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1、湖南xx大学课程设计说明书第1章 冲压工艺分析1.1 材料 冲压加工方法是一种先进的工工艺方法，因其生产率高，材料利用率高，操作简单等一系列优点而广泛使用，由于模具费用高，生产批量的大小对冲压加工的经济性起着决定性作用。批量越大，冲压加工的单件成本就越低，批量小时，冲压加工的优越性就不明显，这时采用其他方法制作 该零件可能会更有效果。1.2零件结构由图1-1可知，产品为圆片落料、有凸缘筒形件拉深、圆片冲孔，产品结构简单对称，孔壁与制件直壁之间的距离满足LR+0.5t的要求（L=(35-19)2=8,R+0.5t=3+0.52.5=4.25）零件名称中 轴 碗图 号C002材 料15钢料 厚2.
2、5mm生产批量大批量图1-11.3尺寸精度为IT12；.零件图上的未注尺寸公差要求为IT14。板料厚度为2.5，查表知，生产时毛刺允许高度为h0.15mm，本产品在断面质量和毛刺高度上没有严格的要求，所以只要模具精度达到一定要求，冲裁件的断面质量可以保证。第2章 工艺方案及模具结构类型2.1 冲压工艺方案分析首先根据零件形状确定冲压工序类型和选择工序顺序。虽然该零件的孔在拉深变形区外，但是其内孔直径与凸模直径之比大于0.20.3，而且该工件的拉深凸模圆角半径无法做到R2，还需要整形工序。故其需要的基本工序有落料、拉深、冲孔和整形。根据冲载工序的不同选择可做出以下几种组合方案：方案一：落料、拉深
3、、冲孔、整形、切边。由五套单工序模具完成。方案二：先采用落料、拉深、冲孔复合模，再整形切边。方案三：采用拉深、冲孔、落料和整形切边级进模。比较上述各方案可以看出，方案一的优点是：模具结构简单、寿命长、制造周期短、投产快。缺点是：工序分散，需用模具、压力机和操作人员较多，劳动生产率低。方案二落料冲孔在一道工序内完成，内、外形的位置尺寸精度高，工件的平整性好；方案三由于是先冲孔后落料，内、外形的位置尺寸精度不如方案二高，工件易弯曲，平整性不如方案二好，但操作安全、方便。方案二和方案三与方案一相比，工序集中，劳动生产率高，但模具结构复杂，制造周期长。综上所述，虽然该零件外观要求不高，但要求平整，且为
4、大批量生产，生产率要高，故采用方案一。2.2 模具结构形式的确定由于选择的是方案一，因此，整个冲压过程需要三副模具，即圆饼毛坯落料模具、中轴碗拉深模具和中轴碗冲孔模具，其模具结构如下所示：图2-1 圆饼毛坯落料模具图2-2 中轴碗拉深模具图2-3 中轴碗冲孔模具第3章 冲压工艺计算3.1 零件毛坯尺寸计算1）确定修边余量制件要有拉深工序，且属于有凸缘的筒形件拉深，凸缘直径为60mm，料厚2.5mm，查表，选取修边余量为3.0mm，故修边前凸缘直径为2）确定毛坯直径=70mm取D=70mm3.2 排样 1）单排，如下图所示：图3-1a 搭边查表3-20，选取。b 送料步距和条料宽度送料步距A=7
5、0+1.5=71.5mm，条料宽度B=70+21.8=73.6mmc 板料利用率查表，选用的条料。一个步距内条料利用率为3.3 拉深次数和拉深系数的确定1）判断能否一次拉出按，。查表可得 ，故制件能一次拉出。 2）拉伸系数的确定 由坯料直径D=70和筒形件的中线尺寸d=37.5，可得拉伸系数为3.4 冲裁力和拉深力的计算1）落料工序 ； 。式中： -落料力，KN； L-落料件受剪切周边长度，； t-冲裁件的厚度； -材料抗剪强度，取值375MPa； -卸料力，N； -卸料力系数，取值0.06； -系数，取值1.3； -落料工序所需力之和。2）拉深工序式中： -压边力，N； F-在压边圈下坯料的
6、投影面积，； q-单位压边力，取值2.5MPa； -拉深工序所需力之和。3） 冲孔工序 式中： -推件力，N； -推件力系数，取值0.05； -顶件力系数，取值0.06； K-系数，取值1.3； -冲孔工序所需力之和。4）计算完成零件冲压所需的力，并选择压力机由于拉深、落料、和冲孔并非在同一时间进行。故压力机公称压力只需满足其中最大的工作压力即可。查表，初选公称压力为400KN的JH23-40系列开式固定台机械压力机（型号为JH23-40）。其最大装模高度为330mm，装模高度调节量为65mm，工作台孔。3.5 拉深间隙的计算拉深间隙指单边间隙，即。拉深工序采用压边装置，并且可一次成型。查表，
7、可得拉深间隙为 取取Z=2.63mm。3.6 拉深凸、凹模圆角半径的计算 一般来说，大的可以降低极限拉深系数，而且可以提高拉深件的质量，所以尽可能大些，但太大会消弱压边圈的作用，所以由下式确定：取=7mm式中： D-坯料直径，mm； -凹模直径，由于拉深件外径为40mm，此处取值为40mm。3.6.1凸模圆角半径的计算对拉深件的变形影响，不像那样显著，但过大或过小同样对防止起皱和拉裂及降低极限拉深系数不利。的取值应比略小，可按下式进行计算： （t 板料的厚度）对于制件可一次拉深成型的拉深模，、应取与零件图上标注的制件圆角半径相等的数值，但如果零件图上所标注的圆角半径小于、的合理值，则、仍需取合
