锥口罩的冲压工艺及模具设计

本科毕业设计（论文）通过答辩前言模具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。

在现代工业生产中，产品零件广泛采用冲压、锻压成压铸成形、挤压成形、塑料注射或其他成形加工方法，与成形模具相配套，使坯料成形加工成符合产品要求的零件。

模具已广泛应用于电机电器产品、电子和计算机产品、仪表、家用电器、汽车、军械、通用机械等产品的生产中。

用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。

冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。

冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。

模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。

在近几个月的冲压工艺模具毕业设计中，我完成了以下任务:1.分析“追口罩”的冲压工艺性，提出了几种可供选择的工艺方案并进行比较；2.在方案比较的基础上，确定选出了最优的工艺方案，并制定了详细的工艺路线 3.按选择的工艺路线计算参数，确定毛坯尺寸、各工序的制件尺寸及总工序图；4.绘制落料和冲孔的总装模具结构设计图及其中主要的零件图。

5.撰写毕业设计说明书通过此次毕业设计，让我懂得如何去提出问题、分析问题以及解决问题，让我对模具的结构和原理有了更深层次的认识。

关键词：落料、拉深、冲孔、切边、整形、模具设计、冲裁第一章 零件的分析及供需方案的确定1.1 分析零件的冲压工艺性图01所示“锥口罩”零件，材料10钢，大批量生产。

“锥口罩”零件，形状对称，形状复杂程度中等，高度比较高，以3个mm 的圆孔定位在机架上，圆孔位置是该零件需要保证的重点。

另外，该零件属于盖子，外观上要求不高，只需平整，该零件可以用冷冲压加工成形。

材料为10优质碳素结构钢，其剪切、拉深等工艺性较好。

料厚1mm ，产量为大批量生产，零件尺寸适中，未标注公差等级为IT12级，其拉深需作修边处理。

图01 “锥口罩”零件示意图初步分析可以知道“锥口罩”零件的冲压成形需要多道工序。

首先，零件中部是有凸缘的锥形拉深件；其次，零件外圈为有凸缘的圆筒拉深件，最后是3个mm的圆孔。

由于拉深圆角半径比较小 （0.5～1），因此还需要整形。

对拉深工序，按料厚中心线计算有≈1.68＞1.4，所以属于宽凸缘拉深。

另外，零件拉深度大（如最小价梯直径的相对高度，远大于一般带凸缘筒形件第一次拉深许可的最大相对拉深高度），所以拉深成形比较困难，要多次拉深。

对于冲裁边工序，考虑到零件总体尺寸较，另外拉深后零件的底部还要冲的孔，所以模具结构设计与模具制造有一定难度，要特别注意模具的强度和刚度。

综上所述，“锥口罩”零件由平板毛坯冲压成形应包括的基本工序有：冲裁（落料、冲孔、修边）、拉深（多次拉深）、整形等。

由于是多工序、多套模具成形，还5 φ5 φ.50 / 84/ = dD 中径外径5φ要特别注意各工序间的定位。

1.2 确定工艺方案由于“锥口罩”零件冲压成形需多道次完成，因此制定合理的成形工艺方案十分重要。

考虑到生产批量大，应在生产合格零件的基础上尽量提高生产率效率，降低生产成本。

要提高生产效率，应该尽量复合能复合的工序。

但复合程度太高，模具结构复杂，安装、调试困难，模具成本提高，同时可能降低模具强度，缩短模具寿命。

根据叶轮零件实际情况，可能复合的工序有：落料与第一次拉深；最后一次拉深和整形；冲孔。

根据“锥口罩”零件形状，可以确定成形顺序是先拉深中间的锥形圆筒，然后成形外圈圆筒。

这样能保持已成形部位尺寸的稳定，同时模具结构也相对简单。

冲孔在最后成形外圈圆筒进行。

为保证3个mm 的圆孔均匀，冲孔不要逐冲裁。

因此“锥口罩”零件的冲压成形主要有以下几种工艺方案：方案一：1) 落料； 2) 第一次拉深； 3) 整形； 4) 后续拉深; 5) 切边；6) 冲孔。

方案二：1) 落料与第一次拉深复合；2) 整形； 3) 后续拉深； 4) 切边； 5) 冲孔。

方案三： 1) 落料与第一次拉深复合；2) 冲孔； 3) 整形； 4) 后续拉深； 5) 切边。

方案四：1) 落料与第一次拉深复合；2) 后续拉深； 3) 冲孔； 4) 整形；5) 切边。

5方案一复合程度低，模具结构简单，安装、调试容易，但生产道次多，效率低，不适合大批量生产。

方案二至四将落料、拉深复合，主要区别在于整形、后续拉深、冲孔的组合方式以及顺序不同。

冲小孔此工序提前进行，使之在最后完成所有工序时容易造成孔的精度要求降低，达不到要求，且在其他工序在进行加工时，小孔易变形，另外，这也加大了工人的劳动时间，易造成较多废料，不经济。

