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防盗门锁壳成形模及整套模具设计 摘 要冲压制品已在工业，农业，国防和日常生活等方面得到了广泛应用，特别是在机械业中尤为突出。机械产品的外壳大部分是冲压制品，产品性能的提高要求高素质的冲压模具和冲压性能，成型工艺和制品的设计。冲压制品的成型方法很多。其主要是用于落料、冲孔、弯曲、拉深等。而冲压模约占成型总数的60%以上。当然如利用电气控制，可实现半自动化和自动化作业。冷冲冲裁模主要用于金属制品的成型，它是冲压制品生产中十分重要的工艺装置。冲压模的基本组成是：上下模座、下模垫板、下模固定板、凹模镶块、抬料钉、导料板、卸料板、导柱导套、卸料板弹钉等。冲压模的广泛适用正是我们这次设计的根本出发点。、关键词：冲孔；落料；拉深单独论文不含图，加153893706ABSTRACTStamping products has been extensively applied in the industry ,agriculture,national defense and in the daily lives of area,expecially in the mechinery industry .Mechanical products is the most pressing housing products ,and the inprovement of product performance requires of high-equality performance staming molds ,stamping ,process and product design .There are many ways of molaing products of stamping .piercing is mainly used for banking,bending,stretching ,etc.And stamping molds almost form more than 60 percent of the total number.For example,Electrical Control can be realized as semi-automatic or automatic operation.Cold-metal stamping die mainly used for the molding products,and it is very important in the production of stamping technology devices .The basic eomponent of stamping molds is block model from top to buttom ,mould plate,fixed-plate of mold plate,die inserts ,rasing nails I and plate,plate unloding I ,introduction sets column,unloding bombs nail plate ,plate discharge ,and so on.The widely application of blanking molding exactly the basic perpose of my degisn.Key words: piercing ;blanking ;stretching前言冷冲压是一种先进的金属加工方法，它建立在金属塑性变形的基础上，采用模具和冲压设备对板料金属进行加工，以获得所需的零件形状和尺寸。冷冲压采用复合模，尤其是多任务级进模，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。其与切削加工比较，具有生产率高、加工成本低、材料利用率高、产品尺寸精度稳定、操作简单、容易实现机械化和自动化等一系列优点，特别适合于大量生产。 由于板料冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等的不同，当前在生产中所采用的板料冲压工艺方法也是多种多样的。但是，概括起来可以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。分离工序又可分为落料、冲孔和切割等。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，成为所需形状和尺寸的工件。成形工序可分为弯曲、拉深、翻孔、翻边、胀形、扩口、缩口和旋压等。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。 模具是赋予工业制品以一定形状与尺寸的重要工艺装备，它直接影响到机电产品的质量、成本、市场竞争能力及产品更新周期。