油杯冲压模具设计【圆筒件50-70-25】【13张CAD图纸和说明书】
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圆筒件50-70-25
13张CAD图纸和说明书
冲压
模具设计
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摘 要 冲压模具在实际工业生产中应用广泛。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，工业生产中的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。冲压模具的自动送料技术也投入到实际生产中，冲压模具可以大大的提高劳动成产率，减轻工人的负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。本文对冷冲压技术的分类、特点及发展方向作了简略的概述：论述了冲压零件的成形原理、基本模具结构与运动过程及其设计原理；对典型的冲压件零件进行了设计：此设计解决了冲压模具的加工难题,冲压模具的设计充分利用了机械压力机的功用特点，在室温的条件下对坯件进行冲压成形，生产效率高，经济效益显著。关键词：冲压、模具、模具设计、工艺AbstractPunching die has been widely used in the actual industrial production. In traditional industrial production,the worker work hard ,and there are too much works,so the efficiency is low.With the development of the science and technology nowdays,the use of punching die in the industial production gain more attention,and be used in the industrail production more and more.Self-acting feed technology of punching die is also used in production,punching die could increase the efficience of production and could alleviate the work burden,so it has signification meaning in technologic progress and economic value.The article mainly discussed the classification,feature and the developmental direction of the punching technology. Elaborated the punching comonents formation principle, the basic dies structure and the rate process and the principle of design; and designed some conventional punching die : the die for big diameter three direction pipe which solved the problem of traditional maching, the darwing and punching compound die with float punch-matrix, the drawing and cutting compound dies with unaltered press, the compound die for the back bowl of the noise keeper, the design of the compound die which could produce two workpieces in one punching, the bending die for ring shape part , the bending die which used the gemel, automate loading die for cutting, the drawing, punching and burring compound die with sliding automated loading, the punching die for the long pipe with two row of hole, the drawing die for the square box shape workpiece and the burring die for the