模具毕业设计102瓶盖落料拉伸复合膜设计说明书

本科毕业设计

题目：瓶盖落料拉伸复合模设计

学院：工学院

姓名：

学号：

专业：机械设计制造及自动化年级：机制班

指导教师：职称：副教授

二0一四年五月

摘要

冲压制品目前国防、工业、农业和日常生活中等各方面都得到广泛的应用,特别是在机械业中更为应用广泛。许许多多的机械产品外壳是冲压制品，要使得产品性能提高就必须要高质量的冲压模具和冲压性能，成型工艺和制品的设计。冲压制品有很多的成型方法。其主要用于是落料，冲孔，拉伸，弯曲等。冲压模，约占成型总数的60％以上。当然现如今很多都利用电气控制，实现了自动化或半自动化作业。

本次课程设计的内容为用模具生产有凸缘筒形冲压件，其中主要包括落料、拉深两道工序。由于产品深度仅20mm，相对很浅，可以一次拉深成型，采用落料拉深复合模一次成型，效率高，并且成本较低。本次设计完成了产品的展开尺寸计算、排样计算、模具尺寸设计，最后使用计算机辅助设计工具AUTOCAD设计绘制模具的装配工程图和主要零件工程图。

关键词：瓶盖落料 AUTOCAD 模具

Abstract

Currently stamping defense, industrial , agricultural and moderate in all aspects of daily life have been widely used, especially in the more widely used in the machinery industry . Many shell is stamping machinery products , improve product performance to make it must be of high quality stamping dies and stamping performance, molding process and product design. There are a lot of stamping molding method . Which is mainly used for blanking, punching, drawing, bending and the like. Stamping die , accounting for over 60% of the total molding . Of course, many nowadays utilize electrical control, automated or semi-automated operation.

The course content is designed with a cylindrical mold with a flange stampings, which mainly include blanking, drawing two processes. Due to the depth of only 20mm, relatively shallow , deep drawing forming at once , using a composite blanking drawing die molding, high efficiency and low cost. The finished product is designed to start dimensioning , layout calculation , die size design, final design using computer-aided design tools AUTOCAD drawing mold assembly drawings and major parts drawings.

Keywords : Capsule Blanking AUTOCAD Mold

前言

进入21世纪，中国拥有丰富的资源和廉价的劳动力，巨大的市场和许多其他有利条件，已成为工业化国家承接良好的模具行业目的地的转移。随着越来越多的国际交流和在中国提高外资在模具行业，中国已经不可避免地与世界模具模具，中国模具地位和影响力，在世界模具行业越来越重要的联系。据相关专业人士分析，未来十年，中国模具工业和技术的主要发展方向将主要集中在以下几个方面：

（ 1 ）模具结构日趋大型，精密，复杂，延长预期寿命。由于需要高效率的生产多腔模具中，模具越来越大的越来越大的和模制零件;随着组件和所需的工装结构发展的小型化，未来将是更小的精密模具，这将促进加工的超精密发展。

（ 2 ） CAD / CAE / CAM技术广泛应用于模具的设计与制造。在模具设计与制造，开发和应用的制造系统的计算机辅助设计（CAD / CAE / CAM ）的，高精度，高寿命模具和模具简单（软模具，低熔点合金模具的开发，等）和一般组合模具制造技术，模具组，快速换模装置，以适应产品的升级换代和各种冲压生产量的要求。模具制造是一个延续的设计，实现模具设计与制造一体化可以优化设计要求。实践证明，模具CAD / CAE / CAM技术是最合理的现代化模具生产，无论是造型，数控加工的NC程序提供，也为不同类型的模具，以相应的基本理论，数值模拟方法预测产品成型工艺以实现提高了模具结构的目的。从整个的CAD / CAE / CAM一体化来看，发展趋势是集成的，立体化，智能化和网络化，其核心思想是让用户实现在一个统一的环境中的CAD / CAE / CAM的合作，充分发挥了优点和每个单元的有效性。因此，我们应该大力培训，推广高计算机辅助设计和制造软件及应用。

