电池帽冲压拉伸模具设计

压拉伸模具设计目录摘要………………………3前言………………………31模具的概论……………31.1冲压与冲模概念……………41.1.1我国冲压现状与发展方向…………………41.1.2国外模具的现状与发展趋势………………41.2冲模的分类……………………51.3冲模的零部件…………………62冲压件工艺分析………62.1收集并分析有关设计的原始资料………72.2产品零件的冲压工艺性分析与审查………73冲压工艺方案的确定…………………84主要设计计算…………94.1毛坯尺寸计算…………94.2成形次数的确定……………………104.3排样及相关计算……………………114.3.1零件排样…………………134.3.2条料尺寸…………………144.3.3材料消耗定额……………154.3.4中间工序半成品尺寸……………………154.4冲压工序压力计算…………154.5工作部分尺寸计算…………184.5.1落料凹、凸模的工作尺寸计算……………184.5.2首次拉深凹、凸模的工作尺寸计算………204.5.3第二次拉深凹、凸模的工作尺寸计算……215填写冲压工艺卡片……………………216模具结构设计……………246.1拉深模的结构设计…………………246.1.1落料拉深复合模……………………246.1.2二次拉深模…………256.1.3切边摸…………………256.2模具材料的选用……………………266.2.1冲压对模具材料的要求……………266.2.2模具材料的选用原则………………266.2.3冲模常见材料以及热处理要求…………………266.3定位方式的选择……………………296.4卸料出件方式的选择………………296.5导向方式的选择……………………307模具主要零件的设计…………………307.1工作零件的结构设计………………307.2其他零件的设计与选用…………338模具总装图………………349冲压设备的选择…………3410工作零件的加工工艺………………3510.1凸凹模的加工工艺过程…………3510.2拉深凸模的加工工艺过程……………………3510.3落料凹模的加工工艺……………3610.4第二次拉深凸模的加工工艺过程…………3610.5第二次拉深凹模的加工工艺…………………3711模具的装配………………3711.1冲模装配要点………………………3711.2冲模装配工艺要点………………3711.3具体装配………………38致谢……………………40参考文献………………41冲压模具设计—拉深模设计摘使零件的整个生产达到优质、高产、低耗、安全。关键词：反拉深、模具设计与制造、冲压方案、旋转体拉深件前言等各个工业部门中均占有越来越重要的地位。经济效益。加工方法。冲压工序根据材料的变形特点可分为分离工序好变形工序两类。边等。序。成型包括：弯曲、拉深、翻边、旋转、校平、压花等。1模具的概论的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。1.1冲压与冲模冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种加工方法。冲压件是“一模一样中，合理的冲压成形工艺、先进的模具、高效的冲压设备是必不可少的三要素。冲压加工与其他加工方法相比，无论在技术方面，还是在经济方面，都具有许多独特的优点。生产的制件所表现出来的高精度，高复杂程度、高一致性、位小批量生产，具有难加工、精度高、技术要求高、生产成本高的特点。所以，获得好的经济效益。由于冲压加工具有上述突出特点，因此在批量生产中得到了广泛的应用，工方法。1.1.1我国冲压现状与发展方向面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。大型、精密，更新换代速度快的变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、CAD造（CAD/CAM）技术转变。质量精度，并提高模具的使用寿命也就显得愈为重要。1.1.2国外模具的现状和发展趋势国外模具发展趋势：1.模具设计技术：(1)工业发达国家在模具设计上已经大量使用计算机辅助设计软件进行模具的结构设计,,美国和日本75的模具厂已使用了技术,香港的模具厂也开始采用这项技术。(2)在注塑模具设计中,已开始普及应用计算机辅助工程分析软件,对塑料的流动,填充,冷却情况及模具的浇口配置,浇道大小,冷却加热系统和模具的刚度,强度等进行科学的分析和计算,从而保证注塑制品的质量与合理的生产节拍。