端盖冲压模具设计

. . . .冲压模具课程设计说明书系部：机械工程系专业：模具设计与制造班级：模具1231班实习人员：组长：谌辉祥成员：廖真、文新、罗怀刚、简鹏、胡瑞、宏伟、建军、何银实习性质：课程设计实习时间：2014.3.3∽2014.3.14实习地点：一教509指导教师：林鑫、梅静目录摘要前言1.工件的工艺性分析2.冲压工艺方案的确定3.模具的技术要求及材料选用4.主要设计尺寸的计算4.1毛坯尺寸的计算4.2 冲压力的计算4.3 拉深间隙的确定4.4 冲裁件的排样5.工作部分尺寸计算5.1 拉深凸凹尺寸的确定5.2 圆角半径的确定6.模具的总体设计6.1 模具的类型及定位方式的选择6.2 推件零件的设计7.主要零部件的结构设计7.1 工作零件的结构设计7.2 其他零部件的设计与选用8.模具的总装图9.模具的装配结束语致参考文献摘要我设计的是一个落料拉深复合冲裁模，在本次设计中我参考了大量有关冷冲模模具设计实例等方面的资料。

再结合老师布置的题（设计一个工件为盒形件的复合冲裁模），我充分运用了资料上所有设计模具用的表、手册等，如修边余量的确定、拉深件毛坯直径的计算公式、盒形件用压边圈拉深系数、盒形件角部的第一次拉深系数等，然后再集结了自己平时的所学，还有通过对工件的零件、模具工作部分（凸凹模、拉深凸模、落料凹模）、模具装配图的绘制，我的绘图功底也有了一定程度地提高。

本次设计的主要容：工件的工艺性分析；冲压工艺方案的确定；模具的技术要求及材料选用；主要设计尺寸的计算；工作部分尺寸计算；模具的总体设计；主要零部件的结构设计；模具的总装图；模具的装配等。

我觉得通过本次的毕业设计，达到了这样的目的：1.综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一次冷冲压模具（落料拉深冲裁模）设计工作的实际训练，从而培养和提高我们独立工作的能力。

2.巩固与扩充所学有关冷冲模具设计课程的容，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，熟悉标准和规等。

关键词：冷冲压落料拉深前言冲压是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称为冷冲压。

冷冲压模具在工业生产中的地位：是大批生产同形产品的工具，同时也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。

模具可保证冲压产品的尺寸精度和质量稳定，而且在加工中不破坏产品表面。

用模具生产零件可以采用冶金厂大量生产的廉价的轧制钢板或钢带为坯料，且在生产中不需要加热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低且节约能源和原材料等一系列优点，是其它加工方法所不能比拟的。

使用模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。

现代制造工业的发展和技术水平地提高，在很大程度上取决于模具工业的发展。

目前，工业生产中普遍采用模具成形工艺方法，以提高产品的生产效率和质量。

一般采用压力机进行零件加工，一台普通压力机每分钟可生产零件几件到几十件，而高速压力机的生产效率已达到每分钟数百件甚至上千件。

据不完全统计，飞机、汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表等产品，有60﹪左右的零件是利用模具加工出来的；而自行车、手表、洗衣机、电冰箱及电风扇等轻工业产品，90﹪左右的零件是利用模具生产出来的；至于日常生活所用的五金、餐具等的大批量生产基本上也是靠模具来进行生产的。

显而易见，模具作为一种专用的工艺装备，在生产中的作用和地位正日趋上升。

1．冲压件工艺性分析1.1材料分析零件材料为Q235，其塑性韧性较好，抗剪强度为310MPa，抗拉强度为390MPa，利于各种工序的加工。

1.2尺寸精度分析从零件图上看，其尺寸公差要求不高，故精度不高，属于回转体零件，其未注公差按IT10级处理，既能满足设计要求，又给模具制造带来了很多方便。

1.3冲压工序分析冲压工序可分为单工序冲压、复合工序冲压和连续冲压。

单工序冲压是在压力机一次行程中完成一道工序；复合工序冲压是在压力机一次行程中，在模具的同一位置同时完成两道或两道以上工序；连续冲压是把完成一个冲件的几个工序，排列成一定的顺序，组成连续模，在冲压过程中，条料在模具中依次在不同的工序位置上，分别完成冲件所要求的工序，除最初几次冲程外，以后每次冲程都可以完成一个(或几个)冲压件。

