落料拉深冲孔复合模的课程设计

摘要自行车中轴碗在生产中需要用到多种冲压工艺，包括落料、拉深、冲孔、修边，在冲压生产中比较具有代表性。在生产中，为保证生产效率，其冲压模具结构应采用复合模或级进模。通过零件图，分析零件的结构工艺性，从而选择压力机，设计模具结构，并通过选用标准模架等标准件，提高生产模具的效率。此套是提供给大家学习参考用关键词：复合模；落料；拉深；冲孔；凸凹模；模架。目录引言.....................................................41.零件冲压工艺分析.....................................51.1制件介绍....................................................51.2产品结构形状分析............................................51.3产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析..........................52.零件冲压工艺方案的确定...............................62.1冲压方案....................................................62.2各工艺方案特点分析..........................................62.3工艺方案的确定..............................................63.冲模结构的确定.......................................63.1模具的结构形式..............................................63.2模具结构的选择..............................................74.零件冲压工艺计算.....................................74.1零件毛坯尺寸计算.............................................74.2排样........................................................74.3拉深工序的拉深次数和拉深系数的确定..........................84.4冲裁力、拉深力的计算........................................84.5拉深间隙的计算.............................................104.6拉深凸、凹模圆角半径的计算.................................104.7计算模具刃口尺寸...........................................104.8计算模具其它尺寸...........................................114.9校核凸模强度、刚度.........................................145.选用标准模架........................................145.1模架的类型.................................................145.2模架的尺寸.................................................146.选用辅助结构零件....................................156.1导向零件的选用.............................................156.2模柄的选用.................................................166.3卸料装置...................................................166.4推件、顶件装置.............................................166.5定位装置...................................................167.编制冲压工作零件工艺卡..............................177.1落料凹模的选材、加工及热处理工艺过程.......................177.2上凸凹模的选材、热处理及加工工艺过程.......................177.3下凸凹模的选材、热处理及加工工艺过程.......................187.4凸模的选材、热处理及加工工艺过程............................188.编制制件冲压工艺卡..................................199.总结................................................20参考文献................................................22引言在现代工业生产中，模具是生产各种产品的重要工艺装备。80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速。采用模具生产零部件，具有生产效率高、质量好、成本低、节约能源和原材料等一系列有点，在铸造、锻造、冲压、塑料、橡胶、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生产行业中得到了广泛的应用，成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。模具工业对国民经济和社会发展，起着越来越重要的作用。模具制造水平的高低，也成为了衡量一个国家机械制造水平的作用标志之一。在模具工业中，冲压模具占有重要的比重。从模具角度看，模具是现代制造业中不可或缺的装备，发达国家的模具总产值，早已超过了工作母机（机床）的总产值，其中为冲压工艺服务的冲模约占模具总量的40％。据有关文献介绍，冲压方法的增值率达到原材料的3～12倍，具有明显的综合技术经济优势。以冲压方法为主制造的零件，比较有代表性且与人们日常生活密切相关的有汽车覆盖件、搪瓷和不锈钢器皿、各种家用电器的外壳等，它们带来了产品层出不穷的外观变化。冲压方法也能制造不少产品内部的某些零件，甚至是关键零件，如链轮、汽车大梁、支架等。在制件尺寸大小、制件复杂程度、等方面，冲压方法都有非常大的适用范围。冲模在很大范围内涵盖了其它模具（冷锻模、塑料模、压铸模、粉末冶金模等）的共同内容，所以掌握冲模技术，对了解其它类模具业很有帮助。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0.3mm）料厚：2.5mm批量：大批量零件图：如图1所示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L≥R+0.5t（查参考书[1]第75页）的要求（L＝（35-19）÷2＝8，R+0.5t＝3+0.5×2.5＝4.25）。1.3产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析（1）尺寸精度17.0035，为IT12；175.0125.040，查[7]第17页表1－8，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]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图1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，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dt＝60+3.0×2＝66mm。（2）确定坯料直径（参考[1]第143页）D＝rddhdt44.342＝75.46mm，取D＝75mm。4.2排样（1）单排（如图2）a.搭边查[6]第67页表3－20，选取a1＝1.5mm,a＝1.8mm。b.送料步距和条料宽度送料步距A＝75+1.5＝76.5mm，条料宽度B＝75+2×1.8+2×0.6+0.8＝80.6mm。c.板料利用率查[1]第29页表1.13,选用2.5mm×600mm×500mm的板料。采用横裁可裁条料数为n1＝600÷80.6＝7（条），余35.8mm，每条板料可冲制件数n2＝（500－1.5）÷76.5＝6（件），则每张板料可冲制件为n＝6×7＝42（件）。经计算采用图2竖裁每张板料可冲制件数也是42件。板料利用率为[42×3.14×35.52/（600×500）]×100%＝55.43％（2）交叉双排（如图3）经计算可得条料宽度为B＝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[48×3.14×35.52/（600×500)]×100%＝63.31％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/d＝11.5/37.5＝0.31，dt/d=66/37.5＝1.76，t/D＝2.5/75＝3.33％，查表可得h[1]/d[1]＝0.57，h[1]/d[1]h/d，故制