毕业设计(论文)-圆筒件冲压模具设计

南充职业技术学院

毕业设计说明书

题 目: 圆筒件冲压模具设计 系 部: 机 电 工 程 系 专 业: 模具设计与制造 年 级: 2004级三普模具班 指导老师: 学生姓名:

学 号:

2006年12月6日

目 录

1. 前言 ……………………………………………………………………………2 2. 分析冲压件的工艺性……………………………………………………………………2 2.1零件冲裁件工艺性分析…………………………………………………………2 2.2零件拉深工艺性分析……………………………………………………………4 2.3材料分析及其机械性能…………………………………………………………5 3. 计算毛坯展开尺寸 ………………………………………………………………6 4. 排样及裁板方式的经济，并计算材料利用率性分析…………………………6 4.1. 材料的利用率…………………………………………………………………6 4.2. 排料方式和材料的经济利用率………………………………………………7 4.3. 根据材料利用率选择裁板方式………………………………………………8 5. 工序次数的确定………………………………………………………………… 9 6. 确定工艺方案并对工艺方案的技术、经济综合分析比较……………………10 7. 确定各工序模具结构型式…………………………………………………………11 7.1设计落料、拉深件复合模………………………………………………11 7.2导向装置…………………………………………………………………………15 7.3固定与连接零件…………………………………………………………………16 8.选定模具结构型式的合理性分析………………………………………………17 9. 凸、凹模工作部分尺寸、公差的计算………………………………………………17 10.冲压工艺卡………………………………………………………………………18 总结与体会 ………………………………………………………………………19 致谢词 ……………………………………………………………………………19 参考文献……………………………………………………………………………20

1

1. 前言

本次冲压模具的设计，主要是设计圆角冲压模具，其中包括了模具的设计步骤、计算方法，零件图及装配图等内容，充分体现了清晰的设计思路，合理的安排布局，严格按照相关标准选取设计所需资料，保证了设计的准确性，但其中仍有不足及错误，有待改进。

本次设计的主要目的是熟悉设计模具的基本步骤和将理论知识与实际联系在一起，使我们在以后工作中能更好地设计模具。

2. 分析冲压件的工艺性

根据产品图样，分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求及所用材料的性能等是否符合冲压工艺的要求。良好的冲压工艺性应保证材料消耗少、工序数目少、占用设备数量小、模具结构简单而寿命高、产品质量稳定以及操作简单方便等。在分析审查中若发现冲压件的工艺性差，则应会同设计人员，在保证产品使用要求的前提下，对冲压件的形状、尺寸、精度要求乃至选材进行必要的修改。 零件的冲压工艺性是指从冲压工艺的角度来衡量零件的设计（包括选材、形状结构等）是否合理。即在满足零件使用要求的前提下，能否用最简单的、最经济的冲压加工方法将零件制成。零件的工艺性好坏直接关系到其质量、生产率、材料利用率和生产成本等。

2.1零件冲裁工艺性分析

冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲裁工艺的适应性，即冲裁件的形状结构、尺寸大小及偏差等是否符合冲裁加工的工艺要求。冲裁件的工艺性是否合理，对冲裁件的质量、模具寿命和生产率有很大的影响。 （1） 冲裁件所能达到的尺寸公差等级

冲裁件的尺寸公差等级是指冲裁件实际尺寸与公称尺寸的差值等级。差值越小，则公差等级越高。这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件与凸模或者凹模尺寸的偏差；一是模具本身的制造偏差。

冲裁件与凸、凹模尺寸的偏差，主要是工件从凹模内推出（落料）或从凸模上

2

卸下（冲孔）时，由于材料的弹性恢复造成的。此外由于凸、凹模在冲裁力的作用下发生变形及磨损也将使冲裁件尺寸发生变化。偏差可能是正的，也困难是负的。

冲裁件公差等级首先受到模具本身制造公差等级的影响。一般冲裁制造公差等级应比冲裁件要求的公差等级高2~4级。

（2）冲裁件的断面质量 冲裁件正常的断面是由圆角部分、光亮剪切面和粗糙断裂面所组成。其中光亮剪切面质量最佳。这些部分在整个断面上所占的比例，随材料的性能、厚度、模具间隙、刃口状态及摩擦等条件的不同而变化。 1、材料性能对断面质量的影响 对于塑性较好的材料冲裁时裂纹出现得较迟，因而材料被剪切的深度较大。而塑性差的材料当剪切开始不久，便使材料拉裂，光亮面所占的比例小，圆角小，穹弯小，而大部分断面是粗糙断面。

