1、锥形件冲压工艺分析及模具设计摘要：本设计为锥形件冲压工艺分析和模具设计。需要注意的是设计锥形件的时候是孔的冲裁是难点，还要考虑回弹。根据设计零件的尺寸、材料、批量生产等要求，首先分析零件的工艺性，确定冲裁工艺方案及模具结构方案，即该工件需要单工序模完成，即落料模和拉深模。然后通过工艺设计计算，确定排样方式。计算冲裁力和压力中心，初选压力机，计算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后设计、选用零部件，其中在结构设计中，主要对凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料与出件装置、模架、冲压设备、紧固件等进行了设计或选取，对模具主要零件的加工工艺规程进行编制，对压力机进行校核，绘制模具总装图，及零件图，最终完成模具设
2、计。关键词：锥形件，落料模，拉深模，单工序模，回弹IIIDie Design and Stamping process analysis for the Conical PartAbstract: The design is about the bending forming process and mold design of conical part and mold design. Note that when designing the bending of hole,and need to consider the rebound.According to the size, mat
3、erials, mass production of the product , the first part is to analysis the process of the part . so the program of blanking process and die structure has been confirmed. As a results, the workpiece need single operation dies to accomplish , just like drawing die and bending mould are used to produce
4、 the parts. Then based on the process design calculations, the stock layout design can be ensured. It is needed to carry on the blanking force and the center of pressure computation, according to which the press can be choosed. Calculating the punch and die cutting edge size and tolerances, then des
5、ign and selection the parts of die. During the structural design, it is mainly about the design of the punch, die, punch and die, positioning parts, unloading and ejecting devices, mold, pressing equipment, fasteners, and so on. Press need to be checked, then draw the drawings and assembly drawings
6、of parts, finally the design has been completed. Key words：U-shaped par, punching die, bending die，single operation dies, rebound目 录1 绪论11.1 模具的分类11.2 设计目的意义22 零件结构工艺分析32.1毛坯材料的分析32.2工艺分析32.3 工艺方案的确定33 工艺计算53.1毛坯尺寸计算53.2工作部分尺寸计算74 成型设备的选择84.1压力机的选择85 模具结构的选定105.1模具类型的选择105.2定位方式的选择125.3卸料、出件方式的选择135
7、.4压边装置的确定135.5导向方式的选择135.6压力中心的确定136 模具零件设计与校核156.1工作零件的结构设计156.2凸、凹模的校核166.3 冲压设备的校核166.4其他零部件的设计选用176.5 主要工作零件加工工艺197 模具的装配过程207.1模具的基本安装207.2模具的装配与调整20结论23参考文献24致谢251 绪论1.1 模具的分类 模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备，属于高新技术产品。作为基础工业，模具的质量、精度、寿命对其它工业的发展有重要的作用，被称为“工业之父”。随着经济的快速发展，作为工业基础的模具工业也得到了蓬勃的发展，己成为国民
