Cmncnsn材料成型及控制工程毕业设计毕业设计说明书摩托车油箱注油口冲压

CmncnsnCmncnsn材料成型及控制工程毕业设计毕业设计说明书摩托材料成型及控制工程毕业设计毕业设计说明书摩托 车油箱注油口冲压车油箱注油口冲压 Time willpierce thesurface oryouth will beon thebeauty ofthe ditchdug ashallow groove Jane willeat rare A bornbeauty anything toescape hissickle sweep Shakespeare题目 摩托车油箱注油口冲压工艺及模具设计学院 系 材料科学与工程学院年级 专业 xx级材料成型及控制工程姓名 王丽杭学号 xx0513指导教师 查五生教授完成时间 xx年6月1日西华 大学毕业设计说明书目录摘要 31前言 32零件的工艺性分析 43零件冲压工艺方案的确定 53 1冲压工艺方案 的计算 53 2确定工 艺方案 53 3按 凸缘筒形件的拉深 7 3 4冲裁排样方式的设计及计算 84 第一副模具 落料 拉深 冲孔复合模 的设计与计算 94 1各工序压力的计算 94 2压力机的初步选定 104 3模具类型及结构形式的选择与计算 114 4模具工作部分刃口尺寸和公差的计算 124 4 1落料凸 凹模的刃口尺寸 124 4 2拉深凸 凹模的刃口尺寸 134 4 3冲孔凸 凹模刃口尺寸的计算 144 5落料 拉深凸 凹模高度的确定 144 6落料凹模外形尺寸的设 计与粗略计算 154 7模具其他零件的 设计与计算 151西华大学毕 业设计说明书4 7 1模架的选用 154 7 2定位零件 164 7 3卸料与推 顶 件装置 164 7 4固定与连接零件 164 8模具压力中心的设计与计算 165第二副模具 翻边模 的设计与计算 165 1各工序压力的计算与压力机的初步选 用 165 2压力机的初步选用 175 3翻边凸 凹模刃口 尺寸和公差的计算 185 4模具结构 类型及形式的选择与设计 195 5 压力中心的计算 195 6冲模闭合高度的计算 195 7模座的选用 196第三副模具 垂直切边模 的设计与计算 206 1各工序压力的计算与压力机的初步选用 206 2切边凸凹模刃口尺寸和公差 216 3模具结构类型及形式的选择与设计 226 3压力中心的计算 226 4冲模闭合高度的计算 226 5模座的选用 22心得与体会 23致谢词 2 42西华大学毕业设计说明书参考文献 24摘要本次毕业设计是完成摩托 车油箱注油口冲压工艺及模具设计 采用落料 拉深 冲孔 翻边 切边工艺 设计中分析了工件的冲压工艺性 计算了毛坯排样 冲压力 刃口 尺寸计算等 进行了模具总体结构 主要零部件的设计 绘制了落料 拉深 冲 孔复合模和翻边 切边的单工序模具装配图和零部件图 关键词 冲压工艺冲压模具设计装配图Abstract The mainprogram forthis graduationdesign isto finishpress processand thedesign ofmotorcycle tankpouring orifice The pressprocess ofblanking drawing perforating flaring trimming areadopted I nthis paper the processsuitability ofpart isanalysed The processparameters such asblank layoutand pressforce arecalculated The generalconstruction ofmold andmain parts are designed The pounddie ofblanking drawing perforating and the simplepress toolof flaring trimming anddetail drawingsof mainpartsaredrawn Key words Press processPress tooldesign