盖圈的复合模具设计及工艺分析【优秀机械毕业设计论文A4131】
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- 关 键 词：
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复合
模具设计
工艺
分析
优秀
优良
机械
毕业设计
论文
a4131
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份，39页，12300字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
外文翻译一份。
图纸共13张，如下所示
A4-零件图.dwg
冲孔翻边复合模图纸【6张】\A0-冲孔翻边复合模.dwg
冲孔翻边复合模图纸【6张】\A3-落料凹模.dwg
冲孔翻边复合模图纸【6张】\A4-凸凹模.dwg
冲孔翻边复合模图纸【6张】\A4-凸模.dwg
冲孔翻边复合模图纸【6张】\A4-凸模固定板.dwg
冲孔翻边复合模图纸【6张】\A4-卸料圈.dwg
落料拉伸复合模图纸【6张】\A0-冲裁拉深复合模.dwg
落料拉伸复合模图纸【6张】\A3-凸凹模固定板.dwg
落料拉伸复合模图纸【6张】\A3-落料凹模.dwg
落料拉伸复合模图纸【6张】\A4-凸凹模.dwg
落料拉伸复合模图纸【6张】\A4-弹性压边圈.dwg
落料拉伸复合模图纸【6张】\A4-拉伸凸模.dwg
- 内容简介：
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沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 1 摘要 本设计说明书分析了零件冲压成形的工艺特点，介绍了盖圈的落料、拉伸复合模和冲孔翻边复合模的工作原理和结构设计过程，设计了包含落料、拉深的复合模及冲孔翻边的复合模，该模具设计合理，结构紧凑 ,可靠性好，装、拆、修磨方便 ,模具使用性能良好，应用广泛。可以分别在一个工步中完成封盖毛坯的落料、成形、预冲孔翻边四道工序，生产率较旧的工艺方法有很大提高，经济效益显著。通过冲裁件工艺分析等确定了模具类型。按照冲压模具的一般步骤，计算并设计了本套模具的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板等。模架采用标准模架， 选用了合适的冲压设备。 模具设计计算的难点：翻孔预拉深高度的确定、预冲底孔直径的确定。 关键词： 复合模；盖圈；落料；拉深；翻孔 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 2 of of of I of of of in a so of by of to of of 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 3 目录 1 . 绪论 . 1 言 . 5 压模地位及我国冲压技术 . 5 压 模相关介绍 . 5 模在现代工业生产中的地位 . 6 压加工的优势 . 7 压加工在技术上具有以下优势： . 7 压加工在经济上的优势如下： . 7 冲模的种类与选 . 8 具制造基本要求 . 9 冲压件尺寸 . 10 2、 盖圈落料拉深模 设计 . 11 1拉深件工艺分析 . 11 2排样图和裁板方案 . 12 3零件主要参数的计算 . 13 . 13 . 13 模尺寸 . 14 模尺寸 . 14 凸、凹模圆角 . 15 的确定 . 15 . 15 . 16 . 16 . 17 料力的计算 . 17 . 17 . 17 计算压力中心 . 19 冲压设备的确定 . 19 . 20 . 20 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 4 . 20 . 21 . 21 . 22 3、 冲孔翻孔模设计 . 23 1 、 冲裁工艺性 . 23 2、翻边工艺计算 . 23 . 24 步确定加工方案 . 24 压工艺的制定 . 25 . 27 冲裁力的计算 . 27 计算压力中心 . 28 压设备的确定 . 28 . 29 孔刃口计算 . 29 边工作刃口尺寸计算 . 29 . 31 架的选择 . 31 孔凸模的设计 . 31 凸模的设计 . 32 边凹模的设计 . 