軸承蓋的沖壓工藝及模具設(shè)計

軸承蓋的沖壓工藝及模具設(shè)計,軸承,沖壓,工藝,模具設(shè)計 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 目錄 緒論 1 １審題借閱參考資料 3 1.1審題 4 1.2借閱參考資料 5 2 工藝分析及計算 6 2.1沖壓工藝性分析 6 2.2沖壓工藝方案的確定 6 2.3工藝計算 7 3 模具的分析 13 3.1模具的總體設(shè)計 13 3.2模具草圖 14 3.3模具工作部分尺寸計算 14 4 模具裝配及加工 15 4.1模具總裝圖 15 4.2沖壓設(shè)備選用 15 4.3加工工藝 18 4.4 模具裝配 18 5 設(shè)計總結(jié) 19 6 致謝 21 7 參考文獻 22 緒論 軸承蓋是某通用機械上的一種零件，使用數(shù)量較多，原為鑄件，其工藝過程為： 鑄造——機加工 工序較多，生產(chǎn)周期長，材料消耗多，效率低，成本高，不能較好地適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要。后來經(jīng)過對該零件結(jié)構(gòu)及使用要求的分析研究，以不降低使用性能為前提，將其改為沖壓件，材料為08F，厚度1mm。用冷沖壓方法完成零件加工，經(jīng)實踐證明，該工藝可行性好，效率高，成本低，經(jīng)濟效益顯著。 1. 工藝分析及工藝方案確定 冷沖壓工藝是機械制造業(yè)中一種較先進的加工方法，與切削加工相比，具有材料利用率高，制品力學(xué)性能好，互換性強，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。在經(jīng)濟技術(shù)方面都有很大的優(yōu)越性，把鑄件改為沖壓件，目的是為了提高生產(chǎn)率，降低成本，增加經(jīng)濟效益，但是否可行，需要具備如下條件： ⑴制品改制后須不降低原使用性能要求。 ⑵制品須具有相當(dāng)?shù)纳a(chǎn)批量。 ⑶改制后的制件應(yīng)具有良好的沖壓工藝性。 分析其沖壓性，主要工藝難點在于四個凸臺的成形，其相對高度較大，凸臺之間距離又相對較小，因此在成形過程中，材料變形復(fù)雜，尤其在凸臺內(nèi)側(cè)及兩凸臺之間園弧部分，材料補充困難，僅靠變薄拉深難以達到要求，且易出現(xiàn)拉裂。經(jīng)充分考慮成形條件和沖壓工藝難點分析，提出改進設(shè)計后沖壓工藝要點： ① 采用預(yù)沖中心孔，以改善四個凸臺內(nèi)側(cè)及凸臺之間材料流動。 ② 將毛坯下成方形，以便四角從外側(cè)補充四個凸臺用料。 ③ 采用先將四凸臺拉深成一定高度時再落制件外圓料的方法，使得在拉深過程中材料易于得到補充且外圓相對準(zhǔn)確。 2. 模具結(jié)構(gòu) 2.1落料——拉深復(fù)合模 2.2應(yīng)當(dāng)注意的問題 ⑴沖孔——拉深——落料復(fù)合模裝配須保證：開始工作的順序為沖中心頂孔——拉深四凸臺——落料。 ⑵壓　卸料部分經(jīng)試模調(diào)整應(yīng)保證壓邊及卸料力適當(dāng)，動作順暢，功能滿足模具工作要求。 ３　軸承蓋沖壓工藝及模具設(shè)計的應(yīng)用價值 　　　?、沤?jīng)實際生產(chǎn)驗證，軸承蓋經(jīng)上述改進結(jié)構(gòu)設(shè)計及工藝后，在完全滿足使用性能要求情況下，生產(chǎn)效率大幅度提高，制品尺寸穩(wěn)定性增加，材料消耗降低，制造成本累計降低２０％，按單件節(jié)約２元，該型號產(chǎn)品產(chǎn)量５萬臺／年計算，則直接節(jié)約經(jīng)濟價值為：２遠／件×（６～８）件／臺×５萬抬／年＝６０～８０萬元／年，經(jīng)濟效益十分可觀。 ⑵以上方法對類似產(chǎn)品有一定的借鑒作用，該廠已經(jīng)對同系列產(chǎn)品進行了類似改進，效果良好。 ⑶充分利用現(xiàn)代制造技術(shù)對傳統(tǒng)機械零件進行了結(jié)構(gòu)改進　優(yōu)化設(shè)計　優(yōu)化工藝方法，是機械行業(yè)搞好內(nèi)部挖潛　提高效率　增加效益的重要途徑。 正文 第一章：審題，借閱參考資料。 第二章：工藝分析及計算。 第三章：模具的分析。 第四章：模具的裝配及加工。 