橡皮胀形模课程设计说明书.doc

太原科技大学课程设计太原科技大学课程设计说明书 学 院：华科学院专 业：材料成型及控制工程（模具）班 级：成型082203H姓 名：赵健益学 号：200822020210完成日期：2012年3月4日 摘 要 本设计的任务是橡皮胀形模的设计，工件为橡皮帽，材料为锡搪白铁皮，厚度为0.4mm, 胀形工艺为橡皮胀形工艺，它是在通用冲床上，用橡皮作弹性凸模，以金属作刚性凹模对毛坯进行胀形成形。具有模具结构简单，制造容易,使用和维修方便，容易保证零件几何形状，零件表面质量好及制造成本低等优点。本设计主要对其工艺进行分析并完成其模具的设计，最终绘制出了完整的胀形模具的装配图。 设计上主要是对凸模、上凹模和下凹模的设计，其中主要是其工作部分的尺寸设计，以保证制件的精度和质量要求。在此次设计中，有分析偏差、数据不清晰等问题，但后来通过与老师、同学交流，参考书籍，逐渐的对专业知识加强认知，且运用CAD画图的能力也进一步提升，为我的今后打下良好的基础。关键字 橡皮胀形 优点 模具设计 装配图 AbstractThis design task is rubber mold design bulging, workpiece as rubber cap, materials for tin tin honing, thickness of 0.4 mm, bulging processes for rubber bulging processes, it is in the general punch, using a rubber for elastic protruding models, with metal as rigid concave die for expansion of blank form shape. In die structure is simple, make easy, use and maintenance convenience, easy to ensure parts geometric shapes, and good surface quality of parts and manufacturing cost advantages. The design of the main process analysis and complete the die design, final draw out the complete bulging mould assembly drawing. Design is mainly to the punch, concave die and the design of the concave die, the major part of the work is the size of the design, to ensure the precision of parts and quality requirements. In this design, analysis, data not clear deviation, but then through with teachers, students exchange, reference books, gradually to strengthen the professional knowledge of cognition, and the capacity of the CAD drawing further enhance, for my future lay a good foundation.Key words rubber bulging advantages mold design assembly drawing目 录摘要 Abstract 第1章 序言 1第2章 工艺方案分析及确定21 零件的工艺分析22 工艺方案的确定第3章 工艺设计与计算 31 计算毛坯尺寸32计算胀形力3. 3压力机的选择3. 4模具压力中心第4章 模具的其他零件第5章 主要组件的装配第6章. 