机械毕业设计(论文)-封盖-落料-冲孔-拉深-翻边复合模(盖类)(含全套图纸).doc

完整说明书cad图纸由扣扣153893706提供封盖、落料、冲孔、拉深、翻边复合模 学 生：指导老师：摘 要：模具是工业产品生产使用的重要工艺装备，它以其自身的特殊形状通过一定的方式使原材料成型。现代工业生产中，由于模具的加工效率高，互换性好，节省原材料。模具技术已成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一。模具技术能促进工业产品的发展和质量的提高，并能获得极大的经济效益。模具是效益放大器，用模具生产的产品的价值往往是模具价值的几十倍、上百倍。 关键词：封盖落料冲孔,拉深,翻边 abstract: mold,which is used to mould raw material due to its special shape, is a piece of important equipment in the process of producing industrial products. it is wildly used in modern industry, because of its effective machining, exchangeable quality, saving raw materials and lower costs. one important way of mesuring the manufacture level of country is the technology of mold,which can advance the quality of products and promote its development and agin great economical benefits, mold is effective amplifier.products with the value of the mold is often ten times and a hundred times the value of the mold,.keywords: sealing, falls the material, punch holes, drawing, flange superposable die.1 前言本套模具设计，我所设计的是生活中极为常见的是与其它零件配合使用的封盖，主要介绍的是冲压生产中应用最广泛的落料、冲孔、拉深、翻边工序，设计的模具是它整个生产过程一次成型的复合模。我首先对冲压工艺性件进行了分析，比较和确定工艺方案，然后进行主要工艺参数的计算，再进行模具的总体设计，选择合理的冲压设备，最后选择工作零件的加工工艺及模具的装配和试冲等十个步骤，完成了对整套模具的设计与制造。从而培养和提高了我的设计能力。22 材料分析和模具结构的确定2.1 冲压件工艺性分析：工件名称：封盖 工件简图：如下1图生产批量：中批量材 料：材料厚度：1.5 图1 零件图fig. 1 detail drawing 该工件材料用冷轧型薄钢板进行拉深是适宜的，暂不变。由图纸可知，该工件属于较典型的无凸缘圆筒形旋转拉深件，形状简单对称，两个圆口直径公差较大，精度在it12级左右，高度方向尺寸为自由公差，对工件厚度变化也没有特殊要求，只是该工件作为另一个工件的封盖，口部直径可做的稍大些。此工件翻边高度较小，工件的长径比（）也较小，可在一次拉深中完成，而工件总高度尺寸可在拉深后修边达到尺寸要求。此工件的基本工序为：落料、冲孔、拉深、翻边。2.2 冲压工艺方案的确定：该工件的加工从零件的形状上分析：先落料冲孔、再拉深翻边。根据这一加工顺序，可有三种不同模具结构供选用：方案一：落料-冲孔-拉深-翻边，采用单工序模具，则需要四套模具。方案二：落料-冲孔-拉深-翻边，采用复合模具，即只需要一套模具。