水壶壳体成型工艺及模具设计【全套设计含CAD图纸】
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全套设计含CAD图纸
水壶
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单位代码学号分 类 号密 级毕业设计说明书水壶壳体成型工艺与模具设计院（系）名称工学院机械系专业名称材料成型及控制工程学生姓名指导教师 年5月10日水壶壳体成型工艺与模具设计摘 要本次设计了一套水壶壳体落料、拉深、胀形的模具。经过查阅资料，首先要对零件进行工艺分析，经过工艺分析和对比，采用落料、拉深胀形，通过冲裁力、顶件力、卸料力等计算，确定压力机的型号。再分析对冲压件加工的模具适用类型选择所需设计的模具。得出将设计的模具类型后将模具的各工作零部件设计过程表达出来。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，完成了水壶壳体工艺方案的确定。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。本次设计阐述了冲压倒装复合模的结构设计及工作过程。本模具性能可靠，运行平稳，提高了产品质量和生产效率，降低劳动强度和生产成本。关键词：水壶壳体、落料，冲孔，模具，模具间隙 The molding process and mold design of Kettle shell Abstract The design of a set of blanking,punching mold of kettle shell . through access to information, the first parts to the process analysis, through process analysis and comparison, the use of blanking, punching process, through the blanking force, the top piece, and in terms of discharge power to determine the model press. Further analysis of the stamping dies for processing the application to select the desired type of mold design. The mold will be designed to draw upon the type of mold parts of the work expressed in the design process.In the first part of the document mainly describes the development of stamping die, stamping die illustrate the importance and significance of this design, and then stamping parts of the process analysis, completed a process to identify programs. The second part of the nesting parts of the design plans to complete the calculation of the utilization of the material further edge blanking process of calculation and Die Design and Calculation of the work of some of the stamping equipment to provide a basis to choose. Finally, the main components of standard design and the choice of design-based