3 模具设计及计算

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3 模具设计及计算

3.1模具设计的基本原则

3.1.1模具设计的基本作用

模具作为生产用精密、高效的工艺装备，本身也是一种精密的机械产品。该机械产品能否满足对其使用性能和成形精度的要求、必须解决好模具设计与制造、精度与寿命等各方面与模具相关的问题。

同时模具作为中心议题，可以细分成模具设计、制造、材料、成本、精度、寿命、安装、使用，以及标准化等各方面问题。

①模具设计是模具制造的基础，合理正确的设计是正确制造模具的保证； ②模具制造技术的发展对提高模具质量、精度以及缩短制造模具的周期具有重要意义；

③模具的质量、使用寿命、制造精度及合格率在很大程度上取决于制造模具的材料及热处理工艺；

④模具成本直接关系到制件的成本以及模具生产企业的经济效益； ⑤模具工作零件的精度决定制件的精度；

⑥模具的寿命又与模具材料及热处理、模具结构以及所加工制作材料等诸多因素有关；

⑦模具的安装与使用直接关系到模具的使用性能及安全；

而模具的标准化是模具设计与制造的基础，对大规模、专业化生产模具具有重要的作用，模具标准化程度的高低是模具工业发展水平的标志。

3.1.2模具设计的基本内容

模具结构设计主要包括：

①分析零件的结构工艺性及材料。 ②选择成形的工艺方案和制定工艺卡片。 ③确定坯料的尺寸、重量及备料方法等。 ④计算并确定的各项工艺参数，如压力机等。 ⑤进行各模具的总体结构设计与校对。

3.2模具的结构形式

冲模的结构形式多种多样，按工序的性质分类，可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合程度分类，可分为单工序模、复合模、级进模等。各种冲模的构成大体相同，主要由工作零件、定位零件、卸料与推料零件、导向

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零件、联接与固定零件等组成。

本制件经工艺分析由剪板—落料与拉深成形复合（只成形浅球形部分）—冲孔与切边复合—外缘翻边与内缘翻边复合（同时成形Φ75mm的开口和Φ20mm的底孔）四道工序组成，采用复合模生产。

3.3模具零部件设计原则 3.3.1凸凹模

复合模中，至少有一个凸凹模。凸凹模的内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚

决定于冲裁件的尺寸。从强度考虑，壁厚受最小值限制。凸凹模的最小壁厚受冲模结构影响。对于正装复合膜，最小壁厚可小些；对于倒装复合模，因内孔积存废料最小壁厚要大些。

3.3.2定位零件

定位零件的作用是使毛坯（条料或块料）送料时有准确的位置，控制送料的进距，保证冲出合格的制件，不至冲缺而造成浪费。选择定位方式及定位零件时应根据坯料形式、模具结构、冲件精度和生产率的要求等来确定。 ①定位件

主要是定位板或定位销，一般用于对单个毛坯的定位。 ②导料件

主要是导料板和测压板，它对条料或带料送料时起导正作用。 ③挡料件

其作用是给予条料或带料送料时以确定进距。主要有固定挡料销、活动挡料销、自动挡料销、始用挡料销和定距侧刀等。

3.3.3卸料与推件装置

①卸料装置

卸料装置分固定卸料装置、弹压卸料装置和废料切刀等几种。

卸料板用于卸掉卡箍在凸模上或凸凹模上的冲裁件或废料。固定卸料装置适用于冲制材料厚度大于和等于0.8mm的带料或条料。弹压卸料装置主要用于冲制薄件和要求平整的冲件。 ②顶件装置

顶件装置一般是弹性的。其基本组成有顶杆、顶件块和装在下模底下的弹顶器，弹顶器可以做成通用的，其弹性元件是橡胶或弹簧，这种结构的顶件力容易调节，工件可靠，冲件平直度较高。

