圆筒外壳件讲解

1、模具设计及制造专业技师毕业论文题目：圆筒外壳件的冲压模设计学 号：09模具技师一班姓名：薛志贤指导教师：邓远华日期：2012420模具设计与制造专业毕业设计任务衡阳技师学院 印制目录一、毕业设计任务 3二、零件的工艺分析 4三、工艺方案 43.1工艺方案分析 43.1工艺方案分析 43.2工艺方案选择 4四、工艺计算 4（一）拉伸工艺计算 41、 确定修边余量S 42、计算毛坯直径Do 43、确定使用压边圈 54、确定拉伸次数n及各次拉伸半径值 55、选取各次半成品底部圆角半径 56、确定各次拉伸工件的高度 5（二）排样图设计61、条料宽度B 62、步距L 63、排样图64、材料利用率 6（三

2、）落料拉伸复合模工艺计算 71、落料与首次拉伸复合工序力的计算 72、压力中心确定 73、落料凹模尺寸计算 74、拉伸凸凹模工作尺寸 75、主要零部件设计 8I落料凸模（拉伸凹模） 9刎模 9（!拉伸凸模 10I拉伸凹模 10卩料装置的设计 11I模架的选用 12（四）冲压设备的选择 121、落料拉伸复合模 122、最后再次拉伸及切边 12五、首次落料拉伸复合模 13六、第二次拉伸模 14七、第三次拉伸及切边模 1421致谢 21参考文献 22附图 23-、毕业设计任务：A：圆筒外壳件的冲压模设计B：各种泵体液压系统结构及工作原理A:设计课题：设计零件题目是圆筒件的拉伸，零件图如下图1-1所示

3、，材料为08号钢板, 料厚2m大批生产，该零件先采用落料拉伸复合模成半成品，再两次拉伸成形。零件名称：圆筒件拉伸生产批量：大批量生产拉伸材料：08钢、厚度t=2mm图1-1一、设计任务本任务主要介绍圆筒件拉伸模模具的设计，此工件是大批量生产，所以在 设计的过程中要考虑模具的磨损及寿命。保证模具寿命的方法：首先模具中工作部分的零件应有良好的力学性能， 其次在模具的装配中应认真的了解零件的加工工艺以及装配组合工艺的知识， 对模具进行合理的安装及热处理。此拉伸件材料为08钢，厚度为2mm高度85mm 应该采用两套模具才能达到要求此模具的设计重点是要考虑到拉伸模的凹模圆角半径，过小会造成工作圆角部分拉

4、断 过大会导致起趋，其次在模具装配中 凸凹模的同轴度应得到保证，否则工件高低不平，而造成废品。该模具的结构特点为：模具为后侧导柱导套，凹凸模均采用螺纹联接，销 钉固定法安装，卸料板用橡胶弹性卸料。】、零件的工艺分析该工件外形简单，形状规则，适于拉伸加工。材料为08钢，厚度为2mmo=400mp具有良好拉伸性能。零件尺寸无特殊要求，按 IT14级选取，但零件表 面精度要求高，需去毛刺，镀白锌才能达到图样要求。三、工艺方案3.1、拉伸该工件包括：落料，拉伸两道工序，可以有以下三种工艺方案方案一：先落料再拉伸，后两次拉伸采用单工序模生产。方案二：先落料后拉伸复合模，后两次拉伸采用复合模生产。方案三：

5、先落料再拉伸再后两次拉伸，采用级进模生产。3.2、各方案的特点比较如下：方案一、模具结构简单，制造方便，但需要两道工序，两幅模具，成本相对较高，生产效率低，第一道工序完成后进入第二道工序必然会增大误差。使 工件精度、质量降低，还达不到所需的要求，故不选此方案。方案二、先落料后拉伸复合模加工精度及生产效率都能满足所需要求，则 选用此方案来满足需要。方案三、级进模效率高，适合多工位，由于此方案因模具制造复杂、困难， 故不选用此方案。四、工艺计算（一）拉伸工艺计算1、确定修边余量8由工件的相对高度h/d=70/42=1.67mm查【1】表4-3得 8 =5mm H=h+ 82、计算毛坯直径DD= d

