1、飞机油箱加油注口冲压工艺及模具设计摘 要随着现代工业的迅猛发展，冲压技术得到越来越广泛的应用。本文针对飞机油箱加油注口冲压模具的模具设计方案，其中包括落料、拉深复合模，二次拉深模，拉深冲孔模。首先对产品进行了详细的工艺分析，确定了合理的工艺方案；其次，按照冲压零件的形成原理、基本模具结构与运动过程及其设计原理，对模具的主要工作部分进行了工艺计算，并且按照标准选择了一些相关的零件；然后对工作零件和压力机规格均进行了必要的校核计算；最后，绘制出模具的装配图和部分零件图。本文介绍的模具实例结构简单实用，使用方便可靠，可确保模具工作运行可靠和冲压件大批量生产的要求，对类似工件的大批量生产具有一定的参考
2、作用。【关键词】冲压模具、设计、拉深AbstractAlong with the modern industry swift and violent development, cutting mold technology obtains the more and more widespread application. This design was aims at t aircraft fuel tanks fueling nozzle place to carry on cutting mold design, including Blanking, drawing compound m
3、old, the second drawing mold, drawing Piercing mold. First, carrying on the detailed craft analysis to the product, the reasonable craft plan has determined ; Next, according to the blanking components formation principle, the basic mold structure and the removing process and the principle of design
4、, has carried on the process design to main effective parts, and has chosen some related components according to the standard; later has carried on the essential examination computation to the work components and the press specification; Finally, draws up the mold the assembly drawing and the partia
5、l detail drawings. The structure of the introduced example mold in this article is simple practical, easy to operate reliable, may guarantee the mold work movement to be reliable and the pressing part mass production request, has the certain reference function to the similar work piece mass producti
6、on.【Key words 】Stamping mold, design, drawing目 录1 前言 12 飞机油箱加油注口的工艺设计 23 零件冲压工艺方案的确定 33.1 冲压工艺方案的计算 33.2确定工序的合并与工序顺序 43.3计算拉深次数及各次拉深直径 63.4选取各次半成品底部圆角半径 74 主要工艺参数的计算 84.1 确定排样方案 84.2 计算各工序压力，选用压力机 94.2.1落料拉深工序 94.2.2二次拉深工序 104.2.3拉出小阶梯和冲孔工序 115 模具的计算和设计 115.1 落料拉深复合模的选取 115.2二次拉深模的选取 165.3拉深冲孔复合模的选取
