毕业设计(论文)-圆筒件冲压模具设计

南充职业技术学院

毕业设计说明书

题 目: 圆筒件冲压模具设计

系 部: 机 电 工 程 系

专 业: 模具设计与制造

年 级: 2004级三普模具班

指导老师:

学生姓名:

学 号:

2006年12月6日 1

目 录

1. 前言 ……………………………………………………………………………2

2. 分析冲压件的工艺性……………………………………………………………………2

2.1零件冲裁件工艺性分析…………………………………………………………2

2.2零件拉深工艺性分析……………………………………………………………4

2.3材料分析及其机械性能…………………………………………………………5

3. 计算毛坯展开尺寸 ………………………………………………………………6

4. 排样及裁板方式的经济，并计算材料利用率性分析…………………………6

4.1. 材料的利用率…………………………………………………………………6

4.2. 排料方式和材料的经济利用率………………………………………………7

4.3. 根据材料利用率选择裁板方式………………………………………………8

5. 工序次数的确定………………………………………………………………… 9

6. 确定工艺方案并对工艺方案的技术、经济综合分析比较……………………10

7. 确定各工序模具结构型式…………………………………………………………11

7.1设计落料、拉深件复合模………………………………………………11

7.2导向装置…………………………………………………………………………15

7.3固定与连接零件…………………………………………………………………16

8.选定模具结构型式的合理性分析………………………………………………17

9. 凸、凹模工作部分尺寸、公差的计算………………………………………………17

10.冲压工艺卡………………………………………………………………………18

总结与体会 ………………………………………………………………………19

致谢词 ……………………………………………………………………………19

参考文献……………………………………………………………………………20

2 1. 前言

本次冲压模具的设计，主要是设计圆角冲压模具，其中包括了模具的设计步骤、计算方法，零件图及装配图等内容，充分体现了清晰的设计思路，合理的安排布局，严格按照相关标准选取设计所需资料，保证了设计的准确性，但其中仍有不足及错误，有待改进。

本次设计的主要目的是熟悉设计模具的基本步骤和将理论知识与实际联系在一起，使我们在以后工作中能更好地设计模具。

2. 分析冲压件的工艺性

根据产品图样，分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求及所用材料的性能等是否符合冲压工艺的要求。良好的冲压工艺性应保证材料消耗少、工序数目少、占用设备数量小、模具结构简单而寿命高、产品质量稳定以及操作简单方便等。在分析审查中若发现冲压件的工艺性差，则应会同设计人员，在保证产品使用要求的前提下，对冲压件的形状、尺寸、精度要求乃至选材进行必要的修改。

零件的冲压工艺性是指从冲压工艺的角度来衡量零件的设计（包括选材、形状结构等）是否合理。即在满足零件使用要求的前提下，能否用最简单的、最经济的冲压加工方法将零件制成。零件的工艺性好坏直接关系到其质量、生产率、材料利用率和生产成本等。

2.1零件冲裁工艺性分析

冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲裁工艺的适应性，即冲裁件的形状结构、尺寸大小及偏差等是否符合冲裁加工的工艺要求。冲裁件的工艺性是否合理，对冲裁件的质量、模具寿命和生产率有很大的影响。

（1） 冲裁件所能达到的尺寸公差等级

冲裁件的尺寸公差等级是指冲裁件实际尺寸与公称尺寸的差值等级。差值越小，则公差等级越高。这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件与凸模或者凹模尺寸的偏差；一是模具本身的制造偏差。

冲裁件与凸、凹模尺寸的偏差，主要是工件从凹模内推出（落料）或从凸模上 3 卸下（冲孔）时，由于材料的弹性恢复造成的。此外由于凸、凹模在冲裁力的作用下发生变形及磨损也将使冲裁件尺寸发生变化。偏差可能是正的，也困难是负的。

冲裁件公差等级首先受到模具本身制造公差等级的影响。一般冲裁制造公差等级应比冲裁件要求的公差等级高2~4级。

（2）冲裁件的断面质量 冲裁件正常的断面是由圆角部分、光亮剪切面和粗糙断裂面所组成。其中光亮剪切面质量最佳。这些部分在整个断面上所占的比例，随材料的性能、厚度、模具间隙、刃口状态及摩擦等条件的不同而变化。

1、材料性能对断面质量的影响 对于塑性较好的材料冲裁时裂纹出现得较迟，因而材料被剪切的深度较大。而塑性差的材料当剪切开始不久，便使材料拉裂，光亮面所占的比例小，圆角小，穹弯小，而大部分断面是粗糙断面。

2、模具间隙大小对断面质量的影响 当增大模具间隙时，材料中的拉应力将增大，使拉深断裂发生得早，因而断裂面宽大，光亮面就变狭；且弯曲应力也增大，因而圆角和穹弯均大。反之，间隙减少时，材料中的拉应力成分减少，裂纹的产生较迟，所以断裂面狭，光亮面宽，且圆角和穹弯小。

3、模具刃口状态对断面质量的影响 模具刃口状态对冲裁过程中的应力状态与冲裁件断面有很大的影响。当模具刃口磨损成圆角时，挤压作用增大，所以冲裁件圆角和光亮面增大。当凸、凹模磨钝后，即使间隙合理也将在冲裁件上产生毛刺；而凹模刃口磨钝时，冲孔件产生毛刺。

