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冲裁模设计举例图2.69所示零件为电视机安装架下板展开坯料，材料为1Cr 13，厚度mm t 3=，未注圆角半径mm R 1=，中批量生产，确定产品的冲裁工艺方案并完成模具设计。
图2.69 零件图1． 冲裁件工艺性分析零件的加工涉及冲孔和落料两道工序。
除孔中心尺寸公差为±0.1mm 和孔径尺寸公差为+0.2mm 外,其余尺寸均为未注公差,查表2.4可知，冲裁件内外形的达到的经济精度为IT12～IT14级。
符合冲裁的工艺要求。
查表2.2可知，一般冲孔模冲压该种材料的最小孔径为d ≥1.0t ，t =3mm,因而孔径ø8mm 符合工艺要求。
由图可知，最小孔边距为：d =4mm ，大于材料厚度3mm ，符合冲裁要求。
2． 确定冲裁工艺方案及模具结构形式该冲裁件对内孔之间和内孔与外缘之间有较高的位置精度的要求，生产批量较大，为保证孔的位置精度和较高的生产效率，采用冲孔落料复合冲裁的工艺方案，且一次冲压成形。
模具结构采用固定挡料销和导料销对工件进行定位、弹性卸料、下方出料方式的倒装式复合冲裁模结构形式。
3． 模具设计与计算（1）排样设计排样设计主要确定排样形式、条料进距、条料宽度、材料利用率和绘制排样图。
1）排样方式的确定。
根据冲裁件的结构特点，排样方式可选择为：直排。
2）送料进距的确定。
查表2.7，工件间最小工艺搭边值为mm 2.2，可取mm a 31=。
最小工艺边距搭边值为mm 5.2，取mm a 3=。
送料进距确定为mm h 44.199=。
3）条料宽度的确定。
按照无侧压装置的条料宽度计算公式，查表2.8、表2.9确定条料与导料销的间隙和条料宽度偏差分别为mm mm b 0.1,0.10=∆=。
()()0100093132862-∆-∆-=+⨯+=++=b a L B4）材料利用率的确定。
%08.91%10044.1999344.19686=⨯⨯⨯==Bh A η 4）绘制排样图。
课题：微电机外壳首次拉深模具设计摘要本次设计是微电机外壳冲压模具设计，根据零件的尺寸、材料、技术要求等，分析零件的成形工艺、制订工艺方案、设计模具结构、毛坯尺寸计算、工艺参数计算。
其中工艺参数计算主要有确定排样和裁板，计算冲压压力，初选压力机，计算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后设计选用零、部件，对压力机进行校核。
最后绘制模具装配总图。
在结构设计中，主要对凸模、凹模、凸凹模、定位制件、卸料与出件装置、模架、冲压设备、紧固件等进行了设计，对于部分零部件选用的是标准件，这样可以节约时间课程、难度等，并且在结构设计的同时，对部分零部件进行了加工工艺分析。
此次的微电机外壳工序为落料→拉深（带压边4次）→冲孔+修边→切口。
主要说明的是首次拉深模的设计，解决首次拉深的计算问题同时对相关的模具的零件给以详细的设计。
生成装配工程图和相关的零件图，最终完成这次课程设计。
关键词：落料首次拉深单排修边切口目录第1章概论 (1)1.1冲压模具在制造业的地位 (1)第2章工艺方案分析及确定 (2)2.1 冲压件工艺分析 (2)2.2冲压工艺方案的确定 (3)第 3章拉深件工艺计算 (4)3.2排样 (4)3.3 各工序尺寸计算 (5)3.4 压力计算与设备选择 (7)3.5拉深模工作零件设计与计算 (8)3.6弹性装置的选用与计算 (9)第4章模具结构的确定 (10)4.1 模具的形式 (10)4.2 定位装置 (10)4.3 导向零件 (11)4.4 模架 (11)第5章模具零件加工工艺过程 (11)第6章模具结构图 (13)第7章首次拉深模具装配图、零件图(见附图） (15)第8章总结 (16)第9章参考文献 (17)第1章概论1.1冲压模具在制造业的地位由于冷冲压加工具节省材料、良好的互换性、成产效率高、操作简单、可以加工薄壁形状复杂表面质量好刚性好的零件、生产成本低的优点。
