二次端盖拉深挤边复合模具设计说明书.docx
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二次端盖拉深挤边复合模具设计说明书
端盖冲压模具设计
课题名称：
端盖冲压模具设计
课题性质：
二次拉伸挤边复合模看图片
系名称：
需要零件图和装配图的加QQ928608478备注课程设计
专 业：
班 级：
学生姓名：
指导教师：
目 录
摘要3
Abstract4
前言5
1产品的工艺性分析7
1.1零件图分析7
1.1.1零件结构分析7
1.2零件工艺性分析8
1.2.1零件材料8
1.2.2尺寸精度8
2工艺方案的确定9
2.1冲压基本工序的确定9
2.1.1工序数目的分析9
2.1.2冲压工序顺序的确定9
2.2冲压工艺方案的比较与确定9
2.2.1方案的比较9
2.2.2方案的确定9
3工序设计和工序尺寸计算10
3.1毛坏尺寸的计算10
3.2工序设计尺寸及其计算10
3.2.1工序尺寸计算10
3.3搭边值11
3.4冲裁件的排样11
3.2.3工序简图11
4工艺设计与计算12
4.1凸，凹模刃口尺寸计算12
4.1.1落料凹模刃口尺寸计算12
4.1.2冲孔凸模刃口尺寸12
4.1.3凸凹模刃口尺寸13
4.2拉深工艺部分尺寸计算13
4.2.1拉深模工作部分尺寸计算13
4.2.2拉深凸凹模圆角半径rd：
14
4.3凸模和凹模外形尺寸及结构形式的确定14
4.3.1落料凹模外形尺寸及其结构14
4.3.2凸模外形尺寸及其结构形式15
4.4冲压工艺计算15
4.4.1冲裁力的计算15
4.4.2顶件为的计算16
4.4.3推件力的计算16
4.4.4拉深力的计算16
4.4.5压边力的计算17
4.4.6压力中心的计算17
5模具整体结构的确定18
5.1模具类型的选择18
5.1各个模板尺寸设计18
5.2操作方式选择18
5.3材料送进方式选择18
5.4卸料和推件及压边装置的选择18
5.4.1卸料装置18
5.4.2推件装置18
5.5导向装置的选择18
5.5.1导向零件设计与标准18
5.5.2导柱结构尺寸19
5.5.3导套结构尺寸19
5.6模柄的选用20
6模具装配21
6.1模具装配图21
6.2级进模具安装与试冲21
6.3压力机的选择22
参考文献24
附录A：
25
摘要
随着模具制造的技能化逐步向科学化发展，逐渐由以前手动方式发展为利用软件等高科技方式来辅助设计的完成。
冷冲模是其中的一种。
毕业设计是在模具专业理论教学之后进行的实践性教学环节。
是对所学知识的一次总检验，是走向工作岗位前的一次实战演习。
其目的是，综合运用所学课程的理论和实践知识,设计一副完整的模具训练、培养和提高自己的工作能力。
巩固和扩充模具专业课程所学内容，掌握模具设计与制造的方法、步骤和相关技术规范。
熟练查阅相关技术资料。
掌握模具设计与制造的基本技能，如制件工艺性分析、模具工艺方案论证、工艺计算、加工设备选定、制造工艺、收集和查阅设计资料，绘图及编写设计技术文件等。
冲压工艺与模具设计应结合工厂的设备、人员等实际情况，从零件的质量、生产效率、生产成本、劳动强度、环境的保护以及生产的安全性各个方面综合考虑，选择技术先进、经济合理、使用安全可靠的工艺方案和模具，以使冲压件的生产在保证达到设计图样上的各项技术要求，尽可能降低冲压的工艺成本和保证安全生产。
关键词：
工艺性分析、模具工艺方案论证、工艺计算、加工设备选定、制造工艺、收集和查阅设计资料，绘图及编写设计技术文件等。
Abstract
前言
冲压工艺是一种生产效率很高的、少切削或无切削的先进加工方法，在经济和技术方面都具有很多的优点。
