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1、带凸缘拉深件模具设计摘 要拉深是利用模具使平板毛坯变成为开口的空心零件的冲压方法，用拉深工艺可以制成筒形、阶梯形、锥形、抛物面形、盒形和其他不规则形状的薄壁零件，其中又以筒形件简单和多见，而有凸缘筒形件又分为宽凸缘和窄凸缘件。只有加强拉深变形基础理论的研究，才能提供更加准确、实用、方便的计算方法，才能正确地确定拉深工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决拉深变形中出现的各种实际问题，从而，进一步提高制件质量。在拉深工艺设计时，必须知道冲压件能否一次拉出，这就引出了拉深系数的概念。拉伸系数决定于每次拉深时允许的极限变形程度。在多次拉深中，对于宽凸缘拉深件，则应在第一次拉深时，就拉成；零件所要
2、求的凸缘直径，而在以后各次拉深中，凸缘直径保持不变。为了保证以后拉深时凸缘不变形，宽凸缘拉深件首次拉入凹模的材料应比零件最后拉深部分实际所需材料多3%5%,这些多余材料在以后各次拉深中，逐渐将减少部分材料挤回到凸缘部分，使凸缘增厚，从而避免拉裂。关键词：筒形，模具设计，拉深，冲压 AbstractThe extension is a mould to make the plate blank into the stamping method for hollow parts of the opening, thin-walled parts with deep drawing process
3、can be made into a cylinder shape, ladder shaped, cone, parabolic, box and other irregular shapes, and the case of cylindrical parts simple and rare, and flange cylindrical parts is divided into wide flange and narrow flange.Only by strengthening the basic theory research of deformation calculation
4、method of drawing, can provide more accurate, practical and convenient, can correctly determine the geometry and size of drawing process parameters and working parts of die, to solve the actual problems, drawing deformation in order to further improve the quality of workpieces.In the process design
5、of deep drawing, must know whether a stamping out, this leads to the concept of drawing coefficient. Limit drawing coefficient depends on each drawing the allowable deformation degree. Many in the drawing, for wide flange drawing parts, should be in the first drawing, pull into; the diameter of the
6、flange parts required, and after each time depth, the diameter of the flange remain unchanged. In order to ensure the flange without deformation after drawing, wide flange drawing parts for the first time into the die material should be better than the last part of the actual parts drawing materials
7、 needed for multiple 3%5%, these extra materials after various times of deep, gradually will reduce part material out back to the flange portion, the flange thickened, so as to avoid cracking.Keywords: cylinder, mold design, drawing, stamping目录摘 要IIAbstractIII前言1第1章 加工零件的工艺分析31.1零件分析31.2冲压件的工艺分析31.3
