1、 江西工业贸易职业技术学院 毕业论文 毕业论文题目 冷冲压模具设计 （ 2010 年 一 学期） 系 部 机电技术系 专 业 模具设计与制造 班 级 08 模具 2 班 姓 名 宋小星 指导教师 宛强 2010 年 10 月 5 日 01 摘 要 本次课程设计的内容为用模具生产无凸缘筒件，其中包括落料、拉深、胀形、二次拉深、切边、冲孔等工序。其中把落料、首次拉深和胀形用复合模完成，而其他不出图但进行了相关的尺寸计算，重点在复合模上，解决落料、拉深和胀形的计算问题同时对相关的模具的零件给以详细的设计。生成装配工程图和相关的零件刚才图。 关键词： 落料 拉深 单排 剪切 02 绪论 一、概述 1、
2、模具工业的概况 模具工业是国民经济的基础工业，受到政府和企业界的高度重视，发达国家有“模具工 业是进入富裕社会的源动力”之说，可见其重视的程度。当今，“模具就是经济效益”的观念，已被越来越多的人所接受。模具技术水平在很大程度上决定于人才的整体水平，而模具技术水平的高低，又决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，因此模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。 我国模具技术的现状与发展 近年来，我国的模具工业也有较大发展，全国已有模具生产厂数千个，拥有职工数十万人，每年能生产上百万套模具。多工位级进模具和长寿命硬质合金模具的生产及应用有了进一步扩大。为满足新产品试制和小批量生产的需要
3、，我国模具行业制造了多种简单、生产周期短、成本低的简易冲模，如钢皮冲冲模、聚氨脂橡胶模、低熔点合金模具、锌合金模具、组合冲模、通用可调冲孔模等。数控铣床、数控电火花加工机床、加工中心等加工设备已在模具生产中采用。电火花和线切割加工已成为冷冲模制造的主要手段。为了对硬质合金模具进行精密成型磨削，研制成功了单层电镀金刚石成形磨轮和电火花成形磨削专用机床，使用效果良好，对型腔的加工正在根据模具的不同类型采用电火花加工、电解加工、电铸加工、陶瓷型精密铸造、冷入挤压。超塑成形以及利用照相腐蚀技术加工型腔皮革纹表面等多种工 艺。模具的计算机辅助设计和制造也已进行开发和应用。 尽管我国的模具工业这些年来发展
4、较快，模具制造水平也在逐步提高，但和工业发达国家相比，仍存在较大差距，主要表现在模具品种少、精度差、寿命短、生产周期长等方面。 二、冲压技术的发展趋势 21 世纪的今天 ,中国凭借丰富且廉价的人力资源、庞大的市场及其它许多有利条件，已成为承接工业发达国家模具业转移的良好目的地。随着国际交往的日益增多和外资在中国模具行业的投入日渐增加，中国模具已经与世界模具密不可分，中国模具在世界模具中的地位和影响越业越重要。据相关专业人士分析 ，未来十年，中国模具工业和技术的主要发展方向将主要集中在以下几个方面： (1)模具结构日趋大型、精密、复杂及寿命日益提高。由于成型零件日趋大型及高效率生产所要求的一模多
5、腔，使模具日趋大型化；随着零件微型化和模具结构发展的要求，今后模具加工的精度将更小，这必将促进超精密加工的发展。 (2)CAD/CAE/CAM 技术在模具设计制造中的广泛应用。在模具设计与制造中，开发并应用计算机辅助设计的制造系统 (CAD/CAE/CAM)，发展高精度、高寿命模具和简易模具 (软模、低熔点合金模具等 )制造技术以及通用组合模具、成 组模具、快速换模装置等，以适应冲压产品的更新换代和各种生产批量的要求。模具制造是设计的延续，推行模具设计与制造一体化可达到优化设计的要求。实践证明，模具 CAD/CAE/CAM 技术是当代最合理的模具生产方式，既可用于建模、为数控加工提供 NC 程
6、序，也可针对不同的模具类型，以相应的基础理论，通过数值模拟方法达到预测产品成型过程的目的，改善模具结构。从 CAD/CAE/CAM 一体化的角度分析，其发展趋势是集成化、三维化、智能化和网络化，其中心思想是让用户在统一的环境中实现 CAD/CAE/CAM 协同作业，以充分发挥各单 元的优势和功效。03 因此，应大力进行高端辅助设计制造软件的培训、推广和应用。 (3)快速经济模具技术的推广应用。快速模具制造及快速成型技术是在近两来迅速发展起来的，并正向着高精度、更快捷的方向发展。与传统的模具技术相比，该技术具有制模周期短、成本特点，是综合经济效益较显著的模具制造技术。近年来快速模具制造商投入了很
