罩盖拉深胀形复合模的设计说明书

#######大 学

毕业设计说明书

设 计 题 目： 罩盖拉深胀形复合模的设计 学 生 姓 名： 学 院： 专业及班级： 学 号： 指导教师：

目录

罩盖落料拉深复合模的设计

摘要：

冷冲模是冲压生产中不可缺少的工艺装置,深入了解冷冲模的设计,以及运用现代计算机技术来完善冷冲模设计对增强企业的竞争能力和应变能力有着很大的助推力。模具作为产品加工的工具，设计时要求结构合理、简单且有利于提高产品质量，延长模具寿命。本文设计了罩盖拉深胀形复合模的整体精细结构，以及部分重要零件的精细结构。阐述了该工件在拉深胀形过程中的重点难点。制定出了合理的工艺方案，采取了有效的工艺措施。准确的计算了工件的毛坯尺寸， 凸凹模的刃口尺寸以及工艺压力的大小。同时在设计过程中合理的设计了零件加

工的排样图，准确的校核了凸模的拉压强度，合理的选用了橡胶、弹簧并进一步

精确校核。通过对工件的综合分析，最后设计了2 张装配图和10 张零件图，制

作了冲压工艺过程卡和机加工工艺卡。

关键词：冷冲模；凸凹模；拉深；胀形 。

THE COVER DESIGN OF DRAWING AND

BULGING COMPOUND DIE

ABSTRACT：

Cold stamping die is an indispensable process device .It is beneficial for the enterprises to improve their competiveness and the ability to cope with changes to get an in-depth understa nding of Die design and then improve the design of Die by modern computer technology. The Die as a tool for production process is required that the design of its structure is reasonable 、simple which is advantageoous to improve its quantity as well as to prolong its longevity. In this paper, it designed an overa ll fine structure of The Cover Design of Drawing And Bulging Compound Die overa ll, and the fine structure of some of the important parts.The impotance and the difficulties that arises when the Die is made in the process of drawing and bulging are both stated in this paper.Meanwhile this article has utilized effective measures to work out a reasonable processing program by accurate calculation of the rough workpiece size, convex, the edge die size and the size of the pressure process.Besides, it has reasonably designed the processing components la yout map, exactly calibrated the tension and compression strength of the punch , rationally chosed the rubber,a nd further calibrated the spring precisely.Through comprehensive analysis of the workpiece, it has finally designed two assembly drawings and ten maps of the parts and made the production process of the stamping machine cards and the processingcard.

Key words: Cold Stamping Die ; Convex and carve mold ; bulging; Drawing.

1 绪论

1.1 国内外模具行业的现状和发展趋势

1.1.1 冲压模具发展现状

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。随着我国加入WTO，我国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%—80%的零部件都要依靠模具成形（型）。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前全世界模具年产值约600亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业[1]。

改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。但是，由于我国的模具行业起步较晚，与国外相比，仍存在不小的差距，主要体现在：

产需矛盾：随着工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度的加快，对模具的需求越来越大。无论是数量还是质量都无法满足国内市场的需要，只达到70％左右。造成矛盾突出的原因是模具企业的专业化、标准化程度低，生产周期长。另外，设计和制造工艺水平还不能完全适应发展的需要。

企业结构不合理：我国很多模具生产能力集中在各主机厂的模具分厂或车间内，模具的商品化程度低，而国外70％以上都是专业模具厂，且走的是“小而精”的道路，因此生产效率和经济效益俱佳。

产品水平：衡量模具的产品水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的复杂程度，以及模具的制造周期和使用寿命。而这几项指标与国外相比的差距都十分明显。

此外，模具工业的整体装备水平也存在相对落后，利用率低的现象。高素质的模具技术人才缺乏，产品的综合开发能力还急需加强。

1.1.2 冲压模具发展趋势

模具CAD/CAE/CAM 正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展 (1) 模具软件功能集成化。

模具软件功能的集成化要求软件的功能模块比较齐全，同时各功能模块采用同一数据模型，以实现信息的综合管理与共享，从而支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程，达到实现最佳效益的目的[2]。如英国Delca m公司的系列化软件就包括了实体几何造型、复杂形体工程制图、工业设计高级渲染、塑料模设计专家系统、艺术造型及雕刻自动编程系统、逆向工程系统及复杂形体在线测量系统等。集成化程度较高的软件还包括：Pro/E、UG和CATIA等。 (2) 模具设计、分析及制造的三维化。

传统的二维模具结构设计已越来越不适应现代化生产和集成化技术要求。模具设计、分析、制造的三维化、无纸化要求新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具，所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的+,/分析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享[3]。如Pro/E、UG和CATIA等软件具备参数化、基于特征、全相关等特点，从而使模具并行工程成为可能。 (3) 模具软件应用的网络化趋势。

