盒形件拉深設(shè)計(jì)(共27頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上華中科技大學(xué)材料學(xué)院 班 級(jí)： XXXXXXX 學(xué)生姓名： X X X 學(xué) 號(hào)： XXXXXXX 時(shí) 間： 2015年1月 盒形件加工工藝及模具設(shè)計(jì)專心-專注-專業(yè)1、零件工藝性分析1.1零件結(jié)構(gòu)圖示圖1.1：加工零件圖1.2零件結(jié)構(gòu)分析工件為矩形盒形件，零件形狀簡單，要求為外形尺寸；尺寸為長、寬、高分別為45mm，27mm，20mm；料后t=0.4mm，沒有厚度方向上不變的要求；底部圓角半徑，矩形四個(gè)角處圓角半徑為，滿足拉深工藝對(duì)形狀和圓角半徑的要求。1.3材料性能分析零件所用材料為H68M，拉伸性能好，易于成形。1.4精度等級(jí)分析公等級(jí)定為IT14級(jí)。滿足普通沖壓

2、工藝對(duì)精度等級(jí)的要求。2、工藝方案的確定由上分析，該零件為矩形盒形件，可采用拉深成形。為確定拉深工藝方案，先計(jì)算拉深次數(shù)及相關(guān)工藝尺寸。2.1修邊余量 工件相對(duì)高度，則依據(jù)下表可知修邊余量。工件相對(duì)高度h2.56717184445100工件修邊余量h0（0.030.05）h0（0.030.05）h0（0.030.05）h0（0.030.05）h0 表2.1：無凸緣盒形件的修邊余量表2.2相關(guān)工藝尺寸計(jì)算毛坯相對(duì)厚度；矩形盒形件相對(duì)半徑；矩形盒形件拉深響度高度；2.3判斷拉深次數(shù) 根據(jù)相關(guān)工藝尺寸計(jì)算結(jié)果，由下圖可知，應(yīng)選擇一次拉深成形即可。圖2.1：盒形件不同拉深情況分區(qū)圖方案一：，落料，拉深

3、成形；方案二：落料拉深復(fù)合成形；方案三：落料拉深級(jí)進(jìn)模成形；方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需兩道工序、兩副模具，生產(chǎn)效率低，零件精度較差，在生產(chǎn)批量較大的情況下不適用。方案二只需一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度易保證，且生產(chǎn)效率高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀較簡單，模具制造并不困難。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率也很高，但與方案二比生產(chǎn)的零件精度稍差。欲保證沖壓件的形位精度，需在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，模具制造、裝配較復(fù)合模略復(fù)雜。故選用方案二。3、工藝計(jì)算 落料拉深復(fù)合工藝參數(shù)計(jì)算可分別計(jì)算拉深工藝參數(shù)和落料沖裁工藝參數(shù)。3.1拉深部分工藝計(jì)算3.1.1毛坯尺寸計(jì)算 根據(jù)圖2.

4、1判斷該盒形件拉深為一次拉深的區(qū)，該區(qū)域的是角部具有大圓角半徑的較高盒形件，特點(diǎn)是；有大量的材料從圓角出轉(zhuǎn)移到側(cè)壁上去，因而會(huì)大大增補(bǔ)側(cè)壁的高度。毛坯尺寸是根據(jù)盒形件表面積和毛坯表面積相等的原則求出，毛坯形狀為長圓形如右圖所示。尺寸計(jì)算過程如下所示：其中矩形長邊b1=45mm，短邊b=27mm，拉深高度h=20.8mm，圖3.1：盒形件毛坯尺寸圖示矩形圓角r=4mm，拉深圓角=3mm。長圓形毛坯的圓弧半徑為： ，代入數(shù)據(jù)得： 長圓形毛坯長度L為： 長圓形毛坯的寬度K為： ，帶入數(shù)據(jù)得： 依照以上計(jì)算尺寸繪出毛坯形狀如下所示：圖3.2：盒形件拉深毛坯3.1.2盒形件拉深變形程度校核(1)拉深系數(shù)

