油泵壳体的冲压工艺及模具设计说明书.doc

油泵壳体的冲压工艺及模具设计摘要机油泵是不断把发动机油底壳里的机油送出去以达到润滑发动机各个需要润滑的零部件的目的。机油泵泵体在整个机油泵中起着很重要的作用。泵体的尺寸精度、表面粗糙度直接影响机油泵的工作稳定性和泵的寿命。如果损坏了，就有可能出现异响，噪音，动力衰减，如不及时处理，甚至拉缸、无法启动，发动机彻底报废！所以说机油泵的性能，特别是制造性能的好坏直接影响发动机的性能。关键词：机油泵；发动机；寿命；性能The Stamping process and mould design of oil pump casingABSTRACTThe oil pump casing is using for sending engine oil out to all need lubricating parts from the tank. The oil pump plays an important role in the engine. Pump body size precision, surface roughness directly affect the oil pump work stability and life length. When damaged, there may be, noise, power attenuation, if not timely fix, the engine cannot start, even completely discard as useless. Thus the performance of the oil pump, especially the manufacturing performance directly affects the performance of the engine.Key words：oil pump；engine；life length；performance油泵壳体的冲压工艺及模具设计目 录1绪论11.1冲压模具的现状和发展方向11.1.1冲压成形理论及冲压工艺11.1.2模具先进制造工艺及设备11.1.3模具新材料31.1.4材料处理新工艺31.1.5模具CAD/CAM技术31.1.6快速经济制模技术41.2选题意义42零件分析62.1零件的用途62.2泵种类的确定62.3工艺分析62.4 工艺方案确定82.5设计要点93落料拉深复合模的设计103.1工艺计算103.1.1计算毛坯尺寸103.1.2排样10排样如图3.1所示103.2计算冲压力及选定设备113.2.1落料力的计算113.2.2卸料力的计算123.2.3拉深力的计算123.2.4压边力的计算123.2.5冲压设备的选择143.3落料拉深模工作尺寸计算143.3.1确定模具的压力中心141绪论1.1冲压模具的现状和发展方向目前，我国冲压技术与先进工业发达国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快的变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。1.1.1冲压成形理论及冲压工艺加强冷冲压变形基础理论的研究，以提供更加准确、实用、方便的计算方法，正确地确定冲压工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决冷冲压变形中出现的各种实际问题，进一步提高冲压件的质量1。研究和推广采用新工艺，如精冲工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺、超塑性成形工艺以及其它高效率、经济成形工艺等，进一步提高冷冲压技术水平。值得特别指出的是，随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元等数值分析方法模拟金属的塑性成形过程，通过分析数值技术结果，帮助设计人员实现优化设计。