防护罩冷冲压模具设计

防护罩冷冲压模具设计摘要以防护罩冷冲压模具设计为例，结合其模具设计特有工艺性，进行了工艺性分析，并分析了成形过程的三种不同的冲压工艺方案，从理论探讨及实验上提出了最佳工艺方案。介绍了模具设计要点、结构分析、工作原理；并对模具的各部分主要尺寸进行理论运算，以确定各冲模的尺寸；对冲裁模从设计到零部件的加工工艺以及装配工艺等进行了详细阐述，简要分析了模具关键零部件的设计及加工工艺。实践证明，模具结构能很好地满足零件的精度要求，不仅模具结构左右对称，而且受力均匀。关键词:防护罩冷冲压模具工艺性分析冲裁模装配工艺Safety mask cold stamping mold design Abstract Take the safety mask cold stamping mold design as the example, unifies its mold design unique technology capability, has carried on the technological analysis, and has analyzed the forming process three different ramming craft plan, proposed the best craft plan from the theory discussion and the experiment. Introduced the mold design main point, the structure analysis, the principle of work; And carries on the theory operation to the mold various part of main dimensions, by determined dies respectively size; From designed to the punching die and so on has carried on the detailed elaboration to the spare part processing craft as well as the assembly craft, has briefly analyzed the mold essential spare part design and the processing craft. The practice proved that, the mold structure can satisfy the components well the precision request, not only mold structure bilateral symmetry, moreover the stress is even. Key word: Safety mask cold stamping mold design processing analysis   drawing die   assembling process绪论冲压是使板料经分离或成行而得到制件的加工方法。冲压利用冲压模具对板料进行加工。常温下进行的板料冲压加工成为冷冲压。一、冷冲压模具在工业生产中的地位模具是大批生产同行产品的工具，是工业生产的主要工艺设备。模具工业是国民经济的基础工业。模具可保证冲压产品的尺寸精度，使产品质量稳定，而且在加工中不破坏产品表面。用模具生产零部件可以采用冶金厂大量生产的廉价的轧制钢板或钢带为坯料，且在生产中不需加热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低且节约能源和原材料等一系列优点，是其他加工方法所不能比拟的。使用模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代制造工业的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展。目前，工业生产中普遍采用模具成行工艺方法，以提高产品的生产效率和质量。一般压力机加工，一台普通压力机设备每分钟可生产几件到几十件，高速压力机的生产率已达到每分钟数学百件甚至上千件。据不完全统计，飞机、汽车、拖拉机、电机、仪器、仪表等产品，有60%左右的零件是用模具加工出来的；而自行车、手表、洗衣机、电冰箱及电风扇等轻工产品，有90%左右的零件是用模具加工出来的；甚至于日用五金、餐具等物品的大批量生产基本上完全靠模具来完成。显而易见，模具作为一种专用的工艺设备，在生产中的决定性作用和重要地位逐渐为人们所共识。二、冷冲压模具的发展和现状模具的出现可以追溯到几千年前的陶器和青铜器铸造，但其大规模应用却是随着现代工业的崛起而发展起来的。19世纪，随着军火工业、钟表工业、无线电工业的发展、模具开始得到广泛使用。第二次世界大战后，随着世界经济的飞速发展，它又成了大量生产家用电器、车、电子仪器、钟表等零件的最佳方式。从世界范围看，当时美国的冲压技术走在最前列，而瑞士的精冲、德国的冷挤压技术、苏联对塑性加工的研究也处于世界先进行列。20世纪50年代中期以前，模具设计多凭经验，参考已有图纸和感性认识，根据用户的要求，制作能满足产品要求的模具，但对所设计模具零件的机械性能缺乏了解。从1955年到1965年，人们通过对模具主要零件的机械性能和受力状况进行数学分析，对金属塑性加工工艺及原理进行深入探讨，使得冲压技术得到速猛发展。在此期间归纳出的模具设计原则，使得压力机械、冲压材料、加工方法、模具结构、模具材料、模具制造方法、自动化装置等领域面貌一新，并向使用化的方向推进。进入20世纪70年代，不断涌现出各种高效率、高精度、高寿命的多功能自动模具。其代表是五十多个工位的级进模和十几个工位的多工位传递模。在此期间，日本以“模具加工精度进入微米级”而占到了世界工业的最先列。从20世纪70年代中期至今，计算机逐渐进入模具生产的设计、制造、管理等各个领域；辅助进行零件图形输入、毛坯展开、条料排样、确定模座尺寸和标准、绘制装配图和零件图、输出NC程序等工作，使得模具设计、加工精度与复杂性不断提高，模具制造周期不断缩短。