法兰盘冲压模具设计说明书.doc

2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作法兰盘冲压模具设计机制05级2班 李栋 指导教师：郑建新摘要：本设计分析了法兰盘零件的冲压工艺，确定合理的冲压工艺方案，设计了落料、拉深、冲孔复合模，并进行了模具主要工艺参数的计算，详细介绍了模具主要零件的设计，同时阐述了模具工作过程。关键词：冲压 落料 拉深 冲孔 模具Design of Flange Punching Die Abstract:The process of flange parts stamping is analysised in this thesis,the most reasonable process is also determined. After the main parameters have been calculated, a blanking drawing-deep punching compound die was adopted.This thesis also introduces how to calculate main parameters, as well as how the die works.Key words: punching blanking drawing piercing die前 言冲压件在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。通过调查，目前市场上对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期大为缩短，冲压生产为适应市场的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具，从而提高生产效率，缩短生产周期，获得较好的经济效益。本文将对法兰盘冲压工艺与复合模设计作一个系统、详细的介绍与运用。它将我们所学课程的理论和生产实际知识联系在一起，培养了个人独立工作能力和创新能力，树立理论联系实际和严谨求实的工作作风，巩固、扩充模具专业课程所学内容，掌握复合模的设计方法和步骤。从而更加熟练的掌握了我们所学的模具设计知识和其他机械方面的技能，如计算分析、CAD绘图、查阅设计资料和撰写设计说明书，熟悉标准和规范。通过毕业设计，能够提高自我分析、解决问题的能力，对学过的基础知识进行复习和运用，对专业知识有个更进一步的掌握和了解，提高自己创新思维的能力。毕业设计的涉及面较广，需要我们查阅各种相关的资料。整个法兰盘的设计是按照我个人对模具的理解和查阅相关资料的情况下完成的，设计内容难免会有一些漏洞和错误，希望各位老师及领导予以批评和指正。目 录前 言第一章 冲压基本知识11.1冲模的概念、特点及应用11.2冲压基本工序11.3 冲压模具21.3.1 冲模的要求21.3.2 冲模的分类31.3.3 冲模基本结构组成31.4 冲压技术的现状及发展方向3第二章 冲压工艺分析及方案论证92.1 冲压工艺分析92.1.1 零件的工艺分析92.1.2 冲裁件的精度与粗糙度102.2 确定工艺方案10第三章 主要工艺参数计算113.1 毛坯尺寸的计算113.2 判断拉深次数123.3 压力中心的确定123.4 排 样123.4.1 排样设计123.4.2 冲裁单件材料的利用率133.5 计算工序压力143.5.1 落料力计算143.5.2 卸料力计算143.5.3 冲孔力计算153.5.4 推件力计算153.5.5 拉深力计算163.5.6 选择冲床时的总冲压力16第四章 初选冲压设备17第五章 模具主要工作部分尺寸计算185.1 落料刃口尺寸计算185.2 冲孔刃口尺寸计算215.3 拉深工作部分尺寸计算225.3.1 凸、凹模圆角半径225.3.2 凸、凹模工作部分尺寸及其公差23第六章 模具各主要零件设计256.1 落料凹模及相关组件设计256.1.1 凸凹模材料256.1.2 落料凹模厚度、壁厚设计256.1.3 相关组件设计266.2 冲孔凸模及相关组件设计266.2.1 凸凹模材料266.2.2 冲孔凸模设计266.2.3 相关组件设计276.3 弹性元件的设计计算276.3.1 上卸料弹性元件计算276.3.2 下顶件弹性元件计算286.4 上下模座的外形尺寸和厚度286.5 模具总体设计286.6 模具工作过程296.7 凸模强度校核306.7.1 压应力校核306.7.2 弯曲应力校核306.8 冲压设备校核31第七章 零件三维实体图33结束语41致 谢42参考文献43附件清单44第一章 冲压基本知识1.1冲模的概念、特点及应用冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。所谓冲压是指在常温下利用模具在压力机的作用下，对材料施加压力，将材料分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和精度零件的一种加工方法，又可称为冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程技术。