端盖冲压成形工艺及落料拉深复合模具设计【金属盖 盒形件2】【含10张cad图纸+文档全套资料】

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pedestal,develop a process route, design production molds. The process route is mainly two processes include blanking, drawing, design drawing composite blanking mode. The choice of the stamping process is developed on the basis of careful analysis; stamping die design took into account the economy, parts stamping process as well as the complexity of many factors; rough dimensions of access to relevant information and products formation commencement size calculation is convenient without affecting the parts forming the premise of the model into the familiar. Mold some parts are given the appropriate size calculation gives a detailed part structure design, together with the corresponding parts diagram, according to the requirements of part structural design and production parts to generate the final assembly drawing.  KEYWORDS: Blanking ，deep drawing，composite mold  II 河南机电高等专科学校 毕业设计任务书 系 部： 材料工程系 专 业： 模具设计与制造 学生姓名: 郭洪 学 号: 111304325 设计题目： 端盖冲压成形工艺及模具设计 起 迄 日 期: 2013年11月2日~2014年4月13日 指 导 教 师: 丁海 2013年11月2日 毕 业 设 计 任 务 书 1．本毕业设计课题来源及应达到的目的： 本毕业设计课题来源于生产实践，在完成该课题之后，冲压成形工艺较为熟悉，能熟练掌握相关设计手册的使用，能独立完成一套模具的设计及模具工作零件加工工艺的编制，能够运用绘图软件完成模具装配图及零件图的绘制。 2．本毕业设计课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 原始数据如图 材料：镀锌铁皮 大批量 工作要求: (1)完成模具的设计,编写设计说明书一份； (2)绘制模具装配图以及全套的模具零件图； (3)编写主要零件的加工工艺卡。 所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 系部意见： 系领导： 年 月 日 机 械 加 工 工 序 卡 工序名称 粗铣六面 工序号 03 零件名称 凹模 零件号 00-02 零件重量 同时加工零件数 1 材 料 毛 坯 牌 号 硬 度 种 类 重 量 CrWMn 60---64HRC 锻 件 设 备 夹 具 名 称 辅 助 工 具 名 称 型 号 铣床 虎钳 垫块 安 装 工 步 安装及工步说明 刀 具 量 具 走 刀 长 度 走 刀 次 数 切 削 深 度 进给量 主 轴 转 速 切 削 速 度 基 本 工 时 二次 2 铣上、下平面 30面铣刀 游标卡尺 2 0.2mm 200㎜/ min 2000r/min 二次 1 铣四周面 10立铣刀 游标卡尺 2 0.5mm 60㎜/ min 2000r/mi 设 计 者 指 导 教 师 共 1 页 第 1 页 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 模具号 零件号 零 件 名 称 00-02 凹模 XYZ-003 牌 号 硬 度 CrWMn 60---64HRC 工序号 工 序 名 称 设 备 夹 具 刀 具 量 具 工 时 名 称 型 号 名 称 规 格 名 称 规 格 名 称 规 格 01 下料 02 锻造达尺寸205 mm×205 mm×24mm 蒸汽锤 直尺 03 粗铣六面达尺寸200mm×200 mm×20mm 立式铣床 虎钳 30面铣刀, 10立铣刀 游标卡尺 04 磨上下表面及一直角面 平面磨床 磁力夹具、精密平口钳 砂轮 游标卡尺，刀口尺 05 钳工划线去毛刺做螺纹孔 立式钻床 虎钳 钻头、铰刀、丝锥 高度尺、游标卡尺 06 热处理（淬火、回火）保证硬度 60---64HRC 热处理炉 硬度仪，游标卡尺 07 磨削上下面及一直角面 平面磨床 磁力夹具、精密平口钳 砂轮 游标卡尺，刀口尺 08 线切割各个型孔留余量0.02mm 线切割慢走丝机床 复式支撑 0.2mm黄铜丝 千分表，游标卡尺 09 钳工研磨各型孔达尺寸要求 游标卡尺 10 检验 游标卡尺 编制 校对 审核 