方案三：落料-冲孔-拉深-翻边，采用级进模具，即先冲孔落料再拉深翻边，只需要一套模具。以上方案中的三种模具特点比较见下表1表1 模具特点比较tab. 1 comparison mold比较项目 单工序模 复合模 连续模冲件精度 较低 高 一般生产效率 较低 较高 高 生产批量 适合、大、中、小批量 适合大批量 适合大批量模具复杂程度 较易 较复杂 复杂模具成本 较低 较高 高模具制作精度 较低 较高 高模具制造周期 较快 较长 长模具外形尺寸 较小 中等 较大冲压设备能力 较小 中等 较大工作条件 一般 较好 好由于这样一个工艺按单工序模具来加工，则需四个工序，即需要四套模具。四台设备，模具制造费用大，生产效率低，且不容易保证尺寸精度，操作不便，也不够安全，所以方案一不合理。若采用模具级进则模具制造难度加大。工件的尺寸也不容易保证。生产效率也不高，所以方案三也不合理。而采用复合模制冲件时，由于这个工件的结构不太复杂而且轴对称，复合模的成本不是太高，制造的难度也不大，容易保证尺寸的精度，操作也方便，安全性好，生产效率高，所以综合考虑，方案二比较合理。2.3 模具结构形式的确定表2.1复合模的比较tab. 2.1 comparison of compound die工作零件装配位置 倒装复合模 顺装复合模凸模 在上模部分 在下模部分凹模 在上模部分 在下模部分凸凹模 在下模部分 在上模部分表2.2复合模的比较tab. 2.2 comparison of compound die比较项目倒装复合模顺装复合模出件方式采用顶杆、顶杆自上模（凹模）内推出，下落到模具工作面上采用弹顶器自下模（凹模）内顶出至模具工作面上冲裁件的平整度较差较好废料排除废料凸模内积聚到一定程度后，便从下模部分的漏料孔或排出槽排出废料不在凸凹模积聚。压力机回程时既从凸凹模内推出凸凹模的强度和寿命凸凹模承受的涨力太大，凸凹模的最小壁厚应严格控制，否则会涨裂受力情况比倒装复合模好，但凸凹模的内形尺寸易磨损增大，壁厚可比倒装的薄生产操作废料自漏料孔中排出，有利于清理模具的工作面，生产操作较安全废料自上而下击落，和工件一起汇聚在模具工作面上，对生产操作不利适应性冲裁件平整要求不高，凸凹模强度足够时采用。凸凹模尺寸较大时，可直接固定要下模上，不用固定板适用于薄料的生产，平整度要求较高，以及壁厚较小，强度较差的凸凹模首先已经确定这是一套复合模，分析这个冲件结构可知，该工件是一个简单的圆形且是轴向对称的冲裁翻边件，而且最大直径可直接通过落料得到，内部需要冲中心孔和翻边，而内孔的冲裁又会产生废料，参见表2，并比较，所以总体上应将落料的凹模固定在下模座上，冲孔的凹模也固定在拉深凸模上，这样先完成落料冲孔，再随着模具的继续动作完成拉深和翻边，而冲孔产生的废料可以通过与冲孔凹模相通的通孔直接排出模具外。又由于条料只有1.5，较薄，而且冲压件较小，质量要求一般，属于普通冲裁，所以可以用弹性卸料装置进行卸料，同时可以利用弹性装置来实现冲裁前凸凹模与卸料板的压力来完成压料动作，以保证工件的平整度。又由于毛坯以条料的形式送进模具，生产量又大，所以采用一个导料销和一个挡料销来完成条料送进时的正确定位和均匀正确的送料步距，同时由于冲件结构较简单，冲件又小，所以用手动送料即可。在上下模座的导向方式上，考虑到冲件的结构较简单，尺寸精度要求较一般，而且是大量的生产，应可能提高模具的使用寿命，可以用导柱和导套配合的形式来完成上下模正确的冲裁定位。3 主要设计计算3.1 毛坯尺寸计算在计算毛坯前先确定翻边前半成品的形状和尺寸。这里有两种情况： 的高度尺寸太大，不能用翻边的办法把全部高度都制造出来，而有一部分靠拉深形成的。另一种情况是全部高度翻边而成，上面这两种情况，翻边前毛坯的形状尺寸是不一样的。具体计算如下：按照翻边高度h的计算公式，经过变换得到翻边系数计算公式，再将翻边直径翻边圆角半径值，板料厚度值代入翻边系数公式得： 表3 低碳钢圆孔的极限翻边系数tab. 