中轴碗冲压成形工艺与模具设计方案Word格式.docx
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模具产品；
专业模具厂数量增加，能力提高较快；
"
三资"
及私营企业发
展迅速；
国企股份制改造步伐加快等。
虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。
我国尚存在以下几方面的不足:
第一，体制不顺，基础薄弱。
“三资”企业虽然已经对中国模具工
业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也
在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内
模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和
高新技术方面。
第二，开发能力较差，经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例
低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。
我国
每个模具职工平均年创造产值约合1万美元，国外模具工业发达国家大
多是15～20万美元，有的高达25～30万美元，与之相对的是我国相当
一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企
业较少。
第三，工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低．虽然国内许多
企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许
多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。
由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十
分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。
装备水平低，带来
中国模具企业钳工比例过高等问题。
第四，专业化、标准化、商品化的程度低、协作差．由于长期以
来受“大而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专
业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。
目前国内每年生
产的模具，商品模具只占45%左右，其馀为自产自用。
模具企业之间协作
不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。
模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影
响，对模具制造周期影响尤甚。
第五，模具材料及模具相关技术落后。
模具材料性能、质量和品种
往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无
论是质量还是品种规格，都有较大差距。
塑料、板材、设备等性能差，
也直接影响模具水平的提高。
1.1.2国内模具的发展趋势
巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。
虽然我国的模具
工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相
比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。
未来的
十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面:
1）模具日趋大型化；
2）在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术；
3）模具扫描及数字化系统；
4）在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成
型技术；
5）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；
6）发展优质模具材料和先进的表面处理技术；
7）模具的精度将越来越高；
8）模具研磨抛光将自动化、智能化；
9）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；
10）开发新的成形工艺和模具。
1.2国外模具的现状和发展趋势
模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电
器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，60％－80％的零部件都要依
靠模具成型。
用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一
致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。
模具生产
技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并
在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。
近几年，
全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为600～
650亿美元左右。
美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国
模具年总产值的三分之一。
国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%
以上；
国外模具企业的组织形式是"
大而专"
、"
大而精"
。
2004年中国模
协在德国访问时，从德国工、模具行业组织--德国机械制造商联合会
<
VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约5000家。
2003年德国模
具产值达48亿欧元。
其中<
VDMA）会员模具企业有90家，这90家骨干
模具企业的产值就占德国模具产值的90%，可见其规模效益。
随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的
人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们
的技术水平比较高．故人均产值也较高．我国每个职工平均每年创造模
具产值约合1万美元左右，而国外模具工业发达国家大多15～20万美元，
有的达到25～30万美元。
国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上，而我国才达到45％。
1.3深圆筒拉深模具设计的设计思路
拉深是冲压基本工序之一，它是利用拉深模在压力机作用下，将平
板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。
它不仅可以加工旋
转体零件，还可以加工盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件，但是，加
工出来的制件的精度都很底。
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。
只有加强拉深变形基础理论的研究，才能提供更加准确、实用、方
便的计算方法，才能正确地确定拉深工艺参数和模具工作部分的几何形
状与尺寸，解决拉深变形中出现的各种实际问题，从而，进一步提高制
件质量。
圆筒件是最典型的拉深件，其工作过程很简单就一个拉深，根据计
算确定它不能一次拉深成功.因此，需要多次拉深。
在最后的一次拉深中
由于制件的高度太高，根据计算的结果和选用的标准模架，判断此次拉
深不能采用标准的模架。
为了保证制件的顺利加工和顺利取件，模具必
须有足够高度。
要改变模具的高度，只有从改变导柱和导套的高度。
导
柱和导套的高度可根据拉深凸模与拉深凹模工作配合长度决定。
设计时
可能高度出现误差，应当边试冲边修改高度。
2异形端盖冲压工艺的分析
2.1拉深件工艺分析
工件：
如下图所示
材料：
15钢
厚度：
2.5mm
35+0.170
2
R2
R
19
40+0.175
+0.125
此工件为带凸缘圆筒形工件，形状简单对称。
零件图上未标注公差
尺寸按IT14精度计算。
2.2冲压工艺方案分析
2.2.1冲压工艺方案的确定
该工件包括落料、拉深两个基本工序，可以有以下三种工艺方案：
方案一：
先落料，后拉深，然后冲孔。
采用单工序模生产。
方案二：
落料—拉深复合冲压，然后冲孔。
采用复合模生产。
方案三：
拉深级进冲压，然后冲孔。
采用级进模生产。
方案一模具结构简单，但需要三道工序三副模具，生产效率低，难以
满足该工件大批量生产的要求。
方案二只需两副模具，生产效率较高，
尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的集合行装简单对称，模具制
造并不困难。
方案三也只需两副模具，生产效率高，但模具结构比较复
杂，送进操作不方便，加之尺寸偏大，通过对上述三种方案的分析比较，
若该工件能一次拉深，则其冲压采用方案二为佳。
2.3
工艺计算
2.3.1计算毛坯尺寸
1.计算工件凸缘相对直径，确定修边余量
1）由工件图可知t=2.5mm＞1mm,故按板厚中径尺寸计
d=60mmd=37.5mmH=11.5mm。
t
凸缘相对直径d/d=60/37.5=1.6查表4.2得修边余量
p
Δh=1.6mm故按实际外径d=60+1.6×
2＝63.2mm计算。
2）计算毛坯直径D
+−
2+×
D=
d
24
dH
3
.44
dR
=
63.
