机械毕业设计（论文）-角片套冷冲压工艺及级进模设计【全套图纸】

编编 号号 无锡太湖学院 毕毕业业设设计计（论论文文） 题目：题目： 角片套冷冲压工艺及级进模设计角片套冷冲压工艺及级进模设计 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业 学 号： 学生姓名： 指导教师： （职称：副教授） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文） 诚诚 信信 承承 诺诺 书书 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 角片套冷冲 压工艺及级进模设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注 引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其 他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 95 学 号： 0923228 II 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 无无锡锡太太湖湖学学院院 信信 机机 系系 机机械械工工程程及及自自动动化化 专专业业 毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书 一、题目及专题：一、题目及专题： 1、题目 角片套冷冲压工艺及级进模设计 2、专题 二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据 来源于无锡海诺有限公司，是电器产品上的一个零件。 模具是机械工程及其自动化专业的一个专业方向，选择模具方 向的毕业设计题目完全符合本专业的要求，从应用性方面来说，模具 又是生产效率极高的工具之一，能有效保证产品一致性和可更换性， 具有很好的发展前途和应用前景。连续模在模具中技术含量高，制造、 装配难度大，因此本课题研究连续模的冲压工艺、排样方案、模具结 构分析等方面，同时要求学生要有良好的心理素质和仔细认真的作 风，对学生也是一次很好的练习机会。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 综合应用各种所学的专业知识，在规定的时间内对产品进行冷冲 压工艺分析，制订完整的冲压工艺方案，并完成整副模具设计、数据 计算和图纸（所有图纸折合 A0 不少于 2.5 张）绘制，具体内容如下： 1完成模具装配图：1 张（A0 或 A1）； II 2零件图：主要是非标准件零件图（不少于 5 张）； 3冷冲压工艺卡片：1 张 ； 4设计说明书：1 份（15000 字以上，其中参考文献不少于 10 篇，外文 不少于 5 篇）； 5翻译 8000 以上外文印刷字符，折合中文字数约 5000 字的有关技 术资料或专业文献，内容要尽量结合课题。 四、接受任务学生：四、接受任务学生： 机械 95 班班 姓名姓名 五、开始及完成日期：五、开始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师指导教师 签名签名 签名签名 签名签名 教教研研室室主主任任 学科组组长研究所学科组组长研究所 所长所长 签名签名 系主任系主任 签名签名 2012 年年 11 月月 12 日日 III 摘摘 要要 本模具采用切废料方式进行冲压，模具结构采用切口、拉深、冲导正孔、导正再拉 深、切废料、弯曲、切断的工序设计，排样采用单排横排排列。并采用正装方式设计模 具结构，即凹模装在下模部分，同时为了正确控制送料步距采用单侧侧刃定距，在主要 位置采用导正销导正精确定位。由于料较薄，冲压速度较快，卸料可采用弹性卸料结构， 建议弹性材料采用弹簧。废料采用在凹模（下模）向下推出，最后产品也是在下模向下 推出。带料采用自动左右有侧压的送料装置。同时为了正确控制送料步距采用侧刃定距。 由于料不是很厚，冲压速度适中，故卸料采用弹性卸料结构，弹性材料采用矩形截面弹 簧。废料和产品均采用向下推出。带料采用自右向左的自动送料装置。 冲压工艺分析主要考虑产品的冲压成形工艺，最主要的是包括技术和经济两方面内 容。在技术方面，根据产品图纸，主要分析零件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材 料性能等因素是否符合冲压工艺的要求；在经济方面，主要根据冲压件的生产批量，分 析产品成本，阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。因此工艺分析，主要是讨论在不 影响零件使用的前提下，以最简单最经济的方法冲压出来。 