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端盖落料拉深冲孔复合模设计
34页 11000字数+说明书+实习报告+5张CAD图纸【详情如下】
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摘要
随着中国工业不断地发展，模具行业也显得越来越重要。本文针对端盖的冲裁工艺性和拉深工艺性，分析比较了成形过程的三种不同冲压工艺（单工序、复合工序和连续工序），确定用一幅复合模完成落料、拉深和冲孔的工序过程。介绍了端盖冷冲压成形过程，经过对端盖的批量生产、零件质量、零件结构以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能为前提，将其确定为冲压件，用冲压方法完成零件的加工，且简要分析了坯料形状、尺寸，排样、裁板方案，拉深次数，冲压工序性质、数目和顺序的确定。进行了工艺力、压力中心、模具工作部分尺寸及公差的计算，并设计出模具。还具体分析了模具的主要零部件（如凸凹模、卸料装置、拉深凸模、垫板、凸模固定板等）的设计与制造，冲压设备的选用，凸凹模间隙调整和编制一个重要零件的加工工艺过程。列出了模具所需零件的详细清单，并给出了合理的装配图。通过充分利用现代模具制造技术对传统机械零件进行结构改进、优化设计、优化工艺方法能大幅度提高生产效率，这种方法对类似产品具有一定的借鉴作用。
关键词：端盖；模具设计；复合模；拉深冲孔
ABSTRACT
With China's industries continue to develop and die industry is also becoming increasingly important. Based on the Cover of the stamping process and the deep drawing process, Comparative analysis of the process of forming three different stamping process (single processes, complex processes and continuous processes) confirm completion of a composite model blanking, drawing processes and punching process. On the cover of the cold stamping process, right after the Cover of the mass production, quality components, and the use of structural components of the analysis, research, in line with lower performance prerequisite to the identification of stampings, Stamping method used to complete the processing components, and a brief analysis of the blank shape, size, layout, the Conference Board, the number of Drawing, stamping processes in nature, number and sequence determination. For the process, the center of pressure, the die size and the tolerance of the calculation, design mold. Also analyzes the mold of the main components (such as punch and die and dump devices, drawing punch, slates, Punch plate, etc.) design and manufacturing, stamping equipment selection, punch-gap adjustment and establishment of a vital parts machining process. Die requirements set out a detailed list of parts, and gives a reasonable assembly. By fully utilizing modern manufacturing technology to mold traditional mechanical parts for structural improvements, design optimization, Process optimization methods can greatly enhance production efficiency, the method of similar products have some reference.
Keywords: Cover; Mold design; Composite molding; Drawing Punch
目录
1 分析零件的工艺性 1
2 确定工艺方案 2
2.1 计算毛坯尺寸 2
2.2 确定是否要压边圈 3
2.3 计算拉深次数 3
2.4 确定工艺方案 4
3 主要工艺参数的计算 5
3.1 确定排样、裁板方案 5
3.2 计算工艺力、初选设备 6
3.2.1 计算工艺力 6
（1）落料力 6
（2）冲孔力 7
（3）推件力 7
（4）拉深力 7
（5）压边力 8
3.2.2 拉深功的计算 9
3.2.3 初选压力机 9
3.2.4 计算压力中心 10
3.2.5 计算凸、凹模刃口尺寸及公差 10
4 模具的结构设计 12
