毕业设计（论文）-后盖冲压模设计.doc

毕 业 设 计(论文)题 目 后盖冲压模设计系 别机械工程系专业班级机械工程及自动化专业09K5班学生姓名指导教师二一三年六月华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）后盖冲压模设计摘 要冲压加工技术始于18世纪末至19世纪中期，因为产业革命促成了动力制造技术的发展，以机械化方式来加工金属板就逐渐成为主流。随着技术的不断进步，以及大量生产的需要，冲压加工技术不断的再改进，其发展进步远比往昔更为迅速惊人。本文的主要内容是构建一个后盖冲压模具的工艺过程。通过对冲压模具技术的了解、应用，对冲压件结构形状、批量大小和精度要求、进行必要的工艺分析及计算。主要包括对冲压件的工艺分析，确定冲压件生产的工艺方案，确定模具类型及结构形式，选择冲压设备，绘制模具装配图和零件图等。通过查文献资料学会合理地选择模具结构，正确地确定模具工作零件的结构形状、尺寸及其技术要求，使设计的模具制造工艺性良好，价格便宜,充分利用冲压成型的特点，设计制造出能优质、安全、高效生产地，使用寿命长地模具，尽量减少后续加工。关键词：冲压技术；冲压模具；工艺分析；高效生产DESIGN OF STAMPING DIE FOR COVERAbstractStamping technology began in the 18th century to the mid-19th century. Since the industrial revolution led to the development of dynamic manufacturing technology, forming a metal plate in the mechanization way has become main stream. As technology continues to progress, as well as the needs of volume production, the re-stamping technology continues to improve, its development and progress is much more rapidly than the past. The main contents of this paper is to build a cover stamping die process. By understanding stamping technology, applications, structural shapes for stamping, batch size and accuracy requirements, the necessary process analysis and calculation. Mainly including stamping process analysis, determining the production process stamping program, determining the type of mold and structural forms, selecting stamping equipment, drawing mold assembly drawing and parts diagrams and so on. Learn to choose the mold structure rationally by checking literature, and determine the shape, size and technical requirements of the working parts of the mold correctly. To make the designed mold manufacturing process well and the price being cheap. Making full use of the characteristics of metal forming to design and manufacture the production of good quality, safely and efficiently, using the long life mold and try to minimize subsequent