壳体冲压工艺及模具设计【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 1 壳体冲压工艺及 模 具 设计 摘 要 ： 本设计题目 是壳体 落料拉深复合模 ，体现了带窄凸缘筒形零件的设计要求、内容及方向，具 有设计意义。通过对该模具的设计， 复习 了我的 冲 压 模 具 设计的基础知识，为今后设计更复杂的冲压模具做好了铺垫。 本设计运用冲压工艺及模具设计的基础知识，首先分析了制件的形状及生产可行性，为合理选取冲压工艺方案做好准备；然后估算了落料毛坯的体积，便于排样；最后 分析模具结构，确定模具的设计参数、设计要点及卸料装置的选取。 本制件是带窄凸缘的筒形件，选择 合适的压边力是极为重要的，它具体应在保证不起皱的前提下取最小值。卸料板在落料前兼起压料作用。 本复合模具先由凸凹摸与落料凹模进行落料工序，后由凸凹摸与拉深凸模进行反向拉深工序。模具结构属于正装式复合模，比较适宜本制件的成形。此外，在排样的工作中力求板材利用率达到较高的水平。 关键词： 落料拉深复合模 反拉深 拉深间隙 窄凸缘 筒 形件 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 of is a by it is to of a it is of of my of a It be my s in I of by of of of of so it is is a a so a is it it be a is as a is to It is s my to at a 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 1 绪 论 目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成型工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的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、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。 模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪 表、家电和通讯器材等产品中， 60 80的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 拉深是冲压基本工序之一，它是利用拉深模在压力机作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。它不仅可以加工旋转体零件，还可以加工盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件，但是，加工出来的制件的精度都很底。一般情 况下，拉深件的尺寸精度应在 宜高于 。 有凸缘圆筒形件是最典型的拉深件，其工作过程很简单就一个拉深，根据计算确定它不能一次拉深成功 要多次拉深。为了保证制件的顺利加工和顺利取件，模具必须有足够高度。要改变模具的高度，只有从改变导柱和导套的高度 ,改变导柱和导套的高度的同时 ,还要注意保证导柱和导套的强度 . 导柱和导套的高度可根据拉深凸模与拉深凹模工作配合长度决定设计时可能高度出现误差，应当边试冲边修改高度 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 2 壳体的落料拉深工序的冲压工艺分析 料拉深件工艺分 析 原始资料：如下图示 材料： 08F 厚度： 批量：中批量 技术要求：一般公差，线性尺寸的未注公差按 1804 图 1 t 图示零件材料为 08 钢板，能够进行一般的冲压加工，市场上也容易得到这种材料，价格适中。 外形落料的工艺性：该带凸缘筒形件属于中等尺寸零件，料厚 形复杂程度一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工艺获得。 拉深的工艺性：观察零件图可知尺寸精度要求一般，属于带凸缘 拉深。 此工件为带窄凸缘圆筒形工件，要求外形尺寸，没有厚度不变的要求。此工件的形状满足拉深的工艺要求，可采用落料拉深工序加工。工件底部圆角半径 r 形尺寸为 220 220公差等级为，满足拉深工序对工件公差等级的要求。工件的总体高度到最后可由修边达到要求。 由以上分析可知，图示零件具有比较好的冲压工艺性，适合冲压生买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 产。 压工艺方案的确定 该工件包括落料、拉深两 个基本工序，可有以下三种工艺方案： 方案一：先落料，再拉深。采用单工序模生产 方案二：落料拉深复合模冲压。采用复合模生产。 方案三：拉深采用级进模生产。 表一 简单模、复合模、级进模比较 类型因素 生产批量 尺寸精度 形状大小 制造安装成本 安全性 复合模 中大批量 高 中小型 高 差 级进模 中大批量 较高 中小型 较高 较好 简单模 小批量 低 无要求 低 较好 采用方案一模具结构简单，但需两道工序两套模具，生产效率低，工件的累计 误差大，操作不方便，难以满足该工件大批量生产的要求。