晋中理工学院 课程设计说明书样本

晋中理工学院课程设计说明书学生姓名：学号：学院：材料系专业：材料成型及控制工程题目：指导教师：于建民职称:教授职称:年月日

目录1外罩零件的工艺性分析 31.1零件的材料分析 31.2零件的结构工艺性分析 41.3工序方案的确定 72零件的工艺计算 82.1计算毛坯尺寸 82.2排样 103落料拉深复合模设计 123.1模具总体设计 123.2落料拉深力的计算 134.2.1落料力 134.2.2拉深力 133.3落料拉深复合模压力机的选择 143.4落料拉深复合模压力中心的选择 143.5落料拉深复合模主要零部件设计 153.5.1凸凹模工作部分的尺寸及公差 153.5.2工作零件的设计 173.6结构零件设计 203.7压力机校核 253.7.1公称压力的校核 253.7.2行程次数校核 263.7.3滑块行程校核 263.7.4闭合高度校核 263.7.5工作台面尺寸校核 273.8落料拉深复合模的模具装配图 274设计可行性与经济性分析 29参考文献 30本毕业设计课题为外罩零件成形工艺及模具设计，外罩的成形一般需要拉深，胀形，翻边，冲孔工序等，在进行外罩零件成形工艺分析是要考虑外罩零件的工艺性，主要包括对所用材料性能，零件要求的尺寸精度的分析和外罩结构工艺性的分析。再进行工艺计算和工序计算，确定模具类型及结构，绘制模具装配图和模具零件图，再进行校核，完成CAD图纸。1外罩零件的工艺性分析零件成形时，零件所用材料的种类和零件的结构形状对成形能否顺利进行都有重要影响，所以在成形前，要对零件进行工艺性分析，明确零件所用材料厚度，强度，零件外形尺寸，圆角等。通过对外罩零件材料分析和工艺分析，选择合理的冲压工艺进行加工。1.1零件的材料分析该外罩零件所用材料为08F优质碳素结构钢板，厚度为0.5mm。化学成分：成分碳(C)铬(Cr)锰(Mn)镍(Ni)硅(Si)磷(P)铜(Cu)含量0.05-0.11≤0.100.25-0.50≤0.30≤0.03≤0.035≤0.20力学性能：材料名称材料状态抗拉强度σb/MPa屈服强度σs/MPa抗剪强度τ/MPa伸长率δ/%08F已退火280-390180200-31032特性：强度低和硬度、塑性、韧性好，易于深冲、拉延、弯曲和焊接。应用：08F钢的塑性很好，主要用来制造冷冲压件，易于轧成薄板、薄带、冷变形材，冷拉钢丝。用于冲压件，压延机，各类不承受载荷的覆盖件，渗碳、渗氮，制作各类套筒、靠模、支架。1.2零件的结构工艺性分析图2-1零件外形尺寸如零件图2-1所示。零件结构简单，但左右不对称，对半敞开及不对称的拉深件，均宜采用将两个合并成对称的形状一起来拉深的加工工艺方案。合并件完成加工后，为得到单个零件，其后续的工序一般都要进行剖切加工。若生产批量较大或切削加工不易进行，可单独设计剖切模完成。两件合并后如图2.2所示。剖切余量为4mm。图2-2盒形件筒壁间圆角半径应取r≥3t，盒形件底部与筒壁间的圆角应取r≥t，均符合要求，可保证拉深顺利进行。异形盒形件能否一次拉深成形的极限，可以用最大成形相对高度Hmax/r表示，它除受板材性能的影响外，还与零件的几何参数相对圆角半径r/B有关。r/B越小，直边部分对圆角部分的影响越大，因此可以获得的最大成形相对高度Hmax/r也就越大；反之，r/B越大，直边部分对圆角部分的影响越小。