因此在生产中得到广泛应用，在汽车、拖拉机、电机、电器、仪表和日用生产品种，已占据十分重要的低位。
案例九冲模结构与设计冲模是冲压生产的主要工艺设备，冲模结构设计对冲压件品质、生产率及经济效益影响很大。
因此，了解冲模结构，研究和提高冲模的各项技术指标，对冲模设计和发展冲压技术是十分必要的。
8. 1冲模分类及其特点按不同的特征对冲模进行分类，其分类方法主要有：（1）按冲压工序性质可分为冲裁模、拉深模、翻边模、胀形模、弯曲模……。
习惯上把冲裁模当作所有分离工序模的总称，包括落料模、冲孔模、切断模、切边模、半精冲模、精冲模及整修模等。
（2）按冲压工序的组合方式可分为单工序模、级进模和复合模。
1）单工序模在压力机一次冲压行程内，完成一道冲压工序的模具。
2）级进模在压力机一次冲程内，在模具不同工位上完成多道冲压工序的模具。
3）复合模在压力机一次行程内，在模具一个工位上完成两道以上冲压工序的模具。
（4）按进料、出件及排除废料方式可分为手动模、半自动模、自动模。
（5）按模具零件组合通用程度可分为专用模（包括简易模）和组合冲模。
（6）按凸、凹模材料可分钢模、硬质合金模、钢结硬质合金模、聚氨酯模、低熔点合金模等。
（7）按模具轮廓尺寸可分为大型模、中型模、小型模等。
8.2冲模零部件分类及功能各种类型冲模复杂程度不同，所含零件各有差异，但根据其作用都可归纳为如下五种类型：(1)工作零件工作零件直接使被加工材料变形、分离，而成为工件，如凸模、凹模、凸凹模等。
(2)定位零件定位零件控制条料的送进方向和送料进距，确保条料在冲模中的正确位置，有挡料销、导正销、导尺、定位销、定位板、导料板、侧压板和侧刃等。
(3)压料、卸料与顶料零件压料、卸料与顶料零件包括冲裁模的卸料板、顶出器、废料切刀、拉深模中的压边圈等。
卸料与顶料零件在冲压完毕后，将工件或废料从模具中排出，以使下次冲压工序顺利进行；拉深模中的压边圈的作用是防止板料毛坯发生失稳起皱。
(4)导向零件导向零件的作用是保证上模对下模相对运动精确导向，使凸模与凹模之间保持均匀的间隙，提高冲压件品质。
目录1 前言………………………………………………………………‥31.1 题目的由来……………………………………………………‥31.2 具体的题目及零件工艺分析.......................................‥3 2 冲压工艺方案 (3)2.1 修边余量的确定 (3)2.2 坯料直径的计算 (4)2.3 拉深系数的计算 (4)2.4 拉深次数的计算 (4)2.5 冲压工艺设计及工艺方案确定（工序冲件图绘制）............4 3 冲压模具设计 (5)3.1 落料模、拉深模的设计或落料拉深复合模的设计 (5)3.2 冲压力的计算 (7)3.3 冲压设备的选定 (8)3.4 模柄尺寸及其它相关尺寸确定 (8)3.5 强度校核………………………………………………………‥93.6模具材料与热处理………………………………………………9 4 模具关键零件加工工艺编制…………………………………‥164.1 凸模加工工艺编制 (16)4.2 凹模加工工艺编制 (16)4.3 凸凹模加工工艺编制 (17)5 结束语……………………………………………………………‥17 前言1.1 题目的由来在教育主管部门的关怀下，在院系领导的关心、关注下，在《冲压成型技术》课程实践考核方案获得通过之后，由专业老师出题，进行与冲压、模具、加工有关的综合设计，重点考核综合运用冲压知识、工序与工序衔接复合、拉深曲线拟合(或正拉深与反拉深的应用、在掌握模具制造工艺基础上正确利用合理模具结构解决冲压件成形问题能力。
1.2 具体的题目及零件工艺性分析1对以下冲压件（材料08FAl, 厚度1mm ）进行冲压工艺设计、模具设计，对关键模具零件进行加工工艺编制，按要求绘制模具装配图、关键模具零件的零件图，编写设计计算说明书，正确回答有关提问。
将以上长度方向尺寸各加上1mm图1.1 冲压件2、材料及强度、刚度。
