基于SolidWorks的落料拉深复合模设计

长江大学工程技术学院 毕毕业业设设计计 论论文文 题题 目目 名名 称称 基于基于 SolidWorksSolidWorks 的落料拉的落料拉 深复合模设计深复合模设计 学学 院院机械工程学院机械工程学院 专专 业业 班班 级级 学学 生生 姓姓 名名 指指 导导 教教 师师 辅辅 导导 教教 师师 时时 间间 20162016 年年 6 6 月月 至至 20172017 年年 1 1 月月 目录目录 任务书 开题报告 指导教师审查意见 评阅教师评语 答辩记录及成绩评定 中文摘要 英文摘要 1 前言 1 2 选题背景 3 2 1 国内方面 3 2 2 国外方面 4 3 方案论证 4 3 1 工件分析 4 3 2 分析计算确定工艺方案 6 4 过程论述 9 4 1 模具类型 9 4 2 操作与定位方式 9 4 3 卸料与出件方式 9 4 4 计算毛坯尺寸 9 4 5 计算拉深次数 10 4 6 拉深凸 凹模工作部分的尺寸 10 4 7 主要结构的尺寸计算 13 4 8 落料拉深复合模结构设计 14 4 9 压力机的选择 14 5 结果分析 21 6 结论 24 参考文献 25 致谢 26 长江大学工程技术学院毕业设计 论文 任务书 学院 机械工程学院 专业 机械设计制造及其自动化 班级 学生姓名 指导教师 职称 1 毕业设计 论文 题目 基于 SolidWorks 的落料拉深复合模设计 2 毕业设计 论文 起止时间 2016 年 6 月 20 日 2017 年 12 月 25 日 3 毕业设计 论文 所需资料及原始数据 指导教师选定部分 1 赫滨海 挤压模具简明手册 M 北京 化学工业出版社 2006 03 2 徐慧民 模具制造工艺学 M 北京 北京理工大学出版社 2007 3 王都 加快模具工业发展 J 计算机辅助设计与制造 2002 4 张荣清 模具设计与制造 M 北京 机械工业出版社 2003 5 傅建军 模具制造工艺 M 北京 北京理工大学出版社 2004 6 王孝培 冲压手册 第 2 版 M 北京 机械工业出版 2004 04 7 程绪琦 王建华 AutoCAD 2007 标准教程 M 北京 电子工业出版社 2006 09 8 江洪 江帆等 SolidWorks 机械设计教程 M 北京 机械工业出版社 2007 9 刘建超 张保忠 冲压模具设计与制造 M 北京 高等教育出版社 2004 10 王芳 冲压模具设计指导 M 北京 机械工业出版社 1998 11 王秀风 SolidWorks 冷冲压模具设计教程 M 北京 北京航空航天大学出版 社 2007 12 魏峥 牟林 SolidWorks2004 冷冲模设计实训教程 M 北京 电子工业出版 社 2005 13 盛大银 刘建昌 连接架复合模设计 J 精密成形工程 2011 04 14 李良福 拉伸落料复合模 J 模具制造 2007 01 15 刘海雄 汽车踏脚板垫片冲裁复合模设计 J 锻压装备与制造技术 2010 01 16 熊平原 高寒 铝制电饭锅内胆落料拉深复合模设计 J 装备制造技术 2016 3 17 盒形制件简图如下 材料为料 LYl2M 批量生产 4 毕业设计 论文 应完成的主要任务 1 查阅文献 提出研究方案 2016 年 9 月 10 日前完成开题报告 2 工艺方案的确定 3 压力机选择及零件尺寸的计算 4 主要零件图和装配图绘制 5 零件和装配图三维模型构建 6 2017 年 1 月 6 日前提交毕业设计 论文 和图纸 要求排版格式规范 字数 在 15000 字左右 5 任务书下达日期 2016 年 6 月 20 日 指导教师 签字 长江大学工程技术学院 毕业设计 论文 开题报告毕业设计 论文 开题报告 题题 目目 名名 称称 基于基于 SolidWorksSolidWorks 的落料拉的落料拉 深复合模设计深复合模设计 学学 院院机械工程学院机械工程学院 专专 业业 班班 级级 学学 生生 姓姓 名名 指指 导导 教教 师师 辅辅 导导 教教 师师 开题报告时间开题报告时间20162016 年年 7 7 月月 1010 日日 基于基于 SolidWorksSolidWorks 的落料拉深复合模设计的落料拉深复合模设计 学 生 机械工程学院 指导教师 机械工程学院 一 一 题目来源题目来源 结合科研 二 二 研究 设计 目的和意义研究 设计 目的和意义 随着计算机软硬件技术的飞速发展 模具设计领域里传统的二维设计己逐步被三 维设计所取代 三维参数化设计是当前模具CAD技术的研究热点 冲压模具在各行业中有着较广泛的应用 其组成零件中标准件占有很大比重 而 很多冲压制件都是系列化产品 它们的模具结构相同或相似而尺寸不尽相同 在设计 过程中 设计人员需要反复查阅手册以确定模具零部件的标准外形与尺寸 重复设计 的工作量很大 由于产品的功能 结构日趋复杂 新产品的更新换代周期不断缩短 设计环节在产品的整个生命周期中占据了越来越重要的地位 事实上 虽然产品开发 中设计本身所花的费用仅占产品成本的5 左右 但新产品的开发费用中的80 取决于 设计过程 因而产品设计阶段已被视为提高整个生产率的瓶颈 对于生产系统的整个 生产率起着举足轻重的作用 目前我国大部分模具企业采用的仍然是传统的设计方法 特别是中小型模具企业 设计人员进行着大量的重复性劳动 在通用零件和标准件的设计过程中 