5 落料拉深模结构及工作部分主要尺寸计算
模具主要工作部分有落料凹模、凸凹模、拉深凸模三部分。
5.1 刃口尺寸计算
模具凸凹模刃口尺寸精度直接影响冲裁生产的技术经济效果,模具的合理间隙也
要靠凸凹模刃口尺寸及其工差来保证。应该根据冲裁变形规律、冲裁的磨损规律和经济的合理性综合考虑，并遵循如下原则：
（1）设计落料模时,应以凹模尺寸为基准,间隙取在凸模上,靠减小其尺寸获得。 （2）根据冲模的磨损规律,凹模的磨损使落料件轮廓尺寸增大,因此设计落料模时,凹模的刃口尺寸应等于或接近于工件的下极限尺寸。
（3）冲裁模在使用中，由于磨损间隙值将不断增大，因此设计时，新模都必须选取最小合理间隙cmin，使模具具有较长的寿命。
（4）根据工件尺寸公差的要求，确定模具刃口尺寸的公差等级，如附表2。 5.1.1 凹模刃口尺寸计算
零件图上全末标注公差,按经济精度IT13算。
凸凹模刃口尺寸确定方法按配合加工的方法，所谓配合加工就是在凸模和凹模中先选取定一件为基准件，制造好后用它的实际刃口尺寸来配合做另一件，使它们之间达到最小合理间隙值。凸凹模配合加工方法有利于获得最小合理间隙，放宽对模具加工设备的精度要求。落料时，先做凹模，以它为基准件配作凸模，保证最小的合理间隙值。
查《简明冲压工艺与模具设计手册》55页表5-3冲裁模初始间隙c，得材料厚度为2mm时，cmin=0.060mm cmax=0.080 mm
查《简明冲压工艺与模具设计手册》59页表5-5规则形状（圆形、方形）冲裁凸
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模、凹模的极限偏差，得凸模偏差保证单边间隙为0.060～0.080。
凹模尺寸如图9
?p=-0.030mm ,凹模偏差?d=+0.040mm
采用凸模与凹模配合加工的方法，并以落料凹模为基准，凸模按凹模尺寸配制,
C凹1C1A凹2A2A1A凹1
落料件图9凹模尺寸图
凹模图中A类尺寸是磨损后增大的尺寸,C类尺寸是磨损不变的尺寸。未标注公差的零
?0.63?0.54?0.33件尺寸用IT13按附表3得公差为:140.80；110.80 ； 300 。
按公式 Ad=(A-x?)0??d[3]
……………………………(6-1) 计算
Ad——凹模的刃口尺寸；
A——落料件的基本尺寸
x——系数，当精度为IT11～13时，取0.75； ?——工件的公差。
A凹1=(A1-x?1)0??d?0.040?0.040=(140.8-0.75×0.63)0=140.30 mm ?0.040?0.040=(110.8-0.75×0.54)0=110.30 mm
A凹2=(A2-x?2)0??dC凹1=C??d=30?0.040 mm
5.1.2 凸模刃口尺寸计算
因采用凸模与凹模配合加工的方法,凸模的尺寸计算公式为:
0Ap=(A-x?-2cmin)??p[3]
…………………………(6-2)
Ap——凸模的刃口尺寸。
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0?0.040?0.040= 140.30 mm A凸1=(A1-x?1-2cmin)??p=(140.8-0.75×0.63-2×0.060)00?0.040?0.040A凸2=(A2-x?2-2cmin)??p=(110.8-0.75×0.54-2×0.060)00= 110.3 mm
C凸1=C??d=30?0.040 mm 5.1.3 冲裁间隙
由于冲裁件断面质量.尺寸精度要求不高时,应优先采用大间隙,以利于提高冲模寿命,查《简明冲压工艺与模具设计手册》54页表5-2冲金属材料裁模间隙值表,得知低碳钢08F的初始间隙>(10～12.5)% ?=0.2～0.25mm
5.2 落料凹模结构设计
5.2.1 凹模的高度
凹模的厚度主要不是从强度需要考虑的,而是从连接螺丝钉旋入深度与凹模刚度的需要考虑的。凹模板的厚度一般应不小于10mm，特别是小型的模具可取8mm。随着凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也相应增大。
