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XX大學
畢業(yè)設(shè)計(說明書)
電爐引線盒沖壓模具設(shè)計
院（系）名稱
專業(yè)名稱
學生姓名
指導教師
20xx年 5 月 15 日
1
電爐引線盒沖壓模具設(shè)計
摘 要
冷沖模是廣泛運用的模具之一，種類包括沖孔模、落料模、彎曲模、拉深模等，近年來冷沖模的應(yīng)用越來越廣泛。冷沖壓具有成本低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，能加工多種性能，狀態(tài)的零件。同時它的應(yīng)用和普遍也受到模具壽命和生產(chǎn)安全等方面的制約。
本設(shè)計是電爐引線盒沖壓模具設(shè)計，利用Auto CAD軟件對制件進行設(shè)計繪圖。分析工件結(jié)構(gòu)，其主要包括落料、盒形件拉深、沖孔、修邊。明確了設(shè)計思路，確定了沖壓成型工藝過程并對各個具體部分進行了詳細的計算和校核。如此設(shè)計出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運用可靠，保證了與其他部件的配合，并繪制了模具的裝配圖和零件圖。
畢業(yè)設(shè)計是對所學知識的一次運用實踐，通過畢業(yè)設(shè)計我們可以查漏補缺，為以后的學習和工作打下堅實的基礎(chǔ)。通過對電爐引線盒的沖壓模具設(shè)計，鞏固和深化了所學知識，取得了比較滿意的效果，達到了預(yù)期的設(shè)計意圖。
關(guān)鍵詞：沖壓，模具，工藝，設(shè)計
Leading Wire Box Of Electrical Stove
Abstract
Cold punching mould that is used extensively among the all kinds die ,including punching hole mould, blanking die, bending mould, crooked model, conical die etc., The application of the cold punching die is more and more extensive in recent years. It is with low costs that there is the cold punchingly, product quality is steady, can process many kinds of performance , Part of the state. Its application and generallying receive the restriction in life-span of the mould and production safety,etc. at the same time .
This design is blanking die design of leading wire box of electrical stove, the use of Auto CAD software to design parts drawing.including blank、deep drawing of box parts、punch、modification ,through the structure analysis of work piece.Clear design ideas, determine the process of stamping and forming part of the various specific details of the calculation and verification. The structure of such a design die is used to ensure reliable, to ensure coordination with other components. And the mapping of the mold assembly and part drawings.
To every student ,the graduation design is a opportunity to apply the knowledge we learned ,at the same time ,we can make best of this chance to find out our shortcomings in order to get the stead foundation of studying and work in the near future 。To the leading wire box of electrical stove stamping die design, consolidate and deepen the knowledge, and achieved satisfactory results, to achieve the desired design intent.