6、22 4d2H -1.72rd2 0.56r2=4224 42 74-1.72 9 42-0.56 92=13500.48 117mm3、确定使用压边圈由毛坯相对厚度（t/D0 ）X 100=（2/117） X 100=1.7mm查【1】表4-8可得此件拉 伸不需要压边圈4、确定拉伸次数nm总=d/D=40/117=0.34 m总 m1则需多次拉伸根据t/D0查出拉伸系数m1、m2、m3然后从第一道工序依次求出各次拉伸半径值 即：d1=m1 D=0.50X 117=58.5mmd2=m2 X d1=0.75 X d1=43.875md3=msX d2=0.78 X d2=34.22mm由以上结

7、果可得拉伸次数n=3实际生产中，可对各个拉伸系数进行调整，使d更接近43或等于43，这样调整后的拉伸系数分别为：n1=0.52 m2=0.80 m3=0.82那么：di=miD=0.52X 117=60.84mmd2=m2 x di=0.80 x di=48.67mmd3=mx d2=0.82 x d2=39.90mm5、选取各次半成品底部圆角半径最后一道工序凸模圆角半径等于工件底部圆角半径，前一道工序的圆角半径应大于后一道工序的圆角半径的原则确定，故本题中确定ri=12 r2=10 r 3=96、确定各次拉伸工件的高度D2r各次拉伸高度通用公式Hn=0.25(-dn)+0.43(dn+0.3

8、2m)dnd nH1=0.25( -d1)+0.43 r1 (d1+0.32n) d1d1=0.25(-60.84)+0.43 (60.84+0.32 x 12)60.8460.84=47mmH2=0.25( -d2)+0.43 (d2+0.32r2)d 2d 2211710=0.25(-48.67)+0.43(48.67+0.32 x 10)48.6748.67=63mm第三次伸的工件高度h3,即为拉伸件的高度（包括修边余量）（二）排样图设计1、条料宽度BBj=（Dmax+2ai ）查【1】表2-6得ai=1.5代入数据得=(117+2 x 1.5) 0.7=1201 mm式中 Dmax条料

9、宽度方向拉伸件的最大尺寸a1侧搭边值，参考表2-62、步距LL=D+a 查【1】表 2-6 得 a=1.2mm代入数据得 L=117+1.2=118.2mm式中D平行与送料方向的拉伸件宽a拉伸件之间的搭边值3、排样图如下所示：01172哲38图1-2排样图4、材料利用率根据毛坯的大小，可选用钢板规格为：宽1.2m X长2.4m最合理，利用率最高 一个步距内的利用率FFoX 100% =叼2120 118.2100% =75.8%(4-1)式中，F为一个步距内制件的实际面积（mm2）;F0为一个步距所需毛坯面积（mm2）; 一条料的利用率n *Fn 0=L BX 100% =20 10745.8

10、652400 120X 100% =74.6%(4-2)式中，n为条料上实际冲裁的制件的数量；L为条料长度（mm）（三）落料拉伸复合模工艺计算1、落料与首次拉伸复合工序力的计算取08钢的强度极限为（T =400MPa 落料力F落=KL T=1.3X3.14X 117X2X 400=382075.2N 382.1KN卸料力F卸=K F落=0.05 X 382.1=19103.76 N 19.1 KNF总=F落+F卸=382.1+19.仁401.2 KN 拉伸力Fl1= K1 n d1t c查【2】表4-20 得K1=0.8=0.6X 3.14X 60.84X 2X 400=122264N 122

11、.64 KNF L2=K2 n d2t c=0.6X 3.14X 48.67X 2X 400=73355.42 N 73 KNF L3=K3 n d3t c=0.6X 3.14X 40X 2X 400=60288 N 60KNFL 总=122.64+78.41=201.05由上式得：F落F拉2、压力中心确定该零件为对称件，其压力中心位于该零件的几何中心3、落料凹模尺寸计算查【1 2-12zmin=0.246mm zmax=0.36mm zmax- zmin=0.114mm计算凸凹模制造工差S 凹=0.6 (zmax- zmin) =0.6X 0.114= 0.0684mmS 凸=0.4 (zm