模具在工业生产中的重要地位得到了各国的高度重视。冲压模具目前仍居于九大类模具（冲压、锻造、铸造、精铸、压铸、塑料、橡胶、玻璃、陶瓷模具）之首，约占全部模具总量的30%。在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。随着当今科技的发展。工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动送料技术也投入到实际的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。 随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冷冲压技术也不断革新和发展，主要表现在以下几个方面：（1） 工艺分析计算方法的现代化；（2） 模具设计制造技术现代化；（3） 冷冲压生产的机械化和自动化；（4） 为了满足产品更新换代快和生产批量小的发展趋势，发展了一些新的成形工艺、简易模具、通用组合模具、数控冲压设备和冲压柔性制造系统等；（5） 不断改进板料性能，以提高其成形能力和使用效果。目 录1 冲压工艺性分析11.1零件的工艺性分析11.2冲压工序的确定21.3估算拉伸次数31.4矩形件的毛坯形状31.5 模具类型的决定41.6加工方案分析42 模具结构型式的确定63 矩形件坯料的形状和尺寸的确定73.1矩形件的修边余量73.2 矩形件的毛坯尺寸计算73.3 排样与搭边84 落料拉深部分工艺力计算114.1 冲裁力的计算114.2 卸料力和顶件力的计算124.3 拉深力的计算124.4 压边力的计算134.5 总压力计算145 落料拉深模结构及工作部分主要尺寸计算165.1 刃口尺寸计算165.1.1 凹模刃口尺寸计算165.1.2 凸模刃口尺寸计算175.1.3 冲裁间隙185.2 落料凹模结构设计185.2.1 凹模的高度185.2.2 凹模壁厚185.2.3 凹模的孔口型式185.3 拉深凸凹模的设计195.3.1 拉深凸凹模的圆角半径195.3.2 拉深间隙205.3.3 拉深模的工作尺寸225.3.4 拉深凸模245.3.5 凸凹模的设计256 设备选择276.1 压力机的选取287 其它模具零件的设计297.1 定位装置的设计297.1.1 卸料装置297.1.2 凹模固定板307.2 压边圈设计317.3 打杆设计317.4 拉深通气孔设计317.5 垫板的设计327.6 上模板与下模板的设计337.6.1 模板的表面质量、技术要求337.6.2 落料拉深复合模模板337.7 模架的设计357.8 螺钉及销钉的选择367.9 冲压零件材料与热处理388 其它模具的粗略设计398.1 切边模398.2 两侧面各孔冲模408.3 冲孔翻边模418.4 整形模419 部分零件的加工工艺卡439.1 凸模固定板加工工艺卡439.2 长导柱加工工艺卡4410 模具工作原理45致 谢46参考文献481 冲压工艺性分析1.1零件的工艺性分析08钢时极软的低碳钢，强度、硬度很低，而塑性、韧性极高，具有良好的冷变形 化学成性和焊接性，正火后切削加工性尚可，退火后导磁率较高，剩磁较少，但淬透性、淬硬性极低。此零件为金属锁壳，其材料为08F钢，08F中F表示是沸腾钢，08表示为含碳量为万分之八。该钢是优质沸腾钢，性能于08钢相似，但是时效，敏感性比08钢更好。08钢易于轧成薄板、薄带、冷变形材，冷拉、冷冲压、焊接件，表面硬化。08F钢的塑性很好，主要用来制造冷冲压件，易于轧成薄板、薄带、冷变形材，冷拉钢丝。用于冲压件，压延机，各类不承受载荷的覆盖件，渗碳、渗氮，制作各类套筒、靠模、支架。主要成分： 碳 C ：0.05-0.11 硅 Si：0.03锰 Mn：0.25-0.50 铬 Cr：0.10镍 Ni：0.30铜 Cu：0.25 力学性能： 抗拉强度 b (MPa)：295 屈服强度 s (MPa)：175伸长率 5/（%）：35断面收缩率 /（%）：60该零件板厚为2mm，生产批量为大批量生产。而冷冲压是一种先进的金属加工方法，这是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具与冲压设备对板料金属进行加工，以获得所需要的零件形状和尺寸。冷冲压和切削加工相比较，具有生产率高，加工成本低，材料得用率高，产品尺寸精度稳定，操作简单，容易实现机械化和自动化等一系列优点，特别适合大批量生产，因此，此零件的生产选用冲压加工较为经济合理。由零件图得知，锁壳外形尺寸较小，壁厚相对较小，形状为矩形拉伸件，结构简单，无尖角，各结合处都有是用圆角过渡。不易发生拉破、起皱等工艺问题。此零件图上末标注尺寸公差，其加工精度要求不高，因此按经济精度IT1114进行加工。故模具的精度要求也不高。本设计采用IT13计算,查附表3,可得知:2,6,11.8。由以上对零件的外形、材料、厚度、尺寸精度的分析得知，此零件在各方面都符合冲压生产的要求。