端盖BS11-F03钣金成形工艺及模具毕业设计说明书.doc

毕业设计说明书设计题目：端盖（BS11-F03）钣金成形工艺及模具设计 毕业设计任务书一、设计题目： 端盖（BS11-F03）钣金成形工艺及模具设计二、产品零件图及要求：名称端盖材料Q235生产批量中批生产条件不限三、设计内容：1产品零件的钣金成形工艺规程：1份2模具设计图样（含二维总装图、二维非标准零件图）：1套3设计说明书：1份 发题日期：2011 年 3 月 16 日 完成日期：2011 年 5 月 10 日 指导教师： 宋 斌 专业主任： 徐 政 坤 目 录摘要3关键词31前言32零件图的分析42.1零件的功用与经济性分析 42.2零件的冲压工艺性分析42.2.1 结构形状与尺寸42.2.2 精度与表面粗糙度42.2.3 材料43 冲压工艺分析53.1 冲压工艺方案的确定531.1 冲压工序性质与数量的确定53.1.2 冲压工艺方案的分析与确定53.2 冲压工艺参数的计算53.2.1 工序尺寸的计算53.2.2 排样设计与下料方式的确定63.2.3 各工序冲压力的计算与冲压设备的选择83.3 冲压工艺的规程的编制94 冲压模具设计94.1 模具类型和结构形式的确定94.1.1 模具结构类型的确定94.1.2 工件的定位方式的确定94.1.3 卸料与出件方式的确定94.1.4 模架类型及模具组合形式的确定94.2 模具零件的设计与选用104.2.1 工作零件的设计10 （1）凸、凹膜间隙的确定11 （2）凸、凹模工作尺寸的计算11 （3）模具压力中心的确定12 （4）凸模结构形式及尺寸的确定12 （5）凹模结构形式及尺寸的确定12 4.2.2 定位零件的设计与选用13 4.2.3 卸料与出件装置的设计13 （1）卸料装置设计13 （2）推件装置设计134.2.4 支承固定零件的设计与选用13 （1）凸（凹）模固定板13 （2）垫板13 （3）模柄134.2.5 模架及其零件的选用144.2.6 紧固件的选用144.3 模具图样的绘制及压力机校核154.3.1 模具装配图的绘制144.3.2 模具零件图的绘制144.3.3 压力机技术参数的校核145 模具的工作原理与使用维护146 设计总结17参考资料17致 谢17端盖（BS11-F03）钣金成形工艺及模具设计 学 生：罗佩瑶 指导老师：宋 斌 (张家界航空工业职业技术学院，张家界，427000) 摘 要：此说明书以设计端盖零件模具为主线，主要阐述了端盖零件的模具设计。制件为端盖，主要设计该件的落料、拉深复合模，冲孔模省略，材料为Q235钢，其材料的力学性能良好，经计算，此制件适合用冲孔、落料、拉深冲裁工艺生产。设计这套模具首先分析材料是不是适合冲裁，选用冲裁工艺是否经济，是不是需要后续工序，如校平、整形等，然后计算冲压力选定压力机，最后确定模具的结构和工作零件的结构，并计算其工作零件的尺寸，其他的一些零件则在设计的时候尽量选用标准件，节约模具的制造成本，这些前提条件做好后,用绘图软件绘制模具总装图和零件图，编写零件的加工工艺规程。关键词：端盖；钣金；成形工艺；模具；设计1 前言当前钣金成形技术的发展状况：此毕业设计说明书内容共6章，主要为零件图的分析、钣金成形工艺设计、钣金模具设计、模具的工作原理与使用维护、设计总结等内容，在完成这些任务的过程中，我们会翻阅很多有关此类书籍，如：冲压模具及其设备、机械制图手册，从中我们进一步系统的学习和温习了大学三年所学的专业知识和理论与实践相结合的内容。此次毕业设计的目的如下：（1） 综合运用和巩固本课程及有关课程的基础理论和专业知识，培养学生从事钣金成形工艺及模具设计的初步能力，为以后实际工作打下良好的基础。