易拉罐模具及成型工艺设计【3套模具】【冲压模具设计稿】
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共41页)
编号：111214533
类型：共享资源
大小：3.79MB
格式：ZIP
上传时间：2021-01-21
上传人：好资料QQ****51605
认证信息
个人认证
孙**（实名认证）
江苏
IP属地：江苏
150
积分
- 关 键 词：
-
3套模具
易拉罐
模具
成型
工艺
设计
冲压
模具设计
- 资源描述：
-
喜欢就充值下载吧。资源目录里展示的全都有，下载后全都有，CAD图纸均为可自行编辑，有疑问咨询QQ:1064457796
============================
喜欢就充值下载吧。资源目录里展示的全都有，下载后全都有，CAD图纸均为可自行编辑，有疑问咨询QQ:1064457796
============================
- 内容简介：
-
课程设计（论文）标 题： 易拉罐成型工艺的设计 学生姓名： 杨 柯 系 部： 机械工程系 专 业： 机械制造及其自动化 班 级： 2012级5班 指导教师： 秦 琴 目录引言31、材料选择32、工艺规程设计33、确定毛坯的制造形式44、毛坯粗加工45、基面的选择46、基准的概念及其分类47、定位基准的选择58、制订工艺路线69、（精加工）工序内容设计610、具体工序：710.1工序1：粗铣上表面23.88710.2工序2：钻4.35四个销孔810.3工序3：钻螺纹底孔及攻#5/16-18UNC螺纹1010.4工序4：粗铣槽26.98 19.74 19.26 13.24 10.91010.5工序5：铣R0.81410.6工序6：清铣1510.7工序7：终检15参考文献16附录（工序卡片）17引言铝质易拉罐在饮料包装容器中占有相当大的比重。随着饮料包装市场竞争的不断加剧,对众多制罐企业而言,如何在易拉罐生产中最大限度地减少板料厚度,减轻单罐质量,提高材料利用率,降低生产成本,是企业追求的重要目标。本次课程设计旨在说明饮料食品用易拉罐的制作（粗精加工）的过程参数。1、材料选择零件材料为铝合金。其中材料分三种：罐体采用3004合金铝，罐盖采用5182合金铝，而拉环部分则采用5042合金铝。铝的质地轻，易于成型加工，特别是延展性好使得易拉罐更薄而轻，罐体易于加热方便旅行中食用，铝易于回收资源回收是现在各国非常重视的方面，不锈蚀成品外观漂亮，铝资源丰富是地球上最丰富的矿产资源。考虑到零件材料的综合性能及材料成本和加工成本,保证零件工作的可靠,采用冲压。零件轮廓尺寸不大，再者，考虑到铸造方法生产工艺简单、生产周期短、适合批量生产，故可以采用冲压成型，这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。为了消除冲压后的残余应力，在冲压完成后的将压件低温加热过程中使合金产生强化，以消除应力即人工时效。2、工艺规程设计对于机器中的某一零件，可以采用多种不同的工艺过程完成。在特定条件下，总存在一种相对而言最为合理的工艺规程，将这工艺规程用工艺文件形式加以规定，由此得到的工艺文件统称工艺规程。工艺规程是生产准备、生产组织、计划调度的主要依据，是指导工人操作的主要技术文件，也是工厂和车间进行设计或技术改造的重要原始资料。工艺规程的制订须严格按照规定的程序和格式进行，并随技术进步和企业发展，定期修改完善。(1) 根据机械加工工艺规程进行生产准备（包括技术准备）。在产品投入生产以前，需要做大量的生产准备和技术准备工作，例如，技术关键的分析与研究；刀、夹、量具的设计、制造或采购；设备改装与新设备的购置或定做等。这些工作都必须根据机械加工工艺规程来展开。(2) 机械加工工艺规程是生产计划、调度、工人的操作、质量检查等的依据。(3) 新建或扩建车间（或工段），其原始依据也是机械加工工艺规程。根据机械加工工艺规程确定机床的种类和数量，确定机床的布置和动力配置，确定生产面积的大小和工人的数量等.3、确定毛坯的制造形式考虑到将大批量生产，且材料厚度为0.26mm，冲压件有一定的尺寸、形状精度，可满足一般的装配使用要求，故采用板料冷冲压。4、毛坯粗加工变薄拉伸工艺分析。典型的铝罐拉伸、变薄拉伸过程如图2所示图2叶 凯，林明山。铝质易拉罐技术研究与应用J中国包装工业，2002（3）：6-9在拉伸过程中,集中在凹模口内锥形部分的金属是力的变形区,而传力区则为凹模的筒壁及壳体底部。在变形区,材料处于轴向方向的受拉、切向方向的受压、径向力的受压的三向应力状态,金属在三向应力的作用下,晶粒细化,强度增加,伴有加工硬化的产生。在传力区,各部分材料受力状况是不相同的,其中位于凸模圆角区域的金属受力情况最为恶劣,其在轴向、切向两向受拉,径向受压,因而材料的减薄趋势严重,金属易从此处发生断裂,从而导致拉伸失败。比较变形区和传力区金属的应力状态可知:变薄拉伸工艺能否顺利进行主要取决于拉伸凸模圆角部位的金属所受拉应力的大小,当拉应力超过材料强度极限时就会引起断裂,否则拉伸工艺可以顺利进行。因此,减小拉伸过程中的拉应力成为保证拉伸顺利进行的关键。经过实验，得到变薄拉伸拉伸比的选择为:再拉伸:25.7%,第1次变薄拉伸:20%25%,第2次变薄拉伸:23%28%,第3次变薄拉伸:35%40%。5、基面的选择基准面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高，否则，加工工艺规程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。6、基准的概念及其分类基准是指确定零件上某些点，线，面位置时所依据的那些点、线、面，或者说是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。按其作用的不同，基准可分为设计基准和工艺基准两大类。设计基准是指零件设计图上用来确定其他点，线，面位置关系所采用的基准。工艺基准是指在加工或装配过程中所使用的基准。工艺基准根据其使用场合的不同，又可分为工序基准，定位基准，测量基准和装配基准四种。(1) 工序基准 在工序图上，用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸，形状，位置的基准，及工序图上的基准。(2) 定位基准 在加工时用作定位点基准。它是工件上与夹具定位元件直接接触的点，线，面。(3) 测量基准 在测量零件已加工表面的尺寸和位置时所采用的基准(4) 装配基准 装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。基准问题的分析分析基准时，必须注意以下几点：(1) 基准是制订工艺的依据，必须是客观存在的。当作为基准的是轮廓要素，如平面，圆柱面等时，容易直接接触到，也比较直观。但是有些作为基准的是中心要素，如圆心，球心，对称轴线等时，则无法触及，然而它们却也是客观存在的。(2) 当作为基准的要素无法触及时，通常由某些具体的表面来体现，这些表面称为基面。如轴的定位则可以外圆柱面为定位基面，这类定位基准的选择则转化为恰当地选择定位基面的问题。(3) 作为基准，可以是没有面积的点，线以及面积极小的面。但是工件上代表这种基准的基面总是有一定接触面。(4) 不仅表示尺寸关系的基准问题如上所述，表示位置精度的基准关系也是如此。7、定位基准的选择选择定位基准时应符合两点要求：(1) 各加工表面应有足够的加工余量，非加工表面的尺寸，位置符合设计要求；(2) 定位基准应有足够大的接触面积和分布面积，以保证能承受打打切削力，保证定位稳定可靠。