2023年专科机械毕业设计.docx

模板，内容仅供参考专科机械毕业设计摘 要 本文经过对一个实际零件隔环密封装置冲压工艺设计和模具设计，说明白常见机械构造设计通常方法和步骤，并给出了局部在设计过程中所遇到问题和参与实际设计 。说明白在设计过程中应当树立态度和作风，设计所要达成目标和需要培育力量，给出了通常论文格式和写作方法。关键词：装配图、冷挤压、冲压模具、工艺计算、构造设计、隔环目 录 1 1 序言错误!未定义书签。1.1 挤压概念、种类、特征及利用领域 . 错误! ! 未定义书签。1.1.1 挤压概念: . 错误! ! 未定义书签。1.1.2 挤压方法 . 错误! ! 未定义书签。1.1.3 挤压种类 . 错误! ! 未定义书签。1.1.4 冷挤压 特征及使用领域 . 错误! ! 未定义书签。1.2 挤压技术历史和开展 . 错误! !未定义书签。1.3 中国挤压技术开展状况 . 错误! ! 未定义书签。2 2 冷挤压工件工艺分析错误!未定义书签。2.1 材料性能 . 错误! !未定义书签。2.2 零件挤压工艺分析 . 错误! !未定义书签。2.2.1 零件尺寸和公差 . 错误! ! 未定义书签。2.3 工艺方案确实定 . 错误! !未定义书签。2.3.1 相对变性程度 计算 . 错误! ! 未定义书签。3 3 关键工艺参数计算及工序确实定错误!未定义书签。3.1 坯料原始尺寸及重量确定 . 错误! ! 未定义书签。3.2 制备毛坯 . 错误! !未定义书签。3.2.1 毛坯下料 . 错误! ! 未定义书签。3.3 外表润滑处理 . 错误! !未定义书签。3.4 挤压力计算 . 错误! !未定义书签。3.4.1 用图算法进展挤压力计算 . 错误! ! 未定义书签。3.5 选择冷挤压设备 . 错误! !未定义书签。3.5.1 设备所要满足冷挤压要求 . 错误! ! 未定义书签。3.5.2 确定压力机类型及型号 . 错误! ! 未定义书签。3.5.3 做功校核 . 错误! ! 未定义书签。4 压模具设计错误!未定义书签。4.1 正挤压模工作局部设计 . 16 4.1.1 正挤压凸模设计 . 错误! ! 未定义书签。4.2 导向装置设计 . 错误! !未定义书签。4.3 压力垫板设计 . 错误! !未定义书签。4.4 模架选择 . 错误! !未定义书签。4.5 冷挤压模具材料选定 . 错误! !未定义书签。5 5 冲压工艺分析及模具设计错误!未定义书签。5.1 工艺分析和工艺方案确实定 . 错误! ! 未定义书签。5.2 毛皮材料规格和形状 . 31 5.3 模具工作局部尺寸和公差计算 . 错误! ! 未定义书签。5.4 冲裁力计算 . 错误! !未定义书签。5.5 冲裁凹模设计计算 . 错误! !未定义书签。5.5.1 凹模孔口形式选择 . 错误! ! 未定义书签。5.5.2 凹模关键技术要求 . 错误! ! 未定义书签。5.6 固定板设计计算 . 错误! !未定义书签。5.7 卸料板设计计算 . 错误! !未定义书签。5.8.1 凸模类别 . 错误! ! 未定义书签。5.8.2 凸模构造设计 . 38 5.8.3 凸模材料 . 错误! ! 未定义书签。5.9 垫板设计 . 错误! !未定义书签。5.10 模具其它零件构造尺寸 . 错误! ! 未定义书签。5.10.1 选择模架 . 错误! ! 未定义书签。5.10.2 导柱导套参数选择 . 错误! ! 未定义书签。5.11 压力机选择 . 错误! !未定义书签。5.11.1 压力机参数 . 错误! ! 未定义书签。5.12 模柄选择 . 错误! !未定义书签。结 论错误!