进气管后盖板冲压模设计论文

进气管后改板 摘 要 拉深是利用有一定圆角半径的拉深模，将平板毛坯或开口空心毛坯冲压或容器状零件的冲压过程。拉深模主要分为一次拉深和两次拉深或再拉深的多次拉深模。本套模具；拉深较浅，经过计算一次拉深成行。 此套模具的总体设计思想是把经济、合理、实用作为最基本的出发点，从坯料排样到模具设计与制造，都严格遵循在整套模具设计过程中，涉及到许多工序。在对零件工艺性分析时，首先要考虑的问题是制件的精度要求，然后对各尺寸以及形状进行详细分析；工艺方案拟定时，列出各种可行的方案，比较取最佳，即为工艺方案；各工艺参数的 计算和确定必须做到有据可依，有书可查，以确保计算结果的可靠性。 通常，没有压边圈的模具主要用于拉深较浅的零件或不会产生一些常见起皱的厚板料。带弹簧或橡皮垫的压边圈，一般固定在上模，它们主要用在浅拉 . 在本次拉深模设计中，是具有压边圈的首次拉深 . 气垫带动压边圈，拉深凸模放在下模座中，拉深凹模放在上模座中。 在设计制件时，总共用了两道工序，一道工序是拉落料边拉深，另一道工序切边冲孔。 关键词： 拉深模，工序，工艺方案 ABSTRACT 河南科技大学毕业设计论文 2 Pull the deep to make use of to have the deep mold of pulling of radius of certain circle Cape, and wash the hollow semi-finished product of flat panel semi-finished product or openings to press or container the washing of spare parts press the process. Pull the deep mold to primarily is divided in to pull a time deep with twice pull deep or pull the deep again to many times pull the deep mold.This molding tool；Pull deep shallow, pass by to compute to pull a time deep embark on a journey. The total design thought of this molding tool is economy, reasonable, practical the most basic point of departure of the conduct and actions, line up the kind to the molding tool to design and make from the , and all and strictly follow in whole molding tool to design in the process, and involve the many work preface .At to problem that spare parts the craft analyze, want the consideration first is an accuracy request to make piece, and then proceeds to each size and shape detailed analysis；When the craft project draft, list the every kind of and viable project, and more take the best, namely for the craft project；Each craft calculation that count with certain attain to have according to can according to, the there is booking can check, then insure the calculation 河南科技大学毕业设计论文 3 the dependable that pan