气空滤清器壳落料、正反拉深复合模设计--毕业设计.doc

空气滤清器壳落料、正反拉深复合模设计摘 要 随着中国工业不断地发展，模具行业也显得越来越重要。本论文便是设计加工空气滤清器壳的模具。首先对加工零件进行了加工工艺和结构工艺的分析。通过计算毛坯尺寸和拉深系数提出了四种方案，最后确定采用落料、正反拉深复合模。对模具的排样做出了合理的布置，使材料利用率达到较高的水平。计算了冲压过程中所需要的各种冲压工艺力，包括落料力、卸料力、压边力、拉深力、顶料力等，并对压力机进行了合理的吨位初选。复合模在结构上采用了正装的形式，计算出了落料、正拉深和反拉深工作部分的尺寸。对模具的闭合高度进行了合理的确定，还设计出模具的主要零件落料凹模、凸凹模、反拉深凸模、反拉深凹模、凹模固定板等。列出了模具所需零件的详细清单，并给出了合理的装配图。由于拉深的深度较大，对压力机的电机也进行了功率校核并提出了润滑的附加工序，能使拉深顺利完成。最后对模具的一个主要零件导套进行了简单的加工工艺路线的制定。本设计对于采用单动压力机进行正反拉深具有一定的参考作用。关键词 毕业论文；模具设计；复合模；正反拉深 ABSTRACTDevelops unceasingly along with the Chinese industry, the mold profession also appears more and more importantly. The present paper then is designs the processing air filter shell the mold. First has carried on the processing craft and the structure craft analysis to the processing components. Proposed through the computation semifinished materials size and the drawing coefficient four kind of plans, finally determined uses falls the material, the pro and con drawing superposable die. Has made the reasonable arrangement to the mold platoon type, enables the material use factor to achieve the high level. Has calculated each ramming craft strength which in the ramming process needs, including falls nearby the material strength, the ex-denning strength, the pressure the strength, the drawing strength, the top material strength and so on, and has carried on the reasonable tonnage primary election to the press. The superposable die has used the true thing form in the structure, calculated fell the material, the drawing and the counter- drawing effective range size. Closed has carried on the reasonable determination highly to the mold, but also designs the mold the major parts to fall the material concave mold, the convex-concave mold, the counter- drawing raised mold, the