油封鋼圈拉深模具畢業(yè)設(shè)計

1、沖壓課程設(shè)計（油封鋼圈）學(xué)校：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)技術(shù)學(xué)院專業(yè) ：10機(jī)制（2）班姓名 ：周天坤 學(xué) 號 ：10530076 完成日期：2013年12月5號油封鋼圈拉深模具設(shè)計摘要：油封鋼圈拉深模具的設(shè)計是集落料、拉深、沖孔三道工序為一體的復(fù)合型模具。經(jīng)過一些相關(guān)資料的查詢，推算出該型號的油封鋼圈可用復(fù)合模具一次成型。并且采用復(fù)合模具大大提高了生產(chǎn)效率，產(chǎn)品的質(zhì)量也能達(dá)到所需要求。此套模具的設(shè)計一共分為兩部分：第一部分，先對零件進(jìn)行工藝分析，接著對工藝方案進(jìn)行了比較，最終確定采用拉深復(fù)合模加工制件工藝方案。第二部分，設(shè)計模具的結(jié)構(gòu)，首先計算主要工作零件的尺寸，選取合適的模具外形尺寸，確定凹凸模工作

2、部分尺寸。然后確定進(jìn)料方向以與定位方式。確定卸料方式。最后根據(jù)各個部件的不同要求制定加工工藝。關(guān)鍵詞：復(fù)合模；分析計算；模具結(jié)構(gòu)設(shè)計；制定工藝0.前言模具在現(xiàn)代生產(chǎn)中，是以其特定的形狀通過一定的方式使原材料成形，是各種工業(yè)產(chǎn)品制造的重要工藝設(shè)備。模具設(shè)計制作的要：尺寸精確、表面光潔；結(jié)構(gòu)合理、生產(chǎn)效率高、易于自動化；制造容易、壽命高、成本低；設(shè)計符合工藝需要，經(jīng)濟(jì)合理。 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計和參數(shù)選擇須考慮剛性、導(dǎo)向性、卸料機(jī)構(gòu)、定位方法、間隙大小等因素。模具上的易損件應(yīng)容易更換。在大批量生產(chǎn)中應(yīng)采用高效率、高精度、高壽命的模具。沖壓拉深復(fù)合模，可采用硬質(zhì)合金作為鑲塊，以提高壽命。在小批量生產(chǎn)和新產(chǎn)品

3、試制中，應(yīng)采用結(jié)構(gòu)簡單、制造快、成本低的簡易模具，如組合沖模、薄板沖模、聚氨酯橡膠模、低熔點合金模、鋅合金模、超塑性合金模等。模具已開始采用計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)，即通過以計算機(jī)為中心的一整套系統(tǒng)對模具進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計。這是模具設(shè)計的發(fā)展方向。 冷作模具長時間使用后必須磨刃口，研磨后刃口面必須進(jìn)行退磁，不能帶有磁性，否則易發(fā)生堵料。彈簧等彈性零件在使用過程中彈簧最易損壞，通常出現(xiàn)斷裂和變形現(xiàn)象。采取的辦法就是更換，在更換過程中一定要注意彈簧的規(guī)格和型號，彈簧的規(guī)格和型號通過顏色、外徑和長度三項來確認(rèn)，只有在三項都一樣的情況下才可以更換。模具使用過程中沖頭易出現(xiàn)折斷、彎曲和啃壞的現(xiàn)象，沖套一般都

4、是啃壞的。沖頭和沖套的損壞一般都用一樣規(guī)格的零件進(jìn)行更換。沖頭的參數(shù)主要有工作部分尺寸、安裝部分尺寸、長度尺寸等。緊固零件，檢查緊固零件是否松動、損壞現(xiàn)象，采取的辦法是找一樣規(guī)格的零件進(jìn)行更換。壓料零件如壓料板、優(yōu)力膠等，卸料零件如脫料板、氣動頂料等。保養(yǎng)時檢查各部位的配件關(guān)系與有無損壞，對損壞的部分進(jìn)行修復(fù)，氣動頂料檢查有無漏氣現(xiàn)象，并對具體的情況采取措施。如氣管損壞進(jìn)行更換。沖壓模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項：(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展

