无凸缘圆筒形件冲压成形工艺及模具设计

无凸缘圆筒形件冲压成形工艺及模具设计

绪论

冲压使板料经分离或成形而得到制件的加工方法。冲压利用冲压模具对板料进行加工。常温下进行的板料冲压加工成为冷加工。冷冲压除部分冷挤和冷锻等体积冲压工序外，主要原料材料是板料（金属和非金属），因此，有“板料冲压”之称。

在冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，成为冲压模具。冲模在实现冲压加工中是必不可少的工艺设备，与冲压件是“一模一样”的关系，若没有符合要求的冲模，已不能生产出合格的冲压件；没有先进的冲模，先进的冲压成型工艺就无法实现。在冲压零件的生产中，合理的冲压成型工艺、先进的模具、高效的冲压设备是必不可少的三要素。

根据冷冲压材料变形的基本方式不同，冷冲压可分为冲裁、弯曲、引伸、冷挤、成型等几种基本工序。用于上述各工序的冷从模，分别称为冲裁模、弯曲模、引申模、冷挤模、成形模等。分析这些工序的特征，解决相应的特征，解决相应工序模具的设计问题，便是本课程的基本任务。对冷冲压的新工艺、模具的性技术及其新材料、模具寿命问题和自动送进能够料装置等，亦将作适当的分析。

冲压加工与其他加工方法相比，无论在技术方面，还是在经济方面，都具有许多独特的优点。生产的质检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。模具可保证冲压产品的尺寸精度，使产品质量稳定，而且在加工中不破坏产品表面。但需要指出的是，由于进行冲压成形加工必须具备相应的模具，而模具是技术密集型产品，其制造属但见小批量生产，具有难加工、精度要求高、生产成本高的特点。所以，只有在冲压零件生产批量大的情况下，冲压成形加工的情况下，冲压成形加工的优点才能充分体现，从而获得好的经济效益。

由于冲压加工具有上述突出的优点，因此在批量生产中得到了广泛的应用，在现代工业生产中占有十分重要的地位。板料冲压加工在国民经济制造行业中占有十分重要的地位,在机械、电子、汽车、航空、轻工业(如自行车、照相机、五金、日用器皿等生产)等领域有广泛的应用。由于冲压加工具有生产率高、生产成本低、操作简单、适合大批量生产等优点，在我国现代化建设中有着广阔的发展前景，因而需要大量的工程技术人员，国外发达国家对冲压加工技术的应用、研究和开发都比较重视。我国也非常重视冲压技术人才的培养，全国除了有几十所设有金属塑性加工专业外，还有为数众多的专科学校、职业技术学校培养冲压工艺与模具的各级各类技术人才。并且冲压是国防工业及民用工业生产中必不可少的加工方法。模具使大批量生产同行产品的工具，是工业生产的主要工艺装备。模具工业是国民经济的基础工业。

冷冲压的推广和发展少、无且屑加工是提高机械加工、提高生产率的技术发展方向。介于模具是实现少、无切屑加工的重要工艺装备之一，因此，随着生产的高速度发展个冷冲压、精冲压、冷挤压、温（热）挤压、半液态挤压、旋压、爆炸成型等少、无且屑加工新工艺的推广使用，对模具的产量和质量提高到了很高的要求，许多企业因为模具影响来新工艺的应用，设置影响到产品试制或生产，以模具技术水平的先进与落后（主要表现在模具制造周期、使用寿命、模具制造精度及成本等四个方面）是能否多快、好、省的发展机电工业产品的关键，也是衡量工业发展程度的重要标志之一。“产品要发展，模具是关键”这一点，应该引起我们的足够重视。

近年来，我国模具行业的广大工人、干部和技术人员，以实现四个现代化为奋斗目标，在模具结构、加工工艺新材料应用和模具使用等方面取得来可喜的成绩，为机电产品的生产和发展做出了贡献。

当前各种模具设计和制造技术的发展主要趋势是：

(1)模具的设计与结构纲要与成型工艺的高速自动精密化相适应，即发展高效率、高寿命、高精度的模具；

(2)积极开展标准化工作，扩大标准件范围，推行模具典型组合结构，

最大限度地缩减模具临时的设计和制造工作量。

(3)采用计算机辅助设计，提高设计质量，缩短设计周期。

(4)减少模具制造中的手工操作比例，采用计算机辅助制造模具，提高加工自动化程度，发展电工技术，发展反馈控制自动仿行机床，扩大数控铣床的应用。

(5)发展各类建议模具及建议模具的各类材料，以适应小批和试制的生产需要；

(6)发展高强度、高寿命及特殊性能的模具钢材；

(7)发展模具表面处理工艺，提高寿命。

总的来说我国模具工业起步晚、基础差，就总量来看，大型、精密、复杂、长寿命模具产需矛盾仍然十分突出。为了进一步振兴模具工业，国家有关部门进一步部署，相信在政府的大力支持下，通过本行业和相关行业以及广大模具工作者的共同努力，我国模具工业水平必将大大提高，为国家经济建设做出更大的贡献。

冲压模具设计与制造课程设计

1零件及其冲压工艺分析

图 1-1

该零件为空心圆筒形件的拉深，形状简单对称，所有尺寸均为自由公差，对零件的厚度变化也没有要求。在满足工艺性要求时，进行大批量生产，一般采用拉深成形。圆筒形件的毛坯为圆形板料，可以通过落料获得。因此，该零件在满足冲压工艺性要求的前提下，采用的冲压工 序是落料、拉深，可在最后再安排一道修边工序达到要求。

该零件的外径为φ20，精度等级为IT14级，拉深工艺容易保证。

该零件的圆角半径R2能满足拉深工艺对该处圆角的要求。[R ≧（2—3）t]

上所述，该零件的精度及结构尺寸都能满足冲压工艺要求。在大批

量生产时，可用冲压加工。冲压的基本工序是落料拉深。

1.1 工艺计算

由图可知，因为材料的厚度是0.5㎜，所以：

零件的直径为 ｄ﹦20－0.5﹦19.5 ㎜

零件的高度为 ｈ﹦10－0.25＝9.75 ㎜

圆角的半径为 ｒ﹦2 ㎜

料的厚度为 ｔ﹦0.5 ㎜

图

1-2

1.2 毛坯尺寸的计算

由于板料的厚度是0.5㎜，故可直接但工件的尺寸计算，不必按中

心线尺寸计算。因此：

h

d ﹦9.75

0.519.5=

查《实用冲压技术手册》表4-4[10]。可查得：修边余量δ﹦1 ㎜则

H ﹦ｈ＋δ﹦9.75＋1﹦10.75 ㎜

依据圆筒形件拉深时的毛坯尺寸计算公式（式4—1）[10]为：

D 将19.5d =㎜，10.75H =㎜，20.25 2.25r =+=㎜

代入上式中，即得毛坯的直径为：

34D == ㎜

1.3 拉深次数的确定

1.3.1 确定是否用压边圈

因 0.5100100 1.47234

t D ⨯⨯==< 由《冲压模具设计与制造》表 4.4.4[3]可查得：可以不用压边圈，但

是为了保险起见，首次拉深仍采用压料圈。采用压料圈后，首次拉深可

以选择较小的拉深系数，有利于减少拉深次数。

查表4.4.3[5]可得极限拉深系数：

1m ﹦0.50～0.53 取 1m ﹦0.53

2m ﹦0.75～0.76 取 2m ﹦0.76

零件所需的拉深系数：

m ﹦1190.5733.43d D m ==>

所以该零件能一次拉深成形。