发动机支承限位件的模具设计与制造含cad图毕业设计Word文档格式.docx

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第一章前言

本产品是一个冲裁件。

经过落料拉深、冲孔、切边、整形、等多道工序组合而成。

产品结构比较简单，通过对本产品的设计流程的了解。

本人掌握了模具设计工艺及模具加工工艺的流程。

通过对毕业课题的设计，我在模具上的专业知识得到进一步的巩固和提高。

在指导老师的帮助下我更进一步了解了模具的知识。

第二章课题简介

本课题是无锡中捷减震器有限公司所做的汽车发动机支承限位件，是一个比较典型的冲压件。

产品有孔、拉伸、切边等多道工序组成。

它作用于汽车上发动机的支承限位。

该产品实物图如下

其形状.尺寸如下图所示

。

其材料为SPCC钢板，料厚为2.0mm,制件尺寸精度为IT14，批量生产。

要采用冲压生产。

图1-1

第三章工艺分析

一．工艺分析

该制件形状简单，尺寸较小，厚度适中，一般批量，属普通冲压件，但要注意几点：

1.制件上的两个￠10的孔有同轴度要求，设计模具的时候要考虑到。

2.有一定的批量，应重视模具材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。

二．工艺方案的分析与确定

该冲压件是一个回转体零件，其形状特征表明它是一个带凸缘的圆筒形零件，其主要的形状和尺寸可以由拉深、冲孔、切边等冲压工序获得。

作为拉深成形尺寸，其相对植d凸/d、h/d都比较合适，拉深工艺性比较好。

￠100＋0.4的公差要求不是很高，但是拉深底部以的圆角半径R8比较大，口部的圆角半径R3适中，故在拉深成形之后应另加整形工序，并用制造精度较高、间隙较小的模具来进行加工完成。

1.工艺方案的分析与比较：

该零件外壳的形状表明它为拉深件，所以拉深为基本工序，底部的孔由冲孔来完成。

2.工艺方案的确定：

工序的组合和顺序确定：

对于外壳这样工序较多的冲压件，可以先确定出零件的基本工序，再考虑对所有基本工序进行可能的组合排列，将由此得到的各种工艺方案进行分析比较，从中确定出适合于生产实际的最佳方案。

外壳的全部基本工序为：

落料、拉深、冲孔、切边、整形等五道工序，据此可以排出以下三种工艺方案组合：

方案一：

落料，拉深，冲孔，切边，整形；

方案二：

落料与拉深复合，其余按基本工序；

方案三：

落料，拉深与冲底孔复合，其余按基本工序；

分析比较以上三种方案，可以看出：

方案一中各工序都按基本工序做，工序复合程度低，生产效率太低，模具数量也会增加，由此也增加了生产成本；

方案三中，虽然解决了一方案中的问题，但是，冲孔凹模与拉深凸模做成一体，这样就给修磨带来的困难，而且孔径一旦发生变化，将会直接影响到拉深质量的好坏；

方案二没有上述的缺点，工序复合程度适中，单工序模具结构简单，制造费用低，这在中小批量生产中是合理的，因此决定采用方案二。

3对以上工序进行综合分析确定模具进行以下工艺组合：

1）.落料拉深：

把一个外形在凹凸模上进行冲裁的零件的展开形状，由于落料的同时可以进行拉深，决定在落料的同时拉深。

这样可以让拉深在落料的过程中冲裁完毕。

2）.冲孔：

在半成品件的底部以及两侧冲孔，并保证其公差精度；

3）.切边：

将上述两道工序后的半成品上多余的边切除；

4）.整形：

在加工的最后，为保证零件的使用和制造要求，再加一步整形工序。

根据制件的工艺性分析，其基本工序有落料拉伸、冲孔、切边、整形四种。

按先后顺序组合，可得如下方案：

落料拉伸-冲孔-切边-整形，复合工序冲压。

三落料拉深件毛坯尺寸的确定

（1）拉深时毛坯尺寸的确定

A：

确定修边余量由于材料的各向导性以及拉深时金属流动条件的差异，拉深后工件口部不平，通常拉深后需切边，因此计算毛坯尺寸时应在高度方向上或凸缘上增加修边余量&

，它的值可根据零件的相对高度查表4.2.1、4.2.2《冲压工艺与模具设计》得到：

&

=1.8

B:

