空气滤清器外壳正反拉伸复合模具设计【优秀机械毕业设计论文】【优秀机械毕业设计论文A4012】
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空气滤清器
外壳
正反
拉伸
复合
模具设计
优秀
优良
机械
毕业设计
论文
a4012
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份,39页,12200字左右.
英文翻译一份.
开题报告一份.
文献综述一份.
图纸共11张:
A0-总装配图.dwg
A1-凹模固定板.dwg
A1-卸料板.dwg
A2-导柱.dwg
A2-落料凹模.dwg
A2-凸凹模.dwg
A2-上垫板.dwg
A3-导套.dwg
A3-反拉深凹模.dwg
A3-反拉深凸模.dwg
A3-上压边圈.dwg
- 内容简介：
-
湖 南 工 学 院 毕业设计（论文）中期报告 院（系） 机械工程 系 班级 机设 0301 学生姓名 刘寸法 指导教师 刘吉兆 课题名称： 空气滤清器壳落料、正反拉深复合模设计 课题主要任务： 根据零件给出的尺寸、材料、精度要求和生产批量设计出 加工空气滤清器壳的复合模， 保证规定的生产率和高质量的冲压件的同时，力求成本低、模具寿命长，安全可靠。 并绘制出模具的总装配图和主要非标准零件的零件图。编写完整详细设计说明书。 1、简述开题以来所做的具体工作和取得的进展或成果 课题选定以后，我搜集了许多关于此次设计得资料 ，并进行了整理。在明确了设计路线后，开始进行设计得一些初期工作。 首先对加工 零件进行了加工工艺和结构工艺的分析，发现此零件很适合进行落料、拉深工序。 通过 用“形心法” 计算 出 毛坯尺寸 ，并且求出了 拉深系数 ，得出只需要拉深一次就能成功的结论。同时 提出了四种 加工此零件的 方案，最后确定采用落料、正反拉深复合模。应为这个方案不仅可以提高生产效率而且加工出的零件精度也比较高。接下来 对模具的排样做出了合理的布置，使材料利用率达到较高的水平。计算了冲压过程中所需要的各种冲压工艺力，包括落料力、卸料力、压边力、拉深力、顶料力等，并对压力机进行了合理的吨位初选。 选择压力机的时候运用了选压力机的通用法则，对其进行了正确的选取。 复合模在结构上采用了正装的形式， 这样更有利于拉深件的顺利成型。 2、下一步的主要研究任务，具体设想与安排 在进行了上述的设计工作以后，接下来需要计算出 落料、正拉深和反拉深工作部分的尺寸。 并确定模具的闭合高度。还需要 设计出模具的主要零件 的具体结构，包括 落料凹模、凸凹模、反 拉深凸模、反拉深凹模、凹模固定板等。 绘制模具 的装配图 ，并列出 模具所需零件的详细清单 和技术要求 。 所有的非标准零件需要绘制出零件图 。由于拉深的深度较大，对压力机的电机也需要进行 功率校核 ，并提出了润滑的附加工序 。最后 需要 对模具的一个主要零件导套进行了简单的加工工艺路线的制定。 3、存在的具体问题 在设计中遇到了一些需要仔细考虑的问题，如下： 总工艺力与压力机的选取。 主要零件的结构设计。 长行程拉深对压力机电机的要求。 防止拉深过程中出现裂纹等现象的处理办法。 4、指导教师对该生前期研究工作的评价 指导教师签名： 日 期： 1 摘要： 模具是制造业的重要工艺基础，在我国 模具制造属于专用设备制造业。本设计是空气滤清器壳反拉深、冲孔复合模设计 ，冲模的结构性能直接反映了冲压技术水平的高低。选用材料时应考虑模具的工作特性，受力情况，冲压件材料性能，冲压件的精度，生产批量以及模具材料的加工工艺性能和工厂现有条件等因素。冲床的选用主要是确定冲床的类型和吨位。 板料冷冲压加工是机械加工的一个重要组成部分。它应用十分广泛。但由于传统的加工存在着冲压工艺方案选择不合理、冲压间隙选择过大，压力机不相匹配等问题。 本文就以 空气滤清器壳反拉深、冲孔复合模设计 主要介绍了冲压模具设计的全过程： 1. 经工艺分析 工艺计算，间隙值的选择，确定了该设计工艺流程及冲模结构形式。 