浮动切边模模具设计
浮动切边模模具设计[20200123183658]
【摘要】
本课题设计了一套能够实现浮动切边的冲压模具，用以加工盒形拉伸件的最后切边工艺。经过查阅资料，分析了浮动切边模的结构组成,工作原理，主要零部件的作用以及对盒形拉伸件的工艺分析等。确定了该模具的压力机型号和相应的模具设计参数，切边工艺方案和切边时控制浮动凹模动作的步骤。根据设计图纸加工制造出浮动切边模具，并进行模具的装配、检验，及时进行模具的修整与校核，最终得以进行盒拉伸件的批量生产。实践证明，本模具的设计较为实用。
【摘要】 2
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】盒形拉伸件；切边模具；凹模动作；设计
引言 1
一、零件结构分析 2
（一）拉伸盒形件的工艺性 3
（二）拉伸工艺 3
（三）工序安排 4
（四）拉伸变形过程分析 5
二、零件的加工方案设计 6
三、压力设备的选择 7
四、模具的整体结构设计 8
（一）模具结构图 8
（二）模具的工作原理 8
（三）凹模的运动分析 9
五、模具结构设计 10
（一）凸模的结构设计 10
（二）浮动凹模的结构设计 12
（三）导轨的设计 13
（四）卸料、出料方式的确定 17
（五）定位方式的确定 17
六、模具的主要特色 19
参考文献 21
谢词 22
引言
本次课题来源于企业的生产项目,通过运用所学的模具设计与制造的专业知识进行工艺分析,方案设计,导轨动作设计,导轨设计,然后运用模具的2D和3D设计技术进行展现。由于制件的精度要求较高，零件尺寸较小，工期短，且需要大批量生产，故需要采用模具加工的制造方法。
本课题是盒形拉伸件的浮动切边设计。通过利用斜楔的工作原理变浮动凹模竖直方向的相对运动为水平方向的前后左右四个方向的切边运动，从而对拉伸件进行切边，获得符合产品要求的最终制件。该模具的设计从改变运动方向的机构设计入手，不仅达到大大简化了模具的结构目的，而且保证了拉伸件的质量。通过此毕业设计可以系统地掌握产品零件成形工艺流程，模具结构设计的基本方法和步骤，以及模具设计中的重点和难点等，对综合应用和巩固模具设计制造及相关课程理论知识具有促进作用。
由于时间仓促，经验不足，水平有限，论文中难免存在缺点和错误，恳切希望读者批评指正。
一、零件结构分析
盒形拉伸件如图1-1所示，材料为10号钢，料厚t=0.4mm，年产量为10万件，要求制件形状规则，表面无严重划痕，无毛刺，尺寸精确，表面光滑。
如图1-1产品零件图。
图1-1 产品零件图
图1-2 产品结构示意图
该产品是由盒形件拉伸后完成切边工序得到的,产品的外部形状和结构尺寸从图1-1、1-2所示。零件的尺寸精度均为±0.1mm。对形状与精度要求严格。结合产品的生产批量、精度要求、生产成本等，通过模具生产该产品，可提高产品质量和生产效率。
（一）拉伸盒形件的工艺性
1) 制件的结构与尺寸
该盒形拉伸件结构简单,形状对称,尺寸厚度为0.4mm。该拉伸件壁厚公差或变薄量要求不超出拉伸工艺壁厚变化规律。根据计算，不变薄拉伸工艺的壁筒最大增厚量约为（0.2-0.3）t,最大变薄量为(0.1-0.18)t(t为板料厚度)。
2) 制件的精度
一般情况下,拉伸件的尺寸精度应在IT13级以下,不宜高于IT11级。从该盒形件的结构简图（1-1）的尺寸可知该制件的尺寸精度为IT13。
3）制件的选材