mapping tool and provide a basis for forming mold, as well as the assembly drawing to provide the basis of the size. Through the draw in front of mold design and assembly of the parts diagram Fig. The design of the flip-stamping the structure of compound mold design and working process. Reliable performance of the mold, smooth running, improved product quality and production efficiency, reduce labor intensity and production costs.Key words: Kettle shell, Blanking, Punching, Mold, Mold gap目 录前言11. 设计原始数据32. 零件及冲压工艺性分析42.1 结构与尺寸42.2 精度42.3 材料42.4 批量43. 确定冲裁工艺方案53.1 拉伸方法及比较53.2 胀形方法的选择53.3 工序组合方案及比较54. 主要工艺参数计算74.1毛坯展开尺寸计算74.2 确定排样方案和计算材料利用率85. 各工序工艺、冲压力及零部件的设计计算95.1 落料工艺、冲压力及零部件的设计计算95.1.1 落料工艺计算95.1.2 落料冲压力的计算95.1.3 落料模主要零部件设计计算105.2 拉深工艺计算及零部件设计135.2.1 拉深工艺计算135.2.2 拉深工艺方案的确定145.2.3 拉深力及工作部分尺寸、零部件设计计算155.3 胀形模工艺计算及零部件设计205.3.1 胀形工艺分析205.3.2胀形模工艺计算205.3.3 胀形模零部件装配设计215.4 冲侧孔模工艺设计215.4.1 工艺方案及模具结构216. 绘制模具总图237.绘制模具非标准件零件图25结束语30致谢32参考文献33前 言改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。 导柱式冲裁模的导向比导板模的准确可靠,并能保证冲裁间隙的均匀,冲裁的工件精度较高、模具使用寿命长，而且在冲床上安装使用方便，因此导柱式冲裁模是应用最广泛的一种冲模,适合大批量生产。尤其是在我国加入WTO之后，在全球化经济竞争的市场的环境下，为生产符合“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”等要求服务的模具产品，研究、开发、改进模具生产设备与模具设计方式更具有深远的现实意义和紧迫性。毕业设计是在修完所有课程内容之后，我们走上社会之前一次综合性设计。本次设计课题是水壶壳体成型工艺与模具设计，是对以前所学课程的一个总结。在指导教师周密安排和精心指导下，这次毕业设计从确定设计课题、拟定设计方案、设计过程到毕业答辩都按照毕业设计工作计划进行。 第一，充分调研，确定应用型毕业设计课题。选好毕业设计题目是实现毕业设计目标、保证毕业设计质量的前提，我们的毕业设计的课题取自企业生产实际。这个课题能较全面地应用学生所学专业知识或者将来工作所需的专业技术，达到综合运用的目的，既能够解决企业急需解决的生产技术问题，又能够培养学生的职业岗位能力，难度不是很大，符合我们所学的专业理论知识水平和实际设计能力，工作量恰当，能够在规定时间内完成。但是该课题是真题真做，虽然难度不是很大，但要使设计图纸能真接用于生产，去造出零件，装配成机器，并能满足使用要求，也是不容易的。第二，反复论证，确定产品设计方案。明确课题的性质、意义、设计内容、设计要达到的技术经济指标和完成时间，并确定好正确合理的设计方案是完成设计任务的保证，指导教师、企业技术员让我们参与设计方案的讨论，使我们对课题设计方案心中有数。第三，虚心求教，仔细认真地进行毕业设计。