未定义书签。参考文件错误!未定义书签。致 谢错误!未定义书签。1 1 序言 1 1.1 挤压概念、种类、特征及利用领域 1 1.1.1 挤压概念: : 挤压是指坯料在三向不均匀压应力作用下，从模具孔口或缝隙挤出访之横截 减小长度增加，成为所需制品 方法。挤压变形特征是由大截面对小截面变形。2 1.1.2 挤压方法 正挤压 坯料从模孔中流出局部运动方向和凸模运动方向一样挤压方法。反挤压 坯料一局部沿着凸和凹模之间间隙流出，其流淌方向和凸模运动方向相反挤压方法。 复合挤压 同时兼有正挤、反挤时金属流淌特征挤压方法 减径挤压 它是一个变形程度较小变态正挤压法,坯料断面仅作轻度减缩. 径向挤压 挤压时金属流淌方向和凸模运动方向垂直. 镦挤复正值 它是将局部镦粗和挤压结合在一起 方法. 3 1.1.3 挤压种类依据挤压坯料温度分类：1>冷挤压 在室温下进展挤压方法 2>温挤压 将毛坯加热到再结晶温度以下温度进展挤压，便称为 温挤压。3>热挤压 金属加热到再结晶温度以上进展挤压方法。严格说,冷挤压和温挤压皆属冷压力 范围,是指在金属再结晶温度 以下进展挤压变形。4 1.1.4 冷挤压 特征及使用领域 挤压 有很多特点，关键表现在挤压变形过程应力应变状态、金属流淌行为、产品综合质量、生产敏捷性和多样性、生产效率和本钱等方面。.提升金属变形力量 金属在挤压时处于猛烈三向压应力状态，能够充分发挥其塑性，取得大变形量。.制品综合质量高 挤压变形能够改善金属材料 ，提升其力学性能，尤其是对于局部含有挤压效应铝合金，起挤压制品在淬火时效后， 纵向挤压方向力学性能远高于其它 方法生产同类产品。和轧制、铸造等 方法相比，挤压制品尺寸精度高、外表质量好。.节约原材料 挤压属于少、无切削 ，大大节约了原材料。.产品范围广 挤压 不仅能够生产断面外形简洁工件、管、棒、线材，而且还能够生产断面外形简单实心和空心件、型材、制品断面沿长度方向分阶段转变和逐步转变变断面型材，其中很多断面外形制品是实行其它塑性 方法无法形成。挤压制品尺寸范围也很广。.生产敏捷性大、生产效率高 挤压 含有很大敏捷性，只要更换模具就能够在同一台设备上生产外形、尺寸规格和品种不一样产品, 挤压操作简便，轻易把握，生产效率高，对工人技术等级要求较低。除了上述挤压共有优点，冷挤压还含有以下多个特点：1够得到强度大、刚性好而质量轻零件 2零件精度等级高、外表粗糙度低 3节约能源，工作环境得到较大改善。冷挤压虽有很多优点，但变形抗力大，限制了可生产零件尺寸及难变形材料成形。2 1.2 挤压技术历史和开展 挤压技术开展经受了漫长历史过程.19 世纪末,法、英、美、德等国开头用冷挤压法生产软质有色金属零部件.第一次世界大战期间.美国实行冷挤压法大批量生产黄铜 弹壳,并企图用冷挤压法生产钢制弹壳,但未获成功,缘由是当时还不行能用工具钢作为模具材料,也没有找到良好外表处理方法和润滑剂. 第一次世界大战后,德国人于 1921 年制造出冷挤压钢管专用挤压机, 经过近十年争论及试验,直到 1931 年冷挤压钢管才在试验室里试制成功,但不能正式投入生产,其缘由也是由于钢冷挤压时变形抗力过 大,找不到用于生产模具材料和外表润滑处理方法其次次世界大战前夕,德国对弹壳需求量猛增,当时用黄铜材料制造弹壳,因原料起源缺乏,满足不了战斗需求.为了扩大弹壳生产量,德国隐秘试制用冷挤压法生产钢弹壳,但始终未获成功,直到 1942 年德国人找到了实行外表磷化、皂化处理法,并用合金工具钢作为模具材料,成功用冷挤压方法生产大量钢弹壳,当时在战场上引发了极大地轰动和震撼。其次次世界大战一完毕,美国查明白德国人相关钢冷挤压一切资料,并聘用德国教授,连续深入争论钢冷挤压,大规模创办了用冷挤压法生产钢制弹壳和弹体军工厂.