【冲压模具设计】汽车轴盖冲压模设计【11张CAD图纸】
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【冲压模具设计】汽车轴盖冲压模设计【11张CAD图纸】,冲压,模具设计,汽车,设计,11,十一,cad,图纸
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河南理工大学 万方科技学院 本科毕业设计（论文）中期检查表 指导教师： 刘传绍 职称： 教授 所在院（系）： 机械与动力工程系 教研室（研究室）： 机械教研室 题 目 汽车轴盖冲压模设计 学生姓名 曹国靖 专业班级 07 机制 2 班 学号 0720210013 一、选题质量： 1、本题目符合机械设计及制造专业培养目标，能充分锻炼和培养生产实际中分析问 题的能力与动手操作能力，能 充分培养学生的能力和各方面专业素质的提高。 2、本题目难易适中，适合学生独立完成题目，符合本科毕业设计要求。 3、本题目工作量适中，能在规定时间内完成。 4、本题目与生产、经济等方面联系比较紧密，冲压模广泛应用于生产各种零件方面， 尤其是汽车轴盖等这种构造简单需要批量上产的零件，汽车轴盖冲压模即节省时间又 保证了精度，操作也比较简单。 二、开题报告完成情况： 通过查阅有关冲压模具的相关资料与文献，基本了解冲压模具的设计要求，经过 整理提出了该毕业设计的题目，经过指导老师的耐心指导，做出了完整的开题报告， 并且通过了指导老师的审批。 三、阶段性成果： 1、收集了大量关于冲压模具的有关资料，完成了外文资料翻译，撰写了开题报告。 2、收集了汽车轴盖的模型，确定了要做的汽车轴盖，并完成了系统方案的设计及 方案论证。 3、确定了工艺方案，及主要工艺参数的计算。 4、根据主要参数绘制出 主要零件的图纸 ，并一步一步趋于完善。 2 四、存在主要问题： 个人对模具设计的了解深度有限，存在的主要问题是整个结构设计过程中，经常 遇到一些不起眼的问题，需同学和老师的指导，在整个结构设计中还不完善，需进 一步的修改和完善。 五、指导教师对学生在毕业实习中，劳动、学习纪律及毕业设计（论文）进展等方面的评语 指导教师： （签名） 年 月 日 1 附录 ： 外文资料与中文 文翻译 外文资料： in By of of of in a of a of is of is a of 980s, of a be to of to in is To of to of to an to at 2 1. P is of AD to is to up of AD in D is a of to or of 2. to to to , of is an to (1) of as of of (2) Is a is (3) to (4) (5) 3 of he to to P(he of o he of he of to s is 00 ms of he of he of P to . P P (be 979. in of u 980, 4 it to 984 u on to on a 987. 1988, D to 0%40% in In of 994 to to In in of he is a of D of of a by to a in an a of of in a of to of of to so of a 0.1 to In of to to 5 he OM to be by as in . of OM of is ), is of ), 6 3.3 is DM is it is by by to to an to to of DM is a to in so 3.4 he of TM is is a O2 by on on to of of is by up a of to to go to As 7 of LS is or to is of is is of to 5 on s to to P, of RP is to 994 be in as 4. of P in ut AD to to of to to In a of D OM 4.2 he is 8 is a of is 00,000 of t be a of to of to of SP of to be to to is or of to go in to of ui to of to to on of of to to of by on as is to to is be in a is 1/10 of he as LS to a 9 in of or to on in to of of 50000 5 on P is a It be of be to be a to 中文翻译 ： 快速原型技术及在模具制造中的应用 摘要 ：论述了快速原型技术的工艺原理、加工特点、形成与发展概况以及在模具制造中的应用，指出该项技术可构成一种应用范围十分广泛、新颖的加工体系，市场前景广阔。 关键词 ：快速原型技术 模具制造 产品开发 快速原型技术是一种涉及多学科的新型综合制造技术。 80 年代后，随着计 10 算机辅助设计的应用，产品造型和设计能力得到极大提高，然而在产品设计完成后，批量生产前，必须制出样品以表达设计构想，快速获取产品设计的反馈信息，并对产品设计的可行性作出评估、论证。在市场竞争日趋激烈的今天 ，时间就是效益。为了提高产品市场竞争力，从产品开发到批量投产的整个过程都迫切要求降低成本和提高速度。快速原型技术的出现，为这一问题的解决提供了有效途径，倍受国内外重视。 1 快速原型技术的基本原理 快速原型技术是用离散分层的原理制作产品原型的总称，其原理为：产品三维 型分层离散按离散后的平面几何信息逐层加工堆积原材料生成实体模型。 