定位基准可分为粗基准和精基准。若选择未经加工的表面作为定位基准，这种基准被称为粗基准。若选择已加工的表面作为定位基准，则这种定位基准称为精基准。粗基准考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，而精基准考虑的重点是如何减少误差。在选择定位基准时，通常是保证加工精度要求出发的，因而分析定位基准选择的顺序应从精基准到粗基准。(1) 精基准的选择。选择精基准的目的是使装夹方便正确可靠，以保证加工精度。主要应该考虑基准重合和统一基准的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。按照有关的精基准选择原则（基准重合原则；基准统一原则；可靠方便原则），为了加工精基准面才选择了粗基准面。(2) 粗基准的选择。对于刚性差、批量较大、要求精度较高的箱体，一般要粗、精加工分开进行，即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再进行主要平面和各支承孔的精加工。这样，可以消除由粗加工所造成的内应力、切削力、切削热、夹紧力对加工精度的影响，并且有利于合理地选用设备等。而箱体零件一般都选择重要孔（如主轴孔）为粗基准，但随着生产类型不同，实现以主轴孔为粗基准的共建装夹方式是不同的。大批生产时，毛坯精度较高，可直接以主轴孔在夹具上定位，采用专用夹具装夹。8、制订工艺路线拟订零件的机械加工工艺路线是制订工艺规程的一项重要工作，拟订工艺路线时主要解决的问题有：选定各加工表面的加工方法；划分加工阶段；合理安排各工序的先后顺序；确定工序的集中和分散程度。制订工艺路线时需要考虑的主题要问题有：怎样选择定位基准，怎样选择加工方法，怎样安排加工顺序以及热处理、检验等工序。而制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领以确定为大批生产的条件下，可考虑采用加工中心配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。9、（精加工）工序内容设计由于生产类型为大批生产，故采用相关机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，除此之外，还应降低生产成本。工艺路线方案：工序1：粗铣上表面23.88工序2：钻4.35四个销孔工序3：钻螺纹底孔及攻螺纹工序4：粗铣槽26.98 19.74 19.26 13.24 10.9工序5：铣R0.8工序6：清洗工序7：终检10、具体工序：10.1工序1：粗铣上表面23.88进给量的确定：根据机械加工手册，按机床功率5-10KW，工件-夹具系统钢厚为中等条件，该工序的每齿进给量取0.08mm/z铣削速度计算：根据切削手册，按镶齿铣刀d/z=80/10的条件（d=80mm，z=10）选取。切削速度v取44.9m/min，有公式n=1000v/d.可求得该工序铣刀转速为=178.65r/min。参照切削手册所列X51立式铣床的主轴转速，取转速n=160r/min,再将此公式代入上述公式重新计算，可求出该工序的实际切削速度v为 该工序切削用量为：主轴转速n=160r/min,切削速度v=42.2m/min，背吃刀量=1.5，每齿进给量=0.08mm/z基本时间的计算根据机械加工手册中铣刀铣平面基本时间计算公式可求出该工序的基本时间=当主偏角=时切入行程=切出行程=式中 则该工序的基本时间为=辅助时间的计算辅助时间与基本时间的关系为=，则工序的辅助时间分别如下：所以工序1的总时间10.2工序2：钻4.35四个销孔（a）钻孔5确定进给量f：根据切削手册，选 时，进给量应乘系数0.75，根据Z535机床说明书，现取=0.25mm/r,切削速度：根据切削手册查得切削速度，所以根据机床说明书，取，故实际切削速度为：切削工时，根据切削手册22钻孔的基本时间计算公式可求出钻孔的基本时间式中切入行程mm 切出行程mm式中，mm基本时间为辅助时间为=总时间（b） 扩孔为孔采用刀具：专用孔钻进给量： 查机床说明书取f=0.72mm/r机床主轴转速：取n=68r/min,则其切削速度切削工时： 辅助时间：=总时间：（c）铰刀工步背吃刀量的确定：取=0.04mm进给量的确定：根据切削手册，选取该工步的每转进给量f=0.3mm/r切削速度的计算：根据切削手册，切削速度v=4m/min,由公式n=1000v/d,求得该工序铰刀转速根据切削手册所列Z525立式钻床的主轴转速n=97r/min,将此转速代入公式重新计算，可求得该工序的实际切削速度。基本时间：辅助时间：=工序2所有时间10.3工序3：钻螺纹底孔及攻#5/16-18UNC螺纹（a） 钻螺纹底孔由切削手册得 选Z525立式钻床按机床取 再代入公式得倒角采取，手动进给。（b）攻螺纹#5/16-18UNC根据切削手册查的，取v=0.1m/s,按机床选取，则v=4.9m/min攻螺纹工时：辅助时间：10.4工序4：粗铣槽26.98 19.74 19.26 13.24 10.9（a）粗铣槽26.98进给量的确定：根据切削手册14，按机床功率为510Kw,工件-夹具系统钢度为中等条件选取该工序，每齿进给量取为0.08mm/z铣削速度计算：根据切削手册，按镶齿铣刀，d/z=80/10（d=80mm,z=10）的条件选取，切削速度v可取44.9m/min。由公式可求得该工序铣刀转速为:参照切削手册所列X51立式铣床的主轴转速，取转速n=160r/min,再将此公式代入上述公式重新计算，可求出该工序的实际切削速度v为 该工序切削用量为：主轴转速n=160r/min, 切削速度v=42.2m/min，背吃刀量=2mm,每齿进给量=0.08mm/z 切削工时：根据切削手册中铣刀铣平面的基本时间计算公式可求出该工序的基本时间为=辅助时间：工序的总时间（b）粗铣槽19.74进给量的确定：根据切削手册，按机床功率为510Kw,工件-夹具系统钢度为中等条件选取该工序，每齿进给量取为0.08mm/z铣削速度计算：根据切削手册，按镶齿铣刀，d/z=80/10（d=80mm,z=10）的条件选取，切削速度v可取44.9m/min。由公式可求得该工序铣刀转速为:参照切削手册所列X51立式铣床的主轴转速，取转速n=160r/min,再将此公式代入上述公式重新计算，可求出该工序的实际切削速度v为 该工序切削用量为：主轴转速n=160r/min, 切削速度v=42.2m/min，背吃刀量=2mm,每齿进给量=0.08mm/z 切削工时：根据切削手册中铣刀铣平面的基本时间计算公式可求出该工序的基本时间为=辅助时间：工序的总时间（c）粗铣槽19.26进给量的确定：根据切削手册，按机床功率为510Kw,工件-夹具系统钢度为中等条件选取该工序，每齿进给量取为0.08mm/z铣削速度计算：根据切削手册，按镶齿铣刀，d/z=80/10（d=80mm,z=10）的条件选取，切削速度v可取44.9m/min。由公式可求得该工序铣刀转速为:参照切削手册所列X51立式铣床的主轴转速，取转速n=160r/min,再将此公式代入上述公式重新计算，可求出该工序的实际切削速度v为 该工序切削用量为：主轴转速n=160r/min, 切削速度v=42.2m/min，背吃刀量=2mm,每齿进给量=0.08mm/z 切削工时：根据切削手册中铣刀铣平面的基本时间计算公式可求出该工序的基本时间为=辅助时间：工序的总时间（d）粗铣槽13.24 进给量的确定：根据切削手册，按机床功率为510Kw,工件-夹具系统钢度为中等条件选取该工序，每齿进给量取为0.08mm/z铣削速度计算：根据切削手册，按镶齿铣刀，d/z=80/10（d=80mm,z=10）的条件选取，切削速度v可取44.9m/min。