704拖拉机机罩前网板落料模设计
704拖拉机机罩前网板落料模设计
本设计题目为704拖拉机机罩前网板落料模设计。通过对冲压件进行工艺分析和零件的展开计算，从而确定了工艺方案。冲裁工艺力的计算和冲裁模工作部分的设计计算，为主要零部件的设计和标准件的选择提供理论依据，从而设计出一副完整的落料模，并通过AutoCAD 绘图软件对模具的结构进行全面的描述。本次设计的难点主要是零件的展开计算，以及对于大型零件采用组合凸凹模的设计。
关键词 模具，落料模，工艺分析，展开，组合凹模
1引言 1
1.1设计背景 1
1.2模具发展现状 1
1.3本设计介绍 3
1.4任务及要求 3
2 工艺分析及总体方案设计 3
2.1 材料性能分析 3
2.2 零件形状分析 4
2.3 工艺方案的制定和选择 4
3 冲压模具的工艺及设计计算 4
3.1 毛坯的形状与尺寸的确定 4
3.2排样的分析与计算 6
3.3冲压力计算 7
3.4 刃口尺寸计算 8
4 模具的总装图与各部分的设计 10
4.1 冲裁模总装图 10
4.2 凹模的设计计算 10
4.3 凸模的设计计算 13
4.4 卸料板的设计计算 14
4.5 推件板的设计计算 14
4.6 弹性卸料元件的选用与设计 15
4.7 上模座的设计计算 16
4.8 下模座的设计计算 17
5 压力机的选择及校核 17
5.1 压力机的选择 17
5.2 压力机的校核 17
结论 20
致谢 21
参考文献22
1 引言
1．1 设计背景
冷冲压是在常温下利用冲模在冲压设备上对材料（板料）施加压力，使其产生分离或变形，以获得所需要的零件形状和尺寸。冷冲压工艺建立在金属塑性变形的基础上，是一种先进的金属加工方法。冷冲压工序可分为分离工序和成形工序，分离工序是将冲压件或毛坯沿一定的轮廓进行断裂分离加工，以获得所需要的零件形状和尺寸，又称为冲裁工序；成形工序是在材料不发生破坏的前提下使毛坯发生塑性变形，以获得所需要的零件形状和尺寸。本次设计属于分离工序中的落料。
冲压是一种先进的板料加工方法，与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点，主要表现如下。
(1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。
（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。
（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。
（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。
本设计是704拖拉机机罩前网板落料模设计，其制件属于弄农机覆盖件。据统计，农机上有60%-70%的零件是用冲压工艺生产出来的。因此，冲压技术对农机的生产质量、生产效率和生产成本都有重要的影响。
1．2 模具发展现状
模具是工业生产的基础工艺装备，被称为“工业之母”。75％的粗加工工业产品零件、50％的精加工零件由模具成型，绝大部分塑料制品也由模具成型。作为国民经济的基础行业，模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业，应用范围十分广泛。欧洲模具设计和生产的时间分别要比我国快44％和61％左右，但我国模具设计和生产的成本只有欧洲地区的91％。目前，国际模具行业竞争激烈，近两年来德国模具整体价格已下降1／4左右，且全球58％的模具由德国等西欧国家生产，中国等亚洲国家仅占极小的比例。但目前东欧地区的模具生产出现较大幅度增长，亚洲地区的生产规模也将增加到1／5左右。我国的模具行业也已步入了高速发展时期，但存在的问题仍然不少。