随着模具在企业竞争、合作、生产和管理等方面的全球化、国际化，以及计算机软硬件技术的迅速发展，模具软件应用的网络化的发

展趋势是CAD/CAM技术跨地区、跨企业、跨院所在整个行业中推广，实现技术资源的重新整合，使虚拟设计、敏捷制造技术成为可能。 模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展 (1) 模具向着精密、复杂、大型的方向发展。

对检测设备的要求越来越高。目前国内厂家使用较多的有意大利、日本等国的高精度三坐标测量机，并具有数字化扫描功能。实现了从测量实物!建立数学模型!输出工程图纸!模具制造全过程，成功实现了逆向工程技术的开发和应。 (2) 数控电火花加工机床。

日本沙迪克公司采用直线电机伺服驱动AQ3251,AQ550LLS-WEDM具有驱动反应快、传动及定位精度高、热变形小等优点。瑞士夏米尔公司的NCEDM具有P-E3自适应控制、PCE能量控制及自动编程专家系统。另外有些23& 还采用了混粉加工工艺、微精加工脉冲电源及模糊控制(FC)等技术。

(3) 高速铣削机床（HSM）。

铣削加工是型腔模具加工的重要手段。而高速铣削具有工件温升低、切削力小、加工平稳、加工质量好、加工效率高（为普通铣削加工的5-10倍）及可加工硬材料（〈60HRC）等诸多优点。因而在模具加工中日益受到重视HSM主要用于大、中型模具加工，如汽车覆盖件模具、压铸模、大型塑料模等曲面加工。模具材料及表面处理技术的研究因选材和用材不当，致使模具过早失效，大约占失效模具的45%以上。在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在20%-30%，因此，选用优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说，要采用电渣重熔工艺，努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或有特殊性能的模具钢，如采用粉末冶金工艺制造的粉末高速钢等。粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程中产生的一次碳化物粗大和偏析，从而影响材质的问题。其碳化物微细，组织均匀，没有材料方向性，因此，它具有韧性高、磨削工艺性好、长年使用尺寸稳定等特点,是一种很有发展前

途的钢材。模具钢品种规格多样化、产品精细化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要发展趋势[4]。

模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展

模具表面的精加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，我国目前仍以手工研磨抛光为主，不仅效率低（约占整个模具制造周期的1/3），且工人劳动强度大，质量不稳定，制约了我国模具加工向更高层次发展。因此，研究抛光的自动化、智能化是模具抛光的发展趋势。日本已研制了数控研磨机，可实现三维曲面模具研磨抛光的自动化、智能化。另外，由于模具型腔形状复杂，任何一种研磨抛光方法都有一定局限性。应发展特种研磨与抛光，如挤压衍磨、电化学抛光、超声波抛光以及复合抛光工艺与装备，以提高模具表面质量。 模具标准件的应用将日渐广泛

使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种，发展和完善联销网，保证供货迅速。模具工业新工艺、新理念和新模式在成形（型）工艺方面，主要有冲压模具多功能复合化、超塑性成形（型）、塑性精密成形（型）技术、塑料模气体辅助注射技术及热流道技术、高压注射成形（型）技术等。另一方面，随着先进制造技术的不断发展和模具行业整体水平的提高，在模具行业出现了一些新的设计、生产、管理理念与模式。具体主要有：适应模具单件生产特点的柔性制造技术；创造最佳管理和效益的团队精神，精益生产；提高快速应变能力的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产哲理；广泛采用标准件、通用件的分工协作生产模式；适应可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等[5]。

目前我国模具工业的发展步伐日益加快，但在整个模具设计制造水平和标准化程度上，与德国、美国、日本的发达国家相比还存在相

当大的差距。在经济全球化的新形势下，随着资本、技术和劳动力市场的重新整合，我国装备制造业在加入WTO 以后，将成为世界装备制造业的基地。而在现代制造业中，无论哪一行业的工程装备，都越来越多地采用由模具工业提供的产品。为了适应用户对模具制造的高精度、短交货期、低成本的迫切要求，模具工业应广泛应用现代先进制造技术来加速模具工业的技术进步，满足各行各业对模具这一基础工艺装备的迫切需求，以实现我国模具工业的跨越式发展。

1.2 课题研究的目的和意义

我毕业设计的课题是罩盖拉深胀形复合模的设计。完成整个冲压过程需要一到两个模具实现。本次设计课题是来源于生产单位的实际问题，是工程设计型的题目，目的是让我们强化工程基本训练，掌握专业基本技能，培养我们的工作能力和开发创新能力，巩固和综合运用所学知识并扩大专业知识面。这次毕业设计让我学到了很多知识其目的和意义是：

(1) 综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一次冷冲压具设计工作的实际训练，从而培养和提高学生工作的能力。

