杯形件拉深模具的设计

欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要CAD图纸的请联系q1484406321冲压工艺与模具设计山西农业大学 工程技术学院毕业设计说明书（论文）题目：杯形件拉深模具的设计作者：田阳 学号：2005151211专业：机械设计制造及其自动化班级：机制信052指导教师：邢泽炳副教授评阅者：2009 年 6 月 山西 太谷 毕业论文中文摘要杯形件拉深模具的设计摘要 本论文应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，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。采用拉深模模具设计制造简便易行。拉深效果好，能极大地提高生产效率。本设计共分5章，分别论述了产品工艺分析，工艺计算，模板及零件设计，模具组立等问题。学生应该了解产品用途，并进行冲压件的工艺性及尺寸公差等级分析，对于一些冲压件结构不合理或工艺性不好的，必须征询指导教师的意见后进行改进并绘制模具总图和非标准件零件图。关键词 工艺分析 工艺设计 模具组立毕业论文外文摘要Cup form a deep drawing die designAbstractIn this paper, the application of the professional courses of theoretical and practical knowledge of the production of a cold stamping die design of the practical training of students so as to nurture and enhance the ability to work independently, Consolidation and expansion of the cold stamping die design, the content of classroom teaching, master of cold stamping die design methods and steps. Cold stamping die design to master the basic skills to understand how to mold parts of the process of analysis and how to determine the technology program to understand the basic structure of the mold to enhance the computing power, graphics capability, familiar with the norms and standards, At the same time, there are various courses related to a comprehensive review, the ability to think independently improved. . The use of drawing die design and manufacture of simple mold. Drawing effective and can greatly improve the production efficiency. The design is divided into 5 chapters on analysis of the product technology, technical computing, design templates and components, mold legislation and other issues group.The students should understand the product uses, and the process of stamping parts and dimension tolerance level analysis, the structure of some unreasonable or stamping process of the bad ones, and we need to consult the views of teachers and mapping tool to improve the overall map and non-standard Parts items.Keywords Process Analysis Process Design Mold Group1 引言随着科学技术的发展需要，模具已成为现代化不可缺少的工艺装备，模具设计是机械专业一个最重要的教学环节,是一门实践性很强的学科，是我们对所学知识的综合运用，通过对专业知识的综合运用，使学生对模具从设计到制造的过程有个基本上的了解，为以后的工作及进一步学习深造打下了坚实的基础。