变压器储油柜端盖复合模具设计 毕业设计.doc

天津工程师范学院（成人教育）毕 业 设 计题 目 变压器储油柜端盖复合模具设计 副标题 计算说明书 学生姓名 周 驰 年 级 05 级 函 授 站 重庆函授站(重庆五一高级技校 ) 专 业 机电一体化技术 指导教师 张 雪、朱艾英、黄春永评定成绩 目 录一、变压器储油柜端盖复合模具设计4二、工艺分析5（一）技术分析51.冲裁的结构工艺性52. 拉深的结构工艺性6（二）经济分析91、冲压件成本分析92、降低制造成本的措施9（三）变压器储油柜端盖的工艺分析101. 材料112. 零件结构113. 尺寸精度11三、制定工艺方案11（一）工艺方案的分析111、修边余量112、计算毛坯尺寸123、确定是否用压边圈124、确定拉深次数（采用查图法）12（二） 工艺方案的确定12四、工艺计算13（一）材料排样及材料利用率的计算131、材料排样的选用原则142、确定板料规格和裁料方式14（二）模具刃口尺寸和公差确定151、坯料冲裁间隙的确定152、落料刃口尺寸的计算163、冲孔刃口尺寸的计算164、拉深工序工作部分的尺寸及间隙17（三）冲压力的计算及设备的选择171、落料172、拉深183、起伏成形204、冲孔205、冲压设备的选择21（四）模具压力中心的计算23（五）模具强度校核231、冲孔凸模的强度校核232、螺钉的强度校核24五、模具结构合理性分析24（一）模具结构图24（二） 模具的工作过程26六、模具主要零件结构设计26（一）弹性元件的设计261、弹簧的设计计算262、卸料橡胶的设计计算27（二）模架的选择27（三）工作零件的设计281、凹模刃口的结构型式确定282、凸模刃口的结构型式确定28七、结 论28参 考 文 献29致 谢30摘 要：分析了变压器储油柜端盖的结构和成形工艺，计算了毛坯尺寸和冲压力。为了提高端盖的生产效率，设计了集三工序为一体的落料拉深冲孔复合模的结构，经过工艺分析、结构设计，论证了其可能性，保证了制品的质量。 在模具设计中,为了提高速度和效率,充分利用已经掌握的知识和资源。利用pro/e曲面设计功能快速求出曲面的面积。利用冲模设计手册软件版快速设计冲压模具,并对模具的强度进行检验。实践证明,确实提高了设计的速度和效率。本模具设计中,由于卸料力较大,采用了组合弹簧力较大的优点解决了这一问题。在模具结构中,用顶板做凸模的定位元件,由于配合定位的距离小,容易造成凸模的折断,因而设计了凹模导向凸模,增强了凸模的强度。关键词：落料 拉深 冲孔 复合模 模具结构abstract：the structure and processing property of bellows oil conservator end cover for transformers were analyzed. the blank dimensions and pressing force were calculated. the compound die of cut-tandem-punch combined with three procedures is designed in order to improve the production of end cover. the article proves its availability through technological analysis and structural design to guarantee products quality .in mold design, in order to improve pace and efficiency, fully utilize knowledge and resource that has already been grasped. utilize pro/e curved surface design function ask , produce area of curved surface fast , utilize the design manual software edition