轴端盖罩冷冲压工艺及模具设计论文（机械CAD图纸）

1、摘摘 要要冲压生产是一种先进的金属加工方法。它是利用模具和冲压设备对板材金属进行加工，通过冲压生产可以获得所属要的零件形状和尺寸。本课题是轴端盖罩零件的冲压模具的设计，本产品外形是圆形，根据设计零件的尺寸、材料、生产批量等要求，分析零件的工艺性，根据工件的形状和批量，对模寿命有一定要求，故采用有废料排样方法，确定冲裁工艺路线方案，从而设计一套复合模具，本次模具选取的是简单的二次拉深工艺模，综合考虑冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求及冲压设备与制模条件，操作方便与安全。模具 1：落料拉深复合模和模具 2：第 2 次拉深模，第一副模具是落料拉深复合模，卸料采用弹性（弹簧）卸料结构，工件采用推件块

2、刚性推出，推出机构装在上模部份，压边装置装在下模部份，采用弹性（弹簧）结构，同时也起向上推件作用。条料采用手动送料装置，样时工件之间以及工件与条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。还可以使条料有一定的刚度，便于送进。由于第一副模具是落料拉深复合模，只需考虑落料的排样，故采用单排直排方式。采用单排直排方式在保证工件的尺寸和形状位置精度要求的同时，尽量的提高材料的利用率和生产效率。随着计算机技术的不断发展，采用 CAD/CAE/CAM 一体化技术可以准确、快速的完成模具设计制造。本文主要是介绍说明了轴端盖罩零件成形的各个工序及其模具的设计及尺寸计算，在结构设

3、计的同时，对主要零件的设计和装配要求技术进行了分析。设计时考虑到模具设计合理、简单，便于制造和修模，有利于缩短模具生产制造周期，降低成本。关键词关键词：盖罩零件；冲压工艺；复合模；模具设计AbstractStamping production is a kind of advanced metal processing method. It is the use of mould and stamping equipment to carry on the processing of sheet metal. Through stamping production, we can get th

4、e shape and size of the parts which we need. This topic is about the design of the stamping mould for the shaft end cover parts. According to requirements of part size, material, production batch, etc. we should analyze the manufacturability of parts, and determine a medium manufacture route to desi

5、gn a set of compound mould. The mould selection of deep drawing technology is a simple quadratic model, considering the shape of the stamping characteristics, size, accuracy and stamping equipment and molding conditions, convenient operation and safety. Mold 1: blanking deep drawing die and mould 2:

6、 the second drawing die, first deputy die blanking, deep drawing composite modulus is discharging structure of elastic unloading (spring), artifacts using push a piece of rigid, launch mechanism mounted on the upper die, blank holder device installed in mold parts, the structure of elastic (spring),

7、 and push up a role as well. Manual feeding device for the strip material, article sample between artifacts and artifact and between the material side of excess stock is called on. On the position error compensation, ensure rushed out of the qualified parts. Can also make the strip material has cert

8、ain rigidity, easy to into. As the first vice mould is blanking, deep drawing composite modulus, just consider the layout of blanking, the single straight line method is adopted.We not only should ensure the size and shape of the workpiece position accuracy requirements, but also try to improve mate

9、rial utilization and production efficiency. Along with the unceasing development of computer technology, it is accurate and fast to use the integration technology of CAD/CAE/CAM to complete the die designing and manufacturing. This paper mainly illustrates the shaft end cover parts forming process a

10、nd the mold of each design and size calculation, the structural design of the main parts, meanwhile, the design and assembly required technologies are analyzed. When designing, we consider that the die structure should be reasonable and simple to manufacture and repair and advantageous to reduce the

11、 manufacturing cycle of die production and the costs. Keywords: shaft end cover parts; Stamping process; Composite modulus; Die design目目 录录摘 要.IIIAbstract .IV目 录 .V1 绪论.11.1 本课题的研究内容和意义.11.2 国内外的发展概况.31.3 本课题应达到的要求.52 冲压工艺设计.62.1 冲压件简介.62.2 冲压件的工艺性分析.82.3 冲压工艺方案的确定.102.4 冲压工艺计算.112.4.1 工件的毛坯尺寸计算.112

