端蓋沖壓成形工藝及模具設計【落料拉深復合?！?落料拉深復合模,端蓋沖壓成形工藝及模具設計【落料拉深復合模】,沖壓,成形,工藝,模具設計,落料拉深,復合 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 零件號 零 件 名 稱 00-03 上墊板 工序號 工 序 名 稱 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工 時 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 01 下料(110mm×90mm×15mm) 鋸床 直尺 02 粗銑六面(104mm×84mm×12mm) 銑床 虎鉗 標準 面銑刀 游標卡尺 03 磨削(101mm×81mm×11mm） 磨床 磁力夾具、虎鉗 砂輪 游標卡尺 04 鉗工（鉆孔） 鉆床 虎鉗 鉆頭、鉸刀 高度尺、游標卡尺 05 熱處理（淬火、回火36-42HRC） 電熱爐 火鉗 06 磨削(100.05mmx80.05mmx10.05mm) 磨床 磁力夾具、虎鉗 砂輪 游標卡尺 07 鉗工（研磨） 研磨工具 游標卡尺 編制 校對 審核 批準 設計中期檢查表 學生姓名 學 號 指導教師 選題情況 課題名稱 端蓋沖壓成形工藝及模具設計 難易程度 偏難 適中 偏易 工作量 較大 合理 較小 符合規(guī)范化的要求 任務書 有 無 開題報告 有 無 外文翻譯質量 優(yōu) 良 中 差 學習態(tài)度、出勤情況 好 一般 差 工作進度 快 按計劃進行 慢 中期工作匯報及解答問題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定： 所在專業(yè)意見： 負責人： 2009年4 月 10日 端蓋沖壓成形工藝及模具設計 摘 要：本設計課題介紹了盒形蓋體落料拉伸復合模的結構設計及工作過程。針對零件落料后口部呈尖銳刃口狀現象，改進了模具結構，消除部分加工缺陷，分體現了沖壓工藝先進性和高效性,有一定的設計意義。通過對工藝零件的工藝分析及模具結構設計, 鞏固所學的知識、熟悉有關資料,樹立正確的設計思路,加強了對模具的整體認識,提高自己的實際模具設計工作能力。 本計運用了沖壓成形模具設計的基本知識，首先對整個零件的了解分析工藝參數,沖壓工藝性能,然后確定沖壓模的結構形式，工零部件的設計與計算，落料和拉深在一個工序上完成，本副模具優(yōu)點結構簡單緊湊，易于加工維修，。 關鍵詞：工藝分析, 拉深成形,落料 Cover Tensile Trimming Composite Modulus Design Abstract：The design issues on the box-shaped body covered crowded tensile shear modulus of the composite structure design and working process. Against cutting crowded parts after mouth was sharp blade-like phenomenon, improve the structure of the mold and eliminate some processing defects, embodies the Analysis and Die of the composite structure Design ,consolidate the knowledge acquired and are familiar with relevant information, establish the process advanced and efficient.So this design has a certain of significance. Through of the parts of the process design ideas, the right to strengthen the overall mold and enhance awareness of their actual ability to mold design. Total use of the stamping die design of the basic knowledge, the first part of the whole understanding、analysis of process parameters, stamping process performance, and then determine the structure of stamping die form, the design and calculation of the components, Drawing and trimming processes in a complete, the vice die advantages of simple structure compact and easy maintenance processing, shortcomings pick-up may not be convenient. Keywords : Process Analysis，Drawing molding， Trimming 設計任務書 系 部: 專 業(yè): 學生姓名: 學 號: 設計題目: 端蓋沖壓成形工藝及模具設計 起 迄 日 期: 指 導 教 師: 2013年 11月 2日 畢 業(yè) 設 計任 務 書 1．