油封外夹圈冲压-冲孔-翻边-拉伸模具设计（全套含CAD图纸）
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油封外夹圈
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- 1 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 1 页 共 38 页 设计题目： 油封外夹圈的设计 系 别： 专 业 : 班 级 : 姓 名 : 学 号 : 指导老师 : 完成时间 : - 2 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 2 页 共 38 页 目录 一 、 制品简介 9 二 、 冲压工艺分析 10 三 、 落料模具设计 14 四 、 拉深模设计 22 五 、 冲孔模具设计 28 六 、 翻边模具设计 33 七 、 切边模具的设计 38 参考文献： 39 设计总结 、 40 - 3 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 3 页 共 38 页 - 4 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 4 页 共 38 页 - 5 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 5 页 共 38 页 - 6 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 6 页 共 38 页 - 7 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 7 页 共 38 页 绪论 毕业设计是教学计划的最后一个教学环节，也是最重要的教学环节之一，是学生毕业的必要条件。学生在教师的指导下，通过毕业设计受到一次综合运用所学理论和技能的训练，进一步提高分析问题和解决问题的能力；学会阅读参考文献，收集、运用原始资料的方法以及如何使用规范、手册、产品目录，选用标准图的技能，从而提高设计计算及绘图的能力。 毕业设计前，同学们必须认真阅读毕业设计任务书，复习教材的有关章节，熟悉所用规范、手册、标准图等有关文献资料。设计应符合国家的方针政策、满足设计原则的要求、力求方案最优、 论证合理、计算正确、图面整洁、文理通顺、简明扼要、插图插表得当；并在规定的时间内保质保量地完成所规定的设计任务。 冲压工艺与模具设计 是模具设计与制造专业的主修专业课。本课程论述板材成形的 机理，各种成形工序的特点，工艺计算方法 ，模具设计及冷冲模标准间的选用。要求学生在学完该 设计 后， 能掌握冲压成形件 质量，分析经济效益，从事冲压新工艺，新技术的开发，制定冲压工艺规程和 设计冲模的能力。 培养学生运用模具制造学和机械制造学及有关课程 (工程材料、模具设计、公差与技术测量与热处理等 )的知识，结合生产实习中学到的实践知识，独立的分析和解决设计问题，初步具备设计一个中等复杂模具的全过程的能力 ,为进入社会后更好的适应社会做好准备。 能根据被加工零件的技术要求 ,运用模具设计的基本原理和方法，学会拟订模具设计方案 ,完成模具结构设计，提高结构设计能力。 培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。 进一 步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。 - 8 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 8 页 共 38 页 在毕业设计中要求学生 注意培养 认真负责 ，踏实细致的工作作风和保重质量，按时完成任务的习惯，在设计过程中必须做到： （ 1）、及时了解有关资料，做好准备工作，充分发挥自己的 主管能动性和创造性 ; （ 2）、要求计算正确，结构合理，图面整洁，图样及标注符合国家标准； （ 3）、 设计计算说明书要求文字通顺 工整； 一 制品简介 零件图如下 ： - 9 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 9 页 共 38 页 工件名称：油封外夹圈 生 产批量：中批量 材料： 08 钢 厚度： t=件简图：如上图所示 材料的力学性能查表得 抗剪强度 ： =260360 /拉强度 ： b=330450/长率 ： 2% 屈服强度 ： s=200/ 冲压工艺分析 冲压是利用模具使板料沿一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。