落料拉伸冲孔复合模具设计

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1、题目：落料拉伸冲孔复合膜设计分院：机械与电子学院姓名：沈星星学号：20093729专业：模具设计与制造扌旨导老师：焦锡岩毕业论文答辩时间： 2012-6-14随着工业发展，冲压模具的应用越来越广泛。同时由于产品更新换代速度 的加快，除了要保证模具设计质量以外，对模具设计效率的要求也越来越高。 为了促进我国冲压模具技术的发展，从计算机技术、先进加工技术及装备、其 它新技术与冲压模具等方面分析了我国冲压模具的技术现状。结果表明：经过 几十年的发展，我国的冲压模具总量位居世界第三位，加工技术装备基本已与 世界先进水平同步。本文首先分析了复合模具的工艺结构，介绍了复合模具的设计，重点介绍 了模具的结构

2、、凹凸模的设计、冲裁力的计算以及冲压机的选型。其次详细阐 述了落料拉深冲孔复合模的工艺设计与结构设计过程、对拉深凸模、落料凹模、落料拉深凹凸等模具主要的成型零件以及各种标准零件进行设计计算和选择， 基本上确定了落料拉深冲孔复合模的整体结构框架。本文设计的复合模具适用 于加工几何尺寸较大、形状复杂、精度要求较高的冲压类零件，通过理论分析 和大量的工程实践探索，在模具上采用了一些特殊机构，可使操作简单，提高 生产效率,对提高企业的市场竞争力有着现实的意义。通过了复合模具的设计， 可以将传统的分模加工合二为一，使落料、拉深、冲孔一次成形，避免了分模 加工中定位误差的生产，从而保证了质量，降低了成本，

3、提高了生产效率。、八前 n 绪 论 11.1冲压模具简介 21.1.1 冲压成形与冲压模具的概念 21.1.2 冲压模具的分类 21.2本课题主要研究的内容及意义 3第2章复合模具总体方案的分析与确定 52.1 工艺方案分析 52.1.1 工件的分析 52.1.2 落料拉深工艺分析 52.2工艺方案的确定 6第3章主要的工艺参数计算 73.1 毛坯尺寸的计算 73.2排样 73.3工序压力计算 83.4冲压设备的选择 9第4章主要工作部分尺寸计算 114.1落料刃口尺寸计算 114.2冲孔刃口尺寸计算 114.3复合模具主要零件的设计 12第5章落料拉深冲孔复合模装配 185.1冲压模具装配的

4、技术要求 185.2落料拉深冲孔复合模装配的特点 195.3复合模具的总体设计 195.4复合模具总装配 19总结与展望 24参考文献 25致谢 26第1章绪论在现代工业生产中，模具是生产各种产品的重要工艺装备。它是以其特定 的形状通过一定方式将原材料加工成为零件。采用模具成形方法生产零件，具 有优质、高效、省料、低成本等优点，因此在国民经济各个部门，尤其是在机 械制造、汽车、家用电器、仪器仪表、石油化工、轻工产品等工业部门得到了 极其广泛的应用。据统计，利用模具制造的零件，在汽车、飞机、电机电器、 仪器仪表等机电产品中占70%在电视机、录音机、计算机等电子产品中占 80% 以上；在手表、洗衣

5、机、电冰箱等轻工产品中占85沖上。经过几十年的发展， 我国的冲压模具总量位居世界第三位，加工技术装备基本已与世界先进水平同 步。以汽车覆盖件为代表的大型、复杂、精密冲压模 2。用CAD/CAMCAE软件 进行三维设计和模拟，靠高速、精密的加工设备生产，用新型研磨或抛光代替传统的手工研磨抛光，提高模具质量。这些都代表了冲压模具发展的趋势 。中 国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了 较大提高。在大型模具方面已能生产大屏幕彩电塑壳注射模具、大容量洗衣机 全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模具方面， 已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具