方案二只需一副模具生产效率高，尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。方案三也只需一副模具，生产效率高，但模具结构比较复杂，送进操作不方便，加之工件尺寸偏买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 大。通过对上述三种方案的分析比较，该件若能一次拉深，则其冲压生产采用方案二为佳。 具结构形式的选择与确定 1）工作零件安装结构：本零件的冲压包括落料和拉深两个工序，为方便落料件和拉深件的落下，采用正装结构，即凸凹模安排在上模。 2）送料方式：是中小批量生产，采 用手动送料方式，能简化模具结构，更能节约成本。 3）定位装置：本工件在拉深复合模中尺寸是相对较大的，又是批量生产，落料时采用挡料销定位，送料时废料孔与固定挡料销作为粗定距。 4）导向方式：为确保零件的质量及稳定性，选用导柱、导套导向。由于采用了手工送料方式，为了提高开敞性便于送料，且其工件较大，采用中间导柱模架可承受较大的冲压力。 5）卸料方式：本模具采用正装结构，落料件的废料靠刚性卸料板从凸凹模上刮下，筒形拉深件靠上模回程时打杆和推件块的共同作用把其从凸凹模中顶出。 深工艺计算和工艺方案 本制件的工艺计算属于相对简单的。其主要的内容包括计算毛坯直径、确定拉深次数及相关尺寸等。 艺方案的确定 根据制件的工艺分析 ,知道制件是相对简单的带凸缘圆筒形拉深件。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 所以它的工序只有一个：拉深。 算毛坯尺寸 查冲压手册表 4取修边余量 =6查冲压手册表 4深件毛坯直径计算公式 序号 20 则可按下面的公式计算： 当 r D=r+408 r= 3 26 80 代入数据后得 D 373 拉深次数的确定 采用查表法。根据 t/D 100=73 100=工件相对高度h/d=72/冲压手册表 4 h1/ 总拉深系数 mt=d/D=73 限拉深系数值 )故可以一次拉深成形。 d 凸 /d=280/ ,拉深凹模圆角半径应按下式确定 : r 凹 ( d 为凹模内径 =226用合适的 R 凸 、 R 凹 与凸凹模间隙 Z 可以减小拉深系数。 采用过小的 R 凸 、 R 凹 和 Z 会使拉深过程中摩擦阻力与弯曲阻力增加，危险断面的 变薄加剧，而过大的 R 凸 、 R 凹 和 Z 则会减小有效的压边面积，使板料的悬空部分增加，易于使板料失稳起皱，所以对拉深都不利。 且为了制造方便，综上考虑取 r 凹 =11力、压力中心计算及压力机的选用 因为本制件是轴对称零件，所以不用计算压力中心。 力计算 本制件拉深时需要采用压边圈。其拉深力的计 算公式应该以生产中常用的经验公式进行计算： 压边圈产生的压边力 F 压 大小应适当， F 压 太小，防皱效果不好； F 压太大，则会增大传力区危险断面上的拉应力，从而引起材料严重变薄甚至拉裂。因此，实际应用中，在保证变形区不起皱的前提下，尽量选小的压边力。其计算公式可按下式计算： 落料拉深工序 落料力 P=t 查表可知式中 =294D=373 t=： P=373 294N 卸料力 Q= 查表可知式中 k ： Q=27 拉深力 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 F = d0 t b 查冲压手册表 4知 式中 b 392 ： F= 223 392N 337 压边力 Q 压 边 力 = 024 2查表可知式中 q=： Q 压 边 力 = 13 7 3 22 定压力机吨位 : 这一工序的最大总压力 F 总 =F 落料 +F 卸料 +F 压边 7 择压力机公称压力时需注意，当拉深工作行程较大，尤其落料拉深复合模时，应使工艺力曲线位于压力机滑块的许用压力曲线之下。而不能简单地按压力机公 称压力大于工艺压力的原则去确定压力机的规格，否则可能发生压力机超载而损坏。 在实际生产中可以按下式来确定压力机的公称压力： (可得： 于 间 力机的选用 压力机的工作行程需要考虑工件的成形和方便取件，因此，工作行程根据拉深力的计算结果和工件的高度，选择压力机：闭式压力机机身左右封闭，刚度好，多点压力机抗偏载能力强，综合考虑后，采用闭式双点压力机。且所需压力机的公称压力 于 间 故选用 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 表三 选择压力机的相关参数 压力机型号 称压力（ 2000 公称压力行程（ 13 滑块行程（ 400 滑块行程次数（次 /分钟） 18 最大装模高度（ 600 装模高度调节量（ 250 导轨间距离（ 2430 滑块底面前后尺寸（ 1150 工作台板左右尺寸（ 2350 工作台板前后尺寸（ 1250 样设计 定零件的排样方案 设计模具时 ，条料的排样很重要。排样合适恰当不仅可以降低成本，提高材料的利用率，而且可以提高生产效率。根据该零件的图形分析可知：筒形件是由落料件后续拉深成型的。其排样方安比较简单，容易确定，这里就采用直排的形式来确定落料的排样。其排样简图如下： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 图 2 料宽度、导尺间宽度和材料利用率的计算 查表取得搭边值为 a=2 条料宽度的计算： B=D+ 2a, 代入数据计算得进距为 377 进距的计算：由 s=D+ 入数据计算得进距为 374.5 材料利用 率的计算：根据一般的市场供应情况，原材料选用 A L t=1200 1600 1.5 冷轧薄钢板。 