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1、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 工藝計(jì)算課 程 設(shè) 計(jì) 課程名稱 材料成型工藝及設(shè)計(jì) 題目名稱 圓筒件的模具設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí) 材控112 學(xué) 號(hào) 33311227 學(xué)生姓名 張孝富 指導(dǎo)教師 聶信天 夏榮霞 徐秀英2014年 9 月 25日 目錄課程設(shè)計(jì)任務(wù)書3產(chǎn)品圖及設(shè)計(jì)說明3序言4第1章 制件的工藝性分析51.1 圓筒件工藝性分析51.2 零件工藝方案的確定5第2章 工藝方案的制定及分析比較6第3章 圓筒形拉深件工藝計(jì)算73.1 工藝尺寸的計(jì)算73.2 拉深力的確定93.2.1首次拉深93.2.2第二次拉深103.2.3第三次拉深103.2.4第四次拉深103.2.5確定壓力中心113.3

2、 拉深模間隙113.4 凸凹模工作部分的尺寸及公差的確定113.4.1第一次拉深113.4.2第二次拉深113.4.3第三次拉深123.4.4第四次拉深123.5 落料拉深復(fù)合模其它工藝計(jì)算123.6 排樣圖設(shè)計(jì)及材料利用率計(jì)算133.7 壓邊的橡膠計(jì)算143.8 卸料裝置的設(shè)計(jì)153.8.1剛性卸料裝置153.8.2彈性卸料裝置153.8.3橡皮的選用153.8.4卸料板163.8.5推件裝置163.8.6卸料螺釘16第4章 模具結(jié)構(gòu)的確定1741模具的形式174.1.1 正裝式特點(diǎn)174.1.2 倒裝式特點(diǎn)174.2 定位裝置174.3 卸料裝置174.3.1 條料的卸除174.3.2 工

3、件的卸除174.4 導(dǎo)向零件174.5 模架17451標(biāo)準(zhǔn)模架的選用18第5章 編寫工藝卡片18結(jié)束語19參考文獻(xiàn)201課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目名稱圓筒件的模具設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)材控112姓 名張孝富學(xué) 號(hào)33311227產(chǎn)品圖及設(shè)計(jì)說明零件簡圖：如右圖所示。名稱：圓筒生產(chǎn)批量：大批量材料：30鋼材料厚度：0.5mm要求設(shè)計(jì)此工件的落料拉深模。序言沖壓是使板料經(jīng)分離或成形而得到制件的加工方法。沖壓利用沖壓模具對(duì)板料進(jìn)行加工。常溫下進(jìn)行的板料沖壓加工稱為冷沖壓。模具是大批生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。模具可保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而且在加工中不破

4、壞產(chǎn)品表面。用模具生產(chǎn)零部件可以采用冶金廠大量生產(chǎn)的廉價(jià)的軋鋼鋼板或鋼帶為壞料，且在生產(chǎn)中不需加熱，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、重量輕、成本低且節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點(diǎn)，是其他加工方法所不能比擬的。使用模具已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向?，F(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展。目前，工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用模具成形工業(yè)方法，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率和質(zhì)量。一般壓力機(jī)加工，一臺(tái)普通的壓力機(jī)設(shè)備每分鐘可成形零件幾件到幾十件，高速壓力機(jī)的生產(chǎn)率已達(dá)到每分鐘數(shù)百件甚至上千件。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，飛機(jī)、汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀表、等產(chǎn)品，有60%左右的零件是用模具加工出來的；而自

5、行車、手表、洗衣機(jī)、電冰箱及電風(fēng)扇等輕工業(yè)產(chǎn)品，有90%左右的零件時(shí)用模具加工出來的；至于日用五金、餐具等物品的大批量生產(chǎn)基本上完全靠模具來進(jìn)行。顯而易見，模具作為一種專用的工藝設(shè)備，在生產(chǎn)中的決定性作用和重要地位逐漸為人們所共識(shí)。 本次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容為用模具生產(chǎn)無凸緣圓筒件，其中包括落料、拉深、二次拉深、三次拉深、四次拉深、切邊等工序。其中把落料和首次拉深用復(fù)合模完成，而其他不出圖但進(jìn)行了相關(guān)的尺寸計(jì)算，重點(diǎn)在復(fù)合模上，解決落料和拉深的計(jì)算問題同時(shí)對(duì)相關(guān)的模具的零件給以詳細(xì)的設(shè)計(jì)。生成裝配工程圖和相關(guān)的零件圖。第1章 制件的工藝性分析1.1 圓筒件工藝性分析（1）零件材料為30鋼，其塑性，韌