近10年来，我国模具行业一直以每年15％的增长速度快速发展。十五期间，我国模具行业年增长速度达到20％。2005年模具销售额达610亿元，同比增长25％，排在世界第三位；模具出口大幅增长，表明模具水平和竞争力提高。据海关统计，2005年模具出口7．4亿美元，同比增长50％以上；模具产品结构更趋高档，复杂、精密、长寿命的模具份额提高到30％。目前，国内约有模具生产厂商3万余家，从业人员有80多万人，全年模具产值达534亿元人民币。涌现出一批模具行业领头羊，如在汽车覆盖件领域的一汽模具，轮胎领域的巨轮模具，塑料模具领域的海尔，模块标准件领域的圣都等；不少地方出台了扶持当地模具行业发展的政策，如重庆、成都、苏州、大连等地都在建立模具工业园区，改善发展环境，完善模具生产的配套体系。中国经济的高速发展对模具行业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大了的动力。
中国模具行业的发展在地域分布上存在不平衡性，东南沿海地区发展快于中西部地区。南方的发展快于北方。模具生产最集中的地区在珠江三角和长江三角地区，其模具产值约占全国产值的三分之二以上。广东是中国现在最主要的模具市场，而且还是中国最大的模具出口与进口省。2004年，广东省模具业稳居全国模具行业的头把交椅，产值达185亿元，模具制造业产值和销售额约占全国的40％以上。目前在全国排序前10名的企业中，广东占有5家，世界最大的模架供应商和亚洲最大的模具制造厂都在广东。深圳模具业发展迅猛，已具规模优势，年产值超过100亿元，占广东省模具业的近60％，占全国模具业的近25％，已成为国内模具制造中心。
上海现有模具企业1500余家，从业人员7万多人，年产值近100亿元，年平均增长率超过20％。到2010年总产值将达到200亿元左右。浙江省模具行业主要集中在宁波市和台州市，宁波市的宁海、余姚、慈溪及鄞州主要生产塑料模具，北仑以压铸模为主，象山和舟山以铸造和冲压模具为主。台州市主要模具生产企业集中在黄岩和路桥，塑料模具占大多数。江苏苏州目前有各类模具厂1000多家，模具加工点1000多个，模具年销售额约50亿～60亿元，模具业成为该市新兴工业之一。目前安徽省已有一批国内知名度较高的模具产品，如洗衣机和空调器大型腔注塑模、电冰箱吸塑发泡模、电机定转子叠片高速级进冲模等，有的市场占有率高达30％以上。
我国模具市场空间巨大。2006年国内汽车保持15％的增速，销量将达640万辆，汽车零部件的市场比整车还大，为汽车零部件提供装备的模具行业高速发展显而易见。一个型号的汽车所需模具几千副。其中铸造模具数百套。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件、经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了肯定。2005年信息产业实现销售收入3．4万亿元，同比增长27％，手机、彩电、计算机等IT产品增速明显，IT模具仍将供不应求。另外，小家电、农用机械、食品机械、新型建材需求量大，因此相关模具行业也将快速发展。
1．3 本设计介绍
图1-1 零件
本产品为420*180*20（如图1-1所示）的拖拉机机罩前网板，而本设计是其拉深前的冲裁件，所以需要将该零件进行展平计算，继而设计出冲裁模具。
1．4 任务及要求
（1）广泛收集资料，撰写实习报告、开题报告、文献综述。
（2）完成外文翻译。
（3）对704拖拉机机罩前网板零件进行工艺分析、编制工艺流程。
（4）对704拖拉机机罩前网板落料模进行结构分析、理论计算，选择压力机种类及型号。
（5）确定模具结构，完成全套模具图设计。
（6）按规范的要求编写论文。
2 工艺分析及总体方案设计
2．1 材料性能分析
Q195，是一种碳素结构钢。屈服强度195MPA。比Q235强度低。价格较便宜。用于建筑，结构，摩托车车架等。中国国标的钢号Q195代表的意思是"屈服强度σs=195MPa"，它是以16mm的钢棒测的实验值。伸长率（δ5/%）：≥33（钢材厚度或直径≦16mm），≥32（钢材厚度或直径>16-40mm）。具有高的塑性、韧性和焊接性能，良好的压力加工性能，但强度低。
2．2 零件形状分析
