端盖加工复合模设计

毕业设计（论文）

前言

随着经济的发展，冲压技术应用范围越来越广泛，在国民经济各部门中，几乎都有冲压加工生产，它不仅与整个机械行业密切相关，而且与人们的生活紧密相连。

冲压工艺与冲压设备正在不断地发展，特别是精密冲压。高速冲压、多工位自动冲压以及液压成形、超塑性冲压等各种冲压工艺的迅速发展，把冲压的技术水平提高到了一个新高度。新型模具材料的采用和钢结合金、硬质合金模具的推广，模具各种表面处理技术的发展，冲压设备和模具结构的改善及精度的提高，显著地延长了模具的寿命和扩大了冲压加工的工艺范围。

由于冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状工件等一系列优点，在机械、汽车、轻工、国防、电机电器、家用电器，以及日常生活用品等行业应用非常广泛，占有十分重要的地位。随着工业产品的不断发展和生产技术水平的不断提高，冲压模具作为各部门的重要基础工艺装备将起到越来越大的作用。可以说，模具技术水平已成为衡量一个国家制造业水平的重要指标。

目前国内模具技术人员短缺，要解决这样的问题，关键在于职业培训。我们做为踏入社会的当代学生，就应该掌握扎实的专业基础，现在学好理论基础。毕业设计是专业课程的理论学习和实践之后的最后一个教学环节。希望通过这次设计，能掌握模具设计的基本方法和基本理论。

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1 分析零件的工艺性

本论文重点分析冲压件的结构工艺性。冲压件工艺性指的是冲压零件在冲压加工过程中加工的难易程度。虽然冲压件的加工工艺过程包括备料——冲压加工工序——必要的辅助工序——质量检验——组合、包装等的全过程，但分析工艺性的重点在冲压加工工序这一环节里。

冲压的加工工序很多，各种工序中的工艺性又不尽相同。即便是规格相同的同一种零件，由于生产单位的生产条件、生产工艺、生产设备情况以及生产的传统习惯等因素的不同，其工艺性的涵义也不完全一样。

116685R1.25R1.100±0.2R86φ-240

图1.1 工件图

如图1.1所示，该零件为端盖，其外形可看成带凸缘的筒形件，料厚t=2mm，拉深后厚度不变；零件底部圆角半径r=1.5mm凸缘处的圆角半径也为R=1.5mm。

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该零件的尺寸公差均为自由公差，满足拉深工艺对精度等级的要求。影响拉深件工艺性的因素主要有：拉深件的结构与尺寸、精度以及材料等。

拉深工艺性对结构与尺寸的要求：

1.拉深件应尽量地简单、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的变化规律；

2.在保证装配要求下，应允许拉深件侧壁有一定的斜度；

3.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；

4.拉深件的径向尺寸应只标注外形尺寸或内形尺寸，而不能同时标注外形尺寸或内形尺寸。

在工艺性对精度的要求为一般的情况下，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，所以需要增加切边工序。

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?r反映了材料的各向异性性能，当r较大或?r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，因而有利于拉深成形。

该零件的结构较简单、形状对称，完全由圆弧和直线组成，没有长的悬臂和狭槽。零件尺寸除中心孔和两中心孔之间的距离尺寸精度接近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的要求。

该零件所用的材料为20号钢，退火抗拉强度为400Mpa，屈服强度为206Mpa.此材料具有良好的结构强度和塑性，其冲裁加工性能较好。因此该零件的冲裁性能较好，可用于冲裁的方式加工，适用于大批量生产。

但也有如下几点应该注意：

1.零件是底部有孔的筒形件，因此必须得考虑这一筒形件的成型方案； 2.根据工件的形状分析，该工件为圆筒形件，因此在加工时要考虑到整形工序；

?s/?b值越小，一次拉深允许的极限变形程

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3.拉深的h/d较大，要考虑是否能够一次拉深成形，且最后一次拉深成型应注意保证R2的圆角；

4.制件较小，从安全方面考虑，要采取适当的取件方式，在结构上设计好模具的推件和取件方式；

5.大批量生产，应重视模具材料的选择和模具结构的确定，保证模具的寿命。

2 确定工艺方案

2.1 计算毛坯尺寸

由于板料在轧压或退火时产生聚合组织而使材料引起残存的方向性，反映到拉深过程中，就会使桶形拉深件的口部形成明显的突耳。此外，由于如果板料本身存在有金属结构组织不均匀、模具间隙不均匀、润滑不均匀等等因素，也都会引起冲件口高低不齐的现象，因此就必需在拉深后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。

在拉深时，虽然拉深件的各部分厚度会产生一些变化，但如果采取适当的工艺措施，则其厚度的变化量还并不是太大。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，因此，在计算拉深件的毛坯展开尺寸时，可以认为在变形前后的毛坯和拉深件的表面积相等。

对于该零件，可看成带凸缘拉深件。 其相对凸缘最大直径

d'f116??1.7，?d?3.6mm，故切边前的凸缘直径为： d68dfmax?d'fmax?2?d=116+2?3.6=123mm??????????2.1

因

d70??47??20, r1.5毛坯直径: Dmax=d2f?4dh????????????????2.2

=1232?4?70?38=160mm

毛坯形状如图2.1所示

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图2.1 毛坯图

2.2 确定是否加修边余量

根据2.1中的分析，又根据冲压件的相对高度

h40??0.59，经查表可知，大于0.5d68则应该加修边余量，0.59〉0.5，所以，应考虑加修边余量。

根据零件的尺寸取修边余量的值为3.6mm。

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。

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，所以需要通过查表来取值。

df123d68??1.81?1.4，属零件的总拉深系数为m ???0.43，其相对凸缘直径d68D160 5

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