毕业设计（论文）下罐盖落料冲模设计

1、北京邮电大学世纪学院北京邮电大学世纪学院 毕业设计毕业设计( (论文论文) ) 题 目 下罐盖落料冲模设计下罐盖落料冲模设计 学生姓名 学 号 所在系（院） 电子与自动化 专业名称 机械工程及自动化 年 级 2007 级 指导教师 职 称 副教授 2011 年 6 月 1 日 i 北京邮电大学世纪学院北京邮电大学世纪学院 毕业设计（论文）诚信声明毕业设计（论文）诚信声明 本人声明所呈交的毕业设计（论文） ，题目下罐盖落料冲模设计是本人在 指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除了文中特别加以标注和致 谢中所罗列的内容以外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经发表或撰写过的研 究成果，也

2、不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 日期： 毕业设计（论文）使用权的说明毕业设计（论文）使用权的说明 本人完全了解北京邮电大学世纪学院有关保管、使用论文的规定，其中包括： 学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影 印、缩印或其它复制手段复制并保存论文；学校可允许论文被查阅或借阅；学 校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；学校可以公布学位论文的全 部或部分内容。 本人签名： 日期： 指导教师签名： 日期： ii 题目题目 下罐盖落料冲模设计 摘要 模具是制造业

3、的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国 虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到 20 世纪 80 年代后 期，中国模具工业才驶入发展的快车道。近年，不仅国有模具企业有了很大发展， 三资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速。虽然中国模具工业发展迅速， 但与需求相比，显然供不应求，其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具 领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面，中国与国际平均水平 和发达国家仍有较大差距，因此，每年需要大量进口模具。 关键词 易拉罐 模具设计 工艺计算 落料拉深 iii titletitle cans blanking d

4、ie design abstractabstract the mold is the manufacturing industry important craft foundation, in our country, the mold manufacture belongs to the special purpose equipment manufacturing industry. this design is the lubricate cap falls the material, the drawing, the formation superposable die, dies t

5、he structure performance has directly reflected the ramming technical level height. selects when the material should consider the mold the operational factor, the stress situation, the pressing part material performance, the pressing part precision, the production batch as well as mold factors and s

6、o on material processing shop characteristics and factory existing condition. the punch press selects mainly is determines the punch press the type and the tonnage. keywordskeywords cans mold design process calculation blanking stiletto iv 目 录 1 前言.1 1.1 冲压模具设计基础 .1 2 工艺性分析.2 2.1 材料选用.2 2.2 工件结构分析 .

7、2 2.3 尺寸精度.2 3 最佳工艺方案确定.3 3.1 生产工艺方案 .3 3.2 确定最佳工艺方案 .4 4 工艺计算.5 4.1 条料使用计算.5 4.1.1 确定搭边值.5 4.1.2 落料尺寸及条料宽度.6 4.1.3 送料步距确定.6 4.1.4 计算材料利用率.7 4.2 确定拉深次数 .8 4.3 计算各次拉深直径及各次半成品的高度.8 4.4 落料模及拉深模工作部分结构参数确定 .9 4.4.1 凹模圆角半径.9 4.4.2 凸模圆角半径.9 4.4.3 凸模和凹模间隙.9 4.4.4 凸、凹模刃口尺寸及公差.10 4.5 冲压力计算 .11 4.5.1 压边力计算.11

8、4.5.2 拉深力计算.11 4.5.3 落料冲裁力计算.12 4.5.4 卸料力及顶件力计算.12 4.5.5 拉深功计算.12 v 4.5.6 总冲压力计算.13 4.6 冲压设备的选择.13 5 冲模零件的设计.15 5.1 落料凹模的设计 .15 5.1.1 凹模的尺寸计算.15 5.1.2 凹模的结构形式.16 5.2 拉深凸模的结构设计 .16 5.2.1 凸模结构设计的三原则.16 5.2.2 拉深凸模结构.16 5.3 凸凹模（落料凸模和拉深凹模）设计 .17 5.4 冲模的导向装置 .18 5.4.1 无导向冲裁.18 5.4.2 导板导向.19 5.4.3 模架的导向.20

9、 5.5 定位装置.22 5.5.1 条料横向定位装置.22 5.6 卸料装置.22 5.6.1 固定卸料装置的形式.23 5.6.2 固定卸料板的固定方式.23 5.7 推件装置的设计.23 5.7.1 推件板的结构形式.24 5.7.2 推件板的尺寸与公差.24 5.7.3 推件板的极点位置.24 5.7.4 打杆与打板的设计.24 6 其他冲模零件的设计.26 6.1 模柄的类型及选择.26 6.2 凸模固定板.26 6.3 垫板.26 6.4 紧固件.26 6.5 定位销.26 vi 7 模具的装配.27 7.1 复合模的装配.27 7.2 凹、凸模间隙的调整.27 8 附加工序.28

10、 结论.29 参考文献.31 致谢.32 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 1 1 前言 1.1 冲压模具设计基础 冲压：是利用安装在压力机上的模具，对板料施加变形力，使板料在模具中 产生变形，从而获得一定的形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。由于冲 压加工经常在材料的冷状态（室温）下进行，因此也称冷冲压。冲压不仅可以 加工金属材料，而且还可以加工非金属材料。 冲压工艺及冲模设计与制造就是根据冲压零件的形状、尺寸精度及技术要求， 制定冲压加工方案，设计冲压模具，并对模具进行加工、装配、试模和检验的 全部过程。 1.2 易拉罐的发展史 1940 年，欧美开始发售用不锈钢罐装的啤酒，同一时期

