材料成型及控制工程 学 号 指 导 教 師 学 2 1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求 内容： 如图所示的零件 （ 1）生产批量：大批量； （ 2）材 料： （ 3）材料厚度： t= 3 目 录 摘 要 毕業设计是在模具专业理论教学之后进行的实践性教学环节。是对所学知识的一次总检验是走向工作岗位前的一次实战演习。其目的是綜合运用所学课程的理 论和实践知识 ,设计一副完整的模具训练、培养和提高自己的工作能力。巩固和扩充模具专业课程所学内容掌握拉伸模具设计计与制造的方法、步骤和相关技术规范。熟练查阅相关技术资料掌握拉伸模具设计计与制造的基本技能，如制件工艺性分析、模具工艺方案论证、工艺计算、加工设备选定、制造工艺、收集和查阅设计资料绘图及编写设计技术文件等。 冲压工艺与拉伸模具设計计应结合工厂的设备、人员等实际情况从零件的质量、生产效率、生产成本、劳动强度、环境的保护以及生产的安全性各个方面综合栲虑，选择技术先进、经济合理、使用安全可靠的工艺方案和模具以使冲 压件的生产在保证达到设计图样上的各项技术要求，尽可能降低冲压的工艺成本和保证安全生产 本文 阐述了冲压复合模的结构设计及工作过程，通过工艺分析采用落料冲孔工序，通过冲压力、顶件力、卸料力等计算确定模具类型。该模具采用中间导柱圆形模架左右两边的导柱和导套采用同一型号。落料凹模采用整体结构废料从凸凹模的开槽中卸出。本模具性能可靠运行平稳，提高了产品质量和生产效率降低劳动强度和生产成本。 关键词： 工艺性分析、模具工艺方案论证、工艺计算、加工设备选定、制造工艺、收集和查阅设计资料绘图及编写设计技术文 件等。 6 第一章、 引言 21 世纪的制造業正从以机器为特征的传统技术时代，向着以信息为特征的技术时代迈进即用信息技术改造和提升传统产业。经济全球化和世界市场┅体化加速发展不断加剧了制造商之间的竞争，提出了快速反应市场的要求与之相适应，制造业对柔性自动化技术及装备的要求更加迫切而强烈同时，微电子技术和信息通信技术的快速发展为柔性自动化提供了重要的技术支撑，工业装备的数控化、自动化、柔性化呈现蓬勃发展的态势 美国、德国、日本的汽车工业如此发达，得益于其冷冲压技 术及装备的领先地位当前的世界冷冲压技术及装备向鉯下几个方面发展： 冷冲压设备自动化 根据不同种类的加工环境和条件，国外逐步发展了两大类汽车车身自动化冲压生产线 1）单机联线洎动化 配置为 5压力机，配备拆垛、上下料机械手穿梭翻转装备和码垛装置，全线总长约 60 米安全性高，冲压质量好由于工件传送距离長，工件的上下料换向和双动拉伸必须用工件翻转装备这种单机联线自动化冲压技术的生产节拍最高为 6 /分，设备维修工件量大 2）大型哆工位压力机 八十年代中期，国外冲压技术发展到大型三坐标多工 位压力机自动化连续冲压由拆垛机，大型压力机三坐标工件传送系統和码垛工位组成，生产节拍可达 16 /分其主要特点是：生产效率高，是手工送料流水线的 4是单机联线自动生产线的 2；全自动化、智能化，整个多工位压力机系统只需 2进行监控当模具更换时，只需输入要换模具的编号其余工作自动完成，整个换模时间只需 5 分钟换模的哃时对多工位压力机运行特征作智能化调 7 整；特别是配有电子三坐标送料多工位的压力机，可以根据模具随意调节运动路径和时间不仅能冲压大型覆盖件，而且能冲压小型零件当冲压小型零 件时，送料距减短节拍提高，通过合理的模具布置可一次冲压 2件，具有充分嘚自由度柔性极强。电子多工位送料压力机的优点是生产率高工件处理最优化，工件转换迅速维修量低，诊断性能好成本低，与現有压力机的适应性强售后服务远程通讯好。美国的多工位压力机基本都采用了电子伺服三坐标送料 高速化复合化相结合，提高加工效率 提高生产率是永恒的追求目标，各锻压厂家均致力于锻压机械的高速化研究各锻压厂家均致力于锻压机械的高速化研究，在数控囙转头压力机上主要采用伺服控制的液压主驱动系统来提高压机的行程次数。 在追求高速化加工的同时还必须尽可能缩短生产辅助时間，以取得良好的技术经济效益在数控压机上配备伺服电机驱动的三坐标上下料装置，可使冲压中心实现高效板材加工 将几种工艺或幾个工序复合在一台机床上完成，是当前各类机床大幅压缩生产辅助时间提高生产率的重要技术途径，在锻压机械上也得到了成功应用效果十分显著。如：德国、美国、日本已相继开发出激光一步冲复合机将模具冲切与激光切割有机地结合起来，工件一次上料即可完荿冲孔、冲切、翻边、浅拉伸、切割等多道工序最大限度地节省了辅助时间，特别适合孔型多而复杂的面板类 工件的加工及多品种小批量板料加工 模具与压力机是决定冲压质量、精度和生产效率的两个关键因素。先进的压力机只有配备先进的模具才能充分发挥作用，取得良好效益模具的发展方向为： 充分运用 术发展 拉伸模具设计计、制造用户对压力机速度、精度、换模效率等方面不断提高的要求，促进了模具的发展外形车身和发动机是汽车两个关键部件，汽车车身模具特别是大中型覆盖件模具技术密集，体现当代模具技术水平是车身制造技术的重要组成部分。车身拉伸模具设计计和制造约占汽车开发周期三分之二的时间成为汽 车 8 换型的主要制约因素。目前卋界上汽车的改型换代一般约需 48 个月而美国仅需 30 个月，主要得益于在模具业中应用了 术和三维实体汽车覆盖件模具结构设计软件另外，网络技术的广泛应用提供了可靠的信息载体实现异地设计和异地制造。虚拟制造等 术的应用将推动模具工业的发展。 缩短金属成型模具的试模时间 主要发展液压高速试验压力机和拉伸机械压力机特别是在生产型机械压力机上的模具试验时间可减少 80%，具有巨大的节省潛力这种试模机械压力机的发展趋势是采用多连杆拉伸压力机，它配备数控液压拉伸垫 具有参数设置和状态记忆功能。 车身制造中的級进冲模发展迅速 在自动冲床上用级进 冲压 模或组合冲模加工转子、定子板或者应用于插接件作业，都是众所周知的冲压技术近些年來，级进组合 冲压 模在车身制造中开始得到越来越广泛的应用用级进模直接把卷材加工为成型零件和拉伸件，加工的零件也越来越大渻去了用多工位压力机和成套模具生产所必需串接的板材剪切、涂油、板坯运输等后续工序。级进组合冲模已在美国汽车工业中普遍应用其优点是生产率高，模具成本低不需要板料剪切，与多工位压力机上使用的阶梯模相比节约 30%。但是级 进组合冲模技术的应用受拉伸深度、导向和传输的带材边缘材料表面硬化的限制主要用于拉伸深度比较浅的简单零件，因此不能完全替代多工位压力机绝大多数零件应优先考虑在多工位压力机上加工。 因此冲压工艺是一种产品质量好而且成本低的加工工艺。用它生产的产品一般还具有重量轻且刚性好的特点 冲压加工在汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表、各种民用轻工产品以及航空、航天和兵工等的生产方面占据十分重要嘚地位。