毕业设计（论文）-GS125前压板复合模具设计.doc

济南大学泉城学院毕业设计1 前言1.1模具发展现状及前景1、国内方面： 一、我国模具工业的研究现状 80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为 245亿，至2002年我国模具总产值约为360亿元，其中塑料模约30%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。 我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5Kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星.K模具有限公司制造多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.02mm0.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。 成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50%80%相比，差距较大。 在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。 近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模 HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。 近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大影响，但总体使用量仍较少。塑料模具标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。二我国模具工业的发展趋势 目前，国内市场对中高档模具的需求量很大，但要求国产模具必须在质量、交货期等方面满足用户的需求。另外，随着近年来工业发达国家的人工费用增加，其模具生产正向发展中国家特别是东南亚国家转移。因此，只要国产模具的质量能够有提高，交货期能够保证，模具出口的前景是十分乐观的。 有专家认为，伴随着世界经济的一体化浪潮，全球制造业加速向中国大陆地区转移已是大势所趋，中国也将逐步发展成为世界级的制造业基地。广东珠江三角地区将在十年之内发展成为世界模具生产中心。 上海市模具工业协会秘书长刘德普认为，未来我国的模具将呈现十大发展趋势： 一是模具日趋大型化。这是由于模具成型的零件日渐大型化和高生产效率要求而发展的一模多腔所造成的。 二是模具的精度越来越高。10年前，精密模具的精度一般为5微米，现在已达到23微米，不久1微米精度的模具将上市。这要求超精加工。 三是多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，对钢材的性能要求也越来越高。 四是热流道模具在塑料模具中的比重逐渐提高。由于采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制作的原材料，因此热流道技术的应用在外国发展很快，许多塑料模具厂生产的塑料模具一半以上采用了热流道技术，有的厂家使用率达到80%以上，效果十分明显。热流道模具在我国也已生产，有些企业使用率上升到20%30%。 五是随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将随之发展。这类模具要求刚性好，耐高压，特别是精密模具的型腔应淬火，浇口密封性好，模温能准确控制，所以对模具钢的性能要求很严。 六是标准件的应用将日渐广泛。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，且还能提高模具的质量和降低模具制造成本。因此，模具标准件的应用在十五期间必将得到较大的发展。 七是快速经济模具的前景十分广阔。现在是多品种小批量生产时代，21世纪，这种生产方式占工业生产的比例将达到75%以上。由此，一方面是制品使用周期缩短，另一方面花样变化频繁，要求模具的生产周期愈短愈好。因此开发快速经济模具将越来越引起人们的关注。 八是随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。 