油封钢圈拉深模具设计设计Word文件下载.docx

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　　模具结构设计和参数选择须考虑刚性、导向性、卸料机构、定位方法、间隙大小等因素。

模具上的易损件应容易更换。

在大批量生产中应采用高效率、高精度、高寿命的模具。

　　冲压拉深复合模，可采用硬质合金作为镶块，以提高寿命。

在小批量生产和新产品试制中，应采用结构简单、制造快、成本低的简易模具，如组合冲模、薄板冲模、聚氨酯橡胶模、低熔点合金模、锌合金模、超塑性合金模等。

模具已开始采用计算机辅助设计（CAD），即通过以计算机为中心的一整套系统对模具进行最优化设计。

这是模具设计的发展方向。

冷作模具长时间使用后必须磨刃口，研磨后刃口面必须进行退磁，不能带有磁性，否则易发生堵料。

弹簧等弹性零件在使用过程中弹簧最易损坏，通常出现断裂和变形现象。

采取的办法就是更换，在更换过程中一定要注意弹簧的规格和型号，弹簧的规格和型号通过颜色、外径和长度三项来确认，只有在三项都相同的情况下才可以更换。

模具使用过程中冲头易出现折断、弯曲和啃坏的现象，冲套一般都是啃坏的。

冲头和冲套的损坏一般都用相同规格的零件进行更换。

冲头的参数主要有工作部分尺寸、安装部分尺寸、长度尺寸等。

紧固零件，检查紧固零件是否松动、损坏现象，采取的办法是找相同规格的零件进行更换。

压料零件如压料板、优力胶等，卸料零件如脱料板、气动顶料等。

保养时检查各部位的配件关系及有无损坏，对损坏的部分进行修复，气动顶料检查有无漏气现象，并对具体的情况采取措施。

如气管损坏进行更换。

冲压模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。

达到这一要求急需发展如下几项：

（1）全面推广CAD/CAM/CAE技术□，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。

随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；

进一步扩大CAE技术的应用范围。

计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。

（2）高速铣削加工，国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。

高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。

（3）模具扫描及数字化系统□，高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。

工件的零件图：

如图1-1所示

生产批量：

大批量

材料：

08钢

材料厚度：

1.8mm

图1-1工件图

1．拉深件工艺性分析

（1）拉深工序：

落料、拉深、冲孔；

（2）材料分析：

为08钢，此钢的抗剪强度310MPa；

抗拉强度为390MPa；

伸长率为32%。

此种材料有足够的强度，具有良好的冲压性能，适合冲裁拉深。

（3）结构分析：

结构相对简单，拉深件底部圆角r1=4mm大于工件的料厚，无需加整形；

工件的中间的底孔径d=φ9mm<

d1-2r1（d1—拉深件内圈直径φ21.4mm，r1—拉深件底部圆角4mm）可以拉深冲孔一次成形。

（4）精度分析：

精度等级为IT6到IT7之间，为保证精度，取IT6精度，精度要求较高。

根据尺寸8.5的公差为0.2，查表公差等级为IT8，精度要求较高。

用较精密的冲压拉深即可完成。

（5）结论：

此工件形状简单，所用材料及厚度和尺寸精度要求均适合拉深成形工艺要求，所以采用拉深成形工艺，不但可以提高零件的强度和刚性，还可以取得更好的经济效益。

2．拉深工艺方案的确定

工艺方案对照见表2-1。

表2-1工艺方案的比较

比较项目

序号

工艺方案

排除或选择理由

单工序模

单工序模：

落料—拉深—冲孔

适于中小批量生产；

模具结构简单，但生产成本高而且生产效率低，一次行程只能完成一个工序；

同时单工序模很难保证所要求的精度等级。

级进模

级进模：

对条料宽度或带料要求严格，工件不太平整，有时要校平，同轴度、对称度及位移度误差较大，一般能达到IT11级以下，不适合该工件IT8级左右的要求。

复合模

复合模：

落料—拉深—冲孔复合

机床一次行程可完成落料、拉深、冲孔三个工序，生产率较高；

达到工件八级精度的要求；

比采用级进模制造难度低，适于大批量生产。

结论：

最佳工艺方案——落料—拉深—冲孔复合模

3．主要设计计算

（1）毛坯直径的计算

图3-1工件简图

