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摘 要
本次設(shè)計(jì)的題目是油泵殼體的模具設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)制件的工藝分析，確定了模具的工藝方案。共分為兩次拉深和一次沖孔翻邊。本說(shuō)明書(shū)主要闡述了油泵殼體的第一次拉深和沖孔翻邊模具設(shè)計(jì)的基本過(guò)程及主要計(jì)算數(shù)據(jù)。
全篇共分為三章。第一章是設(shè)計(jì)油泵殼體模具的工藝方案的確定，主要根據(jù)所給制件特點(diǎn)加以分析，設(shè)計(jì)出合理的模具，這里共設(shè)計(jì)出兩套模具。第二章是落料拉深復(fù)合模的設(shè)計(jì)，其中包括一些典型結(jié)構(gòu)的選擇和一些非標(biāo)準(zhǔn)零件的設(shè)計(jì)。第三章是沖孔翻邊復(fù)合模的設(shè)計(jì)，包括各種模具零件的選擇和一些零件尺寸的計(jì)算。第一套模具是典型的結(jié)構(gòu)，第二套模具則根據(jù)制件工藝要求進(jìn)行了部分創(chuàng)新。
鑒于本人的水平所限，在設(shè)計(jì)中肯定有不足之處存在，也會(huì)有很多錯(cuò)誤出現(xiàn)，懇請(qǐng)?jiān)u閱老師和各位讀者包涵并且批評(píng)指正。
關(guān)鍵詞：拉深 沖孔 翻邊
Summary
The topic designed this time is the mold design of the shell of an oil pump. Through analysing to the craft which makes one , have confirmed the craft scheme of the mould. Divide it in order to draw and wash hole turn-ups with once deeply twice altogether. Manual this explain oil pump shell draw dark washing hole basic course , turn-ups of mold design and mainly calculating the datum for the first time mainly.
The whole one is divided into three chapters altogether. Chapter one the sureness of craft scheme of designing shell mould of the oil pump, the main foundation gives and makes a characteristic to analyse , design the rational mould, design two sets of moulds altogether here. Chapter two the blanking draws the design of the deep complex mould , including some choices of typical structure and the designs of some non-standard parts. Wash hole turn-ups complex design of mould , include various kinds of mould choice and some part calculation of size of part. The first set of moulds is the typical structure, the second set of moulds has innovated partly according to making a technological requirement.
Seeing that my level restricts, must there are weak points to exist in the design, a lot of mistakes will appear too , will earnestly ask to read and appraise the teacher and every reader and forgive and make a comment.
Keywords: Draw deeply Wash holes Turn-ups
目 錄
第一章 工藝方案的確定 ……………………………………………………… 1
第二章 落料拉深復(fù)合模的計(jì) ……………………………………………… 3
第三章 沖孔翻邊復(fù)合模的設(shè)計(jì) ……………………………………………… 15
畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) ………………………………………………………………… 24
參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………… 25