1.1.2模具先进制造工艺及设备模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。随着科学技术的发展，计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正不断向传统制造技术渗透、交叉、融合，对其实施改造，形成先进制造技术。模具先进制造技术的发展主要体现在如下方面：1、高速铣削加工 普通铣削加工采用低的进给速度和大的切削参数，而高速铣削加工则采用高的进给速度和小的切削参数，高速铣削加工相对于普通铣削加工具有如下特点：（1）高效 高速铣削的主轴转速一般为15000r/min40000r/min，最高可达100000r/min。在切削钢时，其切削速度约为400m/min，比传统的铣削加工高510倍；在加工模具型腔时与传统的加工方法(传统铣削、电火花成形加工等)相比其效率提高45倍。（2）高精度 高速铣削加工精度一般为10m，有的精度还要高。（3）高的表面质量 由于高速铣削时工件温升小（约为3C），故表面没有变质层及微裂纹，热变形也小。最好的表面粗糙度Ra小于1m，减少了后续磨削及抛光工作量。（4）可加工高硬材料 可铣削5054HRC的钢材，铣削的最高硬度可达60HRC。鉴于高速加工具备上述优点，所以高速加工在模具制造中正得到广泛应用，并逐步替代部分磨削加工和电加工4。2、电火花铣削加工电火花铣削加工（又称为电火花创成加工）是电火花加工技术的重大发展，这是一种替代传统用成型电极加工模具型腔的新技术。像数控铣削加工一样，电火花铣削加工采用高速旋转的杆状电极对工件进行二维或三维轮廓加工，无需制造复杂、昂贵的成型电极。日本三菱公司最近推出的EDSCAN8E电火花创成加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花创成加工机床的水平5。3、慢走丝线切割技术目前，数控慢走丝线切割技术发展水平已相当高，功能相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度。最大切割速度已达300mm2/min，加工精度可达到1.5m，加工表面粗糙度Ra0.10.2m。直径0.030.1mm细丝线切割技术的开发，可实现凹凸模的一次切割完成，并可进行0.04mm的窄槽及半径0.02mm内圆角的切割加工。锥度切割技术已能进行30以上锥度的精密加工。4、磨削及抛光加工技术磨削及抛光加工由于精度高、表面质量好、表面粗糙度值低等特点，在精密模具加工中广泛应用。目前，精密模具制造广泛使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹座标磨床及自动抛光机等先进设备和技术。5、数控测量产品结构的复杂，必然导致模具零件形状的复杂。传统的几何检测手段已无法适应模具的生产。现代模具制造已广泛使用三坐标数控测量机进行模具零件的几何量的测量，模具加工过程的检测手段也取得了很大进展。三坐标数控测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外，其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施以及简便的操作步骤，使得现场自动化检测成为可能6。 模具先进制造技术的应用改变了传统制模技术模具质量依赖于人为因素，不易控制的状况，使得模具质量依赖于物化因素，整体水平容易控制，模具再现能力强。1.1.3模具新材料随着产品质量的提高，对模具质量和寿命要求越来越高。而提高模具质量和寿命最有效的办法就是开发和应用模具新材料7。 冲压模具使用的材料属于冷作模具钢，是应用量大、使用面广、种类最多的模具钢。主要性能要求为强度、韧性、耐磨性。