Key words: Stamping ,Die ,Process, Design
目 錄
1 前 言 1
2 沖壓件的工藝過程 2
2.1 沖壓工藝性的分析 2
2.1.1 沖裁工藝性的分析 2
2.1.2 分析其拉深的工藝性 3
2.1.3 材料的性能 6
2.2 沖壓件的工藝方案的擬定 6
2.3 毛坯尺寸的確定 6
3 排樣和搭邊 10
4 工藝力的計算 12
4.1 落料拉深 12
4.1.1落料時的力的計算 12
4.1.2 壓料力、拉深力的計算 12
4.1.3 壓力機的選擇 14
4.2 二次拉深 14
4.2.1壓邊力和拉深力的計算 14
4.2.2 壓力機的選擇 15
4.3 修邊沖孔 15
4.3.1沖裁力 15
4.3.2 推件力 16
4.3.3 卸料力 16
4.3.4 壓力機的選擇 16
5 落料拉深模具設(shè)計 18
5.1 模具類型 18
5.2 主要零件的結(jié)構(gòu)與設(shè)計 18
5.2.1 工作零件 18
5.2.2壓料、卸料及出件零件 22
5.2.3 輔助結(jié)構(gòu)零件 23
6 二次拉深模的設(shè)計 25
6.1 模具的基本形狀以及工作原理 25
6.2 主要零件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計 25
6.2.1 工作零件的設(shè)計 25
6.2.2 其他零件的設(shè)計 27
7 修邊沖孔模的設(shè)計 29
7.1 模具基本結(jié)構(gòu)與工作原理 29
7.2 模具的主要零件設(shè)計 29
7.2.1 工作零件的設(shè)計 29
7.2.2其他零件的設(shè)計 32
總 結(jié) 34
致 謝 35
參考文獻 36
1 前 言
沖壓是一種先進的少無切削加工方法，具有節(jié)能省材、效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、重量輕、加工成本底等一系列優(yōu)點，在汽車、航空航天、家電、電子、通訊、軍工等產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)，是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。
沖壓是借助沖壓設(shè)備的動力，通過模具的作用，使板料分離或經(jīng)塑性成形而獲得一定形狀、尺寸和性能制件的加工技術(shù)。沖壓加工是金屬塑性加工的主要方法之一。與塑性加工的其它方法及機械制造中其它冷、熱加工方法相比具有以下優(yōu)點：1、生產(chǎn)效率高；2、易于實現(xiàn)機械化及其自動化；3、節(jié)約材料，節(jié)省能源；4、尺寸精度穩(wěn)定，表面質(zhì)量好；5、強度高、剛性大、重量輕等優(yōu)點。
2沖壓件的工藝過程
2.1 沖壓工藝性的分析
零件的名稱為電爐引線盒，其材料為08鋼，料厚0.8mm，分析其形狀，主要由4個小孔以及17mm深的形腔組成，完成此零件的生產(chǎn)，其主要有拉深和沖孔組成。零件圖如圖2.1所示。
圖2.1零件圖
2.1.1 沖裁工藝性的分析
（1）沖孔時，由于受到凸模強度的限制，孔的尺寸不宜過小，其數(shù)值與孔的形狀、材料的機械性能、材料的厚度有關(guān)。由零件圖知，其最小孔的直徑為4mm，大于孔的最小要求尺寸（1.3t=1.3x0.8=1.04mm），所以滿足沖孔要求。
（2）在拉深件上沖孔時，其孔壁與工件直壁之間的距離要求如圖2.2所示。
圖2.2拉深件孔邊距的最小值
其中R2=2mm=R1，R1+0.5t=R2+0.5t=2.4,所以滿足沖孔要求。
2.1.2 分析其拉深的工藝性
此工件的拉深屬于盒形件拉深，盒形件是由圓角和直邊兩部分組成，毛坯的拉深變形性質(zhì)雖然與圓筒形件相似，但由于有直邊部分參與變形，對圓角部分在拉深過程中產(chǎn)生的切向壓應(yīng)力起分散減弱作用，因此與幾何參數(shù)相同的圓筒形件相比，拉深時，圓角部分受到的徑向平均拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力都要小得多。所以在拉深過程中，圓角部分危險斷面的拉裂可能性和凸緣起皺的趨勢都較相應(yīng)的圓筒形件小。因此，拉深盒形件時，選用的拉深系數(shù)可以相對小一些。
（1）拉深件側(cè)壁與底面或凸緣連接處的圓角R1、R2(如圖2.3)，應(yīng)取R1≥t,R2≥2t,而因為實際R1=R2=2mm，t=0.8mm, 所以R1>t, R2>2t。
