有凸缘圆筒形冲压件模具设计

1有凸缘圆筒形冲压件模具设计目 录摘 要 .31.引言 .52.冲裁件的工艺性分析 .72.1.冲裁件的结构工艺性 .72.1.1.冲裁件的形状 .72.1.2.冲裁件的尺寸精度 .73.制件冲压工艺方案的确定 .83.1.冲压工序的组合 .83.2.冲压顺序的安排 .84.制件排样图的设计及材料利用率的计算 .94.1.展开尺寸的计算 .94.2.制件排样图的设计 .104.2.1.搭边与料宽 .114.3. 材料利用率的计算 .125.确定总冲压力和选用压力机及计算压力中心 .175.1.落料拉伸模 .175.2.压力中心的计算 .185.3.压力机的选用 .186.凸、凹模刃口尺寸计算 .206.1.拉伸模 .206.2.落料凸、凹模刃口尺寸 .216.2.1.计算原则 .216.2.1.凸模和凹模配合加工 .227.模具整体结构形式设计 .238.模具零件的结构设计 .248.1.落料凹模的设计 .248.2.拉伸凸模的设计 .248.3.凸凹模的设计 .259.模具的总装配 .27设计小结 .28参考文献 .292摘 要简短介绍了我国模具行业发展状况，以及在当下模具行业情况，并且对国内外模具行业发展现状加以分析，从而对我国模具行业与国外模具行业进行了综合比较提出差距所在。同时介绍了模具的类型和主要功能。综合阐述对镶套落料拉深模具进行设计，首先对工件进行工艺分析，对拉深特点拉深变形过程进行技术分析。在设计之前先确定修边余量和毛坯尺寸是否需要使用压边圈。其次对拉深模具进行总体设计，了解拉深模具结构、分类，选择压边装置。然后确定工作部分结构参数，确定拉深系数及工序尺寸。计算凸模圆角半径、凹模圆角半径、压边力、压边圈尺寸、拉深力、卸料力、拍样计算，并计算压力中心对压力机进行选择。最后选择模具主要零部件及结构，对模具材料、模架进行选择，计算凸模长度、凹模高度和壁厚、凸模固定板尺寸以及校核凸、凹模强度。同时设计选择其他零部件，确定模具闭合高度，对拉深模具进行安装调试。关键词：模具；冲压；凸模圆角半径；尺寸公差；间隙；拉深力；凸、凹模3AbstractA brief introduction to Chinas mold industry development, and in the mold industry, and the current situation of the development of mold industry are analyzed, which are compared to the gap in the mould industry in our country and foreign mould industry. At the same time introduced and main function mold type. A comprehensive set of insert falls design drawing die, first through the process analysis of theworkpiece, analyzes characteristics of drawing deformation process of drawing. In the design before trimming allowance and blank size is required the use of blank holder. Secondly, the whole design of the drawing die, drawing die, understand the classification, selection of the edge pressing device. Then determine the structure parameters, determine the drawing coefficient nd the process dimensions. Calculation of punch radius, die radius, the gap, convex, concave die size tolerance, BHF, the edge pressing ring size, drawing force, stripping force, shoot