关键词：关键词：角片套；冲压工艺；排样；级进 模 IV Abstract The die by cutting waste stamping, die structure incision, drawing, red pilot hole, drawing guide, cut waste, bending, the cut process design, arranged in a single row of horizontal nesting.And dress design the die structure, the die attached to the lower die part, in order to properly control the feeding step unilateral side of the blade fixed pitch, in the main location pilots to precise positioning.As the material is thin, stamping speed, the discharge may be used in the elastic unloading structure, it is recommended that the elastic material with spring. Waste using the die (down die) launched down the final product is lower die down soon.Strip automatic feeding device left and right side pressure. In order to properly control the feeding step away from the side of the blade fixed pitch. As the material is not very thick, stamping moderate speed, the discharge elastic unloading structure, elastic material with rectangular cross-section spring.The waste products are used down soon.Automatic feeding device with material from right to left. Stamping process analysis consider the stamping process, most notably including the technical and economic aspects.On the technical side, according to the product drawings, mainly analyzes the characteristics of the shape of parts, size, accuracy requirements and material properties and other factors meets the requirements of the stamping process;In economic terms, mainly based on the production volume of the stampings, analyze the cost of the product, and clarify the use of the stamping production can be achieved economic benefits.Process analysis, mainly to discuss stamping out does not affect the part of the premise, the simplest and most economical way. Key words: Angle piece sets; Atamping process; Nesting;Progressive die V 目目 录录 摘 要.III ABSTRACTIV 目 录 V 1 绪 论.1 1.1 课题研究的目的和意义.1 1.2 课题国内外研究概况.1 1.2.1 国外模具发展概况1 1.2.2 国内模具发展概况2 1.3 课题研究的主要内容.3 2 冲压工艺设计.4 2.1 冲压件简介.4 2.2 冲压的工艺性分析.5 2.3 冲压工艺方案的确定.7 2.3.1 冲压模具类型7 2.3.2 冲压工艺分析和计算8 2.3.3 工序汇总14 3 角片套连续模设计.15 3.1 模具结构.15 3.2 确定其搭边值.16 3.3 确定排样图.16 3.3.1 送料步距与带料宽度16 3.3.2 排样方案18 3.4 材料利用率计算.18 3.5 凸、凹模等刃口尺寸的确定.19 3.5.1 侧刃、侧刃凹模刃口尺寸计算19 3.5.2 切口凸、凹模刃口尺寸计算20 3.5.3 第 1 次拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差21 3.5.4 第 2 次拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差22 3.5.5 第 3 次拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差22 3.5.6 拉深整形凸、凹模工作部分尺寸及其公差23 3.5.7 导正孔凸、凹模刃口尺寸及其公差23 3.5.8 冲圆孔凸、凹模刃口尺寸及其公差24 3.5.9 切废料凸、凹模刃口尺寸及其公差25 3.5.10 切断凸、凹模刃口尺寸及其公差26 3.5.11 弯曲凸、凹模工作部分尺寸计算27 3.6 冲压力计算.29 3.6.1 侧刃冲压力29 VI 3.6.2 冲切口部分冲压力29 3.6.3 拉深部分冲压力30 3.6.4 冲导正孔冲压力31 3.6.5 整形部分冲压力32 3.6.6 冲圆孔冲压力32 3.6.7 切废料部分冲压力32 3.6.8 切断部分冲压力33 3.6.9 弯曲部分冲压力33 3.6.10 总冲压力34 3.7 压力机选用.34 3.8 压力中心计算.35 3.9 模具主要零部件的结构设计.35 3.9.1 凹模结构及设计35 3.9.2 卸料板设计37 3.9.3 凸模固定板设计38 3.9.4 凸模垫板设计39 3.9.5 切口凸模的结构设计39 3.9.6 第 1 次拉深凸模设计40 3.9.7 第 2 次拉深凸模设计40 3.9.8 第 3 次拉深凸模设计41 3.9.9 整形凸模设计42 3.9.10 侧刃设计42 3.9.11 侧刃挡块设计43 3.9.12 导正冲孔凸模设计44 3.9.13 切废料凸模的结构设计44 3.9.14 切断弯曲凸模的结构设计45 3.9.15 导正钉设计46 3.10 标准件确定.46 3.10.1 模架确定46 3.10.2 上模螺钉确定47 3.10.3 上模销确定47 3.10.4 下模螺钉确定48 3.10.5 下模销确定48 3.10.6 卸料螺钉确定48 3.10.7 卸料弹簧设计48 3.10.8 拉深顶件弹簧设计48 3.10.9 抬料销确定49 3.10.10 抬料销弹簧设计49 3.10.11 凸模固定螺钉确定49 VII 3.10.12 挡块固定螺钉确定49 3.10.13 挡块销确定49 3.11 模具闭合高度、校验压力机.49 4 结论与展望.51 致 谢.52 参考文献.53 角片套冷冲压工艺及级进模设计 1 1 绪绪 论论 1.1 课题研究的目的和意义课题研究的目的和意义 1针对题目得到机械原理、机械设计、模具设计、CAD 等课程的综合训练。针对题 目使自己在冲压模具工艺分析、模具总体结构方案论证与设计，模具零件结构设计与计 算、编写技术文件、查阅文献和三维设计软件应用能力方面受到一次综合训练。培养学 自己独立调查研究、科技检索、方案论证、规范化科技写作等方面的能力。 意义：模具在汽车、飞机、工程机械、动力机械、冶金、机床、轻工、日用五金等 制造业中起着极为重要的作用。采用模具生产毛坯或成品零件，是材料成型的一种重要 方法，与切削加工相比，具有材料利用率高、能耗低、产品性能好、生产效率高和成本 低等显著特点。 2课题中的工件为形状较为简单的壳形件，有落料、弯曲、拉深等成型工艺，做起 来有一定的难度。但可以较全面的综合运用和巩固冲压模具设计与制造等课程的基础知 识和专业知识，培养从事冲压模具设计与制造的初步能力。通过该设计可以培养我分析 问题和解决问题的能力，了解和熟悉冲压模具设计与制造的一般步骤，更深入的认识冲 压模具零件的设计和加工过程，达到“知己知彼”的效果。通过该设计可以培养我在模 具设计过程中认真负责、踏实细致的工作作风和严谨的科学态度，强化质量意识和时间 观念，养成良好的职业习惯。设计过程中还将用到 CAD 制图软件来完成模具图形的绘制 ，无形中又让自己对 CAD 有更深入了解和掌握。 本课题涉及的知识面广，综合性较强，在巩固大学所学知识的同时，对于提高设计 者的创新能力、协调能力，开阔设计思路等方面为作者提供了一个良好的平台 1.2 课题国内外研究概况课题国内外研究概况 1.2.1 国外模具发展概况国外模具发展概况 1高新技术在模具企业中得到广泛应用 广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术，超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段，3D 设计已 达到了 7080%。PRO/E、UG、CIMATRON 等软件普遍应用。数控机床的普遍应用，保 证了模具零件的加工精度和质量。CAE 技术已逐渐成熟（意大利 COMAU 公司应用 CAE 技术后，试模时间减少了 50%以上） 。 普遍采用高速切削加工技术普遍采用高速切削加工技术普遍采用高速切削加工技术 普遍采用高速切削加工技术。特征：以高切削速度、高进给速度、高加工质量。加工效 率：比传统的切削工艺要高几倍，甚至十几倍。转速：1500030000r/min。效益：大大 缩短制模时间。 普遍应用快速成型技术与快速制模技术。塑料模具：有专门提供原型制造服务的机 构和公司塑料模具厂家利用快速原型浇制硅胶模具，用于少量翻制塑料件。汽车模具： 多为锌基合金快速制模和使用环氧树脂制作金属成型模。 2国外，特别是欧美和日韩等发达地区的模具工业起步较早，拥有比较先进的生产 管理技术及经验，值得我们国内模具行业学习和借鉴。