15X6JJ型车轮轮辐冲压工艺与模具设计

PAGE31-1前言1.1国内外研究现状车轮是车辆承载的主要部件，其质量直接关系和影响到人的生命安全。目前车轮的主要材料有镁合金、钢材、铝合金以及一些复合材料和铝钢组合材料。钢制车轮的制造工艺有轮辋辊压技术、轮辐冲压技术以及前沿的辊压整体成形技术等。中国汽车钢轮生产企业与欧美先进生产企业相比，在材料技术上的应用和研究存在着相当大的差距，同样规格要求的车轮在质量上相差大约10%。目前，国内汽车钢轮产品，轮辐主要采用高强度低合金钢，轮辋则主要采用低碳钢。出于减轻车轮质量和开发新款车轮（如大通风孔车轮）的需要，高强度钢材逐步引入到车轮行业。轮辐是汽车上使用量大、产品精度要求高的重要冲压件。以NKR卡车为例，每辆车需要使用7个轮胎(一个为备用胎)，一个轮胎装配一个轮辐，则每台车需要装配7个轮辐，以每月生产500辆NKR卡车计算，一个月要生产轮辐产品3500件[13]。对于钢制车轮，由于钢材的成形性能的限制，目前的汽车钢轮大多采用分体式的车轮结构，即轮辋与轮辐分开制造，且由于轮辋与轮辐的作用和受力情况不同，一般采用不相同的钢材进行制造。就生产方式而言，欧美的车轮普遍采用多工位的压机连续生产，其压机压力一般在4500-5000t，生产节拍为10-26次/每分钟，多采用8-10个工位，采用三坐标的电子送料系统和快速的换模系统，极大地提高生产效率，个别企业采用单机连线半自动生产方式。而国内企业尚处在单机的手工送料的阶段。1.2选题的目的及意义车轮轮辐是连接汽车轮毂和轮胎主要的支撑件，也是决定车轮是否美观的关键部件。轮辐需要经过多次冲压才能成形。主要的工艺包括剪切落料、初拉伸、反向拉伸成形、切边、冲风孔、冲螺栓孔翻边、挤螺栓孔、、挤毛刺等。当前车轮行业不仅要面对轻量化、可靠性和高精度的技术难题，而且还要适应车轮的大直径、和宽轮辋、外形美观的发展方向。针对传统工艺的缺点，研究并应用先进的车轮生产工艺显得非常必要。同时更要注重一些新的车轮检测技术和车轮材料的开发和应用技术，以面对世界各国都相当关注的能源、安全和环境三大问题。1.3设计内容设计的产品对象是15X6JJ型车轮轮辐，与轮辋焊接后构成汽车车轮。具体的设计内容如下：(1)零件图设计：根据15X6JJ型车轮图纸，设计符合国家标准的产品轮辐零件图。(2)冲压工艺设计：分析零件的冲压工艺性，设计多套冲压工艺方案，确定最优的工艺方案。(3)装配图设计：设计全部模具的装配图。(4)零件图设计：选择1套模具，设计该模具包含的全部冲模零件。(5)主要的计算内容：毛坯形状、排样、落料力、冲孔力、拉深力、精压力、冲头强度、压力中心等。(6)设计依据：15X6JJ型车轮图纸；大批量生产；拉深模具采用双动压力机，其他设备的种类、型号等不受限制。1.4预期研究结果通过15X6JJ型车轮图纸，制定分析零件的冲压工艺性，设计多套冲压工艺方案，确定最优的工艺方案，设计绘制全部模具的装配图。计算出毛坯形状、排样、落料力、冲孔力、拉深力、冲头强度、精压力、压力中心等，并写出说明书。2冲压工艺方案的确定冲压工艺方案的确定，要根据一定的生产条件和冲压件的技术要求，对零件所有工序作出合理安排，找出一种技术上可行和经济上合理的工艺方案。技术方面，根据产品图纸，主要分析该冲压件形状特点、尺寸大小、精度要求、材料性能等是否符合冲压工艺的要求；经济方面，则要根据冲压件的生产批量来分析产品成本，阐述采用冲压生产可以取得的经济效益。影响冲压工艺过程的因素是多方面的，其主要因素有：(1)对冲压件的工艺分析。(2)通过分析比较，确定冲压件最佳工艺方案。(3)确定模具结构形式。(4)合理选择冲压设备。此次设计产品的生产模式： 大批量生产，拉深模具压力机采用双动压力机，其他设备的种类、型号等不受限制。