护套成型工艺分析及模具设计概述35

Southwest University of Science and Technology本科毕业设计（论文）题目护套成形工艺分析和模具设计学生姓名：王嘉文学生学号：20136062专 业:材料成型及控制工程扌指导教师：金玉萍学院（部）：制造科学与工程学院护套成形工艺分析和模具设计摘要模具行业是工业发展中一个不可或缺的部分，而冲压又是模具制造中一种极为重要的方法。利用冲压的方法制造护套制件，会采用到冲压中的落料、拉深、切边以及缩口等一系列工序来共同实现护套的成形过程。为了实现从原材料到护套制件的完整成形过程的还原，以文献研究法为主，利用大学所学习的相关模具制造知识与图书馆翻阅的资料，结合前人的设计经验，对完成制件所需要的工艺方法进行研究分析、研究是否采用复合模提高护套制件成形的生产效率、拉深与缩口时是否一次成形、凸模与凹模的设计是否合理等。经过具体的计算进而比较，从而选择合适的设计过程完成护套制件的制作，最后通过在完成整个设计的过程中了解模具制造的具体过程，积累模具设计的经验。关键词：冲压、落料、拉深、缩口GACKET FORMING PROCESS ANALYSIS AND MOLD DESIGNABSTRACTMold industry is an indispensable part of industrial development, and stamping is a very important mold manufacturing method. The use of stamping method of manufacturing sheath parts, will be used to stamping in the blanking, drawing, trimming and necking and a series of processes to achieve the sheath forming process. In order to realize the reduction of the complete forming process from the raw material to the sheath part, the literature research method is mainly used to make the knowledge of the relevant molds learned by the university and the information of the library, combined with the previous design experience, The required method of research and analysis to study whether the use of composite mold to improve the production of sheath parts of the production efficiency, drawing and necking when a forming, punch and die design is reasonable and so on. Through the specific calculation and then compare, so as to select the appropriate design process to complete the production of sheath parts, and finally through the completion of the entire design process to understand the specific process of mold manufacturing, mold design experience.Key words: Stamping, blanking, drawing, necking.目录第 1 章绪论 11.1 课题背景 11.2 模具行业的发展现状 11.3 冷冲压的现状与发展趋势 21.4 课题的目的及意义 2第 2 章护套的成形工艺分析及方案确定 42.1 护套及其工艺分析 42.1.1 护套二维图及三维图 42.1.2 护套的工艺分析 42.2 工艺方案确定 5第 3 章落料拉深模的工艺计算 63.1 拉深前毛胚的展开尺寸计算 73.2 拉深次数的确定 73.3 各次拉深的工序件尺寸计算 83.3.1 拉深凹凸模圆角半径选择 83.4 落料拉深模相关计算 93.4.1 排样计算 93.4.2 凹凸模刃口尺寸及制造公差确定 93.4.3 冲压力及拉深力计算 10第 4 章落料拉深复合的总体设计 124.1 模具结构的选择 124.2 定位装置的选择 124.3 紧固零件的选择 124.4 导料装置与卸料装置的选择 124.5 卸料橡胶设计 134.6 工作零件的设计 134.6.1 拉深凹、凸模的设计 134.6.2 落料凹、凸模的设计 144.7 压力机的选用 154.8 模架及其他零部件的选用 15第 5 