落料拉深冲侧孔复合模具设计计算说明书

1 绪论

1.1 本课题的来源目的和意义

本课题来源于指导教师的毕业设计题目，目的是在学生临近毕业之际，很好的掌握设计的一般流程，设计思路，为适应近年来冲压加工技术日益广泛的应用形势，培养急需的应用型人才。还能让学生了解冲压成形的基本原理；熟悉冲压用材料、模具用材料以及冲压用设备等；掌握各种冲压工艺的成形方法，并具有初步解决生产中常出现的工艺问题的能力。毕业设计的意义显著，内容由浅入深，有利于学生理解；理论和实践相联系，有利于应用能力的培养；内容丰富，难度适中，有利于学生将来在企业当中能够积极应对。

1.2 设计任务

侧壁带一小孔的落料拉深件的工艺设计，材料为08钢，厚度1.5mm，年产量100万件，设计工序及模具结构 成果要求：

1， 开题报告一份 （约3000字）； 2， 绘制模具草图

3， 完成模具装配图一张和零件图二张（A0）； 4， 本体图一张

5， 设计计算说明书一份 ； 6， 译文一份

1.3 冷冲压的概况

冲压成形是一个涉及领域及其广泛的行业，深入到制造业的方方面面，在国外，冲压被称为板料成形。冲压成形加工是通过冲压模具来实现的。冲压模具是大批量生产同形产品的工具，是冲压成形的主要工艺装备。

采用冷冲压模具生产零件，具有效率高，质量好，成本低，节约能源和原材料等一系列优点，其生产的制件所具备的高精度，高复杂程度，高一致性，高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的，它已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。而整个模具工业已经很大程度上决定着现代工业品的发展和技术水平的提高，因此模具工业对国民经

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济和社会发展起着举足轻重的作用。近年来模具技术取得了很多重大成果：

冲压模具的设计制造技术、塑料模具的设计制造技术、铸压模具的设计制造技术、锻造模具的设计制造技术、模具表面处理技术、模具材料、模具计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)技术、模具标准件、模具加工关键设备、模具寿命研究等方面。冷冲压技术随着新技术的不断产生和革新将会愈来愈向前发展，深受用户的青睐！

2 冲压模具的工艺分析

2.1 概况

该工件是一个典型的侧壁带一小孔无凸缘一次拉深件，显然小孔的尺寸是要保证的重点，另外该零件外观上要求不高，只需平整。

2.2 零件及其冲压工艺性分析

图1所示拉深件材料为08 钢,厚度为1.5mm,侧壁有一?5mm的小孔。通过对上述工艺方案的分析和比较,该拉深件可适合采用落料、拉深、侧冲孔先复合,然后再切边的方法生产。下面以此零件为例介绍在1个工位完成落料、拉深、侧冲孔3个工序的复合模的设计思路和模具结构。 2.3 确定工艺方案

(1)落料、拉深、冲孔、切边单工序成形。

(2)落料、拉深先复合,再冲孔、切边单工序模成形。

2

方案(1)模具结构简单,但需要4副模具,效率很低,且不能生产高精度的冲压件;方案(2)结构稍微复杂一些,需要3副模具,效率有所提高,精度也有一定程度提高。这2种方案远远不能满足现代生产高精度、低成本、高效益的要求。为了尽量满足现代生产的要求,对于侧壁带小孔无凸缘一次拉深件成形工艺方案可以考虑采用另外一种新方案,即落料、拉深、侧冲孔先复合,然后再切边,这样只需要2副模具,切边仍采用现有的方法。

3 工艺参数的计算

3.1 毛坯展开尺寸

成形零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成冲裁件的尺寸。该工件为无凸缘圆筒形件，根据等面积原则，用解析法求毛坯直径： 计算毛坯直径

毛坯直径D=d?4dh?1.72?0.56r这里d=98.5 h=38.5 r=6 所以最后毛坯直径D=154mm

3.2 确定排样方案和计算材料利用率 (1)排样方案

考虑到排样的简便性，并且该零件采用落料与冲孔复合冲压毛坯形状为圆形，长度方向尺寸较大，为便于送料，采用单排方案。

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3

图3—1

搭边值a=2.0mm，b=2.5mm 送料进距s=D+a=154+2=156mm 条料宽度 b=D+2a=154+2.5×2=159mm 式中——D平行于送料方向的冲压件宽度 板料规格选用 1.5×1000×2000

