拉深冲孔复合模具设计.docx

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拉深冲孔复合模具设计

1绪论

冲压的概念、特点及应用

冲压成形作为现代工业中一种十分重要的加工方式，用以生产各类板料零件,具有很多独特的优势，其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、本钱低、生产进程便于实现机械自动化及生产效率高等优势，是一种其它加工方式所不能相较和不可替代的先进制造技术，在制造业中具有很强的竞争力，被普遍应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产当中。

在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学和操纵、运算机技术等方面的知识后，已经形成了冲压学科的成形大体理论。

以冲压产品为龙头，以模具为中心，结合现代先进技术的应用，在产品的庞大市场需求刺激和推动下，冲压成形技术在国民经济进展、实现现代化和提高人民生活水平方面发挥着愈来愈重要的用。

冲压是利用安装在冲压设备（主若是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而取得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方式。

冲压一般是在常温下对材料进行冷变形加工，且要紧采纳板料来加工成所需零件，因此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要紧方一隶属于材料成型工程术。

冲压所利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。

冲模在冲压中相当重要，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组成冲压加工的三要素，只有它们彼此结合才能得出冲压件。

与机械加工及塑性加工的其它方式相较，冲压加工不管在技术方面仍是经济方面都具有许多独特的优势。

要紧表现如下。

（1）冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。

这是因为冲压是依托冲模和冲压设备来完成加工，一般压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次乃至千次以上，而且每次冲压行程就可能取得一个冲件。

（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一样不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一样较长,因此冲压的质量稳固,互换性好,具有“一模一样”的特点。

（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。

（4）冲压一样没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因此是一种省料，节能的加工方式，冲压件的本钱较低。

可是，冲压加工所利用的模具一样具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。

因此，只有在冲压件生产批量较大的情形下，冲压加工的优势才能充分表现，从而取得较好的经济效益。

冲压地、在现代工业生产中，尤其是大量量生产中应用十分普遍。

相当多的工业部门愈来愈多地采纳冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。

在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少那么60%以上，多那么90%以上。

很多过去用锻造=铸造和切削加工方式制造的零件，此刻大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。

因此能够说，若是生产中不谅采纳冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产本钱、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。

冲压的大体工序及模具

由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因此生产中采纳的冲压工艺方式也是多种多样的。

归纳起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿必然的轮廓线分离而取得必然形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而取得必然形状和尺寸的冲压件的工序。

上述两类工序，按大体变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种大体工序，每种大体工序还包括有多种单一工序。

在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，假设用分散的单一工序来冲压是不经济乃至难于达到要求。

这时在工艺上多采纳集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方式不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。

（1）复合冲压——在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式式。

（2）级进冲压——在压力机上的一次工作行程中，依照必然的顺序在同一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。

（3）复合-级进——在一副冲模上包括复合和级进两种方式的组合工序。

冲模的结构类型也很多。

通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。

但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部份组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部份。

工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而取得所需形状与尺寸的冲件。

上模上升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。

2零件冲压工艺方案的制定

该零件为电器开关网芯，如图2-1所示,该零件生产属于中、大量量生产，零件结构紧凑，材料是H62一般黄铜，厚度为,H62抗拉强度为410-630MPa,伸长率：

（δ10/%）≥10,有良好的力学性能，热态下塑性好，冷态下塑性也能够，切削性好，易钎焊和焊接，耐蚀，但易产生侵蚀破裂,另外价钱廉价。

工件成型需

图2-1零件图

要冲孔、落料和拉伸，那么有：

（1）先拉深、落料再冲孔两道工序；

（2）先冲孔、落料再拉深两道工序；

（3）冲孔、落料、拉深级进模设计。

比较确信方案：

方案一：

此方案能够采纳复合模可提高生产效率，保证工件尺寸的精度要求，模具制造不是很困难，本钱可大大降低。

方案二：

此方案是先冲孔、落料再进行拉伸如此工件可能会不行定位被拉伸变形，工件精度要求不容易达到。

方案三：

采纳级进模，平安性好，可是考虑到级进模结构复杂，工件精度加工精度不高,对称度和位移误差较大,和加工难度较大，装配位置精度要求高，依如实际生产，级进模本钱也高。

综上所述该工件成型采纳第一种方案。

拉伸、落料复合模+冲孔模两幅模具进行成型。

3拉伸、落料复合模设计

零件的工艺分析

工件如图3-1所示，材料为H62，板厚，制件精度为IT10级.，形状简单，尺寸不大，大量量生产，属一般冲压件。

图3-1零件图

工件工艺性分析

依照制件的材料、厚度、形状及尺寸，在冲压工艺设计和模具设计时，应专门注意以下几点：

（1）该制件为落料拉深件，在设计时，毛坯尺寸要计算准确；

（2）冲裁间隙、拉深凸凹模间隙应符合制件的要求；

（3）各工序凸凹模动作行程的确信应保证各工序工作稳妥、连贯。

工艺方案的分析和确信

工艺方案分析

依照制件的工艺性分析，其大体工序有落料、拉深两种。

拉深件的毛坯尺寸及拉深次数确信

（1）毛坯直径D的计算

拉深相对高度h/d=16/>h<20.由《冲压模具课程设计》表4-1可得

修边余量：

δ=.

