拉深冲压复合模毕业设计

1 分析零件的工艺性冲压件工艺性是指冲压零件在冲压加工过程中加工的难易程度。

虽然冲压加工工艺过程包括备料—冲压加工工序—必要的辅助工序—质量检验—组合、包装的全过程，但分析工艺性的重点要在冲压加工工序这一过程里。

而冲压加工工序很多，各种工序中的工艺性又不尽相同。

即使同一个零件，由于生产单位的生产条件、工艺装备情况及生产的传统习惯等不同，其工艺性的涵义也不完全一样。

这里我们重点分析零件的结构工艺性。

该零件是空气滤清器壳，从图1.1中我们可以看出该零件的精度要求不是很高，但要求有较高的钢度和强度。

在零件图中，尺寸01102-φ为IT14级，其余尺寸未标注公差，可以按自由公差计算和处理。

零件的外形尺寸为102φ，属于中小型零件，料厚为1.5mm 。

图1-1空气滤清器壳下面分析结构工艺性。

因为该零件为轴对称旋转体，故落料片肯定是圆形，其冲裁的工艺性很好。

零件为带法兰边圆筒形件，且d D F 、d h 都不太大，拉深工艺性较好，圆角半径R3、R6都大于等于2倍料厚，对于拉深都很适合。

因此，该壳体零件的冲压生产要用到的冲压加工基本工序有：落料、拉深（拉深的次数可能为多次）。

用这些工序的组合可以提出多种不同的工艺方案。

2 确定工艺方案2.1 计算毛坯尺寸由于板料在扎压或退火时所产生的聚合组织而使材料引起残存的方向性，反映到拉深过程中，就使桶形拉深件的口部形成明显的突耳。

此外，如果板料本身的金属结构组织不均匀、模具间隙不均匀、润滑的不均匀等等，也都会引起冲件口高低不齐的现象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外缘进行修边处理。

这样在计算毛坯尺寸的时候就必需加上修边余量然后再进行毛坯的展开尺寸计算。

根据零件的尺寸取修边余量的值为4mm 。

在拉深时，虽然拉深件的各部分厚度要求发生一些变化，但如果采用适当的工艺措施，则其厚度的变化量还是并不太大。

在设计工艺过程时，可以不考虑毛坯厚度的变化。

同时由于金属在塑性变形过程中保持体积不变，因而，在计算拉深件的的毛坯展开尺寸时，可以认为在变形前后的毛坯和拉深间的表面积相等。

因为此旋转体零件不是简单结构，我们可以用“形心法”来求得。

根据久里金法则，对于任何形状的母线AB 绕轴线Y —Y 旋转所得到的旋转体面积等于母线长度L 与其重心轴线旋转所得周长2πx 的乘积。

即旋转体面积F=2 πlx因为表面积拉深不变薄，所以面积相等，则204D F π=即 π04F D =因为 76543210F F F F F F F F ++++++=2121)2(r d F -=π )22(11122d r r F +=ππ [])(21113r r h d F +-=π、)22(122224d r r r F +-=ππ ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--=2212325)2()2(r d r d F π、)22(332326ππr r d r F +-= )(3227r h d F -=π由零件给出的尺寸可知：mm d 5.791= mm d 5.1002=mm h 5.381= mm h 25.33425.292=+=mm r 61= mm r 32=mm r 33=所以可以计算出D=194mm由于设计的零件要在一个复合模中完成正反拉深，因此中间有一个正拉深转反拉深的过程，我们可以把这两步分开来计算中间尺寸。

因为[])(57.0)(43.0421*******r r r r h d d D -++-+=其中mm D 194= mm d 5.1001=mm h 5.44= mm r 31=mm r 32=则mm d 1452=中间过程的零件如图2.1所示。

图 2-12.2 计算拉深次数在考虑拉深的变形程度时，必需保证使毛坯在变形过程中的应力既不超过材料的变形极限，同时还能充分利用材料的塑性。

也就是说，对于每道拉深工序，应在毛坯侧壁强度允许的条件下，采用最大的变形程度，即极限变形程度。

极限拉深系数值可以用理论计算的方法确定。

即使得在传力区的最大拉应力与在危险断面上的抗拉强度相等，便可求出最小拉深系数的理论值，此值即为极限拉深系数。

但在实际生产过程中，极限拉深系数值一般是在一定的拉深条件下用实验的方法得出的，我们可以通过查表来取值。

该冲压工件需要正反拉深两个过程，因此可以分别计算其拉深系数来确定拉深次数。

2.2.1 正拉深对于正拉深其实际拉深系数为： 52.01945.100===D d m 且材料的相对厚度为77.01001945.1100=⨯=⨯d t 凸缘的相对直径为44.15.1001451==d d F 凸缘的相对高度为44.05.1005.44==d h 由此可以查出50.0min =m 5.0max =⎪⎭⎫ ⎝⎛d h 因为凸缘的相对高度0.44小于最大相对高度0.5，且实际拉深系数0.52大于最小极限拉深系数0.50，所以正拉深过程可以一次拉深成功。