2. 同时对所设计的模具分别进行了分析说明， 3. 对压力机做出了合理的选择， 4. 整个过程采用 关键字：冲压模； 空气滤清器壳 ；冲裁间隙；冲压工艺。 to it to be It is it is is of of he of to 1. by by of of 2. to at 3. to 4. to of of 2 目录 1 前言 . 4 1 1 冲压技术概述 . 4 1 2 冲压技术的发展趋势 . 5 2 冲压工艺分析 . 6 2 1 零件 材料的 分析 . 6 2 2 零件工艺性能分析 . 6 2 3 确定工艺方案 与 模具 形式 . 8 2 4 冲压工序数确定 . 错误 !未定义书签。 2 5 模具类型的确定 . 9 2 6 工艺方案分析 . 9 3 模具结构型式的确定 . 9 4 部分工艺参数计算 . 9 4 1 毛坯尺寸计算： . 9 4 2 反拉深次数计算 . 错误 !未定义书签。 5 各部分工艺力计算 . 11 5 1 反拉深力 . 错误 !未定义书签。 5 2 顶件力 . 错误 !未定义书签。 5 3 冲栽力 . 错误 !未定义书签。 6 凸、凹模结构及工作部分主要尺寸计算 . 12 6 1 反拉深凸、凹模刃口尺寸及公差的 计算 . 错误 !未定义书签。 6 2 冲孔凸、凹模刃口尺寸及公差的计算 . 错误 !未定义书签。 6 3 冲孔凸模的设计 . 错误 !未定义书签。 6 3 1 凸模的结构设计三原则 . 错误 !未定义书签。 6 3 2 凸模的尺寸计算 . 错误 !未定义书签。 6 3 3 凸模的结构形式 . 错误 !未定义书签。 6 4 拉深凹 模 的设计 . 错误 !未定义书签。 6 4. 1 拉深模的凹模圆角半径 . 错误 !未定义书签。 6 4 2 拉 深间隙 . 错误 !未定义书签。 6 5 凸凹模的设计 . 错误 !未定义书签。 6 5 1 凸模的结构设计 . 错误 !未定义书签。 6 5 2 拉深凸模结构 . 错误 !未定义书签。 7 压力设备选择 . 18 8 模具 设计 . 21 9 模具其他零件设计及计算 . 21 9 1 冲模的导向装置 . 错误 !未定义书签。 9 1. 1 无导向冲栽条件 . 错误 !未定义书签。 3 9 1. 2 导板导向 . 错误 !未定义书签。 9 1. 3 模架的导向 . 错误 !未定义书签。 9 2 模架的类型及应用 . 错误 !未定义书签。 9 3 定位装置 . 错误 !未定义书签。 9 4 卸料装置 . 错误 !未定义书签。 9 4. 1 固定卸料装置的形式 . 错误 !未定义书签。 9 4. 2 固定卸料板的固定方式 . 错误 !未定义书签。 9 5 推件装置的 设计 . 错误 !未定义书签。 9 5. 1 推件板的结构形式 . 错误 !未定义书签。 9 5. 2 推件板的尺寸与公差 . 错误 !未定义书签。 9 5. 3 推件板的极点位置 . 错误 !未定义书签。 9 5. 4 打杆与打板的设计 . 错误 !未定义书签。 9 6 模柄的类型与选择 . 错误 !未定义书签。 9 7 凸模固定 板 . 错误 !未定义书签。 9 8 垫板 . 错误 !未定义书签。 9 9 紧固件 . 错误 !未定义书签。 9 10 定位销 . 错误 !未定义书签。 10 模具的装配 . 错误 !未定义书签。 10 1 复合模的装配 . 错误 !未定义书签。 10 2 凸、凹模间隙的调整 . 错误 !未定义书签。 11 凸凹模制造的工艺过程 . 错误 !未定义书签。 10 模具的总装配图 . 错误 !未定义书签。 11 设计 总结 . 31 12 致谢 . 错误 !未定义书签。 13 参考文献 . 错误 !未定义书签。 4 1 前言 1 1 冲压技术概述 冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件 (冲压件 )的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工 (或称压力加工 )，合称锻压。