该零件的材料为硬度t=1.5的08FAL 钢，具有优良的冲压性能。
1.从广义来说，利用冲模使材料（相互之间分离的工序）叫冲裁。
它包括冲孔、落料、切断、修边、等工序。
但一般来说，冲裁工艺主要是指冲孔和落料工序。
2. 冲裁变形过程大致可分为弹性变形、塑性变形、（断裂分离）三个阶段。
3.冲裁件的切断面由圆角带、（光亮带）、剪裂带、毛刺四个部分组成。
4.冲裁间隙的数值，等于（凹模与凸模刃口部分尺寸）之差。
5.落料时，应以（凹模）为基准配制（凸模），凹模刃口尺寸按磨损的变化规律分别进行计算。
6.冲孔时，应以（凸模）为基准配制（凹模），凸模刃口尺寸按磨损的变化规律分别进行计算。
7. 凸、凹模分开制造时，它们的制造公差应符合（δ凸 + δ凹≤ Z max -Z min）的条件。
8. 冲裁件在条料、带料或板料上的（布置方式）叫排样。
9.冲裁产生的废料可分为两类，一类是（结构废料），另一类是工艺废料。
10.排样的方法，按有无废料的情况可分为有废料排样、无废料排样和（少废料）排样。
11.搭边是一种工艺废料废料，但它可以补偿（定位）误差和料宽误差，确保制件合格。
12. 按工序组合程度分，冲裁模可分为单工序模、级进模和（复合模）等几种。
13.对于大中型的凸、凹模或形状复杂，局部薄弱的小型凸、凹模常采用（镶拼结构）。
14.条料在送进方向上的（送进）距离称为步距。
15.将板料、型材、管材或棒料等弯成一定角度、一定曲率，形成一定形状的零件的冲压方法称为（冷冲压）。
16.弯曲变形区内应变等于零的金属层称为（应变中性层）。
17.弯曲时，用相对弯曲半径表示板料弯曲变形程度，不致使材料破坏的弯曲极限半径称（最小弯曲半径）。
18. 拉深系数 m 是拉深后的工件直径和拉深前的毛坯直径的比值， m 越小，则变形程度（越大）。
19.拉深过程中，变形区是坯料的（平面凸缘区）。
坯料变形区在切向压应力和径向拉应力的作用下，产生切向压缩和径向伸长的变形。
20.拉深时，凸缘变形区的（起皱）和筒壁传力区的拉裂是拉深工艺能否顺利进行的主要障碍。
摘要 我设计的是一个落料拉深复合冲裁模，在本次设计中我参考了大量有关冷冲模模具设 计实例等方面的资料。再结合老师布置的题（设计一个工件为盒形件的复合冲裁模），我 充分运用了资料上所有设计模具中通用的表、手册等，如修边余量的确定、拉深件毛坯直 径的计算公式、盒形件用压边圈拉深系数、盒形件角部的第一次拉深系数等，然后再集结 了自己平时的所学，还有通过对工件的零件、模具工作部分（凸凹模、拉深凸模、落料凹 模）、模具装配图的绘制，我的绘图功底也有了一定程度地提高。 本次设计的主要内容：工件的工艺性分析；冲压工艺方案的确定；模具的技术要求及 材料选用；主要设计尺寸的计算；工作部分尺寸计算；模具的总体设计；主要零部件的结 构设计；模具的总装图；模具的装配等。 我觉得通过本次的毕业设计，达到了这样的目的： 1.综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一次冷冲压模具（落料拉深 冲裁模）设计工作的实际训练，从而培养和提高我们独立工作的能力。 2.巩固与扩充所学有关冷冲模具设计课程的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步 骤。 3.掌握冷冲压模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准 和规范等。
