湖南Y12型拖拉机轮圈落料与首次.docx

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湖南Y12型拖拉机轮圈落料与首次

目录

引言………………………………………………………………………………2

毕业设计任务书……………………………………………………………………3

毕业设计指导书……………………………………………………………………4

设计说明书…………………………………………………………………………8

一、设计课题………………………………………………………………………8

二、设计过程………………………………………………………………………9

（一）、零件的工艺性分析……………………………………………………9

（二）、工件的毛坯面积的计算………………………………………………10

（三）、第一工序件尺寸计算…………………………………………………12

（四）、落料与首次拉深模设计程序…………………………………………13

⒈工序件的工艺分析………………………………………………………13

⒉工序件工艺方案的确定…………………………………………………14

⒊排样……………………………………………………………………15

⒋模具的压力中心的确定…………………………………………………15

⒌冲压设备的选择…………………………………………………………15

5.1落料力的计算………………………………………………………15

5.2拉深力的计算………………………………………………………16

5.3压边力的计算………………………………………………………16

⒍主要工作部分尺寸的计算………………………………………………18

6.1落料刃口尺寸计算…………………………………………………18

6.2拉深工作部分尺寸计算……………………………………………19

6.3拉深凹模的圆角半径………………………………………………20

⒎模具主要零件的结构设计………………………………………………20

7.1落料凹模的结构设计………………………………………………21

7.2固定卸料板的结构设计……………………………………………21

7.3其它非标准零件的结构设计………………………………………22

⒏压力机的校核……………………………………………………………25

⒐模具的动作分析…………………………………………………………26

⒑模具的安装………………………………………………………………26

（三）参考文献…………………………………………………………………28

设计体会…………………………………………………………………………29

引言

本说明书为机械类冷冲压模具设计说明书，是根据冷冲压模具设计指导一书上的设计过程及相关工艺规定所编写的。

本说明书的内容包括：

毕业设计任务书、毕业设计指导书、毕业设计说明书、毕业设计体会、参考文献等。

编写本说明书时，力求符合设计步骤，详细说明了冷冲压模具的设计方法和基本步骤，以及各种参数的具体计算过程和计算方法，如冷冲压工序件的成型工艺、模具刃口尺寸、压力设备的选择等。

本说明书在编写的过程中，得到了曾立平教授和郭雪娥教授以及相关老师和同学的悉心指导和热情帮助，在此一并表示谢意！

由于本人知识水平和能力有限，在本说明书中难免有各种各样的问题和错误，敬请各位老师和同学批评指正。

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一、设计题目

冷冲压模具设计（湖南Y12型拖拉机轮圈落料和首次拉深模设计）。

二、原始数据

1、冲压件零件图（包括零件尺寸、精度、材料等）。

2、生产批量为大批大量。

三、设计要求

1、在保证规定的生产率和高质量的冲压件的同时，力求降低生产成本，模具的使用寿命长。

2、设计的冷冲模必须保证操作安全、方便。

3、冲模零件必须具有良好的工艺性，即制造装配容易、便于管理。

4、便于搬运、安装、紧固到冲床上并且方便、可靠。

5、在保证模具强度的前提下，注意外形美观，各部分比例协调。

四、设计图纸

模具总装配图一张。

全部的模具零件图纸（其中要求至少有一张电脑绘图）。

五、设计说明书

1、资料数据充分，并且要标明数据出处。

2、计算过程详细、完全。

3、公式的字母含义应标明，有时候还要标注公式的出处。

4、内容条理清楚，按步骤书写。

5、说明书要求用计算机打印出来。

六、自选一个重要的模具零件编制其工艺加工路线。

湖南工学院（南校区）机械系2006届毕业设计

指导书

一、题目：

湖南Y12型拖拉机轮圈落料和首次拉深模设计。

二、取得必要的资料。

1、注有技术要求的产品零件图。

2、工件加工过程工艺卡。

3、工件的生产批量。

4、原材料规格与毛坯情况。

5、冲压车间的设备资料。

6、模具制造技能和设备条件及可以采用的模具标准情况。

三、分析冲压零件的工艺性

分析冲压件的工艺性包括技术和经济两方面，在技术方面，根据产品图纸，主要分析冲压件的形状特点、尺寸大小、尺寸标注方法、精度要求、表面质量和材料性能等方面的因数，是否符合冲压工艺要求；在经济方面，主要根据冲压件的生产批量分析生产成本，阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。