章第二次拉深模的工艺计算 165.1 拉深凹凸模刃口尺寸及制造公差确定 165.2 拉深力的计算 16第 6 章第二次拉深模的总体设计 186.1 模具结构的选择 186.2 卸料方式的选择 186.3 紧固零件的选择 186.4 工作零件的设计 186.4.1 拉深凹、凸模的高度设计 186.4.2 拉深凹模的壁厚设计 196.5 压力机的选用 196.6 弹簧的选择 206.7 模架及其他零部件的选择 20第 7 章缩口模的工艺计算 217.1 缩口次数的确定 217.2 缩口凹模尺寸的确定 227.3 缩口力的计算 22第 8 章缩口模的总体设计 238.1 模具结构的选择 238.2 卸料装置的选择 238.3 紧固零件的选择 238.4 工作零件的设计 238.5 压力机的选择 248.6 橡胶弹性体的选择 248.7 模架及其他零件的选择 24第 9 章模具的装配与调试 269.1模具的装配 269.2 模具的调试 26总结 28参考文献 29致谢 30第 1 章 绪论1.1 课题背景模具行业是工业之母， 它能使很多产品达到量产， 提高产品的生产效率并且降低产品的 生产成本。 现代化的工业生产模式更是偏向于高速无人化自动生产的模式， 这就更需要模具 行业的支持。 目前国内属于工业迅猛发展的时代， 国内工业水平也在慢慢向国际上工业发达 的国家靠拢。 由此不难看出国内的模具行业仍然是一个朝阳行业， 是一个充满了挑战与机遇 的行业。1.2 模具行业的发展现状模具行业作为制造业的核心产业， 随着近年来国外经济危机的影响， 国内的经济也不是 很景气，因此模具行业也受到了一定的冲击。 但我们要明白， 任何一个行业，都不可能是一 帆风顺， 有点起伏是很正常的。 现在模具行业的发展类似于经济的发展， 是趋于全球市场化 的。这样就使得那些发达的国家更加偏向高精密、 高效的模具生产。而那些低精度、工艺简 单的模具则是逐渐由技术上比较落后的国家生产。因此，要想在模具行业发展迅速的今天， 要想在激烈的竞争中取得优势， 盲目地打价格战竞争是不可取的。 要注重模具的质量， 提高 国内模具人才的素质，想办法提高模具的生产水平。不只是模具行业在逐渐发生变化， 模具产品也是如此。 目前模具产品的发展方向逐渐向 新型、高精密、标准化发展。要做高精密的模具，就要具备很强的技术水平、先进的设备以 及高级技术人才， 这一点对于科技日益提升的中国不算难事。 标准化则是模具的发展必不可 缺的一步， 目前我国的标准件应用和生产相比起国外发达国家还是不够的， 国外标准件的使 用覆盖率能达到 80% 以上，但是，随着工业的发展，我国模具行业的发展，模具标准化在 未来的制造业中必然会占得越来越大的比重。 新型模具才是模具产品发展中的重要部分， 因 为新型模具的产生主要来自于成熟的技术， 完善的设备以及最重要的创新， 不管是模具行业 还是别的什么行业， 都需要不断地创新， 才能提高模具的生产效率， 模具的生产质量才会提 高，才能逐渐发展成为成熟的模具制造行业。我国模具行业与国外发达国家的模具行业相比， 新型模具的开发以及模具行业的产业结 构还不够成熟。 在模具的研发方面， 我国的企业技术人员比例较低， 对模具的研发力度也不 比国外。 虽然模具的生产总量比国外发达国家多了很多， 但是模具的整体生产水平确是比不 上国外的。造成这一原因的主要因素有模具的制造精度、 模具的复杂程度、 模具的使用寿命、 模具的生产设备等方面。 而我国模具行业的产业结构也不是很成熟， 现在国内的模具企业存 在的现象是什么都做，没有按照统一的标准，这样就很难做到“专而精” 。而且企业间的也 存在着不良竞争的问题， 对模具研发投入的也不够多， 导致了生产的模具专业化， 标准化低。1.3冷冲压的现状与发展趋势设计中多采用落料、拉深、缩口等成型工序。落料是一种冲裁工序， 而冲裁是利用冲模使材料实现部分分离的的一种冲压工序，它是是剪切、落料、冲孔、冲缺、冲槽、剖切、凿切、切边、切舌、切开、整修等分离工序的总 称。冲裁模正是落料、冲孔等分离工序所使用的模具，它的原理是利用凹凸模的锋利的刃口来对材料进行剪切加工。值得注意的是，冲裁时所设计的冲裁模往往凸模进入凹模的深度较 小，这样做的目的是为了较小刃口的磨损，提高模具的使用寿命。拉深则是利用专用模具将平板毛胚制成开口空心零件零件的一种冲压工艺方法。用拉深的方法可以与其他冲压有形成工艺配合。由此可以制造阶梯形、筒形、球形等各种薄壁零件，除此之外，还可以制造出形状更为复杂的零件。用拉深的方法制造一些特定形状的零件可以提高其生产效率，使零件的强度及刚度更好，精度更高，例如薄壁空心件。总而言之，拉深 成型在国防、汽车、电子等工业部门的生产中扮演着相当重要的角色。缩口是将管状毛胚或者拉深成型的圆筒件通过缩口模将其口部直径缩小的一种成型方 二| 法。在国防工业、机械工业以及日用品工艺中，随处可以见到缩口的影子，它甚至成为我们日常生活用品制造中一个不可或缺的部分。而随着近代工业的发展，冷冲压技术得到了迅速发展。首先在工艺方面，近年来冲压产品的生产率和生产质量提高迅速。 而推动这一切的正是 新型冲压工艺，例如国内外一出现便被迅速用于生产的精密冲压、超塑性成形、炸和电磁等高能成形、高效精密冲压技术等。其次在冲模的设计与制造方面。 