自行车中轴碗落料拉深复合模设计.doc

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1、 课程设计说明书题目： 自行车中轴碗冲孔模设计 系 别 航空与机械工程系专业名称 材料成型及控制工程班级学号 10810 学生姓名 帅哥指导教师 美女 二O一 三 年 六 月南 昌 航 空 大 学 科 技 学 院课 程 设 计 任 务 书I、课程设计题目： 自行车中轴碗冲孔模设计II、课程设计要求：（1）绘制产品零件图（A3）1张； （2）绘制模具装配图（A0或A1）1张；（3）绘制模具零件图（4，A3或A4）； （4）撰写设计说明书（8页，A4纸）以上内容均由计算机制作III、设计内容及时间安排（1）绘制产品零件图，并对冲压件进行工艺分析，方案比较，确定最佳工艺方案； 1天（2）绘制模具装配

2、图； 4天（3）绘制模具零件图； 3天（4）撰写设计说明书并装订，设计资料装袋。 2天IV、主要参考资料：1姜奎华主编.冲压工艺与模具设计M. 北京：机械工业出版社.19982史铁梁主编.模具设计指导M. 北京：机械工业出版社.20033王孝培主编. 冲压手册（修订本）M.北京：机械工业出版社. 1990年4薛啓翔等编著. 冲压模具设计制造难点与窍门M.北京：机械工业出版社. 2003年5贾崇天等主编.冲压工艺与模具设计M.北京：人民邮电出版社.2006年日期自 2013 年 6 月 3 日至 2013 年 6 月 14 日 指导教师： 美女 目 录1. 零件冲压工艺分析31.1 制件介绍31

3、.2 产品结构形状分析31.3 产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析32. 零件冲压工艺方案的确定42.1 冲压方案42.2 各工艺方案特点分析42.3 工艺方案的确定43. 冲模结构的确定 43.1 模具的结构形式43.2 模具结构的选择54. 零件冲压工艺计算54.1零件毛坯尺寸计算54.2 排样54.3 冲孔力的计算 6 4.4计算模具其他尺寸75. 选用标准模架75.1 模架的类型75.2 模架的尺寸86. 选用辅助结构零件86.1 导向零件的选用86.2 模柄的选用97. 模具总装图108. 编制冲压工作零件工艺卡138.1 凹模的选材、加工及热处理工艺过程118.2 凸模的选材、加工

4、及热处理工艺过程119. 编制制件冲压工艺卡1210.总结131. 零件冲压工艺分析1.1 制件介绍零件名称：自行车中轴碗材料：15钢 料厚：2.5mm批量：大批量零件图：如图1所示 图11.2 产品结构形状分析由图1可知，产品为圆片落料、有凸缘筒形件拉深、圆片冲孔，产品结构简单对称，孔壁与制件直壁之间的距离满足LR+0.5t （查参考书1第76页）的要求（L（35-19）28，R+0.5t3+0.52.54.25）。1.3 产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析 （1）尺寸精度 根据1第76页（二）冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度要求取冲裁件尺寸精度为IT13。 （2）冲裁件断面质量 板料厚度为2.

5、5，根据1第49页，本产品在断面质量和毛刺高度上没有严格的要求，所以只要模具精度达到一定要求，冲裁件的断面质量可以保证。 （3）产品材料分析对于冲裁件材料一般要求的力学性能是强度低，塑性高，表面质量和厚度公差符合国家标准。本设计产品所用的材料是15钢，为优质碳素结构钢，其力学性能是强度、硬度和塑性指标适中，经热处理后，用冲裁的加工方法是完全可以成形的。另外产品对于厚度和表面质量没有严格要求，所以采用国家标准的板材，其冲裁出的产品的表面质量和厚度公差就可以保证。 （4）生产批量产品生产批量为大批量生产，适于采用冲压加工的方法，最好是采用复合模或连续模，这样将很大地提高生产效率，降低生产成本。2.