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3.4落料成形复合模具设计

已知：工件材料：紫铜

材料厚度：0.3mm

查手册，得到紫铜的抗拉强度?b=200Mpa，抗剪强度?=160Mpa,

屈服强度?s=7Mpa，伸长率?=30%。 材料本身较软。

3.4.1拉深系数和拉深次数的确定

查手册，得紫铜的首次拉深系数m1=0.5—0.55,

以后各次拉深系数mn=0.72—0.80。

由于球形件的拉深系数对任何直接均为定值m=0.71，属于本制件材料的拉深系数范围。

由公式d1=m1D=0.71×93=66.03mm,故可以一次拉深成形。 该制件的拉深次数为1次。

3.4.2是否采用压边圈

由公式t/D×100=0.3/93×100=0.32,查手册，需采用压边圈。

3.4.3力的计算

①拉深力P=K Lt?b

式中：K—系数，取0.5—0.8；取K=0.6；

L—拉深件横截面周长，mm；（使用ug算出L=263.3×2=526.6mm） t—材料厚度，mm； ?b—抗拉强度。

P=0.6×526.6×0.3×200=18957.6N。

②压边力Q=FN q/1000

查手册，得q=1.2—1.8Mpa,取q=1.8Mpa。 式中：FN—压边面积mm2，FN=72.22mm2； q—单位压边力。

Q=72.22×1.8/10000=0.013KN=13 N ③拉深总工艺力P总=P+Q

P总=18957.6+13=18970.6N。 ④冲裁力P0 =Lt?

式中 L—冲裁的周长

P0=3.14×93×0.3×160=14016.96N ⑤卸料力P1=K1P0

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式中K1—推出系数，查手册，得K1的取值范围为0.02—0.06,取K1=0.05。

P1=0.05×14016.96=700.85N ⑥推件力P2=nk2P0

式中 n—同时卡在凹模中的工件（或废料）数目，n=h/t,h为凹模腔口

高度，mm，t为材料厚度，mm；在这里取n=1；

K2—推出系数，查手册，得k2的取值范围为0.03-0.09，取k2=0.05； P2=1×0.05×14016.96=700.8N。 ⑦ 顶件力P3=K3P0

式中K3—顶出系数，查手册，得k3的取值范围为0.03-0.09，取k3=0.05； P3=0.05×14016.96=700.8N。

3.4.4压力机的选择

由于该制件在成形过程中主要是拉深变形，故在选择压力机时主要以拉深力的大小来确定。而拉深总工艺力是选择拉深设备的主要依据，但不能简单地按拉深所需的总工艺去选择拉深设备，而应结合拉深设备的特点合理地选用，拉深工艺特别是落料—拉深复合工艺时的工作行程较大。

一般情况下，拉深总工艺力与拉深设备标称压力的关系可按下式进行概略计算：

P总≤（0.7—0.8）P压

得：P压≥27107—23713N

查手册，得该制件的拉深速度为：v=53.3—61m.min-1。

根据以上计算，可选公称压力为250KN的开式压力机（JB21-25）。其技术参数为：

公称压力： 250KN 滑块行程： 80mm

行程次数： 100次/min 最大封闭高度： 250mm 封闭高度调节量： 50mm 立柱间距离： 340mm

工作台尺寸（前后×左右）： 700×440mm 模柄孔尺寸（直径×深度）： Φ40×65mm

3.4.5模具压力中心的确定

由于本件是对称件，所以模具压力中心在制件的几何中心。如图3.1所示。

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图3.1 压力中心示意图

3.4.6模具总体结构设计与分析

落料成形复合模结构设计应在选定制件工艺方案的基础上进行，为了保证达到工件的要求，在进行落料成形复合模的结构设计时，必须注意以下几点：

①坯料放置在模具上应保证可靠的定位；

②设计落料拉深复合膜时，由于落料凹模的磨损比拉深凸模的磨损快，所以落料凹模上应预先加大磨损余量，普通落料凹模应高出拉深凸模约2-6mm。

③为了减少回弹，在冲程结束时应使工件在模具中得到校正；

④压边圈与毛坯接触的一面要平整，不应有孔或槽，否则拉深时毛坯起皱会陷到孔或槽里，引起拉裂；

⑤毛坯放入到模具上和拉深成形后从模具中取出工件要方便。 经分析、验证最终所得落料成形复合模结构图如图3.2所示。

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1－下模座 2-导柱 3、18-固定板 4、12、15、22、27-内六角螺钉 5、11、21、25-圆柱销 6-落料凹模 7-固定挡料销 8-卸料板 9-导套 10-上模座 13-模柄 14-打杆 16-卸料螺钉 17、34-垫板 19、30-橡胶 31-双头螺杆 32-螺母 33-推件板

图3.2 落料成形复合模

本落料成形复合模成形的工件表面平整，为了防止销孔离凹模刃壁较近，削弱凹模强度，模具采用自制的固定挡料销来对坯料进行定位；整套模具均采用销钉定位，内六角沉头螺钉连接，因制件本身材料较软，所以用弹性卸料装制卸出废料。

