油封钢圈冲压工艺及模具设计

1油封钢圈冲压工艺及模具设计 摘要: 本设计题目为油封钢圈冲压工艺及模具设计，体现了典型复合模具的设计要求、内容及方向，有一定的设计意义。通过对该零件模具的设计，进一步加强了设计者冲裁模设计的基础知识，为设计更复杂的冲裁模具做好了铺垫和吸取了更深刻的经验。本设计充分运用冲裁工艺及模具设计的基础知识，首先分析了板材的性能要求，为选取模具的类型做好了准备；然后计算了冲裁件的冲裁力，便于选取压力机吨位及确定压力机型号；最后分析了冲裁件的特征，便于确定模具的设计参数、设计要点及卸件装置。本设计采用正装复合模，通过落料、拉伸、冲孔、切边工序在一次行程中完成制件的成形。模具采用后侧导柱导向方式，导料采用导料板，送进步距控制采用挡料销，采用固定卸料、刚性打杆、打板卸料方式。如果不考虑经济成本时，采用级进模设计会更好。关键词：冲裁模 复合模 凸模 凹模 凸凹模 压力机吨位 Steel ring seal stamping process and die design Abstract: The topic of design for the steel ring seal stamping process and die design, reflects the typical mold of the design requirements, the contents and direction of a certain design significance. Parts of the mold through the design, the designer has been further strengthened 2Die design the basic knowledge to design more complex punching die to pave the way and the lessons more profound experience.Make full use of the design process and die design blanking the basis of knowledge, the first sheet of the performance requirements, select the type of mold prepared for the then calculate the blanking of the punching power, for select press tonnage and determine Press models; blanking of the final pieces of the characteristics identified die for the design parameters, design features and dumping of pieces of equipment.This design is used with compound die by blanking, stretching, punching, trimming process in a trip to complete the forming parts. Die guided by rear-oriented approach, guided by I. Liu board materials, send progress expected from the control of a block sale, unloading a fixed, rigid-playing, playing board unloading way. If we do not consider the economic costs, the use of progressive die design will be even better.Keywords: Punching die，Compound Die，Punch，Die ，Tuao Die，Press tonnage3451 绪 论目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，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的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、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。1.1 国内模具的现状和发展趋势1.1.1 国内模具的现状模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到 20 世纪 80 年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。