计算工件表面积

圆筒直壁部分的表面积为A1=3.14d（h+&

）

式中d为圆筒部分的中径

圆角球台部分的表面积为A2=2*3.14（0.5d0+2r/3.14）=3.14/4（2r*3.14*d0+8r*r）

式中d0为底部平板部分的直径；

R为工件中线在圆角处的圆角半径

底部表面积为：

A3=0.25*3.14d0*d0工件的总面积为A=3.14d（h+&

）+0.25*3.14（2r*3.14d0+8r*r）+0.25*3.14d0*d0

=8388.9

C求出毛坯尺寸

设毛坯的直径为D所以0.25*3.14*D*D=8388.9

D=103.4

（2）落料的毛坯尺寸

D1=D+8.5+2

=113.9

2）计算拉深次数：

毛坯的相对厚度：

t/D×

100=2×

100/103.4≈1.9

查表得：

各次的拉深系数，m1=0.49,m2=0.74,m3=0.77,m4=0.79

则，零件的总拉深系数m总=d/D=57.5/102≈0.56

因为m总＞m1,，所以该零件一次拉深即能成形。

目前零件的材料厚度t=2㎜，圆角半径r=8㎜，约为1.5t,该值过小，而且零件的直径又不是很大，一次拉深难以满足零件的要求。

因此需要在拉深后还要增加一道整形工序，以得到更小的口部圆角半径。

（3）确定排样、裁板方案：

这里的毛坯为简单的长圆形，而且尺寸也不是很小，考虑到操作方便，适宜采用单排。

据表查得，工件间距离a1=1.2㎜;