12、.4.2 工序分析.122.4.3 拉深尺寸计算.132.4.4 工序汇总.172.4.5 各工序尺寸公差的确定.172.5 产品所需模具.173 落料拉深模设计.203.1 模具结构.203.2 确定其搭边值.203.3 确定排样图.213.4 材料利用率计算.223.5 凸、凹模刃口尺寸的确定.22落料部份凸、凹模刃口尺寸的确定.223.5.2 拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差.243.6 落料拉深复合模冲压力.253.6.1 落料部分冲压力.253.6.2 拉深部分冲压力.263.6.3 落料拉深复合模总冲压力.273.7 压力机选用.273.8 压力中心计算.293.9 落料拉深模主要

13、零部件的结构设计.293.9.1 落料凹模的结构设计.293.9.2 落料凸模的结构设计.313.9.3 条料定位零件的设计.313.9.4 落料卸料板设计.323.9.5 凸凹模（落料凸模）固定板设计.323.9.6 凸凹模（落料凸模）垫板设计.333.9.7 拉深凹模的结构设计.343.9.8 拉深凸模设计.353.9.9 压边圈设计.353.9.10 推件块设计.363.10 标准件确定.363.10.1 模架确定.363.10.2 弹性组件设计.373.10.3 卸料螺钉确定.383.10.4 上模螺钉确定.383.10.5 上模销确定.383.10.6 下模螺钉确定.383.10.7

14、 下模销确定.383.10.8 模柄确定.393.10.9 推杆确定.393.10.10 模柄上固定螺钉的确定.393.10.11 拉深凸模上固定螺钉的确定.393.10.12 下模推杆的确定.393.10.13 弹顶器的确定.393.11 模具闭合高度、校验压力机.404 二次拉深模具设计.414.1 确定模具的结构形式.414.1.1 正、倒装结构的选择.414.1.2 工件定位方式选择.424.1.3 推件方式的选择.424.1.4 压边方式的选择.424.1.5 导向方式的选择.424.2 拉深凸、凹模工作部分尺寸的确定.424.2.1 拉深凸、凹模刃口尺寸确定原则.424.2.2 拉

15、深凸、凹模工作部分尺寸和公差.424.3 二次拉深模的冲压力计算.434.3.1 拉深力.434.3.2 压边力.434.3.3 拉深部分总冲压力.444.4 压力机选用.444.5 压力中心计算.444.6 拉深模主要零部件的结构设计.444.6.1 拉深凹模的结构设计.444.6.2 拉深凸模设计.454.6.3 压边定位圈设计.464.6.4 推件块设计.474.6.5 限位装置设计.474.7 标准件确定.484.7.1 模架确定.484.7.2 上模螺钉确定.484.7.3 上模销确定.484.7.4 模柄确定.494.7.5 模柄防转紧定螺钉的确定.494.7.6 带螺纹推杆的确定

16、.494.7.7 带螺纹推杆螺母的确定.494.7.8 弹性元件设计.494.7.9 弹顶器的确定.504.7.10 拉深凸模上固定螺钉的确定.504.7.11 带肩推杆的确定.504.8 模具闭合高度、校验压力机.505 结论与展望.525.1 结论.525.2 不足之处及未来展望.52致 谢.53参考文献.541 绪论绪论1.1 本课题的研究内容和意义本课题的研究内容和意义冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行变形加工，且主要采用板料来加工成所 需零件， 所

17、以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一。冲压成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法，具有很多独特的优势，其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等优点，是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术，在制造业中具有很强的竞争力，被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。近几十年来，冲压技术有了飞速的发展，它不仅表现在许多新工艺与新技术在生产的广泛应用上，如：旋压成形、软模具成形、高能率成形等，更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了质的飞跃。冲压作业方式的进化，冲压自

18、动化生产的实现使冲压制造的概念有了本质的飞跃。结合现代技术信息系统和现代化管理信息系统的成果，由这三方面组合又形成现代冲压新的生产模式-计算机集成制造系统 CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）。把产品概念形成、设计、开发、生产、销售、售后服务全过程通过计算机等技术融为一体，将会给冲压制造业带来更好的经济效益，使现代冲压技术水平提高到一个新的高度。在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算机技术等方面的知识后，已经形成了冲压学科的成形基本理论。以冲压产品为龙头，以模具为中心，结合现代先进技术的应用，在产品的巨大市场需求刺激和推动

