油封内外夹圈冲压工艺与模具设计论文.docx
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油封内外夹圈冲压工艺与模具设计论文
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太原工业学院
毕业论文开题报告
2013年6月13日
毕业论文开题报告
一．论文研究目的及意义：
本论文主要研究油封内外夹圈的冲压工艺与模具设计，对内夹圈和外夹圈分别做一些分析，然后来确定它们加工的工艺方法，从而再确定模具的设计。
通过对零件加工工艺的分析和生产模具的设计，要去掌握模具设计当中的一些分析方法。
冲压模具的设计主要包括工件的分析、工艺方案的确定、模具结构形式的选则、必要的工艺计算、主要零部件的设计、压力机型号的选择，以及零件图和装配图的绘制。
对每一步的分析，去深刻掌握和了解有关冲压模具设计的基础知识，同时开拓设计的思路，培养创新设计能力。
通过对零件结构的分析计算，来确定加工的工艺方法，从而去回顾并深入理解冲压工艺的分类以及每一种工艺的特点和其适合的范围，进一步总体上掌加工工艺类型。
通过工艺力的计算来选择模具的压力机型号，这样可以巩固曾经学到的知识，同时对内外夹圈的选择，可以做出比较，更深层次的学习实际生产当中的压力机选择的分析方法。
通过对零部件结构的设计，可以了解标准零部件的选择及其设计。
绘制零件图和装配图，加深对二维CAD软件的进一步掌握。
做这篇论文的研究，不仅有助于基础知识的巩固和学习，而且能够进一步开拓思维，深入学习模具设计的新思路。
对各种文献的阅读，增加了模具方面的专业知识，使零碎的知识更加专业化和整体化。
这篇论文的研究也为以后的工作和读研打下了基础。
参考文献：
[1]郝滨海主编.冲压模具简明设计手册[M].北京:
化学工业出版社，2005、10-402
[2]模具实用技术丛书编委会编.冲模设计应用实例[M].北京:
机械工业出版社，
[3]梁炳文主编.冷冲压工艺手册[M].北京:
北京航空航天大学出版社，2004、20-593
[4]中国机械工程学会，中国模具设计大典编委会编著.中国模具设计大典第三卷[5]冲压工艺及模具设计编写委员会.冲压工艺及模具设计[M].北京:
国防工业出版社，1993、54-55
[6]候义馨.冲压工艺及模具设计[M].北京:
兵器工业出版社，1994、62-65
[7]卢险峰.冲压工艺模具学[M].北京:
机械工业出版社，1999、44-46
[8]胡亚民.材料成形技术基础[M].重庆:
重庆大学出版社，2000、15-17
[9]刘湘云.邹金统主编.冷冲压工艺及模具设计[M].北京:
航空工业出版社，1994、16-17
[10]陈尖嗣.郭景仪主编.冲压模具设计与制造技术[M].北京:
北京出版社，1991、62-65
[11]张鼎承主编.冲压机械化与自动化[M].北京:
机械工业出版社，1982、92-95
[14]王孝培主编.冲压手册[M].北京:
机械工业出版社，1990、20-22
[15]姜奎华主编.冲压工艺与模具设计[M].北京:
机械工业出版社，1997、60-62
[16]冲模设计手册编写组.冲模设计手册[M].北京:
机械工业出版社，1998、[17]钣金冲压工艺手册编委会编著.钣金冲压工艺手册[M].北京:
国防工业出版社，[18]Tomesani.L.Analyofatension-driven[M].outsideintubeinversion[19]Pearce.R.SheetMatalForming[M].Bristol、philadelphia:
Adam.Cold-pressingtechnologyconstantiniliescu[M].
