落料拉深冲孔复合模毕业设计.docx
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落料拉深冲孔复合模毕业设计
湖南湘潭纺织职工大学
湘潭技师学院
毕业设计
课题：
落料拉深冲孔复合模零件加工工艺设计
数控07A4班
专业班级
孙喆
学生姓名
张立夏
指导教师
绪论
任务书………………………………………………………………………3
第一章、分析理解及备CAD图…………………………………4
第二章、本次设计的基本内容…………………………………10
一、冲裁机械运动……………………………………………………10
二、拉深模具的机械运动……………………………………………11
三、模具的工作原理…………………………………………………11
第三章、主要零件加工工艺分析………………………………14
一、落料凹模……………………………………………………………14
二、落料拉深凸凹模…………………………………………………17
三、冲孔凸模………………………………………………………………21
四、拉深冲孔凸凹模…………………………………………………23
五、凸模固定板…………………………………………………………28
设计总结……………………………………………………………………31
参考文献……………………………………………………………………32
绪论
加入世贸组织后，我国机械制造业迎来了空前的发展机遇，我国正逐步变成世界制造中心。
为了增强竞争能力，中国制造业开始广泛使用先进的数控技术、模具技术、二十一世纪机械制造业的竞争，其实是数控技术的竞争。
随着数控技术，模具技术的迅速发展及数控机床的急剧增长，我国机械企业急需大批数控机床编程、操作等技术人才，体现现代技术高速发展的情况。
随着科学技术的飞速发展，社会对产品多样化的要求日益强烈，产品更新越来越快，多品种、批量生产的比重明显增加；同时，激烈的市场竞争要求产品研制生产周期越来越短，形状复杂的零件越多，精度要求也越高。
传统的加工设备和制造方法难于适应这种多样化、柔性化与复杂形状的高效高质量加工要求。
本内容反映了理论密切结束实际，分析重于计算，贯穿了质量、生产率和经济性的辩证关系，在能力培养上应力图由浅入深，由表及里。
强调科学分析实验验证和择优决策的能力培养。
必须重视生产实习和现场教学等实践性环节。
密切联系生产实践，在实践中发现问题，提出关键之所在并找到有效解决问题解决问题的措施，从而加深课程内容的理解，在实践中强化对所学知识的应用。
数控技术应用专业毕业设计任务书
设计题目：
拉深冲孔复合模主要零件的设计与制造工艺
姓名：
孙喆班级：
07A4
指导老师：
张立夏
一、要求：
理解拉深冲孔复合模的结构特点与工作过程。
二、根据落料拉深冲孔复合模的总装图（见附件）设计其主要零件的零件图，包括：
冲孔凸模、拉深冲孔凸凹模、落料拉深凸凹模以及落料凹模。
三、编制设计零件图的加工工艺过程卡，要求具有以下内容：
工序号、工序名称、工序内容、设备和工序简图。
四、写出本次设计的论文。
落料拉深冲孔复合模具零件的加工分析
摘要：
本文对落料拉深冲孔复合模具的基本工作原理和工作过程进行了简要的说明，并对部分重要零部件如冲孔凸模、拉深冲孔凸凹模、落料拉深凸凹模、落料凹模的结构和加工工艺进行了分析，尤其是对模具的主要成形零件进行分析，从而使得产品质量能够达到要求。
关键词落料拉深凸凹模落料凹模冲孔工艺
引言
我国是一个工业大国，今年来，随着制造业的不断发展，新技术的广泛应用，科技创新显得尤为重要，科技进步的关键在于提升劳动者的职业技能素质，它是科技成果转化为生产力的关键环节，是经济发展的重要基础。
我国资源丰富，但唯一的不足是缺乏精湛的技术人员，因此我国大力强调要把“培养高技能人才”作为重点任务来抓。
