摩托車郵箱注油口沖壓工藝及模具設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計(論文)文本材料摩托車郵箱注油口沖壓工藝及模具設(shè)計實習單位 實習崗位 開發(fā)部 專業(yè)班級 機械制造與自動化 學生姓名 指導(dǎo)教師 目 錄l 文本成果摘要1關(guān)鍵詞1引言11零件的工藝性分析 12零件沖壓工藝方案的確定 22.1 沖工藝方案的計算22.2 確定工藝方案22.3 按凸緣筒形件的拉深3 2.4 沖裁排樣方式的設(shè)計及計算53 第一副模具（落料、拉深、沖孔復(fù)合模）的設(shè)計與計算6 3.1各工序壓力的計算6 3.2壓力機的初步選定7 3.3 模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇與計算8 3.4模具工作部分刃口尺寸和公差的計算93.5 落料、拉深凸、凹模高度的確定 11 3.6落料凹模外形尺寸的設(shè)計與粗

2、略計算 11 3.7模具其他零件的設(shè)計與計算12 3.8模具壓力中心的設(shè)計與計算 134第二副模具（翻邊模）的設(shè)計與計算13 4.1各工序壓力的計算與壓力機的初步選用 134.2 壓力機的初步選用 13 4.3翻邊凸、凹模刃口尺寸和公差的計算14 4.4模具結(jié)構(gòu)類型及形式的選擇與設(shè)計15 4.5壓力中心的計算 15 4.6沖模閉合高度的計算15 4. 7 模座的選用155第三副模具（垂直切邊模）的設(shè)計與計算16 5.1各工序壓力的計算與壓力機的初步選用165.2切邊凸凹模刃口尺寸和公差17 5.3模具結(jié)構(gòu)類型及形式的選擇與設(shè)計18 5.4壓力中心的計算18 5.5沖模閉合高度的計算18 5.6

3、模座的選用186 總結(jié) 19致謝 19 參考文獻 19l 實際成果附圖 20摩托車郵箱注油口沖壓工藝及模具設(shè)計 摘要： 這次畢業(yè)設(shè)計完成了摩托車油箱油沖壓工藝及模具設(shè)計。包含繪圖，沖孔，翻邊，修剪技術(shù)，還有設(shè)計的沖壓工藝分析，粗略計算的布局，沖壓力，刃口尺寸的計算。進行了模具總體結(jié)構(gòu)、主要零部件的設(shè)計，繪制了落料、拉深、沖孔復(fù)合模和翻邊、切邊的單工序模具裝配圖和零部件圖。 關(guān)鍵詞： 沖壓工藝 沖壓模具設(shè)計 裝配圖引言： 如今沖壓工藝與沖壓設(shè)備不斷地發(fā)展，突出的有精密沖壓、高速沖壓、多工位自動沖壓以及液壓成形等各種沖壓工藝的迅速發(fā)展，把沖壓的技術(shù)提到了新的領(lǐng)域。開發(fā)的新型模具材料和鋼結(jié)合金、硬質(zhì)

4、合金模具的推廣，模具各種表面處理技術(shù)的發(fā)展，沖壓設(shè)備和模具結(jié)構(gòu)的改善及精度的提高，突出的改變模具的壽命和擴大了沖壓加工范圍。由于沖壓工藝具有效率高、穩(wěn)定、成本低、可加工復(fù)雜形狀工件等很多優(yōu)點，在機械、輕工、國防、電機電器、家用電器等行業(yè)廣泛的使用，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，沖壓模具作為個部門的重要基礎(chǔ)工藝裝備起到了越來越大的作用。1工件的沖壓工藝分析本次畢業(yè)設(shè)計的沖壓件是摩托車油箱注油口沖壓件的生產(chǎn)過程的設(shè)計。該工件是一個帶凸緣的筒形件，在53mm的內(nèi)孔中，用來注油要求有較高的光潔度和相對的位置精度。除了要保證它的公差外還要保證它的高度及其孔內(nèi)的圓角半

