湘潭大学 模具设计毕业设计冷冲模说明书.docx

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湘潭大学模具设计毕业设计冷冲模说明书

湘潭大学

毕业设计（论文）

课题名称落料拉深复合模　　　

学　生姓名李纯访　　　　

学　号91070８30０947　　　　

院（系）、专业机械工程学院模具设计与制造

指导教师李应明　　　　　　　

职　　　称主任　　　　　　　

2006年6　月1　日

目　录

前言·

1．设计课题及任务书································1

1．１设计课题·······································1

1.２　设计任务书····································２

２.　工艺方案分析及确定····························３

2.1件的工艺分析··································3

２.２工艺方案的确定································４

2．３排样图的确定···································4

3．艺设计与计算·····································6

３．1冲裁的方式与冲压力的计算····················6

3．2计算各主要零件的尺寸·························9

结束语··············································2３

参考文献···········································2４

致谢·················································25

内容提要

本论文应用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力,巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容,掌握冷冲压模具设计的方法和步骤,掌握冷冲压模具设计的基本的模具技能懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案,了解了模具的基本结构,提高了计算能力,绘图能力,熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。

。

采用落料拉伸复合模,能较好地实现落料及落料件的修边,模具设计制造简便易行。

落料拉伸效果好，能极大地提高生产效率,但落料拉伸凹模设计较为重要,设计中应充分考虑其落料拉伸模口形状，否则易影响落料拉伸件的形状。

主要工序包括：

a复合下料，冲孔，b全周压毛边，冲孔,小折，c冲孔,铆螺母,d成型。

本设计共分6章,分别论述了产品工艺分析,冲压方案的确定，工艺计算，模板及零件设计,模具组立等问题。

本论文是第三工程（冲孔）的模具。

本设计的内容是确定复合模内型和结构形式以及工艺性,绘制模具总图和非标准件零件图。

Ｃonteｎtsuｍｍarｙ

Tｈｕstｈｅpｒesｅntpaｐｅrａｐｐlｉeｓ　thｉssｐecｉalｔytostｕｄy　thecurricuｌｕmthetheｏryand　ｔheproduｃｔｉoｎｋnｏw－ｈowcarrｉeｓona　tiｍeｃolｄsｔamｐinｇmoｌd　deｓignwoｒkthｅactualtraｉniｎgｔo　rａiseａndtｏshaｒpen　tｈｅstudent　independentworkｉｎg　abilｉｔy,conｓolidated　and　expandedthe　ｃontentwhiｃhcurricuｌaandsoonｃold　stampingmｏlｄ　deｓignstｕdieｄ,　the　methｏdandtｈesteｐ　wｈiｃｈthｅgraspiｎｇcoldstamping　ｍolddesiｇneｄ，ｔhe　baｓicmold　ｓkiｌlwhiｃｈtheｇraspｉｎgｃoldsｔａmpiｎgmoldｄesｉgnｅdｈad　unｄｅrstooｄ　hoｗanalyzｅｄthecomponenｔsthｅtechｎologyｃapabｉｌitｙ,　ｈowｄeｆｉnitecraftｐlan,　hadunderｓｔoodthe　mold　ｂasicｓtruｃtuｒe,sｈａrpｅｎｅd　the　compｕtationaｂility，ｃａrｔograｐhyabiｌｉｔｙ,has　beenfamiliａrｗiｔｈtｈｅ　sｔandardaｎd　ｔｈesｔandａrd，ｓｉmultanｅouｓlyvａriｏｕsbranｃhes　coｒrｅlａtioｎcurriculum　ａllｈadthecompreｈensiveｒevｉew，iｎdeｐｅｎｄentｔｈinｋｉngabｉlｉty　aｌｓｏhadtｈeenｈancｅｍｅｎt..　cａnｅｎhaｎcethｅｐroduｃtioｎefficiｅｎcyenｏrmｏｕｓｌｙ,buｔfaｌlsthemateｒialto　stretchthe　concavemolｄdesigntｏbeimｐｏrtant,　iｎtｈedesｉgn　ｓhoｕｌｄconsｉdｅrfuｌlｙｉｔｆallｓｔhe　matｅriaｌstｒetchmoldｍoｕｔhsｈape,otｈerｗｉsｅ　easｙ　ｔo　affectｆalls　ｔhｅ　materialstｒｅtｃheｓ　ｔｈe　ｓhaｐe.the　puｎｃｈ　holes,small　boｏkｌet,　ｃｐunｃhhｏles,　ｒivetiｎg　nuｔ,dforｍａtion.Ｔｈｉsｄesｉｇn　ａltogｅther　isｄivｉｄｅd６　chａpters,　elabｏratedtｈｅ　pｒoｄｕcｔcrafｔ　analysisｓeparaｔely,ｔhｅｒaｍmiｎgplan　ｄeｔermｉnatiｏn，　tｈｅｐrocｅss　ｄeｓｉgn,tｈetｅmplａtｅandtｈe　componｅｎtｓdesign,　ｔhemoldgroup　atoｎcｅqｕesｔion.The　prｅsentpaperｉsｔhethirdｐｒｏjecｔ（puncｈholes）mｏlｄ.Thisdｅｓｉgnｃoｎｔent　ｉs　determinｅdthesuperｐｏsablｅ　diefoｒmerand　ｔhe　structuralsｔｙleａｓweｌlas　tｈeteｃhnolｏｇy　caｐabilｉty,ｄｒawupthemold　aｓｓembｌyｄrａwｉngandthenｏｎ-sｔandardlｅtｔｅｒdｅtaiｌ　drawing.

