三角定位片沖壓復(fù)合模具設(shè)計

1、沖壓成形工藝與模具設(shè)計課程設(shè)計題目：三角定位片沖壓復(fù)合模 具設(shè)計學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)：材料成型及控制工程 班級：:學(xué)號：指導(dǎo)老師:目錄1 .零件圖及工藝方案 11.1 零件圖11.2 工藝分析11.3 工藝方案的確定12 .工藝設(shè)計22.1 計算毛坯尺寸 22.1.1 修編余量的確定 22.1.2 計算工件表面積22.1.3 拉伸次數(shù)的確定32.2 排樣設(shè)計32.2.1 送料步距的確定42.2.2 調(diào)料寬度的確定42.2.3 材料利用率的確定 43 .模具工作零件刃口尺寸計算 43.1 落料刃口尺寸43.2 沖孔刃口尺寸53.3 拉深64 .工序力的計算及壓力機的選用 74.1 落料

2、力和沖孔力 74.2 卸料力和頂件力 74.3 拉深力84.4 壓力機的選擇 84.5 壓力中心的確定85模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計95.1 落料拉深凸凹模的設(shè)計 95.2 沖孔凸模105.3 拉深沖孔凸凹模115.4 落料凹模115.5 各板設(shè)計125.6 模架的選取125.7 裝配圖126參考資料13.c1 .零件圖及工藝方案1.1 零件圖,R3然0地2材料10鋼料厚1.5mm1.2 工藝分析通過對三角定位片零件圖分析可以初步得出尺寸不是很大，精度要求不是很高，大量生產(chǎn)。制件外形為一簡單拉伸件，還要異形沖孔。要注意拉伸過程中起皺和破裂的的控制。該零件的材料是10鋼抗拉強度為b b>335MPa,

3、料厚1.5mm,偏薄，所要拉伸的深度比較淺， 而且拉伸圓角半徑為 3mm ,大于一倍料厚滿足拉伸件拉伸件的要求，因此具有良好的結(jié)構(gòu) 工藝性，零件尺寸除了 80mm標有公差，其余均為標注公差，所以該零件的精度沒有什么 要求，固可按照IT14級精度進行計算。綜上：該零件的形狀、尺寸、精度、材料均符合沖壓工藝要求，故可以采用沖壓方法加工。1.3 工藝方案的確定根據(jù)以上分析和計算，可以進一步明確該零件的沖壓加工需要包括以下基本 工序：落料、沖孔、拉深。根據(jù)這些基本工序，可以擬出如下幾種工藝方案：方案一以上工序過程都采用單工序模加工。 用此方案，模具的結(jié)構(gòu)都比較簡單，制 造很容易，成本低廉，但由于結(jié)構(gòu)簡

4、單定位誤差很大，而且單工序模一般無導(dǎo)向 裝置，安裝和調(diào)整不方便，費時間，生產(chǎn)效率低。萬案一落料與拉深還有沖孔在復(fù)合模中加工成半成品。 提高了生產(chǎn)率。對落料以及 拉深、沖孔的精度也有很大的提高。萬案二采用帶料級進多工位自動壓力機沖壓， 可以獲得較高的生產(chǎn)效率，而且操作 安全，但這一方案需要專用的壓力機或自動的送料裝置。模具的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜， 制造周期長，生產(chǎn)成本高。根據(jù)設(shè)計需要和生產(chǎn)批量，綜合考慮以上方案，方案二最適合。即落料、拉 深在同一復(fù)合模中完成，這樣既能保證大批量生產(chǎn)的高效率又能保證加工精度， 而且成本不高，經(jīng)濟合理。2 .工藝設(shè)計2.1 計算毛坯尺寸2.1.1 修編余量的確定由于板料存在

5、著各項異性，實際生產(chǎn)中毛坯和凸、凹模的中心也不可能完全 重合，因此拉伸口部分不可能很整齊，通常都要有修邊工序，以切去不整齊的部 分。為此計算毛坯尺寸應(yīng)留有修邊余量。拉伸件高度：h=20mm拉伸件的相對高度：h/d=20/80=0.25<0.5故可不考慮修邊余量。2.1.2 計算工件表面積并分別求出個簡單幾何 然后根據(jù)表面積相等原首先將拉伸件劃分為若干個簡單便于計算的幾何體, 體的表面積。把各簡單幾何面積相加即為零件的總面積, 則，求出坯料直徑。計算過程如下1.二兀 D=A+A+A=Z2 A4D=-4EAAi=:兀 d(H-r)A=：2 兀 r(d-2r)+8r 2冗2A=Z（d-2r）