4.1 模具结构形式的选择 12
4.1.1 模架的选用 12
4.1.2 模具的闭合高度 13
4.2 模具工作部分尺寸计算 13
4.2.1 落料凹模 13
4.2.2 拉深凸模 14
4.2.3 凸凹模 15
4.2.4 弹压御料板 16
4.2.5 上垫板 18
4.2.6 压边圈 19
5 模具的整体安装 20
5.1 模具的总装配 20
5.2 模具零件 21
6 选定冲压设备 22
7 模具的装配 22
7.1 复合模的装配 22
7.2 凸、凹模间隙的调整 22
8 重要零件的加工工艺过程编制 23
结论 26
参考文献 27
致谢 28
附录 30
实习报告 37
冲压件工艺性是指冲压零件在冲压加工过程中加工的难易程度。虽然冲压加工工艺过程包括备料—冲压加工工序—必要的辅助工序—质量检验—组合、包装的全过程，但分析工艺性的重点要在冲压加工工序这一过程里。而冲压加工工序很多，各种工序中的工艺性又不尽相同。即使同一个零件，由于生产单位的生产条件、工艺装备情况及生产的传统习惯等不同，其工艺性的涵义也不完全一样。这里我们重点分析零件的结构工艺性。
该零件是端盖，如图1.1，该零件可看成带凸缘的筒形件，料厚t=2mm，拉深后厚度不变；零件底部圆角半径r=1.5mm凸缘处的圆角半径也为R=1.5mm；尺寸公差都为自由公差，满足拉深工艺对精度等级的要求。对结构与尺寸的要求是拉深件因尽量简单、对称，并能一次拉深成形；拉深件的壁厚公差或变薄量一般不应超出拉深工艺壁厚变化规律；当零件一次拉深的变形程度过大时，为避免拉裂，需采用多次拉深，这时在保证必要的表面质量前提下，应允许内、外表面存在拉深过程中可能产生的痕迹；在保证装配要求下，应允许拉深件侧壁有一定的斜度；拉深件的径向尺寸应只标注外形尺寸或内形尺寸，而不能同时标注内、外形尺寸。
工艺性要求材料具有良好的塑性，屈强比值越小，一次拉深允许的极限变形程度越大，拉深的性能越好；板厚方向性系数r和板平面方向性系数反映了材料的各向异性性能，当r较大或较小时，材料宽度的变形比厚度方向的变形容易，板平面方向性能差异较小，拉深过程中材料不易变薄或拉裂，因而有利于拉深成形。
该零件结构较简单、形状对称，完全由圆弧和直线组成，没有长的悬臂和狭槽。零件尺寸除中心孔和两中心孔的距离尺寸接近IT11级外，其余尺寸均为自由尺寸且无其他特殊要求，利用普通冲裁方法可以达到零件图样要求。零件材料为20号钢，退火抗拉强度为400Mpa，屈服强度为206Mpa.此材料具有良好的结构强度和塑性，其冲裁加工性较好。该零件的冲裁性较好，可以冲裁加工，适于大批大量。
2.1 计算毛坯尺寸
由于板料在扎压或退火时所产生的聚合组织而使材料引起残存的方向性，反映到拉深过程中，就使桶形拉深件的口部形成明显的突耳。此外，如果板料本身的金属结构组织不均匀、模具间隙不均匀、润滑的不均匀等等，也都会引起冲件口高低不齐的现象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外缘进行修边处理。这样在计算毛坯尺寸的时候就必需加上修边余量然后再进行毛坯的展开尺寸计算。
根据零件的尺寸取修边余量的值为3.6mm。
在拉深时，虽然拉深件的各部分厚度要求发生一些变化，但如果采用适当的工艺措施，则其厚度的变化量还是并不太大。在设计工艺过程时，可以不考虑毛坯厚度的变化。同时由于金属在塑性变形过程中保持体积不变，因而，在计算拉深件的的毛坯展开尺寸时，可以认为在变形前后的毛坯和拉深间的表面积相等。结论
本次设计成功地设计出一副落料、拉深、冲孔复合模，在设计过程中对很多工艺力进行了详细的计算，在压力机的选择上参照了现行选择压力机的通用法则。这次设计解决了采用双动压力机进行冲孔、拉深、落料的传统模式，将落料、拉深及冲孔同时在一副装在闭式单动压力机上的模具中完成，很大程度的提高了生产效率和制造精度。很适合中国现在模具高速自动化发展的趋势。6 选定冲压设备
冲压设备选择是冲压工艺过程设计的一项重要内容，它直接关系到设备的安全和使用的合理，同时也关系到冲压工艺过程的顺利完成及产品质量、零件精度、生产效率、模具寿命、板料的性能与规格、成本的高低等一系列重要问题。
在前面的设计中，我们已经对冲压设备的吨位以及闭合高度等参数进行了确定。这里根据前面所算出来的各项数据。查表选择压力机，确定选用闭式单点压力机J31-630B,其主要具体参数如下:
公称压力 1000KN
滑块行程 120mm
封闭高度调节量 110mm
工作台尺寸 600460mm
柄孔尺寸 60×75mm
立柱间距离 420mm
工作台板厚 110mm
7 模具的装配
7.1 复合模的装配
复合模一般以凸凹模作为装配基件。其装配顺序为：①装配模架，导套与上模座采用配合，导柱与下模座采用基轴制配合；②装配凸凹模组件（凸凹模及其固定板）和凸模组件（凸模及其固定板）；③将凸凹模组件用螺钉和销钉安装固定在指定模座（正装式复合模为上模座，倒装式复合模为下模座）的相应位置上；④以凸凹模为基准，将凸模组件及凹模初步固定在另一模座上，调整凸模组件及凹模的位置，使凸模刃口和凹模刃口分别与凸凹模的内、外刃口配合，并保证配合间隙均匀后固紧凸模组件与凹模；⑤试冲检查合格后，将凸模组件、凹模和相应模座一起钻铰销孔；⑥卸开上、下模，安装相应的定位、卸料、推件或顶出零件，再重新组装上、下模，并用螺钉和定位销紧固。
7.2 凸、凹模间隙的调整
冲模中凸、凹模之间的间隙大小及其均匀程度是直接影响冲件质量和模具使用寿命的主要因素之一，因此，在制造冲模时，必须要保证凸、凹模间隙的大小及均匀一致性。通常，凸、凹模间隙的大小是根据设计要求在凸、凹模加工时保证，而凸、凹模之间间隙的均匀性则是在模具装配时保证的。
冲模装配时调整凸、凹模间隙的方法很多，需根据冲模的结构特点、间隙值的大小和装配条件来确定。这里用垫片法来调整。
垫片法是利用厚度与凸、凹模单面间隙相等的垫片来调整间隙，是简便而常用的一种方法。其方法如下：
参考文献