图2.2中盒形件两端部分：r1/B1=3.5/19=0.18,H1/r1=6.5/3.5=1.86中间部分：r2/B2=6.5/32=0.2,H2/r2=6.5/6.5=1表4-3-6盒形件一次拉深的相对极限高度H/r相对圆角半径r/B0.40.30.20.10.05相对极限高度H/r2-32.8-44-68-1210-15由表4-3-6查得：可一次拉深成形。凸包和加强肋用胀形成形工序，用刚性凸模冲压平板毛坯，胀形只发生在与凸模接触的区域，即为局部胀形，毛坯面积不变。盒形件内部有D=6.5的四个凸包，为中心对称分布，同侧两个凸包之间的距离为L=16，l=8,符合最小极限尺寸。加强肋一次成形的极限伸长率为：（L1-L）/L*100%≤0.75δ,L-变形区压筋前材料长度为(0.5+0.5+2)=3，L1-变形区压筋后沿截面的材料长度为（1+0.5+0.5+0.5*3.14)=3.57，δ-单向拉伸时材料允许的伸长率为32%。则（L1-L）/L*100%=19%<0.75δ=24%，能一次成形。图2-3在凸包上确定孔的位置时，应使孔壁位于两交接面圆角区之外的部分，以防冲孔时凸模因受不对称的侧压力作用而啃伤人口或使小凸模折伤。通常取孔壁至拉深件壁的距离L≥R+0.5t。08F材料抗拉强度σb为280-390MPa<400MPa，无导向凸模冲孔最小尺寸d≥1.0t。零件冲孔尺寸满足要求。1.3工序方案的确定该零件采用的工序较多，不易一下确定工艺方案，先确定出零件的基本工序，然后将各基本工序作各种可能的组合并排出顺序，以得出不同的工艺方案，再根据各种因素进行分析比较，找出合适于具体生产条件的最佳方案。冲压该零件需要的基本工序有：a落料b拉深c胀形d冲底孔e剖切f冲侧孔根据这些基本工序分析出以下工艺方案方案一：用复合模，落料和盒形件拉深复合，直径Φ6.5的凸包和加强肋用胀形成形，再冲底孔和剖切复合，最后进行冲侧孔工序。方案二：用级进模，先用胀形成形Φ6.5凸包和加强肋，再冲底孔，落料后再拉深异形盒并修边，剖切成两件，最后进行冲侧孔工序。方案三：用单工序模，先落料，后拉深异形盒，直径Φ6.5的凸包和加强肋用胀形成形，再冲底孔，剖切成两件，最后进行冲侧孔工序。方案三，单工序模生产效率低，需要模具较多不适合于大批量生产；方案二，级进模模具结构复杂，普通设备不能实现生产，成本高；所以选择方案一更合理，采用复合模具，减少工序并能保证工件性能。2零件的工艺计算2.1计算毛坯尺寸盒形拉深时，变形区内毛坯各点的切向压缩变形及纵向伸长变形沿变形区周边分布是不均匀的，而且零件的几何参数、材料性能、模具结构等因素对这种不均匀变形的影响非常复杂。所以，现在还不可能精确地计算出毛坯形状与尺寸，使零件口部非常整齐。因此一般情况下，盒形件拉深结束都需要进行修边。盒形拉深毛坯计算高度可用公式表示为：H=ΔH+H0式中H0——盒形件的高度，ΔH——盒形件的修边余量H=ΔH+H0=（0.04+1）H0=6.76表4-3-1盒形件修边余量拉深次数1234修边高度ΔH（0.03-0.05）H0（0.04-0.06）H0（0.05-0.08）H0（0.06-0.1）H0注：H0——盒形件的高度表4-3-2盒形件合理毛坯分区表r/BH/r<0.050.05-0.130.13-0.270.27-0.35>0.35<1.8A1A1A1/A2A2/A3A3(C)1.8-4A1A1/BB/CC4-6B`B/CC>6B`(C)C注：r/B及H/r较大者选用“/”下方的类型。盒形件中间部分：r2/B2=6.5/32=0.2,H2/r2=6.76/6.5=1.04,适于A1形毛坯。A1形毛坯可用几何作图方法将盒形件直边部分和转角部分分别展开，使毛坯角部具有光滑过渡的轮廓。计算与作图方法如下：

