杯形件落料、拉深、冲孔、复合模设计【说明书+CAD】
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河南机电高等专科学校毕业设计(论文)任务书系 部: 材料工程系 专 业: 模具设计与制造 学生姓名: 郝玉辉 学 号: 0312310 设计(论文)题目: 杯形件模具设计 起 迄 日 期: 06年3月20日5月10日指 导 教 师: 原红玲 发任务书日期: 06年3月15日任务书填写要求1毕业设计(论文)任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写,经学生所在专业的负责人审查、系主管领导签字后生效。此任务书应在毕业设计(论文)开始前一周内填好并发给学生;2任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,不得随便涂改或潦草书写,禁止打印在其它纸上后剪贴;3任务书内填写的内容,必须和学生毕业设计(论文)完成的情况相一致,若有变更,应当经过所在专业及系主管领导审批后方可重新填写;4任务书内有关“系”、“专业”等名称的填写,应写中文全称,不能写数字代码,学生的“学号”要写全号,请规范化填写;5任务书内“主要参考文献”的填写,应按照国标GB 771487文后参考文献著录规则的要求书写,不能有随意性;6有关年月日等日期的填写,应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。如“2002年4月2日”或“2002-04-02”。毕 业 设 计(论 文)任 务 书1本毕业设计(论文)课题来源及应达到的目的:本设计的课题为转换支架,是老师从用于实际生产的众多课题中筛选出来的,具有一定的代表性和可学习性。通过对本设计的完成可使我们对模具的设计有一个初步的了解,以便使我们把所学习的理论知识能够和实际生产向结合,使我们在即将走上的工作岗位上更快的进入角色。2本毕业设计(论文)课题任务的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等):设计题目:杯形件材料:Q235料厚:1.5 内容:(1)设计说明书(2)杯形件模具装配图(3)模具各主要零件图(4)典型零件的加工工艺卡所在专业审查意见:负责人: 年 月 日系部意见:系领导: 年 月 日河南机电高等专科学校毕业生设计说明书河南机电高等专科学校材料工程系 模具设计与制造专业 毕业设计/论文设计/论文题目:杯形件落料、拉深、冲孔、复合模班 级: 模具033班姓 名: 郝玉辉指导老师: 原红玲 完成时间: 2006.05.10毕业设计/论文任务书题目:杯形件落料、拉深、冲孔、复合模 内容:(1)杯形件工艺性分析及工艺方案制定(2)完成杯形件模具装配图及全部零件图的绘制(3)完成模具主要工作零件的工艺规程编制(4)编写设计说明书原始资料: 工件名称:杯形件 工件简图:如图一所示。 图1-1:零件图生产批量:中批量 材料:Q235材料厚度:1.5mm 插图清单图1-1 产品零件图-1图3-1 排样图-3图3-2 凹模型口图-6图5-1 凸、凹模-11图6-1 总装图-15表格清单表一 主要设计计算-4表二 压力中心数据表-5表三 工作部分尺寸计算-6表四 工作部分尺寸计算-7表五 卸料弹簧的设计计算-8表六 杯形件复合模的装配-18摘要通过对制件的工艺计算及反拉深时的受力,应力及金属流动状态进行分析,设计并改进了反拉深模的结构,保证了零件尺寸的要求,消除了料厚变薄等缺陷,此模具结构简单,实用性强,提高劳动生产率,为保证模具冲裁间隙均匀性,凸模选用无机粘接剂,粘接固定,以消除制造误差,同时分析了该制件的工艺性。设计了拉深模具,并介绍了所用模具材料特点关键词 拉深模 设计 冲孔 落料 改进 AbstractThrough the technological calculation of the product and the analysis of the exerted force ,stree and metal flowing status when drawing for ward and backward,the back ward drawing die was desingal and improved in its structure,which ensured the requirement of the part dimensions and eliminated some defects such as the material thickness becoming thinner,The structure of the die for the technological process is simple and practical,it can increase the production efficiency,in order to ensure the uniformity of the blanking clearance of the die ,inorganic adhesive is used to bord and fix the punch to eliminate manufacturing