锁片旋钮冲压模毕业设计说明书

1、承诺书本人的毕业论文（设计）无抄袭、剽窃现象。本人熟 知学校对毕业论文（设计）抄袭、剽窃现象按作弊处理， 对已毕业的学生，学校将追回毕业证和学位证书。如本人 毕业论文（设计）有以上违纪现象，所造成的知识产权等 纠纷，一切后果由本人承担。承诺人：年 月 日目录目 录 2.、八、-前言 5.1 绪论61.1 冲压技术概论6.1.2 我国模具技术的发展趋势 7.1.3 本课题的来源及主要任务 1.1.2 零件工艺分析及确定工艺方案和模具结构类型 1.2.2.1 工件零件 1.2 2.2 工艺分析 1.3 2.3 确定工艺方案模具结构类型 1.4.2.3.2 卸料装置 1.52.3.3 导向装置 1.

2、53 冲孔落料拉深模模具结构设计 1.6.3.1 工件展开图 1.63.2 工艺计算 1.73.2 排样及计算条料宽度及确定步距 2.2.3.3 材料利用率的计算 2.53.4 计算总冲压力 2.63.5 压力中心的计算 2.84 冲孔落料拉深模的主要零部件设计 2.8.4.1 凹模的设计 2.84.2 凸模的尺寸及制造精度： 2.84.3 凸、凹模间隙 3.04.4 凹模的结构形式 3.05 冲孔落料拉深模辅助零件设计 3.1.5.1 挡料销 3.15.2 导料销 3.15.3 卸料板 3.15.4 导向零件 3.15.5 连接与固定零件 3.25.6 冲孔落料模压力机的选择 3.35.7

3、模具装配图的绘制 3.48 切边模具的设计 3.58.1 切边力计算 3.58.2 压力机的选择 3.68.2 模架的选择和装配图绘制 3.69 模具的安装调试 3.79.1 冲孔落料模的安装调试 3.7结 束 语 3.9参 考 文 献 4.0致 谢 4.1 摘要本课题主要任务就是设计一落料拉深冲孔复合模，绘制出模具装配图和大部分零件图，熟悉复合模设计步骤，并与课程设计过的弯曲模和级进模作个比较，了解复合模的结构特点。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，确定工艺方案模具结构类型。【关键词】落料拉深冲孔复合模、冲裁件、零件设计、压力机、切

4、边模具AbstractThis topic main task is to design a blanking composite modulus deep drawing punching and rendering the mold assembly drawing and most parts graph, familiar with composite modulus design steps, and the course design of progressive die bending modulus and a comparison, understand compound m

5、ould structure characteristics. According to the production batch parts dimensional precision and materials, types and thickness, selecting mould guidance way and the precision, spacer way and discharging mode process scheme, to determine the mould structure types.【 Keywords 】Blanking deep drawing p

6、unching composite modulus, blanking pieces, parts design, press, trimming mold、八 冃U言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，它综合性强，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，在很大程

7、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 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

8、1 绪论1.1 冲压技术概论日常生产、生活中所使用到的各种工具和产品，大到机床的底座、机身外壳，小 到一个胚头螺丝、纽扣以及各种家用电器的外壳，无不与模具有着密切的关系。模具 的形状决定着这些产品的外形，模具的加工质量与精度也就决定着这些产品的质量。 因为各种产品的材质、外观、规格及用途的不同，模具分为了铸造模、锻造模、压铸 模、冲压模等非塑胶模具，以及塑胶模具。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

9、 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

10、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

11、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

12、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。工业发达国家对冷冲压生产工工艺的发展是很重视的.不少国家(如美国、日本等)模具工业产值己超过机床工业。从这些国家钢材构成可以看出冷冲压的发展趋势。钢 带和钢板占全部品种的67%，充分说明冲压这种加工方法己成为现代工业生产的重要 手段和发展方向。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；产品从设计开始即进

13、入控制，考虑工艺；(5)冲压生产的灵活性和柔性。1.2我国模具技术的发展趋势当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况 下，用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。因此，模具工业 的发展的趋势是非常明显的。(1 )模具产品发展将大型化精密化模具产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔(如塑封模已达 到一模几百腔)使模具日趋大型化。随着零件微型化，以及模具结构发展的要求(如 多工位级进模工位数的增加，其步距精度的提高）精密模具精度已由原来的5 pm提高 到23 pm ,今后有些模具加工精度公差要求 在1阿以下，这就要求发展超精加工。（

