长方形角筒的冲模与拉伸模设计【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 根据冲压模工艺原理，结合产品结构的特点，采用倒装复合模 冲裁 生产和 弹性卸料的 结构形式，设计的复合模经生产实践验证，其结构简单实用，冲压工艺过程稳定可靠。设计中分析了工件的冲压工艺性，计算了毛坯排样、冲压力、刃口尺寸计算等。进行了模具总体结构、主要零部件的设计，绘制了模具装配图和零部件图。零件的拉深工艺性能较好，经计算校核可以一次成型。 关键词 ： 倒装复合模； 弹性卸料； 冲压、拉深工艺；模具设计 买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 to of of of of by is is in of of be at a 买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 目录 中文摘要 . 英文摘要 . 一、绪论 . 5 言 . 6 具的现状、发展趋势 . 6 二、模具的设计与制造 . 8 压模具的选用原则 . 9 具制造的基本要求 . 9 三、冲压设备的选用 . 10 力机的分类和型号 . 11 压设备的典型结构及选 用原则 . 11 柄压力机 . 12 擦压力机 . 12 压设备的选用原则 . 13 四、冲裁件的工艺分析 . 14 件材料的冲压性能分析 . 14 裁件尺寸形状分析 . 14 件的形状和尺寸 . 15 件表面精度 . 15 件拉深性能分析 . 16 深件的公差等级 . 16 深件的结构工艺性 . 16 件冲孔、翻孔性能分析 . 16 五、冲压工艺方案的确定 . 17 案种类分析 . 17 定方案 . 17 六、模具设计计算 . 18 样、计算条料宽度、确定步距、材料利用率 . 18 样方式的选择 . 18 算条料宽度 . 18 定步距 . 20 算材料利用率 . 21 压力的计算 . 21 裁力的计算 . 21 料力、推件力、顶件力的计算 . 22 深力、冲孔力、翻孔力的计算 . 23 力中心的确定 . 24 具刃口尺寸的计算 . 24 、凹模刃口尺寸计算的依据和原则 . 24 、凹模刃口尺寸的计算方法 . 25 七、主要零部件设计 . 26 料凹模 . 26 孔凸模 . 28 买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 八、辅助零部件的选择 . 30 料装置 . 30 定卸料装置 . 30 压卸料装置 . 31 件与顶件装置 . 31 架和模柄 . 31 架的选择 . 31 柄的选择 . 32 向元件 . 32 柱导套结构型式 . 32 板式导向装置 . 33 位零件 . 33 九、拉深模具设计 . 34 深模的设计基础 . 34 深变形过程的分析 . 35 深变形的特点 . 35 深工艺的计算 . 36 深次数的确定 . 36 深模间隙 . 36 模圆角半径 . 36 深模工作部分的尺寸计算 . 37 深辅助工序 . 37 十、模具总体设计及压力机的选择 . 38 核模具闭合高度 . 38 具总体设计 . 38 定冲压设备 . 39 十一、设计并绘制模具总装图 . 40 料拉深复合模 . 40 孔单工序模 . 41 参考文献 . 42 致谢 . 43 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 一、 绪论 言 所谓模具就是工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压、拉伸等方法得到所需产品的各种模子和工具。 简而言之，模具 是用来成型物品的工具，这种工具由各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成。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。 设计出正确合理的模具不仅能够提高产品质量、生产率、具使用寿命，还可以提高产品经济效益。在进行模具设计时，必须清楚零件的加工工艺，设计出的零件要能加工、易加工。充分了解模具各部件作用是设计者进行模具设计的前提，新的设计思路必然带来新的模具结构。 