目前冷作模具钢的发展趋势是在高合金钢D2（相当于我国Cr12MoV）性能基础上，分为两大分支：一种是降低含碳量和合金元素量，提高钢中碳化物分布均匀度，突出提高模具的韧性。如美国钒合金钢公司的8CrMo2V2Si、日本大同特殊钢公司的DC53(Cr8Mo2SiV)等。另一种是以提高耐磨性为主要目的，以适应高速、自动化、大批量生产而开发的粉末高速钢。 1.1.4材料处理新工艺为了提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐蚀性，必须采用热、表处理新技术，尤其是表面处理新技术。除人们熟悉的镀硬铬、氮化等表面硬化处理方法外，近年来模具表面性能强化技术发展很快，实际应用效果很好。其中，化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）以及盐浴渗金属（TD）的方法是几种发展较快，应用最广的表面涂覆硬化处理的新技术。它们对提高模具寿命和减少模具昂贵材料的消耗，有着十分重要的意义8。1.1.5模具CAD/CAM技术计算机技术、机械设计与制造技术的迅速发展和有机结合，形成了计算机辅助设计与计算机辅助制造（CAD/CAM）这一新型技术。CAD/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程，它以计算机软件的形式为用户提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员能借助计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。模具CAD/CAM能显著缩短模具设计及制造周期、降低生产成本、提高产品质量已成为人们的共识。随着功能强大的专业软件和高效集成制造设备的出现，以三维造型为基础、基于并行工程（CE）的模具CAD/CAM技术正成为发展方向，它能实现面向制造和装配的设计，实现成形过程的模拟和数控加工过程的仿真，使设计、制造一体化。1.1.6快速经济制模技术为了适应工业生产中多品种、小批量生产的需要，加快模具的制造速度，降低模具生产成本，开发和应用快速经济制模技术越来越受到人们的重视。目前，快速经济制模技术主要有低熔点合金制模技术、锌基合金制模技术、环氧树脂制模技术、喷涂成形制模技术、叠层钢板制模技术等。应用快速经济制模技术制造模具，能简化模具制造工艺、缩短制造周期（比普通钢模制造周期缩短70%90%）、降低模具生产成本（比普通钢模制造成本降低60%80%），在工业生产中取得了显著的经济效益。对提高新产品的开发速度，促进生产的发展有着非常重要的作用9 。1.1.7先进生产管理模式随着需求的个性化和制造的全球化、信息化，企业内部和外部环境的变化，改变了模具业的传统生产观念和生产组织方式。现代系统管理技术在模具企业正得到逐步应用，主要表现在：应用集成化思想，强调系统集成，实现了资源共享；实现由金字塔式的多层次生产管理结构向扁平的网络结构转变，由传统的顺序工作方式向并行工作方式的转变；实现以技术为中心向以人为中心的转变，强调协同和团队精神。先进生产管理模式的应用使得企业生产实现了低成本、高质量和快速度，提高了企业市场竞争能力。1.2选题意义通过对油泵壳体的分析设计合理的模具，使该模具能满足体生产的要求。油泵壳体属拉深件系列，需采用拉深，冲孔等一系列的工序，而且生产批量大，经过分析可采用普通的落料拉深模复合模和翻孔模。设计的主要意义是：通过此次设计了解设计冲压模的一般程序，了解相关的理论知识并加以应用和巩固；熟练的运用有关技术资料，如冷冲模国家标准、冷冲压技术及其他有关规范等；并提高识图、制图、运算和编写技术文件的基本技能与练习操作相关制图软件， 初步的掌握设计冷冲压模具的能力，也是检验对所学相关课程理论、技能的理解程度；综合应用这些知识，并将理论知识用于解决生产实际问题，培养理论联系实际的良好作风，为将来的工作打下初步的基础。