同时，农村劳动力已经成为产业工人的重要组成部分，提高农村劳动力的职业技能、培养高技能人才是产业结构调整升级的需要，是加快城镇化发展的要求，也是提高农民素质的治本之策。
复合模是指冲床在一次行程中，完成落料、冲孔等多个工序的一种模具结构。
相对其他冷冲压模具结构而言，它具有以下一些优点：
①工件同轴度较好，表面平直，尺寸精度较高；②生产效率高，且不受条料外形尺寸的精度限制，有时废角料也可用以再生产。
它的缺点是：
模具零部件加工制造比较困难，成本较高，并且凸凹模容易受到最小壁厚的限制，而使得一些内孔间距、内孔与边缘间距较小的下件不宜采用。
由于复合模本身所具有的一些优点较明显，故模具企业在条件允许的情况下，一般倾向于选择复合模结构
下面将对系列典型模具加工工艺过程和需要掌握的基本知识进行简单的描述和掌握，针对设计工件的思路进行理论的调整和熟悉。
为了整合专业知识，我们应该要进行实际操作和理论的辩证从而达到理想的目标。
第一章、本次设计的基本内容
老师分配任务书一张、装配图一张，根据装配图分析工作原理如下：
（装配图）
1下模板1、12、13、19-螺钉3、11、18-销钉4-凸凹固定板5-凸凹模6-橡胶7-卸料版8-导销9-凹模10-上模板14-打杆15-横销16-推板17-模柄20-导柱21-导套22-垫板23-凸模固定版24-推杆25-推件块26-凸模27-卸料螺钉
冲模的生产是通过压力机等冲压设备实现的。
对板料或坯料施加压力，使之产生变形或者分离，获得一定形状、尺寸和性能。
它的主运动是由压力机产生的上、下运动。
次要运动是模具与板料之间的运动以及模具中各个零件构件之间的相对运动。
这些运动关系体现为直线运动以及旋转运动。
冲裁模、弯曲模、拉伸模、级进模的运动又有其特点。
一、冲裁机械运动
冲裁模生产时工艺过程，首先是卸料板与板料或者坯料接触并压牢。
凸模下降与板料下降并继续下降压入凹模、凸模及板料产生相对运动，导致板料分离，然后凸凹模分开，卸料板把工件或废料从凸模上推落，完成冲裁运动。
卸料板上板料接触凸模压入凹模。
卸料板卸料的运动均是由主运动压力机提供，压力机设备上的滑块上、下运动，通过模具上的模柄把动力带入模具内。
凸模压入凹模的运动是副运动中最关键的，它直接影响产品的质量，但卸料板与板料接触的这种运动关系也和很重要，为保证冲裁质量，必须控制卸料板的运动，一定要让它先与凸模接触板料，并且压料力要足够，否则冲裁件的切断面容易出现毛边、毛刺等尺寸精度低、平面度不良、模具寿命减少的问题。
设计落料冲孔模具时，冲孔压后工件与废料边难以分开是要注意的问题。
在不影响工件质量的前提下，采用在凸、凹模卸料板上增加一些凸出的限位块，是落料冲孔运动完成后，凹模卸料板先把工件从凹模中推出，凸模卸料板再把废料从凸凹模上推落，这样工件与废料自然分开了。
对于一些有局部凸起的较大的冲压工件，可以在落料冲孔模的凹模卸料板上增加压型凸模，同时施加足够的弹簧力，以保证卸料板上压型凸模与板料接触时先使材料变形达到压型目的，再继续落料冲孔运动，往往可以减少一个工步的模具，降低成本。
有些冲孔模具的冲孔数量很多，需要很大冲压力，对冲压生产不利，甚至无足够吨位的冲床，有一个简单的方法，是采用不同长度的2~4批冲头，在冲压时让冲孔运动分时进行，可以有效地减小冲裁力。
弯曲面上有位置精度要求高的孔（如对侧弯曲上两孔的同心度有一定要求等）的冲压件，如果先冲孔再弯曲是很难达到孔位要求的，必须设计斜楔结构，弯曲后再冲孔，利用水平反向的冲孔运动可以达到目的。
对那些翻边、拉伸高度要求较严需要做修边工序的，也可以采用类似的结构设计。
二、拉伸模具的机械运动