counter- drawing concave mold, the concave mold dead plate and so on. Listed the mold to need the components the detailed detailed list, and has produced the reasonable assembly drawing. Because the drawing depth is big, also carried on the power to the press electrical machinery to examine and to propose the lubrication attachment working procedure, could cause the drawing smoothly to complete. Finally led the wrap to mold major parts to carry on the simple processing craft route formulation. This design regarding uses the single acting press to carry on the pro and con drawing to have the certain reference function. Key words graduation thesis; mold design; superposable die; pro and con drawing 目 录1 分析零件的工艺性12 确定工艺方案22.1 计算毛坯尺寸22.2 计算拉深次数42.2.1 正拉深42.2.2 反拉深52.3 确定工艺方案53 主要工艺参数的计算63.1 确定排样、裁板方案63.2 确定各中间工序尺寸83.3 计算工艺力、初选设备93.3.1 落料、正拉深过程9(1) 落料力9(2) 卸料力9(3) 拉深力10(4) 压边力103.3.2 反拉深过程11(1) 反拉深力11(2) 顶料力113.3.3 拉深功的计算113.3.4 初选压力机114 模具的结构设计134.1 模具结构形式的选择134.2 模具工作部分尺寸计算134.2.1 落料134.2.2 正拉深154.2.3 反拉深165 选用模架、确定闭合高度165.1 模架的选用165.2 模具的闭合高度165.3 压力中心176 模具的主要零部件结构设计176.1 落料凹模176.2 凸凹模186.3 反拉深凸模196.4 反拉深凹模206.6 上垫板236.7 凹模固定板247 模具的整体安装257.1 模具的总装配257.2 模具零件268 选定冲压设备278.1 压力机的规格278.2 电动机功率的校核289 附加工序2910 主要零件的加工2911 总结32参考文献33致 谢341 分析零件的工艺性 此处省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等.请联系扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩 2.2 计算拉深次数在考虑拉深的变形程度时，必需保证使毛坯在变形过程中的应力既不超过材料的变形极限，同时还能充分利用材料的塑性。也就是说，对于每道拉深工序，应在毛坯侧壁强度允许的条件下，采用最大的变形程度，即极限变形程度。极限拉深系数值可以用理论计算的方法确定。即使得在传力区的最大拉应力与在危险断面上的抗拉强度相等，便可求出最小拉深系数的理论值，此值即为极限拉深系数。但在实际生产过程中，极限拉深系数值一般是在一定的拉深条件下用实验的方法得出的，我们可以通过查表来取值。 该冲压工件需要正反拉深两个过程，因此可以分别计算其拉深系数来确定拉深次数。 2.2.1 正拉深对于正拉深其实际拉深系数为： 2.12且材料的相对厚度为 2.13 凸缘的相对直径为 2.14凸缘的相对高度为 2.15由此可以查出 因为凸缘的相对高度0.44小于最大相对高度0.5，且实际拉深系数0.52大于最小极限拉深系数0.50，所以正拉深过程可以一次拉深成功。