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机械毕业设计全套

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MJC01-025@冲压件成形复合模具设计与三维造型,机械毕业设计全套

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冲压件成型复合模具设计及三维造型 1 冲压件成型复合模具设计 及三维造型 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生： 指导老师： 完成日期： 2014年 6 月 nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 2 摘要 模具属于精密机械的产品，它主要机械零件和机构组成。如成形工作零件、导向零件、定位零件、支撑零件及送料机构、抽芯机构、推出机构等。模具与相应的成形设备（如冲床、塑料注射机、压铸机等）配套使用时，可直接改变金属或非金属材料的形状、尺寸、相对位置和性能，使之成形为合格的制件。 在文档中第一部分，主要叙述了冲压模具的发展状况，说明了冲压模具的重要性与本次设计的意义，接着是对冲压件的工艺分析，完成了工艺方案的确定。第二部分，对零件排样图的设计，完成了材料利用率的计算。再进行冲裁工艺力的计算和冲裁模工作部分的设计计算，对选择冲压设备提供依据。最后对主要零部件的设计和标准件的选择，为本次设计模具的绘制和模具的成形提供依据，以及为装配图各尺寸提供依据。通过前面的设计方案画出模具各零件图和装配图。 关键词：模具设计； 复合模 nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 3 Abstract Mold products are precision machinery, it mainly consists of mechanical parts and bodies， such as forming working parts, parts orientation, positioning parts, supporting parts, positioning components and feed mechanism, core-pulling mechanism, introduced institutions. Mold and the corresponding forming equipment supporting the use of, may directly alter the shape of metal or non-metallic materials, size, relative position and performance, shaping the work piece for qualified. In the first part of the document mainly describes the development of stamping die, stamping die illustrate the importance and significance of this design, and then stamping parts of the process analysis, completed a process to identify programs. The second part of the nesting parts of the design plans to complete the calculation of the utilization of the material further edge blanking process of calculation and Die Design and Calculation of the work of some of the stamping equipment to provide a basis to choose. Finally, the main components of standard design and the choice of design-based mapping tool and provide a basis for forming mold, as well as the assembly drawing to provide the basis of the size. Through the draw in front of mold design and assembly of the parts diagram Fig. nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 4 目录 摘要 . 2 Abstract . 3 1.绪论 . 6 1.1 模具研究的意义 . 6 1.2 冲压技术的发展 . 6 1.3 冲压工艺的基本工序和分类 . 7 1.4 冲压成型的特点 . 7 1.5 此次冲压模具设计的目的和意义 . 8 2 零件冲压工艺分析 . 9 2.1 材料工艺性分析 . 9 2.2 零件结构 . 9 2.3 尺寸精度分析 . 10 2.4 分析制造零件所需方案 . 10 2.5 方案的比较 . 10 2.6 方案的确定 . 10 2.7 工序的确定 . 11 3 工艺计算 . 14 3.1 排样的设计与计算 . 14 3.1.1 毛坯形状的确定 . 14 3.1.2 毛坯尺寸确定 . 14 3.1.3 确定搭边 . 15 3.1.4 确定条料宽度 . 15 3.1.5 确定条料的进距 . 16 3.1.6 材料的利用率 . 16 3.1.7 排样图 . 16 3.2 落料的相关计算 . 17 3.2.1 落料所需冲裁力、卸料力 、顶件力、推件力的确定 . 17 3.2.2 冲裁模刃口尺寸计算 . 18 3.3 拉深相关计算 . 20 nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 5 3.3.1 拉深次数的确定 . 20 3.3.2 拉深所需拉深力、压料力、弯曲力、翻边力的计算 . 