由公式可求得该工序铣刀转速为:参照切削手册所列X51立式铣床的主轴转速，取转速n=160r/min,再将此公式代入上述公式重新计算，可求出该工序的实际切削速度v为 该工序切削用量为：主轴转速n=160r/min, 切削速度v=42.2m/min，背吃刀量=2mm,每齿进给量=0.08mm/z 切削工时：根据切削手册中铣刀铣平面的基本时间计算公式可求出该工序的基本时间为=辅助时间：工序的总时间（e）粗铣槽10.9进给量的确定：根据切削手册，按机床功率为510Kw,工件-夹具系统钢度为中等条件选取该工序，每齿进给量取为0.08mm/z铣削速度计算：根据切削手册，按镶齿铣刀，d/z=80/10（d=80mm,z=10）的条件选取，切削速度v可取44.9m/min。由公式可求得该工序铣刀转速为:参照切削手册所列X51立式铣床的主轴转速，取转速n=160r/min,再将此公式代入上述公式重新计算，可求出该工序的实际切削速度v为 该工序切削用量为：主轴转速n=160r/min, 切削速度v=42.2m/min，背吃刀量=2mm,每齿进给量=0.08mm/z 切削工时：根据切削手册中铣刀铣平面的基本时间计算公式可求出该工序的基本时间为=辅助时间：工序的总时间10.5工序5：铣R0.8进给量的确定：根据切削手册按机床功率为510Kw工件夹具系统钢度为中等条件选取该工序每齿进给量取为0.08mm/z铣削速度计算：根据切削手册按镶齿铣刀d/z=80/10（d=80mm,z=10）的条件选取，切削速度v可取44.9m/min。由公式可求得该工序铣刀转速为参照切削手册所列的X51立式铣床的主轴转速，取转速n=160r/min，再将公式代入上述公式重新计算，可求出该工序的实际切削速度v为 该工序切削量为：主轴转速n=160r/min, 切削速度v=42.2m/min，背吃刀量=2mm,每齿进给量=0.08mm/z 切削工时：根据切削手册中铣刀铣平面的基本时间计算公式可求出该工序的基本时间为=辅助时间；该工序的总时间10.6工序6：清铣10.7工序7：终检参考文献1叶 凯，林明山。铝质易拉罐技术研究与应用J中国包装工业，2002（3）：6-92濮良贵，陈国定，吴立言。机械设计。西北工业大学机械原理及机械零件教研室。3戴枝荣，张远明。工程材料。东南大学附录（工序卡片）四川大学锦城学院 毕业设计（文献综述）题 目 易拉罐模具及其成型工艺的设计 系 别 机械工程系 专 业 机械制造及其自动化 学生姓名 杨 柯 学 号 120920503 年级 2012级 指导教师 秦 琴 二 年 月 日易拉罐模具及其成型工艺的设计 专业：机械制造及其自动化学生：杨柯 指导老师：秦琴摘 要铝质易拉罐在饮料包装容器中占有相当大的比重。随着饮料包装市场竞争的不断加剧,对众多制罐企业而言,如何在易拉罐生产中最大限度地减少板料厚度,减轻单罐质量,提高材料利用率,降低生产成本,是企业追求的重要目标。为此,以轻量化(light_weighting)为特征的技术改造和技术创新正在悄然兴起。易拉罐轻量化涉及到许多关键性技术,其中罐体成形工艺和模具技术是十分重要的方面。本文将着重从这两点出发探讨易拉罐轻量化发展的可行性。关键词： 易拉罐 成型工艺 轻量化 目录1食品用易拉罐制造业的发展42罐体制造工艺和技术42.1罐体制造工艺流程42.2罐体制造工艺分析53模具设计与制造83.1罐体拉伸模83.2变薄拉伸模93.3罐底成形模94结束语10参考文献111食品用易拉罐制造业的发展1940年，欧美开始发售用不锈钢罐装的啤酒，同一时期铝罐的出现也成为制罐技术的飞跃。1963年，易拉罐在美国得以发明，它继承了以往罐形的造型设计特点，在顶部设计了易拉环。这是一次开启方式的革命，给人们带来了极大的方便和享受，因而很快得到普遍应用。到了1980年，欧美市场基本上全都采用了这种铝罐作为啤酒和碳酸饮料的包装形式。随着设计和生产技术的进步，铝罐趋向轻量化，从最初的60克降到了1970年的2115克左右叶 凯。铝质易拉罐轻量化的罐型分析与模具改进J。模具工业，2012,38(1)；29-34。制造易拉罐的材料有两种：一是铝材，二是马口铁。本文计划从铝材出发，探讨铝材加工易拉罐的可行性。美国用于包装容器的铝金属材料消费1998年达到199.92万吨，比1997年增长2.24，成为第二大消费市场，占全年铝消费量的21.6。美国在易拉罐方面的材料始终采用铝板材，每年约有40铝板材用于易拉罐方面的生产。欧洲14左右铝金属材料用于饮料生产，由于铝质金属的较高回收再使用价值，出于对环境保护的考虑，现在已开始大量转向铝材方面；由于钢罐比铝罐成本低约千分之七美元，在南美地区钢罐主导饮料包装市场，但随着环保意识的提高，以及对资源的循环使用方面考虑，包装材料铝质逐步替代钢质。巴西现在采用率为65，今后两年会增长10。在喷雾罐方面，过去一直是由钢质主导地位，而从2000年开始已有许多产品转向铝材，增长率达到23，随着拉伸技术在生产喷雾罐方面的应用，铝质类喷雾罐将逐步占领市场马全仓。国内外3104深冲铝板织构对比分析J。轻合金加工技术，2008（36）:32-42。由此可见，在易拉罐发展的历史中，前量化、环保型一直是易拉罐制造业追求的目标。那么，易拉罐的成型工艺的改进，就成了促进易拉罐轻量化、环保化的重要步骤。本文讨论食品用易拉罐，材料分三种：罐体采用3004合金铝，罐盖采用5182合金铝，而拉环部分则采用5042合金铝。2罐体制造工艺和技术罐体加工包含许多步骤，任何步骤都将直接影响到后期罐体的外形、质地，所以罐体制造工艺中的每一步都马虎不得。2.1罐体制造工艺流程CCB_1A型罐罐体的主要制造工艺流程如下:卷料输送，卷料润滑，落料、拉伸，罐体成形，修边，清洗/烘干，堆垛/卸，涂底色，烘干，彩印，底涂，烘干，内喷涂，内烘干，罐口润滑，缩颈，旋压缩颈。在工艺流程中,落料、拉伸、罐体成形、修边、缩径、旋压缩径/翻边工序需要模具加工,其中以落料、拉伸和罐体成形工序与模具最为关键,其工艺水平及模具设计制造水平的高低,直接影响易拉罐的质量和生产成本本刊编辑部.从申城精品展示看蓬勃发展的模具工业中国模具工业副理事长兼秘书长曹延安先生访谈录J.制造技术与机床,2004(5):6-8。2.2罐体制造工艺分析参考韩向东的铝质易拉罐成型工艺，将罐体制造工艺分为了两个部分：落料拉伸复合工序，罐体成形工序。在落料拉伸复合程序中，着重考虑以下几点：检验出合理的壁厚减薄比；突耳率对罐体拉伸的影响；选取合适的拉伸比。而在罐体成型工序中，变形区的材料受力情况、罐底的成形力则是重点关注的对象，需要反复的实验得出相关数据。(1)落料拉伸复合工序。拉伸时,坯料边缘的材料沿着径向形成杯,因此在塑性流动区域的单元体为双向受压,单向受拉的三向应力状态,如图1叶 凯，林明山。铝质易拉罐技术研究与应用J中国包装工业，2002（3）：6-9所示。由于受凸模圆弧和拉伸凹模圆弧的作用,通过实验得知杯下部壁厚约减薄10%,而杯口增厚约25%。杯转角处的圆弧大小对后续工序(即罐体成形)有较大的影响,若控制不好,易产生罐体断裂。因此落料拉伸工序必须考虑以下因素:杯的直径和凸模圆弧、拉伸凹模圆弧、拉伸比、凸凹模间隙、模具表面的摩擦性能、铝材的机械性能、材料表面的润滑、拉伸速度、突耳率等。突耳的产生主要由两个因素确定:一是金属材料的性能,二是拉伸模具的设计。突耳出现在杯的最高点同时也是最薄点,将会对罐体成形带来影响,造成修边不全,废品率增高。同时，计算拉伸的等高比差值，从轻量化角度分析罐体最佳的长宽比。因此需要做拉伸比对罐体强度影响的实验，从实验中获取所需的拉伸比；同时也要通过实验得到合理的坯料直径以及杯直径。