空氣濾清器外殼模具設計,空氣濾清器,外殼,模具設計 常州工學院畢業(yè)設計 CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 題目 空氣濾清器外殼模具設計 二級學院 直屬學部 無錫技師學院 專業(yè) 數控車 班級 學生姓名 學號 指導教師姓名 職稱 評閱教師姓名 職稱 2015 年 05 月 常州工學院畢業(yè)設計 1 摘 要 隨著中國工業(yè)不斷地發(fā)展 模具行業(yè)也顯得越來越重要 本論文便是設計加工空 氣濾清器殼的模具 首先對加工零件進行了加工工藝和結構工藝的分析 通過計算毛 坯尺寸和拉深系數提出了四種方案 最后確定采用落料 正反拉深復合模 對模具的 排樣做出了合理的布置 使材料利用率達到較高的水平 計算了沖壓過程中所需要的 各種沖壓工藝力 包括落料力 卸料力 壓邊力 拉深力 頂料力等 并對壓力機進 行了合理的噸位初選 復合模在結構上采用了正裝的形式 計算出了落料 正拉深和 反拉深工作部分的尺寸 對模具的閉合高度進行了合理的確定 還設計出模具的主要 零件落料凹模 凸凹模 反拉深凸模 反拉深凹模 凹模固定板等 列出了模具所需 零件的詳細清單 并給出了合理的裝配圖 由于拉深的深度較大 對壓力機的電機也 進行了功率校核并提出了潤滑的附加工序 能使拉深順利完成 最后對模具的一個主 要零件導套進行了簡單的加工工藝路線的制定 本設計對于采用單動壓力機進行正反 拉深具有一定的參考作用 關鍵詞 濾清器 模具設計 復合模 正反拉深 空氣濾清器外殼模具設計 2 ABSTRACT Develops unceasingly along with the Chinese industry the mold profession also appears more and more importantly The present paper then is designs the processing air filter shell the mold First has carried on the processing craft and the structure craft analysis to the processing components Proposed through the computation semifinished materials size and the drawing coefficient four kind of plans finally determined uses falls the material the pro and con drawing superposable die Has made the reasonable arrangement to the mold platoon type enables the material use factor to achieve the high level Has calculated each ramming craft strength which in the ramming process needs including falls nearby the material strength the ex denning strength the pressure the strength the drawing strength the top material strength and so on and has carried on the reasonable tonnage primary election to the press The superposable die has used the true thing form in the structure calculated fell the material the drawing and the counter drawing effective range size Closed has carried on the reasonable determination highly to the mold but also designs the mold the major parts to fall the material concave mold the convex concave mold the counter drawing raised mold the counter drawing concave mold the concave mold dead plate and so on Listed the mold to need the components the detailed detailed list and has produced the reasonable assembly drawing Because the drawing depth is big also carried on the power to the press electrical machinery to examine and to propose the lubrication attachment working procedure could cause the drawing smoothly to complete Finally led the wrap to