说明书-电炉引线盒冲压工艺及模具设计

单位代码02学号080118050分类号TG385密级毕业设计说明书电炉引线盒冲压模具设计院（系）名称工学院机械系专业名称材料成型及控制工程学生姓名王佳乐指导教师张保丰2012年5月15日电炉引线盒冲压模具设计摘要冷冲模是广泛运用的模具之一，种类包括冲孔模、落料模、弯曲模、拉深模等，近年来冷冲模的应用越来越广泛。冷冲压具有成本低，产品质量稳定，能加工多种性能，状态的零件。同时它的应用和普遍也受到模具寿命和生产安全等方面的制约。本设计是电炉引线盒冲压模具设计，利用AUTOCAD软件对制件进行设计绘图。分析工件结构，其主要包括落料、盒形件拉深、冲孔、修边。明确了设计思路，确定了冲压成型工艺过程并对各个具体部分进行了详细的计算和校核。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠，保证了与其他部件的配合，并绘制了模具的装配图和零件图。毕业设计是对所学知识的一次运用实践，通过毕业设计我们可以查漏补缺，为以后的学习和工作打下坚实的基础。通过对电炉引线盒的冲压模具设计，巩固和深化了所学知识，取得了比较满意的效果，达到了预期的设计意图。关键词冲压，模具，工艺，设计LEADINGWIREBOXOFELECTRICALSTOVEAUTHORWANGJIALETHTORZHANGBAOFENGABSTRACTCOLDPUNCHINGMOULDTHATISUSEDEXTENSIVELYAMONGTHEALLKINDSDIE,INCLUDINGPUNCHINGHOLEMOULD,BLANKINGDIE,BENDINGMOULD,CROOKEDMODEL,CONICALDIEETC,THEAPPLICATIONOFTHECOLDPUNCHINGDIEISMOREANDMOREEXTENSIVEINRECENTYEARSITISWITHLOWCOSTSTHATTHEREISTHECOLDPUNCHINGLY,PRODUCTQUALITYISSTEADY,CANPROCESSMANYKINDSOFPERFORMANCE,PARTOFTHESTATEITSAPPLICATIONANDGENERALLYINGRECEIVETHERESTRICTIONINLIFESPANOFTHEMOULDANDPRODUCTIONSAFETY,ETCATTHESAMETIMETHISDESIGNISBLANKINGDIEDESIGNOFLEADINGWIREBOXOFELECTRICALSTOVE,THEUSEOFAUTOCADSOFTWARETODESIGNPARTSDRAWINGINCLUDINGBLANK、DEEPDRAWINGOFBOXPARTS、PUNCH、MODIFICATION,THROUGHTHESTRUCTUREANALYSISOFWORKPIECECLEARDESIGNIDEAS,DETERMINETHEPROCESSOFSTAMPINGANDFORMINGPARTOFTHEVARIOUSSPECIFICDETAILSOFTHECALCULATIONANDVERIFICATIONTHESTRUCTUREOFSUCHADESIGNDIEISUSEDTOENSURERELIABLE,TOENSURECOORDINATIONWITHOTHERCOMPONENTSANDTHEMAPPINGOFTHEMOLDASSEMBLYANDPARTDRAWINGSTOEVERYSTUDENT,THEGRADUATIONDESIGNISAOPPORTUNITYTOAPPLYTHEKNOWLEDGEWELEARNED,ATTHESAMETIME,WECANMAKEBESTOFTHISCHANCETOFINDOUTOURSHORTCOMINGSINORDERTOGETTHESTEADFOUNDATIONOFSTUDYINGANDWORKINTHENEARFUTURE。