errors,after an analysis of the technological property of the producte,the dimensions of the blank were determined and the drawing die for the part was designeal the characteristics of the die material were introduced at last.Key words backward drawing die design material thickness getting thinner improvement前言冷冲压是当代金属加工领域的重要手段,冷冲模是虫冲压生产中必不可少的主要工艺装配。现代工业产品的发展在很大程度上取决于冲模制造的发展水平,可以认为模具制造行业已经成为国民经济的基础工业之一。模具高级技工在冲模制造流程中的中心地位是无可替代的,他们对保证模具质量提高产品的市场竞争起着非常重要的作用。近年来国内外都在研究如何把冲压加工应用于多种小批量生产,比如简易模具的采用,生产线的合理化,以及数控冲床和模具的采用,生产线的合理化及数控冲床和冲压中心等,就是在这方面的具体应用。本设计第一章、第二章分别介绍了工艺分析及工艺方案的确定和工艺计算;第三章主要介绍了模具结构及成形设备的选择;第四章介绍了工作零部件的设计及其力的较核;第五章主要介绍了其他零部件的选择;第六章介绍了模具的总装配及其调试和试模。同时分别对设计题目的来源、设计意义、零件工艺性分析、工艺方案的确定、模具结构及成型设备的选择、工艺计算、模具结构设计及校核、加工工艺等几方面进行了阐述本设计在编写过程中得到了杨占尧、翟德梅、原红玲等几位指导老师的大力支持和帮助,再此表示诚挚的感谢,由于编者水平有限,收集资料有限,如果有不尽人意的地方,恳请读者不吝赐教,提出改进意见同学,老师的帮助与支持特在此表示衷心的感谢,由于个人水平有限,查阅资料及考虑问题不全面,所以本设计难免存在不足和缺陷,虽经核对,但是疏忽之处再所难免,所以恳请老师们能给予批评与指导。本书根据从事冷冲模模设计与制造的工程技术综合性应用型人才的实际要求,符合大专模具设计专业的毕业生毕业设计需要所编写的,对初学冷冲模设计者有一定的参考价值。 编者:郝玉辉2006年5月 毕业设计/论文说明书目录绪 论 -1第1章 零件工艺性分析1.1冲压件的结构工艺性分析-11.2冲压件的尺寸精度和表面粗糙度-11.3冲裁件的材料分析-1第2章 拟订冲压件的工艺方案2.1确定模具类型-22.2复合模设计要点-22.3拉深件的主要部分的分析-2第3章 主要设计计算3.1毛坯尺寸计算-33.2排样方式的确定及其计算-33.3拉深次数的确定-33.4冲压工序压力计算-43.5压力中心的确定及相关计算-53.6工作部分尺寸计算-63.7卸料弹簧的设计-7第4章 模具总体设计4.1模具类型的选择-94.2定位方式的选择-94.3卸料、出料方式的选择-94.4导向方式的选择-9第5章 主要零部件的设计5.1工作零件的结构设计-105.2定位零件的设计-135.3导料板的设计-135.4卸料板的设计-135.5模架及其他零部件设计-13第6章 模架总装图6.1模具各部分的装配-156.2模具的总装配-15第7章 冲压设备的选定-16第8章模具零件加工工艺-17第9章模具的装配-18设计小结-19致谢-20绪论冷冲模设计包括课程设计和毕业设计,是在冷冲模设计理论教学之后进行的实践性教学环节。其目的在于巩固所学知识,熟悉有关资料,树立正确的设计思想,掌握设计方法,培养学生的实际工作能力。通过冲模结构设计,使学生在冲压工艺性分析,冲压工艺方案论证,冲压工艺计算,冲模零件结构设计,编写技术文件和查阅技术文献等方面受到一次综合训练。中国模具工业的现状和发展模具是制造业的重要工艺基础,在我国,模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具,但长期未形成产业。直到20世纪80年代后期,中国模具工业才驶入发展的快车道。近年,不仅国有模具企业有了很大发展,三资企业、乡镇(个体)模具企业的发展也相当迅速。据不完全统计,近10年全国(未含港、澳、台统计数字,下同)模具生产及进出口发展情况。虽然中国模具工业发展迅速,但与需求相比,显然供不应求,其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面,中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距,因此,每年需要大量进口模具。中国模具产业除了要继续提高生产能力,今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面,主要是企业结构向专业化调整,产品结构向着中高档模具发展,向进出口结构的改进,中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。近年,模具行业结构调整和体制改革步伐加大,主要表现在,大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品;塑料模和压铸模比例增大;专业模具厂数量及其生产能力增加;“三资”及私营企业发展迅速;股份制改造步伐加快等。