前言

随着科学技术的发展需要,模具已成为现代化不可缺少的工艺装备，模具设计是机械专业一个最重要的教学环节,是一门实践性很强的学科，是我们对所学知识的综合运用，通过对专业知识的综合运用，使学生对模具从设计到制造的过程有个基本上的了解,为以后的工作及进一步学习深造打下了坚实的基础。

毕业设计的主要目的有两个：

一是让学生掌握查阅查资料手册的能力,能够熟练的运用CＡD进行模具设计。

二是掌握模具设计方法和步骤,了解模具的加工工艺过程。

　本书是落料拉深模设计说明书，结合模具的设计和制作，广泛听取各位人士的意见,经过多次修改和验证编制而成。

为了达到设计的规范化,标准化和合理性,本人通过查阅多方面的资料文献，力求内容简单扼要，文字顺通，层次分明,论述充分。

其中附有必要的插图和数据说明。

　　本书在编写过程中得到了老师的精心指导和同学们的大力帮助,在此表示衷心的感谢。

由于本人是应届毕业生,理论水平有限,实践经验不足,书中难免有不当和错误的地方，敬请各位老师与广大读者批评指正。

1.设计课题及设计任务书

1．1设计课　题

设计制作零件落料拉深模具

1.1.１、课题来源：

　生产实践

1.1.2、课题研究的目的与主要内容：

１..1.3、目的：

（１）、用本专业所学课程的理论和生产实际知识,进行一项冷冲模设计工作的实际训练,从而培养和提高学生独立工作的能力。

（2）、和扩充“冷冲模设计”课程所学内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。

（3）、握冷冲压模具设计的基本知识。

如计算、绘图、查阅设计资料和手册,熟悉标准和规范等。

１.．１.4、基本要求：

（1）、到课题研究的目的所提的要求。

（2）、重点放在实际生产中，即亲自与模具的跟踪生产,熟悉自己所设计模具的工艺和生产全过程。

（4）以生产者的身份来设计模具；为求所设计模具适合在所在设备条件下生产，即要综合生产实际,又要满足生产要求,更要提高生产效率和经济效益。

（5）生产实际中,熟悉所用制造模具的设备的使用。

课题研究已具备的条件（包括实验室,主要仪器设备）

１.1.5、实验室:

①电火花线切割机

　②电火花脉冲电压机　　　　

　　③数控加工中心　

　　④钻床

　　⑤划线尺、平台、钻花、半规尺、游标卡尺

⒉校办工厂：

　车、铣、刨、磨、钻、焊、热处理等设备。

1．２.设计任务书

　设计工件如图1.1所示:

图1.1

　　　　技术要求：

1.本产品为落料弯曲件,材料为０8F,厚度为1．5mm

2.工件对公差要求不高,公差按ＩT１4级制造。

3.工件外观必须平顺，毛边物等均需去除。

模具的总体结构草图如图１.２：

图1.2

2.工艺方案分析及确定

2．1零件的工艺分析

冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。

一般的讲，在满足工件使用要求的条件下,能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好,否则，该件的工艺性就差。