批准 机 械 加 工 工 序 卡 工序名称 粗铣六面 工序号 02 零件名称 上垫板 零件号 00-04 零件重量 同时加工零件数 1 材 料 毛 坯 牌 号 硬 度 种 类 重 量 45 43---48HRC 锻 件 设 备 夹 具 名 称 辅 助 工 具 名 称 型 号 铣床 虎钳 垫块 安 装 工 步 安装及工步说明 刀 具 量 具 走 刀 长 度 走 刀 次 数 切 削 深 度 进给量 主 轴 转 速 切 削 速 度 基 本 工 时 二次 2 铣上、下平面 30面铣刀 游标卡尺 2 0.2mm 200㎜/ min 2000r/min 二次 1 铣四周面 10立铣刀 游标卡尺 2 0.5mm 60㎜/ min 2000r/mi 设 计 者 指 导 教 师 共 1 页 第 1 页 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 模具号 零件号 零 件 名 称 00-04 垫板 XYZ-003 牌 号 硬 度 45 43---48HRC 工序号 工 序 名 称 设 备 夹 具 刀 具 量 具 工 时 名 称 型 号 名 称 规 格 名 称 规 格 名 称 规 格 01 下料 02 锻造达尺寸205 mm×205 mm×24mm 蒸汽锤 直尺 03 粗铣六面达尺寸200mm×200 mm×20mm 立式铣床 虎钳 30面铣刀, 10立铣刀 游标卡尺 04 磨上下表面及一直角面 平面磨床 磁力夹具、精密平口钳 砂轮 游标卡尺，刀口尺 05 钳工划线去毛刺做螺纹孔 立式钻床 虎钳 钻头、铰刀、丝锥 高度尺、游标卡尺 06 热处理（淬火、回火）保证硬度 43---48HRC 热处理炉 硬度仪，游标卡尺 07 磨削上下面及一直角面 平面磨床 磁力夹具、精密平口钳 砂轮 游标卡尺，刀口尺 08 线切割各个型孔留余量0.02mm 线切割慢走丝机床 复式支撑 0.2mm黄铜丝 千分表，游标卡尺 09 钳工研磨各型孔达尺寸要求 游标卡尺 10 检验 游标卡尺 编制 校对 审核 批准 河南机电高等专科学校 毕业设计说明书 毕业设计题目：端盖冲压成形工艺及模具设计 系 部 材料工程系 专 业 模具设计与制造 班 级 模具113班 学生姓名 郭洪 学 号 111304325 指导教师 丁海 2014年4月16日 端盖冲压成形工艺与模具设计 1绪论 1.1 模具工业的地位 模具工业是国民经济的基础工业，是工业生产的重要工艺装备。先进国家的模具工业已摆脱从属地位，发展为独立的行业。日本工业界认为：“模具工业是其它工业的先行工业,是创造富裕社会的动力”。美国工业界认为：“模具工业是美国工业的基石”。在德国模具被冠以“金属加工业中的帝王”之称。 在我国，1998年3月在《国务院关于当前产业政策要点的决定》模具被列为机械工业技术改造序列的第一位，生产和基本建设序列第二位，把发展模具工业摆在发展国民经济的重要位置。目前，我国冲压模具在产值占模具总产值的40%以上，处于主导地位。目前，工业生产中普遍采用模具成行工艺方法，以提高产品的生产 效率和质量。据 不完全统计，飞机、汽车、拖拉机、电机、仪器、仪表等产品，有 60% 左右的零件是用模具加工出来的；而自行车、手表、洗衣机、电冰箱及 电风扇等轻工产品，有 90%左右的零件是用模具加工出来的；甚至于日用五金、餐具等物品的大批量生产基本上完全靠模具来完成。显而易 见，模具作为一种专用的工艺设备，在生产中的决定性作用和重要地位 逐渐为人们所共识。 1.2冷冲压模具的历史发展与现状 模具的出现可以追溯到几千年前的陶器和青铜器铸造，但其大规 模应用却是随着现代工业的崛起而发展起来的。19 世纪，随着军火工 业、钟表工业、无线电工业的发展、模具开始得到广泛使用。第二次 世界大战后，随着世界经济的飞速发展，它又成了大量生产家用电器、 车、电子仪器、钟表等零件的最佳方式。从世界范围看，当时美国的 冲压技术走在最前列，而瑞士的精冲、德国的冷挤压技术、苏联对塑 性加工的研究也处于世界先进行列。当前国际上计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）的发展趋势是： 继续发展几何图形系统，以满足复杂零件和模具的要求；在 CAD 和 CAM 的基础上建立生产集成系统（CIMS）；开展塑性成行模拟技术的研究， 以提高工艺分析和模具 CAD 的理论水平和实用性；开发智能数据库和 分布式数据库，发展专家系统和智能 CAD 等各个领域。辅助进行零件图形输入、毛坯展开、条料排样、确定模 座尺寸和标准、绘制装配图和零件图、输出 NC 程序等工作，使得模具 设计、加工精度与复杂性不断提高，模具制造周期不断缩短。当前国 际上计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）的发展趋势是： 继续发展几何图形系统，以满足复杂零件和模具的要求；在 CAD 和 CAM 的基础上建立生产集成系统（CIMS）；开展塑性成行模拟技术的研究， 以提高工艺分析和模具 CAD 的理论水平和实用性；开发智能数据库和 分布式数据库，发展专家系统和智能 CAD 等。 2落料拉深复合模设计 2.1工件的工艺性分析 2.1.1 冲压件的工艺性分析 冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的是它的几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。 （1） 冲裁各直线或曲线的连接处，宜有适当的圆角。 （2） 冲裁件凸出或凹入部分宽度不宜太小，并应避免过长的悬臂与窄槽。 （3） 腰圆形冲裁件，如允许圆弧半径，则R应大于料宽的一半，即能采用少废料排样；如限定圆弧半径等于工件宽度之半，就不能采用少废料排样，否则会有台肩产生。 （4） 冲裁件的形状应能符合材料合理排样，减少废料。 （5） 冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小。 （6） 冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离，受到模具强度的限制，不能太小。 （7） 在弯曲件或拉深件上冲孔时，其孔壁与工件之间的距离不能过小。 2.1.2冲压件的工艺性分析 拉深零件的结构工艺性是指拉深零件采用拉深成形工艺的难易程度。良好的工艺性是指坯料消耗少、工序少，模具结构简单、加工容易，产品质量稳定、废料少和操作简单方便等。在设计拉深零件时，应根据材料拉深时的变形特点和规律，提出满足工艺性的要求。 1. 对拉深材料的要求 拉深件的材料应具有良好的塑性、低的屈强比、大的板厚方向性系数和小的板平面方向性。 2. 对拉深零件形状和尺寸的要求 （1） 拉深件的高度尽可能小，以便能通过1—2次拉深工序成形。 （2） 拉深件的形状尽可能简单、对称，以保证变形均匀。对于半敞开的非对称件，可成双拉深后再剖成两件。 （3） 有凸缘的拉深件，最好满足d凸≥d+12t，而求外轮廓与直壁断面最好形状相似，否则，拉深困难，切边余量大。 （4） 为了使拉深件顺利进行，凸缘圆角半径r≥2t。当r＜0.5mm时，应增加整形工序。 3. 对拉深零件精度的要求 （1） 由于拉深件各个部位的料厚有较大的变化，所以对零件图上的尺寸应明确标注是外壁还是内壁。 （2） 由于拉深件有回弹，所以零件横截面的尺寸公差，一般都在IT12级以下，如零件高于T12级，应增加整形工序。 （3） 多次拉深的零件对外表面或凸缘的表面，允许有拉深过程中所产生的印痕和口部的回弹变形，但必须保证精度在公差允许范围之内。 2.1.3冲压件的工艺性分析 在本次设计中，选用的拉深材料为Q235。选择拉深材料时，首先应满足拉深件的使用要求。由于该拉深件为另一零件的盖，不属于易损工件，对材料的耐磨度要求不高，还应满足冲压工艺对材料的要求，保证冲压过程顺利完成，即材料应具有良好的塑性和表面质量，以及板料厚度公差应符合规定，Q235为一种优质结构钢，该结构钢已退火，而退火的目的消除钢的内应力，降低硬度提高塑性细化组织均匀化学成分，而且其抗剪和抗拉强度均不高（抗剪强度220～310 MPa，抗拉强度280～390 MPa）屈服强度亦不大（约为180 MPa）伸长率约32％，所以综合其所有的力学性能，Q235具有良好的拉深性能，适合拉深。 拉深是把一定形状的平板毛坯或空心件通过拉深模制成各种空心零件的工序。在冲压生产中拉深是一种广泛使用的工序，用拉深工序可得到的制件一般可分为三类： 1. 旋转体零件：如搪瓷脸盆、铝锅等。 2. 方行零件：如饭盒、汽车油箱等。 3. 复杂形 4. 零件如图所示 未注圆角R1 生产批量：大批量 材料：Q235 材料厚度：1mm 图2-1 零件图 零件的材料为Q235普通碳素钢，抗剪强度350MPa，伸长率30%，因此具有良好的冲压性能，适合拉深。 该工件属于圆筒形件拉深，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，只是该工件作为另一零件的盖。口部尺寸ø69可以稍作小些。而工件总高度尺寸14mm可在拉深后采用修边达到要求。 2.2工艺方案的确定 该工件包括落料、拉深两个基本工序，可以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。采用级进模生产。 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，生产效率较高，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，生产效率高，但模具结构比较复杂，送进操作不方便，加之工件尺寸偏大。 通过对上述三种方案的分析比较，采用单工序模具结构简单，但需要两道工序两副模具才能完成，且生产效率低难以满足该工件大量生产的要求。复合模需一副模具，生产率较高，尽管模具结构较单工序模复杂，但由于零件的几何零件形状简单对称，模具制造并不困难。虽然级进模也需一副模具，且生产率较高，但模具结构复杂，送进料不方便，加之工件尺寸偏大。通过分析对上述三种模具的比较，该件若能一次成形，则采用复合模最佳。 2.3主要设计计算 2.3.1确定修边余量 该件h=14mm，h/d=14/40=0.35,查《冲压工艺与模具设计》表4.1可得mm，则可得拉深高度H H=h+ =14+1.2=15.2mm 2.3.2毛坯尺寸计算 根据毛坯尺寸的确定原则可知有两种方法来计算毛坯的计算原则： 1. 面积相等原则：由于拉深前和拉深后材料的体积不变，对于不变薄拉深，假设材料厚度拉深前后不变，拉深毛坯的尺寸按“拉深前后的表面积相等”来确定。 2. 形状相似原则：拉深毛坯的形状一般与拉深件横截面的形状相似，即当零件的形状是圆形或椭圆形时，其拉深前毛坯的展开形状也基本上是圆形或椭圆形。 根据本零件的特点：为简单形状的旋转体，可以采用面积相等的原则来确定。 根据表面积相等原则，用解析法求解该零件的毛坯直径D。由于板厚大于1mm，故采用工件的中径尺寸计算。 