毕业设计（论文）-集油器焊接件的冷冲压模具设计-封盖模具（全套图纸）

- I - 封盖的冷冲压模具设计 摘 要 冲压是当今社会应用比较普遍的零件快速成型方法，冲压模具是冲压 生产过程中不可缺少的工艺设备。冲压件的质量，冲压的生产效率，材料 的利用率，以及模具的寿命都是冲压模具在使用过程中需要注意的问题。 冲压是当今社会应用比较普遍的零件快速成型方法，冲压模具是冲压 生产过程中不可缺少的工艺设备。冲压件的质量，冲压的生产效率，材料 的利用率，以及模具的寿命都是冲压模具在使用过程中需要注意的问题。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 本文首先基于对冲压模具的发展现状、发展前景、冲压的工艺分类、以 及当今世界冲压行业存在的阻力障碍与突破进行了相应的介绍。并将要的 冲压的零件进行材料、模具结构等进行工艺分析，通过对材料特性，模具 结构分析然后画出简单可行的模具装配图，然后对模具零件的分析计算， 和加工工艺分析，确定了加工工艺方案。 本文首先基于对冲压模具的发展现状、发展前景、冲压的工艺分类、以 及当今世界冲压行业存在的阻力障碍与突破进行了相应的介绍。并将要的 冲压的零件进行材料、模具结构等进行工艺分析，通过对材料特性，模具 结构分析然后画出简单可行的模具装配图，然后对模具零件的分析计算， 和加工工艺分析，确定了加工工艺方案。 - II - 关键词：冲压模具冲压模具 利用率利用率 零件工艺分析零件工艺分析 加工工艺方案加工工艺方案 Cover based on the design of cold stamping die Abstract Stamping applications in todays society is more common method of rapid prototyping parts, stamping die stamping production process is an indispensable process equipment. The quality of stamping, stamping of production efficiency, material usage, and mold the life of stamping dies are in the course of problems that need attention. Firstly, based on the stamping die development status, development prospects, stamping technology classification, and stamping industries exist in todays world and break the resistance barrier for the corresponding presentation. And stamping of the parts to materials, mold structure for process analysis, through the material properties, structural analysis of the mold and then draw the simple and practical tool assembly diagram, and then the mold parts of the analysis and calculation, and processing analysis to determine the processing technology program. - III - Key words: Utilization ;Part process ;Stamping die ;Process plans - IV - 目 录 摘 要 I Abstract . II 第一章 前言 . 1 第二章 零件工艺性分析 . 2 2.1 工艺分析 . 2 2.2 工艺方案的分析与确定 . 2 2.3 模具结构形式的确定 . 3 第三章 落料与冲孔部分工艺设计计算 . 3 3.1 工艺计算 . 3 3.2 压力中心的确定 4 3.3 计算冲压力 4 3.4 初选压力机 . 5 3.5 刃口尺寸计算 . 5 第四章 冲裁模主要工作零件设计 . 6 4.1 凹模的设计 . 6 4.2 凸模的设计 . 6 第五章 拉深翻边模具的工艺性分析 . 