畢業(yè)設(shè)計落料拉深復(fù)合模設(shè)計

1、摘要在工業(yè)生產(chǎn)中沖壓成形技術(shù)應(yīng)用是很廣泛的，板料沖壓技術(shù)是金屬加工的一種基本方 法，它主要用于生產(chǎn)各種板料零件，具有生產(chǎn)效率高、重量輕、尺寸精度好、低成本并且 容易實現(xiàn)機械化和自動化等特點。本文針對筒形零件的落料工藝性和拉深工藝性，將其設(shè) 計為落料拉深復(fù)合模。其設(shè)計說明中包括了沖壓件的工藝性分析、工藝方案的擬定、排樣設(shè)計、拉深次數(shù)、 模具結(jié)構(gòu)形式的合理性分析、及模具工作尺寸的計算、沖壓設(shè)備的選擇。對于落料拉深復(fù) 合模來說，成形凸凹模的設(shè)計也較重要。為了設(shè)計的合理化，盡可能選用了標準件，如模 座，模架，導(dǎo)柱導(dǎo)套等。該論文中也對非標準的零件結(jié)構(gòu)設(shè)計，并且附有相應(yīng)的零件圖， 最后根據(jù)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計和生

2、產(chǎn)零件的要求生成了總裝配圖。關(guān)鍵詞：復(fù)合模； 落料；拉深；裝配圖ABSTRACTStamp ing tech no logy is widely applied in in dustrial producti on, sheet metal stamp ing is a kind of basic method of metal process in g,it is used to produce all kinds of sheet metal parts, with high product ionefficie ncy, gooddimensional accuracy and ligh

3、t weight, low cost and easy to realize mechanization and automation, etc.This article in view of the cylindricalpartsbla nking tech no logy and deep draw ing process, the desig n of deep draw ing compounddie for blanking.lts design notes including stamping manufacturability analysis, process scheme

4、of layout design, drafting, drawing number, the rati on ality of the mould structure an alysis, and the calculatio n of the die work ing size, the choice of stamp ing equipme nt.For bla nking deep draw ing die, the design of forming intensive also are quite important.To the standardization of design

5、, as far as possible choose the standard parts, such as mold, mold base, pressing machine, etc. Non-standard parts structure design is given at the same time, with the corresp onding part draw ing, fin ally accord ing to the requireme nt of the parts structure desig n and producti on of parts to gen

6、 erate the gen eral assembly draw ing.Key words: Composite molding; Blanking; Drawing; Assembly drawing目錄、八、-丄前 言 11. 工件分析 31.1 分析工件沖壓工藝性 31.2 分析計算確定工藝方案 31.2.1 確定工藝方案 31.2.2 計算毛坯尺寸 41.2.3 計算拉深次數(shù) 41.3 主要工藝參數(shù)的計算 51.3.1 確定排樣、裁板方案 52. 模具有關(guān)計算 72.1 計算工藝力，選設(shè)備 72.2 模具工作部分尺寸計算 83. 模具總體及零件設(shè)計 103.1 模具總體設(shè)計 103

7、.2 模具零件尺寸計算 10錯誤! 未定義書簽錯誤! 未定義書簽錯誤! 未定義書簽3.3 模架及零件的選擇 113.4 標準零件的選擇 133.5 冷沖壓工藝規(guī)程卡片 144. 模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 164.1 落料凹模設(shè)計 164.2 拉深凸模設(shè)計 164.3 凸凹模設(shè)計 164.4 剛性卸料板設(shè)計 164.5 凸凹模墊板設(shè)計 174.6 壓邊圈設(shè)計 174.7 模柄設(shè)計 184.8 導(dǎo)柱、導(dǎo)套設(shè)計 184.9 打料塊設(shè)計 194.10 上模座設(shè)計 194.11 下模座設(shè)計 195. 模具裝配圖 205.1 模具的裝配 205.2 模具總裝 20結(jié) 語 22致 謝 23參考文獻 24、八前言沖

