阶梯圆桶落料拉深复合模具设计

第 1 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸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。 第 2 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸目 录第 1章 冲压工艺设计11.1 零件的工艺分析11.2 制定冲压工艺方案31.3 画工序图41.4 初选冲压设备61.5编制冲压工艺卡8 第 3 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸第 2章 冲压模具设计102.1 冲模类型及结构形式102.2 模具设计计算10第 3章 模具主要零件加工工艺设计143.1 制定凸凹模加工工艺过程143.2 填写凸凹模加工工艺规程卡163.3 编制凸模或凹模数控加工程序19第 4章 设计总结 第 4 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸21致谢22参考文献23111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=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 第 5 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸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、精度为 IT10 IT11 级 、 ，精度为 IT14 级，其中0.43052.80.369、 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0.5280.369后的外形尺寸公差，故 由切边工序保证。0.141.2 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 7 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸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。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 第 8 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸图 1-1(2)工序图图 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 =1.5mm =1.2mmminamin1a由表 2.5.3 得 减料公差 =0.4mm 导料间隙 C=0.1mm 第 9 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸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+ +2 +C)mina0=(40-0.5+1.5+20.4+0.1) 4.=41.9 mm04.取 B=41.9 mm.步距 A=D+ =40+1.2=41.2mm. 取 A=42mmmin1ab.画排样图图 1-32.工序 2：切边 第 10 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸图 1-41.4 初选冲压设备(1)计算拉深工艺力，相对厚度 =1.25%1.5%Dtt=0.5mm 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则 NqAF4.7593402整 .7591整总(2)计算冲裁工艺力F 冲=Lt b= 400.5440=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 第 11 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸1.5 编制冲压工艺卡表 1-1 冲压工艺过程卡产品型号 C003 零（部）件名称 共 1 页无锡技师学院冲压工艺过程卡 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 0.5481000工序号工序名称工 序 内 容加 工 简 图设 备工艺装备 备注 第 12 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸0下料剪床上裁板481000材料厚度为0.5mm1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产品型号 C003 零（部）件名称 共 1 页无锡技师学院冲压工艺过程卡 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 0.5481000工序号工序名称工 序 内 容加 工 简 图 设 备 工艺装备 备注 第 13 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸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 第 14 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸其几何中心。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 0.5mm，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=(1.52)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)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 第 15 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸凸凹模型芯：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 763.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 0.040.06mm(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：D =(28-0.750.52) =27.61d03.03.D =27.7P03.D =(9-0.750.36)2d03.D =(D -2c) =(8.7-20.5) =7.7 mmpp03.03.注：以上凸、凹模制造公差取 0.03mm4.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 第 16 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸=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 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。 第 17 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸第 3章 模具主要零件加工工艺设计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） 。 第 18 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸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 0.040.06（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。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。 第 19 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸图 3-23.1.2.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 机械加工工艺规程产品型号 产品名称无锡技师学院 机械加工工艺过程卡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 第 20 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸凸凹模 Cr12MoV 圆件 5860工序号工序名称 工序内容 设备1 备料(锻造) 备制尺寸 5860 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 数控加工工序卡片产品名称或代号 零件名称 零件图号单位名称无锡技师学院 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 第 21 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸工步号 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 0.32 钻 9H7 孔至 55 T02 8.9钻头 500r/min 0.33 忽 9H7 孔 T03 100r/min 0.34 粗车内轮廓 27.8，斜角60 度，深 2mm T04 镗刀 500r/min 0.35粗车 27.8 ，斜角03.60 度T04 镗刀 500r/min 0.36粗车外形555，5315（退刀槽 0.51.5 倒角）4130T05 粗车 刀 500r/min 0.3编制 审核 批准 年月日 第页续表 3-2产品名称或代号 零件名称 零件图号单位名称无锡技师学院 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555，52.515T05 粗车 刀 500r/min 0.3 第 22 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸(退刀槽 0.51.5 倒角)40.05308精车 555，5215(退刀槽 0.51.5 倒角)40 3001.T06 精车 刀 500r/min 0.39 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凸凹模数控加工程序（车削）O0001G43 G80 M03 T0101 S500G00 X25 Z2G73 U0 W2 R2G73 P5 Q10 U0.1 W01 F0.3N5 G0 X19.3G1 Z0 F0.1G2 X13.55 Z-0.2 R1.5G1 X10.78 Z-1.8G3 X0.03 Z-2 R1.5G1 X8N10 G0 Z2G00 X100 Z100 第 23 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸S800 T0101G0 X25 Z2G70 P5 Q10G00 X100 Z100T0202 S500G0 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 X55 N20 Z-50 G00 X100 Z100 S1000 T0202 G00 X62 Z2 G70 D15 Q20 G00 X100 Z100 M05 M30