毕业设计（论文）-熏炉盖冲压工艺与模具设计.doc

北华航天工业学院毕业设计论文 摘 要随着经济技术的发展，模具已成为现代不可缺少的成型设备。通过对冲压模具的设计使坯料冲压成型，得到满足生产使用要求的零件。本文是理论知识和知识生产的实际应用，并学会了结合了冲压模具设计的专业。通过外壳零件的分析，确定毛坯直径，切边余量，是否要压边圈，拉伸次数，进而确定最佳的冲压方案。通过利用计算板材和利用率，分析其合理性。通过对冲裁件的冲裁方式的分析及冲裁过程中所需力的计算，选用了模架总体结构和冲压设备。本论文主要涉及了凸凹模刃口尺寸计算及加工工艺的设计，凸凹模的固定方式，推出机构，模柄及固定方式，模具闭合高度，弹性元件等等一系列零件的设计。关键词：复合模 工艺性分析 模具结构Abstract With the development of economy and technology, mold has become indispensable in modern molding equipment. Stamping die design by stamping the blank, the requirements to be met in the production of parts.This paper is a theoretical knowledge and practical application of knowledge production and learned the profession of combining a stamping die design. Through a comprehensive analysis of the magnetic electrodes of the shell parts stamping process, the blank diameter, trimming margin, whether blank circle, stretching, punching drawing number and size parameters calculated in order to determine the optimum process stampings solution. Through the utilization calculation sheet metal, sheet metal nesting detailed analysis of the design is reasonable. By way of blanking blanking pieces of analytical and computing power needed to process, the selection of the overall structure of mold and stamping equipment. This paper mainly involves the design and dimensioning of punch and die cutting edge processing technology, fixation punch, the introduction of institutions, Shank and fixed manner, the mold is closed height, elastic components, mold design， installation location. Keywords: Composite modulus Process Analysis Mold structureI目 录 摘 要IAbstractII第1章 绪 论11.1 设计的背景11.2 设计的要点及参数1第2章 冲压件的结构和工艺性分析22.1 冲压件结构性分析22.2 