学科代码：*******
学号：***********
****** 大学（本科）
毕业论文
题目：碳素阳极组装工艺的PLC设计
学院：机电工程学院
专业：电气工程及其自动化
年级：20**级
姓名：**
指导教师：**
完成时间：**********
碳素阳极组装工艺的PLC设计
摘要
随着生产自动化水平的提高，PLC的应用范围变广。本次设计是以西门子公司S7-300软件为基础，编写程序设计出某铝厂碳素阳极组装PLC自动化控制系统。该系统主要是针对托盘小车的控制和轨道电机的控制，通过对控制系统各个系统设计和参数计算，初步确定控制系统完整的控制电气原理图以及流程图。根据组装阳极的生产工艺的要求，用STEP 7编制了一套适用于该组装工艺的自动化控制系统。在这次设计过程中有很多的开关量输入输出点，因此选用模块式结构PLC以提高系统的工作效率和灵活性。
关键词：可编程控制器；自动控制系统；模块式结构
Abstract
Production automation degree rising makes the application of PLC more and more extensive and practical. This design is based on Siemens S7-300 programmable controller, the programming design of smelting anode assembly process automatic control system of PLC control. The system is mainly aimed at pallet car motor control and orbit control, the process is the collection machine, electricity, liquid, gas in one of the large automated processing equipment. System is mainly composed of mechanical part of the motor, oil heater, hydraulic station, belt conveyor, mobile car motor and control of the software part of the system. Through the control system of main circuit, control circuit design and parameter calculation, the initial control system complete electrical principle diagram and flowchart. According to the requirements of assembly of anode production process with STEP 7 created a set of suitable for PLC control system of the assembly process. This design that involved a lot in the process of switch input and output points, so choose flexible configuration of PLC modular structure used to improve the practicability and efficiency of the system.
Key words: programmable controller; Automatic control system; Modular structure
目录
摘要........................................................................................................................................... I 第一章绪论 (1)
1.1课题的研究背景及意义 (1)
1.2课题研究的内容及前景分析 (1)
第二章设计任务、设计要求及设计参数 (1)
2.1设计任务 (2)
第三章系统方案设计 (3)
3.1设计依据 (3)
3.2各部分功能分述 (3)
3.2.1托盘小车上料过程 (3)
3.3 控制方案的比较、论证和确定 (5)
第四章系统硬件设计 (6)
4.1设计依据 (7)
4.2 主电路设计 (7)
4.3元器件选型 (10)
4.4变频器设计 (12)
4.5系统控制电路设计 (12)
4.5.1设计依据 (12)
第五章系统软件设计 (17)
5.1软件设计分析 (18)
5.2系统流程图 (18)
总结 (22)
参考文献 (23)
附录1 (23)
附录2..................................................................................................... 错误！未定义书签。附录3..................................................................................................... 错误！未定义书签。附录4..................................................................................................... 错误！未定义书签。附录5..................................................................................................... 错误！未定义书签。
第一章绪论
1.1课题的研究背景及意义
目前在国内碳素阳极组装工艺中比较先进的在贵铝，较之于国内的工艺发展，外国组装工艺的先进性较高。因为实际情况的不同，比如市场环境的差异，作业环境的不同，所有不能照搬国外的技术，而是有自己的技术特点，根据实际情况设计组装工艺，提高生产效率。碳素阳极的组装是电解铝生产的不可缺少的环节，随着国内铝业水平的提高，碳素阳极的组装要求也随之提高。电解铝的过程当中对于碳素阳极的需求量特别大，并且碳素阳极的组装和拆卸量巨大，传统作业方式是使用人力，这会造成劳动力的大量使用，增加生产成本，影响作业效率，不利于扩大生产。在这样的背景下面急需改变行业现状，随着电气自动化行业的快速发展，自动化的应用领域不断扩大，国民经济的各行各业都能看到自动化发展带来的影响和推动。在碳素阳极组装工艺的发展过程当中，自动化随之应用到作业过程中，使得组装更加安全可靠，组装的结构变的更加简单合理，工作条件得到极大的改善，工作效率不断提升，设备运行自动化。
1.2课题研究的内容及前景分析
阳极组装是生产系统的最后一个生产过程，研究的主要研究内容是碳素阳极组装工艺的自动化设计，在设计的过程当中研究问题，分析问题，解决问题。利用PLC的编程功能进行程序设计，实现碳素阳极的组装自动化，提高生产效率。自动化系统的设计包括阳极小车上料过程、夹具动作过程、阳极小车下料过程、翻转装置等，还有硬件的分析设计，整个过程包含硬件和软件的设计。自动化控制是未来的发展方向，技术成熟之后逐渐成为系统设计的主流。目前使用的自动化系统是PLC自动化控制系统。在行业发展的先进之列中，自动化控制系统占有首要位置。
第二章设计任务、设计要求及设计参数
2.1设计任务
这次设计为自主设计，来自于铝厂阳极组装现场，根据新型铝厂电解铝的阳极组装工艺要求，完成阳极组装工艺中小车、运输电机及夹钳动作控制系统的主电路、PLC控制电路设计和机械控制程序设计。自动控制系统由可编程控制控制柜、电机控制台、运输小车等控制系统组成,。该系统以PLC为主，加上电气控制、敏感的检测部分、电动机，液压阀等相互协调动作，实现碳素阳极组装过程的自动化控制。
2.2设计要求
2.2.1设计要求
（1）控制小车的前后运行和停止，夹钳的上下、翻转等；
（2）PLC控制变频器的起停，调速、制动使能转换、轨道电机启停；
（3）完成10个电机起、停信号的检测、实现电机的自由起、停；
