ZL50裝載機總體及工作裝置設(shè)計
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JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計
題目： 瓶蓋落料拉伸復合模設(shè)計
學 院： 工學院
姓 名： 楊澤堅
學 號： 20101140
專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及自動化
年 級： 機制1004班
指導教師： 樊十全 職 稱： 副教授
二0一四 年 五 月
摘 要
沖壓制品目前國防、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和日常生活中等各方面都得到廣泛的應(yīng)用,特別是在機械業(yè)中更為應(yīng)用廣泛。許許多多的機械產(chǎn)品外殼是沖壓制品，要使得產(chǎn)品性能提高就必須要高質(zhì)量的沖壓模具和沖壓性能，成型工藝和制品的設(shè)計。沖壓制品有很多的成型方法。其主要用于是落料，沖孔，拉伸，彎曲等。沖壓模，約占成型總數(shù)的60％以上。當然現(xiàn)如今很多都利用電氣控制，實現(xiàn)了自動化或半自動化作業(yè)。
本次課程設(shè)計的內(nèi)容為用模具生產(chǎn)有凸緣筒形沖壓件，其中主要包括落料、拉深兩道工序。由于產(chǎn)品深度僅20mm，相對很淺，可以一次拉深成型，采用落料拉深復合模一次成型，效率高，并且成本較低。本次設(shè)計完成了產(chǎn)品的展開尺寸計算、排樣計算、模具尺寸設(shè)計，最后使用計算機輔助設(shè)計工具AUTOCAD設(shè)計繪制模具的裝配工程圖和主要零件工程圖。
關(guān)鍵詞：瓶蓋 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
進入21世紀，中國擁有豐富的資源和廉價的勞動力，巨大的市場和許多其他有利條件，已成為工業(yè)化國家承接良好的模具行業(yè)目的地的轉(zhuǎn)移。隨著越來越多的國際交流和在中國提高外資在模具行業(yè)，中國已經(jīng)不可避免地與世界模具模具，中國模具地位和影響力，在世界模具行業(yè)越來越重要的聯(lián)系。據(jù)相關(guān)專業(yè)人士分析，未來十年，中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向?qū)⒅饕性谝韵聨讉€方面：
（ 1 ）模具結(jié)構(gòu)日趨大型，精密，復雜，延長預期壽命。由于需要高效率的生產(chǎn)多腔模具中，模具越來越大的越來越大的和模制零件;隨著組件和所需的工裝結(jié)構(gòu)發(fā)展的小型化，未來將是更小的精密模具，這將促進加工的超精密發(fā)展。
（ 2 ） CAD / CAE / CAM技術(shù)廣泛應(yīng)用于模具的設(shè)計與制造。在模具設(shè)計與制造，開發(fā)和應(yīng)用的制造系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計（CAD / CAE / CAM ）的，高精度，高壽命模具和模具簡單（軟模具，低熔點合金模具的開發(fā)，等）和一般組合模具制造技術(shù)，模具組，快速換模裝置，以適應(yīng)產(chǎn)品的升級換代和各種沖壓生產(chǎn)量的要求。模具制造是一個延續(xù)的設(shè)計，實現(xiàn)模具設(shè)計與制造一體化可以優(yōu)化設(shè)計要求。實踐證明，模具CAD / CAE / CAM技術(shù)是最合理的現(xiàn)代化模具生產(chǎn)，無論是造型，數(shù)控加工的NC程序提供，也為不同類型的模具，以相應(yīng)的基本理論，數(shù)值模擬方法預測產(chǎn)品成型工藝以實現(xiàn)提高了模具結(jié)構(gòu)的目的。從整個的CAD / CAE / CAM一體化來看，發(fā)展趨勢是集成的，立體化，智能化和網(wǎng)絡(luò)化，其核心思想是讓用戶實現(xiàn)在一個統(tǒng)一的環(huán)境中的CAD / CAE / CAM的合作，充分發(fā)揮了優(yōu)點和每個單元的有效性。因此，我們應(yīng)該大力培訓，推廣高計算機輔助設(shè)計和制造軟件及應(yīng)用。
