轮盘冲压成型工艺与模具设计

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1、摘 要冲压模具在实际工业生产中应用广泛。随着当今科技的进展，模具已经越来越多地被应用到工业生产中来。冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。冲压工艺是一种生产效率很高的、少切屑或无切屑的先进加工方法，在经济和技术方面都有很多的优点。冲压工艺按其变形性质可以分为材料的分别和成形两大类，每一类中包括很多不同的工序.本次设计的零件为轮盘冲压，所用材料是 Q235。本论文分析了该工件的成形工艺，计算了该工件的毛坯外形尺寸及各工序尺寸，并在此根底上确定了合理的冲压工序，分为三道工序分别为工序一落料和拉深，工序二冲孔腰形孔，工序三内外缘翻边。此方案的特点是模具构

2、造简洁，制造本钱低，操作便利，并且尺寸和精度到达工艺要求，具有良好的性价比。本设计工序承受曲柄压力机进展冲压，具有生产效率高、修理简洁、工作环境干净等特点。本文模具进展模具构造的分析，主要零件的设计和模具的经济分析，并且具体介绍了设计方法和步骤。关键词：冲压工艺；模具设计；曲柄压力机；复合模淮海工学院毕业设计论文No10AbstractPunching dies was used widely in industrial production applications. With today”s technology development, mold has been an increasi

3、ng use of industrial production. Punching die can greatly improve labor productivity and reduce the burden of the workers, further more it hasimportant technological progress and economic value.Punching process is a high production efficiency, no or less process methods, in the economic and technica

4、l aspects which has many advantages. The essential procedure of Punching are separating and shaping, each category includes a number of different processes.The design procedure adopts the crank pressure machine to press the parts. Because it has many merits, such as producing efficiency high, mainta

5、ining simple and work surrounding neatness. In this paper ,analyzes the combination die crafts respectively and gives a detailedintroduction to the calculation method and steps .This design components is wheel plate ,the material of wheel plate is Q235.In the paper, the molding technology of the sta

6、inless steel drawing part was analyzed, the dimensions and shape of the blank were calculated, the drawing times and dimensions of the part were determined and made sure on this foundation reasonable of hurtle and press the work preface is divided into three working procedure difference as the first

7、 working procedure is blank and elongating, the second working procedure is the work preface four slice the side and pressing the raised package , the third working procedure is piercing .The characteristics of this project is the molding tool structure simple, the manufacturing cost is low, operati

8、on convenience, and the size and accuracies attain the craft request, having the low price and well quality to compare.Key words:Punching；mold structure；crank ；combination die引 言全世界的钢材中，板材占很大比例，而其中大局部是经过冲压制成成品。如汽车的车身，底盘，邮油箱，散热器片等均是冲压加工而成。冲压件具有薄，均，轻，强的特点， 且工作精度高，价格全都。冲压是一种金属塑性加工方法，其坯料主要是板材，利用冲压设备通过模具

9、的作用， 使之获得所需要的零件外形和尺寸。冲压的三要素是材料、模具和设备。冲压加工要求被加工材料具有较高的塑性和韧性，较低的屈强比和时效敏感性，一般要求碳素钢伸长率 16%、屈强 s/b70%，低合金高强度钢 14%、s/b80%。否则， 冲压成形性能较差，工艺上必需实行肯定的措施。模具是冲压加工的主要工艺装备。冲压件的外表质量、尺寸公差、生产率以及经济效益等与模具构造及其合理设计的关系很大。冲压模具依据冲压工序的组合方式不同分为： 单工序的简洁模、多工序的连续模和复合模。冲压设备主要有机械压力机和液压机。在大批量生产中，应尽量选用高速压力机或多工位自动压力机；在小批量生产中，尤其是大型厚板冲

10、压件的生产中，多承受液压机。它在工业中占有格外重要的地位。随着当今科技的进展， 工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动送料技术也投入到实际的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。模具与压力机是打算冲压质量、精度和生产效率的两个关键因素。先进的压力机只有配备先进的模具，才能充分发挥作用，取得良好效益。同时冲压工艺在各行业都有广泛的应用。(1) 汽车行业的冲压。以拉深为主。在我国这部份主要集中在汽车厂、拖拉机厂、飞机制造厂等大厂，独立的大型冲压拉深厂还很多见。(2) 汽车等行业零部件类冲压。主要

