《冲压工艺与模具设计》课程设计说明书设计题目柴油机滤清器外壳底孔冲压单工序模设计系别______________专业班级______________学生姓名______________学号______________指导教师______________日期______________目录一、零件说明。
3二、零件工艺性分析。
41、材料分析。
42、结构分析。
43、精度分析。
4三、工艺方案确定。
4四、压力中心计算。
5五、冲裁力、卸料力、推件力、顶件力及总压力的计算。
5六、冲裁凸凹模刃口尺寸计算。
6七、其他主要零件的设计。
71、凹模设计。
72、凸模设计。
83、模架的选择。
94、卸料板的设计。
105、垫板的设计。
116、定位板的设计。
127、凸模固定板的设计。
128、弹簧的选用。
13八、压力机的选择。
13九、模柄的选用。
14十、紧固零件的选择。
14十一、各零部件的材料及要求。
15十二、该模具设计的优缺点。
15十三、心得体会。
15十四、参考文献。
17一、零件说明制件如下图所示：该制件名称为柴油滤清器外壳，其技术要求为：1，未注尺寸公差按GB/T15505的m级;2，毛刺小于0.15;3，质件要求平整，不允许有拉裂、起皱的现象;4，中批量生产；材料：08F，t=1.5mm设计任务：冲出滤清器外壳底部的孔。
二、零件工艺性分析1、材料分析（摘自GB/T 699-1999）该制件材料为08F，属于优质碳素结构钢，强度、硬度低，塑性极好，深冲压、深拉延性好，冷加工性、焊接性好。
成分偏析倾向大，时效敏感性大，故冷加工时，可采用消除应力热处理或水韧处理，防止冷加工断裂。
化学成分（％）：C：0.05～0.11，Si≦0.03，Mn：0.25～0.50，Cr≦0.10，Ni≦0.30，Ca≦0.25力学性能：抗剪强度b 为270～340MPa，抗拉强度σb不小于300MPa，屈服强度σs 为180MPa，断面收缩率60%，伸长率不小于35%。
2、结构分析该零件为圆筒形件，其底部有一孔，为本次设计内容。
该孔的尺寸为φ14.5mm，满足冲裁最小孔径dmin≥1.0t=1.5mm的要求。
孔距已拉伸边之间的最小孔边距为9.3，满足冲裁最小孔边距lmin≥1.5t2.25mm的要求。
所以，该零件的结构满足冲裁要求。
3、精度分析图示零件未标注尺寸公差要求，按GB/T15055的m级可查得孔的尺寸公差为±0.40mm，普通冲裁可以达到零件的精度要求。
由以上分析可知，该零件的冲裁性能好，冲裁加工能够达到设计要求。
三、工艺方案确定该零件的工序有五道，有：落料、一次拉深、二次拉深、三次拉深、冲孔。
其工艺路线有两条：方案一：落料、一次拉深、二次拉深、三次拉深、冲孔方案二：落料、冲孔、一次拉深、二次拉深、三次拉深由于拉深件上所有的孔，均应安排落料而后进行冲孔，以防落料时大的变形力使孔边缘变形，所以采取方案一。
四、压力中心计算模具压力中心是指冲压时各个冲压部分冲压力合力的作用点。
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。
对于带有模柄的冲压模，压力中心应通过模柄的轴心线。
否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的磨损，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。
冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中点。
（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）冲裁形状复杂的零件或多凸模的零件时，其压力中心可以通过解析计算法求出。
现在需要冲孔的零件是一个筒状件，在其底部正中心需要冲孔，所以其压力中心就是其几何中心。
五、冲裁力、卸料力、推件力、顶件力及总压力的计算计算冲裁力的目的在于合理的选用压力机和设计模具。
冲裁力是指冲裁过程中的最大剪切抵抗力。
它是随着凸模切入材料的深度而变化的，当材料达到了剪切强度时，便产生裂纹且材料相互分离，此时的冲裁力是最大值。
选择压力机就是按冲裁力最大力计算。
冲裁后，由于板料的弹性恢复，使零件（或废料）仍梗塞在凹模洞口内，需要把零件（或废料）从凹模洞口推出或顶出。
把从凹模洞口顺冲裁方向推出的力称推件力Ft；把逆冲裁方向从凹模洞口顶出的力称顶件力F d。
同样，由于冲裁后板料的弹性恢复，使废料（或零件）紧卡住凸模，需要把这废料（或零件）从凸模上卸下来的力称卸料力Fx。
此处所设计的模具为冲孔模，通过卸料板将卡在凸模上的零件卸下来，有卸料力存在。
采用的凹模刃口为阶梯式，在冲裁是会有废料卡在凹模中，又需要推件力。
由于所冲完的废料是直接从凹模落下，所以不需要在凹模下设置顶料装置，故不存在顶料力。
查参考文献2表2-86得08F的抗剪强度τb =220～310MPa，取τb=300MPa，查参考文献6表3-11得Kx=0.04-0.05mm，取0.045mm，Kt=0.055mm。
查参考文献2表4-2，得冲裁刃口高度h﹥8～10mm，取h=10mm。
F= KLtτb=1.3×3.14×14.5×1.5×300=26.635kNFx=KxF=0.045×26.635=1.199KNn=h/t=10/1.5=6件Ft＝nKtF＝6×0.055×26.635=8.790KNF=F＋Fx＋Ft＝36.624KNZ六、冲裁凸凹模刃口尺寸计算凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。
