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1、济南大学毕业设计1 前言冲压是生产中应用相当广泛的一种加工方法，但冲压加工必须制备相应的模具，而模具是技术精密型产品，起制造属单间小批量生产，具有加工难、精度高、技术含量高、生产成本高的特点。所以，只有在冲压零件大批量生产的情况下，冲压加工的优点才能充分显现出来。当前我国模具工业发展迅速，模具技术是先进制造技术的重要代表，模具工业已成为高薪技术产业的一个重要组成部分。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，用C A D /C A M / C A E软件进行三维设计和模拟，靠高速、精密的加工设备生产，用
2、新型研磨或抛光代替传统的手工研磨抛光， 提高模具质量。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。钣金冲压模具的水平也有了显著的提高，很多新型材料的冲压的模具的制造得到了实践。我国钣金冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国家经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的
3、重要性。对于钣金冲压模具的设计和制造，结合所需加工的材料进行分析和优化，通过我们的不懈努力，提高我国制造业的水平。不锈钢钣金冲压件作为最常见的现代电子和家庭用品的消费品，显示了不锈钢冲压件模具生产的重要性，生产的零件的综合种类很多，用途很广，因此不锈钢钣金的冲压模具会有很大的市场，尤其对于电子产品和家庭日用品。我觉得外国的电子产品的设计加工主要还是零部件冲压模具的精密性决定的，要占领消费市场，在提高产品设计的同时，必须提高钣金冲压模具的设计和加工工艺。因此我选择日常生活中的不锈钢笼屉冲压模具的设计来检验自己在模具专业方向学习。虽然这种日常不锈钢冲压产品很常见，而且通过冲压工艺学的学习理解了冲压
4、模具原理，但是我们没有自身去设计和生产过这样的一套冲压模具产品，这一次的毕业设计给了我这个机会去检验自己所学冲压模具的知识和理论。2 冲压件的工艺方案的制定2.1 冲压件的工艺性冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性，一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的是几何形状、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、模具加工较易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。根据设计题目的要求可知，不锈钢笼屉如图2.1所示，该冲压件的材料为不锈钢1Cr18Ni9，板厚为0.5 mm，该零件外形对称，内有一直径为221mm反拉深圆桶，且圆桶周围均匀分布12个方孔，无尖角、凹陷，大批量生产，
5、该零件是典型的板料冲压成形件，在高温条件下工作，表面不允许有折皱及折痕等缺陷。图2.1 不锈钢笼屉2.1.1 冲压件结构的工艺性（1）最小圆角半径 冲压件的最小圆角半径允许值可以查表得知，如果是少、无废料拍样冲裁，或者采用镶拼模具时可不要求冲压件有圆角。本次设计是少废料拍样的冲裁，所以对圆角不作要求。（2）最小孔距、边孔距 冲压件的孔与孔间，孔与边缘间的距离不能太小，否则模具强度不够或使冲压件变形，一般取该距离大于料厚的二倍，但不得小于3-4mm.此次设计的边孔距满足规定要求。（3）最小弯曲半径 弯曲时弯曲半径愈小，板料外表面变形程度愈大，如果弯曲半径过小，则板料的外表面将超过材料的最大许可变
6、形程度而发生裂纹。因此，弯曲工艺受到最小弯曲半径的限制。所以工件上的弯曲半径无要求时，应尽量取大一些，此次设计取R=3mm。2.1.2 冲压件的精度和粗糙度（1）精度 冲压件的经济精度一般不高于IT11级，最高可达IT8IT10级，冲孔比落料精度约高一级。（2）断面粗糙度 冲压件的断面粗糙度一般为Ra12.550，最高可达Ra6.3，具体数值可根据设计手册查表可得。2.1.3 冲压件毛坯尺寸的计算形状简单的旋转体拉伸件面积的计算首先将拉伸件分成若干个简单的几何形状，分别求出各部分的面积并相加，即可得到工件的总面积, 则毛坯直径为： (2-1)D= (2-2)式中 带入数值得毛坯尺寸为： D =