拉伸工艺的基本运动是，卸料板先与板料接触并压牢，凸模下降到板料接触，并继续下降，进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动，导致板料体积成型，然后凸、凹模分开，凹模滑块把工件推出，完成拉伸运动。
卸料板和滑块的运动非常关键，为了保证拉伸件的质量，必须控制卸料板的运动，让它先于凸模与板料接触，并且压料力要足够，否则拉伸件容易起皱，甚至裂开；其次应确保凹模滑块压力足够，以保证拉伸件底面的平面度。
拉伸复合模设计合理，可以很好地控制结构件的运动过程，达到多工序组合的目的。
三、模具的工作原理
模具工作原理是在压力机的一次行程中，在模具同一位置上，同时完成落料、冲孔和拉深的冲压工序。
落料凹模和冲孔凸模装在下模，冲孔凹模和落料凸模装在上模。
模具工作时，上模与压力机滑块一起下行，卸料板首先将板料压紧在凹模端面上，压力机滑块继续下行时，凸凹模与推板一起将落料部分的材料压紧，以防工件变形，压力机的滑块下滑到最低点时，凸凹模进入落料凹模，同时完成落料、冲孔、拉深。
上模随滑块上行，推板将工件从落料凹模中推出，卸料板在橡皮作用下将条料从凸凹模上卸下，打杆将冲孔废料从凸凹模中打出。
在左侧有两个定位销控制条料送料方向，中间的一个定位销控制条料送料步距。
精度概念
“精度概念”是指企业在生产实践中逐步形成的、指导生产行为的一种质量意识。
模具企业必须建立“精度概念”，这是因为：
（1）模具是用做批量或大量成形加工冲压件、塑料件、压铸件、橡胶、玻璃、陶瓷制品等制件的精密成形工具。
为此，模具必须满足保证制件生产的项要求：
a.制件的形状、尺寸与位置精度必须符合图纸的技术要求；
b.必须保证批量或大批量生产制件的互换性要求：
c.必须保证模具在长期使用过程中的可靠性。
这就要求模具设计和制造精度必须高于制件精度，一般须高于制件精度2级或3级以上。
（2）模具间隙的大小是模具设计与制造精度的主要依据。
为保证冲压件、塑料件和压铸件等的尺寸精度与形状位置精度，以及制件质量（如冲压件截面质量与毛刺高度、塑料件、压铸件的壁厚等），必须保证模具凸、凹模（或型芯、型腔）之间的间隙。
若把凸、凹模间隙作为模具装配尺寸链的封闭环，为达到封闭环的精度要求，应根据尺寸链的补偿环来进行调整、装配。
对一些不正确的补偿办法，如锤击、塞片等，则应当禁止。
因此，提高模具零部件的加工精度，提高上、下模（或动、定模）的定位和装配精度，是达到模具装配尺寸链封闭环精度的唯一正确的方法，这也是模具设计与制造精度要求很高的原因之一。
（3）模具设计与制造精度是评定模具质量优劣的主要内容之一。
同时，与建立企业产品质量保证与管理体系密切相关，凡涉及模具的加工制造、外购（包括材料、标准件）及对模具装配、试模、验收、包装与运输的全过程都要进行严格的控制和管理。
现在各行各业的产品不仅在结构形式上越来越复杂，品种越来越多，而且对精度、使用寿命及生产效率的要求也越来越高。
为了满足这些要求，必须将模具的设计、制造和使用这3个方面作为一个整体进行综合、系统的研究。
模具制造技术是模具设计与模具使用之间的纽带，对模具设计的意图和模具使用的效果能否兑现具有决定性影响。
复合模特点
复合模生产率较高，冲裁件的内孔与外缘相对位置精度高，板料的定位精度要求比级进模低，冲模的轮廓尺寸较小。
但复合模结构复杂，制造精度要求高，成本高。
复合模主要用于成产批量大、精度要求高的冲裁件。
第三章、主要零件加工工艺分析
一、落料凹模
根据该零件结构、材料及使用性能要求确定毛坯为锻件。
锻造时采用多向镦拔法，锻件残余网状碳化物，带状碳化物及碳化物偏析三项≤2级。
锻造后进行球温化退火
精度要求分析：
该零件为成型零件，有较高的加工精度要求。
选择加工工艺及方法时应充分考虑这方面的要求，进而保证零件的使用质量和使用寿命。
