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钢制保温杯盖 冲压 模具设计 拉伸 复合 拉深模 参考 设计

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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VAbstractThe graduation project is the insulation Lid, insulation Lid is an important part of the insulated cup, according to the part of the basic process design process, through a comparison argument, choose a practical and correct process route. First, the structure of the parts analysis, followed by the analysis to the process of determining cutting parameters determined from the part process, a detailed description of each step are given. Also design the mold parts and structural choices, including the choice of mold material selection, formwork,Determined as well as the installation of tensile modulus of punch, die and punch fixed plate to determine the other parts of the working principle and the use of methods is also given a detailed explanation. Finally, professional software, draw two-dimensional and three-dimensional diagram of the parts, and gives the assembly process. The entire design is complete mold design, as well as parts of steel insulation Lid blanking stretched composite processing technology.Key Words: mug, stretching, mold，Parts Processing目 录摘 要(三号黑体，居中)IAbstractII目 录III第1章 钢制保温杯盖的工艺分析11.1 零件的初步选择11.2 拉伸变形特点及分析21.2.1钢制保温杯盖拉伸特点21.2.2拉伸过程中毛坯各部分的料厚变化21.2.3拉伸件的修边余量31.3毛坯尺寸计算31.3.1毛坯尺寸计算理论依据31.3.2钢制保温杯盖毛坯尺寸计算41.4 确定是否用压边圈61.5确定拉伸系数71.5.1拉伸系数的定义71.6 拉伸次数的确定及工序尺寸计算81.6.1 判断能否一次拉出81.6.2计算拉伸次数81.6.3无凸缘钢制保温杯盖工序尺寸确定91.7 本章小结11第2章 拉伸模具总体设计122.1拉伸模的结构选择122.2拉伸模具分类122.2.1无压边装置的首次拉伸模122.2.2有压边装置的首次拉伸模132.2.3以后各次拉伸模132.3压边装置的选择142.3.1压边装置的类型142.4钢制保温杯盖压边装置的选择162.5拉伸模工作部分结构参数的确定162.5.1凸、凹模结构及形式172.5.2凸、凹模结构及形式选择172.5.3拉伸凸、凹模的圆角半径及间隙182.5.4拉伸凸、凹模的尺寸及公差222.6压边力、压边圈尺寸及拉伸力计算242.6.1钢制保温杯盖压边力计算。