根据变形机理的差异，冲裁可以分为普通冲裁和精密冲裁，包括落料、冲孔、切口、剖切、修边 等。 1 冲裁工艺方案的确定 在冲裁工艺分析和技术济分析的 基础上根据冲裁见的特点确定工艺方案。冲裁工艺方案可以分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁。 单工序冲裁 是在压机一次行程，在模具单一的工位中完成单一工序的冲压 ; 复合冲裁 是在压机一次行程中；在模具的同一工作工位完成单一工序的冲压； 级进冲裁 是把冲裁件的若干个工序，排列成一定的 顺序，在压机一次行程中条料在冲模的不同工序位置上，分别完成共建所要求的工序后，以后每次冲程都可以得到一个完整的冲裁件。组合的冲裁工序比单工序冲裁生产效率高，获得的制件精度等级高。 冲裁 组合方式的确定应根据下列因素决定。 (1) 生产批量：小批量与试制采用 单工序 冲裁；中批量和大批量生产采用 复合冲- 10 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 10 页 共 38 页 裁 或 级进冲裁 。 (2) 工件尺寸公差等级： 复合冲裁 所得到的工件尺寸公差等级高，因为它避免了 多次冲压的定位误差，并且在冲裁过程中可以进行压料，工件较平整， 级进冲裁 所得到的工件尺寸公差等级较 复合冲裁 低，在级进冲裁过程中采用导正销结构，可以提高冲裁件精度。 (3) 对工件尺寸、形状的适应性：工件的尺寸较小时，考虑到单工序上料不方便和生产率低，常采用 复合冲裁 或级进冲裁。对于尺寸中等的工件，由于制造多副模 具的费用比复合模昂贵，也宜使用 复合冲裁 。 (4) 操作方便与安全： 复合冲裁 出件或清除废料较困难，工作安全性较差； 级进冲裁 较安全。 综合上述分析：对于该冲压件，由于生产批量不大，选用单一生产，决定采用落料、拉深、冲孔、翻边、切边五道工序生产。 第 一 副 模 具 为 落 料 模 ， 加 工 后 工 件 尺 寸 和 形 状 如 图 所 示 ：第二副模具为拉深模，加工后工件尺寸和形状如图所示： - 11 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 11 页 共 38 页 第三副模具为冲孔模，加工后工件尺寸和形状如图所示 第四副模具为翻边模 ，加工后工件尺寸和形状如图所示： - 12 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 12 页 共 38 页 第五副模具为切边模，加工后工件尺寸和形状如图所示： - 13 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 13 页 共 38 页 三落 料模具设计 落料后达到的零件图 1)根据等面积原则，用解析法求零件的毛坯直径。首先将该零件分成圆、圆柱、圆环三个简单的几何体，它们的面积计算公式分别为： = /4 902=2 A2= 90 817 2 S 大 - S 小 = /4（ 1172= 则 A= /4 1+3=14568.3 m 则 D= =(4A/ )1/2= 查 （ 第二版 ） 取切边余量 R= D= R = D=144 - 14 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 14 页 共 38 页 2)该工件采用单排排样， 查 取 a=, 采用双排挡料销挡料，则 条料宽 B=144+2 47 条料进距 h=144+ 3) =L 100% =（ /4 1442) % =4)由于材料厚度 t=薄，本模具采用弹性卸料装置和向上顶出制件的方式，则总冲压力为： F = 中 落料式冲裁力 卸料力 顶 件力 查 （ 第二版 ） 式中： 考虑到 冲裁模刃口，材料力学性能与原厚度公差的变化等因素设的安全系数，取 t： 材料厚度。 L：冲裁件周边总长。 L= d= 144= ： 材料抗剪强度，取 =260 260 =P= 式中： 卸料力系数，值为 为 - 15 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 15 页 共 38 页 则 N 2P 式中： 件力系数，取 则 N 5) 由于落料形状为规则圆形，则压 力 中 心 在 圆 中 心 ， 即x=0,y=0. 参照 50 公称压力： 250 滑块行程： 65 滑块行程次数 ： 105 次 最大闭合高度： 270 最大装模高度： 220 连杆调节长度： 55 滑块中心线至床身距离： 200 床身两立柱间距离： 270 工作台尺寸：前后 右 垫板尺寸：厚度 ；孔径 200 - 16 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 16 页 共 38 页 模柄孔尺寸 ：直径 ；深度 最大倾斜角度： 30 电动机功率： 床外形尺寸：前后 ；左右 ；高度 机床总质量： 1780落料 刃口尺寸计算 查 （ 第二版 ） 得 2 ;222 （ =。 