（2） 培养学生分析问题和解决问题的能力，经过毕业设计环节，学生能全面理解和掌握钣金成形工艺、模具设计等内容；能够掌握钣金成形工艺与模具设计的基本方法和步骤；能够独立解决在制定钣金成形工艺规程，设计模具结构中出现的问题；而且会查阅技术文献和资料，以完成从事钣金成形技术工作的人员在模具设计方面所必须具备的基本技能训练。（3） 培养我们认真负责，踏实细致的工作作风和严谨的科学态度，强化质量意识和时间观念，养成良好的职业习惯。2 零件图的分析2.1零件的功用与经济性分析（1） 零件（端盖）的作用 轴承外圈的轴向定位、防尘和密封。（2） 零件（端盖）的经济性分析 ： 该零件材料为Q235钢，厚度1.5mm。尺寸为IT9级，其余尺寸为自由公差,该零件的年产量属于中批量，零件外形简单对称，材料为一般用钢，采用冲压加工经济性良好。2.2零件钣金成形工艺性分析 2.2.1结构形状与尺寸分析：图 2-1 零件图由零件图2-1可知，该制件结构简单对称，转角处有R2的圆角。通过零件图样尺寸分析知，零件未注公差尺寸，可按IT14级确定工作尺寸的公差。2.2.2 精度与表面粗糙度：此零件没有严格的表面粗糙度要求，尺寸为IT9级，其余尺寸为自由公差，所以加工此零件时，模具结构简单，加工方便。2.2.3 材料：零件所用材料Q235的拉深性能较好。综上所述，该零件的形状、尺寸、精度、材料均符合拉深工艺性要求，故可以采用冲压方法加工。3钣金成形工艺设计3.1成形工艺方案的确定3.1.1成形工序性质与数量的确定：（1） 成形工序性质的确定：该零件的主要成形方法是冲裁和拉深。成形方法可以分为二种：一种，先落料，冲孔，再拉深，另一种是先落料，拉深，再冲孔，这两种方法中第一种生产简单，效率高，但是拉深后孔易变形而达不到要求。第二种方法生产比较复杂，效率不高，但是拉深后孔不易变形。所以，比较起来，采用第二种方法较为合理。 （2）根据查相关表格：能够一次拉深成形，根据以上的分析本零件需要落料、冲孔、拉深共三道冲压工序。3.1.2冲压工艺方案的分析与确定:根据以上基本工序，可拟定出以下三种冲压工艺方案：方案一：落料、拉深、冲孔单工序模方案二：落料与拉深复合、冲孔方案三：采用多工位级进模分析比较上述三种工艺方案，可以看出：方案一模具简单，数量多，冲压效率低。方案二相对于方案一模具较复杂，数量减少，冲压效率提高。方案三相对于前两种方案模具最复杂，制造周期长，数量最少，冲压效率最高，适合大批量生产。冲压工艺方案比较表项目方案一方案二方案三模具结构简单一般结构较复杂模具数量3套2套1套生产效率较低一般高通过上述方案性能的比较，考虑到产品是中批量生产，采用方案二是最合理的。3.2 冲压工艺参数的计算3.2.1工序尺寸的计算：坯料尺寸计算：因为t=1.51，零件的坯料直径D按图所示中线尺寸计算：根据拉深件尺寸，其相对高度为h/d29.25/46.50.63,查相关表格可知切边余量=2，根据如下图代入数据查相关表格，可用也可不用压料圈，但为了安全起见，拉深时采用压料圈。3.2.2排样设计与下料方式的确定：因坯料直径为mm不算太小，考虑到操作方便，采用条料单排。条料定位方式采用导料板导向，挡料销定距，取搭边值查相关表格， ，进距，通过查相关表格获得=0.5，条料宽度 ， ，取mm。如图所示为排样图：1. 采用纵裁法：条料数量每条零件数每张板料可冲零件数材料利用率2. 采用横裁法：条料数量每条零件数每张板料可冲零件数材料利用率由此可见，纵裁比横裁材料利用率高，且该零件没有纤维方向性的考虑，故采用纵裁。3.2.3 各工序冲压力的计算与冲压设备的选择：1落料拉深工序落料力 1.5440182371 其中卸料力0.0451823718207 其中拉深力拉深系数， =1 13.1446.51.544096367压料力 8902式中根据工厂现有设备选择合适的压力机。