12、ax- zmin) =0.4X 0.114=0.456mm经验证S凹+ S凸w zmax- zmin符合分开加工要求DA =(Dmax-xA)=(117-0.5 X 0.87)0.6840=116.565 00.684 mmDr =(Da- zmin) =(116.565-0.246)0-0.456=116.31980_0.4564、拉伸凸凹模工作尺寸最后一次拉伸后零件基本尺寸为 400o.74mm凸凹模单边间隙Z/2= （11.1 ）tmax=2mm,dT =( dmin+0.4A ) t=(39.26+0.4 X 0.74 )打.08=39.556q08mmDA =( dmin+0.4 +

13、Z) 0 ;：-=(39.26+0.4 X 0.74+4) 0005=43.5560.050mm5、主要零部件设计落料凸模（拉伸凹模）结合工件外形并考虑加工方法，蒋落料凸模设计成台 阶形，如下图1-3所示。90图1-3落料凸模（拉伸凹模）材料:Cr12热处理：HRC56-60凹模 采用整体凹模，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心数据, 将压力中心与模柄中心重合。其轮廓尺寸计算如下：凹模厚度 h=kx b = 0.2 x 117=23.4mm凹模壁厚 C=（1.5 2）h=2 x 23.4=46.8mm所以凹模外径 D=117+46.8x 2=210.6mm采用标准化，取凹模轮廓尺寸为

14、220X 220X 23.4结构如图1-4所示。材料:Cr12热处理：HRC56-60 拉伸凸模a 04A1-5拉伸凸模材料:Cr12热处理：HRC56-60 拉伸凹模材料:Cr12热处理：HRC56-60卸料装置的设计a. 卸料板的周界尺寸与凹模周界相同，厚度为（0.6-0.8 ）比卸料板采用45钢铸 造，调质处理硬度为HRC40-45b. 卸料橡胶的设计计算1、橡胶所能产生的压力P：P=FQ10656乂 2=冗 I -X 2N 2丿I 2丿=12717N式中F橡胶的横截面积；Q与橡胶压缩量有关的单位压力，设计时按预压量下的单位压力选用，般取Q23Mpa2、橡胶的高度计算在选用橡胶时，除需满

15、足工艺要求与模具结构设计要求外，其允许的最大压缩 量为自由高度的35%-45%Hi = (0.35 0.45) H=20式中Hi允许最大压缩量H 自由高度(橡胶)橡胶的预压缩量h预一般取自由高度10%15%!卩h 预=(0.1 0.15) H=5橡胶的设计图草图如下： 模架的选用该模具采用后侧导柱模架，以凹模具周界尺寸为依据，选择模架规格上模座：340mrK 280mrK 45mm下模座：340mrK 280mrK 50mm导柱： 35mm 190mm导套： 35mm 卩总S& 2H (H=47.13mmF总=401.2KNF拉+F压 所以设备压力机选定按落料力来选选用开式压力机型号J23-6

16、3公称压力：630KN滑块行程：130mm最大装模高度：360mm工作台尺寸：480mM 710mm（前后X左右）模柄孔尺寸： 50mnX 70mm2、最后再次拉伸及切边因为后再次总拉伸力为134KN,力相对较小，所以设备压力机可直接使用首次拉 伸压力机型号J23-63。五、首次落料拉伸复合模装配草图如下:：34）mnn落料首次拉深复合模六、第二次拉伸模草图如下图所示:七、第三次拉伸及切边模如下图所示:B：各种泵体液压系统结构及工作原理）容积式分分往复式回转式基本原理借活塞在汽缸内的往复作用 使缸内容积反复变化，以吸入 和排出流体机壳内的转子或转动部件旋转时，转子与机壳之间 的工作容积发生变化

17、，借以吸入和排出流体产品例证活塞泵齿轮泵，螺杆泵（二）叶片式 back to top叶片式泵与风机的主要结构是可旋转、带叶片的叶轮和固定的机壳。通过叶轮 旋转对流体作功，从而使流体获得能量。根据流体的流动情况，可将它们再分为下列数种：分离心式轴流式混流式9叶轮高速旋转时产生的旋转叶片的挤压推进力离心式;和轴原理同离贯流式本离心力使流体获得能量 原理使流体获得能量，升高其 压能和动能流式的混合 体做功 部件整体结构做功 部件整体结构做整体 功结构 件做功部件结构示6I见后一节（略）见后一节（略）f中央空调用离心风机中央空调或冷库用轴流 式送水泵混流送水泵家用空调室内风机二 泵与风机的工作原理 b

