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1、 毕业设计用纸常州轻工职业技术学院机械工程系毕业设计毕业设计（论文）题 目 盖件拉深模具设计与制造 姓 名 学 号 班 级 指导教师 职 称 日 期 常州轻工职业技术学院装 订 线 ABSTRACTNatural environment consists of terrain, ocean, atmosphere and space, it has important effects on the performanceof military systems. Synthetic natural environment (SNE) is the representation of natura
2、l environment in M&S systems. The research on SNE in the world is surveyed, the key technologies of M&S of SNE are discussed, a prototype SNE simulation System for CGF application is designed, and then a development process of SNE system is presented from the implementation prospective. Finally, a b
3、riefly introduction to the application of this prototype SNE simulation System in the X-type cruise missile simulation system is made.Keywords: SNE， M&S， SEDRIS， EDM目 录一、引言1 二、冲压件以及排样的工艺性分析 2 三、冲压工艺方案的确定3 四、主要设计计算4 五、冲载压力和压力中心的计算6 六、主要部件的设计6 七、冲压设备的选定7 八、工作零件的加工工艺13 九、总装图14 十、模具的装配18 十一结束语18 参考文献. 盖
4、件拉深模具设计与制造一、引言 本课题注重其可行性和实用性，在理论的基础上要实现现实的可运用性，以课题研究是理论和实践论证的综合，在整体设计、工作过程和原理论证都经过了科学有据的理论数据分析和经验总结，最终表明此副模具整体设计合理规范、工作过程可行有效、工作效率高、操作简单、成本适度适合中批量的生产和中型企业的发展。该模具的设计是按照国标模具设计与模具工作原理的具体要求而设计，冲裁工艺性可保证材料消耗少、工序数目少、模具结构简单且寿命长、产品质量稳定、操作安全方便。其中查阅了模具设计的相关书籍和资料，其设计方案经过科学论证，对其刃口尺寸及冲压力进行了精确的计算，模具的工艺设计也根据规定和实际需要
5、进行了合理编制，所用材料也进行了合理的选择。制造该模具将采用先进的数控技术，融数控车、数控铣、数控特种加工等于一体，可保证模具各个零部件的尺寸精度，同时采用相应的热处理手段来保证模具各个零部件的钢度和韧性，模具的装配也有专业人员指导完成，各个环节均有专业人员检测。拉深模具的设计是按照国标模具设计与模具工作原理的具体要求而设计，冲裁工艺性以材料消耗少、工序数目少、模具结构简单且寿命长、产品质量稳定、操作安全方便为准则，结合实际生产需要进行了图形的绘制并运用计算机相关软件进行了模具运行过程的画面模拟，经过反复科学论证和对模具实际参数和工艺的调整和修改，最后实验证明扣件冲裁模具可运用于生产，可行有效
6、。拉深模具的设计与投入生产将改变以前传统加工方法，变完全有人工给料为机器自动给料加工方法，由导料板定位不仅保证了加工精度加工质量，而且大大的缩短了加工周期，减少了劳动力的投入。当然这一设计的出现将对生产效率的提高创建结约型社会供献了一份力量，这不仅是中国社会发展人类生存的需要，而且是整个世界的共同问题，这就需要整个世界和社会的重视，加强结约型设备的开发和研究，当然模具在约型设备的创新和开发过程中起着至关重要的作用。本课题主要针对盖件现实使用中的安全性而进行的研究，近而设计出了盖件拉深模具。那么盖件拉深模具如何更好的完成拉深工作，并能保证尺寸精度及使用功能，让模具使生产更简单更迅速，又能提高材料
