MJC01-171@罩子拉深模具的设计与制造
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机械毕业设计全套
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MJC01-171@罩子拉深模具的设计与制造,机械毕业设计全套
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济源职业技术学院 毕 业 设 计 题目 罩子 拉深模具的设计与制造 系别 机 电 系 专业 模具设计与制造 班级 模具 0401 姓名 王明 学号 200412330 指导教师 张九强 日期 2006 年 12 月 nts设计任务书 设计题目 ： 罩子 拉深模具的设计与制造 设计要求 ： 1.无凸缘件工艺性分析及拉深 方案的确定 ； 2.有关计算及模具设计 ； 3.模具制造工艺编制与装配。 设计进度 ： 1 11 月 26 日 11 月 30 日 查阅 、 收集资料 2 12 月 1 日 12 月 5 日 主要 部分的 设计 与 计算 3 12 月 6 日 12 月 14 日 结构设计 4 12 月 15 日 12 月 22 日 模具的整体设计 5 12 月 23 日 12 月 25 日 校核、修改、 上 交 论文 6 12 月 26 日 12 月 31 日 论文答辩 指导教师（签名）： nts目 录 摘要 . 错误 !未定义书签。 前言 . 错误 !未定义书签。 1 工件的工艺性分析 . 错误 !未定义书签。 1.1 工艺性分析 . 错误 !未定义书签。 1.2 拉深时的工艺性分析 . 错误 !未定义书签。 1.3 材料的工艺性分析 . 错误 !未定义书签。 1.4 拉深变形过程的分析 . 错误 !未定义书签。 2 冲压工艺方案的确定 . 错误 !未定义书签。 3 模具的技术要求及材料选用 . 错误 !未定义书签。 4 主要设计尺寸的计算 . 错误 !未定义书签。 4.1 毛坯尺寸的确定 . 错误 !未定义书签。 4.2 冲压力的计算 . 错误 !未定义书签。 4.3 拉深间隙的确定 . 错误 !未定义书签。 5 模具工作部分尺寸计算 . 错误 !未定义书签。 5.1 拉深凸凹尺寸的确定 . 错误 !未定义书签。 5.2 圆角半径的确定 . 错误 !未定义书签。 6 模具的总体设计 . 错误 !未定义书签。 6.1 模具类型的选择和定位方式的选择 . 错误 !未定义书签。 6.2 推件零件的设计 . 错误 !未定义书签。 7 主要零部件的结构设计 . 错误 !未定义书签。 7.1 工作零件的结构设计 . 错误 !未定义书签。 7.2 模具辅助零件的材料选用及热处理 . 错误 !未定义书签。 8 模具的总装图 . 错误 !未定义书签。 9 冲压设备的选定和 工作零件的加工工艺 . 错误 !未定义书签。 10 模具的装配和模具的检验 . 错误 !未定义书签。 10.1 模具检验的作用 . 错误 !未定义书签。 10.2 模具检测的内容 . 错误 !未定义书签。 10.3 模具的检测方法 . 错误 !未定义书签。 nts结束语 . 错误 !未定义书签。 致谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 nts济源职业技术学院毕业设计 1 济源职业技术学院 机电系 2007 届毕业生毕业设计答辩记录 姓 名 王明 专 业 模具设计与 制造 班 级 模具 0401 答辩时间 答辩地点 设计题目 罩子拉深模具的设计与制造 1.试述 压力中心 的 确定原则？ 答： 对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。 形状复杂的零件、多凸模的压力中心可用解析计算法 。 2.冲压加工的特点是什么？ 答： 冲压件的尺寸精度由模具来保证，具有一模一样的特征，所以质量稳定，互换性好。由于利用模具来加工，所以可获得其他加工方法所不能或难以制造的壁薄、重量轻、刚性好、表面质量高、形状复杂的零件。冲压加工一般不需要加热毛坯，也不像切削加工那样，大量切削金属， 所以它不但节能，而且节约金属。普通压力机每分钟可生产几十件冲压件，而高速压力机每分钟可生产几百甚至上千件。所以它是一种高效率的加工方法 。 3.什么是拉深件的工艺性？ 答 ： 拉深是利用拉深模将板料冲压成各种空心件的一种加工方法，是冲压生产中应用最广泛的工序之一，用拉深工艺制造的冲压零件很多。拉深成形时主要考虑的问题是，位于凸缘部分的材料因切向压缩极易起皱；处于凸模圆角区的材料因受到径向强烈拉伸而严重变薄，甚至断裂。材料的种类，零件的结构形状，模具结构及工作部分的表面质量对拉深成形能否顺利进行都有重要的影响。 4.模具设计的特点是什么？ 答： 1）拉深工艺计算要求有较高的准确性，拉深凸模长度的决定必须满足工件拉深高度的要求，且拉深凸模上必须设计通气孔。 2）在有凸缘的拉深工序过程中，工件的高度取决于上模的行程，使用中为便于模具调整，最好在模具上设计限位柱，当压力机滑块在下死点位置时，模具应在限程的位置闭合。 