拉深冲孔模具设计

拉深冲孔模具设计 摘 要 通过对拉深工件的正确分析，主要工艺参数的计算，编制了正确可行的工艺路线，在此基础上，设计了一副一模一腔的拉伸模。本设计详细地叙述了模具成型零件包括凸模、凹模及其它零件如卸料板、固定板、垫板、导柱、导套等的设计与加工工艺过程，需要零件的工艺参数的选择和计算，拉深机构与压边卸料装置以及其他结构的设计过程，并着重对模具的设计部分作了详细介绍。关键词 模具设计 工艺卡片 复合模Abstract Through to the blanking work piece crafts correct analysis, the main technological parameters computation, has established the correct feasible craft route, based on this, has designed a mold cavity drawing mold. This design narrated the mold formation components in detail including the plunger, the lower die and other components like unloads the yard lumber， the dead plate,the backing strip, the guide pillar, the guide sleeve and so design and the processing technological process, the important components technological parameters choice and the computation, the drawing organization with pressing nearby the dumping device as other structures design process, and to has made the detailed introduction emphatically to molds design part.Key word mold design process chart superposable die 目 录1、前言52、绪论63、冲件工艺分析及编制冲压工艺方案7 3.1、分析零件的工艺性 7 3.2、计算拉深件的工序尺寸 7 3.3、编写冲压工艺过程卡片104、模具总体设计11 4.1、模具结构形式的确定11 4.2、拉深凸凹模间隙的计算11 4.3、拉深凸凹模圆角半径的计算11 4.4、各工序凸凹模工作部分尺寸的设计计算12 4.5、成形工作零件长度的确定13 4.6、复合模其他结构形式和标准14 4.7、计算拉伸模具闭合高度，校核压力机235、结束语25参考文献 26致谢 27 1 前 言 “人生天地间，若白驹过隙，忽然而已。”庄子 转眼间，人生最美好的时光大学生活即将结束，每当回忆起，就会莫名的平添几分感伤，但更多的好是欣喜：学校不是我们永远的避风港，我要勇敢地走出校门，去融入社会，学习更多的知识，迎接新的挑战。回顾四年大学的学习，真的让人怀念。很庆幸自己读的是我很喜欢的专业，通过四年的学习，基本掌握了机械从设计到制造这一大体的流程，基本达到了学习的目的。在大学学习阶段即将借宿的末尾，我们迎来了能够对大学四年起到巩固和总结的毕业设计，我尽了最大的努力争取做好这次毕业设计，为我的大学学习画上一个圆满的句号。