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Liang Bingwen.Utility plate stamping technique album[M]. Beijing:Machine Industry Press,1999(in Chinese)
[4]模具实用技术丛书编委会. 冲模设计应用实例[M]. 北京：机械工业出版社，2002
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[5]杜东福. 冷冲压工艺及模具设计[M]. 长沙：湖南科学技术出版社，1990
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Zheng Jiaxian.Stamping technique die design utility technology[M]. Beijing:Machine Industry Press,1999(in Chinese)

内容简介：: 实习报告一、实习的主要内容时光如梭！本人在东莞宏伟塑胶厂已经完成了两个月的实习时间，这期间，经历了十多天的夜班，半个月的白班，体验着劳动的光荣与艰辛，在这里我学到了我离开校园的第一笔知识，这些都是从书本上学不到的知识，从体验公司的文化到亲身接触公司的每个部门的人员，从公司的季刊杂志上，从其他员工的言谈中，有好的信息，也有不好的耳闻，总之，我的感觉中，我们的公司还是在不断前进发展。注塑课是我实习的第一个部门，当我跨入注塑车间的时候，我突然感觉原来想象的工业化就是如此的接近，大型的注塑机台不断吐出产品，机械手臂伸展自如，一个个或透明或带色的样板从传输带上缓缓流进叠产品的车间，这些后来才知道被称为素材的产品就这样生产出来了，这个过程，称为注塑，原理是通过加热使注塑原料熔融注入模具型腔然后冷却成型，最后脱出产品。在这个过程中，好的模具起着非常重要的作用，我们也有看到有的产品在刚打素材的时候就有一穴固定不良，还得需要人去手工去剪，既浪费原材料，又浪费人力，所以，要求工程在转生产时有一个好的模具是必须的。在前期工作做好了，后续上会省好多资源，有形的和无形的。进料的质量控制也是出好素材的前提，尤其是透明料和浅色料，素材上有黑点就足使产品报废，所以加强对进料的检验是对整个生产前段的负责。二、实习取得的经验及收获在忙碌中觉得时间过得也真快的。不知不觉就过了两个月，经过这段时间的工作，我觉得自己确实进步了不少，学到了在学校里学不到的东西。比如在学校里做课程设计时一些数据没有准确的确定，就模糊的放过，反正老师要检查那么多图纸，也不会 nts 个个人的每个小错误都可以检查出来的，但是在工厂你就是很小的问题，而且审图的人也没注意到的，一当在车间的师父加工就必然发现，因为有很多时候产品的不合格就可能是差了那么一点点！还知道了产品的一般工艺流程。三、存在的不足及建议我们公司产品的最高的不良在喷涂，实习的时候听说有的产品喷涂不良高达百分之五六十，所以我重点看了一下喷涂，我个人愚见总结了一下。现在就对我目前了解的我厂主要喷涂工艺做一个简单介绍与回顾，很多按键的效果都是通过喷涂来表现出来，喷涂的原理是用压缩空气从喷枪的空气喷嘴中心喷出，在油墨喷嘴前端形成负压区，使油墨容器中的涂料从油墨嘴喷出，并迅即进入高速压缩空气流，使液气相急骤扩散，油墨被微粒化，油墨呈漆雾状飞向并附着在产品表面，油墨雾粒迅速集聚成连续的漆膜。在我们的工厂，有两种操作方式的喷涂机，分别用于大批量生产和小批量打样用，一个是自动喷涂通过机械传动来控制喷头的方向，移动速度均匀，喷出产品的油墨厚度相对比较一致，大批量产品的生产主要是靠它来完成喷涂；另一种就是人工喷涂，这个对操作员的要求就高了一点，只有控制好了速度与距离，才能出一个好的效果，不会使产品表面积油或者薄厚不均，产生不良。当然，喷涂也有他自身的缺点，比如喷涂油墨损耗大，油墨利用率低。在如今，油墨价格上涨的情况下，这个缺点是不能不提的，我们也要看到我们的已经附着在产品表面上的成功率，有一些因素如布毛，颗粒等原因造成最终产品的报废，总体上油墨的利用率更低了一层，如何能够提高喷涂的良率我认为有以下几个方面需要注意到：第一，喷涂的环境，一个无尘的环境将是高良品的绝对保障，在我们的车间建设中，存在着不好的观念，就是有时候车间是用来给客户参观的，而不是给我们产品创造的，我实习的时候在喷涂车间，机喷操作员的工作服上油墨一块一块的，看起来就感觉不专业。 nts 第二，产品表面的清洁度，产品表面光洁会影响到喷涂的质量，因此，在进行喷涂之前对产品进行表面清洁是必要的，我们公司我实习的时候看到硅胶喷涂采用的方法是人工清洁，就是用胶带的粘性来粘走表面灰尘，我认为我们应该在寻找另一种清洁的方式。第三，机器本身的因素和油墨的质量，喷枪使用的空气压力有一个规定范围。空气压力高漆雾粒子细，但漆雾飞散多，油墨损失大；反之，空气压力低，漆粒子粗，产品表面粗糙，会产生皮文、针孔、凸点等缺陷。喷涂时应根据喷枪的特性和产品的表面状况，调节好喷枪的空气压力。喷涂时应确保空气压力稳定，避免因压缩空气供应不足而影响产品表面效果。上述通过改进环境，机器，作用物隐藏的造成不良的因素，或许能够改变一点现有喷涂不良的现状。我还有感我们的供应商的现状，就拿电镀来说吧，有一个项目的小侧键，制作样品的时候，电镀商做了三次才符合我们要求的标准，其实这个工艺不难，就是普通的电镀三价铬，但他的前两次百格测试就是没有达到客户的要求，为什么会在这样一个小小的侧键上出现这么个问题呢？是我们之间的沟通不够，还是供应商的粗心，我认为目前我们的供应商存在一些问题，需要我们去统计这些问题都出在什么地方，如何能够很好的解决消除它，比如，电镀枪色的色差问题，这个应该是能够控制的，只要有了相同的条件参数，就不怕做出来有偏差的产品，但往往是一批一个样子，很令人头痛。所以建议对我们公司的供应商进行一次技术方面的评估，或者开拓新的供应渠道。实习结束了，感觉脑袋里又注入了新的知识，对公司也有了更深的了解，在以后的工作中，希望能用自己了解的东西去处理相关的问题，再探究新的问题，使自己和公司不断进步。 nts nts 1 端盖落料拉深冲孔复合模学院、系：机械工程学院 nts 7 摘要随着中国工业不断地发展，模具行业也显得越来越重要。