7、 195.4水平切边模的选取 226 冲压工艺卡 23总结与体会 25致谢词 26参考文献 27本设计来自：我要毕业设计网 http:/在毕业设计网注册后联系客服均可获赠您要求的毕业设计资料客服 QQ：8191040 说明：本软件/论文系有偿阅读、使用，完整 CAD 图纸或源代码请联系客服购买*全国最全毕业设计，详细目录请加 QQ8191040 索取模具毕业设计（注塑模，冲压模） ，计算机毕业设计（ASP, ASP.NET, C#, Delphi, JAVA, JSP, PB, VC,VB,VFP 等）机械毕业设计，电子信息类毕业设计，土木路桥毕业设计等等7 万余篇本科硕士论文，工商管理毕业论
8、文 汉语言文学毕业论文 国际贸易学毕业论文 经济管理毕业论文 会计学论文 教育类毕业论文等11 前言在现代工业生产中，冲压模具是生产各种产品的重要工艺装备，它以其特有的形状通过一定的方式使原材料成形。冲压工艺广泛应用于机械、汽车、家电、轻工、五金制品等行业。模具工业的快速发展，不断对模具的设计和制造提出了更高的要求，其设计是否合理对冲压件的表面质量、尺寸精度、生产率以及经济效益等影响很大。因此，研究冲压模具的设计，提高冲压模具的各项技术指标，对冲压模具设计和冲压技术发展是十分必要的。本设计以飞机油箱加油注口为例，阐述了设计的思路和计算过程。本次毕业设计是在我学完基础理论课、技术基础课和专业的基
9、础后，进行的一个对理论知识的总检验。其目的是：1）综合运用所学的专业理论知识及生产实际知识，进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练，从而培养和提高自己独立工作的能力。2）巩固与扩充：“冷冲压模具设计”等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。3）掌握冷冲压模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅资料和手册，熟悉标准和规范等。4）培养自己理论联系实际的能力，为以后工作打下基础。22 飞机油箱加油注口的工艺设计制定工艺时首先仔细了解零件的使用条件和技术要求，并进行工艺分析。该零件是飞机油箱加油注口，其零件图如下：材料：08 钢，料厚 1.0mm飞机油箱加油注口采用 1.0mm厚的 08钢板冲成
10、，其尺寸无精度等级要求，取为 IT14级。根据该零件的技术要求，对其进行冲压工艺性分析，可知：该零件形状属于旋转体，是一般无凸缘圆筒件，且 h/d 很合适，拉深工艺性好。只是圆角半径适中，尺寸精度偏高些，高于冲压手册表 4-1所列尺寸偏差，这可在末次拉深时采取较高的模具制造精度和较小的模具间隙，并安排整形工序来达到要求。该零件底部 20 的成形可有两种方法：一种可以采用先拉深后，再冲底孔；另一种是先冲底孔再拉深。这两种方法中，第二种方法采用的冲底孔后再经再次拉深后，零件的底孔孔径容易变化，不易保证零件要求，所以采用第一种方3法是比较合理的。3 零件冲压工艺方案的确定3.1 冲压工艺方案的计算计
11、算毛坯尺寸按料厚中心线计算，料厚 t=1.0 mm 材料：08 钢计算毛坯直径：由于此图形比较特殊，无可以参考的毛坯直径计算公式，故利用解析法可以计算得：解：先算直线长度和圆弧长度（查冲压手册表 4-9，表 4-10）P191修边余量 查冲压手册表 4-4 P182 ， ， 取160dhm8.3ml8.401查表冲压手册4-10 得 L39.1由公式 mRL865.39.1180ml6.23l4l5.ml276再算出直线重心和圆弧重心至轴线的距离 mx.42181因为 mRxR 925.80sin15.sin180sin0 x925582m07331mx.04R2x3.9.754mx5.136
12、mlll275.386.140642 mxxm5.1329.075.416432得 23.x由冲压设计资料 【1】 P191 mDlxxlxlLXn1630.3.28 8)l.(21再确定是否用压边圈毛坯相对厚度 613.0130Dt查冲压设计资料 【1】 P310表 4-80可知：第一次采用压边圈，以后可不用压边圈。3.2确定工序的合并与工序顺序（1） 工件分析：通过观察发现，此产品类是阶梯形件，故拟采用阶梯形件的拉深方法，但由于这类零件的多样性及复杂性，不能用统一的方法来确定工序次数和工艺过程。通过计算看是否能一次拉出这个类阶梯件，我得出结论如下：my为阶梯形工件的假象拉深系数，my 与圆
13、筒形件的第一次拉深系数极限值比较，若 mym1,可以一次拉出，否则多次拉深。 冲压设计资料 【1】 P216 式 4-9D-毛坯直径121hDdmy5415.0.1456389.ym.Dt查冲压设计资料 【1】 P201表 4-150.53-0.551m ，故一次不能拉成y（2） 方案分析冲压该零件所需要的基本工序为：落料，首次直筒部分，再次拉深直筒部分，拉出小阶梯部分，冲孔，切边。针对以上工序，在此拟订以下方案，以从中找出最佳方案进行设计：方案一：落料和首次直筒部分复合，其余按基本工序；方案二：落料和首次直筒部分复合，再次拉深直筒部分，然后拉出小阶梯部分和冲孔复合，其余按基本工序；方案三：落
