無凸緣拉伸零件.

1、沖壓模課程設計說明書設計題目：無凸緣拉伸零件學 院：機電工程學院專 業(yè)：材料成型及控制工程學 號：設計人：指導老師：伍先明完成日期：2012年12月25日11內(nèi)容摘要本設計是無凸緣拉伸件的課程設計，根據(jù)設計任務書的相關 要求，并結合自己的實習經(jīng)驗及課程上學習的理論知識來獨立設 計完成的。本文發(fā)揚了優(yōu)秀課程設計的系統(tǒng)嚴密、數(shù)據(jù)精確、圖 標規(guī)范、文筆流暢、可讀性好的優(yōu)點。通過這一次的設計可以初 步掌握一般簡單塑模的一套完整的設計方法，構成沖壓模的通用 零件。選用模架時應根據(jù)工作機的選用條件，技術參數(shù)，動力機的 性能，經(jīng)濟性等因素，比較不同類型、塑件的外廓尺寸，質量， 價格等，選擇最適合的模架。凹模

2、、凸模的設計比較復雜，對沖 壓零件的表面質量的影響很大，是沖壓模設計的重點。這次設計主要介紹了沖壓模的構成，靈活并全面的運用了所 學過的知識。并進一步培養(yǎng)了工程設計的獨立能力，樹立正確的 設計思想，沖壓模設計的方法和步驟，要求綜合的考慮使用經(jīng)濟、工藝等方面的要求。設計中存在的不足請老師能給予意見和建議。一、沖壓件工藝性分析 1、沖壓件結構分析2、沖壓件尺寸精度分析及確定二、沖壓工藝方案的確定 1、計算毛坯尺寸2、判斷拉伸次數(shù)3、確定首次拉深的毛坯和工序尺寸 4、確定工序加工方案三、確定排樣裁板方案以及材料利用計算 1、排樣方式的確定2、搭邊值確定3、材料利用率四、沖壓力的計算五、工作零件刃口尺

3、寸的計算1、落料2、拉伸六、沖壓設備的選擇 1、壓力機噸位計算2、滑塊行程3、裝模高度4、壓力機功率的核算七、模具結構選擇 1、沖模結構形式2、定位方式3、卸料、出件方式的選擇4、導向裝備的選擇八、主要零部件的設計 1、工作零件2、固定零件3、卸料零件4、定位零件5、模架及其部件6、模具閉合高度校核7、模具安裝尺寸校核九、模具裝配圖十、模具工作過程十一、設計體會和總結 沖壓件工藝性分析1、沖壓件結構分析根據(jù)設計的要求如下:生產(chǎn)批量：大批量材料：10鋼材料厚度：1.2mm零件圖如下：2、沖壓件尺寸精度分析及確定零件形狀尺寸如下：該零件精度等級IT11，查表確定各尺寸的公差值， 320對應公差為+

4、0.36mm, 16對應公差為+0.11mm.分析設計的零件，該零件外形簡單，尺寸精度及沖裁斷面質量要 求均不高，為無凸緣圓筒形件。(1) 要求內(nèi)形尺寸，料厚t=1.2mm,沒有厚度不變的要求；零件 的形狀簡單、對稱，底部圓角半徑 r=5mmt，滿足拉深工藝對形 狀和圓角半徑的要求。(2) 筒體拉深深度H (含修邊余量)不宜大于2d (d為筒體直徑)， 當一次可拉成時，其高度 H最好為：H （0.50.7） d本套筒修邊余量 H為2mm, H=162d,故拉深高度不大，工藝 性良好。(3) 零件采用的10鋼的拉深性能較好，易于拉深成形。綜上所述，該零件的拉深工藝性較好，可用拉深工序加工。二、沖

5、壓工藝方案的確定為了確定零件的成形工藝方案，先應計算拉深次數(shù)及有關工序 尺寸。板料厚度t=1mm故按中線尺寸計算。1、計算毛坯尺寸外緣拉伸屬于無凸緣圓筒不變薄拉伸，雖然材料厚度有變化，但是平均值與毛坯厚度十分接近，因此，毛坯展開尺寸可根據(jù)毛坯面積 等于拉伸件面積的原則來判斷。由于材料的各向異性以及金屬流動條 件的差異，為了保證零件的尺寸，必須保留零件的尺寸，必須保留出 修邊余量，在計算毛坯尺寸時必須計入修邊余量。h/d=16/320=0.05，根據(jù)h/d數(shù)值查參考文獻得修邊余量為 1.2， 所以h修正為H=16+1.2=17.2mm （注:d為中徑）在計算毛坯尺寸時，先把零件分割成簡單的幾何形