首先我们需要明白，要想实现冲压生产就必须设计合理 的冲模。目前在冲模的设计与制造上，呈现出的两种发展趋势应当引起我们的重视。一是要适应高速、自动、精密大批量的自动化生产需求，在此基础上要保证冲模的寿命的长久性以及多功能性。并且应掌握快速成型方法， 设计更加简易的冲模以适应模具市场上产品更新换 代迅速的要求。二是模具设计与制造的现代化，随着计算机技术和信息技术的高速发展，模具设计也随之发生了巨大的变化。例如模具CAD/CAE/CAM软件，我们不仅仅是要达到会用的范畴，还更应该熟练。模具的加工方法也迅速现代化，许多加工中心、铳削、磨削加工等技 术正在向数控或者计算机数控化靠拢。并且我国的模具标准化与专业化生产正在逐渐被模具行业越来越加以重视，这对我国的冷冲压技术的发证甚至模具产业的推进都会有良好的作用。在冲压的设备方面， 随着科技的发展与进步， 我国的冲压设备取得了良好的进步。为了适应高精度、高自动化的模具生产，与之相匹配的性能更加良好的冲压设备是必不可少的， 正所谓“好马配好鞍”正是这个道理。因此在冷冲压工艺的迅速发展带动下，越来越多的优 性能冲压设备会逐渐被开发并使用。1.4课题的目的及意义近年来随着制造业的迅猛发展，许许多多的机械制品被制造出来用以更加方便、快捷地帮助人们工作与生活，随着这些东西的增多，其维护费用也日益成为一笔较大的开销，因此，极其常见的一种一般性防护产品，即护套应运而生。护套是一种极其常见的一般性防护产品，因此其在机械制造中应用的非常广泛，也有各种各样的护套产品，例如：电缆护套、螺纹护套、手机护套、传动轴护套等等。虽然护套多种多样，但它主要的用处是为了保护重要的物 品，而且其价格较为低廉，所以具有良好的市场环境。通过完成护套制件的制作，可以使我进一步加深对所学理论的认识，在老师的指导下， 学会运用所学知识去分析和解决一些实际问题，学会应用手册、标准、规范等资料。这样不仅能对我大学所学习的专业知识进行一次回顾与检测，而且可以让我了解到专业以后的工作方向是什么，提前让我认识到自己存在的不足，也让我积累一些设计方面的经验，为以后步入社会能够尽快地融入工作中而做准备。第2章护套的成形工艺分析及方案确定2.1护套及其工艺分析2.1.1护套二维图及三维图图2-2护套三维图图2-1护套二维图2.1.2护套的工艺分析由护套的制件图可知，该护套制件是一个旋转体拉深件，它的壁厚为1mm。因为制件由板件拉深所得，因此所选用材料应具有良好的拉延性，而生产制件所采用的材料08钢，是一种优质碳素结构钢，其强度、硬度很低，塑性、韧性极好，其力学性能由表2-18可以查得，其中 08钢的抗剪强度，抗拉强度伸长率S 32 %，屈服强度，由此可见，选用 08钢作为材料是可以完成制件的制作的。护套制件除了上端 42要求外形尺寸，且尺寸精度为IT12级外，其余未注公差按按IT13 级考虑，由于零件精度低于IT12级，所以可以选择普通精度模具就能达到制件的制造要求。2.2 工艺方案确定从原料到完成护套制件要经过以下几步： 首先将买回的胚料经过落料， 然后拉深就可以 得到无凸缘圆筒胚件， 得到无凸缘圆筒胚件之后， 经过切边工序， 保证凸缘口部的尺寸要求， 最后再利用已得到的无凸缘圆筒胚件，经缩口或胀形完成题目所要求制造的护套制件。因此拟定两种工艺方案： 落料，拉深，切边，胀形。 落料，拉深，切边，缩口。因为胀形过程中， 变形区材料在平面方向扩张， 而在厚度方向减薄， 不能满足制件壁厚 的均匀性，因此选择方案。由上分析，选择工艺方案，根据后续计算，可以计算出制件的完成需要经过两次拉深， 因此可以由此设计三副冲压模具， 第一副模具为落料拉深复合模， 用于落料和第一次拉深工 序的完成。第二副模具为拉深模，用于第二次拉深工序的完成。之后在进行一次切边工序， 第三副模具为缩口模，用于最后一道缩口工序的完成。第3章落料拉深模的工艺计算3.1拉深前毛胚的展开尺寸计算要计算毛胚的展开尺寸，首先应该根据制件算出其缩口前的无凸缘圆筒形胚件的尺寸, 由2可得缩口前的无凸缘圆筒形胚件的高度计算公式：（3-1）由护套二维图可知:所以缩口无凸缘圆筒形胚件的高度为:因此还要计算最初由于缩口前的无凸缘圆筒形胚件是经过拉深和切边工序之后得到的, 毛胚在经过拉深之后，但未切边时的无凸缘圆筒形胚件的尺寸。首先应计算缩口前无凸缘圆筒形胚件的相对高度：由【2查得无凸缘圆筒形胚件在拉深之后切边之前的修边余量为 所以拉深之后切边之前的无凸缘圆筒形胚件的高度：故拉深之前的毛胚尺寸，可以由拉深之后切边之前的无凸缘圆筒形胚件求出，根据1以下公式计算(3-2)其中故在拉深之前的毛胚尺寸为:图3-2拉深之前的毛胚图3.2拉深次数的确定因为护套的拉深深度较深，所以可能一次拉深并不能拉深成型为能够满足题目要求的缩 口加工的零件尺寸，因此在拉深之前还应该计算其总的拉深系数，判断其是否可以一次拉深成型，由1可知，总的拉深系数：总一（3-3）所以总的拉深系数为：总计算无凸缘圆筒形胚件的相对厚度:由-查1表5-15得到无凸缘圆筒形件在使用压边圈情况下的各次拉深系数:拉深系数毛胚的相对厚度21.51.51.01.00.60.60.30.30.150.150.080.480.500.500.530.530.550.550.580.580.600.600.630.730.750.750.760.760.780.780.790.790.800.800.820.760.780.780.790.790.800.800.810.810.820.820.840.780.800.800.810.810.820.820.830.830.850.850.860.800.820.820.840.840.850.850.860.860.870.870.88取所以由公式（3-3）可以计算出无凸缘圆筒形件在使用压边圈情况下的各次拉深的直径:因第二次拉深后的无凸缘圆筒形胚件的直径 所以两次拉深即可成型。