机械毕业设计（论文）水泵叶轮冲压工艺与模具设计【全套图纸】

1、本科毕业设计说明书 题 目： 水泵叶轮冲压工艺 与模具设计 院 （部）： 材料科学与工程学院 专 业： 材料成型及控制工程 班 级： 金职 041 姓 名： 学： 2004105214 指导教师： 完成日期： 2008 年 6 月 14 日 目目 录录 摘摘 要要.iii abstract.iv 第一章第一章 前前 言言.1 1.1 选题背景 .1 1.2 课题相关调研.1 1.2.1 本课题及相关领域的国内外现状及发展 .1 1.2.2 模具技术的发展现状 .2 第二章第二章 工艺分析计算工艺分析计算.3 2.1 零件及其冲压工艺性分析 .3 2.2 确定工艺方案.4 2.3 主要工艺参数计

2、算 .7 2.3.1 落料尺寸.7 2.3.2 拉深道次及各道次尺寸 .9 第三章第三章 模具设计模具设计.14 3.1 落料、拉深复合模.14 3.1.1 模具结构 .14 3.1.2 模具工件部分尺寸及公差计算.15 3.2 修边冲孔模 .17 3.2.1 模具结构 .18 3.2.2 模具工件部分尺寸及公差计算.18 3.3 切槽模.21 3.3.1 模具结构 .21 3.3.2 模具工件部分尺寸及公差计算.22 3.4 翻边模.23 3.4.1 模具结构 .23 3.4.2 模具工件部分尺寸及公差计算.24 第四章 结 论.27 参考文献参考文献.28 谢谢 辞辞.29 摘摘 要要 水

3、泵叶轮是微型汽车上发动机冷却系统中离心式水泵的重要零件。本文分析了水泵 叶轮零件的结构特点, 计算了该叶轮的展开尺寸, 确定了该工件的冲压成形工艺及各工 序尺寸, 对全套模具的总体结构设计进行了比较详细的论述，并在此基础上确定了叶轮 冲压模具零件的具体结构和尺寸，在生产合格零件的基础上尽量提高生产效率，降低生 产成本。主要介绍了叶轮零件冲压成形应包括的基本工序方案，工艺参数计算，模具结 构设计、尺寸等。 关键词：水泵叶轮; 冲压; 工序; 模具设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 the pressing process analysis and die design of pu

4、mp impeller abstract the pump impeller is an important parts of the centrifugal pumps which was used for the minicars engine cooling system. the structure characteristics of the pump impeller were analyzed, and calculated the expanding dimension of this parts, determined pressing forming process of

5、the pump impeller and dimensions of each working procedure, and described the structure design of whole sets of dies in detail, and on that basis determine the structure and size ofthe impeller stamping die specific parts. to maximize production efficiency and reduce production costs in the producti

6、on of qualified on the basis of parts. main introduction of this text leaf round project of basic work preface for spare parts washing pressing take shaping should including; the craft counts the calculation; molding tool construction design, size.etc. key words: pump impeller; pressing process; die

7、 design; 第一章第一章 前前 言言 1.11.1 选题背景选题背景 在现代汽车工业中，微型汽车上发动机冷却系统离心式水泵内叶轮由铸铁等金属或 工程塑料制成，采用向后弯曲的半圆弧、双圆弧或多圆弧形叶片，其叶型与水流方向一 致，泵水效率较高。塑料叶轮容易实现小型化和轻量化，且耐腐蚀性能好，有越来越多 的汽车发动机水泵使用了塑料叶轮。但塑料叶轮容易开裂或叶轮磨损后从泵轴上松脱， 使冷却液循环速度变慢，容易引起发动机温度过高的故障。损坏的叶轮在旋转时还可能 撞击水泵壳体，造成壳体碎裂。铸铁制成的水泵叶轮机械强度较高，但其质量较大。因 此一种能综合现在采用材料优点而又避其缺点的产品就应时而生了。

8、 1.21.2 课题相关调研课题相关调研 水箱在汽车的冷却、散热中有着重要的作用。因为汽车的冷却系统是用来为发动机 散热的，一般常见的发动机过热问题。发动机是由冷却液的循环来实现的，强制冷却液 循环的部件是水泵，它由曲轴皮带带动水泵叶轮推动冷却液在整个系统内循环。 为了保证冷却效果，汽车冷却系统一般由以下几部分组成：散热器、节温器、水泵、 缸体水道、缸盖水道、风扇等组成。据资料显示：导致汽车抛锚的故障中，冷却系统故 障位居第一。由此可见，汽车冷却系统保养对汽车安全运行起着重要的作用。 叶轮用于微型汽车上发动机冷却系统的离心式水泵内，工件时以 1500-3000r/min 左右的速度旋转，使冷却

