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1、拉伸复合模具DOC复习课程圆筒落料拉深复合模设计绪论随着工业产品质量的不断提高，冲压零件日益复杂化，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化发展，冲压模具制造日益复杂。模具制造正由过去的劳动密集、依靠工人的手工技巧及采用传统机械加工设备的行业转变为技术密集型行业，更多的依靠各种高效、高精度机床，从过去单一的机械加工转变为机械加工、电加工以及其他特种加工相结合的时代。一般来说，冲模是专用的工艺装备，冲模制造属于单件生产。尽管采取了一些措施，如模架标准化、毛坯专用化、零件商品化等，适当集中模具制造中的部分内容，使其带有批量生产的特点，但对于整个模具制造过程，尤其对于工作零件的制造仍属于单件生产。冷冲

2、压是利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压件或冲件）的一种压力加工方式。因为它通常是在室温下进行加工，所以称为冷冲压。冷冲压不但可以加工金属材料，而且还可以加工非金属材料和复合材料。冲模是将材料加工成所需冲件的一种工艺装备。冲模在冷冲压中至关重要，一般来说，不具备符合要求的冲模，冷冲压就无法进行；先进的冲压工艺也必须依靠相应的冲模来实现。但由于冲模制造一般是单件小批量生产，精度高，技术要求高，是技术密集型产品，制造成本高。因而，冷冲压生产只有在生产批量大的情况下才能获得较高的经济效益。综上所述，冷冲压与其它加工方法相比，具有独到的特点，所以在

3、工业生产中，尤其在大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门都越来越多地采用冷冲压加工产品零部件，如机械制造、车辆生产、航空航天、电子、电器、轻工、仪表及日用品等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当大，不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件，现在已被质量轻、刚度好的冲压件所代替。通过冲压加工，大大提高的生产率，降低了成本。可以说，如果在生产中不广泛采用冲压工艺，许多工业部门的产品要提高生产率、提高质量、降低成本，进行产品的更新换代是难以实现的。模具是大批量生产同形产品的工具，是工业生产的主要工艺装备。模具工业是国民经济的基础工业。模具可保证冲压产品的尺寸精度，使产品质量稳定，而

4、且在加工中不破坏产品表面。用模具生产零部件可以采用冶金厂大量生产的轧制钢板或钢带为坏料，且在生产中不需要加热，具有生产效率高、质量好、质量轻、成本低且节约能源和原材料等一系列优点，是其它加工方法所不能比拟的。使用模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代制造工业的发展的技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展。目前，工业生产中普遍采用模具成形工艺方法，以提高产品的生产率的质量。对于普通压力机，每台每分钟可生产几件到几十件冲压件，而高速冲床每分钟可生产数百件甚至上千件以上冲压件。冷冲压所获得的零件一般无需进行切削加工，因而是一种节省能源、节省原材料的无（或少）切削加工方法。由于冷

5、冲压所用原材料多是表面质量好的板料或带料，冲件的尺寸公关由冲模来保证，所以产品尺寸稳定、互换性好。冷冲压产品壁薄、质量轻、刚性好，可以加工成形状复杂的零件，小到钟表的秒针、大到汽车纵梁、覆盖件等。显而易见，模具作为一种专用的工艺装备，在生产中的决定性作用和重要地位逐渐为人们所共识。模具的出现可以追溯到几千年前的陶器烧制和青铜器铸造，但其大规模应用却是随着现代工业的崛起而发展起来的。19 世纪，随着军火工业、钟表工业、无线电工业的发展，模具开始得到广泛使用。第二次世界大战后，随着世界经济的飞速发展，它又成了大量生产家用电、车、电子仪器、照相机、钟表等零件的最佳方式。从世界范围看，当时美国的冲压技

6、术走在最前列，而瑞士的精冲、德国的冷挤压技术，苏联对塑性加工的研究也处于世界先进行列。20世纪 50年代中期以前，模具设计多凭经验，参考已有图纸和感性认识，根据用户的要求，制作能满足产品要求的模具， 但对所设计模具零件的机械性能缺乏了解。 从1955年到1965年，人们通过对模具主要零件的机械性能和受力状况进行数学分析，对金属塑性加工工艺驻原理进行深入探讨，使得冲压技术得到迅猛发展。在此期间归纳出的模具设计原则，使得压力机械、冲压材料、加工方法、模具结构、模具材料、模具制造方法、自动化装置等领域面貌一新，并向实用化方向推进。进入20 世纪 70年代，不断涌现出各种高效率、高精度、高寿命的多功能

