课程设计落料拉伸模-毕业论文.doc

_ 模具课程设计 学院：材料学院 姓名： 班级： 学号： 时间： 目 录1 绪 论12工艺分析以及模具设计42.1零件工艺性分析92.1.1.材料分析92.1.2.结构分析92.1.3.精度分析102.2工艺方案的确定102.3零件工艺计算112.3.1.拉深工艺计算112.3.2.落料拉深复合模工艺计算142.3.3.第二次拉深模工艺计算172.3.4.第三次拉深模工艺计算172.3.5.第四次拉深模工艺计算182.3.6压力中心182.4冲压设备的选用192.4.1.落料拉深复合模设备的选用192.4.2.第二次拉深模设备的选用192.5模具零部件结构的确定202.5.1.落料拉深复合模零部件设计203 模具装配与调试233.1安装顺序233.2 装配要点233.3 装配过程23结束语25参考文献261 绪 论1.1 冲压的概念、特点及应用冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术，冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们完美的相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。(1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。冲压在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造=铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。1.2 冲压的基本工序及模具由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。在际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，下模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。 第二章 工艺分析以及模具设计2.1零件工艺性分析工件为图1所示拉深件，材料08钢，材料厚度1mm，其工艺性分析内容如下： 零件毛坯图 2.1.1.材料分析08钢为优质碳素结构钢，属于深拉深级别钢，具有良好的拉深成形性能。2.1.2. 结构分析零件为一无凸缘筒形件，结构简单，底部圆角半径为R3，满足筒形拉深件底部圆角半径大于一倍料厚的要求，因此，零件具有良好的结构工艺性。2.2工艺方案的确定1、工艺方案分析该工件包括落料、拉深两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，首次拉深一，再次拉深。采用单工序模生产。方案二：落料+拉深复合，后拉深二次，采用复合模+单工序模生产。方案三：先落料，后二次复合拉深。采用单工序模+复合模生产。方案四：落料+拉深+再次拉深。采用复合模生产。方案一模具结构简单，但需三道工序三副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。方案二只需二副模具，工件的精度及生产效率都较高，工件精度也能满足要求，操作方便，成本较低。方案三也只需要二副模具，制造难度大，成本也大。方案四只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求，但模具成本造价高。通过对上述四种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。2.3零件工艺计算2.3.1.拉深工艺计算零件的材料厚度为1mm，所以所有计算以中径为准。（1） 确定零件修边余量零件的相对高度 经查得修边余量 ，所以，修正后拉深件的总高应为106+5=111mm。（2）确定坯料尺寸由无凸缘筒形拉深件坯料尺寸计算公式得（3） 判断是否采用压边圈 零件的相对厚度， 经查表为了保证零件质量，减少拉深次数，决定采用压边圈。（4）确定拉深次数 查得零件的各次极限拉深系数分别为 m1=0.56， m2=0.78， m3=0.8， m4=0.82， m5=0.85。