油封内夹圈的工艺分析及模具设计

1、毕业设计油封内夹圈的工艺分析及模具设计 姓 名 ： 专 业 ： 模具设计与制造 班级、学号 ： 指 导 教 师： 完 成 日 期： 中北大学分校At the University of North毕业设计任务设计题目：油封内夹圈的工艺分析及模具设计系部：机电工程系 专业：模具设计与制造 班级：学生： 指导老师：1.设计的主要任务及目标 任务：模具装配图及主要零件图 设计说明书一本 电子资料一份目标：在教师的指导下，锻炼学生综合运用所学的基础与专业知识，分析解决工程实际问题的能力。2.设计的主要内容 1）对给定工件进行工艺分析，确定工艺方案 2）进行冲压工艺计算 3）模具的总体设计 4）模具主要

2、工作零件的设计计算 5）编写设计说明书3.设计的基本要求 1）收集、学习和掌握有关资料，熟练使用有关设计手册 2）同学间相互讨论，按时向老师汇报和讨论，独立完成设计任务 3）模具图纸符合机械制图规范，使用计算机绘制 4）设计说明书内容充实、语句通顺，计算准确、论点和公式有据可查 4.主要参考文献 5.进度安排设计各阶段名称起止日期收集资料、完成文献综述9周10周完成工艺计算、确定模具结构方案10周12周中期检查11周绘制模具图11周13周完善设计内容、完成设计说明书14周15周准备答辩16周17周6.工件材料：08钢，t=0.8mm 中批量摘 要目前，我国冷冲压技术与先进工业发达国家相比还相当

3、落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。此次毕业设计产品为冲压落料件，首先对落料件的冲压工艺进行了分析，冲压工艺方案及模具结构类型的进行了确定，并进行了必要的冲压工艺参数计算，介绍了落料模结构设计的要点，模具定位零件、卸料与推件装置的设计，标准模架和导向零件的选用，模具主要工作零件的制造工艺和装配工艺的过程，模具的总装配、试模、润滑及模具使用注意事项等内容。在本次毕业设计中利用计算机辅助设计（CAD）绘制模具主要工作零件图

4、和模具的总装配图，运用了数控线切割电加工等先进加工技术。是一次对所学知识的全面总结和运用，是巩固和加深各种理论知识灵活运用的实践过程。通过毕业设计，可以很好的培养独立分析，独立工作的能力，为毕业以后走上工作岗位从事本技术工作打下良好的基础。目 录摘 要iv1 零件设计31.1 对工件进行工艺性分析31.2 确定工艺方案31.2.1 工艺方案的分析比较31.2.2 工艺方案的确定：51.3 主要工艺参数的计算：61.3.1 毛坯尺寸的计算：61.3.2 确定排样，裁板方案71.4 模具工艺计算：81.4.1 计算冲压力：91.4.2 确定压力中心：101.4.3 计算凸凹模刃口尺寸：102 磨具

5、结构设计112.1 模具主要部件及整体设计：112.1.1 凸模，凹模，凸凹模的结构设计：112.1.2 卸料，顶件，推件零件的设计：132.1.3 定位零件：142.1.4 标准模架与导向零件152.1.5 模柄及支撑固定零件。162.1.6 模具闭合高度的确定，及压力机的选择：17小结19参考文献20致 谢211 零件设计 1.1 对工件进行工艺性分析该工件是零件中的油封内夹圈，工件要求的精度只有内孔直径的要求，其余未注公差，无精度要求，工件的形状简单，可属于带凸缘的圆筒形件，工件高度与凸缘直径相比较小，可采用翻边工艺，零件使用材料为08号钢，属于低碳性能钢，适合冲压工艺成形，厚度为08，

6、也适合冲压，工件精度要求不高，无需较形。工件图如下：1.2 确定工艺方案 工艺方案的分析比较有多种方案，先确定该工件是否能一次翻边成形，需不需要拉深等工艺。查表6-2（冲压工艺及模具设计）得到：08号钢的翻边系数为 翻边的最大高度为（由于厚度，所以无需按中性层尺寸计算）根据公式其中 经计算得到翻边的最大高度是：由于由以上计算可以得到该工件可以一次翻边成形。此工件为一般的带凸缘的圆筒形件，加工可以有多种方案：方案一、落料后拉深到图示尺寸，然后采用机械加工的方法，车去底部。方案二、落料后，拉深成图示高度的尺寸，然后用冲床冲去底部。方案三、落料后，冲一定尺寸的孔，然后一次翻边成形。在上述的三种加工方

