轴承端盖注射模设计说明书正文

1、摘 要本设计是对给定的产品图进行冲压模具设计。冲压工艺的选择是经查阅相关资料和和对产品形状仔细分析的基础上进行的；冲压模具的选择是在综合考虑了经济性、零件的冲压工艺性以及复杂程度等诸多因素的基础上进行的；产品毛坯展开尺寸的计算是在方便建设又不影响模具成型的前提下简化为所熟悉的模型进行的。文中还对冲压成型零件和其它相关零件的选择原则及选择方法进行了说明，另外还介绍了几种产品形状的毛坯展开尺寸计算的方法和简化模型，以及冲压模具设计所需要使用的几种参考书籍的查阅方法。【关键词】工艺、工艺性、冲压工序、冲压模具、毛坯展开尺寸AbstractThis project is a press die des

2、ignation based on the original product. The election of press process is based on consulting correlation datum and analyzing the form of manufactured product meticulous; The election of press die is based on synthesis considerations on economical efficiency、the processing property of part and comple

3、x degree iso many factors; Calculating the work blank of manufactured product unfold dimension is lined feed on the premise of calculation convenience but without contribution die confectioning simplified frequent application cast. In the test, to introduce the election principle and means of press

4、confectioning art and miscellaneous rapport part, otherwise also introducing calculation means on the work blank from of many kinds of product unfold dimension and simplified cast, and the means of looking up on the reference books of designing press die.【key words】The craft； the technology capabili

5、ty； press process; punch die; The unfold dimension of the work blank.前 言随着经济的发展，冲压技术应用范围越来越广泛，在国民经济各部门中，几乎都有冲压加工生产，它不仅与整个机械行业密切相关，而且与人们的生活紧密相连。冲压工艺与冲压设备正在不断地发展，特别是精密冲压。高速冲压、多工位自动冲压以及液压成形、超塑性冲压等各种冲压工艺的迅速发展，把冲压的技术水平提高到了一个新高度。新型模具材料的采用和钢结合金、硬质合金模具的推广，模具各种表面处理技术的发展，冲压设备和模具结构的改善及精度的提高，显著地延长了模具的寿命和扩大了冲压加工

6、的工艺范围。由于冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状工件等一系列优点，在机械、汽车、轻工、国防、电机电器、家用电器，以及日常生活用品等行业应用非常广泛，占有十分重要的地位。随着工业产品的不断发展和生产技术水平的不断提高，冲压模具作为个部门的重要基础工艺装备将起到越来越大的作用。可以说，模具技术水平已成为衡量一个国家制造业水平的重要指标。目前国内模具技术人员短缺，要解决这样的问题，关键在于职业培训。我们做为踏入社会的当代学生，就应该掌握扎实的专业基础，现在学好理论基础。毕业设计是专业课程的理论学习和实践之后的最后一个教学环节。希望能通过这次设计，能掌握模具设计的基本方法和基

7、本理论。第一章 零件图及工艺方案的拟订1.1零件图及零件工艺性分析一、零件图 图11）工件图：如图11所示名称：端盖材料：Q235板厚：1mm二、零件的工艺性分析端盖所用的材料为碳素结构钢Q235,其力学性能如下：=304373Mpa,b=432461 Mpa, s=235Mpa。由于图样上未注公差等级，属自由尺寸，确定其精度等级为IT13级，大、中批量生产。该制件形状简单，尺寸较小，厚度适中，属于普通冲压件，但有几点应该注意：根据工件的形状分析，该工件为圆筒形件,因此在加工时要考虑到整形工序；零件的底部是有孔的筒形件，因此必须得考虑这一筒形件的成型方案；拉深的h/d较大，要考虑能否一次拉成，

8、且最后一次拉深成型是应注意保证R2的圆角；大批量生产，应重视模具材料的选择和模具结构的确定，保证模具的寿命；制件较小，从安全考虑，要采取适当的取件方式，模具结构上设计好推件和取件方式。1.2、工艺方案的确定一、零件底部通孔成型方案的确定底部7个通孔可有多种成型方案：第一种方案：拉深成型后再在底部冲孔；第二种方案：先在底部冲一小孔，然后在拉深成型。 若采用第一种孔的成型方案，工序集中，工件的质量较高，适合大、中批量生产，图样上对工件精度工件要求不是很高的情况下，可以采用；第二种方案先在底部冲预制小孔，在拉深的过程中预制孔会变形，而且拉深也会出现缺陷，由于变形的不均匀，拉深的直壁的质量也不好。综上

