焊片拉深件沖壓模的設(shè)計

1、目錄1 序言31.1 中國模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀31.2 中國模具行業(yè)的發(fā)展前景31.3 本模具設(shè)計的目的和意義42沖壓件的工藝分析52.1零件的加工說明52.2零件的加工工藝分析53毛坯的尺寸計算63.1鉆孔工序的設(shè)計63.2彎曲工序的設(shè)計63.3拉深和第二次落料工序的設(shè)計74毛坯的下料方式，排樣設(shè)計及材料利用率計算74.1下料方式和排樣設(shè)計74.2材料的利用率85拉深工序的工藝設(shè)計85.1零件的拉深次數(shù)85.2拉深模的壓料裝置和壓料力的計算105.3拉深力和落料力的計算115.4壓力中心的確定及壓力機的選擇116第三次拉深的拉深模的設(shè)計計算126.1拉深模工作部件的設(shè)計126.2壓料機構(gòu)和定位

2、機構(gòu)146.3推出機構(gòu)146.4 下模固定的其他機構(gòu)156.5上模固定的其他機構(gòu)156.6模架部分的選擇157壓力機的技術(shù)參數(shù)校核168模具工作原理與使用注意事項178.1模具的裝配圖178.2模具的工作原理188.3模具使用時的注意事項199.參考文獻191 序言 1.1 中國模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，被稱為“工業(yè)之母”。75的粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件、50的精加工零件由模具成型，絕大部分塑料制品也由模具成型。作為國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)行業(yè)，模具涉及機械、汽車、輕工、電子、化工、冶金、建材等各個行業(yè)，應(yīng)用范圍十分廣泛。近10年來，我國模具行業(yè)一直以每年15的增長速度快速發(fā)展。十五期

3、間，我國模具行業(yè)年增長速度達到20。2005年模具銷售額達610億元，同比增長25，排在世界第三位；模具出口大幅增長，表明模具水平和競爭力提高。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計，2005年模具出口74億美元，同比增長50以上；模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更趨高檔，復(fù)雜、精密、長壽命的模具份額提高到30。目前，國內(nèi)約有模具生產(chǎn)廠商3萬余家，從業(yè)人員有80多萬人，全年模具產(chǎn)值達534億元人民幣。涌現(xiàn)出一批模具行業(yè)領(lǐng)頭羊，如在汽車覆蓋件領(lǐng)域的一汽模具，輪胎領(lǐng)域的巨輪模具，塑料模具領(lǐng)域的海爾，模塊標準件領(lǐng)域的圣都等；不少地方出臺了扶持當?shù)啬＞咝袠I(yè)發(fā)展的政策，如重慶、成都、蘇州、大連等地都在建立模具工業(yè)園區(qū)，改善發(fā)展環(huán)境，完善模具生產(chǎn)的配套

4、體系。中國經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具行業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大了的動力。 目前我國模具生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三，但設(shè)計制造水平在總體上要比德、美等國家落后許多，也比韓國、新加坡等國落后而且國內(nèi)模具市場過早陷入了價格戰(zhàn)的誤區(qū)，還缺乏自主創(chuàng)新的能力，尤其缺乏誠信可靠的市場體系。據(jù)報道，約有65的歐洲客戶認為中國模具價格雖低但質(zhì)量存在問題。 1.2 中國模具行業(yè)的發(fā)展前景 中國廉價勞動力成本的優(yōu)勢和整體經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展的良好勢頭，給中國模具行業(yè)帶來了美好的發(fā)展前景，預(yù)計到2018年，中國將一躍成為全球最大的模具制造業(yè)基地之一。多年來年模具產(chǎn)業(yè)不斷進步，促使我國涌現(xiàn)

5、出一大批龍頭企業(yè)，如汽車覆蓋件模具有“四大家”，模具行業(yè)已有100多家企業(yè)被授予“中國重點骨干模具企業(yè)”稱號;在產(chǎn)業(yè)布局上，我國模具業(yè)正在從較發(fā)達的珠三角、長三角地區(qū)向內(nèi)地和北方擴展，出現(xiàn)了一些新的模具生產(chǎn)較集中的地區(qū)。更為重要的是，我國模具產(chǎn)業(yè)不僅規(guī)模龐大，而且檔次也越來越豐富，大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具為代表的高水平模具比例達到了35%以上。國際模協(xié)秘書長羅百輝表示，目前我國模具工業(yè)的總體水平依然落后于國際先進水平，模具產(chǎn)出依然滿足不了模具市場需求，國產(chǎn)模具對市場的滿足率不到80%，尤其是模具技術(shù)含量高的中高檔模具，滿足率不到60%.我國模具產(chǎn)業(yè)就要大力發(fā)展先進的科學技術(shù)，擴寬技術(shù)的適用