（4）对小车和轨道电机各种信号的互锁和监控进行控制；
（5）由轨道的运行情况，决定电机的起停和过载保护控制以及故障处理；
（6）控制系统具有电机过载、过流保护及短路保护等必要的保护环节；
第三章系统方案设计
3.1设计依据
系统设计的控制两部分包括小车的前后运动和电机启停，其中小车的结构包括夹钳和小车电机，夹钳功能是由液压驱动来实现夹住和释放托盘。而小车电机将托盘运送到对面的轨道上，然后再次返回，即往返运动。为使小车在运动过程中防止盘子滑落，平稳运行，需要控制小车运行情况。轨道电机共有8台，分别驱动8条轨道，分别由8条轨道托运托盘。使用机械手夹具来让托盘从5#轨道向6#轨道完成夹紧、放松，上升、下降，翻转、复位和前进、后退等动作。于此同时通过变频器实现对小车移动电机的启动、变频调速、正反转等的控制。对于电机的控制，每条轨道上都安装有一个传感器，可用来判断前后有无盘子并检测到位的盘子，发布命令进行调整。
3.2各部分功能分述
本次设计主要完成轨道电机对托盘小车的运送和阳极小车夹具动作的PLC控制系统的设计，故用作业范围大，效率高且便于操作的PLC控制来完成铝锭生产过程的夹具动作过程。
3.2.1托盘小车上料过程
本设计中的小车在实际生产上是生产线上的运送小车，设计中的托盘小车也称为碳素阳极小车，其运输过程分为上车过程和下车过程。每个过程有一个轨道，而且每个轨道又被分成4段小轨道,每一段都由一个电动机驱动，整个运料系统中共有8台轨道电机，分别拖动8条轨道，由该8条轨道托运托盘,根据生产工艺要求：上车过程中的4#轨道和下车过程中的7#轨道设计的比其他几段要长[3]。
小车上料的运输过程如下：
1#轨道 2#轨道 3#轨道 。。。 4#轨道
图3.2.1 托盘小车上料轨道示意图
3.2.2夹具动作过程 夹具动作过程如下：
图3.2.2 夹具小车运动图
3.2.3阳极小车下料过程 下料过程：
6#轨道 7#轨道 8#轨道 。。。。
9#轨道
图3.2.3 托盘小车下料轨道示意图
3.2.4翻转装置
按照碳素阳极组装工艺的要求，都必须按上述设计进行操作运行。
时间
3.3 控制方案的比较、论证和确定
3.3.1方案的比较
能够实现铝厂阳极组装工艺控制系统设计的方案有多种。单片机和工业计算机还有可编程控制器都行，下面比较三方面的内容：
（一）单片机
由于单片机的所有器件均不是工业级的，抗扰性能差，系统硬件复杂多变，可能引起系统的不稳定。而且一旦单片机系统出现故障，很难快速诊断出故障元件，不是专业人士不能很快找到故障原因，使用起来不方便，单片机选择不合理。
图（一）单片机控制系统
（二）工业计算机（IPC）
由于IPC的主要器件都不是适用工业级的，抗干扰能力虽然有一定提高，系统不和变频器相适应，不稳定。一旦系统出现故障，非专业人士不能检查和维修。如果故障由于程序的设计不合理引起，且缺乏合适的调试工具，要找出故障原因很困难,而且编程很难，虽然系统界面完整，但对于不熟悉计算机系统的人来说，还是不太方便。（三）可编程逻辑控制器(简称PLC)
图（三） PLC控制系统
3.3.2方案论证及确定
通过对以上几种控制方案的比较发现采用PLC控制能够达到碳素阳极组装控制系统
需要的要求。PLC控制技术在工程实际应用中的时间较长，范围广，技术成熟，在工程技中有不可替代的地位。最重要的是PLC可根据电流保护的要求准确输出，完成保护动作。
第四章系统硬件设计
4.1设计依据
软件设计目的是实现怎样去控制所要控制的对象，怎样把整个自动化控制系统的功能完整地实现，硬件的设计则主要是要能体现出整个控制系统的流程。硬件设计是软件设计的基础，软件设计是硬件设计功能的集中体现。在本章主要是硬件设计及器件选择。
通过对系统的功能要求和性能指标的分析，整个控制系统的硬件设计分为两个模块来完成：（1）主电路图设计（2）系统控制图设计。硬件设计要考虑到供电。供电的设计直接影响到控制系统的适用性，故在设计硬件时是要按照以下几方面来设计：
1.输入电源电压在一定的允许范围内变化；
3.当控制系统不允许断电的场合，要考虑备用电源的使用；
综合考虑以上几方面，可以把供电线路设计如下：
供电使用电网提供的380V动力电。主电路设计中，给PLC供电时，应该注意对电能的质量进行控制。
4.2 主电路设计
（1）电器总配线主电路图如下图4.2（1）所示：
图4.2（1）电器总配线主电路图
图3.2（2）阳极小车总配电图（3）轨道电机控制主电路图下图4.2（3）所示：
图4.2（3）轨道电机控制主电路图
4.3元器件选型
4.3.1断路器
断路器又称为自动开关，功能包括有短路、过载和欠电压保护等。
断路器型号选择：油泵电机选型号：DZ20-60
液压站冷却电机选型号：DZ 15L—10
皮带运输电机选型号为：DZ 15L—40
小车移动电机选型号为：DZ 15L—60 1#－10#轨道电机DZ 15L—40
加热器和PLC选用型号：DZ 15L—10
输入和输出模板断路器型号均选用：DZ 15L—10
4.3.2熔断器
熔断器时一种简单有效的保护电器。
熔断器选型：油泵电机：FU1—FU3熔断器选用型号为：RT14-63/1
电源模块：FU4—FU12熔断器选用型号为：RC1A—10
4.3.3低压隔离器
低压隔离器也称刀开关，主要用于电气线路中隔离电源之用，也可作为不频繁地接
通和分断空载电路或小电流电路之用[7]。
选择刀开关选用型号为： HG1—63/31
4.3.4接触器
本设计选用CJ10系列交流接触器。该系列交流接触器的功能强大，其辅助设备也
很完备，主要用于交流电动机的起动和控制。
（2）液压站冷却电机选型：由于该电动机虽然是经常启动；但是其不用正、反转
工作，它们的功率也是很小。
故选择型号：CJ10—10
（3）油加热器选型：电阻炉选择AC1接触器即可以满足要求。
故选择型号：CJ10—10
（4）皮带运输电机选型：由于该电动机是经常启动；但不用使其正、反转。选择AC3类（降一级使用）的接触器可以满足要求。
故选择型号：CJ10—10辅助触头数量:一常分
（5）轨道电机故选择型号：CJ10—10
（6）小车移动电机故选择型号：CJ10—20
4.3.5继电器
本设计采用的电磁继电器选择电压型的继电器就可以满足系统的设计要求。
选用型号： JT3-220V AC 触点： 24V DC 线圈：220V AC 1.时间继电器
时间继电器种类很多。本设计根据夹具的动作选用JS14A系列晶体管时间继电器。
本设计选择型号为：JS14A—5/380M其中：延时范围为：0.5—5S
2.热继电器
主要用于电动机的过载保护、断相及电流不平衡运行的保护及其他电气设备发
热状态的控制[8]。对于频繁正反转和频繁起制动工作的电动机不宜采用热继电器来保护。
查器件书选热继电器型号为： JR16B-60/3D
3.中间继电器
4.3.6接近开关
本设计的接近开关主要是用于限位保护，采用LXJ6系列电感式接近开关。
选择接近开关型号为：LXJ6-4/22
4.3.7电动机
选择在这个设计的通用汽车，可以满足要求，所以我用Y系列电机，鼠笼式三相异
步电机系列电机，是我国统一设计的产品，具有效率高，节约电能，阻断高扭矩，低噪音，振动小，运行安全可靠等特点。4.3.8电流表和电流互感器
电流表显示各台电动机工作时的电流，采用的电压表不能直接测量，应该串在电流
互感器上使用，选择的电流表的电流应该大于测量线路上的电流。
本设计选用LMK-0.5系列的电流互感器，选择的型号：电流互感器：LMKB1-0.5 100∶5 ；电流表：100-AC
4.3.924V直流电源
PLC输入模块使用24V/DC的电源可以从电源模块引出，也可以从外界的供电系统中
直接引入。我采用外电源直接引入；因为我使用的模板比较多，从电源模块上引入会引
起PLC不正常工作。
型号选择： CKK 220V AC/24V DC
4.3.10油加热器
液压系统正常工作时油的温度一般不会太低，不使用加热器。一般是在整个系统启动前由于外界环境的影响，使得油温低，系统不能正常启动。加热器选择了一般的加热电阻丝。
型号选择： RJK12
4.3.11光电传感器
1.控制按钮
对于手动控制信号控制接触器，继电器，电磁起动器。作为远程起动器，接触器，继电器控制单元。控制按钮通常是由化合物，有一对常闭触点和常开触点。信号灯按钮，用于交流信号灯，在6V直流电压信号，对各种信号灯组件。设计选择模型：lw-61
2.信号灯
采用半导体信号灯，该信号灯适用于交流50HZ,额定工作电压380V及以下或直流额定工作电压220V及以下的控制电路中.