242.6.2 钢制保温杯盖压边圈尺寸计算262.6.3拉伸力计算272.6.4卸料力计算282.7 排样方式的确定及计算282.7.1材料利用率292.7.2排样方式确定292.7.3排样计算302.8压力机的选择302.8.1 压力机选择302.9 本章小结31第3章 模具主要的零件及结构选择323.1 模具材料选择323.2 模架的选择323.3 凸模、凹模及凸模固定板的确定333.3.1 凸模尺寸确定333.3.2 凹模尺寸确定333.3.3 凸模固定板333.4 凸、凹模强度校核333.5 其他零部件的确定343.5.1 固定挡料销选择343.5.2卸料部件设计343.5.3弹性装置的设计343.6模具闭合高度的确定353.7 钢制保温杯盖模具的安装与调试353.7.1拉伸模的安装要求353.7.2拉伸模的安装363.7.3 深钢制保温杯盖模具的调试373.7.4 进料阻力的调整373.7.5 拉伸深度及间隙调整373.7.6 调整方法373.8本章小结38第4章 技术经济分析38结论40参考文献41致 谢42附录A XXXX43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第1章 钢制保温杯盖的工艺分析1.1 零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m可小些，对于拉伸件，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2mm，作为拉伸材料。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1-1所示：图1-1零件图此工件只有拉伸一个工序.工件形状简单,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.尺寸80mm为IT9IT10级,也满足拉伸工序对工件的公差等级要求。1.2 拉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）。1.2.1钢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。1.2.2拉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。1.2.3拉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h增加到制件相关部位上。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h可查参考文献4（表 5-2）确定表5-2 钢制保温杯盖拉伸的修边余量零件高度h/mm 修边余量h/mm 零件高度h/mm 修边余量h/mm1050 14 100200 31050100 26 200300 512故选择h=5mm。1.3毛坯尺寸计算1.3.1毛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。1.3.2钢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。各主要尺寸参数如下：外径d:80mm高h: 100mm底部外圆角R：5mm底部内圆角r：4mm则工件相对高度：h/d =100/801.25，经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=2.5工件相对圆角半径：r/d=4/80=0.05h=5mm计算前我们先将钢制保温杯盖分解如图2-2所示第1部分、第2部分、第3部分，每部分面积计算公式： （2-1） （2-2） （2-3）图2-2钢制保温杯盖毛坯计算毛坯尺寸计算如下：第1部分表面积根据公式（2-1）计算则：代入数值得 =3.1480（100-4） =24115.2(mm)第2部分表面积根据公式（2-2）计算则： 代入数值得 = =1520.3（mm）第3部分表面积根据公式（2-3）计算则：代入数值得 = =4069.4（mm）据等面积原则，毛坯的面积： （2-4）所以的毛坯直径： = = = = = =194（mm）1.4 确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 5-1）确定。表5-1采用或不采用压边圈的条件拉伸方法 首次拉伸 第n次拉伸 m* m* 用压边圈 1.8 0.5 1 2.0 0.6 1.5 0.8注：m为第n次拉伸系数。由表5-1内容可知（t/D）100=（2/194）100=0.0101.8故需要用压边圈。