储油油柜端盖冲压工艺及模具课程设计说明书(拉深复合模)(终稿前稿)

目录

设计任务书及零件图.............................. 绪论.......................................... 第一章设计要求....................................... 第二章零件工艺性分析................................. 第三章冲压零件工艺方案的确定......................... 第四章工艺参数计算...................................

4.1 毛皮尺寸的计算...............................................

4.2 排样和裁板方式的确定.........................................

4.3 冲压零件工艺方案的确定....................................... 第五章模具工作部分刃口尺寸的计算.....................

5.1落料刃口尺寸计算..............................................

5.2 胀形模尺寸的计算.............................................

5.3 拉深工作刃口尺寸计算.........................................

5.4 冲孔刃口尺寸计算............................................. 第六章模具中弹性元件的设计计算....................... 第七章模具的总体设计及装配........................... 第八章模具的动作过程和操作要求....................... 总结.................................................. 参考文献.............................................

设计任务书及零件图

任务书

专业班级：材料成型及控制工程XXXX

设计人：XXXXXX

设计题目：储油油柜端盖冲压工艺及模具设计设计参数：1.零件尺寸如产品图所示.

2.大批量生产.

设计要求：1.确立合理的工艺流程.

2.保证材料的利用率及工件的精度

3.如原产品设计不合理或工艺性差可

提出修改方案.

4.保证模具的实用性和经济性.

设计时间：08年2月25日——08年3月14日

设计人：xxx

指导老师：xxx

零件图

如下图所示

绪论

模具在现代生产中，是生产各种工业产品的重要工艺装备，它以其特

定的形状通过一定的方式是原材料成形。例如，冲压件和锻件是通过冲压或锻造方式使金属材料在模具内发生塑性变形而获得的；金属压铸件、粉末冶金零件以及塑料、陶瓷、橡胶、玻璃等非金属制品，绝大多数也是用模具成形的。由于模具成形具有优质、高产、省料和低成本等特点，现已在国民经济各个部门，特别是汽车、拖拉机、航空航天、仪器仪表、机械制造、家用电器、石油化工、轻工日用品等工业部门得到极其广泛的应用。据统计，利用模具制造的零件，在飞机、汽车、拖拉机、电机电器、仪器仪表等机电产品中占60%~70%；在电视机、录音机计算机等电子产品中占80%以上。据国际生产技术协会预测，到2000年，机械零件粗加工的75%和精加工的50%都将由模具成形来完成。

用电子图板进行二维绘图设计是实现计算机辅助设计(CAD)与计算机辅助制造(CAM)一体化的基础.文中利用CAXA电子图板在进行二维绘图设计时的实际问题，阐述了计算机绘图的一些实际应用与技巧。

用CAXA电子图板所独有的“绘制角度线、法线/切线”和“绘制公式曲线”等功能，图解法对机构进行运动分析和设计凸轮机构,在具有较高精度的同时，既继承了传统手工图解法简单直观的特点，又克服了解析法计算工作量大的不足，而且比起用其他的CAD软件来做这项工作,更为简单快捷。

电子图板CAXA软件在冲压工艺设计中的三种应用：（1）通过求回转截面面积和重心的回转半径计算旋转体拉深件毛坯尺寸；（2）用等距线作弯曲中性层线及查询功能求弯曲件展开长度；（3）按微积分原理用极细小的面（窄条）模拟冲裁刃口的线，再查出面的重心即为零件的冲裁压力中心.该方法十分方便、快捷、准确。

目前，国内模具企业中已有相当多的厂家普及了计算机绘图，并陆续引进了高档CAD/CAE/CAM，UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等著名

软件在中国模具工业应用已相当广泛。一些厂家还引进了Moldflow、

C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于塑料模、冲压模和压铸模的设计中。

近年来，我国自主开发CAD/CAE/CAM系统有很大发展。例如，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件，北京机电研究所开发的锻模CAD/CAE/CAM软件，北航华正软件工程研究所开发CAXA软件，吉林汽车覆盖件成型技术所独立研制的商品化覆盖件冲压成型分析KMAS软件等在国内模具行业拥有不少的用户。