assemblydiagram1前言随着经济的发展 冲压技术应用应用范围越 来越广泛 在国民经济各部门中 几乎都有冲压加工生产 它不仅 与整个机械行业密切相关 而且与人们的生活紧密相连 冲压工艺与冲压设备正在不断地发展 特别是精密冲压 高速冲压 多工位自动冲压以及液压成形 超塑性冲压等各种冲压 工艺的迅速发展 把冲压的技术3西华大学毕业设计说明书水平提高 到了一个新高度 新型模具材料的采用和钢结合金 硬质合金模具的推广 模具各种 表面处理技术的发展 冲压设备和模具结构的改善及精度的提高 显著地延长了模具的寿命和扩大了冲压加工的工艺范围 由于冲压工艺具有生产效率高 质量稳定 成本低以及可加工复杂 形状工件等一系列优点 在机械 汽车 轻工 国防 电机电器 家用电器 以及日常生活用品等行业应用非常广泛 占有十分重要 的地位 随着工业产品的不断发展和生产技术水平的不断提高 冲压模具作 为个部门的重要基础工艺装备将起到越来越大的作用 2工件的冲压工艺分析本次毕业设计的冲压件是摩托车油箱注油口冲 压件的生产过程的设计 该工件是一个带凸缘的筒形件 在 53mm的内孔中 用来注油要求有 较高的光洁度和相对的位置精度 除了要保证它的公差外还要保证它的高度及其孔内的圆角半径R5mm 从以上对摩托车油箱注油口的形状分析当中不难看出 它需要经过 落料 拉深 冲预制孔 翻边 修边等冲压工序 但它需要几次拉 深 冲预制孔 翻边尺寸如何计算以及冲侧孔应该采用哪种方式和 如何布置等成为本次设计的重点和难点 本次设计的模具精度并不需要很高 达到IT10 IT9均可满足要求 工件图见图2 1 4西华大学毕业设计说明书图2 1摩托车油箱注油口工件图3零件冲压工艺方案的确定3 1工件孔冲制 的方案此件虽然是一般带凸缘拉深件 但加工底部 53mm孔可以有多 种方案方案一拉深后再车去底部方案二拉深后再冲去底部方案三拉 深后冲预制孔再翻边a落料 拉深复合 再冲孔 翻边复合b落料 拉深 冲孔复合 再翻边50西华大学毕业设计说明书在上述三种加 工方案中 采用第一种方案 工件的质量较高 但生产率低 而且 费料 在工件底部要求不高的情况下 不适宜采用 第二种方案需要增加整形工序 而且质量不易保证 采用第三种方案中 a方案冲孔 翻边复合将使翻边凸模的厚度太薄 加工较麻烦 而且可能造成强度不够等缺点 b可以避免a中的缺点且生产率高 而且省料 另外 按工件使用情况翻边工序完全可以保证工件技术要求 所以采用第三种方案中的b较合理 3 2计算毛坯尺寸在计算毛坯尺寸前 需要先确定翻边前的半成品的 形状和尺寸 孔 53的高度太大 不能用翻边的办法全部都制造出来 而是一部分 要靠拉深形成的 翻边高度具体计算如下将直径D 54mm 翻边圆角半径r 5mm 板料厚 度t 1 0mm带入翻边系数公式得2 H 0 43r 0 72t D2 1 26 0 43 6 0 72 1 54K 1 0 16则预制孔径d 0 16 54 8 6从表6 5查得翻边系数K0 0 51 采用平底凸模冲制底孔 即计算翻边系 数大于表中查得的翻遍系数 说明不能一次翻边而成 取极限翻边系数K0max 0 52翻边极限高度h max D t 1 K0 0 57 r 2254 1 0 52 0 57 5 0 5 2 16 95mm取翻边高度为h 15mm冲预制孔径d m D 0 52 54 28 08冲预制孔为d 28mm6西华大学毕业设计说明书冲孔 翻边前半成品如图3 1所示 图3 1计算毛坯尺寸用图3 3按凸缘筒形件的拉深确定修边余量 值d t108 2 1 40查表5 12得 3 0mm d54所以拉深件实际凸缘直径d F d t 2 108 2 3 0 114mm计算毛坯直径当r R时毛坯直径d0 d2F 4dh 3 44dR 114 4 54 11 3 44 54 52 119mm确定能否一次拉深成形由相 对凸缘直径和相对毛坯厚度查表d F114 2 1154d1t 100 0 84d01197西华大学毕业设计说明书查表5 14得 h1 d1 max 0 27 0 33而实际零件h d 11 54 0 20 42故此件能一次拉深摩托 车油箱注油口拉深件毛坯尺寸计算如图3 2所示 图3 