本文针对端盖的冲裁工艺性和拉深工艺性，分析比较了成形过程的三种不同冲压工艺（单工序、复合工序和连续工序），确定用一幅复合模完成落料、拉深和冲孔的工序过程。介绍了端盖冷冲压成形过程，经过对端盖的批量生产、零件质量、零件结构以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能为前提，将其确定为冲压件，用冲压方法完成零件的加工，且简要分析了坯料形状、尺寸，排样、裁板方案，拉深次数，冲压工序性质、数目和顺序的确定。进行了工艺力、压力中心、模具工作部分尺寸及公差的计算，并设计出模具。还具体分析了模具的主要零部件（如凸凹模、卸料装置、拉深凸模、垫板、凸模固定板等）的设计与制造，冲压设备的选用，凸凹模间隙调整和编制一个重要零件的加工工艺过程。列出了模具所需零件的详细清单，并给出了合理的装配图。通过充分利用现代模具制造技术对传统机械零件进行结构改进、优化设计、优化工艺方法能大幅度提高生产效率，这种方法对类似产品具有一定的借鉴作用。关键词：端盖；模具设计；复合模；拉深冲孔 nts 8 ABSTRACT With Chinas industries continue to develop and die industry is also becoming increasingly important. Based on the Cover of the stamping process and the deep drawing process, Comparative analysis of the process of forming three different stamping process (single processes, complex processes and continuous processes) confirm completion of a composite model blanking, drawing processes and punching process. On the cover of the cold stamping process, right after the Cover of the mass production, quality components, and the use of structural components of the analysis, research, in line with lower performance prerequisite to the identification of stampings, Stamping method used to complete the processing components, and a brief analysis of the blank shape, size, layout, the Conference Board, the number of Drawing, stamping processes in nature, number and sequence determination. For the process, the center of pressure, the die size and the tolerance of the calculation, design mold. Also analyzes the mold of the main components (such as punch and die and dump devices, drawing punch, slates, Punch plate, etc.) design and manufacturing, stamping equipment selection, punch-gap adjustment and establishment of a vital parts machining process. Die requirements set out a detailed list of parts, and gives a reasonable assembly. By fully utilizing modern manufacturing technology to mold traditional mechanical parts for structural improvements, design optimization, Process optimization methods can greatly enhance production efficiency, the method of similar products have some reference. Keywords: Cover; Mold design; Composite molding; Drawing Punch nts主要符号表 IX 目录 1 分析零件的工艺性 1 2 确定工艺方案 2 2.1 计算毛坯尺寸 2 2.2 确定是否要压边圈 3 2.3 计算拉深次数 3 2.4 确定工艺方案 4 3 主要工艺参数的计算 5 3.1 确定排样、裁板方案 5 3.2 计算工艺力、初选设备 6 3.2.1 计算工艺力 6 （ 1）落料力 6 （ 2）冲孔力 7 （ 3）推件力 7 （ 4）拉深力 7 （ 5）压边力 8 3.2.2 拉深功的计算 9 3.2.3 初选压力机 9 3.2.4 计算压力中心 10 3.2.5 计算凸、凹模刃口尺寸及公差 10 4 模具的结构设计 12 4.1 模具结构形式的选择 12 4.1.1 模架的选用 12 4.1.2 模具的闭合高度 13 4.2 模具工作部分尺寸计算 13 4.2.1 落料凹模 13 4.2.2 拉深凸模 14 4.2.3 凸凹模 15 4.2.4 弹压御料板 16 4.2.5 上垫板 18 nts主要符号表 X 4.2.6 压边圈 19 5 模具的整体安装 20 5.1 模具的总装配 20 5.2 模具零件 21 6 选定冲压设备 22 7 模具的装配 22 7.1 复合模的装配 22 7.2 凸、凹模间隙的调整 22 8 重要零件的加工工艺过程编制 23 结论 26 参考文献 27 致谢 28 附录 30 实习报告 37 nts 11 1 分析零件的工艺性冲压件工艺性是指冲压零件在冲压加工过程中加工的难易程度。