落料拉深冲孔复合模具设计说明书 精品.docx

落料拉深冲孔复合模具设计说明书目录1.零件冲压工艺分析31.1 制件介绍31.2产品结构形状分析41.3 产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析42.零件冲压工艺方案的确定42.1冲压方案52.2各工艺方案特点分析 52.3工艺方案的确定53.冲模结构的确定53.1模具的结构形式53.2模具结构的选择64.零件冲压工艺计算64.1零件毛坯尺寸计算64.2排样74.3拉深工序的拉深次数和拉深系数的确定84.4冲裁力、拉伸力的计算84.5拉伸间隙的计算94.7计算模具刃口尺寸105.模具结构设计与相关校核115.1模架的设计115.2冲孔凸模结构设计与校核 135.3冲孔凹模的结构设计145.4落料凸模结构设计155.5落料凹模结构设计166模具结构简图16参考文献171.零件冲压工艺分析 1.1 制件介绍零件名称： 底 材料： 20-81厚度： t=1.75mm批量： 大批量零件如下图： 图 1 1.2产品结构形状分析图1 产品结构形状分析 由图 1 可知，产品为圆片落料、无凸缘筒形件拉深、圆片冲孔，产品结构简 单对称，中间孔孔壁与制件直壁之间的距离较远，直接冲孔不会影响零件外形。然而周边六孔孔壁余制件直壁之间的距离L不满足L(R+0.5t) 要求。因此，对这六个孔得加工不能在模具上加工，而是要采取另外的钻孔来完成。(R为之间拉深圆角半径值取3;t为零件材料厚度值取1.75)1.3 产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析（1）尺寸精度零件的标注公差均为给定，故默认零件精度为IT14级。一般的冲压均能满足要求，模具的精度要求应为IT11级。（2）冲裁剪断面质量板料厚度1.75，查【2】第44页表3-4，生产时毛刺允许高度为0.15，本产品在断面质量和毛刺高度上没有严格的要求，所以只要模具精度达到一定要求，冲裁件的断面质量可以保证。（3）产品材料分析对于冲裁件材料一般要求的力学性能时强度低，塑性高，表面质量和厚度公差复合国家标准。本设计零件所采用的材料是20钢，为低碳钢材料，其力学性能是强度、硬度和塑性指标适中，用冲裁的加工方法是完全可以成形的。另外零件对于厚度和表面质量没有严格要求，所以采用国家标准的板材，其冲裁出的零件的表面质量和厚度公差就可以保证。（4）生产批量产品生产批量为大批量生产，适于采用冲压加工的放大，最好是采用复合模，这样将很大地提高生产效率，降低生产成本。2.零件冲压工艺方案的确定2.1冲压方案完成此工件需要落料、拉深、冲孔、钻孔四道工序。其加工方案有以下几种：（1） 方案一：落料拉深冲孔（2） 方案二：落料、拉深复合冲孔（3） 方案三：落料、拉深、冲孔复合2.2各工艺方案特点分析方案一的单工序模，模具制造简单，维修方便，但是生产效率低，工件精度低，不适合大批量生产；方案三的三工序复合模，生产效率高，工件精度高，但模具制造复杂，调整和维修难度大。2.3工艺方案的确定结合本零件的设计要求，决定采用方案三，其生产效率高，制件精度高，模具制造和调整维修比较麻烦。在本模具设计中，将设计落料、拉深、冲孔复合模具。3.冲模结构的确定3.1模具的结构形式复合模可分为正装式和倒装式两种形式（1） 正装式的特点：工件和冲孔废料都将在凹模表面，必须清除后才能进行下一次冲裁，造成操作不方便、不安全，单冲出的工件表面比较平直。（2） 倒装式的特点：冲孔废料由冲孔凸模落入凹模洞口中，积聚到一定的数量，由下模漏料孔排除，不必清除废料，但工件表面平直度较差，凸凹模承受的张力较大。