九是以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例将不断增大。同时，由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模具的要求也越来越高。 十是模具技术含量将不断提高，中、高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导致模具市场走势的变化。. 2、国外方面： 我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。2004年，模具进出口之比为3.7：1，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。1.2复合模具的特点复合模能在压力机一次行程内，完成落料、冲孔及拉深等数道工序。在完成这些工序的过程中，冲件材料无需进给移动。复合模具有以下主要特点：1. 冲件精度较高，不受送料误差影响，内外形相对位置各件一致。2. 冲件表面较为平整。3. 适宜冲薄料，也适宜冲脆性或软质材料。4. 可充分利用短料和边角余料。5. 冲模面积较小。复合模也存在一定的问题。凸凹模内、外形间的壁厚，或内形与外形间的厚都不能过薄，以免影响强度。另外冲件不能漏下，需要解决出件问题。冲孔落料复合模，拉深冲孔复合模等的凸凹模，其韧口平面与冲件尺寸相同，这就产生了复合模的“最小壁厚”问题。冲孔落料等的复合模许用的最小壁厚可按下表选取，表值为经验数据。 表11复合模的最小壁厚冲件材料材料厚度t不大于0.50.608不小于1铝、紫铜0.60.80.81.0（1.01.2）t黄铜、低碳钢0.81.01.01.2（1.21.5）t硅钢、磷铜、中碳钢1.21.51.52.0（2.02.5）t注：表中小的数值用于凸圆弧与凸圆弧之间或凸圆弧与直线之间的最小距离，大的数值用于凸圆弧与凹圆弧之间或平行线之间的最小距离。a ）有效刃口以下增加壁厚 b）废料反向顶出 图11增加凸凹模强度的方法为了增加凸凹模的强度和孔内废了的涨力，可采用对凸凹模有效刃口以下增壁厚和将废料反向顶出的办法。如上图所示。2 零件的工艺分析及方案选择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。 2.1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，其半径的最小值如表1所示：表2-1 冲裁件圆角半径的最小值 （2）冲裁件的孔与孔之间、孔与边缘之间的距离不应过小，其许可值见图2。 （3）用普通冲裁模冲制的零件，其断面与零件表面并不垂直，并有明显区域性特征。采用合理使用间隙冲裁模冲制的零件，光亮区域约占断面厚度的30%；凹模侧有明显的塌角，凸模侧有高度不小于0.05mm的毛刺；外形有一定程度的拱曲。冲裁件的这些特征是普通冲裁加工条件决定的。选用冲裁工艺时，必须考虑零件的这些特征。（4）凡产品图纸上未注公差的尺寸均属于未注公差尺寸。在计算凸模和凹模时，冲压件未注公差尺寸的极限偏差数值通常按GB1800-79IT14级。2.2拉深的结构工艺性（1）拉深件的形状应尽量简单、对称。轴对称旋转体拉深件，尤其是直径不变的旋转体拉深件，在圆周方向上的变形是均匀的，其工艺性最好，模具加工也方便。所以除非在结构上有特殊要求，一般应尽量避免异常复杂及非对称形状的拉深件设计。此外应尽量避免急剧的轮廓变化。（2）拉深件各部分尺寸比例要合适。尽量避免设计宽凸缘(d凸3d)和深度大(h2d)的拉深件，因为这类工件需要较多工序才能完成。如果空腔不深，但凸缘半径很大，制造也很复杂，且容易出现废品，应尽量避免。工件凸缘的外部轮廓最好与拉深部分的轮廓形状一致或相似；如果凸缘的宽度不一致，不仅增加了拉深难度，还要增加额外工序，放宽切边余量，增加金属消耗。如图所示的零件上下部分的尺寸相差太大，给拉深带来了困难，这是可将上下两部分分别成形，然后连接起来，见下图： 图2-1拉深件的形状（3）要充分考虑拉深件厚度的不均匀现象的出现由于拉深过程中拉伸件各处变形不均匀，上下壁厚变化可达1.2t至0.75 t（见图2-2）。需要经过多次拉深成形的工件的内外壁上或带凸缘拉深件的凸缘表面，允许出现拉深过程中所产生的印痕。