冷冲拉模具设计

1、广播电视大学人才培养模式改革和开放教育试点毕 业 论 文题 目 轴承架的冷冲压拉深工艺及模具设计 学生姓名 XXX 学号 XXXXXXXXXXXXX 入学时间 2012年春 专业机械设计及其自动化方向 指导教师 XXX 试点单位 重 庆 广 播 电 视 大 学 2015 年 3 月 28 日毕业设计(论文)指导任务书毕业论文题目 轴承架的冷冲压拉深工艺及模具设计 学生姓名 XXX 专 业 机械设计及其自动化方向 指导教师 XXX 职 称 毕业论文研究的内容及要求：内容：依据所拟题目和提纲进行写作，按照提出问题分析问题解决问题的思路来写，重点突出，注意理论联系实际。要求：独立写作，不得抄袭。论文

2、结构合理，条理清楚，论证充分，理论联系实际，格式规范。字数在700010000字。毕业论文写作进度计划：1、期限：自 年 月 日起至 年 月 日2、具体进度安排：时 间完 成 内 容广泛收集资料，并写作题目、提纲按老师审核的题目提纲写作初稿初稿被初审后根据指导教师意见进行修改完成二稿二稿被指导教师再次审查进行内容或结构的修改完成三稿论文最后修改完成后审查文本是否规范并作最后修订与装订工作毕业设计(论文)教师指导记录表重庆广播电视大学 试点单位 开放教育学院 指导教师 XXX 学生姓名学号专业第一次指导指导时间；指导内容： 第二次指导指导时间：指导内容： 第三次指导指导时间：第四次指导指导时间：

3、指导内容： 毕业设计(论文)指导教师情况及评语指 导 教 师 基 本 信 息姓 名学 历专 业职 称年 龄毕业院校职 业工作单位指 导 教 师 评 语论文成绩指导教师（签名）：年 月 日毕业设计(论文)答辩记录表答辩学生： XXX 学号： XXXXXXXXXXXXX 专业： 机械设计及其自动化方向 序号主答辩教师提问学 生 回 答 情 况1234参答辩教师提问学 生 回 答 情 况567论文题目： 轴承架的冷冲压拉深工艺及模具设计 记录人（签名）：年 月 日毕业设计（论文）审查意见答辩委员会组成情况姓 名职 称工 作 单 位备 注主 持 人成 员成 员答辩委员会评审结果答辩委员会评语答辩成绩综

4、合成绩答辩委员会 签 名答辩日期年 月 日试点单位意 见 签章： 年 月 日重庆电大终审部门意 见签章：年 月 日中央电大毕业论文轴承架的冷冲压拉深工艺及模具设计摘 要在现在飞速发展的社会中，模具已经成为很多国家用于衡量经济情况标准之一。很多行业产品的制造，都需要利用模具进行加工，它已经成了一个炙手可热的行业。随着经济的不断发展，模具在各个方面的应用越来越广泛，本次设计主要是在以往对模具的了解基础上，更进一步的去设计轴承架冷冲压拉深这一比较简单的模具，去更清楚的认识模具在实际设计中的各种要求。为能让冷冲压适应各工业部门的需要，冲压技术需要不断的革新和发展，这要求设计者对模具的各项内容都有很清楚

5、的认识。设计中，上模座、下模座、导柱、导套都采用国家标准形式，也使设计过程得到了很大程度的简化。关键字：轴承架； 拉深工艺； 模具设计 目 录摘要1引言1第一章 模具1一、模具的分类1二、模具的基本结构2三、 模具在工业时代的重要地位2（一） 模具工业是高新技术产业的一个组成部分3（二） 模具工业是装备工业的一个组成部分3（三） 国民经济的五大支柱产业都要求模具工业的发展与之相适应3四、 我国当前的模具水平现状3（一）模具CAD/CAM技术状况4（二）模具设计与制造能力状况5（三）我国模具与世界先进水平的差距6五、 中国模具的发展6（一） 全面推广CAD/CAM/CAE技术6（二） 模具扫描及

