汽车风扇传动带盘冲压成形工艺与模具设计

摘要本设计对冷冲压技术的分类、特点及发展方向作了简略概述；论述了冲压零件的形成原理、基本模具结构与运动过程及其设计原理；对典型的冲压件模具进行了设计：大直径三通管冲压复合模设计解决了大直径三通管的加工难题、带有浮动凸凹模的拉伸冲孔复合模设计、适力压边式落料拉伸切边复合模设计、消音器后补碗落料、拉深、冲孔、翻边复合模设计、一模两件落料拉伸冲孔翻边复合模设计、环形弯曲件的模具设计、铰链卷圆成形工艺及模具设计、半自动送料切角装置设计、滑板式送料拉深、冲孔、翻边模设计实现自动送料、长管多孔冲模设计、带凸缘台阶方盒形零件拉深模和盒形件侧壁小孔翻孔模。冲压模具的设计充分利用了机械压力机的功用特点，在室温的条件下对坯件进行冲压成形，生产效率提高，济效益显著。分析了风扇传动带盘的工艺特性和工序，设计了模具结构，论述了其特点和工作原理。该模具的凹模由固定部分和活动部分组成，浮动凹模镶块和滑块部分由双向斜楔控制、套环定位，保证了横向和纵向压料的精度，满足了零件的质量要求。采用浮动定位块使橡胶压缩成型，同时作出制件器，简化了模具结构。关键词：冲压模具成型模冲压工艺。AbstractThearticlemainlydiscussedtheclassification，featureandthedevelopmentaldirectionofthepunchingtechnology.Elaboratedthepunching

componentsformationprinciple,thebasicdiesstructureandtherateprocessandtheprincipleofdesign;anddesignedsomeconventionalpunchingdie：thedieforbigdiameterthreedirectionpipewhichsolvedtheproblemoftraditionalmachining，thedrawingandpunchingcompounddiewithfloatpunch-matrix，thedrawingandcuttingcompounddieswithunalteredpress，thecompounddieforthebackbowlofthenoisekeeper，thedesignofthecompounddiewhichcouldproducetwoworkpiecesinonepunching，thebendingdiefortheringshapepart,thebendingdiewhichusedthegemel，automateloadingdieforcutting,thedrawing，punchingandburringcompounddieswithslidingautomatedloading，thepunchingdieforthelongpipewithtworowofhole，thedrawingdieforthesquareboxshapeworkpieceandtheburringdiefortheboxshapeworkpiece.Thepunchingdiesthatutilizedthefeatureofthenormalpunchshapedtheworkpieceintheroomtemperature，anditsefficiencyandeconomicsituationisexcellent.Analyzedthetechnologicalcharacteristicsofthefanbeltandprocess,designthemouldstructure,discussesthecharacteristicsandworkingprinciple.Thedieoftheconcavedieiscomposedoffixedpartsandactivities,floatingconcavemouldsetpiecepartandtheslidingblockiscontrolledbythebidirectionalwedge,thimbleposition,ensuretheaccuracyofthehorizontalandverticalpressure,satisfyingtherequirementsofthequalityoftheparts.Usefloatpositioningblockrubbercompressionmolding,atthesametimemakingmachineparts,simplifiedthemouldstructure..Keywords:StampingDieShapingdieStampingprocess目录摘要 