半球罩冲压工艺分析及模具设计

半球罩冲压工艺分析及模具设计摘要：冲压模具在实际生产中应用广泛。在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。随着当今科技的发展，工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。本次毕业设计为半球罩冲压工艺分析及模具设计。根据生产要求，即：中批量生产，材料使用铝板1070A，料厚0.5mm，以及零件的尺寸精度等，分析冲压工序，最终确定设计的工艺方案。就是设计一套落料拉深复合模具，一套拉深冲孔复合模具。设计主要完成冲裁件的工艺性分析，进行冲压模具的结构设计和计算，完成组成模具典型零部件的加工工艺规程的编制，完成两套复合模具的总装配图及模具非标零件图的绘制，熟悉复合模具的设计过程，了解复合模具的结构特点。关键词：冲压模具，拉深，冲孔，冲裁件，结构设计IHemispherecoverstampingtechnologyanalysisandmolddesignAbstract：Punchingdiehasawidelyapplicationinactualproduction.Inthetraditionalindustrialproduction,theintnsityoflaborisprettyhigh,thelaborquanityissamecase.Withthedevelopmentofthescienceandtechnologynowadays,theuseofpunchingdieintheindustrialproductionisgettingmoreandmoreattention,andithasbeenusedintheindustrialproductioninalargescale.Punchingdieisalsousedinproduction,punchingdiecouldincreasetheefficienceofproductionandalleviatetheburdenofworkers,soithassignificantmeaningintechnologicprogressandeconomicvalue.Thisgraduationprojectisabouttheanalysisofhemispherecoverstampingprocessandthemoulddesign.Accordingtotherequirementsoftheproduction:mediumbatchproduction,thematerialsusedarealuminumsheets(1070A),thick0.5mm,aswellastheaccruatesizesoftheparts,etc,analyzethestampingprocessandthendeterminethefinalproject.Thatistosay,designasetofblankingdrawingmouldandasetofdrawingpunchingcompoundmould.Thedesignmainlycompletstheprocessanalysisoftheblankingparts,structuredesignandcalculationofstampingdie,compositionalcompilationoftypicalmoldpartsoftheprocessingprocedures,twosetsofcompositedieassemblydrawinganddienon-standardpartsofthemapdrawing.Haveanintimateknowledgeofthedesignprocessofthecompositemoldandcomprehendthestructuralfeaturesofthecompositemold.Keywords:Punchingdie,deepdrawing,punching,blankingpieces,thestructuredesignsII目录前言11工艺方案分析与确定21.1零件的工艺分析21