有凸缘圆筒形件冲压成形工艺及模具设计

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。

1.1国内模具的现状和发展趋势

1.1.1国内模具的现状

我国冲压模具近年来发展很快，据不完全统计，2003年我国模具生产厂点约有2万多家，从业人员约50多万人，2004年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满，2004年模具产值530亿元。进口模具18.13亿美元，出口模具 4.91亿美元，分别比2003年增长18%、32.4%和45.9%。进出口之比2004年为 3.69:1，进出口相抵后的进净口达13.2亿美元，为净进口量较大的国家

在2万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过亿元的模具企业只有20多家，中型企业几十家，其余都是小型企业。近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；专业模具厂数量增加，能力提高较快；"三资"及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等。

虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。低档模具过剩，高档模具供不应求，甚至有的依赖进口，因此，模具企业必须找准自己的弱点，尽快缩短与国外的差距。

(1)体制不顺，基础薄弱

“三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和

机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。

(2)人才严重不足，科研开发及技术攻关方面投入太少

模具行业是技术密集、资金密集的产业，随着时代进步和技术发展，能掌握和运用新技术的人才异常短缺，高级模具钳工及企业管理人才也非常紧缺。由于模具企业效益欠佳及对科研开发和技术攻关不够重视，因而总体来看模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少，民营企业贷款困难也影响许多企业的技术改造，致使科技进步不大。

(3)工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低

虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。

(4)专业化、标准化、商品化的程度低、协作差

由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占45%左右，其余为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。

(5)模具材料及模具相关技术落后

模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。

1.1.2国内模具的发展趋势

巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的

十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面:

(1) 模具日趋大型化；

(2)在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术；

(3).模具扫描及数字化系统；

(4).在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术；

(5).提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；

(6).发展优质模具材料和先进的表面处理技术；

(7).模具的精度将越来越高；

(8).模具研磨抛光将自动化、智能化；

(9).研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；

(10).开发新的成形工艺和模具。

1.2国外模具的现状和发展趋势

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。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为600～650亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。

国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%以上；国外模具企业的组织形式是"大而专"、"大而精"。2004年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织--德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约5000家。2003年德国模具产值达48亿欧元。其中（VDMA）会员模具企业有90家，这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%，可见其规模效益。

随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们

的技术水平比较高．故人均产值也较高．我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而国外模具工业发达国家大多15～20万美元，有的达到25～30万美元。

国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上，而我国才达到45％。

1.3有凸缘圆筒形件多次拉深模具设计与制造

1.3.1 有凸缘圆筒形件多次拉深模具设计的设计思路

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。

只有加强拉深变形基础理论的研究，才能提供更加准确、实用、方便的计算方法，才能正确地确定拉深工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决拉深变形中出现的各种实际问题，从而，进一步提高制件质量。

1.3.2有凸缘圆筒形件多次拉深模具设计的进度

1.了解目前国内外塑料模具的发展现状，所用时间15天；

2.确定工艺规程，所用时间5天；

3.模具的设计，所用时间30天；

4.模具的调试，所用时间5天。

2 有凸缘圆筒形件冲压成形工艺及模具设计

2.1拉深件工艺性分析

工 件 图： 如图所示

生产批量： 大量

材 料： 08钢

厚 度： 2mm

图 1 制件图

此工件为有凸缘圆筒形件，要求零件尺寸标注在外形，零件尺寸厚度不变。此工件的形状满足拉深工艺要求，可用拉深工序加工。 各圆角r=3.5＞2t ，满足拉深对圆角半径的要求。0

3.034-φ为IT13级，满

足拉深工序对工件的公差等级要求。

08钢拉深性能良好。

此零件的拉深次数可由下列工序计算来确定。

2.1.1计算毛坯尺寸

凸d =76mm,d=(34-1.5)mm=32.5mm,由凸缘的相对直径凸d /d=76 mm/32.5 mm=2.34，查表4.3.2[6]得修边余量△R=2.5 mm ，因零件底部圆

角半径r 与凸缘圆角半径R 相等，即r=R 时，有凸缘筒形件的毛坯直径： D=dR dH d 44.342-+凸

，将凸mm mm R d 81)5.2276(276=⨯+=∆+=d=32.5mm,H=(54.5-1.5)mm=53mm,R=3.5mm 代入上式中，得毛坯的直径为：

D=5.35.3244.3535.324762⨯⨯-⨯⨯+=111mm

2.1.2确定是否用压边圈

因为t ／D×100%=1.35＜1.5，1m =0.53＜0.6，由表 4.4.4[6]查得需要用压料装置。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。

首次拉深 再次拉深

图 2 压边圈各次拉深采用形式 2.1.3判断能否一次拉成

工件总的拉深系数总m =d/D=32.5 mm/111 mm =0.29 ,工件总的拉深相对高度H/d=53 mm/32.5 mm =1.63.

由凸d /d=81mm/32.5mm=2.49,t/D×100=1.5mm/111mm×100=1.35,查表

4.5.2[6]得，有凸缘圆筒形件第一次拉深的极限拉深系数1m =0.38；

由表 4.5.1[6]查得，有凸缘圆筒形件首次拉深的极限相对高度1h /1d =0.3,由于总m ＜1m ，H/d ＞1h /1d ，故此工件不能一次拉出。

2.1.4试制订首次拉深系数

取首次凸d /1d =1.1，查表 4.4.1[6]得1m =0.53，而第一次拉深系数1m = 1d /D ，则第一次拉深的半成品直径为D m d 11= =0.53×111mm=58.83mm(调整为60mm)。

第一次拉深的凹模圆角半径用下式计算

1凹r =0.8()t d D 1-

将D=111mm,1d =60mm,t=1.5mm 代入上式得，凹模的圆角半径1凹r =0.85.1)60111(⨯-mm=6.997mm,则1r =1

凹r +t/2=(6.997+1.5／2)mm=7.747mm,取1r =8mm,并取1凸r =1凹r ,则2r =1r =8mm,根据工件圆角重新调整凸、凹模的圆角，取为1凸r =1凹r =8-1.5/2=7.25mm.

为了以后的拉深不使已拉深好的凸模变形，第一次拉深要将坯料多拉入凹模所需要量的5%，则需对坯料作相应的放大。过程如下：

图b)所示为第一次拉深的半成品，其凸缘的圆环面积A 环，由公式求得：

环A =4π[2

凸d -（1d +21r ）2] 将凸d =81mm,1d =60mm,1r =8mm 代入上式，则：

环A =4π[812-（60+2×8）2] 2mm =785×4

π2mm 工件的面积应等于毛坯的面积，由下列公式求得：

工件A =4πD 2=4π×1112 2mm =12321×4

π2mm 被拉入凹模的面积应等于：

凹A =工件A -环A =11536×4

π2mm

若多拉入5%的料进入凹，则被拉入凹模的面积

凹A ＇=1.05凹A =12112.8×4

π 2mm ， 使扩大的毛坯面积为：

环A ＇=1.05凹A +环A =12112.8×4π+785×4

π 2mm

=12897.8×4

π 2mm

故扩大后的坯料直径为：

D ＇=π’

环A 4=8.12897=113.6mm

由下式可求得半成品的高度，因圆角半径2r =1r ，则：

n H =dn 25.0( D ＇2- 2

凸d )+0.43(2r +1r ) 将D ＇=113.6mm,凸d =81mm,1d =60mm, 1r =2r =8mm 代入上式，得到第一次拉深的高度为：

1H =60

25.0（113.62-812）mm+0.43×16mm=33mm 工件的第一次相对高度工件)/(11d H =33mm/60mm=0.55

由表 4.5.1[6]查得有凸缘圆筒形件第一次拉深的最大高度)/(11d h =0.65，因为工件)/(11d H ≤)/(11d h ，所以第一次拉深直径φ60 mm 选择合理。

