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1、精选优质文档-倾情为你奉上蝶形托盘冲压模设计摘 要该论文分析了蝶形托盘的工艺性，介绍了其特殊复合模总体设计结构和排样方案。实践证明:该模具结构合理、可靠，并能保证产品质量，对此类零件的复合模设计有重要参考价值。采用复合模便于生产批量大，尺寸小的工件，可以提高生产率，操作安全，保证质量，但复合模工序安排较为重要，设计中应充分考虑各工序的顺序，提高工作效率，提高模具寿命和降低模具成本。主要工序包括：a落料拉深，b冲孔。本设计分别论述了产品工艺分析，冲压方案的确定，工艺计算，模板及零件设计等问题。本设计的内容是确定复合模内型和结构形式以及工艺性，绘制模具总图和非标准件零件图。该端盖级进模总体设计结构
2、和排样方案经分析论证和实际投产检验。实践证明:模具结构灵活、可靠，并能保证产品质量，成本低，对此类零件的级进模设计有重要参考价值。通过本论文我掌握了模具设计的基本的模具技能懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。关键词：蝶形托盘，落料，拉深，冲孔，复合模设计STAMPING DIE BUTTERFLY TRAYABSTRACThe paper analyzes the process of butterfly tray, introduced its uniqu
3、e structure and design of composite die layout program. Proved that the mold structure is reasonable, reliable, and can ensure product quality, on the part of the composite mold design such an important reference value. Composite model to facilitate large batch sizes, small size of the workpiece, ca
4、n improve productivity, Caozuoanquan, Baozhengzhiliang, but the arrangement of composite mold process is more important to be fully Kaolv She Ji Zhong Shun Xu various processes, improve Gongzuoxiaolv improve die life and Jiang Di mold cost. Main processes include: a blanking drawing, b punching. The
5、 design process of products were discussed, stamping scheme, and process calculation, template and component design issues. This design is to determine the content and structure of composite-mold type of form and technique, drawing dies and non-standard pieces of parts of General Plan map. The cover
6、 of progressive die design structure and layout of the program through demonstration and actual production test. Practice has proved that: mold structure flexible, reliable, and can ensure product quality, low cost of such parts progressive die design has important reference value. Through this diss
7、ertation, I mastered the basic mold die design skills to know how to analyze parts of the process of how to determine the process plan, understand the basic structure of the mold, increased computing power, graphics capability, familiar with the norms and standards, while the Branch-related courses