技术要求：详见零件图纸。图2.1轮辐零件图2.1冲压工艺分析图2.1为轮辐的主视图和左视图，材料选用Q345，屈服强度为345MPa，其主要作用是连接汽车轮毂和轮胎的主要支撑件。零件外形对称，无尖角，系典型的板料冲压件。零件外形尺寸无公差要求，5个尺寸为Φ16.00-16.76mm孔和5个尺寸为Φ5.2-5.4mm孔均布，孔距有位置要求，但孔径无公差配合，九个梯形孔有位置要求，无公差配合，孔精度不高。通过上述工艺分析，可以看出零件为普通的板料冲压件，尺寸精度要求不高，主要是轮辐成形问题和孔的冲裁问题，又属于大量生产，因此可以用冲压方法生产。2.2冲压工序设计和工序次序的选择2.2.1冲压工序设计经过分析可以的得出零件的制备具体包括以下冲压工艺：落料冲孔、拉伸、拉伸翻边、冲圆孔、冲梯形孔、整形。由此设计多套冲压工艺方案如下：方案一：（1）落料冲孔（2）第一次拉伸（如图2.2）图2.2方案一第一次拉伸（3）第二次拉伸（4）拉伸翻边（5）冲5个Φ5.2mm圆孔（6）冲5个Φ16.7mm圆孔（7）冲梯形孔（8）整形方案二：落料和第一次拉伸（如图2.3）图2.3方案二落料和第一次拉伸（2）第二次拉伸（3）冲中心孔和拉伸翻边（4）冲5个Φ5.2mm圆孔（5）冲5个Φ16.7mm圆孔（6）冲梯形孔（7）整形方案三：（1）落料冲孔（2）第一次拉伸（如图2.3）（3）第二次拉伸（4）拉伸翻边（5）冲5个Φ5.2mm圆孔（6）冲5个Φ16.7mm圆孔（7）冲梯形孔（8）整形2.2.2工序次序的选择分析：方案一与方案二相比较，方案二先进行拉深之后再冲孔，对中效果不好，会对孔的位置精度会产生影响，方案一比方案二合适。方案一与方案三相比较，经计算方案三拉伸一次不能达到如图所示效果，还需要第二次拉伸，这就增加又增加了一道工序，不符合批量生产在经济方面的要求，所以选择方案一。2.3分析冲压工序图（1）落料冲孔如图2.4

图2.4落料冲孔（2）第一次拉伸如图2.5图2.5第一次拉伸（3）第二次拉伸如图2.6图2.6第二次拉伸（4）拉伸翻边如图2.7图2.7拉伸翻边（5）冲5个Φ5.2mm圆孔如图2.8图2.8冲5个Φ5.2mm圆孔（6）冲5个Φ16.7mm圆孔如图2.9图2.9冲5个Φ16.7mm圆孔（7）冲梯形孔如图2.10图2.10冲梯形孔（8）整形如图2.11图2.11整形确定工艺方案后，就可以进行各道工序模具的设计和计算，模具材料选用和冲压设备的选用等。3落料冲孔复合模具的设计3.1毛坯尺寸的计算压力机的滑块在一次行程中，模具的同一工序上完成二个或二个以上的冲压工序，称复合冲压，该模具为复合模。落料、冲孔复合模，是日常生产中用的比较多的一种形式，采用复合模可以得到高质量和高精度的冲裁成形件。复合冲裁模有如下特点：（1）使用复合模可以提高冲压件的质量。（2）工件尺寸精度一般可达IT10-IT11级，有时可达IT9级（GB/T1800-1997）。（3）复合模对用料的要求没有连续模那么严格，而且工件表面比较平整，一般不需采用校平。（4）冲模面积较小，生产效率高。3.1.1毛坯直径的计算根据零件图2.1给出的尺寸，对零件的展开毛坯进行尺寸计算。由于零件属于不规则的回转体，有复杂的外形，可以把它看成近似八段的简单外形如图3.1，采用久里金法则进行计算。图3.1近似为八段的简单外形根据久里金法则，任意由直线和圆弧为母线形成的旋转拉延件的毛坯直径D可由下式决定：（3.1）式中Li——为轮辐拉延件中性层各线段(直线和圆弧)长度；Xi——为轮辐拉延件中性层各线段(直线和圆弧)重心到旋转轴的距离。代入公式解得D=473.68mm，取整的D=474mm。