課程設計-落料拉深復合模設計.doc
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課 程 設 計 （2013—2014年） 題 目: 落料、拉深復合模設計I 分 院： 機械工程學院 專 業(yè)： 材料成型及控制工程 班 級： 103 班 學 號： 10011020308 學生姓名： 蘭超 指導教師： 謝文玲 職稱： 教授 起訖日期： 2013.12.25 ～ 2014.1.10 摘 要 隨著中國工業(yè)不斷地發(fā)展，模具行業(yè)也顯得越來越重要。本文針對筒形零件的落料工藝性和拉深工藝性，確定用一幅復合模完成落料和拉深的工序過程。介紹了筒形零件冷沖壓成形過程，經(jīng)過對筒形零件的批量生產(chǎn)、零件質量、零件結構以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能為前提，將其確定為沖壓件，用沖壓方法完成零件的加工，且簡要分析了坯料形狀、尺寸，排樣、裁板方案，拉深次數(shù)，沖壓工序性質、數(shù)目和順序的確定。進行了工藝力、壓力中心、模具工作部分尺寸及公差的計算，并設計出模具。同時具體分析了模具的主要零部件（如凸凹模、卸料裝置、拉深凸模、墊板、凸模固定板等）的設計與制造，沖壓設備的選用，凸凹模間隙調整和編制一個重要零件的加工工藝過程。列出了模具所需零件的詳細清單，并給出了合理的裝配圖。通過充分利用現(xiàn)代模具制造技術對傳統(tǒng)機械零件進行結構改進、優(yōu)化設計、優(yōu)化工藝方法能大幅度提高生產(chǎn)效率，這種方法對類似產(chǎn)品具有一定的借鑒作用。 關鍵詞：復合模；拉深；落料； 目 錄 目 錄 III 前言 第一章 課程設計任務書 1 第二章 模具結構設計 2 2.1 讀產(chǎn)品圖：分析其沖壓工藝性 2 2.2 分析計算確定工藝方案 3 2.2.1 計算毛坯尺寸 3 2.2.2 計算拉深次數(shù) 3 2.2.3 確定工藝方案 3 2.3 主要工藝參數(shù)的計算 4 2.3.1 確定排樣、裁板方案 4 2.3.2 確定拉深工序尺寸 5 2.3.3 計算工藝力，選設備 5 2.4 模具結構設計 6 2.4.1 模具結構型式選擇 6 2.4.1 模具工作部分尺寸計算 7 第三章 模具標準件選擇及閉合高度計算 8 3.1 標準模架的選擇 8 3.2 模具的實際閉合高度計算 8 3.3 壓力中心的確定 8 第四章 模具零件的結構設計 9 4.1 落料凹模設計 9 4.2 拉深凸模設計 9 4.3 凸凹模設計 10 4.4 彈性卸料板設計 10 4.5 頂料板設計 11 4.6 模柄設計 12 4.7 導柱、導套設計 12 4.8 打料塊設計 12 4.9 上模座設計 12 4.10 下模座設計 12 第五章 模具裝配圖 13 結 語 15 參考文獻 16 四 川 理 工 學 院 課程設計（論文）任務書 設計（論文）題目： 落料、拉深復合模設計 學院： 機械 專業(yè)：材料成型及控制工程 班級： 10級3班 學號： 學生：蘭 超 指導教師： 謝文玲 接受任務時間 2013年12月25日 系主任 謝文玲 學院院長 一.課程設計（論文）的主要內(nèi)容及基本要求 內(nèi)容：落料、拉深復合模設計；產(chǎn)品工件圖見附圖；生產(chǎn)批量：大批量 要求：目錄、設計任務書、產(chǎn)品圖及設計說明書、裝配圖及零件圖。 1． 工件工藝性分析（收集、查閱與課題文獻資料；工件的成形工藝性能、使用性能分析、工件的尺寸精度、表面質量、結構工藝性分析）； 2． 確定合理的工藝方案：應有兩個以上的工藝方案比較分析。 3． 工藝計算（包括毛坯尺寸、沖壓力、壓力中心、凸、凹模間隙，計算凸、凹模工作部分尺寸等） 4． 總體結構設計及總裝圖的繪制。（要求：手繪或機繪。總裝圖一份，1#：1張，選取標準模架）、重要零部件圖紙設計（3#：3張）； 5.編寫課程設計說明書一份（推薦用電腦打印，論文不少于1萬字）。 前 言 板料沖壓是金屬加工的一種基本方法，它用以生產(chǎn)各種板料零件，具有生產(chǎn)效率高、尺寸精度好、重量輕、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。 沖壓加工與其他加工方法相比，無論在技術方面還是在經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點，其生產(chǎn)出來的工件具有高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗的特點，是其他加工方法所不能比擬的。