端盖冲压工艺与模具设计

设计设计方案2-1-设计方案题目端盖冲压工艺与模具设计学院专业班级学生学号指导教师年月日学院专业学生学号设计题目端盖冲压工艺与模具设计一、选题背景与意义端盖主要应用于零件的外部，结构简单，形状普通，端盖作为重要的机械零件之一，用途非常广泛。端盖的作用有很多，可作轴承外圈的轴向定位，进行防尘和密封，或与密封圈配合达到密封的目的，位于车床电动机和主轴箱之间的端盖主要起到传动扭矩和缓冲吸震的作用，只主轴箱转动平稳。本次设计的端盖材料厚度为1mm，整体尺寸不大，形状不太复杂，其尺寸要求精度不高，外形尺寸公差配合要求也不高，属简单轮廓成形，又属大批量生产，考虑到生产成本和生产效率问题，选用模具冲压方法进行生产，通过对零件产品的分析，可以通过拉深、胀形、翻边等工艺对其进行成形，若采用单冲模，要在多台压力机上进行加工，而，这些工序间定位不同，容易造成成形缺陷，而且压力机数量、模具数量多，造成生产效率低、成本高等缺点采用复合模既能提高制件质量及生产率，又可减少设备投资和模具费用及降低制件成本。零件选用材料为08的卷料，08表示为含碳量为万分之八，强度、硬度很低，而韧性和塑性极高，具有良好的冲裁、拉深、弯曲和胀形等冷加工性能、焊接性能。但存在时效敏感性、淬硬性及淬透性极低。大多轧制成高精度的薄板或冷轧钢带用以制造易加工成形、强度低的拉深或弯曲的覆盖零件和焊接构件。本次设计旨在通过分析计算所给工件零件图，对其进行工艺分析，设计多套冲压工艺方案，确定最优方案，使之达到用材料少、成本低、精度高等要求。通过设计来巩固四年所学理论知识，联系实际，提高分析综合能力，查阅设计手册、模具图册，熟悉机械设计标准，加强计算绘图及编写技术文件的能力。二、设计内容设计内容本设计的类型为机设类，侧重于设计、计算与制图能力的培养和工程能力的基本训练。设计的产品对象是端盖，应完成其冲压工艺与模具设计。端盖是通过排样、落料、拉深、胀形、冲孔、内外缘翻边等工序形成，需要进行毛坯尺寸、冲压力计算，并确定模具结构的设计和压力机的选用。设计的内容如下：(1)零件图设计：设计符合国家标准的端盖产品图。(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1～2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、冲头强度、压力中心等。(6)设计依据：端盖产品图纸；大批量生产；冲压设备的种类、型号等不受限制。预期结果设计符合国家标准的端盖产品零件图，分析产品的冲压工艺，完成所有的工艺设计和设计模具装配图。设计完成的主要内容有：画出符合国家标准的端盖产品零件图。通过计算毛坯尺寸、设计冲压工序、查阅相关图册，作出设计方案。由零件图、设计方案，绘制模具的装配图。三、设计方案冲压件的工艺分析图1端盖零件图该零件为端盖，如图1所示，材料厚度为1mm。零件外形对称，无尖角、凹陷或其他形状突变，系典型的板料冲压件。零件外形尺寸无公差要求，Φ87可通过拉深成形，Φ33和Φ25.5可通过胀形成形，外缘Φ117和内孔Φ10可以通过翻边成形，Φ3.5和Φ2.5的孔均布在零件的2个平面上，孔距位置有要求，但孔径无公差配合。通过上述的工艺分析，可以看出该零件为阶梯圆筒拉深件，尺寸精度要求不高，主要是轮廓成形问题，又属大量生产，因此可以用冲压方法生产。确定工艺方案（1）计算毛坯尺寸旋转体零件系采用圆形毛坯，其直径按面积相等的原则计算（不考虑板料厚度的变化），计算毛坯尺寸时，先将零件划分为若干便于计算的简单几何体，分别求出其面积后相加，得到零件拉深部分总面积，则毛坯直径（1）由于板料的各向异性和模具间隙不均等因素的影响，拉深后零件的边缘不整齐，甚至出现凸耳，需在拉深后进行修边。因此，计算毛坯直径时需要增加修边余量。由文献[1]表4-4得：。取。外缘翻边变形区的应力和应变情况与浅拉深相似，竖边根部附近的圆角部位产生弯曲变形。实际毛坯尺寸取（2）确定排样方式和计算板料利用率单行排查文献[2]表4-8，冲裁金属材料的搭边值，得：材料的利用率：（2）图2单行排多行排由于多行排样中，在送料过程中，要考虑卷料在两个方向上的移动，比较麻烦，所以选用单行排样。（3）冲压工序性质与工序次数选择冲压该零件，需要的基本工序和次数有：（a）落料（b）拉深（c）胀形（d）预冲孔（e）内孔翻边（f）外缘翻边（g）冲Φ3.5的孔（h）冲Φ2.5的孔根据以上工序，可以作出以下各种组合方案。