(2) 巩固与扩充冷冲压模具设计等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。

(3) 掌握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，熟悉标准的规范等。极大的提高了我们的自学和实际动手的能力。

2 制件工艺分析

2.1零件要求：

材料 厚度 年产量 尺寸公差

10 号钢 0.5mm 1 万件 IT14 2.2 工件结构分析

材料为10 号钢, 由其力学性能可知：抗剪强度τ= 340MPa，抗拉强度σb =440MPa，延伸率δ

10=29%,板料厚度t=1.0mm。.此材料具

有较高的弹性和良好的耐磨性，冲裁加工性好。

尺寸公差都是IT14 级，且无其它特殊要求，因此普通拉深、胀形方式可达到制件要求精度。

3 工艺方案的确定

工艺方案的确定即为拉深件工艺路线的确定，主要包括工序数的确定、工序的组合和工序顺序的安排等。在整个工艺方案的确定过程中，应先在工艺分析的基础上确定几种可能的方案，再根据工件的批量、形状、尺寸等多方面的因素考虑、分析，最后选取一个最为合理的拉深及冲裁工艺方案。由工件图可知此件需要拉深然后进行胀形的工序。且从变形的程度来看属于深拉深以及胀形的工件。因此，在拉深过程中能否拉深一次成形，保证工件平整而且无裂痕是该工件模具设计的关键。

3.1 根据工艺过程的分析进行各个工艺方案的比较

由制件的工艺性分析可知，设计的基本工序由落料、拉深、胀形构成。有以下两种方案：

方案1 ：落料,首次拉深——第二次拉深——第三次拉深——再

结晶退火——酸洗——修边——胀形及底部起伏成形。

方案2 ：落料——首次拉深——第二次拉深——第三次拉深——

再结晶退火——酸洗——修边————胀形——底部起伏成形。

比较2 种方案的特点如下：

方案1 是复合模，方案2 属于单工序冲压，由于此制件生产批量为中批量生产，这种方案生产效率低，故不宜采用。而用方案1 的复合模来完成此套模具比较简单，所以选用方案1。本方案由于多次拉深，所以在第三次拉深后，要进行再结晶退火，然后酸洗去氧化模。

3.2 冲压该零件需要的基本工序的次数

1.落料,首次拉深，第二次拉深复合 2.第二次拉深 3.第三次拉深 4.再结晶退火 5.酸洗 6.修边

7.胀形及底部起伏成形。

4 毛坯尺寸的计算和拉深次数的设计

4.1确定胀形件的毛坯尺寸 (1) 计算毛坯直d0 当胀形件全长参与胀形时，则胀形前毛坯的直径d0应稍小于制件小端直径 dmin(dmin=40mm）,依据10号钢的极限(最大）胀形系数

Kmax=1.24, dmax=46.8mm,求出毛坯直径d0≈37.74mm,可取39mm。 (2) 计算侧壁胀形的胀形系数

该件胀形系数为：K=dmax/d0=46.8/39=1.2

该工件的胀形系数小于极限胀形系数。则侧壁可一次胀形成形。 (3) 计算毛坯高度H0 对于一个具体的胀形件，其高度往往是有限的，胀形时两端一般不固定，任其自由收缩，可以减小胀形区板厚的变薄程度。故胀形工序件的高度或长度应比制件高度增加一收缩量，需切边时还需增加一修边余量。

H0L(10.35)

式中δ --坯料的延伸率，其值为

dmaxd046.8390.2 d039L--工件母线长，由几何关系可算出L=40.8mm Δh--修边余量，取为3mm 则H040.8(10.350.2)346.66 H0取整数为47mm。故胀形前毛坯外径为39mm 长为47mm。 4.2确定修边余量△h

已知该工件的基本尺寸： 直径：d =Φ39-0.5=38.5 高度：h=47-0.25=46.75 圆角半径：r=3+0.25=3.25

相对高度h/d=46.75/38.5=1.2, 查<冲模设计应用实例>表4-3

得，修边余量△h=2.5 4.3确定拉深件的毛坯直径D

D=(d2r)22r(d2r)8r24d(h1r)=

(35.823.25)223.143.25(38.56.5)83.252438.546.75(2.53.25)=95

4.4确定是否采用压边圈

当100t/D＜1.5,且d/D＜0.6时要采用压圈边。 100t/D=100*0.5/95=0.53＜1.5； d/D=38.5/95＜0.6； 故此确定采用压圈边。 4.5排样图和材料利用率的计算 4.5.1调料的排样图

4.5.2 材料利用率

该工件根据落料工序设计。考虑操作方便及模具结构，故采用单排排样设计。查参考文献［3］中的表2-11，得工件间a1=1.2，沿边a=1.5，用固定挡料销挡料， 利用挡料销导向。

