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动片零件冲压成形工艺及模具设计 摘要:本设计为动片落料拉伸级进模设计。通过对该零件模具的设计，进一步加强了设计者冲压模设计的基础知识，为设计更复杂的冲压模具做好了铺垫和吸取了更深刻的经验。本设计运用冲压成形工艺及模具设计的基础知识，首先分析了冲压件的外形及用处性能要求，为选取模具的类型做好了准备；然后计算了冲压力，便于选取压力机；最后计算了制件的压力中心，确定模具的设计参数、设计要点及推出装置的选取。设计级进模，首先要设计条件排样图。动片零件的形状简单。由于零件外形尺寸为自由尺寸对精度要求不高，为了提高材料的利用率减少冲裁力，虽然这时会使零件外形尺寸公差等级降低但是经过筹兼顾，全面考虑。这里我们采用少废料排样。凹模采用整体式凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时要依据计算压力中心与模柄中心重合。关键词:级进模 、少废料排样 、下出料方式、弹性挡料销 、压料板 Moving piece parts of The Stamping Die Design Abstract: The move is designed to stretch film blanking Progressive Die Design. Parts of the mold through the design, designers have further strengthened the basis for stamping die design knowledge, for the design of more complex stamping die to do a good job of paving the way and draw a more profound experience. The design and use of stamping die design of the basic knowledge ,first of stamping parts of the appearance and usefulness of performance requirements. To select the type of mold prepared for the Die Design design,Chong then calculate the pressure for selecting press,the final calculation of the pressure on the central parts, the design parameters established mold, design elements and the introduction of the selected devices。 Progressive Die Design, first of all conditions to design the layout plan. Moving parts of the shape of a simple film. Dimension as a result of the free parts of the accuracy of modest size, in order to enhance the utilization of materials to reduce the blanking force, although this dimension tolerance parts will reduce the level of financing, however, after both, taken as a whole. Here we used nesting less waste. Die using integrated die, blanking the die-adopted WEDM processing, for die-shelf in the position should be calculated based on pressure center and center-stalk coincidence.Keywords: Progressive die,little nesting materials, the materials under way pin block material, discharge board2机 械 加 工 工 序 卡 工序名称粗铣工序号02零件名称凹模板零件号00-21零件重量同时加工零件数1材 料毛 坯牌 号硬 度型 号重 量Cr12MoV60HRC设 备夹 具名 称辅 助工 具名 称型 号铣床虎钳游标卡尺安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走刀长度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时一次1铣上平面35立铣刀游标卡尺0.521mm200mm/ min1800r/min一次1铣下平面35立铣刀游标卡尺0.521mm200/ min1800r/min一次2铣两端面20立铣刀游标卡尺0.511mm60/ min1000r/mi一次2铣两端面20立铣刀游标卡尺0.511mm60/ min1000r/mi设 计 者王飞指 导 教 师于智宏共 1 页第 1 页1.