5、徑r5mm。從以上對摩托車油箱注油口的形狀分析當中不難看出，它需要經(jīng)過落料，拉深，沖預(yù)制孔，翻邊，修邊等沖壓工序，但它需要幾次拉深，沖預(yù)制孔、翻邊尺寸如何計算以及沖側(cè)孔應(yīng)該采用哪種方式和如何布置等成為本次設(shè)計的重點和難點。本次設(shè)計的模具精度并不需要很高，達到it10-it9均可滿足要求。工件圖見圖2-1。圖2-1 摩托車油箱注油口工件圖2零件沖壓工藝方案的確定2.1工件孔沖制的方案此件雖然是一般帶凸緣拉深件，但加工底部53mm孔可以拉深后沖預(yù)制孔再翻邊:落料、拉深、沖孔復(fù)合，再翻邊可以提高生產(chǎn)率高，而且省料。另外，按工件使用情況翻邊工序完全可以保證工件技術(shù)要求2.2 計算毛坯尺寸在計算毛坯尺寸

6、前，需要先確定翻邊前的半成品的形狀和尺寸。孔53的高度太大，不能用翻邊的辦法全部都制造出來，而是一部分要靠拉深形成的。翻邊高度具體計算如下：將直徑d=54mm，翻邊圓角半徑r=5mm，板料厚度t=1.0mm帶入翻邊系數(shù)公式得： k=1-（h-0.43r-0.72t） =1-(26-0.43×6-0.72×1) =0.16則預(yù)制孔徑d=0.16×54=8.6從表6-5查得翻邊系數(shù)k=0.51（采用平底凸模沖制底孔），即計算翻邊系數(shù)大于表中查得的翻遍系數(shù)，說明不能一次翻邊而成。取極限翻邊系數(shù)k0max=0.52翻邊極限高度hmax=(1- k)+0.57(r+) =(

7、1-0.52)+0.57(5+0.5) =16.95mm取翻邊高度為h=15mm沖預(yù)制孔徑：d=m×d=0.52×54=28.08沖預(yù)制孔為 d=28mm沖孔、翻邊前半成品如圖3-1所示。圖3-1 計算毛坯尺寸用圖2.3 按凸緣筒形件的拉深確定修邊余量值：=2>1.40 查表5-12得=3.0mm所以拉深件實際凸緣直徑：df= dt+2=108+2×3.0=114mm計算毛坯直徑：當r=r時毛坯直徑d0= = =119mm確定能否一次拉深成形：由相對凸緣直徑和相對毛坯厚度查表 =2.11=×100=0.84 查表5-14得【h1/d1】max=0.

8、270.33而實際零件h/d=11/54=0.2<【h1/d1】max=0.270.33查表5-13得m1=0.42而且m= d1/d0=54/119=0.45>0.42故此件能一次拉深摩托車油箱注油口拉深件毛坯尺寸計算如圖3-2所示。 圖3-2 拉深件尺寸計算 2.4 沖裁排樣方式的設(shè)計及計算工件毛坯直徑119mm尺寸較大，考慮到操作方便，采用單排。查有關(guān)表得搭邊值： a=1.5，a1=1.5進距：s=d+ a1=119+1.5=120.5條料寬度：b=d+2a=119+2×1.5=122mm板料規(guī)格擬選用：1×1100×2900采用縱裁: 裁板條數(shù)

9、 n1=b/b=1100/122=9余2mm每條個數(shù) n2=(l-a1)/s=（2900-1.5）/120.5=24余13mm每板總個數(shù) n3= n1· n2 =9×24=216（個）板的利用率：=×100%=71.1%采用橫裁: 裁板條數(shù) n1=l/b=2900/122=23余94mm每條個數(shù) n2=(b-a1)/s=（1100-1.5）/120.5=9余28mm每板總個數(shù) n3= n1· n2 =23×9=207（個）板的利用率：=×100%=68.1%綜上比較第一種排樣方式的利用率高，故采用進行縱裁排樣（排樣圖見圖3-3） 圖3

10、-3 排樣圖3 第一副模具（落料、拉深、沖孔復(fù)合模）的設(shè)計與計算3.1各工序壓力的計算落料力 p1 =1.3×3.14×d×t×b=1.3×3.14×119×1×350=170015.5n式中 b(抗剪強度)= 350 mpa，由沖壓手冊表8-7查得。p1 (=dtb)計算沖裁力d毛坯直徑t沖件材料厚度卸料力 p2=k1 p1=0.07×170015.5 =11901n式中：k1 = 0.07， 由沖壓手冊表2-37查得。拉深力 p3=3.14×d×t×b k1 =3.14&