冲压的 坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。 全世界的钢材中，有 60 70%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。 冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔窝、凸台等。 冷 冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。 冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。 冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不 破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。 冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。 在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。 5 模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。 模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具 (供小批量生产 )、复合模、多工位级进模 (供大量生产 )，以及研制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。 冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力 机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。 在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。 1 2 冲压技术的发展趋势 进入 90 年代以来，高新技术全面促进了传统成形技术的改造及先进成形技术的形成和发展。21 世纪的冲压技术将以更快的速度持续发展，发展的方向将更加突出“精、省、净”的需求。 冲压成形技术 将更加科学化、数字化、可控化。科学化主要体现在对成形过程、产品质量、成本、效益的预测和可控程度。成形过程的数值模拟技术将在实用化方面取得很大发展，并与数字化制造系统很好地集成。人工智能技术、智能化控制将从简单形状零件成形发展到覆盖件等复杂形状零件成形，从而真正进入实用阶段。 注重产品制造全过程，最大程度地实现多目标全局综合优化。优化将从传统的单一成形环节向产品制造全过程及全生命期的系统整体发展。 对产品可制造性和成形工艺的快速分析与评估能力将有大的发展。以便从产品初步设计甚至构思时起，就能针对零件的可成形性 及所需性能的保证度，作出快速分析评估。 冲压技术将具有更大的灵活性或柔性，以适应未来小指量多品种混流生产模式及市场多样化、个性化需求的发展趋势，加强企业对市场变化的快速响应能力。 重视复合化成形技术的发展。以复合工艺为基础的先进成形技术不仅正在从制造毛坯向直接制造零件方向发展，也正在从制造单个零件向直接制造结构整体的方向发展。 深入研究冲压变形的基本规律、各种冲压工艺的变形理论、失稳理论与极限变形程度等；应用有限元、边界元等技术，对冲压过程进行数字模拟分析，以预测某一工艺过程中坯料对冲压的适应性及可能出现的 质量问题，从而优化冲压工艺方案，使塑性变形理论逐步起到对生产过程的直接指导作用。 制造冲压件用的传统金属材料，正逐步被高强钢板、涂敷镀层钢板、塑料夹层钢板和其他复合材料或高分子材料替代。随着材料科学的发展，加强研究各种新材料的冲压成形性能，不断发展和改善冲压成形技术。 