微耕机的模具设计说明书.doc

前言毕业设计是对大学三年多的综合性实践环节，目的是通过课题的设计研究，培养综合运用各门课程知识的能力，培养独立分析问题和解决问题的能力。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，进一步了解从模具设计到模具制造整个工艺流程。三、掌握模具设计的基本技能，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。1 绪论1.1 冲压技术介绍 冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工(或称压力加工)，合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。 全世界的钢材中，有6070%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。 冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔、凸台等。 冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。 冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。 模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业” ；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”;德国则认为是所有工业中的“关键工业” ;日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力” ，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力” 。日本模具产业年产值达到13000亿日元，远远超过日本机床总产值9000亿日元。如今，世界模具工业的发展甚至己超过了新兴的电子工业。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%随着科学技术的进步和工业生产的迅速发展，冲压加工技术的应用愈来愈广泛，模具成形已成为当代工业生产的重要手段。冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形从而获得所需零件（俗称冲压件或冲件）的一种压力加工方法。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素。冲压是一种先进的金属加工方法，在国民经济的加工工业中占有重要的地位。与机械加工及塑性加工和其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点，主要表现如下1：(1) 冲压一般没有切削碎料产生，材料的消耗较少利用率高，一般为70%85%，易实现机械化和自动化；(2) 在形状和尺寸精度方面的互换性较好。一般情况下可直接满足装配和使用要求；(3) 冲压可加工的尺寸范围大、形状复杂的零件，而这些零件用其它方法是不可能或很难得到的，如薄壳件；(4) 被加工的金属在冲压加工过程中产生加工硬化，金属内部组织得到改善，机械强度有所提高，所以冲压件刚度强度较好；(5) 冲压时由模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压材料的表面质量，而模具的寿命一般较长，所以冲压件的质量稳定，互换性好，具有“一模一样”的特征；(6) 在大量生产的条件下，产品的成本低，经济效益较高；(7) 冲裁过程能耗较低。由此可见冲压制得的零件具有表面质量好重最轻成本低的优点。所以冲压在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多的采用冲压方法加工产品零件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工业等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造、铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻刚度好的冲压件所代替。有些机械设备往往以冲压件所占比例的大小作为评价结构是否先进的指标之一2。冲压技术的发展特征是：(1)冲压成形科学化、数字化和可控化；(2)突出“精、省、净“三大优势；(3)冲压成形可以实现全过程控制；(4)产品从设计开始即进入控制，考虑工艺；(5)冲压生产的灵活性和柔性。