第一章 工藝方案的確定
（一）油泵殼體的工藝分析
油泵殼體屬于圓筒階梯拉深件，工件材料為08 AL，厚度0.8mm，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。特點(diǎn)是工件要求精度不高，經(jīng)過(guò)兩次拉深，沖孔翻邊即可。制件結(jié)構(gòu)對(duì)稱，屬于一般沖裁拉深精度。模具為普通沖裁拉深模具。制品在拉深、沖孔、翻邊過(guò)程中的一些必要的計(jì)算和原始數(shù)據(jù)，將在設(shè)計(jì)過(guò)程中體現(xiàn)。
（二） 毛坯尺寸的確定
計(jì)算坯料之前，不應(yīng)考慮到由于板料具有方向性和凸凹模間隙不均勻等原因，拉深后的零件頂端一般都不平齊，通常都需要修邊工序，即將不平齊的地方切去。因此，在計(jì)算坯料之前，要在拉深高度方向上加一修邊余量。
根據(jù)上述坯料展開(kāi)尺寸在原則，只要預(yù)先算出工件的重量、體積和殿開(kāi)面積并使其相等于一定形狀的坯料重量、體積和面積。即可求得坯料的尺寸。
根據(jù)的原則，則坯料為圓形，其直徑為，故由此得：
（公式1-1）
所以 （公式1-2）
而 （公式1-3）
（公式1-4）
計(jì)算結(jié)果：s=11152.81mm （公式1-5）
（三）判斷拉深次數(shù)
由公式 （公式1-6）
式中 -----分別為每個(gè)階梯高度
-----最小階梯的直徑
H -----拉伸成直徑為（最小階梯直徑）的圓筒形件可能達(dá)到的最大高度。
計(jì)算結(jié)果是不能一次拉深。
通過(guò)對(duì)制件的分析計(jì)算，本制件要依次經(jīng)過(guò)拉深、沖孔、翻邊三道工序，因此第一道工序是落料和拉深，第二道工序是二次拉深，第三道工序是沖孔和翻邊。從本制件的生產(chǎn)的工藝性和經(jīng)濟(jì)性的方案考慮，可以確定本件的生產(chǎn)由如下三套模具完成：
第一套模具為落料拉深復(fù)合模，完成制件形狀的初步確定。
第二套模具為拉深模，完成二次拉深。
第三套模具為沖孔翻邊復(fù)合模，完成制件最終形狀的確定。
根據(jù)制件的形狀，尺寸，精度要求，材料性能，生產(chǎn)批量，沖壓設(shè)備，模具加工條件等多方面的因素進(jìn)行考慮。在滿足沖壓件質(zhì)量要求的前提下，最大限度的降低沖壓件的生產(chǎn)成本，確定模具的結(jié)構(gòu)形式。
1.模具類型的確定 第一套采用復(fù)合模 ；第二套采用簡(jiǎn)單模；第三套采用復(fù)合模。
2.操作方式的確定 第一、二套采用半自動(dòng)化操作；第三套半自動(dòng)化操作與手工操作像結(jié)合。
3.進(jìn)出料方式的確定 根據(jù)原材料的形式，確定進(jìn)了方法、取出和整理零件的方法、原材料的定位方法。
4、壓料和卸料方式的確定 壓料和彈性卸料；
5、模具精度的確定 根據(jù)沖壓件的精度確定合理的模具加工精度，選擇合理的導(dǎo)向方式和固定方式。
第二章 落料拉深復(fù)合模的設(shè)計(jì)
(一) 排樣
1． 剪板機(jī)剪方料 1000mm×123mm，這里由于毛坯直徑較大，考慮到操作方便，采用單排。根據(jù)《模具設(shè)計(jì)資料》重慶大學(xué) 王孝培 表2-14查
搭邊數(shù)值 a=1.5
進(jìn)距 h=D+a=120+1.5=121.5mm
條料寬度 b=D+2a=120+2×1.5=123mm
板料規(guī)格擬用 1.0mm×123mm×1000mm。
（二）選定修邊余量
由于板料的各向異性和模具間隙不均等因素影響，拉深后的零件邊緣不整齊，甚至出現(xiàn)了耳子，需要在拉深后進(jìn)行修邊。因此，計(jì)算毛坯直徑時(shí)需要增加修邊余量。根據(jù)工件尺寸選擇 修邊余量 △h= 2 mm ，
(三)落料部分的計(jì)算
1．沖裁力的計(jì)算
計(jì)算沖裁力的目的是合理選擇壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具，壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。
沖裁力的大小主要與材料力學(xué)性能、厚度和沖裁件的輪廓長(zhǎng)度有關(guān)。
用平刃口模具沖裁時(shí)，沖裁里F可按下式計(jì)算
（公式2-1）
式中 L-----沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm）
t-----材料厚度（mm）
K----系數(shù)，平刃口一般取1.3
----材料抗剪強(qiáng)度（MP）
由于要為拉深工序留有修邊余量，所以這里取毛坯直徑為D=120mm ，此制件為08Al，根據(jù)《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P52表2-2得此鋼抗剪強(qiáng)度為
材料厚度為0.8mm,
周邊長(zhǎng)度L=376.8 mm
所以
F=125399N
同時(shí)，還存在卸料力和推件力，要準(zhǔn)確計(jì)算這些力是很困難的，實(shí)際生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算