基于以上实验分析,确定拉伸工序选择的拉伸比m=36.55%,坯料直径Dp=140.200.01mm,杯直径Dc=88.95mm。 (2)罐体成形工序。变薄拉伸工艺分析。典型的铝罐拉伸、变薄拉伸过程如图2叶 凯，林明山。铝质易拉罐技术研究与应用J中国包装工业，2002（3）：6-9所示, 图2变薄拉伸过程中受力状况如图3叶 凯，林明山。铝质易拉罐技术研究与应用J中国包装工业，2002（3）：6-9所示。在拉伸过程中,集中在凹模口内锥形部分的金属是力的变形区,而传力区则为凹模的筒壁及壳体底部。在变形区,材料处于轴向方向的受拉、切向方向的受压、径向力的受压的三向应力状态,金属在三向应力的作用下,晶粒细化,强度增加,伴有加工硬化的产生。在传力区,各部分材料受力状况是不相同的,其中位于凸模圆角区域的金属受力情况最为恶劣,其在轴向、切向两向受拉,径向受压,因而材料的减薄趋势严重,金属易从此处发生断裂,从而导致拉伸失败。比较变形区和传力区金属的应力状态可知:变薄拉伸工艺能否顺利进行主要取决于拉伸凸模圆角部位的金属所受拉应力的大小,当拉应力超过材料强度极限时就会引起断裂,否则拉伸工艺可以顺利进行。因此,减小拉伸过程中的拉应力成为保证拉伸顺利进行的关键。经过实验，得到变薄拉伸拉伸比的选择为:再拉伸:25.7%,第1次变薄拉伸:20%25%,第2次变薄拉伸:23%28%,第3次变薄拉伸:35%40%。在成形过程中,影响金属内部所受拉应力大小的因素很多,其中凹模锥角的取值直接关系到变形区金属的流动特性,进而影响拉伸所需成形力的大小,所以,其数值合理与否对工艺的实施有着重要影响。当较小时,变形区的范围比较大,金属易于流动,网格的畸变小。随着的增大,变形区的范围减小,金属的变形集中,流动阻力增大,网格畸变严重。而且,随着凹模锥角的增大,变形区材料的应变相应增加,这说明凹模锥角较大时,不仅金属的变形范围集中,而且变形量迅速上升,因而使得变形区属的加工硬化现象加剧,导致金属内部的应力上升,从而对拉伸产生不利影响。另一方面,在过大或过小时都会引起拉伸力的增加,其原因在于:当过大时,金属流动急剧,材料的加工硬化效应显著, 并且随着锥角的增大,凹模锥面部分产生的阻碍金属流动的分力加大,因而所需拉伸力增加;当过小时,虽然金属流动的转折小,但由于变形区金属与凹面的接触锥面长,锥面上总摩擦阻力大,因此网格畸变虽小,总拉伸力却增大。由此可见,凹模锥角的合理确定应同时考虑变形区材料的变形特点以及模具与工件间的摩擦状况,凹模锥角合理范围的确定对拉伸工艺有着直接的影响。工艺试验表明,对于CCB_1A型罐用铝材3104H19,其凹模锥角合理取值在=58为宜。底部成形工艺分析。罐底部成形发生在凸模行程的终点,采用的是反向再拉伸工艺。图4叶 凯，林明山。铝质易拉罐技术研究与应用J中国包装工业，2002（3）：6-9为罐底成形受力状况示意图,底部成形力主要取决于摩擦力的性质以及压边力的大小。通常,材料的厚度和强度是一对矛盾,材料愈薄,强度愈低,因此轻量化技术要求减少罐底直径及设计特殊的罐底形状。工艺试验表明,罐底沟外壁夹角1若大于40,将大大减小罐底耐压5。考虑到金属的成形性,凸模圆弧R不能小于3倍的料厚。但R太大,将会减小强度。球面和罐底沟内壁圆弧R1至少为3倍料厚,通常R1取45倍料厚。减小罐底沟内壁夹角2,将增加强度,生产中大多数采用10以下。罐底部有两处失效点:一为底部球面;二为连接球面和侧壁的罐底部圆弧R。罐底球面的强度取决于以下几个因素:材料的弹性模量、底部直径、材料的强度、球面半径以及在底部成形时金属的变薄程度。罐底球面半径常用公式R球=d1/0.77确定,实际取R球=45.72mm6。3模具设计与制造在易拉罐的制作过程中，模具的设计与制造一个及其重要的环节。模具设计成功，是成功制造易拉罐的先决条件。这里介绍了模具的三个板块：罐体拉伸模、变薄拉伸膜以及罐底成型模。3.1罐体拉伸模罐体拉伸过程实际上是筒形件的拉伸过程,拉伸过程中,其材料的凸缘部分在压应力作用下易失稳,导致起皱,因此必须考虑设置防止起皱的压边装置。当材料通过凹模时,凹模圆角部分是一个过渡区,其变形较复杂,除了径向拉伸与切向压缩外,还受弯曲作用,因此凹模圆角选择尤为重要。材料通过凹模圆角后,处于拉伸状态,由于拉伸力来自凸模压力,是经过凸模圆角处传递的,凸模圆角处的材料变薄最严重,此处成为最易破裂的危险断面。落料拉伸组合模结构如图5铝质易拉罐成形工艺及模具韩向东1,李志见2。模具工业2004.No.4总278所示。3.2变薄拉伸模易拉罐罐体成形实际上是将再拉伸和3道变薄拉伸组合在一起的组合工序。现将变薄拉伸模的设计介绍如下:(1)模具材料。凸模:基体材料为合金工具钢,凸模材料为M2,热处理硬度6062HRC,镀TiN。凹模(变薄拉伸环):基体材料为合金工具钢,模口材料为硬质合金(牌号为VALENITEVCID_H.L.D或KE_84KENNAMETAL)7。(2)变形量。变薄拉伸比的计算公式为:n=(tn-tn-1)/tn100%,其中tn、tn-1分别为n次及n-1次变薄拉伸后的零件侧面壁厚,计算得:1=(0.285-0.225)/ 0.285100%=21.05%;2=(0.225-0.170)/ 0.225100%=24.44%;3=(0.170-0.106)/0.170100%=37.65%8。制罐工厂常常根据给定的材料厚度、罐体厚、薄壁要求、拉伸环和凸模尺寸、拉伸机精度等条件,编制拉伸环和凸模的匹配表供技术人员、模具维修人员和操作人员选配凸模和拉环。(3)模具的工作部分参数。凸模:凸模圆弧R1.0160.025mm,再拉伸凸模圆弧R2.286mm,罐底沟外侧壁圆弧R10.4780.013mm。变薄拉伸环:凹模锥角=5,工作带宽度h=0.38+0.25mm。3.3罐底成形模罐底成形模结构如图6铝质易拉罐成形工艺及模具韩向东1,李志见2。模具工业2004.No.4总278所示。罐底凸模材料选用合金工具钢Cr12MoV,热处理硬度6064HRC,其轮廓形状应与罐型设计一致。底压边模材料选用合金工具钢Cr5MoV,热处理硬度5860HRC,其轮廓形状应与凸模相匹配9。4结束语(1)易拉罐拉伸工序考虑的重要因素有:拉伸比、凸、凹模圆弧半径、凸、凹模间隙、铝材机械性能、润滑、作业参数。冲杯、变薄拉伸/修边、缩口/翻边这三道精密成形工序决定了铝易拉罐国家标准GB/T9106-2001规定的所有结构尺寸及轴向承压力及耐压力这两项重要物理指标中华人民共和国国家标准GB/T9106-2001,包装容器铝易开盖两片罐S，其成形质量也关系到下游饮料啤酒厂家罐装时的封口质量。(2)变薄拉伸工序中凹模锥角的大小关系到变形区金属的流动性质、应力大小以及模具的受力情况,合理的取值范围为=58。成形工艺也决定了易拉罐罐型及罐体规格的变化，为了满足不同内容物、不同消费场合的需求，市场上铝易拉罐有多种罐型，罐体规格常见的有330mL，350mL,500mL，铝易拉罐罐型及罐体规格的变化实际就是成形模具的不断变化。(3)合适的罐型设计是轻量化技术能否实施的关键。研究表明,对于CCB_1A型罐,设计参数选择:底沟外壁夹角1=32,罐底沟内壁夹角2=5,凸模圆弧R=1.016mm,球面和罐底沟内壁圆弧R1=1.524mm,罐底球面半径R球=45.72mm,可以大大增加罐体强度。外形既定，还可从铝合金材料入手，使得罐体更加倾向于轻量化。轻量化是铝易拉罐厂家降低生产成本的主要手段，轻量化有两条重要技术途径，即罐用铝板的减薄和罐口尺寸变小，国内易拉罐厂家使用的铝板厚度已从0.35mm减至0.275mm，罐口尺寸也从206规格缩为202规格，成形工艺及模具技术的进步水平决定了铝板厚度的减薄和罐口尺寸变小程度，易拉罐成形工艺的进步引领了易拉罐生产成本的降低。