3.1.2材料的选择在加工吉普车轮辐过程中，轮辐材料的选用一般要根据厂家的需求及现实情况综合考虑，一般情况下选用低合金高强度结构钢。按化学成分和性能要求，低合金高强度结构钢的牌号由Q295A、B，Q345A、B、C、D、E，Q390A、B、C、D、E，Q420A、B、C、D、E，Q460C、D、E等钢级表示，其含义是同碳素结构钢。Nb、V、Al、Ti等细化晶粒微量元素，在这些钢中除A、B级钢外，其C、D、E级钢中至少应含有其中的一种，为了改善钢的性能，A、B级钢中也可以加入其中的一种。A、B级钢通常称16Mn。低合金高强度结构钢，具有强度较高、综合性能较好、使用寿命较长、应用范围广、较为经济等优点。在此选择Q345A型低合金高强度结构钢。3.1.3排样的计算毛坯直径为D=474mm，根据市场上现有的板料尺寸和重量，选择将尺寸为2000×1000mm的钢板板料裁成500×500mm的方形板料，，如图3.2所示。图3.2毛坯排样计算材料利用率：（3.2）式中η——材料利用率，A0——工件的实际面积，A——所用材料面积，包括工件面积与废料面积。代入数据解得η=70.5%。3.2模具结构形式确定在工艺方案分析和比较后选择模具种类，选择的模具包括落料冲孔模，一次拉深模，二次拉深模，冲孔模，精整模。在选择合理模具结构形式时，应使其尽可能满足以下要求：(1)能够冲出符合尺寸要求的模具。(2)能够提高生产效率。(3)模具制造和修磨比较方便。(4)模具要有足够的寿命。(5).模具要易于安装调整，而且要操作方便、安全。能够用于冲裁板料厚度在4mm以上的冲模。厚板料冲裁模由于所冲板料比较厚，故精度不是很高，生产批量也不会很多。3.2.1凸凹模配置位置复合模具根据凸凹模配置位置不同，分为顺装式和倒装式两种，凸凹模在上模的为顺装式，反之为倒装式。大多数情况应该优先考虑倒装式复合模，因为倒装式复合模的冲孔废料可以通过凸凹模，从压力机工作台漏出。工件卡在上模的落料凹模和冲孔凸模之间，可以由顶件装置推出。如此的操作不仅方便而且安全，能够保证较高的生产效率。因此，落料冲孔模采用倒装结构。3.3冲裁模具的具体设计3.3.1凸凹模间隙冲裁模具凸凹模的间隙值和材料的种类、厚度有关系，冲裁间隙直接关系到冲件断面的质量、尺寸精度，也是关系模具寿命和力能消耗的重要参数。所取冲裁间隙数值，应当在保证冲件断面质量和尺寸的前提下，使模具寿命相应的延长。由参考资料[10]P183页表2-2查的：，。3.3.2落料凸凹模刃口尺寸计算落料制件的尺寸由凹模尺寸来决定。故在设计落料模时，以凹模尺寸为基准，间隙取凸模上的。考虑到冲裁中凸、凹模有一定程度的磨损，在设计落料模时，凹模的基本尺寸应选取工件尺寸公差范围较小尺寸。按工件成形后精度为IT10级来计算尺寸，查参考资料[7]P37表3-2得Δ=0.25，所以为保证适合的间隙，必须满足下列公式：（3.3）查参考资料[10]P185页表2-5查的，，符合式（3.3）查参考资料[11]P18页表2-7查的磨损系数为。凸模尺寸：；（3.4）凹模尺寸：；（3.5）式中——落料凸模尺寸；——落料凹模尺寸；——工件制造公差；——最小合理间隙（双面）；——凸模的制造公差；——凸模的制造公差；——磨损量。带入数据解得，。3.3.3冲孔凸凹模刃口尺寸计算孔的尺寸由凸模尺寸决定。故在设计冲孔模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上。考虑到冲裁中凸、凹模有一定程度的磨损，设计落料模时，凹模基本尺寸应选取工件尺寸公差范围内的较小尺寸。按工件成形后精度为IT10级来计算尺寸，查参考资料[7]P37表3-2得Δ=0.1，所以查参考资料[11]P18页表2-7查的，，符合式（3.3）查参考资料[11]P18页表2-7查的磨损系数为。