毕业设计（论文）-筒盖冲压加工工艺规程及模具设计【全套图纸】.doc

设计 论文 专用纸 第1页 设计题目 筒盖冲压加工工艺规程及模具设设计题目 筒盖冲压加工工艺规程及模具设 计计 作者学校 作者学校 昆明理工大学 作者班级 作者班级 本科 2008 级机械工程及自动化专业 姓姓 名 名 导师单位 导师单位 昆明理工大学 导师姓名 导师姓名 导师职称 导师职称 副教授 设计 论文 专用纸 第2页 DESIGN THEME BARREHEAD OUT THE PROCESSING PROCEDURES AND DIE DESIGN AUTHOR S SCHOOL KUNMING UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY AUTHOR S CLASS MECHANISM2008 AUTHOR CUI LONG FEI TOTOR S UNIT KUNMING UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY TOTOR S NAME HE YOU YING TOTOR S TITLE ASSOCIATE PROFESSOR 设计 论文 专用纸 第3页 摘要 经过漫长的发展岁月 产品设计手段在不断地提高 不断进步 不断成熟 从 最早的手工绘图 到现在的广泛使用计算机辅助设计来进行产品的设计 并且以后 还会有更先进的设计手段出现 本次设计就主要应用了先进的制图软件 如 CAXA CAD Pro e 等 其次 现代模具产业是装备工业中一项技术密集 资本密集 高投入的产业 是加工设备产业中不可分割的一部分 模具工业的发展必须与国民 经济中的支柱产业相适应 如机械 汽车 电子 通讯 电器 石油化工 建筑 从支柱产业对模具的需求 我们可以看到模具工业有重要的地位 高精密 高复杂 性 高一致性 高生产力和低消费表明其他加工产品无法跟模具产品相比 在模具 设计中冲压工艺模具设计是一个非常重要的问题 本次设计主要是通过对圆筒形零件拉伸 胀形的工艺分析与计算 更深一步的 了解模具的组成和应用 并设计其成型过程中需要的模具 本设计采用对角导柱模 架 使用滑动导柱导套导向 关键词 冲压工艺 模具 圆筒形 拉伸 胀形 全套图纸 加全套图纸 加 153893706 设计 论文 专用纸 第4页 设计 论文 专用纸 第5页 Abstract After long years of development product design means has been constantly improving making progress continueing to mature From the earliest hand drawing and now the widespread use of computer aided design for product design and later there will appear a more advanced design tools The design on the main application of advanced graphics software such as CAXA CAD Pro e and so on Secondly the modern equipment industry in the mold industry is a technology intensive capital intensive high input of industry and it is an integral part of the processing equipment industry Mold industry and the national economy must adapt to the pillar industries such as machinery automobile electronics communications electronics petrochemical construction The mold from the pillar industry needs we can see the mold industry has an important position High precision high complexity high consistency high productivity and low consumption of other processed products that can not be compared with the mold In the die design of cold stamping die design is avery important issue The design mainly through the cylindrical part of the drawing bulging process analysis and calculation deeper understanding and application of the composition of the mold and molding process requires the design of its mold This design uses diagonal pillar die sets the use of sliding guide pins and bushings and orientation Key words cold pressing mold