【冲压模具设计】钢制保温杯盖落料拉伸复合模具设计【全套CAD图纸+毕业论文说明书+开题报告等】【优秀毕业设计论文】
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【冲压模具设计】钢制保温杯盖落料拉伸复合模具设计【全套CAD图纸+毕业论文说明书+开题报告等】【优秀毕业设计论文】,冲压,模具设计,钢制,保温杯,盖落料,拉伸,复合,全套,cad,图纸,毕业论文,说明书,仿单,开题,报告,讲演,呈文,优秀,优良,毕业设计,论文
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分 类 号 密 级 宁宁波大红鹰学院 毕业设计 (论文 ) 毕业设计（论文）题目 钢制保温杯盖落料拉伸复合模具设计及零件加工工艺 所在学院 机械与电气工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 09 机自 1 班 姓 名 丁亮 学 号 091280103 指导老师 武晓云 年 月 日 诚 信 承 诺 我谨在此承诺：本人所写的毕业 设计（ 论文 ） 钢制保温杯盖落料拉伸复合模具设计及零件加工 工艺 均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： 年 月 日 I 摘 要 本 次 毕业 设计 是“保温杯盖”， 保温杯盖是保温杯的重要组成部分，本文按照零件工艺设计的基本流程，经过对比论证，选择了实用正确的工艺路线。首先，对零件的结构进行分析，其次从零件工艺分析到工艺流程的确定以及 切削用量 的确定 ，每步都给出了详细的说明 。还设计了 模具主要的零件及结构选择 ，包括 模具材料选择 ， 模架的选择 ， 凸模、凹模及凸模固定板的确定 ， 其他零部件的确定 以及 拉伸模的安装 ，对工作原理以及使用方法也给出了详细的解释。最后，通过专业软件，绘制出零件的 二维和 三维图，并给出装配过程。整个设计完成了 对 钢制保温杯盖落料拉伸复合 的 模具设计 ，以及零件加工工艺。 关键词： 保温杯 ， 拉伸，模具 ，零件加工 he is id is an of to of a a of by to of a of of as as of of to of of is a of is as as of id 录 摘 要 (三号黑体，居中 ) . I . 录 . 1 章 钢制保温杯盖的工艺分析 . 1 件的初步选择 . 1 伸 变形特点及分析 . 2 制保温杯盖 拉伸 特点 . 2 伸 过程中毛坯各部分的料厚变化 . 2 伸 件的修边余量 . 3 坯尺寸计算 . 3 坯尺寸计算理论依据 . 3 制保温杯盖毛坯尺寸计算 . 4 定是否用压边圈 . 6 定 拉伸 系数 . 7 伸 系数的定义 . 7 伸 次数的确定及工序尺寸计算 . 8 断能否一次拉出 . 8 算 拉伸 次数 . 8 凸缘钢制保温杯盖工 序尺寸确定 . 9 章小结 . 11 第 2 章 拉伸 模具总体设计 . 12 伸 模的结构选择 . 12 伸 模具分类 . 12 压边装置的首次 拉伸 模 . 12 压边装置的首次 拉伸 模 . 13 后各次 拉伸 模 . 13 边装置的选择 . 14 压边装置的类型 . 14 制保温杯盖压边装置的选择 . 16 伸 模工作部分结构参数的确定 . 16 、凹模结构及形式 . 17 、凹模结构及形式选择 . 17 伸 凸、凹模的圆角半径及间隙 . 18 伸 凸、凹模的尺寸及公差 . 22 边力、压边圈尺寸及 拉伸 力计算 . 24 制保温杯盖压边力计算。 . 24 钢制保温杯盖压边圈尺寸计算 . 26 伸 力计算 . 27 料力计算 . 28 排样方式的确定及计算 . 28 料利用率 . 29 样方式确定 . 29 样计算 . 30 力机的选择 . 30 力机选择 . 30 章小结 . 31 第 3 章 模具主要的零件及结构选择 . 32 具材料选择 . 32 架的选择 . 32 模、凹模及凸模固定板的确定 . 33 模尺寸确定 . 33 模尺寸确定 . 33 模固定板 . 33 、凹模强度校核 . 33 他零部件的确定 . 