MJC01-204@阶梯圆桶落料拉深复合模具设计
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机械毕业设计全套
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MJC01-204@阶梯圆桶落料拉深复合模具设计,机械毕业设计全套
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南京工程学院继续教育学院 毕业设计（论文） 设计（论文）题 目 阶梯圆桶落料拉深复合模具设计 学 生 姓 名 杨飞 指 导 教 师 蔡昀 2008 年 1 月 4 日 nts南 京 工 程 学 院 继续教育 学院（系） 数控技术 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一 、题目及专题： 1、题目 冲压模具设计 2、专题 阶梯圆筒落料拉深模具设计 二、课题来源及选题依据 课题来源 ：企业开发研制产品需要。 选题依据 ：根据学生所学专业及教学大纲要求，结合相关企业实际生产需要及设计模式，促使 学生将所学专业基础知识及专业知识具体应用到实践中，培养其理论联系实际的能力。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 1根据零件的使用条件、技术要求、形状和尺寸，确定该零件的冷冲压工艺方案（包括排样图）； 2选择各工序冲压设备，填写冲压工艺过程卡； 3设计本工序的工装设备（模具）； 4绘制全套模具图 （工序图、排样图、装配图和零件图）； 5撰写设计计算说明书一份，字数约 10000 字符。 nts 四、接受任务学生： 数控 70302 班 姓名 杨 飞 五、开始及完成日期： 自 2007 年 11 月 05 至 2008 年 1 月 04 日 六、设 计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 院长 (系主任 ) 签名 年 月 日 nts摘要 此次 毕业设计是由蔡昀老师亲自指导，设计一副简单的复合模具，经过数个月 的设计，基本完成此次设计的任务。此副模具主要是阶梯圆筒形零件的设计，采用落料拉深两道工序相结合的复合模，本人经查阅相关书籍资料以队此副模具所用到的相关公式数据做出了一个准确的依据。 此副模具的设计一共分为四 章 ，和其他模具的设计一样，首先第 一章 是对零件进行了工艺分析，接着对工艺方案进行了比较，最终确定采用先落料拉深后切边的工艺方案，然后画工序图经过计算选择冲压设备。第二 章 是选择 冲模类型以及结构形式，接着是一些模具设计的相关数据计算。第三章是对模具凸模凹模加工工艺过程以及加工工艺方案的确定，最后填写凸 凹模加工工艺规程卡以及编制凸模数控加工程序。第四 章 是设计总结谢辞以及参考文献。 本人在设计过程中得到了其他同学的大力支持，并有蔡昀老师的息心指导，在此表示诚恳的感谢。由于本人水平有限，此次设计难免还存在一些缺点和错误，恳请阅读者批评指正。 2007.12.30 nts目 录 第 1 章 冲压工艺设 计 1 1.1 零件的工艺分析 1 1.2 制定冲压工艺方案 3 1.3 画工序图 4 1.4 初选冲压设备 6 1.5编制冲压工艺卡 8 第 2 章 冲压模具设计 10 2.1 冲模类型及结构形式 10 2.2 模具设计计算 10 第 3 章 模具主要零件加工工艺设计 14 3.1 制定凸凹模加工工艺过程 14 3.2 填写凸凹模加工工艺规程卡 16 3.3 编制凸模或凹模数控加工程序 19 第 4 章 设计总 结 21 致谢 22 参考文献 23 nts 第 1 页 第 1 章 冲压工艺设计 1.1 零件的工艺分析 此零件形状为阶梯圆筒形件，需要采用落料，拉深，切边三道工序，通过计算确定拉深次数。 零件材料为 10 钢，根据参考文献 1表 1.4.1 得： 10 钢的抗剪强度=210MPa。 由此可见，其塑性较好，有较高的强度，适合于成形加工。 =260440MPa、抗拉强度 b=300 440MPa伸长率 10=29%、屈服强度 =210MPa。 由此可见， 其 塑性较好，有较高的强度，适合与成形加工。 此零件毛坯形状为圆形，故采用冲裁工艺中的落料工序。 首先计算出毛坯的尺寸，根据毛坯尺寸要求计算出凸 凹模的尺寸，但要注意落料见的尺寸应增加修边余量，以保证零件的高度。后面还有拉深等其它工序，最重要的是毛坯外形尺寸精度要保证下一道工序的完成。 拉深见工艺性的好坏，直接影响到该零件能否用拉深方法生产出来，不仅能满足产品的使用要求，同时也能够用最简单，最经济和最快的方法生产出来。 拉深见外形尺寸的要求应根据零件的高度以及厚度等选择一次拉深还是多次拉深。 1.计算落料毛坯尺寸： t=0.5mm2t=1mm，即满足 R1 t,R2 t ,所以拉深可以顺利进行，不需要增加整形工序，零件产品尺寸为 00.1434、精度为 IT10 IT11 级 052.028、 00.369，精度为 IT14 级，其中 00.5228、00.369 由拉深工序保证。拉深成形后切除零件多余外边，保证零件最后的外形尺寸公差，故 00.1434由切边工序保证。 1.2 制定冲压工艺方案 1.2.1 工艺方案分析比较 此零件外壳形状表明它为拉深件，所以拉深为基本工序，其毛坯可用落料工序完成。根据前面的计算，只需要一次拉深，故根据该零件所需基本冲压工序，做出一个合格的零件，可以有三种工艺方案 ： 第一种方案是把落料、拉深、二道工序做一个简单复合模，然后再以切边工序做一个单工序切边模。 第二种方案是以落料、拉深、切边工序分开，各做一副单工序模。 第三种方案是把落料、拉深、切边三道工序并在一起，做一副多工位的级进模。 三种方案的比较： 第一种方案 :落料、拉深是一个简单复合模，设计简便，制造也不难生产效率高，装夹方便，切边工序作为单工序模，只要保证一个尺寸精度要求，方便、简单。 第二种方案：三道工序分开，分布鲜明，有序进行，看得懂，弄得请，但效率不高，占用设备多，若单用一个设备，则需拆下来，装上去次数 多，比较麻烦。 nts 第 4 页 第三种方案：三道工序一起进行，效率比较高，但是制造麻烦，周期长，成本高，只有大批量生产中才适合。 1.2.2 工艺方案确定 根据工艺方案的比较： 方案一：落料拉深复合切边 方案二：落料拉深切边 方案三：落料、拉深、切边级进模 综合所有因素，此零件选用方案一。 1.3 画工序图 1.工序 1：落料拉深 (1)毛坯图 图 1-1 (2)工序图 nts 第 5 页 图 1-2 (3)排样图 a.计算开料宽度及步距 由参考文献 1表 2.5.2 取搭边值 mina =1.5mm min1a =1.2mm 由表 2.5.3 得 减料公差 =0.4mm 导料间隙 C=0.1mm 考虑落料后需自然卸下条料 单恻需冲开 0.5mm 深缺口 则开料宽度 B=(D-0.5+ mina +2 +C)0 =(40-0.5+1.5+2 0.4+0.1)04.0 =41.904.0 mm 取 B=41.904.0 mm 步距 A=D+ min1a =40+1.2=41.2mm. 取 A=42mm b.画排样图 nts 第 6 页 图 1-3 2.工序 2：切边 图 1-4 1.4 初选冲压设备 (1)计算拉深工艺力，相对厚度Dt=1.25%1.5% t=0.5mm 根据参考文献 1表 4.5.2 拉深时需采用压边圈。在该模具中可利用凸凹模与成型顶块进行压边。 由于该零件只一次拉深 因此拉深时需兼整形。拉深工艺力应按整形力计算。参考弯曲校正力进行计算。查参考文献 1表 3.3.3。