19、下，冲压成形技术在国民经济发展、实现现代化和提高人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三大要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。现代冲压生产是一种大规模继续作业的制造方式，由于高新技术的参与和加入，冲压生产方式由初期的手工操作逐步进化为集成制造。生产过程逐步实现机械化、自动化、并且正在向智能化、集成化的方向发展。实现自动化冲压作业，体现安全、

20、高效、节材等优点，已经是冲压生产的发展方向。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。（1）冲压加工的生产效率较高，操作方便，易于实现机械化与自动化。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量，而模具的寿命一般较长，所以冲压的质量稳定，互换性好，具有“一模一样”的特征。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种比较

21、节省材料，节能的加工方法，所以冲压件的成本较低。由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。总的概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到

22、要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，根据组合的方法不同，又可将其分为复合，级进，复合-级进三种组合方式。复合冲压在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法。级进冲压在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。复合级进在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两

23、部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件进行定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。此设计针对所给的零件进行了一套冷冲压模具的设计，其中设计内容为分析零件 的冲裁工艺性（材料、工件结构形状、尺寸精度），拟定零件的冲压工艺方案及模具结构，排样，裁板，计算冲压工序压力，选用压力机及确定压力中心，计算凸凹模刃口尺寸，主要零、部件的结构设计和加工工艺编制，压力机的校核

24、。本设计题目为轴端盖罩的冷冲压及模具设计，冷冲压模具设计是为模具设计与制造专业学生在学完基础理论课，技术基础课和专业课后所设置的一个重要的实践性教学环节。用模具生产的制件具有高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗性，是其他加工制造方法所不能比拟的。对做毕业设计的毕业生有一定的设计设计目的及意义。“冷冲压模具设计”等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。3. 掌握冷冲压模具设计的基本技能，如计算，绘图，查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。本课题的意义是：通过对该零件模具的设计，进一步加强了设计者冷冲模设计的基础，为设计更复杂的冷冲模具做好了铺垫和吸取了更深刻的经验。本课题的要

25、求是：1.系统总结，巩固过去所学基础课和专业课的知识。2.运用所学只是解决模具领域内的实际工程问题，一次进行综合知识的训练。3.通过某项具体工程设计和实验研究，达到多种综合能力的培养，掌握技术和科研的基本过程和基本方法。4.提高和运用于工程技术有关的人文科学，价值工程的技术经济的综合知识同时，冷冲压模具的整体过程是从分析总体方案开始直到完成全部技术设计，这些期间需要通过计算，绘图和修改等步骤。在设计过程中应注意的以下的问题：合理选择模具结构根据零件图样及技术要求，结合生产实际情况，提出模具结构方案、分析比较、选择最佳结构。采用标准零部件应尽量选用国家标准件及工厂冲模标准件。使模具设计典型化及制

26、造简单化，缩短设计制造周期，降低成本。其它1 对导柱、导套的要求：模具完全对称时两导柱的导向直径不易设计得相等，避免合模时误装方向而损坏模具刃口。导套长度的选取应保证开始工作的导柱进入导套 1015mm。2 取放制件方便：设计拉深模时，所选设备的行程应是拉深深度（即拉深件高度）的 22.5 倍。1.2 国内外的发展概况国内外的发展概况目前，我国模具近年来发展很快，据不完全统计，2003 年我国模具生产厂点约有 2万多家，从业人员约 50 多万人，2004 年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满，分别比 2003 年增长 18%、32.4%和 45.9%。进出口之比 20

27、04年为 3.69:1，为净进口量较大的国家。在 2 万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中产值过亿元的模具企业只 20 多家中型企业几十家，其余都是小型企业。近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品，专业模具厂数量增加，能力提高较快，“三资”及私营企业发展迅速，国企股份制改造步伐加快等。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不断增长。近年来卸模具工业一直以 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的变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也

28、得到了快速的发展。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。目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与发达国家的模具相比差距相当大。远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足：第一体制不顺，基础薄弱。“三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国

