模具设计与制造的毕业设计.docx
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模具设计与制造的毕业设计
江西科技师范学院
模具设计与制造
毕
业
设
计
题目：
汽车玻璃升降器外壳模具
系部：
机电系
专业：
模具设计与制造
指导老师：
xxxxxxxxxxxxx
姓名：
xxxxxxxx
学号：
xxxxxxxxxx
日期：
20xx年xx月xx日
冲压模具设计及制造设计任务书
一、零件名称：
玻璃升降器外壳（图1-1）
生产批量：
中批量
材料：
08钢厚度：
t=1.5mm
可性工艺方案：
A：
冲孔——落料连续冲裁B：
拉深
要求冲压工艺过程设计的具体内容、步骤，以及模具结构设计的方法和结果。
二、设计内容：
绘制模具设计装配工作图；
绘制两个以上模具零件（凸模、凹模或凸凹模）的零件图；
绘制两个以上模具零件（凸模、凹模或凸凹模）的加工工艺过程卡；
编写设计说明书。
三、设计要求：
文字要求：
语言通顺、语言流畅、书写工整、间隔均匀、无错别字。
图纸要求：
表达准确、布局合理、线条粗细均匀、圆弧连接光滑尺寸标注规范、文字用工程图写。
设计模具要求：
1）模具的结构应满足成形过程的要求，模具零件的技术性能要好；
2）模具零件的制作应符合零件图要求，即它的材料、硬度、尺寸、形位公差及表面粗糙度等要符合图纸要求；
3）凸、凹模（或动、定模）应保持精确的相对位置；
4）分形面（或压边面）应设置合理，即能顺利地分形或有利于成形；
5）一般各零件的定位底平面应与运动方向保持垂直，即上、下模板（座）、上、下模的两底面和固定板等应有平行度要求；
6）模具的闭合高度（或长度）应与压力机的装模高度（或长度）相适应；7）模具应在生产条件下进行试验（试模），保证制出的零件符合品质要求，并且生产率高和成本低。
摘要：
本模具是一个汽车玻璃升降器外壳的冲裁模，由于本工件的精度要求不是很高，所以采用普通冲裁模就可能达到要求，本零件不难加工，但所要的工序较多，由于时间有限，在这里只画第一道工序的图。
关键词：
冲压工艺排样图模具主要零件冲压模具 拉深模具
Abstract：
Thismoldingtoolisanaccuracythatacarglassascendanddescendthemachineoutershellwashtocutthemold,becauseofarequestnotisveryhigh,Sotheadoptioncommonnesswashtocutthemoldandthenmayattaintherequest,thissparepartsisnotdifficulttoprocess,butaworkforwantingprefaceismore,becauseoftimeLimited,hereonlydrawandtogetherthediagramoftheworkpreface.
Keyword:
Hurtletopressthecraft;Lingupthekinddiagram;Mainsparepartsofmoldingtool.Paessmolding;PadHeadermolding.
绪论
改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。
今年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有企业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。
浙江宁波，黄岩和广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造再内中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。
冲压加工是借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接受到变形力并进行变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。
