落料拉深复合模具设计
作 者：姚灿
指导老师：于海
摘要：本次毕业设计的内容是用模具生产消音器端盖的坯件，并且制定出相关的工艺路线，设计出生产所用模具。工艺路线主要包括落料、拉深两道工序，设计为落料拉深复合模具。冲压工艺的选择是在查阅了相关资料和对产品外形成尺寸进行了仔细分析的基础上制定出来的；冲压模具的设计综合考虑了经济性、零件的冲压工艺性和复杂程度等诸多因素；产品毛坯的展开尺寸计算是在方便计算又不影响零件成型的前提下转化为熟悉的模型进行的。模具的主要部分零件给出了相应的尺寸计算，同时给出了详细的零件结构设计，并附有相应的零件图，最后根据零件结构设计和生产零件的要求生成了总装配图。
关键词： 落料 拉深 复合模
Abstract: The content of this graduation design is to use the mold production muffler cover parts, and the related process route, design the mold for production.Process route two process including blanking, deep drawing, design for deep drawing compound blanking die.Stamping process selection is developed after consulting relevant data and forming dimensions of the product is based on a careful analysis of the; stamping mold design considering the economy, parts of the stamping process and the complexity of factors; the semi-finished product expansion size computation is also does not affect the forming parts the conversion for the familiar model in convenient.It gives the main parts of the die corresponding size calculation, and gives the structure design of parts in detail, together with the corresponding parts diagram, according to the structure design of parts and production parts requirements generation of the assembly drawing.
Keywords: blanking deep drawing composite mold
序言
模具是机械制造中技术先进、影响深远的重要工艺装备,它具有生产效率高、材料利用率高、制件质量优良、工艺适应性好等优点,被广泛应用于汽车、机械、航天、航空、轻工、电子、电器等行业，更是汽车制造的四大工艺之一。
模具工业是国民经济的基础工业，受到国家和企业的高度重视，发达国家有“模具工业是进入富裕社会的源动力”的说法，由此可见其受重视的程度。在当代，“模具就是经济效益”的观念已经被越来越多的人接受。模具的技术水平在很大程度上取决于人才的整体水平，而模具技术水平的高低，又决定着产品的质量、经济效益以及新产品的开发能力，因此模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。
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（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。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。 冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。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。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。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，只有它们相互结合才能得出冲压件。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) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。
（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。
（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。
（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。 由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。
