引出环冲压工艺性分析及模具的设计环毕业设计论文

引言冲压技术在机械、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7085，冲压加工的能耗也较低，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组合冲模、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。本次毕业设计题目是引出环冲压工艺分析及模具设计，它要求综合运用四年所学知识完成设计任务，掌握冲压基本成形原理，按要求确定冲压工艺方案编制冲压工艺规程，设计合理的模具结构，合理选择模具材料和选用压力机，掌握模具生产设计的基本流程，具备模具CAD/CAM的初步知识，为以后的工作学习做好准备。1 零件工艺性分析与设计计算制定冲压工艺时，先要分析制件的工艺性，即根据产品图纸认真分析制件能否用冲压加工的方法制造，产品结构是否都合理，需要对产品提出哪些修改意见。通常在分析制件的工艺性尚属合理以后，列出几种不同的冲压工艺方案，并进行综合分析、比较，然后确定适合具体生产条件的最经济的合理方案，并在最经济的原则下决定毛坯的形状、尺寸和下料方式，确定材料的消耗量。最后，根据制定的工艺方案和制件的形状特点、精度要求、生产批量，模具加工条件，操作习惯与安全性，以及现有设备的自动化装置等，确定冲模类型，选定设备的类型和压力大小。1.1 零件工艺性分析引出环零件如图11 所示, 材料为复铜可伐带, 厚度0.5mm,为批量生产。零件需要通过落料、拉深、反拉伸实现。该零件形状有点复杂，厚度较薄，制件尺寸精度不是很高，如下图所示。需要注意的是该零件较薄容易拉裂。采用单工序模生产, 需多次定位,零件精度低, 难以保证零件的合格, 且生产效率低。因需多次定位, 同一批零件质量波动较大, 不能满足产品设计及大批量生产的要求。因此考虑采用多副复合模来完成, 可大大提高零件制造精度及产量,降低生产成本。查表可知优质复铜可伐带的材料特点为，退火处理后，抗剪强度=214304Mpa 取=300Mpa，抗拉强度b为275383Mpa，取b=350Mpa，屈服强度s=177Mpa，延伸率=32，由此可知此材料具有较高的弹性和良好的塑性，其冲裁加工性较好。图1-1 零件图由于零件主要用于电子产品范围内使用，尺寸精度定为IT12可以满足要求，所以所需控制的尺寸有mm、mm、mm、mm、mm、和高度约为mm、mm。1.2 方案确定1.2.1提出工艺方案根据以上分析，引出环可以有以下四种冲压加工方案：方案一：用3副简单模来完成。第一副反拉伸模，拉伸出14得圆，同时得到了R2得圆角,第二副拉深模，拉出半径为3mm的圆角，第三副落料模，用来将工件从板材上裁下来。方案二：用2副模具来完成零件的制作。第一副复合模，用来完成拉伸出23圆筒和半径为1和2的圆角，得到半成品工件。第二副反拉伸模，通过反拉伸得到所需要得零件,完成所有工序。方案三：用1副级进模具来完成。先拉伸出23得圆筒并将侧刃冲出，然后通过侧刃定位向前推进，完成反拉深工序，最后将工件从板材上裁下来。方案四：用1副模具来完成零件的制作。即先落料再拉伸得到一个半成品，最后反拉深成形。1.2.2选定工艺方案第一方案的特点是化整为零，将原先复杂的几道工序分解成落料、拉深、反拉伸三个简单的步骤，从而可以简化模具结构，便于模具制造，另外，所需冲压力也因此而减小了。但该方案的缺点是，需要四副模具，生产效率较低。由于需要多次定位，使得累计误差较大，工件精度也将得不到保证，且操作不便。方案二是在方案一的基础上改进的一个方案。主要是将前面的几道零碎的单工序用一个复合模来完成，是将各工序复合在一起一次冲成，得到半成品，因而生产效率比第一个方案有所提高，材料利用率也较高，操作也较安全。并保证了各个圆角的精度，同时不致于影响到拉深系数，即可以拉出较深的筒形件，然后在反拉伸模上完成零件得反拉伸成形。