盒体冲压件模具设计论文(编辑修改稿)

盒体冲压件模具设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

品中， 60％－ 80％的零部件都要依靠模具成型。 用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。 模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并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。 近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为 600～ 650 亿美元左右。 美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。 国外模具总量中 ,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到 50%以上；国 外模具企业的组织形式是 大而专 、 大而精。 20xx 年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织 德国机械制造商联合会（ VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约 5000 家。 20xx 年德国模具产值达 48亿欧元。 其中（ VDMA）会员模具企业有 90 家，这 90 家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的 90%，可见其规模效益。 随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高．故人均产值也较高．我国每个职工平均每年创造模具 产值约合 1万美元左右，而国外模具工业发达国家大多 15～ 20 万美元，有的达到 25～30 万美元。 国外先进国家模具标准件使用覆盖率达 70%以上，而我国才达 哈尔滨理工大学学士学位论文 6 到 45％。 课题研究的目的及论文主要内容 本文希望通过对落料拉伸复合模具设计中的应用的介绍，以点带面，说明整个冲压模具行业近期发展的动态及未来模具业趋于机械化 、 智能化的特征。 本课题的主要研究内容如下： 1．落料拉伸类产品的工艺性分析； 2．工艺方案的确定（含工艺计算）； 3．模具选择及零部件设计计算。 哈尔滨理工大学学士学位论文 7 第 2章 工艺分析 零件的特性 零件的工艺性 1． 零件名称：盒体冲压件 2． 材料： 08F 3． 壁厚： 4． 生产批量：大批量 零件的形状 盒体冲压件形状如图 21 所示。 图 21 盒体 零件 加工此零件需要落料拉伸等工序 ,在传统加工中需要落料拉伸和锥度拉 哈尔滨理工大学学士学位论文 8 伸两套模具来完成。 此次设计我们要根据学过的和参考资料做出一套模具就能完成。 设计难点是锥度拉伸工艺。 材料性能 08F 中 F 表示是沸腾钢， 08 表示为含碳量为万分之八 它属于优质碳结构钢，是 08F。 08F 的化学成分：碳 C ： ～ 硅 Si：≤ 锰 Mn： ～ 硫 S ：≤ 磷 P ：≤ 铬 Cr：≤ 镍 Ni：≤ 铜 Cu：≤ 这里除了锰的含量少低外，其他的化学成分都符合，因此可以认为它是08F。 强度、硬度很低，而塑性、韧性极高，具有良好的冷变形性和焊接性，正火后切削加工性尚可，退火后导磁率较高，剩磁较少，但淬透性、淬硬性极低。 这种钢的塑性很好，主要用来制造冷冲压件。 锰的在钢中起到增加弹性强度的作用，因此在符合要求的情况下，含量可以有偏差。 08F 是低碳钢，而且含碳量非常低，单单淬火不能提高硬度。 对于他的热处理为渗碳加淬火处理，一般不采用渗氮处理，原因是渗氮后的 有效硬化层深度太薄。 渗碳淬火后其硬度可以达到 HRC55～ 60，但要到达 HRC60 比较困难。 特性及适用范围：其强度低、钢质软、塑性和韧性好。 一般使用不需进行热处理，但为消除因冷加工而产生的内力，改善钢的切削性能，可进行热处理，冷加工可增加强度。 常用于制造冲压件和渗碳件，如冲压制品、套筒、搪瓷制品、汽车外壳等。 力学性能：抗拉强度 σ b (MPa)：≥ 295，屈服强度 σ s (MPa)：≥175，伸长率 δ 5 (％ )：≥ 35，断面收缩率 ψ (％ )：≥ 60，硬度 ：未热处理≤ 131HB。 工艺计算 毛坯直径的 确定 H/d=89/8=,查资料［ 4］表 53，δ =8mm， 哈尔滨理工大学学士学位论文 9 H=89+8=97mm D 确定 dRdhd f 2  （ 21） 根据面积相等原则，计算出 D=143mm 圆筒形过渡毛坯拉伸次数的确定 已知 D=143mm， d=， t=。 （ t/D） 100=（ ）100= m=d/D=,查资料 ［ 4］表 57 对 08F［ m1］ =～，［ m2］ =～。 取 m1= m1=m总 /m1=第一次拉深直径： d1=m1D= 143= 第二次拉深直径： d2=m2d1= = (1)第一次拉深：第一次拉深采用平端面凹模拉深。 t/D=,根据资料 ［ 4］。 （ 1m） =（ ） = t/D﹤ （ 1m） ,故需压边装置。 (2)第二次拉深：第二次拉深采用锥形凹模拉深。 t/d1=,根据资料 ［ 4］。 （ k1） =（ 1/） = t/d﹥ （ k1） ，故不需要压边装置。 Z 拉深间隙 Z 按 选取 Z== = (1)第一次拉深高度。 