落料、拉深、冲孔复合模设计.doc

. .XX理工学院毕业设计论文落料、拉深、冲孔复合模设计学 生： 学 号： 专 业：班 级：指导教师：XX理工学院机械工程学院二零一五年六月. .word. .四 川 理 工 学 院毕业设计论文任务书设计论文题目：落料、拉深、冲孔复合模设计学院： 机械学院 专业： 材控 班级：2021级1班学号：学生： 指导教师：承受任务时间 2021 .3.9 教研室主任签名院长签名一.毕业设计论文的主要内容及根本要求内容：落料、拉深、冲孔复合模设计；产品工件图见附图；生产批量：大批量要求：要求有摘要中、英文、目录、设计任务书、产品图及设计说明书。1.工件工艺性分析1根据工件图，分析其形状、尺寸、精度、断面质量、装配关系等要求。2根据生产批量，决定模具的构造形式、选用材料。3分析工件所用材料是否符合冲压工艺要求。2.确定合理的工艺方案：应有两个以上的工艺方案比拟分析。1根据工艺分析，确定根本的工序性质。如：落料拉深2根据工艺计算，确定工序数目。3根据生产批量和条件材料、设备、工件精度确定工序组合。如：复合冲压工序或连续冲压工序3.工艺计算1计算毛坯尺寸，合理排样，绘排样图，计算材料利用率。2计算冲压力，如：冲裁力、弯曲力、拉伸力、卸料力、推件力、压边力等以便确定压力机。3计算压力中心，防止模具受偏心负荷，受损。4计算并确定模具主要零件凸模、凹模、凸模固定板、垫板等外形尺寸及弹性元件的自由高度。5确定凸、凹模间隙，计算凸、凹模工作局部尺寸。4.模具总体构造设计1进展模具构造设计，确定构造件形式和标准。2绘制模具总体构造草图，初步计算并确定模具闭合高度，概算模具外形尺寸。5.选择冲压设备 根据工厂现有设备及要完成的冲压工序性质、冲压加工所需的变形力、变形功和模具的闭合高度、轮廓尺寸等因素，选用压力机的型号、规格。6.模具图样设计1绘制模具总图.主视图：常取模具的工作位置闭模状态，采用剖面画法。.俯视图或仰视图：一般是将上模局部或下模局部拿掉，视图只反映模具的下模俯视或上模俯视可见局部。.侧视图和局部视图等：必要时画。.制件图：常画在图样的右上角，要注明其材料、规格、制件本身的尺寸、公差、技术要求等。.排样图：必须在制件图下面绘制。应标明料宽、步距、搭边值。.技术要求及说明：一般在标题的上面写出该模具的冲压力、模具闭合高度、模具标记所选设备型号等其他要求。.列出零件明细表。 2绘制非标准零件图： 零号总装图1X(手绘)；模具工作局部零件图8X3号图纸，机绘，要求总量到达1X零号图纸3编写相应技术文件： 毕业设计说明书一份，论文字数不少于2万字，用电脑打印。 4审核 按规定时间完成，上缴本课题设计资料进展审核，并辩论。7.利用Solidworks软件完成8个非标件的三维建模。8、利用Danaform软件对拉深工艺进展验证。二指定查阅的主要参考文献及说明1?实用模具设计与制造手册?，许发樾主编 机械工业 2000.102?冲模设计手册?,?冲模设计手册?编写组编注 机械工业 1999.063?实用冲压技术手册?， 王孝培主编 机械工业 2001.034?冲压工艺与模具设计?,姜奎华主编 机械工业1999.15?互换性与技术测量?,廖念创等 计量 1998.02 6?金属材料及热处理?,XX工大史美堂主编 XX科技，1980.077?冲模图册?,李天佑主编 机械工业，1995.108?模具工业?，模具工业杂志编辑部编辑出版9?模具技术?，模具技术杂志编辑部编辑出版10?冲压模具设计实践?100例，周本凯主编 化学工业 2021.311?模具设计指导?，史铁梁主编 机械工业，2021.4三.进度安排设计论文各阶段名称起 止 日 期1收集文献,提出体系架构需求，完成开题报告2021 .3.2-2021 .3.202确定设计方案,完成所有工艺计算，重点解决关键疑难问题并分析2021 .3.21-2021 .4.173撰写论文,完成装配图及零件图2021 .4.18-2021 .5.154校对、修改加工论文及图纸2021 .5.16-2021 .5.265毕业设计修改及提交，完成辩论2021 .5.27-2021 .6.21四.毕业设计附图名称：工件图1.材料技术要求： 1厚度 d=1mm材料：08 2外表质量：平整2. 大批量生产 . .word. .