在模具设计与制造中，开发并应用计算机辅助设计和制造系统（ 发展高精度、高寿命模具和简易模具（软模、低熔点金模具等）制造技术以及通用组合模具、成组模具、快速 6 换模装置等，以适应冲压产品的更新换代和各种生产批量的要求。 推广应用数控 冲压设备、冲压柔性加工系统（ 多工位高速自动冲压机以及智能机器人送料取件，进行机械化与自动化的流水线冲压生产。 精冲与半精冲、液压成形、旋压成形、爆炸成形、电水成形、电磁成形、超塑成形等技术得到不断发展和应用，某些传统的冲压加工方法将被它们所取代，产品的冲压加工趋于更合理、更经济。 2 冲压工艺分析 2 1 零件材料的分析 冷冲压模具包括冲裁、弯曲、拉深、成形等各种单工序模和由这些基本工序组成的复合模、级进模等各种模具。设计这些模具时，首先要了解被加工材料的力学性能。材料的力学性能是进行模具设计时 各种计算的主要依据。故在分析零件冲压成形工艺，设计冲压模具前，必须要了解和掌握材料的一些力学性能，以便设计。现将 空气滤清器壳 零件材料为 10 号钢的力学性能主要参数及其概念叙述如下： （ 1）应力 ：材料单位面积上所受的内力，单位是 N/ ，用 示。 106 1 1N/； 109 1 （ 2）屈服点 s：材料开始产生塑性变形时的应力值，单位是 N/ 。弯曲、拉深、成形等工序中，材料都是在达到屈服强度时进行塑性变形而完成该工序的成形的。经查表取 s = 210 （ 3）抗拉强度 b。材料受到拉深作用，开始产生断裂时的应力值，单位是 b = 340 （ 4）抗剪强度 b。材料受到剪切作用，开始产生断裂时的应力值，单位是 b = 255333 （ 5）弹性模量 E。材料在弹性范围内，表示受力与变形的指标，弹性模量大，表示材料受力后变形较小，或者说，产生一定的变形需要较大的力。 E = 194 x 103 （ 6）屈服比 s/ b。是材料的屈服强度与抗拉强度之比，其值越小，表示材料允许的塑性变形区越大，在拉深工序中，材料的屈服比较小时，所需的压边力和所需克服的摩擦力相应的减小，有利于提高成形极限。 （ 7）伸长率 。在材料性能实验时，试件由拉伸试验机拉断后，对接起来测量长度，其伸长 量与原长度之比称为伸长率，其数值用“”表示，其数值越大表示材料的塑性越好。经查表可得，材料为 10号钢的伸长率 =31。 综上所述，对 空气滤清器壳 零件材料 10号钢的力学性能分析，主要是为了便于模具设计中各 7 参数的计算，故在后序的模具设计中各参数的计算均以上面所取的数值进行计算。 件工艺性的分析 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。 该零件为 空气滤清器壳 ，结构简单，对称，是典型的冲压件。在冲压过程中要注意控制冲载程度，加工时，根据零件的结构，形状等一些技术要求，应考虑以下几点： （ 1）凸、凹模间隙的决定 ：对于断面垂直度、尺寸精度要求不高的零件，在保证零件要求的前提下，应以降低冲载力，提高模具寿命为主，采用大间隙；对于断面垂直度、尺寸精度要求较高的零件，应选用较小的间 隙值。间隙 Z=2t(1-h/t) （ 2）考虑模具刃口钝利情况 ：当模具刃口磨损成圆角变钝时，刃口与材料接触面积增加，应力集中效应减轻，挤压作用大，延缓了裂纹的产生，制件圆角大，光亮带宽，但裂纹发生点要由刃口侧面向上移动，毛刺高度加大，即使间隙合理，也仍会产生毛刺。 根据零件图，初步分析可以知道 空气滤清器壳 零件的冲压成形需要多道工序才能完成，进行反拉深，形成外形尺寸形状，其次冲 孔。 综上所述， 空气滤清器壳 由原始毛坯冲压成形应包括的基本工序有：反拉深，冲孔复合模等。 定工艺方案和模具形式 在冲压分析的基础上，找出工艺与模具设计的特点与难点，根据实际情况提出各种可能的冲压工艺方案，内容包括工序性质，工序数目，工序顺序及组合方式等，有时同一种冲压零件也可能存在多个可行的方案，通常每种方案各有优缺点，应从产品质量生产效率，设备占用情况，模具制造的难易程度和模具的使用寿命的高低，生产成本，操作方便与安全程度等方面进行综合分析、比较，确定出适合于现有生产条件的最佳方案，故在一定的 条件下，以最简单的方法，最快的速度，最少的劳动量，最少的费用，可靠的加工出符合图样各项要求的零件，在保证加工质量的前提下，选择经济合理的工艺方案。 