前端蓋沖壓成形工藝與模具設計【張力盤】【落料拉深復合模】,張力盤,落料拉深復合模,前端蓋沖壓成形工藝與模具設計【張力盤】【落料拉深復合?！?前端,沖壓,成形,工藝,模具設計,張力,落料拉深,復合
2
河南機電高等專科學校
畢業(yè)設計任務書
系 部:
專 業(yè):
學生姓名: 學 號:
設計題目: 前端蓋沖壓成形工藝及模具設計
起 迄 日 期:
指 導 教 師:
2014年4月 13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：
該課題來源于楊占堯老師發(fā)放的畢業(yè)設計題目。
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）板體落料拉深模設計，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。
原始資料：零件件圖及其尺寸見說明書
零件名稱：張力盤
材料：08A
厚度：1.5mm
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
機 械 加 工 工 序 卡
工序名稱
粗銑
工序號
02
零件名稱
凹模
零件號
00-01
零件重量
同時加工零件數
1
材 料
毛 坯
牌 號
硬 度
型 號
重 量
Cr12
設 備
夾 具
名 稱
輔 助
工 具
名 稱
型 號
銑床
虎鉗
游標卡尺
安 裝
工 步
安裝及工步說明
刀 具
量 具
走 刀
長 度
走 刀
次 數
切 削 深 度
進給量
主 軸
轉 速
切 削
速 度
基 本
工 時
一次
1
銑上平面
φ75面銑刀
游標卡尺
0.5
2
1
200㎜/ min
800r/min
一次
1
銑下平面
φ75面銑刀
游標卡尺
0.5
2
1
200㎜/ min
800r/min
一次
2
銑兩端面
φ20立銑刀
游標卡尺
0.5
1
1
60㎜/ min
300r/min
一次
2
銑兩端面
φ20立銑刀
游標卡尺
0.5
1
1
60㎜/ min
300r/min
設 計 者
指 導 教 師
共 1 頁
第1頁
機 械 加 工 工 藝 過 程 卡
模具號
零件號
零 件 名 稱
00-21
凹模
21
牌 號
硬 度
Cr12
50～64HRC
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
鋸床
虎鉗
直尺
02
錘鍛
蒸汽錘
虎鉗
直尺
03
車
數控車床
三爪卡盤
外圓車刀
游標卡尺
04
銑
數控銑床
虎鉗
銑平面
游標卡尺
05
熱處理
熱處理爐
06
磨平面
磨床
磁力吸盤
砂輪
游標卡尺
07
檢驗
編制 校對 審核 批準
設計說明書
畢業(yè)設計題目：前端蓋的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 30日
前端蓋沖壓成形工藝及模具設計
摘要：本設計的題目為前端蓋沖壓成形工藝及模具設計的設計,體現了薄板類沖裁零件的要求、內容及方向，有一定的設計意義。通過對該零件模具的設計，進一步加強了本人沖壓模設計的基礎知識，為設計更復雜的沖壓模具做好了鋪墊和吸取更深刻的經驗。
本設計運用沖壓成形工藝及模具設計的基礎知識，首先分析了沖裁件的沖壓工藝性，為確定沖裁工藝方案做好了準備；然后計算沖裁力和模具刃口尺寸，便于選取壓力機及確定工作零件的尺寸和結構；最后分析了制件的特征，確定模具的設計參數、設計要點及推件裝置的選取。
本沖裁件規(guī)則形狀的圓,為了便于落料凸模的加工，所以在設計時把落料凸模設計成直通式。此外,該制件的尺寸較大,本副模具采用倒裝結構形式,同時,為了簡化模具結構采用彈性推件裝置。
關鍵詞： 沖壓模 倒裝復合 凹模 彈性推件
The front cover stamping process and die design
Abstract: This design topic for the front cover design process and die design ofstamping forming, content and direction of the sheet metal blanking parts requirements, the design of a certain significance. Through the design of the die parts, further strengthen the stamping die design of the basic knowledge, which paves the way for more profound experience and lessons for the design of more complex stamping die.
The design of the stamping process and die design of the basic knowledge, the first analysis of the stamping process of blanking, punching process scheme for determining ready; then the calculation of blanking force and die cutting edge size, easy to select the press and determine the size and structure of working parts; finally analyses the product characteristics, determination of designparameters, die design and the pushing device selection.
The blanking piece shape circle, in order to facilitate the processing of blanking punch, so in the design of the blanking punch is designed through type. In addition, the size of the workpiece is larger, the mold using flip chip structure, at the same time, in order to simplify the mould structure with elastic pushing device.
