湖南Y12型拖拉机轮圈落料与首次

湖 南 工 学 院 毕 业 设 计 任 务题 目：湖南Y12型拖拉机轮圈落料与首次拉深模设计学生姓名： 李 德 军专业班级： 模具0303班院 系： 机械工程系指导老师： 曾立平（教授）、郭雪娥（副教授）起止时间：2006年4月11日至2006年5月31日2006年4月10日 目 录引 言 2毕业设计任务书 3毕业设计指导书 4设计说明书 8一、设计课题 8二、设计过程 9（一）、零件的工艺性分析 9（二）、工件的毛坯面积的计算 10（三）、第一工序件尺寸计算 12（四）、落料与首次拉深模设计程序 13 工序件的工艺分析 13 工序件工艺方案的确定 14 排 样 15 模具的压力中心的确定 15 冲压设备的选择 15 5.1 落料力的计算 15 5.2 拉深力的计算 16 5.3 压边力的计算 16 主要工作部分尺寸的计算 18 6.1 落料刃口尺寸计算 18 6.2 拉深工作部分尺寸计算 19 6.3 拉深凹模的圆角半径 20 模具主要零件的结构设计 20 7.1 落料凹模的结构设计 21 7.2 固定卸料板的结构设计 21 7.3 其它非标准零件的结构设计 22 压力机的校核 25 模具的动作分析 26 模具的安装 26 （三）参考文献 28设计体会 29引 言本说明书为机械类冷冲压模具设计说明书，是根据冷冲压模具设计指导一书上的设计过程及相关工艺规定所编写的。本说明书的内容包括：毕业设计任务书、毕业设计指导书、毕业设计说明书、毕业设计体会、参考文献等。编写本说明书时，力求符合设计步骤，详细说明了冷冲压模具的设计方法和基本步骤，以及各种参数的具体计算过程和计算方法，如冷冲压工序件的成型工艺、模具刃口尺寸、压力设备的选择等。本说明书在编写的过程中，得到了曾立平教授和郭雪娥教授以及相关老师和同学的悉心指导和热情帮助，在此一并表示谢意！由于本人知识水平和能力有限，在本说明书中难免有各种各样的问题和错误，敬请各位老师和同学批评指正。 设计者：李德军 2006年5月2日湖南工学院（南校区）机械系2006届毕业设计任 务 书设计时间：2006年4月9日2006年5月25日指导教师：曾立平、郭雪娥一、设计题目冷冲压模具设计（湖南Y12型拖拉机轮圈落料和首次拉深模设计）。二、原始数据1、冲压件零件图（包括零件尺寸、精度、材料等）。2、生产批量为大批大量。三、设计要求1、在保证规定的生产率和高质量的冲压件的同时，力求降低生产成本，模具的使用寿命长。2、设计的冷冲模必须保证操作安全、方便。3、冲模零件必须具有良好的工艺性，即制造装配容易、便于管理。4、便于搬运、安装、紧固到冲床上并且方便、可靠。5、在保证模具强度的前提下，注意外形美观，各部分比例协调。四、设计图纸模具总装配图一张。全部的模具零件图纸（其中要求至少有一张电脑绘图）。五、设计说明书1、资料数据充分，并且要标明数据出处。2、计算过程详细、完全。3、公式的字母含义应标明，有时候还要标注公式的出处。4、内容条理清楚，按步骤书写。5、说明书要求用计算机打印出来。六、自选一个重要的模具零件编制其工艺加工路线。湖南工学院（南校区）机械系2006届毕业设计指 导 书一、 题目：湖南Y12型拖拉机轮圈落料和首次拉深模设计。二、 取得必要的资料。1、 注有技术要求的产品零件图。2、 工件加工过程工艺卡。3、 工件的生产批量。4、 原材料规格与毛坯情况。5、 冲压车间的设备资料。6、 模具制造技能和设备条件及可以采用的模具标准情况。三、 分析冲压零件的工艺性分析冲压件的工艺性包括技术和经济两方面，在技术方面，根据产品图纸，主要分析冲压件的形状特点、尺寸大小、尺寸标注方法、精度要求、表面质量和材料性能等方面的因数，是否符合冲压工艺要求；在经济方面，主要根据冲压件的生产批量分析生产成本，阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。1、 冲压件的形状和尺寸：冲压件的形状和尺寸不同，对冲压工艺的要求也将不相同。2、 冲压件的尺寸精度：冲压件的精度与冲压工艺方法、模具的结构型式及制造精度等有关。