搭边距离a=1.5㎜；

条料下料剪切公差δ=0.6㎜；

条料宽度B=（D＋2a＋δ）0-δ

=（113.9＋2×

1.5＋0.6）㎜

=117.5㎜

查得，轧制钢板拟选用规格为2㎜×

650㎜×

1300㎜的板材。

采用纵向冲裁和纵向排样的方案，可得材料利用率为：

η=ns/LB×

100%=72.4%

本例拟采用此方案进行冲裁和排样。

排样图如下：

三、模具结构形式的确定

1）落料拉深模：

因制件较薄，为保证制件平整，采用弹压卸料装置。

它还可对冲孔凸模起导向作用。

为方便操作和取件，选用液压保险开式固定压力机，纵向送料。

因制件比较归则，故采用定位销定位，生产方便，模具制造方便，节约成本。

终上所述，选用弹性卸料纵向送料典型组合结构形式，中间滑动导柱。

2）冲孔模：

因制件的尺寸较小，采用弹顶板卸料，选用液压保险开式固定台压力机，为达到较高的精度，采用定位板定位，采用中间滑动导柱。

第四章、工艺方案的确定

1、计算各工序压力、压力中心，初选压力机。

1）落料拉深工序

〈1〉落料力计算

F落料=KpLtτ=1.3*248.06*2*480N=309578.88N=309.6KN

τ--材料的抗剪强度

L--冲裁周边总长

t--材料厚度

Kp--系数一般取1.3

其中K为安全系数，冲裁周边总长L=248.06mm,材料厚度为t=2mm,材料的抗剪强度†=480MPa（查资料·

2表4-12得）

〈2〉卸料力计算

当上模完成一次冲裁后，冲入凹模内的制件或因弹性扩张而梗在凹模内，模面上的材料因弹性收缩而紧箍在凸模。

为了使冲裁工作继续进行，必须将箍在凸模上的材料刮下。

将梗塞在凹模内的制件或废料向下推出或向上顶出。

从凸模上刮下材料所需的力称为卸料力。

影响卸料力的因素很多，要精确地计算很困难。

在实际生产中常采用经验公式计算：

F卸=K卸*F落料=0.05*309578.88N=15478.944N=15.5KN

③拉深力的计算：

F拉深=（πd-1.72r）tσbk5

=（3.14×

82-1.72×

4）×

2.5×

480×

0.85N

=295619.275N

≈296.62KN

当采用落料、拉深复合时，不能简单的将落料力与拉深力迭加来选择压力机，（因为压力机的公称压力是指在接近下死点时的压力机压力）。

因此，应该注意压力机的压力曲线。

否则很可能过早的出现最大冲压力而使压力机超载损坏。

一般可按下式做概略计算：

浅拉深时：

ΣF=（0.7～0.8）F0

深拉深时：

ΣF=（0.5～0.6）F0

本制件属于浅拉深，则：

最大压力≤（0.7～0.8）F0

因此拉深力F=F0/0.7=296.62/0.7≈423.6KN

④确定是否需要压边装置并计算压边力：

合理的压边是拉深制件质量的保障，拉深时压边力必须适当，压边力过大，会引起拉深力的增加，甚至造成制件拉裂或严重变薄超差；

压力过小，则会造成制件直壁或凸缘部分起皱，防皱效果不好。

解决拉深工作中的起皱问题的主要方法就是采用防皱压边圈，至于是否采取压边装置主要取决于毛坯或以后各道工序的拉深系数m和相对料厚t×

100/D。

由该制件的相对料厚为t/D=2.4，m=0.56；

经查表可知：

该制件在拉深过程中不需要采用压边装置。

⑤总压力计算：

F总=F落＋F卸＋F拉深

=309.6KN＋15.5KN＋423.6KN

=748.7KN

⑥初选压力机：

由于该制件体积不是很大，而且精度要求不是很高，因此可以选用开式双柱固定台压力机。

它具有三面敞开，操作方便成本低廉的优点由于落料、拉深复合模的压力行程的特点是在开始阶段即需要很大的压力，而在拉深阶段反倒要小的多。

因此若按总的压力来选取压力机，很能出现总的压力满足要求，但是在初始阶段冲时已经超载。

同时，选用拉深压力机还应该对拉深功进行核算，否则会出现压力机在力的大小满足要求，但是功率有可能过载，飞轮转速降低，从而引起电动机转速降低过大，损坏电动机。

因此精确确定压力机压力应当根据压力机说明书中给出的允许工作负荷曲线，并校核功率。

但是在一般条件下，可以根据生产车间的实际条件，在现有压力机中选取。

在这里根据总压力为748.7KN,查得，提供的压力机公称压力序列中选取1000KN的压力机，型号为JD21-100.由此可知，电动机的功率远远大于拉深所需压力机的电动机功率。

故可以选用此电动机。

（7）查资料《冲压工艺与模具设计》P358

选用开式双柱双柱固定台压力机J23-63及其它主要技术参数：

公称压力：

p=1000KN

滑块行程：

H=120mm

行程次数：

75/min

最大闭合高度：

H=400mm

最大装模高度：

H=300mm

闭合高度调节量：

H=85㎜

立柱间距离：

L=480㎜

工作台尺寸：

前后600㎜，左右1000㎜

工作台垫板孔径：

200㎜

工作台板厚度：

100㎜

模柄孔尺寸：

￠60×

80㎜

电动机功率：

7.5KW

（8）确定压力中心：

由于该制件的毛坯以及各个工序件均为轴对称图形，而且只有一个工位，因此压力中心必定与制件的几何中心重合。

（9）.冲裁间隙的确定：

确定合理间隙的方法有理论确定法与经验确定法：

a.理论确定法：

理论确定法的主要依据是保证上下裂纹会合，以便获得良好的断面。

由于理论计算间隙的方法在实际生产中使用不方便，故目前间隙值的确定广泛使用的是经验公式和图表。

b.经验确定法：

根据研究与使用的经验，在确定间隙值时要按要求分类选用。

对于尺寸精度、断面垂直度要求高的制件应选用较小间隙值，对于断面垂直度与尺寸精度要求不高的制