8、are a comprehensive review, independent thinking was also higher.KEY WORDS: butterfly tray, blanking, drawing, punching, compound die design目 录前言1第1章 设计任务书和产品图4第2章 零件的冲压工艺性分析52.1 零件的工艺性分析52.2 冲压工序的确定52.3 排样形式及材料利用6 2.3.1 排样形式的确定6 2.3.2 材料利用率的计算62.4 拉深次数的确定72.5 确定是否使用压边圈72.6 冲压工艺的计算7 2.6.1 计算冲裁力7 2.6
9、.2 计算压边力8 2.6.3 计算拉深力8 2.6.4 总压力的计算8 2.7 压力中心的计算9第3章 主要工作部分尺寸设计93.1 落料凸、凹模尺寸计算9 3.1.1刃口尺寸计算的基本原则9 3.1.2落料刃口尺寸计算93.2 拉深凸、凹模尺寸计算10 3.2.1拉伸工序尺寸的计算10 3.2.2凸、凹模工作部分尺寸的设计计算11第4章 模具结构形式的选择和设计124.1 模具结构形式的选择12 4.1.1总体结构12 4.1.2卸料装置12 4.1.3 导向装置124.2压力机的选择134.3 弹性元件的设计144.4 模具工作零件和非标准零件的设计15 4.4.1落料凸凹模设计15 4
10、.4.2拉伸凸模设计15 4.4.3 模具非标准零件16 4.4.4 模具标准零件的选择16第5章 冲孔模具主要工艺参数的计算195.1压力计算19 5.1.1冲裁力的计算19 5.1.2卸料力的计算19 5.1.3总推件力195.2总冲压力的计算195.3压力中心的计算205.4压力机的选用20第6章 主要工作部分尺寸设计216.1刃口尺寸计算的基本原则216.2冲孔刃口尺寸计算21 6.2.1冲裁间隙的确定22 6.2.2刃口尺寸计算22第7章 冲压模具的结构设计237.1模具草图构思247.2模具类型的选择247.3冲孔凸模的设计24 7.3.1凸模结构型式24 7.3.2周围冲孔凸模的
11、设计25 7.3.3 冲孔凸模长度及强度校核257.4定位、卸料零件的设计26第8章模架的选择与固定零件的设计278.1模架的选择278.2固定零件的设计278.3 螺钉、销钉的选用27结 论28参考文献29致 谢30外文资料译文31专心-专注-专业前 言冲压成型是机械制造中先进的加工方法之一，它是利用材料的塑性变形能力改变其几何形状与尺寸，从而达到冲压成型的目的。但是，由于冲压成型所用板料毛坯的几何形状的特点，以及所用设备与模具的特殊性，使冲压成型具有塑性加工普遍的特点与一般规律外，还有一些与一般规律不一样的特点和规律。它是建立在塑性变形的基础上，利用压力机通过模具对板料加压，使其产生塑性变
12、形或者分离，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件。冲压成型与其它加工方法相比较，无论在技术方面还是经济方面，都有许多独特的优点：（1）在压力机的简单冲击下，能获得壁薄、重量轻、刚性好、形状复杂的零件，这些零件用其他方法难以加工甚至无法加工； （2）所加工的零件精度高、尺寸稳定，具有良好的互换性；（3）冲压加工是无屑加工，材料利用率高；（4）生产率高，生产过程容易实现机械自动化；（5）操作简单，便于组织生产；（6）制造成本低廉。正是冲压成型有上述优点，所以其应用范围十分广泛，在电子工业产品的生产中，已成为不可缺少的主要加工方法之一，据概略统计，在电子产品中，冲压件（包括板金件）的数量占零件总数的8
13、5%以上。此外，冲压成型在汽车、拖拉机、电机、仪器仪表等机械工业和国防工业以及日常生活用品的生产方面，也占据着十分重要的地位。9冲模是冲压生产的重要组成部分，根据零件质量要求的不同，模具结构也不同，对于小批量生产，一般采取简单模具，对于大批量生产，除了一般简单模具之外，还有复合模、专用模。现在，随着计算机技术的迅速发展，计算机辅助设计和辅助制造（CAD/CAM）在冲压行业已经得到普遍应用。CAD/CAM的发展，几乎推动了整个领域的设计革命，大大提高了产品开发速度，缩短了产品从开发到上市的周期，提高了产品的质量，最终提升产品的市场竞争力。9目前，冲压工艺和冲压设备不断发展，特别是精密冲压以及液压
14、成型、快速成型、超塑性成型等新工艺的应用将使冲压技术大幅度提高。冲压模具制造技术的发展趋势：（1） 全面推广CADCAMCAE 技术CAMCAE 技术的应用是模具制造技术发展的动力。随着电脑软件的开发和应用，普及CADCAMCAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CADCAM 技术培训和技术服务的力度，进一步扩大CAE技术的应用范围。（2） 模具检测设备向精密、高效和多功能方向发展精密、复杂、大型模具的发展，对检测设备的要求越来越高。现在精密模具的精度已达23 m，目前国内厂家使用较多的有意大利、美国、日本等国的高精度三坐标测量机，并具有数字化扫描功能。（3） 模具加工设备向高速、一体化方向发
