油封鋼圈拉深但模具設計設計

1、沖壓課程設計（油封鋼圈） 學 校 ：安徽農業(yè)大學經濟技術學院 專 業(yè) ：10機制（2）班 姓 名 ：周天坤 學 號 ：10530076 完成日期：2013年12月5號油封鋼圈拉深模具設計摘要：油封鋼圈拉深模具的設計是集落料、拉深、沖孔三道工序為一體的復合型模具。經過一些相關資料的查詢，推算出該型號的油封鋼圈可用復合模具一次成型。并且采用復合模具大大提高了生產效率，產品的質量也能達到所需要求。此套模具的設計一共分為兩部分：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合模加工制件工藝方案。第二部分，設計模具的結構，首先計算主要工作零件的尺寸，選取合適的模具外形尺寸，

2、確定凹凸模工作部分尺寸。然后確定進料方向以及定位方式。確定卸料方式。最后根據各個部件的不同要求制定加工工藝。關鍵詞：復合模；分析計算；模具結構設計；制定工藝0.前言模具在現代生產中，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)產品制造的重要工藝設備。模具設計制作的要求是：尺寸精確、表面光潔；結構合理、生產效率高、易于自動化；制造容易、壽命高、成本低；設計符合工藝需要，經濟合理。 模具結構設計和參數選擇須考慮剛性、導向性、卸料機構、定位方法、間隙大小等因素。模具上的易損件應容易更換。在大批量生產中應采用高效率、高精度、高壽命的模具。沖壓拉深復合模，可采用硬質合金作為鑲塊，以提高壽命。在

3、小批量生產和新產品試制中，應采用結構簡單、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)化設計。這是模具設計的發(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，通常出現斷裂和變形現象。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，只有在三項都相同的情況下才可以更換。模具使用過程中沖頭易出現折斷、彎曲和啃壞

4、的現象，沖套一般都是啃壞的。沖頭和沖套的損壞一般都用相同規(guī)格的零件進行更換。沖頭的參數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、損壞現象，采取的辦法是找相同規(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系及有無損壞，對損壞的部分進行修復，氣動頂料檢查有無漏氣現象，并對具體的情況采取措施。如氣管損壞進行更換。沖壓模具技術的發(fā)展應該為適應模具產品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求服務。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，模具cad/cam/cae技術是

5、模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及cad/cam/cae技術的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大cad/cam技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大cae技術的應用范圍。計算機和網絡的發(fā)展正使cad/cam/cae技術跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現技術資源的重新整合，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。高速銑削加工技術的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。(3)模具掃描及數字化系統(tǒng)，高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多

6、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）結構分析：結構相對簡單，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=9mm<d1-2r1（d1拉深件內圈直徑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

7、精度，取it6精度，精度要求較高。根據尺寸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）結論：此工件形狀簡單，所用材料及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度和剛性，還可以取得更好的經濟效益。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；模具結構簡單，但生產成本高而且生產效率低，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格，工

8、件不太平整，有時要校平，同軸度、對稱度及位移度誤差較大，一般能達到it11級以下，不適合該工件it8級左右的要求。復合模3復合模： 落料拉深沖孔復合機床一次行程可完成落料、拉深、沖孔三個工序，生產率較高；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。結論：最佳工藝方案落料拉深沖孔復合模3主要設計計算（1）毛坯直徑的計算圖 3-1 工件簡圖如圖3-1，根據零件尺寸，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（

9、mm）代入公式 d= = =33.58（mm）d取34（mm）（2）排樣方式的確定及其計算參考冷沖壓工藝與模具設計表2-14，確定搭邊值=1.5 1=2.5。設計排樣圖，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計表2-17取=0.5條料寬（3）拉深次數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m=d/d=2

10、3.2/34=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加工法計算，先按照工件尺寸計算出基準件的公稱尺寸及公差尺寸，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計表4-15得d =0.08，p =0.05 dp 凹模的基本尺寸，制件公差，dmin 拉深件內徑的最小極限尺寸，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

11、變大（a）、變?。╞）和不變（c）三種情況。其計算公式如下：a=(amax- x)d0b=(bmin+x)0dc=c平均± 0.125一般當沖裁件精度在it10以上時，x=1沖裁間隙，參考冷沖壓工藝與模具設計表2-2 取z=15%.t=0.27參考冷沖壓工藝與模具設計表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，因此凹模可直接取計算出來的尺寸，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模具結構設計（1）模具類型的選擇由拉深工藝分析可知，采用落料、拉深、沖孔復合，所以模具類型為復合模。 （2）定位方式的選擇因為該模