9、，采用第一种成型方案。二、工序的安排对工序的安排，拟有以下几种方案：.落料 - 冲孔 - 拉深 整形.落料 拉深 冲孔 整形.落料 拉深 整形 冲孔对于方案，先冲孔再拉深，在拉深的过程中预制孔会变形，而且拉深也会出现缺陷，由于变形的不均匀，拉深的直壁的质量也不好。方案将整形放在冲孔的后面，虽然使模具的制造比较简单，可是整形前的毛坯尺寸要求较高，计算复杂，且精度不易保证；方案将冲孔放在最后，很容易保证工件的精度，且没有出现方案的问题，故此方法为最佳方案。综上所述，最终确定采用方案。第二章 工艺设计2.1 计算毛坯尺寸一、确定拉深次数选定修边余量 查冲压手册表45，确定=1.2mm计算工件表面积为

10、了便于计算,将该零件分成若干个简单几何体计算圆筒直壁部分的表面积:A1=d(h + ) =3.14×109×(17 + 1.2) =6229.132 R2圆球台部分的表面积: A2=2(d。/2 + 2r/) r/2 =2×3.14×(109/2 + 5/3.14) ×3.14×2.5/2 =1382.6205底部表面积为： A3=d。2/4 =3.14×1092/4 =9326.585 则工件总面积为： A= A1 + A2 + 9326.585 =6229.132 + 1382.6205 + 9326.585 =1693

11、8.3375预算毛坯直径D根据毛坯表面积等于工件表面积的原则: D2/4=A D=146.8928(圆整147mm) 确定拉深次数总拉深系数为：m = dn/D = 109/147=0.741由毛坯相对厚度t/D×100=1.04查冲压工艺及模具设计P158表得第一次拉深系数 m1=0.840.65 可以一次拉成2.2、确定排样和裁板方案这里毛坯直径147mm尺寸比较大，考虑到操作方便，采用单排由冲压工艺与模具设计P45表 确定搭边值：工件间：a1=0.8沿边： a=1进距 A=d0+a1=147 + 0.8=147.8 条料宽度 B=d0+2a=147+2×1=149查冲

12、压模具设计资料 选用 1500×4000×1标准钢板裁板方案有纵裁和横裁两种，比较两种方案，选用其中材料的利用率较高的一种。纵裁时： 每张板料裁成条料数：n1=1500/149=10 余10mm每块条料冲制的制件数 n2=（4000-0.8）/147.8 =27 余8.6mm每张板料冲制的制件数 n=n1×n2=10×27=270个材料利用率 =nF /F。×100% =270×16963.065 /1500×4000×100% =76.33% 横裁时： 每张板料裁成的条料数 n1=4000/149=26 余126

13、mm 每块条料冲制的制件数 n2=（1500-0.8）/147.8=10 余21.2mm 每张板料冲制的制件数 n=n1× n2=26×10=260个 材料利用率 = nF /F。×100% =260×16963.065 /4000×1500×100% =73.51%由上述计算结果可知，应采用材料利用率高的纵裁，排样图如图21所示 图2 1）2.3 工序的合并与工序顺序根据上面的分析与计算，此件的全部基本工序有落料、拉深、冲孔、整形根据这些基本工序，可以拟出以下几种方案：方案： 落料与拉深复合，其余为基本工序；方案： 落料与拉深复合，

14、 冲孔与整形复合，其余按基本工序；方案： 落料与拉深复合，冲孔、整形为基本工序；方案： 落料、拉深、与冲孔复合，最后整形；方案： 全部基本工序合并，采用连续拉深冲压方式分析上述几种方案：方案复合程度低，在生产量不大的情况下，采用这一方案可行，因生产率太低，且使用的模具较多；方案将冲底孔与翻边复合，使模具壁厚较小，模具容易损坏；方案冲孔与整形复合，使工序不好安排，若整形在前，冲孔在后则不能保证凸缘的形状与精度，其结构虽然解决了壁厚太薄的问题，但模具的刃口不在同一平面内，因此刃口用钝后，刃磨很不方便，所以不可取；方案采用连续模，将各基本工序合并，生产率高，但将整形单独划分为一个工序，生产率低于第五