1.2 本课题的来源及主要任务本课题主要任务就是设计一落料拉深冲孔翻边复合模，绘制出模具装配图和大部分零件图，熟悉复合模设计步骤，并与课程设计过的级进模和单工序模作比较，了解复合模的结构特点。本课题任务主要有两个特点：(1) 涉及冲压模具方面的知识；(2) 涉及机械制造方面的知识。从上述任务特点可以知道，本课题知识的综合性较强，涉及的知识面较广。冷冲压:是在常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的加工方法。 冲压可分为五个基本工序：冲裁、弯曲、拉深、成形和立体压制。 冲压模具:在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。 冲压模按照工序组合分为三类：单工序模、复合模和级进模。 复合模与单工序模相比减少了冲压工艺，其结构紧凑，面积较小；冲出的制件精度高，工件表面较平直，特别是孔与制件的外形同步精度容易保证；适于冲薄料，可充分利用短料和边角余料；适合大批量生产，生产率高，所以得到广泛应用，但模具结构复杂，制造困难。 冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 冲压加工作为一个行业，在国民经济的加工工业中占有重要的地位。近年来，冲压成型工艺有了很多新的进展，特别是精密冲裁、精密成形、精密剪切、复合材料成形、超塑性成形、软模成形以及电磁成形等新工艺日新月异，冲压件的成形精度日趋精确，生产率有了极大的提高，正把冲压加工提高到高品质、新的发展水平。由于引入了计算机辅助工程（CAE）冲压成形已从原来对应力应变进行有限元分析而逐步发展到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化分析设计。计算机在模具领域，包括设计、制造、管理等领域发挥着越来越重要的作用。2 零件工艺分析及确定工艺方案和模具结构类型2.1 工件零件材料为08，板厚1mm，制件精度为IT12级.，形状简单，尺寸较大，大批量生产，属普通冲压件。通过一模两件，抵消弯曲产生的变形。工件如图2.1所示：图2.1工件图本次设计工件材料为08，该件外形简单，形状规则，适于冲压加工。由图2.1分析知：为极软的碳素钢，强度、硬度很低，而且韧性和塑性极高，具有良好的深冲、拉延、弯曲和镦粗等冷加工性能、焊接性能。但存在时效敏感性，淬硬性及淬透性极低。大多轧制成高精度的薄板或冷轧钢带用以制造易加工成形，强度低的深冲压或深拉延的覆盖零件和焊接构件。 Q235的机械性能:1.极软，良好的拉延性能，塑性好。2.抗拉强度324Mpa。 3.屈服强度196Mpa。4.伸长率 5 ()：33。5.断面收缩率 ()：60 。 此工件材料采用08，生产批量为大批量生产，需要用模具进行生产。分析；工件图得知模具包含有落料、拉深、冲孔、翻边再冲孔的工序。由于有涉及拉深，所以要考虑是否需要多次拉深。从材质上看，冲裁材料为08钢，属低强度、高延伸性、高延伸率、塑性及流动性好的软材料，有利于成型，总体来说，强度硬度不高，塑性韧性很好。2.2 工艺分析根据制件的材料、厚度、形状及尺寸，在冲压工艺设计和模具设计时，应特别注意以下几点：（1）该制件为落料拉深翻边冲孔件，在设计时，毛坯尺寸要计算准确；（2）冲裁间隙、拉深凸凹模间隙应符合制件的要求；（3）各工序凸凹模动作行程的确定应保证各工序工作稳妥、连贯。冲压工艺是塑性加工的基本加工方法之一。主要用于加工板料零件。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力，当内力的作用达到一定程度时，板料就会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件。冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲裁工艺的适应性，即冲裁件的形状结构、尺寸大小及偏差等是否符合冲裁加工的工艺要求。这对冲裁件的质量、模具寿命和生产率都有很大影响。冲裁组合方式要根据生产批量，工件尺寸公差等级，对工件尺寸、形状的适应性，模具制造、安装调整和成本，操作方便与安全来决定。综上分析，要选取在满足工件质量与生产率的要求下，模具制造成本低、寿命长、操作方便又安全的工艺方案。其具体要求为：对冲裁件形状与尺寸的要求1.冲裁件的形状应尽可能简单、对称、最好采用圆形、矩形等规则的几何形状或由这些基本形状所组成。在许可的情况下，把冲裁件设计成少、无废料排样的形状。 2.