杯形件模具设计(说明书)-毕业论文.doc

东华理工大学长江学院毕业设计
家里蹲大学

毕 业 设 计

中文题目：杯形件模具设计

English Title：The cylindrical parts die design

专 业： 材料成型与控制工程
系 别： 机械与电子工程

摘 要

落料拉深冲孔复合模是本次设计的核心内容，设计本模具充分利用了网上资源，图书馆藏书，更重要的是老师的指导和建议，才成就了此模具。
通过此次设计使我不仅掌握了冲压模具设计的一般流程，更好的学习了很多在课本上没有学习的知识，而且对于CAD制图软件更加熟练了，对于毕业后的工作打下了坚实的基础。

关键词 : 冲孔; 拉深; 计算机绘图; 工艺分析

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ABSTRACT

This design for blanking, deep drawing, punching compound die, the design of the mould made full use of online resources, library books, more important is the teacher's guidance and advice, to made the mould.
In the mold design process, first of all, briefly summarizes the characteristics of stamping die and role in the field of social development and its future prospects, points to the mould design; Secondly to analyze the process of workpiece; , in turn, determine the processing plan, calculate the mould work part of the size tolerance, design the parts, and then choose the standard parts according to the design requirements, the final design out of the total mold assembly drawing. Calculated burst pressure is needed in the design process, blanking, deep drawing force and thrust force, discharge power, so as to determine whether the mold parts to withstand the role of the press, more important is the working parts of the mold design, as a core problem, the error of the working parts will directly affect the quality of the parts. Finally to AutoCAD drawing tools to make the assembly drawing and part drawing, and save a lot of time.
Through the design that I not only master the general process of stamping die design, better learn a lot on the textbook knowledge, but also for CAD drawing software with more skilled, for after the graduation work laid a solid foundation.

Keyword: Blunt bore; Pull deeply; The calculator painting; The craft analysis

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目 录

绪论.................................................................. 1
1 工件工艺性分析与计算................................................ 3
1.1工艺分析与计算.................................................. 4
1.2分析工件........................................................ 5
1.3确定冲压方案.................................................... 5
1.4排样分析与计算.................................................. 5
2 工件的工序分析与计算................................................ 7
2.1落料工序的分析与计算............................................. 7
2.1.1落料力的计算................................................. 7
2.1.2计算落料凸、凹模的刃口尺寸................................... 7
2.2拉深工艺的分析与计算............................................. 8
2.2.1计算压边力和拉深力........................................... 8
2.2.2拉深凸、凹模尺寸计算......................................... 8
2.3冲孔工序的工艺分析与计算........................................ 10
2.3.1计算冲压力.................................................. 10
2.3.2确定模具的压力中心.......................................... 11
2.3.3计算冲孔凸、凹模刃口尺寸..................................... 13
2.4初选冲压设备.................................................... 14
2.5弹性元件的设计计算.............................................. 15
3 模具结构的设计..................................................... 16
3.1凸、凹模的结构设计...............................................16
3.1.1落料凸、凹模的结构设计.......................................16
3.1.2拉深化凸、凹模的结构设计.............................. ......17
3.1.3冲孔凸、凹模的结构设计.............................. ........17
3.2小凸模强度校核.................................................. 18
3.3固定挡料销的设计................................................ 19
3.4卸料装置的设计.................................................. 19
3.5标准模架的选用.................................................. 20
3.6联接件的选用.................................................... 21
3.7压力机的校核.................................................... 21
4 模具的装配与调试................................................... 23
4.1模具总装图...................................................... 23
4.2模具的装配...................................................... 24
结论................................................................. 25
致谢................................................................. 26
参考文献............................................................. 27