如图3-1，根据零件尺寸，其相对高度为：

H/d=（8.5-0.9）/（21.4+1.8）=0.328

参考《冷冲压工艺与模具设计》表4-2取修边余量δ=1.0

依图样零件计算尺寸：

H=8.5-0.9+1=8.6（mm）

d=21.4+1.8=23.2（mm）

代入公式D=

=33.58（mm）

D取34（mm）

（2）排样方式的确定及其计算

参考《冷冲压工艺与模具设计》表2-14，确定搭边值ａ=1.5ａ1=2.5。

设计排样图，如图（3-2）所示：

图3-2排样图

条料宽度的确定：

参考《冷冲压工艺与模具设计》表2-17取△=0.5

β—条料宽

（3）拉深次数的计算

毛坯的相对厚度：

t/D×

100=（1.8/34）×

100=5.29

参考《冷冲压工艺与模具设计》表4-6得m1=0.5,m2=0.7,m3=0.75,m4=0.78

d1=m1×

D=0.5×

34=17<

23.2（d）

所以一次拉深可以成形

拉深系数m=d/D=23.2/34=0.68

4．工作零件尺寸计算

为了容易保证冲裁，拉深间隙，刃口尺寸计算采用配合加工法计算，先按照工件尺寸计算出基准件的公称尺寸及公差尺寸，然后配制另一个相配件。

（1）拉深凹、凸模圆角计算

参考《冷冲压工艺与模具设计》凹模圆角半径按公式

=3.5

凸模的圆角半径rp取工件圆角半径即rp=4mm

（2）拉深凹、凸模工作尺寸计算

参考《冷冲压工艺与模具设计》表4-14得拉深单边间隙

Z=1

t=1.8mm

参考《冷冲压工艺与模具设计》表4-15得δd=0.08，δp=0.05

dp—凹模的基本尺寸，△—制件公差，dmin—拉深件内径的最小极限尺寸，dd—凹模的基本尺寸

（3）落料凹、凸模工作尺寸计算

刃口尺寸有变大（A）、变小（B）和不变（C）三种情况。

其计算公式如下：

A=（Amax-x△）0

B=（Bmin+x△）0

C=C平均0.125△

一般当冲裁件精度在IT10以上时，x=1

冲裁间隙，参考《冷冲压工艺与模具设计》表2-2取Z=15%.t=0.27

参考《冷冲压工艺与模具设计》表2-4，凹、凸模的制造公差按

δd=-0.02，δp=+0.03

由于落料尺寸是计算得出的尺寸，因此凹模可直接取计算出来的尺寸，即

由凹模尺寸算凸模的基本尺寸为

（4）冲孔凹、凸模工作尺寸计算

5．模具结构设计

（1）模具类型的选择

由拉深工艺分析可知，采用落料、拉深、冲孔复合，所以模具类型为复合模。

（2）定位方式的选择

因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，无侧压装置。

控制条料的送进步距采用落料孔作为精定距，由挡料销定距。

而第一件的调料的放置位置因条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来定。

（3）卸料、出件方式的选择

因为工件料厚为1.8mm，料厚为较薄厚度，卸料力也不大，故可采用弹性卸料。

又因为是复合模具生产，所以采用上出件比较便于操作，同时能提高生产效率。

（4）导向方式的选择

导柱和导套对生产批量大，要求模具寿命长、工件精度较高的冲模，一般采用导柱、导套来保证上、下模的精确导向。

导柱、导套的结构形式有滑动和滚动的两种。

滑动导柱、导套均为圆柱形，其加工方便，容易装配，是模具行业应用最广泛的导向装置。

导柱的下部与下模座导柱孔采用过盈配合，导套的外径与上模座导套孔采用过盈配合。

导套和导柱之间采用间隙配合，根据冲压工序性质、冲压件的精度及材料厚度等的不同，其配合间隙也稍有不同，对于此次设计，采用H7/f7配合即可。

滚动导柱、导套是一种无间隙、精度高、寿命长的导向装置，适用于高速、精密冲裁模以及硬质合金模具的冲压工作，对此次普通拉深模的设计显然不适用。

故采用滑动式导柱导套。

为了方便安装调整，采用中间导柱的导向方式。

（5）弹性体的选择

弹簧和橡胶是模具中广泛应用的弹性零件，橡胶允许承受的负荷比弹簧大，且安装调整方便，成本低，是在模具中广泛使用的弹性元件。

所以采用橡胶作为弹性元件。

在模具装配时，根据模具大小确定橡胶的断面面积。

6．主要零部件设计

（1）工作零件的结构设计

①凸凹模

结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成台阶式，采用线切割加工做内孔，外表面用车加工，镶嵌进上模固定板上，便于装配和更换。

与凸模固定板的配合按H7/m6。

其总长L=14+12+8+18=52mm

②冲孔凸模

因为所冲的孔为圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用台阶式，一方面利于加工，另一方面便于装配和以后更换。

