灯罩设计说明书.docx

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灯罩设计说明书

一、序言

本书是对灯罩冲压工艺及模具设计的详细说明。

在编写上，侧重各工艺方法的特点。

本次设计以培养学生从事模具设计与制造工作能力为核心，将模具成型加工原理、设备、工艺、模具设计与制造有机结合在一起，实现理论与实际相结合，突出实用性，综合性，先进性。

正确掌握并运用冲压工艺参数和模具工作部分的集合形状和尺寸的综合应用，以提高我的模具设计的应用。

本专业以培养学生从事模具设计与制造工作能力的核心，将模具成型加工原理、设备、工艺、模具设计与制造有机结合在一起，实现理论与实际相结合，突出实用性，综合性，先进性。

正确掌握并运用冲压工艺参数和模具工作部分的集合形状和尺寸的综合应用，以提高我的模具设计的应用。

在以后的生产中，研究和推广新工艺，新技术。

提高模具在生产生活中的应用，并进一步提高模具设计水平。

由于编者水平有限，本书不足之处在所难免，敬希读者不吝指正，谢谢！

二、灯罩冷冲压成型工艺分析

产品制件图

根据附图一的二维尺寸，利用PRO/E钣金造型建立产品制件图，图1所示即为灯罩的3D制件。

该制件运用旋转拉深壁作出制件主体造型，然后利用拉深去除材料作出制件中Φ26.5、Φ4.5和Φ3.5的圆孔，即可成型。

图1

该产品为灯罩，材料为08F钢，厚度为1mm，制件尺寸精度为IT14级。

制件形状较为简单，是大批量生产，属于普通冲压件。

冲压工艺性分析：

该产品材料为08F钢，厚度为1mm，08F钢是优质碳素结构钢，易于拉深成型，具有良好的冲压性能。

该制件为圆锥拉深件，其外形尺寸如图2所示。

拉深的高度h=50，大端直径为d=Φ70，锥形件相对高度h/d=50/70≈0.714<0.8，属于中等深度拉伸件。

由于锥形件大端与小端直径差为70/40-1≈0.59=59%，两端直径相差较大，故拉伸件不能一次成型，且拉深中应有中间近似形状。

制件孔在拉深变形区内，为防止孔变形，必须保证先拉深再冲孔。

制件中间孔Φ26.5与孔Φ3.5的孔边距为1.5mm，防止孔边断裂，应该注意这些孔的冲裁。

该制件的尺寸均未标注公差，对于非圆件按国家标准非配合尺寸的IT14级精度来处理，圆形件按IT10级处理。

该制件属于普通冲压件，一般冲压工艺可以满足其精度要求。

图2

三、冲压工艺方案的确定

工艺方案

该制件包括落料、拉深、冲孔、切边四个基本工序，初步选定有以下几种方案。

方案一：

落料、拉深近似锥形件复合——二次拉深成尺寸要求——冲孔、切边复合。

如图3所示：

a）落料、一次拉深

b）二次拉深

c）冲孔、切边

图3

方案二：

落料、拉深成近似锥形件复合——二次拉深成尺寸要求——冲孔Φ26.5与2*Φ3.5——冲孔3*Φ4.5、切边复合。

如图4所示

a）落料、一次拉深b）二次拉深

c）冲孔d）冲孔、切边

图4

方案三：

落料、拉深成近似锥形件复合——二次拉深、冲孔Φ26.5——冲孔2*Φ3.5、孔3*Φ4.5、切边复合。

如图5所示

a）落料、一次拉深

b）二次拉深、冲孔

c）冲孔、切边

图5

冲压工艺方案分析：

毛坯展开直径D

外形尺寸如图6

图6

方案一：

工序1：

落料，下料尺寸Φ130mm*1mm。

拉深成近似锥形件（如图7所示）。

工序2：

二次拉深成锥形件尺寸要求。

工序3；冲孔Φ26.5、2*Φ3.5、3*Φ4.5，切边

中间孔Φ26.5与孔3*Φ4.5同一工序冲裁出，生产效率高。

但是由于孔Φ26.5与孔Φ3.5孔边距仅为1.5mm，过小，凸模安装不方便，且可能影响孔的工艺性，故不采用方案一。

方案二：

工序1：

落料，下料尺寸Φ130mm*1mm。

拉深成近似锥形件（如图7所示）。

工序2：

二次拉深成锥形件尺寸要求。

工序3：

冲孔Φ26.5、2*Φ3.5。

工序4：

冲孔3*Φ4.5、切边。

中间孔与凸缘上的孔分开冲，凸模安装较方便，但生产效率低，故不予采用。

方案三：

工序1：

落料，下料尺寸Φ130mm*1mm。

拉深成近似锥形件（如图7所示）。

工序2：

二次拉深成锥形件尺寸要求、冲孔Φ26.5.

