油封内夹圈的工艺分析及模具设计

毕业设计油封内夹圈的工艺分析及模具设计姓名：专业：模具设计与制造班级、学号：指导教师：完成日期：中北大学分校At the University of North毕业设计任务设计题目：油封内夹圈的工艺分析及模具设计系部：机电工程系专业：模具设计与制造班级：学生：指导老师：1.设计的主要任务及目标任务：模具装配图及主要零件图设计说明书一本电子资料一份目标：在教师的指导下，锻炼学生综合运用所学的基础与专业知识，分析解决工程实际问题的能力。

2.设计的主要内容1）对给定工件进行工艺分析，确定工艺方案2）进行冲压工艺计算3）模具的总体设计4）模具主要工作零件的设计计算5）编写设计说明书3.设计的基本要求1）收集、学习和掌握有关资料，熟练使用有关设计手册2）同学间相互讨论，按时向老师汇报和讨论，独立完成设计任务3）模具图纸符合机械制图规范，使用计算机绘制4）设计说明书内容充实、语句通顺，计算准确、论点和公式有据可查4.主要参考文献5.进度安排绘制模具图11周——13周完善设计内容、完成设计说明书14周——15周准备答辩16周——17周6.工件材料：08钢，t=0.8mm 中批量摘要目前，我国冷冲压技术与先进工业发达国家相比还相当落后，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、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。

此次毕业设计产品为冲压落料件，首先对落料件的冲压工艺进行了分析，冲压工艺方案及模具结构类型的进行了确定，并进行了必要的冲压工艺参数计算，介绍了落料模结构设计的要点，模具定位零件、卸料与推件装置的设计，标准模架和导向零件的选用，模具主要工作零件的制造工艺和装配工艺的过程，模具的总装配、试模、润滑及模具使用注意事项等内容。

在本次毕业设计中利用计算机辅助设计（CAD）绘制模具主要工作零件图和模具的总装配图，运用了数控线切割电加工等先进加工技术。

是一次对所学知识的全面总结和运用，是巩固和加深各种理论知识灵活运用的实践过程。

通过毕业设计，可以很好的培养独立分析，独立工作的能力，为毕业以后走上工作岗位从事本技术工作打下良好的基础。

目录摘要 (iv)1 零件设计 (3)1.1 对工件进行工艺性分析 (3)1.2 确定工艺方案 (3)1.2.1 工艺方案的分析比较 (3)1.2.2 工艺方案的确定： (5)1.3 主要工艺参数的计算： (6)1.3.1 毛坯尺寸的计算： (6)1.3.2 确定排样，裁板方案 (7)1.4 模具工艺计算： (8)1.4.1 计算冲压力： (9)1.4.2 确定压力中心： (10)1.4.3 计算凸凹模刃口尺寸： (10)2 磨具结构设计 (11)2.1 模具主要部件及整体设计： (11)2.1.1 凸模，凹模，凸凹模的结构设计： (11)2.1.2 卸料，顶件，推件零件的设计： (13)2.1.3 定位零件： (14)2.1.4 标准模架与导向零件 (15)2.1.5 模柄及支撑固定零件。

(16)2.1.6 模具闭合高度的确定，及压力机的选择： (16)小结 (18)参考文献 (19)致谢 (20)1 零件设计1.1 对工件进行工艺性分析该工件是零件中的油封内夹圈，工件要求的精度只有内孔直径的要求，其余未注公差，无精度要求，工件的形状简单，可属于带凸缘的圆筒形件，工件高度与凸缘直径相比较小，可采用翻边工艺，零件使用材料为08号钢，属于低碳性能钢，适合冲压工艺成形，厚度为08㎜，也适合冲压，工件精度要求不高，无需较形。

工件图如下：1.2 确定工艺方案1.2.1 工艺方案的分析比较有多种方案，先确定该工件是否能一次翻边成形，需不需要拉深等工艺。

查表6-2（冲压工艺及模具设计）得到：08号钢的翻边系数为72.0=k 068min =k翻边的最大高度为（由于厚度mm mm t18.0<=，所以无需按中性层尺寸计算）根据公式 t r k D H 72.043.0)1(2min max ++-= 其中mm D 92= mm r 1= mm t 8.0= 68.0min =k经计算得到翻边的最大高度是：mm H 726.15max =由于mm H H 5.8max =>由以上计算可以得到该工件可以一次翻边成形。

此工件为一般的带凸缘的圆筒形件，加工可以有多种方案：方案一、落料后拉深到图示尺寸，然后采用机械加工的方法，车去底部。

方案二、落料后，拉深成图示高度的尺寸，然后用冲床冲去底部。

方案三、落料后，冲一定尺寸的孔，然后一次翻边成形。

在上述的三种加工方案中，采用第一种加工方案，成形工件的质量较高，但是这样的方法加工的生产率低，而且也废料，这是由于车下的废料为92φ的圆形件，这样就造成浪费严重，在工件底部质量要求不高的情况下，不宜采用，第二种方案，在工件冲底部前，要求底部圆角半径愈小愈好，接近于零，而拉深后的圆角半径不可能很小，这就需要为此增加整形工序，而且质量不宜保证，同时废料，采用第三种方案，生产率高，而且省料，经计算，在落料冲孔后由一次翻边可以直接成形，这样，工序也简单，但其端部质量不如以上两种好，另外，按照工件的技术要求及精度，要保证内孔径的精度，翻边工艺完全可以，所以采用落料，冲孔，翻边方案比较合理。

