落料、拉深、冲孔复合模的课程设计

1、自行车中轴碗在生产中需要用到多种冲压工艺，包括落料、拉深、冲孔、修 边，在冲压生产中比较具有代表性。在生产中，为保证生产效率，其冲压模具结 构应采用复合模或级进模。通过零件图，分析零件的结构工艺性，从而选择压力机，设计模具结构，并 通过选用标准模架等标准件，提高生产模具的效率。此套是提供给大家学习参考 用，如需更多的设计可以联系我,Q815717278 关键词：复合模；落料；拉深；冲孔；凸凹模；模架。引言41. 零件冲压工艺分析51.1制件介绍51.2产品结构形状分析51.3产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析52. 零件冲压工艺方案的确定62.1冲压方案62.2各工艺方案特点分析62.3工艺方案的确定63. 冲模结构的确定63.1模具的结构形式63.2模具结构的选择74. 零件冲压工艺计算74.1零件毛坯尺寸计算74.2排样74.3拉深工序的拉深次数和拉深系数的确定84.4冲裁力、拉深力的计算84.5拉深间隙的计算104.6拉深凸、凹模圆角半径的计算104.7计算模具刃口尺寸104.8计算模具其它尺寸114.9校核凸模强度、刚度145. 选用标准模架145.1模架的类型145.2模架的

2、尺寸146. 选用辅助结构零件156.1导向零件的选用156.2模柄的选用166.3卸料装置166.4推件、顶件装置166.5定位装置167. 编制冲压工作零件工艺卡177.1落料凹模的选材、加工及热处理工艺过程177.2上凸凹模的选材、热处理及加工工艺过程177.3下凸凹模的选材、热处理及加工工艺过程187.4凸模的选材、热处理及加工工艺过程188. 编制制件冲压工艺卡199. 总结20参考文献22引言在现代工业生产中，模具是生产各种产品的重要工艺装备。80年代以来， 在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工 业发展迅速。采用模具生产零部件，具有生产效率高、质量好、成本低、节约能 源和原材料等一系列有点，在铸造、锻造、冲压、塑料、橡胶、玻璃、粉末冶金、 陶瓷制品等生产行业中得到了广泛的应用，成为当代工业生产的重要手段和工艺 发展方向。模具工业对国民经济和社会发展，起着越来越重要的作用。模具制造 水平的高低，也成为了衡量一个国家机械制造水平的作用标志之一。在模具工业中，冲压模具占有重要的比重。从模具角度看，模具是现代制造 业中不可或缺的装备，发达国家的模具

3、总产值，早已超过了工作母机（机床）的 总产值，其中为冲压工艺服务的冲模约占模具总量的40%。据有关文献介绍， 冲压方法的增值率达到原材料的312倍，具有明显的综合技术经济优势。以冲压方法为主制造的零件，比较有代表性且与人们日常生活密切相关的有 汽车覆盖件、搪瓷和不锈钢器皿、各种家用电器的外壳等，它们带来了产品层出 不穷的外观变化。冲压方法也能制造不少产品内部的某些零件，甚至是关键零件， 如链轮、汽车大梁、支架等。在制件尺寸大小、制件复杂程度、等方面，冲压方 法都有非常大的适用范围。冲模在很大范围内涵盖了其它模具（冷锻模、塑料模、 压铸模、粉末冶金模等）的共同内容，所以掌握冲模技术，对了解其它类模具业 很有帮助。1. 零件冲压工艺分析1.1制件介绍零件名称：自彳丁车中轴碗材料：15钢（渗碳淬火78HRA，层深0.3 mm）料厚：2.5mm批量：大批量零件图：如图1所示1.2产品结构形状分析由图1可知，产品为圆片落料、有凸缘筒形件拉深、圆片冲孔，产品结构简 单对称，孔壁与制件直壁之间的距离满足L$R+0.5t （查参考书第75页）的 要求（L=（35-19）三2 = 8, R+0.5t=3

4、+0.5x2.5=4.25）。1.3产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析（1）尺寸精度35+0.17，为IT12；40+0.175，查7第17页表1 8,尺寸精度为IT13。0+0.125零件图上的未注尺寸公差要求为IT13。（2）冲裁件断面质量板料厚度为2.5，查1第49页表2.2，生产时毛刺允许高度为W0.15mm, 本产品在断面质量和毛刺高度上没有严格的要求，所以只要模具精度达到一定要 求，冲裁件的断面质量可以保证。（3）产品材料分析对于冲裁件材料一般要求的力学性能是强度低，塑性高，表面质量和厚度公 差符合国家标准。本设计产品所用的材料是15钢，为优质碳素结构钢，其力学 性能是强度、硬度和塑性指标适中，经热处理后，用冲裁的加工方法是完全可以 成形的。另外产品对于厚度和表面质量没有严格要求,所以采用国家标准的板材， 其冲裁出的产品的表面质量和厚度公差就可以保证。（4）生产批量产品生产批量为大批量生产，适于采用冲压加工的方法，最好是采用复合模 或级进模，这样将很大地提高生产效率，降低生产成本。2. 零件冲压工艺方案的确定2.1冲压方案完成此工件需要落料、拉深、冲孔、切边四道工序。其加工

