支撑圈冲压模具设计
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设计冲压工艺过程要从分析产品的零件图入手，分析零件图 包括技术和经济两个方面：
（1）冲压加工方法的经济性分析 冲压加工方法是一种先进的工工艺方法，因其生产率高，材 料利用率高，操作简单等一系列优点而广泛使用，由于模具费用 高，生产批量的大小对冲压加工的经济性起着决定性作用。批量 越大，冲压加工的单件成本就越低，批量小时，，冲压加工的优越 性就不明显，这时采用其他方法制作 该零件可能会更有效果。 （2）冲压件的工艺性分析 冲压件的工艺性是指该零件在冲压加工中的难易程度，在技 术方面，主要分析该零件的形状特点，尺寸大小，精度要求和材 料性能等因素是否符合冲压工艺的要求，良好的工艺性应保证材 料消耗少，工序数目少，模具结构简单，而且寿命长产品质量稳 定，操作简单，方便等。 不论冲压件的几何形状和尺寸大小如何，其生产过程一般都 是从原材料剪切下料开始，经过各种冲压工序和其他必要的辅助 工序加工出图纸所要求的零件。对于某些组合冲压件或精度要求 较高的冲压件，还需要经过切削焊接或铆接等加工才能完成。 本设计是一个内缘翻边件，它是由落料、拉深、冲底孔、内缘 翻边、切边工序制成的工件。材料为 08 钢，厚度为 1.5mm，根据 提供的零件图，其数据如下：
结合模具制造及工件的形状特点，选用凸模和凹模分开加工 的方法。 4.2 落料部分
由《冲压工艺与模具设计》表 2—10 查得凸、凹模的制造公
差 p 0.020, d 0.030 ,查《冲压工艺与模具设计》姜奎华主编，
表 2 —11 得 x=0.5 ，查 《 冲压 工艺 与模具 设计 》 表 2 —5，取
低，在生产中难以保证零件的尺寸精度，一般只适用于生产小批
量和精度要求的零件。因而单工序难以满足该零件生产要求。
方案二：采用落料、拉深、冲孔、翻边的复合模。复合模的 特点是生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，冲模 的轮廓尺寸较小。但是复合模结构复杂，制造精度要求高，成本 高。复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。
为了提高模具的寿命和工件质量，方便安装、调整、维修模具， 该简单模采用后侧导柱模架。
6
设计项目 五、必要的尺寸计 算
设计计算及过程
1、计算毛坯尺寸 L1 Dm 76 239mm
计算结果 L1 226mm
L2 22 69mm
L2 63mm
2、排样设计与计算
示，取修边余量为 3mm 。
3
设计项目
设计计算及过程
计算结果
2.2、拉深工序计算：
拉深后半成品的大经为：
d t1 d t 2 52 2 3 58 mm
则毛坯的直径为:
Dm
d2 t1
4dmh1 3.44dmr
76mm
dt1 58mm Dm 76mm
Z min = 0.1mm, Z max = 0.14mm ，则可计算刃口尺寸，如图所示：
Dd
(D
max
x
)
0
d
(76
0.5
0.74)
0
0.03
75.630 0.03
Dp (Dd Z min) 75.5300.02
根据模具冲裁的运动特点以及推件力的大小,该模具采用弹 性卸料方式比较方便，限制卸料板的运动行程，同时还起到卸料 的作用。因为工件料厚为 1mm。利用模具的弹簧通过卸料板把夹在 凸模上的工件推出即安全又可靠。故最后落料后采用刚性装置取 出工件。
故该模具的卸料装置应用弹性卸料装置，应使卸料板超出凸 模 1mm，有误差时通过螺钉与卸料板之间安装的垫片来调节，选择 橡胶块。
查拉深系数相关表可知拉深次数为 1，故可一次拉深成形。
根据零件的结构，在冲裁部分工艺方案可以有以下几种：
4
设计项目 三、冲裁工艺方案 的确定
设计计算及过程
方案一：采用落料、拉深、冲孔、翻边、修边的单工序模来 进行生产。其特点是：模具结构简单，制造方便，但是要用到五