6、数字化系统7（三） 提高模具标准化程度7（四）模具自动加工系统的发展7六、结语7第二章 零件分析8一、零件的生产纲领及生产类型8二、零件分析8第三章 冲裁10一、冲裁过程中的变形10二、冲裁工作件排样11三、影响冲裁件质量的因素13四、冲裁力、推件力、卸料力的计算14五、冲模压力中心的确定15六、凸、凹模间隙的确定16七、凸、凹模刃口尺寸计算17八、冲模具闭合高度的确定及落料压力机选择18第四章 拉深21一、零件拉深分析21二、拉深变形的特征21（一）拉深变形的起皱现象21（二）拉深件的壁厚变化21三、圆筒形零件拉深工艺计算22（一）体积不变原理22（二）相似原理22四、拉深次数和半成品尺寸计

7、算22五、压边力和拉深力的计算23（一）压边力的计算23（二）拉深力的计算23（三）拉深功的计算25六、拉深模工作部分尺寸的确定26（一）凹模圆角半径26（二）凸模圆角半径27（三）凸凹模的间隙计算28（四）凸凹模尺寸及公差29第五章 模具总体设计30一、模具设计30（一）凹模设计30（二）凸模设计30（三）凸凹模设计30二、模架结构设计31（一）选取模架31（二）选取上下模座31（三）导柱导套的选取32三、定位元件挡料销设计计算32四、卸料板设计32五、计算模具闭合高度和开启高度32第六章 拉深液压机的选择33结 论34参考文献35致 谢36 引言毕业设计是我们大学期间的最后一个教学环节，是

8、一个综合性的教学实践环节，是培养我们工程技术人员的主要教学环节，是对几年学习成果的综合性检验。通过这一环节培养我们综合运用所学知识解决问题的能力，提高我们开拓创新的能力。本次毕业设计选择在大批大量生产条件下，完成轴承架的冲压加工。详细讨论了轴承架从毛坯到成品的冲压加工工艺过程，制定了合理的加工工艺方案，并设计绘制模具，其中包括模具凸、凹模、等零部件的设计，模架的选用等等，通过这一过程，培养自己进行初步模具设计能力。第1章 模具模具是用来成型物品的工具，这种工具有各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。模具就是一个模型,按照这个模型做出产

9、品来,但是模具是怎样生产出来的呢,可能除了模具专业人士大多数回答不出来。模具已经在我们生活当中起了不可替代的作用,我们的生活用品大部分离不开模具,如：电脑、电话机、传真机、键盘、杯子等等这些塑胶制品就不用说了,另外像汽车和摩托发动机的外罩也是用模具做出来的,光一个汽车各种各样的模具就要用到2万多个。所以说现代生活模具的作用不可替代。只要批量生产就离不开模具，至少在最近50年内离不开。一、模具的分类按所成型的材料的不同，模具可分为金属模具和非金属模具。金属模具又分为：铸造模具（有色金属压铸，钢铁铸造）、和锻造模具等；非金属模具也分为：塑料模具和无机非金属模具。而按照模具本身材料的不同，模具可分为

10、：砂型模具，金属模具，真空模具，石蜡模具等等。其中，随着高分子塑料的快速发展，塑料模具与人们的生活密切相关。塑料模具一般可分为：注射成型模具，挤塑成型模具，气辅成型模具等等。在实际的生产过程中也形成了一些比较专业的名字，如下：大规模生产的非钣金钢件冷镦、模锻、金属模等。钣金出料热轧、冷轧、热卷、冷卷。 钣金加工拉深、涨型、折弯，冲孔，落料。 有色金属压铸，粉末冶金。 塑料件注塑、吹塑（塑料瓶），挤塑（管件）。 模具其他分类： 合金模具 钣金模具 塑料模具 冲压模具 铸造模具 挤出模具 压铸模具 其他模具1二、模具的基本结构主要介绍生产中应用广泛的冷冲模的基本结构。冲模的类型虽然很多，但任何一副

11、冲模都是由上模和下模两部分组成。上模通过模柄或上模座安装在压机的滑块上，可随滑块上下运动，是冲模的活动部分；下模通过下模座固定在压机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。1、上模的组成上模由模柄、上模座、垫板、凸模固定板、冲孔凸模、落料凹模、推件装置（由打杆、推板、连接推杆和推块构成）、导套及联接用螺钉和销钉等零部件组成。2、下模的组成下模由凸凹模、卸料装置（由卸料板、卸料螺钉、弹簧构成）、导料销、挡料销、凸凹模固定板、垫板、下模座、导柱及联接用螺钉和销钉等零部件组成。3、工作原理工作时，条料沿导料销送至挡料销处定位，开动压力机，上模随滑块向下运动，具有锋利刃口的冲孔凸模、落料凹模与凸凹模一起穿过