③凹模

凹模采用整体凹模，落料的凹模孔采用线切割机床加工，参考《冷冲压工艺与模具设计》

其轮廓尺寸为凹模厚度H=kb=0.42×

34=14.28mm（查表得k=0.42）

参考《冷冲模国家标准》H取14mm

凹模壁厚c=1.5×

H=21mm

参考《冷冲模国家标准》凹模直径取D=80mm

（2）卸料部件的设计

采用卸料板卸条料，尺寸规格为80×

8。

推件块推出成形件尺寸高28mm，与工件接触端的直径25mm，表面粗糙度及精度要求都不太高，采用车加工即可

（4）模架的设计

参考《冷冲压工艺与模具设计》模架选GB/T2855.11冷冲模滑动导向模架A型中间导柱模架。

7．模具零件加工工艺

（1）凸模

图7-1冲孔凸模

图7-2凸模/冲孔凹模

图7-3拉深凹模/落料凸模

所有工作凸、凹模的材料均选用CrWMn，热处理需要达到硬度值：

HRC40～45（参考《模具材料与热处理》）。

主要的技术要求：

尾部与凸模固定板按H7/m6配合

零件的加工工艺制定（参考《模具制造工艺学》）：

①冲孔凸模由外圆柱和两端平面组成的（如图7-1所示）。

精度要求为IT8级，采用精车可达到要求。

为使模具工作部分能够保证精度，刃口部位最后采用平磨后续加工。

工艺路线为：

备料→球化退火→粗车削→精车削→热处理→磨削（如表7-1所示）

表7-1

工序名称

工序内容

备料

选用材料为CrWMn的棒料，按尺寸

13mm44.5mm切断

退火

球化退火，提高料到可加工性

车削

按尺寸要求加工出凸模，留单边加工余量0.15mm

精车削

精车达到尺寸要求，留研磨余量0.01mm

淬火

淬火+低温回火，硬度HRC40～45

磨削

使得冲孔凸模刃口部分达到所需精度

②落料凸模：

该零件由外圆柱、内孔和两端平面组成，（如图7-3所示），精度为IT8级。

备料→锻造→退火→铣削→车削→淬火＋低温回火→磨削（见表7-2）

表7-2

按体积不变的原则备一块毛坯，尺寸为

3953mm

锻造

反复异向锻造

球化退火，使得毛坯易加工

铣削

铣端面，留0.1的加工余量

车外圆及内孔柱面，并保证同轴度，留研磨余量0.01mm

磨削外圆、内孔，使得落料凸模刃口部位达到所需粗糙度和精度

③拉深凸模：

同落料凸模了类似由外圆柱、内孔和两端平面，（如图7-2所示），精度等级为IT8级。

备料→锻造→热处理→铣削→车削→调质→磨削（见表7-3）

表7-3

2551mm

热处理

调质

（2）凹模

图7-4落料凹模模板

如图7-4所示，该凹模为圆板形，用铣削、磨削，由于精度要求不高，型孔、销钉孔用钻、扩、铰，螺纹孔用钻、扩、攻丝，凹模孔用线切割加工。

加工路线为：

备料→锻造→球化退火→铣→平面磨→钳工→淬火＋低温回火→磨表面→线切割，（如表7-4所示）

表7-4

按体积不变的原则备一块毛坯

反复异向锻造，尺寸80×

球化退火，提高零件的机械加工性能

铣

铣削板料的两端面，上下单边留0.3～0.5mm的加工余量，并保证上下端面平行度不超过0.008mm