7、的利用率。当然，模具本身要符合设计与制造实际要求，在保证设计方案可行的基础上，要保证制造成本等方面合理可行。拉深模设计与制造实例零件简图： 表1. 1 生产批量：大批量 材料：Q235 材料厚度：1mm二、冲压件以及排样的工艺分析（1）该工件属于较典型圆筒形件拉深，形状简单对称，所有尺寸均为自由公差，对工件厚度变化也没有作要求，只是该工件作为另一个零件的盖，口部尺寸直径为34可稍作小些，而工件总高度尺寸为17mm可在拉深后采用修边达到要求，此工件形状简单,精度要求不高只有IT12 级。表2.1（2）条料宽度B的确定： 通过查表其搭边值：料厚2mm时，a=1.5,b=1.8B=(49.5+1.5
8、+1.8X2) =54.6 三、冲压工艺的方案的确定该工件包括落料、拉深两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后拉深。采用单工序模生产。方案二：落料-拉深复合冲压。采用复合模生产。方案三：拉深级进冲压。采用复合模生产。方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，、生产效率低，难以满足该工件大批量生产的要求。方案二只需一副模具，生产效率高，尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。方案三也只需一副模具，生产操作不方便，加之工件尺寸偏大。通过对上述三种方案分析比较，该件若能一次拉深，则其冲压生产采用方案二为佳。四、 主要设计计算（1）毛坯尺寸计算根据表面
9、积相等原则，用解析法就该零件的毛坯直径D集体计算见表3（2）排样及相关计算 采用有废料直排样方式，相关计算见表3。查板材标准，宜选550mmX1000mm的冷扎钢板，每张钢板可剪裁为十张条料（55mmX1000mm）,每张条料可冲18个工件，故每张板的材料利用率为71%。 表3 主要零件设计 项目分类 项 目 公 式 结 果 备 注 毛 坯 毛坯直径DD=50.04mm 排 样冲裁件面积AA=D2/41923.4mm2查表4.3.1得俢边余量h=1.2mm条料宽度BB=D+2a+C53.6mm查表2.5.2得最小搭边值a=1.5mm a1=1.8步距SS=D+a151.3mm条料与导料板间隙C
10、min=5mm n=1mm一个步进距的材料利用率=NA/BS100%71%冲压力落料力FF落料=KLTb72047.3NTb =255-353MPaK=1.3拉深力FF=d2tbk148230.4N查表4.4.6得K1=0.6mm b=400mpa压边力FyFy=/4D2-(d+2rA)2p1413NP取2.0到2.5rA= =5冲压工艺总力FzFz=F落料+F+Fy121690.7N(3)成形次数的确定该工件按拉深来计算，h/dmin17/26=0.65,根据毛坯相对厚度t/D2=2/49.5=4,查表4.4.3发现h/dmin小于表中数值，能一次拉深成形。所以能采用落料复合冲压。(4)冲压
11、工序压力计算 该模具拟采用正装复合模，固定卸料与推件，具体冲压力计算见表4所示。根据冲压工艺总力计算结果工件高度，初选开式双柱后侧压力机J23-6.3（5）工作部分尺寸计算 落料和拉深的凸、凹模的工作尺寸计算见表3所示。其中因为该工件口部尺寸要求与另一件配合，所以在设计时可将其尺寸作小一些，即拉深凹模尺寸取34.8125+0.06mm,相应拉深凸模尺寸取31.8125-0.04，实际生产中直接按工件尺寸作拉深凸，凹模该处尺寸。尺寸及分类凸、凹模间双面间隙尺寸偏差与磨损系数计算公式结果备注落料查表2.3.3得Zmax=0.36mmZmin=0.24mm=0.25X=0.75DA=(Dmax-X)
12、+A49.31+0.06模具制造公差是查表2.4.1所得，满足DA=(DA-Zmin)-T49.06-0.04拉深查表的4.8.2Z=2mm=0.25DA=(Dmax-0.75) +A33.81+0.06模具制造公差是查表4.8.3所得DT=(DA-Z) -T31.81-0.04五、冲载压力和压力中心的计算（1）简单形状工件压力中心的计算对称形状的零件，其压力中心位于刃口轮廓图形的几何中心上。等半径的圆弧段的压力中心，位于任意角2角平分线上，且距离圆心为X0的点上。3.3.2 复杂工件或多凸模冲裁件的压力中心计算可根据力学中力矩平衡原理进行计算，即各分力对某坐标轴力矩之和等于其合力对该坐标轴的