29、企改革也在进行之中。但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。第二，开发能力较差，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合1 万美元，国外模具工业发达国家大多是 15-20 万美元，有的高达 2530 万美元。与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。第三，工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低，虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和 CAD/CAM 应用覆

30、盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低等带来中国模具企业钳工比例过高等问题。第四，专业化、标准化、商品化的程度低、协作差，由于长期以来受“大而全”、“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占 45%左右，其余为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响卸对模具制造周期影响尤甚。第五，模具材料及模

31、具相关技术落后，模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本、国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差等也直接影响模具水平的提高。例如：精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低，AD/CAE/CAM技术的普及率不高，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、复杂和长寿命的模具依赖进口。随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压加工作为现代工业领域内重要的生产手段之一，更加体现出其特有的优越性。在现代工业生产中，由于市场竞争日益激烈，产品性能和质量要求越来越高，更新换代的速度越来越快，冲压产品正朝着复杂化、多样化

32、高、性能、高质量方向发展，模具也正朝着复杂化、高效率、高精度、长寿命方向发展。随着计算机技术和制造技术的迅速发展卸冲压模具设计与制造技术正由手工设计，依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计CAD，数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造CAD/CAM技术转变。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度卸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/E、I-DEAS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并且成功应用于冲压模的设计中。

33、未来冲压模具的发展趋势: 模具行业在今后的发展中。首先要更加关注其产品结构的战略性调整，使结构复杂、精密度高的高档模具得到更快的发展。我们的模具行业要紧紧的跟着市场的需求发展。没有产品的需求、产品的更新换代，就没有模具行业的技术进步，也就没有模具产品的上规模、上档次。如汽车生产中90%以上的零部件都要依赖模具成型。在电子产品中，冲压件约占80%85%，在汽车农业机械产品中，冲压件约占75%80%。在轻工产品中，冲压件约占90%以上。此外，在航空及航天工业生产中，冲压件也占有很大的比例。在珠三角和长三角，为汽车行业配套的模具产值增长达40%左右。而模具技术水平的高低在很大程度上决定着产品的质量、

34、效益和新产品的开发能力。已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。其次要积极推进中西部地区模具产业的发展，努力缩小发达地区和不发达地区的差距。中西部很多地区已经意识到模具产业的发展对制造业的重要作用。如陕西、四川、河北等模具生产有了很大的发展，将在未来写下新的篇章。 本课题本课题应达到的要求应达到的要求课题研究内容零件冲压模具设计原始资料及设计技术要求如下：图 1-1 零件图设计技术要求如下：1.年生产量：50 万件4.要求图纸设计规范，符合制图标准5.要求毕业设计论文叙述清楚，设计计算准确，论文格式规范研究内容如下：2 冲压工艺设计冲压工艺设计 冲压件简介冲压件简介形状和尺寸如下图所示。

35、材料为 08F 钢，板材厚度 mm，生产批量 50 万件，带凸缘的拉深件。零件图如下：图 2.1 零件图1. 已注公差尺寸分析2. 已注公差尺寸有 1 个：，这个尺寸属于冲裁类尺寸。14. 009查表 2-1 平冲压件尺寸公差（即查参考文献1，P1P2，表 1 平冲压件尺寸公差） ，得 9 的公差等级为：ST7。再查表 2-2 平冲压件尺寸公差等级选用（即查 P6，表A1） ，得：9 的公差等级中等；表 2-1 平冲压件尺寸公差1基本尺寸材料厚度公 差 等 级大于至大于至ST3ST4ST5ST6ST7ST8ST9ST10ST1110 2-2 平冲压件尺寸公差等级选用1

36、公 差 等 级加工方法尺寸类型ST1ST2ST3ST4ST5ST6ST7ST8ST9ST10ST11普通冲裁外形内形孔中心距孔边距从图中分析可知，共有 5 个尺寸未注公差，35、R1、R1、20、30。查相应国标确定其公差和偏差。对照参考文献2 GB/T 150552007，P1P2，这 5 个尺寸可分为三类。第一类，未注公差冲裁件线性尺寸，尺寸有：35；第二类，未注公差成形件线性尺寸，尺寸有：20、30；第三类，未注公差成形圆角半径线性尺寸，尺寸有：2个 R1。下面查对应表确定其公差和偏差。第一类，未注公差冲裁件线性尺寸，查表 2-3 未注公差冲裁件线性尺寸的极限偏差（即参考文献2，P3，表