21 3.3.3 拉深模工作部分尺寸计算 . 22 3.4 压力中心的确定 . 23 4 模具结构与零件的设计 . 25 4.1 模具结构形式的确定 . 25 4.2 模具零件的设计 . 26 4.2.1 凸模、凹模的确定 . 26 4.2.2 压边圈的确定 . 26 4.2.3 卸料版的确定 . 26 4.2.4 推件块的确定 . 27 4.2.5 定位零件的选择 . 27 4.2.6 紧固零件的选择 . 27 4.2.7 模架的选择 . 28 4.2.8 导向零件的选择 . 28 4.2.9 模柄的选择 . 28 4.3 凸模、凹模高度及强度校核 . 28 4.3.1 高度确定 . 28 4.3.2 强度校核 . 29 4.3.3 确定模具的总高度 . 30 4.4 绘制模具装配图及非标准件零件图 . 30 5 使用 SoildWorks 绘制三维图 . 31 6 设计总结 . 32 7 参考文献 . 36 nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 6 1.绪论 1.1 模具研究的意义 模具，是工业生产的基础工艺装备。德国人说模具工业是金属加工业中之王，美国人说模具工业是美国的基石，罗马尼亚人说模具就是黄金，而日本则说模具是促进社会繁荣富裕的动力。模具质量的高低决定着产品质量的高低，因此，模具被称之为“百业之母”或“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍甚至上百倍。 车、拖拉机、飞机、家用电器、工程机械、动力机械、冶金、机床、兵器、仪器仪表、轻工、日用五金等制造业中，起着极为重要的作用，模具是实现上述 行业的钣金件、锻件、粉末冶金件、铸件、压铸件、注塑件、橡胶件、玻璃件和陶瓷件等生产的重要工艺装备。采用模具生产毛坯或成品零件， 是材料成形的重要方式之一，与切削加工相比，具有材料利用率高、能耗低、产品性能好、生产效率高和成本低等显著特点。 模具是大批量生产同形产品的工具，是工业生产的主要工艺装备。采用模具生产零部件，具有生产效率高、质量好、成本低、节约能源和原材料等一系列优点，用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。已成为当代工业生产的重要手段和 工艺发展方向。现代经济的基础工业。现代工业品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水平，因此模具工业对国民经济和社会发展将起越来越大的作用。 1.2 冲压技术的发展 近几十年来，冲压技术有了飞速的发展，它不仅表现在许多新工艺和新技术的生产中的广泛应用上，更重要的是人们对冲压技术认识与掌握的程序有了质的飞跃。 在 20世纪 50年代，冲压技术还处于主要依靠从实践中总结出来的冲压工艺方法和工艺参数，能够制造出具有典型特征与规则形状的冲压件。但是对所应用的冲压成形方法的变形处理和冲压成形的规律并不十分了解，缺少必要的理论基础知识作为实践工作的指导。因此，当冲压生产中遇到与变形机理有关较为复杂的问题时，就会感到束手无策，无从下手，只是问题长时间的不到解决。 到 20世纪末，冲压技术有了很大的进步，人们已经对常用的各种方法的成形nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 7 机理有了基本的了解，也总结出一些可以作为冲压成形理论内容的冲压变形规律，可以在对冲压成形机理深入了解 的基础上开发更为先进的冲压工艺方法和改进冲压工艺过程。即使遇到复杂的与变形机理有关的难题也知道用什么方法解决。 冲压自动化生产的实现使冲压制造的概念有了本质的飞跃。结合现代技术信息系统和现代化管理信息系统的成果，由这三方面组合又形成现代冲压新的生产模式 计算机集成制造系统 CIMS（ Computer Integrated Manufacturing System）。把产品概念形成、设计、开发、生产、销售、售后服务全过程通过计算机等技术融为一体，将会给冲压制造业带来更好的经济效益，使现代冲压技术水平提高到一个新 的高度。 1.3 冲压工艺的基本工序和分类 由于冲压件的形状、尺寸、精度要求、原材料性能等的不同。目前在生产中所采用的冲压工艺方法是多种多样的。概括起来可以分为分离工序与成型工序。 分离工序又可分为落料、冲孔和剪切等。目的是在冲压过程中，使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离。成型工序可分为弯曲、拉伸、翻孔、翻边、胀形、缩口、旋压等。目的是使冲压毛坯在不破裂的条件下，产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件。上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多 种单一工序。 1.4 冲压成型的特点 由于冲压成形中的毛坯是厚度远小于板平面尺寸的板料以及由此决定的外力作用方式与大小等原因，致使冲压成形具有如下几个非常突出的特点。 （ 1）由于垂直于板面方向的单位压力的数值远小于板面方向上的内应力，所以大多数的冲压变形都可以近似的当作平面应力状态来处理，是变形力学的分析和工艺参数的计算等工作，都得到很大的简化。 （ 2）在各种冲压成形方法中，以拉应力作用为主的伸长类冲压成型过程多于以压应力为主的压缩类成形过程。 （ 3）在冲压成形时，板料毛坯离得内应力数值接近或等于材料的屈服应力，有时甚至小于板料的屈服应力。而在模锻和挤压时，有时毛坯的内应力可能超过其nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 8 屈服应力许多倍。 （ 4）在冲压成形中，大多数情况下，板料毛坯都有某种程度的自由度，常常是只有一个表面与模具接触，而另侧表面是非接触的自由表面，甚至有时存在板料两侧表面都不与模具接触的变形部分。 1.5 此次冲压模具设计的目的和意义 ： （ 1）培养学生综合运用新学知识与技能，提高解决实际问题的能力，从而巩固、深化已学知识； （ 2）培养学生调查研究、熟悉技术政策、运用国家标 准、手册等工具书进行设计、计算、数据处理、编写技术文件等独立工作的能力； （ 3）让学生建立正确的设计和科学研究思维，树立实事求是、严肃认真的科学工作态度。 （ 4）能综合运用在学校所学的理论和生产实际知识，进行一次冲压模具的设计工作的实际训练，从而培养和提高自身独立学习和工作的能力； （ 5）为今后走入社会，进入工作岗位进一步深造打下良好的基础。 nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 9 2 零件冲压工艺分析 2.1 材料工艺性分析 设计 要求 如 零件 图 （图 2-1） 所示。 材料为 10 钢，厚度为 2mm。 图 2-1零件 图 力学性能 硬度 HBS b/MPa s/MPa 5/（ %） /MPa /（ %） 未经处理 355 205 31 300 55 137 2.2 零件结构 零件为 非旋转体对称图形 ，需 进行拉深、冲裁、胀形 、翻边 工艺。 nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 10 2.3 尺寸精度分析 由于 图 1-1 未 标 注公差 ， 属自由尺寸 ， 可按 IT14级 确定工件尺寸的公差 。 2.4 分析制造零件 所需方案 方案一：全部使用单一模具 ； 方案二：先使用拉深、落料复合模做出零件基本形状，再用 胀形 、 落料复合模 进一步 加工，最后用 冲孔及翻边模具完成零件 。 方案三：先用冲孔、落料复合模进行加工，再使用 拉深、胀形及翻边模具完成 。 2.5 方案的比较 分析比较上述三种工艺方案，可以看到： 方案一，从生产效率、模具结构和寿命方面考虑，这种方案有利于降低冲裁力合提高模具寿命，同时模具结构比较简单，操作比较方便。但工序复合程度低，生产率低，需要多道工序，多幅模具的累计误差大。 方案二， 相比方案一节省了工序，冲孔工序安排在拉深成形后进行 ，可以保证零件的各孔距尺寸，缺点是复合 模具结构复杂。 方案三， 相比方案一节省了工序，但模具结构比方案一复杂，而且拉深安排在冲孔以后进行，孔距不易保证，影响零件精度； 2.6 方案的确定 通过以上的方案分析，可以看出，选用方案二 是比较合理的。 考虑到零件的厚度及 相关 要求 ， 本设计应选用 四种模具，第一种为落料、拉深复合模，第二种为落料、胀形复合模，第三种为冲孔模具，第四套为翻遍模具。布置及固定方式应合理。 根据制件的特点 ， 保证加工尺寸精度，落料、拉深复合模 要求先拉深 ， 后 进行冲裁 落料 ；落料、胀形复合膜应先胀形，后冲裁落料。 nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 11 为了保证生产的制件精度达到一定的要求 ， 在设计条料的排样图时应该有准确的定位 ， 还应考虑冲裁凸模布置会不会发生干涉的问题 ，以及 应不应该设置空工位。 另外还应计算完成零件所需拉深次数 。 2.7 工序的确定 （ 1） 工序一：拉深 、落料。 模具：拉深、落料复合模具 ； 将毛坯拉深出 拉深体 ，保留法兰边 ； 将拉深体外部法兰边冲裁出下图形状。 如图 2-7-1 图 2-7-1工序一图 （ 2） 工序二 ：胀形 、落料 模具：胀形、落料复合模具 在拉深面实施 胀形加工，下方大圆同拉深方向胀形，上方两个小圆向拉深方向的反方向胀形。 将拉深体外 边冲裁出零件 图所画出 外形 。 如图 2-7-2 nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 12 图 2-7-2 工序二图 （ 5） 工序三 ：冲孔 模具：冲孔、落料复合模具 冲裁出零件所要求的孔：位于拉深面上的三个孔、处于中间胀形圆上的孔和外边上的六个孔； 如图 2-7-3 图 2-7-3 工序三图 （ 6） 工序四 ：翻边 模具：翻边模具 对需要翻边的三个孔实行翻孔加工； 如图 2-7-4 nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 13 图 2-7-4 工序四图 nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 14 3 工艺计算 3.1 排样的设计与计算 由于该制件毛坯的的形状，采用无 废 料的排 样 方法是不可能做到的， 但能采用有 废 料和少 废 料的方法 。 3.1.1 毛坯形状的确定 零件为非旋转体对称零件，要经过多次加工，逐渐成型，因此毛坯形状应尽可能规则 ，以免使得模具形状过于怪异。 3.1.2 毛坯尺寸确定 零件为非旋转体，毛坯各个部位的尺寸应分开处理。 可将拉深面看作 一个大圆与两个小圆组成，小圆与大圆的 连接 线 按翻边处理，两个小圆的连接 线 按弯曲处理。 将三个圆看作 圆筒形拉深件， 并设置宽为 52的法兰 根据带法兰的圆筒拉深件计算公式，可算得： 小圆 D毛坯 = = =197.33mm； 大圆 D毛坯 = = =353.88mm； d 拉深面直径（ mm）； D 拉深外边直径（ mm）； h 拉深高度（ mm） 因此 ， 毛坯图为 下 图所示 ： 如图 3-1-2 nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 15 图 3-1-2 毛坯图 3.1.3 确定搭边 根据毛坯外形，由模具设计与制造简明手册表 1-4-14，查得： 使用直排有废料排样 根据模具设计与制造简明手册表 1-4-15，查得搭边值： 当 t=2mm时， a=2mm， b=2mm 3.1.4 确定条料宽度 B=（ ） D 冲裁件直径（ mm）； b 搭边值（ mm）； 材料剪裁时公差 ， 由模具设计与制造简明手册表 1-4-17，查得 ： =0.9； 则 B=300+2 2+2 0.9= mm nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 16 3.1.5 确定条料的进距 A=B制 +a=300+2=302mm 3.1.6 材料的利用率 材料利用率是冲 压 工 艺 中一个非常重要的 经济 技 术 指 标 ，其 计 算可用一个 进距内冲 裁件的 实际 面 积 与毛坯面 积 的百分比表示 ： 式中 n 一个 进 距内冲裁件数量 ； A 冲件实际面积 ， 单 位 mm； B 条料 宽 度 ， 单 位 mm。 所以材料的利用率 为 ： 75% 3.1.7 排样图 如图 3-1-7所示 nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 17 图 3-1-7 排样图 该零件采取纵向送料方式。 