裁料方式既要考虑所选板料规格、冲制零件的数量，又要考虑裁料操作的方便性，该零件以纵裁下料为宜。对于较为大型的零件，则着重考虑冲制零件的数量，以降低零件的材料费用。 （2）材料利用率 a 当采用横裁时

每张钢板的裁板条数n=2000/159=12条 每条裁板的冲压件数m=1000/156=6个 每张钢板的冲压件总数是N=12×6=72个 b 当采用竖裁时

每张钢板的裁板条数n=1000/159=6条 每张裁板的冲压件数m=2000/156=12个 每张钢板的冲压件总数是N=12×6=72个

因此无论是采用横裁还是竖裁，冲压件的总数都相同，先考虑竖裁，如果不合要求再在选择

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模架时更改。 板料的利用率 ?=

N?D4LB2=

72?3.14?1542000?10002×100%=67%

3.3 计算材料消耗工艺定额

根据排样计算，一张钢板可冲制的零件数量为n=12×6=72个 材料消耗工艺定额 G?一张钢板的质量一张钢板冲制零件的数量?1.5?1000?2000?0.000007872?32.5%

4 计算冲压力和选择冲压设备 4.1 冲压设备的选择原则 4.1.1 主要技术参数

曲柄压力机主要技术参数反应了一台压力机的工作能力、所能加工零件的尺寸范围，以及有关生产率等指标。掌握曲柄压力机主要参数的定义及数值，是我们正确选用压力机的基础。正确选用压力机关系到设备与模具的安全、产品质量、模具寿命、生产效率和成本等。

（1） 标准压力FG（KN）及标称压力行程SG（mm）

曲柄压力机标称压力是指滑块距下死点某一特定距离时滑块上所容许承受的最大作用力。与标称压力行程对应的曲柄转角αg定义为标称压力角。

标称压力值已经系列化，主要取自优先数系列，如63KN、100KN、160KN、250KN、315KN、400KN、630KN…。

（2） 滑块行程S（mm）

它是指滑块从上死点至下死点所经过的距离，其值是曲柄半径的两倍，它随设备的标称压力值增加而增加。有些压力机的滑块行程是可调的。

（3）滑块行程次数N（1/min）

指在连续工作方式下滑块每分钟能往返的次数，与曲柄转速对应。通用曲柄压力机设备越小滑块行程次数越大。对高速冲床，为实现大批量生产和模具调试，可以实现在试模及模具初始运行阶段以低速运行，一切正常后切换至高速运行。

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（4）最大装模高度H(mm)及装模高度调节量ΔH(mm)

装模高度是指滑块在下死点时滑块下表面到工作台板上表面的距离。为了提高设备的适应性，装模高度应是可调节的。最大装模高度是指当装模高度调节装置到滑块调节至最上位置时的装模高度值。

与装模高度并行的标准还有封闭高度。是指滑块处于下死点时，滑块下表面与压力机工作台上表面的距离，它与装模高度不同的是少一块工作台垫板厚度。 4.1.2 压力机的选择原则

在冲压工艺设计中正确选择曲柄压力机，是本课程学习的重点。压力机的承载特性由于采用了曲柄连杆机构变得复杂，因此在设备选择时不仅需要考虑其力能特性，同时也要考虑其作功特性。按以下步骤选择曲柄压力机：

（1）对许用负荷图的在认识 （2）曲柄压力机能耗分配 （3）冲压力的计算 （4）压力机类型的选择 （5）初选设备 （6）设备作功校核

4.2 计算工序冲压力 4.2.1 落料力 p落=1.3?D?t=1.3×3.14×154×320×1.5=301.74kN

式中?——材料抗剪强度，08钢 ?=260～320Mpa t——板料的厚度，t=0.5mm D——毛坯直径，D=154mm

4.2.2 卸料力

p卸=K卸P落=0.04×301.74=12.07kN

式中K卸——卸料力的系数，查表为0.04

4.2.3 拉深力

P拉=K?dt?=0.45×3.14×98.5×1.5×400=83.5kN

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式中 k——修正系数，k=0.45

?——材料的强度极限，08钢??400MPa，取??400MPa

4.2.4 压边力

P压?=?D2（?d?2r?4?d2?P=3.14??）d???1544?2(98.5?2?6)2??2.5=22.58kN

??式中

r——凹模圆角半径，取rd?6mm

p——单位压边力，p?2.5MPa

4.2.5 冲孔力

PD

冲?1.3?D1t??1.3?3.14?5?1.5?320?9.8kN

1——工件孔直径4.2.6 推件力

P推?nK推P冲?1?0.05?9.8?0.49kN

式中n——冲裁件个数

K推——推件力系数，取为0.05

总冲压力

PP总?P落?P卸?P拉?P压?P冲?P推?301.74?12.07?83.5?22.58?9.8?0.49?430.18kN压力机?（1.6～1.8）P总=1.7×430.18=731.3kN