32 他部件的设计 . 33 . 34 8. 装配图 . 35 4. 结束语 . 36 5. 致谢 . 37 6. 参考资料 . 38 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 5 1 . 绪论 言 随着科学技术的进 步和工业生产的迅速发展，冲压加工技术的应用愈来愈广泛，模具成形已成为当代工业生产的重要手段。 压是通过模具对板材施加压力或拉力，使板材塑性成形，有时对板材施加剪切力而使板材分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的一种零件加工方法。由于冲压加工经常在常温下进行，因此也称为冷冲压。冲压加工的原材料一般为板材或带材，故也称之为板材冲压。冲压利用冲压模具对板料进行加工。模具是成批和大量生产各种机电与家电产品必备的基础工艺装备，是进行少无切削加工的主要工具，是制造业发展的前提。国内模具工业近几年以 12% 15%的增速，持 续、稳定、高速发展，支承并保证国内制造业，特别是机械、汽车、电子、石化及建筑业等国民经济的五大支柱产业持续高速发展。随着我国逐步发展成世界制造中心和国际模具市场与制造基地，国内模具产业将获取更大的发展机遇和更广阔的发展空间。 据今年来汽车、开关电器、农机、仪器仪表、各类家电等制造业的统计，已经达经济生产规模的产品，其生产所使用的模具中，约 65%左右为冷冲模， 20%左右为塑料模具，压铸模具和锻模占 5%，其他模具如陶瓷模具、橡胶模具、玻璃模具、粉冶模具、精铸用蜡模、铸造木模、硬模（金属模）等合计约为 10%。冷冲 模所占比例最大，使用范围最广。这和板料冷冲压工艺在制造业中被广泛采用，以及现代冲压技术的不断创新与拓宽加工范围密切相关，也是板料冲压工艺独具的技术和经济优势所决定的。 冲压模具在工业生产中的地位冲压工艺作为机械制造业的主导工艺之一，在成批与大量生产的各种机电与家电产品中占据重要的地位。随着我国国民经济持续、高速、稳定的发展和逐步转变为世界制造中心的态势，冲压工艺获得迅猛发展与空前普及。冲压模具则是实施现代冲压工艺技术，进行各种冲压工艺作业的必备的工艺装备，需求量越来越大。 压模地位及我国冲 压技术 压模相关介绍 冷冲压 :是在常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的加工方法。 冲压可分为五个基本工序：冲裁、弯曲、拉深、成形和立体压制。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 6 冲压模具 :在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。 冲压模按照工序组合分为三类：单工序模、复合模和级进模。 复合模与单工序模相比减少了冲压工艺，其结构紧凑，面积较小；冲出的制件精度高，工件表面较平直，特别是孔与制件的外形 同步精度容易保证；适于冲薄料，可充分利用短料和边角余料；适合大批量生产，生产率高，所以得到广泛应用，但模具结构复杂，制造困难。 冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，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。 模在现代工业生产中的地位 在现代工业生产中，冲模约占模具工业的 50%，在国民经济各个部门，特别是汽车、航空航天、仪 器仪表、机械制造、家用电器、石油化工、轻工日用品等工业部门得到极其广泛的应用。据统计，利用冲模制造的零件，在飞机、汽车、电机电器、仪器仪表等机电产品中占 60%70%，在电视机、录音机、计算机等电子产品中占 80%以上，在自行车、手表、洗衣机、电冰箱、电风扇等轻工产品中占 85%以上。在各种类型的汽车中，平均一个车型需要冲压模具 2000 套，其中大中型覆盖件模具 300 套。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 7 压加工的优势 成批与大量生产的各类机电与家电产品零部件及半成品坯件，都需要大量不同种类的模具进行加工。其中约 65%的零件要用各种 金属板、条、带、卷料，冲制成各种形状复杂、精度高、用其他加工方法无法完成的板料冲压零件，所使用的冷冲模种类繁多，结构各异而又千变万化。 