無凸緣筒件拉深件模具設(shè)計

1、冷沖模課程設(shè)計說明書無凸緣筒件的模具設(shè)計第1章概論1.1沖壓模具在制造業(yè)的地位 1.2沖壓模具的歷史發(fā)展與現(xiàn)狀 第2章工藝方案分析及確定2.1沖壓件工藝分析2 2.1.1產(chǎn)品機(jī)構(gòu)分析分析2 2.2沖壓工藝的確定3第3章模具結(jié)構(gòu)的確定3.1坯料尺寸計算 3.2排樣53.3各工序尺寸計算63.4壓力計算與設(shè)備選擇93.5拉深模工作零件設(shè)計與計算*9*3.6卸料彈簧計算103.7壓邊的橡膠計算12第4章模具結(jié)構(gòu)的確定4.1模具的形式4.2定位裝置124.3導(dǎo)向零件124.4模架13第5章落料拉深模具結(jié)構(gòu)圖 第6章二、三次拉深模具結(jié)構(gòu)圖 第7章模具零件的加工工藝過程1819結(jié)束語參考文獻(xiàn)第1章概論1.

2、1沖壓模具在制造業(yè)的地位沖壓是使板料經(jīng)分離或成形而得到制件的加工方法。沖壓利用沖壓模具對板 料進(jìn)行加工。常溫下進(jìn)行的板料沖壓加工稱為冷沖壓。模具是大批生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。模具工業(yè)是 國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。模具可保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而且在加工中不破壞產(chǎn) 品表面。用模具生產(chǎn)零部件可以采用冶金廠大量生產(chǎn)的廉價的軋鋼鋼板或鋼帶為 壞料，且在生產(chǎn)中不需加熱，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、重量輕、成本低且節(jié)約 能源和原材料等一系列優(yōu)點(diǎn)，是其他加工方法所不能比擬的。使用模具已成為當(dāng) 代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向?，F(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高, 很大程度上取決于

3、模具工業(yè)的發(fā)展。1.2沖壓模具的歷史發(fā)展與現(xiàn)狀模具的出現(xiàn)可以追溯到幾千年前的陶瓷燒制和青銅器鑄造，但其大規(guī)模應(yīng)用 卻是隨著現(xiàn)代工業(yè)的崛起而發(fā)展起來的。19世紀(jì)，隨著軍火工業(yè)、鐘表工業(yè)、 無線電工業(yè)的發(fā)展，模具開始得到廣泛的使用20世紀(jì)50年代中期以前，模具設(shè)計多憑經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)用戶的要求，制作能滿足產(chǎn)品要求的模具，但對所設(shè)計模具零件的機(jī)械性能缺乏了解。20世紀(jì)70年代 至今計算機(jī)逐漸進(jìn)入模具生產(chǎn)的設(shè)計、制造、管理等各個領(lǐng)域，使得模具設(shè)計、 加工精度與復(fù)雜性不斷提高，模具制造工期不斷縮短。第2章工藝方案分析及確定2.1沖壓工藝分析2.1.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀分析圖2.1可知，拉深件，材料10鋼，材料厚度1

4、.2mm ,圖2.1圓筒件其工藝性分析內(nèi)容如下:(1 )材料分析10鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，屬于深拉深級別鋼，具有良好的拉深成形性能。屬優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,255 333MPA取294MPA， b 294 432MPA 取 363M PA其力學(xué)性能是強(qiáng)度、硬度低而塑性較好，非常適合沖裁加工。另外產(chǎn)品對于厚度與表面質(zhì)量沒有嚴(yán)格要求， 所以盡量采用國家標(biāo)準(zhǔn)的板材，其沖裁出的產(chǎn)品表面質(zhì)量和厚度公差就可以保證。(2 )結(jié)構(gòu)分析零件為一無凸緣筒形件，結(jié)構(gòu)簡單，底部圓角半徑為R3，滿足筒形拉深件底部圓角半徑大于一倍料厚的要求，因此，零件具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。(3 )精度分析零件上尺寸均為未注公差尺寸，普通拉深即可