近年，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速。虽然中国模具工业发展迅速，但与需求相比，显然供不应求，其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面，中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距，因此，每年需要大量进口模具。我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国发经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竟争激烈。近年来，大型冲压模具已能生产单套重量达 50 多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具内也能生产了。精度达到 12m，寿命 2 亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到 Ra1.5m 的精冲模，大尺寸（300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足:第一，体制不顺，基础薄弱。 “三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。 6第二，开发能力较差，经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合 1 万美元，国外模具工业发达国家大多是 1520 万美元，有的高达 2530 万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。第三，工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM 应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。第四，专业化、标准化、商品化的程度低、协作差 由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占 45%左右，其馀为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。 第五，模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。1.1.2 国内模具的发展趋势近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一7定逐步向模具制造强国的行列迈进。 “十一五”期间，中国模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高，而且行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面: 1） 模具日趋大型化； 2）在模具设计制造中广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术； 3）模具扫描及数字化系统； 4）在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术； 5）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率； 6）发展优质模具材料和先进的表面处理技术； 7）模具的精度将越来越高； 8）模具研磨抛光将自动化、智能化； 9）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程； 10）开发新的成形工艺和模具。1.2 国外模具的现状和发展趋势模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，6080的零部件都要依靠模具成型用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为 600650 亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。在冲模方面:国外多工位级进模多达 50 个工位。多次拉伸成形工件发展了多工位传递模。多次冷挤压工件也发展了多工位传递模。多次弯曲工件发展了前几个冲裁工位用级进模接着用多向自动弯曲模。在级进模的基础上发展了多功能模具。它可包含玫丝、焊接、铆合、叠装、组装等工序的连续复合功能,加速了产品的生产、装配周期,这8种多功能模具生产出来的不是单个工件,而是成批的组件。 