直边部分按弯曲变形计算，其展开长度L由下式确定：（H计入修边余量）无凸缘时：

L=H+0.57rp=6.76+0.57×0.5=7.05圆角部分按四分之一圆筒形拉深变形，展开的角部毛坯半径R用以下各式计算：r=6.5,rp=0.5,r≠rp，则R=r2作出从圆角部分到直边部分呈阶梯形过渡的平面毛坯ABCDEF。从线段BC、DE的中点部分分别向半径为R的圆弧划切线，并用圆弧圆滑过渡，使f1=f2，最后画出如图所示的角部毛坯轮廓线。A1形毛坯B形毛坯图3-1图3-2盒形件两端部分：r1/B1=3.5/19=0.18,H1/r1=6.76/3.5=1.93,适于B形毛坯。B形毛坯的确定方法

与作图法如下：

R0当

r/B≥0.13，K1

=1，

则R内曲翻边部分毛坯形状一般按孔的翻边方法计算，翻边线上切向拉应力和切向拉应变的分布是不均匀的，在曲率半径小最小的部位上最大，而在两端最小。若采用半径R构成的圆弧线为毛坯轮廓，翻边后势必形成中间低，两端高的竖边。为得到翻边后的平齐高度和两端线垂直的工件，必须对毛坯的形状做必要的修正，采用图中虚线表示的形状。若翻边的高度不大，而且翻边沿线的曲率半径很大时，也可以不做修正，按部分圆孔翻边的情况确定毛坯的形状。图3-3毛坯图如下：图3-42.2排样根据毛坯形状，排样选择有废料直排。有废料排样为沿工件的全部外形冲裁，工件与工件之间，工件与条料侧边之间都有工艺余料(搭边)存在，冲裁后搭边成为废料。查表得，工件与工件之间搭边a=2.0mm，工件与条料侧边之间侧搭边a1选取厚度为t=0.5mm，宽度为B=600mm，长度L=1200mm的冷轧钢板。为了便于送料，钢板采用横裁。（1）毛坯面积（2）排样方案条料宽度b为：B=L+2a进距h为：h图3-5（3）材料的利用率一个进距h的材料利用率η为：η式中：A——冲裁件面积(包括内形结构废料)；n——一个进距内冲裁件数目；b——条料宽度；h——进距。一张板料上总的材料利用率η总为横裁时的条料数：n1=600121.6=5每条冲裁件数目：n2=120049=25η式中：n总L——板料长；B——板料宽。3落料拉深复合模设计在冲压生产中，拉深模是应用最广泛的模具之一，盒形件的拉深也是拉深工艺中比较典型的。落料拉深模具的设计，先初算出模具闭合高度，概略算出模具外形尺寸。3.1模具总体设计（1）模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用落料拉深复合。所以模具类型为复合模具。（2）卸料方式的选择因为工件料厚为0.5mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料装置，用橡皮顶料。（3）导向方式的选择

