外圈落料冲孔模设计.docx

1、摘要 本次设计是在原有冲压件的基础上对其进行批量生产的一系列设计和加工制造的全过程。定位框冲压件的设计首先要从冲压生产工艺上对我所要设计的定位框进行冲压工艺的分析与计算，然后在分析计算的基础上并参看相关的冲压设计资料确定冲压工艺方案，再在此基础上确定各工序的复合关系后，再进入冲模各具体结构的设计。在此基础上对各副冲压模具的主要零部件的尺寸进行设计与计算，期间要参考大量与冲压相关的资料和翻阅各种冲压手册，并通过计算以确定各副模具具体的结构及尺寸，通过不断的计算与修改，并在指导老师的悉心关怀和耐心指导下进行不间断的反复修改，最终确定划出了一副装配图和五副零件图。并在这个基础上对各副冲模的主要工作零

2、件如！落料凹模，拉深凸模，凸凹模以及翻边凸模，翻边凹模和一些定位零件和固定零件进行制造工艺的设计，编制零件的制造加工工艺卡片。以通过制造工艺的编制来熟悉并掌握模具由设计到加工成型再到使用的整个工艺流程，使我们在以后的设计中能更加结合工厂的实际生产条件，使我们的设计更加合理，更具有经济价值和生产的实用性。关键词：冲压工艺性；冲模设计；总布置与校核目录摘要第一章 绪论11.1 冲压模具的历史和背景11.2 设计目的及意义21.3 主要设计内容2第二章 冲裁件的工艺分析冲压方案的确定32.1冲压件工艺分析32.2 冲压工艺方案的确定42.3 毛坯尺寸的计算4第三章.冲裁排样设计53.1 搭边的选取5

3、3.2 送料步距、条料宽度以及材料利用率的计算53.3 排样图63.4 冲裁力的计算6第四章 刃口尺寸计算74.1冲孔刃口尺寸计算74.2落料刃口尺寸计算8第五章 绘制零件图和装备图95.1 绘制凸凹模95.2 绘制落料凹模105.3 绘制冲孔凸模10第六章 工件零件制造116.1 落料凹模11第七章 冲裁力的计算127.1 落料力计算127.2冲孔力计算127.3 顶件力的计算127.4 推件力的计算127.5 压力机所需的总压力计算137.6压力中心的确定13第8章 定位零件138.1 导料销138.2 挡料销13总结14参考文献15致谢16第5页 共19页第一章 绪论1.1 冲压模具的历

4、史和背景 冷冲压加工工艺在我国已有悠久的历史。据文献记载:我国劳动人民远在青 铜时期就发现了金属具有锤击变形的性能,到了战国时代(公元前 403前 221 年) 已经能炼剑淬火。我们的祖先在2300年前已掌握了锤击金属制造兵器和各种日 用品技术。在漫长的封建社会时期,我国劳动人民在金、银、铜装饰品和日用品 的制作中,更是显示出了精巧的工艺技术和高超的艺术水平,令人叹为观止。 近代,从上个世纪 20 年代开始,金属制品、玩具和小五金等行业就开始使用 冲床、压力机等简易机械设备及相应的模具加工产品的毛坯或某些零部件,其中 的“刀口模子”专门用于落料、冲孔,“坞工模子”可用于金属拉深。由于生产力较为

5、低下,技术水平不够,当时各厂使用的冲压设备功率都不大,甚至大多还是手扳脚踏。模具加工业以手工为主,故而模具的精度不高,损坏率大。直到 20 世纪40年代初,出现水压机冷冲模具。50 年代公私合营后,增添了磨床、铣床和锯床等设备,又配上硬度计、外径内径测定器和块规等较为精密的测量设备,冷冲模具的精度得以提高。六七十年代,随着产品生产大量使用冲压机床,冷冲模具已从原来单冲落料、单冲孔模具发展为落料、冲孔复合模。同时由于冷冲模架标准件的出现,使模具设计结构形式多样化,精度也由此提高。与此同时,随着热处理技术的进步和检测手段的完善,冷冲模具使用寿命提高 57 倍。这一时期,还由于成型磨削、电脉冲和线切

6、割机等机床相继使用,又采用硬质合金为模具材料,冷冲模具的制作工艺有了新的发展。设计人员改进制模工艺,具有自动送料、自动理片和接料装置的复合模具大量问世。靠模铣床引进后,用石膏、木模或实物即可翻制出相同形状的模芯,使复合拉深模具的制作方便了许多,确保了精度。70 年代以后,使用斜度线切割机加工冷冲模具,其凸模(冲头)和凹模可先淬火处理再切割装配,取代了原来冷冲模具制作需要热处理-装配-变形修正的繁琐工艺,模具的精度可达到 0.01。可以说这段时间我国的模具产业发展日新月异。1.2 设计目的及意义由于冲压加工具有许多突出的优点，因此在工业生产中，尤其是大批量生产中得到广泛应用。从精细的电子元件、仪

7、表指针到汽车的覆盖件、高压容器封头以及航空航天器的蒙皮、机身等均需冲压加工。随着工业产品的不断发展和生产技术水平不断提高，不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件，已被质量轻、刚度好的冲压件所代替。 本课题为外圈落料冲孔模具设计，落料是利用落料凸模将冲裁好的平板毛坯压制成各种开口的空心件，或将已制成的开口空心件毛坯，加工成其他形状空新建的一种基本冲压加工方法，拉深的应用非常广泛，是冷冲压的基本工序之一。 因为模具制造对制造业的重大作用，激励我趁此毕业设计的良机，选择此课题，希望能够掌握各种模具制造方法的基本原理和特点，在设计、制造模具时，根据实际情况，学习如何充分考虑它们的特点，选用最佳的

