油封内夹圈的工艺分析与模具设计说明

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 ）模具主要工作零件的设计计算5 ）编写设计说明

2、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周中期检杳11周绘制模具图11周一13周完善设计内容、完成设计说明书14周一15周准备答辩16周17周6.工件材料：08钢，t=0.8mm 中批量一旺tol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落后，主要原因是我国在

3、 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和模具的总

4、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：

5、 102磨具结构设计 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： . 16小结 18参考文献 19致 谢 201 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

6、，属于低碳性能钢，适合冲压 工艺成形，厚度为08伽，也适合冲压，工件精度要求不高，无需较形。工件图如下：0 ；14-耳0一1L7材料：08号钢t=O.8mm1.2 确定工艺方案1.2.1 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k 0.72kmin 068翻边的最大高度为（由于厚度t 0.8mm 1mm，所以无需按中性层尺寸计 算）根据公式Hmax D（1 kmJ °.430.72t2其中 D 92mm r 1mm t 0.8mmkmin0.68经计算得到翻边的最大高度是：Hmax

7、15.726mm由于 Hmax H 8.5mm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92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

8、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：r17B 11 胆豁41117彳才料：08号钢口t=0*8mm122工艺方案的确定：根据这些基本工序，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

9、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，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:1.3.1 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：d° D 2

10、(H0.43r0.72t)其中：D92.8mmH8.5mmr 1mm t 0.8mm经计算得到预冲孔直径为：d0 78mm因此可求得，翻边系数为：d 78d.78k 亠0.84097.5D92t0.8查表6-1低碳钢圆孔极限翻边系数，当用圆珠平底翻边时：凸模kmin0.75 0.84 ,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：U11 2L117I材料:08号钢 t=048inm第一部分的表面积为:Aidh第二部分的表面积为:A22r(d4r)第三部分的表面积

11、为:A34（川d；)还有冲孔部分的面积为:4d2所以毛坯的表面积就为:所以毛坯直径为：A毛坯 A4A毛坯117.24mm117mm确定排样，裁板方案-19，条料沿边搭边值a条料剪切下料的公差为B Dmax2(0117 2(1.2 0.6) 0.8 06毛坯直径为117mm，不算小，考虑到操作方便，排样应采用单排，查表 31.2mm,件间搭边值为q 1.0mm，查表3-20,0.6mm，查表3- 21,条料与导料板之间的间隙Z 0.8mm。所以条料宽度为:121.400.6 mm进距h (D 1)1171118mm板料的规格拟采用0.8mm计算材料利用率：1000mm 2000mm 的钢板。如采

12、用纵裁法：贝用料的利用率为:NABL17 8117241000 2000100°。73.100如采用横裁法，贝用料的利用率为:NABL16 8117241000 20001000068.80。所以决定采用纵裁法下料。具体排样图如下：TLJ1.4 模具工艺计算:1.4.1 计算冲压力:落料冲孔工序所需的复合模:落料力：FiLt为抗剪强度，查表附录A1取300 M a ,最后，计算得到落料力为F18.82 104冲孔力：F2L2t78 0.8 3005.88104N卸料力：F卸k卸F10.05 8.82 1044.41103N查表3-9取k卸0.05冲孔时的推件力为：43F推 nk推F2

13、6 0.055 5.88 1041.94 103N其中：凹模取直壁刃口形式，刃口部分高度为h 5mm，积聚零件的数目为：n h, t 5 0.86 个。查表 3-9，取 k推 0.°55所以得到上述F推的大小。落料时的顶料力为：F顶 心F1 0.06 8.82 104 5.30 103N查表3-9得到：k顶0.06所以总的冲压力F总为：F 总 F1 F2 F推 F卸 F 顶 1.76 105N 由于采用弹顶器做顶料机构，所以存在顶料力 F顶。所以压力机的公称压力为：F机 1.3 F总2.29 105N 229KN对于翻边工序，其翻边力为：F翻 1.1 (D d°)t b其中

14、：D 92.8mm （翻边后的直径）d° 78mm （预冲孔直径）t 0.8mm b 400M a （材料的抗拉强度，查表附录 ai-黑色金属的 力学性能得到。）1.4.2 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）。1.4.3 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 Zmin 0.072mmZmax 0.104mmZmax Zm.0.022mm落料部分:由 d0.6(ZmaxZmin)得到：dp0.4(Zmax0.0130.022 ZmaxZmin)0.0

15、09Zmin查表3-8，得落料部分磨损系数x凹模：Dd（Dmax x /（1170.5，落料模刃口尺寸为：0.5 0.20)00.0131 16.900.013凸模：Dp (Dd ZmJ0(116.9 0.072)00.0091 16.80 0.009冲孔部分：d，p仍按上述原则选取。取x 1，则冲孔模的刃口尺寸为:凸模：dp (d x )0 p (78 1 0.10)00.009 78.100.009 凹模：dd (dp Zmin)0 d (78.1 0.072)00.013 78.200.0132 模具结构设计2.1 模具主要部件及整体设计：2.1.1 凸模，凹模，凸凹模的结构设计：凸模用

16、来冲 78mm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 78mm 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

17、料凹模的结构形式如下图:厂匸j n下融I I凹模的外形尺寸:根据凹模外形尺寸公式：H kb取 k 0.17 b D 117mm所以凹模的厚度为：H 0.17 117 20mm凹模壁厚：c 2.5H2.5 20 50mm凸凹模的结构设计：其结构图接尺寸如下:2.1.2 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：s工作t 1 S修模取

18、s修模 5mm所以S工作 6.8mm取S工作7.0mm橡胶的自由高度：H 自由(3.54.0) S工作 4.0 7 28mm橡胶的装配高度：H装配 (0.850.9) H自由 0.88 28 24.6mm取H装配25mm推件装置：采用刚性推件，凸凹模中装有推件杆，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。2.1.3 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

19、式如下图：-E 一 令 a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。2.1.4 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，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：L B H 250mm 250mm 50mm下模座：L B H 250mm 250mm 65mm模具闭合高度：2io mm255mm2.1.5 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

20、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：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.小结希望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