（1）尺寸精度：
主要是成型部分尺寸精度及定位孔的尺寸精度要求较高。
（2）形位精度：
上下外表面有平行度要求，相临外表面有垂直度要求成型部分应保证形状精度。
（3）表面粗糙度：
成型部位Ra0.4，重要定位面为Ra0.8其他部位为Ra6.3。
拟定工艺方案
对复杂型面凹模制造工艺应根据凹模形状、尺寸、技术要求并结合本单位设备情况等具体条件进行指定。
该零件可考虑以下加工方案：
下料→锻造→退火→铣（刨）六面→平磨→钳（画线，做各孔）→钳工压印→精铣内形→钳修至成品尺寸→淬火→回火→平磨→钳研抛光
此方案为传统的加工方法，先用仿行刨或者精铣床等设备将凸模加工出来，用凸模在凹模坯上压印，然后借助精铣和钳工研配的方法来加工凹模
工艺过程的制定
本文采用传统的加工方案来制定具体的工艺过程，主要工艺如下：
工序号
工序名称
工序内容
设备
工序简图
1
下料
锯床下圆棒料Ø158mm×150mm
锯床
2
锻造
将毛胚锻成圆环类锻件Ø250×60mm
3
热处理
退火
4
车削
车削内、外圆及上、下面，上、下面单边留0.5mm磨削余量，刃口单边留0.2mm的磨削余量
车床
5
磨平面
磨上、下平面，单边留0.25mm精磨余量
磨床
6
钳工划线
划出销钉孔和螺钉孔位置
7
加工螺钉孔、销钉孔
按划线钻铰孔、钻螺钉底孔，手工攻螺纹
钻床
8
热处理
保证60~64HRC
9
磨削
磨上、下面
平面磨床
10
磨削
磨刃口
内圆磨床
11
钳工精修
全面达到设计要求
12
检验
落料凹模零件所做的加工工艺分析具有一定的代表性。
在模具加工行业，类似这样的零件很多，但是不同零件的技术要求、结构、材料及使用性可能存在差异。
因此，我们在考虑零件的加工工艺时，应该具体问题具体分析，并结合工厂的实际情况选择一种合适的工艺方案，在保证零件加工质量及使用性能的前提下尽可能的降低生产成本，缩短制造周期，力争更好的经济效益。
二、落料拉深凸凹模
凸凹模零件的结构工艺性分析
了解零件的性能，用途，工作条件及其所在模具中的作用
（1）零件的性能：
具有较高的强度，硬度和耐磨性，适用于连续落料冲孔、拉深、切边复合模。
（2）零件的用途：
成型零件，并于其他工作零件相配合。
（3）工作条件：
要多次落料、冲孔、拉深、切边，具有成型零件的性能。
（4）零件在模具中的作用：
该零件在模具中起到成型零件的作用，该零件在垫板的上方，用螺钉和圆柱销紧固。
拟定工艺路线确定工艺路线原则
制定工艺路线的依据
应使零件的各个尺寸精度，位置精度，表面粗糙度和各向技术要求能得到保证，在一定生产条件以下最快的速度，最少的工作量和最低的成本，安全可靠的加工出符合零件的工作拟定工艺路线一般应遵循工艺过程划分加工阶段的原则。
加工顺序由以下原则确定机床配以专用夹具，可降低生产成本，以获得好的经济效益加工顺序由以下原则确定：
先粗加工，后精加工，先加工基准面，后加工其他面，先加工主要面，后加工次要面，后加工孔，并且应遵循基准重合原则，基准统一原则，自为基准原则，互为基准原则。
工艺过程的制定
本次采用的是较为简单的传统的加工方案来制定具体的工艺过程，主要工艺如下：
工序号
工序名称
工内序容
设备
工艺简图
1
下料
锯床下圆棒料Ø120mm×160mm
锯床
2
锻造
将毛胚锻成圆环类锻件
3
热处理
退火
4
车削
车上、下面（端面）及内、外圆，内、外圆单边留0.5mm磨削余量；圆弧部分留0.02mm（双边）的研磨余量
车床
5
磨平面
磨上、下平面，单边留0.2mm磨削余量
磨床
6
钳工划线
划出销钉孔和螺纹孔线
7
钳工加工螺钉孔、销钉孔
按划线钻螺钉底孔、钻铰销钉孔，手工攻螺纹
钻床
8
热处理
保证60~64HRC
9
磨削
磨上、下面
平面磨床
10
磨削
一次装夹将内、外圆刃口磨出来