6、范圍，及時的將先進的技術(shù)轉(zhuǎn)化為模具生產(chǎn)力，以適應(yīng)我國日益增長的模具需求市場，促進我國經(jīng)濟的快速發(fā)展與增長。然而隨著時代的發(fā)展，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)需要與時俱進，進行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型謀求新發(fā)展，沒有落后的產(chǎn)業(yè)，只有落后的生產(chǎn)方式。五金模具企業(yè)應(yīng)增強創(chuàng)新意識，培養(yǎng)組建專業(yè)研發(fā)團隊，大力發(fā)展高端產(chǎn)品的研發(fā)技術(shù)，早日實現(xiàn)高端產(chǎn)品國產(chǎn)化;優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，推動產(chǎn)業(yè)升級;發(fā)展產(chǎn)業(yè)集群，增強行業(yè)群體競爭優(yōu)勢;穩(wěn)固國內(nèi)市場，積極開拓國外市場。五金模具行業(yè)發(fā)展日漸成熟的今天，如何使行業(yè)擁有可持續(xù)的生產(chǎn)力和競爭力，是行業(yè)發(fā)展、企業(yè)生存所必須思考的問題。在激烈的國內(nèi)外市場競爭中，五金模具行業(yè)應(yīng)該保持自身優(yōu)勢，不斷突破發(fā)展瓶頸，從而把握住市

7、場的話語權(quán)和主動權(quán)，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。1.3 本模具設(shè)計的目的和意義 沖壓模具在實際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。隨著當今科技的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中模具的使用已經(jīng)越來越引起人們的重視，而被大量應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中來。沖壓模具的自動送料技術(shù)也投入到實際的生產(chǎn)中，沖壓模具可以大大的提高勞動生產(chǎn)效率，減輕工人負擔，具有重要的技術(shù)進步意義和經(jīng)濟價值。本模具是為了加工焊片底部的圓筒而設(shè)計的，該零件的底部圓筒的沖制是個關(guān)鍵問題，因此在設(shè)計模具時既要保證底部圓筒的精度，又必須考慮提高生產(chǎn)效率和操作安全。本模具的設(shè)計具有非常重要的現(xiàn)實意義，因為他大大提高了生產(chǎn)的效率和提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，從而起到縮短周期，降低成本，增加經(jīng)濟效益的目

8、的。2沖壓件的工藝分析2.1零件的加工說明沖壓件：零件圖如圖1所示。圖1：焊片生產(chǎn)批量：大批量；材 料：黃銅帶H68；材料厚度：；制件精度：按上圖所示的公差制造，而未注公差尺寸按IT14 級精度制造。2.2零件的加工工藝分析加工該零件最為主要的就是加工零件底部的圓筒，由于該部位的孔是通孔，所以可以是拉深后鉆孔，也可以是拉深后翻邊。假設(shè)是后面方案，則有：（經(jīng)查資料的，黃銅H68的翻邊系數(shù)為。）翻邊后孔中徑：；取翻邊與工件平面的圓角半徑：；即；也就是說該部位只能是拉深后鉆孔。所以該零件的基本加工工藝路線有三種，分別為： 第一次落料拉深、第二次落料和沖孔鉆孔彎曲； 第一次落料彎曲拉深、第二次落料和沖

9、孔鉆孔； 第一次落料拉深、第二次落料和沖孔彎曲鉆孔。如果彎曲工序在拉深工藝之前時，彎曲出來的兩邊的垂直度可能會受拉深工序的影響；同時，鉆孔后再彎曲的話，彎曲時，圓筒壁可能會被出現(xiàn)裂縫。因此選擇第條工藝路線。該工藝路線需要四個模具，分別是沖孔和落料的級進模，拉深和第二次落料的復(fù)合模、彎曲和鉆孔的復(fù)合模；工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，工件精度也能滿足要求，操作方便，成本較低。3毛坯的尺寸計算按照反方向路線設(shè)計計算，可得到毛坯圖。3.1鉆孔工序的設(shè)計如圖2所示，此時零件應(yīng)該加工通孔，其加工直徑為d； 圖2：彎曲前的零件圖L則有：；即。所以，此工序的鉆孔直徑為；由如題法則得，鉆孔直徑為，以中心軸線為參照

10、。3.2彎曲工序的設(shè)計 根據(jù)圖1和圖2所示，彎曲前的零件圖的縱向長度：。3.3拉深和第二次落料工序的設(shè)計此處拉深為有凸緣圓筒拉深，由圖1可知，該工序的凸緣的最小相對直徑；查得該工序工件的修邊余量為1.6mm。由圖2得：；。由圖1得：；。所以拉深前工件的最大直徑為：；故取最長邊。所以拉深前工件的最小直徑為：；故取最長邊。即該零件的毛坯圖如圖3所示：（毛坯的尺寸也如圖3所示）圖3：毛坯圖4毛坯的下料方式，排樣設(shè)計及材料利用率計算4.1下料方式和排樣設(shè)計由于毛坯的形狀是薄板形，所以可以采用沖裁的方式下料。由于毛坯的輪廓線是曲線，所以采用有廢料排樣。而他的形狀近似于矩形，所以采用直排的排樣方式。由于毛