本畢業(yè)設計課題來源及應達到的目的： 該課題來源于工廠實際生產。 在完成該課題之后，應對沖裁工藝生產較為熟悉，能熟練掌握相關設計手冊的使用，能獨立完成一套模具的設計及模具工作零件加工工藝的編制，能夠運用模具設計軟件完成模具裝配圖及零件圖的繪制。 2．本畢業(yè)設計課題任務的內容和要求（包括原始數據、技術要求、工作要求等）： （1）了解目前國內外沖裁模具的發(fā)展現狀； （2）沖壓件的結構工藝分析； （3）板體沖孔落料模設計，并編寫設計說明書一份； （4）繪制模具總裝圖一張，并畫出非標準零件的零件圖； （5）編制主要零件加工工藝過程卡。 零件名稱：端蓋 材料：LY12 厚度：0.6mm 生產批量：大批量 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 系部意見： 系領導： 年 月 日 設計說明書 畢業(yè)設計題目：端蓋沖壓成形工藝及模具設計 系 部 專 業(yè) 班 級 學生姓名 學 號 指導教師 2014年 4 月 16日 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 零件號 零 件 名 稱 00-06 落料凹模 工序號 工 序 名 稱 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工 時 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 01 下料(110mm×90mm×12mm) 鋸床 直尺 02 粗銑六面(104mm×84mm×10mm) 銑床 虎鉗 標準 面銑刀 游標卡尺 03 磨削(101mm×81mm×9mm） 磨床 磁力夾具、虎鉗 砂輪 游標卡尺 04 鉗工（鉆孔，攻絲） 鉆床 虎鉗 鉆頭、鉸刀、攻絲刀 高度尺、游標卡尺 05 熱處理（淬火、回火60-62HRC） 電熱爐 火鉗 06 磨削(100.05mmx80.05mmx8.05mm) 磨床 磁力夾具、虎鉗 砂輪 游標卡尺 07 鉗工（研磨） 研磨工具 游標卡尺 編制 校對 審核 批準 目 錄 1緒論 1 1.1 國內模具的現狀和發(fā)展趨勢 1 1.1.1國內模具的現狀 1 1.1.2　國內模具的發(fā)展趨勢 3 1.1.3國外模具的現狀和發(fā)展趨勢 3 1.2 拉深件模具設計與制造方面 4 1.2.1 端蓋拉深模具設計的設計思路 5 2 沖壓件的工藝分析 7 2.1 引言 7 2.2拉深件工藝分析 7 3 確定工藝方案 8 4 主要工藝參數的計算 9 4. 1 拉深毛坯尺寸 9 4.2 確定拉深次數 10 4.3確定是否用壓邊圈及類型 11 4.4排樣方式的確定 11 5 沖壓力計算及壓力機的選用 12 5.1落料力的計算 12 5.2拉深力的計算 13 5.3 壓邊力的計算 13 5.4 壓力機的選用 14 6 模具的結構設計及計算 15 6.1 模具工作部分的工藝計算 15 6.1.1 凸凹模的設計與計算 15 6.1.2卸料橡膠的設計與計算 16 6.1.3選用模架、確定閉合高度及總體尺寸 18 6.2 模具零件的結構設計 19 6.2.1 拉深凸模 19 6.2.2 凸凹模 20 6.2.3上墊板 20 6.2.4 導柱、導套 21 6.2.5 其他零件 21 6.3 模具總裝圖 23 7 總結 25 致 謝 26 參考文獻 27 端蓋沖壓成形工藝及其模具設計 1緒論 隨著我國改革開放步伐的進一步加快，中國正逐步成為全球制造業(yè)的基地，特別是加入WTO后，作為制造業(yè)基礎的模具行業(yè)近年來得到了迅速發(fā)展。模具是工業(yè)生產的基礎工藝裝備，在電子、汽車、電機、電器、儀表、家電和通信等產品中，60%—80%的零部件都依靠模具成型。國民經濟的五大支柱產業(yè)，即機械、電子、汽車、石化、建筑，都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應。模具生產水平的高低，己成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。因此，我國要從一個制造業(yè)大國發(fā)展成為一個制造業(yè)強國，必須要振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，提高模具工業(yè)的整體技術水平。