从地区分布来看,以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区,南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江,江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。 模具成型具有优质,高产,低消耗,低成本的特点。因而,在国民经济各个部门得到了极其广泛的应用。在模具成型中,塑料成型占很大的比重。由于塑料具有化学稳定性好,电绝缘性强,力学性能高,自润滑,耐磨及相对密度小等独特的优异性能,成为工业部分必不可少的新型材料。根据业内专家预测,今年中国塑料模具市场总体规模将增加13%左右,到2005年塑料模具产值将达到460亿元,模具及模具标准件出口将从现在的9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右,产值在增长,也就意味着市场在日渐扩大。 相当多的发达国家塑料模具企业移师中国,是国内塑料模具工业迅速发展的重要原因之一。中国技术人才水平的提高和平均劳动力成本低都是吸引外资的优势,所以中国塑模市场的前景一片辉煌,这是塑料模具市场迅速成长的重要因素所在。按照我国国家标准,模具共分为10大类46个小类,塑料模具是10大类中的l个大类,共有7个小类:热塑性塑料注塑模、热固性塑料注塑模、热固性塑料压塑模、挤塑模、吹塑模、真空吸塑模和其他类塑料模。塑料模的发展是随着塑料工业的发展而发展的,在我国起步较晚,但发展却很快,特别是最近几年,无论在质量、技术和制造能力上,都有很大发展。但就总体来看,与国民经济发展和世界先进水平相比,差距仍较大,一些大型、精密、复杂、高效、长寿命的塑料模具每年仍大量进口。 据悉目前全世界年产出模具约650亿美元,其中塑料模具约为260亿美元。我国1999年模具总产值245亿元其中塑料模具约为82亿元,2000年近100亿元。七类塑料模具中,注塑模具所占比例很大,约占全部塑料模具的80%左右。塑料模具的主要用户是家用电器行业、汽车、摩托车行业、电子音像设备行业、办公设备行业、建筑材料行业、信息产业及各种塑料制品行业等。目前国内年需塑料模具约130-140亿元,真中有30多亿元仍靠进口,进口量最多的塑料模具有汽车摩托车饰件模具、大屏幕彩电壳模具、冰箱洗衣机模具、通讯及办公设备塑壳模具、塑料异型材模具等。模具的CAM技术的应用、加工仿真及制造模具的计算机辅助制造(CAM)技术主要应用在数控铣削加工、线切割加工、电火花加工等方面。CAM技术尤其是在复杂模具的型腔、型芯及电极的铣削加工中起着更加重要的作用。其主要的技术特点包括:(1) 粗、精加工刀具轨迹的优化规划和NC指令的产生, (2) 刀具种类、特性和材料库的建立, (3) 切削加工工艺参数的确定, (4) 普通切削和高速切削加工的特性控制, (5) 过切检查与加工表面的精度控制, (6) 加工过程的电脑实体仿真切削, (7) 电脑控制数控机床的DNC技术及群控技术的应用等等,模具CAD集成技术的发展趋势:综上所述, 模具CAD集成技术就是应用于模具制造各个环节的计算机辅助技术和实现各环节信息集成的技术。显然, 信息集成与数据统一管理是关键。产品的信息是贯穿于设计、分析、加工、检测、装配等各个阶段, 实现各环节信息的流畅、解决数据格式的标准化及数据维护与共享是未来CAD集成技术发展的重点。PDM系统的出现为解决这一问题带来了曙光。PDM系统的实施是模具企业应用CAD集成技术的重要课题。在模具的设计制造方面, 含有丰富专家知识的智能化模具CAD/CAM系统的研究、高速切削加工及其编程等是未来研究发展的趋势。河南机电高等专科学校毕业设计论文论文题目:杯形件模具设计系 部 材料工程系 专 业 模具设计与制造 班 级 模具033 学生姓名 郝玉辉 学 号 0312310 指导教师 原红玲 2006年 5 月 10 日 河南机电高等专科学校毕业设计(论文)开题报告学生姓名: 郝玉辉 学 号: 0312310 专 业: 模具设计与制造 设计(论文)题目: 杯形件模具设计 指导教师: 原红玲 2006年 5 月9 日开题报告填写要求1开题报告(含“文献综述”)作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师签署意见及所在专业审查后生效;2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见;3 “文献综述”应按论文的格式成文,并直接书写(或打印)在本开题报告第一栏目内,本科学生写文献综述的参考文献应不少于15篇(专科生不少于10篇,不包括辞典、手册);4有关年月日等日期的填写,应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。如“2002年4月26日”或“2002-04-26”。 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告1结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,撰写1500字左右(本科生200字左右)的文献综述(包括目前该课题在国内外的研究状况、发展趋势以及对本人研究课题的启发):文 献 综 述在进行毕业设计之前,必须做好一切准备工作,而收集有关设计课题研究方面的资料、文献是最为重要的。