东华理工大学长江学院毕业设计 绪论
绪论

板料冲压是金属加工的一种基本方法，他用以生产各种板料零件，具有生产效率高、尺寸精度好、重量轻、成本低并易于实现机械化和自动化等特点。在现代汽车、拖拉机、电器电机、电子仪表、日用生活用品、航空航天以及国防工业等各个工业部门中均占有越来越重要的地位。
冲压加工与其他加工方法相比，无论在技术方面还是在经济方面都具有许多独特的优点，其生产出来的工件具有高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗的特点，是其他加工方法所不能比拟的。但需要指出的是，由于进行冲压成型加工必须具备相应的模具，而模具是技术密集新产品，其制造是单间小批量生产，具有难加工、精度高、技术要求高、生产成本高的特点。所以只有在冲压零件生产批量大的情况下，冲压成型加工的优点才能充分体现，从而获得好的经济效益。
由于冲压加工具有上市突出的有点，因此在批量生产中得到了广泛应用，在现代工业生产中占有十分重要的地位，是国防工业机敏用工业生产中比不得少的加工方法。模具是用来成型物品的工具，这种工具有各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。
目前，我国冲压技术与先进工业发达国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。
随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快的变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。
至今，我国模具制造行业的产值已经超过机床工业。有关板料冲压技术方面的问题愈来愈为人们所关注，相应的冲压工艺理论的研究及冲压加工机理的探讨也随之不断深化，如何从冲压工序基本应力与变形状态的分析着手，改善冲件的质量精度，并提高模具的使用寿命也就显得愈为重要。
1988年美国日本,西德的模具产值分别达到62亿美元,83亿美元,4亿美元,比1957年增长了约100倍,并超过了这些国家机床工业的产值。据有关资料介绍,工业发达国家的工业产品生产中。对模具的需求量日益增多,美国,日本约有4050的工业产品的生产需用模具国际市场中模具的贸易量十分可观.近年来,由于工业发达国家
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东华理工大学长江学院毕业设计 绪论
的工费用增加,模具生产有向东南亚国家转移的趋势。日本的生产以高,精模具为主,需要人工劳动量大的模具则依靠进口解决.以模具出口大国日本为例,其1980年模具进口额为24.98亿日元,至1989年已上升到132.32亿11元。十年间提高了5.3倍由此可见,中低档模具的国际市场潜力十分巨大,只要我国模具的质量能有提高,交货期能有保证,模具出口的前景是十分乐观的.此外,国际市场对塑料模具模架及模具标准件的需求量也很大,目前我国只有塑料模具模架有少量出口。
随着中国工业不断地发展，模具行业也显得越来越重要。本论文针对筒形零件的落料工艺性和拉深工艺性，确定用一幅复合模完成落料和拉深的工序过程。介绍了筒形零件冷冲压成形过程，经过对筒形零件的批量生产、零件质量、零件结构以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能为前提，将其确定为冲压件，用冲压方法完成零件的加工，且简要分析了坯料形状、尺寸，排样、裁板方案，拉深次数，冲压工序性质、数目和顺序的确定。进行了工艺力、压力中心、模具工作部分尺寸及公差的计算，并设计出模具。
同时具体分析了模具的主要零部件（如凸凹模、卸料装置、拉深凸模、垫板、凸模固定板等）的设计与制造，冲压设备的选用，凸凹模间隙调整和编制一个重要零件的加工工艺过程。列出了模具所需零件的详细清单，并给出了合理的装配图。通过充分利用现代模具制造技术对传统机械零件进行结构改进、优化设计、优化工艺方法能大幅度提高生产效率，这种方法对类似产品具有一定的借鉴作用。

东华理工大学长江学院毕业设计 工件工艺性分析与计算
1 工件工艺性分析和计算

图1 工件图
工件如图所示

工件名称：杯形件

冲裁材料：Q235

材料厚度：1.2mm

大批量生产

东华理工大学长江学院毕业设计 工件工艺性分析与计算
1.1 工艺分析与计算
（1）计算毛坯直径D

工件的相对高度
根据相对高度表查得修边余量
无凸缘圆筒形拉深件的毛坯尺寸计算公式为
有删减 企鹅260673961 全套
（2）判断拉深次数

工件总的拉深系数

毛坯的相对厚度

由公式
来考虑设计是否需要压边，
因为 有删减
所以需要压边圈。
由相对厚度表查得首次拉深的极限拉深系数
因为 =0.745﹥
所以工件只需要一次拉深即可完成。

东华理工大学长江学院毕业设计 工件工艺性分析与计算
1.2 分析工件
分析、审查工件图可知，该工件的加工涉及到落料、拉深、冲孔三种工序内容，工件为无凸缘圆筒形工件，有四个孔需要加工，其中包括3个直径20mm的圆孔和一个长形槽孔，没有厚度不变的要求。此工件外形满足拉深的工艺要求，可用拉深工序进行拉深。工件外形尺寸无精度要求，所以可用按IT14级满足拉深工序对工件公差等级的要求。材料Q235属于软材料，拉深性能较好，通过上述计算，工件可以一次性拉深成功。工件的结构简单，具有良好的冲裁性能。