目前，我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當的落后，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成形工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。 1.1 國內模具的現狀和發(fā)展趨勢 1.1.1國內模具的現狀 我國模具近年來發(fā)展很快，目前，我國制造業(yè)的資源已突破了企業(yè)——社會——國家的界線，制造業(yè)的國際化已是一個客觀事實。據不完全統(tǒng)計，2010年我國模具生產廠點約有2萬多家，從業(yè)人員約50多萬人，2011年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務飽滿，2011年模具產值530億元。進口模具18.13億?美元，出口模具4.91億美元，分別比2010年增長18%、32.4%和45.9%。進出口之比2004年為3.69:1，進出口相抵后的進凈口達13.2億美元，為凈進口量較大的國家。 在2萬多家生產廠點中，有一半以上是自產自用的。在模具企業(yè)中，產值過億元的模具企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。?近年來，?模具行業(yè)結構調整和體制改革步伐加快，主要表現為： 1 大型、精密、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產品；專業(yè)模具廠數量增加，能力提高較快；"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。 雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠遠不能適應國民經濟發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足: 第一，體制不順，基礎薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進行之中，但總體來看，體制和機制尚不適應市場經濟，再加上國內模具工業(yè)基礎薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術方面。 第二，開發(fā)能力較差，經濟效益欠佳.我國模具企業(yè)技術人員比例低，水平較低，且不重視產品開發(fā)，在市場中經常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是15～20萬美元，有的高達25～30萬美元，與之相對的是我國相當一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現現代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國內許多企業(yè)采用了先進的加工設備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設備數控化率和CAD/CAM應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進設備不配套，設備與附配件不配套現象十分普遍，設備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。 第四，專業(yè)化、標準化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產水平低，專業(yè)化分工不細，商品化程度也低。目前國內每年生產的模具，商品模具只占45%左右，其馀為自產自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務，與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低，標準件使用覆蓋率低也對模具質量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。 第五，模具材料及模具相關技術落后．模具材料性能、質量和品種往往會影響模具質量、壽命及成本，國產模具鋼與國外進口鋼相比，無 1 論是質量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設備等性能差，也直接影響模具水平的提高。 