9、水在冷却系统中不断地循环流动。为保证足够的强度和刚度， 叶轮采用厚度为 2mm 的 al 脱氧镇静钢冷轧板。 1.2.11.2.1 本课题及相关领域的国内外现状及发展本课题及相关领域的国内外现状及发展 模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业，工业发达国家称之为 “工业之母” 。模具成型具有效率高，质量好，节省原材料，降低产品成本等优点。采用 模具制造产品零件已成为当今工业的重要工艺手段。模具在机械，电子，轻工，纺织，航 空，航天等工业领域里，已成为使用最广泛的工业化生产的主要工艺装备，它承担了这些 工业领域中 60%-80%产品零件，组件和部件的加工生产。 “模具就是产品质量”

10、， “模具就 是经济效益”的观念已被越来越多的人所认识和接受。在中国，人们已经认识到模具在制 造业中的重要基础地位，认识更新换代的速度，新产品的开发能力，进而决定企业的应变 能力和市场竞争能力。目前，模具设计与制造水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的 重要标志之一。 1.2.21.2.2 模具技术的发展现状模具技术的发展现状 随着科学技术的不断进步和工业生产的迅猛发展，冷冲技术及模具不断革新和发展， 中国模具工业和技术的主要发展方向包括： 提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平； 在模具设计制造中广泛应用 cad/cae/cam 技术；为了加快产品的更新换代，必须 缩短工装的设计和制

11、造周期，从而开展了模具的计算机辅助设计和辅助制造的研 究，采用该技术，模具设计和制造效率一般可提高 23 倍，模具生产周期可缩 短 1/22/3.目前，已达到 cad/cam 一体化，模具图纸只是作为检验模具之用. 大力发展快速制造成形和快速制造模具技术； 在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术； 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率； 发展优质模具材料和先进的表面处理技术； 逐步推广高速铣削在模具加工的应用； 进一步研究开发模具的抛光技术和设备； 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程； 开发新的成形工艺和模具。 第二章第二章 工艺分析计算工艺分析计算 2.12.1

12、 零件及其冲压工艺性分析零件及其冲压工艺性分析 叶轮用于微型汽车上发动机冷却系统的离心式水泵内，工件时以 1500-3000r/min 左右的速度旋转，使冷却水在冷却系统中不断地循环流动。为保证足够的强度和刚度， 叶轮采用厚度为 2mm 的钢板。 叶轮材料为钢 08al。该材料按拉深质量分为三级：zp（用于拉深最复杂零件） ， hf（用于拉深很复杂零件）和 f（用于拉深复杂零件） 。由于形状比较复杂，特别是中 间的拉深成形难度大，叶轮零件采用 zf 级的材料，表面质量也为较高的级。表 2-1 列出 08alzf 的力学性能。 mpa s / 10 () bs / )/(mpa b 不小于 26

13、0300 200440.66 为减轻震动，减小噪声，叶轮零件的加工精度有一定的要求。除了 7 个叶轮形状和 尺寸应一致外，叶轮中部与固定轴配合部位的要求也较高。由于靠冲压加工难以达到直 表 2-1 08alzf 的力学性能 径 1 . 0 0 8 . 23 和 0 1 . 0 7 . 11 以及高度尺寸 12 . 0 0 5 . 4 的要求，实际生产中采用了冲压成形后再切 削加工的办法（需进行切削加工的表面标有粗糙度，图 2-1） 。冲压成形后要留有足够 的机加余量，因此孔 1 . 0 0 8 . 23 和 0 1 . 0 7 . 11 的冲压尺寸取为 5 . 23 和 5 . 11 。 直径

14、 5 . 15 为一般要求的自由尺寸，冲压成形的直径精度的偏差大于拉深直径的极 限偏差。但高度尺寸 26 . 0 5 . 22 精度高于附表中的尺寸偏差，需由整形保证。 初步分析可以知道叶轮零件的冲压成形需要多道工序。首先，零件中部是有凸缘的 圆筒拉深件，有两个阶梯，筒底还要冲 5 . 6 的孔；其次，零件外圈为翻边后形成的 7 个“竖立”叶片，围绕中心均匀分布。另外，叶片翻边前还要修边、切槽、由于拉深圆 角半径比较小（0.51） ，加上对叶片底面有跳动度的要求，因此还需要整形。 对拉深工序，在叶片展开前，按料厚中心线计算有 中径外径 dd 5 . 13 2 . 61 4.531.4， 并且叶