cylinder shaped stretching bu lging 设计 论文 专用纸 第1页 目目 录录 前前 言言 1 第一章第一章绪论绪论 2 1 11 1 冲压工艺的特点及应用冲压工艺的特点及应用 2 1 21 2 冲压工艺的基本工序及模具冲压工艺的基本工序及模具 3 1 31 3 冲压工艺技术的发展现状及方向冲压工艺技术的发展现状及方向 4 第二章 零件的工艺性分析第二章 零件的工艺性分析 9 2 12 1 对冲压件的工艺分析对冲压件的工艺分析 9 2 22 2 确定工艺方案确定工艺方案 10 2 2 12 2 1 判断直径为判断直径为 3434 的圆能否通过胀形成形的圆能否通过胀形成形 10 2 2 22 2 2 毛坯尺寸计算毛坯尺寸计算 13 2 2 32 2 3 计算拉深次数计算拉深次数 14 2 2 42 2 4 排样方式和利用率的计算排样方式和利用率的计算 15 2 2 52 2 5 板材的选用板材的选用 16 2 2 62 2 6 冲压工序性质和工序次数的选择冲压工序性质和工序次数的选择 16 第三章第三章 模具结构分析模具结构分析 21 3 13 1 确定模具的类型确定模具的类型 21 3 1 13 1 1 采用弹簧系统提供胀形力采用弹簧系统提供胀形力 21 3 1 23 1 2 采用橡皮提供胀形力采用橡皮提供胀形力 22 3 23 2 零件的定位方式零件的定位方式 23 3 33 3 卸料力及压边力的计算卸料力及压边力的计算 24 3 3 13 3 1 压边力的计算压边力的计算 25 3 3 23 3 2 推件力的计算推件力的计算 25 3 43 4 弹簧 橡皮的计算和选用弹簧 橡皮的计算和选用 25 3 4 13 4 1 弹簧的计算和选用弹簧的计算和选用 25 3 4 23 4 2 橡皮的计算和选用橡皮的计算和选用 26 3 53 5 模架的类型及精度模架的类型及精度 27 第四章第四章 冲压工艺及设计计算冲压工艺及设计计算 28 4 14 1 压力中心的计算压力中心的计算 28 4 24 2 冲裁力的计算冲裁力的计算 28 4 2 14 2 1 落料 冲孔冲裁力的计算落料 冲孔冲裁力的计算 28 4 2 24 2 2 胀形冲裁力的计算胀形冲裁力的计算 29 4 2 34 2 3 拉深冲裁力的计算拉深冲裁力的计算 30 4 34 3 压力机的选用和校核压力机的选用和校核 31 设计 论文 专用纸 第2页 4 3 14 3 1 压力机的选用压力机的选用 31 4 3 24 3 2 压力机的校核压力机的校核 31 第五章第五章 胀形拉深复合模的设计胀形拉深复合模的设计 34 5 15 1 凸凹模的形状设计凸凹模的形状设计 34 5 1 15 1 1 凸模形式凸模形式 34 5 1 25 1 2 确定凸模的长度确定凸模的长度 34 5 1 35 1 3 凸模的压应力校核凸模的压应力校核 35 5 25 2 凹模的结构尺寸凹模的结构尺寸 36 5 2 15 2 1 凹模的刃口形式凹模的刃口形式 36 5 2 25 2 2 凹模厚度的确定凹模厚度的确定 37 5 2 35 2 3 凹模的周边尺寸确定凹模的周边尺寸确定 37 5 35 3 冲裁间隙的计算冲裁间隙的计算 39 5 3 15 3 1 冲裁间隙冲裁间隙 39 5 3 25 3 2 凸 凹模间隙凸 凹模间隙 C C 39 5 45 4 凸凹模尺寸的计算凸凹模尺寸的计算 40 第六章第六章 模具零件的结构设计模具零件的结构设计 43 6 16 1 导柱和导套导柱和导套 43 6 26 2 上 下模座上 下模座 43 6 36 3 模柄模柄 46 结结 论论 48 总结体会总结体会 49 谢辞谢辞 50 参考文献 参考文献 51 附录一 附录一 52 附录二 附录二 64 设计 论文 专用纸 第1页 前前 言言 通过对这套模具的设计 把所学的专业知识和在工厂实习的实际经验结合起来 进行了一次全面的理论与实践的融合 本套模具采用复合模 复合模是指在压力机的一次行程内在模具的一个工位上完 成两道以上冲压工序的模具 是一种多工序冲压模 与单工序模相比 主要优点是 生产效率高 冲压件精度高 其的缺点是 模具结构复杂 不易制造 适用于 生产精度要求较高的软材料或薄板料冲压件 通过该次设计 首先进一步培养了独立工作和综合分析问题的能力 提高了解决 冲压工艺模具设计与制造以及冲压工艺生产过程中遇到问题的能力 同时进一步巩 固和加强了在学校四年来学到的专业和相关的知识 为今后在学习和实际工作中解 决问题打下良好的基础 设计 论文 专用纸 第2页 第一章第一章 绪论绪论 1 11 1 冲压工艺的特点及应用冲压工艺的特点及应用 冲压工艺是利用安装在冲压设备 主要是压力机 上的模具对材料施加压力 使材料的内部产生相应的内力 当内力的作用达到一定数值时 材料毛坯的某个部 分便产生与内力的作用性质相对应的变形 使其产生分离或塑性变形 从而获得所 需尺寸及形状的零件 冲压工艺通常是在常温下对材料进行冷变形加工 且主要采用板料来加工成所 需零件 所以也叫冲压工艺或板料冲压 冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方 法之一 隶属于材料成型工程术 冲压工艺与切削加工比较 具有生产率高 加工成本低 材料利用率高 产品 尺寸精度稳定 操作简单 容易实现机械化和自动化等优点 特别适合于大量生产 冲压工艺所使用的模具称为冲压模具 简称冲模 冲模是将材料 金属或非金 属 批量加工成所需冲件的专用工具 冲模在冲压中至关重要 没有符合要求的冲 模 批量冲压生产就难以进行 没有先进的冲模 先进的冲压工艺就无法实现 冲 压工艺与模具 冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素 