2零件分析2.1零件的用途机油泵在润滑系统中，可迫使机油自油底壳送到引擎运动件的装置。机油泵不断把发动机油底壳里的机油送出去以达到润滑发动机各个需要润滑的零部件的目的。机油泵泵体在整个机油泵中起着很重要的作用。泵体的尺寸精度、表面粗糙度直接影响机油泵的工作稳定性和泵的寿命。2.2泵种类的确定齿轮式机油泵的特点是工作可靠，结构简单，制造方便和泵油压力高使用寿命长，因此本设计泵体种类为齿轮泵。齿轮泵工作原理入图2.1所示。图2.1 齿轮泵工作原理图2.3工艺分析本毕业设计是油泵壳体的冲压模具的设计，油泵壳体零件如图2.2所示。图2.2 油泵壳体零件图该冲压件属于拉伸件，大批量生产。由参考文献5选用ST14号钢，为保证了足够的强度和刚度，厚度取1.5mm，该材料是适于制造深拉伸产品及形状较复杂产品的钢材，故此工件的形状满足拉深工件的要求，可用拉深工序加工。从以上对油泵壳体的分析中可知，工件除了拉深工序外还有冲孔翻孔工序，因为对凸缘精度要求不高，因此可省略切边工序。常用冲压材料如图2.3所示图2.3 冲压材料性能表材料选择：ST14钢 材料级别：ST14等同于DC04，SPCE，08AL；深拉伸级材料厚度：1.5mm存储要求：钢板及钢带在室温下储存，保证使用时不出现拉伸应变痕材料特性：取屈服强度：160Mpa 抗拉强度：270Mpa。和普通低碳镀锌板相比硬度高，但是可塑性和韧性差。在室温下的机械强度与其基材的机械强度一致。在同样的高温下，ST14钢板的强度是铝板强度的10倍因此钢板厚度可至少减少30%。由于在热浸镀铝加工过程中,熔融的铝立即与空气中的氧反应形成一层Al2O3保护层,使钢板表面立即钝化。这个保护层非常稳定且不溶于水，即使后来钢板表面被划伤，这个保护层也具有自愈功能。因此，ST14对化学腐蚀有极强的耐蚀性。技术要求：1.油泵壳体表面不得出现折皱、拉伤、裂纹等缺陷。2.拉深变薄最小处不得小于0.7mm。3.冲裁毛刺不得大于0.1mm，法兰边不平度应不小于0.2mm。2.4 工艺方案确定油泵壳体为键槽形拉深件，尺寸小、材料较薄，表面质量要求不高。查参考文献1表5-2，极限拉深系数m1取0.61 (2.1) 计算得 m m1，所以一次拉深即可成型坯料要在拉深成形工序后还需进行冲孔和翻孔，通过上述工艺分析，可以看出该零件作为普通的薄板件成型，尺寸精度要求不高，主要是轮廓成型问题，又属于大量生产，因此可以用冲压方法生产。因为对凸缘精度要求不高，因此不需要切边工序。则冲压该零件，需要的基本工序有：1、落料；2、拉深；3、预冲孔；4、翻孔。根据以上这些工序，可以做出以下各种组合方案。方案一：（a）落料；（b）拉深；（c）冲孔；（d）翻孔。方案二：（a）落料；（b）拉深；（c）冲孔、翻孔。方案三：（a）落料、拉深。（）冲孔；（）翻孔。方案四：（a）落料、拉深。（）冲孔、翻孔。方案一，每道工序一套模具模具结构、加工难度方面考虑，这样的工序编排合理，但从生产效率来看，这样编排会使生产效率大大降低， 需要4套模具。方案二，冲孔和翻孔放在一套模具上冲出，可以节省一道工序，且有利于保证孔的尺寸精度，提高一定生产效率。需要3套模具。方案三，该方案落料拉深一起进行可节省一道工序，但将冲孔和翻孔分开来做， 但效率不高并且需要3套模具。方案四，该方案落料拉深在一套模具完成，将切边和冲孔放一套模具完成，大大的提高了生产效率。仅需2套模具完成。通过以上的方案分析，可以看出方案四的生产效率最高，大批量生产具有重要意义。因此选用方案四最合理。2.5设计要点设计确定拉深模结构时为充分保证制件的质量及尺寸的精度，应注意以下几点：（1）拉深高度应计算准确，且在模具结构上要留有安全余量，以便工件稍高时仍能适应。（2）有凸缘拉深件的高度取决胜于上模行程，模具中要设计有限程器，以便于模具调整。（3）模具结构及材料要和制件批量相适应。（4）模架和模具零件，要尽是使用标准化。