拉深凹模精密加工工艺及刀具系统设计.docx

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拉深凹模精密加工工艺及刀具系统设计

摘要

本课题来源于工程实际。

随着机械制造水平的发展，模具生产越来越成为其发展水平的主要标志之一，因此模具的质量也越来越受到重视。

其中拉深模的轮廓的一致性和表面质量的好坏直接影响到了其拉深质量，因而要避免拉深时拉裂、拉破，就必须有一致性好的、表面质量高的模具轮廓。

由于硬质合金模具有耐磨性高、抛光性好、粘附性小、摩擦系数小、能量消耗低、抗蚀性能高的特点，而且相比早期使用的合金钢的寿命更长，所以近年来常用硬质合金等高的硬材料用做毛坯，而这种硬料的加工对刀具材料、加工方法都有很高的要求。

因此本次课题的主要工作就是针对加工材料为硬质合金的拉深凹模内孔口部圆角以及锥孔的结构进行分析，并研究其精密的加工方法。

用一般的合金钢做凹模，如果淬火硬度不够高的话，即使其他因素都没有问题，也容易产生拉伸纹，最好能采用硬质合金。

拉伸件是A3及08F的材料，模具材料选用YG8效果不错，小批量生产一般采用Cr12mov材料，Cr12mov氦化处理可提高模具寿命3倍，热处理硬度58～61HRC，Ｒ角考虑镀硬铬。

要使用盐浴炉/真空炉进行淬火。

大批量考虑钨钢，如果批量够大,最好用SKH51,HRC65以上,表面粗糙度0.2,小批冲压后,表面镀钛。

拉不锈钢用球墨铸铁最好，用合金铜可以减少粘模，批量大凹模用硬质合金钨钢表面镀TICN表面强化处理硬度达到2700HV，镀前需要抛光为镜面。

连续冲裁拉伸需要涂抹拉伸油。

本课题拉伸凹模采用硬质合金，硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。

硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使是在500℃的温度下也基本持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。

因此硬质合金被广泛应用于刀具材料，此外还可以用来制作采掘，凿岩精密轴承以及五金模具，缺点硬质合金价格高，密度大。

如果在R处能设计为镶块结构最好，这样能最大降低成本。

使用同时要注意维护维护，经常用细抛头抛光。

要想拉伸时得到高的光洁度，就要提高凸模、凹模的光洁度，圆磨加工不到位，镀钛一样无用，很容易拉断。

关键是冲头，凹模做镶块可以最大程度减小问题。

另外，在拉伸时，加上拉深油，对拉伸件的光洁度很有好处。

关键词：

改造机床；刀具设计；凹模加工；专用磨头

ABSTRACT

Thesubjectcomesfromengineering.Withthedevelopmentofmachinerymanufacturinglevel,moldproductionisincreasinglybecomingoneofthemainindicatoroftheirlevelofdevelopment,sothequalityofthemoldmoreandmoreattention.Whereconsistencyandsurfacequalityisgoodorbadcontourdrawingdiedirectlyaffectsthequalityoftheirdrawing,andthustoavoiddrawingcrack,pullbroken,theremustbeagoodconsistency,highqualitymoldsurfacecontours.Sincecarbidetoolinghashighabrasionresistance,polishing,goodadhesionofsmall,lowfrictioncoefficient,lowenergyconsumption,highcorrosionresistancecharacteristics,andcomparedtotheearlyuseofalloysteelforlongerlife,soinrecentyearstohigh-carbidehardmaterialcommonlyusedasblanks,andthishardmaterialmachiningcuttingtoolmaterials,processingmethodshavehighdemands.Therefore,themaintopicofthisworkisthestructureofthematerialsfortheprocessingofcarbidedrawingconcavemoldopeningportionofthefilletandtapertoanalyzeandstudyitssophisticatedprocessingmethods.