（3） 快速經(jīng)濟模具技術(shù)的應(yīng)用。快速制模和快速成形技術(shù)是在過去兩年迅速和精確對正，更高效的方向發(fā)展。與傳統(tǒng)的模具技術(shù)，它具有更短的成型周期成本特性相比，是比模具制造技術(shù)的總體經(jīng)濟效率顯著更高。近年來，快速模具制造商投入了大量的人力和物力用于各種模具制造工藝迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的快速制模技術(shù)的改造，嫁接先進的RP和數(shù)控技術(shù)，有效地滿足一些高精度高壽命模具的生產(chǎn)需求。
（4） 提高模具標準化及模具標準件的利用水平。模具及模具標準件的標準化將極大地影響模具制造周期的應(yīng)用，同時也提高了模具的質(zhì)量和模具的制造成本較低。模具標準件要進一步加大規(guī)模，品種，發(fā)展和完善的銷售網(wǎng)絡(luò)，保證交貨速度，為客戶提供短的交貨時間，高精密的生產(chǎn)工藝性好，壽命長，成本低質(zhì)量標準的模具。
（5） 高品質(zhì)的模具材料和先進的表面處理技術(shù)的發(fā)展。模具材料是基礎(chǔ)，模具行業(yè)，制造使用傳統(tǒng)的金屬沖壓材料，正逐步被取代高強度鋼板，涂層鍍鋅鋼板，鋼板及其他塑料夾層復合材料或高分子材料。隨著材料科學，加強對新材料的研究，沖壓性能，
不斷發(fā)展和完善的沖壓技術(shù)的發(fā)展。目前，國外模具材料系列成熟和完善，先進的高品質(zhì)模具鋼在國內(nèi)的發(fā)展，雖然品種很多，但缺乏每年需要大約70萬噸的推廣和應(yīng)用模具鋼的進口量也有相當多的點。
模具表面有對制造精度的模具加工技術(shù)的直接影響，在模具的強度，模具的壽命，模具的制造成本。稀土出現(xiàn)表面工程和納米技術(shù)表面工程技術(shù)，以進一步推動模具表面工程技術(shù)的發(fā)展。同時大氣的熱處理加工技術(shù)，真空熱處理的發(fā)展。
（ 6 ）沖壓技術(shù)將更加科學，數(shù)字化，控制技術(shù)。沖壓變形的基本規(guī)律的科學，主要深入研究，沖壓工藝，不穩(wěn)定理論和成型工藝，產(chǎn)品質(zhì)量，成本效益的預測和控制程序變形程度的變形理念。數(shù)字化主要體現(xiàn)在有限元法，邊界元技術(shù)的沖壓工藝數(shù)字仿真分析，預測的空白的課程沖壓工藝的適應(yīng)性和可能出現(xiàn)以優(yōu)化沖壓解決方案質(zhì)量問題中的應(yīng)用。
（7）在實際的方向模擬技術(shù)取得了很大的發(fā)展價值觀的形成過程，并對制造系統(tǒng)的集成。人工智能技術(shù)，從簡單到復雜的開關(guān)部分覆蓋件成形過程智能化控制，從而真正進入實用階段。
（8）注重產(chǎn)品制造全過程，以最大限度地實現(xiàn)多目標優(yōu)化。從單一的傳統(tǒng)形成的全過程、全生命周期的開發(fā)產(chǎn)品的制造系統(tǒng)的鏈接優(yōu)化。
（9）將有快速分析和產(chǎn)品可制造性評價更大的發(fā)展和形成過程。用廉價的產(chǎn)品從初步設(shè)計甚至時間的概念，可以根據(jù)零件的成形性和所需的性能保證程度，使快速評估。
（10）沖壓技術(shù)將具有更大的靈活性，以適應(yīng)未來的或柔性的，少量的多品種的生產(chǎn)方式和市場多元化戰(zhàn)略，修改需求的發(fā)展趨勢，加強對市場的快速響應(yīng)能力的變化。數(shù)控沖壓設(shè)備的應(yīng)用，沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS），多工位高速自動沖床和智能機器人喂養(yǎng)拾取，流水線沖壓生產(chǎn)的機械化和自動化。
