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1、 轴承盖落料、拉深、冲孔复合模 摘 要介绍了轴承盖冷冲压成形过程，经过对轴承盖的批量生产、零件质量、零件结构以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能为前提，将其确定为冲压件，用冲压方法完成零件的加工，冲压基本工序为：落料、拉深、冲孔，然后根据对工序的初步计算，确定工序数目，如冲压次数，拉深次数，对工序顺序的安排，一般根据各工序的变形特点，质量要求来确定，由于本工件为带孔的落料、拉深件，因此先落料，再拉深，最后冲孔，根据生产批量和条件（冲压加工条件和模具制造条件）确定工序组合，因为生产批量大，所以将各个工序组合在一起，并用复合模冲压，这样就提高了产品的生产率。通过充分利用现代模具制造技术对传
2、统机械零件进行结构改进、优化设计、优化工艺方法能大幅度提高生产效率，这种方法对类似产品具有一定的借鉴作用。关键字：轴承盖；冲压；工序；生产批量；生产效率全套图纸，加153893706ABSTRACTIntroduced to carry the bearing cover cold hurtle to press to take shape the process, pass by to the batch quantity production, spare parts quantity, the spare parts structure and usage request of carr
3、y the bearing cover of analysis, study, according to not lower to use the function as premise, is certain in order to hurtle to press the piece, it uses to hurtle to press the method to complete the spare parts to process, hurtling to press basic work preface is: Fall to anticipate, pull deep, hurtl
4、e the bore, then according to the initial calculation of the work preface, make sure the work ordinal number eyes, if hurtle to press the number of times, pulling the deep number of times, to the in proper order arrangement of the work preface, general transform the characteristics according to each
5、 work preface, the quantity request to certain, because of in order to take the bore to fall to anticipate, pull the deep piece, this work piece so fall to anticipate first, then pull deeply, blunt bore of end, according to produce the batch quantity and condition( hurtle to press to process the con
6、dition and molding tools to make the condition)s to make sure the work that the preface combine, because of produce the batch quantity big, so combine each work preface together, counteract compound the mold hurtles to press, raising the rate of production of the product thus. Pass to make use of th