绪论 冲压是使板料经分离或成形而得到的加工方法。冲压利用冲压模具对板料进行加工。常温下进行的板料冲压加工称为冷冲压。大学三年的学习即将结束，毕业设计是在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习其中最后一个实践环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。在学校的近三年学习中，已完成了模具专业教学计划中所要求的理论课程。在毕业前夕，通过毕业设计的实践环节，进行已学知识的全面总结和应用，提高综合能力的培训及扩大模具领域的新知识。毕业设计其目的在于巩固所学知识，熟悉有关资料，树立正确的设计思想，掌握设计方法，培养实际工作能力。通过设计，使我在工艺性分析、工艺方案论证、工艺计算、零件结构设计、编写技术文件和阅读技术文献等方面受到一次综合训练。毕业设计要达到的具体要求是：1.系统总结，巩固过去所学的基础知识和专业课知识。2.运用所学知识解决模具技术领域内的实际工程问题，以此进行综合知识的训练。3.通过某项具体工程设计和实验研究，达到多种综合能力的培养，掌握设计和科研的基本过程和基本方法。4.提高和运用与工程技术有关的人文科学，价值工程和技术经济的综合知识。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的变化，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的发展。浙江宁波和黄岩地区的模具之乡；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。近年来，随着我国经济的腾飞和产品制造业的蓬勃发展，模具制造业也相应进入了高速发展的时期。据中国模具工业协会统计，1995年我国模具工业总产值约为145亿，而2003年已达450亿左右，年均增长14%。另据统计，我国现有模具生产厂点已超过20000家，从业人员有60万人，模具年产值在一亿以上的企业已达十多家。可以预见，我国经济的高速发展将对模具提出更为大量、更为迫切的需求，特别需要发展大型、精密、复杂、长寿命的模具。同时要求模具设计、制造和生产周期达到全新的水平。我国模具制造业面临着发展的机遇，无疑也面临着更大的挑战。我做的是冷冲压模具设计，冷冲压是利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得需要零件（俗称冲压件或冲件）的一种压力加工方法。因为它通常是在室温下进行加工，所以称为冷冲压。冷冲压与其他加工方法相比，具有独到的特点，所以在工业生产中，尤其在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冷冲压加工产品零部件，如汽车、拖拉机、电器、仪表、电子、国防以及日用品等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重相当大。不少过去有铸造、锻造、切削加工方法制造的零件，现在已经被质量轻、刚度好的冲压件所代替。通过冲压加工制造，大大提高了生产效率，降低了成本。可以说如果在生产中不广泛采用冲压工艺，许多工业部门的产品要提高生产率，提高质量，降低成本，进行产品的更新换代是难以实现的。在大学三年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我们进行了大量的实习。经过在新飞电器有限公司、洛阳中国一拖的生产实习，我对于模具特别是冲压模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识，而对于模具的制造工艺更是有了零的突破。在指导老师的协助下和在工厂师傅的讲解下，同时在现场查阅了很多相关资料并亲手拆装了一些典型的模具实体，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍，设计中，充分利用和查阅各种资料，并与同学进行充分讨论，尽了最大努力做毕业设计。在设计的过程中，虽然有一定的困难，但在指导老师的细心指导、同学间的讨论和自己的努力下，自信会完满的完成毕业设计任务。由于我的水平有限，而且缺乏经验，设计中难免会出现疏漏和不妥之处，敬请各位老师指正。1.1冷冲压在工业生产中的地位模具是大批生产同形产品的工具，是工业生产的主要工艺装备。模具工业是国民经济的基础工业。模具可保证冲压产品的尺寸精度。使产品质量稳定，而在加工中不破坏产品表面。用模具生产零部件可以采用冶金厂大量生产的廉价的轧制刚板、刚带为坏料，且在生产中不需加热，具有生产效率高质量好重量轻、成本低且节约能源和原材料等一系列优点，是其它加工方法所不能比拟的。使用模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代制造工业的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展。.目前，工业生产中普遍采用模具成形工艺方法，以提高产品的生产率和质量。一般压力机加工，一台普通压力机设备每分钟可生产零件几件到几十件，高速压力机的生产率已达到每分钟数百件甚至上千件。