11、是冲剪成形。这局部的企业有很多都归在标准件厂， 也有一些独立的冲压厂，目前一些汽车厂或拖拉机厂的四周都有很多这样的小厂。(3) 电器件冲压厂。这类厂是一个的产业，随着电器的进展而进展起来，这局部厂主要集中在南方。(4) 生活日用品冲压厂。做一些工艺品，餐具等，这些厂近几年也有大的进展。(5) 家用电器部件冲压厂。这些厂都是在我国家用电器进展起来后才消灭的，大局部分布在家电企业内。(6) 特种冲压企业。如航空件的冲压等就属于这类企业，但这些工艺厂也都归在一些大厂。目前国内专业从事冲压的大型企业很少，假设有也是一些小厂。主要特征是零部件或部件厂，这是冲压行业的主要特征。不同于其它毛坯制造厂。本文是

12、轮盘的冲压成形工艺及其模具设计。鉴于以上所述的冲压三要素，该设计应详细论述轮盘的成形工艺特点、所承受的模具构造、冲压加工的具体方法及选用何种性能的压力机。1. 文献综述.1.1 冲压生产工艺概况1.1.1 冲压工艺介绍冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分别，从而获得所需外形和尺寸的冲压件的成形加工方法。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。冲压是高效的生产方法，承受复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道工序，实现由开卷，矫平，冲裁到成形，精整的全自动的生产。生产效率高，劳动条件好，生产本钱低，一般每分钟可生产数百件。冲压的坯料主要是热轧和

13、冷轧的钢板和钢带。世界的钢材中，有 6070%是板材，其中大局部是经过冲压制成的成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压 加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于承受周密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格全都，可以冲压出孔窝、凸台等。冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和外表状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。冲压是高

14、效的生产方法，承受复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高， 劳动条件好，生产本钱低，一般每分钟可生产数百件。1.1.2 冲压的根本工序争辩冲压成形首先需要将冲压工序进展分类，同时还要依据板料冲压变形中的力学特点进展分类，在此根底上分析争辩每一类成形规律，为制定冲压工艺规程、设计模具、确定工艺参数和解决成形工艺中的各种实际问题供给牢靠的依据。所以只有能够充分反映冲压毛坯的受力与变形特点的分类方法，对于冲压成形争辩，才可能具有有用的意义。冲压与其它加工方法相比，在技术方面和经济方面都有其独特的优点，其优点主要是：

15、(1) 生产率高，操作简便，易于实现机械化和自动化，适合于大批量生产；(2) 制件精度较高，尺寸稳定，互换性好；(3) 是一种能耗低、材料利用率高的少、无切削加工方法；(4) 能加工壁薄、外形简单、外表质量好、刚性好、重量轻的零件。加工过程中，轧制板料外表一般不受破坏。冲压工艺按其变形性质可以分为材料的分别和成形两大类，每一类中包括很多不同的工序.分别工序是在冲压过程中，使冲压件与板料在切应力和拉应力作用下，沿肯定的轮廓线相互分别，其冲压件分别面质量应当满足肯定的要求。分别工序主要是指冲裁，包括落料、冲孔、切断、切边、剖切等工序。成形工序是指在冲压过程中，使毛坯在不破坏的条件下发生塑性变形，成

16、为所要求的外形，同时冲压件应当满足尺寸精度方面的要求。成形工序主要包括弯曲、拉深、胀形、翻边、扩口、旋压等工序冲压板料的外表和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度准确、均匀；外表光滑，无斑、无疤、无擦伤、无外表裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延长率高；屈强比低；加工硬化性低。在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都承受机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序把握，可组成

17、高生产率的自动冲压生产线。在每分钟生产数十、数百件冲压件的状况下，在短临时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，经常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个格外重要的问题。1.2.3 冲压工艺设计的根本内容与步骤在清楚了解并把握了原始资料的根底上，工艺设计的根本内容与步骤如下：(1) 分析产品零件图的冲压工艺性冲压工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性，亦即冲压构造外形、尺寸大小、精度要求及所用材料等方面是否符合冲压加工的工艺要求。在工艺设计时，首先分析冲压件的工艺性，目的是为制定工艺方案奠定根底。分析冲压件的工艺性，主要包括如下两方面内容： 对产品图进展工艺性审查依据产品图样，认

