锥形件落料拉深复合模

1、毕业论文（设计）毕业论文（设计）学学 院：院：* * * * * *专专 业：业：材料成型及控材料成型及控制工程制工程学学 号：号：* * * * * * * * * * *学生姓名：学生姓名：* * * * * *指导老师：指导老师：* * * * * *带凸缘锥形件拉深成形工艺及落料拉深复合模设计带凸缘锥形件拉深成形工艺及落料拉深复合模设计 第一部分第一部分 工艺方案的确定工艺方案的确定 该零件是一个带凸缘锥形件，工件图如上图该零件是一个带凸缘锥形件，工件图如上图所示。材料为所示。材料为ST12，具有良好的冲压性能，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件的尺寸全部为自由公差，尺适合冲裁。工件的

2、尺寸全部为自由公差，尺寸精度低，普通冲裁就能满足要求，模具生寸精度低，普通冲裁就能满足要求，模具生产效率高、操作简便，适用于定型产品的大产效率高、操作简便，适用于定型产品的大批量生产。故选用冲压模具加工。批量生产。故选用冲压模具加工。该工件包括该工件包括 落料、拉深落料、拉深 两个基本工序，经分析可两个基本工序，经分析可有以下三种工艺方案根据这些基本工序，可以拟出有以下三种工艺方案根据这些基本工序，可以拟出如下几种工艺方案：如下几种工艺方案：方案一方案一先进行落料，再拉深，以上工序过程都采用单工序先进行落料，再拉深，以上工序过程都采用单工序模加工。模加工。方案二方案二落料、拉深全都在同一个复合

3、模中一次加工成型。落料、拉深全都在同一个复合模中一次加工成型。方案三方案三采用带料级进多工位自动压力机冲压，可以获得较采用带料级进多工位自动压力机冲压，可以获得较高的生产效率，而且操作安全。高的生产效率，而且操作安全。 根据设计需要和生产批量，综合考虑以上方案，根据设计需要和生产批量，综合考虑以上方案，方案二最适合。即落料、拉深在同一复合模中完成，方案二最适合。即落料、拉深在同一复合模中完成，这样既能保证大批量生产的高效率又能保证加工精这样既能保证大批量生产的高效率又能保证加工精度，而且成本不高，经济合理。度，而且成本不高，经济合理。 零件原材料分析零件原材料分析 本本零件采用零件采用ST12

4、ST12这种板材。这种板材。ST12ST12这个牌号其这个牌号其实最早是德国牌号，其实日本也用，后来国内钢实最早是德国牌号，其实日本也用，后来国内钢厂宝钢引入。厂宝钢引入。ST12ST12为冷轧碳钢，冲压等级为普为冷轧碳钢，冲压等级为普通冲压等级，通冲压等级，ST-ST-钢（钢（SteelSteel）、）、12-12-普通级冷轧普通级冷轧薄钢，相当于国际薄钢，相当于国际GB699GB699（优质碳素结构钢国家（优质碳素结构钢国家标准）中的标准）中的0808钢的热轧板。如果仅仅从含碳量上钢的热轧板。如果仅仅从含碳量上来讲：来讲：ST12ST12跟跟Q195Q195是一样的。是一样的。ST12ST

5、12与业内熟悉与业内熟悉的的Q215Q215、Q235Q235相比性能更加稳定，是一种很好相比性能更加稳定，是一种很好的冷冲压材料。总之的冷冲压材料。总之ST12ST12这种板料综合性能最这种板料综合性能最接近接近0808钢。抗拉强度为钢。抗拉强度为270270410Mpa,410Mpa,屈服强度屈服强度为为280Mpa,280Mpa,抗剪强度为抗剪强度为260260340Mpa340Mpa。断后伸长。断后伸长率（率（L0=80mmL0=80mm，b=20mmb=20mm）%28%28。2/dh) 3 . 025. 0(/2dh7 . 04 . 0/2dh8 . 0/2dh03387. 0/2

