旋盖冲压工艺及模具设计【含CAD图纸+PDF图】
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- 内容简介：
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Southwest University of Science and Technology 水杯保洁盖注塑工艺及模具设计课程设计任务说明书旋盖冲压工艺及模具设计学 院: 专 业: 学生姓名: 学生学号: 指导教师: 材料成型及控制工程专业模具课程设计任务书 题目名称旋盖零件冲压模具设计学生姓名制件图 设计参数1、材料：08L钢2、生产批量：年产100万件3、未注公差：自由公差工作任务及要求1、编制冲压工艺规程，2、绘制冲压模总装图，3、绘制非标准模具零件图（1至2个工作零件），4、编写设计说明书，说明书格式参照毕业论文设计说明书要求。时间安排1. 接受任务: 年 月 日。2. 交回设计： 年 月 日。指导教师签 字学生接受任务签字接受任务时间： 年 月 日 学生签名： 目 录摘 要I第一章 绪论11.1 课题研究的内容11.2 课题研究思路21.3 课题研究应注意的问题2第2章 分析零件的工艺性42.1 工艺分析42.2 材料分析52.3 毛坯图5第3章 确定工艺方案和模具总体设计73.1 确定工艺方案73.2 模具类型的选择73.3 送料方式的选择73.4 定位方式的选择83.5 卸料、出件方式的选择83.6 导向方式的选择8第4章 拉深模主要工艺参数的计算94.1 拉深模工艺参数计算94.3.1 拉深工艺94.3.2 初选压力机104.3.3计算凸、凹模刃口尺寸及公差10第5章 模具主要零件的设计115.1主要工作零件的设计115.1.1 凸模的结构设计115.1.2 凹模的结构设计125.1.3 定位机构的设计125.2 模柄及固定零件135.3 压力机技术参数的校核15参考文献17 摘 要随着中国工业不断地发展，模具行业也显得越来越重要。本文针对旋盖的冲裁工艺性和拉深工艺性，分析比较了成形过程的三种不同冲压工艺（单工序、复合工序和连续工序）。介绍了旋盖冷冲压成形过程，经过对旋盖的批量生产、零件质量、零件结构以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能为前提，将其确定为冲压件，用冲压方法完成零件的加工，且简要分析了坯料形状、尺寸，排样、裁板方案，拉深次数，冲压工序性质、数目和顺序的确定。进行了工艺力、压力中心、模具工作部分尺寸及公差的计算，并设计出模具。还具体分析了模具的主要零部件（如凸凹模、卸料装置、拉深凸模、垫板、凸模固定板等）的设计与制造，冲压设备的选用，凸凹模间隙调整和编制一个重要零件的加工工艺过程。列出了模具所需零件的详细清单，并给出了合理的装配图。通过充分利用现代模具制造技术对传统机械零件进行结构改进、优化设计、优化工艺方法能大幅度提高生产效率，这种方法对类似产品具有一定的借鉴作用。关键词：旋盖；模具设计；拉深第一章 绪论模具作为中国一个独立的大产业，发展的势头逐渐增大，并且现在已经逐渐的变成了国家的基础产业的支柱。中国作为为全世界最大的制造业兴盛国家，会有大量的模具产业发展将使国家的经济发展得到飞跃的提升。因为国家模具工业开始比较晚，相对来说中国的模具设计技术比较差，在“95”期虽然获得了快速的发展，但与那些模具制造比较昌盛国家对比，它们之间还是有很大的差距。为了更快的使我国模具制造业有飞跃的发展，要加快的培训国家人员了解这项基本项目的重要，这也使模具设计制造的高科技技术受到更好的欢迎。课程设计是我在大学学习的总结，它不但表达了我对模具设计的观点，并且对我有着非常关键的意义和实践应用的知识，因此我必须有了解模具设计的整体设计过程和方法过程，才能更好地完成所学的课程设计。本次设计是基于冲压工艺的基本理论知识，使用各种类型的冲压工艺的基本运动的展示，然后总结在冲压模具的设计中的基本要求。什么是第一次定义机械运动在冲裁过程，弯曲过程和拉伸过程中，要对某些内容进行控制，在模具设计中应特别注意; 其次解释了怎样在模具设计方法中使用机械运动和一些实际案例; 最后关键是模具制造的设计。