2拉深件尺寸计算3 4冲裁排样方式的设计及计算工件毛坯直径 119m m尺寸较大 考虑到操作方便 采用单排 查有关表得搭边值a 1 5 a1 1 5进距s D a1 119 1 5 120 5条料宽 度b D 2a 119 2 1 5 122mm板料规格拟选用1 1100 2900采用纵 裁 裁板条数n1 B b 1100 122 9余2mm每条个数n2 L a1 s 2900 1 5 120 5 24余13mm每板总个数n3 n1 n2 9 24 216 个 8西 华大学毕业设计说明书22216 3 14 4 119 28 板的利用率 100 71 1 2900 1100采用横裁 裁板条数n1 L b 2900 122 23余94mm每 条个数n2 B a1 s 1100 1 5 120 5 9余28mm每板总个数n3 n1 n2 23 9 207 个 22207 3 14 4 119 28 板的利用率 100 68 1 2900 1100综上比较 第一种排样方式的利用率高 故采用进行纵裁排样 排样图见图3 3 图3 3排样图4第一副模具 落料 拉深 冲孔复合模 的设计与计算4 1 各工序压力的计算9西华大学毕业设计说明书落料力P1 1 3 3 14 D t b 1 3 3 14 119 1 350 170015 5N式中 b 抗剪强度 350MPa 由 冲压手册 表8 7查得 P1 Dt b 计算冲裁力D 毛坯直径t 冲件材料厚度卸料力P2 K1P1 0 07 170015 5 11901N式中K1 0 07 由 冲压手册 表2 37查得 拉深力P3 3 14 d t b K1 3 14 54 1 450 1 05 80117N式中 cp 450MP a 由 冲压手册 表8 7查得 K1 10 5 由 冲压手册 表4 86查得 压边力P4 4 d02 d1 2r 2 2 5 4 1192 54 2 5 2 2 5 19752 6N冲预制孔的力F冲 1 3 dt b 1 3 3 14 28 1 350 40003 6N式中 b 抗剪强度 350MPa 由 冲压手 册 表8 7查得 d 预制孔直径推件力F推 n K2F冲 5 0 055 40003 6 11000 99N式中 K2 0 063 由 冲压手册 表2 37查得 10西华大学毕业设计说明书N 5 同时卡在凹模里的废料片数 设凹模直筒口径高度h 4 n h t 4 0 5 8 4 2压力机的初步选用 综上计算所知 因为选用的是弹性卸料结构 所以总压力F总为各力 的总和 其中包括卸料力 故F总 P1 P2 P4 F冲 F推件 170015 5 11 901 19752 6 40003 6 11000 99 242673 69N 243KN在考虑各因素 后 取一安全系数0 7左右 所以必须选用250KN的公称压力机 则根 据所需总压力初选公称压力为250KN的开式压力机 参看 冲压手册 相关章节543页 压力机的主要技术参数如下表4 1所示表4 1压力机的主要技术参数公称压力250滑块行程 行程次数最大闭合 高度 min 180100工作台 250模柄孔尺寸封高度调节量 70前后左右直径深 度 360 560 50 704 3模具类型及结构形式的选择与计算本次设 计第一副模具采用落料 拉深 冲孔的复合模结构 本次设计的冲压件可一次拉深到所要求的高度 原则上属于浅拉深 凸缘形件 落料 拉深 冲孔复合模采用典型结构 即落料 冲孔 采用正装式 拉深采用倒装式 下模座的压边圈兼作压边和顶件装置 另设刚性推件装置 该结构的优点是操作方便 出件畅通无阻 生产率高 适合于拉深深度不太大 材料较薄的情况 11西华大学毕业设计说明书在上模部分 为了不让工件底部变形 使其不让刚性接触 采用了连接推杆装置来推动推件块来推出工件 对于此工序 由于拉深深度为11 不算太大 材料厚度为1 较薄 因此采用弹性卸料较合适 另外在下模座下部设有气垫装置 它驱动托杆向上运动 使压边圈 兼做顶件和压边的作用 且在上模上设有刚性推件装置 并在下模 上设有刚性卸料板装置 采用这些结构的特点主要是结构紧凑 布 局合理且制造使用都简单方便 唯一的不足是 拉深件有可能留在 刚性卸料板内不易出件 