概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类:分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。 上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。 在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。
冲压技术的发展现状及方向：
(1) 精密冲裁:普通冲裁件有断面粗糙、精度低等缺点，而精密冲裁可以使零件有光洁的断面和较高的精度。
(2) 快速经济模具技术的推广应用：快速模具制造及快速成型技术是在近两来迅速发展起来的，并正向着高精度、更快捷的方向发展。
(3) 应用先进工艺：气体、液体、橡胶、超塑性成型等先进工艺，对某些复杂零件的成型有明显的效果，要深入研究其变形机理，确定合理工艺参数，提高成型效能和实用性。
(4) 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。
(5) 冲压成形技术将更加科学化、数字化，可控化。
(6) 成形过程的数值模拟技术会在实用化方向取得很大发展，并与自动化制造系统很好的集成。
(7) 冲压技术在未来将具有更大的灵活性或柔性，以适应未来小批量多品种混流生产模式和市场多样化、修改化需求的发展趋势，加强企业对市场变化的快速响应能力。
目录
序言 .................................................................................................................................................. 2
一、模具工艺分析及工艺方案的确定 ........................................................................................... 5
1.1. 冲压成形工艺分析 ........................................................................................................... 5
1.2 .冲压工艺方案的制定及模具结构类型 ............................................................................ 6
二、模具主要工艺设计参数计算 ................................................................................................... 6
2.1毛坯尺寸和主要参数的计算 ............................................................................................. 6
三、 模具主要工作部分尺寸计算 ............................................................................................... 13
3.1模具主要工作部分的设计 ............................................................................................... 13
3.2 模架的选用 ...................................................................................................................... 21
3.3其他零部件的说明 ........................................................................................................... 22
四、 模具其他尺寸设计 ............................................................................................................... 24
4.1确定排样裁板方式及材料利用率 ................................................................................... 24
4.2确定冲模类型及结构形式 ............................................................................................... 26
4.3工序压力、压力中心的计算和压力机的选择 ............................................................... 26
五、压力机的校核 ......................................................................................................................... 30
