雕刻机进气门外壳正反拉伸复合模设计【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 摘 要 随着中国工业不断地发展，模具行业也显得越来越重要 。首先对加工零件进行了加工工艺和结构工艺的分析。通过计算毛坯尺寸和拉深系数提出了四种方案，最后确定采用落料、正反拉深复合模。对模具的排样做出了合理的布置，使材料利用率达到较高的水平。计算了冲压过程中所需要的各种冲压工艺力，包括落料力、卸料力、压边力、拉深力、顶料力等，并对压力机进行了合理的吨位初选。复合模在结构上采用了正装的形式，计算出了落料、正拉深和反拉深工作部分的尺寸。对模具的闭合高度进行了合理的确定，还设计出模具的主要零件落料凹模、凸凹模 、反拉深凸模、反拉深凹模、凹模固定板等。列出了模具所需零件的详细清单，并给出了合理的装配图。由于拉深的深度较大，对压力机的电机也进行了功率校核并提出了润滑的附加工序，能使拉深顺利完成。最后对模具的一个主要零件导套进行了简单的加工工艺路线的制定。本设计对于采用单动压力机进行正反拉深具有一定的参考作用。 关键词 毕业论文 ； 模具设计 ；复合模；正反 拉深 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 on to of to to in so on to in on to to so to is on to to to to to to on to on to 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目录 1 绪论 . 1 2 分析零件的工艺性 . 2 3 确定工艺方案 . 4 计算毛坯尺寸 . 4 正拉深 . 6 反拉深 . 7 确定工艺方案 . 7 4 主要工艺参数的计算 . 9 确定排样、裁板方案 . 9 确定各中间工序尺寸 . 10 计算工艺力、初选设备 . 11 落料、正拉深过程 . 11 反拉深过程 . 13 拉深功的计算 . 14 初选压力机 . 14 5 模具的结构设计 . 16 模具结构形式的选择 . 16 模具工作部分尺寸计算 . 16 落料 . 16 正拉深 . 18 反拉深 . 18 6 选用模架 、确定闭合高度 . 20 模架的选用 . 20 模具的闭合高度 . 20 压力中心 . 21 7 模具的主要零部件结构设计 . 22 落料凹模 . 22 凸凹模 . 23 反拉深凸模 . 24 反拉深凹模 . 25 上垫板 . 28 凹模固定板 . 29 8 模具的整体安装 . 30 模具的总装配 . 30 模具零件 . 31 9 选定冲压设备 . 33 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 压力机的规格 . 33 电动机功率的校核 . 33 10 附加工序 . 35 11 主要零件的加工 . 36 12 总结 . 38 13 附录 . 39 考文献 . 39 致 谢 . 40 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪论 模具被称为工业产品之母。 所以 工业的高速发展也离不开模具工业的不断进步。中国 模具巿场规模巨大，随着国内模具工业高速发展，技术也获得 了较大的飞跃，但是，仍然面对高档模具以进口为主的尴尬局面。提升技术实力，乃是中国模具工业发展的前途所在。 随着 冲压金属 制品在机械、电子、交通、国防、建筑、农业等各行业的 广泛应用，对 冷冲压 模具的需求日益增加， 冲压 模在国民经济中的重要性也日益突出。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已经成为一个国家制造业水平的重要标志之一。 因此我选择了模具 设计 的课题，即设计 一副能够生产所给 空气滤清器壳的模具，并且 结构合理、能保证制品的精度、表面质量 。 在设计中 能熟练使用 、 机械、模具相 关 绘图软件。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 2 分析零件的工艺性 冲压件工艺性是指冲压零件在冲压加工过程中加工的难易程度。虽然冲压加工工艺过程包括备料 冲压加工工序 必要的辅助工序 质量检验 组合、包装的全过程，但分析工艺性的重点要在冲压加工工序这一过程里。