14、2 ）多功能复合模具将进一步发展新型多功能复合具是在多工位级进模基础上开发出来的。一套多功能模具除了冲 压成 形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多劝 能模具生产 出来的不再是单个零件，而是成批的组件。如触头与支座的组件，各种小 型电机、电器及仪 表的铁芯组件等。（3 ）热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高由于采用热流道技术的模具可提高制作的生产率和质量，并能大幅度节省制作的 原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道模具 已有一半用上了热 流道技术，有的厂甚至已达80%以上，效果十分明显。国内近几年 已开始推广应用，但总体 还达不到

15、10%，个别企业已达到20%30%。制订热流道 元器件的国家标准，积极生产价廉高 质量的元器件，是发展热流道模具的关键。（4）气体辅助注射模具和适应高压注射成形等工艺的模具将积极发展气体辅助注射成形是一种塑料成形的新工艺，它具有注射压力低、制品翘曲变形 少、表面好以及易于成形壁厚差异较大的制品等优点，可在保证产品质量的前提下， 大幅度降低 成本。国外，已经较成熟。国内目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。 气体辅助注射成形包括塑料熔体注射和气体（一般均采用氮气）注射成形两面部份，比 传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且气体辅助注射常用于较 复杂的大型制品，模具设计和 控制的难

16、度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软 件，显得十分重要。为了确保塑料件精度，将继续研究发展高压注射成型工艺与模具 以及注射压缩成型工艺与模具。在注射成形中，影响成型件精度的最大因素是成型收 缩，高压注射成型可强制树 脂收缩率，增加塑件尺寸的稳定性。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，模具能准确控制。注射压缩成 型技术，是在模具预先半开模状态或者在 锁模力保持中压或低压，模具在设定的打开 量下，注射溶融树脂，然后以最大的锁模力进行 压缩成型，其效果是：（1）成型件局部 内应力小；（2）可得到缩孔少的厚壁成型件；（3）对于塑件狭窄的部件也可注入树脂；（4） 用

17、小注射力能得到优良制品。该类模具的理想结构是：（1）注射时树脂以低的流动阻力 迅速充填型腔；（2）充填完后能立即遮断浇口部；（3）压缩作用应 仅限于型腔部。（5 ）快速经济模具的前景十分广阔现在是多品种、少批量生产的时代，到下一个世纪，这种生产方式占工业生产的 比例 将达75%以上。一方面是制品使用周期短，品种更新快，另一方面制品的花样变 化频繁，均要求模具的生产周期越快越好。因此，开发快速经济具越来越引起人们的 重视。例如，研制 各种超塑性材料（环氧、聚脂等）制作或其中填充金属粉末、玻璃纤 维等的简易模具：中、低 熔点合金模具、喷涂成型模具、快速电铸模、陶瓷型精铸模、 陶瓷型吸塑模、叠层模及

18、快速原型制造模具等快速经济模具将进一步发展。快换模架、 快换冲头等也将日益发展。另外，采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快 速试模技术也会得到发展和提高。（6 ）模具标准件的应用将日渐广泛使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造 成本。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制订统一的国家标准， 并严格按标准 生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是 要进一步增加标准件 规格品种，发展和完善联销网，保证供货迅速。（7）模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术将进一步受重视在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在20%30

19、%之间，因此选用优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命 就显得十分必要。对于模具钢来说，要采用电渣重熔工艺，努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或有特殊性能的模具钢。如采用粉末冶金工艺 制作的粉末高速钢等。粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程中产生的一次碳化物粗 大和偏析，从而影响材质的问题。其碳化物微细，组织均匀，没有材 料方向性，因此 它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点，是一种很有发 展前途的钢材。特别对形状复杂的冲件及高速冲压的模具，其优越性更加突出。这种 钢材还适用于注射成型漆加玻璃纤维或金属粉末的增强塑料的模具，如型腔、形芯、 浇口等