随着社会的发展，机械行业的模具专业在我国现代工业发展中成为一个越来越重要的分支。模具渗透着整个社会。不管在那个行业，都有 模具的存在。日常生活中轻重工业，都离不开模具生产，模具就是为了得到所需要的产品。要什么样的产品，就可以生产什么样的模具，如（塑料模具 、冷冲压模具、压铸模、橡胶模 ）。而目前形势的需要，产品更新换代更快更易，所以模具行业的发展空间很大，有待我们去努力，去探索。 模具是制造业的基础工艺装备，被称为制造业之母。由于模具的技术水平在很大程度上决定着产品的质量、新产品的开发能力和企业的经济效益，因此模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。模具的应用范围十分广泛，在电子、汽车、电 机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中， 60% 80%的零部件都要依靠模具成型， 75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件都由模具成型，绝大部分塑料制品也由模具成型，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，是其他加工方法所不能比拟的。模具又是效益放大器，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、上百倍。 具的现状、发展趋势 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 具制造技术的现状 解放后，我国的模具工业从无到有，发展迅速，现已初具规模。目前全国已有模具生产厂家千家，职工数 万人，年产模具数百万套。 近年来。对模具制造技术的探索和研究 取得了可喜的进展。研制了十几种新钢种及硬质合金、钢结硬质合金等新材料；研究和应用了一些新技术新工艺 。例如，对型腔的加工正在根据模具的不同类型采用电火花加工、电解加工、电铸加工、陶瓷型精密铸造、冷挤压、超塑 成形以及利用照相腐蚀技术加工型腔皮革纹表面等多种工艺；发展了多工位级进模、硬质合金模 和简单经济模具新产品、例如：为使打字机钢字 生产自动化 ，研制成功了 33 工位自动级进模，提高工效 上百倍；为满足新产品试制和小批量生产的需要。研制成功了结构简单、 生产周期短、成本低的简易冲模。例如，钢皮冲模、聚氨酯橡胶模、低熔点合金模、锌基合金模、组合冲模及通用可调孔冲模等； 模具加工设备的生产已具一定基础。数控铣床、数控电火花加工机床、加工中心等设备已在模具生产中广泛应用。电火花线切割加工已成为冷冲模制造的主要手段。为了对硬质合金模具进行精密成形磨削，研制成功了单层 电镀金刚石成形磨轮和电火花成形磨削专用机床。目前已能生产精密 坐标磨床、计算机数控（ 形铣床、计算机数控电火花 线切割机床、高精度电火花机床等；模具的设计与制造已由过去的“人工”设计，技术密集 、劳动密集的手工 机械制造，转向研究和完善计算机辅助设计与制造（ 成为技术密集、资金密集的工业。 我国模具工业尽管近年来发展迅速，但无论是模具的设计与制造，还是生产能力，仍远不能适应国民经济发展的需要，严重影响了工业产品品种的发展和质量的提高。与工业先进国家相比，我国的模具技术水平还有很大的差距，主要表现在模具品种少、精度低、寿命短、生产周期长。根据统计，机械、电子工业中只能满足模具需要量的 60%，轻工。邮电 工业中只能满足需要量的 40%，许多模具，尤其是精密、复杂、大型模具，还只能从国外高价引进。 为振兴我国模具行业，使之尽快接近并达到国际先进水平，满足我国国民经济的需要，必须搞清楚国际上模具的发展趋势，结合我国实际情况，大力开发模具新技术 ，这包括： 一、 开发新材料 一是研究高强度、高耐磨性及特殊性能的合金模具钢；二是开发适于制造简买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 易模具的新材料。 为适应工业生产中多品种和小批量生产的需要，开发适合于 该生产类型的快速制模技术十分重要。 例如，用 金超塑成形制模、用锌基合金及 合成树脂等材料制模。 二、研制新设备 主要是研制高效、精密、自动化的模具加工设备。