壳体冲压工艺及模具设计

1 绪论

目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成型工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。

模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并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。

拉深是冲压基本工序之一，它是利用拉深模在压力机作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。它不仅可以加工旋转体零件，还可以加工盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件，但是，加工出来的制件的精度都很底。一般情况下，拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级。

有凸缘圆筒形件是最典型的拉深件，其工作过程很简单就一个拉深，根据计算确定它不能一次拉深成功.因此，需要多次拉深。为了保证制件的顺利加工和顺利取件，模具必须有足够高度。要改变模具的高度，只有从改变导柱和导套的高度,改变导柱和导套的高度的同时,还要注意保证导柱和导套的强度. 导柱和导套的高度可根据拉深凸模与拉深凹模工作配合长度决定．设计时可能高度出现误差，应当边试冲边修改高度。

2 壳体的落料拉深工序的冲压工艺分析

2.1落料拉深件工艺分析

原始资料：如下图示

材料：08F 厚度：1.5mm 批量：中批量

技术要求：一般公差，线性尺寸的未注公差按GB/T1804

图1

t 图示零件材料为08钢板，能够进行一般的冲压加工，市场上也容易得到这种材料，价格适中。

外形落料的工艺性：该带凸缘筒形件属于中等尺寸零件，料厚1.5mm，外形复杂程度一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工艺获得。

拉深的工艺性：观察零件图可知尺寸精度要求一般，属于带凸缘拉深。

此工件为带窄凸缘圆筒形工件，要求外形尺寸，没有厚度不变的要求。此工件的形状满足拉深的工艺要求，可采用落料拉深工序加工。工件底部圆角半径r＝7.5mm,外形尺寸为Φ220mm，Φ220mm的公差等级为IT12级，满足拉深工序对工件公差等级的要求。工件的总体高度到最后可由修边达到要求。

由以上分析可知，图示零件具有比较好的冲压工艺性，适合冲压生

产。

2.2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，再拉深。采用单工序模生产

方案二：落料－拉深复合模冲压。采用复合模生产。

方案三：拉深采用级进模生产。

表一简单模、复合模、级进模比较

采用方案一模具结构简单，但需两道工序两套模具，生产效率低，工件的累计误差大，操作不方便，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。

2.3模具结构形式的选择与确定

1）工作零件安装结构：本零件的冲压包括落料和拉深两个工序，为方便落料件和拉深件的落下，采用正装结构，即凸凹模安排在上模。

2）送料方式：是中小批量生产，采用手动送料方式，能简化模具结构，更能节约成本。

3）定位装置：本工件在拉深复合模中尺寸是相对较大的，又是批量生产，落料时采用挡料销定位，送料时废料孔与固定挡料销作为粗定距。

4）导向方式：为确保零件的质量及稳定性，选用导柱、导套导向。由于采用了手工送料方式，为了提高开敞性便于送料，且其工件较大，采用中间导柱模架可承受较大的冲压力。

5）卸料方式：本模具采用正装结构，落料件的废料靠刚性卸料板从凸凹模上刮下，筒形拉深件靠上模回程时打杆和推件块的共同作用把其从凸凹模中顶出。

2.4拉深工艺计算和工艺方案

本制件的工艺计算属于相对简单的。其主要的内容包括计算毛坯直径、确定拉深次数及相关尺寸等。

2.4.1工艺方案的确定

根据制件的工艺分析,知道制件是相对简单的带凸缘圆筒形拉深件。

所以它的工序只有一个：拉深。 2.4.2计算毛坯尺寸

查冲压手册表4-5选取修边余量δ=6mm.

查冲压手册表4-7拉深件毛坯直径计算公式P187页序号20则可按下面的公式计算：

当r ≠r1时D ²=d 1²+6.28rd 1+8r ²+4d 2h 1+6.28r 1d 2+4.56r 1²+d 4²-d 3² d 1=208 r=6.75 d 2=221.5 h 1=63 r 1=2.25 d 3=226 d 4=280代入数据后得D ≈373 mm 2.4.3 拉深次数的确定

采用查表法。根据t/D ×100=1.5/373×100=0.4和工件相对高度h/d=72/221.5≈0.325，查冲压手册表4-20得h1/d1=0.48。因0.325〈0.48，且总拉深系数mt=d/D=221.5/373≈0.594>0.54(极限拉深系数值)故可以一次拉深成形。d 凸/d=280/221.5≈1.264<1.4,属窄凸缘筒形拉深件。

2.4.4确定是否用压边圈

拉深中，是否采用压边圈装置，主要取决于拉深坯料的相对厚度大小，具体选择方法可参照下表所列的条件决定采用压边圈的条件

表二 采用压边圈的条件

相对厚度t/D ×100=1.5/373×100=0.4，查表得，需要采用压边圈。首次拉深时一般采用平面压边装置。再次拉深时，采用筒形压边圈。一般来说再次拉深所需要的压边力较小，而提供压边力的弹性力却随着行程而增加，所以要用限位装置。

拉深方法

第一次拉深

以后各次拉深

t/D × 100

m 1 t/D × 100 m n 用压边圈 可用压边圈 不用压边圈

＜ 1．5

1．5 ～ 2．0 ＞ 2．0

＜ 0．6

0．6 ＞ 0．6

＜ 1 1 ～ 1．5 ＞ 1．5

＜ 0．8 0．8 ＞ 0．8