冲压件成型复合模具设计及三维造型【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 冲压件成型复合模具设计 及三维造型 专 业： 学 生： 指导老师： 完成日期： 扬州大学广陵学院买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 摘要 模具属于精密机械的产品，它主要机械零件和机构组成。如成形工作零件、导向零件、定位零件、支撑零件及送料机构、抽芯机构、推出机构等。模具与相应的成形设备（如冲床、塑料注射机、压铸机等）配套使用时，可直接改变金属或非金属材料的形状、尺寸、相对位置和性能，使之成形为合格的制件。 在文档中第一部分，主要叙述了冲压模具的发展状况，说明了冲压模具的重要性与本次设计的意义，接着是 对冲压件的工艺分析，完成了工艺方案的确定。第二部分，对零件排样图的设计，完成了材料利用率的计算。再进行冲裁工艺力的计算和冲裁模工作部分的设计计算，对选择冲压设备提供依据。最后对主要零部件的设计和标准件的选择，为本次设计模具的绘制和模具的成形提供依据，以及为装配图各尺寸提供依据。通过前面的设计方案画出模具各零件图和装配图。 关键词：模具设计；复合模 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 it of as of or In of of of of a to of of to of of of of of of to a to of of a as as to of in of of 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 目录 摘要 . 2 . 3 . 6 模具研究的意义 . 6 冲压技术的发展 . 6 冲压工艺的基本工序和分类 . 7 冲压成型的特点 . 7 此次冲压模具设计的目的和意义 . 8 2 零件冲压工艺分析 . 9 材料工艺性分析 . 9 零件结构 . 9 尺寸精度分析 . 10 分析制造零件所需方案 . 10 方案的比较 . 10 方案的确定 . 10 工序的确定 . 11 3 工艺计算 . 14 排样的设计与计算 . 14 毛坯形状的确定 . 14 毛坯尺寸确定 . 14 确定搭边 . 15 确定条料宽度 . 15 确定条料的进距 . 16 材料的利用率 . 16 排样图 . 16 料的相关计算 . 17 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 落料所需冲裁力、卸料力、顶件力、推件力的确定 . 17 冲裁模刃口尺寸计算 . 18 深相关计算 . 20 拉深次数的确定 . 20 拉深所需拉深力、压料力、弯曲力、翻边力的计算 . 20 拉深模工作部分尺寸计算 . 22 压力中心的确定 . 22 4 模具结构与零件的设计 . 24 模具结构形式的确定 . 24 具零件的设计 . 25 凸模、凹模的确定 . 25 压边圈的确定 . 26 卸料版的确定 . 26 推件块的确定 . 26 定位零件的选择 . 27 紧固零件的选择 . 27 模架的选择 . 27 导向零件的选择 . 28 模柄的 选择 . 28 模、凹模高度及强度校核 . 28 高度确定 . 28 强度校核 . 29 确定模具的总高度 . 29 绘制模具装配图及非标准件零件图 . 30 5 使用 制三维图 . 30 6 设计总结 . 32 7 参考文献 . 36 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 模具研究的意义 模具，是工业生产的基础工艺装备。德国人说模具工业是金属加工业中之王 ，美国人说模具工业是美国的基石，罗马尼亚人说模具就是黄金，而日本则说模具是促进社会繁荣富裕的动力。模具质量的高低决定着产品质量的高低，因此，模具被称之为“百业之母”或“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍甚至上百倍。 车、拖拉机、飞机、家用电器、工程机械、动力机械、冶金、机床、兵器、仪器仪表、轻工、日用五金等制造业中，起着极为重要的作用，模具是实现上述 行业的钣金件、锻件、粉末冶金件、铸件、压铸件、注塑件、橡胶件、玻璃件和陶瓷件等生产的重要工艺装备。采用模具生产毛坯或 成品零件， 是材料成形的重要方式之一，与切削加工相比，具有材料利用率高、能耗低、产品性能好、生产效率高和成本低等显著特点。 模具是大批量生产同形产品的工具，是工业生产的主要工艺装备。