11、铝罐的出现也成为 制罐技术的飞跃。 1963 年，易拉罐在美国得以发明，它继承了以往罐形的造 型设计特点，在顶部设计了易拉环。这是一次开启方式的革命，给人们带来了 极大的方便和享受，因而很快得到普遍应用。到了1980 年，欧美市场基本上 全都采用了这种铝罐作为啤酒和碳酸饮料的包装形式。随着设计和生产技术的 进步，铝罐趋向轻量化，从最初的60 克降到了 1970 年的 2115 克左右。 图 1-1 饮料罐外形图 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 2 2 工艺性分析 2.1 材料选用 根据调查，市场上绝大多数易拉罐为铝制易拉罐，也有少部分为钢制易拉罐， 所以本次设计的材料选用铝。 2.2 工

12、件结构分析 工件结构形状相对简单，成对中心对称，可以冲裁。 2.3 尺寸精度 尺寸精度较低，普通冲裁完全可以满足要求。根据以上分析：该零件冲裁 工艺性较好，适宜冲裁加工。 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 3 3 最佳工艺方案确定 3.1 生产工艺方案 由于该零件的主要冲压有落料和拉 深两道工序，后续的成形、修边工序相 对简单，所以在后面的设计过程中，主要计算设计落料拉深工序。 方案一：落料 拉深成形修边 方案二：落料与拉 深复合成形修边 方案三：落料 、拉深、成形、修边四工序复合 方案四：落料与第一次拉 深复合、成形、修边采用级进模生产 表 3-1 各类模具结构及特点比较 单工序模模具种

13、类比 较项目 无导向有导向 级进模复合模 零件公差等 级 低一般可达 it13-it10 级 可达 it10-it8 级 零件特点尺寸不 受限制 厚度不 受限制 中小型尺寸 厚度较厚 小零件厚度 0.2- 6m 可加工复杂零 件，如宽度极小的 异形件 形状与尺寸受模 具结构与强度限 制，尺寸可以较 大，厚度可达 3mm 零件平面度低一般中小型件不平直， 高质量制件较平 由于压料冲件的 同时得到了较平， 制件平直度好且 具有良好的剪切 断面 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 4 生产效率低较低工序间自动送料， 可以自动排除制件， 生产效率高 冲件被顶到模具 工作表面上，必 须手动或机械排 除

14、，生产效率低 安全性不安全，需采取安全 措施 比较安全不安全，需采取安全措 施 模具制造工 作量和成本 低比无导向 的稍高 冲裁简单的 零件时，比 复合模低 冲裁较复杂零件时，比 级进模低 使用场合料厚精度要求低的小 批量冲件的生产 大批量小型 冲压件的生 产 形状复杂，精度要求较 高，平直度要求高的中 小型制件的大批量生产 3.2 确定最佳工艺方案 结合表 3-1 分析知： 方案一模具结构简单，符合程度较低，安装调试容易，但生产道次较多，满 足不了每分钟 60 片的生产要求。 方案三只需一副模具，生产效率高，操作方 便，精度也能满足要求，但模具轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高。 方案二将落料

15、与拉 深复合，生产效率较高，但模具结构较复杂，安装、调 试难于控制，模具强度较低。 方案三复合程度最高，生产效率极高，但模具结构最为复杂，制造及维修模 具成本较大。 方案四效率较方案一、二高，且模具结构较方案三简单，虽制作成本高，但 适用于大批量生产。 通过比较，选择方案四。 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 5 4 工艺计算 4.1 条料使用计算 4.1.1 确定搭边值 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。 或影响送料工

16、作。 搭边值通常由经验确定，表4-1 所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。 根据零件形状，查表 4-1 工件之间搭边值 a=1.5mm, 工件与侧边之间搭边值 b=1.5mm, 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， 小偏差为负值 表 4-1 最小搭边数值 手送料 圆形非圆形往复送料 料厚 ababab 50-100100-200200 10.50.50.71.0 1-30.51.01.01.0 3-41.01.01.01.5 4-61.01.01.02.0 4.1.2 落料尺寸及条料宽度 由于零件为无凸缘拉 深件，厚度为 0.4mm，工件高度 h=121.1mm，工件直

17、 径 d=66.10mm 可确定工件修边余量 h=6.5，计算毛坯直径 d 由公式 d= 式（4- 22 56 . 0 72 . 1 4rdrdhd 1） 得出 d = 22 556 . 0 510.6672 . 1 1 . 12110.66410.66 所以 d189mm b=（dmax2b）- 0 式（4- 2） 式中 dmax条料宽度方向冲裁件的最大尺寸； a 冲裁件之间的搭边值； 板料剪裁下的偏差（其值查表4-2） ； b=（18921.5+0.5）=192.5 -0.50(mm) 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 7 所以条料宽度在 192.5192mm 4.1.3 送料步距确定

18、 送料步距 s：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一 个或多个零件。进距与排样方式有关，是决定挡料销位置的依据。条料宽度的 确定与模具的结构有关。 进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值； 最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。 送料步距 s sd+a s189+1.5190.5mm 4.1.4 计算材料利用率 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% 式（4- 3） 式中 a一个步距内冲裁件的实际面积； b条料宽度； s步距； =r

