保温瓶内胆底冲压模具设计（全套含CAD图纸）
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第 I 页 共 19 页课程设计题目 保 温 瓶 内 胆 底 冲 压 模 具 设 计系 别 机电工程系 年级专业 学生姓名 xxx 指导教师 xxx 专业负责人 xxx 答辩日期 摘 要第 2 页 共 19 页摘 要随着中国工业不断地发展，模具行业也显得越来越重要。本论文便是设计加工保温瓶内胆底的模具。首先对加工零件进行了加工工艺和结构工艺的分析。通过计算毛坯尺寸和拉深系数提出了方案，最后确定采用落料、拉深复合模。对模具的排样做出了合理的布置，使材料利用率达到较高的水平。计算了冲压过程中所需要的各种冲压工艺力，包括落料力、卸料力、压边力、拉深力、顶料力等，并对压力机进行了合理的吨位初选。复合模在结构上采用了装的形式，计算出了落料、拉深工作部分的尺寸。对模具的闭合高度进行了合理的确定。列出了模具所需零件的详细清单，并给出了合理的装配图。由于拉深的深度较大，对压力机的电机也进行了功率校核并提出了，能使拉深顺利完成。最后对模具的一个主要零件导套进行了简单的加工工艺路线的制定。本设计对于采用单动压力机进行拉深具有一定的参考作用。关键词：课程论文；模具设计；复合模； 摘 要第 3 页 共 19 页AbstractWith the continuous development of Chinese industry, the mold industry has become increasingly important. This paper is designed to cover the mold machining. First of machined parts were analyzed process and structure the process. By calculating the rough size and drawing coefficient proposed plan to finalize the use of blanking, drawing compound die. Nesting on the mold to make a reasonable arrangement, the material utilization rate reached a higher level. Calculate the force of stamping process the stamping process needs, including blanking force, discharge power, BHF, drawing force, ejector force, etc., and press for a reasonable tonnage primaries. Composite mold in the structure adopted in the form of equipment, calculated blanking, drawing deep working portion size. The mold is closed for a reasonable determination of the height. Lists the detailed list of the required mold parts, and gives a reasonable assembly drawing. Since the depth of the larger drawing of the press motor were also checked and made power, enabling the successful completion of the drawing. Finally, a major part of the mold guide sleeve for a simple process route development. The design for a single-action press were drawing has a certain reference.Key words：mold design; composite mold;目录第 4 页 共 19 页目 录第 1 章 冲压工艺设计.51.1 零件的工艺分析 .51.2 制定冲压工艺方案 .61.3 画工序图 .71.4 初选冲压设备 .7第 2 章 冲压模具设计.82.1 冲模类型及结构形式 .82.2 模具设计计算 .8第 3 章 选用模架、确定闭合高度.113.1 模架的选用 .113.2 模具的闭合高度 .113.3 压力中心 .12第 4 章 模具的主要零部件结构设计.124.1 落料凹模 .124.2 凸凹模 .124.3 拉深凸模 .124.4 弹性卸料板 .124.5 上垫板 .134.6 凹模固定板 .14第 5 章 模具的整体安装.155.1 模具的总装配 .155.2 模具零件 .15第 6 章 选定冲压设备.166.1 压力机的规格 .166.2 电动机功率的校核 .16总结.17致谢.18参考文献.19保温瓶内胆底冲压模具设计第 5 页 共 19 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，拉深三道工序，通过计算确定拉深次数。