無凸緣圓筒形工件的首次拉深模課程設計報告書

./課程設計說明書課程名稱：沖壓模具設計與制造題目名稱：無凸緣圓筒形工件的首次拉深模班級：姓名：學號：指導教師：評定成績：教師評語：指導老師簽名：20年月日無凸緣圓筒形工件的首次拉深模摘要：本文簡要介紹了無凸緣圓筒形零件拉深成形過程,經(jīng)過對筒形零件的生產(chǎn)批量、零件質(zhì)量要求、零件結(jié)構(gòu)以及使用場合的分析,將其確定為拉深件。用倒裝拉深的方法完成零件的加工,且簡要分析了坯料形狀、尺寸,排樣、裁板方案,拉深次數(shù),拉深工序性質(zhì)、數(shù)目和順序。進行了工藝力、壓力中心、模具工作部分尺寸及公差的計算,并設計出模具。同時具體分析了模具的主要零部件〔如凸凹模、卸料裝置、拉深凸模、墊板、凸模固定板等的設計,沖壓設備的選用,凸凹模間隙調(diào)整和編制一個重要零件的加工工藝過程。列出了模具所需零件的詳細清單,并給出了合理的裝配圖。關(guān)鍵詞：筒形件首次拉伸模倒裝模目錄設計任務11.沖壓件工藝分析11.計算毛坯直徑D12.判斷拉深次數(shù)23.模具壓力中心的確定22.確定排樣裁板方案及材料利用率計算33.確定工藝方案34.相關(guān)力的計算41.計算壓邊力、拉深力4模具工作部分尺寸的計算41.拉深模的間隙42.拉深模的圓角半徑43.凸凹模工作部分的尺寸和公差64.確定凸模的通氣孔6模具總體的初步設計7設備的選擇9關(guān)鍵零件的設計101.凸模的結(jié)構(gòu)設計111.1凸模的尺寸設計112.凹模的結(jié)構(gòu)設計112.1凹模的尺寸設計12裝配圖12總結(jié)14參考文獻15一、設計任務零件名稱：蓋生產(chǎn)批量：大批量材料：Q235

材料厚度：1mm〔一沖壓件工藝分析此工件為無凸緣圓筒形件,要求外形尺寸,沒有厚度不變要求。此工件的形狀滿足拉深的工藝要求,可用拉深工序加工。工件底部圓角半徑Rt=8mm,大于拉深凸模圓角半徑Rp4～6mm<首次拉深凹模圓角半徑Rd=6t=6mm,而Rp=<0.6～1>Rd=4～6mm,R＞Rp>,滿足首次拉深對圓角半徑的要求。尺寸都為IT14級,滿足拉深對工件公差等級的要求。Q235鋼的拉深性能較好。經(jīng)過對制件工藝性分析,工件適合拉深成形。故采用單工序拉深模在單動壓力機上拉深?？傊?該工件的拉深工藝性較好,需進行如下的工序計算,來判斷拉深次數(shù)。1、計算毛坯直徑D如后圖1所示。h=<12.85-0.5>mm=12.35mm,d=<69.53-1>mm=68.53mm。工件的相對高度h/d=12.35/68.53=0.209。根據(jù)相對高度從沖壓簡明設計手冊查得修邊余量Δh=2mm。由參考文獻［1］表4.2序號1,查得無凸緣圓筒形拉深工件的毛坯尺寸計算公式為D=將d=68.53mm,H=h+Δh=<12.35+2>=14.35mm,r=<8+0.5>=8.5mm代入上式,即得毛坯的直徑為D=mm=89.889mm取毛坯的直徑為90mm。2、判斷拉深次數(shù)工件總拉深系數(shù)m總=d/D=68.5mm/90mm=0.7611。毛坯的相對厚度t/D=1mm/90mm=0.011用參考文獻［1］式〔4.27判斷拉深時是否需要壓邊。因0.045〔1-0.76=0.01025,而t/D=0.011＞0.045〔1-0.76=0.01025,雖然如此,但仍加壓邊圈。由相對厚度可以從參考文獻［1］表4.8中查得首次拉深的極限拉深系數(shù)m1=0.52.因m總＞m1,故我所負責的圍,工件只需一次拉深。若是需要多次拉深成形,那么對每次拉深都需要重新計算拉深直徑,以滿足拉深次數(shù)的要求。3、模具壓力中心的確定由于該制件的毛坯及各工序件均為軸對稱圖形,而且只有一個工位,因此壓力中心必定與制件的幾何中心重合。