该方案精度高，易于实现，适合大批量生产。方案三采用一个级进模生产。在一副模具的一个工位内完成了拉伸、反拉深。本方案用了三个异型的凸模和一圆形凸模来冲孔。然后通过侧刃定位，进行拉深、落料工序。该工艺效率比方案二提高了，但精度不好控制，且槽孔易变形，易拉裂。方案四与方案三基本相同，不同的是改变了零件的排样方式，将方案三的两道工序合为一道。这种方案缺点是模具结构复杂，加工及装配精度要求高，零件质量难控制，且拉深时槽孔容易变形，易拉裂，零件刚度也不容易保证。优点是可一次成形，加工工序少。以上四个方案分析比较结果表明，方案一生产效率低，制件精度低，不适宜于大批量生产；方案二精度较高，生产周期较长；方案三与方案四生产效率高，材料利用率较高且槽孔易变形、易拉裂。方案四的模具尺寸小，但模具结构复杂，加工及装配精度要求高，零件质量难控制，工位也比较多，零件刚度也不容易保证。综合以上的分析，最终选择了方案二。1.3 模具结构设计在选择冲模结构方案时，除了考虑冲压件的质量、技术要求外，还要结合批量大小与现有冲压设备，对冲压成本进行综合分析。一般情况下，简单模造价低于复合模，复合模造价低于级进模且复合模精度和效率较高。生产过程稳定，产品一致性较好。对于复合模，模具结构很大程度取决于条料排样，条料排样一旦确定，则确定了以下几个方面：（1）确定了模具的工位以及各工位的作业内容，也就是明确了被冲工件在模具中的冲制顺序。（2）确定了被冲工件排列样式（单排、双排、多排等）、方位（正排、斜排等）、也就明确了材料利用率的高低。（3）确定了模具的步距尺寸、精度及定距方式，也就明确了模具精度的高低。（4）确定了条料宽度、供料方式、条料纤维方向与送料方向的关系以及送料方式，也就明确了该模具冲压时自动化程度的高低。（5）确定了模具的基本总体结构，也就明确了模具的复杂程度。1.3.1模具的总体结构方案模具的总体方案为采用两副模具生产引出环零件。一副为落料、拉深复合模，一副为反拉伸模。总共设计使用两副模具.(1) 复合模 模具类型 根据零件的冲裁工艺方案，采用落料、拉深复合模。 操作与定位方式虽然零件的生产批量较大，但合理安排生产可用手工送料方式能够达到批量要求，且能降低模具成本，且零件尺寸和厚度不是很大，刚好适合手工送料。但是为了保证零件的精度和减少材料料头和料尾的材料消耗和提高定距的可靠性，特采用导料板导向和挡料销定位。 卸料与出件方式考虑到零件厚度较小，为了简便，所以采用弹性卸料方式。为了便于操作和提高生产率，废料从凹模洞口推下，冲件由弹性顶件装置顶出。 模架类型及精度为了便于取出工件，采用后侧导柱模架，因为后侧导柱模架的工作面敞开。又因为零件精度要求不是很高，冲模间隙较小，因此采用级模架精度。(2) 冲孔模 模具类型 根据零件的冲裁工艺方案，采用单工序冲孔模。 操作与定位方式虽然零件的生产批量较大，但合理安排生产可用手工送料方式能够达到批量要求，且能降低模具成本，且零件尺寸和厚度不是很大，刚好适合手工送料。且由于该模具的特殊性，不需要特定的导料和定位装置。 卸料与出件方式考虑到零件厚度和尺寸都较小，属于半成品后续加工，又是手工操作，卸料与出件方式可以手工操作。为了便于操作和提高生产率，废料采用由切断凸模直接从凹模洞口推下。 模架类型及精度由于该冲孔模具的特殊性，不需要一般模具所需的模架，模架需要自行设计。1.3.2冲裁件的排样及材料利用率（1）坯料直径的计算由于该零件是有凸缘的筒形件，必须先求出拉深前坯料的直径。拉深时，坯料的形状必须适合金属流动的要求，坯料尺寸一般忽略厚度的变化，按“坯料面积等于制件面积”的原则确定。筒形件拉深无疑应采用圆形坯料，也就是只要求出它的直径，即可确定坯料尺寸。由于材料各向异性及拉深金属流动的差异，制件端口会出现高低不平的现象，为保证制件的尺寸需增加修边余量，筒形件在计算坯料尺寸时必须计入余量。有凸缘筒形件坯料的直径仍然可以依据变形前后面积相等的原则计算： (1-1)其中相对凸缘直径=53/23=2.3，凸缘直径小于100，查表可得其修边余量=2.5。