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毕 业 设 计 (论 文 ) 防尘罩落料拉深冲孔复合模具设计 学科、专业 ： 机械设计制造及其自动化 学 号 ： 201203620 作 者 姓 名： 周 广 指 导 教 师： 刘潇潇 兰 州 交 通 大 学 尘罩落料拉深冲孔复合模具设计 I 摘 要 本毕业论文主要是对落料 拉深 冲孔的复合模具做了详细介绍。本套模具在对原来的模具充分分析了解的基础上，现设计出了这套复合模具。这套复合模具不但适用于现代的模具行业，提高了生产效率，同时对冲压件防护罩的成型有很高的精度。 这套复合模具不但可以节约冲压的原材料，同时也为生产工厂带来了经济利益和生产效率，更主要的是这套模具把这几个原本不容易合在一起的制造工艺通过特殊装置在一套模具中实现了。在很大的程度的提高了生产 效率，而且并把原来两套或以上的模具才能完成的工艺用这套复合模具完成了。 本毕业论文主要是阐述了我国模具的现状及发展趋势、并进行了对 零件的工艺性分析 、 冲裁力的计算、压力机的选择 、模具总体的设计以及模具的设计计算、 标准件的选取、 模 具装配的设计计算等各方面的分析介绍。 其中零件成型工艺分析主要是对零件的特性和使用的材料性能做了简单的介绍，成型工艺的计算主要是为设计模具的标准件选件打下基础，通过大量的计算来确定一些标准件的选择的尺寸和压力机的压力的型号的确定等。最后首先用用三维图对整体的结构进行性了绘画以及运动仿真 ，通过爆炸图对所有的结构有了详细的了解。于此同时也用二维软件 详细的阐明装配时需要注意的事项。 关键词：冲压工艺；模具；设计计算； 州交通大学毕业设计（论文） is of as as is is in a a of or of to of of of of of of of so on of is on of in is of by a of to of of of of d of of d to of 尘罩落料拉深冲孔复合模具设计 录 摘要 . I . 1章 绪论 . 1 . 1 内外模具的发展趋势 . 1 题研究的目的及论文主要内容 . 1 . 2 第 2章 零件的工艺性分析 . 3 件的特性 . 3 件的工艺分析 . 3 件的材料分析 . 4 压 工艺方案的确定 . 4 艺方案的拟定 . 5 序顺序和组合 . 5 章小结 . 5 第 3章 工艺参数的计算 . 6 样图的确定 . 6 坯尺寸的确定 . 6 边值的确定 . 7 料宽度与导料板间距 . 8 样及材料利用率 . 9 裁力的计算 . 10 料工艺计算 . 10 深工艺计算 . 11 孔工艺计算 . 11 压设备的选择 . 12 . 13 具压力中心的确定 . 13 护罩冲压工艺卡 . 14 章小结 . 14 第 4章 模具设计 . 15 兰州交通大学毕业设计（论文） 具结构 . 15 具的闭合高度 . 16 向方式的选择 . 16 模设计的安全措施 . 16 章小结 . 16 第 5章 冲模零件的设计 . 17 . 17 模具刃口尺寸计算 . 17 . 21 . 21 准 . 23 . 23 . 24 . 25 . 26 . 28 . 29 . 30 . 31 . 32 第 6章 其他冲模零件的设计 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 推 件零件的设计 . 错误 !未定义书签。 设计 . 错误 !未定义书签。 设计 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 计 . 35 计 . 错误 !未定义 书签。 . 错误 !未定义书签。 . 35 第 7章 模具装配 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 防尘罩落料拉深冲孔复合模具设计 V . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 结论 . 39 致谢 . 40 参考文献 . 39 附录 . 40 防尘罩落料拉深冲孔复合模具设计 1 第一章 绪论 国内外模具的现状 在当前德国工业 动下，中国制造 2025 的趋势中 ，在此同时，毫不例外，模具行业 也迎来了它的春天。在当今社会，在市场经济的驱动下，全球化的发展模式下，对工业行业的发展起到了很大的推动作用。 我国的差距主要表现在以下几个方面： 0%左右。 足不了工业上的要求。 厂的生产效率低。 多数还采用的是古老的传统方法。 在发达国家，尤其是在德国和日本制造业水平很高，制造的精度也在全球范围内处于领先的地位。 国内外模具的发展趋势 未来在模具制造和模具材料上 有科技革新后，模具行业会向超短制造时间（ 1完成一套模具，需要 模具成本更低（材料以及加工方式的改进），模具精度更高（工艺的革新），朝着这几个方面的发展。 根据模具行业实际情况，我们以后应该在以下几个方面做出重点的准备： 整个模具行业有很大的推动，在现在的工业 力调整产业结构。 外，我们 应给走出去与国外的高端行业相结合来带动我们的发展。 现产学研相结合的模式，这样可使的学校企业相结合的模式。 们应给和电子信息化相结合。 们也应给发展自己的标准，制造标准化。 电子信息化，机械化，计算机， 3 课题研究的目的及论文内容 兰州交通大学毕业设计（论文） 2 本论文对防尘罩进行了冲压的工艺分析与模具设计，详细阐 述了模具的设计过程，本论文的主要研究内容如下： 1首先进行的是防护罩零件的工艺确定。 2冲压模具的选择，压力机的选定。 3模具的整体装配过程分析，标准件的选取。 本章小结 本章简要介绍了模具行业目前的状况以及发展确实，提对国内外的现状进行了详细的介绍，并对当前的国内外情况进行了对比分析。简明扼要的介绍了课题的研究主题。 防尘罩落料拉深冲孔复合模具设计 3 第二章 零件的工艺性分析 在确定冲压工艺之前，我们首先在老师给定的任务书的条件下，查阅大量的相关性的操作，我们可以借阅以前做过的内容，站在巨人的肩膀上，认真仔细的 分析可靠性强的资料。 工艺设计主要包括如下内容：任务要求，零件的特性，冲压工艺方案，整体的过程的拟定这几块内容。 零件的特性 零件的工艺分析 技术要求： 08F； 2批量生产。 图 2尘罩零件图 兰州交通大学毕业设计（论文） 4 图 2尘罩三维图 采用冲压工艺时考虑以下几个方面： （ 1）冲裁件的精确度等级： 具精度 （ 2）冲裁件的结构形状最好对称简单。在模具加工的过程中可以有效地避免因为热处理一家冲压过程产生的尖角处的开裂现象。同与此同时， 还可以有效地减少在尖角处有效地磨损加工模具。 零件的材料分析 材料： 08F 查阅现代机械设计手册 第 1卷 秦大同，谢里阳主编，第 4篇机械工程材料， 4碳素结构钢厚钢板的钢带。（ 711拉强度 1m 50%,/34,/3 1 5 牌号断后伸长率 AM p 。 尺寸规格及允许偏差应符合 709 材料的物理性质和应用特性：深冲钢，易于成型同时材料的均匀性较强，是一 种碳含量非常低，并且加入了其他相关金属元素的合金钢。这种钢没有时效性，方便加工利用储存。 冲压 工艺方案的确定 依据冲压件防护罩的结构尺寸 以及其他的相关要求所确定。同时也应给考虑材料的物理性质。但在我们平时的加工中考虑以下几方面： 防尘罩落料拉深冲孔复合模具设计 5 真了解了它的尺寸结构，然后确定冲压的型材。当防护罩工件的加工精度高时，我们相应的选取精度较高的模具，确定一套准确的加工工艺。 工艺方案的拟定 在冲压工艺性分析的基础上，我们应给首先发现工艺与模具设计的特点以及难点，通常对比每种方案各的优缺点。 通过对零件图的分析可知，该冲压工艺需要三道加工工序 :落料、冲孔、拉深，为了提高生产的效率，我们采用的是复合工序的复合模具。但是符合模具制造的要求精度很高，整个模具的配合要求也高，这就要求模具的制造应有较高的精度 ,从而使得目前的工业加工模具出现的困难，使得整个的生产周期大大的延长了，对于整个模具行业的生产效率严重的滞后作用。 