2.1.5确定拉深次数

1.计算直径

由于有凸缘圆筒形件在以后各次拉深中的拉深系数可由表 4.4.1[6]选取，且取值应略大些。

根据毛坯的相对高度(t/D)×100=(1.5mm/113.6 mm) ×100=1.32,由表

4.4.1可取值为2m =0.76，3m =0.79，4m = 0.84，5m =0.88。

各次拉深时半成品的直径为：

2d =2m 1d =0.76×60mm=45.6mm （调整为47mm ）

3d =3m 2d =0.79×47mm=37.13mm （调整为40mm ）

4d =4m 3d =0.84×40mm=33.6mm （调整为36mm ）

5d =5m 4d =0.88×36mm=31.68mm ＜34mm 。

选定5d 为工件的直径34mm 。

2.计算圆角半径

以后各次的凹模圆角半径n r 凹 =（0.6～0.8）)1(-n r 凹

第二次拉深的凹模圆角半径2凹r =0.6×7.25≈4.3mm ，2凸r =2凹r =4.3mm 。

则第二次拉深的工件尺寸为：2r =4.3+1.512≈5mm 。

同理，第三次拉深的模具圆角半径3凸r =3凹r =3.25 mm ，工件的尺寸为

r=4mm 。

第四次拉深的模具圆角半径4凸r =4凹r =3.25mm ，半成品的圆角半径取为

4mm 。

最后一次拉深，凸、凹模的圆角半径应取工件的圆角半径值，即5凸r =5凹r =3.5mm 。

3.计算高度

第二次拉深时，多拉3%的材料，第一次余下2%的材料返到凸缘上。 环A =4

π[凸d 2-（2d +22r ）2] =4π[812-（47+2×5）2]2mm =3312×4

π2mm ， 凹A =工件A -环A =

4πD 2-环A

=4π×11122mm -3312×4π2mm =9009×4

π2mm ， 若多拉入3%的料进入凹模，则被拉入凹模的面积：

凹A ＇=1.03×凹A =9279.27×4

π2mm ， 使扩大的毛坯面积为：

环A ＇=凹A ＇+环A =9279.27×4π+3312×4

π2mm

=12591.27×4

π2mm ， 故扩大后的坯料直径为：

D ＇=π’

环A 4=27.12591=112mm

则第二次拉深时半成品的高度为：

2H =2

25.0d (2D '-凸d 2)+0.43×22r =47

25.0(1122-812)mm+0.43×2×5mm =36mm

第三次多拉入1.5%的材料，第二次余下1.5%的材料返回到凸缘上，

环A =4

π[凸d 2-（3d +23r ）2] =4π[812-（40+2×4）2]2mm =4257×4

π2mm ， 凹A =工件A -环A =4

πD 2-环A

=

4π×11122mm -4257×4π2mm =8064×4

π

2mm ， 凹A ＇=1.03×凹A =8305.92×

4

π

2mm ， 环A ＇=凹A ＇+环A =8305.92×

4π+4257×4

π

2mm

=12562.92×

4

π

2mm ， D ＇

=

π

’

环A 4=92.12562=112mm

则第三次拉深时半成品的高度为：

3H =

3

25

.0d (2D '-凸d 2)+0.43×23r =

40

25

.0(1122-812)mm+0.43×2×4mm =41mm

第四次多拉入1%的材料，第三次余下0.5%的材料返回凸缘上。

环A =

4

π

[凸d 2-（4d +24r ）2] =

4π[812-（36+2×4）2]mm 2=4625×4

π

2mm ， 凹A =工件A -环A =

4

πD 2

-环A =

4π×11122mm -4625×4π2mm =7696×4

π

2mm ， 凹A ＇=1.03×凹A =7926.88×

4

π

2mm ，

环A ＇=凹A ＇+环A =7926.88×

4π+4625×4

π

2mm

=12551.88×

4

π

2mm ， D ＇

=

π

’

环A 4=88.12511=112mm

则第四次拉深时半成品的高度为：

4H =

4

25

.0d (2D '-凸d 2)+0.43×24r =

36

25

.0(1122-812)mm+0.43×2×4mm =45mm

5H =工件H =53mm

各半成品的外形总高用：n H +1.5mm ，分别为：

1h =34.5mm ，2h =37.5mm ，3h =42.5mm ，4h =46.5mm ，5h =54.5mm 。

2.1.6画出拉深工序图

画出各次拉深件的简图，便于设计各次拉深模，可避免设计拉深模时，将重要尺寸搞错。如果拉深次数较少，也不用画出工序图。本次拉深简图如下图所示：

图3 有凸缘圆筒形拉深件的工序图

2.2工艺方案的确定

根据制件的工艺分析,知道制件是个带凸缘筒形拉深件。所以它的基本工序有：落料、拉深。

根据这两个基本工序可拟出三种方案：

方案一：先落料、后拉深。采用两个单工序模生产。

方案二：落料--拉深复合冲压。采用复合模生产。

方案三：拉深级进冲压。采用级进模生产

比较三种方案，方案一：模具结构简单，但需要两道工序两副模具，生产效率低，难以满足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，操作不方便。对上述三种方案的分析比较，该工件若能一次拉深，则其冲压生产采用方案二为佳。

第一步是落料，然后进行五次拉深。由于本工件采用了图一的拉深过程，而且每次拉深都有余料返回凸缘，为了去掉筒壁上的压痕和凸缘上的波纹，须加一次整形工序，最后是修边。

2.3必要的工艺计算

2.3.1排样计算

这里毛坯直径Ф111mm不算太小，考虑到操作方便，排样采用单排。

采用侧压装置，查参考文献[6]取其搭边数值：

图 4 排样图

条料两边a=1.2mm ，进距方向a 1=1.0mm ，条料与导料板之间的间隙c=0.5mm 。

进距h=D+a 1=111+1.0=112mm

条料宽度b=D+2a+C=111+2×1.2+0.5≈114mm 板料规格查参考文献[2]选用 1.5×2300×3000的钢板 裁板条数20114

23001===

b B n 每条个数26114

2

.1300012=-=-=

h a A n 每板总个数520262021=⨯=⨯=n n n 总

材料利用率B

A D n ⨯=

2

4π

η总

总=72.9%

2.3.2计算压边力，拉深力

为了解决拉深过程中的起皱问题，生产实际中的主要方法是在模具结构上采用压料装置。

压边圈产生的压边力Q F 大小应适当，Q F 太小，防皱效果不好；Q F 太大，则会增大传力区危险断面上的拉应力，从而引起材料严重变薄甚至拉裂。因此，实际应用中，在保证变形区不起皱的前提下，尽量选小的压边力。