6、性較好，屈服強(qiáng)度s為295MPa,抗拉強(qiáng)度b為490MPa,利于各種工序的加工。 (2)從零件圖樣上看,其尺寸有公差要求,故精度較高,屬于一般零件，其公差按IT14處理,給模具制造帶來一系列方便. A、如果沖壓件零件圖上沒有標(biāo)注公差，只有公稱尺寸，則應(yīng)該給以標(biāo)注公差；圓形件，沖模按IT76級(jí)制造模具。B、按“入體”原則把它們逐個(gè)改為單向公差（目的是方便于以后的刃口尺寸計(jì)算）；外形部分，化為上偏差為零，下偏差為負(fù)（相當(dāng)為基軸制標(biāo)注，只小不大）；2零件的形狀、結(jié)構(gòu)及沖壓工藝性(1) 該零件總體屬于圓筒形拉深件,無凸緣的普通件.(2) 該零件的厚度t=0.5mm，且材料較軟對(duì)于各種工序都有可以適應(yīng)(

7、3) 零件圓微形部分高為75mm,可能需要幾次拉深成形(4) 綜上所述，此零件可用冷沖壓加工成形(5) 成形半徑為10mm的半圓球形，需幾次成形1.2 零件工藝方案的確定（1） 模具類型的確定經(jīng)分析，工件尺寸精度要求較高，形狀不復(fù)雜，且不大，根據(jù)材料較?。?.5mm）的特點(diǎn)，為保證較高的生產(chǎn)率，落料模具采用帶料（或條料、卷料），漏料方式的沖裁模結(jié)構(gòu)形式；從零件的結(jié)構(gòu)形狀，尺寸公差來看，該零件可以使用單工序模、級(jí)進(jìn)模或復(fù)合模，各種模具都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，下面通過對(duì)其進(jìn)行比較，得出較合適的模具類型。 單工序模。制件公差等級(jí)一般，生產(chǎn)率較低，在高速自動(dòng)沖床上不能使用，安全性不高，但模具制造工作量小，成

8、本低。 級(jí)進(jìn)模。公差可達(dá)IT14IT10級(jí)，可加工復(fù)雜制件，生產(chǎn)率高，可使用高速自動(dòng)沖床機(jī)，安全性高，模具制造工作量較大，成本高。 復(fù)合模。公差I(lǐng)T9IT8級(jí)，生產(chǎn)率略高，安全性不高，模具制造工作量大，成本高。綜上所述制件公差為IT14級(jí)，比較簡單，生產(chǎn)率要求高，所以可采用單工序模。（2） 制件工藝方案的確定 從產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu)形狀可知，所需基本工序有落料、拉深；（3） 設(shè)計(jì)制圖落料拉深復(fù)合模第2章 工藝方案的制定及分析比較 完成此工件需要落料、拉深兩道工序。其加工方案分為3種，見表2.1。表2.1 工藝方案序號(hào)工藝方案結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1單工序模生產(chǎn)：落料、首次拉深、二次拉深、三次拉深、四次拉深、切邊

9、模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求。2復(fù)合模生產(chǎn)：落料-首次拉深復(fù)合、二次拉深、三次拉深、四次拉深、切邊同一副模具完成兩道不同的工序，大大減小了模具規(guī)模，降低了模具成本，提高生產(chǎn)效率，也難以提高壓力機(jī)等設(shè)備的使用效率；操作簡單、方便，適合中批量生產(chǎn)；。3連續(xù)模生產(chǎn)：落料-拉深-拉深-拉深-拉深連續(xù)、切邊同一副模具不同工位完成兩道不同的工序，生產(chǎn)效率高，模具規(guī)模相對(duì)第二種方案要大一些，模具成本要高；兩道工位之間的定位要求非常高。 根據(jù)本零件的設(shè)計(jì)要求以及各方案的特點(diǎn)，決定采用第2種方案復(fù)合模比較合理。第3章 圓筒形拉深件工藝計(jì)算3.

