非旋转体对称冲压件成型复合模具设计及三维造型(编辑修改稿)

非旋转体对称冲压件成型复合模具设计及三维造型(编辑修改稿)内容摘要：

等的不同。 目前在生产中所采用的冲压工艺方法是多种多样的。 概括起来可以分为分离工序与成型工序。 分离工序又可分为落料、冲孔和剪切等。 目的是在冲压过程中，使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离。 成型工序可分为弯曲、拉伸、翻孔、翻边、胀形、缩口、旋压等。 目的是使冲压毛坯在不破裂的条件下，产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件。 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。 冲压件成型复合模具设计及三维造型 8 冲压成型的特点 由于冲压成形中的毛坯是厚度远小于板平面尺寸的板料以及由此决定的外力作用方式与大小等原因，致使冲压成形具有如下几个非常突出的特点。 （ 1）由于垂直于板面方向的单位压力的数值远小于板面方向上的内应力，所以大多数的冲压变形都可以近似的当作平面应力状态来处理，是变形力学的分析和工艺参数的计算等工作，都得到很大的简化。 （ 2）在各种冲压成形方法中，以拉应力作用为主的伸长类冲压成型过程多于以压应力为主的压缩类成形过程。 （ 3）在冲压成形时，板料毛坯离得内应力数值接近或等于材料 的屈服应力，有时甚至小于板料的屈服应力。 而在模锻和挤压时，有时毛坯的内应力可能超过其屈服应力许多倍。 （ 4）在冲压成形中，大多数情况下，板料毛坯都有某种程度的自由度，常常是只有一个表面与模具接触，而另侧表面是非接触的自由表面，甚至有时存在板料两侧表面都不与模具接触的变形部分。 此次冲压模具设计的目的和意义 ： （ 1）培养学生综合运用新学知识与技能，提高解决实际问题的能力，从而巩固、深化已学知识； （ 2）培养学生调查研究、熟悉技术政策、运用国家标准、手册等工具书进行设计、计算、数据处理、编写技术文件等 独立工作的能力； （ 3）让学生建立正确的设计和科学研究思维，树立实事求是、严肃认真的科学工作态度。 （ 4）能综合运用在学校所学的理论和生产实际知识，进行一次冲压模具的设计工作的实际训练，从而培养和提高自身独立学习和工作的能力； （ 5）为今后走入社会，进入工作岗位进一步深造打下良好的基础。 冲压件成型复合模具设计及三维造型 9 2 零件冲压工艺分析 材料工艺性分析 设计 要求 如 零件 图 （图 21） 所示。 材料为 10钢，厚度为 2mm。 冲压件成型复合模具设计及三维造型 10 图 21零件 图 力学性能 硬度 HBS≤ δ b/MPa δ s/MPa δ 5/（ %） τ /MPa Ψ /（ %） 未经处理 355 205 31 300 55 137 零件结构 零件为 非旋转体对称图形 ，需 进行拉深、冲裁、胀形 、翻边 工艺。 尺寸精度分析 由于 图 11 未 标 注公差 ， 属自由尺寸 ， 可按 IT14级 确定工件尺寸的公差。 冲压件成型复合模具设计及三维造型 11 分析制造零件 所需方案 方案一：全部使用单一模具 ； 方案二：先使用拉深、落料复合模做出零件基本形状，再用 胀形 、 落料复合模 进一步 加工，最后用 冲孔及翻边模具完成零件。 方案三：先用冲孔、落料复合模进行加工，再使用 拉深、胀形及翻 边模具完成。 方案的比较 分析比较上述三种工艺方案，可以看到： 方案一，从生产效率、模具结构和寿命方面考虑，这种方案有利于降低冲裁力合提高模具寿命，同时模具结构比较简单，操作比较方便。 但工序复合程度低，生产率低，需要多道工序，多幅模具的累计误差大。 方案二， 相比方案一节省了工序，冲孔工序安排在拉深成形后进行 ，可以保证零件的各孔距尺寸，缺点是复合 模具 结构复杂。 方案三， 相比方案一节省了工序，但模具结构比方案一复杂，而且拉深安排在冲孔以后进行，孔距不易保证，影响零件精度； 方案的确定 通过以上的方案分析，可以看出，选用方案二 是比较合理的。 考虑到零件的厚度及 相关 要求 ， 本设计应选用 四种模具，第一种为落料、拉深复合模，第二种为落料、胀形复合模，第三种为冲孔模具，第四套为翻遍模具。 布置及固定方式应合理。 根据制件的特点 ， 保证加工尺寸精度，落料、拉深复合模 要求先拉深 ， 后 进行冲裁 落料 ；落料、胀形复合膜应先胀形，后冲裁落料。 