图 2-2 毛坯尺寸图 D= = =90.5mm 2.3.3确定拉深次数 该工件底部有一台阶，按阶梯形件的拉深来计算，求出h/dmin=15.2/40=0.38,根据毛坯相对厚度t/D=1/90.5=0.011，查《冲压工艺与模具设计》表4.5得一次拉深n=0.84～0.65,因为0.38＜0.84～0.65，初步确定可以一次拉深成型。所以能采用落料-拉深复合冲压。 2.3.4画出工序图 a） b） 图 2-3 工序图 2.3.5排样及相关计算 在冲压生产中，节约和减少废料具有重要的意义。在模具设计中，排样设计是一项极为重要的、技术性很强的设计工作，排样的合理与否直接影响到材料的利用率、制件质量、生产率与成本以及模具寿命等。所以排样工作的好坏是左右冲裁经济效益的重要因素之一。  冲裁所产生的废料分为两种：一是工件的各种内孔产生的废料，它取决于工件的形状，一般不能改变，称为设计废料；二是由于工件之间的搭边和工件与条料侧面的搭边、板料的料头、料尾产生的废料，它取决于冲压方式和排样方式，称为工艺废料。  提高材料利用率最主要的途径是合理排样，使工艺废料尽量小。另外在满足工件使用要求的前提下，适当地改变工件的结构形状也可以提高材料的利用率。  1.搭边  排样时，工件及工件与条料侧边之间的余料叫搭边。搭边的作用是补偿定位误差和保持条料有一定的刚度，以保证冲压件质量和送料方便。搭边太宽，浪费材料；搭边太窄会引起搭边断裂或翘曲，可能出现“啃刀”现象或冲裁时被拉断，有时还会拉入模具间隙中，损坏模具刃口，从而影响模具寿命。  搭边值的大小与下列因素有关：  （1）材料的力学性能 硬材料可小些，软材料的搭边可要大些。  （2）工件的形状与尺寸 尺寸大或带有突尖的复杂形状时，搭边要取得大些。 （3） 材料厚度 薄材料的搭边应取得大些。  （4） 送料方式及挡料方式 用手工送料、有侧压板导向的搭边值可以取小些。 查《冲压工艺与模具设计》表2.9 得a=1mm，a1=0.8mm 常用的排样方法有三种：  （1）废料排样：指沿工件全部外形冲裁，工件与工件、工件与条料边缘都留有搭边，此种排样的缺点是材料利用率低，但有了搭边就能保证冲裁件的质量，模具寿命也高。  （2）少废料排样：指模具只沿着工件部分外形轮廓冲裁，只有局部搭边的存在。  （3）无废料排样：指工件与工件之间及工件与条料侧边之间均无搭边的存在，模具刃口沿条料顺序切下，直接获得工件。  少、无废料排样的缺点是工件质量差，模具寿命不高。但这两种排样可以节省材料，还具有简化模具结构、降低冲裁力和提高生产率等优点，并且工件须具有一定的形状，才能采用少、无废料排样。上述三类排样方法，按工件的外形特征主要分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多行排等形式。  根据本零件的特点，适合采用废料直排的方式,这样不仅使冲出的零件达到质量要求，还可以在一定程度上提高材料的利用率。 通过对工件的分析确定毛坯尺寸ø90.5，材料厚度为1mm，由于毛坯是圆形的，所以可以采用较简单的有废料直排方式。 查《冲压工艺与模具设计》查表2.12得 送料最小间隙Cmin=0.5mm =0.6 冲裁面积：A=D2/4=3.14×90.52/4=6429.3mm2 步距：S=D+a1=90.5+0.8=91.3mm 条料宽度：B=D+2a+C=90.5+2×1+0.5=93mm 一个步距的材料利用率： =×100=×=76 根据以上数据画出排样图如图 图 2-4 排样图 查《模具专业毕业设计手册》板材标准，选用750mm×1000mm的冷轧钢板，根据纵裁法计算： 每条板料数：n1=750/93=8(条)，余6mm。 每条制件数：n2=1000/91.3=10(件) 每板制件数：n=n1×n2=8×10=80(件) 材料利用率：===69 2.3.6冲压工序压力计算 由材料是Q235，查《冲压工艺与模具设计》表1.3 b=320，b=400 查表4.6 取K1=0.6 1、落料力的计算 F=KLtb 式中L—冲裁轮廓的总长度； t—板料厚度； b --板料的抗拉强度； K—系数(一般取1.3) 故：F=1.3××90.5×1×320=118.2KN 2、推件力： 查表2.7 K推＝0.05 F推＝n K推F=1×0.05×118.2 KN=5.91KN 式中：F推——推件力（KN）； 　　　K推——推件力系数； 　　　 n——梗塞在凹模内的冲件数； 3、卸料力： 查表2.7　Ｋ卸＝0.035 F卸＝Ｋ卸Ｆ＝0.035×118.2KN=4.14KN 式中：F卸———卸料力（KN）； 　　 Ｆ——冲裁力（KN）； 　　　Ｋ卸——卸料力系数； 总的冲压力：F1=F+F推+F卸=118.2+5.91+4.14=128.25KN 4、压力中心的计算 因该工件形状简单的圆形，且关于x轴，y轴均对称，故其压力中心位于其几何中心。 5、压边力的计算 采用压边的目的是为力防止变形区板料在拉深过程中的起皱，拉深时压扁力必须适当，压边力过大会引起拉伸力的增加，甚至造成制件拉裂，压边力过小则会造成制件直壁或凸缘部分起皱，所以是否采用压边装置主要取决于毛坯或拉深系数m和相对厚度t/D100 由于t/D100=1/90.5100=1.1 故：查《冲压工艺与模具设计》表4.7知，需要采用压边装置。 压边力:FY=[D2-(d1+2rA)2]p 式中A---压边圈下坯料的投影面积（mm2）； p---为单位压边力（MPa）； D---毛坯直径（mm）； d1---第一次拉深工件的直径（mm）； rA=各次拉深凹模圆角半径（mm）。 