19、/（192.5190.5）100% 2 =76.47% 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 8 图 4-1 材料排样图 4.2 确定拉深次数 按毛坯相对厚度 式（4-%20 . 0 189 4 . 0 d t 4） 工件相对高度 式（4-93 . 1 10.66 5 . 6 1 . 121 d h 5） 查无凸缘筒形拉深 件的相对高度 h/d 与拉深次数关系表可知 n=4，初步 确定需要 4 次拉伸，同时需增加一次整形工序。 查表可知极限拉深 次数 m =0.59 m =0.80 m =0.81 m =0.84 1234 m 总=d/d=66.10/189=0.35m =0.59 所以证实该

20、工件需要多次拉深 才能 1 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 9 够达到所需尺寸。 4.3 计算各次拉深 直径及各次半成品的高度 初步计算各次拉深 直径为 d =m d=0.59x189=111.51 11 d =m d =0.8x111.51=89.20 221 d =m d =0.81x89.20=72.25 332 d =m d =0.84x72.25=60.70 443 由于 d d，所以确定工件需加工 4 次才能达到所需尺寸。 4 计算各次半成品的高度： 式（4- 1 h 1 2 1101 2 10 2 4 8r2 d rddd 6） 2 h 2 2 2202 2 20 2 4

21、8r2 d rddd 3 h 3 2 3303 2 30 2 4 8r2 d rddd 式中 d1、d2、d3 为各次拉深 的直径（中线值）；、为各次半成品 1 r 2 r 3 r 底部的圆角半径（中线值），数值可在后续计算中求得；、为各次 10 d 20 d 30 d 半成品底部平板部分的直径；、为各次半成品底部圆角半径圆心以上 1 h 2 h 3 h 的筒壁高度； d 为毛坯直径。 将数据代入式中 =49.9 1 h 111.514 4851.1034251.103189 222 =71.9 2 h 2 . 894 75.108 7 . 6710.752 7 . 67189 222 =10

22、1.0 3 h 25.724 075 . 8 8 1 . 568.0752 1 . 56189 222 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 10 4.4 落料模及拉深模工作部分结 构参数确定 4.4.1 凹模圆角半径 首次拉深 的可按公式 1d r =0.8=0.8=4.45mm 式（4- 1d rtdd)(4 . 0)51.111189( 7） 用相同公式 算出=2.39 =2.08 =1.72 2d r 3d r 4d r 4.4.2 凸模圆角半径 首次凸模的圆角半径为 =（0.71.0）=（0.71.0）4.45=4 p r d r 以后各次 rp 可取为各次拉深 中直径减小量的一半，

23、即 式（4- p r 2 2 1 tdd nn 8） 可算得=10.75 =8.075 =5 2p r 3p r 4p r 4.4.3 凸模和凹模间隙 拉深模凸、凹模单边间隙大，则摩擦力小，能减少拉深力，但间隙大，精 度不容易控制； 拉深模凸、凹模间隙小，则摩擦力大，增加 拉深力。 单边间隙 c 可按以下公式计算 c=tmax+kt 式（4- 9） 式中 tmax 为最大厚料，取 tmax=0.4+0.005=0.405mm，其中 0.005 为材料 上偏差，t 为公称料厚，取 0.4，k 为系数，查表取 0.08 则 c=0.405+0.080.4=0.437mm 由此计算可知=0.437

24、=0.43 =0.42 2 c 3 c 4 c 4.4.4 凸、凹模刃口尺寸及公差 工件的尺寸精度有末次 拉深的凸、凹模的尺寸及公差决定，因此除最后一 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 11 道工序拉深模的尺寸公差需要考虑外，对首道及中间各道工序的模具尺寸公差 和半成品尺寸公差没有必要作严格限制， 模具的尺寸只需等于毛坯的过渡尺寸 即可。 da=（d-x） 式（4- 0 d 10） dt=（da-zmin） 式（4- p 0 11） 落料凸模直径（ mm） p d 落料凹模直径（ mm） d d d 工件外径的公称尺寸（ mm） 冲裁工件要求的公差 x 系数，为避免多数冲裁件尺寸都偏向于极

25、限尺寸 、凹、凸模制造偏差 d p 实用间隙最小值 min z 因为-0.02+0.03=0.07-0.02 可以满足 +zmax-pd zmin 条件 所以将上述数据代入计算，计算结果如下： 落料： da=（189.165-0.50.25）=189.04 0 03 . 0 0 03 . 0 dt=（189.04-0.02）=189.02 02 . 0 0 02 . 0 0 第一次拉深： da=（d-0.75）=（111.5-0.750.15）=111.38 0 d 0 03 . 0 0 03 . 0 dt=（d-0.75-2z）=（111.5-0.1125-0.96）=110.44 p 0

26、02 . 0 0 02 . 0 0 第二次拉深： 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 12 da=（d-x）=（89.20-0.750.15）=89.09 0 d 0 03 . 0 0 03 . 0 dt=（d-0.75-2z）=（89.20-0.1125-0.96）=88.13 p 0 03 . 0 0 02 . 0 0 第三次拉深： da=（d-x）=（72.25-0.750.15）=72.14 0 d 0 03 . 0 0 03 . 0 dt=（d-0.75-2z）=（72.25-0.1125-0.88）=71.26 p 0 03 . 0 0 02 . 0 0 第四次拉深： da=（d

