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深筒件的冲压工艺及模具设计

摘要

冷冲压是利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需要零件的一种压力加工方法。

冷冲压模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。

模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它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。

振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。

本设计的课题是深筒件的冲压工艺及模具设计，零件采用08钢，主要用先拉深成底部带有预冲孔的阶梯形圆筒件，然后再翻遍。

用到的工序有落料拉伸工序、第二次拉伸工序、第三次拉伸工序及整形、冲翻边底孔ф11工序、翻边工序、冲3个小孔工序、切边工序这些工序流程。

本次设计设计了2副模具，一副落料拉伸模：

模架采用后侧导柱导向模架；一副为冲3个小孔的冲孔模。

零件采用单排方式，板材尺寸为1.5×900×1800mm。

关键词:

冷冲压；深筒件；模具设计

Abstract

Coldstampingisusingpressesinstalledinthediepressureonthematerial,makeitsproduceaseparationorplasticdeformation,obtainedfromtherequiredpartsofapressureprocessingmethod.

Coldstampingdieindustryisthefoundationofthenationaleconomyindustry,isinternationallyrecognizedasoneofthekeyindustries.Moldproductiontechnologylevelofhighandlowisameasureofanationalproductmanufacturelevelofimportantsymbol,itlargelydeterminesthequalityofproducts,andnewproductdevelopmentcapability.RevitalizationanddevelopmentofmouldindustryinChina,areincreasinglybeingpeople'sattention.

ThisdesigntopicisColdstampingtechnologyanddiedesignoftubeparts,partsusing08steel,mainlyusedtopullwithprepunchingdeepintothebottomofthestepcylinder,andthenwentthrough.Useprocesswithblankingstretchingprocess,thesecondstretchingprocess,thethirdstretchingprocessandplasticandflangingbottomholeф11workprocedureandthreeholes,flangingprocess,trimmingprocesstheseprocesses.Thetwovicemoulddesigndesign,ablankingtensilemold:

moldframewithsideguidecolumnguidedieset;Apairofbluntthreeholesofpunchingdie.Partsadoptsinglemethod,boardsizeis1.5*900*1800mm,

Keywords:

coldstamping；tubepieces；themolddesign

1绪论

1.1 本课题的研究内容和意义

冷冲压是利用安装在印刷机上的材料上的压力的模具，以产生分离或塑性变形，从而获得所需的部分的压力加工方法。

模具的基本技术和设备制造业，它的作用是控制和限制材料（固体或液体）的流量，以便形成所需的形状。

冷冲压模具制造零件的高效率，产品质量，材料消耗低，生产成本低，使用广泛用于制造业。

冷冲压模具行业是国民经济的基础产业，是国际上公认的一个关键行业。

模具生产技术水平是衡量一个国家制造业的水平，这在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品开发能力的一个重要指标。

中国模具行业的振兴和发展，正日益受到人们的关注。

冷冲压模具制造的重要性主要体现在市场需求。

汽车，摩托车行业是冷冲压模具的最大市场，在工业发达的国家，这个市场占模具市场的一半左右。

汽车工业是国民经济的五大支柱产业之一，汽车行业的零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展的重点一直在汽车产业政策已经明确的发展重点。

基本型轿车增长在2005年将达到170种。

为了满足市场的需求，该车将继续改变类型，自动切换时，约有80％的模具需要更换。

中国摩托车产量位居世界第一，据统计，共有14种中国摩托车排放量的80多个型号，1000多个型号。

单件摩托车约2000种，共有5000多名，其中一半以上都需要模具。

A型摩托车生产需要1000个模具，总价值超过1000万美元。

其他行业，如电子，电信，家电，建筑，塑料等，也有巨大的模具市场。

世界市场需求的模具，模具是在美国，日本，法国，瑞士和其他国家的主要出口国。

中国出口模具很少，但中国模具钳工技术水平高，劳动力成本低，只要数量控制与一些先进的成型设备，模具加工，提高产品质量，缩短生产周期，沟通渠道，外贸出口将有很大的开发工具。