IAbstract II第一章绪论 11.1冲压的概念、特点及应用 11.2冲压的基本工序及模具 21.3冲压技术的现状及发展方向 2第二章风扇传动带盘工件的落料拉深工序的冲压工艺分析 72.1风扇传动带盘工件工艺分析 72.2模具结构 82.3风扇传动带盘的工件的材料利用率 92.4模具工作过程 9第三章拉深工艺计算和工艺方案 113.1工艺方案的确定 113.2计算毛坯尺寸 113.3拉深次数的确定 113.4翻边工序 133.5胀形工序 133.6挤压工序 13第四章落料拉伸复合模的设计 144.1选取凸模与凹模的圆角半径 144.2压力、压力中心计算及压力机的选用 144.2.1压力计算 144.2.2压力机的选用 154.2.3模具压力中心的确定 164.3排样设计 164.3.1确定零件的排样方案 164.3.2条料宽度、导尺间宽度和材料利用率的计算 17第五章模具的结构设计 185.1模具工作部分的计算 185.1.1拉深模的间隙 185.1.2拉深模的圆角半径 185.1.3模具工作部分的尺寸和公差 185.1.4凸模部分的设计及长度计算 195.1.5凸凹模的设计及长度计算 195.1.6选用模架、确定闭合高度及总体尺寸 205.2模具零件的结构设计 215.2.1拉深凹模 215.2.2拉深凸模 225.2.3压边圈 225.2.4导柱、导套 225.2.5卸料弹簧的选择 235.2.6橡胶的选择 235.2.7推杆长度 235.2.8其他零件 235.3模具总装图 24总结 26致谢 27参考文献 28全套设计加QQ11970985或1972163961绪论1.1冲压的概念、特点及应用冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。（1）冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。冲压地、在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造=铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。1.2冲压的基本工序及模具由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。复合冲压——在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。级进冲压——在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。复合-级进——在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。1.3冲压技术的现状及发展方向随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。（1）冲压成形理论及冲压工艺方面冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达25mm，精度可达IT16~17级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以CAD/CAM/CAE技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。（2）冲模是实现冲压生产的基本条件.在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前，50个工位以上的级进模进距精度可达到2微米，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达2～5微米，进距精度2～3微米，总寿命达1亿次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为15000~40000r/min）,加工精度一般可达10微米，最好的表面粗糙度Ra≤1微米），而且与传统切削加工相比具有温升低（工件只升高3摄氏度）、切削力小，因而可加工热敏材料和刚性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料（60HRC）加工；电火花铣削加工（又称电火花创成加工）是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