15、种方案。方案没有上述缺点，模具复合程度较高，所需的模具较少，且模具设计容易，其制造费用也较低，产品凸缘的制造精度也可通过最后一次的整形工序来达到，因此选定这一方案。综上，本次需设计的模具为落料、拉深、冲孔复合模；2.4 计算各工序的压力已知工件的材料为Q235,是普通炭素结构钢，其力学性能如下：=304373Mpa,b=432461 Mpa, s=235Mpa。一、落料、拉深、冲孔工序的计算 落料力: P1=1.3dt （d=147mm,t=1mm） =1.3 ×147×1×350 =210018.9(N)落料的卸料力： P2=k卸P1 （查表得：k卸=0.040

16、.05） =0.04×210018.9 =8400.756(N)冲孔力(15)： P3=1.3 d孔t =1.3 ×15×1×350 =21430.5(N)冲孔的推件力：P4=nk2p3 (查表2-37 凹模型口直壁高度=6mm,n=h/t=6,k2=0.055)P4= 4×0.055×21430.5 =4286.1 (N)冲孔力(6×6)： P5=1.3 d孔t =1.3 ×6×1×350 =8752.2(N)冲孔的推件力：P6=nk2p5 (查表2-37 凹模型口直壁高度=6mm,n=h/t

17、=6,k2=0.055)P6= 4×0.055×8752.2 =1885.844(N)拉深力： P7=dntbK3 (b取461) =3.14×109×1×461×0.9 =142003.674(N)整形力：整形力可按照下式计算： F整形 = Aq式中 F校平力，单位 N ； A校平投影面积（整圆角部分投影面积）mm2 ，A = （d026×d12 d22）/4 = （10926×62152）/4= 2860 mm2 ； q单位校平力，查冲压工艺与模具设计表69（ P161 ）可知q =90MPa 。将A和q 值代

18、入F整形 = Aq即可得整形力F整形= 2860×90 = 257400 N 。根据以上计算和分析,这一工序的最大总压力为： P=P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P6 + P7 =210018.9+8400.756+21430.5+4286.1+8752.2+1885.844+142003.674 =396778.014(N) 总压力完全能够满足整形所需。2.5 压力机的选择根据以上计算和分析，再结合车间设备的实际情况，选用公称压力为400KN的开式双柱固定台可倾压力机（型号为J2340）能满足使用要求。压力中心的确定模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。

19、为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模压力中心与压力机滑块的中心重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。由于该制件的毛坯及各工序均为轴对称图形，而且只有一个工位，因此压力机的中心必定与制件的几何中心重合。第三章 模具类型及结构形式的选择 根据确定的工艺方案和零件的形状特点，精度要求，预选设备的主要技术参数，模具的制造条件及安全生产等，选定模具类型及结构形式。3.1 落料、拉深、冲孔复合模的设计 只有在拉深件高度比较高时，才能采用落料、拉深复合模，这是因为浅拉深若采用复合摸，则落料凸模（肩拉深凹模）的壁厚会太薄

20、，造成模具的强度不足。本模具中，凸凹模壁厚的最小值 bmin=26.46mm能够保证强度，故采用复合模的结构是合理的。 落料、拉深、冲孔复合模常采用典型结构，即落料采用正装式，拉深采用倒装式。工件厚度一般（t=1mm）,故采用弹性卸料装置，弹性卸料装置除了卸料的作用外，在拉深时，还可以起到压边的作用。 顶件时采用弹性顶件装置,弹性力由橡皮产生,由托杆将力传到工件上,将工件顶出;推件是采用刚性推件装置,将工件从凸凹模中推出。落料、拉深、冲孔复合模的结构形式如下页 图31）所示。 图31）第四章 模具工作零件刃口尺寸及公差的计算4.1 落料、拉深、冲孔复合模落料刃口 工件外形落料凹模采用整体结构，