查《冲压工艺与模具设计》表4.8可知：p=2.3Mpa, rA初定为rA=8mm FY=[D2-(d1+2rA)2]p =[90.52-(69+2×8)2]×2.3 =1.74KN 3、拉深力的计算 F= 式中：d1---首次拉深时工件的直径； ---为材料抗拉强度（MPa）； t---材料厚度； K1---为修正系数。 查《冲压工艺与模具设计》表4.6可知：=0.6 F= = =51.24 KN 故总拉深力：= F+F+FY =118.2+1.74+51.24 =171.18KN 2.3.7拉深间隙的确定 拉深间隙是指凸凹模横向尺寸的差值，双边间隙用Z表示。间隙过小，工件质量较好，但拉深力大工件容易拉断，模具磨损严重，寿命低。间隙过大，拉深力小模具寿命提高了，但工件易起皱变厚，侧壁不直，口部边线不齐，有回弹，质量不能保证。  因此，确定间隙的原则是：既要考虑到板料公差的影响，又要考虑毛坯口部增厚现象，故间隙值一般应比毛坯厚度略大一些，其值按下式计算；  单面间隙： Z/2=t max +Ct+= 式中，t max ---- 板料的最大厚度，t max=t+; t ---- 板料的厚度；  --D ---- 板料的正偏差；  -- C ------ 间隙系数，考虑到板料增厚现象；  由表Z=21.1t可知有压边圈拉深时，模具的间隙值： Z=21.1t=2.2 2.3.8压力机的初选择 冲压设备的选择直接关系到设备的合理使用，安全，产品质量，模具寿命，生产效率和成本等一系列问题。 选择压力机公称压力时必须注意，当拉深行程较大，尤其是采用落料、拉深复合模时，应使工艺曲线位于压力机滑块的许用压力曲线之下，不能简单地根据落料力与拉深力之和小于压力机公称压力去确定压力机的规格，否则很有能由于过早地出现最大冲压力而使压力机超载损坏，而应该考虑压力机在落料、拉深的复合冲压成形中所做的功，考虑压力机电动机能否负载。 对于拉深工作，由于施力行程较大，不能按压力机的额定压力选用，为了选用方便，可以近似得取为： 在浅拉深时，最大拉深力压力机公称压力； 在深拉深时，最大拉深力。 式中 ——压力机公称压力 F——拉深力和压边力的总和，在用复合模冲压时，还包括其他变形力； 取落料力和拉深力中较大的一个力，根据以上原则，由于该制件大批量生产，且精度要求不高，初选开式可顷双柱压力机它具有工作台面三面敞开，操作方便，成本低廉的有点。根据总压力选择压力机，前面已经算得压力机的公称压力为171.18 KN，查《冲压工艺与模具模具设计》表7.3提供的压力机公称压力中可选取压力机的型号为：JH2-25 由于拉深行程比较大，消耗功率较多，因此对拉深工作还需验算压力机的电动机功率。在此可以通过拉深功来计算电动机的功率，与电动机的额定功率比较，若，则所选压力机适合。 拉深圆筒形件时的最大拉深力可按下式计算： =3（300+235）（90.5-40-8）1=68212.5N 式中， ——材料的抗拉强度（Mpa）； ——材料的屈服极限（Mpa）； d——拉深凹模直径。 表4-1 公称压力（KN） 250 滑块行程（mm） 75 行程次数（次/分钟） 80 最大闭合高度（mm） 260 封闭高度调节度（mm） 55 工作台尺寸（mmmm） 前后370左右560 模柄尺寸（mmmm） 直径40深度60 电动机功率（KW） 2.2 拉深功 A==c =0.77551041210=509J 式中， c——系数，由表4-84查得0.77 h——拉深高度 压力机的电动机功率按下式计算： N= 式中，K——不平衡系数K=1.21.4，取1.3 A——拉深功（焦） ——压力机效率0.60.8取为0.7 ——电动机效率0.90.95取为0.9 n ——压力机每分钟的行程次数 因为N=0.96kw <1.1kw（电动机额定功率），亦即在拉深过程中不会发生过载现象，而且压力机得滑块行程大于2倍的工件高度，所以认为所选压力机是合适的。 2.3.9工作部分尺寸计算 1、落料凸凹模刃口尺寸计算 落料件的尺寸取决于凹模尺寸，因此落料模应先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸的方法来保证合理间隙。由于工件形状为圆形，属于简单规则形状的冲裁件，所以采用凸，凹模分开加工的方法。 落料时，工件尺寸为ø90.50 -0.87，查《冲压工艺与模具设计》表2.5得 凸=0.025mm，凹=0.035mm 由表2.6得X=0.5，=0.87，由表2.4得冲裁初始双面间隙 Zmin=0.18mm, Zmax=0.12mm D凹=(Dmaxx=(90.5-0.5×0.87) +0.035 0= 90.07+0.035 0 D凸=（D凹Zmin）=（DmaxxZmin=（90.50.50.870.1）0 -0.025 =89.950 -0.025 式中D凸,D凹——分别为落料凸，凹模的刃口尺寸（mm）； Zmax，Zmin——最大最小合理间隙（mm）； X——磨损系数； 凸, 凹——分别为凸凹模的制造公差，由标准公差表查得其值 ——工件的公差（mm） 为了保证冲模的最大合理间隙，凸模和凹模制造公差必须保证： 这里， 0.035+0.025=0.06≤0.18-0.12=0.06 所以满足分别制造的要求 画出落料凹模如图： 图 2-5 落料凹模 2、拉深凸凹模尺寸计算 拉深时工件尺寸ø69 ，查《冲压工艺与模具设计》表2.5得 凸=0.02mm，凹=0.03mm ，=0.74 查表4.13得拉深模的单边间隙为:Z/2=（1～1.1）t 则 Z=2～2.2 取Z=2 由于工件进行多次拉深，所以首次拉深的半成品尺寸公差没有严格限制，这时模具的尺寸只需取半成品的过度尺寸即可。 