造昂贵的成形电极，如日本三菱公司生产的EDSCAN8E电火花铣削加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花加工机床的技术水平；慢走丝线切割技术的发展水平已相当高，功能也相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度，目前切割速度已达到300mm/min,加工精度可达±1.5微米，表面粗糙度达Ra=01~0.2微米;精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展,现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。此外，激光快速成形技术（RPM）与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。利用RPM技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺（分层实体制造SSM和熔融挤压成形MEM）的系统，它基于“模块化技术集成”之概念而设计和制造，具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型为基础，采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。（3）冲压设备和冲压生产自动化方面性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和生产率；在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达97%；公称压力为250KN的高速压力机的滑块行程次数已达2000次/min以上。在多功能压力机方面，日本田公司生产的2000KN“冲压中心”采用CNC控制，只需5min时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作；美国惠特尼公司生产的CNC金属板材加工中心，在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的4~10倍，并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作业。近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具。其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成形机、CNC万能折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年来在国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲压柔性制造单元（FMC）和冲压柔性制造系统（FMS）代表了冲压生产新的发展趋势。FMS系统以数控冲压设备为主体，包括板料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统，生产过程完全由计算机控制，车间实现24小时无人控制生产。同时，根据不同使用要求，可以完成各种冲压工序，甚至焊接、装配等工序，更换新产品方便迅速，冲压件精度也高。（4）冲压标准化及专业化生产方面模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达70%~80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高，分工越来越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在40%以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。图示零件材料为08钢板，能够进行一般的冲压加工，市场上也容易得到这种材料，价格适中。外形落料的工艺性：该带凸缘筒形件属于中等尺寸零件，料厚1mm，外形复杂程度一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工艺获得。拉深的工艺性：观察零件图可知尺寸精度要求一般，属于带凸缘拉深。此工件为带窄凸缘圆筒形工件，要求外形尺寸，没有厚度不变的要求。此工件的形状满足拉深的工艺要求，可采用落料拉深工序加工。