box shape workpiece . KeyWord： punching, die, die design, punching, bending, drawing目录摘要0Abstract1目录2绪 论4第1章 绪论5第2章 落料拉深模的设计72.1 零件工艺性分析72.2 模具分析及制定工艺方案82.2.1 方案的确定82.2.2 方案比较82.3确定模具类型和模具结构82.4排样设计及材料利用率的计算92.4.1 零件展开长度的计算92.4.2 排样设计122.5 冲裁力与压力中心的计算132.5.1 冲载力的计算校核132.5.2 冲裁模刃口形式142.5.3 压力中心的计算152.6 模具刃口尺寸及公差确定152.7 凹模的设计152.7.1 凹模刃口结构152.7.2 凹模厚度计算162.10 凸模的设计162.10.1 凸模类型162.10.2 凸模长度计算和凸凹模长度计算162.10.3 凸模结构形式和凸凹模的结构形式162.11 定位元件的设计162.12 模具闭合高度的计算172.13 弹性卸料元件的设计172.13.1 弹性元件的设计172.13.2 卸料螺钉的设计182.14 导向元件的设计与选择182.14.1 导柱的设计182.14.2 导套的设计192.15 紧固件的设计与选择192.15.1 紧固螺钉的设计与选择192.15.2 销钉的设计与选择19结果与建议21致 谢22参考文献23绪 论首先，对零件做整体的分析。包括：材料的使用、精度的要求、工序的要求以及成本的要求等。为了降低成本，对排样方式进行了合理的设计；其次，对零件整体进行工艺设计。通过工艺目的的设计、工序的顺序设计、压力机的选择等来实现所要达到的要求；再次，想要保证制件精度的要求，就要考虑模具刃口尺寸的计算。因为刃口是冲制工件的主要工作部分，刃口处的精度就决定了制件的精度，就必须根据公差来进行精确计算。最后，根据计算出的模具刃口尺寸设计出相应的凸凹模，并且查找资料选择冷冲压模的标准零件，符合标准后，就把凸凹模与其它各零部件进行总体装配。在确定了模具体闭合高度后，选出合适的压力机在调试校验后并进行试冲加工，以达到符合的标准，最终完成加工。第1章 绪论模具是成批和大量生产各种机电与家电必备的基础工艺装备，是进行少无切削加工的主要工具，是制造业发展的前提。国内模具产业近几年以12%15%的增速，持续、稳定、高速发展，支撑并保证国内制造业，特别是机械、汽车、电子、石化及建筑业等国民经济的五大支柱产业持续高速发展。1953年，长春第一汽车制造厂在中国首次建立了冲模车间，该汽车厂于1958年开始制造汽车覆盖件模具。我国于20世纪60年代开始生产精冲模具。走过漫长的发展道路，目前我国已形成约300多亿元冲压模具的生产能力。形成了如浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和乡镇企业迅速崛起，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，模具的生产和设计已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。目前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，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大。在国际竞争的局势下，我过的模具工业得到飞速的发展，很多的专门模具研究中心不断的建立起来，模具结构和钢材的研究取得了显著的成就，但还是存在很大的差距。 一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是技术含量较低的中低档模具，因此技术含量高的中高档模具市场满足率低于冲压模具总体满足率，这些模具的发展已滞后于冲压件生产，而技术含量低的中低档模具市场满足率要高于冲压模具市场总体满足率。成批与大量生产的各类机电与家电产品零部件及半成品坯件，都需要大量、不同种类的模具进行加工。其中，约65%的零件要用各种金属板、条、带卷料，冲成个种形状复杂、精度高、用其他加工方法无法完成的板料冲压零件，所使用的冷冲模种类繁多，结构各异而又千变万化。冲压加工在技术上有以下优势：(1）在压力机滑块上下往复的简单冲击下，使用的冲模可以冲制其他加工方法难以制造的、形状复杂的冲压零件。 (2)板料冲压零件质量轻，刚度大，承载能力强，长期使用不变形，是各类机电与家电产品结构轻型化，取代笨重铸、锻及切削加工零部件的首选。因而对冲模数量的需求日益增多，冲模结构的复杂程度和冲压工艺水平日益提升。 (3）冲压零件的一致性好，互换性强，尺寸和形位精度高，一般只需局部甚至不再进行切削加工，即可进行产品的装配。 (4）便于实现冲压过程机械化、自动化及组建CNC复合作业生产线。当设计与使用自动冲模时也可实现单机自动化作业。(5）现代冲压高技术的大力推广与实施，可对各种复杂形状冲压零件，用多工位复合形成，实现安全生产，达到优质、高产、低能耗。