calculation, and calculation of the pressure center of press. The final choice of main parts of die and the structure, the choice of mold materials, mold, punch length calculation, die height and thickness, punch plate size and check the convex, concave die strength. At the same time, other parts design, determine the height of the closed mold, installation and commissioning of the drawing die.Keywords ： stamping; punch radius; dimensional tolerances; clearance; drawing force; the convex, concave 41.引言一、概述1、模具工业的概况模具工业是国民经济的基础工业，受到政府和企业界的高度重视，发达国家有“模具工业是进入富裕社会的源动力”之说，可见其重视的程度。当今，“模具就是经济效益”的观念，已被越来越多的人所接受。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，又决定着产品的质量、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。我国模具技术的现状与发展近年来，我国的模具工业也有较大发展，全国已有模具生产厂数千个，拥有职工数十万人，每年能生产上百万套模具。多工位级进模具和长寿命硬质合金模具的生产及应用有了进一步扩大。为满足新产品试制和小批量生产的需要，我国模具行业制造了多种简单、生产周期短、成本低的简易冲模，如钢皮冲冲模、聚氨脂橡胶模、低熔点合金模具、锌合金模具、组合冲模、通用可调冲孔模等。数控铣床、数控电火花加工机床、加工中心等加工设备已在模具生产中采用。电火花和线切割加工已成为冷冲模制造的主要手段。为了对硬质合金模具进行精密成型磨削，研制成功了单层电镀金刚石成形磨轮和电火花成形磨削专用机床，使用效果良好，对型腔的加工正在根据模具的不同类型采用电火花加工、电解加工、电铸加工、陶瓷型精密铸造、冷入挤压。超塑成形以及利用照相腐蚀技术加工型腔皮革纹表面等多种工艺。模具的计算机辅助设计和制造也已进行开发和应用。尽管我国的模具工业这些年来发展较快，模具制造水平也在逐步提高，但和工业发达国家相比，仍存在较大差距，主要表现在模具品种少、精度差、寿命短、生产周期长等方面。二、冲压技术的发展趋势21 世纪的今天,中国凭借丰富且廉价的人力资源、庞大的市场及其它许多有利条件，已成为承接工业发达国家模具业转移的良好目的地。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，中国模具已经与世界模具密不可分，中国模具在世界模具中的地位和影响越业越重要。据相关专业人士分析，未来十年，中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、复杂及寿命日益提高。由于成型零件日趋大型及高效率生产所要求的一模多腔，使模具日趋大型化；随着零件微型化和模具结构发展的要求，今后模具加工的精度将更小，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。在模具设计与制造中，开发并应用计算机辅助设计的制造系统(CAD/CAE/CAM)，发展高精度、高寿命模具和简易模具(软模、低熔点合金模具等)制造技术以及通用组合模具、成组模具、快速换模装置等，以适应冲压产品的更新换代和各种生产批量的要求。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/CAE/CAM 技术是当代最合理的模具生产方式，既可用于建模、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过程的目的，改善模具结构。