该技术集计算机技术、激光加工技术、新型材料技术于一体，依靠 件，在计算机中建立三维实体模型，并将其切分成一系列平面几何信息，以此控制激光束的扫描方向和速度， 采用粘结、熔结、聚合或化学反应等手段逐层有选择地加工原材料，从而快速堆积制作出产品实体模型。 2 快速原型技术的加工特点 快速原型技术突破了“毛坯切削加工成品”的传统的零件加工模式，开创了不用刀具制作零件的先河，是一种前所未有的薄层迭加的加工方法。与传统的切削加工方法相比，快速原型加工具有以下优点： (1)可迅速制造出自由曲面和更为复杂形态的零件，如零件中的凹槽、凸肩和空心部分等，大大降低了新产品的开发成本和开发周期。 (2)属非接触加工，不需要机床切削加工所必需的刀具和夹具，无刀具磨损和切削力 影响。 (3)无振动、噪声和切削废料。 (4)可实现夜间完全自动化生产。 (5)加工效率高，能快速制作出产品实体模型及模具。 下表为快速原型技术与传统切削方法的比较。 11 快速原型技术与传统切削方法比较表 3 快速原型技术的发展 快速原型技术概念即 念的提出可追朔到 1979 年，日本东京大学生产技术研究所的中川威雄教授发明了叠层模型造型法， 1980 年小玉秀男又提出了光造型法，该设 想提出后，由丸谷洋二于 1984年继续研究，并于 1987 年进行产品试制。 1988 年，美国 3D 司率先推出快速原型实用装置 激光立体造型即 并以年销售增长率为 30% 40%的增幅在世界市场出售。近年来，随着扫描振镜性能的提高，以及材料科学和计算机技术的发展，快速原型技术已日趋成熟，并于 1994 年正式进入推广普及阶段。 按照所用材料的形态与种类不同，快速原型技术目前有以下四种类型。 用激光固化树脂材料的光造型法 光造 型装 置一直以美国 3D 司的 产品独占鳌头，并形成垄断市场。其工作原理如图 1 所示。由激光器发出的紫外光，经光学系统汇集成一支细光束，该光束在计算机控制下，有选择的扫描液激光器扫描镜升降装置容器光敏树脂体光敏树脂表面，利用光敏树脂遇紫外光凝固的机理，一层一层固化光敏树脂，每固化一层后，工作台下降一精确距离，并按新一层表面几何信息使激光扫描器对液面进行扫描，使新一层树脂固化并紧紧粘在前一层已固化的树脂上，如此反复，直至制作生成一零件实体模型。激光立体造型制造精 12 度目前可达 要用作为产 品提供样品和实验模型。此外，日本帝人制机开发的 直接制作注射成型模具和真空注塑模具 图 1 立体光造型技术原理图 张叠层造型法 纸张叠层造型法目前以 司开发的 置应用最广。该装置采用专用滚筒纸，由加热辊筒使纸张加热联接，然后用激光将纸切断，待加热辊筒自动离开后，再由激光将纸张裁切成层面要求形状，如图 2 所示。 图 2 纸张叠层造型原 理图 制作一些光造型法难以制作的大型零件和厚壁样件，且制作成本低廉（约为光造型法的 1/2）、速度高（约为木模制作时间的 1/5 以下），并可简便地分析设计构思和功能。 融造型法 熔融造型法以美国 司开发的产品 用最为广泛。工作时，直接由计算机控制喷头挤出热塑材料并按 13 照层面几何信息逐层由下而上制作出实体模型。 术的最大特点是速度快（一般模型仅需几小时即可成型）、无污染，在原型开发和精铸蜡模等方面得到广泛应用 。 可塑造型法 热可塑造型法以 司开发的选择性激光烧结即 用较多。该方法是用 光熔融烧结树脂粉末的方式制作样件。工作时，由 光器发出的光束在计算机控制下，根据几何形体各层横截面的几何信息对材料粉末进行扫描，激光扫描处粉末熔化并凝固在一起。然后，铺上一层新粉末，再用激光扫描烧结，如此反复，直至制成所需样件。如图 3所示。 图 3 选择性激光烧结原理图 术造型速度快（一般制品，仅需 1 天 2 天即可完成）、造型精度高 （每层粉末最小厚度约 光动态精度可达 具有自动激光补偿功能）、原型强度高（聚碳酸脂其弯曲强度可达 龙可达 55因此，可用原型进行功能试验和装配模拟，以获取最佳曲面和观察配合状况。 在快速原型技术的开发应用方面，美国和日本走在前列。近年来，我国快速原型技术的发展已十分迅速。华中理工大学在 1994 年开发研制成功两种快速成型系统样机 前已进入商品市场，广泛应用于汽车、玩具、航空航天、造船、军工等行业。 4 快速原型技术在模具制造中的应用 速制模铸造 14 将需铸零件的 型转换为快速模壳制造，按模壳每层截面的几何形状生成陶瓷模壳然后按快速熔模铸造方法即可快速制造金属零件。此外，可将快速原型技术制作生成的样件作为铸造模具的原模，实现零件的快速铸造，其过程为：零件 维设计计算流体动力学分析（ 型制造熔模铸造金属零件。 速模具制造 传统的模具制造方法周期长、成本高，一套简单的塑料注塑模具其价值也在 10 万元以上。设计上的任何失误反映到模具上都会造成不可挽回的损失。快速原型技术可精确制作模具的型心和型腔 ，也可直接用于注射过程制作塑料样件，以便发现和纠正出现的错误。 美国爱达荷国家工程与环境试验中心采用快速凝固工艺即 术实现了注塑模具的快速经济制造。该方法采用快速原型技术制作的样件作为母体样板，通过喷涂到母体样板的金属或合金熔滴的沉积制造模具。其工艺过程为：熔融的工具钢或其它合金被压入喷嘴，雾状熔滴，喷向并沉积到母体样板上，复制出母样的表面结构形状，借助脱模剂使沉积形成的钢制模具与母样分离，即可制出所需模具。 母样使用的材料取决于喷涂其上的合金材料 。对于喷涂工具钢来说，可选用陶瓷材料，类似材料还有铝氧粉和氧化锆可供选择。该方法制作精度高（喷涂工具钢时最小表面涂层可达 造精度可达 时间短（普通模具一周之内即可成型）、造价低（一般为传统模具制造费用的 1/2 1/10）。 