其次次世界大战以后冷挤压开头由军用转向民用化。从 1949 年开头,美、德等国在民用工业中实行冷挤压法 多种钢制零件,并深入开展了钢冷挤压争论工作。于 1957 年引进第一台专用冷挤压力机,首先在钟表等周密仪器工业中实行冷挤压 。由于这种 方法经济效益显著,很快,便在大批量生产汽车和电器等工业部门中得到广泛利用,现已成为一个关键 手段,遍布于各个工业部门。3 1.3 中国挤压技术开展状况 在中国,解放前冷挤压技术是很 。解放后伴随中国工业生产及科学技术蓬勃开展,冷挤压技术得到了迅猛开展。而且冷加压技术在中国工业化建设中起到了令人瞩目标成就。现在,中国已能对铝、锡、纯铜、无氧铜、黄铜、锡青铜、锌及其合金、纯铝、防锈铝、锻铝、硬铝、镍,可伐合金、泊莫合金、低碳钢、和中碳钢等很多金属进展冷挤压,近几年还能够对轴承钢、高速钢进展肯定变形量冷挤压。综合来说中国冷挤压技术争论水平还是很高,在冷挤压技术 过程中也曾达成很兴盛阶段,但由于中国工业制造业本身不是格外兴盛, 冷挤压零件利用最广汽车制造业不兴盛；缺乏专用压力机；缺乏冷挤压专用钢种；中国冷挤压生产类企业分散,规模小,达不到规模经济。这全部影响了中国冷挤压技术开展及广泛 和利用。由上可知冷挤压技术前期开展是从软金属到硬金属,从手工到机械化,半连续化,连续化过程，将来挤压将更多向小断面超周密型材和大型型材挤压,等温挤压,水封挤压,冷却模挤压,高速挤压,静液挤压, 粉末挤压,半固体金属挤压,多坯料挤压,超导材料挤压方向开展。2 2 冷挤压工件工艺分析 1 2.1 材料性能 这种隔环零件通常是不需要热处理，能够被直接使用，缘由是它所使用 Q235 钢属一般碳素构造钢。其含碳量在 0.12%0.22%之间，韧性、焊接，塑性良好， 有肯定程度强度，广泛用于齿轮、轴、螺钉、螺母等。2 2.2 零件挤压工艺分析 1 2.2.1 零件尺寸和公差 零件(高径比)2 H/D=15/30=0.5d x=ex+D=0.10+30=30.10 ， dmin=ei+D=- - 0.10+30=29.90mm 。内径最大及最小尺寸：D x=ES+D=0.10+17=17.10mm , , Dmin=EI+D=- 0.10+17=16.90mm 。图 2.1 零件图 2 2.2.2 零件挤压成型设计难处 怎样确保下料正确 怎样确保挤压模具强度，和坯料良好流淌性、塑性 怎样正确计算出挤压力,降低对挤压成型设备要求 工艺步骤尽可能简洁化,降低生产费用。3 2.3 工艺方案确实定 1 2.3.1 相对变性程度 计算 为了确保挤压时不超出模具许用“单位压力,依据挤压单位压力和变形程度关系,内径一次成型范围必需受最小、最大许用变形程度限制。Q235 反挤压时，最大许用变形程度应满足 <75%。而我们依据零件图按反挤压筒形件实际计算得断面缩减率为：=d d1d d1/d d0d d0×100%=17×17/30×30×100%=32.1% 如上式计算我们能够看出,这个零件变形程度很小,远远小于许用变性程度， 挤压时变形抗力很小,在加之 Q235 有肯定塑性，在润滑充分状况下一次挤压成型是完全没有问题,模具承压强度确定不会超出 250Kg/ , 而且能够确保模具寿命在万件以上。由于零件变形程度很小,零件构造也很简洁, 还能够经过一次挤压成型，所以可用挤压方法和方法比较多。但在挤压过程中不应当只留意断面缩减率这一个方面,综合考虑平安、经济、金属流淌性能、和零件综合质量等诸方面问题,我们选定以正挤压方案作为此次零件挤压成型方案。