1、冲压件的形状和尺寸：

冲压件的形状和尺寸不同，对冲压工艺的要求也将不相同。

2、冲压件的尺寸精度：

冲压件的精度与冲压工艺方法、模具的结构型式及制造精度等有关。

3、尺寸标注：

冲压件的尺寸标注应该符合冲压工艺要求。

4、生产批量：

生产批量的大小，直接影响模具的结构型式，一般大批量生产时，可以选用级进模和高效率的冲压设备来提高生产率；小批量生产时，可以采用单工序模具和售价比较低的冲压设备来进行生产以降低模具的制造费用和零件的生产费用。

5、其它方面

在对冲压件进行工艺分析时，除了考虑上述因素外，还应该分析冲压件的厚度、板料性能及冲压基本工序常见的生产问题对冲压工艺性的影响。

四、确定工艺方案及模具型式：

1、根据对冲压零件的形状、尺寸、精度及表面质量要求的分析结果，根据所需的冲压基本工序，如落料、冲孔、拉深、整形等。

2、根据初步工艺计算，确定工序数目，如冲压次数、拉深次数等。

3、根据各工序的变形特点、质量要求等确定工序顺序。

一般可以按照下列原则来进行：

1）、对冲带孔或者带有缺口的冲裁件，如果选用简单模具，一般先落料，再冲孔或者切口，使用级进模，则先冲孔或者切口后落料。

2）、对于带孔的拉深拉深件，一般先拉深，后冲孔，但是孔的位置在零件的底部且孔径尺寸要求不高时，也可以先冲孔而后拉深。

3）、对于形状复杂的拉深件，为了便于材料的变形和流动，应该先形成内部形状，再拉深外部形状。

4）、整形或者校平工序，应该在冲压件基本成形以后进行。

4、根据生产批量和条件（冲压加工条件和模具制造条件）确定工序组合。

生产批量大的时候，冲压工序应该尽可能地组合在一起，采用复合模冲压；小批量生产的时候采用单工序简单模。

五、进行必要的工艺计算

1、计算毛坯尺寸，进行排样和计算条料宽度及材料利用率。

2、计算冲压力（冲裁力、拉深力、卸料力、推件力、压边力等），对于厚板冲裁、

拉深工艺，还需要计算冲裁功、拉深功及功率。

3、确定模具的压力中心。

4、计算凹、凸模工作部分尺寸，确定凹、凸模间隙。

5、计算或者估算模具各主要零件的高度尺寸及卸料、压边所需要采用的弹性元件的

自由高度。

6、对于拉深工序，还需要决定拉深方式（是否决定采用压边圈），计算拉深次数和

中间工序的半成品尺寸。

六、进行模具的整体设计

模具的整体设计是指在上述分析计算的基础上画出模具的整体草图并且初步计算出模具的闭合高度，大致确定出模具的外形尺寸。

七、模具主要零部件的结构设计

1、设计工作部分零件，如凸模、凹模的结构型式，或者根据国家标准选择其结构型式及固定型式。

2、根据具体情况确定定位形式，如可调定位板，固定挡位板，后动挡料销，定距侧刃等，并且选择或者是设计定位零件的结构。

3、决定卸料或者是推件的型式，如采用刚性或者是弹性的卸料方式，则应该对弹簧或者是橡胶块进行选择与计算。

4、根据国家标准选择导向和安装紧固零件，如导柱、导套、模柄、上、下模座等的结构型式。

八、选定冲压设备

对于曲柄压力机必须满足以下的要求：

1、压力机的公称压力必须大于冲压的工艺力。

2、压力机闭合高度必须满足模具的闭合高度要求。

3、对于拉深工序所选用的压力机，其工作行程必须大于工序中工件高度的2～2.5倍，以便于放入毛坯和取出工件。

4、压力机的工作台面尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸，并且要留有固定模具的位置。

九、绘制模具总图

模具总图包括：

1、主视图：

绘制模具工件位置的剖面图。

2、俯视图：

一般情况下绘制下模部分的全俯视图，也可以一半绘制下模部分的俯视图，另一半绘制上模部分的俯视图。

3、侧视图、仰视图及局部剖视图等。

4、工件图：

一般将工件图绘在右上角。

5、排样图

6、列出零件明细表，注明材质和数量，凡是国家标准件必须注明其规格。

7、技术要求及说明，技术要求包括冲压力，所选设备的型号，模具的闭合高度，模具的冲裁间隙及其其它要求。

十、绘制各非标准零件图

零件图上应该注明其全部尺寸、公差与配合、形位公差、表面粗糙度、

所用材料、热处理方法及其它要求。

十一、根据上述设计步骤，整理设计数据，编写设计说明书。

设计说明书

一、设计课题:

湖南Y12型拖拉机轮圈的落料与首次拉深模设计

零件名称：

湖南Y12型拖拉机轮圈

生产批量：

大批量

材料：

Q235钢板

板料厚度：

t=3mm

零件简图：

如下图所示

二、设计过程

（一）零件的工艺性分析

这是一个有底的且带锥形阶梯的阶梯型壳形零件,大端跟小端的直径相差较大，在其底部有两条对称的加强筋和均布的18个直径为Φ13mm的孔，结构比较复杂，但其高度不大，零件的尺寸精度也不高，零件壁厚为3mm、没有壁厚均匀的要求，材料为Q235钢板，各处的圆角半径见上图，经分析，该零件各处的圆角半径，材料性能及尺寸精度符合拉深工艺的各项要求，可以用拉深的方法来完成零件壳形部分的成型，再利用冲孔，切边来完成零件的加工。

根据工件的加工工艺分析，初步拟定零件按如下的步骤来完成加工：

落料——拉深——冲孔——切边

根据带锥形阶梯的阶梯形零件的工艺性要求，零件的阶梯形部分不能一次拉深成形，应该先拉深其大端直径的阶梯部分，接着拉深其锥形阶梯部分，最后拉深其小端直径的阶梯部分。

因为零件的加工工序比较多，如果利用单工序模，则所需的模具比较多，模具的设计、生产成本比较高，再者该零件为大批量生产，如果用单工序模则零件的生产成本会比较高，零件的生产效率也比较底，但是如果采用复合模或者级进模，则模具的设计和加工难度大，模具的维修也会比较麻烦，但是零件的生产效率会较单工序模成倍的提高，零件的生产成本也会在此因素下大副的降低。

8、压力机的校核

因为该压力机为双动型拉深压力机，固压力机的行程及装模高度的校核应包括两个方面的校核：

外滑块行程及装模高度的校核和内滑块行程及装模高度的校核；以及压力机气垫行程的校核。

①外滑块行程及装模高度的校核

外滑块在其行程上应该保证在外滑块到达下止点时完成对板料的落料分离，到达上止点时应该保证留有足够的空间拿出加工完成的工序件。

固外滑块的行程应≥100+5+42=147mm

其中：

100为固定卸料板的厚度

5为落料凹模跟拉深凹模的高度差

42为工序件的高度

而该压力机的外滑块行程为425mm＞147mm，即合格。

外滑块的最大装模高度Hmax为：

1070mm；调节量为300mm。

即模具的最小闭合高度应该Hmax–5mm≥H≥Hmin+10mm

而模具的外滑块闭合高度H为：

H=h1+h2+h3+h4

=350+150+145+120

=765mm

其中：

Hmax——为最大装模高度

Hmin——为最小装模高度

H——为模具闭合高度

h1——为压边圈座高度

h2——为落料凸模高度

h3——为拉深凹模高度

h4——为下模座底面到拉深凹模底面的距离

即压力机外滑块装模高度也符合要求

②内滑块行程及装模高度的校核

内滑块在其行程上应该保证在内滑块到达下止点时完成对板料的拉深成型及

工序件的底部成型，到达上止点时应该保证留有足够的空间拿出加工完成的工序

件。

固内滑块的行程应≥100+60+42=202mm

其中：

100为固定卸料板的厚度

60为拉深凸模进入拉深凹模的深度

42为工序件的高度

而该压力机的内滑块行程为850mm＞202mm，即合格。

内滑块的最大装模高度Hmax为：

1120mm；调节量为300mm。

即模具的最小闭合高度应该Hmax–5mm≥H≥Hmin+10mm

而模具的内滑块闭合高度H为：

H=h1+h2+h3+h4

=400+150+30+120

=700mm

其中：

Hmax——为最大装模高度

Hmin——为最小装模高度

H——为模具闭合高度

h1——为拉深凸模体的高度

h2——为拉深凸模的高度

h3——为垫板的高度

h4——为下模座底面到拉深凹模底面的距离

由此可知：

模具的闭合高度不满足压力机内滑块装模高度的要求，解决的办法

为在下模座底面和压力机的下工作台之间加垫垫板来调节模具的闭合高度。

③气垫行程的校核

压力机的气垫行程为400mm；满足顶出距离对压力机气垫行程的要求。

9、模具的动作分析

如图7所示的模具安装在双动压力机上，可以同时完成落料、拉深及工序件底部的浅成型。

该模具在结构上采用的是分体结构，压边圈8装在压边圈座9上，并兼作落料凸模用，拉深凸模11装在拉深凸模体10上。

这种分体结构对大型模具尤为必要，不仅可以节省模具钢，也便于毛坯的制备与热处理。

板料沿着导料销钉5送进，利用固定卸料板7的台阶完成对板料的定位，该模具工作时，首先外滑块带动压边圈座下行，在压边圈（落料凸模）到达下止点前与落料凹模4共同完成落料，接着进行压边（如左半视图所示）。