模具的动作说明第7章 模具总装图结束语 参考文献 太原科技大学课 程 设 计 任 务 书专业班级 成型082203H 设计人 赵健益 同组人 无 设计题目：橡皮胀形件冲压工艺分析及其模具设计 设计参数： 零件图 材料 锡搪白铁皮 厚度 0.4mm 大批量生产 设计要求： 零件结构性能、冲压工艺性能的分析 单工序制定、多种工艺方案制定、最佳工艺方案选择确定 必要计算（毛坯尺寸、排样、刃口尺寸、力、凸凹模间隙） 模具结构设计、标准件选择，绘制模具总图 模具零部件设计，绘制主要非标零件图 冲压设备选择 、参数确定 按规定编写课程设计说明书一份（不少于5000字） 模具装配总图一张（1#或0# 图） 非标零件图（3张） 设计时间： 2012 年 02月 20 日 至 2012 年 03 月 9 日 设计人(签字) 指导教师(签字) 教研室主任(签字) 第一章 序言 目前，产品市场竞争日益剧烈，我国加人WTO之后，工件帽需求量猛 增，但在质量方面的需求愈来愈高，而在价格方面越 低越好。为此，必需要研制及开发新的成形工艺橡胶成形工艺。下图为橡皮帽零件的形状及尺寸材料采用锡搪白铁皮，厚度0.4mm。该零件原生产工艺为旋压成形，存在着外形质量差、生产率低及旋压设备价格昂贵等缺点。现经工艺分析研究，应采用橡胶胀形工艺生产工件，它是在通用压力机上用聚氨酯橡胶作弹性凸模，以金属作刚性凹模对毛坯进行胀形成形的方法。它 是在通用冲床上，用橡胶作弹性凸模，以金属作刚性凹模对毛坯进行胀形成形的方法。与剐性机械胀形方法相比，软性橡胶胀形工艺具有模具结构简单，制件变形均匀，容易保证零件几何形状，零件表面质量好及制造成本低等优点。 第二章工艺方案分析及确定2.1 零件的工艺性分析工件名称：橡皮帽工件简图：如下图1所示 生产批量：大批量材 料：锡搪白铁皮材料厚度：0.4mm 图1 由工件图1看，该工件是在通用冲床上，用橡皮作弹性凸模，以金属作刚性凹模对毛坯进行胀形成形的方法。由于工件的外形及底部内凹呈较复杂的形状(见图1)，与刚性模胚胀形比较，橡胶胀形加工具有如下优点：(1) 成形精度高，表面质量好。由于橡胶胀形时采用一软一硬的凸、凹模结构，故成形过程中利用橡皮的流动性好，可使材料受力均匀，贴模良好，容易保证零件的正确几何形状。零件的表面质量完全取决于剐性凹模的粗糙度值，不可能出现刚性凸模胀形时零件表面残留直线段和棱角的缺陷。(2) 模具结构简单，加工方便，制造模具周期短，成本低。同时操作方便，生产率高。(3) 便于加工形状复杂的零件，均可取得良好的技术效果。另外，它还可避免了液压胀形中的密封困难问题。2.2 确定工艺方案将毛坯放在上、下凹模内，在上、下凹模和凸模的夹持下进行镦压，利用空气的压力使中部空腔处胀出成形。 第三章 工艺计算与设计3.1计算毛坯尺寸毛坯尺寸主要包括筒形件毛坯直径和长度，而筒形件壁厚通常取与胀形零件壁厚相等。(1) 筒形件毛坯直径。筒形件毛坯直径可根据胀形系数K确定，即 D=Dmax/K式中 D筒形件毛坯直径,mmDmax零件胀形后的最大直径，mm K极限胀形系数，根据锡搪白铁皮查资料得K=1.26 按零件尺寸Dmax=107mm 代入上式得D=107/1.26=84mm 由于工件底部的直径尺寸为85mm，是大于所计算的数值，故取筒形件毛坯直径为85mm。(2)筒形件毛坯长度。 自然胀形的筒形件毛坯长度按等长度原则计算， 如图2所示。为便于材料流动，增加材料在切向(周围方向)的可能变形程度和减少材料的变薄率，在胀形时，毛坯端部一般不加固定，使其自由收缩。因此，胀形变形区的毛坯长度 应比零件的胀形区高度 增加一收缩量。胀形变形区的毛坯长度按下式计算： L=L1(1+C* )+B L胀形变形区的毛坯长度，mm L1零件胀形变形区母线的长度，mm零件件胀形变形区的切向最大伸长率, =Dmax-D/D=107-85/85=0.26C考虑切向伸长而引起高度缩小的影响系数，取C=O3B切边余量，一般取B=5-15mm，对本零件取B=5mm按资料计算得Ll=1.134xR=1134x60=68mm代入上式得L=68x(1+03x026)+5=78.3mm再加上零件的直壁部分的长度得筒形件毛坯长度：L0=L+8=78.3+8=86.3mm32 计算胀形力橡皮胀形如图3所示，橡皮凸模4处在筒形件毛坯5内，当压头1对橡皮凸模4下压且压缩量达到一定值时，橡皮凸模的单位压力便急剧增加，这与液体在封闭容器内受压情况相似。