毕业设计（论文）-压盖冲压工艺与模具设计.doc

本 科 毕 业 论 文 压盖冲压工艺与模具设计stamping process and molding design of a gland学院名称： 继续教育学院 专业班级： 机械设计及自动化 学生姓名： 指导教师姓名： 指导教师职称： 2010 年 6 月第i页摘 要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。本文根据压盖的结构特点及技术要求，通过对各工艺方案进行比较，设计了落料拉深复合模和切边冲孔复合模，并利用ug软件对其进行三维的分析。对工件进行了工艺计算，确定了各零件的尺寸及结构。其中详细介绍了凸模、凹模、固定板、垫板、卸料板等零部件的设计与制造、以及压力机的选择和模架的选择。关键词 冲压模具 工艺方案 复合模 零件 压力机 abstractpunching die has been widely used in industrial production.in the traditional industrial production,the worker work very hard,and there are too much work,so the efficiency is low.with the development of the science and technology nowadays,the use of punching die in the industial production gain more attention, and be used in the industrial production more and more.self-acting feed technology of punching die is also used in production, punching die could increase the efficience of production and could alleviate the work burden，so it has significant meaning in technologic progress and economic value. 5m ush3 this article based on design features and technical requirements of a gland,by analyzing process plans,design the blanking-drawing gang dies and trimming-piercing gang dies, and carries on the three dimensional analysis using the ug software to itlaunched the process computation,determine the size and structure of all parts.in which in detail introduced the designs and the manufacture of convex die,concave die,fixed plante,pad,stripper plate ,as well as the press choice and the pould frame choice. keywords: punching die process plans gang dies a part a press 第ii页江苏大学毕业设计说明书（论文）目 录前 言1第一章 绪论21.1 产品介绍21.2 课题介绍3第二章 工艺设计42.1产品冲压工艺性分析42.2工艺方案确定4第三章 工艺计算63.1 拉深件毛坯尺寸的计算63.1.1确定修边余量63.1.2计算毛坯直径63.1.3确定拉深次数63.2 排样图设计73.2.1排样图的意义和材料利用率73.2.2排样图确定83.3 