工件底部圆角半径r＝3mm,外形尺寸为97m，140mm的公差等级为IT12级，满足拉深工序对工件公差等级的要求。工件的总体高度到最后可由修边达到要求。由以上分析可知，图示零件具有比较好的冲压工艺性，适合冲压生产。PAGEPAGE82风扇传动带盘工件的落料拉深工序的冲压工艺分析2.1风扇传动带盘工件工艺分析风扇传动带盘，由材料为1.5mm的08F冷轧钢板冲压而成，图1所示为其成形工序图。由于零件的成形材料较薄、形状复杂特殊，因此风扇转动带盘零件的拉深深度较大，安排了工序（b）、（c）（d）（e）完成零件的4次拉深、翻边和缩口的预成形过程。工序（f）完成了对零件中部的胀形，也是对工序（g）中零件中部褶皱形状的预成形，而工序（g）为最终成形工序。工序（f）、（g）的相应模具分别如图2、3所示。工序（f）、（g）在加工时需要对零件口部进行锁紧压料，若使用传统工艺完成这两个工序，压料时精度难以保证，成形后出件困难，因此设计了浮动的凹模镶块和斜楔滑块机构，很好地解决了横向和纵向压料精度不高的困难，提高了生产效率，并且保证了零件质量。经分析，零件的冲孔工艺为：落料→拉深→拉深、翻边→拉深、翻边→缩口→胀形→挤压成形。图2-1零件工序图图2-2零件工序图2.2模具结构图2所示为工序（e）胀形（预成形）的模具结构，图3所示为工序（f）最终成形模具。为方便风扇传动带盘零件在胀形、挤压后能方便取出，必须使图2、3的凹模镶块13退到零件的翻边轮廓之外。为此，设计了双向斜楔机构和凹模镶块，在上模下行过程中，凹模镶块13在斜楔18的作用下横向运动，和垫块16一起锁紧零件口部，然后进行胀形或挤压。成形后，在斜楔18和拉簧19的作用下，安排在滑块上的凹模镶块13退到零件轮廓以外，方便出件，提高了生产效率。由于斜楔18行程较大，其下端会离开下模，容易发生压手事故。因此设计了挡板1，罩住斜楔，保障了工人的安全。另外，凹模镶块13压料的精度将直接影响零件精度，故设计了由弹簧12调节的浮动凹模镶块。在凹模镶块到位后，套环下行对其卡紧定位，使其能够精确的横向压料，同时弹簧压缩实现了精确的纵向压料。保证了零件精度，提高了零件质量。1.挡板2.上模板3、4、6、12.弹簧5.上卸料杆7.定位块8.凹模9.套环10.防磨板11.滑板13.凹模镶块14.橡皮圈15.导向杆16.垫块17.导向销18.斜楔19.拉簧20.定位块图2-3胀形模具简图1.挡板2.垫板3、4、6、12、15.弹簧5.上卸料杆7.定位块8.凹模9.套环10.防磨板11.滑板13.凹模镶块14.导向杆16.垫板17.导向销18.斜楔19.拉簧20.定位块2.3风扇传动带盘的工件的材料利用率在绘制排样图的过程中，应注意提高冲压原材料的利用率。但提高原材料的利用率，不能以大幅提高冲裁模结构的复杂程度为代价。如果单纯为了提高原材料的利用率而采用三排或三排以上、一模多件的冲载方案，虽然确实有助于提高原材料的利用率，但模具制造成本却随之大幅提高，其结果往往得不偿失。2.4模具工作过程图2所示的模具在工作时，上模下行，凹模8接触工件后，弹簧4压缩，开始压料。此时，斜楔开始接触滑块机构，凹模镶块13随着滑块横向向内运动。当横向行程到达一定位置时，套环9开始接触凹模镶块13，并将其卡紧，使其与垫块16紧密配合，锁紧零件的口部；然后，套环9继续下行开始接触凹模镶块13的顶面并使其纵向运动压缩弹簧12，使凹模镶块13和垫块15对零件口部翻边部分纵向压紧。上模继续下行，上模2开始接触凹模8，两者一起下行压迫定位块7下行，橡皮圈14被压缩实现对零件的胀形。回程时，上模上行，上卸料杆5在弹簧6的作用下将工件顶出凹模8，凹模镶块镶块13和滑块机构在双向斜楔18和拉簧19的作用下退到零件轮廓以外，顺利出件。定位块7在橡胶圈14作用下复位。图3所示模具工作时，上模下行过程与图1相同。在凹模镶块13完成横向和纵向压料后，凹模8随上模继续下行，弹簧15压缩，定位块7下行，完成对工件前一工序预胀形部分的挤压成形。回程时，上模上行，凹模镶块13复位。定位块7在弹簧15作用下上行，顶出零件，如此往复。3拉深工艺计算和工艺方案本制件的工艺计算属于相对简单的。其主要的内容包括计算毛坯直径、确定拉深次数及相关尺寸等。3.1工艺方案的确定根据制件的工艺分析,知道制件是相对简单的带凸缘圆筒形拉深件。所以它的工序只有一个：拉深。3.2计算毛坯尺寸查冲压手册表4-5选取修边余量δ=6mm.