外圈落料冲孔模设计【毕业论文+CAD图纸全套】

摘要本次设计是在原有冲压件的基础上对其进行批量生产的一系列设计和加工制造的全过程。定位框冲压件的设计首先要从冲压生产工艺上对我所要设计的定位框进行冲压工艺的分析与计算，然后在分析计算的基础上并参看相关的冲压设计资料确定冲压工艺方案，再在此基础上确定各工序的复合关系后，再进入冲模各具体结构的设计。在此基础上对各副冲压模具的主要零部件的尺寸进行设计与计算，期间要参考大量与冲压相关的资料和翻阅各种冲压手册，并通过计算以确定各副模具具体的结构及尺寸，通过不断的计算与修改，并在指导老师的悉心关怀和耐心指导下进行不间断的反复修改，最终确定划出了一副装配图和五副零件图。并在这个基础上对各副冲模的主要工作零件如落料凹模，拉深凸模，凸凹模以及翻边凸模，翻边凹模和一些定位零件和固定零件进行制造工艺的设计，编制零件的制造加工工艺卡片。以通过制造工艺的编制来熟悉并掌握模具由设计到加工成型再到使用的整个工艺流程，使我们在以后的设计中能更加结合工厂的实际生产条件，使我们的设计更加合理，更具有经济价值和生产的实用性。关键词冲压工艺性；冲模设计；总布置与校核第1页共19页目录摘要第一章绪论111冲压模具的历史和背景112设计目的及意义213主要设计内容2第二章冲裁件的工艺分析冲压方案的确定321冲压件工艺分析322冲压工艺方案的确定423毛坯尺寸的计算4第三章冲裁排样设计531搭边的选取532送料步距、条料宽度以及材料利用率的计算533排样图634冲裁力的计算6第四章刃口尺寸计算741冲孔刃口尺寸计算742落料刃口尺寸计算8第五章绘制零件图和装备图9第2页共19页51绘制凸凹模952绘制落料凹模1053绘制冲孔凸模10第六章工件零件制造1161落料凹模11第七章冲裁力的计算1271落料力计算1272冲孔力计算1273顶件力的计算1274推件力的计算1275压力机所需的总压力计算1376压力中心的确定13第8章定位零件1381导料销1382挡料销13总结14参考文献15致谢16第3页共19页第4页共19页第5页共19页第1页共19页第一章绪论11冲压模具的历史和背景冷冲压加工工艺在我国已有悠久的历史。据文献记载我国劳动人民远在青铜时期就发现了金属具有锤击变形的性能,到了战国时代公元前403前221年已经能炼剑淬火。我们的祖先在2300年前已掌握了锤击金属制造兵器和各种日用品技术。在漫长的封建社会时期,我国劳动人民在金、银、铜装饰品和日用品的制作中,更是显示出了精巧的工艺技术和高超的艺术水平,令人叹为观止。近代,从上个世纪20年代开始,金属制品、玩具和小五金等行业就开始使用冲床、压力机等简易机械设备及相应的模具加工产品的毛坯或某些零部件,其中的“刀口模子”专门用于落料、冲孔,“坞工模子”可用于金属拉深。由于生产力较为低下,技术水平不够,当时各厂使用的冲压设备功率都不大,甚至大多还是手扳脚踏。模具加工业以手工为主,故而模具的精度不高,损坏率大。直到20世纪40年代初,出现水压机冷冲模具。50年代公私合营后,增添了磨床、铣床和锯床等设备,又配上硬度计、外径内径测定器和块规等较为精密的测量设备,冷冲模具的精度得以提高。六七十年代,随着产品生产大量使用冲压机床,冷冲模具已从原来单冲落料、单冲孔模具发展为落料、冲孔复合模。同时由于冷冲模架标准件的出现,使模具设计结构形式多样化,精度也由此提高。与此同时,随着热处理技术的进步和检测手段的完善,冷冲模具使用寿命提高57倍。这一时期,还由于成型磨削、电脉冲和线切割机等机床相继使用,又采用硬质合金为模具材料,冷冲模具的制作工艺有了新的发展。设计人员改进制模工艺,具有自动送料、自动理片和接料装置的复合模具大量问世。靠模铣床引进后,用石膏、木模或实物即可翻制出相同形状的模芯,使复合拉深模具的制作方便了许多,确保了精度。70年代以后,使用斜度线切割机加工冷冲模具,其凸模冲头和凹模可先淬火处理再切割装配,取代了原来冷冲模具制作需要热处理装配变形修正的繁琐工艺,模具的精度可达到001。