out. Usually, did not press the side turn the slab for of molding tool primarily used foring pulling the deep shallow spare parts or cant producing some familiarly shriveling.Take the pressing of spring coil or rubber mat the side turn, general fixed primarily use in the last mold, they at shallow pull. At this pull the inside of deep mold design, and have to press the side turn for the very first time to pull deep. The air cushion arouses to press the side turn, and pull the deep and convex mold to put in the next mold, and pull the deep and cave mold to put in the last mold. At design system piece, altogether used two work prefaces, a work preface to pull the the side to pull deep, another a work preface slice the side to hurtle the bore. Key phrase:Pull the deep mold, work preface, craft project 河南科技大学毕业设计论文 4 目 录 摘要 前言 第一章 接受任务书及产品图 6 第二章 冲压件工艺性分析 6 2.1 对 冲压 件 的 分 析 6 2.2 冲 压 件 材 料 分 析 7 第三章冲压工艺方案的确定 7 第四章确定毛坯尺寸、拉深次数及排样方案 9 4.1 选取修边系数 9 4.2 计算毛坯尺寸 9 4.3 确定能否一次 拉成 9 4.4 排样方式 10 4.5 材料利用率计算 10 第五章 压力中心的确定、工序压力计算及压力机的选用 11 5.1 压力中心的确定 11 5.2 第一道工序落料拉深力的计算及压力机选择 11 5.3 第二道工序落料拉深力的计算及压力机的选择 13 第六章模具结构 的分析 14 6.1 第一套模具结构图 14 6.2 模 具 结 构 中 的 主 要 零 部 件 的 分析 15 河南科技大学毕业设计论文 5 6.3 模具工作部分零件刃口尺寸 20 6.4 第二套模具模具图及工作部分尺寸 21 总结 25 参考文献 26 致谢 27 附件 30 前 言 随着模具技术的发展，世界各国对模具工业的发展都十分重视，但由于基础和机制的不同，起发展的速度及水平状态也有明显的差距。当世界模具工业格局是以日、美及欧洲各工业化国家作为世界模具技术发展的领头羊，占据了世界模具的半壁江山，他们拥有现代化的设计方法和先进的模具制造设备，特别是最近 几年这些国家把 CAD/CAM 系统作为模具工业发展的臂翼，起发展的势头如日中天。 随着科学技术的进步和社会的发展，产品对模具的要求愈来愈高，传统的模具设计与制造方法已经不能适应产品及时代更新的需要。特别是 90 年代以来，工业产品的品种和数量不断增加，对产品质量、样式和外观提出新的要求，使模具需求量增加，对模具的质量要求也越来越高，模具技术直接影响直接造业的发展，产品更新换代和产品竞争力。因此迅速提高模具的技术水平已成为当务之急。 在亚洲以韩国和我国台湾省为代表的世界工业第二梯队，正悄然兴起成为一股不可忽视的世界 模具市场有力竞争者。据河南科技大学毕业设计论文 6 统计，目前台湾共有可进入世界模具市场的企业达 5000 多家2。 1990 年台湾模具生产产值约 11 亿美元，外销出口模具 4亿美元，居世界第四位， 1997 年以后仍以平均每年 18%左右的速度增长，到 2000 年形成年产值约 48 亿美元，外销出口模具10 美元的规模。