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文本内容:
22.
41.
64.
13.10,初选公称压力为600kN的JH21系列开式固定台压力机型号为JH21-60其最大装模高度为300mm,装模高度调节量为70mm,工作台孔尺寸为150mni,主电机功率为
5.5kW
4.5拉深间隙的计算拉深间隙指单边间隙，即Z=凹-立凸/2拉深工序采用压边装置，并且可一次成形，查［1］第137页表
4.11,可得拉深间隙为2=
1.05t=
1.05X
2.5=
2.625mm,取Z=
2.63mm
4.6拉深凸、凹模1凹模圆角半径的计算一般来说，大的枷可以降低极限拉深系数，而且可以提高拉深件的质量，所以八“尽可能大些但不太大会削弱压边圈的作用，所以加由下式确定=O.8j-t=
0.8-775-40x
2.5=
7.48♦取q=
7.5式中D—坯料直径，mm；凹一凹模直径，由于拉深件外径为40mm,此处取值为40mmo2凸模圆角半径的计算厂凸对拉深件的变形影响，不像小那样显著，但加过大或过小同样对防止起皱和拉裂及降低极限拉深系数不利出的取值应比枷略小，可按下式进行计算■凸=
0.8厂四=
0.8*
7.5=6mm对于制件可一次拉深成形的拉深模，人外小应取及零件图上标注的制件圆角半径相等的数值，但如果零件图上所标注的圆角半径小于人凹、小的合理值，则r叫、加仍需取合理值，待拉深后再用整形的方法使圆角半径达到图样要求
4.7计算模具刃口尺寸1落料模刃口尺寸Zmin=O.36mm,^max=
0.50mm查表可得Z Z=
0.50-
0.36=
0.14max-min H1IT1加=+
0.O3,b凸=-
0.02mmmni+1^ni|=O.O5mm
0.14mm由此可得|5LI|故能满足分别加工的要求查表可得磨损系数X=
0.5,落料件基本尺寸为75mm,取精度为IT13,则其公差A=S46帆灯，上偏差和下偏差分别为=
0.23mm和-
0.23mni由此可得D落凹=Omx—XA*=
75.23-
0.5x
0.46^0°-75J003二D落凹—Zmin°e=75—
0.36°002=
74.64°02mm、落凸=nj—u.uz—u.uzrnni—or2拉深模工作部分尺寸计算对于制件一次拉深成形的拉深模，其凸模和凹模的尺寸公差应按制件的要求确定此工件要求的是外形尺寸，设计凸、凹模时，应以凹模尺寸为基准进行计算由此可得拉凹=D-
0.75AV4=40—
0.75x
0.05『g4=
39.96『a mm拉凸=Q—
0.75A—40-
0.75x
0.05-2x
2.63°=
34.7°2Z°A/4=000—ZA/4—U-U1—U.U1Inilll/式中D—拉深件的基本尺寸，mm；A一拉深件的尺寸公差，从零件图可知其值为
0.05mmo3冲孔模刃口尺寸计算查表可得Zmin=
0.36mm,Zmx=
0.50mm=
0.50-036=
0.14mm・Zmax—Zmin3=+
0.025mm,3凸=一
0.02mm由此可得|剂+|加1=
0.045根根v
0.14根叫故能满足分别加工的要求查［1］第60页表
2.6,可得磨损系数X=
0.5,孔的基本尺寸为19mm,取精度为IT13,则公差为八=33,上偏差和下偏差分别取值为+
0.17mni和・-
0.17mm由此可得o孔凸=Znin+XA阳=
18.83+
0.5x
0.33［02=
18.670°1^Dm=凸+2*幽=
18.67+
0.36，必=
19.03/°25加
4.8计算模具其它尺寸1凹模a.凹模壁厚查［6］第630页表14—5,由落料件的直径为75,料厚为t=
2.5,可取凹模壁厚为40b.凹模厚度查［6］第631页图14—15,凹模厚度h可根据冲裁力选取由冲裁力为