mold major parts to carry on the simple processing craft route formulation This design regarding uses the single acting press to carry on the pro and con drawing to have the certain reference function Keyword graduation thesis mold design superposable die pro and con drawing 常州工學院畢業(yè)設計 3 目 錄 摘 要 1 ABSTRACT 2 目 錄 3 1 分析零件的工藝性 5 2 確定工藝方案 6 2 1 計算毛坯尺寸 6 2 2 計算拉深次數 7 2 2 1 正拉深 8 2 2 2 反拉深 8 2 3 確定工藝方案 9 3 主要工藝參數的計算 11 3 1 確定排樣 裁板方案 11 3 2 確定各中間工序尺寸 12 3 3 計算工藝力 初選設備 13 3 3 1 落料 正拉深過程 13 3 3 2 反拉深過程 14 3 3 3 拉深功的計算 15 3 3 4 初選壓力機 15 4 模具的結構設計 17 4 1 模具結構形式的選擇 17 4 2 模具工作部分尺寸計算 17 4 2 1 落料 17 4 2 2 正拉深 18 4 2 3 反拉深 19 5 選用模架 確定閉合高度 20 5 1 模架的選用 20 5 2 模具的閉合高度 20 5 3 壓力中心 20 6 模具的主要零部件結構設計 21 6 1 落料凹模 21 6 2 凸凹模 22 6 3 反拉深凸模 22 空氣濾清器外殼模具設計 4 6 4 反拉深凹模 23 6 5 彈性卸料板 24 6 6 上墊板 26 6 7 凹模固定板 26 7 模具的整體安裝 28 7 1 模具的總裝配 28 7 2 模具零件 29 8 選定沖壓設備 32 8 1 壓力機的規(guī)格 32 8 2 電動機功率的校核 32 9 附加工序 34 10 主要零件的加工 35 11 總結 37 致 謝 38 參考文獻 39 常州工學院畢業(yè)設計 5 1 分析零件的工藝性 沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過程中加工的難易程度 雖然沖壓加工工 藝過程包括備料 沖壓加工工序 必要的輔助工序 質量檢驗 組合 包裝的全過程 但分析工藝性的重點要在沖壓加工工序這一過程里 而沖壓加工工序很多 各種工序 中的工藝性又不盡相同 即使同一個零件 由于生產單位的生產條件 工藝裝備情況 及生產的傳統(tǒng)習慣等不同 其工藝性的涵義也不完全一樣 這里我們重點分析零件的 結構工藝性 該零件是空氣濾清器殼 從圖 1 1 中我們可以看出該零件的精度要求不是很高 但要求有較高的鋼度和強度 在零件圖中 尺寸 為 IT14 級 其余尺寸未標注公012 差 可以按自由公差計算和處理 零件的外形尺寸為 屬于中小型零件 料厚為 1 5mm 圖 1 1 空氣濾清器殼 下面分析結構工藝性 因為該零件為軸對稱旋轉體 故落料片肯定是圓形 其沖 裁的工藝性很好 零件為帶法蘭邊圓筒形件 且 都不太大 拉深工藝性較dDFh 好 圓角半徑 R3 R6 都大于等于 2 倍料厚 對于拉深都很適合 因此 該殼體零件的沖壓生產要用到的沖壓加工基本工序有 落料 拉深 拉深 的次數可能為多次 用這些工序的組合可以提出多種不同的工藝方案 空氣濾清器外殼模具設計 6 2 確定工藝方案 2 1 計算毛坯尺寸 由于板料在扎壓或退火時所產生的聚合組織而使材料引起殘存的方向性 反映到 拉深過程中 就使桶形拉深件的口部形成明顯的突耳 此外 如果板料本身的金屬結 構組織不均勻 模具間隙不均勻 潤滑的不均勻等等 也都會引起沖件口高低不齊的 現象 因此就必需在拉深厚的零件口部和外緣進行修邊處理 這樣在計算毛坯尺寸的 時候就必需加上修邊余量然后再進行毛坯的展開尺寸計算 根據零件的尺寸取修邊余量的值為 4mm 在拉深時 雖然拉深件的各部分厚度要求發(fā)生一些變化 但如果采用適當的工藝 措施 則其厚度的變化量還是并不太大 在設計工藝過程時 可以不考慮毛坯厚度的 變化 同時由于金屬在塑性變形過程中保持體積不變 因而 在計算拉深件的的毛坯 展開尺寸時 可以認為在變形前后的毛坯和拉深間的表面積相等 因為此旋轉體零件不是簡單結構 我們可以用 形心法 來求得 根據久里金法 則 對于任何形狀的母線 AB 繞軸線 Y Y 旋轉所得到的旋轉體面積等于母線長度 L 與其重心軸線旋轉所得周長 2 x 的乘積 即 旋轉體面積 F 2 lx 2 1 因為表面積拉深不變薄 所以面積相等 則 204DF 即 2 20 因為 2 376543210 FF 2 421 rd 2 5 112 2 6 213rhdF 2 7 24dr 2 8 21235 rF 常州工學院畢業(yè)設計 7 2 9 2 3236 rdrF 2 10327h 由零件給出的尺寸可知 md5 791 md5 102 h38h2 349 r6r3 所以可以計算出 D 194mm 由于設計的零件要在一個復合模中完成正反拉深 因此中間有一個正拉深轉反拉 深的過程 我們可以把這兩步分開來計算中間尺寸 因為 2 11 57 0 43 0212112 rrhdD 其中 m194 m5 h5 r1r32 則 d14 中間過程的零件如圖 2 1 所示 圖 2 1 中間加工過程圖 2 2 計算拉深次數 