采用模具生产零部件，具有生产效率高、质量好、成本低、节约能源和原材料等一系列优点，用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代经济的基础工业。现代工业品的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展水平，因此模具工业 对国民经济和社会发展将起越来越大的作用。 冲压技术的发展 近几十年来，冲压技术有了飞速的发展，它不仅表现在许多新工艺和新技术的生产中的广泛应用上，更重要的是人们对冲压技术认识与掌握的程序有了质的飞跃。 在 20世纪 50年代，冲压技术还处于主要依靠从实践中总结出来的冲压工艺方法和工艺参数，能够制造出具有典型特征与规则形状的冲压件。但是对所应用的冲压成形方法的变形处理和冲压成形的规律并不十分了解，缺少必要的理论基础知识作为实践工作的指导。因此，当冲压生产中遇到与变形机理有关较为复杂的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 问题时，就会感到束 手无策，无从下手，只是问题长时间的不到解决。 到 20世纪末，冲压技术有了很大的进步，人们已经对常用的各种方法的成形机理有了基本的了解，也总结出一些可以作为冲压成形理论内容的冲压变形规律，可以在对冲压成形机理深入了解的基础上开发更为先进的冲压工艺方法和改进冲压工艺过程。即使遇到复杂的与变形机理有关的难题也知道用什么方法解决。 冲压自动化生产的实现使冲压制造的概念有了本质的飞跃。结合现代技术信息系统和现代化管理信息系统的成果，由这三方面组合又形成现代冲压新的生产模式 计算机集成制造系统 把产品概念形成、设计、开发、生产、销售、售后服务全过程通过计算机等技术融为一体，将会给冲压制造业带来更好的经济效益，使现代冲压技术水平提高到一个新的高度。 冲压工艺的基本工序和分类 由于冲压件的形状、尺寸、精度要求、原材料性能等的不同。目前在生产中所采用的冲压工艺方法是多种多样的。概括起来可以分为分离工序与成型工序。 分离工序又可分为落料、冲孔和剪切等。目的是在冲压过程中，使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离。成型工序可分为弯曲 、拉伸、翻孔、翻边、胀形、缩口、旋压等。目的是使冲压毛坯在不破裂的条件下，产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件。上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。 冲压成型的特点 由于冲压成形中的毛坯是厚度远小于板平面尺寸的板料以及由此决定的外力作用方式与大小等原因，致使冲压成形具有如下几个非常突出的特点。 （ 1）由于垂直于板面方向的单位压力的数值远小于板面方向上的内应力，所以大多数的冲压变形都可以近似的当作平面应力状态来处 理，是变形力学的分析和工艺参数的计算等工作，都得到很大的简化。 （ 2）在各种冲压成形方法中，以拉应力作用为主的伸长类冲压成型过程多于以压应力为主的压缩类成形过程。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 （ 3）在冲压成形时，板料毛坯离得内应力数值接近或等于材料的屈服应力，有时甚至小于板料的屈服应力。而在模锻和挤压时，有时毛坯的内应力可能超过其屈服应力许多倍。 （ 4）在冲压成形中，大多数情况下，板料毛坯都有某种程度的自由度，常常是只有一个表面与模具接触，而另侧表面是非接触的自由表面，甚至有时存在板料两侧表面都不与模具接触的变形部分。 此次 冲压模具设计的目的和意义 ： （ 1）培养学生综合运用新学知识与技能，提高解决实际问题的能力，从而巩固、深化已学知识； （ 2）培养学生调查研究、熟悉技术政策、运用国家标准、手册等工具书进行设计、计算、数据处理、编写技术文件等独立工作的能力； （ 3）让学生建立正确的设计和科学研究思维，树立实事求是、严肃认真的科学工作态度。 （ 4）能综合运用在学校所学的理论和生产实际知识，进行一次冲压模具的设计工作的实际训练，从而培养和提高自身独立学习和工作的能力； （ 5）为今后走入社会，进入工作岗位进一步深造打下良好的基础。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 2 零件冲压工艺分析 材料工艺性分析 设计 要求 如 零件 图 （图 2所示。