（5）放入和取出工件，必须方便安全。（6）要求成形后零件表面不允许有折皱、拉伤、裂纹等缺陷。3落料拉深复合模的设计3.1工艺计算3.1.1计算毛坯尺寸金属件厚度为1.5mm，为键槽形拉深件，因为成型金属件需要经过落料、拉深、冲孔翻孔等工序依次成型，由于在翻边的高度极限内翻边高度主要取决预制孔的大小，因此毛坯的大小主要考虑拉深工序。毛坯外形尺寸：由于该工件结构复杂且油泵壳体冲压件要求的尺寸不高，所以毛坯外形尺寸根据筒形件拉深毛坯的计算方法: (3.1)D2=2241.96D=47.35mm取D=483.1.2排样该工件排样根据落料工序设计，考虑操作方便及模具结构简单，故采用单排排样设计。搭边值取2.5和取1=2条料宽 b=70mm+2=75mm条料的步进距为 s=48+1=50mm由参考文献1公式2-25，冲裁单件材料的利用率为: （3.2）75%排样如图3.1所示,图3.1 排样示意图3.2计算冲压力及选定设备3.2.1落料力的计算由参考文献1，公式2-9， （3.3）式中 F冲裁力，N；L冲裁周边长度，mm；t材料厚度，mm；材料抗剪强度，MPa；K系数，考虑冲击载荷等因素，通常去1.3。由于材料的抗拉强度，为计算方便，可按下式估算冲裁力： （3.4）ST14的=270Mpa，所以3.2.2卸料力的计算查参考文献1公式2-12 （3.5）查参考文献1表2-11， 取0.045，因此 3.2.3拉深力的计算计算拉深力的目的，是为了合理地选用压力机和设计拉深模具。在整个拉深过程中，除了需要使用毛坯变形的拉深力外，还有压边力。所以，总的拉深力为拉深力与压边力之和。拉深力根据拉深件危险断面上的拉力须小于材料的强度极限为原则进行计算3 。工件件拉深力： （3.6）式中，L工件件周边长（mm）; 材料的抗拉强度，（N/）；t 材料厚度，（mm）；K修正系数。查参考文献1表5-2，,拉伸系数m1取0.6，查表5-6，K=0.86L=125.681mm=0.86125.6811.5270=43.774kN3.2.4压边力的计算拉伸时，压边力过大，会增大拉伸力，引起拉伸时制件破裂；压力过小，制件在拉伸时会出现边壁或凸缘起皱。因此，控制适当的压边力是很重要的。但压边力的计算只是为了确定压边装置，而在生产中则是通过试模调整确定压边力的大小。压边力Q可按表 所列公式计算，拉伸时单位压边力q值可按表3-5查得表3.1压边力Q的计算公式（N）拉伸情况公式式中：F-在压边圈下毛坯投影面积（）q-单位压边力（N/）D-毛坯直径（mm）-第一次第n次拉伸直径（mm）-拉伸凹模圆角半径（mm）拉伸任何形状的制件圆筒形件首次拉伸圆筒形件以后各次拉伸工件的压边力： （3.7）表3.2拉伸时单位压边力q的数值材料名称铝紫铜、硬铝（退火的或刚淬火的）黄铜压轧青铜20；08钢镀锡钢板软化状态的耐热钢高合金钢、高锰钢、不锈钢单位压力 q N/0.81.21.21.81.5222.52.532.83.534.5查表 3.2取q=3.5 N/计算在压边圈下毛坯投影面积F=1949.375则，=1949.3753.5 N/=6822.812N=6.8kN总的拉伸力：F=P+Q=43.774kN+6.823kN=50.6KN落料拉深模具成形时所需的最大力：总冲压力=82.2kN+50.6KN=132.8KN3.2.5冲压设备的选择对于浅拉深可按F压（1.61.8）F总，估算公称压力来选取压力机。选用型号为J23-25式双柱可倾压力机。其技术参数为：公称压力 250kN滑块行程 65m最大闭合高度 270mm最大装模高度 55mm工作台尺寸 370mm560mm模柄孔尺寸 50mm70mm3.3落料拉深模工作尺寸计算3.3.1确定模具的压力中心模具压力中心是指冲压时各冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。 