当然工艺性的好坏是相对的,它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等因素的影响。

以上要求是确定冲压件的结构,形状，尺寸等对冲裁件工艺的实应性的主要因素。

根据这一要求对该零件进行工艺分析。

零件尺寸公差无要求，故按IT14级选取,利用普通冲裁方式可达到图样要求。

由于该件外形简单,形状规则，适于冲裁加工。

材料为０8Ｆ，厚度为1．5mm

2.2工艺方案的确定

确定方案就是确定冲压件的工艺路线,主要包括冲压工序数,工序的组合和顺序等。

确定合理的冲裁工艺方案应在不同的工艺分析进行全面的分析与研究，比较其综合的经济技术效果,选择一个合理的冲压工艺方案。

　　此副模具为生产该产品的第一道工序即落料拉深所用。

产品最终成形还需要拉深模,正是由于考虑到零件拉深工艺的复杂性，若采取落料拉伸连续模，虽然、减少了产品的冲压成形时间，但是模具结构复杂且精度要求高,制造周期长，制模成本高,加工也不方便。

故不宜采用。

该零件属于中小批量生产,工艺性较好,冲压件尺寸精度不高,形状简单。

根据现有冲模制造条件与冲压设备，采用拉深复合模,模具制造周期短，价格低廉,工人操作安全，方便可靠。

2．3　排样的确定

在冲压生产中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义,特别是在大批量生产中，较好地确定冲件尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之一。

（１）、冲裁件的排样

排样是指冲件在条料、带料或`板料上布置的方法。

冲件的合理布置（即材料的经济利用）,与冲件的外形有很大关系。

根据不同几何形状的冲件，可得出与其相适应的排样类型，而根据排样的类型，又可分为少或无工艺余料的排样与有工艺余料的排样两种。

（２）、材料利用率

衡量材料经济利用的指标是材料利用率。

一个进距内的材料利用率为

η=

　　　　　　（３.１）

式中　　Ａ——冲裁件面积（包括冲出小孔在内）（mm2）；

n——一个进距内的冲件数目;

B——条料宽度（mm）;

h——进距（mm）．

一张板料上总的材料利用率η∑为：

η∑＝

式中　　N——一张板料上的冲件总数目;　

L——板料长度（mm）;

A——板料宽度（mm）；

（３）、搭边

排样时，冲件之间以及冲件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。

它的作用是补偿定位误差,保证冲出合格的冲件，以及保证条料有一定刚度,便于送料。

搭边数值取决于以下因素:

①件的尺寸和形状。

②材料的硬度和厚度。

③排样的形式（直排、斜排、对排等）。

④条料的送料方法（是否有侧压板）。

⑤挡料装置的形式（包括挡料销、导料销和定距侧刃等的形式）。

搭边值一般是由经验再经过简单计算确定的。

查表2—18得搭边值：

a=１.8mm,　　

　　　　a１=2.0mｍ　　　（〈〈冷冲模具设计指导〉〉）

通过以上分析和计算得出以图２.１的排样形式为最佳方案。

　　　　　　　　图2.１

3．工艺设计与计算

3.1　冲裁方式与冲压力的计算

3.1.１、冲裁方式与冲压力的计算：

　当一次冲裁完成以后，为了能够顺利地进行下一次冲裁,必须适时的解决出件、卸料及排除废料等问题。

选取的冲裁方式不同时，出件、卸料及排除废料的形式也就不同。

因此冲裁方式将直接决定冲裁模的结构形式,并影响冲裁件的质量。

根据不产品的结构和工艺性能,本副模具顶板式顺出件结构。

由于本模具采用顺出件式模具冲裁，省去校平工序,既可满足工件对平面度的要求，有能保证安全生产。

３.1.２．力的计算

计算冲裁力的目的是为了确定压力机的额定压力，因此要计算最大冲裁力。

则冲裁力可按下式计算：

F=AΓ　　　（3．1）

式中,A为剪切断面面积，Γ为板料的抗剪强度。

考虑到刃口的磨损、间隙的波动、材料力学性能的变化、板料厚度的偏差等因素的影响,可取安全系数为1.3,并取抗剪强度τ为抗拉强度σb的０.8倍,于是在生产中冲裁力便可按下式计算:

Ｆ=LTσb　　（3.2）

式中L-——冲裁轮廓的总长度（mm）;

t______＿板料厚度（mm）;

σb　____＿_板料的抗拉强度（MＰa）。

经查的取σｂ=300　　　（冲压工艺与模具设计）

F＝440×1.5×30０=198000N

3.1.３、卸料力、推料力和顶件力的计算

由于影响卸料力、推加力和顶件力的因素很多，根本无法准确计算。

在生产中均采用下列经验公式计算：

　　　　　　　　FQ1=K1Ｆ（N）　（３.３）

　　　　　FＱ2=Ｋ2nF（N）　（3.4）

　　　　　　FＱ3＝K3F（Ｎ）　（3.５）

式中FQ１、ＦQ2、ＦＱ3——分别为卸料力、推加力和顶件力;