6、狀，然后分別 計算各個形狀的面積最后把形狀的面積相加，就得到制件的總面積， 再利用圓的面積公式反推直徑，即得到毛坯尺寸。圖1-2 拉深件毛坯尺寸計算由于拉深件尺寸均按厚度中線尺寸計算，將拉深零件圖轉化為毛 坯計算圖，如圖所示，其中 H=17.2mm, h=16 mm, d=320mm, d1 =310mm,rg =5 mmoy所以毛坯總面積計算為：底面積：f1=n d2= n X 310=75476.76圓角部分面積:n23.142f2=4(2XnXd2r,拉伸系數(shù)符合要求。3、確定首次拉深的毛坯和工序尺寸工序直徑：調整拉伸系數(shù)，查表得，選定拉深系數(shù)為m=0.92。則工序直徑為d1 = mD

7、=0.92 349=321 08mm工序底部圓角半徑取值r = rg =0.5mm工序件高度為零件的高度加上余量的高度即H=17.2mm4、確定工序加工方案該零件包括落料、拉伸兩個工序，可以采用以下三種工藝方案：方案一：先落料，再拉伸，采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料一拉伸復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)。方案三：落料一拉伸連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。方案一模具結構簡單，但需要兩道工序兩幅模具，成本高且生產(chǎn) 率低，難以滿足大批量生產(chǎn)要求。方案二只需要一副模具，生產(chǎn)效率 高，模具強度好，制造簡單，并且沖壓時，卸料板在沖裁時壓緊板料， 零件的平直度較好，工件留在模具上，手動取零件。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)

8、效率較高，操作簡單，但級進模在送料時很難保證 工件位置精度，無法達到零件較高的位置精度要求。 通過對以上三種 方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。綜上所述：該零件的沖壓工藝方案為：落料 拉深。選用正裝復合模。三、確定排樣裁板方案以及材料利用率的計算根據(jù)上述計算，毛坯直徑已經(jīng)確定，可以進行排樣設計1、排樣方式的確定及其計算根據(jù)工件的結構和材料利用情況有三種排樣方式，即有廢料 排樣，少廢料排樣，無廢料排樣。由于毛坯直徑比較大，采用有 廢料排樣，考慮操作方便，排樣采用單排。2、搭邊值的確定查中國模具設計大典表19.4-8可得，條料沿邊a=2,工件間= 1.5 ;調料間距 h二D+=349+

9、1.5=350.5;條料寬度 b=D+2a=349+4=3533、材料利用率查中國模具設計大典表19.4-24，板料規(guī)格選用 1.2mm1100mm1800mm.若用橫裁，則裁板條數(shù)=1800/353=5（條）,余35mm 每條零件個數(shù)=3（個），余47mm零件總個數(shù)=15 （個）材料利用率n= 15/（18001100）=72.47%若用縱裁，則 裁板條數(shù)=1100/353=3（條），余41mm 每條零件個數(shù)=5（個），余46mm 零件總個數(shù)=15（個）.材料利用率n= 15/（18001100）=72.47%所以橫裁，縱裁的零件總個數(shù)一樣，橫、縱裁皆可。材料利用率為72.47%,如果考慮結

10、構廢料。排樣如圖所示:四、沖壓力的計算1）落料力=Lt= （349兀1.2400） N=526279.6M為板料抗拉強度，查中國模具設計大典表 18.3-36得，10鋼的為(300440)Mpa,取 400 Mpa。2)拉伸力由中國模具設計大典表19.4-46的計算拉伸力的實用公式 得=n查中國模具設計大典表19.4-47得=0.4把已知數(shù)據(jù)代入上式，得=3.143201.24000.4192921.6N由于拉伸采用了壓邊圈，需計算壓邊力，由中國模具設計大 典表19.4-43中的公式得n 22=4 D - +2匚)p由中國模具設計大典表 19.4-44查得p=3MPa把已知數(shù)據(jù)代入上式，得壓邊

11、力為=3=34115.9N五、工作零件刃口尺寸的計算1、落料落料凹模，落料凸模采用分別加工法，落料件尺寸為，根據(jù)t=1.2mm,查中國模具設計大典表19.1-7、表19.1-9、表19.1-10 , 得=0.126mn, =0.180mn, =-0.035 , =+0.050, x=0.5.=0.035+0.050=0.085=0.054說明所取凸凹模公差不能滿足的條件，但相差不大，可調整如下:=0.4=0.40.054=0.02169(mm)=0.6=0.60.054=0.0324(mm)凹模刃口尺寸=(-x)+ 0=(mm)凸模刃口尺寸=()-sp=(mm)2、拉深拉伸的尺寸為mma、圓角