它操作方便，便于实现机械化和自动化，适合于较大批量零件的生产，其制品一般不需进一步的机械加工，尺寸精度和互换性也比较好。
所以，在航空，汽车，电子的工业中占有十分重要的地位。
其中级进模是冲压模具中一种先进、高效的冲压模具。
对某些形状较为复杂的，具有冲裁、弯曲、成形、拉深等多工序的冲压零件，可在一副多工位级进模上冲制完成。
多工位级进模是实现自动化、半自动化，确保冲压加工质量的一种模具结构形式。
合理的模具结构既要保证生产产品的各项技术指标要求，又要缩短模具制造周期，降低模具制造成本，以满足现代工业生产对模具的高质、高效、低成本的要求。
在当今世界，模具工业在现代制造业中所占的比例越来越大，模具设计水平的高低直接影响着工业产品的质量、成本和跟新换代的速度，而模具设计技术水平的高低最终体现在模具结构上。
并且模具工业的水平和发展也反映了一个国家的加工制造的水平。
国内的模具工业虽然起步较晚，但在过去的十多年中也取得了一些进步。
例如在冲压模具方面，国内设计制造的部分轿车覆盖件模、空调散热片级进模、电子定转子级进模、集成电路引线框架级进模，以及带自动冲切、叠压、铆合、级数、分组和安全保护等功能的铁芯精密多功能模，都已达到较高水平。
但从总体上看，与工业发达的国家相比还是有加大的差距。
例如精密加工设备在模具加工设备中的比例还比较低，CAD/CAE/CAM技术的普及率尚待提高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等等。
特别是在大型、精密、复杂和长寿命模具上，一方面技术差距明显；另一方面也不能满足国内需要，因而仍需大量从国外进口。
所以，为了改变这种被动状态，尽快适应社会主义工业化建设对冲压工艺生产水平提高的需要，全方位大力做好模具基础、研发和推广工作，是至关重要的。
冷冲压是建立在金属塑性变形的基础上，在常温下利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的一种压力加工方法。
在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。
冷冲模在实现冷冲压加工中是必不可少的工艺装备，没有先进的模具技术，先进的冲压工艺就无法实现。
冷冲压的特点有：
1，节省材料2，制品有较好的互换性3制品有较好的互换性4生产效率高5操作简单6由于冷冲压生产效率高，材料利用律，故生产的制品成本较低。
随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压及模具技术也在不断革新与发展。
主要表现在以下几个方面：
一.工艺分析计算方法现代化现在已开始采用有限变形的弹塑性有限方法，对复杂成形件的成形过程进行应力应变分析的计算机模拟。
二.模具设计制造技术现代化工业发达国家正在大力开展模具计算辅助设计和制造（CAD/CAM）的研究。
采用这一技术，一般可提高模具设计制造效率的2-3倍，应用这一技术，不仅可以缩短模具设计制造周期，还可提高模具质量，减少设计和政治早人员的重复劳动，使设计者有可能把精力用在创新开发上。
三.冲压生产机械化与自动化与柔性化为了适应大批量，高效率生产的需要，在冲压模具和设备上广泛应用了各种自动化的进出料机构。
对于大型冲压件，专门配置了机械手和机器人，这不仅大大的提高了冲压件的生接线卡质和生产率，而且也增加了冲压工作和冲压工人的安全性。
在中小件的大批量生产方面，现已广泛应用于多工位压力机活、或高速压力机。
在小批量生产方面，正在发展柔性制造系统（FMS）。
四.为了满足接线卡更新换代快和小批量生产的需要，发展了一些新的成形工艺，简易模具，数控冲压设备和冲压柔性制造技术等。
五.不断改进板料的冲压性能
