bob官方体育目 录 \ \ \ \ \ 摘要 \ \ 读产品图分析其冲压工艺性 \ \ 分析计算确定工艺方案 \ \ 主要工艺参数的计算 \ \ 编写冲压工艺过程卡 \ \ 模具结构设计 \ \ 模具结构型式选择 \ \ 模具工作部分尺寸计算 \ \ 选用标准模架、确定闭合高度及总体尺寸 \ \ 模具零件的结构设计（在主要工艺设计及模具总体设计之后进行） \ \ 设计结果 \ \ 小结 \ \ 参考文献 \ 摘要 本模具是一个汽车玻璃升降器外壳的冲裁模，以和为基础，对汽车玻璃升降器外壳的模具进行了设计，由于本工件的精度要求不是很高，所以采用普通冲裁模就可能达到要求，本零件不难加工，但所要的工序较多，由于时间有限，在这里只画第一道工序的图。 关键字：冲压工艺 排样图 模具主要零件 冲压模具?? 拉深模具 读产品图分析其冲压工艺性 该零件是汽车车门玻璃升降器的外壳，图所示位置是其装部件中的位置。从技术要求和使用条件来看，零件具有较高的精度要求、要有较高的刚度和强度。因为：零件所标注的尺寸中，其φ、φ及为～级精度，三个小孔φ的中心位置精度为；外形最大尺寸为φ。属于小型零件。料厚为1.5mm。 图 分析结构工艺性。因该零件为轴对称旋转体，故落料片肯定是圆形。冲裁工艺性很好，且三个小孔直径为料厚的两倍，一般没有问题。零件为带法兰边圆筒形件，且都不太大、拉深工艺较好；只是圆角半径及偏小，可安排一道整形工序最后达到。 三个小孔中心距的精度，可通过采用～级制模精度及以φ内孔定位，予以保证。低部φ部分的成形，能有三种方法：一种是采用阶梯形零件拉深后车削加工；另一种是拉深后冲切；再一种是拉深后在底部先冲一预加工小孔，然后翻边。如图所示，此三种方案中，车底的方案质量高，但生产效率底，且费料。像该零件这样高度尺寸要求不高的情况下，一般不宜采用。冲底的方案其效率比车底要高，但还存在一个问题是要求其前道、拉深工序的底部圆角半径接近清角，这又带来了加工的麻烦。翻边的方案生产效率高且能节约原材料，但口端质量稍差。由于该零件对这一部分的高度 孔口端部质量要求不高，而φ和两个尺寸正好是用翻边可能以保证的。所以，比较起来，采用方案才更为合理、合算。 因此，该零件的冲压生产要用到的冲压加工基本工序有：落料、拉深〈可能有关〉、冲三小孔、冲底孔、翻边、切边和整形等。用这些工序组合可以提出多种不同的工艺方案。 分析计算确定工艺方案 () 计算毛坯尺寸 计算毛坯尺寸需先确定前边的半成品尺寸。翻边前是否也需拉成阶梯零件，这要核算翻边的变形程度。 φ处的高度尺寸为()5mm 根据翻边公式，翻边的高为〈见式〉 () 经变换公式,有 ()(××) 即翻边出高度时，翻边系数达到。由此可知其预加工小孔孔径 ××0.61mm() 由，查表，当采用圆柱形凸模，预加工小孔为冲制时，其极限系数,即一次能翻边出竖边的高度。故翻边前，该外壳半成品可不为阶梯形，其翻边前的半成品形状和尺寸如图所示。 图中法兰边直径φ是根据工件法兰边直径φ.加上拉深时的修边余量取为而确定的。于是，该零件似的坯料直径可按式（）计算： （按中径尺寸计算）㎜≈㎜ ()计算拉深次数 ,由此查表，得其因为,所以一次拉深不出来，需多次拉深。（这里，如果按图计算查取，也是需要多次拉深） 若取,有×㎜㎜,则。查表，有，故用两次拉深可以成功。 但考虑到第二次拉深时，仍难以达到零件所要求的圆角半径，故在第二次拉深后，还要有一道整形工序。 在这种情况下，可考虑分三次拉深，在第三次拉深中兼整形。这样，既不需增加模具数量，又可减少前两次拉深的变形程度，能保证稳定生产。