包括修边余量的凸缘直径=53+22.5=58mm.所以mm.（2）选择排样方法冲裁件在板、条等材料上的布置方法称为排样。排样的合理与否，影响到材料的经济利用率，还合影响到模具结构、生产率、制件质量、生产操作方便与安全等。因此，排样是冲裁工艺与模具设计中项很重要的工作。要提高材料的利用率，就必须减少废料面积，冲裁过程中所产生的废料可分为两种情况 结构废料 出于工件结构形状的需要，如工件内孔的存在而产生的废料，称为结构废料，它决定于工件的形状，一般不能改变。 工艺废料 工件之间和工件与条料边缘之间存在的搭边，定位需要切去的料边与定位孔，不可避免的料头和料尾废料，称为工艺废料，它决定于冲压方式和排样方式。因此提高材料利用率主要应从减少工艺废料着手，同一个工件，可以有几种不同的排样方法。合理的排样方法，应是将工艺废料减到最少。在考虑提高材料的利用率的同时，应使模具结构简单，模具寿命高，操作方便安全。（3）排样排样是否合理将直接影响到材料利用率、冲件质量、生产效率、冲模结构与寿命等。根据材料的合理利用情况，排样方法可分为：有废料排样、少废料排样、无废料排样三种。有废料排样用于冲裁形状较复杂、尺寸精度要求较高的冲件。因此，冲件质量好，模具寿命高，但材料利用率低。少废料排样只在冲件之间或冲件与条料边缘之间留有搭边，此种方法因受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛刺易被凸模带入间隙，也影响冲模寿命，但材料利用率较高，冲模结构简单，一般用于形状较规则、某些精度尺寸要求不高的冲件。无废料排样无任何搭边废料，冲件质量和模具寿命质量更差一些。但材料利用率最高。可用于形状规则对称，尺寸精度不高或贵重金属材料的冲件。少、无废料排样法材料利用率高，且模具结构简单，所需冲裁力小，但其应用范围有很大的局限性，既受到制件形状、结构限制，且由于条料宽度误差及送料误差均会影响制件尺寸而使尺寸精度下降，同时刃口是单面受力，所以磨损加快，端面质量下降，此外制件的外轮廓毛刺方向不一致。综合考虑各种各种因数，该零件选用有废料直排形式。如图1-1所示。图1-1 有废料直排形式 （4）确定搭边值、条料宽度和步距搭边是排样时冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺余量。其作用时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有间隙所造成的送料歪斜误差；使凸、凹模刃口能沿封闭轮廓线冲裁，受力平衡，合理间隙不易破坏，模具寿命与制件断面质量都能提高。搭边的合理数值主要确定于板料厚度t、材料种类、冲裁件大小及冲裁件的轮廓形状等。一般来说，板料愈厚，材料硬度愈低，以及冲裁件尺寸愈大，形状愈复杂，则合理搭边值也应愈大。图1-2所示的搭边值通常是由经验确定的。图1-2 板料冲裁时合理的搭边值查表可得：mm； mm。条料在模具上每次送进的距离成为步距。对于该零件来说：A=D+=57+1.5=58.5mm条料是由板料剪裁下料而得，为保证送料顺利，规定条料宽度B的上偏差为0，下偏差为负值（-）。为了准确送进，模具上一般设有导向装置。但使用导料板导向而又无侧压装置时，在宽度方向上也会长生送料误差。条料宽度B的值应保证在这2种误差的影响下，仍能保证在冲裁件与条料侧面有一定的搭片值。模具的导料板之间有侧压装置时，如图1-3（a）所示，条料宽度按下式计算： （1-3）式中：D冲裁件与传送方向垂直的最大尺寸； 冲裁件与条料侧边之间的搭边； 板料裁剪时的下偏差。当条料在无侧压装置的导料板之间送料时，如图1-3（b）所示，条料宽度按下式计算： （1-4） 式中：b条料与导料板之间的间隙。 图1-3 条料宽度的确定（a）无侧压装置时 （b）有侧压装置时1-导料板 2-凹模由于该冲裁模具没有侧压装置，所以用式（1-4）计算，查表可得： =0.3mm；b=0.5mm。