模具技术的研究和开发，模具技术水平的提高，为促进经济发展有着特殊的意义。

1.2国内外的发展概况

在冲压模具设计与制造，目前正在朝着以下两个方面的发展。

一方面，以适应高速，自动，精确，安全和其他大批量生产需要现代化，模具高效率，高精度，高寿命，自动化的方向发展。

在中国，中位数为37或更渐进的模具工人，数以百万计的生命，有时甚至超过亿次硬质合金模具，精密模具的自动化和高度已在生产中应用。

同时，由于模具的处理，组装，调整，维护的要求越来越高，各种搞笑，精密，数控，模具加工机和自动测试设备也迅速发展，如我们的数控铣床，数控加工中心和坐标磨床等先进的模具加工设备已达到了一定的水平。

另一方面，产品升级换代和审判秩序或小批量生产的需要，锌基合金模具，聚氨酯橡胶模具，钣金模具，钢模具，组合冲模和模具等制造工艺简单，也得到了迅速发展。

为了满足汽车行业的发展，大型覆盖件模具设计和制造水平有了很大提高，能够生产成套轿车覆盖件模具。

在模具材料及热处理，模具表面处理等，都进行了一些国内开发工作，并取得了良好的实际效果，如65NB，LD1，012Al，CG2，中国模具材料开发具有优良的性能。

标准化和专业化的生产模具，模具行业得到了广泛的关注。

这是由于模具标准化的先决条件是组织专门生产模具，模具是提高模具专门生产的质量，降低模具制造周期，降低成本的关键。

中国颁布了冷冲压零件，模具国家标准部分。

模具的专业化生产正在积极组织实施。

但总体而言，我国的模具标准化和专业化水平还比较低。

计算机辅助模具设计（CAD），计算机辅助工程分析（CAE）和计算机辅助制造（CAM）已成为国内模具行业的主要设计和制造方法。

可以说，计算机辅助设计和制造CAE/CAM技术，不仅是模具设计与制造周期要短得多，而且还提高了质量。

所以，它已成为发展和应用的压铸模具技术的发展，和其他引人注目的问题。

可以预计，模具CAD/CAE/CAM技术将有更快的发展。

个股已经冷冲压模具设计与制造方面的发展，所有的冲压变形进步的基本原则是分不开的。

例如，冲压过程中，冲压成形过程中的应力-应变分析和计算机仿真的材料特性，金属片变形的研究进行了研究和模头之间的相互作用从空白的空白变形开始，冲压变形条件下的摩擦润滑机理的研究等，为逐步建立了紧密结合实际生产中先进的冲压工艺和模具设计的基础。

所以，我们可以说，冲压件的基本理论是提高冲压技术的基础。

在这方面，国内外学者进行了大量的工作，取得了很多成果。

世界市场需求的模具，模具是在美国，日本，法国，瑞士和其他国家的主要出口国。

模具技术的研究和开发，模具技术水平的提高，为促进经济发展有着特殊的意义

1.3本课题应达到的要求

第一章：

清晰的冷冲压模具的意义和目的。

模具行业在国民经济中的了解，并能够掌握冲压模具设计工艺步骤。

第二章：

零件冲压工艺分析。

通过材料的强度的刚度，尺寸精度和模制的方法分析，以确定工艺方案。

第三章：

技术方案的发展。

拉模具的形状的部分功能，对精度的要求，生产量，模具制造条件和可能使用现有的设备，以确定程序的总体结构。

第4章：

工艺参数的计算。

利用计算消隐，图号，图纸系数，模具设计提供数据。

第五章：

技术和工艺的发展。

第六章：

模具设计和模具设计结构。

并能够绘制更熟练的模具装配草图，选择定位零件及固定件弯曲件匹配毕业模具，并入选新闻进行检查，选择和设计，零件及模具的设计和选择模具装配图草图，一些选择错开，经过反复米的设计，计算，绘图，修改，设计出合理的和可靠的模具标准件，模具和零件装配图设计草图。