6、零件冲压工艺方案的确定2.1 冲压方案 完成此工件需要落料、拉深、冲孔、切边四道工序。其加工方案分为以下8种： （1）方案一：落料拉深冲孔切边。（2）方案二：落料、拉深复合冲孔切边。（3）方案三：落料、拉深复合冲孔切边复合。（4）方案四：落料、拉深、冲孔复合切边。（5）方案五：落料、拉深、冲孔、切边复合。（6）方案六：落料、拉深级进冲孔切边。（7）方案七：落料、拉深、冲孔级进切边。（8）方案八：落料、拉深、冲孔、切边级进。2.2 各工艺方案特点分析方案一的单工序模，模具制造简单，维修方便，但生产成本较低，工件精度低，不适合大批量生产；方案五的四工序复合模，生产效率高，工件精度高，但模具制造复杂

7、，调整和维修难度大；方案八的四工序连续模，生产效率高，但模具制造复杂，调整维修麻烦，工件精度较低；其余方案的特点介于上面已分析的三个方案之间。2.3 工艺方案的确定 结合本零件的设计要求，决定采用方案四，其生产效率高，制件精度高，模具制造和调整维修比较麻烦。在本设计中，将设计落料、拉深后的冲孔模。3.冲模结构的确定3.1 模具的结构形式 复合模可分为正装式和倒装式两种形式。（1）正装式的特点：工件和冲孔废料都将落在凹模表面，必须清除后才能进行下一次冲裁，造成操作不方便、不安全，但冲出的工件表面比较平直。（2）倒装式的特点：冲孔废料由冲孔凸模落入凹模洞口中，积聚到一定的数量，由下模漏料孔排出，不

8、必清除废料，但工件表面平直度较差，凸凹模承受的张力较大。3.2 模具结构的选择经分析，若工件表面平直度较差，影响零件的使用，而工件和冲孔废料在有气源车间可以方便地清除。综合比较两种方式，决定采用倒装式模。4.零件冲压工艺计算4.1零件毛坯尺寸计算（1）确定修边余量制件要有拉深工序，且属于有凸缘的筒形件拉深，凸缘直径为60mm，料厚2.5mm，查1第129页表4-4，选取修边余量为3.0mm，故修边前凸缘直径为dt60+3.0266mm。（2） 确定坯料直径（参考1第141页） D75.46mm，取D75mm。4.2 排样 （1）单排（如图2） 图2 a.搭边查3第45页表2-18，选取a11.

9、5 mm,a1.8 mm。b. 送料步距和条料宽度送料步距A75+1.576.5 mm，条料宽度B75+21.8=78.6mm。c. 板料利用率查3第22页表1.13,选用2.5mm600mm500mm的板料。采用横裁可裁条料数为n160078.67（条），余49.8mm，每条板料可冲制件数n2（5001.5）76.56（件），则每张板料可冲制件为n6742（件）。经计算采用竖裁每张板料可冲制件数也是42件。板料利用率为423.1437.52/（600500）100%61.82（2） 交叉双排（如图3） 计算可得条料宽度为B145，采用横裁可裁成条料4条，每张条料可冲制件12件，每张板料可冲制

10、件数为48；采用竖裁可裁成条料3条，每张条料可冲制件15件，每张板料可冲制件数为45。材料的利用率为 483.1437.52/（600500)100%70.65 图 3 经分析和工艺要求，采用单排的排样方式4.3冲孔力的计算 冲孔工序: 59.662.540059.66 kN； 59.660.052.98 kN； 59.660.063.58 kN； 59.66+2.98+3.5866.22 kN。式中： 推件力，N； 推件力系数，查表取值为0.05； 冲孔工序所需力之和。查5第240页附表2.3，初选公称压力为100 kN的J23-10开式双柱可倾压力机 。其最大装模高度为180mm，装模高度

11、调节量为145mm，工作台尺寸为前后240mm，左右370mm，模柄孔直径30mm深度55mm主电机功率为1.10 kW。4.4 计算模具其它尺寸 （1）凹模a. 凹模壁厚查3第66页，由落料件的直径为19，料厚为t2.5，可取凹模壁厚为15。b. 凹模厚度查3第66页，凹模高度h可根据最大孔口尺寸选取。由最大孔口尺寸为19mm，可得凹模厚度为h30mm。c. 刃壁高度查3第65页刃壁高度的计算方法，垂直于凹模平面的刃壁，其高度可由零件料厚为t2.5 mm,可得刃壁高度8mm。（2）凸模由5第39页图2.17，凸模是冲孔凸模，其长度应根据落料凸模的要求计算，壁厚根据落料凸模和刃口尺寸和拉深凹模