选用型号为：AD16－22B/R DC24V
4.4变频器设计
由于小车移动电机的负荷变化不大，因小车电机容量为7.5kW,功率不大会有严重过载的情形，故查变频器手册，选用变频器容量为12kV A，18A的变频器与其相匹配，4.5系统控制电路设计
4.5.1设计依据
为一个简短的描述。
1系统的大小
首先应确定单一的PLC控制系统，由PLC网络的计算机，PLC的输入，输出点，并根据点的实际需要，左边是在PLC的采购保证金（5% - 10%）。规模
2确定负载类型
根据直流或交流负载型PLC的输出，是一个高电流和低电流，并对动作的频率点输出的PLC，从而确定继电器输出端子，输出晶体管或晶闸管输出。在不同负载下的输出选择，为系统的稳定运行是很重要的。
3存储容量和速度
虽然PLC产品的外国厂商都大致相同，但也有一定的差异。目前全兼容产品之间的公司还没有被发现。该公司的软件开发也不尽相同，但存储容量和指令，用户程序执行速度的重要指标。一般存储容量越大，速度越快，PLC的价格较高，但应根据系统的大小选择合理的PLC产品。
4.plc编程
（1）一般的手持编程器编程
这仅仅是商业要求语句表编程语言。这种方式效率低，但对于系统容量小，用量小的产品比较适合，体积小，调试方便，成本低。
（2）图形程序员
采用梯形图编程的程序员，方便直观，一般的电气人员短期应用自如，但该编程器价格较高。
（3）PC和PLC软件编程
这是最有效的方式，但大部分公司的PLC软件价格昂贵，而且不容易调试。
4.5.2 S7-300系列PLC。
S7-300是模块化的PLC，主要由机架，CPU模块，信号模块，功能模块，接口模块，电源模块，通信处理器和可编程器件，每个模块安装在框架。MPI（多点接口的多点接口）直接与程序员，OP的网络接口，S7PLC等操作面板。
SIMATIC S7-300 PLC是通用的，适用于各种自动化工程中的应用，特别是模块化结构设计，可编程控制器，各种单独的模块可广泛用于扩展组合。S7-300 PLC系统总线直接集成在每个模块中，他们使用的总线连接器模块的物理和电气连接。
1.PLC模块的选择
接口模块是自我配置，不需要地址分配。0号机架
1号机架
2．CPU模块
可编程控制器系统，CPU模块相当于人的大脑，工作，阅读一个一个的从用户程序存储器中的指令，分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥和控制电路[ 11 ]。
为了给主机提供PROFIBUS接口，我所选择的设计是与CPU接口直接选择模块；此外，当I/O模块超过8时必须选择具有扩展功能的CPU。
有20种不同类型的S7-300PLC CPU，适合不同层次的控制要求。在本设计中我选择的是标准型的cpu314；CPU可以满足设计要求。选择型号：
CPU314 6ES7 307-1EA00-0AA0
MMC微存储器卡64KB 6ES7 953-8LF00-0AA0
这种CPU占用1个槽，它自身不带有I/O点（所有的输入输出点都是通过扩展I/O 模块来实现的）。
规格：128KB主存储器，24VDC电源，MPI；PROFIBUS DP主站/从站接口；需要MCC；从L+吸取的电流为60mA。
3．数字量输入模块
输入模块用来接收和采集输入信号。数字量输入模块（或开关）接触和电子传感器的机械的外部连接，如二型光电开关和接近开关。数字输入模块将数字信号从外部磁场的水平在PLC的信号电平，RC滤波电路一般配备的输入电路，以防止由错误脉冲输入信号引起的触点抖动或外部干扰输入，输入电流一般是马的数量（约7毫安）[ 11 ]。
输入接口电路设计采用光电隔离技术，有效隔离内部和外部的PLC电路系统之间的电气连接；采用滤波技术（如LC，II型滤波电路）来消除或减弱工频和高频电磁干扰。输入信号通过输入接口模块连接器接入模块。
的直流输入电路的延迟时间短，可直接装置和接近开关，光电开关等电子输入连接。如果信号线不是很长，PLC的物理环境较好，电磁干扰是轻的，应被视为首选的DC24V输
入模块。在恶劣的使用环境中的油雾和粉尘适合于交流输入法。
数字输入模块，可以直接连接到两线接近开关（接近开关），两线接近开关的输出信号0个，输出电流（漏电流）不0。在泄漏电流的选择是小于静态电流应确保输入模块允许两线式接近开关，否则将导致错误的号码输入。
本设计选择：
输入控制系统的设计是数字设计，利用信号线不是很长，PLC的物理环境（主要是放置在单独的控制室）好，电磁干扰，输入模块选用DC24V。
选择模型：
标准型sm321；DI 16 * 24V直流；321-1bh02-0aa0 6ES7
从目前的抽回25mA
sm321；DI 16 * 24V直流数字输入模板具有以下特点：
sm321 di16 * 24V（DC）与硬件中断和诊断，隔离16个输入点，16个为一组，，额定输入电压24V（DC），适用于开关；2 / 3 / 4线接近开关（接近开关），支持时钟操作，可编程中断诊断，诊断，硬件中断触发输入延时可设置。
4．数字量输出模块
数字输出模块用于控制电磁阀接触器，指示灯，报警输出装置。sm322数字输出模块将S7的内部信号电平300需要控制过程的外部信号的水平，同时，和功率放大效应的分离。
放大器件的输出功率模块具有高功率晶体管和场效应晶体管，驱动交流负载双向晶闸管或固态继电器驱动直流负载，小型继电器可以驱动交流负载和直流负载。输出电流典型值为0.5 2A，负载功率由外部磁场。
本设计选择：
两部分：一个是显示部分（主要是灯）；二是在工作液压系统的电磁阀。电磁阀的驱动电流为0.5A；2A驱动电流输出模块的选择。
SM322；DO 16×24 DC 0.5A；6ES7 322-1HH01-0AA0
从背板吸取的电流为80mA；从L+吸取的电流为250mA
SM 322；DO 16×24 DC 继电器模板具有以下显著特性：
输出点数为16，带隔离，16点为一组，输出电流0.5A，额定负载电压24-48（直流/
拉深（又称拉延）是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。它是冲压基本工序之一，广泛应用于汽车、电子、日用品、仪表、航空和航天等各种工业部门的产品生产中，不仅可以加工旋转体零件，还可加工盒形零件及其它形状复杂的薄壁零件，如图4.1.1所示。 a)轴对称旋转体拉深件b)盒形件c)不对称拉深件 图4.1.1拉深件类型 拉深可分为不变薄拉深和变薄拉深。前者拉深成形后的零件，其各部分的壁厚与拉深前的坯料相比基本不变；后者拉深成形后的零件，其壁厚与拉深前的坯料相比有明显的变薄，这种变薄是产品要求的，零件呈现是底厚、壁薄的特点。在实际生产中，应用较多的是不变薄拉深。本章重点介绍不变薄拉深工艺与模具设计。 拉深所使用的模具叫拉深模。拉深模结构相对较简单，与冲裁模比较，工作部分有较大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大于板料厚度。图4.1.2为有压边圈的首次拉深模的结构图，平板坯料放入定位板6内，当上模下行时，首先由压边圈5和凹模7将平板坯料压住，随后凸模10将坯料逐渐拉入凹模孔内形成直壁圆筒。成形后，当上模回升时，弹簧4恢复，利用压边圈5将拉深件从凸模10上卸下，为了便于成形和卸料，在凸模10上开设有通气孔。压边圈在这副模具中，既起压边作用，又起卸载作用。
图4.1.2拉深模结构图 １－模柄２－上模座３－凸模固定板４－弹簧５－压边圈 ６－定位板７－凹模８－下模座９－卸料螺钉10－凸模 圆筒形件是最典型的拉深件。平板圆形坯料拉深成为圆筒形件的变形过程如图
图4.2.1拉深变形过程图4.2.2 拉深的网格试验
拉深过程中出现质量问题主要是凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂。凸缘区起皱是由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲；传力区的拉裂是由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。同时，拉深变形区板料有所增厚，而传力区板料有所变薄。这些现象表明，在拉深过程中，坯料内各区的应力、应变状态是不同的，因而出现的问题也不同。为了更好地解决上述问题，有必要研究拉深过程中坯料内各区的应力与应变状态。 图4.2.3是拉深过程中某一瞬间坯料所处的状态。根据应力与应变状态不同，可将坯料划分为五个部分。