15、片展开后凸缘将更宽，所以属于宽凸缘拉深。另外，零件拉深度大（如最小 价梯直径的相对高度 h/d=20.5/13.5=1.52， 远大于一般带凸缘筒形件第一次拉深许可的最大相对拉深高度） ，所以拉深成形比 较困难，要多次拉深。 对于冲裁及翻边工序，考虑到零件总体尺寸不大，而且叶片“竖直”后各叶片之间 的空间狭小，结构紧凑，另外拉深后零件的底部还要 5 . 6 冲的孔，所以模具结构设计 与模具制造有一定难度，要特别注意模具的强度和刚度。 综上所述，叶轮由平板毛坯冲压成形应包括的基本工序有：冲裁（落料、冲孔、修 边与切槽） 、拉深（多次拉深） 、翻边（将外圈叶片翻成竖直）等。由于是多工序、多套 模具

16、成形，还要特别注意各工序间的定位。 2.22.2 确定工艺方案确定工艺方案 由于叶轮冲压成形需多道次完成，因此制定合理的成形工艺方案十分重要。考虑到 生产批量大，应在生产合格零件的基础上尽量提高生产率效率，降低生产成本。要提高 生产效率，应该尽量复合能复合的工序。但复合程度太高，模具结构复杂，安装、调试 困难，模具成本提高，同时可能降低模具强度，缩短模具寿命。根据叶轮零件实际情况， 可能复合的工序有：落料与第一次拉深；最后一次拉深和整形；修边、切槽；切槽；冲 孔；修边、冲孔；切槽、冲孔。 根据叶轮零件形状，可以确定成形顺序是先拉深中间的阶梯圆筒形，然后成形外圈 叶片。这样能保持已成形部位尺寸的

17、稳定，同时模具结构也相对简单。 修边、切槽、冲孔在中间阶梯拉深成形后以及叶片翻边前进行。为保证 7 个叶片分 度均匀，修边和切槽不要逐个叶片地冲裁。 因此叶轮的冲压成形主要有以下几种工艺方案： 方案一方案一： 1)落料； 2)拉深(多次)； 3)整形； 4)修边； 5)切槽； 6)冲孔； 7)翻边。 方案二：方案二： 1)落料与第一次拉复合； 2)后续拉深； 3)整形； 4)切槽、修边、冲孔复合； 5)翻边。 方案三：方案三： 1)落料与第一次拉深复合； 2)后续拉深； 3)整形； 4)切槽、冲孔复合； 5)修边； 6)翻边。 方案四：方案四： 1)落料与第一次拉深复合； 2)后续拉深； 3)

18、整形； 4)修边、冲孔复合； 5)切槽； 6)翻边。 方案五：方案五： 1)落料与第一次拉深复合； 2)后续拉深； 3)整形； 4)切槽； 5)修边、冲孔复合 6)翻边。 方案一复合程度低，模具结构简单，安装、调试容易，但生产道次多，效率低，不 适合大批量生产。 方案二至五将落料、拉深复合，主要区别在于修边、切槽、冲孔的组合方式以及顺 序不同。需要注意的是，只有当拉深件高度较高，才有可能采用落料、拉深复合模结构 形式，因为浅拉深件若采用落料、拉深复合模具结构，落料凸模（同时又是拉深凹模） 的壁厚太薄，强度不够。 方案二将修边、切槽、冲孔复合，工序少，生产率最高，但模具结构复杂，安装、 调试困难

19、，同时模具强度也较低。 方案三将切槽和冲孔组合，由于所切槽与中间孔的距离较近，因此在模具结构上不 容易安排，模具强度差。所以较好的组合方式应该是修边和冲孔组合，而切槽单独进行， 如方案四、五。 方案四与方案五主要区别在于一个先修边、冲孔后切槽，一个先切槽后修边、冲孔。 由于切槽与修边有相对位置关系，而所切槽尺寸比较小，如果先切槽则修边模具上不好 安排定位，所以实际选择了方案四，即先修边、冲孔后切槽，然后翻边成形竖立叶片。 2.32.3 主要工艺参数计算主要工艺参数计算 2.3.12.3.1 落料尺寸落料尺寸 落料尺寸即零件平面展开尺寸，叶轮零件基本形状为圆形，因此落料形状也应该为 圆形，需确定

