启动电机壳体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： 启动电机壳体冷冲压工艺 及模具设计 信 机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专 业学 号： 学生姓名： 指导教师： （职称：副教授 ）（职称： ）2013 年 5 月 25 日II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）启动电机壳体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： 学 号： 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 启动电机壳体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毅立模具有限公司，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，冷冲压工艺设计复杂，计算过程较繁，其准确性非常重要，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 3 张）绘制，具体内容如下：II1完成模具装配图：2 张（A0 或 A1）； 2零件图：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 李鹏飞 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III2012 年 11 月 12 日启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计IV摘 要综合应用模具设计、冷冲压模具工艺、模具加工工艺学、工程图学等相关课程知识，对启动电机壳体采用多副模的工艺进行模具设计。本文在已完成开题报告的基础上，着重对复合模工作零件、定位零件、卸料推件零件及模架等主要零件的设计进行说明。在模具的设计中，按照小批量生产类型，对制件的冲压工艺进行分析，确定工艺方案，拟定排样方法，计算冲裁力，确定压力中心，计算凹凸模刃口尺寸及结构尺寸，得出模具闭合高度，选用标准件进行装配，最终画出模具总装图、三维模型及装配和主要零件加工工艺规程卡片。模具采用倒装结构，后侧导柱导套模架，导料销导料，弹顶式档料销档料，凸缘模柄，刚性推件及弹性卸料，在保证生产率的同时，尽可能的是模具、方便，且满足冲裁的要求。关键词：启 动 电 机 壳 体 ； 冲 压 工 艺 ； 排 样 ； 模 具 结 构 ；VAbstractComprehensive application of mold design, cold stamping mold process, mold processing technology, engineering, graphics and other related courses knowledge, start the motor housing using a plurality of mold process for mold design. In this paper, on the basis of complete opening report on the design of the main parts of the composite mold parts, positioning parts, discharge push parts and moldbase instructions. In mold design, in accordance with the type of small batch production parts stamping process analysis, to determine the process plan, intended nesting method to calculate the punching power, to determine the center of pressure, calculated the bump Edge size and structure size may the mold shut height, the choice of standard parts for assembly, and ultimately draw card of the mold assembly chart, the three-dimensional model and assembly and main parts process planning. Mold flip structure, the rear side of the guide pins and bushings mold, the stock guide pin guide material, playing the top-of-file material off of file material, the flange of the handle, rigid push