---Amsterdam:
Elsevior,199022-25
毕业论文开题报告
毕业论文
油封内外夹圈冲压工艺与模具设计
系部：
专业：
二零一三年六月
毕业设计（论文）任务书
设计（论文）题目：
油封内外夹圈冲压工艺与模具设计
1．设计（论文）的主要任务及目标
本论文主要研究油封内外夹圈的冲压工艺与模具设计，对内夹圈和外夹圈分别做一些分析，然后来确定它们加工的工艺方法，从而再确定模具的设计。
通过对零件加工工艺的分析和生产模具的设计，要去掌握模具设计当中的一些分析方法。
冲压模具的设计主要包括工件的分析、工艺方案的确定、模具结构形式的选则、必要的工艺计算、主要零部件的设计、压力机型号的选择，以及零件图和装配图的绘制。
对每一步的分析，去深刻掌握和了解有关冲压模具设计的基础知识，同时开拓设计的思路，培养创新设计能力。
通过对零件结构的分析计算，来确定加工的工艺方法，从而去回顾并深入理解冲压工艺的分类以及每一种工艺的特点和其适合的范围，进一步总体上掌加工工艺类型。
通过工艺力的计算来选择模具的压力机型号，这样可以巩固曾经学到的知识，同时对内外夹圈的选择，可以做出比较，更深层次的学习实际生产当中的压力机选择的分析方法。
通过对零部件结构的设计，可以了解标准零部件的选择及其设计。
绘制零件图和装配图，加深对二维CAD软件的进一步掌握。
做这篇论文的研究，不仅有助于基础知识的巩固和学习，而且能够进一步开拓思维，深入学习模具设计的新思路。
对各种文献的阅读，增加了模具方面的专业知识，使零碎的知识更加专业化和整体化。
这篇论文的研究也为以后的工作和读研打下了基础。
对油封内外夹圈不同的设计进行比较，系统的掌握模具设计的分析方法，整合各部分内容为一个整体框架，改变传统设计观念，创新性的思考新的问题，培养创新性思维。
2．设计（论文）的基本要求和内容
做好设计总思路，填写开题报告
做好冲压模具设计，编写毕业设计说明书
绘制一幅0号装配图和若干幅零件图
按标准格式打印说明书
3．主要参考文献
[1]郝滨海主编.冲压模具简明设计手册[M].北京:
化学工业出版社，2005、10-402
[2]模具实用技术丛书编委会编.冲模设计应用实例[M].北京:
机械工业出版社，
[3]梁炳文主编.冷冲压工艺手册[M].北京:
北京航空航天大学出版社，2004、20-593
[4]中国机械工程学会，中国模具设计大典编委会编著.中国模具设计大典第三卷[5]冲压工艺及模具设计编写委员会.冲压工艺及模具设计[M].北京:
国防工业出版社，1993、54-55
4．进度安排
摘要
本论文应用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本的模具技能懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。
油封内夹圈采用落料、拉伸、冲孔复合模，能较好地实现落料及落料件的修边，模具设计制造简便易行。
落料拉伸冲孔效果好，能极大地提高生产效率，但落料拉伸凹模设计较为重要，设计中应充分考虑其落料拉伸模口形状，否则易影响落料拉伸件的形状。
说明书也分析了零件冲压成形的工艺特点，介绍了油封外夹圈落料、冲孔、拉深翻边复合模的工作原理和结构设计过程，设计了一副包含落料、冲孔、拉深、翻边的复合模，该模具设计合理，结构紧凑,可靠性好，装、拆、修磨方便,模具使用性能良好，应用广泛。
可以在一个工步中完成夹圈毛坯的落料、成形、预冲孔、翻边四道工序，生产率较旧的工艺方法有很大提高，经济效益显著。
通过冲裁件工艺分析等确定了模具类型。
按照冲压模具的一般步骤，计算并设计了本套模具的主要零部件，如：
凸模、凹模、凸模固定板等。
模架采用标准模架，选用了合适的冲压设备。
关键词：
复合模，夹圈，落料，复合下料，冲孔，复合模，冷冲压，绘图能力
ABSTRACT
Thusthepresentpaperappliesthisspecialtytostudythecurriculumthetheoryandtheproductionknow-atimecoldstampingmolddesignworktheactualtrainingtoraiseandtosharpenthestudentindependentworkingability,consolidatedandexpandedthecontentwhichcurriculaandsooncoldstampingmolddesignstudied,themethodandthestepwhichthegraspingcoldstampingmolddesigned,thebasicmoldskillwhichthegraspingcoldstampingmolddesigned,ability,cartographyability,familiarwiththestandardandthestandard,simultaneouslyvariousbranchescorrelationcurriculumallenhancetheproductionefficiencyenormously,butfallsthematerialtostretchtheconcavemolddesigntobeimportant,inthedesignshouldconsiderfullyitfallsthematerialstretchmoldmouthshape,otherwiseeasytoaffectfallsthematerialstretchestheshape. This project analyse the technology features of punch forming and introduce the operational principle and the structure design of the compound moulds of blank-and-cup piercing drawing and flanging. I designed a suit of compound moulds which contain blank-and-cup piercing drawing and flanging. This suit of compound moulds are reasonable designed and complete blank-and-cup piercing drawing and flanging in a position, so the production efficiency and economic benefit are the old technology features. Determine the type of the moulds by the technology anal yes of the part. Then calculate and design the parts according to the normal way, such as:
male mould, female mould and mould 还引进了AutoCADCATIA等软件及法国Marta-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的Euclid-IS等专用软件。
国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CADCAM技术DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD，多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产。
且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发的领域。
在冲压成型CAE软件方面，除了引进的软件外，华中科技术大学、吉林大学、湖南大学等都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件，并已在生实践中得到成功应用，产生了良好的效益。
快速原型（RP）传统的快速经济模具相结合，快速制造大型汽车覆盖件模具，解决了原来低熔点合金模具靠样件浇铸模具，模具精度低、制件精度低，样样制作难等问题，实现了以三维CAD模型作为制模依据的快速模具制造，它标志着RPM应用于汽车身大型覆盖件试制模具已取得了成功。
围绕着汽车车身试制、大型覆盖件模具的快速制造，近年来也涌现出一些新的快速成型方法，例如目前已开始在生产中应用的无模多点成型及激光冲击和电磁成型等技术。
它们都表现出了降低成本、提高效率等优点。
模具设计与制造能力状况
在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。
虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。
这一些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。
轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。
虽然在设计制造方法和手段方面基本达到了国际水平，模具结构周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。
标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。
有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。
但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。
汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完美，高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。
高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多。
NC、DNC技术的应用越来越成熟，可以进行倾角加工超精加工。
这些都提高了模具面加工精度，提高了模具的质量，缩短了模具的制造周期。
模具表面强化技术也得到广泛应用。
工艺成熟、无污染、成本适中的离子渗氮技术越来越被认可，碳化物被覆处理（TD处理）及许多镀（涂）层技术在冲压模具上的应用日益增多。
真空处理技术、实型铸造技术、刃口堆焊技术等日趋成熟。
激光切割和激光焊技术也得到了应用。
1.2.5我国冲模今后发展趋势
根据我国冲模技术的发展现状及存在的问题，今后应朝着如下几个方面发展：
开发、发展精密、复杂、大型、长寿命模具。
加速模具标准化和商品化，以提高模具质量，缩短模具制造周期。
大力开发和推广应用模具CADCAM技术，提高模具制造过程的自动化程度。
积极开发模具新品种、新工艺、新技术和新材料。
发展模具加工成套设备,以满足高速发展的模具工业需要。
1.3总结
冲压加工作为一个行业，在国民经济的加工工业中占有重要的地位。
近年来，冲压成型工艺有了很多新的进展，特别是精密冲裁、精密成形、精密剪切、复合材料成形、超塑性成形、软模成形以及电磁成形等新工艺日新月异，冲压件的成形精度日趋精确，生产率有了极大的提高，正把冲压加工提高到高品质、新的发展水平。
由于引入了计算机辅助工程（CAE）冲压成形已从原来对应力应变进行有限元分析而逐步发展到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化分析设计。
计算机在模具领域，包括设计、制造、管理等领域发挥着越来越重要的作用。
2、工件工艺性分析及方案确定
2.1工件工艺性分析
2.1.1冲裁工艺性
油封内夹圈油封外夹圈
图2-1零件图
生产批量：
大批量
材料：
08钢
料厚：
0.8mm
以上两零件分别为油封内夹圈和油封外夹圈，材料为08钢板，软的碳素钢，强度、硬度低，而韧性和塑性极高，有良好的深冲、拉延、弯曲和镦粗等冷加工性能、焊接性能。
由零件简图2-1可见，该工件的加工涉及到落料、冲孔、翻边或拉深等工序成形。
该零件的外径为Φ92mm和Φ90mm,属于小制件，形状简单且对称，适于冲裁加工。
查《冷冲压工艺手册》得：
孔中心与边缘距离尺寸公差为±0.5mm，一般剪切断面表面粗糙度为3.2µm.
