轴碗设计指导书

1、实验实训（设计）报告项目名称：轴碗设计指导书专 业：模具设计与制造班 级： 模具131企业指导老师： 2 校内指导老师： 邓科学 号：201301825姓 名：王城洋地 点：绵阳职业技术学院时 间：2015、6、25成绩评定二。一五年六月二十五日1、设计任务书名称：轴碗材料：20钢料厚：1.5mm批量：大批量而出043041y,(i)制定冲压工艺方案，填写工艺一张。(2)模具装配图一张，工作零件图张。(3)设计说明书一份。2、绪论一、冲压工艺的应用1.1冲压工艺是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于 加工板料零件，所以有时也叫板料冲压。 冲压不仅可以加工金属 板料，而且也可以加工非金属板料。

2、冲压加工时，板料在模具的 作用下，于其内部产生使之变形的内力。 当内力的作用达到一定 程度时，板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生与内力的作用性质 相对应的变形，从而获得一定的形状、尺寸和性能的零件。冲压生产靠模具与设备完成加工过程，所以它的生产率高， 而且由于操作简便，也便于实现机械化和自动化。利用模具加工， 可以获得其它 加工方法所不能或难以制造的、形状复杂的零件。冲压产品的尺寸精度是由模具保证，所以质量稳定，一般不需再经过机械工业加工便可使用。冲压加工不一般不需要加热毛坯，也不像切削加工那样大量 切削材料，所以它不但节能，而且节约材料。冲压产品的表面质 量较好，使用的原材料是冶金工厂大量生产

3、的轧制板料或带料， 在冲压过程中材料表面不受破坏。因此，冲压工艺是一种产品质量较好而且成本低的加工艺。 用它生产的产品一般还具有重量轻且刚性好的特点。冲压工艺在汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表、各种民用轻工产品以及航空、航天和兵工等的生产方面占据十分重要 的地位。现代各先进工业化国家的冲压生产都是十分发达的。在我国的现代化建设进程中，冲压生产占有重要的地位。3主要工艺参数的计算3.1 翻边工艺分析计算毛坯尺寸需先确定翻孔前的半成品尺寸，翻孔是否可以一次翻孔成形，这要核算翻孔的变形程度。对零件进行工艺分析可知，？ 30mm#由内孔翻孔成形，翻孔 前应预冲孔。？ 42.5mm为圆筒形件拉深件直

4、径，可以一次拉深成 形。工序安排为落料、拉深、冲孔、翻孔等。翻孔前为？ 42.5mm, 高7mm无法兰圆形制件。在半成品零件上，冲底孔后进行翻孔，工艺计算包括两方面 的内容：一是确定底孔直径 d0;二是核算翻边高度 h。(1) 计算毛坯的预孔直径翻孔工艺参数如3-1图所示03o-n.4r3 / 041t图3-1d0=d-2(h-0.43r-0.72t)=28.5-2(10-0.43 x 0.5-0.72 x 1.5)=11.09(2) 计算翻边高度hh=0.5d(1-d0/d)+0.43r+0.72t, 将翻边系数 kf=d0/d 代 入式可得：h=0.5d(1-kf)+0.43r+0.72t

5、 ,再将上式中翻边系数 kf 以极限翻边系数kfmin代替，可得最大翻边高度 hmax的计 算式。hmax=0.5d(1-kfmin)+0.43r+0.72t=0.528.5(1-0.38)+0.43 x 0.5+0.72 x 1.5=10.13mm而翻边高度 h=8.5+1.5=10mm,小于最大翻边高度，所以能够一次翻成。翻孔前半成品图如图3-2011,09042户图3-23.2 修边余量的确定在拉深过程中，常用材料机械性能的方向性，模具间隙不均, 板厚变化，摩擦阻力不等及定位不准等影响；而使拉深件口部或凸缘周边不齐，必须进行修边，故在计算毛坯尺寸时应按加上修 边余量后的零件尺寸进行展开计

