柴油机空气滤清器首次拉深工艺分析及模具设计说明书.doc

柴油机空气滤清器首次拉深工艺分析及模具设计 摘要 本次柴油机空气滤清器首次拉深工艺分析及模具设计为用模具生产无凸缘筒件， 柴油机空气滤清器的制造过程经过工艺分析后，可知包括落料、拉深、二次拉深、三 次拉深、切边等工序。经过方案分析后把落料和首次拉深用复合模完成，而其他不出 图但进行了相关的尺寸计算，重点在复合模上，解决落料和拉深的计算问题同时对相 关的模具的零件给以详细的设计。生成装配工程图和相关的零件刚才图。 关键词：模具，落料，拉深，装配图关键词：模具，落料，拉深，装配图 THE FIRST DRAWING PROCESS ANALYSIS AND DIE DESIGN OF DIESEL ENGINE AIR FILTER ABSTRACT The diesel engine air filter first drawing process analysis and die design for the production of flangeless cylinder mould, diesel engine air filter manufacturing process by process analysis, it includes blanking, drawing three times, two times drawing, deep drawing, trimming process. After analysis the blanking and drawing the first time, complete with compound die, while the other is not drawing but to calculate the correlation dimension, focusing on the compound die, at the same time give parts of the die of the detailed design to solve the problem of the calculation of blanking and drawing. Generation of assembly drawings and related parts just map. KEYWARDS：die ，deep drawing ，assembly drawing ，parts drawing 目录 摘要 I ABSTRACT .II 1 绪论.1 1.1 引言.1 1.2 冲压的定义.1 1.3 冲压工序分类 .2 1.4 冲压工艺的特点应用 .2 2.工艺分析 3 2.1 材料分析 .3 2.2 结构形状分析.3 2.3 圆角半径分析 .3 2.4 拉深件的尺寸精度分析 .3 3.拉深工序设计 4 3.1 设计工艺方案 .4 3.2 工艺方案特点的比较 .4 3.3 确定工艺方案 .5 4.拉深件工艺参数的计算 6 4.1 确定修边余量.6 4.2 计算毛坯直径 D .6 4.3 判断是否采用压边圈.6 4.4 确定拉深系数.6 4.4.1 先判断能否一次拉出6 4.4.2 用推算法确定拉深次数6 4.4.3 确定各次拉深半成品尺寸 .7 4.5 画出工序图.8 5. 落料拉深复合模工艺参数的计算 .9 5.1 落料凸、凹模刃口尺寸计算.9 5.2 拉深凸、凹模尺寸计算.9 5.2.1 首次拉深9 5.2.2 第 2 次拉深.10 5.2.3 末次拉深.10 5.3 落料排样设计 11 5.4 画出零件的排样图 12 6.工序冲压力的计算及冲压设备的选择 .13 6.1 落料力的计算 13 6.2 卸料力、推件力、顶件力、总冲压力的计算13 6.2.1 卸料力.13 6.2.2 推件力.13 6.2.3 顶件力.14 6.2.4 总冲压力.14 6.3 拉深力的计算14 6.4 压边力的计算 15 6.5 压力中心的计算 15 6.6 冲压设备的选用 15 7.