7、案中，采用第一种加工方案，成形工件的质量较高，但是这样的方法加工的生产率低，而且也废料，这是由于车下的废料为的圆形件，这样就造成浪费严重，在工件底部质量要求不高的情况下，不宜采用，第二种方案，在工件冲底部前，要求底部圆角半径愈小愈好，接近于零，而拉深后的圆角半径不可能很小，这就需要为此增加整形工序，而且质量不宜保证，同时废料，采用第三种方案，生产率高，而且省料，经计算，在落料冲孔后由一次翻边可以直接成形，这样，工序也简单，但其端部质量不如以上两种好，另外，按照工件的技术要求及精度，要保证内孔径的精度，翻边工艺完全可以，所以采用落料，冲孔，翻边方案比较合理。具体工序图示如下： 工艺方案的确定：根

8、据这些基本工序，可拟出如下几种工艺方案：方案一、先落料，后冲孔，然后翻边，采用单工序模具。方案二、落料冲孔复合模具，然后翻边。方案三、先落料，冲孔单边采用连续模具。 在方案一中，每个工序单独加工，这样做的好处是设计模具结构简单，但工序的复合程度低，生产效率也低，制造费用低，但是不适合批量生产，不宜采用。 方案三中，冲孔和翻边采用连续模具会增加模具设计，制造的复杂性，修模也不方便，这是由于落料，冲孔，翻边模具中翻边模具较为复杂，与冲孔模具做成连续模具会加大整个模具的复杂程度，制造成本也高，但是生产率低，适合大批量生产。 而方案二中没有上述方案中的缺点，把落料冲孔作成复合模具，对生产批量，模具设计

9、，制造难度等都有利，因此，选用方案二为加工此零件的加工工艺方案。1.3 主要工艺参数的计算： 毛坯尺寸的计算： 根据翻边工艺计算公式，翻边前预冲孔直径为： 其中： 经计算得到预冲孔直径为： 因此可求得，翻边系数为： 查表61低碳钢圆孔极限翻边系数，当用圆珠平底翻边时：凸模 ，所以可以在平板毛坯上冲底孔直接翻边得到8.5mm得高度。根据体积不变原理计算毛坯尺寸，翻边后工件厚度不发生变化，所以计算时，可按表面积不变原理计算：将图形分为三段：结构如下：第一部分的表面积为：第二部分的表面积为：第三部分的表面积为：还有冲孔部分的面积为：所以毛坯的表面积就为：所以毛坯直径为： 取 确定排样，裁板方案 毛坯

10、直径为，不算小，考虑到操作方便，排样应采用单排，查表319，条料沿边搭边值，件间搭边值为，查表320，条料剪切下料的公差为，查表321，条料与导料板之间的间隙。所以条料宽度为：进距板料的规格拟采用的钢板。计算材料利用率：如采用纵裁法：则材料的利用率为：如采用横裁法，则材料的利用率为：所以决定采用纵裁法下料。具体排样图如下：1.4 模具工艺计算： 计算冲压力： 落料冲孔工序所需的复合模：落料力：为抗剪强度，查表附录A1取，最后，计算得到落料力为 冲孔力： 卸料力： 查表3-9取 冲孔时的推件力为：其中：凹模取直壁刃口形式，刃口部分高度为，积聚零件的数目为：个。查表3-9，取 所以得到上述的大小。

11、落料时的顶料力为：查表3-9得到：所以总的冲压力为： 由于采用弹顶器做顶料机构，所以存在顶料力。所以压力机的公称压力为：对于翻边工序，其翻边力为： 其中： （翻边后的直径） （预冲孔直径） （材料的抗拉强度，查表附录A1-黑色金属的力学性能得到。） 确定压力中心： 由于冲裁件为一简单的圆形零件，因此，它的压力中心就为圆形件的几何中心，即位于圆的中心，翻边工序中模具的压力中心同样位于中心（圆心）。 计算凸凹模刃口尺寸： 采用凸凹模分开加工的方法： 查表3-3，得 落料部分： 由 得到： 查表3-8，得落料部分磨损系数 ，落料模刃口尺寸为：凹模：凸模：冲孔部分：，仍按上述原则选取。取，则冲孔模的刃

12、口尺寸为：凸模：凹模：2 模具结构设计2.1 模具主要部件及整体设计： 凸模，凹模，凸凹模的结构设计：凸模用来冲的孔，由于孔比较大，因此凸模的形式应采用如下的形式：凸模用螺钉，销钉或螺钉与窝座定位直接固定在模板上，不必再用凸模固定板，为了减少精加工面积，凸模外圆非工作表面直径应略小一些，端面可加工成凹坑形状，采用这种形式，主要是由于冲孔的直径 较大，必须这样。凸模的材料采用T8A钢，有高的硬度与适当的韧性，同时，凸模刃口的淬火硬度为HRC58-62，尾部回火至40-50HRC，凸模的加工采用线切割加工，凸模的长度需要根据模具的整体结构来确定。后述。关于校核，由于凸模的平面尺寸很大，所以它的强度

