柴油机外罩冲压工艺及模具设计2

PAGEPAGE2柴油机外罩冲压工艺及模具设计摘要本次毕业设计完成了对柴油机外罩的冲压工艺和模具设计，在工艺计算的基础上，优化确定出柴油机外罩的冲压生产工艺：第一副模具为落料拉深复合模，第二副为再次拉深模，第三副为校形切边复合模。本次设计完成了上述三幅模具的装配图和部分零件图的设计计算和绘制，以及冲压工艺过程卡片和设计说明书的编写。关键词：冲压，工艺设计，模具设计AbstractWehavedonethedesignaboutthepressworkprocessschemdesignandthemoulddesignofthedieselengineoutercoverinthisgraduationdesign.Basedthecraftworkaccount,weconfirmedtheproductioncraftworkaboutpressworkofdieselengineouterwork:thefirstmoldforfallsthematerialdrawingsuperposabledie,secondistwodrawingmold,andthethirdisplasticmold.Wehavedonetheassemblagechartofthreemouldsabovementionedandthedesignaccountandplottingofpartaccessorychartinthisdesign,aswellasthewrittingofthepressworkcraftworkprocesscardanddesignmanual.[Keywords]PressworkProcessschemdesignMoulddesign本设计来自：我要毕业设计网在毕业设计网注册后联系客服均可获赠您要求的毕业设计资料客服QQ：8191040说明：本软件/论文系有偿阅读、使用，完整CAD图纸或源代码请联系客服购买******************************************************************全国最全毕业设计，详细目录请加QQ8191040索取模具毕业设计（注塑模，冲压模），计算机毕业设计（ASP,ASP.NET,C#,Delphi,JAVA,JSP,PB,VC,VB,VFP等）机械毕业设计，电子信息类毕业设计，土木路桥毕业设计等等7万余篇本科硕士论文，\o"工商管理毕业论文"工商管理毕业论文\o"汉语言文学毕业论文"汉语言文学毕业论文\o"国际贸易学毕业论文"国际贸易学毕业论文\o"经济管理毕业论文"经济管理毕业论文\o"会计学论文"会计学论文\o"教育类毕业论文"教育类毕业论文等西华大学毕业设计说明书西华大学毕业设计说明书PAGEPAGEII目录一．前言………………2二．零件工艺性分析…………………3三．分析比较和确定工艺方案………4 3.1初步计算毛坯尺寸…………43.2确定工艺方案………………5四．主要工艺参数的确定……………6 4.1确定各中间工序尺寸………6 4.2确定排样、裁板方案………10 4.3计算各工序压力，选用压力机……………12五．第一副模具（落料、拉深复合模）的设计和计算……………155.1模具类型及结构形式的选择与计算………155.2模具工作部分刃口尺寸和公差的计算……165.3.落料、拉深凸凹模高度与落料凹模外形尺寸的初步设计与确定………18 5.4模具其他零件的设计与计算………………19 5.5模具压力中心的设计与计算………………21六．第二副模具（再次拉深）的设计………………21 6.1模具工作部分刃口尺寸和公差的计算……21 6.2模具结构类型及形式的选择与计算………22 6.3凸模工作表面的技术要求…………………23 6.4模架的选择…………………23七．第三副模具（整形、切边复合模）的设计计算………………247.1模具结构类型及形式的选择与计算………25 7.2模具工作部分尺寸计算……………………257.3模具其他零件的设计与计算………………26八．冲压工艺过程卡片…………27总结与体会…………30致谢…………………31参考文献……………32西华大学毕业论文西华大学毕业论文PAGEPAGE219-一前言冲压工艺是塑性加工的基本方法之一，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。