6、及塑封模具。经过多年的 努力，在模具CAD/CAE/CAM技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与 快速制模技术、新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短 模具设计制造周期等方面作出了贡献。 进入21世纪，在经济全球化的新形势下， 随着资本、技术和劳动力市场的重新整合，中国装备制造业在加入WTO以后，将成为世界装备制造业的基地。而在现代制造业中，无论哪一行业的工程装备， 都越来越多采用由模具工业提供的产品。为了适应用户对模具制造的高精度、 短交货期、低成本的迫切要求。随着工业发展，工业产品的品种、数量越来越多；对产品质量和外观的要 求，更是日趋精美。由于每副模具是特定产品零件

7、生产用的专用工装，因此， 模具设计是随工业产品零件的形状、尺寸及其精度，表面质量要求及成型工艺 条件的变化而变化的。所以每副模具都必须进行创造性的设计，工业生产中普 遍采用模具成形工艺方法，以提高产品的生产率和质量。一般压力机加工，一 台普通压力机设计每分钟可生产零件几件到几十件，高速压力机的生产率已达 到每分钟数百件甚至上千件。显而易见，模具作为一种专用的工艺装备，在生 产中的决定性作用和重要地位逐渐为人们所共识。1.1冲压模具简介1.1.1冲压成形与冲压模具的概念冲压成形是指利用安装在压力机上的模具，对模具里的板料施加压力，使 其生产分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件加工方法。

8、冲压加 工的对象一般为金属板料、薄壁管、薄型材等，板厚方向变形一般不侧重考虑, 因此也称为板料冲压，并且通常是在室温状态下进行，所以也称为冷冲压冲压模具是指在冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半 成品）的一种特殊工艺装备，俗称冲模在冲压零件的生产中，合理的冲压成形工艺、先进的模具，高效的冲压设图1-1 冲压零件的影响因素1.1.2冲压模具的分类1. 根据工艺性质分类（1） 冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、 冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。（2） 弯曲模使板料毛坯或其它坯料沿着直线产品弯曲变形，从而获得 一定角度和姓张的工件模具。（3） 拉深模

9、是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形 状和尺寸的模具。（4）成形模 是将毛坯或半成品工件按照凸、凹模的形状直接复制成形， 而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成 形模、翻边模、整形模等9 02、根据工序合程度分类（1） 单工序模在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。（2） 复合模只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。(3) 级进模(也称为连续模)在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲 压工序的模具。1.2本课题主要研究的内容及意义

10、本课题的研究对象是变压器开关压圈零件的落料拉深冲孔复合模具，做出 工艺分析案，计算出工艺参数，设计模具的总体装配图，从而提高了理论分析 能力和解决实际问题的独立工作能力。主要内容具体可以分为以下几个部分：1、对落料拉深冲孔复合模进行工艺设计和结构设计10 02、主要工作部分尺寸的计算。3、主要工艺参数的计算。4、模具的工作总体设计及装配。5、设计出模具总装配图。随着科学的飞速发展，冲压模具在各行业中有着较广泛的应用，其组成零 件中标准件占有很大比重。而很多冲压制件都是系列化产品，它们的模具节哦 故相同或相似而尺寸不仅相同，在设计过程中，设计人员需要反复查阅手册以 确定模具零部件的标准外形与尺寸

11、， 重复设计的工作量很大。由于产品的功能、 结构日趋复杂，新产品的更新换代周期不断缩短，设计环节在产品的整个生命 周期中占据了越来越重要的地位。国外的模具制造企业，广泛使用先进的高精 度、高速度、专业化加工装备，如日本丰田汽车模具公司拥有构造面加工数控 铣床39台套、型面加工高速五轴五面铣床 15台套、其它新型一体化专门加工 设备6台套。加工工艺方法包括等高线加工、最大长度顺向走刀加工等，精加 工走刀移行密度仅有0.3mm同时，可以实现内凹圆角清根、外凸圆角加工到位等，因而可以控制模具配合的不等距间隙、最大可能的缩小型面误差，实现 模面的精细加工。日本、韩国、新加坡、德国、荷兰、美国及我国台湾