所以 B=mm（5）材料利用率冲压件大批量生产成本中，毛坯材料费用占60以上，排样的目的就在于合理利用原材料。衡量排样经济性、合理性的指标是材料的利用率。其计算公式如下：一个进距内的材料利用率为： （1-5）式中：一个步距内制件的实际面积(包括冲出的小孔在内)； n一个进距内冲件数目； 一个步距内所需毛坯面积；A送料步距；B条料宽度。实际材料利用率还应考虑板料剪裁时的剩余边料和条料冲裁时的料头料尾消耗，工厂常用一下经验公式估算： （1-6）式中： 材料实际利用率； K料头料尾等消耗系数。纵裁时K=0.9，横裁时K=0.85，斜裁时K=0.75。所以，条料、带料和板料的利用率比一个进距内的材料利用率要低。其原因是就是条料和带料有料头和料尾的影响，另外用板材剪成条料还有料边的影响。本设计中材料利用率为： = =% =63%由于坯料是纵裁的，所以材料总利用率=0.963%=56.6%。1.3.3冲压力计算（1）冲裁力的计算模具冲裁部分有1个47mm的落料圆孔，其中拉伸圆筒得形成形由后面得工序完成。由于冲裁加工的复杂性和变形过程的瞬间性，使得建立十分精确的冲裁理论计算公式相对困难。通常所说的冲裁力是指作用于凸模的最大抗力。采用平刃口凸模和凹模冲裁，其冲裁力的计算见式（1-7） （1-7）式中： 冲裁力 （N）； 冲裁件的周长 （mm）； 材料厚度 （mm）； 材料抗剪强度 （Mpa）。考虑到凸、凹模刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化以及材料厚度偏差等因素，实际所需的冲裁力还需增加30%，故选择冲床时的冲裁力（N）应为： （1-8）式中： 材料的抗拉强度（Mpa）。各冲裁区只是冲裁线的长度不同，材料抗剪强度=300Mpa，抗拉强度b=350Mpa，材料厚度=0.2mm。由于工件形状比较复杂，冲裁时的剪切周边长度由落料圆和冲孔圆构成。由于反拉伸成形的技术要求与拉伸成形有着类似的计算,无需冲裁,这里就不做说明了.=（D+d）=3.14(57+10)=210.38mm平刃口模具的冲裁力可按下式（1-3）计算： 1.3btbt 350210.380.2 14726.6N =14.73kN式中： 冲裁力； 材料的抗剪强度； b材料的抗拉强度； 冲裁周边总长； t材料厚度； 1.3考虑到模具间隙不均匀、刃口的磨损、材料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数。对于拉伸力的计算将会在下面的计算中给出,这里就不做说明.（2）推件力的计算由于冲裁中材料的弹性变形及摩擦的存在，冲裁后带孔部分的材料会紧箍在凸模上，而落下部分的材料会紧卡在凹模洞口中。从凸模上卸下紧箍着的材料所需的力称为卸料力；把落料件从凹模洞口中顺着冲裁方向推出去的力称为推件力；逆着冲裁方向顶出来的力叫顶出力。卸料力的影响因素较多，主要有：材料的力学性能与厚度、冲件形状与尺寸、冲模间隙与凹模孔口机构、排样的搭边大小及润滑情况等。在实际计算中，这些力通常用下列经验公式进行计算。F卸K卸 （1-9）F推nK推 （1-10）F顶K顶 （1-11）式中： 冲裁力 （N）；n 卡在凹模洞口中的工件或废料的数目；K卸、K推、K顶 分别为卸料力、推件力、顶件力因数。复合模具采用弹性卸料装置及下出料方式，因此需要计算卸料力和推件力。经查资料可知，K推=0.1，=0.08；取凹模刃口高度h=7mm，因凸模深入凹模5mm， 则n=h/t10，故F推nK推 =100.114.73=14.73kN =0.0814.73=1.18kN通过计算,现在已经得到了拉伸直径和冲孔力的大小,其中还计算了在冲孔过程中的推件力,通过这几个步骤,就能基本完成工件的基本成形,最后通过反拉伸的工序就能得到所需要的零件.（3）拉深力和压边力的计算为了合理选择冲压设备和设计模具，应该求出拉深力。一般概念上的拉深力是指其峰值，理论计算复杂烦琐，实用性不良。