平面磨

磨上下面，留余量0.1～0.2mm，端面对角尺

钳工

画线，钻、扩、铰型孔、销钉，钻螺纹孔，

打落料孔的穿丝孔

淬火+低温回火

平磨

平磨上下面至尺寸精度要求

线切割

割型孔

卸料板、固定板的加工过程跟凹模类似。

8．模具的装配工艺

复合拉深模的装配过程应分六个总体步骤：

（1）组件装配

检查标准模架装配精度。

组装模柄，先将模柄压入上模板，再钻铰骑缝销钉孔，压入圆柱销钉；

然后磨平模柄大端面。

在压入过程中，应随时利用角尺检查模柄柄部是否垂直与上模板的上平面。

组装凸、凹复合模以及冲孔凸模。

将凸凹模、凸模分别压入各自对应的固定板内，保证凸凹模或凸模与固定板的垂直度，并磨平凸模底面；

然后放上凹模，磨平凸模和凹模刃口面

（2）组装上模

即把凸模组合、凹模、凸凹模组合及推件块等装入上模。

在装配时翻转上模板找出模柄孔中心，划出中心线和安装用的轮廓周边线；

然后按照外轮廓线放正凸模固定板、落料凹模/拉深凸模固定板及落料凹模，初步找正冲孔凸模和落料凹模的位置之后，夹紧上模部分，按照凹模螺孔配钻凸模凸模固定板和上模板的螺钉孔。

装入垫板和全部推件装置，用螺钉将上模部分连接起来，不要固定死，并检查顶出器是否灵活。

（3）装配下模

将拉深凸模/冲孔凹模复合模压入固定板，保证凸凹模和固定板垂直并磨平底面。

将卸料板套在凸凹模上，配钻固定板上卸料螺钉的安装孔。

将装入固定板上的凹凸模组合，放在下模板上合上上模。

根据上模找正凸凹模在下模板上的位置。

夹紧下模部分后移去上模，在下模板上划出排料孔线，并配钻安装螺钉的孔和卸料螺钉的孔。

加工下模座的排料孔，按凸凹模内孔尺寸每边加大约1～2mm。

用螺钉连接凸凹模固定板，垫板和下模板，并钻铰销钉孔，打入销钉进行定位。

（4）调整间隙

将上、下模合模，以凸凹模为基准，用切线法精确找正冲模孔凸模位置。

如果凸模与凸凹模孔对得不正，可轻轻敲打凸模固定板，利用没有紧固定螺钉进行间隙调整，直到间隙均匀后，钻铰销钉孔，打入圆柱销进行定位。

再次检查凸、凹模间隙，如果因钻铰销钉孔而引起间隙变化时，应取出定位销，再次调整，直到间隙均匀为止。

（5）安装其他辅助零件

安装调整卸料板、导料销、定位销等辅助零件。

（6）装配后检查

拉深模装配完成后，应对其各部分做一次全面检查。

如，模具闭合高度、卸料板上的导料销、挡料销让位孔等是否合适，模具零件是否有装错，漏装以及螺钉是否拧紧等，然后再以切纸样检查合适与否进行试模、调整。

注：

（参考《模具制造工艺学》、《模具制造技术基础》），安装时上模座的上端面应和下模座的底面保持平行。

试模时落料孔应畅通无阻，保证冲孔废料都不被卡在拉深模具内。

并且卸料和顶出工件的机构能顺利卸下调料同时顶出工件。

图8-1总装图

结束语

本次设计是有落料、拉深、冲孔的复合模设计。

经过多天的查阅资料，老师的指导和与同学的讨论，设计出以上落料、拉深、冲孔的复合模。

此次设计是由我独立完成，其中的图形是利用AutoCAD绘制。

设计该模具，需要在四个方面进行设计：

材料的工艺性分析；