冲裁件的外形或内孔的转角处、应尽量避免有过尖的锐角，宜采用圆角连接。3.冲裁件的孔径太小时，凸模易折断或压弯。冲孔的最小尺寸取决于材料的机械性能、凸模强度和模具结构。冲小孔的凸模宜采用保护套。 4.冲裁件上局部凸出或凹入部分应避免有窄长的切口和狭长的槽、否则会降低模具寿命和工件质量。5.冲裁件上孔与孔之间，孔至边缘之间的距离不宜过小，否则会产生孔与孔间材料的扭曲或使边缘材料变形。也会影响冲模的强度及工件的质量都不易保证。冲裁件对尺寸精度的要求一般普通冲裁所得到冲裁件的尺寸精度在IT10IT11级以内。根据制件的工艺性分析，其基本工序有落料、拉深、冲孔、翻边四种。本工件材料为08，厚度为1mm。具有良好的冲压性能,且冲裁件结构形状简单，所有精度按照IT12级制造。取磨损系数X=0.5。结论（1） 材料：Q235具有良好的可冲压性能。（2） 工件结构形状：冲裁件内、外形应尽量避免有尖锐清角，为提高模具寿命，建议将所有90清角改为R1的圆角。（3） 尺寸精度：零件图上所有尺寸均按IT10级确定工件尺寸的公差。2.3 确定工艺方案模具结构类型因该工件属大批量生产，通过一模两件，抵消弯曲产生的变形。根据零件的生产批量，尺寸精度和材料种类与厚度，选择模具的导向方式与精度，定距方式及卸料方式等，现有如下四种模具结构方案： 方案一：落料、拉深冲孔翻边冲孔、切断，复合模冲压。即：工序集中、生产效率有所提高，需要模具、压力机、操作人员较少、劳动强度较低，并且适用于大批量的生产、精度较易得到保证；但模具结构较复杂、生产周期长、维修比较困难；方案二：落料拉深冲孔翻边冲孔切断，单工序模冲压。即：其模具结构简单、寿命长、制造周期短、投产快、但是适用于小、中批量生产，并且精度难以保证，生产效率低；方案三：落料、拉深、冲孔翻边冲孔切断，复合模冲压。即：工序集中、生产效率有所提高，需要模具、压力机、操作人员较少、劳动强度较低，并且适用于大批量的生产、精度较易得到保证；但模具结构较复杂、生产周期长、维修比较困难；可是在两次翻边中零件的精度不高，容易回弹。方案四：落料、拉深冲孔翻边冲孔切断，复合模冲压。即：优点与方案一相同，但是最后一步工序对零件的精度影响较大，不能保证其高度的准确性。该工件材料为08，厚度为1mm。大批量生产，精度要求不高，IT12级即可，通从制件的精度和拉深是起皱的防止及加工工序和综合成本与生产要求的综合考虑，采用第一种工艺方案。即：落料、拉深冲孔翻边冲孔、切断，复合模冲压。模具结构形式的确定模具类型的选择复合模有两种结构形式：正装式（落料凹模在下模）和倒装式（落料凹模在上模）复合模，在此处选择正装式复合模。定位方式的选择因为该模具采用的是条料，采用手工送料方式，从前面送料。控制条料的送进方向采用活动挡料销定位装置。控制条料的送进步距采用活动挡料销定距。卸料、出件方式的选择复合模冲裁时，条料将卡在凸凹模外缘，因此需要装卸料装置。根据此模具冲裁的运动特点，采用弹性卸料方式比较方便。导向方式的选择由于前面和左右不受限制，送料和操作比较方便，为了提高模具的寿命和工件质量，方便安装、调整、维修模具，该复合模采用中间导柱模架。为了提高模具的导向精度，选用滑动导柱、导套导向。2.3.1 定位装置 为了使条料送料时有准确的位置,保证冲出合格的制件,同时考虑到零件生产批量不多,且要求模具结构尽量简单,所以采用定位销定位。因为板料厚度t=1mm,属于较厚的板材,且制件尺寸不大,固采用侧面两个始用挡料销定位导向,在送料方向由于受凸模和凹模的影响,为了不至于削弱模具的强度,在送给方向采用一个固定挡料销。2.3.2 卸料装置复合冲裁时，条料将卡在凸模外缘，因此需要在下模设置卸料装置。在下模的卸料装置一般有三种形式：第一种刚性卸料，常用于较硬、较厚且精度要求不太高的工件冲裁。第二种弹性卸料，常用于冲裁厚度少于1.5mm的板料，由于有压料作用，冲裁件平整。第三种废料切刀卸料，主要用于大中型零件冲裁或成形见切边。由于该零件的条料1mm较薄，故采用第二种弹性卸料结构。2.3.3 导向装置方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。方案四：中间导柱圆形模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但只能一个方向送料，常用于冲压圆形制件的冲模。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，该落料模采用中间导柱圆形模架的导向方式，即方案四最佳。3 落料拉深模模具结构设计3.1 工件展开图筒形形件属于轴对称零件，故其压力中心在中心线上。