由于冲压工艺技术的先进性和在技术经济上的优越性十分突出，故这种先进的无屑加工工艺，在金属加工及制造业的应用日益广泛，其技术上的发展与提升也十分迅速。 压加工在技术上具有以下优势： 在压力机滑块上下往复的简单冲击下，使用冲模可以冲制其他加工方法难以制造的形状复杂的冲压零件。 板料冲压零件质量轻，刚度大，承载能力强，长期使用不变形，耐候性好，是各类机电与家电产品 结构轻型化，取代笨重铸、锻及切削加工零部件的首选。因而对冲模数量的需求日益增多，冲模结构的复杂程度和冲压工艺水平日益提升。 冲压零件的一致性好，互换性强，尺寸与形位精度高，一般只需局部甚至不再进行切削加工，即可进入产品装配。 板料冷冲压过程中的冷作硬化效应，能大幅度提高冲压零件冲切面的硬度、耐磨性以及冲压零件的刚度，从而提高零件与产品的使用寿命。 便于实现冲压过程的机械化、自动化及组建 续生产线。当设计与使用自动冲模时，也可实现单机自动化作业。 现代冲压高技术的大力推广与实施，可对各种复杂形状的冲压 零件，用多工位连续模一模成型，实现安全生产，达到优质、高产、低消耗。 压加工在经济上的优势如下： 冲压是无屑加工，材料利用率高，一般材料利用率可达 70%以上，甚至95% 100%。生产效率高。采用自动冲模进行自动冲压，以及用高速压力机高速自动冲压，效率更高。以国产中小型机械压力机为例，公称压力为 4001000块每分钟行程 3 次数 200 60 次 /模一件，一次行程按一件计，则每班产量可达 28000 90000 件；高速压力机滑块行程次数高达 800 2000次 /班产量可 达 360000 900000 件。操作简便，冲压工易于培训。冲压件生产成本低。更适于成批与大量生产，而且生产成本会更低。由于冲压技术在技术、经济方面有上述巨大优势，故在以金属加工为主的机电与家电产品制造中，都广泛采用冲压加工技术。冲压生产的三大要素为设备、模具、材料。其中，模具为三者的前提。每一种冲压零件都要至少一套或多套冲模冲制。冲模在各类模具中占 65%以上，其重要性不言而喻。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 8 冲模的种类与选 按照冲模适用冲压零件生产性质（投产批量大小）、结构繁简及制模费用大小、冲压精度高低，可将冲模大致划分 为如下几类： 制造经济的简单冲模。适用于新产品样试与批试，需要单件、小批量生产的冲压件所用各种简易结构，用新材料与新工艺及简易制模方法制造的经济、简易冲模。其制模工艺简便，制模周期短，造价低，但模具的使用寿命也低。 万能通用冲模与组合冲模。适用于中小批量、多品种生产低精度冲压零件。万能通用冲模可以一模多用；组合冲模是被有多种工作元件，按需要随时组合成各种冲模，将冲压零件分解成多工序，加工用多套组合模冲制。普通全钢模。适用于成批与大量生产各类冲压零件。是应用广泛的标准结构与非标准结构的全钢材质普通冲压用冲模。 精冲模。用于各种精冲工艺专用的精冲模具。大型、特种、高精度与高寿命冲模。适用于大量生产的汽车覆盖件冲模、高精度钢片硬质合金模等。通常在正常生产条件下，就板料冲压而言，模具费用占冲压件生产成本的比例为 15% 40%，模具费用包括：模具制造费、刃磨与修理费、由于刃磨与修理模具等原因造成的停工损失费与运输包装等费用。在常年大量生产的冲压零件成本中，模具费用仅占 15%，甚至更小。而单件小批量生产，模具费用占其生产成本可达 40%。因此，按冲压零件投产批量，即生产数量的多少，选择合适的冲模，可以收到降低冲压零件生产成本 、压缩生产周期的效果。在新产品样试与批试阶段，所需冲压零件不仅品种多、数量太少，大多仅几件、几十件，而且尺寸与形状还会有变化，选用各种简易冲模冲制，则更经济。对于产量很大的电表变压器铁芯片、电机硅钢片等，总产量达数千万甚至几亿片的冲压零件，采用寿命较高的硬质合金冲模更合算。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 9 具制造基本要求 在工业产品的生产中，应用模具的目的在于保证产品的质量，提高生产效率和降低成本等。因此，正确进行模具设计，采用合理的模具结构外，还必须有高质量的模具制造技术作为保证。制造模具时，不论采用哪一种方法都应满足如下要求： 制造精度高为了生产合格的产品和发挥模具的效能，模具的设计和制造必须具有较高的精度。 模具的精度主要制品精度要求和模具结构决定，为了保证制品的精度和质量，模具工作部分的精度通常要比制品的精度高 24 级。 