在欧美，许多模具企业将高新技 术应用于模具的设计和制造，主要体现在充分发挥了信息技术带动和提升模具工业的优 越性；高速切削、五轴高速加工技术基本普及，大大缩减制模周期，提高企业的市场竞 无锡太湖学院学士学位论文 2 争力；快速成形技术和快速制模技术得到普遍应用；从事模具行业的人员精简，一专多 能，一人多职，精益生产；模具产品专业化，市场定位准确；采用先进的管理信息系统 ，实现集成化管理；工艺管理先进、标准化程度高。日本模具加工的未来发展方向主要 表现为无人手修模、无放电加工、加工时间缩短、五轴加工等方面。 1.2.2 国内模具发展概况国内模具发展概况 1我国正处于从模具制造大国向模具制造强国转变的进程中未来 1015 年是模具 行业发展的极为重要的时期。信息化是模具企业发展的助推器充分利用信息化技术是实 现模具产业提升的关键环节因此信息化建设是当前我们面临的一个重要任务。 “以信息化 带动工业化以工业化促进信息化走新型工业化道路”是促进我国模具行业结构转型升级 和跨越发展的有效途径。 2模具企业技术系统的信息化模具企业信息化的应用包括两个主要方面即技术系统 的信息化和管理系统的信息化。技术系统的信息化主要是模具 CAD/CAE/CAM 技术的应 用实现模具设计制造过程的信息化或数字化。在过去很长一段时间内大多数的 CAD/CAM 系统都是面向机械行业的通用型系统。对于模具企业而言这些系统的专业性不够强设计 制造的效率还不够高,针对模具行业的这一需求国际软件厂商纷纷针对各类模具的特点推 出了功能完善、操作方便的专用 CAD/CAM 系统。 3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重要性。近年来许多模具企业因此加大了用于技 术进步的投资力度，一些国内模具企业已普及了二维 CAD，并陆续开始使用 UG、Pro/En gineer、I-DEAS 等国际通用软件，并成功应用于多工位级进模的设计中。个别厂家还引 进了 Moldflow 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重要性。目前，以汽车覆盖件模具为代表 的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模 具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的 研究和开发，在模具 CAD/CAE/CAM 技术方面取得了显著进步。例如，吉林大学汽车覆 盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析 KMAS 软件，华中理工大学模具技 术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模 CAD/CAE/CAM 软件，上海 交通大学模具 CAD 国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲 模 CAD 软件等。而多工位级进模技术的发展应该为适应模具产品“交货期短” 、 “精度高 ” 、 “质量好” 、 “价格低”的要求服务。 4我国模具技术的发展进步主要表现在 1)研究开发了模具新钢种及硬质合金、钢结硬质合金等新材料，并采用了一些新的热 处理工艺，延长了模具的使用寿命。比如冲模广泛使用合金工具钢代替碳素工具钢，提 高模具寿命，减少模具热处理变形。 2)开发了多工位级进模和硬质合金模等新产品，并根据国内生产需要研制了精密塑料 注射模。 3)研究开发了一些模具加工新技术和新工艺。如三维曲面数控加工；模具表面抛光、 表面皮纹加工及皮纹辊制造技术；模具钢的超塑性成型技术和各种快速成型技术等。 4)模具加工设备已得到较大发展，已广泛使用精密坐标磨床、数控(CNC)铣床、CNC 角片套冷冲压工艺及级进模设计 3 电火花线切割机床和高精度电火花成型机床等。模具零件的精度由数控机床保证，解决 了以前传统切削加工生产模具零件，靠钳工技艺保证质量，质量难保证的问题。 5)模具计算机辅助设计和制造(模具 CAD/CAM/CAE)已在国内得到了广泛的开发应用 。三维造型软件和仿真软件的广泛应用，不仅能自动编程，还能进行干涉检查，保证设 计和工艺的合理性。 5中国模具工业存在的问题 精密加工设备还很少大型、精密、复杂和长寿命模具的产需矛盾十分突出许多先进 的技术如 CADCAECAM 技术的普及率还不高。 1984 年成立了中国模具工业协会，987 年模具首次被列入机电产品目录，当时全国 共有生产模具的厂点约 6000 家。总产值约 30 亿元。随着中国改革开放的日益深入，市 场经济进程的加快，模具及其标准件、配套件作为产品，制造生产的企业大量出现，模 具产业得到快速发展。在市场竞争中，企业的模具生产技术提高很快，规模不断发展， 提高很快。20 世纪 90 年代以来，中国在汽车行业的模具设计制造中开始采用 CADCAM 技术。国家科委 863 计划将东风汽车公司作为 CIMS 应用示范点，由华中理 工大学作为技术依托单位，开发了汽车车身与覆盖件模具 CADCAM 软件系统，在模具 和设计制造中得到了实际应用，取得显著效益。