变形区是在径向拉应力与切向拉应力的作用下产生拉深变形，而存在着变形区产生的拉应力与传力区的承载能力之间的关系问题。根据圆形件的变形特点会出现三种情况：第一种情况：在拉深过程中，拉深力没能达到传力区筒壁的极限负荷。窄凸缘、小高度的工件拉深属于这类。这类带凸缘筒形件可以一次拉成。第二种情况：拉深过程中，拉深力上升达到传力区筒壁的极限负荷前，零件已经达到要求形状和尺寸。宽凸缘、小高度的工件拉深属于这类。这类带凸缘筒形件可以一次拉成。第三种情况：拉深过程中，拉深力必定会超过传力区筒壁的极限负荷，一次拉深必定破裂，需要多次拉深。窄凸缘、大高度或宽凸缘、大高度两类带凸缘件都可能出现这种情况。因此，应该对零件进行分析，看其属于哪一类。3.2 工艺计算拉深件毛坯尺寸计算的原则：（1）面积相等原则由于拉深前和拉深后材料的体积不变，对于不变薄拉深，假设材料厚度拉深前后不变，拉深毛坯的尺寸按“拉深前毛坯表面积等于拉深后零件的表面积”的原则来确定(毛坯尺寸确定还可按等体积，等重量原则)。（2）形状相似原则拉深毛坯的形状一般与拉深件的横截面形状相似。即零件的横截面是圆形、椭圆形时，其拉深前毛坯展开形状也基本上是圆形或椭圆形。对于异形件拉深，其毛坯的周边轮廓必须采用光滑曲线连接，应无急剧的转折和尖角。拉深件毛坯形状的确定和尺寸计算是否正确，不仅直接影响生产过程，而且对冲压件生产有很大的经济意义，因为在冲压零件的总成本中，材料费用一般占到60 %以上。筒形件拉深时，确定毛坯形状与尺寸的原则是在保证零件质量的前提下，尽可能节约材料，有利于提高成形极限，由于变形区周边上应力应变分布不均匀，而且零件的几何参数、材料性能、模具结等因素对这种不均匀变形的影响极为复杂，所以，现在不能精确计算出毛坯形状和尺寸，使零件的口部非常整齐，可以大致估计其毛坯尺寸当r=R时， D=（4-23）当rR时， D=根据等面积原理，用解析法求该零件的毛柸直径，并且有h/d较小所以不必考虑修边余量，由毛柸的直径公式：D=其中d=154 d=159 h=18 r=2.5D= = =194确定是否使用压边圈，毛柸相对厚度t/d100=100/194=0.52查表4-2应采用压边圈。判断能否一次拉深成形m=d/D=160/194=0.82有冲压工艺及模具设计表4-7查的各次拉深系数为0.550.58。拉深系数大于极限拉深系数则可以一次拉深成形。故拉深直径为160，拉深高度为21，圆角半径为r=23.3 排样及计算条料宽度及确定步距冲裁件在条料、带料或板料上布置的方法称为排样，冲件的合理布置与冲件的外形有很大的关系。按材料的经济利用程度或废料的多少，排样可分为有废料排样与少、无废料排样两大类。按零件在条料上的布置形式，排样又可分直排、斜排、对排、对头斜排、多排、混合排等形式。无废料排样是指工件与工件之间、工件与条料侧边之间均无废料。少废料排样是指沿工件的部分外形切断或冲裁，而废料只有冲裁刃之间的搭边或侧搭边。无废料排样是全部沿工件外形冲裁，在冲裁刃之间，工件与条料之间均无搭边。根据以上叙述可见，采用少，无废料排样要求工件的相应无搭边部分公差等级于板材一致或根本上无公差要求。鉴于图示工件的尺寸、外形及公差等级，采用少、无废料排样均不能满足要求，因此选用有废料排样，且为直排法。排样时工件与工件之间及工件与条料侧边之间留下的余料称为搭边及侧搭边。搭边值的合理确定关系到工件的质量及模具的寿命。搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。搭边值通常由表5所列搭边值和侧搭边值确定。表5-1 搭边值和侧边值的数值材料厚度t（mm)圆件及类似圆形制件矩形或类似矩形制件长度50矩形或类似矩形制件长度50工件间a侧边a1 工件间a侧边a1工件间a侧边 a10.251.01.21.21.51.52.51.82.60.250.50.81.01.01.21.22.21.52.50.51.00.81.01.01.21.52.51.82.611.51.01.31.21.51.82.82.23.21.52.01.21.51.51.82.03.02.43.42.02.51.51.91.82.22.23.22.73.7 表5-2 普通剪床用带料宽度偏差（mm）条料厚度t(mm)条料宽度b(mm)50501001002002000.40.50.60.720.50.60.70.8230.70.80.91.0350.91.01.11.2根据零件形状，查表4工件之间搭边值a=0.8mm, 工件与侧边之间搭边值b1=1mm, 可以将搭边值扩大，a=3mm, b=3mm,取条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值B0=（Dmax2a1）0 公式（5-1）式中 Dmax条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；a1-冲裁件之间的搭边值；b1-工件与侧边之间搭边值。