6、2把以上各部分的面積相加后帶入式，整理后可以得出坯料的直徑為D= ,d2+4dH-1.72dr-0.56r-2式中D 坯料的直徑，單位mmd、H、r拉伸件直徑高度和圓角半徑，單位 mm計算的 D= 107.85mm ,取 D=108mm2.1.3 拉伸次數(shù)的確定總的拉伸系數(shù)m=d/D=0.74 ,查教材可知m1=0.5,m>m1,故可以一次拉伸。2.2 排樣設(shè)計排樣設(shè)計主要是確定排樣方式、送料步距、條料寬度、材料利用率2.2.1 排樣方式的確定根據(jù)沖裁件在板料上的布置方式，排樣方式有直排、單行排、多行排、斜 排的多種排樣方式。該零件屬于圓形沖空件，工藝廢料和結(jié)構(gòu)廢料不可避免綜合 排樣的設(shè)

7、計原則選擇直排。2.2.2 送料步距的確定工件之間的最小搭邊值為1.5mm最小工藝邊距搭邊值為 2mm根據(jù)公式A=D+a1送料步距確定為109.5mm2.2.3 調(diào)料寬度的確定調(diào)料寬度按下式計算B=D+2a=113mm2.2.4 材料利用率的確定=A/BS*100%= 75.3%式中：-材料的利用率A- 一個步距的工件的實際面積S- 送料步距B- 條料寬度3.模具工作零件刃口尺寸計算采用凸凹模分別加工，凸凹模分別加工是指在凸模與凹模分別按各自圖樣上 標注的尺寸及公差進行加工，沖裁間隙由凸凹模刃口尺寸及公差保證， 這樣就需 要分別計算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差， 并標注在凸凹模設(shè)計圖樣上，這樣

8、 加工方法具有互換性，便于成批制造，主要用于簡單，規(guī)形狀(圖形，方法或矩 形)的沖件。3.1 落料刃口尺寸所以落料時，因為落料件表面尺寸與凹模刃口尺寸相等或基本一致，應(yīng)該先確定凹模刃口尺寸，即以凹模刃口尺寸為基準，又因為落料件尺寸會隨凹模刃口的磨 損而增大，為了保證凹模磨損到一定程度仍能沖出合格零件， 故凹模基本尺寸應(yīng) 該取落料件尺寸公差圍的較小尺寸，落料凸模的基本尺寸則是凹模基本尺寸上減 去最小合理間隙。Dd (D X )0 dDp (Dd 2Cm. )0式中Dp一落料凸模最大直徑（mm pDd 一落料凹模最大直徑（mrmD 工件允許最大尺寸（mrm一沖裁工件要求的公差X 一系數(shù)，為避免多數(shù)

9、沖裁件尺寸都偏向于極限尺寸，此處可取X=0.5。對于未標注公差可按IT14級計算，根據(jù)教材上表查得，沖裁模刃口雙面間隙: Zmax=0.120mm Zmin=0.090p一凹、凸模制造偏差，這里可以按IT6和IT7來選取:落料刃口尺寸： 工件尺寸公差按 凸模=0.035。108mmDd(DX )0 d=(108-0.5x0.87 ) 0+0.022=107.57+0.022Dp(DdZ . )0Jmin pIT14級精度選取，得工件尺寸偏差108-0.87 ,查表凹模 =0.022,=(107.57-0.090 ) -0.035= 107.48-0.0353.2沖孔刃口尺寸對于形狀復(fù)雜或薄工件

10、的模具，為了保證沖裁凸、凹模間有一定的間隙值， 必須使用配合加工。此方法是事先做好其中的一件（凹模或凸模）作為基準件， 然后以此件的實際尺寸配加工另一件， 使它們之間保持一定間隙。設(shè)計時，基準 件的刃口尺寸及制造公差應(yīng)詳細標注，而配作件上只標注公稱尺寸，不注公差。所以對于沖孔使用配作法對于非規(guī)則形狀的沖裁， 落料凹模刃口尺寸隨刃口磨損量增大的變化情況，沒有圓形落料凹模刃口尺寸磨損后只增大那樣單一的變化規(guī)律；沖孔凸模沒有圓形沒有圓形沖孔凹模刃口尺寸磨損后只減小那樣單一的變化規(guī)律；無論是落料凹模還是沖孔凸模，磨損后刃口尺寸磨損后尺寸減小，簡稱的變化均有可能有三種情況：磨損后尺寸增大，簡稱A類尺寸;

11、B類尺寸；磨損后尺寸不變，簡稱C類尺寸。A類尺寸:( amax/4X )0B類尺寸:(bmin0X ) 4C類尺寸:(Cm./2)/8式中amax 與A類尺寸對應(yīng)的工件尺寸允許的最大值( mmbmin 與B類尺寸對應(yīng)的工件尺寸允許的最小值( mmCmin 與C類尺寸對應(yīng)的工件尺寸允許的最小值(mml分析只a和r的尺寸均是增大的尺寸為a=200.52 ( =0.52) R=G.36(=0.36),其中x=0.5 ,采用凹模為設(shè)計基準件，所以ad =(20-0.5x0.52)+0.52/4+0.13+0.36/4=19.74R=(6-0.5x0.36) =5.82 +0.093.3拉深對于拉伸時工