3、 尺寸标注：冲压件的尺寸标注应该符合冲压工艺要求。4、 生产批量：生产批量的大小，直接影响模具的结构型式，一般大批量生产时，可以选用级进模和高效率的冲压设备来提高生产率；小批量生产时，可以采用单工序模具和售价比较低的冲压设备来进行生产以降低模具的制造费用和零件的生产费用。5、 其它方面在对冲压件进行工艺分析时，除了考虑上述因素外，还应该分析冲压件的厚度、板料性能及冲压基本工序常见的生产问题对冲压工艺性的影响。四、 确定工艺方案及模具型式： 1、根据对冲压零件的形状、尺寸、精度及表面质量要求的分析结果，根据所需的冲压基本工序，如落料、冲孔、拉深、整形等。 2、根据初步工艺计算，确定工序数目，如冲压次数、拉深次数等。 3、根据各工序的变形特点、质量要求等确定工序顺序。一般可以按照下列原则来进行： 1）、对冲带孔或者带有缺口的冲裁件，如果选用简单模具，一般先落料，再冲孔或者切口，使用级进模，则先冲孔或者切口后落料。 2）、对于带孔的拉深拉深件，一般先拉深，后冲孔，但是孔的位置在零件的底部且孔径尺寸要求不高时，也可以先冲孔而后拉深。 3）、对于形状复杂的拉深件，为了便于材料的变形和流动，应该先形成内部形状，再拉深外部形状。 4）、整形或者校平工序，应该在冲压件基本成形以后进行。 4、 根据生产批量和条件（冲压加工条件和模具制造条件）确定工序组合。生产批量大的时候，冲压工序应该尽可能地组合在一起，采用复合模冲压；小批量生产的时候采用单工序简单模。五、进行必要的工艺计算 1、 计算毛坯尺寸，进行排样和计算条料宽度及材料利用率。 2、 计算冲压力（冲裁力、拉深力、卸料力、推件力、压边力等），对于厚板冲裁、拉深工艺，还需要计算冲裁功、拉深功及功率。3、 确定模具的压力中心。4、 计算凹、凸模工作部分尺寸，确定凹、凸模间隙。5、 计算或者估算模具各主要零件的高度尺寸及卸料、压边所需要采用的弹性元件的自由高度。6、 对于拉深工序，还需要决定拉深方式（是否决定采用压边圈），计算拉深次数和中间工序的半成品尺寸。六、 进行模具的整体设计 模具的整体设计是指在上述分析计算的基础上画出模具的整体草图并且初步计算出模具的闭合高度，大致确定出模具的外形尺寸。七、 模具主要零部件的结构设计 1、 设计工作部分零件，如凸模、凹模的结构型式，或者根据国家标准选择其结构型式及固定型式。 2、 根据具体情况确定定位形式，如可调定位板，固定挡位板，后动挡料销，定距侧刃等，并且选择或者是设计定位零件的结构。 3、 决定卸料或者是推件的型式，如采用刚性或者是弹性的卸料方式，则应该对弹簧或者是橡胶块进行选择与计算。 4、 根据国家标准选择导向和安装紧固零件，如导柱、导套、模柄、上、下模座等的结构型式。八、 选定冲压设备 对于曲柄压力机必须满足以下的要求： 1、 压力机的公称压力必须大于冲压的工艺力。 2、 压力机闭合高度必须满足模具的闭合高度要求。 3、 对于拉深工序所选用的压力机，其工作行程必须大于工序中工件高度的22.5倍，以便于放入毛坯和取出工件。 4、 压力机的工作台面尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸，并且要留有固定模具的位置。九、 绘制模具总图 模具总图包括： 1、 主视图： 绘制模具工件位置的剖面图。 2、 俯视图： 一般情况下绘制下模部分的全俯视图，也可以一半绘制下模部分的俯视图，另一半绘制上模部分的俯视图。 3、 侧视图、仰视图及局部剖视图等。 4、 工件图： 一般将工件图绘在右上角。 5、 排样图 6、 列出零件明细表，注明材质和数量，凡是国家标准件必须注明其规格。 7、 技术要求及说明，技术要求包括冲压力，所选设备的型号，模具的闭合高度，模具的冲裁间隙及其其它要求。十、 绘制各非标准零件图 零件图上应该注明其全部尺寸、公差与配合、形位公差、表面粗糙度、所用材料、热处理方法及其它要求。十一、 根据上述设计步骤，整理设计数据，编写设计说明书。 