按照冲模适用冲压零件生产性质（投产批量大小）、结构复杂及制模费用大小、冲压精度高低，可将冲模大致划分如下几类：（1）制造经济的简易冲模 适用于新产品样式与批式，需要单件、小批量生产的冲压零件所使用各种简易结构，用新材料与新工艺及简易制模方法制造的经济、简易冲模。其制模工艺简便，制模周期短，造价低，但模具使用寿命也低。（2）万能通用冲模与组合冲模 使用中小批量、多品种生产低精度冲压零件。万能通用冲模可一模多用；组合冲模是备有多种工作元件，按需要随时组合成个种冲模，将冲压零件分解成多工序，加工用多套组合冲模冲制。（3）普通全钢冲模 适用于成批和大批量生产各种冲压零件，是应用广泛的标准结构与非标准结构的全钢材质普通冲压用模具。（4）精冲模 用于各种精冲工艺专用的精冲模具。（5）大型、特种、高精度与高寿命冲模 适用于大量生产的汽车覆盖件冲模、高精度硅钢片硬质合金模等。第2章 落料拉深模的设计2.1 零件工艺性分析该零件为圆形零件形，简单且对称，无悬臂、凹槽。结论：从结构分析，该零件适合冲裁生产。注：冲压模具及设备194页该零件材料为08Al，其抗拉强度： =322441Mpa，抗剪强度：=265343Mpa，延伸率：=29%。而该零件要求拉深性能较好，即塑性较好，从该材料的这三个方面可见，符合该零件。结论：综上分析，符合零件要求。注：冲压模具及设备28页表2-3。该零件落料尺寸按IT14级，普通冲裁落料可达IT10级，故普通冲裁可以达到该零件精度要求。该零件断面粗糙度、飞边毛刺都无特殊要求，普通冲裁可以达到=3.26.4m，故普通冲裁可达到零件要求。结论：综上所述，该零件适合普通冲裁。注：冲压模具及设备191页。2.2 模具分析及制定工艺方案2.2.1 方案的确定该零件包括落料,拉深2个基本工序，可以采用以下3种工艺方案：方案一：直接每道工序一个模具。方案二：采用先落料拉深的复合模具具,在拉深。方案三：采用形状倒置的复合模具具获得落料产品,在拉深模具。2.2.2 方案比较方案一:模具结构相对而言比较简单，经济性高，但相对精度较低，不能很好的保证产品的允许公差尺寸。方案二:先采用冲孔来定位工件毛坯料，然后再落下成品,复合模具。既能很好的保证工件有一定的定位精度，又能减少一次冲压的合力，并且保证机构能在相对小的载荷下工作。方案三：采用此种生产方式可以大大的提高工作效率，而且可以提高毛坯料的利用效率，但是该种方式会大大增加压力机的吨位，在实际生产中还得考虑减噪、安全、灵活等。况且该零件垫片本来就已经属于尺寸较大的工件了，采用一次落两个会使模具的体积扩大，不便于装卸等。综上所述以及实际生产的相关条件和要求，我决定选择第二种方案。2.3确定模具类型和模具结构根据上述分析，采用导柱式复合模具（导柱式落料模。虽然零件生产批量大，一般选用手工送料操作方式，故选择手工送料。定位方式分析如下：采用导料销导料；挡料销挡料结论：采用手工送料；导料销+挡料销。注：冲压模具及设备143-146页。由于该零件形状简单且工作环境要求滑动平稳，导向准确，故选用导柱式模座。该零件精度要求不高，因此选择I级模座精度。结论：导柱式I级精度模座。2.4排样设计及材料利用率的计算2.4.1 零件展开长度的计算题目：如图，求图示的筒形件的毛坯展开尺寸拉深次数，各次成品尺寸。材料： Al。料厚：0.5mm。在实际计算中，要增加修边余量，由 ，查表8-15得当H=50100mm时，取2.5mm。计算毛坯展开尺寸如图，d=5+50mm，h=70mm，r=2mm。由公式8-54得=97.66确定是否采用压力圈 根据上面附表，第一次拉深时，采用压边圈。查表8-14得，第一次许用极限拉深系数为0.55， 得， ，由上面知，需要压边。第二次许用极限拉深系数为0.65 第三次许用极限拉深系数为0.7 由上面知，可以不需要压边 随着D减小，增大，以后各次都不需要压边。确定拉深次数由 ，查表8-14得首次拉深的极限拉深系数 0.55。工件总的拉深系数 =0.26因，故工件不能一次拉深成形。由表8-14得，第二、三、四、五次的极限拉深系数M2=0.65,m3=0.7,m4=0.8,m5=0.82需要进行3次拉深。确定各次拉深系数各次拉深直径为各次拉深半成品的制件高度根据拉深件圆角半径计算公式 及得各次半成品底部半径圆角为根据多次拉深后工件的高度计算公式 计算各次拉深后筒形件的高度2.4.2 排样设计根据工件的开关，确定采用无废料的排样方法不可能做到，但能采用有废料和少废料的排样方法。经多次排样计算决定采用， 1）搭边设计 板料厚度t=1mm, 工件边长L50mm, 所以a=2.5mm, a=2mm。送料步距A=118mm, 条料宽度B=120mm。 2）排样布局3）材料利用率计算：S=7543mm=100%=100%=100%=72.5%式中，材料利用率；S工件的实际面积；S所用材料面积，包括工件面积与废料面积；A步距（相邻两个制件对应点的距离）B条料宽度。2.5 冲裁力与压力中心的计算2.5.1 冲载力的计算校核落料力=KLt （3.2） 式中： K系数，K=1.3； L冲裁周边长度（mm）； t冲裁件的厚度（mm）；材料的抗剪强度（MPa）。