1.2冲压工序的确定由零件图得知，冲压开始，毛坯材料应先进行落料工序，通过计算初步确定毛坯的外形尺寸，落料件为椭圆形，落料之后包括了拉深、冲孔、翻边、整形等工序。盒形件的拉深特点是直边部分是直壁平面，圆角部分则是四分之一的圆柱面。在圆筒形件的直径d等于矩形件转角半径的两倍的可比条件下，矩形件拉破的危险性比圆筒件要小得多，因此允许有变形程度也要大些。由平板毛坯一次拉深矩形件的级限拉深系数与/的比较可以判断该矩形件是否可以一次拉深成形。当冲压出基本的零件形状之后，为使各部分有精度要求的尺寸达到需要，最后通过整形与车边两道工序完成零件的最终加工。最终确定此零件主要有以下几个工序：1 落料；2 拉深；3 冲孔翻边；4 切边整形；5 冲两侧面各圆孔和方孔。图1 零件图1.3估算拉伸次数H/B=28/58=0.480.70.82；（2-1）H/=28/5=5.62；(2-2)=/2；(2-3)有R5和R8；有16.33和21.33；就有0.3和0.38两种；查冲压工艺与模具设计 262页表4-19得出,此矩形件能一次拉深成形。 1.4矩形件的毛坯形状此矩形件虽然需要两次拉深,但在一次可拉成的范围内，应属于低矩形件。 因此采用图2的毛坯。 图 2毛坯1.5 模具类型的决定 冲压生产的模具制造费用比较高，占冲压件总成本的10%30%，甚至更高，所以采用冲压加工的生产方式，必须视生产批量决定采用何种模具形式，由生产批量与模具形式之间的关系，参考工装设计表11-7知，此工件为大批量生产，如果采用单工序模，虽然单工序模具有结构简单，操作安全方便，模具使用寿命高，成本低等优点，但最主要是工序数较大，生产批量大，形状较为复杂，采用单工序模很难达到精度要求，且生产率低，位置误差较大，故不采用单工序模；所以模具形式采用级进模与复合模较为合理，显然此工件满足冲压工艺的要求，成形时包括了落料、拉深、冲孔、翻边等工序，整形与车边采用专用模具与车床进行，且工件体积较小，拉深比较容易实现，但由此工件的形状分析知不适合采用级进模。通过工装设计表11-8单工序模、级进模与复合模的比较，综合考虑各种生产成本和经济性，确定此工件的冲压成形模具采用复合模具。1.6加工方案分析确定冲裁工艺方案应在工艺分析的基础上根据冲裁件的生产批量、尺寸精度的高低、尺寸大小、形状复杂程度、材料和厚薄、冲裁制造条件与冲压设备等多方面的因素，拟订出多种可能的不同的工艺方案，进行全面分析与研究，比较其综合经济技术效果，选取一个合理的冲压工艺方案。方案如下：方案一：落料拉深切边冲孔、翻边冲两侧面各孔整形方案二：落料拉深切边冲两侧面各孔冲孔、翻边整形方案三：落料拉深切边、冲两侧面各孔冲孔、翻边整形方案四：落料拉深冲孔、翻边切边、冲两侧面各孔整形方案五：冲孔落料拉深、切边翻边冲两侧面孔整形方案六：冲孔落料拉深、切边冲两侧面孔翻边整形方案七：冲孔落料拉深、切边翻边、冲两侧面各孔整形方案八：冲孔落料拉深翻边、切边、冲两侧面各孔整形方案分析比较：这八个方案，两两相对，主要是切边，翻边，冲孔的顺序不一样，下面就具体分析。方案一、二：落料拉深、切边复合，落料结束即拉深开始，首先保证了工件的外形尺寸，而后开始拉深，由凸凹模与压边圈进行材料的压紧，接着进行拉深成形，能保证较好的精度，切边后可以保证下一步工序的定位。方案一二之间的区别在于冲孔、翻边工序与冲两侧面各孔工序的顺序，由于此工件没有较高的尺寸精度要求，在这里主要考虑工序的合理性，如果先安排冲孔翻边，就得考虑好定位问题，翻边后，矩形件的腔内就不规则了，对于后面冲侧面孔的凹模要求就高，形状变复杂后，成本就高，应该相对不合理一些。所以方案一与方案二之间选择方案二较为合理。方案三、四：是落料拉深复合，落料结束即拉深开始，首先保证了工件的外形尺寸，而后开始拉深，成形后接下来再冲孔翻边。方案三将切边、冲两侧面各孔复合，即切边后就定位冲两侧面孔，尺寸精度会有所提高，只是两侧面孔模具已经较复杂，如果再复合，模具会更复杂，又会提高生产成本。而单工序模具位置误差大，精度不高，生产率低，模具使用寿命低，这样就会影响整个生产的效率，在大批量生产中经济性差。方案三与方案四的不同又在于冲孔翻边与冲侧面孔的顺序，理由同上，两方案中应选方案三。方案五、六：落料冲孔复合，落料后就冲孔，可以保证2和11.8的位置精度，接着进行切边，这两种方案将拉深与切边复合,能有效地提高生产率和定位精度。这种案存在单工序模，而单工序模具位置误差大，精度不高，生产率低，模具使用寿命低，这样就会影响整个生产的效率，在大批量生产中经济性差。但整体来说，先冲孔再拉深会影响其形状和位置精度，相对而言是不易采取的，只是这个加工件小，而且对尺寸也没有什么要求，固在考虑范围内。这两个方案的不同也是在于翻边和冲侧面孔的顺序,理由同上,方案六为较佳方案。方案七、八：这两个方案与前不同之处就是对于翻边和冲侧面孔的复合，而两者之间的不同是切边顺序安排的不同。方案七，将拉深、切边复合；翻边、冲两侧面各孔复合。方案八则是将翻边、切边、冲两侧面各孔复合，模具自然复杂得多了，因此，两者比较，前一个方案要好一些。