韩国在大型模具上发展及快，仅 2000 年向我国出口模具就达 0.94 亿美元。我国的模具工业如不分起之追，则难免被世界模具市场淘汰 3。 我国目前大约有 20000 多个专业模具生产厂和为数及多的私营模具制造模具作坊，从业人数在 100 万人以上。 2000 年可统计的模具生产总产值为 260 亿元人民币，其中作为商品进入市场流通领域的模具比例在逐渐提高。我国的模具发展速度同模具发达的工业化国家仍存在一定的差距，特别是模具的进出口贸易结构不合理。 模具技术的飞速发展，模具 CAD/CAM 因其技术先进以迅速发展和广泛应用，它的技术经济效果是传统模具设计制造方法所不能比拟的，具体有以下特点： 1 缩短了模具的生产周期。传统的模具生产周期以年月计算，采用 CAD/CAM 技术模具生产则以天计算，模具设计以小时或分种计算。 2 高模具质量。采用模具 CAD/CAM 技术， 可以检索计算机内存储的有关专业技术资料和前人的经念积累，为模具设计和工艺提供科学依据，采用一系列优化设计程序，以及通过人机交复修改实现最优设计，用计算机摸拟成形过程，增大设计的可靠性。模具制造所需要的数据由设计结果产生并经系统 内部直接传送速度快，错误少，采用 数控机床，精度和自动化程度高，生产模具精度高，尺寸协调一致性好。 河南科技大学毕业设计论文 7 3 显著降低生产效率。计算机高速运算和自动绘图大大节省了劳动力；优化设计节省原材料，采用 CAM 可以加工传统方法难以加工的动力，优化设计节省原材料，采用 CAM 可以加工传统方法难以加工的复 杂模具型面，可以减少模具加工调试工时，提高生产效率 降低生产效率，降低制造成本。 4 CAD/CAM 技术将技术人员繁多的计算绘图和 NC 编程中解放出来使其产生更多的创造性劳动。 现代的模具制造和模具工业与传统模具业比较起来亦有新的特点： 1 精度高。现代模具要求精度比传统模具高出一个数量级。 工位级进模精冲模精密塑料模精度已达 0.003mm 甚至更高。一些高精度尤其是那些全拼嵌 2 寿命长。长寿命模具是保证高冲压设备实现高生产效率的基本条件，现代冲模寿命一般在 500 万次以上。硬质合金模具寿命可达 2-6 千万次 ，注塑模 40-60 万件，压铸模 50-100 万件，而传统模具寿命只有现代模具的 1/5 或 1/10。 3 生产率高。 现代模具生产率比传统模具高的多，其主要原因是现代模具有多工位，多腔模或多功能。例如，高生产率进级模有 50 多个 2 位，橡胶鞋模有 18 个 2 位。一套多功能模具除了冲压成形外 ,还承担装配 ,铆接等组装任务，可直接生产组合件。 4 型腔形状和模具结构复杂。随着人们对产品形状，尺寸精度，及整体性生产率等要求的提高，以及许多新材料新工艺的广泛应用，现代模具的结构型腔更复杂。 综合以上特征，我们可以发现现代模具工业， 以成为一种独立的工业体系。模具的标准化，专业化水平高，具备模具标河南科技大学毕业设计论文 8 准化和优质模具材料的生产与供应系统。另外技术人才和资本密集。模具以从传统劳动密集型转变为技术密集型。人才密集型和资本密集型的产业。技术密集型体现在模具的 CAD/CAM，而先进的设计手段和设备必然需要高素质的专业人才，从而形成人才密集型。同时产业高也是现代模具的一个重要标志。 但是要在模具生产中实现 CIMS，还需经过一段时间。但随着 CAD/CAM 集成化技术的发展和广泛应用，以及相关高新技术的发展，在不久的将来全盘化，自动化 CIMS 必将在模具生产中 实现。使模具技术，及至整个人类模具技术实现新的飞。 另外 ,随着我国教育制度的进一步改革 ,教育也面临市场的挑战 ,在培养高级人才的同时 ,职业也在以各种形式以市场接轨 .由于模具作为一种独立的高技术含量产业 ,其地位也在不断提高 ,许多高校除相继开设了模具设计与制造专业外 ,也介入到模具技术的研究与开发领域 .如全国个重点工科院校 (上海交大 浙江大学 西安交大 北京航空航天大学 华中理工大学 西北工业大学 四川联合大学 大连理工大学等 )纷纷成立了模具技术研究所或模具技术重点实验室 .为提高我国模具技术的整体水平 ,作出重要贡献 .据初步统计 ,全国设有模具专业高校已达 50多所 ,另外还有较多的专科学校 中专学校也开设了模具专业 .