摘 要经过对零件工艺性分析确定工艺方案为落料、拉深、冲孔复合模设计，通过对零件的构造、尺寸、精度、材料等分析，确定模具冲压方案为倒装复合模，采用手工送料、四导柱导向方式导向，导料销定位、固定导料销定距，采用弹性卸料方式卸料、利用推杆和推件块构成的刚性推件装置卸料，设计的该模具可以满足使用要求。关键词：落料；拉深；冲孔；倒装复合模. .word. .ABSTRACTThis article is designed punching, blanking, Progressive Die, Die practical examples of relatively simple structure, easy to use and reliable. Stamping die mainly of sheet metal forming have been separated or parts of the processing methods. Because the production of large quantities of mold manufacturing, mold and stamping products to ensure dimensional accuracy and quality of products,Die Design and Manufacture of the main mold design, taking into account the work of the process can meet the requirements of design, can be processed into qualified parts, as well as subsequent maintenance and storage, such as is reasonable. In the design of the gasket hole accuracy is more important outside the outer fillet size precision, not only have to consider so that the parts made to meet the job requirements, but also to ensure his life. the card order process, non-standard parts of the process of card processing technology.Keywords:Blanking; drawing; punching; flip posite film. .word. .目录第1章 绪论11.1课题背景11.2 我国模具工业和技术的开展方向11.3 课题研究的意义3第2章 零件工艺性分析42.1工艺分析42.2 冲裁工艺方案确实定52.3模具总体构造设计方案62.3.1 模具类型的选择62.3.2 操作与定位方式62.3.3模具总体构造设计方案62.3.4 导向方式的选择6第3章 模具设计工艺计算73.1 排样、计算条料宽度及步距确实定73.1.1 排样设计与计算73.1.2 搭边值确实定83.1.3送料步距与条料宽度计算93.1.4 计算材料利用率10第4章 工序力的计算124.1计算冲裁力的公式124.1.1落料力的的计算124.1.2冲顶孔力的计算134.1.3冲侧孔力的计算134.1.4卸料力和推件力的计算134.1.5 拉深力的计算154.2压力中心确实定和初选压力机164.2.1 确定压力中心164.2.2初选压力机 16第5章 凸模与凹模刃口尺寸的计算175.1冲裁模刃口尺寸计算的根本原那么17. .word. .5.2冲裁模刃口尺寸的方法18第6章 模具主要工作零部件设计226.1冲孔凸模的设计226.2 落料凹模的设计246.3 落料拉深凸凹模的设计246.4拉深冲孔凸凹模的设计256.5凸模固定板的设计266.6垫板的设计276.7斜楔机构的设计286.8卸料装置确实定316.8.1卸料零件316.8.2卸料板的设计316.8.3卸料螺钉的选用326.9 弹性元件的选用与计算326.9.1卸料弹簧的选用 326.9.2侧滑柱复位弹簧选用336.10推件装置设计346.11定位方式的选择356.11.1送进导向方式的选择366.11.2送料定距方式的选择及材料386.12模架及导柱导套的设计396.12.2 导柱与导套的设计406.12.3模柄及尺寸确定40第7章 基于Dynaform的拉深验证41第8章 装配图44总结46参考文献47致 48. .word. . .word. .