生产中常用经验公式进行近似计算。由于本复合模具采用弹性压边圈（在下面会讨论到），所以筒形件有压边圈拉深时的拉深力： （1-11）式中： P拉深力（N）； D筒形件直径(mm) t板料厚度（mm） 修正系数 材料强度极限（MPa）查相关资料可得K=1，=350 MPa所以 =13.14200.2350 =4396N4.5kN压边力的大小要根据既不起皱又不拉裂这个原则，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 （1-12）式中：压边力（N）； F在压边拳下坯料的投影面积（）； Q单位压边力。其中 =138.13由于08F为普通钢且零件厚度tZmax-Zmin=0.02不满足：+ZmaxZmin所以必须采用单配加工。经分析，凸模磨损后尺寸减小，属于B类尺寸。现以凸模为基准件计算刃口尺寸。 （2-8）令查资料得Zmax=0.06mm，Zmin=0.04mm该制件尺寸为落料， ： （2-9）其中=0.21/4-（0.06-0.04）=0.03所以 凹模的刃口尺寸按凸模的实际尺寸配制，并保证双面间隙在0.040.06mm之间。（3）凸模长度确定凸模长度一般是根据结构上的需要而确定的。图2-4 凸模长度的计算根据如图2-4，其凸模长度用下列公式计算： （2-10）式中： L凸模长度(mm)凸模固定板厚度(mm)；固定卸料板厚度(mm)；导料板厚度(mm)；h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A1520mm。在本模具中，h1=20mm，在本模具中没有固定卸料板和导料板，凸模进入凹摸的深度为2mm，修磨量为6mm，凸模固定板与卸料板之间的安全距离为18mm。所以本模具凸模长度为：L=20+2+18=40mm2.1.3凸模的校核一般情况下，凸模的强度和刚度是足够的，没必要进行校核，但对于特别细长的凸模应进行压应力和弯曲应力校核，检查其危险断面尺寸和自由长度是否满足强度要求。（1）承压能力的校核：当凸模断面小而冲裁力相当大(冲厚板料)时，必须对凸模进行抗压强度校核，可按下式计算： （2-11）对于圆形凸模： （2-12）式中： 凸模最小截面的压应力（PMa）； A凸模最小截面积（）； F凸模纵向所受的压力； t材料厚度（mm）； d凸模工作部分最小直径（mm）； 冲裁材料的抗剪强度（Mpa）； 凸模材料的许用抗压强度（MPa）。凸模所受的冲裁力为F=21.50KN，只需校核圆形凸模的最小直径即可，即d=53mm，t=0.2，=300Mpa,由于凸模材料是CrWMn，淬火硬度为58-62HRC，且凸模有导向,所以取=Mpa.根据公式 mm而 d=53mm即 d=0.12mm故该凸模设计合理。无导向装置的凸模：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： （2-13）式中： 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凸模所受总压力（N）。对于圆凸模，取n=3，代入上式可得圆凸模无导向时最大允许长度为： （2-14）对于一般截面形状的凸模，无导向时，最大允许长度为 （2-15）有导向装置的凸模：凸模有导向时，相当于一端固定，另一端铰支的压杆，凸模不发生失稳弯曲的最大长度为 （2-16）同理，对于圆凸模，上式可简化为 （2-17）对于一般截面形状的凸模，则为 （2-18）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=53mm，总压力F=49.85kN mm 该复合模凸模设计长度为40mm，远远小于180mm，所以该凸模合理可行。 对于异形凸模，取最小异形孔惯性矩J=1475.04mm =80.53mm 因此设计的凸模长度L=24mm远小于，所以该凸模长度是合理的。