按照自己的条件，对生产过程实行明确的分析和加工，使我能够联系，有更多的机械运动见解，当然以后还可以在更多的局面运用，是巩固模具设计的最佳方式。1.1 课题研究的内容旋盖形件是冲压工件中十分常见的零件，根据提供的零件图对其进行零件工艺性分析、成型设备选择和模具结构的设计。零件良好的工艺性将会降低材料的消耗定额、提高产品质量的稳定性和方便模具结构的设计。下面就旋盖形件进行详细的设计和分析。模具设计：在设计过程中，首先我们要对工件进行结构、材料分析，选择合适的生产方法。材料分析，以确定工件是否适合生产。然后由工件的厚度来确定工件的厚度，然后计算布局的材料利用率。下一步是计算冲裁力，通过计算冲裁力来选择合适的冲压设备。模边的计算也有其重要的，只有选择合适的边才能保证模具的使用寿命，提高模具的使用率。模具刃口计算后，就是模具的结构设计，先进行凹模外形尺寸的计算的通过凹模的外形尺寸来得到模具中其他固定板 卸料板等的尺寸，最后选择模架等一系列标准件，最终完成模具的设计5。模边计算，是模具的结构设计，第一尺寸的模具通过模具的尺寸来获得模具外形尺寸，其他固定板排料板的尺寸，最后选择一系列标准件，如模具模架导柱导套等，最后完成模具设计1.2 课题研究思路旋盖形件冲压模具一般的研究思路：第一步：对旋盖形件进行冲压工艺分析，分析其材料精度问题，看看是否能够使用冲压工艺来完成生产。第二步：通过分析来确定旋盖形件使用何种模具，以及使用这种模具所需要采用那种结构。第三步：由于旋盖形件是落料拉深件，设计模具式需要需要进行一系列的计算，比如排样图材料利用率的计算，冲压力的计算。第四步：根据以上的计算，可以知道所需的冲压力是多少，然后根据冲压力的大小还了初步确定所需要的压力设备。第五步：刃口计算， 刃口计算的作用就是确定凸模和凹模等工作零件的公差，通过这些公差的设计来确定最终冲压件的精度，依次来保证旋盖形件的最终精度。第六步：工艺参数计算完毕后，接下来就是对模具的整体设计，首先计算出主要的工作零件的外形尺寸，然后通过这些尺寸，来确定标准件，从而进一步完成模具的整个设计。第七步：完成cad装配图和对应的零件图的绘制，然后再依次完成标注，通过老师审核后打印装订。第八步：将以上计算和设计进行整理，完成说明书的审核，然后打印装订。1.3 课题研究应注意的问题设计中我们应该注意哪些问题：第一：生成率问题，就是同样的材料，如何来完成更多工件产品的制作，可以通过合理的排样来考虑。第二：冲压力的计算， 通过计算来确定合适的压力设备，防止压力机的对于模具来说压力过大或者过小，还有确定闭合高度是否合适。第三：刃口计算，合适的刃口可以确保凸模凹模的公差精度满足合适的要求。通过设计降低次品率。以上问题都是模具设计中比较重要的问题，要多查询资料，对于以上问题合理解答，从而完成模具的设计。第2章 分析零件的工艺性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。该零件是旋盖，如图2-1，该零件为旋盖，料厚t=1mm，拉深后厚度不变；零件底部圆角半径r=4mm；尺寸公差都为IT14，满足拉深工艺对精度等级的要求。图2-1 工件图2.1 工艺分析工艺性对精度的要求是一般情况下，拉深件的尺寸精度应在IT14级以下，不宜高于IT11级；对于精度要求高的拉深件，应在拉深后增加整形工序，以提高其精度，由于材料各向异性的影响，拉深件的口部一般是不整齐的，为了获得所需要的旋盖外形，需要增加修边工序。影响拉深件工艺性的因素主要有拉深件的结构与尺寸、精度和材料。拉深工艺性对结构与尺寸的要求是拉深件因尽量简单、对称，并能一次拉深成形；拉深件的壁厚公差或变薄量一般不应超出拉深工艺壁厚变化规律；当零件一次拉深的变形程度过大时，为避免拉裂，需采用多次拉深，这时在保证必要的表面质量前提下，应允许内、外表面存在拉深过程中可能产生的痕迹；在保证装配要求下，应允许拉深件侧壁有一定的斜度；拉深件的径向尺寸应只标注外形尺寸或内形尺寸，而不能同时标注内、外形尺寸。工艺性要求材料具有良好的塑性，屈强比值越小，一次拉深允许的极限变形程度越大，拉深的性能越好；板厚方向性系数r和板平面方向性系数反映了材料的各向异性性能，当r较大或较小时，材料宽度的变形比厚度方向的变形容易，板平面方向性能差异较小，拉深过程中材料不易变薄或拉裂，因而有利于拉深成形。