（3）快速经济模具技术的应用。快速制模和快速成形技术是在过去两年迅速和精确对正，更高效的方向发展。与传统的模具技术，它具有更短的成型周期成本特性相比，是比模具制造技术的总体经济效率显著更高。近年来，快速模具制造商投入了大量的人力和物力用于各种模具制造工艺迅速发展，传统的快速制模技术的改造，嫁接先进的RP和数控技术，有效地满足一些高精度高寿命模具的生产需求。

（4）提高模具标准化及模具标准件的利用水平。模具及模具标准件的标准化将极大地影响模具制造周期的应用，同时也提高了模具的质量和模具的制造成本较低。模具标准件要进一步加大规模，品种，发展和完善的销售网络，保证交货速度，为客户提供短的交货时间，高精密的生产工艺性好，寿命长，成本低质量标准的模具。

（5）高品质的模具材料和先进的表面处理技术的发展。模具材料是基础，模具行业，制造使用传统的金属冲压材料，正逐步被取代高强度钢板，涂层镀锌钢板，钢板及其他塑料夹层复合材料或高分子材料。随着材料科学，加强对新材料的研究，冲压性能，

不断发展和完善的冲压技术的发展。目前，国外模具材料系列成熟和完善，先进的高品质模具钢在国内的发展，虽然品种很多，但缺乏每年需要大约70万吨的推广和应用模具钢的进口量也有相当多的点。

模具表面有对制造精度的模具加工技术的直接影响，在模具的强度，模具的寿命，模具的制造成本。稀土出现表面工程和纳米技术表面工程技术，以进一步推动模具表面工程技术的发展。同时大气的热处理加工技术，真空热处理的发展。

（ 6 ）冲压技术将更加科学，数字化，控制技术。冲压变形的基本规律的科学，主要深入研究，冲压工艺，不稳定理论和成型工艺，产品质量，成本效益的预测和控制程序变形程度的变形理念。数字化主要体现在有限元法，边界元技术的冲压工艺数字仿真分析，预测的空白的课程冲压工艺的适应性和可能出现以优化冲压解决方案质量问题中的应用。

（7）在实际的方向模拟技术取得了很大的发展价值观的形成过程，并对制造系统的集成。人工智能技术，从简单到复杂的开关部分覆盖件成形过程智能化控制，从而真正进入实用阶段。

（8）注重产品制造全过程，以最大限度地实现多目标优化。从单一的传统形成的全过程、全生命周期的开发产品的制造系统的链接优化。

（9）将有快速分析和产品可制造性评价更大的发展和形成过程。用廉价的产品从初步设计甚至时间的概念，可以根据零件的成形性和所需的性能保证程度，使快速评估。（10）冲压技术将具有更大的灵活性，以适应未来的或柔性的，少量的多品种的生产方式和市场多元化战略，修改需求的发展趋势，加强对市场的快速响应能力的变化。数控冲压设备的应用，冲压柔性制造系统（FMS），多工位高速自动冲床和智能机器人喂养拾取，流水线冲压生产的机械化和自动化。

目录

摘要 (2)

前言 (4)

第一章零件图及工艺方案的拟订

1.1 零件图及零件工艺性分析 (7)

1.2冲压工艺方案的确定 (8)

1.3工序顺序和组合 (9)

第二章工艺设计

2.1计算毛坯尺寸 (9)

2.2确定排样方案 (10)

2.3确定裁板方案 (12)

2.4计算工序压力 (12)

2.5压力机的选取 (13)

第三章模具类型及结构形式的选择

3.1冲压模具的设计 (14)

第四章冲压模具工作零件刃口尺寸及公差的计算

4.1 模刃口的计算 (15)

4.2 凸、凹模配合加工时的工作部分尺寸 (15)

第五章冲压模具零件的选用

5.1凹凸模 (15)

第六章设计心得 (18)

【参考文献】 (19)

致谢 (20)

