密封垫罩冲压工艺与模具设计

1西华大学毕业设计说明书摘 要本设计是对给定的产品图进行冲压模具设计。冲压工序的选择是经查阅相关资料和对产品形状仔细分析的基础上进行的；冲压模具的选择是在综合考虑了经济性、零件的冲压工艺性以及复杂程度等诸多因素的基础上进行的；产品毛坯展开尺寸的计算是在方便计算但不影响模具成型的前提下简化为所熟悉的模型进行的。文中还对冲压模具成型零件和其他相关零件的选择原则及选择方法进行了说明。 冲压件的设计首先要从冲压生产工艺上对所要设计的密封垫罩进行冲压工艺的分析与计算，然后在分析计算的基础上并参看相关的冲压设计资料确定冲压工艺方案，再在此基础上确定各工序的复合关系后，再进入冲模各具体结构的设计。在此基础上对各副冲压模具的主要零部件的尺寸进行设计与计算，期间要参考大量与冲压相关的资料和翻阅各种 冲压手册 ，并通过计算以确定各副模具具体的结构及尺寸，通过不断的计算与修改，并在指导老师的悉心关怀和耐心指导下进行不间断的反复修改，最终确定画出了三副装配图和 10副零件图。通过这次毕业设计使我了解和掌握了许多实际的东西，结合我在生产实习中所看所想的一些东西，有了自己的一些收获。在此特别感谢学院，学校各位老师给我的这次机会和悉心指导。【关键词】冲压工序、冲压模具、毛坯展开尺寸、总布置与校核。AbstractThis project is a press die design based on the original product. The election of press process is based on consulting correlation datum and analyzing the form of manufactured product meticulous; The election of press die is based on synthesis considerations on economical efficiency、the processing property of part and complex degree iso many factors; Calculating the work blank of manufactured product unfold dimension is lined feed on the premise of calculation convenience but without contribution die confectioning simplified frequent application cast. In the text ,to introduce the election principle and means of press confectioning art and miscellaneous rapport part, otherwise also introducing calculation means on the work blank form of many kinds of product unfold dimension and simplified cast, and the means of looking up on the reference books of designing press die . Only for a pole box press the piece of the design want first from hurtled to press to produce the craft to carry on to a pole of limit box that I want to design hurtled 2西华大学毕业设计说明书to press the craft of analysis and calculation, then on the analytical and calculating foundation also see also relatedly hurtled to press to design the data assurance to hurtle to press the craft project, again after this foundation up made sure the compound relation of each work preface, then enter blunt the mold is each the design of the concrete structor， On this foundation to main parts of each blunt mold of size carry on the design and calculation, the period want to consult a great deal of related data and browse the manual, and pass the calculation with the concrete structure and sizes of the assurance, pass the continuous