关键词：冷冲压 落料 拉深前言 冲压是使板料经分离或成形而得到制件的加工方法。冲压利用冲压模具对板料进行加 工。常温下进行的板料冲压加工称为冷冲压。冷冲压模具在工业生产中的地位：是大批生 产同形产品的工具， 同时也是工业生产的主要工艺装备。 模具工业是国民经济的基础工业。 模具可保证冲压产品的尺寸精度和质量稳定，而且在加工中不破坏产品表面。用模具 生产零件可以采用冶金厂大量生产的廉价的轧制钢板或钢带为坯料，且在生产中不需要加 热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低且节约能源和原材料等一系列优点，是其 它加工方法所不能比拟的。使用模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现 代制造工业的发展和技术水平地提高，在很大程度上取决于模具工业的发展。 目前，工业生产中普遍采用模具成形工艺方法，以提高产品的生产效率和质量。一般 采用压力机进行零件加工，一台普通压力机每分钟可生产零件几件到几十件，而高速压力 机的生产效率已达到每分钟数百件甚至上千件。据不完全统计，飞机、汽车、拖拉机、电 机、电器、仪器、仪表等产品，有60﹪左右的零件是利用模具加工出来的；而自行车、手 表、洗衣机、电冰箱及电风扇等轻工业产品，90﹪左右的零件是利用模具生产出来的；至 于日常生活所用的五金、 餐具等的大批量生产基本上也是靠模具来进行生产的。 显而易见， 模具作为一种专用的工艺装备，在生产中的作用和地位正日趋上升。1. 工件的工艺性分析 1.1 冲压件的工艺性分析 冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。在一般情况下，对冲压件工艺性影 响最大的是它的几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较 少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。 1. 冲裁件的形状应能符合材料合理排样，减少废料。 2. 冲裁各直线或曲线的连接处，宜有适当的圆角。 3. 冲裁件凸出或凹入部分宽度不宜太小，并应避免过长的悬臂与窄槽。 4. 腰圆形冲裁件，如允许圆弧半径，则 R 应大于料宽的一半，即能采用少废料排样；如 限定圆弧半径等于工件宽度之半，就不能采用少废料排样，否则会有台肩产生。 5. 冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小。 6. 冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离，受到模具强度的限制，不能太小。 7. 在弯曲件或拉深件上冲孔时，其孔壁与工件之间的距离不能过小。
1.2 拉深件的工艺性分析 拉深零件的结构工艺性是指拉深零件采用拉深成形工艺的难易程度。良好的工艺性是 指坯料消耗少、工序少，模具结构简单、加工容易，产品质量稳定、废料少和操作简单方 便等。在设计拉深零件时，应根据材料拉深时的变形特点和规律，提出满足工艺性的要求。 1. 对拉深材料的要求 拉深件的材料应具有良好的塑性、低的屈强比、大的板厚方向性系数和小的板平面方 向性。 2. 对拉深零件形状和尺寸的要求 (1)拉深件的高度尽可能小，以便能通过1—2 次拉深工序成形。 (2)拉深件的形状尽可能简单、对称，以保证变形均匀。对于半敞开的非对称件，可 成双拉深后再剖成两件。 (3)有凸缘的拉深件，最好满足 d 凸≥d+12t，而求外轮廓与直壁断面最好形状相似， 否则，拉深困难，切边余量大。(4)为了使拉深件顺利进行，凸缘圆角半径r≥2t。当r＜0.5mm时，应增加整形工序。 3． 对拉深零件精度的要求。 (1)由于拉深件各个部位的料厚有较大的变化，所以对零件图上的尺寸应明确标注是 外壁还是内壁。 (2)由于拉深件有回弹，所以零件横截面的尺寸公差，一般都在IT12级以下，如零件 高于T12级，应增加整形工序。 (3)多次拉深的零件对外表面或凸缘的表面，允许有拉深过程中所产生的印痕和口部 的回弹变形，但必须保证精度在公差允许范围之内。