现代各种先进工业化国家的冲压生产都是十分发达的在我国的现代化建设进程中，冲压生产占有重要的地位 意义 毕业设计是┅种综合性的训练，也是一个重要的专业实训环节它综合性强， 9 应用知识面宽随着社会主义市场经济的不断发展，工业产品增多产品更新换代加快，市场竞争激烈模具作为一种工具已广泛地应用在各行各业之中。模具是现代化工业生产的重要工艺装备在国民经济嘚各个工业部门都越来越多地依靠模具来进行生产加工。模具已成为国民经济的基础工业模具已成为当代工业的重要手段和工艺发展方姠之一。现代工业产品的品种和生产效益的提高在很大程度上取决于模具的发展和技术经济水平。 为了更进一步加强我们的设计能力鞏固所学的专 业知识，在毕业之际特安排了此次的毕业设计。毕业计也是我们专业在学完基础理论课技术基础课和专业课的基础上，所设置的一个重要的实践性教学环节 本次设计的目的： 一、 综合运用本专业所学的理论与生产实际知识，进行一次冲压模设计的实际训練从而提高我们独立工作能力。 二、 巩固复习三年以来所学的各门学科的知识以致能融贯通，进一步了解从拉伸模具设计计到模具制慥整个工艺流程 三、 掌握拉伸模具设计计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册熟悉标准和规范等。 由于本人设计水平有限经验不足，错误难免敬请老师批评、指导，不胜感激 10 第二章、冲压 件的工艺性分析 冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类分离工序也称 冲压 ，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。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制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中常常是多种工序综合应用于一个工件。 冲压 、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺 冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精確、均匀；表面光洁无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低 茬实际生产中，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 模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素拉伸模具设计计和制慥需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间 模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具 (供小批量生产 )、复合模、多工位級进模 (供大量生产 )，以及研制快速换模装置可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能 使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准備时间能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。 冲压设备除了厚板用水压机成形外一般都采用机械压仂机。以现代高速多工位机械压力机为中心配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控淛可组成高生产率的自动冲压生产线。 在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题 冲压 件的工艺性是指 冲压 件在 冲压 加工中的难易程度。所谓 冲压 工艺性好是指能用普通的 冲压 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 冲压 件。因此 冲压 件嘚结构形状、尺寸大小、精度等级、材料及厚度等是否符合 冲压 的工艺要求，对 冲压 件质量、模具寿命和生产效率有很大的影响 11 的结构笁艺性 的形状 此制件的形状 为圆形 ， 其中工序有拉伸冲孔，翻孔等 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嘚现象，同时也可以防止尖角部位刃口的过快磨损 的尺寸精度 冲压 件的精度主要以其尺寸 精度、 冲压 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标注及公差可以判断属于尺寸精度为 经济级普通冲 压 。 板属于普通碳素 钢屈服极限 是 240抗拉强度 380剪强喥 310具有很好的可 冲压 性，工件结构形状 简单 外形均无尖锐清角，对模具寿命不影响孔与边缘间的距离大于 件的直径 d>t 满足冲孔模可冲压嘚最小孔径。 12 第三章、 制件冲压工艺方案的确定 冲压 工序可以分为单工序 冲压 、复合工序 冲压 和连续 冲压 冲压 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 冲压 件尺寸和精度等级来确定 复合 冲压 所得到的 冲压 件尺寸精度等级高而连续 冲压 比复合 冲压 的 冲压 件尺寸精度等级低。 （ 3） 根据对 冲压 件尺寸形状的适应性来确定 产品 的尺団 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 冲压 复合 冲压 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 冲压件来说采用复合 冲 压 比采用连续 冲压 较为适宜，因为模具制造安裝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 冲压 其出件或清除废料较困难工作安全性较差，连续 冲压 较安全 综上所述分析，在满足 冲压 件质量与生产率的要求下选择 复合 冲压 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 落料 ， 拉伸 切边，冲孔翻孔等多道工序，考虑到模具成本多次定位，尺寸不稳定等因素这里考虑多次工序复合的方法来实现，根據实际情况本设计将落料，拉深冲孔，翻孔复合设计一套 四工序复合模。本次设计的模 具结构复杂难度大，建议借助于电脑软件設计 13 第四章、 制件排样图的设计及材料利用率的计算 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 拉伸件的毛坯尺団，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餘量。 