毕业设计（论文）-轴承座复合模设计.doc

2018届机械专业毕业设计（论文）摘 要本次是轴承座制件的设计，分析制件的材质问题、大致结构和尺寸的标注精度。制件设计使用的材质是.08F钢。轴承座的外形属于完成对称，制件的料厚为2mm, 轴承座为落料拉深件，因为拉深的高度比较高，所以需要多次拉深才能完成成形。所以轴承座可以采用常用的复合冲裁模和单工序模来完成生产。在进行设计之前需要对轴承座进行分析，分析可以知道轴承座为比较规则落料拉深件。还要对材料进行分析，分析材料的精度是否能够使用生产工艺进行生产。然后分析模具的结构问题，由于工件只有落料拉深的工序，可以采用单工序模或者复合模来完成生产。两种方案总要分析采用哪一种比较好，哪一种最适合生产，经过一系列的比对之后确定采用多个模具来完成制作，因为拉深的次数比较多，采用一个模具的话会比较紧凑，不容易实现生产，而且精度也不容西保证。所以要想生产就要采用多副模具。经过对轴承座复合模设计，不但能熟练的对设计和理论知识进行掌握，还能提高利用各种资源的学习能力。阐述了模具的设计过程和证明轴承座在实际设计制造中的使用的可能性。关键词：多次拉深，外形对称，模具设计全套图纸加扣3012250582 IIIAbstractThis is the design of the flanged cylinder parts. The material quality, the general structure and the dimensioning accuracy of the parts are analyzed. The material used in the design of parts is 08F steel. The shape of the cylinder without flange is complete symmetry, the thickness of the workpiece is2mm, and the non flange cylindrical part is the blanking drawing, because the height of the drawing is high, so it is necessary to draw many times to complete the forming. Therefore, the flanged cylinder parts can be produced by using common compound blanking dies and multiple single working modes.Before the design is carried out, it is necessary to analyze the flanged cylinder parts, and we can know that the flanged cylinder parts are the regular blanking drawing parts. It is necessary to analyze the material and analyze whether the accuracy of the material can be produced by the production process. Then the structure problem of the die is analyzed. Because the workpiece only has the blanking and drawing process, the single process mold or compound die can be used to complete the production. The two schemes always want to analyze which one is better, which is the most suitable for production. After a series of comparisons, it is determined to use multiple moulds to complete the production, because the number of deep drawing is much more, the use of a mold will be more compact, not easy to achieve production, and the accuracy is not guaranteed. So if you want to produce, you have to adopt a multi - mold.Through the design of the compound die