国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到 50%以上；国外模具企业的组织形式是“大而专“、“大而精“。2004 年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织-德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约 5000 家。2003 年德国模具产值达 48 亿欧元。其中（VDMA）会员模具企业有 90 家，这 90 家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的 90%，可见其规模效益。 随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高故人均产值也较高我国每个职工平均每年创造模具产值约合 1 万美元左右，而国外模具工业发达国家大多 1520 万美元，有的达到 2530 万美元。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达 70%以上，而我国才达到 45 1.3 油封钢圈件模具设计与制造方面1.3.1 油封钢圈模具设计的设计思路它是利用拉深模在压力机作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法，然后再由冲孔方法得到底部的孔，它不仅可以加工旋转体零件，还可以加工盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件，但是，加工出来的制件的精度都很底。一般情况下，拉深件的尺寸精度应在 IT13 级以下，不宜高于 IT11 级。该零件在满足冲压工艺性要求的前提下，采用的冲压工序是落料、拉深和冲孔和切边。1.3.2 油封钢圈件模具设计的进度1.了解目前国内外冲压模具的发展现状，所用时间 20 天；2.确定加工方案，所用时间 5 天；3.模具的设计，所用时间 30 天；4模具的调试所用时间 5 天92 零件的冲压工艺分析及相关计算2.1 制件工艺分析 拉深件的工艺性好坏，直接影响到该零件的能否用拉深方法生产出来，影响到零件的质量、成本和生产周期等。一个工艺性好的拉深件，不仅能满足产品的使用要求，同时用最简单的、最经济的和最快的方法生产出来。原始资料：如图所示工件名称：油封钢圈生产批量：大批量材料：08 钢 厚度 t=1.8mm工件简图：如图 1-1 所示2-1 制件图1、此工件为无凸缘圆筒形工件，要求外形尺寸，没有厚度不变的要求。在满足工艺性要求时，如进行大批量生产，一般是采用拉深成型的，圆筒形件的毛料为圆板料，可以通过落料获得。零件底部的孔满足工艺性要求，可通过冲孔得到，因此，该零件在满足冲压工艺性要求的前提下，采用的冲压工序是落料、拉深和冲孔、切边。2、该零件外径 25，厚度 1.8mm，其精度大致为 IT11 级，拉深工艺可以保证。3、该零件低部孔为 9，其精度为 IT12 级精度，普通的冲裁工艺均可以保证。4、该零件的圆角半径 R4。105、该零件低部孔 9 远远大于冲裁工艺对最小孔径要求（ ） 1。10dt综上所述，该零件的精度及结构尺寸都能满足冲压工艺性的要求，在大批量生产时可以用冲压加工，冲压的零件工序为落料、拉深和冲孔、切边。2.2 工艺方案和工艺计算拉深件的工艺计算是拉深工艺设计中的一个环节，本制件的工艺计算属于最简单的。其主要的内容包括计算毛坯直径、决定拉深次数及确定工序件的尺寸等。为了避免设计拉深模时出现尺寸错误，可以画出圆筒形拉深件的工序图。2.2.1 工艺方案的确定根据制件的工艺分析可知：该工件包括落料、拉深、冲孔、切边四个基本工序，可以有以下几种工艺方案：方案一：先落料、后拉深、再冲孔、最后切边，采用单工序模生产。方案二：落料、拉深、冲孔、切边复合冲压，采用复合模生产。方案三：落料、拉深、冲孔、切边级进冲压，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，但是需要两道或者更多道工序，每道工序都需一套模具，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；方案三只须一套模具即可，生产效率最高，但是相比之下，模具结构比较复杂，送进操作也不太方便 2。通过对上述三种方案的分析比较，若该工件拉深次数较少，采用方案二较好，即采用落料、拉深、冲孔、切边复合模。2.2.2 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算。11h=8.5-0.9=7.6mm；d=21.4+1.8=23.2mm。