综上所述，在四个较为合理的方案二、方案三、方案六、方案八之间，方案二整形之前采用两套复合模具，精度较高，保证了零件各部分的精度要求，且工序的安排也较为合理，位置精度高，生产率高，模具使用寿命长，安全性也相对较好，故方案二应为四个较合理方案中的最佳方案。确定了最佳工艺方案，从而依据此方案确定模具结构型式及各工序必要的工艺参数和设备、标准件的合理选用。2 模具结构型式的确定通过以上工艺分析与工艺方案的确定，选定模具种类：落料模，拉深模，再拉深模，切边模，冲孔模，翻边模，整形模等，而落料与拉深复合，切边为一套模具，冲孔与翻边复合，整形为一套模具，总共为五套模具，本设计只设计其中的落料与拉深复合模具。综合上面的分析，画出模具的结构草图如下图3 落料拉深模草图3 矩形件坯料的形状和尺寸的确定3.1矩形件的修边余量在确定矩形件的毛坯之前,一般仍需先加修边余量。按冲压工艺与模具设计264页表4-22查得:h=(0.040.06)h2 (4-1)h=(0.040.06)28=1.121.68 取h=1.5 那么H=h+h2=28+1.5=29.5 (4-2)由于H/B=28/58=0.48 3.2 矩形件的毛坯尺寸计算如果将矩形件的圆角区视为2为直径的圆筒件的1/4,便可仿造圆筒形件拉深系数的表达式,接写出矩形件的假想拉深系数= 式中为矩形件相邻的转角半径，为直径的2、高度与矩形件高度相同的圆筒件和毛坯半径。 其中： =2(4-3)由已知信息得：有=5 和=8 两种；=7.2 ；H =28 由此得出:=16.33 =21.33 =H+0.57(4-4)由上式得:=29.5+0.577.2=33.604 33.6经过计算,得出毛坯形状如图4所示:图 4 毛坯图为了使凸凹模更加合理简单,最后圆整毛坯得图5的长圆形毛坯。=B+2(-)=58+2(33.6-7.2)=110.8 =L+2(-)=88+2(33.6-7.2)=140.8 圆整后得到的尺寸计算如下:=110.8 =140.8 .图5毛坯=/2=110.8/2=55.4 =-2=140.8-255.4=30 3.3 排样与搭边查冲压工艺与模具设计56页表2-10得最小工艺搭边值为:=2.5 =2其排样方式有两种：（1） 冲裁面积：A=+b=129662(4-5)条料宽度：B=l+2=140.8+22=144.8取条料宽度为150步距： S=b+=110.8+2.5=113.3 取步距为120 图6（1） 排样 一个进距的材料利用率：% =72.3%2(4-6)（2） 冲裁面积： A=+b=129662(4-5)条料宽度：B=l+2=110.8+22=114.8取条料宽度为120步距：S=b+a=140.8+2.5=143.3 取步距为150 图6（2）排样 排样一个进距的材料利用率：% =72.3%2(4-6)压力中心：此坯料圆整后为长圆形，属典型的规则坯料，其压力中心在重心上。压边条件:100/D=1002/140.81.52 (4-7)选择用压边圈。两种排样利用率一样，所以随便采用那种排样方4 落料拉深部分工艺力计算计算冲裁力的目的是为了合理选取压力机和设计模具。压力机的吨位心须大于计算得出和冲裁力，方可适应冲裁工艺和要求。4.1 冲裁力的计算冲裁力是指冲裁时凸模所承受的最大压力,包括施加给板料的正压力摩擦阻力。冲裁力的大小取决于材料的强度（抗拉强度，抗剪强度）、板料的厚度和冲裁件内外周界的总长度。采用传统的计算方法，综合考虑模具刃口的磨损，凸凹模间隙的波动、材料力学性能的变化以及板料厚度偏差等影响因素，实际所需冲裁力还需要增加一个安全系数。一般取为1.3,得：=1. 3（）2(5-1)板料厚度（）；材料的抗剪强度（）；冲裁周长（）。查冲压工艺与模具设计259页附录16查得:材料08钢的抗剪强度为255353 ；取320 。 抗拉强度为324441 ；取400 。屈服强度为196 。=+2=110.8+230=408.1 =408.12320=2611842(5-2)=1.3=1.3408.12320=339539.2卸料力、推件力、顶件力系数、材料种类板料厚度/钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.060.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.020.060.0250.080. 10.0650.0500.0450.0250.140.080.060.050.03黄铜、紫铜铝、铝合金0.030.090.030.074.2 卸料力和顶件力的计算冲裁结束后,将工件或废料从凸模上卸下的力为卸料力。采用顺出件式模具时,将落料件或冲孔废料推出凹模所需求的力为推件力。采用逆出件工模具时,将落料件从凹模内反顶出所需求的力称为顶件力。=2(5-3)=2(5-4)冲裁力；卸料力系数；推件力系数。