8、制定冲压工艺方案4第2章 模具总体设计62.1模具类型的选择62.2操作方式62.3卸料、出件方式62.3.1卸料方式62.3.2出件方式6第3章 模具设计计算73.1工艺参数的确定及计算73.2确定拉伸次数73.3排样及材料的利用率83.3.1排样方法83.3.2材料的利用率9第4章 冲压模具设计94.1确定冲压类型及结构形式94.2计算工序压力、选择压力机94.2.1落料力94.2.2卸料力94.2.3拉伸力104.2.4压边力104.3. 计算模具压力中心104.4. 计算模具零件主要工作部分刃口尺寸11第5章 模具零件的选用125.1模架的选择125.2冲压设备的选用12第6章 模具制
9、造技术要求136.1表面粗糙度及标准136.2配合要求14第7章 编写技术条件15第8章 设计并绘制模具总装图及选取标准件17毕业设计小结18结论19参考文献21前言冲压模具在实际工业生产中应用广泛。在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。随着当今科技的发展，工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动送料技术也投入到实际的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。模具，做为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件，具
10、有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自动化的特点。研究和发展模具技术，对于促进国民经济的发展具有特别重要的意义，模具技术已成为衡量一个国家产品制造技术的重要标志之一，随着工业生产的迅速发展，模具工业在国民经济中的地位日益提高，并在国民经济发展过程中发挥越来越大的作用。设计出正确合理的模具不仅能够提高产品质量、生产率、具使用寿命，还可以提高产
11、品经济效益。在进行模具设计时，必须清楚零件的加工工艺，设计出的零件要能加工、易加工。充分了解模具各部件作用是设计者进行模具设计的前提，新的设计思路必然带来新的模具结构。随着近代工业的发展，冷冲压技术得到迅速发展。纵观整个现代模具技术的发展，我们可以看出模具制造技术总是向着高新方向发展，并且伴随有人工转向自动化方向发展。总而言之，模具设计与制造将会彻底的摆脱主要依靠人工的生产方法，这样才能使模具制造更合理化，结构更简化，精度更高，为将来各行业的发展提供新的活力。 第1章 加工零件的工艺分析1.1零件分析零件简图如图1-1所示：图1-1 零件图1.2冲压件的工艺分析该零件类似于餐盒结构，如图1-1
12、所呈现的是带凸缘的盒形件，材料的厚度：t=1mm，拉伸工艺完成后厚度不变，零件底部圆角半径为R6，尺寸公差为自由公差，满足拉伸工艺中对精度等级的各项要求。1、材料：08钢为优质碳素结构钢，属于深拉深级别钢，具有良好的深拉成形性能、焊接性以及压力加工性，主要用于工程结构和受力较小的机械零件。综合评适合冲裁加工。2、工件结构：此工件为盒形带凸缘拉伸件，拉伸高度不大，孔在底部并且不在拉伸变形区域。3、尺寸精度：零件图上工件高度 ，工件外轮廓，属于IT14尺寸精度，一般冲压均能满足精度要求。1.3制定冲压工艺方案从零件的结构特点以及冲压变形特点来看，该零件冲压工序性质有拉深和落料两种。根据工序性质可能
13、的组合情况，该零件可能的冲压方案有：方案一：先落料、拉深。采用单工序模生产。方案二：落料、拉深复合冲压。采用复合模生产。方案三：拉深、落料连续冲压。采用级进模生产。表1-1 各类模具结构及特点比较模具种类比较项目单工序模（无导向）（有导向）级进模复合模零件公差等级低一般可达IT13IT10级可达IT10IT8级零件特点尺寸不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度较厚小零件厚度0.26mm可加工复杂零件，如宽度极小的异形件形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达3mm零件平面度低一般中小型件不平直，高质量制件需较平由于压料冲件的同时得到了较平，制件平直度好且具有良好的剪切断面生产效率低较
