杠杆传力式翻边复合模设计.docx

1、杠杆传力式翻边复合模设计目录1 摘要 22 冲压工艺方案 4 2.1零件的分析 4 2.2确定冲裁的工艺方案及模具结构形式 43 材料的流变过程 54 拉伸过程中毛坯的应力应变状态 55 成形件质量 66 模具的设计 6 6.1 毛坯尺寸计算 6 6.2 确定拉伸次数 7 6.3 确定拉伸系数 7 6.4 拉伸力的计算 7 6.5 模具结构形式的确定 8 6.6 模具其它参数的设计 107 关键件强度计算 138 模具结构及工作过程 139 模具安装与调试 1410 模具装配合理性检查 1411 模具试冲时的调整 1412 结论 1513 参考文献 1614 致谢 17摘要冲压加工技术应用范围

2、十分广泛，在我国民经济各工业部门中几乎都有冲压加工或冲压产品的生产，如汽车、飞机、拖拉机、电器等。均占有相当大的比重。我所设计的课题是通过拉伸与翻边复合工艺完成3060收割机钉齿幅盘的模具设计。利用模具将平板毛坯变成开口空心零件的冲压加工方法称为拉伸。拉伸是主要的冲压工序之一，应用很广，用拉伸工艺可以制成圆筒形，阶梯形，球形，锥形，盆形和其它不规则的薄壁零件，如果与其他冲压成形工艺配合，还可以制造形状更复杂的零件。翻边是使平面或曲面的板坯沿一定的曲面翻成竖立边缘的成形方法。根据翻转曲线封闭与否可分为内孔翻边和外孔翻边两种，按变形的性质，翻边又可以分为伸长类翻边和压缩类翻边。关键词：冲压；杠杠传

3、力；钉齿幅盘AbstractStamping processing technology application range is very wide, almost in my various industrial departments of national economy has stamping processing or stamping products, such as cars. Plane. Tractor. Electric appliance etc. All occupies a considerable proportion. My design subject i

4、s through drawing and flanging composite process finished 3060 harvester spike-tooth plate mold design. Using the opening mould plate blank into hollow parts stamping processing method called a stretch. Drawing is one of the major stamping process, application is very wide, by drawing process can be

5、 made into cylindrical, step, spherical, conical, oval and other irregular thin wall parts, if cooperate with other stamping forming process, also can make more complex shape parts.Flanging is flat or curved surface of the slab along a curved surface into erected on the edge of the forming method. A

6、ccording to flip closed curve or not can be divided into inner hole flanging and outer hole flanging two kinds, according to the nature of the deformation, flanging and can be divided into stretch flanging and compression type flanging.Keywords: stamping; leverage force; nail tooth plate picture2. 冲

7、压工艺方案2.1 零件的分析图 1 钉齿幅盘该零件是3060收割机的钉齿幅盘，该零件是根据某系列收割机钉齿幅盘的结构改进设计的，由于结构和功能的需要，为使该拉伸件能一次成型，将材料改为拉伸性能较好的08F。2.2 确定冲裁的工艺方案及模具结构形式经计算分析，此件的拉伸部分可一次拉伸成型，如按常规工艺其工艺路线为： 落料冲孔（底部大圆孔及小圆孔）切工艺口拉伸翻边冲或钻立边上孔，以上工艺要设计6副模具，如果前面加工外行与冲孔采用数控激光切割机加工，那么至少设计3副模具，经过对该零件的特点的深入分析，将拉伸与翻边两工序合并，使6个立边在拉伸过程中没有产生较严重的塑性变形，故立边上的孔也不会出现大的变

8、形。因此，立边上的9个孔也可以同其它孔一样在数控激光切割机上一次加工出来。由于拉伸翻边工序复合，成型后冲或钻孔工序取消，并选用单点压力机气顶的双重作用，加工出合格的零件。从而最大限度地减少了模具的投入，提高了劳动效率，降低了加工成本。3. 材料的流变过程在拉伸力作用下，毛坯内部的各个小单元之间产生了内应力，在径向产生拉应力，在切向产生压应力。在这两种应力作用下，凸缘区的材料发生塑性变形并不断地被拉入凹模内，成为圆筒形零件。4. 拉伸过程中毛坯的应力应变状态4.1 平面凸缘区 这是拉伸变形的主要区域，这部分材料的径向拉应力1和切向压应力3的作用下，发生塑性变形，变形面逐渐进入凹模。由于压边圈的作