常州 广州 上海 天津 西安 成都等地的模具培训中心也已初具规模 ,为模具行业技术人才培养发挥着作用 . 我国加入 WTO 后模具行业面临的挑战和机遇。据海关的统计，我国 2001 年共进口模具 11.12 亿美元，比上年增加了13.7%；出口模具 1.88 亿美元，比上年增加 8.7%。进口模具中，塑料和橡胶模具为 6.16 亿美元，占全部进口模具的 55.4%；冲压模具为 4.31 亿美元，占全部进口模具的 38.8%。 河南科技大学毕业设计论文 9 出口模具 中，塑料和橡胶模具为 1.187 亿美元，占全部出口模具的 63.2%；冲压模具的 63.2%；冲压模具为 0.458 亿美元，占全部出口模具的 24.40%。 纵观整个现代模具技术的发展，我们可以看出模具制造技术总是向着高，新方向发展，并且半随有人工转向自动化方向发展。总而言之，模具设计与制造将会彻底的摆脱主要依靠人工的生产方法，这样才能使模具制造更合理化，结构更简化，精度更高，为将来各行业的发展提供新的活力。 从总体上来看，加入 WTO 后，我国模具行业及面临挑战，也面临机遇，但机遇大于挑战。应该说，我国模具工 业发展前景更美好。当然，我们也不能盲目乐观，必须努力奋斗，要付出更多的代价才能适应加入 WTO 以后的新形势。模具企业迎面对国内国际两个市场，努力提高自己的国际竞争能力。 河南科技大学毕业设计论文 10 第一章 接受任务书 进气管后盖板 材料： 08 钢 厚度： 2mm 精度等级： 11 生产数量： 大批量生产 河南科技大学毕业设计论文 11 第二章 冲压件工艺性分析 2.1 从冲压件的零件图分析可知 1 零件的外形简单，对称为 一轴对称筒形拉深件，无尖角，有良好的圆弧过渡。 2 拉深件的厚度均匀，工件无特殊要求，允许拉深过程中产生的印痕。 3 拉深件上孔的位置与凸缘在同一平面上，便于冲孔与修边两道工艺在一道工序中同时完成。 4 从图上可知拉深件尺寸精度不高，无特殊技术要求，可使模具精度降低。 5 对于凸缘上产生的拉深阻力，如果不施加与子平衡的拉深力，侧成形是无法实现的，所以要加一个力，与子平衡。 综合上述几点，我们大致可知道：工件的外形简单对称，精度和粗糙度两者都比较低，无特殊技术要求，具有良好的冲压工艺性。但因变形程度大，所以 一次无法拉成，必须多次拉深才能实现工件的生产。大致的工艺为拉深与冲裁，主要的问题是尽量减少拉深次数。缩短生产周期。 2.2 冲压材料分析 性能对拉深力，拉深系数，模具制造等各个方面都有影响故把 08 钢的性能分析如下： /MPa b/MPa s/MPa *100 /MPa 255-353 324-447 196 32 186 河南科技大学毕业设计论文 12 我们知道，材料的机卸性能对拉深的影响是根本的，材料塑性好，且屈强比小，则 m 可小些。 第三章 冲压零件工艺方案拟订 工艺方案的确定： 方案一：落料与拉深为一套模具；冲 空，切边为一套模具 。 方案二：落料，拉深和冲空为一套模具；切边为一套模具。 方案三：拉深为一套模具；冲空，切边为一套模具 方案一分析： 次方案落料与拉深为一套模具；冲空，切边为一套模具 。设计简单，能保证产品质量，达到精度有要求，经济划算，适合大批量生产。 方案二分析： 次方案落料，拉深和冲空为一套模具；切边为一套模具。这套模具需要很好的精度，而且加工难度大，要保证的条件很多，比如，拉深和冲空同时进行，要考虑先后顺序的保证，好要考虑产品精度的要求。 方案三分析： 次方案拉深为一套模具；冲空， 切边为一套模具。跟其它方案比起来少了一道工序，虽然加工简化了，可是，在生产工程中浪费时间，适合于单间生产，不能大批量生产。 分析比较上述三中方案，可以看到： 该冲压件为一般拉深件，因为工序不多只涉及四道基本工河南科技大学毕业设计论文 13 序 ,即落料，拉深，切边，冲孔，由以上四道工序可完成成。 以上所有方案都比较简单，至使模具结构简单，制造费用低且在生产过程中安全可以保证，但是从生产率方面来说方案一把两道工序接合起来。因为切边与冲孔的刃口在同一水平面上，这样都大大提高了生产效率。故可以选择第一中方案，从工艺和经济角度来说都是较为合理的。也 许在生产过程中还有其它更简洁的方法。 第四章确定毛坯尺寸、拉深次数及排样方案 4.1 修边系数 在拉深过程中，常因机械性能的方向性，模具间隙不均，板厚变化，摩擦阻力不等及定位不准等的影响，而使拉深口部或凸缘周边不齐，必须进行修边。