沖壓模具課程設(shè)計--帶凸緣無底筒形件

1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學(xué)習(xí)與交流沖壓模具課程設(shè)計-帶凸緣無底筒形件.精品文檔.沖壓模具設(shè)計課程設(shè)計學(xué)院：姓名：寒冰色手學(xué)號：專業(yè)：11機制目錄1零件沖壓工藝分析-031.1 制件介紹-031.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀分析-032. 零件沖壓工藝方案的確定-033沖模結(jié)構(gòu)的確定-044. 零件沖壓工藝計算-044.1零件毛坯尺寸計算-044.2 排樣-064.3 拉深工序的拉深次數(shù)和拉深系數(shù)的確定-064.4 沖裁力、拉深力的計算-074.5 拉深間隙的計算-094.6 拉深凸、凹模圓角半徑的計算-094.7 計算模具刃口尺寸-094.8 計算模具-105. 選用標準模架-125.1

2、 模架的類型-125.2 模架的尺寸-126. 選用輔助結(jié)構(gòu)零件-136.1 導(dǎo)向零件的選用-136.2 模柄的選用-136.3 卸料裝置-146.4 推件、頂件裝置-146.5 定位裝置-147 參考文獻-141零件沖壓工藝分析 1.1 制件介紹 零件名稱：心子隔套 材料：08鋼 料厚：1.0mm 批量：大批量1.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀分析 由圖1可知該零件為圓筒件經(jīng)過翻遍處理，翻邊處有過渡圓弧，且半徑為R=2.5mm故非常適合用模具拉深或翻邊進行處理，故要對毛坯進行計算。單邊間隙、拉深凸凹模及拉深高度的確定應(yīng)符合制件要求。凹凸模的設(shè)計應(yīng)保證各工序間動作穩(wěn)定。尺寸精度：零件圖上所有未注公差的尺寸，

3、屬于自由尺寸，可按IT14級確定工件尺寸的公差。2 零件沖壓工藝方案的確定方案一：該零件屬于心子隔套，即可以認為是有凸緣筒形件去掉底部，即可用該規(guī)格的40mm的無縫鋼管經(jīng)過翻遍處理即可獲得成品。方案二：經(jīng)過落料，拉深獲得筒形件經(jīng)過去底，再翻邊處理獲得成品。方案三:在落料時首先獲得預(yù)沖孔，經(jīng)過拉深獲得有凸緣圓筒，最后經(jīng)過內(nèi)孔上翻遍獲得成品。方案四：在落料時獲得預(yù)沖孔，直接對落料進行翻邊處理獲得成品。通過分析可知方案一的結(jié)構(gòu)簡單，對模具的設(shè)計要求也很簡單，降低的設(shè)計要求和成本，但無縫鋼管成本高，該零件的產(chǎn)量為大批量生產(chǎn)，故使得生產(chǎn)成本上升，故方案一原則上是不可取的。方案二直接對落料拉深處理使得模具

4、結(jié)構(gòu)簡單，但相對于方案一而言需要多次拉深，且需要將底部作為廢料處理，使得產(chǎn)品的廢料增多，也使得對原料的需求量變大，所以方案二的經(jīng)濟性比方案一高但從環(huán)保性考慮方案二沒有方案一好。方案三在落料時獲得一個小的預(yù)沖孔，然后經(jīng)過數(shù)次拉深處理獲得一個底部帶有小孔的筒形件最后經(jīng)過翻邊處理獲得成品。此方案增加了材料的利用率，減少了原料成本，但增加了一道翻遍工序增加了生產(chǎn)成本，且使得對模具設(shè)計要求增多了一個翻邊工藝。方案四同方案三相似，省去了拉深這個工藝，只需要對毛坯翻遍即可獲得成品，大大降低了生產(chǎn)成本和對模具的設(shè)計要求，但只通過翻遍處理的零件可不可以達到零件的設(shè)計要求需要進一步計算分析才知道。綜合以上分析得知

5、，方案四最經(jīng)濟，方案三可作為很好的備選項。具體是取方案三或者是取方案四需通過下面計算來得證。3. 沖模結(jié)構(gòu)的確定3.1 模具的結(jié)構(gòu)形式 復(fù)合?？煞譃檎b式和倒裝式兩種形式。（1）正裝式的特點：工件和沖孔廢料都將落在凹模表面，必須清除后才能進行下一次沖裁，造成操作不方便、不安全，但沖出的工件表面比較平直。（2）倒裝式的特點：沖孔廢料由沖孔凸模落入凹模洞口中，積聚到一定的數(shù)量，由下模漏料孔排出，不必清除廢料，但工件表面平直度較差，凸凹模承受的張力較大。3.2 模具結(jié)構(gòu)的選擇經(jīng)分析，若工件表面平直度較差，影響零件的使用，而工件和沖孔廢料在有氣源車間可以方便地清除。綜合比較兩種方式，決定采用正裝式復(fù)合

