毕业设计（论文）油泵壳体的落料拉深复合模设计.doc

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1、 嘉 兴 南 洋 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计（论 文） 论文题目 油泵壳体的落料拉深复合模设计 系 部 机电工程系 学生姓名 专业名称 模具设计与制造 班级/学号 指导教师 嘉兴南洋职业技术学院教务处印制嘉兴南洋职业技术学院教务处印制 油油泵泵壳壳体体的的落落料料拉拉深深复复合合模模设设计计 【摘 要】随着中国工业不断地发展，模具行业也显得越来越重要。本文针对端盖的冲 裁工艺性和拉深工艺性，经分析确定采用落料拉深复合模完成落料、拉深和冲孔的。 且简要分析了坯料形状、尺寸，排样、裁板方案，拉深次数等。进行了对模具工作部 分尺寸及公差的计算，并设计出模具。还具体分析了模具的主要零部件（

2、如凸凹模、 拉深凸模、压力圈、卸料板等）的设计与制造，冲压设备的选用并给出了合理的装配 图。 【关键词】端盖 冲孔 拉伸 复合模 工艺分析 目目 录录 前前 言言.1 1 油泵壳体的工艺分析油泵壳体的工艺分析.3 1.1产品分析.3 1.2.毛坯尺寸的确定.4 1.3 判断拉深次数.4 2 排样设计排样设计.6 2.1 排样.6 2.2 选定修边余量.6 3 落料部分的计算落料部分的计算.7 3.1 冲裁力的计算.7 3.2 凸凹模尺寸计算.8 4 拉深部分的计算拉深部分的计算.10 4.1 拉深力的计算.10 4.2 拉深功的计算.10 4.3 拉深系数的确定.10 4.4 凸凹工作部分尺寸

3、的确定.10 4.5 凸凹模尺寸及制造公差.11 5 压边圈的设计压边圈的设计.12 6 压力机的选择压力机的选择.12 7 非标准零件的设计非标准零件的设计.14 7.1 凹模的设计.14 7.2 凸模的设计.14 7.3 凹模垫板的设计.15 7.4 橡胶弹性体的应用.16 7.5 卸料板的设计.17 7.6 凸凹模的设计.17 7.7 压边圈的设计.18 8 标准零件的设计标准零件的设计.19 8.1 模架的选择.19 8.2 导柱导套.19 8.3 模柄的选择.19 8.4 推杆的选择.20 8.5 顶杆的选择.20 8.6 螺钉和销的选择.20 8.7 卸料螺钉的选择.21 8.8

4、挡料销的选择.21 9 模具工作原理模具工作原理.22 总结总结.23 参考文献参考文献.23 前前 言言 冲压模具-在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品） 的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。冲压-是在室温下，利 用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所 需零件的一种压力加工方法。 冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生 产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平 的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着 产品的质量、效益和新产品

5、的开发能力。 冲压模具的形式很多，一般可按以下几个主要特征分类： 1、根据工艺性质分类 (1)冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、 切断模、切口模、切边模、剖切模等。 (2)弯曲模 使板料毛坯或其他坯料沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获 得一定角度和形状的工件的模具。 (3)拉深模 是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸 的模具。 (4)成形模 是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料 本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边 模、整形模等。 2、根据工序组合程度分类 (1)单工序模 压力

6、机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模 具 (2)复合模 只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上 同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。 (3)级进模（也称连续模） 在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在 压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。 3、冲模也依工作性质 ,模具构造,模具材料三方面来分类。 特点： (1)最重要的是有效率，生产率是惊人的。 (2)对人工的依赖较低，从而导致了成本的降低 (3)安全隐患得到了控制，要知道一个成产型企业，安全是第一位的。如果控 制不好，是成本控制的第一阻碍。 (4)根据设计的经验和技术的进步，可以生产更加

7、精密的产品。 典型结构： 通常模具是由二类零件组成 : 第一类是工艺零件，这类零件直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触， 包括有工作零件、定位零件、卸料与压料零件等 。 第二类是结构零件，这类零件不直接参与完成工艺过程，也不和坯料有直接接 触，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模具功能起完善作用，包括有导向零 件、紧固零件、标准件及其它零件等。应该指出，不是所有的冲模都必须具备上述 六种零件，尤其是单工序模，但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的。 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