1.5确定拉伸系数1.5.1拉伸系数的定义拉伸系数是拉伸变形程度的一种度量参数，是用拉伸前后拉伸件直径的缩小程度来表达的。钢制保温杯盖的拉伸系数m为： (2-5)式中：D-平面毛坯直径（mm）； d-拉伸后的钢制保温杯盖直径(mm)；钢制保温杯盖第n次拉伸系数： (2-6)式中：、-第n次、第n-1次拉伸时拉伸的直径(mm)。拉伸系数越小，变形量越大，拉伸越困难。由前述可知，拉伸过程中主要的质量问题是起皱和拉裂，其中拉裂是首要问题。在每次拉伸中，既要充分利用材料的最大变形程度，又要防止应力超过材料许可的抗拉强度极限。零件究竟需要几次才能拉伸成型，一次还是多次，这以问题与极限拉伸系数有关。所谓极限拉伸系数，是指在一定条件下，坯料不失稳起皱和破裂而拉伸出最深钢制保温杯盖的拉伸系数。1.6 拉伸次数的确定及工序尺寸计算 1.6.1 判断能否一次拉出判断零件能否一次拉出，仅需比较实际所需的总拉伸系数和第一次允许的极限拉伸系数的大小即可。若拉伸该工件的实际变形程度比第一次容许的极限变形程度要小，则工件可以一次拉伸，即拉伸系数m时，则可一次拉伸。否则需要多次拉伸才能够成形零件，即m,则需要多次拉伸。1.6.2计算拉伸次数由已知条件可以算出毛坯的相对厚度t/D =2/1940.51%，由参考文献1（表 5-3）。表5-3 无凸缘钢制保温杯盖带压边圈时的极限拉伸系数拉伸系数 毛坯相对厚度t/D/% 0.080.15 0.150.3 0.30.6 0.61.0 1.01.5 1.52.0 0.600.63 0.580.60 0.550.58 0.530.55 0.500.53 0.480.50 0.800.82 0.790.80 0.780.79 0.760.80 0.750.76 0.730.75 0.820.84 0.810.82 0.800.81 0.790.80 0.780.79 0.760.78 0.850.86 0.830.85 0.820.83 0.810.82 0.800.81 0.780.80 0.870.88 0.860.87 0.850.86 0.840.85 0.820.83 0.800.82注：表中数据适用于08，10和15Mn等普通拉伸钢及H62.从表5-3中查出各次拉伸系数：=0.54；=0.77；=0.80；=0.82；=0.85.则零件的总拉伸系数.即,小于=0.59，故零件需经多次拉伸才能达到所需尺寸。拉伸次数： =65mm50100 100200 200通气孔直径d 5 6.5 8 9.5注：当凸模较大时，通气孔按一定的圆周直径均布47个成一组。图3-9 正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6.5mm。2.5.3拉伸凸、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。若过小，则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；若过大，则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，的取值越大越好。凸模圆角半径对拉伸工作的影响不像凹模圆角半径那样显著。如果过小，则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裂或引起危险断面严重变薄，影响零件的质量；如果过大，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： = =0 =0.815 =12(mm)式中 D毛坯或上道工序的拉伸直径 (mm)； d本道工序的拉伸直径 (mm)； t材料厚度 (mm)。首次拉伸的也可由参考文献3表 5-17查得。表5-17 拉伸凹模的圆角半径拉伸形式 毛坯相对厚度（t/D）1002.01.0 1.00.3 1050 50200 200500 0.25 0.015 0.01 0.02 0.01 0.03 0.015 0.03 0.015 0.35 0.02 0.01 0.03 0.02 0.04 0.02 0.04 0.0250.50 0.03 0.015 0.04 0.03 0.05 0.03 0.05 0.0350.80 0.04 0.025 0.06 0.035 0.06 0.04 0.06 0.041.00 0.045 0.03 0.07 0.04 0.08 0.05 0.08 0.061.20 0.055 0.04 0.08 0.05 0.09 0.06 0.10 0.07 1.50 0.065 0.05 0.09 0.06 0.10 0.07 0.12 0.082.00 0.080 0.055 0.11 0.07 0.12 0.08 0.14 0.092.50 0.095 0.06 0.13 0.085 0.15 0.10 0.17 0.123.00 - - 0.15 0.10 0.18 0.12 0.20 0.14注：1.