电机端盖设计

本 科毕 业设 计（ 论文 ）题 目 ： 电机端盖冲压工艺及模具设 计学 院 ：专 业 ： 机械设计制造及自动化学 号 ：学 生 姓 名 ：指 导 教 师 ： 职 称 ：二 O O O O 一 二 年 五 月 二 七 日摘 要在 现代工业生产中， 70% 90%的 工业产品需要模具加工，模具工业已经成为工业发展的基础 ， 模具 在机械制造业中 是 有着深远影响的重要工艺装备 ,具有成本低 、 生产效率高 、材 料 利 用 率 高 、 产 品 质 量 好 、 互 换 性 好 、 易 于 实 现 自 动 化 等 优 点 ,被 广 泛 应 用 于 汽 车 、 能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中 。在吸收了力学、数学 、 金属材料学 、 机械科学以及控制 、 计算机技术等方面的知识后 ， 已经形成了冲压学科的成形基本理论 。 以冲压产品为龙头 ， 以模具为中心 ， 结合现代先进技术的应用 ， 在产品的巨大市场需求刺激和推动下 ， 冲压成形技术在国民经济发展 、 实现现代化和提高人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用 。 因此模具是工业生产的重要设备 ， 是国民经济的基础工业 。本设计的题目 是 电机端盖冲压工艺及模具设 计 ， 此设计主要介绍冲压工艺和注意要点 ，拉深工艺的一般步骤和注意事项 ， 特别是拉深凸模的设计 、 凹模的设计 、 以及拉深和冲裁强度计算校核等 。 本设计论文有详细的文字说明 ， 图片介绍 ， 详细的介绍了端盖零件的加工过程。关键字：拉深；凸模；凹模0%m m m m m m .品的工艺分析 .课题以及制件图 .零件图的绘制 .工艺分析 .工艺方案的确定 .样图的设计 .排样的概念 .排样图的设计原则 .制件的排样图设计 .艺计算 .作用力计算 .冲压设备的选择 .计算压力中心 .模具间隙的确定 .深模零部件设计 .侧刃设计 .凸模凹模结构设计 .冲导正销孔凸模凹模设计 .冲双层圆形切口凸凹模设计 .拉深凸凹模设计 .胀形凹凸模的设计 .切断凹凸模的设计 .模架的选择与设计 .导料、托料装置的确定 .0螺钉与销钉的选择 .1弹簧的选用 .结 .随着模具工业的迅猛发展 ， 模具设计与制造已成为一个行业 ， 越来越引起人们的重视 。多工位级进模是当代冲压模具中生产效率最高 、 最适合大量生产应用 ， 已经越来越多的被广大用户认识并使用的一种高效 、 高速 、 高质 、 长寿命的实用模具 。 冲裁工艺 、 弯曲工艺 、拉深工艺都在级进模中一一体现 。 特别是拉深工艺也起到必不可少的工艺 。 也是本论文所研究讨论的对象。 拉深是利用拉深模将板料冲压成各种空心件的一种加工方法 ， 是冲压生产中应用最广泛的工序之一 ， 用拉深工艺制造的冲压零件很多 。 拉深成形时主要考虑的问题是 ， 位于凸缘部分的材料因切向压缩极易起皱 ； 处于凸模圆角区的材料因受到径向强烈拉伸而严重变薄 ， 甚至断裂 。 材料的种类 、 零件的结构形状 、 模具结构及工作部分的表面质量对拉深成形能否顺利进行都有重要的影响。拉深模的应用 ， 反映在模具结构设计以及材料应用方面 ， 它代表着对板料拉深工艺和变形规律的全面认识和重视，以及对实践经验的综合应用。在模具大批量生产制造方面 ，集中体现了当代最先进的精密模具加工技术的发展和实践。 从 20世 纪 70年 代 中 期 至 今 ， 模 具 40年 中 经 历 了 从 简 单 到 复 杂 ，从试点到普及的过程 。 进入本世纪以来 ， 模具 应用范围更广 。 逐渐进入模具生产的设计 、 制造 、 管理等各个领域 ； 模具 一项高科技、高效益的系统工程。它以计算机软件的形式 ，为企业提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具结构 、成形工艺 、 数控加工及生产管理进行设计和优化 。 