取单位校正力q=40MPa nts 第 7 页 则 NqAF 4.4 7 7 5 939440 2 整NFF 4.4 7 7 5 91 整总 (2)计算冲裁工艺力 F 冲 =Lt b= 40 0.5 440=27632N 由参考文献 1取顶件力系数 K 顶 =0.08 则 F 顶 =K 顶 F 冲 =0.08 27632=2210.6N F 总 2=F 冲 +F 顶 =27632+2210.6=29842.6N (3)计算冲压工艺力 F 总 =F 总 1+F 总 2=47759.4+29842.6=77602N 按 F 总 =77602N,以及 F 总 (0.7 0.8)F 公 得 F 公 97002.5 110860N 查参考文献 2表 8-10 初选压力机为 J23-16 1.5 编制冲压工艺卡 nts 第 8 页 表 1-1 冲压工艺过程卡 无锡技师学院 冲压工艺过程卡 产品型号 C003 零（部）件名称 共 1 页 产品名称 阶梯圆筒 零（部）件型号 第 1 页 材料牌号及规格 材料技术要求 毛 坯 尺 寸 每个毛坯可制件数 毛坯重量 辅助材料 10 钢 0.5 48 1000 工序号 工序名称 工 序 内 容 加 工 简 图 设 备 工艺装备 备注 0 下料 剪床上裁板 481000 材料厚度为 0.5mm 1 落料拉深 落料与拉深复合模 J23-10 落料拉深 落料与拉深复合模 编制 (日期 ) 审核(日期 ) 会签(日期 ) 标记 处数 更该文件号 签字 日期 标记 处数 更该文件号 签字 日期 续表 1-1 nts 第 9 页 无锡技师学院 冲压工艺过程卡 产品型号 C003 零 （部）件名称 共 1 页 产品名称 阶梯圆筒 零（部）件型号 第 1 页 材料牌号及规格 材料技术要求 毛 坯 尺 寸 每个毛坯可制件数 毛坯重量 辅助材料 10 钢 0.5 48 1000 工序号 工序名称 工 序 内 容 加 工 简 图 设 备 工艺装备 备注 2 切边 切除凸圆边达尺寸要求 J23-10 切边模 表示冲压方向 3 检验 检验所有尺寸 编制(日期 ) 审核(日期) 会签(日期 ) 标记 处数 更该文件号 签字 日期 标记 处数 更该文件号 签字 日期 第 2 章 冲压模具设计 nts 第 10 页 2.1 冲模类型及结构形式 此零件形状为阶梯圆筒形件，分为落料拉深（ C003-1）、切边（ C003-2）两副模具，本人设计 C003-1 模具，即落料拉深复合模，采用正装式。利用挡料钉定距，模具本身利用 M8 螺钉固定及 8 销钉定位，本模具采用弹顶器以及打杆作为卸料装置。 2.2 模具设计计算 1压力中心 此零件为阶梯圆筒形件，即属于旋转体件，结构对称，所以 压力中心应该在其几何中心。 2各主要零件外形尺寸 (1)落料凹模外形尺寸 由参考文献 1式（ 2.8.8） H=Kb 查表 2.8.2 K 取 0.3 b=40mm H1=Kb=0.3 40=12mm 按要求需满足 H1 15mm 因为是复合模，另有拉深工序，零件高度为 6mm，材料厚度为 0.5mm，加之有凸模进入凹模的深度，综上所述，查参考文献 2， H=25mm 由式 (2.8.9)凹模壁厚 C=(1.5-2） H1=(1.5 2) 15=22.5 30mm 按要求需满足 C 30 40mm 故取 C=30mm 为便于加工模板取圆形 则 D=2 30+40=100 (2)固定板外形尺寸 直径 D与凹模相同 为 100mm 厚度 H2=(0.6 0.8)H1(0.6 0.8) 25 =(15 20)mm 取 H2=20mm (3)垫板外形尺寸 直径 D=100mm 厚度 H3=(6 12)mm 取 H3=8mm 各模板采用 8 与 M8 螺钉定位与连接 nts 第 11 页 根据参考文献 4 孔距取 76mm (4)凸凹模、凸凹模型芯、成形顶块、拉深凸模外形尺寸 根据成型要求凸凹模、凸 凹模型芯、成形顶块以及拉深凸凹模长度分别为 41mm、 35.5mm、 18.5 和 42.5mm。 综上所述，归纳所得 (单位 :mm) 落料凹模 100 25 GB2858.4-81 上、下固定板 100 20 GB2858.5-81 上、下垫板 100 8 GB2858.5-81 凸凹模： 46 40 凸凹模型芯： 9 35.5 成形顶块： 40 18.5 拉深凸模： 14 42.5 联接螺钉： M8 GB70-85 定位销钉： 8 GB119-86 孔距 76 3.凸凹模间隙及凸凹模工作部分尺寸 (1)落料凸凹模尺寸及公差 因为毛坯尺寸 D=40mm，无公差要求 根据参考文献 1，落料尺寸以凹模为基准，凸模采用配合加工，由于该零件最后需要切边保证最终尺寸，故落料凹模尺寸直接采用计算尺寸 40，另外制造公差取 0.02mm。