3）拉深时由于工作行程较大，故对控制压边力用的弹性元件的压缩量应认真计算。 4）压边圈与毛坯接触的一面要平整，不应有孔或槽，否则拉深时毛坯起皱会陷到孔或槽里，引起拉裂。 5.变形过程的力学分析是什么？ 答： （ 1）凸缘变形去的力学分析。 1）拉深过程中某时刻凸缘变形区的应力分析。 2）拉深过程中 max1 和max3的变化规律。 （ 2）圆壁传力的受 力 分析。 记录教师（签名） nts 1 摘要 俗话说“没有规矩不成方圆”， 世界上许许多多的东西都有着它们的“规矩” 。模具就是各种东西的规矩。随着人们的生活不断改善，模具在不同的时代发生着飞跃的变化，随之出现许多不同的制造方式。 由于产品的材料和工艺特性不同，生产用的设备也各异，模具种类繁多，但用的最为广泛的大约有以下几种：冷冲压模、塑料成型模、锻造模、精密铸造模、粉末冶金模、橡胶成型模、玻璃成型模、窑业制品模、食品糖果模、建材用模等。其中以冷冲压模、塑料模的技术要求和复杂程度较高。 在本人这次设计中，主要介绍的是模具的拉深。 拉深是利用拉深模将板料 冲压成各种空心件的一种加工方法，是冲压生产中应用最广泛的工序之一。 我设计的是无凸圆 模具 拉深设计和制造，材料为 10 钢板 ，厚度 t=1mm。传统的加工方法为落料，拉深 。我的加工方法比较简单 。由 于材料和 厚度的原因，我采用的加工方法为：先计算毛坯的直径、再进行落料后 放入模具中进行拉深 。 计算 拉深次数，判断拉深是否需要压边 ，来加压边圈。完成模具的总体设计。 从而完成工件的加工。 关键词： 落料 拉深 压边 nts 2 前言 随着 时 代的 发展，模具 已 成为当今社会最要的工业的一部分，已经离不开生活的需要。 模具的出现可以追溯到几千年前的 陶器烧制和青铜器制造，但其大规模应用却是随着现代工业的崛起而发展起来的。 19 世纪，随着军火工业 、 钟表工业 、 无线电工业的发展，模具开始得到广泛应用。第二次世界大战后，随着世界经济的飞速发展，它 又成了生产家用电器、车、 电子仪器等零件的最佳方式。从世界范围看，当时美国的模具制造技术在最前列。 20 世纪 50 年代中期以前，模具设计多凭经验，参考 已 有的图纸和感性认识，根据用户的要求，制作能满足产品要求的模具，但对所设计模具零件的机械性能缺乏了解。从1955 年到 1965 年，人们通过对模具主要零件的机械性能和受力状况进行数字 分析，对金属性加工工艺及原理进行深入探讨，使得模具技术得到迅猛发展，在此期间归纳出模具设计原则，使得压力机械，冲压材料，加工方法和模具材料及制造方法等领域面貌一新，并向实用 化 的方向发展。进入 20 世纪 70 年代，不断涌现出高效率、高精度、 高寿命的多功能自动模具，其代表是五十多个工位的级进模和十几个工位多工位的 拉深模 。 拉深是利用拉深模具将冲裁好的毛坯压制成各种开口的空心件，或将以制成的开口空心件加工成其他形状的空心件的一种加工方法。 用拉深工艺可以成形圆筒形、阶梯形、 球形和锥形等旋转体零件，也可制成非旋转零件，若将 拉深与其他成形工艺（如胀形、翻边等）复合，则可加工出形状非常复杂的零件，如汽车车门等。因此拉深的应用非常广泛。 在此期间，日本以站到世界工业的最前列。我国模具起步晚、基础差、 就总量看，大型 、精密、复杂、 寿命模具产需矛盾仍十分突出。为了进一步振兴模具工业，国家有关部门进一步部署：全面分析我国模具工业的现状和差距，提出发展思路和建议以及政策措施。相信在政府的大力支持下，通过本行业和相关行业企业以及广大模具工作者的共同努力，我国模具工业水平必将大大提高，为国家 经济建设作出更大的贡献。 nts 3 1 工件的工艺性分析 1.1 工艺性分析 生产批量 :大量 材料 :10 钢板 料厚 :1mm 零 件图 1如下 : 图 1 零件图 拉深件的工艺性是指拉深件对拉深工艺的适应性。在一般情况下，对拉深件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。良好的拉深工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。 此工件为无凸圆筒形工件，要求内形尺寸，没有厚度的要求。此工件的形状满足拉深工件的要求，可用拉深工序加工。 1.2 拉深时的工艺性分析 拉深零件的结构工艺性是指拉深零件采用拉深成形工艺的难易程度。良好的工艺性是指坯料消耗少、工序少，模具结构简单、加工容易，产品质量稳定、废料少和操作简单方便等。在设计拉深零件时，应根据材料拉深时的变形特点和规律，提出满足工艺性的要求 ： 1. 对拉深材料的要求 拉深件的材料应具有良好的塑性、低的屈强比、大的板厚方向性系数和小的板平面方向性。 2. 对拉深零件形状和尺寸的要求 （ 1） 拉深件的高度尽可能小，以便能通过 1 2 次拉深工序成形 。 （ 2） 拉深件的形状尽可能简单、对称，以保证变形均匀。对于半敞开的非对称件，nts 4 可成双拉深后在剖成两件 。 （ 3） 有凸缘的拉深件，最好满足 d 凸 d+12t，而 求外轮廓与直壁断面最好形状相似，否则，拉深困难，切边 余量大。 （ 4） 为了使拉深件顺利进行，凸缘圆角半径 r 2t。当 r 0.5mm 时，应增加整形工序。 3. 对拉深零件精度的要求 （ 1） 由于拉深件个部位的料厚有较大的变化，所以对零件图上的尺寸应明确标注是外壁还是内壁。 （ 2） 由于拉深件有回弹，所以零件横截面的尺寸公差，一般都在 IT12 级以下，如零件高于 IT12级，应增加整形工序。 1.3 材料的工艺性分析 在本次设计中，我 选用的拉深材料为 10 钢板 。选择拉深材料时，首先应满足拉深件的使用要求。由于该 件不属于易 损工件，对材料的耐磨度要求不高，还应满足冲压工艺对材料的要求，保证冲压过程顺利完成，即材料应具有良好的塑性和表面质量，以及板料厚度公差应符合规定， 10 钢为一种优质结构钢，该结构钢以退火，而退火的目的消除钢的内应力，降低硬度提高塑性细化组织均匀化学成分，而且其抗剪和抗拉强度均不高 ，所以综合其所有的力学的性能， 10 钢具有良好的拉深性能，适合拉深。 1.4 拉深变形过程的分析 拉深变形过程及特点圆筒件的拉深过程。直径为 D 的圆形平板毛坯 2 被凸模 1 拉入凸凹模的间隙里，形成直径为 d 高为 H 的空心圆柱 4。在这一过程中，板 料金属是如何流动的呢？ 把直径为 D 的圆板料分成两部分：一部分是直径为 d 的圆板，另一部分直径为（ D d）的圆环部分，把这块料拉深成直径为 d 的空心圆筒。在这个拉深实验完成后，发现板料的第一部分变化不大，即直径为 d 的圆板仍然保持原形状作为空心圆筒的底，板料的圆环部分变化相当大，变成了圆柱的筒壁，这一部分的金属发生了流动。 综合起来看，平板毛坯 dD 的环形区的金属在凸模压力的作用下，要受到拉应力和压应力的作用，径向伸长、切向缩短，依次流入凸、凹模的间隙里成为筒壁，最后使平板毛坯完全变成圆筒形工件为止。 拉伸时的应力状态和形变情况 拉伸的变形区比较大，金属流动形比较大，拉伸过程nts 5 容易起皱、拉裂而失败。因此，有必要分析拉伸时的应力状态和变形特点，找出发生起皱、拉裂的根本原因，在制定工艺和设计模具时注意它，以提高拉伸件的质量。 设在拉伸件的某一时刻，毛坯处 于在此时的 情况，在分析各部分的应力状态。 1. 平面凸缘部分 -主变形区 由于凸模向下压，迫使板料进入凹模，故在凸缘产生径向拉应力1，小单元体互相挤压产生切向压应力3，由于压边圈提供的压边力产生法向压应力2，在这 3 个主应力中2的 绝对值比1、3绝对值小得多，凸缘上1、3是变化的由凸缘外到内 ，1是由小变大，而3的绝对值是由大变小的在凸缘的最外缘3的压应力是最大的，则材料在切向上必然是压缩变形。如果被拉伸的材料厚度较薄压边力太小，就有可能使凸缘部分的材料失稳而产生起皱现象。 2. 筒壁部分 -传力区 该部分受到凸模传来的拉应力1和凸模阻碍材料切向自由压缩而产生的拉应力3，显然1的绝对值大，径向是拉伸变形，径向的拉伸是 靠壁厚的变薄来实现的，故筒壁上厚下薄。 3. 底部圆角部分 -过渡区 该部分受到径向拉应力 1 和切向拉应力3的作用，厚度方向上受到凸模的弯曲作用而产生压应力 2 。材料变形为平面应变状态，径向拉伸变形，是靠壁厚变薄来实现的，这部分材料变薄最为严重，最容易出现拉裂，此处称为危险断面。 4. 圆筒的底部 -不变形区 这部分材料一开始就被拉入凹模中，始终保持平面状态，它受两向拉 应力 1 和3的作用。变形是三向的，31 和是拉伸， 2 是压缩。由于拉深变形受到凸模摩擦力的阻止，故变薄很小，可忽略不计。 nts 6 2 冲压工艺方案的确定 冲压工艺方案的确定，可依据表 2.1 确定 。 表 2.1 冲压工艺方案 项目 单工序模 级进模 复合模 无导柱 有导柱 冲压精度 低 较低 较高，相当于 IT10IT13 高，相当于 IT8IT11 制件平整程度 不平整 一般 不平整，有时要校平 因压料较好，制件平整 制件最大尺寸和材料厚度 不受限制 300mm以下厚度达 6mm 尺寸 250mm厚度在 0.16之间 尺寸 300mm厚度常在0.05m3mm 冲模制造的难度程度及价格 容易、价格低 导柱、导套的装配采用先进工艺后不难 简单形状制件的级进模比复合模具制造难度低，价格亦较低 形状复杂的制件用复合模比级进模制造难度低，相对价格低 生产率 低 较低 可用自动送料出料装置，效率较高 工序组合后效率高 使用高速冲床的可能性 只能单冲 不能连冲 有自动送料装置可以连冲，但速度不能太高 使用于高速冲床高达 400 次 /分以上 由于有弹性缓冲器，不宜用高速，不宜连冲 材料要求 可用边角料 条料要求不严格 条料或卷料要求严格 除用条料外，小件可用边角料，但生产率低 生产安全性 不安全 手在冲模过程 比较安全 手在冲模工作nts 7 区不安全 区不安全，要有安全装置 冲模安装调整与操作 调整麻烦操作不便 安装、调整较容易、操作方便 安装、调整较容易，操作简单 安装、调整比级进模更容易，操作简单 分析表 2.1，采用：单工序模具结构简单，只需要道工序一副模具才 能完成，且生产效率低难以满足该工件大量生产的要求。复合模需一副模具，生产率较高，尽管模具结构较方案一复杂。