华中科技大学材料学院盒形件加工工艺及模具设计班级：XXXXXXX学生姓名：X X X学号：XXXXXXX时间：2015年1月1、零件工艺性分析 (1)2、工艺方案的确定 (1)3、工艺计算 (3)3.1拉深部分工艺计算 (3)3.2落料时冲裁工艺计算 (8)4、冲压设备的选用 (12)5、落料拉深模主要零部件计算 (13)5.1落料凹模设计计算 (13)5.2拉深凸模设计计算 (14)5.3固定板设计计算 (15)5.4卸料结构计算 (16)5.5压边圈设计计算 (17)5.6凸凹模设计计算 (18)5.7其它零件设计和选用 (18)5.8模具闭合高度计算 (23)6、模具总装图的绘制 (24)7、结束语 (24)8、参考文献 (25)1、零件工艺性分析1.1零件结构图示图1.1：加工零件图1.2零件结构分析工件为矩形盒形件，零件形状简单，要求为外形尺寸；尺寸为长、宽、高分别为45mm ，27mm ，20mm ；料后t=0.4mm ，没有厚度方向上不变的要求；底部圆角半径p r =3mm ，矩形四个角处圆角半径为r =4mm ，满足拉深工艺对形状和圆角半径的要求。
1.3材料性能分析零件所用材料为H68M ，拉伸性能好，易于成形。
1.4精度等级分析公等级定为IT14级。
满足普通冲压工艺对精度等级的要求。
2、工艺方案的确定由上分析，该零件为矩形盒形件，可采用拉深成形。
为确定拉深工艺方案，先计算拉深次数及相关工艺尺寸。
2.1修边余量 工件相对高度0h 20==5r 4，则依据下表可知修边余量 0h=~h =0.0420=0.8mm ∆⨯（0.030.05）。
工件相对高度△h 2.5~6 7~17 18~44 45~100工件修边余量h0 （0.03~0.05）h0（0.03~0.05）h0 （0.03~0.05）h0 （0.03~0.05）h0表2.1：无凸缘盒形件的修边余量表 2.2相关工艺尺寸计算毛坯相对厚度t 0.4100100 1.48b 27⨯=⨯=； 矩形盒形件相对半径r 4==0.148b 27； 矩形盒形件拉深响度高度0h +h h 20+0.8===0.77b b 27∆；2.3判断拉深次数根据相关工艺尺寸计算结果，由下图可知，应选择一次拉深成形即可。
图2.1：盒形件不同拉深情况分区图方案一：，落料，拉深成形； 方案二：落料拉深复合成形； 方案三：落料拉深级进模成形；方案一模具结构简单，但需两道工序、两副模具，生产效率低，零件精度较差，在生产批量较大的情况下不适用。
方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。
尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状较简单，模具制造并不困难。
方案三也只需一副模具，生产效率也很高，但与方案二比生产的零件精度稍差。
欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，模具制造、装配较复合模略复杂。
故选用方案二。
3、工艺计算落料拉深复合工艺参数计算可分别计算拉深工艺参数和落料冲裁工艺参数。
3.1拉深部分工艺计算3.1.1毛坯尺寸计算r 4==0.645b h 27-20.8- 根据图2.1判断该盒形件拉深为一次拉深的C ∏区，该区域的是角部具有大圆角半径的较高盒形件，特点是；有大量的材料从圆角出转移到侧壁上去，因而会大大增补侧壁的高度。
毛坯尺寸是根据盒形件表面积和毛坯表面积相等的原则求出，毛坯形状为长圆形如右图所示。
尺寸计算过程如下所示：其中矩形长边b1=45mm ，短边b=27mm ，拉深高度h=20.8mm ，矩形圆角r=4mm ，拉深圆角p r =3mm 。
长圆形毛坯的圆弧半径b R 为：()()()2p p p p b 1.13b 4b h-0.43r -1.72r h+0.5r -4r 0.11r -0.18r =22D R +=， 代入数据得：()()()2b 1.132742720.8-0.433-1.72420.8+0.54-430.113-0.183=258.54==29.27mm 2R +⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯长圆形毛坯长度L 为：b 12+b -b=229.27+45-27=76.54mm L R =⨯ 长圆形毛坯的宽度K 为： ()()()11b-2r +b+2h-0.43r b -b b -2rD K ⎡⎤⎣⎦=，图3.1：盒形件毛坯尺寸图示带入数据得： ()()()58.5427-24+27+220.8-0.43445-27=61.76mm 45-24K ⨯⨯⨯⎡⎤⎣⎦=⨯依照以上计算尺寸绘出毛坯形状如下所示：图3.2：盒形件拉深毛坯3.1.2盒形件拉深变形程度校核 (1)拉深系数校核对于该盒形件，圆角处变形最大，直边部分较小，故需要校核圆角处假想拉深系数。
拉深系数()2y p p r m=r +2rh-0.86r r+0.16r R其中y R 为圆角处家乡半径。
代入数据计算得： ()24+2420.8-0.8634+0.163⨯⨯⨯⨯极限拉深系数m1如下表所示，由于H68M 塑性较好，所以m1值适当减小，与下表中综合取m1=0.31，则m0>m1,故能一次拉深成形。