TOTHELEADINGWIREBOXOFELECTRICALSTOVESTAMPINGDIEDESIGN,CONSOLIDATEANDDEEPENTHEKNOWLEDGE,ANDACHIEVEDSATISFACTORYRESULTS,TOACHIEVETHEDESIREDDESIGNINTENTKEYWORDSSTAMPING,DIE,PROCESS,DESIGN目录1前言12冲压件的工艺过程221冲压工艺性的分析2211冲裁工艺性的分析2212分析其拉深的工艺性3213材料的性能622冲压件的工艺方案的拟定623毛坯尺寸的确定63排样和搭边104工艺力的计算1241落料拉深12411落料时的力的计算12412压料力、拉深力的计算12413压力机的选择1442二次拉深14421压边力和拉深力的计算14422压力机的选择1543修边冲孔15431冲裁力15432推件力16433卸料力16434压力机的选择165落料拉深模具设计1851模具类型1852主要零件的结构与设计18521工作零件18522压料、卸料及出件零件22523辅助结构零件236二次拉深模的设计2561模具的基本形状以及工作原理2562主要零件的结构和设计25621工作零件的设计25622其他零件的设计277修边冲孔模的设计2971模具基本结构与工作原理2972模具的主要零件设计29721工作零件的设计29722其他零件的设计32总结34致谢35参考文献361前言冲压是一种先进的少无切削加工方法，具有节能省材、效率高、产品质量好、重量轻、加工成本底等一系列优点，在汽车、航空航天、家电、电子、通讯、军工等产品的生产中得到了广泛的应用，模具工业是国民经济的基础工业，是工业生产的重要工艺装备。冲压是借助冲压设备的动力，通过模具的作用，使板料分离或经塑性成形而获得一定形状、尺寸和性能制件的加工技术。冲压加工是金属塑性加工的主要方法之一。与塑性加工的其它方法及机械制造中其它冷、热加工方法相比具有以下优点1、生产效率高；2、易于实现机械化及其自动化；3、节约材料，节省能源；4、尺寸精度稳定，表面质量好；5、强度高、刚性大、重量轻等优点。2冲压件的工艺过程21冲压工艺性的分析零件的名称为电炉引线盒，其材料为08钢，料厚08MM，分析其形状，主要由4个小孔以及17MM深的形腔组成，完成此零件的生产，其主要有拉深和冲孔组成。零件图如图21所示。图21零件图211冲裁工艺性的分析（1）冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小，其数值与孔的形状、材料的机械性能、材料的厚度有关。由零件图知，其最小孔的直径为4MM，大于孔的最小要求尺寸（13T13X08104MM），所以满足冲孔要求。（2）在拉深件上冲孔时，其孔壁与工件直壁之间的距离要求如图22所示。图22拉深件孔边距的最小值其中R22MMR1，R105TR205T24,所以满足冲孔要求。212分析其拉深的工艺性此工件的拉深属于盒形件拉深，盒形件是由圆角和直边两部分组成，毛坯的拉深变形性质虽然与圆筒形件相似，但由于有直边部分参与变形，对圆角部分在拉深过程中产生的切向压应力起分散减弱作用，因此与几何参数相同的圆筒形件相比，拉深时，圆角部分受到的径向平均拉应力和切向压应力都要小得多。所以在拉深过程中，圆角部分危险断面的拉裂可能性和凸缘起皱的趋势都较相应的圆筒形件小。因此，拉深盒形件时，选用的拉深系数可以相对小一些。（1）拉深件侧壁与底面或凸缘连接处的圆角R1、R2如图23，应取R1T,R22T,而因为实际R1R22MM，T08MM,所以R1T,R22T。图23有凸缘的拉深件（2）由拉深的高度为17MM，分析计算其拉深次数以及尺寸，则拉深时尺寸的计算如下分析零件图知，其拉深主要包括两个半径为10MM的半圆筒形件以及中部的槽形件。其拉深属于盒形件的拉深，在这里的拉深的尺寸计算主要以圆筒形件为计算依据，首先去掉中间的槽形区域，则简化后的图形如图24所示。图24有凸缘的筒形件（简化）A简化图形的毛坯直径为D0DF24DH344DR1/2修编余量H18，DF42218456，H17，D20，R2式中H工件高度，单位MM；DF包括修边余量在内的凸缘直径，代入相应数值得D058MM则拉深系数公式，整理后得MFD/D01/（DF/D）24H/D344R/D1/2B确定能否一次拉深成形由相对凸缘直径和相对毛坯厚度查表21得DF/D456/20228T/D0100（08/58）100138H1/D1MAX025032而实际零件H/D17/20085H1/D1MAX故此件不能一次拉深成形。