漏油器外壳的落料、拉深、冲孔级进模的设计【毕业论文,绝对精品】

摘要
冷冲压加工在我国已有很长的历史，封建社会时期我国劳动人民纯手工打造金、银和铜饰品，制作各种日用品，就已显示出精巧的工艺技术，但那时人们劳动强度大，制作时间长，不宜生产大量的生活用品供生活所需，随着现今科技的进步，工业发展，模具在工业生产中引起了人们的重视。

冲压模具生产产品效率高，能保证工件的精度，实现了自动化，适合大批量生产。

未来模具将向全面推广CAD/CAE/CAM,模具优质材料及表面处理技术，特种加工，模具扫描及数字化系统，模具研磨抛光将自动化、智能化，模具自动加工系统方向发展。

本设计是对漏油器外壳的落料、拉深、冲孔级进模的设计，完成的内容为：对模具在工业生产中的作用，模具发展历史与现状，未来模具的发展前景做了概述。

进行零件的形状、尺寸、精度工艺分析，确定合理的工艺方案，确定工序数目。

确定毛坯尺寸，判断能否一次拉成，合理排样，绘制排样图，计算冲裁力、推件力、顶件力、卸料力、拉深力，确定压力中心。

确定拉深凸、凹模间隙，计算落料、拉深、冲孔的凸、凹模刃口尺寸。

确定凸、凹模结构，并绘制零件图，设计定位零件，压料、卸料、出件零部件，设计固定零件，选择模架标注紧固件。

最后绘制模具非标准零件图，用CAD和UG分别画出二维与三维装配图，三维图并生成爆炸图。

本设计运用模具使钢料产生塑性变形，获得最终需要的零件，这是一种少切削、无切削、多工序重合的生产方法，并且利用级进模生产零件，提高了生产效率，对相似工件的大批量生产具有参考的作用。