因为本制件是轴对称零件，所以不用计算压力中心。

1.计算压边力

由表 4.4.6[6]中公式计算第一次拉深的压边力为： P 值由表4.4.5[6]查得P=3Mpa 。

1Q F =

4π[D 2-（1d +2凹r ）2]P=4

π

[113.62-（60+2×8）2]mm 2×3Mpa =16789N ；

以后各次的压边力为：

2Q F =

4π（1d 2 -2d 2）P=4π

（602-472）mm 2×3Mpa=3276N ； 3Q F =

4π（2d 2 -3d 2）P=4

π

（472-402）mm 2×3Mpa=1434N ； 4Q F =

4π（3d 2 -4d 2）P=4π

（402-362）mm 2×3Mpa=716N ； 5Q F =

4π（4d 2-5d 2）P=4

π

（362-342）mm 2×3Mpa=330N ； 2.计算拉深力

拉深力按式 4.4.8[6]计算。 F=Kπdtσb

由表 4.4.6[6]查出因数K 。

1m =

D d 1=mm

mm 11160=0.54，1K =1.00； 2m =

12d d =mm

mm 6047=0.78，2K =0.78； 3m =

23d d =mm

mm 4739=0.83，3K =0.76； 4m =

34d d =mm

mm 3933=0.85，4K =0.70； 5m =

45d d =mm

mm 335.32=0.98，5K =0.50； 则各次拉深力为：

1F =（1×3.14×60×1.5×440）N=124344N 2F =（0.78×3.14×47×1.5×440）N=75974.18N

3F =（0.76×3.14×40×1.5×440）N=63000.96N 4F =（0.70×3.14×36×1.5×440）N=52224.48N

5F =（0.50×3.14×34×1.5×440）N=35230.8N

3.计算公称压力

按式 4.4.13[6]计算压力机公称压力。

压F ≥1.6（F+Q F ）

代入各次的压边力，拉深力，得：

1压F ≥226KN ，2压F ≥127KN ，3压F ≥103KN ，4压F ≥85KN ，5压F ≥57KN 。

2.3.3模具工作部分尺寸的计算

1.拉深模的间隙

拉深间隙对拉深过程有较大的影响。它不仅影响拉深件的质量与尺

寸精度，而且影响拉深模的寿命以及拉深是否能够顺利进行。因此，应该综合考虑各种影响因素，选取适当的拉深间隙值，既可保证工件的要求，又能使拉深顺利进行。

由表 4.8.2[6]有压料圈拉深时单边间隙值查得，1Z ／2=2Z ／2=3Z ／2=1.2t=1.2×1.5mm=1.8mm ，4Z ／2=1.1t=1.1×1.5mm=1.65mm ，5Z ／2=1.05t=1.05×1.5mm=1.575mm 。

因此各次拉深间隙为：1Z =3.6mm ，2Z =3.6mm ，3Z =3.6mm ，4Z =3.3mm ，

5Z =3.15mm 。

2.拉深模的圆角半径

凸模、凹模的选用在制件拉深过程中有着很大的作用。凸模圆角半径的选用可以大些，这样会减低板料绕凸模的弯曲拉应力，工件不易被拉裂，极限拉深因数会变小些；凹模的圆角半径也可以选大些，这样沿凹模圆角部分的流动阻力就会小些，拉深力也会减小，极限拉深因数也会相应减小。但是凸、凹模的圆角半径也不易过大，过大的圆角半径，就会减少板料与凸模和凹模端面的接触面积及压边圈的压料面积，板料悬空面积增大，容易产生失稳起皱。

1凸r =1凹r =（8-0.75）mm=7.25mm

2凸r =2凹r =（5-0.75）mm=4.25mm

3凸r =3凹r =4凸r =4凹r =（4-0.75）mm=3.25mm

5凸r =

5凹r =工件r =3.5mm

3.凸、凹模工作部分的尺寸和公差

对于多次拉深，工序件尺寸无需严格要求，前四次拉深以凹模为基准，模具的制造公差按IT10级选取，由式 4.8.16[6]计算出各次凹模的尺

寸为：1d D =12.005.61+mm ，2d D =1.005.48+mm ，3d D =1.005.41+mm ，4d D =1

.005.37+mm 。

由式 4.8.17[6]计算出各次凸模的尺寸为：

1Dp =012.09.57-mm ，2Dp =01.09.44-mm ，3Dp =01.09.37-mm ，4Dp =0

1.09.33-mm 。

第五次拉深是最后一次拉深，由于要求零件尺寸标注在外形，因此以凹模为设计基准，模具按IT8级选取公差。由式 4.8.12 [6]、式 4.8.13[6]计算出模具的尺寸为：

5d D =（Dmax-0.75△A δ+0)=（34-0.75×0.3）

039

.00

+mm=33.78039

.00+mm

5Dp =（Dmax-0.75△-5Z 0)T δ-=（34-0.75×0.3-3.15）0039.0-mm=30.4050

039.0-mm

2.4模具总体设计

2.4.1模具类型的选择

由冲压工艺分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为落料拉伸复合模。

2.4.2定位方式的选择

因为该模具使用的是条料，所以导料采用导料板，送进步距控制采用挡料销。

2.4.3卸料、出件方式的选择

模具采用固定卸料，弹性打件，并利用装在压力机工作台下的标准缓冲器提供压边力。 2.4.4导向方式的选择

为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该复合模采用后侧导柱的导向方式。

2.5主要零部件的设计

2.5.1拉深凹模

内、外形尺寸和厚度已由前面的计算确定；拉深凹模需要有三个螺钉与上模座固定，还需要两个与上模座同时加工的销钉孔。

2.5.2拉深凸模

拉深凸模的外形尺寸（工作尺寸）由前面的计算确定。它需要三个螺纹孔，以便与下模座固定。拉深凸模上一般开有通气孔，这样会使卸料容易些，否则凸模与工件由于真空状态而无法卸料。查表，本凸模通气孔的直径为Ф5mm。

2.5.3打板

一般与打杆联合使用，属于刚性卸件装置，靠两者的自重把工件打出来。打板与拉深凹模间隙配合。

图10-1 打板

2.5.4压边圈

在拉深工序中，为保证拉深件的表面质量，防止拉深过程中材料的起皱，常采用压边圈用合适的压边力使毛坯的变形区部分被压在凹模平面上，并使毛坯从压边圈与凹模平面之间的缝隙中通过，从而制止毛坯的起皱现象。

压边圈的内形与拉深凸模间隙配合，外形套有半成品制件。一般与顶件杆(四根)、橡皮等构成弹性卸料系统。

2.5.5导柱、导套

对于生产批量大、要求模具寿命高的模具，一般采用导柱、导套来保证上、下模的导向精度。导柱、导套在模具中主要起导向作用。导柱与导套之间采用间隙配合。根据冲压工序性质、冲压的精度及材料厚度等的不同，其配合间隙也稍微不同。因为本制件的厚度为 1.5mm，所以

采用H7/f7。 2.5.6固定挡料销

固定挡料销的设计根据标准件，

选用此挡料销如图

6 选用直径

φ20mm ，h=4mm 材料为45钢A 型固定挡料销GB/T1214。

根据分析选用废料孔前端定位时挡料销位置如图7：

废料孔前端定位时挡料销位置 图 6 固定挡料销的结构

12

r d d l a +=+

l ——挡料销与导正销的间距，mm

dr ——凸凹模的直径，mm d ——挡料销的直径，mm

1a ——搭边，mm

l =（66.7+20）/2+1=44.35mm 图7固定挡料销的位置

2.5.7选用模架、确定闭合高度及总体尺寸

由于拉深凹模外形尺寸较大，为了工作过程稳定，选用后侧导柱模架。 上模座：125×125×35 下模座：125×125×45 导 柱：22×150 导 套：22×85×33

min H =150mm, max H =190mm

模具的闭合高度闭H =上H +凹H +压H +下H =35+40+45+45=165mm 式中：凹H —凹模厚度，凹H =40mm ； 压H —压边圈的厚度，压H ＝45mm ；

冲压模具设计实例讲解

第二节冲压工艺与模具设计实例 一、摩托车侧盖前支承冲压工艺设计 二、微型汽车水泵叶轮冲压工艺与模具设计 一、摩托车侧盖前支承冲压工艺设计 图12-1所示为摩托车侧盖前支承零件示意图，材料Q215钢，厚度1.5mm，年生产量5万件，要求编制该冲压工艺方案。 ⒈零件及其冲压工艺性分析 mm的凸包定位且焊接组合在车架的电气元件支架上，腰圆孔用于摩托车侧盖前支承零件是以2个9.5 侧盖的装配，故腰圆孔位置是该零件需要保证的重点。另外，该零件属隐蔽件，被侧盖完全遮蔽，外观上要求不高，只需平整。

图12-1侧盖前支承零件示意图 该零件端部四角为尖角，若采用落料工艺，则工艺性较差，根据该零件的装配使用情况，为了改善落料的工艺性，故将四角修改为圆角，取圆角半径为2mm。此外零件的“腿”较长，若能有效地利用过弯曲和校正弯曲来控制回弹，则可以得到形状和尺寸比较准确的零件。 腰圆孔边至弯曲半径R中心的距离为2.5mm。大于材料厚度（1.5mm），从而腰圆孔位于变形区之外，弯曲时不会引起孔变形，故该孔可在弯曲前冲出。