我们学生虽然有基础理论知识，但设计能力较差，为了使我们很快地进入工作状态，指导教师耐心向我们介绍机械产品设计方法、一般步骤和设计过程中应注意的事项。在设计中能主动请教指导老师，培养综合运用机械制图、工程材料与热处理、公差配合、计算机绘图、机械制造工艺等专业知识的能力。培养严谨的工作态度和踏实的工作作风。明确必须有高度责任心、严肃认真的工作习惯，才能做好设计工作，减少工作失误，避免给企业生产造成损失。充分发挥主观能动性，积极思考，大胆创新。第四，完善设计，准备毕业设计答辩在此次设计中，主要用到所学的冲压模设计，以及机械设计等方面的知识。着重说明了冲压模的一般设计流程，即冲压成型的工艺分析、压力机的选择及相关参数的校核、模具的结构设计、模具设计的相关计算、模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图和零件图的绘制等。其中模具结构的设计既是重点又是难点，主要包括冲压方式的选择、间隙的确定、凸凹模的设计，以及固定板、模座、橡胶、弹簧、模座等零部件的选择和设计。通过本次毕业设计，使我更加了解模具设计的含义，以及懂得如何查阅相关资料和怎样解决在实际工作中遇到的实际问题，这为我以后从事模具职业打下了良好的基础。由于实践经验的缺乏，且水平有限，时间仓促。设计过程中难免有错误和欠妥之处，恳请各位老师和同学批评指正。何伟辉 2012年5月10日1 设计原始数据零件材料：1Cr13Mo，退火态；料厚t=3mm；精度：IT12；大批量生产；冲压件零件图如图1所示：图1 零件图2 零件及冲压工艺性分析2.1 结构与尺寸该水壶壳体零件形状简单，结构基本对称，一边上端有20mm圆孔，壶体上端尺寸为240mm，总高度为301mm，距离上端120mm处倾斜至下端并与下端通过R45mm圆角过渡连接，拉伸深度较深，但整体尺寸适宜冲裁加工。2.2 精度该零件无尺寸精度要求，也无其他特殊尺寸要求，可采取IT13IT14加工精度，利用普通冲裁方式可以达到零件图样要求。2.3 材料1Cr13Mo 淬透性好，它具有较高的硬度，韧性，较好的耐腐性，热强性和冷变形性能，减震性也很好。退回状态下的抗剪强度为320380Mpa，适宜冲裁加工。根据以上分析，该零件个工艺性较好，适合冲裁加工。2.4 批量该零件属于大批量生产，在冲压加工下操作简便，劳动强度低，生产效率高，成本低，适合冲裁。结论：该零件的工艺性较好，可以冲裁加工。3 确定冲裁工艺方案首先根据零件形状确定冲压工序类型和选择工序顺序。冲压该零件需要的基本工序有剪切（或落料）、冲圆孔、拉深和胀形。其中弯曲和胀形决定了零件的总体形状和尺寸，因此选择合理的拉深和胀形方法很重要。3.1 拉深方法及比较第一种方法为一次拉深成形，其优点是用一副模具成形，可以提高生产率，减少所需设备和操作人员。缺点是毛坯的整个面积几乎都参与激烈的拉深变形，零件表面擦伤严重，零件形状与尺寸都不精确，拉深处起皱严重，甚至会拉裂，这些缺陷将随拉深深度的增加而愈加明显。第二种方法为多次拉深成形，这种方法显然比第一种方法拉深变形的激烈程度缓和的多，但增加了模具、设备和操作人员，且需计算拉伸系数，计算量较大。结合水壶壳体零件尺寸，该冲裁件高301mm且底部直径较大，深度较大，一次拉深成形难度较大，不适宜一次拉深成形，所以采用多次拉深成形。3.2 胀形方法的选择第一种方法采用刚性模具胀形，其优点是可以通过控制模具凸模的模瓣数目来控制工件的精度，但这种模具胀形方法很难得到精度较高的正确旋转体，变形的均匀程度差，模具结构复杂。第二种方法采用柔性模胀形，其原理是利用橡胶、液体、气体或钢丸等代替刚性凸模。软模胀形时材料的变形比较均匀，容易保证零件的精度，便于成型复杂的空心零件，在生产中广泛应用，但该零件经过多次拉深工序，伴随有冷作硬化现象，故在胀形前应该进行退火，已恢复金属的塑形。由于水壶壳体零件精度要求不高，为了保证零件形状，减少变形和便于成形，应采用柔性模胀形，胀形凸模采用聚氨酯橡胶。3.3 工序组合方案及比较 根据冲压该零件需要的基本工序和拉深胀形方法的选择，可以作出下列各种组合方案： （1）先落料，再冲孔、拉深和胀形。采用单工序模生产（2）落料拉深冲孔胀形，采用单工序模生产（3）落料拉深胀形冲孔，采用单工序模生产。