18、ack to top一、 离心式泵与风机的工作原理 back to top叶轮高速旋转时产生的离心力使流体获得能量，即流体通过叶轮后，压能 和动能都得到提高，从而能够被输送到高处或远处。叶轮装在一个螺旋形 工作原理的外壳内，当叶轮旋转时，流体轴向流入，然后转 90度进入叶轮流道并径向流出。叶轮连续旋转，在叶轮入口处不断形成真空，从而使流体连续不 断地被泵吸入和排出。痂体入口R&latiOfj二.轴流式泵与风机工作原理 back to top轴流式泵与风机的工作原理是，风机结构如下左边两图所示，下第三个图为轴流 泵的结构图（点击可放大）。旋转叶片的挤压推进力使流体获得能量，升高其压能和动能，叶轮

19、安 装在圆筒形（风机为圆锥形）泵壳内，当叶轮旋转时，流体轴向流入，在叶片叶道内获得能量后，沿轴向流出。轴流式泵与风机适用于大流量、 低压力，制冷系统中常用作循环水泵及送引风机。图样表现贯流式风机的工作原理back to top工作原理由于空气调节技术的发展，要求有一种小风量、低噪声、压头适当 和在安装上便于与建筑物相配合的小型风机。贯流式风机就是适应 这种要求的新型风机。图样表现近年来贯流式风机的主要特点如下：（一）叶轮一般是多叶式前向叶型，但两个端面是封闭的。（二）叶轮的宽度b没有限制，当宽度加大时流量也增加。（三） 贯流式风机不像离心式风机是在机壳侧板上开口使气流轴向进入凤机，而是 将机壳

20、部分地敞开使气流直接径向进入风机。气流横穿叶片两次。某些贯流式风机在叶轮内缘加设不动的导流叶片，以改善气流状态。（四） 在性能上，贯流式风机的全压系数较大.性能曲线是驼蜂型的，效率较低， 一般约为30% 50%。（五 ）进风口与出风口都是矩形的，易与建筑物相配合。贯流式风机至今还存在许 多问题有待解决。特别是各部分的几何形状对其性能有重大影响。不完善的结 构甚至完全不能工作，但小型的贯流式风机的使用范围正在稳步扩大。四、其他常用泵back to top1、往复泵的工作原理工作原理利用偏心轴的转动通过连杆装置带动活塞的运动，将轴的圆周 转动转化为活塞的往复运动。活塞不断往复运动，泵的吸水与 压水

21、过程就连续不断地交替进行图样表现0总体结构n bsp持殊结构示例2、水环式真空泵 back to top工作原理水环式真空泵叶片的叶轮偏心地装在圆柱形泵壳内。泵内注入一定 量的水。叶轮旋转时，将水甩至泵壳形成一个水环，环的内表面与 叶轮轮毂相切。由于泵壳与叶轮不同心，右半轮毂与水环间的进气 空间4逐渐扩大，从而形成真空，使气体经进气管进入泵内进气空 间。随后气体进入左半部，由于毂环之间容积被逐渐压缩而增高了 压强，于是气体经排气空间及排气管被排至泵外。图样表现排气口機胶球吸气口3、罗茨真空泵工作原理 back to top工作原理罗茨泵的工作原理与罗茨鼓风机相似。由于转子的不断旋转，被 抽气体

22、从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间 vO内，再经排气口排 出。由于吸气后vO空间是全封闭状态，所以，在泵腔内气体没有压 缩和膨胀。 但当转子顶部转过排气口边缘，vO空间与排气侧相通 时，由于排气侧气体压强较咼，则有一部分气体返冲到空间vO中去, 使气体压强突然增高。当转子继续转动时，气体排出泵外。一般来说，罗茨泵具有以下特点：在较宽的压强范围内有较大的抽速；起动快，能立即工作；寸被抽气体中含有的灰尘和水蒸气不敏感；专子不必润滑，泵腔内无油；振动小，转子动平衡条件较好，没有排气阀；驱动功率小，机械摩擦损失小；结构紧凑，占地面积小；运转维护费用低。因此，罗茨泵在冶金、石油化工、造纸、食品、电子工业