2、模具间隙大小对断面质量的影响 当增大模具间隙时，材料中的拉应力将增大，使拉深断裂发生得早，因而断裂面宽大，光亮面就变狭；且弯曲应力也增大，因而圆角和穹弯均大。反之，间隙减少时，材料中的拉应力成分减少，裂纹的产生较迟，所以断裂面狭，光亮面宽，且圆角和穹弯小。

3、模具刃口状态对断面质量的影响 模具刃口状态对冲裁过程中的应力状态与冲裁件断面有很大的影响。当模具刃口磨损成圆角时，挤压作用增大，所以冲裁件圆角和光亮面增大。当凸、凹模磨钝后，即使间隙合理也将在冲裁件上产生毛刺；而凹模刃口磨钝时，冲孔件产生毛刺。

（3）冲裁件的形状

冲裁件的形状应尽可能的简单、对称、排样废料少。在许可的情况下，把冲裁件设计成少、无废料排样的形状。

（4）冲裁件的四角

除在 、无废料排样或采用镶拼模结构时，允许工件有尖锐的清角外，冲裁件的外形或内孔的交角处，应避免尖锐的清角，其交角处用适宜的圆角相连。

（5）冲裁件局部凸出或凹入部分的宽度和深度

宽度不宜太小，应避免有窄长的切口和过窄的切槽，否则会降低模具寿命和工件质量。

（6）冲裁件的孔径

冲裁件的孔径太小时，凸模易折断或压弯。冲孔的最小尺寸取决于材料的机械性能、凸模强度和模具结构。

（7）冲裁件孔边之间距离

冲裁件上孔与孔、孔与边缘之间的距离不应过小，否则会产生孔与孔间材料的扭曲，或使边缘材料变形。复合冲裁时，因模壁过薄而容易破损。当孔边缘与工

3

件外形边缘不平行时应不小于t，平行时应不小于1.5t。

综上所述：φ70的落料，形状简单，尺寸不是很大，不会使材料扭曲或变形。所以此零件中的φ70的孔适宜冲裁成形，符合冲裁的工艺性要求。并且由于此零件的毛坯尺寸远大于孔的尺寸，故冲裁过程中的变形不会影响此零件的外在形状。

2.2零件拉深工艺性分析

拉深件的工艺性好坏，直接影响到该零件能否用拉深方法生产出来，影响到零件的质量、成本和生产周期等。一个工艺性好的拉深件，不仅能满足产品的使用要求，同时也能够用最简单的、最经济的和最快的方法生产出来。

对拉深件的工艺性要求有： （1）对拉深件外形尺寸要求

设计拉深件时，应尽量减少拉深件的高度，使其可能用一次或者两次拉深工序来完成。对于各种形状的拉深件，用一次工序可制成的条件为：

1、 对圆筒形件一次制成的条件为拉深的高度h≤(0.5~0.7)d(式中d——拉深件

直径，按厚度中心线计算)。

2、对于矩形一次制成的条件：当矩形角部的圆角半径r=(0.05~0.20)B（式中B为

矩形件的短边）,拉深件高度h≤(0.3~0.8)B。

3、对于凸缘件一次制成的条件为：零件的圆筒形部分直径与毛坯的比值d/D≥0.4。

（2）对拉深件形状要求

1、在设计拉深件时，应明确注明必须保证的是外形还是内形，不能同时标注内外

尺寸。

2、尽量避免采用非常复杂和非对称的拉深件对半敞开的或者非对称的空心件，应

能组合成对进行拉深后将其切成两个或者多个零件。

3、拉深复杂外形的空心件时，要多考虑工序间毛坯定位的工艺基准。

4、在凸缘面上有下凹的拉深件，如下凹的轴线与拉深方向一致，可以拉出。若下

凹的轴线与拉深方向垂直，则只能在最后校正时压出。 （3）对拉深件圆角半径要求

1、矩形盒形件盒角部分的圆角半径r≥3t，为了减少拉深次数，应尽量取r≥1/5H

（H——盒形件高）。

（4）对尺寸的公差等级及表面质量的要求

1、拉深件断面尺寸的公差等级一般都在IT11以下。如果公差等级要求高，可采取

整形来达到尺寸的要求。

2、拉深件的厚度变化为（不变薄拉深）：上下壁厚约为1.2t~0.6t。矩形盒形件四角

4

也要增厚。

3、多次拉深的零件外壁上或者凸缘表面上应允许在拉深过程中所产生的印痕。 综上所述：此圆筒形件中的φ7000.87，属高级拉深精度。而通过上面所介绍的公式的计算与比较，可以确定此拉深件能够一次拉出。通过查未注尺寸的自由偏差可得，此零件的断面尺寸公差等级为IT14，也满足拉深件对尺寸的公差等级及表面质量的要求。所以，此零件可以用拉深方法制成。