10、1 工藝尺寸的計(jì)算（1） 確定切邊余量由H=75-0.25=74.75、d=40-0.5=39.5 H/d=74.75/39.51.89 見文獻(xiàn)1p120查表4-2得：取修邊值=5mm計(jì)算毛坯直徑D= =116 mm確定拉深形式及拉深次數(shù) 根據(jù)毛坯首次拉深不起皺的條件是:D-d22t 即116-39.5=76.522x0.5得76.511,故：D-d22t成立 所以應(yīng)采用壓邊圈。確定每次拉深的拉深系數(shù)和直徑毛坯的相對(duì)厚度t/D1000.4 總拉深系數(shù)為m總=d/D=39.5/116=0.341 取m1=0.56，m2=0.78，m3=0.8得： 由上計(jì)算可得共需要4次拉深； 取m1=0.57，

11、m2=0.78，m3=0.8，m4=0.82 則： 取=66.1mm 取=51.5mm 取=41.2mm 取=33.7mm由于=33.7mmP3 P4 則： Q=(1/31/6)P2=(11.65.8)KN 取Q=10 P總=P1+Q=34.7+10=44.7KN63KN 由文獻(xiàn)1p15表1-5得：壓力機(jī)選63KN，型號(hào)J23-6.3。 3.2.5確定壓力中心 該模具屬圖形對(duì)稱旋轉(zhuǎn)件，圓心即壓力中心，不必進(jìn)行壓力中心的計(jì)算。 3.3 拉深模間隙 有壓邊圈模具的間隙 第一次拉深 C=1.1t=0.55mm 第二次拉深 C=(11.05)t=0.50.525 取C=0.5mm 第三次拉深 C=(1

12、1.05)t=0.50.525 取C=0.5mm 第四次拉深 C=(0.90.95)t=0.450.475 取C=0.45mm 3.4 凸凹模工作部分的尺寸及公差的確定3.4.1第一次拉深 第一次拉深后零件直徑為69.6mm，由公式c=1.2t確定拉深凸凹模間隙值c, 所以c=1.2x0.5=0.6mm,則：以凹模為基準(zhǔn)；凹模尺寸的計(jì)算為： 查表得d=0.03 凸模尺寸的計(jì)算為 查表得p=-0.023.4.2第二次拉深以凹模為基準(zhǔn)；c=1.2x0.5=0.6mm;凹模尺寸的計(jì)算為： 查表得d=0.03 凸模尺寸的計(jì)算為 查表得p=-0.023.4.3第三次拉深以凹模為基準(zhǔn)；c=1.2x0.5=

13、0.6mm;凹模尺寸的計(jì)算為： 查表得d=0.03 凸模尺寸的計(jì)算為 查表得p=-0.023.4.4第四次拉深以凹模為基準(zhǔn)； 凹模尺寸的計(jì)算為 查表得d=0.03 則凸模尺寸的計(jì)算為 查表得p=-0.04 3.5 落料拉深復(fù)合模其它工藝計(jì)算 根據(jù)零件形狀特點(diǎn)，刃口尺寸計(jì)算采用分開制造法。查文獻(xiàn)2p574落料尺寸為，落料凹模刃口尺寸計(jì)算如下。查得該零件沖裁凸、凹模最小間隙C，最大間隙，最小間隙，凸模制造公差，凹模制造公差。將以上各值代入校驗(yàn)是否成立。經(jīng)校驗(yàn)，不等式成立，則，所以可按下式計(jì)算工作零件刃口尺寸。落料時(shí)以凹模為基準(zhǔn)件計(jì)算： 3.6 排樣圖設(shè)計(jì)及材料利用率計(jì)算 毛胚直徑為116mm,考慮

14、操作方便，采用單排排樣，無側(cè)向壓邊裝置。其排樣圖如圖3-1： 排樣圖3-1由文獻(xiàn)1p32表2-10得：搭邊值：a=1.2mm , b=1.5mm送近距離：A=D+b=116+1.5=117.5mm條料寬度：查表2-11，2-12得：=0.5 ，bo=0.6 材料利用率： 3.7 壓邊的橡膠計(jì)算其產(chǎn)生的壓力開始就為壓邊力，其總的行程橡膠的直徑為保證橡膠墊不過早失去彈性而破壞，其允許的最大壓縮兩不得超過摘要高度的45%，一般取自由高度的35%45%。橡膠墊的預(yù)壓縮量一般取自由高度的10%15%。橡膠墊產(chǎn)生的力 式中：壓力； 橡膠墊橫截面積； 與橡膠墊壓縮量有關(guān)的單位壓力，如表3-1所示。表3-1

