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1、冲压工艺及模具,学院： 机械工程学院 班级： 成员： 指导教师：,目 录 零件图及工艺方案的拟订 工艺设计 模具结构设计 加工简单模具 落料拉伸复合模二维图 落料拉深复合模三维建模 拉深工件CAE分析,1.零件图及工艺方案的拟订 1.1冲压件工艺分析 冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性，即设计的冲压件在材料、结构、形状、尺寸大小及公差和尺寸基准等各方面是否符合冲压加工的工艺要求。冲压件的工艺性好坏，直接影响到加工的难易程度。工艺性差的冲压件，材料损耗和废品率会大量增加，甚至于无法正常生产出合格的产品。,材料为08钢板，板厚1mm，制件精度选IT12级.，形状简单，尺寸不大，大批量生产，
2、属普通冲压件。,。,根据制件的材料、厚度、形状及尺寸，在冲压工艺设计和模具设计时，应特别注意以下几点： 1）该制件为落料拉深件，在设计时，毛坯尺寸要计算准确 2）冲裁间隙、拉深凸凹模间隙应符合制件的要求 3）各工序凸凹模动作行程的确定应保证各工序工作稳妥,1.1.2工艺方案分析： 根据该零件的形状特征，该产品属于拉伸件，需要进行落料、拉深二道工序。根据落料、拉深各工序二道基本工序，可以对它们作不同的组合，排出顺序，即得出工艺方案，具体可排出一下二种方案： 方案一：落料与拉深复合完成。 方案二：先落料，再拉深。,方案一中，模具结构较简单，制造周期较短，生产成本不高，对精度要求不太高，批量生产比较
3、合适，对于模具的磨损修复也比较容易。 方案二中，由于是单工序模，模具结构简单，生产成本底，但是生产效率底，生产批量不大，产品的形位精度不高 。 根据现有条件和技术水平，产量及经济方面考虑，选择方案一。,2.工艺设计 2.1毛坯尺寸计算 2.1.1确定是否加修边余量。 根据工件相对高度： h/ d=20.5/81=0.250.5, 则不需加修边余量 2.1.2计算毛坯直径 根据常用旋转体拉深件毛坯直径的计算公式,为了比较准确的求毛坯直径，以满足工件不修边的要求 ，对于不进行修边的拉深件的毛坯直径计算，应考虑材料变薄的因素，其公式如下： 查表得 a=1 则D=112.89mm 取D=113mm,2
4、.2确定是否需要压边圈。 根据坯料相对厚度：=1/113100=0.891.5 式中 t坯料厚度，mm D毛坯直径，mm 所以需要压边圈,2.3拉深系数和拉深次数 2.3.1拉深系数的确定 每次拉深后圆筒形件的直径与拉深前毛坯(或半成品)直径的比值 总的拉深系数为 m=82/113=0.73 2.3.2确定拉深次数 根据工件的相对高度（h/d）的大小查表确定拉深次数。 查表可知，由于工件相对高度（0.25）远远小于一次拉深时的允许拉深相对高度0.700.57 则可一次拉深成形。,2.4拉深件直径的计算 由于此工件可一次拉深成形，故拉深直径根据拉深件的零件图进行计算即可。若是需要多次拉深成形，那
5、么对每次拉深都需要重新计算拉深直径，以满足拉深次数的要求。,此工件许一次拉深成形，工序尺寸计算相对简单，只对凸凹模工作尺寸即圆角半径进行计算，但多次拉深成形还需对每次拉深工序件的高度进行计算，对工序件高度计算的目的是为了确定各工序压边圈的高度。,2.5拉深工序尺寸的计算,2.7计算工序压力,2.7计算工序压力,2.8冲压设备的初步选择,3.模具结构设计 3.1工作零件 3.1.1落料凸凹模刃口尺寸计算,3.1.2拉伸凸凹模刃口尺寸计算,3.1.3拉伸凸凹模圆角,3.1.4落料凹模 采用整体式凹模结构，用销钉和螺钉直接固定在下模座上 2）直径的确定,落料凹模制造工艺分析 1、下料用轧制的棒料在锯
6、床上切断 2、锻造将棒料锻成较大的毛坯 3、热处理退火 4、粗加工车外圆和上下端面，留磨余量0.30.5mm 5、镗内孔 留磨余量0.30.5mm 6、划线划出上下端面各孔位置，并在孔中心处钻中心眼 7、孔加工加工上下端面各螺孔（钻、攻螺纹） 8、热处理淬火，回火，检查硬度 9、磨平面在平面磨床上磨上下两端面 10、磨外圆在外圆磨床上磨外圆至要求尺寸 11、磨内孔在坐标磨床上磨内孔至要求尺寸 12、精加工钳工精修刃口,3.1.5拉深凸模 凸模设计成简单筒形，刃口无斜度，采用车床加工，由于其直径较大，故设计为直接压入紧固在下模座上，并采用螺栓连接。,3.1.6凸凹模 结合工件外形并考虑加工，将凸