6、dh87. 0/Dt生产实际中，根据生产实际中，根据中锥形件拉深中锥形件拉深深锥形件拉深深锥形件拉深此零件中此零件中 介于浅锥形件和中锥形件之间。介于浅锥形件和中锥形件之间。把锥形件的拉深分为三类：浅锥形件拉把锥形件的拉深分为三类：浅锥形件拉深深第二部分第二部分 工艺计算工艺计算本零件属于简单的旋转体制件，呸料尺寸可以根据拉深前后本零件属于简单的旋转体制件，呸料尺寸可以根据拉深前后表面积不变，借助表面积不变，借助Pro/E软件求出软件求出 。 本零件选用成本较高的材料本零件选用成本较高的材料ST12进行成型实验进行成型实验（锻压技术第（锻压技术第38卷第卷第2期期 2013年年4月），实验选用

7、液月），实验选用液压成型设备，通过采取在模具压边圈上加环形槽等设压成型设备，通过采取在模具压边圈上加环形槽等设施，达到一次拉延成型。该拉延成型方法具有生产效施，达到一次拉延成型。该拉延成型方法具有生产效率高、成产成本低等特点，适合于定型产品的大批量率高、成产成本低等特点，适合于定型产品的大批量生产。生产。浅锥形件用压边一般均可一次拉成。浅锥形件用压边一般均可一次拉成。0 . 1/Dt这种情况下，中锥形件一般需要两次或三次才能拉成这种情况下，中锥形件一般需要两次或三次才能拉成此零件此零件合理选择机床类型及调整参数合理选择机床类型及调整参数 压力机的拉延速度是影响成形质量的一个重要因素，拉延压力机

8、的拉延速度是影响成形质量的一个重要因素，拉延速度过快容易产生废品。经过试冲测算，钢件的拉延速度应该速度过快容易产生废品。经过试冲测算，钢件的拉延速度应该 。 其次，其次， 在压力机的下工作台安装的气在压力机的下工作台安装的气垫杆是否与压力机的下工作台上平面齐平，垫杆是否与压力机的下工作台上平面齐平， 也是直接影响零也是直接影响零件成形质量的一个因素。件成形质量的一个因素。 根据以上分析进行试冲生产，结果表明：根据以上分析进行试冲生产，结果表明： 在同等条件下，在同等条件下，采用机械压力机成形时，零件产生裂纹；而采用采用机械压力机成形时，零件产生裂纹；而采用油压机成形时，则可以避免零件裂纹的产生

9、。因此，在选油压机成形时，则可以避免零件裂纹的产生。因此，在选择设备时，应优先选用型号为择设备时，应优先选用型号为 油压机油压机（ 徐州压力机械股份有限公司制造，徐州压力机械股份有限公司制造， 油压机的行程油压机的行程速度为速度为 ）；压力机的气垫销要与压力机）；压力机的气垫销要与压力机下工作台的上平面齐平；根据材料情况进行试冲，下工作台的上平面齐平；根据材料情况进行试冲， 调整压力调整压力机气垫压力，机气垫压力， 将气垫压力调整在将气垫压力调整在 之间。之间。minZ YX27YX27100100油压机主要参数：油压机主要参数：公称压力公称压力 1000KN1000KN滑块行程滑块行程 30

10、0mm300mm开口高度开口高度 650mm650mm 工作台尺寸工作台尺寸 650mm650mm800mm 800mm 排样图排样图 加工此零件为大批大量生产，冲压件的材料费用约占总成本的加工此零件为大批大量生产，冲压件的材料费用约占总成本的60%60%80%80%之多。因此，材料利用率每提高之多。因此，材料利用率每提高1%1%，则可以使冲件的成本降低，则可以使冲件的成本降低0.4%0.4%0.5%0.5%。在冲压工作中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义。在冲压工作中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量的生产中，较好的确定冲件的形状尺寸和合理的排样，特别是在大批量的生产

11、中，较好的确定冲件的形状尺寸和合理的排样的降低成本的有效措施之一。的降低成本的有效措施之一。 同时属于工艺废料的搭边对冲压工艺也有很大的作用。通常，搭同时属于工艺废料的搭边对冲压工艺也有很大的作用。通常，搭边的作用是为了补充送料是的定位误差，防止由于条料的宽度误差、边的作用是为了补充送料是的定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料时的步距误差以及送料歪斜误差等原因而冲出残缺的废品，从而送料时的步距误差以及送料歪斜误差等原因而冲出残缺的废品，从而确保冲件的切口表面质量，冲制出合格的工件。同时，搭边还使条料确保冲件的切口表面质量，冲制出合格的工件。同时，搭边还使条料保持有一定的刚度，保证条料的顺利行