12、半徑拉伸凹模的圓角半徑可按公式確定：=0.8=0.8=472mm)取 5mm一次拉伸成型中，凸模額圓角半徑應于工件的圓角半徑相等。 但對 于厚度小于6mnt勺材料，其數(shù)值不得小于 2t。驗證r=5mm2t=2.4mn, 符合要求，不需要再加入整形工序，所以凸模的圓角半徑 =5mmb間隙拉伸模的凸模及凹模的單邊間隙C=拉伸采用了壓邊圈，這時C=+Kt=1.2+0.21.2=1.44( mm)式中：K-系數(shù)，查中國模具設計大典表 19.4-37得K=0.2C拉伸凸、凹模工作部分尺寸的確定根據(jù)中國模具設計大典表19.4-39得：凹模：=(d+0.4+2c )+0=P凸模:=(d+0.4識廳式中、一一

13、圓形凹、凸模的制造公差，根據(jù)質件的材料厚度與制件 直徑來選定，由中國模具設計大典表19440查得：=0.1，=0.07.六、沖壓設備的選擇由于零件屬于中小型沖壓件，且需要拉伸工序，所以沖壓設備類 型初步選為開式壓力機，下面進行規(guī)格選擇。1、壓力機噸位計算=+=526279.6+192921.6=719201.2N=719.2KN但是，沖壓過程中最大作用力發(fā)生的時間很難與標定壓力機的 名義壓力位置相重合。這時便不能單純的按最大作用力與壓力機名義 壓力之間的關系來選擇設備的噸位，而應該以保證壓力機全部行程范 圍內(nèi)，為完成加工所需的滑塊作用力都不能超出壓力機允許壓力與行 程關系的范圍為條件來選擇。由

14、于沒有壓力機容許負荷曲線，所以參照沖壓模具設計實用手 冊中壓力機噸位選擇中相關公式得=(0.70.8)因此壓力機計算壓力為=(0.70.8)=719.2/(0.70.8)=(8991027.43)K n 根據(jù)上述計算壓力，選定1600kN壓力機。2、滑塊行程滑塊行程應能保證毛坯的順利放進與零件取出。在沖裁時，壓力機并不需要太大的滑塊行程，滑塊行程只要比凹模與卸料板上板料 的距離大(2)mm即可。在進行拉伸時，行程一般去拉伸件高度的(2)倍。3、裝模高度模具閉合高度的值應該小于壓力機連桿調節(jié)到最短距離時，由 壓力機墊板上表面到滑塊底平面的距離，其關系為：+5式中-模具的閉和咼度（mm綜合以上要求

15、，選擇的壓力機型號為JA21-160雙柱固定臺式壓力機，技術參數(shù)見下表：表JA21-160技術規(guī)范規(guī)格數(shù)值規(guī)格數(shù)值公稱壓力1600工作臺尺寸/mm前后710滑塊行程160左右1120滑塊行程次數(shù)（不小于）40工作臺孔尺寸/mm前后最大圭寸閉咼度450左右封閉咼度調解量130直徑460滑塊中心線至機身距離380模柄孔尺寸/mm直徑深度7080立柱間的距離530滑塊底面尺寸/mm前后左右460 6504、壓力機功率的核算a、 計算壓力機的有效功在根據(jù)沖壓力選擇壓力機后，還必須核算該項壓力機的功率（功）是否合適。壓力機一個行程所產(chǎn)生的有效功應大于沖壓所 需的總變形功及壓縮彈頂裝置所需的功 W之和，+

16、W壓力機的功由飛輪的有效能量和電動機輸出的能量所組成。后 者主要消耗在合服摩擦和床身彈性的能量等有害阻力以及恢復飛 輪在沖壓后降低的速度上。在實際生產(chǎn)過程中，由于缺少具體數(shù) 據(jù)，很難定量計算。參考沖壓模具設計實用手冊中表A-1給出了曲柄壓力機有效功與名義之間的近似關系的經(jīng)驗數(shù)據(jù)可作為 大致的參考。根據(jù)壓力機型式標準行程壓力機行程數(shù)，試算得：壓力機行程數(shù)n=340/ =340/=340/=53.76（次/min）54（次/min）符合要求。單行程有效功=0.14=0.14=8960 （N.m）b、每道沖壓工序有效沖壓功（1）落料沖壓功二t=526279.60.0012=631.54（ N.m）（

