挡盖模具设计说明书.docx
《挡盖模具设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《挡盖模具设计说明书.docx（36页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
挡盖模具设计说明书
单位代码02
学号1103050040
分类号TH6
密级
毕业设计说明书
挡盖冲压工艺及模具设计
院（系）名称
工学院机械系
专业名称
机械设计制造及其自动化
学生姓名
傅海天
指导教师
张保丰
2013年5月10日
黄河科技学院本科毕业设计（论文）任务书
工学院机械系机械设计制造及其自动化专业2011级专升本班
学号1103050040学生傅海天指导教师张保丰
毕业设计（论文）题目
挡盖冲压工艺及模具设计
毕业设计（论文）工作内容与基本要求（目标、任务、途径、方法，应掌握的原始资料（数据）、参考资料（文献）以及设计技术要求、注意事项等）（纸张不够可加页）
工作内容：
通过对挡盖零件进行冷冲压工艺分析，设计出相应的冲压模具。
设计要求：
1）查阅相关资料，完成文献综述；
2）结合设计内容，完成外文文献翻译；
3）对于支撑板零件，进行冲压成形工艺分析，编制出三种以上的成形工艺路线，进行冲压工艺方案论证。
对其中部分关键工序设计出相应的成形模具，包括总装配图、主要的零件图。
4）按照毕业设计要求撰写设计说明书；
5）设计过程中，强化综合能力的培养，包括：
通过各种途径查找相关参考资料的能力；熟练运用设计手册、参考文献等的能力；运用外文资料的能力；分析问题、解决问题的能力；熟练运用计算机进行辅助设计和编辑电子文档的能力，等等。
主要参考资料：
[1]李奇涵主编.冲压成形工艺与模具设计.科学技术出版社，2007.
[2]汤酞则主编.冷冲模课程设计与毕业设计指导.湖南大学出版社，2008.
[3]肖祥芷等.中国模具设计大典第3卷.江西科学技术出版社，2003.
[4]罗益旋主编.最新冲压新工艺新技术机模具设计实用手册.银声音像出版社，2004.
时间进度安排：
第1周：
对课题进行调研、完成开题报告；
第2-3周：
完成文献综述与专业相关的文献翻译；
第4-10周：
完成工艺和结构分析、工艺和结构设计计算、装配图、零件图；
第11周：
完成设计说明书的编制；
第12周：
修改论文与图纸，准备答辩；
第13周：
答辩。
毕业设计（论文）时间：
2013年2月25日至2013年5月24日
计划答辩时间：
2013年5月25日
工作任务与工作量要求：
原则上查阅文献资料不少于12篇，其中外文资料不少于2篇；文献综述不少于3000字；文献翻译不少于3000字；设计说明书不少于8000字（同时提交有关图纸和附件），毕业设计（论文）撰写规范及有关要求，请查阅《黄河科技学院本科毕业设计（论文）指导手册》。
挡盖零件图
零件材料：
45，退火态；料厚2mm；精度：
IT13；大批量生产，未注圆角R2mm；
专业（教研室）审批意见：
审批人（签字）：
挡盖冲压工艺及模具设计
摘要
本次设计了一套落料、拉深、冲孔的模具。
经过查阅资料，首先要对零件进行工艺分析，经过工艺分析和对比，采用落料、拉深冲孔的工艺进行模具设计。
通过冲裁力、顶件力、卸料力等计算，确定压力机的型号。
再分析对冲压件加工的模具适用类型选择所需设计的模具。
得出将设计的模具类型后将模具的各工作零部件设计过程表达出来。
在文档中第一部分，主要叙述了冲压模具的发展状况，说明了冲压模具的重要性与本次设计的意义，接着是对冲压件的工艺分析，完成了工艺方案的确定。
第二部分，对零件排样图的设计，完成了材料利用率的计算。
再进行冲裁工艺力的计算和冲裁模工作部分的设计计算，对选择冲压设备提供依据。
最后对主要零部件的设计和标准件的选择，为本次设计模具的绘制和模具的成形提供依据，以及为装配图各尺寸提供依据。
通过前面的设计方案画出模具各零件图和装配图。
本次设计阐述了对冷冲压模具的结构设计及工作过程。
本模具性能可靠，运行平稳，提高了产品质量和生产效率，降低劳动强度和生产成本。
关键词：
落料，冲孔，拉伸，模具间隙，模具设计
TheRetainingRoverStampingProcessandDieDesign
Author:
FuHaitian
Tutor:
ZhangBaofeng
Abstract
Thedesignofthediesetofblanking,drawing,punching.Throughaccesstoinformation,thefirstparttoprocessanalysis,throughprocessanalysisandcomparison,themolddesignofblanking,drawingandpunchingprocess.Punchingthrough,thetoppieces,suchasthedischargeofcalculation,determinethetypeofpress.Furtheranalysisofthestampingprocessofthemoldusedtoselectthedesiredtypedesign.Thedesignofthemoldtypeaftertheworkingpartsmolddesignprocessexpression.
