离合器罩盖冲压工艺及模具设计

毕业论文离合器罩盖冲压 工艺与模具设计机械工程系阎佳男102018124 学生姓名： 学号： 材料成型及控制工程系 部： 佘银柱专 业： 指导教师： 二一四年六月 诚信声明 本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日 毕业设计任务书设计题目 ：离合器罩盖冲压工艺及模具设计系部：机械工程系 专业： 材料成型及控制工程 学号： 102018124 学生： 阎佳男 指导教师（含职称）：佘银柱（教授） 专业负责人：赵跃文 1设计的主要任务及目标（1）任务：1)模具装配图及零件图 2)设计说明书一本，电子资料一份（2）目标：通过对离合器罩盖冲压工艺的分析及相关参数的计算，进行模具的总装配图及零件的设计，并熟练掌握模具设计的规律和方法。2设计的基本要求和内容（1）基本要求：1）认真学习相关书籍，查阅中外文资料，制定出合理的设计方案； 2）认真做好工件的工艺分析和计算使模具设计合理；（2）主要内容：1）对离合器罩盖的工艺性进行科学的分析；对相关参数进行计算。 2）通过查阅相关的模具图册，设计出合理的模具装配图及主要零部 件图（不少于5张）。 3主要参考文献 1陈剑鹤.冷冲压工艺与模具设计M.北京：机械工艺出版社，2009：129172 2冯炳尧.模具设计与制造简明手册M.上海：上海科学技术出版，1985：123-135 3 Zhong-Yi Caia,*, Shao-Hui Wanga, Xu-Dong Xub, Ming-Zhe Li a. Numerical simulation for the multi-point stretch forming process of sheet metal J. journal of materials processing technology 2 0 9( 2 0 0 9 ) 396407.4进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1收集资料，写出开题报告 2014.3.32014.3.92冲压成形工艺分析，模具设计2014.3.102014.4.53完成模具的设计与计算2014.4.52014.4.204绘制图纸及编写设计说明书 2014.4.202014.5.30 5撰写毕业设计2014.6.12014.6.10太原工业学院毕业设计离合器罩盖冲压工艺与模具设计摘要：本文的课题是汽车离合器罩盖的冲压分析及模具设计。文中简要概述了选题的目的、意义、冲压件国内外现状和模具市场发展趋势，结合罩盖形状复杂的特点，详细地分析了该零件的冲压工艺并提出了合理的新成型生产工序。同时，按照冲压模具设计的一般步骤，对工序进行了分析和改进，设计出了落料拉伸冲孔复合模和斜楔式侧冲孔模两套模具，并对模具结构型式进行了论证设计，通过工艺计算确定了主要零部件的结构，根据模具的安装及工作情况，选定了合适的模架和冲压设备，绘制出了装配图和非标零件图。关键词：离合器罩盖，落料拉伸冲孔复合模，侧向冲孔模The punching process and die design of clutchAbstract：This issue is the stamping die design and analysis of automobile clutch cover. This paper briefly outlined the topics of the purpose, significance, stamping dies at home and abroad status and market trend, combined with the characteristics of the complex shape, a detailed analysis of the stamping process of the part and put forward a new forming reasonable production processes. At the same time, in