表中数值用于未精压的薄钢板。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（3-14）、式（3-14）计算。查参考文献3表5-20，取=0.08，=0.12则最后一次拉伸时凸模尺寸： = =(mm)最后一次拉伸时凹模尺寸： = =(mm)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。2.6压边力、压边圈尺寸及拉伸力计算2.6.1钢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、与计算后得到的半成品的零件的直径、进行比较，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： （3-17）钢制保温杯盖以后各次拉伸时压边力： （3-18）式中 q单位压边力（MPa）,其值件表1-3-51。 D平板毛坯直径（mm）；、第1、n次拉伸后工件直径（mm）； 拉伸凹模圆角半径（mm）。钢制保温杯盖首次拉伸时压边力依据公式（3-17）代入数值计算： = = = = =38094(N)钢制保温杯盖以后各次拉伸时压边力依据公式（3-18）代入数值计算：钢制保温杯盖第二次拉伸时压边力： = = =2543(N)钢制保温杯盖第三次拉伸时压边力： = = =2985(N)钢制保温杯盖半成品首次拉伸时压边力依据公式（3-17）代入数值计算： = = = =0.785194112.5 =38094(N)钢制保温杯盖以后各次拉伸时压边力依据公式（3-18）代入数值计算：钢制保温杯盖第二次拉伸时压边力： = =0.78544002.5 =8635(N)钢制保温杯盖第三次拉伸时压边力： = =0.78515212.5 =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。2.6.2 钢制保温杯盖压边圈尺寸计算首次拉伸时，压边圈外径计算公式：=（0.020.20）+ （3-19）式中压边圈内径（mm）； 拉伸凸模外径（mm）。以后各次拉伸时，压边圈内径计算方式不变，外径计算公式：=D-(0.030.08)mm （3-20）式中 以后各次拉伸压边圈外径（mm）； D拉伸前半成品工件内径（mm）。首次拉伸时压边圈尺寸根据式（3-19）计算：=（0.020.20）+ =（0.020.20）+194.016=0.02+190.016=194.036(mm)以后各次拉伸时压边圈尺寸根据式（3-20）计算： 第二次拉伸 =D-(0.030.08)mm =111-0.03 =110.97（mm）第三次拉伸 =D-(0.030.08)mm =80-0.05 =79.95(mm)压边圈圆角半径应比上次拉伸凸模相应的圆角半径大0.51mm，以便于将工件套上压边圈。2.6.3拉伸力计算拉伸力可根据塑性力学的理论进行计算。但影响拉伸力的因素非常复杂，计算结果往往和实际情况相差较大。因此，在实际生产中多采用经验公式。钢制保温杯盖采用压边拉伸时拉伸力计算公式：首次拉伸： （3-21）以后各次拉伸： （3-22）式中 t板料厚度（mm）； 第一次及以后各次拉伸的外径（mm）； 板料的强度极限（Map）； 的值取决于拉伸系数，的修正系数，见参考文献3表5-15。表5-15修正系数K值 0.55 0.57 0.60 0.62 0.65 0.67 0.70 0.72 0.75 0.77 0.80 1.00 0.93 0.86 0.79 0.72 0.66 0.60 0.55 0.50 0.45 0.40 0.70 0.72 0.75 0.77 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0.70 0.60 0.50注：表中为首次拉伸的修正系数，为以后各次拉伸的修正系数。