在考慮拉深的變形程度時 必需保證使毛坯在變形過程中的應力既不超過材料的 變形極限 同時還能充分利用材料的塑性 也就是說 對于每道拉深工序 應在毛坯 側壁強度允許的條件下 采用最大的變形程度 即極限變形程度 空氣濾清器外殼模具設計 8 極限拉深系數值可以用理論計算的方法確定 即使得在傳力區(qū)的最大拉應力與在 危險斷面上的抗拉強度相等 便可求出最小拉深系數的理論值 此值即為極限拉深系 數 但在實際生產過程中 極限拉深系數值一般是在一定的拉深條件下用實驗的方法 得出的 我們可以通過查表來取值 該沖壓工件需要正反拉深兩個過程 因此可以分別計算其拉深系數來確定拉深次 數 2 2 1 正拉深 對于正拉深其實際拉深系數為 2 1252 0194 Ddm 且材料的相對厚度為 2 13 7 0194 0 dt 凸緣的相對直徑為 2 14 510 dF 凸緣的相對高度為 2 154 510dh 由此可以查出 min 5 0ax dh 因為凸緣的相對高度 0 44 小于最大相對高度 0 5 且實際拉深系數 0 52 大于最小 極限拉深系數 0 50 所以正拉深過程可以一次拉深成功 2 2 2 反拉深 對于反拉深其實際拉深系數為 2 1679 051 Ddm 且材料的相對厚度為 2 1703 145 0 dt 常州工學院畢業(yè)設計 9 凸緣的相對直徑為 2 1826 157901 dF 凸緣的相對高度為 2 1948 05793dh 由此可以查出 1 min 650ax dh 因為凸緣的相對高度 0 48 小于最大相對高度 0 65 且實際拉深系數 0 79 大于最小 極限拉深系數 0 51 所以反拉深過程也可以一次拉深成功 2 3 確定工藝方案 根據以上分析和計算 可以進一步明確該零件的沖壓加工需要包括以下基本工序 落料 正向拉深和反向拉深 根據這些基本工序 可以擬出如下幾種工藝方案 方案一 先進行落料 再正拉深 最后進行反拉深 以上工序過程都采用單工序模加工 方案二 落料與正拉深在復合模中加工成半成品 再在單工序模上進行反拉深 方案三 落料 正拉深和反拉深全都在同一個復合模中一次加工成型 方案四 采用帶料連續(xù)拉深 或在多工位自動壓力機上沖壓成型 分析比較上述四種方案 可以看出 方案一 用此方案 模具的結構都比較簡單 制造很容易 成本低廉 但由于結構簡單定 位誤差很大 而且單工序模一般無導向裝置 安裝和調整不方便 費時間 生產效率 低 方案二 采用了落料與正拉深的復合模 提高了生產率 對落料以及正拉深的精度也有很 大的提高 由于最后一道反拉深工序是在單工序模中完成 使得最后一步反拉深工序 的精度降低 影響了整個零件的精度 而且中間過程序要取件 生產效率不高 方案三 此方案把三個工序集中在一副復合模中完成 使得生產率有了很大的提升 沒有 空氣濾清器外殼模具設計 10 中間的取放件過程 一次沖壓成型 而且精度也比較高 能保證加工要求 在沖裁時 材料處于受壓狀態(tài) 零件表面平整 模具的結構也非常的緊湊 外廓尺寸比較小 但 模具的結構和裝配復雜 方案四 采用帶料連續(xù)拉深或多工位自動壓力機沖壓 可以獲得較高的生產效率 而且操 作安全 但這一方案需要專用的壓力機或自動的送料裝置 模具的結構比較復雜 制 造周期長 生產成本高 根據設計需要和生產批量 綜合考慮以上方案 方案三最適合 即落料 正反拉 深在同一復合模中完成 這樣既能保證大批量生產的高效率又能保證加工精度 而且 成本不高 經濟合理 常州工學院畢業(yè)設計 11 3 主要工藝參數的計算 3 1 確定排樣 裁板方案 加工此零件為大批大量生產 沖壓件的材料費用約占總成本的 60 80 之多 因 此 材料利用率每提高 1 則可以使沖件的成本降低 0 4 0 5 在沖壓工作中 節(jié) 約金屬和減少廢料具有非常重要的意義 特別是在大批量的生產中 較好的確定沖件 的形狀尺寸和合理的排樣的降低成本的有效措施之一 由于材料的經濟利用直接決定于沖壓件的制造方法和排樣方式 所以在沖壓生產 中 可以按工件在板料上排樣的合理程度即沖制某一工件的有用面積與所用板料的總 面積的百分比來作為衡量排樣合理性的指標 同時屬于工藝廢料的搭邊對沖壓工藝也有很大的作用 通常 搭邊的作用是為了 補充送料是的定位誤差 防止由于條料的寬度誤差 送料時的步距誤差以及送料歪斜 誤差等原因而沖出殘缺的廢品 從而確保沖件的切口表面質量 沖制出合格的工件 同時 搭邊還使條料保持有一定的剛度 保證條料的順利行進 提高了生產率 搭邊 值得大小要合理選取 根據此零件的尺寸通過查表取 搭邊值為 ma2 進距方向 5 1 于是有 進距 3 1aDh5 19 41 條料寬度 3 2mb822 板料規(guī)格擬用 1 5mm 800mm 1600mm 熱軋鋼板 由于毛坯面積較大所以橫裁 和縱裁的利用率相同 從送料方便考慮 我們可以采用橫裁 裁板條數 8 條余 16mm 3 3 19601bAn 每條個數 4 個余 16 5mm 3 4 5 12haB 每板總個數 32821 n 材料利用率 3 5 10 42 BAdD 空氣濾清器外殼模具設計 12 10680 194 322 7 計算零件的凈重 G 3 6 FtG g3085 710 4102 619422 式中 密度 低碳鋼取 385 7cmg 內的第一項為毛坯面積 第二項為底孔廢料面積 第三項 內為切邊廢料面 積 3 2 確定各中間工序尺寸 整個沖壓過程包括落料 正拉深以及反拉深三個過程 在正反拉深過程中 由于 是一次沖壓成型 所以各次拉深的凸 凹模圓角尺寸必需與零件要求相一致 則 