without flanges, it can not only master the design and theoretical knowledge skillfully, but also improve the learning ability of using various resources. The design process of the mould and the possibility of using the flanged cylinder parts in the actual design and manufacture are expounded.Key words: compound die, stamping process, mold design.目 录摘 要IAbstractII1 绪 论12 分析零件的工艺性32.1 材料分析32.2 结构工艺性分析43 确定工艺方案53.1 计算毛坯尺寸53.2 确定工艺方案64 主要工艺参数的计算84.1 确定排样、裁板方案84.2 落料、拉深复合模工艺参数计算94.2.1 落料拉深工艺94.2.2 总的冲裁生产力104.2.3 初选压力机104.2.4 落料刃口尺寸及公差计算114.3 二次拉深模工艺参数计算124.3.1 二次拉深冲压力计算124.3.2 二次拉深模初选压力机124.3.3 模具压力中心的确定124.4拉深工作尺寸计算125 落料拉深模具的结构设计145.1 凹模设计145.2 凸模的设计155.3 卸料板的设计165.4 固定板的设计175.5 垫板的设计185.6 上下模座、模柄的选用195.6.1上下模座的选用195.6.2模炳的选用195.7 冲压设备的校核与选定205.7.1 闭合高度计算和压力机校核205.7.2 其他方面压力机校核206 二次拉深模主要零件的设计216.1 凹模设计216.2 凸模的设计216.3 上下模座、模柄的选用226.3.1 上下模座的选用226.3.2 模柄的选用226.4 闭合高度计算和压力机校核236.5 其他方面压力机校核23总 结24致 谢25参考文献261 绪 论本次的设计是轴承座冲压模具设计，在进行设计之前需要对轴承座进行分析，分析可以知道轴承座为比较规则落料拉深件。还要对材料进行分析，分析材料的精度是否能够使用生产工艺进行生产。然后分析模具的结构问题，由于工件只有落料拉深的工序，可以采用单工序模或者复合模来完成生产。两种方案总要分析采用哪一种比较好，哪一种最适合生产，经过一系列的比对之后确定采用多个模具来完成制作，因为拉深的次数比较多，采用一个模具的话会比较紧凑，不容易实现生产，而且精度也不容西保证。所以要想生产就要采用多副模具。确定好模具的冲压结构之后就要进行一些计算了，比如采用哪种的排样方式可以使材料的利用率提高，排样方式一般有三种，有废料的，无废料的和少废料的，从工件可以看出采用少废料的排样方式是最好的，刚好可以利用工件之间的搭边值和侧搭边来实现少废料的排样方式，然后达到少废料的目的。选择好排样方式就要确定排样图的搭边值了，搭边值一般可以查表可以确定出来，确定好搭边值就能根据步距和宽度的公式计算出来，然后利用CAD测量出工件轴承座的面积。之后就可以带入材料利用率的公式来计算出排样的利用率。下一步是制件对生产力进行计算，计算制件的生产力之前要查资料确定好使用的材料性能强度的大小，还有工件的厚度。落料的周长和冲孔的周长可以使用CAD来测量出来，确定好之后就带入公式进行计算。在计算卸料力和推件力之前要先确定好出件方式和卸料方式，卸料力和推件力的系数可以查表得出，然后带入公式得出卸料力和推件力。各工序的冲压力计算出来之后，然后把所以工序的冲压力相加就是总的冲压力。选择压力机一定要选择合适的，选择的压力机要大于总的冲压力的1.3倍，压力机的公称压力可以查表确定。刃口尺寸计算主要是为了保证工件的精度，通过工件的精度来确定我们需要设计凸模和凹模的精度，另外还要注意凸模和模的磨损间隙。工件的间隙值是根据材料和厚度来确定的，知道工件的材料和厚度然后查冲裁模初始双边间隙值表得出。制件排样和生产力计算完了之后，下面就要对模具的大致结构进行构思，首先计算主要工件的尺寸，然后通过这些尺寸确定标准件，以进一步完成模具的整体设计。最终再一步一步的完成其他图纸的绘制。图纸和图框要采用合适的比例，然后依次对零件图和装配图进行标注和公差标注。在做这次毕业设计课题时，需要搜集相关模具行业的最新资讯及材料，了解和掌握该行业国内外最新的发展技术和方向，增加对模具工厂模具设计的进一步认识，掌握一些中等复杂程度模具的设计方法，培养自己的独立精神和创新意识，为将来的工作打下一个坚实的基础。完成毕业设计的同时，需要培养和锻炼自己钣金件的三维造型设计能力和成型工艺的最优化选择能力；掌握一般钣金件模具的设计能力；钣金冲压件质量分析及工艺改进能力和冲压模结构设计; 熟悉模具设计的常用商业软件，将其与实际的设计相融合。 