落料拉伸冲孔复合模具设计

1.1冲压模具简介

1.1.1 冲压成形与冲压模具的概念

冲压成形是指利用安装在压力机上的模具，对模具里的板料施加压力，使其生产分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件加工方法。冲压加工的对象一般为金属板料、薄壁管、薄型材等，板厚方向变形一般不侧重考虑，因此也称为板料冲压，并且通常是在室温状态下进行，所以也称为冷冲压[8]。

冲压模具是指在冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，俗称冲模

在冲压零件的生产中，合理的冲压成形工艺、先进的模具，高效的冲压设备是必不可少的三要素。如图1-1所示。

图 1-1 冲压零件的影响因素

1.1.2 冲压模具的分类

1.根据工艺性质分类

（1）冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。

（2）弯曲模 使板料毛坯或其它坯料沿着直线产品弯曲变形，从而获得一定角度和姓张的工件模具。

（3）拉深模 是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。

（4）成形模 是将毛坯或半成品工件按照凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等[9]。 2、根据工序合程度分类

（1）单工序模 在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。 （2）复合模 只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上

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同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。

（3）级进模（也称为连续模） 在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。

1.2 本课题主要研究的内容及意义

本课题的研究对象是变压器开关压圈零件的落料拉深冲孔复合模具，做出工艺分析案，计算出工艺参数，设计模具的总体装配图，从而提高了理论分析能力和解决实际问题的独立工作能力。主要内容具体可以分为以下几个部分： 1、对落料拉深冲孔复合模进行工艺设计和结构设计。 2、主要工作部分尺寸的计算。 3、主要工艺参数的计算。

4、模具的工作总体设计及装配。 5、设计出模具总装配图。

随着科学的飞速发展，冲压模具在各行业中有着较广泛的应用，其组成零件中标准件占有很大比重。而很多冲压制件都是系列化产品，它们的模具节哦故相同或相似而尺寸不仅相同，在设计过程中，设计人员需要反复查阅手册以确定模具零部件的标准外形与尺寸，重复设计的工作量很大。由于产品的功能、结构日趋复杂，新产品的更新换代周期不断缩短，设计环节在产品的整个生命周期中占据了越来越重要的地位。国外的模具制造企业，广泛使用先进的高精度、高速度、专业化加工装备，如日本丰田汽车模具公司拥有构造面加工数控铣床39台套、型面加工高速五轴五面铣床15台套、其它新型一体化专门加工设备6台套。加工工艺方法包括等高线加工、最大长度顺向走刀加工等，精加工走刀移行密度仅有0.3mm。同时，可以实现内凹圆角清根、外凸圆角加工到

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位等，因而可以控制模具配合的不等距间隙、最大可能的缩小型面误差，实现模面的精细加工。日本、韩国、新加坡、德国、荷兰、美国及我国台湾、香港地区的独资、合资企业很多，民营模具企业很不少；苏州兰佩铸造、远轻模具等企业主要生产汽车发动机及轮毂等部件压铸模和铸模，昆山中大模架等企业专业生产各种大型模架、模具导向件、模具弹簧等标准件[11]。

国内的许多模具企业通过引进先进的加工装备，硬件上与国际水平的差距正在快速缩小：上海的汽车模具企业，近年来通过大量购置先进的五轴高速加工机床、大型龙门加工中心和五轴联动数控高速铣床、数控车或复合加工机床、先进的大型测量和调试设备及多轴数控激光切割机等。一汽模具公司已经拥有五轴高速数控铣床等大型高速加工设备；东风汽车模具公司拥有高速的数控铣床。目前，资产过亿，拥有龙门加工中心10台以上的大型汽车模具企业已经达到10多家。外国人都惊呼：怎么两年之间中国大陆的汽车模具规模、数量和制造能力会有如此大的变化。我国冲压模具产品的质量和生产工艺水平，总体上比国际先进水平低许多，而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。产品质量水平低主要表现在精度、表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上；生产工艺水平低则主要表现在加工工艺，加工装备等方面。冲压模具加工工艺和装备对提高加工效率、确保模具精度、缩短交货周期有重要影响[12]。过去的中国冲压模具行业，车、刨、铣、磨等传统普通机床和电火花线切割机床，曾经在绝大数冲压模具企业使用。采用加工冲压模具时，通常需要对模具零件反复装夹和定位，因而加工生产效率低。模具产品质量差。模具是机械制造业中技术先进、影响深远的重要工艺装备、具有生产效率高、材料利用率高、制件质量优良、工艺适应性好等特点，被广泛应用与汽车，机械、航天、航空、轻共、电子、电器、仪表等行业。2005年中国模具工业产值达到610亿元，增长率保持在25%的高水平，行业的生产能力约占世界总量的10%，仅次于日本、美国而位列世界第三。目前我国大部分模具企业采用的仍然是传统的设计方法，特别四中小型模具企业，设计人员进行着大量的重复性劳动，在通用零件和标准件的设计过程中，不得不多次重复查阅设计手册，造成模具设计周期长、效率低、耗资大的现状，这也就影响了企业的市场竞争力[13]。

本课题变压器开关压圈，冲压该零件时，普遍采用落料、拉深、冲孔三道工序，生产效率低，成本也高，为此，设计了冲压该零件的落料、拉深、冲孔复合模，是原三道工序合三为一，大大提高了生产效率[14]。

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第2章 复合模具总体方案的分析与确定

本课题的研究对象是变压器开关压圈，材料为08F，料厚为2.5mm，是形状规则的旋转体零件大批量生产。变压器开关压圈如图2-1所示。

2.1 工艺方案分析 2.1.1 工件的分析

工件图:如图所示 生产批量:大批量 材料:08钢 料厚:1.5mm

工件如图2-1所示

(a)工件简图 (b)工件实图

图2-1 工件的简图和实体图

图2-1所示为变压器开关压圈，材料为08F，料厚为1.5mm，是形状规则

的旋转体零件，大批量生产。

2.1.2 落料拉深工艺分析

由图2-1可见，该工件的加工涉及到落料、拉伸、冲孔三种工序内容。根据变形特点，对于带孔的拉深件，尤其是Φ20孔到直壁的距离较近，一般应先拉深后冲孔。

(1)落料拉深工艺分析

此工件为无凸缘圆筒形，工件,要求内形尺寸，没有厚度不变的要求。此工件的形状满足拉深的工艺要求，可用拉深工序加工。

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