灯罩拉深工艺及模具设计.doc

1 绪 论
目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。
1.1 国内模具的现状和发展趋势
1.1.1国内模具的现状
我国模具近年来发展很快，据不完全统计，2003年我国模具生产厂点

2 灯罩冲压工艺的分析
2.1拉深件工艺分析
原始资料：如图所示
材 料： 08AL-ZF
厚 度： 0.8mm

图2-1 制件图
此工件为无凸缘拉深工件，形状简单对称，工件顶部圆角半径 R=5 mm由公差表查得尺寸d1=65 +00.2mm，d2=55 +00.2mm的公差等级为IT11级，d3=28 +00.5mm的公差等级为IT14级，其他均为自由公差，满足拉深工序对工件公差等级的要求。对工件厚度变化也没有作要求。
2.2拉深工艺计算和工艺方案
拉深件的工艺计算是拉深工艺设计中的一个环节，本制件的工艺计算属于最简单的。其主要的内容包括计算毛坯直径、决定拉深次数及确定工序件的尺寸等。为了避免设计拉深模时出现尺寸错误，可以画出灯罩拉深件的工序图。
2.2.1 工艺方案的确定
该工件包括落料、拉深两个基本工序，可有以下三种工艺方案：
方案一：先落料，后拉深。采用单工序模生产。
方案 3 主要设计计算
3.1 、计算毛坯尺寸

根据表面积相等原则，用解析法求该零件的毛坯直径D。计算结果如下
D=97.7mm

3.2、排样及相关计算
图3-1

采用有废料直排的排样方式。如图3-1所示。
冲裁件面积A
A=3.14×D2 /4=3.14×97.72/4=7493.1mm2
由《冲压模具 复合模，固定刚性卸料与推件，具体冲压力计算如下：

3.4.1、落料力F落料

F落料=KLtTb
L=3.14×D=3.14×97.7=306.8mm
查得Tb =300MPa,取K=1.3。又已知t=0.8mm,则
F落料=1.3×306.8×0.8×300=95721N

3.4.2、拉深力F

F=3. 14dt6bK1
由《冲压模具设计与制造》表4.4.6查得K1=0.4
由《冷冲模设计指导》表3-5查得6b =350MPa
已知d1=65mm,t=0.8mm,则
F=3.14×65×0.8×350×0.4=22859N

3.4.3、压边力FY
FY =3.14［D2 -（d1+2rA）2］P/4 (rA ：拉深凹模的圆角半径)
查《冷冲压模具设计指导》表4-30得rA =10t=8mm
P=2.3MPa;
FY =5388N

3.4.4、冲压工艺总力FZ

FZ=F落料+F +FY=95721+22859+5388=123968N
根据冲压工艺总力计算结果并结合工件高度，由《冷冲压模具设计指导》表8-10初选开式双柱可倾压力机 J23-25。

3.5工作部

4 模具的总体设计
4.1 模具类型的选择
由冲压工艺分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为落料-拉深复合模。
4.2 定位方式的选择
因为该模具使用的是条料，所以导料采用压边圈，送进步距控制采用挡料销。
4.3 卸料、出件方式的选择
模具采用固定卸料，刚性打件，并利用装在压力机工作台下的标准缓冲器提供压边力。

5 主要零部件的设计
5.1 工作零件的结构设计
凸模、凹模的选用在制件拉深过程中有着很大的作用。凸模圆角半径的选用可以大些，这样会减低板料绕凸模的弯曲拉应力，工件不易被拉裂，极限拉深因数会变小些；凹模的圆角半径也可以选大些，这样沿凹模圆角部分的流动阻力就会小些，拉深力也会减小，极限拉深因数也会相应减小。但是凸、凹模的圆角半径也不易过大，过大的圆角半径，就会减少板料与凸模和凹模端面的接触面积及压边圈的压料面积，板料悬空面积增大，容易产生失稳起皱。
拉深凸凹模的圆角半径已有前面计算得出结果
凸模的圆角半径为5mm
凹模的圆角半径为8mm