14、料，首次直筒部分和冲孔复合，其余按基本工序；方案四：采用带料连续拉深或在多工位自动压力机上冲压。方案一，落料和首次直筒部分复合，其余按基本工序：此种方案其工序复合程度低，生产效率低，虽然单工序模结构简单，制造费高，但是不适合大规模生产。方案二：落料和首次直筒部分复合，再次拉深直筒部分，然后拉出小阶梯部分和冲孔复合，其余按基本工序：此种方案其工序复合程度高，生产效率高，适合大规模生产，虽然模具结构复杂，制造费用教高，但是大规模生产中合理。方案三：落料，首次直筒部分和冲孔复合，其余按基本工序：此种方案其缺点是冲底孔后再经再次拉深后，零件的底孔孔径容易变化，不易保证零件要求。方案四：采用带料连续拉深
15、或在多工位自动压力机上冲压：此种方案虽然采用带料连续拉深或在多工位自动压力机上冲压，可以获得高的生产，操作也安全，但需要专用压力机或自动送料装置，而且模具结构复杂，制作周期长，6成本高，投资大，经济利益不高。综上分析，最终确定采用第二种方案进行设计和计算。本次设计不做切边单工序模的设计.（3） 分析各工序的模具结构第一副模具：该副模具完成的主要任务为落料和第一次深拉深并为后续工序作好准备。该副模具所完成的工序内容相对比较多 ，模具结构也相对比较复杂，也是本次设计的一个重点和难点，其计算工作量也是相对较大的。第二副模具：该副模具完成的任务为拉深，一个变形程度较大的拉深，同时也为后续工序作好准备。
16、该副模具的工序内容虽为一个单工序的拉深模，但是其拉深量比一般的拉深量大很多，这成为本设计的一大难点。第三副模具：该副模具完成的任务是阶梯拉深和冲孔。该副模具虽为整形模具所完成的工序内容相对比较多，因此其模具的结构复杂，零件加工要求较高,这成为本次设计的一个重点和难点。总之，在这三副模具中，拉深为本次设计的重点。其主要锻炼了对深拉深工艺的理解和运用。3.3计算拉深次数及各次拉深直径由于形状较特殊，故不能用统一的工艺方案和工艺过程来计算拉深次数，计划先用由大阶梯到小阶梯拉出上面直筒部分，下面的小台阶高度很小，完全可以拉出，所以可以先单独计算上面直筒部分需要几次拉出。查冷冲模设计P169 表 6-6
17、得因为 则 ，,613.013Dt 78.06.,5.03.21 m取 即 5.m78.2d.0978.121由于 所以拉深 2次即可02调整各次拉深系数，使得各次拉深系数均大于表 6-6查得的相应极限拉深系数。综上，则 83.06521md82173.4选取各次半成品底部圆角半径 根据 和 =（0.6-1） 的关系，取各次的 （即半成品底部的圆凹rtdD)(8.0凸r凹r凸r角半径）分别为： = =10mm = =8mm凸1凹 凸2凹所以通过两次拉深，基本可以使工件尺寸符合图的要求。3.5计算各次拉深高度 由冲压手册表 4-19 P204mrdrdDh59.403.16 )1032.6(10
18、4.)2(. 5.01121mrdrdDh02.57438)832.0(8.)9.1(. 2223.6 按宽凸缘零件的拉深方法拉出台阶我们在已经成功拉出直筒部分的基础上，开始计算看看能否像我们计划的那样一次拉出我们希望的小台阶：1、 确定一次是否拉出台阶；23.06140dh 47.1608d凸.Dt查冲压设计资料 【1】 P208，表 4-20第一次拉深 ，最大相对高度为：0.45-0.53，取 ，1dh 23.045.1dh故一次可以拉出来2、 计算拉深系数：查模具技术问答P139 表 3-19，再根据凸缘的相对直径8，推出5.146.081d51.0m确定 3h46351.034 主要工
19、艺参数的计算4.1 确定排样方案这里毛坯直径为 163mm由冲压手册表 217 查得搭边数值： a = 1.5mm , = 1.5mm1a进距 s = D + = 163 + 1.5 = 164.5mm1条料宽度 b = D +2a =163 + 3 =166mm板料规格拟选用 19001800采用纵裁：裁板条数 B / b 900 / 166 5 条余 70mm1n每条个数 8 个 余 153.5mm25.64180每板总个数 510=50 个n总 12材料利用率：= n 总 A/ab - n 总 一个条料内冲裁的零件总数A冲裁件的面积b条料或带料的宽度a条料的长度板的利用率 100 63.