由于该制件不大，且精度要求不高，因此选用开式可倾压力机。它具有工作台三面敞开，操作方便，成本低廉的优点。由于冲裁，拉深复合模的压力行程的特点是在开始阶段即需要很大的压力，而在拉深阶段所需要的反倒要小得多。因此若按总的压力来选取压力机，很可能出现虽然总的压力满足要求，但是在开始阶段冲裁时已经超载。同时，选用拉深压力机还要对拉深功进行核算，否则会出现压力机在力的大小满足要求，但是功率有可能过载，飞轮转速降低，从而引起电动机转速降低过大，损坏电动机。因此精确确定压力机压力应该根据压力机说明书中给出的允许工作负荷曲线，并校核功率，但是在一般条件下，可以根据生产条件来选取。

故选压力机型号为J23-80型的开式可倾压力机 滑块公称压力：800kN

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滑块行程：120mm 封闭高度：440mm 连杆调节量：90mm

滑块中心线至机身距离：350mm 工作台板厚度：100mm 最大倾斜角度:20 工作台离地高度：850mm

前后:2060外形尺寸 左右:1715

高:3290电动机功率:7.5kw 机床质量：7285kg

5 冷冲模具设计

5.1 凸模与凹模刃口尺寸计算 5.1.1 刃口尺寸计算的基本原则

冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度，模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及其制造公差，是设计冲裁模主要任务之一。从生产实践中可以发现：

1．由于凸 、凹模之间存在间隙，使落下的料或冲出的孔都带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。

2．在测量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔孔径是以小端尺寸为基准。 3．冲裁时，凸 、凹模要与冲裁件或废料发生摩擦，凸模愈磨愈小，凹模愈磨愈大，结果使间隙愈用愈大。

由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需考虑下述原则：

1．落料件尺寸由凹模尺寸决定， 冲孔时孔的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准 ，间隙取在凸模上；设计冲孔模时 ，以凸模为基准，间隙取在凹模上。

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2．考虑到冲裁中凸 、凹模的磨损，设计落料模时 ，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。这样，在凸 、凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格制件。凸 、凹模间隙则取最小合理间隙值。

3．确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。如果对刃口精度要求过高( 即

制造公差过小 )，会使模具制造困难，增加成本，延长生产周期；如果对刃口精度要求过低(即制造公差过大 )，则生产出来的制件可能不合格，会使模具的寿命降低。制件精度与模具制造精度的关系查表 。若制件没有标注公差， 则对于非圆形件按国家标准 “非配合尺寸的公差数值”IT14级处理，冲模则可按IT11级制造；对于圆形件，一般可按IT7～ ６级制造模具。冲压件的尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。



4. 凹模结构

拉伸凸模与凹模的结构形式取决于工件的形状、尺寸、以及拉深方法、拉深次数等工艺要求，不同的结构形式对拉深的变形情况，变形程度的大小及产品的质量均有不同的影响。当毛坯的相对厚度较小，必须采用压边圈进行拉深时，凸、凹模必须具有过渡结构，即当拉深直径d≤100mm时，凸凹模具有圆角结构，拉深直径d≥100mm时，凸凹模具有斜角结构采用这种有斜角的凸模和凹模，除具有改善金属的流动，减少变形抗力，材料不易变薄等一般锥形凹模的特点外，还可减轻毛坯反复弯曲变形的程度，提高零件侧壁的质量，使毛坯在下次工序中容易定位。

5.凸模结构

由于冲件的形状和尺寸不同，冲模的加工及装配工艺条件也不同，所以在实际生产中使用的凸模结构形式很多。其截面形状有圆形和非圆形，刃口形状有平刃和斜刃等，结构有整体式，镶平式，阶梯式，直通式和带护套式等。凸模的固定方法有台肩固定，铆接，螺钉和销钉固定，粘结剂浇注固定等。 （1） 圆形凸模

台阶式的凸模强度刚性较好，装配修模方便，其工作部分的尺寸由计算而得，与凸模固定板配合部分的按过渡配合（H7/m6或H7/m6）制造，最大直径的作用是形成台肩，以便固定，保证工作时凸模不被拉出。