钢制保温杯盖首次拉伸力计算依据公式（3-21）计算，由冲压常用金属材料的力学性能表查得08F的强度极限=400 Map，由=0.59查表5-15得=0.60，则 =3.1411124000.60 =167280 (N)钢制保温杯盖以后各次拉伸力根据式（3-22）计算，由冲压常用金属材料的力学性能表查得08F的强度极限=400 Map，由=0.77查表5-15得=0.85则第二次拉伸力： =3.148924000.85 =190032（N）第三次拉伸力： =3.148024000.85 =170816（N）2.6.4卸料力计算1）冲裁时，工件或废料从凸模上卸下来的力叫卸料力。冲裁力计算时取08钢的强度极限=400MPa,因此：=Dt =3.14802400 =200960(N)式中 D工件直径（mm） t板料厚度(mm) 材料强度极限(MPa)2）卸料力计算：由参考文献11表2-37查得=0.05= =0.05200960 =10048(N)3）总冲压力=167280 +38094+10048=215422(N)即压力机所需冲压力=215422(N)。2.7 排样方式的确定及计算工件在条料、带料或板料上的布置方式称作排料。排料是冲压模设计中的一项极其重要的工作。排料方案对材料利用率、冲压件质量、生产率、生产成本和模具结构形式都有重要影响。2.7.1材料利用率材料利用率主要取决于排料，是衡量排料方案合理性的技术经济指标。材料利用率用在一个步距内零件的实际面积所需要毛坯面积的百分比表示，用下式计算：=100%式中 材料利用率； n一个步距内冲裁件的零件数； A冲裁件的面积，单位为mm； b条料或带料的宽度，单位为mm；l冲裁步距，单位为mm。从上式可以看出，若能在相等的面积上冲制的冲压件数多，或者说废料较少，则材料的利用率高。废料分为结构废料和工艺废料两类。结构废料是由冲压件形状决定的，一般不能改变，与排料无关工艺废料是冲压后剩下的材料以及不可避免的料头和料尾损耗，这是与排料方式以及冲压方式有关的废料。本设计无结构废料。所以，减少工艺废料是提高材料利用率的唯一途径。2.7.2排样方式确定按照冲压件在条料上的布置方式和材料的利用情况，可将排料方式分为以下三种情况。1）有废料排料沿冲件外形冲压，冲件周边都留有搭边（，a）。冲件尺寸完全由冲模保证，冲件精度高，模具寿命也高，但材料利用率低2）无废料排料沿直线或曲线切断条料而获得的冲件，无搭边，冲压件质量和模具寿命更差一些，但材料利用率最高。3）少废料排料沿冲压件部分外形冲切，只在冲压件之间或冲压件与条料侧边之间留有搭边。因受剪裁条料质量和送料定位误差的影响，其冲压件质量稍差，边缘毛刺被带入凹模会增大刃口磨损，影响模具寿命，但材料利用率稍高，冲模简单。设计拉伸模，首先要设计条料排样图。钢制保温杯盖形状简单，拉伸形状就是一个钢制保温杯盖，采用有废直排的排列的方式，因为冲件与冲件之间，冲件与条料之间都存在搭边废料，这样冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度较高，模具寿命也较长，但材料的利用率较低。2.7.3排样计算1）由参考文献9表4-3查得：搭边值=1.2mm，a=1.5mm。2)送料步距SS=D+a=194+1.5=195.5(mm)3)条料宽B(采用无侧压装置的导料板之间送料时) = =(mm)4) 一个送料距的材料利用率冲裁件的面积A:2.8压力机的选择 2.8.1 压力机选择对于单动压力机所选用压力机的吨位应大于拉伸力和压边力的总和，即 F (3-23)式中 压力机公称压 拉伸力和压边力的总和。本零件拉伸深度为200mm分四次拉伸，每次拉伸深度大约在30mm左右，故需要进行拉伸。对于拉伸需满足条件： （1.82） （3-24）根据公式（3-24）计算压力机吨位（1.82） 1.8205374 370(KN)查参考文献11表9-3故需要选择开式压力机型号J23-80型压力机。选择开式压力机 J23-80可得到尺寸如下：最大封闭高度380mm； 封闭高度调节量100mm所以 =380mm； =380-100=280mm。工作台面尺寸。J23-80型压力机的工作台面尺寸（前后左右）为540mm800mm。设计下模座时根据情况选取模具尺寸。模柄材料为A3，孔尺寸（直径深度）为50mm100mm，那么，设计时模具的模柄尺寸要与模柄孔尺寸配合。2.9 本章小结本章内容比较多主要是进行拉伸模具总体设计，首先阐述了拉伸模具的结构选择要求、分类、无压扁装置、有压扁装置以及以后歌词拉伸模具的概况，同时对钢制保温杯盖压扁装置进行选择，紧接着进行了拉伸模具工作部分凸、凹模结构尺寸、圆角半径、间隙、压边力、拉伸力压边圈尺寸等计算。