34 固定挡料销选择 . 34 V 料部件设计 . 34 性装置的设计 . 34 具闭合高度的确定 . 35 制保温杯盖模具的安装与调试 . 35 伸 模的安装要求 . 35 伸 模的安装 . 36 深钢制保温杯盖模具的调试 . 37 进料阻力的调整 . 37 拉伸 深度及间隙调整 . 37 调整方法 . 37 章小结 . 38 第 4 章 技术经济分析 . 39 结论 . 40 参考文献 . 41 致 谢 . 42 附录 A . 43 附录 B 公式、图表 . 44 附录 C：书脊 . 47 附录 D 1/f 频谱图 . 48 附录 E 一维 1/f 波动数据的生成 . 49 第 1 章 钢制保温杯盖的工艺分析 1 第 1 章 钢制保温杯盖的工艺分析 件的初步选择 本次设计 拉伸 零件属于钢制保温杯盖形零件，需要多次 拉伸 ，材料的机械性能对 拉伸 系数的影响是很基本的，材料的性能好（即 、 大），且屈强比小（即），则于 拉伸 件，一般选用含碳量很低的 05、 08、 10号 拉伸 钢板或性好的铝、铜等有色金属，所以本零件材料选取为 08钢，厚度为 2为 拉伸 材料。零件为钢制保温杯盖，初步认定选用简单 拉伸 模对其进行加工。 拉伸 零件图如图 1 图 1件图 此工件只有 拉伸 一个工序 并且工件为无凸缘钢制保温杯盖 ,要求内形尺寸 ,拉伸 时厚度不变 ,因此工件能满足落料 拉伸 要求。工件的底部内圆角半径 r=4mmt,满足再次 拉伸 圆角半径要求 0 ,也满足 拉伸 工序对工件的公差等级要求。 2 伸 变形特点及分析 拉伸 是利用 拉伸 模将一定形状的平板或毛坯制成各种形状的开口空心零件的冲压工序。 拉伸 又叫做拉延 、压延。用 拉伸 工艺可以制成桶形、矩形、锥形、阶梯形、球面形和其他不规则形状的薄壁零件。用 拉伸 工艺制造薄壁空心件，生产效率高，零件的精度、强度和刚度也高，并且材料消耗少。因此，电子、电器、仪表、汽车、飞机、兵器以及日用等工业生产中， 拉伸 工艺占有相当重要的地位。 拉伸 工艺可以分为不变薄 拉伸 和变薄 拉伸 两种。后者在 拉伸 后零件的壁部厚度与毛坯厚度相比，明显地变薄，零件的特点是底部厚，壁部薄（如弹壳、高压锅）。 制保温杯盖 拉伸 特点 拉伸 时材料各部分厚度都发生变化 ,而且变化是不均匀的 . 凸缘外边缘材料厚度变化 最大 ,拉伸 件成形后 ,拉伸 件的坯口材料最厚 ,往里逐渐减薄 ,而材料底部由于磨擦作用(拉伸 凸模与底部材料间 )阻止材料的伸长变形而使底部材料变薄较小 ,而底部圆角部分材料 拉伸 中始终受凸模圆角的顶力及弯曲作用 ,在整个 拉伸 中一直受到拉应力作用 ,造成此处变薄最大。 拉伸 过程中 ,钢制保温杯盖 侧壁起到传递凸模拉力给凸缘的作用 ,当传力区的径向拉应力超出材料极限 ,便出现拉破现象 。 钢制保温杯盖是最典型的 拉伸 件，对其 拉伸 过程进行分析可知凸缘变形区的“起皱”和钢制保温杯盖壁传力区的“拉裂”是 拉伸 工艺能否顺利进行的主要缺陷。为此，必须了 解起皱和拉裂的原因，在 拉伸 工艺和 拉伸 模具设计等方面采取适当的措施，保证 拉伸工艺的顺利进行，提高 拉伸 件质量。 伸 过程中毛坯各部分的料厚变化 钢制保温杯盖 拉伸 时压边圈先把中板毛坯压紧，凸模下行，强迫位于压边圈下的材料（凸缘部分）产生塑性变形而流入凸凹模间隙形成 钢制保温杯盖 侧壁。原间格相等的同心圆成了长度相等，间距增大的圆周线，越接近 钢制保温杯盖 口，间距增大。凸缘材料发生径向伸长变形和切向压缩变形。 拉伸 材料的变形主要发生在凸缘部分， 拉伸 变形的过程实质上是凸缘处的材料在径向拉应力和切向压应力的作用下 产生塑性变形，凸缘不断收缩而转化为 钢制保温杯盖 壁的过程，这种变形程度在凸缘的最外缘为最大 。 拉伸 中厚度变薄主要集中于底部圆角部第 1 章 钢制保温杯盖的工艺分析 3 分及 钢制保温杯盖 侧壁部分 ,我们把这一变薄最严重的部位称作危险断面 。 伸 件的修边余量 拉伸 时，由于工件尺寸的不对称，材料性能的方向性，模具间隙的不均匀以及压边力及润滑条件的不一致，都可能使 拉伸 的顶端或外缘不平齐、不规则，这就需要进行修边。