7、自动模具。其代表是五十多个工位的级进模和十几个工位的多工位传递模。在此期间日本以“模具加工精度进入微米级”而站到世界工业的最先列。从 20 世纪 70 年代中期至今，计算机逐渐进入模具生产的设计、制造、管理等各个领域；辅助进行零件图形输入、毛坯展开、条料排样、确定模座尺寸和标准、绘制装配图和零件图、输出 NC程序（用于数控加工中心和线切割编程）等工作，使得模具设计、加工精度与复杂性不断提高，模具制造周期不断缩短。当前国际上计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）的发展趋势是：继续发展几何图形系统，以满足复杂零件的模具的要求；在 CAD 和 CAM 的基础上建立生产集成系统（CIMS）

8、；开展塑性成形模拟技术（包括物理模拟和数学模拟）的研究，以提高工艺分析和模具 CAD 的理论水平和实用性；开发智能数据库和分布式数据库，发展专家系统和智能 CAD 等。我国模具工业是 19 世纪末 20 世纪初随着军火和钟表业引进的压力机发展起来的。从那时到 20 世纪 50 年代初，模具多采用作坊式生产，凭工人经验，用简单的加工手段进行制造。在以后的几十年中，随着国民经济的大规模的发展，模具业进步很快。当时我国大量引进苏联的图纸、设备和先进经验，其水平不低于当时工业发达的国家。此后直到 20 世纪 70 年代末，由于错过了世界经济发展的在浪潮，我国的模具业没有跟上世界的步伐。20 世纪 80

9、 年代末，伴随家电、轻工、汽车生产线模具的大量进口和模具国产化的呼声日益高涨，我国先后引进了一批现代化的模具加工机床。在此基础上，参照已有的进口模具，我国成功地复制了一批替代品，如汽车覆盖件模具等。模具的国产化虽然使我国模具制造水平逐渐赶上了国际先进水平，但计算机应用方面仍然存在很大差距。我国模具 CAD/CAM 技术从 20 世纪 80 年代起步，长期处于低水平重复开发阶段，所用软件多为进口的图形软件、数据库软件、NC 软件等，自主开发的软件缺乏通用性，商品化价值不高，对许多引进的 CAD/CAM 系统缺乏二次开发，经济效益不显著。针对上述情况，国家有关部门制定了相关政策和措施。在国家产业政

10、策和与之配套的一系列经济政策的支持和引导下， “九五”期间我国模具工业发展迅速，模具行业产业结构有了较大改善，模具商业化水平提高了近 10 个百分点，中高档模具占模具总量的比例有了明显提高，模具进出口比例也逐步趋向合理。科学技术不段在飞速发展着，我国的模具工业根据技术的不段更新也朝着新的起点迈进。虽然我国模具工业发展比较的晚，但经过广大模具工作者的辛勤奋斗，模具已在向精密复杂的领域进攻，而且在政府的帮助下，我相信我们会逐渐的缩短与发达国家模具工业的发展距离。向更高的方向前行。第一章 工件分析工件：圆筒工件如图：材料为 10 号钢，料厚 1.0mm ,制件尺寸精度 IT14 级，形状简单，尺寸叫

11、小，大批量生产，属普通冲压件。第一节 工艺分析1.1.1 工件工艺分析该工件为圆筒件拉深，形状简单，工件的厚度也无严格要求，易于成型。根据尺寸对应关系，可设计一副模具完成落料、拉深。1.1.2 冲压工艺方案的确定该工件包括落料、拉深两道工序。方案一：先落料，在拉深，采用单工序模具。方案二：落料、拉深复合模具。方案三：拉深落料级进冲压模具。方案比较：方案一中，模具结构简单，但要做到两副模具才能完成，对于大批量生产的工件，采用单工序模具回降低工作效率。方案二中，只需要一副模具，机构比方案一复杂，但对于结构对称的工件，模具的制造也并不困难，可一次性完成落料、拉深，生产效率高，适于大批量生产。方案三中