最后进行卸料力计算和确定排样方式并对排样进行计算和绘制排样图并确定压力中心和压力机的型号。本章主要锻炼我们研究问题要有统观全局的思想，既要看清前面参数的设定又要顾及以后设计的参数选择。也锻炼了我们对问题进行深入研究的良好习惯，使我们充分发挥自己所应有的才能，打好坚实的学习基础。第4章 技术经济分析第3章 模具主要的零件及结构选择3.1 模具材料选择本设计是拉伸模具设计属于冲压模具行列，在进行零件拉伸过程中凸模和凹模是在强压、连续使用和很大冲击的条件下工作的，并伴随有温度升高，工作条件很差。所以对凸、凹模的材料要求有很好的耐磨性、耐冲击性、淬透性和切削性。硬度要大，热处理变形小，而且价格低廉。本模具凸、凹模选择材料T10A。鉴于本次设计模具类型为拉伸模，采用一般拉伸即可。故选择T10A作为模具材料，其热处理为淬硬、硬度为HRC5862。3.2 模架的选择由拉伸凹模外形尺寸，我们由参考文献8表10-30确定选用后侧导柱模架见图4-1。具体参数见表4-1。1上模座 2下模座 3导柱 4导套表4-1模架参数名称 数量 尺寸 材料 热处理 上模座 1 40025055 HT200 下模座 1 40025070 HT200导柱 2 40260 20钢 淬火HRC5862导套 2 4014053 20钢 硬度HRC58623.3 凸模、凹模及凸模固定板的确定3.3.1 凸模尺寸确定拉伸凸模采用台阶式，与凸模固定板的配合按H7/k6的配合。拉伸凸模长度尺寸应根据模具具体结构确定。凸模长度确定：L=压边圈高度+凸模固定板厚度+卸料弹簧+附加长度即：L=60+40+123+20=243mm3.3.2 凹模尺寸确定凹模高度计算根据经验公式：h=kb (h15mm) (4-1)式中 k系数，其值见参考文献8表2-40； b最大孔口尺寸（mm）。凹模壁厚：c=(1.52)h，c3040mm (4-2)根据公式4-1得h=0.2880=22.4mm，为了更好的拉伸零件我取h为50mm。根据公式4-2得c=(1.52)h=250=100mm3.3.3 凸模固定板凸模固定板形式可分为矩形固定板和圆形固定板。凸模固定板的外形尺寸主要根据冲压工件的大小而定，一般凸模固定板的外形尺寸与凹模、卸料板尺寸相同。凸模固定板厚度：H=(0.60.8)式中 H凸模固定板厚度（mm）； 凹模厚度（mm）。H=0.850=40mm，外形长度与凹模一致。材料45钢。3.4 凸、凹模强度校核对于本设计来说需要拉伸一个直径为80mm，长度为200mm，厚度为2mm的钢制保温杯盖所需要的拉伸凸模与其尺寸相差无几。对于这样的凸模来说并不是特别细长，故不需要强度校核，相应的凹模也就不必进行强度校核了。3.5 其他零部件的确定3.5.1 固定挡料销选择落料凹模上部设置固定挡料销，采用固定挡料销的进行定距.挡料装置在拉伸模中,主要作用是保持冲件外形的完整和适量的搭边。如图4-1所示为钩形挡料销,因其固定孔离刃口较远,因此凹模强度要求,结构上带有防转定向销。挡料销采用H7/r6安装在落料凹模上。图4-1钩形挡料销本次设计挡料销采用材料为45钢，硬度HRC5660，基本尺寸为15mm的B形挡料销。具体尺寸查参考文献8表10-60。3.5.2卸料部件设计在上模座上设置4个卸料螺钉，公称直径为16mm，螺纹部分为M812mm。卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后， 应使上模座超出凸模端面lmm。在本次拉伸模具设计中卸料部件压边圈同卸料螺钉连接，压边圈限位距离为1.2t。压边圈与凸模配合按H7/h6配合，压边圈材料采用45钢，热处理硬度为调质42-45HRC。3.5.3弹性装置的设计选用弹簧作为弹性装置。选用圆柱螺旋弹簧,它的主要技术参数是工作负荷与其相对应的最大工作负荷下的变形量。根据所需要的卸料力以及所需要的工作行程，来计算与，然后就可以在标准中选取相应的规格弹簧。1） 根据总卸料力估计拟用弹簧个数n算出每个弹簧所承受负荷。拟用4个弹簧则=2512N，因为故查参考文献8表10-1可以初步得到弹簧参数为：d=10mm、=75mm、t=26.5mm、=5170N、n=4.5、=66.4mm、=123、L=1414mm。2）检查弹簧最大允许压缩量必须满足。式中 弹簧预压缩量 卸料板行程，一般取材料厚加1毫米。 凸、凹模修磨量，一般取410mm。 检验弹簧最大压缩量是否满足条件： =40mm =67.740mm故所选弹簧是合适的。3.6模具闭合高度的确定模具的闭合高度H模具应介于压力机的最大装模高度与最小装模高度之间，否则就不能保证下常的安装与工作。