机械专业综合课程设计说明书--圆筒件首次拉深模设计

机 械 专 业 综 合 课 程 设 计 说 明 书圆筒件首次拉深模设计 16目 录第一章 绪论11.1 冲压工艺与模具的发展方向11.2 我国模具技术的发展趋势1第2章 分析零件的工艺性42.1 工艺分析42.2 材料分析52.3 毛坯计算5第3章 确定工艺方案和模具总体设计73.1 确定工艺方案73.2 模具类型的选择73.3 送料方式的选择73.4 定位方式的选择73.5 卸料、出件方式的选择73.6 导向方式的选择8第4章 拉深模主要工艺参数的计算94.1 拉深工艺94.2 初选压力机94.3计算凸、凹模刃口尺寸及公差9第5章 模具主要零件的设计115.1主要工作零件的设计115.1.1 凸模的结构设计115.1.2 凹模的结构设计115.1.3 定位机构的设计125.2 模柄及固定零件125.3 压力机技术参数的校核14参考文献16 第一章 绪论1.1 冲压工艺与模具的发展方向成形工艺与理论的研究近年来，冲压成形工艺有很多新的进展，特别是精密冲裁、精密成形、精密剪切、复合材料成形、超塑性成形、软模成形以及电磁成形等新工艺日新月异，冲压件的精度日趋精确，生产率也有极大提高，正在把冲压加工提高到高品质的、新的发展水平。前几年的精密冲压主要市是指对平板零件进行精密冲裁，而现在，除了精密冲裁外还可兼有精密弯曲、拉深、压印等，可以进行复杂零件的立体精密成形。过去的精密冲裁只能对厚度为58mm以下的中板或薄板进行加工，而现在可以对厚度达25mm 的厚板实现精密冲裁，并可对b >900MPa的高强度合金材料进行精冲。由于引入了CAE，冲压成形已从原来的对应力应变进行有限元等分析而逐步发展到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化设计。在冲压毛坯设计方面也开展了计算机辅助设计，可以对排样或拉深毛坯进行优化设计。此外，对冲压成形性能和成形极限的研究，冲压件成形难度的判定以及成形预报等技术的发展，均标志着冲压成形以从原来的经验、实验分析阶段开始走上由冲压理论指导的科学阶段，使冲压成形走向计算机辅助工程化和智能化的发展道路。为了满足制件更新换代快和生产批量小的发展趋势发展了一些新的成形工艺(如高能成形和旋压等)、简易模具（如软模和低熔点合金模等）、通用组合模具和数控冲压设备等。这样，就使冲压生产既适合大量生产，也同样适用于小批生产。不断改进板料性能，以提高其成形能力和使用效果，例如研制高强度钢板，用来生产汽车覆盖件，以减轻零件重量和提高其结构强度。1.2 我国模具技术的发展趋势当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下， 用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。因此，模具工业的发展的趋势是非常明显的。 1.2.1、 模具产品将日趋高精度化、大型化、复杂化模具产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔(塑封模已达到一模几百腔)使模具日趋大型化。随着零件微型化，以及模具结构发展的要求(如多工位复合模工位数的增加，其步距精度的提高)精密模具精度已由原来的5m提高到23m，今后有些模具加工精度公差要求在1m以下，这就要求发展超精加工。1.2.2、多功能复合模具将进一步发展 新型多功能复合具是在多工位复合模基础上开发出来的。一套多功能模具除了冲压成形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多劝能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件。如触头与支座的组件，各种小型电机、电器及仪表的铁芯组件等。 1.2.3、热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高 由于采用热流道技术的模具可提高制作的生产率和质量，并能大幅度节省制作的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道模具已有一半用上了热流道技术，有的厂甚至已达80%以上，效果十分明显。国内近几年已开始推广应用，但总体 还达不到10%，个别企业已达到20%-30%。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高 质量的元器件，是发展热流道模具的关键。 1.2.4、模具标准件的应用将日渐广泛 使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。 因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种，发展和完善联销网，保证供货迅速。 1.2.5、模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术将进一步受重视 在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在20%30%之间，因此选用优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说，要采用电渣 重熔工艺，努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或有特殊性能的模具钢。如采用粉末冶金工艺制作的粉末高速钢等。粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程 中产生的一次碳化物粗大和偏析，从而影响材质的问题。其碳化物微细，组织均匀，没有材料方向性，因此它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点，是一种很有发展前途的钢材。特别对形状复杂的冲件及高速冲压的模具，其优越性更加突出。这种钢材还适用于注射成型漆加玻璃纤维或金属粉末的增强塑料的模具，如型腔、形芯、浇口等主要部件。另外，模具钢品种规格多样化、产品精料化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要方向。 