of the trimming die to design and press the mould fast, and the intensity to the mould is examined. practice has proved , have really improved pace and efficiency designed. in this mold design, because of unload material to be strength relatively heavy, adopt , make up spring loud advantage solve this problem. in the mould structure, make the localization component of the protruding mould with the roof, the distance making a reservation is little because of cooperating, apt to cause protruding rupture of mould, design concave mould pour , to protruding mould , strengthen protruding intensity of mould.key words: cut tandem punch compound die die structure一、变压器储油柜端盖复合模具设计变压器是一种把电压和电流转变成另一种（或几种）同频率的不同电压电流的电气设备。发电机发出的电功率，需要升高电压才能送至远方用户，而用户则需把电压再降成低压才能使用，这个任务是变压器才能完成的。随着输电距离，输送容量的增长，对变压器要求也愈来愈高，不仅需要数量多，而且要性能好，技术经济指标先进，还要保证运行安全、可靠、经济。变压器除应用于电力系统外，还应用于一些工业部门中，如：在电炉整流、电焊设备中、在船舶、电机等设备中都应用特种变压器，此外，在高压试验，测量设备和控制设备中也应用着各式的变压器。储油柜是油浸式变压器重要的保护性器件，是用于满足绝缘油因温度变化而产生体积变化（热胀冷缩）所必需的补偿容器。对于35kv以上油浸式变压器要求储油柜做到全密封（一般通过全焊接固定），即绝缘油与大气隔离，防止空气中的水和氧使绝缘油受潮和老化，影响绝缘性能。该端盖是变压器储油柜上的一个零件，里面安装有油量管，安装在储油柜的上端。变压器储油柜端盖是一种工业用品，市场需求量较大，所以这种端盖的生产批量较大，其产品图二维cad图（如图1-1）： 材料q235，厚度。图1-1 端盖零件图二、工艺分析工件的工艺性是指工件对冲压加工工艺的适应性，它是从冲压加工角度对产品设计提出的工艺要求。工艺分析就是要判断产品在技术上能否保质，保量地稳定生产，在经济上是否有效益。因此，冲压工艺就是对产品的冲压工艺方案进行技术和经济的可行性分析。良好的工艺性体现在材料消耗少，工序数目少，模具结构简单而寿命长，产品质量稳定，操作简单方便。（一）技术分析1.冲裁的结构工艺性 （1）冲裁件的外形或内孔应避免尖锐的清角，在各直线或曲线的连接处，除属于无废料冲裁或采用镶拼模结构外，宜有适当的圆角，其半径的最小值（见表2-1）所示：表2-1 冲裁件圆角半径的最小值工 序线段夹角黄铜、紫铜、铝软 钢合金钢落 料0.18t0.25t0.35t落 料0.35t0.50t0.70t冲 孔0.20t0.30t0.45t冲 孔5010010030050501001003000.50.60.81.01.21.50.120.150.200.250.300.350.200.300.300.350.400.300.400.500.602.02.53.04.05.06.00.400.450.500.600.700.800.500.600.700.800.901.000.700.800.901.001.101.20注：拉深件外形要求取正偏差，内形要求取负偏差。