20、的落料尺寸为圆的直径。 带有凸缘的筒形拉深成形件，展开尺寸有关公式计算。但根据叶轮零件图，不能直 接得到凸缘尺寸。在计算落料尺寸之间，要将竖立的叶片“落料尺寸。 150? 12.3 实 际 翻 边 翻 转 曲 线 简 化 计 算 的 翻 转 曲 线 15.1 图 2-2 叶轮叶片的展开 严格来说，叶轮成形“竖直”叶片的工序属于平面外凸曲线翻边。但根据零件图， 由于翻转曲线的曲率半径比较大，为简化计算可以近似按弯曲变形来确定展开尺寸，如 图 2-2 所示。因为弯曲半径 r=0.510.5t=1， 所以可以弯曲坯料展开的计算公式计算。经计算，叶片展开后，凸缘尺寸为 76（单 位 mm， ） 。 9

21、8 . 2 5 . 25/76dd凸 ， 由文献【10】表 4-5 的公式，可取修边余量为 2.2。 因此凸缘直径为： 76+2.2=80.4 取凸缘尺寸 80，于是得到叶轮拉深成形尺寸，如图 2-3 所示。 80 25.5 13.5 20.5 r2 r1.5 r2 r2 按 料 厚 中 心 线 标 注 4.5 图 2-3 叶轮拉深成形尺寸 根据叶轮拉深成形尺寸，要以算出零件总体表面积 a 约为 5890 2 mm 。按照一般拉 深过程表面积不变的假设，可得到落料直径 d= 6 . 8614 . 3 /58904/4a 因圆角半径较小，近似由公式计算落料直径： )(4 2211 2 3 hdh

22、ddd （公式 2-1） 代入 1 h =16， 2 h =4.5， 513 1 d ， 5 . 25 2 d ， 80 3 d 得 88.87d 。最后取落 料直径 d=87. 落料尺寸确定后，需要确定排样方案。圆形件排样比较简单，根据本例中零件尺寸 大小，可采用简单的单排排样形式。 2.5 2 2 92 冲裁搭边值，由文献【10】表 2-12 的公式：取沿边搭边值 a=2.5mm，工件间搭边值 =2mm。 1 a 图 2-4 排样图 2.3.22.3.2 拉深道次及各道次尺寸拉深道次及各道次尺寸 叶轮拉深成形后为带阶梯的宽凸缘件，成形较为困难，需多次拉深。根据图 12-12 所示叶轮拉深件

23、形状，成形过程可分为两个步骤：首先按宽凸缘件拉深成形方法，拉成 所要求凸缘直径的筒形件（内径 5 . 23 、凸缘直径 80 ） ，然后，若将由内径 5 . 23 的筒 形部分逐次拉成内径 5 . 11 的阶梯，视为拉深成内径为 5 . 11 直筒件的中间过程，则可以 近似用筒形件拉深计算方法计算阶梯部分（内径 5 . 11 ）的成形，但应保证首次拉深成 形后的凸缘尺寸在后续拉深过程中保持不变。以下尺寸按料厚中心线计算。 1、由 87 毛坯拉成内径 5 . 23 、凸缘直径 87 的圆形件： 判断能否一次拉成。 带凸缘筒形件第一拉深的许可变形程度可用对应于 1 dd凸 和 100dt 不同比值

24、的最大 相对拉深高度 11 dh 来表示。根据图 2-3，对叶轮零件， 14 . 3 5 . 2580 1 dd凸 ， 29 . 2 100 dt 。 由文献【10】表 4-20 查得 22 . 0 18. 0 11 dh 。 内径 5 . 23 的圆筒件高度未定。可以先确定拉深圆角半径，然后求出直径 87 的毛 坯拉成内径为 5 . 23 的圆筒件高度，最后利用 11 dh 判断能否一次拉出。 取圆角半径 mmrr2 11 。按公式可求出拉深高度 2 . 1322 5 . 25 14. 0 2243 . 0 8087 5 . 25 25 . 0 )( 14 . 0 )(43 . 0 )( 2

25、5 . 0 22222 1 2 1 1 11 22 1 rr d rrdd d h 凸 因 22 . 0 52 . 0 5 . 25 2 . 13dh ，所以一次拉不出来。 在凸缘件的多次拉深中，为了保证以后拉深时凸缘不参加变形，首先拉深时，拉入 凹模的材料应比零件最后拉深部分所需要材料多一些（按面积计算） ，但叶轮相对厚度 较大，可不考虑多拉材料。如果忽略材料壁厚变化，凸缘内部形状在拉深过程应满足表 面积不变条件。 用逼近法确定第一次拉深直径计算见表 2-2： 表 2-2 毛坯拉深直径 相对凸缘 直径假定 1 /ddn 凸 毛坯相对厚度 100dt 第一次拉深直径 ndd/ 1凸 实际拉深系