零件材料为 SVS304 钢，根据参考文献1表 1.4.1 得：SVS304 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=300440MPa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。保温瓶内胆底冲压模具设计第 6 页 共 19 页1.计算落料毛坯尺寸：t=0.6mm1mm. 故可以按外形尺寸计算由指导表 4-4.将零件分为序号 9 和序号 11 两部分由序号 9 得： 232118.6drdD由序号 11 得: D2= 234212122 56.4drrh 毛坯的总面积 A=A 1+A2=11060mm2 所以毛坯直径 41067Am因此毛坯直径为 127mm查书得修边余留为 2.5，那么圆整取毛坯的直径为 1322.确定拉深次数：查指导表 4-8 得：当 100%=1.25（1.51），一次拉深可得最大相对高度Dt为 0.84 0.65，故零件以以一次拉深成形。hd3.计算拉深系数因该零件兼有凸缘见拉深与阶梯圆筒件拉深的持性，所以近似按此两种拉深方法估算总拉深系数.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。第二种方案是以落料、拉深工序分开，各做一副单工序模。第三种方案是把落料、拉深工序并在一起，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，只要保证一个尺寸精度要求，方便、简单。第二种方案：2 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。第三种方案：2 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：落料拉深复合保温瓶内胆底冲压模具设计第 7 页 共 19 页方案二：落料拉深方案三：落料、拉深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(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 =1.5mm =1.2mmminamin1a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 0.6mm 深缺口1.4 初选冲压设备(1)计算拉深工艺力，相对厚度 =1.25%1.5%Dtt=0.6mm 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。参考弯曲校力进行计算。查参考文献1表 3.3.3。取单位校力 q=40MPa则 NqAF4.7593402整 .7591整总(2)计算冲裁工艺力F 冲=Lt b= 400.6440=27632N由参考文献1取顶件力系数 K 顶=0.08则 F 顶=K 顶 F 冲=0.0827632=2210.6NF 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(0.70.8)F 公 得 F 公97002.5110860N查参考文献2表 8-10 初选压力机为 J23-16保温瓶内胆底冲压模具设计第 8 页 共 19 页第 2 章 冲压模具设计2.1 冲模类型及结构形式此零件形状为阶梯圆筒形件，分为落料拉深模具，即落料拉深复合模，采用装式。