查冲压手册表4-7拉深件毛坯直径计算公式P187页序号20则可按下面的公式计算：当r≠r1时D²=d1²+6.28rd1+8r²+4d2h1+6.28r1d2+4.56r1²+d4²-d3²d1=208r=6.75d2=221.5h1=63r1=2.25d3=226d4=280代入数据后得D≈373mm3.3拉深次数的确定第一次拉伸：计算工件的dt/d,h/d,t/D×100%和总拉伸次数m1相对凸缘尺尺寸：df/d1=148/143.64=1.03（3-1）相对对高度：h/d=60/143.64=0.42（3-2）相对厚度：t/D×100%=1.5/252=0.595（3-3）拉伸系数：m=145/252=0.58（3-4）第二次拉伸：计算工件的dt/d,h/d,t/D×100%和总拉伸次数m2相对凸缘尺寸dt/d2=148/122=1.21（3-5）相对高度：h/d=75/122=0.6（3-6）相对厚度：1.5/122×100%=1.2（3-7）拉伸系数：d2/d1=122/143.64=0.85（3-8）第三次拉伸：计算工件的dt/d,h/d,t/D×100%和总拉伸次数m3相对凸缘尺寸dt/d3=148/97=1.53（3-9）相对高度h/d=108/97=1.11（3-10）相对厚度1.5/118×100%=1.27（3-11）拉伸系数：d3/d2=/97/118=0.82（3-12）表3-1凸缘筒形件第一次拉深时拉深系数凸缘的相对直径毛坯相对厚度>0.06～0.20.2～0.50.5～1.01.0～1.5〉1.5<1.10.590.570.550.530.501.1～1.30.550.570.530.510.491.3～1.50.520.510.500.490.471.5～1.80.480.480.470.460.451.8～2.00.450.450.440.430.422.0～2.20.420.420.420.410.402.2～2.50.380.380.380.380.372.5～2.80.350.350.340.340.332.8～3.00.330.330.320.320.31表3-2凸缘筒形件第一次拉深时极限相对高度mm[10]凸缘的相对直径毛坯的相对厚度（）×100>0.06～0.20.2～0.50.5～1.01.0～1.5>1.51.10.45～0.520.50～0.620.57～0.700.60～0.800.75～0.901.1～1.30.40～0.470.45v0.530.50～0.600.56～0.720.65～0.801.3～1.50.35～0.400.42～0.480.45～0.53.0.50～0.630.68～0.701.5～1.80.29～0.350.34～0.390.37～0.440.42～0.530.48～0.581.8～2.00.25～0.300.29～0.340.32～0.380.36～0.460.42～0.512.0～2.20.22～0.260.25～0.290.27～0.330.31～0.400.35～0.462.2～2.50.17～0.210.20～0.230.22～0.270.25～0.320.28～0.352.5～2.80.13～0.160.15～0.180.17～0.210.19～0.240.22～0.272.8～3.00.10～0.130.12～0.150.14～0.170.16～0.200.18～0.22由上面两个表格,可以查得:第一次拉深：第二次拉深：第三次拉伸：综上所述三次拉伸都可以一次拉深成功3.4翻边工序利用模具把材料上孔的或圆弧毛胚外缘翻成树边的冲压加工方法，翻边有外缘翻边和内缘翻边两种，在本零件的加工中用到的是外缘翻边。外凸缘翻边的极限变形程度主要受材料变形区失稳起皱的限制。假如在相同翻边高度的情况下，曲率半径越小，和越大，变形区的切向应力和切向应变的绝对值越大；相反当趋向于无穷大时，和为零，此时变形区的切向应力和切向应变值为零，翻边变成弯曲。外凸缘翻边的变形程度用翻边系数表示：外凸缘翻边时≥-R。在该零件中，R=88mm,r=76mm≥-R=88-76=12mm(3-19)有上表可查：〉(3-20)由此可知,内外缘都可以一次翻边就能达到零件高度要求。3.5胀形工序本设计胀形模具是将在前工序中已经拉伸成的筒形件作为初始件进行胀形。胀形毛胚得塑性变形区局限于变形区内，材料不上变形区外转移，也不从外部进入变形区内，胀形是靠毛胚局部变薄来实现的。3.6挤压工序挤压成型，坯料在三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或缝隙挤出使之横截面积减小长度增加，成为所需制品的加工方法叫挤压，坯料的这种加工叫挤压成型。4落料拉伸复合模的设计4.1选取凸模与凹模的圆角半径根据冲压手册P307页当工件直径d>200mm时,拉深凹模圆角半径应按下式确定:r凹min=0.039d+2(mm)d为凹模内径=226mm采用合适的R凸、R凹与凸凹模间隙Z可以减小拉深系数。