参考文献1 叶 凯。铝质易拉罐轻量化的罐型分析与模具改进J。模具工业，2012,38(1)；29-342 马全仓。国内外3104深冲铝板织构对比分析J。轻合金加工技术，2008（36）:32-423本刊编辑部.从申城精品展示看蓬勃发展的模具工业中国模具工业副理事长兼秘书长曹延安先生访谈录J.制造技术与机床,2004(5):6-84叶 凯，林明山。铝质易拉罐技术研究与应用J中国包装工业，2002（3）：6-95王孝培。实用冲压技术手册M。北京: 机械工业出版社，20126中华人民共和国国家标准GB/T9106-2001,包装容器铝易开盖两片罐S。7 铝质易拉罐成形工艺及模具韩向东1,李志见2。模具工业2004.No.4总2788 STARKE.E.A .JR,STALEYT.J.T。Application of modern aluminum alloys to aircraft J.Progress Aerospace Science,1996,32(1):131-172。9 CHEN Kang-hua，LIU Hong-wei，ZHANG Zhou,et al. The improvement of constituent dissolution and mechanical properties of 7055 aluminum alloy by stepped heat-treatmentsT.Journal of Material Process Technolo-gy,2003,142(1):190-196.XXXX大学毕业设计说明书（论文）题目：易拉罐冲压工艺与模具设计 专 业 模具设计与制造 班 级 姓 名 学 号 指导老师 设计时间 审 阅 XXXX学校机械工程系XXXX大院本科毕业设计（论文）诚 信 承 诺 书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）易拉罐冲压工艺与模具设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用、表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 学 号： 作者姓名： 2015 年 10 月 7 日目 录摘 要5引 言7第一章、冲裁件的工艺性分析101.1.冲裁件的结构工艺性111.1.1.冲裁件的形状11第二章、制件冲压工艺方案的确定122.1.冲压工序的组合122.2.冲压顺序的安排12第三章、制件排样图的设计及材料利用率的计算133.1.展开尺寸的计算133.2.制件排样图的设计143.2.1.搭边与料宽143.3.材料利用率的计算16第四章、确定总冲压力和选用压力机及计算压力中心174.1.落料拉深模174.1.1.落料力计算174.1.2.拉深力计算174.2.变薄拉伸压力的计算194.2.1.拉深力的计算194.2.2.顶件力的计算194.3.压力中心的计算194.4.压力机的选用20第五章、凸、凹模刃口尺寸计算215.1.落料尺寸的计算215.2.拉伸模22第六章、模具整体结构形式设计256.1.模具类型256.2.操作与定位方式256.3.卸料与出件方式256.4.模架类型及精度256.5.落料拉伸模结构形式256.6.变薄拉伸模具结构276.7.底部成型模具结构28第七章、模具零件的结构设计307.1.拉深凸模的设计307.2.落料凹模的设计307.3.凸凹模的设计327.4.变薄拉伸凸模的设计337.5.变薄拉伸凹模的设计347.6.底部成型凸模的设计347.7.底部成型凹模的设计357.8.选择坚固件及定位零件367.9.设计和选用卸料与出件零件367.10.选择模架及其它模具零件367.11.压力机的校核377.11.1.公称压力377.11.2.工作台面的尺寸37第八章、模具的总装配38设计小结39参考文献40摘 要冲压加工作为一个行业，在国民经济的加工业中占有重要的地位。根据统计，冲压件在各个行业中均占相当大的比重，尤其在汽车、电机、仪表、军工、家用电器等方面所占的比重更大。冲压加工的应用范围极广，从精细的电子元件、仪表指针到重型汽车的覆盖件和大梁、高压容器封头以及航天器的蒙皮、机身等均需冲压加工。冲压件在形状和尺寸精度方面的互换性较好，一般情况下，可以直接满足装配和使用要求。此外，在冲压过程中由于材料经过塑性变形，金属内部组织得到改善，机械强度有所提高，所以，冲压件具有质量轻、刚度好、精度高和外表光滑、美观等特点。冲压加工是一种套高生产率的加工方法，如汽车等大型零件每分钟可生产几件，而小零件的高速冲压则每分钟可生产千件以上。由于冲压加工的毛坯是板材或卷材，一般又在冷状态下加工，因此轻易实现机械化和自动化，比较适宜配置机械人而实现无人化生产。特别是适用于定型产品的中大批生产。“冲压要发展，模具是关键”，提高模具的效率需从冲模设计和制造开始。当然，冲压加工与其他加工方法一样，也有其自身的局限性，例如，冲模的结构比较复杂，模具价格偏高。因此，对小批量、多品种生产时采用昂贵的冲模，经济上不合算，目前为了解决这方面的问题，正在努力发展某些简易冲模，如聚氨脂橡胶冲模、低合金冲模以及采用通用组合冲模、钢皮模等，同时也在进行冲压加工中心等新型设备与工艺的研究。本次毕业设计内容是：易拉罐冲压工艺及模具设计。毕业设计的目的不仅是对大学所学知识的一个巩固和总结，而且是大学期间重要的实践环节，它能综合培养查资料的能力、画图能力、独立分析能力、向老师、同学学习的能力。毕业设计作为对所学专业知识的一次综合检测，为以后参加工作也将奠定坚实基础。本次重点设计的是一副落料拉深复合模，一副变薄拉伸模，一副底部成型模。这次设计是在老师认真、耐心的指导下进行的，是在对模具的经济性、模具的寿命、生产周期及生产成本等因素进行了全面的仔细的分析下而进行设计的。因我个人经验和水平有限，因此很难避免在设计的过程中存在不合理之处，望各位老师多多批评指正。本论文是在老师的精心指导和严格要求下完成的。老师那严谨求实的治学态度，渊博的知识为我们树立了榜样，在此向她表示衷心的感谢！在论文的设计和写作过程中，得到同学的大力支持和协助，在此一并感谢！我相信：在老师的耐心指导和同学们的大力支持下，我一定能顺利完成本次设计。关键词：冲压，冲压加工，模具结构，模具加工，加工中心，工艺，工艺性分析、模具工艺方案论证、工艺计算、加工设备选定、制造工艺、收集和查阅设计资料，绘图及编写设计技术文件等。引 言模具行业的发展现状及市场前景现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在700亿至850亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年，我国模具产业总产值保持15%的年增长率（据不完全统计，2005年国内模具进口总值达到700多亿，同时，有近250个亿的出口），到2007年模具产值预计为700亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2006年的2亿美元左右。单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有80%的模具需要更换。2005年我国汽车产销量均突破550万辆，预计2007年产销量各突破700万辆，轿车产量将达到300万辆。另外，电子和通讯产品对模具的需求也非常大，在发达国家往往占到模具市场总量的20%之多。