5、方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普與CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用圍。計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。 (2)高速銑削加工，國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)型型腔模具制造注入了新的活力。(3)模具掃描與數(shù)字化系統(tǒng)，高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在

6、研制制造周期。工件的零件圖：如圖1-1所示生產(chǎn)批量：大批量材料：08鋼材料厚度：1.8mm圖1-1 工件圖1拉深件工藝性分析（1）拉深工序：落料、拉深、沖孔；（2）材料分析：為08鋼，此鋼的抗剪強(qiáng)度310MPa；抗拉強(qiáng)度為390MPa；伸長率為32%。此種材料有足夠的強(qiáng)度，具有良好的沖壓性能，適合沖裁拉深。（3）結(jié)構(gòu)分析：結(jié)構(gòu)相對簡單，拉深件底部圓角r1=4mm大于工件的料厚，無需加整形；工件的中間的底孔徑d=9mmd1-2r1（d1拉深件圈直徑21.4mm，r1拉深件底部圓角4mm）可以拉深沖孔一次成形。（4）精度分析：精度等級為IT6到IT7之間，為保證精度，取IT6精度，精度要求較高。根

7、據(jù)尺寸8.5的公差為0.2，查表公差等級為IT8，精度要求較高。用較精密的沖壓拉深即可完成。（5）結(jié)論：此工件形狀簡單，所用材料與厚度和尺寸精度要求均適合拉深成形工藝要求，所以采用拉深成形工藝，不但可以提高零件的強(qiáng)度和剛性，還可以取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。2拉深工藝方案的確定工藝方案對照見表2-1。表2-1 工藝方案的比較比較項目序號工藝方案排除或選擇理由單工序模1單工序模：落料拉深沖孔適于中小批量生產(chǎn)；模具結(jié)構(gòu)簡單，但生產(chǎn)成本高而且生產(chǎn)效率低，一次行程只能完成一個工序；同時單工序模很難保證所要求的精度等級。級進(jìn)模2級進(jìn)模：落料拉深沖孔對條料寬度或帶料要求嚴(yán)格，工件不太平整，有時要校平，同軸度、對稱

8、度與位移度誤差較大，一般能達(dá)到IT11級以下，不適合該工件IT8級左右的要求。復(fù)合模3復(fù)合模： 落料拉深沖孔復(fù)合機(jī)床一次行程可完成落料、拉深、沖孔三個工序，生產(chǎn)率較高；達(dá)到工件八級精度的要求；比采用級進(jìn)模制造難度低，適于大批量生產(chǎn)。結(jié)論：最佳工藝方案落料拉深沖孔復(fù)合模3主要設(shè)計計算（1）毛坯直徑的計算圖 3-1 工件簡圖如圖3-1，根據(jù)零件尺寸，其相對高度為：H/d=（8.5-0.9）/（21.4+1.8）=0.328參考冷沖壓工藝與模具設(shè)計表4-2取修邊余量=1.0依圖樣零件計算尺寸： H=8.5-0.9+1=8.6（mm）d=21.4+1.8=23.2（mm）代入公式 D= = =33.5

9、8（mm）D取34（mm）（2）排樣方式的確定與其計算參考冷沖壓工藝與模具設(shè)計表2-14，確定搭邊值=1.5 1=2.5。設(shè)計排樣圖，如圖（3-2）所示：圖 3-2 排樣圖條料寬度的確定：參考冷沖壓工藝與模具設(shè)計表2-17取=0.5條料寬（3）拉深次數(shù)的計算毛坯的相對厚度： t/D100=（1.8/34）100=5.29參考冷沖壓工藝與模具設(shè)計表4-6得 m1=0.5, m2=0.7,m3=0.75,m4=0.78 d1 =m1D=0.534=1723.2(d)所以一次拉深可以成形拉深系數(shù)m=d/D=23.2/34=0.68m14工作零件尺寸計算為了容易保證沖裁，拉深間隙，刃口尺寸計算采用配合

