质量、装配关系等要求。（2）根据生产批量，决定模具的结构形式、选用材料。（3）分析工件所用材料是否符合冲压工艺要求。2.确定合理的工艺方案：应有两个以上的工艺方案比较分析。（1）根据工艺分析，确定基本的工序性质。如：落料拉深（2）根据工艺计算，确定工序数目。（3）根据生产批量和条件（材料、设备、工件精度）确定工序组合。如：复合冲压工序或连续冲压工序3.工艺计算（1）计算毛坯尺寸，合理排样，绘排样图，计算材料利用率。（2）计算冲压力，如：冲裁力、弯曲力、拉伸力、卸料力、推件力、压边力等以便确定压力机。（3）计算压力中心，防止模具受偏心负荷，受损。（4）计算并确定模具主要零件（凸模、凹模、凸模固定板、垫板等）外形尺寸及弹性元件的自由高度。（5）确定凸、凹模间隙，计算凸、凹模工作部分尺寸。4.模具总体结构设计（1）进行模具结构设计，确定结构件形式和标准。（2）绘制模具总体结构草图，初步计算并确定模具闭合高度，概算模具外形尺寸。5.选择冲压设备 根据工厂现有设备及要完成的冲压工序性质、冲压加工所需的变形力、变形功和模具的闭合高度、轮廓尺寸等因素，选用压力机的型号、规格。6.模具图样设计（1）绘制模具总图.主视图：常取模具的工作位置（闭模状态），采用剖面画法。.俯视图或仰视图：一般是将上模部分（或下模部分）拿掉，视图只反映模具的下模俯视（或上模俯视）可见部分。.侧视图和局部视图等：必要时画。.制件图：常画在图样的右上角，要注明其材料、规格、制件本身的尺寸、公差、技术要求等。.排样图：必须在制件图下面绘制。应标明料宽、步距、搭边值。.技术要求及说明：一般在标题的上面写出该模具的冲压力、模具闭合高度、模具标记所选设备型号等其他要求。.列出零件明细表。 （2）绘制非标准零件图： 零号总装图1张(手绘)；模具工作部分零件图8张（3号图纸，机绘），要求总量达到1张零号图纸（3）编写相应技术文件： 毕业设计说明书一份，论文字数不少于2万字，用电脑打印。 （4）审核 按规定时间完成，上缴本课题设计资料进行审核，并答辩。7.利用Solidworks软件完成8个非标件的三维建模。8、利用Danaform软件对拉深工艺进行验证。二指定查阅的主要参考文献及说明1实用模具设计与制造手册，许发樾主编 机械工业出版社 2000.102冲模设计手册,冲模设计手册编写组编注 机械工业出版社 1999.063实用冲压技术手册， 王孝培主编 机械工业出版社 2001.034冲压工艺与模具设计,姜奎华主编 机械工业出版社1999.15互换性与技术测量,廖念创等 计量出版社 1998.02 6金属材料及热处理,上海工大史美堂主编 上海科技出版社，1980.077冲模图册,李天佑主编 机械工业出版社，1995.108模具工业，模具工业杂志编辑部编辑出版9模具技术，模具技术杂志编辑部编辑出版10冲压模具设计实践100例，周本凯主编 化学工业出版社 2008.311模具设计指导，史铁梁主编 机械工业出版社，2008.4三.进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1收集文献,提出体系架构需求，完成开题报告2015.3.2-2015.3.202确定设计方案,完成所有工艺计算，重点解决关键疑难问题并分析2015.3.21-2015.4.173撰写论文,完成装配图及零件图2015.4.18-2015.5.154校对、修改加工论文及图纸2015.5.16-2015.5.265毕业设计修改及提交，完成答辩2015.5.27-2015.6.21四.毕业设计附图名称：工件图1.材料技术要求： （1）厚度 d=1mm材料：08 （2）表面质量：平整2. 大批量生产 摘 要经过对零件工艺性分析确定工艺方案为落料、拉深、冲孔复合模设计，通过对零件的结构、尺寸、精度、材料等分析，确定模具冲压方案为倒装复合模，采用手工送料、四导柱导向方式导向，导料销定位、固定导料销定距，采用弹性卸料方式卸料、利用推杆和推件块构成的刚性推件装置卸料，设计的该模具可以满足使用要求。