经分析该零件形状简单、对称，是由圆弧和直线组成的，但尺寸较大。所以在设计时主要考虑模具材料和结构的选择，确保一定的模具寿命。
零件结构：该冲裁件结构简单，类似椭圆型，比较适合冲裁。
尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸，属于自由尺寸，可按T14级确定工件尺寸的公差。
2．3 工艺方案的制定和选择
本设计是704拖拉机机罩前网板，因为所用的坯料是网板不需要冲孔，故直接采用单工序冲裁模。
单工序模是指压力机在一次行程中完成一道工序的冲压模。本设计零件尺寸较大，所以在设计模具时需考虑将凸模和凹模设计成组合式的。
3 冲压模具的工艺及设计计算
3.1 毛坯的形状与尺寸的确定
毛坯形状和尺寸的确定应根据零件的r/B和H/B的值来进行，因此这两个因素决定了圆角和直边在翻边时的影响程度。计算原则是保证毛坯的面积等于加上修边余量后的工件面积，并尽可能的满足口部平齐的要求。
本零件的r/B和H/B均比较小，拉深时仅有微量材料从角部转移到直边，即圆角与直边间的相互影响很小，因此可以认为直边部分只是简单的弯曲变形，毛坯按弯曲变形展开计算。圆角部分只是发生拉深变形，按筒形拉深展开，再用光滑曲线修正即得毛坯。
3.1.1按弯曲计算直边部分的展开长度。
式中 ---工件高度；
---盒形件修边余量。
根据《冲压工艺与模具设计》贾莉莉主编P157 表4.8 盒形件修边余量
3.1.2展开的毛坯半径
把圆角部分看成是直径，高为的圆桶件，则展开的毛坯半径为
3.1.3作图
通过作图用光滑曲线连接直边和圆角部分，即得毛坯的形状和尺寸。具体作图步骤如下：
图3.1 零件展开示意图
（1）按上述公式求出直边部分毛坯展开长度和圆角部分的展开长度。
（2）按1:1比例画出盒形件平面图并通过r圆心画一水平线ab，再以r圆心为圆心，以为半径画弧，交ab于a点。
（3）画直边展开线交ab于b点，展开线交ab于b点，展开线距离圆心迹线的长度为。
本设计题目为704拖拉机机罩前网板落料模设计。通过对冲压件进行工艺分析和零件的展开计算，从而确定了工艺方案。冲裁工艺力的计算和冲裁模工作部分的设计计算，为主要零部件的设计和标准件的选择提供理论依据，从而设计出一副完整的落料模，并通过AutoCAD 绘图软件对模具的结构进行全面的描述。本次设计的难点主要是零件的展开计算，以及对于大型零件采用组合凸凹模的设计。
关键词 模具，落料模，工艺分析，展开，组合凹模
1引言 1
1.1设计背景 1
1.2模具发展现状 1
1.3本设计介绍 3
1.4任务及要求 3
2 工艺分析及总体方案设计 3
2.1 材料性能分析 3
2.2 零件形状分析 4
2.3 工艺方案的制定和选择 4
3 冲压模具的工艺及设计计算 4
3.1 毛坯的形状与尺寸的确定 4
3.2排样的分析与计算 6
3.3冲压力计算 7
3.4 刃口尺寸计算 8
4 模具的总装图与各部分的设计 10
4.1 冲裁模总装图 10
4.2 凹模的设计计算 10
4.3 凸模的设计计算 13
4.4 卸料板的设计计算 14
4.5 推件板的设计计算 14
4.6 弹性卸料元件的选用与设计 15
4.7 上模座的设计计算 16
4.8 下模座的设计计算 17
5 压力机的选择及校核 17
5.1 压力机的选择 17
5.2 压力机的校核 17
结论 20
致谢 21
参考文献22
1 引言
1．1 设计背景
冷冲压是在常温下利用冲模在冲压设备上对材料（板料）施加压力，使其产生分离或变形，以获得所需要的零件形状和尺寸。冷冲压工艺建立在金属塑性变形的基础上，是一种先进的金属加工方法。冷冲压工序可分为分离工序和成形工序，分离工序是将冲压件或毛坯沿一定的轮廓进行断裂分离加工，以获得所需要的零件形状和尺寸，又称为冲裁工序；成形工序是在材料不发生破坏的前提下使毛坯发生塑性变形，以获得所需要的零件形状和尺寸。本次设计属于分离工序中的落料。
冲压是一种先进的板料加工方法，与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点，主要表现如下。