.2拉深时的工艺分析21.3工艺方案的确定32毛坯尺寸的计算42.1确定毛坯形状与尺寸的依据42.2拉深次数的判断62.3凹凸模圆角半径的计算73排样设计73.1排样原则73.2排样方法73.3搭边值的计算83.4送料步距与条料宽度的计算93.5排样图设计104冲压工艺计算及设备选择114.1计算冲裁力114.2计算拉深力124.3落料拉深时压力机吨位的选择124.4冲裁件压力中心的确定135工作零件基本尺寸计算135.1冲裁凸、凹模刃口尺寸计算145.2拉深凸、凹模尺寸计算166模具主要零部件的结构设计176.1落料凹模的设计176.2凸模的设计206.3落料凸模和拉深凹模的设计226.4拉深凸模和冲孔凹模设计236.5拉深凹模结构设计24III7模具其他结构设计257.1模架257.2定位装置287.3卸料装置287.4推件装置297.5凸模固定板307.6垫板317.7紧固件327.8定位销327.9橡胶的选用与计算328典型零件加工工艺规程338.1落料凹模加工工艺规程338.2冲孔凸模加工工艺规程348.3落料拉深凸凹模加工工艺规程358.4冲孔拉深凸凹模加工工艺规程358.5拉深凹模加工工艺规程368.6拉深凸模加工工艺规程378.7凸凹模固定板加工工艺规程378.8卸料板加工工艺规程388.9上垫板加工工艺规程388.10下垫板加工工艺规程399模具的装配图4010结论42参考文献43致谢450前言冷冲模设计是本专业教学中的最后一个实践性教学环节，是学生学完基础课，技术理论课和专业课之后为了总结所学理论知识而进行的。其目的是：1.应用本专业学过的理论知识和生产实际相结合，进行一次模具设计的实际训练，从而提高和培养学生工作的能力。2.巩固和扩充所学模具相关的专业课程内容，掌握模具设计的方法和步骤。3.掌握冷冲模设计的基本技能，如计算，绘图，查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。4.希望通过本次毕业设计答辩能够更好的熟悉和掌握从中所学到的知识点。希望本次答辩能够在老师的指正下弥补不足之处。由于本人水平能力有限，在设计过程中难免会有不足和错误之处，希望老师和同学们给予批评指正。11工艺方案分析与确定1.1零件的工艺分析（1）工件名称：半球罩（2）市场批量：中批量（3）材料：铝板1070A（4）料厚：0.5mm（5）零件图如下：1.2拉深时的工艺分析拉深件的工艺性是指拉深件对拉深工艺的适应性。拉深零件的结构工艺性是指拉深零件采用拉深成形工艺的难易程度。模具工艺性良好就是指零件所用坯料消耗少、设计工序较少，模具设计形状结构较为简单、2加工过程容易，产品质量稳定、废料少以及操作简单方便。1提出几点满足工艺性的要求：1.拉深零部件的材料应该具有良好的延展性，良好的塑性韧性。2.对拉深零件形状和尺寸的要求（1）拉深件的高度尽可能小，以便能通过1-2次拉深工序成形。（2）拉深件的形状尽可能简单、对称，以保证变形均匀。对于半敞开的非对称件，可成双拉深后在剖成两件。（3）有凸缘的拉深件，通常需要压边装置。（4）为了使拉深件顺利进行，凸缘圆角半径r2t。当rh+h4+h5+(38)mm28式中h1模座厚度（mm）h2凸模或者凸凹模的高度（mm）h3卸料板的厚度（mm）h卸料螺钉头部高度（mm）h4刃口修磨量（mm）h5入模量（mm）L卸料螺钉长度（mm）材料：查阅参考文献（3），由表4-5可知卸料板的材料选择为45；热处理硬度：HRC4348。卸料板结构图如下图7.3所示：图7.3卸料板7.4推件装置推件装置主要有刚性推件装置和弹性推件装置两种。10一般采用刚性推件装置，它由打杆、推板、连接推杆和推件块组成。连接推杆一般需要24根，本次选取四根，且分布均匀、长短一致。推板要有足够的刚度，其平面形状尺寸只要能够覆盖到连接推杆，不必设计的太大，以使安装推板的孔不至太大。材料：查阅参考文献（3），由表4-5可知推件板的材料选择为45；热处理硬度：29HRC4348。其结构图如下图7.4所示：图7.4推件板7.5凸模固定板凸模固定板的外形与尺寸通常与凹模板相同，厚度为凹模板厚度的0.81倍。固定凸模的型孔决定于凸模的结构设计，对于圆凸模，取凸模固定端的直径按H7精度加工；对于用螺钉吊装的直通式凸模，要求型孔按凸模实际尺寸配作成H7/h6；对于用低熔点合金、环氧树脂及胶粘法固定的凸模，则型孔尺寸按相应凸模尺寸适当放大周边间隙来确定。