10、加工法計算，先按照工件尺寸計算出基準(zhǔn)件的公稱尺寸與公差尺寸，然后配制另一個相配件。（1）拉深凹、凸模圓角計算參考冷沖壓工藝與模具設(shè)計凹模圓角半徑按公式 =3.5凸模的圓角半徑rp 取工件圓角半徑即 rp =4mm（2）拉深凹、凸模工作尺寸計算參考冷沖壓工藝與模具設(shè)計表4-14得拉深單邊間隙 Z=1t=1.8mm參考冷沖壓工藝與模具設(shè)計表4-15得d =0.08，p =0.05dp 凹模的基本尺寸，制件公差，dmin 拉深件徑的最小極限尺寸，dd 凹模的基本尺寸（3）落料凹、凸模工作尺寸計算刃口尺寸有變大（A）、變?。˙）和不變（C）三種情況。其計算公式如下：A=(Amax-x)d0B=(Bmi

11、n+x)0dC=C平均0.125一般當(dāng)沖裁件精度在IT10以上時，x=1沖裁間隙，參考冷沖壓工藝與模具設(shè)計表2-2 取Z=15%.t=0.27參考冷沖壓工藝與模具設(shè)計表2-4，凹、凸模的制造公差按d =-0.02，p =+0.03由于落料尺寸是計算得出的尺寸，因此凹?？芍苯尤∮嬎愠鰜淼某叽?，即由凹模尺寸算凸模的基本尺寸為（4）沖孔凹、凸模工作尺寸計算5模具結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）模具類型的選擇由拉深工藝分析可知，采用落料、拉深、沖孔復(fù)合，所以模具類型為復(fù)合模。 （2）定位方式的選擇因為該模具采用的是條料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進(jìn)步距采用落料孔作為精定距，由擋料銷定距。而第

12、一件的調(diào)料的放置位置因條料長度有一定余量，可以靠操作工目測來定。（3）卸料、出件方式的選擇因為工件料厚為1.8mm，料厚為較薄厚度，卸料力也不大，故可采用彈性卸料。又因為是復(fù)合模具生產(chǎn)，所以采用上出件比較便于操作，同時能提高生產(chǎn)效率。（4）導(dǎo)向方式的選擇導(dǎo)柱和導(dǎo)套對生產(chǎn)批量大，要求模具壽命長、工件精度較高的沖模，一般采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套來保證上、下模的精確導(dǎo)向。導(dǎo)柱、導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式有滑動和滾動的兩種?；瑒訉?dǎo)柱、導(dǎo)套均為圓柱形，其加工方便，容易裝配，是模具行業(yè)應(yīng)用最廣泛的導(dǎo)向裝置。導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用過盈配合，導(dǎo)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔采用過盈配合。導(dǎo)套和導(dǎo)柱之間采用間隙配合，根據(jù)沖壓工序性質(zhì)、

13、沖壓件的精度與材料厚度等的不同，其配合間隙也稍有不同，對于此次設(shè)計，采用H7/f7配合即可。滾動導(dǎo)柱、導(dǎo)套是一種無間隙、精度高、壽命長的導(dǎo)向裝置，適用于高速、精密沖裁模以與硬質(zhì)合金模具的沖壓工作，對此次普通拉深模的設(shè)計顯然不適用。故采用滑動式導(dǎo)柱導(dǎo)套。為了方便安裝調(diào)整，采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。（5）彈性體的選擇彈簧和橡膠是模具中廣泛應(yīng)用的彈性零件，橡膠允許承受的負(fù)荷比彈簧大，且安裝調(diào)整方便，成本低，是在模具中廣泛使用的彈性元件。所以采用橡膠作為彈性元件。在模具裝配時，根據(jù)模具大小確定橡膠的斷面面積。6主要零部件設(shè)計（1）工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計凸凹模結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計成臺階式，采

