落料反拉深复合模设计说明书.docx

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落料反拉深复合模设计说明书

1前言………………………………………………………………‥3

1.1题目的由来……………………………………………………‥3

1.2具体的题目及零件工艺分析…………………………………‥3

2冲压工艺方案……………………………………………………3

2.1修边余量的确定…………………………………………………3

2.2坯料直径的计算…………………………………………………4

2.3拉深系数的计算…………………………………………………4

2.4拉深次数的计算…………………………………………………4

2.5冲压工艺设计及工艺方案确定（工序冲件图绘制）…………4

3冲压模具设计……………………………………………………5

3.1落料模、拉深模的设计或落料拉深复合模的设计……………5

3.2冲压力的计算……………………………………………………7

3.3冲压设备的选定…………………………………………………8

3.4模柄尺寸及其它相关尺寸确定…………………………………8

3.5强度校核………………………………………………………‥9

3.6模具材料与热处理………………………………………………9

4模具关键零件加工工艺编制…………………………………‥16

4.1凸模加工工艺编制………………………………………………16

4.2凹模加工工艺编制………………………………………………16

4.3凸凹模加工工艺编制……………………………………………17

5结束语……………………………………………………………‥17

前言

1.1题目的由来

在教育主管部门的关怀下，在院系领导的关心、关注下，在《冲压成型技术》课程实践考核方案获得通过之后，由专业老师出题，进行与冲压、模具、加工有关的综合设计，重点考核综合运用冲压知识、工序与工序衔接复合、拉深曲线拟合（或正拉深与反拉深的应用）、在掌握模具制造工艺基础上正确利用合理模具结构解决冲压件成形问题能力。

1.2具体的题目及零件工艺性分析

1对以下冲压件（材料08FAl,厚度1mm）进行冲压工艺设计、模具设计，对关键模具零件进行加工工艺编制，按要求绘制模具装配图、关键模具零件的零件图，编写设计计算说明书，正确回答有关提问。

将以上长度方向尺寸各加上1mm

图1.1冲压件

2、材料及强度、刚度。

该零件的材料为硬度t=1.5的08FAL钢，具有优良的冲压性能。

随着冲压后零件强度和刚度的增加，都有助于使产品保证足够的强度和刚度。

3、根据产品的技术要求，分析其冲压工艺性：

从零件的结构特性以及冲压变形特点来看，该零件属于无带凸缘的旋转圆筒件，且相对高度h/d都比较合适，没有厚度不变的要求，且外圆半径r=8mm>t,r=5>t,满足拉深工艺对形状和圆角半径的要示，且零件尺寸精度要求不高，拉深工艺性较好。

2冲压工艺方案

2.1修边余量的确定

由于工件拉深后口部不平，通常拉深后便切边，因此在毛坯尺寸上相应在工件高度上增加修边余量Δh,修边余量可根据相对高度查表求得，由于该零件图比较复杂，所以首先根据冲压件，将冲压件分为5段，如图

求得其面积A＝A1+A2+A3+A4+A5

＝22*3.14*115+2*3.14*50*8*3.14

+20*3.14*8*3.14+2*3.14*34*8*3.14+

≈25762mm2

求得h1=73mm

所以相对高度h1/d=73/114≈0.63

查表得△h=3mm

2.2坯料直径的计算

求得总坯料面积A坯=A+△hπ（d/2）2≈26835mm2

所以坯料直径D≈185mm

2.3拉深系数的计算

根据零件图所示，求出每次拉深的拉深系数

m=d1/D=114/185≈0.616

m2=d2/D1=82/114≈0.719

m3=d3/D2=50/82≈0.61

2.4拉深次数的计算

查表可知，每次工序的拉深系数都比各自极限拉深系数大，所以每次工序拉深次数都为1.