14、低工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低安全性不安全，需采取安全措施比较安全不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本低比无导向的稍高冲裁简单的零件时，比复合模低冲裁较复杂零件时，比级进模低适用场合料厚精度要求低的小批量冲件的生产大批量小型冲压件的生产形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产根据分析结合表分析：方案一：这个方案是分步骤，一步一步实现工艺，先进行落料，再进行拉伸，最后到修边，这项工艺就是结束了整个工艺流程，需要设计计算出拉伸模以及配合的尺寸，这样一来需要大量的工作量，且零件拉伸定位较困难。所以不采
15、用方案一来制造模具。方案二：复合模具就是没有中间的取放过程，提高了生产时的效率，虽然方案二较方案一复杂，但是节约了模具的成本，而且加工精度较高，能够保证零件加工精度要求，在冲裁时，零件处于受压状态，零件表面平整。方案三：是利用一个叫做料带是连续模生产，大大提高了生产的效率，但是模具成本也相对方案二较高，方案二和方案三都能满足冲裁精度要求，但是就方案三而言，设计时模具零件的设计较为复杂，模具的制造周期比较长。综上所述，为了满足零件制造的精度要求，以及年产量，采用方案二复合模生产。第2章 模具总体设计2.1模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用复合模具方式冲压，所以模具类型为复合模。2.2操作方式
16、零件的生产批量为大批量，但合理安排生产可以提高生产效率。根据零件本身的条件要求可用自动送料方式，既能满足生产要求，又可以降低生产成本，提高经济效益。2.3卸料、出件方式 2.3.1卸料方式 由于工件平直度较高，料厚为1mm相对较薄，卸料力不大，由于弹压卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸料板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面，故可采用刚性卸料即可满足要求。2.3.2出件方式 因采用复合模生产，故采用顶杆向下运动推出制件，操作方便，设计简单。第3章 模具设计计算3.1工艺参数的确定及计算 (1).确定是否加修边余量 由于毛坯的各项异性和模具间隙不均匀等因
17、素的影响，拉伸后工件的边缘不整齐，甚至出现突耳，需在拉伸后进行修边，所以在计算毛坯料直径时，要确定是否增加修边余量。 由于其工件相对高度h/d=14/84=0.170.5，所以不需要加修边余量。(2) .计算毛坯直径D 由以下公式得：D= 依图df=84mm,rd=5mm,h=13mm，d=43mm,rp=6mm代入上式得： D= 92mm (3)确定是否需要压边圈根据坯料相对厚度：t/D=1/92=0.12,采用压边圈。3.2确定拉伸次数由于拉伸件的高度与其直径的不同，有的拉伸件可以用一次拉伸制成，而有的高度大的拉伸件，则需要多次拉伸才能完成。所以根据工件的相对高度（h/d）和毛坯的相对厚度
18、（t/D）的大小确定拉伸次数。差表可知，由于工件相对高度0.17小于一次拉伸时的相对高度0.570.7，则可以一次拉伸。3.3排样及材料的利用率3.3.1排样方法冲裁件在板料，带料或条料上的布置方法称为排样。合理的排样是降低成本和保证冲件质量及模具寿命的有效措施。应考虑以下原则：1、 提高材料的利用率（不影响冲件的使用性能的前提下可适当改变冲件形状）2、 合理排样可使操作方便，劳动强度低。3、 模具结构简单寿命长4、 保证冲件质量和冲件对板料纤维方向的要求根据零件的形状和排样方法确定为直排排样，如下图所示：图3-3 排样图按照图3-3可知：零件布距S=123.5mm 条料的宽度B=D+2*a=
19、96mm3.3.2材料的利用率衡量材料的经济利用率的指标是材料的利用率。 第4章 冲压模具设计4.1确定冲压类型及结构形式在冲压工艺性分析后拟定冲压工艺方案时选择复合模，又因零件的几何形状简单对称，复合模结构简单，操作方便，又可直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸件可靠，便于操作，所以模具类型为少废料复合模。4.2计算工序压力、选择压力机在冲裁模具设计过程中，冲压力是指落料力、卸料力、拉伸力、压边力、冲孔力、切边力和推件力的总和，它是冲裁时选择压力机，进行模具设计，校核强度和刚度的重要依据。4.2.1落料力 4.2.2卸料力 4.2.3拉伸力材料强度极限 4.2.4压边力单位压边力P=2.5M