不得不多次 重复查阅设计手册 造成模具设计的周期长 效率低 耗资大的现状 这也就影响了 企业的市场竞争力 实现冲压模具组成零件的三维参数化设计以及标准件库的二次开 发 可以加快整副模具设计效率 缩短设计周期 提高设计质量 本课题通过对SolidWorks二次开发实现了冲压模具各零件的参数化建模和标准件 库 用户在设计过程中 只要输入零件的参数 就可以自动生成零件的模型 对于模 具中的标准件 只要建立好一个模型 定义好各几何特征以及他们之的约束关系 就 可以通过参数驱动它的尺寸 从而自动生成一系列的标准件 这样不仅能有效地减轻 设计者的工作量 而且还能大大提高模具设计的效率 三 阅读的主要参考文献三 阅读的主要参考文献 1 赫滨海 挤压模具简明手册 M 北京 化学工业出版社 2006 03 2 徐慧民 模具制造工艺学 M 北京 北京理工大学出版社 2007 3 王都 加快模具工业发展 J 计算机辅助设计与制造 2002 4 张荣清 模具设计与制造 M 北京 机械工业出版社 2003 5 傅建军 模具制造工艺 M 北京 北京理工大学出版社 2004 6 王孝培 冲压手册 第 2 版 M 北京 机械工业出版 2004 04 7 程绪琦 王建华 AutoCAD 2007 标准教程 M 北京 电子工业出版社 2006 09 8 江洪 江帆等 SolidWorks 机械设计教程 M 北京 机械工业出版社 2007 9 刘建超 张保忠 冲压模具设计与制造 M 北京 高等教育出版社 2004 10 王芳 冲压模具设计指导 M 北京 机械工业出版社 1998 11 王秀风 SolidWorks 冷冲压模具设计教程 M 北京 北京航空航天大学出版社 2007 12 魏峥 牟林 SolidWorks2004 冷冲模设计实训教程 M 北京 电子工业出版 社 2005 13 盛大银 刘建昌 连接架复合模设计 J 精密成形工程 2011 04 14 李良福 拉伸落料复合模 J 模具制造 2007 01 15 刘海雄 汽车踏脚板垫片冲裁复合模设计 J 锻压装备与制造技术 2010 01 16 熊平原 高寒 铝制电饭锅内胆落料拉深复合模设计 J 装备制造技术 2016 3 四 国内外现状和发展趋势四 国内外现状和发展趋势 1 国内方面 模具生产技术水平的高低 已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志 因为模具在很大程度上决定着产品的质量 效益和新产品的开发能力 中国经济的高 速发展对模具工业提出了越来越高的要求 也为其发展提供了巨大的动力 近 10 年来 中国模具工业一直以每年 15 左右的增长速度快速发展 但与发达国家相比 中国模具 工业无论在技术上 还是在管理上 都存在较大差距 特别在大型 精密 复杂 长 寿命模具技术上 差距尤为明显 中国每年需要大量进口此类模具 在模具产品结构 上 中低档模具相对过剩 市场竞争加剧价格偏低 降低了许多模具企业的效益 而 中高档模具能力不足 模具的开发能力较弱 技术人才严重不足 科研开发和技术攻 关投入少等一系列问题 严重制约了中国模具行业的发展 由于近年市场需求的强大拉动 中国模具工业高速发展 市场广阔 产销两旺 2003 年我国模具产值达到 450 亿元人民币以上 约折合 50 多亿美元 按模具总量排名 中国紧随日本 美国其后 位居世界第三 中国模具已涵盖了各种用于金属和非金属 成形的特殊装备 被分为 10 大类 46 小类 1996 年至 2002 年间 中国模具制造业的 产值年平均增长 14 左右 2003 年增长 25 左右 广东 江苏 浙江 山东等模具发达 地区的增长在 25 以上 近两年 我国的模具技术有了很大的提高 生产的模具有些已 接近或达到国际水平 2003 年模具出口 3 368 亿美元 比上年增长在 33 5 形势喜 人 总的来看 我国技术含量低的模具已供过于求 市场利润空间狭小 而技术含量 较高的中 高档模具还远不能适应国民经济发展的需要 精密 复杂的冲压模具和塑 料模具 轿车覆盖件模具 电子接插件等电子产品模具等高档模具仍有很大一部分依 靠进口 近五年来 我国平均每年进口模具约 11 2 亿美元 2003 年就进口了近 13 7 亿美 元的模具 这还未包括随设备和生产线作为附件带进来的模具 中国现有模具企业超 过 2 万家 从业人数 50 多万人 中国的模具生产目前主要集中在华南和华东 大约占 了全国模具制造业产值和销售额的三分之二 每年平均增长在 20 左右 2 国外方面 我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间 分厂 自产自配比例高达 60 左右 而国外模具超过 70 属商品模具 专业模具厂大多是 大而全 小而全 的 组织形式 而国外大多是 小而专 小而精 国内大型 精密 复杂 长寿命 的模具占总量比例不足 30 而国外在 50 以上 2004 年 模具进出口之比为 3 7 1 进出口相抵后的净进口额达 13 2 亿美元 为世界模具净进口量最大的国家 五 主要研究 设计 内容 关键问题及解决思路五 主要研究 设计 内容 关键问题及解决思路 5 1 主要研究 设计 内容主要研究 设计 内容 本课题的研究对象是生产盒形制件的落料拉深复合模具 拟基于SolidWorks对模 