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1500040000r/min）,加工精度一般可达10微米，最好的表面粗糙度Ra1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=010.2微米;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。毕业设计的主要目的有两个：一是让学生掌握查阅查资料手册的能力，能够熟练的运用CAD进行模具设计。二是掌握模具设计方法和步骤,了解模具的加工工艺过程。 本书是拉深模设计说明书，结合模具的设计和制作，广泛听取各位人士的意见，经过多次修改和验证编制而成。为了达到设计的规范化,标准化和合理性，本人通过查阅多方面的资料文献，力求内容简单扼要，文字顺通，层次分明，论述充分。其中附有必要的插图和数据说明。本设计在编写过程中得到了老师的精心指导和同学们的大力帮助,在此表示衷心的感谢。由于本人是应届毕业生,理论水平有限，实践经验不足，书中难免有不当和错误的地方，敬请各位老师与广大读者批评指正。2 设计任务书(JR)2.1 设 计 课 题设计制作零件拉深模具2.1.1 课题来源： 生产实践2.1.2 课题研究的目的与主要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，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习2.1.3 目的（1）、用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一项冷冲模设计工作的实际训练，从而培养和提高学生独立工作的能力。（2）、扩充“冷冲模设计”课程所学内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。（3）、掌握冷冲压模具设计的基本知识。如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。2.1.4 基本要求（1）、到课题研究的目的所提的要求。（2）、重点放在实际生产中，即亲自与模具的跟踪生产，熟悉自己所设计模具的工艺和生产全过程。（3）、以生产者的身份来设计模具；为求所设计模具适合在所在设备条件下生产， 即要综合生产实际，又要满足生产要求，更要提高生产效率和经济效益。（4）、生产实际中，熟悉所用制造模具的设备的使用。课题研究已具备的条件（包括实验室，主要仪器设备）2.2 设计任务书 设计工件如下图所示：图 2-1 工件图 技术要求：1. 本产品拉深件 2. 材料为08钢 3. 厚度为1mm4. 公差等级为IT12 7. 工件外观必须平顺 8. 毛边物等均需去除图 2.2 拉深模具结构图3 设计计算说明书(SS)3.1零件的工艺分析拉深件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般的讲，在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。当然工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等因素的影响。以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等对拉深件工艺的实应性的主要因素。根据这一要求对该零件进行工艺分析。零件尺寸公差无要求，故按IT12级选取，利用普通拉深方式可达到图样要求。由于该件外形简单，形状规则，适于拉深加工。材料为08钢，厚度为1mm3.2 工艺方案的确定确定方案就是确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数，工序的组合和顺序等。确定合理的冲裁工艺方案应在不同的工艺分析进行全面的分析与研究，比较其综合的经济技术效果，选择一个合理的冲压工艺方案。 此副模具为生产该产品的第一道工序即拉深所用。产品最终成形还需要拉深模，正是由于考虑到零件拉深工艺的复杂性，若采取拉伸连续复合模，虽然、减少了产品的冲压成形时间，但是模具结构复杂且精度要求高，制造周期长，制模成本高，加工也不方便。故不宜采用。该零件属于中小批量生产，工艺性较好，冲压件尺寸精度不高，形状简单。根据现有冲模制造条件与冲压设备，采用拉深模，模具制造周期短，价格低廉，工人操作安全，方便可靠。