根据相对高度 h/d=0.33,修边余量的数值查表知所以修边余量 =1.0 mm2.2.3 计算毛坯尺寸该零件为形状简单的旋转体拉深件,其毛坯在不变薄的拉深中，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 d=23.2mm,h=7.6 mm 代入公式：毛坯直径按下式确定:D = dh42= 6.73.=35.3mm2.2.4 确定是否用压边圈毛坯相对厚度 t/D=1.8/35.3 5.1 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。2.3 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； ，则：1.5a条料宽：b=35.3+2a=35.3mm+21.5=38.3 mm条料的进距：h=35.3+1.5=36.8 mm冲裁单件工件材料的利用率按公式可得：12=210%Rbh7排样图 图 2-22.4 确定拉深系数及拉深次数毛坯相对厚度 t/D=1.8/35.3 5.1 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。根据 t/D=5.1%；查得极限拉深系数 m1=0.50，而工件总的拉伸系数 m 总=d/D=23.2/35.3=0.65,即 m 总 m 1，故工件可一次拉深成形，即可采用落料-拉深-冲孔复合模。2.5 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：F 落=KLt13式中 F 落冲裁力（N） ；L冲裁件剪切周边长度（mm） ；t冲裁件材料厚度（mm） ；被冲材料的抗剪强度(MPa)，查手册表 87 得 20 钢的 =300MPa；K系数，一般取 1.3。F 落=1.3110.81.8300=77.81KN（2）冲孔力的计算：F 冲=1.3 91.8300=19.84KN（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=kdtb式中： F 拉拉深力（N） ；d拉深件直径(mm)；t材料厚度(mm)；b材料的强度极限(MPa),查得 b=350MPa；k修正系数；m=23.2/35.3=0.66,由表查得修正系数 k=0.75，则 F 拉=0.75 23.21.8350=34.42KN.（4）压边力的计算：压边力 F 压可用下式计算：F 压= 2214DdrPA（ ）式中：P单位面积压料力，值可查表 P=2.5MPa；D坯料直径；14d工序件直径；rA拉深凹模的圆角半径，凹模圆角半径可按下式计算：rA = = 3.7mm0.8()Ddt0.8(35.2)1.8则 F 压= /435.3-(23.2+23.7)2.5=0.608KN；（5）推件力 F 推=nK 推 F 冲K 推推件力系数,由手册查得 K 推=0.05；n同时卡在凹模的工件(或废料)数,其中n=h/t，而 h6，则 n4，取 n=4.h凹模刃部直壁洞口高度（mm） ，t料厚( mm)F 推=40.0519.84=3.97kN（6）卸料力 F 卸=K 卸 F 落 由表 215 查得 K 卸=0.04F 卸=0.0477.81=3.11kN则 冲裁工序总力为：F 总 = F 落+F 冲+F 拉+F 压+F 推+F 卸=77.81+19.84+34.42+0.608+3.97+3.11=139.8KN.2.6 初选压力机由于复合模的特点，为防止设备超载，对于浅拉深可按公称压力 F 压（1.61.8）F 总选择压力机，查手册，初选公称压力为 250KN 的开式压力机，型号JA23-5,其有关技术参数为：表 1 250KN 开式压力机参数15发生工程压力时滑快距上死点距离/mm 6固定台和可倾式最大封闭高度/mm 250行程次数/次 1min100 滑快行程 80封闭高度调节量/ mm 70 滑快中心到床身距离/ mm 190左右/ mm 560 左右/ mm 260工作台尺寸 前后/ mm 360 前后/ mm 130立柱间距离/ mm 260工作台孔尺寸直径/ mm 180倾斜角 30 模柄孔尺寸（直径 深度）/ mm50 70垫板厚度/ mm 70 工作台垫板厚/ mm 502.7 压力中心的确定及相关计算为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滑块的中心线相重合。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。对于本工件，其形状简单对称，压力中心位于其轮廓图形的几何中心上，与模具的压力中心重合，可以满足要求。2.8 凸凹模的最小壁厚凸凹模是复合模中的一个特殊零件。其内形刃口拉深凹模作用，外形刃口起落料凸模作用，外形按一般凸模设计，内形按一般凹模设计。设计的关键是要保证内形和外形之间的壁厚强度，壁太薄，易发生开裂。加强凸凹模的方法有以下几种 3：1、增加有效刃口以外的壁厚。