（公式2-2）
式中，F(xiàn)為沖裁力，為卸料力，推料力系數(shù)。見(jiàn)《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P52表2-2得
取0.035和0.05
即
所以總的沖裁力為
2．凸凹模尺寸計(jì)算
本設(shè)計(jì)采用凸模與凹模配合加工。對(duì)于沖裁形狀復(fù)雜或薄板制件的模具，其凸、凹模往往采用復(fù)合加工的方法。此方法是先加工好凸?；虬寄榛鶞?zhǔn)，然后根據(jù)此基準(zhǔn)配置凹?；蛲鼓?，使他們保持一定的間隙。因此，只需在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸和公差，另一件只標(biāo)注尺寸并注明“XX尺寸按凸?；虬寄Ｅ渲?，保證雙面間隙”。這樣，可放大基準(zhǔn)件的制造公差。其公差不再受凸、凹模間隙的影響，制造容易，并容易保證凸、凹模的間隙。
由于復(fù)雜形狀工件各部分尺寸性質(zhì)不同，凸模和凹模磨損后，尺寸變化的趨勢(shì)不同，所以基準(zhǔn)件的刃口尺寸計(jì)算方法也不同。
落料：應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，然后配置凸模。
凹模磨損后，尺寸變大的尺寸類：先把工件圖尺寸化為，再按落料公式進(jìn)行計(jì)算
（公式2-3）
尺寸變小類，先把工件尺寸化為，然后按公式計(jì)算
（公式2-4）
凹模磨損后尺寸不變類尺寸，按下述三種情況進(jìn)行計(jì)算
制件尺寸為時(shí)
制件尺寸為時(shí) （公式2-5）
制件尺寸為時(shí)
根據(jù)〈〈沖壓工藝學(xué)〉〉P18可知基本尺寸—mm時(shí)，凹模 Δ=0.035mm，x=0.5，所以由公式2-3
凹模
凸模刃口尺寸按上述凹模的相應(yīng)部分尺寸配制，保證雙面間隙值在0.070-0.090mm之間（《沖壓工藝學(xué)》P14）
（四）拉深部分的計(jì)算
1.拉深力的計(jì)算
拉深力按 F=πdtσK （公式2-6） t-料厚（t=0.8mm）
d-拉深直徑（d=55.1mm）
σ-抗拉強(qiáng)度（σ=320Mpa，《鈑金沖壓工具手冊(cè)》P93，表2）
K-系數(shù)（K=1，《沖壓工藝學(xué)》P93，表4-9）
所以 F=πdtσK= 44.3 KN
2.拉深功的計(jì)算
拉深功 A== 156.2J （公式2-7）
F-最大拉深力（ F=44.2kN）
h-拉深高度（h=55.1mm）
λ-平均變形力與最大變形力的比值（λ=0.64，根據(jù)《沖壓工藝學(xué)》p93表4-9）
3．拉深系數(shù)的確定
4.凸凹工作部分尺寸的確定
（1）凸凹模圓角半徑r
凸凹模圓角半徑r按制件圓角半徑尺寸計(jì)算
凹模角的圓角根據(jù)《沖壓工藝學(xué)》p90，表4-6選取
凸模圓角半徑等于工件的內(nèi)圓角半徑。
（2）凸凹模間隙c
決定凸凹模間隙時(shí)，不僅要考慮材質(zhì)和板厚，還要考慮工件的尺寸精度和表面質(zhì)量要求。，
（《沖壓工藝學(xué)》P91）
5.凸凹模尺寸及制造公差
凸凹模尺寸及制造公差應(yīng)按零件要求確定，由于工件要求內(nèi)形尺寸，則以凸模設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)
根據(jù)《沖壓工藝學(xué)》p91，表4-7
凹模制造公差 δ=0.05mm
凸模制造公差 δ=0.03mm
凸模尺寸：D=（D-2c）
凹模尺寸：D=D
（四）是否采用壓邊圈
在拉深過(guò)程中，拉深變形區(qū)的工作凸緣部分在切向壓應(yīng)力作用下，很可能因?yàn)槭Х€(wěn)而發(fā)生起皺現(xiàn)象，致使零件出現(xiàn)廢品，進(jìn)而導(dǎo)致模具損壞。為了防止拉深過(guò)程中工件起皺現(xiàn)象，當(dāng)前生產(chǎn)中主要采用壓邊圈的方法。
模具安裝壓邊圈以后，坯料被壓緊在凹模平面上，當(dāng)拉深時(shí)工作凸緣部分僅在壓邊圈與凹模平面之間隙中通過(guò)，使工件不致于失穩(wěn)起皺。
拉深中，是否采用壓邊圈裝置，主要取決于拉深坯料的相對(duì)厚度大小。是否采用壓邊圈可以根據(jù)教材《沖壓工藝學(xué)》P84 表4-2 來(lái)確定；由于工件屬于深拉深并且板料較?。?.8mm），并且根據(jù)計(jì)算
t×100/D＜1.5 故采用壓邊圈
（五）、壓力機(jī)的選擇
沖壓設(shè)備的選擇即壓力機(jī)的選擇直接關(guān)系到設(shè)備的合理使用、安全、產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率和成本等一系列問(wèn)題。根據(jù)工件的工藝性，批量大小，工件的尺寸和精度選用壓力機(jī)類型。
沖壓設(shè)備規(guī)格的選擇原則：
（1）壓力機(jī)的公稱壓力應(yīng)大于壓制時(shí)所需的壓力（計(jì)算壓力）一般取所計(jì)算壓力的1.~1.3倍左右。
（2）壓力機(jī)的功率大小，應(yīng)能滿足完成此加工工序所需的總功大小。
（3）壓力機(jī)的最大裝模高度應(yīng)大于沖模的最大閉合高度.