条料宽度： bDa9521.598mm，

条料的进距为：h=D+ a1=95+1.2=96.2mm。

条料利用率的计算由参考文献［3］，材料的利用率通用公式计算

A0100% A式中 -材料的利用率

A0-工件实际面积mm2

A- 所用材料的面积包括工件面积和废料面积

A0D23.14952100% =100%100%75.1%

A4bh49896.2

4.6 确定拉深次数，拉深系数及拉深直径 4.6.1 确定拉深次数

d38.50.41 D95t0.5100 毛坯的相对厚度:100D95根据工件总的拉深因数:m查参考文献［3］表4-5 知0.5〈0.58，可知不能一次拉成。查阅相关资料可得n=3，

故初步确定需3 次拉成。 4.6.2 确定拉深系数与各次拉深直径 (1) 确定各次拉深系数

查参考文献［3］表4-5，可知各次拉深系数为

m10.58,m20.79,m30.81

(2) 确定各次拉深直径

d1Dm1950.5855.1d2d1m255.10.7943.53d3d2m343.530.8135.2638.5

(3) 通过计算，第3 次拉深直径已小于工件直径变性程度不合理，需调整各

次拉深系数为

m10.59, m20.8,

m30.85

最后取得调整尺寸为

d156, d245,

d338.5

4.6.3 计算各个工序凸凹模的圆角半径 (1) 凹模圆角半径

首次拉深凹模圆角半径r1d取10t 即r1d100.55mm对以后各次拉深圆角半径由下式决定

r2d(0.6~0.8)r1d

rnd(0.7~0.9)r(n1)d

式中:r2d——第二次拉深凹模圆角半径

rnd——第n 次拉深凹模圆角半径

则有各次凹模圆角半径分别为

r1d5mm r2d4mm

r3d3.2mm

(2) 凸模圆角半径由式

rnp(0.7~1)rnd rnp(0.7~0.9)r(n1)p

可知各次凸模圆角半径分别为

r1p4.5mm r2p3.5mm r3p3mm

4.6.4 计算各次拉深高度h

根据表面积不变原则，按式计算

rnp1h(DK1K2K3...Kndn)0.43(dn0.32rnp) 4dn1953.5(9556)0.43(560.324.5) 4565626.291.98 28.27

195563.5h2(9545)0.43(450.323.5)

45538.1. 40.43

19555h3(9538.5)0.43(450.323)