3, the limit of low carbon steel flange hole coefficient 项目加工方法比值凸模形式加工方法100 50 35 20 15 10 8 6.5 5 3 1球形钻孔去毛刺冲孔0.700.600.520.450.400.360.330.300.750.650.570.520.480.450.440.430.420.42圆柱形平底钻孔去毛刺冲孔0.800.700.600.500.450.420.400.370.350.300.250.850.750.650.600.550.520.500.500.480.47从表3查得翻边系数=0.70（采用圆柱平底凸模冲制底孔）计算的翻边系数大于表中查得的翻边系数，说明全部高度可一次翻边而成。为了计算毛坯尺寸，还需要确定修边余量。3.1.1 修边余量计算由工件的相对高度知该工件拉深较浅，可不考虑修边余量。3.1.2 毛坯尺寸计算 3.2 材料利用率的计算裁板方案有纵裁和横裁两种，比较两种方案，选用其中材料利用率高的一种。纵裁时，每张板料裁成条料数。每块条料冲制的制件数每张板料冲制制件数材料利用率横裁时，每张板料裁成条料数每块条料冲制的制件数每张板料冲制制件数材料利用率由上述计算结果知，虽然材料利用率相等，但纵裁所剩余料比横裁多，所以采用横裁。3.3 确定排样方式工件毛坯直径尺寸比较大，考虑到操作方便采用单排。排样图如下：图2 排样图fig. 2 arranges the specimen map查有关表得搭边值沿送进方向搭边 侧向搭边则进距条料宽度板料尺寸选用标准冷轧薄钢板3.4 拉深次数计算此件按无凸缘的圆筒型件的拉深来计算，求出,根据毛坯相对厚度查表4.4.3发现小于相应数值，能一次拉深成型。3.5 各工序的冲压力计算落料力 材料抗剪强度 查表=353mpa冲孔力 拉深力 工件直径 材料抗拉强度 修正系数查表得=0.6，=300翻边力 翻边后直径（按中径计算）坯料预制孔直径材料厚度材料屈服点压边力 卸料力冲压工艺总力fz 3.6 冲裁功的验算分析工件的结构及要求用途可知，易采用平刃冲裁： 式中 平刃冲裁功 () 平刃冲裁时的总冲裁力 () 材料厚度 () 系数，一般取值则 3.7 工作零件刃口尺寸计算由零件图可知，该零件属于无特殊要求的一般落料、冲孔、拉深、翻边复合模。坯料、有落料冲孔同时获得。查表2.3.3得，则有公差表2.4.1查得，都属于自由公差，精度等级为it14级，取=0.5。设凸、凹模分别按it6和it7级加工制造，则落料： 查表得 校核：(满足间隙公差条件)冲孔 查表|+|(满足间隙公差条件)3.8 确定是否采用压边圈有毛坯相对厚度表4 采用或不采用压料装置的条件tab. 4, with or without pressing device conditions拉深方法第一次拉深以后各次拉深（）100用压料装置可用可不用不用压料装置2.00.80.8查表5知此工件拉深时可用可不用压边圈，但为了保证预制孔尺寸和防止板料起皱，保险起见本模具采用压边圈。3.9 压力中心的确定为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线重合，否则，冲压时滑块就会成受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙的不到保证，从而影响制件质量，降低模具寿命至损坏模具。该零件是圆形的结构对称件，其压力中心位于零件轮廓圆形的几何中心上。3.10 拉深翻边工作零件尺寸计算1.凹模圆角半径的确定 取4凹模圆角半径 凹模内径2.拉深凸模圆角半径一般首次拉深取： 3.有压料圈的拉深模，其间隙可按表确定 4.拉深凸模、凹模尺寸计算 5.翻边工序凸模与凹模刃口尺寸计算 4 主要零部件的设计4.1 工作零件的结构设计由于工件形状简单对称，所以模具的工作部分零件均采用整体结构。