中轴碗冲压成形工艺与模具设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 中 轴 碗 冲 压 成 形 工 艺 与 模 具 设 计 摘 要 本设计题目 为 中轴碗 冲压成形工艺与模具 设计 ，体现了板类冲压零件的设计要求、内容及方向，有一定的设计意义。通过对该零件模具的设计，进一步加强了设计者冲压模具设计的基础知识，为设计更复杂的冲压模具做好了铺垫并吸取了更深刻的经验。 本设计运用冲压成型工艺及模具设计的基础知识，首先分析了工件的成形工艺及模具成形结构对制件质量的影响。介绍了 中轴碗 冲压模具设计时要注意的要点， 通过对制件进行工艺分析，可确定制件的成形加工 用一套复 合模和一套冲孔模具即可。从控制制件尺寸精度出发，对 中轴碗 冲压模具的各主要尺寸进行了理论计算，以确定各工作零件的尺寸，从模具设计到零部件的加工工艺以及装配工艺等进行详细的阐述，并应用 行各重要零件的设计。 关键词 ：复合模 工艺分析 模具零部件的加工工艺 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of is of of on s of is is to to to on to of a on by to as as so on on on AD of 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 1 绪论 1 国内模具的现状和发展趋势 1 内模具的现状 1 内模具的发展趋势 2 外模具的现状和发展趋势 3 圆筒拉深模具设计的设计思路 4 2 深圆筒件工艺分析 5 拉深件的工艺性分析 5 拉深工艺计算和工艺方案的确定 5 艺方案的确定 5 艺计算 6 算毛坯 尺寸 6 定工件是否能一次拉深成形 6 用压边圈 6 6 要工作零件的尺寸计算 8 取凸模与凹模的圆角半径 11 主要零部件设计 11 2 4 压力、压力中心计算及压力机的选用 12 力计算 12 力机的选用 14 3 模具 的结构 设计 16 选用模架、确定闭合高度及总体尺寸 16 它模具零件的结构设计 17 定板 17 17 料块 17 17 柱、导套 18 他零件 18 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 具总装图 19 4 结束语 20 致谢 21 参考文献 23 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 绪 论 模具工业是国民经济的基础工业 , 是工业生产的重要工艺装备。先进国家的模具工业已摆脱从属地位 , 发展为独立的行业。日本工业界认为 : “ 模具工业是其它工业的先行工业 , 是创造富裕社会的动力 ” 。美国工业界认为 :“ 模具工业是美国工业的基石 ” 。在德国模具被冠以 “ 金属加工业中的帝王 ” 之称。 冲压是一种先进的少无切削加工方法 , 具有节能省材 , 效率高 , 产品质量好 , 重量轻 , 加工成本低等一系列优点 , 在汽车 , 航空航天 , 仪 器仪表 , 家电 ,电子 , 通讯 , 军工 , 日用品等产品的生产中得到了广泛的应用。据统计 , 薄板成型后 , 制造了相当于原材料的 12倍的附加值 , 在国民经济生产总值中 , 与其相关的产品占四分之一 , 在现代汽车工业中 , 冲压件的产值占总产值的 59% 。 随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。 内模具的现状和发展趋势 内模具的现状 我国模具近年来发展很快，据不完全统计， 2003年我国模具生产厂点约有2 万多家，从业人员约 50多万人， 2004年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满， 2004年模具产值 530 亿元。进口模具 美元，出口模具 别比 2003年增长 18% 、 和 。进出口之比 2004年为 ，进出口相抵后的进净口达 净进口量较大的国家。 在 2 万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过亿元的模具企业只有 20多家，中型企业几十家，其余都是小型企业。 近年来， 模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；专业模具厂数量增加，能 力提高较快； 三资 及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等。 虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足 : 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第一， 体制不顺，基础薄弱 。 “ 三资 ” 企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。 第二， 开发能力较差，经济效益欠佳 . 我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且 不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合 1 万美元，国外模具工业发达国家大多是 15 20万美元，有的高达 25 30万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。 第三，工 艺装备水平低，且配套性不好，利用率低 虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和 用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普 遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。 