12、直径计算。 此处冲孔凸模采用有固定卸料板的凸模，长度可按下公式计算： L=H1+H2+H3+Y式中： L凸模的长度，mm； H1凸模固定版的厚度，mm； H2橡胶圈的厚度，mm。 H3 压紧块的厚度,mm。 Y附加长度，包括凸模刃口的修磨量、凸模进入凹模的深度。在此固定版厚度取值为H125mm。对于卸料板，查冲模设计手册，根据其料厚t2.5，橡胶圈厚的取15mm，则压紧块厚度取值为H335mm。附加长度取值为Y5。则凸模的总长度为 L=25+15+35+5=80 mm。5.选用标准模架5.1 模架的类型模架包括上模座、下模座、导柱和导套。冲压模具的全部零件都安装在模架上，为缩短模架制造周期，降

13、低成本，我国已制定出模架标准。根据模架导向用的导柱和导套间的配合性质，模架分为滑动导向模架和滚动导向模架两大类。每类模架中，由于导柱安装位置和数量的不同，由有多种模架类型，如：后侧导柱式、中间导柱式、对角导柱式和四角导柱式。选择模架结构时，要根据工件的受力变形特点、坯料定位和出件方式、板料送进方向、导柱受力状态和操作是否方便等方面进行综合考虑。在此选用滑动导向型的后侧导柱式模架。5.2 模架的尺寸选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑，一般在长度及宽度上都应比凹模大3040mm，模版厚度一般等于凹模厚度的11.5倍。选择模架时，还要考虑模架与压力机的安装关系，例如模架与压力机工作台孔的关系，模

14、座的宽度应比压力机工作台的孔径每边约大4050mm。 在本设计中，凹模采用圆形嵌入的结构，其工作部分基本直径19mm，壁厚为25mm，所以其外径基本尺寸为69 mm，厚度为h25mm。模具的闭合高度H应介于压力机的最大装模高度与最小装模高度之间，其关系为： 10H5由上面压力机的选择可知道=180 mm，= 145=35mm。所以H应介于45mm175mm之间。查5第248页附表6.1，选用的模架、上模座、下模座分别为： 模架： 140140（140170） GB2851.1-81.HT200 上模座 14014035 GB2855.5-81 下模座：14014040 GB2855.6-81此

15、可知其最大装模高度为170mm，最小装模高度为140mm，符合H的要求。下模座周界尺寸为246211，而凹模的外径为69mm，所以周界尺寸符合要求。下模座厚度为40mm，而凹模的厚度为25mm，也符合要求。 根据模具的结构，可知其闭合高对为 +h2+h3+h4式中： 模具的闭合高度，mm； 上模座厚度，mm，由前可知35 mm； h2垫板厚度，mm，取值为h2=10mm. 凸模厚度，mm；由前所知L2=80mm h3下模座厚度，mm，由前可知h3=40 mm。 综上可得 35+10+80+40165mm，所以介于140mm和170mm之间，符合设计要求。6. 选用辅助结构零件6.1 导向零件的

16、选用导向装置可提高模具精度、寿命以及工件的质量，而且还能节省调试模具的时间，导向装置设计的注意事项： （1）导柱与导套应在凸模工作前或压料板接触到工件前充分闭合，且此时应保证导柱上端距上模座上平面有1015 mm的间隙；（2）导柱、导套与上、下模板装配后，应保持导柱与下模座的下平面、导套上端与上模座的上平面均留23 mm的间隙；（3）对于形状对称的工件，为避免合模安装时引起的方向错误，两侧导柱直径或位置应有所不同；（4）当冲模有较大的侧向压力时，模座上应装设止推垫，避免导套、导柱承受侧向压力；（5）导套应开排气孔以排除空气。根据所选择的模架，选用导柱的规格为：25147（GB2861.1-81

17、），选用导套的规格为288533（GB2861.1-81）。6.2 模柄的选用根据压力机模柄孔的尺寸：直径: 30 mm，深度: 55 mm，选择压入式模柄，查3第620页表10-47，可知其参数如下：d=30 mm ，D=32 mm ，D1=39 mm ，h=82 mm ，h1= 5mm ，h2=35 mm ，b=2 mm ，a=0.5 mm，d1=6 mm。如图4。7.模具总体结构 图58. 编制冲压工作零件工艺卡8.1 凹模的选材、加工及热处理工艺过程冲裁模的凹模承受较大的拉应力，凸模承受较大的压应力。凸、凹模正常失效一般是由于刃口部位的磨损。因为这类磨具，特别是工件批量、加工板料强度高