确定工艺方案及模具形式： 1、根据对冲压零件的形状、尺寸、精度及表面质量要求的分析结果，确定冲压所需的基本的工序，反拉深，冲孔复合。 2、根据初步工艺计算，确定工艺数目，如冲压次数等。 3、根据个别工序的变形特点、质量要求等确定工序顺序。 一般可按照下列原则进行： 1）、对冲带孔的或有缺口的冲裁件，如选用简单模，一般先落料，再冲孔或切口，使用级进 8 模，则先冲空孔或 切口后落料 2）、对于到孔的拉深件，一般先拉深，后冲孔，但孔的位置在零件底部且孔径尺寸要求不高时，也可先冲孔后拉深。 3）、对于形状复杂的拉深件，为便于材料变形和流动，应先形成内部形状，再拉深外部形状。 4）、整形或校平工序，应在冲压件基本成型以后进行。 4、根据生产批量和条件（冲压加工条件和模具制造条件）确定工序组合。生产批量大时，冲压工序应尽可能组合在一起，用复合模具；小批量生产用单工序简单模。 由于 离合器 冲压成形需要的多道工序完成，因此选择合理的成形工艺方案十分重要，考虑到生产批 量大，应在生产合格零件的基础上尽量提高生产效率，降低生产成本。 要提高生产成本，应该尽量选择合理的工艺方案，选择复合能复合的工序，但复合程度太高，模具的结构复杂，安装调试困难，模具成本高，同时可能降低模具的强度，缩短模具寿命。 根据零件形状确定冲压工序类型和选择工序顺序，为了提高生产率，保证模具结构简单，冲压件尺寸稳定、精度高，冲压该零件的基本工序为反拉深，冲孔复合模。 图 示为 空气滤清器壳 零件，材料为 10 号钢，厚度为 t=2批量生产。 而冷冲压是一种先进的金属加工方法，这是建立在金属塑性变形 的基础上，利用模具与冲压设备对板料金属进行加工，以获得所需要的零件形状和尺寸。冷冲压和切削加工相比较，具有生产率高，加工成本低，材料利用率高，产品尺寸精度稳定，操作简单，容易实现机械化和自动化等一系列优点，特别适合大批量生产，因此，此零件的生产选用冲压加工较为经济合理。 图 空气滤清器壳 2 4 冲压工 序数确定 由零件图（ 冲压开始，毛坯材料应先进行落料工序，通过计算初步确定毛坯的外形尺寸，落料件为圆形，压力中心在圆心上，为典型的落料；落料之后包括了正拉深、反拉深、冲孔、等工序；进行拉深时，须用经验公式计算拉深系数 m，判断是否可以一次拉深成形，通过验算可知此零件可以一次拉深成形；然后在冲中心孔，综上可知，冲压此零件主要有以下几个基本工序： （ 1） 落料； 9 （ 2） 正拉深； （ 3） 反拉深； （ 4） 冲中间孔； 2 5 模具类型的确定 冲压生产的模具制造费用比较高，占冲压件总成本的 10%30%，甚至更高，所以采用冲压加工的生产方式，必须视生产批量决定采用何种模具形式，由表 2：生产批量与模具形式之间的关系，参考知，此工件为大批量生产，如果采用单工序模，虽然单工序模具有结构简单，操作安全方便，模具使用寿命高，成本低等优点，但最主要是工序数较大，生产批量大，形状较为复杂，采用单工序模很难达到精度要求，且生产率低，位置误差较大，故不采用单工序模；所以模具形式采用级进模与复合模较为合理，显然此工件满足冲压工艺的要求，成形时包括了落料、反拉深、冲孔、压筋等工序，整形与车边采用专用模具与 车床进行，且工件体积较大，拉深与压筋都比较容易实现，但由此工件的形状分析知不适合采用级进模。通过表 2单工序模、级进模与复合模的比较，综合考虑各种生产成本和经济性，确定此工件的冲压成形模具采用复合模具。 2 6 工艺方案分析 采用落料拉深冲孔复合模，而本人要做的是毛坯已经是落料正拉深之后的零件了，所以工艺方案为反拉深冲孔复合模。 