3.3 拉深方式与拉深力的计算3.3.1拉深方式与拉深力的计算 当一次拉深完成以后，为了能够顺利地进行下一次拉深，必须适时的解决出件、卸料及排除废料等问题。选取的拉深方式不同时，出件、卸料及排除废料的形式也就不同。因此拉深方式将直接决定拉深模的结构形式，并影响拉深件的质量。根据不产品的结构和工艺性能，本副模具顶板式顺出件结构。由于本模具采用顺出件式模具冲裁，省去校平工序，既可满足工件对平面度的要求，有能保证安全生产。3.3.2拉深工件的工艺性的确定毛胚直径选取修边余量确定一次能否拉出： ； 查表可知该工件可以一次拉出确定拉深系数根据公式： 3.3.3拉深模的单边间隙当使用压边圈拉深时：3.3.4根据拉深模工作部分尺寸计算公式得根据拉深模工作部分尺寸计算公式：因为该拉深件的公差等级为IT12，所以公差值根据公式可得出查表可知 所以 工作示意图：图 3-1 凸凹模配合示意图3.3.5拉深凸模与凹模的圆角半径 可以根据经验公式（其中D为毛胚直径，d为凹模内径）压边力的计算：根据公式 查表可知 （其范围：MPa） 压边力： 拉深任何形状的工件： （其中A为压边圈的面积） 所以：注：压边装置类型选择弹性压边装置（弹簧垫）4拉深力及拉深功的计算3.3.6 拉深力的计算根据拉伸力计算公式： 查表可知：其中：为材料抗拉强度 为材料屈服极限 为凹模的圆角半径 为凹模的直径3.3.7 拉深功的计算（本例采用不变薄拉深）根据拉深公式其中：A为拉深功（J）为最大拉深力（N） h为拉深深度（mm） c为系数（查表可知c=0.8） 压力机的电动机功率按下式计算： 其中：N为压力机电动机功率（KW） K为不平衡系数（K=1.21.4）A为拉深功（J）为压力机效率为电动机效率n为压力机每分钟的行程次数1.36为由马力转换为千瓦的转换系数3.3.8 拉深时 其中：为拉深力;为气垫力或弹簧力3.3.9 行程和行程次数拉深一般需要较大的行程，在拉深中为了便于安放毛坯和取出工件，其行程一般为拉深件高度的2.5倍：3.4模柄的确定图 3-2 模柄通过查找手册确定选用凸缘式模柄，查表2-37冷冲压模具设计指导模柄的尺寸如下d=50mm极限偏差-0.08,-0.002 D=61mm 极限偏差为0,-0.0023.5 冲压设备的选用 压力机对模具寿命的影响也不容被忽视。压力机在不加载状态下的精度称为静精度，加载状态下的精度称为动精度。 当压力机的动精度不好时，就等于用精度不好的压力机进行冲压加工。由于测量动精度很困难，目前还没有压力机动精度的标准，生产厂家也只保证压力机的静精度。因此压力机的动精度一般只能根据其静精度的好坏、框架结构形式和尺寸以及对压力机生产厂家的信任程度来推断。根据以上原因和总的冲裁力必须小于或等于压力机的公称压力，故选压力机型号为23-25其技术规格如下:公称压力 250KN滑块行程 80mm滑块行程次数 6最大的封闭高度为360mm工作台尺寸前后300mm 左右260mm3.5.1模具的闭合高度的计算冲模的闭合高度是指滑块在下死点即模具在最低工作位置时，上模座上平面与下模座下平面之间的距离H。冲模的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。压机的装模高度 是指滑块在下死点位置时，滑块下端面至垫板上平面间的距离。当连杆调至最短时为压机的最大装模高度Hmax；连杆调至最长时为为最小装模高度Hmin。冲模的闭合高度H应介于压机的最大装模高度Hmax之间，其关系为： Hmax-5mmHHmin+10mm 300H240如果冲模的闭合高度大于压机最大装模高度时，冲不能在该压力机上使用。反之小于压力机最小装模高度时，可加经过磨平的垫板。冲模的其它外形结构尺寸也必须和压力机相适应，如模具外形轮廓平面尺寸与压力机垫板、滑块底面尺寸，模柄与模柄孔尺寸，下模缓冲器平面尺寸与压力机垫板孔尺寸等都必须相适应，以便模具能正确安装和正常使用。3.5.2冲模模架的选用 随着冷冲压技术的发展和新型模具材料的出现，模具结构也发生了一定的变化，虽然模具的结构类型很多，但对其基本要求是一致的。即不仅能冲出合格的零件，适应生产批量的需要，而且要求操作方便，生产安全、寿命长、成本低，以及制造和维修方便。随着冷冲模国家标准实施以来，在设计模具时对冲模模架的选择一般都是按国家标准来选的。 一般根据凹模，定位和卸料装制的平面布置，来选择模座位的形状和尺寸。模座外形尺寸应比凹模相应尺寸大4070。查模具制造与设计简明手册3其型号为500315115h1=60mmh2=75L=500mmB=315S=475mmR1=115mmH=275mm导柱的型号为导套的型号3.5.3 销钉的选用根据多方面的考虑，选用圆柱销。