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，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）在压力机的简单冲击下，能得到其它加工方法不能或难以得到的形状复杂、精度一致的制件。（2）操作简便，劳动强度低，生产效率高，适合批量生产，便于实现机械化和自动化。（3）尺寸稳定，制件精度高，互换性好。（4）材料利用率高，制件重量轻、刚性好、强度高，在批量生产条件下成本低。（5）在生产过程中，材料表面不易遭受破坏，制件表面质量好，通过塑性变形后，还可以使制件的力学性能有所提高。由于冲压工艺的这些特点，因此其在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。从精细的电子元件、仪表指针到汽车的覆盖件和大梁、高压容器封头及航空航天器的蒙皮、机身等，均需冲压加工。目前用冲压工艺所获得的制品，在现代汽车、拖拉机、电机电器、仪器仪表及无线电电子产品和人们日常生活中，都占有十分重要的地位。1.2冲压基本工序冲压是机械中常见的一种金属加工方法。冲压既可以加工金属材料，也可以加工非金属材料。由于冲压件的形状、尺寸和精度要求不同，因此，冲压加工的方法是多种多样的。根据材料的变形特点，冲压的基本工序可分为分离工序和变形工序两大类。（1）分离工序 板料在冲压力的作用下，其应力超过材料的强度极限，使之发生剪切而分离的加工工序。（2）变形工序 板料在冲压力的作用下，其应力超过材料的屈服强度，而低于抗拉强度，使之发生塑性变形而成为一定形状的制件的加工工序。主要冲压工序的分类及特征可见下表1-1。表1-1 主要冲压工序的分类类别工序名称工序特征分离工序切断用剪刀或模具切断板料，切断线不是封闭的落料用模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分为工件冲孔用模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分为废料切口用模具将板料局部切开而不全分离，切口部分材料发生弯曲切边用模具将工件边缘多余的材料冲切下来变形工序弯曲用模具使板料弯成一定角度或一定形状拉深用模具将板料压成任意形状的空心件压肋用模具将板料局部拉伸成凸起和凹进的形状翻边用模具将板料上的孔或外缘翻成直壁缩口用模具对空心件口部加由外向内的径向压力，使局部直径缩小胀形用模具对空心件加向外的径向力，使局部直径扩张整形将工件不平的表面压平，将原先弯曲或拉深件压成正确形状1.3 冲压模具1.3.1 冲模的要求冲压模具（简称冲模）是对金属板材进行冲压加工以获得合格产品的工具。在冲压加工过程中，冲模的凸模与凹模直接接触被加工材料并相对作用使其产生塑性变形达到预期的零件。因此对冲模的要求：冲模应该具有足够的强度，刚度和相应的形状尺寸精度；冲模主要零件应具有足够的耐磨性和使用寿命；冲模的结构应该确保操作安全，方便，便于管理和维修；冲模应有使材料方便送进，工件方便取出，定位可靠的装置，以保证生产的工件质量稳定；为使冲模上下运动准确，需要有导向装置；冲模零件的加工和装配应该尽可能简单，尽量采用标准件，以缩短模具的制造周期，降低成本；冲模应具有与压力机连接的部位，以适应安装和管理的需要。1.3.2 冲模的分类冲模按冲压工艺性质分为：冲裁、弯曲、拉深、成形等；按模具的导向方式分为：导柱模、导板模、导筒模和无导向模等；按机械化程度分为：手工操作模、半自动模、自动化模等；按冲模材料分为：钢模、硬质合金模、铸铁模、低熔点合金模、聚氨酯橡胶模等。1.3.3 冲模基本结构组成主要组成有工作零件，辅助装置，导向装置，支撑零件，紧固零件，其他。（1）工作零件：冲模的工作零件是凸模和凹模，在复合模中还有凸凹模。它们成对互相配合，完成对坯料的成形。他们的形状尺寸，尺寸精度，固定方法决定着冲模的性能，模具成本及使用寿命。（2）辅助装置：辅助装置是协助凸模，凹模完成工艺成形不可缺少的装置。（3）导向装置：它是保证上模，下模准确运动的装置，要求工作可靠，导向精度好，有一定的互换性。（4）支承零件：在上模座和下模座上安装着凸模，凹模及其它所有的零件。它们和压力机连接，传递并承受着工作压力。（5）紧固零件：中大型模具大多采用沉头螺栓和销作可卸式连接。模具的连接可靠，拆卸方便也是冲模设计的一个基本要求。1.4 冲压技术的现状及发展方向模具工业是国民经济的基础产业，是“百业之母”，是永不衰亡的行业，模具工业的发展水平标志着一个国家工业水平及产品开发能力。我国模具工业解放后从无到有，在经历了半个多世纪的发展， 已有了较大的提高，发展速度十分迅速，目前已初具规模。近年来，对模具技术的探索和研究取得了可喜的成绩。我国模具设计与制造技术的发展经历了手工作坊制造阶段、工业化生产阶段和现代化生产阶段。