15、展国外近年来发展的高速铣削加工，主轴转速可达40 000100 000rmin，快速进给速度可达到30 40rmin，加速度可达1g，这样就大幅度提高了加工效率，并可获得Ram 的加工表面粗糙度。另外，还可加工硬度达60HRC 的模块，形成了对电火花成型加工的挑战。高速切削加工与传统切削加工相比还具有温升低(加工工件只升高3 )、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，促进了模具加工技术的发展，特别是对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。（4） 一体化加工中心是目前正在发展的新技术在丰田模具制造厂，近年已投入使用了一个粗精加工一体化、高速、高精度、五面加工中心。它的优点是集各种机床
16、优点之大成，除底面加工外，一次装卡。粗、精、卧，高功率、高精度、高速等面面俱到，十八班武艺样样精通，加工效率很高。无疑这是一个十分理想的技术，它代表着数控加工技术的发展的方向。（5） 模具材料及表面处理技术发展迅速模具工业要上水平，材料应用是关键。若选材和用材不当，将使模具过早失效，因此选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。（6） 模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到认同在成型工艺方面，主要有冲压模具功能复合化，模具加工系统自动化等。另一方面，随着先进制造技术的不断发展和整体制造水平的提高。在模具行业出现了一些新的设计、生产、管理理念与模式。主要有：适应模具单件
17、生产特点的柔性制造技术；创造最佳管理和效益的团队精神；提高快速应变能力的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产哲理；广泛采用标准件通用件的分工协作生产模式；适应可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等。1本次的毕业设计是在学完基础课和专业课，并且进行了生产实习和课程设计后的 基础上进行的。可以说是对即将毕业的我们所学专业知识及创新能力的一种综合检验。本篇论文主要介绍外壳的冲压工艺分析和模具设计，并详细介绍了其中的一副模具：落料拉深冲孔复合模。在本次设计中得到了院系的热情支持与帮助，特别是指导老师张庆丰的热心指导，在此表示衷心的感谢！第1章 设计任务书和产品图本设计零件为带凸缘圆筒形
18、外壳拉深、冲孔件，材料为Q235钢，厚度为3mm。产品图如图1-1：图1-1 产品图未注圆角为1mm 未注精度为IT14级第2章 工件的工艺性分析工件的工艺性分析是指工件对冲压工艺的适合性，即冲压件的结构形状、尺寸大小、精度要求及所用材料方面是否符合冲压加工的工艺要求1。该零件材料为Q235冷轧钢，料厚3。零件材料的机械性能如表2-1：表2-1 零件材料的机械性能材料名称牌号材料状态机 械 性 能碳素结构钢Q235已退火/b /s /10100E/103 3103803804701240321862.1 冲压件的结构工艺性（1）该冲压件为带凸缘圆筒形拉深件，在拉深底部冲孔。（2）外形无夹角，相
19、连处都为圆角。（3）D凸d，hd都比较合适,拉深工艺性较好。2.2 冲压工序的确定该工件加工的基本工序有落料，拉深，冲孔。完成该零件的成型，可能的工艺方案有以下几种：方案一：落料与拉深复合模+落料与冲孔模复合模；方案二：落料模+拉深模+冲孔模；方案三：落料与冲孔复合模+拉深模。工艺方案的分析：方案一工序相对集中，生产效率也较高；方案二工序较为分散，模具的结构简单，制造方便；方案三工序也较为集中，模具结构也较为复杂，但是在冲孔后再拉深无法保障工件质量，合理性较差。综上所述，可选用方案一。查冲压模设计应用实例表4-7，因制件为带凸缘的简单筒型件，故可将原工件分为几个部分，利用表面积相等求出毛坯直径
20、。计算得D=169mm，d=15mm。工件的相对高度为=1.33,修边余量为R=3。故实际凸缘直径为=120+6=126故毛坯直径为169mm，冲孔直径为15mm。 2.2排样形式及材料利用率2.2.1排样形式的确定根据排样原则，为了使模具结构简单、模具寿命高以及保证工人操作方便安全、减轻工人劳动强度，采用直排法。查冲压工艺学表2-11查得搭边值1=2.0,边=1.8。排样图如图3-1所示 图3-1排样图2.2.2材料利用率的计算材料利用率的计算公式： 工件的实际面积：A=.7mm所用材料面积：材料利用率2.3 拉深次数的确定本工件首先落料制成直径D=154mm圆形板料为毛坯进行拉伸。工件总拉