5、方案分为以下8 种：（1）方案一：落料一拉深一冲孔一切边。（2）方案二：落料、拉深复合一冲孔一切边。（3）方案三：落料、拉深复合一冲孔切边复合。（4）方案四：落料、拉深、冲孔复合一切边。（5）方案五：落料、拉深、冲孔、切边复合。（6）方案六：落料、拉深级进一冲孔一切边。（7）方案七：落料、拉深、冲孔级进一切边。（8）方案八：落料、拉深、冲孔、切边级进。2.2各工艺方案特点分析方案一的单工序模，模具制造简单，维修方便，但生产成本较低，工件精度 低，不适合大批量生产；方案五的四工序复合模，生产效率高，工件精度高，但 模具制造复杂，调整和维修难度大；方案八的四工序级进模，生产效率高，但模 具制造复杂，调整维修麻烦，工件精度较低；其余方案的特点介于上面已分析的 三个方案之间。2.3工艺方案的确定结合本零件的设计要求，决定采用方案四，其生产效率高，制件精度高，模 具制造和调整维修比较麻烦。在本设计中，将设计落料、拉深、冲孔复合模。3. 冲模结构的确定3.1模具的结构形式复合模可分为正装式和倒装式两种形式。（1）正装式的特点：工件和冲孔废料都将落在凹模表面，必须清除后才能 进行下一次冲裁，造成操作

6、不方便、不安全，但冲出的工件表面比较平直。（2）倒装式的特点：冲孔废料由冲孔凸模落入凹模洞口中，积聚到一定的 数量，由下模漏料孔排出，不必清除废料，但工件表面平直度较差，凸凹模承受 的张力较大。3.2模具结构的选择经分析，若工件表面平直度较差，影响零件的使用，而工件和冲孔废料在有 气源车间可以方便地清除。综合比较两种方式，决定采用正装式复合模。4. 零件冲压工艺计算4.1零件毛坯尺寸计算（1）确定修边余量制件要有拉深工序，且属于有凸缘的筒形件拉深，凸缘直径为60mm，料厚 2.5mm，查1第143页表4.14，选取修边余量为3.0mm，故修边前凸缘直径为 d =60+3.0 X 2 = 66mm。t（2）确定坯料直径（参考1第143页）D= ：d2 + 4dh 3.44rd =75.46mm，取 D = 75mm。t4.2排样（1）单排（如图2）a. 搭边查6第 67 页表 3 20，选取 a =1.5 mm,a= 1.8 mm。1b. 送料步距和条料宽度送料步距 A=75+1.5 = 76.5 mm，条料宽度 B = 75+2 X 1.8+2 X 0.6+0.8 = 80.6mm。c

7、. 板料利用率查1第29页表1.13,选用2.5mmX 600mmX 500mm的板料。采用横裁可裁条料数为n =600三80.6 = 7 （条），余35.8mm，每条板料可冲制件数n =（500 1 21.5）三76.5 = 6 （件），则每张板料可冲制件为n = 6X7 = 42 （件）。经计算采用 竖裁每张板料可冲制件数也是42件。板料利用率为42 X 3.14 X 35 . 52/ (600 X 5 00) X 100%=55.43%(2) 交叉双排(如图3)经计算可得条料宽度为B145,米用横裁可裁成条料4条，每张条料可冲 制件12件，每张板料可冲制件数为48；采用竖裁可裁成条料3条，每张条料可 冲制件15件，每张板料可冲制件数为45。经上述分析，应采用交叉双排，板料横裁的方式。材料的利用率为48X3.14X35.52/ (600X500) X 100%63.31 %图34.3拉深工序的拉深次数和拉深系数的确定(1) 判断能否一次拉出参考1 第 142、143 页，按 h/d11.5/37.5 0.31，d/d=66/37.5 1.76,tt/D2.5/75 3.33%，查表

8、可得h1/d】1 0.57, hw/deh/d，故制件能一次拉 出。(2) 拉深系数的确定由坯料直径D 75和筒形件的中线尺寸d 37.5，可得拉深系数为md/D 0.5。4.4冲裁力、拉深力的计算(1)落料工序P Lt b 235.5X2.5X400 235.5 kN；P卸=K卸 * P =235.5X0.025 = 5.89 kN； 卩顶二 K顶*P =235.5X0.06 = 14.13 kN； Pi = P + P + 卸 + 戶顶=235. 5+5.89+4.13 = 255.5 kN。式中：P 冲裁力，N；L 冲裁件受剪切周边长度，L rD二3.14x 75二235.5mm ；t 冲裁件的料厚；bb 材料抗拉强度，查1 第27页表1.10，取值为400 MPa；P卸一卸料力，N；P顶一顶件力,N；K卸一卸料力系数，查1 第52页表2.3,取值为0.025； K顶一顶件力系数，查1 第52页表2.3,取值为0.06； P 1一冲裁工序所需力之和。(2) 拉深工序PQ = Fq = n (752-352)/4 X2.5 = 7.9 kN；P = K兀dtb匕=1 x 3.14

9、x 2.5 x 37.5 x 400 = 118 kN；P 2 = PQ + P = 118 + 8.64 = 126.64 kN。式中：PQ 压边力，N；F 在压边圈下坯料的投影面积，mm2；q 单位压边力，查表取值为2.5 MPa；P 2 拉深工序所需力之和。(3) 冲孔工序P = Lt g b =59.66X2.5X400 = 59.66 kN； P推 = K推P =59.66X0.05 = 2.98 kN； P顶=K顶x P =59.66X0.06 = 3.58 kN； P 3=P + P推 + P 顶=59.66+2.98+3.58 = 66.22 kN。式中：P推一推件力，N尺推一推件力系数，查表取值为0.05；P 3冲孔工序所需力之和。(4) 计算完成零件冲压所需的力，并选择压力机P总 = P1 + P 2 + P3 =255.5+126.4+66.22 = 448.36 kN查2第389页表13.10,初选公称压力为600 kN的JH21系列开式固定台压力 机(型号为JH21-60)。其最大装模高度为300mm，装模高度调节量为70mm，工 作台孔尺寸为150mm，主电机功率为5.5 kW。4.5拉深间隙的计算拉深间隙指单边间隙，即Z =(D拉凹-D拉凸)/2。拉深工序采用压边装置， 并且可一次成形

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