弹簧座的冲压工艺及落料拉深复合模具设计【优秀课程毕业设计含9张CAD图纸带任务书+开题报告】-cymj16

弹簧座的冲压工艺及落料拉深复合模具设计【优秀课程毕业设计含9张CAD图纸带任务书+开题报告】-cymj16弹簧座的冲压工艺及落料拉深复合模具设计摘要：冲压模具作为制造产品（或半产品）的一种工具，其作用是完成某种工艺。模具设计必须满足工艺要求，最终满足产品的形状、尺寸和精度的要求。因此冲压设计师必须掌握冲压工艺，包括冲压工艺的分类、各种工艺计算、工艺制订等基础知识，而后才可以选择模具的类型，进行模具设计，使模具的类型表面质量、尺寸精度结构及尺寸等满足工艺及产品的要求。冷冲压工艺大致分两类：分离工序和成型工序。分离工序的目的是在冲压过程中将冲压件与板料按一定的轮廓线进行分离：分离工序又可分为落料、冲孔和剪切等。成型工序的目的是使冲压毛胚在不破坏其完整性的条件下产生塑性变形，并转化成产品所需要的形状：成形工序又分为弯曲、拉深、翻边、翻孔、胀形、扩孔等。对本零件的首道工序，本设计用正装落料拉深复合模来完成。考虑到工件属于旋转体，是一般凸缘圆筒件，形状简单、对称。而且所用材料08钢的塑性和韧性均高,无回火脆性倾向，拉深工艺性较好，圆角也较适合。故模具制造方便，两道工序在一副模具中完成，生产效率高。关键词：复合模  拉深工艺   塑性   韧性  模具制造Abstract：Hurtle a kind of tool of press the molding tool conduct and actions  manufacturing product( or the half product), its function is to complete a certain craft. Therefore hurtling to press designer must control to hurtle to press the craft, the classification, various craft calculation, craft that includes to hurtle to press the craft establishes etc. the foundation knowledge, just can choose the type of the molding tool and then, carry on the molding tool design, make the type, structure and size etc. of the molding tool satisfy the request of the craft and product.   Cold hurtle to press the craft to divide mostly two type: Separate the work preface and model the work preface. Purpose that separates the work preface is at hurtle to ran over the distance lieutenant general to hurtle to press the piece and planks to anticipate to press certain outline line to carry on the separation: Separating the work preface can is divided in to fall to anticipate again, blunt bore and shear to slice etc. The purpose that models the work preface is to make hurtle to press the hair  , the creation transforms under the condition of not break its integrity, and convert the shape that product need: Take shape the work preface and is divided into the flection and pull deep, turn over the side, turn over the bore, bulge form and expand the bore, etc. Cold hurtle to press the molding tool is main craft equipments that hurtles to press to produce. Hurtle the surface quantity, size accuracy, rate of production and the economy performance etc.To the first work preface of the spare parts, this design use just pack to fall to anticipate to pull the deep compound mold to complete. In consideration of the work piece belongs to revolve the body, is a tube of general convex good luck piece, the shape is simple, symmetry. And 08  plastic and tenacities of the steels of material use are all high, did not return to the fire frailty sexual orientation, pull the deep craft better, a Cape is also iner keeping with. The past molding tool manufacturing is convenient, two work prefaces complete in a molding tool, producing the efficiency high.Keyword: The compound mold pulls、 the deep craft、 plastic 、plastictenacity molding tool manufacturing目录绪论1第1章  设计内容及要求  4第2章  零件的工艺性分析52.1 毛坯材料的分析52.2 工艺分析5第3章  冲压工艺方案的确定6第4章  主要设计计算74.1 毛坯尺寸计算（应按拉深件的中线尺寸计算）74.1.1 确定毛坯尺寸计算的依据74.1.2 计算毛坯直径74.2 排样方式确定74.2.1 排样相关计算74.3 成形次数的确定84.4 判断是否用压边装置84.5 确定工件各次拉深的尺寸94.5.1 首次拉深直径94.5.2 计算以后各次拉深工序件尺寸104.6 冲压工序压力计算104.6.1 落料力的计算104.6.2 压边力计算114.6.3 拉深力的计算114.6.4 冲压工艺总力114.7 压力中心的确定114.8 工作部分尺寸计算114.8.1 落料刃口尺寸计算114.8.2 拉深部分尺寸计算12第5章  模具的总体设计145.1 模具类型的选择145.2 定位方式的选择145.3 卸料、出件方式的选择145.4 压边装置的确定145.5 导向方式的选择14第6章  主要零部分的结构设计156.1 工作零件的结构设计156.1.1 落料凹模的设计156.1.2 拉深凸模的设计156.1.3 凹凸模的设计166.2 其它零部分的设计166.2.1 弹性元件的设计166.2.2 模架及其它零部分的选用17第7章  模具总装图及其工作过程的分析187.1 模具总装图187.2 模具工作过程分析18第8章  冲压设备的选定20第9章  工作零件的加工工艺性21第10章 模具的装配过程2210.1 装配前的准备2210.2 装入模柄2210.3 装配凸凹模2210.4 装配凸模2210.5 装配下模2310.6 装配上模2310.7 安装凹模2310.8 试切2310.9 装配其它零件23第11章  模具调试2411.1 模具调试的目的2411.2 模具的调试2411.3 该模具的调试25结论26致谢27参考文献28附表29【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】.bat上垫板和固定板.dwg下垫板.dwg下模座.dwg凸凹模.dwg图纸9张.dwg导料板兼卸料板.dwg弹簧座的冲压工艺及落料拉深复合模具设计.doc弹簧座的冲压工艺及落料拉深复合模具设计任务书.doc弹簧座的冲压工艺及落料拉深复合模具设计开题报告.doc拉深凸模.dwg排样图.dwg摘要.doc文件清单.txt目录.doc落料凸凹模.dwg装配图.dwg 1 摘要： 冲压模具作为制造产品（或半产品）的一种工具，其作用是完成某种工艺。