摩托车油箱注油口冲压工艺及模具设计

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1、台州科技职业学院毕业设计（论文）毕业设计(论文)文本材料摩托车油箱注油口冲压工艺及模具设计实习单位 实习岗位 开发部 专业班级 机械制造与自动化 学生姓名 指导教师 目 录l 文本成果摘要1关键词1引言11零件的工艺性分析 12零件冲压工艺方案的确定 22.1 冲工艺方案的计算22.2 确定工艺方案22.3 按凸缘筒形件的拉深3 2.4 冲裁排样方式的设计及计算53 第一副模具（落料、拉深、冲孔复合模）的设计与计算6 3.1各工序压力的计算6 3.2压力机的初步选定7 3.3 模具类型及结构形式的选择与计算8 3.4模具工作部分刃口尺寸和公差的计算93.5 落料、拉深凸、凹模高度的确定 11

2、3.6落料凹模外形尺寸的设计与粗略计算 11 3.7模具其他零件的设计与计算12 3.8模具压力中心的设计与计算 134第二副模具（翻边模）的设计与计算13 4.1各工序压力的计算与压力机的初步选用 134.2 压力机的初步选用 13 4.3翻边凸、凹模刃口尺寸和公差的计算14 4.4模具结构类型及形式的选择与设计15 4.5压力中心的计算 15 4.6冲模闭合高度的计算15 4. 7 模座的选用155第三副模具（垂直切边模）的设计与计算16 5.1各工序压力的计算与压力机的初步选用165.2切边凸凹模刃口尺寸和公差17 5.3模具结构类型及形式的选择与设计18 5.4压力中心的计算18 5.

3、5冲模闭合高度的计算18 5.6模座的选用186 总结 19致谢 19 参考文献 19l 实际成果附图 20摩托车油箱注油口冲压工艺及模具设计 摘要： 这次毕业设计完成了摩托车油箱油冲压工艺及模具设计。包含绘图，冲孔，翻边，修剪技术，还有设计的冲压工艺分析，粗略计算的布局，冲压力，刃口尺寸的计算。进行了模具总体结构、主要零部件的设计，绘制了落料、拉深、冲孔复合模和翻边、切边的单工序模具装配图和零部件图。 关键词： 冲压工艺 冲压模具设计 装配图引言： 如今冲压工艺与冲压设备不断地发展，突出的有精密冲压、高速冲压、多工位自动冲压以及液压成形等各种冲压工艺的迅速发展，把冲压的技术提到了新的领域。开

4、发的新型模具材料和钢结合金、硬质合金模具的推广，模具各种表面处理技术的发展，冲压设备和模具结构的改善及精度的提高，突出的改变模具的寿命和扩大了冲压加工范围。由于冲压工艺具有效率高、稳定、成本低、可加工复杂形状工件等很多优点，在机械、轻工、国防、电机电器、家用电器等行业广泛的使用，占有十分重要的地位。随着工业产品的不断发展和生产技术水平的不断提高，冲压模具作为个部门的重要基础工艺装备起到了越来越大的作用。1工件的冲压工艺分析本次毕业设计的冲压件是摩托车油箱注油口冲压件的生产过程的设计。该工件是一个带凸缘的筒形件，在53mm的内孔中，用来注油要求有较高的光洁度和相对的位置精度。除了要保证它的公差外

5、还要保证它的高度及其孔内的圆角半径R5mm。从以上对摩托车油箱注油口的形状分析当中不难看出，它需要经过落料，拉深，冲预制孔，翻边，修边等冲压工序，但它需要几次拉深，冲预制孔、翻边尺寸如何计算以及冲侧孔应该采用哪种方式和如何布置等成为本次设计的重点和难点。本次设计的模具精度并不需要很高，达到IT10-IT9均可满足要求。工件图见图2-1。图2-1 摩托车油箱注油口工件图2零件冲压工艺方案的确定2.1工件孔冲制的方案此件虽然是一般带凸缘拉深件，但加工底部53mm孔可以拉深后冲预制孔再翻边:落料、拉深、冲孔复合，再翻边可以提高生产率高，而且省料。另外，按工件使用情况翻边工序完全可以保证工件技术要求2