processing.Key Words: Stamping Technology; Stamping die; Process analysis; Efficient productionII目 录摘 要IAbstractII1 绪 论11.1 冲压模具的概念11.2 冲压模具的分类11.3 模具的未来发展趋势21.4 我国冲压模具的发展情况和存在问题31.5 本设计的任务42 冲压件工艺性分析52.1 冲压材料的基本要求52.2 冲压件精度分析及确定52.3 冲压件的结构分析62.4 确定工艺方案62.4.1 计算毛坯尺寸62.4.2 落料工序73 工艺设计计算83.1 确定排样裁板方案以及材料利用率的计算83.1.1 确定排样方式83.1.2 确定搭边值83.1.3 材料的利用率83.2 冲压力计算103.2.1 落料103.2.2 外缘拉深103.2.3 内缘拉深103.2.4 预制孔113.3 工作零件刃口尺寸的计算113.3.1 落料113.3.2 外缘拉深123.3.3 内缘拉深134 冲压设备及模具结构的选择164.1 设备类型的选择164.2 压力机吨位计算及滑块行程174.3 装模高度174.4 压力机功率的计算184.4.1 计算压力机的有效功184.4.2 每道冲压工序有效冲压功184.4.3 弹顶装置的压缩功194.4.4 总冲压冲214.5 模具的结构选择215 主要零部件的设计225.1 工作零件225.1.1 落料凹模尺寸225.1.2 落料拉深凸凹模235.1.3 拉深凸凹模（外缘拉深凸模，内缘拉深凹模）245.1.4 拉深、冲裁凸凹模（外缘拉深凸模，内孔冲裁模）245.1.5 冲孔凸模255.2 固定零件255.3 卸料零件255.4 定位零件265.5 模架及其部件265.6 模具闭合高度校核265.7 模具安装尺寸校核26结 论28参考文献29致 谢301 绪 论1.1 冲压模具的概念冲压是在室温下，利用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。冲压通常在常温下对材料进行冷变形加工，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，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。冲模在冲压中非常重要，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三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。1.2 冲压模具的分类冲压模具的形式很多种，冲模也根据工作的性质，模具的构造，模具的材料三方面来分类。根据工序组合程度分类，可分为单工序模，复合模，级进模（连续模），传递模。1）单工序模：在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。2）复合模：只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同事完成两道或两道上冲压工序的模具。3）级进模（连续模）在毛坯的送进方向上，具有两个或者更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上的冲压工序的模具。4）传递模：综合了单工序模和级进模的特点，利用机械手传递系统，实现产品的模内快速传递，可以大大提高产品的生产效率，减低茶农的生产成本，节约材料成本，并且质量可靠稳定。根据工艺性分类，可分为冲裁模，弯曲模，拉伸模，成形模，铆合模。1）冲裁模：沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。2）弯曲模：使板料毛坯或其他坯料沿着直线（或弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定的角度和形状的工件的模具。3）拉伸模：是把板料毛坯制成开口空心件或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。4）成形模：是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。5）铆合模：是借用外力使参与的零件按照一定的顺序和方式连接或搭接在一起。根据产品的加工方法分类，可分为冲裁模具，弯曲模具，抽制模具，压缩模具。1）冲裁模具：是以剪切作用完成工作的。