2.3材料分析及其机械性能

一般用以制造受力不大的冲压件，在退火或时效的低碳钢的拉深曲线上具有明显的屈服平台，这在冲压成形时会引起出现损害零件外观的所谓滑移线。当变形超过屈服平台后，滑移线消失，而板料表面变得稍微有点粗糙。不仅在拉深应力作用下，而且在压缩应力作用下，也可以看到类似的现象。所以用于冲压的低碳钢，在经过冷扎和退火后，要进行调质扎制，使其变形量超过屈服平台，以防止冲压时发生滑移线，以便于保证整个冲压件的表面质量。

而板料是冲压车间应用最广的材料，适用于成批生产。并且因为冲压材料在供应时，除了尺寸有标准之外，其厚度、宽度的公差也有规定，同时以多种状态（退火、淬火、半冷作硬化、冷作硬化等）供应。在生产中按需要将板料剪裁成各种尺寸的条料再进行冲压。

板料的机械性能指标与板料的冲压性能有密切的关系。一般而言，板料的强度指标越高，产生相同变形量所需的力越大；塑性指标越高，成形时所能承受的极限变形量就越大；刚度指标越高，成形时抵抗失稳起皱的能力就越大而此端盖零件的材料用的是优质黄铜，属软铜，塑性较好，并且冲压性能较好，具有良好的焊接性能。

故此次冲压所用的材料选择为冷扎和退火后再进行调质扎制的黄铜，其规格为500×2000×2.5。 材料状态 黄铜的机械性能 抗剪强度τ/MPa 延伸率 抗拉强度σb/MPa 屈服强度σs/ MPa ×100 255 294 196 32 冷扎和退火 后，再调质扎制

5

3. 计算毛坯的展开尺寸

在计算毛坯尺寸之前，需要先确定拉深前的半成品的形状及尺寸。这里只有一种拉深件：就是圆筒形件拉深，φ700可以一次拉深成形，087的拉深高度尺寸不大，并且毛坯的尺寸和形状主要取决于此筒形件；可按下面的计算方式算出。

计算圆筒形拉深件毛坯展开尺寸

∵此圆筒形件的拉深高度25mm较浅

考虑修边余量查表为2mm

F1=πd(h-r) F1——直边部分面积 F2=π/4[2π(d-2r)+8r2] F2——底部圆角部分面积 F3=π/4(d-2r)2 F3——底部面积 毛坯直径D= d 24dH1.72rd0.56rr

=37.52437.5(2522.5)1.72337.50.5633 =69.87(mm)

取D=70（mm）

4. 排样及裁板方式的经济性分析，并计算材料利用率

冲裁件在条料或板料上的布置方式称作排料。排料是冲裁模设计中的一项极其

重要的工作。排料方案对材料利用率、冲裁件质量、生产率、生产成本和模具结构形式都有重要影响。

4.1材料的利用率

材料利用率主要取决于排料，是衡量排料方案合理性的技术经济指标。材料利用率用在一个步距内零件的实际面积所需要毛坯面积的百分比表示，用下式计算：

η=nAbl=×100% 式中 η——材料利用率；

6

n—一个步距内冲裁件的零件数； A——冲裁件的面积，单位为mm2； b—条料或带料的宽度，单位为mm2；

l—冲裁步距，单位为mm。

从上式可以看出，若能在相等的面积上冲制的冲裁件数多，或者说废料较少，则材料的利用率高。废料分为结构废料和工艺废料两类。结构废料是由冲裁件形状决定的，一般不能改变，与排料无关‘工艺废料是冲裁后剩下的材料以及不可避免的料头和料尾损耗，这是与排料方式以及冲压方式有关的废料。本设计无结构废料。所以，减少工艺废料是提高材料利用率的唯一途径。