只有它们相互结合才 能得出冲压件 冲压工艺加工所使用的模具一般具有专用性 有时一个复杂零件需要数套模具 才能加工成形 且模具制造的精度高 技术要求高 是技术密集形产品 所以 只 有在冲压件生产批量较大的情况下 冲压加工的优点才能充分体现 从而获得较好 的经济效益 在现代工业生产中 尤其是大批量生产中应用十分广泛 相当多的工业部门越 来越多地采用冲压法加工产品零部件 如汽车 农机 仪器 仪表 电子 航空 航天 家电及轻工等行业 在这些工业部门中 冲压件所占的比重都相当的大 少 则 60 以上 多则 90 以上 不少过去用锻造 铸造和切削加工方法制造的零件 现 设计 论文 专用纸 第3页 在大多数也被质量轻 刚度好的冲压件所代替 因此可以说 如果生产中不采用冲 压工艺 许多工业部门要提高生产效率和产品质量 降低生产成本 快速进行产品 更新换代等都是难以实现的 1 21 2 冲压工艺的基本工序及模具冲压工艺的基本工序及模具 由于冲压加工的零件种类繁多 各类零件的形状 尺寸和精度要求又各不相同 因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的 概括起来 可分为分离工序和成 形工序两大类 分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状 尺寸和 断面质量的冲压 俗称冲裁件 的工序 成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产 生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序 上述两类工序 按基本变形方式分离工序又可分为落料 冲孔和切割等 成形 工序则可分为弯曲 拉深 翻边 翻孔 胀形 扩口 缩口和旋压等 即基本工序 还包含有多种单一工序 在实际生产中 当冲压件的生产批量较大 尺寸较少而公差要求较小时 若用 分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求 这时在工艺上多采用集中的方 案 即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成 称为组合的方法不同 又可将其分为复合 级进和复合 级进三种组合方式 复合冲压 在压力机的一次工作行程中 在模具的同一工位上同时完成两种 或两种以上不同单一工序的一种组合方法式 级进冲压 在压力机上的一次工作行程中 按照一定的顺序在同一模具的不 同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式 复合 级进 在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序 冲模的结构类型也很多 通常按工序性质可分为冲裁模 弯曲模 拉深模和成 形模等 按工序的组合方式可分为单工序模 复合模和级进模等 但不论何种类型 的冲模 都可看成是由上模和下模两部分组成 上模被固定在压力机工作台或垫板 上 是冲模的固定部分 工作时 坯料在下模面上通过定位零件定位 压力机滑块 带动上模下压 在模具工作零件 即凸模 凹模 的作用下坯料便产生分离或塑性 设计 论文 专用纸 第4页 变形 从而获得所需形状与尺寸的冲件 上模回升时 模具的卸料与出件装置将冲 件或废料从凸 凹模上卸下或推 顶出来 以便进行下一次冲压循环 从 20 年代开始 金属制品 玩具和小五金等行业就使用冲床 压机等简易机械 设备及相应的模具加工产品的毛坯或某些零部件 其中有用于落料 冲孔的 刀口 模子 用于金属拉伸的 坞工模子 当时各厂使用的冲压设备功率不大 大多还 是手扳脚踏 模具加工除使用少量简陋的通用设备外 以手工为主 故而模具的精 度不高 损坏率大 直到 40 年代初 才出现水压机冷冲模具 50 年代公私合营后 由于增添了磨床 铣床和锯床等设备 又配上硬度计 外 径内径测定器和块规等 使冷冲模具的精度得以提高 随着产品生产大量使用冲压 机床 1960 1970 年 冷冲模具已从原来单冲落料 单冲孔模具发展为落料 冲孔 复合模 又由于冷冲模架标准件的出现 使模具设计结构形式多种 精度也由此提 高 同时 随着热处理技术的进步和检测手段的完善 冷冲模具使用寿命提高 5 7 倍 这一时期 还由于成型磨削 电脉冲和线切割机等机床相继使用 又采用硬质 合金为模具材料 冷冲模具的制作工艺有了新的发展 硬质合金冷冲模具的使用寿命从原来 3 5 万次跃增到 150 万次以上 由于设计 人员改进制模工艺 具有自动送料 自动理片和接料装置的复合模具大量问世 靠 模铣床引进后 用石膏 木模或实物即可翻制出相同形状的模芯 给制作复合拉深 模具提供了方便 确保了精度 70 年代以后 使用斜度线切割机加工冷冲模具 其凸模 冲头 和凹模可先淬 火处理再切割装配 取代了原来冷冲模具制作 热处理 装配 变形修正的繁琐工 艺 模具的光洁度也相应提高一个等级 精度可达到 0 01 毫米 后来各专业模具厂 模具车间小组已广泛使用线切割机加工制作冷冲模具 1 31 3 冲压工艺技术的发展现状及方向冲压工艺技术的发展现状及方向 随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展 许多新技术 新工艺 新设 备 新材料不断涌现 因而促进了冲压技术的不断革新和发展 其主要表现和发展 方向如下 设计 论文 专用纸 第5页 1 冲压成形理论及冲压工艺方面 冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础 目前 国内外对冲压成形理论的 研究非常重视 在材料冲压性能研究 