18、真分析争辩该冲压件的外形特点、尺寸大小及精度要求，病的可能性，由此了解它们对冲压加工难易程度的影响状况。在分析产品图时，要特别留意零件的极限尺寸如最小冲孔尺寸、最小窄槽宽度、最小孔间距和孔边距、最小弯曲半径、最小拉深圆角半径、尺寸公差、 设计基准及其他特别要求。由于这些要素对所需的工序性质、数量、排列挨次确实定以及冲压定位方式、模具构造形式与制造精度的选择均有显著影响。总之，对产品图进展工艺性审查，其目的就在于明确该零件是否适合冲压加工的工艺特点， 用冲压方法制造是否经济合理及粗要解决的主要技术问题有哪些。 对产品图提出修改意见经过上述的分析争辩，假设觉察冲压件的工艺性很差，则应会同产品设计人

19、员，在不影响产品使用要求的前提下，对冲压件外形、尺寸、精度要求乃至原材料的选用等进展适当的修改。必要时，应建议产品设计部门重设计。具体来说假设觉察产品图中零件外形过于简单，或尺寸精度和外表质量要求太高，或尺寸标注及基准选择不合理，或通过适当转变其局部外形和尺寸，能有利于排样和节约原材料的，或能用薄料代替厚料，用黑色金属代替有色金属，均可向产品设计部门提出修改意见。(2) 确定冲压工艺方案在对冲压件进展工艺性分析的根底上，依据生产批量和工厂现有条件并综合考虑产品质量、生产效率、模具寿命、材料消耗及操作便利安全等因素好，通过对各种方案的认真分析、比较，然后确定一种最正确工艺方案。冲压工艺方案确实定

20、，要求工艺人员能在一系列技术和经济特征具体条件下，通过对各种方案反复争辩，从中寻求最合理、最有效的工艺方案。工艺方案确实定一般可按如下步骤进展： 进展必要的工艺计算依据产品图样，计算毛坯开放尺寸、工序间的半成品尺寸、冲压力。上述工艺计算， 无疑是确定工艺方案所必需的。 提出各种可能的工艺方案在上述有关工艺计算的根底上，通过对冲压件的工序性质、工序数量、工序挨次及工序组合方式的综合分析，提出各种可能的工艺方案。冲压件的工序性质是指工件所需的工序种类，如落料、冲孔、弯曲、拉深、翻边等根本工序，一般可依据冲压件的构造外形直观确定。工序数量主要取决于工件的简单程度、尺寸精度要求及材料的冲压工艺性能。冲

21、压工序挨次的安排，既要考虑冲压件质量的稳定性，又要保证经济上的合理性，它主要取决于各工序的变形特点和尺寸要求。对冲压件的工序性质、数量和工序挨次初步确定之后， 还应考虑这些工序的组合问题。工序的组合要考虑组合的必要性、可行性与组合方式三个方面。组合的必要性取决于生产批量，可行性则受冲压变形特点、工件质量、模具构造及制模条件的限制。组合方式目前主要是复合冲压和连续冲压两种。 选择最正确工艺方案任何一个冲压件往往可有几种不同的冲压工艺方案，因此需综合考虑各方面的因素， 并通过分析、比较，从中选择一种在技术和经济上都较为合理的最正确方案。所谓最正确方案总是相对而言的，它与工厂的具体生产条件有关。因此

22、，在确定工艺方案时，应从工厂现有的生产条件动身，在保证产品质量和满足生产批量要求的前提下，寻求以最经济合理的方式完成冲压件的加工过程。此外还应留意，对某些组合冲压件或有特别要求的冲压件， 尚需考虑非冲压关心工序，如钻孔、铰孔 、车削等机加工工序，焊接、铆合、热处理、外表处理及去毛刺等工序。这些关心工序应视具体状况作出合理安排，有的可放在冲压工序之间进展，有的可置于冲压工序前或后进展。(3) 选择模具类型工艺方案确定后，即确定了冲压加工的工序数量、挨次以及工序的组合方式。选择模具类型时，需综合考虑冲压件的使用要求、生产批量大小、冲压设备状况及模具制造力量等各方面的因素。通过分析比较，最终确定出承

23、受简易模、单工序模、还是承受复合模或级进模。一般来说，简易模聚氨酯橡胶模、低熔点合金模、锌基合金模、板模及钢带冲模等寿命低、本钱低、通常适用于试制、小批量生产。对于生产批量大、精度要求高的冲压件，应选用复合模或级进模。当冲压件尺寸很大时，为便于制造模具及简化模具构造， 应承受单工序模；当冲压件尺寸小且外形简单时，为便于生产操作，常承受复合模或级进模。(4) 选择冲压设备冲压设备选择是工艺设计中的一项重要内容。它直接关系到设备的安全及合理使用， 并对产品质量、模具寿命、生产效率和生产本钱等有着重要影响。设备选择主要包括设备类型和设备规格选择两方面。一般来说，设备类型的选择主要取决于冲压的工艺性质