26、 数 ddm/ 11 极限拉深 系数 1 m 拉深系数差值 11 mmm 1.22.29 672 . 180 1 d 0.770.49+0.28 1.42.29 574 . 180 1 d 0.660.47+0.19 1.62.29 506 . 180 1 d 0.570.45+0.12 2.02.29 40 0 . 280 1 d 0.460.42+0.04 2.22.29 362 . 280 1 d 0.410.40+0.01 2.42.29 336 . 280 1 d 0.380.37+0.01 2.82.29 298 . 280 1 d 0.330.330.0 实际拉深系数应该适当大于

27、极限拉深系数，因此可以初步取第一次拉深直径为 36mm（按料厚中心计算） 。 计算第二次拉深直径 第二次拉深的极限拉深系数 75 . 0 73 . 0 2 m 。考虑到叶轮材料为 08alzf，塑性 好，同时材料厚度较大，极限拉深系数可适当降低。取 71 . 0 2 m ， 56.2571 . 0 36 212 mdd 。 为了便于后续拉深成形，第二拉深直径可取为 25.5mm，此时的拉深系数为： 71 . 0 36/ 5 . 25 122 ddm 一、二次拉深的圆角半径 mmr9 1 凹 ， mmr4 2 凹 。 凸 r 可取与凹模圆角半径 相等或略小的值 凹凸 rr) 16 . 0 ( 所

28、以可以取 mmr6 1 凸 ， mmr4 2 凸 。考虑到叶轮最终成形后圆角半径较 小，实际取 mmrr6 21 凸凸 。 计算第一、二次拉深高度 根据公式，第一次拉深高度： 1 . 1477 36 14 . 0 7743 . 0 8087 36 25. 0 )( 14. 0 )(43 . 0 )( 25. 0 22222 1 2 1 1 11 22 1 1 rr d rrdd d h 凸 第二次拉深高度： 7 . 1555 5 . 25 14. 0 5543. 08087 5 . 25 25. 0 )( 14 . 0 )(43 . 0 )( 25 . 0 22222 2 2 2 2 22 2

29、2 2 2 rr d rrdd d h 凸 校核第一次拉深相对高度零件 39 . 0 36/ 1 . 14 11 dh ， 2 . 23680 1 dd凸 ， 29 . 2 100 dt ， 45 . 0 35 . 0 11 dh ，考虑到材料塑性好，故可以拉成。 2、由内径 5 . 23 拉出内径 5 . 11 的阶梯： 阶梯形件拉深与圆筒形件拉深基本相同，每一阶梯相当于相应的圆筒形件拉深。下 面用筒形件拉深计算方法近似计算阶梯部分（内径 5 . 11 ）的成形。 由内径 5 . 23 拉出内径 5 . 11 的阶梯，总拉深系数 53 . 0 5 . 25/ 5 . 13m 。查由文献 【1

30、0】表 4-15，筒形件第三次拉深的极限拉深系数 53 . 0 78 . 0 76 . 0 3 m ，所以该阶 梯部分不能一次拉成，需多次拉深成形。 筒形件拉深的极限拉深系数 80 . 0 78 . 0 4 m ， 82 . 0 80 . 0 5 m 。实际拉深系数 在各次拉深中应均匀分配。考虑到最后一次拉深时材料已多次变形，拉深系数应适当取 大一些。于是阶梯部分采用三次拉深，拉深系数分别为 76 . 0 3 m 、 79 . 0 4 m ， 87 . 0 5 m 。各次拉深直径分别为 第三次拉深(第一次阶梯拉深)： 5 . 19 5 . 25 33 md (内径 5 . 17 ) 第四次拉深

31、(第二次阶梯拉深)： 5 . 15 5 . 19 44 md (内径 5 . 13 ) 第五次拉深(第三次阶梯拉深)： 5 . 13 5 . 15 55 md (内径 5 . 11 ) 忽略材料壁厚的变化，按表面积不变的条件可以计算出各次深的高度： 7 . 16 3 h ， 4 . 19 4 h ， 5 . 20 5 h 。 最后结果如图 2-5 所示： 15.7 r4 r4 23.5 80 b.第 二 次 拉 深 16.7 r1 r1 17.5 23.5 80 c.第 三 次 拉 深 r1 r1 d.第 五 次 拉 深 +变 形 19.4 r1 r1 r0.5 r1 11.5 23.5 80