模具零部件结构的选用与设计 .16 7.1 工作零件的设计16 7.1.1 落料凹模设计.16 7.1.2 拉深凸模设计.17 7.1.3 凸凹模设计.17 7.2 定位零件选用与设计 18 7.2.1 挡料销的选用.18 7.2.2 导料板的设计.19 7.3 导向零件及标注模架的选用 19 7.3.1 导柱与导套的选用.19 7.3.2 标准模架的选用.20 7.4 卸料、压料及出件零件的选用和设计 20 7.4.1 卸料装置的选用和设计.20 7.4.2 压边装置的选用和设计.21 7.4.3 顶杆的设计.21 7.4.4 压边橡胶的设计.21 7.4.5 推件块的设计.23 7.4.6 打杆的设计.23 7.5 支承零件的设计 23 7.5.1 模柄的设计.23 7.5.2 凸凹模固定板的设计.24 7.6 紧固零件及其他零件的选用 24 7.6.1 螺钉的选用.24 7.6.2 销钉的选用.24 8.装配图 .25 8.1 主视图 25 8.2 俯视图 25 结论 .26 参考文献 .27 致谢 .28 本资料来自 举哥设计工作室举哥设计工作室，此文档为说明书的部分内容， 如需要本资料的全部内容请淘宝网搜索店铺 举哥设计工作室举哥设计工作室， 在店铺内搜索相关课题名称的关键词 以下为全部文件列表的截图，包含图纸和说明书 1 绪论 1.1 引言 当代社会的不少领域，工业产品已经相对过剩。于是，人们不断更新的消费需求。 已经转移，消费者不仅需要产品内在质量优秀。而且讲求外观雅致。这就是推动制造 业不断发展的无穷动力。 以冲压方法为主制造的零件，比较有代表性且与人们日常生活密切相关的有汽车 覆盖件、搪瓷与不锈钢器皿、各种家用电器的外壳（罩）等，它们带来了产品层出不 穷的外观变化。不仅如此，冲压方法也能制造不少产品内部的某些零件，甚至是关键 零件，如链轮、轮毂、汽车大梁、支架等。同时，在制件尺寸大小、制件复杂程度等 方面，冲压方法都有非常大的适应范围。冲压件与塑料件结合起来，适应的范围就更 宽。据文献介绍，冲压方法的增值率达原材料的 312 倍，具有明显的综合技术经济优 势。所以，冲压工艺得到了最广泛的应用，几乎遍及国民经济各部门。 从模具角度来看，模具是现代制造业不可缺少的工艺装备，发达国家的模具总产 值早已超过了工作母机（机床）的总产值，其中为冲压工艺服务的冲模约占模具总量 的 40%。而冲模在很多范围内涵盖了其他模具（冷锻模、塑料模、压铸模、粉末冶金模 等）的共同内容，掌握冲模技术后，不难触类旁通。 模具在产品制造过程中占据重要地位。模具设计水平的高低，在很大程度上决定 了生产率的高低。有效的模具设计可以降低资源调整次数和调整时间，为生产计划与 调度提供更大的优化空间，以达到提高生产效率的目的。模具设计是工装系统的重要 组成部分，它影响着产品生产的效率和质量。 可见，学习掌握冲压工艺与模具设计知识具有非常重要的意义。 1.2 冲压的定义 冲压是利用冲模在冲压设备上对板料施加压力（或拉力），使其产生分离或变形， 从而获得一定形状、尺寸、和性能的制件的加工方法。冲压加工的对象一般为金属板 料（或带料）、薄壁管、薄型材等，半后方向的变形一般不侧重考虑，因此也称为板 料冲压，且通常是在室温状态下进行（不用加热，显然处于再结晶温度以下),故也称 为冷冲压。 锻造和冲压合称为锻压，锻造加工的对象一般为金属棒料（或锭料），必须考虑 长、宽、高 3 个方向的变形，且通常是在结晶温度以上进行，故常称为热锻。基于通 常要施加一定的压力才能完成加工的共性，锻造、冲压与轧制、挤压、拉拔等总称为 金属压力加工；金属压力加工迫使加工对象发生塑性变形，即改变了尺寸、形状，有 改善了性能，故还称为塑性加工。轧制、拉拔、挤压等方法是将钢锭加工成棒料、板 料、管材、型材、线材等制品，但通常不制成零件，称为一次塑性加工；锻压加工则 是在一次塑性加工的基础上，将棒料、板料、管材、线材等制成具有特定用途的制件 （或零件），可称为二次塑性加工。20 世纪后期有流行将塑性加工称为塑性成形。 冲模、冲压设备和板料是构成冲压加工的 3 个基本要素。所谓冲模就是加压将金 属或非金属板料或型材分离、成型或接合而得到制件的工艺装备。没有设计和制造水 平均很先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。 1.3 冲压工序分类 为适应制件形状、尺寸、内外在质量、批量的不同，冲压工序的种类有很多。冲 压工艺的基本工序可以分为分离工序与成形工序两大类。分离工序的共同目的是将坯 料/工序件/半成品沿一定的轮廓相互分离；成形工序的共同目的是在材料不产生破坏 的前提下使坯料/工序件/半成品发生塑性变形，成为所需制件。 分离工序包括落料、冲孔、切断、修边、剖切、切口等。 成形工序包括弯曲、辊弯、卷弯、辊形、拉弯、扭曲、拉深、翻边、缩口、胀形、 扩口、整形、旋压等。 1.4 冲压工艺的特点应用 从技术先进性方面看，冲压工艺可以得到形状复杂、用其他加工方法难以加工的 制件（如薄壳类件），且能够把强度好、刚度大、重量轻等相互矛盾的特点融为一体 （如液压膨胀制造的带轮）。