7 5.1 拉伸的特点 7 5.2 确定拉伸次数 . 7 5.3 是否采用压边圈 . 8 5.4 确定翻边次数 . 8 5.5 工件拉伸与翻边的工艺确定 . 9 第六章 拉深翻边工序的模具结构设计 . 9 6.1 模具工作部分的尺寸和公差确定 10 62 落料凸模的强度和刚度校核 . 12 第七章 确定压力机 . 13 - V - 总 结 . 14 参考文献 . 16 致谢 . 15 - 1 - 第一章第一章 前言前言 模具设模具设计计与与制造制造行业现在行业现在已经已经成成为为当今工业行业的当今工业行业的支撑支撑， 模具行业， 模具行业 的发展的发展直接或间接影响着国家直接或间接影响着国家的工业的工业水平水平。 目目前前我国我国冲压模具冲压模具无论无论在在数数 量量上上，还还是在质量、是在质量、技术和能技术和能力力等等方方面面都都已有已有了了很大很大发展，发展，但但与与国民经国民经 济济需需求和求和世界先进世界先进水平水平相比，相比，差距仍很大差距仍很大，一些大一些大型、型、精密精密、复杂复杂、长长 寿命的寿命的高档高档模具模具每年仍大每年仍大量进量进口口，特别特别是中是中高档轿车高档轿车的的覆盖覆盖件模具，件模具，目目 前前仍主仍主要要依靠依靠进进口口。一些低档次一些低档次的的简单简单冲模，冲模，已趋供已趋供过于过于求求，市场竞争市场竞争 激烈激烈。 我我这这次主次主要要做做的是的是封封盖盖的的冷冷冲压模具设冲压模具设计计， 它它在是在是我我们们生生活活中中很很常见常见， 有有防尘封防尘封盖盖，油箱封油箱封盖盖，铁桶铁桶法法兰兰盖等盖等，并并在在我我们们的生的生活活生产中生产中扮演扮演着着重重 要要角色角色。它它结构结构形式形式一一般般不不太太复杂复杂，加工，加工它所涉它所涉及的冲及的冲裁裁成型成型等等工工序内容序内容 也也都是都是冷冷冲压模具冲压模具课课程的程的重点重点。 - 2 - 第二章 零件工艺性分析 2.1 工艺分析工艺分析 图 2-1 零件图 2.1.1 冲裁件的材料性能 该制件选用的材料为 08Al 碳素钢，抗拉性能好，具有良好的冲压冲裁性能。 2.1.2 经济性分析 该制件大批量生产，公差等级 IT14 级，由于其大批量生产所以平摊到每个制件的 模具成本就会相应减少。同时，用冲压加工可以保证产品的质量，材料的利用率相对提 高，操作方便简单等优点。 结论：通过以上对产品工艺的分析，此零件适合采用冲裁加工的方法生产加工。 2.2 工艺方工艺方案案的分的分析析与与确定确定 根据制件的工艺性分析，其基本工序有冲孔、落料、拉深、 （内孔）翻边四种。按 先后顺序组合，可得如下几种方案： 1、 落料-冲孔-拉深-翻边，单工序冲压 2、 落料-冲孔翻边复合-翻边，复合冲压 3、 落料拉深冲孔翻边复合，超复合冲压 4、 落料冲孔-拉伸翻边，复合冲压 方案 1 属于单工序冲压。由于此制件生产批量较大，这种方案生产率较低，故不宜 采用。 - 3 - 方案 2 也属于复合工序冲压，但是生产效率低，会在一定程度上影响工件精度，不 能确保工件的尺寸，所以也不宜采用。 方案 3 虽然是复合冲压，适合大批量生产而且生产精度高，但是该模具的设计加工 较为复杂，所以也不宜采用。 方案 4 是复合冲压，它解决了以上方案存在的问题，需设计两副模具，故此方案最 为合适。 因此，采用第四套工艺方案。 2.3 模具结构形式的确定模具结构形式的确定 2.3.1 操作方式的选择 选择手工送了的方式 2.3.2 定位方式的选择 采用两个导料销进行送料方向的控制，采用一个挡料销控制送料距离。 2.3.3 卸料方式的选择 卸料方式主要有刚性卸料和弹性卸料，该冲裁件板厚 1.5mm，使用弹性卸料更有 利于保证冲裁件的平面度。 第三章 落料与冲孔部分工艺设计计算 3.1 工艺计算工艺计算 3.1.1 搭边的确定。查表 2-8 1得其侧搭边值 a 1=1.5mm,工件间搭边值 a=1.2mm. 3.1.2 条料料宽： B 0 -=（Dmax+2a） 0 -=（68+2 x 1.5） 0 -（查表 2-10 1得，=0.5）(公式 3-1) =71 0 -0.5。 3.1.3 送料距离：a=69.2mm。 3.1.4 排样图如图 3-1 所示： - 4 - 图 3-1 排样图 3.2 压力中心的确定压力中心的确定 该工件为规则圆环落料冲孔件，很显然，压力中心在其圆心上。 3.3 计算冲压力计算冲压力 查表 1-3 1得:材料的抗拉强度 b=450Mpa，b=360Mpa。查表 2-13 1得:卸料系数 K1=0.05，顶件系数 K3=0.06。 