若设筒形件毛坯内部各处的压力都是均匀的，则橡皮胀形所需的单位压力q，可按液压胀形时的单位压力来考虑。 图3 橡皮胀形图1 压头 2凹模 3模套 4橡皮凸模 5毛坯橡皮胀形时，除需对筒形件毛坯径向施加足够的单位压力外，还需克服橡皮与毛坯之间的摩擦力。因此，若考虑摩擦影响时，橡皮胀形的总压力应为橡皮胀形力与摩擦力之和。设橡皮胀形的单位压力为q，则橡皮胀形力为：P=q*F式中P-橡皮胀形力，Nq橡皮单位压力，MPa。按资料公式计算得 q=2t*/Dmax= 2*0.4*700/107=5.23MPaF橡皮凸模的投影面积，mm。计算得F=D2max/4=3.14*1072/4=8987.47mm2代入上式得P=5.23*8987.47=47004.47N橡皮凸模与毛坯之间的摩擦力为：Fl=uqA式中Fl橡皮凸模与毛坯之间的摩擦力，Nu橡皮凸模与毛坯间的摩擦系数，取u=07A摩擦作用表面积，mm。它有圆筒形与小半球表面积之和，计算为A=A1+A2=dh1+2Rh=3.14*99*8+3.14*60*7=3805.68 mm2 Fl=0.7*5.23*3805.68=13932.60 N 所以，橡胶胀形的总压力P0为 P0=P+ Fl=47004.47+13932.60=60.94KN3.3压力机的选择压力机的选择：在实际生产中，为了防止设备的超载，可按来估算压力机的公称压力，参照有关资料选用开式双柱可倾压力机J23-16，其主要技术参数为：公称压力 160KN滑块行程 70mm最大封闭高度 H=220最大装模高度 200工作台尺寸 左右L=450 前后B=300模柄孔直径为 垫板厚度 40mm3.4模具压力中心模具压力中心是指诸冲压合力的作用点位置，为了确保压力机和模具正常工作，应使胀形模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。否则，会使胀形模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大磨损，模具导向零件加速磨损，降低了模具和压力机的使用寿命。模具的压力中心，可安以下原则来确定：1、对称零件的单个冲裁件，冲模的压力中心为冲裁件的几何中心。2、工件形状 相同且分布对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。3、各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。求出合力作用点的坐标位置0，0（x=0,y=0），即为所求模具的压力中心。Xo=L1X1+L2X2+LnXn/L1+L2+Ln Yo=L1Y1+L2Y2+LnYn/L1+L2+Ln由于该零件是一个圆形对称件，属于对称中心零件，所以该零件的压力中心在图形的几何中心o处。如图4所示：图4压力中心图第四章 模具的其他零件4.1模架 模具除简单冲模外，一般冲模多利用模架的结构。模架的和种类很多，要根据模具的精度要求，模具的类别，模具的大小选择合适的模架.模架的选择可从冲压手册P588页（GB2851.3-81）选择标准架。根据查阅的内容及分析，此胀形模可选用后侧导柱模架导、导柱安装在后侧，有偏心裁荷时容易歪斜，滑动不够平稳，可从左右前三个方向关料操作比较方便。常用于一般要求的小型工件的冲裁和拉深模。选用的模架的凹模周界为L=160mm，B=160mm，D0=160mm。 1）上模座： 图5上模座材料选用45钢，硬度为。由于,所以根据冲压手册P592页（GB2855.5-81）上模座选用的规格为16016040，结构如图5所示。其中，。2）下模座： 图6下模座材料选用45钢，硬度为。根据冲压手册P594页（GB2855.6-81）下模座选用的规格为16016045，结构如图6所示。其中，。4.2模柄 模柄有多种形式，要根据模具的结构特点，选用模柄的形式模柄的直径根据所选压力机的模柄孔径确定，模柄可根据冲压手册P620页选择，经查阅各种模柄的特点，选用凸缘模柄，这种模柄应用比较广泛，凸缘模柄的结构和尺寸，如图所示的B型模柄制造，B型模柄中间有孔可安装卸料螺钉进行打料。图7模柄选用的材料为B5。