1.3 材料的工艺性分析 在本次设计中，选用的拉深材料为镀锌铁皮。选择拉深材料时，首先应满足拉深件的 使用要求。由于该拉深件为另一零件的盖，不属于易损工件，对材料的耐磨度要求不高， 还应满足冲压工艺对材料的要求，保证冲压过程顺利完成，即材料应具有良好的塑性和表 面质量，以及板料厚度公差应符合规定，镀锌铁皮为一种优质结构钢，该结构钢已退火， 而退火的目的消除钢的内应力，降低硬度提高塑性细化组织均匀化学成分，而且其抗剪和 抗拉强度均不高（抗剪强度220～310 MPa，抗拉强度280～390 MPa）屈服强度亦不大（约 为180 MPa）伸长率约32％，所以综合其所有的力学性能，镀锌铁皮具有良好的拉深性能， 适合拉深。 拉深是把一定形状的平板毛坯或空心件通过拉深模制成各种空心零件的工序。在冲压 生产中拉深是一种广泛使用的工序，用拉深工序可得到的制件一般可分为三类： 1. 旋转体零件：如搪瓷脸盆、铝锅等。 2. 方行零件：如饭盒、汽车油箱等。 3. 复杂形状零件：如汽车覆盖件等。
1.4 拉深变形过程的分析 拉深变形过程大致是直径为D的圆形平板毛坯被凸模拉入凸凹模的间隙里，形成直径 为d，高为H 的空心圆柱。在这一过程中，板料金属是如何流动的呢？ 把直径为D的圆板料分成两部分：一部分是直径为d的圆板，另一部分直径为（D—d） 的圆环部分，把这块料拉深成直径为d的空心圆筒。在这个拉深实验完成后，发现板料的第一部分变化不大，即直径为d的圆板仍然保持原形状作为空心圆筒的底，板料的圆环部 分变化相当大，变成了圆柱的筒壁，这一部分的金属发生了流动。 扇形 chef 是从板料圆环上截取的单元，经过拉深后变成了矩形 chef。扇形单元体变 形是切线方向受压缩，径向受拉深，材料向凹模口流动，多余的材料由于流动添补了双点 划线部分。设扇形面积为 1 A ，拉深后矩形面积为 2 A ，由于拉深使厚度变化很小，可认为拉 深前后面积相等，即 , 2 1 A A = 所以， ( ) . 2 / d D H - > 综合起来看，平板毛坯( ) d D- 的环形区的金属在凸模压力的作用下，要受到拉应力和 压应力的作用，径向伸长、切向缩短，依次流入凸、凹模的间隙里成为筒壁，最后使平板 毛坯完全变成圆筒形工件。 拉伸时的应力状态和形变情况。拉伸的变形区比较大，金属流动性比较大，拉深过程 容易起皱、拉裂而失败。因此，有必要分析拉深时的应力状态和变形特点，找出发生起皱、 拉裂的根本原因，在制定工艺和设计模具时注意它，以提高拉深件的质量。 设在拉深件的某一时刻，分析各部分的应力状态。 1.平面凸缘部分------主变形区 由于凸模向下压，迫使板料进入凹模，故在凸缘产 生径向拉应力 1 s ，小单元体互相挤压产生切向压应力 3 s ，由于压边圈提供的压边力产生法 向压应力 2 s ，在这 3 个主应力中 2 s 的绝对值比 1 s 、 3 s 绝对值小得多，凸缘上 1 s 、 3 s 是 变化的，由凸缘外到内， 1 s 是由小变大，而 3 s 的绝对值是由大变小的，凸缘最外缘 3 s 的 压应力是最大的，则材料在切向上必然是压缩变形。如果被拉深的材料厚度较薄压边力太 小，就有可能使凸缘部分的材料失稳而产生起皱现象。 2.筒壁部分------传力区 该部分受到凸模传来的拉应力 1 s 和凸模阻碍材料切向自 由压缩而产生的拉应力 3 s ，显然 1 s 的绝对值大，径向是拉深变形，径向的拉深是靠壁厚的 变薄来实现的，故筒壁上厚下薄。 3.底部圆角部分------过渡区 该部分受到径向拉应力 1 s 和切向拉应力 3 s 的作用， 厚 度方向上受到凸模的弯曲作用而产生压应力 2 s 。 材料变形为平面应变状态， 径向拉深变形， 是靠壁厚变薄来实现的，这部分材料变薄最为严重，最容易出现拉裂，此处称为危险断面。 4.圆筒的底部----不变形区 这部分材料一开始就被拉入凹模中，始终保持平面状 态，它受两向拉应力 1 s 和 3 s 的作用。变形是三向的， 3 1 e e 和 是拉深， 2 e 是压缩。由于拉 深变形受到凸模摩擦力的阻止，故变薄很小，可忽略不计。 拉深是材料发生塑性变形， 所以必然伴随着加工硬化， 如果工件需多次拉深才能成形，或工件是硬化效应强的金属，则应合理安排退火工序以恢复材料的塑性，降低其硬度和强 度。 总之，了解拉深工艺的特点后，在制定工艺设计模具时，应考虑如何在保证最大变形 程度下避免毛坯起皱和工件被拉裂。