37、 1 未注公差冲裁件线性尺寸的极限偏差），公差等级取 m 级，可得尺寸 35 的公差和偏差0.30，最终尺寸为：350.30。表 2-3 未注公差冲裁件线性尺寸的极限偏差2基本尺寸材料厚度公差等级大于至大于至fmcv13131143641146304114301204第二类，未注公差成形件线性尺寸，查表 2-4 未注公差成形件线性尺寸的极限偏差（即参考文献2，P3P4，表 2 未注公差成形件线性尺寸的极限偏差），公差等级取 m级，可得尺寸 20、30 的公差和偏差，最终这 2 个尺寸为：200.40，300.40。表 2-4 未注公差成形件线性尺寸的极限偏差2基本尺寸材料厚度公差等级大于至大于

38、至fmc201140.806304第三类，未注公差成形圆角半径线性尺寸，查表 2-5 未注公差成形圆角半径线性尺寸的极限偏差（即查参考文献2，P5，表 2 未注公差成形圆角半径线性尺寸的极限偏差），可得这 2 个 R1 尺寸的公差和偏差，最终尺寸为：。00. 130. 01R表 2-5 未注公差成形圆角半径线性尺寸的极限偏差基本尺寸3366101018183030极限偏差最终带全公差的产品图如图 2.2 所示。图 2.2 带公差的产品图 冲压件的工艺性分析冲压件的工艺性分析工艺分析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

39、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。一、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：1冲压件的外形为圆形，外形简单均匀，适宜冲裁。2冲压件无细长的旋臂与窄槽，模具结构简单，适合冲裁。3材料为 08F 钢，是常用的冲裁拉深材料，具有良好的冲裁性能和较好的拉深性能。4冲压件尺寸属于装配要求精确尺寸，此尺寸可定为加工尺寸。5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

40、生产时，常采用简单模或复合模，以降低模具制造费用。6冲压件的拉深部分直径尺寸要求不高，不需作整形。表面粗糙度要求不大，拉深变形量很大，容量引起破裂，需作多次拉深。7圆角半径最小为 R1，满足 2t 拉深圆角半径要求，不需整形。综上所述，此工件适宜冲裁和拉深。二、冲压件工艺分析如下：1图形分析形状较简单，且左右、前后对称，主要是拉深形状。2尺寸分析尺寸公差要求不高。3材料08F，是适合拉深的钢，但拉深较深时，需考虑周全。08F 钢强度、硬度很低，而塑性、韧性极高，具有良好的冷变形性和焊接性，正火后切削加工性尚可，退火后导磁率较高，剩磁较少，但淬透性、淬硬性极低。故冷加工时，应采用消除应力热处理，

41、或水韧处理，防止冷加工断裂。08F 钢的塑性很好，主要用来制造冷冲压件。锰的在钢中起到增加弹性强度的作用，因此在符合要求的情况下，含量可以有偏差查 GB/T 699-1999优质碳素结构钢：08F 钢为优质碳素结构钢。其化学成分：C：0.050.11%Mn：0.250.50%Si：0.03%以下S：0.035%以下P：0.035%以下。力学性能:抗剪强度 （MPa）：220310抗拉强度 b（MPa）：280390屈服强度 s（MPa）：175（18）伸长率 5（%）：35断面收缩率 （%）：60硬度：未热处理，131HB特性：强度低和硬度、塑性、韧性好，易于深冲、拉延、弯曲和焊接。用途：钢板

42、用作深冲压和深拉延的容器，如搪瓷制品、仪表板、汽车驾驶室盖板等。圆钢用作心部强度要求不高的渗碳或氰化零件。热处理工艺：推荐热处理/ ：正火 930 正火推荐保温保温时间30min，空冷；淬火推荐保温时间30min，70.80 和 85 钢油冷，其余钢水冷；回火推荐保温时间1h。4批量50 万件，批量不是很大。5冲压工序初步分析确定为：落料、拉深、冲孔、切边。6冲裁间隙查表 2-6 冲裁模刃口初始值间隙（即查参考文献3，P35 页，表 2-13） ，得双面间隙：Z0.040.06mm。表 2-6 冲裁模刃口初始值间隙3材料名称45；T7，T8(退火)；磷青铜(硬)；铍青铜(硬)10，15，20