关键词：落料；拉深；冲孔；倒装复合模ABSTRACTThis article is designed punching, blanking, Progressive Die, Die practical examples of relatively simple structure, easy to use and reliable. Stamping die mainly of sheet metal forming have been separated or parts of the processing methods. Because the production of large quantities of mold manufacturing, mold and stamping products to ensure dimensional accuracy and quality of products, Die Design and Manufacture of the main mold design, taking into account the work of the process can meet the requirements of design, can be processed into qualified parts, as well as subsequent maintenance and storage, such as is reasonable. In the design of the gasket hole accuracy is more important outside the outer fillet size precision, not only have to consider so that the parts made to meet the job requirements, but also to ensure his life. the card order process, non-standard parts of the process of card processing technology.Keywords: Blanking; drawing; punching; flip composite film目录 8 0 0总78第1章 绪论1.1课题背景近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”和“价格低”的服务要求，并陆续开始使用UGNX4.0、CAXA、Solidworks、AutoCAD2007、Pro/Engineer等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。UGNX4.0和Solidwork是比较常用的三维机械设计软件，能满足中小型企业模具设计需求。并能大大减少了设计师的工作量，节约了工作时间，提高了工作效率，使设计师把更多的精力用在新产品的开发及创新上。1.2 我国模具工业和技术的发展方向随着国际交往的日益增多和外资在中国模具行业的投入日渐增加，中国模具产业已经与世界模具产业密不可分，中国模具在世界中的地位和影响越来越重要。我国模具工业和技术的主要发展方向将主要集中在以下几个方面：（1）模具结构日趋大型、精密、复杂，模具寿命日益提高一方面由于成型（形）零件日趋大型化以及高效率生产所要求的一模多腔（如塑封模已经达到一模几百腔），使模具日趋大型化。另一方面，随着零件微型化和模具结构发展的要求（如多工位级进模工位数的增加，其步距精度的提高），模具精度由原来的5m提高到23m，今后有些模具加工精度公差更是要求在1m以下，这必将促进超精密加工的发展。（2）CAD/CAE/CAM技术在模具设计制造中的广泛应用模具制造是设计的延续，推行模具设计与制造一体化可达到优化设计的要求。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是当今最合理的模具生产方式，即可用于建模、为数控加工提供NC程序，也可针对不同的模具类型，以相应的基础理论，通过数值模拟方法达到预测产品成型（形）过程的目的，改善模具结构。从CAD/CAE/CAM一体化的角度分析，其发展趋势是集成化、三维化、智能化和网络化，其核心理念是让用户在统一的环境中实现CAD/CAE/CAM协同作业，以便充分发挥各单元的优势和攻效。（3）快速经济制模技术的推广应用快速模具制造及快速成型技术（RP）是在近两年内迅速发展起来的，并向着高精度、更快捷的方向发展。与传统的模具技术相比，该技术具有制模周期短、成本低的特点，是综合经济效益较显著的模具制造技术。近年来快速模具制造嫁接了先进的RP及NC技术，有效满足了一些高精度、高寿命模具的生产需求。具体新技术包括快速原型制造技术（RPM）、表面现象成形技术、浇铸成型制模技术、冷挤压及超塑成形制模技术等。