但需要指出的是，由于進行沖壓成型加工必須具備相應的模具，而模具是技術密集新產(chǎn)品，其制造是單間小批量生產(chǎn)，具有難加工、精度高、技術要求高、生產(chǎn)成本高的特點。所以只有在沖壓零件生產(chǎn)批量大的情況下，沖壓成型加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得好的經(jīng)濟效益。 由于沖壓加工具有上市突出的有點，因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛應用，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位，是國防工業(yè)機敏用工業(yè)生產(chǎn)中比不得少的加工方法。 沖壓工序根據(jù)材料的變形特點可分為分離工序好變形工序兩類。 分離工序是指坯料再沖壓力作用下，變形部分的應力達到強度極限以后，使坯料發(fā)生斷裂而產(chǎn)生分離。分離工序包括：切斷、落料、沖孔、切口、切邊、剖邊等。 成型工序是指坯料在沖壓力作用下，變形部分的應力達到屈服極限，但未達到強度極限，是坯料發(fā)生塑性變形，成為居于有定形狀尺寸與精度制件的加工工序。成型包括：彎曲、拉深、翻邊、旋轉、校平、壓花等。 模具的概論 模具是用來成型物品的工具，這種工具有各種零件構成，不同的模具由不同的零件構成。它主要通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實現(xiàn)物品外形的加工。 沖壓與沖模 沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種加工方法。 在沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為沖壓模具。沖模在實現(xiàn)沖壓加工中是必不可少的工藝裝備，與沖壓件是“一模一樣”上午關系，若沒有符合要求的沖模，就不能生產(chǎn)出合格的沖壓件；沒有先進的沖模，先進的沖壓成形工藝就無法實現(xiàn)。在沖壓零件的生產(chǎn)中，合理的沖壓成形工藝、先進的模具、高效的沖壓設備是必不可少的三要素。 沖壓加工與其他加工方法相比，無論在技術方面，還是在經(jīng)濟方面，都具有許多獨特的優(yōu)點。生產(chǎn)的制件所表現(xiàn)出來的高精度，高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。但需要指出的是，由于進行沖壓成形加工必須具備相應的模具，而模具是技術密集型產(chǎn)品，其制造屬單位小批量生產(chǎn)，具有難加工、精度高、技術要求高、生產(chǎn)成本高的特點。所以，只有在沖壓零件生產(chǎn)批量大的情況下，沖壓成形加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得好的經(jīng)濟效益。 由于沖壓加工具有上述突出特點，因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛的應用，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位，是國防工業(yè)及民用工業(yè)中必不可少的加工方法。 沖模分類 根據(jù)工藝性質可分為：沖裁模、彎曲模、拉深模、成型模。沖裁模是指沿封閉或長空的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等；彎曲模是指板料毛坯或其他坯料沿著直線或彎曲線產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度或形狀的工件的磨具；拉深模是把板料毛坯制成開口空心件進一步改變形狀和尺寸的模具；成型模具是指將毛坯或半成品工件按凸凹模的形狀直接復制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。 根據(jù)工序組合成都分，可分為單工序模、復合模、和級進模。