14、用線切割加工做孔，外表面用車加工，鑲嵌進(jìn)上模固定板上，便于裝配和更換。與凸模固定板的配合按H7/m6。其總長L=14+12+8+18=52mm沖孔凸模 因為所沖的孔為圓形，而且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模，所以沖孔凸模采用臺階式，一方面利于加工，另一方面便于裝配和以后更換。凹模凹模采用整體凹模，落料的凹?？撞捎镁€切割機(jī)床加工，參考冷沖壓工藝與模具設(shè)計其輪廓尺寸為凹模厚度 H=kb=0.4234=14.28mm（查表得k=0.42）參考冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)H取14mm凹模壁厚 c=1.5H=21mm參考冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)凹模直徑取D=80mm（2）卸料部件的設(shè)計采用卸料板卸條料，尺寸規(guī)格為 808。推件塊

15、推出成形件尺寸高28mm，與工件接觸端的直徑25mm，表面粗糙度與精度要求都不太高，采用車加工即可（4）模架的設(shè)計參考冷沖壓工藝與模具設(shè)計模架選GB/T2855.11冷沖?；瑒訉?dǎo)向模架A型中間導(dǎo)柱模架。7模具零件加工工藝（1）凸模圖 7-1 沖孔凸模圖 7-2凸模/沖孔凹模圖 7-3 拉深凹模/落料凸模所有工作凸、凹模的材料均選用CrWMn， 熱處理需要達(dá)到硬度值：HRC 4045（參考模具材料與熱處理）。主要的技術(shù)要求：尾部與凸模固定板按H7/m6配合零件的加工工藝制定（參考模具制造工藝學(xué)）：沖孔凸模 由外圓柱和兩端平面組成的（如圖7-1所示）。精度要求為IT8級，采用精車可達(dá)到要求。為使模

16、具工作部分能夠保證精度，刃口部位最后采用平磨后續(xù)加工。工藝路線為： 備料球化退火粗車削精車削熱處理磨削 （如表7-1所示）表7-1序號工序名稱工序容1備料選用材料為CrWMn的棒料，按尺寸13mm44.5mm切斷2退火球化退火，提高料到可加工性3車削按尺寸要求加工出凸模，留單邊加工余量0.15mm4精車削精車達(dá)到尺寸要求，留研磨余量0.01mm4淬火淬火+低溫回火，硬度HRC 40455磨削使得沖孔凸模刃口部分達(dá)到所需精度落料凸模：該零件由外圓柱、孔和兩端平面組成，（如圖7-3所示），精度為IT8級。工藝路線為：備料鍛造退火銑削車削淬火低溫回火磨削（見表7-2）表 7-2序號工序名稱工序容1備

17、料按體積不變的原則備一塊毛坯，尺寸為3953mm2鍛造反復(fù)異向鍛造3退火球化退火，使得毛坯易加工4銑削銑端面，留0.1的加工余量5車削車外圓與孔柱面，并保證同軸度，留研磨余量0.01mm6淬火淬火+低溫回火，硬度HRC 40457磨削磨削外圓、孔，使得落料凸模刃口部位達(dá)到所需粗糙度和精度拉深凸模：同落料凸模了類似由外圓柱、孔和兩端平面，（如圖7-2所示），精度等級為IT8級。工藝路線為：備料鍛造熱處理銑削車削調(diào)質(zhì)磨削（見表7-3）表 7-3序號工序名稱工序容1備料按體積不變的原則備一塊毛坯，尺寸為2551mm2鍛造反復(fù)異向鍛造3熱處理球化退火，使得毛坯易加工4銑削銑端面，留0.1的加工余量5車

