復(fù)合模具設(shè)計(jì)

1、沖壓工藝及模具課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)名稱：空心鉚釘拉深件工藝分析及模具設(shè)計(jì)姓 名： 寇建東 學(xué) 號： 20114480 學(xué)院 (系)：材料科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè)：材料成型與控制工程班 級：11材型（卓越）1班 指導(dǎo)教師： 畢大森 1,設(shè)計(jì)任務(wù)及產(chǎn)品圖設(shè)計(jì)空心柳釘?shù)穆淞侠顝?fù)合模具。零件名稱：空心鉚釘拉深件沖壓材料：10鋼，材料厚度t=0.6mm生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn)零件圖：如下圖2，制件工藝性分析 （1）材料：空心柳釘所用的材料為純銅,其具有良好的沖壓性能。 （2）結(jié)構(gòu)形狀：沖裁件內(nèi)，外形要盡量避免尖銳清角。該工件為窄凸緣圓筒形件的拉深，拉深高度較大。 （3）尺寸精度：零件圖上最大外形屬于IT13級，其余

2、未注公差尺寸按IT14級。一般沖壓均能滿足精度要求。 綜上所述，該零件的拉深工藝性較好，可采用拉深工序加工。3，沖壓工藝方案的制定及模具結(jié)構(gòu)類型3.1，工序數(shù)量的確定 確定工序數(shù)量的基本原則是：在保證工件加工質(zhì)量，生產(chǎn)效率和經(jīng)效益的前提下，工序數(shù)量應(yīng)盡可能地減少。故該零件第一步落料拉深采用復(fù)合模，然后再用拉深單工序模具。3.2，沖壓工藝方案 該零件加工需先落料，然后拉深，由于屬于窄凸緣圓筒形件的拉深，前幾道工序按無凸緣圓筒形件拉深及尺寸計(jì)算，而在后兩道工序拉深為帶錐形的拉深件，最終將錐形凸緣壓平?，F(xiàn)要求設(shè)計(jì)該零件加工的第一副落料拉深模具，設(shè)計(jì)為落料拉深復(fù)合模。3.3，模具結(jié)構(gòu)類型沖壓工藝性分析

3、之后擬定沖壓工藝方案時選擇復(fù)合模，因?yàn)榱慵膸缀涡螤詈唵螌ΨQ，所以復(fù)合模結(jié)構(gòu)相對簡單，操作方便，能夠直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸件可靠方便，模具類型為有廢料落料拉深復(fù)合模。4，確定毛坯的形狀，尺寸和主要參數(shù)（1）查沖壓模具設(shè)計(jì)師手冊P2-228表9-7修邊余量表，按H=30，d=25,H/d=1.2。查得=2.5。（2）求毛壞直徑，按公式由冷沖摸課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)P77表4.4序號11的公式D=(d12+6.28rd1+8r2+4d2h+6.28Rd2+4.56R2+d42-d32)1/2計(jì)算d1=23.8mm，d2=24.4mm，d3=25.4mm，d4=35mm，R=0.2mm

4、，r=0.5mm，h=29.3mm。算得D=64.1mm。（3）判斷是否采用壓邊圈，查表采用或不采用壓邊圈的條件，根據(jù)（t/D）100=(0.6/64.1) 100=0.94，查得采用壓邊圈。（4）判斷能否一次拉深，查表得純銅的首次拉深系數(shù)m1=0.5-0.55，取m1=0.55,計(jì)算mtotal=d/D=25/64.1=0.39m1，需多次拉深。（5）查表得純銅首次拉深m1=0.5-0.55，以后逐次拉深mm=0.72-0.80,。第一次拉深半成品的直徑為：d1=m1D=0.564.1mm=32.05mm(調(diào)整d1=34mm，此時m1=0.53)第二次拉深半成品的直徑為：d2=m2d1=0.