2.2.2 反拉深对于反拉深其实际拉深系数为： 79.05.1005.79===D d m 且材料的相对厚度为03.11001455.1100=⨯=⨯d t 凸缘的相对直径为26.15.795.1001==d d F 凸缘的相对高度为48.05.795.38==d h 由此可以查出51.0min =m 65.0max=⎪⎭⎫ ⎝⎛d h 因为凸缘的相对高度0.48小于最大相对高度0.65，且实际拉深系数0.79大于最小极限拉深系数0.51，所以反拉深过程也可以一次拉深成功。

2.3 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要包括以下基本工序:落料、正向拉深和反向拉深。

根据这些基本工序，可以拟出如下几种工艺方案：方案一先进行落料，再正拉深，最后进行反拉深，以上工序过程都采用单工序模加工。

方案二落料与正拉深在复合模中加工成半成品，再在单工序模上进行反拉深。

方案三落料、正拉深和反拉深全都在同一个复合模中一次加工成型。

方案四采用带料连续拉深，或在多工位自动压力机上冲压成型。

分析比较上述四种方案，可以看出：方案一用此方案，模具的结构都比较简单，制造很容易，成本低廉，但由于结构简单定位误差很大，而且单工序模一般无导向装置，安装和调整不方便，费时间，生产效率低。

方案二采用了落料与正拉深的复合模，提高了生产率。

对落料以及正拉深的精度也有很大的提高。

由于最后一道反拉深工序是在单工序模中完成，使得最后一步反拉深工序的精度降低，影响了整个零件的精度，而且中间过程序要取件，生产效率不高。

方案三此方案把三个工序集中在一副复合模中完成，使得生产率有了很大的提升。

没有中间的取放件过程，一次冲压成型，而且精度也比较高，能保证加工要求，在冲裁时材料处于受压状态，零件表面平整。

模具的结构也非常的紧凑，外廓尺寸比较小，但模具的结构和装配复杂。

方案四采用带料连续拉深或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，但这一方案需要专用的压力机或自动的送料装置。

模具的结构比较复杂，制造周期长，生产成本高。

根据设计需要和生产批量，综合考虑以上方案，方案三最适合。

即落料、正反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度，而且成本不高，经济合理。

3 主要工艺参数的计算3.1 确定排样、裁板方案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%~80%之多。

因此，材料利用率每提高1%，则可以使冲件的成本降低0.4%~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，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的降低成本的有效措施之一。

由于材料的经济利用直接决定于冲压件的制造方法和排样方式，所以在冲压生产中，可以按工件在板料上排样的合理程度即冲制某一工件的有用面积与所用板料的总面积的百分比来作为衡量排样合理性的指标。

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、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。

根据此零件的尺寸通过查表取搭边值为 mm a 2=进距方向 mm a 5.11=于是有进距mm a D h 5.1955.11941=+=+=条料宽度mm a D b 198221942=⨯+=+=板料规格拟用1.5mm ×800mm ×1600mm 热轧钢板。

由于毛坯面积较大所以横裁和纵裁的利用率相同，从送料方便考虑，我们可以采用横裁。

裁板条数 ===19816001b A n 8条余16mm 每条个数 =-=-=5.1955.180012h a B n 4个余16.5mm 每板总个数328421=⨯=⨯=n n n材料利用率 %100)(422⨯⨯-⨯=B A d D n πη%1001600800)16194(43222⨯⨯-⨯=πη%36.73=η计算零件的净重GρFt G =[]g g G 33085.7105.110)41024(1619441222≈⨯⨯⨯⨯⨯⨯--=--π 式中 ρ—密度，低碳钢取385.7cm g =ρ。

[]的第一项为毛坯面积，第二项为底孔废料面积，第三项（）为切边废料面积。

3.2 确定各中间工序尺寸整个冲压过程包括落料、正拉深以及反拉深三个过程，在正反拉深过程中，由于是一次冲压成型，所以各次拉深的凸、凹模圆角尺寸必需与零件要求相一致，则正拉深凸模圆角为 3mm正拉深凹模圆角为 3mm正拉深高度为 46mm反拉深凸模圆角为 6mm反拉深凹模圆角为 3mm反拉深高度为 40mm第一个过程为落料正向拉深，成型后如图3.1所示。

图3-1 正向拉深第二个过程为反向拉深，成型后如图3-2所示。

图3-2 反向拉深3.3 计算工艺力、初选设备3.3.1 落料、正拉深过程(1) 落料力平刃凸模落料力的计算公式为τkLt P =式中 P — 冲裁力（N ）L — 冲件的周边长度（mm ）t — 板料厚度（mm ）τ—材料的抗冲剪强度（MPa ）K — 修正系数。

它与冲裁间隙、冲件形状、冲裁速度、板料厚度、润滑情况等多种因素有关。

其影响围的最小值和最大值在（1.0～1.3）P 的围，一般k 取为1.25～1.3。

在实际应用中，抗冲剪强度τ的值一般取材料抗拉强度b σ的0.7~0.85。

为便于估算，通常取抗冲剪强度等于该材料抗拉强度b σ的80%。

即b στ8.0=因此，该冲件的落料力的计算公式为b Lt F σπ⨯⨯=8.03.1落N 3905.119414.38.03.1⨯⨯⨯⨯⨯=N 370613=(2) 卸料力一般情况下，冲裁件从板料切下以后受弹性变形及收缩影响。