13、和刚度应该是足够的，无需进行校核。其凸模的形状结构如下：落料凹模的设计：落料凹模的结构形式如下图：凹模的外形尺寸：根据凹模外形尺寸公式：取 所以凹模的厚度为： 凹模壁厚： 凸凹模的结构设计：其结构图接尺寸如下： 卸料，顶件，推件零件的设计：由于材料的厚度为0.8mm，较小，且小于1.5mm，所以适用弹性卸料装置卸料，弹性组件采用橡胶，拟采用顺装复合模具，所以弹压装置安装在上模，采用弹性卸料装置可以起到压料作用，保证冲裁件的平整性，采用橡胶，能承受较大的负荷，且价格低，安装调整方便，其相关数据如下：橡胶的工作行程：取 所以 取橡胶的自由高度： 橡胶的装配高度： 取推件装置：采用刚性推件，凸凹模中

14、装有推件杆，当模具回程时，压力机上横梁作用于推件杆，将工件孔废料从凸凹模中推出来。顶件装置:顶件装置为弹性的，其弹性组件采用橡胶，顶件板顶出，这种结构的顶件力容易调节，工作可靠，冲裁件平直度较高。 定位零件： 采用定位销作定位，以保证工件在前后工序中相对位置精度高，保证工件内孔的位置精度的要求。 用导料销来导正材料的送进方向，其结构形式如下图：采用挡料销对材料在送进方向起定位作用，控制送进量，挡料销的形式采用圆柱头式固定销。 标准模架与导向零件 采用导柱，导套滑动作导向装置，导柱导套的形式如下图所示：此种导柱，导套应用广泛，结构简单。导柱的布置形式采用中间导柱，两侧导柱布置，即采用中间导柱模架

15、，具体形式如模具总装配图。模架选择中间导柱标准模架，具体尺寸如下：上模座：下模座：模具闭合高度：210255 模柄及支撑固定零件。 模柄采用凸缘模柄，方便推件杆的加工，材料采用Q235，上模座的沉孔与凸缘为H7/h6配合，并用3个或4个内六角螺钉进行固定，模柄中加工形孔用来放推件杆。具体形式如下图：凸模固定板，凹模固定板，凸凹模固定板，垫板等的设计如模具总配图。 模具闭合高度的确定，及压力机的选择：凸凹模固定板：16mm垫板厚度：12mm橡胶的厚度：20mm卸料板的厚度：20mm凹模的厚度：20mm中间空心垫板的厚度：10mm凹模固定板的厚度：16mm推杆露出高度取：10mm则模具的闭合高度为

16、：50+12+16+20+20+0.8+20+10+16+65=229.8mm压力机的选择：根据工艺分析时计算的冲压力及模具闭合高度，选用开式双柱可倾压力机J23-25，公称压力为250KN.小 结2009年5月，我开始了设计工作，时至今日，设计基本完成。历经了一个月的努力，紧张充实的毕业设计终于落下了帷幕。回想这段日子的经历和感受，我收获很多，在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。在具体设计的过程中，我认真准备了并在图书馆查找资料，还在网上查找各类相关资料，尽量使自己的的数据完整、精确。这次毕业论文的制作过程是我的一次再学习，再提高的过程。在设计中我充分地运用了大学期间所学到

17、的公差、机械制图、冷冲模设计，材料成型设备的所学科目，我想这也是意志的磨练，是对我实际能力的一次提升，也会对我未来的学习和工作有很大的帮助。 由于这次设计的时间比较短.设计中难免有不足之处.，希望在以后工作中不断提升自己的能力。参考文献1简明冲压工手册编写组编.简明冷冲压工手册第三版.北京：机械工业出版社.2003年3月2史铁梁编.模具设计指导第一版.北京：机械工业出版社.2003年8月3王芳编.冷冲压模具设计指导第一版.北京：机械工业出版社.1998年10月4上海市教育委员会组编.冷冲模设计第一版.北京：机械工业出版社. 2007年1月5李天佑编.冲模图册第一版.北京：机械工业出版.1988年11月6东北大学，毛昕编.画法几何及机械制图第三版.北京：高等教育出版社.1988年11月7 冷冲压模具设计与制造，王秀凤、万良辉主编，北京航空航天大学出版社，2005年4月第一版。8材料成形设备，王卫卫主编，机械工业出版社，2007年1月第一版致 谢本设计