12、具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料銷，無側壓裝置。控制條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。又因為是復合模具生產，所以采用上出件比較便于操作，同時能提高生產效率。（4）導向方式的選擇導柱和導套對生產批量大，要求模具壽命長、工件精度較高的沖模，一般采用導柱、導套來保證上、下模的精確導向。導柱、導套的結構形式有滑動和滾動的兩種。滑動導柱、導套均為圓柱形，其加工方便，容易裝配，是模具行業(yè)應用最廣泛的導向裝置。導柱的

13、下部與下模座導柱孔采用過盈配合，導套的外徑與上模座導套孔采用過盈配合。導套和導柱之間采用間隙配合，根據沖壓工序性質、沖壓件的精度及材料厚度等的不同，其配合間隙也稍有不同，對于此次設計，采用h7/f7配合即可。滾動導柱、導套是一種無間隙、精度高、壽命長的導向裝置，適用于高速、精密沖裁模以及硬質合金模具的沖壓工作，對此次普通拉深模的設計顯然不適用。故采用滑動式導柱導套。為了方便安裝調整，采用中間導柱的導向方式。（5）彈性體的選擇彈簧和橡膠是模具中廣泛應用的彈性零件，橡膠允許承受的負荷比彈簧大，且安裝調整方便，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，根據模具大小

14、確定橡膠的斷面面積。6主要零部件設計（1）工作零件的結構設計 凸凹模 結合工件外形并考慮加工，將落料凸模設計成臺階式，采用線切割加工做內孔，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 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。 凹模 凹模采用整體凹模，落料的凹模孔采用線切割機床加工，參考冷沖壓工藝與模具設計其輪廓尺寸為凹模厚度 h=kb=0.42×34=14.28mm（查表得k=0.42）參考冷沖模國家標準h取14

15、mm凹模壁厚 c=1.5×h=21mm參考冷沖模國家標準 凹模直徑取d=80mm（2）卸料部件的設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，表面粗糙度及精度要求都不太高，采用車加工即可（4）模架的設計 參考冷沖壓工藝與模具設計模架選gb/t2855.11冷沖?；瑒訉蚰＜躠型中間導柱模架。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， 熱處理需要達到硬度值：hrc 4045（參考模具材料與熱處理）。主要的技術要求：尾部與

16、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）：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序號工序名稱工序內容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0.15mm4精車削精車達到尺寸要求，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到

17、所需精度落料凸模：該零件由外圓柱、內孔和兩端平面組成，（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序號工序名稱工序內容1備料按體積不變的原則備一塊毛坯，尺寸為39´53mm2鍛造反復異向鍛造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車削車外圓及內孔柱面，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、內孔，使得落料凸模刃口部位達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、內孔和兩端平面，（如圖7-2所示），精度等級為it8級。工藝路線為：備料鍛

18、造熱處理銑削車削調質磨削（見表7-3）表 7-3序號工序名稱工序內容1備料按體積不變的原則備一塊毛坯，尺寸為25´51mm2鍛造反復異向鍛造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車削車外圓及內孔柱面，并保證同軸度，留研磨余量0.01mm6調質淬火+低溫回火，硬度hrc 40457磨削磨削外圓、內孔，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

19、面線切割，（如表7-4所示）表 7-4序號工序名稱工序內容1備料按體積不變的原則備一塊毛坯2鍛造反復異向鍛造，尺寸80×143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0.30.5mm的加工余量，并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、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模具的裝配工藝復合拉深模的裝配過程應分六個總體步驟：（1）組件裝配檢查標準模架裝配精度。組裝模柄，先將模柄壓入

20、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、凹復合模以及沖孔凸模。將凸凹模、凸模分別壓入各自對應的固定板內，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、凸凹模組合及推件塊等裝入上模。在裝配時翻轉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/拉深凸模固定板及落料凹模，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

21、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的安裝孔。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，并配鉆安裝螺釘的孔和卸料螺釘的孔。加工下模座的排料孔，按凸凹模內孔尺寸每邊加大約12mm。用螺釘連接凸凹模固定板，墊板和下模板，并鉆鉸銷釘孔，打入銷釘進行定位。（4）調整間隙將上、下模合模，以凸凹模為基準，用切線法精確找正沖?？淄鼓Ｎ恢谩Ｈ绻鼓Ｅc凸凹?？讓Φ貌徽奢p輕敲打凸模固定板，利用沒有緊固定螺釘進行間隙調整，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，應取出定位銷，再次調整，直到間隙均勻為止。（5）安裝其他輔助零件安裝調整卸料板、導料銷、定位銷等輔助零件。（6）裝配后檢查拉