(3)国外的注塑模具中,多型腔,多层,大型精密模具已占50%,不仅提高了生产效率,而且节省了大量塑料原料。2.模具加工技术(1)国外已大量使用数控机床,应用计算机辅助加工软件和数控编程技术对模具,特别是对具有复杂型腔(三维曲面)的模具进行加工,使模6以上,成本降低3以上,生产效率提高60以上为了提高加工效率及满足各种复杂曲面加工的要求,国外已开发出四轴和五轴的数控自动编程软件并且进了实用阶段。3.模具标准化程度日益提高,模具标准模架及模具标准件的应用日益普及已实现商品化。4.模具结构更多地采用新技术,如注塑模具的热流道技术等。5.针对不同制品的要求,开发出适用于各种不同模具的专用模具钢,并实现商品化。6.根据模具生产的特点,模具企业向小而专的方向发展。如日本现有11656家模具企业,小厂有11142家,占总数的95.5%,百人以上的仅有6554%韩国有1570家模具企业仅占总数的9%；新加坡有460家模具企业仅占总数的3香港有6500家模具企业也占总数的0.46%。行业特点：1.随着科学技术的发展,模具行业已由劳动密集型逐步3转化为技术劳动密集型2.尽管模具行业已应用了先进的数控设备,检验仪器和计算机辅助设计/分析/制造软件,但仍然需要高技艺的劳动。所以,模具行业又是高技术和高技艺紧密结合的一十行业。3.为适应不同制品的需要,模具的种类繁多,从设计,制造工艺,装备以至原材料都各不相同所以企业生产的模具宜专而不宜全,规模宜小而不宜大。4.模具基本上是单件生产。即使是生产专业化的模具企业,在生产同一类模具时,也会由于不同模具的精度要求,复杂程度,加工难度等的不同而需要变化设备的配置和工程的安排。因此,模具企业还应在专业化的基础上实现生产的素性化三,市场分析据国际生产协会预测,到2000年工业品零件粗加工的75%,精加工的5%将由模具成型,可见模具在工业生产中的作用将日益重要.工业发达国家的模具行业在近四十年来取得了异常迅速的发展,已摆脱了属地位而成为独立的行业,并成为基础工业的重要组成部分。1988年美国日本,西德的模具产值分别达到62亿美元,83亿美元,4亿美元,比1957年增长了约100倍,并超过了这些国家机床工业的产值。据有关资料介绍,工业发达国家的工业产品生产中。对模具的需求量日益增多,美国,日本约有4050的工业产品的生产需用模具国际市场中模具的贸易量十分可观.近年来,由于工业发达国家的工费用增加,模具生产有向东,精模具为主,需要人工劳动量大的模具则依靠进口解决.以模具出口大国日本为例,其1980年模具进口额为24.98亿日元,至1989年已上升到132.32亿115.3倍由此可见,中低档模具的国际市场潜力十分巨大,只要我国模具的质量能有提高,交货期能有保证,模具出口的前景是十分乐观的.此外,国际市场对塑料模具模架及模具标准件的需求量也很大,目前我国只有塑料模具模架有少量出口。1.2冲模分类的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。1.3冲模的零部件零件、标准件及其他零件等。2冲压件工艺分析分析产品的零件图人手。分析零件图包括技术和经济两个方面：1.冲压加工的经济性分析本，阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。2.冲压件的工艺性分析的修改。精度和模具结构形式的选择，都有较大影响。冲压工艺设计是针对具体的冲压零件，首先从其生产批量、形状结构、尺方面的内容。2.1收集并分析有关设计的原始资料冲压工艺设计的原始资料主要包括：冲压件的产品图及技术条件；原材料的响。工件简图：如图所示生产批量：大批量材料：不锈钢材料厚度：0.25mm（产品零件图）2.2产品零件的冲压工艺性分析与审查分析的目的就是了解冲件加工的难易，为制定冲压工艺方案奠定基础。成本较高，约占冲压件总成本的10%～30%，冲压加工的优越性主要体现在批量件的生产批量是决定零件采用冲压加工是否较为经济合理的重要因素。质量问题的可能性。特别要注意零件的极限尺寸(如最小冲孔尺寸，最小窄槽宽度，最小孔间距和孔边距，最小弯曲半径，最小拉深圆角半径等)、尺寸公差、确定以及冲压定位方式，模具结构形式与制造精度的选择均有显著影响。材料的选用等进行适当的修改。0.25mm0.25mm的厚度以及冲压后零件强度和刚度的增加都有助于产品保证足够的强度和刚度。25+00.33±0.1IT12～IT13，属于正常冲压尺寸精度范围。3制定冲压工艺方案当的集中于分散，确定各工序的具体内容，组合排列成不同的工艺分案。