冷沖壓模具設(shè)計(反拉深)

1、目 錄1 前言31.1 題目的由來31.2 具體的題目及零件工藝分析3 2 沖壓工藝方案32.1 修邊余量的確定32.2 坯料直徑的計算42.3 拉深系數(shù)的計算42.4 拉深次數(shù)的計算42.5 沖壓工藝設(shè)計及工藝方案確定（工序沖件圖繪制）4 3 沖壓模具設(shè)計53.1 落料模、拉深模的設(shè)計或落料拉深復(fù)合模的設(shè)計53.2 沖壓力的計算73.3 沖壓設(shè)備的選定83.4 模柄尺寸及其它相關(guān)尺寸確定83.5 強度校核93.6模具材料與熱處理9 4 模具關(guān)鍵零件加工工藝編制164.1 凸模加工工藝編制164.2 凹模加工工藝編制164.3 凸凹模加工工藝編制175 結(jié)束語17 前言1.1 題目的由來在教育

2、主管部門的關(guān)懷下，在院系領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心、關(guān)注下，在沖壓成型技術(shù)課程實踐考核方案獲得通過之后，由專業(yè)老師出題，進行與沖壓、模具、加工有關(guān)的綜合設(shè)計，重點考核綜合運用沖壓知識、工序與工序銜接復(fù)合、拉深曲線擬合(或正拉深與反拉深的應(yīng)用 、在掌握模具制造工藝基礎(chǔ)上正確利用合理模具結(jié)構(gòu)解決沖壓件成形問題能力。1.2 具體的題目及零件工藝性分析1對以下沖壓件（材料08FAl, 厚度1mm ）進行沖壓工藝設(shè)計、模具設(shè)計，對關(guān)鍵模具零件進行加工工藝編制，按要求繪制模具裝配圖、關(guān)鍵模具零件的零件圖，編寫設(shè)計計算說明書，正確回答有關(guān)提問。 將以上長度方向尺寸各加上1mm圖1.1 沖壓件2、材料及強度、剛度。該零件的材

3、料為硬度t=1.5的08FAL 鋼，具有優(yōu)良的沖壓性能。隨著沖壓后零件強度和剛度的增加，都有助于使產(chǎn)品保證足夠的強度和剛度。3、根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)要求，分析其沖壓工藝性：從零件的結(jié)構(gòu)特性以及沖壓變形特點來看，該零件屬于無帶凸緣的旋轉(zhuǎn)圓筒件，且相對高度h/d都比較合適，沒有厚度不變的要求，且外圓半徑r=8mmt,r=5t,滿足拉深工藝對形狀和圓角半徑的要示，且零件尺寸精度要求不高，拉深工藝性較好。2 沖壓工藝方案2.1 修邊余量的確定由于工件拉深后口部不平，通常拉深后便切邊，因此在毛坯尺寸上相應(yīng)在工件高度上增加修邊余量h, 修邊余量可根據(jù)相對高度查表求得，由于該零件圖比較復(fù)雜，所以首先根據(jù)沖壓件，將

4、沖壓件分為5段，如圖 求得其面積A A 1+A2+A3+A4+A550*50+4*50*7-1. 72*5*50-0. 56*2525762mm 2求得h1=73mm所以相對高度h1/d=73/1140.63查表得h=3mm2.2 坯料直徑的計算求得總坯料面積A 坯=A+h (d/2226835mm 2所以坯料直徑D 185mm2.3 拉深系數(shù)的計算根據(jù)零件圖所示，求出每次拉深的拉深系數(shù)m=d1/D=114/1850.616m2=d2/D1=82/1140.719m3=d3/D2=50/820.612.4 拉深次數(shù)的計算查表可知，每次工序的拉深系數(shù)都比各自極限拉深系數(shù)大，所以每次工序拉深次數(shù)都

5、為1.2.5 沖壓工藝設(shè)計及工藝方案確定（工序沖件圖繪制）對于零件比較復(fù)雜、沖壓加工流程較長因而需要采用較多工序時，往往不容易很直觀地就確定出具體的沖壓工藝方案，此時通常采用以下方法：先確定出工件所需要的基本工序；然后將基本工序按照沖壓的先后順序進行適當(dāng)?shù)募信c分散，確定各工序的具體內(nèi)容，組合排列出可能的不同的工藝方案，再結(jié)合各種因素，分析比較，找出最適合生產(chǎn)規(guī)模和適應(yīng)現(xiàn)場具體生產(chǎn)條件的工工藝方案?；竟ば颍焊鶕?jù)上面拉深次數(shù)分析和零件的具體結(jié)構(gòu)，該零件所需的基本工序：落料、第一次拉深，第二次反拉深，第三次反拉深。沖壓方案根據(jù)零件加工所需要的基本工序，將各工序予以適當(dāng)?shù)慕M合，可以有下五種沖壓方案

