端蓋沖壓模具設計【落料拉深復合?！俊究諝鉃V清器殼】

端蓋沖壓模具設計【落料拉深復合?！俊究諝鉃V清器殼】,落料拉深復合模,空氣濾清器殼,沖壓,模具設計,落料拉深,復合,空氣濾清器 XX職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計 題目 端蓋沖壓模具設計 系 別 機電工程系 年級專業(yè) 13模具設計與制造2　 學生姓名 xxx 指導教師 xxx 專業(yè)負責人 xxx 答辯日期 2015年 6月6日 第3頁 共19頁 摘 要 摘 要 隨著中國工業(yè)不斷地發(fā)展，模具行業(yè)也顯得越來越重要。本論文便是設計加工端蓋的模具。首先對加工零件進行了加工工藝和結構工藝的分析。通過計算毛坯尺寸和拉深系數(shù)提出了方案，最后確定采用落料、拉深復合模。對模具的排樣做出了合理的布置，使材料利用率達到較高的水平。計算了沖壓過程中所需要的各種沖壓工藝力，包括落料力、卸料力、壓邊力、拉深力、頂料力等，并對壓力機進行了合理的噸位初選。復合模在結構上采用了裝的形式，計算出了落料、拉深工作部分的尺寸。對模具的閉合高度進行了合理的確定。列出了模具所需零件的詳細清單，并給出了合理的裝配圖。由于拉深的深度較大，對壓力機的電機也進行了功率校核并提出了，能使拉深順利完成。最后對模具的一個主要零件導套進行了簡單的加工工藝路線的制定。本設計對于采用單動壓力機進行拉深具有一定的參考作用。 關鍵詞：畢業(yè)論文；模具設計；復合模； Abstract With the continuous development of Chinese industry, the mold industry has become increasingly important. This paper is designed to cover the mold machining. First of machined parts were analyzed process and structure the process. By calculating the rough size and drawing coefficient proposed plan to finalize the use of blanking, drawing compound die. Nesting on the mold to make a reasonable arrangement, the material utilization rate reached a higher level. Calculate the force of stamping process the stamping process needs, including blanking force, discharge power, BHF, drawing force, ejector force, etc., and press for a reasonable tonnage primaries. Composite mold in the structure adopted in the form of equipment, calculated blanking, drawing deep working portion size. The mold is closed for a reasonable determination of the height. Lists the detailed list of the required mold parts, and gives a reasonable assembly drawing. Since the depth of the larger drawing of the press motor were also checked and made power, enabling the successful completion of the drawing. Finally, a major part of the mold guide sleeve for a simple process route development. The design for a single-action press were drawing has a certain