虽然冲压加工工艺过程包括备料冲压加工工序必要的辅助工序质量检验组合、包装的全过程，但分析工艺性的重点要在冲压加工工序这一过程里。而冲压加工工序很多，各种工序中的工艺性又不尽相同。即使同一个零件，由于生产单位的生产条件、工艺装备情况及生产的传统习惯等不同，其工艺性的涵义也不完全一样。这里我们重点分析零件的结构工艺性。该零件是端盖，如图 1.1，该零件可看成带凸缘的筒形件，料厚 t=2mm，拉深后厚度不变；零件底部圆角半径 r=1.5mm 凸缘处的圆角半径也为 R=1.5mm；尺寸公差都为自由公差，满足拉深工艺对精度等级的要求。图 1.1 工件图工艺性对精度的要求是一般情况下，拉深件的尺寸精度应在 IT13 级以下，不宜高于 IT11 级；对于精度要求高的拉深件，应在拉深后增加整形工序，以提高其精度，由于材料各向异性的影响，拉深件的口部或凸缘外缘一般是不整齐的，出现“突耳”现象，需要增加切边工序。 nts 12 影响拉深件工艺性的因素主要有拉深件的结构与尺寸、精度和材料。拉深工艺性对结构与尺寸的要求是拉深件因尽量简单、对称，并能一次拉深成形；拉深件的壁厚公差或变薄量一般不应超出拉深工艺壁厚变化规律；当零件一次拉深的变形程度过大时，为避免拉裂，需采用多次拉深，这时在保证必要的表面质量前提下，应允许内、外表面存在拉深过程中可能产生的痕迹；在保证装配要求下，应允许拉深件侧壁有一定的斜度；拉深件的径向尺寸应只标注外形尺寸或内形尺寸，而不能同时标注内、外形尺寸。工艺性要求材料具有良好的塑性，屈强比 bs / 值越小，一次拉深允许的极限变形程度越大，拉深的性能越好；板厚方向性系数 r 和板平面方向性系数 r 反映了材料的各向异性性能，当 r 较大或 r 较小时，材料宽度的变形比厚度方向的变形容易，板平面方向性能差异较小，拉深过程中材料不易变薄或拉裂，因而有利于拉深成形。该零件结构较简单、形状对称，完全由圆弧和直线组成，没有长的悬臂和狭槽。零件尺寸除中心孔和两中心孔的距离尺寸接近 IT11 级外，其余尺寸均为自由尺寸且无其他特殊要求，利用普通冲裁方法可以达到零件图样要求。零件材料为 20 号钢，退火抗拉强度为 400Mpa，屈服强度为 206Mpa.此材料具有良好的结构强度和塑性，其冲裁加工性较好。该零件的冲裁性较好，可以冲裁加工，适于大批大量。 2 确定工艺方案 2.1 计算毛坯尺寸由于板料在扎压或退火时所产生的聚合组织而使材料引起残存的方向性，反映到拉深过程中，就使桶形拉深件的口部形成明显的突耳。此外，如果板料本身的金属结构组织不均匀、模具间隙不均匀、润滑的不均匀等等，也都会引起冲件口高低不齐的现象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外缘进行修边处理。这样在计算毛坯尺寸的时候就必需加上修边余量然后再进行毛坯的展开尺寸计算。根据零件的尺寸取修边余量的值为 3.6mm。在拉深时，虽然拉深件的各部分厚度要求发生一些变化，但如果采用适当的工艺措施，则其厚度的变化量还是并不太大。在设计工艺过程时，可以不考虑毛坯厚度的nts 13 变化。同时由于金属在塑性变形过程中保持体积不变，因而，在计算拉深件的的毛坯展开尺寸时，可以认为在变形前后的毛坯和拉深间的表面积相等。对于该零件，可看成带凸缘拉深件。其相对凸缘最大直径 7.170116 d fd， d 3.6mm，故切边前的凸缘直径为： dfddf 2 m a xm a x =116+2 3.6=123mm 2.1 因 ,20535.170 rd毛坯直径 : maxD= dhdf 42 2.2 = 38704123 2 =160mm 毛坯形状如图 2.1 图 2.1 毛坯图 2.2 确定是否需要压边圈坯料相对厚度 %100Dt 2.3 nts 14 %2.1%10 016 02 %5.1 所以需要压边圈。 2.3 计算拉深次数在考虑拉深的变形程度时，必需保证使毛坯在变形过程中的应力既不超过材料的变形极限，同时还能充分利用材料的塑性。也就是说，对于每道拉深工序，应在毛坯侧壁强度允许的条件下，采用最大的变形程度，即极限变形程度。极限拉深系数值可以用理论计算的方法确定。即使得在传力区的最大拉应力与在危险断面上的抗拉强度相等，便可求出最小拉深系数的理论值，此值即为极限拉深系数。但在实际生产过程中，极限拉深系数值一般是在一定的拉深条件下用实验的方法得出的，我们可以通过查表来取值。零件的总拉深系数为 44.016070 Ddm 总，其相对凸缘直径 4.176.170123 dd f ，属于带大凸缘拉深的拉深件。根据 54.07038 dh， %2.1%100 Dt，由教材上表 4-16、 4-18 查得一次允许的拉深系数 46.01 m ，第一次拉深的最大相对高度 53.042.011 dh。因材料为 20号钢 ,具有良好的强度和塑性 ,其加工工艺性较好 ,可减小带凸缘筒形件的首次拉深系数及增大最大相对高度。使得111 , dhdhmm 总，所以零件只需要一次拉深。 2.4 确定工艺方案根据以上分析和计算，可以进一步明确该零件的冲压加工需要包括以下基本工序 :落料、拉深、冲孔和修边。根据这些基本工序，可以拟出如下几种工艺方案：方案一先进行落料，再拉深，修边，最后冲孔，以上工序过程都采用单工序模加工。用此方案，模具的结构都比较简单，制造很容易，成本低廉，但由于结构简单定位误差nts 15 很大，而且单工序模一般无导向装置，安装和调整不方便，费时间，生产效率低。方案二落料与拉深、修边在复合模中加工成半成品，再在单工序模上进行冲孔。采用了落料与拉深、修边的复合模，提高了生产率。