墊片少廢料模具設(shè)計(jì)

蓋冒墊片設(shè)計(jì)說明書一、工件工藝性分析如右圖1所示：工件為有凸緣圓筒形零件，且在凸緣上均勻分布4個(gè)相同的孔。故可得知此工件為：落料拉深沖孔所得，其加工工藝過程為：落料拉深沖孔,各尺寸關(guān)系如圖1所示一、 拉深工藝及拉深模有設(shè)計(jì)1、 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)確定拉深模結(jié)構(gòu)時(shí)為充分保證制件的質(zhì)量及尺寸的精度，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)1） 拉深高度應(yīng)計(jì)算準(zhǔn)確，且在模具結(jié)構(gòu)上要留有安全余量，以便工件稍高時(shí)仍能適應(yīng)。2） 拉深凸模上必須設(shè)有出氣孔，并注意出氣孔不能被工件包住而失去作用。3） 有凸緣拉深件的高度取決勝于上模行程，模具中要設(shè)計(jì)有限程器，以便于模具調(diào)整。4） 對(duì)稱工件的模架要明顯不對(duì)稱，以防止上、下模位置裝錯(cuò)，非旋轉(zhuǎn)工件的凸、凹模裝配位置必須準(zhǔn)確可行，發(fā)防松動(dòng)后發(fā)生旋轉(zhuǎn)，偏移而影響工件質(zhì)量，甚至損壞模具。5） 對(duì)于形狀復(fù)雜，需經(jīng)過多次拉深的零件，需先做拉深模，經(jīng)試壓確定合適的毛坯形狀和尺寸后再做落料模，并在拉深模上按已定形的毛坯，設(shè)計(jì)安裝定位裝置。6） 彈性壓料設(shè)備必須有限位器，防止壓料力過大。7） 模具結(jié)構(gòu)及材料要和制件批量相適應(yīng)。8） 模架和模具零件，要盡是使用標(biāo)準(zhǔn)化。9） 放入和取出工件，必須方便安全。2、 有凸緣圓筒形件的拉深方法及工藝計(jì)算有凸緣筒形件的拉深原理與一般圓筒形件是相同的，但由于帶有凸緣，其拉深方法及計(jì)算方法與一般圓筒形件有一定差別。1） 在凸緣拉深件可以看成是一般圓筒形件在拉深未結(jié)束時(shí)的半成品，即只將毛坯外徑拉深到等于法蘭邊（即凸緣）直徑df時(shí)的拉深過程就結(jié)束。因此其變形區(qū)的壓力狀態(tài)和變形特點(diǎn)應(yīng)與圓筒形件相同。 根據(jù)凸緣的相對(duì)直徑df/d比值同有凸緣筒形件可分為：窄凸緣筒形件（df/d=1.11.4）和寬凸緣筒形件（df/d>1.4）。顯然此工件df/d=50/21=2.38>1.4為寬凸緣筒形件。下面著重對(duì)寬凸緣件的拉深進(jìn)行分析，主要介紹其與直壁筒形件的不同點(diǎn)。當(dāng)rp=rd=r時(shí)（圖2）,寬凸緣件毛坯直徑的計(jì)算公式為：（1）根據(jù)拉深系數(shù)的定義寬凸緣件總拉深系數(shù)仍可表示為：（2）3、 寬凸緣圓筒形件的工藝計(jì)算要點(diǎn)1)毛坯尺寸的計(jì)算，毛坯尺寸的計(jì)算仍按等面積原理進(jìn)行，參考無凸緣筒形件毛坯的計(jì)算方法計(jì)算，毛坯直徑的計(jì)算公式見式（1），其中df要考慮修邊余量，其值可從沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表4.22中查得1.6mm即df=50+1.6=51.6mm則D=54.75mm根據(jù)拉深系數(shù)的定義，寬凸緣件總拉深系數(shù)仍可表示為：M=2)判斷工件是否一次拉成，這只須比較工件實(shí)際所需的總拉深系數(shù)和h/d與凸緣件第一次拉深系數(shù)和極限拉深系數(shù)的相對(duì)高度即可。m總m1，當(dāng)1，h/dh1/d1時(shí)可以一次拉成，工序計(jì)算到此結(jié)束，否則應(yīng)進(jìn)行多次拉深。m總=0.38 h/d=0.33。由沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表4.2.6查得此凸緣件的第一次拉深系數(shù)m1=0.37。由表4.2.7查得此凸緣件的第一次拉深最大相對(duì)高度h1/d1=0.280.35之間，可知m總m1，h/dh1/d1可一次拉成。4、拉深凸模和凹模的間隙拉深模間隙是指單面間隙，間隙的大小對(duì)拉深力，拉深件的質(zhì)量，拉深模的壽命都有影響，若c值大小，凸緣區(qū)變厚的材料通過間隙時(shí)，校正和變形的阻力增加，與模具表面間的摩擦，磨損嚴(yán)重，使拉深力增加，需件變薄嚴(yán)重，甚至拉破，模具壽命降低。間隙小時(shí)得到的零件側(cè)壁平直而光滑，質(zhì)量較好，精度較高。間隙過大時(shí)，對(duì)毛坯的校直和擠壓作用減小，拉深力降低，模具的壽命提高，但零件的質(zhì)量變差，沖出的零件側(cè)壁不直。因此拉深模的間隙值也應(yīng)合適，確定c時(shí)要考慮壓邊狀況，拉深次數(shù)和工件精度高。