冲压加工时，板料在模具的作用下，于起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。冲压生产靠模具和设备完成加工过程，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。冲压生产利用模具加工，可以获得其他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精度保证的，所以质量稳定，一般不需要再经过机械加工便可使用。同时冲压加工不但节能还节约材料，且产品表面质量较好。因此冲压工艺是一种产品质量较好而且成本低的加工工艺。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，各种民用轻工业产品以及航空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。

二.零件的工艺性分析零件的冲压工艺性是指从冲压工艺的角度来衡量零件的设计（包括选材、形状结构等）是否合理。即在满足零件使用要求的前提下，能否用最简单的、最经济的冲压加工方法将零件制成。零件的工艺性好坏直接关系到其质量、生产率、材料利用率和生产成本等。工件如图1—1所示：未注圆角R=3mm图2—1工件图此工件为有凸缘阶梯圆筒形件，要求外形尺寸，没有厚度不变的要求，此工件满足拉深工艺要求，可用拉深工序加工。该零件为柴油机外罩，可选用碳素结构钢Q235。各圆角r=3mm≥2t，满足拉深对圆角半径的要求。由图可知此工件为浅阶梯零件，而且直径比例接近2：1，即直径差别大不能一次拉出，由经验得知可首次拉成大圆角的圆筒件，然后通过较形得到零件的形状和尺寸，如图1——2所示。因此该工件的成形工序即为落料，拉深，较形，切边，具体的拉深次数，拉深尺寸等计算将在后面重点叙述。图2—2三分析比较和确定工艺方案3.1初步计算毛坯尺寸图3—1（1）.初步计算毛坯尺寸由相对直径d凸/d=78/44.5=1.75，查得修边余量△d=3.0,故实际凸缘直径：d凸=78+2×3.0=84mm该工件t=1.5mm，因此计算时取中线尺寸计算各部分尺寸如图3-1所示=22.5mm=28.5mm=38.5mm=44.5mm=50.5mm=84mm=7mm=5.5mm该工件的毛坯展开直径：(2)确定拉深次数工件最大高度与最小直径之比：坯料相对厚度×100=×100=1.53经查表可知该工件不能一次拉出，即需要多次拉深。由工件图可知此工件为浅阶梯零件，而且直径比例接近2：1，即直径差别大不能一次拉出，由经验得知可首次拉成大圆角的圆筒件，然后通过较形得到零件的形状和尺寸。（即首次拉深出带凸缘筒形件）凸缘的相对直径＞1.4，为宽凸缘件，即在首次拉深时先拉深成工件要求的凸缘直径，而在以后各次拉深工序中，凸缘直径保持不变。3.2确定工艺方案通过上述分析计算，不难看出需包括以下基本工序：落料，首次拉深，二次拉深，校形，切边根据这些基本工序，可拟出如下三种方案：方案一：落料——首次拉深——二次拉深——较形——切边方案二：落料与首次拉深复合，其余按基本工序方案三：落料与首次拉深复合，然后二次拉深，最后将校形与切边复合。分析比较上述三种方案，可以看到：方案一中，是按各基本工序进行加工的，每一副模具均为单工序模，模具简单，压力机吨位较小，生产率低，适合于小批量生产。方案二中，复合模具较复杂，且压力机吨位要求较大，生产率比方案一高，可适合与较大批量生产。方案三中，模具结构较为复杂，需要大吨位压力机，但生产效率高，适合于大、中批量生产。综上所述，方案三所得到的工件尺寸精度较其他两种要高，因为在最后是将整形与切边相复合的，即方案三尽量保证了减少工步的原则，因此选择方案三。因此，该工件的加工需要三副模具，第一副为落料拉深复合模，第二副为再次拉深单工序模，第三副为校形切边复合模。四主要工艺参数的计算4.1确定各中间工序尺寸(1)确定拉深次数工件最大高度与最小直径之比：坯料相对厚度×100=×100=1.53经查表可知该工件不能一次拉出，即需要多次拉深。由工件图可知此工件为浅阶梯零件，而且直径比例接近2：1，即直径差别大不能一次拉出，由经验得知可首次拉成大圆角的圆筒件，然后通过较形得到零件的形状和尺寸。（即首次拉深出带凸缘筒形件）凸缘的相对直径＞1.4，为宽凸缘件，即在首次拉深时先拉深成工件要求的凸缘直径，而在以后各次拉深工序中，凸缘直径保持不变。