（4）新技术在塑料模具中的推广应用采用新型热流道技术是塑料模设计制造中的一大变革，可显著提高模具制造的生产效率和质量，并能大幅度节省制件的原材料和节约能源，国外模具企业已有一半用上了该项技术，有的企业甚至已达80%以上，气体辅助注射成型也是塑料成型的一种新工艺，它具有注射压力低、制品翘曲变形少、表面好、易于成型、壁厚差异可以较大等优点，可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。（5）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率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，还能提高模具的质量和降低模具制造成本。模具标准件应进一步增加规格、品种，发展和完善销售网络，保证供货速度，为客户提供交货期短、精度高、生产工艺性好、使用寿命长、价格低的优质模具标准件。（6）开发优质模具材料和先进的表面处理技术模具材料是模具工业的基础。当前，国外模具材料系列日趋完善与细化，系列化程度已越来越高。中国是世界第一产钢大国，国内开发的高级优质模具钢品种虽然不少，但推广应用不足，每年所需要约70万顿模具钢，有相当一部分需要进口。为了扭转这种局面，应根据模具对使用性能的新要求，通过调整材料部分，或借助先进的工艺方法和工艺手段，不断开发具有特殊使用性能的新型模具材料。（7）高速铣削在模具加工中的推广应用高速铣削具有工件温升低、切削力小、加工平稳、加工质量好、加工效率高（为普通铣削加工的510倍）及可加工硬材料（60HRC）等诸多优点，是高精度型腔模具的重要加工手段。国外近年来发展的高速铣削加工，主轴转速可达到40000r/min，快速进给速度达到3040m/min，换刀时间可提高到13s，大副度提高了加工效率，并可获得Ra10m的加工表面粗糙度，形状精度可达10m。高速铣削加工技术的发展，促进了模具加工的发展，特别是给汽车、家电行业中大型腔模具制造方面注入了新的活力。（8）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程随着三坐标测量机、扫描仪等先进测量仪器的应用，现代检测技术正向高速度、高精度、高适应性、数字化、自动化方向发展。逆向工程（RE）又称反向工程或求反工程，通过对实物或零件进行扫描测量以及各种先进的数据处理手段获得产品的几何信息，然后充分利用CAD/CAM技术快速、准确地建立产品的数字几何模型，进行数据重构设计，最后经过适当的工程分析、结构设计和CAM编程，就可以加工出产品模具。（9）开发成形新工艺和模具，培养新理念和新模式在成形工艺方面，主要有冲压模具功能复合化、超塑性成形、塑性精密成形技术、塑料模气体辅助注射技术及热流道技术、高压注射成形技术等。另外，随着先进制造技术的不断发展和模具行业整体水平的提高，在模具行业出现了一些新的设计、生产、管理理念与模式，主要有：适应模具单件生产特点的柔性制造技术；创造最佳管理和效益的团队精神，精益生产；提高快速应变能力的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产哲理；广泛采用标准件的分工协作生产模式；适应可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等。此外，大力研发模具的抛光技术和模具制造设备，可进一步改善成型产品的表面质量。1.3 课题研究的意义 由于该冲压模具的设计包含了产品的工艺分析、模具的结构设计、零部件尺寸的计算以及大量CAD制图任务等，可以让人更深入的了解整个设计过程。对即将跨入模具行业我们，能完成一个像这样的课题，应该很不错了。这个课题不仅增加了我们对模具设计整体的感性认识，并且充分的考验了我们所学的知识（如大量CAD制图技术）。更重要的是通过整个设计，知道了我们该改善的地方，增加了我们进入这个行业的信心，以便更好的适应这个行业。第2章 零件工艺性分析2.1工艺分析工件简图：如图2-1所示： 图 2-1 工件图 名称：工件图1.材料技术要求： （1）厚度 d=1mm材料：08 （2）表面质量：平整2大批量生产分析如下：1材料名称：优质碳素结构钢牌号：08标准：GB/T 699-1988特性及适用范围：为极软的优质碳素结构钢，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。