5、7234mm=24.48mm25mm(調(diào)整d2=d=25mm，此時m2=0.74)故需要二次拉深。（6）計(jì)算各次拉深半成品高度：h1=0.25(D2/d-d1)+0.43r/d1(d1+0.32r1) =0.25(64.164.1/34-34)+0.430.5/34(34+0.320.5)=22mm。（7）繪制工序圖，如下圖：,5，確定排樣方式5.1，排樣方式 沖壓件在配料上的布置方式稱為排樣。合理的確定產(chǎn)品的排樣方式、坯料形式及尺寸，能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量、材料利用率、沖壓效率和模具壽命，同時便于沖壓操作。 按照材料的利用情況，排樣方式分為三種： （1）有廢料排樣 產(chǎn)品與產(chǎn)品之間、產(chǎn)品與坯料邊緣之

6、間均有搭邊。 （2）少廢料排樣 僅在產(chǎn)品與產(chǎn)品（或產(chǎn)品與坯料邊緣）之間有搭邊 （3）無廢料排樣 產(chǎn)品與產(chǎn)品之間、產(chǎn)品與坯料邊緣之間均無搭邊。根據(jù)零件圖可以選取有廢料排樣。這種排樣產(chǎn)品精度高，模具壽命也高，但材料利用率低。 按照產(chǎn)品在坯料上的布置方式分類，排料方式可以分為直排、斜排、多排、對排、混排等。根據(jù)零件圖可以選取為直排排樣。 5.2， 搭邊與料寬搭邊是指排樣時產(chǎn)品與產(chǎn)品之間、產(chǎn)品與坯料之間留下的余料。它可以補(bǔ)償坯料的定位誤差，保證模具具有足夠的強(qiáng)度，使條料具有足夠的剛度，以便送料。查表得：材料厚度t=0.5-0.8，工件間最小搭邊值為1.0mm，側(cè)面最小搭邊值為1.2mm。在選取搭邊值時

7、要注意：硬材料搭邊值要大一些，軟材料，脆材料的搭邊值要小一些，彈性卸料比鋼性卸料的搭邊要小一些。綜合考慮材料的力學(xué)性能和厚度，及零件的外形尺寸和排樣方式，選取搭邊值為a=1.2mm。條料寬度的選取原則：最小條料寬度要能夠保證沖裁件周邊有足夠的搭邊值。最大條料寬度要保證沖裁時在導(dǎo)料板之間順利送行并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距（簡稱為步距或進(jìn)距）其大小為條料上兩個對應(yīng)沖裁件的對應(yīng)點(diǎn)之間的距離。條料寬度 b=D+2a=64.1mm+21.2mm=66.5mm送料步距 s=D+a=64.1mm+1.2mm=65.3mm。6，工序壓力的計(jì)算，壓力中心的計(jì)算和壓力機(jī)的選

8、擇6.1，工序壓力的計(jì)算 已知工件的材料為純銅，其力學(xué)性能如下：=150200Mpa, =245315Mpa, =200Mpa。在沖壓模具設(shè)計(jì)時，沖壓力是指落料力、卸料力、拉深力、壓邊力、切邊力、沖孔力、推件力和頂件力的總稱。它是沖壓時選擇壓力機(jī)，進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時校核強(qiáng)度和剛度的重要依據(jù)。 （1）落料力的計(jì)算 KLt (12) =1.3Dt =1.33.1464.10.6175N =45789.84N 45.8KN 落料力（KN)； K 安全系數(shù)，一般可取K=1.3； L 沖裁輪廓周長（mm）； T 料厚（mm）； 材料的抗剪強(qiáng)度（Mpa）； （2）卸料力的計(jì)算 = (13) =0.0445.8