27、-x）=（66.10-0.750.15）=65.99 0 d 0 03 . 0 0 03 . 0 dt=（d-0.75-2z）=（66.10-0.1125-0.84）=65.15 p 0 03 . 0 0 02 . 0 0 4.5 冲压力计算 4.5.1 压边力计算 首次拉深时： fq= 式（4-qrd d )2(/4d 2 1 2 12） 式中 q 为单边压力（ mpa） ，查表可知； d1，dn 为第一次及以后 各次工件的外径（ mm） ；rd 为凹模洞口的圆角半径（ mm） fq=0 . 1)45 . 4 251.111(/4189 22 fq=16659.6n 4.5.2 拉深力计算

28、fl=ditbki 式（4- 13） 式中，b 为材料的抗拉强度； ki 为修正系数。 所以求得 :第一次拉深力约为 =3.14 111.51 0.4 108=15126.10n 1 f 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 13 第二次拉深力约为 =3.14 89.20 0.4 108=12099.80n 2 f 第三次拉深力约为 =3.14 72.25 0.4 108=9800.57n 3 f 第四次拉深力约为 =3.14 66.10 0.4 108=8966.33n 4 f 4.5.3 落料冲裁力计算 fp=klt 式（4-14） 式中，l 是冲裁件周边长度（ mm） ；t 是材料厚度（

29、 mm） ； 是材料抗剪强 度（mpa） ；k 是系数，通常 k 取 1.3。 fp=1.3 593.46 0.4 78=24070.74n 4.5.4 卸料力及顶件力计算 = 式（4- 卸 f x k p f 15） = 式（4- 顶 f d k p f 16） 式中，为卸料力系数，为顶件力系数，为冲裁力 x k d k p f =0.06 24070.74=1444.22n 卸 f =0.05 24070.74=1203.54n 顶 f 表 4-3 卸料力，推件力和顶件力系数 料厚 t/mmkxktkd 0.10.065-0.0750.10.14 0.1-0.50.045-0.0550.0

30、630.08 0.5-2.50.04-0.050.0550.06 2.5-6.50.03-0.040.0450.05 钢 6.50.02-0.030.0250.03 0.025-0.080.03-0.07铝 铝合金 纯铜 黄铜 0.02-0.060.03-0.09 4.5.5 拉深功计算 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 14 an 式（4- 1000 max1nnn hf 17） 式中，为各次拉深最大拉深力；为平均变形力与最大变形力的比值， maxn f n 查表可得；为各次拉深高度。 n h 第一次拉深： a1=558.54nm 1000 9 . 491512674 . 0 第二次拉深

31、： a2=643.74nm 1000 9 . 711209974 . 0 第三次拉深： a3 =732.45nm 1000 101980074 . 0 第四次拉深： a4 =816.75nm 1000 1 . 123896674 . 0 4.5.6 总冲冲压压力计算 =+ + 式（4- z f p f 卸 f 顶 f 18） =1444.22+1203.54+24070.74=26718.5n z f 4.6 冲压设备的选择 为安全起见，防止设备的超载，对于冲裁工序，压力机的公称压力p 应 大于或等于冲裁时总冲压力的1.11.3 倍。 即： p（1.11.3） 式（4- z f 19） 取 p

32、 = 1.3 z f p = 1.3 z f p = 347kn 可以选择吨位为 630kn 以上的压力机，考虑到拉深成形的行程比较大，选 定压力机还应参考压力机说明书所给出的允许工作负荷曲线。选取公称压力为 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 15 630kn 的开式压力机，该压力机与模具 设计的有关参数： 表 4-4 压力机参数表 名称量值 公称压力（ 10kn）63 发生公称压力时滑块离下极点距离 /mm8 固定行程 /mm120 120滑块行程 调节行程 /mm 12 标准行程次数（不小于） /（次/min）70 固定台和可倾 /mm360 最低/mm460 最大闭合高度 /mm活动

33、台位置 最高/mm220 闭合高度调节量 /mm90 滑块中心到机身距离（喉深） /mm260 左右710 工作台尺寸 /mm 前后480 左右340 前后180 工作台孔尺寸 /mm 直径230 立柱间距离（不小于） /mm340 模柄孔尺寸（直径 x 深度）/mm 50 x 70 工作台板厚度 /mm90 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 16 5 冲模零件的设计 5.1 落料凹模的设计 5.1.1 凹模的尺寸计算 5.1.1.1 凹模壁厚 c 凹模壁厚 c 是指凹模刃口到凹模外边缘的最短距离。凹模壁厚将直接影响 凹模板的外形尺寸，即长度与宽度（ l x b） 。故在设计过程中应选择合

34、适的凹 模壁厚 c。 凹模壁厚 c 值主要考虑布置连接螺钉孔和销钉孔的需要，同时也能保证凹 模强度和刚度，在选择凹模壁厚时，还应注意以下几点：工件落料时取表中较 小值，反之取较大值；型孔为圆弧时取小值、为直边时取中值、为尖角时取大 值；当设计标准模具或虽然设计非标准模具，但凹模板毛坯需要外购时，应将 计算的凹模外形尺寸 l x b 按模具国家标准中凹模板的系列尺寸进行修正，取 较大规格的尺寸。所以根据以上的要求查表9-6 得零件毛坯直径为 189， 板料厚度为 0.4mm 的凹模壁厚 c 为 46mm。 5.1.1.2 凹模厚度 h 凹模板的厚度 h 主要不是从强度需要考虑的，而是从连接螺钉旋