12、，采用级进模具，也只需要一副模具， 模具结构复杂， 而且在送料时较困难， 拉深后工件边缘质量不好，综合考虑采用方案二较好。第二节 毛坯的计算1.2.1 毛坯尺寸的计算r dr dh H d D2 256 . 0 72 . 1 ) ( 4 + + =因板料厚度为 1mm，可按板厚中径计算。d=34mm H=16.5mm r=3.5mm查表得： mm h 2 . 1 = 计算得：D=56.20mm1.2.2 拉深次数的确定坯料的相对厚度为：t/D=1/56.20X100%=1.779%根据数据查表，可用压边圈也可不用，但为保险操作，仍需采用压边圈。总的拉深系数为：587 . 0 20 . 56 /

13、 33 / = = = D dm 总查表，08 钢首次拉深系数为 0.5mm，m m1总所以，可采用一次完成拉深。拉深件的高度计算:h=H+ h =16.5+1.2=17.2mm1.2.3 排样的计算1 冲裁件的面积A=mm D2 2 2794 . 24 * 14 . 3 4 /20 . 56= = 2 条料宽度的计算因模具中已设有压边圈，无需侧压装置，则条料的宽度为：B=D+2a查表：工件间最小料宽 ： mma8 . 01 =侧面料搭边： a=1m则条料的宽度为：B=56.20+2=58.20mm查表：条料的偏差为 0.6mm ，即2 . 5806 . 0 3 步距 s 的计算s=D+ mm

14、a57 8 . 0 20 . 561= + =4 材料的利用率% 74 % 100 * / = = Bs A 第二章 模具有关计算第一节 冲裁力的计算2.1 冲压力的计算1 落料力的计算： bKLt F =F冲裁力 L冲裁周长（L= D ） t材料厚度 b 抗剪强度系数（一般取.） B 查表取 310 MP a则 L=3.14*56.20=176.468mmF=1.3*176.468*1*310=71116.6N2 拉深力的计算：F=Kbdt1 d拉深后工件的直径（外径的尺寸） b材料的抗拉强度（查表取 MP a ）t板料的厚度 K 1修正系数（查表得.）则 F=14*34*315*0.933

15、12753F Y压边力太小，防皱效果不好。压边力太大，会增加传力区危险断面上的拉应力实际应用中，在保证变形区不起皱的前提下尽量用小的压边力。P dr D F A Y 2 4 /) (212+ = 单位面积压料力（查表取.） r A凹模圆角半径（暂取）则 FY 3.14/4) 6 2 34 ( 20 . 5622+ + *1636.64 冲压工艺总力：F F F F Y Z+ + =拉深 落料71116.6+31275+1636.61040285 卸料力的计算：*K Fx x = F 落料 K x 卸料力系数（查表取.）则 Fx 0.04*71116.62844.76 顶件力的计算F K FZ

16、D D* =K D 顶件力系数（查表取.）则 FD 0.06*1040286241.687 推件力的计算：F K F T T 拉深* =K T 推件力系数（查表取 0.55）F T 0.55*31275172018 压力机公称压力压力机的公称压力要大于或等于各种冲压工艺力的总和。=F 压力机 F T + F D + F x + F Z 130315.38第二节 工作部分尺寸的计算2.2.1 模具刃口尺寸的计算尺寸及分类凸、凹模双面间隙尺 寸 偏差和磨损系数计算公式 结果落料20 . 56 查表Z max0.14Z min0.1 0.620.5 AXD D A+ = ) (max TZ D D

17、A T = ) (min89 . 55019 . 00+79 . 550013 . 0 拉深34 单边间隙Z/21.05mm62 . 0 = D A AD+ = ) 75 . 0 (max TZ D D A T = ) (535 . 3305 . 00+ 435 . 31003 . 0 2.2.2 拉深圆角半径的计算1 拉深凹模圆角半径的确定：t d Dr A) ( 8 . 01 =r A1 凹模圆角半径坯料直径t料厚 d凹模内径1 ) 535 . 33 20 . 56 ( 8 . 01Xr A = 3.82. 拉深凸模圆角半径的确定：r rA T 1 1) 0 . 1 7 . 0 ( = 取