冲模的压力中心，可按下述原则来确定： （1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。 （2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。 （3）形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可用解析计算法求出各力的合力对该轴的力矩，求出合力作用点的座标位置，即为所求模具的压力中心。 由于该零件形状为对称形状，所以压力中心就是冲裁件的几何中心。3.3.2加工方法的确定模具制造有凸模和凹模分开加工和凸模和凹模配合加工两种方法。凸模和凹模分开加工：采用凸模和凹模分开加工时，要分别规定凸模和凹模刃口尺寸与制造公差，使之可分别进行加工制造。这种方法必须把模具的制造公差控制在间隙变化范围之内。采用该方法加工的凸模和凹模具有互换性，制造周期短，便于成批制造。凸模和凹模配合加工：为了保证凸、凹模之间一定的间隙值，一般采用配合加工。此方法是先加工好其中的一件作为基准件，然后以此为标准来加工另一件，使他们之间保持一定的间隙。这种加工方法不需要校核，基准件可以适当放宽公差，使加工容易。尺寸和公差只需标准基本尺寸并注明配制间隙。目前企业多采用这种方法。本设计采用凸模和凹模配合加工法。3.3.3落料刃口尺寸计算工件未注公差尺寸按IT14计算，查现代冷冲模设计应用实例表2-12得落料件部分直径为 该零件留有修边余量，最后要经过整形切边工序，落料凸凹模精度要求不高，查参考文献1，落料凸凹模直接按下面公式计算凹模尺寸：凸模尺寸： ，其中为最小合理间隙查参考文献1表2-7得凸、凹模的制造公差，；参考文献1公式2-2查得凸、凹模的最小合理间隙为Zmin=Kt （3.8）Zmin =0.11.5=0.15mm工件未注公差按IT14计算，查参考文献2表2-16，落料件直径为，查参考文献1 表2-6查得,磨损系数X取0.5。所以，凹模尺寸： 凸模尺寸：落料凹模如图3.2所示图3.2 凹模3.3.4拉深部分计算有压边，第一次拉深凹、凸模单边间隙，所以表3.3凸模和凹模的制造公差 （mm）材料厚度，mm拉深件直径，mm20201001000.50.020.010.030.02-0.51.50.040.020.050.030.080.051.50.060.040.080.050.100.06查表3.3，得凸、凹模的制造公差，当拉深件尺寸标注在内形时， （3.9） （3.10）代入计算得凹模：凸模： 拉深凸模、凸凹摸如图3.3、3.4所示图3.3 拉深凸模图3.4 凸凹模3.4其他零件的设计3.4.1导向装置的确定采用无导向结构形式。3.4.2定位机构的设计在材料进入模具时，用挡料钉进行定位，在凹模上加工一螺纹孔，用于固定挡料钉。以进行送料控制。如图3.5所示图3.5 挡料钉示意图挡料钉尺寸如图3.6所示图3.6 挡料钉3.4.2卸料机构的设计采用固定卸料板，进行刚性卸料。在凹凸模回程时，凹凸模落料工作部分将冲裁后套在凹凸上的条料带出凹模，经过卸料板时，条料被撸下。图3.7为固定卸料板。图3.7 固定卸料板3.4.3顶料装置的设计当完成拉深后，工件被卡在凹凸模的拉深凹模内，需要设置顶料装置，将工件从凹凸模内分离出来。根据凹凸模的凹模部分轮廓，设计一形状配合的推件版。由打杆带动推件板推出工件。推件板如图3.8所示，打杆如果3.9所示图3.8 推件板 图3.9 打杆3.4.4弹性元件的设计弹顶器采用聚氨酯橡胶做弹性元件，弹性元件的高度按凸模工件进入凹模深度5倍的值选取。弹顶器结构如图3.10所示图3.10 弹顶器3.4.5其他零件的选用模具中紧固零件主要包括螺钉、销钉。其中螺钉主要起拉紧、连接冲模各类零件，使其成为一体。而销钉则起定位作用。选用时一般选用内六角螺钉。其特点是紧固牢靠，由于螺钉头埋在模板内，则模具的外型比较美观。