拉深冲孔模具设计说明书

1 JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本 科 毕 业 论 文（设 计）题目： 拉深冲孔模具设计 学 院：姓 名：学 号：专 业： 年 级：指导教师二 0 一四 年 五 月- 2 -江西农业大学毕业设计（论文）任务书论文（设计）课题名称 拉深冲孔模具设计学生姓名 院（系） 工学院 专业 机械设计制造及其自动化指导老师 职称 副教授 学历 硕士毕业设计（论文）要求：1、好学上进，能吃苦耐劳，刻苦钻研，有相应专业知识具备独立工作能力；2、能敏感及时地查阅到国内外与本课题相关的资料和文件；3、会计算机绘图，能通过计算机绘图绘制相应的零件、部件和组件，绘制出总装配图；4、工作量要符合我院毕业设计的要求；5、根据毕业的要求在规定的时间内完成毕业答辩所需要的全部工作。毕业设计（论文）内容与技术参数：1、了解实际生产中拉伸模的设计和制造工艺；2、查阅国内外有关资料和文件；3、研究其他拉伸模的工作原理，制定拉伸模的设计思路并画出工作草图；4、通过计算机绘图绘制相应的零件和部件，绘制出总装配图；5、撰写出 8000 字左右的设计说明书；6、根据毕业设计的要求在规定的时间内完成毕业答辩所需要的全部工作。毕业设计（论文）工作规划：第一阶段：参观实际生产过程；查阅国内外有关资料和文件分析拉深冲孔模的设计与制造工艺；第二阶段：研究其它拉深模的工作原理，制定拉深模的设计思路；第三阶段：给出总体方案，画出工作草图，通过计算机绘图绘制相应的零件和部件，绘制出总装配图；第四阶段：撰写出设计说明书；根据设计的要求在规定的时间内完成毕业答辩做需要的所有工作。接受任务日期 2014 年 2 月 23 日 要求完成日期 2014 年 5 月 10 日学 生 签 名 年 月 日指导教师签名 年 月 日院长（主任）签名 年 月 日- 3 -摘 要通过对工件图形的正确分析，对主要工艺参数的计算，工艺路线是可行的，在此基础上，设计了一对一的拉丝模模腔。设计了模具成型零件包括冲压加工技术和设计，模具及其他部位如推板，固定板，板，导柱，导套等，计算和工艺参数的选择需要的绘图机制的一部分，和压边卸料装置和其它结构的设计过程，并对模具设计的重点是详细的介绍。关键词 模具设计 工艺卡片 复合模- 4 -AbstractThrough to the blanking work piece crafts correct analysis, the main technological parameters computation, has established the correct feasible craft route, based on this, has designed a mold cavity drawing mold. This design narrated the mold formation components in detail including the plunger, the lower die and other components like unloads the yard lumber， the dead plate,the backing strip, the guide pillar, the guide sleeve and so design and the processing technological process, the important components technological parameters choice and the computation, the drawing organization with pressing nearby the dumping device as other structures design process, and to has made the detailed introduction emphatically to molds design