13、力矩，其计算步骤如下：根据排样方案，按比例画出排样图（或工件轮廓图）。根据排样图，选取特征点为远点建立坐标系x、y。将工件分解成若干基本线段l1 l2 ln 并确定各线段的长度。确定各线段长度几何中心的坐标(xi ,yi)。 计算各基本线段的重心到y轴的距离 x1 x2 xn和到x轴的距离y1 y2 yn 。则根据力矩原理可得压力中心的计算公式，从而根据公式计算出压力中心。由于设计的图形简单，所以压力中心为几何中心处。六主要零部件的结构设计及加工（1）工作零件的结构设计由于工件形状简单对称，所以模具的工作零件均采用整体结构，为了实现先落料后拉深，模具装配后，应使拉深凸模的端面比落料凹模端面低，
14、所以图1.2所示拉深凸模，其长度L可按下计算： L=H固+H凹-H低=20mm+25mm-2m=43mm式中：H固凸模固定板的厚度，H固=20mm； H凹凹模的厚度，H凹=25mm； H低装配后，拉深凸模的端面低于落料凹模端面的高度，根据板厚大小，决定H低=2mm由于凸凹模孔较多，为了防止卒火变形，除了采用工作部分局部卒火使卸料板超出凸模端面1mm，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片调整。2 导料板的设计导料板的内侧与条料接触,外侧与凹模齐平,导料板与条料之间的间隙取1 mm ,这样就可确定了导料板的宽度。导料板采用45钢制作,热处理硬度为40-45 HRC ,用螺钉和销钉固定在凹模上。导
15、料板的进料端安装有承料板。3）架及其他零部件的选用上模座厚度取35mm，即H上模=35mm上模垫板厚度取15mm,即H垫=15mm固定卸料板厚度取10mm,即H卸=10mm下固定板厚度取13mm,即H下固定=13mm下模垫板厚度取7mm,即H下垫板=7mm下模座厚度取40mm,即H下模=40mm模具闭合高度H闭=H上模+H垫+H凸、凹模+H凹模+H下固定+H下垫板+H下模-H入 =（35+50+25+15+13+7+40-25）mm=160mm式中：H凸凹模凸凹模的高度，H凸凹模=50mm H凹模凹模的厚度，H凹模=25mm H入凸凹模进入落料凹模的深度，H入=25mm可见该模具闭合高度小于所
16、选压力机J23-10大装模高度（180）可以使用。七、冲压设备的选定通过校核，选择开式柱可倾压力机J23-10满足使用要求。其主要技术参数如下：公称压力：100KN最大闭合高度：170mm最大装模高度：200mm连杆调节长度：55mm工作台尺寸：125mm200mm垫板尺寸：15mm130mm模柄孔尺寸：6mm42mm最大倾斜角度：30。八、工作零件的加工工艺本副拉深模，模具零件加工的关键在工作零件，固定板以及卸料板，若采用线切割加工技术，这些零件的加工就变的相对简单。主要是旋转体，加工主要采用车削。表10.1.2所示落料凹模的加工工艺过程如表10.1.1工序号工序名称工序内容1备料将毛坯锻成
17、平面四面体。尺寸为：50mm 150mm40mm2热处理退火3铣(刨)平面铣(刨)各平面，厚度留磨削余量0.6mm,侧面留磨削余量0.4mm4磨平面磨上下平面，留厚度留磨削余量0.3-0.4mm磨相邻两侧面保证垂直5钳工画线划出对称中心线，固定孔及销孔线6型孔粗加工在仿铣床上加工型孔，留单边加工余量0.15mm7加工余孔加工固定孔及销孔8热处理按热处理工艺保证60-64HRC9磨平面磨上下平面及其准面达要求10型孔精加工在坐标磨床上磨型孔，留研磨余量0.01mm11研磨型孔钳工研磨型孔达规定要求 表10.1.2工序号工序名称工序内容1备料将毛坯锻成圆棒200502热处理 退火3车 削按图车削外