因此，在计算毛坯尺寸时，应将修边余量 修边余量的数值与 拉伸 的几 何形状、制件的相对高度、凸缘的相对直径等因素有关。各类在制件的修边余量 4（表 5定 表 5钢制保温杯盖 拉伸 的修边余量 h 零件高度 h/ 修边余量 h/ 零件高度 h/ 修边余量 h/0 50 1 4 100 200 3 10 50 100 2 6 200 300 5 12 故选择 h=5 坯尺寸计算 坯尺寸计算理论依据 拉伸 件坯料形状和尺寸是以冲件形状和尺寸为基础，按体积不变原则和相似原则确定。体积不变原则，即对于不变薄 拉伸 ，假设变形前后料厚不变， 拉伸 前坯料表面积与 拉伸 后冲件表面积近似相等，得到坯料尺寸；相似原则， 即利用 拉伸 前坯料的形状与冲件断面形状相似，得到坯料形状。当冲件的断面是圆形、正方形、长方形或椭圆形时，其坯料形状应与冲件断面形状相似，但坯料的周边必须是光滑的曲线。对于形状复杂的拉伸 件，利用相似原则仅能初步确定坯料形状，必须通过多次试压，反复修改，才能最终确定出坯料形状，因此 拉伸 件的模具设计一般是先设计 拉伸 模，坯料形状尺寸确定后再设计冲裁模。 由于金属板料具有版平面方向性和模具几何形状等因素影响，会造成 拉伸 件口部不整齐，因此在多数情况下采取加大工序件高度或凸缘宽度的办法， 拉伸 后再经过切边工序以保证零件质量， 当零件的相对高度 H/d 很小，并且高度尺寸要求不高时，也可以不用切边工序。 4 制保温杯盖毛坯尺寸计算 钢制保温杯盖采用圆形毛坯，其直径按面积相等的原则计算（不考虑板料的厚度变化），计算毛坯尺寸时，先将零件划分为若干便于计算的简单集合体，分别求出其面积后相加，最后求出零件总面积 A 。 各主要尺寸参数如下： 外径 d: 80 h: 100部外圆角 R： 5部内圆角 r： 4工件相对高度： h/d =100/80 计算工件的相对高度 很大，并且高度尺寸要求高，故必须使用切边工序。 工件相对厚度： t/d=(2/80) 100=件相对圆角半径： r/d=4/80= h=5算前我们先将钢制保温杯盖分解如图 2示第 1 部分、第 2 部分、第 3 部分，每部分面积计算公式： )(1 = （ 2 += 4)2(22（ 2 23 )2(4 = （ 2 第 1 章 钢制保温杯盖的工艺分析 5 图 2毛坯尺寸计算如下： 第 1部分表面积根据公式（ 2算则： )(1 = 代入数值得 )(1 = =0（ 100 =24115.2( 第 2部分表面积根据公式（ 2算则： += 4)2(22代入数值得 = 44)4280(+= 第 3部分表面积根据公式（ 2算则： 23 )2(4 = 代入数值得 = 2)4280(= 6 据等面积原则，毛坯的面积：32124 +=毛坯（ 2 所以的毛坯直径： 22 8)2(2)(4)2( += = 22 + = 22 + = 03 2 0 0 06 4 0 0 + = 03 2 0 0 06 4 0 0 + = =194（ 定是否用压边圈 通过对钢制保温杯盖 拉伸 变形过程的分析得知，我们可以得出起皱和拉裂是 拉伸 过程中的主要缺陷。 起皱从 拉伸 过程分析得知：凸缘部分是 拉伸 过程中的主要变形区。当切向压应力较大而板料又较薄时，凸缘部分材料便会失稳，在凸缘的整个周围产生波浪形连续弯曲现象。而导致是否起皱有两方面原因。 1)切向压应力的大小，越大越容易失稳起皱。 2)凸缘区板料本身的抵抗失稳的能力，凸缘宽度越大，厚度越薄，材料弹性模量和硬化模量越小，抵抗失稳能力越小。在 拉伸 过程中，抵抗失稳能力是随着 拉伸 的进行而增加的，凸 缘宽度变小，即凸缘变形区的相对厚度在增大。这说明 拉伸 过程中失稳起皱的因素在增加，而抗失稳起皱的能力也在增加，这两方面的因素共同起作用。 拉裂从 拉伸 过程分析得知：钢制保温杯盖壁部分在 拉伸 过程中受单向拉应力，发生少量的纵向伸长和厚度变薄。钢制保温杯盖壁所受的拉应力除了与径向拉应力有关外，还与由于压料力引起的摩擦引起的摩擦阻力、坯料在凹模圆角表面滑动所产生的摩擦阻力和弯曲变形所形成的阻力有关。钢制保温杯盖 拉伸 时产生破裂的原因，可能是由于凸缘起皱，坯料不能通过凸、凹模间隙，使径向拉应力升高；也可能是由于压边力过大，使拉应力升高；或者是变形程度太大。 