12、条料使制件和冲孔废料与条料分离而完成冲裁工作。滑决带动上模回升时，卸料装置将箍在凸凹模上的条料卸下，推件装置将卡在落料凹模与冲孔凸模之间（即箍在冲孔凸模上）的制件推落在下模面上，而卡在凸凹模内的冲孔废料是在一次次冲裁过程中由冲孔凸模逐次从凸凹模内向下推出的。将推落在下模上面的制件取走后又可进行下一次冲压循环。根据各零部件在模具中所起的作用不同，一般又可将冲模分成以下几个部分： 1、 工作零件：直接使坯料产生分离或塑性成形的零件，如上图所示中的凸模、凹模、凸凹模。工作零件是冲模中最重要的零件。 2、 定位零件：确定坯料或工序件在冲模中正确位置的零件，如上图所示中的挡料销、导料销与。 3、 压料、

13、卸料零件：这类零件起压住坯料的作用，并保证把箍在凸模上或卡在凹模内的废料或制件卸下，以保证冲压工作能继续进行，如上图所示中的卸料板、卸料螺钉、弹簧、打杆、推板、连接推杆、推件块。 4、 导向零件：确定上、下模的相对位置并保证运动导向精度的零件，如上图所示中导柱、导套。 25、 固定零件：将上述各类零件固定在上、下模上以及将上、下模固定在压机上的零件，如上图所示中固定板、垫板、上模座、下模座、模柄。这些零件是冲模的基础零件。 6、 其他零件：除上述零件以外的零件，如紧固件（主要有螺钉、销钉）。 当然，不是所有的冲模都具备上述各类零件，但工作零件和必要的固定零件是不可缺少的。三、模具在工业时代的重

14、要地位模具是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 （一）模具工业是高新技术产业的一个组成部分属于高新技术领域的集成电路的设计与制造，不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模；计算机的机

15、壳、接插件和许多元器件的制造，也必须有精密塑料模具和精密冲压模具；数字化电子产品(包括通讯产品)的发展，没有精密模具也不行，因此可以说，许多高精度模具本身就是高新技术产业的一部分。有些生产高精度模具的企业，已经被命名为高新技术企业。 （二）模具工业是装备工业的一个组成部分1998年11月召开的中央经济工作会议，首次明确提出了加大装备工业的开发力度，推进关键设备的国产化。将机械工业作为装备工业，把它同一般的加工工业区别开来，是对机械工业在国民经济中的地位与作用的重新定位。 （三）国民经济的五大支柱产业都要求模具工业的发展与之相适应机械、电子、汽车工业需要大量的模具，特别是轿车大型覆盖件模具、电子

16、产品的精密塑料模具和冲压模具，目前在质与量上都远不能满足这些支柱产业发展的需要。我国石化工业一年生产500多万吨聚乙烯、聚丙烯和其他合成树脂，很大一部分需要塑料模具成形，做成制品，才能用于生产和生活的消费。生产建筑业用的地砖、墙砖和卫生洁具，需要大量的陶瓷模具；生产塑料管件和塑钢门窗，也需要大量的塑料模具成形。四、我国当前的模具水平现状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。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家生产水平指标之一。改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量

17、不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNA

18、FORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。  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。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。  虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不

19、高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。（一）模具CAD/CAM技术状况模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。1997年一汽引进了板料成型过程计算机模拟CAE软件并开始用于生21世纪开始CAD/CAM技术逐渐普及，现在具有一定生产

20、能力的冲压模具企业基本都有了CAD/CAM技术。其中部分骨干重点企业还具备各CAE能力。4 模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。在“八五”、九五“期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量CAD/CAM系统。如美国EDS的UG，美国Parametric Technology公司 Pro/Engineer，美国CV公司的CADSS，英国DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E, 以色列公司的Cimatron 还引进了AutoCAD CATIA 等软

21、件及法国Marta-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的Euclid-IS等专用软件。国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术/DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD，多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产。且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发的领域。在冲压成型CAE软件方面，除了引进的软件外，华中科技术大学、吉林大学、湖南大学等都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件，并已在生实践中得到成功应用，产生了良好的效益。快速原型（RP）传统的快速经济模具相结合，快速制造大型汽车覆盖件模具，解决了原来低熔点合金模具靠样件浇铸模具，模具精度低