9、KN 1.8KN 卸料力（KN）； 卸料力系數(shù)； F 沖裁力（KN)； （3）拉深力的計(jì)算 = (14) =3.14340.62801N =17935.68N 17.9KN 拉深力（N)； 首次拉深修正系數(shù)； 材料抗拉強(qiáng)度（Mpa）； （4）壓邊力的計(jì)算 圓筒形件第一次拉深時壓邊力 =p （15） =64.1-（34+26）2.5N =3910.89N 3.4KN 首次拉深凹模圓角半徑； P 單位壓邊力； 第一次拉深時的壓邊力（N)； （5）推件力的計(jì)算 = nF （16） =10.0545.8KN 2.3KN 推件力（N)； 推件力系數(shù)（查1表3-11）； F 沖裁力(N)； （6）頂件力的

10、計(jì)算 = F （17） =0.0645.8KN 2.7KN 頂件力（N）； 頂件力系數(shù)； F 沖裁力（N)；6.2，壓力中心的計(jì)算沖壓力合理的作用點(diǎn)稱為模具的壓力中心。模具的壓力中心應(yīng)該通過壓力機(jī)滑塊的中心線。對于有曲柄的沖模來說，虛實(shí)壓力中心通過曲柄的中心線。以便于沖模平穩(wěn)工作，減少導(dǎo)向件的磨損，從而提高模具的壽命。 由于該工件的毛坯和各工序工件均為軸對稱圖形，而且只有一個工位，因此壓力機(jī)的中心必定與制件的幾何中心重合，所以模具的壓力中心就在圓心部位，無需再次計(jì)算。6.3壓力機(jī)的選擇壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖壓力。計(jì)算總沖壓力原則上只計(jì)算同時發(fā)生的力。拉深力出現(xiàn)在落料力之后，因此最大沖

11、壓力出現(xiàn)在沖裁階段，模具采用彈性卸料裝置和上出料方式，故總沖壓力為： =+ =（45+1.8+2.7）KN =49.5KN從滿足沖壓力要求看，可以初選63KN規(guī)格的壓力機(jī) JC236.37，計(jì)算模具主要工作部分的刃口尺寸（1）落料刃口尺寸的計(jì)算 =（64.1-0.750.2）0+0.0072mm=640+0.0072mm =(64-0.03)0-0.0048=63.970-0.0048 、分別為落料凹、凸模刃口尺寸； D落料件外徑的最大極限尺寸； 沖裁件制造公差； X磨損系數(shù)，其值在0.51之間，與沖裁件精度等級有關(guān)； 最小初始雙面間隙； 、分別為凹、凸模的制造公差，取=0.6（） =0.4(

12、)；（2） 拉深部分凹凸模尺寸的計(jì)算中間過渡工序的半成品尺寸，由于沒有嚴(yán)格限制的必要，模具尺寸只要等于半成品尺寸即可。Z=1.1t=1.10.6=0.66Dd=Dmax+0.0210=34+0.0210Dp=( Dmax-Z)0-0.021=33.340-0.021凸模，凹模圓角半徑，查表得：Rp=(1015)t=6mm。Rd=(0.61)=3.6mm。8，模具的主要工作部分及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）落料凹模高度的確定落料凹模高度為 H=Kb =（0.2564.1）mm=16mm b工件的最大外形尺寸（mm）； K凹模厚度系數(shù)，0.20.3C=(1.52)H=1.816mm=29mm凹模周界： B=L=

13、b+2C=（64.1+229)mm=122mm取B=L=125mm。Hd1，而落料凹模的高度肯定要大于毛壞第一次拉深之后的高度，取凹模高度為38mm。凹模刃口高度選擇，材料采用T10A，工作部分熱處理硬度為6064HRC，結(jié)構(gòu)圖如下：（2）拉深凸模的設(shè)計(jì)根據(jù)工件外形并考慮加工，將凸模設(shè)計(jì)成帶肩臺階式圓凸凹模，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與修模，采用車床加工，與凸模固定板的配合按H7/m6。材料選用T10A，淬火硬度為5862HRC，根據(jù)凸模直徑，選擇其上通氣孔直徑為4mm，凸模長度 L= =20mm+15mm+（22mm） =57mm凸模固定板厚度（mm）；壓邊圈高度（mm）；Y凸模進(jìn)入