20、主要部件。另外，模具钢品种规格多样化、产品精料化、制品化，尽量缩短供 货时间亦是 重要方向。模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环 节。模具热处理的发展 方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常用表面处 理方法，即扩渗如：渗碳、渗 氮、渗硼、渗铬、渗钒外，应发展设备昴贵、工艺先进 的气相沉积（TiN、TiC等）、等离子喷涂等技术。（8 ）在模具设计制造中将全面推广 CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAE 技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。现在，全面普及CAD/CAM/CAE技术已基本成熟

21、。由于模具CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近 年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件 价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，特别是微机的普及应用，更为广大模具企业普及模具CAD/CAM 技术创造了良好的条伯。随着微机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋简化。在普及推广模具CAD/CAM技术的过程中，应抓住机遇，重点扶持国产模具软件的开发和应用。加大技术培训和技术服务的力度。应时一步扩大CAE技术的应用范围。对于已普及了模具CAD/CAM 技术的一批以家电行业代表的企业来说，应积极做好模具 CAD/CAM 技术的深化 应用工作，即开展企业信息化工程，可从CAPP,PDM，C

22、IMS,VR，逐步深化和提高。（10）快速原型制造（RPM）技术得到更好的发展快速原型制造（RPM）技术是美国首先推出的。它是伴随着计算机技术、激光成形技术和新材料技术的发展而产生的，是一种全新的制造技术，是基于新颖的离散/堆积（即材料累加）成形思想，根据零件CAD模型、快速自动完成复杂的三维实体（原型） 制造。RPM技术是集精密机械制造、计算机、NC技术、激光成形技术和材料科学最 新发展的高科技技术，被公认为是继 NC技术之后的一次技术革命。RPM技术可直接或间接用于模具制造。首先是通过立体光固化（SLA）叠层实体制造（LOM）激光选区烧结（SLS）、三维打印（3D-P）熔融沉积成形（FDM

23、）等不同方法得到制 件原型。然后通过一些传统的快速制模方法，获得长寿命的金属模具或非金属的低寿 命模具。主要有精密铸 造、粉末冶金、电铸和熔射（热喷涂）等方法。这种方法制模， 具有技术先进、成本较低、设 计制造周期短、精度适中等特点。从模具的概念设计到 制造完成仅为传统加工方法所需时间的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技术与快速原型制造技术的结合，将是传统快速 制模技术，进一步深入发展的方向。RPM 技术还可以解决石墨电极压力振动（研磨）成形法中母模（电极研具）制造困难问题，使该 法获得新生。青岛海尔模具有限公司还构建了基于RE（逆向工程技术）/RPM的模具并行开发系统，具有开发质量高

24、、开发成本低及开发周期短等优点。（11 ）高速铣削加工将得到更广泛的应用国外近年来发展的高速铣削加工，主轴转速可达到40000100000r/min,快速 进给速 度可达到3040m/min，换刀时间可提高到13S。这样就大幅度提高了加 工效率，如在加工压铸模时，可提高 78倍，并可获得Ra<10um的加工表面粗糙 度。形状精度可达10um。另外，还可加工硬度达60HRC的模块，形成了对电火花 成形加工的挑战。因此，高速铣削加工技术的发展，促进了模具加工的发展，特别是 对汽车、家电行业中大型腔模具制造方面注入了新的活力。（12 ）模具高速扫描及数字化系统将发挥更大的作用英国雷尼绍公司的模

25、具扫描系统，已在我国200多家模具厂点得到应用，取得良好效 果。该系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的的模型所需的诸多功能，大 大缩短的研制制造周期。如RENSCAN200快速扫描系统，可快速安装在已有的数控 铣床及加工中心上，用雷尼绍的SP2-1扫描测头实现快速数据采集，控制核心是雷尼 绍TRACECUT软件，可自动 生成各种不同数控系统的加工等程序及不同格式的CAD数据。用于模具制造业的“逆向工 程”该公司又推出了 CYCLON高速扫描机，这是 一台独立工作的专门用来扫描的设备，不占用加工机床的工作时间。其扫描速度最高 可达3m/min，大大缩短了模具制造周期，另外，其数据采集速度比R