模具 降低生产成本和提高产品质量已成为模具界的共识 。 美国 中 科 技 大 学 合 作 在 现 为 软 件 平 台 上 开 发 出 基 于 三 维 几 何 模 型 的 级 进 模该软件能辅助进行零件图输入 、 毛坯展开 、 工艺预定义 、 毛坯排样 、压力计算、确定模座尺寸和标准、绘制装配图和零件图等模块，具有特征识别与重构 、 全三维结构关联等显著特色 。 使得模具设计 、 加工精度与复杂性不断提高 ， 模具制造周期不断缩短。 展望国内外模具 本世纪的模具方面科学技术正处于日新月异的变革之中，通过与计算机技术的紧密结合，人工智能技术、并行工程、面向装配 、 参2数化特征建模以及关联设计等一系列与模具工业相关的技术发展之快 ， 学科领域交叉之广前所未见。用不了多长时间新一代模具 最新的成形理论和最高水平的制造方法相结合的产物，其特点主要表现在模具的专业化 、网络化、集成化、智能化四个方面。31、 产品 的工 艺分 图 是 某电机端盖零件 ,料 厚为 料为 08钢板。根据零件的技术要求可知 ， 尺寸 90面粗糙度 m,属尺寸精度和表面质量要求较高的部位 。 尺寸 90同轴度公差为 同时 ,端盖所有表面要求平滑 ,不得有影响外观质量的划伤、擦痕等缺陷。图 尺寸 中等 。 初步看来挺简单 ， 但是腰部的突出一段 给模具设计与制造都带来了不便。 应该用几次拉深才能加工这样。 该 制件 的技术要求如下 ： 90面粗糙度 90 不得有影响外观质量的划伤、孔、落料。一般可采用： 方案一、单工序模：生产率低，积累误差大、生产不够安全、模具简单、制造容易。 方案二 、 级进模 ： 生产率高 、 误差小 、 生产安全 、 模具较复杂 、 自动化程度高 、 制造稍难 。方案三、复合模：生产率高、误差小、生产不够安全、模具复杂、制造困难。考虑到制件尺寸不大尺寸精度要求不高，生产的安全性不容忽视，要求大批量生产 ，并从方便制造考虑，拟采用方案（二）采用级进模冲裁的方案。 级进模设计要点 （ 1） 定距方式：定位钉定距、导正销定距、侧刃定距（ 2） 导 正 尽 量 利 用 冲 件 上 的 孔 兼 作 导 正 销 。 导 正 销 应 设 置 在 与 冲 孔 凸 模 相 邻 近 的下一个工步上。以便导正精度。 （ 3） 工 步 安 排 在 级 进 模 中 ， 冲 件 精 度 要 求 较 高 的 部 分 应 尽 量 安 排 在 邻 近 的 工 步 内实现。为减少送进误差应减少空步。（ 4） 步 距 和 侧 刃 数 在 少 、 无 废 料 的 级 进 模 中 ， 冲 裁 间 隙 对 步 距 的 影 响 ： 当 采 用 侧刃定距时步距的公称尺寸应比侧刃小 工步较少 ， 步距较小时 ， 采用单侧刃 ，反之用双侧刃定距。52、 排样 图的 样的方式决定了模具结构，凹模的分布等方面内容 。所谓排样 ， 就是指冲裁件在条料 、 带料或板料上的布置方法 。 合理的排样和选择适当的搭边值，是降低成本，保证工件质量及延长模具寿命的有效措施。 排样的方式有多种多样 ， 常见的有以下几种 ： 有废料排样 ， 模具沿工件全部外形进行冲裁 ， 工件周边都留有搭边值 ， 这种排样能保证冲裁件的质量 ， 模具寿命较长 ， 但材料利用率低 ； 少废料排样和无废料排样 ， 这两种方式对节省材料具有重要的意义 ， 并适用于一次冲裁多个工件 ， 故可以提高生产效率 ， 同时因冲裁周边减少 ， 可简化冲模结构 ， 降低冲裁力，但由于条料导向与定位误差，使工件的质量和精度较低。另外由于采用单边冲裁 ，也会影响断面质量，还会缩短模具寿命。 了遵守普通冲模的排样原则外，还应考虑如下几点：（ 1） 先制作冲压件毛坯样板（ 3 5个 ） ， 在图面上反复试排，待初步方案确定后，在排样图的开始端安排冲孔、切口、切废料等分离工位，再向另一端依次安排成形工位 ， 最后安排工件和载体分离 。 在安排工位时 ， 要尽量避免冲小半孔 ， 以防凸模受力不均而折断 。（ 2） 第一工位一般安排 侧刃冲裁 。 