板料，模具和设备是冲压加工的三要素，存在相互关系。
冲压加工是一种金属冷变形加工方法。
所以，被称之为冷冲压或板料冲压，简称冲压。
它是金属性加工（或压力加工）的主要方法之一，也隶属于材料成形工程技术。
当前冲压模具技术发展呈现四大特点主要表现在：
一、充分运用IT技术发展模具，工艺分析计算现代化。
二、模具计算机辅助设计，制造与分析（CAD/CAM/CAE）的应用，极大的提高模具的设计与制造的效率，提高模具的质量。
三、冲压生产自动化，用以大量生产，冲压生产以向自动化和无人化发展，极大的减轻了工人的劳动强度，提高了生产率。
四、为适应市场经济的需求，大批量与小批量生产共存，开发了适宜于小批量生产的各种简易模具，经济模具，标准化且容易变换的模具系统等。
本设计以冲压连续冲裁工序为例着重以理论联系实际为主，从而深入了解当今冲压模具技术的发展。
通过本设计展现个人的设计能力。
设计过程
1、读产品图，分析其冲压工艺性
该零件是汽车车门玻璃升降器的外壳，图1-1所示位置是其装部件中的位置。
从技术要求和使用条件来看，零件具有较高的精度要求、要有较高的刚度和强度。
因为：
零件所标注的尺寸中，其φ22.3
、φ16.5
及16
为IT11～IT12级精度，三个小孔φ3.2的中心位置精度为IT10；外形最大尺寸为φ50。
属于小型零件。
料厚为1.5mm。
分析结构工艺性。
因该零件为轴对称旋转体，故落料片肯定是圆形。
冲裁工艺性很好，且三个小孔直径为料厚的两倍，一般没有问题。
零件为带法兰边圆筒形件，且
都不太大、拉深工艺较好；只是圆角半径R1及R1.5偏小，可安排一道整形工序最后达到。
三个小孔中心距的精度，可通过采用IT6～IT7级制模精度及以φ22.3内孔定位，予以保证。
低部φ16.5部分的成形，能有三种方法：
一种是采用阶梯形零件拉深后车削加工；另一种是拉深后冲切；再一种是拉深后在底部先冲一预加工小孔，然后翻边。
如图1-2所示，此三种方案中，车底的方案质量高，但生产效率底，且费料。
像该零件这样高度尺寸要求不高的情况下，一般不宜采用。
冲底的方案其效率比车底要高，但还存在一个问题是要求其前道、拉深工序的底部圆角半径接近清角，这又带来了加工的麻烦。
翻边的方案生产效率高且能节约原材料，但口端质量稍差。
由于该零件对这一部分的高度孔口端部质量要求不高，而φ16
和R1两个尺寸正好是用翻边可能以保证的。
所以，比较起来，采用方案才c更为合理、合算。
因此，该零件的冲压生产要用到的冲压加工基本工序有：
落料、拉深〈可能有关〉、冲三小孔、冲底孔、翻边、切边和整形等。
用这些工序组合可以提出多种不同的工艺方案。
2、分析计算确定工艺方案
（1）计算毛坯尺寸计算毛坯尺寸需先确定前边的半成品尺寸。
翻边前是否也需拉成阶梯零件，这要核算翻边的变形程度。
φ16.5处的高度尺寸为H=（21-16）mm=5mm
根据翻边公式，翻边的高H为〈见式4-14〉
H=
（1-K）+0.43rd+0.72t
经变换公式,有
K=1-
（H-0.43rd-0.72t）=1-
（5-0.43×1-0.72×1.5）=0.61
即翻边出高度H=5时，翻边系数达到K=0.61。
由此可知其预加工小孔孔径d0=d1×K=18×0.61mm=11（mm）
由t/d0=
=0.13，查表4-1，当采用圆柱形凸模，预加工小孔为冲制时，其极限系数Kf.c=0.50故翻边前，该外壳半成品可不为阶梯形，其翻边前的半成品形状和尺寸如图1-3所示。
图中法兰边直径φ54是根据工件法兰边直径φ50.加上拉深时的修边余量取为4而确定的。
于是，该零件似的坯料直径D0可按式（3-41）计算：
D0=
（d按中径尺寸计算）=
㎜
≈65㎜
（2）计算拉深次数
由此查表2-12，得其mc=0.38因为mf=0.37（这里，如果按图3-26计算查取，也是需要多次拉深）
若取m=0.45,有d1=m1D0=0.45×65㎜=29㎜,则
。
查表3-1，有m2=0.75但考虑到第二次拉深时，仍难以达到零件所要求的圆角半径R1.5，故在第二次拉深后，还要有一道整形工序。
