轴端盖罩冷冲压工艺及模具设计

编 号无锡太湖学院毕 业 设 计 （ 论 文 ）题目： 轴端盖罩冷冲压工艺及模具设计 信 机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专 业学 号： 0923265学生姓名： 谭宇斌 指导教师： 钟建刚 （职称：副教授 ）（职称： ）2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚 信 承 诺 书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 轴端盖罩冷冲压工艺及模具设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班 级： 机械 96 学 号： 0923265 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日I无 锡 太 湖 学 院信 机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专 业毕 业 设 计 论 文 任 务 书一、题目及专题：1、题目 轴端盖罩冷冲压工艺及模具设计 2、专题 二、课题来源及选题依据来源于无锡锡达机电有限公司，是电器产品上的一个零件。 模具是机械工程及其自动化专业的一个专业方向，选择模具方向的毕业设计题目完全符合本专业的要求，从应用性方面来说，模具又是生产效率极高的工具之一，能有效保证产品一致性和可更换性，具有很好的发展前途和应用前景。该产品外形较大，但冲压工艺设计较复杂，计算过程很繁，其正确性非常重要，要求学生要有良好的心理素质和仔细认真的作风，因此对本课题的研究对学生也是一次很好的煅练机会。三、本设计（论文或其他）应达到的要求：综合应用各种所学的专业知识，在规定的时间内对产品进行冷冲压工艺分析，制订完整的冲压工艺方案，并完成整副模具设计、数据计算和图纸（所有图纸折合 A0 不少于 2.5 张）绘制，具体内容如下：1完成模具装配图：2 张（A0 或 A1）； II2零件图：主要是非标准件零件图（不少于 5 张）； 3冷冲压工艺卡片：1 张 ； 4设计说明书：1 份（15000 字以上，其中参考文献不少于 10 篇，外文不少于 5 篇）； 5翻译 8000 以上外文印刷字符，折合中文字数约 5000 字的有关技术资料或专业文献，内容要尽量结合课题。 四、接受任务学生：机械 96 班 姓名 谭宇斌 五、开始及完成日期：自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教 研 室 主 任学科组组长研究所所长签名系主任 签名2012 年 11 月 12 日III摘 要冲压生产是一种先进的金属加工方法。它是利用模具和冲压设备对板材金属进行加工，通过冲压生产可以获得所属要的零件形状和尺寸。本课题是轴端盖罩零件的冲压模具的设计，本产品外形是圆形，根据设计零件的尺寸、材料、生产批量等要求，分析零件的工艺性，根据工件的形状和批量，对模寿命有一定要求，故采用有废料排样方法，确定冲裁工艺路线方案，从而设计一套复合模具，本次模具选取的是简单的二次拉深工艺模，综合考虑冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求及冲压设备与制模条件，操作方便与安全。模具 1：落料拉深复合模和模具 2：第 2 次拉深模，第一副模具是落料拉深复合模，卸料采用弹性（弹簧）卸料结构，工件采用推件块刚性推出，推出机构装在上模部份，压边装置装在下模部份，采用弹性（弹簧）结构，同时也起向上推件作用。条料采用手动送料装置，样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料叫做搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的工件。还可以使条料有一定的刚度，便于送进。由于第一副模具是落料拉深复合模，只需考虑落料的排样，故采用单排直排方式。采用单排直排方式在保证工件的尺寸和形状位置精度要求的同时，尽量的提高材料的利用率和生产效率。随着计算机技术的不断发展，采用 CAD/CAE/CAM 一体化技术可以准确、快速的完成模具设计制造。本文主要是介绍说明了轴端盖罩零件成形的各个工序及其模具的设计及尺寸计算，在结构设计的同时，对主要零件的设计和装配要求技术进行了分析。设计时考虑到模具设计合理、简单，便于制造和修模，有利于缩短模具生产制造周期，降低成本。关键词：盖罩零件；冲压工艺；复合模；模具设计IVAbstractStamping production is a kind of advanced metal processing method. It is the use of mould and stamping equipment to carry on the processing of sheet metal. Through stamping production, we can get the shape and size of the parts which we need. This topic is about the design of the stamping mould for the shaft end cover parts. According to requirements of part size, material, production batch, etc. we should analyze the manufacturability of parts, and determine a medium manufacture route to design a set of compound mould. The mould selection of deep drawing technology is a simple quadratic model, considering the shape of the stamping characteristics, size, accuracy and stamping equipment and molding conditions, convenient operation and safety. Mold 1: blanking deep drawing die and mould 2: the second