12、、香港 地区的独资、合资企业很多，民营模具企业很不少；苏州兰佩铸造、远轻模具 等企业主要生产汽车发动机及轮毂等部件压铸模和铸模，昆山中大模架等企业 专业生产各种大型模架、模具导向件、模具弹簧等标准件 11 0国内的许多模具企业通过引进先进的加工装备，硬件上与国际水平的差距 正在快速缩小：上海的汽车模具企业，近年来通过大量购置先进的五轴高速加 工机床、大型龙门加工中心和五轴联动数控高速铣床、数控车或复合加工机床、 先进的大型测量和调试设备及多轴数控激光切割机等。一汽模具公司已经拥有 五轴高速数控铣床等大型高速加工设备；东风汽车模具公司拥有高速的数控铣 床。目前，资产过亿，拥有龙门加工中心 10台

13、以上的大型汽车模具企业已经达 到10多家。外国人都惊呼：怎么两年之间中国大陆的汽车模具规模、数量和制 造能力会有如此大的变化。我国冲压模具产品的质量和生产工艺水平，总体上 比国际先进水平低许多，而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。产品质 量水平低主要表现在精度、表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上；生产工艺 水平低则主要表现在加工工艺，加工装备等方面。冲压模具加工工艺和装备对 提高加工效率、确保模具精度、缩短交货周期有重要影响12。过去的中国冲压模具行业，车、刨、铣、磨等传统普通机床和电火花线切割机床，曾经在绝大 数冲压模具企业使用。采用加工冲压模具时，通常需要对模具零件反复装夹和 定位，因

14、而加工生产效率低。模具产品质量差。模具是机械制造业中技术先进、 影响深远的重要工艺装备、具有生产效率高、材料利用率高、制件质量优良、 工艺适应性好等特点，被广泛应用与汽车，机械、航天、航空、轻共、电子、 电器、仪表等行业。2005年中国模具工业产值达到610亿元，增长率保持在25% 的高水平，行业的生产能力约占世界总量的10%仅次于日本、美国而位列世界 第三。目前我国大部分模具企业采用的仍然是传统的设计方法，特别四中小型 模具企业，设计人员进行着大量的重复性劳动，在通用零件和标准件的设计过 程中，不得不多次重复查阅设计手册，造成模具设计周期长、效率低、耗资大 的现状，这也就影响了企业的市场竞争

15、力13 0本课题变压器开关压圈，冲压该零件时，普遍采用落料、拉深、冲孔三道 工序，生产效率低，成本也高，为此，设计了冲压该零件的落料、拉深、冲孔 复合模，是原三道工序合三为一，大大提高了生产效率 冋0第2章复合模具总体方案的分析与确定本课题的研究对象是变压器开关压圈，材料为 08F,料厚为2.5mm是形状 规则的旋转体零件大批量生产。变压器开关压圈如图2-1所示。2.1工艺方案分析2.1.1工件的分析工件图：如图所示 生产批量:大批量材料:08钢料厚:1.5mm工件如图2-1所示(a)工件简图(b)工件实图图2-1工件的简图和实体图图2-1所示为变压器开关压圈，材料为08F，料厚为1.5mm是形状规则 的旋转体零件，大批量生产。2.1.2落料拉深工艺分析由图2-1可见，该工件的加工涉及到落料、拉伸、冲孔三种工序内容。根据变 形特点，对于带孔的拉深件，尤其是20孔到直壁的距离较近，一般应先拉深 后冲孔。(1) 落料拉深工艺分析此工件为无凸缘圆筒形，工件，要求内形尺寸，没有厚度不变的要求。此工 件的形状满足拉深的工艺要求，可用拉深工序加工。工件底部圆角半径r=2.5mm，大于拉深凸模圆角半径r凸=46mm,满足拉深 对圆角半径