冲压模具设计任务与模具工艺计算模板.doc

目录
一、冲压模具设计任务（工件示意图） 5
二、拉伸件工艺性分析 5
1、拉伸件工艺性分析 5
2、确定工艺方案及模具结构形式 6
三、模具工艺计算 6
1、毛胚落料模工艺计算 6
1、预定毛坯尺寸 6
2、排样和搭边 7
3、冲裁力计算 8
4、确定压力中心 8
5、凸、凹模刃口尺寸计算 8
6、模具轮廓尺寸计算 9
7、模具总装图 9
8、冲压设备选择 10
2、拉伸模工艺计算 10
1、拉伸力计算 10
2、拉伸模工作部分尺寸计算 10
3、冲压设备选择 12
3、整形模工艺计算 12
4、修边及冲孔复合模工艺计算 13
1、总冲裁力计算 13
2、压力中心计算 13
3、冲模刃口尺寸计算 14
4、冲压设备选择 15
5、模具三维立体爆炸图 15
5、剖切模工艺计算 16
1、总冲裁力计算 16
2、压力中心计算 16
3、凸、凹模刃口尺寸计算 17
4、剖切模关键零件轮廓尺寸及剖切过程 17
5、冲压设备选择 19
四、模具工作零件加工工艺规程 19
1、落料凹模加工工艺规程 19
2、凸凹模加工工艺规程 20
3、冲孔凸模加工工艺规程 21
附1、专业英文翻译（ISO9000）
参考文件

防尘罩拉伸模设计
摘要：本文具体介绍了汽车开启电机上防尘罩落料、拉伸、整型、修边冲孔、剖切，5副模具设计过程及其工艺分析。零件所用材料为08F，板厚1mm。零件尺寸精度要求不高，但形状较复杂，工序较多。
本文附零件图、各模具总装图、复合模具三维模型爆炸图，另附专业中英文翻译一篇。
关键词：防尘罩，拉伸模

Design of Drawing Dies for Dust Guards
Abstract: This text introduces the designing process and the processing technology of 5 sets of dies during producing the dust guards of starting electric motor of automobiles in details, which include blanking、drawing、forming、trimming and piercing、slitting the materials. The material for the parts is 08F and 1mm thick. There is no high request put on the size accuracy of the part, but for its complicated shape, more steps are needed.
In the text, there are picture of parts、assembled dies and 3-D explosion pictures of the die model together with a translation of the professional English.
Key words: dust guards, drawing dies

一、冲压模具设计任务（工件示意图）
工件名称：防尘罩拉伸模设计
材料：08F , t=1mm
零件图1：

图1

二、拉伸件工艺性分析
１、 拉伸件工艺分析
材料为08F，为优质碳素结构钢（已退火），其抗剪强度τ=220~310MPa，抗拉强度σb=280~390MPa，伸长率δ10为32%，屈服强度σs=180MPa，含有很好拉伸性能。
拉伸件形状较复杂，既不属于圆筒形或矩形件拉伸，也不属于球形件拉伸。从工艺分析考虑（考虑到其拉伸过程中金属流动性和可靠定位）决定将两个冲件合起来拉伸比较合理；拉伸件有R0.3小圆角，不能一次拉伸时成型，需添加整形工序。

２、 确定工艺方案及模具结构形式
经过分析，拉伸件成型工艺方案有落料——拉伸——整形——修边和冲孔——剖切，六个工序。可能方案有以下多个：
方案1： 六道工序均采取单工序模制作，其特点是模具结构简单、寿命长、制造周期短、投产快，但工序分散，需用模具、压力机和操作人员较多，劳动量较大。
方案2： 落料、拉伸、整形、剖切采取单工序模，修边和冲孔采取复合模，操作比较安全，能够避免这两道工序中冲孔可能产生定位不准情况，且降低了一副模具，保留了方案1优点，又提升了生产效率。
方案3： 使用连续模将全部工序集中在一副模具上制造，其特点是连续模工序高度集中，生产效率高，适适用于大量生产，但模具结构复杂，安装、调试、维修比较困难，制造周期长。
总而言之：考虑到工件要求不高、批量不大和模具寿命、成本等多个原因，所以选择方案1。即使生产效率较低不过模具结构较简单，模具制造工作量小，成本低，寿命长。

三、模具工艺计算
１、 毛胚落料模工艺计算
1. 预定毛坯尺寸：
采取长圆形毛坯形状计算公式页：6
实用冲压工艺及模具设计手册p507~p508
，查表得：修边余量δ=6mm。页：6
冷冲压工艺和模具设计p131表4-3