26、ENSCAN200快，定时探针接触力小，因此可以用非常细的探针，用来扫描细小的模具和细微的特 征表面，扩大模具生产的品种范围。由于模具扫描系统已在汽车、摩托车、定电等行 业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大作用。（13）模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展模具表面的精加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模 具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，我国目前仍以手工研磨抛光为主， 不仅效率低（约占整个模具制造周期的1/3），且工人劳动强度大，质量不稳定，制约 了我国模具加工 向更高层次发展。因此，研究抛光的自动化、智能化是重要的发展趋 势。日本已研制了数控研磨机

27、，可实现三维曲面模具研磨抛光的自动化、智能化是重 要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机，可实现三给曲面模具研磨抛光的自动化。 另外，由于模具型腔形状复杂，任何一种研磨抛光方法都有一定局限性。应注意发展 特种研磨与抛光、如挤压衍磨、电化学抛光、超声抛光以及复合抛光工艺与装备，以提高模具表面质量。（14）模具自动加工系统的研制和发展随着各种新技术的迅速发展，国外已出现了模具自动加工系统。这也是我国长远 发展 的目标。模具自动加工系统应有如下特征：多台机床合理组合；配有随行定位夹 具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测 控制系统。1.3本课题的来源及主要任务本课题

28、主要任务就是设计一落料拉深冲孔复合模，绘制出模具装配图和大部分零 件图，熟悉复合模设计步骤，并与课程设计过的弯曲模和级进模作个比较，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；:是（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 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（

29、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

30、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，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，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2 零件工艺分析及确定工艺方案和模具结构类型来越重要的作用。2.1 工件零件材料为 20# ，板厚 2mm ，制件精度为 IT

31、14 级.，形状简单，尺寸不大， 量生产，属普通冲压件。工件如图 2.1 所示：图2.1工件图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 ）该制件为落料拉深冲孔翻边件，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

32、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

33、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、冲孔三种。本工件材料为 20#

34、，厚度为 2mm 。具有 良好的冲压性能 ,且冲裁件结构形状简单，所以精度按照 IT14 级制造。取磨损系数 X=0.5 。（1）材料：20# 钢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未标注公差，属自由尺寸，可按IT14 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，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，现有如下两种模具结构方案： 2方案一：采用复合模结构。 即：在压力机滑块一

35、次行程中、在模具同一工位同时完成冲孔和拉深。复合模有如下特点：1 、冲裁出来的产品精度高，不受送料误差的影响，内外形相对位置一致性好。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、冲模面积较少。方案二：采用级进模结构。即：在压力机滑块的一次行程、在模具不同工位分别进行工件的内形和 外形冲裁，而在最后工位才制成工件。级进模有如下特点：1、材料利用率较高。2 、凸模形状简单，提高模具使用寿命。3 、 工作效率比较高。方案三：先落料，再拉深，后冲孔，最后翻边。单工序模生产。该工件材料为 10# 钢钢，厚度为 2.5mm 。大批量生产，精度要求不高， IT14 级 即可，对比以上三

36、种方案决定采用复合模冲孔落料拉深，然后翻边，使用 2 套模具进 行设计。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=2mm, 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。

37、 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。本设计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

38、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。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， 该复合模采用后侧导柱模架的导向方式，即方案二最佳。3 冲孔落料拉深模模具结构设计3.1 工件展开图盒形件属于非轴对称零件，它包括方形盒件，矩形盒件和椭圆形盒件等，根据矩 形盒几何形状的特点，可以将其侧壁分为长度是 A-2r 与 B-2r 的两对直边部分及四个 半径为 的圆角部分。压变形性质与直壁圆筒件有相同之处亦有不同之处。相同之处是在变形区都是在 径向拉应力与切向拉应力的作

39、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。 不同之处是盒形件的应力状态和所产生的拉深变形在周 边上的分布是不均匀的，由次而引起一系列和圆桶形件成型不同的特点。根据盒形件能否一次拉深成形将盒形件分为两类，凡是能一次拉深成形的盒形件 称为低盒形件； 凡是需经多次拉深才能成形的盒形件称为高盒形件。 两类盒形件拉深时 的变形特点是有差别的， 因此工艺过程设计和模具设计中需要解决的问题和方法也不尽 相同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

40、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。1）查表4-26选取修边余量S=0.3mm2）按公式计算毛坯直径 D 盒形件拉深时，确定毛坯形状与尺寸的原则是在保证零件质量的前提