accordance with the general steps of the stamping die design, the process analysis and improvement, design of the blanking drawing compound die punching and wedge side punching die two sets of moulds, and the die structure were demonstrated design, determine the structure of the main parts through the process, according to the installation and operating die the situation, select the suitable mould and stamping equipment, drawing the assembly and non-standard parts diagram.Keywords: clutch cover; the blanking drawing and piercing compound die; lateral Chong Kongmo目录1.前言11.1概述11.2论文研究目的及意义22 工艺方案的制定32.1 冲压件的工艺分析42.2 确定工艺方案42.2.1 计算毛坯尺寸42.2.2 确定排样方式和计算材料利用率52.2.3工序组合及其方案比较62.3计算工序冲压力和选择冲压设备82.4 制定工艺卡片123落料拉深冲孔复合模具结构与设计143.1模架设计143.2模柄的选用143.3模具压力中心的计算143.4模具刃口尺寸计算153.5凸模的结构设计183.5.1落料凸模的设计183.5.2冲大孔孔凸模的设计193.5.3冲小孔凸模的设计203.6 凹模的结构设计223.6.1落料凹模的设计223.6.2冲孔凹模233.7 弹簧的设计计算243.8零部件的选用243.8.1 卸料板243.8.2 导向零件的设计243.8.3定位装置253.8.4推件装置253.9模具闭合高度的确定253.10 模具的润滑263.11确定装配基准263.12模具的最终结构264斜楔式侧向冲孔模具结构与设计284.1 模架设计284.1.1模座的外形尺寸284.1.2模座的材料284.2模柄、导柱和导套的选用284.3 模具压力中心的计算284.4冲孔刃口尺寸的计算294.5计算工序冲压力和选择冲压设备294.6冲压设备的选择304.7冲孔凹模314.8冲孔凸模314.9 模具的润滑324.10压料板334.11 模具闭合高度的确定334.12模具的最终结构33结 论35参考文献36致谢371.前言1.1概述 随着近代工业的发展，各个行业的产品中60至80的零部件都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表现出来的优点是其他加工制造方法所无法比拟的。经历了金融危机之后，模具工业呈现新发展特点与趋势，结构调整等方面取得了不少成绩，信息社会经济全球化不断发展进程，模具行业发展趋势主要模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展。伴随着产品技术含量不断提高，模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展；模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。 当今世界正进行着新一轮的产业调整一些模具制造逐渐向发展中国家转移，中国正成为世界模具大国。近年来，外资对我国模具行业投入量增大，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。但与国民经济需求和世界先进水平相比，我国模具差距仍很大，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竞争激烈，所以我国一般技术水平的模具消费已经相对饱和。 