长轴两端处毛坯直径D=2（凸缘宽度+δ）+（B2+4BH0-1.72Brp-0.57rp2）1/2≈96mm；
毛坯长度L=D+（A-B）=196mm；
毛坯宽度K=2（凸缘宽度+δ）+（2H0+B-0.86rp）≈122mm；
上式中H0=（1.05~1.10）H=39.9~41.8，取H0=41mm；
连接圆弧半径Rc=（5D+3K）/8≈106mm。毛坯以下图：

图2

2. 排样和搭边：
为使生产效率高，简化冲裁模结构，便于定位，采取单排排样方案。查表得：最小搭边值a=1.2mm，b=2.0mm；送料进距h=122+1.2=123.2mm；条料宽度：B=196+2×2.0=200mm；
图3：

3. 总冲裁力计算：页：7
模具设计和制造p23

因为模具采取刚性卸料装置和下出件方法，总冲裁力为F0=F+F1，式中F为冲裁力，F1为推件力。
F=Ltσb 式中L——冲裁件周长（mm）；
　　　　 t——板料厚度（mm）；
　　　　σb——材料抗拉强度（N/mm2）。
F1=nK1F 式中K1——推件力系数。
查表得：K1=0.055，L=256.8069≈257mm。
得：F=Ltσb=257×1×390=100230N
F1=nK1F=1×0.055×100230=5512.65N
F0=F+F1=105742.65N

4. 确定压力中心：
本零件外形为完全对称图形，且板厚均匀，所以其压力中心在零件表面几何中心上。

5. 凸、凹模刃口尺寸计算：
采取凸、凹模分开加工方法：
凹模：Dd=（D-xΔ）+δd
凸模：Dp=（Dd-Zmin）-δp =（D-xΔ-Zmin）-δp
查表得：磨损系数x=0.75，工件制造公差按自由公差取IT14,Δ=0.3mm，最小合理间隙（双边）Zmin=0.14mm，页：8
冷冲压工艺和模具设计p51表2-2
最大合理间隙（双边）Zmax=0.20mm，δp=-0.020mm，δd=+0.020mm。
经计算得：　Dd=195.775+0.020 mm；
Dp=195.635-0.020 mm。
满足|δp|+|δd|≤Zmax -Zmin条件。

6. 模具轮廓尺寸计算：
依据落料尺寸查凹模周界L=315mm，B=200mm。页：8
模具设计和制造简明手册p306

依据经典组合中固定卸料纵向送料经典组合尺寸选择：
凸模长度为75mm；
配用模架闭合高度H最大255mm，最小210 mm；
孔距s=279 mm，s1=175mm，s2=164mm，s3=90mm；
垫板厚度为10 mm，上模固定板厚度为25 mm，2件导料板长度厚度为260×10，凹模厚度为35 mm，卸料板厚度为20mm，承料板315×60×4mm，螺钉4×M6×12，6×M12×70，圆柱销2×12×70，4×10×50，螺钉6×M12×30，螺钉6×M12×65，圆柱销2×12×70。
查表得页：8
实用冲压工艺及模具设计手册p818~p822
：采取Cr12MoV， HRC58~60，凸、凹模采取CrWMn，落料HRC58~60，其它非标准零件用45钢。

7. 模具总装图：

8. 冲压设备选择：
依据最大闭合高度和冲压力选择J23-25开式双柱可倾压力机页：9
模具设计和制造简明手册p50
，最大闭合高度为270mm，选中间导柱模架（GB/T 2851.5-90）页：9
模具设计和制造简明手册p279
。

２、 拉伸模工艺计算
经过工艺方案计算，一次拉伸成形有一定困难，但考虑到08F材料拉伸性能很好,假如下料尺寸掌握正确,是有可能一次拉伸成形。为此进行了一次拉伸成形试验，图2为落料毛坯尺寸，图3为带料排样图。

1. 拉伸力计算：页：9
模具设计和制造简明手册p120

P拉=kltσb=0.6×316×1×390=73944N
式中k=0.5~0.8,取0.6。

2. 拉伸模工作部分尺寸计算：
⑴拉伸凹模圆角半径：
D-d=57-（18.5×2）=20mm，t=1mm。
查表得：拉伸凹模圆角半径为4mm。
页：10
模具设计和制造简明手册p121

⑵拉伸模工作部分尺寸计算：
①凸、凹模基础尺寸：
查表得凸模和凹模单面间隙Z/2为1~1.1t，即1~1.1mm，取1.05mm；页：10
冷冲压工艺和模具设计p147表4-14