设计完成后，应初步掌握冷冲压的基本原则;掌握冲压模具设计过程的设计和基本方法;能够解决共同制造的产品质量，工艺和模具的技术问题，了解新技术，新模具和冲压发展。

2深筒件的分析

2.1深筒件的设计要求

如图2.1所示深筒件，材料08钢厚度1.5mm，中等批量生产。

图2.1深筒件

2.2深筒件的尺寸分析

该零件外壳的主要配合尺寸为

16.5

mm、

22.3

mm、16

.mm，差冲压件尺寸公差表确定其精度等级为IT11～IT12级，属于正常冲压尺寸精度范围。

为保证装配后零件的使用要求，必须保证三个小孔

3.2mm与

16.5

mm内孔之间有较高的同轴度要求。

三个小孔

3.2mm分布的圆心位置

42±0.1mm为IT10级精度

。

2.3深筒件材料的选用

由于工人在拉伸和冲压变形理论不一致，使用的材料是不同的，不同的材料具有不同的特性，在不同的过程中的作用的材料的性能是不一样的。

即使用于形成一般的金属材料也适用于分离的步骤，和非金属材料一般仅适用于分离步骤。

冲压过程中的材料，从以下要求：

首先，以满足要求的冲压，良好的冲压性能，强度，刚度，导电性，导热性，耐腐蚀性。

应具有良好的冲压性能，成形工序中，以提高质量的冲压，冲孔的硬质材料具有良好的可拉伸性，在分离步骤中，要求到冲头的材料具有一定的塑性。

也应该有良好的塑性和表面质量。

由于模具冲压某种材料的厚度有一定的差距很大影响质量的差距，材料的厚度公差过大，会直接影响到冲压件的质量，甚至浪费。

在弯曲的校正，的塑造这一步骤，如果材料厚度公差过大，它会导致损坏模具或按。

所以，选择材料的壳体部分厚度吨=1.5毫米，1.5毫米的厚度和冲压件的强度和刚度都有助于增加的产品，以确保有足够的强度和刚度。

选择标准：

GB/T708-1988，碳结钢，08级的钢，具有良好的冲压性能。

2.4深筒件圆孔加工计算

可以被模制底部的一部分的特定的结构，在三个方面：

首先，第1拉深成阶梯状的筒状构件，然后切割以机械方式，如车削的底部去掉;其次，先拉深成的台阶筒状构件，然后使用冲孔的方法，以消除底部;第三，先拉伸成阶梯形的圆筒件，然后翻边。

如图2.2所示。

图2.2外壳底部成型方案

形成在底部以上三种方法，第一种方法中使用的底部，无疑转动部分的横截面的高品质，但生产效率低，不适用，并且更废物中的一部分在底部的情况下不应该被用于要求不高的第二种方法是使用冲孔的方式，需要在底部的圆角半径的各部分之前，冲孔冲压成紧密的间隙角（即，R≈0），所以在一个塑料的切割过程之前，首先增加，清角难以保证技术质量要求;第三种方法使用翻边，生产效率高，节省材料，翻边孔口虽然没有上述两个好，但部分可以看作是21IT14级的公差的高度，搜索方式以满足部分的技术要求。

