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1、11 绪 论目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。1.1 国内模具的现状和发展趋势1.1.1 国内模具的现状我国模具近年来发展很快，据不完全统计，2003 年我国模具生产厂点2 灯罩冲压工艺的分析22.1 拉深件工艺分析原始资料：如图所示 材 料： 08AL-ZF 厚 度： 0.8mm图 2-1 制件图此工件为无凸缘拉深工件，形状简单对称，工件顶部圆角半径 R=5 mm 由公差表
2、查得尺寸 d1= 65 +00.2mm，d2= 55 +00.2mm 的公差等级为 IT11 级，d3= 28 3+00.5mm 的公差等级为 IT14 级，其他均为自由公差，满足拉深工序对工件公差等级的要求。对工件厚度变化也没有作要求。2.2 拉深工艺计算和工艺方案拉深件的工艺计算是拉深工艺设计中的一个环节，本制件的工艺计算属于最简单的。其主要的内容包括计算毛坯直径、决定拉深次数及确定工序件的尺寸等。为了避免设计拉深模时出现尺寸错误，可以画出灯罩拉深件的工序图。2.2.1 工艺方案的确定该工件包括落料、拉深两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后拉深。采用单工序模生产。方案 3
3、 主要设计计算3.1 、计算毛坯尺寸根据表面积相等原则，用解析法求该零件的毛坯直径 D。计算结果如下D=97.7mm3.2、排样及相关计算4图 3-1采用有废料直排的排样方式。如图 3-1 所示。冲裁件面积 AA=3.14D2 /4=3.1497.72/4=7493.1mm2由冲压模具 复合模，固定刚性卸料与推件，具体冲压力计算如下：3.4.1、落料力 F 落料 F 落料 =KLtTb L=3.14D=3.1497.7=306.8mm查得 Tb =300MPa,取 K=1.3。又已知 t=0.8mm,则F 落料 =1.3306.80.8300=95721N53.4.2、拉深力 FF=3. 14
4、dt6bK1由冲压模具设计与制造表 4.4.6 查得 K1=0.4由冷冲模设计指导表 3-5 查得 6b =350MPa已知 d1=65mm,t=0.8mm,则F=3.14650.83500.4=22859N3.4.3、压边力 FY FY =3.14D 2 -（d1+2r A） 2P/4 (r A ：拉深凹模的圆角半径)查冷冲压模具设计指导表 4-30 得 rA =10t=8mmP=2.3MPa;FY =5388N3.4.4、冲压工艺总力 FZFZ=F 落料 +F +FY=95721+22859+5388=123968N根据冲压工艺总力计算结果并结合工件高度，由冷冲压模具设计指导表8-10 初
5、选开式双柱可倾压力机 J23-25。3.5 工作部 64 模具的总体设计4.1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为落料-拉深复合模。4.2 定位方式的选择因为该模具使用的是条料，所以导料采用压边圈，送进步距控制采用挡料销。4.3 卸料、出件方式的选择模具采用固定卸料，刚性打件，并利用装在压力机工作台下的标准缓冲器提供压边力。75 主要零部件的设计5.1 工作零件的结构设计凸模、凹模的选用在制件拉深过程中有着很大的作用。凸模圆角半径的选用可以大些，这样会减低板料绕凸模的弯曲拉应力，工件不易被拉裂，极限拉深因数会变小些；凹模的圆角半径也可以选大些，这样沿凹模圆角部分的流
6、动阻力就会小些，拉深力也会减小，极限拉深因数也会相应减小。但是凸、凹模的圆角半径也不易过大，过大的圆角半径，就会减少板料与凸模和凹模端面的接触面积及压边圈的压料面积，板料悬空面积增大，容易产生失稳起皱。拉深凸凹模的圆角半径已有前面计算得出结果凸模的圆角半径为 5mm凹模的圆角半径为 8mm5.1.1 凹模由于凹模既起拉深凹模的作用同时又起落料凸模的作用，其磨损比拉深凸模磨损快，所以凹模不应该制成整体而应是组合的，且镶有凹模拼块，如图 5-1 所示。这样便于机械加工，另外镶块部分容易磨损，这样既便于更换又节省金属材料，且又提高了模具的精度与寿命。由冷冲模设计指导凹模厚度计算公式 H=（F 冲 1
7、0-1）1/3=21.23mm，由冷冲模设计指导表 3-8 凹模厚度的修正系数 K 取 K=1.37，则H =1.3721.23=30mm，由于此模具为拉深模，因此 H 仅能作为计算凹模外形尺寸的依据。凹模外形直径为 d=97.7mm,按凹模板尺寸系列取靠近值 D=100mm。 其 内、外形尺寸和厚度已由前面的计算确定；拉深凹模需要有三个以上的螺钉与上模座固定，还需要两个与上模座同时加工的销钉孔。5.1.2 拉深凸模8拉深凸模的外形尺寸工作尺寸由前面的计算确定。它需要三个以上的螺纹孔，以便与下模座固定。拉深凸模上一般开有出气孔，这样会使卸件容易些，否则凸模与工件由于真空状态而无法卸件。查表，本