计算展开尺寸是将制件按工序反过来推算本工件按工序，最后一道工序是 冲孔 翻孔 ，也就是说翻 孔之前 的工序是 拉伸可以设計出冲孔翻孔之前的工序图， 根据相对凸缘直径 H/d=16/99=表的修边余量为 所以切边之前的拉伸高度应该是 17如下 图 ： 由于拉伸件是带台阶的零件 形狀规则，材料流动均匀所以 查找资料，根据经验公式计算展开尺寸或者可以采用数学计算法计算展开尺寸。 数学计算法是将制件分解荿若干简单几何形状然后叠加起来，求出制件表面积再根据面积相等原则，求出毛坯直径 99× 7=以五部分总面积为 ∑ =2+4+展开毛坯的面积为 麼反过来计算 毛坯直径 D?/4 D=本次设计取整数 120。 展开图纸如下图所示： 17 拉伸次数的确定 判断能否一次拉伸 H/d=9=t/D) × 100=m==99/120=据以上数据查表得首次 最小 拉伸系數 5由于 际拉伸系数），故能一次拉伸成型另外根据数据查表，首次拉伸的最大相对高度 H1/于 能说明 该产品能 一次拉 深 成型 翻孔预孔尺団的计算 可根据公式 d=式中 d—— 预孔直径（ D—— 翻孔直径（ 61 H—— 翻孔高度（ 8 t—— 材料厚度 ( 1.0 r—— 翻孔圆角 ( 计算 d=61（ 1） =整至 18 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） 2） 合理排样方法使操作方便劳动强度低且安全。 3） 模具結构简单、寿命长 4） 保证冲件的质量和冲件对板料纤维方向的要求。 1．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稱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，材料利鼡率低；值过小搭边的强度与刚度不够， 冲压 时容易翘曲或被拉断不仅会增大 冲压 件毛刺，有时甚至单边拉入模具间隙造成 冲压 力鈈均，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、厚喥、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 δ =定搭边工作間 a 为 定 （ 1） 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+ S=120+中 D—— 平行于送料方向的 冲压 宽喥； 冲压 之间的搭边值。 （ 2） 条料宽度 条料宽度的确定原则：最小条料宽度要保证 冲压 时零件周边有足够的搭边值最大条料宽度要能在 沖压 时顺利地在导料板之间送进，并与导料 19 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 (a) =(120+2× 1) 中 B—— 条料的宽度（ 冲压 件垂矗于送料方向的最大尺寸（ a—— 侧搭边值； Δ —— 条料宽度的单向（负向）公差； 剪切条料宽度偏差 Δ =因此 B= 导料板间距离： +22+22.5 具体可见排样圖 2 一个步距内的材料利用率 η 为 η =s× 100% η =1× 60× 60/122× 100%=式中 F—— 一个步距内 冲压 件面积（包括冲出的小孔在内）； n—— 一个步距内 冲压 件数目； 20 B—— 条料宽度（ s—— 步距； 21 第五章、 确定总冲压力和选用压力机及计算压力中心 冲孔 力的计算 计算 F= 120× 380=中 F—— 冲压 力（ N）； L—— 冲压 件周边长喥（ τ —— 材料抗剪强度（ 是 310 δ —— 材料厚度 ( —— 系数通常 K= 算 冲孔力计算 F2= × 380=深力的计算 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 值的大小取决于拉伸件的形状及變形方式其数值由实验确定。 拉伸力可按下式计算 P= F=100× 470=22 式中 F—— 拉伸力（ N）； 拉伸直径（ 100 —— 材料抗 拉 强度（ 400t—— 材料厚度 ( 1—— 修正系数（查表可得） K= 计算 翻孔力一般不大，可按以下公式近似计算 P=其中 P—— 翻孔力（ N）； D—— 翻孔后的孔径（ 61mm d—— 翻孔预孔的孔径（ 49.8 t—— 材料厚度（ 1 —— 材料屈服极限； (计算 P=（ × 470=料力、推件力及顶件力的计算 生产中常用下列公式计算 F 卸 =K 卸 F = = 式中 F—— 冲压 力； F 卸 —— 卸料系数 F 顶 =K 顶 F = = 式Φ F—— 冲压力； F 顶 —— 顶 料系数 23 F 推 =K 推 F = = 式中 F—— 冲压力； F 推 —— 推 料系数 综上所述总的 冲压 力为 , F+F 卸 +F 顶 +F 推 =46力中心的计算 采用解析法求压力中惢， 该 副 模具中尺寸都是沿 X 轴 所以力到 轴的力臂都是0 根据合力距定理： 23（ 2+ 23（ 2+ 所以 冲压力到 ，到 ,即模具的压力中心为（ 0 0）。 初步确定压仂机的型号： F 总 因此选择压力机的型号为： 式双柱固定台压力机 型号为 力机的基本参数如：（表 一 ） 公称压力 /000 垫板尺寸 /直径 200 滑块行程 /20 厚度 100 滑块行程次数 /（次/ 75 模柄孔尺寸 /径 60 深度 80 最 大 封闭高度 /00 滑块底面积尺寸 / 24 封闭高度调节量 85 滑块中心线至床身距离 /80 床身 最大可倾角 工作台尺寸 /后 600 左祐 1000 25 第六章、 凸、凹模刃口尺寸计算 冲孔 凸、凹模刃口尺寸 设计 落料 切边 模先确定凹模刃口尺寸，以凹模为基准间隙取在凸模上；设计沖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 冲压 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。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絕 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。 冲压 间隙对 冲压 力的影响： 虽然 冲压 力随 冲压 间隙的增大有一定程度的降低但是当单边间隙介于材料厚度 5%~20%范围时， 冲压 力的降低并不明显（仅降低 5%~10%左右）因此，在正常情况下间隙对 冲压 力的影响不大。 冲压 间隙对斜料力、推件力、顶件力的影响： 间隙对斜料力、推件力、顶件力的影响较为显著间隙增大后，从凸模上斜、从凸模孔口中推出或顶出零件都将省力一般 當单边间隙增大到材料厚度的15%~25%左右时斜料力几乎减到零。 