模具设计必须满足工艺要求，最终满足产品的形状、尺寸和精度的要求。因此冲压设计师必须掌握冲压工艺，包括冲压工艺的分类、各种工艺计算、工艺制订等基础知识，而后才可以选择模具的类型，进行模具设计，使模具的类型表面质量、尺寸精度结构及尺寸等满足工艺及产品的要求。 冷冲压工艺大致分两类：分离工序和成型工序。分离工序的目的是在冲压过程中将冲压件与板料按一定的轮廓线进行分离：分离工序又可分为落料、冲孔和剪切等。成型工序的目的是使冲压毛胚在不破坏其完 整性的条件下产生塑性变形，并转化成产品所需要的形状：成形工序又分为弯曲、拉深、翻边、翻孔、胀形、扩孔等。 对本零件的首道工序，本设计用正装落料拉深复合模来完成。考虑到工件 属于旋转体，是一般凸缘圆筒件，形状 简单、对称。 而且所用材料 08 钢的塑性和韧性均高 ,无回火脆性倾向，拉深工艺性较好，圆角也较适合。故模具制造方便，两道工序在一副模具中完成，生产效率高。 关键词： 复合模 拉深工艺 塑性 韧性 模具制造 2 a of of or is to a to to to to to of on of of to to is at to to to to to to on is in to to to is to to , of is to is to to of To of to to to to In of to is a of is 8 of of to a is 3 in a 4 目录 绪论 . 1 第 1 章 设计内容及要求 . 4 第 2 章 零件的工艺性分析 . 5 坯材料的分析 . 5 艺分析 . 5 第 3 章 冲压工艺方案的确定 . 6 第 4 章 主要设计计算 . 7 坯尺寸计算（应按拉深件的中线尺寸计算） . 7 定毛坯尺寸计算的依据 . 7 算毛坯直径 . 7 样方式确定 . 7 样相关计算 . 7 形次数的确定 . 8 断是否用压边装置 . 8 定工件各次拉深的尺寸 . 9 次拉深直径 . 9 算以后各次拉深工序件尺寸 . 10 压工序压力计算 . 10 料力的计算 . 10 边力计算 . 11 深力的计算 . 11 压工艺总力 . 11 力中心的确定 . 11 作部分尺寸计算 . 11 5 料刃口尺寸计算 . 11 深部分尺寸计算 . 12 第 5 章 模具的总体设计 . 14 具类型的选择 . 14 位方式的选择 . 14 料、出件方式的选择 . 14 边装置的确定 . 14 向方式的选择 . 14 第 6 章 主要零部分的结构设计 . 15 作零件的结构设计 . 15 料凹模的设计 . 15 深凸模的设计 . 15 凸模 的设计 . 16 它零部分的设计 . 16 性元件的设计 . 16 架及其它零部分的选用 . 17 第 7 章 模具总装图及其工作过程的分析 . 18 具总装图 . 18 具工作过程分析 . 18 第 8 章 冲压设备的选定 . 20 第 9 章 工作零件的加工工艺性 . 21 第 10 章 模具的装配过程 . 22 配前的准备 . 22 入模柄 . 22 配凸凹模 . 22 配凸模 . 22 配下模 . 23 6 配上模 . 23 装凹模 . 23 切 . 23 配其它零件 . 23 第 11 章 模具调试 . 24 具调试的目的 . 24 具的调试 . 24 模具的调试 . 25 结论 . 26 致谢 . 27 参考文献 . 28 附表 . 29 7 绪论 1 冲压工艺的应用 冲压工艺是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有时也叫板料冲压。冲压不仅可以加工金属板料，而且也可以加工非金属板料。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定程度时，板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生 与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定的形状、尺寸和性能的零件。 冲压生产靠模具与设备完成加工过程，所以它的生产率高，而且由于操作简便，也便于实现机械化和自动化。 利用模具加工，可以获得其它加工方法所不能或难以制造的、形状复杂的零件。 冲压产品的尺寸精度是由模具保证，所以质量稳定，一般不需再经过机械工业加工便可使用。 冲压加工不一般不需要加热毛坯，也不像切削加工那样大量切削材料，所以它不但节能，而且节约材料。冲压产品的表面质量较好，使用的原材料是冶金工厂大量生产的轧制板料或带料，在冲压过程中材料表面不受 破坏。 因此，冲压工艺是一种产品质量较好而且成本低的加工艺。用它生产的产品一般还具有重量轻且刚性好的特点。 冲压工艺在汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表、各种民用轻工产品以及航空、航天和兵工等的生产方面占据十分重要的地位。现代各先进工业化国家的冲压生产都是十分发达的。在我国的现代化建设进程中，冲压生产占有重要的地位。 2 冲压工艺的发展历史 我们的祖先早在青铜器时期就已经发现金属具有锤击变形的性能。可以肯定，中国远在 2400 年前已经掌握了锤击金属以制造兵器和工具的技术。因为钢铁材料在 8 冷态下进行塑性加工需要 很大的力和功，所以冷压钢铁的技术在古代是不可能性广泛使用的。当人们发现金、银、铜等金属塑性较好，变形时不需要较大的力时，锤击压制技术迅速向金、银、铜的装饰品和日用品范围发展。在西安的陕西省博物馆中陈列的一个汉代（公元前 206 至公元 220）的量器，厚度约 2作精美，花纹细致，就在今天看来，也算是一个精制品。这充分显示了我国古代劳动人民高度精巧的手工艺技术水平。 3 冲压工艺的发展趋势 当今，随着科学技术的不断进步和工业化生产的发展，冲压工艺技术也在不断革新和发展。这些革新与发展主要表现在以下几个方面。 （ 1）工艺分析计算方法的现代化。例如，生产汽车覆盖件的冲压工艺，传统方法是根据已有的设计资料和设计者的经验，进行对比分析，确定工艺方案和有关参数，然后设计模具，进行试冲，经过反复试验和修改，才能转入批量生产。近几年来，国外有的公司已开始采用有限变形的弹塑性有限元法，对覆盖件成形过程进行计算模拟，分析应力应变关系，从而预测某一工艺方案的可行性和可能会产生的问题，并将结果显示在图形终端上，供设计人员进行选择和修改。这样，不仅可以节省昂贵的模具试制费用，缩短产品试制周期，而且可以建立符合生产实际的先进设计方法；既 促进了冷冲压工艺的发展，又可以发挥塑性成形理论对生产实际的知道作用。 （ 2）模具设计及制造技术的现代化。为了加快产品的更新换代，缩短工装设计、制造周期，正在大力开展模具的计算机辅助设计和制造（ 术的研究和应用。采用这一技术，一般可以提高模具设计和制造效率 2 3 倍，模具生产周期可缩短 1/2 1/3。发展这一技术的最终目标，是要达到模具 体化，而模具图纸将只作为检验模具之用。采用模具 术，还可提高模具质量，大大减少设计与制造人员的重复劳动，使设计者有可能把精力用在创新 和开发上。 （ 3）冲压生产的机械化和自动华。