表2-3 圆筒拉深件高度的极限偏差（单位：）材料厚度拉深件高度的基本尺寸181830305050808012010.50.60.70.91.1120.60.70.81.01.3230.70.80.91.11.5340.80.91.01.21.8451.21.52.0561.82.2表2-4 带凸缘拉深件高度的极限偏差（单位：）材料厚度拉深件高度的基本尺寸181830305050808012010.30.40.50.60.7120.40.50.60.70.8230.50.60.70.80.9340.60.70.80.91.0450.81.01.1561.11.2（7）拉深件的尺寸精度一般不高于级，如果要求尺寸精度高于级，则需要增加校形工序。（二）经济分析所谓经济性，就是以最小的耗费取得最大的经济效果。也就是生产中的“最小最大”原则。在冲压生产中，保证产品质量，完成产品数量、品种计划的前提下，产品成本越低，说明企业经济效果越大。1、冲压件成本分析产品成本受产量的影响较大，特别是冲压生产尤为突出。在一定条件下，企业生产产品数量的增减，将会引起成本中某些费用的变化，其结果使得成本发生波动。为此可将产品成本分为固定费用和变动费用两部分。固定费用是指在一定时期和一定产量范围内，它的总额不随产量变动而变动，它是维持生产能力而基本不变的费用。例如模具、设备折旧费，加工费中的固定工资部分和各种经费等。但是单位固定费用，也就是分摊在每个产品上的固定费用却是可变的。即单位固定费用与产量成反比例变化。变动费用是指它的总额随产量的增减而成比例增减。例如产品直接耗用的原材料费、外购件费、外协件加工费等等。但就产品单位费用而言，变动费用则基本不变。上述可知，冲压件生产成本是由固定费和可变费这两部分组成的，所以只要设法降低固定费用或可变费用，都能使生产成本降低，利润增加。可见企业要提高经济效益，就要在降低成本上下功夫。2、降低制造成本的措施降低产品成本，包括增产、节约两个方面。增产可降低产品成本中的固定费用，相对地减少消耗，节约便能直接降低消耗，它们都是降低成本的重要途径。冲压件的成本包括材料费、加工费、模具费等项。因此，降低成本，就是要降低以上各项费用。以下讨论降低成本的措施。（1）工艺合理化冲压生产中，工艺合理化是降低成本的有力手段，一般在制定新产品工艺时进行。当产量发生变化，模具寿命短或因事故发生损坏时，由于更改产品设计而改变模具时，以及变更设备等生产条件发生变化时，要重新讨论（研究）产品工艺。由于工艺的合理化能降低模具费、节约加工工时降低材料费等，所以必然降低零件总成本。在制定工艺时，工序的分散与集中是比较复杂的问题。它取决于零件的批量、结构（形状）、质量要求、工艺特点等。对于板材冲压件，一般说来，在大批量生产情况下，应当尽量把工序集中起来，采用复合或连续模进行冲压，很小的零件，适合于复合或连续冲压加工，这样既提高了生产率，又能安全生产。复合模对于大的零件也是适合的，因为一副大的复合模，有时比两副同样大小的单工序模的费用低，而小批量生产时，则以采用单工序模分散冲压为宜。根据实践经验，集中到一副模具上的工序数量不宜太多，对于复合模，一般为23个工序，最多4个工序，对于连续模，集中的工序数可以多些。（2）多个工件同时成形产量较大时，采用多件同时冲压，可使模具费、材料费和加工费降低，同时有利于成形表面拉力均匀化。左右对称成形时，不仅可使变形均匀，改善受力状况，同时还降低了成本。（3）冲压过程的自动化及高速化自动化生产，从安全和降低成本两个方面来看，将成为冲压加工的发展方向。今后不仅大批量生产中采用自动化，在小批量生产中也可采用自动化生产。在大批量生产中采用自动化时，虽然模具费用较高，但生产率高，产量大，分摊到每个工件上的模具折旧费和加工费却比单件小批生产时要低。从生产安全性考虑，在小批量多品种生产中采用自动化也是可取的，但自动化的经济性问题，急待研究。在自动化生产中，降低成本的手段是高速化。与高速化并行的是多列化，这样可以降低加工费用和提高材料利用率。为实现压力机的高速化，需要相应解决噪音振动和延长模具寿命问题。高速压力机要求足够的刚度和精度，一般以闭式双点结构为宜，为减少噪音和振动，倾向于铸铁机身，而且运动部件要求实现动平衡。