制件的精度有模具保证，互换性好，品质稳定。 从经济合理方面看，通过合理设计、优化排样，冲压工也可以获得很高的材料利 用率；既不像切削加工那样把金属切成碎屑时消耗大量的能量，也不想锻造那样需耗 能对坯料加热；冲压加工操作比较简单，从而对操作工要求低，有条件时易实现自动 化。一般的冲压工艺，生产效率为几件/分至几十件/分，自动化生产可达千件/分以上。 冲压工艺存在的不足之处有，对于批量较小的制件，模具费用使得成本明显增高， 所以一般要有经济批量；同时，模具需要一个生产准备周期。冲压工艺尤其是冲裁存 在颇为恼人的噪音和振动，劳动保护措施不到位时，换存在安全隐患。 总体上看，冲压是一种制件质量较好、生产效率高、成本低，其他加工方法无法 替代的加工工艺，在机械、车辆、电机、仪器仪表、农机、轻工、日用品、航空航天、 电子、通信、船舶、铁道、兵器等制造业中获得了十分广泛的应用。 2.工艺分析 2.1 材料分析 本次设计所采用的材料为 08 钢。选择拉深材料时，首先应满足拉深件的使用要求。 由于该件不属于易损工件，对材料的耐磨度要求不高，还应满足冲压工艺对材料的要 求，保证冲压过程顺利完成，即材料应具有良好的塑性和表面质量，以及板料厚度公 差应符合规定，08 钢为一种优质碳素结构钢，该结构钢已退火，而退火的目的是消除 钢的内应力，以细化组织均匀化学成分降低硬度提高塑性，而且其抗剪和抗拉强度均 不高，所以综合其所有的力学的性能，08 钢具有良好的拉深性能，适合深拉深。 2.2 结构形状分析 （1）拉深件的壁厚。所选拉深件的板料厚度 t=1mm，为冷轧钢板，冷轧钢板尺寸 精度高、表面光亮，内部组织致密能够满足拉深件允许壁厚变化范围。 （2）拉深件的高度。一般情况下，拉深件的高度 H 不宜过高。材料为低碳钢的拉 深件一次可拉深成形的高度应符合如下条件：对于无凸缘筒形件 H（0.50.7）d。本 次拉深高度不能满足一次拉深的条件，所以需要 23 次拉深。 （3）拉深件的形状。旋转体制件在圆周方向的变形是均匀的，模具加工容易，故 其工艺性较好。本次拉深件为无凸缘筒形件，形状工艺性较好。 2.3 圆角半径分析 （1）凸缘圆角半径。制件凸缘圆角半径即为拉深凹模圆角半径 r 凹。必须满足 r 凹2t， 为了使拉深顺利进行，一般取 r 凹=（48）t。对于 r 凹3t。如果 r 凸5，满足修边余量要求。 4.5 画出工序图 各次拉深的工序图如图 4-1 工序图 图4-1 5. 落料拉深复合模工艺参数的计算 5.1 落料凸、凹模刃口尺寸计算 由上节计算得落料的外形尺寸为： 0 20. 0 6 . 251 D 由冲压工艺与模具设计表 2.4 可查得： mmZ100 . 0 min mmZ140 . 0 max 由冲压工艺与模具设计表 2.7 可查得： mm030. 0- 凸 mm045 . 0 凹 将以上各值代入公式： minmax ZZ 凹凸 校验是否成立。 经校验，不等式不成立。所以不能用分别加工法，要用单配加工法计算。 4/ 0max XDD凹 式中:落料凹模的基本尺寸； 凹 D 落料件最大极限尺寸； max D 磨损系数；X 冲裁件的公差。 由冲压工艺与模具设计表 2.4 可查得： 5 . 0X20 . 0 4/20 . 0 0 20 . 0 5 . 0 6 . 251 凹 D 05 . 0 0 5 . 251 凸模相应尺寸按凹模配作，保证双面间隙在 0.1000.140 之间。 5.2 拉深凸、凹模尺寸计算 5.2.1 首次拉深 以凸模为基准 0 凸 凸 dd 凹 凹 0 2dZd 式中：首次拉深筒形件的直径；d 单边间隙，末次拉深或精密拉深件取小值，中间拉深时取大值；Z 拉深凸模制造公差； 凸 拉深凹模制造公差。 凹 由冲压工艺与模具设计表 4.11 可查得： 单边间隙 Z=1.2t mm2 . 1Z 由冲压工艺与模具设计表 4.12 可查得： 08. 0 凸 05 . 0 凹 0 05 . 0 151 凸 d 08. 0 0 08 . 0 0 4 . 1532 . 12151 凹 d 5.2.2 第 2 次拉深 以凸模为基准 0 凸 凸 dd 凹 凹 0 2dZd 式中：首次拉深筒形件的直径；d 单边间隙，末次拉深或精密拉深件取小值，中间拉深时取大值；Z 拉深凸模制造公差； 凸 拉深凹模制造公差。 凹 由冲压工艺与模具设计表 4.11 可查得： 单边间隙 Z=1.1t mm1 . 