18、系数为：.则： r T1 =0.8*3.8=3mm第三节 模具总体设计2.3.1 模具类型的选择分析冲压工艺性，采用复合模具生产效率高，模具结构容易制造，模具类型为落料拉深复合模。2.3.2 定位方式的选择模具中冲压采用条料进给，用两个导料销导料，送进步距采用挡料销。2.3.3 卸料、出件方式模具中采用弹性卸料装置，倒装复合模，在拉深完成后，由推杆将工件从凸凹模型腔中推出，用压力机工作台下标准缓冲器提供压边力。2.3.4 导向方式为了便于条料从侧面送进，用后侧导柱的导向方式。第四节 主要零部件的设计2.4.1 凹模周界尺寸的计算因制件形状简单，制件尺寸较小，只有一个工位，故选用整体式圆形凹模比

19、较合理。由于本模具为落料、拉深倒装复合模，凹模选取的厚度要考虑到拉深见的深度，以及考虑到拉深凸模的端面要低于落料凹模一定距离，采用标准件厚度选取为mm，查书冲压模具设计与制造中凹模尺寸计算公式：1.2（凹模的厚度）则33.6mm落料凹模的外形直径为：d=2W+落料凹模刃口尺寸60+56.20123.4mm取标准为：125mm2.4.2 拉深凸模长度计算为了实现先落料后拉深，模具装配后，应使拉深凸模端面的高度比落料凹模端面低。所以拉深凸模的长度为：LH H H 低 凹模板 固定板+ +H 固定板 凸模固定板的厚度H 凹模板 凹模板的厚度H 低 装配后，拉深凸模的端面比落料凹模低的高度根据板厚的大

20、小，取mm则 28+16341mm2.4.3 凸凹模的长度凸凹模的长度要考虑到模具的具体结构， 同时要考虑凸模的修磨量及固定板与卸料板之间的安全距离等因素。凸模长度可按下式计算：h h h+ + + 2 1凸凹模长度h 1 凸凹模固定板厚度 h 2 弹性卸料板的厚度 板料的厚度h 附加长度 （它包括凸凹模的修磨量，凸模进入凹模的深度，凸模固定板与卸料板之间的安全距离等一般取 1520mm）最后算得，20+16+1+1552mm第五节 模架及其他零部件的选用2.5.1 模架及其零件选用模具选用滑动导向后侧导柱模架模架的规格：200 mmX200mmX(170210)mm GB/T2855.5冷冲

21、模设计指导导柱 d/mm*L/mm 为32 X160 ；导套 d/mm*L/mm*D/mm 为 43 105 32 X X 上模座厚度取 45mm上模垫板厚度取 6mm上模固定板的厚度取 20mm弹性卸料板的厚度取 16mm下固定板的厚度取 16mm下模垫板的厚度取 6mm下模座的厚度取 50mm模具的闭合高度为：H H H H H H H H 下模 下垫板 下固定 凹模 凸凹模 上垫板 上模 闭+ + + + + + =45+6+52+28+16+6+50=203mm压力机的选择：选开式双柱可倾压力机 J2325，通过校核满足要求。压力机的最大装模高度为 220mm，大于模具的闭合高度，可以

22、使用。压力机的技术参数：公称压力：250KN滑块行程：65mm最大闭合高度：270mm连杆调节长度：55mm最大装模高度：220mm工作台尺寸： 370X560mm垫板尺寸： 50X200mm模柄孔尺寸： 40X60mm最大倾斜角度： 3002.5.2 标准零件的选用.模柄的选择模柄的规格为：40X95 (GB2862.181 材料：235).螺钉：上模选10, 下模选12, 长度根据模具结构定。.圆柱销：上模选10 ，下模选12 ，长度由结构定。.弹簧的选用：卸料力已算出为：2844.7，选用个弹簧，每个弹簧要承担474的力。压缩量 =h I工作拉深行程+落料凹模高出拉深凸模的距离+卸料板超

23、出凸凹模刃口的距离，则 =h I18.2+0.521.7mm查表选弹簧:外径： D 2 19 钢丝直径：d=（ D 2 D 1 )/4.5mm自由高度： =h 063mm 根据该号弹簧压力特性可知，弹簧最大工作载荷下的总变形量为 23.3mm,最大载荷 F j 800N,除去 21.7mm 工作压缩量外，取预压 .6mm,此时弹簧的预压力为 54.9N。最后选定弹簧的规格为：4.5mm X 19mm X 63mm GB20891994冷冲模设计指导 推杆的尺寸：根据模柄的尺寸来确定推杆的直径：选12 的推杆。推杆的长度模柄总长+上模垫板厚度+凸凹模高推件块厚95+5226.5=126.5mm取