这次设计大概花了两个月的时间，由于模具这门课程是大四上学期开的，当时面临着巨大的找工作压力，所以对模具的只是一知半解，更别谈设计了，面对这样的问题，我做到了一切从实际出发，去图书馆，互联网上查阅了大量模具资料，从模具的最基本知识开始学习，果然不到半个月的时间我基本掌握了有关模具的设计和制造的知识，头脑中有了一个大体的轮廓，于是开始着手于毕业设计的开工。在设计过程中也遇到了很多棘手的问题，我又开始查阅新的资料，实行各个击破，有的问题是在找不到答案，于是打电话找段武茂老师寻求帮助，段老师的耐心解答对我有很大的帮助，再次表示衷心的感谢。通过这次的毕业设计，基本达到了学习的目的，即巩固了以前学过的知识，又学到了很多新的东西，让我受益匪浅，受用终生。在这毕业之际，我要感谢我的母校和工学院的老师们，是你们教给我心的科学知识和许多做人的道理，让我在学习中成长。祝：母校：繁荣昌盛 老师：身体健康 2009年5月10日 于农大18栋学生公寓 2 绪 论模具行业在汽车、拖拉机、飞机、工程机械、日用五金等制造行业起着极为重要的作用。采用模具生产毛坯或成型零件，是材料成型的重要方式之一。我国模具行业总产值以每年10%的速度增长。拉深是主要的冲压工序之一，应用很广，用拉深工艺可以制成筒形、阶梯型、球型、锥形、抛物线型、盒型和其他不规则形状的薄壁零件，如果与其他成型工艺配合，还可以制造形状更加复杂的零件，因此在汽车、拖拉机、电器、仪表、电子、轻工等工业生产中占有非常重要的地位。本设计根据工件的尺寸及相关技术要求，设计采用对角导柱模架式复合模，其设计和制造无特殊要求，一律按GB/T 2851.12851.7-1990、GB/T 2852.12852.4-1990、JB/T 8085-1990和JB/T 76437653选用标准模架和标准件，并符合相应的技术要求。复合模零件不允许有裂纹，工作表面不允许有划痕、机械损伤、锈蚀等表面缺陷。经热处理后的零件硬度应均匀，不允许有软点和脱碳区，并清除氧化物等。复合模各零件的材料和热处理硬度应优先按实用模具设计与制造手册中表22.2-3、表22.2-4选用，允许采用性能高于表22.2-3、表22.2-4规定的其他钢种。零件图中普通螺纹的基本尺寸应符合GB/T 196的规定，选用的极限与配合应符合GB/T 197的规定。零件图上未注明的尺寸，除刃口处所有锐边均应倒角或倒圆。视零件大小，倒角尺寸为0.545245，倒圆尺寸为R0.51mm.经磁性吸力磨削后的刚件应退磁。零件上销钉孔的配合长度一般不小于销钉直径的1.5倍。固定板、凹模、垫板、卸料板的形状和位置公差按GB/T 1182-1996等的规定。复合模各零件的几何形状、尺寸精度、表面粗糙度等应符合设计图样要求。零件图中未标注公差尺寸的极限偏差按GB/T 1804的规定。零件图中未注的形状和位置公差按GB/T 1184-1996的规定。在拉深过程中，需要依据实际情况选择恰当的润滑剂，提高产品质量和提高模具的寿命。预防产品起皱、破裂、裂纹、表面拉毛、形状和尺寸不良等。 3 冲件工艺分析及编制冲压工艺方案 制定工艺时首先应仔细阅读零件图，了解零件的结构和技术要求，并进行工艺分析。制定正确的工艺方案，是对零件的质量的有力保证，而且能使模具发挥最大的经济效益。3.1 分析零件的工艺性 工件名称：喇叭罩 生产批量：中等批量 材 料：08，厚度t=0.5mm 工件简图：如图2-1所示 图3-1 经分析，制件的形状满足拉深工艺要求，由于工件有一定的复杂性所以需要增加整形工序。该工件带有一定得锥度，所以在拉深的过程中，有一部分毛胚处在弹性卸料板外曾悬空状态，因而容易起皱。 零件图上的所有尺寸均未标注公差，属于自由尺寸，即在IT12-IT18取公差值，按IT14级确定工件尺寸的公差，可查互换性与测量技术基础公差表。3.2 计算拉深件的工序尺寸毛坯的展开尺寸 工件外形较为复杂，所以利用表面积相等原理计算毛坯直径。板料厚度1mm，按外形尺寸计算。