1.3 确定冲压方案
根据工件的工艺分析，有三种方案可供选择
方案一:冲孔——落料——拉深，采用单工序模生产；
方案二:落料——拉深——冲孔复合冲压，采用复合模生产；
方案三:冲孔——落料——拉深连续冲压，采用级进模生产。
工件带有四个孔，对于带孔的拉深件，一般应先拉深后冲孔。由于产品批量较大，不宜采用单一工序生产，而用级进模结构过于复杂，成本较高， 故采用方案二，使用落料、拉深、冲孔复合模进行生产。使用方案二的特点是
（1）生产效率成倍提高，而且节省人力、电力和工序间的搬运工作。
（2）在复合模中几道工序是在同一工位上完成 的，无须重新定位，从而使冲压工件的位置精度得到提高，同心度误差在～以内。
（3）由于复合模要在一副模具中完成几道冲压工序，所以结构上比单工序模复杂，而且各零部件在动作时要求相互不干涉，准确可靠，这就要求模具的制造应有较高的精度，因此模具的制造成本也就提高了，制造周期也相对延长，维修也不如单工序模简便。

1.4 排样分析与计算
本工件首先需要落料制成直径的圆片，然后以圆板料为毛坯进行拉深。
（1）排样 从条料上落下的料，要选择合理的排样和适当的搭边值，以减低成本和保证工件质量及模具寿命。考虑操作方便及模具结构简单，故采用单排排样设计，查得搭边值。采用单个固定挡料销定位，则：
条料宽
条料步距
计算冲裁单件材料的利用率

东华理工大学长江学院毕业设计 工件工艺性分析与计算
式中 A — 个冲裁件的面积， ；
— 个进距内的冲裁件数量；
B — 条料宽度，；
S — 进距，。

（2）排样图

图2 工件排样图
根据前面的计算，排样图采用单排直排送料方式，排样图如图2所示。

东华理工大学长江学院毕业设计 工件的工序分析与计算
2 工件工序的分析与计算
2.1 落料工艺的分析与计算
2.1.1 落料力的计算
有删减
由表2-15查得，
则卸料力：

2.1.2 计算落料凸模、凹模的刃口尺寸
由表2.5查得间隙值
由表2.7查得凸、凹模的制造公差
有删减
不满足的条件，故凸、凹模不可分开加工，而是采用凸、凹模配作加工的方法，对于落料件的尺寸公差由表查出尺寸的极限偏差为。由表查得系数。
按配合加工的方法，对于此落料件属于A类凹模磨损后增大的尺寸，不包含B类和C类尺寸 ，
则：
凹模刃口尺寸

东华理工大学长江学院毕业设计 工件的工序分析与计算
有删减

凸模尺寸按凹模尺寸配制，保证单面间隙为～，即
凸模刃口尺寸
有删减

落料凹模的外形尺寸：
凹模厚度
凹模壁厚 C = （1.5～2）H
式中 K — 系数，由表查得K=0.20；
B — 凹模孔的最大宽度，mm;
则

2.2 拉深工艺的分析与计算
以D=106mm的圆板料为毛坯进行拉深，拉深成外径为 80mm，内圆角r为2mm的无凸缘圆筒，最后按h=16mm进行修边。
2.2.1 计算压边力和拉深力
a 确定压边力
有删减
已知，由表查得K=0.50，Q235的强度极限，将
其代入公式得：