⒉确定工艺方案 首先根据零件形状确定冲压工序类型和选择工序顺序。冲压该零件需要的基本工序有剪切(或落料)、冲腰圆孔、一次弯曲、二次弯曲和冲凸包。其中弯曲决定了零件的总体形状和尺寸，因此选择合理的弯曲方法十分重要。 (1) 弯曲变形的方法及比较该零件弯曲变形的方法可采用如图12-2所示中的任何一种。 第一种方法(图12-2a)为一次成形，其优点是用一副模具成形，可以提高生产率，减少所需设备和操作人员。缺点是毛坯的整个面积几乎都参与激烈的变形，零件表面擦伤严重，且擦伤面积大，零件形状与尺寸都不精确，弯曲处变薄严重，这些缺陷将随零件“腿”长的增加和“腿”长的减小而愈加明显。 第二种方法(图12-2b)是先用一副模具弯曲端部两角，然后在另一副模具上弯曲中间两角。这显然比第一种方法弯曲变形的激烈程度缓和的多，但回弹现象难以控制，且增加了模具、设备和操作人员。 第三种方法(图12-2c)是先在一副模具上弯曲端部两角并使中间两角预弯45°，然后在另一副模具上弯曲成形，这样由于能够实现过弯曲和校正弯曲来控制回弹，故零件的形状和尺寸精确度高。此外，由于成形过程中材料受凸、凹模圆角的阻力较小，零件的表面质量较好。这种弯曲变形方法对于精度要求高或长“脚”短“脚”弯曲件的成形特别有利。

冲压工艺与模具设计思考与练习参考答案及重点知识点总结

《冲压工艺与模具设计（第2版）》 思考与练习参考答案 思考与练习1 1．什么是冲压加工？冲压加工常用的设备和工艺装备是什么？ 答：冲压加工是在室温下利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和性能的零件的压力加工方法。 常用的设备一般有机械压力机、液压机、剪切机和弯曲校正机。 冲压模具是冲压加工所用的工艺装备。 2．冲压工艺有何特点？列举几件你所知道的冲压制件，说明用什么冲压工序获得的？ 答：冲压工艺与其它加工方法相比，有以下特点： ①用冷冲压加工方法可以得到形状复杂、用其它加工方法难以加工的工件，如薄板薄壳零件等。冲压件的尺寸精度是由模具保证的，因此，尺寸稳定，互换性好。 ②材料利用率高、工件重量轻、刚性好、强度高、冲压过程耗能少。因此，工件的成本较低。 ③操作简单、劳动强度低、生产率高、易于实现机械化和自动化。 ④冲压加工中所用的模具结构一般比较复杂，生产周期较长、成本较高。 冲压加工是一种制件质量较好、生产效率高、成本低，其它加工方法无法替代的加工工艺。 汽车覆盖件、饭盒、不锈钢茶杯等是通过落料拉深工序完成； 垫圈是通过落料冲孔工序完成； 电脑主机箱外壳是通过落料冲孔、翻边成形等弯曲工序完成。 3．简单叙述曲柄压力机的结构组成及工作原理。 结构组成：工作机构（曲柄滑块机构）、传动系统（带传动和齿轮传动等机构）、操纵系统（离合器、制动器及其控制装置）、能源系统（电动机和飞轮）、支承部件（床身）。 尽管曲柄压力机有各种类型，但其工作原理和基本组成是相同的。如图1-2所示的开式双柱可倾压力机的工作原理见图1-6所示，其工作原理如下：电动机5的能量和运动通过带传动传给中间传动轴，再由齿轮传动传给曲轴9，连杆10上端套在曲轴上，下端与滑块11铰接，因此，曲轴的旋转运动通过连杆转变为滑块的往复直线运动。将上模装在滑块上，下模装在工作台垫板1上，压力机便能对置于上、下模间的材料进行冲压，将其制成工件。 4．简单叙述如何选择冲压设备。 答：冲压设备的选择直接关系到设备的安全以及生产效率、产品质量、模具寿命和生- 1 -

圆筒形冲压零件.

一、冷冲压模具设计的目的 冷冲压模具课程设计是为机械设计制造及自动化专业在学完基础理论课、技术基础课和专业课的基础上，所设置的一个重要的实践性教学环节。其目的是： 1、综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练，从而培养和提高学生独立工作的能力。 2、巩固与扩充“模具设计与制造”等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。 3、掌握冷冲压模具设计的基本技能，如计算机绘图、计算、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等等 二．分析零件 零件为圆筒形冲压零件 生产批量：中批量 材料：45钢材料厚度：2 mm 三．工艺分析: 工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。 工件:此工件只有落料和拉深两个工序.工件形状简单,并且工件为无凸缘圆筒件,要求内形尺寸,拉深时厚度不变,因此工件能满足落料拉深要求.工件的底部圆角半径r=2mm≥t,满足再次拉深圆角半径要求.尺寸φ20 mm,也满足拉深工序对工件的公差等级要求。 材料: 45钢,由于强度低,塑性好,适用于制造受力不大的冲压件和拉深件,并有利于冲压成形和制件质量的提高,还具有良好的冲压成形性能,即有良好的抗破裂性,良好的贴模和定形性,所以具有良好的冲压性能。 四．工艺方案的确定: 1．先确定拉深次数： =d n/D中的, d n实际上是确定拉深次数,先判断能否一次拉出总拉糸数m 总 > m1时,则该零件只需要一次拉出,否则就要进行多次拉零件所要求的直径.当m 总 深 计算毛坯尺寸：查[1]中表6-2得修边余量△h, h/d=49/18=2.54,取△h=4mm 毛坯直径公式D= d2+4dh-1.72rd-0.56r2 参数:d = 18mm 参数:h = 49mm

“冲压工艺与模具设计”课程设计

“冲压工艺与模具设计”课程设计指导书 陈召国 2010.11.22于湖南文理学院 一、课程设计的目的 本课程设计是在学生学完“冲压工艺与模具设计”理论课并进行了生产实习之后进行的一个重要教学环节。是学生运用所学理论，联系实际，提高工程技术能力和培养严谨细致作风的一次重要机会。通过本次设计要达到以下目的： 1、巩固与扩充“冲压工艺与模具设计”以及有关技术基础课程所学的内容，掌握制订冲压工艺规程和设计冲压模具的方法。 2、培养综合运用本专业所学课程的知识，解决生产中实际问题的工程技术能力（包括：设计、计算、绘图、技术分析与决策、文献检索以及撰写技术论文的能力）。 3、养成严肃、认真、细致地从事技术工作的优良作风。 二、课程设计的内容与要求 要求独立地编制出给定零件的冲压工艺规程，设计出指定的冲压模具。具体要求是： 1、设计冲压工艺过程卡1份； 2、设计模具装配图1张、零件图3张（手工画图）； 3、编写课程设计说明书1份。 三、制订冲压工艺规程和设计模具的一般步骤 详见“教科书第十章”P187-P199 1、设计前的准备工作； 2、分析冲压件的工艺性； 3、确定冲压工艺方案； 4、初步确定各工序模具的结构型式； 5、进行必要的工艺计算； 6、选择冲压设备； 7、填写冲压工艺过程卡； 8、绘制模具装配图（本次只绘制指定工序模具装配图）； 9、绘制模具零件图（本次只绘制指定零件图）； 10、撰写设计计算说明书。 四、实例：设计罩壳零件的冲压工艺规程和指定冲压模具

