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1、目 录第一章 引言1.1课题设计的目的和意义及本课题的研究现状11.2设计题目21.3收集相关资料及初定设计方案 3第二章 模具设计 2.1拉深模具的设计 42.2 拉深工艺的计算 52.3 冲孔、落料模具设计 102.4 模具简图 12第三章 冲压机的设计3.1冲裁力的计算 143.2曲柄滑块机构的运动分析和受力分析 143.3电动机的选取 183.4带传动的设计 183.5齿轮设计 213.6飞轮轴设计 243.7曲轴设计 263.8键连接及轴承设计 273.9连杆及导轨设计 30设计总结及心得 34参考文献 35附录 36摘 要本课题主要介绍灭火器缸体设计以及冲压机的选用设计。灭火器缸体
2、的加工，采用多工序复合模将几道工序在一个工作行程内完成，既能提高制件质量及生产率，又可减少设备投资和模具费用，从而明显降低了产品成本，经济效益显著提高。缸体设计的内容包括冲孔模设计，落料，拉深模设计等。本课题设计采用的压力机工作原理与曲柄压力机的工作原理相同，就是把原先的旋转运动转变为往复直线运动。压力机设计的主要内容有：冲裁力的计算、曲柄滑块机构的运动分析和受力分析、电动机规格的选取、带传动的设计、齿轮设计、飞轮轴设计、曲轴设计、键连接设计、轴承设计、连杆设计和导轨设计等。关键词 灭火器缸体 复合模 曲柄压力第一章 引言1.1 课题设计的目的和意义及本课题的研究现状火灾给国家和人民生命财产造
3、成难以估量的损失，消防工作“责任重于泰山”。人们对安全生产和环境保护的要求越来越高，对消防技术也提出了更高的要求。本课题所涉及的灭火器是火灾扑救中长用的灭火工具，对于有效扑灭初期火灾，最大限度地减少火灾损失起到至关重要的作用。灭火器缸体是灭火器中很重要的一部分。制造灭火器缸体所涉及的是冲压工艺和模具设计方面的问题。现代工业的迅速发展使冲压技术得到了越来越广泛的应用,主要应用于机械、汽车、加电、轻工、五金制品等行业，所以随之而来的对冲压模具的设计与制造的要求越来越高。冲压模具是冲压生产的主要工艺装备，其设计是否合理对冲压件的表面质量、尺寸精度、生产率以及经济效益大等影响很大。所以复合模在冲压中就
4、显得相当的重要，复合模是在压力机一次或多次行程中实施多种不同冲压工艺过程复合冲制的冲压模具。复合模的特点有：生产效率高、冲压件的质量好、对用料没有严格的限制，不规则的边角料也能使用。根据复合模工位布置和完成冲压工艺过程之不同可分为一下几类：1冲栽式复合模亦即复合模裁模2综合式复合模3多工位连续式复合模冲压加工工艺就是利用安装在压力机上的模具，对在模具里的板料施加变形力，使板料在模具里产生变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。冲压生产靠模具和压力机完成加工过程。冲压工艺和冲模技术在国内的研究和发展主要有以下几个方面：1工艺分析计算方法的现代化。冲压技术与现代数学、计算机技术联姻
5、，对复杂曲面零件进行计算机模拟和有限元分析，达到预测某一工艺方案对零件形成的可能性与成型过程中将会发生的问题，供设计人员进行修改和选择。这种设计方法是将传统的经验设计升华为优化设计，缩短了设计和制造的周期，节省了昂贵的模具试模费用等。2模具计算机辅助设计，制造与分析（CAD/CAM/CAE）的研究和应用，将极大地提高模具制造效率，提高模具的质量，使模具设计与制造技术实现CAD/CAM/CAE一体化。3冲压生产的自动化。为了满足大量生产的需要，冲压生产已向自动化、无人化方向发展。现已实现了利用高速冲床和多工位精密级模实现单机自动，冲压的速度可达每分钟上千次。大型零件的生产已实现了多机联合生产线，
6、从板料的送进到冲压加工、最后检验可全由计算机控制，大大减轻了工人的劳动强度，提高了生产率。4为适应市场经济需求，大批量与多品种小批量共存。发展适宜于小批量生产的简易模具，经济模具和标准化且容易变换的模具系统。5不断改进板料性能，以提高其成形能力和使用效果。例如：研制高强度钢板，用来生产汽车覆盖件；研制新型材料板，用来生产航空构件等。 6推广和发展冲压新工艺和新技术。如精密冲裁、液压拉深、超塑成形等1.2设计题目 工件材料08F钢，坯料直径=285mm，厚度t=2mm,现用该板料加工一个筒形零件（如图1-1）如图1-1题目分析图中所示的是一个简单的圆筒形件，由于其结构简单，一般可采用大批量生产，
7、这样可以尽可能的把工序集中起来，所以采用复合模来进行加工。由图可知，要完成这个圆筒形的加工，所需的基本工序有冲孔、落料和拉深三种。 对于相对厚度小的拉深件，必须经过多次拉深，这样就增加了工序。我们设定拉深件的壁厚不变。先采用单工序落料模冲下mm的毛坯坯料，然后再经拉深得到缸体。冲床与压力机的工作原理（图1-2）相同，都是把原先的旋转运动转变成直线运动。即：动力源电动机经小皮带轮、大皮带轮和一对齿轮带动曲柄旋转。连杆连接在曲柄上，带动滑块在机身的导轨内上、下移动，加工用的模具上模固定在滑块的下平面上，下模固定在工作台面垫板上。滑块每上下移动一次，完成一次冲压动作。 图1-21.3收集相关资料，拟