关键词：漏油器外壳; 落料; 拉深; 冲孔;级进模
Abstract
Cold stamping has a long history in China. The period of feudal society, our working people handmade gold, silver and copper jewelry, production of daily necessities, Already shows a sophisticated technology, But then the people to the labor intensity of production a long time, should not produce large amounts of daily necessities for living expenses. With today's advances in technology, industrial development, attracted the attention of people die in industrial production. Stamping mold products, high efficiency, to ensure the precision of the workpiece, automated, suitable for mass production. The mold will comprehensively promote the automation of CAD / CAE / CAM, mold-quality materials and surface treatment techniques, special machining, mold scanning and digitizing systems, mold grinding polishing, intelligent, mold automatic processing system direction.
This design is the oil spill shell blanking, deep drawing, Punching Progressive Die Design, Completed as follows : The role of mold in industrial production, mold development history and current situation, future prospects for the development of the mold to do an overview. The part shape, size, precision and process analysis , To determine a reasonable process , To determine the process number, To determine the blank size, to determine whether to pull into for a time, Reasonable layout, drawing layout diagram, Calculate the blanking force, pushing pieces of force, the top pieces of force, the discharge power, drawing force, determine the center of pressure. Make sure the convex drawing, the die gap to calculate the convexity of the blanking, deep drawing, punching, and the die edge size. Determine the convex and concave mold structure, and draw the parts diagram, locate the part of the design, binder, discharge, the piece parts, design of fixed parts, select mold label fasteners. Finally draw the mold non-standard parts diagram, draw 2D and
3D assembly drawings, three-dimensional map with CAD and UG, respectively, and generates the exploded diagram.
The use of design mold steel material of the plastic deformation, to obtain the final parts, this is a little cutting, cutting, multi-process production methods overlap,
and progressive die production parts, improve production efficiency, similar to the workpiecehigh-volume production with reference to the role.
Keywords: Oil spill shell; Blanking; drawing; punching; Progressive Die
目录
第一章绪论 (1)
1.1 模具的发展历史与现状 (1)
1.2 冲压模具的发展趋势 (2)
1.2.1 模具自动加工系统的发展 (2)
1.2.2 优质材料及先进表面处理技术 (2)
1.2.3 特种加工技术的发展 (2)
1.2.4全面推广CAD/CAM/CAE技术 (2)
1.2.5 模具扫描及数字化系统 (3)
1.3 本论文研究的内容 (3)
第二章冲压件的工艺分析和模具设计的相关计算 (4)
2.1 冲压件的工艺分析 (4)
2.1.1 工件的设计要求 (4)
2.1.2 零件结构 (4)
2.1.3 零件材料 (4)
2.1.4 尺寸精度 (5)
2.1.5 冲压工艺方案的确定 (5)
2.2 计算毛坯尺寸 (6)
2.2.1 判断能否一次拉成 (6)
2.2.2 压边的条件 (7)
2.3 排样方式的确定及计算 (7)
2.3.1毛坯排样原则 (7)
2.4 冲裁模刃口尺寸计算的原则 (9)
2.4.1 冲裁凸、凹模刃口尺寸计算 (9)
2.4.2 刃口尺寸的计算 (10)
2.5 拉深模工作部分尺寸计算 (13)
r (13)
2.5.1 凹模圆角半径
A
r (13)
2.5.2 凸模圆角半径
T
2.5.3 拉深模凸、凹模间隙的确定 (14)
2.5.4 拉深模工作部分尺寸计算 (14)
2.6 冲压力的计算 (15)
2.6.1 冲裁力的计算 (15)
2.6.2 卸料力、推件力和顶件力的计算 (15)
2.7 拉深工艺力的计算 (16)
2.7.1 拉深力的计算 (16)
2.7.2 压边力的计算 (17)
2.8 压力中心的确定 (17)
第三章冲压设备的选择 (19)
3.1冲压设备类型的选择 (19)
3.2 冲压设备规格的确定 (19)
第四章模具主要零部件结构设计与总体设计 (21)
4.1 工作零件的设计 (21)
4.1.1 凸模设计 (21)
4.1.2凹模设计 (21)
4.2 定位零件 (22)
4.2.1 弹簧弹顶挡料销、导正销 (22)
4.2.2 导料板 (23)
4.3 卸料与出件零部件 (23)
4.3.1 卸料板 (23)
4.3.2弹顶器和顶件装置 (23)
4.4 凸、凹模固定板 (24)
4.5 垫板 (24)
4.6 紧固连接件 (24)
4.7 模柄和模架的选择 (25)
4.8 模具总体结构的设计 (26)
第五章小结 (29)
参考文献 (30)
附录 (31)
致谢 (32)
第一章绪论
1.1 模具的发展历史与现状
据文献记载，我国劳动人民远在青铜时期就已发现金属具有锤击变形的性能，到战国时代就能练剑淬火。

我们的祖先在2300多年前，就已经用冲压模具制造各种兵器和日用品，这说明了中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就就已显示精巧的工艺技术和高超的艺术水平。

到了1953年，中国的长春第一汽车制造厂首次建立了冲模车间，并于1958年开始制造汽车覆盖件模具[1]。

我国开始生产精冲模是在20世纪60年代，经过多年的发展，如今我国已形成了300多亿元（未包括港、澳、台的统计数字）各类冲压模具的生产能力。

到了21 世纪，随着计算机软件的发展和进步，CAD/CAE/CAM 技术渐渐成熟并开始普及，我国冲压模具企业基本都有了CAD/CAM技术，一些国内大型企业也具备了CAE能力。

目前我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具，为中档轿车配套的覆盖件模具内也能生产了，精度达到1~2μm，寿命二亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。

表面粗糙度达到Ra≤1.5μm的精冲模，大尺寸（φ≥300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。

但与国民经济需求和世界先进水平相比，仍具有较大的差异，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。