5、達(dá)到零件的精度要求。經(jīng)上述分析，產(chǎn)品的材料性能符合冷沖壓加工要求。在零件工藝性分析的基礎(chǔ)上制定其工藝路線如下：零件的生產(chǎn)包括落料、拉深(需計算確定拉深次數(shù))、切邊等工序，為了提高生產(chǎn)效率，可以考慮工序的復(fù)合,經(jīng)比較決定采用落料與第一次拉深復(fù)合， 經(jīng)多次拉深成形后，由機(jī)械加工方法切邊保證零件高度的生產(chǎn)工藝。(4)產(chǎn)量10萬件由產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量10萬件可知，產(chǎn)品批量為中等批量，適合采用沖壓加工的方法，最好采用復(fù)合?；蜻B續(xù)模。2 . 2沖壓工藝方案的確定完成此工件需要沖孔、落料兩道工序。其加工方案分為3種，件表2.1。表2.1工藝方案序號工藝方案結(jié)構(gòu)特點(diǎn)單工序模生產(chǎn)：1落料、首次拉深、二模具結(jié)構(gòu)簡單，

6、但需要兩道工序、兩套模具才能完成次拉深、三次拉深-零件的加工，生產(chǎn)效率低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求。2復(fù)合模生產(chǎn)：落料-首次拉深復(fù) 合、二次拉深、三次 拉深、切邊同一副模具完成兩道不同的工序，大大減小了模具 規(guī)模，降低了模具成本，提咼生產(chǎn)效率，也難以提咼 壓力機(jī)等設(shè)備的使用效率；操作簡單、方便，適合中 批量生產(chǎn)；。3連續(xù)模生產(chǎn)：落料-拉深-拉深-拉設(shè)連續(xù)、切邊同一副模具不同工位完成兩道不同的工序，生產(chǎn)效率咼，模具規(guī)模相對第二種方案要大一些，模具成本要咼；兩道工位之間的定位要求非常咼。根據(jù)本零件的設(shè)計要求以及各方案的特點(diǎn)，決定采用第 2種方案比較合理。第3章圓筒形拉深件工藝計算3.1坯料尺寸

7、計算1、在不變薄拉深中，雖然在拉深過程中坯 料的厚度發(fā)生一些變化，但在工藝設(shè)計時，可以 不計坯料的厚度變化，概略地按拉深前后坯料的 面積相等的原則進(jìn)行坯料尺寸的計算。旋轉(zhuǎn)體拉 深件采用圓形坯料，其直徑可按面積相等的原則 計算。計算坯料尺寸時，先將拉深件劃分為若干 便于計算的簡單幾何體，分別求出其面積后相 加，得拉深件總面積藝A，則坯料直徑為Qj5I例圖28所示的薄壁圓筒件,可劃分為三部分，各部分的面積分別為Aid(H r)A2r(d 2r) 8r2圖3.1圓筒件坯料尺寸計算4(d2r)2AAiA2 A帶入D4A，得坯料直徑為(3-1)h 3.3mm，所以,J(d 2r)22 r(d 2r) 8

8、r2 4d(H r)當(dāng)板料厚度大于Imm時，應(yīng)按板料厚度中線尺寸計算。根據(jù)無凸緣筒形拉深件坯料尺寸的計算方法得1）確定零件修邊余量零件的相對高度dr IHi 1-8，經(jīng)查得修邊余量修正后拉深件的總高應(yīng)為43+3.3=46.3mm2）確定坯料尺寸D由無凸緣筒形拉深件坯料尺寸計算公式得D Jd2 4dh 1.72dr 0.56r2I22124.24 24.2 46.9 1.72 24.2 3.6 0.56 3.6 mm70.5mm零件的排樣圖如圖40所示3.2排樣3.1.1搭邊查參考文獻(xiàn)1，確定搭邊值當(dāng) t 1.2 時 a 2,b 1.53.1.2條料寬度采用無側(cè)壓裝置，所以(Z=0.1 , A=