252 分析零件的工艺性制件的工艺设计一般包括为工艺性分析和方案性分析。合适的工艺行和合理的方案，不仅可以减少材料的浪费并且可以节约费用，并能稳定地获得合格冲裁件。因此劳动量和成本是权衡工艺标准是否合理的重要指标。所谓冲裁工艺性良好是指能在达到工艺要求的前期下所需要的成本最优化。因此，冲裁件的结构形状、尺寸大小、精度等级、材料及厚度对模具的加工质量有很大的影响。工件图：图2-1轴承座如图1-1所示这个工件就是本次要制作的图，它的料厚为2毫米，08F钢是制件使用的材料，轴承座制件的公差未注，生产的制件是需要大量的生产，所以制件的时候要考虑它的加工速度和加工的精度。2.1 材料分析表2-1 轴承座材料抗剪性能材料名称抗剪强度（Mpa）抗拉强度（Mpa）屈服点（Mpa）伸长率（%）08F30038026021-25由上表1-1可知：08F钢的性能是比较好的，它的延伸率也是很不错的，所以本次的制件选择08F钢作为它的生产材料是很明智的选择。使用08F钢不但可以降低生产的成本，而且还能更美观。2.2 结构工艺性分析制件料厚t=2mm，结构简单，结构相对对称。为筒形件，需要落料、拉深工序，拉深需要两次成形。该制件形状简单，尺寸也不算很大，厚度适中，属于普通冲压件，但有几点应该注意：1 根据工件的形状分析，该工件为圆筒形件,因此在加工时要考虑到整形工序；2 拉深的h/d较大，要考虑能否一次拉成，且最后一次拉深成型是应注意保证圆角；3 大批量生产，应重视模具材料的选择和模具结构的确定，保证模具的寿命；4从安全考虑，要采取适当的取件方式，模具结构上设计好推件和取件方式。3 确定工艺方案3.1 计算毛坯尺寸根据拉深件尺寸，将工件看出圆筒件进行计算。其零件高度为H=52.5mm， d=64mm， 根据公式：如下图代入数据判断能否一次拉成总的拉深因数：工件的相对高度：查得有凸缘的圆筒件第一次拉深的最小拉深因数为由于m总m1，所以工件不能一次拉深成形。订制首次的拉深因数取首次拉伸因数为，所以第一次的拉深半成品的直径为。取第一次的拉深的凹模圆角的内半径为6mm：并取将，带入公式得第一次拉深的高度为：所以工件第一次拉深直径为84.5，高度为41.5，底部内倒角为4mm。确定拉深次数有凸缘的拉深件，第二次或者以后的拉深中，拉深因数需要按无凸缘的进行查找，且取值要稍微大点。根据相对厚度，查得：， （调整为64） 圆角半径所以工件需要2次拉伸可以完成。图3-1 展开图3.2 确定工艺方案根据上面对制件的部分分析，可以明确的知道本次制件属于标准的落料、拉深这两步工序，但是拉深属于两次拉深使制件成形的，根据经验来确定本次设计安排了三种常用的模具组合，如下所示。方案一：制件是三步工序成形，如果采用单工序模进行制做的话，就需要三副模具来进行生产了。方案二：首先落料首次拉深工序采用一副模具来完成，后面采用单工序拉深模。采用复合模+单工序模生产。方案三：落料+拉深+再次拉深。采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需三道单工序模，需要三副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。方案二只需2副模具，工件的精度及生产效率都有所提高，工件精度也能满足要求，操作方便，成本较低。方案三只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求，但模具成本造价高。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。4 主要工艺参数的计算4.1 确定排样、裁板方案排样时冲裁件制件以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。搭边的作用一式补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格制件；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；同时，搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉入模具间隙，从而提高模具寿命。考虑到制件的结构形状，该制件采用有废料排样。具体方案如表4-1表4-1 工件的搭边值由于料厚为2mm,查手册确定搭边值为1.8mm、2mm。由于板料是圆形坯料，采用直排的方式。图4-1 排样图（1） 步距是制件每进行一个工位生产它们间的间隔，也可以说是，在进行生产的过程中，确定每一个制件与它前面一个制件的间隔：S=170.8mm。（2） 条料的宽度为：173mm。（3） 材料利用率定义为： (2-1)式中 材料利用率A工件的面积，由二维软件测得：22431.8mm2B制裁件宽度S制裁件进行的步距4.2 落料、拉深复合模工艺参数计算4.2.1 落料拉深工艺（1）落料力冲裁力公式： 或 (3-1)式中 制裁件的总长度（mm）； 制裁件的料度（mm）; 制裁件的抗剪性能（）； 公式中的系数，在平常的设计中都是取为1.3。 