根据冲压手册P623页（GB2862.3-81）选用B型凸缘模柄，由于所选压力机的模柄孔直径为，因此所选模柄的规格为，其结构如图7所示。其中，。4.3卸料装置卸件块的主要作用是将冲压的料从凸模或凸、凹模上推下来。卸件块的材料用T10，硬度为，其结构如图8所示。图8卸料螺钉是卸件块与上模座之间安装的连接件，即要保证卸件块能平稳运动，又要保证卸件块与上模座的连接关系。根据模具的特点，本次设计采用冲压手册P645页（GB2867.5-81）的圆柱头卸料螺钉，材料为45钢，硬度为。其结构如图9所示。图9其中，。4.4弹顶和推出装置弹顶装置由弹簧元件组成装于模具的下面通过顶杆起到顶块从而起到推料的作用，弹顶装置通常在压力机的工作台孔中。顶杆设计的尺寸为直径12mm，长度为80mm。材料45钢，硬度为。顶块的材料为T10，硬度为，其结构如图10所示。图104.5导向装置（导柱、导套）导向装置指得是模架上的导柱、导套。模具在开模，闭模过程中，导柱和导套起导向的作用，使得凸凹模正确的闭合，故此，导柱、导套需要有严格的配合精度及尺寸要求，导柱、导套的选择可以从冲压手册中选取，（取H7/h6配合）1)导柱：图11导柱选用的材料为20钢，硬度为渗碳。根据冲压手册P606页（GB2861.1-81）选用A型导柱，规格为，其结构如图11所示。其中，。2)导套： 图12导套选用的材料为20钢，硬度为渗碳。根据冲压手册P612页（GB2861.6-81）选用A型导套，规格为，其结构如图12所示。其中，油槽数为2个。4.6连接零件此类零件包括螺钉、销钉等，主要作用是联接其它零部件，使之共同完成工件的制造，螺钉和销钉可由冲压手册第十章、第七、八章查选，形状及尺寸见七、八节图所示。本次设计需要3个的内六角螺钉和6个的内六角螺钉，2个d=8mmd的圆柱销，则胀形模上有关螺钉孔的尺寸见冲压手册表10-28。4.7凸凹模（1）凸模凸模的材料是橡皮，其结构如图13所示。图13（2）上凹模上凹模的材料是CrWMn，其结构如图14所示。图14（3）下凹模下凹模的材料是CrWMn，其结构如图15所示。图155. 主要组件的装配1模柄的装配,模柄与上模座的配合要求是H7/m6.装配时，先加工定俭销孔或螺纹孔，再用螺钉将模柄固定在上模座上。然后把模柄端面突出部分锉平或磨平，安装好模柄后，用角尺检查模柄与上模座上平面的垂有度。2、凸模和装配，凸模与上凹模的配合要求为H7/m6.。装配时，先在上凹模里将凸模装入，检查凸模的垂直度，然后将上凹模的上平面与凸模尾部一起磨平。3、卸件块的装配，卸件块起压料和卸料的作用。装配时保证它与凸模之间具有适当的间隙，其装配方法是，先将卸件块装入凸模内，然后再将卸料螺钉通过模柄、上模座和凸模上的通孔与其连接。4、模架的技术要求及装配，组成模架的各零件均应符合相应的技术条件，其中特别重要的是每对导柱，导套的配合间隙应符合要求。装配成套的模架，多项技术指标（上模座上平面对下模座下平面的平行度）导柱轴心线对下模座下平面的垂直度和导套孔轴心线对上模座下面垂直度）应符合相应精度等级要求。 装配后的模架，上模座沿导柱上、下移动平稳无阻滞现象，压入上、下模座的导柱导套离其它装表面应有12mm距离，压入后就牢固。装配成套的模架，各零件的工作表不应有碰伤，裂纹以及其它机械损伤模架的装配主要指导柱导套的装配，目前大多数导柱，导套与模座之间采用过盈配合，即将上下模座孔扩大，降低其加工要求，同时将导柱、导套之间冷入粘结剂，即可使用导柱，导套固定，滑动导向模架常用的装配工艺和检验方法有压入导套、压入导套、安装导套。6.模具的动作说明本模具是一套胀形模。将毛坯放在下凹模内并由它定位，冲压时凸模先插入毛坯内，毛坯在上、下凹模和凸模的夹持下进行镦压，利用空气的压力使中部空腔处胀出成形，工件成型后，卸件块顶住工件，上模上行，工件与上凹模脱离，然后顶杆推动顶块将工件从下凹模中顶出。7模具总装图图16结束 通过这次模具设计，本人在多方面都有所提高。通过这次课程设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本的模具技能懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了