6、。 方案一：落料與第一次拉深復(fù)合，其余各工序按照單工序進行。如下圖所示： 方案一沖壓流程圖方案二：落料與第一次拉深復(fù)合，其次兩次反拉深也復(fù)合。如下圖所示： 方案二沖壓流程圖方案比較方案二第一次反拉深和第二次反拉深復(fù)合在一起，節(jié)省了一副模具，使模具的制造時間縮短，成本稍微降低，但由于材料本身較薄，容易拉裂，所以不宜采用。方案二采用了三副模具，除了落料拉深工序外，均使用了單工序簡單模具，存在工序組合少，生產(chǎn)效率低的特點。但不容易使材料拉裂，所以決定采用方案一。最后再進行切邊，得到所需模具。3 沖壓模具設(shè)計3.1 落料模、拉深模（或反拉深模）的設(shè)計或落料拉深復(fù)合模的設(shè)計1、模具類型的選擇根據(jù)確定的方

7、案，選用三副模具：第一副，落料拉深模；第二副，第一次反拉深模；第三副，第二次反拉深模。2、定位方式的選擇第一副模具采用擋料銷形式定位，第二副和第三副模具都采用壓邊圈定位。3、卸料，出件方式的選擇第一副模具采用卸料板進行卸料，推件塊對工序件推出。第二副和第三副模具利用壓邊圈對零件進行卸出。4、導(dǎo)向方式的選擇采用中間導(dǎo)柱導(dǎo)向模架，便于安全操作。1、落料拉深模的設(shè)計零件排樣 由于毛坯直徑為185mm, 考慮到操作的安全與方便，采用單排的方式， 如下圖所示，為零件的排樣圖。其中搭邊值查表選取a=2mm,a1=1.5mm進距L D+a1=185+1.5=186.5mm條料寬度b=D+2*a=185+2*

8、2=189mm.條料尺寸根據(jù)零件圖和板料規(guī)格選用板料為1.0*190*950mm.8*3. 14*(185/2 其利用率= 190*9502 各工作零件尺寸查表得其制造公差凸-0.012mm, 凹0.017mm落料凹模刃口尺寸D 凹186000. 017mm 落料凸模刃口尺寸D 凸185-0. 012mm拉深凸模刃口尺寸D 凸1114-0. 012mm拉深凹模刃口尺寸D 凹11160拉深凸模的高度H1115mm 凸凹模的高度H2150mm 落料凹模高度H3105mm 2 第一次反拉深0. 017mm拉深凸模刃口尺寸D 凸282-0. 012 拉深凸凹模內(nèi)緣刃口尺寸D2凹8400. 017拉深凸

9、凹模外緣刃口尺寸D 凸3114-0. 012 拉深凸凹模高度H2100. 5-0. 012 拉深凸模H3116-0. 012 3第二次反拉深拉深凸模刃口尺寸D 凸450-0. 012 拉深凸凹模內(nèi)緣刃口尺寸D 凹3520拉深凸凹模外緣刃口尺寸D 凸582-0. 012 拉深凸凹模高度H461-0. 012 拉深凸模H576-0. 01200. 0173.2 沖壓力的計算1、落料拉深工序的沖壓力;壓邊力F 壓（/4）*D2-(d1+2r凹 2q3KN沖壓力F 1=F沖+F拉+F卸+F推+F壓 =54+17+2.16+0.935+3 =77.095KN 2 第一次反拉深：3 第二次反拉深：3.3

10、沖壓設(shè)備的選定沖壓設(shè)備的選用原則： 對許用負荷圖的再認識， 曲柄壓力機的能耗分配， 沖壓力的計算 壓力機類型的選擇 初選設(shè)備設(shè)備做功校核 裝模高度校核 滑塊行程校核模具安裝空間尺寸主要根據(jù)沖壓力和模具的裝模高度來選擇設(shè)備，選J3116的壓力機3.4 模柄尺寸及其它相關(guān)尺寸確定1模具閉高度第一副模具的閉合高度：H 263, 前面選取模架的閉合高度為240-285, 模具的閉合高度滿足Hmax-5H 模Hmin+10,因此模具的閉合高度合適。 第二副和第三副模具的閉合高度：H1220，前面選取的模架的閉合高度均為215-250，也能滿足要求，因此模具的閉合高度也合適。2其他模具結(jié)構(gòu)零件根據(jù)凹模零件