(1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。
（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。
（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。
（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。
本设计是704拖拉机机罩前网板落料模设计，其制件属于弄农机覆盖件。据统计，农机上有60%-70%的零件是用冲压工艺生产出来的。因此，冲压技术对农机的生产质量、生产效率和生产成本都有重要的影响。
1．2 模具发展现状
模具是工业生产的基础工艺装备，被称为“工业之母”。75％的粗加工工业产品零件、50％的精加工零件由模具成型，绝大部分塑料制品也由模具成型。作为国民经济的基础行业，模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业，应用范围十分广泛。欧洲模具设计和生产的时间分别要比我国快44％和61％左右，但我国模具设计和生产的成本只有欧洲地区的91％。目前，国际模具行业竞争激烈，近两年来德国模具整体价格已下降1／4左右，且全球58％的模具由德国等西欧国家生产，中国等亚洲国家仅占极小的比例。但目前东欧地区的模具生产出现较大幅度增长，亚洲地区的生产规模也将增加到1／5左右。我国的模具行业也已步入了高速发展时期，但存在的问题仍然不少。
近10年来，我国模具行业一直以每年15％的增长速度快速发展。十五期间，我国模具行业年增长速度达到20％。2005年模具销售额达610亿元，同比增长25％，排在世界第三位；模具出口大幅增长，表明模具水平和竞争力提高。据海关统计，2005年模具出口7．4亿美元，同比增长50％以上；模具产品结构更趋高档，复杂、精密、长寿命的模具份额提高到30％。目前，国内约有模具生产厂商3万余家，从业人员有80多万人，全年模具产值达534亿元人民币。涌现出一批模具行业领头羊，如在汽车覆盖件领域的一汽模具，轮胎领域的巨轮模具，塑料模具领域的海尔，模块标准件领域的圣都等；不少地方出台了扶持当地模具行业发展的政策，如重庆、成都、苏州、大连等地都在建立模具工业园区，改善发展环境，完善模具生产的配套体系。中国经济的高速发展对模具行业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大了的动力。
中国模具行业的发展在地域分布上存在不平衡性，东南沿海地区发展快于中西部地区。南方的发展快于北方。模具生产最集中的地区在珠江三角和长江三角地区，其模具产值约占全国产值的三分之二以上。广东是中国现在最主要的模具市场，而且还是中国最大的模具出口与进口省。2004年，广东省模具业稳居全国模具行业的头把交椅，产值达185亿元，模具制造业产值和销售额约占全国的40％以上。目前在全国排序前10名的企业中，广东占有5家，世界最大的模架供应商和亚洲最大的模具制造厂都在广东。深圳模具业发展迅猛，已具规模优势，年产值超过100亿元，占广东省模具业的近60％，占全国模具业的近25％，已成为国内模具制造中心。
上海现有模具企业1500余家，从业人员7万多人，年产值近100亿元，年平均增长率超过20％。到2010年总产值将达到200亿元左右。浙江省模具行业主要集中在宁波市和台州市，宁波市的宁海、余姚、慈溪及鄞州主要生产塑料模具，北仑以压铸模为主，象山和舟山以铸造和冲压模具为主。台州市主要模具生产企业集中在黄岩和路桥，塑料模具占大多数。江苏苏州目前有各类模具厂1000多家，模具加工点1000多个，模具年销售额约50亿～60亿元，模具业成为该市新兴工业之一。目前安徽省已有一批国内知名度较高的模具产品，如洗衣机和空调器大型腔注塑模、电冰箱吸塑发泡模、电机定转子叠片高速级进冲模等，有的市场占有率高达30％以上。