工序3：

冲孔2*Φ3.5、3*Φ4.5，切边。

工序较少，所有小孔同一工序冲裁出，能保证孔的工艺性，生产效率高。

且凸模制造安装方便，故采用方案三。

图7

四、排样图设计及材料利用率计算

排样搭边查文献【1】表2-13得：

工件件搭边a=0.8,侧面搭边a1=1.0

条料宽B=130+2*（1+0.7）+0.5-0.7=133.2

排样图如图8所示

图8

材料利用率：

查文献【1】公式2-21

式中A——冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）（mm2）；

n——一个进距内冲件数目；

B——条料宽度（mm）；

h——进距（mm）；

确定是否使用压边圈:

根据毛坯相对厚度100t/D=100×1/130=0.77

查文献【1】表4-18可知不用压边圈。

根据毛坯相对厚度100t/D=0.77

拉深件相对高度h/d=50/70=0.71<0.8

材料相对厚度t/D=1/130=0.008=0.8%<1.5%

锥形件大端与小端直径差为70/40-1≈0.59=59%

可知该制件为中等深度拉深件，需先拉成近似锥形，再拉深成型。

五、工序压力计算及压力中心确定

拉深力查文献【1】P157公式

式中K——修正系数

查文献【1】表4-20得K=0.4；F拉=0.4×3.14×130×1×400=65312N

落料冲裁力查文献【1】公式2-2;