可以说这段时间我国的模具产业发M展日新月异。第2页共19页12设计目的及意义由于冲压加工具有许多突出的优点，因此在工业生产中，尤其是大批量生产中得到广泛应用。从精细的电子元件、仪表指针到汽车的覆盖件、高压容器封头以及航空航天器的蒙皮、机身等均需冲压加工。随着工业产品的不断发展和生产技术水平不断提高，不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件，已被质量轻、刚度好的冲压件所代替。本课题为外圈落料冲孔模具设计，落料是利用落料凸模将冲裁好的平板毛坯压制成各种开口的空心件，或将已制成的开口空心件毛坯，加工成其他形状空新建的一种基本冲压加工方法，拉深的应用非常广泛，是冷冲压的基本工序之一。因为模具制造对制造业的重大作用，激励我趁此毕业设计的良机，选择此课题，希望能够掌握各种模具制造方法的基本原理和特点，在设计、制造模具时，根据实际情况，学习如何充分考虑它们的特点，选用最佳的工艺方案；掌握各种制造方法对模具结构的要求，具有分析模具结构工艺性的能力，能够设计出工艺性能良好的模具结构；了解国内先进的模具制造技术，尽量采用新工艺、新技术。并且巩固和加深已经学过的理论知识，提高自己的综合分析和解决工程实际问题的能力，为工作以后的发展奠定良好的基础。13主要设计内容本文对拉深模具设计进行了全面的介绍和分析，并在此基础上对拉深模具进行了设计。设计的主要内容包括工艺性分析拟定零件的工艺方案及模具结构，计算工具压力选取压力机及确定压力中心，确定模具结构及绘制模具总装配图，凹凸模公差的计算及半径的确定，确定各主要零件的尺寸，设计并绘制总图，绘制部分非标准零件图等一系列工作。第3页共19页第二章冲裁件的工艺分析冲压方案的确定21冲压件工艺分析现有一筒形件，如图21所示，生产批量为小批量，工件材料为08钢，具有较好的可拉伸性，材料厚度为2M图2108钢为极软的碳素钢，强度、硬度很低，而韧性和塑性极高，具有良好的深冲、拉延、弯曲和镦粗等冷加工性能、焊接性能。但存在时效敏感性，淬硬性及淬透性极低。大多轧制成高精度的薄板或冷轧钢带用以制造易加工成形，强度低的深冲压或深拉延的覆盖零件和焊接构件第4页共19页此工件为带凸缘圆筒形件，要求零件尺寸标注在外形，零件尺寸厚度不变。此工件的形状满足拉深件工艺要求，可用拉深工序加工。筒底圆角半径R2MM,筒形件高40MM，筒形件凸缘直径101MM，底圆直径25080MM，中间有一个直径为20MM的孔，筒壁附近有两个孔直径为65MM。01厚度T2MM。零件材料为08钢，厚度为2MM，且其刚度相对不高，易变形。08号钢塑性、韧性很好，易冷热加工成形，正火或冷加工后切削加工性能好，焊接性优良，无回火脆性，淬透性和淬硬性均差。22冲压工艺方案的确定方案1先落料，在拉伸，然后冲孔，最后切边。采用单工序模。方案2落料拉伸冲孔切边连续冲压。采用级进生产。方案3落料拉伸冲孔切边复合冲压。采用复合生产。工艺方案分析方案1模具结构简单，但需要4道工序，即需要落料模，拉伸模，冲孔模三套模具。设计比较简单，容易操作。低，难以满足该零件的年产量要求。方案2既能保证生产率，又能保证形位精度、尺寸精度，结构方案比较复杂。方案3只需一套模具，生产率很高，但零件的冲压性能稍差。欲保证冲压零件的形位精度，需在模具上射到正销导正，模具制造成本高，安装也比较复杂。所以选择方案3第5页共19页23毛坯尺寸的计算确定切边余量。一般拉深件，在拉深成形后，工件口或凸缘周边不齐，必须进行修边以达到工作的要求。因此，在按照工件图样计算毛坯尺寸时，必须加上修边余量后再计算,查表21得R43MM凸缘的相对直径DT凸缘直径DT1515222525251816141220502520181650100353025221001504336302515020050423527表21有凸缘圆筒形拉深件的修边余量R查模具设计与制造一书中表221可知有凸缘的圆筒件公式。