目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。模具的发展是体现一个国家现代化水平高低的一个重要标志，就我国而言，经过了这几十年曲折的发展，模具行业也初具规模，从当初只能靠进口到现在部分进口已经跨了一大步，但还有一些精密的冲模自己还不能生产只能通过进口来满足生产需要。随着各种加工工艺和多种设计软件的应用使的模具的应用和设计更为方便。随着信息产业的不断发展，模具的设计和制造也越来越趋近于国际化。现在模具的计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）技术的研究和应用。大大提搞了模具设计和制造的效率。减短了生产周期。采用模具CAD/CAM技术，还可提高模具质量，大大减少设计和制造人员的重复劳动，使设计者有可能把精力用在创新和开发上。尤其是pro/E和UG等软件的应用更进一步推动了模具产业的发展。数控技术的发展使模具工作零件的加工趋进于自动化。电火花和线切割技术的广泛应用也对模具行业起到了飞越发展。模具的标准化程度在国内外现在也比较明显。特别是对一些通用件的使用应用的越来越多。其大大的提高了它们的互换性。加强了各个地区的合作。对整个模具的行业水平的提高也起到了重要的作用。我国考古发现，早在2000多年前，我国已有冲压模具被用于制造铜器，证明了中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就就在世界领先。1953年，长春第一汽车制造厂在中国首次建立了冲模车间，该厂于1958年开始制造汽车覆盖件模具。我国于20世纪60年代开始生产精冲模具。在走过了漫长的发展道路之后，目前我国已形成了300多亿元（未包括港、澳、台的统计数字，下同。）各类冲压模具生产能力。改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。铝质易拉罐在饮料包装容器中占有相当大的比重。随着饮料包装市场竞争的不断加剧,对众多制罐企业而言,如何在易拉罐生产中最大限度地减少板料厚度,减轻单罐质量,提高材料利用率,降低生产成本,是企业追求的重要目标。为此,以轻量化(light_weighting)为特征的技术改造和技术创新正在悄然兴起。易拉罐轻量化涉及到许多关键性技术,其中罐体成形工艺和模具技术是十分重要的方面。本文将着重从这两点出发探讨易拉罐轻量化发展的可行性。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具内也能生产了。精度达到12m，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ra1.5m的精冲模，大尺寸（300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。第一章、冲裁件的工艺性分析冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲裁工艺的适应性,即冲裁件的形状结构、尺寸大小、尺寸偏差、形位公差与尺寸基准等是否符合冲裁工艺的要求。冲裁件的工艺性对冲裁工件的质量、材料利用率、生产率、模具制造难易、模具寿命、操作方式及冲压设备的选用等都有很大的影响。一般情况下，对冲裁件工艺性影响最大是几何形状、尺寸、精度要求。良好的冲裁件工艺性能满足材料省、工序少、产品质量稳定、模具较易加工、操作方便且寿命较高等要求，从而显著降低冲裁件的制造成本。材料分析制造易拉罐的材料有两种：一是铝材，二是马口铁。本文计划从铝材出发，探讨铝材加工易拉罐的可行性。美国用于包装容器的铝金属材料消费1998年达到199.92万吨，比1997年增长2.24，成为第二大消费市场，占全年铝消费量的21.6。美国在易拉罐方面的材料始终采用铝板材，每年约有40铝板材用于易拉罐方面的生产。欧洲14左右铝金属材料用于饮料生产，由于铝质金属的较高回收再使用价值，出于对环境保护的考虑，现在已开始大量转向铝材方面；由于钢罐比铝罐成本低约千分之七美元，在南美地区钢罐主导饮料包装市场，但随着环保意识的提高，以及对资源的循环使用方面考虑，包装材料铝质逐步替代钢质。巴西现在采用率为65，今后两年会增长10。在喷雾罐方面，过去一直是由钢质主导地位，而从2000年开始已有许多产品转向铝材，增长率达到23，随着拉伸技术在生产喷雾罐方面的应用，铝质类喷雾罐将逐步占领市场。本次设计采用3004铝，其塑性好，适合冲裁。厚度1.5mm。抗剪强度100MPa，抗拉强度120MPa。1.1.冲裁件的结构工艺性1.1.1.冲裁件的形状图1.零件及尺寸此制件的形状较简单，且对称，有圆角过渡，便于模具的加工和减少冲压时在尖角处开裂的现象，同时也可以防止尖角部位刃口的过快磨损。第二章、制件冲压工艺方案的确定2.1.冲压工序的组合该工件包括落料、拉深、切边、整形等基本工序，可以采用以下三种工艺方案：方案一：先落料，多次拉深，切边，整形，采用单工序模生产。方案二：落料拉深，多次变薄拉伸，整形，切边，采用复合模生产。方案三：拉深多次，切边级进冲压；采用级进模生产。各方案之间的比较方案一、单工序模冲裁：模具结构简单，但成本高而生产效率低，不适合大批量生产；方案二、复合模冲裁：模具结构简单,适于生产精度要求较高的软材料或薄板料冲压件,适合该铝产品。方案三、连续模冲裁：又称级进冲裁,属于多工序冲压模,其主要优点是生产效率高,容易实现生产机械化和自动化.结论：通过以上工艺比较，结合实际，宜采用方案二为佳。2.2.冲压顺序的安排该冲裁件包括落料和拉深，切边三个基本工序,可采用的冲裁方案有单工序冲裁,复合冲裁和级进冲裁三种.零件属于中批量生产,因此采用单工序须要模具数量较多,生产率低,所用费用也高,不合理;若采用复合冲,可以得出冲件的精度和平直度较好,生产率较高,模具强度也能保证;用级进模冲裁时,生产率高,操作方便,但模具加工成本高，维修不方便，通过以上比较，选择复合模的冲裁工艺方案。本次课题拉深次数的确定，至于具体几次拉深，需要经过拉深系数的计算，确定拉深工序，然后最终确定几副模具完成整个产品。第三章、制件排样图的设计及材料利用率的计算3.1.展开尺寸的计算此零件是直筒型拉伸件，由于产品在拉伸过程中，凸缘部分材料的小单元面积由扇形变为矩形，其过程可以想象为扇形毛坯被拉着通过一个契形槽，在切线方向被压缩，在半径方向被拉长。即在变形过程中，小单元在半径方向受拉应力的作用，在切向受压应力的作用。首先根据产品品的材料体积，计算出所需毛坯的面积，从而计算出落料直径，产品底部整形之前的产品如下图所示：产品底部材料厚度在整形时会变薄，但不能小于侧面的材料厚度，这样会导致产品中心不稳，因此在前面拉伸过程中，需要保证产品底面的材料厚度1.5mm保持不变。因此产品的材料体积粗略计算为V=3.14（3535-34.534.5）92.5+3.1435351.5 =15862.8875假设展开毛坯的半径为r，那么3.14rr1.5=15862.8875r=58.03，取整58，直径D=116计算坯料前要确定拉伸的直径和高度，根据拉伸的直径70，计算拉伸系数，m=70/116=0.603，而查表得，此类铝材的首次最小拉伸系数为0.52-0.55，所以拉伸到这个直径，是完全可以一次实现，那拉伸的高度时多少呢？根据材料不变薄拉伸参数计算，假设拉伸的高度为H，那么展开直径为116，根据这个反过来计算拉伸高度，根据直筒形零件展开尺寸计算公式D=116=h=32.78mm，取整32直筒形件第一次拉伸的最大相对高度为h/d=0.84-0.65，而实际h/d=32/70.5=0.4539，满足要求。