24、、生产批量、工件的几何尺寸及精度要求等因素，而设备规格的选择主要与冲压力、模具闭合高度及其轮廓尺寸等因素有关。1.1.4 冲压工艺进展概况冲压加工技开头于 18 世纪末叶至 19 世纪初年。由于产业革命促成了动力制造技术的进展，以机械化方式来加工金属板就渐渐成为主流。其后，由于辊轧机Rolling Mill 的制造，生产者利用它来高速，连续地生产金属板。利用外表光滑，厚度均匀的金属板来制造各种饰品，家庭用品以及机械零件的工作方法。逐步形成产业化。不过，利用板金工作方法所制造的精巧产品实际上却是 19 世纪末叶 20 世纪初年的事。此期间随着金属板制造方法及其成型技术的改进，以及大量生产的需要，

25、是冲压加工和其所需的机械已日臻高速且大型化的阶段。今日的冲压加工技术仍旧连续不断在改进其进展进步比往昔更为快速惊人，尤其自动化的推动下，冲压加工技术成为工业生产中降低本钱不行或缺的最正确方案之一。冲压技术的快速进展主要由于其本钱底，外观秀丽、重量轻、加工厚度均匀、能大量生产、有优越的互换性与尺寸精度良好等。同时起工作时间短，节约劳力。适用于自动操作范围广泛和无须娴熟技术人员等制造业。能满足轻、薄、短、细、小的产品要求。此外又有生产量愈大，生产本钱愈底的特点。与讲求价廉物美的现代生活用品趋势极为吻合。冲压加工适用于制造周密机械、飞机、汽车、轮胎、军火、建筑用板金零件及其钟表、计算机、照相机、打字

26、机、大家、电机、电子、家电等诸多产品的零组件。其应用范围极为广泛。近来多数机械加工产品、铸件、压铸品、铸造品已渐渐被冲压品所取代。所谓“冲压加工”就是指利用板金加工机械Sheet Metal Working Machine 泛称冲压机械即冲床或压床 Press其专用工具，即模具 Die对薄板金属试行冲剪、成型、弯曲、拉深、压缩等加工。借以制造各种工业用及家用钣金零件与制品。而所谓“薄钣” 一般是指厚度在 3.2mm 以下的金属板。1.2 模具的技术进展1.2.1 模具技术介绍改革开放以来，随着国民经济的高速进展，市场对模具的需求量不断增长。模具，是工业生产的根底工艺装备，在电子、汽车、电机、电

27、器、仪表、家电和通讯等产品中，6080的零部件都依靠模具成形，模具质量的凹凸打算着产品质量的凹凸，模具生产的工艺水平及科技含量的凹凸，已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志，它在很大程度上打算着产品的质量、效益、产品的开发力量，打算着一个国家制造业的国际竞争力。 因此，模具被称之为“百业之母”。近年来，模具工业始终以 15%左右的增长速度快速进展，模具工业企业的全部制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速进展。我国模具工业的技术水平近年来也取得了长足的进步。大型、周密、简单、高效和长寿命模具上了一个台阶。大型简单冲模以汽车掩盖件模具为代表，已能生

28、产局部型轿车的掩盖件模具。表达高水平制造技术的多工位级进模的掩盖面，已从电机、电器铁芯片模具，扩展到接插件、电子枪零件、空调器散热片等家电零件模具。在周密塑料模具方面， 已能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型周密简单压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。在现代工业生产中，模具是生产各种产品的重要工艺装备，它以其特定的外形通过肯定的方式使得材料成形。承受模具生产零部件，具有生产效率高、质量好、本钱低、节约能源和原材料等一系列优点，在铸造、锻造、冲压、塑料、橡胶、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生产行业中得到了广泛的应用，成为当代工业生产的重要手

29、段和工艺进展方向。模具工业对国民及和社会的进展起着越来越重要的作用。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越生疏到产品质量、本钱和产品的开发力量的重要性。而模具制造是整个链条中最根底的要素之一，模具制造技术现已成为衡量国家经济实力的标志之一。1.2.2 国内外的模具设计进展概况(1) 模具分类及其特征模具根本上是单件生产的，其外形简单，对构造强度、刚度、外表硬度、外表粗糙度和加工精度都有很高的要求，所以模具生产需要有很高的技术水平。加工金属的模具按所承受的加工工艺分类，常用的有：冲压模，包括冲裁模、弯曲模、拉深模、翻孔模、缩孔模、起伏模、胀形模、整形模等；锻模，包括模锻