本文主要介绍了多工位级进模的设计过程，以NCL-20旋转承架为例，详细的阐述了一副多工位级进模的设计过程，包括了工艺分析、工艺方案确定、工艺参数计算、模具总体设计、模具零件结构形式选择、主要零件的设计以及设备的选择校核。
1产品的工艺性分析
1.1零件图分析
1.1.1零件结构分析
冲压件的工艺性是指冲压件对冲压加工的适应性，即是否能用最简单的模具结构、最少的工序、最低的成本加工出符合要求的工件。
着重从产品的几何形状、尺寸大小、精度高低、原材料性能等多个方面进行考虑，从而选择合理的冲压方案和模具形式。
此端盖零件为圆筒形件，属于无凸缘圆筒形拉深件，高为20mm，壁厚为1.0mm，周围对称分布直径为15mm的小孔。
零件图结构如图1.1所示，实物图如1.2所示。
图1.1产品结构图
1.2.1零件材料
用于拉深成形的材料要求具有高的塑性，低的屈服点和大的板厚方向性系数，而硬度高的材料则难于进行拉深加工，板料的屈强比σs/σb越小，冲压成形性能就越好。
一次拉深的极限变形程度越大，板厚R>1时，宽度方向的变形比厚度方向的变形容易；R值越大，在拉深过程中越不容易产生变薄和发生断裂，拉深成形性能越好。
在金属板料中，含碳量小于0.14%的软钢、软黄铜（含铜量68~72%）、纯铝及铝合金、奥氏体不锈钢材料具有良好的拉深性能。
此零件用的是Q235是典型的不锈钢材料,材料的塑性好,屈强比
比值低,有利于拉深成形.如下表所示:
表1.1材料的力学性能
材料名称
抗剪强度
τ/Mpa
屈服强度
/Mpa
抗拉强度
σb/Mpa
屈强比
伸长率
δ10/%
Q235
240
180
300
0.60
35
1.2.2尺寸精度
此零件图未给出精度等级,因为影响拉深精度的因数很多,故不对其有过高的精度要求.一般情况下,拉深件的精度在IT11级以下,IT13级以上,故取其精度等级为IT12级。
2工艺方案的确定
2.1冲压基本工序的确定
根据对零件图的分析，其冲压基本工序可初步定为：
落料——拉深——冲孔——整形.
2.1.1工序数目的分析
由于大批量生产，所以冲压加工过程要求提高生产效率，降低生产成本来满足生产要求，可要求工序数目尽量减小，应尽量把工序集中起来，采用复合模或级进模进行冲压，很小的零件，采用复合或连续冲压加工，既能提高生产效率，又能安全生产。
根据生产经验，集中到一副模具上的工序数量不宜太多，对于复合模，一般为2-3个工序，最多4个工序，对于级进模，集中的工序可多些。
2.1.2冲压工序顺序的确定
落料——拉深——冲孔——整形
2.2冲压工艺方案的比较与确定
2.2.1方案的比较
综合考虑生产成本、生产效率、批量生产等因素，可确定以下几种方案：
方案一：
采用单工序冲裁模，先落料，再拉深，然后依次冲大孔、冲小孔，最后进行整形。
一共需要四至五套模具，模具结构简单，但工序多，压力机一次行程内完成一道工序，效率低，模具成本高，且各个工序定位困难、不准确。
方案二：
采用两套复合模，第一套采用落料——拉深——冲孔复合模；第二套采用冲小孔——整形复合模。
模具结构较第一种方案复杂，但定位准确，精度高、效率高，适用于批量生产，易实现操作机械化自动化。
方案三：
采用一套复合模，同时完成落料、拉深、冲大孔、冲小孔四道工序，最后进行整形。
这种模具结构过于复杂，通用性差，适用大批量生产，成本较高。
2.2.2方案的确定
通过上一节对三种方案的比较，考虑到零件底部四个小孔的孔间距适中，易于同时冲出，于是确定方案三，既不影响效率也不影响模具制造。
3工序设计和工序尺寸计算
3.1毛坏尺寸的计算
由于拉深后工件的平均厚度与毛坯厚度差别不大,厚度变化可以忽略不计,所以拉深件毛坯尺寸的确定可以按照拉深前后毛坯与工件的表面积不变的原则计算.