现在，吉林大学和湖南大学也成功地开 发出了汽车覆盖件模具的 CADCAE 系统，并达到了较高水平，在生产中得到应用，收 到了良好的效果。 1.3 课题研究的主要内容课题研究的主要内容 1制件工艺分析和工艺方案制定 a）冲裁件的工艺分析：本次毕业设计的零件对冲裁工艺有良好的适应性，故采用冲 裁工艺。 b）工艺方案制定：根据毕业设计任务书的要求，本次冲裁工艺方案采用落料冲孔复 合模。 2必要的工艺计算 对冲裁件的尺寸大小，精度要求进行相关计算。 3模具结构分析与设计； 模具的结构分析与设计包括工作部分，模架，冲模的辅助装置与辅助机构，横向冲 压机构。 4模具主要零件设计及有关尺寸计算； 模具主要零件设计计算包括工作零件，定位零件，压料、卸料及出件零件，导向零 件，固定零件，紧固及其他零件。 无锡太湖学院学士学位论文 4 2 冲压工艺设计冲压工艺设计 2.1 冲压件简介冲压件简介 形状和尺寸如下图所示。材料为 H62M，板材厚度 0.8mm。 零件图如下： 图 2.1 零件图 从图中可见，主要是拉深、弯曲和冲裁。 表 2-1 冲裁和拉深件未注公差尺寸的偏差1 尺寸的类型 基本尺寸 包容表面被包容表面暴露表面及中心距 3 +0.25-0.25 36+0.30-0.30 0.15 610+0.36-0.36 1018+0.43-0.43 0.215 1830+0.52-0.52 3050+0.62-0.62 0.31 5080+0.74-0.74 80120+0.87-0.87 0.435 120180+1.00-1.00 180250+1.15-1.15 0.575 250315+1.30-1.30 315400+1.40-1.40 0.70 400500+1.55-1.55 500630+1.75-1.75 0.875 630800+2.00-2.00 8001000+2.30-2.30 1.15 10001250+2.60-2.60 1.15 角片套冷冲压工艺及级进模设计 5 从零件图中可知全部是未注公差尺寸，分别为：11，R1，2 个 R2，9，4，6，4，2，9，18，15，3，R3.5，查表 2-1 冲裁和拉深件未注公差尺寸 的偏差（即参考文献1，P217 页，表 8-18 冲裁和拉深件未注公差尺寸的偏差），得各 尺寸的偏差分别为：0.215，0.15，0.15，-0.36，-0.30，0.15，+0.30，0.15，- 0.36，-0.43，-0.43，+0.25，0.15。因此带偏差的各尺寸为：，215 . 0 1115 . 0 1R ，15. 02R 0 0.36- 9 0 0.30- 415 . 0 6 30 . 0 0 40.152 0 0.36- 9 0 0.43- 18 0 0.43- 15 25 . 0 0 3 。15 . 0 5 . 3R 图 2.2 带偏差的产品图 2.2 冲压的工艺性分析冲压的工艺性分析 冲压工艺分析主要考虑产品的冲压成形工艺，最主要的是包括技术和经济两方面内 容。在技术方面，根据产品图纸，主要分析零件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材 料性能等因素是否符合冲压工艺的要求；在经济方面，主要根据冲压件的生产批量，分 析产品成本，阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。因此工艺分析，主要是讨论在不 影响零件使用的前提下，能否以最简单最经济的方法冲压出来。 （1）影响冲压件工艺性的因素很多，从技术和经济方面考虑，主要因素： 材料为铜 H62M，是常见的冲压材料。 工件主要是弯曲、拉深和冲孔等。 工件展开后外形为平复杂的多边形，适宜冲裁工件。 工件没有悬壁。 工件存在孔与边缘之间的距离。查文献2，P1-45，表 3-22 孔与孔之间、孔与边 缘之间距离的许可值得，孔与边缘之间的距离 C1.2t=0.96mm，图中孔与边缘之间的最 小距离为 3mm，0.96mm3mm，故可以冲孔。 工件有冲孔，查文献2，P1-45，表 3-20 用自由凸模冲孔的最小尺寸，因 400MPa，冲孔的最小尺寸 d0.9t=0.72mm，本产品最小孔为 3mm，3mm0.72mm，故可以冲裁。 无锡太湖学院学士学位论文 6 工件尺寸要求不是很高，尺寸未注公差按 IT14 级处理。 生产批量，一般来说，大批量生产时，可选用连续和高效冲压设备，以提高生产 效率；中小批量生产时，常采用简单模或复合模，以降低模具制造费用。 综上所述，此工件适宜冲裁。 （2）本冲压件工艺分析如下： 1图形分析 形状较复杂，展开后相对不是很复杂，主要是落料、冲孔、弯曲。 2尺寸分析 尺寸公差要求一般，未注公差尺寸均取 IT14 级。 3材料 H62M，是常见的冲裁材料。 零件用的是厚 0.8mm 的黄铜 H62M。 