21、伸系数由相对厚度可以从冲压模具设计实例表4-2查得首次拉伸极限拉伸因数m=0.47。因m，故可一次拉深成型。查表得：m1=0.31 m总m1所以工件能一次拉深成形。2.4 确定是否使用压边圈采用压边圈是防止起皱的一个有效方法。是否需要压边，可采用下述公式进行计算。 因0.045（1-）=0.031 而毛坯的相对厚度所以0.031 ，故需要用压边圈。 2.5冲压工艺的计算2.5.1计算冲裁力已知工件材料为Q235钢，料厚为3mm，=310，=380470 。取=400。落料力=3.141691.33350=N查实用冲压工艺及模具设计手册表2-15得： =0.02，卸料力=0.02=14488N冲
22、孔力F=1.33.14153350=64291.5N冲裁力= +F=N2.5.2 计算压边力 =/43=48200 N2.5.3 计算拉深力：根据公式：=Kdbt计算：拉深力 =0.63.14904003= N2.5.4 计算推件力： =20.0464300=2572 N2.5.5总压力的计算= + = N2.6压力中心的计算模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。此工件为圆形对称工件，所以其压力中心就在工件的中心。第3章 主要工作部分尺寸设计3.1 落料凸、凹模尺寸计算3.1.1刃口尺寸计算的基本原则落料件的尺寸取决于凹模尺寸，冲孔件的尺寸。因此设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上，设计
23、冲孔时，以凸模为基准间隙取在凹模上。考虑到冲裁时凸、凹模的磨损，在设计凸、凹模尺寸时，对基准件刃口尺寸在磨损后增大的其刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较小的数值。对基准件刃口尺寸在磨损后减小的其刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较大的数值。这样，在凸、凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格的工件。在确定模具刃口制造公差时，既要能保证工件的精度要求，又能保证有合理的间隙数值。一般模具制造精度比工件精度高34级。若零件没有标注公差，怎可通过查表查出工件未注公差尺寸的极限偏差。3.1.2落料刃口尺寸计算冲裁间隙的确定根据冲模工艺及模具设计手册，查表3-8得冲裁该工件的刃口间隙：Z0.36mm
24、 Z0.42mm x=0.5、分别为凹模和凸模的制造偏差，凸模偏差取负向（相当于基准轴的x公差带位置），凹模偏差取正向（相当于基准孔的公差带位置）。此工件为圆形，由冲压模具设计实例表2-12查得=0.02 由于+Z-Z故可采用凸凹模配合加工的方法。冲孔刃口尺寸计算对于51的凸凹模制造公差由表2-12查得=0.020，=0.020由于+Z-Z，故采用凸凹模配合加工的方法。由表2-13得x=0.5，则d=（d+）= 。按凸模尺寸配制，其双面间隙为0.15mm。该冲裁件为落料件，只要计算落料凹模尺寸及制造公差，凸模由凹模的实际尺寸按间隙要求配作。根据冷冲模设计公式3-5：落料凹模尺寸：落料凸模尺寸3
25、.2 拉深凸、凹模尺寸计算设计制件可一次拉伸或者多次拉伸的末次拉深，应取与制件底部圆角相等数值，如果拉深零件图上所标注的圆角半径小于的合理值，拉深模的仍需取合理值。等拉伸后再用整形方法使圆角半径达到图样要求。此工件需一次拉伸成形，所以值取与制件底部圆角相同的值，即=25mm.3.2.1拉深工序尺寸的计算此工件需一次拉深成形，工序尺寸计算相对简单，只对凸、凹模工作尺寸即圆角半径进行计算，但多次拉深成形还需对每次拉深工序件的高度进行计算，对工序件高度计算的目的是为了确定各工序压边圈的高度。凹模的圆角半径，一般来说，大的圆角半径可以降低拉深系数，还可以提高拉深件的质量，所以凹模圆角应尽可能取大一些。
26、但过大，拉深时板料将过早的失去压边，有可能出现拉深后期起皱。故凹模圆角半径的合理值应当不小于4t(t为板料厚度)。拉伸时凹模圆角半径取=10mm 凸模圆角半径，对拉深变形的影响，不像那样影响拉深的全过程。但过大或过小同样对防止起皱和拉裂及降低极限拉伸系数不利。故的合理取值应不小于（2-3）t。只有变形程度较小时，才允许取=2t。3.2.2凸、凹模工作部分尺寸的设计计算 由冲模设计应用实例中表2-7得:因此拉深间隙为Z=3.3mm因为d=24查冲模设计应用实例表2-12得 因为此工件要求内形尺寸精度较高，设计凸、凹模时应以凸模设计为基准进行计算，考虑到凸模会越磨越小，其尺寸计算由冲模设计应用实例
27、中式4-26和4-27得：拉深凸模尺寸拉深凹模尺寸第4章 模具结构形式的选择和设计模具实际要根据上述确定的工艺方案，零件的形状特点，精度要求，模具制造条件以及安全生产等选定其冲模的类型几结构形式。下面就分析最主要的工序-落料拉深复合模的设计。 4.1 模具结构形式的选择4.1.1总体结构本套模具采用落料拉深冲孔复合模。对于此种复合模，落料一般采用正装，拉深采用倒装。模座下的弹顶器兼起压边和顶件的作用，另设有刚性卸料板和推件块，落料的废料由弹性卸料板从凸凹模上推出，而制件由压边圈顶出。该结构具有操作方便，出件畅通，生产率高等优点，但弹性卸料装置使模具结构复杂化且体积较庞大。因此，要选择工作台面尺