3.3各次拉深的工序件尺寸计算3.3.1拉深凹凸模圆角半径选择，取第二次拉深凹模圆角半径 凹，则第二次拉深凸模圆角半由于钢带厚度，查1表5-46 ,材料厚度凹模圆角半径钢(106)t36(64)t(42)t由上表取第一次拉深的凹模圆角半径 凹，取第一次拉深凸模的圆角半径3.3.2各次拉深的深度计算由1表5-24,得到无凸缘圆筒形拉深件的各次拉深深度计算公式:(3-4)其中为拉深之前的毛胚的尺寸，为拉深后无凸缘圆筒形胚件的直径，为各次拉深凹模的圆角半径，所以两次拉深的深度分别为:3.4落料拉深模相关计算3.4.1排样计算已知拉深之前的毛胚的直径为，且题目所要求生产的护套的原料为市面上所购买的宽，厚的钢带，由此根据3表3-28，可以设计冲裁件之间的搭边值为，由此画出落料时的排样图：图3-5排样图由以上排样图可以求出条料的步距: 所以可以算出一个步距材料的利用率为：3.4.2凹凸模刃口尺寸及制造公差确定(1) 本次设计的落料拉深复合模的落料工作部分采用以凹模为基准的配合加工法制造，这样加工的特点是由配制来保证落料凹模与凸模之间的间隙，加工工艺简单，而且可以适当放大基准件的制造公差，使模具的加工制造更加简易。由于本次设计设计的是落料拉深模，所以应以凹模为基准件来配作凸模，由本次设计第二章可知落料件是一个规则的圆形薄板件，因此凹模磨损后只会存在一个会变大的尺寸，查1表3-41,规则图形在公称尺寸时凹模的制造公差，落料件尺寸为，查4表3-4，1mm厚的08钢其双面间隙为 0.100mm0.140mm ，由1可知落料后凹模变大尺寸计算公式：(3-5) 查4表3-5，系数x=0.5，所以落料凹模变大尺寸：落料凸模刃口尺寸按凹模尺寸配置，保证双面间隙0.100mm0.140mm(2) 本次设计在第一次拉深时采用压边圈压边，因此查1采用压边圈的第一次拉深，其单面间隙计算公式为：(3-6) 查1表5-47其系数K=0.3，所以第一次拉深的单面间隙：本尺寸为时，圆形模凹、凸模的制造公差为，又因为第一次拉深是中间拉深，所以其凹、凸模工作部分尺寸可按以下公式计算：（3-7）（）（3-8）所以第一次拉深凹、凸模工作部分尺寸：凹模：凸模：（）列出尺寸表格:工艺工件尺寸凹模工作尺寸凸模工作尺寸落料凸模刃口尺寸按凹模 尺寸配置，保证双面间隙0.100mm0.140mm第一次拉深343冲压力及拉深力计算（1 ）本次设计的落料拉深模在冲裁时冲压力根据中冲压力的计算公式可知：（3-9） 其中F为落料时的冲裁力，根据第二章所求的拉深前毛胚的直径可以求出冲裁的周边长度，已知材料的厚度t=1mm，材料的抗剪强度查，K为修正系数，一般取K=1.3 所以落料时的冲裁力大小为：落料拉深复合模采用弹性卸料装置和上出料方式，根据其总冲压力计算公式：（3-10） 其中 为总冲压力，为卸料力，为顶件力，根据卸料力与顶件力的计算公式分别为：（3-11）（3-12） 根据表3-9可知，分别取系数，表3-9料厚t/mm钢0.10.0650.0750.10.140.10.50.0450.0550.0630.080.52.50.040.050.0550.062.56.50.030.040.0450.056.50.020.030.0250.03所以落料拉深复合模落料部分卸料力与顶件力分别为:所以落料部分总的冲压力:在选取压力机吨位时压力机吨位（2）冲裁时压力中心的计算因为落料件为一个厚度均匀的圆形薄板件，且其形状与尺寸对称，因此其压力中心即为其几何中心。（3） 无凸缘圆筒形拉深件拉深时拉深力根据1表5-27冲压力计算公式：（3-13）其中P为拉深力， 为各次拉深后的工件直径，为材料的抗拉强度，为各次拉深时的拉深系数，第一次拉深后的工件直径，材料的抗拉强度，所以第一次拉深的拉深力为：无凸缘圆筒形拉深件首次拉深采用压边时的压边力根据1表5-38压边力计算公式:(3-14)其中Q为压边力，拉深前毛胚的直径D=140.2mm，首次拉深的直径，拉深凹模的圆角半径，q为单位压边力，由 表5-39得q=2.5Mpa ,所以首次拉深的压边力为：所以首次拉深总的力为：总在选取压力机吨位时压力机吨位第 4 章 落料拉深复合的总体设计4.1 模具结构的选择本次设计选用双动压力机用落料拉深复合模， 它具有较大的拉深深度， 它可以通过调节 外滑块四角的高低来调节拉深模压料面上各部位的压力，从而控制压料面上的材料的流动。 