6、模。4 零件沖壓工藝計算 4.1零件毛坯尺寸計算 （1） 確定零件的表面積計算。查得教材第219的表9-1取極限翻邊系數(shù)，由D=39mm可得最后求的翻邊所達到的最大高度為：mm而筒狀尺寸H=38mm因而方案四不滿足設(shè)計要求，綜合以上考慮選擇方案三。環(huán)形尺寸計算：1/4的凹形球環(huán)：3/2(39+4×3)=634圓筒形：因而F=6220.42所以得到毛坯不帶修邊余量的最小面積：F=6220.42+25.35×25.35/4×=6725.13所以得到毛坯不帶修邊余量的最小直徑：查書上160頁表7-5得修邊余量取3.5mm。故求的毛坯直徑為：即毛坯尺寸100mm,翻邊孔孔

7、徑23.5mm。4.2 排樣1、 制件的毛坯為簡單的圓形件，而且尺寸比較小，考慮到操作方便，宜采用單排。 于t=1.0mm,查沖壓工藝與模具設(shè)計附表7軋制薄鋼板擬選用規(guī)格為：1.0×500×600的板料。2、 單排 查教材93頁表4-3得工件間距離最小為1mm延邊距離最小為1mm，進而得排樣方式如圖所示，得到通過單排可以獲得28件毛坯，材料利用率為73%3、 雙排 3.雙排的工藝如圖所示，板料可以裁剪成兩個雙排板和一個單排板，該種情況可以獲得28塊雙排獲得的毛坯，和7塊單排獲得的毛坯?？偣搏@得35塊毛坯，材料利用率達到91.6%。因此采用雙排板的方式加工毛坯件。4.3 拉深

8、工序的拉深次數(shù)和拉深系數(shù)的確定（1） 判斷能否一次拉出板料相對厚度：t/D=1.0/100×100%=1.0%故由教材155頁表7-1得知采用壓邊圈，進而查教材174頁表7-13選取極限拉深系數(shù)m=0.49由制件直徑d=60mm板料直徑D=100mm得總拉深系數(shù)：由于總拉深系數(shù)小于查表得到的極限拉深系數(shù)，故一次拉深達不到制件所需要的尺寸。所以需要進行多次拉深。具體需拉深幾次，還需進一步計算。查教材166頁表7-8知道第二次極限拉深系數(shù)為m=0.76故只需兩次拉深即可，調(diào)整后得到的拉深系數(shù)，所以以后各次拉深工序的直徑為：以后各次拉深工序的圓角半徑為r1=R1=3.5,r2=R2=2.5

9、第一次拉深深度為：同理得h2=33.233.2+8.5=41.7>38故拉深后經(jīng)過翻邊工藝可以達到工藝要求。4.4 沖裁力、拉深力的計算（1） 落料工序取10鋼的強度極限=400Mpa落料力：F=Lt=101×1×400=126920N127kN由板料厚度為1mm故可采用剛性卸料板。127×0.0253.175 kN；127×0.067.62 kN；127+3.175+7.62137.795 kN138kN。式中： P沖裁力，N； L沖裁件受剪切周邊長度，； t沖裁件的料厚； 材料抗拉強度，查1第27頁表1.10，取值為400 MPa； 卸料力，N

10、； 頂件力,N； 卸料力系數(shù)，查1第52頁表2.3，取值為0.025； 頂件力系數(shù)，查1第52頁表2.3，取值為0.06； 沖裁工序所需力之和。 （2）沖孔工序 25。35××1×40031.86 kN； 31.86×0.051.6 kN； 31。86×0.061.91 kN； 31.86+1.6+1.9135.37 kN。 推件力，N； 推件力系數(shù)，查表取值為0.05； 沖孔工序所需力之和。（2） 拉深工序拉深力： （1002-492）/4×2.515 kN； kN。壓邊力，N； 在壓邊圈下坯料的投影面積，mm2； 單位壓邊力，查表

11、取值為2.5 MPa； 拉深工序所需力之和。（4） 翻邊工序計算（5）計算完成零件沖壓所需的力，并選擇壓力機 =269.77kN初選壓力機的標稱壓力：初選公稱壓力為600kN的JH21系列開式固定臺壓力機（型號為JH21-60）。其最大裝模高度為300mm，裝模高度調(diào)節(jié)量為70mm，工作臺孔尺寸為150mm，主電機功率為5.5 kW。4.5 拉深間隙的計算由表7-19查的凸凹模單邊間隙Z1=1.1t=1.1mmZ2=1.05t=1.05mm根據(jù)凸凹模直徑大小查表得通氣孔直徑為5mm4.6 拉深凸、凹模圓角半徑的計算一般來說，大的可以降低極限拉深系數(shù)，而且可以提高拉深件的質(zhì)量，所以盡可能大些但太