2）弯曲模具：是将平整的毛坯弯曲成一个角度的形状。3）抽制模具：抽制模具是将平面毛坯制成有底无缝的容器。4）压缩模具：是利用强大的压力，使金属毛坯流动变形，成为所需要的形状。1.3 模具的未来发展趋势据相关专业人士分析，未来十年，中国模具工业和技术的主要发展方向将主要集中在以下九个方面。1）CAE/CAD/CAM技术在模具设计制造中的广泛应用实践证明，模具CAE/CAD/CAM技术是当代最合理的模具生产方式，既可用于建模、为数控加工提供NC程序，也可针对不同的模具类型，以相应的基础理论，通过数值模拟方法达到预测产品成型过程的目的，改善模具结构。从CAE/CAD/CAM一体化的角度分析，其发展趋势是三维化、集成化、智能化和网络化，其中心思想是让用户在统一的环境中实现CAE/CAD/CAM协同作业，以便充分发挥各单元的优势和功效。因此，应大力进行MSC、ANSYS等高端辅助设计制造软件的培训、推广和应用。2）模具结构日趋精密、复杂、大型及寿命日益提高随着零件微型化和模具结构发展的要求（如多工位级进模工位数的增加，其步距精度的提高），模具精度由原来的5m 提高到了23m，今后有些模具加工精度公差更是要求在1m以下，这些必然会促进超精密加工的发展。3）快速经济制模技术的推广应用快速模具制造及快速成型技术（RP）是在近两年内迅速发展起来的，并向着更快捷、高精度的方向发展。新技术包括：表面现象成型技术、快速原型制造技术（RPM）、冷挤压及超塑成形制模技术、浇铸成形制模技术、KEVRON钢带冲裁落料制模技术、无模多点成形技术及模具毛坯快速制造技术。4）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能降低模具制造成本和提高模具的质量。模具标准件应进一步增加品种、规格、发展和完善销售网络，保证供货速度，为客户提供精度高、交货期短、使用寿命长、生产工艺性好、价格低的优质模具标准件。5）热流道技术在塑料模具中的推广应用采用新型热流道技术是塑料模设计制造中的一大变革，可显著提高模具制造的生产效率和质量，并能大幅度节约能源和节省制作的原材料，气体辅助注射成型也是塑料成型的一种新工艺，它具有制品翘曲变形少、注射压力低、表面好、壁厚差异较大、易于成型等优点，可在保证产品质量前提下，大幅度降低成本。6）开发优质模具材料和先进的表面处理技术模具材料是模具工业的基础，目前，国外模具材料系列日趋完善与细化，系列化程度已越来越高。中国是世界第一产钢大国，国内开发的高级优质模具钢品种很多，已纳入国标的如：7Cr7Mo2V2Si（LD），6Cr4W3Mo2VNb（65Nb），7Cr-SiMnMoV（CH-1）等。模具表面处理技术对模具的制造精度、模具的工作寿命、模具的强度、模具的制造成本等有着直接的影响。稀土表面工程技术和纳米表面工程技术的出现进一步推动模具制造的表面工程技术的发展。另外，辉光离子氮化技术、激光强化及电镀（刷镀）防腐强化等技术也日益受到重视。7）开发成型新工艺和模具，培养新理念和新模式随着先进制造技术的不断发展和模具行业整体水平的提高，在模具行业出现了一些新的生产、设计、管理模式与理念。主要有：适应模具单件生产特点的柔性制造技术；创造最佳管理和效益的团队精神，精益生产；提高快速应变能力的并行工程、网络制造等新的生产理念、虚拟制造及全球敏捷制造；广泛采用标准件的分工协作生产模式；适应环保要求的绿色设计与制造和可持续发展等。8）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程随着三坐标测量机、激光跟踪仪、便携式扫描仪等先进测量仪器的应用，现代检测技术正向高速度、高适应性、高精度、自动化、数字化方向发展，并且不断融入模具产品逆向工程设计中，进一步推动模具制造产品快速制造的响应能力。逆向工程（RE）又称反向工程或反求工程，是相对于传统的产品设计流程即正向工程（FE）而提出的。其基本思想是：通过对实物或零件进行扫描测量以及各种先进的数据处理手段获得产品的几何信息，然后充分利用CAD/CAM 技术准确、快速地建立产品的数学几何模型，进行数据重构设计，最后经过适当的结构设计、工程分析和CAM 编程，就可以加工出产品模具。9）高速铣削在模具加工中的推广应用高速铣削具有工件温升低、加工效率高、切削力小、加工平稳、加工质量好及可加工硬材料等许多优点，是高精度型腔模具的重要加工手段。高速铣削加工技术的发展，促进了模具加工的发展，特别给家电、汽车行业中大型腔模具制造方面注入了新的活力。