而一些低档次的简单冲模，则已供过于求。

德国一直以高超的加工技艺和出产精密机械、工具而著称，其模具业也充分体现了这一特点，在这个充满竞争的社会中，德国模具行业多年保持住了在国际市场中的强势地位，出口率一直稳定在33%左右。

美国EDS公司、Parametric Technology公司、CV公司分别拥有UG、 Pro/Engineer、CADSS软件，模具设计制造普遍应用CAD/CAE/CAM技术，加工工艺、检验检测配套了先进设备，大型、复杂、精密、长寿命、高性能模具的发展达到领先水平。

新加坡是一个只有300万人口的小国，他们国家拥有各种类型模具以及精密加工相关企业超过1000多家，模具年产值超过45亿人民币，在亚洲模具业中有着相当重要的影响力和作用。

新加坡65%以上企业生产的模具都是为电子相关业配套的，生产的模具不是
大型的，但都是高精密、高水平的模具。

1.2冲压模具的发展趋势
模具材料、制造模具的技术以及人才因素是发展模具工业的关键，模具工业发展的一个关键因素是模具技术的发展，为推进我国社会主义现代化建设，适应各部门发展的需要，还需要模具工业进一步技术结构，为此，模具发展方向应该为适应模具产品“精度高”、“质量好”、“交货期短”和“价格低”的目标服务，朝下列几个方向发展：
1.2.1 模具自动加工系统的发展
这是我国长远发展的目标。

模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。

1.2.2 优质材料及先进表面处理技术
选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。

模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。

模具热处理的发展方向是采用真空热处理。

模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。

1.2.3 特种加工技术的发展
电火花加工向着精密化、微细化方向发展。

在简化电极准备、简化编程和操作、提高加工速度以及不断降低设备制造成本上也做了大量研究和实践。

在其他机械特种加工（如磨料流动加工、喷水加工、低应力磨削、超声波加工等）和特种加工（如电子束加工、电火花磨削、激光加工、等离子束加工等）已经进入实用阶段，在各自的特殊加工领域发挥着重要作用。

1.2.4全面推广CAD/CAM/CAE技术
模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。

随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。

计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现
技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。

1.2.5 模具扫描及数字化系统
高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。

有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。

模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用[1]。

1.3本论文研究的内容
本文研究冷冲压模具级进模的设计过程，其中涉及到了落料、拉深和冲孔工序，从分析冲压件的工艺性开始，确定加工制件的工艺方案，确定毛坯尺寸及排样方式，对冲裁拉深的凸模和凹模刃口进行计算，进行冲压力与拉深力的计算，得出总压力，确定模具的压力中心，选择合适的冲压设备，对冷冲压模具主要组成零件的结构和模具的总体结构进行设计。

第二章冲压件的工艺分析和模具设计的相关计算
2.1 冲压件的工艺分析
2.1.1 工件的设计要求
工件简图如下：
图2-1 工件图（二维）图2-2 工件图（三维）工件名称：漏油器外壳
工件材料：08钢
生产批量：大批量
材料厚度：2mm
尺寸精度：IT10
2.1.2 零件结构
该零件是带有凸缘的旋转体制件，料厚t=2mm，没有厚度不变的要求，零件形状简单、对称，圆角半径R=4mm≥2t，符合拉深对圆角半径的要求，不用加整形工序。

尺寸Φ110±0.25为IT12级，其余尺寸为自由公差，拉深底部孔径d 分别为Φ6.5和Φ20，满足d≤d4-2r+t=76-2×4＋2=70mm，符合孔位设计要求,在拉伸件上冲孔时，为免冲孔时凸模受水平推力而折断，孔边与零件直壁之间应保持一定的距离，此距离应满足a≥R+0.5t[2]，由零件外形尺寸计算得a=6.75，满足冲孔的条件。