18、形 4热处理调质 5磨端面工作端面单边余量0.3 6钳工划线划出各孔位置线 7加工螺钉孔、销钉孔按位置加工螺钉孔，销钉孔 8车削按零件图车削内，外形， 50，留单边余量0.3，其余车至尺寸 9热处理按热处理工艺，淬火回火达到5862HRC 10磨削精磨内，外圆、端面至尺寸，保证端面与轴线垂直 11钳工精修全面达到设计要求 12检验九、模具总装图通过以上的设计，可得到如图8.1.1所示的模具总装图。模具上模部分主要由上模板、垫板、凸模、凸模固定板及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料，以橡胶为弹性元件。下模部分由下模座，凹模板、导料板等组成，在落料凹模上安装均有漏料孔漏出。 条料送进时采用活动挡料
19、销作为粗定距，在落料凸模上安装两个导正销，利用条料上3作导销孔进行导正，以此作为条料送进的准确定距，操作时完成第一步冲压后，把条料抬起向前移动，用落料孔套在活动挡料销上，并向前移，冲压时凸模上的导正销再作精确定距，活动挡料销位置的设定比理想的几何位置向前偏移0.2mm，冲压过程中粗定位完成以后，当用挡料销，作精确定位是 ，由导正 销上圆锥形斜面将条料向后拉回约0.2mm而完成精确定距，用这种方法定距，精度可达到0.02mm。1上模座；2凹模凸板；3凸凹模；4导柱；5螺钉；6压料板7拉深凸模；8落料凹模；9凸模固定板；10下模座；11推杆；12橡胶垫圈；13橡胶；14螺母；15螺栓；16凸模垫板
20、；17螺钉；18圆柱销；19顶件块；20导套；21螺钉；22打料杆；23模柄； 模具工作过程：将条料送入刚性卸料板6下长条槽中，平放在凹槽面上，并靠槽的一侧，压力机滑块带者、着上模下行，凸、凹模3表面首先接触条料，并与顶件块19一起压住条料，先落料，后拉深；当拉深结束后，上模回程，落料后的条料由刚性卸料板6从凸凹模上卸下，拉深成形的工件由压力机上活动横梁通过推件块19从凸，凹模中刚性打下，用手工将工件取走后，将条料往前进一个步距，进行下一个工件的生产。十、模具的装配本模具的装配选凸，凹模为基准件，先装上模，在装下模。具体装配过程，装配后应保证间隙均匀，落料凹模刃口面应高出拉深凸模工作端面3mm
21、，顶出件上端面应高出刃口面0.5mm，以实现落料前先压料，先实现落料前先压料，落料后在拉深十一结束语 毕业设计是高等教育的重要一个环节，通过毕业设计可综合衡量我们所学知识，通过毕业设计也可以查漏补缺。在做设计的过中，难免会遇到以前自己没有碰到的问题，通过查工具书或问问别的人，最终问题还是得到了解决。做毕业设计要求你能运用所学得的很多知识支分析解决问题。例如，录完字以扣要求你会用word去编辑，遇到图形要求你能用AUTOCAD 去绘图等，所以在做毕业设计的过程中，其实也在无意中检查你好所学的知识。开始模具设计之前,我认为,设计一副模具很简单,只要把有关图形画画在进行一系列的计算就可以了,最多在进
22、行结构分析.结果设计过程中出现很多问题,其实设计一副模具要注意的地方很多,其一，模具是用来制造产品的。它的好坏直接影响产品质量。最明显的表现在粗糙度上，凸模、凹模以及凸凹模的粗糙度决定了产品表面质量，其二，设计模具必需紧密结合现有企业的生产技术及条件，综合考虑不同的模具加工方案，并选择出最佳的一种。任何一种方案都不是也不可能是十全十美的。比如要想得到较高的精度就得牺牲效率，无形之中就增加了各方面的成本。片面强调效率又会使质量标准降低，加工的产品质量自然而然的变差，有的甚至加工不出合格制件。由此可见，在模具设计和加工种懂得取舍很重要，主要矛盾的思想应贯穿于模具设计的始终。在模具设计的众多关系中，
23、利用先进技术能够切合实际的解决问题。同时模具设计须做到细心、耐心、按部就班。一点小小的疏忽都可能导致模具的损坏，对于卸料弹簧在固定板之间和卸料弹簧直接顶在内导柱上的模具结构，设计时要保证卸料板能够平衡的安装和拆卸，卸料板的倾斜可能导致内凸模的断裂。设计间隙时，要合理的选择间隙，间隙太大或太小会导致撕裂带的位置不能与凹模刃口重合。冲有色金属时凸凹模要设计成粗糙度较好的一种，否则会引起冲件毛刺太大。在设计凸凹模的尺寸时一定要准确计算好尺寸的大小，卸料板的尺寸间隙设计的较大如果要冲硬度较高的材料很容易造成冲头偏位，其次冲裁间隙不能太小，冲裁间隙太小，冲头会粘料导致冲出的制件拉毛。凸模的刃口也不可以太