11、尺寸，結(jié)合各模具的特點，查表確定其他模具結(jié)構(gòu)零件 3.5 強度校核1凸模強度校核在一般情況下，凸模的強度是足夠的，無需進行強度核算。在這幾副模具中，凸模的危險斷面尺寸和自由長度都能夠滿足強度要求，以防止凸?？v向失穩(wěn)和折斷。2凹模強度校核校核凹模強度的目的主要是檢查其厚度H ，因為凹模下面的模板或墊板上的孔口較凹?？卓诖?，使凹模工作時受彎曲，若凹模厚度不夠便會產(chǎn)生彎曲變形以至損壞。b /a彎=3F/H2*（）彎1+b 2/a 2b /aHmin=3F /彎(1+b 2/a 23凸 凹模強度的校核凸凹模存在復(fù)合模中，是復(fù)合模的工作零件。凸凹模工作面的內(nèi)、外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。因此從強度

12、方法考慮，其壁厚應(yīng)受最小值限制。查表可知，以上三副模具的最小壁厚均大于最小極限值，所以滿足強度要求。3.6 模具材料與熱處理1、材料選擇：選用材料時，應(yīng)遵循的基本原則是：要滿足模具的使用性能要求，同時兼顧材料的工藝性和經(jīng)濟性。 由于該零件材質(zhì)較軟，且形狀，尺寸，厚度等各種因素對模具壽命影響較大，要求模具材料的強度和剛度較高，要有很高的耐磨性。同時還要有一定的韌性和較好的切削加工性，并要求熱處理時模具變形小。所以模具的主要工作零件選G12MoV 。為了節(jié)省模具成本，并要求一定的壽命，其他結(jié)構(gòu)零件則選用45鋼。 2、熱處理：G12MoV 屬于萊氏體鋼，鑄態(tài)時存在魚骨狀共晶碳化物，因為軋制或鍛造存在

13、方向性，加工后碳化物分布不均勻，會給熱處理帶來變形、開裂缺陷。碳化物越不均勻，抗彎強度越低，并產(chǎn)生各向異性。所以對原材料進行改鍛，降低碳化物的不均勻性是提高G12MoV 模具質(zhì)量的一個重要途徑。消除應(yīng)力，降低硬度，進行退火處理。退火冷卻速度應(yīng)小于或等于30 /h,冷卻到550以下可以出爐空冷。其次進行淬火處理，采用貝氏體等溫淬火處理。由于該材料具有很高的穩(wěn)定性，淬火時一般采用油冷最后，為了完全消除應(yīng)力和穩(wěn)定工件尺寸，進行回火處理。3.7 裝配圖繪制1落料拉深復(fù)合模如下圖所示為正裝復(fù)合模，凸凹模裝在上模，落料凹模和拉深凸模裝在下模。工作時，條料靠導(dǎo)料銷和擋料銷定位。上模下壓后，凸凹模外形和凹模進

14、行落料，落下的料卡在凹模中，同時拉深凸模與凸凹模內(nèi)孔進行拉深?？ㄔ谕拱寄５睦罴赏萍b置推出，當(dāng)上模上行時，原來在沖裁時被壓縮后的彈性元件恢復(fù)，使卡在凸凹模外的廢料卸下。 1上模座板，2 墊板，3卸料導(dǎo)套4導(dǎo)柱5卸料螺釘6頂柱 7導(dǎo)料銷 8推件板9 19 25彈簧10拉深凸模固定模11 21螺釘 12下模座板13推件螺釘14墊板15凸模16凹模17卸料板 18凸凹模20凸凹模固定板21螺栓22銷釘 23止轉(zhuǎn)銷24模柄 2 第一次反拉深模下圖為第一次反拉深。凸模裝在下模，首先把拉深工序件放在壓邊圈上，由于放工序件的壓邊圈的位置與工序件形狀相適應(yīng)，所以安放工序件安全方便，且定位可靠。模具下行時，