11、#215;54×1×450×1.05 =80117n式中：cp = 450 mpa , 由沖壓手冊表8-7查得。 k1 = 10.5 , 由沖壓手冊表4-86查得。壓邊力 p4= /4 d02-( d1+2r)2×2.5= /41192-(54+2×5) 2 ×2.5= 19752.6n沖預(yù)制孔的力f沖 = 1.3d tb= 1.3×3.14×28×1×350= 40003.6 n式中： b(抗剪強度)= 350 mpa，由沖壓手冊表8-7查得，d預(yù)制孔直徑推件力f推 =n.k2 f沖=5

12、15;0.055×40003.6=11000.99 n式中：k2 = 0.063， 由沖壓手冊表2-37查得。n = 5 ,同時卡在凹模里的廢料片數(shù)。(設(shè)凹模直筒口徑高度 h = 4 ,n= h/t = 4/0.5 = 8)3.2 壓力機的初步選用綜上計算所知，因為選用的是彈性卸料結(jié)構(gòu),所以總壓力f總為各力的總和，其中包括卸料力.故f總=p1+ p2 + p4 +f沖+f推件= 170015.5+11901+19752.6+40003.6+11000.99= 242673.69n243 kn在考慮各因素后，取一安全系數(shù)0.7左右，所以必須選用250kn的公稱壓力機.則根據(jù)所需總壓力初

13、選公稱壓力為250kn的開式壓力機。（參看沖壓手冊相關(guān)章節(jié)543頁。壓力機的主要技術(shù)參數(shù)如下表4-1所示表4-1 壓力機的主要技術(shù)參數(shù)公稱壓力滑塊行程/行程次數(shù)/min-1最大閉合高度/25080 100250封高度調(diào)節(jié)量工作臺模柄孔尺寸前后左右直徑深 度7036056050703.3 模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇與計算設(shè)計的第一模具沖裁，繪圖，沖孔復(fù)合模結(jié)構(gòu)。設(shè)計的沖壓件可以是一個拉伸到需要的高度，原理屬于淺拉深法蘭部分，落料沖孔復(fù)合模，拉絲，典型結(jié)構(gòu)沖，即自由式，繪制翻蓋式較低的模具基地?？瞻壮钟腥丝梢杂米鲏毫?cè)和頂裝置，剛性推進裝置。結(jié)構(gòu)具有操作方便，平滑算子，生產(chǎn)率高。適合深度不太大，較薄

14、的材料。 在上模部分，為保持工件底部變形，以免讓剛性接觸，連接桿裝置推推塊推出工件。在這個過程中，由于拉深深度11毫米，不要太大，材料厚度為1毫米的薄，所以使用彈性卸載是適當?shù)?。在下模座上設(shè)有緩沖裝置的下部，它帶動支撐桿向上運動，使空白持有人頂端和邊緣效應(yīng)的模具，和剛性推進裝置，和較低的模具提供了一個剛性板裝置，采用其結(jié)構(gòu)特點是結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，制造和使用簡單方便，唯一的限制是，繪圖可能仍然在剛性板不容易，有時也需要工人的手拿出來，帶來不便，但只要支撐桿的長度設(shè)計合理，空氣氣墊壓力不夠，可以克服缺點?？紤]加載模式和操作方便，模具使用后布局導(dǎo)柱模板。第一副（沖模具，拉絲，沖孔復(fù)合模）裝配圖如圖

15、4 - 1所示圖4-1落料、拉深、沖孔復(fù)合模裝配簡圖3.4 模具工作部分刃口尺寸和公差的計算落料前的毛坯未注公差尺寸的極限偏差，故取落料件的尺寸公差為119 由沖壓手冊表2-31的公式進行計算d凹 = （d-x）+凹=（119-0.5×（-0.87）=119.44式中： x = 0. 5,由沖壓手冊表2-30查得， 凹 = +0.035，由沖壓手冊表2-28查得。d凸 = （d-x-2cmin）-= (119-0. 5×（-0.87）-2×0.07) = 119.37 式中： cmin = 0.07，由沖壓手冊表2-25查得，表查得cmax = 0.1）凸 = -