9、用，在厚度方向产生压应力2。材料的流动主要是向径向延展，同时也向毛坯厚度方向流动而加厚。4.2 凸缘圆角部分 这属于过渡区，材料变形较复杂，除有与平面凸缘部分相同的特点外，还由于承受凹模圆角的压力和弯曲作用而产生压应力2。4.3 筒壁部分 在拉伸时，凸模的拉伸力要经由筒壁传递到凸缘部分，故它承受单向拉应力1的作用，发生少量的纵向伸长和变薄。4.4 底部圆角部分 这属于过渡区，材料除承受径向和切向拉应力1和3外，还由于凸模圆角的压力和弯曲作用，在厚度方向承受压应力2。4.5 筒底部分 这部分材料基本上不变形，但由于作用于底部圆角部分的拉伸力使材料承受双向拉应力，厚度稍有变薄。综上所述，拉伸中主要

10、破坏形式是起皱和拉裂。5. 成形件质量圆筒形件拉伸过程顺利进行的两个主要障碍是凸缘起皱和筒壁破裂。起皱主要是由于凸缘切向压力超过了板材临界压应力所引起的，与压杆失稳类似，凸缘起皱不仅取决于切向压应力的大小，而且取决与凸缘的相对厚度。拉伸是产生破裂的原因，是筒壁总拉应力 p增大，超过了筒壁最薄弱处的材料强度时，拉伸件产生破裂，所以此处的承载能力的大小是决定拉伸成型能否顺利进行的关键。所以提高圆筒行件拉伸中的成行极限的措施是：5.1 防止失稳起皱 如在拉伸中采用压边装置，是常用的防皱措施。设计具有较高抗失稳能力的中间半成品形状，以及采用厚向异性指数r大的材料等，都有利于提高圆筒行件的成型极限。5.

11、2 防止传力去破裂 通常是在降低凸缘变形抗力摩擦阻力时，同时提高传力区的承载能力，即使传力区承受能力和变形区变形抗力的比值得到提高。采用屈强比底的材料，以实现承载能力高，变形抗力低，易于成型的目的，通过建立不同的温度条件而改变传力区和变形区的强度性能的拉伸方法，亦可提高拉伸成型的极限变形程度。6. 模具的设计6.1 毛坯尺寸计算在不变薄的拉伸中，材料厚度虽有变化，但其平均植与毛坯原始厚度十分接近。因此，毛坯展开尺寸可根据毛坯面积等于拉伸件面积的原则来确定。展开料计算公式为：d0= 式中 d0展开料直径 mmd拉伸件直径 mm h拉伸件高度 mmr圆角半径 mm 根据图（1）可知：d=298mm

12、 h=58mm r=8mm 代入上式得： d0=392 mm 6.2 确定拉伸次数 圆筒形件一次拉伸的条件是：hF 1+F2F703KN+23KN=726KN6.5 模具结构形式的确定 拉伸翻边复合模模具结构图如下图（2）所示： 图 2 模具结构图1.下模坐 2.带肩推杆 3.滑动凸模 4.传力杠杆 5.滑动凸模压块 6.凸模7.凹模 8.上模座 9.推板 10.带螺纹推杆 11.打料板 12.打料杆 13.模柄 14.卸料板 15.定位销 16.卸料螺钉 17.限位块 18.气顶芯轴 19.销轴 20.压边圈 21.回力芯轴 22.支架6.5.1 凸、凹模的间隙是指的单边间隙 间隙的影响如下

13、： A. 拉伸力 间隙愈小，拉伸力愈大 B. 零件质量 间隙过大，容易起皱，而且毛坯口部的变厚得不到消除，而间隙过小，则会使零件拉断或变薄特别严重。 C. 模具寿命 间隙小，则磨损加剧。因此，确定间隙的原则是：既要考虑板材本身的公差，又要考虑毛坯口部的增厚。故间隙值可按下式计算： 式中 tmax 材料的最大厚度，其值tmax=t+ 其中 板材的偏差 C最大系数 对于此用压边圈的拉伸工艺可取Z=1.1t 既Z=4.4mm.6.5.2 圆角半径的计算 则 代入数据： mm6.5.3 工作部分尺寸的确定 确定凸模和凹模工作部分尺寸，应考虑模具的磨损和拉伸件的弹复。由公式： 其中： 由数据： D=30

14、2 C=4.4 =0.023 =0.20 =0.140代入数据得： =301.9+0.20 mm =293.1-0.140mm6.5.4 拉伸凸模的出气孔尺寸 由于=293.1200 查表得d孔=9.5mm6.6 模具其它参数的设计6.6.1 凹模外形尺寸的确定 凹模的材料我选用T8A，热处理硬度为HRC58-62，凹模的厚度为C=73mm.高度H=102mm.6.6.2 凸模外形尺寸的确定 由于凸模分凸模和滑动凸模，其材料都选择T8A，热处理硬度为HRC60-64，其中凸模的外形尺寸已在图纸7中表现出。而滑动凸模其基本尺寸为长为45mm,宽度为47mm,厚度为卸料板同厚为30mm。其中与凸模