11、坯的長邊，；經(jīng)查表得：工件間搭邊值；側(cè)面搭邊值。所以毛坯沖裁成型的排樣圖如圖4所示：圖4：毛坯成型排樣圖4.2材料的利用率由圖4可得：送料步距，條料寬度。經(jīng)測量計算，有效的材料面積。所以材料的利用率為：。5拉深工序的工藝設(shè)計5.1零件的拉深次數(shù)拉深系數(shù)：；相對拉深高度：；凸緣的相對直徑：，即該拉深工序是寬凸緣拉深；毛坯的相對厚度：。經(jīng)查表得，該拉深屬于不可一次性拉深成型。由圖2看出，凸緣的形狀不是圓環(huán)，所以按凸緣的最小直徑計算，再驗證其他的。所以有：拉深系數(shù)：；相對拉深高度：； 凸緣的相對直徑：；毛坯的相對厚度：。由于毛坯材料是黃銅H68，所以經(jīng)查表得，第一次拉深的拉深系數(shù)是0.5，即；后續(xù)各

12、次均是0.7，即。所以：；。所以，該工序是由三次拉深形成。因此取兩次拉深系數(shù)分別為，。各次拉深的凹模圓角半徑均為，凸模圓角半徑均為。所以：。所以該工序的工序圖如圖5所示圖5：拉深工序的工序圖而相對于長邊，即，第一次拉深系數(shù)是。所以，該零件的第一次拉深系數(shù)為。由于各工序的定位條件和各工序前的毛坯的尺寸，把第二次落料和沖孔安排在第二次和第三次拉深之間。5.2拉深模的壓料裝置和壓料力的計算5.2.1第一次拉深由上面得，所以，第一次拉深時必須使用壓邊裝置。所以，壓料力為：。（其中，A為壓料圈下坯料的投影面積，經(jīng)計算得；p為單位面積壓邊力，經(jīng)查表取。）5.2.2第二次拉深由于此次拉深的定位是用上次拉深的

13、拉深孔定位，且由上面得、，所以，查圖得第二次拉深時不須使用壓邊裝置。5.2.3第三次拉深由于此次拉深的定位是用凸緣部分的兩個通孔來定位，所以，第三次拉深時也不須使用壓邊裝置。所以，壓料力為：。（其中，A為壓料圈下坯料的投影面積，經(jīng)計算得。）5.3拉深力和落料力的計算查表得，黃銅H68的抗拉強度；取。5.3.1第一次拉深由于此次拉深采用了壓料裝置，所以此時拉深力為：（其中經(jīng)查表并用插值法得寬凸緣筒形件第一次拉深時的系數(shù)）。5.3.2第二次拉深由于此次拉深不采用了壓料裝置，所以此時拉深力為：。5.3.3第三次拉深由于此次拉深也不采用了壓料裝置，所以此時拉深力為：。5.4壓力中心的確定及壓力機的選擇

14、由于此工序是拉深工藝且工件的受力面是中心對稱的，所以每次拉深或落料時的壓力中心是毛坯或上一道工序后的零件的中心圓圓心。5.4.1第一次拉深工藝總壓力為；由于此拉深后，是深拉深；所以壓力機的公稱壓力。所以該工序所設(shè)計的模具初取安裝在J23-6.3沖床上。5.4.2第二次拉深第二次拉深工藝總壓力為；由于此拉深后，是深拉深；所以壓力機的公稱壓力。所以該工序所設(shè)計的模具初取安裝在J23-6.3沖床上。5.4.3第三次拉深 第三次拉深工藝總壓力為；由于此拉深后，是深拉深；所以壓力機的公稱壓力。所以該工序所設(shè)計的模具均可安裝在J23-6.3沖床上，該沖床的主要參數(shù)為：公稱壓力63KN，最大封閉高度170m

15、m，封閉高度調(diào)節(jié)量40mm，工作臺尺寸（左右×前后）315mm×200mm，模柄孔尺寸：30×50。6第三次拉深的拉深模的設(shè)計計算6.1拉深模工作部件的設(shè)計由上面可得：凹模的圓角半徑為；凸模的圓角半徑為。查表得：凸模和凹模的單邊間隙為：，取。所以：凸模工作部分的尺寸為（由圖1得，；查表得）。凹模工作部分的尺寸為（查表得）。所以，凸模形狀如圖6所示：圖6：凸模形狀凹模形狀如圖7所示：圖7：凹模形狀毛坯的形狀如圖8所示：圖8：毛坯形狀6.2壓料機構(gòu)和定位機構(gòu)由于此次拉深的拉深模是倒裝模，且拉深前后的的拉深孔的直徑相差不大，無法使用內(nèi)孔定位，所以用凸緣部位的邊緣來定位。

