密封端盖的冲压工艺及模具设计(有全套图纸）.doc

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密封端盖的冲压工艺及模具设计

西南大学工程技术学院
专业名称：机械设计制造及其自动化
班 级：
姓 名：
指导老师： 邱 兵

摘 要：本文通过对一个实际的零件－密封端盖的冲压工艺设计和模具设计，说明了常用机械结构设计的一般方法和步骤，并给出了一些在设计过程中所遇到的问题和参加实际设计的感受。说明了在设计过程中应该树立的态度和作风，设计所要达到的目的和需要培养的能力，给出了一般论文的格式和写作方法。
关键词：加工工艺；冲压模具；工艺计算；结构设计

Abstract：Through the designing of the stamping technique and the die about a actual part-seal cover. The author in this text express a normal method and step. Even more, exposure some questions during the process of the designing and some feeling when participating the real designing. Introducing the attitude dealing style the purpose of your designing and the ability needed to cultivate during the process of designing. At last the writing method and style of the normal thesis are also included!
Key Words：Processing technology　Ramming mold Process design Structural design

文献综述

当前，随着世界经济一体化趋势的发展。中国作为一个具有丰富廉价劳动力的国家，正越来越受外国资本的亲睐。制造业作为一种劳动密集型行业正逐渐向中国转移，中国正成为“世界工厂”。中国制造业GDP39%，占工业总产值77.6%，占国家税收总额30% 和财政收入27%。占全国工业职工90%；占出口总额90%。当一个国家成为“世界工厂”后，必然是世界数一数二的经济强国。模具以其生产效率高，产品质量好的特点在整个制造业中占有极其重要的位子。而模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。
一、我国模具的使用历史
模具这项在世界上广泛运用的加工手段，正式我们祖先智慧的结晶。是我们中华民族对世界的又一重大贡献。我国使用模具的历史可以追述到商朝。在商朝，青铜器的使用就已经非常的普遍。同时青铜器的制造水平也很高，模具的使用也是非常的普遍。于是才有了“司母戊大方鼎”和“四羊方樽”这样的青铜器精品。到了春秋战国时期，铁器开始出现，并逐渐的取代青铜器。模具的使用技术也更为完善。在秦汉时期，模具技术已非常的完善了，如地动仪的产生，就缺不了模具的功劳。以后的各个朝代，对模具的使用都非常的大。当时中国的模具技术一直走在世界的前列。在这段时间里，模具技术通过各种途径传到了世界各国。并在生产中发挥了极其重要的作用。模具技术也得到了相应的发展。但是在近代，由于封建统治者的政策失误和连年的战争，导致了我国在模具方面的技术远远的落在了其他发达国家的后面。所以，我们现在不得不从国外引进先进的技术来发展本国的模具技术。
二、我国模具生产的现状
由于历史原因形成的封闭式、“大而全”的企业特征，我国大部分企业均设有模具车间，处于本厂的配套地位，自70年代末才有了模具工业化和生产专业化这个概念。模具工业主要生产能力分散在各部门主要产品厂内的工模具车间，所生产的模具基本自产自用。据粗略估计，产品厂的模具生产能力占全国模具生产能力的75%，他们的装备水平较好，技术力量较强，生产潜力较大，但主要为本厂产品服务，与市场联系较少，经营机制不灵活，不能发挥人力物力的潜力。模具专业厂全国只有二百家左右，商品模具只占总数的20%左右，模具标准件的商品率也不到20%。由于受旧管理体制的影响。模具生产的生产效率不高，经济效益较差。模具生产的专业化、商品化和技术管理水平都比较低。现代工业的发展要
式中，MPa
④卸料力：
(kN)
式中，
⑤推料力：
(kN)
由于拉深、落料为两个过程，即它们不在同一时间内受力，应分别计算。
①落料工艺力：
(kN)
②拉深工艺力：
(kN)
由计算知，要求压力为253.97kN，
从满足工艺力的要求看，可选用450 kN的压力机。
⑵ 落料－冲孔模
①落料力：
(kN)
式中，MPa
②冲孔力：
(kN)
③卸料力：(kN)
④推料力：(kN)
式中，推料系数，卸料力系数，为卡在凹模内的冲孔废料的数目。取。
因为同时有四个孔，则推料力(kN)
考虑到该工件较厚，凸模的横截面积较小，从操作方便出发，采用落料冲孔复合模倒装结构及弹性卸料和下出料方式，则冲压总的工艺力F为：