我国模具市场空间巨大。2006年国内汽车保持15％的增速，销量将达640万辆，汽车零部件的市场比整车还大，为汽车零部件提供装备的模具行业高速发展显而易见。一个型号的汽车所需模具几千副。其中铸造模具数百套。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件、经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了肯定。2005年信息产业实现销售收入3．4万亿元，同比增长27％，手机、彩电、计算机等IT产品增速明显，IT模具仍将供不应求。另外，小家电、农用机械、食品机械、新型建材需求量大，因此相关模具行业也将快速发展。
1．3 本设计介绍
图1-1 零件
本产品为420*180*20（如图1-1所示）的拖拉机机罩前网板，而本设计是其拉深前的冲裁件，所以需要将该零件进行展平计算，继而设计出冲裁模具。
1．4 任务及要求
（1）广泛收集资料，撰写实习报告、开题报告、文献综述。
（2）完成外文翻译。
（3）对704拖拉机机罩前网板零件进行工艺分析、编制工艺流程。
（4）对704拖拉机机罩前网板落料模进行结构分析、理论计算，选择压力机种类及型号。
（5）确定模具结构，完成全套模具图设计。
（6）按规范的要求编写论文。
2 工艺分析及总体方案设计
2．1 材料性能分析
Q195，是一种碳素结构钢。屈服强度195MPA。比Q235强度低。价格较便宜。用于建筑，结构，摩托车车架等。中国国标的钢号Q195代表的意思是"屈服强度σs=195MPa"，它是以16mm的钢棒测的实验值。伸长率（δ5/%）：≥33（钢材厚度或直径≦16mm），≥32（钢材厚度或直径>16-40mm）。具有高的塑性、韧性和焊接性能，良好的压力加工性能，但强度低。
2．2 零件形状分析
经分析该零件形状简单、对称，是由圆弧和直线组成的，但尺寸较大。所以在设计时主要考虑模具材料和结构的选择，确保一定的模具寿命。
零件结构：该冲裁件结构简单，类似椭圆型，比较适合冲裁。
尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸，属于自由尺寸，可按T14级确定工件尺寸的公差。
2．3 工艺方案的制定和选择
本设计是704拖拉机机罩前网板，因为所用的坯料是网板不需要冲孔，故直接采用单工序冲裁模。
单工序模是指压力机在一次行程中完成一道工序的冲压模。本设计零件尺寸较大，所以在设计模具时需考虑将凸模和凹模设计成组合式的。
3 冲压模具的工艺及设计计算
3.1 毛坯的形状与尺寸的确定
毛坯形状和尺寸的确定应根据零件的r/B和H/B的值来进行，因此这两个因素决定了圆角和直边在翻边时的影响程度。计算原则是保证毛坯的面积等于加上修边余量后的工件面积，并尽可能的满足口部平齐的要求。
本零件的r/B和H/B均比较小，拉深时仅有微量材料从角部转移到直边，即圆角与直边间的相互影响很小，因此可以认为直边部分只是简单的弯曲变形，毛坯按弯曲变形展开计算。圆角部分只是发生拉深变形，按筒形拉深展开，再用光滑曲线修正即得毛坯。
3.1.1按弯曲计算直边部分的展开长度。
式中 ---工件高度；
---盒形件修边余量。
根据《冲压工艺与模具设计》贾莉莉主编P157 表4.8 盒形件修边余量
3.1.2展开的毛坯半径
把圆角部分看成是直径，高为的圆桶件，则展开的毛坯半径为
3.1.3作图
通过作图用光滑曲线连接直边和圆角部分，即得毛坯的形状和尺寸。具体作图步骤如下：
图3.1 零件展开示意图
（1）按上述公式求出直边部分毛坯展开长度和圆角部分的展开长度。
（2）按1:1比例画出盒形件平面图并通过r圆心画一水平线ab，再以r圆心为圆心，以为半径画弧，交ab于a点。
（3）画直边展开线交ab于b点，展开线交ab于b点，展开线距离圆心迹线的长度为。
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