23、部门图样表现得到广泛的应用进气*排气4、旋片式真空泵工作原理back to top旋片式真空泵（简称旋片泵）是一种油封式机械真空泵。其工作压强范 围为1013251.33为0-2 （Pa）属于低真空泵。它可以单独使用，也可以作 为其它高真空泵或超高真空泵的前级泵。它已广泛地应用于冶金、机械、 军工、电子、化工、轻工、石油及医药等生产和科研部门。旋片泵主要由泵体、转子、旋片、端盖、弹簧等组成。在旋片泵的 腔内偏心地安装一个转子，转子外圆与泵腔内表面相切（二者有很小的 间隙），转子槽内装有带弹簧的二个旋片。旋转时，靠离心力和弹簧的张 力使旋片顶端与泵腔的内壁保持接触，转子旋转带动旋片沿泵腔内壁滑

24、动。两个旋片把转子、泵腔和两个端盖所围成的月牙形空间分隔成 A、B、工作原理C三部分。当转子按箭头方向旋转时，与吸气口相通的空间A的容积是逐渐增大的，正处于吸气过程。而与排气口相通的空间C的容积是逐渐缩小的，正处于排气过程。居中的空间 B的容积也是逐渐减小的，正处 于压缩过程。由于空间A的容积是逐渐增大（即膨胀），气体压强降低, 泵的入口处外部气体压强大于空间 A内的压强，因此将气体吸入。当空间A与吸气口隔绝时，即转至空间 B的位置，气体开始被压缩，容积逐 渐缩小，最后与排气口相通。当被压缩气体超过排气压强时，排气阀被 压缩气体推开，气体穿过油箱内的油层排至大气中。由泵的连续运转， 达到连续抽

25、气的目的。如果排出的气体通过气道而转入另一级（低真空 级），由低真空级抽走，再经低真空级压缩后排至大气中，即组成了双级 泵。这时总的压缩比由两级来负担，因而提高了极限真空度。5、齿轮泵工作原理工作原理齿轮泵具有一对互相啮合的齿轮，如图所示，齿轮主动轮固疋在主 动轴上，轴的一端伸出壳外由原动机驱动，另一个齿轮从动轮装在 另一个轴上，齿轮旋转时，液体沿吸油管进入到吸入空间，沿上下 壳壁被两个齿轮分别挤压到排出空间汇合 （齿与齿啮合前），然后进 入压油管排出。图样表现/、/ Jr,R,U- | dKkA LiA A7、_ B *47、螺杆泵工作原理back to top工作原理螺杆泵乃是一种利用螺杆

26、相互啮合来吸入和排出液体的回转式泵。 螺杆泵的转子由主动螺杆（可以疋 根，也可有两根或二根）和从动 螺杆组成。主动螺杆与从动螺杆做相反方向转动，螺纹相互啮合， 流体从吸入口进入，被螺旋轴向前推进增压至排出口。此泵适用于 高压力、小流量。制冷系统中常用作输送轴承润滑油及调速器用油 的油泵。图样表现吸8 .喷射泵工作原理 back to top工作原理将高压的工作流体7,由压力管送入工作喷嘴6,经喷嘴后压能变成 高速动能，将喷嘴外围的液体（或气体）带走。此时因喷嘴出口形成 高速使扩散室2的喉部吸入室5造成真空，从而使被抽吸流体8不断 进入与工作流体7混合，然后通过扩散室将压力稍升高输送出去。 由于

27、工作流体连续喷射，吸入室继续保持真空，于是得以不断地抽 吸和排出流体。工作流体可以为高压蒸汽，也可为高压水，前者称 为蒸汽喷射泵，后者称为射水抽气器。这种泵在制冷系统中较为少 见。图样表现高压流体入口 设计体会经过三个星期的努力，在交课程设计的规定时间内时完成了课程设计，真的 觉得有很多值得自己去总结的地方。现总结如下：这次课程设计对自己来说是一个大的挑战。从选定设计题目起，每天总在查 阅书籍，寻找相关资料，但是由于缺乏实际经验，对模具结构的拟订难免困难， 只能依靠自己的想象力，所以在设计过程中，总感到困难重重，进度进展较慢， 不过在同学和老师的帮助下还是完成了这次课程设计作为冲压工艺及冲模设计这