为了满足大量生产的需要，冲压设备已由单工位低速压力机发展到多工位高速自动压力机。一般中小型冲压件，既可在多工位压力机上生产，也可以在高速压力机上采用多工位连续模加工，使冲压生产 9 达到高度自动化。大型冲压件（如汽车覆盖件）可在多工位压力机上利用自动送料和取件装置，进行机械化流水线生产，从而减轻劳动强度和提高生产率。 （ 4）为了满足产品更新换代加快和生产批量减小的发展趋势，发展了一些新的成形工艺、简易模具、通用组合模具以及数控冲压设备和冲压柔性制造系统（ 。这样 ，就使冲压生产既可适合大量生产，又可适用于小批量生产。 （ 5）不断改进板料性能，以提高其成形能力和使用效果。例如，研制高强度钢板，用来生产汽车覆盖件；研制新型材料板，用来生产航空构件等。 由于冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能的不同，当前在生产中所采用的冲压工艺方法也是多种多样的。但是，概括起来，可以分成分离工序与成形工序两大类。分离工序的目的是在冲压过程使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，同时，冲压件分离断面的质量也要满足一定的要求。成形工序的目的是使冲压毛坯在不破坏的条件下发生塑 性变形，并转化成所要求的成品形状，同时也要满足尺寸精度方面的要求。 10 第 1 章设计内容及要求 工件名称：弹簧座 生产批量：大批量 材料： 8 钢 厚度 t=件简图：如图 1示 图 1件图 技术要求： 1、未注公差尺寸的公差按 Q/64。 11 第 2 章 零件的工艺性分析 坯材料的分析 08 钢的塑性和韧性均高 ,无回火脆性倾向。焊接性能好，在冷拉状态下或经正 火外理后切削性明显提高，在冷状态下易挤压成形和压模成形，但强度较低，淬透性及淬硬性很差。 表一 08 钢的化学成份（ %） 牌号 C u i 8 二 08 钢的主要力学性能 牌号 / b/ s/ 10 100 E/103 08 253 353 324 441 196 32 186 艺分析 该零件为弹簧座零件，工件形状简单、对称，圆角较大，要求精度不高，便于模具加 工，减少热处理或冲压时尖角处开裂，也防止尖角部分刃口过快磨损。工件四个均布孔的直径分别为 ，孔与边缘的距离为 ，故不用受到凸、凹模强度与模具结构的限制。 采用 的 08 钢冲压，保证了足够的强度和刚度，该零件形状属于旋转体，是一般凸缘圆筒件，拉深工艺性较好，圆角也较适合，不需整形。 12 第 3 章 冲压工艺方案的确定 该工件包括落料、拉深（三次拉）、冲底孔、翻边、冲凸缘孔、切边六个基本工序。经下面计算分析可排列出下列几种工艺方案： 方案一：按基本工序。落料，首次拉深，二次拉深，三次拉深， 冲底孔，翻边，冲四个凸缘孔，切边。 方案二：落料与首次拉深复合，冲底孔与翻边复合，冲四个凸缘孔与切边复合，其余按基本工序。 方案三：落料与首次拉深复合，冲底孔与冲四个凸缘孔复合，翻边与切边，其余按基本工序。 方案四：全部基本工序合并，采用连续拉深冲压成型。 方案五：落料与首次拉深复合，二次拉深，三次拉深与冲底孔复合，翻边，冲四个凸缘孔与切边复合。 对于方案一，模具结构相对简单 ， 但需八道工序八副模具 ， 劳动量大 ， 生产效率低 ， 且精度难以满足工件生产的需要 。 方案二中，冲底孔与翻边复合，使模具壁厚比较小，模具容易损坏 ，冲四个凸缘孔与切边复合也存在模具壁厚太薄的问题。方案三中，虽然解决了壁厚太薄的问题，但是冲底孔与冲四个凸缘孔复合，模具的刃口不在同一平面内，因此刀口用钝后，刃磨很不方便，翻边与切边也存在这个问题。方案四只须一套模具即可，生产效率最高，但是相比之下，模具结构比较复杂，送进操作也不太方便。方案五，将落料拉深复合，三次拉深与冲底孔复合，冲四个凸缘孔与切边复合，减少了毛坯的周转时间提高了生产效率，适合于工厂的大批量生产条件，复合模结构虽然较方案一复杂，但是由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。 通过对上述 五种方案的分析比较，采用方案五较好。 13 第 4 章 主要设计计算 坯尺寸计算（应按拉深件的中线尺寸计算） 定毛坯尺寸计算的依据 毛坯的形状应符合金属在塑性变形时的流动规律，其形状一般与拉深件周边的形状相似。毛坯的周边应该是光滑的曲线而无急剧的转折，所以对于旋转体来说，毛坯的形状无疑是一块圆板，只要求出它的直径。拉深前后，拉深件与其毛坯的质量不变，体积不变，对于不变薄拉深，其面积不变。由于板料具有方向性以及毛坯在拉深过程中的摩擦条件不均匀等因素的影响，拉深后的工件顶端一般都不平齐，需要修边， 所以在毛坯尺寸中，应包括修边余量。 算毛坯直径 选取修边余量，查现代冲压技术手册表 5： =3 因88+2 3=74算毛坯直径，根据表面积相等的原则，用解析法求该零件的毛坯直径 D，按现代冲压技术手册表 5号 20 公式D=112 f 计算。把的 4 ， h=r=3入求得： D=113中 9906 4/ 该零件除去凸缘部分的表面积，即之间拉入凹模实际所需材料。 样方式的确定 该工件排样根据落料工序设计。考虑操作方便及模具结构简单，故采用有废料直排的排样方式。查板材标准，宜选用 950 1500 的冷轧钢板 ,每张钢板可采剪为 8 张条料 ,第张条料可冲 13 个工件 ,故每张钢 板的利用率为 样相关计算 查冲压模具设计与制造表 搭边值 1mm,a=： 冲裁件面积： A= =料宽度： B=D+2a+C=11614 C 送料间隙， C=冲压手册表 2距： S=D+14个步距距离材料的利用率： = %图 4 1 排样图 形次 数的确定 该工件为带凸缘筒形件，按筒形件的拉深来计算，工件的相对高度： h/d=（ （ 40+=对直径： df/d=74/工件为宽凸缘筒形件），相对厚度：（ t/D） 100=（ 13） 100=冲压模具设计与制造表 凸缘筒形件首次拉深的极限相对高度 小于其工作的 h/d=此一次不能拉出。 制件的总拉深系数： d/D=13=冲压工艺与模具设计得凸缘筒形拉深系数： m 1 =m 2 = m 1 m 2 = 由此可见，需要三次拉深才能达到工件尺寸要求。 断是否用压边装置 在拉深过程中 ,凸缘变形区是否起起皱主取决于材料相对厚度 t/D 和拉深系数 m 的大小。如果材料相对厚度较小，拉深系数也小，凸缘便会起 皱。为防止凸 15 缘起皱，必须用压边圈压住，因此判别是否起皱的条件也就是判别是否采用压边圈的条件。生产决定是否采用压边圈可查表。 表三 采用或不采用压边圈的条件 拉深方法 第一次拉深 t/D 100 压边圈 用可不用 用压边圈 表查得本件需采用压边圈，以防止起起皱拉断的产生 定工件各次拉深的尺寸 图 4 2 首次拉深工件图 次拉深直径 D=113= 查中国模具设计大典 3表（ 拉深凹模的圆角半径 8 由 R 12 =5 3R=3 （根据零件的要求） 重新计算毛坯的直径，为了保证以后 拉深时凸缘部参加变形，宽凸缘首次拉入凹模的材料面积比零件实际需要的面积多（ 3 5%）这里取 5%，即首次拉深时拉入凹模的材料实际面积为。 A= /4 22 49739906 105%=13475 /4 2 16 在多拉入凹模 5%材料后，修正毛坯直径为 22 73741 3 4 7 5 =首次拉深高度 211 =4 ） + 8+8） = 检验 否合理 首次拉深后的相对直径 74/ 相对高度 冲压模具设计与制造表（ 得许可的相对高度 显然在首次拉深允许的变形程度内，故所选 足要求，这次确定的首次拉深工序尺寸是合理的。 算以后各次拉深工序件尺寸： 重新调整各次拉深系数， 这时各次拉深后工序的直径 计算后两次拉深 工序中的高度 拉入凹模材料面积为 2%（其余 3%的材料返回到凸缘），第二次拉深的假想的坯料直径 )7374(10210513475 220000 = 22222243.0 d f= = 第三次拉深后，达到零件的高度，原 来多拉入 2%的材料返回凸缘。拉深工序至此结束。 压工序压力计算 料力的计算 F 落料 = 冲裁件周长， L = t 材料厚度， t= 材料的抗剪强度， =330 系数（一般取 K= 边力的计算 17 112 24 = 2 = P 单位面积压料力，由冲压模具设 计与制造表（ P=Pa 第一次拉深凹模的圆角半径 深力的计算 = 11k=400 b 材料的抗拉强度（取 b=400 修正系数查中国模具设计大典 3表（ 49）， 冲压工艺总力 落+ 拉= 该模具拟采用正装复合模，弹性卸料与推件。