轴盖复合模的设计与制造设计说明书.doc

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轴盖复合模的设计与制造

[ 摘 要 ]
本设计分析了轴盖零件的结构工艺性，提出了合理的成型工艺。确定合理的冲压工艺方案，零件冲压成形的方向和模具结构，并进行了工艺参数的计算，且对模具的设计、工作过程、装配、调试工艺作了阐述。

[ 关键词 ] 翻边模 模具结构 工艺 成形

the design and manufacture of the shaftcup gang dies

Abstract：
The structural technique of shaftcup accessory is analyzed，and the proper forming technique is proposed．The stamping process scheme was determined , have carried on the calculation of the craft parameter ，ascertain its punching forming direction and die structure，die design, working process，and technique for assembly and adjustment are discussed．
Keywords：flanging die mold structure technological process shaping

前言
在冲压生产中，常常将几个单工序冲压过程集中在一副模具中完成，这种在压力机的一次工作行程中，在一副模具的同一工位同时完成两种或两种以上基本工序的模具就称为复合模具。
冷冲压是一种先进的金属加工方法，与其它加工方法(切削)比较，它有以下特点：
1)它是无屑加工 被加工的金属在再结晶温度以下产生塑性变形．不产生切屑，变形中金属产生加工硬化。
2)所用设备是冲床 冲床供给变形所需的力。
3)所用的工具是各种形式的冲模 冲模对材料塑性变形加以约束，并直接使材料变成所需的零件。
4)所用的原材料多为金属和非金属的板料。
冷冲压与其它加工方法比较，在技术上、经济上有许多优点：
1）在压床简单冲压下．能得到形状复杂的零件．而这些零件用其它的方法是不可能或者很难得到的。如汽车驾驶室的车门、顶盖和翼子板这些具有流线型零件。
2)制得的零件一般不进一步加工，可直接用来装配，而且有—定精度，具有互换性。
3)在耗料不大的情况下。能得到强度高、足够刚性而重量轻、外表光滑美观的零件。
4)材料利用率高，一般为70一85％。
5)生产率高，冲床冲一次一般可得一个零件．而冲床一分钟的行程少则几次，多则几百次。同时，毛坯相零件形状规则，便于实现机械化和自动化。
6)冲压零件的质量主要靠冲模保证．所以操作方便，要求的工人技术等级不高，便于组织生产。
7)在大量生产的条件下，产品的成本低。
冷冲压的缺点是模具要求高、制造复杂、周期长、制造费昂贵．因而在小批量生产中受到限制。另外．冲压件的精度决定于模具精度．如零件的精度要求过高、用冷冲压生产就难以达到。

一、 冲压件的工艺分析
有工件图看，该工件需要内外缘同时翻边，翻边高度为4mm，由计算可知最大翻边高度为Hmax=5.93mm,由此可知设计翻边时可一次翻边完成，无需拉深。由于产品批量较大，不宜采用单一工序生产，且不易保证内外缘的同心度。而用级进模结构复杂。采用复合模可一次完成落料、冲孔、内外缘翻边。
因为该工件是轴对称件，材料厚度仅为1.0mm，冲裁性能较好。为了减少工序数经对该工件进行详细分析，并查阅有关资料后，可采用复合模一次压制成形。该工艺特点是首先进行落料，再冲孔，最后翻边成形 。采用这种方法加工的工件外观乎整、毛刺小、产品质量较高，而且大大提高了生产效率。所以经分析，决定设计复合摸来完成此工件的加工。
二、 工艺方案的确定
计算翻边前是否需要进行拉深，这要核算翻边的变形程度，由模具设计手册查的极限翻边系数：Kmin=0.62,则可只允许的最大翻边高度Hmax为：