所以使用第三种方法确定的底部，即拉伸-预冲孔-翻边。

2.5深筒件加工工艺的分析

根据技术要求，分析其冲压过程：

从零件的结构特点，和冲压变形特性的观点，部分属于带宽凸缘旋转器的筒状构件，和直径的（d凸/d）、相对高度（h/d）都比较合适，拉深工艺性较好。

由于零件的圆角半径R1.5mm较小，尺寸

16.5

mm、

22.3

mm、16

mm精度偏高，所以需要采取最后高精度深拉伸，和凸，凹膜间隙较小的模具，然后安排成型工艺，以满足部分要求。

三个小孔

3.2mm分布的中心距要求较高，于是在冲

3.2mm三个小孔时，需要使用导向部分和工作部分精度等级为IT7级以上的高级精度冲压模，并且一次性将三个小孔全部冲孔出，同时利用

22.3

mm的内孔来进行定位，来保证装配基准与制造基准一样

。

3工艺方案的选择

3.1毛坯直径计算

3.1.1翻边变形程度的计算

零件底部

16.5

mm的翻边，有两种方式：

第一，预打孔直接对应的预冲孔的平板至所需的高度;二，搜索不达到理想的高度，所以你需要有一定的绘图高度，然后冲孔翻边。

所以，在前毛坯直径确定之前的半成品的计算翻边尺寸，也就是，确定底部的一部分

16.5

mm的高度尺寸能否一次翻边成形。

16.5

mm的高度尺寸：

h=21-16=5mm翻边高度计算公式：

H=[D（1-K）/2]+0.43r+0.72t；（3.1）

根据上面计算公式求出：

K=1-[2（h-0.43r-0.72t）/D]=1-[2×（5-0.43×1-0.72×1.5）/18]=0.61（3.2）

即翻边高度h=5mm时，翻边系数K=0.61。

所以翻边时预冲底孔为

d=D×K=18×0.61=11（3.3）由d/t=11/1.5=7.3,查表31得，当采用圆柱形的凸模，用冲孔模进行冲孔时，所允许的极限翻边系数[K]=0.50

16.5

mm的高度尺寸可以一次翻出

。

表31低碳钢的极限翻边系数Kmin

凸模形状

预制孔形状

预制孔相对直径d/t

10010

球形凸模

钻孔

0.70

0.60

0.52

0.45

0.40

0.36

0.33

0.30

0.25

0.20

冲孔

0.75

0.65

0.57

0.52

0.48

0.45

0.44

0.42

—

平底凸模

钻孔

0.80

0.70

0.60

0.50

0.45

0.42

0.40

0.35

0.30

0.25

冲孔

0.85

0.75

0.65

0.60

0.55

0.52

0.50

0.48

0.47

—

3.1.2深筒件翻边前半成品的尺寸计算

由（d凸/d）=50/22.3=2.25,查表32得，求得带凸缘圆筒形零件的修边余量为

=1.8，所以深筒件凸缘的实际直径d凸'=d凸+2

=50+3.6≈54mm。

表32带凸缘圆筒件的修边余量d

凸缘直径

d凸/mm

凸缘的相对直径d凸/d

<1.5

1.5～2

2～2.5

>2.5

≤25

1.8

1.6

1.4

1.2

25～50

2.5

2.0

1.8

1.6

50～100

3.5

3.0

2.5

2.2

100～150

4.3

3.6

3.0

2.5

150～200

5.0

4.2

3.5

2.7

200～250

5.5

4.6

3.8

2.8

>250

如图3.1所示为翻边前半成品尺寸和按中线确定的计算尺寸。

图3.1翻边前半成品尺寸及按中线确定的计算尺寸

3.1.3深筒件毛坯直径的计算

根据公式

≈65mm（3.4）

3.2拉伸次数计算

（d凸'/d）=54/22.3=2.42，该零件是宽凸缘圆筒件。

（t/D）×100=（1.5/65）×100=2.3，查表33得h1/d1=0.28，零件的h/d=16/22.3=0.72>0.28，所以一次拉深是拉不出来的。