3.2模具结构的选择经分析，此工件表面的平直度对零件的使用影响不大，而冲孔废料的自动清除会提高生产的效率。综合比较两种方式，决定采用倒装式复合模。4.零件冲压工艺计算4.1零件毛坯尺寸计算（1）确定修边余量制件要有拉深工序，且属于无凸缘的筒形件拉深，板料厚t=1.75mm，满足：d：零件外缘直径65.75mm h：零件拉深高度11.125mm查【1】表7-4，不需要修边余量。（2）确定坯料直径根据等面积原则采用解析法求毛坯直径。按工件厚度中心层计算h=11.125，d=65.75，r=3 。毛坯直径为： 故取D=83.1（3） 确定是否需要压边圈根据坯料相对厚度：式中t坯料厚度，mmD毛坯直径，mm查【2】表5-1可知，不用压边圈，若怕该冲件在拉深过程中会发生起皱，保险起见，采用带弹性压边装置的模具也可。这里的压边圈实际上是作为定位于顶件之用。4.2排样（1）单排图 2a 搭边查【1】表3-12可知b 送料步距和条料宽度送料步距，条料宽度c 板料利用率板料规格选用每张钢板裁板条数，为了操作方便，采用横裁，即 余72.6mm每条裁板上的工件数 余46.4mm每张钢板上的工件总数材料的利用率 4.3拉深工序的拉深次数和拉深系数的确定（1）判断能否一次拉出参考【2】P203表4-18，毛坯相对厚度，一次拉深时的拉深系数，由表中信息0.940.77知，本制件可以一次拉深。4.4冲裁力、拉伸力的计算（1）落料工序式中： 冲裁力 材料抗剪强度，取352MP 材料厚度 卸料力系数，取0.04 顶料力系数，去0.06 冲裁工序所需力之和（2）拉深工序式中：凹模圆角半径，取6mm材料抗拉强度，取480MP单位压边力，取2.5MP（3）冲孔工序式中：冲孔半径，取16mm（4）计算完成零件冲压所需要的力，并选择压力机 初选公称压力为400KN的J23-40开式可倾压力机，其规格参数如下：公称压力 400 KN公称力行程 4 mm最大装模高度 300 mm装模高度调节量 75 mm滑块中心至机身距离 210 mm工作板尺寸（前后左右） 400600 mm工作台孔尺寸（直径前后左右） 200150300 mm工作台板厚 60 mm模柄孔尺寸（直径深度） 5070 mm立柱间距 300 mm功率 4 KW 4.5拉伸间隙的计算拉伸间隙纸单边间隙，即。拉伸工序采用压边装置，并且可以一次成形，查【3】P225表7-35，可得拉伸间隙为Z=1.1t=1.925 。4.6拉深凸模、凹模圆角半径的计算（1）凹模圆角半径的计算一般来说，大的可以降低极限拉深系数，而且可以提高拉深件质量，所以尽可能大些但太大会削弱压边圈的作用，所以又下式确定：取=4 。（2）凸模圆角半径的计算对拉深件的变性影响，不像那样显著，但过大或过小同样对防治起皱和拉裂级降低拉深极限系数不利。的取值比的略小，可按下式进行计算：取=3.5 。4.7计算模具刃口尺寸（1）落料模刃口尺寸查表刻得由此可得 故能满足凸凹模配合加工的要求。查表可得磨损系数X=0.5，落料基本尺寸为83.1mm，取精度为IT14，则其公差=0.87。由此可得（2）拉深模工作部分尺寸计算对于制件一次拉深成形的拉深模，其凸模和凹模的尺寸公差应按制件的要求确定。此工件要求的是外形尺寸，设计凸、凹模式，应以凹模尺寸为基准进行计算。由此可得式中： 拉深件的尺寸公差，从零件图可知其值为0.74mm拉深件的基本尺寸，67.5mm（3）冲孔模刃口尺寸计算查表可得 由此可得 故能满足分开加工的要求。查表，可得磨损系数X=0.5，孔的基本尺寸为16mm，取精度为IT14，则公差=0.43，上偏差和下偏差分别取值+0.215mm和-0.215mm。