油封钢圈拉深模具设计设计

1、冲压课程设计（油封钢圈）学校：安徽农业大学经济技术学院专业：10机制（2）班姓名：周天坤学号：10530076完成日期：2013年12月5号油封钢圈拉深模具设计摘要：油封钢圈拉深模具的设计是集落料、拉深、冲孔三道工序为一体的复合型模具。经过一些相关资料的查询，推算出该型号的油封钢圈可用复合模具一次成型。并且采用复合模具大大提高了生产效率，产品的质量也能达到所需要求。此套模具的设计一共分为两部分：第一部分，先对零件进行工艺分析， 接着对工艺方案进行了比较，最终确定采用拉深复合模加工制件工艺方案。第二部分，设计模具的结构， 首先计算主要工作零件的尺寸，选取合适的模具外形尺寸， 确定凹凸模工作部分尺

2、寸。 然后确定进料方向以及定位方式。确定卸料方式。最后根据各个部件的不同要求制定加工工艺。 关键词：复合模；分析计算；模具结构设计；制定工艺0.前言模具在现代生产中，是以其特定的形状通过一定的方式使原材料成形，是各种工业产 品制造的重要工艺设备。模具设计制作的要求是：尺寸精确、表面光洁；结构合理、生产 效率高、易于自动化；制造容易、寿命高、成本低；设计符合工艺需要，经济合理。模具结构设计和参数选择须考虑刚性、导向性、卸料机构、定位方法、间隙大小等因 素。模具上的易损件应容易更换。在大批量生产中应采用高效率、高精度、高寿命的模具。冲压拉深复合模，可采用硬质合金作为镶块，以提高寿命。在小批量生产和

3、新产品试 制中，应采用结构简单、制造快、成本低的简易模具，如组合冲模、薄板冲模、聚氨酯橡 胶模、低熔点合金模、锌合金模、超塑性合金模等。模具已开始采用计算机辅助设计（CAD）, 即通过以计算机为中心的一整套系统对模具进行最优化设计。这是模具设计的发展方向。冷作模具长时间使用后必须磨刃口，研磨后刃口面必须进行退磁，不能带有磁性，否 则易发生堵料。弹簧等弹性零件在使用过程中弹簧最易损坏，通常出现断裂和变形现象。 采取的办法就是更换，在更换过程中一定要注意弹簧的规格和型号，弹簧的规格和型号通 过颜色、外径和长度三项来确认，只有在三项都相同的情况下才可以更换。模具使用过程 中冲头易出现折断、弯曲和啃坏

4、的现象，冲套一般都是啃坏的。冲头和冲套的损坏一般都 用相同规格的零件进行更换。冲头的参数主要有工作部分尺寸、安装部分尺寸、长度尺寸 等。紧固零件，检查紧固零件是否松动、损坏现象，采取的办法是找相同规格的零件进行 更换。压料零件如压料板、优力胶等，卸料零件如脱料板、气动顶料等。保养时检查各部 位的配件关系及有无损坏，对损坏的部分进行修复，气动顶料检查有无漏气现象，并对具 体的情况采取措施。如气管损坏进行更换。冲压模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格 低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：（1）全面推广CAD/CAM/CAEfc术口，模具CAD/CA

5、M/CA鼓术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及 CAD/CAM/CAE术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CA眼术培训和技术服务的力度； 进一步扩大CAEK术的应用范围。计算机和网络的发展正使 CAD/CAM/CAE术跨地区、跨 企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为 可能。（2）高速铳削加工，国外近年来发展的高速铳削加工，大幅度提高了加工效率，并 可获得极高的表面光洁度。高速铳削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具 制造注入了新的活力。（3）模具扫描及数字化系统口，高速扫描机和模具扫描系统提供了 从模型或实物扫描到加

6、工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周 期。工件的零件图：如图1-1所示 生产批量：大批量 材料：08钢材料厚度：1.8mm图1-1 工件图1.拉深件工艺性分析(1)拉深工序：落料、拉深、冲孔；(2)材料分析：为08钢，此钢的抗剪强度310MPa抗拉弓虽度为390MPa伸长率为32% 此种材料有足够的强度，具有良好的冲压性能，适合冲裁拉深。(3)结构分析：结构相对简单，拉深件底部圆角U=4mm大于工件的料厚，无需加整形；工件的中间的底孔径d=小9mmd1-2U (d1一拉深件内圈直径小21.4mm门一拉深件底部圆 角4mm可以拉深冲孔一次成形。(4)精度分析：小21.4/4