为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，模具采用中间导柱的导向方式。3.2落料拉深力的计算4.2.1落料力该工件为平刃口冲裁落料工件，冲裁力为：式中：F冲L冲K——系数，通常取1.3；t——冲裁件材料的厚度，mm；τ——材料的抗剪强度，MPa。材料08F钢的抗压强度抗拉强度σb=330MPa，抗剪强度τ=255MPa。冲裁件的周长L冲为：F查表可得：F卸=0.05，F落=4.2.2拉深力对横截面为不规则形状时，拉深力可按式FF拉——拉深力，N；L拉——拉深件横截面周边长度，mm；t——冲裁件材料的厚度，mm；σb3.3落料拉深复合模压力机的选择压力机类型的选择主要依据所要完成的冲压性质、生产批量、冲压件的尺寸及精度要求等。该冲裁件属于结构简单的中、小型冲裁件，大批量生产，冲裁件的尺寸精度要求不高，故采用开式双柱曲柄压力机。压力机规格的选择主要依据冲裁件尺寸，变形力大小及模具尺寸等，初选压力机规格时主要选择压力机的公称压力、行程次数等参数，闭合高度要在零件模具设计完成后，进行必要的校核后再确定尺寸。按落料力初选的压力机标称压力为F按拉深力初选的压力机标称压力时，一般可按式F拉F由于此复合模工作时落料工序和拉深工序是先后进行的，并未产生落料力和拉深力的叠加。综合以上两方面，初步确定所需压力机的标称压力：F0≥61.5KN开式压力机J23-25主要参数如下：公称压力：250kN滑块行程：65mm滑块行程次数（次/分钟）：55最大闭合高度：270mm闭合高度调节量：55mm滑块中心线到床身距离：200mm工作台尺寸：370mm×560mm工作台孔尺寸：200mm×290mm垫板尺寸：厚度50mm模柄孔尺寸：φ40mm×60mm3.4落料拉深复合模压力中心的选择模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模压力中心与压力机滑块的中心重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。该冲压件为简单对称件，冲模的压力中心在落料件的几何中心。3.5落料拉深复合模主要零部件设计3.5.1凸凹模工作部分的尺寸及公差本零件为形状复杂且料薄的工件，所以为了保证凸凹模间一定的间隙值，需采用凸模和凹模的配合加工。落料模应以凹模为基准件，对于未注公差的，按IT14精度来处理，冲模可按IT11精度制造，此时取系数；考虑到冲裁中凸凹模的磨损，设计落料模时，凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸。该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配置，保证双面间隙值～=0.04～0.06mm，取双面间隙值0.05mm。3.5.2工作零件的设计（1）落料凹模落料时，先确定凹模刃口尺寸。凹模刃口的基本尺寸取接近或等于制件的最小极限尺寸，以保证凹模磨损在一定范围内，仍能冲出合格制件。凸模刃口的基本尺寸则按凹模刃口基本尺寸减小一个最小合理间隙值来确定。凹模采用整体凹模，冲裁的凹模孔可采用线切割机床和铣床加工。根据冲裁件的厚度和冲裁件的最大外形尺寸，取凹模的高度h=30.5mm,壁厚c=68mm。凹模的材料选用T10A钢，淬硬HRC60～64。其结构如图图4-1（2）落料凸模凸模长度的确定L=h1+h2+h=10+15+32=67式中：L——凸模长度，mm；h1——凸模固定板厚度，mm；h2——卸料板(或导板)厚度，mm；h——附加长度，它包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度，凸模固定板与卸料板的安全距离等。结合工件外形并考虑加工，将凸模设计成带肩台阶式凸模，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换，采用车床加工，与凸模固定板的配合按H7/n6。凸模长度L=67mm。凸模的材料选用Cr12，淬硬HRC58～62。其结构如图图4-2（3）拉深模当尺寸精度要求不高时，盒形件间隙Z/2=(1.1~1.3)t。系数取1.2，则Z/2=1.2t=0.6mm。凸凹模尺寸标注外形尺寸以凹模为基准，凸凹模圆角半径图4-33.6结构零件设计（1）弹性元件的设计为了得到较平整的工件，此模具采用弹压式卸料结构，使条料在落料、拉深过程中始终处在一个稳定的压力之下，从而改善了毛坯的稳定性，避免材料在切向应力的作用下起皱的可能。卸料板上卸料采用橡胶作为弹性元件按下式计算橡胶的自由高度式中——橡胶的自由高度（）；——工作行程与模具修磨量或调整量（）之和。=7mm则=4*7=28mm取=30mm计算橡胶的装配高度：取。(2)中间导柱上模座材料为Q235。结构尺寸如下图：图4-4中间导柱下模座材料为Q235。结构尺寸如下图：图4-5(3)拉深落料凸凹模固定板，选用的材料为Q235钢。结构尺寸如下：图4-6(4)压入式模柄，它与模座孔采用过渡配合H7/m6，并加销钉防转。这种模柄可较好保证轴线与上模座的垂直度。模柄直径可取与模柄孔相等，采用间隙配合H11/d11，模柄长度应小于模柄孔深度5mm～10mm。配合面的表面粗糙度Ra应达到1.6μm～0.8μm，模柄压入上模座后，应将底面磨平。