油泵殼體的模具設(shè)計(jì),油泵,殼體,模具設(shè)計(jì)
第一章 工藝方案的確定
（一）油泵殼體的工藝分析
油泵殼體屬于圓筒階梯拉深件，工件材料為08 AL，厚度0.8mm，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。特點(diǎn)是工件要求精度不高，經(jīng)過(guò)兩次拉深，沖孔翻邊即可。制件結(jié)構(gòu)對(duì)稱，屬于一般沖裁拉深精度。模具為普通沖裁拉深模具。制品在拉深、沖孔、翻邊過(guò)程中的一些必要的計(jì)算和原始數(shù)據(jù)，將在設(shè)計(jì)過(guò)程中體現(xiàn)。
（二） 毛坯尺寸的確定
計(jì)算坯料之前，不應(yīng)考慮到由于板料具有方向性和凸凹模間隙不均勻等原因，拉深后的零件頂端一般都不平齊，通常都需要修邊工序，即將不平齊的地方切去。因此，在計(jì)算坯料之前，要在拉深高度方向上加一修邊余量。
根據(jù)上述坯料展開(kāi)尺寸在原則，只要預(yù)先算出工件的重量、體積和殿開(kāi)面積并使其相等于一定形狀的坯料重量、體積和面積。即可求得坯料的尺寸。
根據(jù)的原則，則坯料為圓形，其直徑為，故由此得：
（公式1-1）
所以 （公式1-2）
而 （公式1-3）
（公式1-4）
計(jì)算結(jié)果：s=11152.81mm （公式1-5）
（三）判斷拉深次數(shù)
由公式 （公式1-6）
式中 -----分別為每個(gè)階梯高度
-----最小階梯的直徑
H -----拉伸成直徑為（最小階梯直徑）的圓筒形件可能達(dá)到的最大高度。
計(jì)算結(jié)果是不能一次拉深。
通過(guò)對(duì)制件的分析計(jì)算，本制件要依次經(jīng)過(guò)拉深、沖孔、翻邊三道工序，因此第一道工序是落料和拉深，第二道工序是二次拉深，第三道工序是沖孔和翻邊。從本制件的生產(chǎn)的工藝性和經(jīng)濟(jì)性的方案考慮，可以確定本件的生產(chǎn)由如下三套模具完成：
第一套模具為落料拉深復(fù)合模，完成制件形狀的初步確定。
第二套模具為拉深模，完成二次拉深。
第三套模具為沖孔翻邊復(fù)合模，完成制件最終形狀的確定。
根據(jù)制件的形狀，尺寸，精度要求，材料性能，生產(chǎn)批量，沖壓設(shè)備，模具加工條件等多方面的因素進(jìn)行考慮。在滿足沖壓件質(zhì)量要求的前提下，最大限度的降低沖壓件的生產(chǎn)成本，確定模具的結(jié)構(gòu)形式。
1.模具類(lèi)型的確定 第一套采用復(fù)合模 ；第二套采用簡(jiǎn)單模；第三套采用復(fù)合模。
2.操作方式的確定 第一、二套采用半自動(dòng)化操作；第三套半自動(dòng)化操作與手工操作像結(jié)合。
3.進(jìn)出料方式的確定 根據(jù)原材料的形式，確定進(jìn)了方法、取出和整理零件的方法、原材料的定位方法。
4、壓料和卸料方式的確定 壓料和彈性卸料；
5、模具精度的確定 根據(jù)沖壓件的精度確定合理的模具加工精度，選擇合理的導(dǎo)向方式和固定方式。
第二章 落料拉深復(fù)合模的設(shè)計(jì)
(一) 排樣
1． 剪板機(jī)剪方料 1000mm×123mm，這里由于毛坯直徑較大，考慮到操作方便，采用單排。根據(jù)《模具設(shè)計(jì)資料》重慶大學(xué) 王孝培 表2-14查
搭邊數(shù)值 a=1.5
進(jìn)距 h=D+a=120+1.5=121.5mm
條料寬度 b=D+2a=120+2×1.5=123mm