具的主要组成零件和标准件进行CAD设计和二次开发 主要内容具体可分为以下几个部 分 1 对落料拉深复合模进行工艺设计和结构设计 并且利用SolidWorks对模具各组 成零件进行三维建模以及二维工程图输出 2 利用SolidWorks的配置功能建立落料拉深复合模具的标准件库 并且开发 SolidWorks与VB语言的接口程 序 实现标准件的配置调用 3 分析SolidWorks二次开发时的建模方式 尺寸驱动法 利用尺寸驱动法对盒形 件和毛坯件 模具主要成形零件进行参数化建模 4 完成落料拉深复合模的装配过程 并进行二维工程图输出 5 2 关键问题关键问题 主要零件尺寸的计算 模具的二维三维图设计 5 3 解决思路解决思路 查阅资料 计算出主要数据 然后画出二维三维图 六 完成毕业设计 论文 所必须具备的工作条件六 完成毕业设计 论文 所必须具备的工作条件 图书馆 书籍 学报 网络 中国知网 与论文相关的文献等等 解决的办法 1 本课题研究的方法主要有 文献查阅法 观察法 问卷调查法等 2 积累与该课题相关的知识 借鉴别人成功的经验 对查阅文献资料和知识进行 整合等 并在老师的精心指导下完成本研究 七 预期成果 达到目标 七 预期成果 达到目标 在老师和同学们的帮助下 再加上查阅资料 计算出了零件的尺寸 并画出了二 维三维图 完成了这次毕业设计 八 工作的主要阶段 进度与时间安排八 工作的主要阶段 进度与时间安排 第一阶段 2016 年 6 月 2016 年 6 月 20 选定论文写作方向 收集相关资料 阅 读文献 拟定论文题目 第二阶段 2016 年 6 月 20 日 2016 年 7 月 10 日 确定论文题目 拟定写作提纲 撰写论文开题报告 第三阶段 2016 年 9 月 1 日 2016 年 10 月 28 日 整理分析资料 撰写论文初稿 第四阶段 2016 年 12 月 1 日 12 月 15 日 修改定稿 第五阶段 2 16 年 12 月 16 日 12 月 29 日完成毕业设计 参加答辩 九 指导教师审查意见九 指导教师审查意见 长江大学工程技术学院毕业设计长江大学工程技术学院毕业设计 论文论文 指导教师审查意见指导教师审查意见 学生姓名专业班级 毕业设计 论文 题目 基于 SolidWorks 的落料拉深复合模设计 指导教师职 称讲师审查日期 审查参考内容 毕业设计 论文 的研究 设计 内容 方法及结果 难度及工作量 质 量和水平 存在的主要问题与不足 学生的学习态度和组织纪律 学生掌握基础和专业知 识的情况 解决实际问题的能力 毕业设计 论文 是否完成规定任务 是否达到了学士学 位水平的要求 是否同意参加答辩等 审查意见 指导教师签名 评定成绩 百分制 分 长江大学工程技术学院毕业设计长江大学工程技术学院毕业设计 论文论文 评阅教师评语评阅教师评语 学生姓名专业班级 毕业设计 论文 题目 基于 SolidWorks 的落料拉深复合模设计 评阅教师职 称评阅日期 评阅参考内容 毕业设计 论文 的研究 设计 内容 方法及结果 难度及工作量 质量和水平 存在的主要问题与不足 学生掌握基础和专业知识的情况 解决实际问题的 能力 毕业设计 论文 是否完成规定任务 是否达到了学士学位水平的要求 是否同意参 加答辩等 评语 评阅教师签名 评定成绩 百分制 分 长江大学工程技术学院毕业设计长江大学工程技术学院毕业设计 论文论文 答辩记录及成绩评定答辩记录及成绩评定 学生姓名专业班级机械 61301 班 毕业设计 论文 题目 基于 SolidWorks 的落料拉深复合模设计 答辩时间 年 月 日答辩地点 一 答辩小组组成 答辩小组组长 成 员 二 答辩记录摘要 答辩小组提问 分条摘要列举 学生回答情况评判 三 答辩小组对学生答辩成绩的评定 百分制 分 毕业设计 论文 最终成绩评定 依据指导教师评分 评阅教师评 分 答辩小组评分和学校关于毕业设计 论文 评分的相关规定 成绩 百分制 分 答辩小组组长 签名 秘书 签名 年 月 日 答辩委员会主任 签名 分院 盖章 基于基于 SolidWorksSolidWorks 的落料拉深复合模的落料拉深复合模 CADCAD 设计设计 学 生 机械工程学院 指导老师 机械工程学院 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 本文针对筒形零件的落 料拉伸工艺性和 SolidWorks 的应用 确定用一幅复合模完成落料和拉深的工序过程 介 绍了筒形零件冷冲压成形过程 经过对筒形零件的批量生产 零件质量 零件结构以及 使用要求的分析 研究 按照不降低使用性能为前提 将其确定为冲压件 用冲压方法 完成零件的加工 且简要分析了坯料形状 尺寸 排样 裁板方案 拉深次数 冲压工 序性质 数目和顺序的确定 进行了工艺力 压力中心 模具工作部分尺寸及公差的计 算 并设计出模具 同时具体分析了模具的主要零部件 如凸凹模 卸料装置 拉深凸 模 垫板 凸模固定板等 的设计与制造 冲压设备的选用 凸凹模间隙调整和编制一 个重要零件的加工工艺过程 列出了模具所需零件的详细清单 并给出了合理的装配图 通过充分利用现代模具制造技术对传统机械零件进行结构改进 优化设计 优化工艺方 法能大幅度提高生产效率 这种方法对类似产品具有一定的借鉴作用 关键词 落料拉深复合模 SolidWorks CAD 凸凹模 The CAD