43、冷轧钢带；30 钢板；H62，H68(硬)；2A12，硅钢片Q215，Q235；08，10，15；H62，H68(半硬)；磷青铜(软)；铍青铜(软)H62，H68(软)；纯铜(软)；3A12，5A02，1060，1050A，1035，1200，8A06，2A12力学性能HBW190Rm600MPaHBW=140190Rm400600MPaHBW=70140Rm300400MPaHBW70Rm300MPa初 始 间 隙厚度ZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax0.012.3 冲压工艺方案的确定冲压工艺方案的确定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

44、析冲压工艺、冲压次数，工艺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。适当整合各冲压工序，需要多副模具，此类模具经济成本低，制造方便。方案二：复合模。整个产品采用一副复合模具，此模具结构复杂，设计难度大，技术难点较多，但制造方便，成本低，试模调整难度大。方案三：级进模。本零件较大，模具相对较大，模具结构复杂，模具调试难度大，制造工艺难度大、成本高，同时量不大，相对成本很高。由于方案二模具结构复杂，技术难点太大，不宜采用；方案三，由于产量太低，制造成本高，也不宜采用，因此选用方案一。 冲压工艺计算冲压工艺计算 工件的毛坯尺寸计算工件的毛坯尺寸计算由于工件主要成型的工序是拉

45、伸，工件的变形主要在拉深处，此工件是带凸缘的零件。由于材料厚度 t=0.5，材料很薄，根据图中尺寸要求，按外形尺寸计算，先将产品尺寸转化为外形尺寸，去除与拉深无关的结构（即下部圆孔） ，结果如下图所示：图 2.3 外形尺寸1.修边余量拉深用的板料存在着各向异性，在实际的生产中毛坯的中心和凸、凹模的中心也不可能完全重合，因此拉深件口部不可能很整齐，通常需要有修边工序，以切去口部不整齐的部分。为此，在计算毛坯时，应预先加上修边余量。凸缘直径 dt=35，d=20，相对凸缘直径 dt/d=35/20=1.75查表 2-7 有凸缘拉深件的修边余量（即查参考文献3，P120 页，表 4-3） ，得：修边

46、余量 =mm因此工件的外沿直径为 dt=35+2=39mm表 2-7 有凸缘拉深件的修边余量3拉深相对高度 dt/d 或 Bt/B凸缘直径 dt(或 Bt)250图 2.4 含修边余量外形图2.毛坯尺寸计算由于工件是凸字型回转体形状，因此工件展开后是一个圆形片，可以直接计算工件的实际尺寸，根据参考文献3，P121 页，公式 4-2，算可知毛坯直径计算公式： （2-1）niiaAD144由于形状复杂，计算有点繁，故利用计算机和 CAD/CAM 软件进行计算，计算结果总体积为：V=1468.0291mm3，根据体积不变的原理，因此毛坯直径：06.615 . 01468.029122tVD值得注意的

47、是，在确定复杂拉深件的毛坯尺寸和形状时，由于实际情况比较复杂，影响因素很多，如板材的厚度变化、模具的间距大小、模具的尺寸公差等，所以一般是先根据上述公式进行初步计算，然后在通过试验加以修正确定。由于条件有限不能通过试验进行修正，根据前人的经验，在拉深时材料会变薄，毛坯可小一些，考虑拉深回弹，需多拉一些，综合考虑，毛坯直径选为 D=61mm，总体积 V=mm3。3.是否采用压边圈已知相对厚度 t/D=/61=%，查表 2-8 采用或不采用压边圈的条件（即查参考文献3，P128 页，表 4-10）得，第一次拉深时必须采用压边圈，以后各次拉深，如果 t/D1.0%或拉深系数 mn0.8，仍要用压边圈