5.1闭合高度的校核 ............................................................................................................... 30
5.2 工作台面尺寸的校核 ...................................................................................................... 30
5.3滑块行程的校核 ............................................................................................................... 30
六、模具的装配和试模 ................................................................................................................. 30
6.1冲裁间隙的调整 ............................................................................................................... 31
6.2模架的装配 ....................................................................................................................... 31
6.3 模具总装 .......................................................................................................................... 31
6.4模具的总装配图 ............................................................................................................... 32
6.5模具的调试 ....................................................................................................................... 33
七、设计总结 ................................................................................................................................. 34
致谢 ................................................................................................................................................ 35
参考文献......................................................................................................................................... 36
一、模具工艺分析及工艺方案的确定
1.1. 冲压成形工艺分析
1.1.1 明确设计任务，收集相关资料
冲压工艺设计应在研究设计任务，分析设计题目，了解原始数据和工作条件，明确设计内容和要求的条件下，收集﹑调查﹑研究并掌握有关设计设计的原始资料的基础上的基础上进行，做到有目的的设计，避免盲目性。工艺设计的原始资料主要包括如下内容：
（1）冲压件的产品图及技术要求
零件图如设计任务书中所示的零件图。技术条件应明确合理。由此可对拉深件的结构，尺寸大小，精度要求以及装配关系，实用性能等有全面了解，以便制定工艺方案，选择模具类型和确定模具精度。
（2）生产类型
生产类型是企业生产产业程度的分类，一般分为大量生产、成批生产、、小批量生产，该零件的生产类型为大批量生产。
（3）生产组织形式
生产类型不相同，零件和产品的组织形式，采用的技术措施和达到的技术经济效果会不同。
（4）工艺装备
大批量的的采用专用夹具，标准附件，标准刀具和万能量具，靠划线和试切法达到精度要求。
1.1.2冲压工艺性分析
（1）材料：选取端盖所用的材料为碳素结构钢Q235,其具有良好的冲压性能。
（2）结构形状：冲裁件内，外形要尽量避免尖锐清角。该工件为圆筒形带凸缘拉深件，拉深高度较大。
（3）尺寸精度：零件图上内孔翻边属于IT13级，外缘翻边属于IT11级工件外轮廓所有未注公差尺寸按IT14级。一般冲压均能满足精度要求。
1.2 .冲压工艺方案的制定及模具结构类型
1. 2.1工序性质和数量
1.2.1.1工序性质的确定
在冲压加工中，工序性质指的是冲压件所需的工序种类，落料，冲孔，切边等使材料分离的工序。弯曲拉深局部成形等使材料发生变形的工序。冲压工序性质的确定主要取决于冲压零件的形状尺寸和精度要求。同时还要考虑冲压变形规律及某些具体条件的限制。通常在确定工序性质时需要考虑以下几方面：
（1）零件图上直观的确定工序性质，平板件冲压加工时常采用剪裁，落料，冲孔等冲裁工序。
（2）对零件图进行计算分析，比较后确定合理的工序性质。