（2）确定拉深的工序尺寸①确定拉深，h为26的拉深次数判断一次能否拉出：由h/d=24.5/44.5=0.55,=1.89﹪=1.53﹪查表得第一次拉深许可的相对高度0.42～0.51，小于工件的相对高度0.55，所以一次不能拉出。②确定首次拉深的工序尺寸选取取首次相对拉深直径=1.5，则，取=0.47b．确定及一般来说，大的凹模圆角半径可以降低极限拉深系数，而且还可以提高拉深件的质量。但凹模圆角半径太大又会削弱压边的作用，可能会引起起皱现象。因此凹模圆角半径大小要适当。凸模圆角半径对拉深工作的影响不象凹模那么显著。但过小的凸模圆角半径会降低桶壁传力区危险断面的有效抗拉强度。如果凸模圆角半径过大，会使在拉深初始阶段不与模具表面接触的毛坯宽度加大，因而这部分毛坯容易起皱（称此为内皱）。由此看来，凹模的圆角半径对拉深成形影响很大，确定此值时要特别注意。=0.8则拉深的半成品r=+t/2=7.1,取r=7mm取==6.5mm重新计算毛坯直径：为保证以后拉深时凸缘不参加变形，宽凸缘拉深件首次拉入凹模的材料面积比零件实际需要的面积多5﹪，则需对坯料作相应放大。第一次拉深的半成品，其凸缘的圆环面积AA==84，，r=7A=2432工件的面积应等于毛坯的面积被拉入凹模的面积应等于多拉入凹模5﹪的材料后，被拉入凹模的面积为1.05使扩大的毛坯面积故扩大后的坯料直径为mm计算首次拉深高度由可解得所以=19.2mm，取19mm工件的第一次相对拉深高度19.2/56=0.34由表查得有凸缘圆筒形件第一次拉深的最大相对高度为0.58，即工件的相对拉深高度小于最大相对拉深高度，所以第一次拉深直径﹪56选择合理。③计算以后各次拉深的工序尺寸确定拉深次数根据毛坯的相对厚度（t/D）×100=(1.5/100)×100=1.5由表取值：=0.75用推算法确定所需次数mm即当第二次拉深时，=42mm。已小于零件尺寸d=44.5mm，所以不必再拉深，即是以后还需要拉一次，共拉两次。重新调整各次拉深系数，计算各次拉深后工序件的直径，取=44.5mm确定后续拉深的圆角半径因为半成品底部圆角需为大圆角，取工件底部圆角，～0.8）mm工件凸缘圆角半径r=3.8+1.5/2≈5mmd.第二次拉深高度即拉到半成品要求的高度即24.5mm。最后通过较形工序得到零件的形状与尺寸。各工序得到的工件图如图4—1所示。(a)图4-1各工序得到的零件图4.2确定排样、裁板方案这里毛坯直径较大，考虑到操作方便，才用单排。查表得搭边数值：=2mm,，条料宽度为b=（D+2a），由《冲压手册》查得△=1.0（△为条料宽度的允许偏差）条料宽度送料步距A=D+=101.5mm条料规格拟选用：1.5×1000×2000裁板方案有纵裁和横裁两种,比较两种方案，选用其中利用率高的一种。纵裁时：每张板料裁成的条料数=1000÷104=9条每条冲制的毛坯个数=（A-a1）/h=（2000-1.5）/101.5=19个每板冲制的毛坯数=n1n2=9×19=171个冲片面积材料利用率：η=n总A/a·bn总—一个条料内冲裁的零件总数A—冲裁件的面积b—条料或带料的宽度a—条料的长度所以η=n总A/a·b=171×7850/（2000×1000）×100﹪=67.12﹪横裁时：每张板料裁成的条料数=2000÷104=19条每条冲制的毛坯个数=（A-a1）/h=（1000-1.5）/101.5=9个每板冲制的毛坯数=n1n2=19×9=171个冲片面积所以η=n总A/a·b=171×7850/（2000×1000）×100﹪=67.12﹪即横裁，纵裁材料利用率相同，所以横裁纵裁均可。排样图如下4-2所示：4.3计算各工序压力，选用压力机已知工件材料为Q235，料厚1.5mm（1）落料拉深工序冲裁力：L：冲裁件的周长；t：材料厚度：τ：材料抗剪强度查表得：τ=350mpa=3.14×100×1.5×350=164.85KN而实际所需冲裁力考虑到凸凹模刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化以及材料厚度偏差，实际冲裁力需增加30﹪，故选择冲床时的落料力应为：=1.3×164.85=214.3KN落料的卸料力F卸=0.03F =0.03×214.3=6.42kN顶件力Ｋ顶＝0.06Ｆ顶＝0.06×214.3＝9.89KN压边圈的判断：用平面端面凹模不用压边圈的条件是：t/D0.045(1-m)计算得0.015<0.0198所以要用压边圈压边力F压=3.14/4[L×K-（ｄ１＋２ｒ凹）２]ｑ＝12.5KN拉深因数m=d/D=56/100=0.57由表查得休整因数为k=0.93拉深力F拉深=∏d1tK1σcp=3.14×56×1.5×0.93×380=100KN式中:σcp=380MPa这一工序的总压力=214+6.42+6.98+12.5+100=343KN在考虑各因素后，取一安全系数0.7左右F=343/0.7=583KN所以必须选用大于583KN的公称压力机.