材料为 10钢，厚度为 2 图 2 力学性能 硬度 b/ s/ 5/（ %） / /（ %） 未经处理 355 205 31 300 55 137 零件结构 零件为 非旋转体对称图形 ，需进行拉深、冲裁、胀形、翻边工艺。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 尺寸精度分析 由于 图 1 标 注公差， 属自由尺寸 ， 可按 定工件尺寸的公差 。 分 析制造零件所需方案 方案一：全部使用单一模具； 方案二：先使用拉深、落料复合模做出零件基本形状，再用胀形、落料复合模进一步加工，最后用冲孔及翻边模具完成零件。 方案三：先用冲孔、落料复合模进行加工，再使用拉深、胀形及翻边模具完成。 方案的比较 分析比较上述三种工艺方案，可以看到： 方案一，从生产效率、模具结构和寿命方面考虑，这种方案有利于降低冲裁力合提高模具寿命，同时模具结构比较简单，操作比较方便。但工序复合程度低，生产率低，需要多道工序，多幅模具的累计误差大。 方案二，相比方案一节省了工序，冲孔工序安排在拉深成形后进行，可以保证零件的各孔距尺寸，缺点是复合模具结构复杂。 方案三，相比方案一节省了工序，但模具结构比方案一复杂，而且拉深安排在冲孔以后进行，孔距不易保证，影响零件精度； 方案的确定 通过以上的方案分析，可以看出，选用方案二是比较合理的。 考虑到零件的厚度及相关要求 ， 本设计应选用四种模具，第一种为落料、拉深复合模，第二种为落料、 胀形复合模，第三种为冲孔模具，第四套为翻遍模具。布置及固定方式应合理。 根据制件的特点 ，保证加工尺寸精度，落料、拉深复合模 要求先拉深 ， 后进行冲裁落料；落料、胀形复合膜应先胀形，后冲裁落料。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 为了保证生产的制件精度达到一定的要求 ， 在设计条料的排样图时应该有准确的定位 ， 还应考虑冲裁凸模布置会不会发生干涉的问题 ，以及 应不应该设置空工位。另外还应计算完成零件所需拉深次数。 工序的确定 （ 1）工序一：拉深、落料。 模具：拉深、落料复合模具； 将毛坯拉深出拉深体，保留法兰边；将拉深体外部法兰边冲裁出下图 形状。 如图 2 2（ 2）工序二：胀形、落料 模具：胀形、落料复合模具 在拉深面实施胀形加工，下方大圆同拉深方向胀形，上方两个小圆向拉深方向的反方向胀形。 将拉深体外边冲裁出零件图所画出外形。 如图 2文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 图 2序二图 （ 5）工序三：冲孔 模具：冲孔、落料复合模具 冲裁出零件所要求的孔：位于拉深面上的三个孔、处于中间胀形圆上的孔和外边上的 六个孔； 如图 2 2序三图 （ 6）工序四：翻边 模具：翻边模具 对需要翻边的三个孔实行翻孔加工； 如图 2文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 图 2序四图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 3 工艺计算 排样的设计与计算 由于该制件毛坯的的形状，采用无 废 料的排 样 方法是不可能做到的， 但能采用有 废 料和少 废 料的方法 。 毛坯形状的确定 零件为 非旋转体对称零件，要经过多次加工，逐渐成型，因此毛坯形状应尽可能规则，以免使得模具形状过于怪异。 毛坯尺寸确定 零件为非旋转体，毛坯各个部位的尺寸应分开处理。 可将拉深面看作一个大圆与两个小圆组成，小圆与大圆的连接线按翻边处理，两个小圆的连接线按弯曲处理。 将三个圆看作圆筒形拉深件，并设置宽为 52的法兰 根据带法兰的圆筒拉深件计算公式，可算得： 小圆 = 大圆 = d 拉深面直径（ D 拉深外边直径（ h 拉深高度（ 因此，毛坯图为下图所示：如图 3文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 图 3坯图 确定搭边 根据毛坯外形，由模具设计与制造简明手册表 1得： 使用直排有废料排样 根据模具设计与制造简明手册表 1得搭边值： 当 t=2a=2b=2 确定条料宽度 B= D 冲裁件直径（ b 搭边值（ 材料剪裁时公差，由模具设计与制造简明手册表 1得： = 则 B=300+22+20.9=文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 确定条料的进距 A=a=300+2=302 材料的利用率 材料利用率是冲 压 工 艺 中一个非常重要的 经济 技 术 指 标 ，其 计 算可用一个 进距内冲 裁件的 实际 面 积 与毛坯面 积 的百分比表示 ： 式中 n 一个 进 距内冲裁件数量； A 冲件实际面积 ， 单 位 B 条料 宽 度， 单 位 所以材料的利用率 为： 75% 排样图 如图 3买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 图 3样图 该零件采取纵向送料方式。 