pieces and elastic unloading, ensuring the productivity, although possible mold, convenient, and satisfying the requirements of the punched.Key words: Start the motor housing; stamping process; nesting; guide pins and bushings；mold structure；VI目 录摘 要 .IIIAbstract .IV1 绪 论 .11.1 课题研究的目的和意义 .11.2 课题国内外研究概况 .11.2.1 国外模具发展概况 .11.2.2 国内模具发展概况 .21.3 课题研究的主要内容 .22 冲压工艺设计 .42.1 冲压件简介 .42.2 冲压件的工艺性分析 .72.3 冲压工艺方案的确定 .82.4 冲压工艺计算 .92.4.1 工件的毛坯尺寸计算 .92.4.2 工序分析 .102.4.3 拉深尺寸计算 .102.4.5 整形 .152.4.5 工序汇总 .162.4.6 各工序尺寸公差的确定 .162.5 产品所需模具 .163 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 .233.5 凸、凹模刃口尺寸的确定 .243.5.1 落料部份凸、凹模刃口尺寸的确定 .243.5.2 拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差 .253.6 落料拉深复合模冲压力 .263.6.1 落料部分冲压力 .263.6.2 拉深部分冲压力 .273.6.3 落料拉深复合模总冲压力 .283.7 压力机选用 .283.8 压力中心计算 .303.9 落料拉深模主要零部件的结构设计 .30VII3.9.1 落料凹模的结构设计 .303.9.2 落料凸模的结构设计 .323.9.3 落料卸料板设计 .333.9.4 凸凹模（落料凸模）固定板设计 .353.9.5 凸凹模（落料凸模）垫板设计 .353.9.6 拉深凹模的结构设计 .363.9.7 拉深凸模设计 .373.9.8 落料凹模垫板设计 .383.9.9 压边圈设计 .393.9.10 推件块设计 .403.10 标准件确定 .413.10.1 模架确定 .413.10.2 弹顶器的确定 .413.10.3 上模螺钉确定 .423.10.4 上模销确定 .423.10.5 下模螺钉确定 .423.10.6 下模销确定 .433.10.7 模柄确定 .433.10.8 模柄上固定螺钉的确定 .433.10.9 推杆确定 .433.10.10 拉深凸模上固定螺钉的确定 .433.10.11 下模推杆的确定 .433.10.12 条料定位零件的设计 .443.11 模具闭合高度、校验压力机 .444 切边模设计 .454.1 模具结构 .454.2 切边凸、凹模刃口尺寸的计算 .454.3 切边模冲压力 .474.4 压力机选用 .474.5 压力中心计算 .484.6 切边模主要零部件的结构设计 .484.6.1 切边凹模的结构设计 .484.6.2 切边凸模的结构设计 .504.6.3 切边凸模固定板设计 .504.6.4 切边凸模垫板设计 .514.6.5 定位柱设计 .524.6.6 推件块设计 .534.7 标准件确定 .53VIII4.7.1 模架确定 .534.7.2 上模螺钉确定 .544.7.3 上模销确定 .544.7.4 下模螺钉确定 .544.7.5 下模销确定 .544.7.6 模柄确定 .544.7.7 圆废料切刀确定 .554.7.8 推杆确定 .554.7.9 模柄紧定螺钉的确定 .564.8 模具闭合高度、校验压力机 .565 结论与展望 .575.1 结论 .575.2 不足之处及未来展望 .57致 谢 .58参考文献 .59启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计11 绪 论1.1 课题研究的目的和意义本课题研究的内容是冲压模具标准件参数化绘图系统研究中间导柱参数化绘图尽管各类冲压模具的结构形式和复杂程度不同，组成模具的零件有多有少，但组成冲压模具的零部件仍主要包括二类零件：1、一类是工艺零件，这类零件直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触，包括有工作零件、定位零件、卸料与压料零件等；2、一类是结构零件，这类零件不直接参与完成工艺过程，也不和坯料有直接接触，只对冲压模具完成工艺过程起保证作用，或对冲压模具功能起完善作用，包括有导向零件、紧固零件、标准件及其它零件等。而且无论是工艺零件还是结构零件，在其相同类别的零件中，它们的结构形态相似度很高，故许多企业在长期的生产过程中，经过经验总结，针对某一类零件，创建了冲压模具的标准件。标准件的确立，为标准件参数化绘图提供了一个模板，在现实生产中发挥着重大的作用。所谓冲压模具标准件的参数化绘图是指在冲压模具标准件的基础上的一种二次开发，它的主要工作原理是，将标准件的绘制过程录制并编辑成程序，同时建立相应的人机程序界面，然后在生产实践中修改标准件的参数，通过所编辑的程序形成所需要的零件。