Design of Compound Die for Blanking and Drawing Based on SolidWorks Student School of Mechanical Engineering Supervisor School of Mechanical Engineering Abstract With China s industriescontinue to develop and die industry is also becoming inc reasingly important Based on the Cylinders of the stamping process and the deep drawing process confirm completion of a composite model blanking and drawing processes On the Cylinders of the cold stamping process right after the Cylinders of the mass production q uality components and the use of structural components of the analysis research in line w ith lower performance prerequisite to the identification of stampings Stamping method use d to complete the processing components and a brief analysis of the blank shape size layo ut the Conference Board the number of Drawing stamping processes in nature number a nd sequence determination For the process the center of pressure the die size and the tole rance of the calculation design mold Also analyzes the mold of the main components suc h as punch and die and dump devices drawing punch slates Punch plate etc design and manufacturing stamping equipment selection punch gap adjustment and establishment of a vital parts machining process Die requirements set out a detailed list of parts and gives a reasonable assembly By fully utilizing modern man ufacturing technology to mold traditional mechanical parts for structural improvements de sign optimization Process optimization methods can greatly enhance production efficiency the method of similar products have some reference Keywords Compound Die for Blanking and Drawing SolidWorks CAD Punch and die Error Error NoNo texttext ofof specifiedspecified stylestyle inin document document 第 1 页 共 26 页 基于基于 SolidWorksSolidWorks 的落料拉深复合模设计的落料拉深复合模设计 1 1 前言前言 随着工业产品质量的不断提高 冲压零件日益复杂化 冲压模具正向高效 精 密 长寿命 大型化发展 冲压模具制造日益复杂 模具制造正由过去的劳动密集 依靠工人的手工技巧及采用传统机械加工设备的行业转变为技术密集型行业 更多 的依靠各种高效 高精度机床 从过去单一的机械加工转变为机械加工 电加工以 及其他特种加工相结合的时代 冲压技术是通过模具使板材产生塑性变形而获得成品零件的一种成型工艺方法 由于冲压通常在冷态下进行的 因此也称冷冲压 冷冲压是利用安装在压力机上的 冲模对材料施加压力 使其产生分离或塑性 变形 从而获得所需零件 俗称冲压件 或冲件 的一种压力加工方式 因为它通常是在室温下进行加工 所以称为冷冲压 冷冲压不但可以加工金属材料 而且 还可以加工非金属材料和复合材料 金属加工 的一种基本方法就是板料冲压 其用以生产各种板料零件 具有生产效率高 重量 轻 尺寸精度好 成本低并易于实现机械化和自动化等特点 在现代汽车 拖拉机 电器电机 电子仪表 日用生活用品 航空航天以及国防工业等各个工业部门中均 占有越来越重要的地位 