8、凸模出气孔的直径为 10mm由于工件形状简单对称，所以拉深凸模采用整体式结构，结构如图 5-2 所示。为了实现先落料后拉深，模具装配后，应使拉深凸模的端面比落料凹模的端面低，所以拉深凸模的长度 L 可按下式计算：L=H 固 +H 凹 -H 低 =20mm+40mm-3mm=57mm式中 H 固- 凸模固定板的厚度，H 固 =20mmH 凹 - 凹模的厚度，H 凹 =40mmH 低- 装配后，拉深凸模的端面低于落料凹模端面的高度，根据板厚大小，决定 H 低 =3mm。5.2 其他零部件的设计与选用5.2.1 橡胶的选用本模具为拉深模，故选用较软的橡胶。根据工件材料厚度为 0.8mm，冲裁时凸模进
9、入凹模深度取 1mm，考虑模具维修时刃磨留量取值范围 4-6mm，这里取中间值 5mm，再考虑开启时卸料板高出凸模 1mm，则总的工作行程 h 工件 =0.8+1+5+1=7.8mm，根据冷冲压模具设计指导式 8-5；橡胶的自由高度H 自由 =h 工件 /（0.25-0.30）=7.8/（0.25-0.30）=26-31.2mm取 H 自由 =31mm模具在组装时橡胶的预压量为9H 预 =(10-15)H 自由 =3.1-4.65mm取 H 预 =4mm由此可算出模具中安装橡胶的空间高度尺寸为 H 自由 - H 预 =27mm5.2.2 刚性推件装置推件采用刚性推件装置推件块，由于推件块又是拉
10、深件底部的成形凹模，因而拉深终了推件块上顶面必须与模柄下底紧密接触。凹模采用硬质合金以提高寿命。一般与顶杆联合使用，属于刚性卸件装置，靠两者的自重把工件打出来。推件块与拉深凹模间隙配合。图 5-1 推件块5.2.3 模架及其他零部件的选用模具无导向拉深模选用整体式模柄使更换凹模拼块方便。如图 5-2 所示：上模座厚度取 35mm, 即 H 上模 =35mm下模座厚度取 45mm, 即 H 下模 =45mm凹模固定板厚度 15mm ，即 H 凹固 =15mm10压边圈厚度取 45mm，即 H 压边圈 =45mm模具的闭和高度 H 闭 =H 上模 +H 凹 +H 凹固 +H 压边圈 +H 下模 +
11、H 出=35+40+15+45+45+13=193mm式中 H 凹 -凹模的厚度，H 凹 =40mmH 入 -凸模露出的高度，H 出 =13mm可见该模具闭和高度小于所选压力机 J23-25 的最大装模高度（220mm） ，可以使用。模具其他零件的选用见表 6-24 热处理 调质 5 磨端面 工作端留单边余量 0.3 6 钳工划线 划出各孔位置线 加工螺钉孔7通气孔按位置加工螺钉孔、通气孔 8 车削 按零件图车削外形，63.2、28、留 11单边余量 0.3，其余车至尺寸 9 热处理 按热处理工艺，淬火回火达到 58-62HRC 精磨外圆，端面至尺寸，保证端面与10 磨削 轴线垂直 11 钳工
12、精修 全面达到设计要求 12 检验 129 填写冲压工艺卡产品型号 零（部）件 名称 河南机电高等专科学校 冷冲压工艺卡片产品名称 零（部）件 型号 材料牌号及规格 材料技术要求 毛坯尺寸 每毛坯可制 件数 毛坯质量08AL-ZF71020000.8 条料 101.22000 20 工序号 工序名称 工序内容 加工简图 设备 工艺设备Q11-6 0 下料 剪床上裁板101.220002500 落料、拉深复合冲压 落料拉深1 冲压 （一次一件） J23-25 复合模2 检验 按产品图纸检验 3 4 5 6 7 8 1310 结束语灯罩属于简单拉深件，分析其工艺性，并确定工艺方案。根据计算确定本制
13、件是一次拉深成的，然后选取拉深时的压力机。本设计主要是一次拉深模具设计，需要计算拉深时的间隙、工作零件的圆角半径、尺寸和公差，并且还需要确定模具的总体尺寸和模具零件的结构，然后根据上面的设计绘出模具的总装图。由于在零件制造前进行了预测，分析了制件在生产过程中可能出现的缺陷，采取了相应的工艺措施。因此，模具在生产零件的时候才可以减少废品的产生。灯罩的形状结构较为简单，但是高度太高不适合选用标准模架。要保证零件的顺利加工和取件，必须有足够的高度，因此需要改变导柱、导套的长度，以达到要求。模具工作零件的结构也较为简单，它可以相应的简化了模具结构。便以以后的操作、调整和维护。灯罩模具的设计，是理论知识与实践有机的结合，更加系统地对理论知识做了更深切贴实的阐述。也使我认识到，要想做为一名合理的模具设计人员，必须要有扎实的专业基础，并不断学习新知识新技术，树立终身学习的观念，把理论知识应用到实践中去，并坚持科学、严谨、求实的精神，大胆创新，突破新技术，为国民经济的腾飞做出应有的贡献。