将坯料放置在下模上，合模时，随着压力机滑块的下行，成形凸模26与凸凹模20、推件板33之间的板料被压紧。滑块继续下行相继完成落料、拉深成形工序。当下行至下止点时，即完成成形工序。开模是，压力机滑块上形，下模利用橡胶30的弹力推动推杆，同时推动压边圈24来推出工件；而上模利用顶件块33的自重来顶出工件，从而很好的完成了制件的上下脱模。

本复合模的顶件装置除了起把工件从凸凹模中顶出的作用，还起着成形制件底部和压紧的作用。推件装置采用弹性推件装置，起弹性元件为橡胶，推件块借用压边圈，这种结构的推件力容易调节，工作可靠，制件的平直度较高。该模具成形的工件质量较高，模具寿命长，使用安装方便，适用于大批量生产。

20-凸凹模 23-衬板 24-压边圈 26-成形凸模 28-顶杆 29-板

3.4.7凸凹模工作部分的尺寸计算

①拉深模单边间隙

查手册，得该制件拉深模的单边间隙Z=（1.3—1.4）t=0.39—0.42mm， 取Z=0.4mm。 ②拉深凸模工作部分的尺寸dp dp?(d?0.4?)0??p

拉深凹模工作部分的尺寸Dd

Dd?(d?0.4??2z)??d0

式中 ?—拉深件尺寸公差，mm； Z—拉深时凸、凹模单面间隙，mm；

查手册，得 凸模制造公差?p=0.03mm；凹模制造公差?d=0.015mm。 dp?70?0.03mm， Dd?70.800?0.015mm。

③拉深凸模圆角半径rp=(3—5)t=0.9—1.5mm，取rp=1.5mm；

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拉深凹模圆角半径rd=（5—10）t=1.5—3mm，取rd=1.8mm。 ④落料模单边间隙Z

查手册，得该制件落料模的单边间隙Z=0.01mm; ⑤落料凸模刃口部分的尺寸Dp DP?(D?x?)??d0

落料凹模刃口部分的尺寸Dd

Dd?(D?x??2Zmin)0??p

式中 D—落料的尺寸，mm；

?—工件公差，mm；取?=0.014（IT8）

Zmin—双面间隙，mm； X—磨损系数，取x=0.75；

?p—凸模制造公差,?p=?/4=0.0035;

?d—凹模制造公差, ?d=?/4=0.0035; 得：DP?(93?0.75?0.014) Dd?(93?0.75?0.014?0.00350=92.990?0.0035mm，

=92.95?0.0035mm。

0?2?2?0.01)0?0.0035成形凸模、凸凹模、落料凹模的二维图如图3.3（a）、（b）、（c）所示。

（a） 成形凸模

工件在拉深时，由于空气压力的作用或润滑油的黏性等因素，使工件很容易粘附在凸模上，故在设计凸模时，应有通气孔，查手册，取凸模上通气孔的直径为d＝8mm。

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（b） 凸凹模

(c) 落料凹模

图3.3

由于在冲裁时，凹模承受冲裁力和侧向挤压力的作用，由于凹模结构形式及固定方法不同，受力情况又比较复杂，只能按经验公式来确定其轮廓尺寸。 凹模厚度 H＝kb (≥15mm)

凹模壁厚 C＝（1.5—2）H (≥30—40mm) 式中 b—凹模刃口的最大尺寸，mm；

K—系数，考虑板材厚度的影响；查手册，得k=0.2。

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得：H=0.2×93=18.6mm,取H=20mm；

C＝（1.5—2）×20＝30—40mm，结合模具的选择，取C=33.5mm。

由于凸模、凹模外形复杂，故将其按照制件的数字模型用数控铣床进行数字加工。同时为了保证零件的表面美观，在零件加工时要求其精度为IT8，表面粗糙度0.8。

3.4.8 模架的选择

根据制件以及模具外形尺寸，结合压力机工作台板的尺寸选用中间导柱圆形模架，再按其标准选择具体结构尺寸。 模架具体参数如下： 名称 上模座 下模座 导柱 导套 尺寸 160mm ?45mm 160mm ?55mm 28mm?200mm 28mm?110mm?43mm 材料 HT200 HT200 HT200 HT200 代号 GB/T2855.11 GB/T2855.12 GB/T2861.1 GB/T2861.6 3.4.9橡胶的选用

