上端盖复合模的设计

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1、共 16 页 第 1 页上端盖复合模的设计第一章、零件的工艺性分析图一零件名称：上端盖 材 料：20 钢 料 厚：1.2mm 生产批量：1 万件该工件属于典型的无凸缘圆筒形和圆锥形的正、反复合拉深，无尺寸要求, 形状简单对称。但零件上部圆锥形，拉深时容易产生起皱和拉裂。该工件作为 另一零件的端盖，对表面精度没有特殊要求。所有尺寸均为自由公差，按 IT14 级确定工件的公差，由于零件尺寸较大，可用剪床下块料，拉深后再切除废料。 拉深成为外径为450，高为 45mm 的如上图所示零件，一般拉深均能满足其尺 寸精度要求，对零件的厚度变化也没有要求。20 钢是低碳素钢，具有良好的冲 压性能，适合冲压加

2、工。 综上所述，该工件的精度及结构尺寸都能满足冲压工艺要求，工件的拉深 工艺性较好。该工件在满足冲压工艺性要求的前提下，采用的冲压基本工序是 拉深、切边。共 16 页 第 2 页第二章、冲压件工艺方案的确定该零件包括正拉深、反拉深、切边三个基本工序，可有以下五种工艺方案 ： 方案一：先正拉深上部圆锥形面，后反拉深环形槽，再切边。采用单工序 模生产。 方案二：先反拉深环形槽，后正拉深上部圆锥形面，再切边，采用单工序 模生产。 方案三：正、反拉深复合冲压，再切边。采用复合模，单工序模生产。 方案四：正、反拉深，切边级进模冲压。采用级进模生产。 方案五：正、反拉深，切边复合模冲压。 方案一模具结构简

3、单，需要三道工序三副模具，生产效率低，但不能满足 零件大批量生产的要求。方案二与方案一只是工序不同，也需要三道工序三副 模具，生产效率低，难以满足零件大批量生产的要求。方案三需二副模具，生 产效率比方案一较高，但是模具制造比方案一困难，成本也较高。方案四只需 一副模具，生产效率高，但模具结构比较复杂，模具制造困难，且因为零件尺 寸较大，送进操作不方便。方案五：也只需一副模具，生产效率较高，模具结 构比较复杂，模具制造比方案四简单。 通过上述五种工艺方案的分析比较，由于该工件尺寸比较大，公差等级较 低，生产批量较大，比较适合复合模具。综合上述五种工艺方案的分析比较， 零件如能一次拉深成形，方案五

4、工艺方案较为经济合理的。共 16 页 第 3 页第三章、必要工艺尺寸的计算3.1 坯料尺寸的计算由于坯料的厚度为 t=1.21，所以零件尺寸按坯料中性层尺寸计算尺 寸，h=（45-1.2）=43.8，最大直径=（450-1.2）448.8工件的相 对高度43.8448.80.0976。由于零件相对高度值很小并且高 度尺寸要求不高，这里不用切边余量。 根据表面积原则，用解析法求该零件的毛坯直径 D，毛坯的表面积 A 为： )4 .3526 .447(48 .4481514. 3152 .35114. 3)2 .3518 .198(4 .294 .7428 .198422222197568.419

5、3mm2毛坯直径为： D=4193.1975684=501.6767 mmmm5023.2 确定拉深次数3.2.1 判断能否一次拉深成形该零件顶部有一圆锥形部分，须按锥形件的拉深计算。零件的相对高度：0.15minDh 20030由表 4.4.3 得出在 0.520.45 之间，可见=0.150.45，由此可minDh minDh判断能一次拉深成形。 3.2.2 确定拉深类型该工件属于浅拉深件。3.3 计算工序压力3.3.1 拉深力计算 拉深力的计算是为了合理地选用压力机和设计拉深模具，在整个拉深过程 中，除了需要使用毛坯变形的拉深力外，还有压边力，切边力等。所以总的拉 深力为拉深力与压边力，

6、切边力之和。 在生产中常用以下经验公式进行计算： (a)、正拉深力的计算： Fdtk拉bF拉深力（N）拉共 16 页 第 4 页D - 拉深件直径 d=351.2mmt - 材料厚度 t=1.2mm - 材料的强度极限 MPa 查表 1.3.6 取400MPabbK- 修正系数，查表 4.4.6 得 k=0.8由以上得：Fdtk3.14351.21.24000.8423463N拉b(b)、反拉深力的计算： Fdtk拉bF拉深力（N）拉D - 拉深件直径 d=448.8mmt - 材料厚度 t=1.2mm - 材料的强度极限 MPa 查表 1.3.6 取400MPabbK- 修正系数，查表 4.