2.2.2 反拉深对于反拉深其实际拉深系数为： 2.16且材料的相对厚度为 2.17凸缘的相对直径为 2.18凸缘的相对高度为 2.19由此可以查出 因为凸缘的相对高度0.48小于最大相对高度0.65，且实际拉深系数0.79大于最小极限拉深系数0.51，所以反拉深过程也可以一次拉深成功。2.3 确定工艺方案根据以上分析和计算，可以进一步明确该零件的冲压加工需要包括以下基本工序:落料、正向拉深和反向拉深。 根据这些基本工序，可以拟出如下几种工艺方案： 方案一 先进行落料，再正拉深，最后进行反拉深，以上工序过程都采用单工序模加工。方案二 落料与正拉深在复合模中加工成半成品，再在单工序模上进行反拉深。方案三 落料、正拉深和反拉深全都在同一个复合模中一次加工成型。方案四 采用带料连续拉深，或在多工位自动压力机上冲压成型。分析比较上述四种方案，可以看出：方案一 用此方案，模具的结构都比较简单，制造很容易，成本低廉，但由于结构简单定位误差很大，而且单工序模一般无导向装置，安装和调整不方便，费时间，生产效率低。 方案二 采用了落料与正拉深的复合模，提高了生产率。对落料以及正拉深的精度也有很大的提高。由于最后一道反拉深工序是在单工序模中完成，使得最后一步反拉深工序的精度降低，影响了整个零件的精度，而且中间过程序要取件，生产效率不高。方案三 此方案把三个工序集中在一副复合模中完成，使得生产率有了很大的提升。没有中间的取放件过程，一次冲压成型，而且精度也比较高，能保证加工要求，在冲裁时材料处于受压状态，零件表面平整。模具的结构也非常的紧凑，外廓尺寸比较小，但模具的结构和装配复杂。方案四 采用带料连续拉深或多工位自动压力机冲压，可以获得较高的生产效率，而且操作安全，但这一方案需要专用的压力机或自动的送料装置。模具的结构比较复杂，制造周期长，生产成本高。 根据设计需要和生产批量，综合考虑以上方案，方案三最适合。即落料、正反拉深在同一复合模中完成。这样既能保证大批量生产的高效率又能保证加工精度，而且成本不高，经济合理。 3 主要工艺参数的计算3.1 确定排样、裁板方案加工此零件为大批大量生产，冲压件的材料费用约占总成本的60%80%之多。因此，材料利用率每提高1%，则可以使冲件的成本降低0.4%0.5%。在冲压工作中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量的生产中，较好的确定冲件的形状尺寸和合理的排样的降低成本的有效措施之一。 由于材料的经济利用直接决定于冲压件的制造方法和排样方式，所以在冲压生产中，可以按工件在板料上排样的合理程度即冲制某一工件的有用面积与所用板料的总面积的百分比来作为衡量排样合理性的指标。 同时属于工艺废料的搭边对冲压工艺也有很大的作用。通常，搭边的作用是为了补充送料是的定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料时的步距误差以及送料歪斜误差等原因而冲出残缺的废品，从而确保冲件的切口表面质量，冲制出合格的工件。同时，搭边还使条料保持有一定的刚度，保证条料的顺利行进，提高了生产率。搭边值得大小要合理选取。根据此零件的尺寸通过查表取搭边值为 进距方向 于是有 进距 3.1 条料宽度 3.2板料规格拟用1.5mm800mm1600mm热轧钢板。由于毛坯面积较大所以横裁和纵裁的利用率相同，从送料方便考虑，我们可以采用横裁。裁板条数 8条余16mm3.3每条个数 4个余16.5mm3.4每板总个数 材料利用率3.5 计算零件的净重G 3.6 式中 密度，低碳钢取。内的第一项为毛坯面积，第二项为底孔废料面积，第三项（）内为切边废料面积。3.2 确定各中间工序尺寸整个冲压过程包括落料、正拉深以及反拉深三个过程，在正反拉深过程中，由于是一次冲压成型，所以各次拉深的凸、凹模圆角尺寸必需与零件要求相一致，则正拉深凸模圆角为 3mm正拉深凹模圆角为 3mm正拉深高度为 46mm反拉深凸模圆角为 6mm反拉深凹模圆角为 3mm反拉深高度为 40mm第一个过程为落料正向拉深，成型后如图3.1所示。图3.1第二个过程为反向拉深，成型后如图3.2所示。