现在，大家都认识到，研究和发展模具技术，对于促进国民经济的发展具有特别重要的意义。模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并获得极大的经济效益，因而引起了各个国家的高度重视和赞赏。

模具不是批量生产的产品。它具有单件生产和对特定用户的依赖特性。就模具行业来说，引进国外先进技术，不能采用通常的引进产品许可证和技术转让等方式，而主要是引进已经商品化了的CAD/ CAM /CAE软件和精密加工设备等。模具的CAD/CAE/CAM涉及面广、集多种学科与工程技术于一体，是综合型、技术密集型产品。如塑料模具的CAE技术要利用高分子材料学、流变学、传热学、计算力学、计算机图形学等知识，涉及的领域还包括声波及电磁场、温度场等各类物理场，通过工程分析、来建立塑料成型的数学和物理模型，构造有效的数值计算方法，实现成型过程的动态仿真分析。现代化的模具要实现数字化设计、数字化制造、数字化管理、数字化生产流程。这些模具的数字化代表了现代模具的一个方面，没有模具的数字化，就没有现代模具。模具的CAD/CAE/CAM技术日新月异，重要

的工作是后续对人员的培训和对于引进的软件进行二次开发。像我们熟知的CIMATRON公司不但在塑料模具的CAD/ CAM软件上在中国保持其市场占有率并且在扩大，而且在冲压模具、多成份橡胶制鞋模具等领域开拓，也将大显身手；开发FUTABA、LKM、MISUMI标准模架数据库的工作也已提上日程。这是为模具行业服务的具体体现。

冲压成形用户市场的迅猛发展为冲压行业带来了全新的发

展机遇，虽然在冲压业发展的道路上还存在着各种各样的阻力与障碍，但我们始终相信，这些都阻挡不了冲压行业前进的步伐。

第一章设计要求

本课程设计性质是在完成了《冲压工艺与模具设计》、《模具制造工

艺》、《模具材料与热处理》及《机械制造工艺学》后进行的针对冲压模具设计的一门实践性课程，其任务是综合运用所学知识进行与实践工作相关的设计训练，该课程设计教学环节的目的是：

1.巩固与扩充《冲压工艺与模具设计》、《模具制造工艺学》等课程所学的知识与技能。

2.学习专业设计手册的使用，强化工程计算、绘图及文献检索的能力，未毕业设计及将来的工作打下良好基础。

3.培养和提高分析、解决工厂实际问题的能力。

4.学习冲压工艺与模具设计的具体方法和步骤，培养和提高模具设计的综合能力，为今后从事模具设计与制造工作打下必要的基础。

完成典型冲压零件的冲压工艺分析及模具设计整个过程。在设计过程中能够较好地应用《冲压工艺与模具设计》的基本理论，学会应用冲压模具设计工具书和参考资料，掌握冲压成形零件工艺性分析、基本工艺计算，模具零部件设计、计算；冲压设备的选择，装配图、零件图的设计与绘制，工艺卡的编制。

第二章零件的工艺性分析

该零件为端盖，其外形最大尺寸为Ф180mm，属于中型零件。零件材料

为普通的碳素钢，冲压加工性良好。

从零件图分析，该冲压件采用2.0mm 的钢板冲压而成，可保证足够的刚度和强度。零件所标注的尺寸中，两个孔Ф11中心位置精度Ф120±0.5为IT12～IT13级精度，其余的尺寸都是IT14级精度，零件要求较高。