calculation and modify, and at guide the teacher to be concerned with concentrated effort and guide patiently under carry on modifying again and again without a break, most the assurance rowed three assemble diagrams and ten spare parts diagrams.I know and grasp some positive things in the graduate-designing, combinating what I see and think in the delivery practice, I have some harvest. Thanks ever teacher and the school of leaders!【Key words】Press process , Punch die , The unfold dimension of the workblank , Total arrange to check with school, manufacture .1前言:随着经济的发展，冲压技术应用应用范围越来越广泛，在国民经济各部门中，几乎都有冲压加工生产，它不仅与整个机械行业密切相关，而且与人们的生活紧密相连。冲压工艺与冲压设备正在不断地发展，特别是精密冲压。高速冲压、多工位自动冲压以及液压成形、超塑性冲压等各种冲压工艺的迅速发展，把冲压的技术水平提高到了一个新高度。新型模具材料的采用和钢结合金、硬质合金模具的推广，模具各种表面处理技术的发展，冲压设备和模具结构的改善及精度的提高，显著地延长了模具的寿命和扩大了冲压加工的工艺范围。由于冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状工件等一系列优点，在机械、汽车、轻工、国防、电机电器、家用电器，以及日常生活用品等行业应用非常广泛，占有十分重要的地位。随着工业产品的不断发展和3西华大学毕业设计说明书生产技术水平的不断提高，冲压模具作为个部门的重要基础工艺装备将起到越来越大的作用。2零件的工艺性分析本次毕业设计的是密封垫罩冲压件的模具设计。该冲压件是一个高 14.5的带凸缘制件，其材料为 1Cr18Ni9，属奥氏体不锈钢，具有良好的韧性、塑性、焊接性及抗腐蚀性能，但切削加工性能较差。厚度为 0.5，主要加工尺寸14.5 和 72 为 IT12 到 IT14 级，圆角半径均为 R3，工件四周相隔01.025.1200分布有三个由圆弧和矩形构成的孔，但他的外形具有对称性。根据工件的形状和技术要求，进行冲压工艺性分析，可以认为，该零件形状属旋转体，是一般带凸缘圆筒形件，且 d 凸 /d 和 h/d 都比较合适，拉深工艺性好。圆角半径 R3 较大，不需要整形工序，直接可成形。主要加工尺寸 14.5 和01.72 可通过增加切边工序来达到精度要求。72 圆周上的三个缺槽由025. 025.半径为 3的半圆和矩形构成，圆中心距精度要求不高，只需采用普通冲模（即工作部分采用 IT8 级以下制造精度）冲制，同时为保证三个缺槽和直径为 19的孔的同轴度，加工时应以 19孔定位，三个缺槽同时冲出。从以上对密封垫罩冲压件的形状分析当中不难看出，它需要经过落料，拉深，冲孔，翻边，切边等冲压工序，但它需要几次拉深，能否一次翻边成形，翻边预制孔尺寸如何计算以及冲缺槽应该采用哪种方式和如何布置等成为本次设计的重点和难点。至于需几次拉深，拉深的圆角半径等以及冲压件工艺的计算将在后面加以叙述，在此就不在叙述， （后附零件图一份）3零件冲压工艺方案的确定3.1 冲压工艺方案的计算1）计算毛坯尺寸4西华大学毕业设计说明书在计算毛坯尺寸前，需要先确定翻边前的半成品的形状和尺寸。翻边前是否也需拉深成阶梯零件，这要核算翻边的变形程度。19处的高度尺寸为：零 件 图H = (143.5-10) = 4.5 按照翻边高度 H 的计算公式(H = D/2(1-k 0)+0.43r+0.72t)，经过变换得到翻边系数计算公式，k0 = 1-2/D(H-0.43r-0.72t)其中：翻边直径 D = (19+0.5) = 19.5 r = 2 t = 0.5 H = 4.5 带入得： k0 = 1-2/19.5(4.5-0.4319.5-0.720.5)= 0.6645西华大学毕业设计说明书则预冲孔孔径 d0 = k0D = 0.66418.5 = 13 d0/t = 13/0.5 = 6.5, 查冲压手册表 5-5，当采用圆柱形凸模，用冲孔模冲孔时，k 0根据(极限翻边系数)=0.5 k0=0.664，即一次能安全翻出 H = 4.5的高度。