24、长，刃口太长会导致时跳废料影响冲件的精度和质量。其次要设计好排气孔，缺少排气可能会使冲头频繁的断裂。在设计中经验是十分重要的，那些模具师傅对设计和制造模具都有多年饿经验了，他们结构和各方面的注意事项都了如指掌，通过请教他们对做好设计非常重要也非常有利。比如有些尺寸，通过他们告诉的经验公式算起来既简单又准确。有些理论上难懂的东西经他们一解释也会变的易于理解了。设计模具与制造模具不可脱节，必须紧密的结合在一起。制造以设计的东西为依据，制造模具时产生的问题也应及时的反馈给设计人员，有些问题需要制造人员与设计人员协商一致才能解决，这就需要工作中同事之间要有较好的配合度。设计可以借鉴经验，通过借鉴经验事
25、半功倍，而设计更需要创新，在经验的基础上创新，这样才会在设计中游刃有余。我们的国家需要创新，模具行业更需要创新，当前我们的模具制造技术同发达国家相比是比较落后的，同时这也提供给模具设计人员一个广阔的创新空间。我们可以利用改革开放这一大好时机，好好的学习一下国外的模具设计和加工经验。模具设计通过引进国外的先进绘图软件，设计周期大大的缩短，比如利用UG设计，大大的减轻了设计人员的工作量，而且设计的图形与实物一致，设计时能够生动形象的表达设计意图，并能够进行动态模拟。设计起来比以往用二维视图轻松的多，也有趣的多。特别是现在，模具加工多采用各种先进的机器设备，设计的图形可以直接生成程序，利用自动生成的
26、程序就减少了过去手动编程的繁琐劳动，而且程序也不容易出错，加工的精度和效率自然大大提高。随着数控机床在模具制造中广泛应用,给模具设计带来了极大的方便。设计图形通过计算机直接生成程序达到高度自动化，减少了人为干预，从而也提高了模具加工的精度。通过设计模具，真实的感受到实践与理论的差别。仅靠书本上学到的知识是不能制造出合格的模具的，有些东西必需实实在在去做才会深刻的领悟到其中的内涵。理论方面的知识在设计中只是其指导作用，现实情况是多种多样的而且是不断变化的，教条的套用理论，会出现各种各样的问题，比如导正销的位置安放，在实践中其安放形式多样，采用的导正形式也是多种多样的。总的原则是简便易行经济实用。
27、如果刻意的模仿书本的确形式或是生搬别处的经验都有可能使导正销失去导正作用或是使制件的精度下降，更严重后果是导致模具崩刃使模具损坏。模具设计需要自己不断摸索，在思维中积极论证各个方法的可行性。模具投入生产中出现的问题有时是需要重新修改设计的，在初次试模时全面分析冲件断裂带、毛刺及外观，并要做好相应的记录，如果能够对全过程进行检查并记录在案是非常有利的这些记录可以为下次设计提供参考，而记录的东西也会变成丰富的经验总结。模具上的零件目前多采用国家标准,一些标准模架的使用可以缩短模具制造的周期。在设计中能够选择标准模架以及其它模具零件时尽量选择标准件，因为这样一来，既节约成本减少了工时也减轻了设计的确
28、工作量。在设计中，工艺流程的编排非常重要，设计者的思想通过工艺规程一步步落实到工作或生产中，工艺流程的确好坏会影响到模具加工的难易程度。及制造成本和消耗时间。例如，在工艺安排中，热处理的现后顺序安排得当，可以使模具的工作零件的淬硬层深度达到规定深度且不影响后续加工。从而使得需切削的部分易于切削，淬火工序一般来说安排在半精加工或精加工的前后。一般地说经过淬火的材料比较难加工，特别是需要用刀具切削加工的部分。凸模与凹模比较的麻烦。我想可不可以考滤在凸凹模上镀上耐磨的化学物质来延长凸凹模的寿命来节约成本，提高生产率；模具在工作的过程中严格控制冲次也是一种可以延长模具的寿命的方法；模具冲裁件的材料直接
29、影响到模具的寿命我门在冲前一定要清楚的了解冲裁件的材料和硬度。对与模具在工作过程中遇到的问题如：毛刺过大和拉毛等问题能及时的分析模具上存在的问题，提出解决的方案。对模具的冲裁间隙也要经过严格的计算后确定，因为冲裁间隙直接影响产品的质量和模具的寿命。总之，通过这次设计，我学到了不少有关设计方面的经验。对模具的结构也有了深刻的了解，对模具的认识又提高到了一个新的层面。参考文献.1.刘建超 张忠宝 冷冲压模具设计与制作 高等教育出版社 20042.杜东福 冷冲压工艺及模具设计 长沙：湖南科学技术出版社19963.杜东福主编.冷冲压工艺及模具设计.长沙：湖南科学技术出版社4.成大先主编.机械设计手册.华工工业出版社，20015.冲模设计手册编写组. 冲模设计手册 机械工业出版社，1996共 页 第 页