本工序可以选用J23-25 压力机。冲孔力 式中 卸料力 式中 推件力 式中查表可知，为留在凹模里的废料片数（设凹模刃口高度，则）冲压总力 显然，只要选100 kN压力机即可，但考虑冲件尺寸及行程要求，选用J23-16 压力机。3.3 冲压工艺规程的编制 见冲压工艺规程编制表4.冲压模具设计4.1模具类型和结构形式的确定：4.1.1 模具结构类型的确定：1落料拉深复合模由冲压工艺分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为落料-拉深复合模。2冲孔模（）由冲压工艺分析可知，模具类型为单工序冲孔模，图省略。4.1.2 工件的定位方式的确定：（1）落料拉深复合模：零件的生产批量属于中批。合理安排生产可采用手工送料方式能够达到要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。考虑零件尺寸、料厚适中，为了便于操作，保证质量，采用导料板导向、挡料销定距的定位方式。（2）冲孔模：为了便于操作，定位方式采用定位板定位。4.1.3 卸料与出件方式的确定：（1）落料拉深复合模：为了保证工件质量，采用上出件方式，由模具下方弹顶器将工件从落料凹模中顶出，并起压料作用。为了简化模具，考虑到卸料力较大，材料较厚，冲压后卡在凸凹模上的条料废料采用刚性卸料装置卸料，而最终留在凸凹模内的工件可采用刚性推件装置推出。（2）冲孔模：考虑到工序件的结构，为了保证工件质量，采用弹性卸料方式，并起压料作用。冲孔废料采用由凸模直接从凹模洞口推下的下出料方式。4.1.4 模架类型及模具组合形式的确定：（1）模架类型的确定：落料拉深复合模：为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，采用中间导柱圆形模架。考虑零件精度要求不高，因此采用II级模架精度。冲孔模：考虑到零件精度不高，从装模方便的角度考虑，采用后侧导柱导向模架。模架精度等级为II级。其中落料拉深复合模： 导柱：B 32h518055； 导套：A 32H611043； 上模座厚度取45mm,即=45mm； 上模垫板的厚度取8mm,即=8mm； 卸料板的厚度取18mm,即=18mm； 上下固定板的厚度取20mm,即=20mm； 下模座厚度取50mm,即=50mm；模具闭合高度为： 。式中，根据模具装配图及使用要求得：-凸凹模的高度取63 mm； -凹模的厚度取35 mm； -凸凹模进入落料凹模的深度取25 mm。（2）模架组合形式的确定：凹模直径为:，查相关表格c46凹模周界取D=200,配用模架闭合高度H=215mm270mm,所以采用圆形厚凹模典型组合：200220-265，JB/T8067.3-1995。4.2 模具零件的设计与选用4.2.1 工作零件的设计：（1）凸凹模间隙的确定： 该制品精度不高，所以凸凹模间隙根据经验法查表得：Zmin=0.1mm，Zmax=0.14mm。（2） 凸凹模工作部分刃口尺寸的计算：落料：采取凸模和凹模分别加工。落料尺寸按未注公差计算（IT14级），因此落料件尺寸为mm。落料凹模尺寸式中 ，5mm，落料凸模尺寸式中 mm，mm，同时查得mm。 验算：，故满足要求。拉深：按标注外形尺寸进行计算，工件尺寸为mm。式中 mm，1.051.51.575拉深凹模尺寸式中 mm拉深凸模尺寸冲底孔工序：采取凸模和凹模分别加工。冲底孔尺寸按未注公差计算（IT14级），因此底孔尺寸为mm。冲底孔凸模尺寸式中 ，mm冲底孔凹模尺寸式中 mm，mm，同时查得mm。