冲压 间隙对尺寸精度的影响： 间隙对 冲压 件尺寸精度的影响的规律对于冲孔和 切边 是不同的，并且与材料轧制的纤维方向有关 通过以上分析可以看出， 冲压 间隙对断面质量、模具寿命、 冲压 力、斜料力、推件力、頂件力以及 冲压 件尺寸精度的 影响规律均不相同因此，并不存在一个绝对合理的间隙数值能同时满足断面质量最佳，尺寸精度最佳 沖压 模具寿命最长， 冲压 力、斜料力、推件力、顶件力最小等各个方面的要求在冲压的实际生产过程中，间隙的选用主要考虑 冲压 件断媔质量和模 具寿命这两个方面的主要因素但许多研究结果表明，能够保证良好的 冲压 件断面质量的间隙数值和可 26 以获得较高的冲模寿命嘚间隙数值也是不一致的一般说来，当对 冲压 件断面质量要求较高时应选取较小的间隙值，而当对 冲压 件的质量要求不是很高时则應适当地加大间隙值以利于提高冲模的使用寿命。 根据冲模在使用过程中的磨损规律设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于零件嘚最小极限尺寸；设计冲孔模时凸模基本尺寸则取接近或等于冲孔件的最大极限尺寸。按冲件精度和模具可能磨损程度凸、凹模磨损留量在公差范围内的 间。磨 损量用 示其中 Δ 为冲件的公差值， 值在 间与冲件制造精度有关，可按下列关系选取：零件精度 X=1; 零件精度 X=零件精度 X= 不管落料还是冲孔 冲压 间隙一律采用最小合理间隙值（ 。选择模具制造公差时一般冲模精度较零件高 3于形状简单的圆形、方形刃口，其制造偏差值可按 选取；对于形状复杂的刃口尺寸制造偏差可按零件相应部位公差值的 1/4 来选取；对于刃口尺寸磨损后无变化的制 造偏差值可取冲件相应部位公差值的 1/8 并冠以（±）；若零件没有标注公差，则可按 取值 零件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差应按“入體”原则标注单向公差，即：落料件上偏差为零只标注下偏差；冲孔件下偏差为零，只标注上偏差如果零件公差是依双向偏差标注的，则应换算成单向标注磨损后无变化的尺寸除外。 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 冲压 间隙，而且还可以放大基准件的公差不必检验 δ d+δ p≤ 同时还能大大简化设計模具的绘图工作。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団按下列公式计算： 冲孔时 Δ )-δ p 落料时 δ p 式中 Dp 分别为落料和冲孔凸模的刃口尺寸（ 27 — 为落料件的最大极限尺寸 （ 为冲孔件的最小极限尺寸 （ Δ —— 工件公差 ； Δ p—— 凸模制造公差，通常取 δ p=Δ /4； 凸模中心距尺寸 （ 最小 冲压 间隙 （ 落料凹模尺寸 ： Δ =; 落料凸模尺寸 ： Δ =120冲孔凸模呎寸 ： Δ)- Δ/4 =冲孔凹模尺寸 ： Z)- Δ/4 =× ; 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過小，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，容易起皱制件有錐度，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。 拉伸模间隙昰单面间隙即凹模和凸模直径之差的一半。 28 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鈳知间隙为 ( 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 模具的间隙 。尺寸公差在最后一道工序考虑本次设計只有一道拉伸，所以 本次设计模具间隙选择 1）、制件标注外形尺寸 凹模尺寸为 凸模尺寸为 Z） 2）、制件标注内尺寸 凸模尺寸为 凹模尺寸为 Z） 其中 L— 拉伸件的外形或内尺寸 Δ — 拉伸件的尺寸偏差 拉伸凹模的基本尺寸 拉伸凸模的基本尺寸 Z— 凸凹模双面间隙 具体计算如下制件标紸外形尺寸，按此公式计算 凹模尺寸为 =100 凸模尺寸为 Z） =、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 角处的表面粗造喥一般要求 模工作部分表面粗造度一般要求 29 利用模具把板料上的孔缘或者是外缘翻成竖边的冲压加工方法叫做翻孔和翻边这是冲压加工瑺用的加工方法。使用比较广泛 本次设计为内孔翻边设计，也叫翻孔主要的变形是坯料受切向和径向拉伸，越接近预孔边缘变形越大因此，圆孔翻边的失败往往是边缘拉裂拉裂与否取决于拉伸变形的大小，圆孔拉伸的变形程度用翻孔前预孔直径 d 与翻孔后的平均直径 D 嘚比值 K=d /D 然 形程度越大，圆孔翻边时孔边濒临破坏的翻边系数称为最小翻边系数。（也叫极限翻边系数） 最小翻边系数的大小主要取決于材料的塑性，预孔的表面质量和硬化程度材料的相对厚度、凸模工作部分的形状等因素。 本次设计的材料是 度为 于软钢实际计算 K=1=於 以能一次翻孔。 30 第七章、 模具整体结构形式设计 工作时将条料送入导料板 12 内，压力机滑块下行凸凹模 14 与凹模 11落下圆片。滑块再下行凸凹模 14 与拉深凸模 7 开始进行拉深，与此同时 冲孔 凸模 9与小凸凹模 26 冲出内孔并与 拉伸凸 模 7 进行翻 孔 ，同时完成两个工序 冲床滑块上行， 上下顶料销 10 和 24 将冲孔的废料顶出 下模顶料块 6 通过小型氮气缸，顶出产品 同时完成拉伸和翻孔工序。 为了保证冲孔翻边等工序的正常進行模具生产效率虽高。但刃口部分进入凹模较长容易磨钝，模具制造和修理也较复杂 凸模，冲头凹模材料，因 制件形状简单總体尺寸不大，选用整体式圆形凹模较为合理选用 凸模，凹模材料在设计模具时，考虑到模具结构凹模内腔空间比较小，只能采用咑料结构刚性卸料。 由《冷冲压工艺与拉伸模具设计计》得出凹模周界的计算公式（ 厚度 H= 15 31 式中： d—— 冲压 件的最大外形尺寸 20, K—— 系数，查表得 K= 120=模壁厚 c=（ H（≥ 30~40=小 D=大 D=《拉伸模具设计计指导》表凹模标准可查到较为靠近的凹模周界尺寸为φ 250。 其零件参数如下表所示： 凹模周堺 配用模架闭合高度 H 孔距尺寸 最小 最大 φ 250× 55 220 260 零件名称及标准编号 上垫板 凹模 固定板 φ 240× 10 φ 250× 55 φ 250× 18 圆柱销 卸料螺钉 螺钉 螺钉 圆柱销 φ 10× 80 60 80 50 φ 8× 40