2.1.4凸凹模的设计与计算复合模是一种多工序的冲模，在结构上的主要特征是有一个凸凹模，按照股和模工作零件的安装位置不同，分为正（顺）装式复合模和倒装式复合模。一般把凹模装在下模的称为正装式复合模，反之则为倒装式复合模。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）判断拉深次数在拉深工艺设计中，必须判断制件是否能一次拉深成形，或需要几道工序才能拉成，正确的解决这个问题直接关系到拉深生产的经济性和拉深件的质量。影响有凸缘筒形件首次拉深的实际变形程度主要决定于首次拉深后凸缘的相对直径及其圆筒的相对高度，考虑大坯料的相对厚度的影响，有凸缘筒形件的首次拉深的许用可变形程度可用相对于不同比值的最大相对高度来表示。当制件的相对高度h/d时，该制件不能一次拉深出来，需要多次才能拉出。该制件相对高度：h/d=8/20=0.4；凸缘相对直径：=24/20=1.2；相对厚度：t/D=0.5/57=0.54%。对于这种查表可得，=0.500.60，可知，h/d,所以该筒形件可以一次拉出。因为零件的材料性能和制件设计都以确定，不易该改变，为了降低极限拉深系数，必须在工艺与模具设计方面下手。即应设计合理的凸模圆角半径以及选择合理的拉深间隙，采用压边圈并配以合理的压边力，凹模（特别是其圆角入口处）与压边圈的工作表面应尽量光滑并采用润滑剂，以减小对板料变形流动的阻力。（2）筒形件拉深模的工作部分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。 凹模圆角半径一般来说，大约可以降低极限拉深系数，而且还可以提高拉深件的质量，所以尽可能大些。但太大会削弱压边圈的作用，可能引起起皱现象。筒形件首次拉深时的可由下式确定： （2-19）式中： 与材料力学性能有关的系数，对于软钢、硬铝，=1； 与材料的厚度和拉深系数有关的系数； t板料厚度（mm）.对于该引出环制件t=0.5mm，查表可知=7.5因此： =17.50.5=3.75mm 凸模圆角半径对拉深变形的影响，不象那样显著，但过大或过小同样对防止起皱和拉裂及降低极限拉深系数不利。一般可取 =（0.71.0）本设计中=1mm在实际设计工作中，拉深凸模圆角半径应选取比计算值略小一点的数值，这样便于在试模调整时逐渐加大，直到拉出合格的制件为止。 压边装置的选定压边装置是决定压边力大小和冲压过程中压边力变化规律的装置，压边圈形式的合理与否直接关系到极限变形程度和进料阻力的大小。设计压边装置时必须考虑便于调节压边力，生产中常用的压边装置分为弹性和刚性两种。弹性压边装置分弹簧垫、橡皮垫和气垫和液压垫几类。其中弹簧垫和橡胶垫的压边力随行程增大而逐渐增大，产生的压边力曲线与拉深曲线不协调，显然对拉深不利。气垫和液压垫基本不随行程变化，而且经过调节气压或液压能很方便的对压边力进行比较精确的调节，因此压边效果较好。由于本次设计的复合模的特殊性，所以只能用弹性压边装置，根据以上分析可知气垫压边装置比较合适。压边形式用普通平面压边圈即可。 拉深间隙的确定拉深间隙是指单边间隙，即，决定凸模和凹模单边间隙Z时，不仅要考虑材质和板厚，还要注意工件的尺寸精度和表面质量，尺寸精度高。间隙过小时会增加摩擦阻力，使拉深件容易拉裂，且易檫伤制件表面，降低模具寿命；间隙过大则对坯料的校直作用小，影响制件尺寸。采用压边圈时， （2-20）式中： 材料最大厚度； K 间隙系数。最后一道拉深工序的间隙的应根据零件的尺寸精度和表面质量要求来求取，当精度为IT11IT13级时，拉深黑色金属：Z=t。由于本次制件精度为IT12，为黑色金属，所以，取Z=t=0.5mm。（3）凸模和凹模工作部分的尺寸及制造公差（a） （b）图2-5 拉伸制件的标注与模具尺寸 当制件要求外形尺寸时如图2-5（a），以凹模尺寸为基准进行计算，即凹模尺寸 （2-21）凸模尺寸 （2-22） 当制件要求内形尺寸时如图2-5（b），以凸模尺寸为基准进行计算，即凸模尺寸 （2-23）凹模尺寸 (2-24）式中： 拉深件公差；、凸模和凹模的制造公差；Z拉深模间隙； 拉深件内径最小极限尺寸； 拉深件外径最大极限尺寸。