在设计工作开始时,只有对课题研究的内容有了,充分地了解,才会有设计目的和方向;所以收集、查阅有关文献资料是必要的。在设计之前首先应该对国内外的模具发展现状和发展趋势有所了解,以便在设计过程中能够正确、合理地设计出一套模具。下面就先分析一下国内外的模具发展现状与发展趋势以及我国的模具发展现状。1.随着工业产品质量的不断提高,冲压产品的生产正呈现出多品种、少批量,复杂、大型、精密,更新换代速度快等变化特点,冲压模具也正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场的变化,随着计算机技术和制造技术的迅速发展,冲压模具设计与制造技术正在由手工设计、依靠工人的经验和常规的机械加工技术向计算机辅助设计(CAD)、数控加工中心进行切削加工、数控线切割、数控电火花等为核心的计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)技术方面转变。模具的发展现状及发展趋势如下详述:1).CAD/CAM技术的应用:CAD/CAM是一项高科技、高效益的系统工种,是模具设计与制造行业的有效辅助工具;通过它能够对产品、模具结构、成型工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。现在已经广泛地应用与模具的设计与制造加工的过程中,并还在不断地发展和创新。2).模具标准件:模具的标准化对缩短模具制造周期、提高质量、降低成本起到很大的作用。我国的模具标准化程度达到30%以下,而国外先进国家达到70%80%左右。这样,不仅有利于国内的模具制造的发展,也有利于模具的国际化发展。3).模具的制造精度:国外的制造水平能够是制造公差达到0.0030.005 mm,表面的粗糙度达到Ra 0.0002 mm以下(花10以上);我国的制造水平可以是制造公差达到0.010.02 mm,模具表面的粗糙度达到Ra0.00160.0008 mm(花78)。由此可见,如今模具技术的发展水平还是很高的,但也可以看出我国在这方面的技术与国外先进国家还有很大的差距。4).模具的使用寿命:国外的冲压模具的使用寿命,(合金钢制模)5001000万次,(硬质合金制模)2亿次;我国的冲压模具的使用寿命分别为:100400万次,60001亿次。模具的使用寿命的加长就意味着模具的制造成本降低,从而提高了生产效益。5).模具的加工制造设备:国外已经广泛地使用了数控加工中心,线切割,电火花,化学腐蚀等先进的设备,大大地提高了模具的制造周期。2.我国的模具业的发展现状:进入21世纪,随着科学技术的发展,我国的工业化程度也有了很大地提高,特别是在模具行业有了很大地发展。如:在模具设计与制造上,不但自己可以制造一些大型,精密,复杂,高效,长寿命的模具,并且能够出口到国外,打开国外的市场。但是,目前我国的冲压技术与工业发达国家相比还相当落后,主要原因是我国在冲压基础理论及成型工艺,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国家尚有相当大的差距,导致我国的模具在寿命,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。因此这就需要我们努力去研究,推动我国模具业的发展。3.在查阅、收集有关资料的时候,不仅使我对模具业的发展现状及发展趋势、模具的设计与制造技术等有了更多,更全面地了解;而且收集到了许多有关本课题的研究,与本课题相关、相似的东西,查找各种有关模具设计与制造方面的经验公式,和经验数据;通过查阅资料和文献能够将课堂上所学习到的理论知识,与实际生产当中的实例相结合去更好地成设计任务;并且使我在课程设计上有了更多的设计思路,也有了更多的考虑空间,同时也使我在设计的过程中能够从多方面地去考虑问题模具设计的合理性及对设计好的模具在工作过程中可能会出现的问题及解决办法。 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告本课题的研究思路(包括要研究或解决的问题和拟采用的研究方法、手段(途径)及进度安排等):1. 先通过收集和查阅各种文献资料和与同学老师的交流、指导,对目前国内外的模具(冲压模具)的发展状况和发展趋势进行深入的了解,预计用时间三天;2. 拿到工件的结构简图,对工件进行结构形状、尺寸精度、加工工艺性等方面作出详细地分析,并查阅相关资料看是否符合常规零件结构设计,预计用时两天;3. 经过对工件的结构工艺性分析,拟订可行的冲压工艺方案,并经过分析,研究、比较,选择一种最为合理的冲压工艺作为生产应用,估计用时间两天;4. 进行主要的设计计算,利用各种经验公式或者经验数据对冲压力(冲裁力、卸料力、总冲压工艺力),压力中心的位置,工作零部件的刃口尺寸的设计计算以及弹性卸料元件橡胶的设计,预计需用时间四天;5. 根据工件的结构,材料,生产批量来进行模具的总体设计,包括模具的类型,定位方式,卸料方式,导向方式等方面的设计;在设计中,应该综合考虑模具的安装,维修,生产效率等,预计用时间两天;6. 