1、山东科技大学学士学位论文 1 摘 要 本文对微型电机外壳进行了冲压工艺性分析，采取两套复合模进行冲压生产，其中包括落料、一次拉深、二次拉深、冲孔、切边五道工序。其中落料、首次拉深为一套复合模，二次拉深、冲孔、切边为一套模具。此次设计重点为模具的设计，主要包括落料拉深复合模和拉深冲孔切边复合模的模具类型的选择；拉伸力的计算；重要零部件如凸模、凹模、凹凸模等的形状设计和尺寸计算；模具零件的间隙配合的选取；模具结构的设计；总装图绘制和部分零件图的绘制；模具的三维设计和装配。其中也利用DYNAFGORM 软件对冲压成形过程进行数值模拟，根据模拟结 果进行成形性分析。 关键词：圆筒拉深件；成形性分析；模
2、具设计 ；电动机外壳 山东科技大学学士学位论文 2 Abstract In this paper, the micro motor shell stamping manufacturability analyses, taking two sets of compound die for stamping production, including blanking, a drawing, secondary five working procedure drawing, punching and trimming.Including blanking, for the first time,
3、 deep drawing, a set of compound die, the second drawing, punching and trimming for a set of mould.The key for the design of the mould design, mainly including blanking deep drawing of compound die and drawing punching trimming compound die mold type choice;Tensile force calculation;Important compon
4、ents such as punch, concave die, concave and convex die shape design and size calculation;The selection of mold parts clearance fit;The design of die structure;Assembly parts diagram and the drawing of the bitmap;3 d design and assembly of the mold.Which also use DYNAFGORM software for numerical sim
5、ulation of the stamping process. Keywords: Deep drawing of cylinder; Formed analysis; Mold design. 山东科技大学学士学位论文 3 目 录 摘 要 . 1 Abstract . 2 1.绪 论 . 5 1.1 选题意义 . 5 1.2 冲压简介 . 6 1.3 本课题主要研究方向 . 6 2.冲压件工艺性分析 . 8 2.1 冲压件工艺性分析 . 8 2.2 冲压工艺方案的确定及模具类型的选择 . 10 3.冲压工艺计算 . 14 3.1 棑样 . 14 3.2 复合模相关参数计算 . 16 4.工
6、件拉深成型数值模拟 . 23 4.1 引 言 . 23 4.2 有限元技术与刚塑性有限元软件 DYNAFORM . 23 4.3 电动机外壳拉深成形过程分析 . 29 5.落料拉深复合模设计 . 44 5.1 工作零件的结构设计 . 44 5.2 其他零件的设计与标准件的选择 . 49 6.再次拉深冲孔切边复合模设计 . 52 6.1 工作零部件 . 52 6.2 其他零件的设计与标准件的选择 . 58 7.模具总装配图 . 60 山东科技大学学士学位论文 4 7.1 落料拉深 复合 模 . 60 7.2 再次拉深冲孔切边复合模 . 63 谢 辞 . 68 参考文献 . 69 附录一 英文文献
7、 . 71 附录 二 英文文献 翻译 . 79 山东科技大学学士学位论文 5 1.绪 论 1.1 选题意义 模具是工业生产的基础工艺装备，被称为 “ 工业之母 ” 。 75的粗加工工业产品零件、 50的精加工零件由模具成型，绝大部分塑料制品也由模具成型。国民经济五大支柱产业 机械、电子、汽车、石油化工和建筑都要求模具工业的发展与之相适应，都需要大量模具。欧洲模具设计和生产的时间分别要比我国快 44和 61左右，但我国模具设计和生产的成本只有欧洲地区的 91。目前，国际模具行业竞争激烈，近两年来德国模具 整体价格已下降 1 4 左右，且全球 58的模具由德国等西欧国家生产，中国等亚洲国家仅占极小
8、的比例。但目前东欧地区的模具生产出现较大幅度增长，亚洲地区的生产规模也将增加到 1 5 左右。我国的模具行业也已步入了高速发展时期。合理的模具结构可有效地实现冲模的功能，达到成本低、制造周期短和操作安全等要求，并能保证产品零件的各项技术要求，正确选择使用的模具结构是模具设计师提高技术素质的体现。 模具制造的特点：制造质量要求高，形状复杂，模具生产为单件多品种生产，材料硬度高，生产周期短，成套性生产等。研究模具制造的过程，就是 研究探讨模具制造的可能性和如何制造的问题，进而研究怎么以较低的成本，较短的周期制造质量较高的模具的问题。成本、周期和质量都是模具制造的主要技术经济指标。严格的讲，寻求着三