1.冲压工艺性分析及冲压模方案确定 工件名称：端盖 生产批量：大批量 材料：F 08 材料厚度：2mm 零件图
1.1 冲压工艺性分析 （1）冲压件为F 08钢板，是优质碳素结构钢，具有良好的可冲压性能； （2）该工件没有厚度不变的要求，因此工件的形状满足拉深工艺要求。各圆角尺寸R=1mm ,满足拉深对圆角半径的要求。由φ24+00.23mm 查参考文献[1]中表7.14可知它的尺寸精度为IT13级，满足拉深工序对工件的公差等级的要求。 （3）该零件的外形是圆形，比较简单、规则。工件中间有孔，且孔在平面上，。这部分可以用冲裁工序完成. （4）零件图上未标注尺寸偏差的，可按IT14级确定工件尺寸的公差。经查参考文献[1]中表7.14，各尺寸为： 6.1-00. 36mm R10036.0-mm R7036.0-mm 3.005+φmm 48435.0±mm 。 1.2 工艺方案及模具结构的确定 根据工件的根据工件的工艺性分析，可知冷冲压要完成的基本工序有：拉深、落料、冲孔和整形。由此制定两套工艺方案： 方案一：先落料，然后冲孔，再拉伸，三个简单模,此方案模具结构简单，使用寿命长，制造周期短，但是需要三道工序，三套模具才能完成零件的加工，生产率低，难以满足零件大批量生产的要求，而且工件尺寸的累积误差大，所需要的模具操作人员也比较多。 方案二：拉深、落料、冲孔复合模。此方案模具结构紧凑，工序集中，对压力机工作台面的面积要求较小，且内外形相对位置及零件尺寸的一致性非常好，制件面平直，并且制造精度高。缺点是结构复杂，安装、试和维修不方便，制造周期长。由零件图可知，圆筒件部分的拉深尺寸不大，亦可一次拉成，可以考虑采用复合模；又由于产品批量较大，工序分散的单一工序生产不能满足生产需求，应考虑集中的工艺方法。经综合分析论证，采用拉深、落料、冲孔复合模既能满足生产量的要求，又能保证产品质量和模具的合理性，故采用方案二。 2 模具的设计 2.1 落料模设计计算 2.1.1毛坯尺寸及排样 根据公式 D=rd dH dp 44.34)2(2-++δ 计算出展平后φ38mm 所变化成的直径大小。 D=20144.31.4204)638(??-??++
一、填空题 1、安全生产方针是党和国家为确保企业安全生产而确定的指导思想和行动的准则，即“”。（P1 1.1.1） 答案：安全第一、预防为主、综合治理 2、安全第一，就是在生产过程中把放在首要的位置上，切实保护劳动者的生命安全和身体健康。（P1 1.1.1） 答案：安全 3、安全生产法律体系，按照其法律地位和法律效力的层级划分为、、规章以及。（P3 1.2.1） 答案：安全技术标准；法律；法规 4、安全生产标准分为和。（P4 1.2.1） 答案：国家标准；行业标准 5、安全生产规章分为和两种。（P4 1.2.1） 答案：部门规章；地方政府规章 6、《安全生产法》于由第九届全国人民代表大会常务委员会第次全体会议通过，于起施行。（P4 1.2.2） 答案：2002年6月29日；28；2002年11月1日 7、中华人民共和国境内的各类、有雇工的应当依照本条例规定参加工伤保险，为本单位全部职工或者雇工（以下称职工）缴纳工伤保险费。（P6 1.2.2）答案：企业；个体工商户 8、阳极组装车间按照其功能通常可分为和两大系统。（P11 2.1.2） 答案：组装；返回料 9、残极压脱过程中，残极压脱分压脱和压脱，当残极高度小于时，进入自动残极压脱机进行压脱。（P12 2.1.2） 答案：手动；自动；300mm 10、铁环压脱主要功能是使和分离，压脱后铁环经磷铁清理系统供中频炉循环使用，导杆经悬链送往下一工作位。（P12 2.1.2） 答案：导杆；磷铁环 11、导杆检查操作位主要负责检查导杆完好情况，导杆不符合使用条件的状况通常有：、、钢爪附带大块磷生铁等。（P13 2.1.2） 答案：导杆弯曲；钢爪弯曲
前言 模具是制造业的重要基础装备，它是―无以伦比的效益放大器‖。没有高水平的模具，也就没有高水平的工业产品，因此模具技术也成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一，正因为模具的重要性及其在国民经济中重要地位，模具工业一直被提到很高的位置。 从起步到现在，我国模具工业已经走过了半个多世纪。从20 世纪以来，我国就开始重视模具行业的发展，提出政府要支持模具行业的发展，以带动制造业的蓬勃发展。有关专家表示，我国的加工成本相对较低，模具加工业日趋成熟，技术水平不断提高，人员素质大幅提高，国内投资环境越来越好，各种有利因素使越来越多国外企业选择我国作为模具加工的基地。因为模具生产的最终产品的价值，往往是模具价格的几十倍，上百倍。目前，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平高低的最重要标志。它决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 模具工业在我国国民经济中的重要性，主要表现在国民经济的五大支柱产业——机械、电子、汽车、石油化工和建筑。事实上，模具是属于边缘科学，它涉及机械设计制造、塑性加工、铸造、金属材料及其热处理、高分子材料、金属物理、凝固理论、粉末冶金、塑料、橡胶、玻璃等诸多学科、领域和行业。 据统计资料，模具可带动其相关产业的比例大约是1:100 ，即模具发展 1 亿元，可带动相关产业100 亿元。通过模具加工产品，可以大大提高生产效率，节约原材料，降低能耗和成本，保持产品高一致性等。如今，模具因其生产效率高、产品质量好、材料消耗低、生产成本低而在各行各业得到了应用，并且直接为高新技术产业服务；特别是在制造业中，它起着其它行业无可取替代的支撑作用，对地区经济的发展发挥着辐射性的影响。
铝电解阳极组装生产及设备配置发展状况分析 发表时间：2018-12-20T15:43:27.333Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第29期作者：周峰 [导读] 电解铝行业应当根据使用情况及时对组装生产以及设备配置进行取长补短，提高我国阳极组装生产设备整体装备的制造水平。 中国铝业股份有限公司青海分公司青海西宁 810108 摘要：随着我国经济水平不断的增长，电解铝行业也在迅猛发展，其阳极组装生产及设备配置水平也得到了相应的提高。我国大型机电一体化生产设备上也往机械化与自动化上发展，本文通过分析铝电解阳极组装生产及设备配置发展状况，探寻其中的问题并采取科学有效的措施给予解决，为我国发展电解铝行业提供有效的参考依据。 关键词：电解铝行业；阳极组装生产；设备配置发展 近几年来，我国的电解铝行业发展越来越迅速，其生产的数量已经居于世界榜首，但这只能说明我国是电解铝大国，并不能表现出是电解铝强国，我国的大部分技术水平与发达国家之间还存在较大差距，主要是由于世界性的经济危机使电解铝全产业出现了较为严重的亏损[1]，电解铝企业对于原料和能耗之间的竞争也愈演愈烈。因此，电解铝行业应当根据使用情况及时对组装生产以及设备配置进行取长补短，提高我国阳极组装生产设备整体装备的制造水平。 1 我国铝电解阳极组装生产及设备配置的发展状况 伴随着工业革命的产生，我国的炼铝技术不断的发展，铝电解阳极组装生产及设备配置的水平也得到不断提升，电解槽从最开始的自焙槽发展到后来的预焙槽，而电解槽应用的阳极也由原来的阳极糊发展为预焙阳极碳块。目前大多数的电解铝行业都基本淘汰了传统的人工浇筑生存和冲天炉生产的方式，采用了大型机电一体化的生产设备，并且实现了机械化与自动化，其中主要工序包括阳极上下线、电解质清理、在线输送、磷铁环压脱、阳极组装以及浇筑等，电解技术的发展可有效促进相关行业的发展，并且电解槽上使用预焙阳极碳块，以及预焙阳极碳块的组装也得到了迅速发展。目前我国铝电解阳极组装生产线大多都采用先进的以PLC为主的现场总线网络控制技术，将PLC的通讯控制功能充分利用到个设备之间的联网监控通讯中，同时还能满足每个生产工位上下链接程序化的要求[2]，在提高生产运行的协调性、可靠性以及安全性上具有重要的作用。 2 我国铝电解阳极组装生产及设备配置中存在的问题 2.1 生产过程中的设备电解质清理机效果较差 生产线中起关键性作用的设备主要采用的是进口设备，其余的辅助设备均用国产设备，在铝电解阳极组装生产线上利用的是PLC自动控制与完成阳极组装任务与残级处理。