工艺力计算83.3.1计算总压力83.3.2确定压力中心93.3.3压力机的选择103.4 刃口尺寸计算103.5 弯曲的工艺性分析11第四章 模具设计124.1落料拉深模零件结构尺寸设计124.1.1落料拉深模工作零件的设计124.1.2落料拉深模定位装置的设计154.1.3落料拉深模压料、卸料及推件装置的设计154.1.4落料拉深模导向零件的设计174.1.5落料拉深模固定零件的设计184.2 切边冲孔模零件结构尺寸设计214.2.1切边冲孔模工作零件的设计214.2.2切边冲孔模推件装置的设计244.2.3切边冲孔模导向零件的设计244.2.4切边冲孔模固定零件的设计254.3 模具总装图绘制与模具零件材料的选用284.3.1落料拉深复合模总装图绘制284.3.2切边冲孔复合模总装图绘制294.3.3模具零件材料的选择30第五章 结 论31参考文献32致谢33第31页引 言模具技术未来发展趋势主要是朝信息化、高速化生产与高精度化发展。因此从设计技术来说，发展重点在于大力推广cad/cae/cam技术的应用，并持续提高效率，特别是板材成型过程的计算机模拟分析技术。模具cad、cam技术应向宜人化、集成化、智能化和网络化方向发展，并提高模具cad、cam系统专用化程度。 为了提高cad、cae、cam技术的应用水平，建立完整的模具资料库及开发专家系统和提高软件的实用性十分重要。从加工技术来说，发展重点在于高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是发展高速铣削、高速研抛和高速电加工及快速制模技术。高精度加工目前主要是发展模具零件精度1m以下和表面粗糙度ra0.1m的各种精密加工。提高模具标准化程度，搞好模具标准件生产供应也是冲压模技术发展重点之一。为了提高冲压模的寿命，模具表面的各种强化超硬处理等技术也是发展点。 对于模具数字化制造、系统集成、逆向工程、快速原型/模具制造及计算机辅助应用技术等方面形成全方位解决方案，提供模具开发与工程服务，全面提高企业水平和模具质量，这更是冲压模技术发展的重点。本论文的研究对象是压盖，首先通过分析零件材料及结构分析，确定了工艺方案，设计了落料拉伸复合模与切边冲孔复合模两副模具，其中涉及到多个零件结构尺寸的设计。本论文从工艺设计、工艺计算和模具设计三个方面对设计过程做了详细表述，采取图例与文字表述相结合，设计与创新相结合，理论与实践相结合，使模具设计和加工更加紧密的结合在一起。本论文在设计时广泛采纳了国内外各个领域成熟的经验和最新的参考资料，并在模具的成型零部件等关键部位采用了国内外的优质模具钢。在技术上也有一定的创新，使用了ug、autocad等软件绘图，以达到优化设计的目的。第一章 绪论1.1 产品介绍本课题零件为压盖，材料为08钢，料厚为2mm，中批量生产。零件图结构与尺寸如图1.1、图1.2所示：图1.1 零件二维图 图1.2 零件三维图1.2 课题介绍本次课题主要是分析该产品的工艺性，绘制产品的三维图，在多种工艺方案中选择其最优冲压工艺方案，然后进行工艺计算、确定其模具结构并设计其模具。第二章 工艺设计2.1 产品冲压工艺性分析冲压工艺设计主要包括冲压件的工艺性分析和冲压工艺方案的确定两个方面的内容。良好的工艺性和合理的工艺方案，可以用最小的材料消耗，最少的工序数量和工时，稳定地获得符合要求的优质产品，并使模具结构简单，模具寿命高，因而可以减少劳动量和冲裁成本。2.2工艺方案确定1）方案对比该工件包括拉深、冲孔、修边、弯曲、整形五个基本工序可以采用以下三种工艺方案：方案一：方案二：方案三：2）方案分析方案一：该方案工序合理，方案二：该方案缺少整形工序，；方案三：该方案在首次落料拉深。3）方案确定比较上述三种工艺方案，方案一最佳。方案二、三均不能达到零件要求，。第三章 工艺计算工艺计算是模具设计的基础，只有正确的确定排样图和计算出各道工序的凸凹模尺寸、冲压力等，才能设计出正确的模具。