表21凸缘筒形件首次拉深极限相对高度H1/D1毛坯相对厚度T/D0100凸缘的相对直径DF/D0060202050510101515111113131515181820202222252528045052040047035042029035025030022026017021013016050062045053040048034039029034025029020023015018057070050060045053037044032038027033022027017021060080056072050063042053036046031040025032019024075090065080058070048058042051035045028035022027C选取M1,并计算D1，若能一次拉深成形，由DF/D和T/D0100查表得M1038,现已经证明不能一次拉深成形，故M1应增大，则取M1045,则D1M1D0045X5827MMD选定各工序的圆角半径R定R14MME重新计算毛坯直径D0设第一次多拉入材料5，则D05269MM53MM,第一次的拉深高度H1HI025D02DF2/DI086RI通式H110MMF校核H1/D1能够满足要求H1/D110/27037而DF/D1456/27169，查表11H1/D1MAX048058，所以H1/D115222525252550501001001501502002002502501825354350556162030364246514182530353841216222527283因为D141MM,D220MM所以得出最小修边余量18MM，这里取25MM则毛坯的长度LZD020254062022580MM确定毛坯的宽度BZB2式中B拉深带凸缘的方形件的毛坯直径B2RZ2（L22RH2X086R22X014R2）1/2式中L35MMR2MMH17MM代入得B7176MM,则BZB277MM,所以毛坯的长度为80MM，宽度为77MM，形状为长方形。3排样和搭边冲裁件在板料上的布置叫排样。排样的合理与否不仅影响材料的经济利用，还影响模具结构与寿命，生产效率，工件精度，生产操作方便与安全等。根据毛坯形状，使用的排样图如下图31所示。图31排样图排样中相邻两制件之间或制件与条料边缘间的余料称为搭边。搭边的作用之一是补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料误差而冲出残缺的废品；搭边的作用之二是保持条料在冲裁过程中的强度和刚度，保证条料的顺利送进。此外，选取合理的搭边值还可以调整模具沿周边的受力状况，提高模具寿命和工件断面质量。普通钢板冲裁件的搭边值（A）和沿边搭边值（B）见表31。表31普通钢板冲裁件的搭边值（A）和沿边搭边值（B）矩形件边长L50MM材料厚度T（MM）AB082025这里取A3MM,B3MM则条料宽度B772B77683MM送料进距H80383MM4工艺力的计算41落料拉深411落料时的力的计算FLTK41式中F落料力，N；L冲裁件周长，MMT材料厚度，MM；K抗剪强度，MPA考虑到冲裁与剪切、拉深的不同及速度的影响，以及刃口的磨损，凸凹模间隙的不均匀，材料的性能波动和厚度偏差等因素，实际所需的落料力还需要增加30，如式42。F13LTKLTB42式中B材料的抗拉强度，由表22知道，取400N/MM2L工件的周长，等于2（8077）314MMT材料厚度为08MM所以F31408400100480N10048KN412压料力、拉深力的计算落料拉深后的工件图如图41所示。图41落料拉深后的工件图压边力的计算F压AP（43式中A压边圈的面积；P单位压边力；P2530MPA。这里取P25MPA所以F压3642KN。拉深力的计算在选用压力机时，必须先求得拉深力。拉深力的计算公式如下F拉LTBK（44）式中L凸模周边长度，MMT材料厚度，MMB材料抗拉强度，N/MM2K系数，由表42查得表42任意形状拉深件的系数K值制件复杂程度难加工件普通加工件易加工件K值090807因为，电炉引线盒的加工属于普通件的加工，取K08。L的值由模具设计知L20D20314401456MM，则F拉1456083500832614KN。