从 CAD/CAE/CAM 一5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，其中心思想是让用户在统一的环境中实现 CAD/CAE/CAM 协同作业，以充分发挥各单元的优势和功效。因此，应大力进行高端辅助设计制造软件的培训、推广和应用。(3)快速经济模具技术的推广应用。快速模具制造及快速成型技术是在近两来迅速发展起来的，并正向着高精度、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商投入了很大的人力和物力，对各种模具的快速制造工艺进行研发，对传统的快速模具制造技术进行改造，嫁接了先进的 RP 及 NC 技术，有效满足一些高精度、高寿命模具的生产需求。(4)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。(5)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，制造冲压件用的传统金属材料，正逐步被高强钢板、涂敷镀层钢板、塑料夹层钢板和其他复合材料或高分子材料替代。随着材料科学的发展，加强研究各种新材料的冲压成形性能，不断发展和改善冲压成形技术。当前，国外模具材料系列日趋完善与细化，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，每年所需约 70 万吨模具钢还要有相当一分进口。模具表面处理技术对模具的制造精度、模具的强度、模具的寿命、模具的制造成本等有着直接的影响。稀土表面工程技术和纳米技术表面工程技术的出现进一步推动模具制造的表面工程技术的发展。同时处理技术由大气热处理向真空热处理发展。(6)冲压成形技术将更加科学化、数字化，可控化。科学化主要体现深入研究冲压变形的基本规律、各种冲压工艺的变形理念、失稳理论与变形程度等对成形过程、产品质量、成本、效益的预测和可控程序。数字化主要体现在应用有限元、边界元等技术，对冲压过程进行数字模拟分析，以预测某一工艺过程中坯料对冲压的适应性及可能出现的质量问题，从而优化冲压方案。(7)成形过程的数值模拟技术将在实用化方向取得很大的发展，并与化制造系统很好地集成。人工智能技术、智能化控制将从简单形状零件成形发展到覆盖件等复杂开关零件成形，从而真正进入实用阶段。(8)注重产品制造全过程，最大程度地实现多目标全局优化。优化将从传统的单一成形环节向产品制造全过程及全生命期的系统整体发展。(9)对产品可制造性和成形工艺的快速分析与评估能力将有大的发展。以便宜从产品初步设计甚至构思时起，就能针对零件的可成形性及所需性能的保证度，作出快速分析评估。(10)冲压技术将具有更大的灵活性或柔性，以适应未来小指量多品种混流生产模式及市场多样化、修改化需求的发展趋势，加强企业对市场变化的快速响应能力。推广应用数控冲压设备、冲压柔性加工系统(FMS)、多工位高速自动冲压机以及智能机器人送料取件，进行机械化与自动化的流水线冲压生产。62.冲裁件的工艺性分析冲裁件的工艺性是指冲裁件在冲裁加工中的难易程度。所谓冲裁工艺性好是指能用普通的冲裁方法，在模具寿命和生产率较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。因此，冲裁件的结构形状、尺寸大小、精度等级、材料及厚度等是否符合冲裁的工艺要求，对冲裁件质量、模具寿命和生产效率有很大的影响。2.1.冲裁件的结构工艺性 2.1.1.冲裁件的形状图 1.零件及尺寸此制件的形状较简单，且对称，有圆角过渡，便于模具的加工和减少冲压时在尖角处开裂的现象，同时也可以防止尖角部位刃口的过快磨损。2.1.2.冲裁件的尺寸精度冲裁件的精度主要以其尺寸精度、冲裁断面粗糙度、毛刺高度三个方面的指标来衡量，根据零件图上的尺寸判断属于尺寸精度为 IT12IT14 的经济级普通冲压。08F 钢板属于碳素结构钢，屈服极限时 245MPa，具有很好的可冲裁性，7工件结构形状，冲裁件内，外形均无尖锐清角，对模具寿命不影响。3.制件冲压工艺方案的确定3.1.冲压工序的组合冲裁工序可以分为单工序冲裁、复合工序冲裁和连续冲裁。冲裁方式根据下列因素确定：（1） 根据生产批量来确定 对于年产量需求 100 万件的该产品来说采用复合模或连续模较合适。（2） 根据冲裁件尺寸和精度等级来确定 复合冲裁所得到的冲裁件尺寸精度等级高，而连续冲裁比复合冲裁的冲裁件尺寸精度等级低。（3） 根据对冲裁件尺寸形状的适应性来确定 产品的尺寸比较大，考虑到连续模送料不方便和生产效率低，因此常采用复合冲裁。