计算结果
道工序，需要五副模具，在成本上是比较高的，而且生产率比较
d 0 DKf min 33.5 0.68 22.78mm
22mm
22mm
实际采用
于是，由以上分析可计算翻边前需要拉深的高度 h1 为 h1 H h max rp t 21.5 7.07 3 1.5 18mm
h1 18mm
根据上述分析计算可画出翻边前拉深后的半成品图，如图所
然后冲底孔并翻边的工艺。
计算翻边高度：
K 取极限翻边系数 f min =0.68
rp 2t0 2 1.5 3mm
由相关公式得翻边所能达到的最大高度：
h max 0.5D 1 Kf min 0.57rp
rp 3mm
7.07mm
计算翻边预冲底孔的直径： 按公式可计算
F1.1(Dd0)ts 1.1(33.522)1.5200 11916.3N
F 11916.3N
4 冲模刃口尺寸及公差的计算
4.1 加工方法的确定 模具制造有凸模和凹模分开加工和凸模和凹模配合加工两种
方法，凸模和凹模分开加工是指凸模和凹模分别按图样加工至尺 寸，此种方法适用于圆形和简单的工件；凸模和凹模配合加工可 使凸模和凹模具有互换性，便于模具成批制造，但需要较高的公 差等级才能保证合理间隙，模具制造困难，加工成本高。所以此 方法是与加工形状复杂或薄板制件的模具。
4.2 初步确定模具定位形式
因为该模具所加工的坯料是板状条料，控制坯料的位置方向 采用挡料销和定位销。模具送料由固定挡料销进行粗定位，由导 正销进行精定位。
为保证首件的正确定距，在带导正销的级进模中，采用始用 挡料装置进行定距。
4.3 初步确定模具卸料装置
卸料结构是用于将条料（废料）以凸模上卸下的装置分为刚 性卸料装置和弹性卸料装置。固定卸料板固定在凹模上面，卸料 力大，但无压料力作用，多用于原料冲裁模。
P 85203.9
P dmtbk1 33.51.5 4501.2 85203.9N
（4） 计算推件力: 查《冲压工艺与模具设计》表 2—15 得 K 卸=0.05，K 推=0.065，
夹在凹模刃口的冲孔废料块数 n=1。
F卸 K卸F落 0.05161325 8066.3N F推 nK推F冲孔 =10.06546575N 3027.4N F总 F落 F冲孔 F卸 F推 =161325+46575+8066.3+3027.4
B0 8301 mm
h 78mm
7
设计项目
设计计算及过程
计算结果
因此，一个进距内的材料利用率为：
nA 100% LB
1 (76 / 2)2 70.04% 83 78
3、计算冲压力:
该模具采用弹性卸料和下出料方式。
70.04%
（1）落料力 查《冲压工艺与模具设计》附表 12 得 08 刚的 b 450MPa
1
设计项目
设计计算及过程
计算结果
2
设计项目 二、工艺分析
设计计算及过程
计算结果
这是一个不带底面的内缘翻边件，零件是形状对称，无凹陷 K=0.68
或其他形状突变，属于典型的板料冲压件。零件外形上只有底面
外径有公差要求，。该零件形状比较简单，尺寸小。初步确定其生
产工序为：落料—冲孔—翻边—切边的方案加工。但能否一次翻
218993.7N 219KN
F卸 8066.3N F推 3027.4N F总 219KN
（5） 计算压边力
凹模圆角半径 rd 2t 3mm ，查《冲压工艺与模具设计》表 4
—3，取材料的单位压边力 p 2.5MPa 。压边力为:
8
设计项目
设计计算及过程
计算结果
F
压
5
设计项目
设计计算及过程
计算结果
四、模具结构形式 4.1 选择级进模加工该零件
的确定
由冲压工艺分析和设计目的、要求以及从经济方面考虑，本 套模具选用多工序级进模。级进模比单工序模生产率高，减少了 模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。 对于特别复杂后孔边距较小的冲压件，用简单模后复合模冲制有 困难时，可用级进模逐步冲出。但是级进模轮廓尺寸较大，制造 较复杂，成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。根据零 件的结构以及该零件是大批量生产的，因此选用级进模结构。