（3）为改善冲压变形条件，方便工序定位，适当增加附加工序。
1.2.1.2 工序数量的确定
确定工序数量的基本原则是：在保证工件加工质量，生产效率和经效益的前提下，工序数量应尽可能地减少。
该零件精度要求较高，故采用复合模。
1.2.2冲压工艺方案
该零件加工需先落料，然后拉深，在拉深后的底部进行冲孔翻孔，然后进行外缘翻边，最后冲槽。现要求设计该零件加工的第一副落料拉深模具，所以只需要考虑落料和拉深工序，工序组合比较简单，设计为落料拉深复合模。
二、模具主要工艺设计参数计算
2.1毛坯尺寸和主要参数的计算
零件图如下图所示, 该零件加工需先落料，然后拉深，在拉深后的底部进行
冲孔翻孔，然后进行外缘翻边，最后冲槽。现要求设计该零件加工的第一副落料拉深模具，工序组合比较简单，设计为落料拉深复合模。该零件可以假想为有凸缘圆筒形件，根据等面积原则采用解析法求毛坯直径。
图1 零件图
（1）首先计算翻孔高度为：
h=D-d0δπ
2-(r+2)+2(r+δ
2)
= D
2(1-d0
D)+0.57(r+δ
2)
hmax=D
2(1-K+0.57(r+δ
min)2)
=30（1-0.60）+0.57（3+1)
=14.28mm
Kmin——极限翻孔系数（查[1]表6-4）
取实际翻孔高度 h=12.78mm
预冲孔直径为：
d0=D+1.14（r+t
2)－2h
=60+1.14×(3+1)－2×12.78
=39.0mm
(1) (2) (3)
预拉深高度为：
h1=H-h+r+δ (4) =45-12.78+3+2
=37.22mm
展开零件图可得： df=120-2×5+4π+2×6
=134.56 mm
图2 零件展开图
（2）切边余量的确定：
df
d=134.56÷60=2.24
根据零件尺寸查表得切边余量 ∆R=3.6mm，故实际凸缘直径 ：
dt=(134.56+2×3.6)mm=141.76mm (5) 圆整为 dt=142mm
图3 加入切边余量的零件示意图
(3) 预算毛坯尺寸：
22 D=d1+6.28rd1+8r2+4d2h+6.28Rd2+4.56R2+(d4-d3) (6) 2
依图
图4 毛坯尺寸计算图
可得，d1=52mm, R=r=4mm, d2=60mm, d3=68mm, d4=142mm，h1
=29.22m
图5 毛坯尺寸计算示意图
代入公式得：
D=.2+15471.9mm
≈168mm
（4） 判断能否一次拉深成形：
h37.22=0.62 =d60
t2= ×100%=1.19% D168
d141.76 t==2.36 d60
d60 m===0.36 D168
根据[1]表5-5、表5-6、图5-18都说明不能一次拉深成形，需要多次拉深。
（5）确定是否用压边圈
t×100%=1.19
因此拉深时会起皱，需要用压边圈。
（6) 确定首次拉深工序件尺寸
首先假定一个圆筒部分直径d=80mm，
则 ： dt/d=141.76/80=1.77
D/d=168/80=2.10
t/D×100%=1.19%
查[1]图5-18，所取值不合适。
重新假定圆筒部分直径 d=90mm，则 :
dt/d=141.76/90=1.58
D/d=168/90=1.87
t/D×100%=1.19%
m1=90/168≈0.54
查[1]图5-18，左边得h/d=0.5，右边h/d=0.35，因此假定d=90mm合适。 确定首次拉深的圆角半径R与r的值，取R= r =r1，得：
r1=0.8(D-d)t （8） =0.8168-90)⨯2 =10mm
首次拉入凹模的材料面积比零件实际需要的面积多5%，即首次拉入凹模的材料实际面积为（如下图所示） A=
π
〖12731.2+（1102-682）〗×105%mm （9） 4
π
mm2
4
图6 首次拉深工序图
再多拉入凹模5%材料后，修正的毛坯直径为 D=20759.76+(1422-1102)mm =169.57mm 首次拉深的高度为 h=
0.252
(D-d2)+0.43(r1+R1) (10) d1
=〖
0.25
⨯(169.572-1422)+0.43(10+10)〗mm 90
=〖23.86+8.6〗mm =32.46mm
(7) 计算以后各次拉深工序件尺寸，查[1]表5-3，得： m2=0.75 m3=0.78
则
d2=m2d1=0.75×90mm=67.5mm
d3=m3d2=0.78×67.5mm=52.65mm 调整各次拉深系数如下 m2=0.79 m3=0.84 这时各次拉深后工序件的直径为：
d2= m2d1=0.79×90mm=71.1mm d3=m3d2=0.84×71.1mm=60mm 确定以后各次工序件的圆角半径： 由公式
rd2=(0.6~0.8)rd1 取
r2=R2=6.4mm r3=R3=4mm
设第二次拉深时多拉入凹模的材料面积为3.5%（其余1.5%的材料返回到凸缘），则第二次拉深假想的坯料直径为 D2=
20759.76
⨯103.5%+(1422-1102)
105%
=168.9mm
第二次拉深后工序件的高度为 h2=
0.252
(D2-dt2)+0.43(r2+R2) d2
=〖
0.25
⨯(168.92-1422)+0.43⨯(6.3+6.3)〗mm 71.1
=34.82mm
最后一道拉深工序拉深后达到拉深件的高度，原来多拉入的1.5%的材料返回到凸缘，拉深工序至此结束。
将以上按中线计算的工序件尺寸换算为外径和总高尺寸，如下图所示：
图7 各次拉深工序图
三、模具主要工作部分尺寸计算
3.1模具主要工作部分的设计