2、采用正装式结构复合模，减少凸凹模模孔废料的积存数目，减少推件力。3、凸凹模设计的关键在于保证内形和外形之间有一定的壁厚，使凸凹模有一定的深度。4、对于不积聚废料的凸凹模。其最小壁厚 m 为：落料为硬材料时 m 1.5t,但不能小于 0.7 mm；冲裁软材料时 m t，但不能小于 0.5 mm。 本零件为硬材料成形，其最16小壁厚为 m 1.5t=1.5 1.8=2.7mm。3 模具的结构设计3.1 模具的设计要求和设计特点3.1.1 模具设计要求1、分析产品工艺性，拟定模具的结构。在充分保证工件质量的前提下，应以数量少、质量轻、制造和装配方便的零件来组成模具。2、模具上的各零部件应尽可能利用本单位现有的设备能力来制造。3、所设计的模具的结构应尽量与现有的冲压设备相适应。4、模具结构应适合工件的批量生产。5、模具结构应使安装调试与维修尽量方便，模架及零部件应尽量选择通用件。173.1.2 模具设计特点1、工艺计算要求有较高的准确性，拉深凸模长度的决定必须满足工件拉深高度的要求，且拉深凸模上必须设计通气孔。2、第一次拉深以后的工序所用凸模高度（包括本工序中拉深工件的高度与压边圈的高度）比较长，选用凸模材料时需考虑热处理时的弯曲变形。同时需注意凸模在模板上的定位要可靠。3、在凸缘的拉深过程中，工件的高度取决于上模的行程，使用中为便于模具调整，最好在模具上设计限位柱，当压力机滑块在下死点位置时，模具应在限程的位置闭合。4、设计落料-拉深复合模时，由于落料凹模的磨损比拉深凸模的磨损快，所以落料凹模上应预先加大磨损余量，普通落料凹模应高出拉深凸模约 26mm.5 压边圈与毛坯接触的一面要平整，不应有孔或槽，否则拉深时毛坯起皱会陷到孔或槽里，引起拉裂。3.2 模具的总体设计3.2.1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为落料-拉深-冲孔-切边复合模。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=(35.3-25)/2=5.15mm，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，另设有弹性卸料与推件装置。该结构的优点：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。为了使拉深件更容易从上模里推出而不影响生产效率，采用打料杆装置。183.2.2 定位方式的选择因为该模具使用的是条料，所以导料采用导料板，送进步距控制采用挡料销。与送料垂直的方向上用导料板对料进行导正。3.2.3 卸料出件方式的选择模具采用固定卸料、刚性打杆、打板，并利用装在压力机工作台下的标准缓冲器提供压边力。3.2.4 导向方式的选择为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该复合模采用后侧导柱的导向方式。3.2.5 送料方式采用手动送料方式。4 模具主要零件的设计与标准化4.1 工作零部件刃口尺寸的计算落料和拉深的凸、凹模的工作尺寸见表 2，R2mm 属于过渡尺寸，要求不高，为简单方便，实际生产中直接按 R2mm 作为拉深凹模该处的尺寸。表 2 工作部分尺寸计算尺寸分类 凸、凹模间双面间隙尺寸偏差与磨损系数计 算 公 式 结 果 备 注落料35.3查表 2.3.3得： minZ=0.20mm=0.24mmax=0.62X=0.5=( - X)ADmaxA0.3479模具制造公差是查表2.4.1 所得，能满足 minaxzTA19TZDAT)(min0.23459dT=(dmin+0.4) 0-T 025.1拉深21.4查表 4.8.2得，Z=2mm =0.28dA=(dT+Z)+ A 0 02.3模具制造公差是查表4.8.3 所得dT=(dmin+ x) 0-T 02.189冲孔9查表 2.3.3 minZ=0.20mm=0.24mmax=0.36X=0.5dA=(dT+Zmin)+A 0 02.389模具制造公差是查表4.8.3 所得 minaxzTA注：在实际设计工作中，拉深凸、凹模圆角半径应选取比计算值略小的数值，这样便于在试模调整时逐渐加大，直到拉出合格的制件为止。4.2 工作零部件的设计与标准化4.2.1 拉伸凸模的设计与表准化由于工件形状简单对称，所以模具的工作零件均采用整体结构，拉深凸模、落料凹模和凸、凹模的结构如下图 41、42、43 所示。凸、凹模因为型孔较多，为防止淬火变形，除采用工作部分局部淬火（硬度 5862HRC）外，材料也选用淬火变形小的 CrWMn 模具钢。为了实现先落料后拉深，模具装配后，应使冲孔凸模的端面比落料凹模端面低至少一个料厚的距离，所以拉深凸模的长度 L 可按照下式计算 9： L= 低凹固 Hh=20+40-3=57mm其中： 凸模固定板，固h=20mm，固20凹模的厚度， =40 mm，h凹 h凹装配后，拉深凸模的端低H面低于落料凹模端面的高据板厚的大小，=3mm。