采用过小的R凸、R凹和Z会使拉深过程中摩擦阻力与弯曲阻力增加，危险断面的变薄加剧，而过大的R凸、R凹和Z则会减小有效的压边面积，使板料的悬空部分增加，易于使板料失稳起皱，所以对拉深都不利。且为了制造方便，综上考虑取r凹=11mm4.2压力、压力中心计算及压力机的选用4.2.1压力计算本制件拉深时需要采用压边圈。其拉深力的计算公式应该以生产中常用的经验公式进行计算：压边圈产生的压边力F压大小应适当，F压太小，防皱效果不好；F压太大，则会增大传力区危险断面上的拉应力，从而引起材料严重变薄甚至拉裂。因此，实际应用中，在保证变形区不起皱的前提下，尽量选小的压边力。其计算公式可按下式计算：落料拉深工序将毛坯的周长L，厚度t=1以及08钢材料的抗剪强度τ＝294MPa代入上式，得：平刃口模具冲裁时：F落=KLtτ=1.3π2942521.5≈350KN(4-1)式中：t—材料厚度,[t]为mmτ—材料抗剪强度[τ]为MPaL—冲裁周长[L]为mmK-系数考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素，一般K取1.3[13]查冲压手册表4-85可知式中k1＝0.82бb＝392MPa则：F=×223×1.5×0.82×392N≈337KN压边力Q压边力=查表可知式中q=2.5MPa则：Q压边力=＝272.13KN确定压力机吨位:这一工序的最大总压力F总=F落料+F卸料+F压边≈671.5KN+27KN+272.13KN=K卸=0.03350KN=14.4（KN）式中：K卸——卸料力因数，其值由《中国模具设计大典》表19.1-12查得K卸=0.03F推=nK推F冲=10.05538.6N≈19.8KN式中:K推——推件力因数，由《中国模具设计大典》表19.1-12查得K推=0.055n——卡在凹模内的工件数取n=1选择压力机公称压力时需注意，当拉深工作行程较大，尤其落料拉深复合模时，应使工艺力曲线位于压力机滑块的许用压力曲线之下。而不能简单地按压力机公称压力大于工艺压力的原则去确定压力机的规格，否则可能发生压力机超载而损坏。在实际生产中可以按下式来确定压力机的公称压力：Fg≥(1.6～1.8)FZ则可得：Fg介于1553.0～1747.1之间4.2.2压力机的选用压力机的工作行程需要考虑工件的成形和方便取件，因此，工作行程根据拉深力的计算结果和工件的高度，选择压力机：闭式压力机机身左右封闭，刚度好，多点压力机抗偏载能力强，综合考虑后，采用闭式双点压力机。且所需压力机的公称压力Fg介于1553.0～1747.1kn之间故选用JB36-200B表4-3JB36-200B所选择压力机的相关参数4.2.3模具压力中心的确定模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。

冲模的压力中心，可按下述原则来确定：１．对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。２．工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。３．形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心，如图4-1所示。解析法的计算依据是：各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。求出合力作用点的座标位置0(x0,y０)，即为所求模具的压力中心[14]。4.3排样设计4.3.1确定零件的排样方案设计模具时，条料的排样很重要。排样合适恰当不仅可以降低成本，提高材料的利用率，而且可以提高生产效率。根据该零件的图形分析可知：筒形件是由落料件后续拉深成型的。其排样方安比较简单，容易确定，这里就采用直排的形式来确4.3.2条料宽度、导尺间宽度和材料利用率的计算查表取得搭边值为a=2mm和a1=1.5mm。条料宽度的计算：B=D+2a,代入数据计算得进距为377mm。进距的计算：由s=D+a1,代入数据计算得进距为374.5mm。材料利用率的计算：根据一般的市场供应情况，原材料选用A×L×t=1200mm×1600mm×1.5mm的冷轧薄钢板。因此采用纵排或横排均可以。5模具的结构设计5.1模具工作部分的计算5.1.1拉深模的间隙深间隙对拉深过程有较大的影响。它不仅影响拉深件的质量与尺寸精度，而且影响拉深模的寿命以及拉深是否能够顺利进行。因此，应该综合考虑各种影响因素，选取适当的拉深间隙值，既可保证工件的要求，又能使拉深顺利进行。