在计算毛坯尺寸时，应按加上修边余量后的零件进行展开计算。 有冲压手册表 4-5 可知： 当 凸 /d=130/65=2 时 =3.6 所以 d 凸实 =137.2mm 4.2 毛坯尺寸 该零件为形状简单的旋转体，在不变薄的拉深中，材料厚度虽有变化，但其平均值与毛坯 原始厚度十分接近。因此，毛坯的展开尺寸可根据毛坯面积与拉深面积相等的原则求出。按河南科技大学毕业设计论文 14 公式 3-1 D=(d12+4d2h-3.44rd2)1/2 其中 d1=137.6,d=64,h=6,r=1.5 所以 D=142mm 4.3 是否一次拉成 工作总的拉深因数 m 总 d/D=64/144.2=0.44 工作总的拉深相对高度 H/d=4/64=0.06 由于 d 凸 /d=142/64=2.2， t/D*100=1.4 查表 4-9 得，有凸缘缘筒形件第一次拉深最小拉深因数m1=0.41；由表 4-8 查得有凸缘缘筒形件第一次拉深的最大相对高度 h1/d1=O.4 由于 m 总 m1 h/dh1/d1 所以次工作一次拉深出 4.4 排样方式 根据此材料毛坯尺寸较大，采用单排式，这样便于下料，不用设计较大的模具。 由冲压手册表 2-17 可知搭边数值为： a=2； a1=1.5 进距： h=D+a1=142+1.5=143.5mm 条料宽度： b=D+2a=142+2*2=148mm 板料规格以选用： 2*1000*2000 排样如图所示 河南科技大学毕业设计论文 15 4.5 材料利用率计算 1 采用纵排：裁板条数 n1=B/b=1000/148=6 条余 76mm 每条个数 n2=L-a1/s=2000-1.5/143.5=13 个余 92mm 每板总个数 n 总 =n1*n2=78 个 板的材料利用率 总 = n 总 * D2/4LB*100% n 总 =78 ；D=148； L=2000 ；B=1000 2 采用横排：裁板条数 n1=B/b=2000/148=13 条余 51mm 每条个数 n2=L-a1/s=1000-1.5/143.5=6 个余 98mm 每板总个数 n 总 =n1*n2=78 个 综合上述，采用纵排和横排结果是一样的，故 总 =67% 第五章 压力中心的确定、工序压力计算、压力机的选择 河南科技大学毕业设计论文 16 5.1 压力中心的确定 因为此冲压件是筒形件，压力在中心上，所以不必计算 中心。 5.2 第一道工序落料拉深力计算及压力机的选择 1 落料力按下式计算： F 落料 =1.3 Dt 其中 =294Mpa； D=144； t=2 F 落料 =1.3 *294*144*2=355.2KN 2 落料的卸料力为： F 卸 =K 卸 * F 落料 K 卸 =0.045 F 落料 =355.2 F 卸 =0.045*355.2=15984N 3 拉深力按经验公式计算 : F 拉深 d1t bk1 d1=75； t=2； b=392Mpa； k1=1.10 F 拉深 *75*2*392*1.1=203.1KN 4是否采用压边力： 又 t/D*100= 2/142*100=1.4 查表 4-80 t/D*10026 故选择弹簧是合适的。 河南科技大学毕业设计论文 24 5）第二道工序弹簧的选择方法和步骤与第一道工序一样：所选的规格为 弹簧 8 35 65 9. 冲模闭合高度 1） 模架选用后侧导柱标准模架： 上模座： 400 250 50 下模座： 400 250 70 到 柱： 40 260 导 套： 40 125 48 模架的闭合高度： 215250 2）闭合高度： 闭合高度 =下模座 +下模座 +垫板 +凸凹模高 +凹模高 -（凹模与凸模的刃面高度差 +拉深件高 -制件厚度） = 根据计算闭合高度满足 hmax-5 h 模 hmax+10，故认为是合适的 3）第二道工序冲模的闭合高度选择和第一道工序一样，满足要求。它的闭合高度是 6.3 模具工作部分零件刃口尺寸 1. 