当工件有其它特殊要求时需采用整形或赶形的方法来消除这些印痕。产品图上的尺寸应注明必须保证外部尺寸或是内腔尺寸，不能同时标注内外形尺寸。图2-2 拉深件壁厚变化情况（4）拉深件的圆角半径要适当。拉深件的圆角半径，应尽量取大些，以便于拉深成形和减少拉深次数。拉深件底与壁、凸缘与壁、矩形件的四壁间圆角半径如图（2-3）应满足下列关系：R1t，R22t，R33t，否则，应增加整形工序。如增加一次整形工序，其圆角半径可取R1（0.10.3）t，R2（0.10.3）t。图2-3 拉深件的圆角半径（5）拉深件的尺寸精度不宜要求过高拉深件的公差主要包括直径方向的尺寸精度和高度方向的尺寸精度。拉深件的公差与毛坯厚度，拉深模的结构和拉深的方法等有着密切的关系，拉深件直径直径方向的公差等级一般在T11级以下。在一般情况下，拉深件的精度不应超过表（2-4）中所列数值。拉深件的尺寸精度一般不高于IT13级，如果要求尺寸精度高于IT13级，则需要增加校形工序。表2-4 拉深件的尺寸精度（6）拉深件上的孔位布置在拉深件上冲孔时，应注意孔的位置，应设置在与主要结构面 (凸缘面) 同一平面上，或使孔壁垂直于该平面，以便冲孔与修边同时在一道工序中完成。为保证能将孔顺利冲出，有关尺寸应满足下列关系（如图2-5）：h2d+t，D1(d1+3t+2r2+d2) , dd1-2r1-t。图2-5 拉深件孔的位置2.3工件图 GS125前压板是圆筒形零件，其零件示意图如下：图2-5 零件图2.4工件的结构工艺该前压板零件的形状结构简单、对称、排样产生的废料少。因此允许在满足质量的前提下，把零件制造设计成产生废料少或者无废料的排样形状。且零件的内孔和外形没有凸缘，各直线和曲线的连接处（拐角处），也有适当的圆角过渡，从而便于模具加工制造。2.5工件的尺寸精度和表面粗糙度图2-5所示的圆筒形冲压件，零件材料为08F钢板，材料厚度1mm，其未注公差尺寸精度等级要求为IT12，属于一般冲裁模、拉深模具就能够达到的公差等级，故不需采用整修等特殊加工方式，利用普通的落料、拉深、冲孔模具就可以达到图样所示要求。2.6零件的生产批量该冲压件属于中等批量的生产类型，因此不考虑多排、或一模多件的方案(该方案较适宜大批量生产，约几十万件以上)；也不考虑采用简易冲裁模常用的单、直排方案，根据成批生产的特点，再结合该冲压的形状特点，采取直排、一模一件排样方案为宜。2.7毛坯尺寸的计算 （2-1）式中 D反向拉深毛坯直径； d 内孔中径； r 圆角半径； 2.8确定是否使用压边圈 毛坯的相对厚度：t毛坯厚度 D毛坯直径；据冷冲压工艺及模具设计表4-20查得，应采用压边圈。2.9 确定拉深次数（1）、计算拉深次数方法一（计算法）：毛坯的相对厚度： ， （2-2）根据相对厚度表可查得各次拉深系数：零件的总拉深系数：，可见所以需要多次拉深才能制得零件。根据理论拉伸系数确定拉深后工件的内径：第一次拉深后的内径： （2-3）第二次拉深后的内径： （2-4）由此可见， 所以需要两次拉深制得零件。，总的拉伸系数，各次拉深后的系数；， 第一次，第二次拉伸后的零件的内径；毛坯直径。方法二（查图法）：如图2-5所示，先在图中横坐标轴上确定毛坯直径为77.3mm的点，从此点向上作一垂线。然后从纵坐标轴上找到工件直径为39mm的点，并由此点作水平方向的直线，与所作垂线相交。根据交点的位置，便可决定拉深次数，该冲根据压件的毛坯直径和工件直径，可以看出交点在1次与2次之间，所以应该进行两次拉深。 图2-5 确定拉深次数及半成品尺寸线圈根据以上两种不同方法的计算，可以初拟定拉深次数为两次，但是还需要经过校核，校核如（2）。（2）、校核拉深次数：零件的相对高度： ， （2-5）根据零件的相对高度和零件的相对厚度，查表可知，零件需要两次拉深才能制得。（3）、确定实际拉深系数：设两次的实际拉深系数分别为： ， ，且二者之间满足下列关系：（1） （2）由上述关系可估算出 ，的取值分别为0.63 ，0.82（4）、确定实际拉深内径：确定好实际拉深系数后，对各次拉深后零件的内径重新进行计算：第一次实际拉深后零件的内径：第一次实际拉深后零件的内径：确定各次拉深后的零件的高度：第一次拉深后的零件高度： （2-6）总高度： (2-7) ，各次半成品底部圆角半径圆心以上的筒壁高度第一次拉深后零件底面平面部分的直径毛坯直径或上道工序拉深件的直径材料厚度第二次拉深后零件的高度即为零件的所要求加工的高度为30。