不銹鋼籠屜的沖壓工藝及模具設計

1、1 前言沖壓是生產中應用相當廣泛的一種加工方法，但沖壓加工必須制備相應的模具，而模具是技術精密型產品，起制造屬單間小批量生產，具有加工難、精度高、技術含量高、生產成本高的特點。所以，只有在沖壓零件大批量生產的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分顯現(xiàn)出來。當前我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，模具技術是先進制造技術的重要代表，模具工業(yè)已成為高薪技術產業(yè)的一個重要組成部分。經過幾十年的發(fā)展，我國的沖壓模具總量位居世界第三位，加工技術裝備基本已與世界先進水平同步。以汽車覆蓋件為代表的大型、復雜、精密沖壓模，用C A D /C A M / C A E軟件進行三維設計和模擬，靠高速、精密的加工設備生產，用新型研磨或拋光代

2、替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工研磨拋光， 提高模具質量。標志沖模技術先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達到國際水平。但總體上和國外多工位級進模相比，在制造精度、使用壽命、模具結構和功能上，仍存在一定差距。鈑金沖壓模具的水平也有了顯著的提高，很多新型材料的沖壓的模具的制造得到了實踐。我國鈑金沖壓模具無論在數量上，還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國家經濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經越來越認識到產品質量、成本和新產品的開發(fā)能力的重要性。對于鈑金

3、沖壓模具的設計和制造，結合所需加工的材料進行分析和優(yōu)化，通過我們的不懈努力，提高我國制造業(yè)的水平。不銹鋼鈑金沖壓件作為最常見的現(xiàn)代電子和家庭用品的消費品，顯示了不銹鋼沖壓件模具生產的重要性，生產的零件的綜合種類很多，用途很廣，因此不銹鋼鈑金的沖壓模具會有很大的市場，尤其對于電子產品和家庭日用品。我覺得外國的電子產品的設計加工主要還是零部件沖壓模具的精密性決定的，要占領消費市場，在提高產品設計的同時，必須提高鈑金沖壓模具的設計和加工工藝。因此我選擇日常生活中的不銹鋼籠屜沖壓模具的設計來檢驗自己在模具專業(yè)方向學習。雖然這種日常不銹鋼沖壓產品很常見，而且通過沖壓工藝學的學習理解了沖壓模具原理，但是我

4、們沒有自身去設計和生產過這樣的一套沖壓模具產品，這一次的畢業(yè)設計給了我這個機會去檢驗自己所學沖壓模具的知識和理論。2 沖壓件的工藝方案的制定2.1 沖壓件的工藝性沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應性，一般情況下，對沖壓件工藝性影響最大的是幾何形狀、尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性應能滿足材料較省、工序較少、模具加工較易、壽命較高、操作方便及產品質量穩(wěn)定等要求。根據設計題目的要求可知，不銹鋼籠屜如圖2.1所示，該沖壓件的材料為不銹鋼1Cr18Ni9，板厚為0.5 mm，該零件外形對稱，內有一直徑為221mm反拉深圓桶，且圓桶周圍均勻分布12個方孔，無尖角、凹陷，大批量生產，該零件是典型的板

5、料沖壓成形件，在高溫條件下工作，表面不允許有折皺及折痕等缺陷。圖2.1 不銹鋼籠屜2.1.1 沖壓件結構的工藝性（1）最小圓角半徑 沖壓件的最小圓角半徑允許值可以查表得知，如果是少、無廢料拍樣沖裁，或者采用鑲拼模具時可不要求沖壓件有圓角。本次設計是少廢料拍樣的沖裁，所以對圓角不作要求。（2）最小孔距、邊孔距 沖壓件的孔與孔間，孔與邊緣間的距離不能太小，否則模具強度不夠或使沖壓件變形，一般取該距離大于料厚的二倍，但不得小于3-4mm.此次設計的邊孔距滿足規(guī)定要求。（3）最小彎曲半徑 彎曲時彎曲半徑愈小，板料外表面變形程度愈大，如果彎曲半徑過小，則板料的外表面將超過材料的最大許可變形程度而發(fā)生裂紋