7、精度等级为IT6到IT7之间，为保证精度，取IT6精度，精度要求较高。根据尺寸8.5的公差为0.2,查表公差等级为IT8,精度要求较高。用较精密 的冲压拉深即可完成。(5)结论：此工件形状简单，所用材料及厚度和尺寸精度要求均适合拉深成形工艺要求， 所以采用拉深成形工艺，不但可以提高零件的强度和刚性，还可以取得更好的经济效益。.拉深工艺方案的确定工艺方案对照见表2-1。表2-1工艺方案的比较比较项目在舁 厅P工案排除或选择理由单工序模1单工序模：落料一 拉深一冲孔适于中小批量生产；模具结 构简单，但生产成本高而且生产 效率低，一次行程只能完成一个 工序；同时单工序模很难保证所 要求的精度等级。级

8、进模2级进模：落料一拉 深一冲孔对条料宽度或带料要求严 格，工件不太平整，有时要校平， 同轴度、对称度及位移度误差较 大，一般能达到IT11级以下， 不适合1打件IT8级左右的要 求。复合模3复合模：落料一 拉深一冲孔复合机床一次行程可完成落料、 拉深、冲孔二个工序，生产率较 高；达到工件八级精度的要求； 比采用级进模制造难度低，适于 大批量生产。结论：最佳工艺方案一一落料一拉深一冲孔复合模.主要设计计算(1)毛坯直径的计算a图3-1工件简图如图3-1,根据零件尺寸，其相对高度为：H/d= (8.5-0.9 ) / (21.4+1.8) =0.328参考冷冲压工艺与模具设计表 4-2取修边余量

9、6 =1.0依图样零件计算尺寸：H=8.5-0.9+1=8.6 (mgd=21.4+1.8=23.2 (mrmi代入公式 D= .d22 4d2H -1.72 r d2 -0.56r2=23.22 4 23.2 8.6-1.72 4.9 23.2-0.56 4.92=33.58(mrmD取 34 (mmi(2)排样方式的确定及其计算参考冷冲压工艺与模具设计表 2-14,确定搭边值a =1.5 a2.5。设计排样图,如图(3-2)所示:=3.515图3-2 排样图条料宽度的确定：参考冷冲压工艺与模具设计表 2-17取=0.5 - -0.5 = (34 2.)00.5 3900.5B 一条料宽(3

10、)拉深次数的计算毛坯的相对厚度：t/D X 100= (1.8/34 ) X 100=5.29参考冷冲压工艺与模具设计表 4-6得m1=0.5, m2=0.7,m3=0.75,m4=0.78d1 =m1X D=0.5X34=17 23.2(d)所以一次拉深可以成形拉深系数 m=d/D=23.2/34=0.68 m1.工作零件尺寸计算为了容易保证冲裁，拉深间隙，刃口尺寸计算采用配合加工法计算，先按照工件尺寸 计算出基准件的公称尺寸及公差尺寸，然后配制另一个相配件。(1)拉深凹、凸模圆角计算参考冷冲压工艺与模具设计凹模圆角半径按公式rd = 0.8、(D - d) t= 0.8,(34- 23.2

11、) 1.8凸模的圆角半径rp取工件圆角半径即r p=4mm(2)拉深凹、凸模工作尺寸计算参考冷冲压工艺与模具设计表 4-14得拉深单边间隙Z=1t=1.8mm参考冷冲压工艺与模具设计表 4-15得6 d =0.08 , 6 p =0.05dp =(心所+ 0中)0金=(21.4 0.4 0.14)00.05=21.5-0.04-0.07dd 二 dm.0.42Z)00.08=(21.4 0.4 0.14 2 1.8)00.080.08=25。一凹模dp凹模的基本尺寸，一制件公差，dmin 一拉深件内径的最小极限尺寸，dd 的基本尺寸(3)落料凹、凸模工作尺寸计算刃口尺寸有变大(A)、变小(B)