综合两个缺陷我们可以得知：在 拉伸 过程中拉裂会成为 拉伸 时的主要破坏形式，而第 1 章 钢制保温杯盖的工艺分析 7 起皱可以通过使用压边圈来加以解决。 采用或不采用压边圈的条件可查参考文献 4（表 5定。 表 5拉伸 方法 首次 拉伸 第 伸 100)/( 100)/(1 用压边圈 ： 伸 系数。 由表 5容可知（ t/D） 100=（ 2/194） 100=100 100 200 200 通气孔直径 d 5 8 ：当凸模较大时，通气孔按一定的圆周直径均布 4 7个成一组。 图 3装结构 拉伸 凸模通气孔 根据凸模直径大小，取通气孔直径为 伸 凸、凹模的圆角半径及间隙 1、凸、凹模圆角半径 凸、凹模圆角半径的大小对 拉伸 影响很大，尤其是凹模圆角半径凹r。若凹板料被拉入凹模时阻力就大，结果将引起总的 拉伸 增大，零件容易产生划痕、变薄甚至拉裂，模具寿命也低；若凹压边圈的 下板料受压的面积减小，尤其在 拉伸 后期，会使毛坯外边缘过早地脱离压边圈的作用呈自由状态而起皱。 在不产生起皱的前提下，凹 凸模圆角半径凸伸 工作的影响不像凹模圆角半径那样显著。如果凸毛坯在角部受到过大的弯曲变形，结果降低了毛坯危险断面的强度，使毛坯在危险断面被拉第 2 章 拉伸模具整体设计 19 裂或引起危险断面严重变薄，影响零件的质量；如果凸，在 拉伸 初始阶段，凸模下毛坯悬空的面积增大，与模具表面接触的面积减小，也容易使这部分毛坯起皱。 1）凸、凹模圆角半径计算 凹模首次 拉伸 ： ）（凹 2)80194( =0 =15 =12(式中 D 毛坯或上道工序的 拉伸 直径 ( d 本道工序的 拉伸 直径 ( t 材料厚度 ( 首次 拉伸 的凹3表 5 表 5伸 凹模的圆角半径 拉伸 形式 毛坯相对厚度（ t/D） 100 10 50 50 200 200 500 dpdpdpdp - - ： 由于工件要求内形尺寸，故凸、凹模工作尺寸及公差分别按式（ 3式（ 3算。查参考文献 3表 5p=d=最后一次 拉伸 时凸模尺寸： 0m .0 ）（凸 = = (最后一次 拉伸 时凹模尺寸： 0m （凹 = = (以后各次 拉伸 时，对于中间半成品的尺寸不需要严格要求，模具尺寸等于半成品尺寸即可。 24 边力、压边圈尺寸及 拉伸 力计算 制保温杯盖压边力计算 。 压边装置的压边力大小必须适当。 由于我们不知道该钢制保温杯盖压边力大小所以我们需要将给定零件的直径1d 、 、 计算后得到的半成品的零件的直径 1d 、 、 行比较，取其中较大的作为该钢制保温杯盖的压边力。 钢制保温杯盖首次 拉伸 时压边力： 212 )2(4 凹（ 3 钢制保温杯盖以后各次 拉伸 时压边力： )(4 22 1（ 3 式中 q 单位压边力（ ,其值件表 1 D 平板毛坯直径（ 1d 、 、 第 1、 、 伸 后工件直径（ 凹r 拉伸 凹模圆角半径（ 钢制保温杯盖首次 拉伸 时压边力依据公式（ 3入数值计算： 212 )2(4 凹 = 22111(2 = 2 2 53 7 6 3 = = =38094(N) 钢制保温杯盖以后各次 拉伸 时压边力依据公式（ 3入数值计算： 钢制保温杯盖第二次 拉伸 时压边力： )(4 22 1 第 2 章 拉伸模具整体设计 25 = 0 51 1 1(2 = =2543(N) 钢制保温杯盖第三次 拉伸 时压边力： )(4 22 1 = 089(2 = =2985(N) 钢制保温杯盖半成品首次 拉伸 时压边力依据公式（ 3入数值计算： 212 )2(4 凹= 22111(1964 22 = 2 2 53 7 6 3 = =19411 38094(N) 钢制保温杯盖以后各次 拉伸 时压边力依据公式（ 3入数值计算： 钢制 保温杯盖第二次 拉伸 时压边力： )(4 22 1 = 91 1 1(2 =4400 8635(N) 钢制保温杯盖第三次 拉伸 时压边力： )(4 22 1 26 = 089(2 =1521 2985(N) 经比较我们选用半成品各次 拉伸 时所计算出的压边力。 钢制保温杯盖压边圈尺寸计 算 首次 拉伸 时，压边圈外径压 压D=（
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