落料的凸凹模尺寸： 河南科技大学毕业设计论文 25 查冲压手册表 2-3 2c min=0.246 2c max=0.360 查冲压手册表 2-28 凹 =+0.04 凸 =-0.020 查冲压手册表 2-30 x=0.75 查冲压手册表 10-11 未表注的制件 被包容面 -1.00 包容面 +1.00 D 凸 =（ D-x -2c min） - 凸 =（ 142-0.75-0.246） -0.02 =141.004-0.02 D 凹 =(D-X )0+凹 =(142+0.75)0+0.04 =142.750+0.04 2. 拉深模凸凹模的尺寸： 查冲压手册表 10-11 未表注的制件 被包容面 -0.07 包容面 +-0.07 查冲压手册表 4-76 圆形拉深凸凹模的制造公差得 凹 =+0.12 凸 =-0.080 工件尺寸： 68 D =(D-0.75 )0+=67.4450+ d 凸 =(D-0.75 -2C)-凹 =63.425-0.08 =(68-0.75*.074-2*2.01)=63.425 0.08 3.拉深凸凹模圆角半径的确 定 由于该拉深件只需要一次拉深即可成型，所以，凸模的圆角半径应与工作的圆角半径相等，即： 河南科技大学毕业设计论文 26 r 凸 1.5mm 拉深凹模的圆角半径 查冲压手册表 4-78 可知： r 凹 6mm 6.4 第二道工序模具结构如下图所示： 模具说明： 本模具可完成切边 冲孔两道工序的冲空复合模，图中所示模具在闭合的位置，工作时，把上套模具做出的半产品制件，放在位置、精度、尺寸都有严格要求的凸凹模上，由于制件是圆筒带凸缘，所 以凸凹模高度要和制件相平，不能有偏差。河南科技大学毕业设计论文 27 滑块相下运动时，首先是斜料板与凹模落家住半成品制件，随后开始冲裁，切边和冲空同时进行，冲下的工件被卡在凹模内并紧包在凸模上，冲空的废料落在凸凹模的空内，而外部的毛坯材料则紧包在凸凹模上。当冲模滑块回程时，毛坯有斜料板靠弹簧的作用而退回凸凹模。工件仍留在凹模的空内，直到推杆碰到碰到冲床的打料横梁而相下移动，推动推板，在传到推销而推动推件块向下运动，将工件顶出的凹模空而下落。 本模具采用正装的结构形式，模具结构紧凑，操作方便可靠，凸凹模采用硬质合金，可大大提高模具寿命，采 用弹性卸料，简化了模具的机构，降低了模具生产成本，可保证工件的精度及要求，生产效率高。但缺点是斜料力较小，可靠，安全性不如刚性斜料板。 2. 模具工作部分的尺寸计算 落料： 根据落料和冲孔的特点，落料件工作部位 尺寸取决于凹模尺寸，落料尺寸直径为 130mm 因为它是拉深毛坯无公差要求，只标注制造公差，材料 2mm 厚的 08F A 凹 + = （ A1-X ） +凹 查冲压手册表 2-5 ， 2-28， 2-30 可知： 0.30 ， x 0.5 凹 0.040 代入数值： D 凹 + = （ D-X ） +凹 =129.85 +0.040 凸模尺寸按凹模尺寸配制，保证双面间隙 d 凸 D 凹 -2Cmin =129.85-0.246 =129.604 河南科技大学毕业设计论文 28 查冲压手册表 2-23 ， 2-28 可知 ： Zmin 0.246 凸 0.030 凹 0.040 即 d 凹 129.604+0 .040 冲孔： 根据落料和冲孔的特点 ，冲孔尺寸取决于凸模尺寸，本制件冲孔直径为 11 +0.030 精度要求不是很高。 材料为 2 mm 厚的 08F A1 凸 - =（ A1+X ） -凸 查冲压手册表 2-5， 2-28 ,2-30 可知 :x=0.5 =0.16 =-0.020 代入数值 : A 凸 =(11+0.5 0.16)-0.020 =11.08-0.020 查冲压手册表 2-5， 2-28 可知 : Zmin=0.132 凹 =0.02 凹模尺寸按凸模配制 : d 凹 =11.08-0.132 =10.948+0.02 河南科技大学毕业设计论文 29 结 论 十三周的时间飞快的过去了，马上就要答辩了，然后就要毕业了，通过毕业设计对我来讲学到了好多东西，通过自己设计然后去工厂产观，从中领悟到很多知识，思维方式渐渐趋向成熟和全面，实际动手能力也迈入一个新的层次。同时，也拓宽了自己在模具行业中的视野。我真正的感到设计对学习的重要性。 通过本次设计，自身的能力确实有一定的提高，但在设计过程中凸现出来的种种问题，我也铭记于心，不足之处必将慢慢克服。我也深深的认识 到知识的重要性和学习的必 本设计的零件为一筒形状对称的拉伸件，在设计中主要涉及到拉深与冲裁工种冲压工艺，且这两种工艺是冲压工