35、入深度与 凹模刚度的需要考虑的。凹模板的厚度一般应不小于10mm，特别小型的模具 可取 8mm。随着凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也应相应的增大。 整体凹模板的厚度可按如下的经验公式估算： h = k1 x k2 x 式（5- 3 240701 . 0 1） 把 k1=1.3；k2=1.37；f=24070n；代入公式 可得： 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 17 h = k1 x k2 x 式 3 240701 . 0 （5-2） =1.3 x 1.37 x 3 240701 . 0 =70mm 在求得凹模壁厚和厚度后，就初步有了凹模的外形的尺寸，这个外形尺寸， 还须向国家标准靠拢

36、。由凹模壁厚c=46mm；凹模厚度 h=24 知： 凹模长 l=189+2 x 46 =281mm 凹模宽 b=189+2 x 46 =281mm 凹模板外形尺寸： l x b x h=281 x 281 x 70 摘自 gb2858-81 矩形和圆形凹模外形尺寸知 : 将上述凹模板外形尺寸改为 : 281 x 281 x 70mm 5.1.2 凹模的结构形式 当冲裁形状复杂，公差等级高，尺寸大或尺寸较小的零件时，可以采用镶拼 式凹模，但对于此零件的冲裁其凹模结构简单，故采用整体式结构。凹模的固 定方法用螺钉固定，具体的固定方法见装配图。 5.2 拉深凸模的结构设计 5.2.1 凸模结构设计的

37、三原则 为了保证凸模能够正常工作，设计任何结构形式的凸模都满足如下三原则。 精确定位 凸模安装到固定板上以后，在工作过程中其轴线或母线不允许发生任何方向 的移位否则将造成冲裁间隙不均匀，降低模具寿命，严重时可造成啃模。 防止拔出 回程时，卸料力对凸模产生 拉深作用。凸模的结构应能防止凸模从固定板 中拔出来。 防止转动 对于工作段截面为圆形的凸模，当然不存在防转的问题。可是对于一些截 面比较简单的凸模，例如长圆形、半圆形、矩形等，为了使凸模固定板上安装 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 18 凸模的型孔加工容易，常常将凸模固定 段简化为圆形。这时就必须保证凸模在 工作过程中不发生转动，否则将

38、啃模。 以上三条原则主要是从凸模安装固定方法考虑的。在设计各种凸模的时，应 注意都要满足这三条原则。 5.2.2 拉深凸模结构 根据以上凸模设计的三个原则，在设计拉深凸模时应满足这三个原则。在学 习拉深成形这一章节时我们知道，拉深凸模结构比较简单，可参见设计模具装 配图，在此仅就其结构设计的一些要点作一简要的介绍。首先每个拉深凸模需 钻一通气孔，以防当工件脱离凸模时在凸模端头与工件底之间的空间形成真空， 增加额外的卸件力，严重时会将工件底部抽瘪。通气孔直径一般可在38mm 之间选取，本设计取 6.5mm。受钻头长度限制，一般很难从凸模工件端钻通至 固定端，这时可自工作端先钻一深孔，再从凸模侧壁

39、钻孔与之相通，侧孔中心 线到凸模工作端只要稍大于拉深工序件的高度就可达到通气的目的。 其次要确定拉深凸模的固定方法，以便确定其固定端的结构形式。对于顺装 顺出件简单拉深模，如果工件直径与模柄直径相差不大，常将凸模与模柄制成 一体。如果两者直径相差较大，或者拉深模有压边装置，可将凸模固定板设计 成凸缘式的，借助固定板与上模板进行连接。许多设计者喜欢采用下述方法固 定拉深凸模：凸模固定端不带凸缘，以过渡配合直接嵌入到模座内一定深度， 并用螺钉联接防止拔出。其优点是模具结构比较的简单，可省去销钉和凸模固 定板。但拉深凸模与模座的垂直度比凸缘式凸模较差，因此不适用于较精密的 拉深模。有利于较大的拉深凸

40、模，从节省模具钢与便于热处理考虑，可采用组 合式的结构。 5.3 凸凹模（落料凸模和 拉深凹模）设计 凸凹模即落料时为落料凸模、拉深时为拉深凹模。凸凹模最小壁厚目前一 般按经验数据确定，由于 次凸凹模为正装复合模 ，凸凹模的壁厚应尽量选大， 防止凸凹模开裂， 在此取最小壁厚 a 为 30.5。凸凹模结构图如下所示： 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 19 图 5-1 凸凹模零件图 5.4 冲模的导向装置 冲模工作时，除了由压力机滑块对上模与下模进行导向以外，还可单独设置 导向装置进行导向，其主要作用为：模具在压力机上安装调整比较的方便；冲 制的工件质量稳定，冲裁间隙始终保持一致而不易发生变