凹模尺寸：D凹=（D-0.75=（69-0.75×0.74）+0.08 0=68.4+0.08 0 凸模尺寸：D凸=（D-0.75-Z=(69-0.75×0.74-2)0 -0.05=66.40 -0.05 式中凸——凸模制造公差； 凹——凹模制造公差； Z——凸，凹模的单边间隙（mm）。 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些，即拉深凹模尺寸取ø68.1+0.08 0mm，相应拉深凸模尺寸取ø66.10 -0.05mm。工件底部尺寸ø43mm、ø40mm、3mm与R2mm因为属于过渡尺寸，要求不高，为简单方便，实际生产中直接按工件尺寸作拉深凸、凹模该尺寸。 画出拉深凸模如图： 图 2-6 拉深凸模 落料拉深凸凹模： 图 2-7 落料拉深凸凹模 3、圆角半径的确定 3.1 圆角半径对拉深过程的影响 拉深力是通过凸模圆角传递到被拉深工件上的，位于凸模圆角处的工件材料是最容易破裂的，“危险断面”凸模圆角半径r增大，则该处拉深件材料因厚度变薄量减小而强度增大，所传递的极限拉深力F也增大，因而可以减小拉深系数m。  拉深模的凹模圆角半径要取得适当，如果增大凹模圆角半径ra则材料拉入凹模时的阻力减小，拉深系数m也减小，但当如果当ra取得过大，则有更多的材料未被压料圈压住，而容易起皱。在拉深工件时，对于变形量较大处，就需要用较大的ra，由于在矩形件拉深时，角部的变形量最大，为了使金属的流动性较为均匀，角部的凹模圆角半径应比直边处的凹模圆角半径大。 3.2 圆角半径数值 一般应按经验公式取得凹模的最小圆角半径； Ra=0.8 式中，D --- 毛坯或上道工序的拉深直径； d --- 本道工序的拉深直径； T --- 材料厚度。 Ra=0.8 =0.8 =5.7mm 2.4模具的总体设计 2.4.1模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为落料—拉深复合模。 2.4.2定位方式的选择 因为该模具使用的是条料，所以导料采用导板（本副模具固定卸料板与导料板一体），送进步距控制采用挡料销。 2.4.3卸料出件方式的选择 模具采用固定卸料，刚性打件，并利用装在压力机工作台下的标准缓冲器提供压边力。 2.4.4导向方式的选择 导向装置用来保证上模相对于下模正确的运动，对于生产批量较大，零件的要求较高，.为了提高模具寿命和工作质量，方便安装调整，一般都需要采用导向装置，本模具中应用导柱导套装置来完成导向该复合模采用中间导柱的导向方式。 2.5主要零部件设计 2.5.1工作零件的结构设计 1、落料凹模高度的确定  由于工件形状对称简单，所以模具的工作零部件均采用整体式结构，落料凹模厚度及壁厚查《冲压模具设计与制造》表2.9.5得K=0.2 凹模厚度：H=kb=0.2×90.1=18mm 但毛坯拉深高度14，考虑到还需要空间安装压边圈，查《冲压模具简明设计手册》表2.62选用标准尺寸，H=40。 凹模壁厚：C=(1.5～2)H=(1.5～2)×40=60～80 取C=70mm 式中：b---凹模刃口的最大尺寸（mm）； k---系数。  根据 GB2858.4—81，并考虑总体布局，选择圆形凹模板，尺寸为D×H=200mm×40mm，刃口高度选择17mm，材料采用CrWMn，工作部分热处理硬度为60~64HRC，结构图如下：    2、拉深凸模  根据工件外形并考虑加工，将凸模设计成带肩台阶式圆凸凹模，一方面加工简单，另一方面又便于装配与修模，采用车床加工，与凸模固定板的配合按H7/m6。材料选用T10A，淬火硬度为58~62HRC，根据凸模直径，选择其上通气孔直径为6.5mm，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罗料凹模端面低。凸模长度：             L=H固+H凹-H低 =20+40-3 =57mm 式中：H固——凸模固定板厚度（mm），H固=20mm；  H凹——凹模厚度（mm），H凹=40mm；  H低——装配后，拉深凸模的端面低于落料凹模端面高度，根据板厚大小，决定H低=3mm。 3、凸凹模  结合工件外形并考虑加工，将凸凹模设计成带肩圆凸凹模，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换，采用车床加工，与凸凹模固定板的配合按H7/n6，凸凹模长度L=52mm,具体结构可如下图6所示。 4、依据凹模尺寸，查国标GB2858.6—81，选择圆形上垫板尺寸为D×H=200mm×20mm，下垫板尺寸为D×H=200×10材料为45钢，热处理硬度43～48HRC。 5、固定板设计              凸模的固定方式有直接固定在模座、用固定板固定和快换式固定三种固定方式，这里选用固定板固定，固定板与凸模为过渡配合（H7/n6），根据GB2858.5—81及凹模尺寸选取凸模固定板尺寸D×H=200mm×20mm。 6、模柄的设计    模柄选择压入式模柄，材料选用Q235，热处理硬度43～48HRC，依据模具设计尺寸，参考GB2862.1—90，选用B型。 2.5.2其他零部件的设计与选用 2.5.2.1打料装置的设计 在本模具中采用打杆推动连接推杆来完成打料动作，打杆穿过模柄凸露在模具的外面，当完成一次冲裁时压力机滑块回程，打杆与压力机的打料横杆相碰，打杆推动连接推杆将卡在凸凹模的凹模孔内的圆形废料打下，当注意的是： 第一：需要保证打杆在模柄内的顺利滑动，须间隙配合。 