级进模也需一副模具，生产率高，但模具结构复杂，送进料不方便，加之工件尺寸偏大。通过分析对上述三种方案的比较，该件若能一次成形，则 采 用复合模最佳。 nts 8 3 模具的技术要求及材料选用 利用模具生产制品零件，其模具质量的好坏，寿命的长短，直接关系到产品制造精度、性能和成本。是提高劳动生产率、降低消耗、创造效益，尽快使产品占领市场的重要性条件。而模具的质量、使用寿命、制造精度及合格率很大程度上取决于设计时对模具材 料的选用、热处理工艺要求、模具零件配合精度及公差等级的选择和表面质量要求 。 冷冲模材料的选用 ： 冷冲模材料应具有的性能： 冷冲模包括冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模和冷挤压模等。冷冲模在工作中承受冲击、拉深、压缩弯曲、疲劳磨擦等机械的作用。模具常常发生脆断、堆塌、磨损、啃伤和软化等形成的失效。因此，作为冷冲模主要材料的钢材，应具有的性能 ： 1. 应具有较高的变形抗力：主要抗力指标包括淬火、回火抗压强度、弯强度等。其中硬度是模具注意重要的抗力指标，高的硬度是保持模具耐磨性的必要条件。工作零件热处理后的硬度在 60HRC 强度和抗弯强度才能保证模具具有较高的变形能力。 2. 应具有较高的断裂抗主要抗力指标有材料的抗冲击性能抗压强度、抗弯强度 断裂抗力和冲击载荷下抵抗模具裂纹产生一个特性，也是作为防止断裂的一个重要依据。其基体中碳含量越高冲击韧性越高。故对韧性的要求应依据载荷较大的冷冲镦及剪切模易受偏心弯曲载荷细长凸模或有应力集中的模具，都需要有较高的韧性 。 3. 应具有较高的耐磨性和抗疲劳性能：对于在一定条件下工作的模具钢，为了提高耐磨性，需要在硬度高的基体上均匀分布有大量细小硬的碳化物 相同硬度下，提高钢的性能是模具 在交变应力条件下产生的疲劳破坏，如模具长期使用有刮痕凹槽等 。 4. 应具有较好的冷、热加工工艺性：钢材的加工性能包括可锻性、可加工性、淬透性、淬硬性较小的脱碳敏感性和较小变形倾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止热处理后变形等。 材料的选择原则 ： 1. 要选择满足模具零件工作要求的最佳综合性能的材料：要选择满足模具零件工作要求的最佳综合性能的材料 。 2. 要针对模具失效形式选用钢材：钢材的失效是影响模具寿命的主要因素包括 。 （ 1） 为防模具开裂，要选用韧性好的材料 。 （ 2） 为防磨损，应选用合金元素高的材料 。 nts 9 （ 3） 对于大型冲模应选用淬透性好的材料 。 （ 4） 为保持钢材硬度能力，要选用耐回火性高的含铬、钼合金钢 。 （ 5） 为防热处理变形，对于形杂的零件应选用含碳量高、淬透性好的高合金材料 。 3. 要根据制品批量大小，以最低的成本的选材原则选用 : 对于需冲压数量较多模具，一般采用优质合金钢，而数量少的则采用碳素钢，以降低成本。 4. 要根据冲模零件的作用选择： 凸、凹模具应选用优质的钢材制作，对于数量不多或厚度不大的可采用有色金属或黑色金属。而对于支撑板、卸料零件、导向件应选用一般钢材。 5. 要根据冲模精密程度选用 ： 在制造小型精密模具而又复杂时可选用优质合金钢制作，而对于比较简单，形状、精度有要求不高的模具应选用比较便宜的碳钢或低合金钢。 nts 10 4 主要设计尺寸的计算 4.1 毛坯尺寸的确定 根据毛坯尺寸的确定原则可知有两种方法来计算毛坯的计算原则。 1. 面积相等原则：由于拉深前和拉深后材料的体积 不变，对于不变薄拉深，假设材料厚度拉深前后不变拉深毛坯的尺寸按“拉深前后的表面积相等”来确定。 2. 形状相似原则：拉深毛坯的形状一般与拉深件横截面的形状相似，即零件的形状是圆形或是椭圆形时，其拉深前毛坯的展开形状也基本上是 圆形或椭圆形。 3. 根据本零件的特点：为简单形状的旋转体，可以采用面积相等的原则来确定。 先确定修边余量 h：根据 4.07429 dhh ， 查表 4.1 表 4.1 修边余量 工件高度 h 工件的相对高度 dh 8.05.0 6.18.0 5.26.1 45.2 10 1.0 1.2 1.5 2 2010 1.2 1.6 2 2.5 5020 2 2.5 3.3 4 10050 3 3.8 5 6 150100 4 5 6.5 8 200150 5 6.3 8 10 250200 6 7.5 9 11 250 7 8.5 10 12 并取 mmh 2 按如图所示计算如下： （ 1） mmmmdmmmmh 74135.07.72,295.05.29 查得无凸圆筒形拉深工件的毛坯尺寸计算公式为： 22 56.072.14 rrddHdD 将 mmmmrmmmmhhHmmd 5.85.08,31229,74 代入 上式 ， 即得毛坯的直径为 ： mmmmD1165.856.0745.872.13174474 2 nts 11 (2) 判断拉深次数 工件总的拉深因数 64.011674 mmmmDdm总毛坯的相对厚度 0086.01161 mmmmDt 用公式 mDt 1045.0 来判断拉深时是否需要压边 .