落料拉深冲孔复合模具设计

专业课程设计说明书—冲压模具课程设计姓名：学号：班级：指导老师：日期：目录一、工艺性分析 (2)二、工艺方案的分析和确定 (2)三、主要工作部分尺寸计算 (7)四、零件尺寸设计选取 (9)五、压力机的校核 (13)六、设计总结 (14)参考文献 (15)一、 工艺性分析材料为Ly12M ，料厚为0.8mm ，大批量生产。

该零件为中等高度锥形件，其相对高度0.6hd= ，锥度37α=︒ ，板料相对厚度100 6.154 1.5tD⨯=≥ 则可以采用一次拉深成形。

拉深系数/5/130.3846m d D === 。

根据公式(1)tk m D≥- 判断其在拉深过程中是否起皱。

70.06154(1)(10.3846)0.0538580t k m D =≥-=⨯-=则该工件在拉深过程不会起皱。

根据制件的材料，料厚形状及尺寸在进行冲压工艺过程中设计和模具设计时应注意以下几点：1、 该工件为锥形拉深冲孔件，设计时应保证工件内尺寸的准确。

2、 冲裁间隙拉深凸凹模间隙的确定应符合制件的要求。

各工序凸凹模动作的行程应保证各工序动作的稳妥连贯。

二、 工艺方案的分析和确定（一）、工艺方案的分析根据制件的工艺性分析，其基本工序有落料，拉深，冲孔。

按其先后顺序组合可得到以下几种方案：1、 落料——拉深——冲孔2、 落料——冲孔——拉深3、 落料拉深——冲孔4、 落料拉深冲孔方案1、2属于单工序冲压，由于改件生产批量大且尺寸小，因此生产效率低。

方案3、4均属于复合工序，减少了工序数量。

方案4改成落料拉深冲孔复合，更减少了工序数量，提高了生产效率，故拟采用方案4.（二）、主要工艺参数计算 1．毛坯尺寸计算根据等面积原则计算该零件的毛坯尺寸。

首先将该零件分成圆、圆锥台两个简单几何体。

它们的面积分别如下：222211 3.14519.62544d A mm mm π⨯=== 212tan 37523tan 379.52d d h mm ︒︒=+=+⨯⨯≈ 2122359.52() 3.14()85.632cos372d d A l mm π︒++==⨯⨯≈毛坯展开尺寸11.6D mm ==≈ 查得拉深的修边余量1h mm ∆= 。

则毛坯直径11.62113.6D mm =+⨯= ，取13D mm = 。

2.排样该工件排样根据落料工序设计。

考虑操作方便及模具结构简单，故采用单排排样设计。

查得搭边值1 1.5a mm = ， 1.5a mm = 。

则： 条料宽13216b mm a mm =+= 条料的进距为11314.5h mm a mm =+= 冲裁单件材料的利用率:221 3.1413100%100%100%57.2%41614.54nA n D bh bh πη⨯=⨯=⨯⨯=⨯⨯≈⨯式中A ——冲裁件面积n ——一个进距内冲裁件数目b ——条料宽度 h ——进距3.计算工序压力选择压力机 （1）落料力计算=1.3Lt F τ落 式中 F 落 ——落料力（N ）；L ——工件轮廓周长，40.82L D mm π==； t ——材料厚度，0.8t mm = ；τ ——材料抗剪强度（MPa ）。

查得280MPa τ=。

落料力则为：=1.340.82mm 0.8mm 280MPa 11.89kN F ⨯⨯⨯≈落 （2）卸料力计算 =K F F 卸卸落式中 K 卸 ——卸料力因数，查得其值=0.05K 卸 。

卸料力则为：0.0511.890.59F kN =⨯≈卸 （3）冲孔力计算 =1.3Lt F τ冲式中 L ——工件内轮廓周长（mm ）。

3.14 1.5 4.71L mm mm =⨯= 冲孔力则为：=1.3 4.71mm 0.8mm 280MPa 1.37kN F ⨯⨯⨯≈冲 （4）推件力计算 =nK F F 推推冲式中 K 推 ——推件力因数，由参考书查得=0.05K 推； n ——卡在凹模内的工件数，2n = 。

则推件力为:=20.051.37=0.137kN F ⨯⨯推 (5)拉深力计算由于该零件为浅拉深，故可按无压边圈的圆筒形件近似计算。

=K dt b F πσ拉 式中 F 拉 ——拉深力（N ）;d ——拉深件直径，9.52d mm =； t ——材料厚度；b σ ——材料的强度极限（MPa ），从参考书查得400b MPa σ= ； K ——修正因数， 1.25K = 。

则拉深力为=1.25 3.149.520.840011.96kN F ⨯⨯⨯⨯≈拉 故总冲压力为：=F +F +F +F +F =11.89+0.59+1.37+0.137+11.96kN 25.95F kN≈总落卸冲推拉（）4.冲压设备的选择对于浅拉深可按式1.6~1.8F F ≥压总（） ，估算公称压力来选取压力机。

根据参考书，选用公称压力为63kN 的开式可倾工作台压力机。

其主要技术参数为： 公称压力：63kN 滑块行程：50mm 最大闭合高度：170mm 封闭高度调节量：40mm工作台尺寸：315200mm mm ⨯ 模柄孔尺寸：3050mm mm Φ⨯ 三、 主要工作部分尺寸计算对于工件未注公差可按14IT 计算，也可由参考书查得各尺寸的未注公差。