6、算。h=7-0.75=6.25mm,d=41+1.5=42.5mm。根据相对高度h/d=0.15，修边余量的数值查表知所以修边余量 =1 mm3.3 毛坯尺寸计算3.3.1 确定拉深件毛坯尺寸计算的依据由于板料在拉深过程中，材料没有增减，只是发生塑性变形。 在变形过程中，材料是以一定的规律转移的，所以应满足以下情 况。1、毛坯的形状应符合金属在塑性变形时的流动规律。其形状一般与拉深件周边的形状相似。毛坯的周边应该是光滑的曲线而无急剧的转折，所以，对于旋转体来说，毛坯的形状无疑是一 块圆板，只要求出它的直径。2、拉深前后，拉深件与其毛坯的质量不变、体积不变，对 于不变薄拉深，其面积基本不变。3、

7、由于板料具有方向性以及毛坯在拉深过程中的摩擦条件 不均匀等因素的影响，拉深后的工件顶端一般都不平齐，需要修边，所以在毛坯尺寸中，应包括修边余量。3.3.2 该零件毛坯尺寸的计算该零件为形状简单的旋转体拉深件的毛坯直径在不变薄的拉深中，材料厚度虽有变化，但其平均值与毛坯 原始厚度十分接近，因此，毛坯能展开尺寸可根据毛坯面积与拉 深件面积(加上修边余量)相等的原则求出。将 d1=42.5,h1=h+ h=6.25+1=7.25mm,r=3+0.75=3.75mm 代 入公式：毛坯直径按下式确定：d d； 4dihi 1.72rdi 0.56r2二.,(42.5)2 4 42.5 7.25 1.72

8、 3.75 42.5 0.56 (3.75)252.5mm3.4 排样该工件排样根据拉深工序设计。考虑到操作方便及模具结构简单，故采用单排排样设计，查表得搭边值a=1.5、a11.5,则条料宽：b=52.5+2a=52.5mm+2x 1.5=55.5 mm条料的进距为h=52.5+1.5=54 mm冲裁单件工件材料的利用率按公式可得:-d- 100% =72%4bh图3-3排样图3.5 确定拉深系数及拉深次数毛坯相对厚度 t/d=1.5/52.52.8 % 2%,查表可不用压料圈装置，但为了保险起见，首次拉深仍采用压料装置。采用压料 装置后，首次拉深可采用较小的拉深系数， 有利于减少拉深次数。

9、 根据t/d=2.8% ;查得极限拉深系数 m=0.54 ,而工件总的拉伸系 数m总=d/d=42.5/52.5=0.80, 即m总mi,故工件可一次拉深成形， 即可采用落料-拉深复合冲压模。4确定工艺方案及模具结构形式4.1 工艺方案的确定该工件包括落料、拉深两个基本工序，可以有以下几种工艺 方案：方案一：先落料、后拉深，再预冲孔翻孔，采用单工序模生 产。方案二：落料、拉深、预冲孔翻孔复合冲压，采用复合模生 产。方案三：落料、拉深、预冲孔翻孔级进冲压，采用级进模生 产。除此之外，还有其它方案，这里不再一一列举。以上几种方案：对于方案一，模具要求简单，但是需要三道 或者更多道工序，每道工序都需

10、一套模具，模具套数过多，生产 效率将会降低，难以满足大批量生产的要求；方案二采用复合模 生产，生产效率较高，复合模结构虽然较方案一复杂，但是由于 零件的几何形状简单对称， 模具制造并不困难；方案三生产效率 也很高，但零件的冲压精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需 要在模具上设置导正销导正，故模具制造、安装较复合模复杂。通过对上述三种方案的分析比较， 该零件的冲压生产采用方 案二为佳。4.2 模具结构形式的选择与确定1）正倒装结构及卸料方式：只有当拉深件高度较高时，才 有可能采用落料拉深复合模，因为浅拉深件若采用复合模， 落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚过薄，强度不足。本例中凸凹模壁厚 b=（52.