12、进，提高了生产率。搭边值得保持有一定的刚度，保证条料的顺利行进，提高了生产率。搭边值得大小要合理选取。大小要合理选取。 8.0a11.0a 查表查表2-7 2-7 搭边值搭边值 工件间工件间 侧面侧面8 .115aDs11172aDB%6 .76%100%1000ABFFF制件的毛坯为简单的圆形件，而且尺寸比较小，考虑到操作方制件的毛坯为简单的圆形件，而且尺寸比较小，考虑到操作方便，宜采用单排。便，宜采用单排。条料宽度与导料板间距的确定：条料宽度与导料板间距的确定：进距进距 条料宽度条料宽度 选择条料规格为：选择条料规格为：1.0mm1.0mm700mm700mm1400mm1400mm一个步

13、距内材料利用率可一个步距内材料利用率可用以下公式计算：用以下公式计算： 改进模具气垫板结构改进模具气垫板结构曲面零件拉深成形过程中曲面零件拉深成形过程中, , 悬空区易发生内皱悬空区易发生内皱. .为了消除内皱为了消除内皱, ,最常最常用的方法是设置拉深筋。用的方法是设置拉深筋。拉深筋的作用：拉深筋的作用：（1 1）增加进料的阻力）增加进料的阻力 由于有拉深筋，压边圈下面的毛坯经过反由于有拉深筋，压边圈下面的毛坯经过反复变形，增加了毛坯向凹模内流动的阻力，加大了径向拉应力，使毛复变形，增加了毛坯向凹模内流动的阻力，加大了径向拉应力，使毛坯的塑形变形量增大，从而提高拉深件的刚度。坯的塑形变形量增

14、大，从而提高拉深件的刚度。（2 2）使各处进料阻力均匀）使各处进料阻力均匀 由于直线部分的进料阻力小，而圆角由于直线部分的进料阻力小，而圆角部分进料阻力大，若在直线部分放置拉深筋，则可使直线和圆角部分部分进料阻力大，若在直线部分放置拉深筋，则可使直线和圆角部分进料阻力均匀，防止起皱和开裂。进料阻力均匀，防止起皱和开裂。（3 3）降低了对压边面接触的要求）降低了对压边面接触的要求 有了拉深筋，使压边面的接触有了拉深筋，使压边面的接触状态对拉深的影响可以减小，降低了对压边面的要求。如不用拉深筋状态对拉深的影响可以减小，降低了对压边面的要求。如不用拉深筋不仅对压边面要求高，而且压边面容易磨损，影响拉

15、深件品质。不仅对压边面要求高，而且压边面容易磨损，影响拉深件品质。（4 4）调整压边力）调整压边力 在单动压力机上调整气垫压力，在双动压力机在单动压力机上调整气垫压力，在双动压力机上调整外滑块四个角的高低，只能粗略的调整压边力，并不能完全控上调整外滑块四个角的高低，只能粗略的调整压边力，并不能完全控制各处进料量符合拉深件变形要求，故用拉深筋辅助调节各处压边力制各处进料量符合拉深件变形要求，故用拉深筋辅助调节各处压边力。综上所述：通过以上改进措施。采取综上所述：通过以上改进措施。采取调整机床压边力、调整机床压边力、 在模具压边圈上加在模具压边圈上加工环形槽（拉深筋）、在零件毛坯上工环形槽（拉深筋

16、）、在零件毛坯上放塑料布润滑等措施，可将两次成形放塑料布润滑等措施，可将两次成形改进为一次成形。选用一套模具，既改进为一次成形。选用一套模具，既可以提高零件的合格率，还可以节省可以提高零件的合格率，还可以节省一套成型模具，减少了一套成型工序一套成型模具，减少了一套成型工序，提高了生产效率与经济效益。，提高了生产效率与经济效益。第三部分第三部分 模具结构设计模具结构设计 模具采用倒装式。模座下的缓冲器兼作压边与模具采用倒装式。模座下的缓冲器兼作压边与顶件，另外还设有弹性卸料装置的弹性顶件装顶件，另外还设有弹性卸料装置的弹性顶件装置。这种结构的优点是操作方便，出件畅通无置。这种结构的优点是操作方便