第五章：設(shè)計總結(jié)。 第一章：審題，借閱參考資料。 １　審題 　　工件名稱：軸承蓋 　　生產(chǎn)批量：中批量（每周２０００——４０００件） 　　材料：　?。埃福? 　　材料厚度：１ｍｍ ２　　借閱參考資料 　　　為了高質(zhì)量　高水平地順利完成畢業(yè)設(shè)計，我通過圖書館借書和網(wǎng)上下載，完成了大量的原始質(zhì)料積累。 　　?。?王孝培主編　　沖壓手冊.北京.機械工業(yè)出版社.１９９０ 　　　２.陳孝康主編　　實用模具技術(shù)手冊.北京.中國工業(yè)出版社.２００１ 　　?。车缘旅贰　　　『幽蠙C電高等?？茖W(xué)校學(xué)報..２００１年第三期 第二章：工藝分析及計算 設(shè)計計算內(nèi)容 結(jié)果 １. 沖壓件工藝性分析 該工件屬于圓筒形拉深，形狀略有點復(fù)雜，所有的尺寸均為自由公差，對工件厚度要求不太大，該工件軸承蓋做為另一零件的蓋，工件的高度７.５ｍｍ，可在拉深后采用修邊達到要求。 ２.沖壓工藝方案的確定 該工件包括落料　拉深兩個基本工序，可以有以下三種方案： 一. 先落料，后拉深。才用單工序模生產(chǎn)。 二. 落料——拉深復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。 三. 拉深級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。 　　　方案一　模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩幅模具，生產(chǎn)效率低，難以達到該工件中批量生產(chǎn)的要求。 　　　方案二　只需一幅模具，生產(chǎn)效率較高，盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀對稱，模具制造并不困難。 　　　方案三　也只需一幅模具，生產(chǎn)效率高，但模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，送料操作不方便，加之工件尺寸偏大。通過上述三種方案的分析比較，該件若能一次拉深，則其沖壓生產(chǎn)采用方案二為宜。 可在拉深后采用修邊達到要求。 沖壓生產(chǎn)采用方案二為宜 　　　　　　設(shè)計計算內(nèi)容 結(jié)果 備注 ３.工藝計算 　?、琶鞒叽缬嬎? 　　　根據(jù)面積相等原則，用解析法求該零件的毛坯直徑Ｄ 見 表２－１ 表２－１ 項目　分類 項目 公式 結(jié)果 備注 毛坯 毛坯直徑Ｄ Ｄ＝ ＝ ＝１４１.３６ｍｍ 先計算出零件總面積，然后根據(jù)表面積相等的原則，計算出直徑 項目分類 項目 公式 結(jié)果 備注 排樣 沖裁面積Ａ Ａ＝π× １５６８６.４ 查表４.３.１得修邊余量△h=1.0mm. 查表２.５.２得最小搭邊值ａ＝１.０ｍｍ，＝０.８。 條料和導(dǎo)料板間隙＝０.５ｍｍ；ｎ＝１。 條料寬度Ｂ Ｂ＝Ｄ+２ａ+ｃ １４４ｍｍ 步距　　Ｓ Ｓ＝Ｄ+ａ １４２.２ｍｍ 一個步進距的材料利用率η η＝×１００％ ７７％ 沖壓力 落料力 ＝ＫＬｔ １７３１０９.３Ｎ ＝３００Ｍｐａ　 Ｌ＝４４３.８７ｍｍ 拉深力Ｆ Ｆ＝πｔ ６５７１３.９２Ｎ 查表４.４.６得＝０.６　　 ＝３２０Ｍｐａ　 壓邊力 ＝ １１３６３Ｎ 初定ｒ＝４ 查表４.４.５?。校剑?３ 沖壓工藝總力 ＝+Ｆ+ ２５０１８６Ｎ 剛性卸料與推件 設(shè)計計算內(nèi)容 結(jié)果 備注 ⑵排樣及相關(guān)計算 采用廢料直排的排樣方式，相關(guān)計算簡表2-1，板材的利用率為77% ⑶成形次數(shù)的確定 該工件底部有一臺階，按階梯形件的拉伸來計算，求出h/=7.5/17=0.441,根據(jù)毛坯相對厚度t/D=1/109=0.91,查表4.4.3發(fā)現(xiàn)h/小于表中數(shù)值，能一次拉伸成形，所以能采用落料-----拉伸復(fù)合沖壓。 ⑷沖壓工序壓力計算 該模具擬采用正裝復(fù)合模，故采用固定卸料與推件，具體沖壓力計算見表2——1所示。根據(jù)沖壓力計算結(jié)果并結(jié)合工件高度，初選開式雙柱可傾壓力機J23---20。 ⑸工作部分尺寸計算 落料和拉伸的凸 凹模工作尺寸見表2—2所示，其中因該工件口部尺寸要求要與另一件配合，所以在設(shè)計時可將其尺寸做小些，即拉深凹模尺寸取mm mm;相應(yīng)拉深凸模取mm mm；工件尺寸10 R4 φ88。 因為屬于過渡尺寸，要求不高，為簡單方便，實際生產(chǎn)中直接按工件尺寸拉伸凸凹模該處尺寸。 附表2—2 77% 選開式雙柱可傾壓力機J23---20 查表4.4.3 表2—2 拉深凸凹模尺寸計算 尺寸及分類 凸凹模間雙面間隙 尺寸偏差與磨損系數(shù) 計算公式 結(jié)果 備注 落料 φ141.36 查表2.3.3得=0.14mm =0.10mm △ =0.5 X=0.75 模具制造公差查表2.4.1得滿足要求 = 表2—2 拉深凸凹模尺寸計算 尺寸及分類 凸凹模間雙面間隙 尺寸偏差與磨損系數(shù) 計算公式 結(jié)果 備注 拉深 φ50 查表4.8.2得 Z=2.1mm △=0.74 模具的制造公差是查表4.8.3所得 = φ17 △=0.43 = 第三章：模具的分析 1 . 模具的總體設(shè)計 ⑴模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合沖壓，所以模具類型為落料——拉深復(fù)合模。 ⑵定位方式的選擇 因為該模具使用的是條料，所以導(dǎo)料采用的是導(dǎo)料板，送進步距控制采用擋料銷。 ⑶卸料 出件方式的選擇 模具采用固定卸料，剛性打料，并利用裝在壓力機工作臺下的標(biāo)準(zhǔn)緩沖器提供壓邊力。 ⑷導(dǎo)向方式的選擇 為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該復(fù)合模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。 2 . 見附圖 草圖 設(shè)計計算內(nèi)容 結(jié)果 備注 3 . 模具工作部分尺寸計算 ⑴工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 由于工件對稱，所以模具的工作零件采用整體結(jié)構(gòu)。 為了實現(xiàn)先落料后拉深，模具裝配后，應(yīng)使拉深凸模的端面比落料凹模端面低。所以拉深凸模其長度L可按下式計算： L= =20mm+40mm-3mm =57mm ——凸模固定板的厚度，=20mm ——凹模的厚度，=40mm ——裝配后，拉深凸模的端低于落料凹模端面的高度，根據(jù)伴厚大小，決定=3mm。 凸凹模選用Gr12鋼，為了防止淬火變形，應(yīng)采用工作部分局部淬火。 ⑵其他零部件的設(shè)計與選用 ① 彈性元件的設(shè)計 頂件塊在成形中一方面起壓邊作用，另一方面還可將成形后包在拉深凸模上的工件卸下，其壓力有標(biāo)準(zhǔn)緩沖器提供。 ② 模架及其他零部件的選用 模具選用中間導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架，可承受較大的沖壓力。為防止裝模時，上模誤轉(zhuǎn)裝配，將模架中兩對導(dǎo)柱與導(dǎo)套做成粗細不等： 設(shè)計計算內(nèi)容 結(jié)果 備注 導(dǎo)柱d/mm×L/mm分別為φ25×170，φ28×170；導(dǎo)套d/mm×L/mm×D/mm分別為φ25×90×41，φ28×90×45。 上模座厚度取35mm，即=35mm 上模墊板厚度取20mm，即=20mm 固定卸料板取15mm，即=15mm 下固定板厚度取20mm，即=20mm 下模墊板厚度取10mm，即=10mm 下模座厚度取45mm，即=45mm 模具閉合高度 =+++ =35+20+52+40+20+10+45-12 =210mm ——凸 凹模的高度，=52mm ——凹模的厚度，=40 mm ——凸 凹模進入落料凹模的深度，=12 mm 可見該模具閉合高度小于所選壓力機J23——40的最大裝模高度，可以使用。 210mm 可以使用 第四章：模具的裝配及加工 設(shè)計計算內(nèi)容 結(jié)果 備注 1 . 模具總裝圖 由以上設(shè)計，可得到模具總裝圖，為了實現(xiàn)先落料后拉深，應(yīng)保證模具裝配后，拉深凸模比落料凹模低3mm。 