为延长模具寿命，可采用高寿命的新材料，如硬质合金模具和模具表面强化处理。（4）提高材料利用率，降低材料费在冲压生产中，工件的原材料费占制造成本的60%,左右，所以节约原材料，利用废料具有非常重要的意义。提高材料利用率是降低冲压件制造成本的重要措施之一。特别是材料单价高的工件，必须慎重研究。降低材料费的方法如下： 在满足零件强度和使用要求的情况下，减少材料厚度。 降低材料单价。 改进毛坯形状，合理排样。 减少搭边，采用少废料或无废料排样。 对称压制。 组合排样。（三）变压器储油柜端盖的工艺分析1、材料变压器储油柜端盖的材料钢（旧标准牌号），改用与之对应的，属于普通碳素钢，具有较好的可冲压性能。未经退火的的力学性能如下： 抗剪强度 304373 抗拉强度 432461 屈服点 235 伸长率 2125%2、零件结构本端盖采用2普通碳素结构钢板冲压而成，可保证足够的强度和刚度。另外，此零件通过氧焊固定于储油柜上，圆筒上表面要求不高，不须经过切边工序。3、尺寸精度零件图上所有未标注公差的尺寸，属于自由尺寸，可按确定工件尺寸的公差。孔边距120的公差为0.5，属级精度，查标准公差数值（）可得各尺寸公差为：零件外形：180 20 24 2零件内形：23 11 3孔心距：1200.5三、制定工艺方案工艺方案的内容是确定冲裁件的工艺方案，主要包括确定工序数，工序组合和工序顺序的安排，应在工艺分析的基础上制定几种可能的方案，再根据工件的批量、形状等多方面的因素全面考虑，综合分析，选取一种较为合理的冲压方案。（一）工艺方案的分析端盖的形状表明，它为拉深件，所以拉深为基本工序。底部上2个小孔由冲孔工序来完成。拉深件的毛坯尺寸与拉深次数，通过计算来确定。1、修边余量 在不变薄的拉深中，材料厚度虽有变化，但其平均直径与毛坯原始厚度十分接近。因此毛坯展开尺寸可根据毛坯面积等于拉深件面积的原则来确定。由于材料的各项异性以及拉深时金属流动条件的差异，为了保证端盖的尺寸，必须留出修边余量，在计算毛坯尺寸时，必须计入修边余量，修边余量的数值可查表3-1。拉深件高度h=23，零件的相对厚度=23/178=0.13，查表6知修边余量， =2。 表3-1 无凸缘圆筒形拉深件的修边余量（单位：）工件高度工件的相对高度0.50.80.81.61.62.52.541011.21.5210201.21.622.5205022.53.345010033.856100150456.5815020056.381020025067.591125078.510122、计算毛坯尺寸在不变薄拉深中，虽然在拉深过程中坯料的厚度发生一些变化。在工艺设计时，可以不计坯料的厚度变化，概略地按拉深前后坯料的面积相等的原则进行坯料尺寸的计算。由于金属的流动性和材料的各向异性，毛坯拉深后，工件边口不齐。一般情况拉深后都要修边，因此在计算毛坯时，必须把修边余量计入工件。利用pro/e软件的曲面设计做出端盖的内曲面（此时端盖的高度=26），向外平移1，利用软件算出曲面的面积，然后利用坯料的面积相等的原则算出坯料的直径为220。3、确定是否用压边圈 用普通平端面凹模拉深时，不用加压边的条件见下式： 首次拉深： 0.045（1-） （1） 以后各次拉深： 0.045（1-1） （2） 毛坯的相对厚度： =2220=0.0091，易知采用压边圈。4、确定拉深次数（采用查图法） 先在图5确定拉深次数及半成品尺寸线圈中横坐标上找到相当毛坯直径220的点，从此点作一垂线。再从纵坐标上找到相当于工件直径178的点，并由此点作水平线，与垂线相交。根据交点，便可决定拉深次数，如交点位于两斜线之间，应取较大的次数。该端盖可一次拉深成形。于是，该端盖的全部单工序有落料、拉深（整形）、冲孔，共计三道工序。（二） 工艺方案的确定在冲压工艺性分析的基础上，找出工艺与模具设计的特点与难点，根据实际情况提出各种可能的冲压工艺方案，内容包括工序性质、工序数目、工序顺序及组合方式等。