查上表得：在0.040.05之间，取0.04；=0.04261184=10447.4取0.055=0.055261184=14365.14.3 拉深力的计算从凹模内将工件或废料顺冲裁的方向推出的力为拉深力。=3(5-5)盒形件周长（）；板料厚度（）；拉深件材料的抗拉强度（）。系数, =0.50.8。取=0.6=0.6408.12400=1958884.4 压边力的计算压边力是为了防止毛坯起皱，保证拉深过程顺利进行而施加的它的大小对拉深工作影响很大。压边力的数值也应适当，太小时，坯料起皱，材料不能顺利进入冲模间隙而使拉深力加大，出现第二高峰，工件在危险断面处断裂。太大时，则增加了摩擦力，拉深力增加，轻则造成工件危险断面初严重变薄，重则断裂。只有压边力合适时拉深力才不过大，拉深件质量也好。在生产中，压边力Q都有一个调节范围，在一定的变形程度（即一定的m值）下，压边力调节范围宽则生产就稳定，否则，Q稍大就拉破，稍小一点又会起皱，使生产不能正常进行。合理的压边力变动范围如图所示，在最大压边力Q和最小压边力Q之间。当拉深系数小至接近拉深系数时，这个变动范围就下，压边力变动对拉图7 凸缘起皱一变化规律图 深工作的影响就显著，稍加变动就会起皱或拉破。拉深中凸缘起皱的规律一变化规律相似，起皱趋势最严重的时刻不是拉深开始或快结束时，而是毛坯外缘缩小到R=0.85R时。理论上合理的压边力应随起皱趋势的变化而变化。当起皱严重时压边力变大，起皱不严重时，压边力就随着减少。但要实现这种变化是很困难的。通常是使压边力Q稍大于防皱作用所需的最低值，并按下面的公式进行计算。 =3(5-6)开始拉深时不考虑凹模圆角时的压边面积； 单位压边力（）。查简明冲压工艺与模具设计手册229页表7-41 单边压边力 取=2.2（）=A-BL=12966-8858=7862 图8 压边装置= =78622.2=17296.4 ()其压边装置如图8所示： 4.5 总压力计算有落料时,采用弹性橡胶卸料逆出件结构： =+ + 2(5-7)=339539.2+10447.4+14365.1=364351.7()拉深时,有压边装置:=+2(5-8)=195888 +17296.4=213184.4()拉深功:= ()2(5-9)拉深力；拉深深度（）；系数，一般取0.60.8。= =4178.4()5 落料拉深模结构及工作部分主要尺寸计算模具主要工作部分有落料凹模、凸凹模、拉深凸模三部分。5.1 刃口尺寸计算 模具凸凹模刃口尺寸精度直接影响冲裁生产的技术经济效果,模具的合理间隙也要靠凸凹模刃口尺寸及其工差来保证。应该根据冲裁变形规律、冲裁的磨损规律和经济的合理性综合考虑，并遵循如下原则：（1）设计落料模时,应以凹模尺寸为基准,间隙取在凸模上,靠减小其尺寸获得。（2）根据冲模的磨损规律,凹模的磨损使落料件轮廓尺寸增大,因此设计落料模时,凹模的刃口尺寸应等于或接近于工件的下极限尺寸。（3）冲裁模在使用中，由于磨损间隙值将不断增大，因此设计时，新模都必须选取最小合理间隙，使模具具有较长的寿命。（4）根据工件尺寸公差的要求，确定模具刃口尺寸的公差等级，如附表2。5.1.1 凹模刃口尺寸计算零件图上全末标注公差,按经济精度IT13算。凸凹模刃口尺寸确定方法按配合加工的方法，所谓配合加工就是在凸模和凹模中先选取定一件为基准件，制造好后用它的实际刃口尺寸来配合做另一件，使它们之间达到最小合理间隙值。凸凹模配合加工方法有利于获得最小合理间隙，放宽对模具加工设备的精度要求。落料时，先做凹模，以它为基准件配作凸模，保证最小的合理间隙值。查简明冲压工艺与模具设计手册55页表5-3冲裁模初始间隙，得材料厚度为2时，=0.060 =0.080 查简明冲压工艺与模具设计手册59页表5-5规则形状（圆形、方形）冲裁凸模、凹模的极限偏差，得凸模偏差=-0.030 ,凹模偏差=+0.040采用凸模与凹模配合加工的方法，并以落料凹模为基准，凸模按凹模尺寸配制,保证单边间隙为0.0600.080。凹模尺寸如图9图9凹模尺寸图图中A类尺寸是磨损后增大的尺寸,C类尺寸是磨损不变的尺寸。未标注公差的零件尺寸用IT13按附表3得公差为:140.8；110.8 ； 30 。 按公式 =(-)3(6-1) 计算凹模的刃口尺寸；落料件的基本尺寸系数，当精度为IT1113时，取0.75；工件的公差。=(-)=(140.8-0.750.63)=140.3 =(-)=(110.8-0.750.54)=110.3 =300.040 5.1.2 凸模刃口尺寸计算因采用凸模与凹模配合加工的方法,凸模的尺寸计算公式为:=(-2)3(6-2)凸模的刃口尺寸。=(-2)=(140.8-0.750.63-20.060)= 140.3 =(-2)=(110.8-0.750.54-20.060)= 110.3 =300.040 5.1.3 冲裁间隙由于冲裁件断面质量.尺寸精度要求不高时,应优先采用大间隙,以利于提高冲模寿命,查简明冲压工艺与模具设计手册54页表5-2冲金属材料裁模间隙值表,得知低碳钢08F的初始间隙(1012.5)% =0.20.255.2 落料凹模结构设计5.2.1 凹模的高度凹模的厚度主要不是从强度需要考虑的,而是从连接螺丝钉旋入深度与凹模刚度的需要考虑的。