根据以上计算得出，该零件需要两次拉深成形，所以该件的加工工序有落料、首次拉深、二次拉深、冲孔四道工序。210工艺方案举例根据零件制作工艺分析，加工该件需要四道基本工序：落料、一次拉深、二次拉深、冲孔，因此可得到以下四种工艺方案：方案一：落料一次拉深二次拉深冲孔，采用单工序模生产。方案二：落料两次拉深冲孔级进生产，采用级进模生产。方案三：落料、冲孔两次拉深，采用单工序模生产。方案四：落料、一次拉深复合模二次拉深、冲孔复合模 采用复合模生产。211工艺方案的分析方案一：此方案模具结构简单，制造周期短，制造成本低，易于加工和模具的维修，适合中小批量生产。但是由于工序较多，需要四道工序，即需要落料模、两次拉深模、冲孔模、四副模具，模具数量较多，操作不方便，零件的尺寸不易控制，在制造过程中会造成许多误差使零件尺寸受到影响，并且生产效率低。依照零件的批量要求来看，难以满足该零件的年产量要求，所以单工序模不合适。方案二：级进模是一种多工位、高效率的加工方法。但级进模轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高，一般适用于大批量，大型冲压件。而本工件轮廓尺寸不大，结构较简单，采用此方案，不仅会增大模具尺寸，而且还会造成不必要的浪费，使加工难度和成本提高，进而也排除此方案方案三：先冲孔后再拉深，会因为应力集中，使原先冲出的孔将会变形，从而使孔的精度和形状得不到保证。因此，将会影响以后零件的装配。故不宜采用该方案。方案四：此方案分别将落料和首次拉深，二次拉深和冲孔复合为两套模具，减少了工序数和模具数，降低模具的费用和零件的生产费用，同时冲压件的形位精度、尺寸精度以及同轴度、对称度等位置精度易保证。且生产效率高，适合大批量生产。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单，模具制造并不困难，总体上提高了经济效益，降低了生产成本，相对前面三种方案都有比较好.2.12工艺方案的确定通过以上四种方案的认真分析，可以得出以下结论：在一定的生产批量条件下，选用方案四，本方案采用的两套复合模，零件的精度能够得到有效保障，且提高了生产效率，故此方案是比较合理的。确定了工艺方案以后，就可以进行该方案的模具结构形式的确定、各工序冲压力的计算和冲压设备的选用。2.13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。2.13.1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性要求。（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。该零件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。表2-6搭边数值数据表 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2-6，工件间a=1.5mm，侧面a1=1.5mm。考虑到板料的多余部分及加强安全性，侧面取1.5。所以零件的排样方案如图2-7所示 图2-7 零件的排样方案2.13.2材料的利用率的计算冲裁单件材料的利用率： (2-8)式中 A冲裁剪的面积n个进距内冲裁件的数目b条料宽度h进距433 落料拉深复合模设计3.1冲压力计算计算冲裁力的目的是为了选用合适的压机、设计核具和检验模具强度。压机的吨位必须大于所计算的冲裁力。3.1.1落料工序i 计算落料力毛坯周长将毛坯的周长L，厚度t=1以及08钢材料的抗剪强度294 MPa代入下式，得：平刃口模具冲裁时：F落=KLt=1.3294242.71291KN (3-1)式中：t材料厚度,t为mm 材料抗剪强度为294MPaL冲裁周长L为mmK-系数，考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素，一般K取1.3。 