8、工艺方案；掌握各种制造方法对模具结构的要求，具有分析模具结构工艺性的能力，能够设计出工艺性能良好的模具结构；了解国内先进的模具制造技术，尽量采用新工艺、新技术。并且巩固和加深已经学过的理论知识，提高自己的综合分析和解决工程实际问题的能力，为工作以后的发展奠定良好的基础。1.3 主要设计内容本文对拉深模具设计进行了全面的介绍和分析，并在此基础上对拉深模具进行了设计。设计的主要内容包括工艺性分析拟定零件的工艺方案及模具结构，计算工具压力选取压力机及确定压力中心，确定模具结构及绘制模具总装配图，凹凸模公差的计算及半径的确定，确定各主要零件的尺寸，设计并绘制总图，绘制部分非标准零件图等一系列工作。第二

9、章 冲裁件的工艺分析冲压方案的确定2.1冲压件工艺分析 现有一筒形件，如图2-1所示，生产批量为小批量，工件材料为08钢，具有较好的可拉伸性，材料厚度为2.图2-108钢为极软的碳素钢，强度、硬度很低，而韧性和塑性极高，具有良好的深冲、拉延、弯曲和镦粗等冷加工性能、焊接性能。但存在时效敏感性，淬硬性及淬透性极低。大多轧制成高精度的薄板或冷轧钢带用以制造易加工成形，强度低的深冲压或深拉延的覆盖零件和焊接构件此工件为带凸缘圆筒形件，要求零件尺寸标注在外形，零件尺寸厚度不变。此工件的形状满足拉深件工艺要求，可用拉深工序加工。筒底圆角半径R=2mm,筒形件高40mm，筒形件凸缘直径101mm，底圆直径

10、80mm，中间有一个直径为20mm的孔，筒壁附近有两个孔直径为6.5mm。厚度t=2mm。零件材料为08钢，厚度为2mm，且其刚度相对不高，易变形。08号钢塑性、韧性很好，易冷热加工成形，正火或冷加工后切削加工性能好，焊接性优良，无回火脆性，淬透性和淬硬性均差。 2.2 冲压工艺方案的确定方案1：先落料，在拉伸，然后冲孔，最后切边。采用单工序模。方案2：落料-拉伸-冲孔-切边连续冲压。采用级进生产。方案3：落料-拉伸-冲孔-切边复合冲压。采用复合生产。工艺方案分析：方案1模具结构简单，但需要4道工序，即需要落料模，拉伸模，冲孔模三套模具。设计比较简单，容易操作。低，难以满足该零件的年产量要求。

11、方案2既能保证生产率，又能保证形位精度、尺寸精度，结构方案比较复杂。方案3只需一套模具，生产率很高，但零件的冲压性能稍差。欲保证冲压零件的形位精度，需在模具上射到正销导正，模具制造成本高，安装也比较复杂。所以选择方案.32.3 毛坯尺寸的计算确定切边余量。一般拉深件，在拉深成形后，工件口或凸缘周边不齐，必须进行修边以达到工作的要求。因此，在按照工件图样计算毛坯尺寸时，必须加上修边余量后再计算,查表2-1得R =4.3mm凸缘直径dt凸缘的相对直径1.51.5222.52.5251.81.61.41.220502.52.01.81.6501003.53.02.52.21001504.33.63.

12、02.51502005.04.23.52.7表2-1 有凸缘圆筒形拉深件的修边余量R 查模具设计与制造 一书中表2-21可知有凸缘的圆筒件公式。 式中：毛坯直径(mm) 工件高度(mm) 底部圆角半径(mm) 工件直径(mm) 底部直径(mm)已知毛坯直径尺寸的大小方可落料冲孔。第三章.冲裁排样设计3.1 搭边的选取由于拉深件毛坯外形为圆形，形状简单，为降低模具的结构复杂程度，采用直排排样的方法。查模具设计与制造 一书中表1-8得搭边值为工件间a1=1.5mm和侧面a=1.8mm。采用导料板送料，因此采用无侧压装置的送料方式。条料理想的送进基准是零件的中心线。 3.2 送料步距、条料宽度以及材

13、料利用率的计算条料宽度计算公式为：B式中 D冲裁件垂直于送料方向的尺寸，mm； a侧搭边最小值，mm； 条料宽度公差，mm； b导尺与条料间的最小间隙，mm。 代入数据计算得：； 条料宽度：B=152+2（1.8+1）+1=158.6 送料步距： A=D+1+152+1.5+153.5材料利用率：=S/AB100%=A/(hB)100%式中 S一个步距内制件的实际面积，mm； A送料步距，mm； B条料宽度，mm。计算得： S=r=3.14（152/2）=18136.6mm =18136.6/（153.5158.6）100%=74.5% 3.3 排样图图3-13.4 冲裁力的计算根据公式可知

14、F落=KLt F冲裁力，N L冲裁件周长，mm 材料的抗剪强度，MPa t板料厚度，mm K系数。 K是考虑到刃口钝化，间隙不均匀、材料力学性能与厚度波动等因素而增加的安全系数，常取K=1.3。 查模具设计与制造表可取=300 L=2R=477.28 F落=1.3477.283002=372.27KN F推=nK推F 落 n=h/t F冲裁力，N K推推件力系数。查书模具设计与制造表1-13可知K推 =0.055 代数数据可求得 ： F推=nK推F落=200.055372.27=409.497KN 所以总压力为： F总=F落+F推=781.7KN第四章 刃口尺寸计算4.1冲孔刃口尺寸计算 查书模具设计与制造可知冲孔刃口尺寸公式为 d凸= (d