据不完全统计，飞机汽车拖拉机电机电器仪器仪表等产品，60%左右的零件是用模具加工出来的；而自行车手表洗衣机电冰箱及电风扇等轻工产品，90%左右的零件是用模具加工出来的；至于日用五金，餐具等物品的大批量生产基本上完全靠模具来进行。显而易见，模具作为一种专用的工艺装备，在生产中决定性作用和重要地位逐渐为人们所共识。1.2国内模具的现状和发展趋势1.2.1国内模具的现状我国模具近年来发展很快，据不完全统计，2003年我国模具生产厂点约有2万多家，从业人员约50多万人，2004年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满，2004年模具产值530亿元。进口模具18.13亿 美元，出口模具4.91亿美元，分别比2003年增长18%、32.4%和45.9%。进出口之比2004年为3.69:1，进出口相抵后的进净口达13.2亿美元，为净进口量较大的国家。在2万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过亿元的模具企业只有20多家，中型企业几十家，其余都是小型企业。 近年来， 模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；专业模具厂数量增加，能力提高较快；三资及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等。虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足:第一，体制不顺，基础薄弱。 “三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。 第二，开发能力较差，经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元，国外模具工业发达国家大多是1520万美元，有的高达2530万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。 第三，工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。第四，专业化、标准化、商品化的程度低、协作差 由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占45%左右，其馀为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。 第五，模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。1.2.2国内模具的发展趋势巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面: 1） 模具日趋大型化； 2）在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术； 3）模具扫描及数字化系统； 4）在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术； 5）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率； 6）发展优质模具材料和先进的表面处理技术； 7）模具的精度将越来越高； 8）模具研磨抛光将自动化、智能化； 9）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程； 10）开发新的成形工艺和模具。1.3国外模具的现状和发展趋势模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为600650亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。 国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%以上；国外模具企业的组织形式是大而专、大而精。2004年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织-德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约5000家。2003年德国模具产值达48亿欧元。其中（VDMA）会员模具企业有90家，这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%，可见其规模效益。 随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高故人均产值也较高我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而国外模具工业发达国家大多1520万美元，有的达到 2530万美元。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上，而我国才达到451.4深圆筒拉深模具设计的设计思路拉深是冲压基本工序之一，它是利用拉深模在压力机作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。