模具的工作過程：將條料送入剛性卸料板下方長方形槽中，平放在凹模面上，并靠槽的一側(cè)，壓力機滑塊帶著上模下行，凸 凹模下表面首先接觸條料，并與頂件塊一起壓住條料，先落料 后拉深；當(dāng)拉深結(jié)束后，上模回程，落料后的條料由剛性卸料板從凸 凹模上卸下，拉深成形的工件由壓力機上活動橫梁通過推件塊從凸凹模中剛性打下，用手工將工件取走后，將條料往前送進一個步距，進行下一個工件的生產(chǎn)。 2 . 沖壓設(shè)備的選用： 通過校核，選用開式可傾壓力機J23——40能滿足要求。 拉深凸模比落料凹模低3mm。 選用開式可傾壓力機J23——40 附表1 機械加工工藝過程卡片 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 001 零(部)件圖號 03 產(chǎn)品名稱 軸承蓋沖壓模 零(部)件名稱 凸凹模 共(2)頁 第(1)頁 材料牌號 Gr12 毛坯類型 鍛造 毛坯外型尺寸 φ220×58 每毛坯可制件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 備注 工序號 工序 名稱 工 序 內(nèi) 容 車間 工段 設(shè)備 工藝裝備 工時 準(zhǔn)終 單件 1 備料 將毛坯鍛成圓棒φ220×58 鍛造車間 空氣錘 2 熱處理 退火 熱處理車間 退火爐 3 車削 車臺階 機加車間 車床 描圖 4 熱處理 調(diào)質(zhì) 熱處理車間 熱處理 描校 5 磨端面 工作端留單邊余量0.3 機加車間 磨床 6 鉗工畫線 畫出各孔位置線 機加車間 底圖號 7 加工螺孔銷釘孔 按位置加工螺釘孔 銷釘孔 機加車間 鉆床 裝訂號 8 車削 按零件圖車削內(nèi) 外形尺寸 機加車間 CA6140 三爪卡盤及自帶頂針 設(shè)計(日期) 審核(日期) 標(biāo)準(zhǔn)化(日期) 會簽(日期) 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 附表2 機械加工工藝過程卡片 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 001 零(部)件圖號 03 產(chǎn)品名稱 軸承蓋沖壓模 零(部)件名稱 凸凹模 共(2)頁 第(2)頁 材料牌號 Gr12 毛坯類型 鍛造 毛坯外型尺寸 φ220×58 每毛坯可制件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 備注 工序號 工序 名稱 工 序 內(nèi) 容 車間 工段 設(shè)備 工藝裝備 工時 準(zhǔn)終 單件 9 熱處理 按熱處理工藝，淬火 回火達到58—62HRC 熱處理車間 熱處理 10 磨削 精磨內(nèi) 外圓 端面至尺寸，保證端面與軸線垂直 機加車間 磨床 11 鉗工精修 全面達到設(shè)計要求 機加車間 M114W 萬能外圓磨床自帶頂針 描圖 12 檢驗 描校 13 校正。保證兩軸端同軸度誤差小于0.02mm 14 入庫 底圖號 裝訂號 設(shè)計(日期) 審核(日期) 標(biāo)準(zhǔn)化(日期) 會簽(日期) 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 4. 模具的裝配 本模具的裝配選凸 凹模為基準(zhǔn)件，先裝上模，再裝下模。裝配后應(yīng)保證間隙均勻，落料凹模刃口面應(yīng)高出拉深凸模工作面3mm，頂件塊上端面應(yīng)高出落料凹模刃口面0.5mm，以實現(xiàn)落料前先壓料，落料后再拉深。 拉深模技術(shù)要求及加工特點： （1） 凸 凹模材質(zhì)應(yīng)具有高硬度 高耐磨性 高淬透性 熱處理變形小，形狀簡單的凸 凹模一般用T10A CrWMn等，形狀復(fù)雜的凸 凹模一般用Cr12 Cr12MoV W18Cr4V等，熱處理后的硬度為58——62HRC； （2） 凸 凹模精度主要根據(jù)拉深件精度決定，一般尺寸精度在IT6——IT9，工作表面質(zhì)量一般要求很高，起凹模圓角和孔壁要求表面粗糙度Ra值為0.8——0.2微米，凸模工作表面粗糙度Ra值為1.6——0.8微米； （3） 由于回彈等因素在設(shè)計時難以準(zhǔn)確考慮，導(dǎo)致凸 凹模尺寸的計算值與實際要求值往往存在誤差。