正拉深凸模圓角為 3mm 正拉深凹模圓角為 3mm 正拉深高度為 46mm 反拉深凸模圓角為 6mm 反拉深凹模圓角為 3mm 反拉深高度為 40mm 第一個過程為落料正向拉深 成型后如圖 3 1 所示 圖 3 1 落料拉伸成型圖 第二個過程為反向拉深 成型后如圖 3 2 所示 常州工學院畢業(yè)設計 13 圖 3 2 反向拉伸成型圖 3 3 計算工藝力 初選設備 3 3 1 落料 正拉深過程 1 落料力 平刃凸模落料力的計算公式為 3 7 kLtP 式中 P 沖裁力 N L 沖件的周邊長度 mm t 板料厚度 mm 材料的抗沖剪強度 MPa K 修正系數 它與沖裁間隙 沖件形狀 沖裁速度 板料厚度 潤滑情況等多 種因素有關 其影響范圍的最小值和最大值在 1 0 1 3 P 的范圍內 一般 k 取為 1 25 1 3 在實際應用中 抗沖剪強度 的值一般取材料抗拉強度 的 0 7 0 85 為便于估 b 算 通常取抗沖剪強度等于該材料抗拉強度 的 80 即b 3 8b8 0 因此 該沖件的落料力的計算公式為 3 9LtF 31落 N3905 14 3 N706 2 卸料力 一般情況下 沖裁件從板料切下以后受彈性變形及收縮影響 會使落料件梗塞在 凹模內 而沖裁后剩下的板料則箍緊在凸模上 從凸模上將沖件或廢料卸下來所需的 力稱卸料力 影響這個力的因素較多 主要有材料力學性能 模具間隙 材料厚度 零件形狀尺寸以及潤滑情況等 所以要精確地計算這些力是困難的 一般用下列經驗 公式計算 空氣濾清器外殼模具設計 14 卸料力 3 10FK1 卸 式中 F 沖裁力 N 頂件力及卸料力系數 其值可查表 1 這里取 為 0 04 1 因此 N4825 卸 3 拉深力 帶凸緣圓筒形零件的拉深力近似計算公式為 3 11tKdFFbp 拉 式中 圓筒形零件的凸模直徑 mm p 系數 這里取 1 0 材料的抗拉強度 MPa b 因此 NF18460 拉 4 壓邊力 壓邊力的大小對拉深件的質量是有一定影響的 如果過大 就要增加拉深力 因 而會使制件拉裂 而壓邊圈的壓力過小就會使工件的邊壁或凸緣起皺 所以壓邊圈的 壓力必須適當 合適的壓邊力范圍一般應以沖件既不起皺 又使得沖件的側壁和口部 不致產生顯著的變薄為原則 壓邊力的大小和很多因素有關 所以在實際生產中 可 以根據近似的經驗公式進行計算 3 12qdDQ 420 式中 D 毛坯直徑 mm d 沖件的外徑 mm q 單位壓邊力 MPa 這里 q 的值取 2 5 所以 3 13 NQ54039 2 10 1942 3 3 2 反拉深過程 1 反拉深力 通常反拉深力要比正常拉深力大 20 即 3 14拉反 F2 1 所以有 3 152 KtdFb 反 常州工學院畢業(yè)設計 15 5 039 1574 321 N860 2 頂料力 逆著沖裁方向頂出卡在凹模里的料所需要的力叫頂料力 頂料力的經驗計算公式 為 3 16FKD 頂 式中 F 沖裁力 N 頂料力系數 這里查表取 0 04 D 所以有 1482 頂 3 3 3 拉深功的計算 拉深所需的功可按下式計算 3 1710maxhCPW 式中 最大拉深力 N maxP h 拉深深度 mm W 拉深功 N m C 修正系數 一般取為 C 0 6 0 8 所以 N m 3 1867941084 3 3 4 初選壓力機 壓力機噸位的大小的選擇 首先要以沖壓工藝所需的變形力為前提 要求設備的 名義壓力要大于所需的變形力 而且還要有一定的力量儲備 以防萬一 從提高設備 的工作剛度 沖壓零件的精度及延長設備的壽命的觀點出發(fā) 要求設備容量有較大的 剩余 最新的觀點認為 我們只需要使用設備的 60 70 的容量 甚至 50 即取工 藝變形力的 2 倍 上述設備噸位的選擇原則 對于沖裁 彎曲等工序已不存在什么問題 但對于本 設計所使用的拉深 可能還不保險 因為拉深與沖裁不同 最大變形力不是發(fā)生在沖 床名義壓力的位置 而是發(fā)生在拉深成型的中前期 這時雖然最大變形力小于壓力機 的名義壓力 但最大變形力發(fā)生的位置遠離名義壓力的位置而不保險 于是就需要用 到壓力機的許用力行程曲線 本次設計的工藝力行程曲線圖如圖 3 3 所示 空氣濾清器外殼模具設計 16 圖 3 3 工藝力行程曲線圖 圖中零點為滑塊的下死點 滑塊在距下死點 86mm 處開始沖壓零件 曲線 1 為落 料力的負荷曲線 曲線 2 為正拉深力的負荷曲線 曲線 3 為壓邊力的負荷曲線 曲線 4 為反拉深力的負荷曲線 曲線 5 為 1250KN 壓力機的許用力 行程曲線 P 點處為壓 力機到達公稱壓力的位置 其余卸料力和頂料力由于力不大 可以放在壓力機預留力 中考慮 從圖中我們可以看出沖壓的最大總壓力 出現在離下死點 86mm 后就需達到 對 于這種落料拉深復合工序 選擇設備噸位尺寸時 既不能把以上幾個力加起來 再乘個 系數值 作為設備的噸位 也不能僅把落料力或拉深力加起來 再乘個系數 作為設備噸 位 而應該根據壓力機說明書中所給出的允許工作負荷曲線作出判斷和選擇 對于本次設計的復合模 根據工藝力的大小和出現的位置 查表初選噸位為 1250KN 常州工學院畢業(yè)設計 17 4 模具的結構設計 4 1 模具結構形式的選擇 采用落料 拉深復合模 首先要考慮落料凸模 兼拉深凹模 的壁厚是否過薄 本次設計中凸凹模的壁厚為 mb462109 能夠保證足夠的強度 故采用復合模 模具的落料部分可以采用正裝式 正拉深部分采用倒裝式 反拉深部分采用正裝 式 模座下的緩沖器兼作壓邊與頂件 另外還設有彈性卸料裝置的彈性頂件裝置 