冲孔凸模、翻边凹模、拉深凸模、落料凹模、凸凹模的结构如下所示。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，如下3图所示，拉深凸模，其长度l可按下式计算 材料：cr12技术要求：热处理5862图3拉深凸模fig. 3 drawing plunger凸模固定台阶的厚度，=8 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=3落料凹模材料：cr12技术要求：热处理6064图4 落料凹模fig. 4 alls the material lower die翻边凸模由于该工件尺寸精度要求不高，从利于翻边和凸模加工难易程度看，选用圆柱形平底凸模进行翻边。一次翻边可达到的极限高度为凸凹模是复合模中的关键零件，大至分为整体式和镶拼式的两种，镶拼式结构适合于大，中型和形状复杂，局部容易损坏的整体凸模式或凹模，而此处所需的凸凹模形状较简单，所以选用整体式来加工凸凹模。凸凹模结构尺寸见图5：技术要求：凸模的机械固定方法通常是将凸模压入固定板内，其配合为台阶式凸模用，凸模装入固定板后，其顶面要与固定板顶面一起磨平，并与模架有良好的垂直度；落料凸模工作部分按落料凹模工作部分配作，保证两侧共有0.81.0的均匀间隙。材料：cr12mov技术要求：热处理6064图5凸凹模fig. 5 raised lower die（1） 凸模长度计算凸模长度一般根据结构上需要确定。在采用弹压卸料板时其长度为：材料：cr12mov 技术要求：热处理5458图6 冲孔凸模fig. 6 punch holes plunger材料：cr12mov 技术要求：热处理6064图7凹模镶块fig. 7 the lower die inlays the block凸模固定板厚度（），一般取（凸模压力部分直径）卸料板厚度（）。附加长度（）。它包括凸模的修模量。凸模进入凹模的深度和凸模固定板间的安全距离等，通常取1520。翻边凹模材料：cr12mov技术要求：热处理5862图8翻边凹模fig. 8 flange lower die4.2 支撑固定及卸料零件4.2.1 上、下模座上、下模座要承受和传递冲压力，所以应有足够强度和刚度。刚度不足，将影响冲模寿命。因此模座应有足够厚度。铸造模座需经时效处理，下模座外形尺寸每边应至少超过压力机台面孔边约50。模座分带导柱和不带导柱两种。带导柱一种已标准化。一般根据凹模、定位和卸料装置等平面布置，来选择模座的形状和尺寸。模座形状可选圆形或矩形的。模座外形尺寸应比凹模相应尺寸大4070。模座厚度取凹模厚度11.5倍。4.2.2 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，避免压出陷痕。本模具利用压力机打杆推件，上模座局部挖空需采用垫板支撑。垫板厚度取10，外形尺寸与固定板相同。材料选用45钢。材料：45 技术要求：热处理4348图9 垫板fig. 9 backing strip4.2.3 模柄中、小型冲模通过模柄固定在压力机的滑块上，外经按h11/d 11配合。模柄的结构形式较多，本模具采用凸缘螺钉固定式，它有较大凸缘，用34个螺钉固定于上模板查表可选标准件为： gb2862.1-81。q235的模柄。技术要求：与模板压入时呈配合，模柄装入后要与上模板一起磨平顶面，并与模柄轴线有良好的垂直度。4.2.4 限位柱限位柱的作用，主要是在调整上模时，以其作为限定冲压行程的极限标志，有时也为模具存放时，免得将上模重量压在上模的弹簧上。4.2.5 凸凹模固定板固定板的外形通常为矩形或圆形，平面尺寸应与相应的模具凸模或凹模尺寸一致。凸模和一般钢质凹模与固定板选用或配合。压入固定后应将底面与固定板一起磨平。固定板通常选用或钢制造，压装配合面的表面粗糙度应达。固定板的厚度此处取30。