低图 41 冲孔凸模材料：Cr12 热处理：5862HRC4.2.2 落料凹模的设计与表准化落料凹模采用整体式，用普通机械加工制造，选用凸台式凹模，安装凹模在模架上的位置时，要依据压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。凹模装与下模座上时，由于下模座孔口较大因而使凹模工作时承受弯曲力矩，若凹模高度 H 及模壁高度 C 不足时，会使凹模产生较大变形，甚至破坏。但由于凹模受力复杂，很难按理论方法精确计算，对于非标准尺寸的凹模一般不作强度核算，可用经验公式确定其尺寸。凹模高度 H=KB凹模壁厚 C=（1.5-2）H式中 B凹模孔的最大宽度 mm，但不小于 15mmC凹模壁厚，mm,指刃口至凹模外形边缘的距离K系数，查表知 K=0.2521凹模高度按表取标准值 42mm；凹模长度 L=105mm；图 42 落料凹模材料：Cr12 热处理：工作部分局部淬火，硬度 5862HRC4.2.3 凸凹模的设计结合工件外形并考虑加工，凸凹模采用整体凸凹模，将落料凸凸模设计成直通式，冲裁的凸凹模外形及孔均采用线切割机床加工，1 个 M8 的螺钉固定在下垫板上，该副模具中共有两个凸凹模，与凸模固定板配合按 H6/m5。其结构简图分别如下所示：22图 43 凸凹模材料：Cr12 热处理：工作部分局部淬火，硬度 5862HRC4.3 其它零部件的设计与选用4.3.1 刚性打件的设计起到把工件从凸凹模里推出的作用，并利用装在压力机工作台下的标准缓冲器提供压边力，打杆的设计根据标准件，选用此打杆如图 4-4 23图 4-44.3.2 定位零件的设计 冲压的定位装置零件用以保证材料的正确送进及在冲模中的正确位置。使用条料时，保证条料送进导向的零件有导料板、导料销等，保证条料进距的有挡料销等零件。落料凹模上部设置两个导料销和一个挡料销，尺寸分别为 6mm 和 5mm,与落料凹模上安装孔的配合采用 H7/r6。使用导料销时，为使条料顺利通过导料板间的距离应等于条料的最大宽度加上一个间隙值（一般大于 0.5mm） 。导尺的高度 H 视导板厚 h 与挡料销的高度而定。使用固定挡料销时，导料板高度较大，挡料销之上要有适当的空间，使条料易于通过，送料不受阻碍时，导料板高度可小些。挡料销用于定位条料送进距离，抵住条料的搭边和工具轮廓，起定位作用 2。挡料销一般用 45 钢制造；热处理硬度 44-48HRC。当料厚 3mm 以下时，挡料销的高度可高于料厚 1mm 左右，而当料厚 5mm 以上时，挡料销的高度可低于料厚 1-2mm。选用直径 d=8m，h=2mm 材料为 45 钢 A 型固定挡料销（JB/T7649.1094）选取标准件(B/T7649.10)如图：24图 4-5 固定挡料销的结构4.3.3 卸料部件的设计卸料部件有刚性卸料和弹性卸料等形式，本设计采用刚性卸料装置。卸料板和凸模之间的单边间隙：对于固定卸料板（一般仅起卸料作用） ，取（0.10.5）tmm。卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为 10mm。卸料板采用 45 钢制造，淬火硬度为 40-45HRC2。4.3.4 卸料螺钉的选用卸料板上设置 4 个卸料螺钉，公称直径为 8mm,螺纹部分为 M610mm。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。4.3.5 模架及其他零部件的选用采用滑动导向后侧导柱式模架的导向方式，如图所示，带有导柱的冲裁模适合于精度要求较高，生产批量较大的冲裁件，且导柱模结构比较完善，对后侧导柱的导向25方式可从左右和前后两个方向进行送料。故相应选后侧导柱模架。模架模架的结构与尺寸参考标准模架选取，相关参数如下：凹模周界 L: 250凹模周界 B: 200闭合高度(参考)|最小: 275 闭合高度(参考)|最大: 3201 上模座 数量 1 规格: 250200352 下模座 数量 1 规格: 250200453 导柱 数量 1 规格: 40165 4 导套 数量 1 规格: 408558导柱与导套结构由标准中选取，尺寸由模架中参数决定。导柱的长度应保证冲模在最低工作位置时，导柱上端面与上模座顶面的距离不小于 10-15mm，而下模座底面与导柱底面的距离应为 0.5-1mm。导柱与导套之间的配合为H7/h6,导套与上模座之间的配合为 H7/r6，导柱与下模座之间的配合为 R7/h5。导柱与导套材料采用 20 钢，热处理硬度为（渗碳）56-62HRC。上下模座材料采用 45 钢，热处理硬度为调质 28-32HRC。