料的相关计算 落料所需冲裁力、卸料力、顶件力、推件力的确定 （ 1）冲裁力 选择平刃口冲裁 P=L 刃口周长（ ; 材料抗剪强度（ 在生产使用中，考虑到刃口变钝、间隙不均和材料性能波动等因素，通常按以下式计算冲裁力。 P=a= 2）卸料力 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 x 卸料力系数； 由冲模设计与制造实用计算手册表 1 3）顶件力 d 顶件力系数； 由冲模设计与制造实用计算手册表 1 4）推件力 Pt=t 推件力系数； n 同时梗塞在凸模内的工件数； n=h/t， n= 由冲模设计与制造实用计算手册表 1 冲裁模刃口尺寸计算 由冲模设计与制造实用计算手册表 2 凸模尺寸 凹模尺寸 D 工件尺寸（ x 磨损系数，取 考虑在半径为 40图 3图 3圆部分凸模 由冲 压 工 艺 与模具 设计 查 得，精度 = p= d= 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 考虑在半径为 110图 3图 3圆部分凸模 由冲 压 工 艺 与模具 设计 查 得，精度 = p= d= ； ； 考虑在半径为 15 3图 3部突出小圆 由冲 压 工 艺 与模具 设计 查 得，精度 = p= d= ； ； a) 拉深 零件为非旋转体，各个部位应分开处理。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 深相关计算 拉深次数的确定 可将拉深面看作一个大圆与两个小圆组成，将三个圆看作圆筒形拉深件。小圆与大圆的连接线按翻边处理，两个小圆 的连接线按弯曲处理。 利用极限相对高度对能否一次拉深成型进行判断，若工件的相对高度 h/h1/，则可以一次拉深成型；如果 h/dh1/，则不能一次拉深成型，需进行多次拉深。 （ 1） 小圆筒形件相对法兰直径 df/d=冲模设计与制造实用计算手册表 1得修边余量为为 相对高度 h/d= 毛坯相对厚度 =冲模设计与制造实用计算手册表 1得带法兰筒形件第一次拉深的极限相对高度， h1/ h/dh1/小圆筒形件可一次拉深成型，工序直径为 56 （ 2）大圆筒形件相对法兰直径 df/d=冲模设计与制造实用计算手册表 1得修边余量为为 4 相对高度 h/d= 毛坯相对厚度 =冲模设计与制造实用计算手册表 1得带法兰筒形件第一次拉深的极限相对高度， h1/ h/dh1/大圆筒形件可一次拉深成型，工序直径为 146 综上所述，该零件可以一次拉深成型，取圆角半径 r=4，拉深高度 为 52 拉深所需拉深力、压料力、弯曲力、翻边力的计算 将拉深面看作一个大圆与两个小圆组成，将三个圆看作圆筒形拉深件。小圆与大圆的连接线按翻边处理，两个小圆的连接线按弯曲处理。 （ 1）拉深力 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 P=K b K 系数，由冲模设计与制造实用计算手册表 11， 大 =62335=小 =1 1462335=436 2）压料力 Q= 压料面积； q 单位压料力。 由冲模设计与制造实用计算手册 表 1 q= Q=零件视作盒形件，由冲模设计与制造实用计算手册表 1 拉深系数 再由冲模设计与制造实用计算手册表 1 模具需要使用压边圈。 （ 3）弯曲力 K 安全系数，一般取 B 弯曲宽度； r 弯曲半径。 料力 2= 4）翻边力 P=b C 系数，一般 L 翻边线的长度 P=文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 拉深模工作部分尺寸计算 以标注内形尺寸，由冲模设计与制造实用计算手册表 2 凸模尺寸 凹模尺寸 d 拉深件的基本尺寸（ 拉深件的公差（ p 凸模制造的公差； d 凹模制造的公差； z 凹模单边间隙； z=t+冲 压 工 艺 与模具 设计 查 得，精度 = p= d=寸 77+ 尺寸 77+ b) 压力机的确 定 本设计采用刚性卸料 ,下出料的方式 ,故总的冲压力 据 选择固定双柱台式压力机，由 中国模具 设计 大典选压力机公称压力为 4000体参数如下表： 公称 压 力（ 滑 块中心至床身距离 距 离(滑 块 行程 (行程次数 (次 /最大封 闭高 度 (封 闭 高度调节 量(4000 480 200 25 550 150 压力中心的确定 冲模的压力中心应与压力机滑块中心重合，否则冲压时会产生偏斜，导致模具和压力 机的急剧磨损。 