6、。因此，彎曲工藝受到最小彎曲半徑的限制。所以工件上的彎曲半徑無要求時，應盡量取大一些，此次設計取R=3mmError! No bookmark name given.2.1.2 沖壓件的精度和粗糙度（1）精度 沖壓件的經濟精度一般不高于IT11級，最高可達IT8IT10級，沖孔比落料精度約高一級。（2）斷面粗糙度 沖壓件的斷面粗糙度一般為Ra12.550，最高可達Ra6.3，具體數值可根據設計手冊查表可得。2.1.3 沖壓件毛坯尺寸的計算形狀簡單的旋轉體拉伸件面積的計算首先將拉伸件分成若干個簡單的幾何形狀，分別求出各部分的面積并相加，即可得到工件的總面積, 則毛坯直徑為： (2-1)D= (2

7、-2)式中 帶入數值得毛坯尺寸為： D = 322.66 (mm) F=81725.94mm F=45059.86mm=.8mm D=402mm因此，不銹鋼籠屜沖壓件的毛坯為圓形，直徑為402mm。 3沖壓件工藝方案的制定3.1 沖壓件的工藝方案的分析1.零件沖壓工藝性分析 從零件的材料和形狀分析，屬于冷沖壓的范疇，該零件主要由拉深和反拉深成型，輔之以沖孔和滾邊工藝。該零件為圓形對稱形狀，有利于拉深加工和反拉深加工的實現(xiàn)。2.確定沖壓工藝過程。 從上面的分析來看，所需要的基本沖壓工藝為：落料，拉深，反拉深，沖多孔。根據以上基本工藝的性質和數量，進行工序的組合和排列，初步擬出以下三種方案。 方案

8、一：落料、拉深，反拉深，沖多孔。 方案二：落料、沖孔，拉深、反拉深。 方案三：落料、拉深、反拉深，沖孔。 分析比較上述三種工藝方案，方案一的優(yōu)點是加工工藝結合的平均，模具設計簡單，有利于保證加工零件的尺寸和形狀精度，但是模具數量偏多，成本較高。 方案二將沖孔工藝提前到第一組沖壓工序，雖然簡化了生產工藝，但是在多道加工工藝之后，沖孔的尺寸無法的到保證，同時反拉深時沖孔的邊的強度無法的到保證。 方案三將反拉深步驟復合到第一組工藝，可以縮減模具的的數量，但是同時也增加了模具設計的復雜程度。 綜合分析上述三種方案，為了滿足大批量生產，保證零件的尺寸和形狀精度，采用第一種加工方案。3.模具結構類型的選擇

9、 根據確定的工藝方案和零件形狀的特點，精度要求和所選設備的主要參數、模具制造條件以及安全生產等，下面對第一套方案進行模具的結構類型的選擇。 工序一采用落料、拉深復合模。 工序二采用反拉深簡單模。工序三采用沖多孔的簡單模。最后采用滾邊工藝完成加工。3.2 沖壓件工藝方案的制定(1) 零件的排樣圖，如圖3.1所示 排樣是指沖件在條料、帯料或板料上布置的方法。沖壓件的合理布置，與沖壓件的外形有很大關系，對材料利用率的大小有直接影響，本次設計采用直排。 搭邊的最小寬度大于塑變區(qū)寬度，由板厚0.5mm查表3.1得，沿邊搭邊為1.2mm，工件間搭邊為1.0mm。表3.1搭邊a和a的數值材料厚度t/mm圓件

10、最小搭邊值工件間a沿邊a0.30.51.01.2圖3.1 排樣圖材料的利用率計算： 一個進距內的材料利用率可以按一下公式計算： 式中 A 沖裁件的面積（mm）； n 一個進距內沖裁件數目； b 條料寬度(mm)； h 進距(mm)； =71.2%（1） 第一步工序：落料、拉深，工件變化如圖3.2；圖3.2 落料拉深工件圖（2） 第二步工序：反拉深，工件圖如3.3； 圖3.3 反拉深工件（3） 第三部工序：沖四周12圓形孔，工件圖如3.4；圖 3.4 沖多孔工件 （4） 最后一步經過滾邊工藝進行加工，成型最后零件，如圖3.5；圖 3.5 滾邊加工4落料、拉深復合模的設計落料、拉伸復合模能在壓力機

11、一次行程內，完成落料、拉伸兩道工序。完成這兩道工序的過程中，沖壓件材料無需進給移動。復合模具有主要的特點：（1）沖壓件精度較高，不受送料誤差的影響，內外形相對位置一致性好；（2）沖件表面較為平整；（3）適宜沖薄料，也適宜沖脆性或軟質材料；（4）可充分利用短料和邊角余料等。4.1 沖壓工藝參數的計算4.1.1 沖件的工藝力的計算（1）落料沖裁力 （4-2）式中 L沖裁件周長（mm）,L=； t 材料的厚度（mm），t=1.2mm； 材料抗剪強度（MPa）。選擇設備噸位時，考慮刃口磨損和材料厚度及力學性能波動等因素，實際沖裁力可能增大，所以應取 （4-3）式中 材料抗拉強度，(Mpa); 1Cr1