模具的合理间隙也靠凸、凹模的刃口尺寸及其公差来保证。
在计算模具刃口尺寸及其制造公差时，应按落料和冲孔两种情况分别进行，其原则如下：（1）落料落料件的光面是因凹模刃口挤切材料产生的，因此其光面尺寸与凹模尺寸相等，故应以凹模尺寸为基准。
又因落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大，为保证凹模磨损到一定程度仍能冲出合格零件，故落料件凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸。
而落料凸模基本尺寸，则按凹模基本尺寸减最小初始间隙。
（2）冲孔孔的光面是凸模刃口挤切材料产生的，因此其光面的孔径与凸模尺寸相等，故应以凸模尺寸为基准。
又因冲孔的尺寸会随着凸模的磨损而减小，故冲孔凸模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。
而冲孔凹模基本尺寸则按凸模基本尺寸加最小初始间隙。
（3）确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。
如果对刃口精度要求过高( 即制造公差过小)，会使模具制造困难，增加成本，延长生产周期；如果对刃口精度要求过低(即制造公差过大)，则生产出来的制件可能不合格，会使模具的寿命降低。
刃口尺寸的计算方法由于模具加工方法不同，凸模与凹模刃口部分尺寸的计算公式与制造公差的标注也不同，刃口尺寸的计算方法可分为两类，一个是凹模与凸模分别加工法，另一个是凹模与凸模配合加工法。
分别加工法是指凸模和凹模分别按图纸标注的尺寸和公差进行加工，冲裁间隙由凸模、凹模刃口尺寸和公差来保证，需要分别标注凸模和凹模刃口尺寸与制造公差(凸模δp、凹模δd)。
其优点是具有互换性，但受到冲裁间隙的限制，它适用于圆形或简单规则形状（方形或矩形）的冲压件。
配作法就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模），然后根据基准件的实际尺寸按间隙配置另一件。
这种加工方法的特点是模具的间隙由配置保证，工艺比较简单，并且还可适当放大基准件的制造公差，是制造容易。
一般工厂常常采用这种加工方法。
冲孔凸凹模刃口计算查参考文献1表19.1-7得Z m ax=0.240mm Z min=0.132mm，表19.1-9得δp =-0.020mm δd=+0.020mm，表19.1-10得x=0.5冲孔凸模 d p=（d m in﹢x△）0pδ- =14.5020.0-mm冲孔凹模d d＝(d p+ Z min)dδ+0=14.632020.0+mm校核间隙|δp |+ |δd |=（0.02+0.02）mm=0.04mm﹤Znax -ZMIN﹦(0.240-0.132)﹦0.108mm,故符合条件。
七、其他主要零件的设计1、凹模设计常见凹模的结构形式有筒带式、锥孔式、阶梯式、过渡圆锥台式以及低硬度凹模等。
筒带式凹模的优点是刃口强度高，刃磨后凹模工作尺寸不增大，适合于冲裁形状复杂、尺寸精度要求比较高的冲裁件凹模选用。
锥孔式凹模的优点是凹模洞口内集料少，洞壁承受来自冲裁件或废料的胀力和摩擦力大为减小，因而卸料力大幅度减少。
然而，此种刃口强度比较低，刃磨后凹模工作尺寸略有增大，故适合于冲裁件形状简单、尺寸精度为IT10～IT12级，板料厚度较薄、生产批量不大的冲裁件的凹模选用。
阶梯式凹模刃口厚度h较大，对顶件器导向性好，适合于向上推件的凹模选用。
其缺点是工作时顶件器和冲裁件均频繁的与刃口壁摩擦，从而导致刃口尺寸增大。
过渡圆锥台阶式凹模优点是可增强刃口强度，漏料部位呈圆形又使得凹模制造方便，这种凹模结构形式主要适合于当冲裁尺寸小于5mm时的圆形冲裁件凹模使用。
低硬度凹模的硬度一般为40HRC左右，适合于冲裁软而薄的金属和非金属材料的凹模选用。
在这里选用阶梯式凹模。
当材料厚度t=1.5mm时,查宛强表2-3得K=0.18凹模厚度H=Kb=0.18×75=13.5mm 取H=15mm凹模壁厚C≥﹙1.5-2﹚ H=2H=30mm 取C=35mm凹模刃口高度h取10mm则凹模外形尺寸=75+3+35+35=148mm2、凸模设计凸模是以外形为工作表面的零件，是冲模中直接成形冲压件的凸形工作零件。
冷冲模的凸模结构主要包含两部分，即工作部分和安装部分。
工作部分是直接完成冲压加工的部位，安装部分是通过固定板安装在模座上。
通常凸模都设计为整体式。
常用的标准圆凸模主要有三种：A型圆凸模、B型圆凸模、快换圆凸模。
A型圆凸模刚性较好，直径尺寸范围为1.1～30.2mm，材料一般选用9Mn2V、Cr12MoV、Cr12、T10A、Cr6WV等。
B型圆凸模适用于外形尺寸较大的时候，直径尺寸范围为3.0～30.2mm，材料与A型圆凸模相同。
快换圆凸模是指只用简单工具即可实现快速装卸和更换的圆凸模。
它与A型和B型圆凸模相比，，一是没有头部，二是固定按h6级制造。
在此选用A型圆凸模，其具体尺寸如下：凸模长度=固定板+已压缩弹簧+卸料板+料厚+进入深度=20+34+133.5+1.5+0.5=189.5mm凸模头部：直径22mm 长度6mm凸模杆部：直径18mm 长度20-6+34=48mm 与固定板按H7/m6配合凸模工作部分：21+4+110+0.5=135.5mm3、模架的选择中间配置的两导柱的导向直径一般不相等，这样可以避免合模时上模误装方向而损坏凹模刃口。