第一章 零件图及工艺方案的拟订

1.1零件图及零件工艺性分析

一、如图1-1，工件材料为镀锡马口铁，大量生产。试制定工件冲压工艺规程，设计其模具，编制零件的加工工艺规程。

技术要求：厚度t=0.35 mm

图1-1有凸缘圆筒件

二、零件的工艺性分析

1、零件材料：该冲裁件的为材料马口铁镀锡板，俗称马口铁，英文缩写为SPTE ，是一个商业纯锡电镀冷轧低碳钢板或钢带。它将锡的强度和可成形性和耐腐蚀性，锡和美观的材料，耐腐蚀，无毒，强度高，延性好的特点，广泛应用于食品，饮料，石油，化工，油漆，涂料，喷雾瓶盖，和许多其他商品的包装。

2、零件结构：该制件为有凸缘圆桶形拉深件，零件简单。

3、拉深凸凹模、单边间隙及拉深高度的确定应符合制件要求。

4、凹凸模的设计需要保证各工序间动作稳定。

5、尺寸精度：零件上尺寸2,1

.020,80,900

33.004.0=±===--t h d d f φφ，公差精度要求都不高，其他尺寸未注明公差，普通拉深即可达到零件的精度要求。

1.2 冲压工艺方案的确定

1.2.1工艺方案

冲压性质的确定主要取决于冲压件的形状尺寸和精度要求。同时还应该考虑冲压变形规律及某些具体条件的限制。通常在确定工序性质时应当考虑以下几个方面：a.从零件图上直观的确定工序性质。b.对零件图进行计算分析，通过比较来确定工序性质。c.为改善冲压变形条件，方便工序定位，增加附加工序。

由零件图分析该该零件加工的时候有落料、拉深、修边等工序

该工件包括落料、拉深、修边三个基体工序，工艺方案可如下：

方案一：采用单工序模生产。先落料，再拉深，最后压边。

方案二：采用复合模生产。落料-拉深压边复合冲压。

方案三：采用连续模生产。落料-拉深-压边连续冲压。

1.2.2工艺方案分析

方案一：模具的结构简单，但有三道工序，需要落料模，拉深模，切边模三副模具，生产效率很低，不能满足该零件的大量制作要求。

方案二：只需一幅模具，冲压件的尺寸精度和几何精度易保证，且生产效率比方案一高。但模具结构比方案一复杂，由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。

方案三：只需一幅模具，虽然生产效率很高，但零件的冲压精度稍差。想要保证冲压件的形位精度，须在模具上导正销导正，故其模具制造，安装较撮合模复杂。对上述三种方案的分析比较可知，该工件的冲压生产采用方案二为佳。

1.2.3工序数量的确定

工序数量的基体原则是：在保证工件质量，生产效率和经济性要求的前提下，工序数量应尽可能减少。

1.3工序顺序和组合

1.3.1工序顺序

各工序的安排主要取决于零件的质量和冲压规律要求。 但模具为落料拉深复合模具，仅一道加工工序

1.3.2工序组合方式的选择

冲压工序的组合是将两个或两个以上的工序分析合并在一道工序内完成。减少工 序及占用的模具设备和数量，提高效率和冲压件的精度，在确定工序组合时，首先应 考虑组合的必要性和可行性，然后再决定是否组合。