r/b 毛坯相对厚度（t/K ） 0.3~0.6 0.6~1.0 1.0~1.5 1.5~2.0 0.025 0.31 0.30 0.29 0.28 0.05 0.32 0.31 0.30 0.29 0.10 0.33 0.32 0.31 0.30 0.150.340.340.330.32表3.1：在一道工序内所能拉深的矩形的最大相对高度 (2)相对高度h/r 校核由前计算相对圆角半径r/b=0.148，相对高度h/r=5,由下表查得极限相对高度H/r=6，则h/r<H/r ，故能够一次拉深成形。
表3.2:盒形件初次拉深的最大相对高度 3.1.3拉伸模工作部分结构参数计算 （1）拉深凸凹模间隙对于盒形件拉深，凸模和凹模间隙直边部分与U 形工件相通，圆角部分间隙值比直边部分大0.1t ，则：直边：Z1=（1~1.1）t=1.05*0.4=0.42 圆角：Z2=Z1+0.1t=0.42+0.4*0.1=0.46 （2）拉深凸凹模圆角半径一般来说拉深凹模圆角半径：r 凹=5t=5*0.4=2mm 凸模圆角半径与工件圆角半径相等：r 凸=3mm （3）拉深凸凹模工作部分尺寸由于尺寸标注为外形标注形式，拉深件未标明公差尺寸精度定为IT14，工件Δ=0.520mm 对于非盒形件，则凸凹模公差为IT10。
查标准公差等级得短边δ1=0.084mm ；长边 δ2=0.010mm表3.3：标准公差等级 则对于外形标注形式有：=D δ+∆凹凹（D-0.75），-=-2D Z δ∆凸凸（D-0.75） 则对于短边：+0.084+0.084b =b =27-0.750.52=26.61δ+∆⨯凹凹（-0.75）（）--0.084-0.084b =b -2=--=25.79Z δ∆⨯⨯凸凸（-0.75）（270.750.5220.42） 对于长边：+0.100+0.100b1=b =-=44.61δ+∆⨯凹凹（1-0.75）（450.750.52）--0.100-0.100b1=b -2=-0.750.52-20.42=43.79Z δ∆⨯⨯凸凸（1-0.75）（45）（4）拉深凸模气孔尺寸由下表之拉深凸模气孔尺寸d=5mm表3.4拉深凸模出气孔直径3.1.4拉深力计算拉深力0b =t F KL σ，其中： K 为系数K=0.5~0.8，此处取K=0.6；L0为盒形件周长，L0=2(b+b1)=2（27+45）=144mm ； t 为材料的厚度，t=0.4mm ；b σ为擦理疗的抗拉强度，对于材料H68M ，b σ=294~392MPa ，此处取b σ=350MPa 。
带入数值F=0.6*144*0.4*350=12.1kN 。
表3.5常用铜合金的力学性能3.1.5压边力计算压边圈的使用范围如下，有下表及前计算数据可知，该次设计中应该使用压边圈。
表3.6：压边圈的使用条件选用气垫式弹性压边圈，压边力Fy=A*p。
A为压边面积，p为单位压边力。
材料单位压边力/MPa铝0.8~1.2紫铜，硬铝（退火的或钢淬火的） 1.2~1.8黄铜 1.5~2压轧青铜2~2.520钢，08钢，镀锡钢板 2.5~3软化状态的耐热钢 2.8~3.5高合金钢，高锰钢，不锈钢3~4.5表3.7：冲压常用金属的单位压边力3.2落料时冲裁工艺计算落料时成形形状即为拉深计算毛坯形状，如下图所示：图3.3落料零件通过测量压边面积A=2481.5mm2，则F1=1.6*2481.5=3.97kN3.2.1凸凹模刃口尺寸计算（1）凸、凹模刃口尺寸的计算原则①设计基准：落料以凹模为设计基准，间隙取在凸模上；冲孔以凸模为设计基准，间隙取在凹模上。
②设计时间隙一律采用最小合理间隙值Zmin。
③刃口尺寸的制造偏差方向：单向注入实体内部。
即磨损后，凸、凹模刃口尺寸变大的取+&；磨损后凸、凹模刃口尺寸变小的取—&。
④刃口尺寸制造偏差的大小：简单形状，按IT6~IT7取值；复杂形状，取1/4Δ；磨损后尺寸无变化，取1/8Δ。
⑤加工方法：简单形状，分别加工；复杂形状，配合加工。
（2）落料凸凹模刃口尺寸计算（选用直刃口）落料件以凹模为基准，工件图中未标注公差尺寸精度定为IT14级，查下表，尺寸偏差数值如下：表3.8未注公差的极限偏差mm（为磨损后增大尺寸）对于尺寸L:76.54mm---------76.540-0.74mm（为磨损后增大尺寸）对于尺寸K:61.76mm---------61.760-0.74根据下表，IT14 级精度时，磨损系数x=0.5冲件精度 IT10 IT11~13 IT14 磨损系数x10.750.5表3.9：磨损系数取δ =1/4 Δ 其计算公式为：max 0=D δ+∆凹凹（D -x ） 0min max min =-D δ-∆凸凹凸（D Z ）=(D -x -Z )根据经验公式：Zmin=Kt ；K 为材料有关的系数，对于黄铜，取K=0.08~0.10。
则Zmin=0.08*0.4=0.032mm ，取Zmin=0.03mm 。
000-0.3min max min -0.744-0.18-0.48=-=76.17-0.3=75.87=75.9L δ-÷∆凸凹凸（L Z ）=(L -x -Z )（） 000-0.1min max min -0.744-0.18-0.28=-=-0.3=61.09=61.1K δ-÷∆凸凹凸（K Z ）=(K -x -Z )（61.39）现列出拉深毛坯落料件的外形尺寸及凸模、凹模尺寸如下表所示：工件尺寸 凸模尺寸 凹模公称尺寸76.540-0.74 -0.3-0.4875.975.9 61.760-0.74mm-0.1-0.2861.161.1表3.10：落料凸凹模尺寸3.2.2排样与毛坯计算分析零件形状，应采用单直排的排样方式，采取如下图所示的排样方法。