湖南工学院机械工程系模具教研室 指导教师：曾立平 郭雪娥 2005年12月9日设计说明书一、设计课题: 湖南Y12 型拖拉机轮圈的落料与首次拉深模设计 零件名称： 湖南Y12 型拖拉机轮圈生产批量： 大批量材 料： Q235钢板板料厚度： t = 3 mm零件简图： 如下图所示二、 设计过程(一) 零件的工艺性分析这是一个有底的且带锥形阶梯的阶梯型壳形零件,大端跟小端的直径相差较大，在其底部有两条对称的加强筋和均布的18个直径为 13mm的孔，结构比较复杂，但其高度不大，零件的尺寸精度也不高，零件壁厚为3mm、没有壁厚均匀的要求，材料为Q235 钢板，各处的圆角半径见上图，经分析，该零件各处的圆角半径，材料性能及尺寸精度符合拉深工艺的各项要求，可以用拉深的方法来完成零件壳形部分的成型，再利用冲孔，切边来完成零件的加工。根据工件的加工工艺分析，初步拟定零件按如下的步骤来完成加工：落料拉深冲孔切边根据带锥形阶梯的阶梯形零件的工艺性要求，零件的阶梯形部分不能一次拉深成形，应该先拉深其大端直径的阶梯部分，接着拉深其锥形阶梯部分，最后拉深其小端直径的阶梯部分。因为零件的加工工序比较多，如果利用单工序模，则所需的模具比较多，模具的设计、生产成本比较高，再者该零件为大批量生产，如果用单工序模则零件的生产成本会比较高，零件的生产效率也比较底，但是如果采用复合模或者级进模，则模具的设计和加工难度大，模具的维修也会比较麻烦，但是零件的生产效率会较单工序模成倍的提高，零件的生产成本也会在此因素下大副的降低。综合考虑到模具的生产成本和加工难易，零件的生产批量及生产效率，为了使产品所获得的经济效率最高，决定将落料和大端直径阶梯拉深成形这两道工序复合，利用一副模具完成（落料、拉深复合模）；小端直径阶梯和其底部的加强筋这两道工序复合，利用一副模具完成（拉深、成形复合模）；零件的锥形阶梯部分利用一副模具完成（拉深模）；零件底部中心的100的孔及均布的18个13的小孔部分利用一副模具来完成（冲孔模）还可顺便完成零件的整形；零件的修边工作（即13+1.0尺寸的保证）则利用后续机械加工来保证。综上所叙，决定用三副模具来完成此零件的落料、拉深工序和一副模具来完成零件的冲孔工序，加上修边工序，总共需5道工序来完成该零件的加工。第一副模具为落料，拉深复合模，用于工件大端直径阶梯部分成型，加工后工件的尺寸和形状如下图1所示：图 1 第一步工序件第二副模具为拉深模，用于工件锥形阶梯部分成型，加工后工件的尺寸和形状如下图2所示： 图 2 第二步工序件第三副模具为拉深成形模，用来完成工件底部阶梯和加强筋部分成型，加工后工件的尺寸和形状如下图3所示：图 3 第三步工序件 第四副模具为冲孔模，用来完成工件底面1813小孔和100孔的加工。（二） 计算工件的毛坯面积 该零件不属于基本的旋转体，其旋转母线比较复杂，故采用复杂旋转体零件表面积计算的方法，将其分解为几个简单的基本旋转体分别计算其面积，再累加为该工件的毛坯面积，根据该工件的结构分析可以得出，其底部加强筋的表面积不需要算入整个工件的毛坯面积之中。 先作出计算毛坯的分析图：以工件壁厚的中性层画出工件图，其各类尺寸如图4所示：图 4 毛坯计算分析图如图所示将母线分解成圆弧ab、bc、de、fg、gh和直线Lcd、Lef、Lhj ， 设各段圆弧所对应的圆心角分别为：1、2、3、4、5 ： 计算各段圆弧所对应的圆心角1arccos12.52+12.52 （11.52+11.52）1/2 / 212.512.52 903 904 70 5 90 ：求各段圆弧的长度lab、lbc、lde、lfg、lgh和各段直线段的长度lcd、lef、lhj因为圆弧ab不是基本的圆弧段，其圆弧的一个端点与其圆心的连线既不平行也不垂直于旋转轴，将圆弧ab延长为圆弧bk，使得k点与圆弧ab圆心的连线垂直于旋转轴，则圆弧bk为基本圆弧段，圆弧bk对应的圆心角为，则根据几何关系可得：arccos (1/12.5)=85.4lak = (）（.）.