凸模尺寸：；（3.6）凹模尺寸：；（3.7）式中——冲孔凸模尺寸；——冲孔凹模尺寸；——工件制造公差；——最小合理间隙（双面）；——凸模的制造公差；——凸模的制造公差；——磨损量。带入数据解得，。3.3.4冲裁力的计算冲裁时，工件或废料从凸模上取出的力叫卸料力，从凹模内将工件或废料顺着冲裁的方向推出的力叫推件力。(1)(3.8)式中t——材料厚度；——材料抗剪强度；L——冲裁周长。毛坯的周长为1488.4mm，中心孔的周长为182mm，板料厚度为4mm，Q345的抗剪强度为352MPa，代入数据解得：=1.3×1488.4×4×352=2724.4KN；=1.3×182×4×352=333KN。(2)=nk1(3.9)式中n——同时梗塞在凹模内的零件数；k1——推件力系数。取n=1，查表得k1=0.045，代入数据解得=1×0.045×2724.4=122.6KN。(3)落料冲孔总冲压力=++=2724.4+333+122.6=3182.6KN。3.3.5模具其他部件设计（1）模架的设计模架是上下模座、导柱、导套的组合体。模架的应用非常普遍，而且有标准件出售。模架具有以下特点：①由于导向的精度高，模具的工作部分不易磨损，模具的工作寿命长，工作的精度比较高。②由于模具依靠导柱导套作为导向，适应于一般的压力机。③模具在压力机上安装简单。（2）滑动导向模架滑动导向模架上下模导柱与导套的相对滑动来导向的模架。由于落料凸凹模具的尺寸较大，属于大中型模具，所以此处采用导柱安装在模面四角上，导向精度较高的四导柱模架。（3）模具导向装置的设计导柱是与安装在另一模架上的导套相配合的工件，用以确定上下模的相对位置。此处选择A型导柱。对于批量生产的导柱标准件材料为20号钢，热处理渗碳深度为0.8~1.2mm，硬度为HRC58~62。A型导柱被安装在下模座孔中。导套是与安装在另一模座上的导柱相配合的工件，用以确定上下模的相对位置，保证运动导向精度的圆套状零件。此处选择A型导套。对于批量生产的导柱标准件材料为20号钢，热处理渗碳深度为0.8~1.2mm，硬度为HRC58~62。A型导柱被安装在下模座孔中。（4）卸料和压料零件此处设计的卸料装置，主要目的是把材料从凸模上卸下，这里根据模具形状采用下卸料板。合理的卸料板结构，除了进行卸料外，这些结构在模具中还可以起到保护的重要作用。根据加工零件尺寸形状和大小，厚度的特点，这里可以选用无导向弹压卸料板，其中弹压组采用的是弹簧。落料冲孔复合模采用倒装式复合模，凹模装在上模座，顶件装置的作用是将工件从凹模中顶出，这里就需要借助装在压力机工作台下的顶件装置，同时利用弹簧和气垫驱动推板顶出工件。冲孔落料模具采用推件块和顶杆实现推件顶件动作。（5）定位装置：定位装置必须具备以下条件：保证工作精度、可靠并具有一定的强度、质量稳定。挡料销的作用是保证毛坯准确的送料位置，根据设计要求选用挡料销，主要用于前后定位，保证毛坯有准确的送料距。挡料销制造简单，使用方便。根据设计，将挡料销固定在卸料板上。定位销一般用于单个毛坯的定位，这种定位可以采用轮廓定位，或者采用沉孔定位，本次设计的毛坯冲压件属于大型冲压件，故采用定位销。3.4模具总体设计图3.3是落料冲孔复合模的结构图：图3.3落料拉深复合模1.起重轴2.上模座3.A型导套4.A型导柱5.凹模6.内六角圆柱头螺钉M167.挡料销8.弹性压边圈9.内六角圆柱头螺钉M2410.凸模固定板11.凸模12.内六角圆柱头螺钉M1613.凸模垫板14.内六角圆柱头螺钉M1615.销1616.顶件板17.卸料板18.凸凹模19.凸凹模垫板20.内六角圆柱头螺钉M1621.螺旋压缩弹簧22.