RDHDD1432式中毛坯直径MM工件高度MMH底部圆角半径MMR第6页共19页工件直径MMD底部直径MM1已知毛坯直径尺寸的大小方可落料冲孔。第7页共19页第三章冲裁排样设计31搭边的选取由于拉深件毛坯外形为圆形，形状简单，为降低模具的结构复杂程度，采用直排排样的方法。查模具设计与制造一书中表18得搭边值为工件间A115MM和侧面A18MM。采用导料板送料，因此采用无侧压装置的送料方式。条料理想的送进基准是零件的中心线。32送料步距、条料宽度以及材料利用率的计算条料宽度计算公式为B010B2AD式中D冲裁件垂直于送料方向的尺寸，MM；A侧搭边最小值，MM；条料宽度公差，MM；B导尺与条料间的最小间隙，MM。1代入数据计算得；条料宽度B1522（181）1158601送料步距ADA1152151535材料利用率S/AB100A/HB10011式中S一个步距内制件的实际面积，MM；12A送料步距，MM；第8页共19页B条料宽度，MM。计算得SR314（152/2）181366MM1222181366/（15351586）10074533排样图图3134冲裁力的计算根据公式可知F落KLTF冲裁力，NL冲裁件周长，MM材料的抗剪强度，MPAT板料厚度，MM第9页共19页K系数。K是考虑到刃口钝化，间隙不均匀、材料力学性能与厚度波动等因素而增加的安全系数，常取K13。查模具设计与制造表可取300L2R47728F落1347728300237227KNF推NK推F落NH/TF冲裁力，NK推推件力系数。查书模具设计与制造表113可知K推0055代数数据可求得F推NK推F落20005537227409497KN所以总压力为F总F落F推7817KN第10页共19页第四章刃口尺寸计算41冲孔刃口尺寸计算查书模具设计与制造可知冲孔刃口尺寸公式为D凸DXMIND凹D凸ZIN凹0冲265孔D凸DX1（6505087）MIN0凸6935（MM）0202D凹D凸Z（69350246）MIN凹07181（MM）0202校核|凹|凸|ZZAXMIN002002004012MM（无法满足间隙公差条件）凸04（ZZ）040120048（MM）AXMIN凹06（ZZ）060120072（MM）AXIN故D6935MM凹072D7181MM凸048冲孔（20）D1凸DX2（2007501）01MIN0凸20075（MM）0202第11页共19页D1凸Z（200750246）20321（MM）MIN凹0025025校核|凹|凸|ZZAXIN00200250045012MM（无法满足间隙公差条件）凸04（ZZ）040120048（MM）AXMIN凹06（ZZ）060120072（MM）AXIN故D120075MM凹072D120321MM凸04842落料刃口尺寸计算落152刃口尺寸得计算。由于落料件结构简单，精度要求不高（公差等级取IT14级，则其尺寸为152）用分别制造的方法制作凸、凹模。凸、凹模870刃口尺寸计算公式如下凹模尺寸D（DX）DMAXD0凸模尺寸D（DZ）PDINP式中D，D落料凸模和凹模的基本尺寸，MM；PDD落料件最大极限尺寸，MM；MAX冲裁件的公差，MM；X磨损系数，查模具设计与制造中表121选取凸凹模的制造公差，查模具设计与制造中表122可知DP,第12页共19页ZZ查模具设计与制造中表119可知MINAX查表得087MM，X05MM，0035，0025，PDZ0246MM，Z0360,MMMINAXM代入公式落料D（10105087）10056D035035D（100560246）10032P025025校核|凹|凸|ZZAXMIN00250035006012MM（无法满足间隙公差条件）因此，只能缩小凹凸，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，由此可取凸04（ZZ）040120048（MM）AXMIN凹06（ZZ）060120072（MM）AXIN故D10056MMD072D10032MMP048第13页共19页第五章绘制零件图和装备图51绘制凸凹模凸凹模为如图51图5152绘制落料凹模落料凹模如图52第14页共19页图5253绘制冲孔凸模冲孔凸模如图53第15页共19页图53第16页共19页第六章工件零件制造61落料凹模落料凹模厚度HKB1560MM式中系数K查模具制造与设计表126得落料凹模壁厚C152H3040MM18MM选择直筒形刃口（上为直筒，下为锥形），刃口强度较高，修磨后刃口尺寸不变，凹模内不易积存废料或冲裁件，用于冲裁形状较复杂的零件，而且比较好加工。凹模螺钉固定,螺孔至凹模边缘的距离均不应过小,以防降低强度。第17页共19页第七章冲裁力的计算71落料力计算查书模具设计与制造可知冲裁力计算公式为KNKLF27302761432TF冲裁力NL工件外轮廓周长MMT材料的厚度材料的抗剪强度,可在文献5附录A1中查得343MPAK系数，它是考虑到刃口钝化、间隙不均匀、材料力学性能与厚度波动等因数而增加的安全系数，常数K13则，卸料力NF89140273K卸卸72冲孔力计算查书模具设计与制造可知计算公式为冲孔力小孔N5817302591432KLT冲F大孔49T1冲73顶件力的计算查书模具设计与制造可知计算公式为第18页共19页KNFK32706顶顶74推件力的计算推件器的作用是将弯曲后的工件顶出凹模，由于所需的推件力很小，在弯曲的过程中，推件力不宜太大，应当小于工件弯曲力，否则推件器将压弯工件，使工件出现变形。KNFK7420350推推75压力机所需的总压力计算因为才采用的是弹压卸料装置和上出件模具KNF603274023顶推总76压力中心的确定因为该工件是对称零件,所以其重心在圆点中心。第19页共19页第8章定位零件81导料销对条料或卷料的侧边进行导向，以保征其正确的送料进方向的板件或销。条料靠着导料板或导料销的一侧导向送进，以免送偏，导料销一般用两个，多用于单工序模和复合模。因为是从右向左送料，与条料相靠的导料板或导料销装在后侧。导料板通常选用Q233或Q235钢制造，导向面及上、下表面的表面粗糙度应达到1608M。RA导料板选用整体式，导料板之间的宽度应等于条料的最大宽度加上一间B0隙值。因无侧压装置，间隙取0515MM。82挡料销该单工序模具只需要一个固定挡料销。选用圆柱头固定挡料销，此挡料销结构简单，制造方便，当固定部分和工作部分的直经差别较大时，不致于削弱凹模的强度。装在凹模上。第20页共19页总结对于本次毕业设计的内容，主要有计算、绘图、构思（设计）等几个部分。初期的计算难度并非很大，但是工作量很大。中期主要是设计模具总装结构，这一部分很重要，它关系着具能否正常工作。后期工作主要是在前边工作的基础上，绘出总的装配图以及相关零件图。整个环节中难度最大的还是模具结构设计部分，需要确定很多零件的尺寸规格以及加工方式，重要的是要设计合理。这对于在课堂上学到的知识来说有点变化，毕竟主观性很强，没有严格的标准来执行，这样也正好体现了创新的观念。毕业设计也就这些内容，虽然所用时间不长，但它很充实，至少没有像以前上课那样天天打酱油。事实上，这短时间非常累，经常熬通宵做作业，书页被我翻坏了，可收获很多，至少比平时上课要有意义。做一件事结果并不重要，重要的是通过这件事所获得的无形的财富经历。本次毕业设计，虽然我做的不是很好，但我想任何人都没有我所收获的丰富。通过毕业设计我发现自己在对待困难时意志更坚定了，没有什么是做不到的，只要付出足够的努力。即使失败了，但经历了，也就足够了，最起码失败过、尝试过。做好一件事不仅仅要有恒心，还有有做好它的能力。就拿本次课程设计来说，必要的机械设计及机械原理基础知识还是需要的，没有理论基础做起来就很慢，甚至做不出来。课程设计能够出了我们哪些知识没有掌握，还需要再学习什么，它很好的反应了我们的学习状态，强化了所学知识的实用性，符合新大纲教学的要求。此次毕业设计收获还是不少的。模具设计课程上学期刚结束，这阶