查表得凸模和凹模制造公差δd=0.08，δp=0.05；页：10
冷冲压工艺和模具设计p148

凹模基础尺寸：dd=（dmin+0.4Δ）0+δd=136.160+0.08 mm；
凸模基础尺寸：dp=（dmin+0.4Δ+Z）0-δp=138.260-0.05 mm；
②凸、凹模轮廓尺寸：
依据拉伸件尺寸查凹模周界L=160mm，B=100mm。页：10
模具设计和制造简明手册p306

依据经典组合中镇压卸料纵向送料经典组合尺寸选择：
凸模长度为56 mm；
配用模架闭合高度H最大170 mm，最小140 mm；
孔距s=136 mm，s1=70 mm，s2=76 mm，s3=40 mm；
垫板厚度为6 mm，上模固定板厚度为16 mm，2件导料板长度×厚度为140×6，凹模厚度为18 mm，卸料板厚度为16 mm，承料板160×40×3mm，螺钉2×M6×10，6×M8×45，圆柱销2×8×45，4×6×20，螺钉4×M8×20，卸料螺钉6×8×48，螺钉6×M8×45，圆柱销2×8×45。
查表得页：11
实用冲压工艺及模具设计手册p818~p822
：该模具采取SiMnMo，HRC60~62，凹模采取Cr12MoV，HRC62~64，凸模采取Cr12MoV，HRC58~62，压边圈采取CrWMn，HRC54~58，其它非标准零件用45钢。

⑶压边力计算：页：11
实用冲压工艺及模具设计手册p119

为预防凸缘部分材料起皱，采取压边方法。
查表得：p压=Fq=52626.75N
F——压边面积（mm2），经计算约为19137 mm2；
q——单位压边力（N/mm2）,查表得2.5~3,取2.75 N/mm2。

图4
图4为拉伸模结构，凹凸模单面间隙为1~1.10mm，拉伸凹模圆角半径取为R4mm，采取弹性卸料，所用橡皮为拉伸件高度4倍。经过试模，成功地拉出了制件，且表面光滑，无起皱、拉毛等现象。假如落料毛坯尺寸偏小，则会起皱，料大会拉裂。

3. 冲压设备选择：
依据最大闭合高度和冲压力选择J23-16开式双柱可倾压力机页：12
模具设计和制造简明手册p50
，最大闭合高度为270mm页：12
模具设计和制造简明手册p279
。

３、 整形模工艺计算
同拉伸模工艺计算，将凹模圆角改小至R0.3mm。
以下图：

该模具采取材料同拉伸模。
４、 修边及冲孔复合模工艺计算
1. 总冲裁力计算：页：12
模具设计和制造p23

因为模具采取弹性卸料装置和上出件方法，总冲裁力为F0=F+F2+F3，式中F为冲裁力，F2为顶件力，F3为卸料力。
F=Ltσb 式中L——冲裁件周长（mm）；
t——板料厚度（mm）；
σb——材料抗拉强度（N/mm2）。
F2=K2F ；F3= K3F 式中K2、K3——顶件力和卸料力系数。
查表得：K2=0.06，K3=0.04~0.05，因为制件多孔、轮廓复杂，取K3=0.05, L=187.2414mm≈187mm。
得：F=Ltσb = 187×1×390=72930N
F2=K2F=0.06×72930=4375.8N
F3=K3F=0.05×72930=3646.5N
F0=F+F2+F3=80952.3N

2. 压力中心计算：
本零件外形为完全对称图形，且板厚均匀，所以其压力中心在零件表面几何中心o（0，0）上，图：

3. 冲模刃口尺寸计算：
⑴冲孔凸模和凹模刃口尺寸计算：页：13
模具设计和制造p19

凸模：dp=（d+ xΔ）-δp
凹模：dd=（dp+Zmin）+δd=（ d+ xΔ+ Zmin）+δd
查表得：磨损系数x=0.75，工件制造公差按自由公差取IT12,Δ=0.12mm，最小合理间隙（双边）Zmin=0.19mm，页：14
模具设计和制造简明手册p81
最大合理间隙（双边）Zmax=0.27mm，δp=-0.020mm，δd=+0.020mm。
经计算得：dp=6.09-0.020mm
dd=6.14+0.020mm
满足|δp |+|δd |≤Zmax -Zmin条件。