模具结构则对上，下模之间的配合有较高的要求，组成模具的零部件都必须有足够的制造精度，否则模具将不可能生产出合格的制品，甚至会导致模具无法正常使用。 使用寿命长 模具是比较昂贵的工艺装备，目前模具的制造费用约占产品成本的10%30%，其使用寿命将直接影响生产成本。因此，除了小批量生产和新产品试制等特 殊情况外，一般都要求模具有较长的使用寿命，在大批量生产的情况下，模具的使用寿命更加重要。 制造周期短 模具制造周期的长短主要决定于制造技术和生产管理水平的高低。为满足生产的需要，提高产品竞争力，必须在保证质量的前提下尽量缩短模具制造周期。 模具成本低 模具成本与模具结构的复杂程度，模具材料，制造精度要求以及加工方法等有关。模具技术人员必须根据制品要求合理设计和制订其加工工艺，努力降低模具制造成本。 上述四个指标是相互关联，相互影响的。如果想提高模具制造的综合指标，就应该认真研究现代模具制造理论，积极采 用先进制造技术。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 10 冲压件尺寸 冲压件的具体参数如图 1示： 图 1件图 该零件为盖圈，材料为 10 号钢，公差为 ，零件厚度为 2 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 11 2、 盖圈落料 拉深模 设计 生产批量： 大批量 材 料： 10#钢 材料厚度： 2 件图如下图 2示： 图 2件图 1拉深件工艺分析 材料： 10 钢力学性能 优质碳素结构钢，碳的质量百分数是 屈服点 205拉强度 335伸率 31，断面收缩率 55，塑性好，焊接性好冷塑性好 ,板材正火或高温回后性能及佳 ,切削性 ,冷拉正火较退火态好 , 易焊接。 制件为筒形带凸缘拉深件，形状简单，尺寸小且精度要求不高，属于普通拉深件，由落料和拉深即可成形。 尺寸精度：材料厚度为 2差等级 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 12 2排样图和裁板方案 制件的毛坯为简单的圆形件，而且尺寸比较小，考虑到操作方便，宜采用单排。由于料厚 t= 示： 图 2样图 查表（冲压工艺与模具设计 3确定搭边值 两工 件间的横搭边 错误 !未找到引用源。 ；两工件间的纵搭边 错误 !未找到引用源。 ； 步距 错误 !未找到引用源。 114 ； 条料宽度 错误 ! 未 找 到 引 用 源 。 故一个步距内的材料 利用率 错误 !未找到引用源。 为： 由于直板材料选取 错误 !未找到引用源。 故每块板料可裁剪 错误 !未找到引用源。 个工件 故每块板料 错误 !未找到引用源。 的利用率 错误 !未找到引用源。 为： 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 13 3零件主要参数的计算 0D 8000 0 8260 查表（金属塑性加工模具设计与制造 5取 错误 !未找到引用源。 故带切边余量的拉深件凸缘直径为 凸未找到引用源。凸 件为宽凸缘） 204 1 48028*58*4 2 拉深系数 错误 !未找到引用源。 01 1 421 0 00 凸错误 !未找到引用源。 查表（金属塑性加工模具设计与制造 5得：一次拉深的最大相对高度 错误 !未找到引用源。 取值为 对高度 错误 !未找到引用源。 ) 。 由此确定加工方案，落料拉深一次成型 . 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 14 模尺寸 落料时，零件的基本尺寸为 D=114差等级取 得：零件公差 （见机械制造基础 12 落料板坯所用材料为 10#钢，厚度 t 为 2，查表（金属塑性加工模具设计与制造 5得： 最小间隙 错误 !未找到引用源。 ；最大间隙 错误 !未找到引用源。 ； 所要落料的零件为圆形件，制造公差查表得： 凸模制造公差 错误 !未找到引用源。 ；凹模制造公差 错误 !未找到引用源。 ； 错误 !未找到引用源。 因为 错误 !未找到引用源。 ，符合要求 . 已查出，零件公差 错误 !未找到引用源。 磨损系数由查表（金属塑性加工模具设计与制造 5， 错误 !未找到引用源。 计算： 凹模直径 A 凸模直径 错误 !未找到引用源。 ； 模尺寸 由零件参数可知：零件公差 错误 !未找到引用源。 查表（实用冲压工艺及模具设计） 5得： 凸模制造公差 错误 !