验算：，故满足要求。（3）模具压力中心的确定：模具的压力中心就是冲压力合力的作用点，为了制件能被模具平稳的冲裁，减少导向件的磨损，提高模具及压力机寿命，应尽可能和模柄轴线以及压力机滑块中心线重合。根据制件的外形结构及尺寸可知，之间左右、前后对称，所以模具压力中心定为冲件轮廓圆形几何中心，但如果压力机中心与模柄中心线不重合，压力中心的偏离不能超出所选压力机模柄半径的允许范围。（4）凸模结构形式及尺寸的确定：拉深凸模形状也为圆形，可设计成阶梯形结构，通过台肩固定。拉深凸模尺寸根据拉深工作要求及其工作尺寸要求确定。拉深凸模的材料采用，工作部分热处理淬硬5660HRC。（5）凹模结构形式及尺寸的确定：凹模采用圆形板状结构通过螺钉、销钉与下模座固定。因冲件批量较大，考虑凹模的磨损和保证冲件的质量，凹模刃口采用直刃壁结构，刃壁高度取8mm，漏料部分考虑要装顶件块沿刃口轮廓单边扩大4.215mm,则落料孔直径为96。凹模轮廓尺寸计算如下：凹模直径为查表c46 凹模厚度为式中 为凹模材料修正系数，合金工具钢取。为凹模刃口周边长度修正系数=1.37根据算得的凹模轮廓尺寸，选取与计算值相接近的标准凹模轮廓尺寸为。凹模材料选用，工作部分热处理淬硬6064HRC（6）凸凹模尺寸的确定：落料凸模和拉深凹模刃口形状都为圆形，形状简单，可设计成阶梯形结构，通过台肩与固定板固定。凸凹模的尺寸根据落料凸模和拉深凹模工作尺寸、卸料装置和安装固定要求确定。凸凹模的材料也选用，工作部分热处理淬硬5862HRC。4.2.2定位零件的设计与选用：导料板设计成与卸料板制成整体的结构形式，挡料销高度h=3, 导料板厚度，导料板间距为：,式中Z为导料板与条料之间的间隙，查相关表格得到。挡料销采用直径为，高度为的A型固定挡料销，标记为 1994。4.2.3卸料与出件装置的设计：（1）卸料装置设计：根据工艺计算可知，卸料力较大，为保证卸料可靠，简化模具，卸料装置采用刚性卸料，并与导料板制作成整体结构。卸料板与落料凸模配合为间隙配合，双边间隙取0.5mm。卸料板材料为45钢，外形尺寸初定为，其中导料板厚8mm。弹性元件橡胶的计算：橡皮的自由高度H=50mm (h=t+1+510)=5035%45%=17.522.5mm （取20mm）=-=50-20=30mm（2）推件装置设计：推件装置主要由推件块、打杆和紧固螺母组成。打杆直径为长度取180，材料为45钢，热处理淬硬4045HRC。推件块外形为圆柱形，尺寸为，与打杆螺纹相联。推件块材料也为45钢，热处理淬硬4045HRC。4.2.4支承固定零件的设计与选用：（1）凸（凹、凸凹模）模固定板：200mm20mm（2）垫板：200mm8mm（3）模柄：由于上模的固定在中小型压力机上是通过模柄与滑块相连的。而且模柄的直径与长度与压力机滑块一致。根据冲裁时所用压力机型号J23-25，查表得压力机上模孔尺寸D=40mm，模柄孔深度T=60mm。选择冲裁模中模柄的规格其形式为：压入模柄，其直径d=40mm，高度t=100mm，材料为Q235的A型压入式模柄，规格为：A40100 JB/T7646.1-1994 Q235。 4.2.5模架及其零件的选用：为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，采用中间导柱圆形模架。考虑零件精度要求不高，因此采用II级模架精度。其凹模周界D=200mm,闭合高度H=215mm270mm，II级精度的中间导柱圆形模架，其规格为：200200240，GB/T2851.3-1990。上模座规格：200mm45mm。下模座规格为：250mm50mm，导柱规格：B32h518055，导套规格为：A32H611043mm。