12、8Ni9 =580640Mpa，取所以 315.47（KN）（2）拉深力工件拉伸次數的確定工件總的拉深系數： （4-4）式中 d 拉深后圓筒直徑，（mm）； D 毛坯直徑，（mm）；所以 =0.612毛坯的相對厚度： （4-5）由相對厚度查極限拉深系數，查表4.1得極限拉深系數為。因為 所以，工件只需要一次拉深就能滿足要求。表4.1 極限拉深系數拉深系數毛坯的相對厚度0.080.150.150.300.300.60m0.630.600.58拉深力的計算 (4-6)式中 L 圓筒件的周長（mm），為圓筒件的第一次工序直徑，根據料厚中線計算，=247mm. t 材料厚度，（mm）；t=0.5mm；

13、 材料抗拉強度，（Mpa），1Cr18Ni9的材料抗拉強度為580640 Mpa，這里取=600 Mpa k系數；圓筒件第一次拉深時的系數=0.52；所以 =120.99（KN）（3）推件力 （4-7）式中 n 卡在凹模洞里的工件數； 推件力系數；查表4.2，推件力系數取；所以 =17.35（KN）（4）卸料力 卸料力的大小于凸模凹模之間的間隙、工件形狀、材料種類及材料上所涂的潤滑劑的質量等因素有關，其計算公式為： （4-8）式中 卸料力系數，查表4.2，卸料力系數=0.04；所以 =12.61（KN）表4.2 推件力系數、頂件力系數和卸料力系數料厚/mm K KK 鋼0.52.5 0.055

14、 0.060.040.05(5) 壓邊力 （4-9）式中 A 有效壓邊面積，（mm）； P 單位壓邊力，（Mpa）；在雙動壓力機上拉深時單位壓邊力的數值p=2.5Mpa;所以 =99.65（KN）4.2 沖壓設備的選擇（1）壓力機的噸位應當等于或大于沖裁時的總力。 （4-10） （4-11） =315.47+120.99+17.35+12.61+99.65 =566.07（KN）（2）根據模具結構選擇壓力機類型的沖程次數，本工序工件需從模具中間出件，選用可傾式壓力機，根據總的沖裁力大小選擇壓力機型號為JH23-80開式雙柱可傾壓力機，公稱壓力為800KN，最大閉合高度為380mm，最小閉合高度

15、為290mm。4.2.1 模具壓力中心的確定 沖模對工件施加的沖壓合力的中心稱為沖壓壓力中心，要使模具正常工作，必須使壓力中心與模柄的中線線相重合，從而使壓力中心與所選設備滑塊的中心相重合。此設計的毛坯為圓形，模具的壓力中心位于圓心。4.2.2 凸、凹模間隙值的確定凸、凹模間隙對沖裁件斷面質量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁力、卸料力、推件力等有較大影響，所以必須選擇合理的間隙。間隙數值主要按制件質量要求，根據經驗數值來選用。（1）落料、沖孔模刃口使用間隙，查表4.3得沖裁初始雙邊間隙值Z=0.126mm，Z=0.180mm。表4.3 沖裁模初始雙面間隙材料厚度(mm)1Cr18Ni9ZZ0.50

16、.1260.1804.2.3 凸、凹模刃口尺寸的確定（1）確定凹凸模刃口尺寸的原則落料件的尺寸取決于凹模，因此落料模應先決定凹模尺寸，用減少凸模尺寸來保證合理間隙?？紤]到刃口磨損對沖件尺寸的影響：刃口磨損后尺寸變大，其刃口的基本尺寸應接近或等于沖件的最小極限尺寸；刃口磨損后尺寸變小，其刃口的基本尺寸應接近或等于沖件的最大極限尺寸。（2）凸凹模分別加工時的工作部分尺寸落料凸、凹模刃口尺寸表4.4 沖裁時凸模、凹模的制造公差基本尺寸/mm凸模偏差/mm凹模偏差/mm180.0200.02018300.0200.02530800.0200.030801200.0250.0351201800.0300