目 錄
摘要.................................................................2
前言.................................................................4
第一章 零件圖及工藝方案的擬訂
1.1 零件圖及零件工藝性分析.........................................7
1.2沖壓工藝方案的確定..............................................8
1.3工序順序和組合..................................................9
第二章 工藝設(shè)計
2.1計算毛坯尺寸 .................................................. 9
2.2確定排樣方案 .................................................. 10
2.3確定裁板方案 ...................................................12
2.4計算工序壓力....................................................12
2.5壓力機的選取....................................................13
第三章 模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇
3.1沖壓模具的設(shè)計..................................................14
第四章 沖壓模具工作零件刃口尺寸及公差的計算
4.1 模刃口的計算.....................................................15
4.2 凸、凹模配合加工時的工作部分尺寸.................................15
第五章 沖壓模具零件的選用
5.1凹凸模...........................................................15
第6章 設(shè)計心得.......................................................18
【參考文獻】...........................................................19
致謝...................................................................20
第一章 零件圖及工藝方案的擬訂
1.1零件圖及零件工藝性分析
一、如圖1-1，工件材料為鍍錫馬口鐵，大量生產(chǎn)。試制定工件沖壓工藝規(guī)程，設(shè)計其模具，編制零件的加工工藝規(guī)程。
技術(shù)要求：厚度t=0.35 mm
圖1-1有凸緣圓筒件
二、零件的工藝性分析
1、零件材料：該沖裁件的為材料馬口鐵鍍錫板，俗稱馬口鐵，英文縮寫為SPTE，是一個商業(yè)純錫電鍍冷軋低碳鋼板或鋼帶。它將錫的強度和可成形性和耐腐蝕性，錫和美觀的材料，耐腐蝕，無毒，強度高，延性好的特點，廣泛應(yīng)用于食品，飲料，石油，化工，油漆，涂料，噴霧瓶蓋，和許多其他商品的包裝。
2、零件結(jié)構(gòu)：該制件為有凸緣圓桶形拉深件，零件簡單。
3、拉深凸凹模、單邊間隙及拉深高度的確定應(yīng)符合制件要求。
4、凹凸模的設(shè)計需要保證各工序間動作穩(wěn)定。
5、尺寸精度：零件上尺寸，公差精度要求都不高，其他尺寸未注明公差，普通拉深即可達到零件的精度要求。
1.2 沖壓工藝方案的確定
1.2.1工藝方案
沖壓性質(zhì)的確定主要取決于沖壓件的形狀尺寸和精度要求。同時還應(yīng)該考慮
沖壓變形規(guī)律及某些具體條件的限制。通常在確定工序性質(zhì)時應(yīng)當考慮以下幾個方