根据参考书查得，冲裁模刃口双面间隙min 0.045Z mm = ，max 0.075Z mm = 。

（1） 落料刃口尺寸计算00.4313mm -Φ 的凸、凹模的制造公差由参考书查得=0.02mm δ凸 ,=0.02mm δ凹 。

由于max min +>Z -Z δδ凹凸 ，故采用凸模与凹模配合加工方法。

落料模具应以凹模为基准，然后配作凸模。

查得因数0.5x = 。

则：+0.02+0.02000==(13-0.50.43)=12.785D δ+∆⨯凹凹（D-x ) D 凸 按凹模尺寸配制，其双面间隙为0.045~0.075mm mm 。

其工作部分结构尺寸如下图（2） 冲孔刃口尺寸计算对于孔0.2501.5mm +Φ 的凸、凹模的制造公差查参考书得==0.02mm δδ凹凸 。

由于max min +>Z -Z δδ凹凸，故采用凸模与凹模配合加工方法。

冲孔模具应以凸模为基准，然后配作凹模。

查得因数0.5x = 。

则：000--0.02-0.02d =d+)=1.5+0.50.25mm=1.625x mm δ∆⨯凹凸（（）d 凹 按凸模尺寸配制，其双面间隙为0.045~0.075mm mm 。

其工作部分结构尺寸如下图（3） 拉深工作部分尺寸计算拉深凸模和凹模的单边间隙可按式/21Z t = 计算，/20.8Z mm = 。

由于拉深工件的公差为14IT 级，故凸、凹模的制造公差可采用10IT 级精度。

对于00.35mm -Φ ，查参考书得==0.048mm δδ凹凸 ；对于00.369.52mm -Φ ，查参考书得==0.058mm δδ凹凸 。

按式+0=d-0.75)d δ∆凹凹（ 、式0-=d -Z d δ凸凹凸（） 可求拉深凸、凹模尺寸及尺寸公差如下表：工件尺寸+0=d-0.75)d δ∆凹凹（ 0-=d -Z d δ凸凹凸（）00.35mm -Φ 0.04804.775mm + 00.0483.175mm - 00.369.52mm -Φ0.05809.25mm +00.0587.65mm -其工作部分结构尺寸如下图四、 零件尺寸设计选取 1.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。

卸料板上卸料采用橡胶作为弹性元件 按下式计算橡胶的自由高度= 3.5~4)s H 自由工作（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（4~6mm ）之和。

=3+1+4mm=8mm s 工作（）则 = 3.5~48mm=28~32H mm ⨯自由（）取 =30mm H 自由计算橡胶的装配高度：2(0.85~0.9)=0.85~0.930=25.5~27mm H H =⨯自由（）取226H mm = 。

橡胶的断面面积，在模具装配时按模具空间大小确定使橡胶直径20D mm =，则 1.5H D= ，满足。

2.落料凹模的尺寸设计凹模外形尺寸按以下经验公式确定：由于材料厚度为0.8t mm = ，应满足5h mm ≥ ，可取8h mm = 0.3513 4.55H Kb mm ==⨯=，一般8H mm ≥ ，故可取12H mm = 按照/7643.12008JB T - 标准，可选取6350L B ⨯=⨯3.落料凸模拉深凹模的设计选用类似圆柱头直杆圆凸模，材料为12Cr ,由于毛坯尺寸13D mm = ，按照/58252008JB T - 标准，5H mm = ，116D mm = ，可选取42L mm = 。

4.冲孔凸模的设计选用冲模圆柱头直杆圆凸模，根据冲孔尺寸 1.5d mm = ，按/58252008JB T - 标准，取3H mm =，13D mm = ，其长度比落料凸模长，根据需求取58.8L mm = 。

5.冲孔凹模拉深凸模的设计根据冲孔直径 1.5d mm = ，及外形尺寸15D mm = ，29.52D mm = ，按照/58302008JB T - 标准，选取24.2L mm = ，3h mm = ，2l mm = ，1 2.8d mm = 6.上下固定板的设计固定板主要用于固定小型凸模和凹模。

凸模固定板厚度约取凸模固定部分直径的1~1.5 倍。

它与凸模采用过度配合（76/H m ）。

上固定板与落料凸模配合，下固定板与拉深凸模配合。

则：根据落料凸模固定部分直径116D mm = ，上固定板和盖板总厚度取为24mm ，取盖板厚度为2.2mm 。

根据拉深凸模固定部分直径29.52D mm =，下固定板取厚度为13mm 。

7.上下垫板的设计先根据公式[]c c P Fσσ=≤ （上下模座均采用铸铁2547HT - ，其90~140()c MPa σ= ）判断是否需要垫板：上垫板： 221.37139.91134c P kN MPa F mm σπ===⨯⨯ 为了妥当应使用上垫板。

上垫板材料选择45钢，厚度选择为8mm 。

下垫板： 2211.96168.11[]19.524c c P kN MPa F mm σσπ===>⨯⨯ 因此需使用下垫板。

下垫板材料选择45钢，厚度选择为8mm 。

8.卸料板的设计采用弹性卸料板，其材料选用45钢。

弹性卸料板具有卸料和压料的双重作用。

卸料板孔和凸模的单边间隙'(0.1~0.2)0.08~0.162Z t mm == ，取'0.12Z mm = 。