在这种情况下，可考虑分三次拉深，在第三次拉深中兼整形。
这样，既不需增加模具数量，又可减少前两次拉深的变形程度，能保证稳定生产。
于是，拉深系数可调整为：
m
=0.56,m2=0.81,m3=0.81
m1×m2×m3=0.56×0.81×0.81=0.37
（3）确定工艺方案根据以上分析和计算，可以进一步明确，该零件的冲压加工需包括以下基本工序：
落料、首次拉深、二次拉深、三次拉深（兼整形）、冲φ11孔、翻边（兼整形）、冲三个φ3.2孔和切边。
根据这些基本工序，可拟出如下五种工艺放案：
方案一落料与首次拉深复合，其余按些基本工序顺序。
方案二落料与首次拉深复合（见图1-4a）,冲φ11底孔与翻边复合（见图1-5a）冲三个小孔φ3.2与切边复合（见图1-5b），其余按基本工序顺序。
方案三落料与首次拉深复合，冲φ11底孔与冲三小孔φ3.2复合（见图1-6a）,翻边与切边复合（见图1-6b），其余按基本工序顺序。
方案四落料、首次拉深与冲φ11底孔复合（见图1-7）,其余按基本工序顺序。
方案五采用带料连续拉深或在多工位自动压力机上冲压。
分析比较上述五种工艺案，可以看到：
方案二冲φ11孔与翻边复合，由于模壁厚度较小（a=
㎜=2.75㎜），小于式（12-20）中要求的最小壁厚（3㎜），模具容易损坏。
冲三个φ3.2小孔与切边复合，也存在模壁太薄的问题a=
㎜=2.4㎜，模具也容易损坏。
方案三虽然解决了上述模壁太薄的矛盾，但冲φ11底孔与冲φ3.2小孔复合及翻边与切边复合时，它们的刃口都不在同一平面上，而且磨损快慢也不一样，这会给修磨带来不便，修磨后要保持相对位置也有困难。
方案四落料、首次拉深与φ11底孔复合，冲孔凹模与拉深凸模做成一体，也给修磨造成困难。
特别是冲底孔后再经二次和三次拉深，孔径一旦变化，将会影响到翻边的高度尺寸和翻边口缘质量。
方案五采用带料连续拉深或多工位自动压力机冲压，可获得高的生产率，而且操作安全，也避免上述方案所指出的缺点，但这一方案需要专用压力机或自动送料装置，而且模具结构复杂，制造周期长，生产成本高，因此，只有在大量生产中才较适宜。
方案一没有上述的缺点，但其工序复合程度较底，生产率较底，对中小批量生产是合理的，因此决定采用第一方案。
本方案在第三次拉深和翻边工序中，可以调整冲床滑块行程，使之于行程临近终了时，模具可对工件起到整形作用（见图1-4c、e），故无需单作整形工序。
3、主要工艺参数的计算
（1）确定排样、裁板方案这里毛坯直径φ65不算太小，考虑到操作方便，排样采用单排。
取其搭边数值：
条料两边a=2㎜、进距方向a1=1.5㎜。
于是有：
进距h=D+a1=（65+1.5）㎜=66.5㎜
条料宽度b=D+2a=（65+2×2）㎜=69㎜
板料规格拟选用1.5×900×1800（钢板）（可查表11-16）
若用纵裁：
裁板条数n1=
=
=13条余3㎜
每条个数n2=
=
=27个余3㎜
每板总个数n总=n1×n2=13×27=351个
材料利用率η总=
若横裁：
条数n1=
=
=26条余6㎜
每条个数n2=
=
=13个余34㎜
每板总个数n总=n1×n2=26×13=338个
材料利用率η总=
由此可见，纵裁有较高的材料利用率，且该零件没有纤维方向性的考虑，故决定采用纵裁。
计算零件的净重G及材料消耗定购GO
G=F·t·
=
g≈33g
式中
为密度，底碳钢取
=7.85g/㎝3
[]内第一项为毛坯面积，第二项为底孔废料面积，第三项为三个小孔面积，第四项既（）内为切边废料面积。
G0=
（2）确定各中间工序尺寸
1）首次拉深首次拉深直径d1=m1·D0=0.56×65㎜=36.5㎜（中径）
首次拉深时凹模圆角半径按表3-9计算应取9㎜，按式（3-33）计算应取5.5㎜。
由于增加了一次拉深工序，使各次拉深工序的变形程度有所减小，故允许选用较更小的圆角半径，这里取rd1=5㎜，而冲头圆角半径r
=0.8×rd1=4㎜。
首次拉深高度按式3-41可进行近似计算（其中R取为两个圆角半径的平均值），而实际生产中取h1=13.8㎜，（见图1-8）。
2）二次拉深
d2=m2·d1=0.805×36.5㎜=29.5㎜（中径）