方案三：采用级进模加工。级进模比单工序模生产率高，减 少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自 动化。对于特别复杂后孔边距较小的冲压件，用简单模后复合模 冲制有困难时，可用级进模逐步冲出。但是级进模轮廓尺寸较大， 制造较复杂，成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。
综合以上的三个方案，根据零件的结构以及该零件是大批量生产 的，因此选用方案三的级进模为佳。但考虑到经济性以及我们的 设计要求和目的，可以采用单工序简单模。
=
AP
=
4
(D
2rd
)2
D
2
2.5
1860.5N
P总=F压P1860.585203.987064.4N
F压 1860.5N P总 = 87064.4N
（6） 计算翻边力: 采用圆柱形平底凸模时，圆孔翻边力可用下式计算，查《冲
压工艺手册》得 s 200MPa ，则翻边力:
4.4 初步确定模具导向装置
为了保证条料的正确送进和毛坯在模具中的正确位置，冲裁 出外形完整的合格零件，模具设计时，必须考虑条料或毛坯的定 位。正确的定位是依靠定位零件来保证的。由于毛坯形式和模具 结构的不同，所以定位零件的总数很多。设计时应根据毛坯形式， 模具结构，零件公差大小，生产效率等进行选择。定位包括控制 送料步距的档料装置和垂直方向的导料等。本模具依靠导料板来 保证条料的正确送进。
计算相对厚度：
t 0 1 0 0 1Hale Waihona Puke Baidu.5 1 0 0 2 .0 1
Dm
76
确定拉深次数：
根据
h 3 10 0 .48 d m 33 .5
d t1 58 1 .73 d m 33 .5
t0 100 1.5 100 1.97
Dm
76
拉伸系数:
m d 33.5 0.44 D 76
图 1—3 查《冲压工艺与模具设计》表 2—14 和 2—15 可取条料宽度
公差 1mm 。条料与导板之间的间隙 b0 1mm 。则板料的宽度为：
B0 D 2
a1
b
0
0
76
2
(2
1)
1
0
8301 mm
进距： h B a 76 2 78mm
排样方法的确定:
根据工件的形状，确定采用无废料排样的方法是不可能做到
的，但能采用有废料和少废料的排样方法。应为是有规则的圆形
件，所以采用单排方案。如图 1—3 所示，由《冲压工艺与模具设
计》表 2—13 确定搭边值，根据零件形状，两工件间按圆件取搭
边值 a 2mm ,侧边取搭边值 a1 2mm 。
F落 161325N
F落KL1tb 1.32391.5450161325N
(2)冲孔力
F冲孔KL2tb 1.3691.545046575N
F冲孔 46575N
（3）拉伸力
根据相对厚度
t0 Dm
100
1 .5 76
100
1 .9 7
，查《冲压工艺与模
具设计》可知不需要使用压边圈，按线性关系取修正系数 K=1.2。 按照公式计算需要拉深力为：
边成型达到零件所要求的高度，仍需进一步校核计算。
2.1、翻边工序计算:
（1）判断一次翻边能否达到所要求的高度。
查相关表初取极限翻边系数 Kf min 0.68
而零件的总高度: h =21.5mm > H max =7.06mm
H max =7.07m m
由此可知一次翻边不能达到零件高度要求，需要采用先拉深，
设计项目 一、引言
设计计算及过程
计算结果
零冲压工艺规程是模具设计的依据,而良好的模具结构设计又 是实现工艺过程的可靠保证,若冲压工艺有所改动,往往会造成模 具的返工,甚至报废,冲裁同样的零件,通常可以采用几种不同方法, 工艺过程设计的中心就是依据技术上先进,经济上合理,生产上高 效,使用上安全可靠的原则,使用上安全可靠的原则,使零件的生产 在保证符合零件的各项技术要求的前提下达到最佳的技术效果和 经济效益。