工序顺序和组合 根据零件图的要求 及大批量生产的要求采用落料，拉深，冲孔的工序。 依据这种加工条件，可以先确定三种工艺方案。第一种是单一工序的生产方案，第二种是落料拉深冲孔的复合模具，第三种是落料拉深冲孔的连续冲压。 第一种方案 结构简单， 需要多个模具，生产工序增多；第二种方案使用了一套模具实现了零件的加工，且尺寸与精度可以保证；方案三成品的防护罩精度低。故采用第二种方案。 所以此模具类型定为 复合式冲裁模具。 本章小结 本文对零件的工艺、材料进行了详细的分析，确定了工艺方案， 对模具类型，操作与定位方式，卸料与出件方式，模具架 类型及精度做了简要的介绍说明。对整个的冲压工艺有了比较全面的认识。 兰州交通大学毕业设计（论文） 6 第三章 工艺参数的计算 排样图的确定 该防滑罩工件为无凸缘圆筒形工件，根据数学方法可求得毛坯直径。如图 3中相关的数据时： h=10mm,d=40mm,r=2 图 3毛坯尺寸的确定 坯料在加工后， 边缘出来毛刺，表面粗糙高 ，因此考虑是否增加修边余量。 修边余量的确定过程： 确定修边余量 h： 该件 h=10mm,d=59以 h=h/d=10/59= （ 3 因为 00 l200300 大于 至 a b a b a b a b a b a b 普通钢板冲裁件 0 5 2 2 3 3 4 5 6 8 边值的选取需要合理，不然可以引起上述的加工缺陷。 搭边值过大，材料的有效利用率将降低； 兰州交通大学毕业设计（论文） 8 搭边值过小在加工中体现不出其价值。我们在确定搭边值时， 必须考虑 材料的性能 以及 冲件的形状与尺寸和相关的精度 、 厚度 、 送料及挡料方式 ， 卸料方式 等。 搭边值可以根据表 3 由模具铸造的工件可以看出来，材料的厚度为 2圆形冲裁，所以 取 a= b= 搭边值的数据详细见 3 条料宽度与导料板间距 条料宽度与导料板间距和冲模具的送料定位方式息息相关，应根据结构的不同分别进行相应的计算。该防护罩采用的是导料板导向。 为了补偿侧面搭边值，条料宽度应增加 1 个条料可能的摆动量（值为条料和导料之间的间隙）可按下列公式计算 条料宽度为 0m a 00 5249 料板间距离为： 2m (30 5249 53 中 条料宽 度方向冲件的最大尺寸，取9mm a 侧搭边值，取 a= 条料宽度的单向偏差， 表 3 条料宽度 00，材料厚度取 12可知。 z 导料板和最宽条料之间见隙， 表 3 z 无侧压装置，条料宽度 B 100,材料厚度 5可知。 表 3条料宽度偏差 条料宽度 B 材料厚度 t 防尘罩落料拉深冲孔复合模具设计 9 1 1 2 2 3 3 5 约 20 20 30 30 50 约 50 0 100 00 150 50 200 00 300 3导料板与条料的最小间隙 料厚度 t 无侧压装置 有侧压装置 条料宽度 B 条料宽度 B 100 100 200 200 300 100 100 约 1 5 8 1 5 1 5 8 排样及材料利用率 合理的排样是将考虑工件的加工质量，模具的加工质量，以及生产的成本。所以 需要考虑提高材料的有效利用率 ， 排样使得生产加工方便，便于操作 ， 尽量使得模具的使用寿命延长 ， 要确保冲件的加工质量和精度的要求 ， 根据零件的机构加工特点采用的是直排排样。 图 3样图 兰州交通大学毕业设计（论文） 10 钢板的规格选用的是 2 800 3000 裁时的工件数量 3000/59=50条 每个裁板上的工件数量 B a)/s=(4个 B 钢板宽度为 800张钢板上的工件 总数： 0 14=700个，算出了每张钢板上的成型用料。 通过计算实际用于成型的材料即可得出材料的利用率。 %100)/()2( 2 总 = %100)8003000/()2 = 冲裁力的计算 落料工艺计算 根据防护罩零件的结构以及相应的加工特点，我们选用的是复合模具。 加工时，把零件从凸模具上取下来的力叫作卸料力，从凹模具内将零件顺着冲裁的方向推出的力 叫推件力，逆冲裁的方向顶出的力叫顶件力。