其公称尺寸为l=40mm 长度为，查表冷冲压模具设计指导其标记为GB11986A8 40其尺寸如下d1=d+1-2c/50 c=1.2d=8.6mm图 3-3 销钉3.5.4 压边圈的设计压边装置的类型为弹性压边装置，并采用压料限位装制限位距为s=（0.80.9）mm取1.2mm根据冷冲压模具设计指导，其材料选用，它是一种滚动轴承钢。，能够保证零件具有较高的强度GCr15。3.5.5 固定方式的确定模柄采用压入式，镶嵌在上模座上而上模座则与垫板，凹模固定板用螺栓与销钉紧固。3.5.6 凸模的固定本模具采用凸台式凸模，凸台镶嵌在凸模固定板上，而凸模固定板用螺栓与销钉紧固在上模座上3.5.7 凹模的固定凹模与固定板以及下模座用螺钉紧固3.5.8 确定装配基准拉深应以冲材凸凹模为装配基准件。首先确定凸凹模在模架中的位置，安装凸凹模组件，确定凸凹组件在下模座的位置，然后用平行板将凸凹模和下模座夹紧。冲裁模具材料的选取：可查冷冲压模具设计指导表8-8和8-9：凸模的材料为T10A，凹模的材料为T10A，热处理硬度为58-62HRC，垫板、凸模固定板、凹模固定板的材料的45号钢，热处理硬度为HRC43-48。冲裁模的常用配合：H7/h6的间隙定位配合，导柱和导套的配合。H7/r6的过度配合，用于较高的定位，凸模与固定板的配合，导套与模座，导套与固定板，模柄与模座的配合。H7/m6的过度配合，能以最好的定位精度满足零件的刚性和定位要求，凸模的固定导套与模座的固定、导柱与固定板的固定。4 使用说明书（SM）4.1 产品名称及型号产品名称:杯形件拉深模具的设计4.2 使用前注意事项（1）检查所有零件是否完整齐备；（2）检查是否有零件松动现象；（3）检查加工工件定位是否准确。4.3 使用时的注意事项（1）随时检查工件定位是否准确；（2）定期检修机器，防止因机器故障产生的工作流水线的中断；（3）注意安全问题等。5 标准化审查报告（BS）5.1 产品图样的审查带凸缘杯形件拉深模具的设计已经基本完成，现具备全套图纸和一些基本数据，根据有关规定，对其进行标准化审查，结果如下：（1）产品图样完整、统一、表达准确清楚。符合GB4460-84、GB-83机械制图的规定。（2）产品图样公差与配合的选择与标注符合GB/T1800、3-1998的规定。（3）产品图样的编号符合JB/T5054.5-2000中华人民共和国机械行业标准产品图样及设计的完整性。（4）图纸标题栏与明细栏符合GB/T10609.1-1989GB/T10609.2-1989的规定。（5）产品图样粗糙度的标注符合GB131-83表面特征代号及注发的规定。（6）产品图样焊缝的代号符合GB324-80焊缝代号的规定。5.2 产品技术文件的审查(1)产品技术文件名词、术语符合ZB/TJ01和0351-90产品图样及设计文件术语及有关标准的规定。(2)量和单位符合GB3100-GB3102-93的规定。(3)技术文件所用的编码符合JB/T8823-1988机械工业企业计算机辅助管理信息分类编码导则的规定。(4)技术文件的完整性符合JB/T5054.5-2000产品图样及技术文件完整性的规定及有关要求5.3 标准件的使用情况本设计所用的紧固件均采用标准的螺栓，材料及材料代号也符合国家标准和部颁标准的相关规定。5.4 审查结论经过对带凸缘杯形件拉深模具的设计的标准化审查，认为该设计基本贯彻了国家最新办法的各种标准，图纸和设计文件完整齐全，符合标准化的要求。结束语通过这次模具设计，本人在多方面都有所提高。通过这次毕业设计，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，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。在这次设计过程中，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。在此感谢我的导师,邢泽炳老师. 他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。 同时感谢对我帮助过的同学们.由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分的乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。参 考 文 献1 丁松聚. 冷冲模设计M. 北京：机械工业出版社，2007.15-182 丁松聚. 冷冲压模具设计手册M. 北京：机械工业出版社，2007.23-283 陈晓华. 典型零件模具图册M. 北京：机械工业出版社，2001.19-234 徐学林. 互换性与测量技术基础M.长沙：湖南大学出版社，1998.5 丁仁亮. 金属材料及热处理M.北京：机械工业出版社，2007.25-306 李澄. 机械制图教科书M.北京：高等教育出版社，2005.7 王芳. 冷冲压模具设计指导M. 北京：机械工业出版社，1999