7、大的人力和物力，对各种模具的快速制造工艺进行研发，对传统的快速模具制造技术进行改造，嫁接了先进的 RP及 NC 技术，有效满足一些高精度、高寿命模具的生产需求。 (4)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率 。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和降低模具制造成本。模具标准件应进一步增加规格、品种、发展和完善销售网络，保证供货速度，为客户提供交货期短、精度高、生产工艺性好、使用寿命长、价格低的优质模具标准件。 (5)开发优质模具材料和先进的表面处理技术。模具材料是模具工业的基础，制造冲压件用的传统金属材料，正逐步被高强钢板、涂敷镀层钢板、塑料夹层钢板和其他复
8、合材料或高分子材料替代。随着材料科学的发展，加强研究各种新材料的冲压成形性能，不断发展和改善冲压成形技术。当前，国外模具 材料系列日趋完善与细化，国内开发的高级优质模具钢品种虽然不少，但推广应用不足，每年所需约 70万吨模具钢还要有相当一分进口。 模具表面处理技术对模具的制造精度、模具的强度、模具的寿命、模具的制造成本等有着直接的影响。稀土表面工程技术和纳米技术表面工程技术的出现进一步推动模具制造的表面工程技术的发展。同时处理技术由大气热处理向真空热处理发展。 (6)冲压成形技术将更加科学化、数字化，可控化。科学化主要体现深入研究冲压变形的基本规律、各种冲压工艺的变形理念、失稳理论与变形程度等
9、对成形过程、产品质量、成本、效益的预 测和可控程序。数字化主要体现在应用有限元、边界元等技术，对冲压过程进行数字模拟分析，以预测某一工艺过程中坯料对冲压的适应性及可能出现的质量问题，从而优化冲压方案。 (7)成形过程的数值模拟技术将在实用化方向取得很大的发展，并与化制造系统很好地集成。人工智能技术、智能化控制将从简单形状零件成形发展到覆盖件等复杂开关零件成形，从而真正进入实用阶段。 (8)注重产品制造全过程，最大程度地实现多目标全局优化。优化将从传统的单一成形环节向产品制造全过程及全生命期的系统整体发展。 (9)对产品可制造性和成形工艺的快速分析 与评估能力将有大的发展。以便宜从产品初步设计甚
10、至构思时起，就能针对零件的可成形性及所需性能的保证度，作出快速分析评估。 (10)冲压技术将具有更大的灵活性或柔性，以适应未来小指量多品种混流生产模式及市场多样化、修改化需求的发展趋势，加强企业对市场变化的快速响应能力。推广应用数控冲压设备、冲压柔性加工系统 (FMS)、多工位高速自动冲压机以及智能机器人送料取件，进行机械化与自动化的流水线冲压生产。 04 目录 课程设计任务书 一 冲压件工艺分析 -9 二 工艺方案及模具结构类型 1 工艺 方案分析 -9 2 主要参数计算 -9 三 确定排样图和裁板方案 1 裁板方案 -12 2 排样设计 -12 四 . 计算工序冲压力、压力中心以及初选压力
11、机 1. 落料力的计算 -13 2 卸料力 1QF 和顶件力 3QF 的计算 -13 3 压边力的计算 -13 4 拉深力的计算 -14 5、 压力中心的计算 -15 6 压力机的选择 -16 五 工件零件刃口尺寸的计算 -16 六 工件零件结构尺寸和公差的确定 1 整体落料凹模板的厚度 H的确定： -17 2 凹模板长度 L的计算 -17 3 其他零件结构尺寸 -17 七、模具总装配图 1 首次拉深模总装配 -28 2 二次拉深模总装配图 -28 八、水杯拉深模具的制造 1、水杯拉深模拉深凸模的制造 -29 2、水杯拉深模拉 深凹模的制造 -30 05 3、水杯拉深模凸模固定板的制造 -30
12、 4、水杯拉深模凹模固定板的制造 -31 5、水杯拉深模弹压卸料板的制造 -31 6、水杯拉深模上垫板的制造 -32 7、水杯 拉深模下垫板的制造 -32 九 .参考文献 -33 十、致谢 -33 结论 - -34 06 基本要求及设计步骤建议 ： 1、 冲裁工艺设计：对制件的结构、尺寸、精度、数量、材质等要素进行分析，初步确定制件的冲裁工艺，计算搭边尺寸、毛坯尺寸，确定排样图（绘在总装图上）； 2、 模具结构方案设计；根据冲裁工艺方案，初步确定模具结构方案和坯料导向、定位方式； 3、 计算冲裁力，初步选择冲压设备；了解其行程、吨位、容模尺寸等有关技术参数； 4、 计算卸料力，确定卸料方案及卸
13、料元件的规格、尺寸； 5、 计算并确定冲裁间隙继而确定凸模、凹模等主要工作零件的 尺寸、结构形式；选择凸模、凹模或凸凹模进行强度、刚度的计算并校核； 6、 协调模具各零件的结构、尺寸，完善导料、定位等辅助功能件结构及尺寸设计； 7、 绘制模具总装配图： 1)、考虑采用“半剖法”表示上模 使用中 的两个极限位置； 2)、按装配图要求标注尺寸及配合性质、技术要求等； 3)、零件标号无遗漏；明细表内容详实、规范； 4)、制图遵照国家标准；排样图按习惯绘在总装图的右上角或适当位置。 8、 绘制凸模、凹模零件图，尺寸、粗糙度标注齐全； 9、 编写设计说明书一份，要求内容详实，措词准确，具有较好的可读性；