有时同一种冲压零件也可能存在多个可行的冲压工艺方案，通常每种方案各有优缺点，应从产品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造的难易程度和寿命高低、生产成本、操作方便与安全程度等方面进行综合分析、比较，确定出适合于现有生产条件的最佳方案。 初步分析可以知道变压器储油柜端盖的冲压成形需要多道工序:落料、拉深压印、冲孔,因而制定合理的成形工艺方案十分重要。考虑到生产批量大,因此制定应在生产合格零件的基础上,尽量提高生产效率,降低生产成本.要提高生产效率,就应该尽量复合能复合的工序,但复合程度太高,模具结构复杂,而且各零件在动作时要求相互不干涉,准确可靠.这就要求模具的制造应有较高的精度,从而模具的制造成本也就提高了,制造周期延长,维修不如单工序模简便.因此储油柜端盖的冲压成形主要有以下几种工艺方案:方案一: 落料、拉深、冲孔方案二: 落料拉深复合模、冲孔方案三: 落料、拉深、冲孔复合模方案一复合程度低,模具结构简单、安装调试容易,但生产道次多、生产效率低不适合大批量生产。方案三与方案二的主要区别是采用落料、拉深、冲孔复合工序.由于采用落料、拉深、冲孔复合模,即可在一次冲压行程中完成,生产效率提高一倍,节省了人力、电力和工序间的搬运工作,而且在同一工位上冲孔无需重新定位,从而使冲压工件的位置精度得到提高。经过理论计算,由于变压器储油柜端盖的高度较小,可以采用落料、拉深、冲孔复合模一次成形。. 图3-1 确定拉深次数及半成品尺寸线圈四、工艺计算（一）材料排样及材料利用率的计算排样是指冲裁零件在条料、带料或板料上布置的方法。合理有效的排样在于保证在最低的材料消耗和高生产率的条件下，得到符合设计技术要求的工件。在冲压生产过程中，保证很低的废料百分率是现代冲压生产最重要的技术指标之一。在冲压工作中，冲压件材料消耗费用可达总成本的60%75%，每降低1%的冲压废料，将会使成本降低0.4%0.5%。合理利用材料是降低成本的有效措施，尤其在成批和大量生产中，冲压零件的年产量达数十万件，甚至数百万件，材料合理利用的经济效果更为突出。1、材料排样的选用原则（1）冲裁小工件或某种工件需要窄带料时，应沿板料顺长方向进行排样，符合材料规格及工艺要求。（2）冲裁弯曲件毛坯时，应考虑板料的轧制方向。（3）冲件在条（带）料上的排样，应考虑冲压生产率、冲模耐用度、冲模结构是否简单和操的方便与安全等。该端盖采用落料拉深冲孔复合模，毛坯形状为圆形，为便于送料和设计，采用单排方案。搭边可用于补偿定位误差，并可使条料保持有一定的刚度，便于送料。搭边是废料，所以应尽量取小，但过小的搭边容易挤进凹模，增加刃口磨损，影响模具寿命，并且也影响冲裁件的剪切表面质量。排料搭边数值大小不仅与材料性能和厚度、冲件形状和尺寸大小有关，而且与冲裁模具选用不同卸料方式有关。一般来说，搭边值是由经验确定的。查表4-1，工件间=1.2，侧面=1.5。考虑到板料的多余部分及加强安全性，侧面取5。2、确定板料规格和裁料方式根据条料的宽度尺寸，选择合适的板料规格，使剩余的边料越小越好。该零件宽度用料为230，以选择140015002的板料规格为宜。表4-1 搭边a和侧搭边材料厚度圆形件或类似圆形件矩形件边长l50矩形件边长l50或圆角r0.250.51.21.51.82.02.22.50.50.81.01.21.51.81.82.00.81.20.81.01.21.51.51.81.21.61.01.21.51.81.82.01.621.21.51.82.02.02.222.51.51.82.02.22.22.5材料消耗工艺定额 （3）一张板料上总的材料利用率 （4）（二）模具刃口尺寸和公差确定1、坯料冲裁间隙的确定冲裁间隙是直接关系到冲件断面质量、尺寸精度、模具寿命和力能消耗的重要工艺参数。冲裁间隙数值，主要与材料牌号、供应状态和厚度有关，但由于各种冲压件对其断面质量和尺寸精度的要求不同，以及生产条件的差异，在生产实践中就很难有一种统一的间隙数值，而应区别情况，分别对待，在保证冲件断面质量和尺寸精度的前提下，使模具寿命最高。冲裁断面应平直、光洁、圆角小；光亮带应有一定的比例，毛刺较小，冲裁件表面应尽可能平整，尺寸应在图样规定的公差范围之内。影响冲裁件质量的因素有：凸、凹模间隙值大小及其分布的均匀性，模具刃口锋利状态，模具结构与制造精度、材料性能等。