255.5kN,可得凹模厚度为h=28ninic.刃壁高度查［6］第630页刃壁高度的计算方法，垂直于凹模平面的刃壁，其高度%可按下列规则计算冲件料厚tW3mm,%=3mm；冲件料厚t3mm,由零件料厚为t=
2.5mm,可得刃壁高度％=3mm2上凸凹模上凸凹模的结构是落料凸模和拉深凹模，其长度应根据落料凸模的要求计算，壁厚根据落料凸模和刃口尺寸和拉深凹模直径计算此处落料凸模采用有固定卸料板的凸模，长度可按下公式计算L=H+H2+YI式中L—上凸凹模的长度，mm；Hl—上凸模固定版的厚度，mm；H2—卸料板的厚度，mmoY一附加长度，包括凸模刃口的修磨量、凸模进入凹模的深度、凸模固定版及卸料板的安全距离在此固定版厚度取值为Hl=25mm对于卸料板，查《冲模设计手册》,根据o其料厚t=
2.5,卸料板宽度及凹模外径相当，取其宽度为B=155,则卸料板厚度取值为H2=14mm附加长度取值为Y=26则上凸凹模的总长度为Li=25+14+26=65mm上凸凹模做拉深凹模的部分壁厚为5=凸一拉凹=
74.64-
39.96/2=
17.34仍O这部分的高度取值为20nun,保证拉深件所需的深度14nlm,再附加一定的长度其余部分的壁厚取
13.34mm上凸凹模的结构如图4所示oC85081图43下凸凹模下凸凹模的结构是拉深凸模和冲孔凹模，其长度根据拉深凸模的要求进行计算根据模具结构，下凸凹模的长度可由下凸凹模固定板厚度、下推板厚度和附加长度相加取得下凸凹模固定板的厚度取及上凸凹模固定板厚度相等的值，即25mm下推板此处的作用相当于压边圈,其厚度取为21nlm附加长度主要考虑满足制件的拉深深度要求，取14mm由此可得下凸凹模的长度为o25+21+14=60mm£2=下凸凹模做冲孔凹模的部分壁厚为2=7835mm拉凸一孔凹=
34.7-
19.03/O做冲孔凹模部分的刃壁高度可参照前面凹模的计算方法，取值为3mm所以o刃壁部分的厚度取值为
7.835mm,其余部分壁厚可取的稍小，取为6nm1下凸凹模的结构如图5所示4凸模凸模即为冲孔凸模，其长度应根据模具的结构确定从模具结构可以看出，其长度可由凸模固定板厚度、上凸凹模长度确定可有下式进行计算式中”1—凸模固定板厚度，取为25nlm；右一上凸凹模长度，mm；Y—附加长度，由拉深件深度、料厚和凸模进入下凸凹模的深度确定凸模进入下凸凹模的深度取为1mm,则Y=14-
2.5-1=
10.5mmo由此可得凸模的长度为£3=25+65-
10.5=
79.5mm为增加凸模的强度，可设计成阶梯式冲头段的直径为孔凸=
18.67相机，此段的长度为15mm；第二段直径为20mm,长度为
29.5mm；第三段及凸模固定板配合，直径取为22mm,长度为35mm
4.9校核凸模强度、刚度1凸模的强度校核公式为P/FminW［可压式中P—冲孔冲裁力，N；2Fmin—凸模最小断面面积，mm；压一凸模材料的许用压应力，MPa此处材料选用Crl2,查表可得匕］压o=1000—1600,MPa,取［可压=1200MPa由前可知凸模的冲裁力P=
59.66kN=59660N,Fmin=R%凸=
273.8mm2o由此可得P/Fmin=59660+
273.8=
217.9MPa＜匕］压，所以符合要求凸模刚度的校核公式为M/nP/＜冗从/m”式中一凸模最大自由长度，.，max mmE-凸模材料弹性系数，MPa,取E=
2.1X105MPa；Jmin—凸模最小断面惯性矩，mni4,圆形断面Jmin=出4/
64.9〃一支承系数，取值为2；n—安全系数，钢取n=23〜代入公式可得
131.4mm实际凸模长度L3=
79.5,即L3〈，所以/max=max,凸模刚度符合要求
5.选用标准模架