所以，每次拉深后筒形件的直径分别为80mm由上计算可知共需3次拉深。（5）确定各工序件直径调整各次拉深系数分别为 ，则调整后每次拉深所得筒形件的直径为第三次拉深时的实际拉深系数，其大于第二次实际拉深系数和第三次极限拉深系数，所以调整合理。第三次拉深后筒形件的直径为。（6）确定各工序件高度根据拉深件圆角半径计算公式，取各次拉深筒形件圆角半径分别为，所以每次拉深后筒形件的高度 第三次拉深后筒形件高度应等于零件要求尺寸，即。2.3.2.落料拉深复合模工艺计算（1）落料凸、凹模刃口尺寸计算根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。落料尺寸为，落料凹模刃口尺寸计算如下。查得该零件冲裁凸、凹模最小间隙，最大间隙，凸模制造公差，凹模制造公差。将以上各值代入校验是否成立。经校验，不等式部不成立，所以可按下式计算工作零件刃口尺寸。（2）首次拉深凸、凹模尺寸计算第一次拉深件后零件直径为116.28mm，由公式确定拉深凸、凹模间隙值，由，所以间隙，则 首次拉深凹模。首次拉深凸模（3） 排样计算零件采用单直排排样方式，查得零件间的搭边值为1.2mm，零件与条料侧边之间的搭边值为1.5mm，若模具采用无侧压装置的导料板结构，则条料上零件的步距为S=d+a=204+1.2=205.2mm； 条料宽度选用规格为1mm000mm1500mm的板料，计算裁料方式如下。裁成宽208mm，长1000mm的条料，则每张板料所出零件数为裁成宽208mm，长1500mm的条料，则每张板料所出零件数为两种裁法的材料利用率相同：第一种裁法： 零件的排样图如图所示。 零件排样图（4）力的计算模具为落料拉深复合模，动作顺序是先落料后拉深，现分别计算落料力、拉深力和压边力。因为拉深力与压边力的和小于落料力，所以，应按照落料力的大小选用设备。初选设备为J2335。2.3.3.第二次拉深模工艺计算（1）拉深凸、凹模尺寸计算 第二次拉深件后零件直径为40.51 mm，拉深凸、凹模间隙值仍为1.2mm，则拉深凸、凹模尺寸分别为（2）拉深力计算根据以上力的计算，初选设备位J2321。2.3.4.第三次拉深模工艺计算（1） 拉深凸、凹模尺寸计算 由Z=1.05t，得Z=1.05因为零件标注外形尺寸80mm，所以要先计算凹模，即 （2）拉深力计算2.3.5压力中心 压力中心即工件内外圆周边上冲裁力的合力中心。应尽可能使冲裁力的压力中心和压力机的压力中心一致，否则会产生一个附加力矩，使模具产生偏斜、间隙不均匀，并使压力机和模具的导向机构产生不均匀磨损，刃口迅速变钝。 内外周边形状对称的工件，其几何中心就是压力中心。 因为笔者所设计的冲裁件是一个周边形状对称的零件，因而其压力几何中心，即圆心所在位置。2.4冲压设备的选用2.4.1.落料拉深复合模设备的选用 根据以上计算，同时考虑拉深件的高度选取开式双柱可倾压力机JB23-35，其主要技术参数如下：公称压力：350kN滑块行程：80mm最大闭合高度：300 mm闭合高度调节量：60 mm滑块中心线到床身距离：200mm工作台尺寸：400x600 mm工作台孔尺寸：250 mm180mmx210 mm模柄孔尺寸：50 mm70 mm垫板厚度：70mm 第三节 模具总体设计2.3.1 模具类型的选择分析冲压工艺性，采用复合模具生产效率高，模具结构容易制造，模具类型为落料拉深复合模。2.3.2 定位方式的选择模具中冲压采用条料进给，用两个导料销导料，送进步距采用挡料销。2.3.3 卸料、出件方式模具中采用弹性卸料装置，倒装复合模，在拉深完成后，由推杆将工件从凸凹模型腔中推出，用压力机工作台下标准缓冲器提供压边力。2.3.4 导向方式为了便于条料从侧面送进，用后侧导柱的导向方式。第四节 主要零部件的设计2.4.1 凹模周界尺寸的计算因制件形状简单，制件尺寸较小，只有一个工位，故选用整体式圆形凹模比较合理。