冲压加工具有以下特点 1 材料利用率高 2 可加工薄壁 形状复杂的零件 3 冲 压件在形状和尺寸精度方面互换性好 4 能获得质量轻而强度高 刚性好的零件 5 生产效率高 操作简单 容易实现机械自动化 由于冲压加工具有以上那些优点 因此在批量生产中得到了广泛应用 在现代化工业生产中占有特别重要的地位 是 国防工业在加工生产中绝不能少的加工方法 但由于冲模制造一般是单件小批量生 产 技术要求高 精度高的产品 制造成本高 因此冲压生产只有在大批量生产的 情况下才能获得好的经济效益 到目前为止 我国冲压技术与工业发达的国家相比还相对落后 主要原因是我 国在冲压基础理论及成形工艺 模具设计 模具标准化 模具制造工艺和设备等方 面与工业发达国家尚有相当大的差距 导致我国模具在寿命 加工精度 效率 生 产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比还是存在一定差距的 特别是在计算 基于 SolidWorks 的落料拉深复合模设计 第 2 页 共 26 页 机辅助应用软件方面 我国用的 CAD CAM 大多是进口的绘图软件 没有对其进行二 次开发 自己开发的软件又缺乏通用性 而国外 特别是美国 日本 瑞士和德国等国每年出口模具约占本国模具总生 产量的三分之一 在日本 模具被誉为 进入富强社会的原始动力 在德国 模 具则冠名为 金属切削加工中的帝国 由此可见 模具工业将在国民经济发展过 程中起到越来越重要的作用 冲压技术的发展现状及方向 1 精密冲裁 普通冲裁件有断面粗糙 精度低等缺点 而精密冲裁可以使零 件有光洁的断面和较高的精度 2 快速经济模具技术的推广应用 快速模具制造及快速成型技术是在近两来 迅速发展起来的 并正向着高精度 更快捷的方向发展 3 应用先进工艺 气体 液体 橡胶 超塑性成型等先进工艺 对某些复杂 零件的成型有明显的效果 要深入研究其变形机理 确定合理工艺参数 提高成型 效能和实用性 4 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率 5 冲压成形技术将更加科学化 数字化 可控化 6 成形过程的数值模拟技术会在实用化方向取得很大发展 并与自动化制造系 统很好的集成 7 冲压技术在未来将具有更大的灵活性或柔性 以适应未来小批量多品种混 流产模式和市场多样化 修改化需求的发展趋势 加强企业对市场变化的快速响应 能力 综上所述 冲压与其它加工方法相比 具有独到的特点 所以在工业生产中 尤其在大批量生产中应用十分广泛 相当多的工业部门都越来越多地采用冲压加工 产品零部件 如机械制造 车辆生产 航空航天 电子 电器 轻工 仪表及日用 品等行业 在这些工业部门中 冲压件所占的比重都相当大 少则 60 以上 多则 90 以上 不少过去用铸造 锻造 切削加工方法制造的零件 现在已被质量轻 刚 度好的冲压件所代替 通过冲压加工 大大提高的生产率 降低了成本 可以说 Error Error NoNo texttext ofof specifiedspecified stylestyle inin document document 第 3 页 共 26 页 如果在生产中不广泛采用冲压工艺 许多工业部门的产品要提高生产率 提高质量 降低成本 进行产品的更新换代是难以实现的 2 2 选题背景选题背景 冲压加工所使用的模具一般具有专用性 有时一个复杂零件需要数套模具才能 加工成形 且模具 制造的精度高 技术要求高 是技术密集形产品 所以 只有在 冲压件生产批量较大的情况下 冲压加工的优点才能充分体现 从而获得较好的经 济效益 工业发达国家对冷冲压生产工艺的发展是很重视的 很多国家 包括英 美 法 日等 的模具工业产值已超过机床工业 作为冷冲压原材料的钢带和钢板 占全部品种的 67 通过冷冲压技术加工产品已成为现代工业生产的重要手段和发 展方向 2 12 1 国内方面国内方面 模具生产技术水平的高低 已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志 因为模具在很大程度上决定着产品的质量 效益和新产品的开发能力 中国经济的 高速发展对模具工业提出了越来越高的要求 也为其发展提供了巨大的动力 近 10 年来 中国模具工业一直以每年 15 左右的增长速度快速发展 但与发达国家相比 中国模具工业无论在技术上 还是在管理上 都存在较大差距 特别在大型 精密 复杂 长寿命模具技术上 差距尤为明显 我中国每年需要大量进口此类模具 在 模具产品成员中 中低档模具相对过剩 市场竞争加剧价格偏低 打击了许多模具 企业的积极性 而中高档模具能力不足 模具的开发能力较弱 技术人才严重不足 科研开发和技术攻关投入少等一系列问题 严重制约了中国模具行业的发展 对于模具技术的发展应该为适应模具产品 交货期短 精度高 质量好 价格低 的要求服务 而我国冲压模具无论在数量上 还是在质量 技术和能 力等方面都已有了很大发展 但与国发经济需求和世界先进水平相比 差距仍很大 一些大型 精度 复杂 长寿命的高档模具每年仍大量进口 特别是中高档轿车的 覆盖件模具 目前仍主要依靠进口 一些低档次的简单冲模 已趋供过于求 市场 竟争激烈 根据中国模具工业协会发布的统计材料 2004 年我国冲压模具总产出约 为 220 亿元 其中出口 0 75 亿美元 约合 