其关系为：-5mm+10mm若模具的闭合高度，则该压力机不能用，若，则可以加垫板。实际算得=+=55+70+50+40+60=275mm则满足-5mm+10mm的要求。3.7 钢制保温杯盖模具的安装与调试3.7.1拉伸模的安装要求1）上模座上平面对下模座下平面的平行度，导柱轴心线对下模座下平面的垂直度和导套孔轴心线对上模座上平面的垂直度均应达到规定的精度要求。2）模架的上模沿导柱上、下移动应平稳，无阻滞现象。3）装配好的拉伸模,其封闭高度应符合图样规定的要求。4）拉伸凸模和拉伸凹模之间的配合间隙应符合图样的要求，周围的间隙应均匀一致。3.7.2拉伸模的安装 本模具属于带有压边圈的拉伸模，应对压边力进行适当调整。这是因为压边力过大，则制件易被拉裂；压边力过小，又易于起皱。因此，在装置模具时，应边试验，边调整，直到合适为止。下面是具体的安装过程：1）开动压力机，把压力机滑块上升到极点；2）把压力机滑块底面、压力机的台面和模具的上下面擦试干净；3）把模具放在压力机台面规定的位置上，用压力机行程尺检查压力机滑块底面至模具上平面之间距离是否大于压力机的行程。必要时，调节滑块高度，以保证该距离大于压力机行程。因本模具有打杆，所以应先按图样位置将其插入压力机台面的孔内，并把模具位置放正。4）将滑块降下到极点，并调节滑块高度，使其与拉伸模上平面接触。5）通过压板、垫块和螺钉等，将上模紧固在压力机的滑块上，并将下模初步固定在压力机的台面上。不要压的太紧6）将滑块稍微往上调一点以免模具顶死，然后开动压力机，把滑块上升到上极点，松开下模的安装螺丝，让滑块空行程数次，再把滑块下降到下极点停止。7）拧紧下模的安装螺钉。再开动压力机使滑块上升到上极点位置。8）在导柱上加润滑油，并检查拉伸模工作部分有无异物，然后开动压力机，再使滑块空行程数次，从中检查导柱和导套的配合情况。若发现导柱不垂直或者导套配合不合适时，应拆下模具进行修理。9）进行试拉伸，并逐步调节滑块到所需的高度。10）调节压力机上的打料螺栓到适合的高度，使打料杆能正常工作。11）如果拉伸模使用气垫，则应调节压缩空气到合适压力。12）重新检查模具及压力机，无误后可进行试拉伸。3.7.3 深钢制保温杯盖模具的调试模具按图纸技术要求加工与装配后，必须在符合实际生产条件的环境中进行试拉伸，可以发现模具设计与制造的缺陷，找出产生原因，对模具进行适当的调整和修理后再进行试拉伸，直到模具能正常工作，才能将模具正式交付生产使用。3.7.4 进料阻力的调整拉伸模进料阻力很大，易使制件被拉裂；进料阻力很小时，易使制件产生皱纹。故在调整模具时，关键是调整好拉伸阻力的大小：1）调节压力滑块的压力，使之正常；2）调节压边圈的压边面配合松紧；3）凹模圆角半径要适中；4）采用良好的润滑剂，调整润滑次数。3.7.5 拉伸深度及间隙调整1）调整时，先将较浅的一段调整后，再往下调整，直到所需深度。2）因本模具是对称的。所以在调整时，可先将上模紧固在压力机滑块上，下模放在工作台上，先不紧固。在凸模上放置样件，再使上、下模吻合对中后，即可保证间隙的均匀性。调整好闭合位置后，再把下模固紧在工作台上。3.7.6 调整方法1）拉伸时的破裂 拉伸时，材料变形所需要的拉伸力超过了材料的强度极限时，即形成破裂。拉伸时的破裂部位多发生在邻近凸模圆角处的钢制保温杯盖壁处。 防止拉伸破裂的工艺措施有：增大凹模圆角、增大凸模和凹模之间的间隙、提高凹模工作表面和凹模圆角半径处的表面质量、调整压边力、选用塑性好的材料和进行适当的润滑等。2）拉伸高度不够 制件拉伸结束后，结果高度达不到图样要求。其产生原因有拉伸间隙太大、凸模圆角半径太小。 防止拉伸高度不够的措施有：调整拉伸间隙、加大凸模圆角半径。3） 制件底部被拉脱 制件在拉伸过程中由于凹模圆角半径太小，使材料被处于切割状态以至于制件底部被拉脱。 防止制件底部被拉脱的措施有：加大凹模圆角半径。4）制品口缘折皱 制件在拉伸过程中由于凹模圆角半径太大、压边圈不起压边作用，造成制件口缘折皱。 防止制件口缘折皱的措施有：减小凹模圆角半径、调整压边圈结构，加大压边力。5）拉伸高度太大 制件拉伸结束后，结果发现制件的高度达不到图样的要求。其产生原因有拉伸间隙太小、凸模圆角半径太大。 防止拉伸高度太大的措施有：加大拉伸间隙、减小凸模圆角半径。3.8本章小结本章着重介绍了对拉伸模具零件的设计，包括模具材料选择、模架选择、模具闭合高度、凸、凹模设计等各种尺寸结构的设计，内容并不是很多，也不需要大量计算，只要充分利用手中所有的工具书就能确定相关尺寸结构。