這 種結構的優(yōu)點是操作方便 出件暢通無阻 生產效率高 缺點是彈性卸料板使模具的 結構變復雜 要簡化可以采用剛性卸料板 其缺點是拉深件留在剛性卸料板中不易取出 帶來操作上的不便 結合本次設計綜合考慮 采用彈性卸料板 從導向的精度和運動的平穩(wěn)以及具體規(guī)格方面考慮 可以采用中間導柱模架 GB T2851 5 1990 4 2 模具工作部分尺寸計算 4 2 1 落料 蟲裁模刃口是尖銳鋒利的 多為直角 故沖裁模刃口尺寸是指光而得到的平滑面 所以落料件的外徑尺寸應等于凹模內徑尺寸 沖孔件的內徑尺寸應等于沖頭的外徑尺 寸 模具兩刃口尺寸中總有一個基準尺寸 設計和制造模具時 可分別根據工件的精 度要求 決定第一件為基準件 把間隙取在另一件上 故落料件以凹模為基準 沖孔 以凸模為基準 模具工作部分加工時要注意經濟上的合理性 精度太高 則制造困難 成本高 精度太低 則又可能加工不出合格的產品 因此 模具的精度應隨工件的精度要求而 定 這樣才會有好的經濟性 沖裁件的尺寸精度取決于凸 凹模刃口部分的尺寸 沖裁間隙的合理也要靠凸 凹模刃口部分的尺寸來實現和保證 所以正確確定刃口部分的尺寸是相當重要的 在 決定模具刃口尺寸及制造公差時 需考慮以下原則 a 落料件的尺寸取決于凹模尺寸 沖裁件的尺寸取決于凸模尺寸 b 考慮到沖裁時凸 凹模的磨損 在設計凸 凹模刃口尺寸時 對基準件刃口尺 寸在磨損后增大的 其刃口公稱尺寸應取工件尺寸范圍內較小的數值 對基準件刃口 尺寸在磨損后減小的 其刃口公稱尺寸應取工件尺寸范圍內較大的數值 這樣 在凸 模磨損到一定程度的情況下 能沖出合格的零件 c 在確定模具刃口制造公差時 要既能保證工件的精度要求 又要保證合理的間 隙數值 一般模具制造精度比工件精度高 2 4 級 對于落料 4 1dXDd 0 空氣濾清器外殼模具設計 18 4 20min 2 pCDdp 式中 落料凸模直徑 mm p 落料凹模直徑 mm d D 工件外徑的公稱尺寸 mm 沖裁工件要求的公差 X 系數 為避免多數沖裁件尺寸都偏向于極限尺寸 此處可取 X 0 5 凹 凸模制造偏差 這里可以按 IT7 來選取 其值都為 0 046 d p 實用間隙最小值 可以通過查表選取minC 132 0min 4ax 所落下的料 即為拉深的坯料 按未注公差的自由尺寸 IT14 級選取極限偏差 故 落料件的尺寸取為 還必須滿足下列公式015 9 4 3minax2Cpd 有 13 04 09 46 所以滿足條件 dXDd 0 046 5 1 4293 min pCp 046 132 046 1 落料凹模的外形尺寸的確定 凹模厚度 4 4KbH 凹模壁厚 4 5C 0 2 51 式中 b 沖裁件最大外形尺寸 K 系數 考慮坯料厚度 t 的影響 其值可查表取 K 0 2 所以有 mH8 3 mC 70 5 調整到符合標準 凹模外徑設計尺寸為 mm 36 4 2 2 正拉深 拉深模直徑尺寸的確定的原則 與沖裁模刃口尺寸的確定基本相同 只是具體內 容不同 這里不在復述 正拉深時 因零件是標注外形尺寸 故拉深件的外徑尺寸為 012 由式 4 6dDd 0 75 常州工學院畢業(yè)設計 19 4 70 275 pCDdp 以上各式中 沖頭制造偏差 及 按公差 IT8 選取 其值都為 0 072 間隙 C 可d 查表取值 有 4 8mt6 1 072502 d7 1 072 3 p072 9 4 2 3 反拉深 反拉深件按未注公差的極限偏差考慮 且因零件是標注內形尺寸 故拉深件的內 徑尺寸取為 87 01 由式 4 90 4 pdDp 4 10dC 2 式中 制造偏差 和 按 IT8 選取 0 072 C 的值取 1 65 d 有 072 84 1 p072 3 8 03 dD 06 空氣濾清器外殼模具設計 20 5 選用模架 確定閉合高度 5 1 模架的選用 由凹模外形尺寸 選擇中間導柱模架 GB T2851 5 1990 在按其標準選擇360 具體結構尺寸如下 上模板 HT25045 下模板 ZG4507 導 柱 20 鋼 3203205 導 套 20 鋼16716 凸緣模柄 Q235 模具閉合高度 MAX 350mm MIN 305mm 該副模具沒有漏料問題 故不必考慮漏料孔尺寸 5 2 模具的閉合高度 所謂的模具的閉合高度 H 是指模具在最低工作位置時 上下模座之間的距離 它 應與壓力機的裝模高度相適應 模具的實際閉合高度 一般為 5 1沖 頭 進 入 凹 模 深 度下 模 板 厚 度凹 模 墊 板 厚 度 凹 模 厚 度沖 頭 長 度墊 板 厚 度上 模 板 厚 度模 H 該副模具使用上墊板厚度為 8mm 凹模固定板厚度為 8mm 如果沖頭 凸凹模 的長度設計為 140mm 凹模 落料凹模 設計為 130mm 則閉合高度為 36 5m 1 40 6 813075460 模 查開式壓力機設備參數表知 1600KN 壓力機最大閉合高度為 450mm 封閉調節(jié) 高度為 130mm 因為模具的閉合高度絕對不能大于所選的壓力機 所以初選的 1250KN 噸位的壓力機裝模高度過小 這里我們采用 1600KN 的開式壓力機 故實際設計模具的閉合高度為 340m 模H 壓力機的裝模高度必須符合模具閉合高度的要求 其關系式為 5 2105minax H 式中 壓力機的最大和最小裝模高度maxin H 模具的閉合高度 所以有 10 345 3045 故閉合高度設計合理 5 3 壓力中心 由于該零件落料 拉深均為軸對稱形狀 故不必進行壓力中心的計算 常州工學院畢業(yè)設計 