在此方案中用正挤压成型,由于正挤压挤压力相对来说比反挤压小局部,这对设备要求就会低局部。在挤压这个零件我们预备选择棒料作为原始坯料,固然假设有壁厚达成要求钢管挤压起来势必会愈加便利,但依据实际及中国现有钢料规格,符合零件壁厚管材没有,所以还是选择棒料作为原始坯料。实心棒料在挤压成空心件或管材件时,一次挤压成型在理论上是可行,但在实际生产中及现有模具制造技术及制造公差范围内是很困难, 所以我们会选择在零件中孔留下一层连皮,以预防在一次成型过程中上面凸模和下面凸模直接接触而造成挤压力陡然增大进而造成模具 破损及压力机损坏，所以在此我们按杯型件挤压成型计算。先将其挤压成中间带连皮杯型件，再冲去连皮。本着最大程度实现经济利益,节约原材料及能源标准。中心连皮不能留太厚,由于太厚就会造成这一局部金属极大铺张,同时也会造成 下一道工序即冲掉连皮时耗能过大。太薄在挤压成 C 型过程中会产生较大变形力而会影响模具寿命，所以综合考虑工艺可行性、平安性、经济性能指标,我们选择中间连皮厚度为 2mm。依据金属流淌特点,和外界条件影响和金属本身惯性,在单作用立式冷挤压压力机上金属总是向上流得快,而向下流慢,所以连皮位置会在零件靠下位置,为了使凹模制造更为便利,我们将连皮位置放在离零件下外表 1mm 处,这么既便利挤压凹模制造,又便利轻松地冲掉连皮。所以我就拟选定上面方案,其它可能方案这里就不一一去列举分析了。这一方案生产步骤是：落料 外表润滑处理 复合挤压成型 冲去连皮 3 3 关键工艺参数计算及工序确实定 1 3.1 坯料原始尺寸及重量确定 由于挤压是一个成型精度较高成型方法,所以坯料落料肯定要正确,所以在计算坯料体积时把零件分成各个小块,分别计算在做算术运算，最终得出一个正确总体积。依据图 1 零件图计算坯料: =V V 1 +V V 2 V 0为坯料总体积； V 1 为零件最终体积； V 2 为机械 要除去体积 = N N/4 ×30×30×15 N N/4 ×17×17×15 N N/4 ×1×15- N N /4 ×15×1.98×1.98 =10597.5 3402.975 27.475 46.315 =7121 = N N /4×17×17×2 + N N /4 /×1×16.5 =453.73 + 12.9525 =467 =V V 1+V V 2 =7588 依据查相关资料得 Q235 钢密度为=0.00779g/ 。那么毛坯总质量 G=× G=0.00779×7588 =59g 选择截面直径=30mm 棒料作为毛坯,高度 h 为 h=10.74mm 2 3.2 制备毛坯1 3.2.1 毛坯下料 在冷挤压成型生产中，下料正确是很关键，它直接关系挤压件外形尺寸和公差，而在挤压生产中毛坯制备方法和其外形尺寸有很亲切关系，通常棒料和管料是实行截切方法，通常需要设计专用截切模，这种方法备料生产率高，材料利用率高，不过截切后断面不整齐，这对挤压模具寿命会有很大影响，所以该例中我们不考虑这种备料方法。棒料还能够经过锯切方法备料，这种方法备料断面会很平坦，尺寸精度也很高，但生产率太低，而且锯屑损失很大，所以这里也不赐予考虑。为了正确下料，我们在此实行线切割备料方法，这么既能够得到断面平坦尺寸精度高坯料，又不会浪会太多坯料，经济效率也很高，所以我们选择线切割方法来切割直径为 30mm 棒料，棒料厚度h=10.74mm。3.3 外表润滑处理 毛坯外表去油及清楚氧化皮以后,进展磷化加皂化处理。具体操作步骤以下：1化学去油(氢氧化钠 NaOH 60100g/L, 碳酸钠 6080g/L, 磷酸钠 Na O4 2580g/L, 水玻璃 Na2SiO3 1015g/L,处理温度 85,处理时间 1525min)。