8、定设计方案通过毕业实习环节，对毕业设计有了一个总体的概念，收集了设计的相关资料，酝酿设计方案。即在压力机设计中运用曲柄压力机的工作原理，冲模中的模具则用复合模进行设计。冲模设计:主要包括冲压加工中冲孔、拉深和落料三道工序的模具设计。冲孔工序由单工序的冲孔凸凹模完成，而拉深、落料则由一个复合模完成。压力机设计: 主要运用了曲柄压力机的工作原理第二章 模具设计2.1拉深模具的设计1.模具的作用模具的作用一方面是将压力机的作用力通过模具传递给金属板料，在其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定的数值时，板料毛坯在某个部分便会产生与内力是作用性质相对应的变形，从而获得满足一定性能要求及符合所需次
9、村及形状的制品。另一方面，通过模具的作用，可以保证上下模之间的正确导向，并使坯料稳固地压紧与精确的定位，从而冲制出达到一定精度要求的冲件。2.模具的选择本课题设计的是灭火器缸体的设计，在实际生产中，大多采用拉深板材来加工，所以本课题对模具的选择为拉深模具。拉深是指采用模具将平板毛坯冲压成开口空心零件或将开口空心零件进一步改变形状和尺寸的工艺。拉深工作示意图如下图（2-1）所示 图2-1拉深件按形状来分，有平底和非平底拉深件两类，平底拉深件的底部是不参与变形的，而非平底的拉深件底部一般都是参与变形的。平底拉深件又分为等高、不等高、规则、不规则拉深件，非平底拉深件也分为等高、不等高、规则、不规则拉
10、深件。本课题涉及的灭火器缸体拉深件拟定为平底、等高、规则的圆筒件。拉深模具设计包括模具材料的选择，拉深工艺计算、拉深模工作部分参数计算和压边力、拉深力、拉深功的计算。3.模具材料的选择目前广泛采用的CrWMn,Cr12,Cr12MoV等冷作模具钢,改变以往碳化物容易形成网状和带状分布,形成其强度和韧性不足,易造成模具的崩裂，且在热处理后，残余奥氏体不稳定，易造成变形等缺点。凹模、凸模和凹凸模所使用的模具钢为冷作模具钢。查冲压工艺与模具设计实用技术表2-103，2-104得：拉深模采用的材料为Cr12。2.2拉深工艺计算1.确定切边余量根据H=185 H/d=185/93=1.98 查资料冲压工
11、艺与模具设计实用技术中的表5-6取=8mm。 查资料冲压工艺与模具设计实用技术表5-8根据拉深件的形状选择公式来计算毛坯直径 =284.22取D=285mm不采用压力圈的条件： t/D 0.03(1-t/D)又0 t/D = 2/285 =0.0070.03（1-93/285）=0.02 所以 t/D 0.003(1-t/D)显然必须采用压边圈拉深又H/d=192/93=2.06 t/D1000.7查教程模具设计与制造按表4-5暂定该零件为3次拉深成形凸模和凹模的圆角半径对拉深工作影响很大，其中凹模圆角半径rd的影响更为显著。所以在设计凸模和凹模的圆角半径时要合理，圆角半径过大和过小都是不利于
12、拉深工作，影响拉深件的质量，应尽量避免这些不利因素。拉深凹模圆角半径可以根据工件材料及其厚度来确定，见教程模具设计与制造，查表4-6以及公式（4-7）。 得拉深凹模圆角半径依次如下：rd1=(106)t rd1=62=12 mmrd2=0.912=10.8 取rd2=11 mmrd3=0.78=5.6 取rd3=6 mm2.凸模圆角半径rp的确定 拉深凸模的圆角半径除最后一次拉深工序外，其他所有各次拉深工序中，凸模圆角半可取与凹模圆角半径相等或略小的数值。根据教程模具设计与制造，由公式（4-8），（4-9）得第一次拉深rp1=0.9rd1=0.912=10.8mm,取=11mm第二次拉深 rp
13、2=(d2-d3-2t)/2=（116.96-92.4-22）/2=10.282 mm取=10mm第三次拉深 rp3=(23)t rp3=2.52=5 mm3.计算各次拉深工序半成品件高度=0.25(285285/153.9-153.9)+0.4310/153.9(153.9+0.3210)=96. 6 mm =0.25(285285/116.96-116.96 )+0.43rp2/116.96 (116.96+0.3210)=148.7946 mm =0.25(285285/92.4-92.4)+0.435/92.4 (92.4+0.325)=198.19 mm4.各次拉深模等边间隙Z的确定拉深模间隙(Z=(dd-dp)/2)是指单边间隙。间隙的影响如下：拉深力：间隙愈小，拉深力愈大。零件质量：间隙过大，容易起皱，而且毛料口部的变厚得不到消除。另外，也会使零件出现锥度。而间隙过小，则会使零件容易拉断或变薄特别严重。故间隙过大或小均会引起工件破坏。模具寿命：间隙小，则磨损加剧。因此要正确确定拉深模的间隙。拉深模具的间隙值可以按下列经验公式来进行选取： Z=tmax+kt