（一）作好必要的资料准备 工件图：如上图； 原材料及尺寸规格：08钢板2000×1000×1.5； 生产批量：大批量； 设备情况、械具制造条件及水平（参照中型企业）； 各种技术标准、设计手册及有关资料。 （二）分析冲压件的工艺性 1、本零件形状简单而规则。 2、工件最小孔尺寸为3.5φ 查表1－1冲孔的最小尺寸， 硬钢：3.595.15.13.13.1min ≤=?==t d ，可行。 3、27.0016+φ、33 .0030+φ均为13IT ，其它尺寸为未注公差尺寸，按14IT ，可行。 4、圆角半径R3=2t 可行。仅翻边之R2处略小，查表1－4最小相对弯曲半径8.0min ≥t r ，仍属可行。 综上，本冲压件工艺性良好。 （三）确定工艺方案

圆筒件拉深成形工艺分析和模具设计毕业设计(论文)

目录 1.绪论 1.1引言 1.2Dynaform简介 2.圆筒件拉深成形工艺分析和模具设计2.1拉深工艺分析 2.1.1确定修边余量错误！未找到引用源。 2.1.2毛坯尺寸计算 2.1.3拉深系数和判断拉深次数 2.1.4拉深力的计算 2.1.5压边力的计算 2.2拉深模主要零部件的设计 2.2.1拉深模的间隙计算 2.2.2拉深模的圆角半径计算 2.2.3凸、凹模工作部分的尺寸计算 2.2.4凹、凸模固定板的选择 2.2.5模架的选择 3.圆筒件拉深成形有限元分析 4.结论 参考文献 致谢

一、绪论 1.1引言 1.2 Dynaform简介 基本资料 在其前处理器(Preprocessor)上可以完成产品仿真模型的生成和输入文件的准备工作。求解器(LS-DYNA)采用的是世界上最著名的通用显示动力为主、隐式为辅的有限元分析程序，能够真实模拟板料成形中各种复杂问题。后处理器(Postprocessor)通过CAD技术生成形象的图形输出，可以直观的动态显示各种分析结果。 Dynaform 软件基于有限元方法建立, 被用于模拟钣金成形工艺。Dynaform软件包含BSE、DFE、Formability三个大模块，几乎涵盖冲压模模面设计的所有要素，包括：定最佳冲压方向、坯料的设计、工艺补充面的设计、拉延筋的设计、凸凹模圆角设计、冲压速度的设置、压边力的设计、摩擦系数、切边线的求解、压力机吨位等。 Dynaform软件可应用于不同的领域，汽车、航空航天、家电、厨房卫生等行业。可以预测成形过程中板料的裂纹、起皱、减薄、划痕、回弹、成形刚度、表面质量，评估板料的成形性能，从而为板成形工艺及模具设计提供帮助。 Dynaform软件设置过程与实际生产过程一致，操作上手容易。来设计可以对冲压生产的全过程进行模拟：坯料在重力作用下的变形、压边圈闭合过程、拉延过程、切边回弹、回弹补偿、翻边、胀形、液压成形、弯管成形。 Dynaform软件适用的设备有：单动压力机、双动压力机、无压边压力机、螺旋压力机、锻锤、组合模具和特种锻压设备等。 DYNAFORM-主要特色 1．集成操作环境，无需数据转换 完备的前后处理功能，实现无文本编辑操作，所有操作在同一界面下进行 2．求解器

有凸缘筒形件分析的一般步骤

一、工件工艺性分析加工工艺：落料——冲孔 二、拉深工艺及拉深模具设计 1、设计要点设计确定拉深模具结构时为充分保证制件的质量及尺寸的精度，应注意一下几点： 1）拉深高度应计算准确，且在模具结构上要留有安全余量，以便工件稍高时仍能适应 2）拉深凸模上必须设有出气孔，并注意出气孔不能被工件抱住面而失去作用 3）有凸缘拉深件的高度取决于上模行程，模具中药设计限程器，以便于模具调整 4）对于形状复杂，须经多次拉深的零件，需先做拉深模，经试压确定合适的毛坯形状和尺寸再做落料模，并在拉深模上按已定形的毛坯，设计安装定位装置。 5）弹性压料设备必须有限位器，防止压料力过大 6）模具结构及材料要和制件批量适应 7）模架和模具零件，要尽量是使用标准化 8）放入和取出制件必须方便安全 2、有凸缘圆筒形件的拉深方法及工艺计算 有凸缘筒形件的拉深原理与一般圆筒形件是相同的，但由于带有凸缘，其拉深方法及计算与一般筒形件有一定差别。 1）有凸缘拉深件可以看成是一般筒形件在拉深未结束时的半成品，即只将毛坯外径拉深到等于法兰边直径d时的拉深过程就结束。因此其变形力的压力状态和变形特点与筒形件相同。 2）根据凸缘的相对直径有凸缘筒形件可分为：窄凸缘筒形件和宽凸缘筒形件 3、宽凸缘筒形件的工艺计算要点 1）毛坯尺寸的技术，毛坯尺寸的计算仍按等面积原理进行，其中要考虑修边余量： 根据拉深系数的定义，宽凸缘件总拉深系数仍可表示为： 2）判断工件是否一次拉成，这只须比较工件实际所需的总拉深系数和h/d与凸缘件第一次拉深系数和极限拉深系数的相对高度即可。M总>M1，当h/d

冲压工艺及模具设计课程设计--圆形垫片冲压工艺与模具设计

冲压工艺与模具设计 课程设计 题目圆形垫片冲压工艺与模具设计姓名 指导老师 2013.11.14

目录 第一章概述 (3) 第二章冲压件工艺设计 (5) 第三章工艺计算 (10) 第四章冲压模具设计 (15) 第五章选定冲压设备 (20)

第一章绪论 1.1 冲压概述 冲压是利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需要零件的一种压力加工方法。 冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔窝、凸台等。冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。 冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集型产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益的。 冲压加工也存在着一些问题和缺点。主要表现在冲压加工时产生的噪音和振动两种公害，而且操作者的安全事故时有发生。不过，这些问题并不完全是由于冲压加工工艺及模具本身带来的，而主要是由于传统的冲压设备及落后的手工操作造成的。随着科学技术的进步，特别是计算机技术的发展，随着机电一体化技术的进步，这些问题一定会尽快而完善的得到解决。 冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。全世界的钢材中，有60～70%是板材，其中大部分经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包， 容器的壳体，电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。 1.2 工艺发展现状 目前，我国冲压技术与先进工业发达国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、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、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。 随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快的变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数

筒形件落料、拉深、冲孔、复合模模具课程设计剖析

目录 序言 (2) 第一部分冲压成形工艺设计 (5) Ⅰ明确设计任务，收集相关资料 (5) Ⅱ冲压工艺性分析 (6) Ⅲ制定冲压工艺方案 (6) Ⅳ确定毛坯形状，尺寸和主要参数计算 (10) 第二部分冲压模具设计 (15) rⅡ计算工序压力，选择压力机 (16) Ⅲ计算模具压力中心 (19) Ⅴ、弹性元件的设计 (25) Ⅵ模具零件的选用 (27) Ⅶ冲压设备的校核 (29) Ⅷ其他需要说明的问题 (30) Ⅸ模具装配 (32) 设计总结 (35) 参考文献 (36)