742.5工艺废料?70

4.2排料方式和材料的经济利用率

按照冲裁件在条料上的布置方式和材料的利用情况，可将排料方式分为以下三种情况。

（1） 有废料排料

沿冲裁件外形轮廓冲裁，冲裁件周边有搭边值。有废料排料因有工艺废料，材料利用率低。但是因冲裁件外形轮廓完全由模具冲裁而成，能保证冲裁件的质量和提高模具寿命。

（2） 无废料排料

冲裁件外形完全吻合排列，无任何搭边值，除端头料之外，没有工艺废料。 （3） 少废料排料

沿冲裁件部分外形轮廓冲裁，只有在局部有搭边，有少量工艺废料。 采用无、少废料排料可以显著提高材料的利用率，减少材料的消耗，对降低

7

材料消耗有重要意义。而排料方式与冲裁件的外形密切相关，因为本制件是一个圆筒形件，其毛坯展开形状为圆形，故只能选用有废料排料。而搭边是工艺废料，从提高材料利用率考虑，搭边值越小越好。但是，搭边值过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，使冲裁件上毛刺增大；特别是冲裁较薄的材料时，还有可能被拉入凸、凹模间隙中，损坏模具刃口，降低模具使用寿命。因此搭边值的选择应合理，一般来说，硬的材料的搭边值可小一些，而软材料、脆性材料的搭边值要大一些；厚板材料的搭边值取大一些，而较薄的材料为了增大其刚度和强度也应适当增大搭边值。所以其搭边值根据制件的壁厚和所用的材料选为1.5mm。

4.3根据材料利用率选择裁板方式

一张板料上总的材料利用率η总为： ηη 总F总=

AB 100%

式中：η总——一张板料上冲裁件总数目； A—— 板长； B—— 板宽。

计算冲裁件零件毛坯面积：F=352×π=3846（mm2）

条料宽度 b=D+2a+Δ=70+2×1.5+1.2=74.2 mm 取B=75 mm 进距 h=D/+a=70+1.5=71.5 mm 一个进距内的材料利用率 η=

nF13846bh×100%=7571.5 ×100%=73.6% 选用冷扎钢板500×2000×1 横裁 条料数 nA1=b=2000/75≈26（条）

每条件数 nBa5001.52=h=71.5=6(件)

总件数 n总= n1×n2=26×6=156(件) 材料利用率 η=n总FAB×100%=

15638465002000×100%=60%

纵裁 条料数 nB1=

b=500/75≈6（条） 每条件数 nAa20001.52=h=71.5=27(件)

总件数 n总= n1×n2=27×6=162(件)

8

材料利用率 η=

n总FAB×100%=

1623846×100%=62%

5002000由此可见，横裁与纵裁的材料利用率相差不大，故可以采用任一一种裁板方式，不妨选用纵裁。

5. 工序次数的确定

圆筒形件拉深次数的确定

因为圆筒形件拉深高度为h=25mm ，而（0.5～0.7）×d=（0.5～0.7）×37.5=（18.8～26.3）mm

∴h≤（0.5～0.7）×d，此圆筒形件能一次拉深成形。

拉深系数的确定

圆筒形件拉深系数的确定

d m= d——圆筒形件尺寸（mm）

D37.5 ==0.54 D——毛坯尺寸（mm）

70判断是否采用压边圈 圆筒形件

因为（t/D）x100= 54 由教材130页表5-7查得要用压边圈。 压边力 F=∏/4[d02-(d1+2r d1) 2]P =∏/4[702-(37.5+2X3X37.5) 2]X1.8 =4250MPa

9

6. 确定工艺方案并对工艺方案的技术、经济综合分析比较

经过对冲裁件的工艺分析之后，就可以着手制定冲裁工艺方案。冲裁工艺方案的主要内容包括冲压性质、冲压工序数目、冲压顺序和工序组合方式、模具结构型式、冲模压力中心和冲模闭合高度等。

（1） 冲压性质与冲裁工序的组合

一个冲压件往往需要多道冲压工序才能完成，各种冲压工序有其不同的性质、特点和用途。因此，在确定冲压工艺方案时，除了要根据冲裁件结构正确地选择冲压工序外，还要根据冲裁件的生产批量、尺寸精度、尺寸大小、形状复杂程度和材料性质，考虑是采用单工序模分开冲裁，还是分散冲裁，还是将工序组合选用复合模或连续模。

（2） 冲裁顺序

多工序冲裁模或连续冲裁模的工序安排，主要取决于冲裁件的结构形状、尺寸大小和精度要求，一般可以参考以下原则确定。

多工序多次冲裁的工序顺序：先落料使毛坯与板料分离，然后以毛坯外轮廓定位冲裁其它零件。后续各种冲裁工序的定位基准要一致，以避免基准不重合误差；后续工序不能以工件外轮廓定位时，则以应选择工件的其它孔或特意设置工艺孔，在落料时同时冲出，供后续工序定位用；冲裁件大小不同、相距较近的孔，为减少孔的变形程度，应先冲大孔，后冲小孔。