它不仅可以加工旋转体零件，还可以加工盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件，但是，加工出来的制件的精度都很底。一般情况下，拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级。只有加强拉深变形基础理论的研究，才能提供更加准确、实用、方便的计算方法，才能正确地确定拉深工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决拉深变形中出现的各种实际问题，从而，进一步提高制件质量。圆筒件是最典型的拉深件，其工作过程很简单就一个拉深，根据计算确定它不能一次拉深成功.因此，需要多次拉深。在最后的一次拉深中由于制件的高度太高，根据计算的结果和选用的标准模架，判断此次拉深不能采用标准的模架。为了保证制件的顺利加工和顺利取件，模具必须有足够高度。要改变模具的高度，只有从改变导柱和导套的高度。导柱和导套的高度可根据拉深凸模与拉深凹模工作配合长度决定设计时可能高度出现误差，应当边试冲边修改高度。2. 落料拉深级进模设计.2.1.原始资料:工件名称:动片.工件简图:如图所示图.工件材料:08钢料厚:1.5mm产量:大批量.2.2.设计内容.(1).零件工艺性分析.(2).模具主要设计计算.(3).模具总体设计.(4).模具主要零部件设计.(5).模具总装配图的设计.(6).模具总装配图的绘制.3. 工件工艺性分析.深圆筒拉深模具设计的进度1.了解目前国内外冲压模具的发展现状，所用时间20天；2.确定加工方案，所用时间5天；3.模具的设计，所用时间30天；4模具的调试所用时间5天3.1.工艺性.冲裁件的工艺性是指工件对冲压加工工艺的适合性。良好的工艺性体现在材料消耗少，工序数目少，模具结构简单而寿命长，产品质量稳定，操作简单等方面。3.2.冲压件的工艺分析.此工件为凸缘圆筒形件,要求零件尺寸标注在外形,零件尺寸厚度不变.此工件的形状满足拉深工艺要求.可用拉深工序加工.因t/D100=(1.5/102)100=1.471,且此工析有凸缘,不需要切口.但设计中会有用于定位的工艺切口.(式中t:材料厚度:mm.D:包括修边余量的毛坏直径:mm.)各圆角r=4 mm=t. r=4 mm=2t,满足拉深对圆角半径的要求.34为IT13级,满足拉深工序对工件的公差等级要求.4. 工艺方案的确定.4.1.确定工艺方案的主要原则:概括起来主要有以下三点:（1）保证冲裁件的质量（2）经济性原则（3）安全性原则 4.2.工艺方案分析确定.该零件所需的冲压工序为落料,接深.分析:第一步是先进行拉深,再落料.由于本工件每次拉深都有余料返回凸缘,为了去掉筒壁上的压痕和凸缘上的波纹,须进行整形工序,最后是修边.之所以先在条料件上拉深后再进行外圆落料,是因为拉深时使压力中心在圆心处和拉深34时压力中心落在圆心重合,如果拉深放在落料后面,冲压时滑块就会承受偏心栽荷,导致滑块导轨与模具的导向部分不正常磨损,还会使合理的间隙得不到保证,从而影响制件的质量和降低模具寿命,甚至损坏模具,由以上分析,可有以下三种工艺方案:方案一:落料-首次拉深-以后各次拉深. 单工序模.方案二:首次拉深+以后各次拉深-落料. 级进模.方案三:圆片落料-首,以后各次拉深-修边落料. 级进模或单工序模.分析:方案一,需要两道工序,模具成本高,生产率低,很难满足批量生产要求.方案二,只需一副模具,生产率较高,考虑零件实际形状,较合适.方案三,所用模具套数多,生产率低,不满足批量要求.通过以上三种方案的比较分析,该零件的冲压生产采用方案二为佳.5. 主要设计计算.5.1.排样冲裁件在条料、带料和板料上的布置方法叫排样。合理的排样是提高材料利用率降低成本，保证冲件质量及模具寿命的有效措施。故排样时应考虑如下原则：提高材料利用率；合理排样方法使操作方便，劳动强度低且安全；模具结构简单，寿命长；保证冲件质量和冲件对板料纤维方向的要求。条料排样可分三种，有废料排样 、少废料排样、 无废料排样。由于工件形状比较特殊，采用有废料排样中的直排。 采用直排排样方案.如图:图.排样图5.2计算最小搭边值及零件毛坏面积.排样中相邻两个零件之间的余料或零件与条料边缘间的余料称为搭边。搭边值要合理确定，搭边值过大，材料利用率虽高，但过小时搭边的强度和刚度不够，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲裁件毛刺，有时甚至单边拉入模具间隙，造成冲裁力不均，损坏模具刃口，因此确定搭边值时应考虑如下因素：材料的力学性能，软材料，脆材料，搭边值要大一些；硬材料，搭边值可小一些；材料的厚度，材料越厚，搭边值也越大； 零件的形状和尺寸，零件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值越大；排样的形式，对排的搭边值大于直排的搭边值；送料及挡料方式，用手工送料且有侧压装置的搭边值可小一些，用侧刃定距比用挡料销定距的搭边值小一些；卸料方式，弹性卸料比刚性卸料的搭边值要小一些查表2.9.最小搭边值a=1.2.由5.3,毛坯尺寸计算得毛坯为102的圆形.则条料的宽度:B=102mm+1.2mm+1.2mm=104.4mm由5.3计算得:d=79.6mm.凸缘直径d=76mm.经第首次拉深后,条料的宽度设计为80mm.