本章主要锻炼了我们对工具书的掌握，对模具总体装配图的设计和各种零件的设计的能力。第4章 技术经济分析现代模具已经融入到社会各个行业，不管在城市还是农村到处都可以看到利用模具生产出来的产品。小到缝衣的一根针大到人们乘坐的飞机、火车，甚至在现代军事领域也有广泛应用，从各种途径都可以表明模具行业在现代社会的普及程度是相当大的。可想而之，针对如此庞大的一个社会经济领域我们只要抓住机遇就可以创造出数以万计的价值。单从生产成本上看，以本设计为例，该模具属于拉伸模具，需要的材料不是很多。从模架到模座甚至是各种零件产品仅使用灰色铸铁、45号钢、A3钢等就可完成，我国铁矿等资源在世界排名都名列前茅，从供需关系上讲如此大的供给量当然不需要担心价格问题。灰色铸铁的成本是很便宜的平均每吨2920元左右，相比其他材料便宜300元到500元不等。其他材料大多数都为45号钢或A3，钢的价值虽然在不断变动。但变动值不算太大大约每吨钢价钱在3550元左右，虽然比Q235贵了很多，对于产品强度要求是足够的，相比于其他钢材料便宜500到1000元不等。材料设备齐全我们还得考虑生产该种产品所需要的劳动力，在我国来说拥有大批廉价劳动力劳动力问题是不难解决的，但是对于一个厂家而言获得最大利益才是首要目标，这就需要减少劳动力，尽量使用自动生产线，即能减少生产成本又能提高工作效率从而获得最大利益。本加工采用简单拉伸模，要求的模具零件相比于同种复合拉伸模要少的很多，在坯料的展开尺寸计算中，可以得到坯料的大概尺寸，再经过计算拉伸次数、工序尺寸等计算值都可以得出生产该模具材料尺寸都是不大的。经计算生产钢制保温杯盖在材料利用率上是77%这种利用材料利用率在同种冲压模具中已经是很高的了，而且废品率，产生废料率都相对较小。由于需要大批量生产，零件精度要求不高，故模具零件的精度也不需过高。并且模具的各部分零件的拆装与维修也十分简单，可以提高生产效率。从供求关系上来看，在人们日常生活中钢制保温杯盖得到普遍应用，例如钢管在各种管道铺设中应用最为普遍、也有钢制保温杯盖茶杯、茶叶盒等都是钢制保温杯盖制件。在整个世界钢制保温杯盖应用率超过%50甚至更多。而在供给方面我们更是需要大批量厂家，厂家相互竞争是在所难免的，而对于如此庞大的需求量来说，竞争会更加激烈，就会促使厂家努力提高产品质量，生产效率了。第5章 实验与调试结论本次拉伸模具设计中，通过对零件结构的分析，结合书中公式，对零件进行拉伸模具设计。深钢制保温杯盖属于简单拉伸件，分析其工艺性，并确定工艺方案。根据计算确定本制件是四次拉伸成的，然后相应选取各次拉伸时的压力机。本设计主要是最后一次拉伸模具设计，需要计算拉伸时的间隙、工作零件的圆角半径、尺寸和公差，并且还需要确定模具的总体尺寸和模具零件的结构，然后根据上面的设计绘出模具的总装图。深钢制保温杯盖模具的设计，是理论知识与实践有机的结合，更加系统地对理论知识做了更深切贴实的阐述。也使我认识到，要想做为一名合理的模具设计人员，必须要有扎实的专业基础，并不断学习新知识新技术，树立终身学习的观念，把理论知识应用到实践中去，并坚持科学、严谨、求实的精神，大胆创新，突破新技术，为国民经济的腾飞做出应有的贡献。通过本次冲压模具的设计，不仅使我把近四年来所学的知识系统地联系运用起来，使理论知识与实际操作密切地联系起来，强化了自己动手动脑能力，增强了自己的空间想象能力等，而且从本次设计过程中，我发现了自己的不足，对知识掌握不够牢固，有些知识遗忘了，对设计中出现的困难有时无从下手，只有靠询问指导老师或同学，这些都使我在以后的工作学习中避免和解决问题提供了很好的经验和教训。经过这次钢制保温杯盖冲压模具设计，增近了对模具的了解，懂的了模具设计的基本流程，技术要求。该模具的设计实用，机构合理，维修方便，拆装简单，生产效率高，能够满足零件的生产要求。但由于本人知识方面的不足本次设计难免会出现各种错误还望老师批评指正参考文献参考文献1康俊远.冷冲压工艺与模具设计M.北京：北京理工大学出版社,2007.22李奇涵.冲压成型工艺与模具设计M.北京：科学出版社,2007.83红慎章.实用冲压工艺及模具设计M.北京：机械工业出版社,2005.114许树勤，王文平.模具设计与制造M.北京：北京大学出版社,2007.35王树勋.模具实用技术设计总和手册S.广州：华南理工大学出版社,1995.66付宏生.模具识图与制图M.北京：化学工业出版社,2006.27 M.W. 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