3.2 落料的相关计算 3.2.1 落料所需冲裁力、卸料力、顶件力、推件力的确定 （ 1）冲裁力 选择平刃口冲裁 P=Lt L 刃口周长 （ mm） ; 材料抗剪强度（ MPa）； 在生产使用中，考虑到刃口变钝、间隙不均和材料性能波动等因素，通常按以下式计算冲裁力。 P=1.3Lt 1.3Lt a=850.63 2 300=510.38KN （ 2）卸料力 nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 18 Px=KxP Kx 卸料力系数； 由冲模设计与制造实用计算手册表 1-2查得， Kx=0.05； Px=510.38 0.05=255.19KN （ 3）顶件力 Pd=KdP Kd 顶件力系数； 由冲模设计与制造实用计算手册表 1-2查得， Pd=0.06； Pd=510.38 0.06=30.23KN （ 4）推件力 Pt=nKtP Kt 推件力系数； n 同时梗塞在凸模内的工件数； n=h/t， h为凸模直臂刃口高度（ mm）， t为材料厚度（ mm）； h取 5mm，则 n=2.5； 由冲模设计与制造实用计算手册表 1-2查得， Pd=0.55； Pt=2.5 0.55 501.38=701.77KN 3.2.2 冲裁模刃口尺寸计算 由冲模设计与制造实用计算手册表 2-1查得， 凸模尺寸 Dp=（ ） 凹模尺寸 Dd=（ ） D 工件尺寸（ mm）； x 磨损系数，取 0.5； 考虑在半径为 40mm的圆弧上，如图 3-2-2-1所示 图 3-2-2-1 小圆部分凸模 nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 19 由 冲 压 工 艺 与模具 设计 查 得 ，精度 IT14级 ， =1.4， p=0.2， d=0.3， Zmin=0.246； Dp=（ ） = Dd=（ ） = 考虑在半径为 110mm的圆弧上，如图 3-2-2-2所示 图 3-2-2-2 小圆部分凸模 由 冲 压 工 艺 与模具 设计 查 得 ，精度 IT14级 ， =1.4， p=0.3， d=0.3， Zmin=0.146； Dp=（ ） = ； Dd=（ ） = ； 考虑在半径为 15mm的圆弧上，如 3-2-2-3图所示 图 3-2-2-3 上部突出小圆 由 冲 压 工 艺 与模具 设计 查 得 ，精度 IT14级 ， =1.4， p=0.4， d=0.3， Zmin=0.360； Dp=（ ） = ； Dd=（ ） = ； nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 20 a) 拉深 零件为非旋转体，各个部位 应分开处理。 3.3 拉深相关计算 3.3.1 拉深次数 的确定 可将拉深面看作 一个大圆与两个小圆组成， 将三个圆看作圆筒形拉深件 。小圆与大圆的连接线按翻边处理，两个小圆的连接线按弯曲处理。 利用极限相对高度对能否一次拉深成型进行判断，若工件的相对高度 h/d小于或等于查得的极限相对高度 h1/d1时，则可以一次拉深成型；如果 h/dh1/d1时，则不能一次拉深成型，需进行多次拉深。 （ 1） 小 圆 筒 形 件相对法兰直径 df/d=2.86 由冲模设计与制造实用 计算 手册表 1-25，查得修边余量为为 2.6mm； 相对高度 h/d=0.61mm； 毛坯相对厚度 =0.81 由冲模设计与制造实用 计算 手册表 1-26，查得带法兰筒形件第一次拉深的极限相对高度， h1/d1=0.75mm； h/dh1/d1，小圆筒形件可一次拉深成型，工序直径为 56mm。 （ 2） 大圆筒形件相对法兰直径 df/d=2.06mm 由冲模设计与制造实用 计算 手册表 1-25，查得修边余量为为 4mm； 相对高度 h/d=0.36mm。 毛坯相对厚度 =0.56 由冲模设计与制造实用 计算 手册表 1-26，查得带法兰筒形件第一次拉深的极限相对高度， h1/d1=0.33mm； h/dh1/d1，大圆筒形件可一次拉深成型，工序直径为 146mm。 综上所述，该零件可以一次拉深成型，取圆角半径 r=4，拉深高度为 52mm。 nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 21 3.3.2 拉深所需 拉深力 、压料力、弯曲力、翻边力 的计算 将拉深面看作 一个大圆与两个小圆组成， 将三个圆看作圆筒形拉深件。小圆与大圆的连接线按翻边处理，两个小圆的连接线按弯曲处理。 （ 1） 拉深力 P=K dt b K 系数，由 冲模设计与制造实用计算手册表 1-51查得， K大 =1， K小 =1.1 P大 =1.1 56 2 335=129.7KN P小 =1 146 2 335=307.3KN P=436KN （ 2） 压料力 Q=Fq F 压料面积； q 单位压料力 。 由冲模设计与制造实用计算手册表 1-56查得， q=2.5Mpa 则 Q=464.3KN 将零件视作盒形件，由 冲模设计与制造实用计算手册表 1-37查得 ， 拉深系数 m1=0.32； 再由冲模设计与制造实用计算手册表 1-54查得， 模具需要使用压边圈。 （ 3） 弯曲力 V形弯曲力 P1= K 安全系数，一般取 1.3； B 弯曲宽度 ； r 弯曲半径 。 Pt= =58.5KN 压料力 P2=（ 0.30.8） P1 P2=0.5 58.5=29.3KN nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 22 （ 4） 翻边力 P=CLt b C 系数，一般 0.50.8； L 翻边线的长度 P=0.6 52 2 335=20.9KN 3.3.3 拉深模工作部分尺寸计算 以标注内形尺寸，由冲模设计与制造实用计算手册表 2-3查得， 凸模尺寸 dp=（ ） 凹模尺寸 Dd=（ ） d 拉深件的基本尺寸（ mm）； 拉深件的公差（ mm）； p 凸模制造的公差； d 凹模制造的公差； z 凹模单边间隙； z=t+tn=2.2 由 冲 压 工 艺 与模具 设计 查 得 ，精度 IT14级 ， =1.4， p=0.87， d=0.14 尺寸 dp=277+0.4 1.4= ； 尺寸 Dd=277+0.4 1.4+2 2.2= ； b) 压力机的确定 本设计采用刚性卸料 ,下出料的方式 ,故总的冲压力 P总 =2346.97KN 根据 P压力机 P总 ，选择固定双柱台式压力机，由 中国模具 设计 大典 表18.4-22，初选压力机公称压力为 4000KN，具体参数如下表： 公称 压 力（ KN） 滑 块 中心至床身距离 距 离(mm) 滑 块 行程 (mm) 行程次数 (次 /min) 最大封 闭高 度 (mm) 封 闭 高度调节 量(mm) nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 23 4000 480 200 25 550 150 3.4 压力中心的确定 冲模的压力中心应与压力机滑块中心重合，否则冲压时会产生偏斜，导致模具和压力机的急剧磨损。 