冲压件工艺性分析22.2.1冲压工艺方案分析与确定3第3章 工艺参数计算43.1 落料拉深模工艺计算43.1.1 修边余量的确定43.1.2 计算毛坯尺寸43.1.3 确定拉深次数43.1.4确定是否需要压边圈43.1.5 确定落料拉深时的排样方案43.2 计算冲压力并选择冲压设备63.2.1 落料拉深工序的计算63.2.2冲孔切边工序的计算6第4章 模具结构设计74.1 模具工作零件尺寸计算74.2 落料凹模的外形尺寸计算74.2.1 凹模外形尺寸74.2.2 落料的刃口尺寸74.3 拉深的刃口尺寸的计算74.3.1 凸、凹模间隙74.3.2 凸、凹模刃口尺寸的计算84.4 冲孔模具刃口的计算8第5章 落料拉深模主要零件的设计与标准的选用95.1 工作零件95.1.1 凸、凹模95.1.2 落料凹模105.1.3 冲孔件的凸、凹模尺寸115.2 卸料、顶件和推件零件115.2.1 卸料板115.2.2 推件与顶件装置115.3 定位零件的设计115.3.1 落料拉深复合模中的挡料销115.3.2 落料拉深复合模中的导料板125.4 其他支撑零件125.4.1 模架125.4.2 模柄125.4.3 凸模、凹模固定板125.4.4 垫板125.4.5 紧固件13设计总结14参考文献15致 谢16III第1章 绪 论1.1 设计的背景 这次的设计课题为冲压件熏炉盖，通过这次模具设计及工艺分析使我们对冲压模具设计过程做了更深入的学习、了解和探讨。设计说明书使我们更清晰更详细地了解了整套模具的设计过程的思路和步骤。设计的过程中查阅各种书籍资料，向老师同学请教等等，不仅拓宽了我们的冲压模具的知识结构体系，也让我们更加地了解到冷冲压技术的广阔应用前景和未来的发展趋势。1.2 设计的要点及参数本次课题是熏炉盖冲压工艺与模具设计。查阅各种资料书籍进行冲压模具设计,设计全部模具零件, 画出主要的零件和装配图，完成装配。本文主要介绍落料拉深复合模具和冲孔模具的设计、制造方法和步骤。进行模具设计时，对零件进行工艺性分析，结构的分析。在查阅多种资料后，确定模具各零部件的形状和尺寸。在进行工艺分析的时候，主要根据零件的生产批量确定零件的加工方案和过程。经过计算和校核以后，确定接下来基本的工序过程。在整体的方案确定后通过计算各工序所需要的冲压力去选择压力机。计算主要包括模具主要工作部分的尺寸、模板的形状，厚度和大小、模架的选择、定位零件和到料零件，卸料零件等的选取。计算出准确的工作尺寸并编写加工工艺方案，并写下相对应的加工工艺卡。随后选则落料拉深模和冲孔模各个主要部件，通过参考各类资料，按照标准去选取即可完成本次模具的设计。第2章 冲压件的结构和工艺性分析2.1 冲压件结构性分析我的设计零件材料为H68，厚度t=0.8mm，尺寸公差等级没有要求，零件属于大批量，零件外形对称，本冲压件为无凸缘的圆筒形零件，最大直径尺寸为80mm，形状简单，冲孔较多，外形对称，属于中小型零件。冲压性能较好，满足冲裁工艺性要求，故冲压加工性良好。该工件为熏炉盖（图2-1），尺寸精度没有要求，易于冲压。其中筒形由落料拉深工艺得出，顶部各孔由冲孔工艺即可得到，安排相应的切边工序来保证精度。图2-1熏炉盖材料： H68 料厚： 0.8mm批量： 大批量2.2 冲压件工艺性分析制件形状简单，尺寸较小，厚度适中，属于普通冲压件，所需工序落料、拉深、整形、冲孔、修边。但有几点应该注意：1. 根据工件的结构和形状进行分析可知，该工件为帯凸缘圆筒形件且外圆角比较小,因此在加工过程要考虑到把圆角成型成制定的圆角大小，所以整形工序来完成；2. 拉深时要计算该件再成型的过程中能否一次拉成，如果不能就要综合考虑，几次能拉深成功，也需要准确的计算过程，且最后一次拉深或者整形时应注意保证R1.5的圆角；3. 该件为大批量生产，应重视模具材料的选择和模具结构的确定，再保证模具成型件精度的前提下必须保证模具的寿命，以此来降低生产的成本；4. 