复合冲裁又可以加工形状复杂、宽度比较大的异形冲压件。（4） 根据模具制造安装调整的难易和成本的高低来确定, 对复杂形状的冲裁件来说，采用复合冲裁比采用连续冲裁较为适宜，因为模具制造安装调整较容易，且成本较低。（5） 根据操作是否方便与安全来确定 复合冲裁其出件或清除废料较困难，工作安全性较差，连续冲裁较安全。综上所述分析，在满足冲裁件质量与生产率的要求下，选择复合冲裁方式，其模具寿命较长，生产率高，操作较方便和工作安全性高。3.2.冲压顺序的安排落料拉伸，拉深（2），拉深（3）共三道工序，对于学生的课程设计来说，三副模具的工作量相对比较大，这里只需要设计第一道工序，落料拉深模。84.制件排样图的设计及材料利用率的计算4.1.展开尺寸的计算拉伸件毛坯展开尺寸，通常按毛坯面积等于制件面积的原则确定。拉伸件的毛坯尺寸，很难预先精确地计算，这是因为拉伸件壁部在拉伸过程中厚薄程序，随毛坯退火与否、压边力的大小、凸凹模间隙以及变形程度等因素有关。因此难以保持拉伸件完全均匀一致的高度，通常需要修边，将不平齐的部分切去。所以在计算毛坯之前，要在拉伸件上增加切边余量。根据工件相对高度 H/d=62/28=2.214，查表的修边余量为 4计算产品展开尺寸 D ，将工件尺寸带入得出D=120,其中 6654 为工件不包含凸缘部分的表面积，即零件实际需要拉深部分的面积。其中 3645 为工件凸缘部分的表面积其中D展开尺寸d拉伸直径，28r拉伸圆角,3H拉伸高度,62经过实际计算 D=121.5此尺寸目前是待定，在实际生产时需调节。这里取 120展开图纸如下图所示：9拉伸次数的确定判断能否一次拉伸H/d=62/28=2.214(t/D)*100=1.67m=d/D=28/120=0.233根据以上数据查表初步确定三次拉伸，得首次最小拉伸系数 m1=0.48，由于 m10.233（实际拉伸系数），故不能一次拉伸成型。确定首次拉深系数和尺寸，由数据表查得最小 m1=0.48,则d1=m1D=0.48120=57.6mm(调整到 55), 则首次拉深高度为（取 R1=r=10）查表得 m2=0.72,m3=0.76d2=m2d1=0.7255=39.6mm, (调整到 40)d3=m3d2=0.7640=30.4mm28 mm需要用三次拉深。取各次拉深工序 R 角半径分别为 R2=6，R3=34.2.制件排样图的设计排样时需考虑如下原则：1） 提高材料利用率（不影响冲件使用性能前提下，还可适当改变冲件的形状）102） 合理排样方法使操作方便，劳动强度低且安全。3） 模具结构简单、寿命长。4） 保证冲件的质量和冲件对板料纤维方向的要求。4.2.1.搭边与料宽 搭边 排样中相邻两个零件之间的余料或零件与条料边缘间的余料称为搭边。搭边的作用是补偿补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边值要合理确定，值过大，材料利用率低；值过小，搭边的强度与刚度不够，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲裁件毛刺，有时甚至单边拉入模具间隙，造成冲裁力不均，损坏模具刃口。因此，搭边的最小宽度大于塑性变形区的宽度，一般可取等于材料的厚度。搭边值的大小还与材料的力学性能、厚度、零件的形状与尺寸、排样的形式、送料及挡料方式、卸料方式等因素有关。搭边值一般由经验确定，根据所给材料厚度 =2.0mm，确定搭边工作间 a1 为 2.0mm, a 为 2.0mm。送料步距和条料宽度的确定送料步距 条料在模具上每次送进的距离成为送料步距。每次只冲一个零件的步距 S 的计算公式为S=D+a1 S=120+2.0=122mm式中 D平行于送料方向的冲裁宽度；a1冲裁之间的搭边值。11条料宽度 条料宽度的确定原则：最小条料宽度要保证冲裁时零件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板之间送进，并与导料板之间有一定的间隙。当用孔定距时，可按下式计算条料宽度 B-=(Dmax+2a)- =(120+22) -0.5 =124-0.5 mm式中 B条料的宽度（mm）；Dmax冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）；a侧搭边值；条料宽度的单向（负向）公差；剪切条料宽度偏差 =0.5, 因此 B=124-0.5 。