凹模板的厚度一般应不小于10，特别是小型的模具可取8。随着凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也相应增大。整体凹模的高度按如下经验公式估算：=（）3(6-3)考虑材料板厚影响的系数，按附表4查得为0.2；冲裁件最大外形尺寸。=0.2140.8=28.16（）如图,考虑到刚度和修磨量以及配合,取=90（）5.2.2 凹模壁厚凹模壁厚主要考虑布置连接螺钉孔和销钉孔的需要,同时也能保证凹模的强度的刚度: =(1.52)=(105140) 3(6-4)根据模具设计手册,最小壁厚为4.9。5.2.3 凹模的孔口型式凹模的孔口型式：凹模一般有以下几种常用的孔口型式。斜壁式，该型式冲裁件容易通过，凹模磨损后的修磨量较小，但刃口强度较低，孔口尺寸在修磨后略有增大。一般用于形状简单且精度要求不高的零件冲裁；直壁式，此型特点是制造方便,刃口强度较高，刃磨后工作部分尺寸不变，但在孔口内可能积存冲裁件而增加冲裁力和孔口的磨损。孔口磨损后每次修磨量较大。所以模具的总寿命较低。适用于冲裁形状复杂且精度要求较高的冲压件，在落料模、冲孔模、复合模中广泛采用；凸台式，其淬火硬度为3540HRC,是一种低硬度的凹模刃口。可用锤打斜面的方法来调整间隙,直至试出合格的冲件为止。主要用于冲裁材料厚度要 0.3以下的小间隙、无间隙模具。本设计中选直壁式孔口。凹模的结构图如下图10: 图10凹模孔口5.3 拉深凸凹模的设计5.3.1 拉深凸凹模的圆角半径拉深模的凸模及凹模圆角半径与拉深成形有很大的影响，如果凹模圆角半径过小，材料流过它就困难，弯曲变形阻力，摩擦力，反向弯曲的校直力都大，会使拉深力增大，工件筒壁容易挂伤，变薄严重。甚至在危险断面处拉破，同时，材料对凹模的压力增加，磨损增大，影响模具寿命；这样，材料变形受限制，必须采用较大的拉深系数。在生产上一般应尽量避免采用过小的凹模圆角半径。r过大则会减小压边面积，拉深初期不与模具表面接触的毛坯宽度加大, 在拉深后期，毛坯外缘过早地离开压边圈，容易起皱，甚至拉裂，并且在侧壁下部和口部都形成皱折。尤其当毛坯的相对厚度小时，这个现象更严重。因此对于变形量大处，就需用较大的。如图11根据经验数据法,参照冲压工艺与模具设计242页表4-7首次拉深凹模圆角半径(） 得当材料板厚3时, =(106)t=(104)2=(208 ) 取=8 图11凹模圆角凸模圆角半径r对拉深工作也有影响，但没有凹模圆角半径的影响大，但其值也要合适才行。r太小，则毛坯在r处弯曲变形大，使危险断面强度降低，极限拉深系数增大。即使工件不在危险断面处被拉裂，其厚度也会严重变薄，在多次拉深时，这个局部变薄和弯曲变形的痕迹，会在成品零件的侧壁上遗留下来，影响零件的质量；而且，多工序拉深时，后继工序的压边圈圆角半径等于前道工序的凸模圆角半径；所以，当r过小时，在以后的拉深工序中毛坯沿压边圈滑动的阻力会增大，这对拉深过程是不利的，因而，凸模圆角半径不能太小。r过大后会使r处在拉深初期不与模具表面接触，处与压边圈作用之外的毛坯宽度增加，因而这部分材料很容易起皱。如图12 当r过大时，则毛坯底部的承压面积减小，悬空部分过大，容易产生底部的局部拉深和内皱。按经验公式r=（0.71），一次拉深成形时，r应等于零件的内圆角半径，但 图12凸模圆角不得小于材料的厚度，故对于此一次拉深成形的工件，取r等于零件的内圆角半径。即:r=7.25.3.2 拉深间隙拉深凹模与凸模直径之差的一般叫间隙。拉深模的凸模及凹模之间的单面间隙Z/2影响拉深力与拉深件的质量。拉深时由凹模圆角区流过的材料经间隙校直后就变成工件的筒壁，因而间隙对拉深过程和工件质量有较大影响，其数值也应合理。如拉深模间隙取的太小，凸缘区变厚的材料通过它校直与变形阻力增加，与模具表面之间的接触压力加大，摩擦磨损增加，从而引起拉深力增加，零件变薄严重，甚至拉破，模具寿命降低，这时只好采用稍大一些的拉深系数。但是间隙小时得到的零件侧壁平直而光滑，质量较好，精度较高。 拉深模的凸、凹模间隙Z/2大，对毛坯的校直和挤压作用变小，则磨擦小，能减少拉深力，但间隙大，精度不易控制；拉深过大时，冲出的零件侧壁不直，形成弯曲形状，拉深后因回弹较大，形成口大底小的锥形，工件上部厚度大，小的皱纹得不到挤平而保留下来，甚至零件口部呈曲线形状，零件成桶状；零件的高度小于要求得到的高度，模具的寿命提高，但零件的质量变差。如果拉深模的凸、凹模间隙Z/2小，则磨擦大，拉深力增加，因此许用拉深系数m数值较大，凸模与凹模的间隙小于材料厚度时，带有变薄拉深的影响，拉深件的精度及表面粗糙度较低。拉深模的间隙数值主要决定于拉深方法、零件的形状及尺寸精度等。合理的间隙值应使变厚的材料流进凹模后拉深力不出现第二高峰，确定间隙的原则是：即要考虑板料本身的公差，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。