單工序模是指在壓力機的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具，復合模是指只有一個工位，在壓力機的一次行程中，在同一工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具；級進模又稱連續(xù)模，是指在毛坯的送進方向上，具有兩個或更多的工位，在壓力機的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 沖模的零部件 通常模具由兩類零件組成，一類是公益零件，這類零件直接參與工藝過程的完成并和坯料有直接接觸，包括工作零件、定位零件、卸料與壓料零件等；另一類是結構零件，這類零件不直接參與完成工藝過程，也不和坯料直接接觸，只對模具完成工藝過程起保證作用，或對模具功能起完善作用，包括導向零件、緊固零件、標準件及其他零件等。 1.2 沖壓件工藝分析 產(chǎn)品零件圖是分析和制定沖壓工藝方案的重要依據(jù)，設計沖壓工藝過程要從分析產(chǎn)品的零件圖人手。分析零件圖包括技術和經(jīng)濟兩個方面： 1.2.1 沖壓加工的經(jīng)濟性分析 沖壓加工方法是一種先進的工藝方法，因其生產(chǎn)率高，材料利用率高，操作簡單等一系列優(yōu)點而廣泛使用。由于模具費用高，生產(chǎn)批量的大小對沖壓加工的經(jīng)濟性起著決定性作用，批量越大，沖壓加工的單件成本就越低，批量小時，沖壓加工的優(yōu)越性就不明顯，這時采用其他方法制作該零件可能有更好的經(jīng)濟效果。例如在零件上加工孔，批量小時采用鉆孔比沖孔要經(jīng)濟；有些旋轉體零件，采用旋壓比拉深會有更好的經(jīng)濟效果。所以，要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)綱領，分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟效益。 1.2.2 沖壓件的工藝性分析 沖壓件的工藝性是指該零件在沖壓加工中的難易程度。在技術方面，主要分析該零件的形狀特點，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求。良好的工藝性應保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結構簡單，且壽命長，產(chǎn)品質量穩(wěn)定，操作簡單，方便等。在一般情況下，對沖壓件工藝性影響最大的是沖壓件結構尺寸和精度要求，如果發(fā)現(xiàn)零件工藝性不好，則應在不影響產(chǎn)品使用要求的前提下，向設計部門提出修改意見，對零件圖作出適合沖壓工藝性的修改。 另外，分析零件圖還要明確沖壓該零件的難點所在，對于零件圖上的極限尺寸，設計基準以及變薄量，翹曲，回彈，毛刺大小和方向要求等要特別注意，因為這些因素對所需工序的性質，數(shù)量和順序的確定，對工件定位方法，模具制造精度和模具結構形式的選擇，都有較大影響。 沖壓工藝設計是針對具體的沖壓零件，首先從其生產(chǎn)批量、形狀結構、尺寸精度、材料等方面入手，進行沖壓工藝性審查，必要時提出修改意見；然后根據(jù)具體的生產(chǎn)條件，并綜合分析研究各方面的影響因素，制定出技術經(jīng)濟性好的沖壓工藝方案。其設計流程主要包括沖壓件的工藝分析和沖壓工藝方案制定兩大方面的內(nèi)容。 在綜合方析，研究零件成形性的基礎上，以材料的極限變形參數(shù)，各種變形性質的復合程度及趨向性，當前的生產(chǎn)條件和零件的產(chǎn)量質量要求為依據(jù)，提出各種可能的零件成形總體工藝方案。根據(jù)技術上可靠，經(jīng)濟上合理的原則對各種方案進行對比，分析，從而選出最佳工藝方案（包括成形工序和各輔助工序的性質，內(nèi)容，復合程度，工序順序等），并盡可能進行優(yōu)化。 第二章 沖壓工藝分析 2.1 讀產(chǎn)品圖：分析其沖壓工藝性 零件圖如下： 總體來說筒形拉伸件，從技術要求和條件分析，精度要求較低，均可采用IT14級精度。 1) 材料分析 08鋼為優(yōu)質碳素結構鋼，強度、硬度很低，而韌性和塑性極高，具有良好的深沖、 拉延、彎曲和鐓粗等冷加工性能，用以制造易加工成形，強度低的深沖壓或深拉延的覆蓋零件。 2) 力學性能： 抗拉強度 300~440MPa, 屈服強度 210MPa ,抗剪強度 τ260~340MPa。 3) 結構分析 零件為一無凸緣（筒形）件，結構簡單，底部圓角半徑為R5，滿足筒形拉深件底圓 角半徑大于一倍料厚要求（R>t），因此零件具有良好的結構工藝性。 4) 精度分析 零件上尺寸均為未注公差尺寸，普通拉深即可達到精度要求。 5) 生產(chǎn)批量 大批量，適合采用沖壓加工方法。要用到的沖壓加工基本工序有：落料、拉深、修邊等。 