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1、目目 录录1 工件的工艺性分析工件的工艺性分析.31.1 冲压件的工艺性分析.31.2 拉深件的工艺性分析.31.3 材料的工艺性分析.41.4 拉深变形过程的分析.42 2 冲压工艺方案的确定冲压工艺方案的确定.73 3 模具的技术要求及材料选用模具的技术要求及材料选用.94 4 主要设计尺寸的计算主要设计尺寸的计算.114.1 毛坯尺寸的确定.114.2 冲压力的计算.114.3 拉深间隙的确定.134.4 冲裁件的排样.145 5 工作部分尺寸的计算工作部分尺寸的计算.185.1 拉深凸凹模尺寸的确定.185.2 圆角半径的确定.196 6 模具的总体设计模具的总体设计. 216.1 模
2、具的类型及定位方式的选择.216.2 推件零件的设计.227 7 主要零部件的结构设计主要零部件的结构设计.247.1 工作零件的结构设计.247.2 其他零部件的设计与选用.258 8 模具的总装图模具的总装图.289 9 模具的装配模具的装配.291结束语结束语.30致谢致谢.31参考文献参考文献.3221.1. 工件的工艺性分析工件的工艺性分析1.11.1 冲压件的工艺性分析冲压件的工艺性分析冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的是它的几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质
3、量稳定等要求。1. 冲裁件的形状应能符合材料合理排样，减少废料。2. 冲裁各直线或曲线的连接处，宜有适当的圆角。3. 冲裁件凸出或凹入部分宽度不宜太小，并应避免过长的悬臂与窄槽。4.腰圆形冲裁件，如允许圆弧半径，则 R 应大于料宽的一半，即能采用少废料排样；如限定圆弧半径等于工件宽度之半，就不能采用少废料排样，否则会有台肩产生。5. 冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小。6. 冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离，受到模具强度的限制，不能太小。7. 在弯曲件或拉深件上冲孔时，其孔壁与工件之间的距离不能过小。1.21.2 拉深件的工艺性分析拉深件的工艺性分析拉深零件的结构工艺性是指
4、拉深零件采用拉深成形工艺的难易程度。良好的工艺性是指坯料消耗少、工序少，模具结构简单、加工容易，产品质量稳定、废料少和操作简单方便等。在设计拉深零件时，应根据材料拉深时的变形特点和规律，提出满足工艺性的要求。1. 对拉深材料的要求拉深件的材料应具有良好的塑性、低的屈强比、大的板厚方向性系数和小的板平面方向性。2. 对拉深零件形状和尺寸的要求(1)拉深件的高度尽可能小，以便能通过 12 次拉深工序成形。(2)拉深件的形状尽可能简单、对称，以保证变形均匀。对于半敞开的非对称件，可成双拉深后再剖成两件。3(3)有凸缘的拉深件，最好满足 d 凸d+12t，而求外轮廓与直壁断面最好形状相似，否则，拉深困
5、难，切边余量大。(4)为了使拉深件顺利进行，凸缘圆角半径 r2t。当 r0.5mm 时，应增加整形工序。3 对拉深零件精度的要求。(1)由于拉深件各个部位的料厚有较大的变化，所以对零件图上的尺寸应明确标注是外壁还是内壁。(2)由于拉深件有回弹，所以零件横截面的尺寸公差，一般都在 IT12 级以下，如零件高于 T12 级，应增加整形工序。(3)多次拉深的零件对外表面或凸缘的表面，允许有拉深过程中所产生的印痕和口部的回弹变形，但必须保证精度在公差允许范围之内。1.31.3 材料的工艺性分析材料的工艺性分析在本次设计中，选用的拉深材料为镀锌铁皮。选择拉深材料时，首先应满足拉深件的使用要求。由于该拉深
6、件为另一零件的盖，不属于易损工件，对材料的耐磨度要求不高，还应满足冲压工艺对材料的要求，保证冲压过程顺利完成，即材料应具有良好的塑性和表面质量，以及板料厚度公差应符合规定，镀锌铁皮为一种优质结构钢，该结构钢已退火，而退火的目的消除钢的内应力，降低硬度提高塑性细化组织均匀化学成分，而且其抗剪和抗拉强度均不高（抗剪强度 220310 MPa，抗拉强度 280390 MPa）屈服强度亦不大（约为 180 MPa）伸长率约 32，所以综合其所有的力学性能，镀锌铁皮具有良好的拉深性能，适合拉深。拉深是把一定形状的平板毛坯或空心件通过拉深模制成各种空心零件的工序。在冲压生产中拉深是一种广泛使用的工序，用拉
7、深工序可得到的制件一般可分为三类：1. 旋转体零件：如搪瓷脸盆、铝锅等。2. 方行零件：如饭盒、汽车油箱等。3. 复杂形状零件：如汽车覆盖件等。1.41.4 拉深变形过程的分析拉深变形过程的分析拉深变形过程大致是直径为 D 的圆形平板毛坯被凸模拉入凸凹模的间隙里，形成直径为 d，高为 H 的空心圆柱。在这一过程中，板料金属是如何流动的呢？4把直径为 D 的圆板料分成两部分：一部分是直径为 d 的圆板，另一部分直径为（Dd）的圆环部分，把这块料拉深成直径为 d 的空心圆筒。在这个拉深实验完成后，发现板料的第一部分变化不大，即直径为 d 的圆板仍然保持原形状作为空心圆筒的底，板料的圆环部分变化相当
8、大，变成了圆柱的筒壁，这一部分的金属发生了流动。扇形 chef 是从板料圆环上截取的单元，经过拉深后变成了矩形 chef。扇形单元体变形是切线方向受压缩，径向受拉深，材料向凹模口流动，多余的材料由于流动添补了双点划线部分。设扇形面积为 ，拉深后矩形面积为 ，由于拉深使厚度变化很小，可认为拉深前后面积相等，即所以，综合起来看，平板毛坯 的环形区的金属在凸模压力的作用下，要受到拉应力和压应力的作用，径向伸长、切向缩短，依次流入凸、凹模的间隙里成为筒壁，最后使平板毛坯完全变成圆筒形工件。拉伸时的应力状态和形变情况。拉伸的变形区比较大，金属流动性比较大，拉深过程容易起皱、拉裂而失败。因此，有必要分析拉
9、深时的应力状态和变形特点，找出发生起皱、拉裂的根本原因，在制定工艺和设计模具时注意它，以提高拉深件的质量。设在拉深件的某一时刻，分析各部分的应力状态。1.平面凸缘部分-主变形区 由于凸模向下压，迫使板料进入凹模，故在凸缘产生径向拉应力 ，小单元体互相挤压产生切向压应力 ，由于压边圈提供的压边力产生法向压应力 ，在这 3 个主应力中 的绝对值比 、 绝对值小得多，凸缘上 、 是变化的，由凸缘外到内， 是由小变大，而 的绝对值是由大变小的，凸缘最外缘 的压应力是最大的，则材料在切向上必然是压缩变形。如果被拉深的材料厚度较薄压边力太小，就有可能使凸缘部分的材料失稳而产生起皱现象。2.筒壁部分-传力区 该部分受到凸模传来的拉应力 和凸模阻碍材料切向自由压缩而产生的拉应力 ，显然 的绝对值大，径向是拉深变形，径向的拉深是靠壁厚的变薄来实现的，故筒壁上厚下薄。3.底部圆角部分-