= .mm取圆弧bk等于圆弧ab，则圆弧ab的弧长lab =18.6 mmlbc =2/180Rbc =90/1803.145.5=8.653 mm lde =3 /180Rde =90/1803.148.5=13.345 mmlfg =4/180Rfg =70/1803.146.5 = 7.94 mm lgh =5 /180Rgh =90/1803.147.5 = 11.775 mm lcd =15.05 mm lef = 4.1 mm lhj = 343/2=171.5 mm ： 求各段圆弧和直线段的旋转半径rab、rbc、rcd、rde、ref、rfg、rgh、rhj 如图 4 可知：圆弧bc、de、fg、gh、ak都是基本圆弧段，其圆弧的一个端点与其圆心的连线都垂直与旋转轴OO1 ，其中圆弧bc、fg、的圆心在其重心和OO1轴的一侧；圆弧de、gh、ak的圆心在其重心和OO1轴的中间，取圆弧ab的旋转半径等于圆弧ak的旋转半径，则： rab= rak = C + ar = 208.8+180/(* )Sin 12.5 = 217.2 mm rbc = C ar = 209.8 180/（*2 ）Sin2 5.5 = 206.3 mm rde = C + ar = 194.5 + 180/（*3 ）Sin3 8.5 = 199.9 mm rfg = C ar = 185.5180/（*4 ）Sin4 6.5 = 180.5 mm rgh = C + ar = 171.5 + 180/（*5 ）Sin5 7.5 = 176.3 mm rcd = 204 mm ref = 185 mm rhj = 85.75 mm表 1 毛坯计算附表（mm）序 号lrlr序 号lrlr圆弧ab18.6217.24039.92圆弧fg7.94180.51433.17圆弧bc8.653206.31781.4005圆弧gh11.775176.32075.93直线cd15.052043070.2直线hj171.587.7515049.1圆弧de13.345199.92667.66 lr = 30875.8805直线ef4.1185758.5根据复杂旋转体拉深件的表面积计算原理，毛坯表面积与拉深件表面积相等原则，则有：/4D*D = A1 + A2 + A3 + + An-1 + An = 2（l1r1+l2r2+l3r3+ +ln-1rn-1+lnrn）则毛坯的直径 D 为： D = 8（l1r1+l2r2+l3r3+ +ln-1rn-1+lnrn ） = 8lr 497（mm）该零件为阶梯形工件，所涉及到的工艺加工方法主要为拉深，考虑到修边方面修边余量的影响，决定在算得的理论直径值的基础上多给引入5% 的金属，则实际上的毛坯尺寸为 D = 509.3 mm ，取为 D = 510 mm （三） 计算第一工序件的工序尺寸为了计算第一次拉深工序尺寸，需要利用等面积法，即整个零件的毛坯面积与第一次拉深工序零件的毛坯面积相等，求出第一次拉深工序件的拉深高度。参照常见旋转体拉深件毛坯直径计算公式中的无凸缘圆筒形件的毛坯计算公式： D = （d2+4dH-1.72rd-0.56r2）1/2 可以得出第一次拉深工序的拉深高度H H = （D2-d2+1.72rd+0.56r2）/4d公式中： H 拉深工序件的拉深高度 D 拉深工序件毛坯的直径，D = 510 mm d 拉深工序件的拉深直径，以中性层计算d = 442.6 mm r 拉深工序件的圆角半径，以中性层计算 r = 12.5 mm 将以上的各个数值代入以上公式中，得出： H = 41.7 mm 具体计算的时候取为： H = 42 mm 以上公式和计算依据来自于 华北航天工业学院 冲压工艺与模具设计 2005年2月第1版 机械工业出版社。（四） 落料与首次拉深模设计程序 1、 工序件的工艺分析 第一步所要求成形的工序件为无凸缘圆筒形工件，要求其外形尺寸为445.6mm，工序件的形状满足拉深的工艺要求，可以运用拉深工序进行加工。 工序件底部的圆角半径 r = 11 mm ，大于拉深凸模圆角半径 r凸 = 10.818 mm 首次拉深凹模的圆角半径r凹 = 6t = 63 = 18 mm , 而r凸 = （0.61）r凹 = 10.818 mm，满足首次拉深对圆角半径的要求。