12、大會削弱壓邊圈的作用，所以由下式確定： 6.19取6.2。式中： D坯料直徑，mm； 凹模直徑，由于拉深件外徑為40 mm,此處取值為40 mm。 （2）凸模圓角半徑的計算 對拉深件的變形影響，不像那樣顯著，但過大或過小同樣對防止起皺和拉裂及降低極限拉深系數(shù)不利。的取值應(yīng)比略小，可按下式進行計算： 0.8×6.24.96（mm）取凹模圓角: r凹=5mm對于制件可一次拉深成形的拉深模，、應(yīng)取與零件圖上標注的制件圓角半徑相等的數(shù)值，但如果零件圖上所標注的圓角半徑小于、的合理值，則、仍需取合理值，待拉深后再用整形的方法使圓角半徑達到圖樣要求。4.7 計算模具刃口尺寸 （1）落料模刃口尺寸

13、查表可得 0.05 mm,=0.1 mm -0.50-0.360.05 mm +0.03 mm，-0.02 mm由此可得 故能滿足分別加工的要求。查表可得磨損系數(shù)X0.5，落料件基本尺寸為75 mm，取精度為IT13，則其公差，上偏差和下偏差分別為0.23mm和-0.23mm。由此可得 (mm) (mm)（2）拉深模工作部分尺寸計算對于制件一次拉深成形的拉深模，其凸模和凹模的尺寸公差應(yīng)按制件的要求確定。此工件要求的是外形尺寸，設(shè)計凸、凹模時，應(yīng)以凹模尺寸為基準進行計算。由此可得 (mm) (mm)4.8 計算模具（1）凹模a. 凹模壁厚查6第630頁表145，由落料件的直徑為100，料厚為t1

14、mm，可取凹模壁厚為40。b. 凹模厚度查6第631頁圖1415，凹模厚度h可根據(jù)沖裁力選取。由沖裁力為267kN，可得凹模厚度為h28mm。c. 刃壁高度查6第630頁刃壁高度的計算方法，垂直于凹模平面的刃壁，其高度可按下列規(guī)則計算： 沖件料厚t3 mm，3 mm； 沖件料厚t>3 mm,=t。由零件料厚為t1 mm,可得刃壁高度3 mm。（2） 上凸凹模 上凸凹模的結(jié)構(gòu)是落料凸模和拉深凹模，其長度應(yīng)根據(jù)落料凸模的要求計算，壁厚根據(jù)落料凸模和刃口尺寸和拉深凹模直徑計算。 此處落料凸模采用有固定卸料板的凸模，長度可按下公式計算：式中： L上凸凹模的長度，mm； H1上凸模固定版的厚度，m

15、m； H2卸料板的厚度，mm。 Y附加長度，包括凸模刃口的修磨量、凸模進入凹模的深度、凸模固定版與卸料板的安全距離。在此固定版厚度取值為H125 mm。對于卸料板，查沖模設(shè)計手冊，根據(jù)其料厚t2.5，卸料板寬度與凹模外徑相當，取其寬度為B155，則卸料板厚度取值為H214 mm。附加長度取值為Y26。則上凸凹模的總長度為上凸凹模做拉深凹模的部分壁厚為這部分的高度取值為20 mm，保證拉深件所需的深度14mm，再附加一定的長度。其余部分的壁厚取13.34mm。上凸凹模的結(jié)構(gòu)如圖4所示。5. 選用標準模架5.1 模架的類型模架包括上模座、下模座、導(dǎo)柱和導(dǎo)套。沖壓模具的全部零件都安裝在模架上，為縮短

16、模架制造周期，降低成本，我國已制定出模架標準。根據(jù)模架導(dǎo)向用的導(dǎo)柱和導(dǎo)套間的配合性質(zhì)，模架分為滑動導(dǎo)向模架和滾動導(dǎo)向模架兩大類。每類模架中，由于導(dǎo)柱安裝位置和數(shù)量的不同，由有多種模架類型，如：后側(cè)導(dǎo)柱式、中間導(dǎo)柱式、對角導(dǎo)柱式和四角導(dǎo)柱式。選擇模架結(jié)構(gòu)時，要根據(jù)工件的受力變形特點、坯料定位和出件方式、板料送進方向、導(dǎo)柱受力狀態(tài)和操作是否方便等方面進行綜合考慮。在此選用滑動導(dǎo)向型的后側(cè)導(dǎo)柱式模架。5.2 模架的尺寸選擇模架尺寸時要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮，一般在長度及寬度上都應(yīng)比凹模大3040mm，模版厚度一般等于凹模厚度的11.5倍。選擇模架時，還要考慮模架與壓力機的安裝關(guān)系，例如模架與壓力機工