而冲压加工工序很多，各种工序中的工艺性又不尽相同。即使同一个零件，由于生产单位的生产条件、工艺装备情况及生产的传统习惯等不同，其工艺性的涵义也 不完全一样。这里我们重点分析零件的结构工艺性。 该零件是 雕刻机进气门外 壳 盖 ，从图 我们可以看出该零件的精度要求不是很高，但要求有较高的钢度和强度。在零件图中，尺寸 01102 为 余尺寸未标注公差，可以按自由公差计算和处理。零件的外形尺寸为 102 ，属于中小型零件，料厚为 图 1 雕刻机进气门外 壳盖 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 下面分析结构工艺性。因为该零件为轴对称旋转体，故落料片肯定是圆形，其冲裁的工 艺性很好。零件为带法兰边圆筒形件，且 不太大，拉深工艺性较好，圆角半径 倍料厚，对于拉深都很适合。 因此，该壳体零件的冲压生产要用到的冲压加工基本工序有：落料、拉深（拉深的次数可能为多次）。用这些工序的组合可以提出多种不同的工艺方案。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 3 确定工艺方案 计算毛坯尺寸 由于板料在扎压或退火时所产生的聚合组织而使材料引起残存的方向性 ，反映到拉深过程中，就使桶形拉深件的口部形成明显的突耳。此外，如果板料本身的金属结构组织不均匀、模具间隙不均匀、润滑的不均匀等等，也都会引起冲件口高低不齐的现象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外缘进行修边处理。这样在计算毛坯尺寸的时候就必需加上修边余量然后再进行毛坯的展开尺寸计算。 根据零件的尺寸取修边余量的值为 4 在拉深时，虽然拉深件的各部分厚度要求发生一些变化，但如果采用适当的工艺措施，则其厚度的变化量还是并不太大。 在设计工艺过程时，可以不考虑毛坯厚度的变化。同时由于金属在塑性变形过程中保持体积不变，因而，在计算拉深件的的毛坯展开尺寸时，可以认为在变形前后的毛坯和拉深间的表面积相等。 因为此旋转体零件不是简单结构，我们可以用“形心法”来求得。根据久里金法则，对于任何形状的母线 轴线 Y Y 旋转所得到的旋转体面积等于母线长度 L 与其重心轴线旋转所得周长 2 旋转体面积 F=2 （ 1） 因为表面积拉深不变薄，所以面积相等，则 20 4 即 04 （ 2） 因为 76543210 （ 3） 2121 )2( （ 4） )22( 11122 （ 5） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 )( 21113 （ 6） )22( 122224 （ 7） 2212325 )2()2( （ 8） )22( 332326 （ 9） )( 3227 （ 10） 由零件给出的尺寸可知： 1 2 3 所以可以计算出 D=164由于设计的零件要在一个复合模中完成正反拉深，因此中间有一个正拉深转反拉深的过程，我们可以把这两步分开来计算中间尺寸。 因为 )(12221122 （ 12） 其中 64 1 2 则 152 中间过程的零件如图 2所示。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 图 2 计算拉深次数 在考虑拉深的变形程度时，必需保证使毛坯在变形过程中的应力既不超过材料的变形极限，同时还能充分利用材料的塑性。也就是说，对于每道拉深工序，应在毛坯侧壁强度允许的条件下，采用最大的变 形程度，即极限变形程度。 极限拉深系数值可以用理论计算的方法确定。即使得在传力区的最大拉应力与在危险断面上的抗拉强度相等，便可求出最小拉深系数的理论值，此值即为极限拉深系数。但在实际生产过程中，极限拉深系数值一般是在一定的拉深条件下用实验的方法得出的，我们可以通过查表来取值。 该 冲压 工件需要正反拉深两个过程，因此可以分别计算其拉深系数来确定拉深次数。 正拉深 对于正拉深其实际拉深系数为： （ 12） 且材料的相对厚度为 （ 13） 凸缘的相对直径为 （ 14） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 凸缘的相对高度为 （ 15） 由此可以查出 m 因为凸缘的相对高度 于最大相对高度 实际拉深系数 于最小极限拉深系数 以正拉深过程可以一次拉深成功。 