7、凹模设计成带肩圆凸凹模，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换，采用车床加工，与凸凹模固定板的配合按H7/n6，具体结构可如下图所示,3.2定位零件 3.2.1 导料装置 复合模采用固定卸料板，因而不能采用固定式导料进行导料，在卸料板下方开导料槽，用于条料的导向，其尺寸稍大于条料的宽度即可，保证条料正确的送进方向。,3.2.2 固定挡料销 固定挡料销装在凹模孔出料的一侧，利用落料以后的废料孔进项挡料，控制送料距离，一般采用A型。 采用固定挡料销定距时，如果为弹性卸料方式，卸料板上要开避让孔，以防卸料板与挡料销碰撞。本模具采用固定卸料板，下方开有槽，所以不会碰撞。,3.3卸料，推件，压边零件
8、3.3.1卸料装置 当卸料板兼起导板作用时，与凸凹模一般按H7/h6配合制造，但应该保证导板与凸模之间间隙小于凸凹模间隙，以保证凸凹模的正确配合。,3.3.2推件装置 推件装置采用刚性的，由打杆，推件块等组成。,3.3.3压边装置 利用装在压力机上的压边圈提供压边力。,3.4模架及其零件 通过前面拉伸力的计算结果和压力机的选择，为了使条料的左右送进，采用的模架形式如下： 根据模架的选择，选择合适的上模座和下模座： 上模座：后侧导柱上模座20020045 GB/T2855.1-2008,上模座二维图,下模座：后侧导柱下模座20020050 GB/T2855.2-2008,下模座二维图,导向方式的
9、选择 根据模架的选择，该复合模采用后侧导柱的导向形式。 导柱：（GB/T2861.1) 32160 导套：（GB/T2861.3) 3210543,3.5其他支撑零件 3.5.1模柄 根据压力机的吨位和类型选择B型的凸缘模柄，材料Q235A，凸缘模柄的结构和尺寸见表：,模柄二维图,3.5.2凸凹模固定板 固定板用来将凸凹模间接固定在上模座上。 结构如图：,3.5.3固定、定位件的选择 螺钉的选择： 落料凹模与下模座的固定：内六角螺钉M850 拉伸凸模与下模座的固定：内六角螺钉M850 凸模固定板与上模座的固定：内六角螺钉M840 模柄与上模座的固定：内六角螺钉M825 卸料板与凹模的固定：内六
10、角螺钉M825 定位销： 落料凹模与下模座的定位：圆柱销830 凸模固定板与上模座的定位：圆柱销830,4.加工简单模具,模具的设计 1）定位方式的选择 因为实验模具使用的是圆形坯料，所以设计时在凹模上加工一个沉孔作为定位。 2）出料方式的选择 为使模具简便，采取下端出料方式。 3) 导向方式的选择 由于后侧导柱模架的导向精度较高，前后左右都可以进料，取放工件方便，故选用后测导柱模架。,凹模 用螺栓直接固定在下模座上，上边做一个沉孔用作放料。,凸模 用螺栓直接固定在上模座上,压边圈 用螺栓和上模座连接起来，穿上橡胶提供压边力,加工过程,工件成品,冲压零件分析 1.零件边缘变形不均匀； 2.零件
11、未能从模具底部漏出； 3.零件侧面与底面不垂直； 4.零件尺寸不精确,原因分析： 1.零件边缘变形不均匀：1）定位不准；2）压边力不均匀。 2.零件未能顺利脱模：凸模长度设计太短。 3.零件侧面与底面不垂直：凸凹模间隙大。 4.橡胶变形后直径未考虑，导致压边力不均匀。,5.落料拉伸复合模二维图,5.2模具工作过程分析 将条料沿卸料板的导料凹槽平放在凹模上，并向前送进，接触到导料销时停止送进，压力机滑块带着上模下行，首先由凸凹模和落料凹模完成落料，紧接着由凸模和凸凹模进行拉深，当拉深结束后，上模回程，落料后的条料靠卸料板卸下，拉伸深成形的工件在回程由推件块将工件从凸凹模中刚性打下，用手将工件取走。,6.落料拉深复合模三维建模,爆炸图,7.拉深工件CAE分析 7.1成形工件,7.2成形极限图,6.3 Thickness图,6.3 Thickness图,6.3 Thickness图,6.3 Thickness图,6.3 Thickness图,7.3 厚度变化过程,参考文献 文献1-姜奎华主编.冲压工艺与模具设计. 北京：机械工业出版社 1998 文献2-史铁梁主编.模具设计指导. 北京：机械工业出版社 2003 文献3-肖祥芷、王孝培主编.中国模具设计大典（3）.南昌：江西科技出版社 2003 文献,谢 谢,
