Hefei University
课程设计COURSE PROJECT
题目：冲孔浅拉深复合模设计
系别：机械工程系
专业：材料成型及控制工程
学制：四年
姓名：黄燊
学号：1206031006
导师：周伟
2015 年7月 13日
序言 (3)
第一部分冲压成形工艺设计 (5)
Ⅰ冲压工艺性分析 (5)
1.材料 (5)
2.工件结构 (5)
3.尺寸精度 (5)
Ⅱ制定冲压工艺方案 (5)
1.工序性质和数量 (5)
2.工序顺序和组合 (6)
Ⅲ主要参数确定 (7)
1.确定是否需要压边圈 (7)
2.确定拉深次数 (8)
第二部分冲压模具设计 (9)
Ⅰ确定冲模类型机结构形式 (9)
Ⅱ计算工序压力，选择压力机 (9)
1.拉深力 (9)
2.冲孔力 (9)
3.推件力 (10)
4.初选压力机 (10)
Ⅲ计算模具压力中心 (11)
1 凸、凹模刃口尺寸的确定 (12)
2 凸、凹模分别加工时的工作部分尺寸 (13)
3 凸、凹模配合加工时的工作部分尺寸 (14)
Ⅴ、弹性元件的设计 (16)
Ⅵ模具零件的选用 (16)
1. 模架的选择 (16)
2.导向零件的选用 (18)
3.模柄的选择 (19)
4.螺钉 (19)
5. 定位销 (19)
Ⅶ冲压设备的校核 (20)
1、冲裁间隙的调整 (21)
2、模架的装配 (21)
3、凸模和凸凹模的装配 (21)
4、总装 (22)
5、试冲和调整 (22)
设计总结 (23)
参考文献 (24)
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序言
目前我国模具工业与发达国家相比还相当落后。主要原因是我国在模具标准化，模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家相比差距很大。
随着工业产品质量的不断提高，模具产品生成呈现的品种、少批量、复杂、大型精密更新换代速度快。模具设计与技术由于手工设备，依靠人工经验和常规机加工，技术向以计算机辅助设计，数控编程切屑加工，数控电加工核心的计算机辅助设计（CAD/CAM)技术转变。
模具生产制件所表现出来的高精度，高复杂程度,高生产率，高一致性和抵消耗是其它制造加工方面所不能充分展示出来，从而有好的经济效益，因此在批量生产中得到广泛应用，在现代工业生产中有十分重要的地位，是我国国防工业及民用生产中必不可少的加工方法。
随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压零件日趋复杂化，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展，冲模制造难度日益增大。模具制造正由过去的劳动密集、依靠人工的手工技巧及采用传统机械加工设备的行业转变为技术密集型行业，更多的依靠各种高效、高精度的NC机床、CNC机床、电加工机床，从过去的单一的机械加工时代转变成机械加工、电加工以及其他特种加工相结合的时代。模具制造技术，已经发展成为技术密集型的综合加工技术。
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设计题目冲孔浅拉深复合模设计
设计内容要求
材料： 08
厚度： t=1mm
硬度： 60—64HRC
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第一部分 冲压成形工艺设计
Ⅰ 冲压工艺性分析
1.材料 08钢是优质碳素结构刚，易于拉伸成形，具有良好的冲压性能
2.工件结构 该工件为圆形带孔浅拉深件，拉深高度不大，孔在底部并且不在拉深变形区
3.尺寸精度 零件图上工件高度70±1 孔Φ9+0.360。工件外
轮廓Φ78
属IT13级。一般冲压均能满足精度要求。
Ⅱ 制定冲压工艺方案
1.工序性质和数量
（1）工序性质 根据零件图分析冲压加工时需用浅拉深、冲孔工序。
（2）工序数量 确定工序数量的基本原则是：在保证工件质量，生产率和经济性要求的前提下，工序数量应尽可能地减少。
该零件精度要求较高，故采用复合模。
+0.2 0
2.工序顺序和组合
1 ）工序顺序
各工序的安排主要取决于冲压变形规律和零件质量要求。工序顺序的安排一般应注意以下几方面：
1）所有的孔只要其形状和尺寸不受后续工续的影响，都应在平板坯料上冲出。
2）所在位置会受到以后某工序变形的影响的孔，一般都应在有关的成型工序完成后再冲孔。
3）孔靠近或孔边缘较小时，如果模具强度够高，最好同时冲出。否则应先冲出大孔和一般精度孔，后冲出小孔和高精度孔或者先落料再冲孔，力求把可能产生的畸变限制在最小范围内。
4）如果在同一个零件的不同位置冲压时，变形区域互相不发生作用，根据模具结构定位和操作的过程难易程度来确定。 5）多角弯曲件主要从材料变形核材料的运动两方面安排弯曲的顺序。一般是先弯外部角后弯内部角，弯角根据零件图先冲裁后落料，由固定挡料销定位。
（ 2 ）工序组合方式选择
冲压工序的组合是指将两个或两个以上的工序分析合
并在一道工序内完成。减少工序及占用的模具设备和数量，提高效率和冲压件的精度，在确定工序组合时，首先应考虑组合的必要性和可行性，然后再决定是否组合。