模具设计生产过程中必须考虑到安全问题，要采取适当的取件方式，本次模具结构上设计采用推件和取件方式。此次设计的产品为冷冲压件，材料为H68，具有良好的可冲压性能，冲压件结构简单，零件表面粗糙度无特殊要求，零件图上所有尺寸均未标注公差，属于自由尺寸，可以按IT15级确定工件的公差。2.2.1冲压工艺方案分析与确定根据以上基本工序，可拟定出最简单的以下三种冲压工艺方案：方案一： 落料、拉深、整形、冲孔、切边单工序模。方案二： 落料拉深复合模、冲孔模具，整形修边模具工序完成。方案三： 采用多工位级进模。分析比较上述三种工艺方案，可以看出：方案一模具简单，数量多，冲压效率低。方案二相对于方案一模具较复杂，数量减少，冲压效率提高。方案三相对于前两种方案模具最复杂，制造周期长，数量最少，冲压效率最高，适合大批量生产。表2-1 冲压工艺方案比较表项目方案一方案二方案三模具结构简单一般结构较复杂模具数量5套4套1套生产效率较低较高高上述方案性能的比较，产品是大批量生产，采用方案二是最合理的。模具设计制造简单可行。 第3章 工艺参数计算3.1 落料拉深模工艺计算3.1.1 修边余量的确定由 h/d=15/80=0.188，查表5-2得：=1.2mm 3.1.2 计算毛坯尺寸 由公式计算得到，毛坯直径为：D0=99mm3.1.3 确定拉深次数 t/D100=0.808， h/d=0.1875， m=d/D=80/99=0.808，查表5-4得到这个件可以一次拉深成型3.1.4确定是否需要压边圈用锥形凹模时，毛坯不致起皱的条件是： t/D00.03（1-m）得0.8080.9拉伸时的参数不符合上述条件，那么拉伸过程中毛坯的变形区可能会起皱，在这种情况下，应该采用压边圈。3.1.5 确定落料拉深时的排样方案本次冲裁过程采用直排有废料排样方案，沿冲件全部外形冲裁，为了保证精度，使模具寿命也较高，生产中绝大多数冲裁件都是采用有废料排样，从经济性和生产量方面考虑安排排样方案如下图 图3-2 落料排样图查表得搭边值： 0.8mm，=1mm采用无侧压装置送料。条料宽度 导料板之间的距离 式中 条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；侧搭边值；条料宽度的单向（负向）偏差；Z导料板与最宽条料之间的间隙。值都是查有关设计资料所得的。查有关资料，得 =0.6 Z=0.5mm板料宽度 导料板之间的距离 mm 步距 S=99+0.8=99.8mm材料利用率为 式中 步距内冲裁件的实际面积（）； B条料宽度（mm）； S步距（mm）； 3.2 计算冲压力并选择冲压设备3.2.1 落料拉深工序的计算落料力 根据参考文 1 献得 其中 F冲裁力(N)；L冲裁周边长度(mm)；材料抗剪强度（MPa）；K系数。 由 5 知：; 卸料力： 拉深力：F拉深力(N)；t毛坯厚度(mm)；材料抗拉强度(MPa)；修正系数。根据参考文献；总压力为：；冲压设备的选择：一般按所需公称压力的范围是261.544KN294.237KN则选择J23-35。3.2.2冲孔切边工序的计算 冲孔的计算：该件有57个孔。冲孔力冲压设备的选择：冲的范围是162.205KN182.480KN则选择J23-25；第4章 模具结构设计4.1 模具工作零件尺寸计算4.2 落料凹模的外形尺寸计算4.2.1 凹模外形尺寸凹模高度： H=KS=0.2099mm=19.8mm H值取20mm凹模壁厚： C=(1.52)H=3040取凹模厚度： H=20 壁厚C取30凹模周界： 根据工件样图，在分析受力情况及保证模厚的前提下，由于是筒形件所以取凹模直径为159，配以标准模架所以选择凹模直径为200mm。所以凹模轮廓尺寸为：。 4.2.2 落料的刃口尺寸落料部分以凹模为基准件来配作凸模，且凹模磨损后该处尺寸增大。该工件的尺寸精度按IT13级计算，则。由参考文献知查表得x=0.5，所以落料凹模刃口尺寸。