查表可取修边余量为=2mm。 工件表面积： A1=任何形状的母线绕轴线旋转一周所得到的旋转体面积，等于该母线的长度与其形心绕该轴线旋转所得周长的乘积。 计算各部分工艺力（以下公式和数据均来自冲模设计应用实例）（1）冲孔力计算 按公式 式中 冲孔力(N) L 孔外轮廓周长(mm) t 材料厚度(mm)， t=0.5mm。 材料的抗剪强度(MPa)查表A1可得=78MPa（2）卸料力 卸料力因数，其值有表2-15查得=0.07（3） 推件力 推件力因数，其值由表2-15查得=0.065； n卡在凹模内的工件数目，取n=1。（4） 拉深力的近似计算 拉伸力(N) ； L 横截面周边长度(mm) ; t 料厚(mm); 材料强度极限(MPa)，查表=450MPa K修正系数，查表4-1，K=1（5）压边力 冲压设备的选择 在实际生产中，为了防止设备的超载，可按来估算压力机的公称压力。参照有关资料选用YB32-63型四柱万能压力机，其主要技术参数为： 公称压力：630KN 滑行行程：400mm 活动横梁至工作台最大距离：600mm 工作台尺寸：460mm700mm 顶出力95KN 顶出活塞最大行程：150mm确定排样、裁板方案 这里毛坯直径D=90不算太小考虑到操作方便，采用单排。 由搭边值a=1.5，b=2得：进距h=D+a=90+1.5=91.5mm 条料宽度B=D+2b=90+4=94mm 板料宽度拟选用0.56001800采用纵裁：裁板条数： 每条个数： 每板总个数 板料利用率采用横裁：裁板条数： 每条个数： 每板总个数 板料利用率根据废料的多少决定采用横裁。 3.3 编写冲压工艺过程卡片 表3.3-1冷冲压工艺卡片 厂 冷冲压工艺卡片 车间 零件草图 材料排样工序工序说明加工草图设备型号名称0剪床下料略1落料，拉深，冲底孔略YB32-63型压力机2切边略YB32-63型压力机3检验更改标记处数文件号签字日期设计：郑显明 4 模具总体设计 根据确定的工艺方案和零件的形状特点，精度要求，所选设备的主要技术参数，模具制造条件及安全生产等选定其冲模的类型和结构形式。下面讨论第一次工序所用的复合模的设计要点。4.1 模具结构形式的确定 4.1.1采用的结构形式拉深模结构采用带弹性卸料板的正装式结构，弹压卸料装置的基本零件包括卸料板、弹性元件（弹簧或橡胶）、卸料螺钉等。弹压卸料装置卸料力小，但他既起卸料作用又起压料作用，所得零件质量较好，平直度较高。4.1.2模具工作过程分析本模具是冲制喇叭罩的拉深、落料、冲孔、整形模。该模具的工作过程如下：成形推板7在弹顶器（未画出）、顶杆2的作用下，处于最上位置，托住坯料。上模部分下降，利用凸凹模11和成形推板7进行拉深和压形。上模继续下降，推动成型推板7下降，此时由落料凹模8、凸凹模11进行落料，然后冲底孔。当成型推板7与固定板4接触时则进行整形。在成型推板内装有6根顶杆9，开模时可随工件抬起，便于取件。该模具配用对角导柱滑动导向模架。4.2 拉深凸凹模间隙的计算 拉深间隙时指单边间隙，即。间隙过小会增加摩擦力使拉深件容易拉裂，且易插伤制件表面，降低模具寿命。间隙过大则对坯料的校直作用小，影响制件的尺寸精度。因此，确定间隙的原则是，既要考虑板料厚度的公差，又要考虑拉深件口部增厚的现象，根据拉深时是否采用压边装置，经工艺计算一次就能拉成型，故间隙为：Z=1.05t=1.050.5mm=0.525mm。4.3拉深凸凹模圆角半径的计算 凹模圆角半径 一般来说，大的可以降低拉深系数，还可以提高拉深件的质量，所以应尽可能取大些。但过大拉深时板料将过早的失去压边，有可能出现拉深后期起皱。故凹模圆角半径的合理值应当不小于4t(t为板料厚度)，考虑实际情况，拉深凹模圆角半径取=6mm。 