步距设计为80mm.则材料利用率的计算为:计算毛坯的面积:A=R=3.1438mm=4534.16mm一个步距的面积S=80mm80mm=6400mm一个步距的材料利用率:=(A/S)100%=(4534.16/6400)100%=70.8%5.3. 08钢拉深性能好,此零件的拉深系数可由下列工序计算来确定.5.3.1计算毛坯尺寸由工件图d=76mm.d=(34-1.5) mm=32.5 mm,由凸缘的相对直径d/d=76 mm/32.5 mm=2.34,查表4.2得修边余量R=1.8 mm,因零件底部圆角半径r与凸缘圆角半径R相等,即r=R时,有凸缘筒形件的毛坯直径:D=( d+4dH-3.44dR),将d=76+2R=(76+21.8)mm=79.6mm,d=32.5mm,H=(40-1.5)mm=38.5mm,R=4mm代入式中,得毛坏的直径为:D=(76+432.538.5-3.4432.54)mm=102mm.5.3.2判断能否一次拉成.工件总的拉深系数m=d/D=32.5mm/102mm=0.32.工件总的拉深相对高度H/d=38.5mm/32.5mm=1.18.由d/d=79.6mm/32.5mm=2.45,t/D100=(1.5/102)100=1.47mm.查表4.9得,有凸缘圆筒形件第一次拉深时的极限拉深系数m=0.38.由表4.10查得,有凸缘圆筒形件首次拉深的极限相对高度h1/d1=0.3,由于m=0.32h1/d1=0.3,故此工件不能一次拉出.5.3.3试制订首次拉深系数.取首次dt/dt=1.1,查表4.9得m=0.53,而第一次拉深系数m=d1/D,则第一次拉深的半成品直径为d1=mD=0.53102=54.06(调整为54mm).第一次拉深的凹模圆角半径用下式计算:r=0.8(D-d1)t 将D=102mm,d1=54mm,t=1.5 mm代入上式,得凹模的圆角半径r=0.8(102-54)1.5mm=6.7872mm,则r1= r+t/2=(6.7872+1.5/2)mm=7.5372mm,取r1=8mm.并取r=r,则r2=r1=8mm,根据工作圆角重新调整凸,凹模的圆角半径,取为r= r=(8-1.5/2)mm=7.25mm.为了以后的拉深不使已拉深好的半成品工序件变形,第一次拉深要针坏料多拉入凹模所需要量的5%,则需对坯料作相应的放大,过程如下:第一次拉深的半成品,其凸缘的圆环面积A环,由公式求得:A =(/4)dt-(d1+2r1)将 d=79.6mm,d1=54 mm,r1=8 mm代入上式,则A=(/4)79.6-(54+28) mm=(/4)1436.16 mm工件的面积应该等于毛坯的面积,由下列公式求得:A=(/4)D=(/4)102 mm=10404(/4) mm被拉入凹模的面积应等于 A= A- A=8967.84(/4) mm若多拉入5%的料进入凹模,则被拉入凹模的面积.A=1.05 A=9416.232(/4)mm使扩大的毛坯面积为A=1.05 A+ A=(9416.232+1436.16)(/4)mm=10852.392(/4)mm故扩大后的坯料直径为D=(4 A/)=10852.392mm=104.18 mm由下式可求得半成品的高度,因圆角半径r2=r1,则Hn=(0.25/dn)(D-dt)+0.43(r2+r1).将D=104.18 mm,dt=79.6 mm,d1=54 mm,r1=r2=8 mm代入上式,得到第一次拉深的高度为:H1=(0.25/54)(104.18-79.6) mm+0.4316 mm=27.8 mm.工件的第一次相对高度 (H1/d1)工件=27.8 mm/54 mm=0.51.由表4.10查得,有凸缘圆筒形件第一次拉深的最大相对高度 h1/d1=0.65,因为 (H1/d1)工件=h1/d1,所以第一次拉深直径54 mm选择合理.5.3.4确定拉深次数.步骤如下:5.3.4.1计算直径.有凸缘圆筒形件在以后各次拉深中的拉深系数可按表选取,且取值应略大些.根据毛坯的相对高度 (t/D)100=(1.5 mm/104.18 mm)100=1.44.由表4.11可取值为m2=0.76,m3=0.79,m4=0.84.各次拉深时半成品的直径为:d2=m2d1=0.7654 mm=41.04 mm(调整为41 mm).d3=m3d2=0.7941 mm=32.39 mm(调整为34 mm).d4=m4d3=0.8434 mm=28.56 mm32.5 mm.所以应该4次拉深成形.由于每次最好不以极限拉深系数进行拉深,所以调整拉深系数值为:m1=0.55,m2=0.78,m3=0.81,m4=0.85.各次半成品直径为:d=m1D=0.55102 mm=56.1 mm(调整为58 mm).d=m2d1=0.7858 mm=45.24 mm(调整为46 mm).d=m3d2=0.8147 mm=37.26 mm(调整为38 mm).d=m4d3=0.8538 mm=32.3 mm32.5 mm.所以最终是4次拉深成形.选定d4为工件的直径32.5mm.5.3.4.2计算圆角半径.以后各次的凹模圆角半径 r=(0.60.8)r.第二次拉深的凹模圆角半径 r=0.67.25mm=4.3mm,r=r=4.3mm.则第二次拉深的工件r=4.3+(1.5/2)=5mm.同理,第三次拉深的模具圆角半径r=r=3.25mm,工件r=4mm.