15、橡膠壓縮量和單位壓力橡膠壓縮量（%）單位壓力（MPa）橡膠壓縮量(%)單位壓力(MPa)1015200.260.500.702530351.031.522.10又因?yàn)?3.8 卸料裝置的設(shè)計(jì) 卸去沖裁后緊箍在凸模外面的帶孔部分（制件或條料） ，卸料裝置分為剛性卸料裝置和彈性卸料裝置； 3.8.1剛性卸料裝置 特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：卸料力大。 缺點(diǎn)：沖裁時(shí)，板料沒有受到壓料力作用，因此沖 裁后的帶孔部分有明顯的翹曲現(xiàn)象。適用場合：常用于材料較硬、厚度較大、精度要求不太高 的工件的沖裁。（當(dāng)t3時(shí)，一般都采用剛性卸料） 3.8.2彈性卸料裝置 特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：沖裁時(shí)彈性卸料板對(duì)條料有預(yù)壓作用，因此 沖裁后的帶

16、孔部分表面平整，精度較高。 缺點(diǎn)：卸料力小。適用場合： 常用于材料較?。╰2 ）、硬度較小、精度要求高的工件的沖裁。所以：選用彈性卸料裝置卸料橡膠 3.8.3橡皮的選用橡皮材料：聚氨酯橡膠（PUR）。聚氨酯橡膠：2=1535% ；1=10%。橡皮工作時(shí)的總壓縮量L：L=A+t+B+（35）=15+0.5+33+（35）=51.553.5取52mm 式中：A裝配完成時(shí)，凸模低于卸料板的高度； t料厚； B沖裁完成時(shí)，凸模將落料推入凹模的深度； 35刃口磨損量橡皮自由高度H計(jì)算公式： 式中：L橡皮工作時(shí)的總壓縮量，mm; 1橡皮預(yù)壓縮率，%; 2橡皮工作時(shí)的總壓縮率，%。 3.8.4卸料板 卸料板

17、外形尺寸計(jì)算： 外形尺寸：同凹模（或凹模固定板）外形尺寸; 內(nèi)形尺寸：與凹?？仔螤罨鞠嗤?，和凸模間有一定間隙; 彈性卸料時(shí)：與凸模單面間隙按（0.050.1）Z/2配合； 剛性卸料時(shí)：與凸模單面間隙?。?.20.5）Z/2配合； 導(dǎo)板式卸料板時(shí)：與凸模刃口尺寸按H7/h6配合。 采用剛性卸料，材料：45鋼 厚度:僅作卸料時(shí)：Hx=（1020）mm 既作導(dǎo)板又作卸料時(shí)： 式中：Hx卸料板厚度，mm； Ha凹模厚度，mm。 3.8.5推件裝置 推件裝置安裝在上模部分，利用壓力機(jī)橫梁或模具內(nèi)彈性元件，通過推桿、推板 等，將制件或廢料從凹模型腔內(nèi)推出。分為彈性推件裝置和剛性推件裝置。彈性推件裝置：利

18、用壓力機(jī)橫梁，通過安裝在模柄內(nèi)的打桿進(jìn)行推件。 特點(diǎn)：壓平使沖裁件質(zhì)量較好；但模具較厚；推件力小。剛性推件裝置：利用安裝在模具內(nèi)部的彈性元件完成推出動(dòng)作。 特點(diǎn)：模具緊湊；推件力大、可靠。采用：剛性推件裝置，材料：45鋼3.8.6卸料螺釘卸料螺釘作用：固定彈性卸料板，限制彈性卸料板的靜止位置。 卸料螺釘?shù)男螤睿簶?biāo)準(zhǔn)件 JB/T7650.5-94第4章 模具結(jié)構(gòu)的確定41模具的形式 復(fù)合模又可分為正裝式和倒裝式。4.1.1 正裝式特點(diǎn) 沖出的工件表面比較平直為后續(xù)加工提供條件。4.1.2 倒裝式特點(diǎn) 操作方便，應(yīng)用很廣，但工件表面平直度較差，凸凹模承受的張力較大，因此凸凹模的壁厚應(yīng)嚴(yán)格控制，以免

19、強(qiáng)度不足。 經(jīng)分析，此工件，若采用正裝式復(fù)合模，操作很不方便；另外，此工件無較高的平直度要求，工件精度要求也較低，所以從操作方便、模具制造簡單等方面考慮，決定二、三、四次拉深采用倒裝式復(fù)合模，首次拉深用正裝。4.2 定位裝置 首次拉深采用固定式擋料銷縱向定位，安裝在凹模上，工作很方便。4.3 卸料裝置 4.3.1 條料的卸除 采用彈性卸料板。因?yàn)槭钦b式復(fù)合模，所以卸料板安裝在上模。 4.3.2 工件的卸除 采用打料裝置將工件從落料凹模中推下，落在模具工作表面上。4.4 導(dǎo)向零件 導(dǎo)向零件有許多種，如用導(dǎo)板導(dǎo)向，則在模具上安裝不便而且阻擋操作者視線，所以不采用；若用滾珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向，雖然