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（2） 非圆形凸模

凡是截面为非圆形的凸模，如果采用台阶式的结构，其固定部分应尽量简化成简单形状的几何截面。 （3） 大，中形凸模

大，中形的冲裁凸模，有整体式和镶拼式2种。镶拼式不但节约贵重的模具钢，而且减少锻造，热处理和机械加工的困难，因而大型凸模宜采用这种结构。 （4） 冲小孔凸模

所谓小孔，一般系指孔径d小于被冲板材料的厚度或直径d＜1mm的的圆孔和面积A＜1mm的异形孔，它大大超过了对一般冲孔零件的结构工艺性要求。冲小孔的凸模强度和刚度差，容易弯曲和折断，所以必须采取措施提高它的强度和刚度，从而提高其使用寿命。 5.1.2 采用凸模与凹模加工的方法

采用凸模与凹模分开加工的方法是指凸模和凹模分别按图纸加工至尺寸。要分别标注凸模和凹模刃口尺寸与制造公差(凸模δp、凹模δd)，它适用于圆形或简单形状的制件。

必须满足下列条件：

｜δ p｜＋｜δd｜≤(Zmax －Zmin) 或取δp＝0.4(Zmax －Zmin) δd＝0.6(Zmax －Zmin)

??该冲孔尺寸为d0，根据计算原则，冲孔时以凸模为设计基准，首先确定凸模的尺寸，

使凸模的基本尺寸接近或等于工件的最大极限尺寸，将凸模尺寸增大最小合理间隙值即得凸模尺寸。

该工件没有表注尺寸公差，按未注公差IT12级精度来处理，模具则按IT6-7J级制造。 dp?(dmin?x?)??p dd?(dp?zmin)0式中：

dd——冲孔凹模基本尺寸(mm)； dp——冲孔凸模基本尺寸(mm)；

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??0?(dmin?x??zmin)0

??

dmin—— 冲孔件孔的最小极限尺寸(mm)；

?——制件公差 (mm)； ??δp—— 凸模下偏差；

δd——凹模上偏差；

?x——系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，

与工件制造精度有关 .

?d——凸模制造公差，可按IT7选用。

为了保证间隙不超过Zmax。既?p??d?zmin?Zmax。?p,?q选取必须满足

?p??d?Zmax,或者?p?0.4(Zmax?Zmin)，?d?0.6(Zmax?Zmin)

相关说明：查《冲压成形工艺与模具设计》

工件尺寸没有标注公差，则按未标注公差IT14级来处理，对圆形件模具按IT6-7级制造 查表3-7， 磨损系数x=0.5 表3-5， 冲裁模初始间隙值Zmax?0.24,Zmin?0.132,Zmax?Zmin?0.108，凸模制造精

度采用IT6级，凹模制造精度采用IT7级；拉深工序中，工件也未标注公差，按IT14级，凸凹模制造精度采用IT9级

5.2落料凹模与落料凸模的尺寸 （1）刃口尺寸 查《标准公差数值》 零件尺寸?1540?1.0，

?凸?0.025mm，???凹??0.04mm，x=0.5

凹DD凹(D?x?）0??0?(154?0.5?0.1)?凸?0.040?1530?0.025.95?0.040

0?0.025凸(D凹?Zmin)?(153.95?0.132）?153.818

由于?凹??凸?0.025?0.04?0.065?Zmax?Zmin?0.108.满足间隙公差条件

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落料凹模 图5-1.1

（2）深度尺寸 计算公式H=3P落?10?1?3301740?10?1?31.13mm

又因为冲裁轮廓线全长为L=?D?3.14?153.82?483mm，超过了50mm，还要乘以一个修正系数，由《模具技术指导》表4-21，可得凹模厚度的修正系数为k=1.5

H凹模?1.5H?1.5?31.13?46.7，

因为凹模孔口轮廓为圆形，则凹模壁厚可按下式计算 W=1.2H凹模?1.2?46.7?56.04mm

则凹模外形尺寸D为制件最大尺寸与凹模双边壁厚之和 即 D=154+2W=154+2×56.04=266.08mm

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根据冷冲模典型组合尺寸有关标准凹模外径D取280，查《模具设计指导》表5-5选取典型组合结构315×275～320。（JB/T8067.3—1995）。考虑到本模具采用纵向送料，故拟选用滑动导向中间导柱圆形模架，查表5-9，可得模架规格为315×275～320(GB/T2851.6—1990) 由于冲裁件拉深时，拉深高度为40mm，显然落料凹模的厚度不能满足要求，考虑到还要在凹模上安装压料板，将凹模的厚度定为100mm基本上满足要求。凹模的周界尺寸定为315mm。