圖2.3有凸緣的拉深件
（2）由拉深的高度為17mm，分析計算其拉深次數(shù)以及尺寸，則拉深時尺寸的計算如下：
分析零件圖知，其拉深主要包括兩個半徑為10mm的半圓筒形件以及中部的槽形件。其拉深屬于盒形件的拉深，在這里的拉深的尺寸計算主要以圓筒形件為計算依據(jù)，首先去掉中間的槽形區(qū)域，則簡化后的圖形如圖2.4所示。
圖2.4 有凸緣的筒形件（簡化）
a．簡化圖形的毛坯直徑為：d0=(df2+4dh-3.44dR)1/2
修編余量Δh=1.8，df=42+2*1.8=45.6，h=17，d=20，R=2
式中 h----工件高度，單位mm；df----包括修邊余量在內(nèi)的凸緣直徑，
代入相應(yīng)數(shù)值得d0=58mm
則拉深系數(shù)公式，整理后得：
mf=d/d0=1/［（df/d）2+4h/d-3.44r/d］1/2
b．確定能否一次拉深成形 由相對凸緣直徑和相對毛坯厚度查表2.1得
df/d=45.6/20=2.28
(t/ d0)×100=（0.8/58）×100=1.38
［h1/d1］max=0.25~0.32
而實際零件h/d=17/20=0.85>［h1/d1］max故此件不能一次拉深成形。
表2.1凸緣筒形件首次拉深極限相對高度h1/d1
凸緣的相對直徑df/d
毛坯相對厚度(t/ d0)×100
>0.06~0.2
0.2~0.5
0.5~1.0
1.0~1.5
>1.5
≤1.1
1.1~1.3
1.3~1.5
1.5~1.8
1.8~2.0
2.0~2.2
2.2~2.5
2.5~2.8
0.45~0.52
0.40~0.47
0.35~0.42
0.29~0.35
0.25~0.30
0.22~0.26
0.17~0.21
0.13~0.16
0.50~0.62
0.45~0.53
0.40~0.48
0.34~0.39
0.29~0.34
0.25~0.29
0.20~0.23
0.15~0.18
0.57~0.70
0.50~0.60
0.45~0.53
0.37~0.44
0.32~0.38
0.27~0.33
0.22~0.27
0.17~0.21
0.60~0.80
0.56~0.72
0.50~0.63
0.42~0.53
0.36~0.46
0.31~0.40
0.25~0.32
0.19~0.24
0.75~0.90
0.65~0.80
0.58~0.70
0.48~0.58
0.42`0.51
0.35~0.45
0.28~0.35
0.22~0.27
c．選取m1,并計算d1，若能一次拉深成形，由df/d和 (t/ d0)×100查表得m1=0.38,現(xiàn)已經(jīng)證明不能一次拉深成形，故m1應(yīng)增大，則取m1=0.45,則
d1=m1d0=0.45x58=27mm
d．選定各工序的圓角半徑R 定R1=4mm
e．重新計算毛坯直徑d0 設(shè)第一次多拉入材料5%，則d0=52.69mm≈53mm,第一次的拉深高度h1［hi=0.25(d0*2-df*2)/di+0.86Ri通式］h1=10mm
f．校核h1/d1能夠滿足要求 h1/d1=10/27=0.37而df/d1=45.6/27=1.69，查表1.1［h1/d1］max=0.48~0.58，所以h1/d1<［h1/d1］max,故可以拉深了。
現(xiàn)選定：m1=0.45,m2=0.30
R1=4 ,R2=2
則d1=m1d0=0.45x58=26.1mm
h1=14mm
d2=m2xd1=0.30x26.1=7.83mm<10mm 滿足要求
g．計算以后各工序的拉深高度得到h1=10mm h2=17mm
綜上：此拉深件的拉深次數(shù)為2，第一次的拉深高度為10mm,第二次的拉深高度為17mm。
2.1.3 材料的性能
08鋼的機械性能如表2.2所示。
表2.2 08鋼的機械性能
材料
名稱
牌號
材料狀態(tài)
極限強度
延伸率δ（%）
屈服Qs（N/mm2）
彈性模量
E/103MPa
抗剪τ
（N/mm2）
抗拉σ（N/mm2）
碳素結(jié)構(gòu)鋼
08
已退火
260~360
330~450
32
200
186
2.2 沖壓件的工藝方案的擬定
分析電爐引線盒的結(jié)構(gòu)，其基本的沖壓工序為落料、一次拉深、二次拉深、沖孔、修邊?？蓴M出以下幾種工藝方案：
方案（一）、落料→一次拉深→二次拉深→沖孔→修邊
方案（二）、落料→一次拉深→二次拉深→沖孔修邊
分析以上各種方案：
采用方案（一），生產(chǎn)率底，工件尺寸的積累誤差大。
采用方案（二），生產(chǎn)率相對較高，減少了生產(chǎn)步驟，提高了工件的尺寸精度，落料拉深復(fù)合模的結(jié)構(gòu)相對不會太復(fù)雜，設(shè)計模具時也相對較簡單，其總體需要三 副模具。
故綜上所述，決定采用方案二。
2.3 毛坯尺寸的確定