9、0.5 )B (D 2a Z)0(80220.1) 00.584.100.5 mm3.1.3材料利用率0nF10LB 100%式中n板料(帶料或條料)上實(shí)際沖裁的零件數(shù)量;F1 零件的實(shí)際面積;L 板料(帶料或條料)長度;B 板料(帶料或條料)寬度;零件采用單直排排樣方式，查得零件間的搭邊值為1.5mm，零件與條料側(cè)邊之間的搭邊值為1.8mm，若模具采用無側(cè)壓裝置的導(dǎo)料板結(jié)構(gòu)，則條料上零件的 步距為106.5mm，條料的寬度應(yīng)為B (D max 2a C)(70.52 2 0.2)0o.6mm74.70o.6mm選用規(guī)格為1.2mm X750mm X1000mm 的板料，計算裁料方式如下。裁成

10、寬74.7mm，長1000mm的條料，則每張板料所出零件數(shù)為LB75074.7100%100%100013 1013076.274.72 100%72% 74.7 72.5130 / 74.72 100%75.96%750 10003圓筒形拉深件各次工序尺寸的計算工序件直徑 從前面的介紹中已知，各次工序件直徑可根據(jù)各次的拉 深系數(shù)算出，即d1 m1D , d2 m2d1 , d3 msd?dn mndn 1。此時計算所得 的最后一次拉深直徑dn必須等于零件直徑d，如果計算所得的dn小于零件直 徑d，應(yīng)調(diào)整各次拉深系數(shù)，使dn d，所以上式中的m1、m2、m3 mn是在 查表所得口1卜口2卜口3

11、 mn的基礎(chǔ)上調(diào)整后的實(shí)際拉深系數(shù)，調(diào)整時依照的 原則為：實(shí)際拉深系數(shù)大于查表所得的極限拉深系數(shù)并且后繼拉深系數(shù)應(yīng)逐 次。2)工序件的拉深高度在設(shè)計和制造拉深模具及選用合適的壓力機(jī)時，還必須知道各次工序的拉深高度，因此，在工藝計算中尚應(yīng)包括高度計算一項(xiàng)。在計算某工序拉深高度之前，應(yīng)確定它的底部的圓角半徑(即拉深凸模 的圓角半徑)。拉深凸模的圓角半徑，通常根據(jù)拉深凹模的圓角半徑來確定。首次拉深凹模圓角半徑rd1，可參照公式rd1 0.8j(D djt計算確定，以后 各次拉深時凹模圓角半徑rdn (0.6 0.8)rdn 1。拉深凸模的圓角半徑，除最后 一次應(yīng)取與零件底部圓角半徑相等外，中間各次取

12、值可依據(jù)公式rp (0.71)rd 計算確定。根據(jù)拉深后工序件面積與坯料面積相等的原則，多次拉深后工序件的高度可按下面公式進(jìn)行計算h 0.25(孚 d1)d10.43-(* 曲)h20.25(Dd2)0.43r2-(d20.322)22hn0.25 （字 dn） 0.43 學(xué)（dndndn0.32rn）已計算坯料尺寸為70.5mm，則3.3.1確定拉深次數(shù)查得零件的各次極限拉深系數(shù)分別mi=0.500.53m 2=0.750.76，m 3=0.780.79?？偫钕禂?shù)為m總黑O.343,取00.51， m20.76,mnm總0.880.79m1m2由上計算可知共需3次拉深。3.3.2確定各工序

13、件直徑調(diào)整各次拉深系數(shù)分別為m.0.55， m20.78,則調(diào)整后每次拉深所得筒形件的直徑為d1m3d1m1 Dd2m2d138.7mm, d2 30mm;實(shí)際 m,24.2mm。0.550.7838.770.570.5mm38.7 mm38.78mm30.18mm30d24 20.549，m2 387 o.775則m3 ?莎 o.8073.3.3確定各工序件高度根據(jù)拉深件圓角半徑計算公式，取各次拉深筒 形件圓角半徑分別 為r,5.6mm， a 4.6mm， rg 3.6mm ,，所以每次拉深后筒形件的高度為D2 hi0.25 (di70.520.25 ( 38.7)mm38.724.95mm