22、、制件精度低，样样制作难等问题，实现了以三维CAD模型作为制模依据的快速模具制造，它标志着RPM应用于汽车身大型覆盖件试制模具已取得了成功。围绕着汽车车身试制、大型覆盖件模具的快速制造，近年来也涌现出一些新的快速成型方法，例如目前已开始在生产中应用的无模多点成型及激光冲击和电磁成型等技术。它们都表现出了降低成本、提高效率等优点。（二）模具设计与制造能力状况在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这

23、一些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面基本达到了国际水平，模具结构周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，5仍存在一定差距。汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完美，高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多。NC、DNC技术的应用越来越成熟，可以进行倾角加工超精加工。这些都提高了模具面加

24、工精度，提高了模具的质量，缩短了模具的制造周期。（三） 我国模具与世界先进水平的差距中国模具生产总量虽然已位居世界第三，但设计制造水平在总体上要比德、美、日、法、意等工业发达国家落后许多，也比英国、加拿大、西班牙、葡萄牙、韩国、新加坡等国落后。其差距主要表现在下列六方面。 国内自配率不足80%，其中中低档模具供过于求，中高档模具自配率不足60%。模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到20世纪80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。近年，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企

25、业的发展也相当迅速。  开发能力弱，经济效益欠佳。中国模具企业技术人员比例较低，水平也较低，不重视产品开发，在市场中常处于被动地位。国内每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而模具工业发达国家大多是1520万美元，有的甚至达到2530万美元。由此而来的是中国模具企业经济效益差，大都微利，国有企业总体亏损，缺乏后劲。五、中国模具的发展近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美

26、的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。未来冲压模具制造技术发展：（一）全面推广CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，6使虚拟制造成为可能。（二）模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型

27、所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。（三）提高模具标准化程度我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。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

28、展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。（四）模具自动加工系统的发展这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。以及像优质材料及先进表面处理技术，模具研磨抛光将自动化、智能化。六、结语 冲压成形技术的关键是冲压工艺与模具技术。冲压工艺和模具技术是影响机电产品开发周期和成本的关键因素，是制造业的核心竞争技术之一。冲压工艺的合理与否决定了模具调试的难易程度及制造管理过程，因而直接

29、影响模具制造成本和周期。模具的制造技术对模具的制造成本和周期也有直接的影响。为了使冷冲压能适应各工业部门的需要，冷冲压技术要不断的革新和发展。7第二章 零件分析一、零件的生产纲领及生产类型轴承架的生产纲领为10000件/年，生产类型为大批量生产，所以在制定工艺方案是应充分考虑大批量生产的特点，制定合适的冲压工序。选择合适的冲压设备，设计合理的模具结构，以便提高生产率，降低成本。二、 零件分析如图1 所示的是加工零件轴承架，该零件形状的基本特征是一圆柱形工件，且由于冲压的方法制成圆柱形薄壁零件，可加工从轮廓尺寸几毫米、厚度仅0.2的小零件到厚度200300的大型零件，所以该零件主要成形方法是冲裁

30、和拉深。该件采用08钢及厚度保证了足够的强度和刚度。该零件主要配合尺寸、。根据零件的技术要求，进行冲压工艺分析，可以认为该零件形状对称，是一般带凸缘锥形件，都比较合适，拉深工艺性较好，圆角。 综上所述，该零件的年产量属于大批大量生产，零件外形简单对称，材料为一般用钢，且该零件的形状、尺寸、精度、均符合冲压工艺性要求，故可以采用冲压方法加工。先将板料按计算要求冲裁，之后一次拉深即可得到所设计的零件。零件的基本参数： 材料： 08F （优质碳素结构钢）； t: 2.9mm t零件厚度； D : 61.1mm D零件的外直径； d： 55.3mm d零件内8 图2-1 加工零件图直径 。 9第三章