本模具有冲裁、拉深、弯曲等各种冲压工序，其压力中心的求法为： （ 1） 选择基本坐标 ，如图 3-4-1-1 图 3-4-1-1 基本坐标图 （ 2） 各个冲压力 相应的各个压力中心坐标 ，如图 3-4-1-2 nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 24 图 3-4-1-2 各压力中心坐标图 （ 3） 求出压力中心坐标 由于零件为以 y轴为对称轴对称图形，因此 x0=0 y0= y0=28.7 压力中心坐标为（ 0.28， 7） nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 25 4 模具结构与 零件的设 计 4.1 模具结构形式的确定 设计为倒装式落料拉深复合模，处在上模部分的工作零件既是落料凸模也是拉深凹模，即凸凹模。处在下模部分的工作零件为落料凹模、拉深凸模。 工作时，条料送进，由带导料板的固定卸料板导向，以挡料销定位。卸料靠固定卸料板进行。其中，落料凹模高于拉深凸模的距离应大于一个料厚，以保证先落料后拉深。如图 3-5-1所示为 图 3-5-1 落料拉深复合模 根据目前情况，当材料料厚约在 0.6mm以下时，应采用弹压卸料板，当大于0.6mm时采用固定卸料板较为贴近实际。该制件材料厚度为 2mm，故采用固定卸料板。 采用倒装模具，由于零件的形状，很难找到凸模与凹模的标准件，因此拉深凸模、凹凸模、落料凹模等相关零部件要以零件形状确定。 条料使用一个挡料销钉及两个导料板定位。 该模具的精度查冲压工艺与模具设计表 2-3，模具精度应在 IT14级。 nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 26 4.2 模具零件的设计 4.2.1 凸模、凹模的确定 （ 1） 拉深 凸模的确定 凸模的外形由零件拉深面形状决定，因此该拉深凸模为非标准件。其尺寸大小为之前 在 冲模结构 尺寸计算 中 算得的拉深凸模 尺寸。 本 设计 中拉深 凸模采用 圆 柱 销 定位 凸模的方式 ， 凸模上端与 下 模座 底面接触 ，用螺钉 完成拉深 凸模的固定。 （ 2） 凹凸 模的确定 凹凸 模的外形由零件 拉深 后外边形状以及凸模形状决定，因此该凹 凸模为非标准件。其尺寸大小为之前在 冲模结构尺寸计算中 算得的 拉深凹模尺寸以及冲裁凸模 尺寸。 凹凸模固定板高度 由 中国 模具 设计 大典第三卷表 22.5-16选取， H固定板 =15。 本 设计 中凹凸 模 上端与固定板下端接触 完成定位 ，用螺钉将 凹凸模、固定板以及上模座 相连，完成 固定。 （ 3） 落料凹模 的确定 落料凹模的外形由凹凸模决定，因此该落料凹 模为非标准件。其 工作部分 尺寸大小为之前在 冲模结构尺寸计算中 算得的 冲裁凹 模尺寸。 本 设计 中落料凹模 采用 圆 柱 销 定位 的方式 ， 落料凹 模 下 模座 底面接触 ，用螺钉 完成落料凹模 的固定。 4.2.2 压边圈的确定 压边圈的外形由 零件拉深面外边 决定，因此该压边圈为非标准件。其尺寸大 小为凹凸模大小，高度配合凸模拉深高度使之工作部分高度达到拉深零件所需的高度。 本 设计 中压边圈 与下模座底面接触 ，用螺钉 完成 固定。 4.2.3 卸料版的确定 卸料版的外形由落料凹模决定，因此该卸料版 为非标准件。其 尺寸大小为落料凹模 尺寸。 nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 27 本 设计 采用 刚 性卸料 ， 所 选规 格参照 中国 模具 设计 大典第三卷表 20.1-33，从表中 ， 查 得 卸料板最小厚度 为 12mm， 取其厚度 为 H卸 =20mm。 本 设计 中卸料版与 导料板 接触 ，用螺钉 完成落料凹模 、卸料版、导料板 的固定。 4.2.4 推件块的确定 推件块 的外形由零件拉深后外边形状以及凸模形状 决定，因此该推件块 为非标准件。其尺寸大小为之前在 冲模结构尺寸计算中 算得的拉深凹模尺寸以及 与凹凸模配合的相关尺寸 。 本 设计 中凹凸模 与推件块 接触 完成 固定 ， 推件块连接推杆，推动凹凸模工作。 4.2.5 定位零件的选择 （ 1） 挡 料 销 挡料销的作用是保 证 条料送 进时 有准确的送料 进 距。本 设计选 用固定 挡 料 销定位 ， 安装在落料凸模的工作端面上，优点是能够使条料准确定位 ，有利于提高加工精度。 由冲压模具设计指导表 5.2-3选取固定挡料销标准件（ JB/T7649.10-2008） ,规格为 d=10， d1=4， h=3， L=13 （ 2） 导料板 导料板是一种通用的导料装置，一般安装在凹模上平面的两侧，为平行的两块长条板。 由冲压模具设计指导表 5.2-17选取导料板（ JB/T 768.5-2008） 4.2.6 紧固零件的选择 紧固模具零件选择 螺 钉 和销钉 。 螺 钉 主要承受拉 应 力 ， 其尺寸及数量一般根据 经验 确定 ，本设计 中均采用标准 圆 柱 头 螺 钉 ， 粗牙普通螺纹， 规格为 M20 35的四个，规格为 M20 50的 8个，规格为 M20 80的 4个。 销钉 采用标准圆柱销，规格为 M10 40的 6个 nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 28 4.2.7 模架的选择 该零件采取纵向送料方式， 由冲压模具设计指导表 5.7-1， 选择铸铁材料及滑动导向的中间导柱模架（ GB/T 2851-2008） 。 