面：a.從零件圖上直觀的確定工序性質(zhì)。b.對零件圖進行計算分析，通過比較來確
定工序性質(zhì)。c.為改善沖壓變形條件，方便工序定位，增加附加工序。
由零件圖分析該該零件加工的時候有落料、拉深、修邊等工序
該工件包括落料、拉深、修邊三個基體工序，工藝方案可如下：
方案一：采用單工序模生產(chǎn)。先落料，再拉深，最后壓邊。
方案二：采用復合模生產(chǎn)。落料-拉深壓邊復合沖壓。
方案三：采用連續(xù)模生產(chǎn)。落料-拉深-壓邊連續(xù)沖壓。
1.2.2工藝方案分析
方案一：模具的結(jié)構(gòu)簡單，但有三道工序，需要落料模，拉深模，切邊模三副
模具，生產(chǎn)效率很低，不能滿足該零件的大量制作要求。
方案二：只需一幅模具，沖壓件的尺寸精度和幾何精度易保證，且生產(chǎn)效率比
方案一高。但模具結(jié)構(gòu)比方案一復雜，由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制
造并不困難。
方案三：只需一幅模具，雖然生產(chǎn)效率很高，但零件的沖壓精度稍差。想要保
證沖壓件的形位精度，須在模具上導正銷導正，故其模具制造，安裝較撮合模
復雜。對上述三種方案的分析比較可知，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。
1.2.3工序數(shù)量的確定
工序數(shù)量的基體原則是：在保證工件質(zhì)量，生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性要求的前提下，工序數(shù)量應(yīng)盡可能減少。
1.3工序順序和組合
1.3.1工序順序
各工序的安排主要取決于零件的質(zhì)量和沖壓規(guī)律要求。
但模具為落料拉深復合模具，僅一道加工工序
1.3.2工序組合方式的選擇
沖壓工序的組合是將兩個或兩個以上的工序分析合并在一道工序內(nèi)完成。減少工
序及占用的模具設(shè)備和數(shù)量，提高效率和沖壓件的精度，在確定工序組合時，首先應(yīng)
考慮組合的必要性和可行性，然后再決定是否組合。
a.工序組合的必要性主要取決于沖壓件的生產(chǎn)批量。Combination of stamping pr
b.工序組合的可行性，會受到多種因素的限制，應(yīng)保證能沖出形狀、尺寸和精度均滿足要求的圖樣，實現(xiàn)其所需動作來保證有足夠的強度與現(xiàn)有的沖壓設(shè)備條件相適應(yīng)。
第二章 工藝設(shè)計
2.1 計算毛坯尺寸
(1)確定修邊余量
根據(jù)工件的相對直徑，經(jīng)查表得修邊余量，故可得實際凸緣直徑為
(2)計算毛坯直徑D
由于板厚小于1mm，故可用工件圖所示尺寸直接計算，不需要用中線尺寸計算。
D=
117
(3)判斷是否采用壓邊圈
工件的相對厚度，可以采用壓邊圈來防止起皺，。
(4)選取凸凹模的圓角半徑
由于工件的圓角半徑大于2t,滿足拉深工藝要求，因此凸模圓角半徑可以直接選用零件圓角半徑，即
凹模圓角半徑r=3 mm 凸模圓角半徑r=3mm
(5)確定拉深次數(shù)
判斷能否一次拉深成形
查表5-7，得首次拉深的極限拉深系數(shù) 為 0.49 ，查 表5-8，得首次拉深的最大相對高度。
而工件的實際拉深系數(shù),工件總拉深相對高度為。
因為， 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排樣方案的確定
（1）排樣方案的比較?
基于工件的基本功能和結(jié)構(gòu)特征可知加工工序為落料。其加工為沖壓加工。由于此圓形片為批量生產(chǎn)，應(yīng)選擇效率較高的級進模，但考慮到級進模復合模 制造成本高且復雜，而圓形片所需加工不是特別復雜，又是一個簡單的落料模具，所以采取單工序模也是可行的。根據(jù)以上基本工序的性質(zhì)與數(shù)量，進行工序排列與組合，確定可以采用單工序落料模。?
在沖壓生產(chǎn)中，減少廢料和節(jié)約金屬有著相當重要的意義，根據(jù)工件的形狀合理排樣是降低成本的有效措施之一。?