2.1.3 零件材料
工件材料为08钢，具有低强度、高韧性、塑性好的性能，适合作冲裁、拉
深的材料。

2.1.4 尺寸精度
工件精度为IT12，冲裁件的经济精度一般不高于IT11级，最高可达IT8～IT10，冲孔比落料高一级，拉深间的尺寸精度应在IT13级以下，不以高于IT11级，所以该零件利用普通冲裁拉深可以达到零件图样的要求[2]。

2.1.5冲压工艺方案的确定
对零件结构、材料、精度分析后，得出以下三种方案：
方案一：落料-拉深-冲孔，采用单工序模具，则需要三套模具。

方案二：落料-拉深-冲孔，采用复合模具，即只需要一套模具。

方案三：落料-拉深-冲孔，采用级进模具，只需要一套模具。

方案比较：方案一:单工序模生产效率低，冲压精度不高，模具复杂程度、制作精度都较低，冲压设备能力较小，而且加工这样一个工艺需要三套模具，三台设备，模具制造费用大，所以方案一不合理。

方案二:采用复合模，模具制造难度加大，模具结构较复杂，模具制造周期较长，模具成本较高，所以方案二不合理。

因工件的结构较为简单且关于轴对称，采用级进模具制造工件，生产效率高，成本不是太高，并且适合大批量生产，避免了复合模最小壁厚的问题，综上所述，所以采用方案三。

当使用方案三级进模生产，由于零件包括落料、拉深、冲孔等几个基本工序，所以有以下两种方案：
方案一：
第一工位：落料
第二工位：拉深
第三工位：冲孔
方案二：
第一工位：落料
第二工位：冲孔
第三工位：拉深
方案三：
第一工位：拉深
第二工位：冲孔
第三工位：落料
对于以上三种方案都是用级进模生产，级进模工序排样的原则是先安排冲
孔、切槽、切口等冲裁工序，在安排弯曲、拉深、成形等工序，但考虑到，最后拉深可能会造成前面冲成的孔变形，如果最后落料，材料大，前面的拉深容易把材料拉破，所以选用方案一。

图2-3 计算毛坯尺寸涉及的尺寸图
2.2 计算毛坯尺寸
单工序拉深模的毛坯是单个的，级进模的坯料则是条料。

为了拉深计算的需
要，级进模的拉深也要像单个毛坯一样计算毛坯直径。

计算毛坯直径是根据拉深成形以后，工件的表面积与毛坯面积相等的原理，进行毛坯直径的计算。

因d t/d =110/78=1.41, d t =110,查表手册[3]得δ=4.3修边前凸缘直径分别为:d
凸= d t +2×4.3=118.6mm;d 1=80-2×（2+4）=68mm;d 2=80-2=78mm; d 3=80+2 ×4=88mm;d 4=d 凸=118.6mm;h =34-2×（2+4）=22mm;r = 4+1=5mm 。

d 1、d 2、d 3、d 4、r 的尺寸标注如图（2-3）。

查冲压模具设计[3]续表4.5知毛坯的计算公式为：
2
324221221d -d r 4d d r 2h d 4d D +++++=π）（π （2-1） =222288-6.118514.3478685.14322278468+⨯⨯++⨯⨯⨯+⨯⨯+）（ =6.22708
=150.69mm
所以毛坯直径为D =150.96mm
2.2.1 判断能否一次拉成
材料的相对厚度t/D×100=1.32，凸缘的相对直径d凸/d2=118.6/78=1.52，由手册[3]查得，第一次拉深的极限拉深系数m1=0.46，工件总的拉深系数m t =d2/D=78/150.96=0.52,工件第一次拉深的最大相对高度h1/d1为0.42～0.53[3]，零件的相对高度h/d2=32/78=0.41，由以上可知零件总拉深系数m t 大于第一次拉深系数m1,零件的相对高度h/d小于工件第一次拉深的最大相对高度值，所以该零件可以一次拉深成形。

2.2.2 压边的条件
因零件一次可拉深成形，拉深系数m=d2/D=78/150.96=0.52，当t/D≥0.045（1-m）时毛坯不起皱，即不采用压边圈，t/D=2/150.96=0.013≤0.045(1-0.52)=0.021,所以需要采用压边装置。

