模具设计说明书

预选取弹簧： （ ），其相关参数如下所示：
弹簧中径
材料直径
螺距
有效圈数
极限负荷
自由高度
极限变形量
弹簧预压缩量：
选模具的修模量：
根据资料[2]式2-22可知，弹簧的总压缩量：
由于 ，即在工作行程中弹簧未被压死，故弹簧选取合适。
该弹簧的安装长度：
取安装长度 。
初选压力机
计算落料过程中所需冲压力
压力机所需压力：
落料冲裁力
式中 为冲切的周边长度，
为材料厚度，
为材料抗剪强度，对于LF21M防锈铝合金，由资料[1]表4-3查得
代入以上数据可得：
落料对应的卸料力和推件力
根据资料[4]式1-13可得：
卸料力：
根据资料[4]式1-14可得：
推件力：
式中 为卸料力系数，根据资料[4]表1-8可取 ；
为推件力系数，根据资料[4]表1-8可取 ；
对于筒形件部分，根据资料[1]表4-3常用旋转体拉深件坯料直径计算式可查得：
坯料直径
式中
代入数据可得：
对于板弯曲部分：r/t=4,查表得中性层位移系数x=
则由资料[1]第四页公式有：
综合以上两部分，考虑下材料的流动，取 。
坯料尺寸如图3-1：
图3-1
排样、搭边及条料宽度
排样
由于零件对称，故采用直排。
为零件最大极限尺寸， ；
为凹模制造公差，根据资料[5]表4-21可得 ；
为凸模制造公差，根据资料[5]表4-21可得 ；
为拉深模间隙，根据资料[5]表4-20可得 。
代入以上数据可得：
凹模直径： ，经圆整为
凸模直径： ，经圆整为
落料凹模外形尺寸计算
落料凹模结构和固定方式
用于落料的凹模，一般选用整体式结构。根据零件形状特点和工位数，凹模外形选为矩形。由于尺寸较大，采用销钉和螺栓紧固在模座上。
内六角螺钉
根据资料[2]表，参照装配空间大小：
选取拉深凸模和下模座联接的内六角螺钉为： （ ）
选取落料凹模和下模座连接的内六角螺钉为： （ ）
选取凸凹模和上模座连接的内六角螺钉为： （ ）
紧定螺钉
根据资料[2]表7-60，参照模柄上紧定螺纹孔直径：
选取紧定螺钉为 （ ）
定位销
根据资料[2]表7-61，参照装配空间大小：
落料凹模外形尺寸
根据资料[2]式可得：
凹模板厚度：
垂直于送料方向的凹模板宽度：
沿送料方向的凹模板长度：
式中 为垂直于送料方向凹模型孔壁间最大距离， ；
为沿送料方向凹模型孔壁间最大距离， ；
为由 和材料厚度 决定的凹模厚度系数，根据资料[2]表可得
为沿送料方向凹模孔壁至凹模边缘的最小距离，根据资料[2]表可得 。
选取落料凹模和下模座之间的定位销为： （ ）
选取凸凹模和上模座之间的定位销为： （ ）
选择模具材料
由于板材材料 较易冲压成型，零件几何形状简单，厚度较小，批量不大，为了提高模具的使用寿命，根据资料[2]表，选择拉深凸模的材料为 ，热处理硬度应达到 ，落料凹模材料为 ，热处理硬度应达到 ，凸凹模材料为 ，热处理硬度应达到 。
为下模座高度， ；
为弹簧压缩量最大时的长度， ；
为卸料板厚度， ；
为落料凹模厚度， 。
代入以上数据可得：
模具闭合高度：
而压力机的最大闭合高度：
压力机的最小闭合高度：
压力机的垫板厚度：
根据资料[4]式2-24可知，压力机的最大最小闭合高度应满足如下条件：
代入以上数据可得：
成立
故压力机闭合高度选取合适。
为拉深凹模圆角半径，根据零件外形，估取 ；
为单位压边力，根据资料[2]表4-25取 。
代入以上数据可得：
拉深力
根据资料[2]表4-17可得：
无凸缘圆筒形拉深件首次拉深时拉深力：
式中 为第一次拉深圆筒壁中径， ；
为材料厚度， ；
为材料抗拉强度，对于LF21M防锈铝合金， ；
为修正系数，参照资料[2]表4-18，可取 。
厚度：1mm
数量：10件/架
第二章工艺分析
零件基本信息
如图1-1所示零件：
产品名称：支架
材料：LF21M防锈铝（退火）
厚度：1mm
数量：10件/架
工件的拉深工艺性分析
1.拉深件的结构简单、对称，无急剧的外形变化；
2.拉深件的高度应满足 ，其中 为拉深件壁厚中径
对于本工件： ，满足要求。
3.拉深件底部与筒壁的圆角半径应满足 ，其中 为壁厚
对于本工件： ，满足要求。
4.对于中间孔洞的翻边
K=10/15=>（极限翻边系数），满足要求。
综合以上四点，该工件符合拉深工艺要求。
考虑到零件形状及机床受力情况，采用两个零件同时加工后切割分离的方法。