　　　Ｋ1　、K2、K3——分别为卸料力系数、推加力系数和顶件力系数，其值见表1-1

　　　　　　ｎ——同时卡在凹模孔内的工件或废料数，n=ｈ／tｈ为凹模直刃高度，t为板厚;

　　　　　　Ｆ——冲裁力（N），按式（3.１）计算。

表3．1

如表３.１

材料种类

板料厚度/mm

K1

K2

K3

钢

~0.1

>0.1~0.5

>0.5~2.5

>2.5~6.5

>6.5

0.06~0.075

0.045~0.055

0.04~0.05

~0.03~0.04

0.02~0.03

0.1

0.065

0.050

0.045

0.025

0.14

0.08

0.06

0.05

0.03

黄铜、紫铜

0.02~0.06

0.03~0.09

铝、铝合金

0.025~0.08

0.03~0.07

查得K1=0．0４　Ｋ２=０．05　K3＝0.06

卸料力FQ1=K１F=19800０×0.04=792０Ｎ

推件力ＦQ2=K2ｎF＝１98000×0.050×ｎ=9９0０×n=39681N

FQ3=K3F=０.06×１９8000=11８８N

3.１．４、裁力的计算

固定卸料顺出件时的总冲压F0为：

　　　　　　　　　　　F０=F+ＦＱ2　　　　　　（3．６）

根据朔件的要求已及对模具的要求固选用卸料顺出件的总冲压力为（如式３.６）

F0=Ｆ＋FＱ2=19８００＋３9681=２37681N

初选压力,根据压力机型号为　J2３－2５，其公称压力为2５KN

3.1.５、压力中心的计算

因为此图形为对称图形,固它的压力中心即重心就是此图形的对称中心,即X=180MM,Y=0.7５

确定修边余量

该该件H＝40ｍmH/D＝40／35７＝０．112查表4-１0可知无需留修边余量

3.１.６、计算毛胚直径

由于板厚等于1．５　mm故Ｄ=ｄ＋4dH-1.7２rd-0.５６ｒ=42８mm

拉深次数与拉深力的计算

根据毛胚相对厚度T/D=0.3５%和工件相对高度H/D=0.1１2查表4－１1＿_<<冲压工艺与模具设计>>初步确定一次拉成

3.１.7、拉深力和压边力的计算

Fl＝３.１4d1ｔkσb

=3.14×3５7×1.５×0．3×300

=151３32.３Ｎ

F=AP

=1／4×3.1４×D×P

查表4-4（冲压工艺与模具设计）得知:

Fq＝2.5MP

A=360×8０

=２8800

FＱ＝28880００×２．５

=72000N

3.2.计算各主要零件的尺寸

3．2．１、凹模结构设计

考虑本成品零件的结构形状,本凹模采用矩形局凹模,其材料和凸模一样为

08F,热处理的硬度为58-－62HRC内形尺寸即半成品的外形．

B×L=７8．5×36０mm

凹模高度h=２7.5mm

凹模外形尺寸

Ｌ=３60+２×4０=440mm

L×Ｂ×H＝４40×１６０×27.5

3．2．2、计算凸、凹模的工作部分的尺寸

凸、凹模间隙值的确定：

凸、凹模间隙对冲裁件断面质量、尺寸精度、模具寿命以及冲裁力、卸料力、推件力等有较大的影响,所以应选择合理的间隙。

冲裁间隙主要按制件质量要求,根据经验数字来采用，此工件的公差要求不高，可采用较大公差。

查表2－9得　　　

Zmin=0.１0５mm

　　　　　　Ｚmａx＝０．１35mｍ

非圆形比圆形间隙大,对于冲件精度低于IT14级,断面无特殊要求的冲件,所以

取　　　　　　　　Z=0.120ｍm

（１）考虑落料和冲孔的区别,落料前的尺寸处决于模，用减小凸模尺寸来保证合理间隙。

（２）刃口的磨损对冲件尺寸的影响，凸凹模应取接尽冲裁件的最大极限尺寸。

①落料时由《冷冲模设计手册》[2]查得

〈〈互换性与测量技术基础〉〉［4]查得

落料凸模与凹模的基本尺寸相同,基本尺寸为44０mm　　保证双面间隙为0.12

落料凹模如图３.1:

　　　　　图3.１

②拉深时

落料时的凸模就是拉深时的凹模

拉深时的单间隙的确定

Ｚ=（１~1.１）t=1.5~１.6mm　　取Z=1．6mm

拉深时的工作部分尺寸的确定

D凸＝（D-0.75△）0δ凹

D凹=-0.75△-Z）-δ０

查表4—3４　δ＝0.10mｍ　　δ=0.08ｍmΔ=０.７４mm

D凹＝（360-0．75×0.74）=3５９.44５00.012mm

D凸＝（360-0.７5×0.７4-1．6）=３５7.８45-０.080mm

拉深凹模如图3．2：

　　　　　　图3.２

凸凹模的长度的确定

落料时凸模长度的确定

L=H1+Ｈ２+Ｈ

H1————凸模的固定板的厚度

H2————工件的高度

H———附加高度

Ｌ=27．５+40+8=７５.5mｍ

拉深时凸模长度的确定

L=H-１.5

Ｈ——为凹模的高度，在下面会计算出来。

其值为５0ｍｍ。

拉深凸模如图3.3:

　　　　图3.３

３．２.3、凸模强度的校核

强度的校核的目的主要是检查其高度是否足够，若高度不够，将会产生弯曲变形以至损坏

查《实用模具设计与制造手册》［3]表2—94凹模的强度校核公式

σW＝１.5Ｐ/ｈ×h　　　　　　　　　　　　　　　　（3.7）

hmiｎ=1.5ｐ／［σＷ]

其中为冲裁力

[σW]为许用应力取［σW]=350

以最小的凸模Φ=3５7的数据为准

P=Ltτ=π3５7×１．5×30０=５０444.1N

hmiｎ==1.5×5０444．１N＝14.7mｍ

取ｈ=1５mm　

所以凸模强度符合强度要求

凹模的外形与尺寸

考虑半成品的零件的外形

B×L=78.5×3５8.5mm

凹模壁厚的确定

C=35--40ｍm　查＜<冲模设计手册＞>表14--5

取C=4０ｍｍ

凹模的高度的确定

H=Kb

式中

ｋ----　系数

b----冲裁件的最大外形尺寸=360

查《实用模具设计与制造》表2—96

所以H=Kb＝（0.1２~0．1５*360≈45`－-54mm

取H=50ｍm

凹模板上螺钉孔和销钉孔的确定

查〈〈冷冲模具设计与指导〉〉表1—26　,可以用m8的紧固螺钉，材料为45钢许用负载为31０0N

查表14——48可得

ａ1＝12.５d＝１0mm

a2=1.5d=12mm

（2）螺纹孔与销孔或刃口的距离如图3.4

　　图３.4

查〈〈冷冲模具设计与指导〉〉表１4—50可得c的常用值ｃ≧2d，取c＝16mm螺孔之间的中心距为80mｍ

３.2．４、凸凹模选材,热处理及加工工艺过程

该零件是完成制件外形和拉深的工作零件,内表面的加工用实配法。

保证双面间隙为0.01mm之间。

该零件的形状简单，外成形表面精加工可以采用电火花线切割，成形磨削,连续磨削的方法．

根据一般的工厂的加工设备条件，可以采用以下两个方案：

①备料——锻造——退火——铣各面——磨侧面及上下表面——钳工划线——热处理——研磨内孔——成形磨削外形。

②ﻩ备料——锻造——退火——铣各面——磨侧面及上下表面——钳工作穿丝孔——电火花线切内外形。

③ﻩ从以上两方案来看，方案一要经济一些,但热处理变形要比方案要大一点。

方案二显然变形小一点，但在电火花时价格昂贵，为采用节省模具的制造成本。

固方案一要好多了。

3．2.５、条料宽度的设计

B=［D+２△+Ｃ１]0△

＝[80+１．2+0．2]0-△

=８１.40-０．12

D－-----工件横向尺寸

△-－-－-－条料宽度的公差

c1--－--条料与导料的单面间隙

３.2.6、导料板的导料尺寸为

B1＋C1=Ｄ+2（△＋Ｃ1）

=8０+2（0.6＋０．2）

=80．８mｍ

材料的利用率η=Ａ/B*1０0%=３60*80/81．4＊３63＝9７．5％

由于送料时条料沿两个导料销进行导料由挡料销定距

3．2.7、推杆的选材，热处理工艺方案

根据《冷冲压设计手册》［２］一般用途的推杆的材料选择45钢。

他是一种优质碳素钢。

含磷比较少,非金属杂质比较少。

钢的品质较高。

它须调质处理后使用，调质处理后具有良好的综合力学性能，即具有较高的的刃性和塑性，焊接性能也好。

固采用此钢比较好。

3.２.８、工艺方案如下:

备料——锻造———铣——平磨