3 模具结构型式的确定 通过以上工 艺分析与工艺方案的确定，选定模具种类：落料模，拉深模，冲孔模 等，而落料与 正 拉深复合， 反拉深与 冲孔复合，整形为一套模具，总共为 二套模具，本设计只设计其中的反拉深 与冲孔 复合模具 ， 综合 上面的分析，画出模具的结构草图 ： ?5055661698部分工艺参数计算 10 4 1 毛坯尺寸计算： 尺寸不变原理 拉深前和拉深后材料的体积不变； 对于不变薄拉深因假设变形中材料厚度不变，既拉深前毛坯的面积与工件面积相等 。 相似原理 毛坯的形状一般与工件截面形状相似；毛坯的周边必须制成光滑曲线， 无急剧的转折。如图示零件其毛坯既为圆形。这样，当工件的重量、体积或面积已知时，其毛坯尺寸就可以求得。其具体方法有：等重 量法，等体积法，等面积法，分析图解法和作图法等。在生产上应用的最多的是等面积法，下面就用等面积法求出图示零件的毛坯尺寸。先计算零件的表面积。因材料厚度 为 3则以 中 径来计算。由于拉深时材料厚度不均匀，机械性能有方向性，模具的间隙不均匀以及毛坯定位不准确等原因，拉深后工件的口部是不齐平的。为使工件整齐，应切去不平的部分。 在生产上用的最多的是等面积法来计算零件的毛坯尺寸。先计算零件的表面积，因材料厚度大于 1以外径和外高或内部尺寸来计算，则毛坯尺寸误差大。故对于料厚大于 1工件，应以零件厚度的中线为 准来计算，即零件尺寸从料厚中间算起。 由于拉深时材料厚度不均匀，机械性能有方向性，模具的间隙不均匀以及毛坯定位不准确等原因，拉深后工件的口部是不平齐的。为使工件整齐，应切去不平的部分。因而计算毛坯时应在工件高度方向上加一修边量。根据零件的尺寸取修边余量的值为 2表 5 7，冲压工艺与模具设计实用技术 在拉深时，虽然拉深件的各部分厚度会发生一些变化，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，为了便于计算把零件和毛 坯分解成若干个简单几何体，分别 求出其面积后相加。 毛坯的外径与零件的外径相等，都为 102，根据面积相等法可以算出 平板材料第一次正拉深之后 毛坯的高度 度为 102. 4 2 计算 反 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。 该工件 反 拉深 为工件第 2 次拉伸 ，因此可以计算其拉深系数来确定拉深次数。 其 反 拉深系数为： 0/83/ 11 查表 4间，而 m 以 反 拉深过程可以一次拉深成功。 5 各部分工艺力计算 5 1 反拉深 力 第 2 次 拉深力 的计算公 式为 d2 tb 依据 (冲压工艺与模具设计实用手册 ) 式中 拉深 力（ N） b 材料的抗拉强度（ 10 号钢抗拉强度为 340 第 2 次拉深成品的直径 t 板料厚度（ 修正系数。 查表 4此，该 零件 的 拉深 力的计算公式为 d2 tb 2 N =131144 N 拉深功： 2F2 1000= 5 2 顶件力 顶件力的计算公式可按下式： 顶F=拉顶 中 顶F 顶件力（ N）； 顶K 顶件力系数；查表 2F=拉顶 = 131144 =7867 N 5 3 冲 裁 力 冲 裁 力是冲 裁 过程中凸模对材料的压力。它是随凸模行程而变化的 。通常所说的 冲 裁 力是指冲 裁 力的最大值。它是选用压力机、模具设计以及强度校核的重要依据。 一般用下列经验公式计算： 12 冲 裁 力 b 式中 F 冲裁力 (N) L 零件周长（ ， b 材料的抗拉强度极限（ t 板料厚度（ 因此 2= 6 凸、凹模结构及 工作部分主要尺寸计算 6 1 反拉深凸、凹模刃口 尺寸及公差的计算： 由式 0) 0)275.0(p 据（ 冲压工艺模具学） 以上各式中，查表可知 、分别为 +隙 C 查表（表 2 10，冲压工艺模具学） 有 )( 5( 6 2 冲孔凸、凹模刃口 尺寸及公差的计算 对于圆行或 件 ,采用凸凹模分别加工的方法 ,冲孔时 ,由于零件孔尺寸为16,根据冲孔时间隙取在凹模上 ,则首先确定基准件凸模刃口尺寸加上 是凹模刃口尺寸 。 