由d/D=54/65=0.83，（t/D）×100=2.3可得m1=0.45，而d1=m1×D=0.45×65=29mm。

m2=d2/d1=22.3/29=0.77

查表34得极限拉深系数[m2]=0.75<0.77，所以可以使用两次拉伸。

由于上述两个过程用于深拉深系数的限制，所以在图中的变形，应该有良好的成型条件下，如大的圆角。

但零件本身厚度t=1.5毫米，直径相对较小的部分，是难以达到的，除了实际部分的圆角半径R=1.5毫米，所以，需要添加第二次拉伸。

当然，也可以使用3次的拉伸方法。

拉深增加的数量可以对应于拉深变形的变形减少，可以使用更小的角半径，整形步骤，增加相比冲压件模具的数量没有增加，可以保证质量，而且还稳定生产。

m1=0.50，m2=0.75，m3=0.78

d1=m1×D1=0.50×65=32.5

d2=m2×d1=0.75×32.5=24.375

d3=m3×d2=0.78×24.375=19.0125

d3=19.0125<23.8

零件总的拉深系数d/D=23.8/65=0.366，调整后的三次拉深工序的拉深系数为

m1=0.56，m2=0.805，m3=0.81

m1×m2×m3=0.56×0.805×0.81=0.366

表33带凸缘筒形件第一次拉深时的最大相对拉深高度

凸缘相对直径dt/d1

毛坯相对厚度t/D（%）

0.06～0.2

0.2～0.5

0.5～1

1～1.5

1.5

≤1.1

0.45～0.52

0.50～0.62

0.57～0.70

0.60～0.80

0.75～0.90

1.1～1.3

0.40～0.47

0.45～0.53

0.50～0.60

0.56～0.72

0.65～0.80

1.3～1.5

0.35～0.42

0.40～0.48

0.45～0.53

0.50～0.63

0.58～0.70

1.5～1.8

0.29～0.35

0.34～0.39

0.37～0.44

0.42～0.53

0.48～0.58

1.8～2.0

0.25～0.30

0.29～0.34

0.32～0.38

0.36～0.46

0.42～0.51

2.0～2.2

0.22～0.26

0.25～0.29

0.27～0.33

0.31～0.40

0.35～0.45

2.2～2.5

0.17～0.21

0.20～0.23

0.22～0.27

0.25～0.32

0.28～0.35

2.5～2.8

0.13～0.16

0.15～0.18

0.17～0.21

0.19～0.24

0.22～0.27

2.8～3.0

0.10～0.13

0.12～0.15

0.14～0.17

0.16～0.20

0.18～0.22

表34无凸缘圆筒件采用压边圈时的拉深系数

拉深系数

毛坯相对厚度t/D（%）

2～1.5

1.5～1.0

1.0～0.6

0.6～0.3

0.3～0.15

0.15～0.08

0.48～0.50

0.50～0.53

0.53～0.55

0.55～0.58

0.58～0.60

0.60～0.63

0.73～0.75

0.75～0.76

0.76～0.78

0.78～0.79

0.79～0.80

0.80～0.82

0.76～0.78

0.78～0.79

0.79～0.80

0.80～0.81

0.81～0.82

0.82～0.84

0.78～0.80

0.80～0.81

0.81～0.82

0.82～0.83

0.83～0.85

0.85～0.86

0.80～0.82

0.82～0.84

0.84～0.85

0.85～0.86

0.86～0.87

0.87～0.88

3.3工序的组合和顺序的选定

对于更复杂的零件，冲压工艺漫长的过程，这就需要使用大，往往不容易直观地确定一个具体的冲压工艺方案，那么通常采取如下方法：

首先确定工作所需的基本步骤，然后的基本步骤秩序按照与适当的冲压集中和权力下放，目的是确定每一个步骤的具体内容，不同的可能组合的工艺方案，结合各种因素，分析和比较，以确定最适合的生产规模排名适应生产技术方案的站点的具体情况

。

3.3.1深筒件基本工序

根据上面拉深次数分析和零件的具体结构，外壳冲压所需的基本工序有：

落料、第一次拉深、第二次拉深、预冲翻边底孔

11、翻边、冲三个小孔

3.2、切边

。

3.3.2冲压方案选择

在每道工序的冲压变形分析可以看出，从本质上讲，各种金属成形过程坯料变形区的变形过程中的力量，所以坯料变形区的特点是手中的情况，并决定变形种的冲压变形性能的主要依据。

根据所要求的基本零件的加工过程中，使用场景：

第一复合冲压和拉伸，过程的其余部分按照一个单一的步骤进行了。

图3.2显示了的冲压程序流程图，图3.3显示的各种生产工艺与模具结构图。

图3.2冲压流程图

图3.3各工序用模具结构工作原理图

方案二：

落料与第一次拉深进行复合设计，预冲翻边底孔与冲三个小孔复合，翻边与切边复合，其余按照单工序进行。

图3.4方案二流程图

方案二部分工序用模具结构工作原理图

方案三：

落料与第一次拉深和预冲翻边底孔复合，其余按照单工序进行。

所示为方案三的冲压流程图。

方案四的第一道工序用复合模的模具结构工作原理图。

方案三：

落料与第一次拉深与预冲翻边底孔复合，其余按照单工序进行。

方案三的冲压流程图。

所示为方案四的第一道工序用复合模的模具结构工作原理图。

图3.5方案三的部分工序用模具结构工作原理图

方案三的第一道工序用复合模的模具结构工作原理图

方案四：

落料与第一次拉深进行复合设计，预冲翻边底

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