本设计采用落料拉深复合模，首先要考虑凹凸模的壁厚是否过薄，本次设计凹凸模的最小壁厚查表（查[1]表3-16）为4.9mm，满足最小壁厚a≥1.2t=2.4mm的要求，能够保证强度，所以采用复合模。 （1）落料凹模高度的确定
落料凹模高度为 H=KS （≥8mm） (11)
=（0.2×169.17）mm=33.83mm
S——垂直于送料方向的凹模刃壁件最大距离（mm）；
K——凹模厚度系数，考虑板料厚度的影响（查[1]表3-14）得凹模孔壁至凹模边缘的最小距离
S2=52mm 送料方向的凹模长度
L=S1 2S2=（169.17+2×52)mm=273.17mm
根据 GB2858.4—81，并考虑总体布局，选择圆形凹模板，尺寸为
D×H=280mm×55mm，刃口高度选择17mm，材料采用T10A，工作部分热处理硬度为60~64HRC，结构图如下：
图8 落料凹模
S1—— 送料方向的凹模刃壁间最大距离（mm)；
S2——送料方向的凹模孔壁至凹模边缘的最小距离（mm)； （2）拉深凸模的设计
根据工件外形并考虑加工，将凸模设计成带肩台阶式圆凸凹模，一方面加工简单，另一方面又便于装配与修模，采用车床加工，与凸模固定板的配合按H7/m6。材料选用T10A，淬火硬度为58~62HRC，根据凸模直径，选择其上通气孔直径为6.5mm，凸模长度 L=h1+h2+h
=32mm+20mm+（1mm+32.46mm） =84.96mm
； h1——凸模固定板厚度（mm）； h2——压边圈高度（mm）
Y——附加长度，包括凸模刃口修磨量（取为1mm），凸模进入凹模的深度； 具体结构如下：
图9 拉深凸模
（3）依据凹模尺寸，查国标GB2858.6—81，选择圆形垫板尺寸为D×H=280mm×8mm，材料为45钢， 热处理硬度43～48HRC，垫板的结构简图如下：
图10 垫板
（4）卸料装置的设计
卸料装置采用弹压卸料板装置，以方便卸料，由于卸件力较大，拟选用6个弹簧 每个弹簧应有的预压力为：
Fy=Fx/n=18830N/6=3138.3N （12） 由1.6Fy估算弹簧的极限工作载荷
Fj=1.6Fy=5020.8N
查GBT2089—2009有关弹簧规格，初选弹簧规格为： d=12mm， D=40mm,h0=90mm,Fj=5504N,hj=36mm。 计算弹簧预压缩量hy:
hy=Fyhj/Fj
（13）
=3138.3×36/5504mm =20.52mm 校核
h=hy+hx+hm
=（20.52+2+1+6）mm =29.52mm
因此所选弹簧是合适的
hx——卸料板的工作行程（mm）；
hm——凸模或凹凸模的刃磨量（mm）；
h——总压缩量（mm);
卸料板内孔每侧与凸模保持间隙距离0.15mm;卸料板周界尺寸与凹模周界尺寸一样，厚度根据冲裁件料厚和卸料板宽度取20mm，选择圆形卸料板，其尺寸为D×H=280mm×25mm，卸料板采用45钢制造，淬火硬度为43～48HRC。结构简图如下：
图11 卸料板
卸料板上设置6个卸料螺钉，公称直径为16mm，螺纹部分为M12×18mm。卸料钉尾部需要留下足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面1mm有误差时可以通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调节。 （5）固定板设计
凸模的固定方式有直接固定在模座、用固定板固定和快换式固定三种固定方式，这里选用固定板固定，固定板与凸模为过渡配合（H7/n6），根据GB2858.5—81及凹模尺寸选取凸模固定板尺寸D×H=280mm×32mm，其结构简图如下：
图12 凸模固定板
同理，选择凹凸模固定板尺寸为D×H=280mm×32mm，其结构简图
图13 凹凸模固定板
（6）为了防止拉深时起皱，需用压边圈，压边圈与凸模的单面间隙选为0.3mm，与凹模的单边间隙取0.5mm，压边圈采用45钢制造，热处理硬度为42～45HR高度选为20mm
，其结构如下图：
图14 压边圈
（7）凹凸模设计
结合工件外形并考虑加工，将凸凹模设计成带肩台阶式圆凸凹模，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换，采用车床加工，与凸凹模固定板的配合按H7/m6，材料采用T10A，工作部分热处理淬硬60~64HRC，其高度为： L=h1+h2+h3
=57.54mm+25mm+32.46mm =115mm
h1 —— 弹簧安装高度； h2 —— 卸料板高度； h3 —— 凹凸模工作高度； 结构图如下：
图15 凹凸模
（8）模柄的设计
模柄选择压入式模柄，材料选用Q235，热处理硬度43～48HRC，依据模具设计尺寸，参考GB2862.1—90，选用B型，具体结构如下：
图16 模柄
3.2 模架的选用
模具的闭合高度是指模具在最低工作位置时上下模座之间的距离，它应与压力机的装模高度相适应，从生产量、模具结构、产品规格和操作方便等方面考虑，选择滑动导向中间导柱圆形模架，查GB/T 2851.6—90，所选模架具体参数如下： 凹模周界D0：315mm
闭合高度(参考)最小：275mm
闭合高度(参考)最大：320mm
上模座 数量1 规格：315mm×55mm
下模座 数量1 规格：315mm×65mm
导柱 数量2 规格：45mm×260mm
50mm×260mm
导套 数量2 规格：45mm×140mm×53mm
50mm×140mm×53mm
导柱与导套结构从标准中选取，尺寸由模架中的参数决定。导柱的长度应保证冲模在最低工作位置时，导柱上端面与上模座顶面的距离不小于10~15mm，而下模座底面与导柱底面的距离应为1~2mm。导柱与导套之间的配合为H7/h6,导套与上模座之间、导柱与下模座之间采用过渡配合H7/m6。导柱与导套材料采用20钢，热处理硬度为（渗碳）56~62HRC。上下模座材料采用45钢，热处理硬度为调质28~32HRC。