根据冲压工艺总力计算结果并结合高度，初选开式双柱可倾压力机 40 力中心的确定 为保证压力机和模具正常工作，必须使冲模的压力中心与压力机 的滑块中心相重合。否则在冲压时会使冲模与压力机的滑块歪斜，引起凸、凹模间隙不均匀和导向零件加速磨损，造成刃口和其他零件的损坏，甚至会引起压力机导轨的磨损。影响压力机的精度，对于形状简单而对称的工件如矩形、圆形、正多边形，其冲裁的压力中心与工件的几何中心重合。 结合零件图，该工件为带凸缘筒形件，结构简单对称。该冲裁件的压力中心即为工件的几何中心。该工件的冲裁力不大，为便于模具的加工和装配，模具中心选在工件的几何中心。此满足 40 的模柄孔投影面积范围内，满足要求。 作部分尺寸计算 该副模具的工作 部分包括落料凹模，拉伸凸模和凸凹模，具体计算如下 : 料刃口尺寸计算 查冲压模具设计与制造表 ：冲裁模初始双面间隙 主公差的毛坯尺寸按 精度计算，其值查冲模设计应用实例书末附录 得： =表 2得凸模，凹模的制造公差为： 18 T =A =由公式 =（ ） A 式中 A 把以上数值代入计算得： =（ 公式 （ T= (025.0核： A + T 即： 所以证明了所选取的 A 与T 是合适的。 深部分尺寸计算 由工件图上可看出该拉深部分的精度等级为 。公差为 =凸，凹模的制造公差按 计算，查冲压模具设计与制 造表 凸，凹模的制造公差为： A =T = 得：有压料圈的拉深模间隙为 Z/2=1=2t=，由列公式计算： 公式 （ ） A 把数值代入计算得： （ 5 = 由公式 （ Z ）T=(05.0表四 拉深拉深部分尺寸计算 尺寸及分类 凸、凹模间 双面间隙 尺寸偏 差与磨 计算公式 结果 19 损系数 落料 113 查表 ， =A =（ ） A （ T 拉深 表 ， Z= =D =( T )( 5 章 模具的总体设计 具类型的选择 20 由冲压工艺工艺分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为落料拉深复合模。 位方式的选择 因为该模具使用的是条料，所以导料采用导料板（本副模具弹性卸料板与导料板一体）送进步距采用挡料销。 料、出件方式的选择 模具采用固定卸料、刚性打件， 并利用装在压力机工作台下的标准缓冲器提供压边力。 边装置的确定 压边装置一般可分为刚性和弹性两种。刚性压边装置就是在双动冲床上利用外滑块压边。这种压边的特点是压边力不随冲床的行程变化，拉深效果好，模具结构简单。弹性压边装置一般用于单动冲床上，其特点是压边力随冲床的行程面变化。故这里选用弹性压边装置较好。又因为弹性压边装置中，气垫结构较复杂，制造不易，并需要使用压缩空气。故这里采用橡皮，只要根据生产经验，只要正确地选橡皮规格，就可以减少它们的不利因素。 向方式的选择 为了横向和纵向送料都比较方 便，提高模具寿命和工件质量，便于安装调整，在无偏心载荷的情况下，压力机导向精确，该复合模采用后侧导柱的导向方式。 第 6 章 主要零部件的结构设计 作零件的结构设计 21 由于工件形状简单对称，所以模具的工件零件均采用整体结构，拉深凸模、落料凹模和凸、凹模的结构如零件图所示 料凹模的设计 落料凹模刃口的结构采用直通式，强度高，修磨后刃口尺寸不变。材料采用热处理硬度为 60 64 落料凹模孔采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要将压力机的压力中心与模柄中心重合。其 轮廓尺寸可按冲压模具设计与制造公式 计算： 凹模厚度 H=113=表 k= 凹模壁厚 c=(2)H=凹模厚度 H=60据拉深件的要求） , 凹模壁厚 c=40 ， 凹模宽度 B=b+2c=113+2 40=193整到符合 标准，取 B=200 ） 凹模长度 L 也取 200 (垂直送料方向 ) 凹模轮廓尺寸为 20020060圆形） 深凸模的设计 拉深凸模的材料选用 热处理硬度为 56 60 为了实现先落料后拉深，模具装配后，应使拉深凸模的端面比落料凹模端面低至少一个料厚的距离，所以拉深凸模的长度 L 可按照下式计算： L=低凹固 H 007中：固h 凸模固定板厚度，固h=20 凹模的厚度， 0 低H 装配后，拉深凸模的端面低于落料凹模端面的高度，根据板厚的大小，决定低H=3 拉深凸模的直径由第 4 章计算可知， 深凸、凹模圆角半径 凹模圆角半径 第 4 章可知道 凸模圆角半径过小，拉深过程中危险断面容易产主局部变薄，甚至被拉破。凸模 22 圆角半径过大，拉深底部材料承压面积小，容易变薄。首次拉深的凸模圆角半径可等于或略小于首次拉深凹模圆角半径，即： r 深凸模的通气孔 工件在拉深时 ,由于空气压力作用或者润滑油的粘性等因素 ,使工件很容易粘附在凸模上 设计凸模时 ,应有通气孔 ,拉深通气大小可参 看下表。 表五 拉深凸模通气孔尺寸 凸模直径 D 50 50 100 100 200 200 出气孔直径 d 5 考零件图，取通气孔尺寸为 d= 凹模的设计 凸凹模的材料选用 处理硬度为 58 62 凸凹模为采用非标准件，其长度由模具的结构及总体尺寸而定，取凸凹模的长度为 L= 65 凸凹模的内孔与外缘尺寸由第四章的计算可知： D T = 。 它零部件的设计与选用 性元件的设计 顶件块在成形过和中一方面可以起压边力的作用，另一方面还可以将成形后卡在凹模上的工件卸下，其压力由弹性橡皮提供。 架及其它零部件的选用 根据主要零件的结构，外形尺寸，并参照模具设计制造标准件资料，选用后侧滑动导柱模架 200200 240B/上模座： L B H=20020045 材料采用 23 下模座： L B H=20020050 材料采用 导 柱： 1 L= 32190 材料采用 45 钢。 导 套： 1 L 2 = 3210543 材料采用 20 钢。 上模座厚度取 45 =45 上模垫板厚度取 20垫H=20 定卸料板厚度取 10 0 下固定板厚度取 20 =20 下模垫板厚度取 10 板=10 下模座厚度取 50 =50 模具闭合高度 闭H=+垫H+凸凹模H+下 固+ 板+ 45+20+65+60+20+10+50 =225 中：凸凹模H 凸凹模高度，凸凹模H=65 凹模的厚度， 0 入H 凸凹模进入落料凹模的深度， 入H=45 可见该模具闭合高度小于所选开式双柱可倾压力机 40 的最大装模高度（ 300），所以，所选的开式压力机可以使用。 凸缘模柄尺寸，由所选压力机模柄孔尺寸选用模柄 105 81 冷冲压模具设计与制造表 7 章模具总装图及其工作过程分析 具总装图 由以上设计，可得到如图 7 1 所示的模具总装图，为了实现先落料，后拉深， 24 应保证模具装配后，拉深凸模的端面比落料凹模的端面低 3 图 7具装配图 具工作过程分析 上 模部分通过模柄 21 安装在压力机滑块上，下模部分通过螺栓、压板安装在压力机工作台面上，导料板 18 固定在下模部分，下模部分设有定位装置挡料销24。条料沿着导料板 18 送进，由定位装置 24 控制其送料步距。压力机滑块带着上模下行，凸凹模 3 下表面 首先与条料接触，并与顶件块 19 一起压住条料，完成落料过程。当压力机滑块继续下行，冲下的圆形坯料与拉深凸模 16 接触，被拉入拉深凹模 3 里面，完成一次冲压过程。冲裁完毕，压力机滑块回程，带动上模部 25 分上行，落料后的条料由刚性卸料板（导料板） 18 从凸凹模上卸下，如果拉深制件被卡在拉深凹模里，在压力机回程的过程中，打杆 20 碰到压力机上的打料横杆，打料横杆把冲击力传给打杆，再由推件块从凸凹模上刚性打下，用手工将工件取走。如果拉深制件包在拉深凸模里，可以通过下面的弹性装置经过顶件块 19 将制件顶出。用手工将工件取走后，将条料 往前送进一个步距，进行下一个工件的生产。 第 8 章冲压设备的选定 通过较核，选择开式双柱可倾压力机 40 能满足使用要求。