板料剪裁下的偏差；（其值查表5）可得=0.8mm。那么：条料的宽度：B=194+2a=196-0.80条料的步距：h=194+ a=194.8排样图如下所示： 图3.3落料拉伸排样图3.4 材料利用率的计算冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标。一个步距内的材料利用率/BS100% 公式（5-2）式中 A一个步距内冲裁件的实际面积；B条料宽度；S步距；由此可之，值越大，材料的利用率就越高，废料越少。废料分为工艺废料和结构废料，结构废料是由本身形状决定的，一般是固定不变的，工艺废料的多少决定于搭边和余量的大小，也决定于排样的形式和冲压方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排样，减少工艺废料。排样合理与否不但影响材料的经济和利用，还影响到制件的质量、模具的的结构和寿命、制件的生产率和模具的成本等指标。因此，排样时应考虑如下原则：1）提高材料利用率（不影响制件使用性能的前提下，还可以适当改变制件的形状）。2)排样方法使应操作方便，劳动强度小且安全。3)模具结构简单、寿命高。4)保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。一个步距内冲裁件的实际面积，CAD软件-工具-面积-查询： n=nA/Bh100%=D/4Bh100%=77.4%根据计算结果知道选用直排材料利用率可达77.4%，满足要求。4 模具的主要零部件设计4.1 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c值大小，凸缘区变厚的材料通过间隙时，校正和变形的阻力增加，与模具表面间的摩擦，磨损严重，使拉深力增加，需件变薄严重，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c时要考虑压边状况，拉深次数和工件精度高。其原则是：即要考虑材料本身的公差，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。不用压边圈时，考虑到起皱的可能性取间隙值为： C=（11.1）tmax有压边圈时，间隙数值也可按表4.6.3取值（冲压工艺与模具设计），此工件的拉深间隙可取：C=1mm。4.2凸模，凹模的尺寸及公差工件的尺寸精度由末次拉深的凸、凹模的尺寸及公差决定，因此除最后一道拉深模的尺寸公差需要考虑外，首次及中间各道次的模具尺寸公差和拉深半成品的尺寸公差没有必要做严格限制。这是模具的尺寸只取等于毛坯的过渡尺寸即可。此工件内形尺寸公差有要求，故以凸模为基准，先定凸模尺寸考虑到凸模基本不磨损，以及工件的回弹情况，凸模开始尺寸不要取得过大。落料刃口尺寸计算：194的凸凹模的制造公差由表2-6冲压工艺及模具设计查得，。由于=0.04，故采用凸模与凹模配合加工方法，系数x由表2-5查得x=0.5，则：按凹模尺寸配制，其双面间隙为0.0300.045mm , 其工作部分结构尺寸如图所示：拉深工作部分尺寸计算：拉深凸模与凹模的单边间隙可按表中式Z/2=1t计算得Z/2=1mm由于拉深工件的公差可采用IT10级精度，查书附录 ，按公式可求拉深凸、凹模尺寸及公差如下：工件尺寸：mmmm其工作部分结构如图所示：4.3凸模、凹模圆角半径拉深时，材料在经过凹模圆角时不仅因为发生弯曲变形需要克服弯曲阻力，还要克服因相对流动引起的磨檫阻力，所以rd大小对拉伸工件的影响非常大。主要有以下影响：1）拉伸力的大小；2）拉伸件的质量；3）拉伸模的寿命。rd小时材料对凹模的压力增加，磨檫力增大，磨损加剧，使磨具的寿命降低。所以rd的值即不能太大，也不能太小。在生产上一般应尽量避免采用过小圆角半径，在保证工件质量的前提下尽量取大值，以满足模具寿命要求。通常可按经验公式计算：rd=式中D为毛坯直径或上道工序拉深件直径；d为本道拉深后的直径rd应大于或等于2t，若其值小于2t，一般很难拉出，只能靠拉深后整形得到所需零件，故可取 R凹2= R凸2=3mm，R凹1= R凸1=4mm。4.4 凹模的结构形式凹模的材料选用T10A，查冲压工艺及模具设计可选用如下图所示的类型：图4.3凹模结构图查表得，凹模外形尺寸的确定凹模的轮廓尺寸，因其结构形式不一，受力状态比较复杂，目前还不能用理论计算方法确定，在实用中，一般根据冲裁材料的厚度，按经验公式计算。