6 2 亿元 基于 SolidWorks 的落料拉深复合模设计 第 4 页 共 26 页 2 2 国外方面国外方面 1998 年美国日本 西德的模具产值分别达到 62 亿美元 83 亿美元 4 亿美元 比 1957 年增长了约 100 倍 并超过了这些国家机床工业的产值 据有关资料介绍 工业 发达国家的工业产品生产中 对模具的需求量日益增多 美国 日本约有 4050 的工业 产品的生产需用模具国际市场中模具的贸易量十分可观 近年来 由于工业发达国家 的工费用增加 模具生产有向东南亚国家转移的趋势 日本的生产以高 精模具为主 需要人工劳动量大的模具则依靠进口解决 以模具出口大国日本为例 其间提高了 5 3 倍由此可见 中低档模具的国际市场潜力十分巨大 只要我国模具的质量能有提 高 交货期能有保证 模具出口的前景是十分乐观的 此外 国际市场对塑料模具模架 及模具标准件的需求量也很大 目前我国只有塑料模具模架有少量出口 1 国外已大量使用数控机床 应用计算机辅助加工软件和数控编程技术对模 具 特别是对具有复杂型腔 三维曲面 的模具进行加工 使模具的质量和附加值大为 提高 模具的加工周期减少 6 以上 成本降低 3 以上 生产效率提高 60 以上为了提高 加工效率及满足各种复杂曲面加工的要求 国外已开发出四轴和五轴的数控自动编程 软件并且进了实用阶段 2 模具标准化程度日益提高 模具标准模架及模具标准件的应用日益普及 已 实现商品化 3 模具结构更多地采用新技术 如注塑模具的热流道技术等 4 针对不同制品的要求 开发出适用于各种不同模具的专用模具钢 并实现商 品化 韩国有 1570 家模具企业仅占总数的 9 新加坡有 460 家模具企业仅占总数 的 3 香港有 6500 家模具企业也占总数的 0 46 3 3 方案论证方案论证 3 1 工件分析工件分析 3 1 分析工件冲压工艺性 零件图如下 材料 08 刚 厚度 1mm Error Error NoNo texttext ofof specifiedspecified stylestyle inin document document 第 5 页 共 26 页 名称 圆通外壳 生产批量 大批量 未注公差 IT14 图图 3 13 1 毛胚毛胚 分析冲压零件的工艺性包括技术和经济两个方面 在技术方面根据产品图纸 主要分析冲压件的形状特点 尺寸大小 尺寸标注方法 表面质量要求和材料性能 等因素是否符合冲压工艺要求 在经济方面 主要根据冲压件的生产批量分析产品 成本 阐明采用冲压生产可取得的经济效益 因此 冲压件的工艺性好与差 主要 是指在不影响使用要求的前提下 能否最简单最经济的方法冲压出来 能做到的 表明该冲压件的工艺好 反之 工艺性差 影响冲压件工艺性 影响冲压件工艺性 的因素有很多 从技术和经济方面考虑 主要因素有 基于 SolidWorks 的落料拉深复合模设计 第 6 页 共 26 页 1 外形尺寸 该零件材料为 08 钢 轮廓结构比较简单 形状对称 是一个回 转体拉深制件 该冲裁件外形和尺寸都符合要求适合冲裁 但是该零件是由材料厚 1mm 的 08 钢材料制成 不仅材料薄 且相对高度 h d 较大 其凸缘相对直径 d 1 4 属于宽凸缘件 所需工序繁杂 成形难度大 特别是拉深工艺成形难道更 大 2 冲裁件的精度与粗糙度 冲裁件的经济公差等级不高于 IT14 级 一般落料 公差等级最好低于 IT10 级 此工件取公差等级 IT14 查表可得其基本尺寸为 3 冲裁件的材料 08 钢 9 为优质碳素结构钢 为极软的碳素钢 强度 硬 度很低 而韧性和塑性极高 具有良好的深冲 拉延 弯曲和镦粗等冷加工性能 焊接性能 但存在时效敏感性 淬硬性及淬透性极低 大多轧制成高精度的薄板或 冷轧钢带用以制造易加工成形 强度低的深冲压或深拉延的覆盖零件和焊接构件 其力学性能如下 抗拉强度 MPa 325 33 屈服强度 MPa 195 20 伸长率 33 断面收缩 率 60 硬度 未热处理 131HB 由以上分析可知 该工件符合冲压工艺要求 工艺分析 该工件为圆筒件拉深 形状简单 工件的厚度也无严格要求 容易成型 可以 设计成一副落料拉深复合模 3 23 2 分析计算确定工艺方案分析计算确定工艺方案 3 2 1 确定工艺方案确定工艺方案 根据制件的工艺性分析 其基本工序有下料 落料 拉深 切边 现拟订以下 几种冲裁工艺方案 方案一 下料 落料 首次拉深 切边 采用单工序模生产 方案二 下料 落料首次拉深复合 切边 采用复合模生产 方案三 下料 落料首次拉深级进 切边 采用级进模生产 Error Error NoNo texttext ofof specifiedspecified stylestyle inin document document 第 7 页 共 26 页 方案分析 方案一模具结构较为简单 但需要两副模具和两道工序 工艺过于 分散 需要多次定位 将会降低零件的加工精度同时也延长了加工工时 降低了生 产效率 难以应对大量生产的生产需求 方案二 与方案一不同的是用到了复合模 将落料和拉深工序放到一个复合模具上完成 简短了加工工时 提高了生产效率 同时在一定程度上提高了零件的加工精度 完全能满足工件制造的工艺要求 方案 三与前两种方案相比最突出的特点是它的主要成形加工程序在一套级进模上完成 生产效率较高 同时还提高了零件的加工精度 