制裁件的抗拉强度（）制件然后需要落料的冲裁周长是：530.93mm。因此，该制件所需要落料生产力为： =1.3 =414.1KN（2）卸料力制裁件所需要的卸料生产力的计算： (4-3)式中 F 冲裁力(N) 卸料力系数，其值可查教材表1-7。 这里取为0.045。因此 （3）拉深力 (b取380) (4-4) 4.2.2 总的冲裁生产力由上面几种生产力的计算，我们把这几种生产力相加就是本次制件所需要的总的生产力：4.2.3 初选压力机由上面对制件生产力的计算知道总的生产力为。确定总的生产力之后还需要结合制件模具的闭合高度来选择压力机，最终使用压力机J23-100的型号，因为这个压力机才能满足制件的生产。选择压力机一定要选择合适的，选择的压力机要大于总的冲压力的1.3倍，压力机的公称压力可以查下表确定。表4-1 开式压力机规格及参数型号J23-10J23-16J23-25J23-35J23-100公称压力/KN1001602503501000滑块行程/mm455565100150最大闭合高度/mm180220270290480闭合高度调节/mm35455560100滑块中心线至床身距离/mm130160200200380滑块底面尺寸/mm前后150180220220300左右170200250250260模柄孔尺寸/mm直径3040404065深度35606060804.2.4 落料刃口尺寸及公差计算模具中比较重要的零件就是凹模和凸模，模具一直运动，凸模和凹模在工作过程中会继续磨损，所以我们需要设计合理的尺寸和公差，选择合适的间隙，通过这样的计算和分析，可以减少它们之间的磨损，经常用到分析尺寸工差和偏差方法有两种：第一种方法称为分离处理。 这种方法适用于凸凹模匹配的地方。 主要是使用这种方法来获得相对简单的尺寸。 第二种常用的方法是匹配，所以名称与加工相结合，冲头和冲模一起工作，所以通常用于尺寸比较。 许多工作，或精度要求的工件的一般大小。匹配的方式可以简化我们的计算工作并降低模具设计和生产的成本。（1）凸模或凹模或凸模的尺寸在模具加工过程中会不断增加。 第一种尺寸是A类（2）凸模或凹模或凸模的尺寸在模具加工过程中会不断减小。 第二种尺寸是B类（3）在模具的工作过程中，模具或冲头的尺寸不会改变-第三种尺寸C类其中，x为磨损系数。查表得：制件的生产精度IT10级以上 x=1制件的生产精度 IT1-IT13 x=0.75制件的生产精度 IT14 x=0.5制件的全部尺寸分为三种，分别如下三种:第一种A类：具体计算如表4-2。表4-2 工作零件刃口尺寸计算尺寸类型公称尺寸公式计算后尺寸备注A保证双边间隙为0.246-0.36。4.3 二次拉深模工艺参数计算4.3.1 二次拉深冲压力计算 (b取380) (4-5) 则二次拉深模的最大冲压力为：4.3.2 二次拉深模初选压力机由上面对制件生产力的计算知道总的生产力为。确定总的生产力之后还需要结合制件模具的闭合高度来选择压力机，最终使用压力机J23-25的型号，因为这个压力机才能满足制件的生产。根据计算的冲压力，查表选取国产250开式压力机J23-25。4.3.3 模具压力中心的确定根据本次制件的外形形状，可以看出是一个标准的筒形件，所以压力中心不用计算就可以确定压力中心就是制件的中心。4.4拉深工作尺寸计算拉深时，拉深模直径尺寸的确定的原则，与冲裁模刃口尺寸的确定基本相同，只是具体内容不同，这里不在复述。拉深凸模和凹模的单边间隙Z=1.1t=2.2mm计算凸凹模制造公差，按IT8级精度选取，由附录表4查得，对于拉深尺寸、，。 因拉深件注外形尺寸，按凹模进行配作： (4-8) 式中 d拉深件外形尺寸： d凹模尺寸： 拉深件尺寸公差。即有 =86.065=65.63 拉深凸模则按凹模的基本尺寸,并要求按单面（或双面）拉深间隙配作： （单面间隙）（单面间隙）5 落料拉深模具的结构设计5.1 凹模设计凹模可以通过计算最小尺寸进行设计，正常情况下我们先将最小尺寸计算出来，然后通过最小尺寸结合实际情况完成最终的设计。最小尺寸计算如下：凹模板厚度尺寸 （5-1）凹模板型孔和边的距离尺寸 （5-2）最终凹模的边长 （5-3）最终凹模的宽带 （5-4）式中：b1-生产制件的最大长度； b2-生产制件的最大宽度； K-生产系数，查表5-1。表5-1 系数K值查表5-1得：K=0.2。根据公式（5-1）可计算落料凹模板的尺寸：凹模厚度： 带入公式计算壁厚：计算的结果一定要取合适的，根据计算最终确定凹模板的壁厚取70。结合模具结构,选择圆形凹模，取整后取：图5-1 凹模5.2 凸模的设计凸模作为整个模具里面最重要的零件，选择材料的时候一定要找那种使用寿命长而且还要有很高的耐磨性，强度和韧性方面也一定要好，不然在冲压过程中受到冲压力就损坏了，那就很尴尬了。