由于在拉深后工件顶端面不平整而需要在高度方向加一段修边余量
查相关手册得知，可取其修边余量为0.5mm..
可将拉深件划分为若干个简单的几何形状，如图3.1所示
图3.1 端盖毛坯尺寸的确定
毛坯直径为
（3.2）
3.2工序设计尺寸及其计算
3.2.1工序尺寸计算
（１）落料
通过计算知落料尺寸为φ124mm。
（２）拉深
查得材料的极限拉延系数在0.53~0.59之间
此次拉延系数
（3.3）
式中d——成品直径（mm）；
D——坯料直径（mm）。
代入算得m=0.726
远大于材料的极限拉延系数，且其相对高度t/d也不大于其极限高度，故零件可一次拉出。
（３）冲孔及整形
冲孔整形工序的尺寸与零件图相等。
3.3搭边值
搭边的使用是为了使工件沿整个周边封闭冲裁时补偿送料的误差，并将其在模具上定位，以保证冲裁出完整的工件，搭边还可以保持条料有一定的刚度和强度，便于送进模具内。
图3.2搭边值选取
查表有a=1mm，a1=0.8mm.
3.4冲裁件的排样
由于工件为圆形，为了合理布置，可采用少废料排样，如下图所示：
图3.3排样方式
3.2.3工序简图
工序简图另见附录A：
工艺卡片。
4工艺设计与计算
4.1凸，凹模刃口尺寸计算
此落料为圆形件，为方便凸凹模制造加工，故选取凸凹模配合加工的方法,取冲裁件公差等级为IT12级。
表4-1系数X
料厚t（mm）
非圆形
圆形
1
0.75
0.5
0.75
0.5
工件公差△/mm
1
1~2
2~4
＞4
＜0.16
＜0.20
＜0.24
＜0.30
0.17~0.35
0.21~0.41
0.25~0.49
0.31~0.59
≥0.36
≥0.42
≥0.50
≥0.60
＜0.16
＜0.20
＜0.24
＜0.30
≥0.16
≥0.20
≥0.24
≥0.30
4.1.1落料凹模刃口尺寸计算
（4.1）
式中Dmax——落料工件外径最大极限尺寸（mm）；
Dd——落料凹模尺寸（mm）;
Δ——工件制造公差，查表知：
Δ=0.4mm；
X——系数，查表取X=0.5；
δd——凹模制造公差，查表得：
δd=0.04mm；
代入算得
4.1.2冲孔凸模刃口尺寸
（4.2）
式中dp——冲孔凸尺寸；
δp——凸模制造公差，查得δp=0.02mm；
Δ——工件制造公差，查表知：
Δ=0.18mm；
X——系数，查表取X=0.5；
代入算得
4.1.3凸凹模刃口尺寸
落料刃口计算：
（4.3）
式中Dd—冲孔件的基本尺寸；
X——磨损系数，查表取得X=1；
δp——凸模制造公差，查表取得=0.10mm；
代入算得
4.2拉深工艺部分尺寸计算
4.2.1拉深模工作部分尺寸计算
根据零件图所给外形尺寸可化为¢88-00.35
分别代入凸凹模尺寸计算公式：
（1）凸模尺寸DP：
（4.5）
式中Dp——凸摸刃口尺寸（mm）；
d——拉深件内形的基本尺寸（mm）；
δp——凸模制造公差，查表取得δp=0.025mm；
Δ——工件的制造公差，查表取得Δ1=0.35mm；
代入算得
（２）凹模尺寸Dd：
（4.6）
式中Dd——凹模刃口尺寸（mm）；
Z——凸、凹模的单边间隙，Z=（1～1.1）t，取Z=1.1t=1.1mm；
Δ——工件的制造公差，查表取得Δ=0.35mm;
δd——凹模制造公差，查表取得δd=0.035mm;
d——拉深件内形的基本尺寸（mm）。
代入算得