413压力机的选择冷冲压设备的选择是冲压工艺及其模具设计中的一项重要内容，它直接影响到设备的安全和合理利用，也关系到冲压生产中产品质量、生产效率及成本，已经模具寿命等一系列问题。冲压设备的选择包括两个方面类型和规格。选择的压力机的类型为开式单动压力机，由以上计算得总的压力FZFF压F拉10048364232614136736KN，则压力机的的压力应该大于F，所以可选160KN的压力机，其基本参数由下表43所示。42二次拉深二次拉深后的工件形状如下图42所示图42二次拉深后的工件形状421压边力和拉深力的计算压边力按第一次拉深时的计算方法，压边力的计算公式由43得F压AP（R21040）25414KN拉深力由式44知F拉LTBK314200840008160768KN422压力机的选择由计算知总的压力F414160768202168KN则选择的压力机的压力应该大于F，在这里选取压力机的压力为40KN，其主要参数如表43所示。43修边冲孔修边冲孔后的工件图如下图43所示。图43修边冲孔后的工件图431冲裁力修边的冲裁力由式42知，F13LTKLTB所以F117195084005502KN冲孔时的冲裁力F22F1F2式中F1冲小孔的冲裁力，F1314408400402KNF2冲大孔的冲裁力,F231410084001005KN则F22814KN432推件力由式44知，FTNKTF由模具的设计知道最多梗塞在凹模内的冲孔废料为7个，所以N7FT700551407542KN所以总的压力为FF1F2FT550228145428858KN433卸料力因为采用的是弹性卸料。卸料力由式35知FDKDFFD0068858531KN434压力机的选择压力机的最小压力为88585319389N，所以选择公称压力为100KN的压力机。其主要参数如表43所示。表43三种开式压力机的基本参数名称量值名称量值公称压力40100160公称压力40100160发生公称压力时滑块离下极点距离/MM345闭合高度调节量355060固定行程406070滑块中心到机身距离100130160滑块行程/MM调节行程688左右280360450标准行程次数200135115工作台尺寸前后180240300固定台和可倾160180220立柱间距离（不小于）130180220300工作台板厚度355060最大闭合高度/MM活动台最底位置最高160倾斜角（不小于）303030模柄孔尺寸（直径深度）/MM30505落料拉深模具设计51模具类型本模具完成的工序是落料拉深，分析后决定采用顺装复合模。凸凹模装在上模，落料凹模以及拉深凸模装在下模，顺装复合模具向上出件，其基本结构如图51所示。图51落料拉深顺装复合模其特点是压力机滑块一次行程，在同一工位，同时完成落料及一次拉深，模具的结构比较复杂，生产率较高。52主要零件的结构与设计冲模的设计程序与工艺方案的选择密切相关，同时，冲裁工艺方案的确定也受到模具结构形式的限制。所以应该根据冲裁件的结构特点、精度等级、尺寸和形状、材料种类和厚度、生产批量和经济性等因素综合考虑，来确定模具的结构形式。521工作零件凸凹模凸凹模是指在落料的时候外刃口作为落料凸模，在拉深的时候内刃口作为凹模。1、凸凹模的固定形式图52台阶式固定方式2刃口尺寸的计算外刃口作为落料凸模时的刃口尺寸落料时应该首先确定凹模的刃口尺寸，使得凹模的刃口尺寸接近或者等于落料件的最小极限尺寸。查表知，落料凸凹模的双面间隙ZMIN0072,ZMAX0104（1）刃口尺寸计算公式A凹模刃口尺寸DDDKTD51B凸模刃口尺寸DPDDZMINTP52式中冲裁件公差TP凸模刃口制造公差TD凹模刃口制造公差K系数，由工件确定，如下表42所示表51、系数K非圆形107505板料厚度工件公差/MM112016020017035021041036042其中TP04ZMAXZMIN00128TD06ZMAXZMIN00192因为工件的形状为矩形则凹模的刃口尺寸DD长（8005X036）00192798200192DD宽（7705X036）00192768200192凸模的刃口尺寸DP长（79820072）001287974800128DP宽（76820072）001287674800128内刃口作为拉深凹模时的尺寸计算A拉深凸凹模间隙值的确定拉深盒行件时，凸模与凹模的间隙，在直边部分可参考U形件的压弯模的间隙来确定，圆角部分的间隙应该比直边部分大01T。