有时还需要工人用手工去把它拿出 带来 了操作的不便 但是只要托杆长度设计合理 气垫压力足够 就能 克服这点不足 另外考虑到装模和操作方便 模具采用后侧布置导柱的模架 第一副模具 落料 拉深 冲孔复合模 装配简图如图4 1所示图4 1落料 拉深 冲孔复合模装配简图12西华大学毕业设计说明书4 4 模具工作部分刃口尺寸和公差的计算4 4 1落料凸 凹模的刃口尺寸 圆形凸模和凹模可采用分开加工 落料前的毛坯未注公差尺寸的极限偏差 故取落料件的尺寸公差为 1190 0 87 由 冲压手册 表2 31的公式进行计算D凹 D x 凹 05 30 119 0 5 0 87 0 0 035 119 440式中x 0 5 由 冲压手册 表2 30查得 凹 0 035 由 冲压手册 表2 28查得 D凸 D x 2C min 凸 119 0 5 0 87 2 0 07 0 0 025 119 370 0 025式中C min 0 07 由 冲压手册 表2 25查得 表查得C max 0 1 凸 0 025 由 冲压手册 表2 25查得 凹 凸 0 035 0 025 0 06 2 C max C min t 2 0 1 0 07 0 故上落料凹模最小模壁c 由 冲压手册 表2 39查得为36 实际取为36 4 4 2拉深凸 凹模的刃口尺寸拉深件 按未注公差尺寸的极限偏差考虑 并标注内形尺寸 故拉深件的尺 寸为13西华大学毕业设计说明书 0 74 530 由 冲压手册 表4 75的公式计算d凸 D x 凸 53 0 4 0 74 0 0 030 53 30 0 030式中x 0 4 由 冲压手册 表2 30查得 凹 0 05由 冲压手册 表4 76查得D凹 D x 2C 凹 0 05 53 0 4 0 74 2 1 05 0 0 05 55 40式中x 0 4 由 冲压手册 表2 30查得 c由 冲压手册 表4 74取为c 1 1 1 t 1 05 拉深凹模最小模壁c 由 冲压手册 表 2 39查得为30 4 4 3冲孔凸 凹模刃口尺寸的计算冲孔件按未注公差 尺寸的极限偏差考虑 并标注内形尺寸 故冲孔件的尺寸为 0 52 280 d凸 d x 凸 28 0 5 0 52 0 0 028 28 260 0 028d凹 d x 2C min 凹 0 021 28 0 5 0 52 2 0 07 0 0 021 28 270式中x 0 5 由 冲压手册 表2 30查得 C min 0 07 由 冲压手册 表2 25查得 表查得C max 0 1 14西华大学毕业设计说明书 凹 1 4 0 0214 5落料 拉深凸凹模高度的确定L h1 h2 h3 h其中h1为凸模固定板厚度 一 般为凸模高度的40 左右 计算取为28 h2为卸料板的厚度 查课本P23页一般为6 12 取为10 h3为导料板厚度2 h为附加长度 包括修模余量和安全长度 取30 综上 则L 28 10 2 30故L 70 即凸凹模的长度为70 具体长度 根据实际情况调整后再确定 4 6落料凹模外形尺寸的设计与粗略计算 具体情况根据装配图确定 参见课本P63页图3 12凹模厚度h Kb 大于15 凹模壁厚c 1 5 2h 大于30 40 其中b 冲裁件最大外形尺寸K 系数 形状简单取较小值 形状复杂取较大值 故根据课本P64页表3 3取K 0 20 则查 冲压设计简明手册 P34页h Kb 0 20 x87 17 4 但是本次模具不是落料单工序模 因此 落料凹模的对应尺 寸应该比拉深凸模原则上高1个料厚t才可满足强度要求 但是在此模 具设计 凹模里面还有卸料结构 根据作图得初h取25 凹模壁厚 c 1 5 2 5 h 取36 4 7模具其他零件的设计与计算4 7 1模架的选用根据落料凹模的周 界尺寸 查 冲压手册 P591页相关资料 同时为了安装方便 故 采用后侧导柱式模架 由于本次落料凹模的周界尺寸长度在200 左 右 按资料中的LXB选用则上模座为200 200 50 下模座为200 200 50 的规格 其他结构的尺寸值不变 此时 再反过来校核所初步选用的压力为250KN的公称压力 工作台尺寸左右为560 前后360 工作台的闭合高度为250 显然可以放下该模座 