力学性能：抗拉强度 b (MPa)：330450抗剪强度 ：260360屈服强度 s (MPa)：200伸长率 5 ()：32断面收缩率 ()：60硬度 ：未热处理131HB2零件结构：该工件为圆形带孔拉深件，拉深高度不大，顶部的孔不在拉深变形区，侧面的孔在拉深变形区。3尺寸精度：零件图上的形状尺寸均未标注公差，属自由尺寸，尺寸精度较低，可按IT14级确定工件的公差，普通冲裁完全能满足冲裁要求。 2.2 冲裁工艺方案的确定该制件为典型的圆筒型拉深件，且顶部和侧面各有一个50和7.5的圆孔。优先考虑倒装复合模结构，可以直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸件可靠，便于操作。通过设计合理的模具结构和排样方案可以达到较好的零件质量和避免模具强度不够的问题。确定拉深次数：远小于一次拉深时的相对高度0.71-0.57则可一次拉深成形。也可根据相对厚度查表确定出筒形件（带压边圈）极限拉深系数m=0.53-0.55。而工件拉深系数则可一次拉成。需要进行落料、拉深、冲顶孔、冲侧孔四道基本工序。可采用以下三种方案：（1） 落料、拉深、冲孔、冲侧孔单工序成形（2） 落料、拉深复合，冲顶孔，再冲侧孔（3） 落料、拉深、冲顶孔、侧孔一次复合这样只需要一套模具即可完成方案（1）模具结构简单，但需要4套模具，工艺流程长，占用设备多，费工费时，且过多的模具投入又将进一步降低企业经济效益。方案（2）需要3套模具，冲侧孔通常需要悬臂冲孔，模具结构较为复杂，制造费用较高。虽效率有所提高但还远远不能满足企业高精度、低成本、高效益的生产和经济要求。为了满足生产要求，对此类带侧孔的可一次拉深成形的圆筒形件可考虑采用一套全新的工艺方案，即方案三。 2.3模具总体结构设计方案2.3.1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用复合冲压拉深。此制件带有侧孔为了方便斜楔机构的设计宜采用倒装复合模，同时也利于废料排出。2.3.2 操作与定位方式根据零件的生产批量大，采用自动送料机构能够达到批量要求，零件尺寸适中，材料厚度较薄，为了便于操作和保证零件精度，采用四导柱的导向方式；定位方式为导料销（同侧2个）定位，采用固定挡料销定距控制条料的送进步距。2.3.3模具总体结构设计方案由于冲裁件厚度为1.0mm，相对较薄，卸料力不大，故采用弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹簧组成。出件方式为下出件方式，由推杆和推件块组成的刚性推件装置推出，冲孔的废料可通过凸凹模的内孔从冲床台面孔掉下。2.3.4 导向方式的选择采用四导柱模架，这种模架的刚度好，导向精准。第3章 模具设计工艺计算3.1 排样、计算条料宽度及步距的确定3.1.1 排样设计与计算（1） 计算落料圆形件D的尺寸D= =129.3mm （2）排样合理与否不但影响材料的经济利用，还影响到制件的质量、模具的结构与寿命、制件的生产率和模具的成本等技术、经济指标。因此，排样时应考虑如下原则：1.提高材料利用率（不影响制件使用性能前提下，还可适当改变制件形状）。2.排样方法应使操作方便，劳动强度小且安全。3.模具结构简单、寿命高。4.保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。 图3-1 排样图根据材料经济利用程度，排样方法可以分为有废料、少废料和无废料排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样有可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多重形式。该零件落料件为规则圆形尺寸较大厚度较薄。为了保证加工和设计计算方便，采用直排排样方法，这种排样材料利用率较高，如图3-1所示的排样方法 。表3-1 搭边a和a1数值(低碳钢) 3.1.2 搭边值的确定搭边是废料，从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。但过小的搭边容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件的剪切表面质量。一般来说，搭边值是由经验确定的。考虑：1.材料的力学性能。塑性好的材料，搭边值要大些，硬度高与强度大的材料，搭边值小一些。2.材料的厚度。材料越厚，搭边值也越大。3.工件的形状和尺寸。