第1章 绪论1.1课题背景近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业开展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，为适应模具产品“交货期短、“精度高、“质量好和“价格低的效劳要求，并陆续开场使用UGNX4.0、CAXA、Solidworks、AutoCAD2007、Pro/Engineer等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。UGNX4.0和Solidwork是比拟常用的三维机械设计软件，能满足中小型企业模具设计需求。并能大大减少了设计师的工作量，节约了工作时间，提高了工作效率，使设计师把更多的精力用在新产品的开发及创新上。1.2 我国模具工业和技术的开展方向随着国际交往的日益增多和外资在中国模具行业的投入日渐增加，中国模具产业已经与世界模具产业密不可分，中国模具在世界中的地位和影响越来越重要。我国模具工业和技术的主要开展方向将主要集中在以下几个方面：1模具构造日趋大型、精细、复杂，模具寿命日益提高一方面由于成型形零件日趋大型化以及高效率生产所要求的一模多腔如塑封模已经到达一模几百腔，使模具日趋大型化。另一方面，随着零件微型化和模具构造开展的要求如多工位级进模工位数的增加，其步距精度的提高，模具精度由原来的5m提高到23m，今后有些模具加工精度公差更是要求在1m以下，这必将促进超精细加工的开展。2CAD/CAE/CAM技术在模具设计制造中的广泛应用模具制造是设计的延续，推行模具设计与制造一体化可到达优化设计的要求。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是当今最合理的模具生产方式，即可用于建模、为数控加工提供NC程序，也可针对不同的模具类型，以相应的根底理论，通过数值模拟方法到达预测产品成型形过程的目的，改善模具构造。从CAD/CAE/CAM一体化的角度分析，其开展趋势是集成化、三维化、智能化和网络化，其核心理念是让用户在统. .word. .一的环境中实现CAD/CAE/CAM协同作业，以便充分发挥各单元的优势和攻效。3快速经济制模技术的推广应用快速模具制造及快速成型技术RP是在近两年内迅速开展起来的，并向着高精度、更快捷的方向开展。与传统的模具技术相比，该技术具有制模周期短、本钱低的特点，是综合经济效益较显著的模具制造技术。近年来快速模具制造嫁接了先进的RP及NC技术，有效满足了一些高精度、高寿命模具的生产需求。具体新技术包括快速原型制造技术RPM、外表现象成形技术、浇铸成型制模技术、冷挤压及超塑成形制模技术等。4新技术在塑料模具中的推广应用采用新型热流道技术是塑料模设计制造中的一大变革，可显著提高模具制造的生产效率和质量，并能大幅度节省制件的原材料和节约能源，国外模具企业已有一半用上了该项技术，有的企业甚至已达80%以上，气体辅助注射成型也是塑料成型的一种新工艺，它具有注射压力低、制品翘曲变形少、外表好、易于成型、壁厚差异可以较大等优点，可在保证产品质量的前提下，大幅度降低本钱。5提高模具标准化水平和模具标准件的使用率模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和降低模具制造本钱。模具标准件应进一步增加规格、品种，开展和完善销售网络，保证供货速度，为客户提供交货期短、精度高、生产工艺性好、使用寿命长、价格低的优质模具标准件。6开发优质模具材料和先进的外表处理技术模具材料是模具工业的根底。当前，国外模具材料系列日趋完善与细化，系列化程度已越来越高。中国是世界第一产钢大国，国内开发的高级优质模具钢品种虽然不少，但推广应用缺乏，每年所需要约70万顿模具钢，有相当一局部需要进口。