制件的选材为10号钢，10号钢为普通硬化的金属。10号钢塑性、韧性很好，易冷热加工成形，正火或冷加工后切削加工性好，焊接性优良，无回火脆性，淬透性和淬硬性均差。用以制造要求受力不大、韧性高的零件，如浅拉伸件、汽车车身等零件。若工艺过程制定得正确，模具设计合理，一般可不需要进行中间退火。
（二）拉伸工艺
1）拉伸次数
精确地决定盒形件的拉伸次数方法，尚待发展。图1-3所示为10号钢一道拉伸矩形件的应用范围。曲线以下是成熟应用区域，曲线以下是发展突破区域。在最后一区域内，按照通常的计算方法，需多到拉伸。但是我国一些工厂和院校、科研单位分别取得了若干具体的突破例子。
图1-3 一道拉伸盒形件的拉伸范围（10号钢）
在确定盒形件多次拉伸工序件形状和尺寸时，一般应先初步确定拉伸次数。
盒形件的拉伸次数可按表1-1确定。
表1-1 盒形件多次拉伸所能达到的最大相对高度
拉伸次数 坯料相对厚度（%）
0.3-0.5 0.5-0.8 0.8-1.3 1.3-2.0
1 0.5 0.58 0.65 0.75
2 0.7 0.8 1.0 1.2
3 1.2 1.3 1.6 2.0
4 2.0 2.2 2.6 3.5
5 3.0 3.4 4.0 5.0
6 4.0 4.5 5.0 6.0
通过上表分析由于该制件的坯料相对厚度为0.4mm,根据上表可知该制件的毛坯可以一次拉伸成形。
（三）工序安排
1）毛坯的选择
拉伸件的毛坯形状结构大多都采用圆形件毛坯,很少采用矩形件毛坯。这是因为拉伸过程是一个复杂的塑性变形过程，其变形区比较大，金属流动大，拉伸过程中容易发生变形区的起皱和传力区的拉裂而使工件报废。这不仅与拉伸过程中的应力应变状态有关还于毛坯的形状选材有着密切的联系。经过试验可知，在拉伸过程中，圆形毛坯的起皱与拉裂状况较矩形毛坯好。为了分析拉伸时的变形情况，在圆形坯料上画出许多间距都等于a的同心圆和分度相等的辐射线。拉伸后制件底部的网格基本保持不变，而壁上的网格发生了较大的变化，而这种变化的矩形件毛坯更大，所以优先选择圆形毛坯。
图1-4拉伸件的网格实验
2）制件的初步加工
由于该制件形状较为简便，只需要一次拉伸，而且不是最后加工的制件，所以在模具加工制造方面不做详细介绍。该制件的加工可采用落料拉伸复合模较为实用，第一道工序为落料，加工出圆形坯料，第二道工序为拉伸成型出制件。
图1-5落料拉伸复合模
（四）拉伸变形过程分析
盒形拉伸件可以划分为4个长度分别为（L-2rg）和(B-2rg)的直边部分及4个半径均为rg的圆角部分,圆角部分是四分之一的圆柱面,直边部分是直壁平面，如图1-3、1-4所示。假设圆角部分与直边部分没有关系，则零件的成型可以假想为由直边部分的弯曲和圆角部分的拉伸变形所组成。但实际上直边和圆角是一个整体，在成形过程中必有相互作用和影响，两者之间也没有明显的界限。
图1-4 盒形件图 1-5盒形件拉伸的变形特点
根据上述观察分析，可知盒形件拉伸变形有以下特点：
1）盒形件拉伸的变形性质与圆筒形件相同，坯料变形区（凸缘）也是一拉一压的应力状态，如图1-5所示。
2）盒形件拉伸时沿坯料周边上的应力和变形分布是不均匀的。由于圆角部分金属向直边流动，减轻了圆角部分材料的变形程度。拉应力 在圆角中间处最大，而向直边逐步减小，这就减小了危险断面拉裂的可能性，因此盒拉伸件应取较小的拉伸系数。压应力 从圆角中部最大值向直边逐渐减小，因此，圆角部分与相应圆筒形件相比，起皱的趋向性减小。
【摘要】