工件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值也越大。4.排样的形式对排的搭边值大于直排的搭边。5.运料及挡料方式用手工送料，有侧压板导向的搭边值可小一些。 该制件是圆形制件，根据尺寸从表3-1中查出，两制件之间的搭边值a1=0.8（mm）,侧搭边值a=1.0(mm)。 由于该制件的材料是08钢，所以两制件之间的搭边值为：a1=0.8（11.2）=0.80.96(mm)取a1=0.8(mm)侧搭边值： a=1.0（11.2）=1.01.2(mm)取a=1.0(mm) 3.1.3送料步距与条料宽度计算在排样方案和搭边值确定之后，就可以确定条料的宽度，进而确定导料板间的距离。（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，每个步距可冲出一个或多个零件。送料步距公式由公式3-1计算。A=D+a1 (3-1) 式中 D平行于送料方向的冲裁件宽度；a1冲裁件之间搭边值。A=D+a1=129.3+0.8=130.1mm（2）计算条料宽度有三种情况需要考虑；有侧压装置时条料的宽度。无侧压装置时条料的宽度。有定距侧刃时条料的宽度。 表3-2 条料宽度偏差（mm）条料宽度B/mm材料厚度t/mm11223500.40.50.7501000.50.60.81001500.60.70.9根据模具设计要求和每次能保证顺利冲裁采用无侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料销（两个）送进。 条料宽度B计算：条料是由板料剪裁下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值。条料宽度由公式3-2计算。B=（D+2a+C） (3-2)式中 D冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸；a冲裁件与条料侧边的搭边；C条料与导料板之间的间隙（即条料的可能摆动量）。经查表3-2和表3-3得 =0.6mm C=0.5mm。 =（D+2a+C)= 131.3mm 表3-3 导料板与条料之间的最小间隙Zmin（mm）材料厚度t/mm无 侧 压 装 置条 料 宽 度B/mm100以下100以上0.50.51122334450.50.50.50.50.50.50.50.511113.1.4 计算材料利用率定义：冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的指标。一个步距内的材料利用率计算公式如下： (3-3)式中 一个步距内冲裁件的实际面积； 条料宽度； 步距。由公式（3-3）得 76.9第4章 工序力的计算4.1计算冲裁力的公式 计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机、设计模具和检验模具的强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的需求。普通平刃冲裁模，其总冲裁力FP按公式（4-1）计算： Fp=KptL （4-1） 式中 材料抗剪强度，见附表（MPa）； L冲裁周边总长（mm）； t材料厚度（mm）。 系数是考虑到冲裁模刃口的磨损、凸模与凹模间隙之波动（数值的变化或一般取13。在此模具中取1.3。当查不到抗剪强度r时，可以用抗拉强度b代替，而取Kp=1的近似计算法计算。 的数值取决于材料的种类和坯料的原始状态，可在设计资料及有关手册中查找，本设计的取值通过查表3-2确定，取300。4.1.1落料力的的计算落料时的周边长度为：L1=D=406.2mm落料力由公式（4-1）计算 4.1.2冲顶孔力的计算 冲裁落料周边总长为L2= 冲孔力由公式（4-1） 4.1.3冲侧孔力的计算 冲孔力由公式（4-1） 斜楔和斜楔滑块接触角取斜楔斜角 故总冲孔力 4.1.4卸料力和推件力的计算在冲模结束时，由于材料弹性回复（包括径向弹性回复和弹性翘曲的回复）及摩擦的存在，将冲落部分材料强塞到凹模内，而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进行，必须将紧箍在凸模上的料卸下，将凹模内的料推出。从凸模上卸下箍着的料所需力称卸料力，将强塞到凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称推件力。