因 0162.01045.0086.0,0162.064.01045.01045.0 mDtm 而 故需要加压边圈 。 由相对厚度可以查表 4.2 表 4.2 无凸圆筒件用压边圈拉深是的拉深因数 拉深因数 毛坯的相对厚度 100Dt 21.5 1.51.0 1.00.6 0.60.3 0.30.15 0.150.08 1m0.480.50 0.500.53 0.530.55 0.550.58 0.580.60 0.600.63 2m0.730.75 0.750.76 0.760.78 0.780.79 0.790.80 0.800.82 3m0.760.78 0.780.79 0.790.80 0.800.81 0.810.82 0.820.84 4m 0.780.80 0.800.81 0.810.82 0.820.83 0.820.85 0.850.86 5m0.800.82 0.820.84 0.840.85 0.850.86 0.850.87 0.870.88 需注意的是 ， 在实际生产中应取的极限拉深因数稍大于表中的值 ， 以保证工件的质量 。首次拉深的极限拉深因数 54.01 m 。 因1mm 总， 故工件只需一次拉深 。 4.2 冲压力的计算 4.2.1拉伸力的计算 采用压边圈的圆通形件 bdtKF 式中 d 拉伸件的直径 )(mm ； t 材料厚度 )(mm ； b 材料的强度极限 MPa ； F 拉伸力 N ； K 修正因数，见表 4.3。 nts 12 表 4.3 修正因数 1m0.55 0.57 0.60 0.62 0.65 0.67 0.70 0.72 0.75 0.77 0.80 1K1.00 0.93 0.86 0.79 0.72 0.66 0.60 0.55 0.50 0.45 0.40 2m0.70 0.72 0.75 0.77 0.80 0.85 0.90 0.95 2k1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0.70 0.60 0.50 查得 75.0K , 10 号钢的强度极限 MPab 440。 NdtKFM P aKbb7 6 7 0044017414.375.0440,75.04.2.2 压边力的计算 prdDFQ 212 244 42 232 prdD 式中 p 单边压边力 MPa 其值见 表 4.4 D 平板毛坯直径 mm ndd.1第 n.1 次拉深直径 mm 表 4.4 材料压力 材料 单位压力 MPaP/ 铝 0.81.2 纯铜，硬铝 1.21.8 黄铜 1.52 压轧 青铜 22.5 10 钢、 08 钢、镀锡钢板 2.53 软化状态的耐热钢 2.83.5 高合金钢、高锰钢、不锈钢 34.5 r 凹 拉深凹模圆角半径 mm 查表 4.4 得 MPap 7.2 nts 13 NprdDF1135047.2167411642222324.2.3 冲压工艺 总力的计算 冲压工艺总力 ZF NFFFZ88050 压压力机的公称压力为 ： NNFFF Q 12502012600767004.14.1 压 故压力机的公称压力要大于 125KN。 4.3 拉深间隙的确定 拉深间隙是指 凸凹模横向尺寸的差值，双边间隙用 Z 表示。间隙过小，工件质量较好，但拉深力大工件容易拉断、模具磨损严重、 寿命低。间隙过大，拉深力小模具寿命提高了，但工件易起皱变厚，侧壁不直，口部边线不齐，有回弹质量不能保证，因此，确定间隙的原则是：既要考虑到板料公差的影响，又要考虑毛坯口部增厚现象，故间隙值一般应比毛坯厚度略大一些，其值按下式计算 ： 单面间隙： Cttz max2式中， maxt板料的最大厚度 ttmaxt 板料的厚度 板料的正偏差 C 间隙系数，考虑到板料增厚现象 表 4.5 有压边圈拉深时单边间隙值 总拉深次数 拉深工序 单边间隙 总拉深次数 拉深工序 单边间隙 1 一次拉深 (11.1)t 4 第一 ,二次拉深 1.2t 2 第一次拉深 1.1t 第三次拉深 1.1t 第二次拉深 (11.05)t 第四次拉深 (11.05)t nts 14 3 第一次拉深 1.2t 5 第一 ,二 ,三次拉深 1.2t 第二次拉深 1.1t 第四次拉深 1.1t 第三次拉深 (11.05)t 第五次拉深 (11.05)t 由 表 4.5 tZ 1.12 可知有压边圈拉深时，模具的间隙值 ： mmtZ 2.21.12 。 nts 15 5 模 具工作部分尺寸计算 5.1 拉深凸凹尺寸的确定 1. 凸 ,凹模工作部分的尺寸和公差 . 由于工件要求内形尺寸 ,则以凸模为设计基准 . 凸模尺寸的计算见式 0mi n 4.0 pdd p 则 mmp 12.0把 ,7.0,7.72m i n mmmmd mmp 12.0代入上式 .则凸模的尺寸为 : mmmmdp 0 12.00 12.0 98.727.04.07.72 间隙取在凹模上 .则凹模的尺寸按式 pZddd 0m i n 4.0把 ,7.0,7.72m i n mmmmd mmmmZ d 12.0,2.2 代入上式 , 则凹模的尺寸为 : mmdd 12.002.27.04.07.72 mm12.0018.75 2. 