组合冲压工序比单工序冲压生产效率高，加工的精度等级高。

零件形状尺寸通过落料、拉深、整形等冲压工序获得。

该零件尺寸采用mm1的10钢板冲压而成，可保证足够的刚度和强度。

拉深件底部及口部圆角半径2R偏小，故应在拉深后另加整形工序，并用制造精度较高，间隙较小的模具来进行加工2．冲压工艺方案的确定该工件包括落料、拉深两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后拉深。

采用单工序模生产。

方案二：落料-拉深复合冲压。

采用复合模生产。

方案三：拉深级进冲压。

采用级进模生产。

方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，生产效率低，难以满足该工件大批量生产的要求。

方案二只需一副模具，生产效率较高，尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。

方案三也只需一副模具，生产效率高，但模具结构比较复杂，送进操作不方便，加之工件尺寸偏大。

通过对上述三种方案的分析比较，该件若能一次拉深，则其冲压生产采用方案二为佳。

3. 模具的技术要求及材料选用利用模具生产制品零件，其模具质量的好坏，寿命的长短，直接关系到产品制造精度、性能和成本，是提高劳动生产率、降低消耗、创造效益，尽快使产品占领市场的重要性条件。

而模具的质量、使用寿命、制造精度及合格率很大程度上取决于设计时对模具材料的选用、热处理工艺要求、模具零件配合精度及公差等级的选择和表面质量要求。

一、冷冲模材料的性能冷冲模包括冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模和冷挤压模等。

冷冲模在工作中承受冲击、拉深、压缩弯曲、疲劳磨擦等机械的作用。

模具常常发生脆断、堆塌、磨损、啃伤和软化等形成的失效。

因此，作为冷冲模主要材料的钢材，应具有以下几个方面的性能：1. 应具有较高的变形抗力：主要抗力指标包括淬火、回火抗压强度、抗弯强度等。

其中硬度是模具重要的抗力指标，高的硬度是保持模具耐磨性的必要条件。

工作零件热处理后的硬度在60HRC，强度和抗弯强度才能保证，模具才会具有较高的变形能力。

2. 应具有较高的断裂抗力：主要抗力指标有材料的抗冲击性能、抗压强度、抗弯强度、断裂抗力等。

冲击载荷下抵抗模具产生裂纹的性质也是作为防止断裂的一个重要依据，模具材料基体中碳含量越高，冲击韧性越高。

故载荷较大的冷冲镦及剪切模易受偏心弯曲载荷的细长凸模或有应力集中的模具，都需要有较高的韧性。

3. 应具有较高的耐磨性和抗疲劳性能：对于在一定条件下工作的模具钢，为了提高耐磨性，可在硬度高的材料表面上均匀涂抹大量细小硬的碳化物。

在相同硬度下提高钢的耐磨性可减小模具在交变应力条件下产生的疲劳破坏，如模具长期使用刮痕凹槽等。

4. 应具有较好的冷、热加工工艺性：钢材的加工工艺性能包括可锻性、可加工性、淬透性、淬硬性较小的脱碳敏感性和较小变形倾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止热处理后变形等。

