1、1摘要：模具是制造业的重要工艺基础，在我国模具制造属于专用设备制造业。本设计是空气滤清器壳反拉深、冲孔复合模设计，冲模的结构性能直接反映了冲压技术水平的高低。选用材料时应考虑模具的工作特性，受力情况，冲压件材料性能，冲压件的精度，生产批量以及模具材料的加工工艺性能和工厂现有条件等因素。冲床的选用主要是确定冲床的类型和吨位。板料冷冲压加工是机械加工的一个重要组成部分。它应用十分广泛。但由于传统的加工存在着冲压工艺方案选择不合理、冲压间隙选择过大，压力机不相匹配等问题。本文就以空气滤清器壳反拉深、冲孔复合模设计主要介绍了冲压模具设计的全过程：1. 经工艺分析工艺计算，间隙值的选择，确定了该设计工艺
2、流程及冲模结构形式。2. 同时对所设计的模具分别进行了分析说明，3. 对压力机做出了合理的选择，4. 整个过程采用 AutoCAD 软件绘制模具的二维装配图和个别零件图。 关键字：冲压模；空气滤清器壳；冲裁间隙；冲压工艺。Abstract: Board material cold to press , it processes to be machined one important component. It is very extensive that it employs . But because the choice with unreasonable choice and pres
3、sing the interval that traditional processing is pressing the craft scheme is too big, question of matching of the press. etc. This text presses The automobile rim falls the materal drawing compound mold with the main introduction of mold design to the clutch housing:1. Calculate by analysis , craft
4、 by craft, interval choice of value, confirm this design technological process and structural form of trimming die. 2. Analyzed separately to moulds designed that explain at the same time ,3. Having made the rational choice to the press,4. The whole course adopts AutoCAD software to draw the two-dim
5、entional installation diagrams and specific part pictures of the mould . Key word: Press the mould ；automobile rim； the interval of blanking；press the craft。2目录1 前言 .411 冲压技术概述 .412 冲压技术的发展趋势 .52 冲压工艺分析 .621 零件材料的分析 .622 零件工艺性能分析 .623 确定工艺方案与模具形式 .624 冲压工序数确定 .725 模具类型的确定 .826 工艺方案分析 .83 模具结构型式的确定 .
6、104 部分工艺参数计算 .1041 毛坯尺寸计算： .1042 反拉深次数计算 .135 各部分工艺力计算 .1351 反拉深力 .1352 顶件力 .1453 冲栽力 .146 凸、凹模结构及工作部分主要尺寸计算 .1661 反拉深凸、凹模刃口尺寸及公差的计算 .166 2 冲孔凸、凹模刃口尺寸及公差的计算 .1763 冲孔凸模的设计 .196 3 1 凸模的结构设计三原则 .196 3 2 凸模的尺寸计算 .206 3 3 凸模的结构形式 .2164 拉深凹模的设计 .236 4. 1 拉深模的凹模圆角半径 .206 4 2 拉深间隙 .206 5 凸凹模的设计 .256 5 1 凸模的
7、结构设计 .206 5 2 拉深凸模结构 .207 压力设备选择 .278 模具设计 .289 模具其他零件设计及计算 .28391 冲模的导向装置 .2891. 1 无导向冲栽条件 .2991. 2 导板导向 .2991. 3 模架的导向 .2992 模架的类型及应用 .2993 定位装置 .3094 卸料装置 .3094. 1 固定卸料装置的形式 .2994. 2 固定卸料板的固定方式 .2995 推件装置的设计 .3095. 1 推件板的结构形式 .2995. 2 推件板的尺寸与公差 .2995. 3 推件板的极点位置 .2995. 4 打杆与打板的设计 .2996 模柄的类型与选择 .
