落料、拉深、冲孔复合模的课程设计

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1、1. 零件冲压工艺分析1.1 制件介绍零件名称：自行车中轴碗材料：15钢（渗碳淬火78HRA，层深0.3 mm）料厚：2.5mm批量：大批量零件图：如图1所示 图1 1.2 产品结构形状分析由图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 （查参考书1第75页）的要求（L（35-19）28，R+0.5t3+0.52.54.25）。1.3 产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析 （1）尺寸精度 ，为IT12；，查7第17页表18，尺寸精度为IT13。零件图上的未注尺寸公差要求为IT13。 （2）冲裁件断面质量 板料厚度为2.5，查1

2、第49页表2.2，生产时毛刺允许高度为0.15mm，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。 （3）产品材料分析对于冲裁件材料一般要求的力学性能是强度低，塑性高，表面质量和厚度公差符合国家标准。本设计产品所用的材料是15钢，为优质碳素结构钢，其力学性能是强度、硬度和塑性指标适中，经热处理后，用冲裁的加工方法是完全可以成形的。另外产品对于厚度和表面质量没有严格要求，所以采用国家标准的板材，其冲裁出的产品的表面质量和厚度公差就可以保证。 （4）生产批量产品生产批量为大批量生产，适于采用冲压加工的方法，最好是采用复合模或级进模，这样将很大地

3、提高生产效率，降低生产成本。2. 零件冲压工艺方案的确定2.1 冲压方案 完成此工件需要落料、拉深、冲孔、切边四道工序。其加工方案分为以下8种： （1）方案一：落料拉深冲孔切边。（2）方案二：落料、拉深复合冲孔切边。（3）方案三：落料、拉深复合冲孔切边复合。（4）方案四：落料、拉深、冲孔复合切边。（5）方案五：落料、拉深、冲孔、切边复合。（6）方案六：落料、拉深级进冲孔切边。（7）方案七：落料、拉深、冲孔级进切边。（8）方案八：落料、拉深、冲孔、切边级进。2.2 各工艺方案特点分析方案一的单工序模，模具制造简单，维修方便，但生产成本较低，工件精度低，不适合大批量生产；方案五的四工序复合模，生产

4、效率高，工件精度高，但模具制造复杂，调整和维修难度大；方案八的四工序级进模，生产效率高，但模具制造复杂，调整维修麻烦，工件精度较低；其余方案的特点介于上面已分析的三个方案之间。2.3 工艺方案的确定 结合本零件的设计要求，决定采用方案四，其生产效率高，制件精度高，模具制造和调整维修比较麻烦。在本设计中，将设计落料、拉深、冲孔复合模。3. 冲模结构的确定3.1 模具的结构形式 复合模可分为正装式和倒装式两种形式。（1）正装式的特点：工件和冲孔废料都将落在凹模表面，必须清除后才能进行下一次冲裁，造成操作不方便、不安全，但冲出的工件表面比较平直。（2）倒装式的特点：冲孔废料由冲孔凸模落入凹模洞口中，

5、积聚到一定的数量，由下模漏料孔排出，不必清除废料，但工件表面平直度较差，凸凹模承受的张力较大。3.2 模具结构的选择经分析，若工件表面平直度较差，影响零件的使用，而工件和冲孔废料在有气源车间可以方便地清除。综合比较两种方式，决定采用正装式复合模。4. 零件冲压工艺计算4.1零件毛坯尺寸计算（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1第143页表4.14，选取修边余量为3.0mm，故修边前凸缘直径为dt60+3.0266mm。（2） 确定坯料直径（参考1第143页） D75.46mm，取D75mm。4.2 排样 （1）单排（如图2） 图

6、2 a. 搭边查6第67页表320，选取a11.5 mm,a1.8 mm。b. 送料步距和条料宽度送料步距A75+1.576.5 mm，条料宽度B75+21.8+20.6+0.880.6 mm。c. 板料利用率查1第29页表1.13,选用2.5mm600mm500mm的板料。采用横裁可裁条料数为n160080.67（条），余35.8mm，每条板料可冲制件数n2（5001.5）76.56（件），则每张板料可冲制件为n6742（件）。经计算采用竖裁每张板料可冲制件数也是42件。板料利用率为 423.1435.52/（600500）100%55.43（2） 交叉双排（如图3） 经计算可得条料宽度为B