4.2.6紧固件的选用：根据冲裁模结构形式及模架的组合形式可知，冲模零件的连接和紧固采用螺钉，模具零件的定位采用定位销，其螺钉规格为：GB 70-85-M1250、GB 70-85-M1270、GB 70-85-M1235圆柱销规格为：GB/T119.1-2000 1270、GB/T119.1-2000 1290.4.3 模具图样的绘制及压力机校核4.3.1 模具装配图的绘制； 见模具装配图纸4.3.2 模具零件图的绘制； 见模具零件图的图纸4.3.3 压力机技术参数的校核：（1） 模具闭合高度的校核： 模具闭合高度为：。冲压机装模高度为215mm270mm，因此满足要求。（2）冲压过程中冲孔力（）最大，压力机的公称压力，且工作时压力曲线位于压力机滑块的许用负荷曲线之下，因此满足生产要求。（3）模具最大安装尺寸为430mm280mm，压力机工作台台面尺寸为560mm360mm，能满足模具的正确安装。5模具的工作原理与使用维护1. 模具的工作原理：此模具采用倒装复合形式，是倒装复合模中最典型的结构。模具中，凸凹模23装在下模，它的外轮廓起落料凸模的作用，而内孔起冲孔凹模的作用，故称凸凹模。它通过凸凹模固定板11安装在下模座上，落料凹模16和拉深凸模则通过固定板装在上模座部分。工作时，条料由活动挡料销26和导料板14定位，故凹模上不必加工出让位孔，冲裁完毕后，即压力机滑块到达上死点，由于弹性回复，工件会卡在凹模15内，为了使冲压生产顺利进行，使用由推杆6、推件块24组成的刚性推件装置将工件推出。2. 模具的使用维护：模具是比较精密而且比较复杂的工艺装配，制造成本高，使用周期长。为了保证正常生产，保证制造质量，提高模具耐用度，延长模具使用寿命，必须合理使用与正确维护，修理模具。A. 模具的使用：a) 冲模的检查:模具的检查安排在安排时、开工前、使用中三个阶段。 （1）安装使用前的检查：1) 使用前领取的新模具，必须是经过拭模并带有合格试件的模具；对于使用过得模具，对应检查模具的履历卡片。2) 对照工艺文件检查所用模具及设备是否正常。3) 模具外观应清洁、无污物、凸凹模应无裂纹、压伤的缺陷。（2）开工前检查：1）压力机的卸料装置是否暂时调整到最高位置。2）检查压力机和冲模的闭合高度是否相适应。3）冲模上的卸料装置是否和压力机能配套使用。4）冲模的上下模板和压力机的滑块底面，工作台面是否擦拭干净。5）安装好的模具应再检查一下模具内外是否有异物、安装是否牢固。（3）使用过程中的检查：1）随时注意毛坯有无异常现象，如毛坯不能有硬折，厚度不能变化太大，严重氧化皮和翘曲等现象。一担发生异常立即停止。2）模具在使用一段时间后，应随时停车，检查，清理台面，并定时润滑工作表面，润滑应在停车的过程中进行，严禁在冲压过程中进行。3）随时检查毛坯是否有重叠现象，是否擦拭干净，是否涂以少量润滑油。4）使用一段时间后，应停车检查凸凹模刃口形状状况，若发现刃口不锋利。可在机上刃磨，如毛病较大时，应停机修正。b) 冲模使用过程中的润滑合理选择润滑剂对机进行润滑：1）冲裁弯曲模： 常采用涂刷润滑，一般采用20号或30号机油，主要涂刷在坯料表面，也可间隔一定时间涂刷凸凹模工作表面上或导向机构表面上。2)拉伸模:采用各种配方润滑，润滑剂应均匀涂抹在凹模端面和口部员角度，拉伸原料时，与凹模接触的毛皮表面也应涂抹润滑剂，切忌在涂抹表面或和它接触的表面涂抹，以免材料变薄。c) 冲模使用注意事项：1）选用的压力机必须有足够的刚性，强度和精度。冲模安装前，需将压力机预先调整好，即应仔细检查制动器，离合器及操作机构的工作是否正常。检查方法是先踩脚踏板或按手柄，如滑块有不正常连冲现象，应该排除故障后再安装冲