本设计中的工艺计算比较多，具体计算如下：3.1 拉深件毛坯尺寸的计算3.1.2确定修边余量拉深件大径dp=84mm，内径d=44mm则凸缘相对直径dp/d=84/44=1.9查文献1表19.4-2:d=3.0mm3.1.1计算毛坯直径查文献1表19.4-4：=64mm （1） 加上零件弯曲部分长度得总毛坯尺寸。 查文献1表19.3-9： =14mm （2） 毛坯尺寸=98mm3.1.3确定拉深次数n 零件相对高度h/d =6/44=0.14 凸缘相对直径dp/d=1.9根据毛坯相对厚度：t/d100=2/98100=2.04查文献1表19.4-13：h1/d1 =0.51 h/d =0.14h1/d1 =0.51则该零件可一次拉深成功。3.2 排样图设计3.2.1排样图的意义和材料利用率冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。排样合理就能排样的意义就在于保证用最小的材料消耗和最高的劳动生产率得到合格的零件。排样是否合理，经济性是否好，材料面积包括零件实际面积与废料面积。提高材料利用率的途径是减少废料面积。废料分为两类，要提高材料利用率，主要应从减少工艺废料着手，即设计合理排样方案，选择合适的板料规格及合理的裁料法（料头、料尾），利用废料冲制小件。在不影响设计要求的情况下，改善零件结构。3.2.2排样图确定1. 排样设计排样设计主要确定排样形式、条料进距、条料宽度、材料利用率和绘制排样图。1）排样方式的确定。考虑到操作方便，根据冲裁件的结构特点，排样方式可选择为：单排。2）送料进距的确定。查文献1表19.1-18，工件间工艺搭边值a1=2mm。工艺边距搭边值为a=2mm。送料进距h=d+a1=92+1.5=93.5mm。3）条料宽度的确定。条料宽度b=d+2a=92+22=96mm4）材料利用率的确定。 （4）4）绘制排样图。冲裁件排样图见图。 图3.1 排样图3.3 工艺力的计算3.3.1计算总压力 1.落料拉深复合模该模具采用固定卸料和后方出料方式。总冲压力由冲裁力、卸料力和推件力组成。1）冲裁力。08钢的抗拉强度可按f落料 f拉深f2）推件力。查文献1表19.1-12，推件力系数，凹模中的卡件数=h/t=6/2=3f推nk推f30.05533660855540.32n （6）3）卸料力。查文献1表19.1-12，卸料力系数k卸=0.05。f卸k卸f0.0533660816830.4n （7）4）总冲压力的确定。f1f+ f推+ f卸336608+55540.32+16830.4408978.72n409kn2.切边冲孔复合模总冲压力由冲裁力、卸料力和推件力组成。1）冲裁力。08钢的抗拉强度可按400mpaf切边f冲孔ff切边f冲孔15072032656183376n2）推件力。查文献1表19.1-12，推件力系数，凹模中的卡件数=h/t=6/2=3f推nk推f30.05518337630257.04n3）卸料力。查文献1表19.1-12，卸料力系数k卸0.05。f卸k卸f0.051833769168.8n4）总冲压力的确定。f2f+ f推+ f卸183376+30257.04+9168.8222801.84n223kn3.3.2确定压力中心 因为该零件是旋转件，所以压力中心在中点。3.3.3压力机的选择 压力机型号的确定主要取决于冲压工艺的要求和冲模结构情况，选用压力机时，必须满足以下要求： 考虑上述选择压力机的要求，结合已求得的两幅模具的总压力f1=409kn,f2=223kn，查文献1表22.6-19，选择公称压力f=630kn的开式压力机jb2363和公称压力f=250kn的开式压力机jb2325。3.4 刃口尺寸计算 查文献1表19.1-7得模具冲裁间隙值，zmin=0.246mm，zmam=0.360mm由文献1式19.1-3与式19.1-4计算落料拉深部分的尺寸，查文献1表19.1-10取x=0.5。落料凹模刃口尺寸（查文献1表7.2-4得=0.87，表19.1-9得上、下偏差）： （8） （9）拉深凸模刃口尺寸（查文献1表7.2-4得=0.62，表19.1-9得上、下偏差）： （10）凸凹模刃口尺寸（查文献1表7.2-4得=0.62，表19.1-9得上、下偏差）：冲13mm孔的凸、凹模刃口尺寸（查文献1表7.2-4得=0.43，表19.1-9得上、下偏差）： (11) (12)3.5 弯曲的工艺性分析该工件结构比较简单、形状对称，综上所述，该工件的弯曲工艺性良好，适合进行弯曲加工。