机械5

目录 摘要1 前言2 1.工件的工艺性分析3 1.1冲压件的工艺性分析3 1.2拉深件的工艺性分析3 1.3材料的工艺性分析4 1.4拉深变形过程的分析4 2.冲压工艺方案的确定7 3.模具的技术要求及材料选用9 4.主要设计尺寸的计算11 4.1毛坯尺寸的确定11 4.2冲压力的计算12 4.3拉深间隙的确定13 4.4冲裁件的排样14 5.工作部分尺寸计算17 5.1拉深凸凹尺寸的确定17 5.2圆角半径的确定18 6.模具的总体设计20 6.1模具的类型及定位方式的选择20 6.2推件零件的设计21 7.主要零部件的结构设计23 7.1工作零件的结构设计23 7.2其他零部件的设计与选用24 8.模具的总装图27 9.模具的装配28 结束语29 致谢30 参考文献31 我设计的是一个落料拉深复合冲裁模，在本次设计中我参考了大量有关冷冲模模具设计实例等方面的资料。再结合老师布置的题（设计一个工件为盒形件的复合冲裁模），我充分运用了资料上所有设计模具中通用的表、手册等，如修边余量的确定、拉深件毛坯直径的计算公式、盒形件用压边圈拉深系数、盒形件角部的第一次拉深系数等，然后再集结了自己平时的所学，还有通过对工件的零件、模具工作部分（凸凹模、拉深凸模、落料凹模）、模具装配图的绘制，我的绘图功底也有了一定程度地提高。 本次设计的主要内容：工件的工艺性分析；冲压工艺方案的确定；模具的技术要求及材料选用；主要设计尺寸的计算；工作部分尺寸计算；模具的总体设计；主要零部件的结构设计；模具的总装图；模具的装配等。 我觉得通过本次的设计，达到了这样的目的： 1.综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一次冷冲压模具（落料拉深冲裁模）设计工作的实际训练，从而培养和提高我们独立工作的能力。 2.巩固与扩充所学有关冷冲模具设计课程的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。 3.掌握冷冲压模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。 拉深零件的结构工艺性是指拉深零件采用拉深成形工艺的难易程度。良好的工艺性是指坯料消耗少、工序少，模具结构简单、加工容易，产品质量稳定、废料少和操作简单方便等。在设计拉深零件时，应根据材料拉深时的变形特点和规律，提出满足工艺性的要求。 1.对拉深材料的要求 拉深件的材料应具有良好的塑性、低的屈强比、大的板厚方向性系数和小的板平面方向性。 2.对拉深零件形状和尺寸的要求 (1)拉深件的高度尽可能小，以便能通过12次拉深工序成形。 (2)拉深件的形状尽可能简单、对称，以保证变形均匀。对于半敞开的非对称件，可成双拉深后再剖成两件。 (3)有凸缘的拉深件，最好满足d凸≥d 12t，而求外轮廓与直壁断面最好形状相似，否则，拉深困难，切边余量大。 (4)为了使拉深件顺利进行，凸缘圆角半径r≥2t。当r＜0.5mm时，应增加整形工序。 3．对拉深零件精度的要求。 (1)由于拉深件各个部位的料厚有较大的变化，所以对零件图上的尺寸应明确标注是外壁还是内壁。 (2)由于拉深件有回弹，所以零件横截面的尺寸公差，一般都在IT12级以下，如零件高于T12级，应增加整形工序。 (3)多次拉深的零件对外表面或凸缘的表面，允许有拉深过程中所产生的印痕和口部的回弹变形，但必须保证精度在公差允许范围之内。 1.3材料的工艺性分析 在本次设计中，选用的拉深材料为镀锌铁皮。选择拉深材料时，首先应满足拉深件的使用要求。由于该拉深件为另一零件的盖，不属于易损工件，对材料的耐磨度要求不高，还应满足冲压工艺对材料的要求，保证冲压过程顺利完成，即材料应具有良好的塑性和表面质量，以及板料厚度公差应符合规定，镀锌铁皮为一种优质结构钢，该结构钢已退火，而退火的目的消除钢的内应力，降低硬度提高塑性细化组织均匀化学成分，而且其抗剪和抗拉强度均不高（抗剪强度220～310 MPa，抗拉强度280～390 MPa）屈服强度亦不大（约为180 MPa）伸长率约32％，所以综合其所有的力学性能，镀锌铁皮具有良好的拉深性能，适合拉深。 拉深是把一定形状的平板毛坯或空心件通过拉深模制成各种空心零件的工序。在冲压生产中拉深是一种广泛使用的工序，用拉深工序可得到的制件一般可分为三类： 1.旋转体零件：如搪瓷脸盆、铝锅等。 2.方行零件：如饭盒、汽车油箱等。 3.