速铸造模具 以聚碳酸脂为材料，用 在母体表面制出陶瓷壳型，焙烧后用铝或工具钢在壳内进行铸造，即得到模具的型心和型腔。该方法制作周期不超过 4周，制造的模具可生产 250000个塑料制品。 5 结论 综上所 述， 以预见，随着 场竞争日趋激烈、快速造型技术本身和快速模 15 具制造成套技术的完善，快速成形技术将发展为一种能被企业普遍采用的技术手段，并将给企业带来巨大的经济效益，这应引起各方面的高度重视。 河南理工大学万方科技学院本科毕业设计（论文）开题报告 题目名称 汽车轴盖冲压模设计 学生姓名 专业班级 机制 2007学号 一、 选题的目的和意义 近年来各国政府都从资金、技术方面大力发展汽车工业，使其发展速度明显比其它工业要快的多，因此汽车工业迅速成为一个国家工业发展水平的标志。汽车轴盖就需要冲压来完成，而冲压技术需要应用到很多加工制造过程中。冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在 常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。 冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。 与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术 方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。 (1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。 （ 2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量 ,而模具的寿命一般较长 ,所以冲压的质量稳定 ,互换性好 ,具有“一模一样”的特征。 （ 3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到 汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。 （ 4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。 但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。 二、 国内外研究综述 1、国内方面： 模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国 家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。中国经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。近 10 年来，中国模具工业一直以每年 15%左右的增长速度快速发展。但与发达国家相比，中国模具工业无论在技术上，还是在管理上，都存在较大差距。特别在大型、精密、复杂、长寿命模具技术上，差距尤为明显。中国每年需要大量进口此类模具，在模具产品结构上，中低档模具相对过剩，市场竞争加剧价格偏低，降低了许多模具企业的效益。而中高档模具能力不足 ， 模具的开发 能力较弱，技术人才严重不足，科研开发和技术攻关投入少 等一系列问题，严重制约了中国模具行业的发展 。 2、国外方面： 我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达 60%左右，而国外模具超过 70%属商品模具。专业模具厂大多是 “ 大而全 ” 、 “ 小而全 ” 的组织形式，而国外大多是 “ 小而专 ” 、 “ 小而精 ” 。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足 30%，而国外在 50%以上。 2004年，模具进出口之比为 1，进出口相抵后的净进口额达 世界模具净进口量最大的国家。 三、毕业设计（论文）所用的方法 采用相似设计和类比设计，对设计的方案进行对比，选择，论证和图纸说明；对设计的设备做出运动计算、动力计算； 四、 毕业设计（论文）进度安排（按周说明） 1第 1 确定毕业设计题目 2. 第 5 调研阶段 从网上和图书馆查阅相关资料 3. 第 8周 完成开题报告交指导教师检查 4. 第 9 开始编写毕业论文并完成初稿交指导老师审查 5. 第 15周 确定毕业论文终稿。 四、主要参考文献与资料获得情况 郑家贤 . 冲压工艺与模具设计实用技术 械工业出版社， 2005. 冲模设计手册编写组 械工业出版社， 2001. 刘心治 庆大学出版社， 1995. 卢险峰 械工业出版社， 1997. 5中国机械工程学会锻压学会 械工业出版社， 2002. 6钟毓斌 械工业出版社， 2002. 7彭建声 机械工业出版社， 2004. 五、指导教师审批意见 指导教师： （签名） 年 月 日 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 I 摘 要 随着中国工业不断地发展，模具行业也显得越来越重要。本文 针对端盖 的冲裁工艺性和拉深工艺性，分析比较了成形过程的三种不同冲压工艺（单工序、复合工序和连续工序），确定用一幅复合模完成落料、拉深和 冲孔 的工序过程。 介绍了 端盖 冷冲压成形过程，经过对 端盖 的批量生产、零件质量、零件结构以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能为前提，将其确定为冲压件，用冲压方法完成零件的加工， 且 简要分析了坯料形状、尺寸，排样、裁板方案，拉深次数，冲压工序性质、数目和顺序的确定。 