14、凹模的深度；具體結(jié)構(gòu)如下：（3）依據(jù)凹模尺寸，查表，選擇圓形墊板尺寸為DH=125mm6mm，材料為45鋼， 熱處理硬度4348HRC。（4）固定板設(shè)計(jì)凸模的固定方式有直接固定在模座、用固定板固定和快換式固定三種固定方式，這里選用固定板固定，固定板與凸模為過渡配合（H7/n6），根據(jù)GB2858.581及凹模尺寸選取凸模固定板尺寸DH=125mm20mm，其結(jié)構(gòu)簡圖如下：同理，選擇凹凸模固定板尺寸為DH=125mm20mm，其結(jié)構(gòu)簡圖如下：（5）為了防止拉深時起皺，需用壓邊圈，壓邊圈與凸模的單面間隙選為0.3mm，與凹模的單邊間隙取0.5mm，壓邊圈采用45鋼制造，熱處理硬度為4245HRC。

15、高度選為15mm，其結(jié)構(gòu)如下圖：（6）凹凸模設(shè)計(jì)結(jié)合工件外形并考慮加工，將凸凹模設(shè)計(jì)成帶肩臺階式圓凸凹模，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換，采用車床加工，與凸凹模固定板的配合按H7/m6，材料采用T10A，工作部分熱處理淬硬6064HRC，其高度為： L= =20mm+15mm+28mm =63mm 落料凸模固定板高度； 卸料板高度； 安全距離；結(jié)構(gòu)圖如下：（7）模柄的設(shè)計(jì) 模柄選擇壓入式模柄，材料選用Q235，熱處理硬度4348HRC，依據(jù)壓力機(jī)型號，選用B型，具體結(jié)構(gòu)如下：（8）卸料裝置的設(shè)計(jì)卸料裝置采用彈壓卸料板裝置，以方便卸料，由于卸件力較大，擬選用4個彈簧卸料板周界尺寸與凹模

16、周界尺寸一樣，厚度根據(jù)沖裁件料厚和卸料板寬度取15mm，選擇圓形卸料板，其尺寸為DH=125mm15mm，卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為4348HRC。結(jié)構(gòu)簡圖如下：卸料板上設(shè)置4個卸料螺釘，公稱直徑為10mm，螺紋部分為M8mm。（9）模架的選用模具的閉合高度是指模具在最低工作位置時上下模座之間的距離，它應(yīng)與壓力機(jī)的裝模高度相適應(yīng)，從生產(chǎn)量、模具結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品規(guī)格和操作方便等方面考慮，選擇滑動導(dǎo)向中間導(dǎo)柱圓形模架，查模具大典，所選模架具體參數(shù)如下：凹模周界：125mm閉合高度(參考)最?。?60mm閉合高度(參考)最大：190mm上模座 數(shù)量1 規(guī)格：125mm35mm下模座 數(shù)量1 規(guī)格：125mm45mm 導(dǎo)柱 數(shù)量2 規(guī)格：22mm150mm 25mm150mm 導(dǎo)套 數(shù)量2 規(guī)格：22mm85mm33mm 25mm85mm33mm導(dǎo)柱與導(dǎo)套結(jié)構(gòu)從標(biāo)準(zhǔn)中選取，尺寸由模架中的參數(shù)決定。導(dǎo)柱的長度應(yīng)保證沖模在最低工作位置時，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于1015mm，而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為12mm。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合為H7/h6,導(dǎo)套與上模座之間、導(dǎo)柱與下模座之間采用過渡配合H7/m6。導(dǎo)柱與導(dǎo)套材料采用20鋼，熱處理硬度為（滲碳）5662HRC。上下模座材料采用45鋼，熱