凹模板的厚度一般应不小于15，随着凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也相应增大。按照下面的公式进行计算。凹模厚度：（mm） 式中 K系数，考虑板料厚度的影响=0.26； b冲裁件的最大外形尺寸。所以落料凹模厚度为： 取45mm。壁厚C=(1.5-2)H=2H=90mm。D0 =D+2C=340mm。选择中间导柱圆形模架，根据可以选取400mm的类型（实用冲压模具设计手册表10-32），其中上模座=60mm，下模座=75mm，导柱A45260，导套A4515058,垫板=10mm，固定板=20mm，卸料板=25mm。4.5 橡胶的选择根据卸料力F=981.24N，假设选用直径为8mm的卸料螺钉，取橡胶螺钉的直径d=8.5mm，橡胶的预压缩量为30%，则其安装高度为23/0.3-23取整为50mm。则模具的闭合高度为上模座+下模座+2垫板+橡胶高度+凹模厚度+料厚+2固定板+卸料板=232mm。5 落料拉深模冲压力计算及压力机的选择5.1 冲裁力和拉深力计算压力机的选择要考虑，冲裁力、拉深力以及卸料力、推件力、顶件力，压力机的总吨位应大于等以上所有力之和1.3倍，普通刃冲裁模，其冲裁力F一般可按下式计算。 F= KPtL式中为材料的抗剪强度，L为冲裁周边总长（mm）,t为材料厚度，系数KP是考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间隙的波动（数值的变化或分布不均匀）润滑情况，材料力学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数，一般取1.3，当查不到强度时，可用强度，b代替，而取KP=1的近似计算法计算，材料钢的强度可以冲压工艺与模具设计表1.4.1查得。 现取，b=255MPa F1=1.3741255=24.531KN影响卸料力、推料力和顶件力的因素很多，要精确的计算出很困难，在实际生产采用经验公式计算：卸料力：FQ=KFp 推料力：FQ1=nK1Fp顶件力：FQ2=K2Fp式中： 卸料力系数，其值为0.020.06 （薄料取大值，厚料取小值） 推件力系数，其值为0.030.07 （薄料取大值，厚料取小值） 顶件力系数，其值为0.040.08 （薄料取大值，厚料取小值） n为梗塞在凹模内的制件或废料数量，n=h/t，h为直刃口部分的高，t为材料的厚度，h取410mm , 现取h=6mm。本模具中的力的计算1、落料力的计算：F=F-落料力（N）；L=工件外轮廓周长L=D=3.14609t-材料厚度 t=1F=1.36091260=205.8KN2、卸料力的计算：F=K FK-卸料力因数，由表4-6（冲压工艺与模具设计）查的K=0.04F=0.04205.8=8.2KN3、拉深力的计算：有压边圈的圆筒形见的拉深公式 d-拉深件的直径，d=160mmt-材料厚度（冲压工艺与模具设计）k-修正系数拉深系数：m=d/D=160/194=0.82F=0.823.141601330=135.95KN4、压边力的计算：压边力F=APA- 压边圈面积 A=（194-160）=9448.26mmP-单位压边力 查冲压工艺及模具设计105 P=3.0MPaF=AP=9448.263.0=28.345KN故总的压边力为F= F+ F+ F+ F=205.8+8.2+135.95+28.345=378.2955.2 压力机的选择由实用模具技术手册P22页，应用压力机的选择查表2-3选用公称压力为630KN的开式双柱可倾式压力机J23-63，其主要技术参数为：公称压力：630KN 滑块行程：130mm 最大闭合高度：360mm工作台板厚度：70mm 行程次数：50次/min 连杆调节长度：80mm 工作台尺寸：前后480mm ，左右710mm孔径250mm 模柄孔尺寸：直径50mm，深度80mm 电动机功率：5.5KW 模柄尺寸：5.3 压力机的校核 压力机的公称压力（1.1-1.3）F总，所以满足。模具闭合高度H应该满足HminH110HHmaxH15 公式（7-1）式中 Hmax压力机最大闭合高度； Hmin压力机最小闭合高度； H1垫板厚度。根据拟选压力机J2363，查开式压力机参数表得： Hmax360mm, Hmin160mm,H170mm.将以上数据带入公式7-1，得85H300 H=250mm经计算该模具闭合高度H=250mm，在85mm300mm内，且开式压力机J2325最大装模高度360mm,大于模具闭合高度232mm ,可以使用。6 模具辅助零件设计6.1 挡料销挡料销用于限定条料的送进距离、抵住条料的搭边或工件轮廓，起定位作用。