万能磨床
11
钳工精修
研磨圆弧及其他部位，全面达到设计要求
12
检验
三、冲孔凸模
1.分析零件的结构和性能
通过查阅相关资料，初步了解了冲孔凸模的相关结构和性能，凸模分别有平凸模、斜凸模、尖凸模和凹凸模。
2．冲孔凸模的设计
（1）.冲孔凸模的冲头刃口一般进入凹模刃口以2~4mm为宜，一般连续模的冲头长度为Hph+Hps+（2~4）t。
刃口也会相对大些。
靠60，55标准
（2）.冲头一般可分为圆形冲头和异型冲头
（3）.一些大型的冲头可采用销钉定位和螺钉反锁固定的方法。
3．拟定工艺路线
冲孔凸模对于材料的选用及为重要，所以，在热处理的环节很重要整个制造过程需要用到锯床、车床和磨床。
加工工艺路线也相对简单，简单描述即为备料→锻造→热处理（退火）→车削→热处理→磨削→钳工精修。
主要工艺过程如下：
工序号
工序名称
工序内容
设备
工艺简图
1
备料
锯床下圆棒Ø28mm×36mm
锯床
2
锻造
将毛胚锻成圆棒Ø17mm×90mm
3
热处理
退火
4
车削
车端面，钻中心孔；以中心孔定位，按图车削成型，刃口和固定部分径向单边留0.2mm磨削余量
车床
5
热处理
保证58~62HRC
6
磨削
以中心孔定位磨圆柱面后，将刃口加长部分切掉
磨床
7
钳工精修
全面达到设计要求
8
检验
四、拉深冲孔凸凹模
1选择加工方法
从前面的内容中，可以知道模具的加工方法种类甚多，而且每一种加工方法均有其合理的使用范围。
对被加工零件的表面形状、尺寸范围、材料硬度、可达到的经济精度、表面粗糙度、加工效率及费用等要求，工艺人员要综合各种因素选择最佳加工方法。
2安排加工顺序
合理地安排零件的各表面加工顺序，对于加工质量、生产效率、经济效果都有很大影响。
在安排加工顺序时，要处理好工序的集中与分散，加工阶段的划分和工序先后等问题。
一．工序的分散与集中
由于模具均属多品种单件生产，而且零件常为较复杂的型面所组成的多面体，这些型面要求保证相互位置关系，因此采用集中工序的加工方式较多，即在机床允许的条件下，应尽量利用一些专用刀具和夹具，使工件在一次装夹或一道工序中完成最多的加工任务，对于大型的零件则更应如此，这样做有利于简化工艺及生产管理。
二．加工阶段的划分
模具的结构零件，如固定板、模板、导柱、导套等加工，均可按一般机械零件的
粗、半精、精加工及光整加工等四个阶段来划分。
而大部分工作零件，如凹模、凸模、型芯等，则可分为粗加工、基面加工、划线、工作面及型面的粗加工、半精加工及精加工、修配及光整加工等工序。
（1）粗加工是为了去除毛坯的粗糙表面，一般均为六面体或圆柱体的加工，对大型铸、锻件的粗加工前常设置荒加工工序去除毛皮并可及时发现毛坯表层有无缺陷。
（2）基面加工是加工工艺基准面，它作为下道工序的加工基准。
基面一般均需精铣、精车或精磨，粗糙度Ra值不大于1.6µm，对六方体零件要求相对的两基面平行，并与相邻两侧保持相互垂直。
（3）划线是零件加工成形前常用的工序，常以基面为基准，划出加工时需要参照的所有尺寸线及中心位置。
（4）工作面及型面加工是以基面为基准并参照划线将零件加工成形。
其加工方法也有粗加工、半精加工及精加工之分。
为保证零件的各表面达到图纸要求，对需要配制及
抛光的表面应留出加工余量。
（5）配制及修配加工是为了便于模具制造，降低机床加工要求的一种方法。
当零件间要求保证相对位置、配合尺寸及间隙时，或必须通过试模才能确定最后尺寸时，通常不是按图纸将零件直接加工到尺寸，而是以某零件或某尺寸为准，其他零件以此进行配制加工，或在零件上留修正量待组装或试模后再酌情修正。
这种方法在用普通精度机床加工零件时应用甚广，但在用精密机床加工零件时，则常采用无公差按图纸的基本尺寸加工，所以配制及修正的工作就相应地减少了