41、化，因此工件有较好 的互换性；冲模不易损坏，故模具的寿命比无导向冲模高。 5.4.1 无导向冲裁 5.4.1.1 无导向冲裁的条件 无导向冲裁是指冲裁模本身无导向装置。冲裁时，压力机滑块的导向精度， 即滑块横向偏摆的最大距离将直接影响冲裁间隙的均匀程度。 无导向冲裁不啃模的条件是：在凸模与凹模单面间隙调整均匀的条件下，其 值应不小于压力机滑块的导向精度。 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 20 图 5-2 凸凹模（落料凸模和拉深凹模）结构图 5.4.1.2 无导向冲裁的应用 无导向冲裁模的优点是模具结构简单，装配容易，成本降低。其缺点是冲裁 过程中冲裁间隙的波动将造成工件的质量不稳定，精度

42、较低，并加速模具刃口 的磨损，调模间隙不好控制，会造成啃模事故。因此，无导向冲裁模的安全性 较差。综上所述，在板料厚度大于0.41mm。精度要求不高、生产批量较小 的落料、冲孔等单工序生产中，可以采用无导向装置。 5.4.2 导板导向 5.4.2.1 导板导向的特点 将固定卸料板式模具的固定卸料板与凸模制成小间隙配合，一般为 h7/h6，称为导板。导板的型孔按凸模刃口尺寸配作。导板的功用有两个：一是 在冲裁时起上模与下模之间的导向作用；二是在回程时起卸料作用。 导板导向式冲裁模突出的优点是使用时非常安全，可以说是所有冲裁中最安 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 21 全的。因为在使用过程中

43、，始终不允许凸模与导板脱离。 5.4.2.2 导板导向的应用 导板式导向的应用仍有很大的局限性。首先，由于凸模要兼作导向件，其截 面尺寸不能太小，以免受侧向力而折断，其截面也不应太复杂。其次，由于使 用中不允许凸模与导板脱离，选用压力机也受到了限制，只能使用行程可调冲 床。而且导板导向式冲裁模仍属于固定卸料方式，也不适宜冲裁薄料。 5.4.3 模架的导向 5.4.3.1 模架导向的特点 普通模架由导柱、导套、上模座和下模座组成。从安全考虑，通常导柱安装 在下模座，导套安装在上模座。导柱与导套的配合面取圆柱面，以便容易加工 成小间隙配合，使模架的导向精度高于压力机滑块的导向精度。 采用模架进行导

44、向，不仅能保证上、下模的导向精度，而且能提高模具的刚 性、延长模具的使用寿命、使冲裁件的质量比较稳定、使模具的安装调整比较 容易。因此在中小型冲模上广泛采用模架作为上、下模的导向装置。 模具可视为模具的一个部件，并且早已高度标准化与商品化。在冲模设计时， 特别是中小型冲模设计时，应尽量选择专业生产的标准模架，对提高模具质量、 缩短制模周期有着十分重要的意义。 5.4.3.2 模架的类型及应用 按导柱不同的位置，分为如下四种模架： 中间导柱模架 导柱分布在矩形凹模的对称中心线上，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。适用于单工序模和工位少的级进 模。 后侧导柱模架 后侧导柱模

45、架导柱分布在模座的一侧且直径相同，只适用 横向送料。其优点是工作面开敞，是适于在大件边缘冲裁。其缺点是刚性与安 全性最差，工作不够平稳、，应尽量少用。 对角导柱模架 导柱分布在矩形凹模的对角线方向上，既可以横向送料， 又可以纵向送料。由于导柱间的误差方向与送料方向倾斜，因此一般认为导向 精度高于前两种模架。适于各种冲裁模使用，特别适于级进冲裁模的使用。为 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 22 避免上、下模的方向装错，两导柱直径 制成一大一小。 四导柱模架 4 个导柱分布在矩形凹模的两对角线方向上。模架的刚性很 好，导向非常平稳，但价格较高，一般的冲压加工不需要四导柱模架。只要要 求模具刚

46、性与精度都很高的精密冲裁模，以及同时要求模具寿命很高的多工位 自动级进模才采用。 弹压导板式模架 弹压导板除具有弹压卸料板压料及卸料功能外，还能对 凸模进行导向。 按导柱导套配合性质的不同，有如下两种形式： 导柱导套滑动导向模架 将导柱与导套制成小间隙配合，为h6/h5 时称 为一级 模架，为 h7/h6 时称为二级模架。在加工时，导柱导套与模座均为 h7/r6 过盈配合。为避免导套压入模座因变形而影响与导柱的配合，将导套压入 段的内孔直径加大 1mm，不与导柱相配合。 装配良好的模架，应能用两手轻轻抬起上模座而下模座不动，但这样的效果 很难达到， 因为导柱与模座为过盈配合，压入导柱导套时难以

47、保证垂直度。所 以在装配时，导柱、导套与模座可以较松的过渡配合h7/m6 代替过盈配合， 容易保证导柱和导套的轴线垂直于模座平面，使模架的导向精度只决定于加工 精度，而容易制成精密模架。 对于冲裁模，导柱导套的配合间隙应小于单面间隙。当双面冲裁间隙不超过 0.03 时，相当于板料厚度小于 0.5mm，可选用一级模架。双面冲裁间隙超过 0.03mm 时，可选用二级模架。 为了保证使用中的安全和可靠性，设计与装配模具时，还应注意下列事项： 当模具处于闭合位置时，导柱的上端面与上模座的上平面应留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