⑵落料凸模、凹模刃口尺寸计算：
凹、凸摸采取配合加工，落料以凹模为基准件，然后配制凸模。
① 模具磨损后会变大尺寸A类，Ad=（A-xΔ）0+δd，δd=Δ/4。
A1=R2mm：Ad1=1.9250+0.025 mm
A2=R65mm：Ad2=64.60+0.075 mm
A3=44mm：Ad3= 44.10+0.1 mm
A4=57mm：Ad4=56.90+0.1mm
② 模具磨损后会变小尺寸B类，Bd=（B+xΔ）0-δd
B1=R6mm：Bd1 =6.090-0.03mm
B2=37mm：Bd2 =37.18750-0.06mm
③ 模具磨损后不变尺寸C类，Cd=C±δd，δd=Δ/8。
C1= 34.5606mm：Cd1=34.5606±0.03125 mm
凸模尺寸按凹模尺寸配制，其双面间隙为2Cmin~2Cmax，即0.19~0.27mm。
⑶凹模孔口结构形式及轮廓尺寸：
凹模孔口结构采取矩形，这种结构孔形刃边强度很好，孔口尺寸不随刃磨增大，适适用于形状复杂或精度较高冲件，所以选择这种形式。
依据工件尺寸查凹模周界L=160mm，B=100mm。页：15
模具设计和制造简明手册p319

依据经典组合中复合模矩形厚凹模经典组合尺寸选择：
凸凹模长度为54 mm；
配用模架闭合高度H最大225 mm，最小190 mm；
孔距s=136 mm，s1=70 mm，s2=76 mm，s3=40 mm；
垫板厚度为6 mm，上模固定板厚度为16 mm，凹模厚度为28 mm，卸料板厚度为14 mm，下模固定板厚度为18 mm，垫板厚度为6 mm，螺钉6×M8×60，圆柱销2×8×60，卸料螺钉6×8×48，螺钉6×M8×75，圆柱销2×8×45。
查表得页：15
实用冲压工艺及模具设计手册p818~p822
：毛坯落料模、冲孔修边复合模采取Cr12MoV， HRC58~60，凸、凹模采取CrWMn，落料HRC58~60，修边HRC56~60，其它非标准零件用45钢

4. 冲压设备选择：
依据最大闭合高度和冲压力选择J23-25开式双柱可倾压力机页：15
模具设计和制造简明手册p50
，最大闭合高度为270mm，选中间导柱模架（GB/T 2851.5-90）页：15
模具设计和制造简明手册p279
。

5. 模具三维立体爆炸图：

５、 剖切模工艺计算
1. 总冲裁力计算：
因为模具采取刚性卸料装置，总冲裁力为F0=F，式中F为冲裁力。
F=Ltσb 式中L——冲裁件周长（mm）；
t——板料厚度（mm）；
σb——材料抗拉强度（N/mm2）。
得：F0=F=Ltσb=239×1×390=93210N

2. 压力中心计算：
本零件外形为完全对称图形，且板厚均匀，所以其压力中心在零件表面几何中心上，图：

3. 凸、凹模刃口尺寸计算：
1） 凸、凹模轮廓尺寸：
根据经验值取凸、凹模间隙为1/16t，即0.0625mm。为了确保模具使用寿命，放大间隙为1mm。

2） 凸、凹模厚度尺寸：
采取凸、凹模分开加工方法：
凹模：Dd =（D-xΔ）+δd
凸模：Dp =（Dd-Zmin）-δp =（ D-xΔ-Zmin）-δp
查表得：磨损系数x=0.75，工件制造公差按自由公差取IT12,Δ=0.12mm，最小合理间隙（双边）Zmin=0.19mm，页：17
模具设计和制造简明手册p81
最大合理间隙（双边）Zmax=0.27mm，δp=-0.020mm，δd=+0.020mm。
Dd=5.91+0.020 mm;
Dp=5.72-0.020 mm。
满足|δp |+|δd |≤Zmax -Zmin条件。

4. 剖切模关键零件轮廓尺寸及剖切过程：
依据工件尺寸查凹模周界L=160mm，B=100mm。页：17
模具设计和制造简明手册p319

依据经典组合中固定卸料纵向送料经典组合尺寸选择：
凸模长度为70 mm；
配用模架闭合高度H最大245mm，最小200 mm；
孔距s=214 mm，s1=130mm，s2=124 mm，s3=60mm；
垫板厚度为8 mm，上模固定板厚度为22 mm，2件导料板长度厚度为220×10，凹模厚度为32 mm，卸料板厚度为18 mm，承料板250×60×4mm，螺钉4×M6×12，6×M12×65，圆柱销2×12×70，4×10×50，螺钉6×M12×30，螺钉6×M12×65，圆柱销2×12×70。
图5