17、，出件畅通无阻，生产效率高，缺点是弹性卸料板使模具的阻，生产效率高，缺点是弹性卸料板使模具的结构变复杂结构变复杂, ,要简化可以采用刚性卸料板，其缺要简化可以采用刚性卸料板，其缺点是拉深件留在刚性卸料板中不易取出，带来点是拉深件留在刚性卸料板中不易取出，带来操作上的不便，结合本次设计综合考虑，拉深操作上的不便，结合本次设计综合考虑，拉深较深卸料力大较深卸料力大, ,采用弹压卸料。采用弹压卸料。从生产量和方便操作以及具体规格方面考虑，从生产量和方便操作以及具体规格方面考虑，选择后侧导柱模架。选择后侧导柱模架。由凹模外形尺寸由凹模外形尺寸L=225mm，在按其标准选择具体，在按其标准选择具体结构尺

18、寸如下：结构尺寸如下：45200250502002501803543115357050模具闭合高度模具闭合高度 MAX 230mm MIN 190mm上模板上模板导柱导柱下模板下模板导套导套凸缘模炳凸缘模炳 装配图 本模具可完成落料、拉深两个工序。本模具可完成落料、拉深两个工序。 模具工作时，模具处于开启状态下，条料由模具工作时，模具处于开启状态下，条料由凹模和挡料销定位并自右向左送进，上模下行，凹模和挡料销定位并自右向左送进，上模下行，弹压卸料板兼压料板将料压住的情况下，凸凹模弹压卸料板兼压料板将料压住的情况下，凸凹模的外形与凹模的相互作用将毛坯冲下，完成落料的外形与凹模的相互作用将毛坯冲下

19、，完成落料工作，随即由于上模继续下行，进入拉深工作，工作，随即由于上模继续下行，进入拉深工作，此时凸凹模的内孔成为拉深时的凹模，与拉深凸此时凸凹模的内孔成为拉深时的凹模，与拉深凸模相互作用开始拉深，直到拉深凸模部分进入凸模相互作用开始拉深，直到拉深凸模部分进入凸凹模内所得制件为带凸缘拉深件，这时拉深工作凹模内所得制件为带凸缘拉深件，这时拉深工作完成。用压力机的气垫压边，可获得较大的压边完成。用压力机的气垫压边，可获得较大的压边力，压力和行程的大小也容易调节，另外，可使力，压力和行程的大小也容易调节，另外，可使模具结构简单。气垫压力是通过托杆传到压边圈模具结构简单。气垫压力是通过托杆传到压边圈上

20、进行压边的。上进行压边的。 工件制出后，上模上行，制件若留在上模内工件制出后，上模上行，制件若留在上模内，则打杆和推件块起作用，把工件从凸凹模中推，则打杆和推件块起作用，把工件从凸凹模中推出；制件若包在凸模上，靠装在下模座上的通用出；制件若包在凸模上，靠装在下模座上的通用弹顶器通过顶杆和推板将制件推离凸模。弹顶器通过顶杆和推板将制件推离凸模。 该模具采用弹压卸料，模具结构简单，调整使用该模具采用弹压卸料，模具结构简单，调整使用方便，适用于薄料拉深。方便，适用于薄料拉深。复合模的装配复合模的装配复合模一般以凸凹模作为装配基件。其装配顺序为：复合模一般以凸凹模作为装配基件。其装配顺序为：装配模架，导套与上模座采用装配模架，导套与上模座采用H7/r6H7/r6配合，导柱与下模配合，导柱与下模座采用座采用R7 /h6R7 /h6基轴制配合：装配凸凹模组件（凸凹模基轴制配合：装配凸凹模组件（凸凹模及其固定板）和凸模组件（凸模及其固定板）；将凸及其固定板）和凸模组件（凸模及其固定板）；将凸凹模组件用螺钉和销钉安装固定在指定模座（正装式复凹模组件用螺钉和销钉安装固定在指定模座（正装式复合模为上模座，倒装式复合模为下模座）的相应位置上合模为上模座，倒装式复合模为下模座）的相应位置上；以凸凹模为基准，将凸模组件及凹模初步固定在另；以凸凹模为基准，