part.Key word mold design process chart superposable die - 5 -目 录中文摘要英文摘要 1 前言62 绪论73 冲件工艺分析及编制冲压工艺方案83.1 分析零件的工艺性 83.2 计算拉深件的工序尺寸83.3 编写冲压工艺过程卡片114 模具总体设计124.1 模具结构形式的确定124.2 拉深凸凹模间隙的计算124.3 拉深凸凹模圆角半径的计算124.4 各工序凸凹模工作部分尺寸的设计计算134.5 成形工作零件长度的确定 144.6 复合模其他结构形式和标准174.7 计算拉伸模具闭合高度，校核压力机26- 6 -5 结束语28参考文献29致谢301 前 言“人生天地间，若白驹过隙，忽然而已。”庄子在一眨眼的功夫，人生最美好的时光大学生活即将结束，每当回忆，将无名花了一点感伤，但更多的是一种很好的快乐：学校不是我们永远的避风港，我必须勇敢地走出学校大门，融入社会，以学习更多的知识，以迎接新的挑战。四年的大学学习的一个评论，真的让人怀念。很高兴我读的是我喜欢这个专业，通过四年的学习，掌握了从设计的基本机械制造的一般过程，基本实现了学习的目的。在大学学习阶段结束时已经是晚上了，我们必须巩固和总结大学四年毕业设计，我尽力做的毕业设计，我的大学学业画上一个圆满的句号。这种设计可能是花了两个月，作为该课程的模具是四个学期，当面临巨大的就业压力，所以才有了模具表面的知识，更别谈设计，面对这样的问题，我所做的一切从实际出发，去图书馆，互联网查阅了大量的模具材料，模具开始从最基本的知识学习，不到半个月的时间，我掌握了模具设计与制造的基本知识，心中有一个大致的轮廓，然后开始启动御笔工业设计。在设计过程中也遇到了许多问题，我开始寻找新的信息，各个击破，一些问题也无法找到答案，然后调用段物贸向老师寻求帮助，老师的耐心的部分回答了我很大的帮助，再次表示衷心的感谢。通过这次的毕业设计，基本上实现了学习的目的，即以前的知识的巩固，也学到了很多新东西，让我终身受益。在本次毕业，我要感谢我的母校和大学老师，你教我的科学知识和很多生活中的真理的心，让我成长中学习。- 7 -祝：母校：繁荣昌盛老师：身体健康2014 年 5 月 10 日于农大 2 栋学生公寓2 绪 论在汽车，拖拉机，工程机械，飞机，模具工业，日用五金制造业中起着极其重要的作用。模具毛坯或成型零件的重要途径之一，是材料成型。中国模具工业总产值以每年 10%的速度增长。拉深是一个主要的冲压工艺，应用十分广泛，薄壁零件的拉深工艺可以制成筒形，梯形，球形，锥形，抛物型，箱型和其它不规则形状，如果再加上其他成型工艺，也可以使更多的复杂形状零件，所以它占有汽车，拖拉机，一个非常重要的位置，比如说电器，仪表，电子，轻工等工业生产。本设计根据工件的尺寸及相关技术要求，设计采用中心导柱模架式复合模，其设计和制造无特殊要求，一律按照 GB/T 2851.12851.7-1990、GB/T 2852.12852.4-1990、JB/T 8085-1990 和 JB/T 76437653 选用标准模架和标准件，并符合相应的技术要求。复合材料模具零件不允许有裂纹，表面不允许有划痕，机械损伤，腐蚀等表面缺陷。热处理零件的硬度应均匀后，柔软和脱碳区是不允许的，并去除氧化物等。复合模各零件的材料和热处理硬度应该优先按实用模具设计与制造手册中表 22.2-3、表 22.2-4 选用，允许采用性能高于表 22.2-3、表 22.2-4 规定的其他钢种。零件图中普通螺纹的基本尺寸应符合 GB/T 196 的规定，选用的极限与配合应符合 GB/T 197 的规定。零件图上未注明的尺寸，除刃口处所有锐边均应该倒角或倒圆。视零件大小，倒角尺寸为 0.545245，倒圆尺寸为R0.51mm.经磁性吸力磨削后的刚件应该被退磁。零件上销钉孔的配合长度一般不小于销钉直径的 1.5 倍。固定板、凹模、- 8 -垫板、卸料板的形状和位置公差按 GB/T 1182-1996 等的规定。复合模各零件的几何形状、尺寸精度、表面粗糙度等应符合设计图样要求。