其原則是：即要考慮材料本身的公差，又要考慮板料的增厚現(xiàn)象，間隙一般都比毛坯厚度略大一些。不用壓邊圈時(shí)，考慮到起皺的可能性取間隙值為：C=（11.1）tmax有壓邊圈時(shí)，間隙數(shù)值也可按表4.6.3取值（沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)），此工件的拉深間隙可取，C=1.1t=1.1mm4、拉深凸模，凹模的尺寸及公差工件的尺寸精度由末次拉深的凸、凹模的尺寸及公差決定，因此除最后一道拉深模的尺寸公差需要考慮外，首次及中間各道次的模具尺寸公差和拉深半成品的尺寸公差沒有必要做嚴(yán)格限制。這是模具的尺寸只取等于毛坯的過渡尺寸即可。此工件內(nèi)形尺寸公差有要求，故以凸模為基準(zhǔn)，先定凸模尺寸考慮到凸?；静荒p，（其尺寸關(guān)系如圖3所示）以及工件的回彈情況，凸模開始尺寸不要取得過大。其值為：Dp=（d+0.4）-p凸模尺寸為：Dd=（d+0.4+2C）+ d凸、凹模的制造公差p和d可根據(jù)工件的公差來選定。工件公差為TT13級(jí)以上時(shí)p和d可按TT68級(jí)取，工件公差在IT14級(jí)以下時(shí)，則p和d可按IT10級(jí)?。篋p=（20+0.40.2）0-0.021=20.080-0.021mmDd=（d+0.4+2c）0+d =（20+0.40.2+21.1）0+d=22.280+0.021mm5、凹模圓角半徑rd拉深時(shí)，材料在經(jīng)過凹模圓角時(shí)不僅因?yàn)榘l(fā)生彎曲變形需要克服彎曲阻力，還要克服因相對(duì)流動(dòng)引起的磨檫阻力，所以rd大小對(duì)拉伸工件的影響非常大。主要有以下影響：1）拉伸力的大小；2）拉伸件的質(zhì)量；3）拉伸模的壽命。rd小時(shí)材料對(duì)凹模的壓力增加，磨檫力增大，磨損加劇，使磨具的壽命降低。所以rd的值即不能太大，也不能太小。在生產(chǎn)上一般應(yīng)盡量避免采用過小圓角半徑，在保證工件質(zhì)量的前提下盡量取大值，以滿足模具壽命要求。通?？砂唇?jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：rd=式中D為毛坯直徑或上道工序拉深件直徑；d為本道拉深后的直徑rd應(yīng)大于或等于2t，若其值小于2t，一般很難拉出，只能靠拉深后整形得到所需零件，故可取rd=2.5mm6、凸模圓角半徑rp凸模圓角半徑對(duì)拉深工序的影響沒有凹模圓角半徑大，但其值也必須合格，一般首次拉深時(shí)凸模圓角半徑為rp=（0.71.0）rd這里取rp =1.0rd=2.5mm三、沖裁工藝及沖裁模具的設(shè)計(jì)1、凸模與凹模刃口尺寸的計(jì)算沖裁件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度。模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及其制造公差，是設(shè)計(jì)沖裁模的主要任務(wù)之一。從生產(chǎn)實(shí)踐可發(fā)現(xiàn)：由于凸凹模之間存在間隙，使落下的料或伸出的孔卻帶有錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模尺寸；在測量于使用中，落料件以大端尺寸為基準(zhǔn)，沖孔件以小端尺寸為基準(zhǔn)。2、凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算方法由于加工模具的方法不同，凸模與凹模刃口部分尺寸的計(jì)算公式與制造公差的標(biāo)注也不同，刃口尺寸的計(jì)算方法可分為以下兩種情況：凹模與凸模分開加工，凸模和凹模配合加工，從此工件的結(jié)構(gòu)上分析，選擇凸模與凹模分開加工的制造方法：采用這種方法，凸模和凹模分別按圖紙加工至尺寸，要分別標(biāo)注凸模和凹模的刃口尺寸及制造公差（凸模p、凹模d），適用于圓形或簡單形狀的制件。為了保證初始間隙值小于最大合理間隙2Cmax，必須滿足下列條件：或?。?也就是說，新制造模具應(yīng)該是，否則制造的模具部隙已超過允許變動(dòng)范圍2Cmin2Cmax,影響模具的使作壽命。下面對(duì)落料和沖孔兩咱情況分別進(jìn)行討論。1） 落料高工件的尺寸為D-0，根據(jù)計(jì)算原則，落料時(shí)以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。首先確定凹模尺寸，凹模的基本尺寸接近或等于制件輪廓的最小極限尺寸，再減小凸模尺寸以保證最小合理間隙值2Cmin。名部分分配位置如圖5（a）所示。