纵向剪板条数： A=3771200=3 条余 69条落料个数： n2= =4 条余 料工序板料利用率： = %1002421 代入数据 3 4 D=284 = %100416001200 373432 =横向剪板条数： L=3771600=4 条余 92文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 每条落料个数： n2= =3 条余 75料工序板料利用率： = %1002421 代入数据 4 3 D=373 = %100416001200 373432 =因此采用纵排或横排均可以。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 3 模具的结构设计 模具工作部分的计算 深模的间隙 深间隙对拉深过程有较大的影响。它不仅影响拉深件的质量与尺寸精度，而且影响拉深模的寿命以及拉深是否能够顺利 进行。因此，应该综合考虑各种影响因素，选取适当的拉深间隙值，既可保证工件的要求，又能使拉深顺利进行。 本模具的拉深间隙查表得出： = 拉深模的圆角半径 凸模、凹模的选用在制件拉深过程中有着很大的作用。凸模圆角半径的选用可以大些，这样会减低板料绕凸模的弯曲拉应力，工件不易被拉裂，极限拉深因数会变小些；凹模的圆角半径也可以选大些，这样沿凹模圆角部分的流动阻力就会小些，拉深力也会减小，极限拉深因数也会相应减小。但是凸、凹模的圆角半径也不易过大，过大的圆角半径，就会减少 板料与凸模和凹模端面的接触面积及压边圈的压料面积，板料悬空面积增大，容易产生失稳起皱。 具工作部分的尺寸和公差 0 落料件尺寸公差为 表 2式进行计算： D 凹 =（ +凹 +（ 0 =查表 2 X= 凹 =+ D 凸 =（ 0 =（ 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 凸 = 表 2凹的绝对值与凸的绝对值之和 =2上述计算是恰当的。 拉深前的毛坯取未注公差尺寸的极限偏差。由冲压手册表 4式计算： D 凹 =（ d+2c） +凹 +（ 220+ 0 = 凹 = 0 D 凸 =（ d+ （ 220+ 凸 = 凸模部分的设计及长度计算 由于工件的形状简单且对称，本模具为落料 了实现先落料后拉深，模具装配后，应使拉深凸模的端面应比落料凹模端面低。 凸模长度一般是根据结构上的需要而确定的，拉深凸模的 L 长度可按下式计算： L=H 固 +H 凹 式中： H 固 凸模固定板的高度（ 50 H 凹 凹模的高度 (210H 低 装配后拉深凸模的端面低于落料凹模端面的高度，根据板厚太小，确定 H 低 =5文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 则： L =210055模具凸模因为高度较大，为了防止淬火变形，除了采用工作部分局部淬火（硬度 58 62，材料用 质工具钢。 凹模的设计及长度计算 外形落料凸模内形拉深凹模的凸凹模：其外形可用数控车床加工和外圆精 磨，用四个 螺钉固定在垫板上，由于其内部的拉深凹模的形状，致使凸凹模的强度和刚度下降，这里也采用淬火变形小的 了加强强度和刚度，这里把凸凹模做成整体式的，不必再作凸凹模固定板。其长度可按下式计算： L H 凹 H 卸 H 固 H 顶 其中： H 凹 凹模的高度 (210H 卸 固定卸料板的高度 (50H 固 凸凹模固定部分的长度 (60H 顶 顶件块的高度 (80则： L 210506080240 选用模架、确定闭合高度及总体尺寸 由于拉深凹模外形尺寸较大，为了工作过程稳定，选用中间导柱模架。再按其标准选择具体结构尺寸见表 3 表 3模 架 规 格 选 用 名称 尺寸 材料 热处理 上模座 600 90 火 下模座 600 90 火 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 导柱 550 550 20 渗碳 62 导套 550 550 20 渗碳 62 模具的闭合高度 H 闭 =H 上 +H 凹模 +H 凸 凹 模 +H 下 （凸凹模刃面高度差 +拉深件高度料厚） =90+210+240+90-（ 3+=555中： H 凹 凹模厚度， H 凹 =210 H 压 压边圈的厚度， H 压 80 由此可见模具的实际闭合高度远远大于所采用模架的最大闭合高度。查标准件的资料。结果发现模具的实际闭合高度还是远远大于其它标准的最大闭合高度。所以此制件不能采用标准模架。 为了节省加工时间，只有在模具标准模架的基础 上进行修改。因为模具的封闭高度 H 应该介于压力机的最大封闭高度 00最小封闭高度 间，一般取： H 0此可以看出，要想让制件顺利加工和从模具上取出，只有使模具有足够的封闭高度： H+555+5=5605545使模具具有足够的封闭高度，只有改变导柱和导套的高度： 导柱： 550 550 ； 导套： 180 73 180 73 为了使模座有足够的强度，上，下模座的厚度应该再增加一些。 模具选用中间导柱标准模架，可承受较大的冲压力，为了防止装模时上模旋转 180 度装配，将模架中两对导柱与导套做成粗细不等。 