零件图中未标注公差尺寸的极限偏差按 GB/T 1804 的规定。零件图中未注的形状和位置公差按GB/T 1184-1996 的规定。在拉深过程中，需要依据实际情况来选择恰当的润滑剂，以便提高产品质量和提高模具的寿命。预防产品起皱、破裂、裂纹、表面拉毛、形状和尺寸不良等。3 冲件工艺分析及编制冲压工艺方案制定工艺时首先应该仔细阅读零件图，了解零件的结构和技术要求，并进行工艺分析。制做正确的工艺方案，是对零件的质量的强有力保证，并且还能使模具发挥最大的经济效益。3.1 分析零件的工艺性 工件名称：喇叭罩生产批量：中等批量材 料：08F，厚度 t=0.5mm工件简图：如图 2-1 所示图 2-1 - 9 -经过分析，制件的形状满足拉深工艺要求，因为工件有一定的复杂性所以需要增加整形工序。本工件带有一定得锥度，所以在拉深的过程中，有一部分毛胚处在弹性卸料板外面处于悬空状态，因此很容易起皱。在零件图上的所有尺寸均未标注公差，都属于自由尺寸，即在 IT12-IT18之间取公差值，如果按 IT14 级确定工件尺寸的公差，可以查互换性与测量技术基础公差表。3.2 计算拉深件的工序尺寸毛坯的展开尺寸 工件外形较为复杂，所以利用表面积相等原理计算毛坯直径。板料厚度小于 1mm，按外形尺寸计算。查表可取修边余量为 =2mm。工件表面积： A 1= =2d422m5.8043任何形状的母线绕轴线旋转一周所得到的旋转体面积，等于该母线的长度与其形心绕该轴线旋转所得周长的乘积。 mDA mdA mdi90毛 坯 直 径 26.31415.26)4835()( 7079.44 1.6)5()(2617.232 2566 2205 2532计算各部分工艺力（以下公式和数据均来自冲模设计应用实例 ）（1）落料力计算 按公式 KNLtF 13.5305.93.1落 式中 落料力(N)落L 孔外轮廓周长 (mm) t 材料厚度(mm)， t=0.5mm。 材料的抗剪强度(MPa)查表 A1 可得=300MPa（2）卸料力 NKFK03.150.落卸卸 卸料力因数，其值有表 2-15 查得 =0.055卸 卸K（3）推件力 Nn k476落推推- 10 - 推件力因数，其值由表 2-15 查得 =0.063；推K推Kn卡在凹模内的工件数目，取 n=1。（4）拉深力的近似计算 NLtFb 91.305.98.0拉 拉伸力(N) ；拉L 横截面周边长度 (mm) ；t 料厚(mm)；材料强度极限(MPa)，查表 =300MPa；bbK修正系数，查表 4-1，K=0.8 。（5）压边力NqrdDQ 6.730）25.06（7904）2（421凹20 冲压设备的选择 在实际生产中，为了防止设备的超载，可按来估算压力机的公称压力 。参照有关资KNFF190）1.8-6（ 总压 压F料选用 J23-25 压力机，其主要技术参数为：公称压力：250KN。最大闭合高度：270mm，闭合高度调节量：55mm。工作台尺寸：370mm 500mm；工作台孔尺寸：200mm290mm。模柄孔尺寸：40mm。确定排样、裁板方案这里毛坯直径 D=90 不算太小考虑到操作方便，采用单排。由搭边值 a=1.5，=1.5 得：进距 h=D+=90+1.5=91.5mm条料宽度 B=D+2a=90+3=93mm 板料宽度拟选用 0.5 600 1800采用纵裁：裁板条数： m4条 余69301Bn每条个数： 195.8.2 余hl每板总个数 个总 1板料利用率 %4.6402BldDn）（总 采用横裁：裁板条数： m1条 余93181A- 11 -每条个数： m56.9105.12 余hln每板总个数 个总 41板料利用率 %.602BldDn）（总 根据废料的多少决定采用横裁。3.3 编写冲压工艺过程卡片 表 3.3-1 冷冲压工艺卡片厂车间冷冲压工艺卡片零件草图 材料排样设备工序 工序说明 加工草图型号名称0 剪床下料 略1 落料，拉深，冲底孔略 J23-25 压力机2 切边 略 J23-25 压力机3 检验- 12 -更改标记处数文件号签字日期设计：谭显猴4 模具总体设计根据确定的工艺方案和零件的形状和特点，精度要求，所选设备的主要技术参数要求，模具制造条件及工业安全生产等选定其冲模的类型和结构形式等。