本课题设计了一套能够实现浮动切边的冲压模具，用以加工盒形拉伸件的最后切边工艺。经过查阅资料，分析了浮动切边模的结构组成,工作原理，主要零部件的作用以及对盒形拉伸件的工艺分析等。确定了该模具的压力机型号和相应的模具设计参数，切边工艺方案和切边时控制浮动凹模动作的步骤。根据设计图纸加工制造出浮动切边模具，并进行模具的装配、检验，及时进行模具的修整与校核，最终得以进行盒拉伸件的批量生产。实践证明，本模具的设计较为实用。
【摘要】 2
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】盒形拉伸件；切边模具；凹模动作；设计
引言 1
一、零件结构分析 2
（一）拉伸盒形件的工艺性 3
（二）拉伸工艺 3
（三）工序安排 4
（四）拉伸变形过程分析 5
二、零件的加工方案设计 6
三、压力设备的选择 7
四、模具的整体结构设计 8
（一）模具结构图 8
（二）模具的工作原理 8
（三）凹模的运动分析 9
五、模具结构设计 10
（一）凸模的结构设计 10
（二）浮动凹模的结构设计 12
（三）导轨的设计 13
（四）卸料、出料方式的确定 17
（五）定位方式的确定 17
六、模具的主要特色 19
参考文献 21
谢词 22
引言
本次课题来源于企业的生产项目,通过运用所学的模具设计与制造的专业知识进行工艺分析,方案设计,导轨动作设计,导轨设计,然后运用模具的2D和3D设计技术进行展现。由于制件的精度要求较高，零件尺寸较小，工期短，且需要大批量生产，故需要采用模具加工的制造方法。
本课题是盒形拉伸件的浮动切边设计。通过利用斜楔的工作原理变浮动凹模竖直方向的相对运动为水平方向的前后左右四个方向的切边运动，从而对拉伸件进行切边，获得符合产品要求的最终制件。该模具的设计从改变运动方向的机构设计入手，不仅达到大大简化了模具的结构目的，而且保证了拉伸件的质量。通过此毕业设计可以系统地掌握产品零件成形工艺流程，模具结构设计的基本方法和步骤，以及模具设计中的重点和难点等，对综合应用和巩固模具设计制造及相关课程理论知识具有促进作用。
由于时间仓促，经验不足，水平有限，论文中难免存在缺点和错误，恳切希望读者批评指正。
一、零件结构分析
盒形拉伸件如图1-1所示，材料为10号钢，料厚t=0.4mm，年产量为10万件，要求制件形状规则，表面无严重划痕，无毛刺，尺寸精确，表面光滑。
如图1-1产品零件图。
图1-1 产品零件图
图1-2 产品结构示意图
该产品是由盒形件拉伸后完成切边工序得到的,产品的外部形状和结构尺寸从图1-1、1-2所示。零件的尺寸精度均为±0.1mm。对形状与精度要求严格。结合产品的生产批量、精度要求、生产成本等，通过模具生产该产品，可提高产品质量和生产效率。
（一）拉伸盒形件的工艺性
1) 制件的结构与尺寸
该盒形拉伸件结构简单,形状对称,尺寸厚度为0.4mm。该拉伸件壁厚公差或变薄量要求不超出拉伸工艺壁厚变化规律。根据计算，不变薄拉伸工艺的壁筒最大增厚量约为（0.2-0.3）t,最大变薄量为(0.1-0.18)t(t为板料厚度)。
2) 制件的精度
一般情况下,拉伸件的尺寸精度应在IT13级以下,不宜高于IT11级。从该盒形件的结构简图（1-1）的尺寸可知该制件的尺寸精度为IT13。
3）制件的选材