分析零件形狀，決定采用矩形毛坯，毛坯的長度為Lz,寬度為Bz。
其形狀如圖2.5所示。
圖2.5、毛坯的形狀與尺寸表示
盒形件拉深時的毛坯變形情況比較復(fù)雜，目前還不能準確的確定毛坯的尺寸和形狀。但是分析電爐引線盒的結(jié)構(gòu)，其形狀可以看成是由半徑為10的兩個半圓形和中間寬度為20mm，長度為20mm的槽形組合而成，如圖2.6所示。所以其毛坯可以兩部份分開算，則毛坯的長度Lz=d0+19+2δ，毛坯的寬度Bz等于拉深帶凸緣的方形件的毛坯直徑。
首先確定帶凸緣的圓筒形件的毛坯直徑d0
圖2.6筒形件毛坯形狀
d0=(d12+4d2H-3.44rd2)1/2
式中：d1=50-20+2x6=42mm
d2=20 H=17-0.8=16.2mm r=2
代入得：d0=54.06mm
查表2.3得出修邊余量δ
·表2.3 凸緣筒形件的修邊余量δ
凸緣直徑d1
凸緣的相對直徑d1/ d2
1.5以下
>1.5~2
>2~2.5
>2.5
≤25
25~50
50~100
100~150
150~200
200~250
>250
1.8
2.5
3.5
4.3
5.0
5.5
6
1.6
2.0
3.0
3.6
4.2
4.6
5
1.4
1.8
2.5
3.0
3.5
3.8
4
1.2
1.6
2.2
2.5
2.7
2.8
3
因為d1=41mm,d2=20mm
所以得出最小修邊余量δ=1.8mm，這里取δ=2.5mm
則毛坯的長度Lz= d0+20+2δ=54.06+20+2×2.5≈80mm
確定毛坯的寬度Bz =b+2δ
式中：b----拉深帶凸緣的方形件的毛坯直徑
b=2Rz=2×（L2+2rh-2x0.86r2+2x0.14r2）1/2
式中：L=35mm r=2mm H=17mm
代入得b=71.76mm,則Bz=b+2δ=77mm,
所以毛坯的長度為80mm，寬度為77mm，形狀為長方形。
3 排樣和搭邊
沖裁件在板料上的布置叫排樣。排樣的合理與否不僅影響材料的經(jīng)濟利用，還影響模具結(jié)構(gòu)與壽命，生產(chǎn)效率，工件精度，生產(chǎn)操作方便與安全等。
根據(jù)毛坯形狀，使用的排樣圖如下圖3.1所示。
圖3.1排樣圖
排樣中相鄰兩制件之間或制件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用之一是補償定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料誤差而沖出殘缺的廢品；搭邊的作用之二是保持條料在沖裁過程中的強度和剛度，保證條料的順利送進。此外，選取合理的搭邊值還可以調(diào)整模具沿周邊的受力狀況，提高模具壽命和工件斷面質(zhì)量。
普通鋼板沖裁件的搭邊值（a）和沿邊搭邊值（b）見表3.1。
表3.1 普通鋼板沖裁件的搭邊值（a）和沿邊搭邊值（b）
材料厚度t（mm）
矩形件邊長L>50mm
0.8
a
b
2.0
2.5
這里取a=3mm,b=3mm
則條料寬度B=77+2b=77+6=83mm
送料進距h=80+3=83mm
4工藝力的計算
4.1 落料拉深
4.1.1落料時的力的計算：
F=L tτk (4.1)
式中：F------落料力，N； L-----沖裁件周長，mm
t----- 材料厚度，mm；τk---- 抗剪強度，MPa
考慮到?jīng)_裁與剪切、拉深的不同及速度的影響，以及刃口的磨損，凸凹模間隙的不均勻，材料的性能波動和厚度偏差等因素，實際所需的落料力還需要增加30%，如式4.2。
F=1.3 L tτk≈Ltσb (4.2)
式中：σb------材料的抗拉強度，由表2-2知道，取400n/mm2
L-------工件的周長，等于2×（80+77）=314mm
t--------材料厚度為0.8mm
所以F=314×0.8×400=100480N=100.48KN
4.1.2 壓料力、拉深力的計算：
落料拉深后的工件圖如圖4.1所示。
圖4.1落料拉深后的工件圖
壓邊力的計算：
F壓=A p （4.3)
式中：A----壓邊圈的面積；
p----單位壓邊力；p=2.5~3.0MPa。這里取p=2.5Mpa
所以F壓=3.642KN。
拉深力的計算：
在選用壓力機時，必須先求得拉深力。拉深力的計算公式如下：
F拉=Ltσbk （4.4）
式中：L-----凸模周邊長度，mm
t------材料厚度，mm
σb-----材料抗拉強度，N/ mm2
k-----系數(shù)，由表4.2查得
表4.2任意形狀拉深件的系數(shù)k值
制件復(fù)雜程度
難加工件
普通加工件
易加工件
k值
0.9
0.8
0.7
因為，電爐引線盒的加工屬于普通件的加工，取k=0.8。
L的值由模具設(shè)計知：L=20+πD=20+3.14×40=145.6mm，
則F拉=145.6×0.8×350×0.8=32.614KN。
4.1.3 壓力機的選擇