为了扭转这种局面，应根据模具对使用性能的新要求，通过调整材料局部，或借助先进的工艺方法和工艺手段，不断开发具有特殊使用性能的新型模具材料。7高速铣削在模具加工中的推广应用高速铣削具有工件温升低、切削力小、加工平稳、加工质量好、加工效率高为普通铣削加工的510倍及可加工硬材料60HRC等诸多优点，是高精度型腔模具的重要加工手段。国外近年来开展的高速铣削加工，主轴转速可到达40000100000r/min，快速进给速度到达3040m/min，换刀时间可提高到13s，大副度提高了加工效率，并可获得Ra10m的加工外表粗糙度，形状精度可达10m。高速铣削加工技术的开展，促进了模具加工的开展，特别是给汽车、家电行业中大型腔模具制造方面注入了新. .word. .的活力。8研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程随着三坐标测量机、扫描仪等先进测量仪器的应用，现代检测技术正向高速度、高精度、高适应性、数字化、自动化方向开展。逆向工程RE又称反向工程或求反工程，通过对实物或零件进展扫描测量以及各种先进的数据处理手段获得产品的几何信息，然后充分利用CAD/CAM技术快速、准确地建立产品的数字几何模型，进展数据重构设计，最后经过适当的工程分析、构造设计和CAM编程，就可以加工出产品模具。9开发成形新工艺和模具，培养新理念和新模式在成形工艺方面，主要有冲压模具功能复合化、超塑性成形、塑性精细成形技术、塑料模气体辅助注射技术及热流道技术、高压注射成形技术等。另外，随着先进制造技术的不断开展和模具行业整体水平的提高，在模具行业出现了一些新的设计、生产、管理理念与模式，主要有：适应模具单件生产特点的柔性制造技术；创造最正确管理和效益的团队精神，精益生产；提高快速应变能力的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产哲理；广泛采用标准件的分工协作生产模式；适应可持续开展和环保要求的绿色设计与制造等。此外，大力研发模具的抛光技术和模具制造设备，可进一步改善成型产品的外表质量。1.3 课题研究的意义 由于该冲压模具的设计包含了产品的工艺分析、模具的构造设计、零部件尺寸的计算以及大量CAD制图任务等，可以让人更深入的了解整个设计过程。对即将跨入模具行业我们，能完成一个像这样的课题，应该很不错了。这个课题不仅增加了我们对模具设计整体的感性认识，并且充分的考验了我们所学的知识如大量CAD制图技术。更重要的是通过整个设计，知道了我们该改善的地方，增加了我们进入这个行业的信心，以便更好的适应这个行业。第2章 零件工艺性分析2.1工艺分析工件简图：如图2-1所示：图 2-1 工件图 名称：工件图1.材料技术要求： 1厚度 d=1mm材料：08 2外表质量：平整2大批量生产分析如下：1材料名称：优质碳素构造钢牌号：08标准：GB/T 699-1988特性及适用X围：为极软的优质碳素构造钢，强度、硬度很低，而韧性和塑性极高，具有良好的深冲、拉延、弯曲和镦粗等冷加工性能、焊接性能。但存在时效敏感性，淬硬性及淬透性极低。大多轧制成高精度的薄板或冷轧钢带用以制造易加工成形，强度低的深冲压或深拉延的覆盖零件和焊接构件。力学性能：抗拉强度 b (MPa)：330450抗剪强度 ：260360屈服强度 s (MPa)：200伸长率 5 ()：32断面收缩率 ()：60硬度 ：未热处理131HB2零件构造：该工件为圆形带孔拉深件，拉深高度不大，顶部的孔不在拉深变形区，侧面的孔在拉深变形区。3尺寸精度：零件图上的形状尺寸均未标注公差，属自由尺寸，尺寸精度较低，可按IT14级确定工件的公差，普通冲裁完全能满足冲裁要求。 2.2 冲裁工艺方案确实定该制件为典型的圆筒型拉深件，且顶部和侧面各有一个50和7.5的圆孔。优先考虑倒装复合模构造，可以直接利用压力机的打杆装置进展推件，卸件可靠，便于操作。通过设计合理的模具构造和排样方案可以到达较好的零件质量和防止模具强度不够的问题。确定拉深次数：远小于一次拉深时的相对高度0.71-0.57那么可一次拉深成形。也可根据相对厚度查表确定出筒形件带压边圈极限拉深系数m=0.53-0.55。而工件拉深系数那么可一次拉成。需要进展落料、拉深、冲顶孔、冲侧孔四道根本工序。