未找到引用源 。 ；凹模制造公差 错误 !未找到引用源。 ; 有压边圈时凸凹模单边间隙值： 错误 !未找到引用源。 ，此处取 错误 !未找到引用源。 ，故 错误 !未找到引用源。 ； 凹模直径 错误 !未找到引用源。 ； 凸模直径 模圆角 由于是一次拉深成形，凸模圆角等于零件内圆半径，拉深凸模圆角 错误 !未找到引用源。 凹模圆角由公式得： 错误 !未找到引用源。 凹沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 15 式中： D 为毛坯直径， d 为本道次工序的拉深直 径， t 为材料厚度； 的确定 计算按公式： 错误 !未找到引用源。 式中： K 为厚度系数 S 为凹模刃口最大尺寸 K 值查表（冲压工艺与模具设计 3知，其值取 处取 计算： 壁厚 错误 !未找到引用源。 62 所以，凹模的外径为 D=114+2C= 206 以上计算仅为参考值，由于本套模架为落料拉深复合模，所以凹模高度受拉深件高度的影响必然会有所增加，其具体高度将会在绘制装配图时确定。另外，为了保证凹模有足够的强度，将其外径增大到 210 落料时凸模长度计算按公式： 错误 !未找到引用源。 21 式中： 错误 !未找到引用源。 为凸模固定板厚度，一般取值（ H，此处取20 错误 !未找到引用源。 为弹性压板厚度，一般取值（ 520此处取 20 h 为附加长度，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（一般取 15300计算： L=20+20+30+伸 凸模长度 拉伸凸模长度要小于冲裁凹模的高度，取值 46阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 16 凹模高度的校核 根据文献【 3】查表 2 k=模的强度计算公式： 凹模的高度 H 凹模的壁厚 C=（ ） H 式子中 b 凹模刃口的最大尺寸 K 系数，考虑板料厚度的影响 模壁厚 46C,符合要求。 凸模的长度校核 根据文献【 2】查表 2模长度按弯曲应力校核 270 则有 L=46以此凸凹模可以满足要求 具体的凸凹模结构设计如图 3示： 图 3凹模 边凹模的设计 翻边凹模由上凹模固定板固定，工作时，凹模下行，对毛坯进行压边从而达到翻边的作用。因为冲裁件形状简单，冲裁材料厚度小于 3以翻边凹模选用材料为 ，淬硬处理。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 33 具体结构设计如下图 3示： 图 3模 他部件的设计 名称 尺寸 材料 热处理 上模垫板 推杆 凸模固定板 凹模固定板 高度 8 13度 8度 85 45 45 45 - 淬火（ 43 - - 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 34 凹模高度的校核 根据文献【 3】查表 2 k=模的强度计算公式：凹模的高度 H 凹模的壁厚 C=（ ） H 式子中 b 凹模刃口的最大尺寸 K 系数，考虑板料厚度的影响 模壁厚 46C,符合要求。 凸模的长度校核 根据文献【 2】查表 2模长度按弯曲应力校核 270 则有 L=60 270 ,符合要求。 根据文献【 2】查表 2模的压边力校核计算公式： 压则有 d 压 符合要求。 其它尺寸及销钉、螺钉等的确定都是事先按照强度计算来选择的。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 35 8. 装配图 由以上设计计算，并绘图设计，该外壳零件的落料冲孔倒装式复合模装配图如下： 1座板； 23456789 弹簧； 101112 1341516171819 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 36 4. 结束语 毕业设计是大学里所学知识的一次综合性运用与系统掌握的过程。而且通过毕业设计锻炼了我们实际解决问题的能力。我的体会是你知道的理论并不是属于你的知识，只有你能够在实际问题中真正的运用其去解决问题，这时候她才属于你。也就是说你要真正的深入理解她，并使她成为 你思维里的一部分。 一个好的模具设计师，并不是表面上所看到的简单地设计一套模具。其实在他的思维里决
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