进行了工艺力、压力中心、模具工作部分尺寸及公差的 计算，并设计出模具。还具体分析了模具的主要零部件（如凸凹模、卸料装置、拉深凸模、垫板、凸模固定板 等）的设计与制造，冲压设备的选用， 凸凹模间隙调整和编制一个重要零件的加工工艺过程。 列出了模具所需零件的详细清单，并给出了合理的装配图。 通过充分利用现代模具制造技术对传统机械零件进行结构改进、优化设计、优化工艺方法能大幅度提高生产效率，这种方法对类似产品具有一定的借鉴作用。 关键词 ： 端盖；模具设计；复合模；拉深冲孔 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 s to is on of of of of a On of of of of in to of to a of in of of of as of a a of a By to of 理工大学万方科技学院本科毕业论文 i 目 录 1 分析零件的工艺 性 1 2 工艺方 案 的拟定 3 计算毛坯尺寸 3 确定是否要压边圈 4 计算拉深次数 5 确定工艺方案 6 3 主要工艺参数的计算 8 确定排样、裁板方案 8 计算工艺力、初选设备 10 计算工艺力 10 拉深功的计算 14 初选压力机 15 计算压力中心 16 算凸、凹模刃口尺寸及公差 16 4 模具的结构设计 20 模具结构形式的选择 20 模架的选用 20 模具的闭合高度 20 模具工作部分尺寸计算 21 落料凹模 21 拉深凸模 23 凸凹模 24 弹压御料板 26 上垫板 28 压边圈 29 5 模具的整体安装 31 模具的总装配 31 模具零件 32 6 选定冲压设备 34 7 模具的装配 35 复合模的装配 35 凸、凹模间隙的调整 35 8 重要零件的加工工艺过程编制 37 河 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 论 41 参考文献 42 致谢 43 河 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 1 1 分析零件的工艺性 冲压件工艺性是指冲压零件在冲压加工过程中加工的难易程度。虽然冲压加工工艺过程包括备料 冲压加工工序 必要的辅助工序 质量检验 组合、包装的全过程，但分析工艺性的重点要在冲压加工工序这一过程里。而冲压加工工序很多，各种工序中的工艺性又不尽相同。即使同一个零件，由于生产单位的生产条件、工艺装备情况及生产的传统习惯等不同，其工艺性的涵义也不完全一样。这里我们重点分析零件的结构工艺性。 该零件是 端盖 ， 如 图 零件可看成带凸缘的 筒形件，料厚 t=2深后厚度不变；零件底部圆角半径 r=缘处的圆角半径也为R=尺寸公差都为自由公差，满足拉深工艺对精度等级的要求。 图 件图 工艺性对精度的要求是一般情况下，拉深件的尺寸精度应在 以下，不宜高于 ；对于精度要求 高的拉深件，应在拉深后增加整河 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 2 形工序，以提高其精度，由于材料各向异性的影响，拉深件的口部或凸缘外缘一般是不整齐的，出现“突耳”现象，需要增加切边工序。 影响拉深件工艺性的因素主要有拉深件的结构与尺寸、精度和材料。拉深工艺性对结构与尺寸的要求是拉深件因尽量简单、对称，并能一次拉深成形；拉深件的壁厚公差或变薄量一般不应超出拉深工艺壁厚变化规律；当零件一次拉深的变形程度过大时，为避免拉裂，需采用多次拉深，这时在保证必要的表面质量前提下，应允许内、外表面存在拉深过程中可能产生的痕迹；在保证装配要求下，应允许拉深件侧壁 有一定的斜度；拉深件的径向尺寸应只标注外形尺寸或内形尺寸，而不能同时标注内、外形尺寸。 工艺性要求材料具有良好的塑性 ， 屈强比 / 值越小，一次拉深允许的极限变形程度越大，拉深的性能越好；板厚方向性系数 r 和板平面方向性系数 r 反映了材料的各向异性性能，当 r 较大或 r 较小时，材料宽度的变形比厚度方向的变形容易，板平面方向性能差异较小，拉深过程中材料不易变薄或拉裂，因而有利于拉深成形。 该零 件结构较简单、形状对称，完全由圆弧和直线组成，没有长的悬臂和狭槽。零件尺寸除中心孔和两中心孔的距离尺寸接近 外，其余尺寸均为自由尺寸且无其他特殊要求，利用普通冲裁方法可以达到零件图样要求。零件材料为 20号钢，退火抗拉强度为 400服强度为 冲裁加工性较好。该零件的冲裁性较好，可以冲裁加工，适于大批大量。 河 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 3 2 工艺方案 的拟定 计算毛坯尺寸 由于板料在扎压或退火时所产生的聚合组织而使材料引起残存的方向性，反映到拉深过程中，就使桶形拉深 件的口部形成明显的突耳。此外，如果板料本身的金属结构组织不均匀、模具间隙不均匀、润滑的不均匀等等，也都会引起冲件口高低不齐的现象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外缘进行修边处理。这样在计算毛坯尺寸的时候就必需加上修边余量然后再进行毛坯的展开尺寸计算。 根据零件的尺寸取修边余量的值为 在拉深时，虽然拉深件的各部分厚度要求发生一些变化，但如果采用适当的工艺措施，则其厚度的变化量还是并不太大。在设计工艺过程时，可以不考虑 毛坯厚度的变化。同时由于金属在塑性变形过程中保持体积不变，因而，在计算拉深件的的毛坯展开尺寸时，可以认为在变形前后的毛坯和拉深间的表面积相等。 对于该零件，可看成带凸缘拉深件。 