圖1工作步驟簡圖1-毛坯;2-第一次拉深;3-第二次拉深;4-最后一次拉深;〔二確定排樣裁板方案及材料利用率計算1、排樣方式的確定由于毛坯直徑比較大,采用有廢料排樣；考慮操作方便,排樣采用單排。2、搭邊值的確定由參考文獻［2］表19.1-18可得：條料沿邊a=1.5,工件間a1=1.5；條料進距h=D+a1=90+1.5=91.5；條料寬度b=D+2a=90+3=93。3、材料利用率由參考文獻［2］,板料規(guī)格選用熱軋鋼板1.0mm×750mm×1500mm。若橫裁,則裁板的條數(shù)n1=A/b=1500/93=16<條>,余12mm每條零件個數(shù)n2=<B-a1>/h=<950-1.5>/91.5=10〔個,余33.5mm零件總個數(shù)n總=n1×n2=16×10=160〔個材料利用率η=〔n總πD2/<4×A×B>×100%=<160×3.14×90>/<4×750×1500>=90.432%若用縱裁,則n1=B/b=950/93=10<條>,余20mmn2=<A-a1>/h=<1500-1.5>/91.5=16〔個,余34.5mmn總=160個,所以橫裁、縱裁的零件總數(shù)一樣,橫、縱裁皆可。材料利用率為90.432%。排樣如圖所示。圖2排樣圖〔三確定工藝方案本工件首先需要落料,制成直徑D=90mm的圓片,然后以D=90mm的圓板料為毛坯進行拉深,拉深成徑為、圓角R=8mm的無凸緣圓筒,最后按h=14.84mm進行修邊。〔1>采用的結(jié)構(gòu)形式拉深模結(jié)構(gòu)采用帶壓邊圈的倒裝式結(jié)構(gòu),采用這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于可采用通用的彈頂裝置〔彈性壓邊裝置。〔2>模具工作過程這種拉深模結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,制造容易。工作時,將坯放入壓邊圈5上面的定位銷或定位板上模下降,彈性壓邊圈先將毛坯壓住,然后凸模6對毛坯進行拉深。當拉深結(jié)束上?；厣龝r,包在凸模上的工件被壓邊圈頂出,并由推件板3把工件從凹模4推下。這里彈性壓邊圈不僅起壓邊作用,而且還起定位和卸件作用。凸模上需開設排氣孔,以防拉伸件緊吸于凸模上而造成卸件困難。采用倒裝式結(jié)構(gòu),方便在空間位置較大的下模部分安裝和調(diào)節(jié)壓邊裝置。圖3初定上模圖〔四相關(guān)力的計算1、計算壓邊力、拉深力由參考文獻［2］表4.24確定壓邊力的計算公式為式中,rd=rp=8mm,D=90mm,d1=68.5mm,由表4.25查得p=2.8Mpa。把各已知數(shù)據(jù)代入上公式,得壓力為由參考文獻［2］表4.17計算拉深力已知道m(xù)=0.76,由參考文獻［2］表4.18中查得=0.40,Q235鋼的強度極限=490Mpa。將=0.40,d1=68.5,t=1,=490Mpa代入上式,即按參考文獻［2］表4.31,壓力機的公稱壓力為故壓力機的公稱壓力要大于62KN。二、模具工作部分尺寸的計算1、拉深模的間隙拉深間隙是指凸凹模橫向尺寸的差值,雙邊間隙用Z表示。間隙過小,工件質(zhì)量較好,但拉深力大工件容易拉斷,模具磨損嚴重,壽命低。間隙過大,拉深力小模具壽命提高了,但工件易起皺變厚,側(cè)壁不直,口部邊線不齊,有回彈,質(zhì)量不能保證。在一般拉深成形中,當壓邊力增大時,凸緣處的摩擦阻力也增加,壓邊力過大可能出現(xiàn)拉斷。壓邊力的作用本來足為了防止毛坯凸緣起皺,所以只要在保證凸緣不起皺的前提下,施加最小的壓邊力就可以了。