具体工序图示如下：1.2.2 工艺方案的确定：根据这些基本工序，可拟出如下几种工艺方案：方案一、先落料，后冲孔，然后翻边，采用单工序模具。

方案二、落料冲孔复合模具，然后翻边。

方案三、先落料，冲孔单边采用连续模具。

在方案一中，每个工序单独加工，这样做的好处是设计模具结构简单，但工序的复合程度低，生产效率也低，制造费用低，但是不适合批量生产，不宜采用。

方案三中，冲孔和翻边采用连续模具会增加模具设计，制造的复杂性，修模也不方便，这是由于落料，冲孔，翻边模具中翻边模具较为复杂，与冲孔模具做成连续模具会加大整个模具的复杂程度，制造成本也高，但是生产率低，适合大批量生产。

而方案二中没有上述方案中的缺点，把落料冲孔作成复合模具，对生产批量，模具设计，制造难度等都有利，因此，选用方案二为加工此零件的加工工艺方案。

1.3 主要工艺参数的计算：1.3.1 毛坯尺寸的计算：根据翻边工艺计算公式，翻边前预冲孔直径为：02(0.430.72)d D H r t =---其中：92.8D mm = 8.5Hmm = 1r mm = 0.8t mm = 经计算得到预冲孔直径为：078d mm =因此可求得，翻边系数为：0780.8492d k D === 07897.50.8d t == 查表6－1低碳钢圆孔极限翻边系数，当用圆珠平底翻边时：凸模 min0.750.84k =<，所以可以在平板毛坯上冲底孔直接翻边得到8.5mm得高度。

根据体积不变原理计算毛坯尺寸，翻边后工件厚度不发生变化，所以计算时，可按表面积不变原理计算：将图形分为三段：结构如下：第一部分的表面积为：1A dh π=第二部分的表面积为：2(4)2A r d r ππ=- 第三部分的表面积为：2231()4A d d π=-还有冲孔部分的面积为：244A d π=所以毛坯的表面积就为：1234A A A A A =+++毛坯所以毛坯直径为：117.24D mm ==取117Dmm =1.3.2 确定排样，裁板方案毛坯直径为117mm φ，不算小，考虑到操作方便，排样应采用单排，查表3－19，条料沿边搭边值 1.2amm =，件间搭边值为1 1.0a mm =，查表3－20，条料剪切下料的公差为0.6mm ∆=，查表3－21，条料与导料板之间的间隙0.8Z mm =。

所以条料宽度为：[][]00max 0.600.62()1172(1.20.6)0.8121.4B D Z mmα-∆--=++∆+=+++=进距1()1171118hD mm α=+=+=板料的规格拟采用0.810002000mm mm mm ⨯⨯的钢板。

计算材料利用率：如采用纵裁法：则材料的利用率为：20000117178410073.110002000NABLπη⨯⨯⨯==⨯=⨯如采用横裁法，则材料的利用率为：20000117168410068.810002000NABLπη⨯⨯⨯==⨯=⨯所以决定采用纵裁法下料。

具体排样图如下：1.4 模具工艺计算：1.4.1 计算冲压力：落料冲孔工序所需的复合模：落料力：11F L t τ=τ为抗剪强度，查表附录A1取300M a τ=P ，最后，计算得到落料力为 418.8210F =⨯N 冲孔力：422780.8300 5.8810F L t N τπ==⨯⨯⨯=⨯ 卸料力：4310.058.8210 4.4110F k F N ==⨯⨯=⨯卸卸 查表3-9取 0.05k =卸冲孔时的推件力为：43260.055 5.8810 1.9410F nk F N ==⨯⨯⨯=⨯推推其中：凹模取直壁刃口形式，刃口部分高度为5h mm =，积聚零件的数目为：50.86nh t ===个。

查表3-9，取0.055k =推所以得到上述F 推的大小。

落料时的顶料力为：4310.068.8210 5.3010F k F N ==⨯⨯=⨯顶顶查表3-9得到：0.06k =顶 所以总的冲压力F 总为：512 1.7610F F F F F F N =++++=⨯总顶推卸由于采用弹顶器做顶料机构，所以存在顶料力F 顶。

所以压力机的公称压力为：51.3 2.2910229F F N KN >⨯=⨯=总机对于翻边工序，其翻边力为： 01.1()b F D d t πσ=-翻其中：92.8D mm = （翻边后的直径） 078d mm =（预冲孔直径）0.8t mm = 400b M a σ=P （材料的抗拉强度，查表附录A1-黑色金属的力学性能得到。

）1.4.2 确定压力中心：由于冲裁件为一简单的圆形零件，因此，它的压力中心就为圆形件的几何中心，即位于圆的中心，翻边工序中模具的压力中心同样位于中心（圆心）。

1.4.3 计算凸凹模刃口尺寸： 采用凸凹模分开加工的方法：查表3-3，得 mm Z 072.0min= mm Z 104.0max = mm Z Z 022.0min max =-落料部分： 由)(6.0min max Z Z d -=δ)(4.0min max Z Z p -=δ得到：013.0+=d δ 009.0-=p δmin max 022.0Z Z p d -≤=+δδ查表3-8，得落料部分磨损系数5.0=x ，落料模刃口尺寸为：凹模：013.00013.000max 9.116)20.05.0117()(+++=⨯-=∆-=d x D D d δ凸模：0009.00009.0min 8.116)072.09.116()(0---=-=-=p Z D D d p δ冲孔部分：d δ，p δ仍按上述原则选取。