第二：需要保证连接推杆在凸凹模内的顺利滑动，须间隙配合。 2.5.2.2顶件装置的设计 顶件装置一般是弹性的，在本模具中是由顶杆、顶件块和装在下模座下面的弹顶器组成，这种结构的顶件力容易调节，工作可靠。 2.5.2.3顶件块的设计 本模具采用顶件块将制件从卡在凹模内小凸模上刮下，顶件块在冲裁的过程中实在凹模中运动的零件，对它有如下的要求：模具处于闭合状态时其背后有一定的空间，以备修磨和调整的需要；模具处于开启状态时，必须顺利复位，工作面高出凹模平面，以便继续冲裁；它与凹模和凸模的配合应保证顺利滑动，不发生干涉。为此顶件块与凹模为间隙配合，其外形尺寸一般按公差与配合国家标准h8制造。顶件块与凸模的配合一般呈较松的间隙配合。 2.5.2.4顶杆的设计 在本模具中选用四个顶杆与弹顶器上的托板相配合，四个顶杆均匀分布，传送的橡皮的推件力较为平稳，在此需要注意的是：顶杆、的直径不能太小，以免在克服橡皮弹力时发生挠曲。还有顶杆与下模上的孔相配合，必需保证其在孔内顺利的滑动，所以顶件块与凹模为间隙配合，其外形尺寸一般按公差与配合国家标准h8制造 2.5.2.5模架及其他零部件的选用 模具选用中间导柱标准模架，可承受较大的冲压力。为了防止装模时，上模误转180°装配，将模架中两对导柱与导套作成粗细不等： 导柱与导套结构从标准中选取，尺寸由模架中的参数决定。导柱的长度应保证冲模在最低工作位置时，导柱上端面与上模座顶面的距离不小于10~15mm，而下模座底面与导柱底面的距离应为1~2mm。导柱与导套之间的配合为H7/h6,导套与上模座之间、导柱与下模座之间采用过渡配合H7/m6。导柱与导套材料采用20钢，热处理硬度为（渗碳）56~62HRC。上下模座材料采用45钢，热处理硬度为调质28~32HRC                          模具的闭合高度是指模具在最低工作位置时上下模座之间的距离，它应与压力机的装模高度相适应，从生产量、模具结构、产品规格和操作方便等方面考虑，选择滑动导向中间导柱圆形模架，查GB2851.6-81，所选模架具体参数如下：  凹模周界D0：200mm D2=280  闭合高度(参考)最小：240mm  闭合高度(参考)最大：200mm  上模座厚度取35mm，即H上模=45mm 上模垫板厚度取20mm，即H垫=20mm 固定卸料板厚度取15mm，即H卸=15mm 下固定板厚度取20mm，即H下固定=20mm 下模垫板厚度取10mm，即H下垫板 =10mm 下模座厚度取45mm，即H下模=50mm 导柱 数量2  规格：25mm×170mm           27mm×170mm 导套 数量2 规格：ø25mm×90mm×41mm ø28mm×90mm×45mm 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 =（45+20+52+40+20+10+50-19）mm =218mm 式中：H凸凹模---凸、凹模的高度，H凸凹模=52mm； H凹模---凹模的厚度，H凹模=40mm； H入---凸凹模进入落料凹模的深度，H入=19mm。 综上计算该模具闭合高度小于所选压力机JH2-25的最大装模高度（260），可以使用。 2.5.3其他零部件的说明 选用4个卸料螺钉，公称直径为8mm；凸凹模紧固螺钉选取M12x80mm，选用四个；凹模紧固螺钉选取M10x90mm选用四个；挡料销采用A型固定挡料销，d=6mm；导料板与卸料板设计为一体；圆柱销选取Ø10x90mm，上下模座各一个。选用四个顶杆，取Ø8x100mm。      顶件装置兼起压边的作用，由于压边力和工作行程过大，不宜采用弹簧或橡胶式顶件装置，所以选择气垫式顶件装置。 2.6压力机的校核  2.6.1闭合高度的校核    所选压力机的最大闭合高度为260mm，闭合高度调节量为55mm，垫板高度为50mm，所以：Hmin=260mm-50mm=210mm  本次模具设计的闭合高度为H=203mm，                Hmax－5mm=255mm    =+Hmin+10mm=220mm  满足       Hmin+10≤H≤Hmax－5   所选压力机闭合高度满足要求。  2.6.2工作台面尺寸的校核  所选压力机工作台尺寸为 ：前后370mm，左右560mm ，模具外形尺寸为D=280mm，模具底座外形尺寸为：前后250mm ，左右320mm，根据工作台面尺寸一般应大于模具底座尺寸50~70mm，其工作台孔径尺寸为D=260mm，大于废料尺寸，可以漏料，所以工作台尺寸满足要求。  2.6.3滑块行程的校核  滑块行程应保证能够方便地放入毛坯和取出零件，对于拉深工序，滑块行程应大于零件高度的2倍，零件高度×2=14mm×2=28mm，所选压力机的滑块行程为75mm，所以滑块行程满足要求。 2.7模具总装图及工作原理 2.7.1模具总装图 图 2-8 装配图 2.7.2模具工作原理 将条料送入刚性卸料板下长条形槽中，平放在凹模面上，并靠槽的一侧，压力机滑块带着上模下行，凸凹模下表面首先接触条料，并与顶件块一起压住条料，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从凸凹模中刚性打下，用手工将工件取走后，将条料往前送进一个步距，进行下一个工件的生产。 2.8模具的装配、安装与调试 2.8.1模具的装配 1.