20、Pa 总冲压力为： 从满足冲压力要求看，选用160KN规格的压力机，其主要技术参数为: 公称压力：160KN 滑块行程：70mm 最大封闭高速：220mm 最大封闭调节量：140mm4.3. 计算模具压力中心模具的压力中心就是冲裁力合力的作用点。冲模压力中心应尽可能和模柄轴线以及压力机滑块中心线重合，以使冲模平稳工作，减少导向件的磨损，从而提高模具的寿命。冲模压力中心的求法，采用求平行力系合力的作用点方法。由于绝大部分冲裁件沿冲裁轮廓线的断面厚度不变，轮廓部分的冲裁力与轮廓长度成正比，所以，求合力的作用点可化为求轮廓线的中心。由下图可知，压力机的中心就在圆心上。图4-3 压力机中心4.4. 计
21、算模具零件主要工作部分刃口尺寸表4-4 凸凹模制造间隙表1、 落料刃口尺寸计算 凹模刃口尺寸按照凸模实际尺寸配制，保证间隙值0.10.4mm。2、刃口尺寸计算 冲孔凸模、凹模采用分开加工的方法配制加工。第5章 模具零件的选用5.1模架的选择模架的选择应从三方面入手：依据产品零件精度，模具工作零件配合精度，高低确定模架精度；根据产品零件精度要求，形状，板料送料方向选择模架精度；根据凹模周界尺寸确定模架的大小规格。选择模架规格：导套：25mmX85mmX33mm导柱：28mmX150mmX40mm模座厚度H上模=35mm，上模垫板厚度H垫=10mm，凸凹模固定板厚度H凸、凹=18mm，卸料板厚度H
22、卸=10mm，凹模板厚度H凹=21mm，凸模固定板厚度H凸=15mm，下垫板厚度H垫=8mm，下模座厚度H下模=40mm模具闭合高度H为：H=H上模+H垫+H凸、凹+H卸+H凹+H凸+H垫+H下模+h=175.5mm5.2冲压设备的选用通过较核，选择开式双柱可倾式压力机J2316能满足使用要求。其主要技术参数如下：公称压力：160KN滑块行程：70mm最大闭合高度：220mm工作台尺寸（前后左右）：710mm480mm 模柄孔尺寸：50mm70mm最大倾斜角度：300第6章 模具制造技术要求设计模具时，应根据模具零件的功能和固定方式及配合要求的不同，合理选用其公差配合、形位公差及表面粗糙度。否
23、则，将不仅直接影响模具的正常工作和冲压件的质量，而且也影响模具的使用寿命和制造成本。6.1表面粗糙度及标准为了较少金属流经模腔的阻力，降低摩擦和避免发生粘滞现象，模具表面必须非常光洁，并应对整个模腔进行仔细研究。表6-1 模具零件粗糙度粗糙度使用范围配合面零件部件Ra0.21.抛光的成形面及表面2.精密配合的滑动面凸模成形端部，工作面圆角，导柱导套滑动面Ra0.41.凸模2.凹模工作表面，行腔表面、圆角，高精密导柱和导套的压入面Ra0.81.零件的固定和支撑表面凹模夹持固定，尾部端面和非工作不分；凹模的外表面和上下表面；垫板和垫块平面；凹模支承的断面及外表面2.工作部分滑动表面顶料杆与凹模；环
24、形顶出器与凸模和凹模一般精度的导柱、导套的滑动表面3. 密合表面横向分割凹模的接触面4. 导向表面凸凹模自身导向的滑动面5. 过盈配合和过度配合的紧固表面凸模与固定套，组合凹模的压配合面Ra1.6一般配合部位非配合的滑动表面支承面模柄表面、销孔、顶杆、打料杆的滑动面，模板，模低平面6.2配合要求模具中常用零件的公差配合要求见下表6-2。序号配合零件名称配合要求序号配合零件名称配合要求1导柱、导套分别与模板H7/r67固定挡料销与凹模H7/h6H7/h62导柱与导套H7/h6H6/h58活动挡料销与卸料板H9/h8H9/h93导板与凸模H7/h69初始挡料销与导料9/f84压入式模柄与上模板H7
25、/m610侧压板与导料板（导尺）H8/f9表6-2 模具零件的公差配合表6-2-1 导柱和导套的配合要求第7章 编写技术条件 填写冷冲压工艺卡片，模具中重要零件机械加工工艺过程卡，在生产实际中，一般仅需填写卡片，分别如下所示：表7-1 凸凹模固定板加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成160mmX155mmX18mm2热处理退火3铣铣六面,厚度留单边磨量0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔,螺孔,销孔位置划漏孔轮廓线6钳工加工好凸模,配作冲孔凹模达要求7铣铣漏料孔达要求铣床8钳工钻铰6X11钻床9热处理淬火,回火,保证HRC60
26、6410平磨磨厚度及基面见光平面磨床11线切割按图切割各型孔,留0.0050.01单边研量线切割机床12钳工研光各型孔达要求13检验表7-2 凸模固定板加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成160mmX155mmX15mm2热处理退火3铣铣六面,厚度留单边磨量0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔,螺孔,销孔位置划漏孔轮廓线6钳工加工好凸模,配作冲孔凹模达要求7铣铣漏料孔达要求铣床8钳工钻铰4X11，攻4-M11螺纹钻床9热处理淬火,回火,保证HRC606410平磨磨厚度及基面见光平面磨床11线切割按图切割各型孔,留0.0050.