凸模圆角半径 对拉深变形的影响，不像那样影响拉深全过程，但过大或过小同样对防止起皱和拉裂及降低极限拉深系数不利。故的合理值应不小于(23)t.只有变形程度较小时，才允许取=2t。设计制件可一次拉成的拉伸模，应取与制件底部圆角相等数值，如果拉深件零件图所标注的圆角半径小于的合理值，拉伸模仍需要取合理值。待拉深后再用整形方法使圆角半径达到图样要求。用经验公式=(0.71.0)=4mm. 注：在实际设计工作中，拉深凹模圆角半径应取比计算值略小的数值，这样便于在试模调整时逐渐加大，直到拉出合格的制件为止。4.4 各工序凸凹模工作部分尺寸的设计计算拉深制件（拉深件内形尺寸） 冲孔18 查阅冲压工艺及冲模设计可得 落料83.4 图4-14.5 成形工作零件长度的确定4.5.1凸凹模：凸模的结构类型分为标准圆凸模、凸缘式凸模、直通式凸模。根据设计要求，本设计采用标准圆凸模。按公式计算： 式中 中垫板厚度弹簧压缩高度卸料板厚度安全高度取1.5mm由各项数据代入上式可得： 4.5.2 成形推板： 式中 中垫板厚度 落料凹模厚度 安全高度取1mm 板料厚度由各项数字计算可得： 图4-24.5.3 冲孔凸模：由于是先落料再冲孔，在落完料以后成形推板会随着上模部分的下降而下降，然后完成冲孔，所以凸模应比成形推板最低处长1mm，所以冲孔凸模长度L=26.5+16+1.5=44mm。 图4-34.6 复合模其他结构形式和标准4.6.1 选定定位和弹簧的标准本设计采用圆柱螺旋压缩弹簧，从JB/T7187-1995中选择中径D2=16mm，材料直径d=2mm，自由高度H0=35mm，压缩高度为22.5mm和高度为55mm的弹簧即符合标准；为了保证模具正常工作和拉出合格的拉深件，必须保证坯料或工序件对模具的工作刃口处于正确的相对位置，即必须定位。条料主要需要横向和纵向定位，可使用固定挡料销。固定挡料销：本设计中，在送料方向上需用上三个初始挡料销对落料定位，采用圆柱头挡料销（GB2688.11-81）。其与卸料板采用H7/m6配合。其结构如下： 图4-4 直径d(H7)=6-0.075mm的A型固定挡料销： 固定挡料销A6 JB/T7649.10 d1(m6)= h=3mm L=8mm 材料：45，热处理硬度4348HRC 技术条件：按JB/T7653-1994的规定。 4.6.2 固定板、垫板、卸料板的设计与标准根据模具结构的分析，本设计采用圆形的固定板固定，其平面轮廓尺寸除应保证凸模安装孔外，还应考虑螺钉和销孔的位置，固定板与凸模采用过渡配合（H7/m6），压装后端面磨平，以保证冲模的垂直度。垫板主要用于直接承受和扩散凸（凹）模传来的压力，防止模座承受过大压力而出现凹坑，影响模具正常工作。外形尺寸按固定板形状决定。常用材料为45钢、T7A。固定板、垫板的基本结构、尺寸可按冲压模具标准件选用与设计指南选取，尺寸选择如下： 圆形固定板： 图4-5 直径D=160mm、厚度H=16mm、材料为45钢的矩形固定板： 固定板10020-45钢JB/T7643.5 材料45、Q235-AF 技术条件：按JB/T7653-1994的规定。圆形垫板： 图4-6直径D=160mm、厚度H=6mm、材料为45钢的矩形垫板：垫板1606-45钢JB/T7643.6材料：45、T8A技术条件：按JB/T7653-1994的规定。 中垫板规格与垫板一样，取其厚度为H=20mm。卸料板：本设计采用弹性卸料板作为压料和卸料的装置，直径与固定板的直径一致，再根据冲件料厚查实用模具设计与制造手册中表2-95得：直径=160mm、厚度H=12mm弹性卸料板与凸模间的单边间隙随料厚而不同，本设计料厚t=0.5mm，取c=0.1mm。为了在冲压开始前就将料压紧，弹性卸料板应加工有三个与挡料销对应的避让孔。