式中 Hmax—最大翻边高度
D—翻边直径
r—圆角半径
t—材料厚度
则
=5.93mm
零件竖直高度H=4mm<Hmax=5.93mm
所以翻边时可一次翻边成型，无需进行拉深。
根据以上分析计算，冲压零件需要的基本工序是落料、冲孔、内翻边、外翻边。
根据以上基本工序，可拟定以下几个冲压工艺方案：
方案一：落料、冲孔同步、内翻边与外翻边同步。方案特点是内翻边与外翻边同时进行使模具制造复杂，使冲孔凹模与内外翻边凸凹模做为一体，不但节省材料，也使模具结构紧凑，并提高制造精度。
方案二：落料、冲孔、内翻边与外翻边同步。方案特点是：与第一方案相比因落料与冲孔分步进行可进小冲裁力，但降低了冲裁速度。
方案三：落料、冲孔同步，内翻边、外翻边分步进行。方案特点是模具制造比较简单，模具使用寿命较高，但精度低。
分析比较以上三种方案，可以看到选用第一种方案比较合理。
三、 工艺参数的计算
（一）毛坯的尺寸计算
（1）毛坯翻便预制孔的直径d0
d0=D-2(H-0.43r-0.72t)
式中 D—翻边直径（按中线计） （mm）;
H—翻边高度（mm）,H=4mm;
r—竖边与凸缘的圆角半径（mm），r=1.0mm;
t—料厚（mm），t=1.0mm.
D=24mm+1.0mm=25mm
则 d0=25-2(4-0.43×1.0-0.72×1.0)=19.3mm
（2）毛坯的直径D0
按等面积原则，用解析法求该工件的毛皮直径D0.可将工件分为圆柱、1/4球环、圆三个简单几何体，他们的面积分别计算如下：
A1=πd(H-r)
=3.14×37×(4-1)
=38.727mm²
A2=πr[π(d-2r)+4r]/2
=3.14×1[3.14×（37-2×1）+4×1]/2
=178.823mm²
A3=π/4(d-2r)²
=3.14×(37-2×1)²/4
=961.16mm²
据等面积原则：
A=A1+A2+A3
=38.727+178.3823+961.16
=1179.175mm²
毛坯的面积 A毛坯=πD²/4
将A1、A2、A3代入上式得：
D=
=43.55mm

（二）排样及材料利用率的计算
排样时工件之间，以及工件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。搭边的作用是补偿条料的定位误差，保证冲出合格的工件。搭边还可以保持条料有一定的刚度，便于送料。
搭边是废料．从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。但过小的搭边容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件的剪切表面质量。一般来说，搭边值是由经验确定的，下表列出了冲裁时常用的最小搭边值。
考虑到操作方便及模具结构，故采用单排排样设计。由下表2-1查的搭边值a=1.5,a1=1.5.

表2-1冲裁金属材料
条料宽度 b=D0+2×1.5=43.55+2×1.5=46.55mm
条料送进步距 h=D0+1.5=43.55+1.5=45.05mm

材料利用率计算：（见右图）
一个步距内的材料利用率η为：

图2-1排样图

式中： A—一个步距内冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）（mm）
B—条料宽度（mm）
S—步距（mm）

则

=57%
分析：由于轴盖冲裁时，产生的结构废料较多，因此轴盖的材料利用率较低。
（三）、各部分工艺力的计算
(1)冲孔力计算
F冲=1.3Ltτ
式中 ： F冲—冲孔力（N）；
L—工件内轮廓周长（mm）;
t—材料厚度（mm）,t=1.0mm;
τ—材料抗剪强度（Mpa）由手册查得τ=300Mpa.
L=πd0=3.14×19.3=60.602mm
则 F冲=Ltδb=60.602×1.0X300
=23.63KN
(2)落料力的计算
F落=1.3Ltτ
式中： F落—落料力（N）
L—工件外轮廓周长mm，由于先落料，后翻边，因此落料尺寸为毛坯尺寸φ43.55，则L=3.14×43.55=136.75;
则 F落=1.3×136.75×1.0×300=53.33KN
(3)翻边力的计算
内翻力：
F内翻=1.1πtδs(D-d0)
式中 δs—材料的屈服强度，查手册得δs=200Mpa.
D—翻边直径（mm）,D=25mm
d0—毛坯预制孔直径（mm） d0=19.3mm.
则 F内翻=1.1×3.14×1×200（25-19.3）=3.94KN
外翻力：
F外翻＝1.25LtδbK
F外翻——外缘翻边所需的力(N);
L——弯曲线长度(mm) L=πD;
t——料厚(mm)；t=1.0mm
δb——零件材料的抗拉强度(MPa)；由手册查得δb=380Mpa
K——系数，取0.2～0.3。
则 F外翻=1.25×3.14×37×1.0×380×0.25=13.79KN
4)推件力的计算
F推＝nK推F冲
式中 K推一—推件力因数，其值由表2—2查得K推=0.03
n——工件在凹模内的个数，取n=3
则 F推＝3X0.03×26.63=1.60KN

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