2.3 排样方式的确定及计算
设计级进模首先要设计条料排样图。

根据材料经济利用程度，排样方法可分为以下3种：有废料排样法，少废料排样法，无废料排样法[3]。

无论是采用有废料或少废料，无废料排样，根据冲裁件在条料上的不同布置方式，又有直排、斜排、对排、混合排的排列方式。

2.3.1毛坯排样原则
材料利用率要尽量高,便于完成后续加工工序，生产率要高，便于操作，安全性要好。

综合考虑材料经济利用程度与工件形状的分析，为了尽可能地提高材料利用率，可以初拟以下几种排样设计方案：
（a）方案一（b）方案二
（c ）方案三 (d) 方案四
图 2-4 排样图 第一种方案条料宽度合适，圆筒形件的毛坯直径为150.96mm ，加上冲裁金
属材料的搭边值，不至于条料太窄，也不影响加工质量，且可以使模具的宽度不至于较长。

而第二种方案和第三种方案，会使模具宽度增加，模具结构比第一种复杂，不利于提高生产率。

所以优先考虑零件加工质量和模具结构的简单化，选用第一种方案。

查手册[3]表2-16得最小搭边值a =3mm ，b =2mm ，a 、b 如图2-4（d ）所示。

计算材料在一个步距内的利用率：
冲裁件的实际面积：
F 0=3.14×（150.96/2）2-3.14×4×（6.5/2）2-3.14×（20/2）2
(2-2)
=17442.64mm 2
条料宽度
B =150.96+2a=156.96mm (2-3)
条料进距
L =150.96+b=152.96mm (2-4)
查手册表2.2.1[3]得材料利用率计算公式为：
%100LB
n F 0⨯=η (2-5) %10096
.15296.156164.17442 ⨯⨯⨯= %65.72=
式中：η——材料利用率（%）；
F 0——单个冲裁件的实际面积(mm 2)；
n ——该条料上所能冲制出的冲裁件个数；
L——条料的长度(mm)；
B——条料的宽度(mm)；
η值越大，说明废料越少，材料利用率越高。

2.4 冲裁模刃口尺寸计算的原则
（1）当设计落料模时，由于落料件尺寸与凹模刃口公称尺寸相等，所以应先确定凹模尺寸，间隙取在凸模上；考虑到冲裁模过程中模具的磨损，凹模刃口尺寸将会越磨越大，因此，凹模刃口的基本尺寸应需取工件尺寸公差范围的较小尺寸，才能保证磨损到一定程度时，仍能冲制出合格的零件；凸、凹模之间的间隙取最小合理间隙值，以保证模具磨损到一定程度时，间隙仍然在合理间隙范围之内[4]。

（2）当设计冲孔模时，因工件的尺寸等于凸模刃口公称尺寸，故应先确定凸模尺寸，间隙取在凹模上，考虑冲裁过程中模具的磨损，凸模刃口尺寸越磨越小，因此，凸模刃口的基本尺寸需取工件尺寸公差范围较大尺寸，以保证凸模磨损到一定程度时，还可以使用；凸、凹模之间的间隙取最小合理间隙值[4]。

（3）凸模与凹模的制造公差，主要与冲裁件的精度和形状有关。

一般比冲裁件的精度高2～3级，如果对刃口精度要求过高，将会增加模具制造成本和难度，生产周期变长；如果对刃口精度要求太低，冲制的零件将不合格。

如零件仅为名义尺寸，即未标注公差，对非圆形件按国家标准《非配合尺寸公差数值》IT14级处理，而冲模制造公差可按IT11级选取；对于圆形件，一般按IT6～IT7级精度制造模具。