20、40总 18092634.5采用横裁；条数： 10 余 140mm1nLb6每条个数 5 个余 76mm21B-as.490每板个数 = = 105= 50个总 129板的利用率 100 63.40总 18092634.5可见，两种裁板方案的利用率一样，这里选用纵裁。图 4-1 排样图4.2 计算各工序压力，选用压力机4.2.1落料拉深工序 1.3Dt 1.3 3.14 163 1255 169668.33NF落 料式中： 取 255 MPa ,由表 87 查得落料时卸料力为： 0.04 169668.33=6786.7332N卸 K卸 落= 0.04 0.05 取 0.04 由表 2-37
21、查得卸拉深力按表 485 所推荐的公式计算： t F拉 深 1db1k=3.14 1061 3240.6772552.9072N324 MPa 由表 87 查得b 0.67 由表 4 85 查得1k10压边力用表 48 所推荐的公式计算F压 边 221DdrP凹5.876594.3 20985.0125N式中 P = 2.5P/MPa,由 483 查得这一工序的最大总压力，在离下死点 68.4mm，稍后些就达到 + + 197439.7490NF总 落 卸 F压 边在考虑各因素后，取一安全系数 0.5左右F= /0.5=197439.7490/0.5=394879.498N400KN总精确确定
22、压力机压力参考压力机说明书中所给出的允许工作负荷曲线。但根据冲压车间小型工段现有压力机有 160KN ,250KN, 400KN , 630KN , 800KN ,1000KN ，故选用 400KN。根据压力可选开式双柱可倾压力机，型号为 J23-4064.2.2二次拉深工序拉深力 F t = 3.14 88 1 2db2k3240.63=56402.4384N324 MPa 由表 87 查得b 0.63 由表 4 86 查得1k A P = p=824.25N压 边F221.3凹rd式中 P =2.5P/MPa总压力 F+ =57226.6884N总 压 边F在考虑各因素后，取一安全系数 0
23、.5左右F= /0.5=57226.6884/0.5=114453.3768N114KN总精确确定压力机压力参考压力机说明书中所给出的允许工作负荷曲线。但根据冲压车间小型工段现有压力机有 160KN ,250KN, 400KN , 630KN , 800KN ,1000KN。选用 250KN压力机11根据压力可选开式双柱可倾压力机，型号为 J23-2564.2.3拉出小阶梯和冲孔工序拉深力 F t = 3.14 60 1 3241.1 =67145.76N3db3k324 MPa 由表 87 查得b 1.1 由表 4 87 查得1k冲孔力： 1.3d t 1.3 3.14 20 1 255F冲
24、20884.5N卸料力： 0.04 20884.5 835.38N卸推料力： 0.055 20884.5= 1148.6475 NF推 K冲 推由 表 237 查得。K推+ + + =89.941KN总 冲 推 推 拉F在考虑各因素后，取一安全系数 0.5左右F= /0.5=89.941/0.5=178.882N178KN总F精确确定压力机压力参考压力机说明书中所给出的允许工作负荷曲线。但根据冲压车间小型工段现有压力机有 160KN ,250KN, 400KN , 630KN , 800KN ,1000KN。选用 250KN压力机根据压力可选开式双柱可倾压力机，型号为 J23-2565 模具的
25、计算和设计5.1 落料拉深复合模的选取（1） 模具结构型式选择本次设计第一副模具采用落料，拉深的复合模具结构。只有当拉深件高度较高时，才有可能采用落料拉深复合模，因为浅拉深件若采用复合模，落料凸模的壁厚过薄，强度不足。本例凸凹模壁厚 b = 91mm ,能保证足够强度，故采用复合模是合理的。本次设计的冲压件为多次拉深成型才能达到所要求的高度及形状。原则上属于深拉深的无缘件，这副模具采用典型的落料拉深结构，即落料，拉深采用正装式。12为了简化上模部分，可采用刚性卸料板，但其缺点是拉深件留在刚性卸料板内，不易出件，带来操作上的不方便，并影响生产率。这种结构也适用于拉深深度较小，材料较厚的情况。对于