螺钉一般用35钢制作，其头部淬火硬度为35-40HRC；销钉可以用T7、T8及45钢制成，淬火硬度为48-52HRC。销钉的外表面粗糙度Ra要求较高，一般在1.60m以上。3.5落料拉深复合模总装图该模具主要由上、下模座、落料凹模，凹凸模、拉深凸模、凸模固定板，固定卸料板，推板等零件构成。使用螺钉与销钉紧固。工作时，模柄带动凸凹摸下行，在接触工件后，与落料凹模共同完成落料。落料后凸凹摸继续下行，在顶板的压料作用下，与拉深凸模共同完成拉深。然后回程，推件板将工件顶出。图3.11为落料拉深复合模总装图A-A注：1凹凸模固定板；2上垫板；3圆柱头内六角螺钉；4打板；5-模座板6模柄；7限位横销；8打杆；9钢丝弹簧；10凹凸模；11圆柱销；12圆柱头内六角螺钉；13圆柱销；14固定卸料板；15挡料钉；16凹模；17衬板；18圆柱销；19推板；20拉深凸模；21顶杆；22圆柱头内六角螺钉；23下垫板；24凸模固定板；25下模座板；26弹压橡胶；27内六角螺母；28平垫圈；29双头螺杆；30板。图3.11 落料拉深复合模总装图4冲孔翻孔模的设计4.1压力中心计算冲压力合力的作用点称为模具的压力中心。对于有模柄 的冲模来说，须使压力中心通过模柄的中心线。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响产品质量和降低模具寿命甚至损坏模具。确定压力中心，主要对复杂制件的落料模、多凸模冲孔模以及级进模与意义。在实际生产中，可能出现冲模压力中心在冲压过程中发生变化的情况，或者由于冲件的形状特殊从模具结构考虑，不宜于使压力中心与模柄中心线相重合的情况，这时应注意使压力中心的偏离不致超出所选用压力机允许的范围。由于该冲压件的冲裁形状几乎是对称的，只有一小部分是在形状稍微有差异，对压力中心的影响不大。所以可以以产品的几何中心为压力中心，进行冲孔翻孔。4.2翻孔力的计算查参考文献3公式6-14 （4.1）式中， 屈服点（MPa）；翻孔直径；预孔直径；材料厚度。因为较小，所以不预冲翻边孔，采用刺破法翻孔，所以取0mm，且翻边力F取的1.3倍。孔1，D为3.5mm； 孔2，D为4.5mm； 4.3卸料力的计算查参考文献1 取0.045，因此 取 （4.2）故，总的冲压力为4.4压力设备选择未安全起见，防止设备超载的原则选取压力机4。查参考文献2表2-10，可选J11-3压力机，其有关技术参数为：公称压力 30kN滑块行程 40mm最大封闭高度 mm封闭高度调节量 30mm工作台尺寸 165mm300mm模柄孔尺寸 25mm30mm4.5内孔翻边摸因为采用刺破法翻孔，所以不预冲孔，仅需翻边。因此模具的主要工作部分内孔翻边凹模和内孔翻边凸模。本设计采用凸模和凹模配合加工法。4.5.1翻孔凹模与翻孔凸模的设计需要翻孔加工出进、出由口，因此有两个翻孔，需要两个翻孔凸模。为了减少压力机的负荷，把2个翻孔凸模设计为不同高度，即两凸模的尖端不在同一水平面上。为了避免弹性卸料和推件装置的行程过大，翻孔凸模端部设计为圆锥形凸模，其锥角取90推件块还有压边作用，故翻孔凸模不需要台肩。表4.1凸模和凹模的制造公差 （mm）材料厚度拉深件直径20201001000.50.020.010.030.02-0.51.50.040.020.050.030.080.051.50.060.040.080.050.100.06查表4.1可知，翻孔凸、凹模的制造公差取，单边间隙c取（0.750.85）t，使直壁稍微变薄以保证竖边成为直壁，则翻孔凸模 凹模之间的间隙c=0.85t=1.275mm查参考文献2表2-16，制造公差,0.18mm查参考文献1表2-6，磨损系数取X=1.0孔1，=3.5m，翻孔凸模的直径：翻孔凹模的直径：孔2，=4.5mm，翻孔凸模的直径： 翻孔凹模的直径：模具主要结构中，翻孔凸模，翻孔凹模材料可采用Cr12，热处理硬度为6065HRC。