经过选择和比对之后确定选择Cr12来作为凸模的材料，因为这个材料的性能和强度韧性方面都非常适合作为凸模的材料。凸模的精度肯定是只高不低的，因为工件的精度高不高就要看凸模的精度高不高，根据本制件的实际需要确定选用精度IT7级。图5-2 凸模5.3 卸料板的设计为了确保冲头或冲模的平稳运动，需要排出板的接触部分的间隙。 一般间隙为0.15mm。 由于模具设计的形状已经标准化，所以可以根据模具的长度直接设计长度。 相同宽度的宽度也取决于模具的宽度。 厚度由经验选择。 这里可以选择30mm，所以卸料板的形状已经确认，尺寸是250mm30mm。图5-3 卸料板5.4 固定板的设计冲孔板正如其名称所暗示的那样，即修复冲孔。 它可以固定冲头，然后在上模或下模上完成模具加工。 在工作过程中，冲头不会被打破，冲孔板和冲头的选择尤为重要。 常见的组合是H7 / m6，经验表面用于最大程度地保护模具寿命。则凸模固定板的厚度： （5-6）式中：H凸固-凸模固定板厚度； H凹-凹模厚度。根据公式（5-6）得凸模固定板厚度为： 最终根据计算的结果取一个中间值20mm，所以凸模固定板的厚度为20mm。图5-4 凸模固定板5.5 垫板的设计当选择垫板的形状时，模具的设计已经基本正常化，所以长度可以根据模具的长度直接设计，并且模具的宽度也根据模具的宽度来设计。 选择的高度通常取决于经验，最终决定垫板的形状为250mm 15mm。图5-5 垫板5.6 上下模座、模柄的选用5.6.1上下模座的选用中间导柱可节省材料（成本）并适用于对称部件。 后导柱框架是最常用的模架。 设计时间更加可变，并且易于进给和移除工件。 斜导柱模组的优点是中性，有利于引导。 它主要用于大型冲压件。 四角导柱一般为冲压件，数量不多，主要用于大件工件或更高精度的工件; 上述四种模框的比较，我们决定选择中间的导柱架。表5-2 模架组合名 称数 量材 料规 格标 准上模座1下模架1导 柱220导 套2205.6.2模炳的选用该设计是冲裁复合模具，而压入式的模柄更适合它使用。 设计模柄的原理与压力机的选择的直径相同，并且必须确保其长度不应超过冲头孔的深度。 根据压力选择直径60mm的模柄。国标型号：A60 JB/T7646.3-19945.7 冲压设备的校核与选定5.7.1 闭合高度计算和压力机校核本次制件生产模具的闭合高度计算： （5-7）式中：L-冲头长度， H-凹模厚度； h-冲头冲切时的模具深度。H上-上模座的厚度。H下-下模座的厚度。H垫-垫板的厚度。根据公式（5-7），获得模具的闭合高度：通过上述公式检查，确定此闭和高度已满足压力机的型号，并且可以使用上面选择的压力机。5.7.2 其他方面压力机校核由上面的计算结果可以知道，我们选择的压力机是符合使用的，所以使用上面计算选择的J23-100号压力机。6 二次拉深模主要零件的设计6.1 凹模设计制件属于大量的生产精度要求是非常高的。 在设计的时候边缘可以选择直边以防磨损。 直边的使用可以增加模具的强度并改善模具的寿命。模具中的主要工作部件是冲头和凹模，凹模是模具设计中最重要的部件之一。 因为他接触到工件的形状，所以对于他自己的精度非常重要。 一个是结构特征。 为了保证其刚度，不易破裂或破裂，另一种是光滑的，只有他自己的精度较高，生产工作才能达到精度要求。选择材料的时候一定要找那种使用寿命长而且还要有很高的耐磨性，强度和韧性方面也一定要好，经过选择和比对之后确定选择Cr12来作为凹模的材料。图6-1 凹模6.2 凸模的设计凸模作为整个模具里面最重要的零件，选择材料的时候一定要找那种使用寿命长而且还要有很高的耐磨性，强度和韧性方面也一定要好，不然在冲压过程中受到冲压力就损坏了，那就很尴尬了。经过选择和比对之后确定选择Cr12来作为凸模的材料，因为这个材料的性能和强度韧性方面都非常适合作为凸模的材料。凸模的精度肯定是只高不低的，因为工件的精度高不高就要看凸模的精度高不高，根据本制件的实际需要确定选用精度IT7级。图6-2 拉深凸模6.3 上下模座、模柄的选用6.3.1 上下模座的选用中间导柱可节省材料（成本）并适用于对称部件。 后导柱框架是最常用的模架。 设计时间更加可变，并且易于进给和移除工件。 斜导柱模组的优点是中性，有利于引导。 它主要用于大型冲压件。 四角导柱一般为冲压件，数量不多，主要用于大件工件或更高精度的工件; 上述四种模框的比较，我们决定选择后侧的导柱架。表6-1 模架组合名 称数 量材 料规 格标 准上模座1下模架1导 柱220导 套2206.3.2 模柄的选用该设计是二次拉深模具，而凸缘式的模柄更适合它使用。 设计模柄的原理与压力机的选择的直径相同，并且必须确保其长度不应超过冲头孔的深度。 根据压力选择直径50mm的模柄。6.4 闭合高度计算和压力机校核本次制件生产模具的闭合高度计算： （6-1）式中：L-冲头长度， H-凹模厚度； h-冲头冲切时的模具深度。H上-上模座的厚度。H下-下模座