本模具的拉深间隙查表得出：Z1/2=1.t=1.65mm5.1.2拉深模的圆角半径凸模、凹模的选用在制件拉深过程中有着很大的作用。凸模圆角半径的选用可以大些，这样会减低板料绕凸模的弯曲拉应力，工件不易被拉裂，极限拉深因数会变小些；凹模的圆角半径也可以选大些，这样沿凹模圆角部分的流动阻力就会小些，拉深力也会减小，极限拉深因数也会相应减小。但是凸、凹模的圆角半径也不易过大，过大的圆角半径，就会减少板料与凸模和凹模端面的接触面积及压边圈的压料面积，板料悬空面积增大，容易产生失稳起皱。5.1.3模具工作部分的尺寸和公差0落料件尺寸公差为φ373-0.89由表2-31公式进行计算：D凹=（D-x△）+δ凹+0.060=（373-0.5×0.89）0=372.56～372.62（查表2-30X=0.5δ凹=+0.060）D凸=（D-x△-2c）-δ凸0=（373-0.5×0.89-0.132）-0.04=372.38～372.42δ凸=-0.040Cmin=0.066Cmax=0.120查表2-23δ凹的绝对值与δ凸的绝对值之和=0.060+0.040〈2Cmax-2Cmin=0.24-0.1332=0.108mm故上述计算是恰当的。拉深前的毛坯取未注公差尺寸的极限偏差。由《冲压手册》表4-75公式计算：D凹=（d+0.4△+2c）+δ凹+0.12=（220+0.4×0.46+2×1.65）0=223.48～223.60C=1.1t=1.65mmδ凹=0.120D凸=（d+0.4△）-δ凸=（220+0.4×0.46+）-0.08=220.10～220.18δ凸=-0.085.1.4凸模部分的设计及长度计算由于工件的形状简单且对称，本模具为落料-拉深复合模，为了实现先落料后拉深，模具装配后，应使拉深凸模的端面应比落料凹模端面低。凸模长度一般是根据结构上的需要而确定的，拉深凸模的L长度可按下式计算：L=H固+H凹-H低式中：H固———凸模固定板的高度（50mm）H凹———凹模的高度(210mm)H低———装配后拉深凸模的端面低于落料凹模端面的高度，根据板厚太小，确定H低=5mm则：L=210mm+50mm-5mm=255mm该模具凸模因为高度较大，为了防止淬火变形，除了采用工作部分局部淬火（硬度58—62HRC）外，材料用T10-A优质工具钢。5.1.5凸凹模的设计及长度计算外形落料凸模内形拉深凹模的凸凹模：其外形可用数控车床加工和外圆精磨，用四个M30的螺钉固定在垫板上，由于其内部的拉深凹模的形状，致使凸凹模的强度和刚度下降，这里也采用淬火变形小的CrWMn模具钢。为了加强强度和刚度，这里把凸凹模做成整体式的，不必再作凸凹模固定板。其长度可按下式计算：L＝H凹＋H卸＋H固－H顶其中：H凹———凹模的高度(210mm)H卸———固定卸料板的高度(50mm)H固———凸凹模固定部分的长度(60mm)H顶———顶件块的高度(80mm)则：L＝210mm＋50mm＋60mm－80mm＝240mm5.1.6选用模架、确定闭合高度及总体尺寸由于拉深凹模外形尺寸较大，为了工作过程稳定，选用中间导柱模架。再按其标准选择具体结构尺寸见表3-1。表5-1模架规格选用模具的闭合高度H闭=H上+H凹模+H凸凹模+H下－（凸凹模刃面高度差+拉深件高度－料厚）=90+210+240+90-（3+73.5-1.5）=555mm式中：H凹—凹模厚度，H凹=210mm；H压—压边圈的厚度，H压＝80mm；由此可见模具的实际闭合高度远远大于所采用模架的最大闭合高度。查标准件的资料。结果发现模具的实际闭合高度还是远远大于其它标准的最大闭合高度。所以此制件不能采用标准模架。为了节省加工时间，只有在模具标准模架的基础上进行修改。因为模具的封闭高度H应该介于压力机的最大封闭高度Hmax=600mm和最小封闭高度Hmin之间，一般取：Hmax-5mm≥H≥Hmin+10mm由此可以看出，要想让制件顺利加工和从模具上取出，只有使模具有足够的封闭高度：Hmax≥H+5mm=555+5=560mmHmin≤H-10mm=555-10=545mm要使模具具有足够的封闭高度，只有改变导柱和导套的高度：导柱：A70h7×550A75h7×550；导套：A70H7×180×73A75H7×180×73为了使模座有足够的强度，上，下模座的厚度应该再增加一些。模具选用中间导柱标准模架，可承受较大的冲压力，为了防止装模时上模旋转180度装配，将模架中两对导柱与导套做成粗细不等。