冲压成形过程应力应变分析 板料变形规律 研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展 特别是随着计 算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善 近年来国内外已开始应用塑性 成形过程的计算机模拟技术 即利用有限元 FEM 等有值分析方法模拟金属的塑性 成形过程 根据分析结果 设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现 的质量问题 并通过在计算机上选择修改相关参数 可实现工艺及模具的优化设计 这样既节省了昂贵的试模费用 也缩短了制模具周期 研究推广能提高生产率及产品质量 降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种 压新工艺 也是冲压技术的发展方向之一 目前 国内外相继涌现出精密冲压工艺 软模成形工艺 高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密 高效 经济的冲压 新工艺 其中 精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法 它扩大了冲压加工范围 目前精密冲裁加工零件的厚度可达 25mm 精度可达 IT16 17 级 用液体 橡胶 聚 氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺 能加工出用普通加工方法难以加工的材 料和复杂形状的零件 在特定生产条件下具有明显的经济效果 采用爆炸等高能效 成形方法对于加工各种尺寸在 形状复杂 批量小 强度高和精度要求较高的板料 零件 具有很重要的实用意义 利用金属材料的超塑性进行超塑成形 可以用一次 成形代替多道普通的冲压成形工序 这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出 的优越性 无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面 成形的一种先进技术 我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设 备 解决了多点压机成形法 从而可随意改变变形路径与受力状态 提高了材料的 成形极限 同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力 实现无回弹成形 无模 多点成形系统以 CAD CAM CAE 技术为主要手段 能快速经济地实现三维曲面的自动 化成形 2 冲模是实现冲压生产的基本条件 设计 论文 专用纸 第6页 在冲模的设计制造上 目前正朝着以下两方面发展 一方面 为了适应高速 自动 精密 安全等大批量现代生产的需要 冲模正向高效率 高精度 高寿命及多工位 多功能方向发展 与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术 各种高效 精密 数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具 CAD CAM 技术也在迅速发展 另一 方面 为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要 锌基合金冲模 聚氨酯 橡胶冲模 薄板冲模 钢带冲模 组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了 迅速发展 精密 高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代 冲模的技术水平 目前 50 个工位以上的级进模进距精度可达到 2 微米 多功能级 进模不仅可以完成冲压全过程 还可完成焊接 装配等工序 我国已能自行设计制 造出达到国际水平的精度达 2 5 微米 进距精度 2 3 微米 总寿命达 1 亿次 我国主要汽车模具企业 已能生产成套轿车覆盖件模具 在设计制造方法 手段方 面已基本达到了国际水平 但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平 模具结 构 功能方面也接近国际水平 但在制造质量 精度 制造周期和成本方面与国外 相比还存在一定差距 模具制造技术现代化是模具工业发展的基础 计算机技术 信息技术 自动化 技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透 交叉 融合形成了现代模具制造技 术 其中高速铣削加工 电火花铣削加工 慢走丝切割加工 精密磨削及抛光技术 数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平 高速铣削加工不但具有加工速度高以 及良好的加工精度和表面质量 主轴转速一般为 15000 40000r min 加工精度一 般可达 10 微米 最好的表面粗糙度 Ra 1 微米 而且与传统切削加工相比具有温 升低 工件只升高 3 摄氏度 切削力小 因而可加工热敏材料和刚性差的零件 合 理选择刀具和切削用量还可实现硬材料 60HRC 加工 电火花铣削加工 又称电火 花创成加工 是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工 像数控铣一样 因此不再需要制造昂贵的成形电极 如日本三菱公司生产的 EDSCAN8E 电火花铣削加 工机床 配置有电极损耗自动补偿系统 CAD CAM 集成系统 在线自动测量系统和 设计 论文 专用纸 第7页 动态仿真系统 