7、145，采用横裁可裁成条料4条，每张条料可冲制件12件，每张板料可冲制件数为48；采用竖裁可裁成条料3条，每张条料可冲制件15件，每张板料可冲制件数为45。经上述分析，应采用交叉双排，板料横裁的方式。材料的利用率为 483.1435.52/（600500)100%63.31 图 3 4.3 拉深工序的拉深次数和拉深系数的确定（1）判断能否一次拉出参考1第142、143页，按h/d11.5/37.50.31，dt/d=66/37.51.76，t/D2.5/753.33，查表可得h1/d10.57，h1/d1h/d，故制件能一次拉出。（2）拉深系数的确定由坯料直径D75和筒形件的中线尺寸d37.5

8、，可得拉深系数为md/D0.5。4.4 冲裁力、拉深力的计算 （1）落料工序 P235.52.5400235.5 kN； 235.50.0255.89 kN； 235.50.0614.13 kN； 235.5+5.89+4.13255.5 kN。式中： P冲裁力，N； L冲裁件受剪切周边长度，； t冲裁件的料厚； 材料抗拉强度，查1第27页表1.10，取值为400 MPa； 卸料力，N； 顶件力,N； 卸料力系数，查1第52页表2.3，取值为0.025； 顶件力系数，查1第52页表2.3，取值为0.06； 冲裁工序所需力之和。 （2）拉深工序 （752-352）/42.57.9 kN； kN；

9、 kN。式中： 压边力，N； 在压边圈下坯料的投影面积，mm2； 单位压边力，查表取值为2.5 MPa； 拉深工序所需力之和。 （3）冲孔工序 59.662.540059.66 kN； 59.660.052.98 kN； 59.660.063.58 kN； 59.66+2.98+3.5866.22 kN。式中： 推件力，N； 推件力系数，查表取值为0.05； 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 255.5+126.4+66.22448.36 kN查2第389页表13.10，初选公称压力为600 kN的JH21系列开式固定台压力机（型号为JH21-60）。其最大装模

10、高度为300mm，装模高度调节量为70mm，工作台孔尺寸为150mm，主电机功率为5.5 kW。4.5 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，并且可一次成形，查1第137页表4.11，可得拉深间隙为Z1.05t1.052.52.625 mm，取Z2.63 mm。4.6 拉深凸、凹模圆角半径的计算（1）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削弱压边圈的作用，所以由下式确定： 7.48取7.5。式中： D坯料直径，mm； 凹模直径，由于拉深件外径为40 mm,此处取值为40 mm。 （2）凸模圆角半径的计算 对拉

11、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： 0.87.56（mm）对于制件可一次拉深成形的拉深模，、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、仍需取合理值，待拉深后再用整形的方法使圆角半径达到图样要求。4.7 计算模具刃口尺寸 （1）落料模刃口尺寸查表可得 0.36 mm,=0.50 mm -0.50-0.360.14 mm +0.03 mm，-0.02 mm由此可得 故能满足分别加工的要求。查表可得磨损系数X0.5，落料件基本尺寸为75 mm，取精度为IT13，则

12、其公差，上偏差和下偏差分别为0.23mm和-0.23mm。由此可得 (mm) (mm)（2）拉深模工作部分尺寸计算对于制件一次拉深成形的拉深模，其凸模和凹模的尺寸公差应按制件的要求确定。此工件要求的是外形尺寸，设计凸、凹模时，应以凹模尺寸为基准进行计算。由此可得(mm) (mm)式中： D拉深件的基本尺寸，mm； 拉深件的尺寸公差，从零件图可知其值为0.05mm。（3）冲孔模刃口尺寸计算 查表可得 0.36 mm,=0.50 mm -0.50-0.360.14 mm +0.025 mm,-0.02 mm由此可得 。故能满足分别加工的要求。查1第60页表2.6，可得磨损系数X0.5，孔的基本尺寸为19 mm，取精度为IT13，则公差为，上偏差和下偏差分别取值为+0.17 mm和-0.17 mm。由此可得（mm），（mm）。4.8 计算模具其它尺寸 （1）凹模a. 凹模