21、直刃口形式。这种刃口强度较好，孔口尺寸不随刃口的刃磨而增大，适用于形状复杂、精度要求高的工件向上顶出的要求。落料的基本尺寸为147mm。查冲压手册表228，可得凸、凹模刃口的极限偏差： 凸 = 0.025 mm 凹 = 0.040 mm。 = 0.025 + 0.040 = 0.065查冲压手册表223，可知凸、凹模初始双面间隙Z为： Zmin = 0.15； Zmax = 0.19. Zmax - Zmin = 0.19 0.15= 0.04 Zmax - Zmin ，故凸、凹模分开加工。又工件的尺寸D-=147-0.63mm 。又查冲压手册表230得磨损系数X=1 。落料尺寸由凹模刃口决定

22、，计算以凹模为基准： D凹 = （D-X）+凹 = 146.37+0。040 D凸 =（D-X-Zmin）-凸 = 146.22 -0.025 计算冲孔（6）模凸、凹模刃口尺寸查冲压手册表228，可得凸、凹模刃口的极限偏差： 凸 = +0.008 mm 凹 = 0.012 mm。 = 0.008 + 0.012 = 0.02查冲压手册表223，可知凸、凹模初始双面间隙Z为： Zmin = 0.15； Zmax = 0.19。 Zmax - Zmin = 0.190.15 = 0.04 < Zmax - Zmin ，故凸、凹模分开加工。又工件的尺寸D-=6+ 0.18mm又查冲压手册表23

23、0得磨损系数x = 1 。冲孔尺寸由凸模刃口决定，计算以凸模为基准： D凸= （d+x-Zmin）-凸 = 6.03-0.008 mm D凹= （D凸+Zmin）+凹 = 6.18+0.012 mm计算冲孔（15）模凸、凹模刃口尺寸查冲压手册表228，可得凸、凹模刃口的极限偏差： 凸 = +0.011 mm 凹 = 0.018 mm。 = 0.011 + 0.018 = 0.029查冲压手册表223，可知凸、凹模初始双面间隙Z为： Zmin = 0.15； Zmax = 0.19。 Zmax - Zmin = 0.190.15 = 0.04 < Zmax - Zmin ，故凸、凹模分开加

24、工。又工件的尺寸D-=15+ 0.27mm又查冲压手册表230得磨损系数x = 1 。冲孔尺寸由凸模刃口决定，计算以凸模为基准： D凸= （d+x-Zmin）-凸 = 15.12-0.011 mm D凹= （D凸+Zmin）+凹 = 15.27+0.018 mm计算拉深部分刃口尺寸 拉深件尺寸以内径为准，基本尺寸为ø108mm，公差=0.54。计算时以凸模为基准，间隙取在凹模上。查冲压手册表474（P305）得其单面间隙C = 11.1t ，取C = 1.1t = 1.3 mm 查冲压手册表476得拉深模凸、凹模的制造公差分别为： 凸= 0.025，凹= 0.040 。凸、凹模刃口尺

25、寸的计算如下：D凸=（d + 0.4）-凹 =（108 + 0.4×0.54）-0.025 =108.216-0.025 mmD凹=(d + 0.4+ 2C)+凹 =（108 + 0.4×0.54 + 2×1.3）+0.040 = 110.816+0.040 mm拉深凸模圆角半径R凸= 0.5mm ；拉深凹模圆角半径R凹= 1.5mm 。第五章 模具零件的选用，设计及必要的计算5.1、落料，拉深、冲孔复合模成形零件 一、凸模凸模材料选用T10A，淬火硬度达到62HRC。采用带肩凸模（图5-1所示为冲孔凸模、图52所示为落料凸模） 图5-1）图5-1）二、凹模落料凹

26、模实际最大外形尺寸b =147 mm 查冲压工艺及模具设计P68得K =0.19凹模厚度： H=kb =0.19×147 =27.93 mm(取28mm)凹模壁厚： C=（1.52）×H=1.6×28=44.8mm所以,凹模最大外形尺寸为：L=D+2C =147+2×44.8 =236.6mm（圆整取277mm）凹模材料选用T10A，淬火硬度达到62HRC。凸凹模采用台阶式结构，采用固定板固定，这样简化了模具的结构，节省了材料的成本。外形尺寸如图5-3所示 图5-3） 支撑固定零件上、下模座中间联以导向装置的总体称为模架。通常都是根据凹模最大外形尺寸D。