第四章 模具设计与设备选用4.1落料拉深模零件结构尺寸设计 模具的优劣很大程度上体现在模具结构上，因此模具的结构对模具的工作性能、加工性、成本、周期、寿命等起着决定性作用。在此次模具的结构设计大体可以分为两步：第一步根据工序排样的结果确定模具的基本结构框架，确定组成模具的主要结构单元及形式，对模具制造和使用提出要求；第二步确定各结构单元的组成零件及零件间的连接关系。结构设计的结果是模具装配图和零件明细表。在复合模结构设计中概要设计是模具结构设计的开始，它以工序排样图为基础，根据产品零件要求，确定复合模的基本结构框架。 由前面工艺方案可知，该零件是用两副复合模来完成的。复合模又分为正装式和倒装式。正装式特点：每冲裁一次，废料就被推下一次，凸凹模孔内不积存废料，胀力小，不易破裂。而且板料实在压紧的状态下分离，冲出的工件平直度较高，但冲孔废料落在下模工作面上，清除废料麻烦。倒装式特点：冲孔废料由冲孔凸模冲入凹模洞口中，积聚到一定数量，由下模漏料孔排出，不必清除废料。工件表面平直度较差，凸凹模承受张力较大。但模具结构简单，操作方便。 经分析，此工件按it14级加工制造，平直度要求较高，工件精度要求也较高，所以从工件的加工精度考虑，采用正装复合模。4.1.1落料拉深模工作零件的设计1.凹模1）凹摸结构尺寸的确定。凹模的刃口形式，考虑到零件形状，所以采用圆形刃口凹模。凹模外形尺寸主要包括凹模厚度h，凹模壁厚c，凹模周径。 2）凹模厚度的确定。由模具结构得凹模厚度尺寸h=8+23+5=34mm。3）凹模壁厚的确定。可取c=（1.52）h=46.5mm。4）凹模周径的确定。孔口尺寸b=98+25=108mm，=b+2c=108+246.5=201mm查文献1表22.5-18，凹模尺寸规格为：20036。材料选用t10a，热处理：淬火5862hrc。其结构与尺寸如图4.1所示：图4.1 凹模2.凸模凸模长度尺寸与凹模和凸模固定板的厚度有关。已知凹模厚度h=36mm，查文献1表22.5-19取凸模固定板厚度取h1=16mm，零件料厚为t=2mm。凸模长度l=hth1=50mm，凸模尺寸规格为：5450,材料选用t10a，热处理：淬火5862hrc。其结构与尺寸如图4.2所示。图4.2 凸模3.凸凹模凸凹模尺寸规格为: 11666,材料选用t10a，热处理：5862hrc。其结构与尺寸如图4.3所示： 图4.3 凸凹模4.1.2落料拉深模定位装置的设计为了限定被进料的进给步距和正确地将工件安放在冲模上完成下一步的冲压工序，必须采用本设计中采用挡料销来定位，挡料销主要用于定位，保证条料有准确的送料距，本设计中采用初始挡料销定位，其结构形式可以参考标准件。挡料销一般用45钢制造，热处理硬度为4348hrc。 4.1.3落料拉深模压料、卸料及推件装置的设计1.压边圈 压边圈的尺寸规格为: 10623,材料选用45，热处理：淬火4852hrc。其结构与尺寸如图4.4所示： 图4.4 压边圈2.卸料板卸料板的主要作用是把材料从凸模上卸下，有时也可以做压板用以防止材料变形，并能帮助送料导向和保护凸模等。设计时应该注意以下几个方面。6本设计中的卸料板根据工件的形状做成圆形，本设计中使用的是固定卸料方式，卸料板与固定板之间通过卸料螺钉来连接。根据板的厚度和标准选择不同的标准的卸料螺钉。查文献1表20.1-33，卸料板最小厚度h=14mm，卸料板规格：20014，材料选用45。其结构与尺寸如图4.5所示：图4.5 卸料板3.推件块推件块尺寸规格: 5237,材料选用t8，热处理:淬火5658hrc。其结构与尺寸如图4.6所示：图4.6 推件块4.1.4落料拉深模导向零件的设计导向装置可以提高模具精度、寿命以及工件的质量，而且还能节省调试模具的时间。大批量生产的冲压模具中广泛采用了导向装置。