材料08钢，其冲压性能较好，孔与外缘的壁厚较大，复合模中的凸凹模壁厚部分具有足够的强度。
能够进行一般的冲压加工，市场上也容易得到这种材
料，价格适中。
料厚为0.8mm,年产量为大批量生产，不允许表面划痕，孔不许有变形，精度要求为IT11，由于零件用于密封，精度要求较高，但零件完全可以用普通的冲压加工方法加工成型。
两零件的直径相同，均为117，而内直径不同，冲压工艺方法有可能不同。
两工件均为轴对称零件，形状简单，都是翻孔件，材料厚度较薄，冲裁性能较好。
2.1.2翻边工艺性
翻边工件边缘与平面的圆角半径r=（2～3）t。
翻边的高度内夹圈h=8.5≥1.5r=3.6，外夹圈h=13.5≥1.5r=3.6。
翻边的相对厚度dt>（1.7～2）,所以翻边后有良好的圆筒壁。
冲孔毛刺面与翻边方向相反，翻边后工件质量没大影响。
总体看来：
该制件均满足冲裁工艺性和翻边工艺性，适于冲裁加工。
2.1.3判断能否一次性翻边成形
内夹圈翻边分析：
查《冷冲压工艺手册》表2-9，确定凸凹模制造精度为IT11，毛坏翻边的预制孔直径为d=D-2（H-0.34r-0.72t），由工件可知，D=92.8mm，H=8.5mm，t=0.8mm，查《冲压工艺手册》，选用r=3t=2.4mm,代以上数据到公式得知d=79.016mm。
查《冲压工艺手册》，得知极限翻孔系数为0.74，内夹圈系数k=dD=7992.8=0.85>0.74，尺寸关系满足翻边变形趋向要求，对于内夹圈来说，上述三道工序可行，所以在平板上能一次性翻边成形
外夹圈翻边分析：
查《冷冲压工艺手册》表2-9，确定凸凹模制造精度为IT11，如果按预制孔直接加工，毛坏翻边的预制孔直径为d=D-2（H-0.34r-0.72t），由工件可知，D=90.8mm，H=13.5mm，t=0.8mm，查《冲压工艺手册》，选用r=3t=2.4mm,代以上数据到公式得知d=66.2mm。
查《冲压工艺手册》，得知极限翻孔系数为0.74，内夹圈系数k=dD=66.290.8=0.73<0.74，尺寸关系不满足翻边变形趋向要求，不能一次翻出所需要的高度，所以对于内夹圈来说，上述三道工序不可行。
考虑多采用拉深一道中间工序，再进行翻边。
2.2工艺方案确定
根据工件结构的分析，冲压这两个零件所需的最基本工序为冲孔，落料，拉深，翻边。
按以下表比较单工序模、连续模和复合模，初步确定选复合模。
项目
单工序模
连续模
复合模
工作情况
尺寸精度
精度较高
可达IT13～10级
可达IT9～8级
工件形状
易加工简单件
可加工复杂零件，如宽度极小的异形件、特殊形件
形状与尺寸要受模具结构与强度的限制
孔与外形的位置精度
较高
较差
较高
工件平整性
推板上落料，平整
较差，易弯曲
推板上落料，平整
工件尺寸
一般不受限制
宜较小零件
可加工较大零件
工件料厚
一般不受限制
0.6～6mm
0.05～3mm
工艺性能
操作性能
方便
方便
不方便，要手动进行卸料
安全性
比较安全
比较安全
不太安全
生产率
低，压力机一次行程只能完成一道工序，但在多工位压力机使用多副模具时，生产率高
高，压力机一次行程内可完成多道工序
较高，压力机一次行程内能完成两道以上工序
条料宽度
要求不严格
要求严格
要求不严格
模具制造
结构简单，制造周期短
结构复杂，制造和调整难度大
结构复杂，制造难度大
2.2.1.油封内夹圈工艺方案：
主要有这几种方案：
采用落料和冲孔的复合，再进行零件的翻孔工艺。
冲孔，落料，翻孔依次按顺序复合加工。
优缺点分析：