14、 取 25mmdi) 0.43 土(didi0.430.32ri)竺(38.7 0.32 5.6)mm38.7d?20.322)D2h20.25 (d2) 0.43d270 520.2530)mm3036mm0.43 46 (30 0.32 4.6)mm30D2h30.25 (d370.52 0.25 (24.246.92mmd3)0.43 2(d3d324.2)mm0.43第3次拉深后筒形件高0.323)3.624J (24.23.6)mm應(yīng)等于零件要求尺寸，即h446.92mm,46.92-43.6 3.32mm。即有3.32mm的修邊余量滿足要求。3.3.4判斷是否采用壓邊圈t1 2零件

15、的相對厚度一100 100D70.51.7%，經(jīng)查壓邊圈為可用可不用的范圍，為了保證零件質(zhì)量，減少拉深次數(shù)，決定采用壓邊圈。1、首次拉深右 0.0045(1 m)0.0170.0045(1 0.549)0.0203即需要壓邊裝置。2、二次拉深判斷是否需要壓邊裝置t10.045( 1)dm10.0310.045( 1)0.0180.775即不需加壓邊裝置但可 用壓邊裝置做定位。3、三次拉深判斷是否需要壓邊裝置t10.045( 1)dm10.0410.045( 1)0.0080.807即不需加壓邊裝置但可 用壓邊裝置做定位。由以上計算可知，該例需拉深3次成形，所以其最終的加工工藝路線為:落料與首次

16、拉深復(fù)合模一一第二次拉深一一第三次拉深機(jī)加切邊。3.4壓力計算與設(shè)備的選擇3.4.1首次拉深模具為落料拉深復(fù)合模，動作順序是先落料后拉深，現(xiàn)分別計算落料力F落、拉深力F拉和壓邊力F壓。F 落KLt1.3 3.14 70.5 1.2 294 N101529N101.5kN(3-2 )式中K卸一卸料系數(shù)，查參考文獻(xiàn)1知K卸0.020.06，取K卸0.04。所以djt3.14bK138.7 1.2363 0.75 39699.8N 39.7kN (&=0.75)39.7選用設(shè)備。初選設(shè)備為瀘2(di t 2rA)2P，其中p取2 .7 5嚴(yán)525180N(38.7 2 6)2 2.75N5.2kN壓

17、邊力的和落料力5.2 101.5150469.8KNF壓/0.52，所以，應(yīng)按照的大小J23 35。0.04 10152964.06KN3.4.2二次拉深;F拉2d 2t b K224.6kN (ki = 0.6查的)3.14 30 1.2 363 0.624620.0N初選設(shè)備J23-16。末次拉深:F拉d3t b K33.14 24.2 1.2 363 0.52 17212.1N17.2kN (4=0.52)初選設(shè)備J23-16 。3.5拉深模工作零件設(shè)計與計算3.5.1凸、凹模尺寸計算3.5.1.1首次拉深凸、凹模尺寸計算由上邊計算可知：第一次拉深件后零件直徑為25mm，由公式Z 1.2

18、t確定 拉深凸、凹模間隙值Z，所以間隙Z 1.2 1.2mm1.44mm，貝U首次拉深凹模Da (dmin 2Z)0 A (37.52. 八 0.080.081.44) 0 mm 40.380 mm。首次拉深凸模Dt D0min T37.5oo.o5mm3.5.1.2二次拉深凸、凹模尺寸計算由表查的Z=1.69首次拉深凹模Da(d min2Z)0 A(28.8 2.0.080.081.69) 0 mm 32.180 mm。首次拉深凸模DtD i 0mincO28.8 0.05 mm3.5.1.3末次拉深凸、凹模尺寸計算 因?yàn)榱慵?biāo)注外形尺寸23mm , 即其間隙查為Z=1.45所以要先計算凹模