而尺寸445.6 mm为未注公差尺寸，按相关规定，对于未注公差，军用品按IT13、民用品按IT14级进行换算。满足拉深工序对工序件公差等级的要求。Q235 的拉深性能一般。表 2 拉深凹模的圆角半径（mm）拉 深 件 形 式毛坯相对厚度 t/ D 100%2.01.0 1.0 0.3 0.3 0.1无 凸 缘（46）t（68）t（812）t有 凸 缘（812）t（1215）t（1520）t 注： 当毛坯较薄时，取较大值，当毛坯较厚时，取较小值。 钢料取较大值，有色金属取较小值。 以上计算依据和表格来自于 模具实用技术丛书编委会 冲模设计应用实例1999年5月第1版机械工业出版社。 此工序件毛坯的直径为以上算出的毛坯直径，为 D = 510 mm毛坯的相对厚度：t/D 100% = 3/510 100= 0.58 判断工序件的拉深次数工序件总的拉深因数为：m总 = d/D = 442.6/510 = 0.86 由相对厚度可以从表3中查得首次拉深的极限拉深因数为 m1 = 0.54 ， 因为m总m1 ，所以此工序件只需一次拉深便可成形。 判断是否需要压边。因为 0.045（1-m）= 0.045（1-0.86）= 0.0063， 而 t/D = 0.0058 0.045（1-m）= 0.0063 ，故需要加压边圈。注： 用普通平端面凹模拉深时，不加压边圈的条件 首次拉深： t/D 0.045（1-m） 以后各次拉深： t/d 0.045（1/m - 1）表 3 无凸缘圆筒件用压边圈拉深时的拉深因数拉深因数毛坯的相对厚度t/D100%21.51.51.01.00.60.60.30.30.150.150.08m10.480.500.500.530.530.550.550.580.580.600.600.63m20.730.750.750.760.760.780.780.790.790.800.800.82m30.760.780.780.790.790.800.800.810.810.820.820.84m40.780.800.800.810.810.820.820.830.830.850.850.86m50.800.820.820.840.840.850.850.860.860.870.870.88注： 表中数值适用于深拉深钢（08、10、15F）及软黄铜（H62、H68）。当拉深塑性差的材料时（Q235、Q215、20、25、酸洗钢、硬铝、硬黄铜等），应取比表中数值大（1.52）%。 在第一次拉深时， 凹模圆角半径大时（r凹 = 8t15t）取小值， 凹模圆角半径小时（r凹 = 4t8t）取大值。 工序间进行中间退火时取小值。2、 工序件工艺的确定本工序件采用落料-拉深复合模进行加工，所以本工序件首先需要落料，制成直径D = 510 mm的圆片，紧接着以D = 510 mm 的圆板料为毛坯进行拉深，拉深成外径为445.6IT14、底部内圆角为r = 11 mm的无凸缘圆筒形件。3、 排样 该工件排样根据落料工序设计，考虑到工序件的尺寸较大以及模具结构简单和操作方便，故采用单排排样设计，由表4查得搭边值a = 2.5 mm、a1 = 2 mm，采用双排挡料销挡料。 则条料宽： b = 510 mm + 2a = 515 mm 条料的进距为： h = 510 mm + a1 = 512 mm 冲裁单件材料的利用率为： = nA/bh 100% = D*D/4bh100% = 77.4%表4 冲裁金属材料的搭边值（mm）料厚手 送 料自动送料圆 形非 圆 形往 复 送 料aa1aa1aa1aa111.51.521.5321221.52.523.52.532232.5232.543.53432.53.5354434543546554565465766567657687768以上76879887注：冲非金属材料（皮革、纸板、石棉等）时，搭边值应取1.52 4、 确定模具的压力中心 因为此工序件为规则形状（圆形）故其压力中心为其圆心5、 冲压设备的选择 因为此工序件为大批量生产的大型拉深件，考虑到模具的结构要求简单，调整、操作及维修方便，工艺稳定性等各方面的因素，决定选用双动拉深压力机，但是具体到到底需要哪种型号的双动拉深压力机，还需要进行进一步的计算。 