最后一次拉深,凸,凹模圆角半径应取工件的圆角半径值,则r=r=4mm.5.3.4.3计算高度.第一次拉深要将坯料多拉入凹模所需要量的5%,则需对坯料作相应的放大,第一次拉深的半成品,其凸缘的圆环面积A,由公式求得:A=(/4)dt-(d1+2r1).将dt=79.6 mm,d1=58mm,r1=8mm代入上式,则A=(/4)79.6-(58+28)mm=860.14(/4)mm工件的面积应等于毛坯的面积,由下列公式求得:A=(/4)D=(/4)102mm=10404(/4)mm被拉入凹模的面积应等于:A= A- A=10404(/4)mm-860.14(/4)mm=9543.84(/4)mm若多拉入5%的材料进入凹模,则被拉入凹模的面积:A=1.05 A=1.059543.84(/4)mm=10021(/4)mm使扩大的毛坯面积为:A=1.05 A+ A=10021(/4)mm+860.14(/4)mm=10881.2(/4)mm. 故扩大后的坯料直径为:D=(4 A/)=(10881.2) =104.32mm.H1=(0.25/58)(104.32-79.6)+0.4316mm=26.5mm.第二次拉深时,多拉入3%的材料,第一次余下的2%的材料返到凸缘上.A=(/4)d-(d2+2r2)=(/4)79.6-(46+25)mm=3200.16(/4)mmA= A- A=(/4)D-3200.16(/4)mm=7203.84(/4)mm若多拉入3%的材料进入凹模,则被拉入凹模的面积:A=1.03 A=7420(/4)mm使扩大的毛坯面积为:A=1.03 A+ A=7420(/4)+ 3200.16(/4)mm=10620.1(/4)mm故扩大后的坯料直径为:D=(4 A/)=10620.1=103.1mm.(取104mm).则第二次拉深时的半成品的高度为:H=(0.25/d)(D-d)+0.432r=(0.25/46)(104-79.6)+0.4310mm=28.6mm.第三次多拉1.5%的材料,第二次余下的1.5%的材料返回到凸缘上.A=(/4) d-(d+2r)=(/4)79.6-(38+24)mm=4220.16(/4)mmA= A- A=(/4)D- A=(/4)102-4220.16(/4)mm=6183.84(/4)mm.A=1.015 A=6276.6(/4)mm.A=1.015 A+ A=(6276.6/4+4220.16/4)mm=10496.8/4mm.D=(4 A/)=10496.8=102.4mm.(取103mm).则第三次拉深时半成品的高度为:H=(0.25/d)(D-d)+0.432r=(0.25/38)(103-79.6)+0.438=31.5mm.H=H=38.5mm.各半成品的外形总高用:h+1.5mm来计算,分别为:h=28mm,h=30.1mm,h=33mm,h=40mm.5.3.5确定是否用压边圈.因为(t/D)100=1.47,因1.471.5,且m=0.38=1.6(F+F) 代入各次的压边力,拉深力得:F=199.23KN,F=129.78KN,F=98.29KN,F=74.74KN.5.4.2计算落料工序冲压力的计算.落料力:F=Lt=(110.2+119.32)1.5440=151483.2N=151.4832KN.落料时的推件力:F=nKF 取直筒形刃口的凹模刃口形式,由表2.21查得,h=6mm,则n=h/t=6mm/1.5mm=4个,查表2.7得,K=0.05.F=nKF=(0.054151.4832)KN=30.297KN.总冲压力为:F=F+F=181.78KN.5.4.3计算冲定位侧刃空时冲压力的计算.冲孔力:F=Lt=(101.5440)N=20724N=20.724KN冲孔时的推件力:F=nKF取直筒形刃口的凹模刃口形式,由表2.21查得,h=6mm,则n=h/t=6mm/1.5mm=4个,查表2.7得,K=0.05.F=nKF=(40.0520.724)KN=4.1448KN冲孔时的总冲压力为;F=4.1448KN+20.724KN=24.8688KN则总冲压力为 F总=(502.04+181.78+24.8688)KN=708.6888KN.为了保证冲压力足够,一般冲裁时压力机吨位应比计算的冲压力大30%左右,即:F=1.3F=1.3708.6888KN=921.29544KN.5.4.4模具工作部分尺寸计算.因为本零件是轴对称零件,所以不用计算压力中心.5.4.4.1模具间隙.有压料圈拉深时单边间隙值查表4.13得.Z/2=Z/2=1.2t=1.21.5mm=1.8mm,Z/2=1.1t=1.11.5mm=1.65mm.Z/2=1.05t=1.051.5mm=1.575mm.因此,各次拉深间隙为:Z=3.6mm,Z=3.6mm,Z=3.3mm,Z=3.15mm.5.4.4.2拉深模圆角半径.r=r=(8-0.75)mm=7.25mm.r=r=(5-0.75)mm=4.25mm.r=r=(4-0.75)mm=3.25mm.r=r=r=4mm.5.4.4.3凸,凹模工作部分尺寸及公差.对于多次拉深,工序尺寸无需严格要求,前三次拉深以凹模为基准,模具的的制造公差按IT10级选取,计算出各次凹模的尺寸为:D=(D+t)因此:D=59.5mm,D=47.5mm,D=39.5mm.计算出各次凸模的尺寸为: D=(D-Z)D=55.9,D=43.9,D=36.2.