冲压基本工序：根据上面拉伸次数分析和零件的具体结构，冲压所需的基本工序由：落料、冲压方案：种冲压方案：方案一：落料与第一次拉深复合，其余按照单工序进行。方案二：落料与第一次拉深复合，第二次拉深与切边复合。方案三：采用带料连续拉深级进模或在多工位自动压力机上进行冲压。方案比较拉深件，所以此方案排除。保养与维修技术均要求较高，同时模具结构复杂，制造周期长、生产成本高。以将整形工序去掉。4主要设计计算在冲压工艺性分析的基础上，拟定出可能的几套冲压工艺方案，然后根据生经济性最佳的工艺方案。的形状及尺寸；安排其他非冲压辅助工序等。4.1毛坯尺寸计算工件的相对高度：即高度H与直径d之比值无凸缘圆筒拉深件的修边余量：毛坯直径：相等原则，求出坯料直径。故因为板料厚度＜1mm，所以按内省尺寸计算≈23.3mm4.2成形次数的确定拉伸系数是以拉深后的的直径与拉深前的后坯料（工序件）直径之比表示。拉深变形程度愈大，相反，变形程度愈小。拉深件的总拉深系数m等于各次拉深系数的乘积，即相对厚度t/D：t/D=0.5/45.744=0.01093（t/D）×100%=1.09%由下表查得两次拉深均需要采用拉深装置根据t/D=1.09%，查下表得各次拉深系数为故mm因﹤18mm，所以应用2次拉深成形。各次工序件尺寸的确定经过调整后的各次拉深系数为各次工序件的直径为各次工序件底部圆角半径取以下数值：各次工序件高度为4.3零件排样及相关计算无搭边冲裁时的模具寿命高50﹪以上。影响搭边值的因素:(1)材料的力学性,硬材料的搭边值可小一些；软材料、脆材料的搭边值要大一些。(2)材料厚度，材料越厚，搭边值越大。(3)冲裁件的形状与尺寸，零件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值取大些(4)送料及挡料方式，用手工送料，有侧压装置的搭边值可以小一些；用侧刃定距比用挡料销定距的搭边小一些。(5)卸料方式，弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。4.3.1零件排样由于毛坯直径约为46mm，考虑到操作的安全与方便，采用单排方式。如下图。其中搭边值由下表选取a=1.2mm,a1=1.0mm进距L=D+a1=23.3+1=24.3mm调料宽度b=D+2a=24.3+2×1.2=26.7mm4.3.2条料尺寸根据零件图和板料规格拟选用板料为：0.5×340×1200板料纵裁利用率条料数量每条零件数量每张板料可冲零件总数材料利用率=71.25%板料横裁利用率条料数量每条零件数量每张板料可冲零件总数材料利用率因此板料采用纵裁的方式时，材料的利用率高。4.3.3材料消耗定额零件净重材料消耗定额4.3.4中间工序半成品尺寸一引半成品尺寸一引半成品直径实际取24.2mm，便于生产。一引圆角半径取2mm。由于增加了一道拉深工序，各道拉深变形程度有所减小，因此可以选用较小的圆角半径。取凹模圆角半径R凹=1.5mm；取凸模圆角半径R凸=1mm。一引后半成品高度尺寸为实际生产中取h1=17mm。二引半成品尺寸二引半成品直径尺寸。取R凹=R凸=1mm；高度尺寸等于零件成型尺寸25mm。4.4冲压工序压力计算要计算最大冲裁力。落料拉深工序落料力：由下表查得。落料的卸料力K值由下表查得拉伸力K值由下表查得压边力=P=2.0MPa，由下表取得该工序所需要的最大总压力，位于离下止点17mm稍后一点，其数值为约32kN。间现有压力机的规格为150kN250kN450kN250kN压所需要的总压力只有压力机公称压力的13%。第二次拉深工序（兼整形）拉伸力整形按照下面的公式计算式中p1=200Mpa，为在平行模上校平的单位压力；S为工件的校平面积，单位mm2。方法方法光面校平模校平50～80敞开形制件整形50～100细齿校平模校平80～120拉深件减小圆角及对底粗齿校平模校平100～150面、侧面整形150～200顶件力取拉深力的10%。整形力来选取压力机，即选取250kN压力机。切边工序两把废料刀切断肥料所需要的压力总压力选用压力机J23-25加工工艺流程、设备使用的负荷情况等因素，进一步合理安排。4.5工作部分尺寸计算4.5.1落料凹、凸模的工作尺寸计算落料直径为23.3mm，查下表得Zmin=0.025，Zmax=0.035，则Zmax-Zmin=0.01mm由下表得取x=0.5mm落料：校核：0.05mm＞0.01mm（不能满足间隙公差条件）因此只有缩小提高精度才能保证间隙在合理范围内，由此可取故4.5.2首次拉深凹、凸模工作尺寸计算由上表得出Z=1.1mm由下表得出工作部分尺寸为：4.5.3第二次拉深凹、凸模工作尺寸计算由由以上2表得出：Z=0.6mm工作部分尺寸为：5模具结构设计6模具主要零件的设计6.1工作零件的结构设计落料凹模和凸凹模的结构。