8、壓技術(shù)是通過模具使板材產(chǎn)生塑性變形而獲得成品零件的一種成型工藝方法。 由 于沖壓通常在冷態(tài)下進行的， 因此也稱冷沖壓。 金屬加工的一種基本方法就是板料沖壓， 其用以生產(chǎn)各種板料零件，具有生產(chǎn)效率高、重量輕、尺寸精度好、成本低并易于實現(xiàn) 機械化和自動化等特點。在現(xiàn)代汽車、拖拉機、電器電機、電子儀表、日用生活用品、 航空航天以及國防工業(yè)等各個工業(yè)部門中均占有越來越重要的地位。沖壓加工具有以下特點： 1. 材料利用率高 2.可加工薄壁、形狀復(fù)雜的零件 3 沖壓 件在形狀和尺寸精度方面互換性好 4. 能獲得質(zhì)量輕而強度高、 剛性好的零件 5。生產(chǎn)效 率高，操作簡單，容易實現(xiàn)機械自動化。由于沖壓加工具有

9、以上那些優(yōu)點，因此在批量 生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用， 在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中占有特別重要的地位， 是國防工業(yè)在加工 生產(chǎn)中絕不能少的加工方法。但由于沖模制造一般是單件小批量生產(chǎn)，技術(shù)要求高，精 度高的產(chǎn)品， 制造成本高， 因此沖壓生產(chǎn)只有在大批量生產(chǎn)的情況下才能獲得好的經(jīng)濟 效益。到目前為止， 我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達的國家相比還相對落后， 主要原因是我國在 沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具設(shè)計、模具標準化、模具制造工藝和設(shè)備等方面與工業(yè) 發(fā)達國家尚有相當大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽命、加工精度、效率、生產(chǎn)周期等方面 與先進工業(yè)發(fā)達國家的模具相比還是存在一定差距的。 特別是在計算機輔助應(yīng)用軟件方 面，我國用的

10、CAD/CA大多是進口的繪圖軟件，沒有對其進行二次開發(fā)，自己開發(fā)的軟 件又缺乏通用性。而國外，特別是美國、日本、瑞士和德國等國每年出口模具約占本國模具總生產(chǎn)量 的三分之一。在日本，模具被譽為“進入富強社會的原始動力。 ”在德國，模具則冠名 為“金屬切削加工中的帝國。 ”由此可見，模具工業(yè)將在國民經(jīng)濟發(fā)展過程中起到越來 越重要的作用。而在沖模的設(shè)計和生產(chǎn)上，目前正朝著兩個方向發(fā)展：一方面，為了適應(yīng)高速、自 動、高壽命、高精密及多功能、多工位方向發(fā)展，與此相對應(yīng)的新型模具材料及其表面 熱處理技術(shù)，各種高效、數(shù)控、精密、自動化的模具加工機床和檢測設(shè)備以及模具 CAD/CAM 技術(shù)也在迅速發(fā)展；與此同

11、時，為了適應(yīng)產(chǎn)品試制或小批量生產(chǎn)及更新?lián)Q代的需要，鋅 基合金沖模、薄板沖模、聚氨醋橡膠沖模、組合沖模、鋼帶沖模等各種簡易沖模及模具 快速制造技術(shù)也發(fā)展迅速。1. 工件分析1.1 分析工件沖壓工藝性零件圖如下：總體來說：材料為08號鋼，料厚為1mm制件尺寸精度IT14級，形狀簡單，尺寸 較小，能大批量生產(chǎn)，屬于普通沖壓件。工藝分析：該工件為圓筒件拉深，形狀簡單，工件的厚度也無嚴格要求，容易成型，可以設(shè)計 成一副落料拉深復(fù)合模。1.2 分析計算確定工藝方案1.2.1 確定工藝方案該工件包括基本工序：落料、拉深方案一：先落料、再拉深，采用單工序模具。方案二：落料 +拉深復(fù)合模具。方案三：落料 +拉深