模具的实际闭合高度为：
H=上模座厚度+垫板厚度+冲头长度+凹模厚度+下固定板厚度+下模座厚
度－冲头进入凹模的深度
=55mm+8mm+115mm+55mm+32mm+65mm－35mm
=295mm
3.3其他零部件的说明
选用6个卸料螺钉，公称直径为16mm，螺纹部分为M12×18mm；凹凸模紧固螺钉选取M16x80mm，选用四个；凸模紧固螺钉选取M16x90mm选用四个；挡料销采用A型固定挡料销，d=6mm；导料销选用两个，取d=6mm；圆柱销选取Ø16x100mm，上下模座各一个。选用四个顶杆，取Ø8x100mm。
顶件装置兼起压边的作用，由于压边力和工作行程过大，不宜采用弹簧或橡胶式顶件装置，所以选择气垫式顶件装置，其结构简图如下：
图17 气垫装置结构示意图
其中1为气垫，2 为托板，3为顶杆，4 是模具底座
3.4计算模具主要工作部分的刃口尺寸
3.4.1刃口尺寸的计算原则：
（1）刃口尺寸应保证能冲出合格工件
由于落料件的实际尺寸基本与凹模刃口尺寸一致，设计落料模时应以凹模尺寸为基准。因此，落料模应先决定凹模的尺寸，间隙取在凸模上，用减小凸模尺寸来保证合理的间隙。冲孔模的尺寸取决于凸模，因此，冲孔模应先决定凸模尺寸。间隙取在凹模上，用增大凹模尺寸来保证合理的间隙。
（2)刃口磨损一些仍能冲出合格件
考虑刃口的磨损对冲件尺寸的影响。刃口磨损后尺寸变大，设计模具时其刃口的基本尺寸应接近或等于冲件的最小极限尺寸；刃口磨损后尺寸变小，设计模具时其刃口基本尺寸应接近或等于冲件的最大极限尺寸。
（3）设计模具时应取最小合理冲裁间隙
随着凸模与凹模磨损量的不断增大，冲裁间隙也会不断增大。所以模具设计时冲裁间隙应取其允许的最小值Zmin。
（4）考虑冲件精度与模具精度之间的关系，选择模具制造公差时，既要保证冲件的精度要求又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较冲件精度高2~3级。采用分别制造法制造凹凸模。
3.4.2 刃口尺寸的计算及公差的确定
（1）落料刃口尺寸的计算：
+δdDd=(Dma-x∆)x0 （14）
+0.068 =（169.57--0.75×0.20）0mm
+0.068 =169.420mm
0Dp=(Dd-Zmi)n-δp （15）
=（169.42-0.246）0
-0.046mm
=169.170
-0.046mm
Dd、Dp——分别为落料凹、凸模刃口尺寸；
Dmax——落料件外径的最大极限尺寸；
∆——冲裁件制造公差；
X——磨损系数，其值在0.5~1之间，与冲裁件精度等级有关； Zmin——最小初始双面间隙；
δd、δp——分别为凹、凸模的制造公差，取δd=0.6（Zmax-Zmin） δp=0.4(Zmax-Zmin)；
（2） 拉深部分凹凸模尺寸的计算：
D凸=（Dmax+x∆） (16) =（88+0.75×0.5）mm
=88.38mm
D凹=（D凸+Z） (17) =（88.38+2.1×2)mm
=92.58mm
其中，拉深模的圆角半径rd1=rp1=9mm；
D凹、D凸—— 分别为落料凹、凸模尺寸；
Dmax—— 落料件外径的最大极限尺寸；
∆——拉深件制造公差；
Z——凹凸模间隙，Z=(2~2.2）t，取Z=2.1t；
X——磨损系数，其值在0.5~1之间，与冲裁件的精度等级有关； rd1、rp1——别为拉深凹、凸模的圆角半径；
查[8]表3-2得，落料凹模制造公差等级选择IT8级，凸模制造公差等级选择IT7级。
四、模具其他尺寸设计
4.1确定排样裁板方式及材料利用率
4.1.1排样方式
冲压件在配料上的布置方式称为排样。合理的确定产品的排样方式、坯料形式及尺寸，能够提高产品质量、材料利用率、冲压效率和模具寿命，同时便于冲压操作。
按照材料的利用情况，排样方式分为三种：
（1）有废料排样 产品与产品之间、产品与坯料边缘之间均有搭边。
（2）少废料排样 仅在产品与产品（或产品与坯料边缘）之间有搭边
（3）无废料排样 产品与产品之间、产品与坯料边缘之间均无搭边。
根据零件图可以选取少废料排样。这种排样利用率高，用于某些精度要求不是很高的冲裁件排样。
按照产品在坯料上的布置方式分类，排料方式可以分为直排、斜排、多排、对排、混排等。根据零件图可以选取为直排排样。
4.1.2 搭边与料宽
搭边是指排样时产品与产品之间、产品与坯料之间留下的余料。它可以补偿坯料的定位误差，保证模具具有足够的强度，使条料具有足够的刚度，以便送料。 综合考虑材料的力学性能和厚度，及零件的外形尺寸和排样方式，初步选取搭边值为a=1.5mm
。
图18 零件排样图
条料宽度的选取原则：最小条料宽度要能够保证冲裁件周边有足够的搭边值。最大条料宽度要保证冲裁时在导料板之间顺利送行并与导料板之间有一定的间隙。
条料在模具上每次送进的距离称为送料步距（简称为步距或进距）其大小为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离。
条料宽度 b=D+2a=169.57mm+2×1.5mm=172.57mm
送料步距 s=D+a=169.57mm+1.5mm=171.07mm
4.1.3 裁板方法
板材规格选用2mm×1250mm×3000mm
设每张钢板裁板条数为n1，为了操作方便采取横裁：
n1=3000%172.57=17条 ， 余66.31mm
每条裁板上的工件数为n2，得：