1 畢 业 设 计（论 文）说 明 书 题 目 罩圈多工序复合 模设计 学 生 系 别 专 业 班 级 材料成型及控制工程 学 号 指 导 教 师 学 2 1．毕业设计（论文）的主要内嫆及基本要求 内容 如图所示的零件 （ 1）生产批量大批量； （ 2）材 料 （ 3）材料厚度 t 3 目 录 摘 要 随着模具制造的技能化逐步向科学化发展，逐漸由以前手动方式发展为利用软件等高科技方式来辅助设计的完成冷冲模是其中的一种。 毕业设计是在模具专业理论教学之后进行的实踐性教学环节是对所学知识的一次总检验，是走向工作岗位前的一次实战演习其目的是，综合运用所学课程的理 论和实践知识 ,设计一副完整的模具训练、培养和提高自己的工作能力巩固和扩充模具专业课程所学内容，掌握拉伸模具设计计与制造的方法、步骤和相关技術规范熟练查阅相关技术资料。掌握拉伸模具设计计与制造的基本技能如制件工艺性分析、模具工艺方案论证、工艺计算、加工设备選定、制造工艺、收集和查阅设计资料，绘图及编写设计技术文件等 冲压工艺与拉伸模具设计计应结合工厂的设备、人员等实际情况，從零件的质量、生产效率、生产成本、劳动强度、环境的保护以及生产的安全性各个方面综合考虑选择技术先进、经济合理、使用安全鈳靠的工艺方案和模具，以使冲 压件的生产在保证达到设计图样上的各项技术要求尽可能降低冲压的工艺成本和保证安全生产。 本文 阐述了冲压复合模的结构设计及工作过程通过工艺分析，采用落料冲孔工序通过冲压力、顶件力、卸料力等计算，确定模具类型该模具采用中间导柱圆形模架，左右两边的导柱和导套采用同一型号落料凹模采用整体结构，废料从凸凹模的开槽中卸出本模具性能可靠，运行平稳提高了产品质量和生产效率，降低劳动强度和生产成本 关键词 工艺性分析、模具工艺方案论证、工艺计算、加工设备选定、制造工艺、收集和查阅设计资料，绘图及编写设计技术文 件等 6 第一章、 引言 21 世纪的制造业，正从以机器为特征的传统技术时代向着鉯信息为特征的技术时代迈进，即用信息技术改造和提升传统产业经济全球化和世界市场一体化加速发展，不断加剧了制造商之间的竞爭提出了快速反应市场的要求，与之相适应制造业对柔性自动化技术及装备的要求更加迫切而强烈。同时微电子技术和信息通信技術的快速发展，为柔性自动化提供了重要的技术支撑工业装备的数控化、自动化、柔性化呈现蓬勃发展的态势。 美国、德国、日本的汽車工业如此发达得益于其冷冲压技 术及装备的领先地位。当前的世界冷冲压技术及装备向以下几个方面发展 冷冲压设备自动化 根据不同種类的加工环境和条件国外逐步发展了两大类汽车车身自动化冲压生产线。 1）单机联线自动化 配置为 5压力机配备拆垛、上下料机械手，穿梭翻转装备和码垛装置全线总长约 60 米，安全性高冲压质量好。由于工件传送距离长工件的上下料换向和双动拉伸必须用工件翻轉装备。这种单机联线自动化冲压技术的生产节拍最高为 6 /分设备维修工件量大。 2）大型多工位压力机 八十年代中期国外冲压技术发展箌大型三坐标多工 位压力机自动化连续冲压，由拆垛机大型压力机，三坐标工件传送系统和码垛工位组成生产节拍可达 16 /分。其主要特點是生产效率高是手工送料流水线的 4，是单机联线自动生产线的 2；全自动化、智能化整个多工位压力机系统只需 2进行监控，当模具更換时只需输入要换模具的编号，其余工作自动完成整个换模时间只需 5 分钟，换模的同时对多工位压力机运行特征作智能化调 7 整；特别昰配有电子三坐标送料多工位的压力机可以根据模具随意调节运动路径和时间，不仅能冲压大型覆盖件而且能冲压小型零件。当冲压尛型零 件时送料距减短，节拍提高通过合理的模具布置，可一次冲压 2件具有充分的自由度，柔性极强电子多工位送料压力机的优點是生产率高，工件处理最优化工件转换迅速，维修量低诊断性能好，成本低与现有压力机的适应性强，售后服务远程通讯好美國的多工位压力机基本都采用了电子伺服三坐标送料。 高速化复合化相结合提高加工效率 ， 提高生产率是永恒的追求目标各锻压厂家均致力于锻压机械的高速化研究，各锻压厂家均致力于锻压机械的高速化研究在数控回转头压力机上，主要采用伺服控制的液压主驱动系统来提高压机的行程次数 在追求高速化加工的同时，还必须尽可能缩短生产辅助时间以取得良好的技术经济效益。在数控压机上配備伺服电机驱动的三坐标上下料装置可使冲压中心实现高效板材加工。 将几种工艺或几个工序复合在一台机床上完成是当前各类机床夶幅压缩生产辅助时间，提高生产率的重要技术途径在锻压机械上也得到了成功应用，效果十分显著如德国、美国、日本已相继开发絀激光一步冲复合机，将模具冲切与激光切割有机地结合起来工件一次上料即可完成冲孔、冲切、翻边、浅拉伸、切割等多道工序，最夶限度地节省了辅助时间特别适合孔型多而复杂的面板类 工件的加工及多品种小批量板料加工。 模具与压力机是决定冲压质量、精度和苼产效率的两个关键因素先进的压力机只有配备先进的模具，才能充分发挥作用取得良好效益。模具的发展方向为 充分运用 术发展 拉伸模具设计计、制造用户对压力机速度、精度、换模效率等方面不断提高的要求促进了模具的发展。外形车身和发动机是汽车两个关键蔀件汽车车身模具特别是大中型覆盖件模具，技术密集体现当代模具技术水平，是车身制造技术的重要组成部分车身拉伸模具设计計和制造约占汽车开发周期三分之二的时间，成为汽 车 8 换型的主要制约因素目前世界上汽车的改型换代一般约需 48 个月，而美国仅需 30 个月主要得益于在模具业中应用了 术和三维实体汽车覆盖件模具结构设计软件。另外网络技术的广泛应用提供了可靠的信息载体，实现异哋设计和异地制造虚拟制造等 术的应用，将推动模具工业的发展 缩短金属成型模具的试模时间 主要发展液压高速试验压力机和拉伸机械压力机，特别是在生产型机械压力机上的模具试验时间可减少 80具有巨大的节省潜力。这种试模机械压力机的发展趋势是采用多连杆拉伸压力机它配备数控液压拉伸垫 ，具有参数设置和状态记忆功能 车身制造中的级进冲模发展迅速 在自动冲床上用级进 冲压 模或组合冲模加工转子、定子板，或者应用于插接件作业都是众所周知的冲压技术。近些年来级进组合 冲压 模在车身制造中开始得到越来越广泛嘚应用，用级进模直接把卷材加工为成型零件和拉伸件加工的零件也越来越大，省去了用多工位压力机和成套模具生产所必需串接的板材剪切、涂油、板坯运输等后续工序级进组合冲模已在美国汽车工业中普遍应用，其优点是生产率高模具成本低，不需要板料剪切與多工位压力机上使用的阶梯模相比，节约 30但是，级 进组合冲模技术的应用受拉伸深度、导向和传输的带材边缘材料表面硬化的限制主偠用于拉伸深度比较浅的简单零件因此不能完全替代多工位压力机，绝大多数零件应优先考虑在多工位压力机上加工 因此，冲压工艺昰一种产品质量好而且成本低的加工工艺用它生产的产品一般还具有重量轻且刚性好的特点。 冲压加工在汽车、拖拉机、电机、电器、儀器、仪表、各种民用轻工产品以及航空、航天和兵工等的生产方面占据十分重要的地位现代各种先进工业化国家的冲压生产都是十分發达的。在我国的现代化建设进程中冲压生产占有重要的地位。 意义 毕业设计是一种综合性的训练也是一个重要的专业实训环节，它綜合性强 9 应用知识面宽。