12、和不变(C)三种情况。其计算公式如下：A=(Amax- xA) 60B=(Bmin+xA)0、C=CW匀土 0.125 一般当冲裁件精度在IT10以上时，x=1冲裁间隙，参考冷冲压工艺与模具设计表 2-2取Z=15%.t=0.27参考冷冲压工艺与模具设计表 2-4,凹、凸模的制造公差按6 d =-0.02 , 8 p =+0.03由于落料尺寸是计算得出的尺寸，因此凹模可直接取计算出来的尺寸，即0.03D d = 34 0由凹模尺寸算凸模的基本尺寸为Dp 二(Dd - Z)，.02= (34-0.27)0002-33.70 -0.02(4)冲孔凹、凸模工作尺寸计算dp 二(dmin X：)0、二

13、 900.02 pd = (d Z ) d = 9。03 d ( p 乙 min )00.模具结构设计(1)模具类型的选择由拉深工艺分析可知，采用落料、拉深、冲孔复合，所以模具类型为复合模。(2)定位方式的选择因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，无侧压装置。控制条料的送 进步距采用落料孔作为精定距，由挡料销定距。而第一件的调料的放置位置因条料长度有 一定余量，可以靠操作工目测来定。(3)卸料、出件方式的选择因为工件料厚为1.8mm料厚为较薄厚度，卸料力也不大，故可采用弹性卸料。又因为是 复合模具生产，所以采用上出件比较便于操作，同时能提高生产效率。(4)导向方式的选择导柱和导

14、套对生产批量大，要求模具寿命长、工件精度较高的冲模，一般采用导柱、 导套来保证上、下模的精确导向。导柱、导套的结构形式有滑动和滚动的两种。滑动导柱、 导套均为圆柱形，具加工方便，容易装配，是模具行业应用最广泛的导向装置。导柱的下 部与下模座导柱孔采用过盈配合，导套的外径与上模座导套孔采用过盈配合。导套和导柱 之间采用间隙配合，根据冲压工序性质、冲压件的精度及材料厚度等的不同，其配合间隙 也稍有不同，对于此次设计，采用 H7/f7配合即可。滚动导柱、导套是一种无间隙、精度 高、寿命长的导向装置，适用于高速、精密冲裁模以及硬质合金模具的冲压工作，对此次 普通拉深模的设计显然不适用。故采用滑动式导柱

15、导套。为了方便安装调整，采用中间导 柱的导向方式。(5)弹性体的选择弹簧和橡胶是模具中广泛应用的弹性零件，橡胶允许承受的负荷比弹簧大，且安装调 整方便，成本低，是在模具中广泛使用的弹性元件。所以采用橡胶作为弹性元件。在模具 装配时，根据模具大小确定橡胶的断面面积。.主要零部件设计(1)工作零件的结构设计凸凹模结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成台阶式，采用线切割加工做内孔，外表面用车加工，镶嵌进上模固定板上，便于装配和更换。与凸模固定板的配合按H7/m6其总长 L=14+12+8+18=52mm冲孔凸模因为所冲的孔为圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用台 阶式，一方面利

16、于加工，另一方面便于装配和以后更换。凹模凹模采用整体凹模，落料的凹模孔采用线切割机床加工，参考冷冲压工艺与模具 设计其轮廓尺寸为凹模厚度 H=kb=0.42 X34=14.28mm(查表得k=0.42 )参考冷冲模国家标准 H取14mm凹模壁厚c=1.5 x H=21mm参考冷冲模国家标准凹模直径取D=80mm(2)卸料部件的设计采用卸料板卸条料，尺寸规格为 80X 8。推件块推出成形件尺寸高28mm与工件接触端的直径25mm表面粗糙度及精度要求都不太高，采用车加工即可(4)模架的设计参考冷冲压工艺与模具设计模架选 GB/T2855.11冷冲模滑动导向模架 A型中间导柱模 架。.模具零件加工工