16、0.025 ，由沖壓手冊表2-25查得。+ = 0.035+0.025 = 0.06 = 2（cmax-cmin）t = 2×（0.1-0.07）=0.06故上述計算是合理的。落料凹模最小模壁c ，由沖壓手冊表2-39查得為36，實際取為36拉深凸 、凹模的刃口尺寸：拉深件按未注公差尺寸的極限偏差考慮，并標注內(nèi)形尺寸，故拉深件的尺寸為：53由沖壓手冊表4-75的公式計算d凸=（d+x）-=(53+0.4×0.74) =53.3式中：x = 0.4,由沖壓手冊表2-30查得凹 = +0.05由沖壓手冊表4-76查得d凹 = （d+x+2c）+凹=（53+0.4×0.

17、74+2×1.05）=55.4式中：x = 0.4,由沖壓手冊表2-30查得，c由沖壓手冊表4-74取為 c = (11.1)t = 1.05拉深凹模最小模壁c ，由沖壓手冊表2-39查得為30沖孔凸、凹模刃口尺寸的計算：沖孔件按未注公差尺寸的極限偏差考慮，并標注內(nèi)形尺寸，故沖孔件的尺寸28d凸= (d+x)-=(28+0.5×0.52) =28.26d凹= (d+x+2cmin) +凹=(28+0.5×0. 52+2×0.07)=28.27式中： x = 0.5,由沖壓手冊表2-30查得，cmin = 0.07，由沖壓手冊表2-25查得，表查得cmax

18、 = 0.1）凹 = 1/4 = 0.0213.5 落料、拉深凸凹模高度的確定l=h1+h2+h3+h其中：h1為凸模固定板厚度，一般為凸模高度的40%左右，計算取為28。h2為卸料板的厚度，查課本p23頁一般為612 ，取為10。 h3為導(dǎo)料板厚度2 。h為附加長度，包括修模余量和安全長度，取30。綜上，則：l=28+10+2+30 故：l=70即凸凹模的長度為70，具體長度根據(jù)實際情況調(diào)整后再確定。3.6 落料凹模外形尺寸的設(shè)計與粗略計算 (具體情況根據(jù)裝配圖確定)參見課本p63頁圖3-12： 凹模厚度h=kb（大于15），凹模壁厚c=（1.52h）（大于3040）其中：b沖裁件最大外形尺

19、寸 k系數(shù)，形狀簡單取較小值，形狀復(fù)雜取較大值。故根據(jù)課本p64頁表33取k=0.20，則：查沖壓設(shè)計簡明手冊p34頁：h=kb=0.20x87=17.4（）（但是本次模具不是落料單工序模，因此，落料凹模的對應(yīng)尺寸應(yīng)該比拉深凸模原則上高1個料厚t才可滿足強度要求.但是在此模具設(shè)計，凹模里面還有卸料結(jié)構(gòu)，根據(jù)作圖得初h取25）凹模壁厚 ：c=（1.52.5）h，取36。3.7 模具其他零件的設(shè)計與計算模架的選用： 根據(jù)沖裁模沖壓周邊尺寸檢查手冊”，“p591相關(guān)信息，并且安裝方便，所以使用后導(dǎo)柱模。由于沖裁模具周邊的大小長度在200毫米左右，根據(jù)信息的lxb選擇模座為200×200&#

20、215;50毫米的下模座，200×200×50毫米規(guī)格，其他結(jié)構(gòu)尺寸值不變。在這個時候，依次檢查初步選擇壓力250kn公稱壓力。工作臺面尺寸：560毫米，和360毫米。工作臺封閉高度為250毫米，明顯可以放下來的模座，和最大的閉合高度可以達到要求，因此，選擇壓力滿足要求。 模柄規(guī)格為直徑50，70毫米高，其他的結(jié)構(gòu)尺寸?！睕_壓”p436簡明手冊頁面，同時，在模座確定以后，導(dǎo)柱，導(dǎo)套規(guī)格尺寸也由“沖壓簡明手冊”相關(guān)章節(jié)檢查。定位零件： 該模具采用雙導(dǎo)柱導(dǎo)料，以便使帶材順利通過導(dǎo)銷間隙，在計算布局尺寸圖表與計算，在這里就不在。結(jié)構(gòu)和規(guī)格相同的停止引腳。同時在模具中的一個固定的止