7、4.6 得 k=0.8由以上得：Fdtk3.14448.81.24000.8541145N拉b3.3.2 压料装置与压料力为了解决拉深过程中的起皱问题，生产实际中的主要方法是在模具结构 上采用压料装置。是否采用压料装置主要看拉深过程中是否可能发生起起皱， 在实际生产中可按表 4.4.4 来判断拉深过程中是否起皱和用用压料装置。该零件的拉深系数 m0.891 相对厚度 总Dd 505450100%0.237dt 5052 . 1按表 4.4.4 可判断该零件的拉深不需要压边装置。压边力为零。 3.3.3 切边力F切=KLtTb 式中： F切 为切边力，取 K=1.3 Tb=300MP L=3.1

8、4501.7=1575.338mm 则 F切=1.31575300=614381N 故总冲压力为：F= F+F切=423463+61438+541145=1026046N总拉34 模具主要零件部分尺寸的计算冲裁件的属于未注公差，按 IT14 级计算，模具凸模、凹模和凸凹模尺寸则 取 IT10 级公差计算。 3.4.1 拉深模的间隙 拉深模的凸、凹模之间间隙对拉深力、零件质量、模具寿命等都有影响。间共 16 页 第 5 页隙小，拉深力大、模具磨损大，过小的间隙会使零件严重变薄甚至拉裂；但间 隙小， 冲件回弹小，精度高。间隙过大，坯料容易起皱，冲件锥度大，精度差。 因此，生产者中应根据板料厚度及公

9、差、拉深过程板料的增厚情况、拉深次数、 零件的形状及精度 要求等到，正确确定拉深模间隙。 由表 4-12 查得：Z/2=T=1.2，则拉深模的双面间隙 Z=2.4mm. 3.4.2 拉深模的圆角半径正拉深凹模的圆角半径 R按表 4-13 选取 R=6t=9.2mm，凸模圆角半径 R凹凹等于零件圆角半径 R= 4mm;则反拉深凹模的圆珠笔角半径 R，取凸凹R=6t=9.2mm,凸模圆角半径 R即等于零件圆角半径 R。凹凸3.4.3 工作部分的尺寸和公差3.4.3.1 拉深及上部圆锥面时的尺寸和公差350根据设计原则，正拉深时以凹模为设计基准。首先确定凹模尺寸，凹模的 基本尺寸接近或等于工件轮廓的

10、最小极限尺寸；将凹模尺寸减去最小合理间隙 值即得到凸模尺寸。由表 4-34查得： 。由表 2-4查得：=1.151,08. 0A05. 0T 24 . 1ADDA0)4 . 0max(=（349.3+0.41.4）08. 00=349.8608. 00则凸模的尺寸由式（4.8.13）计算，即： 1=(D+0.4+Z)TDmax0T=(349.3+0.41.4+2.4)0 05. 0=352.260 05. 03.4.3.2 拉深环槽时的尺寸和公差对于最后一道工序的拉深模，其凸、凹模工作部分尺寸及公差应按零件的要 求来确定。根据设计原则，落料时以凹模为设计基准。首先确定凹模尺寸，凹 模的基本尺寸

11、接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸；将凹模尺寸减去最小合理 间隙值即得到凸模尺寸。1由于工件要求外形尺寸，则以凹模为设计基准。工作部分尺寸则按式 4.8.12 计算：ADDA0)75. 0max(=(D-0.75-Z)TDmax0T共 16 页 第 6 页由表 4-34查得： 。由表 2-4查得：108. 0A05. 0T 282. 0代入上式得：ADDA0)75. 0max(=（450.775-0.750.82）08. 00=449.308. 00则凸模的尺寸:=(D-0.75-Z)TDmax0T=(447.775-0.750.82-2.4) 0 05. 0=447.20 05. 0共 16