2.5冲压工艺设计及工艺方案确定（工序冲件图绘制）

对于零件比较复杂、冲压加工流程较长因而需要采用较多工序时，往往不容易很直观地就确定出具体的冲压工艺方案，此时通常采用以下方法：

先确定出工件所需要的基本工序；然后将基本工序按照冲压的先后顺序进行适当的集中与分散，确定各工序的具体内容，组合排列出可能的不同的工艺方案，再结合各种因素，分析比较，找出最适合生产规模和适应现场具体生产条件的工工艺方案。

⑴基本工序：

根据上面拉深次数分析和零件的具体结构，该零件所需的基本工序：

落料、第一次拉深，第二次反拉深，第三次反拉深。

⑵冲压方案

根据零件加工所需要的基本工序，将各工序予以适当的组合，可以有下五种冲压方案。

方案一：

落料与第一次拉深复合，其余各工序按照单工序进行。

如下图所示：

方案一冲压流程图

方案二：

落料与第一次拉深复合，其次两次反拉深也复合。

如下图所示：

方案二冲压流程图

⑶方案比较

方案二第一次反拉深和第二次反拉深复合在一起，节省了一副模具，使模具的制造时间缩短，成本稍微降低，但由于材料本身较薄，容易拉裂，所以不宜采用。

方案二采用了三副模具，除了落料拉深工序外，均使用了单工序简单模具，存在工序组合少，生产效率低的特点。

但不容易使材料拉裂，所以决定采用方案一。

最后再进行切边，得到所需模具。

3冲压模具设计

3.1落料模、拉深模（或反拉深模）的设计或落料拉深复合模的设计

1、模具类型的选择

根据确定的方案，选用三副模具：

第一副，落料拉深模；第二副，第一次反拉深模；第三副，第二次反拉深模。

2、定位方式的选择

第一副模具采用挡料销形式定位，第二副和第三副模具都采用压边圈定位。

3、卸料，出件方式的选择

第一副模具采用卸料板进行卸料，推件块对工序件推出。

第二副和第三副模具利用压边圈对零件进行卸出。

4、导向方式的选择

采用中间导柱导向模架，便于安全操作。

1、落料拉深模的设计

⑴零件排样

由于毛坯直径为185mm,考虑到操作的安全与方便，采用单排的方式，

如下图所示，为零件的排样图。

其中搭边值查表选取a=2mm,a1=1.5mm

进距L＝D+a1=185+1.5=186.5mm

条料宽度b=D+2*a=185+2*2=189mm.

⑵条料尺寸

根据零件图和板料规格选用板料为1.0*190*950mm.

其利用率η=

⑶各工作零件尺寸

查表得其制造公差δ凸＝-0.012mm,δ凹＝0.017mm

落料凹模刃口尺寸D凹＝mm

落料凸模刃口尺寸D凸＝mm

拉深凸模刃口尺寸D凸1＝mm

拉深凹模刃口尺寸D凹1＝mm

拉深凸模的高度H1＝115mm

凸凹模的高度H2＝150mm

落料凹模高度H3＝105mm

2第一次反拉深

拉深凸模刃口尺寸D凸2＝

拉深凸凹模内缘刃口尺寸D2凹＝

拉深凸凹模外缘刃口尺寸D凸3＝

拉深凸凹模高度H2＝

拉深凸模H3＝

3第二次反拉深

拉深凸模刃口尺寸D凸4＝

拉深凸凹模内缘刃口尺寸D凹3＝

拉深凸凹模外缘刃口尺寸D凸5＝

拉深凸凹模高度H4＝

拉深凸模H5＝

3.2冲压力的计算

1、落料拉深工序的冲压力;