冷沖壓設(shè)備的選擇是沖壓工藝及其模具設(shè)計中的一項重要內(nèi)容，它直接影響到設(shè)備的安全和合理利用，也關(guān)系到?jīng)_壓生產(chǎn)中產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率及成本，已經(jīng)模具壽命等一系列問題。沖壓設(shè)備的選擇包括兩個方面：類型和規(guī)格。
選擇的壓力機的類型為開式單動壓力機，
由以上計算得：總的壓力Fz=F+F壓+F拉=100.48+3.642+32.614=136.736KN，
則壓力機的的壓力應(yīng)該大于F，所以可選160KN的壓力機，其基本參數(shù)由下表4.3所示。
4.2 二次拉深
二次拉深后的工件形狀如下圖4.2所示：
圖4.2 二次拉深后的工件形狀
4.2.1壓邊力和拉深力的計算：
壓邊力：按第一次拉深時的計算方法，壓邊力的計算公式由4.3得
F壓=Ap=（πr2+10×40）×2.5=4.14KN
拉深力：由式4.4知：
F拉=Ltσbk=3.14×20×0.8×400×0.8=16.0768KN
4.2.2 壓力機的選擇
由計算知：總的壓力F=4.14+16.0768=20.2168KN
則選擇的壓力機的壓力應(yīng)該大于F，在這里選取壓力機的壓力為40KN，其主要參數(shù)如表4.3所示。
4.3 修邊沖孔
修邊沖孔后的工件圖如下圖4.3所示。
圖4.3 修邊沖孔后的工件圖
4.3.1沖裁力
修邊的沖裁力：由式4-2知，F(xiàn)=1.3 L tτk≈Ltσb
所以F1=171.95×0.8×400=55.02KN
沖孔時的沖裁力：
F2=2(f1+f2)
式中：f1----沖小孔的沖裁力，f1=3.14×4×0.8×400=4.02KN
f2----沖大孔的沖裁力, f2=3.14×10×0.8×400=10.05KN
則：F2=28.14KN
4.3.2 推件力
由式4.4知，F(xiàn)t=nKtF
由模具的設(shè)計知道：最多梗塞在凹模內(nèi)的沖孔廢料為7個，所以n=7
Ft=7×0.055×14.07=5.42KN
所以總的壓力為F=F1+F2+Ft=55.02+28.14+5.42=88.58KN
4.3.3 卸料力
因為采用的是彈性卸料。卸料力由式3.5知Fd=Kd F
Fd=0.06×88.58=5.31KN
4.3.4 壓力機的選擇
壓力機的最小壓力為88.58+5.31=93.89N，所以選擇公稱壓力為100KN的壓力機。其主要參數(shù)如表4.3所示。
表4.3 三種開式壓力機的基本參數(shù)
名 稱
量 值
名 稱
量 值
公稱壓力
40
100
160
公稱壓力
40
100
160
發(fā)生公稱壓力時滑
塊離下極點距離/mm
3
4
5
閉合高度
調(diào)節(jié)量
35
50
60
滑塊行程/mm
固定行程
40
60
70
滑塊中心到機身距離
100
130
160
調(diào)節(jié)行程
6
8
8
工作臺
尺寸
左右
280
360
450
標準行程次數(shù)
200
135
115
前后
180
240
300
最大閉
合高度/
mm
固定臺和可傾
160
180
220
立柱間距離（不小于）
130
180
220
活動臺 最底
位置 最高
300
工作臺板厚度
35
50
60
160
傾斜角（不小于）
30
30
30
模柄孔尺寸（直徑×深度）/mm
φ30×50
5 落料拉深模具設(shè)計
5.1 模具類型
本模具完成的工序是落料拉深，分析后決定采用順裝復(fù)合模。凸凹模裝在上模，落料凹模以及拉深凸模裝在下模，順裝復(fù)合模具向上出件，其基本結(jié)構(gòu)如圖5.1所示。
圖5.1落料拉深順裝復(fù)合模
其特點是壓力機滑塊一次行程，在同一工位，同時完成落料及一次拉深，模具的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，生產(chǎn)率較高。
5.2 主要零件的結(jié)構(gòu)與設(shè)計
沖模的設(shè)計程序與工藝方案的選擇密切相關(guān)，同時，沖裁工藝方案的確定也受到模具結(jié)構(gòu)形式的限制。所以應(yīng)該根據(jù)沖裁件的結(jié)構(gòu)特點、精度等級、尺寸和形狀、材料種類和厚度、生產(chǎn)批量和經(jīng)濟性等因素綜合考慮，來確定模具的結(jié)構(gòu)形式。
5.2.1 工作零件
Ⅰ 凸凹模：
凸凹模是指在落料的時候外刃口作為落料凸模，在拉深的時候內(nèi)刃口作為凹模。
1、凸凹模的固定形式：
圖5.2臺階式固定方式
2.刃口尺寸的計算：
外刃口作為落料凸模時的刃口尺寸：
落料時應(yīng)該首先確定凹模的刃口尺寸，使得凹模的刃口尺寸接近或者等于落料件的最小極限尺寸。查表知，落料凸凹模的雙面間隙Zmin=0.072,Zmax=0.104