进口设备中的电解质清理机由于阳极为三爪双阳极，在清理电解质时需要利用铲子从3个方向来清理，同时需要进行导杆组旋转90°等工序，清理过程较为繁多复杂，液压原件也多，设备较为庞大，导致清理工具的工作负荷增大，同时残级上的电解质清理还需车间相关人员人工清理，效率较低。而国产设备中的钢刷与导杆清刷机同样效果不理想，易出现故障。 2.2 铝电解阳极组装生产设备中悬链系统设计不合理 目前我国电解铝企业阳极组装车间大部分是采用的积放式悬链系统输送阳极，悬链系统的输送速度大多保持在12m/min，输送速度相对较慢，而过长的组装工艺线路会导致输送时间加长，降低生产效率。同时悬链钟罩小车目前普遍采用的是四面封闭型钟罩，在实际生产运用中易出现阳极导杆四角磕碰并产生毛刺，导致进出钟罩出现困难的状况，会严重影响到阳极的正常上下线。设备安装布局在工艺线路中的弯道会直接影响到悬链系统，悬链过弯时由于摩擦力和应力会大于直线段，因此在实际的生产过程中，弯道故障和磨损的发生率也会高于直线输送段[3]，悬链系统出现胀紧会造成一定程度上的驱动装置以及框架出现损坏情况。 2.3 铝电解阳极组装生产设备中装卸载站的问题 装卸载站的主要作用是配合悬链系统实现成品阳极下线与残阳极上线以及托盘内电解质倾翻，通过皮带输送机送入到电解质粉碎系统中。而在实际生产的过程中，托盘使用的编码器拉线会受到粉尘的影响，使摩擦力增大，导致回拉伸缩受阻，从而影响到行程控制和位置识别，同时托盘倾翻下料口与电解质输送皮带之间的落差过大会是物料的重力增加，会缩短输送设备的使用寿命。电解质输送的输送量若选择不够，会在生产过程中造成物料堵塞或洒落，不利于生产工作的正常运行。 3 解决铝电解阳极组装生产及设备配置情况的有效措施 3.1 在设计时要充分考虑到组装生产线单体与整体产能设备的关系 设计时对组装生产线中单体设备的额定产能与整体生产线的总体产能关系。经过近几年来我国同行业之间与国外行业专家的分析发现，国外的电解阳极组装生产线的中体产能够达到单体设备产能的80%左右，而我国只能达到60%左右，这就体现了我国在设计方面没有进行全面考虑。因此，在设计时要充分考虑组装线单体设备产能与整体产能之间的关系，设计方在设计时要进行全面考虑，具体分析生产线的实际情况，在产能设计上发挥最大的作用。 3.2 按照电解产能来确定设备配置和配套组装工艺 通过总结国内外的经验，按照电解产能来确定设备配置和配套组装工艺。电解产能达的时候应当选择全自动控制的阳极组装系统，产能小时选择简易的人工组装来满足生产要求。选择自动控制的连续性生产线组装具有产能高、劳动成本低、投资高、环境污染小等特点[4]，而简易的人工组装与之相反，因此在确定组装工艺和设备配置时要根据电解产能的具体情况分析，同时结合当地的劳动力供应与成本情况充分考虑。 3.3 设备配置关键以进口设备为主，以国产设备为辅 随着我国电解产能的不断扩大，相应的配套组装产能也在相应的提高，要满足高产能的阳极组装任务必须要求使用自动控制的连续性生产线。设备配置关键性的主要设备尽量采用进口设备，其余的辅助设备可以国产化为辅。进口设备具有质量好、稳定性强、故障少、投资高以及配件供应较难等特点，国产设备具有产能低、故障较多、投资少等特点。而我国目前大部分的电解铝行业的主要设备还是以进口为主，但其成本较高，因此在选用其余辅助设备时可采用优质的国产设备，使进口与国产设备之间取长补短，满足电解阳极组装的需要。 4 结束语 综上所述，电解铝阳极组装生产及设备配置发展中，应当多进行同行业之间使用情况调查，进行分析以来取长补短，及时组装生产线
拉深模具设计说明 书
课程设计（论文） 题目：拉深模具设计图纸：
目录 前言 (1) 1冲裁件工艺性分析 (2) 1.1材料选择 (2) 1.2工件结构形状 (2) 1.3尺寸精度 (2) 2 冲裁工艺方案的确定 (3) 3 模具结构形式的确定 (4) 4.模具总体结构设计 (4) 4.1模具类型的选择 (4) 4.2操作与定位方式 (4) 4.3部分零部件的设计 (4) 4.3.1凸凹模的设计 (4) 4.3.2卸料部分的设计 (6)
4.3.3推件装置的设计 (7) 4.3.4模架的设计 (8) 4.3.5模架的选用 (8) 4.3.6上、下模座的选用 (8) 4.4工作零件材料的选用 (9) 5模具工艺参数确定 (9) 5.1排样设计与计算 (9) 5.2搭边值的确定 (9) 5.3材料利用率的计算 (10) 5.4凸、凹模刃口尺寸的计算 (11) 5.4.1刃口尺寸计算的基本原则 (11) 5.4.2刃口尺寸的计算......................................................... 错误!未定义书签。6计算冲压力与压力机的初选 .. (12) 7 模具压力中心的确定 (14) 8冲压设备的选择 (15)
9模具零件图 (16) 10模具总装图 (18) 总结...................................................................................... 错误!未定义书签。参考文献 .............................................................................. 错误!未定义书签。 前言 冲压加工是现代机械制造业中先进高效的加工方法之一。冲压加工的应用十分广泛，不但能够加工金属材料，而且能够加工非金属材料。在现代制造业，比如汽车、拖拉机、农业机械、电机、电器、仪表、化工容器、玩具以及日常生活用品的生产方面，都占有十分重要的地位。
阳极炭块基础知识： 碳素是什么？ 炭和石墨材料是以碳元素为主的非金属固体材料，其中炭材料基本上由非石墨质碳组成的材料，而石墨材料则是基本上由石墨质碳组成的材料。为了简便起见，有时也把炭和石墨材料统称为炭素材料（或碳材料）。 炭素制品按产品用途可分为石墨电极类、炭块类、石墨阳极类、炭电极类、糊类、电炭类、炭素纤维类、特种石墨类、石墨热交换器类等。石墨电极类根据允许使用电流密度大小，可分为普通功率石墨电极、高功率电极、超高功率电极。炭块按用途可分为高炉炭块、铝用炭块、电炉块等。炭素制品按加工深度高低可分为炭制品、石墨制品、炭纤维和石墨纤维等。炭素制品按原料和生产工艺不同，可分为石墨制品、炭制品、炭素纤维、特种石墨制品等。炭素制品按其所含灰分大小，又可分为多灰制品和少灰制品（含灰分低于l％）。 我国炭素制品的国家技术标准和部颁技术标准是按产品不同的用途和不同的生产工艺过程进行分类的。这种分类方法，基本上反映了产品的不同用途和不同生产过程，也便于进行核算，因此其计算方法也采用这种分类标准。下面介绍炭素制品的分类及说明。 一、炭和石墨制品 (一)石墨电极类 主要以石油焦、针状焦为原料，煤沥青作结合剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、石墨化、机加工而制成，是在电弧炉中以电弧形式释放电能对炉料进行加热熔化的导体，根据其质量指标高低，可分为普通功率、高功率和超高功率。石墨电极包括： （1）普通功率石墨电极。允许使用电流密度低于17A/m2的石墨电极，主要用于炼钢、炼硅、炼黄磷等的普通功率电炉。 （2）抗氧化涂层石墨电极。表面涂覆一层抗氧化保护层的石墨电极，形成既能导电又耐高温氧化的保护层，降低炼钢时的电极消耗。 （3）高功率石墨电极。允许使用电流密度为18～25 A/m2的石墨电极，主要用于炼钢的高功率电弧炉。 （4）超高功率石墨电极。允许使用电流密度大于25 A/m2的石墨电极。主要用于超高功率炼钢电弧炉。 （二）石墨阳极类 主要以石油焦为原料，煤沥青作粘结剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、浸渍、石墨化、机加工而制成。一般用于电化学工业中电解设备的导电阳极。包括： （1）各种化工用阳极板。 （2）各种阳极棒。 （三）特种石墨类 主要以优质石油焦为原料，煤沥青或合成树脂为粘结剂，经原料制备、配料、混捏、压片、粉碎、再混捏、成型、多次焙烧、多次侵渍、纯化及石墨化、机加工而制成。一般用于航天、电子、核工业部门。 它包括光谱纯石墨，高纯、高强、高密以及热解石墨等。 （四）石墨热交换器 将人造石墨加工成所需要的形状，再用树脂浸渍和固化而制成的用于热交换的不透性石墨制品，它是以人造不透性石墨为基体加工而成的换热设备，主要用于化学工业。包括：