ii 计算卸料力=0.055291KN=14.55 KN (3-2)式中：卸料力因数，其值由冷冲压工艺及模具设计表2-4查得=0.055iii 计算推件力推件力: =n=10.055291KN=16 KN (3-3) 式中：推件力因数，由冷冲压工艺及模具设计表2-4查得K推=0.055n卡在凹模内的工件数取n=13.1.2第一次拉深工序拉深力的计算按照圆筒件的拉深公式计算得拉深力为： （3-4）式中 材料厚度材料的拉深强度，08钢取400第一次拉深半成品的直径系数，由冷冲压工艺及模具设计表4-7查得为0.773.1.3压边力的计算 （3-5）式中 第一次拉深半成品的直径毛坯直径第一次拉深半成品的圆角半径单位压边力，其值按相应表查得为23.1.4该工序的总冲压力压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和， (3-6) 其中各力在计算中只计算同时存在的。可得最大冲压力为321.55KN。3.1.5压力机的选择 根据该工序需要的总冲压力321.55KN，选取压力机，初拟定选用型号为J23-40的开式双柱可倾压力机。参数为：公称压力400KN 滑块行程80mm最大封闭高度330mm 最大装模高度265mm封闭高度调节量65mm 工作台尺寸 （前后左右）460700mm3.1.6压力中心的选择模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。冲模的压力中心，可按下述原则来确定： 对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。 工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心，如图4-1所示。解析法的计算依据是：各分力对某坐标轴的力矩之代数和 等于诸力的 合力对该轴的力矩。求出合力作用点的 座标位置0(x0,y0)，即为所求模具的压力中心。由于所加工零件毛坯外形为圆形，所以压力中心位于圆心。3.1.7模具刃口尺寸的计算一、 落料凸凹模刃口尺寸的计算由冲压模具设计与制造表2-3查得冲模的合理双面间隙值为，由冲压模具设计与制造表2-9查得磨损系数X=0.75由冲压模具设计与制造表2-10查得凸凹模的制造公差为：凸模凹模为了保证冲模的间隙小于最大合理间隙： （37） （38） 所以取凸模 （39）凹模 （310）落料凹模刃口尺寸： （311）落料凸模的刃口尺寸： （312） 表31 冲模合理双面间隙值材料厚度mm软铝纯铜、黄、软钢中等硬钢0.20.30.40.50.60.70.80.91.01.21.51.82.02.22.52.80.0080.0120.0160.0200.0240.0280.0320.0360.0400.0500.0750.0900.1000.1320.1500.1800.0120.0180.0240.0300.0360.0420.0480.0540.0600.0840.1050.1260.1400.1760.2000.2240.0100.0150.0200.0250.0300.0350.0400.0450.0500.0720.0900.1080.1200.1540.1750.1960.0140.0210.0280.0350.0420.0490.0560.0630.0700.0960.1200.1440.1600.1980.2250.2520.0120.0180.0240.0300.0360.0420.0480.0540.0600.0840.1050.1260.1400.1760.2000.2240.0160.0240.0320.0400.0480.0560.0640.0720.0800.1080.1350.1620.1800.2200.2500.280表3-2凸凹模制造公差 3.1.8拉深凸凹模刃口尺寸计算表3-3凸凹模制造公差材料厚度（mm）拉深直径至2020-1001000.020.010.030.02-0.040.020.050.030.080.050.060.040.080.050.10.06对于多次拉深时中间过渡工序，毛坯尺寸公差没有必要严格限制，这时模具尺寸只要取毛坯过渡尺寸即可。查表3-3得凸凹模的制造公差分别为：，以凹模为基准计算凸凹模的刃口尺寸拉深凹模刃口尺寸： (313)拉深凸模刃口尺寸： (314) 式中 拉深件外形的最大尺寸； 工件的制造公差； Z凸、凹模间的单边间隙，由冲压模具与制造表4-24查得：第一次拉深时(为材料厚度1mm)。