reference. Key words：mold design; composite mold; 目錄 目 錄 第1章 沖壓工藝設計 5 1.1 零件的工藝分析 5 1.2 制定沖壓工藝方案 6 1.3 畫工序圖 6 1.4 初選沖壓設備 7 第2章 沖壓模具設計 8 2.1 沖模類型及結構形式 8 2.2 模具設計計算 8 第3章 選用模架、確定閉合高度 11 3.1 模架的選用 11 3.2 模具的閉合高度 11 3.3 壓力中心 12 第4章 模具的主要零部件結構設計 12 4.1落料凹模 12 4.2 凸凹模 12 4.3拉深凸模 12 4.4彈性卸料板 12 4.5上墊板 13 4.6凹模固定板 14 第5章 模具的整體安裝 15 5.1模具的總裝配 15 5.2模具零件 15 第6章 選定沖壓設備 15 6.1壓力機的規(guī)格 15 6.2電動機功率的校核 16 總結 17 致謝 18 參考文獻 19 第19頁 共19頁 端蓋沖壓模具設計 第1章 沖壓工藝設計 1.1 零件的工藝分析 此零件形狀為階梯圓筒形件，需要采用落料，拉深三道工序，通過計算確定拉深次數(shù)。 零件材料為08A1鋼，根據(jù)參考文獻[1]表1.4.1得：08A1鋼的抗剪強度=210MPa。 由此可見，其塑性較好，有較高的強度，適合于成形加工。=260～440MPa、抗拉強度b=300～440MPa﹑伸長率10=29%、屈服強度=210MPa。 由此可見，其塑性較好，有較高的強度，適合與成形加工。 此零件毛坯形狀為圓形，故采用沖裁工藝中的落料工序。 首先計算出毛坯的尺寸，根據(jù)毛坯尺寸要求計算出凸凹模的尺寸，但要注意落料見的尺寸應增加修邊余量，以保證零件的高度。后面還有拉深等其它工序，最重要的是毛坯外形尺寸精度要保證下一道工序的完成。 拉深見工藝性的好壞，直接影響到該零件能否用拉深方法生產出來，不僅能滿足產品的使用要求，同時也能夠用最簡單，最經(jīng)濟和最快的方法生產出來。 拉深見外形尺寸的要求應根據(jù)零件的高度以及厚度等選擇一次拉深還是多次拉深。 1.計算落料毛坯尺寸： t=0.6mm<1mm. 故可以按外形尺寸計算 由《指導》表4-4.將零件分為序號9和序號11兩部分 由序號9得： 由序號11得: D2= ∴ 毛坯的總面積 A=A1+A2=11060mm2 ∴ 所以毛坯直徑 因此毛坯直徑為127mm 查書得修邊余留為2.5，那么圓整取毛坯的直徑為132 2.確定拉深次數(shù)： 查《指導》表4-8得：當 ×100%=1.25（＜1.5～1），一次拉深可得最大相對高度為0.84～0.65，故零件以以一次拉深成形。 3.計算拉深系數(shù) 因該零件兼有凸緣見拉深與階梯圓筒件拉深的持性，所以近似按此兩種拉深方法估算總拉深系數(shù). 1.2 制定沖壓工藝方案 1.2.1 工藝方案分析比較 此零件外殼形狀表明它為拉深件，所以拉深為基本工序，其毛坯可用落料工序完成。根據(jù)前面的計算，只需要一次拉深，故根據(jù)該零件所需基本沖壓工序，做出一個合格的零件，可以有三種工藝方案： 第一種方案是把落料、拉深、二道工序做一個簡單復合模。 第二種方案是以落料、拉深工序分開，各做一副單工序模。 第三種方案是把落料、拉深工序并在一起，做一副多工位的級進模。 三種方案的比較： 第一種方案:落料、拉深是一個簡單復合模，設計簡便，制造也不難生產效率高，裝夾方便，只要保證一個尺寸精度要求，方便、簡單。 第二種方案：2道工序分開，分布鮮明，有序進行，看得懂，弄得請，但效率不高，占用設備多，若單用一個設備，則需拆下來，裝上去次數(shù)多，比較麻煩。 第三種方案：2道工序一起進行，效率比較高，但是制造麻煩，周期長，成本高，只有大批量生產中才適合。 1.2.2 工藝方案確定 根據(jù)工藝方案的比較： 方案一：落料拉深復合 方案二：落料→拉深 方案三：落料、拉深級進模 綜合所有因素，此零件選用方案一。 1.3 畫工序圖 1.工序1：落料拉深 (3)排樣圖 a.計算開料寬度及步距 由參考文獻[1]表2.5.2 取搭邊值=1.5mm =1.2mm 由表2.5.3得 減料公差=0.4mm 導料間隙C=0.1mm 考慮落料后需自然卸下條料 單惻需沖開0.6mm深缺口 1.4 初選沖壓設備 (1)計算拉深工藝力，相對厚度=1.25%<1.5% t=0.6mm 根據(jù)參考文獻[1]表4.5.2 拉深時需采用壓邊圈。