27、01单边研量线切割机床12钳工研光各型孔达要求13检验表7-3 拉伸凸模加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料备料47.1mmX43mm2热处理退火3车外圆车外圆达配合尺寸车床4车工作尺寸车工作尺寸达要求车床5倒角倒角达要求车床6钳工抛光达表面要求7热处理淬火,回火,保证HRC58628钳工磨平上下表面达要求9检验第8章 设计并绘制模具总装图及选取标准件总装图及标准件见打印图纸 毕业设计小结本次毕业设计让我系统地巩固了大学三年的学习课程，通过毕业设计使我更加了解到模具加工在实际生产中的重要地位。从2012年10月到12月，我们历时两个月，系统地巩固了如：塑料模具与冲压模具、机械制图、模具
28、加工工艺等许多课程。从分析零件图到模具的设计与装配图的绘制，在指导老师的带领下，每一个环节都是我自己设计制作的。在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，特别是模具在实际中可能遇到的具体问题，使我在这短暂的时间里，对模具的认识有了一个质的飞跃。使我对冲压模具设计的整个过程，主要零件的设计，主要工艺参数的计算，模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。模具在当今社会生活中运用得非常广泛，掌握模具的设计方法对我们以后的工作和发展有着十分重要的意义。总之，本次毕业设计，是我认真的结果，也是我架起“工作”的关键一步，验了我大学三年学习的成果，文中上述所有内容主要是在讲述模
29、具设计的整个过程，利用对零件图形的工艺性分析，设计出适合加工零件的模具，以达到生产要求，提高生产效率，零件的冲裁工艺性分析、模具结构的确定是模具设计的重要内容，只要合理就可以保证其加工精度及其各项指标要求。通过这次模具设计及编制其说明书，增加了不少专业方面的知识，提高了动脑、动手的能力。只实践也理论相结合才能达到规定的各项性能指标。结论模具号称“工业之母”对整个国民经济发展起到主导作用，所以要重视发展模具工业是当今必不可视的工作，从目前国内外发展的水平看远远不如发达国家，虽然进口大量国外的加工设备，例如（德国，日本的设备）虽然有所改善。但对于一个企业来说，企业之间的竞争就是”技术“之争，但模具
30、的技术在整个企业中也是很关键，在我们电器行业中，电器产品个体有小，结构又复杂，对模具设计要求的难度很大，对模具精度要求也很高，对于一个企业来说，模具直接影响产品的质量和生产的效率，借这个能给我发言的机会，建议各企业家们重视模具的新技术（例如热流道技术等）和组建各种模具的技术交流会（开发模具新技术），模具才是你们战场上真正的制胜敌人的武器。这里只提供理论不提供实践的例子（因为以论文的形式发表，实例不以发表），以我的3年学习实践经验，谈谈几点设计的思想，对于出一个好的产品主要有这几点因素:(1)原材料(2)产品的优化设计(3)模具的优化设计(4)冲压的工艺.但对于模具来说一副好的模具与一副差的模具
31、相比较，有高速的生产效率。要制造一副好模具（生产效率高的模具）主要取决与这几点：（1）模具的材料，（2）工艺方面，（3）计算机辅助系统，（4）新加工设备，（5）模具的设计与设计的思想，第5点为最重要，也是最关健。作为设计师，都有不断的创新的意识，大胆提出自己的各种各样设计方案，不要束缚在以往某老师的思想下，先辈们有的设计思想可以留下，有的不适合的设计思想加以更改，技术是不断的向前发展和进化，一种新的技术是经过实践不断进化而来，其实要得到一种新的技术，要需要在生产实践中不断地探索，像那些模具专家模具的理论不是凭空想象的，也是从实践中得到经验，在设计创新中，在设计中要集合模具设计师们一起讨论和研究
32、，一个人的力量是有限。因为一模具的设计是最关键的！我这几点不是什么大发明和新技术，但在我们设计中很值的利用，所以我们模具设计不好的原因，在由于公司的保密性的原因没有公布相关的技术，这里只能以我们平常设计思想发表，有机会的话和大家一起讨论和研究模具的技术，为我们振兴自己国家的模具工业一起努力吧！由于时间的急促，有些不足的地方，请阅者多指点！谢谢！参考文献1 王芳. 冲压模具设计指导 机械工业出版社2 模具实用技术丛书编委会. 冲模设计应用实例机械工业出版社3 杨占尧. 冲压模具图册 高等教育出版社4 史铁梁. 模具设计指导机械工业出版社5 翁其金. 冷冲压技术机械工业出版社；说明书中以课本表示6
33、 中国机械工业协会. 冷冲模设计及制造机械工业出版社。2003年7 王新华. 冲模结构图册北京：机械工业出版社。2001年8 胡石玉. 模具制造技术东南大学出版社。2000年11月9 张梦欣. 冲压工工艺北京：中国劳动社会保障出版社。2009年10 余最康. 冷冲压模具设计与制造南京：江苏科技出版。1990年11 郑可铨. 实用冲压模具设计手册北京：宇航出版社。1991年12 陈炎嗣. 冲压模具设计与制造机械工业出版社。1990年13 王孝培. 冲压手册机械工业出版社。2001年7月14 陈锡栋 周小玉. 实用模具设计手册机械工业出版社。1995年15 刘心治. 冷冲压及模具模具设计重庆大学出版社