下模座（1）技术要求：①本模具闭合高度360mm；②每班生产，至少加一次润滑油；③模具使用四个夹具固定方式；④导柱导套装配前要精磨；⑤模具使用设备JD36-400A闭式双点压力机。（2）根据落料冲孔复合模的设计，该复合模的结构有以下特点:①模具采用四导柱模架导向，提高了冲模的冲裁精度。②模具采用倒装式复合模结构，落料凹模和冲孔凸模固定在上模上，凸凹模固定在下模，在压力机的一次行程下，可以同时完成落料与冲孔工序。③上模安装顶件板，采用弹性顶件装置。下模安装无导向弹压卸料板，其中弹压组采用的是弹簧。④该套复合模缺点是模具结构比较复杂，，对模具零件精度要求较高，空间位置复杂，制造周期较长，成本较高。⑤该套模具结构紧凑，生产效率高，适合于大批量制品生产。4拉深模具的设计4.1拉深凸凹模的尺寸计算(1)凹模圆角半径：与毛坯厚度、拉深方法和零件的形状尺寸等有关，可查资料确定。当工件直径d＞200mm时，可按照下式确定：(4.1)代入数据解得=20mm。(2)凸模圆角半径：一般可取=。在最后一道拉深工序中，等于零件圆角半径。所以==22mm。(3)凸凹模间隙c：凸凹模间隙c值的选择，不仅要考虑板厚和材质，还必须考虑到工件的尺寸精度和表面质量要求。有压边圈的凸凹模单边间隙，根据参考资料[10]P254表2-59得：c=（1~1.1）t(4.2)式中t——板料厚度，代入数据解得c=4。.(3)凸凹模尺寸及制造公差根据参考资料[10]P255表2-62，查得拉深凸、凹模制造公差为：，第一次拉深属于多次拉深的中间过度拉深过程，凸模和凹模的尺寸取等于过渡毛坯的基本尺寸即可。则凹模尺寸：(4.3)凸模尺寸为：(4.4)式中D——拉深件外径；c——凸凹模的单边间隙。代入数据解得，。4.2拉深力的计算生产中常用以下经验公式计算：（4.5）式中L——拉深周长；t——材料厚度；——抗拉强度；K——修正系数。4.1.1第一次拉深力的计算(1)第一次拉深，毛坯直径为474mm，首次拉深变形后直径为334.5mm，m=334.5÷474=0.706＞0.53，所以只需要拉伸一次就可加工成图2.5所示零件，代入式（4.5）解得：=3.14×334.5×4×0.6×500=1260.4KN(2)压边力：(4.6)式中F——在压边圈下毛坯的投影面积；q——单位面积压料力。查参考资料[10]P253表2-57，q=2.5，代入数据解得：89844.8×2.5=224.610KN4.1.2第二次拉深力的计算第二次拉伸，毛坯直径为189mm，首次拉深变形后直径为148.6mm，m=148.6÷189=0.786＞0.53，所以只需要拉伸一次就可加工成图2.6所示零件，代入式（4.5）解得：=3.14×148.6×4×0.4×500=373.3KN4.3模具其他部件设计（1）模架的设计模架是上下模座、导柱、导套的组合体。模架的应用非常普遍，而且有标准件出售。模架具有以下特点：①由于导向的精度高，模具的工作部分不易磨损，模具的工作寿命长，工作的精度比较高。②由于模具依靠导柱导套作为导向，适应于一般的压力机。③模具在压力机上安装简单。（2）滑动导向模架滑动导向模架上下模导柱与导套的相对滑动来导向的模架。由于落料凸凹模具的尺寸较大，属于大中型模具，所以此处采用导柱安装在模面四角上，导向精度较高的四导柱模架。（3）模具导向装置的设计导柱是与安装在另一模架上的导套相配合的工件，用以确定上下模的相对位置。此处选择A型导柱。对于批量生产的导柱标准件材料为20号钢，热处理渗碳深度为0.8~1.2mm，硬度为HRC58~62。A型导柱被安装在下模座孔中。导套是与安装在另一模座上的导柱相配合的工件，用以确定上下模的相对位置，保证运动导向精度的圆套状零件。此处选择A型导套。