2.2 材料分析该零件结构较简单、形状对称，属于圆筒形拉深件。零件尺寸公差为IT14，利用普通冲裁方法可以达到零件图样要求。工作环境是耐100的高温，能在碱性的茶水里长时间的浸泡。工件材料为08L，材料的抗剪强度为260-340MPa，抗拉强度为300-440MPa，伸长率为29，屈服极限为210。2.3 毛坯图根据拉深件尺寸。修边余量3.0，其零件高度为H=39mm，d=59mm， 根据公式：如下图代入数据图2-2 展开图第3章 确定工艺方案和模具总体设计3.1 确定工艺方案根据以上分析和计算，可以进一步明确该零件的冲压加工需要包括以下基本工序:落料、拉深、冲孔和修边。根据这些基本工序，可以拟出如下几种工艺方案：方案一以上工序过程都采用单工序模加工。用此方案，模具的结构都比较简单，制造很容易，成本低廉，但由于结构简单定位误差很大，而且单工序模一般无导向装置，安装和调整不方便，费时间，生产效率低。 方案二落料与拉深在复合模中加工品。对落料、拉深的精度也有很大的提高。方案三采用带料级进多工位自动压力机冲压，可以获得较高的生产效率，而且操作安全，但这一方案需要专用的压力机或自动的送料装置。模具的结构比较复杂，制造周期长，生产成本高。 根据设计需要和生产批量，综合考虑以上方案，采用方案一，落料和拉深分开进行，本次设计只做拉深工序。3.2 模具类型的选择通过工件的工艺分析，以及各个生产方案的对比，决定采用首次拉深模完成工件的生产。3.3 送料方式的选择为了实现工件的自动化生产，工件的送料方式的选择十分重要，在本次设计中，采用自动送料机构，能够满足工件的自动化生产。3.4 定位方式的选择模具采用的是落料的工件，设计中毛坯即为一个旋盖，所以可以依靠工件的内形和定位板进行定位。3.5 卸料、出件方式的选择因为工件料厚为1mm，材料不算太厚，卸料力不大，而且由于需要拉深工序，所以使用弹性卸料板，卸料的同时还可以起到压料的作用。出件的时候采用上模打件装置。3.6 导向方式的选择 （a） （b） （c） （d）图3-1 导柱模架（a）中间导柱 （b）后侧导柱 （c）对角导柱 （d）四导柱首先分析工件，由于工件尺寸十分的大，并且生产具有较高的要求，四角导柱的尺寸不合适，对角导柱容易偏移，所以在设计中我们采用导向精度好的中间导柱导向模架。不但能保证工件的正常生产，同时也能保证精度，所以选择第1个方案最佳。第4章 拉深模主要工艺参数的计算4.1 拉深模工艺参数计算4.3.1 拉深工艺（1）拉深力一般情况下拉深力随凸模行程变化而改变，其变化曲线如图3.1。从图中可以看出，在拉深开始时，由于凸缘变形区材料的变形不大，冷作硬化也小，所以虽然变形区面积较大，但材料变形抗力与变形区面积相乘所得的拉深力并不大；从初期到中期，材料冷作硬化的增长速度超过了变形区面积减少速度，拉深力逐渐增大，于前中期拉深力达到最高点位置；拉深到中期以后，变形区面积减少的速度超过了冷作硬化增加的速度，于是拉深力逐渐下降。零件拉深完以后，由于还要从凹模中推出，曲线出现延缓下降，这是摩擦力作用的结果，不是拉深变形力。由于影响拉深力的因素比较复杂，按实际受力和变形情况来准确计算拉深力是笔尖困难的。所以，实际生产中通常是以危险断面的拉应力不超过其材料抗拉强度为依据，采用经验公式进行计算。对于凸缘圆筒形零件的拉深力近似计算公式为： (4-11) 式中 拉深零件的凸模周边长度（mm）； 系数，这里取1； 材料的抗拉强度（MPa）； 材料厚度。通过CAD测量，拉深凸模周长l=182.2mm。因此 4.3.2 初选压力机压力机吨位的大小的选择，首先要以冲压工艺所需的变形力为前提。要求设备的名义压力要大于所需的变形力，而且还要有一定的力量储备，以防万一。从提高设备的工作刚度、冲压零件的精度及延长设备的寿命的观点出发，要求设备容量有较大的剩余。因此初选压力机J23-16。4.3.3计算凸、凹模刃口尺寸及公差拉深时，拉深模直径尺寸的确定的原则，与冲裁模刃口尺寸的确定基本相同，只是具体内容不同，这里不在复述。拉深凸模和凹模的单边间隙Z=1.1t=1.1mm计算凸凹模制造公差，按IT8级精度选取，对于拉深尺寸，。 因拉深件注外形尺寸，按凹模进行配作： 式中 d拉深件外形尺寸： d凹模尺寸： 拉深件尺寸公差。