8、理值，待拉深后再用整形的方法使圆角半径达到图样要求。3.7 计算模具刃口尺寸3.7.1落料模刃口尺寸查表可得 凸模与凹模配合加工法。查表可得磨损系数X=0.5，落料件基本尺寸为70mm，取精度为IT14，则其公差=0.74mm。由此可得为凹模的制造公差；（一般取）落料用的凸模的刃口尺寸，按照凹模的实际的尺寸配制，并保证最小间隙。3.7.2拉深模工作部分尺寸对于制件一次拉深成型的拉深模，其凸模和凹模的尺寸公差应按制件的要求确定。此工件要求的是内形尺寸，设计凸、凹模时，应以凸模尺寸为基准进行计算。由此可得式中：D-拉深件的基本尺寸，mm； 凸模和凹模的尺寸公差和可按表查得。按照计算所得的凸模直径无
9、法使得凸模与工件全部贴模，所以凸模直径应增加一个值，取拉深凸模的直径为3.7.3冲孔模刃口尺寸查表可得 采用凸模与凹模配合加工法。查表，可得磨损系数X=0.5，孔的基本尺寸为19mm，取精度为IT14，则公差为。由此可得凸模的制造公差。（一般取）冲孔用的凹模刃口尺寸，按凸模实际尺寸配制，并保证最小间隙。3.8 计算模具其他尺寸3.8.1凹模 a凹模壁厚 查表，由落料件的直径为75，壁厚为t=2.5，可取凹模壁厚为40。 b凹模厚度 查表，凹模厚度h可根据冲裁力选取。由冲裁力为255.5KN，可得凹模厚度为h=28mm。c刃壁高度垂直于凹模平面的刃壁，其高度可按下列规则计算：冲件料厚t3mm，=
10、3mm；冲件料厚t3mm，=t。由零件料厚为t=2.5mm，可得刃壁高度=3mm。图3-2 凹模3.8.2凸模 凸模即为冲孔凸模，其长度应根据模具的结构确定。从模具结构可以看出，其长度可由凸模固定板厚度、上凸凹模长度确定。可由下式进行计算 式中： -凸模固定板厚度，取为25mm； -上凸凹模长度，mm； Y-附加长度，由拉深件深度、料厚和凸模进入下凸凹模的深度确定，凸模进入下凸凹模的深度取为1mm，则。 由此可得凸模的长度为 为增加凸模的强度，可设计成阶梯式冲头段的直径为，此段的长度为15mm；第二段直径为20mm，长度为29.5mm；第三段与凸模固定板配合，直径取为22mm，长度为35mm。
11、图3-3 凸模 3.9 校核凸模强度、刚度1）凸模的强度校核公式为式中： P-冲孔冲裁力，N； -凸模最小断面面积，；-凸模材料的许用压应力，MPa。此处材料选用Cr12，查表可得=（1000-1600），MPa，取=1200MPa。由前可知凸模的冲裁力。由此可得，所以符合要求。2）凸模刚度的校核公式为式中： -凸模最大自由长度，mm； E-凸模材料弹性系数，MPa，取E=2.1MPa； J-凸模最小断面惯性矩，圆形断面； -支撑系数，取值为2； n-安全系数，钢取。代入公式可得=131.4mm，实际凸模长度，即，所以凸模刚度符合要求。3.11模柄1.模柄结构及尺寸如下图：图3-4 模柄3.1
12、0卸料零件1、卸料装置该落料模有设计普通的卸料装置：图3-5 卸料装置第4章 模具总体设计4.1 模架的类型模架包括上模座、下模座、导柱和导套。冲压模具的全部零件都安装在模架上，根据模架导向用的导柱和导套间的配合性质，模架分为滑动导向模架和滚动导向模架两大类。每类模架中，由于导柱安装位置和数量的不同，又有多种模架类型，如：后侧导柱式、中间导柱式、对角导柱式和四角导柱式。选择模架结构时，要根据工件的受力变形特点、坯料定位和出件方式、板料送进方向、导柱受力状态和操作是否方便等方面进行综合考虑。在此选用滑动导向型的后侧导柱式模架。4.2 模架的尺寸选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑，一般在长度及
13、宽度上都应比凹模大30-40mm，模板厚度一般等于凹模厚度的1-1.5倍。选择模架时，还要考虑模架与压力机的安装关系，例如模架与压力机工作台孔的关系，模座的宽度应比压力机工作台的孔径每边约大40-50mm。在本设计中，凹模采用圆形的结构，其工作部分基本尺寸为75mm，壁厚为40mm，所以其外径基本尺寸为155mm，厚度为h=28mm。模具的闭合高度H应介于压力机的最大装模高度与最小装模高度之间，其关系为：由上面压力机的选择可知道。所以H应介于225mm-310mm之间。查附录，选用的模架、上模座、下模座分别为：模架：250250（240-285） GB/T2851.3上模座：25025050
14、GB/T2855.5下模座：25025065 GB/T2855.6由此可知其最大装模高度为285mm，最小装模高度为240mm，符合H的要求。下模座周界尺寸为250250，而凹模的外径为155mm，所以周界尺寸符合要求。下模座厚度为65mm，而凹模的厚度为28mm，也符合要求。工作台孔尺寸为150mm，模座的宽度也比工作台孔尺寸大，也符合要求。根据模具的结构，可知其最小闭合高度为：式中： -模具的最小闭合高度，mm； -上模座高度，mm，由前可知； -上垫板厚度，mm，此处选； -上凸凹模长度，mm，由前可知=65； t-制件厚度，mm，此处t=2.5mm； -压边圈厚度，mm，由前可知=21mm；-下凸凹模固定板厚度