（1）刃口尺寸計算公式：
a.凹模刃口尺寸：Dd=(D-K△) +Td (5.1)
b.凸模刃口尺寸：Dp=(Dd-Zmin)-Tp (5.2)
式中：△---沖裁件公差 Tp --- 凸模刃口制造公差
Td---凹模刃口制造公差
K---系數(shù)，由工件△確定，如下表4.2所示
表5.1、系數(shù)K
板料厚度
非圓形
1
0.75
0.5
工件公差△/mm
≤1
>1~2
<0.16
<0.20
0.17~0.35
0.21~0.41
≥0.36
≥0.42
其中Tp=0.4(Zmax-Zmin)=0.0128
Td=0.6(Zmax-Zmin)=0.0192
因為工件的形狀為矩形
則凹模的刃口尺寸：Dd長=（80-0.5x0.36）+0.0192=79.82+0.0192
Dd寬=（77-0.5x0.36）+0.0192=76.82+0.0192
凸模的刃口尺寸：Dp長=（79.82-0.072）-0.0128=79.748-0.0128
Dp寬=（76.82-0.072）-0.0128=76.748-0.0128
⑵內(nèi)刃口作為拉深凹模時的尺寸計算：
a.拉深凸凹模間隙值的確定：
拉深盒行件時，凸模與凹模的間隙，在直邊部分可參考U形件的壓彎模的間隙來確定，圓角部分的間隙應(yīng)該比直邊部分大0.1t。
直邊部分的間隙C=t+Δ+Kt 查表得K=0.05
所以C=0.8+0.05x0.8=0.84mm
則，圓角部分的間隙C’=C+0.1t=0.84+0.1x0.8=0.928mm
b.拉深凸凹模工作部分尺寸的確定：
首次拉深凹模圓角半徑查表取rd1=5mm,凸模的圓角半徑rp1=4mm
圓筒部分凸模的直徑為：
Dp=(d+0.4Δ)-δ=（20+0.4x0.36）=20.144-0.0128
圓筒部分凹模的直徑為：
Dd=(Dp+2C)+δ==22+0.0192
3.凸凹的形式和尺寸如下：
圖5.3 凸凹模的尺寸及形狀
Ⅱ 落料凹模
固定形式：落料凹模的固定采用螺釘銷釘固定方式。
圖5.4 落料凹模的固定形式
尺寸計算：刃口尺寸由上計算得
Dd長=（80-0.5x0.36）+0.0192=79.82+0.0192
Dd寬=（77-0.5x0.36）+0.0192=76.82+0.0192
落料凹模的尺寸和形狀如下圖所示：
圖5.5 落料凹模的尺寸和形狀
Ⅲ 拉深凸模
固定形式采用螺釘固定，其形式和凹模的固定方法類似；
2、尺寸計算：由上知圓筒部分凸模的直徑為：
Dp=(d+0.4Δ)-δ=（20+0.4x0.36）=20.144-0.0128
有工件圖知道：直邊部分的長度為10mm
拉深凸模的形狀和尺寸如下圖所示：
圖5.6 拉深凸模的形狀和尺寸
5.2.2壓料、卸料及出件零件
1、卸料板：卸料板外行尺寸一般與凹模一致，厚度與卸件尺寸及卸料力有關(guān)，一般為H=（0.8~1.0）H凹。其厚度為15mm,
2、推件塊：推件塊采用剛性推件裝置，靠壓力機中滑塊內(nèi)橫梁作用，推件力大且可靠。這副模具中，推件塊的作用是推出拉深后卡在拉深凹模內(nèi)的工件，其形狀外行與拉深凸?；疽恢隆?
3、壓邊圈：壓邊圈的作用是防止拉深件凸緣部分起皺，在這副模具的設(shè)計中，壓邊圈的作用是既有壓邊作用，還有卸料的作用。其作用力靠下邊的氣墊提供（模具總裝圖中，氣墊未畫出），壓邊圈的結(jié)構(gòu)形式如圖5.7所示：
圖5.7 壓邊圈形狀及尺寸
5.2.3 輔助結(jié)構(gòu)零件
1、模架：選用對角導柱模架（GB2852.1-81）
其基本數(shù)據(jù)見表5.2。
表5.2模架尺寸
凹模
周界
最大行 程
最大閉
合高度
零件名稱及標準編號
L
B
S
h
a
上模座
GB2856.1-81
下模座
GB2856.2-81
導柱
GB2856.1-81
導套
GB2856.1-81
125
100
80
165
15
125x100x35
125x100x45
25x160
25x100x33
2、模柄：模柄是將上模安裝在壓力機上的零件。模柄裝在上的垂直度影響導向裝置的配合精度和使用壽命，因此，設(shè)計模具時應(yīng)該根據(jù)需要選擇合適的結(jié)構(gòu)形式。
分析工件和模具總體形狀，模柄有多種選擇形式，這里選擇凸緣模柄（GB2862.3-81）
其基本形狀和尺寸如圖5.8所示：
圖5.8 模柄的形狀及尺寸
3、凸、凹模固定板
固定板就是用以來固定凸、凹、凸凹模的零件，在這副模具中，凸凹模用固定板固定，落料凹模和拉深凸模用螺釘和銷釘直接固定。一般固定板的厚度為：
H=0.4H凸，或者H=(0.6-0.8)H凹，這里固定板的厚度取15mm。
4、銷釘和螺釘
銷釘與螺釘用于對模具板件定位與固定，通常兩者選用相同的直徑。螺釘?shù)闹睆脚c布置間距可以通過查表獲得，在這里就不一一舉出。
6.二次拉深模的設(shè)計
6.1 模具的基本形狀以及工作原理