反拉深 对于反拉深其实际拉深系数为： （ 16） 且材料的相对厚度为 11 （ 17） 凸缘的相对直径 为 （ 18） 凸缘的相对高度为 （ 19） 由此可以查出 m 因为凸缘的相对高度 实际拉深系数 以反拉深过程也可以一次拉深成功。 确定工艺方案 根据以上分析和计算，可以进一步明确该零件的冲压加工需要包括以下基本工序 :落料、正向拉深和反向拉深。 根据这些基本工序，可以拟出如下几种工艺方案： 方案一 先进行落料，再正拉深，最后进行反拉深，以上工序 过程都采用单工序模加工。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 方案二 落料与正拉深在复合模中加工成半成品，再在单工序模上进行反拉深。 方案三 落料、正拉深和反拉深全都在同一个复合模中一次加工成型。 方案四 采用带料连续拉深，或在多工位自动压力机上冲压成型。 分析比较上述四种方案，可以看出： 方案一 用此方案，模具的结构都比较简单，制造很容易，成本低廉，但由于结构简单定位误差很大，而且单工序模一般无导向装置，安装和调整不方便，费时间，生产效率低。 方案二 采用了落料与正拉深的复合模，提高了生产率。对落料以及正拉深的精度也有很大的提高。由于最后一道反拉深工序是在单工序模中完成，使得最后一步反拉深工序的精度降低，影响了整个零件的精度，而且中间过程序要取件，生产效率不高。 方案三 此方案把三个工序集中在一副复合模中完成， 使得生产率有了很大的提升。没有中间的取放件过程，一次冲压成型，而且精度也比较高，能保证加工要求，在冲裁时材料处于受压状态，零件表面平整。模具的结构也非常的紧凑，外廓尺寸比较小，但模具的结构和装配复杂。 方案四 采用带料连续拉深或多工位自动压力机冲压，可以获得较高的生产效率，而且操作安全，但这一方案需要专用的压力机或自动的送料装置。模具的结构比较复杂，制造周期长，生产成本高。 根据设计需要和生产批量，综合考虑以上方案，方案三最适合。即落料、正反拉深在同一复合模中完成。这样既能保证大批量生产的高效率又能保证加工精度，而且成本不高，经济合理。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 4 主要工艺参数的计算 确定排样、裁板方案 加工此零件为大批大量生产，冲压件的材料费用约占总成本的 60%80%之多。因此，材料利用率每提高 1%，则可以使 冲件的成本降低 在冲压工作中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量的生产中，较好的确定冲件的形状尺寸和合理的排样的降低成本的有效措施之一。 由于材料的经济利用直接决定于冲压件的制造方法和排样方式，所以在冲压生产中，可以按工件在板料上排样的合理程度即冲制某一工件的有用面积与所用板料的总面积的百分比来作为衡量排样合理性的指标。 同时属于工艺废料的搭边对冲压工艺也有很大的作用。通常，搭边的 作用是为了补充送料是的定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料时的步距误差以及送料歪斜误差等原因而冲出残缺的废品，从而确保冲件的切口表面质量，冲制出合格的工件。同时，搭边还使条料保持有一定的刚度，保证条料的顺利行进，提高了生产率。搭边值得大小要合理选取。根据此零件的尺寸通过查表取 搭边值为 进距方向 于是有 进距 41 （ 20） 条料宽度 6 8221 6 42 （ 21） 板料规格拟用 8001600由于毛坯面积较大所以横裁和纵裁的利用率相同，从送料方便考虑，我们可以采用横裁。 裁板条数 16816001 0 （ 22） 每条个数 h （ 23） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 每板总个数 369421 材料利用率 %100)(4 22 （ 24） %1001600800)16164(432 22 % 计算零件的净重 G （ 25） 1024(161644 1222 式中 密度，低碳钢取 385.7 。 内的第一项为毛坯面积，第二项为底孔废料面积，第三项（）内为切边废料面积。 