压力机的具体参数可参看下表： 表六 40 开式双柱可倾压力机技术规格 26 型号 40 公称压力 /00 滑块行程 / 100 滑块行程次数 /（次 80 最大封闭高度 / 300 封闭高度调节量 / 80 滑块中心线至床身距离 / 220 立柱距离 / 300 工作台尺寸 / 前后 420 左右 630 工作台孔 / 前后 150 左右 300 直径 200 垫板尺寸 / 厚度 80 直径 150 模柄孔尺寸 / 直径 50 深度 70 滑块底面尺寸 / 前后 230 左右 300 床身最大可倾角 /（） 30 第 9 章工作零件的加工工艺性 本副模具的工作零件都是旋转体，形状比较简单，加工主要采用车削。落料凹模的加工工艺过程见加工工艺卡。（另附） 27 第 10 章模具的装配过程 本模具的装配选凸凹模为基准件，先装上模，再装下模。现将具体 装配方法叙述如下： 28 配前的准备 1、通读设计图样，了解正装式复合模的结构特点。本模具的装配工艺要点是：同时保证落料和拉深用凸凹模间隙的均匀；打料机构工作可靠，能及时推出工件。 2、查对各零件已完成装配前的加工工序，并经检验合格。对于本副模具，由于是正装式落料拉深复合模具，需要检查凸凹模拉深凹模洞口的圆角是否达到规定的数值 3、确定装配方法和装配顺序。经查对认定模具零件已加工完成， 可采用直接装配方法。 结合模具结构特点，对凸凹模、凸模先进行分组装配，再进行总装配。选用以凸凹模为基准件， 先装配上模，再装配下模及辅助零件。 4、领用标准件。 入模柄 将模柄压入上模座后，钻、铰销孔，打入止转销。 配凸凹模 装配前，对经检查需研修凸凹模拉深凹模洞口圆角的，需要认真 对其研修，认定合格后，再进入装配。 按照压入法操作要求，将凸凹模压入固定板中，检查凸凹模相对固定板基准面的垂直度，并刃入凸模，用工艺定位器法检查配合间隙的均匀性。待凸凹模全部压入，认定间隙分布均匀后，磨平固定板支撑面和凸凹模刃口面。 配凸模 将凸模压入固定板中，按压入法装配要领，检查其相对固定板基准 面的垂直度，认定合格后，磨平固定板支撑面和刃口面。 配下模 将组装好的凸模 固定板和下垫板，按照设计要求位置，安装在下模座上， 29 紧固螺钉，钻、铰销孔，装入圆柱销。 配上模 将组装好的凸凹模 固定板和上垫板，安装在上模座上，紧上螺钉，用工艺定位器法控制上下模的配合间隙，使其均匀。认定均匀后，在上模相应部位钻、铰销孔，打入圆销。 装凹模 将凹模和压边圈、下顶杆安装在下模相应部位，凹模和凸凹模间隙，用垫片法或直接安装法控制其均匀性。 切 用纸试冲，观察冲切纸边的状况，经 调整并认定均匀后， 钻、铰另一组销孔，打入圆销。 配其它零件 上模安装顶杆，顶件块，检查打料机构工作的可靠性。顶件块在最低位置时，应突出凸凹模刃口 料螺钉和橡皮，安装后的卸料板下平面比凸凹模刃口面低 第 11 章模具调试 模具按图纸技术要求加工与装配后，必须在符合实际生产条件的环境中进行试冲压生产，通过试冲发现模具设计与制造上的缺陷，找出生产原因，对模具进行适当的调整和修理后再进行试冲，直到模具能正常工作，才能将模具正式交付 30 生产使用。 具调试的目的 1、 鉴定模具的质量。验证该模具生产的产品质量是否符合要求，确定该模具是否能交付生产使用。 2、 帮助确定产品的成形条件和工艺规程。模具通过试冲与调整，生产出合格产品后，可以在试冲过程中，掌握和了解模具使用性能，产品成形条件、方法和规律，从而对产品批量生产时的工艺规程制定提供帮助。 3、 帮助确定成形零件毛坯形状、尺寸及用料标准。在冲模设计中，有些形状复杂或精度要求较高的冲压成形零件，很难在设计时，精确的计算出变形前毛坯的尺寸和形状。为了要得到较准确的毛坯形状、尺寸及用料标准，只有通过反复 试冲才能确定。 4、帮助确定工艺和模具设计中的某些尺寸。对于形状复杂或精度较高的冲压成形零件，在工艺和模具设计中，有个别难以用计算方法确定的尺寸，如拉深模的凸、凹模圆角半径等，必须经过试冲，才能准确确定。 5通过调试，发现问题，解决问题，积累经验，有助于进一步提高模具设计和制造水平。由此可见，模具调试过程十分重要，是必不不可少的。但调试的时间和试冲次数应可能少，这就要求模具设计与制造质量过硬，最好一次调试成功。在调试过程中，合格冲压件数的取样一般应在 20 1000 件之间。 11 任 务 书 1本毕业设计（论文）课题来源及应达到的目的： 本课题来源于原老师布置的任 务。 在完成该课题之后，应对冲压工艺生产较为熟悉，能熟练掌握相关设计手册的使 用，能独立完成一套模具的设计及模具工作零件结构设计和加工工艺的编制，能够运 用模具设计软件独立完成模具装配图及零件图的绘制。 2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 内容： (1) 了解目前模具在国民经济的的地位和国内外冲压模具的发展现状； (2) 工件的结构工艺性分析； (3) 弹簧座冲压模具设计，并编写设计说 明书一份； (4) 绘制模具总装图一张，并画出部分重要非标准零件的零件图； (5) 编制主要零件加工工艺过程卡。 原始资料： 工件图及其尺寸如右图所示 材料： 08钢 厚度 t= 生产批量：大批量 所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 系部意见： 系领导： 年 月 日 1 摘要： 冲压模具作为制造产品（或半产品）的一种工具，其作用是完成某种工艺。模具设计必须满足工艺要求，最终满足产品的形状、尺寸和精度的要求。因此冲压设计师必须掌握冲压工艺，包括冲压工艺的分类、各种工艺计算、工艺制订等基础知识，而后才可以选择模具的类型，进行模具设计，使模具的类型表面质量、尺寸精度结构及尺寸等满足工艺及产品的要求。 冷冲压工艺大致分两类：分离工序和成型工序。分离工序的目的是在冲压过程中将冲压件与板料按一定的轮廓线进行分离：分离工序又可分为落料、冲孔和剪切等。成型工序的目的是使冲压毛胚在不破坏其完 整性的条件下产生塑性变形，并转化成产品所需要的形状：成形工序又分为弯曲、拉深、翻边、翻孔、胀形、扩孔等。 对本零件的首道工序，本设计用正装落料拉深复合模来完成。考虑到工件 属于旋转体，是一般凸缘圆筒件，形状 简单、对称。 而且所用材料 08 钢的塑性和韧性均高 ,无回火脆性倾向，拉深工艺性较好，圆角也较适合。故模具制造方便，两道工序在一副模具中完成，生产效率高。 关键词： 复合模 拉深工艺 塑性 韧性 模具制造 2 a of of or is to a to to to to to of on of of to to is at to to to to to to on is in to to to is to to , of is to is to to of To of to to to to In of to is a of is 8 of of to a is 3 in a 4 目录 绪论 . 1 第 1 章 设计内容及要求 . 4 第 2 章 零件的工艺性分析 . 5 坯材料的分析 . 5 艺分析 . 5 第 3 章 冲压工艺方案的确定 . 6 第 4 章 主要设计计算 . 7 坯尺寸计算（应按拉深件的中线尺寸计算） . 7 定毛坯尺寸计算的依据 . 7 算毛坯直径 . 7 样方式确定 . 7 样相关计算 . 7 形次数的确定 . 8 断是否用压边装置 . 8 定工件各次拉深的尺寸 . 9 次拉深直径 . 9 算以后各次拉深工序件尺寸 . 10 压工序压力计算 . 10 料力的计算 . 10 边力计算 . 11 深力的计算 . 11 压工艺总力 . 11 力中心的确定 . 11 作部分尺寸计算 . 11 5 料刃口尺寸计算 . 11 深部分尺寸计算 . 12 第 5 章 模具的总体设计 . 14 具类型的选择 . 14 位方式的选择 . 14 料、出件方式的选择 . 14 边装置的确定 . 14 向方式的选择 . 14 第 6 章 主要零部分的结构设计 . 15 作零件的结构设计 . 15 料凹模的设计 . 15 深凸模的设计 . 15 凸模 的设计 . 16 它零部分的设计 . 16 性元件的设计 . 16 架及其它零部分的选用 . 17 第 7 章 模具总装图及其工作过程的分析 . 18 具总装图 . 18 具工作过程分析 . 18 第 8 章 冲压设备的选定 . 20 第 9 章 工作零件的加工工艺性 . 21 第 10 章 模具的装配过程 . 22 配前的准备 . 