41、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。另外，欲设计一种理想的毛坯 形状适用于不同几何参数的盒形件也是不可能的。 因此，只能对不同几何参数范围给出 较为合理的毛坯形状。合理毛坯形状分为三类：A型毛坯、B型毛坯和C型毛坯。三种类型毛坯所适用的范围如图4 -6及表4 £5所示。因此，对不同几何参数的盒形件，可从图4 -76或表4 25选用一次拉深成形的毛坯形状。12r/B图4-76 方形盒件一次成形毛坯选用图表4-

42、25盒形件合理毛坯分区法毛坏娄取r/fi<0. OSQ. 05*0* 130.13-0+17a 27- Q.35><k 35A | / -4；-亠一F一|4i(r>.ZjVBH/CCJ4KKFC>6Cit. ”，殳厂b较 下方的娄殆盒形拉深毛坯计算咼度可用下式表示:H H0 H式中Ho 盒型件高度H 盒形 件修边余量，查表4-26表4-26 盒形件的修边余量拉深次数1234(0.030.08(0.040.06(0.050.08(0.060.1 )修边高度H)H。)H。)H0H0(1) A形毛坯的确定方法 A形毛坯根据盒形件的相对高度 H r和相对转角半径汨不同又可

43、分成A1、A2、A3三种情况。1) A形毛坯可用几何作图方法将盒形件直边部分和转角部分分别展开，使毛坯角部具有光滑过渡的轮廓(图4-77 )。计算与作图方法如下:R卡图4-77 A形毛坯作图法直边部分按弯曲变形计算，其展开长度L由下式确定:无凸缘时L H 0.57rp带凸缘时L HRf 0.43（rd鼻）计算圆角部分按四分之一圆筒形拉深变形，展开的角部毛坯半径R用以下各式无凸缘时带凸缘时若 r rp，贝UR J2rHl22"若 rrp贝y R Jr 2rH0.86rp（r 0.16rp）R.Rf2rH0.86rp（d 0.14（ r；）作出从圆角部分到直边部分呈阶梯形过渡的平面毛坯A

44、BCDEF从线段BC、DE的中点部分分别向半径为R的圆弧划切线，并用圆弧圆滑过渡。3) A3形毛坯用于相对尺寸处于图4-76中区的盒形件。对于宽度为B、高度为H (计入修边余量)的方盒形件，毛 坯形状采用圆形(图4-80)。毛坯。、直径根据盒形件表面 积与毛坯面积相等的条件，按下式计算当r rp时，Do 1.13 , B2 4B(H 0.43r) 1.72r(H0.33r)(4-23)当r rp时，Do 1.13 B2 4B(H 0.43r) 1.72r(H0.5r) 4rp(0.11rp 0.18r)(4-24)本次设计中，工件为方形拉深，取修边余量为0.4mm，所以计算：r rp.D01.

45、13 .'B2 4B(H 0.43r) 1.72r(H0.5r) 4rp(0.11rp 0.18r)所以带入数据得：D0 2 + 4X15.8(15.4 - 0.43 X2) -1.72 X2(15.4 + 0.5 X2) -4 >2.5(0.11 X2.5-0.18 X2) D°=51.2365mm。D0 取 33.5mm 。所以工件展开直径 D= (51.2-25.1) +42+0.8=102.4mm。工件展开图如图3.1所示:图3.1工件展开图3.2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。

46、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

47、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4所列搭边值和侧搭边值确定。工件展开宽度，利用U型展开计算可知：根据零件形状，查表4工件之间搭边值a=1.5mm,工件与侧边之间搭边值bi=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，下偏 差为负值一B0 （Dmax + 2ai）公式（5-1 ）式中 D

48、max 条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；ai-冲裁件之间的搭边值；bi-侧刃冲切得料边定距宽度；（其值查表6）可得32.0mm。板料剪裁下的偏差；（其值查表5）可得40.6mm。B0z=51.2+2 X1.5=54.2 0-0.60 mm故条料宽度为54.2mm。步距为：51.2+1.5=52.7mm表5-1 搭边值和侧边值的数值材料厚度圆件及类似圆形制件矩形或类似矩形制矩形或类似矩形制件长度50t （ mm）件长度w 50工件间a侧边a1工件间a侧边a1工件间a侧边a10.251.01.21.21.51.52.51.82.6> 0.25 0.50.81.01.01.21.22.21.52