需要注意的是，只有当拉深件高度较高，才有可能采用落料、拉深复合模结构形式，因为浅拉深件若采用落料、拉深复合模具结构，落料凸模（同时又是拉深凹模）的壁厚太薄，强度不够。

综上所述，，从制造、投产、操作和经济效益等各方面考虑，采用最终的方案如下：1)落料；2)首次拉深;3) 整形；4) 后续拉深；5) 切边；6) 冲孔。

具体方案如下：工序1：落料；φ的圆筒；工序2：首次拉深m m50φ的锥形圆筒；工序3：首次拉深锥口为m m36工序4： 整形；工序5 ：第二次拉深m m 50φ的圆筒；工序6： 第二次拉深锥口为m m 36φ的锥形圆筒；φ的圆筒；工序7：第三次拉深m m50φ的锥形圆筒；工序8：第三次拉深锥口为m m36工序9：切边；工序10：冲孔。

第二章 主要工艺参数计算2.1 计算毛坯尺寸1 落料尺寸落料尺寸即零件平面展开尺寸，“锥口罩”零件基本形状为圆形，因此落料形状也应该为圆形，需确定的落料尺寸为圆的直径。

带有凸缘的筒形拉深成形件，展开尺寸可按有关公式计算。

（1）修边余量制件的相对高度h/d=37/49=0.755，查表4-5，可取修边余量为2。

（2）毛坯尺寸根据冲件毛坯尺寸计算简图见图2，利用久里金公式计算毛坯尺寸:)(882211LiXi X L X L X L D ni i i +++==∑=首先将母线分成8段，并计算出各线段的长度L ，再计算出各线段重心与回转轴线的距离X ，最后计算出i i X L 和i i X L ∑。

图02 毛坯尺寸计算简图线段1: ;34438;1821611=-==+=X L;612341811=⨯=X L 线段2: ;5.25;57.1114.35.022==⨯⨯=X L ;035.405.2557.122=⨯=X L 线段3: ;25;3443833==-=X L ;850253433=⨯=X L 线段4: ;5.24;57.1114.35.044==⨯⨯=X L ;465.385.2457.144=⨯=X L 线段5: ;21;655==X L;12662155=⨯=X L 线段6:;5.17;57.1114.35.066==⨯⨯=X L ;475.275.1757.166=⨯=X L 线段7:;13;96.13122477==-=X L ;06.1901396.1377=⨯=X L 线段8:;4;888==X L ;324888=⨯=X L 将上面计算出的数据代人公式得：mmX L D ni i i 61.124)3206.190475.27126465.38850035.40612(881=+++++++==∑=取整得mm D 125=。

2.2 确定拉深次数，拉深系数和各次拉深直径(1) 估算拉深系数根据h/d=38/50=0.76和t/D=1/125⨯100%=0.8,查手册得，拉深系数n=3。

(2) 确定各次拉深系数查手册，初选;79.0;76.0;53.0321===m m m 总拉深系数;4.0125/50/===D d m 而4.0318.079.076.053.0321=<=⨯⨯=m m m m ；故需要调整初选各次拉深系数，使之与总拉深系数相等。

取整后;82.0;81.0;6.0321===m m m而 m m m m ==⨯⨯=4.082.081.056.0321 （3） 各次拉深直径;751256.0111mm D m d =⨯== ;617581.0122mm d m d =⨯== ;506182.0233mm d m d =⨯== 底部锥形圆筒的锥口各次拉深直径 ;45756.0114mm d m d =⨯== ;364581.0425mm d m d =⨯== 底部锥形圆筒底部的各次拉深直径 ;27456.0416mm d m d =⨯== ;202781.0617mm d m d =⨯== ;162082.0718mm d m d =⨯== （4）确定各次拉深高度计算毛坯相对厚度图t/D%=1/125⨯100%=0.8)105.0(-∈; 查得)55.053.0(1-∈m 查表《冷冲模设计》P169)5.13.1(48.1%10084/125%/-∈=⨯=d d t436.05.82/36/==d h 查表《冷冲模设计》P190得出第一次拉深许可相对高度);53.045.0(/11-∈d h 436.0/=d h 小于许可范围，所以可以一次拉出，同理，底部锥形圆筒的高度：318.0)5.136/(11/=-=d h 小于许可范围（)53.045.0(/11-∈d h ），也可以一次拉出。

第三章 计算各工序凹凸模工艺参数3.1 计算落料工序凹凸模参数查表3-5和一些相关资料得：;03.0;04.0;10.0;14.0min max mm mm mm Z mm Z p d ====δδ75.0x =（工件精度在IT11~IT13级或中等批量时）校核间隙满足以下关系： 2minZ maxZ 2|d ||p |-≤δ+δ；而mm Z Z mm mm d p 04.007.0)03.004.0(||min max =->=+=+δδ;故不符合条件。