Inthefirstpartofthedocument,mainlydescribesthedevelopmentofstampingdie,stampingdieillustratestheimportanceandsignificanceofthisdesign,thenstampingprocessisanalyzedtodeterminethecompletionoftheprocessplan.Thesecondpart,thepartlayoutdiagramdesign,completethecalculationofmaterialutilization.Thentheblankingforcecalculationanddesigncalculationofblankingdieworkingparts,providethebasisfortheselectionofstampingequipment.Finallythedesignandstandardsonthemainpartsselection,providethebasisforthedesignofformingdiedrawingandmould,andprovidethebasisfortheassemblyofallsizes.Thedesigndrawingmoldpartsdrawingandassemblydrawing.
Thedesigndescribesthestructuredesignandworkingprocessofthecoldstampingdie.Themoldreliable,stableoperation,improvetheproductqualityandproductionefficiency,reducelaborintensityandproductioncost.
Keywords:
Blanking,Punching,Stretching,Dieclearance,Diedesign
1绪论
模具是工业生产的重要工艺装备。
由于用模具加工成形零部件，具有生产高效、质量好、节约原材料和能源、成本低等一系列优点，已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。
模具制造是一个生产周期要求紧迫，技术手段要求较高的复杂生产过程。
总之，模具具有结构复杂、型面复杂、精度要求高、使用的材料硬度高、制造周期短等特点。
应用数控加工进行模具的制造可以大幅提高加工精度，减少人工操作，提高加工效率，缩短模具制造周期。
同时，模具的数控加工具有一定典型性，并比普通产品的数控加工有更高的要求。
在模具的加工中，各种数控加工均有用到，应用最多的是数控铣及加工中心，数控线切割加工与数控电火花加工在模具数控加工中的应用也非常普遍，线切割主要应用在各种直壁的模具加工，如冲压加工中的凹凸模，注塑模中的镶块、滑块，电火花加工用的电极等。
对于硬度很高的模具零件，采用机加工办法无法加工，大多采用电火花加工，另外对于模具型腔的尖角、深腔部位、窄槽等也使用电火花加工。
我国模具工业的现状及发展趋势：
模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。
中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。
直到20世纪80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。
近年，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速。
近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。
从地区分布来看，以珠江三角洲长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。
目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。
1.1模具工业在国民经济中的地位
模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。
用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。
模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。
模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。
振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。
早在1989年3月中国政府颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。
模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。
模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60％~90％的产品的零件，组件和部件的生产加工。
模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。
汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。
汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。
汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。
一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。
为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80％的模具需要更换。
中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。
单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。