Todowiththegeneralalloydieifquenchinghardnesshighenough,evenifotherfactorsarenottheproblem,butalsopronetostretchlines,preferablyusingcarbide.StretchingpiecesarematerialA3and08F,themoldmaterialselectionYG8goodresults,smallbatchgenerallyuseCr12movmaterial,Cr12movheliumtreatmentcanimprovethelifeofthediethreetimes,heattreatmentandhardness58~61HRC,Rangletoconsiderhardchromeplating.Tousethesaltbathfurnace/vacuumfurnaceforquenching.Considerbulktungstensteel,iflargeenoughquantities,preferablywithSKH51,HRC65ormore,thesurfaceroughnessof0.2,afterasmallbatchstamping,surfacecoated.

Ductileironisbestdrawnstainlesssteel,copperalloyscanreducetheviscousmodulus,volumediecoatedwithtungstencarbidesteelSurfaceTreatmentTICNhardness2700HV,polishedtoamirrorbeforeplatingneeds.Continuousblankingdrawingoilpaintingstretchedneeds.Thistopicstretchingdiecarbide,carbideisahardmetalalloymaterialandbondingmetalcompoundsmadebypowdermetallurgyprocessbyrefractory.Carbidewithhighhardness,goodwearresistance,strengthandtoughness,heatresistance,corrosionresistanceandaseriesofexcellentperformance,especiallyitshighhardnessandwearresistance,evenatatemperatureof500℃arebasicallyunchanged,at1000℃stillveryhighhardness.Socarbidetoolmaterialiswidelyused,inadditiontobeusedtomakemining,drillingprecisionbearingsandmetalmolds,shortcomingscarbidehighprice,highdensity.IftheenergyoftheRstructureispreferablydesignedasinserts,thiscanreducethecostofthemaximum.Alsonotetheuseofmaintenancetomaintain,oftenwithafinecastheadpolishing.Whenyouwanttogethightensilefinish,itisnecessarytoimprovethepunch,diefinish,circulargrindingisnotinplace,titaniumasuseless,itiseasytopulloff.Thekeyistopunch,dieinsertsmadethegreatestextentpossibletoreducetheproblem.Inaddition,whendrawing,drawingtogethertheoil,stretchingpiecesofverygoodfinish.

Keywords:

CNCmachinetool;design;dieprocessing;specialgrindinghead

1绪论-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1

1.1研究现状及发展趋势------------------------------------------------------------------------------------------1

1.2软件简介----------------------------------------------------------------------------------------------------------1

1.2.1Solidworks软件-----------------------------------------------------------------------------------------1

1.2.2AutoCAD软件----------------------------------------------------------------------------------------------2

2加工方案分析-----------------------------------------------------------------------------------------------------4

2.1设计要求-------------------------------------------------------------------------------------------------------4

2.2毛坯及零件图----------------------------------------------------------------------------------------------------4

2.3方案分析----------------------------------------------------------------------------------------------------5

2.3.1磨削方案分析--------------------------------------------------------------------------------------------5

2.3.2车削方案分析--------------------------------------------------------------------------------------------5

2.3.3特种加工方案分析---------------------------------------------------------------------------------------6

（1）超声加工---------------------------------------------------------------------------------------6

（2）电火花加工---------------------------------------------------------------------------------------7

（3）电子束加工---------------------------------------------------------------------------------------8

（4）快速成型技术（3D打印技术）------------------------------------------------------------------9

（5）水流切割-----------------------------------------------------------------------------------------------9

2.3.4企业实际加工方案分析------------------------------------------------------------------------------10

2.4最终拟定方案分析--------------------------------------------------------------------------------------------10

3工艺分析设计----------------------------------------------------------------------------------------------------13

3.1传统磨削加工所存在的缺点------------------------------------------------------------------------------13

3.2对本次磨削加工方法的适当改进------------------------------------------------------------------------13

4工装设计-------------------------------------------------------------------------------------------------------------16

4.1专用数控机床的改造----------------------------------------------------------------------------------------16

4.2磨削刀具----------------------------------------------------------------------------------------------------------17