体现了当今电火花加工机床的技术水平 慢走丝线切割技术的发展 水平已相当高 功能也相当完善 自动化程度已达到无人看管运行的程度 目前切 割速度已达到 300mm min 加工精度可达 1 5 微米 表面粗糙度达 Ra 01 0 2 微 2 米 精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床 数控光学曲线磨床 数控连续轨迹坐 标磨床及自动抛光等先进设备和技术 模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发 展 现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外 其良好的温度补偿装 置 可靠的抗振保护能力 严密的除尘措施及简单操作步骤 使得现场自动化检测 成为可能 此外 激光快速成形技术 RPM 与树脂浇注技术在快速经济制模技术中 得到了成功的应用 利用 RPM 技术快速成形三维原型后 通过陶瓷精铸 电弧涂喷 消失模 熔模等技术可快速制造各种成形模 如清华大学开发研制的 M RPMS 型 多功能快速原型制造系统 是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺 分层实体制造 SSM 和熔融挤压成形 MEM 的系统 它基于 模块化技术集成 之 概念而设计和制造 具有较好的价格性能比 一汽模具制造公司在以 CAD CAM 加工 的主模型为基础 采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产 轿车试制和小批量生产开辟了新的途径 3 冲压设备和冲压生产自动化方面 性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件 高精度 高寿命 高效率的冲模需要高精度 高自动化的冲压设备相匹配 为了满足大批量高速生产 的需要 目前冲压设备也由单工位 单功能 低速压力机朝着多工位 多功能 高 速和数控方向发展 加之机械乃至机器人的大量使用 使冲压生产效率得到大幅度 提高 各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用 如在数控四边折弯 机中送入板料毛坯后 在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲 从而大幅度提 高精度和生产率 在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时 一分钟可冲几百片 并能自动叠成定 转子铁芯 生产效率比普通压力机提高几十倍 材料利用率高达 97 公称压力为 250KN 的高速压力机的滑块行程次数已达 2000 次 min 以上 在多 功能压力机方面 日本田公司生产的 2000KN 冲压中心 采用 CNC 控制 只需 5min 设计 论文 专用纸 第8页 时间就可完成自动换模 换料和调整工艺参数等工作 美国惠特尼公司生产的 CNC 金属板材加工中心 在相同的时间内 加工冲压件的数量为普通压力机的 4 10 倍 并能进行冲孔 分段冲裁 弯曲和拉深等多种作业 近年来 为了适应市场的激烈竞争 对产品质量的要求越来越高 且其更新换 代的周期大为缩短 冲压生产为适应这一新的要求 开发了多种适合不同批量生产 的工艺 设备和模具 其中 无需设计专用模具 性能先进的转塔数控多工位压力 机 激光切割和成形机 CNC 万能折弯机等新设备已投入使用 特别是近几年来在 国外已经发展起来 国内亦开始使用的冲压柔性制造单元 FMC 和冲压柔性制造系 统 FMS 代表了冲压生产新的发展趋势 FMS 系统以数控冲压设备为主体 包括板 料 模具 冲压件分类存放系统 自动上料与下料系统 生产过程完全由计算机控 制 车间实现 24 小时无人控制生产 同时 根据不同使用要求 可以完成各种冲压 工序 甚至焊接 装配等工序 更换新产品方便迅速 冲压件精度也高 4 冲压标准化及专业化生产方面 模具的标准化及专业化生产 已得到模具行业和广泛重视 因为冲模属单件小 批量生产 冲模零件既具的一定的复杂性和精密性 又具有一定的结构典型性 因 此 只有实现了冲模的标准化 才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化 商品化 从而降低模具的成本 提高模具的质量和缩短制造周期 目前 国外先进工业国家 模具标准化生产程度已达 70 80 模具厂只需设计制造工作零件 大部分模具零 件均从标准件厂购买 使生产率大幅度提高 模具制造厂专业化程度越不定期越高 分工越来越细 如目前有模架厂 顶杆厂 热处理厂等 甚至某些模具厂仅专业化 制造某类产品的冲裁模或弯曲模 这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短 我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展 除反映在标准件专业化生产厂 家有较多增加外 标准件品种也有扩展 精度亦有提高 但总体情况还满足不了模 具工业发展的要求 主要体现在标准化程度还不高 一般在 40 以下 标准件的品 种和规格较少 大多数标准件厂家未形成规模化生产 标准件质量也还存在较多问 题 另外 标准件生产的销售 供货 服务等都还有待于进一步提高 设计 论文 专用纸 第9页 设计 论文 专用纸 第10页 第二章 零件的工艺性第二章 零件的工艺性分析分析 零件图如下 冲压件图冲压件图 冲压件技术要求 1 材料 08F 08F 含碳量为万分之八的沸腾钢 刚强度 硬度很低而塑性 韧性极高 具有良好冷变形和焊接性 正火后切削加工 