取凸模固定板的厚度为30mm。材料：查阅参考文献（3），由表4-5可知凸模固定板的材料选择为45；热处理硬度：HRC4348。其结构形式如下图7.5所示：30图7.5凸模固定板7.6垫板在凸模固定板与上模座之间加一块淬硬的垫板，可避免硬度较低的模座因局部受凸模较大的冲击力而出现损坏，是模具精度降低。有些模具设计时在凹模与下模座之间也加垫板，目的是为了提高模具的使用寿命。垫板的平面形状与尺寸和固定板相同，其厚度一般取610mm。此处取8mm。在垫板上穿过连接螺钉、卸料螺钉和定位销时要钻通孔，其直径应比相应件的直径大0.51mm。如果模座是用钢板制造，当凸模截面面积不太小时，可以省去垫板。材料：查阅参考文献（3），由表4-5可知垫板的材料选择为45；热处理硬度：HRC4348。其主要结构形式如下图7.6所示：31图7.6垫板7.7紧固件冲模上的紧固件包括连接螺钉和定位销。受力较大的连接螺钉一般采用内六角螺钉，其特点是用45钢制造，并淬火达到3540HRC，因此可承受较大的拉应力。受力不大的小螺钉可以采用普通圆柱头螺钉，但一般不用半球头螺钉或沉头螺钉。前者一字槽容易拧坏，后者装配时不便调整。117.8定位销定位销一般采用普通的圆柱销，可以承受一定的切应力。7.9橡胶的选用与计算此次落料、拉深复合模选用的是弹性卸料装置，弹性体选择橡胶材料为聚氨酯，选择四个橡胶。32由前述可知本模具的卸料力为F卸=K卸F=（0.030.08）*47122.608=1413.683769.81N。查阅参考文献（4），由下式可知橡胶压力的计算公式如下PAq式中P橡胶压力（N）；A橡胶横截面积（mm2）；q橡胶压缩的单位压力（MPa）。橡胶的压缩量按照35%计算，则查阅参考文献（4），由表11-5可知当橡胶的压缩量为35%时，其单位压力为q2.10MPa；又取橡胶弹性元件的直径为100mm,即A=3.14*502=7850mm2。所以每个橡胶所能承受提供的压力为P=7850*2.10=16485N。根据橡胶的高度H应该满足0.5H/D1.5所以橡胶的厚度取：H=50mm。在第二套拉深冲孔复合模具中，为了克服拉深力，还得再加一个直径200mm的橡胶垫，用冲孔凸模和圆柱销定位导正。8典型零件加工工艺规程以下加工工艺规程编制只是有代表性的部分典型零部件8.1落料凹模加工工艺规程表8.1落料凹模加工工艺规程材料：T10A硬度：HRC58-62序号工序名工序内容1备料用扎制的圆棒料在据床上切断。2锻造将棒料锻造成较大的圆形毛坯。3退火4粗铣铣上下表面以及圆周面至尺寸50252mm，并且保证上下表面与侧面保持垂直。5平面磨磨光上下平面至51mm，并磨侧面且与上下表面垂直33续表8.1落料凹模加工工艺规程6钳工划线划出各孔径中心线以及凹模型孔轮廓尺寸。钻孔钻螺纹底孔，凹模洞口穿线孔。攻丝攻螺纹。7热处理淬火使硬度达到HRC58-62。8平面磨磨光两大平面至50.4mm。9线切割割凹模洞口，并留0.02mm的研磨余量。10钳工研磨洞口内壁达要求。11平面磨磨凹模板厚度和直径值达要求。12钳工装配8.2冲孔凸模加工工艺规程表8.2冲孔凸模加工工艺规程材料：T10A硬度：HRC58-62序号工序名工序内容1备料锻件（退火状态）：7065mm。2热处理退火3车车一端面，车外圆尺寸至68mm；调头车另一端面，长度至63mm。车外圆尺寸68mm，60mm，车尺寸5mm至要求。4检验5热处理淬火，硬度至HRC58-62。6磨削磨外圆尺寸67mm，59mm至要求。7线切割切除两边端面顶尖孔，长度尺寸达要求5mm，57mm。8磨削在平面磨床上磨两端面9精加工钳工精修刃口10检验11钳工装配348.3落料拉深凸凹模加工工艺规程表8.3落料拉深凸凹模加工工艺规程材料：T10A硬度：HRC60-62序号工序名工序内容1备料锻件：32090mm2粗铣铣上下面和圆柱面3磨削磨圆柱长度至87mm4钳工划线划中心线位置，型孔尺寸钻孔从圆心点钻顶尖孔5热处理淬火硬度达HRC60-626磨削磨高度至85.5mm7钻床钻孔65mm通孔，104mm至57mm8车床车外圆297mm至75，其余车317mm9钳工研磨内孔尺寸至66mm，留0.02mm余量，104mm磨外圆至要求316mm，296mm并留0.02mm余量。