端盖拉伸模设计 目录 目录 (1) 第一章零件的工艺性分析 (2) 第二章毛坯尺寸展开计算 (3) 第三章拉深工序次数及拉深系数确定 (5) 第四章冲裁力与拉深力的计算 (11) 第五章凸、凹模的设计 (7) 1、落料凸、凹模尺寸计算 (7) 2、拉深凸、凹模尺寸计算 (8) 3、粗糙度的确定 (9) 第六章模具基本结构的确定 (13) 第七章模具主要零件的强度校核 (15) 第八章冲压设备的选择 (16) 1、初选设备 (16) 2、设备的校核 (18) 主要参考文献 附录
第一章零件的工艺性分析 1、零件的形状、尺寸及一般要求 该零件为厚度1mm，展开直径为φ135mm，中心孔直径为φ35mm，零件材料20钢，尺寸精度按图纸要求。 2、工艺方案的分析及确定 工件由落料、冲孔、拉深、三道工序成型，工件形状较简单。 本次主要设计其第三道工序。 第二章毛坯尺寸展开计算 1
旋转体零件采用圆形毛坯，在不变薄拉深中，材料厚度虽有变化，但其平均值与毛坯原始厚度十分接近。因此，其直径按面积相等的原则计算，即毛坯面积与拉深件面积（加上修边余量）相等。 1、确定修边余量 在拉深的过程中，常因材料机械性能的方向性、模具间隙不均、板厚变化、摩擦阻力不等及定位不准等影响，而使拉深件口部周边不齐，必须进行修边，故在计算毛坯尺寸时应按加上修边余量后的零件尺寸进行展开计算。 修边余量的数值可查文献《实用模具技术手册》表5-7. 由于工件凸缘的相对直径 d凸/d = 1.1013 查表可得修边余量δ=3.5mm。 2、毛坯尺寸计算 根据工件的形状，可将其分成F1-F8这几个部分。则可计算出各部分的展开面积如下： F1 =π/4[2π(4+t/2)(90.8-t)+4.56(4+t/2)2 =π/4[2π×5×88.8+4.56×52] =222π2+28.5π F2 =π(d-t)(h-r1-r2-t) =π(90.8-2)(34-4-2-2) =2308.8π
目录 序言 .................................................. - 1 - 第一章零件结构及工艺性分析 .......................... - 2 - 1.1 零件结构 ..................................................................................................................................... - 2 - 1.2零件工艺性分析........................................................................................................................... - 2 - 第二章零件工艺方案的确定 ............................ - 4 - 工艺方案的确定 ................................................................................................................................ - 4 - 第三章模具设计 ...................................... - 5 - 3.1模具类型及结构形式的确定....................................................................................................... - 5 - 3.2 模具工作过程.............................................................................................................................. - 6 - 3.3拉深模工作部分的结构和尺寸确定........................................................................................... - 7 - 3.4 模具主要零件的设计与选用...................................................................................................... - 7 - 3.4.1工作零件的选择................................................................................................................ - 7 - 3.4.2凹模 ................................................................................................................................... - 8 - 3.4.3凸凹模................................................................................................................................ - 9 - 3.4.4其他支撑零件.................................................................................................................. - 10 - 3.4.5 拉伸力的计算................................................................................................................. - 11 - 第四章压力机的选用 ................................. - 12 - 第五章产品的技术与设计总结 ......................... - 13 - 结语致谢 ............................................ - 14 - 参考文献 ............................................. - 15 -
一、填空 1、汽车装配技术主要包括：冲压、焊接、涂装和总装等4大部分。 2、汽车装配线一般是由输送设备和专业设备构成的有机整体。 3、生产过程是由加工过程、检验过程、运输过程、自然失效过程及等待间歇过程等组成。 4、装配生产组织形式包括固定式装配和流水式装配两大类。 5、强制流水装配方式又分为间隙式移动和连续式移动 2 种 6、冲压方法多种多样，但概括起来可分为分离工序和变形工序两大类。 7、冷冲压所用设备压力机类型很多，按传动方式的不同，主要有机械压力机和液压压力机两大类， 8、焊接接头包括焊缝、熔合区和热影响区 3 部分。 9、焊接接头型式主要有对接接头、 T 形接头、角接接头、搭接接头等 4 种。 10、手工电弧焊常用的引弧方法有直击法和划擦法。 11、手工电弧焊的基本操作包括引弧、运条、收弧和焊件清理等 4 个基本过程 12、电阻焊方法主要有 4 种，即点焊、缝焊、凸焊、对焊。 13、矫正通常有火焰矫正和机械矫正等形式。 14、常用涂装方法的四种方法浸涂、喷涂、刷涂、电泳涂装。 15、喷枪按涂料的供给方法分为吸力式、重力式和压力式 3 种 16、烘干设备按加热和传热方式分为对流式、辐射式和感应式 3 种。 17、影响颜色的三大要素也称为视觉的三大要素，即光线、物体和观察者。 18、色彩的三属性包括色调、明度、彩度，也称为颜色的三个空间或颜色三属性。 19、涂料由 3 大部分组成，分别为：主要成膜物质、次要成膜物质和辅助成膜物质。 20、涂料的干燥方式主要有自然干燥、加速干燥和高温烘烤干燥 3 种。 21、电泳涂装法有阳极电泳法和阴极电泳法 2 种 22、汽车制造的四大工艺包括冲压、焊装、涂装、总装。 二、名词解释 1、生产过程——产品从原材料到制成成品所经过的一切劳动阶段，称生产过程 2、工艺过程——就是指生产对象在质和量的状态以及外观发生变化的那部分过程。 3、冲压——冲压是在常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定的形状、尺寸和性能的零件加工方法。 4、焊接——就是通过加热或加压，或两者并用，用或不用填充材料，使焊件达到原子间结合的一种加工方法。 5、涂装——指将涂料涂覆于物面（基底表面）上，经干燥成膜的工艺。 6、汽车总装配工艺——汽车总装配就是使生产对象在数量、外观发生变化的工艺过程 7、涂料——是指涂布在物体的表面上，能够形成具有保护、装饰或其他特殊性能的固态保护膜的类液体或固体材料的总称。 三、判断 1、汽车总装配具有小批量的特点。 2、车身生产具有制造投资大、周期长这样的特点 3、选择装配线设备时要考虑的问题包括：产品生产纲领、产品质量要求、设备的先进性、设备的可靠性、设备的价格。