直边部分的间隙CTKT查表得K005所以C08005X08084MM则，圆角部分的间隙CC01T08401X080928MMB拉深凸凹模工作部分尺寸的确定首次拉深凹模圆角半径查表取RD15MM,凸模的圆角半径RP14MM圆筒部分凸模的直径为DPD04（2004X036）2014400128圆筒部分凹模的直径为DDDP2C22001923凸凹的形式和尺寸如下图53凸凹模的尺寸及形状落料凹模固定形式落料凹模的固定采用螺钉销钉固定方式。图54落料凹模的固定形式尺寸计算刃口尺寸由上计算得DD长（8005X036）00192798200192DD宽（7705X036）00192768200192落料凹模的尺寸和形状如下图所示图55落料凹模的尺寸和形状拉深凸模固定形式采用螺钉固定，其形式和凹模的固定方法类似；2、尺寸计算由上知圆筒部分凸模的直径为DPD04（2004X036）2014400128有工件图知道直边部分的长度为10MM拉深凸模的形状和尺寸如下图所示图56拉深凸模的形状和尺寸522压料、卸料及出件零件1、卸料板卸料板外行尺寸一般与凹模一致，厚度与卸件尺寸及卸料力有关，一般为H（0810）H凹。其厚度为15MM,2、推件块推件块采用刚性推件装置，靠压力机中滑块内横梁作用，推件力大且可靠。这副模具中，推件块的作用是推出拉深后卡在拉深凹模内的工件，其形状外行与拉深凸模基本一致。3、压边圈压边圈的作用是防止拉深件凸缘部分起皱，在这副模具的设计中，压边圈的作用是既有压边作用，还有卸料的作用。其作用力靠下边的气垫提供（模具总装图中，气垫未画出），压边圈的结构形式如图57所示图57压边圈形状及尺寸523辅助结构零件1、模架选用对角导柱模架（GB2852181）其基本数据见表52。表52模架尺寸2、模柄模柄是将上模安装在压力机上的零件。模柄装在上的垂直度影响导向装置的配合精度和使用寿命，因此，设计模具时应该根据需要选择合适的结构形式。分析工件和模具总体形状，模柄有多种选择形式，这里选择凸缘模柄（GB2862381）其基本形状和尺寸如图58所示图58模柄的形状及尺寸3、凸、凹模固定板固定板就是用以来固定凸、凹、凸凹模的零件，在这副模具中，凸凹模用固凹模周界最大行程最大闭合高度零件名称及标准编号LBSHA上模座GB2856181下模座GB2856281导柱GB2856181导套GB28561811251008016515125X100X35125X100X4525X16025X100X33定板固定，落料凹模和拉深凸模用螺钉和销钉直接固定。一般固定板的厚度为H04H凸，或者H0608H凹，这里固定板的厚度取15MM。4、销钉和螺钉销钉与螺钉用于对模具板件定位与固定，通常两者选用相同的直径。螺钉的直径与布置间距可以通过查表获得，在这里就不一一举出。6二次拉深模的设计61模具的基本形状以及工作原理图61二次拉深模的基本结构工作原理这是单动模具，滑块在一次行程中只完成拉深工序，首先通过压边圈定位上一次拉深后的工件，所以在这里压边圈的作用包括了压边、定位零件和卸料。在上模向下运动过程中拉深凸模将工件压入凹模中，滑块继续运动，完成拉深。以后滑块向上运动，工件通过推件器和压边圈完成工件的脱落。62主要零件的结构和设计621工作零件的设计拉深后工件的形状如图62所示。图62工件图凸凹模的尺寸计算1、拉深凸凹模的刃口间隙单边间隙CTMAXKT式中TMAX板料厚度的最大极限尺寸T板料厚度的基本尺寸K系数，查表取01所以C088MM。2、由工件的尺寸标注可以知道凸模的刃口尺寸与工件尺寸一致，其制造公差为0040，凹模的刃口尺寸D凹（D凸2C）凹则圆筒部分直径D（202C）凹2176006，长度LD204176006。3、拉深凸、凹模的圆角半径因为工件的圆角半径为2MM，有凸缘，所以凸凹模的圆角半径都为2MM。4、拉深凸模出气孔尺寸见下表61。表61拉深凸模出气孔尺寸凸模直径5050100100200200出气孔直径565895取出气孔直径为5MM。凸模的形状凸模的固定形式采用台阶式固定形式，凸模形状如图63所示图63凸模的尺寸和形状凹模的形状凹模的固定形式也采用台阶式固定，凹模的形状如图64所示。