4.6.3 导向零件的种类和标准的确定 模具中导向副的作用是保证上下模相对于下模有一精确地位置关系。根据设计要求及成本考虑，本设计采用在中、小型模具中应用最广的滑动导向副结构。其布置形式采用操作方便的对角导柱的形式。滑动导向副由导柱、导套组成，如图2-5 所示。导套设上模座采用H7/r6过盈配合，导套孔与导套柱间采用H6/h5、H7/h6的间隙配合。为使导套内便于贮油并经常保持摩擦副润滑，导套内孔开有油槽。导套、导柱均有国家标准，国标中对导套、导柱的尺寸、材料、表面质量等都有相应的规定。具体可查GB2861.1-1990GB2861.7-1990。本设计采用B型导柱和A型导套。 图4-7具体尺寸如下： 图4-8 直径、公差带h6、长度L=180mm、l=50mm的B型导柱： 导柱B32h619050 GB/T 2861.1 技术条件：按JB/T 8070-1995的规定 R* 由制造厂决定 图4-9 直径、公差带H7、长度L=95mm、H=38mm的A型导套： 导套A25H79538 GB/T 2861.6（r6）=45mm （r6）=42mm 技术条件：按JB/T 8070-1995的规定 R* 由制造厂决定为保证使用中的安全性和可靠性，设计与装配模具时，还应注意下列事项：当模具处于闭合位置时，导柱上端面与上模座的上平面应留1015mm的距离；导柱下端面与下模座下平面应留25mm的距离。导柱套与上模座上平面应留不小于3mm的距离，同时上模座开横槽，以便排气和出油。4.6.4 紧固件与模具定位的标准与确定 模具紧固件主要是指螺钉与销钉。 螺钉主要承受拉应力，用来连接零件。常用的有内六角螺钉和各种带槽的柱头螺钉螺钉的旋进深度等尺寸参见图3-7。本设计除特殊说明外都使用M1080的开槽圆柱头螺钉紧固，采用公称直径为680mm的圆柱销定位。具体技术要求按GB/T 65-2000。 图4-10 标记示例： 螺纹规格d=M10，公称长度l=95mm，性能等级为4.8级，不经表面处理的A级开槽圆柱头螺钉的标记： 螺钉 GB/T65 M1095 图4-11标记示例：公称直径d=10mm，公差p7，公称长度l=90mm，材料为钢，普通淬火（A型），表面氧化处理的圆柱销。配合标准为P7/h6。 销GB/T199.2 1090 图4-12卸料螺栓：卸料螺栓多数也是圆柱头和内六角两类，由于弹压卸料板在装配后应保持水平，故卸料螺栓长度L应控制在一定得公差范围内。本设计采用较为常用的圆柱头卸料螺栓，本设计中对卸料螺栓的长度具体标准如下： 图4-13 直径d=M8mm、长度L=80mm的圆柱头卸料螺栓： 圆柱头卸料螺栓M880JB/T 7650.5 材料：45，热处理硬度3540HRC 技术条件：按JB/T 3098.3-2000的规定4.6.5模柄与标准本设计采用悬入式模柄，通过螺纹与上模座相连，骑缝螺钉用于防止模柄的转动。 图4-14 根据模柄的规格选择适合的骑缝螺钉，。4.6.6 模架种类及规格的确定 模架由上下模座、导柱、导套等组成。 模架是模具的主题结构，模具的全部零件都固定在它上面，并承受冲压过程中的全部载荷。模具的上、下模架之间靠模架的导向装置来保持其精确位置，以引导凸模的运动，保证工作过程中间隙均匀。 模架的种类很多，模架允许的凹模周界长（L）、宽（B）、直径（D）及最大最小闭合高度等基本尺寸均有国标（滑动导向模架：GB2851.1GB2851.7），本设计根据设计要求与成本的估计选择对角导柱滑动导向模架，各尺寸查冲压模具标准件选用与设计指南，具体如下：凹模周界L=160mm、B=160mm、H=40mm的对角导柱上模座：此处省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等.