在該模具中可利用凸凹模與成型頂塊進行壓邊。 由于該零件只一次拉深 因此拉深時需兼整形。拉深工藝力應按整形力計算。參考彎曲校力進行計算。查參考文獻[1]表3.3.3。取單位校力q=40MPa 則 (2)計算沖裁工藝力 F沖=Ltb=×40×0.6×440=27632N 由參考文獻[1]取頂件力系數(shù)K頂=0.08 則 F頂=K頂F沖=0.08×27632=2210.6N F總2=F沖+F頂=27632+2210.6=29842.6N (3)計算沖壓工藝力 F總=F總1+F總2=47759.4+29842.6=77602N 按F總=77602N,以及F總≤(0.7～0.8)F公 得 F公≥97002.5～110860N 查參考文獻[2]表8-10 初選壓力機為J23-16 第2章 沖壓模具設計 2.1 沖模類型及結構形式 此零件形狀為階梯圓筒形件，分為落料拉深模具，即落料拉深復合模，采用裝式。利用擋料釘定距，模具本身利用M8螺釘固定及Ф8銷釘定位，本模具采用彈頂器以及打桿作為卸料裝置。 2.2 模具設計計算 1．壓力中心 此零件為階梯圓筒形件，即屬于旋轉體件，結構對稱，所以壓力中心應該在其幾何中心。 2．各主要零件外形尺寸 (1)落料凹模外形尺寸 由參考文獻[1]式（2.8.8） H=Kb 查表2.8.2 K取0.3 b=40mm H1=Kb=0.3×40=12mm 按要求需滿足H1≥15mm 因為是復合模，另有拉深工序，零件高度為6mm，材料厚度為0.6mm，加之有凸模進入凹模的深度，綜上所述，查參考文獻[2]，H=25mm 由式(2.8.9)凹模壁厚C=(1.5-2）H1=(1.5～2)×15=22.5～30mm 按要求需滿足C≥30～40mm 故取 C=30mm 為便于加工模板取圓形 則D=2×30+40=100 (2)固定板外形尺寸 直徑D與凹模相同 為100mm 厚度H2=(0.6～0.8)H1(0.6～0.8)×25 =(15～20)mm 取H2=20mm (3)墊板外形尺寸 直徑D=100mm 厚度H3=(6～12)mm 取H3=8mm 各模板采用Φ8與M8螺釘定位與連接 根據(jù)參考文獻[4] 孔距取76mm (4)凸凹模、凸凹模型芯、成形頂塊、拉深凸模外形尺寸 根據(jù)成型要求凸凹模、凸凹模型芯、成形頂塊以及拉深凸凹模長度分別為41mm、35.5mm、18.5和42.5mm。 綜上所述，歸納所得 (單位:mm) 落料凹模Ф100×25 GB2858.4-81 上、下固定板Ф100×20 GB2858.5-81 上、下墊板Ф100×8 GB2858.5-81 凸凹模： Ф46×40 凸凹模型芯：Ф9×35.5 成形頂塊：Ф40×18.5 拉深凸模：Ф14×42.5 聯(lián)接螺釘：M8 GB70-85 定位銷釘：Ф8 GB119-86 孔距Ф76 4.選用模架 因為凹模周界為Ф100，根據(jù)參考文獻[3]，采用冷沖?；瑒訉蛑虚g導柱模架，根據(jù)各項指標，選用模架為：模架100×130～150 GB2851.6-81.HT20-40 上、下模板厚度分別為H=25mm. H=30mm 5.校核壓力機 (1)閉合高度校核 模具閉合高度H=H+ H+HtH+H+H =25+8+35.5+0.6+42.5+8+30=149.5mm 由[2]表8-10得 壓力機最大裝模高度H=220-40=180mm 由[2]表8-10得 壓力機最小裝模高度H=180-45=135mm 滿足H-5≥H≥H+10 (2)公稱壓力F校核 F=160KN＞F=77.6KN 所以F合格。 (3)滑塊行程校核 根據(jù)參考文獻[2]表8-10得滑塊行程H=55㎜ 模具工作行程H=(2～2.5)H=(2～2.5)×6=(12～15)mm H＞H 滿足使用要求 (4)工作臺尺寸校核 由參考文獻[2]. 工作臺前后尺寸為300mm，左右為450㎜ 模架型號100×130～150 由參考文獻[3]. 模架左右為260㎜，前后為170㎜，滿足工作臺尺寸每邊大于模具50～70mm的要求 因為工作臺孔尺寸直徑為210㎜，能容納下彈頂器，所以滿足要求。 第3章 選用模架、確定閉合高度 3.1 模架的選用 由凹模外形尺寸，選擇中間導柱模架（GB/T2851.5—1990）在按其標準選擇具體結構尺寸如下 上模板 HT250 下模板 ZG450 導 柱 20鋼 導 套 20鋼 凸緣模柄 Q235 模具閉合高度 MAX 350mm MIN 305mm 該副模具沒有漏料問題，故不必考慮漏料孔尺寸。 