17、.0401802500.0600.080根據表4.4，查得凸凹模的制造公差為：凸模（mm）凹模（mm）為了保證沖模的間隙小于最大合理間隙（Z），凸模和凹模制造公差必須保證（mm）（mm）因為 則取 （mm） （mm）由于零件為圓形且比較簡單，所以凸凹?？梢苑珠_加工，且零件的公差等級為IT12級，查表4.5可得標準公差為0.5mm，即。表4.5 標準公差數值/基本尺寸/mm公 差 等 級IT11IT12IT13IT14183013021033052080120220350540870 1802502904607201150 61090150220360落料凹模的尺寸： （4-12）落料凸模的尺寸

18、： （4-13）式中 D 落料件外徑的基本尺寸，（mm）； 、凸、凹模的制造公差，（mm）； 工件的制造公差，（mm）； 磨損系數，這里零件的公差等級為IT12取系數x=0.75；Z 最小合理間隙，（mm）。所以， 落料凹模的尺寸為： =401.18（mm） 落料凸模的尺寸為： =401.06（mm）拉伸凸、凹模刃口尺寸表4.6 凸、凹模的制造公差 材料厚度/mm拉深直徑/mm100 0.51.5 0.05 0.08根據表4.6，查得拉深凸、凹模的制造公差：凸模：（mm）凹模：（mm）零件的公差等級為IT12級，制造公差為0.46mm，即=0.46mm。拉深凹模的刃口尺寸： （4-14）拉深凸

19、模的刃口尺寸： （4-15）式中 拉深件的最大外形尺寸，（mm）；=247mm 工件的制造公差，（mm）； c 凸、凹模間隙（mm）；c=t=05mm；所以，拉深凹模的刃口尺寸為： =245.65（mm）拉深凸模的刃口尺寸為： =246.65（mm）凸模的圓角凸模的圓角半徑過大或過小對防止起皺和拉裂及降低極限拉深系數不利。由于制件可以一次拉深成形，凸模圓角半徑應取與制件圓角半徑相等的數值，即：取: =1mm4.3 落料、拉深復合模主要零部件的結構設計4.3.1 落料凹模（1）外形尺寸凹模受力復雜，很難按理論方法精確計算，對于非標準尺寸一般不做強度校核，可用下述經驗公式確定尺寸。凹模高度 （4-

20、16）凹模壁厚 （4-17）式中 沖裁件的最大外形尺寸,(mm)； 系數，考慮板料厚度的影響，可查表4.7，取=0.18表4.7 系數K值b/mm料厚t/mm0.512332000.10.120.150.180.22所以 (mm)綜合沖裁力大小及其他方面因素取凹模高度80mm,考慮模具現(xiàn)實結構等問題取凹模的壁厚為48mm。則圓形凹模的外徑為： d=402+240+18=500（mm）（2）凹模的固定形式 利用螺釘和銷釘固定在下模座上。（3）材料落料凹模的材料采用CrMo12V。4.3.2 拉深凸模（1）外形尺寸通過此前對拉伸凸模刃口的計算得知，拉伸凸模的直徑為246.65mm；根據凸模的固定形

21、式及其他零件的配合情況，取凸模的厚度:h=55mm。（2）凸模的固定形式此拉深凹模是利用2個銷釘定位和4個螺釘固定的。（3）材料拉伸凸模的材料采用CrMo12V4.3.3 凸凹模(1)外形尺寸根據此前確定的落料凹模的厚度，在保證凸凹模強度的要求下，取凸凹模的長度為104mm;凸凹模的內外緣均為刃口，內外緣之間的壁厚決定于沖裁件的尺寸，從強度上考慮，壁厚受最小值限制，一般由經驗數據決定，具體數據參考表4.8,得知最小壁厚為3.2mm表4.8 凸凹模最小壁厚料厚/mm1.01.2最小壁厚/mm2.73.2最小直徑/mm1818根據此前的計算得出拉深凹模的刃口尺寸為246.65，落料凸模的刃口尺寸為

22、401.18，兩刃口尺寸即凸凹模的邊界尺寸，經分析滿足最小壁厚要求。（2）凸凹模的固定形式利用螺釘和銷釘固定在上模座上，與模座間有墊片。（3）材料 凸凹模的材料采用CrMo12V。4.3.4 壓邊圈（1）判斷是否需要壓邊圈 因為 （4-19）所以，此次拉深需要壓邊圈。（2）尺寸計算 壓邊圈的內徑 （4-20）但 式中 壓料圈內徑，（mm）; 拉深凸模外徑，（mm）.所以 =247.45(mm) 壓邊圈的厚度根據工件的厚度及相關零件的結構取h=20mm.4.3.5卸料板（1）結構形式合理的卸料板結構形式是模具能否正常工作的重要環(huán)節(jié)之一。卸料板除了進行卸料外，在某些模具中還起到保護凸模的作用。因為