9、个指标的最佳值，但从模具制造的角度考虑是不够的，应综合考虑设计、制造和使用者三个环节，三者的协调。设计出考虑满足使用功能外，还要充分考虑制造的可能性，制造要满足设计要求，同时也制约设计，并指导用户使用。 山东科技大学学士学位论文 6 1.2 冲压简介 冲压是利用 安装在压力机上的 模具 对板料施加变形力，使其产生变形，从而获得一定形状 ,尺寸和性能的产品零件 的一种压力加工方法 。 因冲压大多是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料加工成所需零件，所以也叫冷冲压或者板料冲压。 冲压所使用的模具成为冲压模具，简称冲模。 冲压模具的形式很多，根据工艺性质分类 可分为： （ 1）冲裁模 。 沿
10、封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。（ 2）弯曲模 。 使板料毛坯或其他坯料沿著直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。（ 3）拉深模 。 是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。（ 4）成形模 。 将毛坯或半成品工件按图 凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等 ； 根据工序组合程度分类 可分为： （ 1）单工序模 。 在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。（ 2）复合模 。 只有一个工位，在压力机的
11、一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。（ 3）级进模（也称连续模） 。 在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。 1.3 本课题主要研究方向 本课题主要以 微型电动机外壳 为例， 利 用 DYNAFORM 软件进行成形过程山东科技大学学士学位论文 7 的有限元分析，然后利用 UG(Unigraphics NX)建模，并进行模具设计 。为实现课题目标，主要计划完成以下几项工作： (1) 使用 UG(Unigraphics NX)建立成形工艺部分零件的三维立体模型，并导入有限元数值模拟软件 DYNA
12、FORM 对 其成形过程进行有限元分析 ，得出成形力 时间 关系曲线、 成形极限图（ FLD） 、 板料变薄情况成型图，分析成形规律，进而研究 压边力 、成形速度、摩擦力等相关参数对 成型 的影响，找出各项参数的最佳值，为改进工艺，降低生产成本提供可靠的 依据； (2) 针对 工件的拉深和冲裁 工艺，使用 UG(Unigraphics NX)建造拉深模和冲裁模立体模型，并制作装配动画和模具工作原理动画； (3) 利用 UG(Unigraphics NX)和 AutoCAD 软件 绘制模具装配图和主要零件的零件图。 山东科技大学学士学位论文 8 2.冲压件工艺性分析 2.1 冲压件工艺性分析 2
13、.1.1 结构形状分析 如图 2-1 所示，该工件为无凸缘圆筒形件，轴对称回转体，形状简单，主要由圆形坯料经过落料、拉深、冲孔、切边几道工序完成，工艺性好；由于拉深件各部位厚度有较大变化，筒形件圆角部分变薄，故在设计时 应保证外形尺寸。 2.1.2 材料分析 该工件材料为 08F 钢， 08F 钢表示含碳量为万分之八的沸腾钢。 8F 钢是优质碳素结构钢，其 强度、硬度很低，而塑性、韧性极高，具有良好的冷变形性和焊接性，正火后切削加工性尚可，退火后导磁率较高，剩磁较少，但淬透性、淬硬性极低。 08F 钢的塑性很好，主要用来制造冷冲压件。锰的在钢中起到增加弹性强度的作用，因此在符合要求的情况下，含
14、量可以有偏差。 抗剪强度 T 220MPa， 抗拉强度 b 295 MPa， 屈服强度s 175 MPa， 伸长率 35 %， 断面收缩率 60 %，未热处理 硬度 131HB 。该材料易于轧成薄板、薄带、冷变形材、冷拉钢丝。板料易于生产冲压拉深件、各类不承受载荷的覆盖件。本 次制件为无凸缘圆筒形拉深件，因此，08F 作为坯料易于生产制造。 山东科技大学学士学位论文 9 图 2-1 微型电动机外壳示意图 2.1.3 制件尺寸精度分析 由图 2-1 可知，零件图上所有未标注公差的尺寸，属于自由尺寸，可按照 IT14 级确定工件尺寸的公差。途中标注要求的精度要求达到以下精度要求： 外形尺寸：直径
15、102 2 （ IT15） 山东科技大学学士学位论文 10 高度 85 1 （ IT14） 厚度 t =3 （ IT14 以下） 圆角半径 R =6 （ IT14 以下） 孔尺寸： 20 （ IT11） 16 （ IT12） 2.2 冲压工艺方案的确定及模具类型的选择 2.2.1 主要工艺 参数的确定 （ 1）修边余量的确定 制件的相对高度： /hd=（ 85-1.5） /（ 102-3） =0.84 查冲压工艺及模具设计 P157 表 5-5 无凸缘零件的修边余量取修边余量 =3.8mm （ 2）毛坯尺寸的确定 该件为不变薄拉深，查冲压工艺及模具设计 P158 式 5.43 得： 毛坯直径： D = 22( 2 ) 2 ( 2 ) 8 4 ( )d R R d R R d H R = 2284 2 7. 5 84 8 7. 5 4 99 ( 85 6) =206.757mm 207mm