第四次拉深是最后一次拉深,由于要求零件尺寸标注在外形,因此,以凹模为设计基准,模具按IT8级选取公差,计算出模具的尺寸为:D=(D-0.75)=(34-0.750.3)mm=33.78mm.D=(D-Z)=(33.78-3.15)mm=30.63mm.对外轮廓的落料,由于形状复杂,故采用配合加工法,这种方法有利于获得最小的合理间隙,放宽对模具的加工设备的精度要求,其凸,凹模刃口部分尺寸计算如下:当以凹模为基准件时,凹模磨损后,刃口部分尺寸都增大,因此均属于A类尺寸.工件图中未标注的公差,查相关文献得出其极限偏差:38,30.查表2.6得磨损系数x为:当=0.50时,x=0.75.按式:A=(A-x) 式中:&A=/4.38=37.71.30=29.81落料凸模的基本尺寸与凹模相同,分别为37.71mm,29.81mm.不必标注公差,但要在技术条件中注明:凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制,保证最小双面合理间隙值.6. 凸凹模的结构设计.6.1.凸模长度计算.凸模长度的计算L应根据模具的结构确定,根据模具结构取凸模长度为:L1=124mm.L2=112mm,L3=114mm,L4=117mm,L5=124mm,L6=124mm.注:L1为冲定位孔的凸模长度.L2为首次拉深的凸模长度.L3为第二次拉深的凸模长度.L4为第三次拉深的凸模长度.L5为第四次拉深的凸模长度.L6为落料时的凸模长度.6.2.凸模圆角半径.r=(8-0.75)mm=7.25mm.r=(5-0.75)mm=4.25mm.r=(4-0.75)mm=3.25mm.r=r=4mm.6.3.凹模高度的确定.由模具结构知:凹模高度为:C=65mm.6.4.凹模的材料.由于制件大批量生产,对凹模材料强度要求较高,因此选Cr12MoV钢.6.5.弹簧的确定.根据模具结构及设计原理,导向垫块所用的弹簧选79号弹簧:查资料具体参数是:弹簧外径D=50mm,材料直径d=9mm.自由高度H0=120mm.节距t=14.5mm.F1=2750N,极限载荷时弹簧高度H1=80mm.弹簧最大许可压缩量L=(120-80)mm=40mm.经校核所选弹簧合适.7. 模具的总体设计.该模具有第一次拉深,第二次拉深,第三次拉深,第四次拉深和落料五个工步.因为由工艺方案先择送料方向从右向左的级进模具,为了满足刚性和导向精度的要求,采用四导柱模架,级进模模架要求刚性好,精度高,因此,将上模座加厚5-10mm.下模座加厚10-15mm(与GB/T2851-2008,GB/T2852-2008标准模架相比.).压边圈采用弹簧压边,是较为理想的弹性压边装置.定位和导向由活动导料销和导向垫块完成.条料的顶出也由导向垫块完成.其工作过程是:条料沿导向垫块从右向左送进,条料用活动档料销精确定位,使各工序前一道工序拉深后所得的半成品坯件的对称中心线与后一道工序的凸模与凹模中心线重合(模具设计中,所有相邻工序的中心线的距离设计与送料步距相等的80mm)达到定位效果.凸模装在上模,凹模装在下模,凸模随上模下降时,压料板预先将架在导向垫块上的坯料压住.由于垫块的弹性力设计为比压料板的弹性力小,因此压紧后,凸模继续下行,压料板不动,凸模露出压料板继续下行,当凸模固定板与压料板接触时,上模继续下行,则压料板,导向垫块,凸模同步下行,将坯料上端一部分材料压入凹模内,使坯件在凸,凹模作用下,产生塑性变形而制成所要求的零件.当凸模随上模回升时,零件制品在导向垫块和顶料装置的弹性作用下,将其从凹模内推出,而压料板由螺钉带着复位,准备下一次拉深.7.1. 基本结构形式.7.11.正倒装结构.上述分析,本零件的冲制包含拉深,落料等工序.而且已确定为采用级进模冲压,因此选用正装结构.7.12.送料方式.手工送料.7.13.导向方式.由于本零件的生产是大量生产,为确保送料开敞性,选用四导柱导套模架.7.14.卸料方式.本零件冲压工序中有落料工序,所以有落料机构,又因为零件冲压中还有拉伸机构,所以选用弹簧弹性卸料.7.2.基本尺寸.凹模板尺寸为630mm250mm.其他模板尺寸取为凹模板平面尺寸一致.凸模固定板:630mm250mm60mm.压料板:630mm250mm24mm.凹模板:630mm250mm65mm.垫块:90mm50mm/112mm50mm7.3.模架.模架采用中等精度,大型尺寸冲压件的四导柱模架,从右向左送料,操作比较方便.上模座:L/mmB/mmH/mm=800mm250mm60mm.下模座:L/mmB/mmH/mm=800mm250mm75mm.导柱:d/mmL/mm=40mm230mm.导套: d/mmL/mmD/mm=40mm125mm48mm.从结构初算出模具的闭合高度:H=60mm+60mm+24mm+40mm+65mm+75mm=324mm.7.4.模柄.选择旋压入式模柄.60mm75mm(JB/T7646.1-94)图.模柄.7.5.定位装置.采用活动档料销(GB2870-81),材料为45号钢.7.6.导料装置.采用导料垫块.材料为45号钢.8. 压力机型号确定及校核.8.1.冲压设备的选择应注意的问题.压力机的吨位应当等于或大于冲裁时的总力，即 ，F式中所选压力机的吨位，冲裁时的总力；根据模具结构选择压力机类型和行程（冲程）次数，如复合模工作需从模具中间出件，最好选用可倾式压力机。