则根据所需总压力初选公称压力为630KN的开式压力机。（参看《冲压手册》相关章节543页。技术参数如下表4-3所示表4-3.630KN开式压力机相关技术参数公称压力滑块行程/㎜行程次数/min-1最大闭合高度/㎜630KN12070360封高度调节量㎜工作台前后㎜左右㎜90480710(2)再次拉深工序拉深力：拉深因数m=查表：K=0.82压边力：F=2.7KN顶件力：取的10﹪，即为6.5KN所以：=65+2.7+6.5=74KN选用压力机公称压力时，总压力为公称压力的0.6～0.8倍（1.6～1.8）F=118.4～133KN选用公称压力为160KN开式压力机，技术参数如下表4-4所示表4-4.160KN开式压力机相关技术参数公称压力滑块行程/㎜行程次数/min-1最大闭合高度/㎜160KN70115220封高度调节量㎜工作台前后㎜左右㎜60300450（3）校形切边工序校形力：F=APA为模具工件接触面积P为单位压力，选用拉深件减小圆角及整形，即P=150～200A==7539.14×200=1130KN落废料：=1.3×3.14×78×1.5×350=167KN废料刀切断废料所需压力（设两把废料刀）8KN+=1130+150.8+167+8=1455KN选用压力机时，按公称力的70﹪选择，即1921KN选用公称压力2000KN的开式压力机，其技术参数如下表4-5所示表4-5.2000KN开式压力机相关技术参数公称压力滑块行程/㎜行程次数/min-1最大闭合高度/㎜2000KN16040450封高度调节量㎜工作台前后㎜左右㎜1307101120五第一副模具（落料、拉深复合模）的设计和计算5.1模具类型及结构形式的选择与计算本次设计第一副模具采用落料，拉深的复合模具结构。本次设计的冲压件为多次拉深成型才能达到所要求的高度及形状。原则上属于深拉深的宽凸缘件，这副模具采用典型的落料拉深结构，即落料，拉深采用正装式。为了简化上模部分，可采用刚性卸料板，但其缺点是拉深件留在刚性卸料板内，不易出件，带来操作上的不方便，并影响生产率。这种结构也适用于拉深深度较小，材料较厚的情况。对于上面对选择卸料板的分析，这副模具的拉深变形量较小，达到20mm,材料板厚为1.5模座下的缓冲器作顶件装置，它驱动托杆向上运动，使压边圈兼做顶件和压边的作用，且在上模上设有刚性推件装置，并在下模上设有刚性卸料板装置，采用这些结构的特点主要是，结构紧凑，布局合理且制造使用都简单方便，唯一的不足是，拉深件有可能留在刚性卸料板内不易出件，有时还需要工人用手工去把它拿出，带来了操作的不便，但是只要托杆长度设计合理，就能克服这点不足。另外考虑到装模方便，模具采用后侧布置导柱，导套的模架。该结构的优点是模具结构简单，操作方便，出件畅通无阻，生产率高。下附第一副模具装配简图，如图4-2：图5-1落料拉深复合模5.2.模具工作部分刃口尺寸和公差的计算1）落料凸、凹模的刃口尺寸落料前的毛坯未注公差尺寸的极限偏差，故取落料件的尺寸公差为落料件为圆形毛坯，可采用分开加工Zmin=0.132Zmax=0.240Zmax-Zmin=0.240-0.132=0.108mm，=+0.035满足分别加工时的要求。查《冲压手册》得X=0.5=（100-0.5×0.87）=99.572)拉深凸、凹模的刃口尺寸首次拉深件按未注公差尺寸的极限偏差考虑，并标注外形尺寸，故拉深件的尺寸公差为拉深模的间隙，是指凸模，凹模间横向尺寸之差值。它影响拉深质量，拉深力大小以及模具的寿命。因此我们应该确定一个合理的间隙值。在这次设计中，因为拉深变形量达，拉深件尺寸大，所以在拉深过程中使用了压边圈。则模具的间隙可以查得—模具设计手册第一次拉深：1.2t=1.8第二次拉深：1.1t=1.65其中t—板料的厚度首次拉深凸、凹模的单边间隙c取1.2t,即1.8mm查《冲压手册》得凸凹模制造公差5.3.落料、拉深凸凹模高度与落料凹模外形尺寸的初步设计与确定1）.落料、拉深凸凹模高度确定：L=h+h1+h2+h3+h4其中：h1为凸