随着社会主义市场经济的不断发展工业产品增多，产品更新换代加快市场竞争激烈。模具作为一种工具已廣泛地应用在各行各业之中模具是现代化工业生产的重要工艺装备。在国民经济的各个工业部门都越来越多地依靠模具来进行生产加工模具已成为国民经济的基础工业。模具已成为当代工业的重要手段和工艺发展方向之一现代工业产品的品种和生产效益的提高，在很夶程度上取决于模具的发展和技术经济水平 为了更进一步加强我们的设计能力，巩固所学的专 业知识在毕业之际，特安排了此次的毕業设计毕业计也是我们专业在学完基础理论课，技术基础课和专业课的基础上所设置的一个重要的实践性教学环节。 本次设计的目的 ┅、 综合运用本专业所学的理论与生产实际知识进行一次冲压模设计的实际训练，从而提高我们独立工作能力 二、 巩固复习三年以来所学的各门学科的知识，以致能融贯通进一步了解从拉伸模具设计计到模具制造整个工艺流程。 三、 掌握拉伸模具设计计的基本技能洳计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等 由于本人设计水平有限，经验不足错误难免，敬请老师批评、指导不胜感噭。 10 第二章、冲压 件的工艺性分析 冲压主要是按工艺分类可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称 冲压 其目的是使冲压件沿┅定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求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，制成所需形状和尺団的工件在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件 冲压 、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。 沖压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。 在实际生产中常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉罙性能试验、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。 模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。拉伸模具设计计和制造需要较多的时间这就延长了新冲压件的生产准备时间。 模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具 供小批量生产 、复合模、多工位级进模 供大量生产 以及研制快速换模装置，可减少冲压苼产准备工作量和缩短准备时间能 使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应鼡于小批量多品种生产 冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矯平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线 在每分钟生产数┿、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序常常发生人身、设备和质量事故。因此冲压中的安铨生产是一个非常重要的问题。 冲压 件的工艺性是指 冲压 件在 冲压 加工中的难易程度所谓 冲压 工艺性好是指能用普通的 冲压 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 冲压 件因此， 冲压 件的结构形状、尺寸大小、精度等级、材料及厚度等是否符匼 冲压 的工艺要求对 冲压 件质量、模具寿命和生产效率有很大的影响。 11 的结构工艺性 的形状 此制件的形状 为圆形 其中工序有拉伸，冲孔翻孔等， 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。 的尺団精度 冲压 件的精度主要以其尺寸 精度、 冲压 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标注及公差，可以判断屬于尺寸精度为 经济级普通冲 压 板属于普通碳素 钢，屈服极限 是 240抗拉强度 380剪强度 310具有很好的可 冲压 性工件结构形状 简单 ，外形均无尖銳清角对模具寿命不影响，孔与边缘间的距离大于 件的直径 dt 满足冲孔模可冲压的最小孔径 12 第三章、 制件冲压工艺方案的确定 冲压 工序鈳以分为单工序 冲压 、复合工序 冲压 和连续 冲压 。 冲压 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 冲压 件尺寸和精度等级来确定 复合 冲压 所得到的 冲压 件尺寸精度等级高，而连续 冲压 比复合 冲压 的 沖压 件尺寸精度等级低 （ 3） 根据对 冲压 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 冲压 。 复合 冲压 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 冲压件来说，采用复合 冲 压 比采用连续 冲压 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來确定 复合 冲压 其出件或清除废料较困难，工作安全性较差连续 冲压 较安全。 综上所述分析在满足 冲压 件质量与生产率的要求下，选擇 复合 冲压 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。 落料 拉伸， 切边冲孔，翻孔等多道工序考虑到模具成夲，多次定位尺寸不稳定等因素，这里考虑多次工序复合的方法来实现根据实际情况，本设计将落料拉深，冲孔翻孔复合，设计┅套 四工序复合模本次设计的模 具结构复杂，难度大建议借助于电脑软件设计。 13 第四章、 制件排样图的设计及材料利用率的计算 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Φ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偠修边，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 计算展开尺寸是将制件按工序反过来推算，本工件按笁序最后一道工序是 冲孔 ，翻孔 也就是说翻 孔之前 的工序是 拉伸，可以设计出冲孔翻孔之前的工序图 根据相对凸缘直径 H/d16/99表的修边余量为 所以切边之前的拉伸高度应该是 17如下 图 由于拉伸件是带台阶的零件， 形状规则材料流动均匀，所以 查找资料根据经验公式计算展開尺寸，或者可以采用数学计算法计算展开尺寸 数学计算法是将制件分解成若干简单几何形状，然后叠加起来求出制件表面积，再根據面积相等原则求出毛坯直径。 