第二工位设置 侧刃挡块 ， 也可每隔 23个工位设置导正销。第三工位可根据冲压条料的定位精度，设置送料步距的误差检测装置。 （ 3） 成形方向的选择 （ 向上或向下 ） 要有利于模具的设计和制造 ， 有利于送料的顺畅 。若成形方向与冲压方向不同，可采用斜滑块、杠杆和摆块等机构来转换成形方向。（ 4） 对弯曲和拉深成形件 ， 每一工位的变形程度不宜过大 ， 变形程度较大的冲压件可分几次成形 。 这样既有利于质量的保证 ， 又有利于模具的调试修整 。 对精度要求较高的成形件，应设置整形工位。 （ 5）在级进拉深排样中，可应用拉深前切口，切槽等技术，以便材料的流动。（ 6）当局部有压筋时，一般应安排在冲孔前，防止由于压筋造成孔的变形。突包时 ，若突包的中央有孔，为有利于材料的流动，可先冲一小孔，压突后再冲到要求的孔径。 （ 7）当级进成形工位数不是很多，工件的精度要求较高时，可采用 “ 复位 ” 技术 ， 即6在成形工位前 ， 先将工件毛坯沿其规定的轮廓进行冲切 ， 但不与带料分离 ， 当凸模切入材料 的 20%35%后 ，模具中的复位机构将作用反向力使被切工件压回条料内，再送到后续加工工位进行成形 。知 ,该零件属有凸缘带中心局部凸起的回转体拉伸件 。 首先选取修边余量 ,再将端盖零件分解成几段简单的回转体 ,并分别求出各回转体表面中性层的面积 。 根据拉伸前后零件面积相等的原则 计算：由书冷冲压模具设计与制造表 r=( )( ) 2212 =+= ( ) ( ) = =( ) ( ) +=+= =( ) ( ) +=+= 2 =2= 圆薄片。1）排列方式零件在条料上的排列与连接可采用零件的纵向 、 横向 、 斜向排列与纵向 、 横向连接的任意组合形式 。 根据材料零件图与展开图 ， 确定连接方式为横向排列 ， 可以保证工作过程中条料不受零件成形的影响而一直处于正确位置上。（ 2）连接方式零件与条料的连接可采用压合连接或实体连接 。 由于零件展开图为圆薄片 ， 因此选择实体连接 。 所谓实体连接是指零件通过外围整体或通过连接桥与条料的载体相连 。 具体设计为拉深前先冲双层圆形切口的排样 ， 可提高材料的利用率 ， 而且拉深过程中其条料的宽度几乎不变，所以能稳定地送料。 （ 3）载体类型及设计根据制件的形状 、 变形性质和材料厚度等不同情况 ， 选用的载体基本类型为等双侧载体 。 双侧载体又称双载体 ， 是在条料的边缘两侧设计的载体 。 可使工件到最后一个工位前条料的两侧仍保持有完整的外形，这对于条料的送进、定位和导正都十分有利。 一般选用于高速 冲床是 ， 自动送料适用于8高速冲床或一般冲床。采用自动送料时需有开卷机、校平机及自动送料机构。 在排样图上 ， 侧刃一般都安排在条料的第一工步 ， 一般只设置单侧侧刃 。 为了尺寸精度要求 ， 以及保证大工件的定位这时 采用双侧侧刃可以较好的调整条料的宽度 。 为了不影响条料的送进， 降低零件的加工误差， 选用成形侧刃。通常级进模设计中 ， 将导正销和侧刃配合使用 ， 侧刃作定距和初定位 。 导正销作为精定位 。 导正销一般都在第一个工步冲出 ， 其位置应处于条料的基准平面上 ， 否则将起不到定位孔的作用 ， 导正销孔一般选在条料载体上 。 这样既起到减少废料的作用 ， 又不影响工件的质量和美观。径 88与 90间阶梯较小零件总的拉伸系数总坯的相对厚度 =冲压模具设计与制造第 2版）表 m=冲压模具设计与制造第 2版）表 80钢18m1m圆筒主体可以一次拉深成功。排列与连接及用于定位的工艺缺口确定以后 ， 要对零件所需要的工步数目，加工尺寸，进行计算确定。 遵循级进模排样图中各工序的安排的规律 ， 结合零件图和展开图及材料等各方面因素9后，确定了工序的顺序和加工尺寸 :第 1工位：切侧刃。第 2工位：冲 工位：冲 187工位：冲 187工位：冲 171工位：冲 171工位： 胀形法，加工出球头半径为 工位：冲 10工位： 一次 拉深， 拉出上端 90端 88间有台阶的形状。