31、冲裁冲裁是冲压生产中的主要工序之一。它既可直接冲制成品零件，又可为弯曲、拉深和成形等其它成形工序制备半成品。它使板料沿封闭曲线相互分离，它由上、下模组成，上模部分由模柄、凸模等组成，下模部分由凹模、下模等组成。上模部分通过模柄安装在压力机的滑块上，随滑块作上下运动。下模部分通过下模座固定在压力机工作台的垫板上。凸、凹模工作部分的外形轮廓为封闭曲线。凹模孔口直径比凸模直径略大，即凸、凹模间存在间隙，Z= Dd - dd叫双向间隙，Z/2叫单向间隙。将板料置于凹模上，当凸模随滑块向下运动时，凸磨便冲穿板料进入凹模，使板料互相分离而完成冲裁工序。冲裁包括落料、冲孔、切口、剖切、修边等。但一般说来，冲

32、裁主要是指落料和冲孔工序。冲裁后若封闭曲线以内的部分为零件的称为落料，若封闭曲线以外的部分为零件时称为冲孔。一、 冲裁过程中的变形冲裁过程：从凸模接触材料到材料被一分为二的过程即板料的冲裁变形过程，是在瞬间完成的，这个过程可以分为三个阶段。1.弹性变形阶段冲裁开始，在凸模压力和弯矩的作用下，材料开始产生弹性剪切、弯曲、拉深和挤压变形，材料稍有穹弯，与凸、凹模接触处形成很小的圆角，并微微挤入凹模洞口。随着凸、凹模刃口压入材料，刃口处的材料所受的应力逐渐增大，直至达到弹性极限。若使凸回升，材料就恢复原状。2.塑性变形阶段 凸模继续下压，刃口处由于应力集中，材料应力首先达到屈服极限，塑性变形便从刃口

33、附近开始。随着凸、凹模切刃的挤入，纺锤形变形区向板料的深度方向发展、扩大，直到在板料的整个厚度方向上产生塑性变形，变形区的一部分相对于另一部分移动，随着凸模下降，塑性变形进一步产生，同时硬化加剧，冲裁力不断增大，直至刃口附近的材料出现裂纹时，冲裁力达到最大值，塑性变形阶段告终。在该阶段中，除了产生大的剪切变形外，弯曲、拉深和挤压变形也很严重。间隙越大弯曲和拉深越大，而挤压则小。反之间隙越小，弯曲、拉深小，挤压变形大。3.断裂分离阶段当刃口附近材料达到极限应变与应力时，材料裂纹便产生，裂纹的起点是在刃口侧面距刃尖很近的板料处，裂纹先从凹模一侧开始，然后才在凸模刃口侧面产生。已产生的上、10下微小

34、裂纹随凸模继续下压，在拉深力的作用下，沿最大剪应力方向不断向板料的内部扩展，当间隙合理时，上、下裂纹相遇重合，板料便被剪断分离。二、 冲裁工作件排样冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫做排样。按照材料的利用情况分为：1）有废料排样；2）少废料排样；3）无废料排样。根据零件的形状分析，采用有搭边直排的方式在条料上排列零件。搭边和条料宽度的确定，搭边是指排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的剩料。起作用是使条料定位，保证零件的质量和精度，补偿定位误差，确保冲出合格的零件，并使条料有一定的刚度，不弯曲，便于送进，并能使冲模寿命提高。搭边值的大小与材料的性能、零件形状及厚度、送料方式、卸料方式有

35、关。硬材料的搭边值可小一些，软材料、脆材料的搭边值应大一些。零件尺寸大或有尖突的额复杂形状时，搭边值应大一些，厚材料的搭边值去大一些。用手工送料、有侧压板 导向时搭边值可小一些，弹性卸料比刚性卸料的搭边值要小一些。综合零件分析可以得出零件在条料上的和搭边值：a=2.2 a1=1.8其中a为侧搭边的最小值 a1为两零件间的间隔距离确定条料宽度的原则是：最大条料宽度能在导料板间送进，并与导料板间有 一定的间隙。最小条料宽度要保证冲裁时零件周围有足够的搭边值。条料宽度的大小还与模具是否采用侧压装置或侧刃有关。分析零件和便于加工等因素，选择有侧压方式的冲压方法。条料始终靠导尺的左边送进，条料宽度为：