其中，间隙值大小与分布的均匀程度是主要因素。冲裁件的尺寸精度是指冲裁件实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，精度越高。该差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸之偏差，二是模具本身的制造偏差。冲裁件对于凸模或凹模尺寸的偏差。主要是由于冲裁过程中，材料受到拉伸、挤压、弯曲等作用而引起的变形，在工件脱模后产生的弹性恢复造成的。偏差值可能是正的，也可能是负的。影响这一偏差值的因素主要是凸、凹模间隙。当间隙值较大时，材料受拉伸作用增大，冲裁完毕后，因材料的弹性恢复，冲件尺寸向实体方向收缩，使落料件尺寸小于凹模尺寸，而冲孔件的孔径则大于凸模尺寸；当间隙较小时，材料的弹性恢复使落料件尺寸增大，而冲孔件的孔径则变小。冲裁件的尺寸变化量的大小还与材料性能、厚度、轧制方向、冲件形状等因素有关。模具制造精度及模具刃口状态也会影响冲裁件质量。冲裁模具的寿命是以冲出合格制品的冲裁次数来衡量的，可再分为两次刃磨间的寿命与全磨损后总的寿命。在冲裁过程中，模具刃口处所受的压力非常大使模具刃口和板材的接触面之间出现局部附着现象，产生附着磨损，其磨损量与接触压力、相对滑动距离成正比，与材料屈服强度成反比。它被认为是模具磨损的主要形式。当间隙减小时，接触压力(垂直力、侧压力、摩擦力)会增大，摩擦距离增长，摩擦发热严重，导致模具磨损加剧，使模具与材料之间产生粘结现象还会引起刃口的压缩疲劳破坏，使之崩刃。间隙过大时板料弯曲拉伸相对增加，使模具刃口端面上的正压力增大，容易产生崩刃或产生塑性变形，使磨损加剧。可见间隙过小与过大都会导致模具寿命降低。因此，间隙合适或适当增大模具问隙，可使凸、凹模侧面与材料间摩擦减小，并减缓间隙不均匀的不利因素，从而提高模具寿命。增大间隙可以降低冲裁力，而小间隙则使冲裁力增大。当间隙合理时，上下裂纹重合，最大剪切力较小。而小间隙时，材料所受力矩和拉应力减小，压应力增大，材料不易产生撕裂，上下裂纹不重合又产生二次剪切，使冲裁力、冲裁功有所增大；增大间隙时材料所受力矩与拉应力增大，材料易于剪裂分离，故最大冲裁力有所减小，如对冲裁件质量要求不高，为降低冲裁力、减少模具磨损，倾向于取偏大的冲裁间隙。查冲裁模初始双面间隙表知：落料、冲孔模刃口始用间隙，。2、落料刃口尺寸的计算在确定冲模凸模和凹模工作部分尺寸时，必须遵循以下几项原则：（1）根据落料和冲孔的特点，落料件的尺寸取决于凹模尺寸，因此落料模应先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理间隙；冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸，故冲孔模应先决定凸模尺寸，用增大凹模尺寸来保证合理间隙。（2）根据刃口的磨损规律，刃口磨损后尺寸变大，其刃口的基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；刃口磨损后尺寸减小，应取接近或等于工件的最大极限尺寸。（3）考虑工件精度与模具精度间的关系，在选择模具刃口制造公差时，既要保证工件的精度要求，又能保证有合理的间隙数值。一般冲模精度较工件精度高级。的凸凹模制造公差查表得：、，凸凹模采用分开加工的方法，查表得： （5） （6）3、冲孔刃口尺寸的计算孔11的凸凹模制造公差查表得：、，凸凹模采用分开加工的方法，查表得：。 （7） （8）4、拉深工序工作部分的尺寸及间隙（1）凸模和凹模的间隙拉深模间隙是指单面间隙。间隙的大小对拉深力、拉深件的质量、拉深模的寿命都有影响。若z值太小，凸缘区变厚的材料通过间隙时，校直与变形的阻力增加，与模具表面间的摩擦、磨损严重，使拉深力增加，零件变薄严重，甚至拉破，模具寿命降低。间隙小时得到的零件 侧壁平直而光滑，质量较好，精度较高。间隙过大时，对毛坯的校直和挤压作用减小，拉深力降低，模具的寿命提高，但零件的质量变差，冲出的零件侧壁不直。