根据模具尺寸大小，安装和进出料等情况选择压力机台面尺寸，如有推件时应考虑台面孔的大小使冲后有关零件能自由通过。选择压力机的闭合高度与模具是否匹配。模柄直径，长度尺寸是否与压力机滑块模柄直径、深度尺寸相当。压力机滑块行程应该是拉深深度的22.5倍。压力机的行程次数应当保证有最高的生产效率。压力机应该使用方便和安全。为安全起见，防止设备的超载，可按公称压力的1.3倍的原则选取压力机。 因此,据冲压力来确定压力机型号 查资料，选用开式双柱可倾压力机 J23-100.8.2.压力机与模具设计的有关系数.该压力机与模具设计的有关系数为:所选压力机为开式双柱可倾压力机.型号:J23-100.公称压力:1000KN.滑块行程:130mm.最大闭合高度:480mm.最大装模高度:380mm.连杆调节长度:100mm.工作台尺寸(前后左右):710mm1080mm.垫板尺寸(厚度孔径):100mm250mm.模柄孔尺寸:60mm75mm.最大倾斜角:30度.9. 模具工作零件的加工工艺.9.1冲裁模凸、凹模的技术要求及加工特点冲裁属于分离工序，冲裁模凸、凹模带有锋利刃口，凸、凹模之间的间隙较小，其加工具有如下特点：凸、凹模材质一般是工具钢或合金工具钢，热处理后的硬度一般为5864HRC，凹模比凸模稍硬一些。凸、凹模精度主要根据冲裁件精度决定，一般尺寸精度在IT6IT9，工作表面粗糙度在Ra值为1.60.4m。凸、凹模工作端带有锋利刃口，刃口平直（斜刃除外），安装固定部分要符合配合要求。凸、凹模装配后应保证均匀的最小合理间隙。凸模的加工主要是外形加工，凹模的加工主要是孔（系）加工。凹模型孔加工和台阶式凸模加工常用线切割方法。9.2凸、凹模加工的工艺方案：方案一：下料锻造退火毛坯外形加工（包括外形粗加工、精加工、基面磨削）划线刃口轮廓粗加工刃口轮廓精加工螺孔、销孔加工淬火与回火研磨或抛光；方案二：下料锻造退火毛坯外形加工（包括外形粗加工、精加工、基面磨削）划线刃口轮廓粗加工螺孔、销孔加工淬火与回火采用成形磨削进行刃口轮廓精加工研磨或抛光；方案三：下料锻造退火毛坯外形加工螺孔、销孔、穿丝孔加工淬火与回火磨削加工上、下面及基准面线切割加工钳工修整；具体分析：方案一，钳工工作量大，技术要求高，适用于形状简单，热处理变形小的零件；方案二，能消除热处理变形对模具精度的影响，使凸、凹模的加工精度容易保证，可用于热处理变形大的零件；方案三，主要用于以线切割加工为主要工艺的凸、凹模加工，尤其适用形状复杂，热处理变形大的直通式凸模、凹模零件.10. 模具装配图的绘制.(见附图).11. 模具的装配总装时，首先应根据主要零件的相互依赖关系，以及装配方便和易于保证装配精度要求来确定装配基准件，例如复合模一般以凸凹模作为装配基准件，级进模以凹模作为装配基准件；其次，应确定装配顺序，根据各个零件与装配基准件的依赖关系和远近程度确定装配顺序。装配结束后，要进行试冲，通过试冲发现问题，并及时调整和修理直至模具冲出合格零件为止。11.1装配前的准备11.1.1 通读设计图样，了解正装式级进模的结构特点本模具的装配工艺要点是：同时保证拉伸和落料用凸凹模间隙的均匀；定位机构工作可靠，能准确定位。11.1.2查对零件查对各零件已完成装配前的加工工序，并经检验合格。11.1.3确定装配方法和装配顺序经查对认定模具零件已加工完成，可采用直接装配方法。结合模具结构特点，对凹模、凸模先进行分组装配，再进行总装配。选用以凹模为基准件，先装配上模，再装配下模及辅助零件。11.2装配模柄将模柄压入上模座后，钻、铰销孔，打入止转销。11.3装配凸模按照压入法操作要求，将凸模压入固定板中，检查凸模相对固定板基准面的垂直度，并刃入凹模，用工艺定位器法检查配合间隙的均匀性。待凸模全部压入，认定间隙分布均匀后，磨平固定板支撑面和凹模刃口面。11.4装配凹模将凹模压入模座中，按压入法装配要领，检查其相对固定板基准面的垂直度，认定合格后，磨平固定板支撑面和刃口面。11.5装配上模将组装好的凸模固定板和下垫板，按照设计要求位置，安装在上模座上，紧固螺钉，钻、铰销孔，装入圆柱销。11.6装配下模将组装好的凹模固定板和上垫板，安装在下模座上，紧上螺钉，用工艺定位器法控制上下模的配合间隙，使其均匀。认定均匀后，在上模相应部位钻、铰销孔，打入圆销。 11.7试切用纸试冲，观察冲切纸边的状况，经调整并认定均匀后， 钻、铰另一组销孔，打入圆销。 11.8装配其他零件并试模上模安装支撑柱，压料板，检查打料机构工作的可靠性。安装压料板和弹簧，安装后的压料板下平面比凸模刃口面低0.2-0.5mm.在设计指定的压力机上，装配好的模具进行试冲。试模时重点检查打料机构和顶出机构的动作是否及时、可靠。每一次冲压后，上模随压力机上行到上死点时，条料和顶出的工件都应该出现在下模凹模工作面上，以便及时清除。装配后应保证间隙均匀，落料凹模刃口面高出冲孔凸模端面2mm.12. 总结本课程设计是我们进行完了三年的模具设计与制造专业课程后进行的，它是对我们三年来所学课程的又一次深入、系统的综合性的复习，也是一次理论与实践的训练。它在我们学习中占有很重要的地位。通过这次毕业设计使我从新系统的复习了所学专业知识同时也巩固了先前学到了的知识，同时感触最深刻的是：所学知识只有在应用中才能在更深刻理解和长时间记忆。对一些原来一知半解的理论也有了进一步的的认识。特别是原来所学的一些专业基础课：如机械制图、模具材料、公差配合与技术测量、冷冲模具设计与制造等有了更深刻的理解，使我进一步的了解了怎样将这些知识运用到