图3.23.3 计算工艺力、初选设备3.3.1 落料、正拉深过程(1) 落料力平刃凸模落料力的计算公式为 3.7 式中 P 冲裁力（N） L 冲件的周边长度（mm） t 板料厚度（mm） 材料的抗冲剪强度（MPa）K 修正系数。它与冲裁间隙、冲件形状、冲裁速度、板料厚度、润滑情况等多种因素有关。其影响范围的最小值和最大值在（1.01.3）P的范围内，一般k取为1.251.3。在实际应用中，抗冲剪强度的值一般取材料抗拉强度的0.70.85。为便于估算，通常取抗冲剪强度等于该材料抗拉强度的80%。即 3.8因此，该冲件的落料力的计算公式为 3.9 (2) 卸料力一般情况下，冲裁件从板料切下以后受弹性变形及收缩影响。会使落料件梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上。从凸模上将冲件或废料卸下来所需的力称卸料力。影响这个力的因素较多，主要有材料力学性能、模具间隙、材料厚度、零件形状尺寸以及润滑情况等。所以要精确地计算这些力是困难的，一般用下列经验公式计算：卸料力 3.10式中 F 冲裁力(N) 顶件力及卸料力系数，其值可查表。 这里取为0.04。因此 (3) 拉深力带凸缘圆筒形零件的拉深力近似计算公式为 3.11 式中 圆筒形零件的凸模直径（mm） 系数，这里取1.0。 材料的抗拉强度（MPa）因此 (4) 压边力压边力的大小对拉深件的质量是有一定影响的，如果过大，就要增加拉深力，因而会使制件拉裂，而压边圈的压力过小就会使工件的边壁或凸缘起皱，所以压边圈的压力必须适当。合适的压边力范围一般应以冲件既不起皱、又使得冲件的侧壁和口部不致产生显著的变薄为原则。压边力的大小和很多因素有关，所以在实际生产中，可以根据近似的经验公式进行计算。 3.12式中 D毛坯直径（mm） d冲件的外径（mm） q单位压边力（MPa） 这里q的值取2.5。所以 3.133.3.2 反拉深过程(1) 反拉深力通常反拉深力要比正常拉深力大20%。即 3.14 所以有 3.15 (2) 顶料力逆着冲裁方向顶出卡在凹模里的料所需要的力叫顶料力，顶料力的经验计算公式为： 3.16式中 F冲裁力（N） 顶料力系数，这里查表取0.04。所以有 3.3.3 拉深功的计算拉深所需的功可按下式计算 3.17式中 最大拉深力（N） h 拉深深度（mm） W拉深功（Nm） C修正系数，一般取为C=0.60.8。所以 Nm3.183.3.4 初选压力机压力机吨位的大小的选择，首先要以冲压工艺所需的变形力为前提。要求设备的名义压力要大于所需的变形力，而且还要有一定的力量储备，以防万一。从提高设备的工作刚度、冲压零件的精度及延长设备的寿命的观点出发，要求设备容量有较大的剩余。最新的观点认为，我们只需要使用设备的60%-70%的容量，甚至50%，即取工艺变形力的2倍。上述设备吨位的选择原则，对于冲裁、弯曲等工序已不存在什么问题。但对于本设计所使用的拉深，可能还不保险。因为拉深与冲裁不同，最大变形力不是发生在冲床名义压力的位置，而是发生在拉深成型的中前期，这时虽然最大变形力小于压力机的名义压力，但最大变形力发生的位置远离名义压力的位置而不保险。于是就需要用到压力机的许用力行程曲线。本次设计的工艺力行程曲线图如图3.3所示。 图3.3图中零点为滑块的下死点，滑块在距下死点86mm处开始冲压零件。曲线1为落料力的负荷曲线，曲线2为正拉深力的负荷曲线，曲线3为压边力的负荷曲线，曲线4为反拉深力的负荷曲线。曲线5为1250KN压力机的许用力行程曲线，P点处为压力机到达公称压力的位置。其余卸料力和顶料力由于力不大，可以放在压力机预留力中考虑。从图中我们可以看出冲压的最大总压力，出现在离下死点86mm后就需达到，对于这种落料拉深复合工序，选择设备吨位尺寸时既不能把以上几个力加起来(再乘个系数值)作为设备的吨位、也不能仅把落料力或拉深力加起来(再乘个系数)作为设备吨位。而应该根据压力机说明书中所给出的允许工作负荷曲线作出判断和选择。对于本次设计的复合模，根据工艺力的大小和出现的位置，查表初选吨位为1250KN。 4 模具的结构设计4.1 模具结构形式的选择采用落料、拉深复合模，首先要考虑落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚是否过薄。