15、凸凹模和壓邊圈壓住工序件，而拉深凸模向上拉深。此時，隨著模具的下行，工序件的金屬將隨著流動，其高度也相應(yīng)地減少。模具上行時，工序件會包緊在凸模上，由于壓邊圈下彈簧將恢復(fù)原狀，提供一定的力將工序件從拉深凸模頂出。 1 模柄 2上模座板 3導(dǎo)套 4凹模 5推桿 6推件塊7壓邊圈8卸料桿9下模座板10凸模固定板11彈簧12凸模3第二次反拉深下圖為第三次反拉深的模具。其結(jié)構(gòu)和原理與第二副反拉深的模具相似。為了能夠很好地安放工序件，使工序件定位準(zhǔn)確，將工序件倒放在與其壓邊圈相適應(yīng)的位置，這樣能使工序件在拉深過后不發(fā)生偏移。模具下行時，隨著金屬流動，拉深成最終所需要的沖壓工件，模具上行時，壓邊圈又起到卸件

16、的作用，將最后所形成的零件卸下來。1模柄 2上模座板 3導(dǎo)套 4導(dǎo)柱 5下模座板 6卸料桿7凸模固定板 8彈簧 9壓邊圈 10凸模 11推件塊12推件塊13打桿14螺母 15螺栓 16橡膠 17圓板3.8 關(guān)鍵模具零件的零件圖繪制1第一副落料拉深模凸凹模的零件圖如下所示： 凹模的零件圖 凸模的零件圖 2、第一次反拉深模 凹模的零件圖 、凸模的零件圖 3、第二次反拉深模凹模的零件圖如下圖所示 拉深凸模的零件圖如下所示 沖壓成型技術(shù) 4 模具關(guān)鍵零件加工工藝編制 4.1 凸模加工工藝編制 凸凹模加工工藝過程 工序號 1 2 3 4 5 6 6 7 8 工序名稱 備料 熱處理 車 車 鉆孔 鏜孔 熱

17、處理 鉗工 磨外圓 淬火、回火、保證 58.62HRC 研中心孔 磨 車床 0 - 0 . 012 工序內(nèi)容 將毛坯鍛 118*124 mm 圓料 退火 車兩端面，保持長度 117 mm mm,鉆中心孔 車外圓、圓角、切槽、mm 留單面磨量 0.20.3 鉆113 0 - 0 . 012 設(shè)備 車床 車床 鉆床 鏜床 mm 孔，去毛刺 120 0 mm 及其端面到尺寸，磨 mm 外圓磨床 留研磨量 0.01mm，并保軸度公差要求。 9 10 11 平磨 鉗工 檢驗 磨113 - 0 . 012 mm 尺寸的端面 mm 達要求，拋光 R 2 的圓角 平面磨床 車床 研磨113 0 - 0 . 0

18、12 4.2 凹模加工工藝編制 落料凹模加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 第 16 頁 設(shè)備 沖壓成型技術(shù) 備料 熱處理 車 將毛坯鍛 272*210 mm 圓料 退火 車外圓、 圓角、 端面、 內(nèi)孔、 倒角， 185 mm 留單面磨量 0.20.3 劃線 鉆攻 3 10mm,鉆鉸 2 10mm,去毛刺， 淬火、回火、保證 58.62HRC 磨上下平面見光，保證平行度公差要求 磨185 + 0 . 017 0 + 0 . 017 0 車床 鉗工 鉆孔 熱處理 磨平面 磨內(nèi)孔 鉗工 檢驗 鉆床 平面磨床 內(nèi)圓磨床 車床 mm 內(nèi)孔，留研磨量 0.8mm mm 達要求，拋光 R 2 的圓角 研磨185 + 0 . 017 0 4.3 凸凹模加工工藝編制 拉深凸模加工工藝過程 工序號 1 2 3 4 5 工序名稱 備料 熱處理 車 車 鉆孔 工序內(nèi)容 將毛坯鍛 200*210mm 圓料 退火 車兩端面，保持長度 88mm,鉆中心孔 車外圓、圓角、切槽、mm 軸向通氣孔(深 60mm,留單面磨量 0.20.3 鉆115 去毛刺 6 7 8 熱處理 鉗工 磨外圓 淬火、回火、保證 58.62HRC 研中心孔 磨115 + 0 . 017 0 + 0 . 017 0 設(shè)備 車床 車床 鉆床 mm 孔，徑向通氣孔(深 11mm 車床