5.1模架的类型模架包括上模座、下模座、导柱和导套冲压模具的全部零件都安装在模架上，为缩短模架制造周期，降低成本，我国已制定出模架标准根据模架导向用的导柱和导套间的配合性质，模架分为滑动导向模架和滚动导向模架两大类每类模架中，由于导柱安装位置和数量的不同，由有多种模架类型，如后侧导柱式、中间导柱式、对角导柱式和四角导柱式选择模架结构时，要根据工件的受力变形特点、坯料定位和出件方式、板料送进方向、导柱受力状态和操作是否方便等方面进行综合考虑在此选用滑动导向型的后侧导柱式模架
5.2模架的尺寸选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑，一般在长度及宽度上都应比凹模大3040nlm,模版厚度一般等于凹模厚度的
11.5倍选择模架时，〜〜还要考虑模架及压力机的安装关系，例如模架及压力机工作台孔的关系，模座的宽度应比压力机工作台的孔径每边约大4050mm〜在本设计中，凹模采用圆形的结构，其工作部分基本尺寸为
①75nl四，壁厚为40nm1,所以其外径基本尺寸为155mm,厚度为h=28mm模具o的闭合高度H应介于压力机的最大装模高度max及最小装模高度H min之间，其关系为H1X HW—5max+min由上面压力机的选择可知道300mni,HH-70=230mm所以H应介于“max=max o225nmi~310nlm之间查［2］第416419页表
15.2,选用的模架为、上模座、下模座分别为〜模架250X250X240285GB/T
2851.3〜上模座250X250X50GB/T
2855.5下模座250X250X65GB/T
2855.6由此可知其最大装模高度为285mm,最小装模高度为240mm,符合H的要求下模座周界尺寸为250X250,而凹模的外径为155mni,所以周界尺寸符合要求下模座厚度为65mll1,而凹模的厚度为28min,也符合要求工作台孔尺寸为150mm,模座的宽度也比工作台孔尺寸大,也符合要求根据模具的结构，可知其闭合高对为7/闭合—/ll+hi+H]+尿ZJ+/+Z/3+//4+/Z5+式中闭合一模具的闭合高度，mm；用一上模座厚度，mm,由前可知用=50mm；/z2—上垫板厚度，mm,此处选人2=5mm；i—凸模固定板厚度，mm,由前可知必=25mm；心一上凸凹模长度，mm,由前可知乙=65mm；，一制件厚度，mm,此处，=
2.5mm；后一下推板厚度，mm,由前可知力=21mm；3九一下凸凹模固定板厚度，mm,由前可知垢=25mm；4自一下垫板厚度，mm,选取〃=5mm；5如一下模座厚度，mm,由前可知力二65mm6o综上可得闭合=50+5+25+65+
2.5+21+25+5+60=
263.5aim,所以〃闭合介于225mm和31Omni之间，符合设计要求
6.选用辅助结构零件
6.1导向零件的选用导向装置可提高模具精度、寿命以及工件的质量，而且还能节省调试模具的时间，导向装置设计的主意事项1导柱及导套应在凸模工作前或压料板接触到工件前充分闭
176.
186.
2861.1,选用导套的规格为35X125X48GB/T
2861.
66.2模柄的选用根据压力机模柄孔的尺寸直径50mm,深度60mm,选择凸缘式模柄，查［2］第437页表
15.20,可知其参数如下d=50mm,极限偏差±
0.05mm,dl=132mm,总高度L=91mm,凸缘高Ll=23mm,模柄倒角高度L2=5mm,打杆孔d2=15mm,凸缘螺钉环绕直径d3=91mm,凸缘固定螺钉沉孔的直径d4=ll mm,沉孔台阶直径d5=18mm,台阶高度h=11mm,材料为Q
2356.3卸料装置固定卸料板的主要作用是把材料从凸模上卸下，有时也可作压料板用以防止材料变形，并能帮助送料导向和保护凸模设计时应保证卸料板有足够的刚度，其厚度H=
0.