本次设计中凸凹模的壁厚为 能够保证足够的强度，故采用复合模。模具的落料部分可以采用正装式，正拉深部分采用倒装式，反拉深部分采用正装式。模座下的缓冲器兼作压边与顶件，另外还设有弹性卸料装置的弹性顶件装置。这种结构的优点是操作方便，出件畅通无阻，生产效率高，缺点是弹性卸料板使模具的结构变复杂,要简化可以采用刚性卸料板，其缺点是拉深件留在刚性卸料板中不易取出，带来操作上的不便，结合本次设计综合考虑，采用弹性卸料板。从导向的精度和运动的平稳以及具体规格方面考虑，可以采用中间导柱模架（GB/T2851.51990）。4.2 模具工作部分尺寸计算4.2.1 落料虫裁模刃口是尖锐锋利的，多为直角，故冲裁模刃口尺寸是指光而得到的平滑面，所以落料件的外径尺寸应等于凹模内径尺寸，冲孔件的内径尺寸应等于冲头的外径尺寸。模具两刃口尺寸中总有一个基准尺寸，设计和制造模具时，可分别根据工件的精度要求，决定第一件为基准件，把间隙取在另一件上。故落料件以凹模为基准，冲孔以凸模为基准。模具工作部分加工时要注意经济上的合理性，精度太高，则制造困难、成本高；精度太低，则又可能加工不出合格的产品。因此，模具的精度应随工件的精度要求而定，这样才会有好的经济性。冲裁件的尺寸精度取决于凸、凹模刃口部分的尺寸。冲裁间隙的合理也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸来实现和保证。所以正确确定刃口部分的尺寸是相当重要的。在决定模具刃口尺寸及制造公差时，需考虑以下原则： a落料件的尺寸取决于凹模尺寸，冲裁件的尺寸取决于凸模尺寸。b考虑到冲裁时凸、凹模的磨损，在设计凸、凹模刃口尺寸时，对基准件刃口尺寸在磨损后增大的，其刃口公称尺寸应取工件尺寸范围内较小的数值。对基准件刃口尺寸在磨损后减小的，其刃口公称尺寸应取工件尺寸范围内较大的数值。这样，在凸模磨损到一定程度的情况下，能冲出合格的零件。c在确定模具刃口制造公差时，要既能保证工件的精度要求，又要保证合理的间隙数值。一般模具制造精度比工件精度高24级。对于落料 4.1 4.2 式中 落料凸模直径（mm） 落料凹模直径（mm） D 工件外径的公称尺寸（mm） 冲裁工件要求的公差X 系数，为避免多数冲裁件尺寸都偏向于极限尺寸，此处可取X=0.5。、凹、凸模制造偏差，这里可以按IT7来选取，其值都为0.046。 实用间隙最小值，可以通过查表选取 所落下的料（即为拉深的坯料）按未注公差的自由尺寸IT14级选取极限偏差，故落料件的尺寸取为，还必须满足下列公式 4.3 有 所以满足条件。 落料凹模的外形尺寸的确定 凹模厚度 4.4 凹模壁厚 4.5 式中 b冲裁件最大外形尺寸 K系数，考虑坯料厚度t的影响，其值可查表取，K=0.2。 所以有 调整到符合标准，凹模外径设计尺寸为mm。4.2.2 正拉深拉深模直径尺寸的确定的原则，与冲裁模刃口尺寸的确定基本相同，只是具体内容不同，这里不在复述。正拉深时，因零件是标注外形尺寸，故拉深件的外径尺寸为。由式 4.6 4.7以上各式中，冲头制造偏差及按公差IT8选取，其值都为0.072，间隙C可查表取值。有 4.8 4.2.3 反拉深反拉深件按未注公差的极限偏差考虑，且因零件是标注内形尺寸，故拉深件的内径尺寸取为。由式 4.9 4.10 式中 制造偏差和按IT8选取0.072，C的值取1.65。有 5 选用模架、确定闭合高度5.1 模架的选用由凹模外形尺寸，选择中间导柱模架（GB/T2851.51990）在按其标准选择具体结构尺寸如下上模板 HT250下模板 ZG450导 柱 20钢 导 套 20钢凸缘模柄 Q235 模具闭合高度 MAX 350mm MIN 305mm该副模具没有漏料问题，故不必考虑漏料孔尺寸。5.2 模具的闭合高度所谓的模具的闭合高度H是指模具在最低工作位置时，上下模座之间的距离，它应与压力机的装模高度相适应。模具的实际闭合高度，一般为： 5.1该副模具使用上垫板厚度为8mm，凹模固定板厚度为8mm。如果冲头（凸凹模）的长度设计为140mm，凹模（落料凹模）设计为130mm，则闭合高度为： 查开式压力机设备参数表知，1600KN压力机最大闭合高度为450mm（封闭调节高度为130mm）。