外型尺寸比凹模的对应尺寸略小或一样。材料：45 技术要求：热处理4348图10凸凹模固定板fig. 10 raised lower die dead plate4.2.6 弹压卸料板弹压卸料板既起卸料作用又起压料作用，所得冲裁零件质量较好平直度较高。弹压卸料板与凸模的单边间隙可根据冲裁板厚度按表2.9.11选用。模具在开启状态下，卸料板应高出模具工作零件刃口，以便顺利卸料。材料：45 技术要求：热处理4348图11卸料板fig. 11 unloads the yard lumber5 其他零部件的设计与选用5.1 弹性元件压边圈在成型过程中一方面起压边作用另一方面还可将成型后包在拉深凸模上的工件卸下，其压力由标准缓冲器提供。5.2 卸料螺钉根据模具的需要选择，长度的圆柱头内六角卸料螺钉：卸料螺钉 gb2867.6-815.3 挡料销定位零件分两类：一类是在送料方向垂直方向的定位，即送进导向，另一类是要送料方向上定位用来控制送料进距。在本套模具中，导料装置和挡料装置均采用销钉的形式，共两个，其中一个作为导料销压装在凸凹模的一侧另外一个作为挡料销压装在凸凹模上与送料方面一致的前方，其销头的高度为（t+1）,即2.5，根据模具的需要选择直径，高度的a型固定挡料销： gb2866.11-815.4 模架及其他零部件的选用模具选用后侧导柱标准模架，可以方便送料。导柱 20钢导套 20钢上模座 24020060下模座 24020070上模座厚度取 即 200下模座厚度取 即 200上模垫板厚度取 即=10 45钢固定卸料板取18 即 45钢模具的闭合高度 式中：凸凹模的高度,=65 凹模的厚度,=50 凸凹模进入落料凹模的深度,=10可见该模具闭合高度小于所选压力机的最大装模高度（）6 模具的总体设计6.1 模具类型的选择 由冲压工艺分析可知。采用复合冲压，所以模具类型为落料冲孔拉深翻边复合模。6.2 定位方式的选择因为该模具使用的是条料，所以导料装置采用导料销，送进步距控制采用挡料销。6.3 卸料、出件方式的选择模具采用弹压卸料，刚性打件，并利用装在压力机工作台下的标准缓冲器提供压边力。6.4 导向方式的选择由于该模具冲裁力不大，为了方便送料和安装调整，该复合模采用后侧导柱的导向方式。6.5 压力机的选择表5主要技术参数（长度单位：）tab. 5 main technical parameters(length of unit:mm)压力机型号236.323102316f2325234011506363公称压力/kn63100160250400500630滑块行程35k457075801090120滑块每分钟行程次数17014512080559050最大装模高度150180205260330270360闭合高度调节量30304555657580电动机功率/kn0.7因为总工艺压力为（已算出），压力机的公称压力必须大于等于100% ，即大于等于，再考虑到模具的闭合高度应小于所选压力机的最大装模高度，因此，查手册应选用j2340f开式压力机（最大装模高度）（见表5）。7 模具的总装图图12 总装图fig. 12 final assembly drawing1.下模座2.限位柱3.导柱4.导套5.上模座6.卸料板7.弹簧8.圆柱销9.推料块10.固定板11.凹模12.凸模13.螺钉14.打杆15.模柄16.打板17.推杆18.螺钉19.卸料螺钉20.垫板21.凸凹模22.固定板23.螺钉24.支架25.垫块26.顶杆27.沉头螺钉28.凹模镶块29.凸模30.盖板31.螺钉32.压边圈33.挡料销34.螺钉35.凹模由以上设计，可得到如图12所示模具的总装图。为了实现先落料冲孔，再拉深应保证模具装配后，拉深凸模端面29比落料凹模端面21低3。模具工作过程：将条料送入刚性卸料板6下长条形槽中，平放在凹模面上，并靠槽的一侧。