28、寸较大的压力机。4.1.2卸料装置卸料装置分为刚性卸料和弹性卸料装置。落料卸料采用弹性卸料装置是因为刚性卸料装置尽管可以缩小模具的闭合高度，模具的尺寸，但会使拉深件开模后留在刚性卸料板内，不易出件，操作比便，从而影响生产率，且噪音较大。拉深卸料采用推件块推出。刚性卸料装置一般适用于拉深深度较大，材料厚度较厚的制件，弹性卸料装置常用于复合冲裁模。本套模具中用橡胶提供弹力。4.1.3 导向装置综上所述，该零件的落料拉深复合模采用导柱导套导向，分别装在上下模座上。结构草图如图4-1所示，此模具用从右向左的方式送料。其工作过程为：压力机滑块下行，上下模合模，落料后在拉深凸模、凸凹模和压边圈的作用下进行
29、拉深。合模结束后，滑块回程，在弹性卸料板的作用下卸下废料，制件在压边圈的作用下顶出或打杆碰到压力机的横销推动推件块，使推件块向下运动，将制件推出。图4-1模具总装图4.2压力机的选择根据所需要完成的冲压工艺的性质，生产批量的大小，冲压件的几何尺寸和精度要求等来选择设备的类型。对于中小型的冲裁件弯曲件或拉深件的生产，主要应采用开式机械压力机。据中国模具设计大典，为安全起见，防止设备的超载，压力机要有足够的备用压力，可按总冲压力的（1.61.8）倍的原则选取压力机所需压力。经计算，冲裁此工件的压力机公称压力为1600KN。由上面设计可知，凸、凹模的闭合高度是250左右，再加上10mm的垫板，取标准
30、的上下模座，厚度分别为55、60mm，所以整套模具的闭合高度在365左右。因此，本模具选择的压力机根据冲压模具设计师手册表15-1选取公称压力为1600KN的开式固定台压力机，该压力机与模具设计的有关系参数为：型号：JH23-160公称压力/KN：1600滑块行程/mm：60滑块行程次数/次.mm：60最大闭合高度/mm：500封闭高度调节量/mm：110滑块中心线到机身的距离/mm：320立柱距离/mm：420工作台尺寸：前后/mm：600 左右/mm：900工作台孔尺寸，前后/mm：230左右/mm：420直径/mm：300模柄孔尺寸：直径/mm：60深度/mm：70 床身最大可倾角，30
31、度设计中应使模具闭合高度满足： 105 即 250mm380mm本设计装模高度为325mm，故满足设计要求。4.3 弹性元件的设计为了得到较平整的零件，次模具采用弹压式卸料装置，使条料在落料，冲孔同时始终处于稳定状态之下，从而改善毛坯的稳定性，避免材料在切应力作用下起皱的可能。上卸料装置采用橡胶作为弹性元件 按式1-4计算橡胶的自由高度（3.54）-工作行程与模具修模量和调整量（46）mm之和 =30-10+1.5+6=27.5mm所以 =（3.54） =96.25110mm取 =110mm由式1-5计算橡胶的装配高度为：=（0.850.9） =（0.850.9）110=93.5100mm取
32、=100mm橡胶的断面面积在模具装配时按空间大小确定。4.4 模具工作零件和非标准零件的设计：4.4.1落料凸凹模设计一、 凸凹模的结构形式，主要根据冲裁件的形状和尺寸而定。因为落料为169的圆形制件，因为材料为Q235，冲裁力又在装配过程中刃口不被划伤，保证精度，所以直接与上模座采用嵌入式结构配合，二者采用过盈量较小的配合H7/r6。其草图如图4-2：图4-2 凸凹模二、选取材料查冲压手册表8-36 选T10A,淬火 58-62 HRC三、凸凹模的校核在一般情况下，凸模的强度是足够的，所以不用进行强度计算。但对于特别细长的凸模或板料或板料厚度较大的情况下，应进行压应力和弯曲应力的校核检查其危
33、险断面的尺寸和自由强度是否满足强度要求。因为该凸凹模直径为所以不需要校核。即凸凹模的设计合理。4.4.2拉深凸模设计一 凸模的结构形式拉深凸模同凸凹模一样直接与下模座采用嵌入式结构配合，二者也采用过盈量较小的配合H7/r6,其配合部分外形尺寸。二 选取材料查冲压手册表8-36 选,淬火 60-62 HRC。三 凸凹模的校核因为该凸凹模直径为凸模的强度是足够的，所以不用进行强度校核。即凸凹模的设计合理。其草图如图4-3。 图4-3凸凹模4.4.3 模具非标准零件本设计中模具非标准零件除工作零件外，还有：垫板、卸料板、推件块、顶杆、压边圈、打杆等。这些零件相对较简单，容易设计，在此不做说明。4.4.4 模具标准零件的选择 本设计中模具主要零件有：上模座、下模座、螺钉、销钉、弹簧、导柱、导套等，其规格如下：a上模座 31550b下模座 31560c螺钉上模座与模柄，凸凹模固定螺钉（共4个）GB/T70.1-2000内六角圆柱头螺钉 M20100下模座与凸模固定螺钉（共4个）GB/T70.1-2000内六角圆柱头螺钉 M24102卸料螺钉（共4个）M12140 d销钉上模座与垫板