1.4 我国冲压模具的发展情况和存在问题目前，中国模具行业的生产厂点有3万余家，从业人员超过百万。近10多年来，模具行业的年均增长率超过15，2006年的模具进口量和出口量分别为20.47亿美元和10.41亿美元。模具技术涉及新工艺、新技术、新设备、新材料的开发与推广应用，是一门技术综合性强的精密基础工艺装备技术，是材料、冶金、计量、理化、润滑与摩擦，机电一体化。计算机等多门学科以及锻、铸、机加工、热处理、检测等诸多工种共同打造的系统工程。近几年，随着国际交往的日益增多和外资在中国模具行业的投入日渐增加，中国模具已经与世界模具密不可分，中国模具在世界模具中的地位和影响越来越重要。我国压铸模与国外工业发达国家相比尚有以下差距：1）模具使用可靠性不稳定，易龟裂，破裂，故障率高，寿命不如进口模具。2）高速铣、CAE技术、石墨电检加工中心应用不普及。3）国产材料，特别是耐热钢仍依赖于进口，折射出国产材料与国外还存在着一定距离。1.5 本设计的任务本次设计需要通过运用所学过的理论知识和设计实践知识，自己查阅与模具相关的书籍杂志等资料收集、整理、筛选自己所设计中所需要的参数，公差等级及一些相关公式，解决以下问题：1）了解冲压模具技术的发展现状及一般设计方法。2）对给定后盖进行工艺性分析，确定合适的冲压工艺方案。3）进行工艺设计计算，确定冲压设备。4）绘制后盖冲压模的装配图及重要零件的零件图。2 冲压件工艺性分析2.1 冲压材料的基本要求冲压成型性能：对于成型工序，为了利于冲压变形和工件质量的提高，材料应该具备良好的冲压成型性能，应具有良好的抗破裂性能，良好的定形性（形状冻结性）和贴模性。对于分离工序，要求材料具有一定的塑性。表面质量：材料表面应该平整、光洁、无损伤和缺陷。表面质量好的材料，冲压的时候不容易擦伤模具，不容易破裂，工件的表面质量也好。材料厚度公差：材料的厚度公共差必须符合国家标准。因为一定的模具间隙适用一定厚度的材料，材料的厚度公差太大，不仅会影响工件的质量，还会导致废品的出现。在校正弯曲、整形等工序中，也有可能因为厚度方向的公差过大引起模具或压力机的损坏。2.2 冲压件精度分析及确定 零件的形状及尺寸如图下2-1所示，公差未给出，该零件的内外形状均为圆形。图2-1 工件根据下表得出该零件的精度等级为IT11级。表2-1冲裁件内外形所能达到的经济公差等级材料厚度/mm公称尺寸/mm033661010181850001IT12IT13IT1112IT14IT12IT13IT1123IT14IT12IT1335IT14IT12IT13查公差等级表确定各尺寸的公差值，70对应的公差为+0.19mm，100对应的公差为+0.22mm。2.3 冲压件的结构分析此零件材料为Q195，材料厚度为1.2mm。零件为轴对称旋转体，冲裁性能较好；h/d较小，拉伸工艺性较好；为了节省材料，提高生产效率，最好采用冲孔翻边工序。因此，初步分析该零件的基本冲压工序有：落料、拉伸、冲孔、翻边。Q195是一种碳素结构钢，价格比较便宜，屈服强度为195MPA,比Q235(普通碳素结构钢又称A3板）强度低。2.4 确定工艺方案2.4.1 计算毛坯尺寸拉伸后的冲压件如图2-2。图2-2 工件展开前毛坯尺寸外缘拉伸属于无凸缘筒不变薄拉深，该零件外形简单，尺寸精度及冲裁断面的质量要求都不高，拉深件中未标注尺寸的极限偏差按GB/T15055-2007未注公差成形件线性尺寸的极限偏差选取，见未注公差成形件线性尺寸的极限偏差的附录A-5。具体的公差等级选择级别一般是由企业标准确定。拉伸件的制造精度不宜要过太高。一般的精度要求在IT11以下。图2-2所示的零件壁部的圆角半径为R3，大于零件的厚度t(t=1.2),符合拉伸加工工艺的要求。毛坯展开尺寸根据毛坯的面积等于拉伸件的面积原则来确定。由于材料的各向异性和拉深时金属的流动条件差异，为了保证零件尺寸，必须保留修边余量，在计算毛坯尺寸的时候必须计入修边余量。除上述分析外，对于无凸缘筒形的拉伸件工艺还应该考虑以下方面的内容。1）拉伸件的形状应该尽量对称、简单，利于拉深的成形。对某些半敞开和不对称容易使其变形困难。本套筒为旋转对称结构，工艺性良好。2）筒体拉深深度H（含修边余量）最好不好大于2d(d为筒体直径)，本套筒的修边余量h/d=28/101.2=0.27,根据h/d数值查参考文献16得修边余量为2，所以h修正为h=28+2=30(mm)(注：d为中径),H=302d=202.4,故拉深高度不大，工艺性良好。当一次可拉成时，高度H最好为H(0.50.7)d3）圆筒底与壁部的圆角半径要满足rt，最好取r（35）t，若r(0.10.3)t的时候，须增加整形。