第四，专 业化、标准化、商品化的程度低、协作差 由于长期以来受“ 大而全 ”“ 小而全 ” 影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占 45% 左右，其馀为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。 第五 ，模具 材料及模具相关技术落后 。 模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。 国内模具的发展趋势 巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。 虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括 以下几方面 : 1） 模具日 趋大型化； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 ） 在模具设计制造中广泛应用 3 ） 模具扫描及数字化系统； 4 ） 在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术； 5） 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率； 6 ） 发展优质模具材料和先进的表面处理技术； 7 ） 模具的精度将越来越高； 8 ） 模具研磨抛光将自动化、智能化； 9） 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程； 10） 开发新的成形工艺和模具。 国外模具的现状和发展趋势 模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中， 60 80的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为 600 650 亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产 值的三分之一。 国外模具总量中 , 大型、精密、复杂、长寿命模具的比例 占到 50% 以上 ；国外模具企业 的组织形式 是 大而专 、 大而精 。 2004年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织 模具协会了解到，德国有模具企业约 5000家。 2003年德国模具产值达 48亿欧元。其中（ 员模具企业有 90家，这 90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90% ，可见其规模效益。 随着时代的进步和技术的发展， 国外的一些 掌握和能运用新技术的人才如模买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 具结构设计、模具工艺设计 、高级钳工及企业管理人才 ，他们的技术水平比较高故人均产值也较高我 国每个职工平均每年创造模具产值约合 1 万美元左右， 而 国外模具工业发达国家大多 15 20万美元，有的达到 25 30万美元。 国外先进国家模具标准件使用覆盖率达 70% 以上 ，而我国才达到 45 。 深圆筒拉深模具设计的设计思路 拉深是冲压基本工序之一，它是利用拉深模在压力机作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。它不仅可以加工旋转体零件，还可以加工盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件，但是，加工出来的制件的精度都很底。一般情况 下，拉深件的尺寸精度应在 宜高于 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。 圆筒件是最典型的拉深件，其工作过程很简单就一个拉深，根据计算确定它不能一次拉深成功 . 因此，需要多次拉深。在最后的一次拉深中由于制件的高度太高，根据计算的结果和选用的标准模架，判断此次拉深不能采用标准的模架。为了保证制件的顺利加工和顺利取件，模具必须有足够高度 。要改变模具的高度，只有从改变导柱和导套的高度。导柱和导套的高度可根据拉深凸模与拉深凹模 工作配合长度决定。 设计时可能高度出现误差，应当边试冲边修改高度。 2 异 形 端 盖 冲 压 工 艺 的 分 析 深 件 工 艺 分 析 工件 ：如 下 图所示 材 料： 15钢 厚 度： 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 形状简单对称 。零件图上未标注公差尺寸按 压 工 艺 方 案 分 析 压工艺方案的确定 该工件包括落料、拉深两个基本工序，可以有以下三种工艺方案： 方案一：先落料，后拉深 ，然后冲孔 。采用单工序模生产。 方案二：落料 拉深复合冲压 ，然后冲孔 。采用复合模生产。 方案三：拉深级进冲压 ，然后冲孔 。采用级进模生产。 方案一模具结构简单，但需要三道工序三副模具，生产效率低，难以满足该工件大批量生产的要求。方案二只需两 副模具，生产效率较高，尽管模具结构较方案一复杂 ，但由于零件的集合行装简单对称，模具制造并不困难。方案三也只需两 副模具，生产效率高，但模具结构比较复杂，送进操作不方便，加之尺 寸偏大，通过对上述三种方案的分析比较，若该工件能一次拉深，则其冲压采用方案二为佳。 工艺计算 计算毛坯尺寸 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 定修边余量 （ 1 ）由工件图可知 t= 1按板厚中径尺寸计 0mm d= 凸缘相对直径 dt/d=60/表 修边余量 h=按实际外径 0+2 （ 2 ）计算毛坯直径 D D= = 定工件是否能一次拉深成形 工件总的拉伸系数 m总=d/D=工件总的拉伸相对高度H/d= 由 d p /d=t/D 100= 100=查表 ，有凸缘圆筒件第一次拉伸的极限拉伸系数 m 1 = 由表 凸缘圆筒件首次拉伸的极限相对高度 h1/于H/d=故此工件可以一次拉出。 