2
4
37.
5
×
11.
−3.
44
37.
2
mm=73.9mm
p
2.3.2确定工件是否能一次拉深成形
高度H/d=11.5/37.5=0.307。
工件总的拉伸系数m=d/D=37.5/73.9=0.507,工件总的拉伸相对
总
由d
p
/d=63.2/37.5=1.685,t/D×
100=2.5/73.9×
100=3.383,查表
由表4.10查得，有凸缘圆筒件首次拉伸的极限相对高度h1/d1=0.48,
4.9得，有凸缘圆筒件第一次拉伸的极限拉伸系数m1=0.45。
由于m=0.507>
0.45,H/d=0.307<
0.48,故此工件可以一次拉出。
2.3.3确定是否用压边圈
板料的相对厚度t/D×
100=2.5/73.9×
100=3.383。
由表4.7查得需
要压料装置，拉伸时采用弹性压料装置。
2.3.4落料排样设计
1、确定零件的排样方案
设计模具时，条料的排样很重要。
由于是圆形，所以采用直排，材
料的利用率较高。
条料的排样
2、条料宽度、导尺间宽度和材料利用率的计算
查表2.9得搭边值a=1.8mm,a=2.2mm。
条料宽度的计算：
拟采用无
1
侧压装置的送料方式，得
条料宽度
0
＝（D+2a+c
>
−△
max
−
2.36）
B
△
导料板间距离
A＝Dmax+2a+2
c
2.37）
D
—条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；
a—侧搭边值；
△—条料宽度的单向<
负向）偏差，见表2.10、2.11；
查得△＝0.8
c—导料板与最宽条料之间的间隙；
其最小值见表2.12查得
c=0.5mm。
min
代入数据计算，取得条料宽度为
B0
＝
79.
10
mm
−0.
8
A＝79.9mm。
3．材料利用率的计算：
根据一般的市场供应情况，选950mm×
1500mm×
2.5mm的冷轧钢板。
每块可剪1500mm×
79.1mm规格条料12条，材料剪切利用率达99.9%。
由材料利用率通用计算公式式<
2.41）。
S
S
η=
1×
100
%
=1
×
100
AB
式中
—一个步距内冲裁件的实际面积，mm2；
1
—一个步距内所需毛坯面积；
A—送料步距，mm；
B—条料宽度，mm。
得
4287
η=
100%
==67.0%
80.
9
79.
nA1
一张板料上总的材料利用率
η总=
2.42）
LB
式中n—一张板材上冲裁件的总数目；
A—一个冲裁件的实际面积，mm2；
n—一个进距内的冲裁件数量；
B—板料宽度，mm；
L—板料长度，mm。
228×
4287
1500
950
η=
=68.
6%
由于板料相对较厚，直排材料的利用率相对已经很高了。
2.3.5主要工作零件的尺寸计算
1.落料凸、凹模尺寸的计算
由于落料是一个简单的圆形，因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对
简单，精度容易保证，所以采用分别加工。
设计时，需在图纸上分别标
注凸模和凹模刃口尺寸及制造工差。
根据设计原则,落料时以凹模为设计基准。
由式<
2.3）和<
2.4）得
DA
=（Dmax
−x△>
+δA
0
（2.3>
DT
=（Dmax
−x△-Zmin>
0
2.4）
-δT
式中
D、D—落料凹凸模尺寸；
AT
D—落料件的最大基本尺寸；
max
x—磨损系数；
Δ—工件制造公差；
Z—最小合理间隙；
δ、δ—凸、凹模的制造公差。
查表2.4得Z=0.360mmx=0.500查表2.5得δ＝0.020mm
minA
δ
=0.030mm
T
Δ＝0.74mm
代入数据得
−×
=
（73.
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