第四章拉深工艺及拉深模具设计复习题答案 一、填空题 1.拉深是是利用拉深模将平板毛坯压制成开口空心件或将开口空心件进一步变 形的冲压工艺。 2.拉深凸模和凹模与冲裁模不同之处在于，拉深凸、凹模都有一定的圆角而不 是锋利的刃口，其间隙一般稍大于板料的厚度。 3.拉深系数m是拉深后的工件直径和拉深前的毛坯直径的比值，m越小，则变 形程度越大。 4.拉深过程中，变形区是坯料的凸缘部分。坯料变形区在切向压应力和径向拉 应力的作用下，产生切向压缩和径向伸长的变形。 5.对于直壁类轴对称的拉深件，其主要变形特点有：（１）变形区为凸缘部分； （２）坯料变形区在切向压应力和径向拉应力的作用下，产生切向压缩与径向的伸长，即一向受压、一向收拉的变形；（３）极限变形程度主要受传力区承载能力的限制。 6.拉深时，凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂是拉深工艺能否顺利进行的 主要障碍。 7.拉深中，产生起皱的现象是因为该区域内受较大的压应力的作用，导致材料 失稳_而引起。 8.拉深件的毛坯尺寸确定依据是面积相等的原则。 9.拉深件的壁厚不均匀。下部壁厚略有减薄，上部却有所增厚。 10.在拉深过程中，坯料各区的应力与应变是不均匀的。即使在凸缘变形区也是 这样，愈靠近外缘，变形程度愈大，板料增厚也愈大。 11.板料的相对厚度t/D越小，则抵抗失稳能力越愈弱，越容易起皱。
12.因材料性能和模具几何形状等因素的影响，会造成拉深件口部不齐，尤其是 经过多次拉深的拉深件，起口部质量更差。因此在多数情况下采用加大加大工序件高度或凸缘直径的方法，拉深后再经过切边工序以保证零件质量。13.拉深工艺顺利进行的必要条件是筒壁传力区最大拉应力小于危险断面的抗拉 强度。 14.正方形盒形件的坯料形状是圆形；矩形盒形件的坯料形状为长圆形或椭圆形。 15.用理论计算方法确定坯料尺寸不是绝对准确，因此对于形状复杂的拉深件， 通常是先做好拉深模，以理论分析方法初步确定的坯料进行试模，经反复试模，直到得到符合要求的冲件时，在将符合要求的坯料形状和尺寸作为制造落料模的依据。 16.影响极限拉深系数的因素有：材料的力学性能、板料的相对厚度、拉深条件 等。 17.一般地说，材料组织均匀、屈强比小、塑性好、板平面方向性小、板厚方向 系数大、硬化指数大的板料，极限拉深系数较小。 18.拉深凸模圆角半径太小，会增大拉应力，降低危险断面的抗拉强度，因而会 引起拉深件拉裂，降低极限变形。 19.拉深凹模圆角半径大，允许的极限拉深系数可减小，但过大的圆角半径会使 板料悬空面积增大，容易产生失稳起皱。 20.拉深凸模、凹模的间隙应适当，太小会不利于坯料在拉深时的塑性流动，增 大拉深力，而间隙太大，则会影响拉深件的精度，回弹也大。 21.确定拉深次数的方法通常是：根据工件的相对高度查表而得，或者采用推算 法，根据表格查出各次极限拉深系数，然后依次推算出各次拉深直径。 22.有凸缘圆筒件的总拉深系数m大于极限拉深系数时，或零件的相对高度h/d 小于极限相对高度时，则凸缘圆筒件可以一次拉深成形。 23.多次拉深宽凸缘件必须遵循一个原则，即第一次拉深成有凸缘的工序件时， 其凸缘的外径应等于工件的凸缘直径，在以后的拉深工序中仅仅使已拉深成
学号： 专业课程设计(说明书) 设计题目：落料拉深复合模 设计者：马国财 指导教师：杜松 日期： 2011 年 11 月 10 日
目录: 前言..................................................... 错误!未定义书签。第一章设计任务书 ........................................ 错误!未定义书签。第二章工艺分析.......................................... 错误!未定义书签。零件基本信息........................................... 错误!未定义书签。 工件的拉深工艺性分析 .................................. 错误!未定义书签。 工件的冲裁工艺性分析 .................................. 错误!未定义书签。 确定工艺方案.......................................... 错误!未定义书签。第三章工艺计算.......................................... 错误!未定义书签。 拉深件的修边余量 ...................................... 错误!未定义书签。 零件展开料的尺寸计算 ...................................................................... 错误!未定义书签。 排样、搭边及条料宽度 ...................................................................... 错误!未定义书签。成形系数 ................................................................................................ 错误!未定义书签。 冲压力计算 .......................................................................................... 错误!未定义书签。 弹簧计算 .............................................................................................. 错误!未定义书签。 初选压力机 .......................................................................................... 错误!未定义书签。第四章模具设计 ...................................................................................... 错误!未定义书签。 落料模工作部分尺寸计算 .................................................................. 错误!未定义书签。拉深模工作部分尺寸计算 .................................................................... 错误!未定义书签。 落料凹模外形尺寸计算 ...................................................................... 错误!未定义书签。 凸凹模外形尺寸计算 .......................................................................... 错误!未定义书签。 选择模具、导柱和导套 ...................................................................... 