19、,Da (dmin 0.42Z)0 A (230.4 0.522 1.45)00.08mm 26.10800.08mm則拉深凸模Dt Dmin0T(230.4 0.52)00.05mm 23.20800.05mm3.5.1.4落料拉深復(fù)合模其它工藝計算根據(jù)零件形狀特點(diǎn)，刃口尺寸計算采用分開制造法。落料尺寸為 70.500.74，落料凹模刃口尺寸計算如下。查得該零件沖裁凸、凹模最小間隙 C,最大間隙Zmax 0.190mm， 公差T 0.02mm，凹模制造公差a 0.03mm。將以上各值代入Zmax Zmin校驗(yàn)是否成立。經(jīng)校驗(yàn)，不等式成立，則a0.4 Zmax Zmin凸模制造o.qz0.01

20、2所以可按下式計算工作零件刃口尺寸。max ZminT A 0.018Da(Dmax XoA(70.5 0.5 O.74)00.018mmrc A c 0-0187O.13o mmDt(DAZmin ) T(70.13 0.16)00.0i2mm67.9700-012mm3.6卸料彈簧計算首次拉深L 總 06550mm由卸料力F=4061N作的壓縮量為L1即 L 頂 L 0.3 15mm，初選8個彈簧則每個彈簧的壓縮力為 Fn 507.6N彈簧工31 1 0.5 32.5mm彈簧的自由長度L總L1為總長的65%F預(yù)F總4061 13536.7N0.30.3則當(dāng)取彈簧4個時F。=3384N ;

21、當(dāng)取彈簧6個時F。=2256N ; 當(dāng)取彈簧8個時F。=1692N 查表的 d=6mm,D=30,h=80mm,83.7壓邊的橡膠計算其產(chǎn)生的壓力開始就為壓邊力，橡膠的直徑D Jd21.27%為保證橡膠墊不過早失去彈性而破壞，個的彈簧滿足條件。其總的行程S總 25 10.5632.5mm116mmJ202 1.27 418%.5其允許的最大壓縮兩不得超過摘要高度的45%，一般取自由高度的 35%45%。橡膠墊的預(yù)壓縮量一般取自由高度的10% 15%。橡膠墊產(chǎn)生的力F Ap(6-1 )式中 F 壓力;A橡膠墊橫截面積;p 與橡膠墊壓縮量有關(guān)的單位壓力，如表5.1所示。表5.1橡膠壓縮量和單位壓力

22、橡膠壓縮量（%）單位壓力（MPa）橡膠壓縮量（）單位壓力（MPa）100.26251.03150.50301.52200.70352.10(0.10.15 h自工!325108mm0.30.30.15 108 16mm32.5 16 48.5mm又因?yàn)閔yD 5.41.5則分成4小塊每塊高h(yuǎn) 27mm第4章模具結(jié)構(gòu)的確定4 . 1模具的形式復(fù)合模又可分為正裝式和倒裝式。4.1.1 正裝式特點(diǎn)沖出的工件表面比較平直為后續(xù)加工提供條件。4.1.2倒裝式特點(diǎn)操作方便，應(yīng)用很廣，但工件表面平直度較差，凸凹模承受的張力較大，因 此凸凹模的壁厚應(yīng)嚴(yán)格控制，以免強(qiáng)度不足。經(jīng)分析，此工件，若采用正裝式復(fù)合模，