式中L——冲裁件周边长度（mm）；

t——材料厚度（mm）

σb——材料的抗拉强度（MPa）；

工序一：

拉深力：

查文献【1】表4-20得K=0.4；F拉=0.4×3.14×130×1×400=65312N

落料冲裁力：

周长L=130×π=408.2

查文献【2】表D-22得：

08钢的抗拉强度取σb=400MP；

工序二：

拉深力：

查文献【1】表4-20得K=0.4；F拉=0.4×3.14×130×1×400=65312N

落料冲裁力：

周长L=26.5×π=83.21

查文献【2】表D-22得：

08钢的抗拉强度取σb=400MP；

工序三：

冲裁力：

周长L=

查文献【2】表D-22得：

08钢的抗拉强度取σb=400MPa；

式中K卸查文献【1】表2-2可知

：

采用弹性卸料装置和下出料方式

压力中心的确定：

由于制件除去3*Φ4.5三个孔外，毛坯和各工序件均为轴对称图形，而且只有一个工位，所以压力中心即为3个Φ4.5孔的压力中心

所以压力中心如图9所示

图9

六、冲压设备的选择及校核：

由于该制件较小，且精度要求不高，故选择开式可倾压力机。

它具有工作台面三面敞开，操作方便，成本低廉的优点。

根据

选择分别选择公称力250KN、100KN、160KN的压力机，型号为J23-25、J23-10、J23-16。

校核：

只需校核拉深压力机

深拉深时，

将数据代入上式，得出工序一250KN压力无法满足要求，改选400KN压力机，

工序二100KN压力机无法满足要求，故改选160KN压力机。

最终确定压力机为J23-40、J23-16。

七、模具工作零件刃口尺寸及公差的计算

落料凸、凹模

刃口尺寸：

由于是落料件，首先确定凹模刃口尺寸

双面间隙查文献【1】表2-7可知Zmin=0.050，Zmax=0.080

根据未注圆公差取国家标准非配合公差IT10查文献【1】表2.4可知Δ=0.160

查文献【1】公式（2-11）

之中Ad——凹模刃口尺寸（mm）；

A——工件标称尺寸（mm）；

Δ——工件公差（mm）；

δb——凹模制造偏差（mm），δb=Δ/4；

凹模磨损尺寸变大：

凸模尺寸按照凹模尺寸配制，保证双面间隙Zmin~Zmax=0.050~0.080

切边凸、凹模

刃口尺寸：

由于是落料件，首先确定凹模刃口尺寸

双面间隙查文献【1】表2-7可知Zmin=0.050，Zmax=0.080

根据未注圆公差取国家标准非配合公差IT10查文献【1】表2.4可知Δ=0.140

切边凹模形状如图10所示

图10

冲孔Φ26.5凸、凹模：

刃口尺寸：

由于是冲孔件，首先确定凸模刃口尺寸

双面间隙查文献【1】表2-7可知Zmin=0.050，Zmax=0.080

根据未注圆公差取国家标准非配合公差IT10查文献【1】表2.4可知Δ=0.084

查文献【1】公式（2-11）

之中Ap——凸模刃口尺寸（mm）；

A——工件标称尺寸（mm）；

Δ——工件公差（mm）；

δp——凹模制造偏差（mm），δp=Δ/4；

凸模磨损尺寸变小：

凹模尺寸按照凸模尺寸配制，保证双面间隙Zmin~Zmax=0.050~0.080

冲孔Φ4.5凸、凹模：

根据未注圆公差取国家标准非配合公差IT10查文献【1】表2.4可知Δ=0.048

凹模尺寸按照凸模尺寸配制，保证双面间隙Zmin~Zmax=0.050~0.080

冲孔Φ3.5凸、凹模：

根据未注圆公差取国家标准非配合公差IT10查文献【1】表2.4可知Δ=0.084

凹模尺寸按照凸模尺寸配制，保证双面间隙Zmin~Zmax=0.050~0.080。

拉深凸、凹模

拉深间隙：

查文献【1】表4-21可知Z=1.1t=1.1×1=1.1

按外形尺寸，拉深凸凹模工作部分查文献【1】P163公式；

根据未注圆公差取国家标准非配合公差IT10查文献【1】表2.4可知Δ=0.10

查文献【1】表4-23可知δp=0.03，δd=0.05

图11

将数据代入计算得：

凹模尺寸：

凸模尺寸：

按内形尺寸，拉深凸凹模工作部分查文献【1】P163公式；

凸模尺寸：

凹模尺寸：

根据未注圆公差取国家标准非配合公差IT10查文献【1】表2.4可知Δ=0.12

查文献【1】表4-23可知δp=0.03，δd=0.05

将数据代入计算得

凸模尺寸：

凹模尺寸：

拉深凸凹模圆角：

圆角按制件要求R=2

拉深工作行程=50

八、模具零件的选用、设计及计算

凹模

凹模厚度：

根据文献【1】P224，高度H=Kb

式中b——冲压件最大外形尺寸

K——系数考虑板材厚度的影响，其值可查表8-1。

查文献【1】表8-1得K=0.22

代入数值得H=0.22×98=21.56，故凹模高度取22mm。

凹模壁厚B=1.5×22=33mm。

凹模长宽尺寸：

根据文献【1】可知壁厚B=31故凹模长宽均为33+98=164。

刃壁高度：

根据冲件料厚t≤3mm，刃壁高度h0=3mm

模架的选择

选用铸铁对角滑动导柱模架。

根据凹模尺寸查文献【3】表5.1-2选择

上模板：

160×160×40；下模板：

160×160×45；

导柱：

28×17032×170；导套：

28×100×3832×100×38；

上模板、下模板、导柱、导套、分别查文献【3】表5.1-12、5.1-13、5.1-36、5.1-39获得设计尺寸。