（1）冲压加工方法的经济性分析 冲压加工方法是一种先进的工工艺方法，因其生产率高，材 料利用率高，操作简单等一系列优点而广泛使用，由于模具费用 高，生产批量的大小对冲压加工的经济性起着决定性作用。批量 越大，冲压加工的单件成本就越低，批量小时，，冲压加工的优越 性就不明显，这时采用其他方法制作 该零件可能会更有效果。 （2）冲压件的工艺性分析 冲压件的工艺性是指该零件在冲压加工中的难易程度，在技 术方面，主要分析该零件的形状特点，尺寸大小，精度要求和材 料性能等因素是否符合冲压工艺的要求，良好的工艺性应保证材 料消耗少，工序数目少，模具结构简单，而且寿命长产品质量稳 定，操作简单，方便等。 不论冲压件的几何形状和尺寸大小如何，其生产过程一般都 是从原材料剪切下料开始，经过各种冲压工序和其他必要的辅助 工序加工出图纸所要求的零件。对于某些组合冲压件或精度要求 较高的冲压件，还需要经过切削焊接或铆接等加工才能完成。 本设计是一个内缘翻边件，它是由落料、拉深、冲底孔、内缘 翻边、切边工序制成的工件。材料为 08 钢，厚度为 1.5mm，根据 提供的零件图，其数据如下：
结合模具制造及工件的形状特点，选用凸模和凹模分开加工 的方法。 4.2 落料部分
由《冲压工艺与模具设计》表 2—10 查得凸、凹模的制造公
差 p 0.020, d 0.030 ,查《冲压工艺与模具设计》姜奎华主编，
表 2 —11 得 x=0.5 ，查 《 冲压 工艺 与模具 设计 》 表 2 —5，取
低，在生产中难以保证零件的尺寸精度，一般只适用于生产小批
量和精度要求的零件。因而单工序难以满足该零件生产要求。
方案二：采用落料、拉深、冲孔、翻边的复合模。复合模的 特点是生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，冲模 的轮廓尺寸较小。但是复合模结构复杂，制造精度要求高，成本 高。复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。
为了提高模具的寿命和工件质量，方便安装、调整、维修模具， 该简单模采用后侧导柱模架。
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设计项目 五、必要的尺寸计 算
设计计算及过程
1、计算毛坯尺寸 L1 Dm 76 239mm
计算结果 L1 226mm
L2 22 69mm
L2 63mm
2、排样设计与计算
示，取修边余量为 3mm 。
3
设计项目
设计计算及过程
计算结果
2.2、拉深工序计算：
拉深后半成品的大经为：
d t1 d t 2 52 2 3 58 mm
则毛坯的直径为:
Dm
d2 t1
4dmh1 3.44dmr
76mm
dt1 58mm Dm 76mm
Z min = 0.1mm, Z max = 0.14mm ，则可计算刃口尺寸，如图所示：
Dd
(D
max
x
)
0
d
(76
0.5
0.74)
0
0.03
75.630 0.03
Dp (Dd Z min) 75.5300.02
根据模具冲裁的运动特点以及推件力的大小,该模具采用弹 性卸料方式比较方便，限制卸料板的运动行程，同时还起到卸料 的作用。因为工件料厚为 1mm。利用模具的弹簧通过卸料板把夹在 凸模上的工件推出即安全又可靠。故最后落料后采用刚性装置取 出工件。
故该模具的卸料装置应用弹性卸料装置，应使卸料板超出凸 模 1mm，有误差时通过螺钉与卸料板之间安装的垫片来调节，选择 橡胶块。
查拉深系数相关表可知拉深次数为 1，故可一次拉深成形。
根据零件的结构，在冲裁部分工艺方案可以有以下几种：
4
设计项目 三、冲裁工艺方案 的确定
设计计算及过程
方案一：采用落料、拉深、冲孔、翻边、修边的单工序模来 进行生产。其特点是：模具结构简单，制造方便，但是要用到五
计算结果
道工序，需要五副模具，在成本上是比较高的，而且生产率比较