17、艺(1)凸模图7-1冲孔凸模图7-2凸模/冲孔凹模图7-3拉深凹模/落料凸模所有工作凸、凹模的材料均选用 CrWMn 热处理需要达到硬度值：HRC 4（0-45 （参考模具材料与热处理）。主要的技术要求：尾部与凸模固定板按 H7/m6配合零件的加工工艺制定（参考模具制造工艺学）：冲孔凸模由外圆柱和两端平面组成的（如图 7-1所示）。精度要求为IT8级，采用精车 可达到要求。为使模具工作部分能够保证精度，刃口部位最后采用平磨后续加工。工艺路线为：备料一球化退火一粗车削一精车削一热处理一磨削（如表7-1所示）表7-1在舁 厅P工序名称工序内容1备料选用材料为CrWM的棒料，按尺寸413mm44.5

18、mm切断2退火球化退火，提高料到可加工性3车削按尺寸要求加工出凸模，留单边加工余量 0.15mm4精车削精车达到尺寸要求，留研磨余量 0.01mm4淬火淬火+低温回火，硬度HRC 43 455磨削使得冲孔凸模刃口部分达到所需精度落料凸模：该零件由外圆柱、内孔和两端平面组成，（如图7-3所示）,精度为IT8级工艺路线为：备料一锻造一退火一铳削一车削一淬火+低温回火一磨削（见表 7-2）表7-2在舁 厅P工序名称工序内容1备料按体积不变的原则备一块毛坯，尺寸为 439M53mm2锻造反复异向锻造3退火球化退火，使得毛坯易加工4铳削铳端面，留0.1的加工余量5车削车外圆及内孔柱回，并保证同轴度，留研

19、磨余量0.01mm6淬火淬火+低温回火，硬度HRC 43 457磨削磨削外圆、内孔，使得落料凸模刃口部位达到所需粗糙度 和精度拉深凸模：同落料凸模了类似由外圆柱、内孔和两端平面，（如图7-2所示），精度等级为IT8级。工艺路线为：备料一锻造一热处理一铳削一车削一调质一磨削（见表 7-3）表7-3在舁 厅P工序名称工序内容1备料按体积不变的原则备一块毛坯，尺寸为 4 25M51mm2锻造反复异向锻造3热处理球化退火，使得毛坯易加工一4铳削铳端面，留0.1的加工余量5车削车外圆及内孔柱卸，并保证同轴度，留研磨余量0.01mm6调质淬火+低温回火，硬度HRC 43 457磨削磨削外圆、内孔，使得落料

20、凸模刃口部位达到所需粗糙度 和精度（2）凹模二“伊勿怫跑勿牌图7-4落料凹模模板如图7-4所示，该凹模为圆板形，用铳削、磨削，由于精度要求不高，型孔、销钉孔用钻、 扩、较，螺纹孔用钻、扩、攻丝，凹模孔用线切割加工。加工路线为：备料一锻造一球化退火一铳一平面磨一钳工一淬火+低温回火一磨表面一线 切割，（如表7-4所示）表7-4工序内容序号 工序名称 按体积不变的原则备一块毛坯备料2锻造反复异向锻造，尺寸80X 143热处理球化退火，提高零件的机械加工性能4铳铳削板料的两端面，上下单边留 0.30.5mm的加工余量， 并保证上下端而平彳了度不超过 0.008mm5平卸磨磨上卜回，留余量0.10.2

21、mm端面对角尺6钳工画线，钻、扩、较型孔、销钉，钻螺纹孔， 打落料孔的穿丝孔7热处理淬火+低温回火8平磨平磨上卜面至尺寸精度要求9线切割割型孔卸料板、固定板的加工过程跟凹模类似8.模具的装配工艺复合拉深模的装配过程应分六个总体步骤：(1)组件装配检查标准模架装配精度。组装模柄，先将模柄压入上模板，再钻钱骑缝销钉孔，压入 圆柱销钉；然后磨平模柄大端面。在压入过程中，应随时利用角尺检查模柄柄部是否垂直 与上模板的上平面。组装凸、凹复合模以及冲孔凸模。将凸凹模、凸模分别压入各自对应 的固定板内，保证凸凹模或凸模与固定板的垂直度，并磨平凸模底面；然后放上凹模，磨 平凸模和凹模刃口面(2)组装上模即把凸