45538.548.981.32 50.3 h1

拉深工序列表

单位：mm 拉深次数 1 2 3

画出工序图-见下图

拉深直径 56 45 38.5 拉深高度 28.27 40.43 50.3 rd rp 5 4 3.2 4.5 3.5 3

5 工艺压力计算和冲压设备的选择

5.1 第一道工序—落料，首次拉深成形 5.1.1 计算工艺压力 (1) 计算落料冲裁力

F落1.3Lt1.3Dt1.33.14950.5340

65.924KN

式中t——材料厚度，单位为mm

——材料抗剪强度，单位为Mpa

L——冲裁周长，单位为mm (2) 计算第一次拉深力

F拉深1d1tbK13.14560.54400.9mm2Mpa

34.816KN

式中t——料厚，单位为mm

d1——第一次拉深半成品直径，单位为mm

b——抗拉强度，单位为Mpa

K1——系数，查《冲压工艺学》表4-9

(3) 计算卸料力

F卸K卸F落65.9240.05

3.296KN

(4) 计算压边力

F压43.14[952(5625)2]2.7 49.6KN

[D2(d12r凹1)2]P

式中D——毛坯直径，单位为mm

d1——第一次拉深半成品直径，单位为mm

r凹1——第一次拉深凹模圆角半径，单位为mm P——单位压边力，见《冲压设计应用实例》表4-16 查得为2.7Mpa (5) 计算推件力

F推K推F落0.0865.924

5.273KN

(6) 计算总工艺压力

F总1F落F拉深1F卸F压F推

65.92434.8163.2969.65.273

119.205KN

5.1.2 初选压力机

由公式F压力机11.8F总11.8119.205214.596KN确定选取压力机，

公称压力为214.569KN ，故选用开式双住可倾压力机，型号为J23-25。 5.2 第二道工序—第二次拉深成形 5.2.1 计算工艺压力 (1) 计算拉深力

F拉深2d2tbk2

3.14450.54400.8

24.869KN

(2) 计算压边力

F2压边24[d21(d22r凹2）]p 4[562(4524)2]2.7

0.693KN(3) 计算总工艺压力 F总2F拉深2F压边2

24.8690.69325.562KN

F压力机21.8F总246.012KN 5.2.2 初选压力机

由于公称压力为46 .012KN ，故选用开式双住可倾压力机，型号为J23-10

5.3 第三道工序---第三次拉深成形 5.3.1 计算工艺压力 (1) 计算拉深力 F拉深3d3tbk3

3.1438.50.54400.65

17.287KN

(2) 计算压边力

2]p F压边3[d22(d32r凹）43 [452(38.523.2)2]2.7

4 0.019KN

(3) 计算总工艺压力 F总3F拉深3F压边3 17.2870.019 17.306KN

F压力机31.8F总331.151KN 5.3.2 初选压力机

由于公称压力为31.151KN ，故选用开式双住可倾压力机，型号为J23-6.3。

5.4 第四道工序---胀形和底部成形复合模 5.4.1 工件的工艺分析

分析该工件的工艺性由该工件形状可知，其侧壁是由空心毛坯胀形而成，底部由起伏工序加工成形，实质由两种胀形同时成形。 5.4.2 工艺计算

(1) 底部起伏成形计算

计算该工件底部起伏成形的许用高度。查《冲模设计应用实例》表5-2 得许用成形高度H： H0.15d2.25mm

此值大于工件底部起伏成形的实际高度所以可一次起伏成形起伏成形力由式5-3计算。

FKAt225041020.52N4909KN

(2) 侧壁胀形计算

计算该工件侧壁胀形的胀形因数，已知d039mm，dmax46.8mm，由式计算 kdmax46.81.2 d039 查《冲模设计应用实例》表5-3得极限胀形因数为1.24，该工件的胀形因数小于极限胀形因数侧壁可一次胀形成形计算前该胀形工件的原始长度,由式（5-7）计算： L0L(10.35)h

式中： --坯料的延伸率，其值为 dmaxd046.8390.2 d039 L --工件母线长，由几何关系可算出L =40.8mm

h--修边余量，取为3mm。

则L040.8(10.350.2)mm3mm46.66mm

L0取整数为47mm。则胀形前毛坯外径为39mm 长为47mm 如图所

示：

侧壁胀形力的计算，近似按两端不固定的形式计算。由式5-10 的单位胀形力p为:

查表得:b430Mpa p2t20.5b4309.2Mpa dmax46.8 胀形力：FApdmax409.2106KN 总成形力：FF起F胀4909N106 N59.015KN6 模具主要工作部分的尺寸设计计算

6.1 凸凹模工作部分直径计算

这道工序中，制件为圆形故按分开加工法计算。计算结果分两部分，一为落料凸，凹模尺寸；二为首次拉深凸，凹模尺寸。

6.1.1 冲裁凸凹模的刃口尺寸及公差

由于该零件属于无特殊要求的一般落料拉深件,95由落料获得 查《冲压工艺学》表2-6可知冲裁时凸模,凹模的制造公差分别为

凸模:P0.02 凹模:d0.03

查《冷冲压工艺与模具设计》P30 页表3-3 可知冲裁模刃口双面间隙：

Zmin0.040mm

Zmax0.060mm

ZminZmax0.0600.0400.020mm

IT14级工件公差0.87

查《冲压工艺学》表2-7查得系数x=0.5

校核：pd0.05ZmaxZmin因此不合理。

只有在缩小p、提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，d，此时：

p0.40.020.008 d0.60.020.012 落料部分：

0.012 凹模：Dd(Dx)(950.50.87)0

d0.012 94.570mm

0 凸模：Dp(DdZmin)0(94.570.04)0.008

p 94.5300.008mm 6.2 拉深凸凹模的设计

6.2.1 各次拉深凸凹模间隙的计算

由冲模设计应用实例表4-12 查得各次单边间隙为：

C11.2t1.20.50.6 C21.1t1.10.50.55

C30.5

6.2.2 末次拉深凸凹模工作部分尺寸及公差的计算

凸凹模工作部分尺寸的确定，主要考虑模具的磨损和拉深件的回弹，由于工件要求的是外形尺寸，故以凹模为设计基准，间隙取在凸模上, 此时凸凹模尺寸的计算为：

0.03凹模尺寸：Dd(D0.75)0 (38.50.750.62)0d0.03 38.0350mm

0凸模尺寸：Dp(Dd2C3)0(38.0351)

pp 37.03500.02mm

p式中：D——工件最大极限尺寸 ——拉深件的公差 C3——单边间隙

6.2.3 中间各次拉深凸凹模工作部分尺寸及公差的计算 (1) 第一次拉深凸凹模尺寸

0.03凹模尺寸：Dd1560mm

0凸模尺寸：Dp1(Dd12C1)0(5620.6)

pp .800.02mm (2) 第二次拉深凸凹模尺寸

0.03凹模尺寸：Dd2450mm

0凸模尺寸：Dp2(Dd22C2)0(4520.55)

pp 43.900.02mm

7 模具结构的设计

7.1 第一套模具：落料，首次拉深复合模的设计 7.1.1 凸凹模的设计

(1) 凸凹模结构基本形式的选择

凸模的结构形式，主要根据冲裁件的形状和尺寸而定，根据需要采用整体圆形凸模。

(2) 凸凹模长度 落料：L40.5mm

(3) 凸凹模的外形尺寸 D94.5300.008mm

(4) 凸凹模的内孔直径

0.03 d560mm

(5) 凸模长度L L79mm 7.1.2 落料凹模的设计

凹模的外形一般有矩形与圆形两种，根据各方面要求此模具外形为圆的圆形落料凹模较为合理。选用Cr12Mov 为凹模材料。

(1) 凹模厚度H的确定 凹模厚度为： HKb(15mm)