第一次拉伸直径到尺寸，而高度只有32，这样的前提下，可以采用侧面材料变薄拉伸，将侧面的材料侧面挤压到一定的厚度，才能达到所要求的高度，同时还保证产品底面的材料厚度不变。3.2.制件排样图的设计排样时需考虑如下原则：1） 提高材料利用率（不影响冲件使用性能前提下，还可适当改变冲件的形状）2） 合理排样方法使操作方便，劳动强度低且安全。3） 模具结构简单、寿命长。4） 保证冲件的质量和冲件对板料纤维方向的要求。3.2.1.搭边与料宽 排样中相邻两个零件之间的余料或零件与条料边缘间的余料称为搭搭边的作用是补偿补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边值要合理确定，值过大，材料利用率低；值过小，搭边的强度与刚度不够，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲裁件毛刺，有时甚至单边拉入模具间隙，造成冲裁力不均，损坏模具刃口。因此，搭边的最小宽度大于塑性变形区的宽度，一般可取等于材料的厚度。根据经验确定，根据所给材料厚度=1.5mm，确定搭边工作间a1为2mm, a为2.0mm。具体可见排样图2。送料步距和条料宽度的确定送料步距 条料在模具上每次送进的距离成为送料步距。每次只冲一个零件的步距S的计算公式为 S=D+a1 S=116+2=118mm式中 D平行于送料方向的冲裁宽度；a1冲裁之间的搭边值。条料宽度 条料宽度的确定原则：最小条料宽度要保证冲裁时零件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板之间送进，并与导料板之间有一定的间隙。当用孔定距时，可按下式计算条料宽度 B-=(Dmax+2a)- =(116+22.0) =120mm式中 B条料的宽度（mm）；Dmax冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）；a侧搭边值；条料宽度的单向（负向）公差；剪切条料宽度偏差=0.5, 因此B=120。3.3.材料利用率的计算一个步距内的材料利用率为=nF/Bs100% =13.145858/118120100%=74.6%式中 F一个步距内冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）；n一个步距内冲裁件数目；B条料宽度（mm）；s步距； 第四章、确定总冲压力和选用压力机及计算压力中心 4.1.落料拉深模4.1.1.落料力计算F=KL F=1.33.141161.5100=71026.8N=71.03KN式中 F冲裁力（N）；L冲裁件周边长度（mm）；CAD图直径116mm的圆；材料抗剪强度（MPa）；100MPa材料厚度(mm)；1.5mmK系数，通常K=1.3；卸料力Fx的计算 Fx=Kx Fp （4-2) Kx卸料力系数。 查表31得K0.020.06，取K0.06 根据公式33Fx=K Fp 0.0671.03 4.26(KN)4.1.2.拉深力计算拉伸力用理论计算很复杂，一般采用经验计算方法，经验公式建立的基点是，拉伸力的数值略小于拉伸件危险断面的断裂力；断裂与拉伸力的比值用系数K表示；K值的大小取决于拉伸件的形状及变形方式。其数值由实验确定。拉伸力可按下式计算 P=3.14Kd1t P=3.140.72701.5120=284860.08N =28.5KN式中 F拉伸力（N）；d1拉伸直径（mm）；材料抗拉强度（MPa）；120 MPat材料厚度(mm)；1.5mmK修正系数（查表可得），K=0.72；压料力的计算，F=0.08P=28.50.08=2.28表2.3卸料力、推件力及顶件力系数冲裁材料KxKtKd纯铜、黄铜0.020.060.030.09铝、铝合金0.0250.080.030.07钢材料厚度0.10.060.070.50.04500550.0650.040.050.0500.030.040.0400.056.50.020.030.0250.03查表2.3 Kx=0.05 Kd=0.06总冲压力Fz 总冲压力是各种冲压工艺的总和，根据不同的模具结构计算，由于本模具采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模，则： Fz=F+Fx+P+F =71.03+4.26+28.5+2.28 =106.07KN所以落料拉深模的总的冲压力为F总=106.07KN4.2.变薄拉伸压力的计算4.2.1.拉深力的计算拉伸力可按下式计算 P=3.14Kd1t F=3.140.72701.5120=28486N =28.5KN式中 F拉伸力（N）；d1拉伸直径（mm）；材料抗拉强度（MPa）；120MPat材料厚度(mm)；1.5mmK修正系数（查表可得），K=0.72； 4.2.2.顶件力的计算生产中常用下列公式计算 F顶=K顶F =0.04528.5=1.28KN 式中 F拉深力； F顶顶料系数综上所述，总的冲裁力为,F总=F+F顶=28.5+1.28=29.78KN4.3.压力中心的计算 采用解析法求压力中心，该产品两副模具中，尺寸都是沿X轴Y轴对称所以力到X轴和到Y轴的力臂都是0根据合力距定理：YG=（Y1F1+Y2F2+Y3F3）/（F1+F2+F3）XG=（X1F1+X2F2+X3F3）/（F1+F2+F3）所以冲压力到X轴的力臂；YG=0，到Y轴的力臂；XG=0，所以两副模具的压力中心为（0，0），4.4.压力机的选用初步确定压力机的型号：F公称F总根据以上计算和分析，再结合车间设备的实际情况，选用公称压力为630KN的可傾压力机（型号为YB32-63）能满足使用要求。压力机的具体参数如下公称压力：630KN滑块行程：400mm 滑块行程速度：6mm/s 顶出力：95KN液体工作压力：2500工作台面尺寸：490mm（前后）520mm（左右）第五章、凸、凹模刃口尺寸计算5.1.落料尺寸的计算设计落料模先确定凹模刃口尺寸，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸，以凸模为基准，间隙取在凹模上。间隙是影响模具寿命的各种因素中占最主要的一个。冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间的均有磨檫，而且间隙越小，磨檫越严重。在实际生产中受到制造误差和装配精度的限制，凸模不可能绝对垂直于凹模平面，而且间隙也不会绝对均匀分布，合理的间隙均可使凸模、凹模侧面与材料间的摩擦减小，并缓减间隙不均匀的不利影响，从而提高模具的使用寿命。冲孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式计算：落料时 Dp=(Dmax-X-Zmin)-p 式中 Dp为落料凸模的刃口尺寸（mm）；Dmax 为落料件的最大极限尺寸（mm）；工件公差；p凸模制造公差，通常取p=/4；p刃口中心距对称偏差，通常取p=/8；Lp凸模中心距尺寸（mm）；Zmin最小冲压间隙（mm）；落料凹模尺寸：Aj1=(Amax-X)- =116-0.50=116; 落料凸模尺寸：Ah1=(Aj1-2Z)+ =116-20.05=115.9; 5.2.拉伸模凸凹模圆角半径对拉伸工作影响很大。毛坯经凹模圆角进入凹模时，受弯曲和摩擦作用，若凹模圆角半径过小，因径向拉力增大，易使拉伸件表面划伤或产生断裂；若过大，则压边面积小，由于悬空增大，易起内皱。因此，合理的选择凹模圆角半径很重要。具体数值查表可得。拉伸的凸凹模之间的间隙对拉伸力、制件质量、模具寿命等都有影响。间隙过大，容易起皱，制件有锥度，精度差；间隙过小，增加摩擦，导致之间边薄严重，甚至拉裂。