6、.2 计算毛坯尺寸在计算毛坯尺寸前，需要先确定翻边前的半成品的形状和尺寸。孔53的高度太大，不能用翻边的办法全部都制造出来，而是一部分要靠拉深形成的。翻边高度具体计算如下：将直径D=54mm，翻边圆角半径r=5mm，板料厚度t=1.0mm带入翻边系数公式得： K=1-（H-0.43r-0.72t） =1-(26-0.43×6-0.72×1) =0.16则预制孔径d=0.16×54=8.6从表6-5查得翻边系数K=0.51（采用平底凸模冲制底孔），即计算翻边系数大于表中查得的翻遍系数，说明不能一次翻边而成。取极限翻边系数K0max=0.52翻边极限高度hmax=(1

7、- K)+0.57(r+) =(1-0.52)+0.57(5+0.5) =16.95mm取翻边高度为h=15mm冲预制孔径：d=m×D=0.52×54=28.08冲预制孔为 d=28mm冲孔、翻边前半成品如图3-1所示。图3-1 计算毛坯尺寸用图2.3 按凸缘筒形件的拉深确定修边余量值：=2>1.40 查表5-12得=3.0mm所以拉深件实际凸缘直径：dF= dt+2=108+2×3.0=114mm计算毛坯直径：当r=R时毛坯直径d0= = =119mm确定能否一次拉深成形：由相对凸缘直径和相对毛坯厚度查表 =2.11=×100=0.84 查表5-

8、14得【h1/d1】max=0.270.33而实际零件h/d=11/54=0.2<【h1/d1】max=0.270.33查表5-13得m1=0.42而且m= d1/d0=54/119=0.45>0.42故此件能一次拉深摩托车油箱注油口拉深件毛坯尺寸计算如图3-2所示。 图3-2 拉深件尺寸计算 2.4 冲裁排样方式的设计及计算工件毛坯直径119mm尺寸较大，考虑到操作方便，采用单排。查有关表得搭边值： a=1.5，a1=1.5进距：s=D+ a1=119+1.5=120.5条料宽度：b=D+2a=119+2×1.5=122mm板料规格拟选用：1×1100

9、5;2900采用纵裁: 裁板条数 n1=B/b=1100/122=9余2mm每条个数 n2=(L-a1)/s=（2900-1.5）/120.5=24余13mm每板总个数 n3= n1· n2 =9×24=216（个）板的利用率：=×100%=71.1%采用横裁: 裁板条数 n1=L/b=2900/122=23余94mm每条个数 n2=(B-a1)/s=（1100-1.5）/120.5=9余28mm每板总个数 n3= n1· n2 =23×9=207（个）板的利用率：=×100%=68.1%综上比较第一种排样方式的利用率高，故采用进行纵

10、裁排样（排样图见图3-3） 图3-3 排样图3 第一副模具（落料、拉深、冲孔复合模）的设计与计算3.1各工序压力的计算落料力 P1 =1.3×3.14×D×t×b=1.3×3.14×119×1×350=170015.5N式中 b(抗剪强度)= 350 MPa，由冲压手册表8-7查得。P1 (=Dtb)计算冲裁力D毛坯直径t冲件材料厚度卸料力 P2=K1 P1=0.07×170015.5 =11901N式中：K1 = 0.07， 由冲压手册表2-37查得。拉深力 P3=3.14×d×t&

11、#215;b K1 =3.14×54×1×450×1.05 =80117N式中：cp = 450 MPa , 由冲压手册表8-7查得。 K1 = 10.5 , 由冲压手册表4-86查得。压边力 P4= /4 d02-( d1+2r)2×2.5= /41192-(54+2×5) 2 ×2.5= 19752.6N冲预制孔的力F冲 = 1.3d tb= 1.3×3.14×28×1×350= 40003.6 N式中： b(抗剪强度)= 350 MPa，由冲压手册表8-7查得，d预制孔直径推件力