30、用锻模、镦锻模等；以及挤压模和压铸模。用于加工非金属和粉末冶金的模具，则按加工对象命名和分类，有塑料模、橡胶模和粉末冶金模等。冲模大型冲模掩盖件模具为代表。我国已能生产局部轿车掩盖件模具。如东风汽车公司冲模厂，已设计制造了富康轿车局部内掩盖件模具。一汽模具中心生产了捷达王轿车外掩盖件模具。轿车掩盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点。可代表掩盖件模具的水平。在设计制造方法，模具构造功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步。有代表性的是集机电一体化的铁芯周密自动叠片多功能模具，已到达国际水平。如南京长江机器制造厂的电机铁芯自动叠铆硬质合金多工位级进模具有自动冲切

31、、叠压、铆合、计数、分组，转子铁芯扭斜，安全保护等功能，凹模承受拼块式， 零备件可互换。常州宝马集团公司的步进电机定转子带双回叠片硬质合金级进模。具有转子冲片落料、旋转 72再叠片，定子冲片落料、回转 90再叠片、(以消退料厚误差)等功能。塑料模塑料模应用最广泛的一类模具。近年来，我国塑料模有长足的进步。在大型塑料模方面，已能生产 34大屏幕彩电塑壳模具，6kg 大容量洗衣机全套塑料模具及汽车保险杠和整体仪表板等的塑料模具。模具重要可达 10-20 吨。在周密塑料模具方面，能生产多型腔小模数齿轮模具和 600 腔塑封模具，还能生产厚度仅为 0.08mm 的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门

32、窗挤出模等。在制造技术方面，首先是承受CAD/CAM 技术，用计算机造型、编程并由数控机床加工已是主要手段，CAE 软件也得到应用。一般均承受内热式或外热式热流道装置。少数单位承受具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具，完全消退了制件的浇口痕迹。其它冲裁模平面冲裁模可用电火花加工初成形，再用成形磨削、坐标磨削等方法进一步提高精度。坐标磨床一般用于模具的周密定位，以保证周密孔径和孔距。也可用计算机数控连续轨迹坐标磨床，磨削任何曲线外形的凸模和凹模。型腔模主要用于立体外形工件的成形，因此在长、宽、高三个方向都有尺寸要求，外形简单，制造难度较大。像冷挤压模、压铸模、粉末冶金模、塑料模、橡胶模等都属

33、于型腔模，型腔模多用仿形铣床加工、电火花加工和电解加工。将仿形铣加工与数控联合应用， 和在电火花加工中增加三向平动头装置，都可提高型腔的加工质量。(2) 现代模具工业的进展趋势现代模具与传统模具不同，它不仅外形与构造格外简单，而且技术要求更高，用传统的模具制造方法明显难于制造，必需借助于现代化科学技术的进展，承受先进制造技术， 才能到达技术要求。当前整个工业生产的进展特点是产品品种多、更快、市场竞争剧烈。为适应市场对模具制造的短交货期，高精度、低本钱的迫切要求，模具将有如下进展趋势。愈来愈高的模具精度 10 年前，周密模具一般为 5m，现在已达 2-3m，不久 1m 精度的模具马上上市。随着零

34、件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度要求在1m 以内，这就要求进展超精加工。 日趋大型化的模具 这一方面是由于用模具成形的零件日渐大型化，另一方面也是由于高生产率要求的一模多腔现在有的已达一模几百腔所致。扩大应用热流道技术 由于承受热流道技术的模具可提高制件的产效率和质量，并能大幅度节约制件的原材料。因此，热流道技术的应用在国外进展较快，很多塑料模具厂所生产的模具 50%以上承受的热流道技术，甚至 80%以上，效果格外明显。热流道在国内也已用于生产，有些企业使用率到达 20%30%。1.2.3 将来冲压模具制造技术进展趋势模具技术的进展应当为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量

35、好”、“价格低”的要求效劳。到达这一要求急需进展如下几项：(1) 全面推广技术模具技术是模具设计制造的进展方向。随着微机软件的进展和进步，普及技术的条件已根本成熟，各企业将加大 技术培训和技术效劳的力度；进一步扩大技术的应用范围。计算机和网络的进展正使技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重整合，使虚拟制造成为可能。(2) 高速铣削加工国外近年来进展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的外表光滑度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的进展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了的活力。目前它已向更高的灵敏化、智