23、此工件的比較薄，要求平整的落料，可采用無導向的彈壓卸料板。材料采用45鋼。（2）外形尺寸卸料孔每側與凸模保持間隙: (4-21)式中 工件材料的厚度，(mm)； =0.5mm.所以 =0.10.2=0.10.09(mm)這里??；根據模具的尺寸等綜合因素考慮，取卸料板寬度B=480mm；根據卸料板寬度尺寸查表4.10得出卸料板的厚度h=18mm。表4.10卸料板厚度料厚/mm卸料板寬度B/mm801251252002000.81.51416184.3.6 擋料裝置擋料裝置在單工序落料或復合模中，主要作用是保持沖件輪廓的完整和適量的搭邊。根據此落料拉深復合模的設計，選用固定的導料銷進行導料，擋料裝

24、置選用擋料螺栓進行擋料，材料采用45鋼。4.3.7 模座（1）外形尺寸根據落料凹模的尺寸d=402mm,確定下模座的尺寸為，根據下模座的尺寸確定上模座的尺寸為。（2）模座的材料本設計從降低模具成本考慮選用鑄鐵HT200作為模座的材料。4.3.8 模柄根據所選壓力機的模柄孔，相應的標準的模柄d=80mm，D=180mm。4.3.9 推桿推桿的長度 （4-22）式中 推出狀態(tài)下，推桿在上模座內的長度，（mm）； 壓力機結構尺寸，（mm）； 考慮各種誤差而附加的常數，取1015mm。所以， =180（mm）4.3.10 托板、彈頂板根據模具結構的需要，設計托板的厚度為20mm，直徑為380mm；彈頂

25、板的厚度為20mm，直徑為80mm。材料采用45鋼。4.3.11 導柱、導套選用標準的導柱、導套，選用時應注意，長度應保證上模座在最低位置時，導柱上表面與上模座頂面距離不小于1015mm，而下模座底面與導柱面的距離不應小于15mm，導柱的下部與下模座導柱孔采用過盈配合，導套的外徑與上模座導套孔采用過盈配合，導套的長度保證在沖壓開始時導柱一定要進入導套10mm以上。選用A型的導套、導柱，直徑分別是D=50mm，d=55mm。 材料采用20鋼。4.3.12 沖模閉合高度的確定沖模閉合高度是指滑塊在下死點即模具在最低的工作位置時，上模座的上平面至下模座的下平面之間的距離。沖模的閉合高度必須與壓力機的

26、裝模高度相適應。壓力機的裝模高度是指滑塊在下死點位置時，滑塊下端面至墊板上平面間的距離。當連桿調至最短時為壓力機的最大裝模高度；當連桿調至最長時為壓力機的最小裝模高度。沖模的閉合高度應介于壓力機的最大裝模高度和最小裝模高度之間，其關系為： 5mm+10mm （4-23）經分析可知=380mm；再根據壓力機的選擇可知壓力機的最小閉合高度=290mm；最大閉合高度=420mm。4.4 最終的模具裝配圖1上模座，2圓柱銷，3模柄，4內六角圓柱螺釘，5打桿，6凸凹模，7內六角圓柱螺釘8導套，9導柱，10內六角圓柱螺釘，11卸料板，12導料板，13落料凹模14，壓邊圈，15壓邊推桿，16內六角圓柱螺釘，

27、17下模座，18托板，19圓柱螺栓，20圓柱壓縮彈簧，21彈頂板，22螺母，23拉深凸模，24落料凸模固定板5 反向拉深模具設計不銹鋼籠屜的反向拉深工件，如圖4-1 。圖4-1 反向拉深工件圖5.1拉深模結構形式的確定5.1.1結構形式拉深模結構采用帶壓邊圈的倒裝結構，采用通用的彈壓裝置。5.1.2模具的結構特點及工作過程這種拉深模具結構簡單，使用方便，制造容易。工作時將毛坯放到拉深凹模上定位，上模下降，彈性壓邊圈將工件壓住，然后凸模對工件進行拉深。拉深結束時上?；厣?，并由推件板把工件從凹模中推出。凸模上必須開設排氣孔，以防止拉深件緊吸在凸模上造成卸件困難7。5.2拉深工藝計算5.2.1拉深系