17、作臺孔的關(guān)系，模座的寬度應(yīng)比壓力機工作臺的孔徑每邊約大4050mm。 在本設(shè)計中，凹模采用圓形的結(jié)構(gòu)，其工作部分基本尺寸為mm，壁厚為40mm，所以其外徑基本尺寸為155 mm，厚度為h28 mm。模具的閉合高度H應(yīng)介于壓力機的最大裝模高度與最小裝模高度之間，其關(guān)系為： 10H5由上面壓力機的選擇可知道=300 mm，= 70=230 mm。所以H應(yīng)介于225mm310mm之間。查指導(dǎo)書表選用的模架為、上模座、下模座分別為： 模架： 250×250×（240285） GB/T2851.3 上模座：250×250×50 GB/T2855.5 下模座：250

18、×250×65 GB/T2855.6由此可知其最大裝模高度為285mm，最小裝模高度為240mm，符合H的要求。下模座周界尺寸為250×250，而凹模的外徑為155mm，所以周界尺寸符合要求。下模座厚度為65mm，而凹模的厚度為28mm，也符合要求。工作臺孔尺寸為150mm，模座的寬度也比工作臺孔尺寸大，也符合要求。根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)，可知其閉合高對為式中： 模具的閉合高度，mm； 上模座厚度，mm，由前可知50 mm； 上墊板厚度，mm，此處選5 mm； 凸模固定板厚度，mm，由前可知25 mm； 上凸凹模長度，mm，由前可知65 mm； 制件厚度，mm，此處2.5

19、 mm； 下推板厚度，mm，由前可知21 mm； 下凸凹模固定板厚度，mm，由前可知25 mm； 下墊板厚度，mm，選取5 mm； 下模座厚度，mm，由前可知=65 mm。綜上可得 50+5+25+65+2.5+21+25+5+60263.5 mm，所以介于225mm和310mm之間，符合設(shè)計要求。6. 選用輔助結(jié)構(gòu)零件6.1 導(dǎo)向零件的選用導(dǎo)向裝置可提高模具精度、壽命以及工件的質(zhì)量，而且還能節(jié)省調(diào)試模具的時間，導(dǎo)向裝置設(shè)計的主意事項： （1）導(dǎo)柱與導(dǎo)套應(yīng)在凸模工作前或壓料板接觸到工件前充分閉合，且此時應(yīng)保證導(dǎo)柱上端距上模座上平面有1015 mm的間隙；（2）導(dǎo)柱、導(dǎo)套與上、下模板裝配后，應(yīng)保

20、持導(dǎo)柱與下模座的下平面、導(dǎo)套上端與上模座的上平面均留23 mm的間隙；（3）對于形狀對稱的工件，為避免合模安裝時引起的方向錯誤，兩側(cè)導(dǎo)柱直徑或位置應(yīng)有所不同；（4）當沖模有較大的側(cè)向壓力時，模座上應(yīng)裝設(shè)止推墊，避免導(dǎo)套、導(dǎo)柱承受側(cè)向壓力；（5）導(dǎo)套應(yīng)開排氣孔以排除空氣。根據(jù)所選擇的模架，選用導(dǎo)柱的規(guī)格為：35×230（GB/T 2861.1），選用導(dǎo)套的規(guī)格為35×125×48（GB/T 2861.6）。6.2 模柄的選用 根據(jù)壓力機模柄孔的尺寸：直徑: 50 mm，深度: 60 mm，選擇凸緣式模柄，查2第437頁表15.20，可知其參數(shù)如下：d=50，極限偏差±0.05 mm，d1=132 mm,總高度L=91 mm，凸緣高L1=23 mm，模柄倒角高度L2=5 mm，打桿孔d2=15 mm，凸緣螺釘環(huán)繞直徑d3=91 mm，凸緣固定螺釘沉孔的直徑d4=11 mm，沉孔臺階直徑d5=18 mm，臺階高度h=11 mm，材料為Q235。6.3 卸料裝置固定卸料板的主要作用是把材料從凸模上卸下，有時也可作壓料板用以防止材料變形，并能幫助送料導(dǎo)向和保護凸模。設(shè)計時應(yīng)保證卸料