12、F推 =n.K2 F冲=5×0.055×40003.6=11000.99 N式中：K2 = 0.063， 由冲压手册表2-37查得。N = 5 ,同时卡在凹模里的废料片数。(设凹模直筒口径高度 h = 4 ,n= h/t = 4/0.5 = 8)3.2 压力机的初步选用综上计算所知，因为选用的是弹性卸料结构,所以总压力F总为各力的总和，其中包括卸料力.故F总=P1+ P2 + P4 +F冲+F推件= 170015.5+11901+19752.6+40003.6+11000.99= 242673.69N243 KN在考虑各因素后，取一安全系数0.7左右，所以必须选用250KN

13、的公称压力机.则根据所需总压力初选公称压力为250KN的开式压力机。（参看冲压手册相关章节543页。压力机的主要技术参数如下表4-1所示表4-1 压力机的主要技术参数公称压力滑块行程/行程次数/min-1最大闭合高度/25080 100250封高度调节量工作台模柄孔尺寸前后左右直径深 度7036056050703.3 模具类型及结构形式的选择与计算设计的第一模具冲裁，绘图，冲孔复合模结构。设计的冲压件可以是一个拉伸到需要的高度，原理属于浅拉深法兰部分，落料冲孔复合模，拉丝，典型结构冲，即自由式，绘制翻盖式较低的模具基地。空白持有人可以用作压力侧和顶装置，刚性推进装置。结构具有操作方便，平滑算子

14、，生产率高。适合深度不太大，较薄的材料。 在上模部分，为保持工件底部变形，以免让刚性接触，连接杆装置推推块推出工件。在这个过程中，由于拉深深度11毫米，不要太大，材料厚度为1毫米的薄，所以使用弹性卸载是适当的。在下模座上设有缓冲装置的下部，它带动支撑杆向上运动，使空白持有人顶端和边缘效应的模具，和刚性推进装置，和较低的模具提供了一个刚性板装置，采用其结构特点是结构紧凑，布局合理，制造和使用简单方便，唯一的限制是，绘图可能仍然在刚性板不容易，有时也需要工人的手拿出来，带来不便，但只要支撑杆的长度设计合理，空气气垫压力不够，可以克服缺点。考虑加载模式和操作方便，模具使用后布局导柱模板。第一副（冲模

15、具，拉丝，冲孔复合模）装配图如图4 - 1所示图4-1落料、拉深、冲孔复合模装配简图3.4 模具工作部分刃口尺寸和公差的计算落料前的毛坯未注公差尺寸的极限偏差，故取落料件的尺寸公差为119 由冲压手册表2-31的公式进行计算D凹 = （D-x）+凹=（119-0.5×（-0.87）=119.44式中： x = 0. 5,由冲压手册表2-30查得， 凹 = +0.035，由冲压手册表2-28查得。D凸 = （D-x-2Cmin）-= (119-0. 5×（-0.87）-2×0.07) = 119.37 式中： Cmin = 0.07，由冲压手册表2-25查得，表查得

16、Cmax = 0.1）凸 = -0.025 ，由冲压手册表2-25查得。+ = 0.035+0.025 = 0.06 = 2（Cmax-Cmin）t = 2×（0.1-0.07）=0.06故上述计算是合理的。落料凹模最小模壁c ，由冲压手册表2-39查得为36，实际取为36拉深凸 、凹模的刃口尺寸：拉深件按未注公差尺寸的极限偏差考虑，并标注内形尺寸，故拉深件的尺寸为：53由冲压手册表4-75的公式计算d凸=（D+x）-=(53+0.4×0.74) =53.3式中：x = 0.4,由冲压手册表2-30查得凹 = +0.05由冲压手册表4-76查得D凹 = （D+x+2C）+凹