18、削車外圓與孔柱面，并保證同軸度，留研磨余量0.01mm6調(diào)質(zhì)淬火+低溫回火，硬度HRC 40457磨削磨削外圓、孔，使得落料凸模刃口部位達(dá)到所需粗糙度和精度（2）凹模圖 7-4 落料凹模模板如圖7-4所示，該凹模為圓板形，用銑削、磨削，由于精度要求不高，型孔、銷釘孔用鉆、擴(kuò)、鉸，螺紋孔用鉆、擴(kuò)、攻絲，凹?？子镁€切割加工。加工路線為：備料鍛造球化退火銑平面磨鉗工淬火低溫回火磨表面線切割，（如表7-4所示）表 7-4序號工序名稱工序容1備料按體積不變的原則備一塊毛坯2鍛造反復(fù)異向鍛造，尺寸80143熱處理球化退火，提高零件的機(jī)械加工性能4銑銑削板料的兩端面，上下單邊留0.30.5mm的加工余量，并

19、保證上下端面平行度不超過0.008mm5平面磨磨上下面，留余量0.10.2mm，端面對角尺6鉗工畫線，鉆、擴(kuò)、鉸型孔、銷釘，鉆螺紋孔，打落料孔的穿絲孔7熱處理淬火+低溫回火8平磨平磨上下面至尺寸精度要求9線切割割型孔卸料板、固定板的加工過程跟凹模類似。8模具的裝配工藝復(fù)合拉深模的裝配過程應(yīng)分六個總體步驟：（1）組件裝配檢查標(biāo)準(zhǔn)模架裝配精度。組裝模柄，先將模柄壓入上模板，再鉆鉸騎縫銷釘孔，壓入圓柱銷釘；然后磨平模柄大端面。在壓入過程中，應(yīng)隨時利用角尺檢查模柄柄部是否垂直與上模板的上平面。組裝凸、凹復(fù)合模以與沖孔凸模。將凸凹模、凸模分別壓入各自對應(yīng)的固定板，保證凸凹?；蛲鼓Ｅc固定板的垂直度，并磨平

20、凸模底面；然后放上凹模，磨平凸模和凹模刃口面（2）組裝上模即把凸模組合、凹模、凸凹模組合與推件塊等裝入上模。在裝配時翻轉(zhuǎn)上模板找出模柄孔中心，劃出中心線和安裝用的輪廓周邊線；然后按照外輪廓線放正凸模固定板、落料凹模/拉深凸模固定板與落料凹模，初步找正沖孔凸模和落料凹模的位置之后，夾緊上模部分，按照凹模螺孔配鉆凸模凸模固定板和上模板的螺釘孔。裝入墊板和全部推件裝置，用螺釘將上模部分連接起來，不要固定死，并檢查頂出器是否靈活。（3）裝配下模將拉深凸模/沖孔凹模復(fù)合模壓入固定板，保證凸凹模和固定板垂直并磨平底面。將卸料板套在凸凹模上，配鉆固定板上卸料螺釘?shù)陌惭b孔。將裝入固定板上的凹凸模組合，放在下模

21、板上合上上模。根據(jù)上模找正凸凹模在下模板上的位置。夾緊下模部分后移去上模，在下模板上劃出排料孔線，并配鉆安裝螺釘?shù)目缀托读下葆數(shù)目?。加工下模座的排料孔，按凸凹?？壮叽缑窟吋哟蠹s12mm。用螺釘連接凸凹模固定板，墊板和下模板，并鉆鉸銷釘孔，打入銷釘進(jìn)行定位。（4）調(diào)整間隙將上、下模合模，以凸凹模為基準(zhǔn)，用切線法精確找正沖?？淄鼓Ｎ恢?。如果凸模與凸凹?？讓Φ貌徽?，可輕輕敲打凸模固定板，利用沒有緊固定螺釘進(jìn)行間隙調(diào)整，直到間隙均勻后，鉆鉸銷釘孔，打入圓柱銷進(jìn)行定位。再次檢查凸、凹模間隙，如果因鉆鉸銷釘孔而引起間隙變化時，應(yīng)取出定位銷，再次調(diào)整，直到間隙均勻為止。（5）安裝其他輔助零件安裝調(diào)整卸料板、導(dǎo)料銷、定位銷等輔助零件。