17、2）nm拉伸功=h=1929210.016=3086.75（ N.m）有效沖壓功二+=3718.28 （ N.m）c、彈頂裝置壓縮功（1）頂件器在模具中，頂件器的作用是壓緊坯料及沖壓過程中頂出坯料，同時在拉伸過程中充當壓邊圈起壓料作用，防止拉深過程中起皺。頂件器有橡皮彈簧和氣墊（壓縮空氣）三種，這三種均可用于薄料拉伸。據(jù)分析，拉伸時所需的壓邊力，在拉伸開始階段 要求較大，而隨著拉伸深度的進行，對于薄料的拉伸尤為重要。而彈簧和橡膠所提供的力，是隨著壓縮行程加大而增大，這與壓 邊力的需求正好相反，所以不適合采用彈簧和橡膠，而選用氣墊 裝置。大噸位的壓力機下部帶有氣墊裝置， 壓力可以調節(jié)，工作平穩(wěn)，

18、壓縮空氣的壓力 p 一般為（0.50.6）Mpa =34115.9N，所以氣缸面積A=/p= 34115.9/5=6823.18（）=68231.8（）d=294.7mmd過大，不適合采用氣墊。 退而求其次，改用橡皮，查沖壓模具設計實用手冊中表B-8。 橡皮預壓縮量：=0.15H 時，p=0.5Mpa, d=294.7mm 求得 D=295mm橡皮的最大壓縮量：=（0.350.45）H，為了保證橡膠不致過早損壞，取=0.35H。工作行程：L=-=0.2H拉伸高度即為工作行程：L=16mm,所以橡皮的自由高度為 H二L/0.2=16/0.2=80mm橡皮的預壓縮量：=0.15H=0.1580=1

19、2mm在橡皮的終壓縮量為35%寸，壓縮力為：=143460.71（ N）從拉伸開始時的壓邊力為34115.9N上升到拉伸終了時的143460.71N，壓邊力太大可能導致工件拉裂，同時拉伸功消耗 太大，經(jīng)過核算達近，機床的負載過大。最終還得回到采用氣 墊裝置，氣墊結構簡單，活塞桿較長，導向性較好，能承受一 定的偏力，同時內(nèi)部有較大的空腔，可以儲存較多的壓縮空氣， 不必另備儲氣囊，價格便宜，工作可靠，但受壓力機底座下安 裝空間的限制，工作壓力有限，液壓墊結構緊湊，頂出力與壓 料力可分別控制，但結構復雜，在工作過程中，液壓油通過溢 流閥溢流會增加油溫，會使封橡膠材料壽命縮短，同時油液流 動急劇，使油

20、缸內(nèi)油壓不夠穩(wěn)定，會產(chǎn)生脈動，引起油壓波動， 并且油流迅速啟停、換向，也會引起液壓沖擊，行程噪音，也 會引起漏油。所以一般會在氣墊無法滿足壓料要求時，才回使 用液壓墊。為了減小氣缸尺寸，擬將氣壓定為 0.8Mpa,按上述要求 重新核算氣缸內(nèi)徑：A二/p=34115.9/8=4264.49=42644.9d=，取 d=233.02mm取 d=233mm可從相關文獻中查得氣缸型號為 QGA20075-MF2(2) 頂件器壓縮功采用氣缸壓邊，在拉伸過程中壓邊力沒有變化，拉伸功也是恒定的，壓縮拉伸功為W=fh= 34115.920.150.016=163.76 (N.m)式中f 壓邊圈與板料、拉伸凹模

21、與板料的摩擦系數(shù)，單面取0.15，雙面乘以2.d、總沖壓功總沖壓功是有效沖壓功與壓縮功之和：=+W=3718.28+63.76=3882.04 (N.m)=8960(N.m)沖壓功滿足要求。七、模具結構選擇1、沖模結構形式由沖壓工藝分析可知，采用正裝復合模。2、定位方式因為該模具采用的是條料，控制條料送進方向采用導料銷，無側壓裝置，控制條料的送進步距采用固定擋料銷定距。3、卸料、出件方式的選擇根據(jù)零件的形狀和工藝方案，采用固定卸料板卸料。并用人 工自動取件。4、導向裝備的選擇選擇對角式導柱模架，該模架受力比較平衡，上模座在導柱 上運動平穩(wěn)。適用面寬，常用于級進?；驈秃夏！０寄Ｖ芙?范圍為 63