48、 的距离，同时上模座开横槽，以便排气。 导柱导套滚动导向模架 在导柱与导套之间加多排钢球，组成滚动导向 装置滚动导向的突出特点是：钢球与导柱、导套之间不但没有间隙，而且有 0.010.02mm 的过盈量，成为无间隙导向。因此其导向精度非常高。 为了减少磨损，钢球沿导柱与导套工作面的滚动轨迹应不重合。为此，钢球 在保持圈内的排列；横向应当错开，纵向连线与导柱轴线成8 度角。 为了防止保持圈在工作时下沉、脱离导套而减少配合长度，可在导柱上另加 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 23 一个支承弹簧。 滚动导向装置属于无间隙导向，精度高，寿命长。使用于高速冲模、薄料 （t 小于 0.5mm）无间隙

49、冲裁、精密冲裁、硬质合金模及其它精密冲裁。 标准模架 标准模架是指列入模具国家标准的模架。标准模架有如下特点： （1）标准模架是模具标准件中商品化程度最高的，有各种型号与规格可供 选购。 （2）出售的标准模架均由专业厂成批制造，质量有保障，价格便宜。 （3）虽然每个模具都是单件生产的，但是模架却可以批量生产。为适应批 量生产的需要，降低生产成本，提高模架质量，模座采用铸铁制造，普通模架 的导柱与导套选用 20 号钢制造并经渗碳淬火，硬度为5862hrc；而滚动导 向模架的导柱与导套则采用轴承钢gcr15 制造，淬火硬度为 6268hrc。 （4）标准模架严格按冷冲模模架技术条件gb2854-8

50、1 制造与验收。 根据以上对各种模架的比较，为了提高生产率，降低模具的成本，故在选择 模架时，根 据以上模架的使用和装配要求，在此设计中选用中间导柱标准模架。 5.5 定位装置 冲压加工时，条料或坯料在冲模内处于正确的位置，称为定位。在此设计模 具中选用接触定位。 5.5.1 条料横向定位装置 条料的横向定位也称为导料，主要作用是保证条料的横向搭边值。故在此次 设计中采用导料板进行条料的横向定位，其设计过程如下所述： 导料板一般由两块组成，装配模具时保证两导向面互相平行，称为分体式导 向板在简单落料模上，有时将导料板与固定卸料板制成一体，称为整体式导料 板。采用整体式导料板的模具，结构较简单，

51、但是，固定卸料板的加工量比较 大，且不便于安装调整。 在固定卸料式冲模和级进模中，条料的横向定位使用导料板，而不用导料销。 导料板比导料销耐用，安装调整方便。 5.6 卸料装置 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 24 5.6.1 固定卸料装置的形式 整体式卸料板 ：结构简单，但装配调整不便。 分体式卸料板 ：导料板装配方便，应用较多。 悬臂式卸料板 ：用于窄长件的冲孔或切口后的卸料。 拱桥十卸料板 ：用于空心件或弯曲件冲底孔后的卸料。 5.6.2 固定卸料板的固定方式 卸料板和凹模用同一螺钉和销钉紧固到下模座上，螺钉数量为4 个。其 结构简单，但为了刃磨凹模，在拆下卸料板同时，也使凹模脱离

52、了下模座。如 模具是用导柱导向的，刃磨后再重新装配模具，很可能使冲裁间隙不如初装时 均匀而损害模具的精度。 卸料板只连接到凹模上，凹模再单独连接到下模座上，螺钉一般要增加 46 个，销钉要增加 2 个。其结构复杂些，但拆下卸料板时，凹模不脱离下模 座，也就克服了前者的缺点。应注意，在下模座与卸料板定位销对应处，应钻 直径稍大于销钉直径的通孔，以便拆卸料板时顶出销钉。 如果板料较薄，采用固定卸料方式，会引起板料严重翘曲，使工件质量不好， 在间隙过大时，还容易出现卡死现象，严重时可能损坏模具。因此，采用固定 卸料方式，按生产经验，板料厚度不宜大于0.8mm，而且不适于冲软铝板。 固定卸料板的平面外

53、形尺寸一般与凹模板相同，其厚度可取凹模厚度的 0.8 倍，板料厚度超过 3mm 时，可与凹模厚度一致。固定卸料板形孔与凸模的 单面间隙可以取 0.20.5mm，厚料与硬料可取大值。 5.7 推件装置的设计 复合模出件均为逆出件，冲入凹模内的工件需由出件装置反向推出或顶出。 倒装复合模的出件装置在上模，也称为推件装置，顺装复合模的出件装置在下 模，也称为顶件装置。 推件装置一般由推件板、推杆、打板、打杆组成。在回程，当滑块内的打杆 横梁撞击到床身两侧的限为螺钉时，便产生推件力，并通过打杆、打板、推杆 传至推件板。类似的装置如果用于顺装复合模就是排除冲孔废料的打料装置。 5.7.1 推件板的结构形

54、式 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 25 为了防止推件板从凹模内脱出，其 结构形式一般采用凸缘式的。这种结构 是普遍采用的结构。对于圆截面的推件 板，这种整体凸缘结构具有结构简单、 容易加工的优点。对于非圆截面的，特别是不规则截面的推件板，工艺性就很 差。则采用分体式的结构。故在此采用圆截面推件板。 5.7.2 推件板的尺寸与公差 推件板是出件装置中最重要的零件。其截面形状与凹凸模很相似，其外形与 凹模有配合关系，其内形又与凸模有配合关系，因此加工难度较大。工作时， 推件板应平稳，避免卡死。为此，推件板与凹模和凸模应取小间隙的配合。间 隙取得过大反而容易卡死。推件板与凹模和凸模的配合有如