导向装置设计的注意事项：6本设计中的导向装置的结构采用滑动式导柱导套结构，这种方式是最常用的方式，这种结构加工装配方便，易于标准化，但承受侧压能力差。导柱导套的间隙值应小于冲模中凸模、凹模间隙。4.1.5 落料拉深模固定零件的设计1.凸模固定板凸模固定板尺寸规格为：20016，材料选用q235。其结构与尺寸如图4.7所示：图4.7 凸模固定板2.凸凹模固定板凸凹模固定板尺寸规格为：20016，材料选用q235。其结构与尺寸如图4.8所示：图4.8 凸凹模固定板3.凸模垫板 凸模垫板尺寸规格为: 2008,材料选用45，热处理：淬火4348hrc。其结构与尺寸如图4.9所示：图4.9 凸模垫板4.凸凹模垫板凸凹模垫板尺寸规格为：2008，材料选用45，热处理：淬火4348hrc。其结构与尺寸如图4.10所示：图4.10 凸凹模垫板5模架冲模模架的技术要求（摘自gb/t2850-90）1）装入模架的每对导柱和导套的配合间隙值应符合要求。2）装配后的模架，其上模座沿导柱上、下移动应平稳和无滞住现象。3）装配后的导柱，其固定端面与下模座下平面应保留12mm距离，选用b4）型导套时，装配后其固定端面应底于上模座上平面12mm。4）模架的个零件工作表面不允许有裂纹和影响使用的沙眼、缩孔、机械损伤等缺陷。5）在保证本标准规定质量的情况下，允许用其他工艺方法固定导柱、导套，其零件结构尺寸允许作相应改动。本设计中选用中间导柱模架。上模座：200mm45mm gb/t2588.11，材料为ht200，其结构与尺寸如图4.11所示；下模座：200mm50mm gb/t2588.12，材料为ht200，其结构与尺寸如图4.12所示；导柱：32190 gb/t2861.1，材料为20；导套：35110 gb/t2861.6，材料为20。图4.11上模座 图4.12下模座冲模模架零件技术要求（摘自gb/t12446-90）1）2）。3）4）零件图上未注明倒角尺寸，所以锐边锐角均应倒角或倒圆，示零件大小，倒角尺寸为0.545245，倒圆角尺寸为r 0.51mm。5）零件图上未标注的铸造圆角为r 35mm。6）铸件的尺寸公差按jb2854的规定。4.2切边冲孔模零件相关设计4.2.1切边冲孔模工作零件的设计1.凹模1）凹摸结构尺寸的确定。查文献1表22.5-18，凹模标准尺寸：20038，材料选用t10a，热处理：淬火5862hrc。其结构与尺寸如图4.13所示：图4.13 凹模2.凸模2）凸模长度尺寸的确定。查文献1表22.5-1，根据孔口直径13选取d1=22mm，l=90mm的凸模，为方便模具工作，将凸模长度磨为l=76mm。凸模尺寸规格为：2276,材料选用t10a，热处理：淬火5862hrc。其结构与尺寸如图4.14所示：图4.13 凸模3.凸凹模凸凹模尺寸规格为: 8443,材料选用t10a，热处理：5862hrc。其结构与尺寸如图4.14所示：图4.14 凸凹模4.2.2 切边冲孔模推件装置的设计1.推件块推件块尺寸规格: 9016,材料选用t8，热处理:淬火5658hrc。其结构与尺寸如图4.15所示：图4.15 推件块4.2.3切边冲孔模导向零件的设计导向装置可以提高模具精度、寿命以及工件的质量，而且还能节省调试模具的时间。大批量生产的冲压模具中广泛采用了导向装置。导向装置设计的注意事项：本设计中的导向装置的结构采用滑动式导柱导套结构，这种方式是最常用的方式，这种结构加工装配方便，易于标准化，但承受侧压能力差。导柱导套的间隙值应小于冲模中凸模、凹模间隙。4.2.4 切边冲孔模固定零件的设计1.凸模固定板凸模固定板尺寸规格为：20032，材料选用q235。其结构与尺寸如图4.16所示：图4.16 凸模固定板2.凸模垫板 凸模垫板尺寸规格为: 2008,材料选用45，热处理：淬火4348hrc。其结构与尺寸如图4.17所示：图4.17 凸模垫板3模架冲模模架的技术要求（摘自gb/t2850-90）1）装入模架的每对导柱和导套的配合间隙值应符合要求。2）装配后的模架，其上模座沿导柱上、下移动应平稳和无滞住现象。3）装配后的导柱，其固定端面与下模座下平面应保留12mm距离，选用b4）型导套时，装配后其固定端面应底于上模座上平面12mm。