D=144 ,无特殊精度要求，按 公差表得 。 查 （ 第二版 ） ，取 x=凸模，凹模分别按 则 p= p= 由于 | p| + | d | 2 2， 故采用凸模玉凹模配合加工方法。 查 （ 第二版 ） ，取 x=d = （ 0+ d =（ 0+ 模尺寸配制，其双边间隙为 为了得到较平整的工件，此模具 采用弹压式卸料结构，使条料在落料，拉深过程中始终处于一个稳定的压力之下，从而改善毛坯的稳定性，避免材料在切向应力的作用下起皱的可能。 由于 橡胶允许承受较大负荷，而且安装调整比较方便，所以是冲模中弹性卸料、顶见及压边装置常用的弹性元件，但是应注意不能与油类接触以免腐蚀破- 17 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 17 页 共 38 页 坏。 橡胶选用原则： 为使橡胶不致过早地失去弹性而损 坏，其允许最大压缩量应不超过其自由高度的 45%， 一般 取 H 橡胶 预压缩量 0 15%。 即 （ 因而工作行程 S 工作 = （ H 作 工作行程与模具修模量或调整量（ 4 6）之和 。 (1)上卸料采用橡胶作为弹性原件，如下计算橡胶自由高度： S 工作 =（ 1 + 5） = 则 H = S 工作 0. 30 = 38 ， 取 H = 35。 由下式计算橡胶高度： H = ( 35 = 取 30 橡胶断面在装配时按照模具空间大小确定。 (2) 下顶件压边采用橡胶作为弹性原件，如下计算橡胶自由高度： S 工作 = 5= H = S 工作 = = 34 H 自由 =30 装配 高度 (H = 27 取 26 橡胶断面在装配时按照模具空间大小确定。 该工序模具为落料模 ， 主要由上下模座，落料凸模，落料凹模，垫板，卸料板等组成。 根据主要工作部分尺寸，结构以及弹性元件的尺寸，参照 可选取后侧导柱模架，即 上模座： 200 160 40 模座： 200 160 45 导柱： 150 20钢 导套： 100 43 20钢 导柱、导套 渗碳深度为 硬度为 58 62 落料凸模以及落料凹模材料均采用 处理硬度为 60 64 卸料板，垫板，固定板材料均用 45钢 。 落料模主要外形尺寸如下： 250 200 40 200 160 45 150 20 钢 100 20 钢 5. 上下垫板厚度一般为 412当采用螺钉固定凸模时，应适当加厚，外形尺寸与固定板相同，材料选用 45 钢（热处理硬度为 43 48 低碳钢或 度按受力情况设计时自定，取上下垫板的厚度为 12 查 （ 第二版 ） ： 凹模厚度： H= 15 ) 凹模壁厚： C=( 2)H ( 30 40 ) 其中 此处查 （ 第二版 ） 得 K=b=144 取凹模壁厚为 H 凹 =32 H 凸固 =( H 凹 = 取 H 凸固 =22 上卸料 橡胶装配高度 H=30 , 橡胶的断面面积，在模具装配时按模具空间- 19 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 19 页 共 38 页 大小确定。 下顶件 橡胶装配高度 6 , 橡胶的断面面积，在模具装配时按模具空间大小确定。 中、小型冲模通过模柄将上模固定在压力机的滑块上，外径按 合，本模具采用压入式，它与上模座孔采用 H7/渡配合，并加销钉防止转动。它要求上模板厚度较大。 滑动导柱形式： 按螺钉所需力与所能承载相等条件； 可近似计算螺钉直径，即 d= b = P/b 式中 P 冲载力（ N）； N 螺钉数，一般取偶数； b 螺钉材料的板限强度； d 螺钉计算直径，实际可按标准螺纹尺寸选用（ 即 d= （ b 查资料 因为螺钉是用 45 钢制造而成； b 550 取螺钉数 n=6； - 20 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 20 页 共 38 页 = (103)/( 550 = (103)/6 550 =螺钉的直径 d=10 螺钉与圆柱销孔尺寸，如图 m 和表 n。 螺钉旋入部分的最小长度 ） d； 圆柱销直径 d2=d； 圆柱销与相关件配合的最小长度 ） - 21 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 21 页 共 38 页 四 拉深是利用 拉深模具将冲裁好的平板毛坯压制成各种开口的空心件，或将已经制成的开口空心件加工成其他形状空 心件的一种加工方法。拉深也称为拉延。 