22 入模柄 . 22 配凸凹模 . 22 配凸模 . 22 配下模 . 23 6 配上模 . 23 装凹模 . 23 切 . 23 配其它零件 . 23 第 11 章 模具调试 . 24 具调试的目的 . 24 具的调试 . 24 模具的调试 . 25 结论 . 26 致谢 . 27 参考文献 . 28 附表 . 29 7 绪论 1 冲压工艺的应用 冲压工艺是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有时也叫板料冲压。冲压不仅可以加工金属板料，而且也可以加工非金属板料。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定程度时，板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生 与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定的形状、尺寸和性能的零件。 冲压生产靠模具与设备完成加工过程，所以它的生产率高，而且由于操作简便，也便于实现机械化和自动化。 利用模具加工，可以获得其它加工方法所不能或难以制造的、形状复杂的零件。 冲压产品的尺寸精度是由模具保证，所以质量稳定，一般不需再经过机械工业加工便可使用。 冲压加工不一般不需要加热毛坯，也不像切削加工那样大量切削材料，所以它不但节能，而且节约材料。冲压产品的表面质量较好，使用的原材料是冶金工厂大量生产的轧制板料或带料，在冲压过程中材料表面不受 破坏。 因此，冲压工艺是一种产品质量较好而且成本低的加工艺。用它生产的产品一般还具有重量轻且刚性好的特点。 冲压工艺在汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表、各种民用轻工产品以及航空、航天和兵工等的生产方面占据十分重要的地位。现代各先进工业化国家的冲压生产都是十分发达的。在我国的现代化建设进程中，冲压生产占有重要的地位。 2 冲压工艺的发展历史 我们的祖先早在青铜器时期就已经发现金属具有锤击变形的性能。可以肯定，中国远在 2400 年前已经掌握了锤击金属以制造兵器和工具的技术。因为钢铁材料在 8 冷态下进行塑性加工需要 很大的力和功，所以冷压钢铁的技术在古代是不可能性广泛使用的。当人们发现金、银、铜等金属塑性较好，变形时不需要较大的力时，锤击压制技术迅速向金、银、铜的装饰品和日用品范围发展。在西安的陕西省博物馆中陈列的一个汉代（公元前 206 至公元 220）的量器，厚度约 2作精美，花纹细致，就在今天看来，也算是一个精制品。这充分显示了我国古代劳动人民高度精巧的手工艺技术水平。 3 冲压工艺的发展趋势 当今，随着科学技术的不断进步和工业化生产的发展，冲压工艺技术也在不断革新和发展。这些革新与发展主要表现在以下几个方面。 （ 1）工艺分析计算方法的现代化。例如，生产汽车覆盖件的冲压工艺，传统方法是根据已有的设计资料和设计者的经验，进行对比分析，确定工艺方案和有关参数，然后设计模具，进行试冲，经过反复试验和修改，才能转入批量生产。近几年来，国外有的公司已开始采用有限变形的弹塑性有限元法，对覆盖件成形过程进行计算模拟，分析应力应变关系，从而预测某一工艺方案的可行性和可能会产生的问题，并将结果显示在图形终端上，供设计人员进行选择和修改。这样，不仅可以节省昂贵的模具试制费用，缩短产品试制周期，而且可以建立符合生产实际的先进设计方法；既 促进了冷冲压工艺的发展，又可以发挥塑性成形理论对生产实际的知道作用。 （ 2）模具设计及制造技术的现代化。为了加快产品的更新换代，缩短工装设计、制造周期，正在大力开展模具的计算机辅助设计和制造（ 术的研究和应用。采用这一技术，一般可以提高模具设计和制造效率 2 3 倍，模具生产周期可缩短 1/2 1/3。发展这一技术的最终目标，是要达到模具 体化，而模具图纸将只作为检验模具之用。采用模具 术，还可提高模具质量，大大减少设计与制造人员的重复劳动，使设计者有可能把精力用在创新 和开发上。 （ 3）冲压生产的机械化和自动华。为了满足大量生产的需要，冲压设备已由单工位低速压力机发展到多工位高速自动压力机。一般中小型冲压件，既可在多工位压力机上生产，也可以在高速压力机上采用多工位连续模加工，使冲压生产 9 达到高度自动化。大型冲压件（如汽车覆盖件）可在多工位压力机上利用自动送料和取件装置，进行机械化流水线生产，从而减轻劳动强度和提高生产率。 （ 4）为了满足产品更新换代加快和生产批量减小的发展趋势，发展了一些新的成形工艺、简易模具、通用组合模具以及数控冲压设备和冲压柔性制造系统（ 。这样 ，就使冲压生产既可适合大量生产，又可适用于小批量生产。 （ 5）不断改进板料性能，以提高其成形能力和使用效果。例如，研制高强度钢板，用来生产汽车覆盖件；研制新型材料板，用来生产航空构件等。 由于冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能的不同，当前在生产中所采用的冲压工艺方法也是多种多样的。但是，概括起来，可以分成分离工序与成形工序两大类。分离工序的目的是在冲压过程使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，同时，冲压件分离断面的质量也要满足一定的要求。成形工序的目的是使冲压毛坯在不破坏的条件下发生塑 性变形，并转化成所要求的成品形状，同时也要满足尺寸精度方面的要求。 10 第 1 章设计内容及要求 工件名称：弹簧座 生产批量：大批量 材料： 8 钢 厚度 t=件简图：如图 1示 图 1件图 技术要求： 1、未注公差尺寸的公差按 Q/64。 11 第 2 章 零件的工艺性分析 坯材料的分析 08 钢的塑性和韧性均高 ,无回火脆性倾向。焊接性能好，在冷拉状态下或经正 火外理后切削性明显提高，在冷状态下易挤压成形和压模成形，但强度较低，淬透性及淬硬性很差。 表一 08 钢的化学成份（ %） 牌号 C u i 8 二 08 钢的主要力学性能 牌号 / b/ s/ 10 100 E/103 08 253 353 324 441 196 32 186 艺分析 该零件为弹簧座零件，工件形状简单、对称，圆角较大，要求精度不高，便于模具加 工，减少热处理或冲压时尖角处开裂，也防止尖角部分刃口过快磨损。工件四个均布孔的直径分别为 ，孔与边缘的距离为 ，故不用受到凸、凹模强度与模具结构的限制。 采用 的 08 钢冲压，保证了足够的强度和刚度，该零件形状属于旋转体，是一般凸缘圆筒件，拉深工艺性较好，圆角也较适合，不需整形。 12 第 3 章 冲压工艺方案的确定 该工件包括落料、拉深（三次拉）、冲底孔、翻边、冲凸缘孔、切边六个基本工序。经下面计算分析可排列出下列几种工艺方案： 方案一：按基本工序。落料，首次拉深，二次拉深，三次拉深， 冲底孔，翻边，冲四个凸缘孔，切边。 方案二：落料与首次拉深复合，冲底孔与翻边复合，冲四个凸缘孔与切边复合，其余按基本工序。 方案三：落料与首次拉深复合，冲底孔与冲四个凸缘孔复合，翻边与切边，其余按基本工序。 方案四：全部基本工序合并，采用连续拉深冲压成型。 方案五：落料与首次拉深复合，二次拉深，三次拉深与冲底孔复合，翻边，冲四个凸缘孔与切边复合。 对于方案一，模具结构相对简单 ， 但需八道工序八副模具 ， 劳动量大 ， 生产效率低 ， 且精度难以满足工件生产的需要 。 方案二中，冲底孔与翻边复合，使模具壁厚比较小，模具容易损坏 ，冲四个凸缘孔与切边复合也存在模具壁厚太薄的问题。方案三中，虽然解决了壁厚太薄的问题，但是冲底孔与冲四个凸缘孔复合，模具的刃口不在同一平面内，因此刀口用钝后，刃磨很不方便，翻边与切边也存在这个问题。方案四只须一套模具即可，生产效率最高，但是相比之下，模具结构比较复杂，送进操作也不太方便。方案五，将落料拉深复合，三次拉深与冲底孔复合，冲四个凸缘孔与切边复合，减少了毛坯的周转时间提高了生产效率，适合于工厂的大批量生产条件，复合模结构虽然较方案一复杂，但是由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。 通过对上述 五种方案的分析比较，采用方案五较好。 