22、0mm630mm八、主要零部件的設計1、工作零件a、落料凹模尺寸凹模設計時應考慮凹模強度，制造方法和加工精度等。（1）凹模塊的厚度整體凹模的厚度H按沖裁力的大小進行估算，有H=1.5=56.2mm式中一沖裁輪廓長度修正系數(shù)和凹模材料修正系數(shù)，凹 模材料采用CrWMn可由沖壓模具設計實用手冊中表5-9，表5-10查得= 1.50 =1（2）輪廓線到凹模邊緣的尺寸由于輪廓線為平滑曲線，因此 =1.2H=1.256.2=67.4mm.（3）從凹模外緣到螺孔中心的尺寸=（1.72.0）d,根據(jù)凹模壁厚，初步選定的螺紋。即 d=14mm 取 28mm（4）螺孔到凹模孔、圓柱銷孔道螺紋孔的尺寸螺紋到凹?？?/p>

23、、圓柱銷孔到螺紋孔的標準尺寸為F2d=28mm最小允許尺寸為1.3d=18.2mm綜上所述，設計其高度尺寸如下圖所示：注00b、落料拉伸凹凸模對于該沖壓件，凸緣徑向尺寸已有沖壓件形狀決定， 現(xiàn)在 需校核其強度。凸模承壓能力的校核，由沖壓模具設計實用手 冊得二p/A，即 dt （）/4。凸凹模材料初步選為Cr12MoV查中國模具設計大典 表18.4-7可得為（）Mpa經(jīng)驗算可達到強度要求。根據(jù)閉合高度H=380mm以及模架結構要求，設計其高度 尺寸如下圖所示：iOCL11 4324c拉伸凸模拉伸凸模直徑由拉伸工件取得，由螺釘緊固在下模座上,設計其高度尺寸如下圖所示2、固定零件由于工作零件強度足夠

24、，所以不需要墊板，固定方式采 用螺釘固定，不采用固定板。3、卸料零件（1）打桿拉伸后卡在凸凹模上的的拉伸件由打桿頂出，同時防 止拉伸件彎曲，打桿長度根據(jù)模架結構來設計，具體 長度上端閉模柄上平面高（15-20）mm本圖選20mm 具體見裝備圖。（2）落料后工藝廢料箍在落料拉伸凸凹模上，若采用彈性 卸料，則在隨后的拉伸過程中，彈性元件進一步壓縮， 消耗了壓力機的沖壓功，因此本模具采用剛性固定卸 料板，參考固定卸料橫向送料典型 組合，查得卸料板 的厚度為22mm導料厚度為10mm4、定位零件根據(jù)模具的結構形式，沿送料方向的導料采用導料板 的側面定位，端面采用固定擋料銷定位，見裝配圖。5、模架及其部

25、件模架選擇滑向導向，對角導柱模架，各零件規(guī)格如下：（單位為mm)凹模周界630630;閉合高度320450;上模座63063065;下模座63063080;模具閉合高度取380。6、模具閉合高度校核模具閉合高度=380mm H= (320450) mm閉合高度在范圍內(nèi)，符合要求。7、模具安裝尺寸校核壓力機最大高度=450mm,最小裝模高度=450-130=320mm 而模具閉合高度=380mm 在(320450)mm 之間，可正常安裝；另外，滑塊行程最大為160mm工作取出也不成問題，一切合格。九、模具裝配圖通過上述計算所得數(shù)據(jù)和確定的結構尺寸， 設計出的模具裝配草圖如下圖十、模具工作過程模具在壓力機上安裝后，先開動機床進行試運行，確定模 具及機床正常后即可進行沖壓。將已經(jīng)用剪板機剪裁好的條料 從模具側面送進，條料側面靠著導料板，料的前端由固定擋料 銷定位后開始沖壓。上模座下降后，由落料凹模和凸凹模完成 落料，上模座繼續(xù)下降，凸凹模與凸模完成工件外緣拉伸，壓 料圈在拉深時起壓邊作用。沖壓完成后，上模座上升，壓料圈 在氣墊的反彈作用下上升，將工序件推出下模，同時，沖孔廢 料也卡在凸凹模上，上模上升過程中固定卸料板把廢料打下來， 繼續(xù)上升到一定高度，打桿通過打板將工序件從上模打落。然