5.3 冲孔凸模与冲孔凹模的尺寸 （1）刃口尺寸

查《标准公差数值》 零件尺寸?50?0.3，

?d凸?0.008mm，??d?（0?凹?0.012mm， x=0.5

?凸x?)?(5?0.5?0.3)凹0?0.008?凸5.15?0.01200?0.08

?0.0120?d?Zd（min)凸凹?0??(5.15?0.132)??5.282

由于?凹??凸?0.02?ZmaxZmin?0.108，满足间隙公差条件

下凸凹模 图5—1.2

（2）深度尺寸

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冲孔凸模的凸台长度Ht?（0.6?0.8)H

kH冲

k?k30.1P孔，

孔

自凸

凹模模的冲孔部分的自由

长度

L?H?46.7,Ht?5.96?7.94,取Ht?8mmH?2?5.15?10.3凸模的总长L?46.7?8?54.7，凸模的凸台半径

（3） 凸模强度压应力校核

PF孔?9800min?4?470?2?5.15）（???压?1200MPa

所以凸模强度复合要求

（4） 凸模刚度——细长杆失稳校核 Lmax?4?uEJminnP孔??221000（?5.15）64?3?9800?13.9

显然凸模的最大长度为L=13+8=21mm，而落料拉深凸凹模的壁厚有（153.82-99.35）/2=27.235mm,这明显不满足要求，所以凸模强度满足了要求，但是它满足不了冲孔工序要求，因而需要对凸模重新进行考虑。 5.4 拉深凸模与拉深凹模的尺寸 查《标准公差数值》 零件尺寸?100 ?凹??凸?0.087,拉深单边间隙?D?0.75?) D凹（?00?0.87，凸凹模制造公差按IT9级制造，查表得

Z/2?1.1t

?凹?100（?0.75?0.87）0?0.087??99.347596.0475?0.08700?0.087

D凸?D（凹?Z）?0?凸?99.3475（?2?1.1?1.5）0?0.087落料凸模和拉深凹模组成落料拉深凸凹模，拉深凸模和冲孔凹模组成拉深冲孔凸凹模

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上凸凹模 图5—1.3

5.5 冷冲模模具的结构设计 5.5.1 模具结构选用

此工件为落料拉深冲孔的复合的冲裁件，采用复合模，因为： 1 复合模工序的先后顺序排列有利于成形及模具制造，维修； 2对条料宽度要求不严，可用角边料；

3 工件平整，同轴度，对称度几位置度误差小； 4 压力机在一次行程内能完成两个以上工序。

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图5-2 5.5.2 凹模块的选择

根据复合模具的机构形式和工件尺寸选者落料凹模的尺寸为： ?325×100材料为45号钢的圆形凹模板。 5.5.3 定位零件的选择

板料在模具中必须有正确的位置，才能保证冲栽出外形完整的合格零件，正确的位置是依靠定位零件来保证的。此道工序不采用侧压装置，用四个导正销保证条料的正确送进。前端用固定挡料销保证条料的步距

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限位销 图5—3.1

圆柱销 图5—3.2

5.5.4 卸料装置的设计

此到工序为冲孔落料复合一起的，废料和工件都不能从模具上直接的排出。所以要设计把废料从凹模孔中排出的机构。实际上，冲孔凸模就能将废料从拉深冲孔凸凹模中冲出来，然后废料按照预先在拉深冲孔凸凹模中设定好的排料孔中落下来。

5.5.5 模架的设计

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选择模架结构时要根据工件的受力变形特点，坯件定位，出件方式，材料送进方向，导拄受力状态，操作是否方便等方面进行综合考虑。

选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑，一般在长度上及宽度上都应比凹模大30～43mm。模板厚度一般等于凹模厚度的1～1.5倍。选择模架时还要注意到模架与压力机的安装关系，架的宽度应比压力机的工作台孔径每边约大40～50mm，冲压模具的闭合高度应大于压力机的最小装模高度，小于压力机的最大装模高度。 冲模模架技术条件（摘自GB/T 2854—90）

① 装入模架的每对导柱和导套（包括可卸导柱和导套）的配合间隙（或过盈量）应符合规定，其中：

Ⅰ级精度的模架必须符合导套、导柱配合精度为H6/h5时，按下表给定的配合间隙值： Ⅱ级精度的模架必须符合导套、导拄配合精度为H7/h6时，按下表给定的配合间隙值

被测尺寸 /mm 模架精度等级 0Ⅰ，Ⅰ级 0Ⅱ，Ⅱ级 检 查 项 目 公差等级 A B 上模座上平面对下模座下平面的平行度 导柱轴心线对下模座平面的垂直度 ≤400 >400 ≤160 >160 5 6 4 5 6 7 5 6 表 1