压力机滑块带着上模下行，凸、凹模21下表面首先接触条料，并与压边圈一起压住条料，先落料，再冲孔，后拉深，翻边；当翻边结束后，为了保证工件的平面度，需要进行整形工序，即上模下到最低处时停留片刻，结束后上模回程。落料后的条料由刚性卸料板6从凸凹模上卸下，拉深成型的工件由压力机上的打杆通过打板推杆顶件块9从凸、凹模中刚性打下，用手工将工件取走后，将条料往前送一个步距，进行下一个工件的生产。8 模具零件加工工艺1 装配压入式模柄，垂直上模座端面，装后同磨大端面齐平。2 将凹模镶块28装入拉深凸模29内3 将拉深凸模29装在下模座1上，并相对下模座底面垂直。同磨端面齐平后，作止动螺钉孔，并安装止动螺钉314 以压边圈32定心，将凹模34装在下模座上，经调整与拉深凸模同轴后，用平行夹板夹紧，作螺钉孔并拧紧螺钉，配入适当过盈的定位销。5 将凸凹模21装于固定板22上，并保持垂直，然后装入固定块10装入凹模11和冲孔凸模12，使其保持垂直，同磨大端平齐。6 确定凸凹模固定板在上模座上的位置，用平行夹板夹紧后合模，使导柱缓慢进入导套。在凸凹模21的外圆对正凹模35后配作螺孔和螺钉过孔，并拧紧螺钉，但不要太紧。用轻轻敲打固定板的方法进行细致的调整，待凸凹模21和凹模35的间隙均匀后，配作凸凹模固定板22与上模座的销孔，并配作具有适当过盈间隙的销钉。7 加工压边圈32时外圆按凹模35的孔实配，内孔按拉深凸模29的外圆实配，保持要求的间隙。装配后，压边圈的顶面需高于凹模0.1mm，而拉深凸模的顶面不得高于凹模。8 安装固定挡料销33及卸料板6。卸料板上的孔套在凸凹模外圆上应与凹模35中心保持一致。在用平行夹板夹紧的情况下，按凹模上的螺钉孔作卸料板上的螺钉过孔，并以螺钉固表6凸、凹模加工工艺过程tab. 6 convex and concave mold machining process工序号工序名称工序内容1备料将毛坯锻成圆棒105702热处理退火3车削按图车削外形4热处理调质5磨端面工作端留单边余量0.36钳工划线划出内孔位置线7车削按零件图车削内外形，85.37，72.9,留单边余量0.3，其余车至尺寸8热处理按热处理工艺，淬火回火达到9磨削精磨内外，端面尺寸，保证端与轴线垂直10钳工精修全面达到设计要求11检验9 结束语漫长而又倍感充实的毕业设计阶段即将结束，通过这几个月的学习，我觉得自己的专业知识和独立思考问题的能力有了很大的提高，对我走向社会从事专业工作有着深远的影响。现在谈谈对本次毕业设计的认识和体会。首先，我感触最深的就是：cad制图的重要性。这次设计中我做了许多重复性的工作，耽误了很多的时间，但是这些重复性的工作却增强了我的专业知识的熟悉，积累了很多设计经验，也用到了好多在公司实习时学到的东西，同时也得到一条经验，搞设计不能只在脑子里想它的结构，至少把cad图画出来，思考这样的设计将会带来什么好处与不足。其次，我学会了查阅资料和独立思考。当开始拿到毕业设计题目时，心里真的是一点头绪也没有，根本不知道从那里下手。特别是在公司实习那段时间，学校数据库进不去，很难查到相关资料，只能让同学帮我找，可是找到的都是一些肤浅的东西，于是我不得不离开公司，回到学校抓紧时间做，结合自己的构想，再利用自己所学过的专业知识技能，深入了解了机械传动原理及机械系统的设计方案。把设计示意图从构想阶段变为cad实体阶段。我发现每一个设计都是一个创新、修改、完善的过程，在设计的过程中，运用自己所掌握的知识，发挥自己的想象力来搞好自己的设计，这个过程也是一个学习的过程。设计的完成，给了我很大的信心：我完全有能力利用自己所学过的知识和技能完成我并不熟悉的任务。在设计过程我更深切的体会到：独立自主是关键，互协作更重要。参考文献1 赵韩等编，机械系统设计，北京：高等教育出版社，2008. 2 纪名刚等编，机械设计.北京：高等教育出版社，2009.3 王秀凤等编冲冲压模具设计与制造北京：北京航空航天大学出版社，20104 全腊珍等编画法几何与