0)( p 3.3 0)( m 13 式中 冲孔凸、凹模刃口尺寸 d 零件孔径公称尺寸（ 零件公差 ( 最小合理间隙 (d、p 凹、凸模制造偏差 ,查表其值分别为 +入数值可以算出6002.0d=用凸凹模分别加工法 ,需要分别标注凸凹模刃口尺寸及公差 ,为了保证合理间隙 , 必须满足下列条件 : |p|+|d|Z 。带入数值校核间隙可知满足要求 . 孔凸模的设计 凸模的结构设计的三原则 为了保证凸模能够正常工作，设计任何结构形式的凸模都满足如下三原则。 精确定位 凸模安装到固定板上以后，在工作过程中其轴线或母线不允许发生任何方向的移位否则将造成冲裁间隙不均匀，降低模具寿命，严重时可造成啃模。 防止拔出 回程时，卸料力对凸模产生拉伸作用。凸模的结构应能防止凸模从固定板中拔出来。 防止转动 对于工作段截面为圆形的凸模，当然不存在防转的问题。可是对于一些截面比较简单的凸模，例如长圆形、半圆形、矩形等，为了使凸模固定板上安装凸模的型孔加工容易，常常将凸模固定段简化为圆形。这时就必须保证凸模在工作过程中不发生转动，否则将啃模。 以上三条原则主要是从凸模安装固定方法考虑的。在设计各种凸模的时，应注意都要满足这三条原则。 凸模的尺寸计算 凸模工作部分的尺寸计算，参见前 面的主要工艺参数的计算。其他部分结构寸的计算如下： （ 1）凸模长度 L 凸模长度 用固定卸料板和导尺时，凸模长度应该为： L=h3+h 式中 h 主要考虑凸模进入凹模的深度，模具闭合状态下，卸料板到凸模固定板间的安全距离（ 1520及总修磨量（ 46因素后确定。而本冲孔凸模为下固定板加上外出部分。 14 一般情况下，凸模的强度是足够的，不必作强度效核，但是，在凸模特别细长或凸模的断面尺寸很小而坯料厚度较大的情况下，必须进行效核，对于本题的凸模，凸模并不特别细长，所以不须进行强度效核。 凸模外形尺寸形状如下图所示 : 模外形尺寸图 凸模的 外形尺寸已标准化，用以上方法求得的外形尺寸应向接近的标准尺寸靠拢。故凸模尺寸、强度和刚度足够，一般不再进行强度和刚度的核算。 模的结构形式 当冲裁形状复杂，公差等级高，尺寸大或尺寸较小的零件时，可以采用镶拼式凹模，但对于此零件的冲裁其凹模结构简单，故采用整体式结构。其凸模结构图如下图所示： 孔凸模结构形式图 凸模的固定方法用过盈配合与下固定板固定，采用台肩形式放入下固定板，且同时用下模板顶住，具体的固定方法见装配图。 深凹模的设计 计算 拉深凹模的工作尺寸的计算参见前面 的主要工艺参数计算。现将其它参数的计算介绍如下： 深模的凹模圆角半径 拉深时，材料只有经过凹模圆角流入洞口内才能形成工件的筒壁，所以 r 的大小对拉深工作的影响非常大。 15 料流过它就困难，弯曲变形阻力，摩擦力，反向弯曲的校直力都大，从而使拉深力增加，工件筒壁容易刮伤，变薄严重，甚至在危险断面处拉破，同时，材料对凹模的压力增加，磨损增大，使模具的寿命降低。这样，材料变形受限制，必须采用较大的拉深系数。在生产上一般应尽量避免采用过小的凹模圆角半径。 R 太大 湖 南 工 学 院 毕业设计（论文）开题报告 学院（系） _机械工程系 _ 专 业 机械设计制造及其自动化 题 目 空气滤清器落料正反拉伸复合模 学生姓名 _刘寸法 _学号 _22030118_ 指导教师 _刘吉兆 _职称 _教授 _ 2005 年 12 月 22 日 毕业设计（论文）开题报告 据所查阅的文献资料，撰写 1500 2000 字左右的文献综述。 选 题 空气滤清器壳正反拉伸复合模 设计 一、 本选题的目的和意义 模具被称为工业产品之母。 所以 工业的高速发展也离不开模具工业的不断进步。中国 模具巿场规模巨大，随着国内模具工业高速发展，技术也获得了较大的飞跃，但是，仍然面对高档模具以进口为主的尴尬局面。提升技术实力，乃是中国模具工业发展的前途所在。 随着 冲压金属 制品在机械、电子、交通、国防、建筑、农业等各行业 的 广泛应用，对 冷冲压 模具的需求日益增加， 冲压 模在国民经济中的重要性也日益突出。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已经成为一个国家制造 业水平的重要标志之一。 