圖6.1 二次拉深模的基本結(jié)構(gòu)
工作原理：這是單動模具，滑塊在一次行程中只完成拉深工序，首先通過壓邊圈定位上一次拉深后的工件，所以在這里壓邊圈的作用包括了壓邊、定位零件和卸料。在上模向下運動過程中拉深凸模將工件壓入凹模中，滑塊繼續(xù)運動，完成拉深。以后滑塊向上運動，工件通過推件器和壓邊圈完成工件的脫落。
6.2 主要零件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計
6.2.1 工作零件的設(shè)計
Ⅰ 拉深后工件的形狀：如圖6.2所示。
圖6.2工件圖
Ⅱ 凸凹模的尺寸計算：
1、拉深凸凹模的刃口間隙
單邊間隙C=tmax+kt
式中：tmax ---板料厚度的最大極限尺寸
t---板料厚度的基本尺寸
k---系數(shù)，查表取0.1
所以C=0.88mm。
2、由工件的尺寸標注可以知道凸模的刃口尺寸與工件尺寸一致，其制造公差為0.040，凹模的刃口尺寸D凹=（D凸+2C）+δ凹
則圓筒部分直徑D=（20+2C）+δ凹=21.76+0.06，長度L=D+20=41.76+0.06。
3、拉深凸、凹模的圓角半徑：因為工件的圓角半徑為2mm，有凸緣，所以凸凹模的圓角半徑都為2mm。
4、拉深凸模出氣孔尺寸：見下表6.1。
表6.1 拉深凸模出氣孔尺寸
凸模直徑
＜50
＞50-100
＞100-200
＞200
出氣孔直徑
5
6.5
8
9.5
取出氣孔直徑為5mm。
Ⅲ 凸模的形狀：
凸模的固定形式采用臺階式固定形式，凸模形狀如圖6.3所示：
圖6.3 凸模的尺寸和形狀
Ⅳ 凹模的形狀：
凹模的固定形式也采用臺階式固定，凹模的形狀如圖6.4所示。
圖6.4 凹模的尺寸和形狀
6.2.2 其他零件的設(shè)計
1、壓邊圈的設(shè)計：因為壓邊圈在這里的作用不光是壓邊作用，還有卸料和定位零件的作用。所以壓邊圈的尺寸要求較高，定位的時候，其外部形狀應(yīng)該和第一次拉深時的工件一樣，在完成定位后，隨著模具的閉合，它又充當壓邊圈的作用。其形狀和尺寸如下圖6.5所示。
2、推件器8：推件器采用剛性推件裝置，靠壓力機中滑塊內(nèi)橫梁作用，推件力大且可靠。這副模具中，推件塊的作用是推出拉深后卡在拉深凹模內(nèi)的工件，其形狀外行與拉深凸?；疽恢隆?
圖6.5 壓邊圈的結(jié)構(gòu)和尺寸
3、模架：模架屬于標準件，在這里選取后側(cè)導柱模架（GB2851.3-81）。
4、模柄：選擇與上副模具相同的模柄。
5、固定板：這副模具的凸模、凹模都采用固定板固定，凸模固定板的厚度使用15mm,凹模固定板的厚度采用20mm。
6、螺釘和銷釘?shù)倪x取：
銷釘和螺釘?shù)倪x取按照標準件進行選擇，壓邊圈上的卸料螺釘?shù)臉邮饺缦?
圖6.6 卸料螺釘樣式和尺寸
7.修邊沖孔模的設(shè)計
7.1 模具基本結(jié)構(gòu)與工作原理
圖7.1 修邊沖孔模具總裝圖
模具的工作原理：滑塊在一次運動過程中，完成沖4個孔和修邊的工序，首先凸模向下運動完成沖孔和修邊，沖孔凹模也起到定位零件的作用，修邊沖孔后的工件會卡在凸模上，通過卸料扳卸料，工件修邊沖孔結(jié)束后通過卸料板卸料。卸料板通過彈簧產(chǎn)生力的作用，通過下端的橡膠墊產(chǎn)生力，完成脫料。
7.2 模具的主要零件設(shè)計
7.2.1 工作零件的設(shè)計
Ⅰ 修邊沖孔后的工件圖如圖7.2所示。
圖7.2 修邊沖孔后工件圖
Ⅱ 凸、凹模刃口尺寸的計算。
1、凸凹模刃口間隙值Z的確定：合理的間隙值使得沖裁面平直，光潔；圓角帶毛刺小。模具摩擦合理，受力均勻。查表知道Zmin=0.072, Zmax=0.104。
2、刃口尺寸的確定：沖孔時應(yīng)該首先確定凸模的刃口尺寸，使得凸模基本尺寸接近或者等于工件孔的最大極限尺寸，在按合理間隙值Zmin增大凹模尺寸。凸模的制造偏差取負值，凹模的制造偏差取正值。
凸模刃口尺寸：Dp=(D+K△) -Tp (7.1)
凸模刃口尺寸：Dd=(Dp+Zmin)+Td (7.2)
式中：△---沖裁件公差 Tp --- 凸模刃口制造公差
Td---凹模刃口制造公差
其中 Tp=0.4(Zmax-Zmin)=0.0128
Td=0.6(Zmax-Zmin)=0.0192
系數(shù)K=0.5（查表得）
則，沖小孔時的凸凹模尺寸為
Dp=(D+K△) –Tp=4-0.0128，
Dd=(Dp+Zmin)+Td=（4+0.072）+0.0192=4.072+0.0192
沖大孔時的凸凹模尺寸為：
Dp=(D+K△) –Tp=10-0.0128，
Dd=(Dp+Zmin)+Td=（10+0.072）+0.0192=10.072+0.0192。
3、孔心距的計算：當工件上需要沖制多個孔時，孔心距的尺寸精度由凹模孔心距保證，由于凸、凹模的刃口尺寸磨損不影響孔心距的變化，固凹模孔心距的基本尺寸取在工件孔心距公差帶的中點上，按雙向?qū)ΨQ偏差標注，可用下式計算：