第 10工位： 冲 4个按阵列排列的 12工位：切断 工件第 12工位：切另一边侧刃第 13工位： 叫做搭边 。 其作用是补偿定位误差，保证条料强度，以保证在冲裁过程中带料的送料顺畅。搭边应选择适当 ， 过大会造成材料的浪费 ， 过小不利于制件的成形 ， 或者冲裁不出合格的制件 。 搭边值的大小通常是由经验所确定的。设计中搭边值 查表： 取 工件间 1a=沿 边 a=条料的宽度为 224条料的步距为 工艺 为了合理地设计模具及选用压力机 ， 必须计算冲裁力 。 压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁工艺的需求。 冲裁力的计算公式为 ： 式中 L 冲裁件周长 (mm)t 材料厚度（ 材料的抗剪强度（ 择设备吨位时 ， 考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素 ， 实际冲裁力可能会增大，所以应取：= 最大可能冲裁力材料的抗拉强度（ 料为 08 =260料厚度 t=冲侧刃1F=60=159783导正销 F=6260个孔 F=29188冲 187口分 2次冲，每一次的冲裁力为：F=60冲 171口分 2次冲，每一次的冲裁力为：F=60 100602246 660形F=21420041300断工件F=760=2730断废料F=42260用于宽凸缘的筒形零件）为： 1=拉深力1d 筒形件第一次拉深的的直径t 材料厚度材料的抗拉强度（ k 系数查表得29冲压模具设计与制造第 2版）表 k= 主要是冲裁工艺的性质 、 生产批量大小 、 模具的外形尺寸以及工厂现有设备等情况。压力机的选用主要包括压力机类型和确定压力机规格两项内容。 1） 压力机的吨位应当等于或大于冲裁时的总力。2） 根 据 模 具 结 构 选 择 压 力 机 类 型 和 行 程 次 数 ， 如 复 合 模 工 件 需 从 模 具 中 间 出 件 ， 最好选用可傾式压力机。 3） 压力机的冲裁力要留有充分的余地 ， 磨具的闭合高度和压力机的闭合高度要匹配 。4） 压力机冲压次数应符合生产率和材料变形速度的要求。5）压力机应该使用方便和安全。根据以上计算结果 查书冲压模具设计师手册表 481 中 心 ， 在 凸 模 和 凹 模 刃 口 附 近 所 受 到 的 力 是 相 当 的 复 杂 ， 此 时 ， 在 整 个 轮 廓 曲线上所受到冲裁里合力的作用点或多工序冲裁力的合理作用点称为压力中心 ， 冲模压力中心应尽可能和模柄轴线以及压力机滑块中心线重合 ， 以使冲模平稳地工作 ， 减少导向件的磨损 ， 提高模具以及压力机的寿命 。 为使模具能平衡工作 ， 在设计和加工时 ， 必须根据冲压件的技术及冲压件的形状尺寸分析冲裁中的受力状态及其对模具的作用和影响 ， 选取相适应的模具压力中心，并使之与压力机滑块中心和模具导向部分的对称中心相重合。 冲 模 压 力 中 心 的 求 法 ， 采 用 求 平 行 力 系 合 力 作 用 点 的 方 法 。 由 于 绝 大 部 分 冲 裁 件 沿冲裁轮廓线的断面厚度不变 ， 轮廓各部分的冲裁力与轮廓长度成正比 ， 所以 ， 求合力作用点可转化为求轮廓的重心。具体算法如下： 1） 按比例画出冲裁轮廓线，建立 图：图 3把图形的轮廓线分为几个部分 ， 计算个部分受力 1L、 2L、 3L、 、 并求出各部位中心位置的坐标（ 1x， 1y） 、 （ 2x， 2y） 、 、 （ ；工序号 各工步受力 1597831001152 3918839903 22120050004 22120070005 20160690006 201606110007 141300130008 12246150009 1500001700010 73471847011 146951900012 73471952013 109202100014 1597832300260250003） 根据公式，求冲模压力中心的坐标值（ 0x， 0y） ；1521 15152210 .