一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。
其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。
目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。
中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。
研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。
1.2模具的分类
模具主要类型有：
冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。
除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。
（1）冲模：
冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。
冲模占模具总数的50％以上。
按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。
按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。
（2）锻模：
锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。
按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。
按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。
（3）塑料模：
塑料模是塑料成型的工艺装备。
塑料模约占模具总数的35％，而且有继续上升的趋势。
塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。
（4）压铸模：
压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。
压铸模约占模具总数的6％。
（5）粉末冶金模：
粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：
压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。
模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。
1.3我国模具工业的现状
自20世纪80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。
20世纪90年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在1990年仅60亿元人民币，1994年增长到130亿元人民币，1999年已达到245亿元人民币，2000年增至260~270亿元人民币。
今后预计每年仍会以10℅~15℅的速度快速增长。
目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。
除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。
其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。
例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。
在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。
例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。
中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。
在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。
其中，冲压模具约占50℅（中国台湾：
40℅），塑料模具约占33℅（中国台湾：
48℅），压铸模具约占6℅（中国台湾：
5℅），其他各类模具约占11（中国台湾：
7℅）。
中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（1961——1981），成长期（1981——1991），成熟期（1991——2001）三个阶段。
萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。
由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。
在此阶段的模具包括：
一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。
1981年——1991年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。
有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自1982年起，台湾地区就将模具产业纳入“策略性工业适用范围”，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销策略，全力发展整体经济。
随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。
从1985年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等CAD/CAM技术，所以台湾模具业接触CAD/CAM/CAE/CAT技术的时间相当早。
2设计原始数据
零件材料：
45，退火态；料厚t=2mm；精度：
IT13；大批量生产；冲压件零件图见图1.1。
图1.1零件图
3零件及冲压工艺性分析
3.1结构与尺寸
该挡盖零件形状简单，结构对称，拉伸深度为10直径为ø60且在拉深的平面上中心冲一直径ø20的圆孔。
最后在四周存在R2的圆角。
3.2精度