4.2.2拉深凸凹模圆角半径rd：
（１）凹模圆角半径rd：
查表得知：
（4.7）
代入算得
这里取R=3mm。
（２）凸模圆角半径rp：
（4.8）
代入算得
取2.0mm
4.3凸模和凹模外形尺寸及结构形式的确定
4.3.1落料凹模外形尺寸及其结构
（１）外形尺寸
Ａ 凹模高度计算公式如下：
（4.9）
K——系数，查得K=0.2；
b——凹模刃口尺寸（mm）。
代入得
，为保证有足够的强度取H=26mm。
（2）凹模厚度：
由料厚为1.0mm，凹模刃口尺寸d=15mm。
查表取得凹模壁厚为C
mm，即取C=60mm。
Ｂ 结构形式：
其结构形式如下：
图4.1 凹模结构形式
4.3.2凸模外形尺寸及其结构形式
冲孔凸模主要作用冲切废料。
材料为Cr12，淬火硬度为58—64HRC，长度71mm。
外形尺寸
图4.2 凸模结构形式
4.4冲压工艺计算
4.4.1冲裁力的计算
冲裁力的计算
平刃口模具冲裁时，其理论冲裁力可按下式计算：
（4.10）
式中L——冲裁件周长（mm）；
t——材料厚度（mm）；
τ——材料抗剪强度（MPa），查得σb=240MPa
选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素，实际冲裁力可能增大，所以应取
（4.11）
式中F——最大可能冲裁力；
4.4.2顶件为的计算
（4.12）
式中 Ｐ—冲裁力，Ｎ；
—顶件因数，查表得到
＝0.060；
n—卡在凹模孔内的工件数，n=h/t（h为凹模刃口的直壁高度，t为工件的材料厚度）．
代入计算得到
4.4.3推件力的计算
（4.13）
式中 Ｐ—冲裁力，Ｎ；
—推件因数，查表得到
＝0.050；
n—卡在凹模孔内的工件数，n=h/t（h为凹模刃口的直壁高度，t为工件的材料厚度）．
代入计算得到
4.4.4拉深力的计算
圆筒形件的拉深工艺力计算公式如下：
（4.14）
式中F——拉深力（N）；
K1——系数，查得K1=0.72；
d——拉深件直径（mm）
t——材料厚度（mm）
σb——抗拉强度（MPa），查得σb=300MPa
代入得：
4.4.5压边力的计算
圆筒形件的压边力的计算公式如下：
（4.15）
式中 q—单位压边力,N;查表得q=4.0Mpa;
D—毛坯直径;
rd—凹模圆角半径;
d—拉深件的直径;
代入数据算得
4.4.6压力中心的计算
冲裁模的压力中心就是冲裁合力的作用点。
冲模压力中心应尽可能和模柄轴线以及压力机滑块中心线重合，以使冲模平稳的工作，否则滑块就会受到偏心载荷，使模具歪斜，间隙不均，从而导致冲床滑块与导轨以及模具的不正常磨损，降低冲床和模具的寿命。
所以设计模具时必须使其通过模具的轴线，从而保证模具的压力中心与冲床滑块中心重合。
由于零件形状对称，故其压力中心位于轮廓图形的几何中心，即圆心。
5模具整体结构的确定
5.1模具类型的选择
5.1各个模板尺寸设计
模座的的尺寸L/mm×B/mm为400mm×340mm。
模座的厚度应为凹模厚度的1.5~2倍，上模座的厚度为45，上垫板厚度取15，固定板厚度取30，下模座的厚度为50mm。
该级进模各模板的外形尺寸设计如下：
上模座
下模座
凸模固定板
；
卸料板
；
凹模板
；
上，下垫板
；
故：
模具闭合高度
。
5.2操作方式选择
由于该零件尺寸较大，且为大批量生产，故采用自动化操作方式.