因此凸 凹模工作部分的形狀和尺寸設(shè)計應(yīng)合理，要留有試模后的修模余地；一般先設(shè)計和加工拉伸模后設(shè)計和加工沖裁模； （4） 凸凹模淬火有時可以在試模后進行，以便試模后的修改； （5） 凸凹模圓角半徑和間隙的大小 分布符合設(shè)計要求 ； （6） 拉伸凸凹模的加工方法主要根據(jù)工作部分斷面形狀決定。圓型一般車削加工，非圓形一般劃線后銑削加工，然后淬硬，最后研磨 拋光。 第五章：設(shè)計總結(jié) 根據(jù)業(yè)內(nèi)專家預(yù)測，今年中國塑料模具市場總體規(guī)模將增加13%左右，到2005年塑料模具產(chǎn)值將達到460億元，模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的9000多萬美元增長到2005年的2億美元左右，產(chǎn)值在增長，也就意味著市場在日漸擴大。 相當(dāng)多的發(fā)達國家塑料模具企業(yè)移師中國，是國內(nèi)塑料模具工業(yè)迅速發(fā)展的重要原因之一。中國技術(shù)人才水平的提高和平均勞動力成本低都是吸引外資的優(yōu)勢，所以中國塑模市場的前景一片輝煌，這是塑料模具市場迅速成長的重要因素所在。 按照我國國家標(biāo)準(zhǔn)，模具共分為10大類46個小類，塑料模具是10大類中的l個大類，共有7個小類：熱塑性塑料注塑模、熱固性塑料注塑模、熱固性塑料壓塑模、擠塑模、吹塑模、真空吸塑模和其他類塑料模。塑料模的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的，在我國起步較晚，但發(fā)展卻很快，特別是最近幾年，無論在質(zhì)量、技術(shù)和制造能力上，都有很大發(fā)展。但就總體來看，與國民經(jīng)濟發(fā)展和世界先進水平相比，差距仍較大，一些大型、精密、復(fù)雜、高效、長壽命的塑料模具每年仍大量進口。 據(jù)悉目前全世界年產(chǎn)出模具約650億美元，其中塑料模具約為260億美元。我國1999年模具總產(chǎn)值245億元．其中塑料模具約為82億元，2000年近100億元。七類塑料模具中，注塑模具所占比例很大，約占全部塑料模具的80%左右。 塑料模具的主要用戶是家用電器行業(yè)、汽車、摩托車行業(yè)、電子音像設(shè)備行業(yè)、辦公設(shè)備行業(yè)、建筑材料行業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)及各種塑料制品行業(yè)等。目前國內(nèi)年需塑料模具約130-140億元，真中有30多億元仍靠進口，進口量最多的塑料模具有汽車摩托車飾件模具、大屏幕彩電殼模具、冰箱洗衣機模具、通訊及辦公設(shè)備塑殼模具、塑料異型材模具等。 在即將畢業(yè)之際，為了在我們現(xiàn)有的知識基礎(chǔ)上使我們的水平有進一步的提高，根據(jù)教育部門的要求和學(xué)校的教學(xué)安排，我們進行了這次畢業(yè)設(shè)計。 首先翟老師給我們布置畢業(yè)設(shè)計的題目，對題目給于了認真的分析和安排，使我們能夠做到胸有成竹，同時，我到圖書館借閱了許多質(zhì)料，有了充足的原始材料。 其次，在具體設(shè)計過程中，我參照例子一步一步地進行，對各步驟進行了詳細和深入細致的計算。 再次，在大量計算數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，進行了歸納總結(jié)，繪制出了幾張零件圖和一張裝配圖，并寫出了設(shè)計總結(jié)和感想體會。 我想，通過我們這次畢業(yè)設(shè)計，我們對以前的知識有了一定的鞏固，同時還學(xué)到了新知識，自己的能力得到進一步拔高，我會保存好我的底稿，將來時常翻閱。 致謝 在設(shè)計中，我盡心盡力做好每一步，但總有些每到不足的地方。在設(shè)計中得到翟德梅老師，楊占堯老師，原紅玲老師，趙長海老師，于智宏老師的指導(dǎo)。作為我的指導(dǎo)老師翟老師，不但進行了跟蹤指導(dǎo)，還在生活上給于了很多的鼓勵，每次遇到困難，我就想放棄，但想起翟老師的鼓勵，我都一次一次地振奮起來。 在以后的工作中我會再接再厲，對以上各位老師再次表示感謝！ 馬亮亮 2006-5-3 參考文獻 【1】王孝培主編 沖壓手冊 北京 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