橡胶的自由高度H

H?100L?2??1

对于普通橡胶，可取?1=10%-15%，?2?45%。对于聚氨酯橡胶，?1=5%-10%，

?2=10%-35%。硬度越高，?1和?2都应减小。

本模具采用聚氨酯橡胶，取?1=5%，?2=35%，L=18mm（考虑修模最后的卸料或压边的工作行程）得：

H?100?1835?5?60mm

故该落料成形复合模中橡胶参数为：60mm×16.5mm×60mm。

3.4.10模具的三维造型图

该模具三维造型图如图3.4所示。

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图3.4

3.5切边冲孔复合模设计

根据工艺方案，本工序中的冲孔是为下一工序——翻边做准备的，故需要先确定冲孔的大小。

预冲孔直径 d=D-2(h+0.43r-0.72t) 式中： r——翻边与工件平面的圆角半径，mm; t——工件厚度，mm；

h——翻边的高度，mm；根据对零件的分析，可的h=3.23mm D——翻孔后孔中径，mm。

得：d=19.7-2×（3,23+0.43×1-0.72×0.3）=12.812mm 取d=13mm。

3.5.1冲裁力的计算

冲裁力的大小主要与材料力学性能,厚度以及与冲裁件分离的轮廓线有关.对于平刃口的模具冲裁时,冲裁力可以按照以下公式计算:

F切边?KLt?

式中 L——冲裁件周边长度(mm)；

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t——材料厚度(mm)； ?——材料抗剪强度(MPa)； K——系数，一般取K?1.3。

一般情况下，材料?b?1.3?，为计算方便，也可用下式计算 F切边?Lt?b

故 F切边?Lt?b?3.14?93?0.3?200N?17521.2N F冲孔??Dt?b???13?0.3?200=2449.4N F冲=F切边+F冲孔=17521.2+2449.2=19970.4N

3.5.2卸料力、推件力和顶件力的计算

对于卸料力、推件力和顶件力可根据经验公式计算： F卸?K1F冲； F推?nK2F冲；

F顶?K3F冲；

式中 K1、K2—推出系数，K3—顶出系数，查手册，得：

K1的取值范围为0.02—0.06,取K1=0.05 ； k2的取值范围为0.03-0.09，取k2=0.05； k3的取值范为0.03-0.09，取k3=0.05；n=1;

代入公式得：

卸料力：F卸?K1F=0.05?19970N=998.5N 推件力 ：F推?nK2F冲=1?0.05?19970N=998.5N 顶件力 : F顶?K3F冲=0.05?19970N=998.5N

3.5.3压力机的选择

由于本模具是采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模,故

F总=F冲+K卸+K推，得：

+K卸+K推=3?998.5=2995.5N。

公称压力： 160KN 滑块行程： 55mm

F总=F冲故选择公称压力为160KN的开式双柱可倾式压力机（J23-16）。其技术参数为：

行程次数： 120次/min 最大封闭高度： 220mm

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封闭高度调节量： 45mm 立柱间距离： 220mm

工作台尺寸（前后×左右）： 300×450mm 模柄孔尺寸（直径×深度）： Φ40×60mm

3.5.4模具总体结构设计与分析

经分析、验证最终所得切边冲孔模结构图如下图3.5所示。

1－下模座 2-卸料板 3-切边凹模 4-导柱 5-导套 6-上模座 13-凸模固定板 14-冲孔凸模 16-卸料板 17-冲孔凹模 19-切边凸模 21、23-弹簧 24-卸料螺钉

图3.5 冲孔切边复合模

该冲孔切边复合模是落料拉深工序之后的冲孔、切边工序的复合模，本模具可完成冲Φ13孔和外边缘的切边工序。合模前，工件倒扣在切边凸模19和冲孔凹模17组成的凸凹模上，实现工件的定位；合模时，随着压力机滑块的下行，卸料板16与工件接触，在弹簧力的作用下，夹紧工件，从而防止了工件在冲孔力和切边力的作用下左右晃动；压力机滑块继续下行，卸料板16因接触工件而慢慢的上行，此时冲孔凸模14会慢慢的伸出来完成冲孔的工序，与此同时切边凹模3也完成了切边的工序。开模时，卸料板16在弹簧21的作用下顶出制件；冲孔的废料从下模的底复合孔漏出，切边的废料则由卸料板2在弹簧23的作用下向上顶出。