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=40mmH1=Kb=0.340=12mm 按要求需满足 H115mm因为是复合模，另有拉深工序，零件高度为 6mm，材料厚度为 0.6mm，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=(1.52)15=22.530mm 按要求需满足 C3040mm 故取 C=30mm为便于加工模板取圆形则 D=230+40=100(2)固定板外形尺寸直径 D 与凹模相同 为 100mm厚度 H2=(0.60.8)H1(0.60.8)25=(1520)mm 取 H2=20mm(3)垫板外形尺寸 直径 D=100mm厚度 H3=(612)mm取 H3=8mm各模板采用 8 与 M8 螺钉定位与连接根据参考文献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)保温瓶内胆底冲压模具设计第 9 页 共 19 页落料凹模 10025 GB2858.4-81上、下固定板 10020 GB2858.5-81上、下垫板 1008 GB2858.5-81凸凹模： 4640凸凹模型芯：935.5成形顶块：4018.5拉深凸模：1442.5联接螺钉：M8 GB70-85定位销钉：8 GB119-86孔距 764.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 100130150 GB2851.6-81.HT20-40上、下模板厚度分别为 H =25mm. H =30mm上 下5.校核压力机(1)闭合高度校核模具闭合高度 H =H + H +H tH +H +Hm上 3芯 凸 3下=25+8+35.5+0.6+42.5+8+30=149.5mm由2表 8-10 得 压力机最大装模高度 H =220-40=180mmmax由2表 8-10 得 压力机最小装模高度 H =180-45=135mmin满足 H -5H H +10maxmin(2)公称压力 F 校核gF =160KNF =77.6KNg总所以 F 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 =55滑模具工作行程 H =(22.5)H =(22.5)6=(1215)mmI件H H 满足使用要求滑 I(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 100130150 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保温瓶内胆底冲压模具设计第 10 页 共 19 页具 5070mm 的要求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。保温瓶内胆底冲压模具设计第 11 页 共 19 页第 3 章 选用模架、确定闭合高度3.1 模架的选用由凹模外形尺寸 ，选择中间导柱模架（GB/T2851.5 1990）在按其标准选择具10体结构尺寸如下上模板 HT2503下模板 ZG450导 柱 20 钢 205205导 套 20 钢716716凸缘模柄 Q235 模具闭合高度 MAX 350mm MIN 305mm该副模具没有漏料问题，故不必考虑漏料孔尺寸。3.2 模具的闭合高度所谓的模具的闭合高度 H 是指模具在最低工作位置时，上下模座之间的距离，它应与压力机的装模高度相适应。模具的实际闭合高度，一般为：5.1冲 头 进 入 凹 模 深 度下 模 板 厚 度凹 模 垫 板 厚 度 凹 模 厚 度冲 头 长 度垫 板 厚 度上 模 板 厚 度模 该副模具使用上垫板厚度为 8mm，凹模固定板厚度为 8mm。如果冲头（凸凹模）的长度设计为 140mm，凹模（落料凹模）设计为 130mm，则闭合高度为：36.5m 1.)-40(6-813075460 模H查开式压力机设备参数表知，1600KN 压力机最大闭合高度为 450mm（封闭调节高度为130mm） 。因为模具的闭合高度绝对不能大于所选的压力机，所以初选的 1250KN 吨位的压力机装模高度过小，这里我们采用 1600KN 的开式压力机。故实际设计模具的闭合高度为 340m模H压力机的装模高度必须符合模具闭合高度的要求。其关系式为5.215inmax式中 、 压力机的最大和最小装模高度axHinH模具的闭合高度保温瓶内胆底冲压模具设计第 12 页 共 19 页所以有10)345(3045故闭合高度设计合理。3.3 压力中心由于该零件落料、拉深均为轴对称形状，故不必进行压力中心的计算。第 4 章 模具的主要零部件结构设计4.1 落料凹模落料凹模的内外形尺寸和厚度在前面的计算中已算出，这里需要有三个的螺纹孔，以便与下模板固定，而且还需要有两个与下模板同时加工的销钉孔，在其内圈设计了限位倒角，以限制压边圈的行程。在落料凹模上还有一个销孔，用来安装挡料销。在图中标注尺寸精度、形位公差及粗糙度。落料凹模的零件图如图 6.1 所示。4.2 凸凹模凸凹模的工作部分尺寸在前面的设计计算中已经算出，这里根据零件的加工深度设计出凸凹模的内外形尺寸。在凸凹模上设计了四个螺纹孔，以便与上模板固定，而且同时配作两个销钉孔。在其内部设计了限位倒角，以限制压边圈的行程，在上圆口设计了安装拉深凸模的沉槽。在图中标注尺寸精度、形位公差及粗糙度。