导柱α/mm×L/mm为φ70×550导柱α/mm×L/mm为φ75×550导套α/mm×L×D为φ70×180×73导套α/mm×L×D为φ75×180×73H上模=90mm———上模座厚度H垫板=30mm———下模座垫板厚度H卸=50mm———固定卸料板厚度H凸模固定=35mm———凸模固定板厚度H下垫板=30mm———下模垫板厚度H下模=30mm———下模座厚度模具实际闭合高度：H闭=H上模+H垫+H凸凹模+H凹模+H下垫板+H下模-H入=90+30+240+210+30+30-75=555mm式中：H凸凹模=240mm———凸凹模的高度H凹模=210mm———凹模的厚度H入=75mm———凸凹模进入落料凹模深度由此可见该模具实际闭合高度小于所选压力机的最大装模高度600m所以可以使用。5.2模具零件的结构设计5.2.1拉深凹模内、外形尺寸和厚度已由前面的计算确定；拉深凹模需要有三个以上的螺钉与上模座固定，还需要两个与上模座同时加工的销钉孔。5.2.2拉深凸模图5-1拉深凸模拉深凸模的外形尺寸〔工作尺寸〕由前面的计算确定。它需要三个以上的螺纹孔，以便与下模座固定。拉深凸模上一般开有出气孔，这样会使卸件容易些，否则凸模与工件由于真空状态而无法卸件。查表，本凸模出气孔的直径为φ9.5mm5.2.3压边圈在拉深工序中，为保证拉深件的表面质量，防止拉深过程中材料的起皱，常采用压边圈用合适的压边力使毛坯的变形区部分被压在凹模平面上，并使毛坯从压边圈与凹模平面之间的缝隙中通过，从而制止毛坯的起皱现象。压边圈的内形与拉深凸模间隙配合，外形套有半成品制件。一般与顶料杆(三根以上)、橡皮等构成弹性卸料系统。5.2.4导柱、导套对于生产批量大、要求模具寿命高的模具，一般采用导柱、导套来保证上、下模的导向精度。导柱、导套在模具中主要起导向作用。导柱与导套之间采用间隙配合。根据冲压工序性质、冲压的精度及材料厚度等的不同，其配合间隙也稍微不同。因为本制件的厚度为3mm，所以采用H7/h6。5.2.5卸料弹簧的选择按已确定的模具形式及参数，从冷冲模标准中选取标准模架[19]：上模座：595595mm60mmHT200下模座：595250mm75mmHT200导柱：50330mm20钢导套：5017575mm20钢5.2.6橡胶的选择查教材表2.9.12拟采用圆筒形的橡胶d=30mmD=√(d²+1.27Fxy／p)=73mm图4此外0.5≤（HO／D）≤1.5取HO=75mm5.2.7推杆长度推杆长度〉模柄总长+凸凹模高度-推件块厚度=90+240-40=290mm5.2.8其他零件模具其他零件的选用见表五．表五模具其他零件的选用序号名称数量材料规格/mm热处理1卸料板14550×850×8502上模座1HT200600×90焖火3弹簧1265Mn10×300×9540～45HRC4挡料销345M30×2405螺钉1440M30×18040～45HRC6上模固定板1Cr12280×400×2207模柄套145260×110渗碳58～62HRC8打杆12080×67040～45HRC9模柄140220×200×26050～56HRC10推件块145φ272×27040～45HRC11凸凹模1CrWMn500×24060～62HRC12销钉12T10AM30×18030～35HRC13退料板螺钉445M30×24030～35HRC14导套22070×180×73渗碳56～58HRC15导柱22070×550渗碳56～58HRC16下模座1HT20090×670焖火17落料凹模1T10Aφ600×210渗碳58～62HRC18销钉2245M30×27019螺钉2445M30×24020销钉3245φ20×15021螺钉3145M30×18022螺钉4245M20×15023夹板245600×60040～45HRC24推销4T8Aφ40×18045～50HRC25拉深凸模1T10Aφ300×25560～62HRC26压边圈1T8Aφ390×8056～58HRC27下模固定板145600×600×4040～45HRC5.3模具总装图由以上设计，可得到模具的总装图，其工作过程是：将条料沿挡料销送进，前端再由挡料销进行精定位，坯料放在落料凹模表面上，卸料板在此兼起压料作用，由凸凹模和落料凹模完成第一道落料工序，凸凹模继续下行，毛坯在凸凹模、拉深凸模以及压边圈共同作用下，被反向拉入凸凹模中，产生塑性变形而制成所要求的零件。当凸凹模随上模部分回升时，零件制品在推件块及推杆的作用下，将其从凸凹模内推出。在弹性卸料装置作用下又回到原位，准备下一次拉深。最后，该称形工序为此套模具设计的主要工序之一，它采用了浮动的凹模镶块和双向斜楔滑块机构,很好的解决了横向和纵向压料精度不高的困难,提高了生产效率,并且保证了零件质量。并为以后此类零件冲压工艺的编制及模具设计提供了可靠的依据。总结通过近一个学期的毕业设计，现已基本完成，在整个的毕业设计过程中我们的导师给我们做了细心