采用压边拉深时其值可按下式计算：根据经验，拉深时凸模与凹模间每侧的间隙一般都大于材料厚度，以减小磨擦力,单边间隙为Z, 可按下式进行计算： 3 (6-4) 材料厚度()； 材料最大厚度， =+ 为板厚的上偏差 ()系数，见冲压工艺与模具设计246页表4-8拉深间隙系数由表查得=0.100.12； 图13外形尺寸有要求的拉深件查得板厚的上偏差为 0.14 ；取0.1 =2+0.14+0.12=2.34() 5.3.3 拉深模的工作尺寸对于外形有尺寸要求的，如图13所示， 按公式：3(6-6)3(6-7)进行计算；对于内形有尺寸要求的，如图14所示，按公式：3(6-8)3(6-9) 进行计算。 其中： 拉深凹模尺寸 ()； 拉深凸模尺寸()； 工件制造公差()。在零件图上,拉深件标注的是外形尺寸, 故以凹模为基准进行计算。简明冲压工艺与模具设计手册226-227页表7-37查得拉深凸凹模的制造公图14内形尺寸有要求的拉深件差为：。,查附表3可知, =88的为0.54；=58的为0.46:=(-0.75+2)=(88-0.750.54+4)=91.60=(-0.75+2)=(58-0.750.46+4)=61.66=(-)=(87.60-2.34)=85.26=(-)=(57.66-2.34)=55.32 拉深凸模和凸凹模的工作尺寸如图15所示：图15 拉深凸凹模刃口尺寸5.3.4 拉深凸模凸、凹模的结构形式对拉深时的变形情况和变形程度的大小以及产品质量均有重要影响。当拉深的方法、变形程度、零件的形状、尺寸不同时，则拉深模的结构应不同。因为零件毛坯的相对厚度小，采用压边圈,压边装置如图8。采用图16所示的直壁凹模模具结构。图 16 逆出件直壁凹模结构拉深凸模还应钻一通气孔，如上图所示。拉深时凸模被材料包紧，工件与凸模间会形成真空状态，如果不开通气孔，增加额外的卸料力,则拉深后工件不易从凸模上取下来，是卸件困难，而且造成工件底部不平。拉深凸模通气孔尺寸可查表取得其直径为6.5。（参考模具设计手册）凸模按横断面形状分为圆形和非圆形，按刃口形状分为平刃和斜刃等，凸模模架内的固定应满足如下要求：保证足够的稳定性；工作的可靠性；当损坏和修理时应保证拆卸方便。（参考模具设计手册） 凸模长度L应根据模具的结构确定。采用固定卸料结构，凸模长度应该为： 式中 固定板厚度,可取凸模定位板厚为凹模板厚的0.81倍取； 卸料板厚度,可取凹模厚度的0.8倍,固定卸料板形孔与凸模的单边间隙可以取0.20.5 ； 导料扳厚度,采用固定挡料销,导料板厚度取68 取； 附加长度。主要考虑凸模进入凹模的深度，模具闭合状态下，卸料板到凸模固定板间的安全距离以及总修磨量等因素后确定,一般取1520 。此复合模采用推板卸料,但考虑压边圈的厚度, 取拉深凸模的长度为: =115 一般情况下，凸模的强度是足够的，不必作强度校验。但是，在凸模特别细长而坯料厚度较大的情况下，必须进行承压能力和失稳弯曲应力校验。 由以上的分析，结合模具的结构、拉深模刃口尺寸及应用公式计算，拉深凸模的结构尺寸如图17所示: 图17 拉深凸模的结构尺寸5.3.5 凸凹模的设计凸凹模包含了落料凸模与拉深凹模，而落料凸模与落料凹模配制，所以，凸凹模的设计最重要还是拉深凹模的设计。拉深凹模的设计也可近似按照落料凹模的设计方法进行设计，根据公式:，可以算出拉深凹模的厚度。其中： 凹模厚度； 系数； 冲裁件最大外形尺寸。考虑板料厚度的影响,附表4查得为0.2，又由：b=140.8m ，所以： =0.2140.8=28.16（）实际上，拉深凹模的高度还要根据模具的结构进行调整，以便保证模具的安全性能，故使用拉深凹模的厚度28 ,考虑安装顶板取120 。凸凹模的刃口还必须设计圆角以让拉深能很好的进行并不影响拉深工件的质量，而且，加上工件的修边余量，根据后面各主要零件尺寸的确定及前面模具的结构和刃口尺寸的计算，得到凸凹模的结构尺寸如图18 图18 凸凹模的结构尺寸 6 设备选择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。对于中小型的冲裁件，弯曲件或拉深件的生产，主要应采用开式机械压力机。虽然开式冲床的刚度差，在冲压力的作用下床身的变形能够破坏冲裁模的间隙分布，降低模具的寿命或冲裁件的表面质量，可是由于它提供了极为方便的操作条件和非常容易安装的机械化附属装置的特点，使它成为目前中、小型冲压设备的主要形式。对于大中型冲压件的生产，多采用闭式结构形式的机械压力机，其中有一般用途的通用压力机，也有台面较小而刚度大的专用挤压压力机、精压机等。在大型拉深件的生产中，应尽量选用双动拉深压力机，因其可使所用的模具结构简单，调整方便。摩擦压力机具有结构简单、造价低廉、不易发生超负荷损坏等特点，所以在小批量生产中常用来完成弯曲、成形等冲压工作。但是，摩擦压力机的行程式次数较少，生产率低，而且操作也不太方便。在大批量生产或形状复杂零件的大量生产中，应尽量选取高速压力机或多工位自动压力机。