例如，模具毛坯下料用 的高速锯床、阳极切割、砂线切割、激光切割等高效设备 ；粗加工用高速铣床、高速磨床；精加工用数控电气仿形铣床、数控 连续轨迹坐标磨床、 速走丝精密线切割机、各种高精度电火花加工机床、精密小型电解成形加工设备、三坐标测量机等精密加工设备和加工中心，逐步实现模具制造自动化。 数控机床与计算机数控机床在模具加工中逐渐增多。在提高加工质量的可靠性和稳定性的同时，也提高了加工的自动化程度和生产效率。 三、 应用新技术 开发和应用模具 技术，是提高模具的设计质量和效率、提高制造精度和 缩短制造周期的有效措施 和发展方向。利用 电子计算机辅助设计和制造模具，是用程序模拟整个人工设计和制模 过程，是机械、计算机和数学三门学科的综合应用。它是利用计算机图形工作站和绘图机等进行模具设计与制造的一项新技术。该技术的应用加快了模具的研制速度，缩短了产品更新换代的生产准备时间，并可优化模具制造工艺及其结构参数，从而提高了产品质量。根据 国际模具研究协会预测，到 2020 年，作为模具设计与制造之间联系手段的图样将失去其主要作用。 模具的表面强化处理技术，是提高模具寿命的有效措施。通常，按照用途选择优质的模具材料，精热处理不能获 得满意的寿命时，可开发表面强化技术，以满足要求。模具的表面强化处理方法，除镀硬铬 。渗氮外，还可以采用硬质化合物涂覆技术，这是提高模具寿命的有效方法。该技术的应用，对提高模具的加工效率和质量，减少昂贵模具材料的消耗，有着十分深远的意义。目前，开发应用于模具的硬质化合物涂覆方法主要有：化学气相沉积法（ 物理气相沉积法（ 在盐浴中向模具表面浸 镀碳化合物（ 。 二、 模具 的设计与 制造 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 压模具的选用原则 在冲压模具中，使用了各种金属材料和非金属材料，主要有碳钢、合金钢、铸铁、铸钢、硬质合 金、低熔点合金、锌基合金、铝青铜、合成树脂、聚氨脂橡胶、塑料、层压桦木板等。 制造模具的材料，要求具有高硬度、高强度、高耐磨性、适当的韧性、高淬透性和热处理不变形 (或少变形 )及淬火时不易开裂等性能。 合理选取模具材料及实施正确的热处理工艺是保证模具寿命的关键。对用途不同的模具，应根据其工作状态、受力条件及被加工材料的性能、生产批量及生产率等因素综合考虑，并对上述要求的各项性能有所侧重，然后作出对钢种及热处理工艺的相应选择。 当冲压件的生产批量很大时，模具的工作零件凸模和凹模的材料应选取质量高、耐磨性好的模具 钢。对于模具的其它工艺结构部分和辅助结构部分的零件材料，也要相应地提高。在批量不大时，应适当放宽对材料性能的要求，以降低成本。 当被冲压加工的材料较硬或变形抗力较大时，冲模的凸、凹模应选取耐磨性好、强度高的材料。拉深不锈钢时，可采用铝青铜凹模，因为它具有较好的抗粘着性。而导柱导套则要求耐磨和较好的韧性，故多采用低碳钢表面渗碳淬火。又如，碳素工具钢的主要不足是淬透性差，在冲模零件断面尺寸较大时，淬火后其中心硬度仍然较低，但是，在行程次数很大的压床上工作时，由于它的耐冲击性好反而成为优点。对于固定板、卸料板类零 件，不但要有足够的强度，而且要求在工作过程中变形小。另外，还可以采用冷处理和深冷处理、真空处理和表面强化的方法提高模具零件的性能。对于凸、凹模工作条件较差的冷挤压模，应选取有足够硬度、强度、韧性、耐磨性等综合机械性能较好的模具钢，同时应具有一定的红硬性和热疲劳强度等。应考虑材料的冷热加工性能和工厂现有条件。注意采用微变形模具钢，以减少机加工费用。对特殊要求的模具，应开发应用具有专门性能的模具钢 。 选择模具材料要根据模具零件的使用条件来决定，做到在满足主要条件的前提下，选用价格低廉的材料，降低成本。 具制造的基本要求 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 工业产品生产中应用 模具的目的在于保证产品质量、提高效率和降低成本。因此，对于冲压模具制造方法的基本要求是： 一、精度高 为能生产出合格产品和发挥模具效能，所设计和制造的模具必须具有足够的精度。 例如，冲压模具的精度取决于冲裁件的精度和模具结构对凸模和凹模配合间隙的要求两个因素。为了保证冲裁件精度，模具工作部分的精度一般要求高于冲裁件 2 3 级；为保证凸凹模间合理的配合间隙，使模具正常工作，必须对组成模具的零部件提出一定的精度要求，例如，尺寸精度、导向精度、孔的位置精度等。 