drawing die, first deputy die blanking, deep drawing composite modulus is discharging structure of elastic unloading (spring), artifacts using push a piece of rigid, launch mechanism mounted on the upper die, blank holder device installed in mold parts, the structure of elastic (spring), and push up a role as well. Manual feeding device for the strip material, article sample between artifacts and artifact and between the material side of excess stock is called on. On the position error compensation, ensure rushed out of the qualified parts. Can also make the strip material has certain rigidity, easy to into. As the first vice mould is blanking, deep drawing composite modulus, just consider the layout of blanking, the single straight line method is adopted.We not only should ensure the size and shape of the workpiece position accuracy requirements, but also try to improve material utilization and production efficiency. Along with the unceasing development of computer technology, it is accurate and fast to use the integration technology of CAD/CAE/CAM to complete the die designing and manufacturing. This paper mainly illustrates the shaft end cover parts forming process and the mold of each design and size calculation, the structural design of the main parts, meanwhile, the design and assembly required technologies are analyzed. When designing, we consider that the die structure should be reasonable and simple to manufacture and repair and advantageous to reduce the manufacturing cycle of die production and the costs. Keywords: shaft end cover parts; Stamping process; Composite modulus; Die designV目 录摘 要 .IIIAbstract .IV目 录 .V1 绪论 .11.1 本课题的研究内容和意义 .11.2 国内外的发展概况 .31.3 本课题应达到的要求 .52 冲压工艺设计 .62.1 冲压件简介 .62.2 冲压件的工艺性分析 .82.3 冲压工艺方案的确定 .102.4 冲压工艺计算 .112.4.1 工件的毛坯尺寸计算 .112.4.2 工序分析 .122.4.3 拉深尺寸计算 .132.4.4 工序汇总 .172.4.5 各工序尺寸公差的确定 .172.5 产品所需模具 .173 落料拉深模设计 .203.1 模具结构 .203.2 确定其搭边值 .203.3 确定排样图 .213.4 材料利用率计算 .223.5 凸、凹模刃口尺寸的确定 .223.5.1 落料部份凸、凹模刃口尺寸的确定 .223.5.2 拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差 .243.6 落料拉深复合模冲压力 .253.6.1 落料部分冲压力 .253.6.2 拉深部分冲压力 .263.6.3 落料拉深复合模总冲压力 .273.7 压力机选用 .273.8 压力中心计算 .293.9 落料拉深模主要零部件的结构设计 .293.9.1 落料凹模的结构设计 .293.9.2 落料凸模的结构设计 .313.9.3 条料定位零件的设计 .313.9.4 落料卸料板设计 .32VI3.9.5 凸凹模（落料凸模）固定板设计 .323.9.6 凸凹模（落料凸模）垫板设计 .333.9.7 拉深凹模的结构设计 .343.9.8 拉深凸模设计 .353.9.9 压边圈设计 .353.9.10 推件块设计 .363.10 标准件确定 .363.10.1 模架确定 .363.10.2 弹性组件设计 .373.10.3 卸料螺钉确定 .383.10.4 上模螺钉确定 .383.10.5 上模销确定 .383.10.6 下模螺钉确定 .383.10.7 下模销确定 .383.10.8 模柄确定 .393.10.9 推杆确定 .393.10.10 模柄上固定螺钉的确定 .393.10.11 拉深凸模上固定螺钉的确定 .393.10.12 下模推杆的确定 .393.10.13 弹顶器的确定 .393.11 模具闭合高度、校验压力机 .404 二次拉深模具设计 .414.1 确定模具的结构形式 .414.1.1 正、倒装结构的选择 .414.1.2 工件定位方式选择 .424.1.3 推件方式的选择 .424.1.4 压边方式的选择 .424.1.5 导向方式的选择 .424.2 拉深凸、凹模工作部分尺寸的确定 .424.2.1 拉深凸、凹模刃口尺寸确定原则 .424.2.2 