5、校核 對(duì)于該盒形件，圓角處變形最大，直邊部分較小，故需要校核圓角處假想拉深系數(shù)。拉深系數(shù) 其中為圓角處家鄉(xiāng)半徑。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得： 極限拉深系數(shù)m1如下表所示，由于H68M塑性較好，所以m1值適當(dāng)減小，與下表中綜合取m1=0.31，則m0m1,故能一次拉深成形。r/b毛坯相對(duì)厚度（t/K）0.30.60.61.01.01.51.52.00.0250.310.300.290.280.050.320.310.300.290.100.330.320.310.300.150.340.340.330.320.200.360.350.340.330.300.400.380.370.360.400.440.4

6、20.410.40 表3.1：在一道工序內(nèi)所能拉深的矩形的最大相對(duì)高度(2)相對(duì)高度h/r校核 由前計(jì)算相對(duì)圓角半徑r/b=0.148，相對(duì)高度h/r=5,由下表查得極限相對(duì)高度H/r=6，則h/rH/r，故能夠一次拉深成形。相對(duì)圓角半徑r/b0.40.30.20.10.03相對(duì)高度H/r232.84468121015 表3.2:盒形件初次拉深的最大相對(duì)高度3.1.3拉伸模工作部分結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算（1） 拉深凸凹模間隙 對(duì)于盒形件拉深，凸模和凹模間隙直邊部分與U形工件相通，圓角部分間隙值比直邊部分大0.1t，則： 直邊：Z1=（11.1）t=1.05*0.4=0.42 圓角：Z2=Z1+0.1t=

7、0.42+0.4*0.1=0.46（2） 拉深凸凹模圓角半徑 一般來說拉深凹模圓角半徑：=5t=5*0.4=2mm 凸模圓角半徑與工件圓角半徑相等：=3mm（3） 拉深凸凹模工作部分尺寸由于尺寸標(biāo)注為外形標(biāo)注形式，拉深件未標(biāo)明公差尺寸精度定為IT14，工件=0.520mm對(duì)于非盒形件，則凸凹模公差為IT10。查標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)得短邊1=0.084mm；長邊2=0.010mm基本尺寸/mm大于3610183050至361018305080IT1um0.8111.21.51.52IT21.21.51.522.52.53IT322.52.53445IT43445678IT5456891113IT6689

8、11131619IT710121518212530IT814182227333946IT925303643526274IT104048587084100120IT11607590110130160190IT12mm0.10.120.150.180.210.250.3IT130.140.180.220.270.330.390.46IT140.250.30.360.430.520.620.74IT150.40.480.580.70.8311.2IT160.60.750.91.11.31.61.9IT1711.21.51.82.12.53IT181.41.82.22.73.33.94.6 表3.3：

9、標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)則對(duì)于外形標(biāo)注形式有： ，則對(duì)于短邊： 對(duì)于長邊：（4） 拉深凸模氣孔尺寸 由下表之拉深凸模氣孔尺寸d=5mm凸模直徑5050100100200200出氣孔直徑56.589.5表3.4拉深凸模出氣孔直徑3.1.4拉深力計(jì)算 拉深力，其中：K為系數(shù)K=0.50.8，此處取K=0.6；L0為盒形件周長，L0=2(b+b1)=2（27+45）=144mm；t為材料的厚度，t=0.4mm；為擦理療的抗拉強(qiáng)度，對(duì)于材料H68M，=294392MPa，此處取=350MPa。帶入數(shù)值F=0.6*144*0.4*350=12.1kN。材料名稱牌號(hào)狀態(tài)/MPab/MPas/MPa100E/10MPa

10、紫銅T1，T2,T3軟1571966931106硬235294127黃銅H62軟2552943598半硬29437319620硬41241210H68軟2352948840108半硬27634225硬39239224515表3.5常用銅合金的力學(xué)性能3.1.5壓邊力計(jì)算 壓邊圈的使用范圍如下，有下表及前計(jì)算數(shù)據(jù)可知，該次設(shè)計(jì)中應(yīng)該使用壓邊圈。首次拉深以后各次拉深坯料相對(duì)厚度拉深系數(shù)坯料相對(duì)厚度拉深系數(shù)用壓邊圈1.50.6120.61.50.8表3.6：壓邊圈的使用條件 選用氣墊式彈性壓邊圈，壓邊力Fy=A*p。A為壓邊面積，p為單位壓邊力。材料單位壓邊力/MPa鋁0.81.2紫銅，硬鋁（退火的