2.4.1冲裁凸、凹模刃口尺寸计算
（1）分别加工法。

分别规定凸模和凹模的尺寸和公差，分别进行制造，用凸模和凹模的尺寸及制造公差来保证间隙要求。

此方法主要用于冲裁件形状简单、间隙较大的模具或用精密设备加工凸模和凹模的模具。

分别加工法加工的凸模和凹模具有互换性，制造周期短，利于成批制造[5]。

（2）单配加工法。

用凸模和凹模相互单配的方法来保证合理间隙。

加工后凸模与凹模必须配对，没有互换性。

通常，落料件选择凹模为基准模，冲孔件选择凸模为基准模。

在基准模的零件图上标注尺寸和公差，在配合的非基准模零件图上标注与基准模相同的基本尺寸，
不标注公差，这种方法多用于冲裁件的形状复杂、间隙较小的模具。

此模具工作零件的形状相对较简单，适宜采用线切割机床加工落料凸模、凹
模、凸模固定以及卸料板等。

这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简单化，因此工作零件刃口尺寸的计算就按分别加工的方法来计算。

2.4.2 刃口尺寸的计算
表 2-1 凸模，凹模的制造偏差（mm ）
基本尺寸 凸模偏差δp
凹模偏差δd 基本尺寸 凸模偏差δp 凹模偏差δd ≤18 >18～30 >30～80 >80～120 >120～180
0.020
0.020
0.020
0.025
0.030 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040 >180～260 >260～360 >360～500 >500 0.030 0.035 0.040 0.050 0.045 0.050 0.060 0.070 冲裁凸、凹模的间隙主要与材料的厚度种类有关。

查手册[3]表2-23得Z
min =0.246mm ，Z max =0.36mm 。

当凸模与凹模分开加工时，其公差应保证如下关系：
|δp |+|δd |≤Z max - Z min
(2-6)
式中：δp 、δd ——凸、凹模制造公差(mm)；
Z max 、Z min ——最大、最小合理间隙(mm)。

（1）落料：基本尺寸为150.96mm ， δp =-0.03，δd =0.04
校核，由式（2-6）得：
|-0.030|+|+0.04|≤0.36-0.246
0.07≤0.114
所以满足间隙公差尺寸。

根据冲裁模刃口尺寸计算原则，落料应先确定凹模刃口尺寸，间隙取在凸模
上，从手册[3]表2-27中查得Х=0.75，其计算公式如下：
()d 0d D D δ∆χ+-= (2-7)
04.00)25.075.096.150(+⨯-=
04.0077.150+=mm
()p 0min d p Z D D δ--=
(2-8)
()p Z D δχ--∆-=0min
03.0-00.246-25.075.0-96.150）（⨯=
03.0-053.150=mm
式中：D P ,D d ——落料凸模与凹模尺寸(mm)；
△——工件的制造公差(mm)；
D ——落料件的基本尺寸(mm)；
Z min ——最小合理间隙（双面）(mm)；
δp 、δd ——凸、凹模制造公差(mm)；
Х—— 磨损系数从手册表[3]2-27中查得Х=0.75。

（2）冲Ф20的孔：基本尺寸为20mm ，由表2-1得 δp =-0.02，δd =0.025
校核，由式（2-6）得：
|-0.02|+|+0.025|≤0.36-0.246
0.045≤0.114
所以满足间隙公差尺寸。

根据冲裁模刃口尺寸计算原则，冲孔应先确定凸模刃口尺寸，间隙取在凹模
上，从手册[3]表2-27中查得Х=0.75，从手册[3]表1-61中查得△=+0.52其计算公式如下：
()p 0
p d d δ∆χ-+= (2-9) 02.0-0
52.075.020(）⨯+= 02.0-039.20=mm
()d 0min p d Z d d δ++= (2-10)
()d Z d δχ++∆+=0min
025.00
246.052.075.020++⨯+=）（ 025.0064.20+=mm
式中：d P ,d d ——冲孔凸模与凹模尺寸(mm)；
△——工件的制造公差(mm)； d ——落料件工件孔的基本尺寸(mm)； Z min ——最小合理间隙（双面）(mm)； δp 、δd ——凸、凹模制造公差(mm)； Х—— 磨损系数。