由此可得5.模具结构设计与相关校核5.1模架的设计模架包括上模座、下模座、导柱和导套。冲压模具的全部零件都安装在模架 上，为缩短模架制造周期，降低成本，我国已制定出模架标准。根据模架导向用 的导柱和导套间的配合性质，模架分为滑动导向模架和滚动导向模架两大类。每 类模架中，由于导柱安装位置和数量的不同，由有多种模架类型，如：后侧导柱 式、中间导柱式、对角导柱式和四角导柱式。 选择模架结构时，要根据工件的受力变形特点、坯料定位和出件方式、板料 送进方向、导柱受力状态和操作是否方便等方面进行综合考虑。 在此选用滑动导向型的后侧导柱式模架。 选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑， 一般在长度及宽度上都应比凹 模大 3040mm，模版厚度一般等于凹模厚度的 11.5 倍。选择模架时，还要考 虑模架与压力机的安装关系，例如模架与压力机工作台孔的关系，模座的宽度应 比压力机工作台的孔径每边约大 4050mm。 在本设计中，凹模采用矩形结构，其工作部分基本尺寸为 190mm230mm，模具的闭合高度 H 应介于压力机的最大装模高度 H max 与最小装模高度H min 之间，其关系为：H min 10H H max 5由上面压力机的选择可知道 H max =300 mm， H min = H max 75=225 mm。所以 H 应介于 235mm295mm 之间。查【2】表，选用的模架为、上模座、下模座分别为： 模架： 250200（220265） GB/T2851.3 上模座：25020050 GB/T2855.5-81 下模座：25020060 GB/T2855.6-81由此可知其最大装模高度为 265mm，最小装模高度为 220mm，符合 H 的要求。下 模座周界尺寸为 250200。根据模具的结构，可知其闭合高对为式中： 冲孔凸模陷入冲孔凹模的长度，取0.4mm 落料凸模陷入落料凹模的长度，取15mm 上模座厚度，取50mm 冲孔凸模垫板厚度，取8mm 冲孔凸模长度，取67.6mm 拉深凸模高度，取80mm 下模座厚度，取60mm 冲孔凸模固定板厚度，取15mm 拉深凹模落料凸模高度，取52mm 落料凹模厚度，取62mm 凹模固定板厚度，取20mm由此 所以 H闭合 介于 220mm 和 310mm 之间，符合设计要求。导向装置可提高模具精度、寿命以及工件的质量，而且还能节省调试模具的 时间，导向装置设计的主意事项： （1）导柱与导套应在凸模工作前或压料板接触到工件前充分闭合，且此时 应保证导柱上端距上模座上平面有 1015 mm 的间隙； （2）导柱、导套与上、下模板装配后，应保持导柱与下模座的下平面、导套上端与上模座的上平面均留 23 mm 的间隙； （3）对于形状对称的工件，为避免合模安装时引起的方向错误，两侧导柱 直径或位置应有所不同； （4）当冲模有较大的侧向压力时，模座上应装设止推垫，避免导套、导柱 承受侧向压力； （5）导套应开排气孔以排除空气。 根据所选择的模架，选用导柱的规格为：35230（GB/T 2861.1） ，选用导 套的规格为 3512548（GB/T 2861.6） 。5.2冲孔凸模结构设计与校核 冲孔凸模的设计尺寸，由4.7.（3）确定，选取如下结构：凸模的强度校核公式为，式中：P为冲孔冲裁力，N；为凸模最小断面面积，mm；为凸模材料的需用压应力，MPa。此处材料选用Cr12，查表可 得 （10001600） ，MPa，取 1200 MPa。由前可知，凸模的冲裁力 由此可得 所以凸模强度符合要求。凸模刚度的校核公式为 式中：凸模最