4.3. 材料利用率的计算一个步距内的材料利用率 为=nF/Bs100% =60*60*3.14*1/122*124100%=74.76%式中 F一个步距内冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）；n一个步距内冲裁件数目；B条料宽度（mm）；s步距； 4.4 计算以后各次的拉深高度利用表 4-14 来进行计算，但由于有两个未知数 m 和 ，因此需要用试凑法计算拉深直径。下面用逼近法来确定第一的拉深直径。假定 (%) 实际 ( 极限 拉深系数差-121.2 1.66=650.55 0.55 0.001.3 1.66=600.5 0.53 0.031.4 1.66=55.70.46 0.50 0.041.5 1.66=520.43 0.45 0.021.6 1.66=48.750.40 0.46 0.061.7 1.66=45.90.38 0.47 0.09由于实际拉深系数应该比极限拉伸系数稍大，才符合要求，所以上表中 的值为 1.5、1.6、1.7 的不合适。因为当 的值取 1.4 的时候，实际拉深系数与极限拉深系数接近。故初定第一次拉深直径 =56.因以后各次拉深，按表 4-8 选取。故查表 4-8 选取以后各次的拉深系数为当 =0.77 时 = =560.77=43mm当 =0.79 时 = =430.79=34mm当 =0.81 时 = =340.81=27mm29mm因此以上各次拉程度分配不合理，需要进行如下调整。极限拉深系数 实际拉深系数 拉深直径 拉深系数 - 差 =0.55 =D 0.0113 =0.79 = 0.02 =0.81 = 0.02 =0.83 = 0.02由于拉深系数差值比较接近，因此各次拉深变形程度比较合理。 4.5 由筒形件首次拉深凹模圆角半径确定公式 =0.8 得出 =10mm以后各次拉深时，凹模圆角半径应逐渐减小、其关系为 =(0.6-0.8) ，故=6mm =3mm 又根据公式 =(0.7-1) ，故每次拉深凸模圆角半径取值为 =10mm =6mm =3mm 4.6 调整毛坯直径设第一次拉入凹模的材料比实际需要要多 5%，故修正后的毛坯直径为 =122mm由公式得出第一次拉深高度为： = 0.43( ) 将=117mm、 =75mm、 =65mm、 =10mm、 =10mm 代入上式得 =45mm注：R 为凹模的圆角半径，R 为工件半径。144.7，计算以后各次的拉深高度。设第二次多拉入 3%的材料（其余 2%的材料返回到凸缘上） ，先求假想毛坯直径。= 121mm= 0.43( ) 将=121mm、 =78mm、 =38mm、 6mm、 6mm,代入上式求得=50mm。(9),画出各次拉深的工序图。15按照以上冲裁、第一次拉深、第二次拉深、第三次拉深，在经过修正得到自重需要的尺寸，即完成所需工件的加工。165.确定总冲压力和选用压力机及计算压力中心 5.1.落料拉伸模落料力计算F=KL F=1.33.14972.0340=269248.72N=269.25KN式中 F冲裁力（N）；L冲裁件周边长度（mm）；材料抗剪强度（MPa）；260-340MPa材料厚度；(mm)K系数，通常 K=1.3；拉伸力用理论计算很复杂，一般采用经验计算方法，经验公式建立的基点是，拉伸力的数值略小于拉伸件危险断面的断裂力；断裂与拉伸力的比值用系数 K 表示；K 值的大小取决于拉伸件的形状及变形方式。其数值由实验确定。拉伸力可按下式计算P=3.14Kd1t P=3.140.72522.0440=103454.208N=103.45KN式中 F拉伸力（N）；d1拉伸直径（mm）；材料抗拉强度（MPa）；300-440MPat材料厚度；(mm)K修正系数（查表可得），K=1.3； 压料力可按下式计算P1=0.08F=0.08103.45=8.276KN所以落料拉深的总压力为 F 总= P+F+P1=269.25+103.45+8.276=380.976KN175.2.压力中心的计算采用解析法求压力中心，该产品副模具中，尺寸都是沿 X 轴 Y 轴对称所以力到 X 轴和到 Y 轴的力臂都是 0根据合力距定理：YG = （Y1F1+ Y2F2+ Y3F3）/（F1+ F2+ F3）所以冲压力到 X 轴的力臂；YG=0，到 Y 轴的力臂；XG=05.3.