24、130mm推件杆尺寸为： 12mm 130mm , 材料取 45 钢，热处理硬度：4348HRC 挡料销选圆柱头固定挡料销，此种挡料销结构简单，制造方便，当固定部分和工作部分的直径差别大，不至于消弱凹模的强度。尺寸为：10mm 6mm 3mm,GB2866.1181冷冲模设计指导材料：45 钢，热处理：4246HRC第三章 模具的装配模具的装配就是根据模具的结构特点和技术条件，以一定的装配顺序和方法，将符合图样技术要求的零件，经协调加工组装成满足使用要求的模具。在装配的过程中，即要保证配合零件的配合精度，又要保证零件之间的位置精度，对于具有相对运动的零部件，还必须保证他们之间的运动精度。因此，

25、模具装配是最后实现冲模设计和冲压工艺意图的过程，是模具制造中的关键工序。模具装配的质量直接影响制件的冲压质量、模具的使用与维护和模具的寿命。第一节 模具的装配3.1.1 主要组件的装配1 模柄的装配模柄与上模是压入式配合，在安装垫板前先要装模柄，模柄与上模座的配合要求为：7/n6 。将模柄压如上模座，最后将模柄的底座磨平，检查其平行度和垂直度。2 凸凹模的装配凸凹模与固定板的配合要求是 H7/n6 ,装配时，先在压力机上将凸凹模压入固定板内，检查其垂直度，然后和固定板的上平面一起磨平。3 拉深凸模的装配凸模和下固定板的装配也为压入配合，配合要求也为7/n6,在压力机上将凸模压入固定板，检查凸模

26、垂直度，然后将固定板的下平面与凸模尾部一起磨平。3.1.2 模具的总装配为了便于装配，首先装上模，再装下模。1 上模的装配A： 将上模座倒置，然后把垫板、推杆、推件块、压入固定板的凸凹模一起安放在上模座上， 用推杆将推件块撑起， 以防止推件块在凸凹模内腔中倾斜。再把卸料板套在凸凹模上， 在卸料板和上模座之间垫平行垫块，用平行夹板夹紧它们，根据卸料板上的螺纹孔和固定板中的螺纹孔、销钉孔在上模座上投窝，将垫板、固定板、卸料板拆下，最后在上模座上钻螺钉孔和销钉孔，装入销钉，拧紧螺钉。B： 上模间隙，安装弹簧。2 下模的装配A： 边圈套在已压入下模垫板的拉深凸模上。保证与拉深凸模合理的间隙值。B :

27、料凹模上按尺寸要求加工挡料销孔、 导料销孔， 并根据配合精度装配挡料销、导料销。C: 在下模座上找正位置，将下模垫板、固定板、落料凹模一起装于下模座上。对下模座上投窝，加工螺纹孔、销钉孔，并用螺钉、销钉将他们连接成一个整体。3 上、下模装配在一起，安装其他的零件。4 对模具进行试冲、调整。3.1.3 装配时注意事项1 推件块推件块采用刚性装置，装与上模，它是在冲压结束后上模回程时，利用压力机滑块上的打料杆，撞击上模内的打杆与推件块，将拉深凹模内的工件推出，推力大，工作可靠。由于推件块的外形简单，它与拉深凹模采用间隙配合 H8/f8。推件块在自由状态下要高出凸凹模刃口面 0.20.5mm。2 压

28、边圈压边圈在模具中起压料和顶出制件的作用，出件力不达，但出件平稳。压边圈与落料凹模配合采用间隙配合 H8/f8,与拉深凸模之间要留单边间隙为 0.10.2mm。3 导料销的安装：导料销是对条料导向，保证条料正确的送进方向。由于条料是从右往左边送进，导料销要安放在模具的后侧。4 固定板上模固定板和下模固定板分别与凸凹模、凸模按一定位置压入固定，作为一个整体安装在上、下模座上，平面尺寸与凹模、卸料板外形相同。固定板与凸凹模、凸模均采用过渡配合 H7/m6,在压入一起后，凸模和凸凹模的下端面要与固定板一起磨平。固定板基面和压装配合面的表面粗糙度为R a 1.60.8m ，另一非基准面可适当降低要求。5 垫板垫板的作用是直接承受和扩