且最大闭合高度 也满足要求 因此所选压力机符合要15西华大学毕业设计说明书求 则模柄的规格为直径50 高70 其它结构的尺寸参见 冲压简明 手册 P436页 与此同时 在模座确定以后 导柱 导套的规格和 结构尺寸也随之确定下来由 冲压简明手册 相关章节查得 4 7 2定位零件本副模具采用两个导料销导向送料 为使条料顺利通 过导料销的间隙 在计算排样尺寸图时一并算出 此处不在叙述 结构和规格与挡料销相同 同时在本副模具中采用固定挡料销来限制条料的送近步距 使用圆 形挡料销 规格为 4 6 该结构的挡料结构简单 制造容易 使用方便 适用于固定卸料板 及手工送料的冷冲模结构 4 7 3卸料与推 顶 件装置由于板料厚度为1 0 8mm 故要采用 固定卸料板结构 其结构简单 卸料力大 用于板料厚度较薄的情 况 卸料力前面已算出F卸 11901N采用带导尺的固定卸料板 卸料板只 起卸料的作用 卸料板的型孔与凸模的单面间隙为0 5 厚度为10 打杆长度H 模柄总长 凸凹模高度 推件高度 但是由于使用了三爪推板推出机构 因此打杆长度应在 模柄总长 推板厚度 具体情况根据装配图确定 托杆长度L l h3 其中l 气垫长度h3 气垫上平面与下平面之间隙综上 取L 48 4 7 4固定与连接零件采用固定板将凸凹模固定在上模座上 固定板 与凸凹模之间采用阶梯固定的形式 固定板与上模座之间采用内六角螺钉与圆柱销来连接和定位 螺钉 尺寸与圆柱销尺寸根据被连接的两部分零件厚度来确定 此外 由于本副模具的尺寸所需冲裁力较大 因此采用垫板的结构 4 8模具压力中心的设计与计算由于落料 拉深和冲预制孔的凸 凹 模形状均为对称性形状 因此其压力中心均为其各自的几何形心 故以模座中心为原点 建立直角坐标系 则落料和拉深的压力中心 均在原点上 16西华大学毕业设计说明书5第二副模具 翻边模 的设计与计算5 1计算冲裁力翻边力F翻边 1 1 t D d0 s 1 1 3 14 1 54 28 196 17602N式中 s 196MP a 由 冲压手册 表8 7查得 顶件力顶件力取翻边力的10 则F顶件 10 F翻边 10 17602 1760N5 2压力机的初步选用综上计算所知 因为选用的是弹性卸料 结构 所以总压力F总为各力的总和 其中包括卸料力 故F总 F翻边 F顶件 17602 1760 19362N 20KN在考虑各因素后 取一安全系数0 7左右 所以必须选用大于20KN的公称压力机 则根据所需总压力初 选公称压力为160KN的开式压力机 参看 冲压手册 相关章节543页 第二副模具 翻边模 装配简图见图5 1所示 17西华大学毕业设计说明书图5 1翻边模装配简图5 3翻边凸 凹模刃口尺寸的计算从模具装配图的 设计中知道 翻边凸模基本尺寸为 53 翻边件按未注公差尺 0 74寸的极限偏差考虑 并标注内形尺寸 故 翻边件的尺寸为 530 由 冲压手册 表4 75的公式计算d凸 D x 凸 53 0 4 0 74 0 0 030 53 30 0 03018西华大学毕业设计说明 书式中x 0 4 由 冲压手册 表2 30查得 凹 0 05由 冲压手册 表4 76查得D凹 D x 2C 凹 0 05 53 0 4 0 74 2 1 05 0 0 05 55 40式中x 0 4 由 冲压手册 表2 30查得 c由 冲压手册 表4 74取为c 1 1 1 t 1 05 翻边凹模最小模壁c 由 冲压手册 表 2 39查得为36 5 4模具结构形式的选择计算本副模具主要目的是为了 翻边工序 翻边高度为11mm 翻边所需求的精度比较高 故在本次翻 边模具的设计中 翻边模的精度为中等精度要求 在本副翻边模的设计中 翻边凹模设计在上模座上 预先拉深后的带凸缘筒形件也放在上模座上 然后利用固定板固定 而固定板利用内六角螺钉和圆柱销钉将其连接与紧固在上模座上 卸料时 上模采推件块推件的方式将坯料从翻边凹模中推出翻边凸模 安放在下模座上 采用式嵌入式固定在下模座上 卸料时采用压边圈 与限位螺钉的方式进行卸料 压边圈同时还可以起压边得作用 他 是气垫压力通过托杆把力传到压边圈上进行压边的 5 5压力中心的计算由于本副模具的翻边位置对称 因此它的压力中 