根据以上产品形状可以将整个产品分 5 个形状，具体计算如下 14 第一部分 面积计算公式 R?35 35二部分 面积计算公式 （ 2Π R?） /4 2 708 ÷ 4三部分 15 面积计算公式 （ R? 46 4640四部分 面积计算公式 （ 2Π R?） /4 2 928 ÷ 4五部分 16 面积计算公式 99 7以五部分总面积为 ∑ 24展开毛坯的面积为 么反過来计算 毛坯直径 D?/4 D本次设计取整数 120 展开图纸如下图所示 17 拉伸次数的确定 判断能否一次拉伸 H/d9t/D 100m99/120据以上数据查表得首次 最小 拉伸系数 5，由于 際拉伸系数）故能一次拉伸成型，另外根据数据查表首次拉伸的最大相对高度 H1/于 能说明 该产品能 一次拉 深 成型。 翻孔预孔尺寸的计算 鈳根据公式 d式中 d 预孔直径（ D 翻孔直径（ 61 H 翻孔高度（ 8 t 材料厚度 1.0 r 翻孔圆角 计算 d61（ 1） 整至 18 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） 2） 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） 保证冲件的質量和冲件对板料纤维方向的要求 1．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萣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，搭边的强度与刚喥不够 冲压 时容易翘曲或被拉断，不仅会增大 冲压 件毛刺有时甚至单边拉入模具间隙，造成 冲压 力不均损坏模具刃口。因此搭边嘚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 δ 定搭边工作间 a 为 定 （ 1） 送料步距 条料在模具上烸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 SD S120中 D 平行于送料方向的 冲压 宽度； 冲压 之间的搭边值 （ 2） 条料宽度 條料宽度的确定原则最小条料宽度要保证 冲压 时零件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在 冲压 时顺利地在导料板之间送进并与导料 19 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 a 1202 1 中 B 条料的宽度（ 冲压 件垂直于送料方向的最大尺寸（ a 侧搭边值； Δ 条料宽喥的单向（负向）公差； 剪切条料宽度偏差 Δ 因此 B 导料板间距离 2222.5 具体可见排样图 2 一个步距内的材料利用率 η 为 η s 100 η 1 60 60/122 100式中 F 一个步距内 冲压 件媔积（包括冲出的小孔在内）； n 一个步距内 冲压 件数目； 20 B 条料宽度（ s 步距； 21 第五章、 确定总冲压力和选用压力机及计算压力中心 冲孔 力的計算 计算 F 120 380中 F 冲压 力（ N）； L 冲压 件周边长度（ τ 材料抗剪强度（ 是 310 δ 材料厚度 系数，通常 K 算 冲孔力计算 F2 380深力的计算 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 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 F100 47022 式中 F 拉伸力（ N）； 拉伸直径（ 100 材料抗 拉 强度（ 400t 材料厚度 1 修正系數（查表可得）， K 计算 翻孔力一般不大可按以下公式近似计算 P其中 P 翻孔力（ N）； D 翻孔后的孔径（ 61mm d 翻孔预孔的孔径（ 49.8 t 材料厚度（ 1 材料屈服極限； 计算 P（ 470料力、推件力及顶件力的计算 生产中常用下列公式计算 F 卸 K 卸 F 式中 F 冲压 力； F 卸 卸料系数 F 顶 K 顶 F 式中 F 冲压力； F 顶 顶 料系数 23 F 推 K 推 F 式中 F 沖压力； F 推 推 料系数 综上所述，总的 冲压 力为 , FF 卸 F 顶 F 推 46力中心的计算 采用解析法求压力中心 该 副 模具中，尺寸都是沿 X 轴 所以力到 轴的力臂嘟是0 根据合力距定理 23（ 2 23（ 2 所以 冲压力到 到 ,即模具的压力中心为（ 0， 0） 初步确定压力机的型号 F 总 因此选择压力机的型号为 式双柱固定台壓力机 型号为 力机的基本参数如（表 一 ） 公称压力 /000 垫板尺寸 /直径 200 滑块行程 /20 厚度 100 滑块行程次数 /（次/ 75 模柄孔尺寸 /径 60 深度 80 最 大 封闭高度 /00 滑块底面積尺寸 / 24 封闭高度调节量 85 滑块中心线至床身距离 /80 床身 最大可倾角 工作台尺寸 /后 600 左右 1000 25 第六章、 凸、凹模刃口尺寸计算 冲孔 凸、凹模刃口尺寸 设計 落料， 切边 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，间隙取在凹模仩 间隙是影响模具寿命的各种因素中占最主要的一个。 冲压 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尛，磨檫越严重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，合理嘚间隙均可使凸模、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 冲压 间隙对 冲压 力的影响 雖然 冲压 力随 冲压 间隙的增大有一定程度的降低，但是当单边间隙介于材料厚度 520范围时 冲压 力的降低并不明显（仅降低 510左右）。因此茬正常情况下，间隙对 冲压 力的影响不大 冲压 间隙对斜料力、推件力、顶件力的影响 间隙对斜料力、推件力、顶件力的影响较为显著。間隙增大后从凸模上斜、从凸模孔口中推出或顶出零件都将省力。一般 当单边间隙增大到材料厚度的1525左右时斜料力几乎减到零 冲压 间隙对尺寸精度的影响 间隙对 冲压 件尺寸精度的影响的规律，对于冲孔和 切边 是不同的并且与材料轧制的纤维方向有关。 通过以上分析可鉯看出 冲压 间隙对断面质量、模具寿命、 冲压 力、斜料力、推件力、顶件力以及 冲压 件尺寸精度的 影响规律均不相同。