一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是技术含量较低的中低档模具，因此技术含量高的中高档模具市场满足率低于冲压模具总体满足率，这些模具的发展已滞后于冲压件生产，而技术含量低的中低档模具市场满足率要高于冲压模具市场总体满足率；二是由于我国的模具价格要比国际市场低格低许多，具有一定的竞争力，因此其在国际市场的前景看好。这决定了我国模具行业还是大有可为的。从起步到现在，我国模具工业已经走过了半个多世纪。从 20世纪以来，我国就开始重视模具行业的发展，提出政府要支持模具行业的发展。从产品水平上来说，为B级及以下档次轿车及其他乘用车商用车等配套全套汽车模具，为电子行业配套精度达2m，寿命达2亿次以上精密高速多工位级进模，单套模具重量超过100吨巨型模具，长达6米大型多工位级进模具，表面粗糙度达到 Ra1.5m的精冲模，大尺寸（300mm）精冲模及中厚板精冲模，导光板模具、光盘模具、生物芯片模具等许多高水平模具己都能生产。计算机技术、信息技术等先进技术在模具技术中得到广泛的应用，是模具设计与制造水平发生了深刻的革命性的变化。目前最为突出的是模具CAD/CAE/CAM。这些技术显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。在这方面，国际上有许多应用成熟的计算机软件，我国不但能消化、应用国外的有关软件，少数单位还能自行开发或正在开发模具CAD/CAE/CAM软件。在一些行业，如汽车行业的主要模具行业，实现了模具CAD/CAE/CAM一体化。尽管其总体水平与国际上的还有差距，但它代表了我国模具技术行业的发展成果与发展方向。为了提高冲压模具的寿命，模具表面的各种强化超硬处理等技术也是发展重点。对于模具数字化制造、系统集成、逆向工程、快速原型/模具制造及计算机辅助应用技术等方面形成全方位解决方案，提供模具开发与工程服务，全面提高企业水平和模具质量，这更是冲压模具技术发展的重点。经过“十一五”努力，我国模具水平以达到进入亚洲先进水平的行列，再经过两个五年计划，2020年时基本达到国际水平，使我国不但成为模具生产大国，而且进入世界模具生产制造强国之列。1.2论文研究目的及意义背景:汽车工业是国民经济的支柱产业，汽车的更新换代主要取决于车身的开发周期。随着社会节奏的加速以及人们生活水平的提高，对汽车有更大的需求了，人们要求它自重轻，行驶速度高，加速性能好，适用于各种路面上甚至在无路地区行驶。为了满足汽车各种行驶需求，在汽车上要有一套复杂的传动系统。其中离合器作为一个独立的部件而存在，他对汽车性能起着至关重要的作用。所以随着汽车高速发展对离合器的要求也越来越高，因此离合器要在原有的基础上不断的改进和提高，以适应新的使用条件，而离合器盖是离合器上的重要零件，该零件采用冲压加工而成，尺度精确度要求较高。零件原采用单工序模生产，一副模具只完成一道冲压工序。 目的：对原离合器罩盖原冲压工艺方案与模具结构进行改进,将落料拉深、冲孔整形等冲压工序整合到一副复合模中,并设计一副可以消除工序件定位误差的斜楔式侧向冲孔模。 意义：而离合器盖是离合器上的重要零件，改进后的冲压工艺与模具结构更加合理，提高了材料利用率和加工效率，降低了模具制造成本，使离合器性能更好对汽车发展起一定作用。 2 工艺方案的制定图2.1为汽车离合器罩盖的零件的冲压件，材料为spcc钢板，厚度1mm，属于大量生产，要求编制冲压工艺方案。 图2.1 零件实体图及各部分尺寸 2.1 冲压件的工艺分析该零件为汽车离合器罩盖，材料较薄。零件外形对称，无尖角、凹陷或其他形状突变，表面不允许有折皱及折痕等缺陷，系典型的板料冲压件。零件外形尺寸无公差要求，壁部圆角半径r0.5。通过上述工艺分析，可以看出该零件为普通的拉深冲孔件，毛坯料为圆形，先拉深后冲孔，尺寸精度要求不高，主要是轮廓成形和侧向一次性冲孔问题，有属于大量生产，一次可以用冲压方法生产。2.2 确定工艺方案2.2.1 计算毛坯尺寸工件的主要成形工序有落料、拉深、冲孔，旋转体零件采用圆形毛坯，其直径按面积相等的原则计算（不考虑板料的厚度变化），计算毛坯尺寸时，现将零件划分为若干便于计算的简单几何体，分别求出面积后相加。