本套筒r=3=2.5t,基本能满足工艺要求。2.4.1.1 毛坯直径计算 （2-1）2.4.1.2 是否要使用压边圈毛坯相对厚度 （2-2） 零件的拉深系数 （2-3）查参考文献16表19.4-42，需要采用压边圈。2.1.4.3 拉深次数的计算拉深件的相对高度 （2-4）根据毛坯的相对厚度和拉深件的高度查考文献16表19.4-11，得出拉深次数n=1。2.1.4.4 检验拉深系数是否超过极限根据考文献16表19.4-8得1.0mf0.5时，mf为0.530.56，因为m1=0.69mf，所以拉伸系数符合要求。2.4.2 落料工序落料工序需要冲裁出直径D=148mm的板料。综上所述，工艺方案确定为：落料外缘拉深内缘拉深冲孔。3 工艺设计计算3.1 确定排样裁板方案以及材料利用率的计算冲裁件在带料、板料或条料上的布置方法称为排样。排样是冲裁模的设计中一项十分重要的工作。在冲裁件的成本中，材料费约占60%或以上，排样的方案对材料的经济利用有很重要的意义，不仅如此，排样方案对冲裁件的生产率、模具的结构和寿命、冲裁件的质量等都有重要的影响。根据上一章计算，毛坯直径已经确定，可以进行排样设计。3.1.1 确定排样方式排样方法，冲裁排样有两种分类方法。1）根据工件结构和材料利用的情况有三种排样方式：有废料排样、无废料排样和少废料排样。有废料排样的时候，工件和工件之间、工件和条料边缘之间都有搭边存在，冲裁件尺寸完全由冲模来保证，精度高，并且具有保护模具的作用，但材料的利用率低。少废料或无废料排样时，工件和工件之间，工件和条料边缘之间存在较少搭边，或没有搭边的存在，材料的利用率高，模具的结构简单，但冲裁时由于凸模刃口受不均匀侧向力作用，使模具容易遭到破坏，冲裁件质量也比较差。2）按工件在材料上的排列形式来分，可分为斜排样、直排样、对排法、多行排、混合排、裁搭边法等形式。由于该毛坯的直径比较大，故采用有废料排样。为了操作方便，排样采用单排。3.1.2 确定搭边值查参考文献16表19.1-18得：条料沿边 工件间 条料进举 （3-1）条料宽度 （3-2）3.1.3 材料的利用率查参考文献16表18.3-24，板料规格选用若用横裁，则裁板条数 （3-3）每条零件个数 （3-4）零件总个数 （3-5）材料利用率 （3-6）若用纵裁，则 （3-7） （3-8） （3-9）所以横裁纵裁零件的总个数一样，横纵都可以。材料的利用率70.56%，如果考虑结构废料，则材料利用率为64%。排样如图3-1所示。图3-1条料排样3.2 冲压力计算3.2.1 落料 （3-10）b为板料抗拉强度，查参考文献16表18.3-33得Q195的b为（315390）MPa。3.2.2 外缘拉深由参考文献1619.4-46表的计算拉深力的实用公式得 （3-11）查参考文献16表19.4-47得由于外缘拉深采用了压边圈，须计算压边力，由参考文献16表19.4-43中的公式得 （3-12）式中单位压力由参考文献16表19.4-4416查得 （3-13）3.2.3 内缘拉深内缘拉深的拉深高度根据工件的结构尺寸再内缘拉深之前，外缘已正在进行拉深，因此内缘拉深的时候其凸缘上金属不可能有径向流动，但内缘拉深成型高度相对较浅。 （3-14）金属的流动阻力不大，可按宽凸缘的筒形件拉深计算其冲压压力，根据参考文献16表19.4-46得其拉深力 （3-15）式中k3由凸缘相对直径 （3-16）和拉深系数经插值求得。 （3-17）3.2.4 预制孔预制孔直径 （3-18）3.3 工作零件刃口尺寸的计算凸模和凹模刃口尺寸和公差，直接影响到冲裁件的尺寸精度。合理的间隙值是靠凸模和凹模的刃口尺寸和公差来保证的，它的确定需要考虑到冲裁的变形规律、模具的磨损、冲裁件精度要求和制造特点等情况。实践证明，落料件的尺寸接近凹模刃口的尺寸，而冲孔件尺寸则接近凸模刃口的尺寸。在测量与使用中，落料件是以大端的尺寸为基准，即冲孔和落料都是以光亮带尺寸为基准。冲裁时，凸模会越磨越小，凹模会越磨越大。考虑以上所说的情况，在决定模具刃口尺寸及制造公差时应遵循以下的原则：表3-1凸、凹模刃口尺寸计算原则序号内容1 落料时，工件的尺寸决定于凹模的尺寸；冲孔时，孔的尺寸决定于凸模的尺寸。因此设计落料模时，应以凹模为基准，间隙上取在凸模上；设计冲孔模时，应该以凸模为基准，间隙取在凹模上因使用中随着模具的磨损，凸、凹模都得间隙将越来越大，所以初始设计时，凸、凹模间隙应取最小合理间隙。