17、=（53+0.4×0.74+2×1.05）=55.4式中：x = 0.4,由冲压手册表2-30查得，c由冲压手册表4-74取为 c = (11.1)t = 1.05拉深凹模最小模壁c ，由冲压手册表2-39查得为30冲孔凸、凹模刃口尺寸的计算：冲孔件按未注公差尺寸的极限偏差考虑，并标注内形尺寸，故冲孔件的尺寸28d凸= (d+x)-=(28+0.5×0.52) =28.26d凹= (d+x+2Cmin) +凹=(28+0.5×0. 52+2×0.07)=28.27式中： x = 0.5,由冲压手册表2-30查得，Cmin = 0.07，由冲压手

18、册表2-25查得，表查得Cmax = 0.1）凹 = 1/4 = 0.0213.5 落料、拉深凸凹模高度的确定L=h1+h2+h3+h其中：h1为凸模固定板厚度，一般为凸模高度的40%左右，计算取为28。h2为卸料板的厚度，查课本P23页一般为612 ，取为10。 h3为导料板厚度2 。h为附加长度，包括修模余量和安全长度，取30。综上，则：L=28+10+2+30 故：L=70即凸凹模的长度为70，具体长度根据实际情况调整后再确定。3.6 落料凹模外形尺寸的设计与粗略计算 (具体情况根据装配图确定)参见课本P63页图3-12： 凹模厚度h=Kb（大于15），凹模壁厚c=（1.52h）（大于3

19、040）其中：b冲裁件最大外形尺寸 K系数，形状简单取较小值，形状复杂取较大值。故根据课本P64页表33取K=0.20，则：查冲压设计简明手册P34页：h=Kb=0.20x87=17.4（）（但是本次模具不是落料单工序模，因此，落料凹模的对应尺寸应该比拉深凸模原则上高1个料厚t才可满足强度要求.但是在此模具设计，凹模里面还有卸料结构，根据作图得初h取25）凹模壁厚 ：c=（1.52.5）h，取36。3.7 模具其他零件的设计与计算模架的选用： 根据冲裁模冲压周边尺寸检查手册”，“p591相关信息，并且安装方便，所以使用后导柱模。由于冲裁模具周边的大小长度在200毫米左右，根据信息的lxb选择模

20、座为200×200×50毫米的下模座，200×200×50毫米规格，其他结构尺寸值不变。在这个时候，依次检查初步选择压力250kn公称压力。工作台面尺寸：560毫米，和360毫米。工作台封闭高度为250毫米，明显可以放下来的模座，和最大的闭合高度可以达到要求，因此，选择压力满足要求。 模柄规格为直径50，70毫米高，其他的结构尺寸。”冲压”p436简明手册页面，同时，在模座确定以后，导柱，导套规格尺寸也由“冲压简明手册”相关章节检查。定位零件： 该模具采用双导柱导料，以便使带材顺利通过导销间隙，在计算布局尺寸图表与计算，在这里就不在。结构和规格相同的停止

21、引脚。同时在模具中的一个固定的止动销限制带材料发送近一步，使用圆形挡销，规格为4×6。结构计具有结构简单，制造容易，使用方便，适用于固定卸料板和手工送料冷冲压模具结构。卸料与推（顶）件装置：由于板料厚度为1 0.8mm，故要采用固定卸料板结构，其结构简单，卸料力大，用于板料厚度较薄的情况。卸料力前面已算出 F卸=11901N采用带导尺的固定卸料板，卸料板只起卸料的作用，卸料板的型孔与凸模的单面间隙为0.5，厚度为10。打杆长度：H（模柄总长+凸凹模高度-推件高度）但是由于使用了三爪推板推出机构，因此打杆长度应在（模柄总长-推板厚度）具体情况根据装配图确定。托杆长度：L（l+h3）其中