图5为剖切模，采取有废料剖切。图6为凸模，采取端面刃磨，维修方便。工作时，凸模接触工件即开始冲切。凸模不带斜度，对工件断面不产生拉力，两个定位块是可调，以冲件外形定位，正确可靠。
查表得页：18
实用冲压工艺及模具设计手册p818~p822
：剖切模材料采取6W6Mo5Cr4V，HRC58~60，凸、凹模采取T10A，HRC45~50，其它非标准零件用45钢。

图7为凹模，采取两块拼合结构，嵌入镶板型腔中，侧面用螺钉锁紧，间隙为可调。
剖切开始时，凸模R19.5mm首先对直壁进行冲裁，凸模下行到工件底部时尺寸48mm和R19.5mm同时对冲件进行冲裁，剖切为两件，剖切断面质量良好。

5. 冲压设备选择：
依据最大闭合高度和冲压力选择J23-25开式双柱可倾压力机页：19
模具设计和制造简明手册p50
，最大闭合高度为270mm，选后侧导柱模架（GB/T 2851.3-90）页：19
模具设计和制造简明手册p279
。

四、模具工作零件加工工艺规程：
以下以修边冲孔复合模为例介绍模具工作零件加工工艺规程，其它几副模具基础相同。
1. 落料凹模加工工艺规程：

工序号
工序名称
工序内容
1
下料
φ50×135（按等体积法计算后再加上铸造烧损量）
2
铸造
将毛坯铸造成为165mm×105mm×60mm平行六面体
3
热处理
退火（消除锻后残余内应力；降低硬度）
4
铣（刨）平面
刨（或铣）六面达160mm×100mm×54mm（磨削余量单面0.5mm）
5
平磨
磨上下大平面，留精磨余量0.2mm；和卸料板、凸模固定板叠合磨一对侧面，并对角尺
6
钳工
划销孔、螺钉过孔、漏料孔中心位置线；钻、铰销钉孔，钻螺钉过孔
7
热处理
真空淬火、回火达硬度HRC58~60
8
平磨
磨上下大平面达尺寸，磨一对垂直侧基面对角尺
9
退磁

10
线切割
按程序线切割型孔，留研磨量0.015mm
11
研磨型孔
钳工研磨型孔达设计要求

2. 凸凹模加工工艺规程：

工序号
工序名称
工序内容
1
备料
备制尺寸为145mm×65mm×64mm矩形锻件
2
热处理
退火（消除锻后残余内应力；降低硬度）
3
粗加工毛坯
刨（或铣）六面确保尺寸
4
磨平面
磨两大面相邻侧面确保垂直
5
钳工划线
划刃口轮廓线及孔线
6
铣型面
按线铣刃口型面留单面余量0.3mm
7
钳工
钻穿丝孔
8
热处理
真空淬火达硬度HRC56~60
9
磨端面
两端面确保和型面垂直
10
磨型面
成型磨削刃口型面达设计要求
11
线切割
按程序线切割型孔8个
12
钳工
修磨刃口达设计要求，倒圆角

3. 冲孔凸模加工工艺规程：

工序号
工序名称
工序内容
1
备料
备制尺寸为φ8mm×44mm圆柱形锻件
2
热处理
退火（消除锻后残余内应力；降低硬度）
3
粗加工毛坯
车出φ8mm×10mm和φ6mm×34mm两段圆柱形毛坯
4
铣平面
在φ6mm×34mm毛坯上铣出两个平面
5
热处理
真空淬火达硬度HRC58~60

参考文件
1. 王新华 编著 冲模设计和制造实用计算手册 北京：机械工业出版社，
2. 冯炳尧 韩泰荣 蒋文森 编 模具设计和制造简明手册 （第二版） 上海：上海科学技术出版社，1998
3. 党根茂 骆志斌 李集仁 编 模具设计和制造 西安：西安电子科技大学出版社，1995
4. 杨玉英 主编 崔令江 副主编 实用冲压工艺及模具设计手册 北京：机械工业出版社，.7
5. 模具实用技术丛书编委会 编 冲模设计应用实例 北京：机械工业出版社，1999.6
6. 中国模具工业协会会刊 模具工业 1992年第7期 机械电子部桂林电器科学研究所模具分所出版 总第137期 p25~26
7. 王树立 编 冷冲压模具设计 北京：中国轻工业出版社，1992.9