为了保证生产的制件精度达到一 定的要求 ， 在设计条料的排样图时应该有准确的定位 ， 还应考虑冲裁凸模布置会不会发生干涉的问题 ，以及 应不应该设置空工位。 另外还应计算完成零件所需拉深次数。 冲压件成型复合模具设计及三维造型 12 工序的确定 （ 1） 工序一：拉深 、落料。 模具：拉深、落料复合模具 ； 将毛坯拉深出 拉深体 ，保留法兰边 ； 将拉深体外部法兰边冲裁出下图形状。 如图 271 图 271工序一图 （ 2） 工序二 ：胀形 、落料 模具：胀形、落料复合模具 在拉深面实施 胀形加工，下方大圆同拉深方向胀形，上方两个小 圆向拉深方向的反方向胀形。 将拉深体外 边冲裁出零件 图所画出 外形。 如图 272 图 272 工序二图 冲压件成型复合模具设计及三维造型 13 （ 5） 工序三 ：冲孔 模具：冲孔、落料复合模具 冲裁出零件所要求的孔：位于拉深面上的三个孔、处于中间胀形圆上的孔和外边上的六个孔； 如图 273 图 273 工序三图 （ 6） 工序四 ：翻边 模具：翻边模具 对需要翻边的三个孔实行翻孔加工； 如图 274 图 274 工序四图 冲压件成型复合模具设计及三维造型 14 3 工艺计算 排样的设计与计算 由于该制件毛坯的的形状，采用无 废 料的排 样 方法是不可能做到的， 但能采用有 废 料和少 废 料的方法。 毛坯形状的确定 零件为非旋转体对称零件，要经过多次加工，逐渐成型，因此毛坯形状应尽可能规则 ，以免使得模具形状过于怪异。 毛坯尺寸确定 零件为非旋转体，毛坯各个部位的尺寸应分开处理。 可将拉深面看作 一个大圆与两个小圆组成，小圆与 大圆的 连接 线 按翻边处理，两个小圆的连接 线 按弯曲处理。 将三个圆看作 圆筒形拉深件， 并设置宽为 52的法兰 冲压件成型复合模具设计及三维造型 15 根据带法兰的圆筒拉深件计算公式，可算得： 小圆 D毛坯 = = =； 大圆 D毛坯 = = =； d—— 拉深面直径（ mm）； D—— 拉深外边直径（ mm）； h—— 拉深高度（ mm） 因此 ， 毛坯图为 下 图所示 ： 如图 312 图 312 毛坯图 确定搭边 根据毛坯外形，由《模 具设计与制造简明手册》表 1414，查得： 使用直排有废料排样 根据《模具设计与制造简明手册》表 1415，查得搭边值： 当 t=2mm时， a=2mm， b=2mm 确定条料宽度 B= D—— 冲裁件直径（ mm）； 冲压件成型复合模具设计及三维造型 16 b—— 搭边值（ mm）； —— 材料剪裁时公差 ， 由《模具设计与制造简明手册》表 1417，查得 ： =； 则 B=300+2 2+2 = mm 确定条料的进距 A=B制 +a=300+2=302mm 材料的利用率 材料利用率是冲 压 工 艺 中一个非常重要的 经济 技 术 指 标 ，其 计 算可用一个 进距内冲 裁件的 实际 面 积 与毛坯面 积 的百分比表示 ： 式中 n── 一个 进 距内冲裁件数量 ； A── 冲件实际面积 ， 单 位 mm； B── 条料 宽 度 ， 单 位 mm。 所以材料的利用率 为 ： 75% 排样图 如图 317所示 冲压件成型复合模具设计及三维造型 17 图 317 排样图 该零件采取纵向送料方式。 落料的相关计算 落料所需冲裁力、卸料力、顶件力、推件力的确定 （ 1）冲裁力 选择平刃口冲裁 P=Ltτ L—— 刃口周长 （ mm）。 τ —— 材料抗剪强度（ MPa）； 在生产使用中，考虑到刃口变钝、间隙不均和材料性能波动等因素，通常按以下式计算冲裁力。 P= a= 2 300= 冲压件成型复合模具设计及三维造型 18 （ 2）卸料力 Px=KxP Kx—— 卸料力系数； 由《冲模设计与制造实用计算手册》表 12查得， Kx=； Px= = （ 3）顶件力 Pd=KdP Kd—— 顶件力系数； 由《冲模设计与制造实用计算手册》表 12查得， Pd=； Pd= = （ 4）推件力 Pt=nKtP Kt—— 推件力系数； n—— 同时梗塞在凸模内的工件数； n=h/t， h为凸模直臂刃口高度（ mm）， t为材料厚度（ mm）； h取 5mm，则 n=； 由《冲模设计与制造实用计算手册》表 12查得， Pd=； Pt= = 冲裁模刃口尺寸计算 由《冲模设计与制造实用计算手册》表 21查得， 凸模尺寸 Dp= 凹模尺寸 Dd= D—— 工件尺寸（ mm）； x。