36、能化、集成化方向进展。(3) 模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统供给了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸 多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，信任在“十五”期间将发挥更大的作用。(4) 电火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的技术，它是有高速旋转的简洁的管状电极作三维或二维轮廓加工像数控铣一样，因此不再需要制

37、造简单的成型电极，这明显是电火花成形加工领域的重大进展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。估量这一技术将得到进展。(5) 提高模具标准化程度我国模具标准化程度正在不断提高，估量目前我国模具标准件使用掩盖率已到达30% 左右。国外兴旺国家一般为 80%左右。(6) 优质材料及先进外表处理技术选用优质钢材和应用相应的外表处理技术来提高模具的寿命就显得格外必要。模具热处理和外表处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的进展方向是承受真空热处理。模具外表处理除完善应进展工艺先进的气相沉积、等、等离子喷涂等技术。(7) 模具研磨抛光将自动化、智能化模具外表的质量对模具使用寿命、制

38、件外观质量等方面均有较大的影响，争辩自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具外表质量是重要的进展趋势。2 方案论证2.1 冲压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，即冲压件的构造、外形，尺寸及公式差等技术要求是否符合冲压加工的工艺要求。工艺性是否合理，对冲压件的质量、模具寿命和生产率有很大的影响。(1) 冲压工件为轮盘，工件图见图 1。该工件外轮廓为圆形，直径为 71mm。图 1 工件图(2) 该工件外形尺寸精度要求为冲压件的经济精度。从变形的程度来看属于局部浅拉深的起伏件，但需要内外缘同时翻边。因此，在起伏过程中能否一次成型，保证工件平坦而且无裂纹是该工件

39、模具设计的关键。(3) 该零件用 Q235-A 制造，且外形规章，适宜承受冲压加工。(4) 由于该产品大批量生产，不宜承受单一工序，而用级进模模构造又太简单，所以适用于复合模。2.2 工艺方案论证2.2.1 该冲压零件需要的根本工序落料、冲孔、拉深、翻边。2.2.2 该工件设计的出拟工艺方案方案一：落料拉深与冲中间孔复合外缘翻边复合。方案二：落料拉深冲孔外缘翻边。方案二：落料与拉深复合冲中间孔和外缘翻边。2.2.3 工序组合方案及比较方案一：落料拉深与冲中间孔复合，外缘翻边。该方案的特点是落料拉深冲孔工件中间孔的尺寸难以保证，构造简单。方案二：落料拉深冲孔外缘翻边。该方案的特点是模具制造简洁，

40、工件尺寸比较准确，但工序过于简单，生产效率不高。方案三：落料与拉深复合，冲中间孔和外缘翻边。冲孔与修边复合。该方案的特点是模具制造简洁，模具使用寿命长。工件外形尺寸较准确，而且工序比较少。大大提高了工件的生产效率。2.3 确定工艺方案落料与拉深复合冲中间孔和外缘翻边。3 工艺计算3.1 搭边3.1.1 毛坯尺寸计算依据等面积原则，用解析法求该零件的毛胚直径。首先将该零件分成圆，圆环，圆锥台三个简洁的几何体，由表 1 查得它们的面积公式分别为：A1= d12/4=3.1438/4=1133.542A2= (d32-d 2)/4=3.1458-42)/4=1256 A3= l(d12+d22)/2

41、=3.144.840=602.88则毛坯开放尺寸 D=71.1mm表 1 有凸缘圆简件的修边余量hmmd凸1.5以下1.5-22-2.52.5-3附图251.61.41.21502.521.81.61003.532.52.21504.33.632.520054.23.52.72505.54.63.82.83006543凸缘直径凸缘的相对直径d凸/d3.1.2 搭边计算排样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的工件。搭边还可以使条料有肯定的刚度，便于送进。搭边值要合理确定。从节约材料动身，搭边值越小越好，但搭边小于肯定数值后，对模具寿命和剪切外

42、表质量不利。在搭边值过小时，作用在凸模侧外表上的法向压力沿着落料毛坯周长的分布将不均匀。为了使作用在毛坯侧外表上的应力沿切离毛坯周长的变化不大，必需使搭边的最小宽度大于塑变区的宽度，而塑变区宽度与材料性质和材料厚度有关， 一般约等于 0.5t。所以搭边的最小宽度可取大约等于毛坯的厚度。假设搭边值小于材料厚度， 在冲裁中还可能被拉入凸、凹模间隙中，使零件产生毛刺，甚至损坏模具刃口，降低模具寿命。Q235-A 在冲裁时的搭边值，t=1mm.降低模具寿命。查表 1 得，搭边值 a=1.5mm,a1=1.5mm.表 2 冲裁金属材料的搭边值(单位为mm)材料厚度手工送料自动送料t圆形非圆形往复送料aa