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

冲压工艺与模具设计方案复习资料

10级冲压工艺与模具设计总复习 P1 1冲压：冲压是利用冲模在压力机上对金属<或非金属）板料施加压力使其产生分离或塑料变形，从而得到一定形状，并且满足一定使用要求的零件的加工方法。 P5 2复合冲压：在压力机的一次行程中，在一副模具的同一位置上同时完成两种或两种以上的简单工序的冲压方法 P5 3级进冲压：在压力机的一次行程中，在一副模具的不同位置上同时完成两种或两种以上的简单工序的冲压方法 P26 4 冲裁是利用冲模使板料产生分离的冲压工序,包括落料，冲孔，切口，切边，剖切，整修，精密冲裁等。冲裁主要是指落料和冲孔。从板料上沿封闭轮廓冲下所需形状的冲件或工序件叫落料。从工序件上冲出所需形状的孔叫冲孔。 P26 5冲裁变形过程:从凸模接触材料到材料被分离的过程即板料冲裁过程，这个过程分为3个阶段：1，弹性变形阶段2，塑性变形阶段3，断裂分离阶段P28 6影响零件质量的因素有：材料性能，间隙大小及均匀性，刃口锋利程度，模具精度以及模具结构形式等 P29 7冲裁件断面特征:由于冲裁变形的特点，冲裁件的断面明显地分成4个特征区，即圆角带a，光亮带b,断裂带c与毛刺区d。在普通冲裁中毛刺是不可避免的。在4个特征区中，光亮带越宽，断面质量越好。但4个特征区域的大小和断面上所占的比例并非一成不变，而是随着材料性能，模具间隙，刃口状态等条件的不同而变化。 P30 8当间隙减小时，变形区内弯矩小，压应力成分高 P31 9当间隙增大时,材料内的拉应力增大，使得拉伸断裂发生早 P33 10间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命等都有很大的影响。 P36 11凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。 P36 12<1）设计落料模先确定凹模刃口尺寸，以凹模为基准，冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得，设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸，以凸模为基准，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。 P37 13<3）选用最小合理间隙值:由于间隙越模损越大，不管落料还是冲孔，冲裁间隙一般选用最小合理间隙值

纯实战宽凸缘圆筒形拉伸件级进模具设计实例

宽凸缘圆筒形拉伸件级进模具设计实例 定义： ——凸缘的相对直径（d p包括修边余量） ——相对拉伸高度 （所有数据均取中性层数值） 带凸缘圆筒形件拉伸一般分为两类: 第一种：窄凸缘 = 1.1～1.4 第二种：宽凸缘＞ 1.4 计算宽凸缘圆筒形件工序尺寸原则： 1.在第一次拉伸时，就拉成零件所要求的凸缘直径，而在以后的各次拉伸中，凸缘直径保持不变。 2.为保证拉伸时凸缘不参加变形，宽凸缘拉伸件首次拉入凹模的材料应比零件最后拉伸部分实际所需材料 3%-10%（按面积计算，拉伸次数多去上限，拉伸次数少去下限），这些多余材料在以后各次拉深中逐次将 1.5%-3%的材料挤回到凸缘部分，使凸缘增厚避免拉裂。这对材料厚度小于0.5mm的拉伸件效果更显著。 凸缘圆筒形件拉伸工序计算步骤： 1.选定修边余量（查表1） 2.预算毛培直径 3.算出x100 和，查表2第一次拉深允许的最大相对高度之值，然后与零件的相对高度相 比，看能否一次拉成。若≤则可一次拉出，若＞则许多次拉深，这是应计算各工序尺

寸。 4.查表3第一次拉深系数m1，查表4以后各工序拉深系数m2、m3、m4……，并预算各工序拉深 直径，得出拉深次数。 5.调整各工序拉深系数。 计算实例 1.产品件 简化 凸缘直径：d p=74.9 拉伸直径：d=43.15 拉伸高度：H=19.5 材料厚度：t=1 2．修边余量 表1 带凸缘拉深件修边余量 凸缘尺寸dp 相对凸缘尺寸 dp/d ≤1.5 ＞1.5～2 ＞2～2.5 ＞2.5～3 25 1.6 1.4 1.2 1 50 2.5 2 1.8 1.6 100 3.5 3 2.5 2.2 150 4.3 3.6 3 2.5 200 5 4.2 3.5 2.7 250 5.5 4.6 3.8 2.8 300 6 5 4 3 相对凸缘尺寸：=74/43.15=1.71 ；

冲压工艺及模具设计试题及答案

冲压工艺及模具设计试题1答案 一、填空题（50分) 1.冷冲模是利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其变形或分离,从而获得冲件 的一种压力加工方法.（4） 2.冲压加工获得的零件一般无需进行(机械）加工，因而是一种节省原材料、节省能耗的 少、无（废料）的加工方法.(2） 3.性变形的物体体积保持不变，其表达式可写成ε1+ε2+ε3=0。(2） 4.材料的冲压成形性能包括（形状冻结性）和（贴模性）两部分内容。(2) 5、材料的应力状态中，压应力的成分（愈大）,拉应力的成分（愈小）,愈有利于材料塑性的发挥.（2） 6、用的金属材料在冷塑性变形时，随变形程度的增加，所有强度指标均（提高)，硬度也 （提高），塑性指标（降低），这种现象称为加工硬化.(3) 7、件的切断面由（圆角带、光亮带、剪裂带、毛刺区)四个部分组成.（4) 8、裁变形过程大致可分为(弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分离阶段）的三个阶段. （3) 10、在设计模具时，对尺寸精度、断面垂直度要求高的工件，应选用（较小)的间隙值;对于 断面垂直度与尺寸精度要求不高的工件，以提高模具寿命为主，应选用（较大）的间隙值.(2) 11、孔时,因工件的小端尺寸与凸模尺寸一致，应先确定凸模尺寸，即以凸模尺寸为基础， 为保证凸模磨损到一定程度仍能冲出合格的零件,故从孔凸模基本尺寸应取（在制件的最大极限尺寸附近），而冲孔凹模基本尺寸则按凸模基本尺寸（加上最小初始双面间隙）。(2） 12、凸、凹模分别加工的优点是凸、凹模具有（互换性），制造周期（短)，便于（维修）. 其缺点是（制造公差）小，凸、凹模的制造公差应符合（δp+δd≤△Z)的条件。（5）13、搭边是一种（工艺）废料，但它可以补偿（定位)误差和（板料宽度）误差，确保制 件合格；搭边还可（提高条料的刚性),提高生产率;此外还可避免冲裁时条料边缘的毛刺被(拉入模具间隙），从而提高模具寿命。（5) 14、为了实现小设备冲裁大工件或使冲裁过程平稳以减少压力机的震动，常用(阶梯凸模 冲裁)法、（斜刃冲裁）和（加热冲裁）法来降低冲裁力。（3) 15、导料销导正定位多用于（单工序模）和(复合模)中，而导正销通常与（侧刃），也可 与（挡料销）配合使用.(3） 16、为了提高弯曲极限变形程度，对于侧面毛刺大的工件，应（先去除毛刺）；当毛刺较 小时，也可以使有毛刺的一面处于（弯曲件的内侧），以免产生应力集中而开裂。（2) 17、在弯曲变形区内，内层纤维切向受（压缩)应变，外层纤维切向受（拉伸)应变，而 中性层（保持不变）。（3） 18、弯曲件需多次弯曲时,弯曲次序一般是先弯(外角），后弯（内角)；前次弯曲应考虑 后次弯曲有可靠的（定位）,后次弯曲不能影响前次已成形的形状。(3） 三、简答题（20分） 1、什么是冲裁间隙?冲裁间隙与冲裁件的断面质量有什么关系? 冲裁凸模与凹模横向尺寸的差值称为冲裁间隙。间隙小冲裁件的断面质量较好 2、弯曲回弹的表现形式是什么？产生回弹的主要原因是什么？

冲压成形工艺及模具设计 复习题及答案

冲压成形工艺及模具设计复习题及答案第五章其它冲压成形工艺及模具设计复习题答案一、填空题 1. 其它冲压成形是指除了弯曲和拉深以外的冲压成形工序。包括胀形、翻边、缩口、旋压 和校形等冲压工序。 2. 成形工序中，胀形和翻孔属于伸长类成形，成形极限主要受变形区内过大的拉应力而破 裂的限制。缩口和外缘翻凸边属于压缩类成形，成形极限主要受变形区过大的压应力而 失稳的限制。 3. 成形工序的共同特点是通过局部的变形来改变坯料的形状。 4. 胀形变形区内金属处于双向拉伸的应力状态，其成形极限将受到拉伸破裂的限制，材料 的塑性愈好、加工硬化现象愈弱可能达到的极限变形程度就愈大。 5. 起伏成形的极限变形程度可根据胀形程度来确定。 dmax6. 胀形的极限变形程度用k,来表示，K值大则变形程度大，反之亦然。 d0 ,1，,7. 胀形系数与材料的伸长率的关系为。 Kmax 8. 翻边是使坯料的平面部分或曲面部分的边缘沿一定的曲线翻成竖立的边缘的成形方法。 9. 翻孔是在带孔坯料的孔边缘上冲制出竖立边缘的成形方。 10. 翻孔时坯料的变形区是坯料上翻孔凸模以内的环形部分。 11. 翻孔时坯料变形区受两向拉应力即切向拉应力和径向拉应力的作用，其中切向拉应力是