1）工序组合的必要性主要取决于冲压件的生产批量。
2）工序的组合的可行性受到多种因素的限制，应保证能冲压出形状、尺寸和精度均符合要求的图样，实现其所需动作
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保证有足够的强度与现有的冲压设备条件相适应。
根据零件图的要求及批量采用浅拉深冲孔复合模。
3 冲压工艺方案
（1）工艺方案分类
方案一：浅拉深、冲孔分别进行。采用单工序模生产。
方案二：浅拉深-冲孔复合冲压。采用复合模生产。
（2）工艺方案分析
方案一模具结构简单，但须两道工序，即需要浅拉深模和冲孔模两副模具，生产效率低，难以满足产量要求。方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。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。
通过对上述两种方案的分析比较，该件的冲压方案采用方案二为佳。
Ⅲ主要参数确定
1.确定是否需要压边圈
根据坯料相对厚度：
t/D×100=1/30×100=3.3＞2
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式中 t——坯料厚度，㎜
D——毛坯直径，㎜
查手册可知不需要压边圈。
2.确定拉深次数
由于拉深件的高度与其直径的比值不同，有的拉深件科研用一次拉深制成，而有的高度大的拉深件，则需要多次拉深才能制成。
所有根据工件的相对高度（h/d）和坯料的相对厚度（t/D ×100）的大小确定拉深次数。
查表可知，由于工件相对高度0.15远远小于一次拉深时的相对高度0.70～0.57，则可一次拉深成形。
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第二部分冲压模具设计
Ⅰ确定冲模类型机结构形式
在冲压工艺性分析后拟定冲压工艺方案时选择复合模，又因
零件的几何形状简单对称，复合模结构相对简单，操作方便。
Ⅱ计算工序压力，选择压力机
在冲裁模设计中，冲压力是指落料力，缷料力，拉深力，压
边力，冲孔力，切边力和推件力的总称。它是冲裁时选择压力机，
进行模具设计校核强度和刚度的重要依据。
1.拉深力
F拉＝Kπdtδb
＝1.0×3.14×30×1×330N
＝31086N
查模具设计简明手册可知
式中K——修正系数，K＝1.0
δb——材料强度极限，08钢δb＝275～390MPa, 取δb＝330MPa
2.冲孔力
F冲＝1.3πdtτb
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＝1.3×3.14×28.26×1×320N
＝11756.16N
式中d—工件孔直径，d＝28.26mm。τb=320
3.推件力
F推＝nK推F冲
＝1×0.055×11756.16N
＝646.59N
式中n——冲孔时卡在凹模内的废料数，n＝1；
K推——推件力因素，K推＝0.055。
4.初选压力机
总的冲压力为：
F总=F拉+F冲+F推
=31086+11756.16+646.59N
=43488.75N
F设>=1.2F总=52.19kN
从满足冲压力的情况看，选用J23-6.3型开式双柱可倾压力机
主要技术参数：
公称压力： 63KN
滑块行程： 35mm
最大封闭高度： 150mm
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最大封闭调节量： 35mm
工作台尺寸： 200mm×310mm
工作台垫板孔尺寸：Φ140mm
模柄孔尺寸：Φ30mm×55 mm
Ⅲ计算模具压力中心
模具的压力中心就是冲裁力合力的作用点。冲模压力中心应尽可能和模柄轴线以及压力机滑块中心线重合，以使冲模平稳地工作，减少导向件的磨损，从而提高模具的寿命。
冲模压力中心的求法，采用求平行力系合力的作用点方法。由于绝大部分冲裁件沿冲裁轮廓线的断面厚度不变，轮廓部分的冲裁力与轮廓长度成正比，所以，求合力的作用点可转化为求轮廓线的中心。
由下图可知，其压力中心就在圆心上。
即X0=0，Y0=0。
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Ⅳ计算模具零件的刃口尺寸
1 凸、凹模刃口尺寸的确定
凸、凹模刃口尺寸的确定原则
1）考虑落料和冲孔的区别，落料件的尺寸取决于凹模。因此，落料模应先决定凹模的尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理的间隙。冲孔件的尺寸取决于凸模，因此，冲孔模应先决定凸模尺寸。用增大凹模尺寸来保证合理的间隙。
2）考虑刃口的磨损对冲件尺寸的影响。刃口磨损后尺寸变大，其刃口的基本尺寸应接近或等于冲件的最小极限尺寸；刃口磨损后尺寸变小，应接近或等于冲件的最大极限
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