由于本模具为落料、拉深倒装复合模，凹模选取的厚度要考虑到拉深见的深度，以及考虑到拉深凸模的端面要低于落料凹模一定距离，采用标准件厚度选取为mm，查书冲压模具设计与制造中凹模尺寸计算公式：1.2（凹模的厚度）则33.6mm 落料凹模的外形直径为： d=2W+落料凹模刃口尺寸60+204264mm2.4.2 拉深凸模长度计算 根据模具设计结构具体形式，凸模的长度为 L= 式中 L凸模长度（mm）； 凸模固定板厚度（mm） ；它取决于冲件的厚度，这里取20mm； 卸料板厚度（mm）,取20mm； A凸模固定板和弹簧卸料板间距，取40mm； t料厚，（1mm）； Y 附加长度，包括修磨余量（46mm）,这里取3mm,凸模进入凹模的深度，取1mm。 将数据代入得： 凸模长度L=20+20+40+1+4=85mm2.4.3 凸凹模的长度凸凹模的长度要考虑到模具的具体结构，同时要考虑凸模的修磨量及固定板与卸料板之间的安全距离等因素。凸凹模长度可按下式计算：凸凹模长度凸模长度压边圈的厚度板料的厚度附加长度 最后算得，60+15+1+855mm第五节 模架及其他零部件的选用2.5.1 模架及其零件选用模具选用滑动导向后侧导柱模架模架的规格：400 mmX315mmX(190350)mm 导柱d/mm*L/mm为X160 ；导套d/mm*L/mm*D/mm为上模座厚度取55mm 上模垫板厚度取6mm 上模固定板的厚度取20mm 弹性卸料板的厚度取16mm 下固定板的厚度取16mm 下模垫板的厚度取6mm 下模座的厚度取65mm 模具的闭合高度为： =55+6+120+30+6+65=282mm 2.5.2 标准零件的选用.模柄的选择模柄的规格为：40X95 (GB2862.181材料：235).螺钉：上模选10, 下模选12,长度根据模具结构定。.圆柱销：上模选，下模选，长度由结构定。.弹簧的选用：卸料力已算出为：2844.7，选用个弹簧，每个弹簧要承担474的力。 压缩量工作拉深行程+落料凹模高出拉深凸模的距离+卸料板超出凸凹模刃口的距离，则18.2+0.521.7mm 查表选弹簧:外径：19钢丝直径：d=（)/4.5mm自由高度：63mm 根据该号弹簧压力特性可知，弹簧最大工作载荷下的总变形量为23.3mm,最大载荷800N,除去21.7mm工作压缩量外，取预压 .6mm,此时弹簧的预压力为54.9N。最后选定弹簧的规格为：4.5mm X 19mm X 63mm GB20891994冷冲模设计指导 推杆的尺寸：根据模柄的尺寸来确定推杆的直径：选的推杆。推杆的长度模柄总长+上模垫板厚度+凸凹模高推件块厚95+5226.5=126.5mm 取130mm推件杆尺寸为：12mm 130mm , 材料取45钢，热处理硬度：4348HRC 挡料销选圆柱头固定挡料销，此种挡料销结构简单，制造方便，当固定部分和工作部分的直径差别大，不至于消弱凹模的强度。尺寸为：10mm 6mm 3mm,GB2866.1181冷冲模设计指导 材料：45钢，热处理：4246HRC 第三章 模具的装配模具的装配就是根据模具的结构特点和技术条件，以一定的装配顺序和方法，将符合图样技术要求的零件，经协调加工组装成满足使用要求的模具。在装配的过程中，即要保证配合零件的配合精度，又要保证零件之间的位置精度，对于具有相对运动的零部件，还必须保证他们之间的运动精度。因此，模具装配是最后实现冲模设计和冲压工艺意图的过程，是模具制造中的关键工序。模具装配的质量直接影响制件的冲压质量、模具的使用与维护和模具的寿命。第一节 模具的装配3.1.1 主要组件的装配1 模柄的装配模柄与上模是压入式配合，在安装垫板前先要装模柄，模柄与上模座的配合要求为：7/n6 。将模柄压如上模座，最后将模柄的底座磨平，检查其平行度和垂直度。2 凸凹模的装配凸凹模与固定板的配合要求是H7/n6 ,装配时，先在压力机上将凸凹模压入固定板内，检查其垂直度，然后和固定板的上平面一起磨平。3 拉深凸模的装配凸模和下固定板的装配也为压入配合，配合要求也为7/n6,在压力机上将凸模压入固定板，检查凸模垂直度，然后将固定板的下平面与凸模尾部一起磨平。3.1.2 模具的总装配为了便于装配，首先装上模，再装下模。1 上模的装配A： 将上模座倒置，然后把垫板、推杆、推件块、压入固定板的凸凹模一起安放在上模座上，用推杆将推件块撑起，以防止推件块在凸凹模内腔中倾斜。