8、密相连。 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。 本文从实际的零件的加工入手，对零件进行了多方面的分析计算，进而展开对冲 压拉伸复合模具的设计。全文采用工件工艺性分析，方案设计、成形件的设计、标准 件的选择和验证的步骤进行设计。 1油泵壳体的工艺分析油泵壳体的工艺分析 1.1 产品

9、分析产品分析 图 1-1 油泵壳体 油泵壳体属于圆筒阶梯拉深件，工件材料为 08 AL，厚度 0.8mm，结构简单。特点 是工件要求精度不高，经过两次拉深，冲孔翻边即可。制件结构对称，属于一般冲裁 拉深精度。模具为普通冲裁拉深模具。制品在拉深、冲孔、翻边过程中的一些必要的 计算和原始数据，将在设计过程中体现。 n n d HH dn HH 21 1.2.毛坯尺寸的确定毛坯尺寸的确定 计算坯料之前，不应考虑到由于板料具有方向性和凸凹模间隙不均匀等原因，拉 深后的零件顶端一般都不平齐，通常都需要修边工序，即将不平齐的地方切去。因此， 在计算坯料之前，要在拉深高度方向上加一修边余量。 根据上述坯料展

10、开尺寸在原则，只要预先算出工件的重量、体积和殿开面积并使 其相等于一定形状的坯料重量、体积和面积。即可求得坯料的尺寸。 根据的原则，则坯料为圆形，其直径为，故由此得：SS 坯件0 d 2 0 4 Sd 坯 （公式 1-1） 2 0123 4 dSSSS 件 所以 （公式 1-2） 0 4 dS 件 而 （公式 1-3） 1 Sdh （公式 1-4） 2 2 2(2 )8 4 Sr drr （公式 1-5） 2 3 (2 ) 4 Sdr 计算结果：s=30106.28mm 1.3 判断拉深次数 由公式 （公式 1-6） 式中 -分别为每个阶梯高度 n32 | HHH H -最小阶梯的直径 n d

11、 H -拉伸成直径为（最小阶梯直径）的圆筒形件可能达到的 n d 最大高度。 计算结果是不能一次拉深。 通过对制件的分析计算，本制件要依次经过拉深、冲孔、翻边三道工序，因此第 一道工序是落料和拉深，第二道工序是二次拉深，第三道工序是冲孔和翻边。从本制 件的生产的工艺性和经济性的方案考虑，可以确定本件的生产由如下三套模具完成： 第一套模具为落料拉深复合模，完成制件形状的初步确定。 第二套模具为拉深模，完成二次拉深。 第三套模具为冲孔翻边复合模，完成制件最终形状的确定。 根据制件的形状，尺寸，精度要求，材料性能，生产批量，冲压设备，模具加工 条件等多方面的因素进行考虑。在满足冲压件质量要求的前提下

12、，最大限度的降低冲 压件的生产成本，确定模具的结构形式。 1.模具类型的确定 第一套采用复合模 ；第二套采用简单模；第三套采用复合模。 2.操作方式的确定 第一、二套采用半自动化操作；第三套半自动化操作与手工 操作像结合。 3.进出料方式的确定 根据原材料的形式，确定进了方法、取出和整理零件的方法、 原材料的定位方法。 4、压料和卸料方式的确定 压料和弹性卸料； 5、模具精度的确定 根据冲压件的精度确定合理的模具加工精度，选择合理的导 向方式和固定方式。 2 排样设计排样设计 2.1 排样排样 剪板机剪方料 1000mm200.4mm，这里由于毛坯直径较大，考虑到操作方便， 采用单排。根据冲压

13、模具课程设计化学工业出版社 林承全 P24 表 2-15 查 搭边数值 a=1.2 进距 h=D+a=196+1.2=197.2mm 条料宽度 b=D+2a=196+21.2=200.4mm 板料规格拟用 1.0mm123mm1000mm。 2.2 选定修边余量选定修边余量 由于板料的各向异性和模具间隙不均等因素影响，拉深后的零件边缘不整齐，甚 至出现了耳子，需要在拉深后进行修边。因此，计算毛坯直径时需要增加修边余量。 根据工件尺寸选择 修边余量 h= 2 mm。 3 落料部分的计算落料部分的计算 3.1 冲裁力的计算冲裁力的计算 计算冲裁力的目的是合理选择压力机和设计模具，压力机的吨位必须大