因此，需要有推件力和卸料力的作用。卸料力和推件力计算公式如下：卸料力 (4-2)推件力 (4-3)式中 冲裁力（）； 卸料力系数，其值为0.020.06（薄料取大值，厚料取小值）； 推料力系数，其值为0.030.07（薄料取大值，厚料取小值）；梗塞在凹模内的制件或废料数量（）； 直刃口部分的高（）。卸料力和推料力的系数通过查表4-1确定，卸料力系数取K0.05，推件力系数取0.055。 梗塞在凹模内的制件或废料数量取4 由公式（4-2）得卸料力 由公式（4-3）得推料力 料厚t/mm钢 0.10.10.50.50.252.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03铝、铝合金纯铜，黄铜0.0250.080.020.060.030.070.030.09 表4-1 卸料力、推件力和顶件力系数 4.1.5拉深力的计算 根据公式 (4-4) 拉深力； 板料厚度； 拉深后工序件直径； 拉深件材料抗拉强度； 修正系数 查参考文献【1】表5-18 =0.33 则： 4.1.6 压边力的计算 根据公式 （4-5） 查参考文献【1】表5-30 2.02.5 则 4.1.7 总压力的计算总压力等于该模具中所用压力之和，采用弹性卸料装置下出件的模具时的总压力为： 故模具的总压力为283 4.2压力中心的确定和初选压力机 4.2.1 确定压力中心模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。对于带有模柄的冲压模，压力中心应通过模柄的轴心线。否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。模具的压力中心，可安以下原则来确定：1.对称零件的单个冲裁件，冲模的压力中心为冲裁件的几何中心。2.工件形状相同且分布对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。 3.各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。求出合力作用点的坐标位置0，0（x=0，y=0），即为所求模具的压力中心。 图4-1 压力中心其中L1、L2、L3LN分别为各冲裁周边长度。明显可以确定压力中心即为冲裁件几何中心，见图4-1 4.2.2初选压力机 根据冲压力的计算和压力中心的计算，选择开式压力机的型号为J21G-20 (1) 公称压力(2) 滑块行程(3) 最大封闭高度 第5章 凸模与凹模刃口尺寸的计算5.1冲裁模刃口尺寸计算的基本原则冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度，模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及其制造公差，是设计冲裁模主要任务之一。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带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲裁件的小端尺寸等于凸模尺寸。2.在测量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔孔径是以小端尺寸为基准。3.冲裁时，凸、凹模要与冲裁件或废料发生摩擦，凸模愈磨愈小，凹模愈磨愈大，结果使间隙磨摩愈大。由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时考虑下述原则：（1）落料件尺寸由凹模尺寸决定，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，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。这样在凸、凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格制件。凸、凹模的间隙应取最小合理间隙值。（3）确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。如果对刃口精度要求过高（即制造公差过小），会使模具制造困难，增加成本，延长生产周期；如果对刃口精度要求过低（制造公差过大），则生产出来的制件可能不合格，会使模具的寿命降低。