n2=（B-a）%S =（1250-1.5）%171.07=7个 ， 余51.01mm
每张钢板上的工件总数 n=17×7=119 个
B——钢板宽度1250mm
4.1.4材料的利用率
材料的利用率是指产品的实际面积与所用坯料面积的百分比，即：
K=F0/ F×100% (18) =(n×πD2)/(4L×B)×100%
=(119×3.14×169.572）/(4×3000×1250)×100%
=71.63%
K —— 材料利用率 ；
F0 —— 产品的实际面积（mm2）；
F —— 坯料面积（mm2）；
L —— 钢板长度 3000mm；
4.2确定冲模类型及结构形式
冲压工艺性分析之后拟定冲压工艺方案时选择复合模，因为零件的几何形状简单对称，工件之间无搭边值，所以复合模结构相对简单，操作方便，能够直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸件可靠方便，模具类型为少废料落料拉深复合模。
4.3工序压力、压力中心的计算和压力机的选择
4.3.1工序压力的计算
已知工件的材料为Q235,是普通炭素结构钢，其力学性能如下：τ=310～380Mpa, σb=380～470Mpa, σs=240Mpa。（查[4]表1-1）
3.2.1在冲压模具设计时，冲压力是指落料力、卸料力、拉深力、压边力、切边力、冲孔力、推件力和顶件力的总称。它是冲压时选择压力机，进行模具设计时校核强度和刚度的重要依据。
（1）落料力的计算
F落= KLtτ (19)
=1.3πDtτ
=1.3×3.14×169.57×2×340N
=470685.62N
≈470.7KN
F落—— 落料力（KN)；
K ——安全系数，一般可取K=1.3；
L ——冲裁轮廓周长（mm）；
T ——料厚（mm）；
τ——材料的抗剪强度（Mpa）；
（2）卸料力的计算
Fx=KxF落
=0.04×470.7KN
≈18.83KN
Fx —— 卸料力（N）；
Kx —— 卸料力系数（查[1]表3-11）；
F —— 冲裁力（N)；
（3）拉深力的计算
F拉=πd1tσbK1 =3.14×90×2×430×1N
=243036N
≈243.03KN
F拉—— 拉深力（N)；
(20) (21)
K1 —— 首次拉深修正系数（查[1]表5-10）；
σb—— 材料抗拉强度（Mpa）；
（4）压边力的计算
圆筒形件第一次拉深时压边力
π2 Fy1=D0p （22） -(d1+2rd1)2〗4
=3.14
4〖169.572-（90+2×9）2〗×2.5N
=33625.65N
≈33.63KN
rd1 —— 首次拉深凹模圆角半径；
P —— 单位压边力（查[1]表5-9）；
Fy1 —— 第一次拉深时的压边力（N)；
（5）推件力的计算
Ft= nKtF =1×0.05×470.7KN
≈23.53KN
Ft —— 推件力（N)；
Kt —— 推件力系数（查[1]表3-11）；
F —— 冲裁力(N)；
（6）顶件力的计算
Fd = KdF =0.06×470.7KN
≈28.24KN
Fd —— 顶件力（N）；
Kd —— 顶件力系数；
F —— 冲裁力（N)；
23） 24） （（
4.3.2计算模具压力中心
冲压力合理的作用点称为模具的压力中心。模具的压力中心应该通过压力机滑块的中心线。对于有曲柄的冲模来说，虚实压力中心通过曲柄的中心线。以便于冲模平稳工作，减少导向件的磨损，从而提高模具的寿命。
由于该工件的毛坯和各工序工件均为轴对称图形，而且只有一个工位，因此压力机的中心必定与制件的几何中心重合，所以模具的压力中心就在圆心部位，无需再次计算。
4.3.3压力机的选择
压力机的公称压力必须大于或等于冲压力。计算总冲压力F总原则上只计算
同时发生的力。拉深力出现在落料力之后，因此最大冲压力出现在冲裁阶段，模具采用弹性卸料装置和上出料方式，故总冲压力为：
F总=F落+Fx+Fd
=（470.70+18.83+28.24）KN
=517.77KN
对于冲孔、落料等施力行程较小的冲压工序，可以直接选用公称压力大于所需冲压力总和的压力机，对于深拉深、深弯曲等施力行程较大的冲压工序，应按所需工艺力小于或等于压力机公称压力50%~60%的条件选取压力机。从满足冲压力要求看，可以初选630KN规格的压力机 JC23—63 （查[2]表3-1），其主要技术参数为：
公称压力： 630KN
滑块行程： 120mm
最大封闭高度： 360mm
封闭高度调节量： 90mm
工作台尺寸： 480mm×710mm
工作台垫板尺寸： Φ250mm
模柄孔尺寸： Φ50mm×80 mm 工作台厚度： 90mm
垫板厚度： 90mm
最大倾斜角： 30︒
电动机功率： 5.5KW
五、压力机的校核
5.1闭合高度的校核
所选压力机的最大闭合高度为360mm，闭合高度调节量为90mm，垫板高度为90mm，所以： Hmin=360mm-90mm=270mm
本次模具设计的闭合高度为H=295mm，
x5mm=355mm Hmin+10mm=280mm Hma－
满足 Hmin+10≤H≤Hmax－5
所选压力机闭合高度满足要求。
5.2 工作台面尺寸的校核
所选压力机工作台尺寸为 ：前后480mm，左右710mm ，模具外形尺寸为D=280mm，模具底座外形尺寸为：前后425mm ，左右620mm，根据工作台面尺寸一般应大于模具底座尺寸50~70mm，其工作台孔径尺寸为D=250mm，大于废料尺寸，可以漏料，所以工作台尺寸满足要求。
5.3滑块行程的校核
滑块行程应保证能够方便地放入毛坯和取出零件，对于拉深工序，滑块行程应大于零件高度的2倍，零件高度×2=32.46mm×2=64.92mm，所选压力机的滑块行程为120mm，所以滑块行程满足要求。