下面来讨论第一次工序所用的复合模的设计要点。4.1 模具结构形式的确定 4.1.1 采用的结构形式拉深模结构通常采用带弹性卸料板的正装式结构，弹压卸料装置的基本零件包括卸料板和弹性元件（弹簧或橡胶） ，以及卸料螺钉等等。弹压卸料装置卸料力小，但他既起卸料作用又起压料作用，所以所得零件质量较好，平直度较高。4.1.2 模具工作过程分析本模具是冲制喇叭罩的拉深、落料、冲孔、整形模。本模具的工作过程如下：成形推板 7 在弹顶器（任务书未画出） 、顶杆 2 的作用下，处于最上位置，托住坯料。上模部分下降，利用凸凹模 11 和成形推板7 进行拉深和压形。上模继续下降，推动成型推板 7 下降，此时由落料凹模 8、凸凹模 11 进行落料，然后冲底孔。当成型推板 7 与固定板 4 接触时则进行整形。在成型推板内装有 6 根顶杆 9，开模时可随工件抬起，便于取件。该模具应该配用中心导柱滑动导向模架。4.2 拉深凸凹模间隙的计算拉深间隙时指模具单边间隙，即 。间隙过小会增加摩擦力使拉2)(tadZ深件容易拉裂，且易插伤制件表面，降低拉深模具的寿命。间隙过大则对坯料- 13 -的校直作用小，影响模具制件的尺寸精度。因此，确定间隙的原则是，既要考虑板料厚度的公差，又要考虑拉深件口部增厚的现象，根据拉深时是否采用压边装置，经多次工艺计算一次就能拉成型，故间隙为：Z=1.05t=1.05 0.5mm=0.525mm。4.3 拉深凸凹模圆角半径的计算凹模圆角半径 一般来说，大的 应该可以降低拉深系数，还drdr可以较好的提高拉深件的质量，所以 应尽可能取大些。但是 过大拉深时，drdr板料就将过早的失去压边，有可能出现拉深后期起皱。故凹模圆角半径的合理值应当不小于 4t(t 为板料厚度)，在考虑实际情况，拉深凹模圆角半径取=6mm。dr凸模圆角半径 对拉深变形的影响，并不像 那样影响拉深prp dr全过程，但 过大或过小也同样对防止起皱和拉裂及降低极限拉深系数不利。pr故 的合理值应不小于(23)t.只有在变形程度较小时，才允许取 =2t。p pr设计制件可一次拉成的拉伸模， 应取与制件底部圆角相等数值，如果在pr拉深件零件图所标注的圆角半径小于 的合理值，拉伸模 就仍需要取合理值。pr只待拉深后再用整形方法使圆角半径达到图样要求。用经验公式 =(0.71.0)=4mm.dr注：在实际设计工作中，拉深凹模圆角半径应取比计算值略小的数值，这样便于在试模调整时逐渐加大，直到拉出合格的制件为止。4.4 各工序凸凹模工作部分尺寸的设计计算拉深制件（拉深件内形尺寸 ）74.006.06.03 09.9.0606.0209.9.0606.01 09.9.27)4.7()4.( 3471)52.6.()( 28.3).324. 283)5 凸 凹凸 凹凸 凹凸凹凸凹凸凹 dDzdzD- 14 -冲孔 16ddzxzdxp 0minin0mini )()(p查阅冲压工艺及冲模设计可得 精度合适。落料 83.4,精度合适- 15 -图 4-1 凸凹模4.5 成形工作零件长度的确定4.5.1 凸凹模 凸模的结构类型分为标准圆凸模和凸缘式凸模，以及直通式凸模。根据设计要求，本设计将采用标准圆凸模。按公式计算： 5321hhL式中 中垫板厚度弹簧压缩高度2卸料板厚度3h安全高度取 1.5mm5由各项数据代入上式可得： - 16 -m42610556.132L4.5.2 成形推板 6412h-tL式中 中垫板厚度 落料凹模厚度4安全高度取 1mm6h板料得厚度t由各项数字计算可得：mL5.2610.38.38.21- 17 -图 4-2 成型推板4.5.3 冲孔凸模因为是先落料再冲孔，而由于在落完料以后成形推板会随着上模部分的下降而下降，然后完成冲孔，所以凸模应比成形推板最低处长 1mm，所以冲孔凸模长度 L=26.5+16+1.5=44mm。