得零件总面积，则毛坯直径为： 即 D= 式中D 平面毛坯直径（mm）；d 拉深后的圆筒直径（mm），d=85mm； r 圆角半径（mm），r=0.5mm； h 拉深高度（mm），h=h+h；毛坯尺寸为：D = = =106(mm)所以，该汽车离合器配件的毛坯直径为106mm。2.2.2 确定排样方式和计算材料利用率 图2.2毛坯形状和尺寸较大，为便于手工送料，选用单排冲压。查表2-16搭边值a=1.5 =1.5 条料宽b=D+2a=106+2*1.5=109 条料进距h=D+= 106+1.5=107.5排样图如图2.2所示 图2.2 排样图 一个进距的材料利用率 式中A 冲裁件的面积，A=r2； n 一个进距内冲裁件数目； b 条料宽度； h 进距；所以 =78.18%复合模中工件所用材料为板料，查p207选用长*宽=1000*500的国家标准板料。将每一块板料切割成长*宽=1000*106的条料规格，这样材料整体利用率*53*9*4/4*1000*500=63.5% 这样一块钢板可以落料成36个所需要的圆形毛坯。 图2.32.2.3工序组合及其方案比较冲压该零件，需要的基本工序和次数有落料拉深和冲孔根据以上这些工序，可以作出下列各种组合方案。方案一：按照基本工序顺序：落料拉深冲大孔冲小孔冲侧孔底部整形方案二：将落料、拉深冲大孔冲小孔等复合，再冲侧孔对以上两种方案进行比较，可以看出：方案一：按照基本工序排列的冲压工艺每步工序都只使用简单模具，结构简单，制造 周期短，价格较低，适合中小批量生产；从生产效率、模具结构和寿命方面考虑，将落料、拉深和冲孔在三套模具上冲压，有利于降低冲裁力和提高模具寿命。但是由于工序较多，操作不方便，零件的尺寸不易控制，又增加了模具数量，依照零件的批量要求来看，单工序模不合适。方案二：将落料、拉深冲大孔冲小孔等复合，实现多道工序在一副模具上完成，而且由于罩盖底部圆角半径较小，需增加整形余量和切边工序，而作为复合工序不存在明显定位误差，减少了工序数和模具数，降低模具的费用和零件的生产费用，提高了经济效益，降低了生产成本。通过上述对两种方案的分析，最终选用方案二：落料、拉深冲孔等复合冲侧孔。其基本工序为：（1） 第一步工序：落料、拉深冲孔复合，工件如图2.4，2.5，2.6所示 图2.4落料拉深 图2.5冲大孔 图 2.6冲小孔（2）第二步工序：冲侧孔，工件图如2.7 图2.7冲侧孔2.3计算工序冲压力和选择冲压设备计算冲裁力的目的是为了合理地选用压力机和设计模具。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应于冲裁要求。（1）落料力的计算参考课本P23式 式中L冲裁件周长（mm）,L=； t 材料的厚度（mm），t=1mm； 材料抗剪强度（MPa）。选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素，实际冲裁力可能增大，所以应取 式中 材料抗拉强度，(Mpa); spcc =370420Mpa，取； 所以 133.20（KN）（2）拉深力的计算首先确定工件的拉伸次数：工件总的拉深系数： 式中d 拉深后圆筒直径，（mm）； D 毛坯直径，（mm）；所以 =0.80毛坯的相对厚度：由相对厚度查极限拉深系数，查表2.1得极限拉深系数为。因为 1060.55=58.3 58.318300.0200.02530800.0200.030801200.0250.0351201800.0300.040为了保证冲模的间隙小于最大合理间隙： （mm） （mm）因为所以采用凸摸与凹摸单配加工方法则取 （mm） （mm） 由于零件为圆形且比较简单，所以凸凹模可以分开加工，且零件的公差等级为IT12级，公差为0.1mm，即。落料凹模的尺寸： 式中 D 落料件外径的基本尺寸，（mm）； 凹模的制造公差，（mm）； 工件的制造公差，（mm）； 磨损系数，其值在0.51之间；取系数x=0.75。