凸模

凸模长度：

式中h1——凸模固定板厚度（mm）；

h2——卸料板厚度（mm）；

a——附加长度，它包括凸模的修模量、凸模进入凹模的深度及凸模固定板与卸料板的安全距离等。

可取10~20mm，取20mm。

代入数据可得

孔Φ3.5L=77mm

孔Φ4.5L=30mm

孔Φ26.5L=78mm

凸凹模

凸凹模高度：

H=h=50

卸料板

根据材料厚度：

t=1，选择弹性卸料板。

卸料板厚度：

查文献【2】表14-10可知h0=10

卸料板长宽尺寸与凸凹模一致。

卸料板工作行程：

H3=（t+1）=2

卸料螺钉

查文献【3】表5.2-63选择L=55；d=M8

查文献【1】P255

卸料窝高度：

式中h——卸料板行程（mm）；

a——修磨量（mm），一般去5mm；

dk——卸料螺钉头高度（mm）查文献【3】5.2-62可知dk=6mm；

b——安全间隙（mm）一般取2~6mm；

代入数据得H=15~19

卸料窝高度核算

式中H1——上模板厚度（mm）；

H2——凸凹模厚度（mm）；

c——开模后凸凹模藏入卸料板的距离（mm）一般为一个板料厚度；

H3——卸料板厚度（mm）；

L——卸料螺钉杆长度（mm）查文献【3】5.2-16选择L=55；

代入数据得H=19满足所选螺钉长度要求，定卸料螺钉窝深H=19

弹簧

根据F卸=8990N初选4个弹簧，此时每个弹簧负担的卸料力里为747.5N。

冲裁时弹簧的总压缩量为

式中h1——弹簧的预压量（mm）；

h2——卸料板的工作行程（mm）；

h3——修磨量（mm）同上取5mm；

代入数据得H1=h1+7

查文献【9】表4-36得弹簧直径d=6mm中径D=20mm，工作极限负荷Fj=3000N,自由高度h0=65mm；工作极限负荷下变形量hj=19.32mm。

该弹簧在预压量h1时，卸压力达747.5N，即

mm

故H总=（7+11.79）mm

弹簧装配高度h装=h0-h1=（65-11.79）=53.21mm

模柄

查文献【2】表C-1可知压力机模柄孔为Φ30×55

查文献【8】表10-45可知模柄各项尺寸

内六角螺钉

该副模具有三种规格的内六角螺钉。

尺寸查询文献【6】附表19

校核压力机闭合高度

模具闭合高度为

式中h1——上模板厚度（mm）；

h2——下模板厚度（mm）；

h3——凹模厚度（mm）；

h4——凸模固定板厚度（mm）

h5——卸料板厚度（mm）

a——附加长度（mm）

代入数据得H=190mm

查文献【2】可知压力机Hmax=220mmHmin=（220-60）=160mm

故该模具设计闭合高度符合压力机要求。

九、模具装配图

图12冲孔、切边复合模

1—下模板2、12、17、18—圆柱销3—凹模4—定位板5—凸凹模6、13、19—内六角圆柱头螺钉

7、21—凸模8—切边凹模9—卸料板10—垫板11—上模板14—卸料螺钉15—模柄16—弹簧

20—凸模固定板22—导柱23—导套

十、冷冲压工艺卡

福建工程学院

冷冲压工艺过程卡片

产品图号

零件图号

文件编号

产品名称

灯罩

零件名称

共页

第页

材料牌号

材料规格

毛坯尺寸

每毛坯

件数

毛坯重量

辅助材料

08F

Φ98×83×1

Φ130×1

6

工序号

工序名称

工序内容

加工简图

设备工装

工时

1

下料

剪板机上剪裁133.2×800

剪板机

2

落料、拉深　

落Φ130*1的了，并拉深成如图所示形状.

J23-40　

3

拉深、冲孔　

拉深成尺寸要求，冲孔Φ26.5

J23-16　

4

冲孔、切边

冲孔Φ4.5、Φ3.5，切除多余材料

J23-16

5

　检验

按产品图纸检验　

标记

处数

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签字

日期

标记

处数

更改文件号

签字

日期

设计（日期）

班级/学号

标准化（日期）

会签（日期）

审核（日期）

　王振福（09-12-22）

材料0601/1506101127

十一、设计心得

通过两个星期的冲模设计，是对以前所学知识的综合运用，做到学有所用，强化了CAD的应用能力。

既检验了自己的学习，也锻炼了自己的能力，巩固了所学的冲压知识，对以前感到困惑的知识点，通过此次设计，得到了解决。

同时感谢陈胤老师的细心指导和耐心答疑及同学的帮助。

谢谢！

参考文献

1.姜奎华主编。

冲压工艺与模具设计。

北京：

机械工业出版社，1998

2.冲模设计手册编写组编著。

冲模设计手册。

北京：

机械工业出版社，1999

3.肖祥芷、王孝培主编。

中国模具工程大典.第4卷。

北京：

电子工业出版社，2007.3

4.杨占尧、杨安民主编。

冲压模典型结构100例。

上海科学技术出版社，2008

5.邢闽芳主编。

互换性与技术测量。

清华大学出版社，2007

6.朱冬梅、胥北澜主编。

画法几何及机械制图.北京高等教育出版社，2000

7.杨占尧主编。

冲压模具典型结构图例。

北京：

化学工业出版社，2008

8.曹立文、王东、丁海娟、郭士清编。

新编实用冲压模具设计手册。

人民邮电出版社，2007

9.薛啟翔编著。

冲压模具设计和加工计算速查手册。

北京：

化学工业出版社2007