式中：b——冲裁件的最大外形尺寸 K——材料厚度的影响系数，K=0.2 可得：H=18.8mm ,不能满足条件。则取H=30mm。 (2) 凹模壁厚C的确定 C(1.5~2)h，取C52mm

(3)凹模外形直径D

Db2c199mm，取D200mm。

(4) 复合模圆形凹模典型组合尺寸为：

凹模 200200 壁厚 凹模厚度

(5) 凹模的固定方法

52mm 32mm 凹模采用螺钉和销钉固定。螺钉和销钉的数量、规格及位置根据凹模的大小在标准的典型组合中查得。螺钉的尺寸为M10，销钉的尺寸为10。

7.1.3 拉深凸模的设计

(1) 凸模外形直径 D凸.800.02mm

(2)凸模圆角半径为4.5 (3)凸模长度L

LL1L2h

式中：L1---压边圈的厚度， L2---拉深高度。 所以L2228.274.7355mm。 7.1.4 凸模强度的校核

一般情况下，根据冲裁件形状、大小及模具结构需要选用或参照国家标准而设计的凸模，不需要进行强度校核。要使凸模正常工作，必须使凸模最小断面的压应力不超过凸模材料的许用压应力，即

F[] Amin从而得出

AminF []对于圆形凸模 dmin4t []式中：---凸模最小断面的压应力，MPa； F---凸模纵向总压力，MPa； Amin---凸模最小截面的面积，mm2

dmin---圆形凸模最小截面放入直径，.8mm； t---冲裁材料厚度，mm；t=0.5mm； ---冲裁材料抗剪强度，MPa；340Mpa； []---凸模材料的许用压应力， 取[](1.0~1.6)103Mpa。 可以算得：dmin4t40.53400.68mm []1000由此可知，此凸模能够满足强度要求。 7.1.5 弹性元件的设计计算

为了得到较平整的工件，此模具采用弹压式卸料结构，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。

(1) 上卸料采用橡胶作为弹性元件由《冲模设计应用实例》式1-4计算橡胶的自由高度。

H自由（3.5~4）s工作

式中：H自由---橡胶的自由高度（mm），

s工作---工作行程与模具修磨量或调整量（4~6）mm之和， s工作（2.54）6.5mm 则：H自由（3.5~4）6.522.75~36mm 取H自由30mm

计算橡胶的装配高度为： H2(0.85~0.9)3025.5~27mm 取H226mm

橡胶的横断面积，在模具装配时，根据模具空间大小确定。 7.1.6 其它零件的设计与计算

(1) 凸凹模固定板

凸凹模固定板的外形大小根据冲压工件大小来定，与落料外形尺寸相同，内置阶梯孔，与凸凹模外形尺寸相配合，所以固定板的厚度为16mm

(2)垫板

当凸模或凸凹模与上下座接触面上的压力超出模座的许用压力时，需要在以模与模座之间加上主要的垫板。

上垫板的厚度取10mm， 下垫板的厚度取25mm。 (3) 模架的选择

查参考资料可知，具体规格的选择如下： 上模座 下模座 导柱 导套 名称 型号

32210 3211518 20020050 20020060 (4)推件块 取厚度为44mm。 (5)压边圈 取厚度为22mm。 (5)卸料板 取厚度为14mm。 (7)模抦