对模具的主要零部件进行设计,主要有凸模、凹模、定位板、卸料板、模架和导柱导套等零件,根据工作需要的强度来设计尺寸,包括各零件的图纸,预计需用时间五天;7. 模具的总装图和工作原理(有装配简图)需要用时间两天;8. 模具主要零部件的加工工艺过程(凸模、凹模、定位板、卸料板)分析与设计,预计用时间两天;9. 模具的装配与调试,预计用时两天; 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告指导教师意见:1对“文献综述”的评语:2对本课题的研究思路、深度、广度及工作量的意见和对设计(论文)结果的预测: 指导教师: 年 月 日所在专业审查意见: 负责人: 年 月 日河南机电高等专科学校材料工程系毕业设计说明书机械加工工艺过程卡片产品型号零(部)件图号1产品名称凸模零(部)件名称共(2)页第(1)页材料牌号Gr12毛坯种类锻件毛坯外型尺寸50100每个毛坯可制件数1每台件数1备注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设备工 艺 装 备工时准终单件10下料锯床下料金工G711620锻造锻成圆形金工30时效对锻件进行时效退火热40车削粗车20、5的圆柱及端面金工C0618三爪卡盘50车削精车20、5的圆柱金工C0618三爪卡盘60铣削粗铣另一端的五个面金工X50A专用铣夹具70磨削磨基准面金工M1040专用磨夹具80电火花加工凸模的工作部分D7125专用电火花加工夹具90淬火回火对凸的要加工的部分进行热处理热100研磨对凸模进行进一步的修整金工110检验设计日期审核日期标准化日期会签日期标记记数更改文件号签字日期标记处数更该文件号模具典型零件机械加工工序卡杯形件落料、拉深、冲孔、复合模1. 冲压件结构工艺性分析此工件有落料、拉深、冲孔三个工序。材料为Q235钢,具有良好的冲压性能,适合冲裁。工件结构相对简单,有个mm的孔、个mm的孔、个mm的孔、还有一个不规则的孔,孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求,最小壁厚为mm(20mm的孔与杯形件内壁之间的壁厚)。工件属于典型圆筒形件拉深,形状基本对称,对工件厚度变化也没有作要求,但是零件图上已经给出了孔心距的公差,由公差可以查得公差等级应为IT12级,尺寸精度较低,而工件总高度尺寸32mm可在拉深后采用修边达到要求,普通冲裁完全能满足要求。2.冲压工艺方案的确定 该工件包括落料、拉深、冲孔三个基本工序,可有以下三种工艺方案:方案一:先落料、再拉深、最后冲孔,采用单工序模生产。方案二:冲孔、拉深、落料级进冲压,采用级进模生产。方案三:落料-拉深-冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案一模具结构简单,但需要三道工序三副模具,成本高而生产效率低,难以满足中批量的生产要求。方案二需要一副模具,生产效率高,操作方便,工件精度也能满足要求,但是由于工件的尺寸相对较大,采用级进模生产需要较大的冲裁力,模具的尺寸相对较大,对资源产生较大的浪费,对成本的要求也较高,结构比较复杂,不易冲裁。方案三也只需一副模具,工件的精度及生产效率也较高,消除了方案二的弊端,模具制造也不困难,工件的最小壁厚也能满足要求,且冲压件质量较高,成本也较低。通过对上述三种方案的分析比较,该工件的冲压生产采用方案三为佳。3.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,又因为工件是规则的形状,所以可以根据表4.3.3的公式计算毛坯直径D,具体计算见表一。3.2排样方式的确定及其计算设计复合模,首先要设计条料的排样图,杯形件的形状具有对称的特点。没有必要直对排,直对排时材料的利用率也较低,应采用有废料直排,如图二所示的排样方法,可显著地减少废料。搭边值取1.0mm和1.2mm,条料宽度为105.8mm,步距为103.4mm,一个步距的材料利用率为59%(相关计算见表一)。查板材标准,宜选1000mm1000mm的钢板,每张钢板可剪裁为9张条料(105mm 1000mm),每张条料可冲9个工件,故每张钢板的材料利用率为52%。 图3-1:排样图3.3成形次数的确定该工件为简单的杯形件,求出h/d=34/79=0.43,根据毛坯相对厚度t/D=1.5/102.4=1.5,查表4.4.3发现h/d小于表中数值(h/d=0.840.65),能一次拉深成形,所以采用落料拉深复合冲压,因为t/D=1.5查表4.4.4可用可不用压料装置, 用压料装置,这样可选择较小拉深系数,所以用压料装置。修边余量的选择,当零件相对高度h/d很小,并且高度尺寸要求不高时,也可以不用切边工序,考虑到工件的精度,还是考虑采用切边。3.4冲压工序压力计算该模具采用正装复合模,固定卸料与顶件,采用落料、拉深、冲孔三个工序复合,冲压工艺总力的计算相对比较复杂,冲裁力已经包括了拉深中的落料力,因此在计算的时候要特别的注意,不要做重复的计算,不然就会造成不必要的资源浪费,具体冲压力的计算见表一,根据冲压工艺总力计算,计算结果并结合工件高度,初选J23-63压力机。 