磨圆柱长度至要求尺寸。钳工精加工两刃口尺寸66mm，296mm。10检验11钳工装配8.4冲孔拉深凸凹模加工工艺规程表8.4冲孔拉深凸凹模加工工艺规程材料：T10A硬度：HRC60-62序号工序名工序内容1备料锻件：200125mm2粗铣铣上下面和圆柱面3磨削磨圆柱长度至123mm35续表8.4冲孔拉深凸凹模加工工艺规程4钳工划线划中心线位置，型孔尺寸钻孔从圆心点钻顶尖孔5热处理淬火硬度达HRC60-626磨削磨高度至120mm7钻床钻孔58mm通孔8车床车外圆19010mm，其余170mm及半球形9钳工研磨内孔尺寸至59mm，留0.02mm余量磨外圆至要求170mm半球，留0.02mm余量，磨圆角R2.5。钳工精加工两刃口尺寸66mm，59mm，以及圆角。10检验11钳工装配8.5拉深凹模加工工艺规程表8.5拉深凹模加工工艺规程材料：T10A硬度：HRC60-62序号工序名工序内容1备料锻件：318125mm2粗铣铣上下面和圆柱面3磨削磨圆柱长度至123mm4钳工划线划中心线位置，型孔尺寸钻孔从圆心点钻顶尖孔5热处理淬火硬度达HRC60-626磨削磨高度至121mm7钻床钻孔58mm通孔，反向钻170mm半球形8车床车外圆297mm至100mm，其余车317mm9钳工研磨内孔尺寸至171mm，留0.02mm余量，212mm。磨外圆至要求316mm，296mm并留余量。36钳工精加工刃口尺寸171mm，296mm。续表8.5拉深凹模加工工艺规程10检验11钳工装配8.6拉深凸模加工工艺规程表8.6拉深凸模加工工艺规程材料：T10A硬度：HRC58-62序号工序名工序内容1备料锻件（退火状态）：8545mm。2热处理退火3车车一端面，车外圆尺寸至82mm；调头车另一端面，车68mm的圆柱面。车凸模长度至42mm。4检验5热处理淬火，硬度至HRC58-62。6磨削磨圆柱面尺寸66mm长20mm，长度40至要求。7精加工钳工精修刃口部分尺寸8检验9钳工装配8.7凸凹模固定板加工工艺规程表8.7凸凹模固定板加工工艺规程材料：45硬度：HRC43-48序号工序名工序内容1备料用扎制的圆棒料在据床上切断。2锻造将棒料锻造成较大的圆形毛坯。3热处理调质硬度HRC43-484粗铣铣上下表面以及圆周面至尺寸50032mm，并且保证上下表37面与侧面保持垂直。续表8.7凸凹模固定板加工工艺规程5平面磨磨光上下平面至31mm，并磨侧面且与上下表面垂直6钳工划线划出各孔径中心线以及凸凹模固定孔轮廓线。钻孔钻螺纹底孔，销孔，中间型孔穿线孔。攻丝攻螺纹达要求。7线切割割凸凹模安装固定孔，单边留0.02mm的研磨余量。8钳工研磨洞口内壁达要求。9平面磨磨凹模板厚度和直径值达要求。10钳工装配8.8卸料板加工工艺规程表8.8卸料板加工工艺规程材料：45硬度：HRC43-48序号工序名工序内容1备料锻件50220mm2热处理调质硬度HRC43-483粗铣铣上下表面以及圆周面至尺寸50018mm，并且保证上下表面与侧面保持垂直。4平磨磨光上下平面至16.5mm，并磨侧面且与上下表面垂直5钳工划线划出各孔径中心线以及中心圆孔轮廓线。钻孔钻螺纹底孔，中间型孔穿线孔。攻丝攻螺纹达要求。6线切割割型孔到要求7钳工型孔与凸凹模装配螺钉孔与螺钉装配8平磨研磨板料厚度达到要求9钳工装配388.9上垫板加工工艺规程表8.9上垫板加工工艺规程材料：45硬度：HRC43-48序号工序名工序内容1备料用扎制的圆棒料在据床上切断。2锻造将棒料锻造成较大的圆形毛坯。3粗铣铣上下表面以及圆周面至尺寸50010mm，并且保证上下表面与侧面保持垂直。4平磨磨光上下平面至8.5mm，并磨侧面且与上下表面垂直5钳工划线划出各孔径中心线。钻孔钻6个销孔，425通孔。6热处理淬火硬度：HRC43-487平磨磨上下两平面达到要求8钳工装配8.10下垫板加工工艺规程表8.10下垫板加工工艺规程材料：45硬度：HRC43-48序号工序名工序内容1备料用扎制的圆棒料在据床上切断。2锻造将棒料锻造成较大的圆形毛坯。3粗铣铣上下表面以及圆周面至尺寸50010mm，并且保证上下表面与侧面保持垂直。4平磨磨光上下平面至厚度达8.5mm，并磨侧面且与上下表面垂直5钳工划线划出螺丝孔中心线，以及中心孔轮廓。