对于批量生产的导柱标准件材料为20号钢，热处理渗碳深度为0.8~1.2mm，硬度为HRC58~62。A型导柱被安装在下模座孔中。（4）卸料和压料零件此处设计的卸料装置，主要目的是把材料从凹模上卸下，这里根据模具设计采用顶件块将零件顶出，此处的顶件块需要借助于安装在工作台下的顶件装置，然后利用弹簧驱动顶件板顶出零件。在拉深的过程中，为了防止毛坯边缘和凸缘的起皱现象的发生，通常使用的拉深模都要采用压边装置。首次拉深的压边圈多采用平面压边圈。压边圈可以通过弹簧、气压、液压垫等弹性装置来施加压力。弹簧压边圈虽然在使用过程中压边力随行程增大而升高，但是其模具结构简单，使用方便，所以采用弹性压边圈。4.4模具总体设计（1）图3.3是第一次拉深模的结构图：图4.1第一次拉深模1.起重轴2.上模座3.A型导套4.A型导柱5.内六角圆柱头螺钉M166.压边圈7.凸模8.顶件块9.内六角圆柱头螺钉M1610.螺旋压缩弹簧11.凹模12.螺旋压缩弹簧13.内六角圆柱头螺钉M2414.内六角圆柱头螺钉M1615.下模座技术要求：①本模具闭合高度360mm②每班生产，至少加一次润滑油③模具使用四个夹具固定方式④导柱导套装配前要精磨⑤模具使用设备JA31-160B闭式单点单动压力机（2）图3.3是第一次拉深模的结构图：图4.2第二次拉深模1.起重轴2.上模座3.A型导套4.A型导柱5.凹模6.内六角圆柱头螺钉M127.凸模8.顶件块9.内六角圆柱头螺钉M1610.螺旋压缩弹簧11.内六角圆柱头螺钉M2412.下模座技术要求：①本模具闭合高度360mm②每班生产，至少加一次润滑油③模具使用四个夹具固定方式④导柱导套装配前要精磨⑤模具使用设备JA31-160B闭式单点单动压力机（3）根据拉深模的设计，两套拉深模具的结构有以下特点:①模具采用四导柱模架导向，提高了冲模的冲裁精度。②凸模固定在上模上，凹模固定在下模，在压力机的一次行程下。③第一次拉深模具上模安装压边圈，采用弹性压边装置。下模安装顶件块，借助于安装在工作台下的顶件装置，然后利用弹簧驱动顶件板顶出零件。④第二次拉深模具凸模在上，凹模在下，省去了卸料板，使结构变得更加简单合理，同时下模也安装顶件块，借助于安装在工作台下的顶件装置，然后利用弹簧驱动顶件板顶出零件。⑤该套模具结构较为简单，生产效率高，适合于大批量制品生产。5拉深翻边模具的设计5.1拉深力的计算由式（4.5）计算解得：=3.14×20.8×4×500×0.6×5=391.9KN=3.14×14.3×4×500×0.6×5=269.4KN5.2翻边力的计算采用圆柱形平底凸模时：(5.1)式中——翻边后竖边中径；——圆孔初始直径；t——材料厚度；——屈服极限。带入数据解得=1.1×3.14×(74.5-58)×4×345=78.6KN5.3模具其他部件设计（1）模架的设计模架是上下模座、导柱、导套的组合体。模架的应用非常普遍，而且有标准件出售。模架具有以下特点：①由于导向的精度高，模具的工作部分不易磨损，模具的工作寿命长，工作的精度比较高。②由于模具依靠导柱导套作为导向，适应于一般的压力机。③模具在压力机上安装简单。（2）滑动导向模架滑动导向模架上下模导柱与导套的相对滑动来导向的模架。由于落料凸凹模具的尺寸较大，属于大中型模具，所以此处采用导柱安装在模面四角上，导向精度较高的四导柱模架。（3）模具导向装置的设计导柱是与安装在另一模架上的导套相配合的工件，用以确定上下模的相对位置。此处选择A型导柱。对于批量生产的导柱标准件材料为20号钢，热处理渗碳深度为0.8~1.2mm，硬度为HRC58~62。A型导柱被安装在下模座孔中。导套是与安装在另一模座上的导柱相配合的工件，用以确定上下模的相对位置，保证运动导向精度的圆套状零件。