（3）冲裁件的形状

冲裁件的形状应尽可能的简单、对称、排样废料少。在许可的情况下，把冲裁件设计成少、无废料排样的形状。

（4）冲裁件的四角

除在 、无废料排样或采用镶拼模结构时，允许工件有尖锐的清角外，冲裁件的外形或内孔的交角处，应避免尖锐的清角，其交角处用适宜的圆角相连。

（5）冲裁件局部凸出或凹入部分的宽度和深度

宽度不宜太小，应避免有窄长的切口和过窄的切槽，否则会降低模具寿命和工件质量。

（6）冲裁件的孔径

冲裁件的孔径太小时，凸模易折断或压弯。冲孔的最小尺寸取决于材料的机械性能、凸模强度和模具结构。

（7）冲裁件孔边之间距离

冲裁件上孔与孔、孔与边缘之间的距离不应过小，否则会产生孔与孔间材料的扭曲，或使边缘材料变形。复合冲裁时，因模壁过薄而容易破损。当孔边缘与工 4 件外形边缘不平行时应不小于t，平行时应不小于1.5t。

综上所述：φ70的落料，形状简单，尺寸不是很大，不会使材料扭曲或变形。所以此零件中的φ70的孔适宜冲裁成形，符合冲裁的工艺性要求。并且由于此零件的毛坯尺寸远大于孔的尺寸，故冲裁过程中的变形不会影响此零件的外在形状。

2.2零件拉深工艺性分析

拉深件的工艺性好坏，直接影响到该零件能否用拉深方法生产出来，影响到零件的质量、成本和生产周期等。一个工艺性好的拉深件，不仅能满足产品的使用要求，同时也能够用最简单的、最经济的和最快的方法生产出来。

对拉深件的工艺性要求有：

（1）对拉深件外形尺寸要求

设计拉深件时，应尽量减少拉深件的高度，使其可能用一次或者两次拉深工序来完成。对于各种形状的拉深件，用一次工序可制成的条件为：

1、 对圆筒形件一次制成的条件为拉深的高度h≤(0.5~0.7)d(式中d——拉深件直径，按厚度中心线计算)。

2、对于矩形一次制成的条件：当矩形角部的圆角半径r=(0.05~0.20)B（式中B为矩形件的短边）,拉深件高度h≤(0.3~0.8)B。

3、对于凸缘件一次制成的条件为：零件的圆筒形部分直径与毛坯的比值d/D≥0.4。

（2）对拉深件形状要求

1、在设计拉深件时，应明确注明必须保证的是外形还是内形，不能同时标注内外尺寸。

2、尽量避免采用非常复杂和非对称的拉深件对半敞开的或者非对称的空心件，应能组合成对进行拉深后将其切成两个或者多个零件。

3、拉深复杂外形的空心件时，要多考虑工序间毛坯定位的工艺基准。

4、在凸缘面上有下凹的拉深件，如下凹的轴线与拉深方向一致，可以拉出。若下凹的轴线与拉深方向垂直，则只能在最后校正时压出。

（3）对拉深件圆角半径要求

1、矩形盒形件盒角部分的圆角半径r≥3t，为了减少拉深次数，应尽量取r≥1/5H（H——盒形件高）。

（4）对尺寸的公差等级及表面质量的要求

1、拉深件断面尺寸的公差等级一般都在IT11以下。如果公差等级要求高，可采取整形来达到尺寸的要求。

2、拉深件的厚度变化为（不变薄拉深）：上下壁厚约为1.2t~0.6t。矩形盒形件四角 5 也要增厚。

3、多次拉深的零件外壁上或者凸缘表面上应允许在拉深过程中所产生的印痕。

综上所述：此圆筒形件中的φ70087.0，属高级拉深精度。而通过上面所介绍的公式的计算与比较，可以确定此拉深件能够一次拉出。通过查未注尺寸的自由偏差可得，此零件的断面尺寸公差等级为IT14，也满足拉深件对尺寸的公差等级及表面质量的要求。所以，此零件可以用拉深方法制成。

2.3材料分析及其机械性能

一般用以制造受力不大的冲压件，在退火或时效的低碳钢的拉深曲线上具有明显的屈服平台，这在冲压成形时会引起出现损害零件外观的所谓滑移线。当变形超过屈服平台后，滑移线消失，而板料表面变得稍微有点粗糙。不仅在拉深应力作用下，而且在压缩应力作用下，也可以看到类似的现象。所以用于冲压的低碳钢，在经过冷扎和退火后，要进行调质扎制，使其变形量超过屈服平台，以防止冲压时发生滑移线，以便于保证整个冲压件的表面质量。

而板料是冲压车间应用最广的材料，适用于成批生产。并且因为冲压材料在供应时，除了尺寸有标准之外，其厚度、宽度的公差也有规定，同时以多种状态（退火、淬火、半冷作硬化、冷作硬化等）供应。在生产中按需要将板料剪裁成各种尺寸的条料再进行冲压。

板料的机械性能指标与板料的冲压性能有密切的关系。一般而言，板料的强度指标越高，产生相同变形量所需的力越大；塑性指标越高，成形时所能承受的极限变形量就越大；刚度指标越高，成形时抵抗失稳起皱的能力就越大而此端盖零件的材料用的是优质黄铜，属软铜，塑性较好，并且冲压性能较好，具有良好的焊接性能。

故此次冲压所用的材料选择为冷扎和退火后再进行调质扎制的黄铜，其规格为500×2000×2.5。

黄铜的机械性能

材料状态 抗剪强度τ/MPa 抗拉强度σb/MPa 屈服强度σs/ MPa 延伸率

×100

冷扎和退火后，再调质扎制

255

294

196

32