23、操作很不方便；另外，此工件無較高 的平直度要求，工件精度要求也較低，所以從操作方便、模具制造簡單等方面考 慮，決定二、三次拉深采用倒裝式復(fù)合模，二首次拉深用正裝。4.2定位裝置首次拉深采用固定式擋料銷縱向定位，安裝在凹模上，工作很方便。4.3卸料裝置431條料的卸除采用彈性卸料板。因?yàn)槭钦b式復(fù)合模，所以卸料板安裝在上模。432工件的卸除采用打料裝置將工件從落料凹模中推下，落在模具工作表面上。4.4導(dǎo)向零件導(dǎo)向零件有許多種，如用導(dǎo)板導(dǎo)向，則在模具上安裝不便而且阻擋操作者視線, 所以不采用；若用滾珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向，雖然導(dǎo)向精度高、壽命長，但結(jié)構(gòu) 比較復(fù)雜，所以也不采用；針對本次加工的產(chǎn)品的精

24、度要求不高， 采用滑動式導(dǎo) 柱導(dǎo)套極限導(dǎo)向即可。而且模具在壓力機(jī)上的安裝比較簡單， 操作又方便，還可 降低成本。4.5模架若采用中間導(dǎo)柱模架，則導(dǎo)柱對稱分布，受力平衡，滑動平穩(wěn)，拔模方便，但 只能一個方向送料。若采用對焦導(dǎo)柱模架，則受力平衡，滑動平穩(wěn)，可縱向或橫 向送料。若采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，則可三方向送料，操作者視線不被阻擋，結(jié)構(gòu)比 較緊湊，但模具受力不平衡，滑動不平穩(wěn)。本設(shè)計決定采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。4. 5 . 1標(biāo)準(zhǔn)模架的選用1.落料拉深復(fù)合模零部件設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)模架的選用依據(jù)為凹模的外形尺寸，所以應(yīng)首先計算凹模周界的大小。 根據(jù)凹模高度和壁厚的計算公式得凹模高度H 54mm因?yàn)槔罡叨葲Q定。所以

25、，凹模的外徑為D 140mm。以上計算僅為參考值，由于本套模具為落料拉深復(fù)合模，所以凹模高度受拉 深件高度的影響必然會有所增加， 其具體高度將在繪制裝配圖時確定。 另外，為 了保證凹模有足夠的強(qiáng)度，將其外徑增大到200mm。模具采用后置導(dǎo)柱模架，根據(jù)以上計算結(jié)果，查得模架規(guī)格為：上模座200mm xi60mm X45mm ，下模座 200mm xi60mm X45mm ，導(dǎo)柱 28mm x 180mm，導(dǎo)套 28mm X105mm X43mm。2.第二、三次拉深模零部件設(shè)計由于零件高度較高，尺寸較小，所以未選用標(biāo)準(zhǔn)模架，導(dǎo)柱導(dǎo)套選用標(biāo)準(zhǔn)件， 其規(guī)格分別為25mm X 180mm ， 25mm

26、x 105mm x 43m ，上模座 160 160 40mm。下模座 160 160 40mm第5章落料拉深模具結(jié)構(gòu)圖（圖5-1 ）s7e、s寸09 1011 12 旦/00.-/z.M尸y-/7z/】415 嚴(yán)廠、卜iz vJ-z-丄|II r i容,* *、L_ r.、，嚴(yán)iX*anoP._LL181920，鍛ft23 24 / /JJ圖5-1落料拉深復(fù)合模1、9-下、上模座 2、3、10、12、23-螺釘4-落料凹模5-導(dǎo)柱6-擋料銷7-導(dǎo)套8-凸凹模固定板 11-模柄13-橫銷14-打桿15-推件塊16、22、24-銷釘17-凸凹模18-卸料版19-凸模20-壓邊圈21-頂桿三次拉深結(jié)構(gòu)圖（圖6-1 ）滬/tTiisfp1/rid32:譏V2QV rj/. 4Z/、滲 17彳圖6-1第二次拉深模1-下模座2-導(dǎo)柱3、11、12-螺釘4-凸模固定板 5-頂桿6-壓邊圈7-凹模8-推件塊9-上模座10-導(dǎo)套13-橫銷14-打桿15-模柄16-銷釘17-凸模第7章模具零件加工工藝過程本副模具，零件加工的關(guān)鍵在工作零件及卸料板，如果采用線切割加工技術(shù)， 這些零件的加工