凸模与凹模配制，双面间隙 0.04 0.06mm(参考文献 1表 2.2.3)。凸、凹模尺寸要求参考零件图。 (2)拉深凸、凹模尺寸及公差 由零件图知，工件外形尺寸及公差有要求，故以拉深凹模为基准，其值为： D1d =(28-0.75 0.52) 03.0 =27.6 03.0 D1P =27.7 03.0 D 2d =(9-0.75 0.36) 03.0 D 2p =(D2d -2c) p =(8.7-2 0.5) 03.0 =7.7 03.0 mm nts 第 12 页 注：以上凸、凹模制造公差取 0.03mm 4.选用模架 因为凹模周界为 100，根据参考文献 3，采用冷冲模滑动导向中间导柱 模 架 ， 根 据各 项 指 标， 选 用 模 架为 ： 模 架 100 130 150 GB2851.6-81.HT20-40 上、下模板厚度分别为 H上 =25mm. H下=30mm 5.校核压力机 (1)闭合高度校核 模具闭合高度 Hm =H上 + H3 +H芯tH凸+H3 +H下=25+8+35.5+0.5+42.5+8+30=149.5mm 由 2表 8-10 得 压力机最大装模高度 Hmax =220-40=180mm 由 2表 8-10 得 压力机最小装模高度 Hmin =180-45=135mm 满足 Hmax -5 Hm Hmin +10 (2)公称压力 Fg 校核 Fg =160KN F总 =77.6KN 所以 Fg 合格。 (3)滑 块行程校核 根据参考文献 2表 8-10 得滑块行程 H滑 =55 模具工作行程 HI =(2 2.5)H件=(2 2.5) 6=(12 15)mm H滑 HI 满足使用要求 (4)工作台尺寸校核 由参考文献 2. 工作台前后尺寸为 300mm，左右为 450 模架型号 100 130 150 由参考文献 3. 模架左右为 260 ，前后为 170 ，满足工作台尺寸每边大于模具 50 70mm 的要求 nts 第 13 页 因为工作台孔尺寸直径为 210 ，能容纳下弹顶器，所以满足要求。第 3 章 模具主要零件加工工艺设计 nts 第 14 页 3.1 制定凸凹模加工工艺过程 3.1.1 加工工艺过程方案分析 (1)凸凹模 (落料凸模兼拉深凹模） 根据凸模加工方法，可以制定出的凸模加工工艺过程有很多种， 现选两种方案进行比较： 方案一：备料（ 下料、锻造） 去应力退火 毛坯外形加工（普通车床） 数控车削粗加工（外形） 数控车削半精加工 数控车削精加工 内轮廓粗加工（数控加工中心加工） 精加工 钳工精修 淬火、回火 研磨（抛光）。 方案二：备料（下料、锻造） 去应力退火 毛坯外形加工（普通车床） 数控内轮廓粗加工 精加工 数控车削外形粗加工 半精加工 精加工 钳工精修 淬火、回火 研磨（抛光）。 方案一的工艺过程占用设备多，拆、装麻烦，影响工件精度，效率较低。 方案二的工艺过程有序进行，能消除热处理变形 对凸模精度的影响，加工精度较高。 图 3-1 * 尺寸与凹模配制双面间隙 0.04 0.06 （ 2）落料凹模 根据凹模形状以及要求，可以制定出的凹模加工工艺过程有很多种。 nts 第 15 页 现选两种方案进行比较： 方案一：备料（下料、锻造） 去应力退火 毛坯外形加工（普通车床车削） 数控车削内轮廓粗加工 半精加工 精加工 钻削粗加工 精加工 钳工精修 淬火、回火 研磨。 方案二：备料（下料、锻造） 去应力退火 毛坯外形加工（普通车床车削） 数控 加工中心钻 半精加工 精加工 钳工精修 淬火、回火 研磨。 方案一的工艺过程：设备占用多，以至于影响工件精度，且效率偏低。 方案二的工艺过程：加工精度高，成本较大，但效率高，加工方便。 图 3-2 3.1.2.确定加工工艺过程 凸凹模的加工工艺过程： 选方案二：备料（下料、锻造） 去应力退火 毛坯外形加工（普通车床） 数控内轮廓粗加工 精加工 数控车削外形粗加工 半精加工 精加工 钳工精修 淬火、回火 研磨（抛光） 。 