伴随着计算机技术的快速发展，数字化、信息化模具CAD/CAE/CAM技术和数控加工机床已普遍采用，模具产业正处于高速发展阶段。虽然我国模具技术水平正在逐步提高，但与工业较为先进的国家相比，仍存在较大的差距，纵观我国的模具工业，既有高速发展的良好势头，又存在模具品种少、精度低、结构欠合理、寿命短等一系列的不足，无法满足整个工业迅速发展的迫切要求。随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下：（1）冲压成形理论及冲压工艺方面冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种冲压工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达25mm，精度可达IT1617级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以CAD/CAM/CAE技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。（2）冲模设计制造方面冲模是实现冲压生产的基本条件在冲模的设计制造上，目前正朝着以下两方面发展：一方面，为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前，50个工位以上的级进模进距精度可达到2微米，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达25微米，进距精度23微米，总寿命达1亿次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为1500040000r/min），加工精度一般可达10微米，最好的表面粗糙度Ra1微米），而且与传统切削加工相比具有温升低（工件只升高3摄氏度）、切削力小，因而可加工热敏材料和刚性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料（60HRC）加工；电火花铣削加工（又称电火花创成加工）是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造昂贵的成形电极，如日本三菱公司生产的EDSCAN8E电火花铣削加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花加工机床的技术水平；慢走丝线切割技术的发展水平已相当高，功能也相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度，目前切割速度已达到300mm2/min，加工精度可达±1.5微米，表面粗糙度达Ra=0.10.2微米;精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展，现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外，其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。此外，激光快速成形技术（RPM）与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。利用RPM技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的“M-RPMS-型多功能快速原型制造系统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺（分层实体制造SSM和熔融挤压成形MEM）的系统，它基于“模块化技术集成”之概念而设计和制造，具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型为基础，采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。（3）冲压设备和冲压生产自动化方面性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件。高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和生产率；在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达97%；公称压力为250KN的高速压力机的滑块行程次数已达2000次/min以上。在多功能压力机方面，日本田公司生产的2000KN“冲压中心”采用CNC控制，只需5min时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作；美国惠特尼公司生产的CNC金属板材加工中心，在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的410倍，并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作业。