5.1.1 凹模
由于凹模既起拉深凹模的作用同时又起落料凸模的作用，其磨损比拉深凸模磨损快，所以凹模不应该制成整体而应是组合的，且镶有凹模拼块，如图5-1所示。这样便于机械加工，另外镶块部分容易磨损，这样既便于更换又节省金属材料，且又提高了模具的精度与寿命。由《冷冲模设计指导》凹模厚度计算公式H=（F冲×10-1）1/3=21.23mm，由《冷冲模设计指导》表3-8凹模厚度的修正系数K取K=1.37，则H‵=1.37×21.23=30mm，由于此模具为拉深模，因此H‵仅能作为计算凹模外形尺寸的依据。凹模外形直径为d=97.7mm,按凹模板尺寸系列取靠近值D=100mm。 其 内、外形尺寸和厚度已由前面的计算确定；拉深凹模需要有三个以上的螺钉与上模座固定，还需要两个与上模座同时加工的销钉孔。
5.1.2 拉深凸模
拉深凸模的外形尺寸〔工作尺寸〕由前面的计算确定。它需要三个以上的螺纹孔，以便与下模座固定。拉深凸模上一般开有出气孔，这样会使卸件容易些，否则凸模与工件由于真空状态而无法卸件。查表，本凸模出气孔的直径为φ10mm　
由于工件形状简单对称，所以拉深凸模采用整体式结构，结构如图5-2所示。为了实现先落料后拉深，模具装配后，应使拉深凸模的端面比落料凹模的端面低，所以拉深凸模的长度L可按下式计算：
L=H固+H凹-H低=20mm+40mm-3mm=57mm
式中H固------------凸模固定板的厚度，H固=20mm
H凹 -------------凹模的厚度，H凹=40mm
H低--------------装配后，拉深凸模的端面低于落料凹模端面的高度，根据板厚大小，决定H低=3mm。
5.2其他零部件的设计与选用
5.2.1 橡胶的选用
本模具为拉深模，故选用较软的橡胶。
根据工件材料厚度为0.8mm，冲裁时凸模进入凹模深度取1mm，考虑模具维修时刃磨留量取值范围4-6mm，这里取中间值5mm，再考虑开启时卸料板高出凸模1mm，则总的工作行程h工件=0.8+1+5+1=7.8mm，
根据《冷冲压模具设计指导》式8-5；橡胶的自由高度
H自由=h工件/（0.25---0.30）=7.8/（0.25---0.30）=26----31.2mm
取H自由=31mm
模具在组装时橡胶的预压量为
H预=(10％---15％)×H自由=3.1---4.65mm
取H预=4mm
由此可算出模具中安装橡胶的空间高度尺寸为H自由- H预=27mm
5.2.2 刚性推件装置
推件采用刚性推件装置推件块，由于推件块又是拉深件底部的成形凹模，因而拉深终了推件块上顶面必须与模柄下底紧密接触。凹模采用硬质合金以提高寿命。
一般与顶杆联合使用，属于刚性卸件装置，靠两者的自重把工件打出来。推件块与拉深凹模间隙配合。

图5-1 推件块

5.2.3模架及其他零部件的选用
模具无导向拉深模选用整体式模柄使更换凹模拼块方便。如图5-2所示：
上模座厚度取35mm, 即H上模 =35mm
下模座厚度取45mm, 即H下模 =45mm
凹模固定板厚度15mm ，即H凹固=15mm
压边圈厚度取45mm，即H压边圈=45mm
模具的闭和高度H闭=H上模++H凹+H凹固+H压边圈+H下模+H出
=35+40+15+45+45+13=193mm
式中H凹---------凹模的厚度，H凹=40mm
H入---------凸模露出的高度，H出=13mm
可见该模具闭和高度小于所选压力机J23-25的最大装模高度（220mm），可以使用。
模具其他零件的选用见表6-2．

4
热处理
调质

5
磨端面
工作端留单边余量0.3

6
钳工划线
划出各孔位置线

7
加工螺钉孔
按位置加工螺钉孔、通气孔

通气孔
8
车削
按零件图车削外形，￠63.2、￠28、留

单边余量0.3，其余车至尺寸

9
热处理
按热处理工艺，淬火回火达到58-62HRC

10
磨削
精磨外圆，端面至尺寸，保证端面与

轴线垂直
11
钳工精修
全面达到设计要求

12
检验

9 填写冲压工艺卡
河南机电高等专科学校
冷冲压工艺卡片
产品型号

零（部）件名称

产品名称

零（部）件型号

材料牌号及规格
材料技术要求
毛坯尺寸
每毛坯可制件数
毛坯质量
08AL-ZF710×2000×0.8

条料101.2×2000
20

工序号
工序名称
工序内容
加工简图
设备
工艺设备
0
下料

剪床上裁板101.2×2000

Q11-6

×2500

1
冲压
落料、拉深复合冲压

J23-25
落料拉深
（一次一件）
复合模
2
检验
按产品图纸检验

3

4

5

6

7

8

10 结束语
灯罩属于简单拉深件，分析其工艺性，并确定工艺方案。根据计算确定本制件是一次拉深成的，然后选取拉深时的压力机。本设计主要是一次拉深模具设计，需要计算拉深时的间隙、工作零件的圆角半径、尺寸和公差，并且还需要确定模具的总体尺寸和模具零件的结构，然后根据上面的设计绘出模具的总装图。
由于在零件制造前进行了预测，分析了制件在生产过程中可能出现的缺陷，采取了相应的工艺措施。因此，模具在生产零件的时候才可以减少废品的产生。
灯罩的形状结构较为简单，但是高度太高不适合选用标准模架。要保证零件的顺利加工和取件，必须有足够的高度，因此需要改变导柱、导套的长度，以达到要求。模具工作零件的结构也较为简单，它可以相应的简化了模具结构。便以以后的操作、调整和维护。
灯罩模具的设计，是理论知识与实践有机的结合，更加系统地对理论知识做了更深切贴实的阐述。也使我认识到，要想做为一名合理的模具设计人员，必须要有扎实的专业基础，并不断学习新知识新技术，树立终身学习的观念，把理论知识应用到实践中去，并坚持科学、严谨、求实的精神，大胆创新，突破新技术，为国民经济的腾飞做出应有的贡献。

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