定是否用压边圈 板料的相对厚度 t/D 100= 100=由表 得 需要压料装置 ，拉伸时采用弹性压料装置。 料排样设计 1 、确定零件的排样方案 设计模具时，条料的排样很重要。由于是圆形，所以采用直排，材料的利用率较高。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 条料的排样 2 、条料宽度、导尺间宽度和材料利用率的计算 查表 搭边值 a=料宽度的计算：拟采用无侧压装置的送料方式，得 条料宽度 00 m a ) (（ 导料板间距离 D m a x 2 2A （ 条料宽度方向 冲裁件的最大尺寸； a 侧搭边值； 条料宽度的单向（负向）偏差，见表 得 c 导料板与最宽条料之间的间隙；其最小值见表 代入数据计算，取得条料宽度为 0B A 3 材料利用率的计算： 根据一般的市场供应情况， 选 950 1500 2.5 板。每块可剪 1500 2条，材料剪 切利用率达 。由材料利用率通用计算公式式（ 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 = %100%100101 1S 一个步距内冲裁件的 实际 面积， 0S 一个步 距内 所需毛坯面积 ； A 送料步距 ， B 条料宽度 ， 得 = %287=一张板料上总的材料利用率 1 100%总（ 式中 n 一张板材上冲裁件的总数目； 一个冲裁件的实际面积， n 一个进距内的冲裁件数量； B 板料宽度， L 板料长度 ， 得 总= %0 095 015 00 42 8722 8 由于板料相对较厚，直排材料的利用率相对已经很高了。 要工作零件的尺寸计算 模尺寸的计算 由于落料是一个简单的圆形，因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单，精度容易保证，所以采用分别加工。设计时，需在图纸上分别标注凸模和凹模刃买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 口尺寸及制造工差。 根据设计原则 , 落料时以凹模为设计基准。由式（ 和（ 得 m a x ( m a x 0 T 式中 落料凹凸模尺寸； 落料件的最大基本尺寸； x 磨损系数； 工件制造公差； 最小合理间隙； A 、 T 凸、凹模的制造公差。 查表 x= 查表 A T = 入数据得 6 核：查表 A+ T=(由于尺寸标注在零件内形，所以以凸模为基准，工作部分尺寸为： m i n 0 . 4 0- T （ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 m i n 0 . 4 0- A +Z（ 式中： 凹、凸模的尺寸； 拉深件内径的最小极限尺寸； 零件的公差； A 、 T 凹、凸模制造公差； Z 拉深模双面间隙。 查表 A= T= 由公式（ 得 2Z （ 1 t t 板料厚度 Z=2（ 1 取 Z=5.1 6 凹模尺寸的计算 根据设计原则 , 冲孔 时以 凸 模为设计基准。由式（ 和（ 得 0m ） ( 0m (（ 式中 分别为冲孔 凸 、凹 模 的基本 尺寸； 冲孔件的最小极限尺寸 ； x 磨损系数； 工件制造公差； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 最小合理间隙； A 、 T 凸、凹模的制造公差。 查表 x=查表 A T = 入数据得 校核：查表 A+ T=(取凸模与凹模的圆角半径 因为圆角 R 2于过渡尺寸 ，要求不高 ， 可以一次成形，为简单方便，设计生产中直接按工件尺寸作为拉深凸、凹模该处尺寸。 主要零部件设计 以模具的工作零件均采用整体结构，拉深凸模、 拉伸凹模、 落料凹模、落料凸模 、冲孔凸模、冲孔凹模 的结构如零件图所示。 由落料凹模厚度： H= 8) 式（ 凹模 宽度 ： B s+（ H 式（ 式中： s 凹模刃口的最大尺寸 K 系数 考虑板料厚度的影响 查表 H （ （ H 25 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 B s+（ 25（ 模刃口 h ： 查表 得 h 6取 h=6 2. 为了实现先落料后拉深，模具装配后，应使拉深凸模的端面比落料凹模端面低，其长度 L 可按下式计算： L = H H 低 式中： 拉深凸模固定板的厚度 落料凹模的厚度 装配后，拉深凸模的端面低于落料凹模端面的高度，根据板厚大小，决定 5 L=28+258拉深凸模上一般开有出气孔，这样会使卸件容易些，否则凸模与工件由于真空状态而无法卸件。查表，本凸模出气孔的直径为 5 2 4 压力、压力中心计算及压力机的选 用 因为本制件是轴对称零件，所以不用计算压力中心。 力计算 1 冲裁力 的计算 由于本模具落料时采用刚性卸料装置，同时又没有冲裁件卡在凹模内，所以落料力就是冲裁力。 由式（ 得 冲裁 b（ 式中： L 冲裁周边长度； t 材料厚度； b 材料抗剪强度； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 K 系数。 一般取 由表 得 b 270 380M b 310M 则 冲裁2 拉深力的计算 采用压料圈由式（ 得 拉 深 中： t 材料厚度； d 拉深后的工件 中 径； b 拉深件材料的抗拉强度。 1K 修正系数 ； 由表 得 b 335 470M b 400M 由表 得 1 则 拉伸3 压边力 的计算 在生产中，一次拉伸时的压边力可按拉伸力的 F 4 冲孔力 的计算 由式（ 得 冲孔 b（ 式中： L 冲裁周边长度； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 t 材料厚度； b 材料抗剪强度； K 系数。 