方案（1） 模具结构简单，制造周期短，成本低，操作简单，但冲孔后拉伸不能保证孔的位置精度，且冲孔后拉深容易使孔周围产生应力集中，发生变形难以满足零件形状和位置要求。方案（2） 拉深后冲孔，冲孔模复杂，且产生的应力集中使胀形时发生零件变形尺寸和形状不精确，操作难度较大，生产效率低。方案（3） 拉深胀形后冲孔，可以保证孔的位置精度，且减少了拉深胀形时的应力集中，保证了拉深胀形时零件的完整性，使得拉深胀形时零件精度高，操作方便，生产效率高，但最后冲孔模结构较复杂，整个生产需要四套单工序模，延长了制造周期。综上所述，该零件使用时需要承受一定温度，应减少其应力集中，同时为了保证其出水口的位置精度，减少大批量生产时零件的修整时间，应采用方案（3）进行生产。4 主要工艺参数计算4.1毛坯展开尺寸计算（1）胀形区毛坯尺寸计算胀形后零件的最大直径dmax=d1+2R d1=206mm, R=45mm所以 dmax=206+45*2=296mm胀形系数K=dmax/d0 d0为坯料原始直径即拉深后直径240mm 所以K=296/240=1.23胀形系数与坯料伸长率关系为胀形变形区母线长度l=301-120=181mm胀形区坯料长度（即胀形高度）L=l*1+(0.30.4)* +bb为切边余量，一般取1020mm，系数0.30.4是考虑到切向伸长会引起高度缩减所加的余量。所以：L=181*1+0.4*0.23+（1020）=197.65+（1020）mm 取b=12mm，L=210mm即拉深后胀形前胀形区所需拉伸高度为210 mm，拉深后零件总高度为210+120=330mm(2) 毛坯直径计算拉深后零件形状如图4.1所示： 图4.1 拉深后零件图该件h330mm, h/d=330/240=1.375，查相关设计确定修边余量为h=8.5mm，所以拉深高度H=330+8.5=338.5mm。所有尺寸均视为中性层尺寸，根据拉深件计算表面积相等简化计算得坯料直径D= =618.5mm, 取D=620mm4.2 确定排样方案和计算材料利用率（1） 确定排样方案，根据零件形状选用合理的排样方案，以提高材料的利用率。该零件毛坯形状为圆形，直径尺寸较大，为便于送料，采用单排方案。排样图如图4.2所示：图4.2 排样图搭边值a和a1有查表得：a=2.5mm, a1=2.2mm.（2）确定板料规格和卸料方式根据条料的宽度尺寸选择合适的板料规格，使剩余的边料越小越好，该零件直径用料为620mm,以选择3mm*625mm*n（长度）为宜。由于该零件尺寸较大，为了考虑冲制该零件的数量采用横模下料为宜，以降低零件的材料费用。（3）计算材料利用率一个步距内材料的利用率为=nA/Bh*100% A冲裁件面积=（310*310-210*20）/625*622.2=0.7727*100%=77.3%5 各工序工艺、冲压力及零部件的设计计算5.1 落料工艺、冲压力及零部件的设计计算5.1.1 落料工艺计算落料工艺计算主要为凸、凹模刃口尺寸计算，落料时凸、凹模刃口尺寸的设计原则是以凹模为设计基准，间隙取在凸模上，设计时采用最小合理间隙值Zmin。1Cr13含C量0.1%，为软刚，根据材料厚度3mm查表取Zmax=0.270mm,Zmin=0.210mm落料时落料凹模尺寸为： Dd=（Dmax-x）按IT12级去620mm的偏差为0.63 mm,即=0.63 mm,根据厚度及工件公差查的磨损系数x为0.5， Dmax=620+0.63=620.63mm该零件形状简单，刃口尺寸偏差按IT6取值：=+0.033mm, =0.020mm。所以：Dd=（620.63-0.63*0.5）=620.315mm凸模尺寸D=( Dd- Zmin)=(620.315-0.21)=620.1055.1.2 落料冲压力的计算（1） 计算冲裁力P=KLT=1.3*620*3*350=2657382N2657.4kN式中：P冲裁力，N L冲裁周边长度，mm L=D=*620 材料抗剪强度，MPa 查表为320380Mpa,取350Mpa K系数，通常取1.3（2） 计算卸料力、推件力 卸料力 P=KP=0.04*2657.4=106.3 kN 推件力P=nKP=3*0.45*2657.4=3587.5 