此工件僅一個簡單落料工序，材料為馬口鐵，初步擬定的排樣方法如下。
(2).搭邊與料寬
零件鋼單直排方式查表24.4-14(機械手冊3)得零件搭邊值為1.5，零件與條料側(cè)邊之間的搭邊值為2
表4-1沖裁金屬材料的搭邊值（mm）
手送料
自動送料
料厚
圓形
非圓形
往復送料
～1
1.5
1.5
2
1.5
3
2
＞1～2
2
1.5
2.5
2
3.5
2.5
3
2
＞2～3
2.5
2
3
2.5
4
3.5
＞3～4
3
2.5
3.5
3
5
4
4
3
＞4～5
4
3
5
4
6
5
5
4
＞5～6
5
4
6
5
7
6
6
5
＞6～8
6
5
7
6
8
7
7
6
8以上
7
6
8
7
9
8
8
7
(3)條料寬度 B=
(4)衡量材料的經(jīng)濟利用的指標是材料的利用率
A--沖裁體面積 10745.87
n--一個進距內(nèi)沖件數(shù)目 1
B--條料寬度為 121
h-- 進距 117+1.5=118.5
得
（5)排樣圖
2.3確定裁板方案
材料選500mm600mm0.35 mm馬口鐵板材。
2.4計算工序壓力
計算落料力F落、卸料力F卸、拉深力F拉和壓邊力F壓、推件力F推。
落料力：F=1.3Lt=104.50KN
卸料力：
拉深力：＝＝
壓邊力：==q=48.8KN
式中A為有效壓邊面積；=為單位壓邊力（MPa）
推件力：＝
n--同時卡在凹模里的工件數(shù)
總沖壓力為F＝=187.62KN
2.5壓力機的選取
因為工件是圓形，如下圖所示，得工件的壓力中心應(yīng)該是圓心。
因為該工件為小型制作得，并且要求的精度不高，所以選用開式機械壓力機，由于它具有的工作臺面是三面敞開，不僅操作起來方便，而且成本低廉。通過總壓力來選擇壓力機，由于前面已經(jīng)算得壓力機的公稱壓力為187.62KN，查《沖壓工藝與模具模具設(shè)計》表7.3提供的壓力機公稱壓力中可選取壓力機的型號為：J23-25
第三章 模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇
根據(jù)選定的工藝方案和工件的形狀特點，及其精度要求，預選設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)，所需模具的制造條件及生產(chǎn)時的安全問題等，確定模具類型及結(jié)構(gòu)形式
3.1、確定沖模類型機型結(jié)構(gòu)形式
在沖壓工藝分析后確定沖壓工藝方案時選擇復合模，又由于工件的幾何形狀簡
單對稱，復合模結(jié)構(gòu)相對比較簡單，操作起來便捷，卸件方便可靠，所以模具類型為廢料比較少的復合模,模具結(jié)構(gòu)簡圖如下。
第4章 模具工作零件刃口尺寸及公差的計算
4.１凸、凹模刃口尺寸的確定
(１）落料件的尺寸取決于凹模。所以，落料模應(yīng)先決定凹模的尺寸，用減少凸模的尺寸來保證合理的間隙。
(2)考慮刃口的磨損會對影響落料件的尺寸。凹模基體尺寸應(yīng)取接近或等于工件最小的極限尺寸
4.２凸、凹模配合加工時的工作部分尺寸
4.２.１落料凸、凹模刃口尺寸及公差的確定
零件的尺寸精度有最后一道拉深模保證，而該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應(yīng)該由工件決定，由于工件對內(nèi)形尺寸要求，因此以凸模為基準，間隙取在凹模上，落料尺寸為。。查表得，。
模具間隙c的確定：由于該拉深工件無精度要求，因此，凹凸模之間的單邊間隙
刃口尺寸計算采用分開制造法。是工件的公差，由GB/T15055-m 查的為mm,則工
件直徑調(diào)整為
第五章 模具零件的選用
5.1 、凹凸模
①拉深凸模
材料選用T10A,熱處理至56-62HRC,尺寸結(jié)構(gòu)如下圖，未注表面粗糙度為Ra6.3,與底板的配合按H7/m6的配合.由于其毛坯尺寸與公差沒有必要予以嚴格的限制,這時凸模和凹模尺寸只要取等于毛坯的過渡尺寸即可,以凸模為基準.拉深凸模采用車床加工。
圖-拉深凸模
②凹凸模
材料選用T10A,熱處理至56-62HRC,尺寸結(jié)構(gòu)如下圖，未注表面粗糙度為Ra6.3,與凹凸模模柄的配合按H7/m6。沖壓模結(jié)合工件外形并考慮加工，一是加工簡單，另外又便于裝配與更換，采用的是車床加工.
