纱筒冲压件冲压工艺及模具设计.doc

目目 录录摘摘 要要Abstract………………………………………………………………………………1 绪论绪论1.1 本课题的来源、目的和意义1.2 冲压的概念特点及应用1.3 冲压的基本工序及模具1.4 冲压技术的现状及发展方向……………………………………………….2 零件的工艺性分析零件的工艺性分析2.1 冲压过程分析2.2 冲压方案确定3 冲压工艺设计计算冲压工艺设计计算3.1 排样、计算条料宽度及确定步距.3.2 计算冲压力 3.3 落料拉深冲孔翻边复合冲压设备选用.4 复合模总体设计复合模总体设计4.1 计算压力中心4.2 凸、凹模刃口尺寸的确定.4.3 凸、凹模分别加工时的工作部分尺寸4.4 凸、凹模配合加工时的工作部分尺寸4.4.1 落料凸、凹模刃口尺寸计算. 4.4.2 拉深凸、凹模尺寸计算………………………………………………………. 4.4.3 冲孔模具尺寸计算………………………………………………………………5 复合模具总图与零件设计复合模具总图与零件设计总结总结参考文献参考文献一一 绪论绪论1.1 课题来源、目的和意义课题来源、目的和意义本课题主要针对冲压模具中复合模具的设计，零件的成形过程包括落料、拉深、冲孔、翻遍多道工序，设计过程中要考虑大批量生产，因而要设计排样，且提高模具的设计精度，在保证零件尺寸形状精度的同时，提高材料的利用率和劳动生产率。

1.2 冲压的概念、特点及应用冲压的概念、特点及应用随着科学技术的进步、社会经济的快速发展，冲压加工技术的应用越来越广泛，模具成型技术及模具设计与制造成为当代工业生产的重要手段近十几年来，中国模具工业发展十分迅速，特别是高新技术企业的快速发展加大了用于技术进步的投资力度，技术进步已经成为企业发展的重要动力.论文介绍了冲压模具特点及应用、在国内外发展的状况以及主要应用领域，指出了冲压模具的重要意义；冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力， 使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力 加工方法冲压常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成 所需零件，所以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主要 方法之一，隶属于材料成型工程技术冲压所使用的模具成为冲压模具，简称冲模冲模是将材料（金属或非金 属）批量加工所需冲件的专用工具冲模在冲压种至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出 冲压件与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面有许多独特的优点。

主要表现如下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 是因为冲床依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数 为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上， 而且每次冲压行程就可能得到一个冲件2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压 件的表面质量，二模具的寿命一般较长，所以冲压的质量稳定，互换 性好，具有“一模一样”的特征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，大到 汽车纵梁、覆盖件等，加上虫咬时材料的冷变形硬化效应，冲压强度 和刚度要求高4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较长，且不需要其它加热设 备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压见的成本较低但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要 数套模具才能加工成型，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形成产品所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的有点才能充分体现，从而获得较好的经济效益冲压在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛相当多的 工业部门越来越多的采用冲压加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工业等行业。

在这些部门中，冲压件所占的比重都相当大，少则 60%以上，多则 90%以上不少过去用锻造和切屑加工 方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替因此可以说，如果生产中不能采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低成本、快速进行产品更新换代等都是很难实现的1.3 冲压的基本工序及模具冲压的基本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，因而生产种采用的冲压工艺方法也是多种多样的概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指是配料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序上诉两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形 四种基本工序，每种基本工序还包括含有多种单一工序在实际生产种，当冲压见的生产批量较大、尺寸较小而公差要求较小时，若用分散的但以工序来冲压是不经济甚至于难于达到要求这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或多种以上的单一工序集中在一副模具内完成，成为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三中组合方式。

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良好总以上不同单一工序的一种组合方式级进冲压——在压力机上的一次工作行程中，按一定的顺序在同一模具的不同恭维上完成良好总或两种以上不同单一工序的一种组合方式复合-级进——在一副冲模上包含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，都可以看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台上，是冲模的固定部分工作时，配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，在模具工作零件的作用下配料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的冲件 回升时，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1.4 冲压技术的现状及发展方向冲压技术的现状及发展方向随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展其主要表现和发展方向如下1）.冲压成形理论及冲压工艺方面冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。