kN式中：n卡在下模洞口内的工件数，n=h/t=10/3,取n=3 h凹模孔口高度 K卸料系数，查表得K=0.030.04 K推件系数，查表得K=0.45（3） 计算冲压力总和P总=P+P+P=2657.4+106.3+3587.5=6351.2 kN（4） 压力机的选择选择压力为6500kN工作行程为30mm的压力机 5.1.3 落料模主要零部件设计计算5.1.3.1 凹模的设计计算（1）凹模孔口形式，见图5.1：图5.1 凹模孔口形式凹模孔口高度 t5-10mm h=10-15mm该落料件厚t=3 mm,取h=10 mm（2）凹模外形结构的设计一般圆形刃口凹模外形结构也为圆形 (3) 凹模外形尺寸的计算凹模厚度Ha=85.9mm, 取凹模厚度为90mm凹模周界尺寸，即凹模壁厚C=（1.52）Ha，所以C=2Ha=180mm5.1.3.2 固定板的设计计算（1）凹模固定板的设计凹模固定板的厚度与凹模一致，取90mm（2）凸模固定板的设计凸模固定板的外形尺寸与凹模固定板或卸料版尺寸相同，但本例采用的是橡胶直接卸料，故凸模固定板的外形尺寸可以小些。凸模固定板的厚度H=(0.62-0.8)H=(0.6-0.8)*90, 取H=70mm5.1.3.3 卸料版的设计计算（1）卸料板类型选择 一般常用的卸料板有固定卸料板和弹性卸料板两种。固定卸料板装于下模，具有卸料力大、工作可靠、模具安装方便等优点；但是冲裁时卸料板压不住材料，冲出的工件平整度差。固定卸料板与凸模的间隙一般为0.2-0.6mm,冲裁厚度大于1.5mm。弹性卸料板除了在冲裁后卸料外，还可以在冲裁前压住材料，使冲制的工件平整度好，一般冲制厚度小于1.5mm或材料较软的工件。本例中的材料虽然大于1.5mm，但由于用单个毛坯，如果采用固定卸料板会给送料、定位增加难度，所以采用弹性卸料板。弹性卸料板与凸模的双边间隙一般为0.1-0.2mm，或采用H9/f8等间隙配合。为了可靠卸料，弹性卸料板应高出凸模0.2-0.5 mm。（2）卸料板的尺寸 外形。弹性卸料板的外形一般与同方向上的固定板的外形一致；固定板卸料一般与凹模外形一致。 厚度。查冷冲模设计指导得H=40mm。 成形孔。基本与凹模刃口的形状相同。5.1.3.4 定位零件的设计计算本设计中定位零件采用定位销和定位螺钉定位，其尺寸大小根据模具大小选择合适的标准件。5.1.3.5 弹性元件设计计算此冲模中弹性元件主要为聚氨酯橡胶，橡胶的压缩量一般不能超过橡胶自由高度的30%，否则橡胶会过早失去弹性。橡胶的自由高度H自=h/0.25-0.30=(100-120)mm, 取100mm橡胶直径P=A*p, p为与橡胶压缩量有关的单位压力，查冷冲模设计指导得p=1.52 Mpa。所以A= P/p=106.3*10/1.5270*10mm,橡胶直径：D=298mm, 取D=300mm。5.1.3.6 凸模的设计计算（1）凸模的结构设计 凸模的刃口形式。 圆形凸模，可以采用加工成台阶式结构或直接不分段结构。 凸模的固定形式。 凸模根据冲制零件的形状、尺寸、加工方法的不同而有多种固定形式。该模具以台肩与固定板固定，凸模与凸模固定板的配合部分采用过渡配合（H7/m6或H7/n6）。（2）凸模长度计算L= H+H自-Y=70+100-2=168mm式中：L涂抹的长度，mm H凸模固定板厚度 H自卸料橡胶自由高度 Y为了可靠卸料，在橡胶高度上所加的量，取2mm5.1.3.7 其它零件的设计和计算（1）模座的设计 模座的长度比凹模长度大300mm，宽度可与凹模的宽度相同或稍小些模座厚度 Hs=Hx=(1-1.5)Ha=(90-135)mm, 取120mm。Hs上模座厚度 Hx下模座厚度(2) 模柄设计模柄的作用是将上模与压力机的滑块相连接。在安装模具时应注意模柄直径与压力机模柄孔直径要一致。模柄的形式采用压入式模柄结构，此模柄与上模座连接，采用过渡配合，模柄尺寸大小根据模具大小查标准模柄。（3）垫板设计该模具在压力机安装时加垫板，垫板厚度取40mm。