圖-凹凸模
其余各零件的的選用看圖紙
第六章 設(shè)計心得
為了完成大學學業(yè)任務(wù)，總結(jié)四年來的學習經(jīng)驗、生活經(jīng)驗和鞏固大學期間所學的各科基礎(chǔ)知識，系統(tǒng)地在實踐中回顧所掌握的知識，按照院系畢業(yè)設(shè)計的指導計劃，本著嚴肅認真的學習態(tài)度，我按時順利地完成了大學最后一個關(guān)鍵的學習環(huán)節(jié)——畢業(yè)設(shè)計。
通過這次畢業(yè)設(shè)計使我熟悉了沖壓模具的整個過程，并且了解了在做沖壓模具之前首先要對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形態(tài)，模具的結(jié)構(gòu)形態(tài)。也就是要對產(chǎn)品的工藝性進行合理的分析，從而才能采取更合適模具，節(jié)約成本的同時還能保證加工零件的精度要求。其次，考慮好產(chǎn)品的批量以及精度要求以及材料的造價。最后完成產(chǎn)品的模具設(shè)計、模具的裝配圖、零件圖。
本次畢業(yè)設(shè)計的成功完成使我個人的所有專業(yè)中學術(shù)上的一次難忘的歷程，因為通過我本人的長時間的思考、設(shè)計以及老師多次細心的指導使我知道一套合格的沖壓模具設(shè)計的完成以及一套合格的圖紙的完成都需要付出多少次的心血和汗水，通過它可以說明一個人最基本的學習工作態(tài)度，我認為要立志成為一個模具行業(yè)的佼佼者首先要從每一個細節(jié)做起，做事要有堅忍不拔的毅力，有耐心、謙虛、謹慎這樣才能成為一名出色的模具工程師。
主要參考文獻
【1】.柯旭貴 張榮清 沖壓工藝與模具設(shè)計 機械工業(yè)出版社
【2】.何銘新 錢可強 機械制圖 高等教育出版社（第六版）
【3】.彭建聲 簡明模具工實用手冊 機械工業(yè)出版社（第3版）
【4】.魏春雷，朱三武，章南編. 模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計手冊 天津大學出版社,
【5】.機械設(shè)計手冊第1冊 機械設(shè)計手冊第3冊
【6】. 宛強《沖壓模具設(shè)計及實例精解》化學工業(yè)出版社
【7】.王伯平 互換性與技術(shù)測量基礎(chǔ) 機械工業(yè)出版社
致 謝
根據(jù)院校的要求和安排，在樊十全老師的悉心指導與幫助下我全身心地投入到此次課題設(shè)計中，認真地查閱各種有關(guān)模具設(shè)計方面的資料，發(fā)揚求真務(wù)實的學習作風，以嚴謹篤學的態(tài)度，獨立思考，保質(zhì)保量地完成了這次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)。
在本次設(shè)計中，我查閱了很多有關(guān)模具設(shè)計參考文獻，并在不懂之處請教老師和同學，指導老師樊十全積極關(guān)心我的設(shè)計，在我不懂之處認真教導，大意之處指出缺陷，錯誤之處提出修改，本次畢業(yè)設(shè)計可以順利地完成，離不開老師和同學的支持和幫助，在此，真心的謝謝在設(shè)計過程中給予教導和幫助的老師和同學。
由于這是我第一次在實踐中搞的畢業(yè)設(shè)計，在設(shè)計的過程中難免有許多疏漏和錯誤，懇請各位老師多多指點斧正。
學生：楊澤堅
2014年5月
20