于是，拉深系数可调整为： , , × × × × （）确定工艺方案 根据以上分析和计算，可以进一步明确，该零件的冲压加工需包括以下基本工序：落料、首次拉深、二次拉深、三次拉深（兼整形）、冲φ孔、翻边（兼整形）、冲三个φ孔和切边。根据这些基本工序，可拟出如下五种工艺放案： 方案一 落料与首次拉深复合，其余按些基本工序顺序。 方案二 落料与首次拉深复合（见图-4a）,冲φ底孔与翻边复合（见图-5a）冲三个小孔φ与切边复合（见图），其余按基本工序顺序。 方案三 落料与首次拉深复合，冲φ底孔与冲三小孔φ复合（见图-6a）,翻边与切边复合（见图），其余按基本工序顺序。 方案四 落料、首次拉深与冲φ底孔复合（见图）,其余按基本工序顺序。 方案五 采用带料连续拉深或在多工位自动压力机上冲压。 分析比较上述五种工艺案，可以看到： 方案二 冲φ孔与翻边复合，由于模壁厚度较小（㎜㎜），小于式（）中要求的最小壁厚（㎜），模具容易损坏。冲三个φ小孔与切边复合，也存在模壁太薄的问题㎜㎜，模具也容易损坏。 方案三 虽然解决了上述模壁太薄的矛盾，但冲φ底孔与冲φ小孔复合及翻边与切边复合时，它们的刃口都不在同一平面上，而且磨损快慢也不一样，这会给修磨带来不便，修磨后要保持相对位置也有困难。 方案四 落料、首次拉深与φ底孔复合，冲孔凹模与拉深凸模做成一体，也给修磨造成困难。特别是冲底孔后再经二次和三次拉深，孔径一旦变化，将会影响到翻边的高度尺寸和翻边口缘质量。 方案五 采用带料连续拉深或多工位自动压力机冲压，可获得高的生产率，而且操作安全，也避免上述方案所指出的缺点，但这一方案需要专用压力机或自动送料装置，而且模具结构复杂，制造周期长，生产成本高，因此，只有在大量生产中才较适宜。 方案一 没有上述的缺点，但其工序复合程度较底，生产率较底，对中小批量生产是合理的，因此决定采用第一方案。本方案在第三次拉深和翻边工序中，可以调整冲床滑块行程，使之于行程临近终了时，模具可对工件起到整形作用（见图-4c、），故无需单作整形工序。 主要工艺参数的计算 确定排样、裁板方案 这里毛坯直径φ不算太小，考虑到操作方便，排样采用单排。取其搭边数值：条料两边㎜、进距方向㎜。于是有： 进距 ( ) ㎜ ㎜ 条料宽度 2a ( × ) ㎜ ㎜ 板料规格拟选用 ×× （钢板）（可查表） 若用纵裁：裁板条数 条余㎜ 每条个数 个余㎜ 每板总个数 总 × × 个 材料利用率 η总 若横裁：条数 条余㎜ 每条个数 个余㎜ 每板总个数 总 × × 个 材料利用率 η总 由此可见，纵裁有较高的材料利用率，且该零件没有纤维方向性的考虑，故决定采用纵裁。 计算零件的净重及材料消耗定购 ··≈33g 式中为密度，底碳钢取7.85g㎝ [ ]内第一项为毛坯面积，第二项为底孔废料面积，第三项为三个小孔面积，第四项既（ ）内为切边废料面积。 确定各中间工序尺寸 首次拉深 首次拉深直径 ·×㎜㎜(中径) 首次拉深时凹模圆角半径按表计算应取㎜，按式（）计算应取㎜。由于增加了一次拉深工序，使各次拉深工序的变形程度有所减小，故允许选用较更小的圆角半径，这里取㎜，而冲头圆角半径×㎜。 首次拉深高度按式可进行近似计算（其中取为两个圆角半径的平均值），而实际生产中取㎜，（见图）。 )二次拉深 ·×㎜㎜（中径） 取 ㎜ 拉深高度，按面积相等近似计算，可得㎜。而生产实际中取为㎜,参见图。 三次拉深（兼整形） · ×㎜ ㎜ 取㎜,达到零件要求，因该道工序兼有整形作用，故这样设计是合理的。 ㎜,见图。 