计算公式如下： 落料 力 （ 3 查阅冲模设计手册软件版 目录之常用冲压模的设计计算 知 。 上式中， L 冲裁件的长度（） t 材料厚度（） 材料的抗剪性强度（ 考虑到冲裁的过程中压力等等的不同， 总的冲裁力在此基础上还的加 30%。 故落F=t 。为了便于估算，可取抗剪等于该材料强度极限 b 的 80%，即为 =0.8 b 。 方便计算， 落料 力的计算还可以按照下式计算： 防尘罩落料拉深冲孔复合模具设计 11 b 1 0 1 7 3 落 (3 拉深工艺计算 此模具为无压料装置的拉深模具，其凸凹模具间隙按下式确定 Z= (3 （ 1） t/D=2/54 无凸缘，查表知： （ 2）凸模具的圆角半径 等于零件的内圆角半径。 （ 1）防护罩零件的拉深系数为 d/D=40/54= （ 3 在此计算中 d，为防尘罩的外径， 具体见 （ 2）坯料的相对厚度为 t/D= （ 3 由 冲压成形工艺 由 李体彬 2008年编著第三章可知， 拉伸的极限系数 为 以零件可以一次拉深成型。 防护罩采用的是一次拉深成型，则有 F 拉 = 59 2 300 3367N （ 3 冲孔工艺计算 冲孔力可按照前面公式（ 3算： F 冲 = b=10 2 300=卸 、 表示卸料、推件、顶件的力。主要有材料性能、物理性能、材料厚度、模具的间隙、模具的精度、凸凹模具表面粗糙度、压力机、人工操作过程、送料方式、导柱导套 对这几个因素产生影响 。 在工业中常用下列公式来计算： 冲 （ 3 冲 （ 3 兰州交通大学毕业设计（论文） 12 顶F=顶 （ 3 查表 3料为 08料的厚度为 2取 所以 卸料力的系 数分别为 件力的系数为 顶尖力的系数为 因而可得 推 =F= 3卸料力、推件力、顶件力系数 材料及厚度（ 、铝合金 铜、黄铜 上可得，复合模具总的冲压力为 F= F 落 + 拉F+ F 冲 +顶F+F 卸 + F 推 = 101736+83367+ =208369N 总F=208369=270879N 系数 据工业中的经验一般可取 冲压设备的确定 冲压机的作用就是给整个冲压模提供动力，来实现整个工艺流程。冲压机的主要参数主要有由给定的工件的大小尺寸，以及精度所确定。 防尘罩落料拉深冲孔复合模具设计 13 查阅冲模设计手册软件版 录下 选择压力机 压力机主要技术参数与规格如下： 公 称压力 1000 滑块行程 130 滑块行程次数 45 次 / 最大封闭高度 360封闭高度调节量 90 立柱距离 460 工作台板厚度 85床身最大倾角 30 ， 最 小 封闭高度 220 模具压力中心的确定 模具压力中心的确定 的目的是 保 证整个冲压模机构的 正常工作运行。 压力机力的作用点必须要在模具的中心线上 ，这样就会减少因为因为坯料的不平整所引起的加工缺陷，从而减少模具的损耗，以及保证了防 护罩的加工精度，防止导柱导套的损坏，从而反过来影响压力机的精度。 由于该 圆形防护罩，就是冲裁时压力中心与零件的几何中心重合。 冲模压力中心的求法，可以采用数学上的几何求法。 该压力中心就在圆心上。即为 ， 。 防护罩冲压工艺卡 防护罩冲压工艺卡 工厂 冲件工艺卡名 产品型号 零件名称 防护罩 共一页 产品名称 零件型号 第一页 材料牌号及规格 材料技术要求 毛坯尺寸 /坯制件数 毛坯质量 辅助材料 08F 深冲钢，易于成型均匀性强，合金钢 条料 2 80 3000 700 序号 工序名称 工序内容 加工工序简图 设备 工艺装备 备注 1 下料 剪床裁板 剪板机 落料 落料拉深冲孔 压力机 落料拉 兰州交通大学毕业设计（论文） 14 拉深 复合模 冲孔复合模 3 冲孔 落料拉深冲孔复合模 压力机料拉深冲孔复合模 标记 处数 更改文件号 签字 日期 编制 （日期） 审核 日期） 本章小结 本文主要首先对工件的排样图进行了确定，接着对零件所受的各种力进行了计算，主要包括落 料力、 卸料力、推件力、顶件力、冲孔力 进行了详细的计算，最后选取了压力机和压力中心的确定，最后确定了防护罩的冲压工艺卡。 