15、接触的面为一与凸模相配合的圆弧。6.6.3 模座 模座的材料我选择HT20（GB9439-1988），按“冷冲模零件技术条件”（GB/*2870-1981）的规定制造。6.6.4 卸料板与卸料螺钉 卸料板的材料选用Q235，其外形尺寸与凸模上部分外形基本一致，只是在其上多平均分布了3个卸料螺钉孔。 卸料螺钉材料选用45钢，热处理HRC35-40，按GB/T3098.1-1982规定，选用12*80，数量3个。6.6.5 压边圈压边圈材料选用T8A，热处理HRC56-60，外径为546mm,外径为413mm的圆环，厚度30mm。其外形如下图：图3 压边圈三维模型6.6.6 打料板 打料板材料选用

16、45钢，热处理HRC43-48.其外径为95mm,孔的直径为26mm.6.6.7 打料杆，推杆与推板 三种材料都选用45钢，热处理HRC43-48.其中打料杆长258mm,直径为26mm.推杆总长129mm,直径为26mm ,螺纹长30mm。推板直径为318mm的圆，厚度25mm.6.6.8 滑动凸模压块 其材料选用T8，热处理HRC58-62。外形尺寸为长为47mm，宽为45mm,高为52mm的立方体。6.6.9 限位块 材料选用45钢，热处理HRC43-48，外形为一直径为60mm，长度100mm的圆柱。6.6.10 卸料板卸料板材料选用Q235，热处理HRC35-40。图4 卸料板三维模

17、型6.6.11 支架 支架材料选择45钢,热处理HRC43-48。6.6.12 传力杠杆传力杠杆材料选择45钢，HRC52-56。其外形尺寸如图：图5 传力杠杆三维模型6.6.13 其它标准零件 定位销材料选用T8A，热处理HRC54-58，12*50 GB/T119-1986 销轴材料选用35钢，热处理HRC28-38，10*50 GB/T119-1986 模柄材料选用45钢，按GB2862.3-81 B60-120带凸缘的模柄。6.6.14 计算模具的闭合高度闭合高度应为上模板，下模，凹，凸模等高度的总和为：102+102+30+30H0=264。所选择的压力机的闭合高度Hmax=270m

18、m,Hmin=270-70=200mmHmax-5H0Hmin+10mm 满足要求。6.6.15 确定冲床的类型 根据拉深力与翻边力及压边力的大小：F总=F拉+F压=703+23=723KN选择100T的压力机。型号J31-100的闭式单点压力机。最大闭合高度280mm，滑块行程165mm,工作台尺寸前后左右都是635mm。7. 关键件强度计算 分析模具整体结构，销轴19能否承受翻立边过程中所受的剪切力是该模具设计成败的关键，由于在翻立边过程中，材料的塑性变形比较复杂，没规律可寻，因此无法分析计算翻边力大小，但由于立边的变形远比拉深变形小，所以立边的翻边力也应远小于相应弧长的拉深力，按此分析结

19、论，相应弧长的每个小立边的拉深力为P立=K1ABtb,经计算AB=45.178，代入数值得P立33.5KN。8. 模具结构及工作过程拉伸翻边模结构如图（2）所示，模具用于有气顶装置的闭式单点压力机，模具初始状态为气顶将压边圈20与回力芯轴21同时顶气，6个滑动凸模3在传力杠杆4的作用下与凸模6的上表面保持一平面，将割完形与孔的坯料挂在凸模6上的2个定位销15上，压力机滑块下降，凹模7与压边圈20先接触并压紧坯料，当压力机滑块继续下降时，压边圈下行，拉伸开始，已割好工艺口的6个立边随着拉伸的进行，在没有经过较大形变的条件下自由进入卸料板14的开口内，随着拉伸的进行，回力芯轴21在限位块17的作用

20、下下行，由于杠杆原理滑动凸模3上行，将6个立边翻起并校形，压力机滑块上行，上打料装置将零件打下，气顶还原，一次工作行程结束。9 模具安装与调试模具的安装和调试得正确与否，直接影响质量和模具的使用寿命。调试时，用专门的调整工负责模具安装和调试，调试的冲件经首检合格后交操作工正式生产。 在安装调试前应做如下准备工作： 1. 熟悉所要调试的零件冲压工艺规程和个工序的要求。 2. 检查所要安装的模具尺寸参数与工艺确定的设备规格参数能否满足工艺要求。 3. 检查待调试模具的状况是否满足工艺要求。10. 模具装配合理性检查 A. 模具间隙大小和间隙的均匀程度：旋转体零件拉伸凸模和凹模间的间隙要均匀。 B.