14、于所计算 的冲裁力，以适应冲裁的要求。 冲裁力的大小主要与材料力学性能、厚度和冲裁件的轮廓长度有关。 用平刃口模具冲裁时，冲裁里 F 可按下式计算 （公式 2-1）KLtF 式中 L-冲裁件周边长度（mm） t-材料厚度 （mm） K-系数，平刃口一般取 1.3 -材料抗剪强度（MP） 由于要为拉深工序留有修边余量，所以这里取毛坯直径为 D=196mm ，此制件为 08Al，根据冲压模具课程设计P180 表 9-1 得此钢抗剪强度为 260-360MPa 取 Pa 7 105 . 3 材料厚度为 0.8mm, 周边长度 L=615.44 mm 所以 F=172323NLt 同时，还存在卸料力和

15、推件力，要准确计算这些力是很困难的，实际生产中常用下列 经验公式来计算 （公式 2-2） FKFt FKF t XX 式中，F 为冲裁力，为卸料力，推料力系数。见冲压模具课程设计P26 YXK K 表 2-17 得 取 0.035 和 0.055 t X K K 即 NFX05 3 . 0316723231035 . 0 NFt15.861623237105 . 0 所以总的冲裁力为 KNNFFFF tXZ 78145.186970 3.2 凸凹模尺寸计算凸凹模尺寸计算 本设计采用凸模与凹模配合加工。对于冲裁形状复杂或薄板制件的模具，其凸、 凹模往往采用复合加工的方法。此方法是先加工好凸模或凹

16、模为基准，然后根据此基 准配置凹模或凸模，使他们保持一定的间隙。因此，只需在基准件上标注尺寸和公差， 另一件只标注尺寸并注明“XX 尺寸按凸模或凹模配置，保证双面间隙” 。这样，可放大 基准件的制造公差。其公差不再受凸、凹模间隙的影响，制造容易，并容易保证凸、 凹模的间隙。 由于复杂形状工件各部分尺寸性质不同，凸模和凹模磨损后，尺寸变化的趋势不 同，所以基准件的刃口尺寸计算方法也不同。 落料：应以凹模为基准，然后配置凸模。 凹模磨损后，尺寸变大的尺寸类：先把工件图尺寸化为，再按落料公式进行计 0 A 算 （公式 2-3） d xAAd 0 )( 尺寸变小类，先把工件尺寸化为，然后按公式计算 0

17、 B （公式 2-4） 0 )( d xBBd 凹模磨损后尺寸不变类尺寸，按下述三种情况进行计算 制件尺寸为时 0 C 制件尺寸为时 （公式 2-5） 0 C 制件尺寸为时 C 2 d d CC 2 )5 . 0( d d cC 2 )5 . 0( d d CC 根据冲压模具课程设计P22 可知基本尺寸mm 时，凹模 180250 =0.05mm，x=0.5，由冲压模具课程设计表 4-33 得=0.06 d 所以凹模 06 . 0 0 )05 . 0 5 . 0196( A 06 . 0 0 9825.195 凸模刃口尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制，保证双面间隙值在 0.072-0.104m

18、m 之间（冲压模具课程设计P19） 4 拉深部分的计算拉深部分的计算 4.1 拉深力的计算拉深力的计算 拉深力按 F=dt K （公式 2-6） t- b 料厚（t=0.8mm） d-拉深直径（d=84mm） -抗拉强度（ =320Mpa， 冲压模具课程设计P180，表 9-1） bb K-系数 K =1 1 所以 F=dt K= 67.5 KN b 4.2 拉深功的计算拉深功的计算 拉深功 A= 362.8J （公式 2-7） 1000 maxh F F-最大拉深力（ F=67.5kN） maxmax h-拉深高度（h=84mm） -平均变形力与最大变形力的比值（=0.64） 4.3 拉深系

19、数的确定拉深系数的确定 428 . 0 196/84/Ddm 4.4 凸凹工作部分尺寸的确定凸凹工作部分尺寸的确定 （1）凸凹模圆角半径 rd 凸凹模圆角半径 r 按制件圆角半径尺寸计算 d 凹模角的圆角根据冲压模具课程设计P99，表 4-30 选取 t 8r 凹 凸模圆角半径等于工件的内圆角半径。 （2）凸凹模间隙 c 决定凸凹模间隙时，不仅要考虑材质和板厚，还要考虑工件的尺寸精度和表面质 量要求。 ， （冲压模具课程设计P99,表 4-31） 4.5 凸凹模尺寸及制造公差凸凹模尺寸及制造公差 凸凹模尺寸及制造公差应按零件要求确定，由于工件要求内形尺寸，则以凸模设计 为基准 根据冲压模具课程