确定各中间工序尺寸 整个冲压过程包括落料、正拉深以及反拉深三个过程，在正反拉深过程中，由于是一次冲压成型，所以各次拉深的凸、凹模圆角尺 寸必需与零件要求相一致，则 正拉深凸模圆角为 3拉深凹模圆角为 3拉深高度为 46拉深凸模圆角为 6拉深凹模圆角为 3拉深高度为 20一个过程为落料正向拉深，成型后如图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 图 3 第二个过程为反向拉深，成型后如图 图 4 计算工艺力、初选设备 落料、正拉深过程 (1) 落料力 平刃凸模落料力的计算公式为 （ 26） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 式中 P 冲裁力（ N） L 冲件的周边长度（ t 板料厚度（ 材料的抗冲剪强度（ K 修正系数。它与冲裁间隙、冲件形状、冲裁速度、板料厚度、润滑情况等多种 因素有关。其影响范围的最小值和最大值在（ 般 在实际应用中，抗冲剪强度 的值一般取材料抗拉强度b的 便于估算，通常取抗冲剪强度等于该材料抗拉强度b的 80%。即 b （ 27） 因此，该冲件的落料力的计算 公式为 （ 28） (2) 卸料力 一般情况下，冲裁件从板料切下以后受弹性变形及收缩影响。会使落料件梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上。从凸模上将冲件或废料卸下来所需的力称卸料力。影响这个力的因素较多， 主要有材料力学性能、模具间隙、材料厚度、零件形状尺寸以及润滑情况等。所以要精确地计算这些力是困难的，一般用下列经验公式计算： 卸料力 卸 （ 29） 式中 F 冲裁力 (N) 1K 顶件力及卸料力系数，其值可查表。 这里取 1K 为 因此 4825卸 (3) 拉深力 带凸缘圆筒形零件的拉深力近似计算公式为 拉 （ 30） 式中 圆筒形零件的凸模直径（ 系数，这里取 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 b 材料的抗拉强度（ 因此 84608拉(4) 压边力 压边力的大小对拉深件的质量是有一定影响的，如果过大，就要增加拉深力，因而会使制件拉裂，而压边圈的压力过小就会使工件的边壁或凸缘起皱，所以压边圈的压力必须适当。合适的压边力范围一般应以冲件既不起皱、又使得冲件的侧壁和口部不致产生显著的变薄为原则。压边力的大小和很多因素有关，所以在实际生产中，可以根据近似的经验公式进行计算。 (4 220 （ 31） 式中 D 毛坯直径（ d 冲件的外径（ q 单位压边力（ 这里 所以 644 22 （ 32） 反拉深过程 (1) 反拉深力 通常反拉深力要比正常拉深力大 20%。 即 拉反 （ 33） 所以有 b反 （ 34） (2) 顶料力 逆着冲裁方向顶出卡在凹模里的料所需要的力叫顶料力，顶料力的 经验 计算公式为： （ 35） 式中 F 冲裁力（ N） 顶料力系数，这里查表取 所以有 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 4824拉深 功的计算 拉深所需的功可按下式计算 1000 （ 36） 式中 最大 拉深力（ N） h 拉深深度（ W 拉深功（ N m） C 修正系数，一般取为 C= 所以 67941000 W N m （ 37） 初选压力机 压力机吨位的大小的选择，首先要以冲压工艺所需的变形力为前提。要求设备的名义压力要大于所需的变形力，而且还要有一定的力量储备，以防万一。从提高设备的工作刚度、冲压零件的精度及延长设备的寿命的观点出发，要求设备容量有较大的剩余。最新的观点认为，我们只需要使用设备的 60%容量，甚至 50%，即取工艺变形力的 2倍。 上述设备吨位的选择原则，对于冲裁、弯曲等工序已不存在什么问题。但对于本设计所使用的拉深，可能还不保险。因为拉深与冲裁不同，最大变形力不是发生在冲床名义压力的位置，而是发生在拉深成型的中前期，这时 虽然最大变形力小于压力机的名义压力，但最大变形力发生的位置远离名义压力的位置而不保险。于是就需要用到压力机的许用力行程曲线。本次设计的工艺力行程曲线图如图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 图 5 图中零点为滑块的下死点，滑块在距下死点 86开始冲压零件。曲线 1为落料力的负荷曲线，曲线 2 为正拉深力的负荷曲线，曲线 3 为压边力的负荷曲线，曲线 4为反拉深力的负荷曲线。