因此，正确地确定凸模和凹模之间的间隙是很重要的。拉伸模间隙是单面间隙，即凹模和凸模直径之差的一半。本次设计的模具结构为有压边圈的，卸料板和凹模芯起到上下压料的作用，在选择间隙时可以直接查表，拉伸一次成型，所以查表可知间隙为(1-1.2t)，t为材料厚度。本设计中选1.1t。.凸、凹模工作部分尺寸的确定，主要考虑模具的磨损和拉伸件的回弹。1）、制件标注外形尺寸 凹模尺寸为Ld=（Lmax0.75）凸模尺寸为Lp=（Ld0.75Z）（2）、制件标注内尺寸凸模尺寸为L p=（Lmin +0.5） 凹模尺寸为L d=（Lp+0.5+Z） 其中 L拉伸件的外形或内尺寸拉伸件的尺寸偏差L d拉伸凹模的基本尺寸L p拉伸凸模的基本尺寸Z凸凹模双面间隙具体计算如下，制件标注外尺寸，按此公式计算凹模尺寸为Ld=（Lmax0.75） =72凸模尺寸为Lp=（Ld0.75Z） =68.7凸、凹模工作表面粗造度要求：凹模工作表面和型腔表面粗造度应达到0.8；圆角处的表面粗造度一般要求0.4；凸模工作部分表面粗造度一般要求0.8-1.6。 变薄拉深与一般拉深不同，变薄拉深对工件直径变化很小，虽然工件底部厚度与一般拉深相似，基本上没有变化，但是工件侧面壁厚故意变薄，工件高度相应增加，如下图所示为变薄拉深示意图，由于凸模与凹模的间隙Z/2比坯件的壁厚小，因此经过拉深，工序件的壁厚就变薄了。变薄拉深的方法主要用来制造厚底薄壁，而高度很大的圆筒形零件，或用来知道壁很薄的管坯。经常采用变薄拉深工艺的工件材料有：铜，白铜，黄铜，磷青铜，德银，铝，铝合金，软钢，不锈钢，可伐合金等变薄拉深的特点1.工件材料变形很大，金属晶粒细密，强度增加；2.变薄拉深工件的表面粗糙度数值低，可达0.4以内；3.壁厚偏差可在0.01以内，上下均匀一致；4.没有起皱问题，不需要压料装置；残余应力较大，需低温回火消除，以免储存时自行开裂。产品底部成型，类似整个产品的反拉伸，其计算过程和以上一样，仅仅模具结构有所变化，在拉伸过程中需要保证产品外形尺寸和形状不变，具体见模具结构图。 第六章、模具整体结构形式设计6.1.模具类型根据零件的冲裁工艺方案,采用复合冲压冲裁模，工序为落料拉深，变薄拉伸，底部成型。6.2.操作与定位方式零件中批量生产,安排生产可采用手工送料方式能够达到批量生产,且能降低模具成本,因此采用手工送料方式.零件尺寸较小，厚度较小，保证孔的精度及较好的定位，宜采用导料板导向，定位销导正。6.3.卸料与出件方式考虑零件尺寸较小，厚度较薄，采用弹压卸料方式，为了便于操作，提高生产率，冲件采用打料的方法从凹模中脱出，变薄拉伸模具行程大，可以在下模安装小型气缸，或者直接使用液压机也可以。6.4.模架类型及精度由于零件材料较厚，尺寸较小，冲裁间隙较大，采用复合模加工，可以选择后侧两导柱的标准模架，考虑零件精度要求不是很高，冲裁间隙较小，因此采用级模架精度。6.5.落料拉伸模结构形式为方便操作，提高生产效率，可以采用正装结构，下模采用弹簧顶料装置，上模采用弹簧卸料结构，如图： 图5-1 落料拉深复合模总装图技术要求：1、上模采用打料装置，下模采用弹簧卸料装置，顶出产品；2、安装模具之前检查模具零件是否符合图纸;3、根据凹模周届直径250和模具闭合高度，选用14#中间导柱圆形模架；螺钉，销钉均选用标准件4、严格按照模具结构安装模具，保证模具间隙均匀；5、选用JG23-63冲床调试模具；6.6.变薄拉伸模具结构图5-1 变薄拉伸模总装图技术要求：1、上模采用气缸吹出装置，下模采用气缸顶出卸料装置，顶出产品；2、安装模具之前检查模具零件是否符合图纸;3、根据凹模周届直径200和模具闭合高度，选用钢板非标准模架；螺钉，销钉均选用标准件4、严格按照模具结构安装模具，保证模具间隙均匀；5、选用液压机调试模具；6.7.底部成型模具结构第七章、模具零件的结构设计7.1.拉深凸模的设计拉伸凸模与下模板采用固定板螺钉和销钉固定。材料：Cr12Mov硬度：5862HRC，（如图）7.2.落料凹模的设计落料凹模与下模板固定，材料：Cr12Mov硬度：5862HRC，（如图）凹模采用圆形板状结构和直接通过螺钉,圆柱销与下模座固定的固定方式.考虑凹模的磨损和保证冲件的质量根据表3-28,凹模刃口采用直筒形刃口壁结构,刃口高度根据前面“4.2”计算冲裁力时所取h=3mm,漏料部分刃口轮廓适当扩大，可以扩大0.51mm,取1mm,(为便于加工,落料凹模漏料孔可设计成近似于刃口轮廓的简化形状,如图所示),凹模轮廓尺寸计算如下:模轮廓尺寸的确定，凹模轮廓轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸LXB(长X宽)或者直径及厚度尺寸H.从凹模外边缘的最短距离称为凹模壁厚C.对于简单对称形状刃口凹模,由于压力中心即对称中心,所以凹模和平面尺寸即可沿刃口型孔向四周扩大一个凹模壁厚来确定。凹模周界 由冷冲压工艺与模具设计得出凹模周界的计算公式厚度H=Kb（15mm）式中：b冲裁件的最大外形尺寸，b=116 K系数，查表得K=0.38则 H=0.38116=44.08mm凹模壁厚c=（1.01.5）H（3040mm）=4466mmD=230mm由模具设计指导表5-43圆形凹模标准可查到较为靠近的凹模周界尺寸为250mm确定其他零件的尺寸参数由模具设计指导表5-4，方便的确定其他冲模零件的数量、尺寸及主要参数。其零件参数如下表所示：凹模周界凸模长度配用模架闭合高度H孔距尺寸最小最大SS1S2S323063零件名称及标准编号凹模垫板凸模凹模卸料板上垫板23010758223040230182308螺钉圆柱销卸料螺钉树脂螺钉圆柱销圆柱销M860850M860M109010901060选择标准模架由凹模周界尺寸及模架闭合高度在160190mm之间，查模具设计指导表5-7选用模架：14#中间导柱圆形标准模架GB/T2851.11990，上模座厚度40，下模座厚度50，导柱40180，55100。7.3.凸凹模的设计固定板与上下模板固定，螺钉和销钉固定。材料：Cr12Mov硬度：5862HRC，（如图）凸模材料：参照冲压模具设计与制造选用Cr12MoV，考虑凸模的直径很大，故无需对该零件强度和钢度校核，具体零件图如后面所附零件图为准， 7.4.变薄拉伸凸模的设计材料：Cr12Mov硬度：5862HRC，（如图），与固定板过盈配合，过盈量0.02-0.03。7.5.变薄拉伸凹模的设计材料：Cr12Mov硬度：5558HRC，形状结构：（如图），与下模板采用螺钉和销钉固定。7.6.底部成型凸模的设计材料：Cr12Mov硬度：5558HRC，形状结构：（如图），与固定板过盈配合，用M8的螺钉与上模板连接。7.7.底部成型凹模的设计材料：Cr12Mov硬度：5558HRC，形状结构：（如图），与固定板过盈配合，与下模板螺钉和销钉连接。7.8.选择坚固件及定位零件螺钉规格的选用: 由凹模板的厚度可选用M10,在根据实际要求,查标准选用GB 70-85 M8X60,这里要4个,卸料板的螺钉选用GB 70-85 M6X60,这里要4个。销钉规格的选用:销钉的公称直径可取与螺钉大径相同或小一个规格,因此根据标准选用GB 119-86 10X80, 选取材料为45钢.根据定位方式及坯料的形状与尺寸,选用合适的标准定位零件。7.9.设计和选用卸料与出件零件卸料以卸料板卸料,出件是以凸模往下冲即可,因此不用设计出件零件，固定卸料板的平面外形尺寸一般与凹模板相同,其厚度可取凹模厚度的0.51倍,所以卸料板的LXBXH=160X/0.5X30
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号