防尘罩落料拉深冲孔复合模具设计 15 第四章 模具总体的设计 模具结构 模具的结构形式的 合理确定 ， 一定要 考虑到冲压件的 结 构特点、尺寸、工件精度要求、模具的磨损情况、生产批量、冲压设备、条料大小、加工难易程度 等 。在满足冲压件质量以及精度要求的前提下， 尽量减少工序和成本 ，从而给模具行业带来了经济效益。 复合模具与 级进模 的区别是 复合模所加工的零件的精度高，级进模的精度 低 。复合模在制造时，就 可以做到产品的同心度、位置精度、孔距都控制在图纸规定的范围内。而级进模则在冲压时，由于操作者的操作误差，使得冲压出来的产品的同心度、位置精度、孔径出现误差。复合模在冲压时，所冲压的产品需要从模具的上面取活，所以在操作时，操作者就要多了几个动作，就不能连续冲压；而级进模在冲压时，则可以连续冲压，冲压下来的产品、废料，都从模具的下面漏下去，没有停顿下来清理产品的动作。 所以，复合模还是级进模 的选择 ，要根据产品的精度、批量的大小 等其他的具体情况而定 。复合模对 坯料的要求不太严格，也不需要持续的供料边料角料等 其他碎料都是可以利用的。 模具结构如图所示： 落料拉深冲孔凸凹模 兰州交通大学毕业设计（论文） 16 1模 座 23567891011121314151617181920212223242526 模具的闭合高度 根据落料拉深 冲孔图凹模的结构图可知，模具的闭合高度 下模板厚度、上模板厚度、垫板厚度、凸凹模长度、凹模高度、凸模固定板的和。即为 35+40+35+67+95+20=292查所选设备的参数；压力机的最大的闭合高度为 360小闭合高度为 270模具的装模高度应该满足下式要求： 3607120满足设计要求。 导向方式的选择 该复合模采用导柱导套的导向方式。可以提 高防护罩的加工精度。 冲模设计的安全措施 模具在设计时就应该把保证人身安全的问题放在首要位置，它优先于其他的一切。但是同时也应给模具满足工序要求即可，不需要添加多余的功能；模具应当可以生产出合格成品，或半成品；模具应当以加工最简单为设计原则；尽量采用标准模架；尽量采用标准件。 本章小结 本章主要介绍了模具总体的设计，首先写了模具结构形式的确定，导向方式的选择，冲模设计中应采取的安全措施。对模具的总体设计有了比较详细的了解。 防尘罩落料拉深冲孔复合模具设计 17 第五章 模具的设计计算 刃口尺寸计算 原则 对于冲裁来说，根据你是冲孔还是落料，如果是冲孔基准选在凸模上，凹模按照间隙配做，间隙值根据你的材料种类及料厚有经验取得。落料基准选在凹模上，凸模按照间隙配做。 为了使以凹模为基准的尺寸保持原有的精度，凹模的制造公差仍应控制在工件公差的 1/4内。此时 则各凸模刃口尺寸计算如下。 凸、凹模具刃口尺寸计算 图 5查阅冲模设计手册软件版 录下 表 5凸、凹模加工时的尺 寸计算公式 兰州交通大学毕业设计（论文） 18 表格中符号的意义为： 落料凸，凹模刃口尺寸 冲孔凸，凹模刃口 尺寸 D， d 落料件外径和冲孔件的基本尺寸 p， d 凸凹模的制造公差，凸模按 模按 最小 最小冲裁间隙，详见表 5-3 x 磨损系数，与冲件精度有关，详见表 5在图纸上分别标注，零件精度 上，X=1，工件精度 X=了保证冲模的间隙小于最大合理间隙（ 凸模和凹模制造公差必须 p+ d 在计算中须验证上式中选用参数关系 表 5凸模具与凹模具制造公差 公称尺寸 凸模具制造 公差 ( ) 凹模具制造公差 ( 凹 ) 18 18 30 30 80 80 120 120 180 180 260 260 360 360 500 500 序性质 冲件尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸 落料 0( D 0)(冲孔 0 pp 0m (防尘罩落料拉深冲孔复合模具设计 19
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