心就在中心距的几何中心上 5 6冲模闭合高度的计算由于估算的冲模高度为171 而根据总压 力所选的压力机闭合高度为160 220 因此初选压力机符合要 求 5 7模座的选用在本副模具设计中根据凹模支架的尺寸来选用后侧导 柱式模架选用模座的规格如下上模座 160 160 45 下模座 160 160 45 其具体的结构尺寸如下19西华大学毕业设计说明书 上模座L 160 B 160 t 45A2 195L1 170 S 170 A1 110 R 42 0 025l2 80D h7 420下模座L 160 B 160 t 45 L1 170S 170 A 1 110 A2 195l2 80R 42 d r7 280 0 041图形及具体的标注尺寸 见零件图和 冲压手册 导柱导套尺寸具体参数参考 冲压手册 P606 612页相关的章节 6第三副模具 垂直切边模 的设计与计算6 1各工序压力的计算与 压力机的初步选用切边力F 1 3 dt b 1 3 3 14 76 1 350 10 8581 2N式中 b 抗剪强度 350MPa 由 冲压手册 表8 7查得 t 冲件材料厚度废料刀切断废料所需力 设两把废料刀 F1 2 1 3 82 76 1 350 5460N综上所计算得F总 F F1 108581 2 5460 114041 2N 114KN则根据总压力初步选用开式压力机公称压力为160KN 其 模柄规格20西华大学毕业设计说明书直径30mm 高度50mm具体结构尺 寸参见 冲压手册 相关章节 第三副模具 垂直切边模 装配简图如图6 1所示 图6 1垂直切边模装配简图6 2切边凸凹模刃口尺寸和公差取落料件的尺 寸公差为 760 0 74 由 冲压手册 表2 31的公式进行计算D凹 D x 凹 0 018 76 0 5 0 74 0 0 018 76 37021西华大学毕业设计说明书式中x 0 5 由 冲压手册 表2 30查得 凹 0 012 由 冲压手册 表2 28查得 D凸 D x 2C min 凸 76 0 5 0 74 2 0 07 0 0 012 76 30 0 012式中C min 0 07 由 冲压手册 表2 25查得 表查得C max 0 1 凸 0 019 由 冲压手册 表2 25查得 凹 凸 0 018 0 012 0 03 2 C max C min 2 0 1 0 07 0 故上计算是合理的 落c 由 冲压手册 表2 39查得为36 6 3模具结构类型及形式的选择与设计本次毕业设计 第三副模具设计的主要目的是为了得到外形尺760 0 74 的尺寸精 度而进行切边 由于切下的废料是环状的 则采用废料切刀分段切断废料 使环 绕在凸模上的废料脱落卸下 减少了卸料板的使用 这样使模具结构简单 操作易行 生产效率高等优点 6 4压力中心的计算由于本副模具的切边位置对称 因此它的压力中 心就在中心距的几何中心上 6 5冲模闭合高度的计算由于估算的冲模高度为172 而根据总压 力所选的压力机闭合高度为160 220 因此初选压力机符合要 求 6 6模座的选用在本副模具设计中根据凹模支架的尺寸来选用后侧导 柱式模架选用模座的规格如下上模座 160 160 45 下模座 160 160 45 其具体的结构尺寸如下22西华大学毕业设计说明书 上模座L 160 B 160 t 45L1 210A1 110 A2 195 S 170 R 45 0 025l2 80D h7 420下模座L 160 B 160 t 45L1 210A1 110 A2 195 S 170 R 45 l2 80d r7 280 0 041图形及具体的标注尺寸 见零件图和 冲压手册 导柱导套尺寸具体参数参考 冲压手册 P606 612页相关的章节 心得与体会通过本次毕业设计 在理论知识的指导下 结合认识实 习和生产实习中所获得的实践经验 在老师和同学的帮助下 认真 独立地完成了本次毕业设计 在本次设计的过程中 通过自己实际的操作计算 我对以前所学过 的专业知识有了更进一步 更深刻的认识 同时也认识到了自己的 不足之处 到此时才深刻体会到 以前所学的专业知识还是有用的 而且都是 模具设计与制造最基础 最根本的知识 本次毕业设计历时四个月左右 从最