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可按下式计算式中：如下图所示也使用淬火变性较小的CrWMn模具钢。如下图所示（拉深凸模）（凸凹模）6.2其他零件的设计与选用弹性元件的设计凸模上的工件卸下。其压力由标准的缓冲器提供。模架及其他零部件的选用180°装配，将模架中两对导柱与导套作成粗细不等。上模座的厚度取35mm，即H上模=35mm上模垫板厚度取20mm，即H垫=20mm固定卸料板厚度取15mm，即H卸=15mm下固定板厚度取20mm，即H下固定=20mm下模垫板厚度取10mm，即H下垫板=10mm下模座厚度取45mm，即H下模=45mm模具闭合高度H闭=H上模+H垫+H下固定+H下垫板+H下模+H凹模-H闭=35+20+20+10+45+52+40-21=201mm式中：H凸凹模—凸凹模的高度，H凸凹模=52mmH凹模—凹模的厚度，H凹模=40mmH入—凸凹模进入落料凹模的深度，H入=21mm可见该模具闭合高度小于所选压力机J23-25的最大装模高度（220mm用。7冲压设备的选择H闭=35+20+20+10+45+52+40-21=201mmJ23-25开式压力机的最大闭合高度为270m50mm冲裁所需总压力校核。前面计算出P总=190246.68KN，冲压机的公称压力250KN，P总<P公，满足生产要求。模具最大安装尺寸校核。模具最大安装尺寸为120mm×100mm，冲床工作台面尺寸为370mm×560mm，能满足模具的安装。通过校核选择开式双柱可倾压力机J23-25公称压力：250KN滑块行程：65最大闭合高度：270mm最大装模高度：220mm连杆调节长度：55mm工作台尺寸：（前后×左右）：370mm×560mm垫板尺寸：（厚度×孔径）：50mm×200mm模柄孔尺寸：φ40mm×60mm最大倾斜角度：30度8工作零件的加工工艺8.1凸凹模的加工工艺过程材料：CrWMn工序号工序名称工序内容1备料将毛坯锻压成圆棒150×60mm2热处理退火3粗加工毛坯铣（刨）六面保证尺寸，留单边余量0.3mm4磨平面磨两大平面及相邻的侧面保证垂直5钳工加工划出各孔的位置6加工余孔加工固定孔及销孔7刨型面按线刨刃口型面，留单边余量0.3mm8钳工修正保证表面平整，余量均匀.9热处理按热处理工艺保证58～62HRC10磨平面磨上、下面及其准面达要求11型孔精加工在坐标磨床上磨型孔，留研磨余量0.01mm12研磨型孔钳工眼磨型孔达规定技术要求13钳工精修全面达到设计要求14检验8.2拉深凸模的加工工艺过程材料：T10A工序号工序名称工序内容1备料将毛坯锻压成圆柱体φ35mm×60mm2热处理退火3车留余量0.5mm4热处理热处理工艺保证56～60HRC5磨表面磨表面及其准面达到要求6研磨磨工作部分达到要求7钳工精修全面达到设计要求8检验8.3落料凹模的加工工艺材料：CrWMn工序号工序名称工序内容1备料将毛坯锻压成圆棒150×45mm2热处理退火3刨刨六面，互为直角，留单面余量0.5mm4磨平面磨上、下平面，留磨削余量0.3～0.4mm，磨相邻两侧保证垂直5钳工划线划出对称中心线，固定孔及销孔线6加工螺纹孔和按位置加工螺纹孔，销孔安装孔7热处理热处理工艺保证60～64HRC8磨平面磨上、下面及其准面达到要求9线切割按图纸切割，轮廓达到尺寸要求10钳工精修全面达到设计要求11检验8.4第二次拉深凸模的加工工艺过程材料：T10A工序号工序名称工序内容1备料将毛坯锻压成圆柱体φ25mm×65mm2热处理退火3车留余量0.5mm4热处理热处理工艺保证56～60HRC5磨表面磨表面及其准面达到要求6研磨磨工作部分达到要求7钳工精修全面达到设计要求8检验8.5第二次拉深凹模的加工工艺材料：CrWMn工序号工序名称工序内容1备料将毛坯锻压成圆棒150×65mm2热处理退火3刨刨六面，互为直角，留单面余量0.5mm4磨平面磨上、下平面，留磨削余量0.3～0.4mm，磨相邻两侧保证垂直5钳工划线划出对称中心线，固定孔及销孔线6加工螺纹孔和按位置加工螺纹孔，销孔安装孔7热处理热处理工艺保证60～64HRC8磨平面磨上、下面及其准面达到要求9线切割按图纸切割，轮廓达到尺寸要求10钳工精修全面达到设计要求11检验9模具的装配9.1冲模装配要点配过程中，要