43、1aa1aa1aa11.51.521.53221.52.523.52.5322.5232.543.532.53.53544343546554546576656576877676879887-1大于 1-2大于 2-3大于 3-4大于 4-5大于 5-6大于 6-88 以上注：a材料宽度方向上的搭边值；1a 材料长度方向上的搭边值；3.1.2 条料的宽度的计算：条料宽度 B= D0+2c=71.1mm+21.5mm=74.1mm c侧搭边的最小值条料送进步距 h=71.1mm+1.5mm=72.6mm3.1.3 材料的经济利用在冲压零件的本钱中，材料费用占 60%以上，因此材料的经济利用是一个重

44、要问题， 而材料的经济利用又与排样方式有关。衡量排样经济性的标准是材料利用率，也就是工件的实际面积与所占材料面积的比值，可分为：一个进距内的材料利用率:=nF/Bh100%(3-1)式中：F冲裁件面积可以包括冲出小孔在内；n一个进距内冲件数目； B条料宽度；h进距。则 = nF/Bh100%= 74%3.2 排样工件的合理布置即材料的经济利用与零件的外形有亲热关系。按零件的不同几何外形，可得出其适合的排样类型，经分析该零件的排样类型如图 2。3.3 半成品尺寸计算图 2 排样图3.3.1 计算毛坯翻边预制孔直径 d d=D-2(H-0.43r-0.72t)式中：D翻边直径mm,D=16mm+1

45、=17mm；H翻边高度mm,H=1.4mm；r竖边缘的圆角半径mm，r=1mm； t料厚mm,t=1mm.则 d=17mm- 2(1.4-0.431-0.721)mm=16.5mm翻边高度 h=1.4mm 时，翻边系数 K=d/D=0.97，查表 3，用圆柱形凸模，用冲孔模冲孔时， K极限翻边系数=0.85K=0.97，即一次能安全翻出 h=1.4mm 的高度。外缘翻边可算得 K=0.92。K 极限翻边系数=0.85K=0.92，即外缘也能一次安全翻出h=3.4mm 的高度。翻孔 的比值边加 工 10050352015108d/t6.5531表 3低碳钢的极限翻边系数K方法方法球钻 后0.70

46、0.600.520.450.400.360.330.310.300.250.20形去 毛凸模刺 用冲 孔0.750.650.570.520.480.450.440.430.420.42模 冲孔圆钻后 0.80毛0.700.600.500.450.420.400.370.350.300.25柱去形刺 用凸冲孔0.850.750.650.600.550.520.500.500.480.47模模 冲孔4 落料拉深复合模模具设计4.1 工作零件设计4.1.1 刃口尺寸计算(1) 落料模：圆形凹模和凸模可承受分开加工的方法。图 3 凸模落料件直径为 70.2mm，以未注公差按 IT13 级计算，查表 4

47、 得，其极限偏差 =0.46mm。磨损系数由表 5 得 x=0.5, 由表 5 查得，凹模的制造公差 =0.012mm,凸公差等级根本尺寸料厚-33-66-1010-1818-30t30-5050-8080-120120-180180-260表 4冲裁件内形和外形的尺寸公差(单位为 mm)IT13 级-10.140.160.220.270.33IT14 级IT14 级1-2.50.250.300.360.430.52IT12 级IT13 级-10.390.460.54IT14 级1.001.15IT14 级1-2.50.620.740.87材料厚度非圆形圆形t/mm10.750.50.75差

48、/mm0.5工件公表 5磨损系数x-10.160.17-0.350.360.160.161-20.200.21-0.410.420.200.202-40.240.25-0.490.500.240.2440.300.31-0.590.600.300.30表 6圆形凸、凹模的极限偏差单位为料基本尺寸厚-1010-5050-100100-150150-200t凸凹凸凹凸凹凸凹凸凹0.8+0.007-0.005+0.008-0.006+0.010-0.007+0.012-0.0081.0+0.008-0.006+0.010-0.007+0.012-0.008+0.015-0.010+0.017-0.0