8、2997 凸模固定板 .2998 垫板 .2999 紧固件 .29910 定位销 .2910 模具的装配 .38101 复合模的装配 .29102 凸、凹模间隙的调整 .2911 凸凹模制造的工艺过程 .3710 模具的总装配图 .3811 设计总结 .4012 致谢 .4113 参考文献 .4241 前言11 冲压技术概述冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件) 的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工 (或称压力加工)，合称锻压。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 6070%是板材，其中大部
9、分是经过冲压制成成品。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。 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。 冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机
10、上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。 冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。 冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均
11、匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。 在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验5材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。 模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产) 、复合模、多工位级进模(供大量生产) ，以及研制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用
12、于小批量多品种生产。冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。 在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。12 冲压技术的发展趋势进入 90 年代以来，高新技术全面促进了传统成形技术的改造及先进成形技术的形成和发展。21 世纪的冲压技术将以更快的速度持续发展，发展的方向将更加突出“精、省、净”的需求。冲压成形技术将更
13、加科学化、数字化、可控化。科学化主要体现在对成形过程、产品质量、成本、效益的预测和可控程度。成形过程的数值模拟技术将在实用化方面取得很大发展，并与数字化制造系统很好地集成。人工智能技术、智能化控制将从简单形状零件成形发展到覆盖件等复杂形状零件成形，从而真正进入实用阶段。注重产品制造全过程，最大程度地实现多目标全局综合优化。优化将从传统的单一成形环节向产品制造全过程及全生命期的系统整体发展。对产品可制造性和成形工艺的快速分析与评估能力将有大的发展。以便从产品初步设计甚至构思时起，就能针对零件的可成形性及所需性能的保证度，作出快速分析评估。冲压技术将具有更大的灵活性或柔性，以适应未来小指量多品种混
14、流生产模式及市场多样化、个性化需求的发展趋势，加强企业对市场变化的快速响应能力。重视复合化成形技术的发展。以复合工艺为基础的先进成形技术不仅正在从制造毛坯向直接制造零件方向发展，也正在从制造单个零件向直接制造结构整体的方向发展。深入研究冲压变形的基本规律、各种冲压工艺的变形理论、失稳理论与极限变形程度等；应用有限元、边界元等技术，对冲压过程进行数字模拟分析，以预测某一工艺过程中坯料对冲压的适应性及可能出现的质量问题，从而优化冲压工艺方案，使塑性变形理论逐步起到对生产过程的直接指导作用。制造冲压件用的传统金属材料，正逐步被高强钢板、涂敷镀层钢板、塑料夹层钢板和其他复合材料或高分子材料替代。随着材
15、料科学的发展，加强研究各种新材料的冲压成形性能，不断发展和改善冲压成形技术。在模具设计与制造中，开发并应用计算机辅助设计和制造系统（CAD/CAM） ，发展高精度、6高寿命模具和简易模具（软模、低熔点金模具等）制造技术以及通用组合模具、成组模具、快速换模装置等，以适应冲压产品的更新换代和各种生产批量的要求。推广应用数控冲压设备、冲压柔性加工系统（FMS） 、多工位高速自动冲压机以及智能机器人送料取件，进行机械化与自动化的流水线冲压生产。精冲与半精冲、液压成形、旋压成形、爆炸成形、电水成形、电磁成形、超塑成形等技术得到不断发展和应用，某些传统的冲压加工方法将被它们所取代，产品的冲压加工趋于更合理