（3）冲Ф6.5的孔：基本尺寸为6.5mm ，查表5-1得 δp =-0.02，δd =0.02 校核，由式（2-6）得：
|-0.02|+|+0.02|≤0.36-0.246
0.04≤0.114
所以满足间隙公差尺寸。

根据冲裁模刃口尺寸计算原则，冲孔应先确定凸模刃口尺寸，间隙取在凹模上，从手册[3]表2-27中查得Х=0.75，从手册表1-61中查得△=+0.36其计算公式如下：
()
p
d d p δχ-∆+=0
(2-11)
02.0-0
36.075.05.6(）⨯+=
02.0-077.6=mm ()d
min p d Z d d δ++=
(2-12)
()d
Z d δχ++∆+=0
min
02
.00
246.036.075.05.6++⨯+=）（
02
.00
01.7+=mm
式中：d P ,d d ——冲孔凸模与凹模尺寸(mm)；
△——工件的制造公差(mm)； d ——落料件工件孔的基本尺寸(mm)； Z min ——最小合理间隙（双面）(mm)； δp 、δd ——凸、凹模制造公差(mm)； Х—— 磨损系数。

（4）冲直径为8mm 的导正孔，凸、凹模制造公差分别为δp =-0.02，δd =0.02 校核，由式（2-6）得：
|-0.02|+|+0.02|≤0.36-0.246
0.04≤0.114
所以满足间隙公差尺寸。

根据冲裁模刃口尺寸计算原则，冲孔应先确定凸模刃口尺寸，间隙取在凹模上，从手册[3]表2-27中查得Х=0.75，从手册表1-61中查得△=+0.36其计算公式如下：
()p 0
p d d δ∆χ-+= (2-13)
02.0-0
36.075.08(）⨯+=
02.0-027.8=mm ()d
Z d d p d δ++=0
min
(2-14)
()d
Z d δχ++∆+=0
min
02
.00
246.036.075.08++⨯+=）（
02
.00
52.8+=mm
式中：d P ,d d ——冲孔凸模与凹模尺寸(mm)；
△——工件的制造公差(mm)； d ——落料件工件孔的基本尺寸(mm)； Z min ——最小合理间隙（双面）(mm)； δp 、δd ——凸、凹模制造公差(mm)； Х—— 磨损系数。

2.5 拉深模工作部分尺寸计算
2.5.1 凹模圆角半径A r
凹模圆角半径A r 越大，材料易进入凹模，但A r 过大，材料易起皱。

因此，在材料不起皱的前提下，A r 宜取大一些。

拉深凹模圆角半径计算公式[3]计算：
t )d D (8.0r A -=
（2-15）
2)7896.150(8.0⨯-=
66.9=mm
式中：A r ——凹模圆角半径(mm)；
D ——坯料直径(mm)；
d ——凹模内径（当工件材料厚t≥1mm 时，取拉深时工件的中线尺寸），
(mm)；
t ——材料厚度(mm)。

2.5.2 凸模圆角半径T r
凸模圆角半径T r 过小，会使坯料在此受到过大的弯曲变形，导致危险断面材料严重变薄甚至拉裂；T r 过大，会使坯料悬空部分增大，容易产生“内起皱”现象。

一般T r ＜A r 。

T r =（0.7～1.0）A r
(2-16) =(0.7～1.0)9.66 =6.76～9.66mm
取T r =8.21mm
2.5.3 拉深模凸、凹模间隙的确定
拉深模的凸、凹模间隙对拉深力、拉深件质量、模具寿命等都会有较大的影响。