11、5-44）/2=4.25mm ,大于材料允许的最小壁厚3.2mm,能保证足够强度，故采用复合模是合理的。即落料采用正装式，拉深 采用倒装式。模座下的缓冲器兼作压边与顶件装置，另设有弹性卸料与刚性推件装置。该结构的优点是操作方便，出件畅通无阻， 生产效率高。缺点是弹性卸料装置使模具结构复杂与庞大，特别是拉深深度大，料厚，卸料力大的情况，需要较多较长的弹簧， 使模具结构过分的庞大。所以它适合与拉深深度不太大，材料较薄的情况。2）送料方式：采用手动送料方式。3）导向方式：为确保零件的质量及稳定性，选用导柱、导 套导向。由于已经采用了手工送料方式， 为了提高开敞性和导向均匀性，采用后侧导柱模架。4）定

12、位装置：由于该模具采用的是条料，控制条料的送料 方向采用挡料销，与送料垂直的方向上用导料板对料进行导正。5冲压设备的选择5.1 冲裁工序总力的计算（1）落料力的计算：考虑到模具刃部被磨损、凸凹模间隙不均匀和波动、材料力 学性能及材料厚度偏差等因素的影响，实际计算冲裁力时按下面公式：尸落=乩式中f落一冲裁力（nd ;l一冲裁件剪切周边长度（mm ;t一冲裁件材料厚度（mrm ;p一被冲材料的抗剪强度（mpa）,查手册表87得20钢的 r =300mpak一系数，一般取1.3。f落=1.3 x165x 1.5 x300=96.53kn（2）冲孔力的计算：f 冲=1.3 x x 11.09 x 1.

13、5 x 300=20.38kn(3)拉深力的计算：可按有压边圈的圆筒形件近似计算，按式得： f=kdt rb式中：f拉一拉7力(nd ;d-拉深件直径(mm);t材料厚度(mm);ob材料的强度极限(mpa),查得(t b=360mpak一修正系数；m=42.5/52.5=0.80,由表查得修正系数k=0.4 ,则f拉=0.4 x x42.5 x1.5 x360=28.84kn.(4)压边力的计算：压边力f压可用下式计算：f压=/4【d2-(d+2ra)2 p式中：p一单位面积压料力，值可查表p=2.0mpqd-坯料直径；d工序件直径；ra一拉深凹模的圆角半径，凹模圆角半径可按下式计算：ra=

14、0.8j(d d)t=0.8j(52.5 42.5) 1.5 = 3mm由表 28 查得 k卸=0.04 ; f 卸=0.04 x 96.53=3.86kn(5)翻孔力的计算：f 翻=1.1 (d-d0)t (ts式中：d一翻孔后空口的中径；d0一翻孔前毛坯预孔直径；t一材料厚度；f翻一翻边力；os一材料的屈服强度，这里。s=250mpa代入数据得 f=1.1 (28.5-11.09) x 1.5 x250=22.56kn.(6)推件力f推=nk推f冲k推一推件力系数，由手册查得k推=0.55;n一同时卡在凹模的工件(或废料)数，其中n=h/t ,而 h呈 6,贝un 呈 4,取 n=4.h一

15、凹模刃部直壁洞口高度(mm ,t 一料厚(mm)f推=4x 0.55 x 20.38=44.8kn(7)卸料力f卸水卸f落则工序总力f总=f落+f冲+f拉+f压+f翻+f推+f卸=96.53+20.38+28.84+0.635+22.56+44.8+3.86=218kn.5.2 初选压力机由于复合模的特点，为防止设备超载，可按公称压力f压呈 (1.6-1.8 ) f总选择压力机，查手册，初选公称压力为350kn的开式压力机，型号ja21-35,其有关技术参数为：公称压力/kn: 350滑块行程/mm 130滑块行程次数/ (次/min) :50最大闭合高度/mm 220连杆调节长度/mm 60

