油封鋼圈拉深模具畢業(yè)設(shè)計

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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)濟技術(shù)學(xué)院 專業(yè) ：10機制（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，先對零件進行工藝分析，接著對工藝方案進行了比較，最終確定采用拉深復(fù)合模加工制件工藝方

2、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，確定凹凸模工作部分尺寸。然后確定進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

3、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輔助設(shè)計(CAD)，即通過以計算機為中心的一整套系統(tǒng)對模具進行最優(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

4、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

5、要求服務(wù)。達到這一要求急需發(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)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，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；進一步擴大CAE技術(shù)的應(yīng)用圍。計算機和網(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

6、的活力。(3)模具掃描與數(shù)字化系統(tǒng)□，高速掃描機和模具掃描系統(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，此鋼的抗剪強度310MPa；抗拉強度為390MPa；伸長率為32%。此種材料有足夠的強度，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=φ9m

7、m

8、 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。 級進模 2 級進模：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、對稱度與位移度誤差較大，一般能達到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；達到工件八級精度的要求；比采用級進模制造難度低，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 （

9、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δ=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= = =33.58（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ａ=1.5 ａ1=2.5。設(shè)計排樣圖，如圖（3-2）所示： 圖 3-2

10、 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 β—條料寬 （3）拉深次數(shù)的計算 毛坯的相對厚度： t/D×100=（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 =m1×D=0.5×34=17<23.2(d) 所以一次拉深可以成形 拉深系數(shù)m=d/D=23.2/34=0.68 m1 4．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加工法計算，先按照工件尺寸計算出基

11、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δd =0.08，δp =0.05 dp —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

12、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△)d0 B=(Bmin+x△)0d C=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 δd =-0.02，δp =+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

13、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，控制條料的送進方向采用導(dǎo)料銷，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進步距采用落料孔作為精定距，由擋料銷定距。而第一件的調(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

14、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)、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

15、性零件，橡膠允許承受的負荷比彈簧大，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 ①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，采用線切割加工做孔，外表面用車加工，鑲嵌進上模固定板上，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 ②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。 ③凹模 凹模采用整體凹

16、模，落料的凹?？撞捎镁€切割機床加工，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=0.42×34=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=1.5×H=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 80×8。推件塊推出成形件尺寸高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

17、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， 熱處理需要達到硬度值：HRC 40～45（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)》）： ①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，采用精車可達到要求。為使模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

18、序容 1 備料 選用材料為CrWMn的棒料，按尺寸13mm′44.5mm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0.15mm 4 精車削 精車達到尺寸要求，留研磨余量0.01mm 4 淬火 淬火+低溫回火，硬度HRC 40～45 5 磨削 使得沖孔凸模刃口部分達到所需精度 ②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 備料 按體積不變的原

19、則備一塊毛坯，尺寸為39′53mm 2 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0.01mm 6 淬火 淬火+低溫回火，硬度HRC 40～45 7 磨削 磨削外圓、孔，使得落料凸模刃口部位達到所需粗糙度和精度 ③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

20、毛坯，尺寸為25′51mm 2 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 車削 車外圓與孔柱面，并保證同軸度，留研磨余量0.01mm 6 調(diào)質(zhì) 淬火+低溫回火，硬度HRC 40～45 7 磨削 磨削外圓、孔，使得落料凸模刃口部位達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、鉸，螺紋孔用鉆、擴、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

21、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80×14 3 熱處理 球化退火，提高零件的機械加工性能 4 銑 銑削板料的兩端面，上下單邊留0.3～0.5mm的加工余量，并保證上下端面平行度不超過0.008mm 5 平面磨 磨上下面，留余量0.1～0.2mm，端面對角尺 6 鉗工 畫線，鉆、擴、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

22、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

23、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s1～2mm。用螺釘連接凸

24、凹模固定板，墊板和下模板，并鉆鉸銷釘孔，打入銷釘進行定位。 （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行間隙調(diào)整，直到間隙均勻后，鉆鉸銷釘孔，打入圓柱銷進行定位。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。 （6）裝配后檢查 拉深模裝配完成后，應(yīng)對其各部分做一次全面檢查。如，模具閉合高度、卸料板上的導(dǎo)料銷、擋料銷讓位孔等是否合適，模具零件是否有裝錯，漏裝以

25、與螺釘是否擰緊等，然后再以切紙樣檢查合適與否進行試模、調(diào)整。 注：（參考《模具制造工藝學(xué)》、《模具制造技術(shù)基礎(chǔ)》）， 安裝時上模座的上端面應(yīng)和下模座的底面保持平行。試模時落料孔應(yīng)暢通無阻，保證沖孔廢料都不被卡在拉深模具。并且卸料和頂出工件的機構(gòu)能順利卸下調(diào)料同時頂出工件。 圖 8-1 總裝圖 結(jié)束語 本次設(shè)計是有落料、拉深、沖孔的復(fù)合模設(shè)計。經(jīng)過多天的查閱資料，老師的指導(dǎo)和與同學(xué)的討論，設(shè)計出以上落料、拉深、沖孔的復(fù)合模。 此次設(shè)計是由我獨立完成，其中的圖形是利用AutoCAD繪制。設(shè)計該模具，需要在四個方面進行設(shè)計：材料的工藝性分析；相關(guān)計算；模具的總體設(shè)計以與裝配；工作零件的

26、設(shè)計。 要在這么短的時間設(shè)計出一副復(fù)合模具，對我來說是有一定的難度的，設(shè)計中存在一些不足，因缺少實際工作經(jīng)驗，有些尺寸精度還不夠合理，模具結(jié)構(gòu)不能達到最優(yōu)化，還待我以后進一步完善。 答辭 感老師給我這次做設(shè)計的機會，促使學(xué)到更多的知識，讓我能夠?qū)W以致用，對我受益匪淺，并感老師在我遇到困難時給予我指導(dǎo)，出現(xiàn)錯誤時與時幫我糾正；感室友的幫助，讓我體會到互相討論、互相幫助能有事半功倍的效果，一個人的力量有限，群體的力量不可估量。 參考文獻 [1] 劍鶴.冷沖壓工藝與模具設(shè)計[M].：機械工業(yè)，2007. [2] 吳兆祥.模具材料與表面熱處理[M].：機械工業(yè)，2005. [3] 云程.模具制造工藝學(xué)[M].：機械工業(yè)，2001. [4] 桂府.模具制造技術(shù)基礎(chǔ)[M]：清華大學(xué)，2007. 模具總裝圖與零件圖（附圖） 11 / 27