13 第 4 章 主要设计计算 坯尺寸计算（应按拉深件的中线尺寸计算） 定毛坯尺寸计算的依据 毛坯的形状应符合金属在塑性变形时的流动规律，其形状一般与拉深件周边的形状相似。毛坯的周边应该是光滑的曲线而无急剧的转折，所以对于旋转体来说，毛坯的形状无疑是一块圆板，只要求出它的直径。拉深前后，拉深件与其毛坯的质量不变，体积不变，对于不变薄拉深，其面积不变。由于板料具有方向性以及毛坯在拉深过程中的摩擦条件不均匀等因素的影响，拉深后的工件顶端一般都不平齐，需要修边， 所以在毛坯尺寸中，应包括修边余量。 算毛坯直径 选取修边余量，查现代冲压技术手册表 5： =3 因88+2 3=74算毛坯直径，根据表面积相等的原则，用解析法求该零件的毛坯直径 D，按现代冲压技术手册表 5号 20 公式D=112 f 计算。把的 4 ， h=r=3入求得： D=113中 9906 4/ 该零件除去凸缘部分的表面积，即之间拉入凹模实际所需材料。 样方式的确定 该工件排样根据落料工序设计。考虑操作方便及模具结构简单，故采用有废料直排的排样方式。查板材标准，宜选用 950 1500 的冷轧钢板 ,每张钢板可采剪为 8 张条料 ,第张条料可冲 13 个工件 ,故每张钢 板的利用率为 样相关计算 查冲压模具设计与制造表 搭边值 1mm,a=： 冲裁件面积： A= =料宽度： B=D+2a+C=11614 C 送料间隙， C=冲压手册表 2距： S=D+14个步距距离材料的利用率： = %图 4 1 排样图 形次 数的确定 该工件为带凸缘筒形件，按筒形件的拉深来计算，工件的相对高度： h/d=（ （ 40+=对直径： df/d=74/工件为宽凸缘筒形件），相对厚度：（ t/D） 100=（ 13） 100=冲压模具设计与制造表 凸缘筒形件首次拉深的极限相对高度 小于其工作的 h/d=此一次不能拉出。 制件的总拉深系数： d/D=13=冲压工艺与模具设计得凸缘筒形拉深系数： m 1 =m 2 = m 1 m 2 = 由此可见，需要三次拉深才能达到工件尺寸要求。 断是否用压边装置 在拉深过程中 ,凸缘变形区是否起起皱主取决于材料相对厚度 t/D 和拉深系数 m 的大小。如果材料相对厚度较小，拉深系数也小，凸缘便会起 皱。为防止凸 15 缘起皱，必须用压边圈压住，因此判别是否起皱的条件也就是判别是否采用压边圈的条件。生产决定是否采用压边圈可查表。 表三 采用或不采用压边圈的条件 拉深方法 第一次拉深 t/D 100 压边圈 用可不用 用压边圈 表查得本件需采用压边圈，以防止起起皱拉断的产生 定工件各次拉深的尺寸 图 4 2 首次拉深工件图 次拉深直径 D=113= 查中国模具设计大典 3表（ 拉深凹模的圆角半径 8 由 R 12 =5 3R=3 （根据零件的要求） 重新计算毛坯的直径，为了保证以后 拉深时凸缘部参加变形，宽凸缘首次拉入凹模的材料面积比零件实际需要的面积多（ 3 5%）这里取 5%，即首次拉深时拉入凹模的材料实际面积为。 A= /4 22 49739906 105%=13475 /4 2 16 在多拉入凹模 5%材料后，修正毛坯直径为 22 73741 3 4 7 5 =首次拉深高度 211 =4 ） + 8+8） = 检验 否合理 首次拉深后的相对直径 74/ 相对高度 冲压模具设计与制造表（ 得许可的相对高度 显然在首次拉深允许的变形程度内，故所选 足要求，这次确定的首次拉深工序尺寸是合理的。 算以后各次拉深工序件尺寸： 重新调整各次拉深系数， 这时各次拉深后工序的直径 计算后两次拉深 工序中的高度 拉入凹模材料面积为 2%（其余 3%的材料返回到凸缘），第二次拉深的假想的坯料直径 )7374(10210513475 220000 = 22222243.0 d f= = 第三次拉深后，达到零件的高度，原 来多拉入 2%的材料返回凸缘。拉深工序至此结束。 压工序压力计算 料力的计算 F 落料 = 冲裁件周长， L = t 材料厚度， t= 材料的抗剪强度， =330 系数（一般取 K= 边力的计算 17 112 24 = 2 = P 单位面积压料力，由冲压模具设 计与制造表（ P=Pa 第一次拉深凹模的圆角半径 深力的计算 = 11k=400 b 材料的抗拉强度（取 b=400 修正系数查中国模具设计大典 3表（ 49）， 冲压工艺总力 落+ 拉= 该模具拟采用正装复合模，弹性卸料与推件。根据冲压工艺总力计算结果并结合高度，初选开式双柱可倾压力机 40 力中心的确定 为保证压力机和模具正常工作，必须使冲模的压力中心与压力机 的滑块中心相重合。否则在冲压时会使冲模与压力机的滑块歪斜，引起凸、凹模间隙不均匀和导向零件加速磨损，造成刃口和其他零件的损坏，甚至会引起压力机导轨的磨损。影响压力机的精度，对于形状简单而对称的工件如矩形、圆形、正多边形，其冲裁的压力中心与工件的几何中心重合。 结合零件图，该工件为带凸缘筒形件，结构简单对称。该冲裁件的压力中心即为工件的几何中心。该工件的冲裁力不大，为便于模具的加工和装配，模具中心选在工件的几何中心。此满足 40 的模柄孔投影面积范围内，满足要求。 作部分尺寸计算 该副模具的工作 部分包括落料凹模，拉伸凸模和凸凹模，具体计算如下 : 料刃口尺寸计算 查冲压模具设计与制造表 ：冲裁模初始双面间隙 主公差的毛坯尺寸按 精度计算，其值查冲模设计应用实例书末附录 得： =表 2得凸模，凹模的制造公差为： 18 T =A =由公式 =（ ） A 式中 A 把以上数值代入计算得： =（ 公式 （ T= (025.0核： A + T 即： 所以证明了所选取的 A 与T 是合适的。 深部分尺寸计算 由工件图上可看出该拉深部分的精度等级为 。公差为 =凸，凹模的制造公差按 计算，查冲压模具设计与制 造表 凸，凹模的制造公差为： A =T = 得：有压料圈的拉深模间隙为 Z/2=1=2t=，由列公式计算： 公式 （ ） A 把数值代入计算得： （ 5 = 由公式 （ Z ）T=(05.0表四 拉深拉深部分尺寸计算 尺寸及分类 凸、凹模间 双面间隙 尺寸偏 差与磨 计算公式 结果 19 损系数 落料 113 查表 ， =A =（ ） A （ T 拉深 表 ， Z= =D =( T )( 5 章 模具的总体设计 具类型的选择 20 由冲压工艺工艺分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为落料拉深复合模。 位方式的选择 因为该模具使用的是条料，所以导料采用导料板（本副模具弹性卸料板与导料板一体）送进步距采用挡料销。 料、出件方式的选择 模具采用固定卸料、刚性打件， 并利用装在压力机工作台下的标准缓冲器提供压边力。 边装置的确定 压边装置一般可分为刚性和弹性两种。刚性压边装置就是在双动冲床上利用外滑块压边。这种压边的特点是压边力不随冲床的行程变化，拉深效果好，模具结构简单。弹性压边装置一般用于单动冲床上，其特点是压边力随冲床的行程面变化。故这里选用弹性压边装置较好。又因为弹性压边装置中，气垫结构较复杂，制造不易，并需要使用压缩空气。故这里采用橡皮，只要根据生产经验，只要正确地选橡皮规格，就可以减少它们的不利因素。 向方式的选择 为了横向和纵向送料都比较方 便，提高模具寿命和工件质量，便于安装调整，在无偏心载荷的情况下，压力机导向精确，该复合模采用后侧导柱的导向方式。 第 6 章 主要零部件的结构设计 作零件的结构设计 21 由于工件形状简单对称，所以模具的工件零件均采用整体结构，拉深凸模、落料凹模和凸、凹模的结构如零件图所示 料凹模的设计 落料凹模刃口的结构采用直通式，强度高，修磨后刃口尺寸不变。材料采用热处理硬度为 60 64 落料凹模孔采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要将压力机的压力中心与模柄中心重合。