冷冲模带凸缘拉伸件毕业设计.docx

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冷冲模带凸缘拉伸件毕业设计

毕业设计（论文）

专业：

精密模具设计与制造

题目：

冷冲模（带凸缘拉伸件）

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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指导教师签名：

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学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

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2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

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

Abstract

Theextensionisamouldtomaketheplateblankintothestampingmethodforhollowpartsoftheopening,thin-walledpartswithdeepdrawingprocesscanbemadeintoacylindershape,laddershaped,cone,parabolic,boxandotherirregularshapes,andthecaseofcylindricalpartssimpleandrare,andflangecylindricalpartsisdividedintowideflangeandnarrowflange.

Onlybystrengtheningthebasictheoryresearchofdeformationcalculationmethodofdrawing,canprovidemoreaccurate,practicalandconvenient,cancorrectlydeterminethegeometryandsizeofdrawingprocessparametersandworkingpartsofdie,tosolvetheactualproblems,drawingdeformationinordertofurtherimprovethequalityofworkpieces.

Intheprocessdesignofdeepdrawing,mustknowwhetherastampingout,thisleadstotheconceptofdrawingcoefficient.Limitdrawingcoefficientdependsoneachdrawingtheallowabledeformationdegree.Manyinthedrawing,forwideflangedrawingparts,shouldbeinthefirstdrawing,pullinto;thediameteroftheflangepartsrequired,andaftereachtimedepth,thediameteroftheflangeremainunchanged.Inordertoensuretheflangewithoutdeformationafterdrawing,wideflangedrawingpartsforthefirsttimeintothediematerialshouldbebetterthanthelastpartoftheactualpartsdrawingmaterialsneededformultiple3%~5%,theseextramaterialsaftervarioustimesofdeep,graduallywillreducepartmaterialoutbacktotheflangeportion,theflangethickened,soastoavoidcracking.

Keywords:

cylinder,molddesign,drawing,stamping

目　录

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IT13～IT10级

可达IT10～IT8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0.2～6mm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

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=0.17＜0.5，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=0.1＜2,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（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0.57～0.7，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=96mm

3.3.2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=2.5MPa

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：

140mm

4.3.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0.1～0.4mm。

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=175.5mm

5.2冲压设备的选用

通过较核，选择开式双柱可倾式压力机J23—16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）：

710mm×480mm

模柄孔尺寸：

50mm×70mm

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

Ra0.2

1.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

Ra0.4

1.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

Ra0.8

1.零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/r6

7

固定挡料销与凹模

H7/h6

H7/h6

2

导柱与导套

H7/h6

H6/h5

8

活动挡料销与卸料板

H9/h8

H9/h9

3

导板与凸模

H7/h6

9

初始挡料销与导料

9/f8

4

压入式模柄与上模板

H7/m6

10

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160mmX155mmX18mm

2

热处理

退火

3

铣

铣六面,厚度留单边磨量0.2~0.3mm

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6Xφ11

钻床

9

热处理

淬火,回火,保证HRC60~64

10

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0.005~0.01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160mmX155mmX15mm

2

热处理

退火

3

铣

铣六面,厚度留单边磨量0.2~0.3mm

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4Xφ11，攻4-M11螺纹

钻床

9

热处理

淬火,回火,保证HRC60~64

10

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0.005~0.01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47.1mmX43mm

2

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HRC58~62

8

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