压力机的选用 ，冲裁力的计算。由公式（2-24） 、FktL 其中 L 为冲裁边周长、t 为材料厚度、 为抗剪强度、K 为系数，系数 K 在实际生产中一般取 K1.3这里 t1mm、L=2R、R=54mm、 查附录表一取 300MPa 故1.323.1454 1300132256.8N ,压边力的计算。由 1000.94,查表 4-1 得，拉深的时候需要采用压边圈。由表 4-16 得出拉深时首次拉深压边力的计算公式为 注： 为筒形件首次拉深时凹模圆角半径、 为首次拉深直径。由题已知得出 6、 79、 58、又因材料为 08 钢，P 的取值范围为 1.5-3，这里 P 取 2.6 代入上式计算得出首次拉深时压边力 2.63000N18以后各次压边力按 来计算。 ，拉深力的计算。由公式（4-21） 、 （4-22 ）当筒形件首次拉深采用压边圈时拉深力 t ，以后各次拉深 t注: 为拉深时凸模的直径、 为材料的抗拉强度、K 为系数，查表 4-19、4-20 得出 0.9查附录表一 324-441 这里去 350MPa、t1mm、 58mm 故3.14581350 0.957367.8N ，卸料力的计算。= 0.04132256.8N5290N 注：K 为卸料系数，其值为 0.02-0.06（薄料取大值，厚料取小值） 。 ，总压力。= 132256.8300057367.85290200KN综合上述考虑到公称压力、滑块行程、工作台尺寸得出初选压力机的吨位为 250KN 压力机型号为 J23-80。1、落料拉深模：J2380 开式压力机 型号为 J2380 压力机的基本参数如：（表一）公称压力/KN 800滑块行程/mm 130垫板尺寸/mm厚度 110直径 60滑块行程次数/（次/min）60 模柄孔尺寸/mm深度 75最大封闭高度/mm 380封闭高度调节量 100滑块中心线至床身距 270 床身最大可倾角 3019离/mm立柱距离/mm 380前后 540工作台尺寸/mm左右 800前后 210工作台孔尺寸左右 3806.凸、凹模刃口尺寸计算6.1.拉伸模凸凹模圆角半径对拉伸工作影响很大。毛坯经凹模圆角进入凹模时，受弯曲和摩擦作用，若凹模圆角半径过小，因径向拉力增大，易使拉伸件表面划伤或产生断裂；若过大，则压边面积小，由于悬空增大，易起内皱。因此，合理的选择凹模圆角半径很重要。具体数值查表可得。拉伸的凸凹模之间的间隙对拉伸力、制件质量、模具寿命等都有影响。间隙过大，容易起皱，制件有锥度，精度差；间隙过小，增加摩擦，导致之间边薄严重，甚至拉裂。因此，正确地确定凸模和凹模之间的间隙是很重要的。拉伸模间隙是单面间隙，即凹模和凸模直径之差的一半。本次设计的模具结构为有压边圈的，在选择间隙时可以直接查表，拉伸一次成型，所以查表可知间隙为(1-1.2t)，t 为材料厚度。凸、凹模工作部分尺寸的确定，主要考虑模具的磨损和拉伸件的回弹。1）、制件标注外形尺寸凹模尺寸为L d=（Lmax 0.75）凸模尺寸为20L p=（Ld0.75Z）（2）、制件标注内尺寸凸模尺寸为L p=（Lmin +0.4）凹模尺寸为L d=（ Lp+0.4+Z ）其中 L拉伸件的外形或内尺寸拉伸件的尺寸偏差L d拉伸凹模的基本尺寸L p拉伸凸模的基本尺寸Z凸凹模双面间隙对于落料拉深，制件标注外形尺寸，按此公式计算凹模尺寸为L d=（Lmax 0.75）=52凸模尺寸为L p=（Ld 0.75Z）=47.6凹模工作表面粗造度要求：凹模工作表面和型腔表面粗造度应达到 0.8；圆角处的表面粗造度一般要求 0.4；凸模工作部分表面粗造度一般要求 0.8-1.6。6.2.落料凸、凹模刃口尺寸6.2.1.计算原则设计落料模先确定凹模刃口尺寸，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸，以凸模为基准，间隙取在凹模上。间隙是影响模具寿命的各种因素中占最主要的一个。冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间的均有磨檫，而且间隙越小，磨檫越严重。21在实际生产中受到制造误差和装配精度的限制，凸模不可能绝对垂直于凹模平面，而且间隙也不会绝对均匀分布，合理的间隙均可使凸模、凹模侧面与材料间的磨檫减小，并缓减间隙不均匀的不利影响，从而提高模具的使用寿命。6.2.1.凸模和凹模配合加工 配合加工方法，就是先按尺寸和公差制造出凹模或凸模其中一个，然后依此为基准再按最小合理间隙配做另一件。