复杂形状零件：如汽车覆盖件等。 1.4拉深变形过程的分析 拉深变形过程大致是直径为D的圆形平板毛坯被凸模拉入凸凹模的间隙里，形成直径为d，高为H的空心圆柱。在这一过程中，板料金属是如何流动的呢？ 把直径为D的圆板料分成两部分：一部分是直径为d的圆板，另一部分直径为（Dd）的圆环部分，把这块料拉深成直径为d的空心圆筒。在这个拉深实验完成后，发现板料的第一部分变化不大，即直径为d的圆板仍然保持原形状作为空心圆筒的底，板料的圆环部分变化相当大，变成了圆柱的筒壁，这一部分的金属发生了流动。 扇形chef是从板料圆环上截取的单元，经过拉深后变成了矩形chef。扇形单元体变形是切线方向受压缩，径向受拉深，材料向凹模口流动，多余的材料由于流动添补了双点划线部分。设扇形面积为，拉深后矩形面积为，由于拉深使厚度变化很小，可认为拉深前后面积相等，即所以， 综合起来看，平板毛坯的环形区的金属在凸模压力的作用下，要受到拉应力和压应力的作用，径向伸长、切向缩短，依次流入凸、凹模的间隙里成为筒壁，最后使平板毛坯完全变成圆筒形工件。 拉伸时的应力状态和形变情况。拉伸的变形区比较大，金属流动性比较大，拉深过程容易起皱、拉裂而失败。因此，有必要分析拉深时的应力状态和变形特点，找出发生起皱、拉裂的根本原因，在制定工艺和设计模具时注意它，以提高拉深件的质量。 设在拉深件的某一时刻，分析各部分的应力状态。 1.平面凸缘部分------主变形区由于凸模向下压，迫使板料进入凹模，故在凸缘产生径向拉应力，小单元体互相挤压产生切向压应力，由于压边圈提供的压边力产生法向压应力，在这3个主应力中的绝对值比、绝对值小得多，凸缘上、是变化的，由凸缘外到内，是由小变大，而的绝对值是由大变小的，凸缘最外缘的压应力是最大的，则材料在切向上必然是压缩变形。如果被拉深的材料厚度较薄压边力太小，就有可能使凸缘部分的材料失稳而产生起皱现象。 2.筒壁部分------传力区该部分受到凸模传来的拉应力和凸模阻碍材料切向自由压缩而产生的拉应力，显然的绝对值大，径向是拉深变形，径向的拉深是靠壁厚的变薄来实现的，故筒壁上厚下保 3.底部圆角部分------过渡区该部分受到径向拉应力和切向拉应力的作用，厚度方向上受到凸模的弯曲作用而产生压应力。材料变形为平面应变状态，径向拉深变形，是靠壁厚变薄来实现的，这部分材料变薄最为严重，最容易出现拉裂，此处称为危险断面。 4.圆筒的底部----不变形区这部分材料一开始就被拉入凹模中，始终保持平面状态，它受两向拉应力和的作用。变形是三向的，是拉深，是压缩。由于拉深变形受到凸模摩擦力的阻止，故变薄很小，可忽略不计。 拉深是材料发生塑性变形，所以必然伴随着加工硬化，如果工件需多次拉深才能成形，或工件是硬化效应强的金属，则应合理安排退火工序以恢复材料的塑性，降低其硬度和强度。 总之，了解拉深工艺的特点后，在制定工艺设计模具时，应考虑如何在保证最大变形程度下避免毛坯起皱和工件被拉裂。 冷冲模包括冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模和冷挤压模等。冷冲模在工作中承受冲击、拉深、压缩弯曲、疲劳磨擦等机械的作用。模具常常发生脆断、堆塌、磨损、啃伤和软化等形成的失效。因此，作为冷冲模主要材料的钢材，应具有以下几个方面的性能： 1.应具有较高的变形抗力：主要抗力指标包括淬火、回火抗压强度、抗弯强度等。其中硬度是模具重要的抗力指标，高的硬度是保持模具耐磨性的必要条件。工作零件热处理后的硬度在60HRC，强度和抗弯强度才能保证，模具才会具有较高的变形能力。 2.应具有较高的断裂抗力：主要抗力指标有材料的抗冲击性能、抗压强度、抗弯强度、断裂抗力等。冲击载荷下抵抗模具产生裂纹的性质也是作为防止断裂的一个重要依据，模具材料基体中碳含量越高，冲击韧性越高。故载荷较大的冷冲镦及剪切模易受偏心弯曲载荷的细长凸模或有应力集中的模具，都需要有较高的韧性。 3.应具有较高的耐磨性和抗疲劳性能：对于在一定条件下工作的模具钢，为了提高耐磨性，可在硬度高的材料表面上均匀涂抹大量细小硬的碳化物。在相同硬度下提高钢的耐磨性可减小模具在交变应力条件下产生的疲劳破坏，如模具长期使用刮痕凹槽等。 4.应具有较好的冷、热加工工艺性：钢材的加工工艺性能包括可锻性、可加工性、淬透性、淬硬性较小的脱碳敏感性和较小变形倾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止热处理后变形等。