然后内滑块带动拉深凸模下行，与拉深凹模3一起完成工序件主要的拉深成型。

顶板13兼作拉深凹模的底，在内滑块到达下止点时，可完成对工序件底部的浅成型（如右半视图所示）。

回程时，内滑块先上升，然后外滑块才上升，可以保证工序件留在下模。

最后在汽缸顶件力的作用下带动顶杆14由顶板13将工序件顶出。

在外滑块上升的过程中，由固定卸料板完成对废料的卸除工作。

10、模具的安装

冲模的使用寿命、工作安全和冲件质量等与冲模的正确安装有着极其密切的关系。

在模具着手安装前，必须对压力机和冲模相接触的面擦拭干净，并且认真检查压力机工作部分的运转是否正常。

该模具用压板固定在压力机上，安装时先安装上模，先将模具的拉深凸模体通过其上的螺孔安装在压力机的内滑块上，再将模具的压边圈座用压块固定在压力机的外滑块上，安装完成后应检查拉深凸模体相对压边圈座的运动是否平稳、灵活。

并且调节压力机内滑块使得拉深凸模缩进落料凸模内适当的距离。

紧接着根据上模的位置安装固定下模，下模采用压板固定，在其安装固定过程中调节凹、凸模的间隙，保证模具的冲裁及拉深间隙均匀。

模具在用压板固定的时候应该注意以下方面的问题：

⒈压板要有足够的刚度。

⒉支承、垫铁的高度要等于下模座被压处的高度。

⒊不允许随便采用其它铁块、铁板等杂物代替垫铁。

⒋要注意压板、螺杆和模具的相对位置。

压板和冲模的接触点，应该比压板和压力

机台面的接触点更接近于螺杆。

（三）参考文献

《冲模设计手册》《冲模设计手册》编写组编著

机械工业出版社

《几何量公差与检测》第六版甘永立主编

上海科学技术出版社

《冲模设计应用实例》模具实用技术丛书编委会编

机械工业出版社

《实用冲压技术手册》王孝培主编

机械工业出版社

《冲模结构图册》王新华袁联富编

机械工业出版社

《冲压与塑压设备》华北航天工业学院孙凤勤主编

机械工业出版社

《冷冲压模具设计指导》王芳主编

机械工业出版社

《冲压工艺与模具设计》华北航天工业学院钟毓斌主编

机械工业出版社

设计体会

毕业设计是对大学生三年所学知识和能力的一次综合应用与检测，是每一个合格大学

生所必须经历的过程，是一个重要的实践性教学环节，同时也是对大学期间所学专业知识的一次广而深的复习。

这次毕业设计，不仅培养了我正确的设计思想和严谨的设计思维；同时也让我掌握了工程设计的一般程序和方法，使我综合运用知识的能力得到了很好的锻炼和提高。

在本次设计过程中我参阅了大量的技术资料和设计手册，不仅认真探讨了模具设计领域内的各种问题，而且对冷冲压零件的性能以及模具的结构等问题进行了研究。

因此，本次设计不仅加深了自己对所学专业知识的理解和认识，也拓宽了自己的知识面。

此外，在本次设计的绘图过程中，使用了AutoCAD、Pro-E等二维和三维设计软件，这些都不同程度地使我学到了更多的知识，绘图能力也得到了进一步的提高。

在本次的设计过程中，曾立平和郭雪娥老师给了我耐心的指导，并在设计中及时地为我解决疑难，让我在本次设计中知识和能力得到了一个质的飞跃，这对我的将来都将产生深远的影响。

并且，在设计过程中还得到了其他老师和各组同学的悉心指导和热忱帮助，在此一并表示感谢！

由于本人知识和能力水平有限，实际经验不足，因此在设计中难免存在或多或少的不足，敬请各位老师批评、指正，本人将不胜感激。

再次对曾立平教授和郭雪娥教授的悉心指导表示深深的感谢！