相关参数如图2-1所示：
图2-1
工件的冲裁工艺性分析
工件内外形转角处无尖角，该工件符合冲裁工艺要求。
方案3采用落料拉深复合模，优化了方案1的步骤，落料拉深同时进行，精度好，效率高
综合比较后，选用方案3较为理想。
第三章 工艺计算
拉深件的修边余量
工件高度
工件相对高度 ，其中 为拉深件壁厚中径；
根据资料[5]表4-1可查得修边余量 。
零件展开料的尺寸计算
展开料按一筒形件和一弯板计算，给定切割余量为6mm，需另外选择切割模具。
确定工艺方案
对于上述零件，可能的工艺方案有：
1.下料→落料→拉深→冲孔→翻边→切割→修边；
2.下料→落料→冲孔→拉深→翻边→切割→修边；
3.下料→落料拉深→冲孔→翻边→切割→修边。
比较上述三种方案：
方案1采用单工序模具，需要的模具数量多。
方案2采用冲孔在拉深之前完成，在拉深过程中，冲孔的孔径容易变化，从而影响随后翻边的尺寸精度。
代入以上数据可得：
凹模刃口尺寸： ，经圆整为
凸模刃口尺寸： ，经圆整为
拉深模工作部分尺寸计算
根据资料[2]表7-19确定拉深件外形精度为 ；
根据资料[2]表7-17确定模具精度为 。
由于工件的尺寸标注在外形上，根据资料[5式4-38可知：
凹模直径：
根据资料[1]式4-39可知：
凸模直径：
式中 为零件公差，由于零件精度为 ，根据资料[2]表7-14可得 ；
凸模直径：
式中 为零件公差，由于零件精度为 ，根据资料[2]表7-14可得 ；
为零件最大极限尺寸， ；
为实际尺寸落入公差带范围内的系数，由于零件精度为 ，取 ；
为凹模制造公差，因模具精度为 ，由资料[3]表7-14可得 ；
为凸模制造公差，因模具精度为 ，由资料[3]表7-14可得： ；
最小合理使用间隙，根据资料[5]表2-6可得 。
代入以上数据可得：
材料利用率
对于该排样方案，可求的其材料利用率 ；
代入数据可得：
成形系数
拉伸系数
根据拉伸系数定义：
拉伸系数：
式中 为拉深件壁厚中径；
为坯料直径。
根据资料[2]表可得：LF21M常规拉深的极限拉深系数为 ；
由于 ，故该工件可以拉深成形。
冲压力计算
落料冲裁力
根据资料[4]式1-12可得：
设计辅助零件
卸料板
根据资料[2]表可知：
在卸料板宽度 ，冲件料厚 时，弹压卸料板的厚度为 。
取 ，材料为45钢，热处理 。
由[2]查得：与凸模配合处间隙为 。
推杆和推件块
根据资料[2]表，参照结构要求，选择带肩推杆为 （ ）
推件块厚度选为 ，材料为45钢，热处理 。
参照资料[2]表，取推件块与凸凹模间隙为 。
公称压力
功率
滑块行程
滑块行程次数
工作台尺寸
最大封闭高度
垫板厚度
模柄孔直径
第四章模具设计
落料模工作部分尺寸计算
由于模具结构简单，故采用凸凹模分开加工的方法。
根据资料[2]表7-19确定冲裁件外形精度为 ；
根据资料[2]表7-17确定模具精度为 。
根据资料[1]表2-1可知：
凹模直径：
根据资料[1]式2-1可知：
代入以上数据可得：
凹模板厚度：
垂直于送料方向的凹模板宽度：
沿送料方向的凹模板长度：
根据模座的国标尺寸，调整尺寸：
根据拉深行程和压边圈厚度，调整尺寸：
凸凹模外形尺寸计算
拉深凹模圆角半径
根据资料[5]式4-36可知：
首次拉深凹模圆角半径：
式中 为坯料直径， ；
为坯料直径， ；
为材料厚度， ；
代入以上数据可得：
代入以上数据可得：
取拉深模间隙：
凸凹模其它外形尺寸
（1）凸凹模高度
根据模具安装关系可知：
凸凹模高度：
式中 为弹簧安装长度，
为卸料板厚度，预取
为凸凹模下表面与卸料板下表面的距离，可取
代入以上数据可得：
考虑拉伸要过圆角等因素，取凸凹模高度：
（2）凸凹模凸缘高度
由于凸凹模与上模座采用M10内六角螺钉连接，螺纹深度应不小于 。
校核压力机
功率校核
根据资料[2]式可知：
压力机电机功率：
式中 为不均匀系数，取 ；
为拉深功， ；
为压力机每分钟行程数， ；
为压力机效率，取 ；
为电机效率，取 。
代入以上数据可得：
压力机电机功率：
由于 ，故选取的压力机额定功率合适。
压力机闭合高度校核
根据设计结构可知：
模具闭合高度：
式中 为上模座高度， ；
压边圈和顶杆
根据实际结构要求，选取压边圈厚度为 ，材料为45钢，热处理 。
压边圈与毛坯接触的一面，要保证毛坯顺利流入筒壁，应保证粗糙度达到 。