本次设计的落料拉深复合模的总体设计思路是将落料凹模和拉深凹模一起安装在下模座， 将 落料凸模和拉深凸模一体设计并一起安装在上模座，整套模具在工作时， 压力机外滑块先带动上模座下行使落料凸模和落料凹模一起完成落料，之后外滑块停止工作， 落料凸模在接下来的拉深过程中起到压边的作用， 接着压力机内滑块带动拉深凸模下行使拉深凸模与拉深凹 模一起完成拉深， 之后先是外滑块带动上模座复位， 接着内滑块带动拉深凸模复位， 最后由 顶件装置顶出工件。4.2 定位装置的选择本次设计采用挡料销挡料， 用以挡住冲压件轮廓或条料搭边以限制条料的送进距离。 本 次设计的挡料销为固定挡料销， 固定挡料销选择 10m6 20 GB/T119.1-2000 材料为 45号钢。4.3 紧固零件的选择上模座上安装的紧固螺钉， 材料为 45号钢，头部淬火热处理，硬度可达 40 45HRC。下模座上安装的紧固螺钉， 材料为 45号钢，头部淬火热处理，硬度可达 40 45HRC。上模座连接销钉选用 ，材料选用 45 钢，淬火热处理，硬度可达 43 48HRC。下模座连接销钉选用 ，材料选用 45 钢，淬火热处理，硬度可达 43 48HRC。4.4 导料装置与卸料装置的选择因为工件的精度要求不高， 因此本次设计导料采用导料板， 卸料装置采用卸料板与导料 板为一体的刚性卸料板。 取刚性卸料板的厚度 。其中导料部分高度 ，其 宽度取 77mm 。外轮廓与落料凹模一致。安装在橡胶支承板上的卸料螺钉选用4.5 卸料橡胶设计4-1)由1 可知，橡胶的自由高度计算公式：工作其中 工作 ，其中 为凸模进入凹模的深度 ， 为刚性卸料板的厚度，取 ，所以橡胶的工作高度： 工作所以橡胶的自由高度：工作橡胶的极限压缩量：橡胶的预压缩量：预因为 工作 预，所以选择两块高H=50mm 的橡胶可以满足设计所需。4.6 工作零件的设计4.6.1 拉深凹、凸模的设计（1）由落料拉深模的总装图可知，其拉深凹模的高度为：拉凹 凹 支（ 4-2）由第三章的计算可知其中 ， 凹 ，凹模的修磨量为 5mm ，支承 板的高度为 支 ，所以拉深凹模的高度为：拉凹 凹 支所以拉深凹模的轮廓尺寸为 ，材料选用 Cr12MoV ，淬火硬度达到 58-62HRC 。（2）由落料拉深模的总装图可知，其拉深凸模的高度为：所以拉深凸模的轮廓尺寸为拉凸 凹，材料选用 Cr12MoV ，淬火硬度达到 58-62HRC 。462落料凹、凸模的设计(1)查1表3-57凸模的长度计算公式：(4-3)其中 为凸模固定板的厚度，为固定卸料板的厚度，为导料板的厚度，为增加长度，是凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度，凸模固定板与卸料板之间的安全距离之和。由于采用刚性卸料装置，其卸料板与导料板为一体，查1表3-60取其厚度，初定其增加长度h=15mm。所以初选凸模长度：但结合模具设计的实际情况，拉深凸模包含在落料凸模之内，初选落料凸模小于拉深凸模的尺寸，显然这与本次设计时整副模具的结构设计时不相符合的，因此，可以结合模具结构的实际情况并且根据落料拉深模的总装图，初定其落料凸模的长度：落凸所以落料凸模的刃口尺寸按凹模尺寸配置，保证双面间隙0.100mm0.140mm ，其高度落凸，材料选用Cr12MoV，淬火硬度达到 58-62HRC。(2 )查1表3-58凹模的厚度计算公式：( ) (4-4)其中系数K查1表3-59可知K=0.18,孔宽为140.2mm，所以计算凹模的厚度为：表 3-59孔宽b/mm料厚t/mm0.51233500.30.350.420.500.60501000.20.220.280.350.421002000.150.180.200.240.302000.100.120.150.180.22根据落料拉深模的实际设计情况情况，在完成落料后，在接下来的拉深工艺中，此时的落料凸模将会起到压边的作用，因此落料凹模的整体设计高度为：落凹(4-5)查1表3-58凹模的壁厚计算公式:所以凹模的壁厚为：所以落料凹模的轮廓尺寸为，材料选用Cr12MoV，淬火硬度达到58-62HRC。4.7压力机的选用由第三章第343小节中计算得知落料拉深模落料时在选取压力机吨位时压力机吨位落料拉深模，综上所述，查1表7-22，选在拉深时选取压力机吨位时压力机吨位因为计算所得闭合高度，所以选择该参数的模架是合适的。型号JB46-315总公称压力/KN6300行程次数/（次/min）10外滑块最大装模高度/mm1250内滑块最大装模高度/mm1550最大拉深深度/mm390主电动机功率/kW100压总择双动拉深压力机 JB46-315，其部分技术参数如下:4.8模架及其他零部件的选用经计算，落料凹模的整体直径为，取整在选择模架之前，首先了解到模架分为滑动导向模架和滚动导向模架两种。结合实际设计需求， 本次设计选择滑动导向模架。而滑动导向模架又分四种，它们分别是：对角导柱模架，它的导柱安放在凹模面的对角中心线上，常用于级进模和复合模。后侧导柱模架，它的两导柱、 导套分别在上、下模座后方，用于冲压较宽的条料。中间导柱模架，它仅适用于纵向送料， 常用于弯曲模或复合模。中间导柱圆形模架，常用于冲压圆形件制成的单工序模具和复合模 具。