2.2 分析計算確定工藝方案 2.2.1 計算毛坯尺寸 查【1】P189表4.3.1，取修邊余量△h = 2.5 mm = 31.5 + 2.5 = 33.5 mm d = 33.5 mm（因t=1 mm，故按板料厚度中徑尺寸計算） 根據(jù)【1】P6190式4.3.2，則： = = 72.8 mm 2.2.2 確定拉深次數(shù) 坯料相對厚度 查【1】P196表4.4.3，并根據(jù)毛坯的材料為08鋼，可得知n=1即該產(chǎn)品可以一次 拉深成形。 拉深系數(shù)m= 拉深工序的尺寸： 半徑 d=33.5 mm 拉深高度 H=33.5 mm 底部圓角半徑 r=5 mm 2.2.3 確定工藝方案 基本工序：落料、拉深、修邊。 方案一：落料、拉深、修邊，共三道工序。 方案二：落料+拉深復合、修邊，共兩道工序。 綜合各方面因素，顯然方案二更加合理。 2.3 主要工藝參數(shù)的計算 2.3.1 確定排樣、裁板方案 考慮到操作方便，排樣采用單排。 1) 搭邊值： 查【1】表2.5.2 條料兩邊 a = 1.0 mm， 進距方向 a1 = 0.8mm 進距 s = D + a1 = 72.8 + 0.8= 73.6 mm 2) 條料寬度 采用無側壓裝置，查【1】表2.5.3和表2.5.5 條料寬度單向 Δ=0.6 mm 導料銷與最寬條料間的最小間隙=0.5 mm 故條料寬度 = mm 導料銷之間的間隙 A=B+C=Dmax+2a+2c=72.8+2*1.0+2*0.5=75.8 mm 3) 材料利用率 擬選用板料規(guī)格1mm755mm1000mm 若縱裁： 條數(shù) 條 余2 mm 每條個數(shù) 個 余42.4 mm 每板總個數(shù) 個 材料利用率 若橫裁： 條數(shù) 條 余21 mm 每條個數(shù) 個 余 18.2 mm 每板總個數(shù) 個 材料利用率 由此可見，無論橫裁還是縱裁，兩種方案的材料利用率都是71.6%，且該零件沒有纖維方向性的考慮，故可隨意采用橫裁或者縱裁。 2.3.2 計算工藝力，選設備 落料力按【1】P75式2.6.1計算： =89150.88 N 卸料力按【1】P76式2.6.3計算：Kx查【1】P76表2.6.1取0.05 =4457.54 N 拉深力按【1】P200式4.4.8計算，修正系數(shù)K1查【1】P201表4.4.6取1.0 =37868.4 N 壓邊力按【1】P200式4.4.6計算，p查【1】P201表4.4.5取2.5/Mpa =6687.4 N 工藝總壓力 =89150.88+37868.84+4457.5+37868.4 =169345.18 N =169.345 KN 壓力機公稱壓力 因此，查查【1】附錄 初選采250KN壓力機即可，但還要考慮模具的的閉合高度及取產(chǎn)品方便，最終選擇壓力機具體見“模具實際閉合高度”計算。選取400KN開式壓力機. 公稱壓力：400KN 最大閉合高度：300 mm 滑塊行程：100mm 模柄孔尺寸：Ф50x70 mm 工作臺尺寸：630x420 mm 2.4 模具結構設計 2.4.1 模具結構型式選擇 采用落料、拉深復合模，首先要考慮落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚是否過薄。凸凹模壁厚 ，能保證足夠強度，故可采用復合模。 落料、拉深復合模常采用的典型結構，即落料采用正裝式，拉深采用倒裝式。 對于生產(chǎn)該電工器罩的模具，由于拉深深度不算大，材料也不厚，因此采用彈性卸料較合適。 考慮到裝模方便，模具采用后側布置的導柱導套模架。 2.4.1 模具工作部分尺寸計算 (1) 落料相關計算 圓形凸模和凹模，可采用分開加工，按【1】P63式12.4.1、式2.4.2計算工作部分尺寸。落料（即為拉深件坯料）按IT14級精度取極限偏差，尺寸取 凸凹模直徑尺寸為： ， 式中x按工件精度為IT14級而選定 x = 0.5； Zmin 按【1】表2.3.3查得： Zmin = 0.100 mm ，Zmax = 0.14 0mm 再按 則 經(jīng)檢驗上述設計是恰當?shù)摹? ∴ =72.43 落料凹模的外形尺寸確認： 由【1】P110式2.9.3、式2.9.4，查【1】P110表2.9.5取k=0.25，得： 凹模厚度 mm 凹模壁厚 mm 調整到符合標準，凹模外徑設計為152mm，凹模高度調整至60mm。 沖頭長度經(jīng)過計算設計為 L = 90mm. (2) 拉深相關計算 首次拉深件按未注公差的極限偏差考慮，且零件是標準內(nèi)形尺寸，故拉深件的內(nèi)徑尺寸取。 拉深模單邊間隙，故z=2t=2*1=2 mm 查【1】表4.8.3，因零件精度取IT14
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