请联系扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩4.7 计算拉深模具闭合高度，校核压力机 通过计算模架的闭合高度，校核所选的模架是否合适，再配合前面的拉深工序压力等参数进一步校核压力机。 4.7.1模具闭合高度的计算 模具的闭合高度（H）是指滑块在下止点位置时，上模座上平面与下模座下平面之间的距离，即： 式中： 上模座厚度，40mm 下模座厚度，45mm 中垫板厚度，20mm 落料凹模厚度，20mm 卸料板厚度，12mm 固定板厚度，16mm 垫板厚度，6mm 弹簧闭合高度22.5mm 安全高度，8mm 拉深件厚度，0.5mm 所以H=208mm。 4.7.2 校核压力机 压力机的公称压力必须大于或等于拉深力，再根据模具的闭合高度，这两部分综合起来选择合适参数的压力机。 由YB32-63型四柱万能压力机的技术参数，综合以上的计算说明YB32-63型四柱万能压力机符合本设计的要求，所以可行。 5 结束语 历经近两个月的毕业设计即将结束，敬请各位老师对我做的设计进行最后的检查。在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，请教各位老师有关模具方面的知识，特别是模具在实际应用中可能遇到的具体问题，使我在这短暂的时间里，对模具的认识有了一个质的飞跃，使我对拉深模具设计的成型方法，成型零件的设计，成型零件的加工工艺，主要工艺参数的计算，模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。模具在当今社会生活中运用的非常广泛，掌握模具的设计方法对我们以后的工作和发展有着十分重要的意义。本设计采用了大量的标准件，目的就是为了降低模具从设计到试制到生产加工的时间成本与物质成本，符合现代模具设计生产地高效快速原则。在设计过程中发，处处以最大限度降低成本为衡量标准，并同时注重设计与制造的差异性，力求将这种差异性在符合设计要求的情况下减少至几近消除。从陌生到开始接触，从了解到熟悉，这是每个人学习事物所必经的一般过程，我对模具的认识过程亦是如此。经过两个月的努力，我相信这次毕业设计一定能为四年的大学生涯画上一个圆满的句号，为将来的事业奠定坚实的基础。但由于本人水平有限，设计中肯定会有许多不当之处或者错误，敬请老师指正，我不胜感激。 参 考 文 献1翁其成、徐新成主编 冲压工艺及冲模设计 机械工业出版社2周玲主编 冲模设计实例详解 化学工业出版社3张 玉、刘平主编 几何量公差与测量技术 东北大学出版社4陈于平、周兆云主编 互换性与测量技术基础 机械工业出版社5谭建荣主编 图学基础教程 高等教育出版社6刘鸿文主编 材料力学 高等教育出版社7郭成、储家佑主编 现代冲压技术手册 中国标准出版社8佘银柱主编 冲压工艺与模具设计 北京大学出版社9王孝培主编 冲压设计工艺 机械工业出版社10肖祥芷、王孝培主编 中国模具设计大典 江西科学技术出版社11韩英淳主编 简明冲压工艺与模具设计手册 上海科学技术出版社12高军、李熹平、修大鹏等编著 冲压标准件选用与设计指南 化学工业出版社13模具实用技术丛书编委会编 冲模设计应用实例 机械工业出版14于就泗，齐发主编 机械工程材料 大连理工大学出版社15郭纪林主编 中文版AutoCAD2004实用教程 大连理工大学出版社16邵立新、夏素民、孙江宏等主编 Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 清华大学出版社 致 谢 在这次设计过程中得到了段武茂等老师以及许多同学及亲人朋友的帮助，特别是段武茂老师的悉心指导，让我受益匪浅。在此，对关心和指导我的各位老师和帮助过我的同学朋友亲人表示衷心的感谢！- 22 -