mm凸凹模外刃口尺寸按凹模实际尺寸配制，保证双面间隙（查表取得）为 落料凸模的刃口尺寸为mm4.3 拉深的刃口尺寸的计算 4.3.1 凸、凹模间隙模具和模具之间的间隙的凸、凹模横向尺寸之间的差异，两者的差距是由Z表示。间隙确定的原则有：考虑板料公差的影响，考虑毛坯刃口部增厚的现象，因此，间隙值的取值一般应比毛坯厚度稍微大。用压边圈时，查询资料得凸、凹模的单边间隙是:Z=tmax+kt=0.8+0.80.2=0.96mm;4.3.2 凸、凹模刃口尺寸的计算由零件参数可知：零件公差 =0.12mm；通过查询资料（“模具设计与加工手册”）P45，2-26），表：凸模制造公差=0.03；凹模制造公差=0.05,使用压边圈使用压边圈时凸凹模的单边间隙取值为：Z/2=(1-1.1)t，这里取值Z/2=1.1t，得到Z=0.96mm；凹模直径:Dd=(Dmin-0.75)=(80-0.750.12)=79.91mm；凸模直径:dp=(Dmin-0.75-2Z)=77.33mm;4.4 冲孔模具刃口的计算冲孔模具，冲孔部分以凸模为基准件来配作凹模，且凸模磨损后该处尺寸减小。该工件的尺寸精度按IT15级计算，则。由参考文献知查表得x=0.5，所以冲孔凸模刃口尺寸。冲孔凸模刃口尺寸 凸凹模外刃口尺寸按凹模实际尺寸配制，保证双面间隙（查表取得）为 冲孔凹模模的刃口尺寸为 第5章 落料拉深模主要零件的设计与标准的选用5.1 工作零件5.1.1 凸、凹模5.1.1.1 落料凸模的结构类型与固定方法下冲头结构通常有两类：一是镶拼式镶拼式模具结构，另一个是整体整体凸模结构。根据不同的处理方法，整体凸模结构可分为两种9 ，直通式和步进式。台阶式凸模一般采用机械加工进行制作，圆形凸模则可按国家标准进行选择。本次设计中落料凸模采用固定板对凸模进行固定。5.1.1.2 凸模的材料与硬度 对凸模的对凸模的设计可以选择45钢或者T10A材料制造。凸模刃口凸模刃口的淬火硬度一般在HRC58-62之间。5.1.1.3 凸模长度的确定凸模长度凸模长度按下式计算8：L=其中 其中冲压板高度（mm）； 固定固定卸料板厚度(mm)； h它包括冲子研磨量和冲到0.8mm模深度，板块之间的放电在这里选择15mm、穿孔板和安全距离；计算得到：L=54.8mm5.1.1.4 拉深凹模的结构通常可通常可按经验公式（参考文献13中）计算： =0.8=10mm其中 D毛坯直径(mm)；d拉深后拉伸后的筒形件直径(mm)。5.1.1.5 拉深凸模的结构查询资料并查询资料计算得到，拉深模具的凸模圆角半径为：1=1=10mm；2=2=6mm；3=3=3mm;5.1.1.6 复合模中凸凹模的最小壁厚凸凹模凸模凹模的内、外边缘之间的壁厚，取决于冲裁件的尺寸。冲裁时如果材料为软材料时，C=t且C不小于0.5mm，落料拉深之间的冲头和尺寸大于1.5mm的大得多的设计。5.1.2 落料凹模5.1.2.1 凹模的刃口形式凹模口刃壁的结构有两种形式：垂直于凹模面的直刃壁和稍倾斜于凹模面的斜刃壁。直刃壁的刃口尺寸会在整形后变大，适合加工简单的工件；斜刃壁的刃口强度比较高，修整后刃口尺寸相对不变。该模具采用梯形直边墙。5.1.2.2 凹模外形尺寸拉深凹模拉深凹模是凸凹模的一部分，是影响影响拉深件拉深件成型的基本因素，尤其是凹模的凹模的圆角半径部分，它影响着拉深力的大小、拉深件的质量及拉深模的寿命等，故凹模圆角半径的值既不能太大也不能太小。5.1.2.3凹模的固定及主要技术要求由于现实生产由于现实生产的工件外形各异，通常大量使用的凹模板是圆形或矩形，在凹模板上面开设出来凹模洞口，用螺钉和销钉进行固定。我的设计中采用的是用螺钉和销钉直接固定凹模，在工厂中应用较多。5.1.3 冲孔件的凸、凹模尺寸此模具与落料拉深的模具类似。5.2 卸料、顶件和推件零件5.2.1 卸料板模具设计中常用的卸料板有固定卸料板和弹性卸料板两种形式。