21、 凸、凹模工作表面的粗糙度：凸模细于1.6um，凹模工作面和凹模圆角处应细于0.8um，圆角过渡光滑无棱。 C. 凸模出气孔通畅，设置合理。 D. 压边圈用顶杠长度一致，保证压边力均匀且在拉伸开始，既可产生压边效果。11. 模具试冲时的调整 A. 冲压件尺寸精度形状误差和符合冲压件产品设计要求。 B. 冲压件表面质量应达到冲压工艺本身的表面质量要求。 C. 毛坯和工序间定位可靠，取件方便，卸料通畅。结论“养兵千日，用兵一时”。在毕业设计中，我为能用上四年所学而欣慰，同时我深深的感觉到了基础知识的重要性。专业课学习时，老是感觉所学知识与实际相差太远。这种急功近利的思想使自己对一些专业课的学习有所

22、放松，在毕业设计的过程中，我深深的体会到了“书到用时方恨少”的含义。我的设计为3060收割机钉齿幅盘拉深复合模的设计，在完成此设计的过程中，我首先从工序入手，然后画出零件实体进行分析，零件绘图，查表，找资料及原理的可行性分析，各项的计算，模型的确定及定稿。在指导老师曾一凡的耐心指导下，我顺利的完成了此模具的设计。在设计的过程中，让我了解了设计方法对我们学习的重要性，同时也发现了自己的很多不足之处。深有感触：1、仅仅了解书本上的知识是远远不够的，只有结合自己的实际情况运用于实践，这样才能更深地了解和学习好知识。2、我们要在工作中不断的积累经验，学会用自己的知识解决实际问题。3、觉得自己学到的知识

23、太有限，知识面太窄，以后还有待加强训练和实践。4、同时我们要不断地向别人学习，尤其要多向老师请教，他们可以让我们少走很多的弯路，同时也让我们知道很多优秀的设计方法和与众不同的设计理念。5、创新设计是我们未来生存的法宝，所以从现在开始一定要有意识的锻炼和培养自己在这方面能力。虽然我尽力将设计做到完美无瑕，但限于我的知识水平和实践经验，设计中还存在一些缺点和错误，恳请各位老师提出宝贵的建议。 2014年5月10日参考文献1王孝培主编.冲压手册.北京：机械工业出版社，20122冲模设计手册编写组.冲模设计手册.北京：机械工业出版社，20033杨玉英主编.大型薄板成行技术.北京:国防工业出版社,199

24、64中国机械工程学会锻压学会编.锻压手册.北京:机械工业出版社,20025冲压工艺及冲模设计编写委员会.冲压工艺及冲模设计.北京:国防工业出版 社,19936卢险峰.冲压工艺模具学.北京:机械工业出版社,20067冲压模具设计手册编写组.冲压模具设计手册.北京:机械工业出版社:19958何大均等.冲压剪切管料及型材的刀片设计.锻压机械.1997(5)9代兵.管材内翻卷成型技术研究与开发.重庆:重庆大学机械工程二系.199710史翔.模具CAD/CAM技术及应用.北京:机械工业出版社.200711姜奎华主编. 冲压工艺与模具设计.北京：机械工业出版社.201212冯炳尧、韩泰荣主编.模具设计与制

25、造简明手册.上海：上海科学技术出版社，200813于永泗、齐民主编.机械工程材料.第五版.大连：大连理工大学出版社，200314李志刚主编.中国模具设计大典.江西科学技术出版社，200315李硕本主编.冲压工艺学.北京：机械工业出版社，198216王祖唐等主编.金属塑性成形理论. 北京：机械工业出版社，198917李天佑主编.冲模图册. 北京：机械工业出版社，198818冲压/中国机械工程学会锻压学会编.锻压手册、第二卷（冲压）.北京：机械工业出版社，200219方昆凡主编.公差与配合实用手册.第二版.北京：北京出版社，201220中国农业机械化科学研究院编.实用机械设计手册.（上下册）.北京

26、：中国农业机械出版社，2007致谢 本设计的顺利完成，首先要感谢我的指导老师曾一凡。他为人随和热情，治学严谨细心。在闲聊中他总是能像知心朋友一样鼓励我，在论文的写作和措辞等方面他也总会以“专业标准”严格要求我，从选题、定题开始，一直到最后论文的反复修改、润色，曾老师始终认真负责地给予我深刻而细致地指导，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。正是曾老师的无私帮助与热忱鼓励，我的毕业论文才能够得以顺利完成，谢谢曾老师。感谢江西农业大学工学院所有曾经帮助过我的老师和同学，他们为我四年的学习、成长创造了一个良好的环境，不断的充实自我。他们的教授与帮助，使我获得了大量的知识，圆满完成了学业，在此我深深地表示敬意和由衷的感激之情。最后，我要感谢所有在论文撰写过程中给我以支持和帮助的老师、同学和朋友们。