力学性能：抗拉强度 b (MPa)：380（查表 2-1 即查参考文献3，P411 页，表 7- 1） 抗剪强度 (MPa)：300 伸长率 10 ()：20 屈服点 s (MPa)：200 表 2.1 黑色金属的力学性能2 材料名称牌号材料状态 抗剪强度 /（Mpa） 抗拉强度 b/(Mpa） 伸长率 10/(%） 屈服强度 s/(Mpa） Q1952603203204002833200 Q2353103804404702125240普通碳素钢 Q275 未退火 4005005806201519280 08F22031028039032180 0826036033045032200 1026034030044029210 2028040036051025250 4544056055070016360 优质碳素结 构钢 65Mn 已退火 60075012400 1Cr13已退火32038040047021 不锈钢 1Cr18Ni9Ti热处理退软43055054070040200 软态26030035380 H62 半硬态30038020200 软态24030040100 黄铜 H68 半硬态28035025 软26030038140 硬48055035 锡磷青铜 锡锌青铜 QSn6.5-2.5 QSn4-3 特硬50065012550 由于零件可以展开成一个平面形状，内部有 1 个圆孔，外部是长方形弯曲。关键是 展开、冲孔、弯曲、拉深和落料。 角片套冷冲压工艺及级进模设计 7 4批量 一年生产 200 万件是批量生产。 5冲压工序 落料、冲孔、弯曲、拉深。 6冲裁间隙 根据料厚 t=0.8，查表 2-2 冲裁模初始双面间隙（即参考文献4，P19 页，表 2-9） ， 得：双面间隙 Z0.0400.056mm。 表 2-2 冲裁模初始双面间隙 Z4 （单位:mm） 软铝 纯钢、软铝、黄 铜 0.080.2C 杜拉铝、中等硬 钢 0.30.4C 硬钢 0.50.6C 材料厚度 t ZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 0.008 0.012 0.016 0.020 0.024 0.028 0.032 0.036 0.040 0.050 0.075 0.090 0.100 0.132 0.150 0.168 0.180 0.245 0.280 0.315 0.350 0.480 0.560 0.720 0.870 0.900 0.012 0.018 0.024 0.030 0.036 0.042 0.048 0.054 0.060 0.084 0.105 0.126 0.140 0.176 0.200 0.224 0.240 0.315 0.360 0.405 0.450 0.600 0.700 0.880 0.990 1.100 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040 0.045 0.050 0.072 0.090 0.108 0.120 0.154 0.175 0.196 0.210 0.280 0.320 0.360 0.400 0.540 0.630 0.800 0.900 1.000 0.014 0.021 0.028 0.035 0.042 0.049 0.056 0.063 0.070 0.096 0.120 0.144 0.160 0.198 0.225 0.252 0.270 0.350 0.400 0.450 0.500 0.660 0.770 0.960 1.080 1.200 0.012 0.018 0.024 0.030 0.036 0.042 0.048 0.054 0.060 0.084 0.105 0.126 0.140 0.176 0.200 0.224 0.240 0.315 0.360 0.405 0.450 0.600 0.700 0.880 0.990 1.100 0.016 0.024 0.032 0.040 0.048 0.056 0.064 0.072 0.080 0.108 0.135 0.162 0.180 0.220 0.250 0.280 0.300 0.385 0.440 0.490 0.550 0.720 0.840 1.040 1.170 1.300 0.014 0.021 0.028 0.035 0.042 0.049 0.056 0.063 0.070 0.096 0.120 0.144 0.160 0.198 0.225 0.252 0.270 0.350 0.400 0.450 0.500 0.660 0.770 0.960 1.080 1.200 0.018 0.027 0.036 0.045 0.054 0.063 0.072 0.081 0.090 0.120 0.150 0.180 0.200 0.242 0.275 0.308 0.330 0.420 0.480 0.540 0.600 0.780 0.910 1.120 1.260 1.400 注：初始间隙值的最小值相当于间隙的公称数值。 初始间隙的最大值是考虑到凸模和凹模的制造公差所增加的数值。 在使用过程中，由于模具工作部分的磨损，间隙将有所增加，因而间隙的使用最大数值要 超过表列数值。 本表适用于尺寸精度和断面粗糙度质量要求较高的冲裁件。 