即有 =59.63第5章 模具主要零件的设计5.1主要工作零件的设计5.1.1 凸模的结构设计凸模设计的好坏，有时直接决定了模具寿命和成长工件的，设计过程中要有其注意凸模圆角，以及其表面的粗糙度，使其在工作时能促进坯料的流动。凸模的机构设计如图5-1所示。图5-1 拉深凸模5.1.2 凹模的结构设计凹模的设计过程中，为了凹模磨损之后方便修模，所以凹模设计成如图5-2所示的结构，通过螺钉和圆柱销连接在上模座上。图5-2 凹模5.1.3 定位机构的设计为了保证工件的精确定位，设计定位板，定位板的设计结合工件的内形进行定位，冲压的时候可以依靠其进行定位。5.2 模柄及固定零件模具的连接与固定零件有模柄、固定板、垫板、销钉、螺钉等。这些零件大多有国家准，设计时可按国家标准选用。模柄作用：将上模固定在压力机的滑块上。要求：模具的压力中心与模柄中心线重合。应用：常用于1000KN以下的中小型模具上。类型及应用场合：旋入式：下图a）所示，通过螺纹与上模座连接，为防止松动，常用防转螺钉紧固。这种模柄装拆方便，但模柄轴线与上模座的垂直度较差，多用于有导柱的小型冲模。压入式：下图b）所示，它与模座孔采用过渡配合H7/m6，并加销钉防转。这种模柄可较好保证轴线与上模座的垂直度。适用于各种中、小型冲模，生产中最常用。凸缘式：下图c）所示，用3 4个螺钉固定在上模座的窝孔内，模柄的凸缘与上模座的窝孔采用H7/js6过渡配合。多用于较大型的模具。槽型模柄和通用模柄：下图d）、e）所示，均用于直接固定凸模，也称为带模座的模柄，它更换凸模方便，主要用于简单模。模柄的选用：首先应根据模具的大小及零件精度等方面的要求，确定模柄的类型，然后根据所选压力机的模柄孔尺寸确定模柄的规格。选择模柄时应注意模柄安装直径d和长度L应与滑块模柄孔尺寸相适应。模柄直径可取与模柄孔相等，采用间隙配合H11/dll，模柄长度应小于模柄孔深度5l0mm。固定板将凸模或凹模按一定相对位置压人固定后，作为一个整体安装在上模座或下模座的板件上。模具中最常见的是凸模固定板，固定板分为圆形固定板和矩形固定板两种，主要用于固定小型的凸模和凹模。固定板的设计应注意以下几点：1) 凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍，其平面尺寸可与凹模、卸料板外形尺寸相同，但还应考虑紧固螺钉及销钉的位置。2) 固定板上的凸模安装孔与凸模采用过渡配合H7/m6,凸模压装后端面要与固定板一起磨平。3) 固定板的上、下表面应磨平，并与凸模安装孔的轴线垂直。固定板基面和压装配合面的表面粗糙度为Ral. 60.8um,另一非基准面可适当降低要求。4) 固定板材料一般采用Q235或45钢制造，无需热处理淬硬。垫板垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，以降低模座所受的单位压力，防止模座被局部压陷。模具中最为常见的是凸模垫板，它被装于凸模固定板与模座之间。模具是否加装垫板，要根据模座所受压力的大小进行判断，若模座所受单位压力大于模座材料的许用压应力，则需加垫板。垫板外形尺寸可与固定板相同，其厚度一般取320mm。垫板材料为45钢，淬火硬度为4348 HRC。垫板上、下表面应磨平，表面粗糙度为Ral.60.8um，以保证平行度要求。为了便于模具装配，垫板上销钉通过孔直径可比销钉直径增大0.30.5mm。螺钉通过孔也类似。螺钉与销钉螺钉与销钉都是标准件，设计模具时按标准选用即可。螺钉用于固定模具零件，而销钉则起定位作用。模具中广泛应用的是内六角螺钉和圆柱销钉，其中M6M12mm的螺钉和410mm的销钉最为常用。在模具设计中，选用螺钉、销钉应注意以下几点：1) 螺钉要均匀布置，尽量置于被固定件的外形轮廓附近。当被固定件为圆形时，一般采用34个螺钉，当为矩形时，一般采用46个。销钉一般都用两个，且尽量远距离错开布置，以保证定位可靠。螺钉的大小应根据凹模厚度选用。2) 螺钉之间、螺钉与销钉之间的距离，螺钉、销钉距刃口及外边缘的距离，均不应过小，以防降低强度。3) 内六角螺钉通过孔及其
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