六、模具的装配和试模
模具的装配就是按照规定的技术要求，将若干个零件结合形成零部件，再将若干个零件和部件组合成模具的整个工艺过程，装配工作通常可以分为部件装配和总装配。
6.1冲裁间隙的调整
对于冲裁模，即便模具零件的加工精度已经得到保证，但是在装配时，如不能保护冲裁间隙仍然会影响制件的质量和模具的使用寿命。
6.2模架的装配
（1）模柄的装配
此模具采用的是凸缘模柄中B型压入式模柄，模柄与上模座的配合为H7/h6，将模柄装上模座，用角尺检查模柄圆柱面和上模座上平面的垂直度，其误差不大于0.05mm，然后用螺钉将其固定在上模座上，应该在装模柄前先装入推板。
（2）导柱和导套的装配
导柱导套与上下模座均采用压入式连接，导套和导柱与模座的配合分别为H7/h6和H7/m6压入时要注意校正导柱对模座底面的垂直度，装配后的导柱的固定端面与下模座底面距离要求不小于1~2mm。
(3)凸模和凹凸模的装配
该模具的凸模与凸模固定板的配合按H7/m6，凸模装入固定板后，其固定端面应和固定板的支承面应处于同一平面内，在压力机上调整好凸模与固定板的垂直度，将凸模压入固定板内，凸模对固定支承面的垂直度经检查合格后将凸模上端铆合，装配前在平面磨床上将凸模的上端面和固定板一起磨平，并以固定板支承面定位将凸模工作端面磨平。凹凸模与固定板的配合按H7/m6，总装前应将凹凸模压入固定板内，压在平面磨床将上下平面磨平。
6.3 模具总装
（1）把组装上了凸模的固定板放在下模座上，按中心线打正固定板的位置，用平行夹头夹紧，通过螺钉孔在下模座上钻出锥窝，拆去凸模固定板，在下模座上按锥窝钻螺纹底孔并攻丝，重新将凸模固定板置于下模座上并找正，用螺钉紧固，钻孔，打入销钉定位。
（2）配钻卸料螺钉孔时，将卸料板套在已装入固定板的凹凸模上，在固定板与卸料板之间垫上适当高度的等高垫铁，并用平行夹头将其夹紧，按卸料板上螺
孔位置在模座上钻锥窝，然后拆开，按锥窝钻孔。
（3）在凹凸模固定板的弹簧孔中装入卸料弹簧，将卸料板套入凹凸模；用（1）中同样的方法配钻垫板和上模座上的螺钉孔，推杆孔，然后依次将垫片和卸料板、凹凸模、凹凸模固定板的组合部件装入上模座，用紧固螺钉固定，打入销钉定位。
（4）在落料凹模上装入挡料销，将推件块装入落料凹模，并将推杆装入固定板上的推杆孔，用紧固螺钉将落料凹模与凸模固定板固定，钻孔，打入销钉定位。
6.4模具的总装配图
按以上步骤进行安装后，生成模具总装配图，其具体结构如下（各部件名称、数量、材料、规格及相关技术要求见装配图）：
图19 模具总装配图
6.5模具的调试
在将模具装入压力机前，需要按设计图样对模具进行检验，然后在生产条件下来进行试冲，通过试冲可以发现模具的设计与制造缺陷，找出产生缺陷的原因，
对模具进行适当的调整后再进行试冲，直到模具能够正常工作，冲出合格的制件，则模具的装配过程结束。模具的工作原理和过程大致如下：
本模具在一次工作行程中完成落料、拉深全部工作，当压力滑块下行时，首先在凹凸模和落料凹模的作用下，从条料上落下Ø169.57mm的毛坯料，毛坯料被压在凹凸模和压边圈之间，然后在凹凸模和拉深凸模作用下进行拉深，压力机滑块下降到底点时，冲模将处于镦死状态，整形处工件与模具刚性接触，当压力机滑块上行时，在弹性卸料装置的作用下完成卸料，顶件块（压边圈）在顶杆的作用下将零件从凸模上顶出，最后在打杆的作用下将零件推出。
本次设计的模具为复合模，在压力机的一次行程中，经一次送料定位，在模具的同一部位同时完成几道工序，其冲裁件的相互位置精度较高，对条料的定位精度低。所选的模架螺钉等零件都是从标准件中选取,这样可以有效的降低成本。
七、设计总结
通过本次毕业设计我熟悉了冲压模具的整个设计过程，掌握了冷冲压模具设计的方法和步骤，了解了在做冲压模具之前首先要对产品的结构形态，模具的结构形态以及产品的工艺性进行合理的分析，才能设计出更合适模具，节约成本的同时还能保证加工零件的精度要求。其次，考虑好产品的批量以及精度要求以及材料的造价；最后完成产品的模具设计、模具的装配图、零件图。掌握了冷冲压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，通过本次毕业设计，使自己各方面知识都有所提高。与此同时，也思考了以后的工作心态和生活态度。我们即将离开校园、投入到工作中，不知的困难和自己的奋斗目标总是在激励自己不放弃，勇敢向前，通过设计中发现的问题、也给自己敲响了警钟、事物每天都会有变化、一成不变只会让历史的车轮碾得粉碎。为了未来的精彩、加油加油、不屈不挠才会有突破、毕业了、也是一个新的开始、奋斗的日子开始了、每天都会很精彩、加油！
致谢
本次毕业设计的顺利完成是我个人专业学习中的一次难忘经历，通过老师多次细心的指导以及自己长时间的思考、设计让我知道一套合格的冲压模具的设计以及一套合格图纸的完成都需要付出很多心血和汗水。毕业设计的完成，要感谢我的指导老师于海老师的帮助，是他的耐心指正和教导才使我的毕业设计逐步趋于完善；更重要的是他教会了我自己解决问题的方法，从细微之处一点一滴的指导我。通过这次实践，我进一步熟悉了模具的设计，锻炼了模具设计实践能力和自己的独立设计能力。
现在即将走向工作岗位，在今后的工作中，我会继续加强理论的学习，再接再励，将所学的知识付诸实践，总结经验，不断进步！
即将毕节、在此感谢我的老师们、谢谢你们这两年来的悉心教导、感谢学校的领导老师们为我们提供良好的学习环境、生活环境、成长环境。谢谢你们、谢谢、谢谢母校！
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