可采用以下三种方案：（1） 落料、拉深、冲孔、冲侧孔单工序成形（2） 落料、拉深复合，冲顶孔，再冲侧孔（3） 落料、拉深、冲顶孔、侧孔一次复合这样只需要一套模具即可完成方案1模具构造简单，但需要4套模具，工艺流程长，占用设备多，费工费时，且过多的模具投入又将进一步降低企业经济效益。方案2需要3套模具，冲侧孔通常需要悬臂冲孔，模具构造较为复杂，制造费用较高。虽效率有所提高但还远远不能满足企业高精度、低本钱、高效益的生产和经济要求。为了满足生产要求，对此类带侧孔的可一次拉深成形的圆筒形件可考虑采用一套全新的工艺方案，即方案三。2.3模具总体构造设计方案2.3.1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用复合冲压拉深。此制件带有侧孔为了方便斜楔机构的设计宜采用倒装复合模，同时也利于废料排出。2.3.2 操作与定位方式根据零件的生产批量大，采用自动送料机构能够到达批量要求，零件尺寸适中，材料厚度较薄，为了便于操作和保证零件精度，采用四导柱的导向方式；定位方式为导料销同侧2个定位，采用固定挡料销定距控制条料的送进步距。2.3.3模具总体构造设计方案由于冲裁件厚度为1.0mm，相对较薄，卸料力不大，故采用弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹簧组成。出件方式为下出件方式，由推杆和推件块组成的刚性推件装置推出，冲孔的废料可通过凸凹模的内孔从冲床台面孔掉下。2.3.4 导向方式的选择采用四导柱模架，这种模架的刚度好，导向精准。. .word. .第3章 模具设计工艺计算3.1 排样、计算条料宽度及步距确实定3.1.1 排样设计与计算（1） 计算落料圆形件D的尺寸D= =129.3mm 2排样合理与否不但影响材料的经济利用，还影响到制件的质量、模具的构造与寿命、制件的生产率和模具的本钱等技术、经济指标。因此，排样时应考虑如下原那么：1.提高材料利用率不影响制件使用性能前提下，还可适当改变制件形状。2.排样方法应使操作方便，劳动强度小且平安。3.模具构造简单、寿命高。4.保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。 图3-1 排样图根据材料经济利用程度，排样方法可以分为有废料、少废料和无废料排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样有可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多重形式。该零件落料件为规那么圆形尺寸较大厚度较薄。为了保证加工和设计计算方便，采用直排排样方法，这种排样材料利用率较高，如图3-1所示的排样方法 。表3-1 搭边a和a1数值(低碳钢)3.1.2 搭边值确实定搭边是废料，从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。但过小的搭边容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件的剪切外表质量。一般来说，搭边值是由经历确定的。考虑：1.材料的力学性能。塑性好的材料，搭边值要大些，硬度高与强度大的材料，搭边值小一些。2.材料的厚度。材料越厚，搭边值也越大。3.工件的形状和尺寸。工件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值也越大。4.排样的形式对排的搭边值大于直排的搭边。5.运料及挡料方式用手工送料，有侧压板导向的搭边值可小一些。 该制件是圆形制件，根据尺寸从表3-1中查出，两制件之间的搭边值a1=0.8mm,侧搭边值a=1.0(mm)。 由于该制件的材料是08钢，所以两制件之间的搭边值为：a1=0.8×11.2=0.80.96(mm)取a1=0.8(mm)侧搭边值： a=1.0×11.2=1.01.2(mm)取a=1.0(mm)3.1.3送料步距与条料宽度计算在排样方案和搭边值确定之后，就可以确定条料的宽度，进而确定导料板间的距离。1送料步距A：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲出一个或多个零件。送料步距公式由公式3-1计算。