若制件没有标准公差，则对于非圆形件按国家标准“非配合尺寸的公差数值”IT14级处理，冲模则可按IT11级制造；对于圆形件，一般可按IT7IT9级制造模具。冲压件的尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。生产中对普通冲裁件，凹模刃口尺寸制造公差按IT7级精度选取；凸模刃口尺寸公差按IT6级精度选取。5.2冲裁模刃口尺寸的方法 凸、凹模刃口尺寸的确定原则考虑落料和冲孔的区别，落料件的尺寸取决于凹模。因此，落料模应先决定凹模的尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理的间隙。冲孔件的尺寸取决于凸模，因此，冲孔模应先决定凸模尺寸。用增大凹模尺寸来保证合理的间隙。考虑刃口的磨损对冲件尺寸的影响。刃口磨损后尺寸变大， 其刃口的基本尺寸应接近或等于冲件的最小极限尺寸；刃口磨损后尺寸变小，应接近或等于冲件的最大极限尺寸。考虑冲件精度与模具精度之间的关系，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值。一般冲模精度较冲件精度高23级。 凸、凹模分别加工时的工作部分尺寸其公式见表5-1表5-1 凸、凹模分别加工时的工作部分尺寸的计算公式工序性质冲件尺寸凸模尺寸凹模尺寸落料冲孔表示：Dp，Dd分别为落料凸，凹模刃口尺寸 dp，dd 分别为冲孔凸，凹模刃口尺寸 D， d 分别为落料件外径和冲孔件的基本尺寸 p，d分别为凸凹模的制造公差，凸模按IT6，凹模按IT7. 制件的制造公差 Zmin最小合理间隙 X磨损系数，其值在0.51之间。零件精度IT10以上，X=1，工件精度IT14，X=0.5。为了保证冲模的间隙小于最大合理间隙（Zmax），凸模和凹模制造公差必须p+dZmax - Zmin凸、凹模配合加工时的工作部分尺寸对于冲制复杂形状冲件的模具或单件生产的模具，其凸凹模常采用配合加工的方法。凸凹模工作部分尺寸计算：其落料件按凹模磨损后尺寸增大（A类尺寸），减小（B类尺寸）和不变（C类尺寸）的规律分三种。冲件按凸模磨损后尺寸减小（B类尺寸），增大（A类尺寸）和不变（C类尺寸）的规律分三种。因为工件属冲孔，根据设计要求确定凸模刃口尺寸并依次为基准配置凹模，按磨损后其尺寸变大，变小，不变。凸、凹模刃口尺寸的计算方法落料刃口尺寸计算对于落料部分按未注公差IT14级计算，所以落料件尺寸为，根据查表得冲裁刃口双面间隙为Zmin0.100mm,Zmax0.140mm. 129.3的制造公差查表得0.040mm，0.030mm+=0.040+0.030mm=0.07mmZmax-Zmin=0.140-0.100mm =0.04 mm由于+Zmax-Zmin，故采用凸模与凹模配合加工法。磨损系数为x=0.5.则凹模刃口尺寸为 =(D-x）+凹0 =(129.3-0.51)+0.25 0 =128.8+0.25 0 凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配制，其双面间隙为0.100.14mm为保证模具刃口有较长的使用寿命，即保证刃口磨损后还能冲出合格的制件来，制造是按最小间隙Zmin=0.10mm配合间隙。冲顶孔刃口尺寸计算 对于的孔，制造公差查表得对于冲孔部分按未注公差IT14级计算，所以冲孔件尺寸为50mm， 50的制造公差查表得0.030mm，0.020mm +=0.030+0.020mm=0.05mm Zmax-Zmin=0.140-0.100mm =0.04 mm由于+Zmax-Zmin，故采用凸模与凹模配合加工法。磨损系数为x=0.5.则凸模刃口尺寸为 =(D+x） =(50+0.50.62) =50.3 凹模刃口尺寸按凸模实际尺寸配制，其双面间隙为0.100.14mm为保证模具刃口有较长的使用寿命，即保证刃口磨损后还能冲出合格的制件来，制造是按最小间隙Zmin=0.10mm配合间隙。 冲侧孔刃口尺寸计算对于的孔，冲孔部分按未注公差IT14级计算，所以冲孔件尺寸为7.5mm， 7.5的制造公差查表得=0.02mm =0.02mm由 +=0.02+0.02mm=0.04mm即+= Zmax-Zmin凸故采用分开加工，则： =(d+x)0-凸 =（7.5+0.50.36）0-0。02mm =7.68 0-0.09mm =（d+x+Zmin）+凹0 =（7.5+0.50.36+0.10）+0.020 mm =7.78+0.020 mm拉深刃口尺寸计算 对于拉深部分直径制造公差查表得凹=0.035mm 凸=0.025 mm拉深凸模和凹模的单边间隙查表，按Z/2=（11.1）t,取Z=2。