查参考资料选用压入式A型，具体规格如下

D 40 d 42 d1 50 H 110 h 50 h1 6

b 3 a 1 d1 6 d2 13 7.1.7 计算闭合高度

闭合高度:H模H上模T上垫板L凸T固H下模th 501083.516600.58 228mm

7.2 第四套模具：胀形和底部成形复合模 7.2.1 压包凹模的设计 (1)压包凹模材料的选用

因为根据生产批量为中批量的要求，压包凹模材料可选用Cr12。 (2)压包凹模的结构示意图如图所示：

7.2.2 压包凸模的设计

(1)压包凸模材料的选用

因为根据生产批量为中批量的要求，压包凹模材料可选用Cr12。 (2) 压包凸模的结构示意图如图所示：

7.2.3 胀形上模的设计

(1)胀形上模材料的选用

因为根据生产批量为中批量的要求，胀形上模材料可选用Cr12。 (2)胀形上模的结构示意图如图所示：

7.2.4 胀形下模的设计

(1)胀形下模材料的选用

因为根据生产批量为中批量的要求，胀形上模材料可选用Cr12。 (2)胀形下模的结构示意图如图所示：

7.2.5 橡胶的选用和设计计算

橡胶材料选用聚氨脂橡胶。由《冲模设计应用实例》式1-4计算橡胶的自由 高度。

H自由（3.5~4）s工作

式中：H自由---橡胶的自由高度（mm），

s工作---工作行程与模具修磨量或调整量（4~6）mm之和。

s工作（9.515）15.5mm

则：H自由（3.5~4）15.5.25~62mm 取H自由60mm

计算橡胶的装配高度为：

H2(0.85~0.9)H自由（0.85~0.9）60

51~mm 取H253mm

橡胶的横断面积，在模具装配时，根据模具空间大小确定。 7.2.6 弹簧的选用和设计计算

根据模具结构初选可安放6个弹簧，则每个弹簧装于模具后的预压力F06000， 6F01000

根据弹簧预压力F0和模具结构尺寸，查《冲模设计应用实例》书末附录C1中可预选68~72的弹簧，其负荷1550N﹥1000N。

预选序号70 的螺旋弹簧其尺寸规格为： 外径D 钢丝直径d 节距t 最大压力F 每圈允许可压缩量f 45mm

预选后，在进行压力和总压缩量的校核，校核过程为： 取弹簧自由长度L0120mm，则弹簧许可总压缩量

L0120f4 t11.5 41.7mm h7mm 11.5 1550N 4mm 根据螺旋弹簧的线性关系可知，总压缩量41.7 时的最大压力F=1550N，则预压力F01000N时的预压量h041.7100026.9mm。因

1550此弹簧所需的最大压缩量为26.9+8=34.9mm，小于所选弹簧许可的压缩量41.7mm，所以预选的70螺旋弹簧可以满足要求，能保证模具的正常工作。

7.2.7 上模固定板的设计

(1)上模固定板的结构示意图如下：

7.2.8 模架的选择

查参考资料可知，具体规格的选择如下

名称 型号 上模座 16016045 下模座 16016055 导柱 28180 导套 2811043

7.2.9 模抦

查参考资料选用压入式A型，具体规格如下 D1 h1 D H h b a 42 50 105 45 6 3 1 d 40 d1 d2 6 13 7.2.10 模具闭合高度的计算

模具闭合高度:H模H上模座H上固定板H胀形上模H胀形下模H下模座t 4537.54050550.5 228mm 7.2.11 压力机的选用

压力机的选用设备以模具尺寸为依据，选用250KN开式双柱可倾压力机，型号为J23-25。

8 画装配图和零件图 8.1 具体要求

装配图上有主视图，俯视图，工件图，排样图，右下角安排标题栏和明细表，主视图按模具闭合状态，俯视图只反应下模可见部分。图上还要标明必要的尺寸与技术要求，明细表的内容包括零件号，名称，数量，材料，热处理等等。

零件图的绘制与标准要符合国家标准，要注明全部尺寸，公差配合，形位公差，表面粗糙度，材料名称，热处理及其它技术要求。 8.2 绘制两张装配图

查参考文献（6）中的冲模实例，绘制落料拉深复合模A0装配图和胀形底部成形复合模B的装配图，具体图形见图纸。 8.3 绘制零件图

选取部分零件，绘制零件图，具体图形见图纸。

9 校核压力机安装尺寸

9.1 落料拉深复合模

模座外形尺寸为200mm200mm，闭合高度为228mm，查参考文献(7)附录J23-25型压力机工作台尺寸为220mm256mm,最大闭合高度为256mm，连杆调节长度为55mm，故可安装，模柄孔也与本幅模柄尺寸相符。

9.2 胀形底部成形复合模

模座外形尺寸为160mm160mm，闭合高度为228mm，查参考文献（7）中附录J23-25 型压力机工作台尺寸为220mm256mm最大闭合高度为256mm，连杆调节长度为55mm，故可安装，模柄孔也与本幅模柄尺寸相符。

10 机加工工艺卡

10.1 填写冲压工艺卡

冲压工艺过程卡和机加工工艺卡

冲压工艺过程 冷冲压工艺卡 产品名称 毛坯尺寸 条料96598 工序内容 产品型号 罩盖 零部件名称 零部件型号 共 页 第 页 辅佐材料 工时 湖南科技大学 材料牌号及规格 10 工序号 工序名称 每毛坯可制件数 10 毛坯质量 良 设备 检验要求 1 落料及第一次拉深 J23-25 按 草 图 检 验 2 第二次拉深 J23-10 按 草 图 检 验 按 零 件 图 检 验 3 第三次拉深 J23-6.3 4 5 6 再结晶退火 酸洗 修边 7 胀形和底部成型 J23-25 按 零 件 图 检 验 8 检验 编制 日期