3.1.9第一次拉深凸凹模圆角半径的计算凸凹模的圆角尺寸在不产生起皱的前提下，凹模的圆角半径愈大愈好，可按下面经验公式计算凹模圆角的最小值 (3-15) (3-16) 式中毛坯直径或上道工序拉深件的直径 本道工序拉深后的直径 材料厚度3.2落料、拉深复合模主要零件的设计3.2.1落料凹模(1)落料凹模的厚度凹模的外形尺寸一般根据被冲压材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来计算，可按经验公式来确定：由冲压模具设计与制造表查得值为0.3。S值为77mm 所以凹模的厚度： (3-17)式中 垂直于送料方向的凹模人口间最大的距离系数，考虑板料的厚度影响(2)落料凹模的外形尺寸根据条料宽度80.3mm，材料厚度t=1mm，查凹模壁厚表，取凹模壁厚为36mm。则圆形凹模的直径：。(3)刃壁形式 因为此复合模结构简单，同时材料较薄，结合冲模凹模的刃壁形式表2选择直壁形式。(4)凹模的固定形式利用销钉和螺钉固定在下模座上。3.2.2拉深凸模（1） 凸模的固定形式利用2个销钉定位和4个螺钉固定。（2） 凸模的高度根据凸模的固定形式及与其它零件的配合情况，取凸模的高度：h=23mm。3.2.3卸料弹簧的设计（1）根据总的卸料力，以及模具结构拟用8个弹簧，则每个弹簧承受的负荷为： （3-18)查冲压工艺学表8-6，选用序号为32号的圆柱螺旋弹簧，该弹簧的参数为：弹簧外径：D=50mm，钢丝直径：d=8mm，节距：t=13.8mm， 允许负荷：F=2400N，每圈压缩距离：f=4.2mm。（2）弹簧的校核：取凸凹模刃磨量为6mm，则弹簧工作时和凸凹模刃磨后的压缩量为：， （3-19）取弹簧自由长度=120 则弹簧许可的总压缩量： （3-20）根据弹簧压缩时的线性关系，总压缩量为36.5mm时的最大压力F=2400N，则当预压力为1.8KN时，弹簧预压缩量为：因此螺旋弹簧所需的最大压缩量h= =27.3+8=35.3mm小于所选弹簧的许可压缩量36.5mm，所以预选的32号螺旋弹簧可以满足要求。3.2.4 凸凹模的设计（1）落料凸模的长度 （3-21） mm式中弹簧的自由长度弹簧的预压缩量卸料板的厚度（2）凸凹模壁厚的校核查凸凹模的最小壁厚表得，最小壁厚a=2.7mm,此工件的凸凹模的壁厚满足最小壁厚的要求，所以设计的凸凹模满足要求。 3.2.5卸料板的设计卸料板的厚度由冲压模具标准件选用与设计指南表7-8查得为12mm，选用卸料板宽度为300mm。卸料螺钉选用常用的卸料螺钉结构形式序号一形式。卸料板材料选用45钢，不用热处理淬硬。3.2.6压边圈的设计（1）压边圈的内孔=41mm 压边圈与拉深凸模的间隙为0.5mm。（2）根据零件的厚度及零件的结构取=15mm。3.2.7模座的设计（1）模座的外形尺寸根据凹模的外形尺寸d=152.3mm，通过查表可知应采用中间导柱圆形模架，参数为：上模座 590 60 下模座 590 75（2）模座的材料一般选用铸铁HT200，也可选用A3,A5结构钢，本设计从降低模具成本考虑选用铸铁HT200。（3） 垫板的校核凸凹模的上端面积： （3-21）将值代入公式 （3-22）式中 凸凹模的上端面积条料宽度零件的最大外径因上模座采用铸铁材料，则，不需加垫板。3.2.8固定板的设计固定板的外形尺寸一般与凹模的尺寸相同，固定板的厚度根据经验公式：求出，式中凹模高度与垫板高度之和，由于不采用垫板，所以取值为凹模的高度23mm，代入上述公式得=13.8618.48mm，取=18.5mm。3.2.9挡料装置的设计挡料装置在单工序落料或复合模中，主要作用保持冲件轮廓的完整和适量的搭边。根据此落料拉深复合模的设计，选用单侧固定的导料销进行导料。挡料装置利用挡料销进行挡料。3.2.10卸料弹簧窝座深度的确定在弹性压料装置机构中，卸料弹簧窝座的深度 （3-23）120-35.3+12+1+23-97+528.7mm式中 弹簧最大自由状态高度，mm，=120mm； 弹簧最大负荷下的许用压缩量，mm，=35.3mm； 卸料板厚度，mm，=12mm； 凸凹模高度，mm，=97mm； h 刃口修磨量，mm，取h=56mm； t 料厚，mm，t=1mm； l 凸模进入凹模深度，mm，l=23mm；所以此弹簧的安装结构选用套在卸料螺钉外安装。3.2.11冲模闭合高度的确定即模具总体结构平面尺寸应该适应于设备工作台面尺寸，而模具总体封闭高度必须与设备的封闭高度相适应，否则就不能保证正常的安装与工作。