此复合模具中只采用了螺钉紧固和圆柱销定位。

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7、15、20-圆柱销 8、9、12、22-内六角沉头螺钉 10-模柄 11、18-垫板

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3.5.5 冲孔凸模与凹模的设计

①冲孔凸模设计

根据零件的使用特性、相关配合零件的配合要求，最终确定冲孔凸模的相关参数。冲孔凸模如图3.6所示。

图3.6 冲孔凸模

为了保证零件的精度要求，采用压入后再对底部磨平。 ②凸模强度校核及最大允许长度计算：

冲裁时凸模所受的应力，有平均压应力?和刃口的接触应力?K两种。孔径大于冲件材料厚度时，接触应力?K大于平均压应力?，因而强度核算的条件是接触应力?K小于或等于凸模材料的许用应力[?]。孔径小于或等于冲件材料厚度时，强度核算条件可以是平均压应力?小于或等于凸模材料的许用应力[?]。 因d>t，故凸模强度按下式核算：

?k?2?1?0.5td????

式中 t—冲件材料厚度（mm）；

d—凸模或冲孔直径（mm）；

?—冲件材料抗剪强度（MPa）；

?K—凸模刃口接触应力（MPa）；

?—凸模刃口平均压应力（MPa）；

[?]—凸模材料许用压应力，对于有特殊导向的凸模，可取2000—3000MPa。

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?k?2?1?0.5td?2?160?323.89MPa???0.31?0.5?13?

凸模在中心轴向压力的作用下，保持稳定（不产生弯曲）的最大长度与导向方式有关。

冲孔凸模的，最大允许长度lmax按以下计算：

lmaxlmax≤270d/F

2

—凸模最大允许长度（mm）；

F—冲模力，N；

d—凸模最小截面的直径，mm。

lmax≤270×132/2995.5=833.7mm。

故该凸模强度校核及长度满足要求。

③ 冲孔凹模采用标准件，凹模的孔型，选用垂直于冲孔凸模平面的刃壁。只是该所选用的凹模的工作表面需与制件的内表面配做。

3.5.6切边凸模与凹模的设计

①切边凸模的设计

切边凸模的刃口与刃口之间的距离，其最小值和冲件材料的强度与厚度有关，一般可参照复合模中关于最小壁厚的数据。 切边凸模的二维图如图3.7所示：

切边凸模 图3.7 冲孔切边凸凹模

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②切边凹模的设计

切边凹模外形尺寸，一般按经验方法确定，一种是查表确定凹模外形尺寸，一种是一经验公式计算确定凹模外形尺寸。而本模具设计按经验方法确定，根据切边凸模的外形尺寸，可得出切边凹模的外形尺寸，如图3.8所示。

图3.8 切边凹模

本复合模的冲孔凹模与切边凸模配合，从结构上说与凸凹模一样。

3.5.7 模架的选择

根据制件以及模具外形尺寸，结合压力机工作台板的尺寸选用中间导柱圆形模架，在按其标准选择具体结构尺寸。 模架具体参数如下： 名称 上模座 下模座 导柱 导套 尺寸 160mm ?40mm 160mm ?45mm 28mm?170mm 28mm?100mm?38mm 材料 HT200 HT200 HT200 HT200 代号 GB/T2855.11 GB/T2855.12 GB/T2861.1 GB/T2861.6 3.5.8弹簧的选用

① 弹簧的顶压力Py=Pz/N 式中 Py—弹簧的顶压力，N；

Pz—弹簧承担的工艺力，如卸料力，或推件力等，N; N—弹簧的个数，一般取2—6个。取N＝4。

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1）弹簧21

承担的是推件力，但同时也有卸料的作用，取Pz＝998.5N；

得：Py=998.5/4＝249.6N。

2）弹簧23

承担卸料力，取 Pz＝998.5N；

得：Py=998.5/4＝249.6N。

②选弹簧，确定弹簧最大工作极限负荷P2

因为弹簧21和23所承受的顶压力一样，故可选择同一型号的弹簧。 选：弹簧2.5×16×45 GB2089—80，且根据模具安装的位置,拟选用8个2.5×16×45的弹簧 ③计算弹簧总压缩量Hc Hc=Hy+Hg+Hx