a.工序组合的必要性主要取决于冲压件的生产批量。

b.工序组合的可行性，会受到多种因素的限制，应保证能冲出形状、尺寸和精度均满足要求的图样，实现其所需动作来保证有足够的强度与现有的冲压设备条件相适应。

第二章 工艺设计

2.1 计算毛坯尺寸

(1)确定修边余量

根据工件的相对直径，经查表得修边余量5.3=?f d ，故可得实际凸缘直径为

97)5.3290(=?+=F d

(2)计算毛坯直径D

由于板厚小于1mm ，故可用工件图所示尺寸直接计算，不需要用中线尺寸计算。 D=dr dh d f 44.342

-+ ≈117

(3)判断是否采用压边圈

工件的相对厚度71.1%100=?D

t

，可以采用压边圈来防止起皱，。

(4)选取凸凹模的圆角半径

由于工件的圆角半径大于2t,满足拉深工艺要求，因此凸模圆角半径可以直接选用零件圆角半径，即

凹模圆角半径r d =3 mm 凸模圆角半径r p =3mm

(5)确定拉深次数

判断能否一次拉深成形

.71.1100,2125.180

97=?==D

t d

d f 查表5-7，得首次拉深的极限拉深系数 []1m 为

0.49 ，查 表5-8，得首次拉深的最大相对高度[]80.0~65.0/11=d h 。 而工件的实际拉深系数68.0117

80

≈=

总m ,工件总拉深相对高度为25.080/20/==d h 。

因为[]1m m ?总，[]11//d h d h ? 所以能一次拉伸成功，不需要需要多次拉伸。拉深高度就是零件高度得h=20 mm

2.2排样方案的确定

（1）排样方案的比较

基于工件的基本功能和结构特征可知加工工序为落料。其加工为冲压加工。由于此圆形片为批量生产，应选择效率较高的级进模，但考虑到级进模复合模 制造成本高且复杂，而圆形片所需加工不是特别复杂，又是一个简单的落料模具，所以采取单工序模也是可行的。根据以上基本工序的性质与数量，进行工序排列与组合，确定可以采用单工序落料模。

在冲压生产中，减少废料和节约金属有着相当重要的意义，根据工件的形状合理排样是降低成本的有效措施之一。

此工件仅一个简单落料工序，材料为马口铁，初步拟定的排样方法如下。

(2).搭边与料宽

零件钢单直排方式查表24.4-14(机械手册3)得零件搭边值为1.5，零件与条料侧边之间的搭边值为2

(3)条料宽度 B=()0

7.00

max 1212-?-=+a D

(4)衡量材料的经济利用的指标是材料的利用率

%100/?=BL nA η

A--冲裁体面积 10745.87 n--一个进距内冲件数目 1 B--条料宽度为 121

h -- 进距 117+1.5=118.5 得 %9.74=η

（5)排样图

2.3确定裁板方案

材料选500mm ?600mm ?0.35 mm 马口铁板材。

2.4计算工序压力

计算落料力F 落、卸料力F 卸、拉深力F 拉和压边力F 压、推件力F 推。

落料力：F 落料=1.3Lt b σ=104.50KN

卸料力：=?=卸落卸K F F KN 23.550.10405.0=?

拉深力：拉F ＝拉K t d b σπ＝KN 51.2232035.08014.38.0≈???? 压边力：压F =Aq =()

22d D -∏q=48.8KN

式中A 为有效压边面积；q =150/b σ为单位压边力（MPa ） 推件力：落推推F nK F ?=＝KN 58.65.104063.0=? n--同时卡在凹模里的工件数

总冲压力为F ＝推卸拉压落F F F F F ++++=187.62KN

2.5压力机的选取

因为工件是圆形，如下图所示，得工件的压力中心应该是圆心。

因为该工件为小型制作得，并且要求的精度不高，所以选用开式机械压力机，由于它具有的工作台面是三面敞开，不仅操作起来方便，而且成本低廉。通过总压力来选择压力机，由于前面已经算得压力机的公称压力为187.62KN，查《冲压工艺与模具模具设计》表7.3提供的压力机公称压力中可选取压力机的型号为：J23-25

第三章模具类型及结构形式的选择

根据选定的工艺方案和工件的形状特点，及其精度要求，预选设备的主要技术参数，所需模具的制造条件及生产时的安全问题等，确定模具类型及结构形式

3.1、确定冲模类型机型结构形式

在冲压工艺分析后确定冲压工艺方案时选择复合模，又由于工件的几何形状简

单对称，复合模结构相对比较简单，操作起来便捷，卸件方便可靠，所以模具类型为废料比较少的复合模,模具结构简图如下。

第四章 模具工作零件刃口尺寸及公差的计算

4.１凸、凹模刃口尺寸的确定

(１）落料件的尺寸取决于凹模。所以，落料模应先决定凹模的尺寸，用减少凸模的尺

寸来保证合理的间隙。

(2)考虑刃口的磨损会对影响落料件的尺寸。凹模基体尺寸应取接近或等于工件最小的极限尺寸

4.２凸、凹模配合加工时的工作部分尺寸

4.２.１落料凸、凹模刃口尺寸及公差的确定

零件的尺寸精度有最后一道拉深模保证，而该工件只需要一道拉深工序即可完成，因此模具的刃口尺寸及公差应该由工件决定，由于工件对内形尺寸要求，因此以凸模为基准，间隙取在凹模上，落料尺寸为07.0117-Φ。。查表得02.0=d σ，01.0=p σ。 模具间隙c 的确定：由于该拉深工件无精度要求，因此，凹凸模之间的单边间隙