错误!未定义书签。 设计辅助零件 ...................................................................................... 错误!未定义书签。校核压力机 ............................................................................................ 错误!未定义书签。 选择定位连接件 .................................................................................. 错误!未定义书签。 选择模具材料 ...................................................................................... 错误!未定义书签。附录 ............................................................................................................ 错误!未定义书签。附表一冲压件工艺规程 ...................................................................... 错误!未定义书签。附表二模具说明书 .............................................................................. 错误!未定义书签。参考文献 .................................................................................................... 错误!未定义书签。
正文 如下图1所示拉深件，材料为08钢，厚度0.8mm，制件高度70mm，制件精度IT14级。该制件形状简单，尺寸小，属普通冲压件。试制定该工件的冲压工艺规程、设计其模具、编制模具零件的加工工艺规程。
图1 一、冲压件工艺分析 1、材料：该冲裁件的材料08钢是碳素工具钢，具有较好的可拉深性能。 2、零件结构：该制件为圆桶形拉深件，故对毛坯的计算要。 3、单边间隙、拉深凸凹模及拉深高度的确定应符合制件要求。 4、 凹凸模的设计应保证各工序间动作稳定。 5、 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IT14级确定工件尺寸的公差。 查公差表可得工件基本尺寸公差为： 74.0050+φ 74.0070+ 3.005+R 25.008.0+ 二、工艺方案及模具结构类型 1、工艺方案分析 该工件包括落料、拉深两个基本工序，可有以下三种工艺方案：
方案一：先落料，首次拉深一，再次拉深。采用单工序模生产。 方案二：落料+拉深复合，后拉深二。采用复合模+单工序模生产。 方案三：先落料，后二次复合拉深。采用单工序模+复合模生产。 方案四：落料+拉深+再次拉深。采用复合模生产。 方案一模具结构简单，但需三道工序三副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。方案二只需二副模具，工件的精度及生产效率都较高，工件精度也能满足要求，操作方便，成本较低。方案三也只需要二副模具，制造难度大，成本也大。方案四只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求，但模具成本造价高。通过对上述四种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。 2、主要工艺参数的计算 (1)确定修边余量 该件h=70mm，h/d=70/50=1.4,查《冲压工艺与模具设计》表4-10 可得mm h8.3 ? = 则可得拉深高度H H=h+h?=70+3.8=73.8mm (2)计算毛坯直径D 由于板厚小于1mm，故可直接用工件图所示尺寸计算，不必用中线尺寸计算。 D=2 257 dH d- + - dR .0 72 .1 4R =2 25 ? - ? 50? ? + 4 ? - 73 50 .0 57 50 5 72 8. .1 ≈ mm 130 (3)确定拉深次数
1概述 1.1项目背景 ×××××煤电集团有限公司是×××××××市一家以煤（产、运、销一条龙）、电、铝一体化为主，以生态文化旅游、新型能源拓展为补充的大型企业。公司是××××市重点培育的营业收入超百亿元的大型骨干企业、煤炭兼并重组八大主体企业之一，通过“有限资源无限化”为基本经营理念，成功构建了以煤电热为核心的循环经济产业体系。 ×××××达拉特90万吨/年铝板带项目（含10万吨/年原铝）于2017年5月取得环评批复（内环审[2017]4号）。为了提高公司整体经济效益，在原90 万吨/年铝板带项目基础上新增8万吨/年原铝产能，新增8万吨/年原铝送至熔铸车间用于替代部分铝锭，扩建后全厂产品方案不变，仍为90万吨/年铝板带。×××××达拉特90万吨/年铝板带新增8万吨/年原铝扩建项目于2018年7月取得环评批复（鄂环评字[2018]128号）。 原铝作为一个高载能产业，大量消耗电能，同时对阳极产品的需求也较大。××集团一期10万吨/年原料制备系统已建成并于2018年3月达产，相应的整流供电系统、氧化铝输送系统、简易阳极组装系统、原铝铸造系统、附属动力系统均已建成投运。考虑到市场阳极产品质量及供求关系的影响，拟自建阳极生产线保证阳极供应。本项目预焙阳极生产工艺设计采用先进、成熟的技术和SAMI近年来最新科研成果，固体沥青熔化采用连续式沥青快速熔化系统，石油焦煅烧采用SAMI新一代罐式炉煅烧石油焦技术，混捏采用新型混捏锅，焙烧采用SAMI自主开发的高效节能焙烧炉，项目建设规模为年产50万吨预焙阳极。 1.2项目特点及分析判断相关情况 （1）本项目为新建项目，不存在现有工程遗留环境问题。 （2）本项目新建预焙阳极生产系统，为公司原铝生产供应预焙阳极，生产废水全部循环使用，生活污水经化粪池处理后排放至园区污水处理厂处理。本项目对环境的影响主要为大气环境影响，废气污染源来自石油焦转运站、煅烧
课程设计报告 题目：______Ｕ型件二次拉深模___ ________ 专业：___09材料成型及控制工程（2）班__________ 姓名：______ _____________________________ 导师：____ ____________________________ 时间：_______2012年6月29日______________________ 目录 1、零件结构 2、零件工艺性分析 (4) 2.1 零件图的分析 (4) 3、零件工艺方案的确定 (5)
2.1 排样方案的比较 (5) 4、模具设计 (7) 3.1 模具类型及结构形式的确定 (7) 3.2模具工作部分刃口尺寸及公差 (8) 3.3 模具主要零件的设计与选用 (10) 3.3.1工作零件的选择 (10) 3.3.2卸料零件 (12) 3.3.3模架及零件 (12) 3.3.4其他支撑零件 (12) 3.3.5 模具的装配方法 (13) 3.3.6模具冲裁力和压力中心的计算 (14) 5、压力机的选用 (15) 6、产品的技术与经济特点 (16) 7、结语致谢 (16) 8、参考文献 (17) 序言 拉深是利用拉伸模具将平板毛胚压制成各种开口的空心工 件，或将已制成的开口空心件加工成其他形状空心件的一种冲压
加工方法。伸模具可以制得筒形、阶梯形、球形、锥形抛物线形等旋转体零件，还可以制成其他非旋转体零件，如果和其他成形工艺压（如胀形、翻边等）复合，还可以制造形状极为复杂的零件。如汽车车门等，拉深在汽车、航空航天、国防、电器和电子等工业部门以及日用品生产中，都占据相当重要的地位，因此拉深是冷冲压的基本工序之一。 本说明书在设计球形件拉深模具方面，通过分析和计算，详细的叙述了拉深件的加工工艺流程，通过选择相应的标准件和压力机，完成拉深模的实体设计，并且对零件的技术适用性和经济价值进行分析，较为全面的展现出该拉深模具的特点和优点。 本设计中该拉深件的加工简单，技术要求较低，从而降低了生产成本，能够在实际应用中有很高的经济效益。