A=D+a1 (3-1) 式中 D平行于送料方向的冲裁件宽度；a1冲裁件之间搭边值。A=D+a1=129.3+0.8=130.1mm2计算条料宽度有三种情况需要考虑；有侧压装置时条料的宽度。无侧压装置时条料的宽度。有定距侧刃时条料的宽度。表3-2 条料宽度偏差mm条料宽度B/mm材料厚度t/mm1>12>23500.40.50.7>501000.50.60.8>1001500.60.70.9根据模具设计要求和每次能保证顺利冲裁采用无侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料销两个送进。 条料宽度B计算：条料是由板料剪裁下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值。条料宽度由公式3-2计算。B=D+2a+C(3-2)式中 D冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸；a冲裁件与条料侧边的搭边；C条料与导料板之间的间隙即条料的可能摆动量。经查表3-2和表3-3得 =0.6mmC=0.5mm。=D+2a+C)= 131.3mm表3-3 导料板与条料之间的最小间隙Zminmm材料厚度t/mm无 侧 压 装 置条 料 宽 度B/mm100以下100以上0.50.51122334450.50.50.50.50.50.50.50.511113.1.4 计算材料利用率定义：冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的指标。一个步距内的材料利用率计算公式如下：(3-3)式中 一个步距内冲裁件的实际面积；条料宽度；步距。由公式3-3得 76.9. .word. .第4章 工序力的计算4.1计算冲裁力的公式 计算冲裁力的目的是为了选用适宜的压力机、设计模具和检验模具的强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的需求。普通平刃冲裁模，其总冲裁力FP按公式4-1计算：Fp=KptL 4-1式中 材料抗剪强度，见附表MPa；L冲裁周边总长mm；t材料厚度mm。系数是考虑到冲裁模刃口的磨损、凸模与凹模间隙之波动数值的变化或一般取13。在此模具中取1.3。当查不到抗剪强度r时，可以用抗拉强度b代替，而取Kp=1的近似计算法计算。的数值取决于材料的种类和坯料的原始状态，可在设计资料及有关手册中查找，本设计的取值通过查表3-2确定，取300。4.1.1落料力的的计算落料时的周边长度为：L1=D=406.2mm落料力由公式4-1计算4.1.2冲顶孔力的计算冲裁落料周边总长为L2= 冲孔力由公式4-1 4.1.3冲侧孔力的计算 冲孔力由公式4-1 斜楔和斜楔滑块接触角取斜楔斜角故总冲孔力4.1.4卸料力和推件力的计算在冲模完毕时，由于材料弹性回复包括径向弹性回复和弹性翘曲的回复及摩擦的存在，将冲落局部材料强塞到凹模内，而冲裁剩下的材料那么紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进展，必须将紧箍在凸模上的料卸下，将凹模内的料推出。从凸模上卸下箍着的料所需力称卸料力，将强塞到凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称推件力。因此，需要有推件力和卸料力的作用。卸料力和推件力计算公式如下：卸料力 (4-2)推件力 (4-3)式中 冲裁力；卸料力系数，其值为0.020.06薄料取大值，厚料取小值；推料力系数，其值为0.030.07薄料取大值，厚料取小值；堵塞在凹模内的制件或废料数量；直刃口局部的高。卸料力和推料力的系数通过查表4-1确定，卸料力系数取K0.05，推件力系数取0.055。 堵塞在凹模内的制件或废料数量取4 由公式4-2得卸料力 由公式4-3得推料力 料厚t/mm钢0.10.10.50.50.252.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03铝、铝合金纯铜，黄铜0.0250.080.020.060.030.070.030.09表4-1 卸料力、推件力和顶件力系数 4.1.5拉深力的计算 根据公式