7、e modern molding tool manufacturing technique to carry on the structure improvement to the traditional machine spare parts well, excellent turn the design, the excellent chemical engineering skill method ability the significant exaltation produces the efficiency, this kind of method to similar the p
8、roduct has to certainly draw lessons from the function.Key words: bearing cover; stamping; process; Production batch; Production efficiency 目 录1 分析零件的工艺性21.1 冲裁工艺性21.2 拉深工艺性22 分析计算确定工艺方案42.1 计算毛坯尺寸42.2 确定是否需要压边圈42.3 计算拉深次数52.4 确定工艺方案63 主要工艺参数的计算73.1 确定排样、裁板方案73.2 计算工艺力、初选压力机83.2.1 计算工艺力83.2.2 初选压力机1
9、13.3 计算压力中心113.4 计算凸、凹模刃口尺寸及公差124 模具的整体结构设计144.1 模具结构形式的选择144.2 模具总体设计144.3 模具工作部分尺寸计算154.3.1 落料凹模154.3.2 冲孔凸模164.3.3 拉深凸模164.3.4 凸凹模165 模具的主要零部件结构设计185.1 模架185.2 模座185.3 模柄185.4 定位零件195.4.1 挡料销195.4.2 导料销195.4.3 导料板195.5 卸料装置205.5.1 固定卸料板205.5.2 橡胶215.6 其他支撑与固定零件215.6.1 凸模固定板215.6.2 导向零件225.6.3 垫板2
10、25.7 紧固件226 确定冲压设备247 模具的装配257.1 复合模的装配257.2 凸、凹模间隙的调整258 重要零件的加工工艺过程编制26结 论28致 谢29参考文献301 分析零件的工艺性1.1 冲裁工艺性 冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲压工艺的适应性，即冲裁件的结构形状、尺寸大小、精度等级是否符合冲裁加工的工艺要求。良好的结构工艺性应保证材料消耗少，工序数目少，模具结构简单而寿命高，产品质量稳定，操作简单单等等。通常对冲裁件的工艺性影响最大的是几何形状尺寸和精度要求。对几何形状的要求是冲裁件的形状应尽可能简单、对称，最好采用圆形、矩形等规则的几何形状或由这些形状所组成，使排样时废料最
11、少；冲裁件的凸出悬臂和凹槽的宽度不宜太小，以免凸模折断；冲裁件的外形或内形的转角出，要避免夹角出现，应以圆弧过渡，以便于模具加工，减少热处理或冲压时的在尖角处开裂的现象，同时可以防止尖角部位的刃口磨损过快而使模具寿命降低。对精度的要求是冲裁件的经济精度一般不高于IT11级，最高可达IT810级，冲孔比落料的精度约高一级。 该零件的形状如图1，其冲裁工艺性为：（1）结构与尺寸：该零件结构较简单、形状对称，完全由圆弧和直线组成，没有长的悬臂和狭槽。（2）精度：零件尺寸除中心孔和两中心孔的距离尺寸接近IT11级外，其余尺寸均为自由尺寸且无其他特殊要求，利用普通冲裁方法可以达到零件图样要求。（3）材料
12、：该零件材料为20号钢，屈服强度为450Mpa，此材料具有良好的结构强度和塑性，其冲裁加工性较好。（4）生产批量：大批量生产。根据以上分析，该零件的冲裁性较好，可以冲裁加工。1.2 拉深工艺性影响拉深件工艺性的因素主要有拉深件的结构与尺寸、精度和材料。拉深工艺性对结构与尺寸的要求是拉深件因尽量简单、对称，并能一次拉深成形；拉深件的壁厚公差或变薄量一般不应超出拉深工艺壁厚变化规律；当零件一次拉深的变形程度过大时，为避免拉裂，需采用多次拉深，这时在保证必要的表面质量前提下，应允许内、外表面存在拉深过程中可能产生的痕迹；在保证装配要求下，应允许拉深件侧壁有一定的斜度；拉深件的径向尺寸应只标注外形尺寸