1.1.2　國內模具的發(fā)展趨勢 巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經濟高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:???? （1） 模具日趨大型化；??? （2）在模具設計制造中廣泛應用CAD/CAE/CAM技術；?? （3）模具掃描及數字化系統(tǒng)；??? （4）在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術；? （5）提高模具標準化水平和模具標準件的使用率；??? （6）發(fā)展優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術；??? （7）模具的精度將越來越高；? （8）模具研磨拋光將自動化、智能化；?? （9）研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程；?? （10）開發(fā)新的成形工藝和模具。 1.1.3國外模具的現狀和發(fā)展趨勢 用模具生產制作表現出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無法替代的。近幾年，全球模具市場呈現供不應求的局面，世界模具市場年交易總額為600～650億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產值的三分之一。? 國外模具總量中,大型、精密、復雜、長壽命模具的比例占到50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2011年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約5000家。2010年德國模具產值達48億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產值就占德國模具產值的90%，可見其規(guī)模效益。 隨著時代的進步和技術的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術的人才如模具結構設計、模具工藝設計、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術水平比較高．故人均產值也較高．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產值約合1萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多15～20萬美元，有的達到 25～30萬美元。 國外先進國模具標準件使用覆蓋率達70%以上，而我國才達到45％． 1.2 拉深件模具設計與制造方面 拉深是沖壓基本工序之一，它是利用拉深模在壓力機作用下，將平板坯料或空心工序件制成開口空心零件的加工方法。拉深不僅可以加工旋轉體零件，還可以加工盒形零件及其他形狀復雜的薄壁零件，但是，加工出來的制件的精度都很底。一般情況下，拉深件的尺寸精度應在IT13級以下，不宜高于IT11級。 本設計為簡單的拉深件，形狀比較規(guī)則，但底部圓角存在較高的工藝性問題，直邊區(qū)的變形不是簡單的彎曲, 應力分布不均,可以利用塑性加工理論進行定性分析。因此，只有加強拉深變形基礎理論的研究，才能提供更加準確、實用、方便的計算方法，才能正確地確定拉深工藝參數和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決拉深變形中出現的各種實際問題，從而，進一步提高制件質量。其工作過程較簡單就一個低方形拉深和下部的低桶形件拉深，根據工藝分析及計算確定它能一次拉深成功。根據計算的結果和選用的標準模架。為了保證制件的尺寸精度，設計時可能高度出現誤差，應當邊試沖邊修改高度。 其上部方行件是最典型的盒形拉深件，根據盒形件能否一次拉深成形將其分兩類：低盒形件與高盒形件。盒形件在拉深時由于其幾何形狀的非回轉特性，變形沿變形區(qū)周邊的分布是不均的，直邊區(qū)變形小，圓角區(qū)變形大，而且變形是非常的復雜的。通過網格實驗的分析得出拉深方形的一些變形特點：1.直邊區(qū)的變形不是簡單的彎曲，橫向受壓縮，縱向受拉深，越靠近圓角區(qū)變形越大，另外橫向壓縮變形要比相應圓筒形件小。2.應力分布不均，特別是徑向拉應力的分布很不均勻，中間最大，向兩側直邊區(qū)減小。方形件拉深時同樣存在起皺和裂問題，且發(fā)生在圓角區(qū)。在直邊區(qū)還有一個特殊的工藝問題，即所謂“直邊緩松”現象，這是由于拉深過程中圓角區(qū)材料從橫向擠向徑向直邊，使直邊區(qū)材料沿橫向顯得偏多，造成工件的剛性不好，嚴重時可造成工件的形狀不規(guī)則，出現扭曲現象。這是方形件拉深的特殊質量問題，應該引起注意的。 1.2.1 端蓋拉深模具設計的設計思路 1、明確設計任務書，收集有關資料 在指導老師的指導下，擬定設計任務——方形件拉深以及設計進度計劃，并仔細閱讀《沖壓工藝與模具設計》教材，了解本設計的目的、內容、要求和步驟，以及查閱有關模具圖冊、設計手冊等資料；了解本設計零件的用途、結構、性能，在整個產品中的裝配關系、技術要求、生產批量，采用的沖壓設備型號和規(guī)格，模具零件的制造加工工藝及標準化等情況。 2、工藝分析及工藝方案的制定 經分析制件的技術要求，結構工藝性及經濟性都符合工藝要求，確定總體工藝方案，填寫工藝卡。 