综合考虑以上因素，在这里冲压此零件选用开式机械压力机。在冲压设备的类型选定之后，应该进一步根据冲压件的尺寸、模具尺寸和冲压力来确定设备的规格。首先，所选压力机的公称压力必须大于冲压所需的总冲压力，即：；其次，压力机的行程大小应适当。由于压力机的行程影响到模具的张开高度，因此对于冲裁、弯曲等模具，其行程不宜过大，以免发生凸模与导板分离或滚珠导各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零件高度两倍以上，以保证毛坯的放进和成形零件取出。第三，所选取压力机的闭合高度与冲模闭合高度相适应，即满足：冲模的闭合高度介于压力机的最大闭合高度与最小闭合高度之间的要求。最后，压力机的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余地，但在过大的工作台面上安装过小尺寸的冲模时，对工作台的受力条件也是不利的。6.1 压力机的选取通过以上对冲压件力的计算，可以看出，由于冲裁与拉深工序不是同时进行的，所以，应该根据相对大一点的力来进行压力机的选择，因为： + + 3(8-1)故应该用冲裁力来进行压力机的选择。由式4-372估算压力机的公称压力3(8-2)=（1.61.8）364351.7=582962.7655833.1（）根据估算出来的值参照实用模具技术手册 选取用公称压力为800()的开式压力机，其有关技术参数为：公称压力： 800()滑块行程： 130最大封闭高度： 380封闭高度调节量： 90工作台尺寸（前后左右）： （540800）工作台孔尺寸（前后左右直径）： （230360280）立柱间距： 3807 其它模具零件的设计7.1 定位装置的设计7.1.1 卸料装置定位的基本形式有三种,一是导向定位,条料在先个导料销之间送进,可保存证送料的方向正确,但实际上只有两个定位销起作用,加上凹模上的3个点,属于不完全定位。二是接触定位，当条料同时接触两面三刀个导料销和1个挡料销时，便可达到完全定位。三是形状定位，形状定位是单件工件的定位，因为存在间隙，其精度低于接触定位。卸料板有刚性、弹性和废料切力等型式。其功能例如：悬臂式用于窄长冲压件卸料；镶有衬套的卸料板，除卸料外，对凸模有导向作用，适用于冲精密小孔或高速冲压；刚性卸料板的卸料力大，结构简单，但有时零件要变形，适用于厚料。固定卸料板有一定厚度，用螺钉和销钉固定在下模座上，能承受的卸料力较大，常用于厚板冲压件的卸料。此工件要求的卸料力较大，板料也较厚，根据模具的外形结构，采用固定卸料板，固定卸料板与凸模的单边间隙一般取0.10.5mm，固定卸料板的厚度一般取510mm，而且此卸料板与定位板安装在一起。定位板有两种型式（参考模具设计手册），分为毛坯外形定位和毛坯内孔或内径定位。此处采用毛坯外形定位；固定卸料板可兼起定位作用，由经验公式c=0.10.5t 计算，得：c=0.35mm，厚度由表查取得：h=15mm。见图19图19 卸料板 图20 压边圈7.1.2 凹模固定板对于落料拉深复合模,其拉深凸模固定板和凸凹模固定板如下图21,图22。图21凸模固定板 图22凸凹模固定板7.2 压边圈设计对于落料拉深复合模,工件要求的卸料力较大，板料也较厚，压边圈兼作顶板,在拉深过程式中起压边作用,拉深结束后又能将工件顶起,使其脱离凸模。压边圈的内孔尺寸比凸模尺寸大千分之一，即： 2(8-3)宽边: =1.00185.26=85.34短边: =1.00155.32=55.38压边圈的外径和落料凹模配合,保持间隙0.10.5。压边圈的结构尺寸如图8.27.3 打杆设计打杆一般先用45号钢，热处理后硬度为4045HRC，在设计时，顶出器应略高于凹模上平面0.51mm，参照5中关于顶杆设计的内容，由公式确定打杆的长度。由公式： 2(8-4) 打杆的长度，为； 打杆在上模座上平面以下的长度，为； 压力机结构尺寸，从压力机说明书中查得，为； C常数，一般可取1015。打杆的长度一般都经过试冲时来确定，打杆与模柄孔的配合不能过松或过紧，一般可加工成H10/C11配合形式；此模具的打杆与上模座孔的配合也可以参照这个配合形式，并取打杆直径16。7.4 拉深通气孔设计工件在拉深时，由于空气压力的作用或者润滑油的粘性等因素，使用权工件很容易粘附在凸模上，为使工件不至于紧贴在凸模上，设计拉深凸模时，应设计通气孔，由于通气孔按表查直径为6.5,整个凸模长为95,难以一次打通,故用在侧面开个孔连通的方式开通气孔,如图23所示： 图23通气孔7.5 垫板的设计冲模在工作时，作用于在冲模上的冲压力对模板产生压应力，当凸模作用在模板上的压应力超过模板上的许用应力时，就会把模板压出凹坑，从而使固定板上的凸模自动脱出，影响冲压工作的正常进行，为了防止凸模由于压力过大而损伤模板，则在凸模与固定板之间加置一淬硬的垫板，从而提高
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