因此我选择了模具 设计 的课题，即设计 一副能够生产所给 空气滤清器壳的模具，并且 结构合理、能保证制品的精度、表面质量 。 在设计中 能熟练使用 、 机械、模具相关 绘图软件。 二、国内外发展情况 1、 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。 由于近年市场需求的强大拉动，中国模具工业高速发展，市场广阔，产销两旺。2003 年我国模具产值达到 450 亿 元人民币以上，约折合 50 多亿美元，按模具总量排名，中国紧随日本、美国其后 ， 位居世界第三。中国 模具 已 涵 盖了各种用于金属和非金属成形的特殊装备， 被分为 10 大类、 46 小类。 1996 年至 2002 年间，中国模具制造业的产值年平均增长 14%左右， 2003 年增长 25%左右，广东、江苏、浙江、山东等模具发达地区的增长在 25%以上。近两年，我国的模具技术有了很大的提高，生产的模具有些已接近或达到国际水平。 2003 年模具出口 美元，比上年增长在 形势喜人。 总的来看，我国技术含量低的模具已供过于求 ，市场利润空间狭小，而技术含量较高的中、高档模具还远不能适应国民经济发展的需要，精密、复杂的冲压模具和塑料模具、轿车覆盖件模具、电子接插件等电子产品模具等高档模具仍有很大一部分依靠进口。 近五年来，我国平均每年进口模具约 美元， 2003 年就进口了近 美元的模具，这还未包括随设备和生产线作为附件带进来的模具。中国现有模具企业超过 2 万家，从业人数 50 多万人。中国的模具生产目前主要集中在华南和华东，大约占了全国模具制造业产值和销售额的三分之二，每年平均增长在 20%左右。 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 美元，为世界模具净进口量最大的国家。 3、 未来冲压模具制造技术发展趋势 模具技术的发展应该为适应模具产品 “交货期短 ”、 “精度高 ”、 “质量好 ”、 “价格低 ”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项： (1)全面推广 术 模具 术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及 术的条件已基本成熟，各企业将加大 一步扩大 术的应用范围。计算机和网络的发展正使 术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。 (2)高速铣削加工 国外近年来发展的高速铣 削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。 (3)模具扫描及数字化系统 高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的 据，用于模具制造业的 “逆向工程 ”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在 “十五 ”期间将发挥更大的作用。 (4)电火花铣削加工 电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样 )，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。 (5)提高模具标准化程度 我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到 30%左右。国外发达国家一般为 80%左右。 (6)优质材料及先进表面处理技术 选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积
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