落料力F落＝ltσb=1.3*2*3.14*185*353≈54KN

拉深力F拉=πtσbk1=3.14*114*1*54*0.86≈17KN

卸料力F卸=k卸F冲=0.04*54=2.16KN

推件力F推=k推F拉＝0.055*17=0.935KN

压边力F压＝（π/4）*[D2-（d1+2r凹）2]q≈3KN

冲压力F1=F冲+F拉+F卸+F推+F压

=54+17+2.16+0.935+3

=77.095KN

2第一次反拉深：

拉深力F拉1＝πd1tσbk1=3.14*82*1*0.55*353≈50KN

压边力F压1＝（π/4）*[d1-（d2+2r凹）2]q≈0.72KN

冲压力F2＝F拉1+F压1=50+0.72=50.72KN

3第二次反拉深：

拉深力F拉2＝πd2tσbk2=3.14*50*1*0.55*353≈30.48KN

压边力F压2＝（π/4）*[d2-（d3+2r凹）2]q≈0.49KN

冲压力F3＝F拉2+F压2=30.48+0.49=30.97KN

3.3冲压设备的选定

冲压设备的选用原则：

⑴对许用负荷图的再认识，

⑵曲柄压力机的能耗分配，

⑶冲压力的计算

⑷压力机类型的选择

⑸初选设备

⑸设备做功校核

⑹装模高度校核

⑺滑块行程校核

⑻模具安装空间尺寸

主要根据冲压力和模具的装模高度来选择设备，选J31——16的压力机

3.4模柄尺寸及其它相关尺寸确定

1模具闭高度

第一副模具的闭合高度：

H＝263,前面选取模架的闭合高度为240-285,模具的闭合高度满足Hmax-5≥H模≥Hmin+10,因此模具的闭合高度合适。

第二副和第三副模具的闭合高度：

H1＝220

，前面选取的模架的闭合高度均为215-250，也能满足要求，因此模具的闭合高度也合适。

2其他模具结构零件

根据凹模零件尺寸，结合各模具的特点，查表确定其他模具结构零件

第一副模具

序号

名称

长*宽*厚

1

上垫板

315*210*8

2

凸凹模固定板

315*210*20

3

卸料板

315*210*10

4

凸模固定板

315*210*14

5

下垫板

315*210*8

第二副模具

序号

名称

直径

1

凸模固定板

315

2

压边圈

315

3

推件板

80

第三副模具

序号

名称

直径

1

凸模固定板

250

2

压边圈

250

3

推件板

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3.5强度校核

1凸模强度校核

在一般情况下，凸模的强度是足够的，无需进行强度核算。

在这几副模具中，凸模的危险断面尺寸和自由长度都能够满足强度要求，以防止凸模纵向失稳和折断。

2凹模强度校核

校核凹模强度的目的主要是检查其厚度H，因为凹模下面的模板或垫板上的孔口较凹模孔口大，使凹模工作时受弯曲，若凹模厚度不够便会产生弯曲变形以至损坏。

σ弯=3F/H2*（）＝σ弯]

Hmin=

3凸凹模强度的校核

凸凹模存在复合模中，是复合模的工作零件。

凸凹模工作面的内、外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。

因此从强度方法考虑，其壁厚应受最小值限制。

查表可知，以上三副模具的最小壁厚均大于最小极限值，所以满足强度要求。

3.6模具材料与热处理

1、材料选择：

选用材料时，应遵循的基本原则是：

要满足模具的使用性能要求，同时兼顾材料的工艺性和经济性。

由于该零件材质较软，且形状，尺寸，厚度等各种因素对模具寿命影响较大，要求模具材料的强度和刚度较高，要有很高的耐磨性。

同时还要有一定的韧性和较好的切削加工性，并要求热处理时模具变形小。

所以模具的主要工作零件选G12MoV。

为了节省模具成本，并要求一定的寿命，其他结构零件则选用45钢。

2、热处理：

G12MoV属于莱氏体钢，铸态时存在鱼骨状共晶碳化物，因为轧制或锻造存在方向性，加工后碳化物分布不均匀，会给热处理带来变形、开裂缺陷。

碳化物越不均匀，抗弯强度越低，并产生各向异性。

所以对原材料进行改锻，降低碳化物的不均匀性是提高G12MoV模具质量的一个重要途径。

消除应力，降低硬度，进行退火处理。

退火冷却速度应小于或等于30℃/h,冷却到550℃以下可以出炉空冷。

其次进行淬火处理，采用贝氏体等温淬火处理。

由于该材料具有很高的稳定性，淬火时一般采用油冷

最后，为了完全消除应力和稳定工件