取rd2=rp2=2.5㎜
拉深高度h2，按面积相等近似计算，可得h2=14㎜。
而生产实际中取为h2=13.9㎜,参见图1-9。
3）三次拉深（兼整形）
d3=m3·d3=0.81×29.5㎜=23.8㎜
取rd3=rp3=1.5㎜,达到零件要求，因该道工序兼有整形作用，故这样设计是合理的。
h3=16㎜,见图1-10。
4）其余各中间工序均按零件要求而定，详见图1-10。
（3）计算工艺力、选设备
1）落料拉深工序
落料力按式（1-13）计算：
P冲=
卸料力选择式（1-20）计算：
P卸=K卸P冲=0.03×97968N=2940N
拉深力选择式（2-22）计算：
P拉=
压边力按照防皱最底压边力公式（其中单位压边力q查表3-4）：
Q=
对于这种落料拉深复合工序，选择设备吨位时，既能把以上四个力加起来（再乘个系数值）作为设备的吨位。
也不能仅按落料力或拉深力（再乘个系数）作为设备吨位。
而应该根据压力几说明中所给出的允许工作负荷曲线作出判断和选择。
经查，该复合工序的工艺力在160KN压力机上的到。
但现场条件只有250KN、350KN、630KN、和800KN压机，故选用250KN压机。
（工厂实际选用350KN压机。
因250KN压机任务较多，而350KN压机任务少）
2）第二次拉深工序拉深力选择按式（3-23）计算：
P拉=
显然，拉深力很小，可选63KN开式压力机；但根据现场条件，只好选用250KN压力机。
3）第三次拉深兼整形工序
P拉=
其整形力按式（7-18）进行计算：
P整=Fq=
对于这种复合工序，由于整形力是在最后且为临近下死点位置时发生，符合压力机的工作负荷曲线，故可按整形力大小选择压机，即可选250KN压力机（工厂实际上安排在630KN压机上）。
4）冲Φ11孔工序冲孔力
P拉=
显然，只要选63KN压力机即可，但根据条件只好选250KN压力机。
5）翻边兼整形工序翻边力选择式（4-10）进行计算：
P翻=
整形力
P整=F·q=
同上道理，按整形力选择设备，也只需63KN压机，这里选用250KN压力机。
6）冲三个Φ3.2孔工序
P冲=
选250KN压力机。
7）切边工序
P冲=
设有两把废料切断刀，所需切断废料压力
P′冲=2×0.8×（54-50）×1.5×400N=3840N
故总切边力
P=P冲+P′冲=（75360+3840）N=79200N
选用250KN压力机（工厂安排350KN压机）。
4、编写冲压工艺过程卡
该外壳零件的冲压工艺过程卡见表1；
凸、凹模的加工工艺卡片见表2、表3附加数控编程。
（表1上）
厂
冷冲压工艺卡片
车间
零
件
草
图
工序
工序说明
加工草图
设备
型号名称
0
下条料
剪床
1
落料与首次拉深
350KN压力机
2
二次拉深
250KN压力机
3
三次拉深（带整形）
630KN压力机
4
冲Φ11底孔
250KN压力机
5
翻边（带整形）
250KN压力机
6
冲三个小孔Φ3.2
250KN压力机
7
切边
350KN压力机
8
检验
设计：
更改标记
处数
文件号
签字
日期
（表1下）
标记
产品名称
CA10B型载重汽车
文件代号
玻璃升降制动机构外壳
共页
第页
材料
名称牌号
08钢
剪后毛坯
1.5×69×1800
每条件数
27个
形状尺寸
1.5±0.11×1800×900
每张件数
351个
消耗定额
0.054㎏
零件送来部门
备料工段
工种
冲
钳
总计
零件送往部门
装配工段
工时
每产品零件数
2
模具
工具量具
每小时生产量
单件定额/㎜
工人数量
备注
名称图号
名称编号
落料拉深复合模
拉深模
拉深模
冲孔模
翻边模
冲孔模
切边模
校对：
审核：
批准：
表1
落料凹模加工工艺卡片（表2）
单位名称
江西科技师范学院
产品名称或代号
凹模
数控铣前工艺分析
工序号
O0001
夹具名称
平口虎钳和一面子两销自制
工序号
工步内容
尺寸式要求
刀具块规
１
下料
Φ60×88
２
锻造
135×135×60
３
热处理
退火（消除锻后残余应力）降低硬度
４
包铁
131×131×54磨削单边余量0.5mm