式中 Hy——弹簧预压缩量，Hy＝H2 Py/P2 P2——弹簧最大工作极限负荷，N;

Hg——弹簧的工作行程，冲裁中Hg＝t+1(t为料厚，mm)。 Hx——凸模总修磨量，一般取4—10mm,取Hx＝5mm。

得：Hc＝11.4 ×249.6/700+0.4+5=9.5mm＜Hy＝11.4mm。

故选用的弹簧合适。

3.5.9模具的三维造型图

该模具三维造型图如图3.9所示。

图3.9

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3.6内缘外缘翻边复合模 3.6.1翻边力

①圆孔的翻边力F1 F1=1.1∏(D-d)t?s

式中 D—翻孔后中径，mm；d—翻孔前冲孔直径，mm； ?s—材料的屈服强度，?s=7Mpa;

得：F1=1.1×3.14×（19.7-13）×0.3×7=48.6N。 ②外缘翻边的翻边力F2 F2=1.25Lt?bk

式中 L—弯曲线长度，mm；?b—抗拉强度，?b=200Mpa; k—系数，近似为0.2—0.3；取k=0.3。 得：F2=1.25×3.14×82×0.3×200×0.3=5793.3N。

3.6.2 压力机的选择

根据以上计算，可选公称压力为250KN的开式压力机（JB21-25）。其技术参数为：

公称压力： 250KN 滑块行程： 80mm

行程次数： 100次/min 最大封闭高度： 250mm 封闭高度调节量： 50mm 立柱间距离： 340mm

工作台尺寸（前后×左右）： 700×440mm 模柄孔尺寸（前后×左右）： Φ40×65mm

3.6.3模具总体结构设计与分析

经分析验证最后所得的内缘外缘翻边模如图3.10所示。

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1－下模座 2-导柱 3-外缘翻边凹模 4-孔翻边凹模 5-导套 6-上模座 7、28-垫板 8、16、20-圆柱销 9、11、13、27-内六角沉头螺钉10-模柄 12、21-弹簧 14-凸模固定板 15-挡板 17-活动凸模 18-孔翻边凸模 19-凸台 22-顶杆 23-橡胶 24-螺母 25-双头螺杆 26-板

图3.10 内缘外缘翻边复合模

该翻边复合模的结构分析：

①该复合模的所有零部件都采用销钉定位，内六角沉头螺钉连接，分别按照GB/T119.1和GB70-76选取。

②孔翻边凹模的圆角半径对材料变形影响不大，故取工件的圆角半径。 ③孔翻边凸模为锥形，这样孔缘会被圆滑地胀开，变形条件比平底凸模优越。 ④孔翻边凹模4为活动的，由顶杆22在橡胶23的弹力作用下带动其向上运动，制件放在凹模4内，并由它定位；孔翻边凸模18由凸模固定板14固定，当压力机滑块行程至下止点时，把顶件块19压到了最低点，孔翻边结束后压力机滑块回程，顶件块19在弹簧21的作用下将制件从孔翻边凹模4从中顶起。 ⑤外缘翻边凸模17为活动的，在自生的重力和弹簧12的弹力作用下对制件起夹紧作用，防止在翻边的时候，制件左右晃动，影响加工精度；合模时与外缘翻边凹模3接触，从而对外缘进行翻边，开模时，在弹簧12的作用下，外缘翻边凸模17又起了卸料的作用。

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3.6.4 翻边模工作部分设计

①孔翻边模工作部分设计

1）查手册，得孔翻边时凸凹模之间的间隙 Z/2=0.25mm。 2）翻边凸模尺寸 DT=(D0+△)0 ??T 翻边凹模尺寸 DA=(DT+2Z)

??A?0

式中 DT、DA—凸、凹模直径；?T、?A—凸、凹模公差； D0—圆孔最小内径 ，△—圆孔内径公差。 分析零件图，没有对该内孔有精度要求，故得： DT=19.4mm DA=19.4+2×0.25=19.9mm。 ②外缘翻边模工作部分设计

1）查手册，得外缘翻边时凸凹模之间的间隙 Z/2=0.25mm。 2）翻边凸模尺寸 DT=(D0+△)0 ??T 翻边凹模尺寸 DA=(DT+2Z)

??A?0

式中 DT、DA—凸、凹模直径；?T、?A—凸、凹模公差； D0—圆孔最小内径；△—圆孔内径公差；△=0.3。 得： DT=74.7mm DA=74.7+2×0.25=75.2mm。