（3） 冲裁压力中心

冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心。为了保证冲模和压力机正常和平稳地工作冲模的压力中心必须通过模柄轴线而与压力机滑块的中心线重合。如果压力中心不在模柄轴线上，滑块会承受偏心载荷，冲压时会使冲模与压力机滑块产生歪斜，从而导致滑块导轨和模具导向装置的不正常磨损。同时引起凸、凹模间隙不均匀，使刃口迅速边钝，甚至造成刃口损坏，降低模具使用寿命。

因为此次设计所使用的毛坯形状为圆形，无论在哪个方向上，毛坯的中点都与压力机的中心重合，故不需要计算压力中心。

（4） 冲模闭合高度

冲裁模总体结构尺寸必须与所使用的压力机相适应。即冲模的平面尺寸应该适应于压力机垫板平面尺寸，冲裁模总体闭合高度必须有压力机闭合高度相适应，否则就不能保证正常的安装与工作。

冲裁模具的闭合高度是指模具在最低工作位置时，下模座底面至上模座顶面之间的距离。压力机的闭合高度是指滑块在下止点位置时，滑块下端面至压力机

10

垫板面之间的距离。冲模的闭合高度应介于压力机的最大闭合高度HMax和最小闭合高度HMin之间，一般按下列关系选择：

HMax-5≥H≥HMin+10

若无特殊情况，H应取上限值，最好取H≥HMin+M/3，以避免因连杆调节过长而损坏连接螺纹。如果冲模的闭合高度大于压力机最大闭合高度，冲模将无法安装。但是若小于压力机最小闭合高度，可以另加垫板。

圆筒形件所需要的基本冲压工序为落料、拉深 方案一：落料，拉深，各工序各一副模具； 方案二：落料，拉深复合模具；

对所列出的各种方案就材料成型的工艺性、成型零件的复杂程度以及生产成本等诸多因素进行分析：

采用方案一，生产效率低，工件累积误差大 采用方案二，生产效率高，工件累积误差小 故此次设计采用方案二。

7. 确定模具结构型式

冲模的设计程序与工艺方案选择密切相关，同时，冲裁工艺方案的确定也受到模具结构型式的限制。所以应该根据冲裁件的结构特点、精度等级、尺寸及形状、材料种类和厚度、生产批量和经济性等因素综合考虑，来确定模具的结构型式。冲模的结构型式和复杂程度虽然各不相同，但组成模具的零件是有共同性的，根据它们在模具中的功用和特点分为两大类：

（1） 工艺结构零件

这类零件直接参与完成工艺过程并和毛坯直接发生作用，包括：工作零件、定位零件、压料、卸料和出件零件。

（2） 辅助结构零件

这类零件不直接参与完成工艺过程，也不和毛坯直接发生作用，只对模具完成工艺过程起保证作用或对模具功能起完善作用，包括：导向零件、固定零件、紧固及其它零件。

7.1设计落料、拉深件复合模

（1） 凸模

11

拉深的凸模结构型式及尺寸大小依据所拉深的零件形状及尺寸精度设计与计算。并且凸模加工后的表面，不允许有影响使用的沙眼、缩孔、裂纹和机械损伤等缺陷。在拉深过程中，凸模的工作表面特别是凸模的圆角处对材料的摩擦阻力有利于抵制材料变薄。因此，在不影响工作表面质量的条件下，凸模圆角区的表面粗糙度值达到Ra1.6～0.8um即可。

（2） 凹模

冲裁大圆孔时所使用的凹模用螺钉、销钉或螺钉与窝座定位直接固定在模板上，不必再用凹模固定板。为了减少精加工的面积，凹模外圆非工作表面直径应略小一些，端面要加工成凹坑形状。其结构型式和相关的尺寸大小依据冲裁模具工作零件设计和计算。