3、工藝計算及設計 （1）排樣及材料利用率計算 （2）刃口尺寸的計算 （3）沖壓的計算，壓力中心的確定，沖壓設備的初選，根據排樣圖和所選的模具結構形式，可以方便計算出所需總壓力。待模具總設計好后，校核設備裝模尺寸，最終確定設備型號及工藝參數。 4、模具結構設計 (1)確定凹模尺寸 先計算出凹模的厚度，再根據厚度確定凹模周界尺寸，在此需要考慮的三個問題：第一，要考慮凹模上的螺孔、銷孔的布置；第二，壓力中心一般與凹模的幾何中心重合；第三，凹模外形尺寸盡量按國家標準選取。 （2）選擇模架并確定其他沖模零件的主要參數 根據凹模周界尺寸大小，從《冷沖模國家標準》中確定模架規(guī)格及主要沖模零件的規(guī)格參數。 （3）畫沖模裝配圖 裝配圖上零件較多、結構復雜，為準確、迅速地完成畫圖工作，必須掌握正確的畫法。 （4）畫沖模零件圖 （5）編寫技術文件 技術文件包括：說明書、沖壓工藝卡和機械加工工藝過程卡。 2 沖壓件的工藝分析 2.1 引言 設計的目的是在于鞏固所學的理論知識，熟悉了解有關資料，樹立正確的設計思想，掌握設計方法，培養(yǎng)實際工作能力，通過沖模結構設計，在沖壓工藝性分析，沖壓工藝方案論證，沖壓工藝計算，沖模零件結構設計，編寫技術文件和查閱技術文獻等方面受到依次綜合訓練。 本設計題目為低上盒下圓形件拉深模,但對做畢業(yè)設計的畢業(yè)生有一定的設計意義，它概括了拉深零件的設計要求、內容及方向。通過對該零件模具的設計，進一步加強了設計者沖壓模設計的基礎，為設計更復雜的沖壓模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經驗。 拉深件的工藝性是指從沖壓工藝方面來衡量其設計是否合理，一般地講，在滿足工件的使用要求條件下，能以最簡單的最經濟的方法將工件沖制出來。 2.2拉深件工藝分析 原始資料：如圖1所示 材 料：LY12 厚 度： 0.6mm 圖1 制件圖 由零件結構可知：此工件為無凸緣上方下圓形工件，沒有厚度不變的要求。此工件的形狀滿足拉深的工藝要求，可采用拉深工序加工。工件底部圓角半徑r=3mm,大于三倍的壁厚尺寸，滿足首次拉深工藝要求，因此不需在拉深工序（拉深工序底部圓角半徑r=0.5mm）后須增加一道整形工序以滿足制件尺寸上質量要求。內形尺寸為32mm的公差等級為IT13級，滿足拉深工序對工件公差等級的要求。 用于拉深的材料的一般具有較好的塑性、低的屈強比、大的板厚方向性系數和小的板平面方向性。LY12是較普遍的材料，價格便宜，資源豐富，厚度為0.6mm。 3 確定工藝方案 由制件工藝性分析可知,制件上部為一個方形拉深件下部為一個筒形件。經制件的工藝性分析，由沖裁工藝可知，該制件可能包括落料、拉深工序，可以有以下二種工藝方案： 方案一：先落料，再拉深。采用單工序模生產。 方案二：落料和拉深復合沖壓。采用復合模生產。 方案一、雖然模具結構簡單，但需兩道工序兩副模具，制件要多次定位，比較麻煩，而且加工尺寸積累誤差較大，模具制造成本偏高生產率低，不能滿足大批量生產要求。 方案二、只需一副模具，工件的精度及生產效率都較高，工件平整,對稱度及位置誤差小,不會有累計誤差，模具制造成本低且能滿足大批量生產要求。 綜合以上考慮方案二為最佳。 4 主要工藝參數的計算 拉深件的工藝計算是拉深工藝設計中的一個環(huán)節(jié)，其主要的內容包括計算毛坯、決定拉深次數及確定壓邊裝置等。 4. 1 拉深毛坯尺寸 根據表面積相等原則，用解析法求該零件的毛坯。 1.確定修邊余量 在拉深的過程中，由于各種因素會使拉深的口部不齊。為了確保制件高度方向的尺寸精度，須進行修邊，計算毛坯尺寸時須計入修邊余量。 2.計算拉深毛坯尺寸 因為板厚t小于1mm，故可直接用工件圖所注尺寸計算。 （1）計算下部筒形部分毛坯 由沖壓工藝與模具設計一書中式4.5計算可得， （2）盒形彎曲部分的展開長度L 由r角/B=3/32=0.094，工件的相對高度H/r=2.2/3=0.73，由式3.2 計算展開長度為 式中， H———拉深件高度（mm）， R底———底部圓角半徑（mm）， r角———轉角圓角半徑（mm）. 即 L=2.2+0.57×0.5=2.485mm （3）圓角部分展開的圓弧半徑R 由式 = =4.57mm 圓角與直邊部分以圓弧過渡。 由以上的計算可推算出整體毛坯為方形邊長取38mm。 4.2 確定拉深次數 利用筒形件相對高度進行判斷, h/d=5.2/26=0.2＜0.6和盒形件H/B=2.2/32=0.069＜0.3B 可知工件可一次拉成 4.3確定是否用壓邊圈及類型 在拉深過程中工件易發(fā)生起皺現象，制件在成形過程中，凸緣的起皺現象主要取決于毛坯的相對厚度、變形程度和凹模的幾何形狀等。為了解決這個問題，生產實際中主要方法是在模具結構上采用壓料裝置。常用的壓料裝置有剛性壓料裝置和彈性壓料裝置兩種。是否采用壓料裝置主要看拉深過程中是否可能發(fā)生起皺現象，可根據坯料相對厚度來確定，相對厚度t/D×100=0.6/38×100=1.58，查表得，當1.5

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