用拉深工艺可以成形圆筒形、阶梯型、球形、锥形、抛物线形等旋转体零件，也可以成形盒形等非旋转体零件，若将拉深与其他成形工艺（如胀形、翻边等）复合，则可以加工出形状非常复杂的零件，如汽车车门德不孤，因此拉深的应用非常广泛，是冷冲压的基本成形工序之一。 拉深工艺可分为不变薄拉深和变薄拉深两种。后者在拉深后零件的壁部厚度与毛坯厚度相比较，有明显的变薄，零件的特点是底部厚，壁部薄（如弹壳、高压锅） 。 判断能否一次拉深：这只需要 比较工件实际所需要的总拉深系数和 h/d 与凸缘件第一次拉深的极限拉深系数和极限拉深相对高度即可。 当 m 总 h/d h1/可一次拉成，工件计算到此结束，否则应进行多次拉深。 m 总 = d/D=90/(124+的确定： 查 （ 第二版 ） 得 ， m 总 h/d = 0=h1/查 （ 第二版 ） 得， h1/ h/d h1/ 由于 m 总 h/d h1/以判断该工序工件可以一次拉成 。 1)施加压边力时为了防止毛坯在拉深变形过程中的起皱，压边力的大小对拉深工作的影响很大，压边圈所施加的压力 过大 ，影响拉深力也要增加，因而会使制件拉裂，若压力过小，则不能防止制件边壁或凸缘起皱，所以选择压边力必须适- 22 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 22 页 共 38 页 当。 查 算压边力公式得： 中 压边力。 A 压边面积（ m）， A= （ 1442= 9924.3 m q 单位压边力（ 查表 3q = N 2)查 （ 第二版 ） F = b 式中 F 拉深力。 修正 系数 ，查 3于 0/144得： 拉深后直径。 t 工件厚度， t = b 材料抗拉强度， b =330 450 为 450 则 F = b = 90 450 =F 总 = F =N 由 （ 第二版 ） 于浅拉深可按照 F （ F 总 。 则 参照 取公称压力为 250 其主要技术参数如下： 公称压力： 250 滑块行程： 65 - 23 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 23 页 共 38 页 滑块行程次数 ： 105 次 最大闭合高度： 270 最大装模高度： 220 连杆调节长度： 55 滑块中心线至床身距离： 200 床身两立柱间距离： 270 工作台尺寸：前后 右 垫板尺寸：厚度 ；孔径 200 模柄孔尺寸：直径 ；深度 最大倾斜角度： 30 电动机功率： 床外形尺寸：前后 ；左右 ；高度 机床总质量： 17801)查 深凸模和拉深凹模的单边间隙取 z/2 = 1 z/2 = 1t=。 2) 凹模洞口圆角半径 r 凹 对拉深工作影响很大。 r 凹 过小时，毛坯被拉入凹模的阻力就大，拉深力也增加，易使工件产生划痕、变薄甚至拉裂，还使模具寿命降低。 r 凹 过大时，会使压边圈下的毛坯悬空，使有效压边面积减小，易起皱。 在不产生起皱的前提下，凹模圆角半径越大越好。由经验公式可得的 r 凹最小值，如下 ： r 凹 = D d） t 式中 D 毛坯或上道工序的拉深直径 d 本道工序的拉深直径 - 24 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 24 页 共 38 页 t 材料厚度 r 凹 = 144 90） 3)凸凹模的制造公差查 于 d = 90， t= 则 d= p=. 由于该拉深件标注内形尺寸，参照 （ 0- p （ +2z） 0+ d 则 （ 90+ 0 （ 90+ 2 0+ 4)查 表 4拉伸模具出气孔直径为 8 5模具总体设计与装配 该工件的模具结构如图，主要由上、下模座， 拉深凹模、拉深凸 模、 凸模固定板、凹模固定板、顶杆、 卸料板 、圆柱销螺钉 等零件组成。 根据主要工作部分尺寸，结构以及弹性元件的尺寸，参照有关资料，可选取工级精度的后侧导柱模架，即： 上模座： 14012540模座： 1401255柱： 150 20钢 导套： 903820钢 导柱、导套渗碳深度为 862拉深凹模、拉深凸模 ，材料均采用 处理硬度为 6064料板、垫板、固定板材料均采用 45钢。 拉深 模主要外形尺寸如下： - 25 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 25 页 共 38 页 1、上模座： 140 12540 、下模座： 140 12550 、导柱： 9038 20钢 4、导 套： 9038 20钢 5、上下垫板厚度一般为 412当采用螺钉 螺钉固定凸模时，应适当加厚，外形尺寸与固定板相同，材料选用 45 钢，低碳钢或 度按受力情况设计时自定，取上下垫板的厚度为 12 6、上、下固定板 固定板外形有圆形和矩形两种。 