　　　　　 (kN)
从而可选用450kN的压力机。
3.2 定位方式的选择
3.2.1定位装置及定位零件的作用
冲模的定位装置及定位零件的作用是保证材料的正确送进及在冲模中的正确位置，以保证冲压件的质量及冲压生产的顺利进行。
使用条料时，条料在模具中的定位有两个内容：一是在送料方向上的定位，用来控制送料的进距，其零件有挡料销、定距侧刃等。二是在与送料垂直的方向上的定位，其零件有导料销、导料板等。
3.2.2定位零件的种类及特点
挡料销分为固定挡料销、活动挡料销和始用挡料销。固定挡料销分为圆头和钩形挡料销，一般装在凹模上。活动挡料销多用于倒装复合模上。始用挡料销多用于连续模中条料送进时的首次定位。定距侧刃常用于控制连续模的送料步进。从而得到准确定位的目的。侧刃一般分为矩形侧刃、成形侧刃和尖角侧刃。侧刃定距准确可靠，但增大总的冲裁力和增加材料消耗。
3.2.3定位及送进方式的确定
材料的送进方式有导销式和导板式，对于该零件采用导板式送料方式。
对于该零件在落料－拉深时，选用固定定位销，但考虑到凹模的强度不能达到要求，特设计了一个定位支撑板。挡料销装在定位支撑板上，增强了凹模的强度。在两边的定位上采用了导料板，和固定卸料板装在一起，为和卸料板相匹配，导料板的一边设计为圆弧形。
对于冲孔－落料部分，由于其是前面工序的后续工序，冲孔的位置精度的要求也不是很高，因此可以采用前面加工出的中间凹下圆柱体部分的外面来定位，而不必装挡料销、导向板等。
3.3 卸料与出件装置
3.3.1卸料装置的形式及特点
卸料装置分为刚性卸料装置和弹性卸料装置两种形式：刚性卸料装置结构简单，工作可靠，卸料力大，适用于平直度要求不高或厚板零件的卸料；弹性卸料装置适用于材料较薄、制件要求平整的复合模。
3.3.2出件装置的形式及特点
出件装置主要有刚性出件装置和弹性出件装置两种形式：刚性出件装置一般装于上模，通过压力机上的滑块撞击顶杆和顶板把工件顶出来，因此推力极大，工作可靠；弹性出件装置既可装于上模，也可装于下模，其弹力来源于弹簧或橡胶。它兼有压料和出件的两个作用。出件平稳无撞击，多用于冲压大型薄件以及工件精度要求较高的模具。
3.3.3卸料装置和出件装置的确定
对于密封端盖零件，在落料－拉深时，考虑到模具的结构要求，在落料部分采用固定卸料装置，在拉深部分采用弹性卸料装置。由于拉深后陷入凹模的深度较深，所以采用刚性出件装置。在冲孔－落料部分，采用弹性卸料装置，兼有压紧和卸料的作用。出件装置采用弹性出件装置。
3.4 模具结构设计
模柄及上下模板中间联以导向装置的总体称为模架，它是装配凸凹模，保证模具准确闭合的基础。
模架中的导向装置可以提高模具精度，减少压力机对模具精度的不良影响，同时节省调整时间，提高工件精度和模具寿命，因此，批量生产用冲压模具广泛采用导向装置。冲压模具常用导向装置有导柱、导套，导向装置和导板导向两种形式，而导柱、导套导向又分为滑动导向和滚动导向两种结构形式。
3.4.1模架的选择
综合考虑该零件的特点和工艺要求，选用导柱、导套滑动装置。导柱、导套与上，下模座孔之间采取过盈配合的连接方式，工作可靠。导柱、导套的常见布置形式有多种，由于本设计的冲件采用复合模，由零件的形状可知道该零件为对称盘形零件，且尺寸小，拉深部分的拉深深度不大，又采用的压力机为开式压力机。为了使工件能够方便的从模具中取出等因素，所以，选用后侧导柱、导套标准模架。
①对于落料－拉深模，由毛坯的最大外形尺寸Φ112.6mm，及一定的凹模壁厚(40mm)初选，再按模架标准件选取模架的具体结构尺寸：
上模座尺寸：(mm)，材料：HT200；
下模座尺寸：(mm)，材料：HT200；
导柱尺寸： (mm)，材料：20钢，热处理方式：渗碳淬火+低温回火(58~62HRC)；
导套尺寸：(mm)，材料：20钢，热处理方式：渗碳淬火+低温回火(58~62HRC)；
模柄采用凸缘模柄C50；
模具闭合高度：最大210mm，最小170mm。
②对于落料－冲孔模，由工件的最大外形尺寸Φ92mm及一定的凹模壁厚(30mm)处选，再按其标准选择具体的结构尺寸：
上模座尺寸：(mm)，材料：HT200；
下模座尺寸：(mm)，材料：HT200；
导柱尺寸：(mm)，材料：20钢，热处理方式：渗碳淬火+低温回火(58~62HRC)；
导套尺寸：(mm)，材料：20钢，热处理方式：渗碳淬火+低温回火(58~62HRC)；
模柄采用凸缘模柄C50；
模具闭合高度：最大200mm，最小160mm。
3.4.2模具闭合高度的确定
①对于落料－拉深模
模具的闭合高度一般通过下式确定：
H=上模座厚度＋凹模垫板厚度＋凹模厚度＋凸模垫板厚度＋凸模厚度＋下模座高度－凸模进入凹模的深度
该模具由于下模座能够满足强度要求，所以没有用垫板，上模座由于顶件装置的需要，垫板选为20mm，凸模长度为42.5mm，凹模高度为55.5mm，则该模具的实际闭合高度为：
H= 45 + 20 + 42.5 + 55.5 + 50－18.5 =194.5(mm)
查开式压力机规格知道，450kN压力机的最大闭合高度为270mm，最小210mm(封闭调节高度60mm)，故所设计的模具闭合高度H= 214.5mm满足要求，高度设计合理。
②对于冲孔－落料模
模具的闭合高度H可以通过下式确定：
H=上模座厚度＋凸模长度＋凸模垫板厚度＋凹模厚度＋凹模垫板厚度＋下模座高度－凸模进入凹模的深度
该模具由于下模座能够满足强度要求，所以没有用垫板，上模座垫板厚度为10mm，凸模长度为50mm, 凹模高度为40mm, 则该模具的实际闭合高度为：
H= 45 + 50 + 10 + 50 + 40－3.5 =191.5(mm)
查开式压力机规格可知，450kN压力机的最大闭合高度为270mm，最小210mm(封闭调节高度60 mm)，故所设计的模具闭合高度H= 211.5mm满足要求，高度设计合理。
3.5 压力中心的计算
由于该零件为标准的轴对称零件，拉深、落料、皆对称，其几何中心便是压力机中心，故不必进行压力中心计算。

参考文献
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