13、或内形尺寸，而不能同时标注内、外形尺寸。工艺性对精度的要求是一般情况下，拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级；对于精度要求高的拉深件，应在拉深后增加整形工序，以提高其精度，由于材料各向异性的影响，拉深件的口部或凸缘外缘一般是不整齐的，出现“突耳”现象，需要增加切边工序。工艺性要求材料具有良好的塑性，屈强比小，板厚方向性系数r大，板平面方向性系数小。屈强比值越小，一次拉深允许的极限变形程度越大，拉深的性能越好；板厚方向性系数r和板平面方向性系数反映了材料的各向异性性能，当r较大或较小时，材料宽度的变形比厚度方向的变形容易，板平面方向性能差异较小，拉深过程中材料不易变薄或拉裂，因
14、而有利于拉深成形。该零件可看成带凸缘的圆筒形件，料厚t=2mm，拉深后厚度不变；零件底部圆角半径r=3mm凸缘处的圆角半径也为R=3mm；尺寸公差都为自由公差，满足拉深工艺对精度等级的要求；零件所用材料20号钢塑性好，易于拉深成形。 根据以上分析，该零件的拉深工艺性较好，可用拉深工序加工。 所以，该零件的加工工艺性较好。 图1 工件图2 分析计算确定工艺方案2.1 计算毛坯尺寸由于板料在扎压或退火时所产生的聚合组织而使材料引起残存的方向性，反映到拉深过程中，就使桶形拉深件的口部形成明显的突耳。此外，如果板料本身的金属结构组织不均匀、模具间隙不均匀、润滑的不均匀等等，也都会引起冲件口高低不齐的现
15、象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外缘进行修边处理。这样在计算毛坯尺寸的时候就必需加上修边余量然后再进行毛坯的展开尺寸计算。根据零件的尺寸取修边余量的值为3.6mm表57，冲压工艺与模具设计实用技术）在拉深时，虽然拉深件的各部分厚度要求发生一些变化，但如果采用适当的工艺措施，则其厚度的变化量还是并不太大。在设计工艺过程时，可以不考虑毛坯厚度的变化。同时由于金属在塑性变形过程中保持体积不变，因而，在计算拉深件的的毛坯展开尺寸时，可以认为在变形前后的毛坯和拉深间的表面积相等。对于该零件，可以看成是带凸缘拉深件，其相对凸缘直径 （1）因3.6mm，故其毛坯最大直径通过公式： （2） 得： D=2.2
16、 确定是否需要压边圈 坯料相对厚度: （3）所以需要压边圈。2.3 计算拉深次数在考虑拉深的变形程度时，必需保证使毛坯在变形过程中的应力既不超过材料的变形极限，同时还能充分利用材料的塑性。也就是说，对于每道拉深工序，应在毛坯侧壁强度允许的条件下，采用最大的变形程度，即极限变形程度。 图2 拉深后的形状极限拉深系数值可以用理论计算的方法确定。即使得在传力区的最大拉应力与在危险断面上的抗拉强度相等，便可求出最小拉深系数的理论值，此值即为极限拉深系数。但在实际生产过程中，极限拉深系数值一般是在一定的拉深条件下用实验的方法得出的，我们可以通过查表来取值。零件的总拉深系数为（4） 其相对凸缘直径（5）属
17、于带大凸缘拉深的拉深件。根据 （6），（由表521，冲压工艺与模具设计实用手册可以查出 ，表522，冲压工艺与模具设计实用手册可以查出8） 因为凸缘的相对高度0.266小于最大相对高度0.58，且实际拉深系数0.548大于最小极限拉深系数0.48，所以拉深过程可以一次拉深成功。2.4 确定工艺方案 确定工艺方案就是要在工序的性质、数量、顺序和组合几个方面加以确定。工序性质是指某个冲压件所需要的冲压工序的种类。工序性质主要根据零件的构造，按照工序变形性质和应用范围，结合现场条件、模具形式及结构、制作定位及加工操作等许多因素综合分析后确定。确定工序数量的原则是：在保证质量的前提下，工序数量尽可能地