模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节。模具热处理的发展 方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常用表面处理方法，即扩渗如：渗碳、渗 氮、渗硼、渗铬、渗钒外，应发展设备昴贵、工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。 1.2.6、在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。现在，全面普及CAD/CAM/CAE技术已基本成熟。由于模具CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件 价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，特别是微机的普及应用，更为广大模具企业普 及模具CAD/CAM技术创造了良好的条伯。随着微机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋 简化。在普及推广模具CAD/CAM技术的过程中，应抓住机遇，重点扶持国产模具软件的开发和应用。 加大技术培训和技术服务的力度。应时一步扩大CAE技术的应用范围。对于已普及了 模具CAD/CAM技术的一批以家电行业代表的企业来说，应积极做好模具CAD/CAM技术的深化 应用工作，即开展企业信息化工程，可从CAPP,PDM、CIMS,VR，逐步深化和提高。1.2.7、快速原型制造(RPM)技术得到更好的发展 快速原型制造(RPM)技术是美国首先推出的。它是伴随着计算机技术、激光成形技术和 新材料技术的发展而产生的，是一种全新的制造技术，是基于新颖的离散/堆积(即材料累加)成形思想，根据零件CAD模型、快速自动完成复杂的三维实体(原型)制造。RPM技术是集精密机械制造、计算机、NC技术、激光成形技术和材料科学最新发展的高科技技术，被公认为是继NC技术之后的一次技术革命。RPM技术可直接或间接用于模具制造。首先是通过立体光固化(SLA)叠层实体制造(LOM) 激光选区烧结(SLS)、三维打印(3D-P)熔融沉积成形(FDM)等不同方法得到制件原型。然后通过一些传统的快速制模方法，获得长寿命的金属模具或非金属的低寿命模具。主要有精密铸造、粉末冶金、电铸和熔射(热喷涂)等方法。这种方法制模，具有技术先进、成本较低、设计制造周期短、精度适中等特点。从模具的概念设计到制造完成仅为传统加工方法所需时间的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技术与快速原型制造技术的结合，将是传统快速制模技术，进一步深入发展的方向。RPM技术还可以解决石墨电极压力振动(研磨)成形法中母模(电极研具)制造困难问题，使该法获得新生。青岛海尔模具有限公司还构建了基于RE(逆向工程技术)/RPM的模具并行开发系统，具有开发质量高、开发成本低及开发周期短等优点。第2章 分析零件的工艺性冲压件工艺性是指冲压零件在冲压加工过程中加工的难易程度。虽然冲压加工工艺过程包括备料冲压加工工序必要的辅助工序质量检验组合、包装的全过程，但分析工艺性的重点要在冲压加工工序这一过程里。而冲压加工工序很多，各种工序中的工艺性又不尽相同。即使同一个零件，由于生产单位的生产条件、工艺装备情况及生产的传统习惯等不同，其工艺性的涵义也不完全一样。这里我们重点分析零件的结构工艺性。该零件是圆筒件，如图2-1，该零件为筒形件，料厚t=1.5mm，拉深后厚度不变；零件底部圆角半径r=3mm；尺寸公差都为IT13，满足拉深工艺对精度等级的要求。图2-1 工件图2.1 工艺分析工艺性对精度的要求是一般情况下，拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级；对于精度要求高的拉深件，应在拉深后增加整形工序，以提高其精度，由于材料各向异性的影响，拉深件的口部一般是不整齐的，为了获得所需要的圆筒外形，需要增加修边工序。影响拉深件工艺性的因素主要有拉深件的结构与尺寸、精度和材料。拉深工艺性对结构与尺寸的要求是拉深件因尽量简单、对称，并能一次拉深成形；拉深件的壁厚公差或变薄量一般不应超出拉深工艺壁厚变化规律；当零件一次拉深的变形程度过大时，为避免拉裂，需采用多次拉深，这时在保证必要的表面质量前提下，应允许内、外表面存在拉深过程中可能产生的痕迹；在保证装配要求下，应允许拉深件侧壁有一定的斜度；拉深件的径向尺寸应只标注外形尺寸或内形尺寸，而不能同时标注内、外形尺寸。工艺性要求材料具有良好的塑性，屈强比值越小，一次拉深允许的极限变形程度越大，拉深的性能越好；板厚方向性系数r和板平面方向性系数反映了材料的各向异性性能，当r较大或较小时，材料宽度的变形比厚度方向的变形容易，板平面方向性能差异较小，拉深过程中材料不易变薄或拉裂，因而有利于拉深成形。2.2 材料分析该零件结构较简单、形状对称，属于圆筒形拉深件。零件尺寸公差为IT14，利用普通冲裁方法可以达到零件图样要求。工作环境是耐100的高温，能在碱性的茶水里长时间的浸泡。工件材料为08，材料的抗剪强度为300-390MPa，抗拉强度为400-480MPa，伸长率为32，屈服极限为200。2.3 毛坯计算根据拉深件尺寸，工件为做带凸缘的圆筒形。修边余量2.0，其零件高度为H=58.5mm， d=28.5mm， 根据公式：如下图代入数据判断能否一次拉成总的拉深因数：工件的相对高度：查得有凸缘的圆筒件第一次拉深的最小拉深因数为由于m总<m1，所以工件不能一次拉深成形。订制首次的拉深因数取首次拉伸因数为，所以第一次的拉深半成品的直径为，调整为57mm。取第一次的拉深的凹模圆角的内半径为7.25mm：并取将，带入公式得第一次拉深的高度为：所以工件第一次拉深直径为57，高度为35，底部内倒角为7.25mm。确定拉深次数有凸缘的拉深件，第二次或者以后的拉深中，拉深因数需要按无凸缘的进行查找，且取值要稍微大点。根据相对厚度，查得：， （调整为42） 圆角半径 （调整为33） 圆角半径 调整为3mm。 （调整为28.5）所以工件需要4次