挡料销有固定挡料销和活动挡料销，而固定挡料销分为圆形和钩形，一般安装在凹模上，圆形挡料销，结构简单，制造容易，根据所设计的模具选用圆形固定挡料销。材料为45钢，经热处理硬度HRC4248。与凹模的销孔为H7/m6配合。查冲压工艺及模具设计表3.8知，挡料销高度为3mm，其直径为10mm。6.2导料销导料销的作用是使条料在横向能够正确定位，即冲裁时条料可贴在导料板的一侧向前送进，以防偏斜,本设计采用始用导料销，其直径为10mm。6.3卸料板卸料板是将材料或工件从凸模上卸脱的固定式或活动式板形零件。本次设计考虑到该工件的工艺性极其模具的要求等因素，决定选用固定卸料板结构，固定卸料装置安全可靠，结构简单，卸料力大。根据冲裁件厚度，则采用封闭式刚性卸料板。且和导料板做为一体，兼作导向装置，卸料板孔应按照凸模配做。固定卸料板与凸模之间的单边间隙取，经过计算，凸模与卸料板上形孔的单边间隙可取0.5mm。卸料板与凸模配合的孔下面应保证是锐角，否则卸料时条料易挤进间隙内而损坏凸模。卸料板厚度一般为凹模厚度的0.51.0倍。6.4 导向零件导向零件是指上、下模的导向装置零件。对生产批量大、要求模具寿命长、工件精度高的冲裁模，一般采用导向装置，以保证上、下模的精确导向。常用导柱导套结构。参照模具设计手册，本模具采用对角导柱模架。导柱分布在矩形凹模的对称中心上，两个导柱的直径不同，可避免上模与下模装错而发生啃模事故。适用与单工序模。导柱与导套、下模座的配合关系采用基轴制。导柱和与之相配合的导套，分别压入下模座和上模座的安装孔中，分别采用和过盈配合，工作可靠，应用较为广泛。为避免因调整不当，使压力机滑块与导柱上端面碰撞，在选择导柱长度和导柱、导套安装时，应保证模座在闭合状态时，上模座上平面与导柱上端面应保留1015mm的距离，导柱下端面与下模座下平面应留25mm的距离。导套与上模座上平面应留不小于3mm的距离。6.5 连接与固定零件6.5.1 上、下模座上、下模座上不仅要安装冲模的全部零件，而且要承受和传递冲压力。所以模座不仅要有足够的强度，还要有足够的刚度。模座的刚度不足，会降低冲模寿命。因此，模座要有足够的厚度，一般取为凹模厚度的11.5倍。在该模具中可选用滑动导向中间导柱模架的模座。上、下模座的导柱、导套安装孔的轴心线应与基准面垂直，其垂直度误差按为100:0.01mm。模座的上、下平面的表面粗糙度为0.8，只有在保证平行度要求下才允许降低为1.6。因为采用了导柱导套导向，应为其留出足够的安装位置。以及采用了模柄的上模座，因为不用留出安装压板的凸台，其外形尺寸可适当缩小。6.5.2 模柄选用压入式模柄。它与上模座孔采用过渡配合。模柄的直径与长度应与所选用冲床的安装模柄孔直接相匹配，模柄装入上模座后，模柄的轴心线对上模上平面的垂直度误差在全长范围内不大于0.05mm，材料可采用Q235钢。 6.5.3 螺钉与销钉螺钉与销钉用于零件安装时的固定和定位，销钉一般用两个，螺钉的大小根据凹模厚度选择，查表选取螺钉的型号为M10。 6.6 模具装配图的绘制模具装配图如图6.6： 图6.6装配图7预制冲孔模的设计7.1零件的冲裁工艺性分析结构形式、尺寸大小 此冲孔模是冲一个简单的小圆孔，此孔是为后续工序翻边所冲，其中工件最大尺寸为160mm，属于中型零件。满足冲压工艺要求。尺寸精度、粗糙度、位置精度 孔尺寸公差为103.3，零件图中未标注粗糙度、位置精度。冲裁件材料性能 该零件材料为08钢，查资料可知其抗剪强度为255-340MPa，具有良好的冲压性能，满足冲压工艺条件。冲压加工的经济性分析该产品属于中小批量生产，采用冲裁模进行冲压生产，不但能保证产品的质量，满足生产率要求，还能降低生产成本。7.2冲孔模结构形式的确定 操作方式选择。选择手工送料（单个毛坯）操作方式。 定位方式选择。此例选择定位圈定位方式。 卸料方式选择。由于此例是单个毛坯，手动操作送进和定位，工件平直度要求较高，所以选择弹性卸料方式。以上只做粗略的选择，待工艺计算后和模具装配图设计时边修改边作具体的、最后的确定。 7.3 凸凹模的刃口计算该零件属于一般冲孔、落料件，根据零件形状特点，冲裁模的凸、凹模采用分开加工方法制造。通过计算需要冲d=103mm。查表得凸、凹模最小间隙Z=0.1mm，最大间隙Z=0.14mm，则ZZ=0.140.1=0.04mm。凸、凹模按IT8级制造，查表可知，冲孔尺寸103mm的凸、凹模制造公差=0.025mm =0.035mm；冲孔凸、凹模刃口尺寸：d=（d）=（1030.87）=103.74mmd=（dZ）=（103.740.1）=103.84mm校核不等式ZZ，代入数据得0.0250.035=0.070.04。所取的与不合适。