49、.5> 0.5 1.00.81.01.01.21.52.51.82.6>1 1.51.01.31.21.51.82.82.23.2> 1.5 2.01.21.51.51.82.03.02.43.4>2.0 2.51.51.91.82.22.23.22.73.7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)<50>50 100> 100 200> 200<10.40.50.60.7>120.50.60.70.8> 230.70.80.91.0> 350.91.01.11.2表5-3侧刃冲切得料

50、边定距宽度bi (mm )条料厚度t（mm）条料宽度b（mm）金属材料非金属材料<1.51.52.0> 1.5 2.52.03.0> 1.5 2.52.54.03.3 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n=A/BS X100% 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，n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

51、。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:A=2103mm 2所以一个步距内的材料利用率H= A/BSX100%公式(5-2 )=2103 /54.2 X52.7 X100%=73.6%根据

52、计算结果知道选用直排材料利用率可达73.6%，满足要求画出排样图3.2如下：图3.2排样图3.4计算总冲压力由于冲模采用刚性卸装置和自然漏料方式，故总的冲压力为：P0=P+P t(3.3)P=P 1+P2(3.4)而式中P1 落料时的冲裁力P2 冲孔时的冲裁力按推料力公式计算冲裁力:(3.5)Pi=KLt t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（N 2）/ mmt为材料的厚度（mm ）查冲压模具设计抗剪切强度表T=380MPaP KLt=1.3 X160.8 X2 X380/100O=158.87（KN ）P2=1.3 X2 Xn 爲 X380/

53、1000=15.5（KN）按推件力公式计算推件力Pt:Pt=nKtP（3.6）其中：n为卡再凹模里料的个数=h/t。h为凹模刃壁垂直部分高度（mm ）t为料厚（mm ）Kt推料力系数 见表3-16P为冲裁力N。查表，Kt=0.055Pt=0.055 X174.37=9.6（KN）拉深力的计算理论计算拉深力可以推导，但它使用不便，生产中常利用经验公式计算拉深力，第一次拉深（一次拉深成形时）F1=Ldt Jbk1式中cb为材料的抗拉强度，K1为系数，查表（冲压工艺与模具设计）代入数据可得 F1=0.4 X2X15.8 X15.8 X380=75.9KN计算总冲压力Pz:Pz=P 1+P2+P 汁P

54、=174.37+9.6+75.9=259.85(KN)3.5 压力中心的计算冲裁力合力的作用点称为冲裁的压力中心。为了保证压力机和模具平稳地工作， 冲模的压力中心必须通过模柄轴线，且和压机滑块的中心线相重合，以防止模具工作 时发生歪斜、间隙不均匀、导向磨损等。定压力中心的工作，主要对复杂冲裁模、多 凸模冲孔模及连续模才进行。 通常模具布置时将压力中心安放在凹模的对称中心点上。 由冲裁压力中心计算公式 4xxiLi / Li， y yiLi / Li，(3.7)本次设计的模具中的工件形状规则在 X 和 Y 方向上都高度对称，因此其压力中心 偏离重心非常小，故压力中心点为( 0,0)。4 冲孔落料

55、拉深模的主要零部件设计4.1 凹模的设计落料模中凹模的尺寸及制造精度：尺寸51 .2°o.52和5°o.o6磨损后增大，由公式Dd (D X ) 0(4.1)计算得：Dd=(D XAF= (51.2-0.5 X).52)+o'52/4=(51.2-o.26)o+o.13 =5o.94o+o.13Dd =(D X ) = (5-0.5 X).O6)0O.O6/4=(5-o.o3o+o.o15)=4.97+oo.o154.2 凸模的尺寸及制造精度：尺寸05磨损后减小，由公式：dp (d X )o p(4.2)dp = (d + XA)弔=(5 + 0.5X).O6)-o,o6/4拉深凸模零件图如下:拉深凸模尺寸拉深时，拉深件的尺寸为 29mm和15mm 。由式Dd(D 0.75 )o ddp (D 0.752C)0p以上各式中，冲头制造偏差p及d按公差IT8选取，其值都为0.072，间隙C可查表取值。有C =1.10(t) =3.3mm代入数据：Dd =(15.8