32、 14.12 r6 r6 80 34 a.落 料 拉 深 工序一、二由 87 毛坯拉成内径 5 . 23 ，凸缘直径 80 的圆筒件。第一道工序为落 料、拉深，落料直径 mmd87 0 ，然后拉深成凸缘直径为 80mm 的筒形件，该凸缘直径 在后续成形过程中保持不变。落料、拉深由一套模具完成。工序二为宽凸缘筒形件的二 次拉深。 工序三、四、五为由内径 5 . 23 的筒形拉出内径 5 . 11 小台阶的阶梯拉深过程。工序 五在拉深成形结束后还带有整形，主要目的是将凸缘整平，同时减小圆角半径，以达到 零件图要求。 经验证，上述工艺方案是完全可行的。 3、落料、拉深冲压力落料力的计算按下式 knd

33、t. 3 3 . 13 . 1 落 一般可取 b 8 . 0 。 拉深力计算，由 31 ktdf b 拉 公式： 代入数据，最后得 knf 7 . 5375 . 0 30023814 . 3 拉 拉深力出现在落料力之后。因此最大冲压力出现在冲裁阶段。选用落料、拉深复合 结构(见图 12-4)，可计算出最大冲压力为 推顶落 ffff max 经计算， knffff190 max 推顶落 所以选择吨位为 250kn 的压力机，即 j23-25。 第三章第三章 模具设计模具设计 如前所述，模具设计包括模具结构形式的选择与设计、模具结构参数计算、模具图 绘制等内容。 3.3.

34、1 1 落料、拉深复合模落料、拉深复合模 3.1.13.1.1 模具结构模具结构 模具结构如图 3-3 所示。落料拉深复合模：该结构落料采用正装式，拉深采用倒装 式。模座下的缓冲器兼作压边与顶件装置。推件一般采用打杆的刚性推件装置。该结构 上模部分简单，其缺点是拉深件留在刚性卸料板内，不易出件，带来操作上的不便，并 影响生产率。适用于拉深深度较大、材料较厚的情况。考虑到叶轮零件相对厚度较厚， 因此采用这种模具结构。条料送进时，冲首件时以目测定位，待冲第二个工件时，则用 挡料销定位。模具工作时，用模具下面的弹性装置提供压边力，模具结构简单。压边力 是通过顶杆传到压边圈上进行压边的。拉深行程最后，

35、推件块和凸模靠拢对工件施压， 使工件底部平整。工件制出后，上模上行，打杆和推件块起作用，把工件从凸凹模中推 出。 图 3-1 所示的为落料、拉深复合模结构 1-内六角螺钉 2-顶杆 3-内六角螺钉 4-下模座 5-挡料销 6-内六角螺钉 7-支架 8-压边圈 9-凹模 10-上模座 11-导套 12-凸模固定 13-圆柱销 14-凸凹模 15-内六角螺钉 16-模柄 17-螺母 18-打杆 19-推件块 20-凸模 21-内六角螺钉 22-圆柱销 23-导柱 3.1.23.1.2 模具工件部分尺寸及公差计算模具工件部分尺寸及公差计算 落料、拉深复合模 落料凸模和凹模为圆形，所以可以采用单独加工

36、。落料毛坯直径可取未注公差尺寸 的极限偏差，故取落料件的尺寸及公差为： 0 87 . 0 87 按公式 35.00 0 035. 0 00 57.86)87 . 0 5 . 087()( 凹 凹 xdd 式中 x=0.5，查文献【10】4-48 表， 035 . 0 凹 查文献【10】4-46 0 02 . 0 0 02 . 0 0 min 32.86)123 . 0 287 . 0 5 . 087()2( 凸 凸 cxdd 式中 123 . 0 min c ，查文献【10】4-46，同时有 18 . 0 max c ， 02 . 0 凸 ，查文献【10】4-48 表： 114 . 0 246

37、 . 0 36. 022055 . 0 02 . 0 035 . 0 minmax cc 凸凹 凹模轮廓尺寸的确定： 凹模轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸 bl 及厚度尺寸 h. 据公式 l=l+2c b=b+2c （公式 3-1） 其中 c=（35-45） 故 mmcll)32.17732.156()4535(232.862 mmclb)32.17732.156()4535(232.862 mmfkkh 5 . 471901 . 037 . 1 3 . 11 . 0 33 21 凹模结构如图： 2- 104-m12 29 90.3 86.3 8 60? 1.6 0.8 0.8 装 后 磨 平 4