从新分配=0.016mm，=0.024mm。故冲孔凸凹模刃口尺寸：d=103.74mm d=103.84mm7.2 冲压力的计算按冲裁力公式计算冲裁力： P1=KLt （3.5）其中：K 为系数 见冲压模具手册表3-13L 为工件的轮廓长度（mm） 为材料的抗剪强度（）t 为材料的厚度（mm） 查冲压模具设计抗剪切强度表 =255MPa =1.31601255 =53.040（KN）按卸料力公式计算卸料力Pt： Pt=K2P （3.6）K2值一般取0.06，所以 Pt=0.0653.040=3.182(KN)P孔=3.142/3dt=3.142/31031255=49.5(KN)所以总的冲裁力为：F=49.5+3.182=52.682KN7.3 压力机的选择由实用模具技术手册P22页，应用压力机的选择查表2-3可选择J2325型压力机。其主要技术参数为：公称压力：250kN滑块行程：100mm行程次数：40次/min最大封闭高度：360mm连杆调节长度：80mm工作台板厚度：70mm工作台尺寸：480710mm电动机功率：5.5KW 模柄尺寸：7.4 压力机的校核 压力机的公称压力（1.1-1.3）F总，所以满足。模具闭合高度H应该满足HminH110HHmaxH15 公式（7-1）式中 Hmax压力机最大闭合高度； Hmin压力机最小闭合高度； H1垫板厚度。根据拟选压力机J2325，查开式压力机参数表得： Hmax360mm, Hmin160mm,H170mm.将以上数据带入公式7-1，得85H300经计算该模具闭合高度H=205mm，在85mm300mm内，且开式压力机J2325最大装模高度360mm,大于模具闭合高度225mm ,可以使用。7.5 零部件的初步设计在初步设计阶段，主要是根据有关设计规范或标准确定凸、凹模的结构形式及尺寸，以及各模板的轮廓尺寸，螺钉、销钉、橡胶、模架、模柄等标准件的规格，校核模具的闭合高度，为下一步的详细设计做准备。（1） 凹模的初步设计根据查表有凹模高度：H=46mm，凹模壁厚：C=46mm。根据此些数据，可确定落料凹模结构尺寸为170mm214mm46mm。（2）定位零件的初步设计 对单个毛坯的定位，采用定位圈定位，定位板的外轮廓尺寸根据凹模的外轮廓尺寸确定。根据板料的厚度1mm，查表可确定定位板的厚度h=3mm。（3）凸模的初步设计凸模结构形式：由于冲裁直径不大，为了改善凸模强度和刚度，采用A型标准凸模。凸模的固定形式：对于圆形凸模，采用台肩固定。凸模长度：L=65mm。（5）凸模固定板的初步设计 厚度取为28mm，平面尺寸与凹模外形尺寸相同，查表可确定凸模固定板的结构尺寸为214mm214mm28mm。（6）弹性卸料装置的初步设计卸料板。查表确定卸料板的厚度为10mm，卸料板结构尺寸为214mm214mm10mm。橡胶。根据模板形状及卸料时卸料力的需要，选用矩形聚氨酯橡胶作弹性元件，橡胶轮廓尺寸与凹模板一致。卸料板工作行程：H=t+1=1+1=2mm根据资料确定橡胶的自由高度：H=+h=+6-12=14-20mm，适当放大取整为16mm。根据资料确定橡胶的安装高度：H=H-H=16-0.1X16=14.4mm，取为15mm。卸料螺钉。根据卸料板周界尺寸选择M8的卸料螺钉，根据各模板的相对位置关系可得：卸料螺钉的长度为55mm。（7）标准模座选取根据凹模周界尺寸可确定模座LB=100mm63mm，根据模座厚度为凹模厚度的11.5倍，可确定下模座厚度为2030mm。查附录，选取后侧导柱模架，参数为：上模座：31525045 GB/T 2855.5-1990下模座：31525050 GB/T 2855.6-1990（8）导柱、导套的选取 根据模具所需和资料选取导柱、导套型号为：导柱 A28h515040 GB/T2861.1导套 B28H690（10）模柄的选取 采用B型压入式模柄，根据压力机滑块的模柄孔尺寸，选用模柄规格为B4070 JB/T 7646.1-1994（11）螺钉、销钉的选取 根据资料确定螺钉，销钉的规格凸模固定板固定:内六角螺钉2-M830，圆柱销钉2-625。 凹模固定:内六角螺钉2-M850，圆柱销钉2-630。7.6 模具装配图的绘制模具装配图如图7.6：8 翻边模设计8.1冲压工艺分析（1） 结构形式 该零件材料厚度t=1mm3.2mm，属于薄板冲裁，尺寸精度 尺寸120mm属于IT10级。（2） 材料性能 该零件材料为08钢，查资料可知其抗剪强度为255-340MPa，具有良好的冲压性能，满足冲压工艺条件。（3） 冲压加工的经济性分析该产品属于中小批量生产，采用冲裁模进行冲压生产，不但能保证产品的质量，满足生产率要求，还能降低生产成本。8.2 模具结构形