上可退火后导磁率较高 剩磁较少 但淬透性 淬硬性极低 故冷加工时 应采用 消除应力热处理 水韧处理防止冷加工断裂 2 料厚 1 0mm 3 生产批量 大批量 4 未注公差 IT14 2 12 1 对冲压件的工艺分析对冲压件的工艺分析 1 冲压件形状和尺寸 该零件结构对称 为阶梯状圆筒形 尺寸精度 各处圆角均符合拉深工艺要求 可 以用冲压成形 设计 论文 专用纸 第11页 2 冲压件精度 冲压件精度与模具结构形式及其制造精度等因素有关 由表 7 3 和表 7 10 表 7 11 知 取所能达到的经济精度为 IT13 3 生产批量 据介绍 模具制造费用很高 约占冲压件总成本的 10 30 因此 只要大批量生 产条件下 冲压加工才能取得明显的经济效益 本次的设计为大批量生产 可以用 冲压加工 综合考虑 该零件可用冲压方法生产 2 22 2 确定工艺方案确定工艺方案 2 2 12 2 1 判断直径为判断直径为 3434 的圆能否通过胀形成形的圆能否通过胀形成形 1 由 冲压工艺学 5 1 知 满足 p L L0 L0 0 70 0 75 则可以通过一次胀形成形 p 许用断面变形程度 L0 变形区横截面的原始长度 L 成型后加强筋断面的曲线轮廓长度 材料延伸率 许用 32 L0 34 15 2 9 5 L 9 5 3 2 15 5 p L L0 L0 0 6316 0 70 0 75 0 224 0 24 故 p 0 70 0 75 所以不能一次胀形成功 2 考虑通过二次胀形是否可以完成成形 设计 论文 专用纸 第12页 将一次胀形到可承受的极限尺寸 最大高度为 1 2 2 t 2 距离成形尺寸高度差 1mm 完全在二次胀形许可的范围内 故二次胀形后可以获得要求尺寸 所以直径为 34 的圆可以通过胀形成形 但需要两次胀形工序 3 两次胀形中需要注意的问题 两次胀形工序间需加入整形工序 以确保零件的尺寸精度 为避免工序较多 可以将拉深和二次胀形两道工序合并 由于两次胀形在不同的模具上 所以需要考虑二次胀形工件的定位的问题 同时怎样确保胀形时其周边为强区 拉深时其周边又为弱区也是一个问题 在老师指导和自己的思考下 决定通过构建一个变形减轻孔来解决以上两个 问题 4 变形减轻孔 4 设计 论文 专用纸 第13页 作用一 定位 考虑到胀形需要二次工序而成 两道工序所用的模具尺寸有所不同 所以在一 次胀形后所获得的具有一定尺寸的零件在下次加工时的定位是一个很大的问题 不 能简简单单的靠凹槽定位 关键的是需要一个准确的定位结构 以防零件侧滑 我 们可以看到成形零件中间有一个 6 2 的孔 可利用此孔做相关构造进行精准定位 可设计一顶杆与弹簧相连接 利用弹簧的伸缩性 开模时弹簧恢复原长 顶杆 伸出 把一次胀形件通过中间孔套在顶杆上 以此精确定位 在合模时模具压顶杆 弹簧收缩 设计 论文 专用纸 第14页 作用二 变形减轻 我们知道胀形利用模具强迫板料厚度减小和表面积增大 以获取零件几何形状 的冲压方法 但这种方法是建立在具有强大胀形力的基础上的 被压边圈压死 是 一种理想情况 可实际上力达不到那么大的话 胀形部分的两边是会收缩的 所以 利用来定位的孔不能钻到成型尺寸 以防止毛坯的收缩 孔被拉大 定位孔应小于 成形尺寸如 4 除了定位的作用外还要承受胀形使毛坯收缩的影响 起到变形减 轻的作用 最后胀形拉深等各工序完成后 在钻到要求尺寸 6 2 设计 论文 专用纸 第15页 2 2 22 2 2 毛坯尺寸计算毛坯尺寸计算 由上图知 设计 论文 专用纸 第16页 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 956 111 3 14 5 58 63 50 55 5 222 1 8663 10 6 5 2 22913 1 6355 4 2 25223 1 8655 15 5 2 1 86 1 42 5 2 1 2 86 10 41 5 2 1 636 5 34 75 2 lh lr l l l l l x xr x x 余量 其中 r R 5 6 7 1 1223344556677 1 63 1 32 2 1 554 29 5 2 1 55 1 28 2 1 55213 5 2 7 11665 3425108 x x x Dl xl xl xl xl xl xl xmm 2 2 32 2 3 计算拉深次数计算拉深次数 据 冲压工艺学 公式 4 54 得 设计 论文 专用纸 第17页 22 1 1 1 222 1 1 1 1 1 2 2 2 84 4 51000 93 0 55 0 5559 4 5 108 59 4 10 2 3 14 5 59 4 10 8 104 59 4 5 116642440 36 1551 16800 1188237 6 8060 48237 6 33 934 drr drrd hr d m D t D m dD r h h h h h d D 查表知 34 0 618 55 1000 93 4 131 n t D 查表知 拉深次数为 2 2 42 2 4 排样方式和利用率的计算排样方式和利用率的计算 设计 论文 专用纸 第18页 1 1 2 22 0 0 2 110 8 1 0 2110 22218 8 2406 8 218312 48 4 18312 48 100 100 76 9 2406 8 76 9 aa BDamm LaaDmm ABLmm ADmm A A 查 冲压工艺学 表得 则利用率为 2 2 52 2 5 板材的选用板材的选用 通过查阅资料选用冷轧钢板为的钢板600 1200 2 2 62 2 6 冲压工序性质和工序次数的选择冲压工序性质和工序次数的选择 方案 1 1 下料 2 胀形 3 阶梯拉深 4 冲孔 5 整形 6 切边 方案 2 