20、導(dǎo)向精度高、壽命長，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以也不采用；針對(duì)本次加工的產(chǎn)品的精度要求不高，采用滑動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套極限導(dǎo)向即可。而且模具在壓力機(jī)上的安裝比較簡單，操作又方便，還可降低成本。 4.5 模架 若采用中間導(dǎo)柱模架，則導(dǎo)柱對(duì)稱分布，受力平衡，滑動(dòng)平穩(wěn)，拔模方便，但只能一個(gè)方向送料。若采用對(duì)焦導(dǎo)柱模架，則受力平衡，滑動(dòng)平穩(wěn)，可縱向或橫向送料。若采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，則可三方向送料，操作者視線不被阻擋，結(jié)構(gòu)比較緊湊，但模具受力不平衡，滑動(dòng)不平穩(wěn)。 本設(shè)計(jì)決定采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。451標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 落料拉深復(fù)合模零部件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)模架的選用依據(jù)為凹模的外形尺寸，所以應(yīng)首先計(jì)算凹模周界的大小。根據(jù)凹模高度和壁厚的

21、計(jì)算公式得拉深凹模的工作部分長為33mm,由于在凹模內(nèi)要安裝打料塊且與打桿相連，為保證修模余量且能正常工作，在凹模內(nèi)留至少20mm自由尺寸。即拉深凹模高度為80mm 內(nèi)徑為mm 外徑為mm 拉深凸模直經(jīng)為mm 落料凹模內(nèi)徑為mm模具采用后置導(dǎo)柱模架，根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，查得模架規(guī)格為：上模座200mm160mm40mm，下模座200mm160mm45mm，導(dǎo)柱28mm180mm，導(dǎo)套28mm100mm38mm。 第二、三、四次拉深模零部件設(shè)計(jì)由于零件高度較高，尺寸較小，所以未選用標(biāo)準(zhǔn)模架，導(dǎo)柱導(dǎo)套選用標(biāo)準(zhǔn)件，其規(guī)格分別為25mm180mm，25mm105mm43m，上模座。下模座。第5章 編寫工

22、藝卡片 各工序詳細(xì)說明見表5-1.表5-1 圓筒工序表序號(hào)工序說明工序簡圖設(shè)備規(guī)格模具形式1落料與拉深250KN正裝式落料拉深復(fù)合模2拉深63KN倒裝式拉深復(fù)合模3拉深63KN倒裝式拉深復(fù)合模4拉深63KN倒裝式拉深復(fù)合模結(jié)束語 通過對(duì)無凸緣筒件的相關(guān)模具的設(shè)計(jì)、計(jì)算，使我對(duì)沖裁模的設(shè)計(jì)流程有了更深的了解，包括零件的工藝分析、工藝方案的確定、模具結(jié)構(gòu)的形式的選擇、必要的工藝計(jì)算、主要的零件設(shè)計(jì)、壓力機(jī)的選擇、總裝配圖及零件圖的繪制。在設(shè)計(jì)的過程中，有些數(shù)據(jù)、尺寸是一點(diǎn)也馬虎不得的，只要一個(gè)數(shù)據(jù)有誤，就得全部的改動(dòng)，使設(shè)計(jì)難度大大的增加。在這次設(shè)計(jì)中，我感覺要完成設(shè)計(jì)不僅要有扎實(shí)的專業(yè)的知識(shí)，還要有過硬的計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)保障，方才能很好的完成這次設(shè)計(jì)。所以我們今后的學(xué)習(xí)中不僅要學(xué)習(xí)好應(yīng)該所學(xué)的，還要盡可能多的去擴(kuò)展我們的其他方面的領(lǐng)域，只有這樣我們才能做得過更好。參考文獻(xiàn)1 田光輝，林紅旗，模具設(shè)計(jì)與制造, 北京大學(xué)出版社，2009.92 王孝培，沖壓手冊（第2版）,機(jī)械工業(yè)出版社，2000.103 王秀鳳,冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造,北京航空航天大學(xué)出版社，2005.44 周玲編,沖模設(shè)計(jì)實(shí)例詳解,劃線工業(yè)出版社，2007.119