表一:主要设计计算项目分类项目公式结果备注毛坯毛坯直径102.4mm排样冲裁件面积6411.6mm2查表4.3.1得修边余量h=2mm ;查表2.5.2得最小搭边值a=1.2mm,a1=1.0mm;采用无侧压装置,条料与导料板间隙Cmin=1mm;n=1条料宽度105.8mm步距103.4mm一个步进距的材料利用率=59%冲压力冲裁力b375336N=641.6mm , b=300mPa拉深力b74418 N查表4.4.6的=0.50 , b=400 mPa压边力7058.7N初定=5.5mm ,查表4.4.5得=2.3 mPa卸料力18766.8N查表2.6.1得 =0.05顶件力22520.2N查表2.6.1得 0.06冲压工艺总力498099.7 N弹性卸料,上出件3.5压力中心的确定及相关计算 计算压力中心时,先画出凹模型口图,如图三所示,在图中将xoy坐标系建立在图示的对称中心线上,将冲裁轮廓线按几何图形分解成L1L11共11组基本线段,用解析法求得该模具的压力中心C点的坐标(0.15,8.54)。有关计算如表二所示。图3-2:凹模型口图表二:压力中心数据表基本要素长度L/mm各基本要素压力中心的坐标值xyL1=62.8-17.53L2=62.8025L3=62.817.53L4=15.712.515L5=15.7-12.515L6=250-10L7=25020L8=15.720-23L9=15.7-2023L10=9.422423L11=9.42-29-16合计320.040.158.54由以上计算结果可以看出,该工件冲裁力不大,压力中心偏移坐标原点O较小,为了便于模具的加工和装配,模具中心仍选在坐标原点O。若选用J23-63 冲床,C点仍在压力机模柄孔投影面积范围内,满足要求。3.6工作部分尺寸计算落料和拉深的凸、凹模的工作尺寸计算见表 所示,该工件要求不高,为简单方便,实际生产中直接按工件尺寸作拉深凸、凹模固定板以及卸料板,这种加工方法可以保证零件各个孔的同轴度,使装配工作简化,因此,工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算,具体计算见下表表三:工作部分尺寸计算尺寸及分类凸、凹模间双面间隙尺寸偏差与磨损系数计算公式结果备注落料102.4查表2.3.3得,Zmax=0.240mmZmin=0.132mm=0.35X=0.75DA=(Dmax- X)+A模具制造公差是查表2.4.1 所得,满足A+T(Zmax- Zmin)DT=(DA- Zmin)-T拉深79查表4.8.2得Z=3.3mm=0.30DA=(Dmax-0.75)+A模具制造公差是查表4.8.3所得。当零件尺寸标注在外形时,以凹模为基准DT=(DA- Z)-T表四:工作部分尺寸计算尺寸及分类尺寸转换计算公式结果备注冲孔3dT=(dA- Zmin/2)dA=(dmin+ X)dT=dA=查表2.3.3得,冲裁双面间隙Zmax =0.240 Zmin=0.132 ;磨损系数X=0.75 ,模具按IT6级、IT7级制造。校核满足A+T(Zmax- Zmin)5dT=dA=10dT=dA=20dT=dA=孔心距8LA=L/8 LA=18 LA=20LA=24LA=35LA=49LA=3.7卸料弹簧的设计卸料弹簧的设计计算见表四。选用的8根弹簧的高度务必一致,而且型号完全相同,不然会造成受力不均匀,运动产生歪斜,影响模具的正常工作。由弹簧的相关规格工具书查的,初选弹簧规格为60mm10mm20mm。具体参数是:弹簧中径D=60mm,材料直径d=10mm,节距t=20mm,FJ=4180N,HJ=27.1mm, 自由高度H0=75mm,n=3, L=848mm。表五:卸料弹簧的设计计算项目公式结果备注卸料板工作行程h工h工= h1+t+h24.5mmh1为凸模凹进卸料板的高度1mm,h2为凸模冲裁后进入凹模的深度2mm弹簧的工作行程H工H工=h工+h修8.5mmh修为凸模修磨量,取4mm弹簧自由高度H075mm由弹簧的型号及凸模的工作行程 综合考虑的弹簧的预压缩量H预 15.2mmHJ为弹簧工作极限负荷下的变形量,FJ为工作极限负荷。为每个弹簧的预压力每个弹簧承受的载荷2345.9N选用8个标准的弹簧,由卸料力计算得到校核弹簧的实际总压缩量H= + h工+h修=23.7mmHJ满足要求H弹簧实际总压缩量弹簧的安装高度H安H安=H0-H预60mm4模具总体设计4.1模具类型的选择由冲压工艺分析可知,采用复合冲压,所以模具类型为复合模。4.2定位方式的选择因为该模具采用的是条料,控制条料的送进方向采用导料板,无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销初定距,导正销精定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量,可以靠操作工目测来定。4.3卸料、出料方式的选择因为工件料厚为1.5mm,相对较薄,卸料力也比较小,故可采用弹性卸料。又因为是复合模生产,所以采用上出件比较便于操作与提高生产效率。4.4导向方式的选择为了提高模具的寿命和工件质量,方便安装调整,该复合模采用中间导柱的导向方式。5主要零部件的设计5.1工作零件的结构设计由于工件形状简单对称,所以模具的工作零件均采用整体结构,拉深凸模、落料凹模和凸凹模、冲孔凸模的结构如图 所示。 