14、 10、其它详见“ 模具设计”课程设计指导书。 机电技术系 模具教研室 2010、 9 一、冲压件工艺分析 1、材料：该冲裁件的材料 spcen 是碳素工具钢，具有较好的可拉深性能。 2、零件结构：该制件为圆桶形拉深件，故对毛坯的计算要。 3、单边间隙、拉深凸凹模及拉深高度的确定应符合制件要求。 4、 凹凸模的设计应保证各工序间动作稳定。 5、 尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸，属于自由尺寸，可按 IT14 级确定工件尺寸的公差。 查公差表可得工件基本尺寸公差为： 74.0050 74.0070 3.005R 25.008.0 二、工艺方案及模具结构类型 1、工艺方案分析 07 该工件包括
15、落料、拉深两个基本工序，可有以下三种工艺方案： 方案一：先落料，首次拉深一，再次拉深。采用单工序模生产。 方案二：落料 +拉深复合，后拉深二。采用复合模 +单工序模生产。 方案三：先落料，后二次复合拉深。采用单工序模 +复合模生产。 方案四：落料 +拉深 +再次拉深。采 用复合模生产。 方案一模具结构简单，但需三道工序三副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。方案二只需二副模具，工件的精度及生产效率都较高，工件精度也能满足要求，操作方便，成本较低。方案三也只需要二副模具，制造难度大，成本也大。方案四只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求，但模具成本造价高。通过对上
16、述四种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。 2、 主要工艺参数的计算 (1)确定修边余量 该 H=50-1=49mm, d=50-2=48mm, 则 H/d=49 / 48=1.02 查表 5-5无 凸缘零件切边余量 = 2.5mm 可 则可得拉深高度 H H=h+ h =50+2.5=52.5mm (2)计算毛坯直径 D 由于板厚小于 1mm，故可直接用工件图所示尺寸计算，不必用中线尺寸计算。 D= 22 57.072.14 RdRdHd = 22 557.055072.18.7350450 mm130 (3)确定拉深次数 按毛坯相对厚度 t/D=0.8/130 0062.0 和工
17、件相对高度 H/d=73.8/50=1.36 查冲压工艺与模具设计表 4-15 可得 n=2，初步确定需要两次拉成，同时需08 增加一次整形工序。 (4)计算各次拉深直径 由于该工件需要两次拉深，查冲压工艺与模具设计表 4-11 可得，首次拉深系数 m1和二次拉深系数 m2 : m1=0.53 m2 =0.76 初步计算各次拉深直径为： d1 = m1D=0.53130 69mm d2 =m2 D=0.76130 50mm (5)选取凸凹模的圆角半径 考虑到实际采用的拉深系数均接近其极限值 ,故首次拉深凹模圆角半径 r1d 应取大些 ,根据压工艺与模具设计表 4-7知： r1d =10t=10
18、0.8=8 mm 由冲压工艺与模具设计式（ 4-49）和式（ 4-50）即： rdn =(0.7 0.8) r 1dn 和 rpn =(0.7 0.8)rdn 计算各次拉深凹模与凸模的圆角半径，分别为： r1d =8 mm r1p =6 mm r2d =6 mm r2p =5 mm (6)计算各次工序件的高度 根据冲压工艺与模具设计式（ 4-39）计算各次拉深高度如下： H1 =1/4(D 11112 /57.072.1 drrd ) =1/4（ 69/657.0672.16969/1 3 0 22 ） =49mm H2 =1/4=(D 22222 /57.072.1/ drrd ) =1/4=( 50/557.0572.15050/130 22 ) 74 mm 09 (7)画出工序件简图 工序简图如下图 2 所示： 图 2 三、确定排样图和裁板方案 1、 制件的毛坯为简单的圆形件，而且尺寸比较小，考虑到操作方便，宜采用单排。 于 t=0.8mm,查冲压工艺与模具设计附表 7 轧制薄 钢板拟选用规格为： 0.85001000 的板料。 2、 排样设计