16、工作台尺寸/mm前后：380左右:610工作台孔径/mm 前后：200左右:290直径：260模柄孔尺寸/mm直径：50深度：705.3 压力中心的计算模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机的中心滑块中 心线重合。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨 与模具的导向部分不正常的磨损，还会使合理的间隙得不到保 证，从而影响制件的质量和降低模具的寿命，甚至损坏模具。由工件图可知，为简单的对称冲裁件，其压力中心位于冲裁 件轮廓图形的几何中心上。6模具主要零件的设计与标准化6.1 工作零部件刃口尺寸的计算6.1.1 落料凸凹模刃口尺寸计

17、算由于工件外形结构简单，尺寸精度要求不高，落料外形时， 凸、凹模采用分别加工法。设工件尺寸为d0t,根据以上原则，应先确定凹模尺寸，使 凹模标称尺寸接近或等于工件的最小极限尺寸，再减去凸模尺 寸，保证最小合理间隙。da=(dmax-xa) + 、；dt=(da-zmin)0-st；da,dr落料凸、凹模尺寸；dmax-落料件的最大极限尺寸；a一工件制造公差；zmin最小合理间隙；x一磨损系数；st、sa一凸、凹模制造公差；由表查得 a =0.3; zmax=0.240, zmin=0.132,对于落料尺寸52.50。3的凸、凹模偏差查表得：st=+0.030, 5 a=-0.020 ;则 zm

18、ax-zmin=0.108又由表查得：x=0.5,则 da=(dmax-xa ) +“。=(52.5-0.5 x 0.3) +0.030=52.35+0.030dt=(da-zmin)0-st= (52.35-0.132 )。必=52.28。-。必校核:| 5 t|+| 8 a|=0.05 zmax-zmin(满足间隙公差条件)。6.1.2 冲孔凸凹模刃口尺寸计算设工件尺寸为1 1.09 +0.180,以凸模为设计基准，由表查得zmax=0.240, zmin=0.132则 zmax-zmin=0.108对于冲孔尺寸1 1.09 +0.180的凸、凹模偏差查表得：st=-0.02, 8 a=+

19、0.020;又由表查得：x=0.75,则 dt=(dmin+x a)0-st= (11.09+0.75 x 0.18 ) 0-0.02 =11.225 0-0.02da=(dt+zmin广 ao=(11.225+0.132) +0.020=11.357 +0.020校核:| 5 t|+| 8 a|=0.04 2d,取b=30 mm当h三32 mm时，螺孔大小可取 m10或m12凹模长度 l=65+2x 30=125;查得标准圆形凹模周边尺寸为dx h=160x 32 mm,结构如图:52统产图6-16.2.2 冲孔凸模的设计小11.225的冲孔凸模，依据设计的基本形式及原理图，冲孔凸模为圆形，

20、具体的结构可根据具体的需要而定，冲孔凸模采用b形圆凸模，其总长可跟据具体的设计按如下方式计算：l=h1+h2+h式中l一凸模长度，mmhl 凸模固定板高度，mmh2一卸料板高度，mmh3一工件高度，mmh4一凸模再深入凹卞h镶块的高度 mm冲孑l凸模的长度：l=25+16+15.5+3.5=60mm;其结构如图：086ezii图6-26.2.3 拉深凸模的设计拉深凸模为尺寸较大的圆形凸模，其结构尺寸如图:图6-36.2.4 翻边凹模的设计图6-46.2.5凹模镶块（翻边凸模、冲孔凹模）的设计图6-56.2.6凸凹模（落料凸模、拉深凹模）的设计07(10咫7090i流224因而i网图6-66.3

