階梯圓筒落料拉深模具設(shè)計(jì)

1、第1章 沖壓工藝設(shè)計(jì)1.1 零件的工藝分析此零件形狀為階梯圓筒形件，需要采用落料，拉深，切邊三道工序，通過計(jì)算確定拉深次數(shù)。零件材料為10鋼，根據(jù)參考文獻(xiàn)1表得：10鋼的抗剪強(qiáng)度=210MPa。由此可見，其塑性較好，有較高的強(qiáng)度，適合于成形加工。=260440MPa、抗拉強(qiáng)度b=300440MPa伸長(zhǎng)率10=29%、屈服強(qiáng)度=210MPa。由此可見，其塑性較好，有較高的強(qiáng)度，適合與成形加工。此零件毛坯形狀為圓形，故采用沖裁工藝中的落料工序。首先計(jì)算出毛坯的尺寸，根據(jù)毛坯尺寸要求計(jì)算出凸凹模的尺寸，但要注意落料見的尺寸應(yīng)增加修邊余量，以保證零件的高度。后面還有拉深等其它工序，最重要的是毛坯外形尺

2、寸精度要保證下一道工序的完成。拉深見工藝性的好壞，直接影響到該零件能否用拉深方法生產(chǎn)出來，不僅能滿足產(chǎn)品的使用要求，同時(shí)也能夠用最簡(jiǎn)單，最經(jīng)濟(jì)和最快的方法生產(chǎn)出來。拉深見外形尺寸的要求應(yīng)根據(jù)零件的高度以及厚度等選擇一次拉深還是多次拉深。1.計(jì)算落料毛坯尺寸：t=0.5mm<1mm. 故可以按外形尺寸計(jì)算 查指導(dǎo)表4-2. 取修邊余量=2.5mm則零件外徑 D=34+2×2.5=39由指導(dǎo)表4-4.將零件分為序號(hào)9和序號(hào)11兩部分由序號(hào)9得： 取 =21.7mm =28mm =39mm r=2mm D1=38.9mm去掉d1部分圓面積的材料則 A1=D-d=（38.92-21.7

3、2）×104.2.3mm2 由序號(hào)11得: D2= 取 d1=5mm d2=9mm d3=12mm d4=21.7mm r1=1.5mm r2=2mm h=0.5mm則 A2=D=×23.72=×561.7mm2 毛坯的總面積 A=A1+A2=(1042.3+561.7)=×1604mm2 所以毛坯直徑 因此毛坯直徑為40mm 2.確定拉深次數(shù)： 查指導(dǎo)表4-8得：當(dāng) ×100%=1.25（1.51），一次拉深可得最大相對(duì)高度為0.840.65，故零件以以一次拉深成形。3.計(jì)算拉深系數(shù) 因該零件兼有凸緣見拉深與階梯圓筒件拉深的持性，所以近似按此

4、兩種拉深方法估算總拉深系數(shù).由參考文獻(xiàn)2或（4-15）得：查參考文獻(xiàn)2表4-9 當(dāng)2.83.0時(shí) m1=0.160.20m總此零件厚度為0.5mm，拉深件的底部與側(cè)壁間的圓角半徑R1為1.5mm，1.50.5mm，各階梯連接處的半徑為1.5mm，1.5>2t=1mm，即滿足R1t,R2t ,所以拉深可以順利進(jìn)行，不需要增加整形工序，零件產(chǎn)品尺寸為、精度為IT10IT11級(jí)、，精度為IT14級(jí)，其中、 由拉深工序保證。拉深成形后切除零件多余外邊，保證零件最后的外形尺寸公差，故由切邊工序保證。1.2 制定沖壓工藝方案 工藝方案分析比較此零件外殼形狀表明它為拉深件，所以拉深為基本工序，其毛坯可