对落料以及拉深的精度也有很大的提高。由于最后一道冲孔工序是在单工序模中完成，使得最后一步冲孔工序的精度降低，影响了整个零件的精度，而且中间过程序要取件，生产效率不高。方案三落料、拉深、冲孔和修边全都在同一个复合模中一次加工成型。此方案把三个工序集中在一副复合模中完成，使得生产率有了很大的提升。没有中间的取放件过程，一次冲压成型，而且精度也比较高，能保证加工要求，在冲裁时材料处于受压状态，零件表面平整。模具的结构也非常的紧凑，外廓尺寸比较小，但模具的结构和装配复杂。方案四采用带料级进多工位自动压力机冲压，可以获得较高的生产效率，而且操作安全，但这一方案需要专用的压力机或自动的送料装置。模具的结构比较复杂，制造周期长，生产成本高。根据设计需要和生产批量，综合考虑以上方案，方案三最适合。即落料、拉深、冲孔和修边在同一复合模中完成，这样既能保证大批量生产的高效率又能保证加工精度，而且成本不高，经济合理。 3 主要工艺参数的计算 3.1 确定排样、裁板方案加工此零件为大批大量生产，冲压件的材料费用约占总成本的 60% 80%之多。因此，材料利用率每提高 1%，则可以使冲件的成本降低 0.4% 0.5%。在冲压工作中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量的生产中，较好的确定冲件的形状尺寸和合理的排样的降低成本的有效措施之一。由于材料的经济利用直接决定于冲压件的制造方法和排样方式，所以在冲压生产中，可以按工件在板料上排样的合理程度即冲制某一工件的有用面积与所用板料的总面积的百分比来作为衡量排样合理性的指标。 nts 16 同时属于工艺废料的搭边对冲压工艺也有很大的作用。通常，搭边的作用是为了补充送料是的定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料时的步距误差以及送料歪斜误差等原因而冲出残缺的废品，从而确保冲件的切口表面质量，冲制出合格的工件。同时，搭边还使条料保持有一定的刚度，保证条料的顺利行进，提高了生产率。搭边值得大小要合理选取。根据此零件的尺寸通过查表取 : 搭边值为 mma 2 进距方向 mma 5.11 从视测方面来讲，该零件的排样应该采用斜排最合理。从图 2 上可知：进距 S=128+1.5=129.5mm 3.1 条料宽度 b=110.3+2*2=114.3mm 3.2 板料规格拟用 2mm 1400mm 4000mm 热轧钢板。查冲压模具设计 GB708-88，为了操作方便采用横裁。裁板条数 3.11440001 bAn35条 3.3 每条个数 5.129 5.1140012 S aBn11个 3.4 每板总个数 3 8 5113521 nnn 材料利用率 %100 BA Sn 面 3.5 %10040001400 10149385 %71 3.2 计算工艺力、初选设备 3.2.1 计算工艺力（ 1）落料力平刃凸模落料力的计算公式为 nts 17 kLtP 3.6 式中 P 冲裁力（ N） L 冲件的周边长度（ mm） t 板料厚度（ mm）材料的抗冲剪强度（ MPa） K 修正系数。它与冲裁间隙、冲件形状、冲裁速度、板料厚度、润滑情况等多种因素有关。其影响范围的最小值和最大值在（ 1.01.3） P的范围内，一般 k 取为 1.25 1.3。在实际应用中，抗冲剪强度的值一般取材料抗拉强度b的 0.70.85。为便于估算，通常取抗冲剪强度等于该材料抗拉强度b的 80%。即 b 8.0 3.7 因此，该冲件的落料力的计算公式为 bLtF 8.03.1落 3.8 =1.3 40023878.0 =321984N （ 2）冲孔力冲孔力可按下式计算： bKLtF 8.0冲 3.9 式中冲F 冲孔力（ N） L 冲件的内轮廓长度（ mm） t 板料厚度（ mm） b 材料的抗拉强度（ MPa）因此，该零件的冲孔力为： bKLtF 8.0=0.8 400284.183.1 =15675N （ 2）卸料力一般情况下，冲裁件从板料切下以后受弹性变形及收缩影响。会使落料件梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上。从凸模上将冲件或废料卸下来所需的力称卸料力。影响这个力的因素较多，主要有材料力学性能、模具间隙、材料厚度、零件形状尺寸以及润滑情况等。所以要精确地计算这些力是困难的，一般用下列经验nts 18 公式计算：卸料力 FKF 1卸 3.10 式中 F 冲裁力 (N) 1K 顶件力及卸料力系数，其值可查教材表 1-7。这里取 1K 为 0.04。因此 NF 1 2 8 8 03 2 1 9 8 404.0 卸（ 3）推件力将卡在凹模中的材料逆着冲裁力方向顶出所需要的力称为推件力。根据书上公式 1-8，则推件力为： FnKF2推 3.11 N1609932198405.01 2K 推件力系数，其值可查表 1-7，取 2K 为 0.05。（ 4）拉深力一般情况下拉深力随凸模行程变化而改变，其变化曲线如图 3.1。从图中可以看出，在拉深开始时，由于凸缘变形区材料的变形不大，冷作硬化也小，所以虽然变形区面积较大，但材料变形抗力与变形区面积相乘所得的拉深力并不大；从初期到中期，材料冷作硬化的增长速度超过了变形区面积减少速度，拉深力逐渐增大，于前中期拉深力达到最高点位置；拉深到中期以后，变形区面积减少的速度超过了冷作硬化增加的速度，于是拉深力逐渐下降。零件拉深完以后，由于还要从凹模中推出，曲线出现延缓下降，这是摩擦力作用的结果，不是拉深变形力。 oFmax拉深力凸模行程nts 19 图 3.1 拉深力变化曲线由于影响拉深力的因素比较复杂，按实际受力和变形情况来准确计算拉深力是笔尖困难的。所以，实际生产中通常是以危险断面的拉应力不超过其材料抗拉强度为依据，采用经验公式进行计算。对于带凸缘圆筒形零件的拉深力近似计算公式为： bKdtF 拉 3.12 式中 d 圆筒形零件的凸模直径（ mm） K 系数，这里取 1 b 材料的抗拉强度（ MPa） t 材料厚度因此 NF 1 7 5 8 4 04 0 02701 拉（ 5）压边力压边力的大小对拉深件的质量是有一定影响的，如果过大，就要增加拉深力，因而会使制件拉裂，而压边圈的压力过小就会使工件的边壁或凸缘起皱，所以压边圈的压力必须适当。