再把卸料板套在凸凹模上， 在卸料板和上模座之间垫平行垫块，用平行夹板夹紧它们，根据卸料板上的螺纹孔和固定板中的螺纹孔、销钉孔在上模座上投窝，将垫板、固定板、卸料板拆下，最后在上模座上钻螺钉孔和销钉孔，装入销钉，拧紧螺钉。B： 上模间隙，安装弹簧。 2 下模的装配A： 边圈套在已压入下模垫板的拉深凸模上。保证与拉深凸模合理的间隙值。B : 料凹模上按尺寸要求加工挡料销孔、导料销孔，并根据配合精度装配挡料销、导料销。 C: 在下模座上找正位置，将下模垫板、固定板、落料凹模一起装于下模座上。对下模座上投窝，加工螺纹孔、销钉孔，并用螺钉、销钉将他们连接成一个整体。3 上、下模装配在一起，安装其他的零件。4 对模具进行试冲、调整。3.1.3 装配时注意事项1 推件块推件块采用刚性装置，装与上模，它是在冲压结束后上模回程时，利用压力机滑块上的打料杆，撞击上模内的打杆与推件块，将拉深凹模内的工件推出，推力大，工作可靠。由于推件块的外形简单，它与拉深凹模采用间隙配合H8/f8。推件块在自由状态下要高出凸凹模刃口面0.20.5mm。2 压边圈 压边圈在模具中起压料和顶出制件的作用，出件力不达，但出件平稳。压边圈与落料凹模配合采用间隙配合H8/f8,与拉深凸模之间要留单边间隙为0.10.2mm。3 导料销的安装： 导料销是对条料导向，保证条料正确的送进方向。由于条料是从右往左边送进，导料销要安放在模具的后侧。4 固定板 上模固定板和下模固定板分别与凸凹模、凸模按一定位置压入固定，作为一个整体安装在上、下模座上，平面尺寸与凹模、卸料板外形相同。固定板与凸凹模、凸模均采用过渡配合H7/m6,在压入一起后，凸模和凸凹模的下端面要与固定板一起磨平。固定板基面和压装配合面的表面粗糙度为1.60.8，另一非基准面可适当降低要求。5 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，防止模座被局部压陷。垫板外形和固定板相同，其厚度一般取310mm。垫板的材料为45钢，淬火硬度为4348HRC。垫板上、下表面应磨平，表面粗糙度为1.60.8，以保证平行度要求。为了便于模具装配，垫板上销钉通过孔直径可比销钉直径大0.30.5mm。6 该模具采用了弹性卸料板，在装配时，要保证它和凸模之间的单边间隙（.1mm0.2mm）, 卸料板在自由状态下应高出凸凹模刃口面0.51.0mm.,以便利于卸料。7 模具装配后要保证间隙合理均匀，落料凹模刃口面要高出拉深凸模工作端面3mm，保证先落料后拉深。3.1.4 模具装配技术要求1 .装配时要保证凸凹模间隙均匀一致.配合间隙符合设计要求,不允许采用使凸、凹模变形的方法修正间隙2 推料、卸料机构必须灵活，卸料板和推件块在冲模开启状态时，一般应突出凸、凹模表面0.51.0mm.3 落料、冲孔的凹模刃口高度，按设计要求制造。4 冲模所有活动部分应平稳灵活，各紧固用的螺钉、销钉不得松动，并保证螺钉和销钉的端面不突出上下模表面。5 个卸料螺钉沉孔深度保证一致，卸料螺钉、顶杆的长度应保证一致。6 拉深凸模的垂直度必须在凸凹模间隙允许的范围内。7 冲模的装配必须符合模具装配图、明细表及技术条件的规定。 结束语通过对无凸缘筒件的相关模具的设计、计算，使我对冲裁模的设计流程有了更深的了解，包括零件的工艺分析、工艺方案的确定、模具结构的形式的选择、必要的工艺计算、主要的零件设计、压力机的选择、总装配图及零件图的绘制。在设计的过程中，有些数据、尺寸是一点也马虎不得的，只要一个数据有误，就得全部的改动，使设计难度大大的增加。在这次设计中，我感觉要完成设计不仅要有扎实的专业的知识，还要有过硬的计算机的基础保障，方才能很好的完成这次设计。所以我们今后的学习中不仅要学习好应该所学的，还要尽可能多的去扩展我们的其他方面的领域，只有这样我们才能做得过更好 参考文献1 王孝培主编、冲压手册、北京:机械工业出版社、1990、20-222 姜奎华主编、冲压工艺与模具设计、北京:机械工业出版社、1997、 60-623 冲模设计手册编写组、 冲模设计手册、北京:机械工业出版社、1998、150-154 4 钣金冲压工艺手册编委会编著、 钣金冲压工艺手册、北京:国防工业出版社、 1989、167-1725 冲压工艺及模具设计编写委员会、 冲压工艺及模具设计、北京:国防工业出版社、 1993、54-5517