5、用落料工序完成。根據(jù)前面的計(jì)算，只需要一次拉深，故根據(jù)該零件所需基本沖壓工序，做出一個(gè)合格的零件，可以有三種工藝方案：第一種方案是把落料、拉深、二道工序做一個(gè)簡(jiǎn)單復(fù)合模，然后再以切邊工序做一個(gè)單工序切邊模。第二種方案是以落料、拉深、切邊工序分開，各做一副單工序模。第三種方案是把落料、拉深、切邊三道工序并在一起，做一副多工位的級(jí)進(jìn)模。三種方案的比較：第一種方案:落料、拉深是一個(gè)簡(jiǎn)單復(fù)合模，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便，制造也不難生產(chǎn)效率高，裝夾方便，切邊工序作為單工序模，只要保證一個(gè)尺寸精度要求，方便、簡(jiǎn)單。第二種方案：三道工序分開，分布鮮明，有序進(jìn)行，看得懂，弄得請(qǐng)，但效率不高，占用設(shè)備多，若單用一個(gè)設(shè)備，則需拆

6、下來，裝上去次數(shù)多，比較麻煩。第三種方案：三道工序一起進(jìn)行，效率比較高，但是制造麻煩，周期長(zhǎng)，成本高，只有大批量生產(chǎn)中才適合。 工藝方案確定根據(jù)工藝方案的比較：方案一：落料拉深復(fù)合切邊方案二：落料拉深切邊方案三：落料、拉深、切邊級(jí)進(jìn)模綜合所有因素，此零件選用方案一。1.3 畫工序圖1.工序1：落料拉深(1)毛坯圖圖1-1(2)工序圖圖1-2 (3)排樣圖 a.計(jì)算開料寬度及步距由參考文獻(xiàn)1表 取搭邊值=1.5mm =1.2mm由表得 減料公差=0.4mm 導(dǎo)料間隙C=0.1mm考慮落料后需自然卸下條料 單惻需沖開0.5mm深缺口則開料寬度 B=(D-0.5+2+C) =(40-0.5+1.5+

7、2×0.4+0.1) =41.9mm 取B=41.9mm 步距A=D+=40+1.2=41.2mm. 取A=42mmb.畫排樣圖圖1-3 2.工序2：切邊圖1-41.4 初選沖壓設(shè)備(1)計(jì)算拉深工藝力，相對(duì)厚度=1.25%<1.5%t=0.5mm 根據(jù)參考文獻(xiàn)1表 拉深時(shí)需采用壓邊圈。在該模具中可利用凸凹模與成型頂塊進(jìn)行壓邊。由于該零件只一次拉深 因此拉深時(shí)需兼整形。拉深工藝力應(yīng)按整形力計(jì)算。參考彎曲校正力進(jìn)行計(jì)算。查參考文獻(xiàn)1表。取單位校正力q=40MPa則 (2)計(jì)算沖裁工藝力F沖=Ltb=×40×0.5×440=27632N由參考文獻(xiàn)1取頂

8、件力系數(shù)K頂=0.08則 F頂=K頂F沖=0.08×27632=2210.6NF總2=F沖+F頂=27632+2210.6=29842.6N(3)計(jì)算沖壓工藝力F總=F總1+F總2=47759.4+29842.6=77602N按F總=77602N,以及F總(0.70.8)F公 得 F公97002.5110860N查參考文獻(xiàn)2表8-10 初選壓力機(jī)為J23-161.5 編制沖壓工藝卡表1-1 沖壓工藝過程卡無錫技師學(xué)院沖壓工藝過程卡產(chǎn)品型號(hào)C003零（部）件名稱共1 頁(yè)產(chǎn)品名稱階梯圓筒零（部）件型號(hào)第 1 頁(yè)材料牌號(hào)及規(guī)格材料技術(shù)要求毛 坯 尺 寸每個(gè)毛坯可制件數(shù)毛坯重量輔助材料10鋼