5.3材料送进方式选择
由于零件尺寸较大，生产批量大，为提高工作效率采用自动送料方式，从模具右侧将材料送进。
5.4卸料和推件及压边装置的选择
5.4.1卸料装置
卸料装置的型式较多，它包括固定卸料板、活动卸料板、弹性卸料板和废料切刀等几种。
卸料板除把板料从凸模上卸下外，有时也起压料或为凸模导向的作用。
因此，在大批量生产用模具上，要用淬硬的卸料板。
5.4.2推件装置
推件装置有刚性和弹性两种。
弹性推件器一般装于下模座下面，与下模板相连。
这种装置除有推出工件的作用外，还能压平工件，还可用于卸料和缓冲。
刚性推件器一般装于上模，推件力大且可靠。
其推件力通过打杆→推板→推杆→推块传至工件。
5.5导向装置的选择
5.5.1导向零件设计与标准
导向零件可保证模具冲压时，上、下模有一精确的位置关系。
在中、小型模具中最广泛采用的导向零件是导柱和导套。
本设计所选用的模架配套的是两个导柱。
一般导柱安装在下模座，导套安装在上模座，分别采用过盈配合。
5.5.2导柱结构尺寸
A导柱结构形式如下图示：
图5.1导柱
B主要参数如下：
d=35mm,L=200mm
5.5.3导套结构尺寸
A导套结构形式如下图示：
图5.2导套
B主要参数如表5.3：
表5.3滑动导套尺寸
参数
d
D
L
H
l
油槽数
数值
35mm
50mm
100mm
45mm
15mm
2
5.6模柄的选用
中、小型冲模通过模柄将上模固定在压力机的滑块上。
本设计选用旋入式模柄，如下图所示，用4个螺钉固定在上模座的窝孔。
旋入模柄形式如5.3图
图5.3旋入模柄
尺寸如表5.2：
表6.2旋入模柄基本尺寸
d（d11）
D（h6）
H
h
d1
D1
d3
d2
h1
基本尺寸
极限偏差
基本尺寸
极限偏差
30
40
75
25
11
52
9
15
9
6模具装配
6.1模具装配图
图6.1模具装配图
6.2级进模具安装与试冲
试模是根据塑料制品设计制造的模具在相应的冲压机实际冲压检验的过程。
它是模具制造过程中必不可少的一道重要工序。
通过试模要达到三个目的：
1.验证模具所提供的制品能否达到设计质量要求，检验模具的生产实用性；
2.找出模具自身仍存在的问题并予以修正，使模具得以进一步完善；
3.寻求模具投入正常生产的最佳工艺参数。
试模为模具最终验收提供了最重要的依据。
试模过程主要包括三个方面。
模具安装
模具安装主要遵循两个原则：
第一要注意操作者的安全；第二要确保模具和设备在调试中不受损坏。
模具安装包括预检、装模、紧固、校正顶杆顶出距离，调节闭模松紧度等。
1.预检在模具装上注射机以前，根据图纸对其进行全面仔细检查。
2.装模模具吊装时注意安全。
3.紧固当模具定位圈压入注射机上固定模板的定位圈孔后，用极慢的速度闭模，然后上紧压板。
每边压板为块。
4.调整顶杆顶出距离模具压稳后，慢慢开模，直到动模停止后退，然后调整顶杆位置。
试模的注意事项
1.试冲件的材料性质，种类，厚度应符合图样上的要求。
2.试冲件的材料宽度应符合加工工艺的要求。
3.试冲件的材料再长度方向上要平直。
4.试冲前，对导柱，导套及各滑动部位要加润滑油。
试冲过程中，应注意观察各滑动部件是否灵活，无障碍。
5磨锐凸凹模的刃口
6试冲时，至少连续冲出100至150个合格的冲压件，才能将模具正式交付生产使用。
通过试模不仅要找出模具中存在的不合理问题，并予以修正使模具得意完善、而且要探索出最合理的工艺参数，为日后正常生产提供条件，。
因此，要对试模过程中的每一步内容进行详细记录，以便在试模结束后，得出总体结论，为下
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