图64凹模的尺寸和形状622其他零件的设计1、压边圈的设计因为压边圈在这里的作用不光是压边作用，还有卸料和定位零件的作用。所以压边圈的尺寸要求较高，定位的时候，其外部形状应该和第一次拉深时的工件一样，在完成定位后，随着模具的闭合，它又充当压边圈的作用。其形状和尺寸如下图65所示。2、推件器8推件器采用刚性推件装置，靠压力机中滑块内横梁作用，推件力大且可靠。这副模具中，推件块的作用是推出拉深后卡在拉深凹模内的工件，其形状外行与拉深凸模基本一致。图65压边圈的结构和尺寸3、模架模架属于标准件，在这里选取后侧导柱模架（GB2851381）。4、模柄选择与上副模具相同的模柄。5、固定板这副模具的凸模、凹模都采用固定板固定，凸模固定板的厚度使用15MM,凹模固定板的厚度采用20MM。6、螺钉和销钉的选取销钉和螺钉的选取按照标准件进行选择，压边圈上的卸料螺钉的样式如下图66卸料螺钉样式和尺寸7修边冲孔模的设计71模具基本结构与工作原理图71修边冲孔模具总装图模具的工作原理滑块在一次运动过程中，完成冲4个孔和修边的工序，首先凸模向下运动完成冲孔和修边，冲孔凹模也起到定位零件的作用，修边冲孔后的工件会卡在凸模上，通过卸料扳卸料，工件修边冲孔结束后通过卸料板卸料。卸料板通过弹簧产生力的作用，通过下端的橡胶垫产生力，完成脱料。72模具的主要零件设计721工作零件的设计修边冲孔后的工件图如图72所示。图72修边冲孔后工件图凸、凹模刃口尺寸的计算。1、凸凹模刃口间隙值Z的确定合理的间隙值使得冲裁面平直，光洁；圆角带毛刺小。模具摩擦合理，受力均匀。查表知道ZMIN0072,ZMAX0104。2、刃口尺寸的确定冲孔时应该首先确定凸模的刃口尺寸，使得凸模基本尺寸接近或者等于工件孔的最大极限尺寸，在按合理间隙值ZMIN增大凹模尺寸。凸模的制造偏差取负值，凹模的制造偏差取正值。凸模刃口尺寸DPDKTP71凸模刃口尺寸DDDPZMINTD72式中冲裁件公差TP凸模刃口制造公差TD凹模刃口制造公差其中TP04ZMAXZMIN00128TD06ZMAXZMIN00192系数K05（查表得）则，冲小孔时的凸凹模尺寸为DPDKTP400128，DDDPZMINTD（40072）00192407200192冲大孔时的凸凹模尺寸为DPDKTP1000128，DDDPZMINTD（100072）001921007200192。3、孔心距的计算当工件上需要冲制多个孔时，孔心距的尺寸精度由凹模孔心距保证，由于凸、凹模的刃口尺寸磨损不影响孔心距的变化，固凹模孔心距的基本尺寸取在工件孔心距公差带的中点上，按双向对称偏差标注，可用下式计算LDLMIN1/21/2TD（73）则两个小孔的孔心距为LD50（1/2）X001925000096两个打孔的孔心距为LD20（1/2）X001922000096。凸模的强度校核冲裁时凸模所受的应力，有平均压应力和刃口的接触应力K两种。因为孔径大于冲件材料厚度时，接触应力K大于平均压应力，因而强度校核的条件是接触应力小于或等于凸模材料的许用应力凸模的强度按下式计算K2/105T/D（74）式中T冲件材料厚度（MM）D冲孔直径（MM）冲件材料抗剪强度（N/MM2）凸模材料许用压应力，对于常用的合金模具钢，可取18002200N/MM2当D4时，代入式（74）中，得K2/105T/D2300105（084）6667N/MM2当D10时,代入式74中,得K2/105T/D2300105（0810）625N/MM2综上K都小于所以强度符合要求凸模的最大允许长度按下式计算卸料板导向凸模LMAX（/8）ED3（/T）1/275式中LMAX凸模最大允许长度MME凸模材料弹性模数,对于刚才可取210N/MM2当D4时,代入式75得,LMAX（/8）ED3/T）1/2（314/8）210X43/（300X08）1/22198MM当D10时,代入式75得,LMAX343MM。凸、凹模的结构和尺寸1、凸模的结构和尺寸如图74所示图74凸模的形状和尺寸2、凹模的结构和形状如图75所示。图75凹模的形状（尺寸见零件图）722其他零件的设计1、弹性卸料板7和67作用是将冲孔后的工件从凸模上脱落，弹性力有弹簧提供。6的作用是将冲孔后的工件从凹模里面脱落出