再由 冲压模具设计指导表 5.7-3， 根据凹模的最大周界 L B为 390mm 314mm，查 得上模座参数 为 400mm 315mm 55mm， 下模座的参数 为 400m 315mm 65mm。 4.2.8 导向零件的选择 导向零件为导柱与导套。 根据之前选择的模架， 由 冲压模具设计指导表 5.4-1选择出导柱标准件，选择 A形导柱（ GB/T 2861.1-2008） ，规格为 A45 300， A50 300。 根据之前选择的模架和导柱， 由 冲压模具设计指导表 5.4-2选择出导套标准件，选择 A形导套（ GB/T 2861.3-2008） ，规格为 A45 53 140， A50 53 140。 4.2.9 模柄的选择 本设计采用凸缘模柄，优点在于凸缘以下部分可加工出容纳推板的形孔。此外拆装方便，适用于比较大的模具。 根据上模座的厚度 H=55mm选择 模柄 ， 由 模具设计制造简明手册 表 1-10-45，选择凸缘模柄标准件（ JB/T 7646.3-2008） ，规格为 B76 JB/T 7646.3-2008。 4.3 凸模、凹模高度及强度 校核 4.3.1 高度确定 （ 1） 拉深凸模 拉深凸模高度 由零件拉深高度决定，还要考虑压边圈高度，因此拉深凸模高度 H凸 =H零件 +H压边圈 。选取 H压边圈 =48mm，则 H凸 =100mm。 nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 29 （ 2） 凹凸模 凹凸模高度要考虑拉深凸模高度，以配合拉深凸模拉深零件，还应考虑到压力机所确定的 闭合高度。因此选取 H凹凸模 =150mm （ 3） 落料凹模 落料凹模位置要配合凸模位置方便送料， 高 度是由其固定板厚度、卸料板厚度、 导 料板厚度 还 有凹模的修模余量决定 的。 故凸模 长 度 L凹模 =H凹模 +H导料板 +H卸料版 =85mm+5mm+20mm=100mm 4.3.2 强度校核 （ 1） 凸模 凸模的强度，通常要核算最小断面的压应力和纵向保持稳定（不产生弯曲）的最大长度。 凸模直径或宽度大于冲件料厚 ，由冲模设计与制造实用计算手册表 3-1查得压应力公式： ； L 冲件轮廓周长（ mm）； Fk 接触面积（ mm），取刃口四周接触宽度为 t/2的面积； 凸模材料许用压应力，对于常用合金模具钢，可取 18002200（ MPa） ； =2050.38 ，符合压应力公式。 凸模固定于模架，由冲模设计与制造实用计算手册表 3-1查得最大允许高 度公式： ； n 系数，由冲模设计与制造实用计算手册表 3-3查得， n=1.223； P 冲裁力（ N） ； E 凸模材料弹性模量，对于钢材可取 E=210000（ MPa） ； J0 凸模大端断面最小惯距（ ） ； =256.83mm 150mm，符合最大允许高度公式。 （ 2） 凹模 冲模设计时，对于凹模的强度，一般只核算其受弯曲应力时的最小厚度。由nts 冲压件成型复合模具设计及三维造型 30 冲模设计与制造实用计算手册表 3-3查得， 应力 弯 弯 ； 最小厚度 弯 ； P 冲裁力（ N） ； 弯 凹模材料的许用弯曲应力（ MPa） ，由冲模设计与制造实用计算手册表 3-8查得为 157MPa； 弯 =142.075MPa 弯 ，符合公式要求。 4.3.3 确定模具的 总 高度 模具的闭合高度，是指冲模处于闭合状态（工作行程最低点）时，上模板的上平面至下模板的下平面的高度。模具实际闭合高度为 H=h下模板 +h上模板 +h凸模 +h凹模 +t-h h凸模 凸模高度（ mm）； h凹模 凹模高度（ mm）； h 扬州大学机械工程学院 毕业设计（论文）前期工作材料 学生姓名： 李 瑞 学号： 100007119 教 科 部： 机 械 制 造 专 业： 机械设计制造及其自动化 设计（论文）题目： 冲压件成形复合模具 设计与三维造型 指导老师： 李益民 材 料 目 录 序号 名 称 数量 备注 1 毕业设计（论文）选题、审题表 1 2 毕业设计（论文）任务书 1 3 毕业设计（论文）开题报告（含文献综述） 1 4 毕业设计（论文）外文资料翻译（含原文） 1 5 毕业设计（论文）中期检查表 1 2014 年 2 月 17 日 nts扬州大学机械工程学院 本科生毕业设计（论文）选题、审题表 学 院 机械学院 选题教师 姓名 李益民 专 业 机械设计制造及其自动化 专业技术职务 副教授 申报课题名称 冲压件 成形复合模具设计 与三维造型 课题性质 A B C D E 课题来源 A B C D 课题简介 根据给定冷冲压件零件，设计一套含拉深工序的复合模具。使学生初步学会借助设计资料设计冲压模具，掌握冲压模具的设计步骤，模具设计资料的使用。 设计（论文） 要 求 （包括应具备的条件） 该课题主要完成冲压件冷冲压加工工艺设计、模具结构设计、主要零件三维造型及虚拟装配。 学生的要求：具有模具设计的基础知识及三维 CAD 软件应用。 课题预计 工作量 大小 大 适中 小 课题预计 难易程度 难 一般 易 所在专业审定意见： 负责人（签名）： 年 月 日 院主管领导意见： 签名： 年 月 日 说明： 1、该表作为本科学生毕业设计（论文）课题申报时专用，由选题教师填写，经所在专业有关人员讨论，负责人签名后生效； 2、有关内容 的填写见背面的 填表说明 ，并在表中相应栏打“” 课题一旦被学生选定，此表须放在“毕业设计（论文）资料袋”中存档。 nts 填 表 说 明 1、 该表的填写只针对 1 名学生做毕业设计（论文）时选择使用，如同一课题由 2 名及2 名以上同学选择，应在申报课题的名称上加以区别（加副标题），并且在“设计（论文）要求”一栏上加以体现。 2“课题性质” 一栏： A、工程设计； B、实验研究； C、软件工程（如 CAI 课题等）； D、理论探讨； E、其它。 3、“课题来源” 一栏： A、自然科学基金与部、省、市级以上科研课题； B、企、事业 单位委托课题； C、校、院（系）级基金课题； D、自拟课题。 4、“课题简介” 一栏： 主要指研究设计该课题的背景介绍及目的、意义。 5、“设计（论文）要求（包括应具备的条件）”一栏： 主要指本课题技术方面的要求，而“条件”指从事课题必须具备的基本条件（如仪器设备、场地、文献资料等）。 