无锡太湖学院学士学位论文 8 2.3 冲压工艺方案的确定冲压工艺方案的确定 2.3.1 冲压模具类型冲压模具类型 经过对冲压件的工艺分析后，结合产品进行必要的工艺计算，并在分析冲压工艺， 工序顺序组合方式的基础上，提出各种可能的冲压分析方案。 方案一：单工序模。模具结构简单，落料和冲孔可以生产出工件，需要两副模具， 由于一年需生产 100 万件工件，数量大，生产效率低于实际生产需求，同时弯曲位于落 料之后位置尺寸不易保证。故不能采用单工序模。 方案二：复合模。本产品式序较多，故不能采用一副复合模完成。 方案三：连续模。连续模的优点：能实现冲压自动化，日产量非常高，满足一年生 产 100 万件的生产要求。可节省劳动力成本，能保证工件冲孔位于落料的位置精度和工 件的质量；连续模的缺点：模具结构复杂，制造成本高，模具调试难度大，制造周期长， 通常材料率很低，必须批量非常大，否则产品成本很高。 因此综合考虑工艺和模具设计的可行性，产品质量，生产周期，产品批量，节省成 本等因素，采用方案三。 2.3.2 冲压工艺分析和计算冲压工艺分析和计算 分析产品可知主要冲压工艺有：弯曲、拉深、冲孔和落料。冲孔比较简单不需作特 别分析，落料必须在最后，由于前面要进行拉深、弯曲，故落料不可行，改为切废料方 式，最后再切断，因此变剩下弯曲和拉深，下对这两部分重点进行分析。 一、弯曲分析 共有两处弯曲，弯曲处的内侧圆角半径为 R1mm，查参考文献4，P81 页，表达式 3-1 最小弯曲圆角半径的数值，得：垂直碾压方向为 0.1t，平行碾压方向为 0.35t。 0.35t=0.350.8=0.28，0.1t=0.08，所以，均小于 1。 故，各弯曲处弯曲半径都合理。 1展开尺寸计算 查参考文献4，P87 页，得中性层半径计算公式： （2-1）xtr 0 式中：为中性层半径 0 r为弯曲内侧半径，mm 为中性层位移系数 t为材料厚度，mm 已知：r=1，t=0.8，r/t=1.25。 查表 2-3 中性层位移系数 的值（参考文献4，P88 页，表 3-3 中性层位移系数 的值） ，得：=0.33。 中性层 90角展开公式： （2-2）)(5 . 05 . 0 0 xtrl 圆弧 99 . 1 )8 . 033 . 0 1 (1415926. 35 . 0)(5 . 0xtrl 圆弧 表 2-3 中性层位移系数 的值4 tr0.70.811.2 角片套冷冲压工艺及级进模设计 9 x60.280.30.320.33 tr1.31.522.534567 8 x0.340.360.380.390.40.420.440.460.480.5 2展开后形状和尺寸如下图所示。 图 2.3 弯曲展开图 3简化产品外形 做成如图 2.3 所示形状，拉深时很难控制外沿不变形，因此在拉深时先将外形简化为 圆形，等拉深结束后再冲孔、切去多余的废料，这样就能保证外沿的形状和尺寸，因此 简化后外沿形状和尺寸如下图示。 图 2.4 简化后外形图 二、拉深工艺分析 可以看成此工件是带凸缘的零件。由于材料厚度 t=0.8，比较薄，可以按外形或内形 进行拉深分析和计算。由于产品要求的是外形尺寸，因此将产品尺寸转化为外形尺寸， 将外形尺寸近似为中性层尺寸，结果如下图所示： 无锡太湖学院学士学位论文 10 图 2.5 外形尺寸 1.修边余量 凸缘直径 di=33.78，d=9，相对凸缘直径 di/d=33.78/9=3.75 查表 2-6 有凸缘拉深件的修边余量（即查参考文献4，P116 页，表 4-2）得： 修边余量 =1.2mm 因此工件的外沿直径为 di=33.78+21.236.2mm 表 2-4 有凸缘拉深件的修边余量4 拉深相对高度 di/d（或 Bi/B） 凸缘直径 di（或 Bi） 2.0 4.能否一次拉出 用拉深系数分析能否上次拉出。下面采用查表法。中心层尺寸如图 2.6 所示。 已知：t=0.8，d=9，高度 h=6，D=38.6，df=36.2 所以： t/d=0.8/9=8.89%，df/d=36.2/9=4.02，d/D=9/38.6=0.23，d/df=9/36.2=0.249，t/D=2.07% 相对高度：h/d=6/9=0.67 总拉深系数：m=d/D0.23 查表 2-6 凸缘件第一次拉深系数（即查参考文献4，P136 页，表 4-14）得，拉深极 限系数为 0.30 左右，因本工序拉深系数为 0.23，故不能一次拉出来。 表 2-6 凸缘件第一次拉深系数4 毛坏相对厚度(t/D100) 凸缘相对直径 df/d 0.00.5111.51.5 20.510.500.490.47 80.480.470.460.45 1.82.00.450.450.440.430.42 2.02.20.420.420.420.410.40 80.380.380.380.37 50.350.340.340.33 2.83.00.330.330.320.320.31 查表 2-7 凸缘件第一次拉深的最大相对高度 h/d（即查参考文献4，P136 页，表 4- 15）得，拉深最大相对高度为 0.20，本工序相对高度为 0.67，故不能一次拉出来。 