28、數與拉深次數的確定（1） 拉深系數的確定工件總的拉深系數： （4-1）所以 （2） 拉深次數的確定毛坯的相對厚度 查無凸緣圓筒形件的拉深系數表3得首次拉深的極限拉深系數 =0.53。所以 工件可以一次拉深成形。（3） 壓邊圈的確定利用公式 判斷是否利用壓邊圈。所以 而 故需加壓邊圈。5.2.2拉深力的計算拉深所需的壓力： （4-2）式中 拉深力，N； 壓邊力，N； d圓筒件的第一次工序直徑，mm，d=245mm； t 材料的厚度，mm，t=0.5mm； 材料的抗拉強度，Mpa, =600Mpa； 修正系數，一般取0.50.8，t/D與m值小時，k取較大值； A 有效壓邊面積，； P 單位壓邊力

29、，Mpa，取p=2.5Mpa；所以 5.2.3初選壓力機 初選壓力機的公稱壓力為250 KN，初選壓力機J23-25，最大封閉高度270mm，最小封閉高度為215mm。5.3拉深模主要零件的設計5.3.1凸、凹模間隙的計算拉深間隙是指單邊間隙，即（）。間隙過小會增加摩擦力，使拉深件容易拉裂，且易擦傷制件的表面，降低模具的壽命。間隙過大則對毛坯的校直作用小，影響制件的尺寸精度。因此，確定間隙的原則是，既要考慮板料厚度的公差，又要考慮筒形件口部的增厚現(xiàn)象，根據拉深時是否采用壓邊圈和制件的尺寸精度、表面粗糙度要求合理確定。此件拉深模采用壓邊裝置，經工藝計算一次就能拉深成形8，故間隙為：5.3.2凸、

30、凹模圓角半徑的計算（1） 凹模的圓角半徑一般說來，大的圓角半徑可以降低拉深系數，還可以提高拉深件的質量所以圓角半徑盡可能取大些，根據零件的圓角半徑，可以取 。（2） 凸模的圓角半徑 凸模的圓角半徑不像凹模圓角半徑那樣影響拉深的全過程，但圓角半徑過大或過小同樣對防止起皺和拉裂及降低極限拉深系數不利。由于制件可以一次拉深成形，應取與制件底部圓角半徑相等的數值，即取 。5.3.3凸、凹模工作部分尺寸的設計計算對于制件一次拉深成形的拉深模來說，其凸模和凹模的尺寸及公差應按制件的要求確定。此工件要求是外形尺寸，設計凸、凹模時，應以凹模尺寸為基準進行計算：（1） 凹模尺寸根據圓形拉深模凸、凹模的制造公差表

31、2查得拉深凸、凹模的制造公差：零件的公差等級為IT12，制造公差為0.46mm。拉深凹模的刃口尺寸： （4-3） 式中 拉深件外形的最大尺寸； 工件的制造公差； 拉深模的雙面間隙；所以 (mm) （2） 凸模尺寸拉深凸模的刃口尺寸 （4-4）式中 拉深件外形的最大尺寸； 工件的制造公差； 拉深模的雙面間隙；所以 （mm）5.3.4彈壓卸料板的設計（1） 查彈性卸料板厚度表3可取彈性卸料板的厚度為：。（2） 卸料板內孔的直徑：。5.3.5卸料彈簧的設計（1） 根據總的卸料力，以及模具結構擬用2個彈簧，則每個彈簧承受的負荷為： （2） 彈簧的壓縮量 （4-5） （3） 校核彈簧的最大壓縮量 （4-

32、6）所以 =19.637+2+4=25.62726.9mm，因此所選彈簧滿足公式，彈簧規(guī)格符合要求。5.3.6固定板的設計固定板的外形通常為矩形或圓形，厚度為70mm，平面尺寸應與相應的整體凸模尺寸一致。5.3.7凸模的長度 凸模長度L應根據模具的結構確定。采用彈壓卸料板時： （4-7）式中 彈簧的長度； 卸料板的厚度； 附加長度；所以 5.3.8拉深凹模的設計拉深凹模的深度和厚度根據零件的結構確定，要滿足最小壁厚的要求，取此凹模的深度 ；凹模的厚度 。5.3.9頂件裝置的設計 頂件裝置由推件塊、頂桿、彈性裝置組成，留在凹模的工件靠頂件器頂出，由于沖裁件的內形尺寸較小，外形尺寸較簡單，頂件塊外