冲压模具标准件参数化绘图系统的应用可使企业在生产过程中省略繁琐的绘图过程，节省大量的劳动时间，明显缩短产品的生产周期，提高工作效率，为提高企业的产品竞争力做出巨大贡献。1.2 课题国内外研究概况1.2.1 国外模具发展概况高新技术在欧美模具企业得到广泛应用，欧美许多模具企业的生产技术水平在国际上是一流的。将高新技术应用于模具的设计与制造，已成为快速制造优质模具的有力保证。1、CAD/CAE/CAM 的广泛应用，显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性。在欧美，CAD/CAE/CAM 已成为模具企业普遍应用的技术。在 CAD 的应用方面，已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段，目前 3D 设计已达到了70% 89%。 PRO/E、UG、CIMATRON 等软件的应用很普遍。应用这些软件不仅可完成2D 设计，同时可获得 3D 模型，为 NC 编程和 CAD/CAM 的集成提供了保证。应用 3D 设计，还可以在设计时进行装配干涉的检查，保证设计和工艺的合理性。数控机床的普遍应用，保证了模具零件的加工精度和质量。3050 人的模具企业，一般拥有数控机床十多台。经过数控机床加工的零件可直接进行装配，使装配钳工的人数大大减少。CAE 技术在欧美已经逐渐成熟。在冲模设计中应用 CAE 软件，模拟金属变形过程，分析应力应变的分布，预测破裂、起皱和回弹等缺陷。CAE 技术在模具设计中的作用越来越大，意无锡太湖学院学士学位论文2大利 COMAU 公司应用 CAE 技术后，试模时间减少了 50%以上。2、为了缩短制模周期、提高市场竞争力，普遍采用高速切削加工技术高速切削是以高切削速度、高进给速度和高加工质量为主要特征的加工技术，其加工效率比传统的切削工艺要高几倍，甚至十几倍。目前，欧美模具企业在生产中广泛应用数控高速铣，三轴联动的比较多，也有一些是五轴联动的，转数一般在 1.5 万3 万r/min。采用高速铣削技术，可大大缩短制模时间。经高速铣削精加工后的模具型面，仅需略加抛光便可使用，节省了大量修磨、抛光的时间。欧美模具企业十分重视技术进步和设备更新。设备折旧期限一般为 45 年。增加数控高速铣床，是模具企业设备投资的重点之一。3、快速成型技术与快速制模技术获得普遍应用由于市场竞争日益激烈，产品更新换代不断加快，快速成型和快速制模技术应运而生，并迅速获得普遍应用。在欧洲模具展上，快速成型技术和快速制模技术占据了十分突出的位置，有 SLA、SLS 、FDM 和 LOM 等各种类型的快速成型设备，也有专门提供原型制造服务的机构和公司。1.2.2 国内模具发展概况国内模具工业从起步到发展，历经了半个多世纪，尤其是 20 世纪 90 年代以来发展得更加迅速。近年我国的模具在国际模具行业美好的发展形势下，模具水平有了较大提高，大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。从模具发展地域来看，我国模具工业的发展在地域分布上存在不平衡性，模具生产最集中的地区在江浙和广东等经济技术高的地区。从模具的需求情况看，汽车工业是模具的最大用户，汽车产量的增幅虽然有较大回落，但车型开发和新车型的上市速度并未放慢，有的还有所加快，汽车工业对模具需求仍旧十分强劲。电子信息行业、电器和仪器仪表行业、电机行业、建材行业等，也是大量使用模具的行业，这些都对模具产生大量的需求。中国经济的高速发展对模具工业提出越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。近年来，我国的模具工业一直以高增长速度快速发展。除了国有专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，如集体企业、合资企业和私营企业，都得到了快速发展，其中集体和私营的模具企业发展得最为迅速，各地从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，形成了许多国内外知名的“模具之城”和最具发展活力的组成之一。1.3 课题研究的主要内容课题研究内容零件冲压模具设计原始资料及设计技术要求如下：启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计3图 1-1 零件图设计技术要求如下1. 年生产纲领：100000 件2. 要求外文资料翻译忠实原文3. 要求编制的冲压规程合理4. 要求设计的冲压模具满足加工要求5. 要求图纸设计规范，符合制图标准6. 要求毕业设计论文叙述听力清楚，设计计算准确，论文格式规范课题研究方案1. 复习冲压件的工艺性2. 制定冲压件工艺方案3. 确定毛坯形状，尺寸和下料方式4. 确定冲压类型及结果形式5. 进行必要的工艺计算6. 选择压力机7. 绘制模具总图和非标准零件图无锡太湖学院学士学位论文42 冲压工艺设计2.1 冲压件简介形状和尺寸如下图所示。材料为 08F 钢，板材厚度 1.5mm。带小凸缘的拉深件。零件图如下：图 2.1 零件图1未注公差尺寸分析图中共有 3 个尺寸未注公差，查相应国标确定其公差和偏差。