② 装模后的模架，其上模座沿导拄上、下移动应平稳和无滞住现象。

③ 装配后的导拄，其固定端面与下模座下平面应保留1～2mm距离，选用B型导套时，装配后其固定端面应底于上模座上平面1～2mm。

④ 模架的各零件工作表面不允许有裂纹和影响使用的沙眼、缩孔、机械损伤等缺陷。 ⑤ 在保证本标准规定质量的情况下，允许其他工艺方法（如环氧树脂，压氧胶，底熔点合金浇注等）固定导拄、导套，其零件结构尺寸允许作相应改动。

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5.5.6 上下模座的选择

工件为?100×40，所以可以选用滑动导向中间导柱圆形模架上下模座。

下模座 图5—4.1

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上模座 图5—4.2 材料为HT200，GB/T9436—1988

标记示例：凹模周界D=315mm，厚度H=50mm的中间导柱圆形上模座： 上模座 315×50 GB/T2855.11—1990

5.5.7 模柄的选用 采用凸缘模柄，如图 标记示例：

直径d=60mm，D=115mm，材料为Q235的A型凸缘模柄： 模柄 A60×115 JB/T7646.3—1994。Q235

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图5—5

6 拉深模具设计 6.1 拉深件的工艺性

（1） 拉深件的形状尽量简单，对称。轴对称拉深件在圆周方向上的变形是均匀的模具加工与比较的方便，其工艺性能最好。其他形状的拉深件尽量避免急剧的轮廓变化。对于半敞及非对称的拉深件，工艺上还可以采用双拉深，然后剖切成两件的方法，以改善拉深时的受力状况。

（2） 拉深个部分尺寸比例要适当，应尽量避免设计宽凸缘和宽度大的饿拉深件，因为这类工件需要较多的拉深次数。要使它符合工艺要求，可将它分为两部分分别制造，然后在连接起来。如果工件空腔不深，但凸缘直径很大，制造也麻烦。

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（3） 拉深件的圆角半径要适合。拉深件的圆角半径应尽量大些，有利于成型和减少拉深次数拉深件底与壁，矩形件的四壁间圆角半径应满足

r1?t,r2?2t,r3?3t,（t为板料厚度），否则应增加整形工序。如增加一次整形的工序，其圆角半径可取r1?(0.1?0.3t),r2(0.1?0.3t).。

（4） 拉深件厚度的不均匀现象要考虑。多次拉深的工件内外壁上或带凸模拉深件的凸缘表

面，应允许有拉深过程中所产生的印痕。

（5） 拉深件厚度的不均匀现象要考虑。多次拉深的工件内外壁上或带凸缘拉深件的凸缘

表面，应允许有拉深过程中所产生的印痕，除非工件有特殊要求时才采用整形或赶形的方法来消除这些印痕。

（6）

拉深件上的孔位置要布置合理。拉深件上的孔位应设置在与主要结构面（凸缘面）

同一水平面上，或使孔壁垂直于该平面，以便冲孔和修边同时在一道工序中完成， （7） 拉深件的尺寸精度不宜要求过高。 6.2 圆筒形件的拉深 6.2.1 修边余量的确定

在拉深过程中，常因材料力学性能的方向性，模具间隙不均，板厚变化，摩擦阻力不等及定位不准确等影响，而使拉深件口部凸缘周边不齐，必须进行修边，故计算毛坯尺寸时按加上修边余量。修边余量可查下表： 工件尺寸 ≤10 25～50 50～100 d工件的相对高度h/d 0.5～0.8 1.8 2.5 0.8～1.6 1.6 2.0 1.6～2.5 1.4 1.8 1.2 1.6 a附表 2.5～4 3.5 3.0 2.5 2.2 100～150 4.3 3.6 3.0 2.5 22

h

150～200 200～250 >250 5.0 4.2 3.5 2.7 5.5 4.6 3.8 2.8 6 5 4 3 表2 a 确定是否加修边余量

根据冲压件相对高度 h/d=38.5/98.5=0.39＜0.5 可不考虑加修边余量 6.2.2 确定是否加压边圈

根据坯料相对厚度 t/d×100=1.5÷154×100=0.97＜1.5 需要压边圈 6.2.3 确定拉深次数

查《冲压模具简明设计手册》，圆筒形件（带压边圈）拉深系数m1=0.5～0.53，而工件的拉深系数为d/D=98.5/154=0.63＞m1,则可一次拉深成型。 6.3 拉深模设计 6.3.1 凸 凹模间隙的确定