二、寿命长 模具是较 昂贵的工艺装备。通常，在产品的成本中，模具的加工费用约占10% 30%。因此，模具的使用寿命将直接影响到产品成本的高低及工艺部门负荷的轻重等，故要求模具具有较长的使用寿命。在大批量生产条件下，为保证高效生产，模具的使用寿命显得更加重要。 三、制造周期短 模具制造的周期取决于模具制造技术和生产管理水平。为满足生产需要，提高产品竞争力，必须在保证质量的前提下尽量缩短模具的制造周期。 四、成本低 模具的制造成本与模具结构的复杂程度、模具材料的选择、加工精度要求及加工方法等有关。模具的结构、选材、精度要求等是模具设 计中确定的。为了降低模具成本，设计中应遵循在满足使用要求的前提下，模具结构尽可能简单、选材尽可能便宜、精度要求尽可能低的原则；模具制造中，其加工方法的选择及 制造工艺规程制定的是否合理，也直接影响模具成本，亦应在保证加工精度要求的前提下 ，选择合理的加工方法及制定合理的工艺规程，以 最大限度降低制造成本。 必须指出，模具的精度、寿命、制造周期和成本四项指标是互相关联 、互相影响的。模具制造精度越高，使用寿命越长，往往导致制造成本的增加；而制造成本的降低和制造周期的缩短，也大都影响制造精度和使用寿命。因此，模具设计和 制造中，应视具体情况全面考虑，在保证制件质量的前提下，选择与制件产量相适应的模具结构、精度、材料及制造方法，从而使模具制造成本降至最低。 三、 冲压设备的选用 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 力机的分类和型号 冲压加工中常用的机械压力机属于锻压机械中的一类。 锻压机械的基本型号是由一个汉语拼音字母和几个阿拉伯数字组成。字母代表 锻压机械的类别，其分类见表 1 锻压机械类别代号表 1别名称 拼音代号 类别名称 拼音代号 机械压力机 液压压力机 自动压力机 锤 J Y Z C 锻机 前切 机 弯曲矫正机 其它 D Q W T 资料来源： 参考文献 2 压设备的典型结构 及选用原则 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 柄压力机 曲柄压力机是以曲柄转动的锻压机械，它能完成各种冲压工序，如冲裁、弯曲、拉深、胀形、挤压和模锻等。是冲压车间的主要设备。 下面 通过其运动原理图 来说明它的工作原理和结构。 电动机通过 V 带把运动传给大带轮，在经过齿轮 传给曲轴。连杆上端装在曲轴上，下端与滑块连接，把曲轴的旋转运动转变为滑块的直线往复运动。滑 块运动到最高点位置成为上止点位置，而最低点位置称为下止点位置。 冲模模具的上模装在滑块上，下模装在垫板上。 当板料放在上下模之间时，滑块向下移动进行冲压，即可获得工件。 擦压力机 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 摩擦压力机是利用摩擦盘与飞轮之间相互接触，传递动力，并根据螺杆与螺母相对运动，使滑块产生上下往复运动的锻压机械。下图为其传动示意图： 电动机通过 V 带及大带轮把运动传递给横轴及左右摩擦盘，使得横轴与左右摩擦盘始终在旋转。并且横轴可以允许在轴承内作一定范围的水平轴向移动。工作时，压下手柄，横轴右移，使左摩擦盘与飞轮的轮 缘相压紧，迫使飞轮与螺杆顺时针旋转，带动滑块向下做直线运动，进行冲压加工。反之，手柄向上，滑块上升。 但是由于摩擦压力机的行程次数少，生产率低，而且操作也不太方便，故不采用此种形式。 压设备的选用原则 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 冲压设备类型的选择需要根据所要完成的冲压工艺性质，生产批量的大小，冲压件的几何尺寸和精度要求等来 确定。 主要原则如下 1、 对于中小型的冲裁件、弯曲件或拉深件的生产，主要采用开式机械压力机。对于 大中型冲压件的生产，多采用闭式结构形式的机械压力机。 2、 所选压力机的公称压力必须大于冲压所需的总冲压力 。 3、 压力机 的行程大小应适当 。 对于拉伸模，压力机的行程至少应大于成品零件高度的两倍以上，以保证毛坯的放进和成形零件的取出。 4、 所选压力机的闭合高度应与冲模的闭合高度相适应。 