- 18 -图 4-3 冲孔凸模4.6 复合模其他结构形式和标准4.6.1 选定定位和弹簧的标准本设计应该是采用圆柱螺旋压缩弹簧，从 JB/T7187-1995 中选择中径D2=16mm，材料直径 d=2mm，自由高度 H0=35mm，压缩高度为 22.5mm 和高度为55mm 的弹簧即符合标准；为了保证模具正常工作和拉出合格的拉深件，必须要在保证坯料或工序件对模具的工作刃口处于正确的相对位置，即必须定位。条料主要需要横向和纵向定位，就可使用固定挡料销。固定挡料销：本设计中，在送料方向上需用上三个初始挡料销对落料定位，采用圆柱头挡料销（GB2688.11-81） 。其与卸料板采用 H7/m6 配合。其结构如下：- 19 -图 4-4 挡料销直径 d(H7)=6-0.075mm 的 A 型固定挡料销：固定挡料销 A6 JB/T7649.10d1(m6)= h=3mm L=8mm08.23材料：45，热处理硬度 4348HRC技术条件：按 JB/T7653-1994 的规定。4.6.2 固定板、垫板、卸料板的设计与标准根据模具结构的分析，本设计由于采用圆形的固定板固定，其平面轮廓尺寸除应保证凸模安装孔外，还应考虑螺钉和销孔的位置，固定板与凸模采用过渡配合（H7/m6） ，压成装后端面磨平，以便保证冲模的垂直度。垫板主要用于直接承受和扩散凸（凹）模传来的压力，并且防止模座承受过大压力而出现凹坑，影响模具正常工作。外形尺寸按固定板形状决定。常用材料为 45 钢、T7A。固定板、垫板的基本结构、尺寸可按冲压模具标准件选用与设计指南选取，尺寸选择如下：圆形固定板：- 20 -图 4-5 固定板 直径为 D=160mm、厚度为 H=16mm、材料为 45 钢的矩形的固定板：固定板 10020-45 钢 JB/T7643.5材料 45、Q235-AF技术条件：按 JB/T7653-1994 的规定。- 21 -图 4-6 垫板圆形垫板：直径 D=160mm、厚度 H=6mm、材料为 45 钢的矩形垫板：垫板 1606-45 钢 JB/T7643.6材料：45、T8A技术条件：按 JB/T7653-1994 的规定。 中间垫板规格与垫板一样，应该取其厚度为 H=20mm。卸料板：本设计采用弹性卸料板作为压料和卸料的装置，直径与固定板的直径一致，再根据我们冲件料厚查实用模具设计与制造手册中表 2-95 得到：直径=160mm、厚度 H=12mm弹性卸料板与凸模间的单边间隙随料厚度而不同，本设计料厚度为t=0.5mm，取 c=0.1mm。为了在冲压开始前就将先料压紧，弹性卸料板应加工有三个与挡料销对应存在的避让孔。4.6.3 导向零件的种类和标准的确定模具中导向副的作用是保证上模以及下模相对于下模有一精确地位置关系。根据设计要求及成本考虑，本设计采用在中、小型模具中应用最广的滑动导向副结构。其布置形式就采用操作方便的对角导柱的形式。滑动导向副就由导柱、导套组成，如图 2-5 所示。导套应设上模座采用H7/r6 过盈配合，导套孔与导套柱间应该采用 H6/h5、H7/h6 的间隙配合。为使导套内以便于贮油并经常保持摩擦副润滑，导套内孔就应开有油槽。导套、导柱均有国家标准，国标中对导套、导柱的尺寸、材料、表面质量等都有相应的规定。具体可查 GB2861.1-1990GB2861.7-1990。本设计应采用 B 型导柱和 A型导套。图 4-7 导柱导套- 22 -具体尺寸如下：图 4-8 导柱尺寸直径 、公差带 h6、长度 L=180mm、l=50mm 的 B 型导柱：md016.25导柱 B32h619050 GB/T 2861.1r05.341）（ mrd05.341286）（技术条件：按 JB/T 8070-1995 的规定 R * 由制造厂商决定- 23 -图 4-9 导套尺寸 直径 、公差带 H7、长度 L=95mm、H=38mm 的 A 型导套：md025.导套 A25H79538 GB/T 2861.6（r6）=45mm （r6）=42mm1 1d技术条件：按 JB/T 8070-1995 的规定 R * 由制造厂决定为了保证使用中的安全性和可靠性，设计与装配模具时，还应该注意下列事项：当模具处于闭合位置时，导柱上端面与上模座的上平面应留 1015mm 的距离；导柱下端面与下模座下平面之间应留 25mm 的距离。