16、、更经济。2 冲压工艺分析21 零件材料的分析冷冲压模具包括冲裁、弯曲、拉深、成形等各种单工序模和由这些基本工序组成的复合模、级进模等各种模具。设计这些模具时，首先要了解被加工材料的力学性能。材料的力学性能是进行模具设计时各种计算的主要依据。故在分析零件冲压成形工艺，设计冲压模具前，必须要了解和掌握材料的一些力学性能，以便设计。现将空气滤清器壳零件材料为 10 号钢的力学性能主要参数及其概念叙述如下：（1）应力：材料单位面积上所受的内力，单位是 N/mm ，用 Pa 表示。10 Pa=1MPa；1MPa = 2 6 1N/mm ；10 Pa = 1GPa。2 9 （2）屈服点 s：材料开始产生
17、塑性变形时的应力值，单位是 N/mm 。弯曲、拉深、成形等工2 序中，材料都是在达到屈服强度时进行塑性变形而完成该工序的成形的。经查表取 s = 210 MPa。（3）抗拉强度 b。材料受到拉深作用，开始产生断裂时的应力值，单位是 MPa。b = 340MPa。（4）抗剪强度 b。材料受到剪切作用，开始产生断裂时的应力值，单位是 MPa。取 b = 255333MPa。（5）弹性模量 E。材料在弹性范围内，表示受力与变形的指标，弹性模量大，表示材料受力后变形较小，或者说，产生一定的变形需要较大的力。E = 194 x 10 MPa。3 （6）屈服比 s/b。是材料的屈服强度与抗拉强度之比，其值
18、越小，表示材料允许的塑性变形区越大，在拉深工序中，材料的屈服比较小时，所需的压边力和所需克服的摩擦力相应的减小，有利于提高成形极限。（7）伸长率 。在材料性能实验时，试件由拉伸试验机拉断后，对接起来测量长度，其伸长量7与原长度之比称为伸长率，其数值用“”表示，其数值越大表示材料的塑性越好。经查表可得，材料为 10 号钢的伸长率 =31。综上所述，对空气滤清器壳零件材料 10 号钢的力学性能分析，主要是为了便于模具设计中各参数的计算，故在后序的模具设计中各参数的计算均以上面所取的数值进行计算。2.2 零件工艺性的分析冲压件工艺性是指冲压零件在冲压加工过程中加工的难易程度。虽然冲压加工工艺过程包括
19、备料冲压加工工序必要的辅助工序质量检验组合、包装的全过程，但分析工艺性的重点要在冲压加工工序这一过程里。而冲压加工工序很多，各种工序中的工艺性又不尽相同。即使同一个零件，由于生产单位的生产条件、工艺装备情况及生产的传统习惯等不同，其工艺性的涵义也不完全一样。这里我们重点分析零件的结构工艺性。该零件为空气滤清器壳，结构简单，对称，是典型的冲压件。在冲压过程中要注意控制冲载程度，加工时，根据零件的结构，形状等一些技术要求，应考虑以下几点：（1）凸、凹模间隙的决定：对于断面垂直度、尺寸精度要求不高的零件，在保证零件要求的前提下，应以降低冲载力，提高模具寿命为主，采用大间隙；对于断面垂直度、尺寸精度要
20、求较高的零件，应选用较小的间隙值。间隙 Z=2t(1-h/t)tan。（2）考虑模具刃口钝利情况：当模具刃口磨损成圆角变钝时，刃口与材料接触面积增加，应力集中效应减轻，挤压作用大，延缓了裂纹的产生，制件圆角大，光亮带宽，但裂纹发生点要由刃口侧面向上移动，毛刺高度加大，即使间隙合理，也仍会产生毛刺。 根据零件图，初步分析可以知道空气滤清器壳零件的冲压成形需要多道工序才能完成，进行反拉深，形成外形尺寸形状，其次冲孔。综上所述，空气滤清器壳由原始毛坯冲压成形应包括的基本工序有：反拉深，冲孔复合模等。2.3 确定工艺方案和模具形式在冲压分析的基础上，找出工艺与模具设计的特点与难点，根据实际情况提出各种
21、可能的冲压工艺方案，内容包括工序性质，工序数目，工序顺序及组合方式等，有时同一种冲压零件也可能存在多个可行的方案，通常每种方案各有优缺点，应从产品质量生产效率，设备占用情况，模具制造的难易程度和模具的使用寿命的高低，生产成本，操作方便与安全程度等方面进行综合分析、比较，确定出适合于现有生产条件的最佳方案，故在一定的条件下，以最简单的方法，最快的速度，最少的劳动量，最少的费用，可靠的加工出符合图样各项要求的零件，在保证加工质量的前提下，选择经济合理的工艺方案。确定工艺方案及模具形式：1、根据对冲压零件的形状、尺寸、精度及表面质量要求的分析结果，确定冲压所需的基本的工序，反拉深，冲孔复合。82、根据初步工艺计算，确定工艺数目，如冲压次数等。3、根据个别工序的变形特点、质量要求等确定工序顺序。一般可按照下列原则进行：1） 、对冲带孔的或有缺口的冲裁件，如选用简单模，一般先落料，再冲孔或切口，使用级进模，则先冲空孔或切口后落料2） 、对于到孔的拉深件，一般先拉深，后冲孔，但孔的位置在零件底部且孔径尺寸要求不高时，也可先冲孔后拉深。3） 、对于形状复杂的拉深件，为便于材料变形和流动，应先形成内部形状，再拉深外部形状。4） 、整形或校平工序，应在冲压件基本成型以后进行。4、根据生产批量和条件