其余各中间工序均按零件要求而定，详见图。 计算工艺力、选设备 落料拉深工序 落料力按式（）计算： 冲 卸料力选择式（）计算： 卸 卸 冲 × 拉深力选择式（）计算： 拉 压边力按照防皱最底压边力公式（其中单位压边力查表）： 对于这种落料拉深复合工序，选择设备吨位时，既能把以上四个力加起来（再乘个系数值）作为设备的吨位。也不能仅按落料力或拉深力（再乘个系数）作为设备吨位。而应该根据压力几说明中所给出的允许工作负荷曲线作出判断和选择。经查，该复合工序的工艺力在压力机上的到。但现场条件只有、、、和压机，故选用压机。（工厂实际选用压机。因压机任务较多，而压机任务少） 第二次拉深工序 拉深力选择按式（）计算： 拉 显然，拉深力很小，可选开式压力机；但根据现场条件，只好选用压力机。 第三次拉深兼整形工序 拉 其整形力按式（）进行计算： 整 对于这种复合工序，由于整形力是在最后且为临近下死点位置时发生，符合压力机的工作负荷曲线，故可按整形力大小选择压机，即可选压力机（工厂实际上安排在压机上）。 冲Φ孔工序 冲孔力 拉 显然，只要选压力机即可，但根据条件只好选压力机。 翻边兼整形工序 翻边力选择式（）进行计算： 翻 整形力 整· 同上道理，按整形力选择设备，也只需压机，这里选用压力机。 冲三个Φ孔工序 冲 选压力机。 切边工序 冲 设有两把废料切断刀，所需切断废料压力 ′冲××（）×× 故总切边力 冲 ′冲（） 选用压力机（工厂安排压机）。 编写冲压工艺过程卡 该外壳零件的冲压工艺过程卡见表； 凸、凹模的加工工艺卡片见表、表附加数控编程。 （表上） 厂 冷 冲 压 工 艺 卡 片 车间 零 件 草 图 工序 工序说明 加工草图 设 备 型号名称 下条料 剪床 落料与首次拉深 压力机 二次拉深 压力机 三次拉深（带整形） 压力机 冲Φ底孔 压力机 翻边（带整形） 压力机 冲三个小孔Φ 压力机 切边 压力机 检验 设计： 更改标记 处 数 文件号 签字 日期 （表下） 标记 产品名称 型载重汽车 文件代号 玻璃升降制动机构外壳 共 页 第 页 材料 名称牌号 钢 剪后毛坯 ×× 每条件数 个 形状尺寸 ±×× 每张件数 个 消耗定额 ㎏ 零件送来部门 备料工段 工种 冲 钳 总计 零件送往部门 装配工段 工时 每产品零件数 模具 工具量具 每小时生产量 单件定额㎜ 工人数量 备 注 名称图号 名称编号 落料拉深复合模 拉深模 拉深模 冲孔模 翻边模 冲孔模 切边模 校对： 审核： 批准： 表 落料凹模加工工艺卡片(表) 单 位 名 称 江西科技师范学院 产品名称或代号 凹模 数控铣前工艺分析 工序号 夹具名称 平口虎钳和一面子两销自制 工序号 工步内容 尺寸式要求 刀具块规 １ 下料 Φ× ２ 锻造 ×× ３ 热处理 退火(消除锻后残余应力)降低硬度 ４ 包铁 ××磨削单边余量0.5mm ５ 平磨 留精磨余量0.2mm ６ 热处理 淬火回火达硬度～ ７ 退磁 ８ 铣台阶面及轮廓 Φ～ Φ 自动 ９ 镗孔 Φ Φ 自动 倒角 自动 镗孔 Φ Φ 自动 钻孔 Φ Φ 自动 钻孔 Φ Φ 自动 攻螺纹 Φ 自动 钳工 编制： 审核： 日期： 凹模编程: ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 凸模加工工艺卡片(表 ) 单 位名 称 江西科技师范学院 产品名称或代号 凸模 数控铣前工艺分析 工序号 夹具名称 平口虎钳和一面两销自制夹具 工序号 工步内容 尺寸式要求 刀具块规 下料 Φ× 锻造 ×× 热处理：退火（消除锻后残余应力）降低硬度 刨或铣 平磨 留精磨余量㎜ 热处理 淬火回火达硬度～ 平磨六面达技术要求 退磁 铣台阶及轮廓 Φ～ Φ 自动 镗孔 Φ Φ 自动 镗孔 Φ Φ 自动 铣倒角 ° ° 自动 铣圆角 Φ 自动 钻孔 Φ Φ 自动 攻螺纹 Φ 螺纹刀 自动 钳工（研磨达技术要求） 编制： 审核： 日期：  凸模编程 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 模具结构设计 根据确定的工艺方案和零件的形状特点、精度要求、所选设备的主要技术参数、模具制造条件以及安全生产等选定其冲模的类型及结构形式。下面仅介绍第一工序的落料拉深复合模的设计。其他各工序所用模具的设计从略。 模具结构型式选择 采用落料、拉深复合模，首先要考虑落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚是否过薄。本例凸凹模壁厚㎜㎜,能保证足够强度，故可采用复合模。 落料、拉深复合模常采用图-4a所示的典型结构，既落料采用正装式，拉深采用倒装式。模座下的缓冲器兼作压边与顶件，另设有弹性卸料和刚性推件装置。这种结构的优点是操作方便，出件畅通无阻，生产率高，缺点是弹性卸料装置使模具结构较复杂，特别是拉深深度大、料较厚、卸料力大的情况，需要较多、较长的弹簧，使模具结构复杂。 为了简化上模部分，可采用刚性卸料板（如图所示），其缺点是拉深件留在刚性卸料板内，不易出件，带来操作上的不便。对于本例，由于拉深深度不算大，材料也不厚，因此采用弹性卸料较合适。 考虑到装模的方便，模具采用后侧布置的导柱导套模架。 模具工作部分尺寸计算 落料 圆形凸模和凹模，可采用分开加工，按式（）、式（）计算工作部分尺寸。所落下的料（即为拉深件坯料）按未注公差的自由尺寸，按级取极限偏差，故落料件的尺寸取为。于是，凸凹模直径尺寸为： 式中，按工件精度为级而选定；按制造精度～而选定的；是按选取的（其）. 再按，核验上述设计计算是恰当的。 落料凹模的外形尺寸确定：由式（）取凹模壁厚为～㎜，调整到符合标准，即凹模的外径计为Φ㎜。由式（）计算出凹模高度（厚度）后调整至㎜。 落料冲头长度由式（）算出后调整为㎜。 拉深 首次拉深件按未注公差的极限偏差考虑，且因零件是标注内形尺寸，故拉深件的内径尺寸取为Φ。 由式（）、（）有： 式中，按、级精度选取（取）。 选用标准模架、确定闭合高度及总体尺寸 由凹模外形尺寸Φ，选后侧滑动导柱导套模架，再按其标准选择具体结构尺寸： 上模板 ×× （按—） 下模板 ×× 导 柱 × 钢 渗碳～ 导 套 ×× 钢 渗碳～ 压入式模柄 Φ× 模具闭合高度 最大㎜，最小㎜ 该副模具没有漏料问题，故不必考虑漏料孔尺寸。 模具的实际闭合高度，一般为： 模上模板厚度垫板厚度冲头长度凹模厚度凹模垫块厚度下模板厚度冲头进入凹模深度 该副模具因上模部分未用模垫块（经计算，模板上所受到的压应力小 于模座材料所允许的压应力，故允许这种设计）；如果冲头（这里具 体指凸凹模）的长度设计为㎜。凹模（落料凹模）厚度设计为㎜。则该模具的实际闭合高度为： 模[（）]㎜㎜≈㎜ 查设备参数表开式压力机规格知，压力机最大闭合高度为：固定台和可倾式最大闭合高度为（封闭高度调节量）、活动台式最大为、最小为㎜。故实际设计的模具闭合高度模㎜，故闭合高度设计合理。 由于该零件落料、拉深均为轴对称形状，故不必进行压力中心的计算。 确定该模具装配图的三个外形尺寸：长为㎜、宽为（按—）㎜、闭合高度选为㎜。