分析零件结构工艺性。此零件是一个中间带凸起的筒形件，从形状特征判断，其主要加工工序有落料、拉深、胀形、冲孔等。零件落料片为圆

形，冲裁工艺性很好。作为拉深成形尺寸，拉深工艺性较好。

第三章 冲压零件工艺方案的确定

从零件结构分析，零件的成形工序为落料、胀形、拉深。下面通过计算确定胀形和拉深工序的次数。 胀形次数的计算：通过公式

由零件尺寸和查表 计算得

则式子不满足，则说明一次胀形力太大，材料容易开裂。查阅资料采用二次胀形，避免了胀形中材料开裂的问题。

拉深次数的计算：因为毛坯尺寸

，由毛坯的相对厚度： 由表查各次拉深系数：

。则零件的总拉深系数 ，大于 ，故该零件拉深只需一次即可完成。

为保证工件平整且无裂纹，不宜采用单一生产工序，而用级进模结构太复杂，经多方论证，采用落料首次胀形复合、拉深二次胀形复合和冲孔三道工序，具体分工如下；

●第一副模具为落料、第一次胀形复合模（加工后工件图见本组赵xx 装

δ

ε）75.0~70.0(l

l l 0

p ≤-=

24

.0~224.033.0p ≤=εmm D 214=46

.0214/1001100/=?=?D t 80.0,78.0,56.0321===m m m 84.0214/180/===D d m 总56.01

=m

配图）.

●第二副模具为拉深、第二次胀形复合模（工件图见陶x 装配图）. ●第三副模具为冲孔模（工件图见杨xx 装配图）.

第四章 主要工艺参数计算

4.1.毛胚尺寸的计算

根据等面积原则，用解析法求该零件的毛胚直径。将零件简化为筒形件，可以简化为三个简单的几何体，圆柱、1/4球环和圆。根据公式计算

()mm

16.2144mm

87.26293417432

mm 66.2376626180mm

4.9608180r 3212

32

2

22

1≈=

++==?+???=

=???

???-?==?=π

ππ

ππA

D A A A A A A A

查表拉深不需要修边余量。则毛胚直径D=214mm 4.2.排样和裁板方式的确定

考虑操作方便和模具结构简单，采用单排排样设计。查表搭边值

条料宽度：b=214mm+2X1.5mm=217mm 条料送进步距：h=214mm+1.5mm=215.5mm 材料规格选用1mmX1100mmX2900 mm 裁板方式： 1. 采用横裁法