48、。表 2-8 采用或不采用压边圈的条件3第一次拉深以后各次拉深拉深方法(t/D)100%m1(t/D)100%mn用压边圈可用压边圈不用压边圈 工序分析工序分析按照产品件的冲压工序看，主要是拉深，通过运用 CAD/CAM 三维软件仿真，初步得出冲压工序过程，落料拉深冲孔切边。这 4 个工序中难点是拉深，下面主要分析拉深次数、拉深系数、各次拉深后的形状和尺寸。2.4.3 拉深尺寸计算拉深尺寸计算下面采用查表法。由于材料薄，转化为外形尺寸，如图 2.4 所示，d=20，高度 h=29.5，dt=dF=39t/d=t/d=/20=%，dF/d1=39/20=1.95，d/dt=20/39=0.74，

49、相对高度：h/d=29.5/20=1.475，总拉深系数：m=d/D=20/61查表 2-8 带凸缘圆筒形件第一次拉深时的拉深系数极限值（即查参考文献4，P73页，表 2-21）得，拉深极限系数应略小于 0.42，故取 0.41，因本工序拉深系数为 0.34，故不能一次拉出来。表 2-8 带凸缘圆筒形件第一次拉深时的拉深系数极限值4材料的相对厚度 t/d100凸缘相对直径dFdl2.01.51.51.01.00.60.60.30.30.151.10.500.530.550.570.591.30.490.510.530.540.551.50.470.490.500.510.521.80.450.

50、460.470.480.482.00.420.430.440.450.452.20.400.410.420.420.422.50.370.380.380.380.38查表 2-9 带凸缘圆筒形件第一次拉深时的相对高度极限值 h/d（即查参考文献4，P73 页，表 2-22）得，拉深相对高度极限大于 0.51，故取 0.54，本工序相对高度为1.475，故不能一次拉出来。表 2-9 带凸缘圆筒形件第一次拉深时的相对高度极限值 h/d4材料的相对厚度 t/d100凸缘相对直径dFd12.01.51.51.01.00.60.60.30.30.151.10.900.750.820.600.700.57

51、0.620.500.520.451.30.800.650.720.560.600.500.530.400.470.401.50.700.580.630.500.530.450.480.400.420.351.80.580.480.530.420.440.370.390.340.350.292.00.5l0.420.460.360.380.320.340.290.300.252.20.450.350.400.310.320.270.290.250.260.222.50.350.280.320.250.270.220.230.200.2l0.172.80.270.220.240.190.2l0.1

52、70.180.150.160.133.00.220.180.200.160.170.140.150.120.130.10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。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3，P131，首次拉深凹模圆角半径公式 4-17： （2-2）tdDrd)(8 . 01以后各次拉深凹模圆角半径： （2-3）1)8 . 06 . 0(ndndrr式中： D毛坯直径，mm； d 凹模内径，mm； t

53、 工件厚度，mm。已知：D=61mm，d=20，t=0.5，所以 ，取62. 35 . 0)2061(8 . 0)(8 . 01tdDrd41dr2）第 1 次拉深凸模圆角半径的确定查参考文献3，P131，首次拉深凸模圆角半径公式 4-19： （2-4）11)0 . 17 . 0(dprr得：48 . 24)0 . 17 . 0(1rp所以取，转化为外形尺寸为 R4。5 . 31pr3）按第 1 次拉深极限系数计算第 1 次拉深后直径为：d1=6125第 1 次拉深高度计算制件高度利用三维 CAD/CAM 软件，按照总体积（V=mm3）不变的原则，可计算出制件高度为：。查表 2-9 得，拉深相

54、对高度极限约为 0.54，所以：h1=20因此第一次按直径 25 拉深 25.9 的高度，是不可能实现的，因此必须重新计算，即采用优先保证拉深相对高度极限的原则计算。按照拉深相对高度极限 0.54，即高度为 10.8，利用三维 CAD/CAM 软件计算，拉深直径为：41，凸缘部分已经大于 39，也就是不会有完整的凸缘了，所以此时拉深件应为带小凸缘的圆筒，下面将重新计算。从上面分析可知，主要是拉深高度太高才出问题，而拉深系数没有问题，故下面仅考虑拉深高度极限。由上述查表所知，相对高度 h/d=0.54，为了保险取 h/d=0.5，利用三维 CAD/CAM 软件计算，优化计算结果得，圆筒件外直径为