3.2 模具的閉合高度 所謂的模具的閉合高度H是指模具在最低工作位置時，上下模座之間的距離，它應與壓力機的裝模高度相適應。 模具的實際閉合高度，一般為： ……………5.1 該副模具使用上墊板厚度為8mm，凹模固定板厚度為8mm。如果沖頭（凸凹模）的長度設計為140mm，凹模（落料凹模）設計為130mm，則閉合高度為： 查開式壓力機設備參數(shù)表知，1600KN壓力機最大閉合高度為450mm（封閉調節(jié)高度為130mm）。因為模具的閉合高度絕對不能大于所選的壓力機，所以初選的1250KN噸位的壓力機裝模高度過小，這里我們采用1600KN的開式壓力機。 故實際設計模具的閉合高度為 壓力機的裝模高度必須符合模具閉合高度的要求。其關系式為 …………………………………5.2 式中 、—壓力機的最大和最小裝模高度 H—模具的閉合高度 所以有 故閉合高度設計合理。 3.3 壓力中心 由于該零件落料、拉深均為軸對稱形狀，故不必進行壓力中心的計算。 第4章 模具的主要零部件結構設計 4.1落料凹模 落料凹模的內外形尺寸和厚度在前面的計算中已算出，這里需要有三個的螺紋孔，以便與下模板固定，而且還需要有兩個與下模板同時加工的銷釘孔，在其內圈設計了限位倒角，以限制壓邊圈的行程。在落料凹模上還有一個銷孔，用來安裝擋料銷。在圖中標注尺寸精度、形位公差及粗糙度。落料凹模的零件圖如圖6.1所示。 4.2 凸凹模 凸凹模的工作部分尺寸在前面的設計計算中已經(jīng)算出，這里根據(jù)零件的加工深度設計出凸凹模的內外形尺寸。在凸凹模上設計了四個螺紋孔，以便與上模板固定，而且同時配作兩個銷釘孔。在其內部設計了限位倒角，以限制壓邊圈的行程，在上圓口設計了安裝拉深凸模的沉槽。在圖中標注尺寸精度、形位公差及粗糙度。凸凹模的零件圖如圖6.2所示。 4.3拉深凸模 拉深凸模的工作部分尺寸在前面的設計計算中已經(jīng)算出，這里根據(jù)零件拉深的拉伸深度設計出凸模的內外形尺寸。在拉深凸模上設計了三個推桿孔，以便安裝推桿。在其內部設計了透氣孔，以使拉深后的沖壓件不受空氣的壓力而緊緊地包住在凸模上能順利脫下。在頂端設計了圓凸緣結構，以便裝配在凸凹模上與上模板固定。在圖中標注尺寸精度、形位公差及粗糙度。 4.4彈性卸料板 彈性卸料板的尺寸可以根據(jù)彈簧的數(shù)目以及外徑來計算。 作為沖模卸料或推件用的彈簧，是屬于標準零件。標準中給出了彈簧的有關數(shù)據(jù)和特性曲線，我們可以按需要選取。一般選用彈簧（材料為65Mn彈簧鋼）的原則，應該是在滿足模具結構要求的前提下，保證所選用的彈簧能夠給出要求的作用力和行程。 為了保證沖模的常工作，在沖模不工作的時候，彈簧也應該在預緊力的作用下產生一定的預壓緊量，這時預緊力應為 ………………………………………6.1 為了保證沖模常工作所必需的彈簧最大壓緊量為： ………………………………………6.2 式中 —彈簧最大許用壓縮量 —彈簧預緊量 —工藝行程 —余量，主要考慮模具的刃磨量和調整量，一般取5~10mm 由于卸料力為14825N，初定彈簧的根數(shù)為8根，則每根彈簧上的卸料力為 根據(jù)所需的預緊力和彈簧的總壓縮量，參照彈簧的選取表，初選彈簧的規(guī)格，彈簧的直徑D=60mm，彈簧絲的直徑d=10mm，序號為85號。 在拉深凹模上設計了三個螺紋孔，以便與下模板固定。在其內部設計了一個螺紋大孔，用以安裝碟型彈簧。在圖中標注尺寸精度、形位公差及粗糙度。拉深凹模的零件圖如圖6.5所示。 4.5上墊板 墊板的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位壓力，防止模座被壓出陷痕而損壞。在設計中我們把墊板的外形尺寸與凸凹模的外形尺寸相匹配，其厚度我們設計為8mm。在上墊板上設計了三個推桿孔，以便安裝推桿，還有四個螺釘孔以及兩個銷孔，這些都是為了與凸凹模和拉深凸模上的各種固定零件的安裝相匹配的。在圖中標注尺寸精度、形位公差及粗糙度。上墊板的零件圖如圖6.6所示。 4.6凹模固定板 凹模固定板的作用是對凹模進行限位止動，以求得位置保持一定和可靠的方向性。在設計中我們把凹模固定板的外形尺寸與落料凹模和拉深凹模的外形尺寸相匹配，其總厚度我們設計為24mm。在凹模固定板中間設計了一個高16mm的凹模固定塊，是為了固定拉深凹模。