21 6 模具的主要零部件結構設計 6 1 落料凹模 落料凹模的內外形尺寸和厚度在前面的計算中已算出 這里需要有三個的螺紋孔 以便與下模板固定 而且還需要有兩個與下模板同時加工的銷釘孔 在其內圈設計了 限位倒角 以限制壓邊圈的行程 在落料凹模上還有一個銷孔 用來安裝擋料銷 在 圖中標注尺寸精度 形位公差及粗糙度 落料凹模的零件圖如圖 6 1 所示 圖 6 1 落料凹模 空氣濾清器外殼模具設計 22 6 2 凸凹模 凸凹模的工作部分尺寸在前面的設計計算中已經算出 這里根據零件的加工深度 設計出凸凹模的內外形尺寸 在凸凹模上設計了四個螺紋孔 以便與上模板固定 而 且同時配作兩個銷釘孔 在其內部設計了限位倒角 以限制壓邊圈的行程 在上圓口 設計了安裝反拉深凸模的沉槽 在圖中標注尺寸精度 形位公差及粗糙度 凸凹模的 零件圖如圖 6 2 所示 圖 6 2 凸凹模 6 3 反拉深凸模 反拉深凸模的工作部分尺寸在前面的設計計算中已經算出 這里根據零件反拉深 的拉伸深度設計出凸模的內外形尺寸 在反拉深凸模上設計了三個推桿孔 以便安裝 推桿 在其內部設計了透氣孔 以使拉深后的沖壓件不受空氣的壓力而緊緊地包住在 常州工學院畢業(yè)設計 23 凸模上能順利脫下 在頂端設計了圓凸緣結構 以便裝配在凸凹模上與上模板固定 在圖中標注尺寸精度 形位公差及粗糙度 反拉深凸模的零件圖如圖 6 3 所示 圖 6 3 反拉深凸模 6 4 反拉深凹模 反拉深凹模的工作部分尺寸在前面的設計計算中已經算出 這里根據零件的反拉 深深度設計出凹模的內外形尺寸 在反拉深凹模上設計了三個螺紋孔 以便與下模板 固定 在其內部設計了一個螺紋大孔 用以安裝碟型彈簧 在圖中標注尺寸精度 形 位公差及粗糙度 反拉深凹模的零件圖如圖 6 4 所示 空氣濾清器外殼模具設計 24 圖 6 4 反拉深凹模 6 5 彈性卸料板 彈性卸料板的尺寸可以根據彈簧的數目以及外徑來計算 作為沖模卸料或推件用的彈簧 是屬于標準零件 標準中給出了彈簧的有關數據 和特性曲線 我們可以按需要選取 一般選用彈簧 材料為 65Mn 彈簧鋼 的原則 應該是在滿足模具結構要求的前提下 保證所選用的彈簧能夠給出要求的作用力和行 程 為了保證沖模的正常工作 在沖模不工作的時候 彈簧也應該在預緊力 的作用0P 下產生一定的預壓緊量 這時預緊力應為0F 常州工學院畢業(yè)設計 25 6 1nP 0 為了保證沖模正常工作所必需的彈簧最大壓緊量 為 F 6 2 0F 式中 彈簧最大許用壓縮量 彈簧預緊量0 工藝行程 余量 主要考慮模具的刃磨量和調整量 一般取 5 10mm 由于卸料力為 14825N 初定彈簧的根數為 8 根 則每根彈簧上的卸料力為NnP185342 圖 6 5 彈性卸料板 根據所需的預緊力和彈簧的總壓縮量 參照彈簧的選取表 初選彈簧的規(guī)格 彈 簧的直徑 D 60mm 彈簧絲的直徑 d 10mm 序號為 85 號 空氣濾清器外殼模具設計 26 在反拉深凹模上設計了三個螺紋孔 以便與下模板固定 在其內部設計了一個螺 紋大孔 用以安裝碟型彈簧 在圖中標注尺寸精度 形位公差及粗糙度 反拉深凹模 的零件圖如圖 6 5 所示 6 6 上墊板 墊板的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力 以降低模座所受的單位壓力 防 止模座被壓出陷痕而損壞 在設計中我們把墊板的外形尺寸與凸凹模的外形尺寸相匹 配 其厚度我們設計為 8mm 在上墊板上設計了三個推桿孔 以便安裝推桿 還有四 個螺釘孔以及兩個銷孔 這些都是為了與凸凹模和反拉深凸模上的各種固定零件的安 裝相匹配的 在圖中標注尺寸精度 形位公差及粗糙度 上墊板的零件圖如圖 6 6 所 示 圖 6 6 上墊板 6 7 凹模固定板 凹模固定板的作用是對凹模進行限位止動 以求得位置保持一定和可靠的方向性 在設計中我們把凹模固定板的外形尺寸與落料凹模和反拉深凹模的外形尺寸相匹配 其總厚度我們設計為 24mm 在凹模固定板中間設計了一個高 16mm 的凹模固定塊 是為了固定反拉深凹模 在固定板上設計了三個頂桿孔 以便安裝頂桿 還有七個螺 釘孔以及兩個銷孔 這些都是為了與落料凹模和反拉深凹模上的各種固定零件的安裝 常州工學院畢業(yè)設計 27 相匹配的 在圖中標注尺寸精度 形位公差及粗糙度 凹模固定板的零件圖如圖 6 7 所示 圖 6 7 凹模固定板 空氣濾清器外殼模具設計 28 7 模具的整體安裝 7 1 模具的總裝配 由以上的設計計算 并經繪圖設計 該空氣濾清器殼落料 正反拉深復合模裝配 圖如圖 7 1 所示 常州工學院畢業(yè)設計 29 圖 7 1 落料 正反拉深復合模裝配圖 7 2 模具零件 該復合模的主要零部件在模具的結構設計中已經進行了仔細的設計 其余的非標 準的零件可以根據需要按國標選取使用 所有零件的明細表見表 7 1 表 7 1 落料 正反拉深復合模零件表 件 號 名 稱 數 量 材 料 規(guī) 格 標 準 熱 處 理 1 上模板 1 HT250 500 x400 x60 調質處理 2 彈 簧 8 85 號 GB2089 1 2000 3 彈 性卸料 板 1 Q275 460 x380 x18 4 圓柱銷 2 16x70 GB T119 1 2000 5 凸 1 Cr12 270 x220 x140 60 空氣濾清器外殼模具設計 30 凹模 62HRC 6 上墊板 1 45 270 x220 x8 43 48HRC 7 推 板 1 40 110 x12 40 45HRC 8 凸緣模柄 1 