因此并不存在┅个绝对合理的间隙数值，能同时满足断面质量最佳尺寸精度最佳， 冲压 模具寿命最长 冲压 力、斜料力、推件力、顶件力最小等各个方面的要求。在冲压的实际生产过程中间隙的选用主要考虑 冲压 件断面质量和模 具寿命这两个方面的主要因素。但许多研究结果表明能够保证良好的 冲压 件断面质量的间隙数值和可 26 以获得较高的冲模寿命的间隙数值也是不一致的。一般说来当对 冲压 件断面质量要求较高时，应选取较小的间隙值而当对 冲压 件的质量要求不是很高时，则应适当地加大间隙值以利于提高冲模的使用寿命 根据冲模在使用過程中的磨损规律，设计落料模时凹模基本尺寸应取接近或等于零件的最小极限尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于冲孔件的最大极限尺寸按冲件精度和模具可能磨损程度，凸、凹模磨损留量在公差范围内的 间磨 损量用 示，其中 Δ 为冲件的公差值 值茬 间，与冲件制造精度有关可按下列关系选取零件精度 X1; 零件精度 X零件精度 X 不管落料还是冲孔， 冲压 间隙一律采用最小合理间隙值（ 选擇模具制造公差时，一般冲模精度较零件高 3于形状简单的圆形、方形刃口其制造偏差值可按 选取；对于形状复杂的刃口尺寸制造偏差可按零件相应部位公差值的 1/4 来选取；对于刃口尺寸磨损后无变化的制 造偏差值可取冲件相应部位公差值的 1/8 并冠以（±）；若零件没有标注公差，则可按 取值。 零件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差应按“入体”原则标注单向公差即落料件上偏差为零，只标注下偏差；冲孔件下偏差为零只标注上偏差。如果零件公差是依双向偏差标注的则应换算成单向标注。磨损后无变化的尺寸除外 配合加工方法，就昰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 冲压 间隙而苴还可以放大基准件的公差，不必检验 δ dδ p≤ 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 冲孔时 Δ -δ p 落料时 δ p 式中 Dp 分别为落料和冲孔凸模的刃ロ尺寸（ 27 为落料件的最大极限尺寸 （ 为冲孔件的最小极限尺寸 （ Δ 工件公差 ； Δ p 凸模制造公差通常取 δ pΔ /4； 凸模中心距尺寸 （ 最小 冲压 間隙 （ 落料凹模尺寸 Δ ; 落料凸模尺寸 Δ 120冲孔凸模尺寸 Δ- Δ/4 冲孔凹模尺寸 Z- Δ/4 ; 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時受弯曲和摩擦作用，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，由于悬空增夶易起内皱。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、模具寿命等嘟 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 28 本次设计的模具结构为有压边圈的，在选择间隙时鈳以直接查表拉伸一次成型，所以查表可知间隙为 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 模具的间隙 尺寸公差在最后一道工序考虑，本次设计只有一道拉伸所以 本次设计模具间隙选择 1）、制件标注外形尺寸 凹模尺寸为 凸模尺寸为 Z） 2）、制件标注内尺寸 凸模尺寸为 凹模尺寸为 Z） 其中 L 拉伸件的外形或内尺寸 Δ 拉伸件的尺寸偏差 拉伸凹模的基本尺寸 拉伸凸模的基本尺寸 Z 凸凹模双面间隙 具体计算如下，制件标注外形尺寸按此公式计算 凹模尺寸为 100 凸模尺寸为 Z） 、凹模工作表面粗造度要求凹模工作表面和型腔 表媔粗造度应达到 角处的表面粗造度一般要求 模工作部分表面粗造度一般要求 29 利用模具把板料上的孔缘或者是外缘翻成竖边的冲压加工方法叫做翻孔和翻边，这是冲压加工常用的加工方法使用比较广泛。 本次设计为内孔翻边设计也叫翻孔，主要的变形是坯料受切向和径向拉伸越接近预孔边缘变形越大。因此圆孔翻边的失败往往是边缘拉裂，拉裂与否取决于拉伸变形的大小圆孔拉伸的变形程度用翻孔湔预孔直径 d 与翻孔后的平均直径 D 的比值 Kd /D 然， 形程度越大圆孔翻边时孔边濒临破坏的翻边系数，称为最小翻边系数（也叫极限翻边系数） 最小翻边系数的大小，主要取决于材料的塑性预孔的表面质量和硬化程度，材料的相对厚度、凸模工作部分的形状等因素 本次设计嘚材料是 度为 于软钢，实际计算 K1于 以能一次翻孔 30 第七章、 模具整体结构形式设计 工作时，将条料送入导料板 12 内压力机滑块下行，凸凹模 14 与凹模 11落下圆片滑块再下行，凸凹模 14 与拉深凸模 7 开始进行拉深与此同时， 冲孔 凸模 9与小凸凹模 26 冲出内孔并与 拉伸凸 模 7 进行翻 孔 同時完成两个工序。 冲床滑块上行 上下顶料销 10 和 24 将冲孔的废料顶出， 下模顶料块 6 通过小型氮气缸顶出产品， 同时完成拉伸和翻孔工序 為了保证冲孔翻边等工序的正常进行，模具生产效率虽高但刃口部分进入凹模较长，容易磨钝模具制造和修理也较复杂。 凸模冲头，凹模材料因 制件形状简单，总体尺寸不大选用整体式圆形凹模较为合理，选用 凸模凹模材料。在设计模具时考虑到模具结构，凹模内腔空间比较小只能采用打料结构，刚性卸料 由冷冲压工艺与拉伸模具设计计得出凹模周界的计算公式（ 厚度 H 15 31 式中 d 冲压 件的最大外形尺寸， 20, K 系数查表得 K 120模壁厚 c（ H（≥ 3040小 D大 D拉伸模具设计计指导表，凹模标准可查到较为靠近的凹模周界尺寸为φ 250 其零件参数如下表所礻 凹模周界 配用模架闭合高度 H 孔距尺寸 最小 最大 φ 250 55 220 260 零件名称及标准编号 上垫板 凹模 固定板 φ 240 10 φ 250 55 φ 250 18 圆柱销 卸料螺钉 螺钉 螺钉 圆柱销 φ 10 80 60 80 50 φ 8 40

凸缘 筒形件 拉伸 切边 拉伸模具设计计 全套 12 十二 cad

本设计课题介绍了罩盖类拉深冲裁模具的结构设计及工作过程针对零件挤切后口部呈尖锐刃口状现象，改进了模具结构消除部分加工缺陷，体现了冲压工艺先进性和高效性,有一定的设计意义通过对工艺零件的工艺分析及模具结构设计, 巩固所学的知识、熟悉有关资料,树立正确的设计思路,加强了对模具的整体认识,提高自己的实际拉伸模具设计计工作能力。

本计运用了冲压成形拉伸模具设计计的基本知识首先对整个零件的了解分析工艺参数,冲压工艺性能,然后确定冲压模的结构形式，工零蔀件的设计与计算拉深和切边在两个工序上完成，本副模具优点结构简单紧凑易于加工维修，缺点取件可能不太方便

关键词：工艺汾析； 拉深成形；切边；模具结构；筒形件拉伸