5.1.3.8 落料模闭合高度的计算模具闭合高度H模=Hs+Hx+Ha+Lt-h1=120+120+90+168-1=497mm 5.2 拉深工艺计算及零部件设计 5.2.1 拉深工艺计算（1）确定修边余量 由以上毛坯直径计算时确定得修边余量h=8.5mm，毛坯直径D=620mm（2）确定拉深次数确定毛坯相对高度 t/D=3/620=0.0048,工件相对高度H/d=338.5/240=1.41查相关设计资料得n=3，故初步确定需3次拉深。（3）计算各拉深直径查表得各次极限拉深系数为m=0.55 m=0.78 m=0.8,初步计算各次拉深直径为： d= mD=0.55*620=341mm d= md=0.78*341=266mm d= m d=0.8*266=212.8mm通过计算，第3次拉深直径已小于工件直径，需调整各次拉深系数，最后取m=0.58 m=0.8 m=0.83，计算得： d= mD=0.58*620=360mm d= md=0.8*360=288mm d= m d=0.83*288240mm（4）凸模与凹模圆角确定首次拉深凹模圆角半径ra取8t,即=8*3=24mm。由式r=(0.7-0.8)r得r=(0.7-0.8)r，确定各次拉深和凹模的圆角半径并化整，分别为： r=24mm r=20mm r=16mm r=17mm r=12mm r=9mm (即工件底部圆角半径)（5）计算各次拉深工件的高度 由式Hn=1/4(D/d- d+1.72 r+0.57 r/ d)得： H1=1/4（620*620/360-360+1.72*17+0.57*17/360）185mm H2=1/4(620*620/288-288+1.72*12+0.57*12/288) 267mm H3=1/4(620*620/240-240+1.72*9+0.57*9/240) 344mm计算拉深件高度的目的是为了设计再拉深模时确定压边圈的高度，再拉深模压边圈的高度应大于前道工序件的高度，所以在计算拉深件工序时不必很精确，可取较大整数值。5.2.2 拉深工艺方案的确定拉深工艺方案为：落料首次拉深2次拉深3次拉深切边见图5.2：图5.2 拉深工序图5.2.3 拉深力及工作部分尺寸、零部件设计计算5.2.3.1首次拉深拉深力及工作部分尺寸零部件设计计算（1）拉深力计算 拉深所需的压力：P=P拉+P压 P拉=dtk=3.14*360*3*600*0.75=1526 kN P压=Ap=/4*（620-360）*4=800 kN 所以：P=P拉+P压=1526+800=2326 kN式中：P拉拉深力，N P压压边力，N k修正系数，一般取0.50.8，t/D与m值小时，k取大值 拉伸件材料的抗拉强度，MPa，查得1Cr13540 MPa，取600 MPa A有效压面积，mm2 p单位压边力，查得取p=4 MPa（2）初选压力机压力机的公称压力P0（1.61.8）P取P0=1.8*2326=4186.8 kN故初选压力机的公称压力为5000 kN（3）凸、凹模间隙的计算拉伸间隙是指单边间隙，即Z=（da-dt）/2。间隙过小会增加摩擦力，是拉深件容易拉裂，且易擦伤制件表面，降低模具寿命。间隙过大则对坯料的校直作用小，影响制件的尺寸精度。因此，确定间隙的原则是，既要考虑板料厚度的公差，又要考虑圆筒形件的增厚现象，根据拉深时是否采用压边圈和制件的尺寸精度、表面粗糙度要求合理确定。此件拉深采用压边装置，经工艺计算取间隙为Z=1.05t=3.15mm（4）凸、凹模圆角半径的计算经以上计算得，一次拉深时凹模圆角半径r=24mm，凸模圆角半径r=17mm（5）凸、凹模工作部分尺寸计算此工件要求的是外形尺寸，设计凸、凹模时应以凹模尺寸以基准进行计算，即：凹模尺寸Da=（0.75）=357.75mm式中，D拉深件的基本尺寸，mm 拉深件尺寸公差（6）其它零部件的设计计算 压边圈的设计 压边圈的外形尺寸与凹模外形尺寸相同，压边圈材料与凸、凹模一致，热处理强度略低于凸、凹模的硬度。取Hy =60mm 压边装置的设计该拉深模选在单动压力机上进行拉深加工，所以必须借助弹性元件在受压时所产生的压力提供压边力。故选用具有通用性的弹性压边装置作为弹性元件，这样可避免每副模具都设计一套专用的弹性压边装置。模具只需配备压边圈和顶杆并采用倒装结构。