合适的压边力范围一般应以冲件既不起皱、又使得冲件的侧壁和口部不致产生显著的变薄为原则。压边力的大小和很多因素有关，所以在实际生产中，可以根据近似的经验公式进行计算。 qQ AFF (N) 3.13 式中 A 初始有效压边面积 (mm2 ); qF 单位压边力 (MPa),这里经查得 Fq=2.5 所以有 NAFFqQ 1 2 0 0 05.2)731 0 1 3 0( 2 3.2.2 拉深功的计算拉深所需的功可按下式计算 1000max hCPW 3.14 式中 maxP 最大拉深力（ N） h 拉深深度（ mm） W 拉深功（ N m） C 修正系数，一般取为 C=0.60.8。所以 nts 20 5 34 51 00 0 381 75 8 408.0 W N m 3.15 3.2.3 初选压力机压力机吨位的大小的选择，首先要以冲压工艺所需的变形力为前提。要求设备的名义压力要大于所需的变形力，而且还要有一定的力量储备，以防万一。从提高设备的工作刚度、冲压零件的精度及延长设备的寿命的观点出发，要求设备容量有较大的剩余。因拉落 FF ，故总冲压力拉冲推卸落 FFFFFFF Q 3.16 = 17584015675120001609912880321984 = KN5.554 应选的压力机公称压力 FP 6.13.10取为 1.5，则公称压力为： KNFP 8325.10 3.17 因此初选闭式单点压力机 J31 630B。 3.2.4 计算压力中心本零件为对称几何体 ,其压力中心就在它的圆心处，不必计算它的压力中心。 3.2.5 计算凸、凹模刃口尺寸及公差冲裁件的尺寸精度取决于凸、凹模刃口部分的尺寸。冲裁间隙的合理也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸来实现和保证。所以正确确定刃口部分的尺寸是相当重要的。在决定模具刃口尺寸及制造公差时，需考虑以下原则：落料件的尺寸取决于凹模的磨损，冲裁件的尺寸取决于凸模尺寸。考虑到冲裁时凸、凹模的磨损，在设计凸、凹模刃口尺寸时，对基准件刃口尺寸在磨损后变大的，其刃口公称尺寸应取工件尺寸范围内较小的数值。对基准件刃口尺寸在磨损后减少的，其刃口公称尺寸应取工件尺寸范围内较大的数值。这样，在凸模磨损到一定程度的情况下，任能冲出合格的零件。在确定模具刃口制造公差时，要既能保证工件的精度要求，又要保证合理的间隙数值。采用凸凹模分别加工，凸凹模分别加工是指在凸模与凹模分别按各自图样上标注的尺寸及公差进行加工，冲裁间隙由凸凹模刃口尺寸及公差保证，这样就需要分别计算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差，并标注在凸凹模设计图样上，这样加工方法具有互nts 21 换性，便于成批制造，主要用于简单，规范形状（图形，方法或矩形）的冲件。落料时，因为落料件表面尺寸与凹模刃口尺寸相等或基本一致，应该先确定凹模刃口尺寸，即以凹模刃口尺寸为基准，又因为落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大，为了保证凹模磨损到一定程度仍能冲出合格零件，故凹模基本尺寸应该取落料件尺寸公差范围内的较小尺寸，落料凸模的基本尺寸则是凹模基本尺寸上减去最小合理间隙。 dXDD d 0)( 3.18 0m in )2( pCDD dp 3.19 式中 pD 落料凸模最大直径（ mm） dD 落料凹模最大直径（ mm） D 工件允许最大尺寸（ mm）冲裁工件要求的公差 X 系数，为避免多数冲裁件尺寸都偏向于极限尺寸，此处可取X=0.5。对于未标注公差可按 IT14 级计算，根据教材上表 1-3 查得，冲裁模刃口双面间隙： mmZmmZ 1 6 0.0,1 2 0.0 m a xm i n d、p 凹、凸模制造偏差，这里可以按 IT7来选取 : 落料刃口最大尺寸计算 mm160 凸模制造公差按 IT8 级精度选取，得落料尺寸 mm01160 ，查表得mmmm 0 4 0.0,0 3 0.0 凹凸校核间隙：凸 +凹 minmax ZZ 条件，但相差不大，可作如下调整： )(4.0 m inm a x ZZ 凸 = 04.04.0 mm016.0 )(6.0m i nm a x ZZ 凹04.06.0 mm024.0 nts 22 则 dXDDd 0)(= 024.00)15.0160( =159.5 024.000m i n)( pZDD dp = 0016.0)12.0160( =159.880016.拉深时，拉深模直径尺寸的确定的原则，与冲裁模刃口尺寸的确定基本相同，只是具体内容不同，这里不在复述。拉深凸模和凹模的单边间隙 Z=1.1t=2.2mm 计算凸凹模制造公差，按 IT8 级精度选取，由附录表 4 查得，对于拉深尺寸 mm68 ， mm046.0凹凸。因拉深件注内形尺寸，按凸模进行配作： pdd P )5.0( 3.19 式中 d 拉深件内形尺寸： dp 凸模尺寸：拉深件公差，这里按 IT14 级精度选取，查表附录 4，可以得 =1：即有 0 4 6.0)15.068( pd=68.50046.0拉深凹模则注凸模的基本尺寸 ,并要求按单面拉深间隙配作： 0 4 6.00)2.225.68( dd 046.009.72 冲孔时，对于冲孔 mm6 孔， mm020.0凹凸，按 IT14 级精度选取，查附表 4 得： mm1 校核间隙：凸 +凹 =minmax ZZ ，满足条件，故可以采用凸模与凹模配合加工方法，因数由表 2-21 查得， 5.0X ，则为： 0)(凸凸 Xdd0020.015.06 ）（nts 23 mm0020.05.6 凹凹 0m i n)( ZXddmm020.001 2 0.015.06 ）（020.0062.6 mm4 模具的结构设计 4.1 模具结构形式的选择 4.1.1 模架的选用采用落料、拉深、冲孔复合模，首先要考虑落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚是否过薄。