22、模组合、凹模、凸凹模组合及推件块等装入上模。在装配时翻转上模板找出模柄孔中心，划出中心线和安装用的轮廓周边线；然后按照 外轮廓线放正凸模固定板、落料凹模/拉深凸模固定板及落料凹模，初步找正冲孔凸模和 落料凹模的位置之后，夹紧上模部分，按照凹模螺孔配钻凸模凸模固定板和上模板的螺钉 孔。装入垫板和全部推件装置，用螺钉将上模部分连接起来，不要固定死，并检查顶出器 是否灵活。(3)装配下模将拉深凸模/冲孔凹模复合模压入固定板，保证凸凹模和固定板垂直并磨平底面。将 卸料板套在凸凹模上，配钻固定板上卸料螺钉的安装孔。将装入固定板上的凹凸模组合， 放在下模板上合上上模。根据上模找正凸凹模在下模板上的位置。夹

23、紧下模部分后移去上 模，在下模板上划出排料孔线，并配钻安装螺钉的孔和卸料螺钉的孔。加工下模座的排料 孔，按凸凹模内孔尺寸每边加大约12mm用螺钉连接凸凹模固定板，垫板和下模板，并 钻钱销钉孔，打入销钉进行定位。(4)调整间隙将上、下模合模，以凸凹模为基准，用切线法精确找正冲模孔凸模位置。如果凸模与 凸凹模孔对得不正，可轻轻敲打凸模固定板，利用没有紧固定螺钉进行间隙调整，直到问 隙均匀后，钻较销钉孔，打入圆柱销进行定位。再次检查凸、凹模间隙，如果因钻钱销钉 孔而引起间隙变化时，应取出定位销，再次调整，直到间隙均匀为止。(5)安装其他辅助零件安装调整卸料板、导料销、定位销等辅助零件。(6)装配后检

24、查拉深模装配完成后，应对其各部分做一次全面检查。如，模具闭合高度、卸料板上的 导料销、挡料销让位孔等是否合适，模具零件是否有装错，漏装以及螺钉是否拧紧等，然 后再以切纸样检查合适与否进行试模、调整。注：（参考模具制造工艺学、模具制造技术基础），安装时上模座的上端面应和 下模座的底面保持平行。试模时落料孔应畅通无阻，保证冲孔废料都不被卡在拉深模具内。并且卸料和顶出工件的机构能顺利卸下调料同时顶出工件。图8-1 总装图结束语本次设计是有落料、拉深、冲孔的复合模设计。经过多天的查阅资料，老师的指导和 与同学的讨论，设计出以上落料、拉深、冲孔的复合模。此次设计是由我独立完成，其中的图形是利用 Auto

25、CAD绘制。设计该模具，需要在四 个方面进行设计：材料的工艺性分析；相关计算；模具的总体设计以及装配；工作零件的 设计。要在这么短的时间内设计出一副复合模具，对我来说是有一定的难度的，设计中存在 一些不足，因缺少实际工作经验，有些尺寸精度还不够合理，模具结构不能达到最优化， 还待我以后进一步完善。答谢辞感谢老师给我这次做设计的机会，促使学到更多的知识，让我能够学以致用，对我受 益匪浅，并感谢老师在我遇到困难时给予我指导，出现错误时及时帮我纠正；感谢室友的 帮助，让我体会到互相讨论、互相帮助能有事半功倍的效果，一个人的力量有限，群体的 力量不可估量。参考文献1李剑鹤.冷冲压工艺与模具设计M.北京：机械工业出版社，2007.2吴兆祥.模具材料及表面热处理M.北京：机械工业出版社，2005.3 李云程.模具制造工艺学M.北京：机械工业出版社，2001.4杨桂府.模具制造技术基础M北京：清华大学出版社，2007.模具总装图及零件图（附图）GBI1906145八1033GBI19-76245UxIC tiffGMW6S14$中。3“* 114530 mG弘力6s3cHRUM8291GrWHi7814S2711GrWNn% MtftiGB70-MI45Mm602s 3 1GrWHnu| “酬iMW454sW(4J-4