其 轮廓尺寸可按冲压模具设计与制造公式 计算： 凹模厚度 H=113=表 k= 凹模壁厚 c=(2)H=凹模厚度 H=60据拉深件的要求） , 凹模壁厚 c=40 ， 凹模宽度 B=b+2c=113+2 40=193整到符合 标准，取 B=200 ） 凹模长度 L 也取 200 (垂直送料方向 ) 凹模轮廓尺寸为 20020060圆形） 深凸模的设计 拉深凸模的材料选用 热处理硬度为 56 60 为了实现先落料后拉深，模具装配后，应使拉深凸模的端面比落料凹模端面低至少一个料厚的距离，所以拉深凸模的长度 L 可按照下式计算： L=低凹固 H 007中：固h 凸模固定板厚度，固h=20 凹模的厚度， 0 低H 装配后，拉深凸模的端面低于落料凹模端面的高度，根据板厚的大小，决定低H=3 拉深凸模的直径由第 4 章计算可知， 深凸、凹模圆角半径 凹模圆角半径 第 4 章可知道 凸模圆角半径过小，拉深过程中危险断面容易产主局部变薄，甚至被拉破。凸模 22 圆角半径过大，拉深底部材料承压面积小，容易变薄。首次拉深的凸模圆角半径可等于或略小于首次拉深凹模圆角半径，即： r 深凸模的通气孔 工件在拉深时 ,由于空气压力作用或者润滑油的粘性等因素 ,使工件很容易粘附在凸模上 设计凸模时 ,应有通气孔 ,拉深通气大小可参 看下表。 表五 拉深凸模通气孔尺寸 凸模直径 D 50 50 100 100 200 200 出气孔直径 d 5 考零件图，取通气孔尺寸为 d= 凹模的设计 凸凹模的材料选用 处理硬度为 58 62 凸凹模为采用非标准件，其长度由模具的结构及总体尺寸而定，取凸凹模的长度为 L= 65 凸凹模的内孔与外缘尺寸由第四章的计算可知： D T = 。 它零部件的设计与选用 性元件的设计 顶件块在成形过和中一方面可以起压边力的作用，另一方面还可以将成形后卡在凹模上的工件卸下，其压力由弹性橡皮提供。 架及其它零部件的选用 根据主要零件的结构，外形尺寸，并参照模具设计制造标准件资料，选用后侧滑动导柱模架 200200 240B/上模座： L B H=20020045 材料采用 23 下模座： L B H=20020050 材料采用 导 柱： 1 L= 32190 材料采用 45 钢。 导 套： 1 L 2 = 3210543 材料采用 20 钢。 上模座厚度取 45 =45 上模垫板厚度取 20垫H=20 定卸料板厚度取 10 0 下固定板厚度取 20 =20 下模垫板厚度取 10 板=10 下模座厚度取 50 =50 模具闭合高度 闭H=+垫H+凸凹模H+下 固+ 板+ 45+20+65+60+20+10+50 =225 中：凸凹模H 凸凹模高度，凸凹模H=65 凹模的厚度， 0 入H 凸凹模进入落料凹模的深度， 入H=45 可见该模具闭合高度小于所选开式双柱可倾压力机 40 的最大装模高度（ 300），所以，所选的开式压力机可以使用。 凸缘模柄尺寸，由所选压力机模柄孔尺寸选用模柄 105 81 冷冲压模具设计与制造表 7 章模具总装图及其工作过程分析 具总装图 由以上设计，可得到如图 7 1 所示的模具总装图，为了实现先落料，后拉深， 24 应保证模具装配后，拉深凸模的端面比落料凹模的端面低 3 图 7具装配图 具工作过程分析 上 模部分通过模柄 21 安装在压力机滑块上，下模部分通过螺栓、压板安装在压力机工作台面上，导料板 18 固定在下模部分，下模部分设有定位装置挡料销24。条料沿着导料板 18 送进，由定位装置 24 控制其送料步距。压力机滑块带着上模下行，凸凹模 3 下表面 首先与条料接触，并与顶件块 19 一起压住条料，完成落料过程。当压力机滑块继续下行，冲下的圆形坯料与拉深凸模 16 接触，被拉入拉深凹模 3 里面，完成一次冲压过程。冲裁完毕，压力机滑块回程，带动上模部 25 分上行，落料后的条料由刚性卸料板（导料板） 18 从凸凹模上卸下，如果拉深制件被卡在拉深凹模里，在压力机回程的过程中，打杆 20 碰到压力机上的打料横杆，打料横杆把冲击力传给打杆，再由推件块从凸凹模上刚性打下，用手工将工件取走。如果拉深制件包在拉深凸模里，可以通过下面的弹性装置经过顶件块 19 将制件顶出。用手工将工件取走后，将条料 往前送进一个步距，进行下一个工件的生产。 第 8 章冲压设备的选定 通过较核，选择开式双柱可倾压力机 40 能满足使用要求。压力机的具体参数可参看下表： 表六 40 开式双柱可倾压力机技术规格 26 型号 40 公称压力 /00 滑块行程 / 100 滑块行程次数 /（次 80 最大封闭高度 / 300 封闭高度调节量 / 80 滑块中心线至床身距离 / 220 立柱距离 / 300 工作台尺寸 / 前后 420 左右 630 工作台孔 / 前后 150 左右 300 直径 200 垫板尺寸 / 厚度 80 直径 150 模柄孔尺寸 / 直径 50 深度 70 滑块底面尺寸 / 前后 230 左右 300 床身最大可倾角 /（） 30 第 9 章工作零件的加工工艺性 本副模具的工作零件都是旋转体，形状比较简单，加工主要采用车削。落料凹模的加工工艺过程见加工工艺卡。（另附） 27 第 10 章模具的装配过程 本模具的装配选凸凹模为基准件，先装上模，再装下模。现将具体 装配方法叙述如下： 28 配前的准备 1、通读设计图样，了解正装式复合模的结构特点。本模具的装配工艺要点是：同时保证落料和拉深用凸凹模间隙的均匀；打料机构工作可靠，能及时推出工件。 2、查对各零件已完成装配前的加工工序，并经检验合格。对于本副模具，由于是正装式落料拉深复合模具，需要检查凸凹模拉深凹模洞口的圆角是否达到规定的数值 3、确定装配方法和装配顺序。经查对认定模具零件已加工完成， 可采用直接装配方法。 结合模具结构特点，对凸凹模、凸模先进行分组装配，再进行总装配。选用以凸凹模为基准件， 先装配上模，再装配下模及辅助零件。 4、领用标准件。 入模柄 将模柄压入上模座后，钻、铰销孔，打入止转销。 配凸凹模 装配前，对经检查需研修凸凹模拉深凹模洞口圆角的，需要认真 对其研修，认定合格后，再进入装配。 按照压入法操作要求，将凸凹模压入固定板中，检查凸凹模相对固定板基准面的垂直度，并刃入凸模，用工艺定位器法检查配合间隙的均匀性。待凸凹模全部压入，认定间隙分布均匀后，磨平固定板支撑面和凸凹模刃口面。 配凸模 将凸模压入固定板中，按压入法装配要领，检查其相对固定板基准 面的垂直度，认定合格后，磨平固定板支撑面和刃口面。 配下模 将组装好的凸模 固定板和下垫板，按照设计要求位置，安装在下模座上， 29 紧固螺钉，钻、铰销孔，装入圆柱销。 配上模 将组装好的凸凹模 固定板和上垫板，安装在上模座上，紧上螺钉，用工艺定位器法控制上下模的配合间隙，使其均匀。认定均匀后，在上模相应部位钻、铰销孔，打入圆销。 装凹模 将凹模和压边圈、下顶杆安装在下模相应部位，凹模和凸凹模间隙，用垫片法或直接安装法控制其均匀性。 切 用纸试冲，观察冲切纸边的状况，经 调整并认定均匀后， 钻、铰另一组销孔，打入圆销。 配其它零件 上模安装顶杆，顶件块，检查打料机构工作的可靠性。顶件块在最低位置时，应突出凸凹模刃口 料螺钉和橡皮，安装后的卸料板下平面比凸凹模刃口面低 第 11 章模具调试 模具按图纸技术要求加工与装配后，必须在符合实际生产条件的环境中进行试冲压生产，通过试冲发现模具设计与制造上的缺陷，找出生产原因，对模具进行适当的调整和修理后再进行试冲，直到模具能正常工作，才能将模具正式交付 30 生产使用。 具调试的目的 1、 鉴定模具的质量。验证该模具生产的产品质量是否符合要求，确定该模具是否能交付生产使用。 2、 帮助确定产品的成形条件和工艺规程。模具通过试冲与调整，生产出合格产品后，可以在试冲过程中，掌握和了解模具使用性能，产品成形条件、方法和规律，从而对产品批量生产时的工艺规程制定提供帮助。 3、 帮助确定成形零件毛坯形状、尺寸及用料标准。在冲模设计中，有些形状复杂或精度要求较高的冲压成形零件，很难在设计时，精确的计算出变形前毛坯的尺寸和形状。为了要得到较准确的毛坯形状、尺寸及用料标准，只有通过反复 试冲才能确定。 4、帮助确定工艺和模具设计中的某些尺寸。对于形状复杂或精度较高的冲压成形零件，在工艺和模具设计中，有个别难以用计算方法确定的尺寸，如拉深模的凸、凹模圆角半径等，必须经过试冲，才能准确确定。 5通过调试，发现问题，解决问题，积累经验，有助于进一步提高模具设计和制造水平。由此可见，模具调试过程十分重要，是必不不可少的。但调试的时间和试冲次数应可能少，这就要求模具设计与制造质量过硬，最好一次调试成功。在调试过程中，合格冲压件数的取样一般应在 20 1000 件之间。 11