375.035.007.035.0,07.0,max =?+==+=C k t k t C c c 得查表得

刃口尺寸计算采用分开制造法。?是工件的公差，由GB/T15055-m 查的为40.0±mm,则工

件直径调整为7.060.79o +

()()()()001

.00

01.00

min 02

.00

02

.00

min 88.797.04.060.7963.80375.027.04.060.792---+++=?-=?+==?+?+=+?+=p d

x d D C x d D P d δδ

第五章 模具零件的选用

5.1 、凹凸模

材料选用T10A,热处理至56-62HRC,尺寸结构如下图，未注表面粗糙度为Ra6.3,与底板的配合按H7/m6的配合.由于其毛坯尺寸与公差没有必要予以严格的限制,这时凸模和凹模尺寸只要取等于毛坯的过渡尺寸即可,以凸模为基准.拉深凸模采用车床加工。

图-拉深凸模

材料选用T10A,热处理至56-62HRC,尺寸结构如下图，未注表面粗糙度为Ra6.3,与凹凸模模柄的配合按H7/m6。冲压模结合工件外形并考虑加工，一是加工简单，另外又便于装配与更换，采用的是车床加工.

图-凹凸模

其余各零件的的选用看图纸

第六章设计心得

为了完成大学学业任务，总结四年来的学习经验、生活经验和巩固大学期间所学的各科基础知识，系统地在实践中回顾所掌握的知识，按照院系毕业设计的指导计划，本着严肃认真的学习态度，我按时顺利地完成了大学最后一个关键的学习环节——毕业设计。

通过这次毕业设计使我熟悉了冲压模具的整个过程，并且了解了在做冲压模具之前首先要对产品的结构形态，模具的结构形态。也就是要对产品的工艺性进行合理的分析，从而才能采取更合适模具，节约成本的同时还能保证加工零件的精度要求。其次，考虑好产品的批量以及精度要求以及材料的造价。最后完成产品的模具设计、模具的装配图、零件图。

本次毕业设计的成功完成使我个人的所有专业中学术上的一次难忘的历程，因为通过我本人的长时间的思考、设计以及老师多次细心的指导使我知道一套合格的冲压模具设计的完成以及一套合格的图纸的完成都需要付出多少次的心血和汗水，通过它可以说明一个人最基本的学习工作态度，我认为要立志成为一个模具行业的佼佼者首先要从每一个细节做起，做事要有坚忍不拔的毅力，有耐心、谦虚、谨慎这样才能成为一名出色的模具工程师。

主要参考文献

【1】.柯旭贵张荣清冲压工艺与模具设计机械工业出版社

【2】.何铭新钱可强机械制图高等教育出版社（第六版）

【3】.彭建声简明模具工实用手册机械工业出版社（第3版）

【4】.魏春雷，朱三武，章南编. 模具专业毕业设计手册天津大学出版社, 【5】.机械设计手册第1册机械设计手册第3册

【6】. 宛强《冲压模具设计及实例精解》化学工业出版社

【7】.王伯平互换性与技术测量基础机械工业出版社

致谢

根据院校的要求和安排，在樊十全老师的悉心指导与帮助下我全身心地投入到此次课题设计中，认真地查阅各种有关模具设计方面的资料，发扬求真务实的学习作风，以严谨笃学的态度，独立思考，保质保量地完成了这次毕业设计的任务。

在本次设计中，我查阅了很多有关模具设计参考文献，并在不懂之处请教老师和同学，指导老师樊十全积极关心我的设计，在我不懂之处认真教导，大意之处指出缺陷，错误之处提出修改，本次毕业设计可以顺利地完成，离不开老师和同学的支持和帮助，在此，真心的谢谢在设计过程中给予教导和帮助的老师和同学。

由于这是我第一次在实践中搞的毕业设计，在设计的过程中难免有许多疏漏和错误，恳请各位老师多多指点斧正。

学生：杨泽坚

2014年5月