12、級進沖壓模具。方案比較：對于方案一，模具結(jié)構(gòu)簡單， 但要做兩幅模具才能完成， 成本過高且降低工作效率。 對于方案二，只需一副模具，模具制造也并不難，可將拉深、落料一次性完成，生產(chǎn)效率高，適合大批量生產(chǎn)。對于方案三，雖然只需一副模具，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，送料困難, 拉深工件質(zhì)量不好。最終考慮還是方案二比較好。1.2.2 計算毛坯尺寸根據(jù)等面積原理，用解析法求該零件的毛坯直徑，并且由于h/d=16.5/41=0.402<0.5 較小所以不必考慮修邊余量，由毛坯的直徑公式： n2D= d 4d(H h) 1.72rd0.56r板厚為1mm按板厚中經(jīng)計算。d=41mm H=16.5mm r=5mm計

13、算得D=63.4mm1.2.3 計算拉深次數(shù)t/D 1/63.41X100%1.577%查表可知，可用壓邊圈也可不用，為了保證質(zhì)量，還是采用壓邊圈。拉深系數(shù)計算 m總=d/D=41/63.4=0.65查文獻【1】P144表4.3 : 08鋼首次拉深系數(shù)為0.5mm m總>m1可知該產(chǎn)品可以一次拉深成形。拉深件高度計算:h=H+ h =16.5+1.2=17.2mm1.3 主要工藝參數(shù)的計算1.3.1 確定排樣、裁板方案為了操作方便，采用單排排樣。(1) 沖裁件面積計算A= D2/4=3.14*63.4*63.4/4=31.554mm(2) 條料寬度查文獻【1】P46表2.9搭邊值：條料兩

14、邊a =1 mm，進距方向ai = 0.8 mm進距 h = D + a 1 = 63.4 + 1 = 64.4 mm條料寬度 b = D + 2a = 63.4 + 2 X 1 = 65.4mm查【1】P47表2.11，條料的偏差為0.6mm,即65.400.6查【2】P208表11-16，擬選用板料規(guī)格1X 800X 1000若縱裁： 條數(shù) n1=800/65.4=12 條 余 15.2mm每條個數(shù) n2 =(1000-1)/64.4=15 個 余33 mm每板總個數(shù) 12x15=180 個(3) 進距 s 計算進距 h = D + a 1 = 63.4 + 0.8 = 64.2 mm(4

15、) 材料利用率=A/Bs*100=31.55/65.4*64.2=75%2. 模具有關(guān)計算2.1 計算工藝力，選設(shè)備落料力計算：F 落=1.3Lt b=1.3*199.1*300=77649NL 工件外輪廓周長 L=D =3.14*63.4=199mmT=1mm b材料抗剪強度，查【1】P19表1.6取300MPa卸料力的計算：Fx KxF落料=0.04*77649=3106NKx-卸料力系數(shù)（查【1】P51表2.15取0.04 ）拉深力計算：F拉dt bK =3.14*40*1*350*1=43960Nd-工件直徑b-材料抗拉強度（查【1】P19表1.6取350） K為修正系數(shù)取1推件力的計

16、算：Ft KtF拉=0.55*43960=24178NKt為推件力系數(shù)（查【1】P51表2.15取0.55）壓邊力計算：Q =0.25 F拉 =0.25*43960=10990N沖壓工藝總力：Fz =卩落 F拉 Q =77649+43960+10990=132599N頂件力計算：Fd Kd F總=0.06*132599=7956NKd為頂力系數(shù)查（【1】P51表2.15取0.06 ）公稱壓力計算：F壓力機Ft Fd Fx Fz=24178+7956+3106+132599=167839N2.2 模具工作部分尺寸計算(1) 落料相關(guān)計算落料(即為拉深件坯料)按 IT14 級精度取極限偏差，尺寸取