导柱 d/mm L/mm 为 ，导套 d/mm L/mm D/mm 为 ；25170259041上模座厚度取 35mm，即 =35 mm；H上 模上模垫板厚度取 8mm,即 =8 mm垫固定卸料板厚度取 15mm，即 =15 mm；卸下固定伴厚度取 20mm，即 =20 mm；H下 固下模垫板厚度取 10mm，即 =10 mm；下 垫 板下模座厚度取 45mm，即 =45 mm；下 模模具闭合高度26= + + + + + + -闭H上 模 垫 凸 凹 模 H凹 下 固 下 垫 板 H下 模 入=（35+20+52+40+20+10+45-10）=200 mm式中： 凸凹模高度， =52 mm；凸 凹 模H凸 凹 模H凹模的厚度， =40 mm；凹 凹凸凹模进入落料凹模的深度， =10 mm。入 入可见该模具闭合高度小于所选开式压力机 250KN 的最大装模高度（250） ，所以，所选的开式压力机可以使用。由于凹模周界 L=250 mm，B=200 mm，闭合高度 H=200250，滑动导向后侧导柱式模架，模架尺寸：250 200 200mm，GB/T2851.5。5 模具总装图及其工作过程分析5.1 模具总装图由以上设计，可得到如图 5-1 所示的模具总装图，为了实现先落料，后拉深，应保证模具装配后，拉深凸模的端面比落料凹模的端面低 2mm。271、卸料板 2、上模座板 3、弹簧 4、凸凹模 5、垫板 6、圆柱销 7、打杆 8、模柄9、打板、10、螺钉 11、鞋料螺钉 12、导套 13、垫板 14、凸模 15、推件板 16、橡皮垫 17、卸料螺钉 18、圆柱销 19、螺钉 20、凸凹模 21、螺钉 22、支撑板 23、螺母24、螺钉 25、橡皮垫 26、顶杆 27、压边圈 28、凹模 29、导柱 30、下模座板5.2 模具工作过程分析将条料沿导料销平放在凹模面上，并沿导料销向前送进，接触到挡料销时停止送进，压力机滑块带着上模下行，首先由凹模 28 完成落料，紧接着由凸凹模 4 和凸凹模20 进行拉深；在拉伸的同时冲孔凸模也同压力机下行，拉伸完成的同时完成冲底孔动作；在拉伸结束同时切边凸凹模也同时作用将制件多于的外边切去；当整个过程完成时，同时完成了落料、拉伸、冲孔、切边四道工序，上模回程，落料后的条料靠卸料板 1 卸下，拉深成形的工件在回程中由 15、7 将工件从凸凹模中刚性打下，用手将工件取走。在凸凹模中的卸料螺钉 17 此时在橡皮垫的回弹作用下将冲孔得到得废料顶出凸凹模，完成废料的清除。压边圈 27 兼作顶板，在拉深过程中起压边作用。该模具采用了后侧导柱模架进行导向，这是为了保证均匀的冲裁间隙，提 高模具的刃磨寿命，并使模具调试简单化。286 工作零件的加工工艺性本副模具的工作零件都是旋转体，形状比较简单，加工主要采用车削。图所示拉深凸模、落料凹模和凸凹模的加工工艺过程见加工工艺卡，其他标准件采用标准间加工工艺进行加工。在此不在一样写出。297 结束语在完成毕业设计的过程中，感觉到自己收获了很多，对冲压模有了更加深刻的了解，通过这次实际操作，使我能够综合运用各种冲压模具设计资料上的知识，懂得了在遇到难题时该如何去查找资料来解决问题，进一步巩固、加深和拓宽所学知识。油封钢圈件的形状结构较为简单，但是高度太高不适合选用标准模架。要保证零件的顺利加工和取件，必须有足够的高度，因此需要改变导柱、导套的长度，以达到要求。模具工作零件的结构也较为简单，它可以相应的简化了模具结构。便以以后的操作、调整和维护。通过设计实践，我逐步树立了正确的设计思想，增强了创新意识，熟悉掌握冲压30模具设计的一般规律，培养了分析问题和解决问题的能力；通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，进行了全面的冲压模具设计基本技能的训练。此模具的设计，是理论知识与实践有机的结合，更加系统地对理论知识做了更深切贴实的阐述。也使我认识到，要想做为一名合理的模具设计人员，必须要有扎实的专业基础，并不断学习新知识新技术，树立终身学习的观念，把理论知识应用到实践中去，并坚持科学、严谨、求实的精神，大胆创新，突破新技术，为国民经济的腾飞做出应有的贡献。致 谢在着忙碌的一个月中，当我在完成设计的稿件时，心里一直都在想写一些什么的内容来表达感谢帮助过我的老师和同学，是你们的帮助让我在学习中不断的进步；是你们的帮助让我把这三年大学的生活画上了一个完美的句号。但当我想用文字来表达对你们的感谢时，却发现是那样的苍白无力，因为千言万语也表达不完心中的感激之情，唯有用心的去记住并用自己苍白无力的文字写下这些让我尊重的师长的名字。首先感谢原红玲老师，是你让我懂得了模具设计与制造的基础，并有幸能在你的带领下完成毕业设计；感谢原红玲老师，是你把我领进了冲压模设计的殿堂；感谢杨占尧老师、程芳老师、于智宏老师，感谢材料工程系所有老师，是你们让我掌握了各种的专业知识，是你们辛勤的劳动才让我懂得今天的专业知识，是你们的醇醇教导才让我三年的时间没有荒废。并感谢帮助我完成设计的同学。在这里我只有深情的、真心的对你们说一声：谢谢你们！你们辛苦了！