2 由于冲裁中凸、凹模的磨损，故在设计 落料模时，凹模公称尺寸应取工件尺寸的公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模公称尺寸应该取工件尺寸公差范围内的较大尺寸。这样，在凸、凹模受到一定磨损的情况下仍能冲出合格的零件。3 凸、凹模的制造公差主要跟冲裁件的精度和形状有关，一般比冲裁件的净高度高23级。若零件没有标注公差，则对于非圆形件，按照国家标准“非配合尺寸的公共差数值”的公差等级IT14处理，对于圆形件可按公差等级IT10处理。4 冲裁模刃口尺寸均按照“人体”原则标注，即凹模刃口尺寸偏差标注正值，凸模刃口尺寸偏差标注负值；面对于空心距，以及不随刃口磨损而变的尺寸，取为双向偏差。3.3.1 落料落料凸模，落料凹模采用分别加工的方法。落料件尺寸为根据查参考文献16 表19.1-7、表19.1-9、表19.1-10，得 （3-19）说明所取凸、凹模公差不能满足 （3-20）的条件，但相差不大，可调整如下： （3-21）凹模刃口尺寸： （3-22）凸模刃口尺寸： （3-23）3.3.2 外缘拉深外缘拉深的尺寸为。3.3.2.1 圆角半径拉深凹模圆角半径可按经验公式由参考文献1619.4-37确定： （3-24）一次拉深成型中，凸模圆角半径rp应与工件的圆角半径相等。但是对于厚度小于6mm的材料，数值不能小于3t。验证符合要求，不需要再加入整形工序，所以凸模圆角半径3.3.2.2 间隙拉深凸模和凹模的单边间隙 （3-25）外缘拉深采用压边圈，所以 （3-26）式中K系数，查参考文献16表19.4-37 得K=0.2。3.3.2.3 拉深凸模，凹模工作部分的尺寸确定根据参考文献16表19.4-39得凹模： （3-27）凸模： （3-28）式中p、d圆形凹模、凸模的制造公差，根据制作件的材料厚度和制作件的直径来选择，由参考文献16表19.4-40查得3.3.3 内缘拉深内缘拉深的尺寸为。3.3.3.1 圆角半径根据零件形状拉深凹模的圆角半径需要和工件圆角半径相等即一次拉深成型中但对于厚度小于6mm的材料，其数值不能小于2t。验证符合要求，不需再加入整形工序，所以凸模的圆角半径3.3.3.2 间隙内缘拉深没有用压边圈，所以3.3.3.3 凹模、凸模工作部的分尺寸确定凹模： （3-29）凸模： （3-30）pd是圆形凹凸模的制造公差，根据表19.4-4016查的3.3.3.4 冲孔翻边前冲孔的直径是冲孔凹模、冲孔凸模采用分别加工的方法。根据t=1.2mm，查文献16表19.1-9、表19.1-10得则 （3-31）说明所取凸模凹模公差满足 （3-32）条件，且有冲孔凸模：（3-33）冲孔凹模： （3-34）4 冲压设备及模具结构的选择4.1 设备类型的选择冲压设备选择是冲压工艺过程设计中一项重要的内容，它直接关系到设备的安全及合理使用，同事也关系到冲压工艺过程的顺利完成和产品的质量、生产效率、零件精度、模具寿命、板料的规格与性能、成本的高低等一系列重要的问题。常见的冲压设备的类型与应用见下表4-1。表4-1常见冲压设备的类型与应用类型特点应用通用曲柄压力机开式压力机价格便宜，具有三面敞开的操作空间，操作方便，容易安装机械化上料、取件装置。但角刚度较差，工作时候床身的角变形会导致冲模间隙分布不均，降低冲模的寿命和冲裁件的质量，因而适宜于精度要求不太高的冲压件生产。在中、小型的冲裁件、弯曲件或浅拉深件的冲压生产中，主要选择开始压力机闭式压力机机床身的弹性变形较小，刚度较好，精度较高。对于大型、较复杂的拉深件应采用拉深件采用闭式双动拉深压力机。它具有两个滑块和压边用的外滑块，模具结构简单，压边可靠易调，可给根据工艺性要求，调节压边力在大、中型和精度要求较高的冲压件的生产中，主要选用闭式压力机液压机液压机虽然速度慢，效率低，制件尺寸精度因受操作影响不太稳定，但压力大，没有固定行程，因而不会因为板材的厚度超差而过载，特别对于共工作行程较大的冲压工艺具有与明显的有点在小批量和大型拉深、弯曲和成型件的生产中多选用液压机。但液压机一般不死于冲裁工作高速压力机高速压力机具有效率高，精度高等特点。一台多工位自动压力机能够代替多台单工位压力机，并且消除了工序间半成品的对方和运输问题用于大批量生产。通常与连续模和自动送料装置配套使用精压机其特点是工件变形量小，精度要求高。精压机的工作机构是曲柄肘杆机构及机架刚度较大。因此，既能使用精压工艺工作行程很小都得需要，又能达到提高精压工件进度的目的用于平面精压和体积精压等工艺精冲压机精冲压机除主滑块外还有压边和反压装置，一般应选用专用的三动精冲压力机或精冲液压机对于精冲工艺。