板料規(guī)格擬用 1.0mm×123mm×1000mm。
（二）選定修邊余量
由于板料的各向異性和模具間隙不均等因素影響，拉深后的零件邊緣不整齊，甚至出現(xiàn)了耳子，需要在拉深后進(jìn)行修邊。因此，計(jì)算毛坯直徑時(shí)需要增加修邊余量。根據(jù)工件尺寸選擇 修邊余量 △h= 2 mm ，
(三)落料部分的計(jì)算
1．沖裁力的計(jì)算
計(jì)算沖裁力的目的是合理選擇壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具，壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。
沖裁力的大小主要與材料力學(xué)性能、厚度和沖裁件的輪廓長(zhǎng)度有關(guān)。
用平刃口模具沖裁時(shí)，沖裁里F可按下式計(jì)算
（公式2-1）
式中 L-----沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm）
t-----材料厚度（mm）
K----系數(shù)，平刃口一般取1.3
----材料抗剪強(qiáng)度（MP）
由于要為拉深工序留有修邊余量，所以這里取毛坯直徑為D=120mm ，此制件為08Al，根據(jù)《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P52表2-2得此鋼抗剪強(qiáng)度為
材料厚度為0.8mm,
周邊長(zhǎng)度L=376.8 mm
所以
F=125399N
同時(shí)，還存在卸料力和推件力，要準(zhǔn)確計(jì)算這些力是很困難的，實(shí)際生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算
（公式2-2）
式中，F(xiàn)為沖裁力，為卸料力，推料力系數(shù)。見(jiàn)《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P52表2-2得
取0.035和0.05
即
所以總的沖裁力為
2．凸凹模尺寸計(jì)算
本設(shè)計(jì)采用凸模與凹模配合加工。對(duì)于沖裁形狀復(fù)雜或薄板制件的模具，其凸、凹模往往采用復(fù)合加工的方法。此方法是先加工好凸模或凹模為基準(zhǔn)，然后根據(jù)此基準(zhǔn)配置凹?；蛲鼓＃顾麄儽３忠欢ǖ拈g隙。因此，只需在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸和公差，另一件只標(biāo)注尺寸并注明“XX尺寸按凸?；虬寄Ｅ渲?，保證雙面間隙”。這樣，可放大基準(zhǔn)件的制造公差。其公差不再受凸、凹模間隙的影響，制造容易，并容易保證凸、凹模的間隙。
由于復(fù)雜形狀工件各部分尺寸性質(zhì)不同，凸模和凹模磨損后，尺寸變化的趨勢(shì)不同，所以基準(zhǔn)件的刃口尺寸計(jì)算方法也不同。
落料：應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，然后配置凸模。
凹模磨損后，尺寸變大的尺寸類(lèi)：先把工件圖尺寸化為，再按落料公式進(jìn)行計(jì)算
（公式2-3）
尺寸變小類(lèi)，先把工件尺寸化為，然后按公式計(jì)算
（公式2-4）
凹模磨損后尺寸不變類(lèi)尺寸，按下述三種情況進(jìn)行計(jì)算
制件尺寸為時(shí)
制件尺寸為時(shí) （公式2-5）
制件尺寸為時(shí)