参见图。往下，便可对工作零件、标准零件及其他零件进行具体结构设计。当然，如果在具体结构设计中迁涉到上述三个总体尺寸需要调整，也属于冲模结构设计中的正常过程。 模具零件的结构设计（在主要工艺设计及模具总体设计之后进行） 落料凹模（图） 内、外形尺寸和厚度（已定）； 需有三个以上螺纹孔，以便与下模板固定； 要有两个与下模板同时加工的销钉孔； 有一个挡料销用的销孔； 标注尺寸精度、形位公差及粗糙度。 拉深凸模（图） 设计外形尺寸（工作尺寸已定）； 一般有出气孔（工厂实取Φ）； 需有三个以上螺纹孔与下模座固定（工厂实际用两个螺钉紧固，其设计不很合理）； 标注尺寸精度，形位公差及表面粗糙度。 凸凹模（图） 设计内、外形尺寸（工作部分尺寸已定）； 需有三个以上螺纹孔，以便与上模座固定； 要有两个与上模座同时配作的销钉孔； 标注尺寸精度、形位公差及粗糙度。 弹性卸料板（图） 内形与凸凹模（或凸模）间隙配合，外形视弹簧或橡皮的数量、大小而定； 需有三个以上螺纹孔与卸料螺钉配合； 如不是橡皮而是用弹簧卸料时，需加工出坐稳弹簧的沉孔； 厚度一般㎜上下； 如模具用挡料销挡料定位，注意留空挡料钉头部位置。 顶料板（该模具兼作压边圈）（图） 内形与拉深冲头间隙配合，外形受落料凹模内孔限制； 一般与顶料杆（三根以上）、橡皮等构成弹性顶料系统； 顶料杆的长度下模板厚落料凹模厚顶料板厚。 打料块 前部外形与拉深凹模间隙配合且后部必须更大； 一般与打料杆联合使用，靠两者的自重把工件打出来； 打料杆的长度模柄总高凸凹模高打块厚。 其他零部件 或查国标或根据具体结构进行设计，内容从略。 设计结果 由以上设计计算，并经绘图设计，该外壳零件的落料拉深模装配如图所示，其部分零件图见图、图。 表列出了该复合模的零件明细表，并作了几点附加注明。 表 落料拉深复合模零件表 件号 名 称 数量 材 料 规 格 标 准 热 处 理 螺栓销② × ～ 卸料板 ×× 上模板 ×× 焖火 挡料销 ～ 弹簧 打料块 φ× ～ 柱销 () φ× 模柄 φ× 打料杆 φ× ～ 模柄套① φ× 螺钉 × 凸凹模 ×× ～ 卸料板螺钉 () × ～ 导套 φ×× 渗碳～ 导柱 φ× 渗碳～ 螺母② 下模板 ×× 焖火 凹模 10A φ× ～ 压边圈 φ× ～ 推销 8A φ× ～ 螺钉 × 凸模 10A φ× ～ 螺钉 × 柱销 () φ× 注：该副模具结构设计尚存在有不甚合理的地方，如凹模、凹凸模直接与下模座、上模座接触，凹模和凹凸模太厚〈高〉等，初学设计者应作思考。 本冲模在型及吨位更大型号压力机工作时才用模柄套并加垫板㎜两块。 这些零件是为增强条料送进时的导向（使之被托承得更加平整）而采用的设计。 小结 本模具是一个汽车玻璃升降器外壳的冲裁模，以和为基础，对汽车玻璃升降器外壳的模具进行了设计，由于本工件的精度要求不是很高，所以采用普通冲裁模就可能达到要求，本零件不难加工，但所要的工序较多，由于时间有限，在这里只画第一道工序的图。 由于本人知识水平和能力的有限，在设计的过程中难免存在很多的纰漏和不足之处，恳请各位老师的批评和指正。 参考文献 []成虹.冲压工艺与模具设计[].成都：电子科技大学出版社，. []黄云清.公差配合与测量技术[].北京：机械工业出版社，. []杨占尧.冲压模具图册[].北京：高等教育出版社，. []寇世瑶.机械制图[]. 北京：高等教育出版社，.

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