⑴ 拉深模的双边间隙Z=d凸?d凹。

(2) 间隙值应合理选取，Z过小会增加摸擦力，使拉深件容易破裂，且易擦伤表面和降低模具寿命；Z过大，有易使拉深件起邹，影响工件精度。

（3） 在确定间隙时，由于在拉深过程中毛坯外缘有变厚现象，故应考虑材料厚度偏差及拉深件的精度要求。

（4） 拉深时不用压边圈，取Z=（2-2.2）tmax，末次拉深用小值，中间拉深用大值。拉深时使用压边圈，Z=2（tmax?kt)。式中tmax为板料厚度的最大极限尺寸，mm；t为板料厚度的基本尺寸，mm；k为间隙系数。见下表；

拉深次数 0.5～2 1 第一次 0.2 板料厚度/mm 2～4 0.1 4～6 0.1 23

2 第一次 第二次 0.3 0.1 0.5 0.3 0.1 0.6 0.3 0.1 0.5 0.3 0.1 表3 0.25 0.1 0.4 0.25 0.1 0.4 0.25 0.1 0.4 0.25 0.1 0.2 0.1 0.35 0.2 0.1 0.35 0.2 0.1 0.35 0.2 0.1 3 第一次 第二次 第三次 4 第一次 第二次 第三次 5 第一次 第二次 第三次 6.3.2 拉深凸凹模的刃口尺寸 查《标准公差数值》 零件尺寸?100 ?凹??凸?0.087,拉深单边间隙 D凹（?D?0.75?)0凸?0?0.87，凸凹模制造公差按IT9级制造，查表得

Z/2?1.1t

?0?凹?100（?0.75?0.87）00?0.087??99.347596.0475?0.08700?0.087

?D?Z）（?99.3475?2?1.1?1.5）D（凹?凸?0.087落料凸模和拉深凹模组成落料拉深凸凹模，拉深凸模和冲孔凹模组成拉深冲孔凸凹模 6.4 卸料，压边弹性元件的确定

冲压工艺中常用的弹性元件有弹簧和橡胶等，但是由于这副模具所需的卸料力较大，如果选用弹簧，即使使用

8个弹簧，每个弹簧所承担的负荷也将达到

，拉深复合模，模具的行程较大，F预?F卸n?12.078kN?1.5kN.同时由于这是一副落料难，即使是选用了弹簧用橡胶作为卸料的弹性也给弹簧的选用带来困大的模架。因此我们选，也势必造成为了安装元件。弹簧而选用较

6.4.1 橡胶的尺寸 （1）确定橡胶的高度

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H自?L工0.3?h修磨?装400.3?6?139mm（2）确定预L和H，L?0.1H?0.1?137?13.7mmH?H?L?139?13.7?125.3mm预自装自预

（3）确定橡胶的横截面积3AA?F/q?12.07?10/0.5?24140mm2选用橡胶卸料或顶件时，与弹簧选用方法相似，也应根据卸料力和要求的压缩量校核橡胶的工作压力和许可的压缩量，看能否满足冲裁工艺的需要。

由于橡胶的压缩特性为非线性，故压缩量不能过大。为使橡胶耐久的工作，最大压缩时不能超过其厚度的35%,预压缩时约为其厚度的10%—15%.

图6—1

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6.4.2 确定压边弹性元件

在拉深中可以采用的弹性元件有橡胶，弹簧，气垫，氮气弹簧等。但是该工件是一件拉深件，拉深件压边时，要求压边力基本恒定，若采用橡胶，弹簧等作为弹性元件，随着压力机行程的增大，压力也将急剧增加。此时压边力很难控制适当，不是过大，使工件拉裂，就是压边力过小，使工件边壁或凸缘起皱。气垫基本能够保持稳定的压力，并且大型压力机上有，正好适合这里的要求。气垫充的是低压空气，有单独的压缩空气源供应系统。

压料板 图6—2

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6.4.3 确定导向元件

导向零件是用来保证上，下模正确的相对运动，模具中应用最广泛的是导柱和导套。 （1） 导柱

导柱标准结构有四类：即普通导柱，小导柱，可卸导柱和压圈固定导柱。普通导柱的特点是在长度方向上，用以固定和导向部分直径的基本尺寸相同，只是极限偏差不同，这样，即便于装配又便于加工。