36、（3-1）导尺间距：S=B +C=D+2a+ +C （3-2）式中 D零件垂直于送料方向的尺寸 （mm）；a侧搭边最小值；条料宽度公差。11图3-1 有侧压冲裁零件材料给08钢，厚度为2.9mm， 查表53，拉深件坯料展开直径根据已知条件可得 =94mm查冷冲压工艺及模具设计表3-9得、3-10、3-11、3-12得到：mmS=B+C =+5 =mm。其排样如图： 图3-2 排样图12三、 影响冲裁件质量的因素冲裁件质量是指断面质量、尺寸精度及形状误差。剪切断面形应垂直光滑，尺寸及制件外形应满足图纸要求，表面尽可能平整。断面的光亮带越宽、断裂带越窄、圆角及毛刺越小，冲裁件质量就越好。影响断面质

37、量的因素： 1、材料性能的影响塑性好的材料，冲裁时裂纹出现得较迟，板料被剪切的深度较大，光亮带所占比例大，圆角、毛刺和穹弯也较大，而断裂带则窄一些。塑性差的材料与上述现象相反。2、模具间隙的影响 在影响冲裁件质量的诸多因素中，间隙是主要因素。因断面质量与裂纹的走向有关，而裂纹走向与间隙有关。间隙大小关系剪切时附加变化的大小，也决定着在凸、凹模刃口附近板料产生的上、下裂纹是否重合。只有凸、凹模间隙适当时，裂纹才重合，此时零件断面斜度很小，并且比较平直光滑、毛刺小，无裂纹分层，稍不平坦，断面质量比较满意。 当间隙过小时，凸模刃口附近的裂纹比正常的间隙时向外错开了一段距离，上、下裂纹产生后，各自进入

38、凸、凹模端面的压应力区而停止发展，不重合。并且上、下裂纹之间的材料随凸模继续下压将产生第二次剪切，出现第二次光亮带。在两个光亮带之间产生断裂带，或者呈现断续的小光斑，在冲裁件端面出现挤长的毛刺，但容易去除，由于间隙小，弯曲、拉深小，裂纹产生晚，光亮带变宽，而且零件穹弯小，断面斜度和圆角小，只要中间撕裂不是很深，仍可应用。当间隙过大时，凸模刃口处的裂纹较正常间隙向里错开一段距离，上、下裂纹也不重合，而裂纹之间的材料产生第二次拉裂，零件断面出现两个斜度，这时材料的弯曲与拉深大，拉应力大，材料的塑性变形阶段结束较早，致使光亮带较窄，圆角与斜度较大，穹弯厉害，毛刺大。这时如果料厚，则形成的圆角较大。料

39、薄，将形成很大的拉长毛刺。 当模具间隙不均匀时，在间隙不合理处将出现毛刺，断面质量差。因此模具设计制造与安装时必须保证间隙均匀。 3、模具刃口钝利情况的影响当模具刃口磨损成圆角变钝时，刃口与材料接触的面积增加，应力集中效应减轻，挤压作用大，光亮带宽，但裂纹发生点要由刃口侧面想上移动，毛刺高度加大，即使间隙合理，也会产生毛刺。凸模磨钝，落料件产生毛刺；凹模磨钝，则落料见和孔都出现毛刺。13四、 冲裁力、推件力、卸料力的计算冲裁力是冲裁过程中凸模对才料的压力。它是随凸模行程而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，他是选用压力机、模具设计以及强度校核的重要依据。为了充分发挥压力机的潜力，避免因超

40、载而损坏压力机，冲裁力的计算是非常必要的。平刃冲模冲裁力，08钢的取250 MPa，冲裁力是冲裁过程中凸模对材料的压力。冲裁是一个剪切过程，平刃冲模的冲裁力可按下式计算： （3-3） 为了简便实际生产中，也可用材料的强度极限b（MPa），按下式估计冲裁力： F=Ltb （3-4）注：零件周长； 材料厚度； 材料抗剪强度；由已知： t=2.9mm b=400 MPa =93.97 取D=94L=D=295.31mmF=Ltb295.31×2.9×400342.56kN，冲裁恢复时，通常因弹性恢复，落下的料在径向会胀大，板料上的孔在径向会产生弹性收缩，同时板料力图恢复成原来的平

41、直状态，导致板料上的孔紧卡在凸模上，而板料的落下板料紧卡在凹模内为使冲裁继续惊进行，应将卡在凸模上的部分卸下，将卡在凹模内的部分顺着冲裁方向推出。将材料从凸模上脱下所需之力称为卸料力；将材料从凹模内推出的力称为推件力。反向顶件所需力称为顶件力。这三种力是从压力机、卸料机构、推出机构、顶出机构获得的。故选择压力机的吨位或设计以上机构时，都虚对三种力计算，影响这些力的因素较多，不可能准确的计算的出来，一般用下列公式计算。 14查冷冲压工艺及模具设计由表2-4查得：K1=0.030.04，K2=0.045。 卸料力 F1= K1×F F1 =0.03×342.56=10.28kN