20、设计P101，表 4-34 凹模制造公差 =0.06mm d 凸模制造公差 =0.04mm p 凸模尺寸：D =（D-2c） P 0 p 凹模尺寸：D =D d d 0 5 压边圈的设计压边圈的设计 在拉深过程中，拉深变形区的工作凸缘部分在切向压应力作用下，很可能因为失 稳而发生起皱现象，致使零件出现废品，进而导致模具损坏。为了防止拉深过程中工 件起皱现象，当前生产中主要采用压边圈的方法。 模具安装压边圈以后，坯料被压紧在凹模平面上，当拉深时工作凸缘部分仅在压 边圈与凹模平面之间隙中通过，使工件不致于失稳起皱。 拉深中，是否采用压边圈装置，主要取决于拉深坯料的相对厚度大小。是否采用 压边圈可以

21、根据教材冲压模具课程设计P83 表 4-11 来确定；由于工件属于深拉深 并且板料较薄（0.8mm） ，并且根据计算 t100/D1.5 故采用压边圈 6 压力机的选择压力机的选择 冲压设备的选择即压力机的选择直接关系到设备的合理使用、安全、产品质量、 模具寿命、生产效率和成本等一系列问题。根据工件的工艺性，批量大小，工件的尺 寸和精度选用压力机类型。 冲压设备规格的选择原则： （1）压力机的公称压力应大于压制时所需的压力（计算压力）一般取所计算压力的 1.1.3 倍左右。 （2）压力机的功率大小，应能满足完成此加工工序所需的总功大小。 （3）压力机的最大装模高度应大于冲模的最大闭合高度. （

22、4）压力机台面及滑块底平面尺寸，应保证能牢固安装及固定冲模并能正常工作。工 作台孔应能自由地通过预定的冲制的所有零件或废料。 （5）压力机的行程次数，应能保证最高生产效率。 （6）根据工作类别及零件的性质，应备有特殊装置和夹具。如：缓冲器、顶出装置、 送料装置等。 由 =187KN),( Z FFF max 拉深所需压力机的公称压力应满足： F1.3 F = 243.1kN 公称 拉深所需压力机功率为 N=0.45kW （公式 2-8） 1087 . 1 7560 21 nA A-拉深功 -不均衡系数（=1.4） -压力机效率（ =0.6） 11 -电机效率（ =0.9） 22 n-压力机每分

23、钟行程次数（n=60） 根据冲压模具课程设计P186，表 9-9 选 J23 型，开式可倾台压力机 各项技术性能如下（mm）： 公称压力： 100 吨（1000kN） 发生公称压力时滑块离下死点距离： 10 滑块行程： 140 行程次数： 45 次/分 最大封闭高度： 350 闭合高度调节量： 110 工作台尺寸： 左右 900 前后 600 工作台孔尺寸： 左右 420 前后 23 直径 300 立柱间距离： 200 模柄孔尺寸： 30 55 7 非标准零件的设计非标准零件的设计 7.1 凹模的设计凹模的设计 落料拉深复合模的凹模如图 7-1，所用材料为 45#，凹模材料应具有良好的耐磨性

24、和抗黏附性，热处理后一般凹模应达到 6064HRC，有时还需要采用表面化学热处理来 提高其抗黏附能力。凹模表面粗糙度取，工作表面要抛光、研磨。m6 . 1 图 7-1 凹模 7.2 凸模的设计凸模的设计 本套模具的凸模如图 7-2，材料为 Cr12，凸模应该限定淬火长度，或将尾部回火， 以便头部一端保持较低硬度 ，热处理后凸模应达到 5862HRC ；由于制件本身就是小 型制件，所以本人把它设计成一个整体形式，这样便于加工制造。模具主要工作表面 的粗糙度取 1.6，因此工作表面要进行研磨、抛光。m 图 7-2 凸模 7.3 凹模垫板的设计凹模垫板的设计 垫板的作用主要是承受凸模压力或凹模压力，