9、0.5×48×1000工序號(hào)工序名稱工 序 內(nèi) 容加 工 簡(jiǎn) 圖設(shè) 備工藝裝備備注0下料剪床上裁板48×1000材料厚度為0.5mm1落料拉深落料與拉深復(fù)合模J23-10落料拉深落料與拉深復(fù)合模編制(日期)審核(日期)會(huì)簽(日期)標(biāo)記處數(shù)更該文件號(hào)簽字日期標(biāo)記處數(shù)更該文件號(hào)簽字日期續(xù)表1-1無錫技師學(xué)院沖壓工藝過程卡產(chǎn)品型號(hào)C003零（部）件名稱共 1 頁(yè)產(chǎn)品名稱階梯圓筒零（部）件型號(hào)第 1 頁(yè)材料牌號(hào)及規(guī)格材料技術(shù)要求毛 坯 尺 寸每個(gè)毛坯可制件數(shù)毛坯重量輔助材料10鋼0.5×48×1000工序號(hào)工序名稱工 序 內(nèi) 容加 工 簡(jiǎn) 圖設(shè) 備工藝

10、裝備備注2切邊切除凸圓邊達(dá)尺寸要求J23-10切邊模表示沖壓方向3檢驗(yàn)檢驗(yàn)所有尺寸編制(日期)審核(日期)會(huì)簽(日期)標(biāo)記處數(shù)更該文件號(hào)簽字日期標(biāo)記處數(shù)更該文件號(hào)簽字日期第2章 沖壓模具設(shè)計(jì)2.1 沖模類型及結(jié)構(gòu)形式此零件形狀為階梯圓筒形件，分為落料拉深（C003-1）、切邊（C003-2）兩副模具，本人設(shè)計(jì)C003-1模具，即落料拉深復(fù)合模，采用正裝式。利用擋料釘定距，模具本身利用M8螺釘固定及8銷釘定位，本模具采用彈頂器以及打桿作為卸料裝置。2.2 模具設(shè)計(jì)計(jì)算1壓力中心此零件為階梯圓筒形件，即屬于旋轉(zhuǎn)體件，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，所以壓力中心應(yīng)該在其幾何中心。2各主要零件外形尺寸(1)落料凹模外形尺寸

11、 由參考文獻(xiàn)1式（）H=Kb查表 K取0.3 b=40mmH1=Kb=0.3×40=12mm 按要求需滿足H115mm因?yàn)槭菑?fù)合模，另有拉深工序，零件高度為6mm，材料厚度為0.5mm，加之有凸模進(jìn)入凹模的深度，綜上所述，查參考文獻(xiàn)2，H=25mm由式()凹模壁厚C=(1.5-2）H1=(1.52)×15=22.530mm 按要求需滿足C3040mm 故取 C=30mm為便于加工模板取圓形則D=2×30+40=100(2)固定板外形尺寸直徑D與凹模相同 為100mm厚度H2=(0.60.8)H1(0.60.8)×25 =(1520)mm 取H2=20mm

12、(3)墊板外形尺寸 直徑D=100mm厚度H3=(612)mm取H3=8mm各模板采用8與M8螺釘定位與連接根據(jù)參考文獻(xiàn)4 孔距取76mm(4)凸凹模、凸凹模型芯、成形頂塊、拉深凸模外形尺寸根據(jù)成型要求凸凹模、凸凹模型芯、成形頂塊以及拉深凸凹模長(zhǎng)度分別為41mm、35.5mm、18.5和42.5mm。綜上所述，歸納所得 (單位:mm)落料凹模100×25 GB2858.4-81上、下固定板100×20 GB2858.5-81上、下墊板100×8 GB2858.5-81凸凹模：46×40凸凹模型芯：9×35.5成形頂塊：40×18.5拉

13、深凸模：14×42.5聯(lián)接螺釘：M8 GB70-85定位銷釘：8 GB119-86孔距763.凸凹模間隙及凸凹模工作部分尺寸(1)落料凸凹模尺寸及公差 因?yàn)槊鞒叽鏒=40mm，無公差要求 根據(jù)參考文獻(xiàn)1，落料尺寸以凹模為基準(zhǔn)，凸模采用配合加工，由于該零件最后需要切邊保證最終尺寸，故落料凹模尺寸直接采用計(jì)算尺寸40，另外制造公差取0.02mm。凸模與凹模配制，雙面間隙0.040.06mm(參考文獻(xiàn)1表)。凸、凹模尺寸要求參考零件圖。(2)拉深凸、凹模尺寸及公差由零件圖知，工件外形尺寸及公差有要求，故以拉深凹模為基準(zhǔn)，其值為：D=(28-0.75×0.52)=27.6D=27