当前国际上计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）的发展趋势是：继续发展几何图形系统，以满足复杂零件和模具的要求；在CAD和CAM的基础上建立生产集成系统（CIMS）；开展塑性成行模拟技术的研究，以提高工艺分析和模具CAD的理论水平和实用性；开发智能数据库和分布式数据库，发展专家系统和智能CAD等。我国模具工业是19世纪末20世纪初随着军火和钟表业引进的压力机发展起来的。从那时到20世纪50年代初，模具多采用作坊式生产，凭工人经验，用简单的加工手段进行制造。在以后的几十年中，随着国民经济的大规模发展，模具业进步很快。当时我国大量引进苏联的图纸、设备和先进经验，其水平不低于当时工业发达的国家。此后直到20世纪70年代末，由于错过了世界经济发展的大浪潮，我国的模具业没有跟上世界发展的步伐。20世纪80年代末，伴随家电、轻工、汽车生产线模具的大量进口和模具国产化的呼声日益高涨，我国先后引进了一批现代化的模具加工机床。在此基础上，参照已有的进口模具，我国成功地复制了一批替代品，如汽车覆盖件模具等。模具的国产化虽然使我国模具制造水平逐渐赶上了国际先进水平，但计算机应用方面仍然存在很大差距。我国模具CAD/CAM技术从20世纪80年代起步，长期处于低水平重复开发阶段，所用软件多为进口的图形软件、数据库软件、NC软件等，自主开发的软件缺乏通用性，商品化价值不高，对许多引进的CAD/CAM系统缺乏二次开发，经济效益不显著。针对上述情况，国家有关部门制定了相关政策和措施。在国家产业政策和与之配套的一系列经济政策的支持和引导下，“九五”期间我国模具工业发展迅速，模具行业产业结构有了较大改善，模具商业化水平提高了近10%，中高档模具占模具总量的比例有了明显提高，模具进出口比例也逐步趋向合理。我国模具工业起步晚、基础差、就总量来看，大型、精密、复杂、长寿命模具产需矛盾仍然十分突出。为了进一步振兴模具工业，国家有关部门进一步部署：全面分析我国模具行业的现状和差距，提出发展思路和建议以及政策措施。相信在政府的大力支持下，通过本行业和相关行业企业以及广大模具工作者的共同努力，我国模具工业水平必将大大提高，为国家经济建设作出更大的贡献。防护罩冷冲压模具设计工件名称：防护罩工件简图：如图一生产批量：中批量材料厚度：1.5mm材料：08钢要求:确定该零件冲压成形工艺，设计冲压成形模具。即做出该零件的冲孔及落料工艺.图 1 防护罩一冲压工艺性分析防护罩一般用于机床、电动机等设备上,起到防尘和保护设备的作用.该作属于典型圆筒形有凸缘件拉深,形状简单对称,结构简单,所有尺寸均为一般公差,即线性尺寸的未注公差.也就是所有尺寸均为自由公差,对工件厚度变化也没有作要求,只是该零件用于另一设备上,通过计算可得其相关尺寸见图示.该零件是薄壁细对称壳体零件，可采用1.5mm厚的08钢板冲成，保证了足够的刚度和强度。二冲压工艺方案的确定该工件包括落料、拉深、翻边、切边、冲孔两个基本工序,现只做冲孔、落料两个基本工序。经分析可以有以下三种工艺方案:方案一:先冲孔，后落料。采用单工序模生产.方案二:冲孔一落料复合冲压。采用复合模生产.方案三:冲孔，落料冲压。采用级进模生产.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,难以满足该工件大批量生产和客户的要求.所以此方案不可取.方案二只需要一副模具,生产效率明显要比方案一好,尽管模具结构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.方案三也只需要一副模具,生产效率高,但模具结构比较复杂,送进操作不方便,加之工件尺寸偏大.通过对上述三种方案的分析比较,该零件若能一次冲孔，切边,则其冲压生产采用方案二为佳三主要设计计算3.1毛坯尺寸的计算根据表面积相等原则,用解析法求该零件的毛坯直径D.(公式见表4.3.3常用旋转体拉深件坯料直径的计算公式)当r不等于R时,毛坯直径D= 2 3 2 4 2 2 2 2 1 2 1 56 . 4 28 . 6 4 8 28 . 6 d d R Rd h d r rd d-++++++= 51076 55969 26 . 10 1 . 57263 288 4 . 7854 4 . 43451-+++++= 7 . 336 3.2排样及相关计算因为此设计模具冲压工件落料、拉深、翻边之后续冲压，所以不需要对其排样。该模具采用复合模，模具拟采用弹性卸料，下出件．冲压力的相关计算如下：落料力的计算： b 落料 KLt Ft=查表1.3.6得 MPa b 310=t 310 5 . 1 337 14 . 3 3 . 1´´´´= N 639669=式中：F－冲裁力L－冲裁周长（L= Dp）t－材料厚度t b －抗剪强度Ｋ－系数（一般取1.3）冲孔力： N mm N d F冲 4 . 10319 / 294 5 . 1 5 . 4 3 . 1 4 3 . 1 2=´´´´==dtp压边力：压边力太小，防皱效果不好。压边力太大，会增加传力区危险断面上的拉应力，实际应用中，在保证变形区不起皱的前提下尽量用小的压边力。()[] 4 / 2 2 3 2 P r d D F a 压边+-=p()[] 4 / 8 2 223 337 14 . 3 2 2 P´+-= N 7 . 100701=Ｐ－单位面积压料力（查表取２.０）- rA 凹模圆角半径冲压工艺总力： F F F F Y Z++=拉深落料 7 . 100701 4 . 10319 639669++= N 1 . 750690=卸料力的计算： * K F x x= F 落料 639669 04 . 0´= N 76 . 25586= K x －卸料力系数（查表取0.04）顶件力的计算： F K F Z D D *= 1 . 750690 06 . 0´= N 4 . 45041=推件力的计算： F K F 落料 T T *=639669 5