制件的选材为10号钢，10号钢为普通硬化的金属。10号钢塑性、韧性很好，易冷热加工成形，正火或冷加工后切削加工性好，焊接性优良，无回火脆性，淬透性和淬硬性均差。用以制造要求受力不大、韧性高的零件，如浅拉伸件、汽车车身等零件。若工艺过程制定得正确，模具设计合理，一般可不需要进行中间退火。
（二）拉伸工艺
1）拉伸次数
精确地决定盒形件的拉伸次数方法，尚待发展。图1-3所示为10号钢一道拉伸矩形件的应用范围。曲线以下是成熟应用区域，曲线以下是发展突破区域。在最后一区域内，按照通常的计算方法，需多到拉伸。但是我国一些工厂和院校、科研单位分别取得了若干具体的突破例子。
图1-3 一道拉伸盒形件的拉伸范围（10号钢）
在确定盒形件多次拉伸工序件形状和尺寸时，一般应先初步确定拉伸次数。
盒形件的拉伸次数可按表1-1确定。
表1-1 盒形件多次拉伸所能达到的最大相对高度
拉伸次数 坯料相对厚度（%）
0.3-0.5 0.5-0.8 0.8-1.3 1.3-2.0
1 0.5 0.58 0.65 0.75
2 0.7 0.8 1.0 1.2
3 1.2 1.3 1.6 2.0
4 2.0 2.2 2.6 3.5
5 3.0 3.4 4.0 5.0
6 4.0 4.5 5.0 6.0
通过上表分析由于该制件的坯料相对厚度为0.4mm,根据上表可知该制件的毛坯可以一次拉伸成形。
（三）工序安排
1）毛坯的选择
拉伸件的毛坯形状结构大多都采用圆形件毛坯,很少采用矩形件毛坯。这是因为拉伸过程是一个复杂的塑性变形过程，其变形区比较大，金属流动大，拉伸过程中容易发生变形区的起皱和传力区的拉裂而使工件报废。这不仅与拉伸过程中的应力应变状态有关还于毛坯的形状选材有着密切的联系。经过试验可知，在拉伸过程中，圆形毛坯的起皱与拉裂状况较矩形毛坯好。为了分析拉伸时的变形情况，在圆形坯料上画出许多间距都等于a的同心圆和分度相等的辐射线。拉伸后制件底部的网格基本保持不变，而壁上的网格发生了较大的变化，而这种变化的矩形件毛坯更大，所以优先选择圆形毛坯。
图1-4拉伸件的网格实验
2）制件的初步加工
由于该制件形状较为简便，只需要一次拉伸，而且不是最后加工的制件，所以在模具加工制造方面不做详细介绍。该制件的加工可采用落料拉伸复合模较为实用，第一道工序为落料，加工出圆形坯料，第二道工序为拉伸成型出制件。
图1-5落料拉伸复合模
（四）拉伸变形过程分析
盒形拉伸件可以划分为4个长度分别为（L-2rg）和(B-2rg)的直边部分及4个半径均为rg的圆角部分,圆角部分是四分之一的圆柱面,直边部分是直壁平面，如图1-3、1-4所示。假设圆角部分与直边部分没有关系，则零件的成型可以假想为由直边部分的弯曲和圆角部分的拉伸变形所组成。但实际上直边和圆角是一个整体，在成形过程中必有相互作用和影响，两者之间也没有明显的界限。
图1-4 盒形件图 1-5盒形件拉伸的变形特点
根据上述观察分析，可知盒形件拉伸变形有以下特点：
1）盒形件拉伸的变形性质与圆筒形件相同，坯料变形区（凸缘）也是一拉一压的应力状态，如图1-5所示。
2）盒形件拉伸时沿坯料周边上的应力和变形分布是不均匀的。由于圆角部分金属向直边流动，减轻了圆角部分材料的变形程度。拉应力 在圆角中间处最大，而向直边逐步减小，这就减小了危险断面拉裂的可能性，因此盒拉伸件应取较小的拉伸系数。压应力 从圆角中部最大值向直边逐渐减小，因此，圆角部分与相应圆筒形件相比，起皱的趋向性减小。
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