采用这种方法不仅容易保证冲裁间隙，而且还可以放大基准件的公差，不必检验 d+pZmax-Zmin 。同时还能大大简化设计模具的绘图工作。目前，工厂对单件生产的模具或冲制复杂形状的模具，广泛采用配合加工的方法来设计制造。冲孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式计算：落料时 Dp=(Dmax-X-Zmin)- p 式中 Dp dp分别为落料和冲孔凸模的刃口尺寸（mm）；Dmax 为落料件的最大极限尺寸（mm）；dmin为冲孔件的最小极限尺寸（mm）；工件公差；p凸模制造公差，通常取 p=/4；p刃口中心距对称偏差，通常取 p=/8；Lp凸模中心距尺寸（mm）；L冲件中心距基本尺寸（mm）；Zmin最小冲裁间隙（mm）；落料凹模尺寸：Aj1=(Amax-X)+ =97-0.50.04=96.98+0.02; 落料凸模尺寸：Ah1=( Amax -2Z)+ =97-20.08=96.84+0.02; 227.模具整体结构形式设计落料拉伸结构形式：238.模具零件的结构设计8.1.落料凹模的设计因制件形状简单，总体尺寸不大，选用整体式矩形凹模较为合理。选用Cr12MoV 为凹模材料。凹模周界 由冷冲压工艺与模具设计得出凹模周界的计算公式 厚度 H=Kb（15mm）式中：b冲裁件的最大外形尺寸，b=97K系数，查表得 K=0.36则 H=0.3697=34.92mm凹模壁厚 c=（1.01.5）H（3040mm）=3552.38mm所以凹模直径为 D=200mm由模具设计指导表 5-43 凹模标准可查到较为靠近的凹模周界尺寸为200mm。硬度：5862HRC（如图） 下248.2.拉伸凸模的设计材料：Cr12Mov硬度：5558HRC8.3.凸凹模的设计材料：Cr12Mov硬度：5558HRC25由模具设计指导表 5-4，可得复合模的典型组合尺寸 270（单位为mm）（JB/T8066.11995）。而由此典型组合标准，即可方便的确定其他冲模零件的数量、尺寸及主要参数。其零件参数如下表所示：配用模架闭合高度 H 孔距尺寸凹模周界 凸凹模长度最小 最大 S S1 S2 S3200 80 180 220零件名称及标准编号垫板 凸模固定板 凹模 卸料板 凸凹模固定板2001020018 20050 20015 20018螺钉 圆柱销 卸料螺钉 弹簧 螺钉 圆柱销 圆柱销M860 850 M870 M12110121101060选择标准模架由凹模周界尺寸及模架闭合高度在 180220mm 之间，查 模具设计指导表 5-7 选用标准模架：12 号中间圆形导柱标准模架 GB/T2851.11990，上模座厚度 35，下模座厚度 40，导柱 32230，35230，导套2645125，50125。9.模具的总装配1、确定装配基准件以落料拉深模为例，应以凸凹模为装配基准件。 首先要确定凸凹模在上模板上的位置， 安装凸凹模组件， 确定凸凹模组件在上模板上的位置，然后用平行板将凸凹模组件和上模板夹紧，在上模板上划出弯曲孔线，进而安装好上模板上的其他组件。2、安装上模部分检查下模部分各个零件尺寸是不是满足装配技术条件要求。 安装下模，同时调整冲裁间隙和拉深间隙， 将下模系统各零件分别装于下模座内。3、安装模具的树脂压缩部分4、自检27按冲模技术条件进行总装配检查。5、检验6、试冲设计小结此次课程设计是在学完冲压工艺与模具设计，模具制造工艺和大部分专业课并进行了生产实习的基础上进行的，这次设计使我能够综合运用冲压工艺与模具设计中的基本理论，结合生产中所学的新知识、独立分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度的冷冲压模具的能力。通过分析，拟定设计方案，完成模具结构设计等一系列复杂工作，最终完成此次的设计任务。通过这次设计使我初步具备了设计一个中等复杂程度的冲压模具的工艺规程和掌握运用模具设计的基本原理和方法，同时也学会了熟练运用有关参考资料，图表等基本技能，增强了自我的读图和绘图能力，从而使我在能力方面又提高了一个台阶，为今后从事的工作打下了良好的基础。28参考文献1朱光力主编. 模具设计与制造实训.第 1 版. 北京：高等教育出版社. 2002. 1341562吴诗 主编. 冲压工艺及模具设计 . 第 1 版. 西安：西北工业大学出版社. 