计算工序压力 5.1 落料力的计算 按式：F落 = 1.3Lt 式中 F落落料力 L工件的外轮廓周长，L = D = 3.14509 = 1598.26 mm t材料厚度，t = 3 mm 材料的抗剪切强度（MPa）。根据有关工具书附录可查得=310MPa 落料力则为： F落 = 1.3Lt=1.31598.263310 = 1932296（N） 5.2 拉深力的计算 按式： F拉 = kdtb 式中 F拉拉深力（N） d拉深件的直径，d=443.375 mm t 材料厚度（mm） b材料的强度极限（MPa），根据有关工具书附录可查 得b=380MPa k修正系数，由表5 查得k=0.35 拉深力则为： F拉 = kdtb = 0.353.14443.3753380 = 555487（N）表 5 修正因数 K 的数值m10.550.570.600.620.650.670.700.720.750.770.80k11.000.930.860.790.720.660.600.550.500.450.40m20.700.720.750.770.800.850.900.95k21.000.950.900.850.800.700.600.50注：表中k1为首次拉深的修正因数k，k2为再次拉深的修正因数k。 5.3 压边力的计算 按式： F压 /4D*D - （d1+2r凹）*（d1+2r凹）P 式中 F压压边力（N） P单位压边力，由表 6 查得 P 3.0MPa r凹凹模圆角 ，r凹 6t 18 mm 则压边力为： F压 /4 D*D - （d1+2r凹）*（d1+2r凹）P 59403（N）表 6 在双动压力机上拉深时单位压边力的数值制 件 复 杂 程 度单位压边力P/MPa制 件 复 杂 程 度单位压边力P/MPa难加工件3.7易加工件2.5普通加工件3.0注：在实际加工过程中，应根据计算的压边力，在试模中加以调整，使工件既不起皱也不被拉裂则总的冲压力为：总F落F拉F压1932296555487594032547186（）2547（k）对于浅拉深可按压（1.61.8）总估算压力机的公称压力来选择压力机，则压力机的公称压力压（40754584.6）kN，参照有关压力机的技术参数，选用公称压力为6300的J45-315型闭式单点双动机械压力机。其主要的技术参数如下：总公称压力/kN 6300内滑块公称压力/kN 3150内滑块公称压力行程/mm 30外滑块公称压力/kN 3150内滑块行程/mm 850外滑块行程（或工作台行程）/mm 425行程次数/次/min 5.59低速行程次数/次/min 内滑块最大装模高度/mm 1120外滑块最大装模高度/mm 1070内滑块装模高度调节量/mm 300外滑块装模高度调节量/mm 300最大拉深高度/mm 400立柱间距/mm 1930内滑块尺寸/mm 左右 1000 前后 1000外滑块尺寸/mm 左右 1550 前后1600垫板尺寸/mm 左右 1800 前后 1600 厚度 220气垫压力（压紧力/顶出力）/kN 1000/120气垫行程/mm 400主电动机功率/kW 75 6、 主要工作部分尺寸计算模具的主要工作部分为落料凹模、落料凸模、拉深凹模、拉深凸模，它们的工作关系如图7 所示：对于工序件的未注公差，按有关规定，军用品为IT13，民用品为IT14，此处用IT14级计算，相关数值可以在相关的公差表格中查知。