但级进模具制作加工很复杂 造价 很高 耗时耗力耗 通过对上述三种方案的综合比较 并且考虑模具的制造精度和成本预算及制 件的精度 所以冲压工艺方案我选择方案二 在方案二中 使用了落料拉深复合模 但是必须注意落料要先于拉深完成 即 在冲压过程中 首先落料 先做成一个直径D 94mm 长度为28mm的长圆形坯料 然 后把它作为毛坯件进行拉深 拉深成为内径为34mm长度为28mm 内圆角r为4mm的无 凸缘盒形件 最后按照高度15mm进行修边 其工艺规程如表所示 3 2 2 盒形制件工艺规程盒形制件工艺规程 表表 3 2 23 2 2 零件名称 盒形件制件图 数量 大批量 基于 SolidWorks 的落料拉深复合模设计 第 8 页 共 26 页 材料 LY12M 厚度 1 0mm 图号 工序 号 工序 内容 工序草图 使用设备 1下料剪板机 Error Error NoNo texttext ofof specifiedspecified stylestyle inin document document 第 9 页 共 26 页 2落料 拉深 J23 16B 3切边J23 16B 基于 SolidWorks 的落料拉深复合模设计 第 10 页 共 26 页 4 4 过程论述过程论述 4 14 1 模具类型模具类型 根据零件的加工工艺方案 本次设计主要设计该工件主要工序 落料拉深复合 的模具 故需设计一套落料首次拉深复合模 4 24 2 操作与定位方式操作与定位方式 落料首次拉深复合模考虑零件大批量生产 安排生产可采用手工送料方式能够达 到批量生产 且能降低模具成本 因此采用手工送料方式 零件尺寸较小 厚度较薄 为保证孔的精度及较好的定位 可采用导尺导正 为了降低模具的复杂程度可采用 固定挡料销 为降低模具复杂程度 靠手工把工件取出 4 34 3 卸料与出件方式卸料与出件方式 考虑零件尺寸较小 厚度较薄 落料时采用刚性卸料方式 拉深工序时则采用 打杆卸料和橡胶弹性卸料 为降低模具复杂程度 靠手工进行送料同时把废料和工 件取出 4 44 4 计算毛坯尺寸计算毛坯尺寸 根据相对高度 H d 14 5 69 O 21 查 冲压手册 6 可得修边余量 1 2mm 毛坯直径 D L 计算毛坯尺寸时应按照制件材料厚度中心层尺寸计算 毛坯直径 D d2 4 H 一1 72 一0 56 2 式中 r 4 0 5 4 5mm H 15 0 5 14 5mm d 68 1 69mm D d2 4 H 一1 72 一0 56 2 92 46 L 2 34 4 15 4 5 4 5 95 14 D L 2 93 8mm 1 将 D 值化整取为 94mm 毛胚尺寸如图 4 1 Error Error NoNo texttext ofof specifiedspecified stylestyle inin document document 第 11 页 共 26 页 图图 4 14 1 毛胚毛胚 4 54 5 计算拉深次数计算拉深次数 毛坯的相对厚度t 1 94 0 01 06 t 1 00 1 06ml 所以此制件只需要一次拉深 4 64 6 拉深凸 凹模工作部分的尺寸拉深凸 凹模工作部分的尺寸 4 6 1 凹模圆角半径凹模圆角半径 rd 与毛坯厚度 零件的形状尺寸和拉深方法等有关 可查设计资料确定 也可 d r 按卡契马利克经验公式计算 0 8 4mm 式中 rd 凹模圆角半径 D 毛坯直径 dd 凹模内径 t 板料厚度 此处 rd 10 得第一次拉深凹模圆角半径 rd1 7 10 t 基于 SolidWorks 的落料拉深复合模设计 第 12 页 共 26 页 因为此零件拉深高度较小 故第一次拉深圆角半径应取较小值 取 rd 7t 4mm 4 6 2 凸模圆角半径凸模圆角半径 rp 对于首次拉深 凸模圆角半径一般可取 rp rd 4mm 4 6 3 凸 凹模刃口尺寸的计算凸 凹模刃口尺寸的计算 查阅 冲压模具设计指导 10 资料可得冲裁模双面间隙值为 Zmin 0 13mm Zmax 0 16mm R34 尺寸的公差为 O 62mm 28 尺寸的公差为 0 52mm 凸 凹模的制造公差分别取为制件相应尺寸公差的 1 4 所以 6p 和 6d 分别取为 0 155mm 和 O 13mm 校核 Zmax Zmin 0 03mm 由于不满足于 Zmax Zmin 6p 6d 的条件 所以 应采用落料凸 凹模配合加工的方法 以凹模为基准件 凹模磨损后 R47 尺寸增大 属于 A 类尺寸 其极限偏差为 R34 62 mm 28 尺寸不变 则属于 c 类尺寸 其极限偏差为 28 到 o 26 mm 如图 Error Error NoNo texttext ofof specifiedspecified stylestyle inin document document 第 13 页 共 26 页 图图 4 24 2 A A 类尺寸类尺寸 A类尺寸为mm 34 0 62 0 得出 6 可得磨损系数为X O 5 一 0 25 0 mm 所以 一 0 25 0 46 69 0 115 0 2 而C类尺寸 8 0 26 mm 28max一1 2 1 8 28 26 0 5 0 52 1 8 0 52 28 0 065mm 落料拉深凸凹模外形轮廓尺寸按照落料凹模尺寸配制 其基本尺寸与落料凹模 相同 分别为R46 