最大的主应力。 12. 翻孔时，当工件要求的高度大于极限翻孔高度时时，说明不可能在一次翻孔中完成，这 时可以采用加热翻孔、多次翻孔或拉深后再翻孔的方法进行。 13. 采用多次翻孔时，应在每两次工序间进行退火。 14. 外缘翻边按变形性质可分为伸长类外缘翻边和压缩类外缘翻边。 15. 伸长类外缘翻边的特点是，坯料变形区主要在切向拉应力的作用下产生切向的伸长变 形，边缘容易拉裂。 16. 压缩类外缘翻边变形区主要为切向受压，在变形过程中，材料容易失稳起皱。 17. 在缩口变形过程中，坯料变形区受切向和径向压应力的作用，而切向压应力是最大的主 应力，使坯料直径减小，壁厚和高度增加，因而切向可能产生失稳起皱的现象。 18. 缩口的极限变形程度主要受失稳起皱的限制，防止失稳是缩口工艺要解决的主要问题。 19. 校平和整形工序大都是在冲裁、弯曲、拉深等工序之后进行，以便使冲压件的平面度、 圆角半径或某些形状尺寸经过校形后达到产品的要求。 20. 校形与整形工序的特点之一是:只在工序件局部位置使其产生不大的塑性变形，以达到 提高零件的形状与尺寸精度的要求。 二、判断题(正确的打?，错误的打×) 1. 由于胀形时坯料处于双向受拉的应力状态，所以变形区的材料不会产生破裂。( × ) 2. 由于胀形时坯料处于双向受拉的应力状态，所以变形区的材料不会产生失稳现象，成形

罐式集装箱带凸台圆筒形零件成形设计

罐式集装箱带凸台圆筒形零件成形设计 摘要：拉深成形作为板材基础加工方法之一，制作的零件主要包括直壁类和曲面类，罐式集装箱采用的带凸台圆筒形零件为曲面类的拉深制件。带凸台圆筒形零件成形的方式主要包括了压缩拉深和伸长胀形，成形过程较为复杂。本文设计了反复拉深成形的模具，对反复拉深成形的过程进行了分析和研究，希望能够为罐式集装箱带凸台圆筒形零件的设计和制作提供有效参考。 关键词：罐式集装箱；温度计壳；成形工艺 罐式集装箱具备经济环保、便捷安全等优势，能够进行门到门的运输，被广泛应用在全球的化工产品和石油产品方面的运输当中。罐式集装箱的大批量生产对零部件的质量稳定性有了较高的要求，加工成形方面也要求经济快捷。但零部件中的带凸台圆筒形零件（温度计壳）在加工成形方面具有一定的难度，为提升产品的生产效率和加工质量，降低加工成本，需要提升拉伸冲压成型的精密度。 1、产品工艺分析 图1是罐式集装箱的温度计壳，这类零件采用了不锈钢材料，结构上有小阶梯，公差通常在左右，具有较高的精度，成形具有较高的难度。此工件需要大批量生产，因此对模具的寿命有较高的要求。 图1罐式集装箱温度计

通过研究分析，本次设计中采用了反拉深和精整模具来进行加工。拉深前需要对工件进行落料、手工送料、定位，用弹顶装置进行压紧，然后通过大直径拉深和第一次反拉深，为下一次的小直径拉深打好基础，最后还需要对工件的尺寸和形位的公差进行保障。 2、反复拉深工艺过程 拉深成形是冲压加工中常见的方法。根据拉深件自身的几何特征可以分为直壁类和曲面类两种拉深制件。直壁类包括筒形、盒形，曲面类包括圆锥形、球形等。国内外学者对直壁类的拉深制件进行了深入的研究，目前已经有较为完善的成形理论并且被广泛应用在实际的生产当中。曲面类的拉深制件在成形方面的规律和理论起步较晚，还存在着许多问题。传统的拉深工艺无法满足当前社会的高效高精高质量生产要求，因此需要不断地改进现有技术和开发新的拉深成形的工艺。拉深成形的过程：凸模下行接触板坯，凸模压下坯料，凸凹模的中间悬空板料逐渐成形，产生悬空侧壁区，这一区域处于胀形阶段，状态为双向拉应力，凸模持续下行直到拉深完成。 拉深成形的过程中底部的受力处于稳定状态。凸凹模圆角区的毛坯受到经向的拉应力，同时也受到板坯弯曲变形而产生的附加应力影响，各个变形质点在产生经纬向变形的同时也会产生弯曲变形。经向拉应力能够让板坯客服摩擦力向着悬空侧壁区进行运动。悬空侧壁区的产生主要受到凸模底部以及法兰区板坯的拉应力塑性影响。悬空侧壁区在成形的过程中总存在一个圆截面，这个圆截面的纬向应变值处于零，也称为应变分界圆。带凸台圆筒形在拉深成形的过程中凸模圆角区和悬空侧壁区的交界处板材逐渐变薄，极容易产生起皱破裂的情况。起皱失稳的常见区域主要为悬空侧壁区和法兰区的应变分界圆到凹模圆角区之间的板材区域。起皱与破裂的失稳情况会对模型的设计和零件加工生产造成严重影响，如何抑制失稳和延缓破裂也是带凸台圆筒形零件加工过程中需要重视的问题。 3、反复拉深模具设计 反复拉深模具的结构具体见图2。手工送料后用定位销进行定位，采用双动压力机的外滑块对上模座进行作用，上模座带动凹模固定板带动凹模推动垫板，

有凸缘圆筒形件冲压成形工艺及模具设计

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。 1.1国内模具的现状和发展趋势 1.1.1国内模具的现状 我国冲压模具近年来发展很快，据不完全统计，2003年我国模具生产厂点约有2万多家，从业人员约50多万人，2004年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满，2004年模具产值530亿元。进口模具18.13亿美元，出口模具 4.91亿美元，分别比2003年增长18%、32.4%和45.9%。进出口之比2004年为 3.69:1，进出口相抵后的进净口达13.2亿美元，为净进口量较大的国家 在2万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过亿元的模具企业只有20多家，中型企业几十家，其余都是小型企业。近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；专业模具厂数量增加，能力提高较快；"三资"及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等。 虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。低档模具过剩，高档模具供不应求，甚至有的依赖进口，因此，模具企业必须找准自己的弱点，尽快缩短与国外的差距。 (1)体制不顺，基础薄弱 “三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和

冲压工艺与模具设计

省高等教育自学考试课程考试大纲 课程名称：冲压工艺及模具设计课程代码： 02218 第一部分课程性质与目标 一、课程性质与特点 本课程是专科层次模具设计与制造专业的专业技术课，是一门实践性、综合性很强的课程。 二、课程目标与基本要求 1、了解常见冲压工序的类型、变形规律； 2、认识冲压成形工艺方法、冲压模具典型结构； 3、掌握冲压工艺与模具设计方法与步骤； 4、具备进行中等复杂冲压零件冲压工艺编制、冲模主要成型零件设计能力。 三、与本专业其他课程关系 1、本课程为核心专业课之一。 2、先修课程有《机械制图》、《机械设计基础》、《模具材料与热处理》、《工程力学》、《冲压与塑料成型设备》等课程。以上课程作为学习本课程的基础。 3、本课程后续课程有《模具CAD/CAM》，该课程的冲压模具设计过程和方法以本课程作为支撑。 第二部分考核容与考核目标 绪论 一、学习目的与要求 1、了解冷冲压概念； 2、掌握冲压工艺的分类方法。 二、考核知识点与考核目标 （一）冷冲压及其分类方法（一般） 识记：冷冲压概念 理解：分离工序、成型工序的意义 应用：落料、冲孔、弯曲、拉深、翻边、整形工序的特征和区别 第一章冲压变形的基本理论不作要求 第二章冲裁工艺与模具设计 一、学习目的与要求