22、：l气垫长度 h3气垫上平面与下平面之间隙综上，取L=48 。固定与连接零件： 固定板将模具固定在上模座，固定板和凸、凹模之间使用的是固定形式的阶梯。固定板与上模座六角螺钉与圆柱销连接定位，螺丝的大小和圆柱销连接到二维的根据部分厚度确定。此外，由于模具的大小所需的冲裁力较大，所以使用板结构3.8 模具压力中心的设计与计算冲裁拉深冲孔，预制孔的凸，凹形状是对称的形状，所以压力中心的几何形心，模座中心为原点，建立直角坐标系，然后冲裁拉深的压力中心的起源。4 第二副模具（翻边模）的设计与计算4.1 计算冲裁力翻边力F翻边 = 1.1t(D- d0) s=1.1×3.14×1

23、15;(54-28) ×196= 17602N式中：s = 196 MPa , 由冲压手册表8-7查得。顶件力顶件力取翻边力的10，则F顶件 = 10×F翻边= 10×17602= 1760 N4.2 压力机的初步选用综上计算所知，因为选用的是弹性卸料结构,所以总压力F总为各力的总和，其中包括卸料力.故F总= F翻边+F顶件= 17602+1760= 19362 N20 KN在考虑各因素后，取一安全系数0.7左右，所以必须选用大于20KN的公称压力机.则根据所需总压力初选公称压力为160KN的开式压力机。（参看冲压手册相关章节543页。第二副模具(翻边模)装配简图

24、见图5-1所示。 图5-1 翻边模装配简图4.3 翻边凸、凹模刃口尺寸的计算从模具装配图的设计中知道，翻边凸模基本尺寸为53。翻边件按未注公差尺寸的极限偏差考虑，并标注内形尺寸，故翻边件的尺寸为53由冲压手册表4-75的公式计算d凸= （D+x）-=(53+0.4×0.74) =53.3式中： x = 0.4,由冲压手册表2-30查得， 凹 = +0.05由冲压手册表4-76查得D凹 = （D+x+2C）+凹=（53+0.4×0.74+2×1.05）=55.4式中：x = 0.4,由冲压手册表2-30查得，c由冲压手册表4-74取为 c = (11.1)t = 1

25、.05翻边凹模最小模壁c ，由冲压手册表2-39查得为364.4 模具结构形式的选择计算侧模翻边高度11毫米。在翻边模翻边模设计，精度为中等精度要求。在设计翻边模翻边的模具设计，在上模座上。带凸缘筒形件拉深的上模座，然后用固定板固定，固定板的内六角螺丝和一个圆柱销连接，固定在上模座卸料时，。模具生产推一推块空白的翻边消亡 翻边模设置在下模座上，利用嵌入固定在下模座。当卸压边与限位螺钉装卸手段，压边圈也可以按边缘效应，他是由支撑杆的气垫压力传送到边压边。4.5 压力中心的计算由于本副模具的翻边位置对称，因此它的压力中心就在中心距的几何中心上。4.6 冲模闭合高度的计算由于估算的冲模高度为171，

26、而根据总压力所选的压力机闭合高度为160220，因此初选压力机符合要求。4.7 模座的选用在本副模具设计中根据凹模支架的尺寸来选用后侧导柱式模架选用模座的规格如下：上模座160×160×45下模座160×160×45其具体的结构尺寸如下：上模座 下模座 L=160， B=160， t=45 A2=195 L=160， B=160 t=45， L1=170L1=170， S=170， A1=110， R=42, S=170， A1=110， A2=195 l2=80l2=80 D(h7):42 R=42, d(r7):28 图形及具体的标注尺寸见零件图和冲

27、压手册。导柱导套尺寸具体参数参考冲压手册P606-612页相关的章节。5 第三副模具（垂直切边模）的设计与计算5.1 各工序压力的计算与压力机的初步选用切边力 F = 1.3dtb= 1.3×3.14×76×1×350= 108581.2 N式中 b(抗剪强度)= 350 MPa，由冲压手册表8-7查得。t冲件材料厚度废料刀切断废料所需力（设两把废料刀）F1=2×1.3×(82-76)×1×350 =5460N 综上所计算得 F总=F+ F1=108581.2+5460 =114041.2N 114KN则根据总压力