导柱 图6-3

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（2） 导套

导套标准结构形式有三类：即普通导套，小导套和压圈固定导套。

导柱和导套配套用于滑动或滚动导向，导柱和导套之间采用H7/h6或H7/h5的间隙配合，但必须小于冲裁间隙。导柱和导套一般采用过盈配合H7/r6分别压入下模座和上模座的安装孔中，导柱导套一般选用20钢制造，为了增加表面硬度和耐磨性，应进行表面渗碳处理，渗碳后的淬火硬度为58-62HRC。

导套 图6—4

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7 总 结

毕业设计是对我们大学四年所学知识的系统应用和总结，也是为将来走向毕业岗位所作的基本准备工作。经过十二周的设计和学习，我们从开始分析工艺，决定工艺路线，不断摸索前进，设计模具结构，到完成整套工艺路线，在这一系列的过程中，我认识到，模具设计是一门严谨的学科，不能有半点的疏忽大意，任何步骤和细节都要认真考虑，如不然的话，不但给企业和社会带来麻烦和损失，也给自己带来很大的经济损失，这是因为模具的设计和原材料是比较昂贵的。在设计的这几周中，让我也认识到了自己的知识的缺陷思路的不清晰。现在在书本上所学的知识是远不能满足社会的需求的，将来面临的工作和任务要比设计困难百倍，麻烦千倍。做为马上要毕业的学生，即将为国家的社会主义现代化建设贡献自己的一份力量，因而我还得再继续的努力学习，虚心听取各个同学的意见，接受老师的指导，以弥补自己在各方面的不足。

在这段时间里离不开老师的悉心指导，同学的帮助和指教，为我完成我的毕业设计打下了坚实的基础。在设计过程中存在着问题是必然的，遇到许多不懂的地方也是正常的，关键是能够迎难而上，一一解决并逐步落实。通过自己完成设计让我四年来所学到的知识得到了升华，积累了作为一个设计者的基本经验。

通过自己充分的了解和细心的完成，我得到的不仅是完成了这次毕业设计，而且更重要的是我掌握了设计的基本思路，形成了设计的思维习惯，为将来的学习和工作打下了扎实的基础，所谓万丈高楼平地起，我认为毕业设计的每一个步骤都是非常值得的！

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8 参 考 文 献

［1］王孝培著．《实用冲压技术手册》 北京 机械工业出版社 2001．3 ［2］李发致著．《模具先进制造技术》 北京 机械工业出版社 2003年 ［3］陈良杰著．《国外模具技术发展动态》 模具工业 2005年

［4］高佩福著．《实用模具制造技术》 第二版 北京 中国轻工业出版社 2000年 ［5］万战胜著．《冲压工艺及模具设计》 北京 中国铁道出版社 1995年 ［6］王树勋著．《模具实用技术设计综合手册》 华南理工大学出版社 1995年 ［7］卢吉连著．《我国模具应用技术现状与发展》 模具技术 2000年

［8］周永泰著．《改革开放以来我国模具工业发展主要成就》 模具工业 2005年 ［9］德俊著．《板料弯曲的新工艺与新模具》 机电工程技术 2005年 ［10］黄宏毅． 李明辉 《模具制造工艺学》 机械工业出版社 2002.3 ［11］成大仙．《机械设计手册》化学工业出版社 1999.8 ［12］张国平．《现代工程机械设计》机械工业出版社 2003.1 ［13］曹演昌．《工程机械构造》机械工业出版社 1984.5 ［14］秦四成．《工程机械设计》科学出版社 2003.1

［15］刘朝儒．高政一．《机械制图》高等教育出版社 2001.8

［16］高军．赫海宾．李辉平．《模具设计及ＣＡＤ》 化学工业出版社 2006.8

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9 致 谢

在毕业设计期间，我要感谢老师们的悉心辅导，在我迷茫时能为我指点迷津，让我能够按时保质的完成我的毕业设计，这十二周时间里老师为我们费了很多的心血，在此我致以深深的谢意。

即将毕业，希望老师在今后的生活中，身体健康，万事如意，合家欢乐

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9 致 谢

在毕业设计期间，我要感谢老师们的悉心辅导，在我迷茫时能为我指点迷津，让我能够按时保质的完成我的毕业设计，这十二周时间里老师为我们费了很多的心血，在此我致以深深的谢意。

即将毕业，希望老师在今后的生活中，身体健康，万事如意，合家欢乐

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