导柱 /L/ 70 550 导柱 /L/ 75 550 导套 /L D 为 70 180 73 导套 /L D 为 75 180 73 H 上模 =90 上模座厚度 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 H 垫板 =30 下模座垫板厚度 H 卸 =50 固定卸料板厚度 H 凸模固定 =35 凸模固定板厚度 H 下垫板 =30 下模垫板厚度 H 下模 =30 下模座厚度 模具实际闭合高度： H 闭 = H 上模 +H 垫 +H 凸凹模 +H 凹模 + H 下垫板+ H 下模 - H 入 =90+30+240+210+30+3055中： H 凸凹模 =240 凸凹模的高度 H 凹模 =210 凹模的厚度 H 入 =75 凸凹模进入落料 凹模深度 由此可见该模具实际闭合高度小于所选压力机的最大装模高度 600m 所以可以使用。 模具零件的结构设计 深凹模 内、外形尺寸和厚度已由前面的计算确定；拉深凹模需要有三个以上的螺钉与上模座固定，还需要两个与上模座同时加工的销钉孔。 深凸模 图 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 拉深凸模的外形尺寸工作尺寸由前面的计算确定。它需要三个以上的螺纹孔，以便与下模座固定。拉深凸模上一般开有出气孔，这样会使卸件容易些，否则凸模与工件由于真空状态而无法卸件。查表，本凸模出气孔的直径 为 边圈 在拉深工序中，为保证拉深件的表面质量，防止拉深过程中材料的起皱，常采用压边圈用合适的压边力使毛坯的变形区部分被压在凹模平面上，并使毛坯从压边圈与凹模平面之间的缝隙中通过，从而制止毛坯的起皱现象。 压边圈的内形与拉深凸模间隙配合，外形套有半成品制件。一般与顶料杆 (三根以上 )、橡皮等构成弹性卸料系统。 柱、导套 对于生产批量大、要求模具寿命高的模具，一般采用导柱、导套来保证上、下模的导向精度。导柱、导套在模具中主要起导向作用。导柱与导套之间采用间 隙配合。根据冲压工序性质、冲压的精度及材料厚度等的不同，其配合间隙也稍微不同。因为本制件的厚度为 3以采用买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 H7/ 料弹簧的选择 F 卸 =27选用 12 个弹簧，每个弹簧担负卸料力约为 2250N。 弹簧的工作压缩量 h 工 =中 a 为落料凹模高出拉深凸模的距离， 取 a=1mm b 为卸料板超出凸凹模刃口的距离，以保证卸料，取 b=冲压手册表 10用弹簧为 5d=100084870N 除去 75工作压缩量 h 预 = ( F 预 =72算后且应满足如下条件 :h 工 + h 预 + h 修磨 8472+75+6=153 故所选弹簧是合适的 . 胶的选择 查教材表 采用圆筒形的橡胶 d=30D= (d+p)=73 图 4 此外 D） 取 5 杆长度 推杆长度模柄总长 +凸凹模高度 =90+24090 其他零件 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 模具其他零件的选用见表五表五模具其他零件的选用 序号 名称 数量 材料 规格 / 处理 1 卸料板 1 45 50 850 850 2 上模座 1 00 90 焖火 3 弹簧 12 650 300 95 40 45 挡料销 3 45 240 5 螺钉 1 4 40 180 40 45 上模固定板 1 80 400 220 7 模柄套 1 45 260 110 渗碳 58 62 打杆 1 20 80 670 40 45 模柄 1 40 220 200 260 50 560 推件块 1 45 272 270 40 451 凸凹模 1 00 240 60 622 销钉 1 2 30 180 30 353 退料板螺钉 4 45 240 30 354 导套 2 20 70 180 渗碳 56 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 73 585 导柱 2 20 70 550 渗碳 56 586 下模座 1 0 670 焖火 17 落料凹模 1 600 210 渗碳 58 628 销钉 2 2 45 270 19 螺钉 2 4 45 240 20 销钉 3 2 45 20 150 21 螺钉 3 1 45 180 22 螺钉 4 2 45 150 23 夹板 2 45 600 600 40 454 推销 4 40 180 45 505 拉深凸模 1 300 255 60 62文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 26 压边圈 1 390 80 56 587 下模固定板 1 45 600 600 40 40 45具总装图 由以上设计，可得到模具的总装图，其工作过程是：将条料沿挡料销送进，前端再由挡料销进行精定位，坯料放在落料凹模表面上，卸料板在此兼起压料作用，由凸凹模和落料凹模完成第一道落料工序，凸凹模继续下行，毛坯在凸凹模、拉深凸模以及压边圈共同作用下，被反向拉入凸凹模中，产生塑性变形而制成所要求的零件。当凸凹模随上模部分回升时 ，零件制品在推件块及推杆的作用下，将其从凸凹模内推出。而压边圈在缓冲器系统作用下又回到原位，准备下一次拉深。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 40