裁样条数： 每条零件个数： mm a mm a a 5.1,5.1==mm

7913217/29001余==n ()mm n 5.2255.215/5.111002

个余=-=

每板可裁毛坯个数： 2. 采用纵裁法

裁样条数： 每条零件个数：

每板可裁毛坯个数： 由于两种排样方式出件个数一样，所以材料利用率也一样考虑操作方便，生产效率高采用纵裁。

材料利用率=毛坯面积/板料面积

=毛坯个数X 毛坯面积/板料面积 =73% 毛坯排样图如下：

4.3计算各工序压力及冲压设备的选择 工序一： 落料首次胀形模 见图3-2 (a)。

落料力计算： 按公式

式中 — 零件剪切周长（mm ）；

— 材料厚度（mm ）

— 材料的抗剪切强度（Mpa ）

计算 τ

Lt F 3.1=落L t τ

2

96.67121414.3mm mm D L =?==π个65513=?()mm n 5.98135.215/5.129002个余=-=个

65513=?mm

155217/11001余==

n

， ， 查表可得材料 则

卸料力计算：按公式 查表 则

首次胀形力计算 按公式

式中 — 加强筋周长（mm ）

； — 系数，查表值为0.9；

— 材料厚度（mm ），1mm ；

— 材料的抗拉强度（Mpa ） 则

因此 。

由于复合模的特点，为防止设备超载，可以按

选择压力机。参照冲压手册选用JS23-63压力机。其与模具设计有关参数：

公称压力：630kN 滑块行程：120mm 最大闭合高度:360mm 封闭高度调节量：90mm

kN

Mpa mm mm F 5.244260196.6713.12

≈???=落落

卸卸F K F =05.0=卸K N

N F k 18k 5.11205.0≈?=卸b

KLt F σ=胀Mpa

b 330=σkN

F 104330143.4289.0=???=胀KN

F F F F 5.366=++=胀卸落总总

压）（F F 8.1~6.1≥mm t 1=

Mpa 260=τt b δL L

工作台孔径：710mmX480mm 模柄孔尺寸：Ф50mmX70mm 工序二： 拉深二次胀形模

拉深力计算 按式

式中 —修正因数，查表值为1.25；

—拉伸件的直径，180mm ；

—材料厚度，1mm ； —材料抗拉强度，查表材料

； 则

二次胀形力计算 按公式 式中

已知K=0.9，材料抗拉强度 则

因此 。

由于复合模的特点，为防止设备超载，可以按

选择压力机。参照冲压手册选用JS23-100压力机。其与模具设计有关参数：

公称压力：1000kN

b

dt K F σπ=拉kN

Mpa mm mm F 5.165330118014.325.1=????=拉K d t b δMpa b 330=δb

KLt F σ=胀Mpa

b 330=σkN

F 87.2053305.13.2399.0=???=胀KN

F F F F 37.471=++=胀卸落总总

压）（F F 8.1~6.1≥

滑块行程：130mm 最大闭合高度:480mm 封闭高度调节量：100mm 工作台孔径：710mmX1080mm 模柄孔尺寸：Ф60mmX75mm 工序三：冲孔模

冲孔力计算 按式

式中 — 冲裁件孔周长，

— 材料的厚度，1mm ；

— 材料的抗剪切强度，260Mpa ； 则

推件力：按式

查表得 ， n= 3

则

按照

选择压力机。参考冲压手册选用JS23-16压力机。其与具设计相关参数： 公称压力：160KN 滑块行程：55mm 最大闭合高度:220mm 封闭高度调节量：45mm 工作台孔径:300mmX450mm

τ

Lt F 3.1=冲kN

F 34.302605.11114.33.11=????=总

压）（F F 8.1~6.1≥L t τ063.0=推K 冲

推

推F nK

F =KN

F 6.034.30063.03=??=推

模柄孔尺寸：Ф30mmX55mm

第五章 模具工作部分零件刃口尺寸及公差的计算

5.1落料刃口尺寸计算

查表刃口双面间隙 。未注公

差零件尺寸按IT14级精度计算，查表可得Ф106的极限偏差Δ=0.87，磨损因数由表查

x=0.5，查表凸、凹模制造公

差 。

校核

满足

所以凸凹模采用配作加工方法。 则凹模的刃口尺寸

凸模尺寸按照凹模尺寸配做，保证其双面间隙0.10mm ～0.13mm. 5.2拉深刃口尺寸计算

凸凹模按IT9级制造查表得： 凹模圆角半径 凸模圆角半径

间隙查表可得 Z/2=1.1t=2.2mm 凸凹模尺寸

拉深凹模、拉深凸模尺寸和形状查询零件图。 5.3胀形模尺寸

()()mm

d

d mm

d d d

d p p 1

.000

min

1.00

min

8.18424.04.1764.0=+?+==?+=+--σσmm

r i 3=03

.0,06.0min max =-=+Z Z Z 凸δδmin

max Z Z Z ->+凸δδ()mm

x D D 035

.00

56.213++=?-=凹

凹σmm mm 025.0,035.0==凸凹δδmm Z m Z 13.0m 10.0max min ==，()mm

t d D r d

6.68.0=-=mm 1.0==凸凹σσ

该胀形是局部胀形，分两道工序进行。此模具完成的是第二道胀形工序。 变形力按下式计算：

式中 K=0.7 L=69.2mm t=2mm 300MP b =σ

计算得 F=205.87kN

依据手册查询并计算，可得出胀形凸凹模尺寸，具体尺寸见零件图。 5.4冲口刃口尺寸计算

查表得刃口双面间隙为

，未注公差的零件尺寸按IT14及精度计算，查表Ф11极限偏差为Δ=0.62mm ，磨损因数

查x=0.5。冲孔凸凹模制造公差查表 。 校核 ，

满足

所以凸凹模配做加工。 则 凸模的刃口尺寸

凹模尺寸按照凸模尺寸配做，保证其双面间隙0.10mm ～0.13mm 。

第六章 弹性元件的设计计算

为了得到平整的工件，此模具采用弹压式卸料结构，是料在拉深过程中始终处于一个稳定压力下，改善了毛胚的稳定性，避免材料在应力作用下起皱的可能。下面计算本模具中卸料板处橡胶的选用。 计算橡胶的自有高度