50.8落料凹模的厚度前面已〜对固定卸料板进行选择，其厚度为14mm,宽度为155mm
6.4推件、顶件装置推件装置装在上模内，通过冲床滑块内的打料机构完成推件的动作利用弹性元件定出刚性推件装置的典型结构应考虑推力均衡分布和尽可能减少对模柄和模座强度的削弱的原则来设计顶件装置的作用是将工件从凹模中定出，利用弹簧和气垫驱动顶杆订出工件上模座的3个顶杆查［2］第463页表
15.44,选取的规格为直径d=12mm,长度L=80mm,材料45钢，顶杆12X80JB/T
7650.
37.5定位装置为限定被冲材料的进给步距和正确地将工件安放在冲模上完成下一步的冲压工序，必须采用各种形式的定位装置用于冲模的定位零件有导料销、导料板、挡料销、定位板、导向销定位装置应可靠并具有一定的强度，以保证工作精度、质量的稳定；定位装置应可以调整并设置在操作者容易观察和便于操作的地方；定位精度要求高时，要考虑粗定位和精定位两套装置落料凹模上部设置固定挡料销，采用固定挡料销进行定距挡料装置在复合模中，主要作用是保持冲件轮廓的完整和适量的搭边在此选钩形挡料销，因其固定孔离刃口较远，因凹模强度要求,结构上带有防转定向销查［2］第468页表
15.49,选取的固定挡料销的具体参数为大头端直径d=8mm,极限偏差为-销部直径dl=4mm,；oo75极限偏差为处需；头部度h—3mm；IWJ总长度L=13mmo标记为固定挡料销A8JB/T
7649.
108.编制冲压工作零件工艺卡
8.1落料凹模的选材、加工及热处理工艺过程冲裁模的凹模承受较大的拉应力，凸模承受较大的压应力凸、凹模正常失效一般是由于刃口部位的磨损因为这类磨具，特别是工件批量、加工板料强度高的模具，要求模具材料必须具有较高的强度和耐磨性根据冲压的板料和批量情况表，选取落料凹模的材料为GrWMno其加工工艺过程卡如表1所示表1工序号工序名称工序内容1备料将毛坯锻成平行圆柱体2热处理退火3铳（刨）铳（刨）各平面，厚度留磨削余量平面
0.6mm,侧面留磨削余量
0.4mm4磨上下平面，留磨削余量
0.
30.4mm磨相磨平面〜邻两侧面保证垂直5钳工划线划出对称中心线，固定孔及销孔线6型孔粗加在仿铳床上加工型孔，留单边加工余量工
0.15mm及销孔7加工余孔加工固定孔及销孔8热处理按热处理工艺保证6064HRC〜9磨平面磨上下面及其基准面达要求10型孔精加在坐标磨床上磨型孔，留研磨余量
0.01mm工11研磨型孔钳工研磨型孔达规定技术要求
8.2上凸凹模的选材、热处理及加工工艺过程上凸凹模的结构是落料凸模和拉深凹模考虑到上凸凹模有阶梯结构，所以不能采用线切割方法加工，外表面属凸模加工，采用成形磨削，内表面属凹模加工，采用电火花成形加工选取凸凹模的材料为Gr5MoiV,其加工工艺过程为
（1）外表面加工工艺过程准备毛坯一车削外形一热处理（硬度要求达到5862HRC）一成形磨削一精修〜
（2）内表面加工工艺过程准备毛坯一粗车内形面一热处理（硬度要求达到5862HRC）退磁处理一电火花加工型孔〜
8.3下凸凹模的选材、热处理及加工工艺过程下凸凹模的结构是拉深凸模和冲孔凹模，结构和上凸凹模类似,所以可采用及之相似的工艺过程进进行加工材料也选用Gr5MoiV
7.4凸模的选材、热处理及加工工艺过程冲裁冲孔凸模必须具有良好的韧性，以防止由于承受较强的弯曲和冲击载荷造成折断、崩刃而早起失效更加应该重视模具材料的淬透性，形状复杂的模具应重视其热处理变形性、可加工性和磨削性查表选凸模的材料为Crl2,加工工艺过程如表2所示表2工序号工序名称工序内容1备料将毛坯锻成圆柱面体2热处理退火3粗加工车削外圆，留余量4热处理按热处理工艺保证凸模硬度60〜64HRC5磨削外圆磨床上精磨6抛光工作部分抛光，精加工使外圆面达到凡=
0.4umo7钳工研磨钳工研磨刃口8检验按工艺技术要求检验凸模是否合格