５
平磨
留精磨余量0.2mm
６
热处理
淬火回火达硬度60～64HRC
７
退磁
８
铣台阶面及轮廓
Φ110～130
Φ120
800
100
0.5
自动
９
镗孔
Φ64.63
Φ64
800
80
0.1
自动
10
倒角
400
40
0.1
自动
11
镗孔
Φ73
Φ73
800
80
0.1
自动
12
钻孔
Φ10
Φ10
800
80
0.1
自动
13
钻孔
Φ6
Φ6
800
80
0.1
自动
14
攻螺纹
Φ10
M10
100
80
0.1
自动
15
钳工
编制：
审核：
日期：
凹模编程:
O0001
N10G54X0Y0Z100.0;
N20G90MO3S800;
N30G00G42X-65.0Y0Z0D0108;
N40X-65.0Z-53.0;
N50G17G03X-65.0Y0R65.0F100;
N60G00X-67.0Z-10.0;
N70G01X-65.0F80;
N80X-55.0Z0;
N90G17G03X-55.0Y0R55.0;
N100G40X0Y0Z30.0;
N110G40Z100.0M09;
N120M05;
N130M00;
N140G00G43X0Y0Z30.0H01M08;
N150M03S800;
N160G99G85X0Y0Z-65.0R3.0F80;
N170G01X32.315Z-10.0;
N180X33.315Z-11.0;
N190G00X0Y0Z30.6;
N200G49Z100.0M09;
N210M05;
N220M00;
N230G00G43X0Y0Z30.0H2M08;
N240M03S800;
N250G00X0Y0Z-11.0;
N260G98G85X0Y0Z-56.0R-8.0F100;
N270G80G00X0Y0Z30.0M09;
N280G49Z100.0;
N290M05;
N300M00;
N310G00G43Z30.0H30.0H03M08;
N320M03S600;
N330G99G81X0Y50.0Z-56.0R3.0;
N340G98Y-50.0;
N350G80G00X0Y0G49Z100.0;
N360M05;
N370M00;
N380G00G43Z30.0H04M08;
N390S600M03;
N400G98G81X-42.0Y0Z-56.0R3.0F100;
N410G80G00X0Y0G49Z100.0M05;
N420M00
N430G00G43Z30.0H05M08;
N440S400M03;
N450G99G84X253.0Y25.0Z-56.0F3.0F100;
N460Y-25.0;
N470X-253.0;
N480G98Y25.0M09;
N490G80G00X0Y0Z30.0;
N500G49Z100.0;
N510M05;
N520M02;
凸模加工工艺卡片（表3）
单位名称
江西科技师范学院
产品名称或代号
凸模
数控铣前工艺分析
工序号
O0002
夹具名称
平口虎钳和一面两销自制夹具
工序号
工步内容
尺寸式要求
刀具块规
1
下料
Φ50×70
2
锻造
105×75×70
3
热处理：
退火（消除锻后残余应力）降低硬度
4
刨或铣
1017166
5
平磨
留精磨余量0.2㎜
6
热处理
淬火回火达硬度60～64HRC
7
平磨六面达技术要求
8
退磁
9
铣台阶及轮廓
Φ64～100
Φ12
800
100
0.1
自动
10
镗孔
Φ38.85
Φ38
800
80
0.1
自动
11
镗孔
Φ45
Φ45
800
80
0.1
自动
12
铣倒角
45°
45°
400
40
0.1
自动
13
铣圆角
R5
Φ10
400
40
0.1
自动
14
钻孔
Φ10
Φ10
800
80
0.1
自动
15
攻螺纹
Φ10
M10螺纹刀
200
0.1
自动
16
钳工（研磨达技术要求）
编制：
审核：
日期：
凸模编程
O0002
N10G54X0Z100.0;
N20G90S800M03;
N30G01G42X-52.0Y-35.0Z-22.0D01M08;
N40G
升级会员 