1 下料 2 落料 冲孔 3 胀形 4 阶梯拉深 5 整形 6 切边 设计 论文 专用纸 第19页 方案 3 1 下料 2 落料 一次胀形 3 退火 4 冲孔 4 5 阶梯拉深 二次胀形 6 整形 冲孔 7 切边 方案 4 1 下料 2 落料 阶梯拉深 3 胀形 4 冲孔 5 整形 6 切边 方案 1 可以简化模具 提高模具寿命 操作也相对方便 但工艺相对较多 方案 2 该方案是上一届同学所选用的工艺方案 减少了一道工艺 模具结构也相对 简单 有利益降低冲裁力和提高模具寿命 但是会出现两个很严重的问题 其一由 于先冲孔后胀形所以无法保证在胀形过程中孔不变形 其二在胀形 拉深过程中定 位会是一个很麻烦的问题 方案 3 工艺较多 需多套模具 但模具结构简单 操作方便 有利益提高模具寿命 和降低冲裁力 而且在两次胀形之间冲一个 4 的变形减轻孔 以保证二次胀形的 定位和防止毛坯的收缩 之后整形冲标准孔 最后切边 整体来说方案 3 最合理 方案 4 工艺也相对较少 但落料和阶梯拉深一套模具完成 由于零件复杂 增加了 模具的设计难度和制造成本 以后工序定位是一个比较大的问题 通过以上四种方案比较 可以看出 在一定生产批量条件下 方案 3 能够提高 模具寿命 降低冲裁力 模具结构也简单 故选用方案 3 比较合理 依照方案 3 可制作出零件的加工工艺卡片如下 设计 论文 专用纸 第20页 工艺卡片工艺卡片 零 件 名 称 筒盖图 号 材料 牌号 及规 格 08F生产批号大批量 毛 坯 尺 寸 D 10 8mm 利 用 率 76 9 条料 尺寸 600 1200 1 每毛坯制 件数 25 昆明理工大 学 应用技术学 院 专 业 机械工程 及自动化 年 级 2008 级 姓 名 崔珑菲 学 号 20081151 7247 排 样 图 工 序 号 工 序 名 称 工序内容设备工艺 装备 工序简图 1下 料 按设计毛坯 体积下料 剪板 机 Q11 1000 设计 论文 专用纸 第21页 2 落 料 及 一 次 胀 形 落料 和并108 进行一次胀 形 压力 机 J11 16 落料 胀形 复合 模 3 退 火 消除残余内 应力 改善 切削加工性 能 4 冲 孔 那要求冲一 个 4 的孔 压力 机 J11 5 冲孔 模 5 阶 梯 拉 深 二 次 胀 形 按要求进行 阶梯拉深成 形 同时进行二 次胀形 压力 机 JA21 35 拉伸 胀形 复合 模 6 整 形 及 冲 孔 据零件图尺 寸整形并冲 一个 6 2 的孔 压力 机 冲孔 模 设计 论文 专用纸 第22页 7 切 边 按要求切边 指 导 教 师 何 幼 瑛 日 期 评阅 人 日期第 页共 页 第三章第三章 模具结构分析模具结构分析 3 13 1 确定模具的类型确定模具的类型 通过上述确定的方案 需选用落料模 拉深模 冲孔模等 本次设计由于时间 紧张 以及工作量大 难度偏高 故只设计一套模具 即 拉深 二次胀形的复合 模 本次设计时胀形不易控制 即胀形时要确保胀形区域周边为强区 当拉深时又 得保证其周边为弱区 以便拉深 为此 老师提出过好几个解结方案 典型的有 3 1 13 1 1 采用弹簧系统提供胀形力采用弹簧系统提供胀形力 如 3 2 图所示 弹簧套在顶杆上 当胀形开始时 弹簧系统开始工作 弹簧压 缩 通过顶杆死死压住工件 以克服胀形力 保证胀形凸模不向下运动 直至胀形 结束 当胀形结束时 开模状态弹簧要恢复原长 通过顶杆产生一个卸料力 此时 如果成形件随凹模一起向上运动 则可以很容易完成卸料工作 如此反复通过弹簧 提供胀形力 值得一提的是此结构顶杆与弹簧间加一垫片 通过垫片调节弹簧力 垫片的制 作非常简单方便 所以非常适合大批量长时间的生产加工 设计 论文 专用纸 第23页 设计 论文 专用纸 第24页 3 1 23 1 2 采用橡皮提供胀形力采用橡皮提供胀形力 如 3 4 图所示 由橡皮来提供力 胀形时 橡皮已经预紧 并且经过计算 橡 皮的预紧力大于胀形力 这样 就保证胀形能够进行 同时 还可以通过保护罩上 的窗口来调节螺母 从而调节预紧力的大小 具体见图 3 1 设计 论文 专用纸 第25页 上述两个方案虽然都能提供胀形力 但经过分析 发现法一没有法二好 原因有 1 法二的橡皮系统不易在模具安装 给工作人员带来不便 2 法二和法一相比 成本较高 不经济 3 法一通过垫片容易控制弹簧力的大小 方便调节 4 法一操作简单 不复杂等 故选择法一较好 设计 论文 专用纸 第26页 3 23 2 零件的定位方式零件的定位方式 冲裁时考虑到零件大批量生产 安排生产可采用手工送料方式能够达到批量生 产 且能降低模具成本 因此采用手工送料方式 零件尺寸不算大 厚度较薄 为保证毛胚的精度及较好的定位 可采用定位杆 定位 为降低模具复杂程度 落料废料从凹模内直接落下 采用定位杆定位如下图所示 设计 论文 专用纸 第27页 上图定位杆不仅用来定位 同时还起到限位的作用 当拉深时 由于拉深力很 大 可能会使压边力过大 致使拉深时困难 有了上图的定位杆 定位杆与弹簧配 合 拉伸开始 凸模下行 压边圈对毛坯的作用力增大 便会被定位杆顶住 弹簧 压缩 一部分压力被定位杆承担 这样就能保证压边力不会太大 使拉深顺利完成 3 33 3 卸料力及压边力的计算卸料力及压边力的计算 本套模具主要用于完成胀形及拉深工序 工作时靠压料板压住毛胚 顶出时靠弹性 元件橡皮提供的力使零件顶出 设计 论文 专用纸 第28页 一般情况下 冲裁件从板料切下以后 径向因弹性变形而扩张 板料上的孔则 沿径向发生弹性收缩 同时 冲下的零件与余料还要力图恢复弹性穹弯 这两种弹 性恢复的结果 会使落料梗塞在凹模内 而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上 从 