38、7.5 图 3-2 落料凹模 模架的选择：（160160） 上模座：16016045 下模座：16016055 导柱：28200 导套：2811043 模柄：4060 模具闭合高度 m h 为： mmhm218凸凹模伸入凹模长度凹模高凹凸模高上模板厚下模板厚 查所选设备 j23-25 的参数，最大闭合高度为 250mm，最小闭合高度为 180mm。 封闭高度应该满足 105 minmax hhh m （公式 3-2） 所以该封闭高度是适合的。 拉深模设计： 首次拉深件按未注公差尺寸的极限偏差考虑，并标注内形尺寸。故拉深件的尺寸公 差为 62 . 0 0 34 由公式： 11 . 0 0 11

39、. 0 00 05.39)4 . 2262 . 0 4 . 034()24 . 0( 凹 凹 cdd 式中 c 取为 mmtc4 . 222 . 12 . 1 ； 凹 取为 mm11 . 0 凹 ； 0 07 . 0 0 62 . 0 0 25.34)62 . 0 4 . 034()4 . 0( 凸 凸 dd 图 取为 mm07 . 0 凸 。 3.23.2 修边冲孔模修边冲孔模 模具结构如图 3-3 所示。修边由件修边凹模完成，而冲孔由冲孔凸模和冲孔凹模完 成。冲裁完成后，工件卡在冲孔凹模内，由模柄内的打杆、推件板、推杆以及推件块共 同退出工件。 3.2.13.2.1 模具结构模具结构 图

40、3-3 修边冲孔模 1-下模座 2-冲孔凹模 3-修边凹模 4-凸模固定板 5-垫板 6-上模座 7- 圆柱销 8-模柄 9-六角螺母 10-打杆 11-打件板 12-内六角螺钉 13-推杆 14-导套 15-冲孔凸模 16-推件块 17-导柱 18-修边凸模 19-圆柱销 20-内六角螺钉 如果将工件颠倒放置，冲孔凸模从筒形件外进入，由冲孔凹模的壁厚将很薄，强度 不够，因此冲孔凸模只能从筒形内部进入。但这样凸模长度增加，因此应注意凸模刚性。 3.2.23.2.2 模具工件部分尺寸及公差计算模具工件部分尺寸及公差计算 该步工序的毛坯为上一工序的零件， 间隙 x=0.5246 . 0 min z

41、360 . 0 max z 制造公差 020 . 0 凸 020 . 0 凹 065 . 0 冲孔凸模 0 020 . 0 0 020 . 0 0 53 . 6 )065 . 0 5 . 05 . 6()( p xddp 冲孔凹模： 0200 0 0200 00mind 78 . 6 )246 . 0 065 . 0 5 . 05 . 6()2( d 。， cxdd 凹模轮廓尺寸的确定： 凹模轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸 bl 及厚度尺寸 h. 据公式 l=l+2c b=b+2c 其中 c=（4.27-5.70） 故 mmcll)18.1832.15()70 . 5 27 . 4 (278 .

42、 6 2 bmmcl)18.1832.15()70 . 5 27 . 4 (278 . 6 2 mmkbh85 . 2 78 . 6 42 . 0 式中 c=(1.5-2)= （4.27-5.70） 冲裁力： knltf b 280205)450330(27614 . 3 3 . 13 . 1 修边凹模轮廓尺寸的确定： 据公式 l=l+2c b=b+2c 其中 c=（38-48） 故 mmcll)172148()4838(2762 bmmcl)172148()4838(2762 mmfkkh 5 . 471901 . 037 . 1 3 . 11 . 0 33 21 修边凹模如图 76 1 0

43、0 160 2- 12 4-m12 45? 20? 图 3-4 修边凹模 模架的选择：（160160） 上模座：16016045 下模座：16016055 导柱：28200 导套：2811043 冲裁力： knltf b 280205)450330(27614 . 3 3 . 13 . 1 故 压力机选用 j23-40 模柄：5070 模具闭合高度 m h 为 m h =45+8+20+55+18+40+55=241 mm。 查所选设备的参数，最大闭合高度为 300mm，最小闭合高度为 220mm。 封闭高度应该满足 105 minmax hhh m 所以该封闭高度是适合的。 3.33.3 切