（7）拉深模闭合高度的计算拉深模的闭合高度是指滑块在下止点位置时，上模座上平面与下模座下平面之间的距离，即：H=Hs+Hag+Ha+Hy+Htg+Hx+s+t =120+100+100+120+70+60+(20-25)+3 =593598mm, 取H=600mm式中， Ha上模座厚度，mm Hx下模座厚度，mm Hag凹模固定板厚度，mm Ha凹模厚度，mm Hy压边圈厚度，mm Htg凸模固定板厚度，mm S安全距离，mm, 一般取2025mm t拉深件厚度， mm5.2.3.2 2次拉深拉深力及工作部分尺寸零部件设计计算（1）计算拉深力压边力 拉深力P=dntk=3.14*288*3*600*0.81302 kN 压边力P压=Ap=(d12-d22)p/4=3.14*1/4*4*(3602-2882) 146.5 kN 总压力P总1.4（P+P压）=1.4*（1302+146.5）=2028 kN故压力机的总压力为2028 kN以上各式中，t工件厚度 k修正系数，一般取0.50.8，取k=0.8 拉深件材料的抗拉强度，MPa，取600 MPa A有效压面积，mm2 p单位压边力，查冷冲模设计手册得p=4 MPa（2）模具工作部分尺寸计算 拉深模的间隙 第2次拉深模的间隙取单边间隙Z=1.1t=1.1*3=3.3mm 凸、凹模工作部分尺寸和公差 由于工件要求内形尺寸，故以凸模为设计基准，间隙取在凹模上凸模工作部分尺寸dt=(d+0.5) =(360+0.5*0.57)=360.285 凹模工作部分尺寸da=(dt+2z) =(360.285+2*3.3)=366.885式中，d拉深件基本尺寸 拉深件尺寸公差，基本尺寸360mm,按IT12查得=0.57mm z单边间隙（3）确定凸模通气孔通气孔直径一般可在38mm之间选取，选取的原则一般视凸模尺寸而定。此工序通气孔直径选8mm。（4）2次拉深模结构的确定 拉深模具是在单动压力机上拉深。由于是再次拉深，压边圈采用圆筒形，因此工件的毛坯会十分顺利的定位，把筒形件毛坯套在压边圈上，因再次拉深的压边力一般不大，故采用两根限位柱的压边力等于所计算的值。模具仍采用倒装结构，出件采用推杆推出。（5）2次拉深其它零部件的设计计算 压边圈的设计 压边圈的外形尺寸与凹模外形尺寸相同，压边圈材料与凸、凹模一致，热处理强度略低于凸、凹模的硬度。取Hy =60mm 压边装置的设计该拉深模选在单动压力机上进行拉深加工，所以必须借助弹性元件在受压时所产生的压力提供压边力。故选用具有通用性的弹性压边装置作为弹性元件，这样可避免每副模具都设计一套专用的弹性压边装置。模具只需配备压边圈和顶杆并采用倒装结构。5.2.3.3 3次拉深拉深力及工作部分尺寸零部件设计计算（1）计算拉深力压边力 拉深力P=dntk=3.14*240*3*600*0.81085 kN 压边力P压=Ap=(d22-d32)p/4=3.14*1/4*4*(2882-2402) 75.6 kN 总压力P总1.4（P+P压）=1.4*（1085+75.6）1161 kN故压力机的总压力为1161 kN以上各式中，t工件厚度 k修正系数，一般取0.50.8，取k=0.8 拉伸件材料的抗拉强度，MPa，取600 MPa A有效压面积，mm2 p单位压边力，查冷冲模设计手册得p=4 MPa（2）模具工作部分尺寸计算 拉深模的间隙 第3次拉深模的间隙取单边间隙Z=1.1t=1.1*3=3.3mm 凸、凹模工作部分尺寸和公差 由于工件要求内形尺寸，故以凸模为设计基准，间隙取在凹模上凸模工作部分尺寸dt=(d+0.5) =(288+0.5*0.52)=288.26 凹模工作部分尺寸da=(dt+2z) =(288.26+2*3.3)=294.86式中，d拉深件基本尺寸 拉深件尺寸公差，基本尺寸288mm,按IT12查得=0.52mm z单边间隙（3）确定凸模通气孔通气孔直径一般可在38mm之间选取，选取的原则一般视凸模尺寸而定。此工序通气孔直径选8mm。（4）3次拉深模结构的确定 拉深模具是在单动压力机上拉深。由于是3次拉深，压边圈采用圆筒形，因此工件的毛坯会十分顺利的定位，把筒形件毛坯套在压边圈上，因再次拉深的压边力一般不大，故采用两根限位柱的压边力等于所计算的值。模具仍采用倒装结构，出件采用推杆推出。