25、防止过大的冲压力在上下模板上压 出凹坑，影响模具的正常工作，垫板的外形尺寸与凸凹模板相同。 材料为 Cr12，热处理后应达到 4550HRC。表面粗糙度取，工作表面必要时m8 . 0 可以进行抛光或研磨。垫板要保证工作表面的平行度，在这里可以适当取值。其具体 情况如图 7-3 所示。 图 7-3 垫板 7.4 橡胶弹性体的应用橡胶弹性体的应用 本套模具应用典型弹性卸料装置，橡胶弹性体是必不可少的组成部分，其具体结构 如图 7-4 所示。 图 7-4 橡胶弹性体 为使卸料正常工作，应使橡胶的预压力 F 大于或等于卸料力 F ,即 yx F F （公式 2-8） yx 橡胶板的工作压力计算公式为：

26、 F=Ap （公式 2-9） F-橡胶板的工作压力 A-橡胶板的横截面积 p-单位压力 聚氨酯橡胶板的最大压缩量一般不超过其厚度的 35，而模具安装时橡胶板应预先压缩 1015。橡胶板厚度 h =mm 2 3 . 025 . 0 1 h 橡胶板的许可压缩量 h =0.250.30 h 12 本套模具的推件力为 7925.2N 即预压力 F 为 7925.2N y 取橡胶板的预压量 h =4mm,则总压缩量为 h 为 8mm，橡胶高度为 30mm, y 压缩量为 14.3根据表 3-35, 单位压力 p=1.1 Mpa 则橡胶板的横截面积 A=8502mm p Fy 2 选用橡胶板的横截面积 2

27、22 4 . 19562)56100(mmA 所以，选用橡胶板的性能满足要求 7.5 卸料板的设计卸料板的设计 如图 7-5 所示为卸料板的设计图样，材料为 Q235，这种材料质软适合作为卸料 的材料。 图 7- 5 卸料板 7.6 凸凹模的设计凸凹模的设计 凸凹模的材料为 Cr12，材料应具有良好的耐磨性和抗黏附性，热处理后一般凹模应 达到 6064HRC，有时还需要采用表面化学热处理来提高其抗黏附能力。凹模表面粗糙 度取，工作表面要抛光、研磨。如图 7-6 所示m6 . 1 图 7-6 凸凹模 7.7 压边圈的设计压边圈的设计 压边圈是冲模中用于压住材料或工序件以控制材料流动的零件。材料为

28、 45#，表面 粗糙度取，工作表面要抛光、研磨。如图 7-7 所示m6 . 1 图 7-7 压边圈 8 标准零件的设计标准零件的设计 8.1 模架的选择模架的选择 根据冲压模具课程设计P218，选择后导柱模架（GB/T2851.1-90） 上模座 45200315 下模座 55200315 闭合高度 190-230 8.2 导柱导套导柱导套 根据冲压模具课程设计P218，和模座的闭合高度与压力机的最大闭合高度、 闭合高度调节量，选择导柱（GB/T2861.1） 导柱 长度 L=180mm 直径 d=35mm 根据冲压模具课程设计P218，和模座的闭合高度与压力机的最大闭合高度、 闭合高度调节量

29、，选择导套（GB/T2861.6） 导套 长度 L=115mm 直径 d=43mm 8.3 模柄的选择模柄的选择 模柄的作用是把上模固定在压力机的滑块上，同时使模具中心通过滑块的压力中 心。模柄的尺寸应小于压力机上模柄孔的尺寸，选择模柄时，先根据模具的大小，上 模结构，模架类型及精度等确定模柄的结构类型，再根据压力机滑块上模柄孔的尺寸 规格。一般模柄直径应与模柄孔直径相等，模柄长度应比模柄孔深度小 510mm。 根据冲压模具课程设计P208，模座尺寸及模具结构的特点，选择压入式模柄 （GB2862.1-81） 直径 d=30mm 高度 H=40mm 8.4 推杆的选择推杆的选择 根据模具标准应用手册P151 表 2-69 和模柄的尺寸，选择带肩推杆（GB2867.1- 81） 直径 d=8mm 长度 L=130mm 8.5 顶杆的选择顶杆的选择 根据模具标准应用手册P153，表 2-71，选择顶杆（GB2867.3-81） 直径 d=8mm 长度 L=120mm 8.6 螺钉和销的选择螺钉和销的选择 螺钉和销是定位零件，定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上相对凸凹模 有正确的位置。