2流淌冷水洗。3酸洗(硫酸) H2SO4 120180g/L ,氯化钠 NaCl 810g/L , 处理温度 6575,处理时间 510min)。4流淌水洗,是为了预防吸附在坯料外表酸洗液带入下道磷化液中,影响磷化效果。5热水洗,为磷化处理预热。6磷化处理(配方为：氧化锌 ZnO 9g/L ,磷酸 23g/L ,水 O 1L。该配方总酸度为 1620 点,游离酸度为 2.54.5 点,温度为 85 95,处理时间为 2030min。7流淌冷水洗。8中和处理 ,实行氧化钠溶液对坯料磷酸盐薄膜上附着酸性物质进展中和,预防残留磷酸对润滑液产生不良影响,确保润滑质量。皂化处理(硬脂酸钠 COONa 59g/L,处理温度 6070,处理时间 10min。也可不用上面这种方法,而实行猪油或机油拌二硫化钼做润滑,也可取得较满足润滑效果,其中猪油效果较机油愈加好。经过皂化处理以后,在正挤压过程中可降低 15%左右挤压力。4 3.4 挤压力计算 1 3.4.1 用 图算法进展挤压力计算 查贾俐俐主编?挤压工艺及模具?第 57 页图 4-16 黑色金属反挤压计算压力用图算表，得：5 3.5 选择冷挤压设备 1 3.5.1 设备所要满足冷挤压要求 1刚度要求高 挤压时工艺力大,载荷集中,为确保冷挤压质量、提升模具寿命，挤压机必需含有较大刚度。2共键变形能量大 3设备精度高 为提升冷挤压件质量和模具寿命,要求滑块导向精度高。4适宜挤压速度 5牢靠地顶料装置 3.2 5.2 确定压力机类型及型号 由于该零件所需挤压力很小,而且零件外形简洁, 工艺也很简洁,在这里我们考虑比较简洁通用曲柄压力机。改选 J23-80 压力机那么有 =800KN =9mm=11.3mm =0.315 =0.315×800×11.3=2851 故 J23-80 为所选压力机。表 3.1 J23-80 压力机参数一览表 标称压力 标称压力行程 滑块行程 标称行程次数(大于) 最大封闭高度 封闭高度调整量 工作台尺寸 固定 行程 调整行程 左右 前后 800KN 9mm 130mm 12mm 60 次 380mm 100mm 800mm 540mm4 压模具设计 挤压时单位压力较大,同时由于金属材料猛烈流淌所产生热效应可使模具工作局部温度高达 200以上,加上猛烈磨损和反复作用载荷,模具工作条件相当恶劣。为确保模具寿命及压力机构造形式不被损坏,设计模具应当符合以下要求：工作局部凸模、凹模、顶出器应当含有较 度和较长使用寿命。工作局部能简捷而牢靠地固定在模架上。模具易损局部拆换便利。毛坯放置轻易,在大量生产时可实行自动或半自动送料装置。完成工件能够便利卸出。模架能紧固 在压力机上。能确保操作人员平安。制造简洁,本钱费用低。1 4.1 正挤压模工作局部设计 冷挤压模具工作局部是指凸模、凹模、顶杆等在挤压时直接参与挤压过程局部零件。1 4.1.1 正挤压凸模设计 正挤压凸模作用关键是传输挤压力, 设计时应考虑其强度及凸模和凹模间隙,由于假设间隙太大挤压后零件上轻易形成毛刺,间隙太小又无法确保当凸模变形后直径增大其和凹模配后关系,所以设计时肯定要选择适宜凸模尺寸及公差范围。依据阅历公式再综合考虑该挤压件外形特点,工艺特点,材料特征, 制造公差等,得出以下尺寸：挤压内孔凸模顶尖直径：=16.9mm。内孔顶尖长度 L=12mm。凸模工作局部直径 =凹模型腔-0.02mm= =30-0.02=29.98mm 确定凸模挤压工作局部高度 h h =凹模工作局部高度+卸料板厚+3mm 该例中挤压件均留在凹模内。不需要卸料板。