2001. 40453温松明主编. 互换性与测量技术基础. 第 2 版. 长沙：湖南大学出版社. 1998. 454冯炳尧 韩泰荣 殷振海 蒋文森编. 模具设计与制造简明手册. 第 1 版.上海：上海科学技术出版社. 1985. 1 805刘朝儒 彭福荫 高政一主编. 机械制图. 第 3 版. 北京：高等教育出版社.20016张代东主编. 机械工程材料应用基础. 第 1 版.北京：机械工业出版社.2001.85103297王卫卫主编. 材料成型设备. 第 1 版.北京：机械工业出版.2004. 47488傅建军主编. 模具制造工艺. 第 1 版.北京：机械工业出版社.2005. 24259王新华主编. 冲模设计与制造实用计算手册. 北京：机械工业出版社.2004 年 8 月第 1 版. 2 1510王新华 袁联富主编.冲模结构图册. 第 1 版. 北京：机械工业出版社. 2003. 301、有凸缘筒形拉深模拉深凸模的制造拉深凸模的加工工艺过程 材料：Cr12，硬度：5862HRC序号 工序名 工序内容1 备料 毛坯锻成 60mm85mm 的圆棒料2 热处理 退火3 铣平面 铣上、下平面，保证尺寸 80.5mm4 车削 车外圆,52.6mm 外圆柱留磨削余量 0.4mm，其余达图样尺寸5 钳工 倒圆角至要求，去毛刺6 划线 划上端及侧面通气孔线7 钻孔 钻通气孔8 检验9 热处理 淬火，硬度至 5862HRC10 磨削 磨削各表面达设计要求11 检验2、有凸缘筒形拉深模拉深凹模的制造拉深凹模的加工工艺过程 材料：Cr12，硬度：5862HRC序号 工序名 工序内容1 备料 毛坯锻成 131mm95mm 的圆棒料2 热处理 退火3 铣平面 铣上、下平面，保证高度尺寸 90.8mm4 钻中心孔 钻中心孔5 车削 车削外表面并留 0.4mm 的磨削余量6 镗孔 镗内孔，52mm 的孔留 0.4mm 的磨削余量7 钳工 倒圆角至要求，去毛刺8 检验9 热处理 淬火、回火，硬度至 5862HRC10 磨削 磨削 120mm 内表面和 52mm 外表面达设计要求,11 检验313、有凸缘筒形拉深模凸模固定板的制造凸模固定板的加工工艺过程 材料：45 钢，硬度：调质 2428HRC序号 工序名 工序内容1 备料 毛坯锻成圆形2 热处理 退火3 铣平面 并使两大平面与相邻两侧面基本垂直4 划线 划型孔、销孔、螺纹孔中心线5 钻孔 钻各孔，留的磨削余量6 钳工 攻螺纹，去毛刺7 检验8 热处理 调质 2428HRC9 磨削 磨削内表面达设计要求10 检验4、有凸缘筒形拉深模凹模固定板的制造凹模固定板的加工工艺过程 材料：45 钢，硬度：5860HRC序号 工序名 工序内容1 备料 毛坯锻成圆形2 热处理 调质，硬度 2428HRC3 铣平面 铣面达并使两大平面与相邻两侧面基本垂直4 钳工 划型孔、销孔、螺纹孔中心线，钻穿丝孔，攻螺纹5 线切割 割安装固定孔6 铣削 铣削固定孔背面的沉孔到要求7 磨削 磨削表面达设计要求8 检验5、有凸缘筒形拉深模弹压卸料板的制造弹压卸料板的加工工艺过程 材料：45 钢，硬度：4348HRC序号 工序名 工序内容1 备料 毛坯锻成圆形2 热处理 退火323 铣平面 铣面并使两大平面与相邻两侧面基本垂直4 钳工 划各孔中心线5 钻孔 钻各孔6 铣削 铣削固定孔背面的沉孔到要求7 热处理 淬火，硬度 4348HRC8 磨削 磨削表面达设计要求9 检验6、有凸缘筒形拉深模上垫板的制造上垫板的加工工艺过程 材料：T8A，硬度：淬火 5458HRC序号 工序名 工序内容1 备料 毛坯锻成圆形2 热处理 退火3 铣平面 铣面并使两大平面与相邻两侧面基本垂直4 磨削 磨上、下平面，并磨两相邻侧面使垂直5 划线 划型孔、销钉孔、螺纹孔中心线6 钻孔 镗大孔，钻各孔到要求7 钳工 攻螺纹，去毛刺8 检验9 热处理 淬火硬度 5458HRC10 磨削 磨削两大平面达设计要求11 检验7、有凸缘筒形拉深模下垫板的制造下垫板的加工工艺过程 材料：T8A，硬度：淬火 5458HRC序号 工序名 工序内容1 备料 毛坯锻成圆形2 热处理 退火3 铣平面 铣面并使两大平面与相邻两侧面基本垂直4 磨削 磨上、下平面，,并磨两相邻侧面使四面垂直5 钳工 划型孔、销钉孔、螺纹孔中心线33钻销孔、螺纹孔、穿丝孔攻螺纹到要求6 线切割 线切割型孔7 热处理 淬火硬度 5458HRC8 磨削 磨削厚度及型孔到要求9 检验