42、 推件力 F2=nK2F F2=1×0.045×342.5615.42kN式中： F冲裁力；n同时卡在凹模内的零件或废料数目； K1、K2分别为卸料力、推件力系数。压力机吨位必须大于或者等于总冲裁力。采用刚性卸料装置和下出料的方式的总冲裁力为： F0=F+F2可以得出 F=342.56+15.42=357.98kN（F冲裁力，F2推件力）根据设计的冲孔落料复合模可得出总公称压力F0，为保证压力足够，压力机压力必须大于357.98kN。所以基于此，初选压力机： J1150基本参数如下：公称压力 Fg 500 kN滑块调节行程 S 1090mm标准行程次数 n 90 次/min

43、最大封闭高度 270mm活动台最低时 H2 400 mm活动台最高时 H1 200 mm封闭高度调节量 S 75 mm模柄孔尺寸（直径×深度） 50×80 mm工作台板厚度 t 80 mm五、 冲模压力中心的确定冲裁力合力的作用点称为冲模的压力中心。冲模设计时，冲模压力的中心应与冲床滑块中心一致，否则将降低模具寿命甚至损坏模具，所以，落料模、多凸模冲孔模和多工位连续模的设计，首先应该根据冲件图样确定模具的压力中心。利用解析法确定压力中心。假设将图样件分成四个基本段，设压力中心的位置坐标为、，各周边上作用的冲裁力分别为、。15压力中心坐标 对于规则的圆形图样而言：由所设计零件

44、为规则的圆形，因而，其中心坐标即为圆心所在位置。模具压力中心就在原点，即是在级进模第二工位零件的中心点。六、 凸、凹模间隙的确定凸、凹模之间的间隙对零件质量、冲裁力和模具寿命都有很大的影响，它是冲裁工作与模具设计中的一个主要工艺参数。凸、凹模刃口尺寸的计算，凸、凹模刃口尺寸精度决定得合理与否，直接影响冲裁件的精度及合理间隙值能否保证，也关系模具的加工成本和寿命。计算冲裁凸、凹模刃口尺寸计算原则：1、冲裁变形规律，即落料件尺寸与凹模尺寸相等，冲孔尺寸与凸模尺寸相同。2、零件的尺寸精度。3、合理的间隙值。4、磨损规律。即凹模尺寸磨损后变大，凸模尺寸磨损后变小，间隙磨损后变大。5、冲模的加工制造方法

45、。因而在计算刃口尺寸时应按上述原则进行保证冲出合格的零件。冲模的加工制造方法：1、根据冲裁变形规律，冲孔尺寸等于凸模尺寸，落料尺寸等于凹模尺寸，因而冲孔时，应以凸模为基准件。落料时应以凹模为基准件。基准件的尺寸应在零件的公差范围内。2、保证模具有一定的寿命，新模具的寿命间隙应是最小的合理间隙，磨损后到最大合理间隙。落料时凹模尺寸Dd应等于或接近零件的最小尺寸，而落料凸模尺寸，则为凹16模刃口尺寸减去最小合理间隙。冲孔时凸模的尺寸Dd应等于或接近于孔的最大尺寸。而冲孔凹模尺寸则为凸模刃口尺寸加上最小合理间隙。3、考虑冲模制造修理方便、将低成本，为使新模具的间隙值不小于最小合理间隙，一般凹模公差标

46、注成+d，凸模公差标注成-d。模具的制造公差大，可采用经济加工法，则制造方便，加工成本低，在零件的精度及合理间隙能保证的条件下不要把制造公差订得太紧若冲裁件没有标注公差，对于非圆形件按国家标准“非配合尺寸的公差数值”IT14精度处理，冲裁则按IT11精度制造。对于圆形件，一般按IT67精度制造模具。制造冲模的关键是控制凸、凹模刃口尺寸及其间隙合理。本设计才用凸、凹模分别加工方法，根据冲裁变形规律，具体计算如下： 冲孔尺寸等于凸模尺寸，所以冲孔时以凸模为基准件，落料尺寸等于凹模尺寸， 所以落料时以凹模为基准件（注：基准件的尺寸应在零件的公差范围内） 由于该为复杂的零件，所以采用凸模与凹模配合的加