nts 扬州大学机械工程学院 毕业设计（论文）任务书 教 科 部： 机 械 制 造 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 ： 李 瑞 学号： 100007119 毕业（论文）题目： 冲压件成形复合模具 设计与零件三维造型 起 迄 日 期： 2014.2.17 2014.5.16 设计（论文）地点： 指 导 老 师： 李益民 专业负责人： 发任务书日期： 2014 年 2 月 17 日 nts 任务书填写要求 1、毕业设计（论文）任务书由指导老师根据各课题的具体情况填写，经学生所在专业的负责人审查、学院分管领导签字后生效。此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填好并发给学生； 2、任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按统一设计的电子文档标准格式（可在本学院网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴； 3、任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业的教科部及学 院主管领导审批后方可重新填写； 4、任务书内有关“教科部”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号，不能只写最后 2 位或 1 位数字； 5、任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标 GB 7714-87文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性； 6、有关年月日等日期的填写，应当按照国标 GB/T 7408-94数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2005 年 3 月 21日”或“ 2005-03-21”。 nts毕业设计（论文）任务书 1本毕业设计（论文）课题应达到的目的： 通过该课题的毕业设计可以使学生掌握冲压模具设计的基本原理和方法，综合运用本专业所学的专业基础理论和专业知识分析和解决冲压工艺和模具设计中的问题，着重培养学生的工程设计能力（主要包括设计、计算，绘图及三维 CAD 软件应用能力）以及独立解决和分析问题的能力。 2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 1） 查阅文献资料 15篇以上、翻译不少于五千印刷符的英文资料； 2） 冲压件（ A）零件 的工艺分析及冲压工艺设计； 3） 冲压件（ A） 拉深复合模设计； 4）复合模主要零件的设计； 5）完成模具零件三维造型； 6）加工工艺及模具设计说明书。 nts毕业设计（论文）任务书 3对本毕业设计（论文）课题成果的要求（包括毕业设计论文、图表、实物样品等）： 1） 零件冲压工艺规程； 一套 2）拉深复合模装配图 一套 3）复合模主要零件的零件图，零件三维图； 一套 4）冲压工艺规程及模具结构设计说明书； 一份 5） 翻译不少于 5000 印刷符的英文资料。 一份 4主要参考文献： 1）机械制造工艺装备设计手册 李庆寿 宁夏人民出版社 2） UG范例教程 黄贵东 清华大学出版社 3） PRO/ENGINEER 2001 机械设计实例教程 卫朝富 中国铁道出版社 4）模具设计与制造简明手 册 冯炳尧 上海科学技术出版社 5） 机械制造工艺标准手册 张纪真 机械工业出版社 6）中国模具设计大典 中国机械工程协会 江西科学技术出版社 7）冲压模具结构与设计图解 （日）太田哲 国防工业出版社 8）冲模结构图册 9）冲压工艺学 李硕本 机械工业出版社 10）汽车覆盖件冲压成形技术 崔令江 机械工业出版社 nts毕业设计（论文）任务书 5、本毕业设计（论文）课题工作进度计划 起止日期 工 作 内 容 2.17 3.2 3.3 3.23 3.24 4.13 4.14 4.27 4.28 5. 7 5.8 5.16 1） 资料收集、翻译 2 周 2）编制 冷冲压 零件的冲压工艺规程 3 周 包括冲压件的工艺性分析，确定工序性质、工序数目、工序顺序及工序间半成品的尺寸，确定冲模结构形式，选定冲压设备，进行必要的工艺计算并对冲压设备 进行校核等。 3）冲模总体设计 3 周 绘制冲模（总体）草图，初步确定冲模外形尺寸。 4）完成装配总图 2 周 5）主要零部件设计 1.5 周 设计各零部件具体结构，绘零件图；并完成零件三维造型及模拟装配。 6）整理设计说明书。 1.5 周 所在专业审核意见： 负责人： 年 月 日 学院意见： 院长： 年 月 日 nts扬州大学机械工程学院 毕业设计（论文）开题报告 学 生 姓 名： 李 瑞 学号： 100007119 专 业： 机械设计制造及其自动化 设计（论文）题目： 冲压件成形复合模具设计与三维造型 指 导 老 师： 李益民 2012 年 月 日 nts 开题报告填写要求 1、开题报告（含“ 文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审核的依据材料之一。此报告应在指导老师的指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业的教科部审核后生效； 2、开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按统一设计的电子文档标准格式（可从本学院网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3、“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于 15 篇（不包括辞典、手册）； 4、有关年月日等 日期的填写，应当按照国标 GB/T 7408-94数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2005 年 3 月 21日”或“ 2005-03-21”。 nts毕业设计（论文）开题报告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述： 文 献 综 述 一 .