对照参考文献1， P1P2，这 3 个尺寸可分为二类。第一类，未注公差冲裁件线性尺寸，尺寸有：45；第二类，未注公差成形圆角半径线性尺寸，尺寸有：R1.5、R0.5。下面查对应表确定其公差和偏差。第一类，未注公差冲裁件线性尺寸，查表 2-1 未注公差冲裁件线性尺寸的极限偏差（即查参考文献2，P3P4，表 1 未注公差冲裁件线性尺寸的极限偏差），公差等级取m 级，可得尺寸 45 的公差和偏差尺寸，最终带偏差的尺寸为 :450.55。表 2-1 未注公差冲裁件线性尺寸的极限偏差 2基本尺寸 材料厚度 公差等级大于 至 大于 至 f m c v 1 0.15 0.20 0.30 0.401 4 0.30 0.40 0.55 0.756 304 0.45 0.60 0.80 1.20 1 0.20 0.30 0.40 0.551 4 0.40 0.55 0.75 1.0530 1204 0.60 0.80 1.10 1.50第二类，未注公差成形圆角半径线性尺寸，查表 2-2 未注公差成形圆角半径线性尺启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计5寸的极限偏差（即查参考文献2，P5，表 2 未注公差成形圆角半径线性尺寸的极限偏差），可得这 2 个尺寸的公差和偏差，最终这 2 个尺寸为： 、 ，由于这0.135R0.13两个两圆角只能小不能大，故取为： 、 。03.51R03.表 2-2 未注公差成形圆角半径线性尺寸的极限偏差基本尺寸 3 36 610 1018 1830 30极限偏差 1.000.30 1.500.50 2.500.80 3.001.00 4.001.50 5.002.002已注公差尺寸分析已注公差尺寸有 4 个： 、 、 、70.1。这 4 个尺寸都属于拉深尺1.039027.3.049寸。尺寸 分析。查表 2-3 成形冲压件尺寸公差（即查参考文献1，P3P4，表1.0392 成形冲压件尺寸公差），得 的公差等级为：FT1 和 FT2 之间，再查表 2-4 成形冲压39件尺寸公差等级选用（即查参考文献1，P6，表 A2），得：39 的公差等级极高。表 2-3 成形冲压件尺寸公差 1基本尺寸 板材厚度 公差等级大于 至 大于 至 FT1 FT2 FT3 FT4 FT5 FT6 FT7 FT8 FT9 FT10 0.5 0.022 0.036 0.060 0.090 0.140 0.240 0.380 0.600 0.960 1.4000.5 1 0.032 0.050 0.080 0.120 0.200 0.340 0.540 0.860 1.400 2.2001 3 0.050 0.070 0.110 0.180 0.300 0.480 0.760 1.200 2.000 3.2003 6 0.060 0.090 0.140 0.240 0.380 0.600 1.000 1.600 2.600 4.0003 106 0.070 0.110 0.180 0.280 0.440 0.700 1.100 1.800 2.800 4.400 0.5 0.030 0.050 0.080 0.120 0.200 0.320 0.500 0.300 1.200 2.0000.5 1 0.040 0.070 0.110 0.180 0.280 0.460 0.720 1.100 1.800 2.8001 3 0.060 0.100 0.160 0.260 0.400 0.640 1.000 1.600 2.600 4.0003 6 0.080 0.120 0.200 0.320 0.500 0.800 1.200 2.000 3.200 5.00010 256 0.100 0.140 0.240 0.400 0.620 1.000 1.600 2.600 4.000 6.400 0.5 0.040 0.060 0.100 0.160 0.260 0.400 0.640 1.000 1.600 2.6000.5 1 0.060 0.090 0.140 0.220 0.360 0.580 0.900 1.400 2.200 3.6001 3 0.080 0.120 0.200 0.320 0.500 0.800 1.200 2.000 3.200 5.0003 6 0.100 0.160 0.260 0.400 0.660 1.000 1.600 2.600 4.000 6.40025 636 0.110 0.180 0.280 0.460 0.760 1.200 2.000 3.200 5.000 8.000无锡太湖学院学士学位论文6表 2-4 成形冲压件尺寸公差等级选用 1公差等级加工方法尺寸类型 FT1 FT2 FT3 FT4 FT5 FT6 FT7 FT8 FT9 FT10拉深 直径高度带凸缘拉深直径高度弯曲 长度其他成形方法直径高度长度尺寸 分析。查 2-3 得 13 的公差等级为：FT4 和 FT5 之间，再查表 2-4027.13得：13 的公差等级较高；尺寸 70.1 分析。查表 2-3 得 7 的公差等级为，FT2 和 FT3 之间。再查表 2-4得：7 的公差等级极高。尺寸 分析。查表 2-3 得 49 的公差等级为：FT3 和 F