16、所以把定位元件設(shè)置在壓料板上，其定位曲線和壓料板形狀如圖9所示。圖9：定位曲線和壓料板形狀6.3推出機構(gòu)由于此次拉深的拉深模是倒裝模，且拉深前后的的高度出現(xiàn)變化，所以，壓料圈要做成可上下滑動且能會彈的。所以選擇橡膠圈作為推出機構(gòu)。由上面得，壓料圈的工作行程為，所以取橡膠圈的外徑為，高度，倒圓角為。查表得95A號橡膠的彈性模量為，而計算得橡膠的承受面積為。所以橡膠的承受壓力極限為，所以該橡膠圈合格。而凹模部分的推出機構(gòu)是一個臺階狀的推板和彈簧組成，彈簧選擇65Mn制成的圓柱螺旋壓縮彈簧，其節(jié)距為，自由高度，彈簧線材料直徑，彈簧外徑。6.4 下模固定的其他機構(gòu)為了限制壓料圈的水平滑動，該模具使用了

17、凸模限位塊。為了固定凸模，該模具使用了凸模固定板和下模墊板。凸模限位塊和下模墊板之間的連接使用兩個圓柱頭螺釘，型號為：螺釘 GB/T 65 M4×12。下模部分和下模座的連接使用四個圓柱頭螺釘，型號為：螺釘 GB/T 65 M8×16。6.5上模固定的其他機構(gòu)上模墊板和凹模則限制了彈簧和推板的滑動。為了固定凹模，該模具直接把凹模固定在上模墊板，它們之間的連接使用兩個圓柱頭螺釘，型號為：螺釘 GB/T 65 M4×12。上模部分和上模座的連接也使用四個圓柱頭螺釘，型號為：螺釘 GB/T 65 M8×16。6.6模架部分的選擇由上面選擇的壓力機J23-6.3

18、沖床，該沖床的主要參數(shù)為：公稱壓力63KN，最大封閉高度170mm，封閉高度調(diào)節(jié)量40mm，工作臺尺寸（左右×前后）315mm×200mm，模柄孔尺寸：30×50。因此選擇后傾導(dǎo)柱式模架：模架160×125×140170 I GB/T 2851.3；上模架選擇為：上模座160×125×35 GB/T 2855.5；下模架選擇為：下模座160×125×40 GB/T 2855.6；導(dǎo)柱選擇為：導(dǎo)柱A25h5×150 GB/T 2861.1；導(dǎo)套選擇為：導(dǎo)套A25H6×80×33

19、 GB/T 2861.6；模柄選擇為：模柄A30×78 JB/T 7646.1而模柄固定在上模座上面則是用上模墊板和開槽緊定螺釘：螺釘 GB/T 75 M6×10，來固定的。7壓力機的技術(shù)參數(shù)校核由上面的凸模和凹模及其相關(guān)的零件的此寸可知單個凸凹模的占地尺寸為48×16，所以在所設(shè)定的壓力機和模架下，可一次同時加工多個零件，根據(jù)模架的尺寸及形狀，進行合理的排版，得一次可加工16零件。此時該模具所需的壓力機的公稱壓力。壓力機J23-6.3符合條件。模座外形尺寸為241 mm×191 mm，閉合高度為150mm，而JG23-6.3型壓力機工作臺尺寸為315&

20、#215;200，最大閉合高度為170mm，連桿長度調(diào)節(jié)量為40mm，只要調(diào)節(jié)連桿即可安裝。所以選擇JG23-6.3型壓力機是正確的。所以凸模部分或凹模部分在下模座或上模座的排版如圖10所示：圖10：凸模部分或凹模部分在下模座或上模座的排版圖8模具工作原理與使用注意事項8.1模具的裝配圖有proe5.0建模后，得到的三維裝配圖如圖11所示：圖11：三維裝配圖二維裝配圖如圖12所示：圖12：二維裝配圖1、下模板；2、導(dǎo)柱；3、導(dǎo)套；4、上模板；5、螺釘M4；6、凹模；7、模柄、8、緊定螺釘M6；9上模墊板；10、螺釘M8；11下模墊板；12壓料塊；13、下模固定板；14橡膠圈；15凸模；6模圈/E16工件；17、限位塊；18、彈簧；19推板。8.2模具的工作原理首先，壓力機通過模柄7使上模板4沿著導(dǎo)柱2向下移動，此時凹模6也隨著向下移動；當凹模6碰到工件16后，拉深開始，在凹模6的作用下，工件在凸模15和凹模6之間的縫隙中變形，并被壓入凸凹模之間