毛坯直径D按下式计算:

D=（4A/π）1/2=（4Σa/π）1/2（3-1）

式中A——拉伸件的表面积，mm2；

a——分解成简单几何形状的表面积,mm2.

（2）确信是不是用压边圈

毛坯相对厚度t/D×102=查表得出可不用压边圈。

（3）拉深次数n的计算

n=1+lg（dn/m1D）/lgmn（3-2）

式中n——拉伸次数；

dn——工件直径，mm;

D——毛坯直径，mm;

m1——第一次拉伸系数；

mn——以后各次的平均拉伸次数.

采纳查表法，当t/D=，H/D==

由《冲压模具课程设计》表4-8查得n=1。

采纳一次拉伸

（4）确信拉伸直径

由《冲压模具课程设计》表4-5查得拉伸极限系数为m1=,拉伸直径：

d=×63=.

（5）底部的圆角半径

R=.

（6）拉伸高度

拉伸比k=D/d

H=（DK-d）+d（d+（3-3）

将数据代入的H=.

工艺方案的确信

因制件有落料、拉深两道工序，可进行单工序模具设计也能够采纳复合模具设计还能够选择持续模具设计，故可通过表3-1进行三种模具的比较:

表3-1单工序模、复合模和持续模的比较

比较项目

单工序模

连续模

复合模

工件尺寸精度

较低

一般IT11级以下

较高，IT9级以下

工件行位公差

工件不平整，同轴度、对称度及位置度误差大

不太平整，有时要较平，同轴度、对称度及位移度误差较大

工件平整，同轴度、对称度及位置度误小

冲压生产率

低，冲床一次行程内只能完成一个工序

高，冲床在一次行程内能完成多个工序

教高，冲床在一次行程内可完成两个以序

实现操作机械化、自动化的可能性

较易，尤其适合于多工冲床上实现自动化

较易，尤其适应于单机上实现自动化

难，工件与废料排除较复杂，只能在单机上实现部分机械化作

对材料的要求

对条料宽度要求不严，可用边角料

对条料或带料宽度要求严格

对条料宽度要求不严，可用边角料

生产安全性

安全性较差

比较安全

安全性较差

模具制造的难易程度

较易，机构简单，制造周期短，价格低

形状简单件，比用复合模制造难度低

形状复杂件，比用级进模的制造难度低

应用

通用性好，适于中、小批量生产和大型件的大量生产

通用性较差，适合于形状简单，尺寸不大，精度要求不高件的大批量生产

通用性较差，适于形状复杂、尺寸不大、精度要求较高件的大批量生产

排样图设计

排样方式的确信

搭边是指排样时冲件之间和冲件与条料边缘之间留下的工艺废料。

搭边尽管是废料，但在冲裁工艺中却有专门大的作用：

补偿定位误差和送料误差，保证冲裁出合格的零件；增加条料刚度，方便条料送进，提高生产效率；幸免冲裁时条料边缘的毛刺被拉人模具间隙,提高模具寿命。

搭边值要合理确信，从节省材料动身搭边值越小越好，但搭边值小于必然数值后对模具寿命和剪切表面质量不利。

由《冲压模具课程设计》表2-15查的搭边值a=,工件间值a1=.

冲裁件在板、条等材料上的布置方式称为排样。

排样的合理与否，阻碍到材料的经济利用率，还会阻碍到模具结构、生产率、制件质量、生产操作方便与平安等。

因此，排样是冲裁工艺与模具设计中一项很重要的工作。

冲压件大量量生产本钱中，毛坯材料费用占60%以上，排样的目的就在于合理利用原材料,毛坯排样图如图3-2所示：

图3-2排样图

材料利用率的计算

（3-4）

式中N——一张料上的冲压总数量；

L——板料长度，mm;

B——板料宽度，mm.

板料规格选用×1000×2000mm；

（1）采纳纵裁时:

每板的条数n1=1000/66=15条余零

每条的工件数n2=2000/23=86件余零

每板的工件数n=n1×n2=15×86=1290个

利用率为：

η=1290×20×61/（1000×2000）×100%=79%

（2）采纳横裁时:

每板的条数：

n1=2000/66=30条余零

每条的工件数：

n2=1000/23=43件余零

每板的工件数：

n=n1×n2=30×43=1290个

利用率：

η=1290×20×61/（1000×2000）×100%=79%

经计算横裁.纵裁时板料利