1、熟悉材料利用率的计算方法和提高利用率的途径； 2、掌握排样的分类和搭边作用以及搭边值的查表选用方法； 3、能够正确确定模具合理间隙。 4、理解刃口尺寸计算的基本原则，掌握刃口尺寸计算方法（分开加工法）； 5、了解冲裁变形过程、断面质量和特征；提高解决冲裁件质量问题的能力。 6、能够设计最优的排样方案并计算条料毛胚的宽度和长度尺寸。 二、考核知识点与考核目标 （一）冲裁模工作部分尺寸计算（重点） 识记：“入体”原则；分开加工法；配制加工法 理解：冲裁模刃口尺寸的计算原则；采用分开加工法时凸、凹模刃口尺寸制造公差确定原则及其应满足的条件。 应用：冲裁模刃口尺寸的计算和分开加工法。 （二）冲裁工艺分析与冲裁件排样（次重点） 识记：冲裁变形过程三个阶段；冲裁件断面特征；排样三种方法；结构废料、工艺废料、搭边、步距概念； 理解：冲裁变形过程三个阶段的特点；冲裁件断面特征及其影响因素；排样目的；提高材料利用率措施； 应用：提高断面质量的措施；排样图画法；材料总体利用率计算。 （三）冲裁间隙与冲裁工艺设计（一般） 识记：冲裁间隙及其选用原则；冲裁件的结构工艺性、尺寸精度和表面粗糙度要求。 理解：冲裁间隙对冲裁件质量的影响；冲裁工艺方案的确定原则。 应用：冲裁顺序安排 第三章弯曲工艺与模具设计 一、学习目的与要求 1、了解弯曲工序作用及变形过程，掌握弯曲变形特点； 2、掌握弯曲件工艺要求，会分析弯曲件工艺合理性； 3、掌握弯曲回弹、翘曲、拉裂、截面畸变等缺陷解决办法； 4、掌握弯曲件毛胚尺寸计算方法。会安排弯曲工序； 5、理解弯曲模具间隙的取值原则和工作零件尺寸的确定方法。 二、考核知识点与考核目标 （一）弯曲工艺设计与提高弯曲件精度的工艺措施（重点） 识记：最小相对弯曲半径意义；弯曲件的结构工艺性要求；弯曲主要质量缺陷；回弹及其特性；

(完整版)冲压工艺与模具设计毕业设计论文

绪论 1.1 概述 冲压成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法，用以生产各种板料零件,具有很多独特的优势，其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等优点，是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术，在制造业中具有很强的竞争力，被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。 在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算机技术等方面的知识后，已经形成了冲压学科的成形基本理论。以冲压产品为龙头，以模具为中心，结合现代先进技术的应用，在产品的巨大市场需求刺激和推动下，冲压成形技术在国民经济发展、实现现代化和提高人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用。 1.2 冲压技术的进步 进几十年来，冲压技术有了飞速的发展，它不仅表现在许多新工艺与新技术在生产的广泛应用上，如：旋压成形、软模具成形、高能率成形等，更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了质的飞跃[1]。 现代冲压生产是一种大规模继续作业的制造方式，由于高新技术的参与和介入，冲压生产方式由初期的手工操作逐步进化为集成制造（图1-1）。

国、日本等发达国家相比还存在相当大的差距。以大型覆盖件冲模为代表，我国已能生产部分轿车覆盖件模具。轿车覆盖件模具设计和制造难度大，质量和精度要求高，代表覆盖件模具的水平。在设计制造方法、手段上已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步。但在制造质量、精度、制造周期和成本方面，以国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，与国外多工位级进模和多功能模具相比，存在一定差距[2-3]。 1.4 模具CADCAECAM技术 冲压技术的进步首先通过模具技术的进步来体现出来。对冲模技术性能的研究已经成为发展冲压成形技术的中心和关键。 20世纪60年代初期，国外飞机、汽车制造公司开始研究计算机在模具设计与制造中的应用。通过以计算机为主要技术手段，以数学模型为中心，采用人机互相结合、各尽所长的方式，把模具的设计、分析、计算、制造、检验、生产过程连成一个有机整体，使模具技术进入到综合应用计算机进行设计、制造的新阶段。模具的高精度、高寿命、高效率成为模具技术进步的特征。 模具CADCAECAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程。它以计算机软件的形式，为企业提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具结构、成形工艺、数控加工及生产管理进行设计和优化[4]。模具CADCAECAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本和提高产品质量已成为模具界的共识。模具CADCAECAM在近20年中经历了从简单到复杂，从试点到普及的过程。进入本世纪以来，模具CADCAECAM技术发展速度更快，应用范围更广。

《冲压工艺与模具》课程设计-支撑圈零件冲压工艺与模具设计【全套图纸】

《冲压工艺与模具》课程设计 设计说明书 “支撑圈”零件冲压工艺与模具设计 起止日期： 2011年 01月03日至 2011年01月16日 学生姓名 班级材料071 学号07405300109 成绩 指导教师(签字) 机械工程学院 年月日

目录 第1章冲压件工艺分析 (3) 1.1 制件介绍 (3) 1.2 冲压件工艺分析计算 (3) 1.2.1 翻孔工序计算 (3) 1.2.1 拉深工序计算 (4) 1.3 冲压件拉深工艺分析 (5) 第2章零件冲压工艺方案的确定 (6) 2.1 冲压方案 (6) 2.2 各工艺方案特点分析 (6) 2.3 工艺方案的确定 (7) 第3章模具结构的确定 (7) 第4章零件冲压工艺计算 (7) 4.1 排样的设计与计算 (7) 4.1.1 排样方法的确定 (7) 4.1.2 条料宽度的确定 (8) 4.1.3 材料的利用率 (8) 4.2 冲裁力、拉深力、翻孔力的计算 (9) 4.2.1 落料工序 (9) 4.2.2 拉深工序 (9) 4.2.3 冲孔工序 (10) 4.2.4 翻孔工序 (11) 4.2.5 总冲压力的计算 (11) 4.3 压力机的选择 (11) 4.4 模具刃口尺寸的计算 (12) 4.4.1 落料模刃口尺寸的计算 (12) 4.4.2 拉深模刃口尺寸的计算 (12) 4.4.3 冲孔模刃口尺寸的计算 (13) 4.5 模具其他尺寸的计算 (13) 4.5.1 落料凹模 (13) 4.5.2 其他零件结构尺寸的选取 (14)

4.5.3 拉深凸模 (15) 4.5.4 凸凹模 (15) 4.6 凸模的强度与刚度校核 (16) 4.6.1 承压能力的校核 (16) 4.6.2 失稳弯曲应力的校核 (17) 第5章选用标准模架 (17) 5.1 模架的类型 (17) 5.2 模架的尺寸 (18) 第6章选用辅助结构零件 (19) 6.1 导向装置 (19) 6.2 模柄 (20) 6.3 定位装置 (20) 6.3.1导料板 (20) 6.3.2固定挡料销 (21) 6.4 推件装置和顶件装置 (22) 6.4.1推件装置 (22) 6.4.2顶件装置 (22) 6.5 卸料装置 (23) 6.6 凸模固定板 (23) 6.7 凸凹模固定板 (24) 6.8 垫板 (24) 6.9 弹性元件 (25) 第7章编制冲压工艺过程卡 (26) 第8章模具总体结构 (28) 结论 (29) 参考文献 (30) 致谢 (30)