8.编制制件冲压工艺卡该制件的冲压工艺过程卡及相应冲压工艺说明如表3所示:表3产品名自行车加工工艺工程卡称中轴碗产品图号材料名称15钢每千件及牌号厚
2.5工艺定额序工设备工序内容及要求工装号序备注将
2.5X600X500的板料裁成1辅
2.5X145X500的条料条料宽度平行板料轧制方向2检按工序1及工艺说明要求计数抽样按GB/T
2821.1-2003AQL
6.53冲落料、拉深、冲孔复合允许制件600落料、拉毛刺kN深、冲孔复合模高度W
0.15,形状尺寸达到工艺要求4检按工序3及工艺要求说明计数抽样按GB/T
2821.1—2003AQL
6.5参考文献
[1]薛彦成主编.公差配合及技术测量[M].北京机械工业出版社，
1999.10
[2]中国模具设计大典编委会主编.中国模具设计大典[M].南昌江西科学技术出版社，
2003.1【3】郝滨海主编.冲压模具简明设计手册[M].北京化学工业出版社,
2004.11【4】王树勋主编.模具实用技术设计手册[M].华南理工大学出版社
1995.6
[5]杨玉英主编.实用冲压工艺及模具设计手册[M].北京机械工业出版社，
2004.7【6】王孝培主编.实用冲压技术手册[M].北京机械工业出版社，
2001.3中轴碗冲压模具设计
1.零件冲压工艺分析
1.1制件介绍零件名称中轴碗材料15钢料厚
2.5mm批量大批量零件图图
11.2产品结构形状分析由图1可知，此工件为带凸缘圆筒形工件,形状简单对称
1.3产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析1尺寸精度
①35*7,为1口2；
①40%第查⑺第17页表1—8,尺寸精度为IT13零件图上的未注尺寸公差要求为IT132冲裁件断面质量板料厚度为
2.5,查［1］第49页表
2.2,生产时毛刺允许高度为^
0.15mm,本产品在断面质量和毛刺高度上没有严格的要求，所以只要模具精度达到一定要求，冲裁件的断面质量可以保证3产品材料分析对于冲裁件材料一般要求的力学性能是强度低，塑性高，表面质量和厚度公差符合国家标准本设计产品所用的材料是15钢，为优质碳素结构钢，其力学性能是强度、硬度和塑性指标适中，经热处理后，用冲裁的加工方法是完全可以成形的另外产品对于厚度和表面质量没有严格要求，所以采用国家标准的板材，其冲裁出的产品的表面质量和厚度公差就可以保证4生产批量产品生产批量为大批量生产，适于采用冲压加工的方法，最好是采用复合模或级进模，这样将很大地提高生产效率，降低生产成本
2.零件冲压工艺方案的确定
2.1冲压方案该工件包括落料、拉深、冲孔、切边四道工序，可以有以下三种工艺方案方案一先落料，后拉深，然后冲孔，最后切边采用单工序模生产方案二落料一拉深复合冲压，然后冲孔，最后切边采用复合模生产方案三拉深级进冲压，然后冲孔，最后切边采用级进模生产
2.2各工艺方案特点分析方案一模具结构简单，但需要三道工序三副模具，生产效率低，难以满足该工件大批量生产的要求方案二只需两副模具，生产效率较高,尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的集合行装简单对称，模具制造并不困难方案三也只需两副模具，生产效率高，但模具结构比较复杂，送进操作不方便，加之尺寸偏大
2.3工艺方案的确定通过对上述三种方案的分析比较，若该工件能一次拉深，则其冲压采用方案二为佳
3.冲模结构的确定
3.1模具的结构形式复合模可分为正装式和倒装式两种形式1正装式的特点工件和冲孔废料都将落在凹模表面，必须清除后才能进行下一次冲裁，造成操作不方便、不安全，但冲出的工件表面比较平直2倒装式的特点冲孔废料由冲孔凸模落入凹模洞口中，积聚到一定的数量，由下模漏料孔排出，不必清除废料，但工件表面平直度较差，凸凹模承受的张力较大
3.2模具结构的选择经分析，若工件表面平直度较差，影响零件的使用，而工件和冲孔废料在有气源车间可以方便地清除综合比较两种方式，决定采用正装式复合模