=KLt=1.3307.93250.5=65.044(kN）卸料力由2得卸料力的计算公式F卸料=K卸料F落料 （3.3）式中： K卸料卸料力系数F卸料=K卸料F落料 =0.03465.044=2.21（kN）顶件力由2中顶件力的计算公式F顶件=K顶件F落料 （3.5）式中： K顶件顶件力系数F顶件=K顶件F落料 =0.0665.044=3.9（kN）拉深力式中，拉深件的直径； 材料厚度；材料的强度极限； 拉深力；修正因数；总冲压力F卸料+ F顶件+F拉深=65.044+2.21+3.9+14.7=85.854KN.所以选择压力机必须要大于总冲压力2.5.2 冲裁模刃口形式由于选用复合模具冲裁的方式，采用台阶式的。结论：采用台阶式刃口形式。注：冲压模具设计指导书37页表2-1。2.5.3 压力中心的计算如对毛坯进行加工必须要用到压力机。而压力机位置的确定必须先确定压力中心。其出公式如下： （2-5a） （2-5b） 压力中心即在中心2.6 模具刃口尺寸及公差确定注：单位为mm。落料时，有冲件精度为IT14，查得；由表得，、，凹模刃口： 凸模刃口：查表得，、，校核间隙：，说明所取凸、凹模公差不能满足但相差不大，此时可调整如下：2.7 凹模的设计2.7.1 凹模刃口结构根据冲裁模刃口形式的分析，采用台阶式刃口结构。2.7.2 凹模厚度计算根据凹模刃口的最大尺寸，查表得，那么厚度：,H1=25mm注：冲压模具设计指导书38页，冲压模具标准件选用与设计指南103页。2.10 凸模的设计2.10.1 凸模类型根据该零件外形内孔分析，模具的凸模为圆凸模和方形凸模。2.10.2 凸模长度计算和凸凹模长度计算由于采用复合模具刚性卸料，那么注：冲压模具及设备136页。2.10.3 凸模结构形式和凸凹模的结构形式凸模结构选择：由于矩形凸模尺寸相对稍大，为方便加工，选用 注：冲压模具标准件选用与设计指南87页表4-1。2.11 定位元件的设计导料销用以导料，数量为2个。具体设计如下图所示，2.12 模具闭合高度的计算根据以上设计，知上模座、下模座、凹模H=22、凸模H=36mm,，那么模具闭合高度注：冲压模具设计指导书31页。2.13 弹性卸料元件的设计2.13.1 弹性元件的设计弹性元件的选择模具工作平稳，模具尺寸中等，从经济方面考虑，选用常用的橡胶作为弹性元件即可。弹性元件高度计算自由高度：，根据其高度范围，查标准，得H=35安装高度： Ha=0.9H0=0.9x35=31.5弹性元件其他尺寸。注：冲压模具标准件选用与设计指南158-160页，冲压模具设计指导书233页表9-36。2.13.2 卸料螺钉的设计螺钉类型：由于卸料螺钉无特殊要求，故采用一般的圆柱头卸料螺钉。结构设计：由橡胶的内径d=8.5,查表得，卸料螺钉。查表得，其螺纹公称直径为，其长度查标准取h=50。结论：卸料螺钉的尺寸为。卸料螺钉的定位设计：注：冲压模具标准件选用与设计指南128-129页表5-5、133页。2.14 导向元件的设计与选择由于该模具为冲裁模，故选用适用于冲裁模滑动导向模座的A型导柱导套。注：冲压模具标准件选用与设计指南66页。2.14.1 导柱的设计根据模具闭合高度，查表得，导柱尺寸 注：冲压模具设计指导书245页表9-46、50页表2-27。2.14.2 导套的设计根据模具闭合高度，查表得，导套尺寸注：冲压模具设计指导书245页表9-46、51页表2-28。2.15 紧固件的设计与选择2.15.1 紧固螺钉的设计与选择螺钉类型：在冲裁模中，为使螺钉头部外露，模具外形美观，一般采用内六角螺钉。螺钉的尺寸计算：根据凹模厚度，查表得，所用螺钉都为。上模座、,凹模板 ，垫板，固定板之间的螺钉：四块板厚度查表得，螺钉尺寸，数量为4个。下模座、垫板，固定板之间的螺钉： 查表得，螺钉尺寸，数量为4个。注：冲压模具及设备160-161页，冲压模具标准件选用与设计指南124页表5-2。2.15.2 销钉的设计与选择销钉的类型：该模具对销钉无特殊要求，故采用常用的圆柱销。销钉的尺寸计算：根据紧固件设计参考原则，查表得，所用销钉公称直径都为。 凹模板 ，垫板，固定板之间的销钉： 查表得，销钉尺寸，数量为2个。、垫板，固定板之间的螺钉： 查表得，销钉尺寸，数量为2个。注：冲压模具标准件选用与设计指南134页表5-11。结果与建议通过这次设计，我收获很多，感悟也很多。这是对我几年所学知识的一次综合的运用和检验。首先是巩固并加深了我对模具知识的了解，进一步巩固了我对AUTOCAD的运用能力。在整个过程中，由于平时不注意知识的积累，又缺少实践经验，导致我遇到许多难以解决的困难，但很庆幸我们遇到好的指导老师，带领我们去工厂见到了模具的实物，让我们和模具有了零距离的接触，更细心的指导我们完成了整个巨大设计过程。总之，这次的设计让我收获很大，我很高兴，也很荣幸有这次的经历。在此也对我们的导师和老师表示由衷的感谢，没有指导老师的指导，我们的设计不可能顺利的完成。导师严谨
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