当毛坯材料较厚、平直度要求不高时，时常采用固定卸料装置，对于薄料却不太适合。我们用固定卸料板，它的卸料力大，卸料可靠， 这里材料料厚为t=0.8mm,采用固定卸料装置。5.2.2 推件与顶件装置5.2.2.1 落料拉深复合模中的推件装置推进装置的杆，推板，推杆与推块组成，刚性，刚性推件装置性能可靠，推力比，植物被广泛应用。5.2.2.2 顶件装置在模具装配，推片或模具的顶块左右，大大提高了推件的可靠性。推件块与凹模的配合为间隙配合。5.3 定位零件的设计冲模的定位装置是用以保证材料的正确送进，并在冲模过程中找到正确的位置6。单个毛坯定位可用定位销进行定位。5.3.1 落料拉深复合模中的挡料销工业生产中常用的挡料销有三种：固定挡料销、活动挡料销和始用挡料销。固定挡料销安装在凹模出料侧，利用废料孔进行挡料。本次设计中采用的挡料销是固定挡料销。5.3.2 落料拉深复合模中的导料板导料板一般使用在冲裁模具上，能够横向定位毛坯，有固定、弹压式两种基本类型，固定式多用在顺装复合模，弹压式多用在倒装复合模。5.4 其他支撑零件5.4.1 模架工业用模架有两种，有导柱式模架和导板式模架两种，导柱式模架可以按导向结构的不同，分为滑动和滚动两种导向。按位置的不同，又分为四种：对称式，后导柱式，对角式和四导柱式等。落料拉深复合模、二次拉深模采用对称导柱模架；而二次拉深模由于结构因素，采用对称导柱模架,修边翻孔模具则采用对角导柱模架。5.4.2 模柄中小型模具常用模柄固定上模座在压力机上。工厂常用的模柄有：旋入式模柄、通用模柄、浮动模柄、压入式模柄、凸缘模柄和槽形模柄等。5.4.3 凸模、凹模固定板设计中，凸、凹模固定板主要用于小型凸、凹模或凸凹模等工作零件的固定作用。凹模与固定板在外形轮廓尺寸上基本保持一致，材料一般可以用Q235或45钢。选择标准价时，可以根据凸模固定或紧固件合理布局的需要来确定。凸模固定板与凸模的配合为过渡配合（H7/n6或H7/m6），压装后，将凸模端面与固定板一起进行磨平。本次设计中采用固定板固定凸凹模。5.4.4 垫板垫板轮廓形状尺寸与固定板一样，他的厚度一般可以取值610mm，可以根据结构需要进行适当的调整。5.4.5 紧固件在工厂制作模具中，起紧固和定位的作用有螺钉和销钉等，主要需要确定它的规格和位置等。紧固螺钉在装配时拧入的深度不能太浅，否则会造成紧固不牢现象；但是也不能拧入太深，或拆装工作量较大。直接从 凹模洞孔落下。 设计总结针对这次的课题设计，对整个冲压成型的学习可以说是一个良好的总结，在设计过程中，虽然一个简单的冲压件，却囊括了落料，冲孔，翻边， 多次拉伸的工序，涵盖了尺寸以及力学的计算，整个设计以专业课本为主要教材，以其他冲模设计手册等为辅助材料，通过CAXA进行整个装配图乃至零件图的绘制， 从而得出各个零件的形状与具体参数。 可以说是对大学所学知识的完美总结。 在设计的过程中也遇到了很多的问题，一个是时间安排不合理，导致有些地方的质量下降，再者由于缺乏经验，很多结构都是设计好以后发现不合理，只好从头设计， 也耽搁了一些时间，还有就是机械制图的很多技术标准已经生疏，绘图出现不少纰漏，也很多不太标准。 这些都是我以后设计需要注意并提高的地方。且要注意日常经验的总结与积累，才能少犯错误，提高设计效率。总之，这次毕业设计是我大学学习的最后一战，我也自认为用心准备了许多，纵然有很多错误，但这只是我成长中的一小步，我相信以后的我会不断学习， 不断成长，使自己做任何事都能够认真负责，过好自己的人生。 同时我还要感谢我的指导老师张丽桃老师给我指出很多实际性的我想不到的问题，使我的毕业设计更加完善，对老师们表示衷心感谢。 参考文献1 佘银柱. 冲压工艺与模具设计.北京：北京大学出版社，2005.42 成百辆.冲压工艺与模具结构.北京：电子工业出版社，2006：19-21.3 翁其金，徐新成.冲压工艺及冲模设计.北京：机械工业出版社，2004.74 杨占尧.冲压模具图册.北京：高