结合本次设计的实际情况，因此查1表9-4选择模架，选择的模架类型为中间导柱圆形模架，它具有上模座在导柱上运动平稳，导向精度高的特点，选择模架的基本参数如下表:类别型号标准编号材料模架GB/T2851-200845上模座GB/T2855.1-2008Q235下模座GB/T2855.2-2008Q235导柱GB/T2861.1-200820Cr导套GB/T2861.3-200820Cr模柄JB/T7646.1-2008Q235模架闭合高度的计算:下模座 拉凹落凸 上模座第5章第二次拉深模的工艺计算5.1拉深凹凸模刃口尺寸及制造公差确定本次设计的第二次拉深模具，它的拉深凹凸模圆角半径由本次设计第三章可知，其中：凹凸查1采用压边圈的第二次拉深，其间隙系数，所以由公式（3-6 ）其单面间隙计算公式为：由于第二次拉深时，制件仍然要求外形尺寸，所以以凹模为基准计算，查1表5-50，当制件直径的基本尺寸是时，圆形模凸、凹的制造公差为，因为第二次拉深是最终拉深，所以其凹、凸模工作部分尺寸可由表5-49按以下公式计算：（5-1）（5-2）所以凹凸模的工作尺寸分别为：凹模：凸模：列出尺寸表格:工艺工件尺寸凹模工作尺寸凸模工作尺寸第二次拉深5.2拉深力的计算无凸缘圆筒形拉深件拉深时拉深力的计算根据公式（3-13）可以求得第二次拉深时的拉深力：由本次设计第三章可知，第二次拉深无凸缘圆筒形拉深件的直径，第二次拉深的拉深系数，材料的抗拉强度，因此第二次拉深时的拉深力为：无凸缘圆筒形拉深件第二次拉深采用压边时的压边力根据1表5-38压边力计算公式：-（5-3）其中为第二次拉深的压边力，由本次设计的第三章可知第一次拉深直径，第二次拉深的直径，第二次拉深凹模的圆角半径，q为单位压边力，由表5-39得q=2.5Mpa，所以第二次拉深的压边力为：所以无凸缘圆筒形拉深件第二次拉深总的力为:总在选取压力机吨位时压力机吨位第 6 章 第二次拉深模的总体设计6.1 模具结构的选择第二次拉深模属于单工序拉深模具， 本次设计为有压边圈的以后各次拉深模， 在下模座 安装上具有一定回复能力的弹簧与压边圈， 能在拉深过程中提供一定的压边力， 防止工件在 拉深过程中起皱。 整套模具的设计思路是， 将拉深凸模安装在下模座上的凸模固定板上， 将 拉深凹模安装在上模座上， 拉深模工作时， 套在压边圈上的拉深件在上模下行时被固定在下 模板上的拉深凸模拉深， 此时压边圈被凹模下压， 在压边圈下有弹簧和顶杆， 它们配合压边 圈在拉深时对拉深件起到压边的作用， 并且在拉深完成之后， 压边圈顶至凸模平面， 最后由 打料杆将拉深成型后的工件顶出。6.2 卸料方式的选择本次毕业设计的第二次拉深模设计， 因为设计的第二次拉深模其拉深凹模在上模座， 因此可以设计打料杆将拉深完成后在凹模中的工件顶出。并设计打料块厚度 打上模座上安装 硬度可达 40 45HRC。下模座上安装 硬度可达 40 45HRC。6.3 紧固零件的选择的紧固螺钉， 材料为 45号钢，头部淬火热处理，的紧固螺钉， 材料为 45号钢，头部淬火热处理，上模座连接销钉选用 下模座连接销钉选用，材料选用 45 钢，淬火热处理，硬度可达 43 48HRC。，材料选用 45 钢，淬火热处理，硬度可达 43 48HRC。6.4 工作零件的设计6.4.1 拉深凹、凸模的高度设计（1）由本次设计的拉深模的总装图可知，其拉深凹模的高度为：拉凹6-1)其中H为拉深后工件的高度，R为第二次拉深件的凹模的圆角半径，由前面的计算可知：H=71mm，第二次拉深凹模的圆角半径R=6mm，打，修磨量为3mm，所以第二次拉深时拉深凹模的高度：拉凹打（2）由本次设计的拉深模的总装图可知，其拉深凸模的高度为：拉凸压边 固定（6-2）其中H为拉深后工件的高度，R为第二次拉深件的凹模的圆角半径，由前面的计算可知：H=71mm，第二次拉深凹模的圆角半径R=6mm，t为工件的厚度t=1mm，压边为压边圈的高度，初定压边圈的高度压边，初选固定板高度为固定，修磨量为5mm，所以第二次拉深凸模的高度为:拉凸所以拉深凸模的轮廓尺寸为压边 固定，材料选用 Cr12MoV，淬火硬度达到 58-62HRC。6.4.2拉深凹模的壁厚设计由公式（4-4 ）可知H=Kb，当孔宽为 59.53mm 时，查表3-59可知K=0.22，由公式（4-5 ）可知壁厚：C=2H=26mm所以拉深凹模的外轮廓尺寸为，内轮廓尺寸为，材料选用Cr12MoV，淬火硬度达到58-62HRC。6.5压力机的选用由本次设计的第五章第5.2小节中计算得知：第二次拉深模在拉深时压力机的选取应该满足压力机吨位压 总，综上所述，查1表7-11，初选开始固定台压力机JH21-80，其部分技术参数如下:公称压力/KN800公称压力行程/mm4.5滑块行程/mm160最大闭合咼度/mm320封闭咼度调节/mm80工作台孔尺寸/mm150模柄孔尺寸/mm直径50深度606.6弹簧的选择由本次设计的第五章计算出的压边力，因此选择弹簧所提供的压边力应大于，且根据本次拉深模具的设计可知，弹簧的总压缩量应大于80mm，综上所述，查1表 9-55 选择弹簧 2x45x107 GB/T2861.6-2008。