间隙小时，拉深力大，模具磨损也大，但拉深件回弹小，精度高。

间隙过小，会使拉深件壁部严重变薄甚至拉裂。

间隙过大，拉深时坯料容易起皱，而且口部的变厚得不到消除，拉深件出现较大的锥度，精度较差。

对有压料装置的拉深，查手册[3]表4-54间隙系数K=0.1，凸、凹模单边间隙计算公式如下
Kt t Z m ax +=
(2-17)
21.02⨯+= 2.2=mm
式中：max t ——材料厚度的最大极限尺寸(mm)；
t —— 材料厚度的基本尺寸(mm)；
K ——系数。

2.5.4 拉深模工作部分尺寸计算
（1） 凹模尺寸计算公式查手册[3]表4-56如下，工件的制造公差查手册表1-61 △=-0.74，查手册[3]表4-56凹模的制造公差凹δ=0.12。

凹
）（凹δ+∆-=0
75.0D D
(2-18)
12
.00
74.0(75.0-80+-⨯=））（
12
.00
55.80+=mm
式中：凹D ——凹模尺寸(mm)；
D ——拉深件外形基本尺寸(mm)； △——工件的制造公差(mm)；
凹δ——凹模的制造公差(mm)。

（2）凸模尺寸计算公式查手册[3]表4-56如下，工件的制造公差查手册表1-61 △=-0.74，查手册表4-56凹模的制造公差凸δ=0.08mm 。

凸）（凸δ-0
2-75.0Z D d ∆-=
(2-19)
08.0-0
2.22-74.0-75.0-80））（（⨯⨯=
08.0016.76-=mm
式中：凸d ——凸模尺寸(mm)；
D ——拉深件外形基本尺寸(mm)； △——工件的制造公差(mm)；
凸δ——凸模的制造公差(mm)。

2.6 冲压力的计算
2.6.1 冲裁力的计算
冲裁力的大小主要与材料的力学性能、厚度和工件将要实施冲裁的周边长度有关。

冲裁力的计算公式用τLt P =，查手册[3]表1-20得材料的抗剪强度τ=255～353MPa,取τ=310MPa ，料厚2mm ，冲裁部位有第一工位落料，第三工位Ф20mm 孔，4个Ф6.5的孔，落料冲孔的总周长为L =π×（150.96+20+4×6.5+2×8）
=668.69mm，则冲裁力为
τt L F =冲裁 (2-20)
310269.668⨯⨯= N 8.414587=
式中：L ——冲裁件的冲裁长度(mm)；
t ——板料厚度(mm)；
τ——材料的抗剪强度(MPa)。

2.6.2 卸料力、推件力和顶件力的计算
无论采用何种刃口冲模，冲裁工件完成后，由于弹性变形，在板料上冲裁出的废料（或工件）孔沿着径向发生弹性收缩，会紧箍在凸模上。

而冲裁下来的工件（或废料）径向扩张，并因要力图恢复弹性弯曲，会卡在凹模孔内，为了使冲裁过程连续，操作方便，就需把套在凸模上的板材卸下，把卡在凹模内的冲件或废料排出。

从凸模上将零件或废料卸下来所需要的力称卸料力卸F ，顺着冲裁方向将零件或废料从凹模腔内推出的力称推件力推F ，逆着冲裁方向将零件或废料从凹模腔内顶出的力称顶件力顶F 。

卸F 、推F 和顶F 与冲件轮廓形状、冲裁间隙、材料种类和厚度、润滑情况、凹模洞口形状等因素有关，要准确计算这些力是困难的，在实际生产中常用下列经验公式计算：
F K F 卸卸=
(2-21)
F K F 推推n =
(2-22)
F K F 顶顶=
(2-23)
查手册[3]表2-29卸料力系数卸K =0.055, 推件力系数推K =0.06,顶件力系数为0.04～0.05取顶K =0.05。

由式（2-21）、（2-22）、（2-23）得：
33.228028.414587055.0F K F =⨯==卸卸N
6.1492518.41458706.06n =⨯⨯==F K F 推推N 39.207298.41458705.0=⨯==F K F 顶顶N
式中：F ——冲裁力(N)；。