0.04A0.4360.84-M16深50?94?1460.412（3） 凸凹模

凸凹模是复合模中的一种特殊工作零件，其特点是凸凹模的内外缘均为刃

12

60+0.1-

口，内外缘之间的壁厚决定于冲裁件的尺寸。从强度考虑，其壁厚受最小值限制。

倒装复合模的凸凹模装于下模，冲孔废料容易积聚在凹模型孔内，所受胀形力大，凸凹模最小壁厚要大一些。正装复合模的凸凹模装于上模，冲孔废料由装在上模的打料装置推出，凸凹模型孔内不积存废料，胀力小，最小壁厚可小于倒装复合模的凸凹模最小壁厚值。目前复合模的最小壁厚值按经验数据确定。正装复合模凸凹模的最小壁厚值对黑色金属等硬材料可按1.5倍材料厚度确定，但最小值不小于0.7mm。对有色金属等软材料可约等于板料厚度，但最小值不小于0.5 mm。倒装复合模凸凹模的最小壁厚值可按板料厚度的2～3倍确定，板料厚度小取最小值，反之取最大值。

本次设计所采用的是正装复合模，所设计如下：

（4）定位零件

冲模定位零件（装置）的作用是保证坯料的正确送进及对工作零件处于正确位置，这称做坯料的定位或导向。使用条料时，应使条料在送料方向定位，以保证送料步距，通常称为挡料，使用的定位零件有挡料销、侧刃等；在垂直于送料方向上的定位，称做送进导向，使用的定位零件有导料板、导料销等。在连续模中，为保证冲裁件孔与外形的位置精度，使用导正销。单个毛坯的定位使用定位板或是定位销。

导料板冲裁时条料紧靠导料板的一侧导向送进，以限定条料的正确送进方向。为使条料顺利通过，导料板之间的距离应等于条料的最大宽度加上一定的间隙（一般大于0.5mm）。导料板的高度H与板料的厚度t和挡料销的高度h有关，使用固定挡料销时，送料过程需将条料前端抬起，挡料销之上要有适当的空间，导料板的高度可小一些，约为挡料销高度的1.5～2倍。导料板可与卸料板分开制造，也可以制成整体式。此模具根据卸料的需要将导料板与卸料板分开制造，而导料板的结构型式和尺寸大小根据模具需要和其自身的要求设计和计算。

13

挡料销是用来限制条料送进步距的零件。根据结构特征，挡料销分为固定式和活动式两种。其中固定挡料销按其形状分为圆形和勾形两类，通常装于凹模（下模）上。并且圆形挡料销的固定部分和圆柱形工作部分的直径差使销孔距凹模刃孔较近，会削弱凹模的强度。圆形挡料销结构简单、制造容易，使用方便，适用于带固定卸料板或弹性卸料板的场合，以及手工送料的冷冲模。而勾形挡料销的销孔位置可比圆形挡料销距凹模刃口远一些，不影响凹模的强度，适用于冲裁较厚材料的模具。但此种挡料销形状不对称，为防止勾头旋转，需要钻孔加防转销，制造、安装较复杂些。根据设计的需要及各种挡料销相应的适用范围，此模具选择圆形挡料销。

（5）卸料与推（顶）件装置

卸料与推件（顶）件装置用来将冲裁后因弹性变形恢复而卡在凸模上或凹模型孔内的工件或废料脱卸下来。并且为了冲裁过程能连续、顺利地进行，必须在模具上设置卸料与推件装置。

卸料装置冲模上使用的卸料装置有固定卸料板、弹压卸料装置及废料切刀。而固定卸料板结构简单，卸料力大，常用于板料厚度t≤1mm的冲裁从凸模上卸料。因为此次设计所使用的材料的厚度为1mm，故可以采用固定卸料板。固定卸料板的厚度与冲裁力大小和卸料尺寸有关，一般取5～10mm。固定卸料板一般用螺钉和销钉与导料板一同固定在下模的凹模面上。

推件与顶件装置在复合模中要使用推（顶）件装置。将冲出的工件或废料从下模的饿凹模型孔内向上顶出使用的装置称顶件装置；或从上模的凹模型孔内向下推出使用的装置称推件装置。推（顶）件装置一般有刚性和弹性两种。刚性推件装置一般装于上模，用于倒装复合模向下推件。并且刚性推件装置推件力大，工作可靠，便于维修。

（6）圆筒形件拉深系数的确定 （使用的公式均查≤冲压模具设计≥）

d m= d——圆筒形件尺寸（mm）

D37.5==0.54 D——毛坯尺寸（mm） 70（7）圆筒形件是否采用压边圈

因为（t/D）x100= 54 由教材130页表5-7查得要用压边圈。 （8）选择冲压设备

拉深力 F拉=πd1tτb K1 =3.14×37.5×2.5×255×1

=75065（N）

落料力 Fl=Kπd1tτb=1.3×3.14×70×2.5×255=182159（N）

14

F总= Fl+ F拉=182159+75065=257224（N）≈258KN 所以初选公称压力为400KN的压力机。 （9）模具装配图

1234567826252423222120240191817161514131211109

落料、拉深圆筒形件复合模

7.2导向装置

导向装置用于冲裁模上、下模之间的定位连接和运动导向。导向零件可以消除压力机滑块对模具运动精度的影响，保证凸、凹模间隙分布均匀，便于模具安装和调整，因而提高模具的使用寿命和冲裁件精度。因此，在设计生产冲裁件批量较大时，一般采用导向装置，以保证上、下模的精确导向。