所以：h=23.74+0+3=26.74mm 支撑局部直径 =(1.82.0)d =1.4×29.98=42mm 支撑局部高度 =(0.30.5)d=0.3×29.98=9mm 圆角半径 R=(0.51.0)d R=0.5×29.98=15mm 49.41410?42?16.9 0 -0.02?29.9 +0.02 00.02M0.8 图 4.1 凸模尺寸 2 4.1.2 顶出杆设计 杆作用在这套模具中很关键，有两方面作用：把工件从凹模腔内顶出去是首先作用，它是凹模型腔一局部是更关键首先，起到成型作用。顶出杆和凹模顶出孔协作局部不做成直径一样圆柱体，而应当做成以以下图 4.3 构造。为了预防顶出杆因弹性变形产生横向加粗而卡死在凹模内，顶出杆和凹模顶出孔协作局部不做成直径一样圆柱体，而做成以以下图所表示构造，顶出杆直径 和凹模顶出孔协作局部高度 h=4mm。顶出杆直径 和凹模孔协作，应按挤压时不产生纵向毛刺、且又便于顶出标准来选择二者协作关系，通常状况实行基孔制间隙协作H7/h6 。图 4.2 顶出杆尺寸图 3 4.1.3 正挤压凹模设计 (1)凹模构造形式：在冷挤压生产实践中大家觉察,整体式凹模在挤压中受到单位挤压力较大时,往往造成凹模向外扩张而产生切向开裂。为了提升冷挤压凹模强度,确保凹模在较大单位挤压力下较长使用寿命,通常实行预应力组合凹模构造形式。组合凹模有很多优点：组合凹模能显著提升凹模在挤压时承载力量,提升内凹模强度。节约了昂贵模具钢。原来整个凹模要用高级合金工具钢制成,现在仅内凹模用高级合金工具钢即可。预应力圈可改用较差局部合金钢或中碳钢来制成。由于内凹模尺寸小,热处理轻易,提升了模具钢热处理质量,同时小尺寸规格模具钢碳化物偏析状况得到改善,提升了模具钢原始材质, 当内凹模损坏后,仅需要调换内凹模,预应力圈仍可连续使用。内凹模能够实行硬质合金。大大延长了模具使用寿命,硬质合金呈脆性,抗拉性能差,其不行能作为整体式凹模材料。但当组合凹模设计使得凹模内壁挤压时完全没有切向拉应力过切向拉应力较小时,硬质合金就能作为内凹模材料充分发挥其硬度高,极耐磨特点,这么就拓宽了模具材料范围。综上分析,在做隔环这一零件冷挤压过程中,我们选择三层组合凹模，对肯定尺寸组合凹模进展强度分析得悉，三层组合凹模强度时整体式凹模强度 1.8 倍。(2)组合凹模尺寸计算 内凹模尺寸计算：不过考虑毛坯尺寸会有肯定偏差，在这里依据阅历公式应当再加上0.2 ， = 0.2。式中 D 为挤压件外形根底尺寸，D=30mm。为挤压件公差，它等于工件外形最大极限尺寸和最小极限尺寸之差，由本文其次章中数据 =30.10-29.90=0.2 凹模圆角半径 r=3mm凹模工作模腔高度 =工作局部高度+凸模入口圆角半径+(23mm) 即：=10.74+7+3+3=23.74mm 。刃口高度 =2.04.0 。在这里我们取 =4.0mm 。刃口局部直径 =28mm 顶件局部高度 =0.51.0D=0.5× 30=15mm 。顶件局部直径 = 。凹模总体高度 H= h1+h2+h3=4+23.74+15=42.74mm 。凹模腔壁做成 15脱模斜度，便于金属流淌和轻易顶卸工件，顶杆和凹模协作应密合，以免金属流入顶杆和凹模底间隙，造成卡死现象。加强圈和紧固圈计算：凹模总直径比通常取 46。在此我们依据局部阅历取=5 查贾俐俐主编?挤压工艺及模具?