翻孔凸模、翻孔凹模如图4.1、4.2所示图4.1 翻孔凸模 图4.2 翻孔凹模4.5.2定位零件的设计定位装置的作用是限定工件送进冲模的正确位置，以保证冲出合格的工件。根据不同的工件和模具结构必须采用各种型式的定位装置。这里采用一个与该冲压件结构相适应的镶嵌以固定在翻孔时该冲压件的正确位置。图4.3为定位板零件图。图4.3 定位板4.5.3他零件的选用模具中紧固零件主要包括螺钉、销钉。其中螺钉主要起拉紧、连接冲模各类零件，使其成为一体。而销钉则起定位作用。选用时一般选用内六角螺钉。其特点是紧固牢靠，由于螺钉头埋在模板内，则模具的外型比较美观。螺钉一般拥35钢制作，其头部淬火硬度为3540HRC；销钉可以用T7、T8及45钢制成，淬火硬度为4852HRC。销钉的外表面粗糙度Ra要求较高，一般在1.60m以上4.6模具结构设计4.6.1导向装置设计常用的导向装置有导板式、导柱导套式、滚珠导向式。这里采用导柱导套式导柱：18h5120 20钢导套：18H660mm18mm 20钢4.6.2模架的设计根据凹模尺寸外形，查参考文献12表2-3与2-4，得：凹模周界L=100，B=63，选用闭合高度140165mm、I级精度的后侧导柱模架。模架100mm63mm140165mm。上模座：100mm63mm20mm下模座：100mm63mm25mm导柱：18h5120 20钢 导套：18H660mm18mm 20钢4.7翻孔模的总装图模具主要由上、下模座、凹模，翻孔凸模、凸模固定板、定位板等零件构成。图4.4为内孔翻边模装配图注：1模柄；2上模座；3上垫板；4凹模；5定位板；6凸模固定板；7螺钉；8下垫板；9下模座；10圆柱头内六角螺钉；11翻孔凸模1；12翻孔凸模2；13弹簧；14防转销钉。 图4.4 内孔翻边摸装配图5总结通过对油泵壳体的工艺分析，得出影响成形质量的主要因素，如：起皱、拉裂、变薄等；本课题的难点在于拉伸模的设计，该拉伸模采用压边圈在接触坯料的地方有较大摩擦，需硬度较大的材料，需要调节调整块的高度来调节压边圈对坯料的压力防止压边力过大使制件拉裂或变薄。经过这几个月的毕业设计，使我对模具设计的过程有了较深刻的认识和全面的掌握。并能较熟练的运用CAD、UG等软件，为以后的工作做好准备。但设计中难免有错误和不足之处，恳请各位导师、各位教授批评指正，不胜感激。参考文献1熊志卿，冲压工艺与模具设计.北京：高等教育出版社.2011.2欧阳波仪，现代冷冲模设计应用实例.北京：化学工业出版社，2008. 3李卫民、杨金娥，冷冲压工艺与模具设计.北京：机械工业，2010.4王卫卫，材料成形设备.北京：机械工业出版社.2004.5钟翔山，冷冲模设计应知应会. 北京：机械工业出版社. 2008.6王孝培，冷冲模手册修订本. 北京：机械工业出版社.1990.7翁其金，冲压工艺与模具设计. 北京：机械工业出版社. 2003.8付宏生，冷冲模成形工艺与模具设计制造. 北京：化学工业出版社. 2005.9大典编委会，中国模具设计大典3.南昌：江西科学技术出版社，2003.10周玲，冲压设计实例详解.北京：化工业出版社，2007.11李小平，简明冲压模具图册.北京：化工业出版社2009.12高军、李熹平，冲压模具标准件选用指南与设计指南.北京：化工业出版社2007.致 谢首先，非常感谢老师们在这次设计过程中给予我的悉心的指导与帮助。特别要感谢雷敏娟老师给我的指导，在设计和说明书的写作过程中，我始终得到雷敏娟的悉心教导和认真指点，使得我的理论知识和动手操作能力都有了很大的提高与进步，对模具设计与制造的整个工艺流程也有了一个基本的掌握。另外，还要感谢和我同组的其他同学，他们在寻找资料，解答疑惑，实验操作、论文修改等方面，都给了我很大的帮助和借鉴。总之，我的设计是老师和同学共同完成的结果，在设计的这些日子里，我们合作的非常愉快，教会了我许多道理，是我人生的一笔财富，我再次向给予我帮助的老师和同学表示感谢！附录A拉深凸模零件机械加工工艺过程卡冲模零件机械加工工艺过程卡