14、.7D=(9-0.75×0.36)D=(D-2c)=(8.7-2×0.5)=7.7mm注：以上凸、凹模制造公差取0.03mm4.選用模架 因?yàn)榘寄Ｖ芙鐬?00，根據(jù)參考文獻(xiàn)3，采用冷沖模滑動(dòng)導(dǎo)向中間導(dǎo)柱模架，根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)，選用模架為：模架100× 上、下模板厚度分別為H=25mm. H=30mm5.校核壓力機(jī)(1)閉合高度校核模具閉合高度H=H+ H+HtH+H+H =25+8+35.5+0.5+42.5+8+30=149.5mm由2表8-10得 壓力機(jī)最大裝模高度H=220-40=180mm由2表8-10得 壓力機(jī)最小裝模高度H=180-45=135mm 滿足H

15、-5HH+10(2)公稱壓力F校核F=160KNF=77.6KN所以F合格。(3)滑塊行程校核根據(jù)參考文獻(xiàn)2表8-10得滑塊行程H=55模具工作行程H=(22.5)H=(22.5)×6=(1215)mmHH 滿足使用要求(4)工作臺(tái)尺寸校核由參考文獻(xiàn)2. 工作臺(tái)前后尺寸為300mm，左右為450模架型號(hào)100×130150 由參考文獻(xiàn)3. 模架左右為260，前后為170，滿足工作臺(tái)尺寸每邊大于模具5070mm的要求因?yàn)楣ぷ髋_(tái)孔尺寸直徑為210，能容納下彈頂器，所以滿足要求。第3章 模具主要零件加工工藝設(shè)計(jì)3.1 制定凸凹模加工工藝過程 加工工藝過程方案分析(1)凸凹模(落料

16、凸模兼拉深凹模）根據(jù)凸模加工方法，可以制定出的凸模加工工藝過程有很多種，現(xiàn)選兩種方案進(jìn)行比較：方案一：備料（下料、鍛造）去應(yīng)力退火毛坯外形加工（普通車床）數(shù)控車削粗加工（外形）數(shù)控車削半精加工數(shù)控車削精加工內(nèi)輪廓粗加工（數(shù)控加工中心加工）精加工鉗工精修淬火、回火研磨（拋光）。方案二：備料（下料、鍛造）去應(yīng)力退火毛坯外形加工（普通車床）數(shù)控內(nèi)輪廓粗加工精加工數(shù)控車削外形粗加工半精加工精加工鉗工精修淬火、回火研磨（拋光）。方案一的工藝過程占用設(shè)備多，拆、裝麻煩，影響工件精度，效率較低。方案二的工藝過程有序進(jìn)行，能消除熱處理變形對(duì)凸模精度的影響，加工精度較高。圖3-1* 尺寸與凹模配制雙面間隙0.0

17、40.06（2）落料凹模根據(jù)凹模形狀以及要求，可以制定出的凹模加工工藝過程有很多種?，F(xiàn)選兩種方案進(jìn)行比較：方案一：備料（下料、鍛造）去應(yīng)力退火毛坯外形加工（普通車床車削） 數(shù)控車削內(nèi)輪廓粗加工半精加工精加工鉆削粗加工精加工鉗工精修淬火、回火研磨。 方案二：備料（下料、鍛造）去應(yīng)力退火毛坯外形加工（普通車床車削）數(shù)控加工中心鉆半精加工精加工鉗工精修淬火、回火研磨。方案一的工藝過程：設(shè)備占用多，以至于影響工件精度，且效率偏低。方案二的工藝過程：加工精度高，成本較大，但效率高，加工方便。圖3-2.確定加工工藝過程凸凹模的加工工藝過程：選方案二：備料（下料、鍛造）去應(yīng)力退火毛坯外形加工（普通車床）數(shù)控