根据表 7 查得，冲裁模刃口双面间隙为：Zmin = 0.36 mmZmax = 0.42 mm表 7 落料、冲孔模刃口始用间隙材料名称45、T7、T8（退火）等10、15、20、硅钢片等Q215、Q235、纯铜等力学性能HBS190b600MPaHBS=140190b=400600MPaHBS=70140b=300400MPa厚度t初 始 间 隙 ZZminZmaxZminZmaxZminZmax30.620.680.490.550.360.42注：此表引用于模具实用技术丛书编委会 冲模设计应用实例1999年5月第1版机械工业出版社P34 表2-10 6.1 落料刃口尺寸计算510按IT14级公差计算标注为510-1.75 根据规则形状（圆形、方形件） 冲裁时凹模、凸模的制造公差表格8可查知： 冲裁505-1.75圆片的凹、凸模的制造公差为 凹=0.070mm、凸=0.050mm，由于凹+凸Zmax Zmin ，故采用凸模与凹模配合的方法加工。补偿刃口磨损量系数x由表9可以查知 x=0.5 则： D凹 = （Dmax X）+d =（510 0.51.75）+0.07 = 509.125+0.07 D凸 按凹模尺寸配制 ，其 双面间隙为0.30.42 mm其工作部分结构尺寸如图 6所示 图6凹，凸模工作部分结构尺寸 表 8 规则形状（圆形、方形件）冲裁时的凸模、凹模的制造公差 （mm）基本尺寸凸模公差凸凹模公差凹基本尺寸凸模公差凸凹模公差凹180.0200.0201802600.0300.04518300.0200.0252603600.0350.05030800.0200.0303605000.0400.060801200.0250.0355000.0500.0701201800.0300.040 表 9 因数x材料厚度t/mm非 圆 形 x 值圆 形 x 值10.750.50.750.5工 件 公 差 /mm10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.240.250.490.500.240.2440.300.210.590.600.300.306.2 拉深工作部分尺寸计算 拉深凸模和凹模的单边间隙可以按照有压边圈拉深时的单边间隙值Z/2 = 1.1 t 计算Z/2 = 3.3 mm。其取值关系见表 10 由于拉深工序件的公差为IT14级，故凹、凸模的制造公差可以按照IT10级精度，查相关公差表格可以得知：p = 0.25 mm d = 0.25 mm由于工序件要求的是其外形尺寸，故以拉深凹模为基准计算，凹模尺寸的计算见式： Dd = （Dmax 0.75）+p = （445.6 0.751.55）+0.25 = 444.44+0.25 mm凸模的尺寸： Dp = （Dmax 0.75Z）-d = （445.6-0.751.55-6.6）-0.25 = 437.84-0.25 mm6.3 拉深凹模的圆角半径：因为拉深凹模洞口圆角半径对拉深工序件的影响很大，圆角半径过小时，毛坯拉入凹模的阻力就大，拉深力也就将要相应的增大，容易使工序件产生划痕、变薄、甚至拉裂；还能使模具的使用寿命因为磨损而降低。而圆角半径过大时，会使压边圈下的毛坯悬空，使有效压边面积减小。工序件容易起皱。经过综合考虑、权衡，取r凹 = 6t = 18 mm凸模的圆角半径r凸等于工序件的内圆角半径，即r凸 = 11 mm表 10 有压边圈拉深时的单边间隙值总拉深次数拉深工序单边间隙Z/2总拉深次数拉深工序单边间隙Z/21一次拉深（11.1）t4第1、2次拉深1.2 t2第1次拉深1.1 t第3次拉深1.1 t第2次拉深（11.05）t第4次拉深（11.05）t3第1次拉深1.2 t5第1、2、3次拉深1.2 t第2次拉深1.1 t第4次拉深1.1 t第3次拉深（11.05）t第5次拉深（11.05）t 注：t为材料厚度，取材料允许偏差的中间值。7、 模具的主要零件及结构设计 模具的结构简图如图 7 所示，主要由上模板、下模座、落料凹模、落料凸模、拉深凹模、拉深凸模、拉深凸模杆、压边圈座、固定卸料板、顶板等零件组成。图 7 模具结构图 下模座 2、6、12 紧固螺钉 拉深凹模 落料凹模 挡料销钉 固定卸料板 落料凸模 压边圈座 拉深凸模杆 拉深凸模 顶板 顶杆7.1 落料凹模的结构设计凹模的外形一般有矩形与圆形两种，圆形凹模可以使整副模具的体积减小，但是在模具材料组织方面存在比较严重的缺陷，进而严重影响模具的使用寿命，只有在所加工的零件的生产批量及各项要求都比较底的时候才考虑使用；但是考虑到该模具的结构类型和性能的要求，采用矩形比较合理。