49、121.2+0.010-0.007+0.012-0.008+0.015-0.010+0.017-0.012+0.022-0.0141.5+0.012-0.008+0.015-0.010+0.017-0.012+0.020-0.014+0.025-0.0171.8+0.015-0.010+0.017-0.012+0.020-0.014+0.025-0.017+0.029-0.0192.0+0.017-0.012+0.020-0.014+0.025-0.017+0.029-0.019+0.032-0.021则 D 凹=D-x + 凹 =70.2-0.51.00 +0 0.008(4-1)=69.7

50、 +00.008又由表 7 查得，Zmin=0.100mm,Zmax=0.140mm材料厚 08、10、35、09Mn、16Mn40、5065Mn度A3、B3表 7 冲裁模初始双面间隙z(z=2c)单位为ZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax小于 0.5极小间隙0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.0600.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.0640.0921.00.1000.1400.1000.1400.1000.1400.0900.1261.50.1320.2400.1700.2400.17

51、00.2302.00.2460.3600.2600.3800.2600.3802.50.3600.5000.3800.5400.3800.540由表 7 查得，=0.010mm凸淮海工学院毕业设计论文No21则 D=D-x -Zmin-=70.2-0.51.00-0.100 0(4-2)凸凸-=69.7 00.01 mm- 0.01式中:D落料凹模的刃口尺寸mm；凹D落料凸模的刃口尺寸mm；凸D落料件外形的最大的极限尺寸mm； d冲孔件孔径的最小极限尺寸mm；o 零件的公差mm；Zmin，Zmax最小和最大合理间隙mm；凹模的制造公差mm；凹凸模的制造公差mm；凸校核：+=0.008+0.01

52、=0.018mmZman-Zmin=0.04mm凹凸故上述计算是恰当的。(2) 拉深模：拉深件直径为 60mm 的凸、凹模刃口尺寸按以下公式计算：D=(d+0.4 +2c) + 凹(4-3)凹D=d+0.4(4-4)凸- 凸式中：c拉深成形模的单边间隙，c=1. t=1.0mm。查表 4 得， =0.46mm,查表 8 得，=0.05mm, =0.08mm.凹凸材料工件直径的基本尺寸厚度-1010-5050-200200-500凸凹凸凹凸凹凸凹表 8 圆形拉深模凸、凹模的制造公差单位为0.250.0150.0100.020.0100.030.0150.030.0150.350.0200.010

53、0.030.0200.040.0200.040.0250.500.0300.0150.040.0300.050.0300.050.0350.800.0400.0250.060.0350.060.0400.060.0401.000.0450.0300.070.0400.080.0500.080.0601.200.0550.0400.080.0500.090.0600.100.0701.500.0650.0500.090.0600.100.0700.120.0802.000.0800.0550.110.0700.120.0800.140.0902.500.0950.0600.130.0850.15

54、0.1000.170.1203.500.150.1000.180.1200.200.140则 D=(d+0.4+2c) + 凹=60+0.40.46+21.0+ 0.05(4-5)凹0=62.2+00.05 mmo-D=d+0.4 =(60+0.40.46) 0(4-6)凸凸- 0.05- 0.05=60.2 0mm淮海工学院毕业设计论文No264.2.2 工序力计算（1） 落料力计算：F=1.3Lt(4-7)落式中：F落料力落L工件外轮廓周长，LD t材料厚度，t=.mm 材料的抗剪强度a，可查表 9 得到。材料名称牌号材料状态抗剪强度/MPa抗拉强度伸长率屈服强度sb/MPa10()s /

55、MPas表 9 黑色金属的力学性能一般碳素结Q195未退火260-320320-40028-33构钢Q215270-340340-42026-31220Q235310-380380-47021-25240Q255340-420420-52019-23260Q275400-500500-62015-19280优质碳素钢05已退火2002302805F210-300260-3803208F220-310280-3903218008260-360300-4503220010F220-340280-4203019010250-370300-4402921020320-440360-5102525040

56、440-560520-67018340则 F45=1.33.1470.21.0320=91.7 kN440-580550-70016360落（2） 卸料力F=KF卸落落(4-8)式中: K-因数，查表 10 得，K卸=0.05卸表 10 卸料力、推件力和顶件力系数(单位为mm)料厚K卸K推K顶钢0.10.1-0.50.5-2.52.5-6.56.5铝、铝合金0.065-0.0750.045-0.0550.04-0.050.03-0.040.02-0.030.025-0.080.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.030.03-0.07紫铜、黄铜0.02-0.060.03-0.09则 F=K卸落F=0.0591.7kN=4.59 kN落（3） 拉深力计算由于该零件为浅拉深，故可按有压边圈的圆筒形件近似计算bF=Kdts4-9拉式中