二、冷冲模材料的选择原则1.要选择满足模具零件工作要求的最佳综合性能的材料。

2.要针对模具失效形式选用钢材：钢材的失效是影响模具寿命的主要因素，包括：(1)为防模具开裂，要选用韧性好的材料(2)为防磨损，应选用合金元素高的材料(3)对于大型冲模应选用淬透性好的材料(4)为保持钢材硬度性能，要选用耐回火性高的含铬、钼合金钢(5)为防热处理变形，对于形杂的零件应选用含碳量高、淬透性好的高合金材料3. 要根据制品批量大小，以最低成本的选材原则选用：对于需冲压数量较多模具，一般采用优质合金钢，而数量少的则采用碳素钢，以降低成本。

4. 要根据冲模零件的作用选择：凸、凹模模具应选用优质的钢材制作，对于数量不多或厚度不大的可采用有色金属或黑色金属。

而对于支撑板、卸料零件、导向件应选用一般钢材。

5. 要根据冲模精密程度选用：在制造小型精密模具而又复杂时，可选用优质合金钢制作，而对于比较简单，形状、精度要求不高的模具应选用比较便宜的碳钢或低合金钢。

4. 主要设计尺寸的计算4.1 毛坯尺寸的确定根据毛坯尺寸的确定原则可知有两种方法来计算毛坯的计算原则：1.面积相等原则：由于拉深前和拉深后材料的体积不变，对于不变薄拉深，假设材料厚度拉深前后不变，拉深毛坯的尺寸按“拉深前后的表面积相等”来确定。

2.形状相似原则：拉深毛坯的形状一般与拉深件横截面的形状相似，即当零件的形状是圆形或椭圆形时，其拉深前毛坯的展开形状也基本上是圆形或椭圆形。

根据本零件的特点：为简单形状的旋转体，可以采用面积相等的原则来确定。

先确定修边余量△h ：根据 35.04014===∆d h h ,取 2.1=∆h 按如图4.1所示。

图4.1 零件图])2[()](2[]8)2(2[])[(4222321212313d r d d d L d r r d r h r h h d D --+++++-+--∆+=π22436783708.61600)8672(4.12694-+⨯+++⨯-⨯⨯=π2640781.2156973.4282.3091+++=154.8648=)(5.90mm =4.2 冲压力的计算4.2.1落料力的计算落料力 KLt F =落料力τtL K F P =式中，τ为材料抗剪强度，a MP ；L 为冲裁周边总长，mm ；t 为材料厚度，mm ；p K 系数是考虑到冲裁模刃口的磨损；凸模与凹模间隙的波动（数值的变化或分布不均），润滑情况、材料力学性能与厚度公差的变化等因数而设置的安全系数，一般取1.3。

当查不出材料抗剪强度τ时，可用抗拉强度b σ代替τ，此时1=p K 。

tL K F p =3001)(1⨯⨯⨯=D π()N 11826=4.2.2拉深力的计算采用压边圈的圆筒形件b dt K F σπ=式中，--d 拉深件的直径)(mm ；--t 材料厚度 )(mm ；b σ——材料的强度极限()MPa ；--F 拉深力()N ；--K 修正因数；()N dt K F MPaK bb 415993201696.0320,6.0=⨯⨯⨯====πσπσ4.2.3压边力的计算毛坯的相对厚度：1.15.901==D t用式()m Dt-≥1045.0由表可查得无凸缘圆筒件用压边圈时的拉深因数，得50.0=m 。

确定是否使用压边圈：如果满足()m Dt-≥1045.0时，0225.05.0045.0011.0=⨯≤=Dt上式不等式不成立则在拉深模设计压边装置。

()[]p r d D F Q 212244+-=π()[]42232p r d D +-=π式中，--p 单边压边力()MPa ； --D 平板毛坯直径()mm ；--n d d ～1第1～n 次拉深直径()mm ；r 凹--拉深凸模圆角半径()mm ； 得3.2=p()[]()[]()N pr d D F 174343.216695.904222232=⨯+-=+-=ππ4.2.4冲压工艺总力的计算冲压工艺总力 Z F()N F F F F Z 154168　＝＝压落++4.3 拉深间隙的确定拉深间隙是指凸凹模横向尺寸的差值，双边间隙用Z 表示。