Q235 70 x100 JB T7646 3 1994 9 打 桿 1 40 20 x160 43 48HRC 10 反 拉深凸 模 1 Cr12 140 x94 58 62HRC 11 推 桿 3 40 10 x80 43 48HRC 12 螺 釘 4 M10 x30 GB T70 1 2000 13 上壓邊圈 1 45 81x24 48 52HRC 14 螺 釘 4 M16x50 GB T70 1 2000 15 螺 釘 4 M16x150 GB2867 6 81 16 左導套 1 20 50 x160 x70 滲碳 58 62HR C 17 左導柱 1 20 50 x320 滲碳 58 62HR C 18 右導套 1 20 55x160 x70 滲碳 58 62HR C 19 右導柱 1 20 55x320 滲碳58 62HR 常州工學院畢業(yè)設計 31 C 20 落料凹模 1 Cr12 360 x130 58 62HRC 21 凹 模固定 板 1 45 360 x330 x8 43 48HRC 22 圓柱銷 2 16x160 GB T119 1 2000 23 下壓邊圈 1 45 98x26 48 52HRC 24 頂 桿 3 16x180 JB T7650 3 1994 43 48HRC 25 反 拉深凹 模 1 Cr12 98x26 58 62HRC 26 碟形彈簧 1 9 號 GB T1972 2000 27 螺 釘 3 M10 x50 GB T70 1 2000 28 頂料板 1 45 84x16 43 48HRC 29 螺 釘 3 M16x80 GB T70 1 2000 30 下模板 1 ZG450 500 x400 x75 調質處理 31 擋料銷 3 45 16x13 JB T7649 10 1994 43 48HRC 空氣濾清器外殼模具設計 32 8 選定沖壓設備 8 1 壓力機的規(guī)格 沖壓設備選擇是沖壓工藝過程設計的一項重要內容 它直接關系到設備的安全和 使用的合理 同時也關系到沖壓工藝過程的順利完成及產品質量 零件精度 生產效 率 模具壽命 板料的性能與規(guī)格 成本的高低等一系列重要問題 在前面的設計中 我們已經對沖壓設備的噸位以及閉合高度等參數進行了確定 這里根據前面所算出來的各項數據 查表選擇壓力機 其主要具體參數如下 公稱壓力 1600KN 滑塊行程 160mm 行程次數 40 次 1min 最大封閉高度 450mm 封閉高度調節(jié)量 130mm 工作臺尺寸 1120 710mm 柄孔尺寸 70 80mm 工作臺板厚 130mm 電動機功率 15KW 8 2 電動機功率的校核 對于本次設計由于行程比較長 設備的噸位雖然足夠 但設備具備的功不一定能 滿足拉深的要求 遇到這種情況 可能出現拉深時壓力機行程速度減緩 甚至會損壞 設備的電動機 為此 還需要對拉深功進行核算 常州工學院畢業(yè)設計 33 因為 N m 7 167941084 W 因而 壓力機的電動機功率可按下式進行核算 7 22121603 7560 KWnKnN 式中 W 拉深功 N m n 壓力機行程次數 次 min N 電動機功率 KW 壓力機效率 1 8 0 61 電動機效率 2 952 K 不均衡系數 4 K 所以有 WN 907 6123 5 9 經核算后拉深所需要的功率小于壓力機的電機功率 15KW 符合要求 空氣濾清器外殼模具設計 34 9 附加工序 在拉深過程中 金屬材料與模具的表面直接接觸 由于相互間作用的壓力很大 當板料在凹模表面滑動時 就產生很大的摩擦 結果使拉深時所需的力和沖件側壁內 部的拉應力有所增大 這不但降低了模具的使用壽命 而且還容易劃傷沖件的表面 當拉應力變大時 還會使側壁厚度變薄 以致降低了沖件的精度 如果采用潤滑劑 使得在板料與凹模表面之間存在著一層薄膜 將其滑動表面相 互隔離 因而減小了摩擦力 并減小了模具的磨損 從而使沖件的的表面質量的尺寸 精度都有所提高 對于本次設計我們可以采用混合的潤滑劑 其具體成分如下 錠子油 40 黃 油 40 滑石粉 11 硫 磺 8 酒 精 1 其中硫磺應以粉末狀態(tài)加入 沖壓之后從零件上清除潤滑劑有各種各樣的方法 通常有用軟抹布手工擦除 在 堿液中電解除油 在專門的溶液中熱除油 潤滑劑溶解于三氯化乙烯中和在汽油或其 它溶劑中消除等幾種 常州工學院畢業(yè)設計 35 10 主要零件的加工 本次設計中 只對模具中的一個重要零件進行簡單的工藝路線的分析 其余的零 件將不在具體分析和計算 在這里選擇導套為加工對象 導套 護套及套類凸模均為套類零件 其加工工藝基本相同 導套和導柱一樣 是模具中應用最廣泛的導向零件 盡管其結構形狀因應用部位不同而各異 但構成導 套的主要表面是內 外圓柱表面 可根據其結構形狀 尺寸和材料的要求 直接選用 適當尺寸的熱軋圓鋼為毛坯 在機械加工過程中 除保證導套配合表面的尺寸和形狀精度外 還要保證內外圓 柱配合表面的同軸度要求 導套的內表面和導柱的外圓柱面為配合面 使用過程中運 動頻繁 為保證其耐磨性 需有一定的硬度要求 因此 在精加工之前要安排熱處理 以提高其硬度 在不同的生產條件下 導套的制造所采用的加工方法和設備不同 制造工藝也不 相同 現以本次設計的沖壓?；瑒邮綄诪槔?