结构尺寸如下：图4-7(5)卸料装置用弹压卸料板的卸料装置，厚度为15mm。卸料板采用45钢制造，热处理后HRC58～62。图4-8(6)上模垫板装在固定板与上模座之间，它的作用是承受凸凹模压力，防止过大的冲裁力在上模板上压出凹坑，而影响模具的正常工作。采用45钢制造，热处理后HRC58～62。图4-93.7压力机校核选用的是公称压力为250KN的开式可倾工作台压力机。3.7.1公称压力的校核当拉深行程较大，特别是落料、拉深复合冲压时，不能简单地将落料力与拉深力叠加去选择压力机，因为公称压力是指压力机在下死点时的压力。因此，应该注意压力机的压力——行程曲线，否则，很可能由于过早的出现最大冲压力而使压力机超载损坏。3.7.2行程次数校核行程次数是指滑块每分钟冲击的次数，即滑块每分钟往复运动的次数。主要考虑以下因素：（1）为了提高生产率，就要增加行程次数。（2）考虑操作方式（进、出料时间的快慢）。（3）不能忽略金属变形速度这一因素（金属流动速度）。（4）行程次数太高，将缩短设备寿命。压力机的行程次数为55r/min,远远满足该冲裁件的生产效率要求。3.7.3滑块行程校核滑块行程是指滑块的最大运动距离。主要考虑以下因素：（1）要保证毛坯放进和工件取出，应使滑块行程大于工件高度的两倍以上。（2）与行程次数密切相关，行程长，则次数少，所以限制行程，可提高生产率。所选压力机的滑块行程为65mm，远远满足冲裁件的冲压行程。3.7.4闭合高度校核压力机的闭合高度是指滑块在下死点时，滑块底面到工作台上平面之间的距离。（1）压力机的闭合高度可以通过调节连杆长度来改变其大小，将连杆调至最短时，闭合高度最大，称最大闭合高度。将连杆调至最长时，闭合高度最小。所选压力机的最大闭合高度为270mm，连杆的调节量为55mm，故最小闭合高度为215mm。（2）所选压力机工作台面上垫板厚度10mm，所以其装模高度小于闭合高度。（3）模具的闭合高度：是指模具在最低工作位置时，上模座上平面至下模座下平面之间的距离。它与压力机的配合应遵守下列关系270-10-5>H>215-10+10255>H>215式中Hmax——压力机的最大闭合高度，mm；Hmin——压力机的最小闭合高度，mm；H——模具的闭合高度，mm；Hd——压力机垫板的厚度，mm；模具闭合高度为220mm,在255~215mm之间，因此闭合高度符合要求。3.7.5工作台面尺寸校核压力机的工作台面尺寸（前后x左右）为370mmx560mm，下模座的外形尺寸为210mmx445mm，模具四周留下了足够空间来安装固定模具用的螺栓、垫板和压板，工作台尺寸符合要求。3.8落料拉深复合模的模具装配图该模具为正装式落料拉深复合模，工作时，送入的毛坯放在落料凹模、压边圈和承料板上。上模下行时，由卸料板将毛坯压住，凸凹模开始落料。随后进行拉深。此时，压边圈通过顶杆靠橡胶的力紧紧地压住了毛坯，防止拉深时起皱。上模回程时，压边圈将工件从凸模上顶出，卡在凸凹模内，直到推杆碰到冲床的打料横梁，推动推件块将工件推出。1—中间导柱下模座2—A型滑动导柱3—垫板4—凸模固定板5—落料凹模6—A型滑动导套7—中间导柱上模座8—卸料螺钉9—垫板10—压入式模柄11—打料杆12—防转圆柱销13—螺钉14—圆柱销15—凸凹模固定板16—聚氨酯橡胶17—顶板18—卸料板19—凸凹模20—螺钉21—顶块22—拉深凸模23—顶杆24—垫板25—聚氨酯橡胶26—螺钉落料拉深复合模比较紧凑，模具零件加工精度较高。由于内外形同时冲切，模具装配的准度较大。通常以凸凹模作装配基准件，先将装有凸凹模的固定板用螺钉和销钉安装，固定在指定模组ode相应位置上；再按凸凹模的内形装置，调整拉深凸模固定板的相对位置，使拉深凸凹模间的间隙趋于均匀，用螺钉固定；然后再以凸凹模的外形为基准，装配、调整落料凹模相对凸凹模的位置调整间隙，用螺钉固定。试冲无误后，将拉深凸模固定板和落料凹模分别在同一模座上经配钻配铰销钉孔，打入定位销钉定位。4设计可行性与经济性分析稀土镁合金是一中高强度耐热合金相比一般镁合金在室温和高温下都有很大的性能优势，变形镁合金相比于铸造镁合金，旋转挤压作为近年来新兴的一种大塑性变形方式，用该工艺成形的金属工件有利于得到超细小晶粒，获得优良的机械性能。旋转挤压工艺的发展能够大力促进有色金属成形及工业的大力发展。本工艺相对于传统的挤压工艺，有效降低了挤压载荷，减小液压机设备的吨位。模具结构简单，拆卸方便，容易成形，固定模与模芯的设计，使关键工作部位的模具体积减小，拆卸式结构方便单独生产，替换方便，缩短模具生产周期，不仅做到了低成本，还做到了高效益，一举两得。本套模具设计优势会显著，具有很好的发展前景。参考文献苏再军,杨树忠,普建,等.压铸稀土镁合金的研究现状及发展趋势[J].热加工工艺,2016,v.45;No.439(09):15-19.韩夏云,龙晋明,薛方勤,郭忠诚.镁及镁合金应用与表面处理现状及发展[J].轻金属,2003(02):48-51.蒋晓军,陈昌国,刘渝萍,等.稀土强化镁合金耐蚀性能的研究进展[J].期刊论文,2012,33(001):46-50.张丁非,谌夏,潘复生,等.稀土元素对镁合金力学性能影响的研究进展[J].功能材料,2014,45(005):5001-5007.兖利鹏,李全安,陈晓亚.剧烈塑性变形工艺加工镁合金的研究进展[