Keywords: push the stamping die compound die elastic
機 械 加 工 工 藝 過 程 卡
零件號
零 件 名 稱
00-03
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：105㎜×105㎜×37㎜
鋸床
直尺
02
粗銑：銑六面,互為直角,留單邊余量0.5
銑床
虎鉗
標準
面銑刀
游標卡尺
03
磨削：磨六面,互為垂直,留單邊余量0.3
磨床
磁力夾具、虎鉗
砂輪
游標卡尺
04
鉗工：劃線,按位置加工孔,并攻螺紋
鉆床
虎鉗
鉆刀、鉸刀、攻絲刀
高度尺、游標卡尺
05
熱處理：按熱處理工藝,淬火回火達到58～62HRC
電熱爐
火鉗
06
磨削：精磨上下平面
磨床
磁力夾具、虎鉗
砂輪
游標卡尺
07
線切割：按圖紙要求進行線切割
線切割機床
復式支撐夾具
銅絲
游標卡尺
08
鉗工：鉗工精修、拋光
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 2
1.1.1 國內模具的現狀 2
1.1.2 國內模具的發(fā)展趨勢 4
1.2 國外模具的現狀和發(fā)展趨勢 4
1.3 前端蓋零件模具設計與制造方面 5
1.3.1 前端蓋零件模具設計的設計思路 5
1.3.2 前端蓋沖壓模具設計的進度 6
2 前端蓋的沖壓工藝性分析 7
2.1拉深件工藝性分析 7
2.1.2判斷能否一次拉成 8
2.1.3確定是否用壓邊圈 8
3 沖壓工藝方案的確定 8
4 主要設計計算 10
4.1 毛坯的計算 10
4.2 排樣 10
4.3 計算工序壓力 11
4.3.1 落料力的計算 11
4.3.2 卸料力的計算 11
4.3.3 拉深力計算 11
4.3.4 壓邊力的計算 12
4.4 沖壓設備的選擇 13
5 主要工作部分尺寸計算 14
5.1 落料刃口尺寸計算 14
6 彈性元件的設計計算 17
6.1 橡膠的自由高度 17
6.2 橡膠的裝配高度 17
7模具的主要工作部分及結構設計 19
7.1模具主要工作部分的設計 19
8 模架的選用 24
8.1其他零部件的說明 24
9 壓力機的校核 26
9.1閉合高度的校核 26
9.2 工作臺面尺寸的校核 26
9.3滑塊行程的校核 26
10 模具的裝配和工作 27
10.1沖裁間隙的調整 27
10.2模架的裝配 27
10.3 模具總裝 28
10.4模具的總裝配圖 28
結束語 30
致 謝 31
參 考 文 獻 .........................................................................................................................................32
I
前端蓋沖壓成形工藝與模具設計說明書
1 緒 論
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，據不完全統(tǒng)計，2003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，2004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，2004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2003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：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。
1.2 國外模具的現狀和發(fā)展趨勢
模具是工業(yè)生產關鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。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。模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并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。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"。2004年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約5000家。2003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。
國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達70%以上，而我國才達到45％．
1.3 前端蓋零件模具設計與制造方面
1.3.1 前端蓋零件模具設計的設計思路
沖裁是沖壓工藝的最基本工序之一，它是利用模具使板料沿著一定的輪廓形狀產生分離的一種沖壓工序。它包括落料、沖孔、切邊、修邊、切舌、剖切等工序，其中落料和沖孔是最常見的兩種工序。沖裁在沖壓加工中應用極廣。它既可直接沖出成品零件，還可以對已成形的工件進行再加工。普通沖裁加工出來的制件的精度不高，一般情況下，沖裁件的尺寸精度應在IT12級以下，不宜高于IT10級。
只有加強沖裁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，才能正確地確定沖裁工藝參數和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決沖裁變形中出現的各種實際問題，從而，進一步提高制件質量。
前端蓋是典型的沖壓件，該模具工作過程很簡單就是沖壓、落料、拉深，根據零件圖的結構和尺寸精度以及材料的性能確定完成該沖件所需要的模具類型.因此，綜合考慮各種因素后采用復合模。根據計算的結果和選用的標準模架，判斷此次沖裁能不能采用標準的模架。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導柱和導套的高度,改變導柱和導套的高度的同時,還要注意保證導柱和導套的強度. 導柱和導套的高度可根據沖裁凸凹模與落料凹模工作配合長度決定．設計時可能高度出現誤差，應當邊試沖邊修改高度。
1.3.2 前端蓋沖壓模具設計的進度
1.了解目前國內外沖壓模具的發(fā)展現狀，所用時間10天；
2.確定加工方案，所用時間5天；
3.模具的設計，所用時間30天；
4.模具的調試．所用時間5天．
2 前端蓋的沖壓工藝性分析
2.1拉深件工藝性分析
零件名稱：前端蓋
生產批量：大批量
材 料：08AL
厚 度：1.5mm
工件圖：如圖1.
圖1 零件圖
此工件為有凸緣圓筒形件，要求零件尺寸標注在外形，零件尺寸厚度不變。此工件的形狀滿足拉深工藝要求，可用拉深工序加工。
各圓角r=32t，滿足拉深對圓角半徑的要求。為IT12級，滿足拉深工序對工件的公差等級要求。
08鋼拉深性能良好。
此零件的拉深次數可由下列工序計算來確定。
2.1.1計算毛坯尺寸
=248mm,d=(212-1.5)=210.5mm,由凸緣的相對直徑/d=248 mm/210.5mm=1.2，查表4.3.2得修邊余量△R=5mm，因零件底部圓角半徑r與凸緣圓角半徑R相等，即r=R時，有凸緣筒形件的毛坯直徑：
D=
d=210.5mm,H=(14.5-1.5)mm=13mm,R=3mm代入上式中，得毛坯的直徑為：
D==278.5mm
2.1.2判斷能否一次拉成
工件總的拉深系數=d/D=210.5 mm/28.5mm =0.76 ,工件總的拉深相對高度H/d=13mm/212mm =0.06.
由/d=278.5mm/210.5mm=1.32,t/D×100=1.5mm/278.5mm×100=0.53,查表4.9得，有凸緣圓筒形件第一次拉深的極限拉深系數=0.5；
由表4.10查得，有凸緣圓筒形件首次拉深的極限相對高度/=0.53,由于>，H/d
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