本模具有冲裁、拉深、弯曲等各种冲压工序，其压力中心的求法为： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 （ 1） 选择基本坐标，如图 3 3本坐标图 （ 2） 各个冲压力相应的各个压力中心坐标，如图 3 3压力中心坐标图 （ 3） 求出压力中心坐标 由于零件为以 此 力中心坐标为（ 7） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 4 模具结构与零件的设计 模具结构形式的确定 设计为倒装式落料拉深复合模，处在上模部分的工作零件既是落料凸模也是拉深凹 模，即凸凹模。处在下模部分的工作零件为落料凹模、拉深凸模。 工作时，条料送进，由带导料板的固定卸料板导向，以挡料销定位。卸料靠固定卸料板进行。其中，落料凹模高于拉深凸模的距离应大于一个料厚，以保证先落料后拉深。如图 3买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 图 3料拉深复合模 根据目前情况，当材料料厚约在 采用弹压卸料板，制件材料厚度为 2采用固定卸料板。 采用倒装模具，由于 零件的形状，很难找到凸模与凹模的标准件，因此拉深凸模、凹凸模、落料凹模等相关零部件要以零件形状确定。 条料使用一个挡料销钉及两个导料板定位。 该模具的精度查冲压工艺与模具设计表 2具精度应在 具零件的设计 凸模、凹模的确定 （ 1） 拉深凸模的确定 凸模的外形由零件拉深面形状决定，因此该拉深凸模为非标准件。其尺寸大小为之前在 冲模结构尺寸计算中 算得的拉深凸模尺寸。 本 设计 中拉深凸模采用 圆 柱 销 定位凸模的方式 ， 凸模上端与下模座底面接买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 26 触 ，用螺钉 完成拉深凸模的固定。 （ 2） 凹凸模的确定 凹 凸模的外形由零件拉深后外边形状以及凸模形状决定，因此该凹凸模为非标准件。其尺寸大小为之前在 冲模结构尺寸计算中 算得的拉深凹模尺寸以及冲裁凸模尺寸。 凹凸模固定板高度由中国模具 设计 大典第三卷表 15。 本 设计 中凹凸模上端与固定板下端接触 完成定位 ，用螺钉将 凹凸模、固定板以及上模座相连，完成固定。 （ 3） 落料凹模的确定 落料凹模的外形由凹凸模决定，因此该落料凹模为非标准件。其工作部分尺寸大小为之前在 冲模结构尺寸计算中 算得的冲裁凹模尺寸。 本 设计 中落料凹模采用 圆 柱 销 定位的方式 ， 落料凹模下模座 底面接触 ，用螺钉 完成落料凹模的固定。 压边圈的确定 压边圈的外形由零件拉深面外边决定，因此该压边圈为非标准件。其尺寸大小为凹凸模大小，高度配合凸模拉深高度使之工作部分高度达到拉深零件所需的高度。 本 设计 中压边圈 与下模座底面接触 ，用螺钉 完成固定。 卸料版的确定 卸料版的外形由落料凹模决定，因此该卸料版为非标准件。其尺寸大小为落料凹模尺寸。 本 设计 采用 刚 性卸料 ， 所 选规 格参照中国模具 设计 大典第三卷表 表中， 查 得 卸料板最小厚度 为 12取其厚度 为 20 本 设计 中卸料版与 导料板接触 ，用螺钉 完成落料凹模、卸料版、导料板的固定。 推件块的确定 推件块的外形由零件拉深后外边形状以及凸模形状决定，因此该推件块为非标准件。其尺寸大小为之前在 冲模结构尺寸计算中 算得的拉深凹模尺寸以及与凹买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 27 凸模配合的相关尺寸。 本 设计 中凹凸模与推件块接触 完成固定 ，推件块连接推杆，推动凹凸模工作。 定位零件的选择 （ 1） 挡 料 销 挡料销的作用是保 证 条料送 进时 有准确的送料 进 距。本 设计选 用固定 挡 料 销定位 ， 安装在落料凸模的工作端面上，优点是能够使条料准确定位 ，有利于提高加工精 度。 由冲压模具设计指导表 ,规格为 d=10， ， h=3， L=13 （ 2） 导料板 导料板是一种通用的导料装置，一般安装在凹模上平面的两侧，为平行的两块长