所以 =105.25（mm）落料凸模的尺寸： 式中D 落料件外径的基本尺寸，（mm）； 凹模的制造公差，（mm）； 工件的制造公差，（mm）； 磨损系数，其值在0.51之间；取系数x=0.75； Z 最小合理间隙，（mm）。所以 =105.83（mm）（2） 拉深凸、凹模刃口尺寸根据凸、凹模制造公差表，查得表3.3拉深凸、凹模的制造公差：凸模：（mm）凹模：（mm）表3.3 凸、凹模的制造公差材料厚度/mm拉深直径/mm20100 0.51.5 0.05 0.03零件的公差等级为IT12级，制造公差为0.1mm，即=0.1mm。拉深凸模的刃口尺寸： 式中 D 拉深件的最大外形尺寸，（mm）； 工件的制造公差，（mm）； Z 拉深模的双面间隙，（mm）；Z=2c；凸、凹模间隙c：c=tmax+kt，系数 K=0.12所以 =82.61（mm）凸模的圆角半径过大或过小对防止起皱和拉裂及降低极限拉深系数不利。取=0.5mm，与工件圆角相等。拉深凹模的刃口尺寸： 所以 =84.85（mm）（3）冲孔刃口尺寸计算根据落料、冲孔模刃口使用间隙，查表3.1得冲裁初始双边间隙值Z=0.10mm，Z=0.140mm。因为+1单边间隙c/mm0.050.100.15根据模具的尺寸等综合因素考虑，取卸料板宽度B=200mm；根据卸料板宽度尺寸查表得出卸料板的厚度h=14mm。3.8.2 导向零件的设计导向零件可保证模具冲压时上、下模有一精确的位置关系，在中小型模具中采用最广泛的导向零件是导柱和导套。参考资料表2-1可知，冲裁间隙值大于0.03，因此在本设计中，复合模与翻边模均采用二级精度（H7/h6-IT78级）的滑动导柱、导套。导柱安装在下模座，导套安装在上模座，分别采用过盈配合H7/r6,材料采用20钢，热处理硬度为5862HRC，淬硬深度0.81，具体尺寸见参考资料P41表（2-30）。复合模导向零件：导柱35230导套3512548, 其中，导柱选用A型，导套选用A型，具体尺寸和形状见参考资料P41表3.8.3定位装置为了限定被冲材料的进给步距，并准确地将工件安放在冲模上设定的位置，保证下一步工序的顺利进行，必须采用各种形式的定位装置。设计模具结构时，采用挡料销进行定位。3.8.4推件装置 把制件从装于上模座的凸凹模中推出的零件称为推件装置，若从裝与下模座的凸模上从下往上顶出制件则为顶件装置。本复合模采用推件装置推件装置的推力可利用压力机上的打杆在打杆很横粱作用下得到，推板的形状按被推的制件形状设计。 推杆的材料应有一定的刚度，一般要经过淬火处理，推杆的直径和长度以标准化，穿过模柄的孔，把压力机滑块上的打杆横梁的力传给推板的杆件，称为打杆3.9模具闭合高度的确定冲模闭合高度，是指冲模处于闭合状态（工作行程最低点）时，上模座的上平面至下模座的下平面之间的高度（不含模柄高度）。冲模的闭合高度必须与压力机的闭合高度相适应。压力机的闭合高度是指滑块在下死点位置时，滑块下平面至工作台（不含垫板厚度）的距离。即： =185mm 式中 模具的闭合高度 压力机最小闭合高度；=180mm； 压力机最大闭合高度；=400mm。故该模具的闭合高度满足要求。3.10 模具的润滑在拉深时使用润滑剂可以减少材料与模具之间的摩擦，降低变形阻力，冷却工作表面，并可以保护工件表面不被拉毛或少被拉毛，提高弓箭的表面质量。浅拉深时润滑要求较低，一般锭子油即可。深拉深时，菜油、工业猪油都是较好的润滑剂，但应尽可能是用矿物油加附加料代替。对于变薄拉深钢板可采用磷化皂化工艺。此处使用锭子油。3.11确定装配基准 落料，拉深应以冲材凸凹模为装配基准件。首先确定凸凹模在模架中的位置，安装凸凹模组件，确定凸凹组件在下模座的位置，然后用平行板将凸凹模和下模座夹紧。3.12模具的最终结构模具的最后总装图如图所示。 图3.1 落料拉深冲孔复合模装配工程图1弹簧 2下模座 3导柱 4下退料筒 5成形凸模（冲孔凹模） 6落料凹模 7卸料板 8成型凹模（落料凸模） 9上推料筒 10小孔凸模 11导套12大孔凸模 板 13凸模固定板 14垫板 15上模座 16模柄17冲孔凹模固定板 4斜楔式侧向冲孔模具结构与设计4.1 模架设计4.1.1模座的外形尺寸选择模架尺寸主要是根据凹模的轮廓尺寸考虑。由