论文总字数：16393字

摘 要

本文针对常用的集尘罩零件进行了成型模具的设计。目标零件为带凸缘的锥形拉深件，首先通过对零件结构进行工艺性分析，计算并确定零件的成形方案。针对零件生产的大批量性，以及成形方案的工序道数分析不同的模具形式的优缺点，最后选用级进模来成形零件。在设计手册的辅助下，计算设计出模具工作部分的尺寸，根据标准设计选用了合理的工作零部件。最后完成了模具的总装配图。同时通过Dynaform软件，使用有限元数值模拟技术对零件的成形进行分析，模拟出成形过程，评估成形性能，判断出零件成形的可行性。

论文主要研究了如何设计级进模来保证能够制成目标零件，对级进模的设计与计算进行了描述。设计出能够批量生产集尘罩了零件的多工位级进模。

关键词：拉深；冲压；级进模

Abstract

This paper designs the mould for the common parts of collecting dust cover. The target part is a tapered drawing part with flange. Firstly, the forming scheme of the part is calculated and determined through the process analysis of the part structure. According to the mass production of parts, as well as the number of working procedures of the forming scheme, the advantages and disadvantages of different die forms are analyzed. Finally, the progressive die is selected to form parts. With the help of the design manual, the dimension of the working part of the mould is calculated and designed, and the reasonable working parts are selected according to the standard design. Finally completed the general assembly drawing of the mold. At the same time, through Dynaform software, the finite element numerical simulation technology is used to analyze the forming of parts, simulate the forming process, evaluate the forming performance, and judge the feasibility of the forming of parts.

This paper mainly studies how to design progressive die to ensure that it can be made into target parts, and describes the design and calculation of progressive die. Design a multi - station progressive die which can mass produce dust collecting parts.

Key Words ： Deep drawing ；stamping ；Progressive die

目 录

第1章 集尘罩的工艺分析 5

1.1 引言 5

1.2 冲压拉深件的情况 5

1.3 拉深件的工艺分析 6

1.3.1 零件的结构工艺性分析 6

1.3.2 计算毛坯尺寸 6

1.3.3 计算拉深次数 7

1.3.4 计算半成品尺寸 8

1.3.5 拉深工序图 9

1.4 冲压成形工艺方案的确定 10

第2章 工艺设计与计算 10

2.1 成形过程中工艺力的计算 10

2.1.1 压边力的确定与计算 10

2.1.2 拉深力的计算 11

2.1.3 冲裁力的计算 11

2.2 排样与搭边的选择 12

2.3 材料利用率的计算 12

2.4 模具工作部分尺寸计算 13

2.4.1 凸凹模间隙 13

2.4.2 凸凹模工作部分尺寸 13

2.4.3 确定通气孔尺寸 14

第3章 有限元模拟分析 15

3.1 冲压成形有限元模拟分析的意义 15

3.2 有限元模拟过程 15

3.3 有限元模拟结果分析 16

第4章 模具的设计与零部件的选取 18

4.1 模具的设计 18

4.1.1 落料凹模的设计 18

4.1.2 冲孔凸模的设计 19

4.2 级进模模架的设计 20

4.3 模具定位方式设计 21

4.3.1 送料方式的选择 21

4.3.2 导向装置设计 21

4.3.3 浮顶装置设计 22

4.4 连接与固定零件的设计 23

4.4.1 压力机与模柄的选用 23

4.4.2 固定板的选用 24

4.4.3 垫板的选用 24

4.4.4 连接零件的选用 24

结论 25

参考文献 26

致 谢 27

第1章 集尘罩的工艺分析

1.1 引言

目前冲压模具应用较为广泛，其产品需求量较大，还有着很好的发展前景。尤其汽车制造行业对冲压模具需求极大，为满足工业发展需求，能够制造大型零件的大型多工位连续模会持续地高速发展。需要在发展中，不断提高级进模的制造精度、延长模具寿命，这是当前我国模具发展比较短板的地方。

CAD/CADE/CAM技术的兴起与进步，改变了传统模具的模式，使得模具技术想着信息化、自动化的方向发展。计算机技术的发展与普及，使得国内外纷纷应用有限元模拟技术，对金属的塑性成形过程进行模拟分析，预测工艺方案的可行性，判断成形过程是否存在可能出现的质量问题。利用模拟技术，能够在计算机上就修改工艺方案及相关参数，能够极大地节省时间和成本，缩短模具的制造周期。模具CAD/CAE/CAM技术的提高需要建立完整的模具资料库，并配合系统与软件的开发，才能提高软件的实用性。

1.2 冲压拉深件的情况

拉深件名称：集尘罩

生产批量：大批量

零件材料：10钢

零件图：

1.3拉深件的工艺分析

1.3.1 拉深件的结构工艺性分析

目标拉深件为带凸缘的锥形筒形件，拉伸部分结构对称。但是其锥形角度较小、深度大，在成形时较为困难。拉深锥形时，侧壁处会有悬空，因此拉深时容易起皱，且侧壁变形时不均匀性大，在锥形顶角处容易出现变薄，严重时可能存在破裂。一般对于深度较大的锥形件进行拉深，需要多次逐步拉深。带凸缘的锥形圆筒拉深件底部与凸缘的圆角半径均为2mm，拉深件壁厚t=1mm，底部圆角半径不满足；凸缘圆角半径不满足，圆角半径比较小。由此，可判断该零件不能一次拉深成形，需要通过多次拉深得到该圆角半径。

拉深件底部与凸缘上各带有四个孔，采用冲孔工艺进行加工。观察拉深件冲孔的位置，判断出需要先进行拉深工序；如果先进行冲孔，冲孔的形状和尺寸在后续的拉深工序中可能会受到影响。拉深件冲孔的位置分布合理，满足强度要求，能够保证冲孔工序的可行性。

拉深件材料为10钢，其冷塑性好、韧性佳，延展性、可焊性非常好，容易变形。因此易于进行冷、热成形加工，拥有较好的拉深性能，能够实现拉深件的结构要求。

对于锥形件，当锥面角度°时，属于高锥形件。而工件，该类锥形件在拉伸时，口部与底部直径相差很小，拉深深度较高，变形程度更大，则在拉深过程中容易出现材料过薄，会导致拉裂和起皱，因此需选用特殊的拉深方法。拉深高锥形件时，常用的拉深方法有阶梯过渡拉深成形法和锥面逐步拉深成形法。在本次设计中，我选用锥面逐步成形拉深法。

1.3.2 计算毛坯尺寸

1、确定修边余量

拉深时，金属材料受到力的作用，形状发生改变，材料的各向异性导致在拉深成形后，拉深件的凸缘边缘不平整。为了保证尺寸的精确性，因此需要增加修边工序，保证拉深件口部平齐。避免在修边之后，零件的尺寸过小，在进行毛坯计算是要加上一定的余量，成形后切边是修掉这部分，来保证零件尺寸的准确：

查“模具设计实用手册”表4-2-2，得修边余量。

2、毛坯直径的计算

毛坯直径D的计算公式为：

本旋转体结构较为复杂，无可直接套用的计算公式，因此采用解析法对毛坯直径进行计算。如下图1-1所示，将圆弧与直线线段划分，求得每一段线段的长度与其重心到轴线的距离，按照公式计算得到毛坯直径。

图 1-1

计算得到毛坯直径。

1.3.3 计算拉深次数

采用锥面逐步成形拉深法，先将毛坯先拉成带凸缘筒形件，使筒形件直径与锥形筒形件大端直径相同，再将其拉深出锥形面。这种方法将零件的拉深过程分为两阶段，分别计算拉深次数。

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