装配好的冲模，其闭合高度应符合要求。 2.模柄装入上模座后，其轴心线对上模座上平面的垂直度误差，在全长范围内不大于0.05mm。 3.装入模架的每对导柱和导套的配合间隙（或过盈）应符合手册的规定。 4.导柱与导套装配后，其轴心线应分别垂直于下模座的底平面和上模座的上平面。 5.上模座的上平面应于下模座的底平面平行。 6.装配好的导柱，其固定端面与下模座下平面应保留1～2mm距离，选用B型导套时，装配后其固定端面应低于上模座上平面1～2mm。 7.装配好的模架，其上模座沿导柱上、下移动应平稳，无阻滞现象。 8. 凸模和凹模的配合间隙应符合设计要求，沿整个刃口轮廓应均匀一致。 9. 定位装置要保证定位正确可靠，卸料、顶料装置要动作灵活、正确，出料孔要畅通无阻，保证制件或废料不卡在凹模内或凸模上。 10. 模具应在生产现场进行试模，冲出的制件应符合设计要求。 2.8.2模具的安装 1）安装冲压模熟悉冲压工艺和冲压模具图样，检查所要安装的模具和压力机是否完好正常。 2）冲压模放入压力机之前，清除黏附在冲压模上下表面、压力机滑块的地面与工作台面的杂物。 3）测量冲压模的闭合高度，并根据测量的尺寸调整压力机滑块的高度，使滑块在下止点时，滑块底面与压力机工作台面之间的距离略大于冲压模的闭合高度。 4）取下模柄锁紧块，将冲压模推入，使模柄进入压力机滑块的模柄孔内，合上锁紧块，将压力机滑块停在下止点，并调整压力机滑块高度，使滑块与冲压模顶面贴合。 5）开动压力机，并逐步调整滑块的高度，现将上下模之间放入纸片，使纸片刚好切断后再放入试冲材料，刚好冲下零件后，将可调连杆螺钉锁紧。 6）安装好后进行试冲，如出现故障，则要从分析原因入手，进行模具的调整或修理，直至模具工作正常并冲出合格的冲压件为止。 2.8.3模具的调试 1）将装配后的模具顺利地装在指定的压力机上。 2）用指定的材料稳定的在模具上制出合格的制品零件。 3）检查制品零件的质量，若发现制品零件存在缺陷，分析原因，设法对模具进行修理和调制，直到能生产出一批完全符合图样的零件为止。 4）根据设计要求，进一步确定某些模具需经试验后所确定的尺寸。并修整这些尺寸，直到符合要求为止。 5）在试模后，应排除影响生产、安全、质量和操作等各种不利因素，使模具达到能稳定、批量生产的目的。 3总结 通过这次毕业设计使我熟悉了冲压模具的整个过程，掌握了冷冲压模具设计的方法和步骤，并且了解了在做冲压模具之前首先要对产品的结构形态，模具的结构形态。也就是要对产品的工艺性进行合理的分析，从而才能采取更合适模具，节约成本的同时还能保证加工零件的精度要求。其次，考虑好产品的批量以及精度要求以及材料的造价。最后完成产品的模具设计、模具的装配图、零件图。掌握了冷冲压模具设计的基本技能，如计算，绘图，查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等，通过毕业设计，使自己各方面知识都有所提高。 本次毕业设计的成功完成使我个人的所有专业中学术上的一次难忘的历程，因为通过我本人的长时间的思考、设计以及老师多次细心的指导使我知道一套合格的冲压模具设计的完成以及一套合格的图纸的完成都需要付出多少次的心血和汗水，通过它可以说明一个人最基本的学习工作态度，我认为要立志成为一个模具行业的佼佼者首先要从每一个细节做起，做事要有坚忍不拔的毅力，有耐心、谦虚、谨慎这样才能成为一名出色的模具工程师。  本次毕业设计的顺利完成是我个人专业学习中的一次难忘经历，通过老师多次细心的指导以及自己长时间的思考、设计让我知道一套合格的冲压模具的设计以及一套合格图纸的完成都需要付出很多心血和汗水。毕业设计的完成，教会了我自己解决问题的方法，从细微之处一点一滴的指导我。通过这次实践，我进一步熟悉了模具的设计，锻炼了模具设计实践能力和自己的独立设计能力。      现在即将走向工作岗位，在今后的工作中，我会继续加强理论的学习，再接再励，将所学的知识付诸实践，总结经验，不断进步！ 致谢 首先感谢本人的导师丁海老师，他对我的仔细审阅了本文的全部内容并对我的毕业设计内容提出了许多建设性建议。丁海老师渊博的知识，诚恳的为人，使我受益匪浅，在毕业设计的过程中，特别是遇到困难时，他给了我鼓励和帮助，在这里我向他表示真诚的感谢！ 感谢母校——河南机电高等专科学校的辛勤培育之恩！感谢材料工程系给我提供的良好学习及实践环境，使我学到了许多新的知识，掌握了一定的操作技能。 感谢和我在一起进行课题研究的同窗同学，和他在一起讨论、研究使我受益非浅。 最后，我非常庆幸在三年的的学习、生活中认识了很多可敬的老师和可亲的同学，并感激师友的教诲和帮助！ 参考文献 [1] 原红玲主编.冲压工艺与模具设计[M].北京：机械工业出版社，2008 [2] 陈华杰、李宪麟编著.实用冷作工计算手册[M].上海科学技术出版社，1998 [3] 魏春雷、朱三武主编.模具专业毕业设计手册[M].天津：天津大学出版社，2010 [4] 王秀凤、张永春编著.冷冲压模具设计与制造[M].北京：北京航空航天大学出版社，2012 [5] 柯旭贵、张荣清主编.冲压工艺与模具设计[M].北京：机械工业出版社，2012 [6] 寇世瑶主编.机械制图[M].北京：高等教育出版社，2007 [7] 史铁梁主编.冷冲模设计指导[M].北京：机械工业出版社，1999 [8] 马霄主编.互换性与技术测量[M].南京：南京大学出版社，2012 [9] 王孝培主编.中国模具设计大典之冲压模具设计[M].江西科学技术出版社，2003 [10] 王孝培主编.冲压手册[M].机械工业出版社，1988 31