12、页 第 7 页第四章、模具的总体设计在设计模具时，由于拉深工艺的特殊要求，除了应考虑到与其他模具一样 的设计方法与步骤外，还需要考虑到如下特点：1） 、深圆筒形件时，应考虑到料厚、材料、模具圆角半径 r 、r等情况，凹凸根据合理的拉深系数确定拉深工序。拉深工艺的计算要求有较高的准确性，从 而拉深凸模长度的确定必须满足工件拉深高度的要求，且在拉深凸模上必须有 一定尺寸要求的通气孔。 2） 、分析成形件的形状，尺寸有没有超过加工极限的部分。选用凸模材料 必须考虑热处理时的崎岖变形，同时需注意凸模在模座上的定位、紧固的可靠 性。 3） 、回弹、扭曲、局部变形等的缺陷所产生的弹性变形难于保证零件形状

13、的精度，此时应采取相应的改进措施。4） 、于形状复杂的零件，很难计算出准确的毛坯形状和尺寸。因此，在设 计模具时，往往先做拉深模，经试压确定合适的毛坯形状和尺寸再制作落料模， 并在拉深模上定形的毛坯安装定位装置，同时要预先考虑到使后面工序定位准 确的措施。4.1 工作零件的结构设计它是直接完成工作要求的一定变形的零件。本设计由于工件形状简单对称， 所以模具的工作零件均采用整体结构，拉深凸凹模、切边模的结构如图所示。 零件的尺寸较大，热处理变形量大，选用变形小的 CrWMn 模具钢。热处理后硬 度 60-62HRC。图二 拉深凸凹模（上）共 16 页 第 8 页图三 拉深凸凹模（下）图四 切边凸

14、模4.2 定位方式的选择因为该模具使用块料毛坯，为了使毛坯在拉深时有正确的位置，采用定位 板定位。4.3 出件方式的选择本模具采用弹性卸料，刚性打件并利用橡皮提供推顶力。4.4 模具类型的选择根据已确定的冲压工艺分析可知，零件采用拉深，切边复合模生产。综合 考虑冲压件的质量要求，由于零件精度要求不高，形状简单，批量大，冲压成共 16 页 第 9 页本以及冲压设备情况、模具制造能力等生产条件，最终确定是拉深时采用四角 导向拉深模。4.5 模架及其它零部件的选用 4.5.1 弹性元件的设计下模上的弹性元件起推件作用，使制品留于上模，便于上模回程时，利用 打料杆推出制件，上模的压边也有弹性元件提供。

15、4.5.2 模具的闭合高度：H=H+H+ H垫+ H压闭上下=80+80+90+20+85=355mm 式中：H 上模座的高度，H=80mm上上H 下模座的高度，H=80mm下下H垫上模座垫板的高度，H=90mm凹H压 压边圈的厚度，H压=20mm共 16 页 第 10 页第五章、冲压设备的选定冲压设备选择是工艺设计中的一项重要内容，它直接关系到设备的合理使 用、安全、产品质量、模具寿命、生产效率及成本等一系列重要问题。设备选 择主要包括设备类型和规格两个方面的选择。 设备类型的选择订取决于冲压的工艺要求和生产指。在设备类型选定之后， 应进一步根据冲压工艺力，模具闭合高度和模板平面轮廓尺寸等确定设备规格。根据冲压工艺总力计算结果，并结合模具闭合高度。 压力机的最大装模高度 ，应大于所设计冲模的闭全高度，由表 13-10查 10得 JA23-160 适合模具的要求。该压力机闭模具设计的有关参数为： 公称压力：1600KN 滑块行程：160mm 行程次数：40 次/mm2最大封闭高度：450mm 封闭高度调节量：130mm 工作台尺寸：左右/mm前后/mm 1120mm710mm 最大可倾斜角度：30第六章、模具总装图共 16 页 第 11 页通过以上设计，可得到模具的总装图。模具上模部分主要有上模板、压料 板、凸、凹模组成。压料方式采用弹性卸