凹模加工工艺过程： 选方案二：备料（下料、锻造） 去应力退火 毛坯外形加工（普nts 第 16 页 通车床车削） 数控加工中心钻 半精加工 精加工 钳工精修 淬火、回火 研磨。 3.2 填写凸凹模加工工艺规程卡 表 3-1 机 械 加 工 工 艺 规 程 无锡技师学院 机械加工工艺过程卡 产 品 型 号 产 品 名 称 C003 阶梯圆筒 零件名称 零件材料 毛坯种类 毛 坯 尺 寸 净 重 备 注 凸凹模 Cr12MoV 圆件 58 60 工序号 工序名称 工 序 内 容 设 备 1 备料 (锻造 ) 备制尺寸 58 60 圆形件，进行锻造 2 热处理 退火 (改善切削加工性能 ) 3 毛坯粗加工 车床车削 (光一刀，去处表面氧化层 ) 普通车床 4 内轮廓粗 加工 内轮廓尺寸留有余量为 0.1mm 数控车床 5 精加工 达到尺寸要求，留抛光余量为 0.1mm 数控车床 6 外形粗加 工 车出外形，余量为 1mm 数控车床 7 半精加工 按照尺寸要求，余量为 0.4mm 数控车床 8 精加工 达到尺寸要求，外形留有磨削余量 0.15mm-0.20mm 数控车床 9 淬火、回火 提高硬度 10 钳工 去除毛刺，打光内轮廓 锉刀、油石 11 外圆磨 磨削外形至尺寸要求 外圆磨床 12 检验 检验所有尺寸 编制 审核 批准 年 月 日 第 页 表 3-2 数控加工工序卡片 nts 第 17 页 单 位 名 称 无锡技师学院 产品名称或代号 零件名称 零件图号 阶梯圆筒 凸凹模 C003-1-13 工序号 程序编号 夹具名称 使用设备 车 间 工步号 工步内容 刀具号 刀具规格 主轴转速 进给速度 背 /侧吃刀量 备注 1 钻 9H7 孔 T01 中心钻 500r/min 0.3 2 钻 9H7 孔至 55 T02 8.9钻头 500r/min 0.3 3 忽 9H7 孔 T03 100r/min 0.3 4 粗车内轮廓 27.8，斜角 60 度，深 2mm T04 镗刀 500r/min 0.3 5 粗车 27.8 03.00，斜角60 度 T04 镗刀 500r/min 0.3 6 粗车外形 55 5， 53 15（退刀槽 0.5 1.5倒角） 41 30 T05 粗车刀 500r/min 0.3 编制 审核 批准 年 月 日 第 页 续表 3-2 nts 第 18 页 单 位 名 称 无锡技师学院 产品名称或代号 零件名称 零件图号 阶梯圆筒 凸凹模 C003-1-13 工序号 程序编号 夹具名称 使用设备 车 间 工步号 工步内容 刀具号 刀具规格 主轴转速 进给速度 背 /侧吃刀量 备注 7 半精车 55 5， 52.5 15 (退刀槽 0.5 1.5 倒角 ) 40.05 30 T05 粗车刀 500r/min 0.3 8 精车 55 5， 52 15 (退刀槽 0.5 1.5 倒角 ) 40 015.00 30 T06 精车刀 500r/min 0.3 9 铰 9H7 的孔 T07 9绞刀 100r/min 0.3 编制 审核 批准 年 月 日 第 页 3.3 编制凸模或凹模数控加工程序 nts 第 19 页 凸凹模数控加工程序（车削） O0001 G43 G80 M03 T0101 S500 G00 X25 Z2 G73 U0 W2 R2 G73 P5 Q10 U0.1 W01 F0.3 N5 G0 X19.3 G1 Z0 F0.1 G2 X13.55 Z-0.2 R1.5 G1 X10.78 Z-1.8 G3 X0.03 Z-2 R1.5 G1 X8 N10 G0 Z2 G00 X100 Z100 S800 T0101 G0 X25 Z2 G70 P5 Q10 G00 X100 Z100 T0202 S500 G0 X62 Z2 G71 V1 R1 G71 P15 Q20 V0.5 W01 F0.3 N15 G0 X50.1 G1 Z0 F01 G1 Z-30 G1 X52.2 Z-31 Z-45
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