44、槽模切槽模 模具结构如图 3-5 所示。切槽由 7 个切槽凸模和凹模共同完成。为便于模具制造， 切槽凸模端部与凸模固定板采用铆接。切槽后工件在聚胺脂橡胶的作用下由卸料板退出 凸模。 另外，由于槽与上一道修边外形有相对位置关系，因此冲裁时工件定位要可靠。可 利用修边外形定位，这样操作较为方便。 3.3.1 模具结构模具结构 图 3-5 切槽模 1-圆柱销 2-凹模 3-定位块 4-凸模 5-凸模固定板 6-上模座 7-内六角螺钉 8-圆柱销 9-模柄 10-垫板 11-内六角螺钉 12-导套 13- 橡胶 14-卸料板 15-导柱 16-内六角螺钉 17-下模座 3.3.23.3.2 模具工件部

45、分尺寸及公差计算模具工件部分尺寸及公差计算 该步工序的毛坯为上一工序的零件。 4- 13 .5 11 0 r 1.5 r 1 . 5 2 3.5 +0.025 0 1? 3 0 160 0 .8 0.8 0.8 a 0 .15 a 5 5 0.4 5 76 2- 1 2 沉 孔 1 9.5 深1 3 3 11.5 凹模轮廓尺寸的确定： 凹模轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸 bl 及厚度尺寸 h. 据公式 l=l+2c b=b+2c 其中 c=（38-48） 故 mmcll)172148()4838(2762 bmmcl)172148()4838(2762 mmfkkh 5 . 471901 . 0

46、37 . 1 3 . 11 . 0 33 21 模架的选择：（160160） 上模座：16016045 下模座：16016055 导柱：28200 导套：2811043 冲裁力： knltf b 280205)450330(27614 . 3 3 . 13 . 1 故 压力机选用 j23-40 模柄：5070 模具闭合高度 m h 为 图 3-6 切槽凹模 m h =45+8+40+25+12+2+55+55=242 mm。 查所选设备的参数，最大闭合高度为 300mm，最小闭合高度为 220mm。 封闭高度应该满足 105 minmax hhh m 所以该封闭高度是适合的。 3.43.4 翻

47、边模翻边模 翻边模如图 3-7 所示。 将工件放在模具上并可靠定位后，在翻边凸模和翻边凹模共同作用下将叶片翻成竖 直。工件翻边之前同样应该可靠定位，如果工件发生错移，除了得不到合格零件外，还 有可能操坏模具。翻边过程中工件底部一直受到压力作用，这样能保证成形后叶轮底部 平整。 翻边凹模的工作部位要取较小的圆角，同时要打磨得比较光洁，这样能避免在工件 表面留下加工痕迹。另外，翻边时凸模受到 7 个叶片往顺时针方向的力，因此应该在模 具结构上考虑防转措施。图中凸模凸模固定板之间采用销钉以防止转动。 翻边结束后，垫块和顶件板接触，此时在垫块和顶件板以及凸模共同作用下，对工 件进行整形，以达到所要求尺

48、寸。最后，工件在橡胶作用下又退出翻边凹模。 3.4.13.4.1 模具结构模具结构 3.4.23.4.2 模具工件部分尺寸及公差计算模具工件部分尺寸及公差计算 该步工序的毛坯为上一工序的零件， 弯曲力计算： 根据公式 t cbt f p b 2 6 . 0 nf51823 3 3302 1 . 153 . 16 . 0 2 图 3-7 翻边成形模 1-内六角螺母 2-橡胶 3-打杆 4-圆柱销 5-凹模垫块 6-凹模 7-导柱 8-导套 9-上模座 10-圆柱销 11-模柄 12-内六角螺钉 13-凸模固定板 14-凸模 15-定位块 16-顶件块 17-垫板 18-卸料螺杆 19-内六角螺钉

49、 20-内六角螺钉 21-下模座 总压力：总压力： knltf b 280205)450330(27614 . 3 3 . 13 . 1 故 压力机选用 j23-40 凹模轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸 bl 及厚度尺寸 h. 据公式 l=l+2c b=b+2c 其中 c=（4.27-5.70） 故 mmcll)18.1832.15()70 . 5 27 . 4 (278 . 6 2 bmmcl)18.1832.15()70 . 5 27 . 4 (278 . 6 2 mmkbh85 . 2 78 . 6 42 . 0 式中 c=(1.5-2)= （4.27-5.70） 冲裁力： knltf b 280205)450330(27614 . 3 3 . 13 . 1 凹模轮廓尺寸的确定： 凹模轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸 bl 及厚度尺寸 h. 据公式 l=l+2c b=b+2c 其中 c=（38-48） 故 mmcll)172148()4838(2762 bmmcl)172148()4838(2762 mmfkkh 5 . 471901 . 037 . 1 3