表 2-7 凸缘件第一次拉深的最大相对高度 h/d4 材料的相对厚度 t/D100 凸缘相对直径 df/d1 0.00.5111.51.5 11.30.400.470.450.530.500.600.560.720.650.80 50.420.400.480.450.530.500.630.580.70 90.350.340.390.370.440.420.530.480.58 1.82.00.250.300.290.340.320.380.360.460.420.51 2.060.250.290.270.330.310.400.350.45 30.220.270.250.320.280.35 7 无锡太湖学院学士学位论文 12 2.83.080.22 综上所述，由于拉深系数太小，高度太高，故不能一次拉出，需多次拉深。 5.第 1 次拉深计算 为保证拉深能顺利进行，第 1 次拉深计算时，不仅要考虑第 1 次拉深系数，还要考 虑第 1 次拉深的高度极限，以后各次拉深按照拉深系数逐渐增大的原则设计。 1）第 1 次拉深凹模圆角半径的确定 查参考文献4，P126，首次拉深凹模圆角半径公式 4-26： （2-1）tdDrd)(8 . 0 1 式中： D毛坯直径，mm； d 本道拉深后的直径，mm； t 工件厚度，mm。 已知：D=38.6mm，d=9，t=0.8， 所以 mm49 . 38 . 0)9 6 . 38(8 . 0)(8 . 0 1 tdDrd 又根据表 2-8 首次拉深的凹模圆角半径 rd（即查参考文献4，P126 页，表 4-11）得 12.8mm8=16)t01 ( 1 d r 综合考虑取。mmrd4 1 表 2-8 首次拉深的凹模圆角半径 rd4 t/mm 2.01.00.30.1 无凸缘拉深(47)t(58)t(69)t(710)t(813)t 有凸缘拉深(610)t(813)t(1016)t(1218)t(1522)t 2）第 1 次拉深凸模圆角半径的确定 查参考文献4，P127，首次拉深凸模圆角半径： （2-2） 1 1 )0 . 17 . 0( dp r r 得：48 . 210)0 . 17 . 0( 1 rp 所以取：。5 . 3 1 p r 3）按第 1 次拉深极限系数计算 第 1 次拉深后直径为：d1=Dm1=38.60.3011.6mm 第 1 次拉深高度计算 按照毛坯直径 38.6，可计算出总体积 V=936.1695mm3，利用三维 CAD/CAM 软件， 依据体积不变的原则，可计算出制件高度为：7.68mm。 df/d1=38.6/11.6=3.3，查表 2-7 得，拉深相对高度极限约为 0.20，所以： h1=38.60.20=7.727.68 因此第一次按直径 11.6 拉深 7.68 的高度，是一定能实现的。 6.以后各次拉深计算 拉深次数和各次拉深系数确定 角片套冷冲压工艺及级进模设计 13 按上述分析第 1 次拉深系数为：m1=11.6/38.60.30 已知 t/D=2.07%，查表 2-9 带凸缘圆筒形件第二次以后各道拉深系数的极限值（即查 参考文献3，P74 页，表 2-23 带凸缘圆筒形件第二次以后各道拉深系数的极限值） ，近 似得：m2=0.73，m3=0.75，m4=0.78，m4=0.80。 表 2-9 带凸缘圆筒形件第二次以后各道拉深系数的极限值4 材料的相对厚度 t/D100 拉深系数 2.01.5876879887 3.3 确定排样图确定排样图 在冲压零件中，材料费用占 60%以上，排样的目的就在于合理利用原材料，因此材 料的利用率是决定产品成本的重要因素，必须认真计算，确保排样相对合理，以达到较 好的材料利用率。 排样方法可分为三种：1有废料排样 2少废料样 3无废料排样 少废料排样的材料利用率也可达 70%90%。但采用少、无废料排样时也存在一些缺 点，就是由于条料本身的公差以及条料导向与定们所产生的误差，使工作的质量和精度 较低。另外，由于采用单边剪切，可影响断面质量和模具寿命。 根据本工件的形状和批量，对模寿命有一定要求，固采用有废料排样方法。 排样时工件之间以及工件与带料侧边之间留下的余料叫做搭边。搭边的作用是补偿 定位误差，保证冲出合格的工件。还可以使带料有一定的刚度，便于送进。 3.3.1 送料步距与带料宽度送料步距与带料宽度 本模具排样采用单排排列，采用单侧侧刃粗定距，重要处再用导正销精定位。 角片套冷冲压工艺及级进模设计 17 送料步距：S=L1+L2 （3- 1） 式中：L1产品送料方向最大尺寸； L2产品送料方向切搭边宽度，必须不小于 a1； a1送料方向搭边。 已知：L1=38.6mm，L2=3mm（由于是先切废料，凸模不能太薄，故取 3mm） 所以：S=38.6+3=41.6mm。 根据本模具的特点带料宽度： （3-2） 0 1max )2( nbaDB 式中：Dmax产品送料方向最大尺寸； a 送料方向搭边； n 侧刃数目； b1侧刃冲切的料边宽度； 条料宽度偏差。 已知：Dmax=38.6mm，a=3mm，n=1（单面侧刃） ，t=0.8mm。 =0.15（查表 3.2 条料宽度偏差 ，即查参考文献4，P31 页，表 2-17 条 料宽度偏差 ） b1=1.5（查参考文献4，P32 页，表 2-19 b1、y 值） 表 3-2 条料宽度偏差 3 条料厚度 t 条料宽度 B 0.50.51122335 200.050.