4.零件冲压工艺计算
4.1零件毛坯尺寸计算
（1）确定修边余量制件要有拉深工序，且属于有凸缘的筒形件拉深，凸缘直径为60nini,料厚
2.5mm,查［1］第143页表
4.14,选取修边余量为
3.0mm,故修边前凸缘直径为dt=60+
3.0X2=66mmo确定坯料直径（参考［1］第143页）D=/d；+4dh-
3.44rd=
75.46nrnb取D=75mm
4.2排样1）单排，如下图所示图2a.搭边查［6］第67页表3—20,选取al=
1.5mm,a=
1.8mmob.送料步距和条料宽度送料步距A=75+l.5=
76.5mm,条料宽度B=75+2X
1.8+2X
0.6+
0.8=
80.6Himc.板料利用率查
[1]第29页表
1.13,选用
2.5mmX600mmX500mm的板料采用横裁可裁条料数为nl=600・
80.6=7（条），余
35.8mm,每条板料可冲制件数n2=（500-
1.5）+
76.5=6（件），则每张板料可冲制件为n=6X7=42（件）经计算采用竖裁每张板料可冲制件数也是42件板料利用率为[42X
3.14X
35.52/（600X500）]X100%=
55.43%交叉双排（如图3）经计算可得条料宽度为B=145,采用横裁可裁成条料4条，张条料可每冲制件12件，每张板料可冲制件数为48；采用竖裁可裁成条料3条，每张条料可冲制件15件，每张板料可冲制件数为45经上述分析，应采用交叉双排，板料横裁的方式材料的利用率为[48X
3.14X
35.52/（600X500）]X100%=
63.31%
204.3拉深工序的拉深次数和拉深系数的确定1判断能否一次拉出参考
[1]第
142、143页,按h/d=H.5/
37.5=
0.31,dt/d=66/
37.5=
1.76,t/D=
2.5/75=
3.33%,查表可得=
0.57,h[l]/d[l]h/d,故制件能一次拉出2拉深系数的确定由坯料直径D=75和筒形件的中线尺寸d=
37.5,可得拉深系数为m=d/D=
0.5o
4.4冲裁力、拉深力的计算1落料工序P=LQ=
235.5X
2.5X400=
235.5kN；Au=K卸*P=
235.5X
0.025=
5.89kN；=K顶*2=
235.5X
0.06=
14.13kN；尸i=P+P+卸+P顶=
235.5+
5.89+
4.13=
255.5kN式中P一冲裁力，N；L一冲裁件受剪切周边长度，L=3=
3.14x75=
235.5mm；t一冲裁件的料厚；6—材料抗拉强度，查
[1]第27页表
1.10,取值为400MPa；尸卸一卸料力，N；P顶一顶件力,N；K卸一卸料力系数，查［1］第52页表
2.3,取值为
0.025；K顶一顶件力系数，查［1］第52页表
2.3,取值为
0.06；Pi一冲裁工序所需力之和2拉深工序P=Fq^752-352/4］X
2.5=
7.9kN；Q==1x
3.14x
2.5x
37.5x400=118kN；0=118+
8.64=
126.64P2=PQ+kNo式中尸一压边力，N；尸一在压边圈下坯料的投影面积，mm2；9—单位压边力，查表取值为
2.5MPa；P2—拉深工序所需力之和3冲孔工序P=Ltoj,=
59.66X
2.5X400=
59.66kN；尸推二长推尸=
59.66X
0.05=
2.98kN；P顶=长顶入P=
59.66X
0.06=
3.58kN；P3=P+尸推+P顶=
59.66+
2.98+
3.58=
66.22kNo式中p推一推件力，；NK推一推件力系数，查表取值为
0.05；尸一冲孔工序所需力之和34计算完成零件冲压所需的力，并选择压力机总=|+02+23=
255.5+
126.4+
66.22=
448.36kN。
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