17、63.400.46凸凹模直徑尺寸為：Dd (Dmax x )0 d ，Dp (Dmax x Zmin)0 p式中 x 按工件精度為 IT14 級而選定 x = 0.5 ；S d、S p 按制造精度 IT6 IT7 選定，取 S d = 0.02 mm p = 0.03 mm按【1】P35 表 2.5 查得：Zmin=0.1, Z ma>=0.14再按 p d 0.03 0.02 0.05 Zmax Z min 0.04 沒法滿足間隙公差條件。重選 Zmin 0.126Zmax 0.180則 p d 0.03 0.02 0.05 Zmax Zmin 0.180 0.126 0.054 經(jīng)檢

18、驗上述設(shè)計合理。Dd (63.4 0.5 0.46)00.0263.1700.02(2) 拉深相關(guān)計算工件按未注公差的極限偏差考慮，且零件是標準內(nèi)形尺寸，按 IT14 級公差處理，工件的內(nèi)徑尺寸取40 0.62 。C 查【1】P172表 4.16，取 C = 1.1t ，貝U有：C=1.1拉深凹模圓角半徑計算：rd - 凹模圓角半徑D-毛坯直徑t-料厚d-凹模內(nèi)徑拉深凸模圓角半徑計算：rp (0.71.0)rd 系數(shù)取 0.83. 模具總體及零件設(shè)計3.1 模具總體設(shè)計（1）模具類型選擇： 分析工藝性，采用落料 - 拉深復(fù)合模生產(chǎn)效率較高。（2）定位方式選擇： 該模具采用條料進給，用剛性卸料板

19、導(dǎo)料，送進步距采用擋料銷。（3）卸料、出件方式： 模具采用剛性卸料裝置，正裝復(fù)合模，在拉深完成后，用推件板將工件從拉深凸 模推出。（4）進料方式：采用前后進料方式。（5）壓力中心確定： 因為該零件落料、拉深均為中心對稱形狀，壓力中心都是在圓心位置，所以不用進 行壓力中心的計算。3.2 模具零件尺寸計算H=kD查表得 k=0.4H=0.4*63.4=25.36 , 選標準厚度為 28mmW=1.2H 則 W=33.6mm 落料凹模的外形直徑計算：d=2W+ 落料凹模刃口尺寸 =60+63.4=123.4mm取標準為： 125mm 為了實現(xiàn)先落料后拉深，必須讓拉深凸模端面的高度比落料凹模端面低，

20、拉深凸模的長度 L 為：H=28+16-3=41mm 凸凹模的長度包括凸模的修模量及固定板與卸料板之間的安全距離，L=h1+h2+ +h=20+12+17+15=64mmL-凸凹模的長度 h1- 凸凹模固定板的厚度 h 2- 卸料板厚度- 拉深高度h-附加長度，安全距離取 153.3 模架及零件的選擇選擇滑動導(dǎo)向中間導(dǎo)柱圓形模架，再按其標準選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸，查【2】P253表12-12 ，選取上模座 160 X 45 HT200下模座 160 X 50 HT200導(dǎo)柱 32 X 16020 鋼導(dǎo)套 32 X 105X 45 20 鋼凸凹模墊板厚度取 6mm拉深凸模墊板模墊板厚度取 6mm凸凹模

21、固定板厚度取 20mm拉深凸模固定板厚度取 16mm剛性卸料板厚度取 15mm凸緣式模柄 © 40X 60 Q235模具閉合高度 H H 上模 H 上墊板 H 凸凹模 H 凹模 H 下固定 H 下墊板 H 下模 H 凸凹模墊=45+6+52+28+16+6+50+6=209mm選取開式雙柱可傾壓力機J23-25，壓力機的最大裝模為220mm大于模具的閉合高 度，滿足要求。壓力機參數(shù)：公稱壓力： 250KN 滑塊行程： 65mm最大閉合高度： 270mm 連桿調(diào)節(jié)長度： 55mm最大裝模高度： 220mm工作臺尺寸： 370X560mm墊板尺寸： 50X200mm模柄孔尺寸：©