此处选择A型导套。对于批量生产的导柱标准件材料为20号钢，热处理渗碳深度为0.8~1.2mm，硬度为HRC58~62。A型导柱被安装在下模座孔中。5.4模具总体设计图3.3是第一次拉深模的结构图：图5.1拉深翻边模1.起重轴2.上模座3.A型导套4.A型导柱5.凸模固定板6.垫板7.8.9凸模10.内六角圆柱头螺钉M1211.内六角圆柱头螺钉M1612.螺旋压缩弹簧13.凹模14.内六角圆柱头螺钉M16（1）技术要求：①本模具闭合高度340mm②每班生产，至少加一次润滑油③模具使用四个夹具固定方式④导柱导套装配前要精磨⑤模具使用设备J11-50台式压力机（2）根据拉深模的设计，两套拉深模具的结构有以下特点:①模具采用四导柱模架导向，提高了冲模的冲裁精度。②凸模固定在上模上，凹模固定在下模，在压力机的一次行程下。③该套模具结构较为简单，生产效率高，适合于大批量制品生产。6冲孔模具的设计6.1冲孔模具刃口尺寸的计算孔的尺寸由凸模尺寸决定。故在设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上。考虑到冲裁中凸、凹模有一定程度的磨损，设计落料模时，凹模基本尺寸应选取工件尺寸公差范围内的较小尺寸。由参考资料[10]P183页表2-2查的：，按工件成形后精度为IT10级来计算尺寸，查《互换性与技术测量》P37表3-2得Δ=0.1，查参考资料[11]P18页表2-7查得，，符合式（3.3）查参考资料[11]P18页表2-7查的磨损系数为。6.1.1冲5个Φ5.2mm圆孔刃口尺寸的计算带入式（3.6）得凸模尺寸：；带入式（3.7）得凹模尺寸：。6.1.2冲5个Φ16.7mm圆孔刃口尺寸的计算带入式（3.6）得凸模尺寸：；带入式（3.7）得凹模尺寸：。6.2冲孔冲裁力的计算6.2.1冲5个Φ5.2mm圆孔冲裁力的计算(6.1)带入数据解得6.2.2冲5个Φ16.7mm圆孔冲裁力的计算(6.2)带入数据解得6.2.3冲9个梯形孔冲裁力的计算=带入数据解得=1.3×130×4×352×9=2141.6KN6.3模具其他部件设计（1）模架的设计模架是上下模座、导柱、导套的组合体。模架的应用非常普遍，而且有标准件出售。模架具有以下特点：①由于导向的精度高，模具的工作部分不易磨损，模具的工作寿命长，工作的精度比较高。②由于模具依靠导柱导套作为导向，适应于一般的压力机。③模具在压力机上安装简单。（2）滑动导向模架滑动导向模架上下模导柱与导套的相对滑动来导向的模架。由于落料凸凹模具的尺寸较大，属于大中型模具，所以此处采用导柱安装在模面四角上，导向精度较高的四导柱模架。（3）模具导向装置的设计导柱是与安装在另一模架上的导套相配合的工件，用以确定上下模的相对位置。此处选择A型导柱。对于批量生产的导柱标准件材料为20号钢，热处理渗碳深度为0.8~1.2mm，硬度为HRC58~62。A型导柱被安装在下模座孔中。导套是与安装在另一模座上的导柱相配合的工件，用以确定上下模的相对位置，保证运动导向精度的圆套状零件。此处选择A型导套。对于批量生产的导柱标准件材料为20号钢，热处理渗碳深度为0.8~1.2mm，硬度为HRC58~62。A型导柱被安装在下模座孔中。（4）卸料零件冲孔模的卸料装置，主要目的是把材料从凸模上卸下，这里根据模具设计采用弹压卸料板，其中弹压组采用的是弹簧。（5）定位装置定位装置是为限定被冲的材料进给步距和能够正确地将工件安放在冲模上。本套冲孔模具中采用中心孔定位。6.4模具总体设计（1）图6.1是冲孔模的结构图：图6.1冲孔模1.起重轴2.导套3.导柱4.螺旋压缩弹簧5.内六角圆柱头螺钉M246.垫板7.内六角圆柱头螺钉M188.