因为零件的生产批量大，板料较厚，且Q235的力学性能一般，故对模具钢的性能要求比较高；故采用高耐磨微变形冷模具钢 Cr12MoV作为凹模的制造材料，其热处理硬度为 6062 HRC 。凹模的结构尺寸包括凹模的壁厚、高度等。但考虑到现阶段还没有较为准确的计算依据，故采用经验公式法确定。 凹模最小厚度H 的确定： 根据经验公式： H = Kb（15mm） 式中： b冲裁件的最大外形尺寸 K系数，考虑板料厚度的影响 其值可查表 11 b 取为510 mm ；K 取为0.18 则： H = 0.18510 = 91.8 mm 为了加工测量的方便，实际采用 H = 150 mm 凹模的最小壁厚 C 的确定： 根据经验公式： C = （1.52）H （30 mm） 式中： H 等于 100 mm 则： C = 150200 mm 实际采用 C =150 mm表 11 系数K值b/mm料厚 t/mm0.51233500.30.350.420.50.6501000.20.220.280.350.421002000.150.180.20.240.32000.10.120.150.180.22 经过以上分析和计算，决定落料凹模的外形尺寸为 810mm810mm，用6个30的内六角螺钉和两个20的定位销钉固定。其零件图见下图8 。 7.2 固定卸料板的结构设计固定卸料板的外形尺寸取为与落料凹模相同，为了使其结构简单，采用卸料板与挡料板为一体的整体式结构，厚度取为100 mm，采用3个30的内六角螺钉和2个20的定位销钉固定在落料凹模上。固定卸料板型孔与落料凸模的单面间隙取为0.5 mm，其零件图如下图9所示：7.3 其它非标准零件的结构设计其它非标准零件的结构设计过程丛简，其零件简图如下图10、图11、图12、图13、图14所示，其详细的零件图见附带繁荣零件图纸。图8 落料凹模 图9 固定卸料板图10 拉深凹模图 11 落料凸模（压边圈）图 图12 下模座图13 压边圈座图 14 拉深凸模8、 压力机的校核因为该压力机为双动型拉深压力机，固压力机的行程及装模高度的校核应包括两个方面的校核：外滑块行程及装模高度的校核和内滑块行程及装模高度的校核；以及压力机气垫行程的校核。 外滑块行程及装模高度的校核 外滑块在其行程上应该保证在外滑块到达下止点时完成对板料的落料分离，到达上止点时应该保证留有足够的空间拿出加工完成的工序件。 固外滑块的行程应100+5+42=147 mm 其中： 100为固定卸料板的厚度 5 为落料凹模跟拉深凹模的高度差 42 为工序件的高度 而该压力机的外滑块行程为425 mm 147 mm ，即合格。 外滑块的最大装模高度Hmax为：1070 mm ；调节量为300 mm。 即模具的最小闭合高度应该 Hmax 5 mm H Hmin + 10 mm 而模具的外滑块闭合高度H为： H = h1+h2+h3+h4 = 350+150+145+120 = 765 mm 其中： Hmax为最大装模高度 Hmin为最小装模高度 H 为模具闭合高度 h1 为压边圈座高度 h2 为落料凸模高度 h3 为拉深凹模高度 h4 为下模座底面到拉深凹模底面的距离即压力机外滑块装模高度也符合要求 内滑块行程及装模高度的校核 内滑块在其行程上应该保证在内滑块到达下止点时完成对板料的拉深成型及工序件的底部成型，到达上止点时应该保证留有足够的空间拿出加工完成的工序件。 固内滑块的行程应 100+60+42 = 202 mm 其中： 100为固定卸料板的厚度 60 为拉深凸模进入拉深凹模的深度 42 为工序件的高度 而该压力机的内滑块行程为850 mm 202 mm ，即合格。 内滑块的最大装模高度Hmax为：1120 mm ；调节量为300 mm。 即模具的最小闭合高度应该 Hmax 5 mm H Hmin + 10 mm 而模具的内滑块闭合高度H为： H = h1+h2+h3+h4 = 400+150+30+120 = 700 mm