在固定板上設計了三個頂桿孔，以便安裝頂桿，還有七個螺釘孔以及兩個銷孔，這些都是為了與落料凹模和拉深凹模上的各種固定零件的安裝相匹配的。在圖中標注尺寸精度、形位公差及粗糙度。凹模固定板的零件圖如圖6.7所示。 第5章 模具的整體安裝 5.1模具的總裝配 由以上的設計計算，并經(jīng)繪圖設計，該落料拉深復合模裝配圖如圖7.1所示。 圖7.1 落料拉深復合模裝配圖 5.2模具零件 該復合模的主要零部件在模具的結構設計中已經(jīng)進行了仔細的設計，其余的非標準的零件可以根據(jù)需要按國標選取使用。 第6章 選定沖壓設備 6.1壓力機的規(guī)格 沖壓設備選擇是沖壓工藝過程設計的一項重要內容，它直接關系到設備的安全和使用的合理，同時也關系到?jīng)_壓工藝過程的順利完成及產品質量、零件精度、生產效率、模具壽命、板料的性能與規(guī)格、成本的高低等一系列重要問題。 在前面的設計中，我們已經(jīng)對沖壓設備的噸位以及閉合高度等參數(shù)進行了確定。這里根據(jù)前面所算出來的各項數(shù)據(jù)。查表選擇壓力機，其主要具體參數(shù)如下 公稱壓力 1600KN 滑塊行程 160mm 行程次數(shù) 40/次· 最大封閉高度 450mm 封閉高度調節(jié)量 130mm 工作臺尺寸 1120710mm 柄孔尺寸 70×80mm 工作臺板厚 130mm 電動機功率 15KW 6.2電動機功率的校核 對于本次設計由于行程比較長，設備的噸位雖然足夠，但設備具備的功不一定能滿足拉深的要求。遇到這種情況，可能出現(xiàn)拉深時壓力機行程速度減緩，甚至會損壞設備的電動機。為此，還需要對拉深功進行核算。 因為 N·m…………………………7.1 因而，壓力機的電動機功率可按下式進行核算 ……………………………7.2 式中 W—拉深功（N·m） n—壓力機行程次數(shù)（次/min） N—電動機功率（KW） —壓力機效率， —電動機效率， K—不均衡系數(shù)， 所以有 經(jīng)核算后拉深所需要的功率小于壓力機的電機功率15KW，符合要求。 總結 數(shù)月的畢業(yè)設計即將結束，希望老師對我的設計過程作最后的審閱，最全面的指。 在這次課程設計中我通過參考及查閱各種有關模具設計方面的資料，請蔡昀老師指導有關模具方面的問題，特別是采用標準件時所遇到的困擾，老師給予我們想要的解答，使我在著短短的時間里對模具結構及動作過程等有了更深一步的了解。其中在設計過程中，起初設計目標與最終所想有些矛盾，但通過查閱相關書籍都得到了解決，從開始的無從下手到現(xiàn)在的得心應手，至少了解了簡單模具設計。這些都是通過自己的努力與老師的指導才得到了現(xiàn)在的水準。 經(jīng)過這幾個月的設計，我深信這次課程設計能為我以后的畢業(yè)設計做一個很好的基礎，甚至對以后的踏上社會也有許多幫助。 致謝 這次我的畢業(yè)設計課題能夠成功完成，首先要感謝我的畢業(yè)設計指導老師模具教研室的主任，老師不僅借給我?guī)妆娟P于本次轉子片畢業(yè)設計非常好的資料，而且還幫我把控整個畢業(yè)設計的方向。 在我遇到瓶頸時也耐心的輔導我，幫助我順利的完成我的轉子片課題設計。同時也感謝我們學院教過我的老師，在我AutuCAD工程繪圖時遇到不會時她耐心的教我如何用AutuCAD繪圖，這才使我的設計圖能夠順利的用繪圖軟件畫出來，并在設計說明書中插入部分圖紙，還有教我們模具設計在我的設計出現(xiàn)于實際生產不相符的時候及時的指導我， 但是由于老師時間比較緊，不可能完全的將所有的問題都找出了，加之我對于模具設計的各方面知識學得還不到位，有很多的東西還沒學好，無法避免的會出現(xiàn)一些不足之處，這點將在以后的工作中會進一步完善。 這次端蓋課題的畢業(yè)設計的設計過程中參考了很多書籍還有一些網(wǎng)站，并且我們宿舍的舍友和班級里面的同學都給與我了我很大的幫助，在此表示衷心的感謝。 參考文獻 [1]成虹，沖壓工藝與模具設計，北京，高等教育出版社，2002 [2]郭鐵良，模具制造工藝學，高等教育出版社，1999 [3]陳于萍，高曉康編著，互換性與測量技術，北京高等教育出版社，2002 [4]吳宗澤，機械零件設計手冊，北京，機械工業(yè)出版社，1992 [5]許發(fā)越，實用模具設計與制造手冊，北京，機械工業(yè)出版社，1992 [6]王芳，冷沖壓模具設計指導，北京，機械工業(yè)出版社，1999