其相对凸缘最大直径 d d 切边前的凸缘直径为： 2 m a xm a x =116+2 23 , 河 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 4 2 38704123 2 =160坯形状如图 坯图 定是否需要压边圈 坯料相对厚度 %100 0 016 02 % 所以需要压边圈。 河 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 5 算拉深次数 在考虑拉深的变形程度时，必需保证使毛坯在变形过程中的应力既不超过材料的变形极限，同时还能充分利用材料的塑性。也就是说，对于每道拉深工序，应在毛坯侧壁强度允许的条件下，采用最大的变形程度，即极限变形程度。 极限拉深系数值可以用理论计算的方法确定。即使得在传力区的最大拉应力与在危险断面上的抗拉强度相等，便可求出最小拉深系数 的理论值，此值即为极限拉深系数。但在实际生产过程中，极限拉深系数值一般是在一定的拉深条件下用实验的方法得出的，我们可以通过查表来取值。 零件的总拉深系数为 ，dd f ，属于带大凸缘拉深的拉深件。根据 %00 由教材 上表 44得一次允许的拉深系数 m ， 因材料为 20 号钢 ,具有良好的强度和塑性 ,其加工工艺性较好 ,可减小带凸缘筒形件的首次拉深系数及增大最大相对高度。 使得111 , 总，所以零件只需要一次拉深。 河 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 6 确定工艺方案 根据以上分析和计算，可以进一步明确该零件的冲压加工需要包括以下基本工序 :落料、拉深、冲孔和修边 。 根据这些基本工序，可以拟出如下几种工艺方案： 方案一 先 进行落料，再拉深，修边，最后冲孔，以上工序过程都采用单工序模加 工。 用此方案，模具的结构都比较简单，制造很容易，成本低廉，但由于结构简单定位误差很大，而且单工序模一般无导向装置，安装和调整不方便，费时间，生产效率低。 方案二 落料与 拉深 、修边 在复合模中加工成半成品，再在单工序模上进行 冲孔 。 采用了落料与 拉深 、修边的复合模，提高了生产率。对落料以及 拉深的精度也有很大的提高。由于最后一道 冲孔 工序是在单工序模中完成，使得最后一步 冲孔 工序的精度降低，影响了整 个零件的精度，而且中间过程序要取件，生产效率不高。 方案三 落料、 拉深 、冲孔 和 修边 全都在同一个复合模中一次加工成型。此方案把三个工序集中在一副复合模中完成，使得生产率有了很大的提升。没有中间的取放件过程，一次冲压成型，而且精度也比较高，能保证加工要求，在冲裁时材料处于受压状态，零件表面平整。模具的结构也非常的紧凑，外廓尺寸比较小，但模具的结构和装配复杂。 方案四 采用带料级进 多工位自动压力机冲压，可以获得较高的生产效率，而河 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 7 且操作安全，但这一方案需要专用的压力机或自动的送料装置。 模具的结构比较复杂，制造周期长，生产成本高。 根 据设计需要和生产批量，综合考虑以上方案，方案三最适合。即落料、 拉深 、冲孔和修边在同一复合模中完成， 这样既能保证大批量生产的高效率又能保证加工精度，而且成本不高，经济合理。 河 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 8 3 主要工艺参数的计算 确定排样、裁板方案 加工此零件为大批大量生产 ，冲压件的材料费用约占总成本的 60%80%之多。因此，材料利用率每提高 1%，则可以使冲件的成本降低 在冲压工作中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量的生产中，较好的确定冲件的形状尺寸和合理的排样的降低成本的有效措施之一。 由于材料的经济利用直接决定于冲压件的制造方法和排样方式，所以在冲压生产中，可以按工件在板料上排样的合理程度即冲制某一工件的有用面积与所用板料的总面积的百分比来作为衡量排样合理性的指标。 同时属于工艺废料的搭边对冲压工艺也有很大的作用。通常，搭边的作用是为了补充送料是的定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料时的步距误差以及送料歪斜误差等原因而冲出残缺的废品，从而确保冲件的切口表面质量，冲制出合格的工件。同时，搭边还使条料保持有一定的刚度，保证条料的顺利行进，提高了生产率。搭边值得大小要合理选取。根据此零件的尺寸通过查表取 : 搭边值为 进距方向 从视测方面来讲，该零件的排样应该采用斜排最合理 。 从 图 2 上可知 ：进 距 S=128+ 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 9 条料宽度 b=*2= 料规格拟用 214004000 查冲压模具设计为了操作方便采用 横裁。 裁板条数 条个数 板总个数 3 8 5113521 材料利用率 %100 n 面 10040001400 10149385 %71 计算工艺力 、初选设备 计算工艺力 （ 1） 落料力 平刃凸模落料力的计算公式为 河 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 10 式中 P 冲裁力（ N） L 冲件的周边长度（ t 板料厚度（ 材料的抗冲剪强度（ K 修正系数。它与冲裁间隙、冲 件形状、冲裁速度、板料厚度、润滑情况等多种因素有关。其影响范围的最小值和最大值在（ 般 在实际应用中，抗冲剪强度 的值一般取材料抗拉强度b便于估算，通常取抗冲剪强度等于该材料抗拉强度b的 80%。