11、或鋼淬火的）1.21.8黃銅1.52壓軋青銅22.520鋼，08鋼，鍍錫鋼板2.53軟化狀態(tài)的耐熱鋼2.83.5高合金鋼，高錳鋼，不銹鋼34.5表3.7：沖壓常用金屬的單位壓邊力 3.2落料時(shí)沖裁工藝計(jì)算落料時(shí)成形形狀即為拉深計(jì)算毛坯形狀，如下圖所示：圖3.3落料零件通過測(cè)量壓邊面積A=2481.5mm，則F1=1.6*2481.5=3.97kN3.2.1凸凹模刃口尺寸計(jì)算（1） 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算原則 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)：落料以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；沖孔以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。 設(shè)計(jì)時(shí)間隙一律采用最小合理間隙值Zmin。 刃口尺寸的制造偏差方向：單向注入實(shí)體內(nèi)部。即磨損后，凸、

12、凹模刃口尺寸變大的取+&；磨損后凸、凹模刃口尺寸變小的取&。 刃口尺寸制造偏差的大?。汉唵涡螤?，按IT6IT7取值；復(fù)雜形狀，取1/4；磨損后尺寸無變化，取1/8。 加工方法：簡單形狀，分別加工；復(fù)雜形狀，配合加工。 （2） 落料凸凹模刃口尺寸計(jì)算（選用直刃口） 落料件以凹模為基準(zhǔn)，工件圖中未標(biāo)注公差尺寸精度定為IT14級(jí)，查下表，尺寸偏差數(shù)值如下：大于 至 H12 H13 H14 H15 H16 H17 H18 h12 h13 h14 h15 - 3 +0.10 0 +0.14 0 +0.25 0 +0.40 0 +0.60 0 +1.00 0 +1.4 0 0 -0.10 0 -0.14

13、0 -0.25 0-0.40 3 6 +0.12 0 +0.18 0 +0.30 0 +0.48 0 +0.75 0 +1.2 0 +1.8 0 0 -0.12 0 -0.18 0 -0.30 0-0.48 6 10 +0.15 0 +0.22 0 +0.36 0 +0.58 0 +0.90 0 +1.5 0 +2.2 0 0 -0.15 0 -0.22 0 -0.36 0-0.58 10 18 +0.18 0 +0.27 0 +0.43 0 +0.70 0 +1.10 0 +1.8 0 +2.7 0 0 -0.18 0 -0.27 0 -0.43 0 -0.70 18 30 +0.21 0

14、+0.33 0 +0.52 0 +0.84 0 +1.30 0 +2.10 +3.3 0 0 -0.21 0-0.33 0 -0.52 0 -0.84 30 50 +0.25 0 +0.39 0 +0.62 0 +1.0 0 +1.60 0 +2.5 0 +3.9 0 0 -0.25 0-0.39 0 -0.62 0 -1.00 50 80 +0.30 0 +0.46 0 +0.74 0 +1.20 0 +1.90 0 +3.0 0 +4.6 0 0 -0.30 0-0.46 0-0.74 0-1.20 表3.8未注公差的極限偏差 對(duì)于尺寸L:76.54mm-76.54mm（為磨損后增大尺寸）

15、 對(duì)于尺寸K:61.76mm-61.76mm（為磨損后增大尺寸） 根據(jù)下表，IT14 級(jí)精度時(shí)，磨損系數(shù)x=0.5 沖件精度IT10IT1113IT14磨損系數(shù)x10.750.5表3.9：磨損系數(shù)取 =1/4 其計(jì)算公式為：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：Zmin=Kt；K為材料有關(guān)的系數(shù)，對(duì)于黃銅，取K=0.080.10。則Zmin=0.08*0.4=0.032mm，取Zmin=0.03mm?，F(xiàn)列出拉深毛坯落料件的外形尺寸及凸模、凹模尺寸如下表所示：工件尺寸凸模尺寸凹模公稱尺寸76.5475.961.76mm61.1表3.10：落料凸凹模尺寸3.2.2排樣與毛坯計(jì)算 分析零件形狀，應(yīng)采用單直排的排樣方式，采取