根據(jù)〈〈沖壓工藝學(xué)〉〉P18可知基本尺寸—mm時(shí)，凹模 Δ=0.035mm，x=0.5，所以由公式2-3
凹模
凸模刃口尺寸按上述凹模的相應(yīng)部分尺寸配制，保證雙面間隙值在0.070-0.090mm之間（《沖壓工藝學(xué)》P14）
（四）拉深部分的計(jì)算
1.拉深力的計(jì)算
拉深力按 F=πdtσK （公式2-6） t-料厚（t=0.8mm）
d-拉深直徑（d=55.1mm）
σ-抗拉強(qiáng)度（σ=320Mpa，《鈑金沖壓工具手冊(cè)》P93，表2）
K-系數(shù)（K=1，《沖壓工藝學(xué)》P93，表4-9）
所以 F=πdtσK= 44.3 KN
2.拉深功的計(jì)算
拉深功 A== 156.2J （公式2-7）
F-最大拉深力（ F=44.2kN）
h-拉深高度（h=55.1mm）
λ-平均變形力與最大變形力的比值（λ=0.64，根據(jù)《沖壓工藝學(xué)》p93表4-9）
3．拉深系數(shù)的確定
4.凸凹工作部分尺寸的確定
（1）凸凹模圓角半徑r
凸凹模圓角半徑r按制件圓角半徑尺寸計(jì)算
凹模角的圓角根據(jù)《沖壓工藝學(xué)》p90，表4-6選取
凸模圓角半徑等于工件的內(nèi)圓角半徑。
（2）凸凹模間隙c
決定凸凹模間隙時(shí)，不僅要考慮材質(zhì)和板厚，還要考慮工件的尺寸精度和表面質(zhì)量要求。，
（《沖壓工藝學(xué)》P91）
5.凸凹模尺寸及制造公差
凸凹模尺寸及制造公差應(yīng)按零件要求確定，由于工件要求內(nèi)形尺寸，則以凸模設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)
根據(jù)《沖壓工藝學(xué)》p91，表4-7
凹模制造公差 δ=0.05mm
凸模制造公差 δ=0.03mm
凸模尺寸：D=（D-2c）
凹模尺寸：D=D
（四）是否采用壓邊圈
在拉深過(guò)程中，拉深變形區(qū)的工作凸緣部分在切向壓應(yīng)力作用下，很可能因?yàn)槭Х€(wěn)而發(fā)生起皺現(xiàn)象，致使零件出現(xiàn)廢品，進(jìn)而導(dǎo)致模具損壞。為了防止拉深過(guò)程中工件起皺現(xiàn)象，當(dāng)前生產(chǎn)中主要采用壓邊圈的方法。
模具安裝壓邊圈以后，坯料被壓緊在凹模平面上，當(dāng)拉深時(shí)工作凸緣部分僅在壓邊圈與凹模平面之間隙中通過(guò)，使工件不致于失穩(wěn)起皺。
拉深中，是否采用壓邊圈裝置，主要取決于拉深坯料的相對(duì)厚度大小。是否采用壓邊圈可以根據(jù)教材《沖壓工藝學(xué)》P84 表4-2 來(lái)確定；由于工件屬于深拉深并且板料較?。?.8mm），并且根據(jù)計(jì)算
t×100/D＜1.5 故采用壓邊圈
（五）、壓力機(jī)的選擇
沖壓設(shè)備的選擇即壓力機(jī)的選擇直接關(guān)系到設(shè)備的合理使用、安全、產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率和成本等一系列問(wèn)題。根據(jù)工件的工藝性，批量大小，工件的尺寸和精度選用壓力機(jī)類(lèi)型。
沖壓設(shè)備規(guī)格的選擇原則：
（1）壓力機(jī)的公稱壓力應(yīng)大于壓制時(shí)所需的壓力（計(jì)算壓力）一般取所計(jì)算壓力的1.~1.3倍左右。
（2）壓力機(jī)的功率大小，應(yīng)能滿足完成此加工工序所需的總功大小。
（3）壓力機(jī)的最大裝模高度應(yīng)大于沖模的最大閉合高度.