冲模的封闭高度系指模具在最低工作位置时，上、下模板平面之间的距离。模具的封闭高度H应该介于压力机的最大闭合高度及最小封闭高度之间其关系如下：hmin+10mmh模hmax-5mm 由上述所选压力机知，装模高度最大值265mm，封闭高度调节量为65mm，由要求所设计的冲模的闭合高度应小于压力机的最大装模高度，满足： hmin+10mmh模hmax-5mm 即: 210mmh模260mmh模=h上模+h下模+h凸模+h压边圈=65+70+97+10=242mm， 所以210mmh模260mm，满足上述条件由于考虑到希望以缩短的连杆工作和以后模具的修磨而使模具闭合高度减小，故拟定模具的闭合高度为242m。3.2.13推杆的长度 （3-24）式中 推出状态下，推杆在上模座内长度，=65mm； 压力机结构尺寸，=75mm； C 考虑各种误差而附加常数，取1015mm所以 3.2.14模柄、导柱、导套的选用根据所选压力机的模柄孔，根据标准件表，查得相应标准的模柄，选标准的凸缘模柄模柄孔直径d=50mm，深度D=100mm。根据冲压模具标准件与设计指南表2-9，选用标准的导柱、导套，按标准选用时，长度应保证上模座在最低位置时，导柱上端面与上模座顶面距离不小于1015mm，而下模座底面与导柱面的距离s不小于5mm，导柱的下部与下模座导柱孔采用过盈配合，导套的外径与上模座导套孔采用过盈配合，导套的长度保证在冲压开始时导柱一定要进入导套10mm以上。选A型的导套、导柱，直径分别为D=60mm，d=45mm。3.2.15模具材料的选用凸模和凹模是在强压、连续使用和有很大冲击的条件下工作，并伴有温度的升高，工作条件极其恶劣。所以对凸凹模的材料要求有较好的耐磨性，耐冲击性，淬透性和切削性。硬度要大，热处理变形小，而且价格要低廉。结合上述原则，由凸、凹模材料的选用与热处理表5推荐材料有：a) 凸模，凹模，凸凹模均采用9Mn2V；b) 导柱，导套采用20 钢；c) 挡料销，定位销，固定板，凸模固定板采用45 钢；d) 卸料板，顶件板采用Q235钢；e) 上、下模座采用HT200；4拉深冲孔复合模的设计4.1冲压压力的计算（1）二次拉深力的计算按照经验公式 （4-1） 式中 材料厚度材料的拉深强度，08钢取400第一次拉深半成品的直径系数，由冷冲压工艺及模具设计表4-7查得为0.75（2）计算冲孔力按照公式计算冲孔力为： （4-2） 式中 材料的抗剪强度，08钢取294（MPa）材料厚度1mm修正系数，一般取1.3零件周长(3)卸料力计算式中 卸料力因数，查冷冲压工艺及模具设计表2-4得0.05 冲孔力 （4）推件力计算 式中 同时卡在凹模内的零件数目推件力系数，查冷冲压工艺及模具设计表2-4得0.055 冲孔力 （5）压边力计算 第二次拉深时的压边力： （4-3） 式中 第一次拉深半成品的直径零件的外径第二次拉深半成品的圆角半径单位压边力，其值按相应表查得为2（6）总冲压力的计算 （4-4） =28.8+37.7+1.44+1.58+0.57 =70KN（7）压力机的选用 根据总冲压力为70KN，初步选择型号为J23-10开式双柱可倾压力机，压力机参数为：公称压力：100KN 最大闭合高度180mm 最大装模高度145mm 封闭高度调节量35mm 模柄孔尺寸直径：30mm 深度55mm4.2 模具的压力中心的计算 由于毛坯外形为圆形，所以模具的压力中心位于圆心。4.3 模具刃口尺寸的计算(1) 二次拉深凸凹模刃口尺寸的计算末次拉深的凸凹模工作尺寸应保证拉深件的尺寸精度符合图纸要求，并且保证模具有足够的寿命。对于标注外形尺寸的拉深件应当以凹模为基准，先计算确定凹模的工作尺寸，然后通过减小凸模尺寸的方法保证凹、凸模间隙。零件给定内径为39mm，先定凸模尺寸，考虑到模具基本不磨损，以及弓箭的回弹情况，凸模的开始尺寸不宜过大。拉深凸模： （4-5）拉深凹模： （4-6） 式中 工件的名义内径 工件公差 凸模的制造公差 凹模的制造公差 凸凹模间的单边间隙，由冲压模具设计与制造表4-24查得第二次拉深时=11.5t。（2）冲孔凸凹模刃口尺寸的计算由冲压模具设计与制造表2-3查得冲模的合理双面间隙值为，；由冲压模具设计与制造表2-9查得磨损系数x=0.75由冲压模具设计与制造表2-10查得凸凹模的制造公差为,。为了保证冲模的间隙小于最大合理间隙则： （4-7） （4-8）因为 所以取 （4-9） 凸