近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具。其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成形机、CNC万能折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年来在国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲压柔性制造单元（FMC）和冲压柔性制造系统（FMS）代表了冲压生产新的发展趋势。FMS系统以数控冲压设备为主体，包括板料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统，生产过程完全由计算机控制，车间实现24小时无人控制生产。同时，根据不同使用要求，可以完成各种冲压工序，甚至焊接、装配等工序，更换新产品方便迅速，冲压件精度也高。（4）冲压标准化及专业化生产方面模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既具有一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达70%80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高，分工越来越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在40%以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家还未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。综上所述，模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具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。随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，我国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。44第二章 冲压工艺分析及方案论证2.1 冲压工艺分析2.1.1 零件的工艺分析图1 法兰盘零件图该零件名称为法兰盘，结构简单，形状对称，主要尺寸孔、外形的精度为IT11级，材料为10钢，厚度2.5mm。（1）根据参考文献1知冲孔时，因受凸模强度的限制，孔的尺寸不应太小。冲孔的最小尺寸取决于材料性能，凸模的强度和模具结构等。可查得圆形孔最小值d=1.3t即：所以满足工艺性要求。（2）冲裁件孔与边缘之间a距离受模具的强度和冲裁件质量的制约，其值不应过小。在拉深件或弯曲件上冲孔时，孔边与制件直边之间的距离不能小于制件圆角半径与一半料厚之和。由图1可知，孔边与制件直边之间的距离a满足冲裁工艺性要求。（3）在拉深时，拉深件的圆角半径不能太小，应满足rt。由图1可知，r=2.5=t，满足拉深工艺性要求。2.1.2 冲裁件的精度与粗糙度一般冲裁件内、外形所能达到的经济精度均不高于IT10级。在选取冲裁件的精度时，一般要求的冲裁件精度最好低于IT10级，冲孔件最好低于IT9级，而20孔的精度为IT11级，所以普通冲裁即可达到要求。由于工件没有粗糙度要求，我们不予考虑。2.2 确定工艺方案由以上分析可知，生产出该工件需经过落料、拉深、冲孔、整孔四道工序。由于材料厚度较小，145°倒角尺寸很小，设计整孔模具时凸模精度要求较高，给模具工作零件的加工带来一定困难，所以在经过前三道工序之后，采用机加工加工145°倒角与修边。总体而言，加工该零件要经过落料拉深冲孔三道工序。该零件结构简单，形状对称，数量6000PCS，一般对于这样的工件，通常采用落料、拉深，冲孔单工序加工方法。单工序模具加工模具寿命长，结构简单，但生产成本高，工序多，模具数量多，生产效率低，精度不容易保证，在进行第二道之后的工序时，操作者需把手伸进模具中，安全性差。由于该工件中批量成产，如果采用复合模，生产效率高，减轻工作量，节约能源，降低成本，易保证精度，而且避免传统加工方法中须将手伸进模具的问题，对保护操作者的安全也有利，冲出制件的质量也好。采用复合模可以有以下两个不同的方案：方案一：落料一冲孔一拉深 方案二：落料一拉深一冲孔采用方案一加工工件，冲孔之后再拉深可能在内孔边缘出现毛刺，也可能使冲孔时留下的微裂纹在拉深时扩大；采用方案二加工的工件外观平整，产品质量较高。经综合分析考虑，选用方案二为工件的加工方案。第三章 主要工艺参数计算3.1 毛坯尺寸的计算根据等面积原则，用解析法求该零件的毛坯直径。