整体凹模的高度按如下经验公式估算：
H=kb（mm）……………………………………(6-3)
[3]
k——考虑材料板厚影响的系数，按附表4查得k为0.2； b——冲裁件最大外形尺寸。
H=kb=0.2×140.8=28.16（mm）
如图,考虑到刚度和修磨量以及配合,取H=90（mm） 5.2.2 凹模壁厚c
凹模壁厚主要考虑布置连接螺钉孔和销钉孔的需要,同时也能保证凹模的强度的刚度:
C=(1.5～2)H=(105～140) mm …………………(6-4) 根据模具设计手册,最小壁厚为4.9mm。 5.2.3 凹模的孔口型式
凹模的孔口型式：凹模一般有以下几种常用的孔口型式。①斜壁式，该型式冲裁
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[3]
件容易通过，凹模磨损后的修磨量较小，但刃口强度较低，孔口尺寸在修磨后略有增大。一般用于形状简单且精度要求不高的零件冲裁；②直壁式，此型特点是制造方便,刃口强度较高，刃磨后工作部分尺寸不变，但在孔口内可能积存冲裁件而增加冲裁力和孔口的磨损。孔口磨损后每次修磨量较大。所以模具的总寿命较低。适用于冲裁形状复杂且精度要求较高的冲压件，在落料模、冲孔模、复合模中广泛采用；③凸台式，其淬火硬度为35～40HRC,是一种低硬度的凹模刃口。可用锤打斜面的方法来调整间隙,直至试出合格的冲件为止。主要用于冲裁材料厚度要 0.3mm以下的小间隙、无间隙模具。本设计中选②直壁式孔口。凹模的结构图如下图10:
图10凹模孔口
5.3 拉深凸凹模的设计
5.3.1 拉深凸凹模的圆角半径
拉深模的凸模及凹模圆角半径与拉深成形有很大的影响，如果凹模圆角半径rd过小，材料流过它就困难，弯曲变形阻力，摩擦力，反向弯曲的校直力都大，会使拉深力增大，工件筒壁容易挂伤，变薄严重。甚至在危险断面处拉破，同时，材料对凹模的压力增加，磨损增大，影响模具寿命；这样，材料变形受限制，必须采用较大的拉
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深系数。在生产上一般应尽量避免采用过小的凹模圆角半径。rd过大则会减小压边面积，拉深初期不与模具表面接触的毛坯宽度加大, 在拉深后期，毛坯外缘过早地离开压边圈，容易起皱，甚至拉裂，并且在侧壁下部和口部都形成皱折。尤其当毛坯的相对厚度小时，这个现象更严重。因此对于变形量大处，就需用较大的rd。如图11
根据经验数据法,参照《冲压工艺与模具设计》242页表4-7首次拉深凹模圆角半
径rd(mm） 得当材料板厚?3mm时,
rd=(10～6)t=(10～4)×2=(20～8 )mm
取rd=8 mm
图11凹模圆角
凸模圆角半径rp对拉深工作也有影响，但没有凹模圆角半径的影响大，但其值也要合适才行。rp太小，则毛坯在rp处弯曲变形大，使危险断面强度降低，极限拉深系数增大。即使工件不在危险断面处被拉裂，其厚度也会严重变薄，在多次拉深时， 这个局部变薄和弯曲变形的痕迹，会在成品零件的侧壁上遗留下来，影响零件的质量；而且，多工序拉深时，后继工序的压边圈圆角半径等于前道工序的凸模圆角半径；所以，当rp过小时，在以后的拉深工序中毛坯沿压边圈滑动的阻力会增大，这对拉深过程是不利的，因而，凸模圆角半径不能太小。rp过大后会使rp处在拉深初期不与模具表面接触，处与压边圈作用之外的毛坯宽度增加，因而这部分材料很容易起皱。如图12
当rp过大时，则毛坯底部的承压面积减小，悬空部分过大，容易产生底部的局部拉深和内皱。按经验公式rp=
（0.7～1）rd，一次拉深成形时，rp应等于零件的内圆角半径，但 图12
凸模圆角
不受压边力作用区不得小于材料的厚度，故对于此一次拉深成形的工件，取rp 等于零件的内圆角半径。即:rp=7.2mm
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