则可求得拉深凸模和凹模的刃口尺寸为： =（D+0.5） =（100+0.50.87）mm 100.44 mm拉深凹模刃口尺寸按凹模实际尺寸配制，其双面间隙1mm。第6章 模具主要工作零部件设计6.1冲孔凸模的设计 冲孔小凸模采用螺塞固定在落料凹模上，凸模长度尺寸应根据模具的具体结构确定，同时考虑凸模的修模量及固定板、与卸料板之间的安全距离等因素。 （a） （b）图6-1 冲孔凸模1在一般情况下，凸模的强度是足够的，不必进行强度计算。但是对细长凸模，或凸模断面尺寸较小而毛坯厚度又比较大的情况下，必须进行承压能力和抗纵向弯曲能力两方面的校验。该冲孔凸模的强度校核公式如下： （6-1） 式中 L冲件轮廓的周长（）； t冲件材料厚度（）； 冲件材料抗剪强度； 接触面积（），取接触宽度为t/2； 凸模刃口接触应力； 凸模材料许用应力，对于常用合金模具钢，可取1800。校核冲孔凸模由于冲件轮廓周长为23.56，冲件材料厚度1，接触面积44.18，冲件材料抗剪强度取300, 凸模材料许用应力取1800。由公式（6-1）得： =1800 经校核冲孔小凸模的强度足够。冲孔大凸模采用台阶固定在凸模固定板上，凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。 （a） （b）图6-2 冲孔凸模2 由公式（6-1）得： 经校核冲孔大凸模的强度足够。6.2 落料凹模的设计凸凹模的最小壁厚与冲模的结构有关：正装式复合模因凸凹内孔不积存废料，胀力小，最小壁厚可小些；倒装式复合的凸凹模内孔一般积存废料，胀力大，最小壁厚应大些。成形部分做成通孔以便于落料。见图6-3 （a） （b） 图6-3 落料凹模又作为冲孔侧孔凸模的凸模固定板应注意强度是否满足。 6.3 落料拉深凸凹模的设计凸凹模的最小壁厚与冲模的结构有关：正装式复合模因凸凹内孔不积存废料，胀力小，最小壁厚可小些；倒装式复合的凸凹模内孔一般积存废料，胀力大，最小壁厚应大些。由于选用的是倒装式复合模，所以查下表得：最小壁厚a=2.7mm。表6-3 倒装复合模最小壁厚表（mm)材料厚度1.01.21.41.61.82.02.22.5最小壁厚a2.73.23.64.04.44.95.25.8 （a） （b） 图6-4 落料拉深凸凹模 由于制件侧壁有一的圆孔，孔上壁距底面距离为21.75mm。为了让冲孔凸模在凸凹模向下运动过程中顺利通过，应在相应位置开一方孔。竖直长度应大于21.75mm，宽大于孔直径。所设计方孔尺寸为。 6.4拉深冲孔凸凹模的设计凸凹模固定在下模座上，采用嵌入式加螺钉固定。拉深高度为38mm，结构上需冲顶孔和侧孔。且落料处需做通孔使废料从凸凹模内部下落再通过下模座上的孔以排除废料。凸凹模圆角半径： 取由,取 （a） （b） 图6-5 拉深冲孔凸凹模 6.5凸模固定板的设计此凸凹模带有台阶以便于与落料拉深凸凹模定位，提高模具装配精度。凸模与凸模固定板之间常采用H7/m6过渡配合，由于材料厚度较薄故板料不宜过厚，取板厚H=15mm 台阶高h=5.5mm。 （a） （b） 图6-6 凸模固定板 6.6垫板的设计垫板的定义为，加强模具强度。减轻模具工作时的震动力。另用垫板，目的为：冲头或冲针底部面积过小需用一定强度的垫板以防模板因强度小而出现凹坑，影响模具的寿命和精度。垫板厚度一般为30-10mm。由于制件材料较薄取h=10mm。 （a） （b） 图6-7 垫板 6.7斜楔机构的设计（1）斜楔机构的应用范围 冲压模具中，斜楔机构的常用形式如图5-55所示，不同形式的适用范围如下。I区。水平方向向上倾斜10、向下倾斜10范围，可采用水平运动的斜楔机构【图6-8（a）】。II区。向上倾斜范围，可采用向上倾斜运动的斜楔机构【图6-8（b）】，其中当倾斜角在范围内时，赢、考虑增设中间斜楔滑块。III区。向下倾斜范围可采用向下倾斜运动的斜楔机构，见【图6-8（c）】。IV区。向下倾斜超过45时，应选择空间斜楔机构斜楔（吊楔），见【图6-8（d）】。 图6-8 斜楔的结构形式（2）水平运动的斜楔机构 冲压加工方向为水平或在向上倾斜10或向下倾斜10的范围内即采用水平运动的斜楔机构（图6-9）。 图6-9 水平运动斜楔分析图 斜楔一开始接触斜楔滑块2时的状态如【图6-9（a）】所示，此时： a.斜楔与斜楔滑块接触面的长度，应大于或等于斜楔工作斜面的；b.斜楔后挡块5接触面的最小长度应为