因此,確定間隙的原則是：既要考慮到板料公差的影響,又要考慮毛坯口部增厚現(xiàn)象,故間隙值一般應比毛坯厚度略大一些,其值按參考文獻［2］表4.28查得拉深模的單邊間隙為則取拉深模的間隙=21.1=2.2mm2、拉深模的圓角半徑拉深力是通過凸模圓角傳遞到被拉深工件上的,位于凸模圓角處的工件材料是最容易破裂的,"危險斷面"凸模圓角半徑r增大,則該處拉深件材料因厚度變薄量減小而強度增大,所傳遞的極限拉深力F也增大,因而可以減小拉深系數(shù)m。拉深模的凹模圓角半徑要取得適當,如果增大凹模圓角半徑則材料拉入凹模時的阻力減小,拉深系數(shù)m也減小,但當如果當取得過大,則有更多的材料未被壓料圈壓住,而容易起皺。在拉深工件時,對于變形量較大處,就需要用較大的,由于在矩形件拉深時,角部的變形量最大,為了使金屬的流動性較為均勻,角部的凹模圓角半徑應比直邊處的凹模圓角半徑大。凹模的圓角半徑ra一般來說,大的ra可以降低拉深系數(shù),還可以提高拉深件的質(zhì)量,所以ra應盡可能取大些。但ra過大拉深時板料過早地失去壓邊,有可能出現(xiàn)拉深后期起皺。凹模圓角半徑ra的合理值應當不小于4t<t為板料厚度。凸模圓角半徑rt,rt對拉深變形的影響,不像ra那樣影響拉深的全過程,但rt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。故rt的合理取值應不小于<2～3>t.只有變形程度變小時,才允許取rt=2t。按參考文獻［2］表4.31查得拉深模凹模的圓角半徑rd=8t=8mm,凸模的圓角半徑rp等于工件的圓角半徑,即rp=r=8mm。3、凸凹模工作部分的尺寸和公差由于工件要求外型尺寸,以凹模為設計基準。凹模尺寸的計算按文獻［2］表4.29間隙取在凸模上。將模具公差按IT14級選取,則=0.05mm,=0.08mm式中,為工件外形的工稱尺寸；-工件的公差；凸凹模的制造公差；把Dmax=70.2mm,=0.7mm,Z=2.2mm代入上式,則凸、凹模的刃口尺寸分別為4、確定凸模的通氣孔凸模應鉆通氣孔,這樣會使卸件容易,否則凸模與工件由于真空狀態(tài)而無法卸件。按參考文獻［2］表4.32查得,凸模的通氣孔直徑為6.5mm。表1拉深凸模出氣孔尺寸凸模直徑≤50>>>出氣孔直徑56.589.5數(shù)量按圓周直徑三、模具總體的初步設計拉深模具在單邊壓力機上拉深,壓邊圈采用平面式的,坯料用壓邊圈的凹槽定位,凹槽深度小于1mm,以便壓料,壓邊力用彈性元件,模具采用倒裝結(jié)構(gòu),出件時用卸料板頂出。因為毛坯為圓形,所以只需要在凹模相應位置加工出毛坯直徑大小的沉頭即可,這種定位方法定位可靠且結(jié)構(gòu)簡單。此次設計工序為一次拉深,因此選用單工序拉深模。頂件的作用是將制件從凹模中頂出來〔凹模在上。設計在上模的彈性頂件裝置,通過凹模下壓使彈性元件在沖壓時儲存能量,模具回程時頂件器的彈性元件釋放能量,頂件塊將制件從凹模中頂出。頂件塊的形狀和頂桿的位置應根據(jù)被頂材料的尺寸和形狀來確定。模具采用彈性卸料。由于此拉深模為非標準形式,需要計算模具的閉合高度。其中各模具的尺寸需按國家標準取值。模具的閉合高度為H模=H上模座+H壓邊圈+H固定板+H下模座+25mm式中25mm是模具閉合時,壓邊圈與固定板之間的距離。取H上模=〔45+8+14+30mm=97mm,取H壓邊圈=20mm.H固定板=20mm,H下模座=55mm,則模具的閉合高度為：H模=97+20+20+55+25=217mm模具的總裝簡圖如下圖所示。圖4初定裝配簡圖四、設備的選擇設備的工作行程需要考慮工件成型和方便取件。因此,工作行程2.5h=2.514.8=37mm。由前面的計算,根據(jù)壓力機型號,確定選擇JA21-35壓力機。技術(shù)規(guī)格如下。