22、; 40X603.4 標準零件的選擇1. 模柄的選擇模柄的規(guī)格為： A40X80（GB2862.1-81 材料： Q235）2螺釘：選M1Q長度根據(jù)模具結(jié)構(gòu)定。3圓柱銷：選© 10,長度由結(jié)構(gòu)定。4. 推桿的尺寸：選取直徑為© 10的推桿，推桿的長度 =模柄總長 +凸凹模墊板厚度 +凸凹模高 -推件塊厚=70+6+64-9=131mm取L=130mm則推件桿的尺寸為：© 10X130材料為S45C,熱處理硬度：4348HRC5. 擋料銷的選擇選擇圓柱頭固定擋料銷，其結(jié)構(gòu)簡單，制造方便型號為A 6 (GB2866,11-81冷沖模設(shè)計指導(dǎo)材料：S45C 熱處理：42

23、46HRC3.5冷沖壓工藝規(guī)程卡片沖壓工藝規(guī)程卡片東華理工大學(xué)長江學(xué)院產(chǎn)品名稱工件名稱圓筒產(chǎn)量第1頁產(chǎn)品圖號工件圖號大批量共1頁材料牌號及技術(shù)規(guī)格08F毛料形狀及尺寸選用板料1 X 800 X 1000工序號工序名稱工序草圖工裝名稱設(shè)備檢驗要求工種備注1下料1X 800X 1000落料拉深復(fù)合模JB23-63按草圖檢驗2落料拉深落料拉深復(fù)合模250KN壓力機按草圖檢驗3檢驗按沖壓件圖檢驗原底圖總號日期更改標記編制校對核對文件號簽名底圖總號簽字簽名日期日期4. 模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1 落料凹模設(shè)計材料選擇為T10A熱處理硬度為58-62HRC該零件有三個M10螺紋孔，以便與下模板固定；四個 M

24、6螺紋孔，用于與卸料板連 接;有兩個與下模板同時加工的銷釘孔，用于定位；和一個擋料銷 ;具體尺寸要求及零件材料等相關(guān)信息見零件圖。4.2 拉深凸模設(shè)計材料選擇為T10A熱處理硬度為58-62HRC配有有出氣孔；具體尺寸要求及零件材料等相關(guān)信息見零件圖。4.3 凸凹模設(shè)計材料選擇為Cr12MoV熱處理硬度為58-62HRC；有兩個模座及墊板同時配做的銷孔；具體尺寸要求及零件材料等相關(guān)信息見零件圖。4.4 剛性卸料板設(shè)計設(shè)計要點：內(nèi)形與凸凹模間隙配合，與凸凹模單邊間隙為 0.5mm；有四個螺紋孔與落料凹模連接；厚度一般取 12mm；具體尺寸要求及零件材料等相關(guān)信息見零件圖。4.5 凸凹模墊板設(shè)計設(shè)

25、計要點：設(shè)計內(nèi)、外形尺寸；有兩個模座和凸凹模同時配做的銷孔；具體尺寸要求及零件材料等相關(guān)信息見零件圖。4.6 壓邊圈設(shè)計壓邊圈在該模具兼作頂料板設(shè)計要點：內(nèi)形須要與拉深凸模間隙配合，外形受落料凹模內(nèi)孔限制；與頂料桿相配合時可用作頂料板；具體尺寸要求及零件材料等相關(guān)信息見零件圖4.7模柄設(shè)計設(shè)計要點：根據(jù)冷沖模 GB2862.3-81進行設(shè)計，具體尺寸及零件材料等相關(guān)信息見零件圖。4.8導(dǎo)柱、導(dǎo)套設(shè)計設(shè)計要點：根據(jù)GB-T2862.6-90進行設(shè)計，導(dǎo)柱、導(dǎo)套均選擇為 A型;導(dǎo)柱型號為32 X 160;導(dǎo)套型號為32X 105X 45;具體尺寸公差等參數(shù)見 GB-T2862.6-90導(dǎo)柱導(dǎo)套4.