此模具采用的是导柱导套式导向装置。因圆柱形导柱、导套加工容易，装配简单，滑动导向刚度大，精度高、稳定性好，是冷冲模应用最广泛的导向装置。导柱、导套常用两副，大型冲模或冲裁件精度特别高的冲模也用四副或六副。两副导柱、导套在中心对称布置，为防止上下模误装，其直径应不相同。

导柱与导套之间采用间隙配合，其配合精度有H6/h5和H7/h6两种。对于冲裁模应根据凸、凹模间隙确定导向配合精度，导柱与导套的配合间隙应小于土、凹模的双面间隙。一般情况下，凸、凹模间隙小于0.3mm时，或要求有较高寿命的复杂、昂贵模具（如复杂连续模、硬质合金模等），导柱与导套的配合取H6/h5；凸、凹模间隙大于0.03mm时，或一般变形工序的模具，以选H7/h6配合为宜。根据设计要求导柱与导套的配合取H7/h6。

15

导柱与导套相对滑动，要求配合表面有足够的硬度，又有足够的韧性。通常选用20钢制造，表面经渗碳淬火处理，表面硬度为58～62HRC。

7.3固定与连接零件

固定与连接零件用来将凸、凹模固定在上、下模座上，以及将上、下模座固定在压力机上。主要的固定与连接零件有模柄、模座和固定板，以及垫板、螺钉和销钉等。这些零件在设计时按标准选用。

（1） 模柄

模柄是将上模座安装在压力机滑块上的零件。模柄安装在上模座上的垂直

度影响导向装置的配合精度和使用寿命，因此设计模具时应根据需要选择结构型式合适的模柄。此次设计采用的是凸缘式模柄。此模柄的凸缘与上模座的安装窝孔采用H7/js6过渡配合，用3～4个螺钉固定，适用于较大型的冷冲模。

（2） 模座

上、下模座用以安装全部模具零件，构成模具的总体和传递冲压力。因此

模座不仅具有足够的强度，还要有足够的刚度。模板的刚度不足，工作时会产生严重的弹性变形而导致模具零件迅速磨损或破坏，降低模具使用寿命。上、下模座之间联以导向装置的总体称为模架。此次设计选用后侧导柱模架，其尺寸大小和结构型式按标准选用。模座材料一般为HT200，铸钢ZG270-500或ZG310-570，模座结构应满足铸造工艺要求。

（3） 固定板

将凸、凹模按一定相对位置压入固定后，作为一个整体安装在上模座或下

模座上的板件分别称为凸模固定板或凹模固定板。固定板的尺寸和轮廓应与相应的整体凹模一致。凸模固定板的厚度应取为凸模长度的40%，凹模固定板的厚度通常按照凹模镶块的厚度来确定。固定板通常选用Q235或Q237钢制造，压装配合面的表面粗糙度值达Ra1.6～0.8um。其结构型式和相关尺寸根据需要设计。

（4） 垫板

垫板置于模座和固定板之间。其作用是分散凸模传递的压力。一般冲裁模

的垫板厚度在4～12mm之内按标准选择，其外形尺寸和轮廓应于凸模固定板相同。垫板可选材料为45钢，热处理硬度43～48HRC；或选用T8A、T7A钢，热处理硬度43～48HRC。为了便于装配，垫板上的销钉通孔直径可以比销钉直径大0.3～0.5mm。

（5） 螺钉与销钉

螺钉与销钉用于对模具板件固定与定位，通常两者选用相同的直径。螺钉的直径与布置间距可参考≤冲压工艺与模具设计≥P78表3-6按凹模厚度选择。螺钉以选用内六角形为宜，拧入被连接件的深度：铸件为2d；钢为1.5d（d为螺钉工

16

作直径）。连接件的销钉孔应同时钻、铰。销钉采用H7/m6配合，孔壁的表面粗糙度值应达到Ra1.6um，销钉压入连接件的深度应分别不小于1.5d与2.5d（d为销钉的直径），矩形板件连接的两个销钉应取对角布置。