介紹導套的制造過程 其零件圖如圖 10 1 所示 根據圖 10 1 所示導套的精度和表面粗糙度要求 其加工方案可選擇為 備料 粗 加工 半精加工 熱處理 精加工 光整加工 導套的加工工藝過程如表 10 1 所示 空氣濾清器外殼模具設計 36 圖 10 1 導套零件圖 表 10 1 導套的加工工藝過程 工序 號 工序名 稱 工序內容 設備 1 下料 按尺寸 76x165 切斷 鋸床 2 車外圓 及內孔 車端面保證長度 162 5 鉆 55 內孔至 52 車 70 外圓至 71 并倒角 鏜 55 內孔至 54 4 和油槽至尺寸 鏜 57 內孔至尺寸并倒角 車床 3 車外圓 倒角 車 73 外圓至尺寸 車端面至尺寸 車床 4 檢驗 5 熱處理 按熱處理工藝進行 保證滲碳深度為 0 8 1 2 硬度為 58 62HRC 常州工學院畢業(yè)設計 37 6 磨削內 外圓 磨 70 外圓達圖紙要求 磨內孔 55 留研磨余量 0 01 萬能磨 床 7 研磨內 孔 研磨 55 內孔達圖紙要求 研磨 55 內孔口圓弧 車床 8 檢驗 空氣濾清器外殼模具設計 38 11 總結 本次設計成功地設計出一副落料 正反拉深復合模 在設計過程中對很多工藝力 進行了詳細的計算 在壓力機的選擇上參照了現行選擇壓力機的通用法則 這次設計 解決了采用雙動壓力機進行正反拉深的傳統(tǒng)模式 將落料 正拉深及反拉深同時在一 副裝在開式單動壓力機上的模具中完成 很大程度的提高了生產效率和制造精度 很 適合中國現在模具高速自動化發(fā)展的趨勢 常州工學院畢業(yè)設計 39 致 謝 經過半年的忙碌和工作 本次畢業(yè)設計已經接近尾聲 作為一個本科生的畢業(yè)設 計 由于經驗的匱乏 難免有許多考慮不周全的地方 如果沒有曾立平導師的督促指 導 以及一起工作的同學們的支持 想要完成這個設計是難以想象的 在此次畢業(yè)設計過程中我也學到了許多了關于模具制造方面的知識 尤其對沖壓 模具有了較全面的了解 對模具整個設計過程有了更深層次的認識 獨立設計能力有 了很大的提高 在設計過程中我查閱了許多設計相關的資料尤其是國家標準 使我掌 握了查閱國家標準的方法 這將對我以后從事設計工作帶來很大的幫助 設計中我還 使用過 AUTOCAD 和 PRO E 等電腦軟件 使用這些軟件的能力也有很大的提高 總 之 通過這次畢業(yè)設計 讓我在大學里所學的專業(yè)知識得以運用 使我的設計能力有 了進一步的提高 空氣濾清器外殼模具設計 40 參考文獻 鄭家賢 沖壓工藝與模具設計實用技術 北京 機械工業(yè)出版社 2005 Zheng Jiaxian Ramming craft and mold design practical technology Beijing Mechanical industry Press 2005 in Chinese 沖模設計手冊編寫組 沖模設計手冊 北京 機械工業(yè)出版社 1999 Dies the design handbook compilation group Dies the design handbook Beijing Mechanical industry Press 1999 in Chinese 劉心治 冷沖壓工藝及模具設計 重慶 重慶大學出版社 1995 Liu Xinzhi Cold ramming craft and mold design Chongqing Chongqing University Press 2005 in Chinese 盧險峰 沖壓工藝模具學 北京 機械工業(yè)出版社 1997 Lu Xianfeng Ramming craft mold study Beijing Mechanical industry Press 1997 in Chinese 周大雋 沖模結構設計要領與范例 北京 機械工業(yè)出版社 2005 Zhou Dajun Dies the structural design main point and the model Beijing Mechanical industry Press 2005 in Chinese 中國機械工程學會鍛壓學會 鍛壓手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2002 China mechanical engineering academic society forging and stamping academic society Forging and stamping handbook Beijing Mechanical industry Press 2002 in Chinese 鐘毓斌 沖壓工藝與模具設計 北京 機械工業(yè)出版社 2002 Zhong Yubin Ramming craft and mold design Beijing Mechanical industry Press 2002 in Chinese 彭建聲 簡明模具工實用技術手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2004 Peng Jiansheng Concise mold labor practical technical manual Beijing Mechanical industry Press 2004 in Chinese 模具制造手冊編委會 模具制造手冊 北京 機械工業(yè)出版社 1992 Mold manufacture handbook academic society Mold manufacture handbook Beijing Mechanical industry Press 1992 in Chinese