因此拉深模的间隙值也应合适，确定z时要考虑压边状况、拉深次数和工件精度等。其原则是：既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： 则拉深模的间隙。（2）拉深模的圆角半径，且无凸缘，查表知：凸模的圆角半径及尺寸公差等于工件的内圆角半径（3）工作部分尺寸 凸模和凹模的尺寸及公差应按零件的要求来确定，由于要求外形尺寸，因此以凹模设计为准。查表得：、凹模部分 （9）凸模部分 （10）（三）冲压力的计算及设备的选择1、落料冲裁时，工件或废料从凸模上取下来的力叫卸料力，从凹模内将工件或废料顺着冲裁的方向推出的力叫推件力，逆冲裁方向顶出的力叫顶件力。目前多以经验公式计算：采用平刃口凸模和凹模冲裁时， 冲裁力f0= （11） = = =610.416 式中，l冲裁件周长（） t材料厚度（） 材料剪切强度（）考虑冲裁厚度不一致，模具刃口的磨损、凸凹模间隙的波动、材料性能的变化等因素，实际冲裁力还须增加30%。故f冲=1.3f0=1.3 。f冲=1.3f0=1.3 （12） =1.30.692310 =557f卸、f推、f顶是由压力机和模具的卸料、顶件装置获得。影响这些力的因素主要有材料的力学性能、材料的厚度、模具的间隙、凸凹模表面粗糙度、零件形状和尺寸以及润滑情况。实际生产中常用下列经验公式计算：f卸=k卸f冲 （13）f推=k推f冲 （14）查表4-2知，卸料力、推件力的系数k卸=0.05，k推=0.055。因而f卸=0.05557=27.85 f推=0.055557=30.635表4-2 卸料力、推件力、顶件力的系数料 厚钢0.10.0650.0750.10.140.10.50.0450.0550.0630.080.52.50.040.050.0550.062.56.50.030.040.0450.056.50.020.030.0250.03铝、铝合金0.0250.080.030.07紫铜、黄铜0.020.060.030.092、拉深压边圈的压力必须适当，如果过大，就要增加拉深力，因而会使工件拉裂，而压边圈的压力过低就会使工件的边壁或凸缘起皱。压边力的公式见表4-3。 表4-3 压边力的计算公式拉 深 情 况公 式拉深任何形状的工件筒形件第一次拉深（用平毛坯）筒形件以后各次拉深（用筒形毛坯） 所以压边力的计算公式为 （15） 式中 （平毛坯直径）=220 （拉深件直径）=178 （凹模圆角半径）=3 （单边压力值）查表4-4，知表4-4 在单动压床上拉深时单位压边力的数值材 料单位压边力铝0.81.2纯铜、硬铝（退火的或刚淬好火的）1.21.8黄铜1.52压轧青铜22.520钢、08钢、镀锡钢板2.53软化状态的耐热钢2.83.5高合金钢、高锰钢、不锈钢34.5把以上数据代入上式。得压边力 采用压边圈的圆筒形件： （16） 式中拉深件的直径（） 材料厚度（） 材料的抗拉强度（）查表4-5，拉深系数0.14，所以 将、代入上式，得表4-5 圆筒形件第一次拉深时的系数值相对厚度第一次拉深系数0.450.480.500.520.550.600.650.700.750.805.00.950.850.750.650.600.500.430.350.280.202.01.101.000.900.800.750.600.500.420.350.251.21.101.000.900.800.680.560.470.370.300.81.101.000.900.750.600.500.400.330.51.101.000.820.670.550.450.360.21.100.900.750.600.500.400.11.100.900.750.600.50注：当凸模圆角半径时，系数应按表中数值增加。 对于其它材料，根据材料塑性的变化，对查得值作修正（随塑性减低而增大）。3、起伏成形 板料在模具的作用下，主要通过材料的变薄伸长，将其局部形成凸起或凹进，从而改变了毛坯或工件的形状，这种方法称为起伏成形。它主要用于定位、装饰或增强刚度。当平板毛坯上压出合适的起伏成形部分、凹坑或加强筋时，可以使材料的厚度减小一半而仍不影响其零件的刚度。