曲线 5为 1250 行程曲线 ， 余卸料力和顶料力由于力不大，可以放在压力机预留力中考虑。 从图中我们可以看出冲压的最大总压力，出现在离下死点 86于这种落料拉深复合工序，选择设备吨位尺寸时既不能把以上几个力加起来 (再乘个系数值 )作为设备的吨位、也不能仅把 落料力或拉深力 加起来 (再乘个系数 )作为设备吨位。而应该根据压力机说明书中所给出的允许工作负荷曲线作出判断和选择。 对于本次设计的复合模，根据工艺力的大小和出现的位置，查表初选吨位为1250 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 5 模具的结构设计 模具结构形式的选择 采用落料、拉深复合模，首先要考虑落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚是否过薄。本次设计中凸凹模的壁厚为 12 10 216 4 能够保证足够的强度，故采用复合模。 模具的落料部分可以采用正装式，正拉深部分采用倒装式，反拉深部分采用正装式。模座下的缓冲器兼作压边与顶件，另外还设有弹性卸料装置的弹性顶件装置。这种结 构的优点是操作方便，出件畅通无阻，生产效率高，缺点是弹性卸料板使模具的结构变复杂 ,要简化可以采用刚性卸料板，其缺点是拉深件留在刚性卸料板中不易取出，带来操作上的不便，结合本次设计综合考虑，采用弹性卸料板。 从导向的精度和运动的平稳以及具体规格方面考虑，可以采用中间导柱模架（ 1990）。 模具工作部分尺寸计算 落料 虫裁模刃口是尖锐锋利的，多为直角，故冲裁模刃口尺寸是指光而得到 的平滑面，所以落料件的外径尺寸应等于凹模内径尺寸，冲孔件的内径尺寸应等于冲头的外径尺寸。 模具两刃口尺寸中总有一个基准尺寸，设计和制造模具时，可分别根据工件的精度要求，决定第一件为基准件，把间隙取在另一件上。故落料件以凹模为基准，冲孔以凸模为基准。 模具工作部分加工时要注意经济上的合理性，精度太高，则制造困难、成本高；精度太低，则又可能加工不出合格的产品。因此，模具的精度应随工件的精度要求而定，这样才会有好的经济性。 冲裁件的尺寸精度取决于凸、凹模刃口部分的尺寸。冲裁间隙的合理也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸来实现和保证。所以正确确定刃口部分的尺寸是相当重要的。在决定模具刃口尺寸及制造公差时，需考虑 以下原则： 裁件的尺寸取决于凸模尺寸。 b 考虑到冲裁时凸、凹模的磨损，在设计凸、凹模刃口尺寸时，对基准件刃口尺买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 寸在磨损后增大的，其刃口公称尺寸应取工件尺寸范围内较小的数值。对基准件刃口尺寸在磨损后减小的，其刃口公称尺寸应取工件尺寸范围内较大的数值。这样，在凸模磨损到一定程度的情况下，能冲出合格的零件。 c 在确定模具刃口制造公差时，要既能保证工件的精度要求，又要保证合理的间隙数值。一般模具制造精度比工件精度高 2 4级 。 对于落料 0)( （ 38） 0m 2( （ 39） 式中 落料凸模直径（ 落料凹模直径（ D 工件外径的公称尺寸（ 冲裁工件要求的公差 X 系数，为避免多数冲裁件尺寸都偏向于极限尺寸，此处可取X= d、p 凹、凸模制造偏差，这里可以按 选取， 实用间隙最小值，可以通过查表选取 C 为拉深的坯料）按未注公差的自由尺寸 落料件的尺寸取为 ，还必须满足下列公式 m a x 22 （ 40） 有 所以满足条件。 0)(（ 41） 4( 0m 2( p （ 42） 3 4( 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 落料凹模的外形尺寸的确定 凹模厚度 （ 43） 凹模壁厚 （ 44） 式中 b 冲裁件最大外形尺寸 K 系数，考虑坯料厚度 值可查表取， K= 所以有 7050( 调整到符合标准，凹模外径设计尺寸为 360 正拉深 拉深模直径尺寸的确定的原则，与冲裁模刃口尺寸的确定基本相同，只是具体内容不同，这里不在复述。 正拉深时，因零件是标注外形尺寸，故拉深件的外径尺寸为 01102 。 由式 d 0) （ 45） 0)275.0(p （ 46） 以上各式中，冲头制造偏差p及d按公差 取，其值都为 间隙 有 （ 47） 2( 102( 反拉深 反拉深件按未注公差的极限偏差考虑，且因