27、选用标准模架。凹模最大外形尺寸为237 mm×237 mm，选用GB2851.381中的后侧导柱模架。模具的闭合高度h = 240285mm ，上模座为250×250×50，下模座为250×250×65 ，导柱的基本尺寸为ø33mm 。上模座选用GB2855.581 中的后侧导柱上模座，材料为HT200、型。其主要参数：L= 250mm B = 250mm、 t = 50mm = 260 mm S = 250mm = 160mm =290mm R = 50mm = 100mm D =50+0.025mm (上模座)下模座选用GB285

28、5.681中的后侧导柱下模座，材料为HT200。其主要参数：L= 250mm B = 250mm t = 65mm= 260 mm S = 250mm = 160mm = 290mm R = 50mm = 100mm D =35-0.025mm (下模座)模柄选用凸缘式模柄，参见GB2862.181。材料为Q235的型凸缘式模柄。模柄中打杆孔的直径为ø17mm其具体参数为：d = 50mm D = 100mm h = 78mmh2 = 18mm D1= 62mm d1 = 13mmd2 = 18mm d3 =11mm b1 = 11mm (模柄)卸料零件由于工件厚度为1 .5 mm，

29、为保证冲裁件表面的平整采用弹压卸料板卸料。根据卸料力的大小取卸料板厚度为12mm，根据模座周界大小取卸料橡胶尺寸为250×250×70橡胶的可压缩量为h=H×0.3=70×0.3=21mm凹模深度为3mm，所选橡胶满足使用要求。定位零件 采用两颗导料销和一个固定挡料销定位。固定挡料销在GB2866.1181中选取直径D = 8mm 、d =4mm 、高度h = 3mm 的型固定挡料销。这种零件结构简单，制造、使用方便，直接装在凹模上即可 (挡料销) (导料销)凹模上固定挡料销孔与刃口之间的壁厚为3mm，大于允许的最小壁厚2mm，满足强度要求。故所选的挡料

30、销合适。上、下模座螺钉选取由凹模周界250 ×250选用M16的内六角圆柱头螺钉参照模具各零件的具体情况，上模座选用四颗M16X45的内六角圆柱头螺钉固定。下模座选用四颗M16X50的内六角圆柱头螺钉固定。 ( 螺钉)卸料螺钉 查冲压模具简明设计手册表15-34选取卸料螺钉 选用M16X180的圆柱头内六角卸料螺钉 ( 卸料螺钉 ) 其主要参数：d1=20 l=20 d2=30 H=20 t=10 s=14 d3=17 d4=16 d5=13 L=180上、下模座销钉的选取由凹模周界250×250选用10的圆柱销钉 根据模具的实际情况 上模座选用两颗10×90的圆

31、柱销钉定位 下模座选用两颗10×90的圆柱销钉定位 (圆柱销钉)参照模具各零件的具体情况，合理布置螺钉、圆柱销的位置，从GB7076和GB11976中选适当的规格与尺寸。导向装置 本模具采用圆形导柱、导套式的导向装置。导柱与导套之间采用间隙配合，配合精度为H7/R6 。导柱与导套相对滑动，要求配合表面有足够的强度，又要有足够的韧性。所以材料选用20钢，表面经渗碳淬火处理，表面硬度为5862HRC。导柱选用GB2861.281中的B型导柱，直径d = 35mm 、极限偏差为R7 、长度L = 230mm l=65mm。导套选用GB2861.681中的A型导套，直径d =35mm 、D=50、极限偏差为H7 、长度L =125mm 、H=48mm 、l=25mm。 第六章 压力机的校核6.1 落料、拉深-冲孔模压力机的校核1、闭合高度的校核所选压力机的最大闭合高度为300mm，闭合高度的调节量为80mm垫板的尺寸为65mm Hmin=300-80=220 本次设计模具的的闭合高度为260 Hmax-5=295 Hmin+10=230 满足 Hmax-5 HHmin+