18、少。工序数量主要取决于制作几何构造的复杂程度、精度要求以及材料的性质等。工序数量若指同性质工序重复进行的次数时，工序性质不同，其根据也不同。如拉延件主要是通过极限变形程度的计算求出所需拉延的额次数。工序数量若只不同的工序时，则应结合工序性质的确定，充分利用制件的工艺性状，减少工序数，特别是减少一些辅助工序。工序的顺序主要由工序性质、坯料的工艺性状、制件的精度及定位要求所决定。安排工序顺序的一般原则是：前后工序不应相互妨碍，尽可能地创造条件，使前后工序相互有利。工序能否合并及合并的程度主要取决于模具的可行性和经济性。合并形式中，复合冲压的制件质量好，而连续冲压操作方便、生产率高。大批量生产中，为
19、提高生产率、降低成本、操作方便，尽可能采用工序合并的方案，冲压小冲件多用连续工序，大制件多用复合工序。该零件包括落料和拉深两个基本工序，可采用的加工工艺方案有单工序、复合工序和连续工序三种。由于零件属于大批量生产且制件比较大，因此采用单工序效率太低，运输安装成本高，占地大，且不便于操作。采用复合工序和连续工序加工出来的零件精度和平直度都较好，生产效率高，材料利用率也高。但制件比较大，采用连续工序时工作强度增加，故采用复合工序工艺方案。3 主要工艺参数的计算3.1 确定排样、裁板方案加工此零件为大批大量生产，冲压件的材料费用约占总成本的60%80%之多。因此，材料利用率每提高1%，则可以使冲件的
20、成本降低0.4%0.5%。在冲压工作中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量的生产中，较好的确定冲件的形状尺寸和合理的排样是降低成本的有效措施之一。冲裁件在板料上的布置方法称为冲裁工作的排样法，通常叫做排样。排样的目的在于合理利用原材料，并尽可能节约材料。材料利用率是衡量排样经济性的指标。它是指林的实际面积与每个零件所占板料面积的百分比，即 （7）式中 材料利用率； 零件的实际面积； 冲裁此零件所占用的板料面积，包括零件实际面积与废料面积。 值越大，说明废料越少，材料利用率就越高。 从上式可以看出，若减少废料面积，就可以提高材料利用率。冲裁时产生的废料分为工艺废料与结构废料良种
21、。搭边和余量属于工艺废料，它取决于排样形式及冲压方式；结构废料是有零件本身的形状特点决定的，一般不能改变。所以要提高材料利用率，主要从减少工艺废料着手。合理的排样是减少工艺废料的主要手段。另外，在不影响设计要求的情况下，改善零件结构也可以减少结构废料。此外，利用废料做小零件的毛坯，也可以使材料利用率大大提高。 属于工艺废料的搭边对冲压工艺也有很大的作用。搭边就是排样时零件与零件之间以及零件与条料侧边间留下的余料。搭边的作用是为了补充送料是的定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料时的步距误差以及送料歪斜误差等原因而冲出残缺的废品，从而确保冲件的切口表面质量，冲制出合格的工件。同时，搭边还使条料保
22、持有一定的刚度，保证条料的顺利行进，提高了生产率。搭边值得大小要合理选取。从节省材料出发，搭边值越小越好，但搭边小于一定数值后，对模具寿命和减切表面质量都不利。搭边值过小，作用在模具侧表面上的法向力沿着落料毛坯周长的分布不均匀，造成模具刃口磨损；同时在冲裁时，搭边被拉断，使零件产生毛刺，有时还会拉入凸模和凹模间隙中，损坏模具刃口，降低模具寿命。搭边值过大，材料利用率低。搭边值大小的有关因素如下：l 与材料的机械性能有关，硬材料的搭边值可小些，软材料、脆性材料的搭边值要大一些；l 与材料厚度有关，厚材料的搭边值应取大些；l 与零件的形状的形状与尺寸有关，零件的形状复杂，且有尖突及尺寸大时，搭边值
23、要取大些；l 与送料及挡料方式有关，有侧压板导向的手工送料，其搭边值可以小些。根据此零件的尺寸通过查冲压工艺学表211取：搭边值为 进距方向 于是有： 间距 （8） 条料宽度 （9） 板料规格拟用2mm1400mm3000mm热轧钢板（表18.324，冲压模具设计）。为了操作方便采用横裁法： 每张钢板条数 条 （10） 每条个数 个 （11） 每板总个数 个（12） 材料利用率： （13）3.2 计算工艺力、初选压力机3.2.1 计算工艺力（1）落料力落料力（的大小主要与材料的性质、厚度和零件的展开长度有关。用平刃冲裁时，其落料力可按下式进行计算： （14） 式中 F落料力（N） L冲件的周边