26、上面对选择卸料板的分析，这副模具的拉深变形量较小，达到 40mm,材料板厚为 1.0mm,所以选择刚性卸料板.模座下的缓冲器作顶件装置，它驱动托杆向上运动，使压边圈兼做顶件和压边的作用，且在上模上设有刚性推件装置，并在下模上设有刚性卸料板装置，采用这些结构的特点主要是，结构紧凑，布局合理且制造使用都简单方便，唯一的不足是，拉深件有可能留在刚性卸料板内不易出件，有时还需要工人用手工去把它拿出，带来了操作的不便，但是只要托杆长度设计合理，就能克服这点不足。另外考虑到装模方便，模具采用后侧布置导柱，导套的模架。该结构的优点是模具结构简单，操作方便，出件畅通无阻，生产率高。下附第一副模具装配简图：图
27、5-1 落料、拉深复合模（2） 模具工作部分尺寸和公差计算落料模：圆形凸模和凹模，拉深前的毛坯取未注公差尺寸的极限偏差，故取落料件的尺寸公差为 0.163由表 223 查得，2 =0.10 ,同表可查 0.14minCmaxC， -0.03 ，由表 2 28 查得045.凹凸13 0.045 + 0.03 0.075 0.08凹 凸 max2Cin由表 227 的公式进行计算045.045.16.163 凹凹 D03.03.min 1622. 凸凸 c式中， X 0.5 ，由表 2-30 查得落料凹模壁厚 C，由表 2 39 查得为 C=42 mm 拉深模： 首次拉深件按未注公差极限偏差考虑，
28、并标注内形尺寸，故拉深件的尺寸公差为 m87.016由表 447 的公式进行计算 = d凸 0(.)凸 05.874.= 05.3816= （106+ 0.4 0.87 + 2 1.2）凹 凹c24 08. 08.7C 由表 474 取为 c 1.2t 1.2 1 1.2mm由表 4 76 取为 ，.凹05.凸14图 5-2 拉深凸模（3） 模具其他零件的结构尺寸计算闭合高度 下模座厚 + 上模座厚 + 凸凹模高 + 凹模高 -(凹模与凸模的刃面h模高度差 + 拉深件高 t) 50 +60 + 92.5 + 71.5 （1.5 + 40.59 1）232.91cm根据设备负荷情况，拟选用 J2
29、3-40型压力机,该型号压力机最小闭合高度 minh 200mm，最大闭合高度 400 mm。maxh模具闭合高度应满足 5 + 10模 minh故认为是合理的。（4） 模具其他零件的设计与计算1) 模架的选用：根据落料凹模的周界尺寸，查冲压手册P591 页相关资料，同时为了安装方便，故采用后侧导柱式模架，由于本次落料凹模的周界尺寸长度在 315,15Do为 250mm左右，按相关资料则设计上模座为 31525050，下模座为31525060的规格，其他结构的尺寸值不变。此时，再反过来校核所初步选用的压力为 400KN的公称压力。工作台尺寸：左右为 630，前后 420。工作台的最大闭合高度为
30、 400，封闭可调节高度为 90mm,可以放下该模座，且最大闭合高度也满足要求，因此所选压力机符合要求。因为模座为标准件，则模柄也为标准件。 则设计模柄的规格为直径 50mm，高 78，其它结构的尺寸参见冲压简明手册P436 页，与此同时，在模座确定以后，导柱，导套的规格和结构尺寸也随之确定下来。2) 凸模固定板的设计由图 5-1可知，凸模固定板的厚度为 25mm，外形尺寸与凹模尺寸一致取为mm，固定板与凸模按 H7/m6配合。5.283) 定位零件：本副模具采导尺导向送料，为使条料顺利通过导尺的间隙，在计算排样尺寸图时一并算出，此处不在叙述。结构和规格与挡料销相同。同时在本副模具中采用固定挡
31、料销来限制条料的送近步距，使用圆形挡料销，规格为205。该结构的挡料结构简单，制造容易，使用方便，适用于固定卸料板及手工送料的冷冲模结构。4) 卸料与推（顶）件装置：由于板料厚度为 1.0，其拉深变形量达到 40mm,而且板材 08#碳素钢的抗拉强度大，则使用刚性卸料板。因此使其模具结构简单，卸料力大，更容易使板料从凹模内卸出。卸料板只起卸料的作用时，卸料板型孔与凸模的双面间隙可以根据板料厚度在 0.2mm-0.6mm之间选取。因为本次设计的板料厚度为 1.0mm，其变形量大，所以选择其间隙为 0.6mm。固定卸料板的厚度与冲裁力的大小和卸料尺寸有关，一般取为 5-10mm。固定卸料板用螺钉和销钉与导料板一同固定在下模的凹模面上。因为此设计的冲裁力大，则设计固定卸料板的厚度为 10mm。16图 5-3 刚性卸料板结构5) 固定与连接零件：采用固定板将凸凹模固定在上模座上，固定板与凸凹模之间采用阶梯固定的形式。固定板与上模座之间采用内六角螺钉与圆柱销来连接和定位，螺钉尺寸与圆柱销尺寸根据被连接的两部分零件厚度来确定。销钉与孔采用 H7/ m6过渡配合，孔壁的表面粗糙度值应达到 Ra1.6um。此外，由于本副模具的尺寸所需冲裁力较小，因此不需要采用垫板的结构。