Ld=(Lmin+1/2Δ)±(1/2)Td （7.3）
則：兩個小孔的孔心距為Ld=50±（1/2）x0.0192=50±0.0096
兩個打孔的孔心距為Ld=20±（1/2）x0.0192=20±0.0096。
Ⅲ 凸模的強度校核：
沖裁時凸模所受的應(yīng)力，有平均壓應(yīng)力σ和刃口的接觸應(yīng)力σk兩種。因為孔徑大于沖件材料厚度時，接觸應(yīng)力σk大于平均壓應(yīng)力σ，因而強度校核的條件是接觸應(yīng)力小于或等于凸模材料的許用應(yīng)力〔σ〕
凸模的強度按下式計算：
σk=2τ/［1-0.5(t/d)］≤〔σ〕 （7.4）式中：t---沖件材料厚度（mm）
d---沖孔直徑（mm） τ=沖件材料抗剪強度（N/mm2）
〔σ〕---凸模材料許用壓應(yīng)力，對于常用的合金模具鋼，可取1800--2200 N/mm2
當d=4時，代入式（7.4）中，得：
σk=2τ/［1-0.5(t/d)］=2×300／［1-0.5×（0.8／4）］=666.7 N/mm2
當d=10時,代入式(7-4)中,得:
σk=2τ/［1-0.5(t/d)］=2×300／［1-0.5×（0.8／10）］=625 N/mm2
綜上: σk都小于〔σ〕
所以強度符合要求;
凸模的最大允許長度按下式計算(卸料板導向凸模)
Lmax=（п/8）［Ed3（τ/t）］1/2 (7.5)
式中Lmax ---凸模最大允許長度(mm)
E---凸模材料彈性模數(shù),對于剛才可取210 N/mm2
當d=4時,代入式(7.5)得,
Lmax=（п/8）［Ed3/(τt）］1/2=（3.14/8）［210x43/（300x0.8）］1/2
=21.98mm
當d=10時,代入式(7.5)得,
Lmax=343mm。
Ⅳ 凸、凹模的結(jié)構(gòu)和尺寸
1、凸模的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖7.4所示
圖7.4凸模的形狀和尺寸
2、凹模的結(jié)構(gòu)和形狀如圖7.5所示。
圖7.5 凹模的形狀（尺寸見零件圖）
7.2.2其他零件的設(shè)計
1、彈性卸料板7和6：7作用是將沖孔后的工件從凸模上脫落，彈性力有彈簧提供。6的作用是將沖孔后的工件從凹模里面脫落出來。其形狀見工件圖。
2、模架：模架屬于標準件，在這里選取后側(cè)導柱模架（GB2851.3-81） 。
3、模柄：選用凸緣模柄，其形狀如圖7.6所示。
圖7.6 模柄的結(jié)構(gòu)和形狀
凸、凹模固定板：凸模固定板的結(jié)構(gòu)如圖7.7所示。
圖7.7 凸模固定板結(jié)構(gòu)
4、彈簧：選用螺旋壓縮彈簧，彈簧外徑采用8mm.。
總 結(jié)
模具行業(yè)已經(jīng)成為關(guān)系到國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，沖壓模具在其中占有很重要的地位，在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門都越來越多地采用冷沖壓加工產(chǎn)品零部件，沖壓模具設(shè)計畢業(yè)設(shè)計有著重要的意義。研究和推廣應(yīng)用旨在提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本和擴大沖壓工藝應(yīng)用范圍的各種沖壓新工藝是沖壓工藝發(fā)展的新趨勢。
通過此次畢業(yè)設(shè)計我們更深刻理解沖壓模具設(shè)計的整個過程，大家都受益匪淺，加深了我們對專業(yè)知識的理解，其中解決問題的過程也是我們的設(shè)計水平提高的過程，使我們的設(shè)計風格逐漸趨于成熟，我們走上工作崗位時更能得心應(yīng)手。盡快地適應(yīng)工作，順利的開展工作。
致 謝
沖模設(shè)計，難在結(jié)構(gòu)，因件而異，變化萬千。設(shè)計實用、安全、先進、可靠的沖模結(jié)構(gòu)，是現(xiàn)在沖壓技術(shù)迅速發(fā)展的需要。
本次設(shè)計，過程曲折、復(fù)雜，其中遇到不少問題，同時得到了老師和同學的幫助和支持。老師細心的指導讓我受益非淺，使我對專業(yè)知識又有了進一步的深刻理解。同學們發(fā)揚互助精神，完成畢業(yè)設(shè)計的同時也增進了彼此的感情。
最后我衷心的感謝我的指導老師張保豐老師，他這多半年來的認真指導，才使我順利的完成了畢業(yè)設(shè)計，謝謝了，老師您辛苦了!
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附錄：文獻綜述-冷沖壓模具的現(xiàn)狀與發(fā)展
附錄：中英文文獻翻譯名稱——可淬火硼鋼的熱沖壓數(shù)值模擬