8. 选定模具结构型式的合理性分析

根据确定的工艺方案和冲压件的形状特点、精度要求、生产批量、模具加工条件、操作方便与安全的要求，以及利用现有的通用机械化、自动化装置的可能性等，确定冲模类型及结构方式。

复合模有利于提高生产效率，而矩形盒形件拉深中冲工艺孔是为了定位的需要，符合成形需要。

就整个工艺方案中所涉及到的模具类型而言，都比较合理，因为既能满足冲压件的工艺要求，又能消除各工序之间的尺寸、位置及形状等误差。

9. 凸、凹模工作部分尺寸、公差的计算

δ凸——凸模制造公差 δ凹——凹模制造公差

D凹——凹模尺寸 d凸——凸模尺寸

D——拉深件的外形尺寸 Z——凸、凹模之间的双面间隙

拉深：

凹0φ4000.87 D凹=（D-0.75Δ）0 D凸=（D-0.75Δ-ZMin）凸

0.15 =39.960 =34.7600.1

落料：

φ7000.87（落料） 因为此形状为圆形，并且δ凸+δ凹≤ZMax- ZMin，所以采用凸、凹模分开加工。

0凹D凹=（D-XΔ） D=（D-XΔ-Z）凸Min凸 00.03 =69.40 =69.100.02

17

10. 冲压工艺卡

标 记 技术要求及材料牌号 工序工序序名称 号 产品 名称 产品图号 端 盖 冲压工艺 规程卡 毛坯形状及尺寸 制件 名称 制件图号 φ70×2.5mm 工具名称及图号 年产第 1页 量 共 2页 板材500×2000下 ×2.5 mm 料 横裁成121×2000×2.5 mm 备注 黄铜H62 工序草图 设检验备 要求 1 落料拉深 400落料拉按草KN 深复合图检冲模（A1） 验 床 原底图总号 底图总号 日 期 签 字 更改 标记 文件 号 签 字 日 期 姓 名 签 字 日 期 编 制 校 对 核 对

18

总结与体会

通过本次冲压模具的设计，不仅使我把近三年来所学的知识系统地联系运用起来，使理论知识与实际操作密切地联系起来，强化了自己动手动脑能力，增强了自己的空间想象能力等，而且从本次设计过程中，我发现了自己的不足，对知识掌握不够牢固，有些知识遗忘了，对设计中出现的困难有时无从下手，只有靠询问指导老师，这些都使我在以后的工作学习中避免和解决问题提供了很好的经验和教训。

经过这次圆筒件冲压模具设计，使本人对如何设计一副合理、经济并且能够运用良好的模具有了基本的了解，也大致能够将书上的理论知识与实际相结合，为我往后的工作奠定了坚实的基础，总之，收益颇深。

致谢词

在此，我忠心感谢机电工程系各级领导及班主任，尤其是张艳琴老师的热心指导，使我通过这次冲压模具设计，了解了设计方法、步骤，并且能把理论知识与实际操作密切结合在一起，对知识查漏补缺。对冲压模具的理论知识有所增加，而且动手、动脑能力也大有长进。设计过程中通过张老师的帮助以及同学们相互协作，查表计算了冲压零件毛坯展开尺寸，凸凹模、刃口尺寸、凸凹模圆角半径、拉深系数，选择压力机吨位的相关数据等，最终通过大家努力，终于完成了这次设计，使自己的知识、动手能力有了更大的提高，为将来走上工作岗位更好地设计模具奠定了坚实的基础。

19

【参考文献】

[1] 《冲压工艺学》 吴诗淳 主编 西北工业大学出版社 1988 [2] 《冲压模具设计》 万战胜 编 中国铁道出版社 1996 [3] 《冲压手册》 王孝培 主编 机械工业出版社 1994 [4] 《冲压工艺与模具设计》 西华大学（教材） 2003 [5] 《模具制造工艺》 傅建军 主编 机械工业出版社 1996 [6] 《机械制造标准对照手册》 陈榕林 编 [7] 《模具工实用手册》 王晓澜 主编 [8] 《模具标准应用手册》 许发樾 主编 [9] 《模具实用技术设计综合手册》王树勋 主编 [10]《尺寸极限与配合的设计与选用》李晓沛 编 中国劳动出版 社 1995 江西科学出版社 2004 机械工业出版社 1994 华南理工大学出版社中国标准出版社 2002

20

1995