采用专用精冲模具，也可以在普通压力机实现精冲表4-2常见冲压设备与冲压工艺的关系冲压设备的类型冲裁拉深落料拉深压弯整形校平生产率曲柄压力机小行程适用不适用不适用不适用不适用高中行程可用适用可用可用较高大行程适用较高双动拉深曲柄压力机不适用适用不适用不适用较高摩擦压力机可用不适用不适用适用适用低液压机不适用适用不适用适用低由于零件属于中小型的冲压件，需要拉深工序，所以冲压设备的类型初步选为压力机。下面进行规格的选择。4.2 压力机吨位计算及滑块行程 （4-1）但是，冲压过程中的最大作用力Pmax发生的时间很难和标定的压力机的名义压力位置相重合。这时就不能单纯的按最大作用力和压力机名义压力之间的关系来选择设备的吨位，而应该保证压力机全部行程的范围内，为了完成加工所需要的滑块作用力都不能超过压力机允许的压力和行程关系的范围作为条件来选择。由于没有压力机容许的负荷曲线，所以参照参考文献19压力机吨位数的选择中相关的计算公式得 （4-2）因此压力机计算压力为 （4-3）根据上述计算压力，选定为1000kN的压力机。滑块行程应该能保证毛坯的顺利的放进与零件的取出。在冲裁时，压力机并不需要太大的滑块行程，滑块行程只需要比凹模和卸料板上板料距离大（23）mm即可。在进行拉深的时候，行程一般取拉深件的高度的（22.5）倍。4.3 装模高度模具的闭合高度值应小于压力机连杆调节到最短距离的时候，由于压力机垫板的上表面到滑块底平面的距离，其关系是 （4-5）式中Hm模具的闭合高度（mm)。综合上述要求，选择压力机型号为J21-100开放式双柱固定式压力机，技术参数如下表4-3所示。表4-3 J21-100技术规范规格数值 公称压力/kN1000滑块行程/mm可调（16140）滑块行程次数/(r/min)60最大封闭高度/mm400封闭高度调节量/mm110续表4-3 J21-100技术规范规格数值 滑块中心线至机身距离/mm320立柱间的距离/mm420工作台尺寸/mm左右900前后600工作台孔尺寸/mm左右420前后230直径300模柄孔尺寸/mm直径深度6075工作台板尺寸/mm厚度1104.4 压力机功率的计算4.4.1 计算压力机的有效功根据冲压力选择压力机后，还需要核算该压力机的功率（功）是否合适。压力机的一个行程所产生有效功WP应大于冲压所需要的总变形功Wb及压缩弹顶装置所需要的功W之和，即 （4-6）压力机功率由电动机输出的能量和飞轮的有效能量所组成。电动机的输出能量主要消耗在克服摩擦和床身弹性的能量等有害阻力和回复飞轮在冲压后降低的速度上。在实际的生产过程中，由于缺少具体的数据，很难定量计算。参考文献19中表A-1给出了曲柄压力机的有效功和名义压力机间的近似关系的经验数据可作为参考。根据压力机型式标准行程压力机行程数，计算得压力机行程数 （4-7）与上述所选的压力行程次数相符。单行程有效功 （4-8）4.4.2 每道冲压工序有效冲压功1）落料冲压功 （4-9）2）100mm拉深功 （4-10）3）内拉深功 （4-11）4）翻边功 （4-12）5）有效冲压功 （4-13）4.4.3 弹顶装置的压缩功4.4.3.1 顶件器在模具中，顶件器的作用就是压紧坯料和冲压过程中顶出坯料，在拉深过程的同时充当压边圈起压料的作用，防止拉深过程中的起皱。顶件器有弹簧、橡皮和气垫（压缩空气）三个种类，这三种都可以用于薄料拉深。根据分析，拉深时需要的压边力，在拉深开始时要求较大，而随着拉深深度变大，压力减小，才会有利于拉伸的进行，特别是对于薄料的拉深。而弹簧和橡胶所提供的力，随着压力行程的增大而增大，这与压边力的需求相反，所以不适合采用弹簧和橡胶，而选用气垫装置。大吨位都得压力机下部都带有气垫，压力可以调节，工作平稳，压缩空气的压力p为（0.50.6）MPa。所以气缸面积 （4-14）有因为 （4-15）d过大，不适合采用气垫。退而求其次，选用橡皮，根据参考文献19表B-8。橡胶预压缩量： （4-16）时 （4-17） （4-18）求得 （4-19）橡胶的最大压缩量： （4-20）为了确保橡胶不会过早的被损坏，取 （4-21）工作行程: （4-22）拉深高度就是工作行程：L=28mm,所以橡皮的自由高度为 （4-23）橡皮的预压缩量： （4-24）在橡皮终压缩量为35%的时候，压缩力是： （4-25）从拉深开始时候的压边力 24428.4N上升到拉深结束时的103031.25N压边力太大可能会导致工件拉裂，而且拉深功消耗太大，经核算达到近3000Nm，机床负载过大。最终还得回到采用气垫的装置，气垫结构简单。