方案一：（a)落料、拉深（b）胀形（c）预冲孔、内孔翻边（d）外缘翻边（e）冲3个Φ3.5、2个Φ2.5的孔方案二：（a)落料、拉深（b）冲3个Φ3.5的孔（c）胀形（d）预冲孔、冲2个Φ2.5的孔（e）内外缘翻边方案三：（a)落料（b）拉深（c）胀形（d）预冲孔（e）冲3个Φ3.5的孔（f）冲2个Φ2.5的孔（g）内外缘翻边对比以上三种方案进行比较，可以看出：方案一，落料和拉深采用复合模组合，预冲孔和内孔翻边组合，节省了工序和设备，提高了生产率，模具结构比较简单，操作比较方便，零件的生产成本不高。方案二，胀形后冲Φ2.5的孔，，在内孔翻边时会影响孔的位置精度，影响零件最终的精度要求。方案三，除落料和拉深采用复合模外，其余工序都采用单工序模，单工序模具结构简单，但，工序多，使用设备多，生产效率低。通过以上的方案分析，在大批量生产时，考虑生产效率、生产成本、模具结构、模具寿命等因素，选用方案一是比较合理的。确定了工艺方案以后，就可以进行该方案的模具结构型式的确定，个工序的冲压力计算和冲压设备的选用。计算各工序冲压力和选择冲压设备第一道工序——落料、拉深其半成品如图3所示。平刃口模具冲裁时，冲裁力可按下式计算：（3）考虑到模具刃口的磨损，凹凸模间隙的波动，材料机械性能的变化，材料厚度变化等因素，实际所需冲裁力还须增加30%，即（4）将毛坯的周长，厚度以及08钢材料的抗剪强度代入（4）式，得图3落料、拉深推件力（5）设同时梗塞在凹模内的零件数，系数查表得0.055，代入（5）式，得拉深力（6）带法兰拉深件的拉深系数为，查表4-10得法兰圆筒拉深件的极限拉深系数为，则可以一次拉深成形。查表4-9得，，抗拉强度，代入（6）式，得选用冲压设备这一工序的落料力，推件力，拉深力因此，工序所需的总压力故选用400kN的压力机。第二道工序——胀形其半成品如图4所示，图4胀形，，查表5-2的平板局部冲压凸包时的许用成形高度（7），2次均符合条件，可一次冲压凸包。压凸包成形力按下式计算：（8）系数k取200，料厚t=1mm，所以，总压力，故选用400kN的压力机。第三道工序——预冲孔、内孔翻边其半成品如图5所示。翻边圆孔的初始直径为翻边系数为，查表5-5的圆柱形凸模翻边系数，，可一次翻边成形，且不易发生破裂。图5预冲孔、内孔翻边采用圆柱形平底凸模时，翻边力查表得屈服极限，则冲孔力，故选取160kN的压力机。第四道工序——外缘翻边其半成品如图6所示，图6外缘翻边外缘翻边变形区的应力和应变情况与浅拉深相似，即拉深系数，所以可以一次成形。翻边力为故选用250KN的压力机。第五道工序——冲3个Φ3.5、2个Φ2.5的孔其半成品如图7所示，图7冲3个Φ3.5、2个Φ2.5的孔冲3个Φ3.5孔的冲裁力冲2个Φ2.5孔的冲裁力，选用250kN的压力机。四、参考文献[1]肖景容,姜奎华.冲压工艺学[M].北京：化学工业出版社,2005.[2]杨占尧.现代模具工手册[M].北京：化学工业出版社,2007.[3]李硕本.冲压工艺学[M].北京：机械工业出版社,1982[4]薛启翔,冲压模具设计结构图册[M].北京：化学化工出版社,2005.[5]付建军.模具制造工艺[M].北京：机械工业出版社,2010.[6]王新华.冲裁模设计与维修[M].北京：化学工业出版社,2009.[7]陈万林,姜彤，陈集，陈涛.实用模具技术[M].北京：机械工业出版社,2000.[8]梁炳文.实用板金冲压工艺图集[M].北京：化学工业出版社,2002.[9]王新华,陈登.简明冲模设计手册[M].北京：机械工业出版社,2008.[10]冲模设计手册编写组.冲模设计手册[M].北京：机械工业出版社,2000.[11]模具制造手册编写组.模具制造手册[M].北京：机械工业出版社,1997.[13]马正元.冲压工艺与模具设计[M].北京：机械工业出版社,1998.[14]郝滨海.冲压模具简明设计手册[M].北京：化学工业出版社,2005..[15]郑可煌.实用冲压模具设计手册[M].北京：宇航出版社,1994.[16]PurwoKadarno,Ken-ichiroMori,YoheiAbe,TatsuroAbe，Flangingusingstepdieforimprovingfatiguestrengthofpunchedhighstrengthsteelsheet[J]，ProcediaEngineering，81,2014,1133-1138.[17]LeiChen,HuiqinChen,QiaoyiWang,ZhihuaLi，Studiesonwrinklingandcontrolmethodinrubberformingusingaluminiumsheetshr