d 0 DKf min 33.5 0.68 22.78mm
22mm
22mm
实际采用
于是，由以上分析可计算翻边前需要拉深的高度 h1 为 h1 H h max rp t 21.5 7.07 3 1.5 18mm
h1 18mm
根据上述分析计算可画出翻边前拉深后的半成品图，如图所
然后冲底孔并翻边的工艺。
计算翻边高度：
K 取极限翻边系数 f min =0.68
rp 2t0 2 1.5 3mm
由相关公式得翻边所能达到的最大高度：
h max 0.5D 1 Kf min 0.57rp
rp 3mm
7.07mm
计算翻边预冲底孔的直径： 按公式可计算
F1.1(Dd0)ts 1.1(33.522)1.5200 11916.3N
F 11916.3N
4 冲模刃口尺寸及公差的计算
4.1 加工方法的确定 模具制造有凸模和凹模分开加工和凸模和凹模配合加工两种
方法，凸模和凹模分开加工是指凸模和凹模分别按图样加工至尺 寸，此种方法适用于圆形和简单的工件；凸模和凹模配合加工可 使凸模和凹模具有互换性，便于模具成批制造，但需要较高的公 差等级才能保证合理间隙，模具制造困难，加工成本高。所以此 方法是与加工形状复杂或薄板制件的模具。
4.2 初步确定模具定位形式
因为该模具所加工的坯料是板状条料，控制坯料的位置方向 采用挡料销和定位销。模具送料由固定挡料销进行粗定位，由导 正销进行精定位。
为保证首件的正确定距，在带导正销的级进模中，采用始用 挡料装置进行定距。
4.3 初步确定模具卸料装置
卸料结构是用于将条料（废料）以凸模上卸下的装置分为刚 性卸料装置和弹性卸料装置。固定卸料板固定在凹模上面，卸料 力大，但无压料力作用，多用于原料冲裁模。
P 85203.9
P dmtbk1 33.51.5 4501.2 85203.9N
（4） 计算推件力: 查《冲压工艺与模具设计》表 2—15 得 K 卸=0.05，K 推=0.065，
夹在凹模刃口的冲孔废料块数 n=1。
F卸 K卸F落 0.05161325 8066.3N F推 nK推F冲孔 =10.06546575N 3027.4N F总 F落 F冲孔 F卸 F推 =161325+46575+8066.3+3027.4
B0 8301 mm
h 78mm
7
设计项目
设计计算及过程
计算结果
因此，一个进距内的材料利用率为：
nA 100% LB
1 (76 / 2)2 70.04% 83 78
3、计算冲压力:
该模具采用弹性卸料和下出料方式。
70.04%
（1）落料力 查《冲压工艺与模具设计》附表 12 得 08 刚的 b 450MPa
1
设计项目
设计计算及过程
计算结果
2
设计项目 二、工艺分析
设计计算及过程
计算结果
这是一个不带底面的内缘翻边件，零件是形状对称，无凹陷 K=0.68
或其他形状突变，属于典型的板料冲压件。零件外形上只有底面
外径有公差要求，。该零件形状比较简单，尺寸小。初步确定其生
产工序为：落料—冲孔—翻边—切边的方案加工。但能否一次翻
218993.7N 219KN
F卸 8066.3N F推 3027.4N F总 219KN
（5） 计算压边力
凹模圆角半径 rd 2t 3mm ，查《冲压工艺与模具设计》表 4
—3，取材料的单位压边力 p 2.5MPa 。压边力为:
8
设计项目
设计计算及过程
计算结果
F
压
5
设计项目
设计计算及过程
计算结果
四、模具结构形式 4.1 选择级进模加工该零件
的确定
由冲压工艺分析和设计目的、要求以及从经济方面考虑，本 套模具选用多工序级进模。级进模比单工序模生产率高，减少了 模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。 对于特别复杂后孔边距较小的冲压件，用简单模后复合模冲制有 困难时，可用级进模逐步冲出。但是级进模轮廓尺寸较大，制造 较复杂，成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。根据零 件的结构以及该零件是大批量生产的，因此选用级进模结构。