冲压模具制造 冲压模具成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法，用以生产各种板料零件，具有很多独特的优势，其成形零件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机 械自动化及生产效率高等优点，是一种其他加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术，在制造业中具有很强的竞争力，被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航天航天、国防工业和日常生活的生产之中。就拿我们日常生活中使用的不锈钢饭缸来说，它就是用一块圆形金属板料在压床上利用模具对圆形板料加压而冲出来的。可见我 们只有真正的了解和掌握冲压知识才能够将模具设计应用到以后的制造去。 二 .行业发展现状与发展方向 现代压模具生产冲时一种大规模继续作业的制造方式，由于高新技术的参与和介于，冲压生产方式由初期的手工操作逐步进化为集成制 造。生产过程逐步实现机械化、自动化并且正在向智能化、集成化的方向发展。实现自动化冲压作业，体现安全、高效、节材等优点，已经是冲压模具的生产的发展方向。 (1)全面推广 CAD/CAM/CAE 技术 模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具制造设计的发展方向，随着微软计算机的发展和进步，普及 CAD/CAM/CAE 技术的条件已基本成熟，各企业将加大 CAD/CAM 技术培训和技术服务的力度；进一步扩大 CAE 技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE 技术跨区域、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。 (2)高速铣削加工 国外近几年发展高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技nts术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化和集成化方向发展。 (3)模具扫描及数字化系统 高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或 实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的 CAD 数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用。 (4)电火花铣削加工 电火花铣削加工这是一种代替传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极做三维或二维轮廓加工，因此不在需要制作复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种 技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。 (5)提高模具标准化程度 我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般在 80%左右。 (6)优质材料及先进表面处理化技术 选用优质钢材和应用相应表面的表面处理技术来提高模具寿命就显的十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积（ TiN、 TiC 等）、等离子喷涂等技术 。 (7)模具研磨抛光将自动化、智 能化 模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。 (8)模具自动加工系统的发展 这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定nts位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量检测控制系统。 三 .冲压模具的重要意义： 模具的产生是工业界的一场革命，目前在电子、汽车、电机、仪器仪表等工业产品中，大多数都依靠模具进行成型。模具成型具有高精度、高复杂性、高 一致性以及高生产率、低消耗的特点，是其他价格制造方法无法比拟的。我国很重视模具的发展，目前模具刚也正向大型、精密、复杂、高效、长寿命和多功能的方向发展。模具在很大程度上决定了产品的质量、效益和开发能力，因此进行模具知识的深入学习很有必要。 四 .课题解析 1，材料 制造冲压模具的材料有钢材、硬质合金、钢结硬质合金、 锌基合金 、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等等。目前制造冲压模具 的材料绝大部分以钢材为主，常用的模具工作部件材料的种类有： 碳素工具钢 、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、 高速钢 、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等。 当被冲压加工的材料较硬或变形抗力较大时，冲模的凸、凹模应选取耐磨性好、强度高的 材料。 拉深 不锈钢时，可采用铝青铜凹模，因为它具有较好的抗粘着性。而导柱导套则要求耐磨和较好的韧性，故多采用 低碳钢 表面渗碳淬火。又如，碳素工具钢的主要不足是淬透性差，在冲模零件断面尺寸较大时，淬火后其中心硬度仍然较低，但是，在行程次数很大的压床上 工作时，由于它的耐冲击性好反而成为优点。对于固定板、卸料板类零件，不但要有足够的强度，而且要求在工作过程中变形小。另外，还可以采用冷处理和深冷处理、真空处理和表面强化的方法提高模具零件的性能。对于凸、凹模工作条件较差的冷挤压模，应选取有足够硬度、强度、韧性、耐磨性等综合机械性能较好的模具钢，同时应具有一定的红硬性和热疲劳强度等。 2生产方式对比 1)铸造： 铸造工艺由于其成本较低， 不仅如此，由 于工艺的特殊性，铸件的形状可以做的很复杂 。有这些优点的同时，铸造的弊端也是很明显的。铸造的效率很低，从造型到出模的nts周期较长，所以对于批量较大的零件不是很适合。接着，铸件与冲压件相比，其精度很低。在后期的机加工部分，要花费更多的工时，当然也浪费了更多的材料。另外，整个铸造过程会产生很多的污染物，不