28、初步选用开式压力机公称压力为160KN，其模柄规格直径30mm,高度50mm具体结构尺寸参见冲压手册相关章节。第三副模具（垂直切边模）装配简图如图6-1所示。 图6-1 垂直切边模装配简图 5.2 切边凸凹模刃口尺寸和公差取落料件的尺寸公差为76 由冲压手册表2-31的公式进行计算D凹 = （D-x）+凹=（76-0.5×0.74）=76.37式中： x = 0.5,由冲压手册表2-30查得， 凹 =0.012，由冲压手册表2-28查得。D凸 = （D-x-2Cmin）-= (76-0.5×0.74-2×0.07)= 76.3式中： Cmin = 0.07，由冲压

29、手册表2-25查得，表查得Cmax = 0.1）凸 = -0.019 ，由冲压手册表2-25查得。+ = 0.018+0.012 = 0.03 2（Cmax-Cmin） = 2×（0.1-0.07）=0.06故上述计算是合理的。落料凹模模壁c ，由冲压手册表2-39查得为36.5.3 模具结构类型及形式的选择与设计 本次毕业设计第三副模具设计的主要目的是为了得到外形尺76的尺寸精度而进行切边。，由于切下的废料是环状的，则采用废料切刀分段切断废料，环绕在凸模上的废料脱落卸下，减少了卸料板的使用。5.4 压力中心的计算由于本副模具的切边位置对称，因此它的压力中心就在中心距的几何中心上。5

30、.5 冲模闭合高度的计算由于估算的冲模高度为172，而根据总压力所选的压力机闭合高度为160 220，因此初选压力机符合要求。5.6 模座的选用在本副模具设计中根据凹模支架的尺寸来选用后侧导柱式模架选用模座的规格如下：上模座160×160×45下模座160×160×45其具体的结构尺寸如下：上模座 下模座L=160， B=160， t=45 L1=210 L=160， B=160， t=45 L1=210 A1=110 A2=195， S=170， R=45, A1=110， A2=195， S=170， R=45,l2=80 D(h7):42 l2=8

31、0 d(r7):28 图形及具体的标注尺寸见零件图和冲压手册。导柱导套尺寸具体参数参考冲压手册P606-612页相关的章节。6.总体评价我的感悟是“本次毕业设计从最初的领会毕业设计的要求，到对拿到自己手上的冲压件的冲压性能的分析计算都要不断地分析计算，对要进行设计的冲压件有了一个比较全面深刻的认识，并在此基础上综合考虑生产中的各种实际因素，最后确定本次毕业设计的工艺方案。其间在图书馆翻阅了许多相关书籍和各种设计资料。因此从某种意义上讲，也培养和锻炼了一种自己查阅资料，获取有价值信息的能力。通过本次毕业设计的锻炼，使我对模具设计与模具制造的整个过程都有了比较深刻的认识和全面的掌握。但是由于水平有

32、限，错误和不足之处再所难免，恳请各位导师、各位教授批评指正，不胜感激。”致 谢在设计和说明书的写作过程中，我始终得到张老师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。在她身上，时刻体现着作为科研工作者所特有的严谨求实的教学风范，勇于探索的工作态度和求同思变、不断创新的治学理念。最后，感谢所有给予我关心和支持的老师和同学使我能如期完成这次毕业设计。谢谢各位老师和同学。感谢学校对我这三年的培养和教导，感谢材料学院各位领导各位老师三年如一日的谆谆教导！参考文献1 模具实用技术丛书编委会 .冲模设计应用实例 .北京：机械工业出版社，20032 万战胜,顾圣岩,庞锐 .冲压模具设计 . 武汉：中国铁道出版社，19993 冲模设计手册编写组 .冲模设计手册 .北京：机械工业出版社,20024 冲压工艺与模具设计（西华大学教材）5 王孝培 .冲压手册（第二版）.北京：机械工业出版社,19956 王孝培 .冲压设计资料 .北京：机械工业出版社，19837 彭建声 .冲压技术问答 .北京：机械工业出版社,20018 万战胜 .冲压模具设计 .武汉：中国铁道出版社,1998附图21