26、9 打料塊設(shè)計設(shè)計要點：前部外形與拉深凹模間隙配合而后部必須比前端外徑大；打料塊和打料桿聯(lián)合使用，靠兩者的自重把工件打出來；打料桿的長度 =模柄總高+運動高度+上模板厚度 +墊板厚度=70+35+40+6=151mm4.10 上模座設(shè)計設(shè)計要點：根據(jù)沖?；瑒訉?dǎo)向中間導(dǎo)柱下模座 GB-T2851.6-90 進行設(shè)計；具體尺寸要求及零件材料等相關(guān)信息見零件圖。4.11 下模座設(shè)計設(shè)計要點：根據(jù)沖模滑動導(dǎo)向中間導(dǎo)柱下模座 GB-T2851.6-90 進行設(shè)計；注意與凹模和頂料板的螺紋孔配合， 具體尺寸及零件材料等相關(guān)信息見零件圖5. 模具裝配圖主視圖俯視圖三維圖5.1 模具的裝配(1) 模柄的裝配此

27、模具采用的是C型凸緣模柄，模柄與上模座的配合為H7/js6 ,將模柄裝上模座，用角尺檢查上模座上平面與模柄圓柱面的垂直度，誤差不能大于 0.03mm然后用螺釘將其固定在上模座上。(2) 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的裝配 導(dǎo)柱導(dǎo)套與上下模座都采用壓入式連接，導(dǎo)套和導(dǎo)柱與模 座的配合分別為 H7/r6 和 R7/r6 ，壓入時注意校正導(dǎo)柱對模座底面的垂直度，裝配后的 導(dǎo)柱的固定端面與下模座底面距離要求須大于 12mm。(3) 凸模和凹凸模的裝配本模具的凸模與凸模固定板的配合按H7/m6,凸模裝入固定板后，其固定端面應(yīng)和固定板的支承面應(yīng)處于同一平面內(nèi)， 在壓力機上調(diào)整好凸模 與固定板的垂直度， 將凸模壓入固定板內(nèi)，

28、 凸模對固定支承面的垂直度經(jīng)檢查合格后將 凸模上端鉚合， 裝配前在平面磨床上將凸模的上端面和固定板一起磨平， 并以固定板支 承面定位將凸模工作端面磨平。凹凸模與固定板的配合按H7/m6,總裝前應(yīng)將凹凸模壓入固定板內(nèi)，壓在平面磨床將上下平面磨平。5.2 模具總裝(1) 把組裝上了凸模的固定板放在下模座上，按中心線打正固定板的位置，用平行 夾頭夾緊，通過螺釘孔在下模座上鉆出錐窩，拆去凸模固定板，在下模座上按錐窩鉆螺 紋底孔并攻絲，重新將凸模固定板置于下模座上并找正，用螺釘緊固，鉆孔，打入銷釘 定位。(2) 配鉆卸料螺釘孔時，將卸料板套在已裝入固定板的凹凸模上，在固定板與卸料 板之間墊上適當高度的等高墊鐵， 并用平行夾頭將其夾緊， 按卸料板上螺孔位置在模座 上鉆錐窩，然后拆開，按錐窩鉆孔。(3) 用(1)中同樣的方法配鉆墊板和上模座上的螺釘孔，推桿孔，然后依次將墊片 和卸料板、凹凸模、凹凸模固定板的組合部件裝入上模座，用緊固螺釘固定，打入銷釘 定位。(4) 在落料凹模上裝入擋料銷，將推件塊裝入落料凹模，并將推桿裝入固定板上的 推桿孔，用緊固螺釘將落料凹模與凸模固定板固定，鉆孔，打入銷釘定位本文是在劉洪泉老師的精心指導(dǎo)和大力支持下完成的。老師以其嚴謹求實的治學(xué)態(tài) 度對我產(chǎn)生重要影響。此次設(shè)計的是落料拉深復(fù)合