确定凸模的通气孔由表 5.1 表 5.1 通气孔的确定 凸模直径 mmd凸 50 50100 100200 200 出气孔直径 mmd 5 6.5 8 9.5 数量 按圆角直径 6050 均布 47 个成一组 查得 ： 凸模的通气孔直径为 6.5mm。 5.2 圆角半径的确定 圆角 半径对拉深过程的影响 拉深力是通过凸模圆角传递到被拉深工件上的，位于凸模圆角处的工件材料是最容易破裂的“危险断面”凸模圆角半径 r增大，则该处拉深件材料因厚度变薄量减小而强度增大，所传递的极限拉深力 F 也增大，因而可以减小拉深系数 m。 拉深模的凹模圆角半径要取得适当，如果增大凹模圆角半径 ra则材料拉入凹模时的阻力减小，拉深系数 m也减小，但当如果当 ra取得过大，则有更多的材料未被压料圈压住，而容易起皱。在拉深工件时，对于变形量较大处，就需要用较大的 ra，由于在矩形件拉深时，角部的变形量最大， 为了使金属的流动性较为均匀，角部的凹模圆角半径应比直边处nts 16 的凹模圆角半径大。 圆角半径数值 一般应按经验公式取得凹模的最小圆角半径。 tdDra 8.0 式中 D 毛坯或上道工序的拉深直径 d 本道工序的拉深直径 T 材料厚度 mmtdDra57411 68.08.0nts 17 6 模具的总体设计 6.1 模具 类型的选择 和定位方式的选择 模具的类 型的选择： 由冲压工艺分析可知 ，采用单模拉伸，所以模具类型为拉深模。 定位方式的选择 ： 为保证条料的正确送进和毛坯在模具中的正确位置，冲裁出外行完整的合格零件，模具设计时必须考虑条料或毛坯的定位。正确位置是依靠定位零件来保证的。由于毛坯形式和模具结构不同，所以定位零件的种类很多。设计时应根据毛坯形式、模具结构、零件公差大小、生产效率等进行选择。定位包含控制送料步距的挡料和垂直方向的导料等。 1. 挡料销 挡料销的作用是挡住条料搭边或冲压轮廓以限制条料的送进距离。国家标准中常见的挡料销有三种形式：固定挡料销、 活动挡料销和始用挡料销。固定挡料销安装在凹模上，用来控制条料的进距，特点是结构简单，制造方便。由于安装在凹模上，安装孔可能会造成凹模强度的削弱，常用的结构有圆形和钩形挡料销。活动挡料销常有于倒装复合模中。始用挡料销用于级进模中开始定位。 2. 导正销 导正销通常与挡料销配合使用在级进模中，以减少定位误差，保证孔与外形的相对位置尺寸要求。当零件上有适宜于导正销安装在落料凸模上。当零件上没有适宜于导正销正用的孔时，对于工步数较多时、零件精度较高的级进模，应在条料两侧的空位处设置工艺孔，以拱导正销导正条料使用，此 时，导正销固定在凸模固定板上或弹压卸料板上， 3. 侧刃 在级进模中，常采用侧刃控制条料步距，从而达到准确定位的目的，侧刃实质上是裁切边料凸模，通过侧刃的两侧刃口，切除条料两侧边缘部分材料，形成一台阶。条料切去部分边料后，宽度才能够继续送入到凹模，送进的距离为切去的长度，当材料送到切料后形成的台阶时，侧刃挡块阻止了材料继续送进只有通过模具下一次的工作，新的送料步长才能形成。 4. 定位板和定位钉 定位板和定位钉是为单个毛坯定位的元件，以保证前后工序相对位置精度或工件的内孔与外轮廓的位置精度要求。 nts 18 5. 送料 方向的控制 条料的送料方向是条料靠着一侧导料板，沿着设计的送料方向导向送料，为使条料靠紧一侧的导料板，保证送料的精度，可采用侧压装置。 因为该模具使用的条料，所以导料采用导料板（本副模具固定卸料板与导料板一体），送进步距控制采用挡料销。 6.2 推件零件的设计 6.2.1 卸料零件的确定 1. 卸料零件 设计卸料零件的目的，是将冲裁后卡在凸模上或凸凹模上，或凸模上的制件或废料卸掉，保证下次冲压时正常进行，常用的卸料方式有以下几种 ： （ 1） 刚性卸料 刚性卸料是采用固定卸料板结构，常用于较硬、较厚且精度要求不高 的工件冲裁后卸料，当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随着材料厚度的增加而增大，单面间隙取 t5.02.0 ，当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时，卸料板与凸模的配合间隙应小于冲裁间隙，此时要求卸料后凸模不能完全脱离卸料板，保证凸模与卸料板配合大于 mm5 。 常用的固定卸料板有一些几种：卸料与导料为一体的整体式卸料板；卸料板与导料板分开的组合式卸料板，在冲裁中应用最广泛；用于窄长零件的冲孔或切口卸件的悬臂式卸料板；在冲孔底部用来卸空心件或弯曲 的拱形卸料板。 （ 2） 弹性卸料板 弹性卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于冲裁料厚在 mm5.1 以下的板料，由于有压料作用，冲裁比较平整。弹压卸料与弹性元件、卸料螺钉组成弹性卸料装置，卸料板与凸模的配合的单边间隙选择 t2.01.0 ，若弹压卸料板还要起到对凸模的导向作用，二者的配合应小于冲裁间隙。弹性元件的选择应满足卸料力和冲模结构要求。 