2.2.2 拉深凸模、凹模尺寸计算
a 拉深模的间隙，由表查得拉深模的单边间隙为，
则拉深模的间隙为 。

东华理工大学长江学院毕业设计 工件的工序分析与计算
b 拉深模的圆角半径，凹模的圆角半径按表3.4选取，凸模的圆角半径等于工件的内圆角半径，即。
C 凸、凹模工作部分的尺寸和公差
由于工件要求内形尺寸，则以凸模为设计基准， 则凸模尺寸 有删减

凹模的尺寸为

东华理工大学长江学院毕业设计 工件的工序分析与计算

图3 凸凹模
2.3 冲孔工序的工艺分析与计算
在落料和拉深完成之后，使用冲孔模冲孔，对于所冲孔长形槽孔查得一般冲孔模对该种材料可以冲压的最小孔径为，因而长形槽的孔符合工艺 要求，对于孔心距，按表2-4查得，一般精度模具可达到的两孔中心距离公差为，因而符合尺寸精度工艺要求。孔与孔之间或孔与边缘之间的距离a，受模具强度和冲裁件质量的限制，其值不能过小，孔与孔之间距离a≥1.5t=1.8mm,孔与孔之间的距离a≥1.5mm,而零件上的各孔的边距均大于最小的孔边距，以上各项分析均和符合冲裁工艺要求，故可采用多孔冲裁进行加工。
2.3.1 计算冲压力
本模具采用弹性卸料板

东华理工大学长江学院毕业设计 工件的工序分析与计算
a 冲裁力
有删减

b卸料力
有删减

c 推件力

选择凹模刃口形式，取，则 个，查表2-15有删减

2.3.2 确定模具的压力中心
画出工件形状，把冲裁周边分成基本线段，并选定坐标系，如图4所示。

东华理工大学长江学院毕业设计 工件的工序分析与计算

图4 工件坐标图
由图3列表得
表1 坐标数值表

东华理工大学长江学院毕业设计 工件的工序分析与计算
2.3.3 计算冲孔凸、凹模刃口尺寸
按表2.5查得间隙值
按表2.7查得凸、凹模的制造公差
有删减

满足的条件，可采用凸、凹模分开加工的方法，对零件图中未注公差的尺寸，由GB1800-79查出其极限偏差：。
查表2-13得因数

凸模刃口的计算：
有删减

凹模刃口尺寸的计算：
有删减

东华理工大学长江学院毕业设计 工件的工序分析与计算

图5 槽形孔凸模
2.4 初选冲压设备
冲压设备的选择主要是根据冲压工艺性质、生产批量大小、冲压件的几何形状、尺寸及精度要求等因素来确定的。冲压生产中常用的冲压设备很多，选用冲压设备时主要考虑下述因素：
a.冲压设备的类型和工作形式是否适应于应完成的工序；是否符合安全生产和环保的要求；
b.冲压设备的压力和功率是否满足应完成的工序要求；
c.冲压设备的装模高度、工作台尺寸、行程等是否适合应完成工序所用的模具；
d.冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等。
总的冲压力

，由参照附录选用公称压力为800kN的开式双柱可倾压力机J23-80，其主要技术参数如下表所示：
表2 压力机技术参数表
公称压力
800kN
滑块行程
130mm
最大闭合高度
380mm
连杆调节长度
100mm
工作台尺寸
800mm×540mm
模柄孔尺寸

最大可倾角

东华理工大学长江学院毕业设计 工件的工序分析与计算
2.5 弹性元件的设计计算
为了得到较平整的工件，此模具采用弹压式卸料结构，使条料在落料、拉深过程中始终在一个稳定的压力之下，从而改善了毛坯的稳定性，避免材料在切向应力的作用下起皱的可能。