12、作零件設(shè)計主要是凹模圓角半徑 力凸模圓半徑年,凸、凹模 的間隙乙凸模直徑DP,凹模直徑Dd0當rd過小時，材料對凹模的壓力增大，摩 擦力增大，摩擦力增大，磨損加劇，使模具壽命降低。所以rd既不能過大也不能過小，通常按經(jīng)驗公式計算rd=0.8 /(D-d)式中，D為毛坯直徑，mm d為拉伸后的直徑，mm求的凹模圓角半徑rd=5mm對于凸模圓角半徑對拉伸影響不大，但必須合適，所以一般選取拉伸后零件底部的圓角半徑rp=r拉深間隙是指單面間隙。間隙的大小對拉深力、拉深件的質(zhì)量、拉深模的壽命都 會有影響，對于精度要求較高的零件，為了使拉深后回彈小，常采用負間隙拉深， 其間隙值為0.9-0.95t , Z

13、處于材料名義厚度和最小厚度之間。對于該零件選取材料的厚度t為間隙。拉深時，拉深模直徑尺寸的確定的原 則，與沖裁模刃口尺寸的確定基本相同，只是具體容不同，這里不在復(fù)述。拉深凸模和凹模的單邊間隙Z=t=1.5mm計算凸凹模制造公差，按IT8級精度選取,對于拉深尺寸20,凸 凹0.046mm。因因拉深件注外形尺寸，按凹模進行配作：故凹模的尺寸Dd=20+0.46凸模的尺寸為D=(D-2Z)-0.464.工序力的計算及壓力機的選用4.1 落料力和沖孔力平刃凸模落料力的計算公式為P kLt式中 P -沖裁力（N）；L一沖件的周邊長度（mmt一板料厚度（mmi;一材料的抗沖剪強度（MPa；K一修正系數(shù)。它

14、與沖裁間隙、沖件形狀、沖裁速度、板料厚度、潤滑情況等多 種因素有關(guān)。其影響圍的最小值和最大值在（1.01.3）P的圍，一般k取為1.25 1.3。在實際應(yīng)用中，抗沖剪強度的值一般取材料抗拉強度 b的0.70.85。為便于估算，通常取抗沖剪強度等于該材料抗拉強度b的80%取350MPa落料的周長為339.12mm 沖孔力白周長為 97.68mm因此，該沖件的落料力的計算公式為F落 1.3 0.8 Lt b=1.3x0.8x339.12x1.5x350=185159NF孔=1.3x0.8xLtb=1.3x0.8x78.84x1.3x350=37307N4.2 卸料力和頂件力一般情況下，沖裁件從板料

15、切下以后受彈性變形及收縮影響。會使落料件梗塞在凹模，而沖裁后剩下的板料則箍緊在凸模上。從凸模上將沖件或廢料卸下來 所需的力稱卸料力。影響這個力的因素較多，主要有材料力學(xué)性能、模具間隙、 材料厚度、零件形狀尺寸以及潤滑情況等。所以要精確地計算這些力是困難的， 一般用下列經(jīng)驗公式計算： 卸料力F 卸 KiF式中F沖裁力（N）Ki 頂件力及卸料力系數(shù)，其值可查教材。這里取K1為0.04因此F 卸=0.04x (185159+37307)=8898NF 頂=0.05x185159=9257N4.3 拉深力拉深力一般以經(jīng)驗公式計算由于是不采用壓邊圈的一次拉深，所以 拉深力F=1.25九(D-d) t b

16、=1.25x3.14x28x1.5x350=57697N4.4 壓力機的選擇F=F落+F孔+F卸+F頂+F拉=185159+37307+8898+9257+57697=298318N=298KN所以選擇開式壓力機標稱壓力：298KN固定行程：215mm模柄孔：4.5 壓力中心的確定模具壓力中心的確定特別的作用，如果壓力中心沒有位于模柄的投影下面， 模具工作的時候容易失衡，短期不會出現(xiàn)什么問題，隨時模具工作的時間增加， 會逐漸的磨損凹模和凸模，導(dǎo)致模具的工作壽命大大縮短，甚至提前報廢。所以 為了提高模具的壽命和使用年限，必須確定壓力中心，保證壓力中心和模柄盡量 重合，即使不重合，也要保證模具的壓力中心位于模具的投影下面。 本次設(shè)計中， 由于模具使用復(fù)合膜，而且壓力中心即為幾何中心，所以模具的壓力中心選擇工 件的幾何中心即可。5模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計5.1落料拉深凸凹模的設(shè)計5.2沖孔凸模5.3拉深沖孔凸凹模5.4落料凹模5.5 各板設(shè)計卸料板 200mmx160mmx10mm凸模固定板 200mmx160mmx30mm凹模固定板 200mmx160mmx30mm上墊板 200mmx160mmx10mm下墊板 200mmx160mmx20mm5.6 模架的選取選取對角導(dǎo)柱模架上模座 200mmx160mmx40