冲孔凸模9.凸模固定板10.卸料板11.凹模12.13.凹模14.内六角圆柱头螺钉M18技术要求：①本模具闭合高度300mm②每班生产，至少加一次润滑油③模具使用四个夹具固定方式④导柱导套装配前要精磨⑤模具使用设备J11-160台式压力机（2）图3.3是冲梯形孔模的结构图：图6.1冲梯形孔模1.起重轴2.导套3.导柱4.凸模固定板5.垫板6.定位销7.内六角圆柱头螺钉M188.卸料板9.螺旋压缩弹簧10.凸模11.凹模12.下模垫板13.。下模座技术要求：①本模具闭合高度340mm②每班生产，至少加一次润滑油③模具使用四个夹具固定方式④导柱导套装配前要精磨⑤模具使用设备J31-250闭式单点单动压力机（3）根据冲孔模的设计，两套冲孔模具的结构有以下特点:①模具采用四导柱模架导向，提高了冲模的冲裁精度。②凸模固定在上模上，凹模固定在下模，在压力机的一次行程下。③该套模具结构较为简单，生产效率高，适合于大批量制品生产。7结论通过本次毕业设计，使我系统的掌握了模具的冲压工艺与模具的设计，主要完成了以下的设计内容：(1)根据15X6JJ型车轮图纸，设计符合国家标准的产品轮辐零件图。(2)根据零件图的尺寸公差的要求，结合所学习的内容，分析了零件的冲压工艺性，并设计出了多套冲压工艺方案，最后确定了最优的工艺方案。(4)冲压工艺方案确定后，进行了相关的计算，包括零件毛坯尺寸、排样利用率、落料力、冲孔力、拉深力翻边力等，同时根据零件尺寸计算出了各个工序所需要的冲压力，并选择了合适的冲压设备。(5)绘制出了全部模具的装配图，其中手绘了冲圆孔和冲梯形孔的模具，并将落料冲孔复合模的全部零件进行了绘制。参考文献[1]付宏生.模具识图与制图[M].北京:化学工业出版社,2006.4:303-350[2]史铁良.模具设计指导[M].上海:机械工业出版社,2003.8:125-305[3]薛啟翔.冲压模具设计结构手册[M].天津:化学工业出版社,2005.3:45-85[4]卢秉恒.机械制造技术基础[M].北京:机械工业出版社,2005.8:150-255[5]杜君文.机械制造技术装备及设计[M].天津:天津大学出版社,2007.9:123-235[6]陈锡栋,周小玉.实用模具技术手册[M].北京:机械工业出版社,2003.3:67-90[7]韩进宏.互换性与技术测量[M].北京:机械工业出版社,2007.10:80-135[8]胡亚民.精锻模具手册[M].上海:机械工业出版社,2002.11:43-65[9]蒲良贵,纪明刚.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2006.5:56-95[10]李绍林,马长福.实用模具技术手册[M].上海:科学技术文献出版社,2000.7:43-305[11]肖景荣,姜奎华.冲压工艺学[M].北京:机械工业出版社,1999.10:17-95[12]罗良武,王嫦娟.工程图学及计算机绘图[M].北京:机械工业出版社,2002.5:3-5[13]王志芳.16J轮辐冲孔落料模设计[J].模具制造,2006.6:29-31[14]刘杰.轿车轮辐成形研究[J].装备维修技术,2000.3:37-40[15]邵建敏.微型汽车车轮轮辐成形工艺及模具设计[J].金属成形工艺,2008.5:33-35[16]MichaelS.Bzdok.High-StrengthSteelStampingProject[J].AutomotiveLightweightingMaterials,2005.8:24-26[17]DanRomans.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