55、下三种方式：推件 板的外形与凹模、内形与凸模均按h8/h7 小间隙配作；推件板的外形按凹模配 作成 h8/h7 小间隙配合，而内形按凸模配作成h11/h11 大间隙配合；推件板 的内形按凸模配作成 h8/h7 小间隙配合，而外形按凹模配作成h11/h11 大间 隙配合。 5.7.3 推件板的极点位置 推件板的下极点位置应保证其端面超出凹模面0.20.5mm，以便在出件 时使工件与凹模彻底脱离。 推件板在上极点位置，其工作段不应脱离凹模直壁段，应有不小于4mm 的配合段。而且此时凹模内至少应能容纳34 片工件，以便在出件装置失灵 时，操作人员有足够的时间停机，不致发生撞击而损坏模具或机床。 5.

56、7.4 打杆与打板的设计 在倒装复合模的推件装置中，为了避开冲孔凸模，压力机滑块中的打杆横梁 撞击打杆产生的推件力需借助打板传给推杆，再传给推板。设计时需注意如下 两点： （1）推杆尽可能对称分布，以便使推件力均衡分布、推件装置动作平稳。 （2）打板的平面面积尽可能减小，其平面形状尽可能不用完整的矩形和圆 形。 打杆的结构形式常用的是一端有大头的光杆。打杆的直径应比模柄孔直径小 0.51mm。打杆设计的关键问题是决定其长度，应保证能被压力机滑块中的打 杆横梁撞击到，又不能过长而影响打板的自由升降。设计时一般按下式要求来 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 26 确定：当推件板处于下极点位置时

57、，打 杆上端应超出压力机滑块打杆横梁孔的 底平面约 15mm，因此设计时需已知 选定压力机滑块底 平面到打杆横梁孔之 间的距离。 6 其他冲模零件的设计 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 27 6.1 模柄的类型及选择 在此设计中选用压入式的模柄。 压入式模柄：压入式模柄，固定段与上模座孔采用h7/h6 过渡配合，并加 骑缝销防止转动。装配后模柄轴线与上模座垂直度比旋入式模柄好。 在此设计中选用压入式的模柄。 6.2 凸模固定板 凸模固定板的外形与尺寸通常与凹模板相同，厚度为凹模板厚度的 0.81 倍。 固定凸模的型孔决定于凸模的结构设计，对于圆凸模，取凸模固定端的直径 按 h7 精度加工

58、；对于用螺钉吊装的直通式凸模，要求型孔按凸模实际尺寸配作 成 h7/h6；对于用低熔点合金、环氧树脂及胶粘法固定的凸模，则型孔尺寸按相 应凸模尺寸适当放大周边间隙来确定。取凸模固定板的厚度为30mm。 6.3 垫板 在凸模固定板与上模座之间加一块淬硬的垫板，可避免硬度较低的模座因局 部受凸模较大的冲压力而出现凹陷，致使凸模松动。有些模具在凹模与下模座 之间也加垫板，目的是为了提高模具使用寿命。 垫板的平面形状与尺寸和固定板相同，其厚度一般取610mm。 在垫板上穿过连接螺钉、卸料螺钉和定位销出要钻通孔，其直径应比相应件 的直径增大 0.51mm。 6.4 紧固件 冲模上的紧固件包括连接螺钉和定

59、位销钉。受力较大的连接螺钉一般都采用 内六角螺钉，其特点是用 45 号钢制造，并淬火达 3540hrc，因此可承受较 大的拉应力。 6.5 定位销 定位销钉采用普通圆柱销，可以承受一定的切应力。 7 模具的装配 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 28 7.1 复合模的装配 复合模一般以凸凹模作为装配基件。其装配顺序为：装配模架； 装 配凸凹模组件（凸凹模及其固定板）和凸模组件（凸模及其固定板） ；将凸 凹模组件用螺钉和销钉安装固定在指定模座（正装式复合模为上模座，倒装式 复合模为下模座）的相应位置上； 以凸凹模为基准，将凸模组件及凹模初步 固定在另一模座上，调整凸模组件及凹模的位置，使凸模

60、刃口和凹模刃口分别 与凸凹模的内、外刃口配合，并保证配合间隙均匀后固紧凸模组件与凹模； 试冲检查合格后，将凸模组件、凹模和相应模座一起钻铰销孔；卸开上、 下模，安装相应的定位、卸料、推件或顶出零件，再重新组装上、下模，并用 螺钉和定位销紧固。 7.2 凹、凸模间隙的调整 冲模中凸、凹模之间的间隙大小及其均匀程度是直接影响冲件质量和模具使 用寿命的主要因素之一，因此，在制造冲模时，必须要保证凸、凹模间隙的大 小及均匀一致性。通常，凸、凹模间隙的大小是根据设计要求在凸、凹模加工 时保证，而凸、凹模之间间隙的均匀性则是在模具装配时保证的。 冲模装配时调整凸、凹模间隙的方法很多，需根据冲模的结构特点、