本次设计中凸凹模的最小壁厚为 mm9.4 ，满足钢材最小壁厚mmta 4.222.12.1 的要求能够保证足够的强度，故采用复合模。模具采用倒装式。模座下的缓冲器兼作压边与顶件，另外还设有弹性卸料装置的弹性顶件装置。这种结构的优点是操作方便，出件畅通无阻，生产效率高，缺点是弹性卸料板使模具的结构变复杂 ,要简化可以采用刚性卸料板，其缺点是拉深件留在刚性卸料板中不易取出，带来操作上的不便，结合本次设计综合考虑，采用弹性卸料板。从生产量和方便操作以及具体规格方面考虑，选择后则导柱模架，由凹模外形尺寸 200250 ，（ GB/T2851.5 1990）在按其标准选择具体结构尺寸如下上模板 45283340 HT250 下模板 50283340 ZG450 导柱 19528 20钢导套 4210028 20钢凸缘模柄 8560 Q235 模具闭合高度 MAX 245mm MIN 200mm 4.1.2 模具的闭合高度所谓的模具的闭合高度 H 是指模具在最低工作位置时，上下模座之间的距离，它nts 24 应与压力机的装模高度相适应。模具的实际闭合高度，一般为：冲头进入凹模深度下模板厚度凹模垫板厚度凹模厚度冲头长度垫板厚度上模板厚度模H 4.1 该副模具使用上垫板厚度为 10mm，凹模固定板厚度为 12mm。如果冲头（凸凹模）的长度设计为 110mm，凹模（落料凹模）设计为 70mm，则闭合高度为： mm2 4 240-50671 1 01045 模H4.2 模具工作部分尺寸计算 4.2.1 落料凹模落料凹模采用矩形板结构和直接通过螺钉、销钉与下模座固定的固定方式。因生产的批量大，考虑凹模的磨损和保证零件的质量，凹模刃口采用直刃壁结构，刃壁高度 mmh 14 ，漏料部分沿刃口轮廓适当扩大（为便于加工，落料凹模漏料孔可设计成近似于刃口轮廓的形状，如凹模图）。凹模轮廓尺寸计算如下：凹模厚度 mmkbH 321602.0 凹模壁厚 mmHC 48325.15.1 沿送料方向的凹模长度为 mmCDL 2564821602 根据算得的凹模轮廓尺寸，选取与计算值相近的凹模板，其尺寸为mmmmHD 702 5 0 。凹模的材料选用 CrWMn ，工作部分热处理淬硬 HRC6460 。 nts 25 图 4.1 落料凹模 4.2.2 拉深凸模拉深凸模刃口部分为非圆形，为便于凸模和固定板的加工，可设计成阶梯形结构，nts 26 并将安装部分设计成便于加工的长圆形，通过螺钉紧固在固定板上，用销钉定位。凸模的尺寸根据刃口尺寸、卸料装置和安装固定要求确定。凸模的材料选用 T8A，工作部分热处理淬硬 HRC6056 。对于拉深凸模的工作深度，必须从几何形状上做的正确。为了使零件容易在拉深后被脱下，在凸模的工作深度可以作成一定锥度 52 为了防止拉深件被凹模内压缩空气顶瘪及拉深件与凸模之间发生真空现象而紧箍在凸模上，故在凸模上设计通气孔，以使拉深后容易从凸模上取下。根据凸模尺寸取出气孔直径 mmd 4 ，数量为 2 个。如图 4.2 图 4.2 拉深凸模 4.2.3 凸凹模该复合模中的凸凹模是主要工作零件，其外形作为落料凸模内形又作为拉深凹模，并且内、外形刃口部分都为非圆形，为便于凸凹模与凸模固定板的配合，凸凹模的安装部分设计成便于加工的长圆形，通过螺钉紧固在凸模固定板上，并用销钉定位。如图 4.3 凸凹模的自由长度为： L=凸模固定板厚度 +橡胶安装高度 +卸料板厚度 +材料厚度 +凸凹模工作高度 =22+26+20+2+（ 42-2） =110mm。 4.2 nts 27 图 4.3 凸凹模 4.2.4 弹压御料板弹性卸料板的尺寸可以根据弹性元件的数目以及外径来计算。如图 4.4。由于受到橡胶允许承受的载荷较大 ,安装 ,调整 ,灵活 ,方便 ,因而是冲裁模中常用的nts 28 弹性元件 ,冲裁模中用于卸料的橡胶有合成橡胶和聚氨脂橡胶 ,其中聚氨脂的性能比合成橡胶优异 ,是常用的卸料弹性元件。为了保证卸料正常工作 ,应该使橡胶的预紧的预压力： Xy FF 4.3 橡胶的压力与压缩量之间不是线形关系 ,橡胶的压缩时产生的压力按下式计算 : APF 4.4 式中 A 橡胶的横截面积 P 橡胶与单位压边力 )(MPa ,其值与橡胶的压缩量 ,形状及尺寸有关计算橡胶的自由高度 ,由下式 5.3(自H 4)工作F 4.5 2 )512(4 自Hmm30 计算橡胶的装配高度 ,由下式预自 HHH L 4.6 1.0(预H自H)15.0 4.7 按公式计算得 : mmH 43013.0 预mmH L 26430 nts 29 图 4.4 弹性卸料板 4.2.5 上垫板垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，以降低模座所受的单位压力，防止模座被压出陷痕而损坏。在设计中我们把垫板的外形尺寸与凸凹模的外形尺寸相匹配，其厚度我们设计为 10mm。在上垫板上设计了一个推杆孔，以便安装推杆，还有四个螺钉孔以及两个销孔，这些都是为了与凸凹模和拉深凸模上的各种固定零件的安装相匹配的。在图中标注尺寸精度、形位公差及粗糙度。上垫板的零件图如图 4.5所示。 nts 30 图 4.5 上垫板 4.2.6 压边圈在这个设计中 ,压边圈借助顶杆所施的顶件力 ,既起到压边的效果 ,又起来把拉深件顶出拉深凸模 ,设计高度为 15mm,如图 4.6 nts 31 图 4.6 压边圈 5 模具的整体安装 5.1 模具的总装配由以上的设计计算，并经绘图设计，该端盖落料、拉深、冲孔复合模装配图如图5.1所示。 nts 32 图 5.1 总体装配图 5.2 模具零件该复合模的主要零部件在模具的结构设计中已经进行了仔细的设计，其余的非标准的零件可以根据需要按国标选取使用。所有零件的明细表见表 5.1。表 5.1 落料、拉深、冲孔复合模零件表件号名称数量材

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