69mm和28mm 保证双面间隙为0 13 0 16mm 所以拉深凸模刃口尺寸的计算如下 拉深凸模的圆弧刃口尺寸Rp 4 0 查阅冷冲压模具设计教程可 0 03mm Rp mm 4 0 34 25 0 0 03 落料拉深凸凹模内形轮廓的刃口尺寸Rd 10 可得 0 4 0 O 05mm 拉深模的单边间隙Z 2 1 It 1 1mm 则拉深模的双边间隙 基于 SolidWorks 的落料拉深复合模设计 第 14 页 共 26 页 Z 2 1 1mm 2 2mm Rd mm 拉深制件如图 4 0 35 5 0 05 0 4 3 图图 4 34 3 C C 类尺寸类尺寸 4 74 7 主要结构的尺寸计算主要结构的尺寸计算 4 7 1 落料凹模的尺寸计算落料凹模的尺寸计算 落料凹模的厚度为 H Kb 式中 b 为凹模刃 12 的最大尺寸 K 11 得 K 取值 0 30 0 40 最后取 K O 35 H Kb 0 2 0 3 46 69 2 28 0 2 0 3 121 38 24 276 36 314mm 为了不使拉深凸模太短 所以取凹模的厚度为 H 41mm 取凹模壁厚 C 30mm 选择矩形凹模 凹模外形尺寸 B 46 69X 2 28 30 2 121 38 60 18l 38mm 圆整取 B 180mm 考虑到螺钉和销钉的安放 所以取凹模的长度尺寸为 L 230mm Error Error NoNo texttext ofof specifiedspecified stylestyle inin document document 第 15 页 共 26 页 4 7 2 拉伸凸模的尺寸拉伸凸模的尺寸 拉深凸模尺寸半径为 mm 安放在下模座上 由于整副模具主要是为了保证落料 先于拉深进行 所以拉深凸模的高度应该为 40mm 4 7 3 落料拉深的凸凹模的尺寸落料拉深的凸凹模的尺寸 落料拉深凸模外形轮廓尺寸和内形轮廓尺寸分别为 R46 69mm 和 Rmm 落料拉深凹模外形轮廓尺寸和内形轮廓尺寸都为 28mm 10 得 在材料厚度为 lmm 时 凸凹模的最小壁厚 23mm 本副模具中落料拉深凸凹模的壁厚 46 69 35 35 11 34mm 完全满足要求 落料拉深凸凹模采用凸缘结构安装在上模座上 凸缘的外径取为68mm 4 7 4 闭合高度的计算闭合高度的计算 L H 闭 上模 下模 2 一一上模座的厚度 上模 一一下模座的厚度 下模 L 一一落料拉深凸凹模的高度 H 一一落料凹模的高度 一一冲压过程中落料拉深凸凹模进入落料凹模的深度 2 50mm 50mm L 77mm H 4lmm 15mm 上模 下模 2 50 50 77 41 15 203mm 闭 4 84 8 落料拉深复合模结构设计落料拉深复合模结构设计 4 8 1 落料凹模设计落料凹模设计 设计要点 设计有 6 个 M8 螺纹孔 以便与下模座固定 设计有两个与下模板同时加工的 M8 销钉孔 设计有一个挡料销用的孔 内 外形尺寸和厚度如下图所示 亦可详见零件图 基于 SolidWorks 的落料拉深复合模设计 第 16 页 共 26 页 图图 4 44 4 落料凹模落料凹模 4 8 2 拉伸凸模设计拉伸凸模设计 拉深凸模半径尺寸为 mm 安放在下模座上 由于整副模具是为了保证落料先于 拉深进行 所以拉深凸模的高度应为 40mm 并且在拉深凸模上加工出螺钉孔 销钉 孔和通气孔 拉深凸模的实体图如图 图图 4 54 5 落料凸模落料凸模 Error Error NoNo texttext ofof specifiedspecified stylestyle inin document document 第 17 页 共 26 页 4 8 3 凹凸模设计凹凸模设计 落料拉深凸模外形轮廓尺寸和内形轮廓尺寸分别为 R46 69mm 和 Rm 36 45 0 05 0 mm 落料拉深凹模外形轮廓尺寸和内形轮廓尺寸都为 28mm 10 得 在材料厚度为 lmm 时 凸凹模的最小壁厚 23mm 本副模具中落料拉深凸凹模的壁厚 46 69 35 35 11 34mm 凸缘的外径取为 68mm 落料拉深凸凹模的简图和实体图如图所示 图图 4 64 6 落料凹凸模落料凹凸模 4 8 4 固定卸料板设计固定卸料板设计 设计要点 内形大孔与凸凹模留有间隙 设计有 6 个 M8 螺纹孔 与下模座螺钉固定以保持 与凹模的固定间隙 6 根弹簧 弹簧标准件号为 4 35 90 有效圈数 n 取 6 5 下表面切槽兼作导料板 考虑到定位销头部高度 设计切槽深度为 3mm 具体尺寸及零件材料等相关信息见零件图 基于 SolidWorks 的落料拉深复合模设计 第 18 页 共 26 页 图图 4 74 7 卸料板卸料板 4 8 5 模柄设计模柄设计 本副模具模架采用后侧导柱模架 这种模架的导柱安装在模具的两边位置上 是一种比较通用且应用比较广泛的模架 两个导柱导向不会使模具单边受力 不会 引起模具的歪斜 由前面已选后侧式滑动导柱导套模架 再按所选标准凹模尺寸选择具体模具结 构尺寸 查标准模架表 以凹模周界尺寸为依据选择模架的规格 其凹模周界尺寸 为 230mm 180mm 上模座按 GB T2855 5 198l 选择 具体尺寸为 250 200 50 下模座按 GB T2855 6 1981 选择 尺寸为 250 200 50 并且在上模座和下模座