一书,第 26 页图 6-30 在三层组合凹模中 及 合理数值和总直径比 之间关系得：= d4/d1=4 =120mm = = =30×1.55=46mm = =2.45×30=74mm一样查上书第 127、128 页,图 6-33 三层组合凹模径向过盈系数和总直径比 关系,图 6-34 三层组合凹模轴向压合系数和总直径比 关系得：径向过盈系数 =0.0106 =0.006 轴向压合系数 =0.204 =0.12 依据公式计算得到：径向过盈量 = =0.0106×46=0.487mm = =0.006×74=0.444mm 轴向压合量 = =0.204×46=9.4mm = =0.12×74=8.88mm 4.3：组合凹模图构造图 4 4.1.4 组合凹模压合工艺 依据组合凹模过盈量大小及具体生产条件,选择常温强力压正值。常温下在液压机上先将加强圈压入紧固圈中,再将内凹模压入加强圈中。压合时必需实行局部必需防护装置,以确保操 平安。2 4.2 导向装置设计 通常在冷挤压模具全部有必需设计导向装置,以确保降低因偏心负荷所产生弯曲力矩而损坏凸模，冷挤压时凸凹模同轴度要求, ,还能够提升冷挤压件精度。由于在隔环挤压这一实例中，凸模长度不长，挤压力也不是很大, 所以我们选择导柱导套部署形式为：中间部署双导柱。表 4.1 滑动导套相关参数 材料 20 钢 热处理 渗碳深度 0.81.2 硬度 58 62HRC d 根底尺寸 25 极限 偏 差 +0.013 0 +0.021 0D 根底尺寸 38 极限偏差 +0.050 +0.034 L A 型 8095 H A 型2838 表 4.2 滑动导柱相关参数 材料 20 钢 热处理 渗碳深度0.8 1.2 硬度 58 62HRCd 根底尺寸 25 极限偏 差 0 -0.009 0 -0.013 L 110180 3 4.3压力垫板设计 假设凸模、凹模所传输轴向压力直接作用在上下模板上，有可能造成模板压塌，由于在挤压过程中，模具型腔中单位挤压力很高。为了减缓轴向压力作用，需把淬硬压力垫板设置在凸、凹模和模板之间。在洪深泽主编?挤压工艺及模具设计?第 126 页图-6-43 查得:压力传输状况和图 6-44：压力比、直径比和相对板厚关系。初步确定上凸模压力垫板厚度 t1=6mm 直径 D1=50mm 凹模压力垫板 t2=6mm, 直径 D2=120mm。材料为 45 钢，热处理硬度 4348HRC。4 4.4 模架选择 依据凸凹模外径、厚度等尺关系，查?模架设计和制造简明手册?第 175 页表 1-107：复合模圆形厚凹模经典组合尺寸，我们选择闭合高度H=140165mm 模架。凸、凹模固定板厚度分别为 14mm，16mm。上下模座厚度分别为 20mm，25mm。闭合高度校核：即：=25+20+6+6+49.74 +42.74+10.74=160.22mm 该模架符合要求。5 4.5 冷挤压模具材料选定 冷挤压时,模具型腔中单位挤压力可高达 20XX2500MPa，还要经受着极高摩擦阻力和温度转变,所以冷挤压模具工作条件是格外恶劣,所以合理选择冷挤压模具材料在冷挤压工艺中是很关键一环。由于冷挤压模具材料性能关系着所生产出产品质量,并直接影响着模具使用寿命,所以模具材料必需要含有较 度和较高硬度,这么才能在挤压过程中防止工作零件本身塑性变形,破坏和磨损； 它还必需含有相当高韧性,这么能够防止由于冲击,偏心载荷疲乏应力集中而引发折断或开裂破坏； 它还必需含有较高耐磨性,以确保制造出来模具含有较高使用寿命； 它必需含有足够耐热性能,在挤压过程中模具工作零件局部温度可高达 300左右.在此高温下要求材料保持硬度不变。它必需含有良好 性能,在热 时,铸造性能要好,机 时轻易进展切削,热处理时,应有较宽温度区间变形和热裂倾向小。综上各方面缘由，在考虑之前设计模具构造形式及经济性,模具工作部位稳定性,牢靠性等缘由,在此凸、凹模我们选择高合金工具钢Cr12MoV。由于该种钢热处理变形小,淬透性好,耐磨性较高,韧性优良, 而且 不贵, 起来轻易。