采用刚性凸模进行起伏成形时，所需的力应略小于使材料破坏的力，一般可按下式进行计算。 （17）式中：起伏成形力（） 筋的周边长度（）板料厚度（）系数。其值为。将、代入上式得： 4、冲孔 冲孔时的力可依照前面落料时计算。推件力f则复合模总的冲压力5、冲压设备的选择（1）压力机类型的选择 冲压设备的选择是工艺设计中的一项重要内容，它直接关系到设备的合理使用、安全、产品质量、模具寿命、生产效率和成本等一系列重要问题。冲压设备的选择包括两个方面：类型及规格。首先，应根据所要完成工序的工艺性质，批量大小，工件的几何尺寸和精度等选定压力机类型。冲压生产中常用的是曲柄压力机和液压机，它们在性能方面的比较见表4-6。对于中小型冲裁件、弯曲件或浅拉深件多用具有c形床身的开式曲柄压力机。虽然开式压力机的刚度差，并且由于床身的变形而破坏了冲模的间隙分布，降低了冲模的寿命和裁件的质量。但是，它却具有操作空间三面敞开，操作方便，容易安装机械化的附属设备和成本低廉等优点，目前仍是中小件生产的主要设备。所以本模具采用开式曲柄压力机。（2）压力机规格的确定在压力机的类型选定之后，应根据变形力的大小，冲压件尺寸和模具尺寸来确定压力机的规格。在复合冲压中，工序力的计算和其它复杂的加工过程一样，可按时间分为若干阶段分别计算。求出某阶段所完成各种工艺力的总和及该阶段的辅助负荷，二者相加即为该阶段的工序力。表4-6 曲柄压力机和液压机的比较性 能曲柄压力机液压机加工速度比液压机快很慢行程长度不能够太长（6001000）做成1000以上比较容易行程长度的变化一般小型压力机的行程做成不可调，行程长度变化容易，因为行程长度调节会使机构复杂行程长度变化容易行程终端的位置终端位置能够准确地确定就压力机本身来说不能准确确定所产生的压力与行程位置的关系离下死点愈远，所产生的压力愈小公称压力与行程位置无关加压力的调节一般难于做到，即使做到也不能准确容易调节容易调节保压作用不能能锤击作用有一定的锤击作用无过载的可能性会产生不会产生维修的难易较易较为麻烦为安全起见，防止设备的过载，可按公称压力（）的原则选取压力机。压力机滑块行程大小，应保证成形零件的取出和方便毛坯的放进。在冲压工艺中，拉深和弯曲工序一般需要较大的行程。对于拉深工序所用压力机的行程，至少应为成品零件高度的两倍以上，一般取2.5倍。压力机的装模高度是指滑块处于下死点位置时，滑块下表面到工作垫板上表面的距离。模具的闭合高度是指工作行程终了时，模具上模座上表面与下模座下表面之间的距离。压力机的闭合高度是装模高度与垫板厚度之和。大多数压力机，其连杆长度是可以调节的，也就是说压力机的装模高度是可以调整的。设计模具时，必须使模具的闭合高度介于压力机的最大装模高度与最小装模高度之间。工作台面和滑块底面尺寸应大于冲模的平面尺寸，并还留有安装固定模具的余地。一般压力机台面应大于模具底座尺寸5070以上。工作台和滑块的形式应充分考虑冲压工艺的需要必须与模具的打料装置，出料装置及卸料装置等的结构相适应。在压力机的滑块和工作台上安装一副或数副模具，加工时上、下模要有正确的相对运动，这是一切冲压工艺的共同要求。压力机的精度主要包括工作台面的平面度、滑块下平面的平面度、工作台面与滑块下平面的平行度、滑块行程同工作台面的垂直度及滑块中心孔同滑块行程的平行度等。压力机精度的高低对冲压工序有很大的影响。精度高，则冲压件质量也高，冲模的使用寿命长。反之，压力机精度低，不仅冲压件质量低，且模具寿命短。例如若滑块行程与工作台的垂直度差，将导致上、下模的同轴度降低，冲模刃口易损伤。压力机的精度对冲裁加工的影响较之其它加工工序明显。参照开式压力机基本参数（）可选取公称压力为的开式固定台压力机。该压力机与模具设计有关系的参数为： 公称压力：2500滑块行程：200最大闭合高度：500闭合高度调节量：150工作台尺寸：1250800工作台板厚度：150模柄孔尺寸：7080工作台孔尺寸：625625（四）模具压力中心的计算为了保证压力机和模具正常地工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心线相重合，否则在冲压时会使冲模与压力机滑块歪斜，引起