冲孔力： F 冲孔=KLtb=1.3x56.52x1.5x360=39677.04N=39.7KN （公式 3-2） 落料力： F 落料=Ltb=213.52x1.5x450=144126N=144.2KN （公式 3-3） 冲裁力： F 冲裁= F 冲孔+ F 落料=183.9KN。 （公式 3-4） 卸料力： F1=K1F=0.05x183.9=9.19KN （公式 3-5） 顶件力： F2=K3F=0.06x183.9=11.034KN （公式 3-6） F 总= F 冲裁+卸料力+顶件力 （公式 3-7） =204.124KN。 - 5 - 3.4 初选压力机初选压力机 压力机确定：P=1.2F 总=1.2x204.124=244.95KN （公式 3-8） 故初选公称压力为 250KN 的开式双柱可倾 J23-25 型压力机。 3.5 刃口尺寸计算刃口尺寸计算 在决定模具刃口尺寸及其制造公差时,需考虑下述原则 1: 1、落料尺寸有凹模尺寸决定,冲孔时孔的尺寸有凸模尺寸决定.故设计落料模时, 以凹模为基准,间隙取在凸模上;设计冲孔模时,以凸模为基准，间隙设在凹模上。 2、考虑到冲裁中凹凸模的磨损，设计落料模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围 较小的尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸应取尺寸公差范围较大的尺寸。 3、确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。制件若是没有公差，冲模 可按 IT11 级制造，对于圆形工件，一般可按 IT7IT6 级制造模具。冲压件的尺寸公差 应按“入体”原则标注，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲口件下偏差为零，上偏差 为正。 3.5.1 凸模、凹模的制造方式。根据零件外形特征，结合实际，决定采用分别制造法 生产凸模、凹模。 3.5.2 冲裁双面间隙的选取。查表 3-2 1得：Z min=0.162，Zmax=0.240。 则 Zmax-Zmin=0.078 3.5.3 凸模、凹模的制造精度的确定。凸、凹模分别按照 IT6、IT7 级精度制造，根 据表 1-2 2差得 凸=0.011，凹=0.018。 故 凸+凹=0.029， 所以 凸+凹m ,说明拉深该工件的实际变形程度比第一次容许的极限变形程度小,故 工件可以一次拉深 拉深次数 n=1。 5.3 是否采用压边圈是否采用压边圈 因为 t / D 100= 2.33 有文献 5 表 4-4 t / D 2.0 不用压边圈 ，拉深时需用压边圈 5.4 确定翻边次数确定翻边次数 圆孔翻边的极限变形程度，用翻边系数 m 表示，翻边系数翻边前孔径 d0 与翻边 后孔径 D 的比值，其表达式为： m = d0 / D - 9 - 图 5-1 弯曲拉深毛坯图 图 5-2 零件图 有图 5-1 可知,d0=18 D = 22 所以 m =18/22 =0.82 有文献 2 查表 5.2.1 得 极限翻边系数为 0.60 小于 m 所以可以一次翻边 及 n = 1 5.5 工件工件拉伸拉伸与与翻边翻边的工艺的工艺确定确定 模具采用拉深与内孔翻边复合模,需压边圈,必要时需要增加整形工序内容. 第六章 拉深翻边工序的模具结构设计 模具是镶拼式的，又是批量生产，所以材料的选择很重要。在这里，我们选用 Cr13 - 10 - 作为其材料，因为该制件的生产批量大，而 Cr13 具有强度高，韧性好，耐磨性好抗回 火稳定性和热处理变形小的高性能模具材料。 6.1 模具工作部分的尺寸和公差确定模具工作部分的尺寸和公差确定 6.1.1 计算凸凹模的刃口尺寸 本制件为简单的轴对称图形，且是一个锥形制件，可用线切割加工，故按配作 法计算凸、凹模刃口尺寸。根据凸、凹模刃口尺寸计算公式，先计算出落料凹模刃 口尺寸 图 6-1 拉深凸模 D 凸=49.850 +0.25-2 1.5 =46.85 0 +0.25 图 6-2 拉伸凹模 D 凹=（D-0.75）0 +0.25=50-0.75 0.2=49.85 0 +0.25 (公式 6-1) - 11 - H 凹=(0.7-1)H 下模座 =31.5-45 取：H=40mm. 6.1.2 拉深力的确定 拉深力确定的依据是：危险断面处的拉应力必须小于该断面的破坏应力，由于影响 因素比较复杂，在实际生产中，常采用经验公式进行确定。 