16、如下圖所示的排樣方法。 圖3.4帶料排樣 t=0.4mm,取前后搭邊為a=1.5mm ，側(cè)搭邊為a1=1.73mm ，板料寬度為80mm。毛坯材料利用率為 =S/S0 100% S為工件面積，S0為所用材料面積。根據(jù)繪圖軟件測(cè)得：S=3986.8mm,S0=（76.54+1.73x2）x（61.76+1.5）=5060.8mm=3986.8/5060.8=78.8%3.2.3落料時(shí)沖壓力計(jì)算（1）沖裁力計(jì)算 落料時(shí)沖裁力P=KLt；式中 P沖裁力（N）； L沖裁周邊長度（mm），測(cè)得周邊長度為226.14mm； t沖裁件材料厚度（mm），為0.4mm； 材料抗剪強(qiáng)度，MPa；查的黃銅為250

17、MPa K系數(shù)，通常取1.3則：P=1.3*266.14*0.4*250=34.6kN（2） 卸料力計(jì)算P1=Ks*P=0.05*34.6=1.73kN料厚/mmKeKkKs鋼0.10.10.140.065-0.0750.10.50.0630.080.045-0.0550.52.50.0550.060.04-0.052.56.50.0450.050.03-0.046.50.0250.030.02-0.03鋁、鋁合金0.03-0.070.025-0.08純銅、黃銅0.03-0.090.02-0.06表3.11系數(shù)：Ke、Kk、Ks3.2.4壓力中心計(jì)算 由于該工件內(nèi)外周邊形狀對(duì)稱，故其幾何中心就

18、是壓力中心。4、沖壓設(shè)備的選用 落料拉深需總的沖壓力即為拉深過程與落料過程所需沖壓力之和。=F+F1+P+P1=12.1+3.97+34.6+1.73=52.4kN表4.1：壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 由沖壓力的大小，根據(jù)上表，選取開式雙柱可傾壓力機(jī)JH2316，其主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱壓力：160kN 滑塊行程：55mm 最大閉合高度：220 mm 閉合高度調(diào)節(jié)量：45 mm 滑塊中心線到床身距離：160mm 工作臺(tái)尺寸：300 mm450mm 工作臺(tái)孔尺寸:210mmx160mmx240mm 模柄孔尺寸：40mmx60mm 墊板高度：40mm5、落料拉深模主要零部件計(jì)算5.1落料凹模設(shè)計(jì)計(jì)算（1

19、） 凹模孔口的設(shè)計(jì) 凹?？卓谛问健?采用直刃壁孔口凹模。 凹?？卓诟叨龋╤）。 其孔口高度不宜過大，一般可按材料的厚度t選 取。 t0.5mm h=3-5mm； 取h=5mm （2） 凹模外形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，凹模外形結(jié)構(gòu)選為矩形。采用整體式凹模。 通過螺釘和銷釘直接固定在模板上。（3） 凹模外形尺寸的計(jì)算 凹模厚度:H=kL 其中k為凹模厚度系數(shù),由下表取k=0.2， L為垂直送料方向的凹模刃壁間最大距離，此處L=75.9mm。 t/mm L/mm 0.5123350-100 0.20.220.280.350.42表5.1：凹模厚度系數(shù)則H=0.2x75.9=15.18mm，取H=16mm凹模壁厚

20、C=（1.52）H=（1.52）x16=25mm則凹模板尺寸為（75.9+25x2）mm*（61.1+25x2）mm*16mm=125.9mm*111.1mm*16mm對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)化尺寸JB/T7653-94取凹模板尺寸為160mm*125mm*16mm。如下圖所示：圖5.1落料凹模版5.2拉深凸模設(shè)計(jì)計(jì)算 采用等截面凸模，通過末端增大及中間面配合固定在定在凸模板上磨平，凸模長度為L有： 其中H=32mm，H=20mm，H=14.5mm，L為附加長度，取L=15.5mm。則L=82mm，如下圖所示：圖5.2拉深凸模5.3固定板設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 凸凹模固定板設(shè)計(jì) 凸凹模固定板的外形尺寸與凹模板一致，厚

21、度取為H=24mm。圖形如下所示：圖5.3凸凹模固定板(2)凸模固定板設(shè)計(jì) 凸模固定板的外形尺寸。一般情況，凸模固定板的外形尺寸與凹模（或凹模固定板）或卸料板尺寸相同； 凸模固定板的厚度。可以用查表求得H=32mm如下圖所示：圖5.4凸模固定板5.4卸料結(jié)構(gòu)計(jì)算（1）卸料板設(shè)計(jì)計(jì)算 采用彈壓卸料板，卸料板的安裝方法為：彈簧與卸料螺釘安裝在一起。 卸料板外形與固定板一致，卸料板孔與凸模單邊間隙為0.05mm厚度設(shè)為H=12mm，如下圖所示:圖5.5:卸料板（2）卸料彈性元件設(shè)計(jì)計(jì)算 選擇（強(qiáng)力）異形截面圓柱螺旋壓縮彈簧來作為卸料彈性元件，彈簧數(shù)量為4個(gè)。則：；所以彈簧允許最大工作負(fù)荷：；從而選取