主要用于固定小型凸模、凸模固定板厚度约取凸模固定部分直径的 1与凸模采用过渡配合（ H7/压装后端面磨平。至于凸模固定厚度则根据冲模结构来确定。 根据经验数据 （ 1查资料得 40 即 （ 1(40/(10 H 凹 =28 上固定板 301824 30板厚度 8橡胶 H=30胶面积，在装配中按模具大小确定。 下橡胶 6胶面积，在装配中按模具大小确定。 取卸料板厚度 10下固定板厚度 4 26 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 26 页 共 38 页 模柄孔尺寸 4060五、冲孔模具设计 1 冲压件工艺分析 由工件简图可见，该工件的加工是在落料拉深之后进行的中心孔的冲裁。根据变形特点，对于带孔的拉深件，尤其是中心孔正好落圆底上。本模具是在落料浅拉深之后进行中心孔冲裁，具有合理之处，有利于保证工件的质量，简化模具结构，降低成本。 该冲压件是在 08 钢 （厚度为 进行中心孔的冲裁加工。由于冲孔尺寸及工件外形尺寸均较小，且为 中 批量生产，为缩短模具制造周期，降低模具成- 27 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 27 页 共 38 页 本，对于模具的结构设计需仔细考虑，这样设计的结构简单易行，能以最小的成本，获得最大的经济效益。 2 计算冲压力 1） 式中 考虑到裁模刀口的磨损，凸模与凹模间隙的波动，润滑情况，材料力学性能与厚度，公差变化等因素而设置的安全系数，一般取 t= L 材料周边总长（ L= d = 80= 材料的抗剪强度（ 资料取抗剪强度为 260； 则 = 26. = =N 本模具采用弹 压卸料装置和下出件时： = 卸料力 ， 总 推 料力 ， n 总 式中 卸料力系数，其值为 （薄料取大值，厚料取小值） t= 2 推料力系数，其值为 （要料取大值，厚料取小值） t= n 梗塞在凹模内的制件或废料数量； n=h/t， h 为直刃口部分的高（ - 28 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 28 页 共 38 页 t 为材料厚度（ ， t=图可知 n=3 则 N N = (N =N 2） 由图可知，工件形状相同且位置对称，冲模压力中心与零件的对称中心相重合即为冲压件的中心位置。 3 选择压力机 份 根据 ， 由 （ 第二版 ） F （ F 总 。 则 参照 取公称压力为 250 其主要技术参数如下： - 29 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 29 页 共 38 页 公称压力： 250 滑块行程： 65 滑块行程次数 ： 105 次 最大闭合高度： 270 最大装模高度： 220 连杆调节长度： 55 滑块中心线至床身距离： 200 床身两立柱间距离： 270 工作台尺寸：前后 右 垫板尺寸：厚度 ；孔径 200 模柄孔尺寸：直径 ；深度 最大倾斜角度： 30 电动机功率： 床外形尺寸：前 后 ；左右 ；高度 机床总质量： 17804 主要工作部分尺寸 模具的 冲孔 凹模、 冲孔 凸模的工作关系如图所示： 对于工件未注公差按 可按书未附录； 裁模刃口； 双边间隙 1） 冲孔 刃口尺寸计算， 凸凹模制造公差由表 2 凹 = 凸 = 由于凸 +凹 数 由表 2X=： （ +凹 0 =( 凸按凹模尺寸配制，其双面间隙为 工作部分结构尺寸 - 30 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 30 页 共 38 页 5 模具总体设计与装配 圆柱销和卸料板 对冲压起 到定 位作用，弹性卸料板上有与凹模 R=2模相配合导向孔，并在卸料板两侧装有两导套与导柱配合，因此该卸料板起卸料作 用 和制品预先定位 。 在冲孔时还起到压件和对 凸 模的保护作用。冲出的废料可通过凹模的内孔从冲床台面孔漏下。 卸料 弹簧的自由高度为： (4)其中 t+1+修磨量 =（ +5） (4) 簧装配高度为： =（ （ 21模具制造适合于单个毛坏冲裁的中间导柱标准模架。 这种模架的 导柱装在模具中心的对称位置，冲压时可防止由于偏心力矩引起的模具歪斜并且便于在卸料板上安装导套。 上模座 L/B/H/160 100 35 下模座 L/B/H/160 100 40 导柱 d/L/25 160 导套 d/L/D/25 80 28 - 31 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 31 页 共 38 页 模架闭合高度： 140170板厚度取 10模固
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