由于该工件无需压边圈，属于桶形件拉深，有公式 3: P =1.25 3.14（D-d1）tb （公式 6-2） =1.253.14181.5330 =34971.75Mpa P 压边 =F 弹簧4 =64.9 10 4 =6490N 所以 P 总 =34971.75+6049=41020.75N=41 KN 6.1.3 计算翻边尺寸 翻边模尺寸可参照拉深模的尺寸确定原则确定,只是应注意保证翻边间隙,凸 模圆角半径rp越大越好, 寸最好用曲面或锥形凸模,凹模圆角半径可以直接按工件 要求的大小设计,但当工件凸缘圆角半径小于最小值时应加整形翻边。 图 6-3 内孔翻边凸模 6.1.4 确定压力中心 该模具属于图形对称旋转件，圆心压即力中心，不必进行压力中心的计算。 6.1.5 拉深间隙 拉深模间隙是指单面间隙。间隙的大小对拉深力、拉深件的质量、拉深模的寿命都 - 12 - 有影响。取间隙 Z = 1 ，及 Z =1tmax=11.5mm =1.5mm 6.1.6 内孔翻边力的确定 当翻边系数 m 大于极限翻边系数 mmin 时，可采用一次成型，计算可知可以一次成 型。 在所有凸模形状中，圆柱形平底凸模的翻边力最大，其计算公式为： F =1.13.14t（D-d0）b=5.181（18.5-18.06）330=752.28N （公式 6-3） 所以，F 总= P 压边+ P 总+F （公式 6-4） =41020.75+6490+752N =48263N =48KN 62 落料凸模的强度和刚度校核落料凸模的强度和刚度校核 凸模 承载能力的校核： 凸模 最小 断面承受的压应力 ， 必须小于凸模材料强度 允许的压应力 ， 即 min = F FP 1 （公式 6-5） 对于 非圆形凸模有： min P F F minF -凸模的 最小 断面面积（ 2 mm ） P F -凸模 纵向总 压力（N） -凸模材料的 许用 应力 对于一 般工具钢，凸模 淬火硬度HRC为 5862 时，取 10001600MPa minF =21371.6/10001600=21.413.4MPa 由已知 S=19349.5 2 mm min F 即 落料凸模 承载压力 面 积完全合格。 - 13 - 第七章 确定压力机 根据加工要求该模具应选择 63KN 开式压力机，规格如下： 发生公称压力时滑块距下死点的距离/mm 3.5 滑块行程/mm 50 行程次数/次*min 1 160 封闭高度调节量/mm 40 滑块中心到床身距离/mm 110 工作台尺寸/mm 左右 315 前后 200 工作台孔尺寸/mm 左右 150 前后 70 直径 110 立柱间距/mm 150 模柄孔尺寸/mm 3065 工作台板厚度/mm 40 垫板厚度/mm 30 倾斜角（可倾式工作台压力机） 30 度 - 14 - 总 结 毕业设计是也是对我们所学课程一个系统的全面的考核与总结。我就选择我们 所学的”冷冲压模具设计”作为这次的毕业设计课题。 人说实践出真知，我说实践也是我们的良师益友。刚出校门的我们对模具的认 识只是停留在表面的感性认识上而没有上升到理性的认识水平上，而实践是我们通 向理性认识的唯一途径。所以当我自己从一开始的查找资料、确定尺寸、工艺分析 等做起时，才知道了平日所学知识的重要及各个知识要点之间的联系。 此次我做的毕业设计课题是生活生产当中比较常见的-封盖，该课题难度 适中，但在冷冲压设计中作为典型，模具大都百变不离其踪，而做这个足以让我学 习领略到模具当中的知识要领。该工件成型共有道工序，分别是落料、冲孔、拉深、 翻边。我将落料冲孔放在一套模具上面，其中拉深与翻边又是第二套模具。确定了 该制件的工艺方案以后，通过对力的计算，进行各套模具的压力机的选择；通过对 凸、凹模尺寸的计算，选择所需要的模架和导柱导套，并对其进行校核，画出各套 模具的零件图和装配图，均用 CAD 作图，然后备档。 此次课程设计对我们主要所学的模具设计起了一个系统全面的总结，也是我们 对平时所学知识点的一个应用总结，使得我们对相关专业知识有了更为深入的理 解。这也是理论知识和实践经验有了更好的结合，学会了一般模具的设计过程及设 计方案的确定，明白了各种冲压材料的机械性能，培养了实际工作的基本能力和基 本技能,使理论知识与模具设计、制造的实践相结合。并对冲压工艺与模具设计有 了更为完整的认识。 总之这次的毕业设计让我受益非浅。要脚踏实地，认真严谨，实事求是；要有 不怕苦不怕累，坚持不懈迎难而上的学习态度，这些为我以后的工作学习打下了良 好的基础。我也会在以后的学习工作当中更加努力,谦逊求实.让自己的