4.2.1磨头的材料选用-----------------------------------------------------------------------------------------18

4.2.2磨头的外形设计-----------------------------------------------------------------------------------------19

4.2.3磨头电主轴的选用-------------------------------------------------------------------------------------20

4.2.4磨削用量的选择----------------------------------------------------------------------------------------21

4.3车削刀具-------------------------------------------------------------------------------------------------------21

4.3.1刀具材料选用--------------------------------------------------------------------------------------------22

4.3.2刀具的外形设计---------------------------------------------------------------------------------------22

4.3.3车刀的计算------------------------------------------------------------------------------------------------23

4.4刀具系统设计---------------------------------------------------------------------------------------------------27

4.5冷却系统设计---------------------------------------------------------------------------------------------------28

4.6其他-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------28

4.6.1螺栓选取--------------------------------------------------------------------------------------------28

4.6.2定位销的选取-------------------------------------------------------------------------------------------30

4.6.3轴承的选取-----------------------------------------------------------------------------------------------31

结论-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------32

参考文献---------------------------------------------------------------------------------------------------------------33

致谢---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------34

1绪论

1.1选题背景及其意义

拉深模的轮廓的一致性和表面质量的好坏直接影响拉深质量。

要避免拉深时拉裂、拉破，就必须有一致性好的、表面质量高的模具轮廓。

为了提高拉深模的使用寿命，近年来常用硬质合金等高硬材料用做毛坯，而硬材料的加工对刀具材料、加工方法都有很高的要求。

对拉深凹模的加工，由于拉深凹模的轮廓等特征如口部圆角，目前大多企业一般采用先进行45°倒角，然后用锉刀进行手工修圆。

但由于难以保证圆弧平滑和轮廓一致，导致拉深时由于拉裂、破损等造成废品。

本选题旨在研究拉深模的成型工艺，包括讨论传统成型工艺、快速成型（3D打印）工艺等，进行各种精密加工的比较性研究；研究拉深模精密成型的刀具系统，如磨头的涂覆工艺；设计快换、内冷刀具系统。

在进行上述研究的同时，使学生在调研、分析了解毛坯制作和成型工艺等的过程中，培养综合分析问题、解决问题的能力。

同时由于该课题涉及到资料收集、方案构思和细节设计、成型工艺等各方面内容，所以通过本课题的实现，同时可以使学生得到相对综合的训练。

1.2软件简介

绘图软件，简言之即用来作图的软件，通常是指计算机用于绘图的一组程序，软件程序按功能可分为三类，并且程序的设计有一定的准则，常用的绘图软件有很多，例如Solidworks、Adobeimage、AutoCAD等。

多个程序的汇集，组成功能齐全、能够绘制基本地图图形和各类常用地图的程序组，称为绘图软件系统，或称为绘图软件包。

绘图软件通常用高级算法语言编写，以子程序的方式表示，每个子程序具有某种独立的绘图功能。

绘图软件包是绘图子程序的汇集，可包括几十个至几百个子程序。

用户根据需要，调用其中一部分子程序，绘制某种图形或一幅地图。

本课题采用AutoCAD作为二维图软件，便于查看尺寸，形状。

采用Solidworks作为三维画图软件，便于零件设计，修改。

1.2.1Solidworks软件简介

SolidWorks为达索系统（DassaultSystemesS.A）下的子公司，专门负责研发与销售机械设计软件的视窗产品。

达索公司是负责系统性的软件供应，并为制造厂商提供具有Internet整合能力的支援服务。

该集团提供涵盖整个产品生命周期的系统，包括设计、工程、制造和产品数据管理等各个领域中的最佳软件系统，

在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中，SolidWorks是设计过程比较简便而方便的软件之一。

美国著名咨询公司Daratech所评论：

“在基于Windows平台的三维CAD软件中，SolidWorks是最著名的品牌，是市场快速增长的领导者。

”

在强大的设计功能和易学易用的操作（包括Windows