钻孔钻8个螺钉孔，中心59通孔。攻螺纹孔8M20。6热处理淬火硬度：HRC43-487平磨磨上下两平面达到要求398钳工装配9模具的装配图1.落料拉深复合模：图9.1落料拉深复合模1下模座2导柱3内六角螺钉4下垫板5落料凹模6压边装置7固定挡料销8弹性卸料版9橡胶10凸凹模固定板11上模座12导套13上垫板14紧固螺钉15落料拉深凸凹模16推件板17推杆18推板19打杆20模柄21拉深凸模22螺钉23卸料螺钉24弹顶器402.拉深冲孔复合模：图9.2拉深冲孔复合模1下模座2导柱3内六角螺钉4凸模固定板5压料板6拉深凹模7凹模固定板8导套9上模座10定位螺钉11凸模固定板12上垫板13橡胶14垫板15拉深冲孔凸凹模16模柄17冲孔凸模18连接螺钉19弹顶器4110结论通过此次半球罩冲压工艺分析及模具设计的设计，使我系统的巩固了大学期间所学的专业课课程，通过毕业设计使我更加了解到模具加工在实际生产中的重要地位。在这次毕业设计过程中，通过指导老师原老师的讲解分析以及查阅各类冲压设计、模具标准、公差匹配等相关方面的资料，特别回顾在大学期间所做过的几次课程设计，以及在其中所遇到过的具体问题，更加加深了我对模具的认识。是我对本次毕业设计过程有了一个全新的思路。特别是冲压模具各类零部件的设计，对于标准件，一定要认真查阅模具标准来选择。其中主要是模架的选择，它是根据凹模的周界尺寸来选取的；还有非标件也必须认真查阅资料，仔细计算各个刃口尺寸，选择合适的结构形式，设计出复合要求的零部件，最后完成模具的总体结构装配。一件产品的质量好与坏，不仅是与模具的精细程度，设计精度相关。还与它在生产过程中能否合理的使用息息相关。我们在设计过程中，只是考虑到了模具的结构，如何提高生产效率，如何便于装配维修。但是，在实际生产过程中，我们会遇到各种各样的问题，我们也要具体问题具体分析，根据实际的需要对模具做出必要的调整。在此次完成半球罩模具的设计过程中，查阅了大量的资料来确定所设计的凸凹模尺寸，选择模架标准，又通过资料和计算确定个部分零部件的结构尺寸。然后编辑出设计指导书，以及CAD绘制出模具装配图和各类非标零件图。最后通过老师的检查指导，顺利的完成所有的设计任务。总之，此次毕业设计的完成，是对我在大学期间的学习成果的检验，也为我的大学画上了一个完美的句号。整个设计过程包括零件半球罩的工艺性分析，毛坯尺寸计算，排样设计，冲压工艺分析及压力机的选取，工作零件基本尺寸计算，各类零部件结构形式设计，典型零部件的加工工艺规程的编制，模具装配图的设计与绘制，包括两套装配图：落料拉深复合模与拉深冲孔复合模。42参考文献1谭红涛浅析拉深模工艺设计及试模故障排除J科教文汇，2008，07：269-270.2丁松聚冷冲模设计M北京：机械工业出版社，20133王孝培主编冲压设计资料M北京：机械工业出版社，19834周述璋，温文炯，刘林等凸、凹模工作部分尺寸自动计算及其图形的绘制和标注J锻压装备与制造技术，2003，38（3）：48-51.5杨占尧最新模具标准应用手册M北京：机械工业出版社，20116冯炳尧，韩泰荣，蒋文森.模具设计与制造简明手册M.第二版.上海：上海科学技术出版社，1999.7缪建成,王艳辉,严锋三维冲压模架库的设计与应用研究J沙洲职业工学院学报，2003，06（2）：5-7.8李天佑冲模图册M北京：机械工业出版社，19909王芳冷冲压模具设计指导M北京：机械工业出版社，200910陈锡栋，周小玉实用模具技术手册M北京：机械工业出版社，200311李邵林，马长福实用模具技术手册M上海：上海科学技术出版社，199812冲模设计手册编写组冲模设计手册M北京：机械工业出版社，200313KainRegenaJuliana,ChenZhengxing.PhysicochemicalCharacterisationofHeatandColdPressedPeanutMealFloursJ.AsianJournalofBiochemistry,2008,256.14Md.ShahriarJahanHossain,NafisAhmad.ANeuro-fuzzyApproachtoSelectCuttingParametersforCommercialDieManufacturingJ.ProcediaEngin