端盖落料拉深冲孔复合模设计Word格式文档下载.docx

1、43主要工艺参数的计算 3.1确定排样、裁板方3.2计算工艺力、初选设备 3.2.1计算工艺力 （1）落料（2）冲孔力 （3）推件 7（4）拉深（5）压边83.2.2拉深功的计3.2.3初选压力机 3.2.4计算压力中心 3.2.5计算凸、凹模刃口尺寸及公差 计 4.1模具结构形式的选择 4.1.1模架的选用 4.1.2模具的闭合高度 4.2模具工作部分尺寸计4.2.1落料凹模 4.2.2拉深凸模 410 4模具的结构设 121213104.2.3凸凹154.2.4弹压御料板 4.2.5上垫18 IX主要符号表4.2.6压边19 5模具的整体安装 5.1模具的总装配 20165.2模具零件 2

2、1 6选定冲压设 备 的装配 7.1复合模的装22 7模具 2227.2凸、凹模间隙的调整 零件的加工工艺过程编制论 26参考文献 27致谢 28附录 30实习报22 8重要23结告 37X1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 艺过程包括备料一冲压加工工序一必要的辅助工序一质量检验一组合、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

3、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=2m m,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。11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

4、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 S/ t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，

5、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

6、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 12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d

7、f116 1.7d 3.6mm故切边前的凸缘直径为：d70dfmax 2 d=116+2 3.6=123mm,2.1 因 d70 53 20, r1.54 70 38=160mm毛坯直径：Dmax=d2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t 100%,2.3 D132 100% 1.2% 1.5% 160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

8、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，df123d70h38t 0.54件。根据 艺与模具设计上表4-16、4-18查得一次允许的拉深系数 m1 0.46第一次拉 深的最大相对高度h1 0.420.53 d1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m总 ，所以零件只需要一次拉深。dd12.4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

9、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14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， 落料与拉深、修边的复合模，提高了生产率。 提高。由于最后一道冲孔工序是在单工序模中完成， 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

10、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

11、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%,贝冋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。15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，

12、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a 2mm进距方向a1 1.5mm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 1400mrX 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n1 每条

13、个数n2 每板总个数n n1 n2 35 11 385材料利用率n S 面 100%,3.5 A BBS129.5A4000 35条 ,3.3 b114.3385 10149 100%1400 400071%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式中P冲裁力（N）P kLt ,，3.6L 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1.251.3。在实际应用中，抗冲剪强

14、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0.8 b,3.7因此，该冲件的落料力的计算公式为F 落 1.3 0.8 Lt=1.3 0.8 387 2 400 =321984N（2） 冲孔力冲孔力可按下式计算：F 冲 0.8KL tb,3.9 式中 F 冲一冲孔力（N）L冲件的内轮廓长度（mm） t板料厚度（mm）b18.84 2 400b-材料的抗拉强度（MPa） 因此，该零件的冲孔力为：F =0.8 1.3=15675N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（2）卸料力 一般情况下， 凹模内，而冲裁后剩下

15、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17 公式计算： 卸料力F 卸 K1F,3.10式中F冲裁力（N）K1 顶件力及卸料力系数，其值可查教材表 1-7。这里取K1为0.04。因此12880NF 卸 0.04（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：F 推 nK2F,3.111 0.05 16099NK2 推件力系数，其值可查表1-7，取K2为0.05。（4） 拉

16、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。拉深力18凸模行程图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

17、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式中d 圆筒形零件的凸模直径（mm）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：F 拉 Kd tb,3.12K 系数，这里取1b材料的抗拉强度（MPa）t 材料厚度70 2 400 175840N因此F拉 1（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

18、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。FQ AFq（N）,3.13式中A 初始有效压边面积（mm2）;Fq单位压边力（MPa）,这里经查 得Fq=2.5所以有 FQ AFq 732） 2.5 12000N3.2.2拉深功的计算拉深所需的功可按下式计算W CPm axh,3.14 1000式中Pm ax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38 5345N - m,3.15 100019W 0.83.2.3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

19、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F落 F拉，故总冲压力F F落 F卸 F推 FQ F冲 F拉 ,3.16= 12880 16099 12000 1567575840 =554.5KN应选的压力机公称压力 P0 1.31.6 F取为1.5,则公称压力为:P0 1.5F 832KN,3.17因此初选闭式单点压力机J31630B。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

20、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

21、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20（D X ）0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。d,3.18

22、 DdDp （Dd 2Cmi n）0P,3.19式中Dp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：Zmin 0.160mmd 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 160mm凸模制造公差按IT8级精度选取，得落料尺寸 16001,查表得凸 0.030mm,凹 0.040mm校核间隙：| 凸I + I凹I Zmax Zmin条件，但相差不大，可作如下调整：Zmi）n凸 0.4（Zmax=0.4 0.040.016mm