为了实现先落料,次拉深,模具装配后,应使拉深凸模的端面比落料端面低,所以图 所示拉深凸模,其长度L1可按下式计算: L1=H固+H凹-H低=20+40-5=55mm式中H固-凸模固定板的厚度,H固=20mmH凹凹模的厚度,H凹=40mmH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=5mm图三所示,凸凹模因为型孔较多,为了防止淬火变形,除了采用工作部分局部淬火(硬度58-62HRC)外,材料也用淬火变形小的CrwMn模具钢。 图5-1:凸、凹模5.1.1冲孔凸模因为所冲的孔均为圆形,而且都不属于需要特别保护的小凸模(一般指孔径小于被冲板料的厚度或直径d1mm的圆孔和面积A1mm2的异形孔所以冲孔凸模采用台阶式,一方面加工简单,另一方面便于装配与更换,又因为采用的是复合模冲裁,冲孔凸模相对比较细长,因此,必须对它的强度进行校核,采用阶梯凸模可以在相同冲压力的条件下,加长了凸模的长度,冲3 5 20的孔的凸模结构如零件图所示冲孔凸模强度校核:由于凸模形状为圆形,采用有导向的结构,所以根据以下公式校核弯曲应力,校核压应力。弯曲应力校核 L-凸模允许的最大自由长度(mm) d-凸模最小直径(mm) A-凸模最小断面(mm2) F-冲裁力(N)压应力校核 t-冲压材料厚度(mm) -冲压材料抗剪强度(Mpa) -凸模材料的许用压应力(Mpa),碳素工具钢淬火后的许用压应力一般为淬火前的1.53倍根据以上公式的特点,弯曲应力主要受到凸模最小直径d的影响,其他的条件我们无法决定,例如:b K-常数,t-材料厚度,b-冲压材料抗剪强度,因此,只要,最小的直径能满足要求,其他的都不用在校核了。通过计算,直径为3mm的凸模的最大长度为32.75mm,因此,必须采用阶梯形凸模才能满足要求。压应力主要受到凸模材料的制约,因此,必须根据-凸模材料的许用压应力选择相应的材料,根据公式计算得到,凸模材料的许用压应力600 Mpa,根据有关材料,凸模材料应选用T10A。5.1.2凹模凹模采用整体凹模,各冲裁的凹模孔均采用线切割机加工,安排凹模在模架上的位置时,要依据压力中心的数据,将压力中心与模柄中心重合,又因为冲孔凹模型孔是开在拉深凸模上,这样拉深凸模的强度受到影响,因此,在进行冲孔是必须对冲孔的凹模进行强度校核,以及最小壁厚的核实,让它尽可能的满足使用要求,又冲孔凹模厚度H=Kb=55mm,由表2.9.5查得K=0.020.35,b=35(b-凹模刃口的最大尺寸),最小壁厚为3mm(由工艺性分析可知)凹模校核公式: d-凹模型口直径(mm) d0-凹模垫板孔直径(mm) F-冲裁力(N) -许用弯曲应力通过计算得到,=30mm,为了使凹模能满足要求,我们取凹模的厚度为h=60mm.5.2定位零件的设计起粗定距的活动挡料销、弹簧、和螺塞选用标准件,规格为816。5.3导料板的设计导料板的内侧与条料接触,外侧与凹模齐平,导料板与条料之间的间隙取 1mm,这样就可确定了导料板的宽度,导料板的厚度按表2.9.7选择。因为料厚为t=1.5mm,固定导料销,因此选取H=7mm的导料板,导料板采用45钢制作,热处理硬度为40-45HRC,用螺钉和销钉固定在凹模上。导料板的进料端安装有承料板。5.4卸料部件的设计5.4.1卸料板的设计因为冲裁板料较厚(大于0.5mm)卸料力较大,采用固定卸料板,当固定卸料板兼起导料作用时,一般按H7/h6配合制造,但应保证导板与凸模之间间隙小于凸、凹模之间的冲裁间隙,以保证凸、凹模的正确配合。卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同,厚度为H卸=20mm。卸料板采用45钢制造,淬火硬度为40-45HRC。5.4.2卸料螺钉的选用卸料板上设置8个卸料螺钉,公称直径为12mm。螺纹部分为M10 10mm。卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后,应使卸料板超出凸模端面1mm,有误差是通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。5.5模架及其他零部件设计该模具采用中间导柱模架,这种模架的导柱在模具中间位置,冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。可承受较大的冲压力,为防止装模时,上模误转180度装配,将模架中两对导柱与导套作成粗细不等,以凹模周界尺寸为依据,选择模架规格。导柱d/mmL/mm分别为50300,55300;导套d/mmL/mmD/mm分别为5016063,5516063。上模座厚度H上模取65mm,上模垫板厚度H垫取10mm,固定板厚度H固取20mm,下模座厚度H下模取80mm,那么,该模具的闭合高度:H闭=H上模+H垫+L+h + H固+H垫+H下模-h2 =(65+10+116+60+20+ 10+80-2)mm=359mm式中:L冲孔凸模长度,L=116mm; h-落料凹模厚度,h=60 mm; h2-凸模冲裁后进入凹模的深度,h2=2mm 可见该模具闭合高度小于所选压力机J23-63B的最大装模高度(360mm),可以使用。6.模架总装图 通过以上设计,可得到如图所示的模具总装图,模具上模部位主要有上模板、垫板、凸模(8个)、凸模固定板、落料凹模等组成,卸料方式采用弹性卸料,以弹簧为弹性元件。