孔翻边凸模、凹模，外缘翻边凸模、凹模的外形尺寸如图3.11所示：

凸模 凹模

（a） 孔翻边凸模、凹

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凸模 凹模

（b） 外缘翻边凸模、凹模

图3.11

3.6.5 模架的选择

根据制件以及模具外形尺寸，结合压力机工作台板的尺寸选用中间导柱圆形 模架，在按其标准选择具体结构尺寸。 模架具体参数如下：

名称 上模座 下模座 导柱 导套 尺寸 160mm ?40mm 160mm ?45mm 28mm?170mm 28mm?100mm?38mm 材料 HT200 HT200 HT200 HT200 代号 GB/T2855.11 GB/T2855.12 GB/T2861.1 GB/T2861.6 3.6.6橡胶的选用

橡胶的自由高度H

H?100L?2??1

对于普通橡胶，可取?1=10%-15%，?2?45%。对于聚氨酯橡胶，?1=5%-10%，

?2=10%-35%。硬度越高，?1和?2都应减小。

本模具采用聚氨酯橡胶，取?1=5%，?2=35%，L=10mm（考虑修模最后的卸料或压边的工作行程）得：

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H?100?1035?5?34mm

故该落料成形复合模中橡胶参数为：60mm×16.5mm×40mm

3.6.7 模具的三维造型图

模具三维造型图如3.12所示。

图3.12

3.7 模具主要工作部分材料的选择及热处理

凹模,凸模及凸凹模是在强压、连续使用和用很大冲击的条件下工作的，并伴有温度的升高，工作条件及其恶劣。所以对凸、凹模及凸凹模的材料要求有好的耐磨性、耐冲击性、淬透性和切削性，硬度大，热处理变形要小，而且价格低廉。

根据手册中冲压工作零件常用材料及热处理要求，选择的各工序中凸模、凹模及凸凹模的材料如下：

选择成形凸模材料为T10A，热处理为淬硬HRC56～60； 选择落料成形凸凹模材料为T10A，热处理为淬硬HRC58～62； 选择冲孔凹模材料为T10A，热处理为淬硬HRC58～62；

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选择冲孔凸模材料为T10A，热处理为淬硬HRC56～60； 选择切边凸模材料为Cr12，热处理为淬硬HRC60～64; 选择切边凹模材料为Cr12，热处理为淬硬HRC60～64; 选择孔翻边凸模材料为T10A，热处理为淬硬HRC58～64； 选择孔翻边凹模材料为T10A，热处理为淬硬HRC58～62； 选择孔外缘翻边凹模材料为T10A，热处理为淬硬HRC58～62； 选择孔外缘翻边凸模材料为T10A，热处理为淬硬HRC58～62；

3.8润滑剂的选择

润滑剂可以减少与模具之间的摩擦，降低变形抗力，冷却工作表面，并可以保护工件表面不被拉毛。

使用润滑剂可以在模具和毛坯之间形成牢固的、低摩擦的润滑膜．以防止两者直接接触，降低摩擦力，抑制制件破裂，提高成形极限；同时，减少因烧结粘着而产生的擦伤，提高产品质量，延长模具寿命。

查手册，得冲压加工中所使用油型和水型油型，根据成形高度的不同，由不同新度的基础油和添加剂配制而成。

所以，综合考虑上述原因同时考虑成本和经济性因数。 选取润滑剂为工业凡士林。

3.9冲压模具合理使用与维护

①模具使用前应严格检查，清楚赃物。有导向装置的模具，还应检查润滑是否良好。

②经常检修压力机，保证压力机精度。

③按安装程序将模具安装在压力机上，无导向装置的模具和导板模要仔细调整间隙。

④冲压毛坯要清洁，并按要求均匀地涂好润滑剂。

⑤凸、凹模刃口磨损后应及时刃磨，否则会加速刃口的磨损、降低冲压件质量和模具寿命。

⑥用于大批生产的模具必须有备品，以便轮换使用保证正常生产的需要。 ⑦送料、出件使用的工、夹具应用软金属制成，以防意外损坏模具。 ⑧搬运模具要轻拿轻放，以免损坏模具的刃口及导向装置。超过50kg的中、大型模具要设计起吊装置以便搬运。

⑨模具入库存放应清楚废料及赃物，并在刃口和导向部分涂抹润滑油防锈。

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