一般取 由表 得 b 270 380M b 310M 则 5 工艺总压力 由于采用两副模具，应分别计算其总压力： 落料、拉伸的总压力 冲裁+拉伸F+孔总压力 F 总2 压力机的选用 压力机的工作行程需要考虑工件的成形和方便取件，因此，工作行程应足够大。 压力机F (伸时 压力机1F（ （ 据拉深力的计算结果和工件的高度，选择压力机： 称压力 /滑块行程 /最大闭合高度 /封闭高度调节量/800 130 380 90 巩固总台尺寸 /模柄孔尺寸 /立柱距离 /床身最大倾角 230 360 60 80 380 30 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 冲孔时 压力机2F（ 总2F（ 择压力机型号： 称压力 /滑块行程 /最大闭合高度 /封闭高度调节量/160 55 220 45 工作台尺寸 /模柄孔尺寸 /立柱距离 /床身最大倾角 160 240 40 60 220 35 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 模 具 的 结 构 设 计 用模架、确定闭合高度及总体尺寸 由于拉深凹模外形尺寸较大，为了工作过程稳定，选用中间导柱模架。再按其标准选择具体结构尺寸见 下 表。 模 架 规 格 选 用 名称 尺寸 材料 热处理 上模座 160 160 45 下模座 160 160 55 导柱 28 180 、 32 180 20钢 渗碳 导套 28 110 43、 32110 43 20钢 渗碳 9035模具的闭合高度 拉伸凹模固定板卸料板凸凹模固定板垫板闭合 落料凹模厚度H + 下模座上模座 =(6+32+8+25+45+55) 35由此可见模具的实际开模高度小于所采用模架的最大闭合高度。 冲孔时选择后侧导柱模架，其规格见下表： 模 架 规 格 选 用 名称 尺寸 材料 热处理 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 上模座 80 63 30 下模座 80 63 40 导柱 18 110 、 22 110 20钢 渗碳 导套 18 70 28、 22 7028 20钢 渗碳 它模具零件的结构设计 定板 查 资料 落料凸模 固定板选用： 125 125 32 落料 凹 模拉深 凸 模固定板选用： 125 125 28 冲孔凸模固定板选用： 63 50 16 板 垫板的作用是直接承受凸模的压力，以降低模座所受的单位压力，防止模座被局部压陷，从而影响凸模的正常工作。 因为通过上模座固定的模柄与压力机相连，且上模座比下模座薄，而且下模座固定在压力机工作台上。为防止上模座损坏，在上模座加垫板。 查 资料 选用垫板 125 125 6 料块 一般与打料杆联合使用，属于刚性卸件装置，靠两者的自重把工件打出来。打料块与拉深凹模间隙 配合。 边圈 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 压边圈的作用是防止凸缘部分起皱，同时还起到顶 柱、导套 对于生产批量大、要求模具寿命高的模具，一般采用导柱、导套来保证上、下模的导向精度。导柱、导套在模具中主要起导向作用。导柱与导套之间采用间隙配合。根据冲压工序性质、冲压的精度及材料厚度等的不同，其配合间隙也稍微不同。这里采用 H7/ 他零件 模具其他零件的选用见表 3 表 3 模具其他零件的选用 序号 名称 数量 材料 规格 / 处理 1 下模座 1 160 160 55 2 导柱 1 20钢 28180 渗碳58623 导柱 1 20钢 32130 渗碳58624 导套 1 20钢 28 110 43 渗碳58625 导套 1 20钢 32 110 43 渗碳58626 上模座 1 160 160 55 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 内六角螺钉 4 10 45 58628 内六角螺钉 4 10 100 58629 模柄 1 50 105 10 销钉 2 45钢 6 60 11 销钉 2 45钢 8 80 12 止转销 1 45钢 8 14 13 打杆 1 45钢 220 具总装图 由以上设计，可得到模具的总装图，其工作过程是：模具在工作时，压力机滑块下行，通过模柄带动上模座下行，模具先进行切边，紧接着拉深凸模再拉深 。拉深完成以后，压力机滑块上行，通过模柄带动上模座上行，当凹模随上模回升时，零件制品在打料块及打料杆的作用下，将其从凹模内推出，准备下一次拉深。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 结束语 带 凸缘 圆筒件属于简单的拉深件，分析其工艺性，并确定工艺方案。 由于在零件制造前进行了预测，分析了制件在生产过程中可能出现的缺陷，采取了相应的工艺措施。因此，模具在生产零件的时候才可以减少废品的产生。 深圆筒模具的设计，是理论知识与实践有机的结合，更加系统地对理论知识做了更深切贴实的阐述。也使我认识到，要想做为一名合理的模具设计人员，必须要有扎实的专业基础，并不断学习新知识新技术，树立终身学习的观念，把理论知识应用到实践中去，并坚持科学、严谨、求实的精神，大胆创新，突破新技术，为国民经济的腾飞做出应有的贡献。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 致谢 毕业设计是我们进行完了三年的模具设计与制造专业课程后进行的，它是对我们三年来所学课程的又一次深入、系统的综合性的复习，也是一次理论联系实践的训练。它在我们的学习中占有重要的地位。 通过这次毕业设计使我在温习学过的知识的同时又学习了许多新知识，一些原来一知半解的理论也有了进一步的的认识。特别是原来所学的一些专业基础课：如机械制图、模具材料、公差配合与技术测量、冷冲模具设计与制造等有了