下模部分由下模座、凹模板、卸料板、落料凹模等组成。冲孔废料由漏料孔漏出。 为了实现先落料、后拉深,应保证模具装配后,拉深凸模的端面比落料凹模的端面低5mm模具工作工程:将条料送入刚性卸料板下长方形槽中,平放在凹模面上,并靠槽的一侧,压力机滑块带着上模下行,凸、凹模下表面首先接触条料,并与凸模一起压住条料,先落料,后拉深,拉深结束后,继续下行冲孔,冲孔完成后,上模回程,落料后的条料由刚性卸料板从凸凹模卸下,拉深成形后的工件,在完成冲孔后,卡在小凸模上,由于小凸模的回程,拉深成形的工件在弹簧及凸凹模作用下,由凸、凹模卸下,用手工将工件取走后,将条料往前送进一个步距,进行下一个工件生产。 图6-1:总装图7.冲压设备的选定 通过校核。选择J23-63开式可倾压力机能满足使用要求。其主要技术参数如下: 公称压力:630KN 滑块行程:120mm 最大闭合高度:360mm 连杆调节长度:90mm 工作台尺寸(厚度孔径):90 230 mm 模柄孔尺寸:50mm70mm 最大倾斜角度:300发生公称压力时滑块距下死点距离: 8mm行程次数( /次min-1): 70滑块中心到床身距离: 260mm 立柱间距离:340mm 垫板厚度:80mm8.模具零件加工工艺本副模具零件加工的关键工作零件是旋转体,形状比较简单,加工主要采用车削。固定板以及卸料板,采用线切割加工技术,这些零件变得相对简单。零件的加工工艺卡片见附表9.模具的装配根据复合模装配要点,本副模具的装配选凸、凹模为基准件,先装上模,再装下模,装配后,应保证间隙均匀,落料凹模刃口面应高出拉深凸模工作面5mm,并调整间隙、试冲、返修。具体装配见表 。表六:杯形件复合模的装配序号工序工艺说明1凸、凹模预配 装配前仔细检查各凸模形状及尺寸以及凹模形孔,是否符合图纸要求尺寸精度、形状。 将各凸模分别与相应的凹模孔相配,检查其间隙是否加工均匀。不适合者应重新修磨或更换2凸模装配以凹模孔定位,将各凸模分别压入凸模固定板的形孔中,并挤紧牢固3装配下模 在下模座上划中心线,按中心预装凹模、导料板; 在下模座、导料板上,用已加工好的凹模分别确定其螺孔位置,并分别钻孔,攻丝; 将下模座、导料板、凹模装在一起,并用螺钉紧固,打入销钉4装配上模 在已装好的下模上放等高垫铁,再在凹模中放入0.12mm的纸片,然后将凸模与固定板组合装入凹模; 预装上模座,划出与凸模固定板相应螺孔、销孔位置并钻铰螺孔、销孔; 用螺钉将固定板组合、垫板、上模座连接在一起,但不要拧紧; 将卸料板套装在已装入固定板的凸模上,装上弹簧和卸料螺钉,并调节弹簧的预压量,使卸料板高出凸模下端约1mm; 复查凸、凹模间隙并调整合适后,紧固螺钉; 安装导正销、承料板; 切纸检查,合适后打入销钉。5试冲与调整装机试冲并根据试冲结果作相应调整设计总结 通过这次毕业设计使我从新系统的复习了所学的专业知识同时也巩固了先前学到的知识,同时感触最深的是,所学知识只有在应用中才能在更深刻理解和长时间记忆。对一些原来一知半解的理论也有了清楚的认识。特别是原来所学的一些专业基础课:如机械制图、模具材料、公差配合与技术测量、塑料模具设计与制造等有了更深刻的理解,使制造的模具既能满足使用要求有不浪费材料,保证了工件的经济性,设计的合理性。通过塑料模手册、模具制造简明手册、模具标准应用手册等了解到许多原来未知的知识。由于能力有限,设计中难免有疏漏之处,恳请老师给予指正。我在此衷心谢谢原老师的大力帮助与指导。 此模具为简单的拉深模,此模具结构简单、安装方便,采用了刚性卸料,且此模具生产成本低,生产效率高,适用于大中小型企业及大批量生产。本次设计我查阅了大量的资料,特别是有关冷冲模方面的。这无疑拓宽了我在这方面的知识,对今后的发展将会起到一定的帮助,通过翻阅大量的模具书籍,使我对模具设计有了近一步的了解,在其方法上有了深刻的体会,由于本设计设及模具的安装、调试等知识,在查阅过程中又从新对它们进行了一遍系统的复习,进一步加强了所学知识。使它们系统化和结构化。限于水平和经验,本设计的缺点和不足之处在所难免,希望老师和同学提出批评和建议。总之,通过这次毕业设计使我认识到学与用之间还差很多。对于论文中存在的缺点和错误敬请老师批评指正。致 谢本次毕业设计是在原红玲老师的指导下完成的,原老师除了给出了参考题目外,又帮助解释论文格式。在设计论文的过程中,又帮助分析题目,给出具体的设计方案和思路,分析设计过程中存在的问题和解决方法,并帮助找到相关方面的书籍。同时在本设计中得到了翟老师,杨老师的帮助,对于老师门给与的热情帮助,再次表示衷心的感谢!在完成本论文的过程中还得了广大同学的热情帮助,才使论文得以顺利完成。在此对各位老师和同学们表示衷心的感谢!由于本人能力有限,论文中难免存在一些漏洞,还请指导老师加以指正。参考文献1、刘建超 张宝忠 主编。冲压模具设计与制造。高等教育出版社2、翟德梅 主编。模具制造技术 3、薛翔 主编。冲压模具与制造 化学工业出版社。4、许发樾 主编 模具标准应用手册 机械工业出版社5、冯炳尧 朝泰荣 蒋文森 主编 模具设计与制造简明手册,(第二版)。上海科学技术出版社,19986、陈锡栋 主编。实用模具技术手册。 7、许发樾 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