冷挤压模具其它零件在工件中也受到肯定压力作用，依据其受力状况及工作环境而选择以下材料。冷挤压模具其它零件材料选择明细表 4.3 冷挤压模具其它零件材料选定 零件名称 材料牌号 热处 理 硬度 HBC 凸、凹模具 Cr12MoV 6062 模柄、模板、模座 45 凸、凹模压力垫板 45 淬硬 4348 顶杆 Cr12MoV 淬硬 6062 内预应力圈 5CrNiMo 淬硬 4244 外预应力圈 45 淬硬 3840 导杆、导套 20 外表渗碳、淬火 5660 螺钉、螺栓 45 弹簧 65Mn 淬硬 40 485 5 冲压工艺分析及模具设计 1 5.1 工艺分析和工艺方案确实定即使冲压该工件各工序简洁，工件厚度 t=3mm，较薄，需要冲裁力不会太大，不过由于该零件是经过挤压后半成品，且外形是圆形，不轻易实现自动化送料，所以这里要用手工送料。同时对于此隔环冲裁定位也相当关键，由于我们没有设计特地定位装置，所以我们要利用零件本身和凸模之间协作来实现定位。冲去连皮为本工序,在冷冲压里属于冲孔。所以设计基准应为冲孔凸模,考虑凸模磨损后会较小孔件尺寸,为提升模具寿命,在制造模具时应把凸模尺寸做得趋向于冲孔件最大极限尺寸。设计凸模初始时区初始间隙最小值 Z Zmin，缘由是间隙在模具磨损后会增大。分别 法和单配 法是传统冲裁模具制造方法有两种。我们选择分别法来制造冲裁模具是由于我们这里冲裁隔环零件中间连皮外形简洁、间隙较大、精度要求不是格外严格。由于利用分别 法制造模具制造周期短,便于成批制造,凸模、凹模含有交换性。我们需要冲去孔中连皮是我们所需要隔环零件下一个工序。皮如上图所表示厚 2mm。在靠近环壁处还有一个小斜角,在冲掉连皮时将隔环零件翻个面即：把带有斜角一面朝上,然后再进展冲裁。2 5.2 毛皮材料规格和外形 图 5.1 冲压毛坯零件图3 5.3 模具工作局部尺寸和公差计算 冲裁模初始双面间隙 Z 可由丁松聚主编?冷冲压技术?第 46 页表 3-3：得：最小、大间隙 Z Zmin =0.460mm Z Z x =0.640mm Z Zmin- Z Z x = 0.640-0.460=0.180mm 查第 49 页表 3-6：简洁外形冲裁时凸、凹模制造偏差 得：凹模制造偏差 =+0.020mm 凸模制造偏差=-0.020mm + =0.020+0.020=0.0400.180mm 故能满足分别时要求 4 5.4 冲裁力计算 该零件冲裁连皮是一般平口冲裁 冲裁力F=KLt =1.3×(3.14×17)×3×340 =70782N 其中：L 为冲裁件周长(mm) K 系数,是考虑到刃口钝化、间隙不均、材料力学性能和厚度波动等缘由而增加平安系数。常取 K=1.3 t 为板料厚度(mm) 为材料抗剪强度(MPa),查 Q235 钢抗剪强度为 304373MPa。在这里我们折中取 =340MPa。卸料力×F 顶件力 = ×F 查第 57 页表 3-8 卸料力、推件力和顶件力系数 得：=0.02 =0.05 =0.02×70782=1415N =0.05×70782=3539N =F+ +=70782+1415+3539=75736N5 5.5 冲裁凹模设计计算 1 5.5.1 凹模孔口形式 选择 凹模孔口外形是指凹模型孔轴剖面外形。其根底形式关键有直壁式、斜壁式、凸台式等。直壁式刃口冲裁时磨损大，洞口磨损后会形成倒锥形，所以每次修磨刃磨量大，总寿命低。冲裁时，工件易在孔内积聚，严峻时使凹模涨裂。斜壁式特点和直壁式相反，在通常工件或废料向下落模具中应用广泛。凸台式洞口，其淬火硬度为 3540HRC，是一个低硬度凹模刃口。