55、：37，总高度为 18，如图 2.5 所示。拉深系数验证：37/61=0.6070.41，故按这样的尺寸第 1 次拉深必能成功，如果拉深直径大于 37 将更容易实现，对应拉深高度会更短，也就更好地实现拉深。因此初定第 1 次拉深后制件形状和尺寸如下图所示。图 2.5 第 1 次拉深件外形尺寸拉深次数和各次拉深系数确定按上述分析第 1 次拉深系数为：m1=37/61已知 t/d=2.5%，查表 2-10 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4，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=0.71，m3=0.73，m4=0.76，

56、m5=0.78。表 2-10 带凸缘圆筒形件第二次以后各道拉深系数的极限值材料的相对厚度 t/d100拉深系数2.01.51.51.01.00.60.60.30.30.15m20.730.750.760.780.80m30.750.780.790.800.82m40.780.800.820.830.84m50.800.820.840.850.86由于 m1=0.61，故暂定为：m2=0.73，m3=0.76，m4=0.78，m5所以：d1=37d2=m2d13727d3=m3d227d4=m4d31620从上述知，第 4 次小于 20，故拉深总次数为 4 次，但由于第 4 次小于 20 还需调

57、大各次拉深系数使第 4 次直径正好为 20，将各次拉深系数调大，调整后各次拉深系数为：m1=0.70，m2=0.75，m3=0.78，m4=0.80。d1= m161d2=m2d1d3=m3d2d4=m4d320各次拉深凸、凹是圆角半径确定首次拉深凸、凹模圆角半径分别为：R3.5、R4。查参考文献3，P131，以后各次拉深凹模圆角半径公式 4-18，得公式 2-5： （2-5）1)8 . 06 . 0(dnndrr因此计算后取各次拉深凹圆角半径为：rd2=3、rd3=2、rd4=1。由于 t=0.50.8，所以各次拉深凸模圆角半径可取为比凹模圆角半径稍小一些或相等，因此凸模圆角半径为：rp2=

58、2.5、rp3=1.5、rp4=1。计算各次拉深件尺寸利用三维 CAD/CAM 软件进行计算，在总体积（mm3）不变的原则下，计算各次拉深尺寸。第 1 次拉深，d1=42.7，rd2=3.5，rp2=3因为 d139所以没有完整的凸缘，因此利用三维 CAD/CAM 软件进行计算，在总体积（mm3）不变的原则下，计算出拉深高度为：13，考虑回弹等因素，稍最大一些。因，h/d=13/42.7=0.30.54，所以拉深高度成立。此时制件如下图所示。图 2.6 第 1 次拉深件外形尺寸第 2 次拉深，d2=32，rd2=3，rp2=2.5（外形圆角为 R3）因为 d2+2rd2=32+23=382t

59、工件矩形工件边长 L50矩形工件边长 L50或 rZmax-Zmin所以：p（Zmax-Zmin）0.02=d（Zmax-Zmin）0.62=2mm3落料凸、凹模刃口尺寸计算查参考文献3，P37 页，落料公式 2-8、公式 2-9，得公式如下： （3-3）dDDd0)(凹模 （3-4）0min)(ppZDD凸模式中 D61.55，0.55，Zmin4根据 t=0.5mm，圆形件，工件公差 0.55，查表 3-3 磨损系数 （即查参考文献3，P37 页，表 2-15） ，得：所以012. 00012. 00275.61)55. 05 . 055.61(dD0008. 00008. 0235.61

60、)04. 0275.61(pD表 3-3 磨损系数 3非圆形工件 值圆形工件 值1材料厚度t/mm工件公差/mm112244 拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差1拉深凸、凹模间隙此产品需 4 次拉深，材料厚度 t=mm，采用压边圈，查表 3-4 带压边圈拉深模的单边间隙值（即查参考文献3，P132 页，表 4-12） ，得各次拉深的单面间隙 C：第 1、2 次拉深：C=1.2t=0.6mm（这是本课题研究的两副模具参数）第 3 次拉深：C=1.1t=0.55mm第 4 次拉深：C=1.05t=0.525mm表 3-4 带压边圈拉深模的单边间隙值3总拉深次数1234