（6）抛光工序是模具制造中的最后工序，它直接影响制件的光亮度及外观、制件的脱模及模具的正常工作、模具的寿命及模具的成本。
大部分凹模及部分凸模的型面都需要钳工修正抛光。
抛光工序一般设置在热处理、电镀及试模工序的前后。
抛光后的粗糙度Ra值不大于0.4µm。
该工序约占钳工工作量的40%~50%
3工件的结构作用
拉深冲孔凸凹模是典型的模具设计工件，它集中了多方面的技能知识和理论概念，在描述工件结构的同时需要具体而且深入，对其结构和材料要有些了解，参考相关资料对其研究。
然后再做处分析和制造。
此零件为圆形结构，从零件图上可知下料应该需要75×157mm的圆棒料，这个可以在锯床上进行切割，然后将毛配锻造成圆棒类铸件。
根据材料的查询，我们需要将锻件进行热处理，以达到材料要求。
以下是此零件的加工工艺路线：
工序号
工序名称
工序内容
设备
工艺简图
1
下料
锯床下圆棒料Ø75mm×157mm
锯床
2
锻造
将毛胚锻成圆棒类锻件
3
热处理
退火
4
车削
车凸凹模上、下面（端面）及外圆，上、下面留0.5磨削余量
车床
5
磨平面
磨上、下平面，单边留0.2mm磨削余量
磨床
6
孔加工
以中心定位，按程序加工六个工作型孔，刃口单边留0.2mm磨削余量；钻螺钉底孔并攻螺纹
加工中心
7
热处理
保证60~64HRC
8
磨削
磨上、下面
平面磨床
9
磨削
先夹固定端，磨外圆与“Ø15”的刃口，再掉头磨削固定端外圆，达到技术要求
万能磨床
10
磨削
以“Ø15”孔中心定位磨削6个“Ø6.25”孔的刃口部分，保证位置精度要求
11
钳工精修
全面达到设计要求
12
检验
五、凸模固定板
凸模固定板属于结构类零件，它的作用最主要是起承装模具零件或将模具紧固在压力机上并与它发生直接连接系用的零件。
为了设计精度要求，大多零件需要不同的机床来进行加工才能达到精度要求，为此，凸模固定板也不例外，首先，需要下料，从零件图上可以知道下多少的料，这里我们定位186×36mm的毛坯料，接着就是进行车削加工过程。
一般情况下我们都需要留余量，按实际情况来定，这里依据表格，大约六0.25~0.3的单边余量。
调制很重要，直接影响到工件的使用寿命，依据材料我们可知需要调制到40~45HRC，磨削是达到精度要求的很好的办法，所以，一般工件精度要求很高时就需要磨床来打磨零件。
接着就是对一些孔德精加工。
最后需要检验。
加工工艺过程如下
工序号
工序名称
工序内容
设备
工艺简图
1
下料
Ø185mm×36mm
锯床
2
车削
车削外圆及上、下端面，上、下面单边留0.25mm磨削余量
车床
3
调质
保证40~45HRC
4
磨削
磨上、下平面，保证表面粗糙度要求
磨床
5
加工各种孔
找正中心，按程序对6个Ø10孔和Ø18孔进行钻孔、铰孔，保证位置精度要求；对其他孔进行钻孔、铰孔、攻螺纹
加工中心
6
钳工精修
全面达到设计要求
7
检验
结束语
利用模具来成型零件的方法，实质上是一种少切削、无切削、多工序重合的生产方法。
采用模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺，可以大大提高生产效率、保证零件质量、节约材料、降低生产成本，从而取得很高的经济效益。
因此，模具成型方法在现代工业的主要部门如机械、电子、轻工、交通和国防工业中得到了极其广泛的应用由此可见，利用模具来生产零件的方法已成为工业上进行成批或大批生产的主要技术手段，它对于保证制品质量、缩短试制周期进而争先占领市场，以及产品更新换代和新产品开发都具有决定性意义。
因此，德国把模具称为“金属加工中的帝王”，把模具工业
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