方案三：采用级进模加工。级进模比单工序模生产率高，减 少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自 动化。对于特别复杂后孔边距较小的冲压件，用简单模后复合模 冲制有困难时，可用级进模逐步冲出。但是级进模轮廓尺寸较大， 制造较复杂，成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。
综合以上的三个方案，根据零件的结构以及该零件是大批量生产 的，因此选用方案三的级进模为佳。但考虑到经济性以及我们的 设计要求和目的，可以采用单工序简单模。
=
AP
=
4
(D
2rd
)2
D
2
2.5
1860.5N
P总=F压P1860.585203.987064.4N
F压 1860.5N P总 = 87064.4N
（6） 计算翻边力: 采用圆柱形平底凸模时，圆孔翻边力可用下式计算，查《冲
压工艺手册》得 s 200MPa ，则翻边力:
4.4 初步确定模具导向装置
为了保证条料的正确送进和毛坯在模具中的正确位置，冲裁 出外形完整的合格零件，模具设计时，必须考虑条料或毛坯的定 位。正确的定位是依靠定位零件来保证的。由于毛坯形式和模具 结构的不同，所以定位零件的总数很多。设计时应根据毛坯形式， 模具结构，零件公差大小，生产效率等进行选择。定位包括控制 送料步距的档料装置和垂直方向的导料等。本模具依靠导料板来 保证条料的正确送进。
计算相对厚度：
t 0 1 0 0 1Hale Waihona Puke Baidu.5 1 0 0 2 .0 1
Dm
76
确定拉深次数：
根据
h 3 10 0 .48 d m 33 .5
d t1 58 1 .73 d m 33 .5
t0 100 1.5 100 1.97
Dm
76
拉伸系数:
m d 33.5 0.44 D 76
图 1—3 查《冲压工艺与模具设计》表 2—14 和 2—15 可取条料宽度
公差 1mm 。条料与导板之间的间隙 b0 1mm 。则板料的宽度为：
B0 D 2
a1
b
0
0
76
2
(2
1)
1
0
8301 mm
进距： h B a 76 2 78mm
排样方法的确定:
根据工件的形状，确定采用无废料排样的方法是不可能做到
的，但能采用有废料和少废料的排样方法。应为是有规则的圆形
件，所以采用单排方案。如图 1—3 所示，由《冲压工艺与模具设
计》表 2—13 确定搭边值，根据零件形状，两工件间按圆件取搭
边值 a 2mm ,侧边取搭边值 a1 2mm 。
F落 161325N
F落KL1tb 1.32391.5450161325N
(2)冲孔力
F冲孔KL2tb 1.3691.545046575N
F冲孔 46575N
（3）拉伸力
根据相对厚度
t0 Dm
100
1 .5 76
100
1 .9 7
，查《冲压工艺与模
具设计》可知不需要使用压边圈，按线性关系取修正系数 K=1.2。 按照公式计算需要拉深力为：
边成型达到零件所要求的高度，仍需进一步校核计算。
2.1、翻边工序计算:
（1）判断一次翻边能否达到所要求的高度。
查相关表初取极限翻边系数 Kf min 0.68
而零件的总高度: h =21.5mm > H max =7.06mm
H max =7.07m m
由此可知一次翻边不能达到零件高度要求，需要采用先拉深，
设计项目 一、引言
设计计算及过程
计算结果
零冲压工艺规程是模具设计的依据,而良好的模具结构设计又 是实现工艺过程的可靠保证,若冲压工艺有所改动,往往会造成模 具的返工,甚至报废,冲裁同样的零件,通常可以采用几种不同方法, 工艺过程设计的中心就是依据技术上先进,经济上合理,生产上高 效,使用上安全可靠的原则,使用上安全可靠的原则,使零件的生产 在保证符合零件的各项技术要求的前提下达到最佳的技术效果和 经济效益。