导柱套与上模座上平面之间应留不小于 3mm 的距离，同时在上模座开横槽，以便排气和出油。4.6.4 紧固件与模具定位的标准与确定模具紧固件主要是螺钉与销钉。螺钉主要承受拉应力，用来连接零件与零件的。常用的有内六角螺钉和各种带槽的柱头螺钉螺钉的旋进深度等尺寸参见图 3-7。本设计除特殊说明外都使用 M1080 的开槽圆柱头螺钉紧固，采用公称直径为 680mm 的圆柱销定位。具体技术要求按 GB/T 65-2000。图 4-10 螺钉标记示例：螺纹的规格为 d=M10，公称长度为 l=95mm，性能等级查书为 4.8 级，不经过表面处理的 A 级开槽圆柱头螺钉的标记：螺钉 GB/T65 M1095 - 24 -图 4-11 螺纹标记示例：公称直径为 d=10mm，公差 p7，公称长度是 l=90mm，材料为钢，普通淬火（A 型） ，表面氧化处理的圆柱销。配合标准为 P7/h6。销 GB/T199.2 1090图 4-12 圆柱销卸料螺栓：卸料螺栓多数是圆柱头和内六角两类，但由于弹压卸料板在装配后应保持水平，故应该使卸料螺栓长度 L 应控制在一定得公差范围内。本设计就是采用较为常用的圆柱头卸料螺栓，本设计中对卸料螺栓的长度具体标准如下：图 4-13 卸料螺栓直径 d=M8mm、长度 L=80mm 的圆柱头卸料螺栓：圆柱头卸料螺栓 M880JB/T 7650.5md10d142md63l12mH7t5.3- 25 -mn5.C2mbr8.0mr0.1材料：45，热处理硬度 3540HRC技术条件：按 JB/T 3098.3-2000 的规定4.6.5 模柄与标准本设计采用常见的旋入式模柄，并通过螺纹与上模座相连，而骑缝螺钉用于防止模柄的转动。图 4-14 模柄 根据模柄的规格选择适合的骑缝螺钉， 。mdl450，4.6.6 模架种类及规格的确定模架由上下模座、导柱、导套等等组成。模架是模具的主要的结构，模具的全部零件就都固定在它上面，并承受冲压过程中的全部载荷。模具的上、下模架之间靠着模架的导向装置来保持其精确位置，以便引导凸模的运动，保证在工作过程中间隙均匀。模架的种类很多，模架允许的凹模周界长（L） 、宽（B） 、直径（D）及最大最小闭合高度等等基本尺寸均有国标（滑动导向模架：GB2851.1GB2851.7） ，本设计根据设计要求以及成本的估计就选择中间导柱滑动导向模架，各尺寸查冲压模具标准件选用与设计指南 ，具体如下：凹模周界 D=160，H=40mm 的对角导柱上模座：、S=215mm、S 1=215mm、R=45mm、l 2=60mm、D(H7)= mm、D 1(H7)=025.4- 26 -025.4材料：HT200技术条件：按 JB/T8070-1995 的规定。 图 4-15 上模座凹模周界 L=160mm、B=160mm、H=45mm 的对角导柱下模座：h =35mm、L 1=170mm、B 1=170mm、L 2=270mm、B 2=230mm、S=215mm、S 1=215mm、R=45mm、l 2=80mm、d(R7)= 、d 1(R7)=02.480.413- 27 -图 4-16 下模座4.7 计算拉深模具闭合高度，校核压力机在通过计算模架的闭合高度，校核所选的模架选用是否合适，再配合前面的拉深工序压力等参数进一步校核压力机。4.7.1 模具闭合高度的计算模具的闭合高度（H）是应指滑块在下止点位置时，上模座上平面与下模座下平面之间的距离，即： tsHdxtgHyagsH2式中： 上模座厚度，40mm 下模座厚度，45mmx中垫板厚度，20mmag落料凹模厚度，20mm卸料板厚度，12mmHy固定板厚度，16mmtg- 28 -垫板厚度，6mmHd弹簧闭合高度 22.5mmt安全高度，8mms拉深件厚度，0.5mm所以 H=208mm。4.7.2 校核压力机压力机的公称压力应该必须大于或等于拉深力，再根据模具的闭合高度，这两部分综合起来选择合适参数的压力机。经由 J23-2