6.7模架及其他零部件的选择本次设计的第二次拉深模设计其凹模的边界直径为D=111mm，由第四章各种模架的对比以及结合本次设计的实际情况，因此查1表9-4选择模架，选择的模架类型为中间导柱圆形模架，它具有上模座在导柱上运动平稳，导向精度高的特点，选择模架的基本参数如下表：类别型号标准编号材料模架GB/T2851-200845上模座GB/T2855.1-2008Q235下模座GB/T2855.2-2008Q235导柱5GB/T2861.1-200820导套GB/T2861.3-200820模柄JB/T7646.1-2008Q235模架闭合高度的计算:下模座 拉凸打上模座因为计算所得闭合高度，所以选择该参数的模架是合适的。第7章缩口模的工艺计算7.1缩口次数的确定由本次设计第二章的缩口的毛胚图和缩口后的工件图可知:060060图7-1缩口毛胚图7-2护套缩口毛胚的缩口系数查2可知其计算公式:(7-1)D为缩口件未缩口部直径， 按其中m为缩口制件的缩口系数，d为缩口制件缩口部的直径，中间尺寸计算，因此取 d=41mm，取D=59mm，所以该缩口件的缩口系数为:查2表4-10，对比该次缩口模设计的缩口系数,材料支承方式无支承外支承内外支承软钢黄铜H62铝硬铝合金（退火）硬铝合金（淬火）根据本次设计的题目可知，制件采用的材料为08钢，是一种强度、硬度很低，塑性、韧性极好的软钢，当采用外支承缩口时，其缩口系数剧表可知m=,因为所以本次设计中题目要求的制件可以由一次缩口便可以完成加工成型。7.2缩口凹模尺寸的确定本次设计的缩口凹模的工作尺寸，同第三章公式（3-5），缩口凹模未缩口部分凹模变大尺寸：同上，在确保锁扣角度和缩口部分高度复合题目要求的情况下，缩口凹模缩口部分尺寸:7.3缩口力的计算查5可知，缩口毛胚的缩口部分缩口力的近似计算公式为：-（7-2）其中F为缩口力，D是毛胚直径，根据缩口的毛胚件可知，其大小为D=59mm，t是毛胚的厚度，由设计所给的题目要求可知，其大小为t=1mm，是材料的抗拉强度，由 可知08钢的屈服强度为，取速度系数K=1.15，凹模与无凸缘圆筒胚件的摩擦系数根据1选取，根据制件图，可知，所以缩口模具的缩口力为：第 8 章 缩口模的总体设计8.1 模具结构的选择本次设计的缩口模具， 模架选用的是中间导柱圆形模架， 设计的总体思路是将缩口凹模 固定在上模架， 再设计一个支承圈， 安装在下模座上。设计支承圈的作用是对毛胚定位，工 作时，缩口凹模随上模座下移， 与支承圈一起完成对胚件的缩口， 完成缩口后凹模向上复位， 最后由打料杆将缩口后的制件从缩口凹模中推出， 值得注意的是， 在第二次拉深后的胚件并 不能直接用于缩口，还应进行一次切边工序，具体切边的尺寸在第二章中有计算说明。8.2 卸料装置的选择由于本次设计的缩口模具， 其缩口凹模安装在上模座， 当制件缩口完成后会依附在缩口 凹模类， 因此设计一个打料杆， 以便缩口完成后将依附于缩口凹模的制件推出，考虑到所设计的缩口凹模缩口部分的高度要求，因此所设计的打料块取其高度 打 。上模座上安装 硬度可达 40 45HRC。下模座上安装 硬度可达 40 45HRC。8.3 紧固零件的选择的紧固螺钉， 材料为 45 号钢，头部淬火热处理，的紧固螺钉， 材料为 45号钢，头部淬火热处理，上模座连接销钉选用下模座连接销钉选用，材料选用 45 钢，淬火热处理，硬度可达43 48HRC。，材料选用 45 钢，淬火热处理，硬度可达43 48HRC。8.4 工作零件的设计8.4.1 缩口凹模及支承圈的高度设计本次设计的缩口模具其凹模高度因确保缩口部位高度为 15.6mm ，因此设计其凹模整体高度为：H=45mm，又因为支承圈要对整个缩口件起到外支承的作用，已知缩口件的高度为：H=65mm ，因此初定其支承圈的高度为： H=80mm 。8.4.2 缩口凹模及支承圈的壁厚设计由公式（ 4-4 ）可知 H=Kb ，当孔宽为 59.65mm 时，查 1 表 3-59 可知 K=0.35 ，由公式（4-5 ）可知壁厚：C=2H=26mm843缩口凹模和支承圈的垫板厚度设计根据本次设计的缩口模实际情况，初定其凹模及支承圈的垫板厚度分别为：所以缩口凹模的外轮廓尺寸为，内轮廓尺寸中缩口部分尺寸为，未缩口部分尺寸为，材料选用Cr12MoV，淬火硬度达到 58-62HRC。外支承圈的外轮廓尺寸为，内轮廓尺寸为8.5压力机的选择由本次设计的第七章第7.3小节可知，所设计的缩口模需要的缩口力为：F=41KN，因此查1表7-11，初选开始固定台压力机JH21-60，其部分技术参数如下：公称压力/KN600公称压力行程/mm4滑块行程/mm140最大闭合咼度/mm300封闭咼度调节/mm70工作台孔尺寸/mm150模柄孔尺寸/mm直径50深度608.6橡胶弹性体的选择本次设计的缩口模橡胶弹性体并不是为卸料设计，只是对支承圈起到一个缓冲与支承的作用，因此设计的强度要求不高，结合缩口模具的实体设计情况，选择高度为H=50mm的橡胶可以满足设计的需求。8.7模架及其他零件的选择本次设计的缩口模设计的凹模的边界直径为D=111mm，由第四章各种模架的对比以及结合本次设计的实际情况，因此查1表9-4选择模架，选择的模架类型为中间导柱圆形模架，它具有上模座在导柱上运动平稳，导向精度高的特点，选择模架的基本参数如下表：类别型号标准编号材料模架GB/T2851-200845上模座GB/T2855.1-2008Q235下模座GB/T2855.2-2008Q235导柱5GB/T2861.1-200820Cr导套GB/T2861.3-200820Cr模柄JB/T7646.3-2008Q235模架闭合高度的计算：下模座支 凹因为计算所得闭合高度上模座，所以选择该参数的模架是合适的。