5、 冲压设备 工作台面的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸 ，并还要留有安装固定的余地。 四、 冲裁件 的工艺分析 件 材料 的冲压 性能 分析 冲裁件材料 为 通碳素钢），零件厚度 t=要求 大 批量生产。力学性能如下表： 材料名称 材料状态 伸长率 /% 抗剪强度 /拉强度 /服强度 /通碳素钢退火 21 25 310 380 380 470 240 由此可知零件材料具有较好的冲压成型性能 。 由零件图可见，该冲压件外形较简单，尺寸窄而小，大批量，精度要求不高，属于普通冲压件，但有几点应注意： （ 1）零件厚度很薄，要求的冲压力不要过大。 （ 2）工件有拉伸，工件的拉伸很小，变形 不大。 （ 3）有一定的批量，应重视模具材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。 资料来源： 参考文献 2 裁件尺寸形状分析 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 件 的形状和尺寸 工件 如图所示 生产批量：大批量 材料： 料厚度： 零件从图纸要求的尺寸和使用情况看，尺寸精度要求并不太高，外形尺寸按即可，拉伸的尺寸公差还可适当放大。 零件 结构对称 ， 冲裁件外形没有尖角，且满足 r 圆角半径 过渡 要求 。 件 表面 精 度 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 一般冲裁件剪断面表面粗糙度 材料厚度 t/ 1 12 23 34 剪切端面表面粗糙度 5 资料来源： 参考文献 6 由表格可知，冲裁件的 剪断面表面粗糙度 件 拉深性能分析 深件的公差等级 查冲压工艺及模具设计可知，一般情况下，拉深件的尺寸精度应在 宜高于 。 拉深件壁厚公差要求一般应符合拉深工艺壁厚变化规律。据统计，不变薄拉深，壁的最大增厚量约为（ t；最大变薄量约为（ t。 深件的结构工艺性 设计拉深件时应尽量减少其高度，使其尽可能用一次或两次拉深工序来完成。 件冲孔 、翻孔 性能分析 该零件的材料为 其力学性能可知完全符合冲孔、翻孔工艺要求，详细计算见后文。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 五、 冲压 工艺 方案的确定 案种类分析 常见的模具型式可分为单工序模、 复合模和级进模三种、确定模具的形式应 以 冲 裁 工 件 的 要 求 、 生 产 批 量 、 模 具 加 工 条 件 为 主 要 依 据 。 从零件的形状和结构特征可以看出，冲压所需要的基 本工序有落料、 拉深、 冲孔、翻孔和 校形 等工序。 下面我们来看单工序模、级进模和复合模的特点比较： 项目 单工序模 级进模 复合模 冲压精度 较低 一般 以下 高（ 难易程度及价格 容易、价格低 简单形状制件的级进模比复合模制造难度低，价格也较低 复杂形状制件的复合模比级进模制造难度低，相对价格低 生产率 较低 ，但适合于多工位冲床上实现自动化 最高 高 ，但只能在单机上实现部分机械化操作 材料要求 条料要求不严格，可用边角料 条料或卷料，要求严格 除用条料外，小件可用边 角料，但生产率低 生产安全性 不 安全 比较安全 不 安全，要有安全装置 应用 通用性好， 成本低，生产周期短。 适于中、小批量生产和大型件的大量生产 通用性较差，适合于形状简单，尺寸不大，精度要求不高件的大批量生产 通用性较差，适于形状复杂、尺寸不大、精度要求较高件的大批量生产 资料来源： 参考文献 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 定方案 通过比较上述三种模具类型 的特点 ，再结合对冲裁件工艺分析可知， 零件结构简单、对称性好 ，故本设计采用的方案为： 落料拉深复合模、冲孔单工序模 、翻孔单工序模、校正单工序模。 六、 模具设计计算 样、计算条料宽度、确定步距、材料利用率 样方式的选择 方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边，因此材料利用率低。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，生产中绝大多数冲裁件都采用有废料排样。 方案二