即 b 此，该冲件的落料力的计算公式为 =321984N （ 2） 冲孔力 冲孔力可按下式计算： 河 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 11 中 冲F 冲孔力（ N） L 冲件的内轮廓长度（ t 板料厚度（ b 材料的抗拉强度（ 因此，该零件的冲孔力为： =15675N （ 3） 卸料力 一般情况下，冲裁件从板料切下以后受弹性变形及收缩影响。会使落料件梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上。从凸模上将冲件或废料卸下来所需的力称卸料力。影响这个力的因素较多，主要有材料力学性能、模具间隙、材料厚度、零件形状尺寸以及润滑情况等。所以要精确地计算这些力是困难的，一般用下列经验公式计算： 卸料力 卸 中 F 冲裁力 (N) 1K 顶件力及卸料力系数，其值可查 教材 表 1 这里取 1K 为 河 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 12 因此 2 8 8 03 2 1 9 8 卸 (4) 推件力 将卡在凹模中的材料逆着冲裁力方向顶出所需要的力称为推件力。根据 书上公式 1推件力为： 2K 推件力系数，其值可查表 1 2K 为 （ 5） 拉深力 一般情况下拉深力随凸模行程变化而改变，其变化曲线如图 图中可以看出，在拉深开始时，由于凸缘变形区材料的变形不大，冷作硬化也小，所以虽然变形区面积较大，但材料变形抗力与变形区面积相乘所得的拉深力 并不大；从初期到中期，材料冷作硬化的增长速度超过了变形区面积减少速度，拉深力逐渐增大，于前中期拉深力达到最高点位置；拉深到中期以后，变形区面积减少的速度超过了冷作硬化增加的速度，于是拉深力逐渐下降。零件拉深完以后，由于还要从凹模中推出，曲线出现延缓下降，这是摩擦力作用的结果，不是拉深变形力。 河 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 13 拉深力变化曲线 由于影响拉深力的因素比较复杂，按实际受力和变形情况来准确计算拉深力是笔尖困难的。所以，实际生产中通常是以危险断面的 拉应力不超过其材料抗拉强度为依据，采用经验公式进行计算。对于带凸缘圆筒形零件的拉深力近似计算公式为： 拉 中 d 圆筒形零件的凸模直径（ K 系数，这里取 1 b 材料的抗拉强度（ t 材料厚度 因此 7 5 8 4 04 0 02701 拉（ 6） 压边力 压边力的大小对拉深件的质量是有一定影响的，如果过大，就要增加拉深力，因而会使制件拉裂，而压边圈的压力过小就会使工件的边壁河 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 14 或凸缘起皱，所以压边圈的压力必须适当。合适的压边力范围一般应以冲件既不起皱、又使得冲件的侧壁和口部不致产生显著的变薄为原则。压边力的大小和很多因素有关 ，所以在实际生产中，可以根据近似的经验公式进行计算。 (N) 中 A 初始有效压边面积 (; 单位压边力 (这里经查 得 以有 2 0 0 31 0 1 3 0( 2 拉深功的计算 拉深所需的功可按下式计算 1000 中 最大拉深力（ N） h 拉深深度（ W 拉深功（ N m） C 修正系数，一般取为 C= 所 以 5 34 51 00 0 381 75 8 W N m 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 15 初选压力机 压力机吨位的大小的选择，首先要以冲压工艺所需的变形力为前提。要求设备的名义压力要大于所需的变形力，而且还要有一定的力量储备，以防万一。从提高设备的工作刚度、冲压零件的精度及延长设备的寿命的观点出发，要求设备容量有较大的剩余。 因拉落 ，故总冲压力 拉冲推卸落 1 7 5 8 4 01 5 6 7 51 2 0 0 01 6 0 9 91 2 8 8 03 2 1 9 8 4 = 应选的压力机公称压力 公称压力为： 此初选闭式单点压力机 630B。 计算压力中心 本零件为对称几何体 ,其压力中心就在它的圆心处，不必计算它的压力中心。 计算凸、凹模刃口尺寸及公差 冲裁件的尺寸精度取决于凸、凹模刃口部分的尺寸。冲裁间隙的合理也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸来实现和保证。所以正确确定刃口部分的尺寸是相当重要的。在决定模具刃口尺寸及制造公差时，需考虑以下原则：落料件的尺寸取决于凹模的磨损，冲裁件的尺寸取决于凸模尺寸。考虑到冲裁时凸、凹模的磨损，在设计凸、凹模刃口尺寸时，对基准件刃口河 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 16 尺寸在磨损后变大的，其刃口公称尺寸应取工件尺寸范围内较小的数值。对基准件刃口尺寸在磨损后减少的，其刃口公称尺寸应取工件尺寸范围内较大的数值。这样，在凸模磨损到一定程度的情况下，任能冲出合格的零件。在确定模具刃口制造公差时，要既能保证工件的精度要求，又要保证合理的间隙数值。 采用凸凹模分别加工，凸凹模分别加工是指在凸模与凹模分别按各自图样上标注的尺寸及公差进行加工，冲裁间隙由凸凹模刃口尺寸及公差保证，这样就需要分别计算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差，并标注在凸凹模设计图样上，这样加工方法具有互换性，便于成批制造，主要用于简单，规范形状（图形，方法或矩形）的冲件。 