所以，需要调整，调整后;01.0;02.0mm mm p d ==δδ而mm Z Z mm mm d p 04.003.0)02.001.0(||min max =-<=+=+δδ 故符合条件。

凹模尺寸：;7.124)4.075.0125()(02.0002.000max mm mm x D D d d +++=⨯-=∆-=δ凸模尺寸：;4.124)246.07.124()275.0(054.0044.0001.00mmmm Z D D P p ++--=-=-∆-=δ3.2 计算首次拉深的凸凹模工艺参数1. 计算凹、凸模圆角半径1d R 及1p R;mm 5P R d R 11==2. 计算凸凹模单边间隙Z不用压边圈时：拉深Z 均为mm t 2)1.1~1(max = （max t 为材料的最大厚度）； 使用压边圈时：查表7-58（冲压模具手册）得间隙系数);12.0~10.0(1k =取;1.01k =即：;mm 2.2)21.02(t 1k max t Z =⨯+=+= 3. 计算凸凹模工作部分尺寸及公差因本次拉深件尺寸标注在内形，其查表6-31，得凸凹模制造公差：;05.0;08.0mm mm p d ==δδ所以，首次拉深：;.1570.30.557)5.0(0.0500.05-01mm d d p p +-=⨯+=∆+=）（δ;5.79)2.223.05.075()25.0(13.0.05.008.0001mm z d d d d ++++=⨯+⨯+=+∆+=δ底部锥形圆筒的锥口首次拉深;04.0;07.0mm mm p d ==δδ;45.10.30.545)5.0(0.050.0100.04-021mmd d p p ++-=⨯+=∆+=）（δ；;5.49)2.223.05.045()25.0(12.005.007.00021mmz d d d d ++++=⨯+⨯+=+∆+=δ 锥形圆筒底部的首次拉深;41.10.30.514)5.0(0.050.0100.04-031mm d d p p ++-=⨯+=∆+=）（δ;5.45)2.223.05.041()25.0(12.005.007.00013mmz d d d d ++++=⨯+⨯+=+∆+=δ3.3 计算第二、三、四次拉深的凸凹模工艺参数1. 计算凹、凸模圆角半径d R;)4.2~8.1()8.0~6.0(;1232mm R R mm R d d d === 取;1;143mm R mm R d d ==;)0.3~8.1()0.1~6.0(22mm R R d P ==取;12mm R P = 同理可得：;23mm R P = 2. 计算凸凹模单边间隙Z不用压边圈时，三次拉深Z 均为;mm 2max t )1.1~1(=使用压边圈时，查表（5-18）得间隙系数;1.04k ;3.03k ;5.02k ===即;6.2)23.02(;3)25.02(3max 32max 2mm t k t Z mm t k t Z =⨯+=+==⨯+=+=3. 计算凸凹模工作部分尺寸及公差因拉深件尺寸标注在内形，查表6-31得制造公差：;05.0;08.0mm mm p d ==δδ所以，第二次拉深m m 50φ的圆筒：;.16125.00.561)5.0(0.0250.025-00.05-012mmd d p p +-=⨯+=∆+=）（δ ;1.67)3225.05.061()25.0(105.0025.008.00021mmz d d d d ++++=⨯+⨯+=+∆+=δ 底部锥形圆筒的锥口第二次拉深 ； ;04.0;07.0mm mm p d ==δδ;.16325.00.563)5.0(0.0250.015-00.04-022mmd d p p +-=⨯+=∆+=）（δ；;1.42)3225.05.036()25.0(095.0025.007.00022mmz d d d d ++++=⨯+⨯+=+∆+=δ 锥形圆筒底部的第二次拉深：;.1120.30.521)5.0(0.0250.015-00.04-032mm d d p p +-=⨯+=∆+=）（δ;1.27)3225.05.021()25.0(095.0025.007.00023mmz d d d d ++++=⨯+⨯+=+∆+=δ 第三次拉深m m 50φ的圆筒：;.15025.00.550)5.0(0.0250.025-00.05-0113mmd d p p +-=⨯+=∆+=）（δ ;3.55)6.2225.05.050()25.0(105.0025.008.00013mmz d d d d ++++=⨯+⨯+=+∆+=δ 锥形圆筒底部的第三次拉深：;.11625.00.516)5.0(0.0250.015-00.04-032mm d d p p +-=⨯+=∆+=）（δ;3.21)6.2225.05.016()25.0(095.0025.007.00023mmz d d d d ++++=⨯+⨯+=+∆+=δ3.4 计算冲mm 53φ⨯孔的凸凹模工艺参数查表3-5和有关资料得：75.0;02.0;022.0;10.0;14.0min max =====x mm mm mm Z mm Z d p δδ校核间隙：;04.0042.0)02.0022.0(||||min max mm Z Z mm mm d p =->=+=+δδ 故不合条件，所以，需要调整， 调整后;01.0;02.0mm mm p d ==δδ而mm Z Z mm mm d p 04.003.0)02.001.0(||min max =-<=+=+δδ，故符合条件。