凸模上将零件或废料卸下来所需的力称卸料力 影响卸料力的主要因素有材料的机械性能 材料厚度 模具间隙 零件形状尺 寸 以及润滑情况等 3 3 13 3 1 压边力的计算压边力的计算 22 1 22 2 4 445 12 5 3 02 5 3 14 108 86 10 2 54804 2 4 QDdrq qq QN 凹 查表 知取 3 3 23 3 2 推件力的计算推件力的计算 推件力等于胀形力 即 12FFKN 胀推 3 43 4 弹簧 橡皮的计算和选用弹簧 橡皮的计算和选用 3 4 13 4 1 弹簧的计算和选用弹簧的计算和选用 如图所示 有四个相同的结构均匀分布在工件上方 要求弹簧能够保证胀形时 胀形凸模基本不动 即预紧力 F F胀形 设计 论文 专用纸 第29页 选用的弹簧具体参数如下 D 17mm d 3 0mm t 4 8mm 允许负荷 F 378N 每圈压缩距离 f 1 3mm 压缩量约 8mm 所以产生的力为 378 8 4 12 096KN 12KN F胀 3 4 23 4 2 橡皮的计算和选用橡皮的计算和选用 0 25 0 3 3 5 4 0 0 1 0 15 0 35 0 45 25 0 15 0 4 250 15 0 4 100 120 25 0 4 120 4825 23 23 19 120 SH HS SH SH SSS Smm SHSH HH HmmHmm S Smm S H 工作 自由工作 自由 预自由 总自由 预总工作 预自由总自由工作 自由自由 自由自由 预 预 预 自由 故有 取 预压缩量 查阅冲压工艺学图8 75得 P 1M pa KNNF mmDD KNmmFd P F dD dDA PAF 4 12 6 124111 33130 4 14 3 13078 127 101 12 27 1 33 1233 27 1 4 22 3 2 2 22 取 设计 论文 专用纸 第30页 校核 顶件力 F顶 K2F 查表 2 10 1 K2 0 08 F顶 0 08 8191 6 655 3N 12411 6N 即顶件力满足 属于 0 5 1 5 之间 故橡胶可以正常工作 6154 0 130 80 2 D h 3 53 5 模架的类型及精度模架的类型及精度 由于零件材料较小 尺寸较小 考虑零件精度要求不是很高 冲裁间隙较小 因此采用导向平稳的对角导柱模架 设计 论文 专用纸 第31页 第四章第四章 冲压工艺及设计计算冲压工艺及设计计算 4 14 1 压力中心的计算压力中心的计算 冲裁是的合力作用点既压力中心 模具压力中心应与压力机滑块中心一致 如 果不一致 冲压时会产生偏裁 导致模具以及压力机滑块与导轨的急剧磨损 降低 模具和压力机的使用寿命 所以在在各种加工冲压中必须确定模具的压力中心 利用平行力系的合力作用点的解析方法 确定压力中心 由于本次所设计的零 件为圆筒形对称零件 故其压力中心就在零件的中心 无需再作计算 4 24 2 冲裁力的计算冲裁力的计算 计算冲裁力的目的是为了合理地选用冲压机和设计模具 冲压机的吨位必须大 于所计算的冲裁力 以适应冲裁的要求 考虑到模具刃口的磨损 凸 凹模具间隙的波动 材料机械性能的变化 材料 厚度偏差等因素 时间所需冲裁力还需增加 30 既 F1 3Lt 其中 L 为加强筋周长 t 为材料的厚度 4 2 14 2 1 落料 冲孔落料 冲孔冲裁力计算冲裁力计算 1 3 108 23 142339 12 2 1 220 310 280 123439 68 a Flt lrmm tmm Mpa FN 落 落 平刃口冲裁 取 设计 论文 专用纸 第32页 1 1 1 3 4 22 3 1412 56 2 4571 84 0 055 4 0 055 123439 68 27156 7 123439 68 27156 7 4571 8 b lt lrmm FN c FnK F N d FN FN F 冲 冲 推落 推 落推冲 冲孔力 F 推件力 设同时梗塞在凹模内的零件数n 4 查表2 10得 K 故 F 选用冲压设备 本工序落料力 123439 7 12156 74571 8 155168 2155 16011 16 N FFFF NKN KNJ 总落推冲 因此 工序所需的总压力 故选用的压力机 型号为 4 2 24 2 2 胀形胀形冲裁力计算冲裁力计算 0 7 1 0 7 2 34 15 9 5 2 2 3 14 9 559 66 1 280 390 300 b bb KK LR R Lmm tmm MpaMpa F KLt 取 取 设计 论文 专用纸 第33页 2 22 0 7 59 66 1 30012528 612 200 300 250 3 14 17907 46 226865 FNKN FKAt KK Ar FN 校 校 取 故可选用公称压力为50KN 的压力机 型号为J11 5 4 2 34 2 3 拉深拉深冲裁力计算冲裁力计算 1 11 1 1 1001000 93 108 420 55 432 0 2 5 280 390 350 1 4530 40 0 8 0 4 3 14 86 1 35037805 6 b bb t D m PMpa MpaMpa Km PN 查表知 查表知 单位压力为 故需要采用压边圈 又P K d 取 查表知 设计 论文 专用纸 第34页 22 2 33 3 123 22 1 22 0 55 0 73 0 55 3 14 63 1 35038080 35 0 65 0 87 0 65 3 14 55 1 35030222 5 106108 45106 444 2 4 4452 5 3 02 5 3 14 108 86 10 4 Km PN Km PN PPPPKN Ddrq qq Q 凹 同理得 压边力计算 查表知 Q