凸凹模的零件图如图 6.2 所示。4.3 拉深凸模拉深凸模的工作部分尺寸在前面的设计计算中已经算出，这里根据零件拉深的拉伸深度设计出凸模的内外形尺寸。在拉深凸模上设计了三个推杆孔，以便安装推杆。在其内部设计了透气孔，以使拉深后的冲压件不受空气的压力而紧紧地包住在凸模上能顺利脱下。在顶端设计了圆凸缘结构，以便装配在凸凹模上与上模板固定。在图中标注尺寸精度、形位公差及粗糙度。4.4 弹性卸料板弹性卸料板的尺寸可以根据弹簧的数目以及外径来计算。作为冲模卸料或推件用的弹簧，是属于标准零件。标准中给出了弹簧的有关数据和特性曲线，我们可以按需要选取。一般选用弹簧（材料为 65Mn 弹簧钢）的原则，应该是在满足模具结构要求的前提下，保证所选用的弹簧能够给出要求的作用力和行程。保温瓶内胆底冲压模具设计第 13 页 共 19 页为了保证冲模的常工作，在冲模不工作的时候，弹簧也应该在预紧力 的作用下产生0P一定的预压紧量 ，这时预紧力应为0F6.1nP0为了保证冲模常工作所必需的弹簧最大压紧量 为：F6.20F式中 弹簧最大许用压缩量弹簧预紧量0工艺行程余量，主要考虑模具的刃磨量和调整量，一般取 510mmF由于卸料力为 14825N，初定弹簧的根数为 8 根，则每根弹簧上的卸料力为NnP153842根据所需的预紧力和弹簧的总压缩量，参照弹簧的选取表，初选弹簧的规格，弹簧的直径 D=60mm，弹簧丝的直径 d=10mm，序号为 85 号。在拉深凹模上设计了三个螺纹孔，以便与下模板固定。在其内部设计了一个螺纹大孔，用以安装碟型弹簧。在图中标注尺寸精度、形位公差及粗糙度。拉深凹模的零件图如图6.5 所示。4.5 上垫板垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，以降低模座所受的单位压力，防止模座被压出陷痕而损坏。在设计中我们把垫板的外形尺寸与凸凹模的外形尺寸相匹配，其厚度我们设计为 8mm。在上垫板上设计了三个推杆孔，以便安装推杆，还有四个螺钉孔以及两个销孔，这些都是为了与凸凹模和拉深凸模上的各种固定零件的安装相匹配的。在图中标注尺寸精度、形位公差及粗糙度。上垫板的零件图如图 6.6 所示。保温瓶内胆底冲压模具设计第 14 页 共 19 页4.6 凹模固定板凹模固定板的作用是对凹模进行限位止动，以求得位置保持一定和可靠的方向性。在设计中我们把凹模固定板的外形尺寸与落料凹模和拉深凹模的外形尺寸相匹配，其总厚度我们设计为 24mm。在凹模固定板中间设计了一个高 16mm 的凹模固定块，是为了固定拉深凹模。在固定板上设计了三个顶杆孔，以便安装顶杆，还有七个螺钉孔以及两个销孔，这些都是为了与落料凹模和拉深凹模上的各种固定零件的安装相匹配的。在图中标注尺寸精度、形位公差及粗糙度。凹模固定板的零件图如图 6.7 所示。保温瓶内胆底冲压模具设计第 15 页 共 19 页第 5 章 模具的整体安装5.1 模具的总装配由以上的设计计算，并经绘图设计，该落料拉深复合模装配图如图 7.1 所示。图 7.1 落料拉深复合模装配图5.2 模具零件该复合模的主要零部件在模具的结构设计中已经进行了仔细的设计，其余的非标准的零件可以根据需要按国标选取使用。保温瓶内胆底冲压模具设计第 16 页 共 19 页第 6 章 选定冲压设备6.1 压力机的规格冲压设备选择是冲压工艺过程设计的一项重要内容，它直接关系到设备的安全和使用的合理，同时也关系到冲压工艺过程的顺利完成及产品质量、零件精度、生产效率、模具寿命、板料的性能与规格、成本的高低等一系列重要问题。在前面的设计中，我们已经对冲压设备的吨位以及闭合高度等参数进行了确定。这里根据前面所算出来的各项数据。查表选择压力机，其主要具体参数如下 公称压力 1600KN滑块行程 160mm行程次数 40/次 1min最大封闭高度 450mm封闭高度调节量 130mm工作台尺寸 1120 710mm柄孔尺寸 7080mm工作台板厚 130mm电动机功率 15KW6.2 电动机功率的校核对于本次设计由于行程比较长，设备的吨位虽然足够，但设备具备的功不一定能满足拉深的要求。遇到这种情况，可能出现拉深时压力机行程速度减缓，甚至会损坏设备的电动机。为此，还需要对拉深功进行核算。因为 Nm7.167941084.W因而，压力机的电动机功率可按下式进行核算7.22121603.7560KWnKnN式中 W拉深功（Nm）n压力机行程次数（次/min）N电动机功率（KW）压力机效率，18.061电动机效率，2 952K不均衡系数， 4.K所以有 保温瓶内胆底冲压模具设计第 17 页 共 19 页KWN2.907.61243.59经核算后拉深所需要的功率小于压力机的电机功率 15KW，符合要
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