因为模具的闭合高度绝对不能大于所选的压力机，所以初选的1250KN吨位的压力机装模高度过小，这里我们采用1600KN的开式压力机。故实际设计模具的闭合高度为 压力机的装模高度必须符合模具闭合高度的要求。其关系式为 5.2式中 、压力机的最大和最小装模高度 H模具的闭合高度 所以有 故闭合高度设计合理。5.3 压力中心由于该零件落料、拉深均为轴对称形状，故不必进行压力中心的计算。6 模具的主要零部件结构设计6.1 落料凹模落料凹模的内外形尺寸和厚度在前面的计算中已算出，这里需要有三个的螺纹孔，以便与下模板固定，而且还需要有两个与下模板同时加工的销钉孔，在其内圈设计了限位倒角，以限制压边圈的行程。在落料凹模上还有一个销孔，用来安装挡料销。在图中标注尺寸精度、形位公差及粗糙度。落料凹模的零件图如图6.1所示。图6.1 落料凹模6.2 凸凹模凸凹模的工作部分尺寸在前面的设计计算中已经算出，这里根据零件的加工深度设计出凸凹模的内外形尺寸。在凸凹模上设计了四个螺纹孔，以便与上模板固定，而且同时配作两个销钉孔。在其内部设计了限位倒角，以限制压边圈的行程，在上圆口设计了安装反拉深凸模的沉槽。在图中标注尺寸精度、形位公差及粗糙度。凸凹模的零件图如图6.2所示。图6.2 凸凹模6.3 反拉深凸模反拉深凸模的工作部分尺寸在前面的设计计算中已经算出，这里根据零件反拉深的拉伸深度设计出凸模的内外形尺寸。在反拉深凸模上设计了三个推杆孔，以便安装推杆。在其内部设计了透气孔，以使拉深后的冲压件不受空气的压力而紧紧地包住在凸模上能顺利脱下。在顶端设计了圆凸缘结构，以便装配在凸凹模上与上模板固定。在图中标注尺寸精度、形位公差及粗糙度。反拉深凸模的零件图如图6.3所示。图6.3 反拉深凸模6.4 反拉深凹模反拉深凹模的工作部分尺寸在前面的设计计算中已经算出，这里根据零件的反拉深深度设计出凹模的内外形尺寸。在反拉深凹模上设计了三个螺纹孔，以便与下模板固定。在其内部设计了一个螺纹大孔，用以安装碟型弹簧。在图中标注尺寸精度、形位公差及粗糙度。反拉深凹模的零件图如图6.4所示。图6.4 反拉深凹模6.5 弹性卸料板弹性卸料板的尺寸可以根据弹簧的数目以及外径来计算。作为冲模卸料或推件用的弹簧，是属于标准零件。标准中给出了弹簧的有关数据和特性曲线，我们可以按需要选取。一般选用弹簧（材料为65Mn弹簧钢）的原则，应该是在满足模具结构要求的前提下，保证所选用的弹簧能够给出要求的作用力和行程。为了保证冲模的正常工作，在冲模不工作的时候，弹簧也应该在预紧力的作用下产生一定的预压紧量，这时预紧力应为6.1为了保证冲模正常工作所必需的弹簧最大压紧量为：6.2式中 弹簧最大许用压缩量 弹簧预紧量 工艺行程 余量，主要考虑模具的刃磨量和调整量，一般取510mm由于卸料力为14825N，初定弹簧的根数为8根，则每根弹簧上的卸料力为图6.5 弹性卸料板根据所需的预紧力和弹簧的总压缩量，参照弹簧的选取表，初选弹簧的规格，弹簧的直径D=60mm，弹簧丝的直径d=10mm，序号为85号。在反拉深凹模上设计了三个螺纹孔，以便与下模板固定。在其内部设计了一个螺纹大孔，用以安装碟型弹簧。在图中标注尺寸精度、形位公差及粗糙度。反拉深凹模的零件图如图6.5所示。6.6 上垫板垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，以降低模座所受的单位压力，防止模座被压出陷痕而损坏。在设计中我们把垫板的外形尺寸与凸凹模的外形尺寸相匹配，其厚度我们设计为8mm。在上垫板上设计了三个推杆孔，以便安装推杆，还有四个螺钉孔以及两个销孔，这些都是为了与凸凹模和反拉深凸模上的各种固定零件的安装相匹配的。在图中标注尺寸精度、形位公差及粗糙度。上垫板的零件图如图6.6所示。 图6.6 上垫板6.7 凹模固定板凹模固定板的作用是对凹模进行限位止动，以求得位置保持一定和可靠的方向性。在设计中我们把凹模固定板的外形尺寸与落料凹模和反拉深凹模的外形尺寸相匹配，其总厚度我们设计为24mm。在凹模固定板中间设计了一个高16mm的凹模固定块，是为了固定反拉深凹模。在固定板上设计了三个顶杆孔，以便安装顶杆，还有七个螺钉孔以及两个销孔，这些都是为了与落料凹模和反拉深凹模上的各种固定零件的安装相匹配的。在图中标注尺寸精度