1Z 由冲压工艺与模具设计表 4.12 可查得： 08. 0 凸 05 . 0 凹 0 05 . 0 124 凸 d 08. 0 0 08 . 0 0 4 . 1261 . 12124 凹 d 5.2.3 末次拉深 由于零件要求内形尺寸，所以以凸模尺寸为基准进行计算。 0 4 . 0d 凸 凸 d 凹 凹 0 24 . 0dZd 式中：拉深零件的直径；d 拉深零件的直径公差值； 单边间隙，末次拉深或精密拉深件取小值，中间拉深时取大值；Z 拉深凸模制造公差； 凸 拉深凹模制造公差。 凹 由冲压工艺与模具设计表 4.29 可查得： 19 . 0 由冲压工艺与模具设计表 4.11 可查得： 单边间隙 Z=(1.01.05)t mm1Z 0 05 . 0 19 . 0 4 . 0104 凸 d 0 05. 0 076.104 08 . 0 0 1219 . 0 4 . 0d 凹 d 08 . 0 0 076.106 5.3 落料排样设计 零件采用单直排排样方式，查得零件间的搭边值为 1.5mm，零件与条料侧边之间 的搭边值为 1.5mm，若模具采用无侧压装置的导料板结构，则条料上零件的步距为 253.1mm，条料的宽度 B 用冲压工艺与模具设计式 2-27 进行计算： 0 22 baDB 式中：冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸；D 冲裁件与条料侧边之间的搭边；a 板料剪裁时的下偏差； 条料与导料板之间的间隙。b 由冲压工艺与模具设计表 2.11 可查得： mm7 . 0 由冲压工艺与模具设计表 2.11 可查得： mmb1 0 7 . 0 17 . 025 . 12 6 . 251 B mm 0 7 . 0 257 选用钢板规格为 1mm800mm1500mm 的板料，计算裁料方式如下： 裁成宽 257mm，长 1500mm 的板料。 则每张板料所出零件数为： 1553 1 .253 1500 257 800 n 根据冲压工艺与模具设计式 2-28 进行计算： %100 LB ns 式中， 条料上实际冲裁的零件数；n 条料的长度；L 条料的宽度；B 一个零件的实际面积。s %15.62%100 15008004 6 .25114. 315 2 5.4 画出零件的排样图 零件的排样图如图 5-1 所示： 排样图 图 5-1 6.工序冲压力的计算及冲压设备的选择 6.1 落料力的计算 平口刃模具冲裁时，其理论冲裁力（N）可按照冲压工艺与模具设计式 2-1 计 算： LtF3 . 1 落 式中:冲裁件受剪切周边长度（mm） ；L=3.14251.6=790.024mmL 冲裁件的厚度（mm） ；t=1mmt 材料抗剪强度（） ，查冲压工艺与模具设计表 1.10 得：=300 a MP a MP 3001 6 . 25114 . 3 3 . 1 落 F N36.308109 KN11.308 6.2 卸料力、推件力、顶件力、总冲压力的计算 6.2.1 卸料力 由冲压工艺与模具设计式 2-4 得： F =K F 卸卸落 式中： 卸料力系数。K卸 查冲压工艺与模具设计表 2.3 得： =0.04K卸 .3744N1232436.30810904 . 0 卸 F KN3 .12 6.2.2 推件力 由冲压工艺与模具设计式 2-5 得： 落推推 FKF n 式中：梗塞在凹模内的冲件数（n=h/t)，h 凹模直壁洞口的高度；n 卸料力系数。推 K 查冲压工艺与模具设计表 2.3 得： 05 . 0 推 K N468.1540536.30810905 . 0 1 推 F KN 4 . 15 6.2.3 顶件力 由冲压工艺与模具设计式 2-6 得： 落顶顶 FF K 式中： 顶件力系数。 顶 K 查冲压工艺与模具设计表 2.3 得： =0.06K卸 N5616.1848636.30810906 . 0 顶 F KN 5 . 18 6.2.4 总冲压力 冲裁时，所需总冲压力为冲裁力、卸料力、推件力和顶件力之和。这些力在选择 压力机时是否需要考虑进去，应根据不同的模具结构区别对待。 采用弹压卸料装置和下出件模具时： KN81.335 4 . 15 3 . 1211.308FF 推卸落总 FF 采用弹压卸料装置和上出件模具时： KN91.338 5 . 18 3 . 1211.308FF 顶卸落总 FF 采用刚性卸料装置和下出件模具时候： KN51.323 4 . 1511.308FF 推落总 F 本次设计中采用的模具是刚性卸料和下出件，所以 F总为 323.51KN