（4）壓力機(jī)臺(tái)面及滑塊底平面尺寸，應(yīng)保證能牢固安裝及固定沖模并能正常工作。工作臺(tái)孔應(yīng)能自由地通過(guò)預(yù)定的沖制的所有零件或廢料。
（5）壓力機(jī)的行程次數(shù)，應(yīng)能保證最高生產(chǎn)效率。
（6）根據(jù)工作類(lèi)別及零件的性質(zhì)，應(yīng)備有特殊裝置和夾具。如：緩沖器、頂出裝置、送料裝置等。
由 =136KN
拉深所需壓力機(jī)的公稱壓力應(yīng)滿足：
F〉1.3 F= 176.8kN
拉深所需壓力機(jī)功率為
N==0.40kW （公式2-8）
A-拉深功
ζ-不均衡系數(shù)（ζ=1.4）
η-壓力機(jī)效率（η=0.6）
η-電機(jī)效率（η=0.9）
n-壓力機(jī)每分鐘行程次數(shù)（n=60）
根據(jù)《鈑金沖壓工具手冊(cè)》P299，表1
選J23型，開(kāi)式可傾臺(tái)壓力機(jī)
各項(xiàng)技術(shù)性能如下（mm）：
公稱壓力： 100噸（1000kN）
發(fā)生公稱壓力時(shí)滑塊離下死點(diǎn)距離： 10
滑塊行程： 140
行程次數(shù)： 45次/分
最大封閉高度： 350
閉合高度調(diào)節(jié)量： 110
工作臺(tái)尺寸： 左右 900 前后 600
工作臺(tái)孔尺寸： 左右 420 前后 23
直徑300
立柱間距離： 200
模柄孔尺寸： Φ3055
（六）非標(biāo)準(zhǔn)零件的設(shè)計(jì)
（1）凹模的設(shè)計(jì)
落料拉深復(fù)合模的凹模如圖2-1，所用材料為45#，凹模材料應(yīng)具有良好的耐磨性和抗黏附性，熱處理后一般凹模應(yīng)達(dá)到60—64HRC，有時(shí)還需要采用表面化學(xué)熱處理來(lái)提高其抗黏附能力。凹模表面粗糙度取，工作表面要拋光、研磨。
圖2-1
（2）凸模的設(shè)計(jì)
本套模具的凸模如圖2-2，材料為45#，凸模應(yīng)該限定淬火長(zhǎng)度，或?qū)⑽膊炕鼗?，以便頭部一端保持較低硬度 ，熱處理后凸模應(yīng)達(dá)到58—62HRC ；由于制件本身就是小型制件，所以本人把它設(shè)計(jì)成一個(gè)整體形式，這樣便于加工制造。模具主要工作表面的粗糙度取1.6，因此工作表面要進(jìn)行研磨、拋光。
圖2-2
（3）凹模墊板的設(shè)計(jì)
墊板的作用主要是承受凸模壓力或凹模壓力，防止過(guò)大的沖壓力在上下模板上壓出凹坑，影響模具的正常工作，墊板的外形尺寸與凸凹模板相同。
材料為45#，熱處理后應(yīng)達(dá)到45—50HRC。表面粗糙度取，工作表面必要時(shí)可以進(jìn)行拋光或研磨。墊板要保證工作表面的平行度，在這里可以適當(dāng)取值。其具體情況如圖2-3所示。
（4）橡膠彈性體的應(yīng)用
本套模具應(yīng)用典型彈性卸料裝置，橡膠彈性體是必不可少的組成部分，其具體結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。
為使卸料正常工作，應(yīng)使橡膠的預(yù)壓力F大于或等于卸料力F,即
F≧F （公式2-8）
橡膠板的工作壓力計(jì)算公式（根據(jù)《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》P149）為：
F=Ap （公式2-9）
F-橡膠板的工作壓力
A-橡膠板的橫截面積
p-單位壓力
聚氨酯橡膠板的最大壓縮量一般不超過(guò)其厚度的35℅，而模具安裝時(shí)橡膠板應(yīng)預(yù)先壓縮10～15℅。橡膠板厚度h=mm
橡膠板的許可壓縮量 h=0.25～0.30 h
本套模具的推件力為7925.2N 即預(yù)壓力F為7925.2N
取橡膠板的預(yù)壓量h=4mm,則總壓縮量為h為8mm，橡膠高度為30mm,
壓縮量為14.3℅根據(jù)表3-35, 單位壓力p=1.1 Mpa
則橡膠板的橫截面積A==8502mm
選用橡膠板的橫截面積
所以，選用橡膠板的性能滿足要求
圖2-3
-8表面要拋光、研磨。