由参考文献1可查得制件形状的面积公式为：图2工件的相对高度 由表3-1可查得制件拉深的修边余量 表3-1 无凸缘圆筒件的修边余量（mm）工件高度 h工件相对高度 h/d0.50.8>0.81.6>1.62.5>2.54101.01.21.52201.21.622.55022.53.3410033.856代入数据，可得毛坯直径：取 3.2 判断拉深次数工件的总拉深因数 毛坯的相对厚度 判断是否采用压边装置 查参考文献2可查得不采用压边的条件 ：即： 故不需采用压边装置。由参考文献2表4-1可查得无凸缘圆筒件不采用压边圈拉深时的极限拉深因数，而，故工件可一次拉深成形。3.3 压力中心的确定因为该工件结构简单，形状对称，毛坯板料为圆形，所以其重心在圆心点位置，即压力中心点。3.4 排 样3.4.1 排样设计该工件排样根据落料工序设计，考虑操作方便及模具结构简单，采用单排排样设计。查表3-2得搭边值，采用单挡料销挡料。表3-2 冲裁金属材料搭边值料厚（mm）手送料自动送料圆形非圆形往复送料aa1aa1aa1aa111.51.521.532>1221.52.523.52.532>232.5232.543.5则：条料宽 条料的进距为 排样如图3所示图3 排样图3.4.2 冲裁单件材料的利用率 查参考文献2可得：一个进距的材料利用率式中 A冲裁件面积；n一个进距内冲裁件的数目；b条料宽度；h进距。则材料的利用率为 3.5 计算工序压力3.5.1 落料力计算查参考文献3得：平刃口冲裁时，冲裁力的计算公式为：式中 P冲裁力；L冲刃口周长；t材料厚度；材料抗剪强度。在生产使用中，考虑到刃口变钝、间隙不匀和材料性能波动等因素，通常按下式计算冲裁力： 查10钢 ，取 。则落料力为 3.5.2 卸料力计算查参考文献3得卸料力的计算公式为：式中 卸料力系数，查表3-3得 =0.05；P落料力。则卸料力为 表3-3 卸料力、推件力和顶件力系数料厚/mmKxKtKd钢0.10.060.090.10.14>0.10.50.040.070.0650.08>0.52.50.0250.60.050.06>2.56.50.020.050.0450.05>6.50.0150.040.0250.033.5.3 冲孔力计算由3.5.1所述，冲裁力计算公式为 则冲孔力为 3.5.4 推件力计算查参考文献3得推件力的计算公式为：式中 推件力系数，=0.05；P冲孔力；n卡在凹模内的工件数，取n=2。则推件力为 3.5.5 拉深力计算查参考文献3得圆筒形拉深件的拉深力：首次拉深 以后各次拉深 式中 P最大拉深力；，各次拉深件直径；，各次拉深系数；t材料厚度；抗拉强度。因为工件可一次拉深成形，拉深系数 m=0.634，相对厚度，查参考文献3得，取，。则拉深力为 3.5.6 选择冲床时的总冲压力第四章 初选冲压设备为安全起见，防止设备的超载，可按公称压力的原则选取压力机，即：查参考文献4表A-7，初选用公称压力为1000kN的压力机，型号为J23-100（开式可倾压力机），其主要技术参数如下所示：公称压力/KN： 1000滑块行程/mm： 140行程次数： 60最大的闭合高度/mm： 400闭合高度调节量： 110工作台板尺寸/mm： 模柄孔尺寸（直径×深度） 第五章 模具主要工作部分尺寸计算模具落料凹模、落料拉深凸凹模、拉深冲孔凸凹模、冲孔凸模的工作关系如图4所示。图4 凸凹模工作关系1落料凹模；2落料拉深凸凹模；3冲孔凸模；4拉深冲孔凸凹模对于工件未注公差可按IT14级计算，也可通过参考文献查得各尺寸的未注公差。查表5-1得，冲裁模刃口双面间隙： ，。5.1 落料刃口尺寸计算查表5-2得，的凸凹模制造公差 ，。由于，故凸模与凹模采用分开加工。表5-1 落料、冲孔模刃口始用间隙材料名称45、T8、T7、(退火)磷青铜(硬)铍青铜(硬)10、15、20、冷轧钢带、30钢板H62、H68(硬)Q215、Q235钢板08、10、15钢板H62、H68(半硬)H62、H68(软)纯铜(软)防锈铝LF21、LF2力学性能HBS190MPaHBS=140190 MPaHBS=70140HBS190厚度t初始间隙ZZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax0.10.0150.0350.010.03*-*-0.20.0250.0450.0150.0350.010.03*-0.30.040.060.030.050.020.040.010.030.50.080.10.060.080.040.060.0250.0450.80.130.130.100.130.070.100.0450.0751.00.170.20.130.160.10.130.0650.0951.20.210.240.160.190.130.160.0750.1051.50.270.310.210.250.150.190.100.141.80.340.380.270.310.200.240.130.172.00.380.420.300.340.220.260.140.182.50.490.550.390.450.290.350.180.243.00.620.680.490.550.360.420.230.29注：有*号处均系无间隙。