拉深凸、凹模工作部分尺寸和公差 .424.3 二次拉深模的冲压力计算 .434.3.1 拉深力 .434.3.2 压边力 .434.3.3 拉深部分总冲压力 .444.4 压力机选用 .444.5 压力中心计算 .444.6 拉深模主要零部件的结构设计 .444.6.1 拉深凹模的结构设计 .44VII4.6.2 拉深凸模设计 .454.6.3 压边定位圈设计 .464.6.4 推件块设计 .474.6.5 限位装置设计 .474.7 标准件确定 .484.7.1 模架确定 .484.7.2 上模螺钉确定 .484.7.3 上模销确定 .484.7.4 模柄确定 .494.7.5 模柄防转紧定螺钉的确定 .494.7.6 带螺纹推杆的确定 .494.7.7 带螺纹推杆螺母的确定 .494.7.8 弹性元件设计 .494.7.9 弹顶器的确定 .504.7.10 拉深凸模上固定螺钉的确定 .504.7.11 带肩推杆的确定 .504.8 模具闭合高度、校验压力机 .505 结论与展望 .525.1 结论 .525.2 不足之处及未来展望 .52致 谢 .53参考文献 .54轴端盖罩冷冲压工艺及模具设计11 绪论1.1 本课题的研究内容和意义冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行变形加工，且主要采用板料来加工成所 需零件， 所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一。冲压成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法，具有很多独特的优势，其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等优点，是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术，在制造业中具有很强的竞争力，被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。近几十年来，冲压技术有了飞速的发展，它不仅表现在许多新工艺与新技术在生产的广泛应用上，如：旋压成形、软模具成形、高能率成形等，更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了质的飞跃。冲压作业方式的进化，冲压自动化生产的实现使冲压制造的概念有了本质的飞跃。结合现代技术信息系统和现代化管理信息系统的成果，由这三方面组合又形成现代冲压新的生产模式-计算机集成制造系统 CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）。把产品概念形成、设计、开发、生产、销售、售后服务全过程通过计算机等技术融为一体，将会给冲压制造业带来更好的经济效益，使现代冲压技术水平提高到一个新的高度。在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算机技术等方面的知识后，已经形成了冲压学科的成形基本理论。以冲压产品为龙头，以模具为中心，结合现代先进技术的应用，在产品的巨大市场需求刺激和推动下，冲压成形技术在国民经济发展、实现现代化和提高人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三大要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。现代冲压生产是一种大规模继续作业的制造方式，由于高新技术的参与和加入，冲压生产方式由初期的手工操作逐步进化为集成制造。生产过程逐步实现机械化、自动化、并且正在向智能化、集成化的方向发展。实现自动化冲压作业，体现安全、高效、节材等优点，已经是冲压生产的发展方向。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。（1）冲压加工的生产效率较高，操作方便，易于实现机械化与自动化。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量，而模具的寿命一般较长，所以冲压的质量稳定，互换性好，具有“一模一样”的特征。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是无锡太湖学院学士学位论文2一种比较节省材料，节能的加工方法，所以冲压件的成本较低。由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。总的概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，根据组合的方法不同，又可将其分为复合，级进，复合-级进三种组合方式。复合冲压在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法。级进冲压在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。复合级进在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件进行定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。此设计针对所给的零件进行了一套冷冲压模具的设计，其中设计内容为分析零件 的冲裁工艺性（材料、工件结构形状、尺寸精度），拟定零件的冲压工艺方案及模具结构，排样，裁板，计算冲压工序压力，选用压力机及确定压力中心，计算凸凹模刃口尺寸，主要零、部件的结构设计和加工工艺编制，压力机的校核。本设计题目为轴端盖罩的冷冲压及模具设计，冷冲压模具设计是为模具设计与制造专业学生在学完基础理论课，技术基础课和专业课后所设置的一个重要的实践性教学环节。用模具生产的制件具有高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗性，是其他加工制造方法所不能比拟的。对做毕业设计的毕业生有一定的设计设计目的及意义。其目的有以下几点：1.综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，全面系统巩固课堂教学的基本知识，进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练，提高综合能力的培训及扩大模具领域的新知识，从而培养