由于该制件对于内形尺寸要求较为精确，所以可用式（2-23）和（2-24）计算。其中=52.6mm，=0.21mm，=0.02mm，=0.01mm。所以：凸模尺寸mm。凹模尺寸mm。拉深冲孔模和落料拉深模分别如图2-6和2-7所示。拉深冲孔模需要用两个销钉定位在下模座上，并用四个螺钉固定。落料拉深模需要用两个销钉定位在凸模固定板上，并用四个螺钉通过凸模固定板固定在上模座上，这时所需的螺钉要有足够的刚度。图2-6 拉深冲孔模 图2-7 落料拉深模（4）复合模最小壁厚的检验对于复合模而言，凸凹模的内外缘均为刃口。内外缘之间的壁厚决定于冲裁件的尺寸，凸凹模的壁厚又受到冲模结构的影响：对于顺装式复合模，由于凸凹模装在上模，内孔不会积存废料，张力小，其最小壁厚就可以小些。凸凹模的最小壁厚值一般由经验确定。顺装式复合模的最小壁厚可参考表2-1。 表2-1 顺装式复合模的最小壁厚板料厚度t0.40.50.60.70.80.91.01.21.51.75最小壁厚a1.41.61.82.02.32.52.73.23.84.0最小直径D151821板料厚度t2.02.12.52.753.03.54.04.55.05.5最小壁厚a4.95.05.86.36.77.88.59.310.012.0最小直径D212528324045本次设计的凸凹模最小壁厚均大于表2-1中所列值。所以该模具设计合理。2.2 支撑零件的设计模具的支撑零件主要有上、下模座、模柄、凸模固定板、垫板等2.2.1垫板的设计垫板一般装于凸模固定板和上模座之间，垫板硬度较高，能有效的分散模工作时对图2-8 垫板模座的压力，以防止模座变形。垫板的外形尺寸与凸模固定板周界一致，其厚度一般取310mm，冲裁力偏大时取偏大值，冲裁力偏小时取偏小值。垫板的材料通常选用T7、T8或45钢制成，淬火硬度对于T7、T8为5256 HRC，对于45钢为4045HRC。本设计中垫板（如图2-8）尺寸为：DH=64mm4mm，材料为45钢，上面的各个孔按工艺要求加工，保证销孔的精度和质量。2.2.2凸模固定板的设计在冲模中，凸模固定板用于固定凸模，与凸模紧配的长度应足以保证工作时的稳定。由于该冲孔凸模用台阶式固定，所以凸模固定板厚度应于凸模台阶相同，即 H=20mm由于固定板上要加工很多孔用于定位和固定，所以将其设计成圆形比较合理。固定板一般选用Q235制作有时也可以用45钢，本次设计用45钢制造。固定板与凸模为过渡配合（H7/m6），压装后将凸模与固定板一起磨平。图2-9 凸模固定板本设计中固定板尺寸为：DH=64mm20mm2.2.3模架的选定模架包括上模座、下模座、导柱和导套。根据模架导向用的导柱和导套间的配合性质分为滑动导向模架和滚动导向模架两大类。每类模架中，由于导柱安装位置和数量不同，又各具有多种模架形式。滑动导向模架主要包括：对角导柱模架、后侧导柱模架、后侧导柱窄形模架、中间导柱模架、中间导柱圆形模架和四导柱模架。滚动导向模架主要包括：对角导柱模架、中间导柱模架、四导柱模架和后侧导柱模架。模架按国家标准有专业生产厂生产，设计时可以根据凹模的周界即LB来选取国家标准模架规格。由于后侧导柱模架导向装置在后侧，横向和纵向送料都比较方便，一般用于较小的模具，而在本次模具设计中，零件较小，为了方便取出零件，可选用后侧导柱模架。上、下模座的作用是直接或间接的安装冲模的所有零件，分别与压力机工作台连接并传递压力。因此，必须十分重视上、下模座的强度和刚度。本次设计中选用标准模架，而标准模架的型式和规格决定了上、下模座和导柱导套的型式和规格。2.2.4模柄的选定模柄的作用是将模具的上模座固定在冲床的滑块上。常用的模柄形式如下：整体式模柄：模柄与上模座做成整体，用于小型模具上。带台阶的压入式模柄：它与模座安装孔用H7/n6配合，并加销钉以防止转动，可以保证较高的同轴