7、 322.66 (mm) F=81725.94mm F=45059.86mm=126785.8mm D=402mm因此，不锈钢笼屉冲压件的毛坯为圆形，直径为402mm。 3冲压件工艺方案的制定3.1 冲压件的工艺方案的分析1.零件冲压工艺性分析 从零件的材料和形状分析，属于冷冲压的范畴，该零件主要由拉深和反拉深成型，辅之以冲孔和滚边工艺。该零件为圆形对称形状，有利于拉深加工和反拉深加工的实现。2.确定冲压工艺过程。 从上面的分析来看，所需要的基本冲压工艺为：落料，拉深，反拉深，冲多孔。根据以上基本工艺的性质和数量，进行工序的组合和排列，初步拟出以下三种方案。 方案一：落料、拉深，反拉深，冲多孔
8、。 方案二：落料、冲孔，拉深、反拉深。 方案三：落料、拉深、反拉深，冲孔。 分析比较上述三种工艺方案，方案一的优点是加工工艺结合的平均，模具设计简单，有利于保证加工零件的尺寸和形状精度，但是模具数量偏多，成本较高。 方案二将冲孔工艺提前到第一组冲压工序，虽然简化了生产工艺，但是在多道加工工艺之后，冲孔的尺寸无法的到保证，同时反拉深时冲孔的边的强度无法的到保证。 方案三将反拉深步骤复合到第一组工艺，可以缩减模具的的数量，但是同时也增加了模具设计的复杂程度。 综合分析上述三种方案，为了满足大批量生产，保证零件的尺寸和形状精度，采用第一种加工方案。3.模具结构类型的选择 根据确定的工艺方案和零件形状
9、的特点，精度要求和所选设备的主要参数、模具制造条件以及安全生产等，下面对第一套方案进行模具的结构类型的选择。 工序一采用落料、拉深复合模。 工序二采用反拉深简单模。工序三采用冲多孔的简单模。最后采用滚边工艺完成加工。3.2 冲压件工艺方案的制定(1) 零件的排样图，如图3.1所示 排样是指冲件在条料、帯料或板料上布置的方法。冲压件的合理布置，与冲压件的外形有很大关系，对材料利用率的大小有直接影响，本次设计采用直排。 搭边的最小宽度大于塑变区宽度，由板厚0.5mm查表3.1得，沿边搭边为1.2mm，工件间搭边为1.0mm。表3.1搭边a和a的数值材料厚度t/mm圆件最小搭边值工件间a沿边a0.3
10、0.51.01.2图3.1 排样图材料的利用率计算： 一个进距内的材料利用率可以按一下公式计算： 式中 A 冲裁件的面积（mm）； n 一个进距内冲裁件数目； b 条料宽度(mm)； h 进距(mm)； =71.2%（1） 第一步工序：落料、拉深，工件变化如图3.2；图3.2 落料拉深工件图（2） 第二步工序：反拉深，工件图如3.3； 图3.3 反拉深工件（3） 第三部工序：冲四周12圆形孔，工件图如3.4；图 3.4 冲多孔工件 （4） 最后一步经过滚边工艺进行加工，成型最后零件，如图3.5；图 3.5 滚边加工4落料、拉深复合模的设计落料、拉伸复合模能在压力机一次行程内，完成落料、拉伸两道
11、工序。完成这两道工序的过程中，冲压件材料无需进给移动。复合模具有主要的特点：（1）冲压件精度较高，不受送料误差的影响，内外形相对位置一致性好；（2）冲件表面较为平整；（3）适宜冲薄料，也适宜冲脆性或软质材料；（4）可充分利用短料和边角余料等。4.1 冲压工艺参数的计算4.1.1 冲件的工艺力的计算（1）落料冲裁力 （4-2）式中 L冲裁件周长（mm）,L=； t 材料的厚度（mm），t=1.2mm； 材料抗剪强度（MPa）。选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素，实际冲裁力可能增大，所以应取 （4-3）式中 材料抗拉强度，(Mpa); 1Cr18Ni9 =580640Mpa
12、，取所以 315.47（KN）（2）拉深力工件拉伸次数的确定工件总的拉深系数： （4-4）式中 d 拉深后圆筒直径，（mm）； D 毛坯直径，（mm）；所以 =0.612毛坯的相对厚度： （4-5）由相对厚度查极限拉深系数，查表4.1得极限拉深系数为。因为 所以，工件只需要一次拉深就能满足要求。表4.1 极限拉深系数拉深系数毛坯的相对厚度0.080.150.150.300.300.60m0.630.600.58拉深力的计算 (4-6)式中 L 圆筒件的周长（mm），为圆筒件的第一次工序直径，根据料厚中线计算，=247mm. t 材料厚度，（mm）；t=0.5mm； 材料抗拉强度，（Mpa），1Cr18Ni9的材料抗拉强度为580640 Mpa，这里取=600 Mpa k系数；圆筒件第一次拉深时的系数=0.52；所以 =120.99（KN）（3）推件力 （4-7）式中 n 卡在凹模洞里的工件数； 推件力系数；查表4.2，推件力系数取；所以