第 9 章 模具的装配与调试9.1 模具的装配模具的装配是模具的设计与制造中非常关键的一环， 它会直接影响到模具的加工质量以 及模具的使用寿命。 模具装配主要分为两个部分： 一是按设计图样装配。 二是在装配的过程 中进行部分补充加工。一个合格的模具装配总的来说要符合以下几点要求：1) 符合总体的装配技术要求。2) 符合部件装配后的技术要求。3) 符合模具模具工作零件装配后的技术要求。4) 符合紧固件装配后的技术要求。5) 符合导向零件装配后的技术要求。6) 符合装配后凸、凹模间隙的技术要求。7) 符合闭合高度的公差要求。8) 符合顶出、卸料件装配后的技术要求。9) 符合模板上、下平面平行度公差要求。10) 符合模柄装配技术要求。其中保证凸、凹之间合理正确 的间隙是冲模装配的关键因素，它与装配工艺是否符合 装配要求息息相关。 在装配时总是需要以一个主要件为基准件， 用正确的方式来确定其余零 件的位置，以保证间隙的准确。总的说来， 模具的装配要根据它的装配工艺， 按照正确的模具装配技术要求进行， 其模 具总的装配工作可以归纳为以下的几步：1) 确定装配顺序。一般来说应先装下模，以下模的凹模为基准调整装配上面部分的凸 模或者其他零件。2) 装配下模部分。3) 装配上模部分。9.2 模具的调试设计加工的模具在装配之后， 必须在符合制件生产的生产条件下进行试冲。 这样做的目 的是找出模具设计和制造中存在的问题，以便对模具进行及时的修理和调整。冲裁模试冲中常见的缺陷和解决方法： 当冲件毛刺过大时， 产生的原因可能有刃口不锋 利，间隙过大或过小，不均匀。可以通过修磨刃口使其锋利、重新调整凸、凹模间隙，使之 均匀来改善。当冲件不平整时，产生的原因可能有凹模有倒锥，顶出杆、顶出器不均匀。可以通过修磨凹模孔， 去除倒锥，更换顶出杆，加大与工件的接触面积来改善。当冲件尺寸超 差，形状不准确时，产生的原因可能有凸模、凹模形状及尺寸精度差。可以通过修整凸、凹 模形状及尺寸，使之达到形状尺寸要求。当冲件剪切断面光亮带宽窄不均匀，局部有毛刺时，产生的原因可能是冲裁间隙不均匀。可以通过修磨或者重装凸模或凹模，调整间隙保证冲裁间隙的均匀来改善。当冲件发生外形与内孔偏移时，产生的原因可能有侧刃的长度与步距不一致，孔的凸、凹模位置有变化，凸、凹模相对位置偏移。可以通过加大侧刃的长度或磨削 挡料块尺寸，重新装配凸模并调整其位置，更换凸（凹）模，重新进行装配来进行调整。当 试冲时发现卸料及卸件困难时，产生的原因可能是卸料力不足，推杆长度不够卸料孔卡住废料。可以通过增加卸料力，加长打料杆，修整卸料孔来改善。总而言之，在模具试冲时，女口 果发现存在问题，具体的调整方法可以根据冲裁模试冲时产生的缺陷，去判断并确定其产生原因，再进行针对性的调整，直到模具能正常工作并冲出合格的制件。拉深模中常见的缺陷和解决办法：当拉深制件底部不平时，产生的原因可能有胚料不平，顶杆与胚料接触面太小， 缓冲器顶出力不足。 可以通过平整毛胚， 改善顶件结构，增加弹顶 力来改善。当拉深件凸缘起皱且制件侧壁拉裂时，产生的原因可能是压边力太小，凸缘部分气走，无法进入凹模而拉裂。可以通过加大压边力来改善。当拉深件拉深高度不够时，产生的原因可能有毛胚尺寸太小，拉深间隙太大，凸模圆角半径太小。可以通过加大毛胚尺寸， 调整间隙，加大凸模圆角半径来改善。当拉深件拉深高度太大时， 产生的原因可能是毛胚尺寸太大，拉深间隙太小，凸模圆角半径太大。可以通过减小毛胚尺寸，加大拉深间隙，减小 凸模圆角半径来改善。当拉深件断面变薄时，产生的原因可能有凹模圆角半径太小，间隙太小，压边力太大，润滑不合适。可以通过增大凹模圆角半径，加大凸、凹模间的间隙，减小 压边力，换合适的润滑剂来改善， 总而言之在拉深模试冲后如果发现问题，具体的调整方法是可以根据拉深模将制件成型后使之与设计的尺寸对比，找出其不足之处，找到合适的解决办法，再进行针对性的调整，直到模具能正常工作并拉深出合格的制件。缩口模中常见的缺陷为失稳起皱，而产生失稳起皱的主要原因是缩口的极限变形程度， 调整的方法是采用支承结构，可以有效地提升缩口成型的精度，能够更好的防止缩口时发生失稳起皱现象。总结本次毕业设计是以落料、拉深、缩口为主的护套成形工艺分析与模具设计。冲压件的局部尺寸不多，整体尺寸要求不是很高。 但要完成制件的成形需要多套模具配合，要求大批量生产制件，因此对各个工序的计算要做到全面，并且各个模具的结构要设计合理，这样才能节省从原料到加工成制件的时间与成本。总的来说，本次毕业设计所需要完成的制件虽然看起来并不是很复杂，弹药还原其从原料到成品的加工过程还是有一定难度的。完成护套成形工艺分析与模具毕业设计，从护套的工艺分析与工艺方案的确定开始。然后进行落料拉深复合模的工艺计算，落料拉深模的总体设计。再到第二次拉深模的工艺计算，第二次拉深模的总体设计。之后是缩口模的工艺计算，缩口模的总体设计。 最后是模具的装配与调整。完完全全地进行产品从原料到制件的加工过程还原，对于模具设计中遇到的一些尺寸配合的选择，零件布局的调整，模具设计的标准化有了更深的认识。本次毕业设计为护套成形所设计的落