落料时，因为落料件表面尺寸与凹模刃口尺寸相等或基本一致，应该先确定 凹模刃口尺寸，即以凹模刃口尺寸为基准，又因为落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大，为了保证凹模磨损到一定程度仍能冲出合格零件，故凹模基本尺寸应该取落料件尺寸公差范围内的较小尺寸，落料凸模的基本尺寸则是凹模基本尺寸上减去最小合理间隙。 d 0)( 0m 2( 式中 落料凸模 最大 直径（ 落料凹模 最大 直径（ D 工件允许最大尺寸 （ 冲裁工件要求的公差 X 系数，为避免多数冲裁件尺寸都偏向于极限尺寸，河 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 17 此处可取 X= 对于未标注公差可按 计算，根据教材上表 1得，冲裁模刃口双面间隙： 6 2 0.0 m a xm i n d、p 凹、凸模制造偏差，这里可以按 落料刃口最大尺寸计算 凸模制造公差按 精度选取，得落料尺寸 ，查表得 4 3 凹凸 校核间隙： 凸 +凹 Z 条件，但相差不大，可作如下调整： )(i nm a x 凸= )(i nm a x 凹 则 0)(= = 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 18 0m i n)( = =拉深时， 拉深模直径尺寸的确定的原则，与冲裁模刃口尺寸的确定基本相同，只是具体内容不同，这里不在复述。 拉深凸模和凹模的单边间隙 Z=算凸凹模制造公差，按精度选取，由附录表 4 查得，对于拉深尺寸 ， 凹凸 。 因拉深件注内形尺寸，按凸模进行配作： ) 中 d 拉深件内形尺寸： 凸模尺寸： 拉深件公差，这里按 精度选取，查表附录 4，可以得 =1： 即有 0 4 深凹模则注凸模的基本尺寸 ,并要求按单面拉深间隙配作： 0 4 8( 冲孔时，对于冲孔 孔， 凹凸 ， 按 精度选取，查附表 4 得： 校核间隙： 凸 +凹 =Z ，河 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 19 满足条件，故可以采用凸模与凹模配合加工方法，因数由表 2得， ，则为： 0)(凸凸 ）（凹凹 0m i n)( ）（ 理工大学万方科技学院本科毕业论文 20 4 模具的结构设计 具 结构形式的选择 模架的选用 采用落料、拉深、冲孔复合模，首先要考虑落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚是否过薄。本次设计中凸凹模的最小壁厚为 满足钢材最小壁厚 的要求能够保证足够的强度，故采用复合模。 模具采用倒装式。模座下的缓冲器兼作压边与顶件，另外还设有弹性卸料装置的弹性顶件装置。这种结构的优点是操作方便，出件畅通无阻，生产效率高，缺点是弹性卸料板使模具的结构变复杂 ,要简化可以采用刚性卸料板，其缺点是 拉深件留在刚性卸料板中不易取出，带来操作上的不便，结合本次设计综合考虑，采用弹性卸料板。 从生产量和方便操作以及具体规格方面考虑， 选择 后则 导柱模架 ， 由凹模外形尺寸 200250 ，（ 1990）在按其标准选择具体结构尺寸如下 上模板 45283340 模板 50283340 柱 19528 20钢 导 套 4210028 20钢 凸缘模柄 8560 模具闭合高度 245 200 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 21 具的闭合高度 所谓的模具的闭合高度 下模座之间的距离，它 应与压力机的装模高度相适应。 模具的实际闭合高度，一般为： 冲头进入凹模深度下模板厚度凹模垫板厚度凹模厚度冲头长度垫板厚度上模板厚度模H 副模具使用上垫板厚度为 10模固定板厚度为 12果冲头（凸凹模）的长度设计为 110模（落料凹模）设计为 70闭合高度为： 240 01045 具工作部分尺寸计算 落料凹模 落料凹模采用矩形板结构和直接通过螺钉、销钉与下模座固定的固定方式。因生产的批量大，考虑凹模的磨损和保证零件的质量 ，凹模刃口采用直刃壁结构，刃壁高度 4 ，漏料部分沿刃口轮廓适当扩大（为便于加工，落料凹模漏料孔可设计成近似于刃口轮廓的形状，如凹模图）。凹模轮廓尺寸计算如下： 凹模厚度 凹模壁厚 沿送料方向的凹模长度为 564821602 河 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 22 根据算得的凹模轮廓尺寸，选取与计算 值相近的凹模板，其尺寸为02 5 0 。 凹模的材料选用 工作部分热处理淬硬 0 。 河 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 23 图 料凹模 拉深凸模 拉深凸模刃口部分为非圆形，为便于凸模和固定板的加工，可设计成阶梯形结构，并将安装部分设计成便于加工的长圆形，通过螺钉紧固在固定板上，用销钉定位。凸模的尺寸根据刃口尺寸、卸料装置和安 装固定要求确定。凸模的材料选用 作部分热处理淬硬 6 。 对于拉深凸模的工作深度，必须从几何形状上做的正确。为了使零件容易在拉深后被脱下，在凸模的工作深度可以作成一定锥度 52 为了防止拉深件被凹模内压缩空气顶瘪及拉深件与凸模之间发生真空现象而紧箍在凸模上，故在凸模上设计通气孔，以使拉深后容易从凸模上取下。根据凸模尺寸取出气孔直径 ，数量为 2 个。如图 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 24 图 深凸模 凸凹模 该复合模中的凸凹模是主要工作零件，其外形作为落料凸模内形又作为拉深凹模，并且内、外形刃口部分都为非圆形，为便于凸凹模与凸模固定板的配合，凸凹模的安装部分设计成便于加工的长圆形，通过螺钉紧固在凸模固定板上，并用销钉定位。