（5）2次拉深其它零部件的设计计算压边圈的设计压边圈的外形尺寸与凹模外形尺寸相同，压边圈材料与凸、凹模一致，热处理强度略低于凸、凹模的硬度。取Hy =60mm5.3 胀形模工艺计算及零部件设计5.3.1 胀形工艺分析 胀形属于伸长类成形。胀形过程中不会产生失稳起皱现象，且在胀形充分时制件表面很光滑，这是由于材料硬化的结果。 对空心毛坯的胀形，如果毛坯的长度不是很长，胀形时其长度就会缩短，这说明胀形区以外的材料向胀形区补充，使胀形区的径向拉伸变形得到缓解，而使切向的拉伸变形为最主要的变形，胀形胀破就是切向拉应力过大引起的。为了不胀破，需限制切向最大拉应变不超过材料的许用伸长率 。由此产品图可知，该制件侧壁是由空心毛坯胀形而成，对壁厚变化没有要求，尺寸精度要求不高，故满足胀形工序加工的要求。5.3.2胀形模工艺计算（1）毛坯尺寸计算由以上计算得毛坯尺寸如图5.3：图5.3 胀形毛坯图该件胀形系数K=1.23（2）胀形力的计算 计算单位胀形力单位胀形力分两种情况计算：两端不固定，允许毛坯轴向自由收缩时，p为p =2t/dmax*两端固定时，毛坯轴向不能自由收缩时，p为p =2（t/dmax+t/2R）上式所用到的p的计算公式均为软模胀形空心毛坯制件时的单位压力的计算公式。 p=2t/dmax*=2*3*600/296=12.16 MPa 计算胀形力P=Ap=3.14*296*330*12.163730 kN式中，P胀形力 A胀形面积，mm2 p单位胀形力，MPa5.3.3 胀形模零部件装配设计胀形模采用聚氨酯橡胶进行硬模胀形，为了使制件在胀形后便于取出，将凹模分为两部分，上下模单边间隙取0.2mm。侧壁受橡胶的挤压胀形，当模具闭合时被橡胶压紧，然后胀形。模具的外形尺寸和闭合高度较大，压力也较大，以模具尺寸为依据，最后确定选用压力机。5.4 冲侧孔模工艺设计5.4.1 工艺方案及模具结构本冲孔为侧冲孔，冲孔难度大，为保证零件尺寸的精度，该冲孔放在胀形后进行，模具结构为侧开式，便于零件的放入和取出，凸模周界采用橡胶弹性体覆盖，以保证冲孔的精度，同时减少冲孔后毛刺的产生，凹模通过螺钉和垫圈加以固定。凸、凹模、楔块及定位座是该模具的关键零件。凸模5材料为W18Cr4V，热处理硬度6063HRC。由于凸模厚度为3mm，低于定位座8的燕尾槽深度，这样压料器就不会压死凸模， 凸模可在定位座燕尾槽内自由滑动，燕尾的尺寸按f7H8配合。凹模材料采用Crl2或CrWMn，热处理硬度5862HRC。凹模制作的关键是刃口带不能大于3mm，否则凹模腔内会因存废料太多而加大冲裁力，影响凸模和楔块的寿命。6 绘制模具总图本设计零件加工工序有落料、1次拉深、2次拉深、3次拉深、胀形、冲测孔，其中绘制落料模、2次拉深模和胀形模各一幅，其模具总图如下: 图6.1 落料模结构装配图 图6.2 拉深模结构装配图 图6.3 胀形模结构装配图7 绘制模具非标准件零件图非标准件零件图主要是指凸模和凹模和其它零部件，其零件图如下：图7.1 落料凸模 图7.2 落料凹模图7.3 落料凹模固定板图7.4 落料凸模固定板 图7.5 2次拉深凸模图7.6 2次拉深凹模图7.7 胀形凹模结 束 语历经近两个月的毕业设计即将结束，本套模具的设计也终于完成了。在这次毕业设计中，通过参考，查阅各种有关模具方面的资料，请教各位老师有关模具方面的问题，特别是模具在实际中可能遇到的具体问题，使我在这短暂的时间里，对模具的认识有了质的飞跃。模具在当今社会里运用的非常广泛，掌握模具设计方法对我以后的工作和发展有着十分重要的意义。在整个设计过程中我主要从以下方面来开展设计工作的。第一，根据工件的要求和尺寸绘制了零件的零件图。第二，对零件进行冲压工艺性能分析。第三，确定冲裁方案。第四，排样设计。第五，工艺计算，包括冲裁力和凸凹模刃口尺寸的计算等。第六，根据冲裁力选择冲压设备。第七，模具的结构方案设计，包括设计一些典型的零件盒附件，并绘制其零件图。第八，模具的工作过程介绍和绘制模具装配图。在设计过程中我发现了许多问题，也解决了许多问题。就是在这个发现问题和解决问题的过程中，我将自己在模具方面的知识进行了系统的运用和再次提升，将理论
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