8、经济中的重要产业。 模具分为冷冲压模具、热锻模具、塑料模具、铸造模具、橡胶模具和玻璃模具等。其中，冷冲压模具历史悠久、用途广、技术成熟，在各种模具中所占的比重最多。冷冲压是金属加工方法之一，它主要加工板料，故又称之为板料冲压。冷冲是在室温下，借助于设备提供的压力，利用模具使板料发生塑性变形。因此，它也是金属塑性加工（压力加工）的一种方法。有些非金属材料，也可以采用某些冲压工艺制造零件。与切削加工相比较，冷冲压靠模具和设备完成加工过程，具有生产率高、加工成本低、材料利用率高、产品一致性好、操作简单、便于实现机械化与自动化等优点。大量的机械、电子、轻工等产品都使用冷冲压零件。在国防方面，飞机、导弹
9、、枪支与炮弹等产品中冷冲压加工的零件比例也相当大。由于冷冲压不需要加热，也不像切削加工那样，将大量的金属切削成碎屑而消耗大量的能量，所以它是一种节能的加工方法。冲压制品所用的原材料是冶金厂大量生产的廉价的钢板和钢带，在冲压加工中材料表面质量不受破坏，故冲压件的表面质量好，这是任何其他加工方法不能竞争的。 冲压模具作为制造产品（或半成品）的一种工具其作用是完成某种工艺模具设计必须满足工艺要求，最终满足产品的形状，尺寸和精度要求。 冷冲压工艺大致分为两大类：分离工序和成形工序。分离工序目的是在冲压过程中将冲压件与板料按一事实上的轮廓进行分离；分离工序可分为落料、冲孔和剪切等。成形工序的目的是使冲压
10、毛坯在不破坏其他完整性条件下产生塑性变形，并转化成产品所要求的形状；成形工序又可分为弯曲、拉深、翻边、胀形、扩孔、缩孔和旋压等。【6】冷冲压模具是冲压生产的主要工艺装备。冲压工件的表面质量、尺寸、精度、生产率以及经济效益等，与模具结构设计是否合理关系极大。在本设计中将对一带凸缘锥形件进行包括落料、拉深、冲孔、切边在内的四个工序的设计分析。系统地对冷冲模具的设计制造及工艺分析进行一次总结回顾。该工件的成形工艺方案可以有多种，这里选取较为合理且典型的落料拉深复合模的工艺分析及模具设计作为设计作业。1.2 设计目的意义大学生活转眼即逝，在即将毕业之时，通过做毕业设计，对我大学学习（材料成型及控制工程
11、）进行一个很好的总结与回顾。做为一名材料成型及控制工程专业的学生，理解和掌握材料成型及控制工程是其基本要求。设计与制造模具是我的基本技术，俗称为“吃饭的家伙”，它是我立足社会的资本，是坚定自己走向社会信念的重要保证。由于是对自己大学学习的一个回顾，这里选取了冷冲压模具设计。这里选择的是一个锥形罩件模具的设计。随着我国社会发展速度的不断加快，基础制造业也得到了相应的发展,加工工艺得到很大提高。锥形罩件在许多机械设备中广泛应用，也是许多特定设备的必用零件，但加工锥形件的模具设计相对薄弱。这里选此题，也是对自身的一个考验，给自己一个提高进步的机会。2 零件结构工艺分析2.1毛坯材料的分析 工件材料为
12、10钢，10钢的塑性和韧性均高，无回火脆性倾向。焊接性能好，在冷拉状态下或经正火外理后切削性明显提高，在冷状态下易挤压成形和压模成形，但强度较低，淬透性及淬硬性很差。具体化学成分和力学参数分别见表2.1.1和表2.1.2【10】。表2.1 10钢的化学成份（%）牌号CSiMuCrNiCu100.070.130.170.370.350.650.150.300.25表2.2 10钢的主要力学性能MPa牌号bs10100E/10310253333294432206291942.2工艺分析该工件属于带凸缘的锥形拉深冲孔件，属于带凸缘的锥形件，由于其于浅拉深要注意防止回弹。工件形状简单且对称，所有尺寸均
13、为自由公差，这里可取其为IT14。工件的厚度变化也没有要求，可认为其是不变薄拉深。由图可知，关键是要保证能够经济合理地冲出锥形面上六个均布的冲裁孔的相对位置，以保证与其它零件配合的要求。2.3 工艺方案的确定通过对制件的分析可得,毛坯需经落料、拉深、切边、冲孔四个工序。初步分析可排列出下列几种工艺方案： 方案一：先落料，后拉深，切边，最后是冲孔。 方案二：落料拉深复合冲压后，切边冲孔复合。 方案三；拉深级进模。采用级进模生产，后进切边冲孔。 方案四：落料拉深复合模，后进行切边,最后在锥面冲孔。 方案一的模具结构简单，但由于采用了多套模具，需要多个工序，影响生产效率，不适合工厂的大批量生产，故不
14、宜采用。方案二虽比方案一减少了工序，但是切边冲孔复合模较复杂，该工件是要在锥形面上冲孔，孔与其它零件相配合，精度要求较高。方案三与方案二的缺点相似，除此之外，由于是拉深件，条料的送进不方便，且结构复杂。方案四，将落料拉深复合为一套模具，减少了毛坯的周转时间提高了生产效率，适合于工厂的大批量生产条件，另外在切边模上可对工件进行修正，最后单独冲孔可较好地保证孔的精度。由于工件的结构简单对称，模具的制造并不困难。相比较之下，方案四更适合大批量生产，适合本件的生产条件。还可在切边模上对工件进行修正，以减少锥形件的拉深回弹。3 工艺计算3.1毛坯尺寸计算 根据表面积相等原则,用解析法求该零件的毛坯直径D
15、。 (1)修边余量的确定:图3.1拉深件在拉深成形后,工件凸缘周边尺寸不齐,须进行切边工艺,经达到工艺要求,在按照工件图样计算毛坯尺寸时,须加上修边余量后再进行计算。根据零件图可知：凸缘直径dt=170mm 凸缘相对直径2.4料厚为了t=1mm查表可得其修边余量：=3.5mm(2)毛坯尺寸的计算图3.2D=182mm故毛坯的外径为18mm。(3)排样及相关计算采用有废料直排方式,相关计算如下,查板材标准,宜选用14004000的冷轧钢板,每张钢板可采剪为6张条料(186.54000),每张条料可冲21个工件,故每张钢板的利用率为68%。图3.3冲裁件面积：A=D2/4=26002.3mm2条料宽度： B=D+2a+C=186.5mmC送料间隙，C=0.5mm查冲压手册表2-21步距： 成形次数的确定该工件为带凸缘的锥形件。=72/1820.39工件