6.2.2 顶件装置的确定 推件和顶件的作用是，将制件从凹模中推出来（凹模在上模）或顶出（凹模在写模） 。推件力是通过压力机的横梁作用在一些传力元件上，使推件力传递到推件板上将制品（或废料）推出凹模。推板的形状和推杆的位置应根据被推材料的尺寸和形状来确定。设计在下模的弹性顶件装置，通过凸模下压使弹性元件在冲压时储存能量，模具回程时顶件器的弹性元件释放能量，顶件块将废料从凹模中顶出。 nts 19 模具采用固定卸料，刚性打件，并利用装在压力机工作台下的标准缓冲提供压边力。 6.2.3 导向方式的选择 常用的模架有：滑动式导柱导套模架、滚动式导柱导套模架，模架有上、下模座和导向零件组成，是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定它 的上面，并承受冲压全过程的全部载荷。模具上模座和下模座分别与冲压设 备的滑块和工作台固定。上、下模间的精度由导柱、导套的导向来实现。 对角模架：由于导柱安装在模具的中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳，常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。 后侧导住模架：由于前面和左右不受限制，送料和操作比较方便，因导住安装在后侧，工作时偏心距会造成导柱导套单边磨损，并且不能用浮动模柄结构。 中间导柱模架：导柱安装在模具的对称线上，导向平稳，准确，但只能在一个方向送料。 四导柱模架：具有平稳、导向准确可靠 、刚性好等优点，常用于冲压尺寸较大或精度较高的冲压件 。 滚动式导柱导套模架的导向精度高，使用寿命长，主要用于高精度、高寿命的精密模具及薄材料的冲裁模具。 根据标准模架的选择，为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该复合模采用中间导柱的导向方式。 nts 20 7 主要零部件的结构设计 7.1 工作零件的结构设计 由于工件形状简单对称，所以模具的工作零件均采用整体结构，拉深凸 模、凹模结构。 7.1.1弹性 元件的设计 该模具中的弹性元件主要采用橡胶 。 顶件块在成形过程中一方面起压边力作用，另一方面还可将成形后包在拉深 凸模上的工件卸下。其压边力由标准缓冲器提供。 7.1.2模架 的选用 模具选用中间导柱标准模架，可承受较大的冲压力。为防止装模时，上无转 180 装配，将模架中两对导柱与导套制作成粗细不等 。 导柱 mmLmmd 分别为 1 7 028,1 7 025 导套 Dm mmmLmmd 分别为 .459028,419025 上模座厚度取 mm35 ，即 mmH 35上模上模板厚度取 mm30 ，即 mmH 30 垫板厚度 mm8 ， 即 mmH 8垫下固定板厚度取 mm20 ，即 mmH 20下固定下模垫板厚度取 mm10 ，即 mmH 10下垫板下模座厚度取 mm40 ，即 mmH 40下模模具闭合高度 25 下模座固压上模闭 HHHHH mm mm18 7 2540202082 凹模H凹模的厚度， mmH 40凹模入H凸、凹模进入落料凹模的深度 。入 mmH 30可见该模具闭合高度小于所选压力机 J23-25 的最大装模高度（ 190mm） ， 可以使用。 nts 21 7.2 模具辅助零件的材料选用及热处理 模具辅助零件的材料选用及热处理见表 7.1。 表 7.1 模具辅助零件的材料选用及热处理 零件名称 选用材料 热处理 硬度 HRC 上模座、下模座 HT2040HT2547、ZG25、 ZG35A3、 A5 模柄 A3、 A5 凸模固定板、凸、凹模固定板 A3、 A5 侧面导板 45 淬火 4348 导柱 20 渗碳 0.81 5862 导套 20 淬火 5860 导正销、定位销 T7、 T8 淬火 5256 垫板、定位板 45、 T7A 淬火 4348 螺母、垫圈 A3 固定螺栓、螺钉 A3、 45 销钉 45 淬火 4548 顶杆、 推 杆 45 淬火 4348 nts 22 8 模 具的总装图 由以上设计，可得到如下图所 示的模具总装 图。 为了实现先落料，后拉深，应保证模具装配 ， 图 2 为模具总装图。 图 2 模具装配图 模具工作过程：将条料送入刚性卸料板下长条形槽中，平放在凹模面上，并靠槽的一侧，压力机滑块带着上模下行，凸凹模下表面首先接触条料，并与顶件块一起压住条料，先落料后拉深；当拉深结 束后，上 模回程，落料后的条料由刚性卸料板从凸凹模上卸下，拉深成形的工件由压力机上活动横梁通过推件块从凸凹模中刚性打下，用手工将工件取走后，将条料往前送进一个步距，进行下一个工件生产。 nts 23 9 冲压设 备的选定 和 工作零件的加工工艺 通过校核，选择双柱可倾式压 力机 2523J 能满足要求 ，见 表 9.1。 