21、動銷限制帶材料發(fā)送近一步，使用圓形擋銷，規(guī)格為4×6。結(jié)構(gòu)計具有結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，使用方便，適用于固定卸料板和手工送料冷沖壓模具結(jié)構(gòu)。卸料與推（頂）件裝置：由于板料厚度為1 0.8mm，故要采用固定卸料板結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，卸料力大，用于板料厚度較薄的情況。卸料力前面已算出 f卸=11901n采用帶導(dǎo)尺的固定卸料板，卸料板只起卸料的作用，卸料板的型孔與凸模的單面間隙為0.5，厚度為10。打桿長度：h（模柄總長+凸凹模高度-推件高度）但是由于使用了三爪推板推出機構(gòu)，因此打桿長度應(yīng)在（模柄總長-推板厚度）具體情況根據(jù)裝配圖確定。托桿長度：l（l+h3）其中：l氣墊長度 h3氣墊上平面與下

22、平面之間隙綜上，取l=48 。固定與連接零件： 固定板將模具固定在上模座，固定板和凸、凹模之間使用的是固定形式的階梯。固定板與上模座六角螺釘與圓柱銷連接定位，螺絲的大小和圓柱銷連接到二維的根據(jù)部分厚度確定。此外，由于模具的大小所需的沖裁力較大，所以使用板結(jié)構(gòu)3.8 模具壓力中心的設(shè)計與計算沖裁拉深沖孔，預(yù)制孔的凸，凹形狀是對稱的形狀，所以壓力中心的幾何形心，模座中心為原點，建立直角坐標系，然后沖裁拉深的壓力中心的起源。4 第二副模具（翻邊模）的設(shè)計與計算4.1 計算沖裁力翻邊力f翻邊 = 1.1t(d- d0) s=1.1×3.14×1×(54-28) ×

23、;196= 17602n式中：s = 196 mpa , 由沖壓手冊表8-7查得。頂件力頂件力取翻邊力的10，則f頂件 = 10×f翻邊= 10×17602= 1760 n4.2 壓力機的初步選用綜上計算所知，因為選用的是彈性卸料結(jié)構(gòu),所以總壓力f總為各力的總和，其中包括卸料力.故f總= f翻邊+f頂件= 17602+1760= 19362 n20 kn在考慮各因素后，取一安全系數(shù)0.7左右，所以必須選用大于20kn的公稱壓力機.則根據(jù)所需總壓力初選公稱壓力為160kn的開式壓力機。（參看沖壓手冊相關(guān)章節(jié)543頁。第二副模具(翻邊模)裝配簡圖見圖5-1所示。 圖5-1 翻邊

24、模裝配簡圖4.3 翻邊凸、凹模刃口尺寸的計算從模具裝配圖的設(shè)計中知道，翻邊凸模基本尺寸為53。翻邊件按未注公差尺寸的極限偏差考慮，并標注內(nèi)形尺寸，故翻邊件的尺寸為53由沖壓手冊表4-75的公式計算d凸= （d+x）-=(53+0.4×0.74) =53.3式中： x = 0.4,由沖壓手冊表2-30查得， 凹 = +0.05由沖壓手冊表4-76查得d凹 = （d+x+2c）+凹=（53+0.4×0.74+2×1.05）=55.4式中：x = 0.4,由沖壓手冊表2-30查得，c由沖壓手冊表4-74取為 c = (11.1)t = 1.05翻邊凹模最小模壁c ，由沖