+=1521 15152210 .+=求出 0x=0y=0所以模具压力中心坐标为（ 1306， 0） 才能使冲裁断面质量较好 ， 因为凸 、 凹模间隙对冲裁件段面质量 、 尺寸精度 、 模具寿命以及冲裁力 、 卸料力 、 推件力等有较大影响 ， 所以必须选择合理的间隙 。 冲裁间隙就是指冲裁凸模和凹模刃口 部分尺寸之差 ， 也就是凸模工作部分和凹模工作部分之间的距离。 冲裁间隙有两种含义 ： 一种是指凹模与凸模间每侧空隙值 ， 称为单面间隙 ； 另外一种指凹模和凸模间两侧间隙之和 ， 称为双面间隙 ； 习惯上常说的间隙是指双面间隙 ， 用符 号面间隙用 Z/2表示。生产实践 中 凸模和凹模之间的大小可以分为三种基本情况 ， 即间隙合理，间隙过大 ，间隙过小三种情况。冲裁间隙合理 时 ， 材料在分离时 ， 凹模和凸模刃口处裂纹重合 ， 冲裁间隙不是一个绝对值，而是一个数值范围，冲裁间隙在此范围内都可以得到冲裁断面较好的制 件间隙过大 ， 凸模和凹模刃口处的裂纹不重合 ， 凸模刃口附近的裂纹在凹模刃口附近裂纹的里边，材料受很大的拉伸，光亮带小，毛刺、塌角及斜度都比较大。间隙过小 ， 裂纹也不重合 ， 凸模刃口附近的裂纹在凹模刃口附近裂纹的外边 ， 两条剪裂纹之间的一部分材料随冲裁的继续又被二次剪切和挤压，在断面上形成第二次光亮带 ，并在中间出现夹层和毛刺。 冲裁间隙方向的确定原则 ， 冲裁时由于凸模和凹模之间存在间隙 ， 因此落下的 废 料或者冲出的孔均带有锥度 ， 制件的 大端尺寸基本等于凹模尺寸 ， 制件的 小端尺寸基本等于凸模尺寸。测量时也是按冲孔的小端和落料的大端作为基准尺寸。 在生产中，凸模和凹模都要与冲件产生摩擦，凸模会越变越小，凹模会越来越大 ， 基于 此 ， 确定冲裁间隙的原则为 ： 落料时因为制件尺寸随凹模尺寸而定 ， 故间隙应该在减小凸模尺寸发方向取得 ； 冲孔时由于孔的尺寸随凸模尺寸而定 ， 故间隙应该在增大凹模尺寸的方向上取得。考虑到凸模和凹模的磨损，在设计和制造新模具时，取最小合理间隙。 因为材料厚度为 冷 冲 压 模 具 设 计 指 导 表 28 最 小 双 边 间 隙m m 践中一般分为间隙过小，间隙过大 。间隙过小，工件质量较好，但拉深力大，工件易拉断，模具磨损严重，寿命低。 间隙过大 ， 拉深力小 ， 模具寿命虽然提高了 ， 但工件易起皱 、 变厚 ， 侧壁不直 ， 口部边线不齐，有回弹，质量不能保证。 因此 ， 确定间隙的原则是 ： 既要考虑板料 和制件 公差的影响 ， 又要考虑毛坯 拉深中 口部增厚的现象，故间隙值一般应比毛坯厚度略大一些 有压边圈的拉深时的单边间隙 ， 因为只需要一次拉深 。 所以单边间隙 z/2=1 拉深 模零 部件 在设计时侧刃的公称尺寸等于步距的公称尺寸 ， 其偏差值 一 般 为 工件较少、步距较小时，采用单侧刃定距，反之用双侧刃定距。结合零件尺寸，工件较大，选择双侧刃定距，能有效的保证工件的精度。图 400+（ 0为选用成形侧刃 ,如上图所示。由于侧刃形状特殊 ， 设计侧刃凹模是内形加工 ， 增加加工难度 ， 因此将侧刃凹模设计为侧刃镶块，是内形加工变为外形加工，降低加工难度，有助于尺寸精度的保持 ， 镶块如下图所示：图 4模和凹模要有足够的刚度和强度。2）凸模和凹模安装稳定可靠，且便于更换。3）废料排除要方便及时，以防止损坏模具。4）凸、凹模应具有良好的结构工艺性，以便于制造、热处理、检测及安装。 一部分为冲裁的刃口部分 ， 一部分为联接的固定部分 。 凸模工作部分的截面形状与相对应的凹模型孔一致 ， 刃口尺寸可按公式计算 ， 也可按凹模实际尺寸配制。 1） 凸 模 的 结 构 形 式 ： 按 工 作 部 分 与 固 定 部 分 是 否 相 同 分 为 两 种 ： 直 通 式 ： 其 工 作 部分与固定部分的形状和尺寸完全相同。阶梯式：一般用作凸模截面较小强度不好的凸模 ，若工作部分为圆形，其固定部分也为圆形，只是直径由刃口到固定端的直径逐渐加大。 2） 凸 模 的 固 定 方