33、形與凹模為間隙配合H8/f8。推件塊的外形尺寸為 mm。 推件快與凹模的間隙查表 2，取凹模的間隙為0.2mm。5.3.10模座的設計根據凹模的尺寸，查得標準的上下模座，選擇中間導柱模座，適用于橫向送料和由單個毛坯沖制的較精密的沖壓件。查模架標準結構表2，得上模座的尺寸為，下模座的尺寸。模座的材料一般選用HT2009。5.3.11模具閉合高度的確定沖模閉合高度： =268mm （4-8）式中 壓力機最大閉合高度，=290mm； 壓力機最小閉合高度，=245mm；所以 設定模具的閉合高度為268mm。5.3.12模柄的選擇 根據所選壓力機的模柄孔d=50mm，根據標準件表，查得相應標準的模柄，選

34、用帶螺紋的旋入式模柄。與上模連接后，為防止松動，擰入防轉螺釘緊固。5.3.13導柱、導套的選擇根據標準件表，選用標準的導柱d=50mm、導套D=53mm。5.4 最終裝配圖1上模座，2圓柱銷，3模柄，4內六角圓柱螺釘，5導柱，6導套，7凹模，8卸料鑲拼凹模，9卸料彈簧，10 反拉深凸模，11 下模座，12凸模固定板，13卸料板螺釘，14圓柱壓縮彈簧6沖孔模的設計6.1模具總體結構方案6.1.1模具結構根據零件的沖壓工藝方案可知，沖孔模為單工序模。6.1.2操作與定位方式 為了降低復合模具的成本，采用手工送料方式。同時因為零件尺寸不大，條料寬度板厚適中，所以采用兩側定位板定位。6.1.3卸料方式

35、 考慮到零件的結構形狀為矩形，料厚為0.5mm，較薄，采用彈性卸料方式。6.1.4模架類型的選擇考慮到工件的工藝特點，本套單工序模具采用雙側導柱模架。6.2沖壓力的計算6.2.1沖孔力的計算沖孔時的周邊長度為：L2=4d =123.146 =226.08mm；根據公式3-3 沖孔時的沖裁力：P1= Lt =226.080.5600 =67.82KN所以實際沖裁力大小為：F6=1.3 P1=1.367.82=88.16KN6.2.2卸料力的計算卸料力公式： F7=KF6 （4-1）式中：K卸料力系數查卸料力系數表2得K=0.020.05 取K=0.05根據公式3-4得：F7=KF6 =0.058

36、8.16 =4.4KN6.2.3總沖壓力的計算在沖孔模具工作過程中所需要的總的沖壓力為：F總=F6+F7=88.16+4.4=92.56N6.3壓力機的選擇根據總的壓力，查沖模設計手冊初選壓力機為:開式雙柱可傾壓力機J23-12。6.4模具壓力中心的確定沖裁力合力的作用點稱為模具的壓力中心。因為觀察該零件的集合尺寸，沖件為典型的對稱零件，所以壓力中心在模柄中心線的延長線上，沖壓過程中不存在偏裁的情況發(fā)生，所以模具的壓力中心就是零件的集合中心。如圖4-1所示：圖4-1壓力中心6.5沖孔凸凹模刃口尺寸的計算 根據沖裁間隙表2查得間隙值為：Z最小=0.132mm，Z最大=0.180mm表3.1沖壓方

37、式落料沖孔工件尺寸D-d+凸模尺寸D凸=(D凹Z最小)0-凹d凸=(d+x)0-凹凹模尺寸D凹=(Dx)0-凹d凹=(d凸+ Z最小) 0+凹注：表中計算公式各符號的含義為：D，d沖件公稱尺寸；沖件公差；D凸，D凹落料凸、凹模刃口尺寸；d凸，d凹沖孔凸凹模刃口尺寸；Z最小最小間隙；x磨損系數，與沖件精度有關，詳見表；凹，凸凸凹模制造公差，詳見表。按照IT14處理，查磨損系數表2,查得磨損系數x=0.5查間隙表2,得間隙值：Z最小=0.132mm，Z最大=0.180mm。根據公差表2，查得凸凹模的制造公差為：凸模凸=-0.02mm，凹模凹=+0.025mm為了保證沖模的間隙小于最大合理間隙：凸+