25、壓手冊表2-39查得為364.4 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇計算側(cè)模翻邊高度11毫米。在翻邊模翻邊模設(shè)計，精度為中等精度要求。在設(shè)計翻邊模翻邊的模具設(shè)計，在上模座上。帶凸緣筒形件拉深的上模座，然后用固定板固定，固定板的內(nèi)六角螺絲和一個圓柱銷連接，固定在上模座卸料時，。模具生產(chǎn)推一推塊空白的翻邊消亡 翻邊模設(shè)置在下模座上，利用嵌入固定在下模座。當卸壓邊與限位螺釘裝卸手段，壓邊圈也可以按邊緣效應(yīng)，他是由支撐桿的氣墊壓力傳送到邊壓邊。4.5 壓力中心的計算由于本副模具的翻邊位置對稱，因此它的壓力中心就在中心距的幾何中心上。4.6 沖模閉合高度的計算由于估算的沖模高度為171，而根據(jù)總壓力所選的壓力機閉合高度

26、為160220，因此初選壓力機符合要求。4.7 模座的選用在本副模具設(shè)計中根據(jù)凹模支架的尺寸來選用后側(cè)導(dǎo)柱式模架選用模座的規(guī)格如下：上模座160×160×45下模座160×160×45其具體的結(jié)構(gòu)尺寸如下：上模座 下模座 l=160， b=160， t=45 a2=195 l=160， b=160 t=45， l1=170l1=170， s=170， a1=110， r=42, s=170， a1=110， a2=195 l2=80l2=80 d(h7):42 r=42, d(r7):28 圖形及具體的標注尺寸見零件圖和沖壓手冊。導(dǎo)柱導(dǎo)套尺寸具體參數(shù)參考

27、沖壓手冊p606-612頁相關(guān)的章節(jié)。5 第三副模具（垂直切邊模）的設(shè)計與計算5.1 各工序壓力的計算與壓力機的初步選用切邊力 f = 1.3dtb= 1.3×3.14×76×1×350= 108581.2 n式中 b(抗剪強度)= 350 mpa，由沖壓手冊表8-7查得。t沖件材料厚度廢料刀切斷廢料所需力（設(shè)兩把廢料刀）f1=2×1.3×(82-76)×1×350 =5460n 綜上所計算得 f總=f+ f1=108581.2+5460 =114041.2n 114kn則根據(jù)總壓力初步選用開式壓力機公稱壓力為16

28、0kn，其模柄規(guī)格直徑30mm,高度50mm具體結(jié)構(gòu)尺寸參見沖壓手冊相關(guān)章節(jié)。第三副模具（垂直切邊模）裝配簡圖如圖6-1所示。 圖6-1 垂直切邊模裝配簡圖 5.2 切邊凸凹模刃口尺寸和公差取落料件的尺寸公差為76 由沖壓手冊表2-31的公式進行計算d凹 = （d-x）+凹=（76-0.5×0.74）=76.37式中： x = 0.5,由沖壓手冊表2-30查得， 凹 =0.012，由沖壓手冊表2-28查得。d凸 = （d-x-2cmin）-= (76-0.5×0.74-2×0.07)= 76.3式中： cmin = 0.07，由沖壓手冊表2-25查得，表查得cma

29、x = 0.1）凸 = -0.019 ，由沖壓手冊表2-25查得。+ = 0.018+0.012 = 0.03 2（cmax-cmin） = 2×（0.1-0.07）=0.06故上述計算是合理的。落料凹模模壁c ，由沖壓手冊表2-39查得為36.5.3 模具結(jié)構(gòu)類型及形式的選擇與設(shè)計 本次畢業(yè)設(shè)計第三副模具設(shè)計的主要目的是為了得到外形尺76的尺寸精度而進行切邊。，由于切下的廢料是環(huán)狀的，則采用廢料切刀分段切斷廢料，環(huán)繞在凸模上的廢料脫落卸下，減少了卸料板的使用。5.4 壓力中心的計算由于本副模具的切邊位置對稱，因此它的壓力中心就在中心距的幾何中心上。5.5 沖模閉合高度的計算由于估算的沖模高度為172，而根據(jù)總壓力所選的壓力機閉合高度為160 220，因此初選壓力機符合要求。5.6 模座的選用在本副模具設(shè)計中根據(jù)凹模支架的尺寸來選用后側(cè)導(dǎo)柱式模架選用模座的規(guī)格如下：上模座160×160×45下模座160×160