型号 J23-6.3 J23-10 J23-25 JC23-35 JH23-40 公称压力 /KN 63 100 250 350 400 滑块行程 /mm 35 45 65 80 80 最大闭模高度 /mm 150 180 270 280 330 立柱距离 /mm 150 180 270 300 340 工作台尺寸/mm 前后 200 240 370 380 460 左右 310 370 560 610 700 工作台孔尺寸/mm 前后 110 130 200 200 250 左右 160 200 290 290 300 直径 140 170 260 260 320 本模具工 作零件都是旋转体，形状简单，加工主要采用车削来进行加工，所以其工艺也比较简单。 表 9.1 拉深凸 模的加工工艺过程 工序号 工序名称 工序内容 1 备料 将毛坯锻成 6578 2 热处理 退火 3 车削 按图车削外形 4 热处理 调质 5 磨端面 工作端留单边余量 .3 6 钳工划线 划出各孔位置线 7 车削 按零件图车削内外形 4.67,4.65 、 留单边余量 0.3，其余车至尺寸 8 热处理 按热处理工艺，淬回火 9 磨削 精磨各工作面和各圆角保证端面 10 钳工精修 全面达到设计要求 11 检验 nts 24 10 模具的装 配 和 模具的检验 复合模是指在冲床一次行程中冲制产品两道或两道以上工序的冲模，这种模具结构复杂，装配要求高，但由于模具生产率高，各内、外型面间的相对位置精度高，故广泛应用于精密零件的加工。本模具为落料 拉深复合模其装配一般按下面的步骤进行： 1. 装配压入式模柄，垂直上模座端面，装后同磨大端面齐平。 2. 将拉深凸模装在下模座上，并相对下模座底面垂直。同磨端面平齐后，作止动螺钉孔，并安装止动螺钉。 3. 安装固定挡料销和卸料板，按凹模板上的孔套在凸凹模外圆上应于凹模中心保持一致。在用平行夹板夹紧的情况下，按 凹模上的螺孔引作卸料板上的螺钉过孔，并以螺钉固紧，其他零件的装配均符合要求后打标记。 10.1 模具检验的作用 在模具制造中，模具零件的检验与模具装配试模后的验收是模具加工过程中的重要工艺环节。模具零件加工及装配质量好坏，对模具的使用寿命有着较大的影响。加强模具装配后及模具零件加工各工序间质量检验，是确保模具质量的重要手段。因此，模具生产单位在生产过程中，要健全模具零件及模具装配前后的检验与验收制度。即根据本厂产品要求和工艺水平，编制切合实际的质量检验规程。实行以检验人员专职检验与生产工人自检互检相互结合的 检验方法，严格按图样技术条件和有关工艺文件进行必要的检查。在检验中，除了进行工序间的检验和装配后的验收外，还加强各工序实际操作的检查，以督促执行工艺规定，防止废品的产生。 模具的检验与验收，和设计、制造一样是模具制造中不可分割的部分，在模具生产中起着积极的作用，是满足现代模具制造业发展的需要。同时，在检测技术对于模具制造质量的提高、延长模具的寿命和能生产出高效、优质制品零件，有着十分重要的意义。 10.2 模具检测的内容 模具生产过程的检测，是模具质量管理及控制的重要环节 ， 模具检测的内容 如下： 1. 组织质 量监控系统，对模具生产过程全面检查与监控。 2. 检验共装卡具工作及精度状况。 3. 组织产品质量分析。 4. 组织质量教育与技术教育。 nts 25 5. 组织维护、保养量器具。 6. 组织对模具的整体验收。 10.3 模具的检测方法 模具检测的方法按下表所示来进行： 表 10.1 检测表 检测方法 检测说明 特点 平台检测法 平台检测法是在检验台上利用某些通用量具和辅助测量具，对模具零件检测，是一种最普遍使用的检测方法，它主要用来几种形状比较简单的零件或样板，可以得到较高的测量精度 1 采用的是通用工具，其量具简单、设备 成本低、对周围环境无特殊要求，检测范围较低， 2 量精度主要取决于平台极其使用的 测量工具精度和方法 3 测量速度慢，误差需经分析计算，较复杂 仪器检测法 仪器测量法是使用二维尺寸测量仪进行平面测量或采用三维尺寸测量仪对复杂型面尺寸精度曲线测量，测量方法直接，并直接读取误差。 1 测量精度高，多为对零件直接测量，误差计算方法简单，有的可直接读取读数 2 工件一般不需夹紧，检测速度快，但仪表投资大，成本高，而且检测受环境影响大 nts 26 结束语 通过 这次的毕业设计，是 我对 大学中学习的总结。是大学 3年中的最后一个环节，是对 3年的学习生活中所学知识的一个汇总和概括，是 我们每 个人都能了解自己学到所有的专业知识的认识，了解还有多少知识不知道 ，需要进一步加深理解。 在校期间，开设有机械制图及 AUTOCAD、机械设计、机械制造、液压传动、数控机床及编程、 PLC等课程，这些课程在我们这次毕业设计中起着重要性的作用，给自己所在设计中充分发挥出所学的水平。综合运用好这些课程，加之我们平时的知识积累和老师的极大帮助和指导，为这次毕业设计提供了非常有利的保障。 在毕业设计期间，系里又安排我们进行模具的拆装实训以及到济 源兴华模具厂进行生产实习。拆装实训让我们更好了解模具 的构造， 这些技能训练和实习也给毕业设计提供了极好的帮助。比如说在设计中想提高制造效率在原有的基础上对模具进行改装，我就请教厂里的师傅，咨询改造的可行性等等。熟
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