（1）上卸料板采用橡胶作为弹性元件，计算橡胶的自由高度：

式中， — 橡胶的自由高度，mm;
— 卸料板行程与模具修磨量或调整量（4～6）之和

则：

取
计算橡胶的装配高度：

取 H2 = 42mm
橡胶的断面面积在模具装配时按模具空间大小确定。
（2）下顶块压边也采用橡胶作为弹性元件
橡胶的自由高度：

取
计算橡胶的装配高度

取 H2 = 39mm
橡胶的断面面积在模具装配时按模具空间大小确定。

东华理工大学长江学院毕业设计 模具结构的设计
3 模具结构的设计
3.1 凸模和凹模的结构设计
3.1.1 落料凸、凹模的结构设计
a 落料凹模的外形尺寸：
壁厚 C=31.8mm,取32mm
厚度 H=21mm
根据JB/T7643.1-91，落料凹模取200mm×200mm×32mm。
凹模上螺孔到凹模外缘的距离一般取（1.7~2.0）d, d 为螺孔的尺寸，由于凹模厚度为32mm，所以根据表查得螺孔选用4×M8的螺钉固定在下模座。故选用如图6：
螺孔到凹模外缘的最小距离：

图6 螺孔位置图
凹模上螺孔间距由表2.47 查得最小间距为40mm，
最大间距为90mm。 　　
螺孔到销孔的距离一般取b>2d,所以b应大于16mm。
b 凸模外形尺寸：
凸模长度：
式中 — 凸模大端凸缘厚度，mm；
— 盖板厚度,mm；
—橡胶的安装高度，mm；
—卸料板厚度，mm。

东华理工大学长江学院毕业设计 模具结构的设计
根据JB/T5830-94，取=10mm, =16mm, =16mm。
所以 有删减

3.1.2 拉深凸、凹模的结构设计与标准化
拉深凸模的长度

式中 —落料凹模板厚度，mm；
—拉深凸模固定板厚度，据JB/T5830-94取=24mm。
所以 有删减

3.1.3 冲孔凸、凹模的结构设计
mm的凸、凹模 根据GB2863.2-81 凸模取B型圆凸模如下图所示

图7 冲孔凸模结构图
凸模长度
式中 —冲孔凸模固定板厚度，据JB/T5830-94取=36mm；
—盖板厚度，mm；
—橡胶的安装高度，mm；
—卸料板厚度，mm；
—工件高度，mm。

东华理工大学长江学院毕业设计 模具结构的设计
所以 有删减

3.2 小凸模强度校核
要使凸模正常工作，必须使凸模最小断面的压应力不超过凸模材料的许用压应力，即
对于圆形凸模 有删减

所以长度适宜。
凸模固定端面的压力
q =<
式中　　　　　q — 凸模固定端面的压力，Mpa
F — 落料或冲孔的冲裁力，N
　　　　　 — 模座材料许用压应力，Mpa

q =
凸模固定板端面压力超过了80～90Mpa，为此应在凸模顶端与模座之间加一
东华理工大学长江学院毕业设计 模具结构的设计
个淬硬的垫板。矩形垫板材料可用45钢，结构形式和尺寸规格见JB/T5830-94，查得200mm×200mm×16mm。

3.3 固定挡料销的设计
固定挡料销的设计根据标准件，选用此挡料销如图8
根据JB/T7649.10—94选用直径φ8mm，h=16mm材料为45钢A型固定挡料销。
根据分析选用废料孔前端定位时挡料销位置
废料孔前端定位时挡料销位置
有删减

式中 —挡料销与导正销的间距，mm
C——送料步距，mm
dr——凸模直径，mm
d——挡料销头部直径，mm
有删减

图8 固定挡料销
3.4 卸料装置的设计
在前面已经确定了采用弹性卸料板，设计卸料板为一整体板。本模具的卸料板不仅有卸料作用，还具有外形凸模的导向作用。卸料板的边界尺寸经查手册[4]表15.27得：
卸料板长度L =200mm,宽度B=200mm厚度h0=16mm
此模具中，卸料板对落料凸模起导向作用，卸料板和凸模按H7/h6配合制造

东华理工大学长江学院毕业设计 模具结构的设计
卸料螺钉选用圆柱头卸料螺钉，根据JB/T7650.5-94选取M12×100，材料为45钢。

图9 卸料板

3.5 标准模架的选用
模架包括上模座、下模座、导柱和导套，选择模架结构时要根据工件的受力变形特点，坯料定位、出件方式，材料的送进方向，导柱受力状态，操作是否方便等方面进行综合考虑。选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑，一般在长度上及