h1=（ Dk1d1） + (r1/d1) ()= (2)第二次拉深高度 h2=（ Dk1k2d2） +（ r2/d2）（ ） = 哈尔滨理工大学学士学位论文 10 (1)第一次拉深 P=Kπ dtσ b （ 22） 表 21 系数 1K 1m 1k 为保证安全， K=，对 08F，σ b=276～ 383MPa。 P=Kπ dtσ b= 383=111843N= (2)第二次拉深 P=Kπ dtσ b 为保证安全， K= 计算 P=Kπ dtσ b= 383=78218N= 零件锥形拉伸次数的确定 根据拉伸成的圆筒形毛坯，在逐次减小地步圆筒的直径、增加锥面高度，最后得到薄壁深锥零件。 当零件锥面质量要求较高时，一般采用整形工序。 目前，一般薄壁深锥零件的拉深成形时均采用此方法。 由圆筒形毛坯过渡到锥形件的拉伸次数的确定圆筒形件相同，拉深系数按底部圆筒直径来计算。 拉深次数可按下式进行确定： m 总 =8/= 考虑到锥部拉深前需退火处理，第一 ～ 第五次锥部拉深系数可根据资［ 4］表 57，取 m1=； m2=； m3=； m4=； m5= m6=m 总 /m1m2m3m4m5= = 第一次锥部拉深直径： d1=m1d= = 第二次锥部拉深直径： d2=m2d1= = 第三次锥部拉深直径： d3=m3d2= = 第四次锥部拉深直径： d4=m4d3= = 第五次锥部拉深直径： d5=m5d4= = 哈尔滨理工大学学士学位论文 11 整形直径： d6=m6d5= =8mm 为保证锥部拉深工序的顺利进行，根据资料 ［ 6］，在工艺计算时，必须遵循以下两个原则：一是已成形到位的部分在后续工序中不能有大的变化；二是前道工序要为后到工序准备足够的材料，胀形变形量不能太大。 根据以上原则，分别计算第一、二、三、四、五次锥部拉深毛坯小头圆柱高度，同时，为保证零件的尺寸精度和表面质量，在最后整形工序里保证一定的胀形成分。 （ a） （ b） （ c） （ d） （ e） （ f） （ g） （ h） (m) 图 21 工序图 a—— 落料 b—— 第一次拉伸 c—— 第二次拉深 d—— 第一次锥部拉深 e—— 第二次锥部拉深 f—— 第三次锥部拉深 g—— 第四 次锥部拉深 h—— 第五次锥部拉深 m—— 整形 P=Kπ dtσ b为保证安全， K=，对 08F，σ b=276～ 383MPa 第一次锥部拉深： P1=Kπ d1tσ b= 383=41418N 哈尔滨理工大学学士学位论文 12 第二次锥部拉深： P2= Kπ d2tσ b= 383=31028N 第三次锥部拉深： P3= Kπ d3tσ b= 383=23668N 第四次锥部拉深： P4= Kπ d4tσ b= 383=18184N 第五次锥部拉深： P5= Kπ d5tσ b= 383=14186N 整形：根据资料［ 4］，整形力按下式进行计算： P=Fq （ 23） 式中 P—— 整形力， N F—— 整形面投影面积， mm2 F=（ π /4） d2=（ π /4） 532=2205mm2 q—— 单位整形力， MPa 查资料［ 4］， q=150～ 200MPa 将以上数值带入上式： P=Fq=2205 (150～ 200)=330750～ 441000N=～ 441Kn. 缷料力、顶件力和推件力的计算 冲裁件在冲裁过程完成后，材料会沿向 产生弹性回复，使处于凸模周边的材料箍在凸模上，而冲断后落入凹模的材料则因弹性回复而梗塞在凹模内，从凸模上将工件（或废料）缷下来的力称为料力 Fx，从凹模内向冲模反方向将工件（或废料）顶出的力称为顶件力 FD，从凹模内向冲裁反方向将工件（或废料）推出的力称为拒体力 FT，在选择冲裁设备及冲裁模设计时需要考虑这些力。 影响这些力的因素很多，主要有材料的力学性能与厚度，冲件形状与尺寸、冲模间隙与凹模孔口结构，排样的搭边大小及润滑情况等，在实际计算时，常用到下列经验公式： FKF XX (24) FKF DD  (25) FnKF TT  (26) 哈尔滨理工大学学士学位论文 13 式中 XK ， DK ， TK —— 分别为缷料力，顶件力推件力系数见表 22 F ——冲裁力， N XF ， DF ， TF —— 分别为缷料力，顶件力和推件力， N N—— 同时 R 在模 孔内的 冲件（ 或废料 ）数， n ＝ h/t, h 为凹模刃部直壁洞口高度， mm, t 为料厚， mm 表 22 卸料力、 推件力和顶件力系数 材料及厚度（ mm) XK DK TK 钢 ≤ ～ ＞ ～ ～ ＞ ～ ～ ＞ ～ ～ ＞ ～ 铝、铝合金 ～ ～ 紫铜、黄铜 ～ ～ 压力机的选择 根据以上计算，第一、二次拉深工序安排在底传动双动拉深压力机J4455B 上进行，落料、第一次～第五次锥部拉深及整形工序均安排在曲柄压力机 JB2363 上进行。 由国家标准选取 63t 开式压力机，压力机参数如下： 表 23J4455B 压力机参数 公称压力 /kN 550 发生公称压力时滑块离下极点距离 /mm 12 滑块行程 /mm 120 行程次数（不小于）（次 /min） 50 （最大闭合高度）活动台位置（最低 /最高） /mm 270 闭合高度调节量 /mm 80 （标准型）滑块中心到机身距离（孔深） /mm 380 哈尔滨理工大学学士学位论文 14 工作台尺寸（左右 前后） /mm 720500 活动台压力机滑块中心到机身紧固工作台平面之距离 /mm 150 模柄孔尺寸（直径 深度） /mm Ф5080 2. 压力机的校核 ⑴ 公称压力 根据公称压力的选取压力机型号为 J4455B,它的压力 为55065,所以压力得以校核。