24、长度（mm） t板料厚度（mm） 材料的抗拉强度（MPa）因此，该零件的落料力为： （2）冲孔力冲孔力可按下式计算： （15） 式中 冲孔力（N） L冲件的内轮廓长度（mm） t板料厚度（mm） 材料的抗拉强度（MPa）因此，该零件的冲孔力为： （3）卸料力一般情况下，冲裁件从板料切下以后受弹性变形及收缩影响。会使落料件梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上。从凸模上将冲件或废料卸下来所需的力称卸料力。影响这个力的因素较多，主要有材料力学性能、模具间隙、材料厚度、零件形状尺寸以及润滑情况等。所以要精确地计算这些力是困难的，一般用下列经验公式计算： （16）式中 F冲裁力(N) 卸料力系
25、数，其值可查表，取为0.05。 得 （4）推件力将卡在凹模中的材料逆着冲裁力方向顶出所需要的力称为推件力。根据材料厚度取凹模直壁高度h=8mm，故，则推件力为： （17） 推件力系数，其值可查表，取为0.055。 （5）拉深力 一般情况下拉深力随凸模行程变化而改变，其变化曲线如图3。从图中可以看出，在拉深开始时，由于凸缘变形区材料的变形不大，冷作硬化也小，所以虽然变形区面积较大，但材料变形抗力与变形区面积相乘所得的拉深力并不大；从初期到中期，材料冷作硬化的增长速度超过了变形区面积减少速度，拉深力逐渐增大，于前中期拉深力达到最高点位置；拉深到中期以后，变形区面积减少的速度超过了冷作硬化增加的速度
26、，于是拉深力逐渐下降。零件拉深完以后，由于还要从凹模中推出，曲线出现延缓下降，这是摩擦力作用的结果，不是拉深变形力。图3 拉深力变化曲线 由于影响拉深力的因素比较复杂，按实际受力和变形情况来准确计算拉深力是比较困难的。所以，实际生产中通常是以危险断面的拉应力不超过其材料抗拉强度为依据，采用经验公式进行计算。对于带凸缘圆筒形零件的拉深力近似计算公式为： （18） 式中 圆筒形零件的凸模直径（mm） 系数，这里取1 材料的抗拉强度（MPa） 材料厚度 因此 （6）压边力 压边力的大小对拉深件的质量是有一定影响的，如果过大，就要增加拉深力，因而会使制件拉裂，而压边圈的压力过小就会使工件的边壁或凸缘起
27、皱，所以压边圈的压力必须适当。合适的压边力范围一般应以冲件既不起皱、又使得冲件的侧壁和口部不致产生显著的变薄为原则。压边力的大小和很多因素有关，所以在实际生产中，可以根据近似的经验公式进行计算，查冷冲压模具设计指导表426可知：（19） 式中 D毛坯直径（mm） d冲件的外径（mm） q单位压边力（M Pa） 这里q的值取3.0。所以 = 3.2.2 初选压力机压力机吨位的大小的选择，首先要以冲压工艺所需的变形力为前提。要求设备的名义压力要大于所需的变形力，而且还要有一定的力量储备，以防万一。从提高设备的工作刚度、冲压零件的精度及延长设备的寿命的观点出发，要求设备容量有较大的剩余。因，故总冲压
28、力（20） = =应选的压力机公称压力取为1.4，则公称压力为： （21）因此初选开式压力机1600KN。3.3 计算压力中心为了保证压力机和模具平稳的工作，必须使冲模的压力中 心与压力机滑块中心线重合，对于使用模柄的中小型模具就是 要使其压力中心与模柄轴线相重合，否则将会使冲模和压力机滑块承受侧向力，产生偏移，引起凸、凹模间隙不均匀和导向零件加速磨损，还会引起压力机导轨的磨损、影响压力机精度，严重时会损坏模具和设备，造成冲压事故。任何几何图形的重心就是其压力中心。对于复杂工件和多凸模冲裁的压力中心，可利用力矩原理用计算法求得，即分力对某坐标轴力矩之和等于其合力对该坐标轴的力矩。在实际生产中，可能出现冲模压力中心在冲压过程中发生冲压变形的情况，或者由于冲压件形状的特殊性，从模具结构考虑不宜于使压力中心与滑块中心重合，这时应注意使压力中心偏离不致超出所选压力机所允许范围。因为本零件为圆形其压力中心就在其圆心，所以不必计算它的压力中心。3.4 计算凸、凹模刃口尺寸及公差冲裁件的尺寸精度取决于凸、凹模刃口部分的尺寸。冲裁间隙的合理也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸来实现和保证。所以正确确定刃口部分的尺寸是相当重要的。在决定模具刃口尺寸及制造公差时，需考虑以下原则：落料件的尺寸取决于凹模的磨损