目前，过外多冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面取得了较大的进展特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近几年来国内外已经开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模周期研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种新工艺，也是冲压技术的发展方向之一目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工敢为，目前精密冲裁加工零件的厚度可达到 25mm 精度可达 IT16~17 级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高效能成形方法对于加工各种尺寸、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑性成形，可以用一次成形代替多道普通冲床成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术，我国已自主设计制造了具有国家领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路劲与受力状态，提高了材料的成型极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。

无模多点成形系统一 CAD/CAM/CAE 技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面 的自动化成形2）冲模是实现冲压生产的基本条件，在冲模的设计制造上，目前正 朝着一下两方面发展；一方面，为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多恭维、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精度、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具 CAD/CAM 技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模，聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展二，零件的工艺性分析零件的工艺性分析2.1 冲裁过程分析冲裁过程分析 原始材料图如下 工件名称；纱筒 生产批量；大批量 材料；10 号钢，t=0.4mm 工件图；如下图 1图 1由图可见，冲压件零件图上没有标注公差，只有公称尺寸，则应该给以标 注公差圆形件按 IT10 处理，冲模按 IT6 到 IT7 制造按“入体”原则把它们逐个改为单向公差（目的是方便以后的刃口尺寸的计算）外形部分，化为上偏 差为零，下偏差为负；孔心距或距离的尺寸，按+-△标注。

补标公差后的零件图如图 2 所示图 22.32.3 冲压方案的确定冲压方案的确定该零件是一种纱筒，它是在纺织企业中一种储纱的装置，在自动化生产线中可以提高生产效率该零件主要工序包括落料，拉深，冲孔，翻遍四道工序，需要控制的尺寸有直径 101mm、45.5mm 高度 21mm、16.6mm、2.4mm 半径 R1.5mm和 R1.25mm且零件表面质量要求没有痕迹，可以默认公差等级为 IT102.2 冲裁方案确定该零件属于大批量生产，零件结构较简单，冲裁壁厚很小，成形过程相互干涉；若用简单的落料、拉深、冲孔、翻边单工序模具也可以达到冲压要求，这 样的模具虽然简单了，但是冲压所需要的设备和人员较多，冲压工序中的定位也 比较麻烦，而且工序较多，效率低故不被推广为较少零件在生产中的多次定位 对其精度和生产率的影响，一要产品批量较大，对零件的一次性要求较高，二是 要具有良好的冲裁性能，经过反复比较，适宜采用较为复杂的复合模具生产三，冲压工艺设计计算三，冲压工艺设计计算 3.1 排样图计算排样图计算排样图是多工位级进模具设计的关键，它具体反应了零件在整个冲压形成过程中，毛坯外形在调料上的截取方式和相邻毛坯的关系，而且对材料的利用 率、冲压加工的工艺性，及模具的结构和寿命有着显著的影响。

故应针对零件和零 展开后的工艺特点，并综合考虑工艺分析各个因素后，设计合理的排样图和具体 工位安排材料零件大批量生产，毛坯的直径 D 为 136mm，材料厚度为 0.4mm 圆件R=6 8mm﹥2 则则可设置如下图排样方式；毛坯尺寸查表根据上图尺寸算得 D=136mm，修边余量△h=0.9mm；该制件为 10 号钢，具有较好的成形性能，从结构上看，零件主要结构特征 为：落料，拉深、冲孔、翻边制件成形后要求光洁，无伤痕，所以必须对模具精度要求较高，坯料相对厚度 t／D×100%=0.3%；先将制件看做无凸缘的圆通拉深件，判断能否一次成形；坯料相对厚度=0.3；无凸缘圆筒件拉深的最大高度 h／d=0.207； 此拉深件为阶梯形拉深，制件的高度 h=21mm 最小直径为 94mm h／dn=0.223；圆筒件第一次拉深成形的相对高度大于 0.223；且根据公式有；My= 1.25极限拉深系数My>m1,故零件可一次拉深成形在确定搭边值时，应遵循一下原则：（1（材料刚性越差，搭边值越大；（2（制件外形越复杂。