18、內(nèi)輪廓粗加工精加工數(shù)控車削外形粗加工半精加工精加工鉗工精修淬火、回火研磨（拋光）。凹模加工工藝過程：選方案二：備料（下料、鍛造）去應(yīng)力退火毛坯外形加工（普通車床車削）數(shù)控加工中心鉆半精加工精加工鉗工精修淬火、回火研磨。3.2 填寫凸凹模加工工藝規(guī)程卡表3-1 機(jī)械加工工藝規(guī)程無錫技師學(xué)院機(jī)械加工工藝過程卡產(chǎn)品型號(hào)產(chǎn)品名稱C003階梯圓筒零件名稱零件材料毛坯種類毛坯尺寸凈重備注凸凹模Cr12MoV圓件58×60工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料(鍛造)備制尺寸58×60圓形件，進(jìn)行鍛造2熱處理退火(改善切削加工性能)3毛坯粗加工車床車削(光一刀，去處表面氧化層)普通車床4內(nèi)輪廓

19、粗加工內(nèi)輪廓尺寸留有余量為0.1mm數(shù)控車床5精加工達(dá)到尺寸要求，留拋光余量為0.1mm數(shù)控車床6外形粗加工車出外形，余量為1mm數(shù)控車床7半精加工按照尺寸要求，余量為0.4mm數(shù)控車床8精加工達(dá)到尺寸要求，外形留有磨削余量0.15mm-0.20mm數(shù)控車床9淬火、回火提高硬度10鉗工去除毛刺，打光內(nèi)輪廓銼刀、油石11外圓磨磨削外形至尺寸要求外圓磨床12檢驗(yàn)檢驗(yàn)所有尺寸編制審核批準(zhǔn)年月日第頁(yè)表3-2 數(shù)控加工工序卡片單位名稱無錫技師學(xué)院產(chǎn)品名稱或代號(hào)零件名稱零件圖號(hào)階梯圓筒凸凹模C003-1-13工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱使用設(shè)備車間工步號(hào)工步內(nèi)容刀具號(hào)刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度背/側(cè)吃刀量備注1鉆

20、9H7孔T01中心鉆500r/min0.32鉆9H7孔至55T028.9鉆頭500r/min0.33忽9H7孔T03100r/min0.34粗車內(nèi)輪廓27.8，斜角60度，深2mmT04鏜刀500r/min0.35粗車27.8，斜角60度T04鏜刀500r/min0.36粗車外形55×5，53×15（退刀槽0.5×1.5倒角）41×30T05粗車刀500r/min0.3編制審核批準(zhǔn)年月日第頁(yè)續(xù)表3-2單位名稱無錫技師學(xué)院產(chǎn)品名稱或代號(hào)零件名稱零件圖號(hào)階梯圓筒凸凹模C003-1-13工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱使用設(shè)備車間工步號(hào)工步內(nèi)容刀具號(hào)刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)給

21、速度背/側(cè)吃刀量備注7半精車55×5，52.5×15(退刀槽0.5×1.5倒角)40.05×30T05粗車刀500r/min0.38精車55×5，52×15(退刀槽0.5×1.5倒角)40×30T06精車刀500r/min0.39鉸9H7的孔T079絞刀100r/min0.3編制審核批準(zhǔn)年月日第頁(yè)3.3 編制凸模或凹模數(shù)控加工程序凸凹模數(shù)控加工程序（車削）O0001G43 G80 M03 T0101 S500G00 X25 Z2G73 U0 W2 R2G73 P5 Q10 U0.1 W01 F0.3N5 G0 X1

22、9.3G1 Z0 F0.1G2 X13.55 Z-0.2 R1.5G1 X10.78 Z-1.8G3 X0.03 Z-2 R1.5G1 X8N10G0 Z2G00 X100 Z100S800 T0101G0 X25 Z2G70 P5 Q10G00 X100 Z100T0202 S500G0 X62 Z2 G71 V1 R1 G71 P15 Q20 V0.5 W01 F0.3 N15 G0 X50.1 G1 Z0 F01 G1 Z-30 G1 X52.2 Z-31 Z-45 X55 N20 Z-50 G00 X100 Z100 S1000 T0202 G00 X62 Z2 G70 D15 Q20 G00 X100 Z100 M05 M30 刀具：T1 鏜孔刀 T2 外圓刀 第4章 設(shè)