38、凹=-0.02+0.025=0.005mmZ最大- Z最小=0.180.132=0.048mm;因為凸+凹 Z最大- Z最??；所以采用分開加工的方法計算凸模和凹模刃口尺寸。圖4-2沖孔零件由于沖孔凸模的尺寸屬于磨損后變大的尺寸，沖孔時應以凸模的實際尺寸按間隙要求來配作凹模。查表3.1，得沖孔凸模的計算公式：d凸=(d+x)0-凹= (6+0.50.3) 0-0.02=5.980-0.02mm 沖孔凹模的計算公式： d凹=(d凸+ Z最小) 0+凹= (5.98+ 0.132) 00.02=6.1120.02mm 12個沖孔凸模的尺寸都為：5.980-0.02mm；6.6沖孔模主要零部件的設計6

39、.6.1沖孔凸模的設計考慮到沖孔后沖裁件易卡在沖頭上，故采用卸料板導向凸模。凸模最大允許長度公式為： L= （4-1） = =58.2385mm取凸模長度L=58mm,采用線切割加工，設計凸臺與固定板固定，并用螺釘與模座連接。凸模材料為CrMo12V，熱處理5660HRC2。6.6.2沖孔凹模的設計因為零件結構簡單，總體尺寸不大沖孔凹模采用整體式矩形凹模較為合理，通過螺釘與模座固定在一起，固定時將壓力中心與模柄中心重合。模具厚度的確定公式為：H=KB （4-2）式中：K系數值，根據板厚度確定； B沖裁件的最大外形尺寸；查板厚系數值2,查得K=0.35根據公式（3-9）得：H=KB =0.356

40、0 =21mm取H1=25mm；查表取標準值，取M=400mm；所以，凹模輪廓尺寸為400mm, 材料選用CrMo12V。6.6.3螺釘與圓柱銷的設計與選用1.螺釘尺寸的設計與選用按照螺釘所承受力，可近似計算出螺釘的直徑，計算公式為：d= （4-3）式中：P最大沖裁力N； n螺釘數； 螺釘材料的極限強度，MPa； d螺釘計算直徑。螺釘材料選用45鋼，它的極限強度=500MPa；選取螺釘數為四個，所以螺釘直徑為： d= =12mm所以查標準最少直徑為M12即可，本次設計選用M12和M12的螺釘。2.圓柱銷的設計與選用設計中選用圓柱定位銷定位，由于圓柱銷所承受的壓力不是很大，所以可查圓柱銷標準值2

41、，查得圓柱銷的尺寸為12mm，防轉圓柱銷的尺寸選12mm。6.6.4模柄的設計與選用模柄的作用將上模固定在壓力機滑塊上，同時使模具中心通過滑塊的壓力中心。根據零件的沖壓工藝特點，落料彎曲模和沖孔模都選用壓入式模柄。查模柄標準值表2選取模柄的規(guī)格為：76160mm6.6.5卸料板的設計為了防止沖孔時零件卡在凸模上，所以設計采用彈性卸料裝置，卸料板厚度為：20mm；圓形為160mm。在卸料板下端設置一40mm的凸臺，在沖孔時起到壓邊的作用。材料為45鋼，不用熱處理淬硬。6.6.6卸料螺釘的設計1.卸料螺釘的尺寸L=凸模長度-卸料板厚度+墊板厚度所以L為： L=32-10+6=28mm查卸料螺釘尺寸

42、表3，可選卸料螺釘為d=6mm,L=35mm。2.卸料螺釘的材料卸料螺釘采用45鋼，熱處理為3540HRC2。6.6.7模架及其它零件的設計考慮到沖裁件的工藝性特點選用兩側導柱式模座。1.模座的外形尺寸因為落料凹模的尺寸為400mm；所以查表3,可確定上模座的尺寸為：40055mm；下模座的尺寸為：40060mm。2. 導柱、導套的選用 導柱為50270mm，導套為53150mm3.模座，導柱、導套的材料從經濟上考慮，降低模具的生產成本，選用模座的材料為HT200，沒有熱處理要求；導套、導柱的材料為20鋼，熱處理要求滲碳0.81.2mm,硬度為5862HRC。6.6.8模架閉合高度的計算模具的閉合高度指的是模具在處于閉合狀態(tài)下，上模座的上平面至下模座的下平面之間的距離。H=上模座+上墊板厚+沖孔凸模厚+沖孔凹模厚+下墊板厚+下模座厚凸模-深入量式中：上模座為55mm，沖孔凸模厚為108mm，沖孔凹模厚68mm，下模座厚為60mm，所以閉合高度為：H=55+108+86+60=309mm因為，模具的閉合高度應介于壓力機的最大裝模高度和最小裝模高度之間，即應滿足