21、 定位装置的设计与标准化6.3.1 固定挡料销的设计与标准化挡料销（又称定位销）主要用于定位，保证条料有准确的送 料距，挡料销有多种形式，分别用与不同的场合，本模具采用圆 柱挡料销，一般装在凹模上，且它的固定部分和工作部分的直径 相差较大，因而不致削弱凹模的强度。这种挡料销制造简单，一 般用于带固定和弹压卸料板的模具中o挡料销一般用45钢制造；热处理硬度44-48hrg当料厚3mm 以下时，挡料销的高度可高于料厚1m怯右，而当料厚5mmz上时，挡料销的高度可低于料厚 1-2mm选取标准件(b/t7649.10)如图：riwt4i 图6-7固定挡料销的结构选用直径d=(|)8m, h=2mm材料

22、为45钢a型固定挡料销 (jb/t7649.10 94)6.4 标准模架的选用选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑，一般在长度和宽度上都应比凹模大 30-40mni模板厚度一般等于凹模厚度的 1-1.5倍，选择模架时还要注意模架与压力机的安装关系，例如 模架与压力机工作台孔的关系， 模座的宽度应比压力机工作台孔 的孔径每边约大40-50mni冲压模具的闭合高度应大于压力机的 最小装模高度，小于压力机的最大装模高度等。由凹模周界可以选取标准模架，凹模周界d=160，闭合高度h1=180mm模架选用中等精度，中、小尺寸冲压件的后侧导柱模 架，从右向左送料，操作方便。上模座：lx bx h=160

23、x 160x 40 gb/t 2855.5下模座：lx bx h=160x 160x45 gb/t 2855.6导柱：dxl=28x 160 gb/t 2861.1导套：dxlxd=28x70x38 gb/t 2861.6最小闭合高度：160最大闭合高度：200模具闭合高度h 闭=174.5mm可见该模具闭合高度满足所选开式压力机350kn的闭合高度。hmax(220)-5mm 174.5mm hmin(160)+10mm图6-8后侧导柱模架1-下模座2-导柱3-导套4-下模座6.5 卸料装置的设计与标准化6.5.1 打杆的设计与标准化打杆的设计根据标准件，选用此打杆如图6.5.2 卸料螺钉的

24、设计与标准化卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为 8mm螺纹部分为m6x 10mm卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间。 卸料螺钉拧紧 后，应使卸料板超出凸凹模端面 0.4mm,又误差时通过在螺钉与 卸料板之间安装垫片来调整2。卸料螺钉的设计根据标准件，选用10x86 gb699-886.5.3 卸料板的设计与标准化弹性卸料板具有卸料与压料的双重作用，多用于冲制薄 料，使工件的平面度提高，借助弹簧橡胶等弹性装置卸料，常兼起压边、压料装置或凸模 导向。查手册：卸料板孔和凸模的单边间隙z/2= (0.1-0.2 ) t(t为材料厚度，mm ,弹性卸料板的厚度h从表中选取为16mm卸料板的宽度为 125

25、-200mm,在止匕取 160mm查得卸料板孔与凸模的单边间隙z/2=0.15 ,型孔与凸模的配合为h7/h6。图 6-106.5.4 弹簧的选取卸料弹簧的选用原则及步骤：1) 根据总卸料力f卸估计拟用弹簧个数 n,算出每个弹簧所承受的负荷f预。即f预二尸卸/n.2)根据f预的大小，从标准中初选弹簧规格， 使所选用的弹簧的最大工作负荷fj大于f预，即fj f预。3) 所选弹簧的最大工作负荷fj和最大工作负荷的总变形量hj出该弹簧的特性曲线。4) 检查弹簧最大允许压缩量，如果满足下列条件，则弹簧选得合适。即hj呈h预+hi+h修磨式中h预一弹簧预压缩量；hl一料板工作行程，一般取料厚加1mmh修磨一凹模修磨量，一般取 4-10mm冲模中常用的圆柱螺旋压缩弹簧是用60si2mn或碳素弹簧钢丝卷制而成的，热处理硬度为 43-48hrc,弹簧两端拼紧并磨 平。1)根据模具安装位置，拟选用 6个弹簧，则每个弹簧的负 荷为：f 预=f 卸 /n=3860/