4）模架的个零件工作表面不允许有裂纹和影响使用的沙眼、缩孔、机械损伤等缺陷。5）在保证本标准规定质量的情况下，允许用其他工艺方法固定导柱、导套，其零件结构尺寸允许作相应改动。本设计中选用中间导柱模架。上模座：200mm45mm gb/t2588.11，材料为ht200，其结构与尺寸如图4.18所示；下模座：200mm50mm gb/t2588.12，材料为ht200，其结构与尺寸如图4.19所示；导柱导套的尺寸可以查标准获得。导柱：32190 gb/t2861.1，材料为20；导套：35110 gb/t2861.6，材料为20。图4.18上模座 图4.19下模座冲模模架零件技术要求（摘自gb/t12446-90）1）零件的尺寸、精度、表面粗糙度和热处理等符合有关零件标准的技术要求和本技术条件的规定。2)零件的材料除按有关零件标准的规定使用材料外，允许代料，但代料的力学性能不得底于原定材料。3)零件图上未标注公差尺寸的极限偏差按gb/1804规定的it14级精度。4)零件图上未注明倒角尺寸，所以锐边锐角均应倒角或倒圆，示零件大小，倒角尺寸为0.545245，倒圆角尺寸为r 0.51mm。5)零件图上未标注的铸造圆角为r 35mm。6)铸件的尺寸公差按jb2854的规定。4.3 模具总装图绘制与模具零件材料的选用4.3.1落料拉深复合模总装图绘制落料拉深复合模结构与尺寸如图4.13所示：图4.13 落料拉深复合模1下模座 2销钉 3凸模垫板4凸模固定板 5压边圈 6卸料板7凸凹模 8凸凹模固定板 9上模座 10销钉11模柄 12打杆13销钉14内六角螺钉 15推件块 16凸凹模垫板17导套 18凸模 19内六角螺钉 20凹模 21推杆 22导柱 23挡料销4.3.2切边冲孔复合模总装图绘制切边冲孔复合模结构与尺寸如图4.14所示：图4.14 切边冲孔复合模1下模座 2内六角螺钉3销钉4废料切刀 5凹模 6凸模固定板7凸模垫板 8上模座 9销钉 10凸模11推杆 12推板13模柄14打杆 15内六角螺钉16内六角螺钉17顶板 18凸凹模 19导套 20导柱 4.3.3 模具零件材料的选择1.工作零件（凸模、凹模、凸凹模）选用材料牌号：t10a，热处理硬度为：5862hrc。2.定位零件（挡料销）选用材料牌号：45，热处理硬度为：5256hrc。3.压料装置（压边圈）选用材料牌号：45，热处理硬度为：4852hrc。 4.卸料装置（卸料板）选用材料牌号：45。5.推件装置推件块选用材料牌号：t8，热处理硬度为：5658hrc。推杆、打杆选用材料牌号：45，热处理硬度为：4348hrc。6.导向零件（导柱、导套）选用材料牌号：20，热处理硬度为：4852hrc。 7.固定零件上、下模座选用材料牌号：ht200。模柄选用材料牌号：q235。凸、凹模固定板选用材料牌号：q235。垫板选用材料牌号：45，热处理硬度为：4348hrc。螺钉、销钉选用材料牌号：q235。本设计中零件选择的具体的材料见总图的明细栏。第五章 结 论本毕业设计说明书（论文）是将书本上的理论与实际相结合,基于压盖零件图，对其进行工艺分析、工艺计算、设计模具结构，通过查阅大量的书籍，设计出落料拉深复合模与切边冲孔复合模。主要工作和结论如下：1）对压盖的零件进行二维、三维造型，掌握了冲压产品结构设计的基本方法，特别ug的高级造型功能。2)从零件材料、零件结构、零件精度等方面分析其冲压工艺性。比较多种冲压工艺，确定冲压工艺方案。3）基于零件进行工艺计算，主要计算凸、凹模刃口尺寸、拉深次数和拉深坯料的尺寸等。4）根据计算出的冲裁力，选择压力机型号。5）根据计算出的凸、凹刃口尺寸，通过查阅有关标准，设计出各道工序的凸、凹模形式。查阅有关书籍，设计出其它零件，如模座、固定板、垫板、卸料板、定位元件等。6）在以上计算的基础上，利用auto cad软件完成了模具装配图的绘制，并绘制其零件图。查阅有关标准，为模具零件选择合适的材料和热处理方法。本次毕业设计是对以往所学的一切专业知识的汇总，产品一个创新、完善的过程；每一个设计都是对自己知识一个巩固、加深的过程。在设计过程