该零件无尺寸精度要求，也无其他特殊尺寸要求，可采取IT13—IT14加工精度，利用普通冲裁方式可以达到零件图样的设计要求。
3.3材料
45钢淬透性好，它具有较高的硬度，韧性，较好的耐腐性，热强性和冷变形性能。
退回状态下的抗剪强度为600Mpa，可以进行冲裁加工。
根据以上分析，该零件工艺性较好，适合冲裁加工。
3.4批量
该零件属于大批量生产，在冲压加工下操作简便，劳动强度低，生产效率高，成本低，适合冲裁。
结论：
该零件的工艺性较好，可以冷冲压加工。
4确定冲压工艺方案
首先根据零件形状确定冲压工序类型和选择工序顺序。
冲压该零件需要的基本工序有落料、拉深和冲圆孔。
其中拉深和冲孔决定了零件的总体形状和尺寸，因此选择合理的拉深和冲孔方法直接关系到零件的精度和使用要求。
4.1落料工艺
落料的形状为直径Ø100的圆，其结构对称，形状简单，而且对毛坯料的精度要求不是很高，变形程度小，材料的塑性较好，这就给落料工艺提供了有利条件。
4.2拉深工艺
该方法为一次拉深成形，其优点是用一副模具成形，可以提高生产率，减少所需设备和操作人员。
缺点是毛坯的整个面积几乎都参与激烈的拉深变形，零件表面擦伤严重，零件形状与尺寸都不精确，拉深处起皱严重，所以在设计拉深模具的过程中要特别注意。
4.3冲孔工艺
本次冲孔是在拉深工艺之后进行的，对冲孔的位置和精度要求比较高。
4.4组合方案及比较
根据冲压该零件需要的基本工序和拉深方法的选择，可以作出下列各种组合方案：
（1）落料-冲孔-拉深，用单工序模生产。
（2）拉深—落料-冲孔，采用单工序模生产。
（3）落料—拉深—冲孔，用单工序模生产。
方案
（1）模具结构简单，制造周期短，成本低，操作简单，但冲孔后拉伸不能保证孔的位置精度，且冲孔后拉深容易使孔周围产生应力集中，发生变形难以满足零件形状和位置要求。
方案
（2）落料后冲孔，冲孔模复杂，且产生的应力集中使拉深时发生零件变形尺寸和形状不精确，操作难度较大，生产效率低。
方案（3）拉深后冲孔，可以保证孔的位置精度，且减少了拉深时的应力集中，保证了拉深时零件的完整性，使得拉深时零件精度高。
上所述，该零件使用时，应减少其应力集中，同时为了保证其精度，减少大批量生产时零件的修整时间，应采用方案（3）进行生产。
5主要工艺参数计算
5.1毛坯展开尺寸计算
毛坯零件的形状如图5.1
图5.1零件毛坯图
所有尺寸均视为中性层尺寸，根据拉深件计算表面积相等简化计算得坯料直径D=
=
=111.35mm，取112mm。
5.2确定排样方案和计算材料利用率
排样中相邻两制件之间的余料或制件与条料边缘间的余料称为搭边。
其作用是补偿定位误差和保持有一定的强度和刚度，防止由于条料的宽度误差、送进步距误差、送料歪斜等原因而冲裁出残缺的废品，保证冲出合格的工件，便于送料。
搭边是废料，从节省材料出发，搭边越小越好。
但过小的搭边值容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件剪切表面质量。
查《冲压模具设计与制造》表确定搭边值
两工件间的搭边:
a=3.0mm;
工件边缘搭边:
a1=3.0mm;
步距为:
h=115mm
条料宽度b=118mm
确定后排样图如图5.2所示
图5.2落料排样图
一个步距内的材料利用率η为:
=1×9847/（118×115）×100%=72.6%
式中A—冲裁面积（包括内形结构废料）；
n—一个冲距内冲冲裁件数目；
b—条料宽度；
h—进距。
确定排样方案，根据零件形状选用合理的排样方案，以提高材料的利用率。
该零件毛坯形状为圆形状，直径尺寸较大，为便于送料和操作方便，采用单排方案。
5.3确定板料规格
根据条料的宽度尺寸选择合适的板料规格，使剩余的边料越小越好，该零件直径用料为112mm,以选择2mm（厚度）*118（宽度）的板料为宜。
6各工序工艺、冲压力及零部件的设计计算
6.1落料工艺、冲压力及零部件的设计计算
6.1.1落料工艺计算
落料工艺计算主要为凸、凹模刃口尺寸计算，落料时凸、凹模刃口尺寸的设计原则是以凹模为设计基准，间隙取在凸模上，设计时采用最小合理间隙值Zmin。
冲裁间隙的大小主要与材料的性质及厚度有关，材料越硬，厚度越大，则间隙值应越大。
选取间隙时应结合冲裁件的具体要求和世家的生产条件来考虑。
其总的原则应该是在保证满足冲裁件剪断面质量和尺寸精度的前提下，是模具寿命最长。
设计时一般采取查表法确定，在冲模制造时，也可按材料厚度的百分比估算。
45钢，为硬刚，根据材料厚度2mm查表取Zmax=0.270mm,Zmin=0.210mm
落料时落料凹模尺寸为：
Dd=（Dmax-xΔ）
按IT12级去φ112mm的偏差为0.35mm,即Δ=0.35mm,根据厚度及工件公差查的磨损系数x为0.5，Dmax=112+0.35=112.35mm
该零件形状简单，刃口尺寸偏差按IT6取值：
=+0.033mm,
=0.020mm。
所以：
Dd=（112.35-0.35*0.5）
=112.16
mm
凸模尺寸D
=（Dd-Zmin）
=（112.16-0.21）
=111.95
，如图6.1所示
图6.1落料凸模
6.1.2落料冲压力的计算
（1）计算冲裁力
冲裁力是设计模具、选择压力机的重要参数。
计算冲压力的目的是为了合理地选择冲压设备和设计模具。
选用冲压设备的标称压力必须大于所计算的冲裁力，所设计的模具必须能传递和承受所计算的冲裁力，已适应冲裁的要求。
P=KLT
=1.3*
*112*2*350=457184N≈320.02kN
式中：
P—冲裁力，NL—冲裁周边长度，mmL=
D-------（D:
圆的直径）
——材料抗剪强度，MPa查表为320——380Mpa,取350Mpa
K——系数，通常取1.3
（2）计算卸料力、推件力
①卸料力P
=K
P=0.04*320.02KN=12.8kN
②推件力P
=nK
P=5*0.055*320.02=88kN
式中：
n——卡在下模洞口内的工件数，n=h/t=10/2,取n=5
h——凹模孔口高度
K
——卸料系数，查表得K
=0.04―0.05
K
——推件系数，查表得K
=0.055
（3）计算冲压力总和
P总=P+P
+P
=320.02+12.8+88=420.82kN
（4）压力机的选择
选择压力为1500kN工作行程为30mm的压力机经查文献可选用J11-50单台式压力机。
6.1.3落料模主要零部件设计计算
6.1.3.1凹模的设计计算
（1）凹模孔口形式为一
升级会员 