活塞杆比较长，向导的性能好，能承受一定的偏心力；同时内部还有较大的空腔，可以储存较多的压缩空气，不需要另备储气罐，价格便宜，工作可靠。但受到压力机底座下安装控件的限制，工作压力十分有限。液压垫结构紧凑，顶出力和压料力可以分别控制，但是结构复杂，在工作过程中，液压油通过溢流阀溢流会增加油温，会使密封的橡胶材料的寿命变短，同时油液的流动急剧，会使油缸内油压不够稳定，产生脉动，引起油压的波动，并且油流迅速的启动停止，换向等，也会引起液压冲击，行程噪声，引起漏油。所以一般多在气垫无法满足压料要求时，才会使用液压垫。为了减小气缸的尺寸，拟将起亚设定为0.8MPa,按上述的要求重新进行核算气缸的内径： （4-26） （4-27）取d=200mm在网上查到常州佳王精密机械有限公司生产的内径为200mm的冶金设备用标准气缸，并且为后端法兰安装固定式，安装的形式见装配图。4.4.3.2 顶件器的压缩功。采用气缸压边，在拉深过程中压边力没有变化，拉深功也是恒定的，压缩拉深功为： （4-28）式中f为压边圈与板料、拉深凹模与板料的摩擦系数，单面取0.15，双面乘以2。4.4.4 总冲压冲总冲压工是有效冲压工与压缩功之和：（4-29）冲压功满足要求。4.5 模具的结构选择冲模结构形式：由冲压工艺分析可知，采用复合模。定位方式：因为该模具采用了条料，控制条料的松紧方向采用导料销，没有侧压装置，控制条料的送进步距采用了固定挡料销定距。卸料、出件方式的选择：根据零件的工艺方案和形状，冲裁后卡在凹凸模上的工艺废料用过打杆打落。由于工件采用了两道拉深工序，所以采用顶件器顶出。导向装置的选择：选择对角式导柱模架，该模架受力比较平衡，上模座在导柱上运动平稳。使用面宽，常用于进级模或复合模。凹模周界的范围是315mm315mm。5 主要零部件的设计5.1 工作零件5.1.1 落料凹模尺寸凹模设计时应该考虑凹模强度、制造方法及加工精度等。凹模块的厚度。整体凹模的厚度H按冲裁力大小进行估算： （5-1）式中K1冲裁轮廓长度的修正系数；K2凹模材料的修正系数，凹模材料采用CrWMn，可由参考文献19中表5-9、表5-10查得k1=1.25，k2=1。轮廓线到凹模边缘的尺寸。由于轮廓线为平滑的曲线，因此W1=1.2H=1.227.4=32.9mm （5-2）从凹模外缘到螺孔中心的尺寸。a1=(1.72.0)d，根据凹模的壁厚，初步选定M12的螺纹。即d=12mm，a1取24mm。螺孔到凹模孔、圆柱销孔到螺纹孔的尺寸。螺孔到凹模、圆柱销孔到螺纹孔的标准尺寸为F2d=24mm，最小允许尺寸为1.13d=13.5mm。螺孔间距。螺孔间距的尺寸由参考文献19中表5-14查得，最小距离为80mm，最大距离为150mm，具体尺寸如下图5-1所示图5-1落料凹模5.1.2 落料拉深凸凹模对于该冲压件，凸模的径向尺寸已经由冲压件的形状决定，现在需要校核它的强度。凸模承压能力的校核，由参考文献19得 （5-3）即 （5-4）凸凹模材料初步选为Cr12MoV,查表18.4-716可得 （5-5）经验算可达到强度的要求。凸模极限长度是由参考文献17得： （5-6）即使考虑空心部分刚度的削弱，凸凹模刚度也满足要求。根据模具闭合的高度，设计它的尺寸高度如下图5-2。图5-2落料拉深凸凹模5.1.3 拉深凸凹模（外缘拉深凸模，内缘拉深凹模）由于凸凹模的径向尺寸是由工作形状决定的，高度尺寸给根据闭合高度设计，如下图5-3所示。图5-3 落料拉深凸凹模验证它的强度，查参考文献19中表5-17可得，最小壁厚a=3.2mm，最小直径D=18mm。5.1.4 拉深、冲裁凸凹模（外缘拉深凸模，内孔冲裁模）由于凸凹模的径向尺寸是由工件形状决定的，高度尺寸根据模具闭合高度设计。具体的尺寸如下图5-4所示。图5-4 拉深、冲裁凸凹模验证它的强度，查参考文献19中表5-17可得，最小的壁厚a=3.2mm，最小直径D=18mm。符合强度要求。5.1.5 冲孔凸模如下图5-5。图5-5 冲孔凸模5.2 固定零件由于工作零件强度足够，所以不需要使用垫板，固定的方式采用螺钉固定，不采用固定盖板。5.3 卸料零件打杆：冲裁后卡在凹凸模上的工艺废料需要用打杆打落，打杆的长度根据模具结构来设计，具体长度上端比模柄上平面高（1520）mm。卸料板：落料完成后工艺废料箍在落料拉深的凸凹模上，若采用弹性卸料，则在随后的拉深过程中，弹性元件进一步压缩，消耗了压力机的冲压功，因此本模具采用刚性固定卸料板。参照固定卸料横向送料典型的组合（JB/T 8065.4-95)，查得卸料板的厚度为20mm，导料板厚度为1