凹模 凸模 式中 ，分别为落料凸、凹模刃口尺寸（mm）D落料件公称尺寸，D=112mm；制件制造公差，；凸凹模最小合理间隙；X 磨损系数，查表5-3得X=0.5。则：表5-2 规则形状冲裁凸模、凹模的制造公差 （单位：mm）基本尺寸凸模偏差p凹模偏差d180.0200.020>18300.0200.025>30800.0200.030>801200.0250.035>1201800.0300.040>1202600.0300.045表5-3 磨损系数材料厚度t/mm非圆形圆形10.750.50.750.5制件公差/mm<10.180.170.350.36<0.160.16120.200.210.410.42<0.200.20240.240.250.490.50<0.240.24>40.300.310.590.60<0.300.30其工作部分结构尺寸如图5所示。图5 落料凸凹模工作部分尺寸5.2 冲孔刃口尺寸计算查表5-2得，的凸凹模制造公差 。由于，故凸模与凹模采用分开加工。凸模 凹模 式中 ，分别为冲孔凸、凹模刃口尺寸（mm）；d冲孔件公称尺寸，d=20mm；制件制造公差，；凸凹模最小合理间隙；X 磨损系数，查表5-3得X=0.5。则 其工作部分结构尺寸如图6所示。图6 冲孔凸凹模工作部分尺寸5.3 拉深工作部分尺寸计算5.3.1 凸、凹模圆角半径（1）凹模圆角半径凹模洞口圆角半径对拉深工件影响很大。过小时，毛坯不易拉入；过大则会使毛坯容易起皱。在不产生起皱的前提下，凹模圆角半径愈大愈好。由经验公式可得的最小值，如下式：式中 D毛坯直径（mm）；Dd凹模内径（mm）；t材料厚度（mm）。则： 取 （2）凸模圆角半径由于工件一次拉深成形，且底部圆角半径满足拉深工艺要求，所以凸模圆角半径应与制件底部圆角半径相等，即：5.3.2 凸、凹模工作部分尺寸及其公差经过计算拉深时不采用压边圈装置，但应考虑起皱的可能，所以间隙值应取得较大。单边间隙的取值式为：式中 材料的最大厚度. t=2.5mm。即： 取 Z=5.2mm由于拉深工件要求外形尺寸，应以凹模为设计基准。考虑到凹模磨损后增大，其尺寸计算式为：凹模 凸模 式中 工件外形的公称尺寸；工件的公差，=0.3mm。d，p凸凹模制造公差，查参考文献5附录E3得d=p=0.046mm。则：其工作部分结构尺寸如图7所示。图7 拉深凸凹模工作部分尺寸第六章 模具各主要零件设计6.1 落料凹模及相关组件设计6.1.1 凸凹模材料由于在冷态下被加工材料的变形抗力较大且存在加工硬化效应，故凹模和凸模承受很大的载荷及摩擦、冲击作用。Cr12MoV具有优良的热处理性和耐磨性，且韧性较好，通过高温淬火，还具有一定的热硬性，所以凹模和凸模的材料选用Cr12MoV。6.1.2 落料凹模厚度、壁厚设计根据参考文献5（2-25）式凹模外形尺寸经验公式：凹模厚度 凹模壁厚 小凹模 大凹模 式中 b工件最大外形尺寸，b=112mm；K系数，查表得K=0.22；H凹模厚度；c凹模壁厚。则落料凹模厚度为 取 H=24mm其壁厚为 C=2×24mm=48mm根据凹模厚度及工件尺寸，可以估算落料凹模的外形尺寸：直径和厚度：210×24 mm。6.1.3 相关组件设计为了保证凹模安装固定牢靠，减少模具钢的用量，一般采用固定板将凹模间接固定在模座上，但必须有足够的厚度。查参考文献6得经验公式：凹模固定板 式中 H0凹模高度和垫板高度之和。则：H=0.8×24=19.2mm凹模固定板最小厚度为19.2mm，材料45钢，无需热处理，其具体尺寸根据模具总体结构确定，外形与凹模相似。6.2 冲孔凸模及相关组件设计6.2.1 凸凹模材料由于该冲孔零件的厚度较大，所以对于该模具的材料要有较高的耐磨性能，并能够承受较大的冲裁力。所以选用了Cr12MoV为凸模材料，凸模工作部分的表面粗糙度为0.8mm其它的表面粗糙度为6.3mm。6.2.2 冲孔凸模设计由于模具拉深工作行程较大，且冲孔工序在拉深工序之后，凸模的高度较大，所以凸模的结构形式采用台阶式，用凸模固定板固定，采用销钉和螺钉紧固。其结构形式如图8所示。图8 冲孔凸模结构6.2.3 相关组件设计对于该模具拉深工作行程比较大，需在上模座上留有推板的工作空间，所以在凸模固定时需加垫板，其材料为45钢，厚度为12mm，热处理淬硬4348HRC，外形尺寸、结构形式与落料拉深凸凹模配合设计。根据模具总体设计和工件尺寸，冲孔凸模的高度比较大，采用凸模固定板固定凸模，凸模固定板的主要作用是在零件加工的过程中，对凸模起到一定的保护作用，并能够实现对凸模的固定作用。其材料为45钢，厚度为30mm，无需热处理，外形尺寸、结构形式与落料拉深凸凹模配合设计。6.3 弹性元件的设计计算为了使条料在落料拉深过程中始终处在一个稳定的压力之下，从而改善了毛坯的稳定性，避免材料在切向应力的作用下起皱的可能，此模具采用弹性卸料结