（4）壓力機(jī)臺(tái)面及滑塊底平面尺寸，應(yīng)保證能牢固安裝及固定沖模并能正常工作。工作臺(tái)孔應(yīng)能自由地通過(guò)預(yù)定的沖制的所有零件或廢料。
（5）壓力機(jī)的行程次數(shù)，應(yīng)能保證最高生產(chǎn)效率。
（6）根據(jù)工作類別及零件的性質(zhì)，應(yīng)備有特殊裝置和夾具。如：緩沖器、頂出裝置、送料裝置等。
由 =136KN
拉深所需壓力機(jī)的公稱壓力應(yīng)滿足：
F〉1.3 F= 176.8kN
拉深所需壓力機(jī)功率為
N==0.40kW （公式2-8）
A-拉深功
ζ-不均衡系數(shù)（ζ=1.4）
η-壓力機(jī)效率（η=0.6）
η-電機(jī)效率（η=0.9）
n-壓力機(jī)每分鐘行程次數(shù)（n=60）
根據(jù)《鈑金沖壓工具手冊(cè)》P299，表1
選J23型，開(kāi)式可傾臺(tái)壓力機(jī)
各項(xiàng)技術(shù)性能如下（mm）：
公稱壓力： 100噸（1000kN）
發(fā)生公稱壓力時(shí)滑塊離下死點(diǎn)距離： 10
滑塊行程： 140
行程次數(shù)： 45次/分
最大封閉高度： 350
閉合高度調(diào)節(jié)量： 110
工作臺(tái)尺寸： 左右 900 前后 600
工作臺(tái)孔尺寸： 左右 420 前后 23
直徑300
立柱間距離： 200
模柄孔尺寸： Φ3055
（六）非標(biāo)準(zhǔn)零件的設(shè)計(jì)
（1）凹模的設(shè)計(jì)
落料拉深復(fù)合模的凹模如圖2-1，所用材料為45#，凹模材料應(yīng)具有良好的耐磨性和抗黏附性，熱處理后一般凹模應(yīng)達(dá)到60—64HRC，有時(shí)還需要采用表面化學(xué)熱處理來(lái)提高其抗黏附能力。凹模表面粗糙度取，工作表面要拋光、研磨。
圖2-1
（2）凸模的設(shè)計(jì)
本套模具的凸模如圖2-2，材料為45#，凸模應(yīng)該限定淬火長(zhǎng)度，或?qū)⑽膊炕鼗?，以便頭部一端保持較低硬度 ，熱處理后凸模應(yīng)達(dá)到58—62HRC ；由于制件本身就是小型制件，所以本人把它設(shè)計(jì)成一個(gè)整體形式，這樣便于加工制造。模具主要工作表面的粗糙度取1.6，因此工作表面要進(jìn)行研磨、拋光。
圖2-2
（3）凹模墊板的設(shè)計(jì)
墊板的作用主要是承受凸模壓力或凹模壓力，防止過(guò)大的沖壓力在上下模板上壓出凹坑，影響模具的正常工作，墊板的外形尺寸與凸凹模板相同。
材料為45#，熱處理后應(yīng)達(dá)到45—50HRC。表面粗糙度取，工作表面必要時(shí)可以進(jìn)行拋光或研磨。墊板要保證工作表面的平行度，在這里可以適當(dāng)取值。其具體情況如圖2-3所示。
（4）橡膠彈性體的應(yīng)用
本套模具應(yīng)用典型彈性卸料裝置，橡膠彈性體是必不可少的組成部分，其具體結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。
為使卸料正常工作，應(yīng)使橡膠的預(yù)壓力F大于或等于卸料力F,即
F≧F （公式2-8）
橡膠板的工作壓力計(jì)算公式（根據(jù)《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》P149）為：
F=Ap （公式2-9）
F-橡膠板的工作壓力
A-橡膠板的橫截面積
p-單位壓力
聚氨酯橡膠板的最大壓縮量一般不超過(guò)其厚度的35℅，而模具安裝時(shí)橡膠板應(yīng)預(yù)先壓縮10～15℅。橡膠板厚度h=mm
橡膠板的許可壓縮量 h=0.25～0.30 h
本套模具的推件力為7925.2N 即預(yù)壓力F為7925.2N
取橡膠板的預(yù)壓量h=4mm,則總壓縮量為h為8mm，橡膠高度為30mm,
壓縮量為14.3℅根據(jù)表3-35, 單位壓力p=1.1 Mpa
則橡膠板的橫截面積A==8502mm
選用橡膠板的橫截面積
所以，選用橡膠板的性能滿足要求
圖2-3
-8表面要拋光、研磨。