按第一方法加工，需要两套模具，工作的累积误差大，操作不方便，但精度相对高，可是成本比较大，而且该零件大批量生产。
第二种方法加工，需要一套模具，但精度稍差，可是能通过改进制造系统和设计方法使精度增大，复合模模具的形位精度和尺寸精度可以保证，且生产率也高。
尽管模具结构比较复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。
用一套模具降低了成本，缩短了生产周期，提高了生产效率，避免了传统方法生产使用多套模具及送料的麻烦，操作方便而且快捷，冲出制件的质量也较好。
综合考虑，采用三个工艺的复合加工，选用一套复合模具。
2.2.2.油封外夹圈工艺方案：
工艺方案为落料，拉深，冲孔，翻边，四个工艺方案的依次顺序只能采用落料，拉深，冲孔，翻边。
工艺方案为：
采用落料和拉深的复合，再采用冲孔和翻边。
落料，拉深，冲孔，翻边依次按顺序复合加工。
优缺点分析：
按第一方法加工，需要两套模具，但精度相对高，可是运行成本比较大。
第二种方法加工，需要一套模具，但精度稍差，可是能通过改进制造系统和设计方法使精度增大，用一套模具降低了成本，缩短了生产周期，同时对于这样的简单零件，完全可以考虑通过复合加工来降低模具套数，从而降低运作成本。
综合考虑，采用四个工艺的复合加工，选用一套复合模具。
正装复合模和倒装复合模的比较见下表
序号
正装
倒装
1
对于薄冲件能达到平整要求
不能达到平整要求
2
操作不方便，不安全，孔的废料由打棒打出
操作方便，能装自动拔料装置，能提高生产效率又能保证安全生产，孔的废料通过凸凹模的孔往下漏掉
3
废料不会在凸凹模孔内积聚，每次由打棒打出，可减少孔内废料的胀力，有利于凸凹模减少最小壁厚
废料在凸凹模孔内积聚，凸凹模要求有较大的壁厚以增加强度
4
装凹模的面积较大，有利于复杂制件拼快结构
如凸凹模较大，可直接将凸凹模固定在底座上省去固定板
正装对于薄冲件能达到平整要求，且废料不会在凸凹模孔内积聚，有利于凸凹模减少最小壁厚。
而倒装不能达到平整要求，而且废料在凸凹模孔内积聚，凸凹模要求有较大的壁厚以增加强度。
从保证冲裁件质量、经济性和安全性前提下，综合考虑采用正装复合模，即模具结构为落料、拉深、冲孔、翻边正装复合模。
3、排样及计算材料利用率
3.1计算预冲孔大小
图3-1零件图
3.1.1内夹圈预冲孔计算：
该制件是在冲孔后的平板毛坯上翻边成形，在翻边时，同心圆之间的距离变化不显著，预制孔直径可以用弯曲展开的方法近似计算：
预冲孔直径公式d=D1-2[
错误！
未找到引用源。
（3-1）因D1=D+t+2r=2查表得：
K推=0.05
K推=nK推F切=10.5KN
4.1.5总压力计算：
F总=F落+F卸+F翻+F切+F卸+K推=357.3KN
4.2油封外夹圈计算
4.2.1拉深力的计算：
查《冲压模具简明设计手册》表4.36得：
第一次拉深系数K1=0.55
则拉深力P=лdtσbK1
式中σb—抗拉强度
d—零件中径
K1—拉深系数
查《冲压模具简明设计手册》表21.12得：
08钢σb=382MP
P=лdtσbK1=48KN
4.2.2压边力的计算：
查《冲压模具简明设计手册》表4.47：
08钢单位压边压力为2.5N
即F压=[D2-（d1+2r）]Л4*q
式中D—毛坯直径
d1—零件孔中径
q—单位压力
则F压=[D2-（d1+2r）]Л4*q
=12.73KN
4.2.3拉深总工艺力计算：
F总=F拉+F压=60.65KN
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