47、工方法。落料以凹模为基准件，模具间隙由培植保证，模具制造公差不受间隙限制，还可放大基准件的制造工差，使加工容易，模具制造公差不必查表，直接由零件偏差求得。七、 凸、凹模刃口尺寸计算查表53，常用旋转体拉深零件坯料直径计算公式，得 根据已知条件得对于圆形类的简单且规则性冲裁件，采用凸模和凹模分别加工的方法。落料： 零件外径尺寸为，先确定基准件凹模刃口尺寸，再减去，便是凸模刃口尺寸。落料模： （3-5） （3-6）式中 ，落料凸、凹模刃口尺寸（mm）； 落料件外径公称尺寸（mm）；17 零件公差（mm）；最小合理间隙（mm）；凸模制造公差，可按IT6选用，（mm）；凹模制造公差，可按IT7选用，（

48、mm）；系数，与工件精度有关 工件精度为IT10级以上 =1 工件精度为IT1113级 =0.75 工件精度为IT14级 =0.5由以上公式，查冲压成形工艺与模具设计表35，37，得0.460mm，0.640mm，0.5。查冲压工艺及冲模设计表72，得=0.025 mm，=0.035 mm， 校核间隙：（0.6400.460）mm0.180mm，（0.0220.035）mm0.057 mm，由于<，因而标注凸、凹模刃口尺寸及公差即可。mmmm八、 冲模闭合高度的确定在确定模具闭合高度之前，应首先了解冲床的闭合高度，冲床的闭合高度是指滑块在上止点时，滑块底平面到工作台（不包括冲床底板的厚度

49、）的距离，冲床的调节螺杆可以上下调节，当滑块在下止点位置时，将螺杆向上调节，将滑块调整到最上位置时，滑块底面到工作台的距离称为冲床的最大闭合高度H最大，当滑块在下止点位置时，调节螺杆向下调节，将滑块调整到最下位置时，滑块底面到工作台的距离称为冲床的最小闭合高度H最小。如下图示：为使模具正常工作，模具闭合高度必须与冲床的闭合高度相适应，应介于冲床最大和最小闭合高度之间，应满足下式：18 图3-3 JB2361压力机结构图如果模具闭合高度小于冲床的最小闭合高度时，可采用垫板，其厚度为H1,关系式为： (3-7)其中和分别为模具安装在冲床垫板上时，冲床的最大和最小装模高度。初选压力机： J1150基

50、本参数如下：公称压力 Fg 500 kN滑块调节行程 S 1090mm标准行程次数 n 90 次/min最大封闭高度 270mm活动台最低时 H2 400 mm19 活动台最高时 H1 200 mm封闭高度调节量 S 75 mm模柄孔尺寸（直径×深度） 50×80 mm工作台板厚度 t 80 mm 按公式： 计算得： 所以算得模具总高度应满足 255195（单位为mm）20第四章 拉深拉深是把剪裁或着冲裁成一定形状的平板毛坯利用冲模变成开口空心工件的冲压工序。一、 零件拉深分析拉深时凸模和凹模与冲裁时不同，工作部分没有锋利的刃口，而是具有一定的圆角，利用拉深可以制得筒形、阶

51、梯形、锥形、球形、方盒 以及其他形状的复杂零件，零件尺寸小的只有几毫米，大的可以达到2到3毫米， 精度可以达到8到10级，表面光洁，因而在汽车、飞机、电器、仪表、电子等工业以及日常生活 用品的生产中，拉深工艺占有很重要的地位。它是冷冲压的的基本工序之一 。各类型的拉深件由于几何形状的不同，拉深中材料的应力状态和变形状态相差就很大，生产中出现的质量问题就不同， 因而工艺设计和模具设计的原则和方法都不一样，圆筒形零件的拉深是最近简单和典型的 ，本课程设计就是典型的拉深件 。零件的基本参数为： 材料： 08F （优质碳素结构钢） dcp： 58.2mm dcp圆圈部分中径 t： 2.9mm t零件厚度 d0： 52.3mm d0底部平面部分直径 rcp： 2.95mm