如图 凹模的自由长度为： L=凸模固定板厚度 +橡胶安装高度 +卸料板厚度+ 材 料 厚 度 + 凸 凹 模 工 作 高 度 =22+26+20+2+ （ 42=110 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 25 图 凹模 弹压御料板 弹性卸料板的尺寸可以根据弹性元件的数目以及外径来计算。 由于受到橡胶允许承受的载荷较大 ,安装 ,调整 ,灵活 ,方便 ,因而是冲裁模中常用的弹性元件 ,冲裁模中用于卸料的橡胶有合成橡胶和聚氨脂橡胶 ,其中聚氨脂的性能比合成橡胶优异 ,是常用的卸料弹性元件。 为了保证卸料正常工作 ,应该使橡胶的预紧的预压力： F 橡胶的压力与压缩量之间不是线形关系 ,橡胶的压缩时产生的压力按下式河 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 26 计算 : 式中 A 橡胶的横截面积 P 橡胶与单位压边力 )(其值与橡胶的压缩量 ,形状及尺寸有关 计算橡胶的自由高度 ,由下式 自H 4)工作F 2 )512(4 自 计算橡胶的装配高度 ,由下式 预自 预H自H) 按公式计算得 : 预 26430 河 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 27 河 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 28 图 性卸料板 垫板 垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，以降低模座所受 的单位压力，防止模座被压出陷痕而损坏。在设计中我们把垫板的外形尺寸与凸凹模的外形尺寸相匹配，其厚度我们设计为 10上垫板上设计了一个推杆孔，以便安装推杆，还有四个螺钉孔以及两个销孔，这些都是为了与凸凹模和拉深凸模上的各种固定零件的安装相匹配的。在图中标注尺寸精度、形位公差及粗糙度。上垫板的零件图如图 河 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 29 图 垫板 压边圈 在这个设计中 ,压边圈借助顶杆所施的顶件力 ,既起到压边的效果 ,又起来把拉深件顶出拉深凸模 ,设计高度为 15图 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 30 图 边圈 河 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 31 5 模具的整体安装 模具的总装配 由以上的设计计算，并经绘图设计，该端盖落料、拉深、冲孔复合模装配图如图 示。 河 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 32 图 体装配图 模具零件 该复合模的主要零部件在模具的结构设计中已经进行了仔细的设计，其余的非标准的零件可以根据需要按国标选 取使用。所有零件的明细表见表 表 落料、拉深、冲孔复合模零件表 件号 名 称 数量 材 料 规 格（） 标 准 热 处 理 1 圆柱销 2 12B/2 上垫板 1 45 25043 48 推 板 1 40 厚度 1040 45 凸缘模柄 1 70B/5 打 杆 1 40 1543 48 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 33 6 推 杆 3 40 643 48 卸料螺钉 4 8 压边圈 1 45 厚度 1548 52 螺 钉 4 B/10 导套 1 20 28渗碳 58621 导柱 1 20 28渗碳 58622 落料凹模 1 7058 623 凹模固定板 1 45 250 43 484 圆柱销 2 12B/15 推件块 1 45 1048 526 顶 杆 2 6B/3 486 冲孔凸模 2 1358 627 螺 钉 5 B/18 凸凹模固定板 1 45 25043 489 挡料销 3 45 16B/3 48 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 34 6 选定冲压设备 冲压设备选择是冲压工艺过程设计的一项重要内容，它直接关系到设备的安全和使用的合理，同时也关系到冲压工艺过程的顺利完成及产品质量、零件精度、生产效率、模具寿命、板料的性能与规格、成本的高低等一系列重要问题。 在前面的设计中，我们已经对冲压设备的吨位以及闭合高度等参数进行了确定。这里根据前面所算出来的各项数据。查表选择压力机，确定选用闭式单点压力机 主要具体参数如下 : 公称压力 1000块行程 120闭高度调节量 110作台尺寸 600 460孔尺寸 60 75柱间距离 420作台板厚 110 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 35 7 模具的装配 复合模的装配 复合模一般以凸凹模作为装配基件。其装配顺序为：装配模架，导套与上模座采用 67 合，导柱与下模座采用 67 轴制配合；装配凸凹模组件（凸凹模及其固定板）和凸模组件（凸模及其固定板）；将凸凹模组件用螺钉和销钉安装固定在指定模座（正装式复合模为上模座，倒装式复合模为下模座）的相应位置上；以凸凹模为基准，将凸模组件及凹模初步固定
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