18、的模具，要求模具材料必须具有较高的强度和耐磨性。根据冲压的板料和批量情况表，选取落料凹模的材料为T10A。其加工工艺过程卡如表1所示： 表 1工序号工序名称工序内容1备料将毛坯锻成平行圆柱体。2热处理退火3铣（刨）平面铣（刨）各 平 面 ，厚度留磨削余量0.6mm，侧面留磨削余量0.4mm4磨平面磨上下平面，留磨削余量0.30.4mm磨相邻两侧面保证垂直5钳工划线划出对称中心线，固定孔及销孔线6型孔粗加工在仿铣床上加工型孔，留单边加工余量0.15mm及销孔7加工余孔加工固定孔及销孔8热处理按热处理工艺保证6064HRC9磨平面磨上下面及其基准面达要求10型孔精加工在坐标磨床上磨型孔，留研磨余量

19、0.01mm 11研磨型孔钳工研磨型孔达规定技术要求8.2 凸模的选材、加工及热处理工艺过程冲裁冲孔凸模必须具有良好的韧性，以防止由于承受较强的弯曲和冲击载荷造成折断、崩刃而早起失效。更加应该重视模具材料的淬透性，形状复杂的模具应重视其热处理变形性、可加工性和磨削性。查表选凸模的材料为T10A，加工工艺过程如表2所示：表 2工序号工序名称工序内容1备料将毛坯锻成圆柱面体。2热处理退火。3粗加工车削外圆，留余量。4热处理按热处理工艺保证凸模硬度6064HRC。5磨削外圆磨床上精磨。6抛光工作部分抛光，精加工使外圆面达到 =0.4um。7钳工研磨钳工研磨刃口。8检验按工艺技术要求检验凸模是否合格。

20、9、编制制件冲压工艺卡该制件的冲压工艺过程卡及相应冲压工艺说明如表3所示：表 3加工工艺工程卡产品名称自行车中轴碗产品图号材料名称及牌号15钢厚2.5每千件工艺定额序号工序工序内容及要求工装设备备注1辅将2.5600500的板料裁成2.5145500的条料。条料宽度平行板料轧制方向。2检按工序1及工艺说明要求计数抽样按GB/T 2821.12003AQL6.5。3冲落料、拉深、冲孔复合。允许制件毛刺落料、拉深、冲孔复合模600 kN高度0.15，形状尺寸达到工艺要求。4检按工序3及工艺要求说明计数抽样按GB/T 2821.12003AQL6.5。设计审核标准化更改标记数量更改单号签名日期批准1

21、0. 总结经过两个星期的努力，我完成了冲压模具设计的课程设计。通过这次课程设计，我获得了不小的收获。这个学期开设了冲压工艺与模具设计的专业课程，了解了一定的冲压模具设计基础知识。但是由于没有深入地应用，对所学的知识都没能很好地掌握，比如对于一些计算公式的适用，就没有很好地了解。在这次课程设计中，进行了大量的计算，比如冲裁力的计算、模具刃口尺寸的计算和模具长度的计算等。通过这些计算，我对课程基础知识有了比较深入的理解，达到了巩固理论知识的目的。在课程设计中，参考了不少的文献，对知识的扩充有了很大的帮助。在实际中我基本没有接触过冲压模具，所以对冲压模具的了解很少。在参考文献中，通过阅读大量的模具装

22、配图，对模具的结构有了一定的了解，对以后走向工作有很大的帮助。课程设计要求用Auto CAD出图，通过绘制模具装配图和部分零件图，我的Auto CAD操作水平也有所提高。这次课程设计要求很严格，很多是按照毕业设计的要求来操作的，为以后的毕业设计打下了很好的基础。 通过两个星期的努力，多方面的知识得到了巩固和提高。但我的收获离不开老师的指导和同学们的帮助，在此我对他们致以衷心的感谢。首先感谢我的指导老师谭险峰老师，他们给我指明了课程设计的大致结构和方向，还有我的同学们在设计过程中，遇到困难时也得到了他们的悉心指导。在此也对宿舍里的同学表示衷心的感谢，在整个课程设计的过程中，宿舍里一直保持着很好的学习氛围，为完成课程设计创造了良好的环境。 再次对关心和指导过我各位老师和帮助过我的同学表示衷心的感谢!14