为了计算毛坯尺寸，还需要确定修边余量，按带凸缘拉深件考虑1、确定修边余量 值凸缘直径 d 凸 = 72 拉深直径 d = 45 + 0.5 = 45.5 d 凸 /d = 72/45.5 = 1.6查冲压手册表 4-5，修边余量 = 3，切边前凸缘直径 d F= d 凸 +2 = 72 + 6 = 78 ，初算毛坯直径：(翻边前的半成品形状和尺寸如图 4-1 所示) 按相应数值代入凸缘筒形件毛坯尺寸计算公式得d0 = drHF4.32= 25.10578 = 87 1、计算拉深次数dF/d = 78/45.5 = 1.71 1.4 ，属宽凸缘筒形件图 4-1 翻边前的半成品形状和尺寸6西华大学毕业设计说明书t/ d0 100 = 0.5/87 100 = 0.57 ,查冲压手册表 4-20 得 h1/d1 = 0.37 0.44而 h/d = 10/45.5 = 0.220.370.44，故一次可拉深成形。32 确定工艺方案1、工件 19孔的冲制方案此件虽然是一般带凸缘拉深件，但加工底部 19孔可有多种加工方案。一种可以采用阶梯拉深后车去底部，另一种可以采用阶梯拉深后冲去底部，再一种可以采用拉深后冲底孔，再翻边。这三种方法中，第一种车底的质量高，但生产效率不高，且该零件材料切削加工性能差，且费时，该零件底部要求不高的情况下不宜采用；第二种冲底孔，要求零件底部的圆角半径压成接近清角（R0） ，这就需要增加一道整形工序且质量不易保证；第三种采用翻边，生产效率较高且省料，材料韧性好，翻边端部不如以上好，该零件高度 14.5 有精度要求，翻边后采用水平01.切边可达到要求，前两种都达不到所要求的尺寸精度。综合比较，采用第三种方法是比较合理的。1、 确定工序的合并与工序顺序当工序较多，不易一下确定工艺方案时，最好先确定出零件的基本工序，然后将各基本工序作各种可能的组合并排出顺序，以得出不同的工艺方案，再根据各种因素进行分析比较，找出合适于具体生产条件的最佳方案。根据上面的分析，此件全部基本工序有落料、拉深、冲 13孔、翻边、冲四周的三个缺槽、垂直切边、水平切边。首先看一下冲 13孔工序能否与翻边工序合并:模壁厚度 a = (19-13)/2 = 3 由冲压手册表 2-43 查得凸凹模的最小壁厚 1.6，模具壁厚大于最小壁厚，模具不会损坏，所以冲 13孔工序能否与翻边工序可以合并。根据以上的基本工序及所计算的，可以拟出以下几种方案：方案一：落料与拉深合并，其余按基本工序方案二：落料与拉深合并，并 13孔和翻边合并，其余按基本工序7西华大学毕业设计说明书方案三：落料与拉深合并，13孔和翻边合并，冲四周的三个缺槽和垂直切边合并，水平切边为单工序方案四：落料、拉深、冲 13孔、翻边四个工序合并，冲四周的三个缺槽和垂直切边合并，水平切边为单工序方案五：除水平切边外，其它全部工序合并分析以上几种方案，可以看到：方案一：虽然模具结构简单，单副模具制造成本不高，但生产效率低，工件尺寸的累积误差大。方案五：除水平切边外，其余全部工序合并，因没个镶块都必须具有一定的厚度，这样会造成模具壁厚太薄，模具易损坏。方案二、三可行，但同方案四比较起来，需要多副模具，同样存在方案一的问题。方案四：可保证工件尺寸精度要求，也可提高生产率，同时采用弹性压料及顶件装置，工件平整，且操作比较安全，垂直切边和水平切边两到工序还有对工件的整形作用。只有当拉深件高度较高时，才有可能采用落料，拉深复合模，因为浅拉深件若采用复合模，落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚较薄，强度不足。此工序凸凹模壁厚 b = (87-45)/2 = 21,能保证足够强度，故采用落料，拉深复合模工序是合理的，为保证尺寸精度，经过计算一次翻边成形，所以冲孔、翻边复合也是合理的，再从经济可行性考虑虽模具较复杂，单副模具制造成本高，但比加工多副模具更经济一些，应把落料，冲孔，拉深,翻边工序合并。综上所述，方案四为最佳方案。所以工艺方案为：落料、拉深、冲 13孔、翻边四个工序合并，冲四周的三个缺槽和垂直切边合并，水平切边为单工序2.分析各工序的的模具结构第一副：该副模具完成的主要任务为落料、拉深、冲 13孔、翻边并为后续工序做好准备。该副模具所完成的工序内容多，比较复杂，也是本次设计的重点和难点所在，其计算工作量也是最大的。8西华大学毕业设计说明书第二副：该副模具的主要任务是完成冲 72 圆周上的三个孔和工件的切边025.修边工作，由于拉深后的工件存在修边余量和局部凸缘，而所要求生产的工件没有凸缘，因此要进行修边工序，同时也把它作为后一道工序来安排。该模具主要是为了提高工件的精度和质量而设计的，结构相对复杂。第三副：该副模具完成的工序是水平切边。因高度尺寸 14.5 有精度要求，以01.必须有一道切边工序才能达到要求。所同时也把它作为最后的一道工序来安排。该模具主要是为了提高工件的精度和质量而设计的，结构相对复杂。4第一副模具（落料，拉深，冲孔，翻边复合模）的设计与计算：41 冲裁排样方式的设计及计算：根据前边的作图及计算确定零件的毛坯尺寸为：87，综合操作方便等各种因素及查看相关的资料后决定采用单排形式。并根据冲压手册表 2-17 查得：沿送进方向搭边值 a = 1.5，侧向搭边 a 1 = 1.5则进距 A = d 0 + a = 87 + 1.5 = 88.5条料宽度 B = d 0 + 2a1 = 87 + 21.5 = 90 板料规格拟用 0.59001800标准钢板裁板方案有纵裁和横裁两种，比较两种方案，选用其中利用率高的一种。纵裁时，每张板料裁成条料数n1 = 900/90 = 10 条每块条料冲制的制件数 n2 = (1800-1.5)/88.5 = 20 个 (余 30)每张板料冲制件数n = n1 n2 = 1020 = 200 个9西