22、E組彈簧，規(guī)格為:內(nèi)徑：12.6mm；安裝芯軸尺寸：12.5mm；自由高度：55mm；安裝高度：55mm；最大壓縮量：25.5mm；校核：要求彈簧的形變量f=h+h h為工作行程，此處為（20+0.4）mm h為修模距離：數(shù)值為1+（510）f=20+t+1+(510)=26.431.4mm=28mm25.5+528mm綜上所述，該彈簧合適。（3） 卸料螺釘設(shè)計(jì)計(jì)算采用圓柱頭卸料螺釘，M10x90 JB/T7650.5，如下圖所示：圖5.6：卸料螺釘5.5壓邊圈設(shè)計(jì)計(jì)算 采用氣墊式彈性壓邊圈，壓邊圈形式采用平面型壓邊圈，其外形與拉深凸模和落料凹模外形相配合，與凹模間隙為0.5mm，厚度H=14

23、.5mm，如下圖所示：圖5.7：壓邊圈5.6凸凹模設(shè)計(jì)計(jì)算 凸凹模即為落料凸模和拉深凹模，采用末端增大及中間面配合固定在凸凹模固定板上。其內(nèi)外輪廓形狀根據(jù)落料及拉伸輪廓形狀確定，其高度有:H=H+H+H=12+55=67mm形狀如下圖所示:圖5.8：凸凹模5.7其它零件設(shè)計(jì)和選用（1） 模架設(shè)計(jì) 采用對(duì)角導(dǎo)柱模架，通過凹模邊界尺寸查GB/T2856.3得相關(guān)尺寸（單位mm）為：上模座160x125x40 下模座160x125x40導(dǎo)柱25x180&28x180導(dǎo)套25x95x38&28x95x42 圖5.9：上模座 圖5.10：下模座 導(dǎo)柱導(dǎo)套如下圖所示圖5.11：導(dǎo)柱導(dǎo)套（2） 模柄設(shè)計(jì) 模

24、柄的作用是將上模與壓力機(jī)的滑塊相連接。在安裝模具時(shí)應(yīng)注意模柄直徑與壓力機(jī)模柄直徑要一致。模柄的形式采用壓入式模柄結(jié)構(gòu),通過H7/m6與模座配合。尺寸依據(jù)壓力機(jī)模柄孔尺寸而定，即模柄孔尺寸：40mmx60mm。模柄圖如下圖所示:圖5.12：模柄（3） 打料桿設(shè)計(jì) 其尺寸依照模柄孔設(shè)計(jì)，d=13mm，d=12mm長度為170mm，如下圖所示：圖5.13：打料桿（4） 推板設(shè)計(jì) 其凹孔用于打料桿定位，形狀與拉深凸模相同，厚度取10mm，如下圖所示:圖5.14：推板（5） 推桿設(shè)計(jì) 推桿直徑d=8mm，長度為125mm，如下所示:圖5.15：推桿（6） 緊固零件 內(nèi)六角螺釘，下模座:螺釘GB/T70.1 M12x120四個(gè)，及上模座：螺釘GB/T70.1 M12x60四個(gè)，如下圖所示;圖5.16：緊固螺釘（7） 定位零件 銷GB/T119.1 12m6x50,銷GB/T119.1 12m6x120，如下圖所示:圖5.17：定位銷（8） 墊板設(shè)計(jì)A.凸模墊板 外形尺寸與落料凹模相同，厚度為13mm，如下圖所示：圖5.18：凸模墊板B.凸凹模墊板 外形與凹模板一致，厚度為12mm，如下圖所示:圖5.19：凸凹模墊板C.凹模板墊板 外形尺寸與凹模板一致，厚度為34.4mm，如下圖所示：圖5.20：凹模板墊板5.8模具閉合高度計(jì)算,由以上敘述帶入數(shù)據(jù)有