()工作

自由S H 4~5.3=

b

t σKL F =min

max Z Z Z ->+凸δδ()mm

x d d 0

020.00

87.10--=?+=凸

凸δ03

.0,05.0min max =-=+Z Z Z 凸δδmm Z m Z 13.0m 10.0max min ==，mm mm 020.0,030.0==凸凹

δδ

式中 ——橡胶的自有高度；

——工作行程与模具修磨量之和。

=（20+2+5）mm=28mm

则 取 105mm

计算橡胶的装配高度

H=（0.85-0.9）X105mm=89.25-94.5mm

取H=90 mm

橡胶的断面面积，在模具装配时按模具看哦个教案大小确定。

第七章 模具的总体设计及装配

该工件的模具结构见装配图纸。主要由上、下模座、拉深凹模、拉深胀形凸模、胀形凹模、卸料板、推件块、模柄等零件组成。

根据主要工作部分尺寸、结构以及弹性元件的尺寸，参照有关资料，可选取I 级精度的中间导柱圆形模架。即： 上模座：315mmX50mm GB2855.11-81?HT200 下模座：315mmX60mm GB2855.12-81?HT200 导 柱： B50h5X270X65 20钢 导套： B50h5X140X50 20钢

导柱、导套渗碳深度为0.8—1.2mm ，硬度为58—62HRC 模具材料均采用Cr12，热处理淬火硬度为60—64HRC 。 卸料板、固定板、推件块材料均为45钢。 其他标准件见装配图明细表。

推件块除了固定胀形凹模外，另外当完成工作后还起到了推料的作用。

第八章模具的动作说明及操作要求

1. 接到有第一道工序完成的工件，把工件放在凸模上，由胀形处定位。

()mm

108~5.94mm 274~5.3=?=自由

H 工作S 工作S 自由H

2.开启压力机，拉深凹模接触工件，卸料板和凹模使工件固定，完成拉深工序。

3.当推料块接触到模架时，胀形工序开始，直至完成。

4.压力机回程，卸料板把工件推出，直至开模。上模推杆推东推料块使工件脱模。

总结

三周的设计叫我明白并且简单的掌握了一套模具的设计的全过程。巩固并扩充了自己的设计知识，加强了自己制图及专业手册使用的能力。培养了自己对模具这一行业的浓厚兴趣，并为自己今后的工作打下了好的基

础。

当然在此过程中也发现了自己的不足之处，零件的工艺性分析和结构分析自己需要加强，制图速度和一些标准件的画法也有待提高。还有就是对于模具的理解程度太浅，自己还无法独立的创造新的模具结构形式。

我相信在接下来的毕业设计中我会提高，能够在模具设计中再上一个新台阶。

参考文献

1 高锦张主编.塑性成型工艺与模具设计.北京：机械工业出版社，2001

2 许发樾主编.模具设计应用实例.北京：机械工业出版社，1999

3 廖念钊主编.互换性与技术测量.北京：中国计量出版社，2000

4 张荣清主编.模具制造工艺学.北京：高等教育出版社.2006

5 大连理工大学工程画教研室编.机械制图.北京：高等教育出版社，2003

6 康增宝等主编.机械设计课程设计.武汉：华中科技大学出版社，1999

7 王孝培主编.冲压手册.北京：机械工业出版社，2000

8 佘银柱主编.冲压工艺与模具设计.北京：北京大学出版社，2005

写在最后，本次课程设计为3人3组分工合作又互相独立的说明书，计算方面一样，所以请和另一份拉深复合模区别，

第一副模具为落料、第一次胀形复合模（加工后工件图见本组赵xx装配图）.

第二副模具为拉深、第二次胀形复合模（工件图见陶x装配图）.

第三副模具为冲孔模（工件图见杨xx装配图）.

这个是自己作业终稿的上一版，毕竟要自己修改下什么的，我作业都交了，你可以不评价，但评价了不给5星的拍拍自己良心，20分不多吧。要CAD图的私密百度号，白菜送。