表2壓力機參數(shù)規(guī)格數(shù)值規(guī)格數(shù)值公稱壓力kN350工作臺尺寸mm左右380滑塊行程mm130前后610滑塊行程次數(shù)r/min50工作臺孔尺寸mm左右200最大封閉高度mm280前后290封閉高度調(diào)節(jié)量mm60直徑260滑塊中心線至機身距離mm205模柄孔尺寸直徑深度5070立柱間的距離mm428工作臺板尺寸mm厚度60五、關(guān)鍵零件的設計1凸模的結(jié)構(gòu)設計因為該拉深件為結(jié)構(gòu)形狀簡單的圓形件,因此采用凸模固定板來固定的形式〔臺肩固定。而凸模固定板則靠兩個對稱的銷釘定位,同時靠三個均勻分布的螺栓來固定。為避免精加工面太多,故在凸模與凸模固定板的接觸面開退刀槽。凸模與凸模固定板之間的配合為過渡配合。裝配圖中要標。如下圖所示：圖5凸模示意圖1.1凸模的尺寸設計凸模的長度L應根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定。采用固定板,無卸料版和導尺時,固定板厚度為〔凸模固定板的厚度應取其凸模設計長度L的40%,凸模附加長度〔凸模進入凹模的深度,及模具閉合狀態(tài)下凸模固定板至凹模上表面的安全距離。2凹模的結(jié)構(gòu)設計因為該拉深件為結(jié)構(gòu)形狀簡單的圓形件,因此采用凹模固定板來固定的形式〔臺肩固定。而凹模固定板則靠兩個對稱的銷釘定位,同時靠三個均勻分布的螺栓來固定。凹模與凹模固定板之間的配合為過渡配合。裝配圖中要標。如下圖所示：圖5凹模示意圖2.1凹模外形尺寸的確定凹模的外形尺寸是指凹模的厚度H、厚度H與外徑D〔圓形凹模。凹模板的厚度直接關(guān)系到模具的使用。厚度過小,影響凹模的強度和剛度；厚度過大,會使模具的體積和閉合高度增大,從而增加模具的質(zhì)量。外徑D選擇直接與厚度有關(guān),同時也是選擇模架外形尺寸的依據(jù)。通過查表可知：凹模厚度H＝k*b1,查表知:k=0.25所以H=77*0.25=19.25mm凹模壁厚C＝2*H=38.5mm3頂件導向零件的確定3.1頂件裝置的確定頂件的作用是將制件從凹模中頂出來〔凹模在上。設計在上模的彈性頂件裝置,通過凹模下壓使彈性元件在沖壓時儲存能量,模具回程時頂件器的彈性元件釋放能量,頂件塊將制件從凹模中頂出。頂件塊的形狀和頂桿的位置應根據(jù)被頂材料的尺寸和形狀來確定。模具采用彈性卸料,剛性打件,并利用裝在壓力機工作臺下的標準緩沖器提供壓邊力。3.2導向方式的確定常用的模架有：滑動式導柱導套模架、滾動式導柱導套模架。模架有上、下模座和導向零件組成,是整副模具的骨架,模具的全部零件都固定在它的上面,并承受沖壓全過程的全部載荷。模具上模座和下模座分別與沖壓設備的滑塊和工作臺固定。上、下模間的精度由導柱、導套的導向來實現(xiàn)。主要模架形式有：對角模架：由于導柱安裝在模具的中心對稱的對角線上,所以上模座在導柱上滑動平穩(wěn),常用于橫向送料級進?；蚩v向送料的落料模、復合模。后側(cè)導柱模架：由于前面和左右不受限制,送料和操作比較方便,因?qū)е惭b在后側(cè),工作時偏心距會造成導柱導套單邊磨損,并且不能用浮動模柄結(jié)構(gòu)。中間導柱模架：導柱安裝在模具的對稱線上,導向平穩(wěn),準確,但只能在一個方向送料。四導柱模架：具有平穩(wěn)、導向準確可靠、剛性好等優(yōu)點,常用于沖壓尺寸較大或精度較高的沖壓件。滾動式導柱導套模架的導向精度高,使用壽命長。主要用于高精度、高壽命的精密模具及薄材料的沖裁模具。根據(jù)標準模架的選擇,為了提高模具壽命和工件質(zhì)量,方便安裝調(diào)整,該單工序拉深模采用中間導柱的導向方式用GB/T2851-2008L=280mm,B=200mm,H=220~260mm,Ⅰ級精度的滑動導向中間導柱。3.3導柱導套的選用模具選用中間導柱標準模架,可承受較大的沖壓力。為防止裝模時,上無轉(zhuǎn)裝配,將模架中兩對導柱與導套制作成粗細不等：導柱分別為；GB/T2861.1導套分