校对 日期 审核 日期

10.2 填写机械加工工艺卡

冷冲模零件机械加工工艺过程卡1

模具落料拉深复合模 冷冲模机械加工 名称 工艺过程卡 零件拉深凸模 名称 毛坯种类 毛坯尺寸 7050 零件质量 良 加工车间 备料车间 锻造车间 热处理车间 模具车间 件数 1 更改内容 工艺装备 三抓卡盘 三抓卡盘 三抓卡盘 三抓卡盘 三抓卡盘 尺 平行夹头 三爪卡盘 三爪卡盘 三爪卡盘 三爪卡盘 平行夹第 页 共 页 湖南科技大学 材料 名称 合金工具钢 牌号 Cr12MoV 圆钢 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 加工内容 下料7050 设备名称 锯床 空气锤 加热炉 加热炉 卧式车床 卧式车床 卧式车床 卧式车床 卧式车床 划线平台 立式钻床 卧式车床 卧式车床 卧式车床 卧式车床 立式钻床 工时 锻造6060，尺寸公差为2 球化退火，硬度为210~250HBS 车一端面（A）至长58，钻中心孔 车另一端面（B）至长56，钻中心孔 模具车间 粗车A端外圆至5734 半精车A端外圆至55.200.134 粗车B端外圆至5734 划中心线和螺孔的轮廓线 钻螺钉孔820，钻中心孔至4，钻通 粗车螺钉孔至1018，精镗中心孔至6 圆半精车B端外圆至55.200.134 精车镙纹M1018 倒圆角R4.5 热处理：硬度60~62HRC 修研中心孔 模具车间 模具车间 模具车间 模具车间 模具车间 模具车间 模具车间 模具车间 模具车间 热处理车间 模具车间 头 17 18 19 20 21 22 编制 日期 粗磨A端外圆至.8600.0534 精磨A端外圆至.800.0234 粗磨B端外圆至.8600.0534 精磨B端外圆至.800.0234 模具车间 模具车间 模具车间 模具车间 外圆磨床 外圆磨床 外圆磨床 外圆磨床 外圆磨床 审核 日期 三爪卡盘 三爪卡盘 三爪卡盘 三爪卡盘 三爪卡盘 精磨A 端面至长55, ，表面粗糙度为 模具车间 0.8μm 检验：按图纸检验 校对 日期 检验车间

冷冲模零件机械加工工艺过程卡2

湖南科技大学 模具落料拉深复合模 冷冲模机械加工 名称 工艺过程卡 零件落料凹模 名称 毛坯种类 毛坯尺寸 20045 零件质量 良 加工车间 备料车间 锻造车间 热处理车间 模具车间 件数 1 更改内容 工艺装备 三抓卡盘 三抓卡盘 三抓卡盘 三抓卡盘 三抓卡盘 尺 第 页 共 页 材料 名称 合金工具钢 牌号 Cr12MoV 圆钢 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 加工内容 下料7050 设备名称 锯床 空气锤 加热炉 加热炉 卧式车床 卧式车床 卧式车床 卧式车床 卧式车床 划线平台 工时 锻造6060，尺寸公差为2 球化退火，硬度为210~250HBS 车一端面（A）至长58，钻中心孔 车另一端面（B）至长56，钻中心孔 模具车间 粗车A端外圆至5734 半精车A端外圆至55.20.134 粗车B端外圆至5734 划中心线和螺孔的轮廓线 0模具车间 模具车间 模具车间 模具车间 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 编制 日期 钻螺钉孔820，钻中心孔至4，钻通 粗车螺钉孔至1018，精镗中心孔至6 圆半精车B端外圆至55.200.134 精车镙纹M1018 倒圆角R4.5 热处理：硬度60~62HRC 修研中心孔 粗磨A端外圆至.8600.0534 精磨A端外圆至.800.0234 粗磨B端外圆至.8600.0534 精磨B端外圆至.800.0234 模具车间 模具车间 模具车间 模具车间 模具车间 热处理车间 模具车间 模具车间 模具车间 模具车间 模具车间 立式钻床 卧式车床 卧式车床 卧式车床 卧式车床 立式钻床 外圆磨床 外圆磨床 外圆磨床 外圆磨床 外圆磨床 审核 日期 平行夹头 三爪卡盘 三爪卡盘 三爪卡盘 三爪卡盘 平行夹头 三爪卡盘 三爪卡盘 三爪卡盘 三爪卡盘 三爪卡盘 精磨A 端面至长55, ，表面粗糙度为 模具车间 0.8μm 检验：按图纸检验 校对 日期 检验车间