其計(jì)算公式如下（3） (4)代入數(shù)據(jù)得校核；由此可知，只有縮小、，提高制造精度，才保證間隙在合理范圍內(nèi)，此時(shí)可取、，放得：2）沖孔設(shè)沖孔尺寸為，根居以上原則，沖孔時(shí)以凸模設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)，首先確定凸模刃口尺寸，使凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸，再增大凹模尺寸，凸模制造偏差為負(fù)偏差，凹模取正偏差，名部分分配位置如圖5.b所示，其計(jì)算公式如下：在同一工步制件上沖出兩個(gè)以上孔時(shí)，凹模型孔中心距Ld按下式確定：代入數(shù)據(jù)校核孔距尺寸： 3)凹模洞的類形常用凹模洞口的類形如圖6所示： 圖 6其中圖a、b、c為直筒式刃的凹模，其特點(diǎn)是制造方便，刃口強(qiáng)度高，刃磨后工作部分尺寸不變，廣泛用于沖裁公差要求較小，形狀復(fù)雜的精密制件。但因廢料（或制件的聚集而增大了推件力和凹模的脹裂力，給凸、凹模的強(qiáng)度都帶來了不利的影響。一般復(fù)合模上出件的沖裁模用圖a、c型，下出件的沖裁模用圖b或圖a型，圖d、e型是錐筒式刃口，在凹模內(nèi)不聚集材料，側(cè)壁磨損小，但刃口強(qiáng)度差，刃磨后刃口徑向尺寸略有增大（如300時(shí)，刃磨0.1mm時(shí)，其尺寸增大0.0017mm凹模錐角，后角和洞高度h，均隨制件材料厚度增加而增大，一般取15302030 h=4-10mm綜上所述及其對(duì)工件孔分析，選擇B型凹模洞口，取h=6mm204）凹模的外形尺寸凹模的外形一般有矩形與圓形兩種。凹模的外形尺寸應(yīng)保證凹模有足夠的強(qiáng)度，剛度和修磨量，凹模的外形尺寸一般是根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定的如圖7所示凹模的厚度為:1+ kb (15)凹模壁厚度為c=(1.52)H (3040mm)式中b為沖裁件的最大外形尺寸；K為系數(shù),是考慮板料厚度影響的系數(shù)可以沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表282中查得代入數(shù)據(jù)可得沖孔凹模 H=15mm c=30mm落料凹模H=0.3554.75=20mm c=40mm四、模具的其它零件1、模具除簡單沖模外，一般沖模多利用模架的結(jié)構(gòu)。模架的和種類很多，要根據(jù)模具的精度要求，模具的類別，模具的大小選擇合適的模架.模架的選擇可從實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)P192頁選擇標(biāo)準(zhǔn)架。根據(jù)查閱的內(nèi)容及分析，此復(fù)合?？蛇x用后側(cè)導(dǎo)柱模架導(dǎo)、導(dǎo)柱安裝在后側(cè)，有偏心裁荷時(shí)容易歪斜，滑動(dòng)不夠平穩(wěn)，可從左右前三個(gè)方向關(guān)料操作比較方便。常用于一般要求的小型工件的沖裁和拉深模。所選模架的結(jié)構(gòu)及尺寸關(guān)系如圖8所示：L =250mm B=160mm 上模座：25016045 下模座25016050導(dǎo)柱，32190 導(dǎo)套 3210543 Hmax=210 Hmin=170mm 其余尺寸見上下模座零件圖，可以沖壓手冊(cè)沖壓模具常用標(biāo)準(zhǔn)件選擇。2模柄模柄有多種形式，要根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選用模柄的形式模柄的直徑根據(jù)所選壓力機(jī)的模柄孔徑確定，模柄可根據(jù)實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)P201頁選擇，經(jīng)查閱各種 模柄的特點(diǎn)，選用壓入式模柄，這種模柄應(yīng)用比較廣泛壓入模柄的結(jié)構(gòu)和尺寸，可參表11-10制造，表中B型模柄中間有孔可按裝打料桿，用壓力機(jī)的打料模桿進(jìn)行打料，模柄的結(jié)構(gòu)及尺寸關(guān)系如圖9所示。 圖 9d=30D=32D1=42mmh=78mmh2=30mmh1=5mmb=2mma=0.5mmd1(H7)=6+0.0120d2=11mm3、卸料板卸料板的主要作用是將沖壓的料從凸?；蛲埂寄Ｉ贤葡聛?，此外在進(jìn)模比較復(fù)雜的模具中，卸料板還具有保護(hù)小凸模作用，常用的卸料板結(jié)構(gòu)形式及適用范圍見表11-24和第八章級(jí)進(jìn)模表8-10實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)卸料板的尺寸可根據(jù)實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)表11-25查得，本模具選用彈壓式卸料板。卸料板的結(jié)構(gòu)與尺寸關(guān)系如圖10所示，ho=16mmB=150mmC=(0.10.2)t=0.2mm)4彈頂和推出裝置彈頂裝置由彈簧元件組成裝于模具的下面通過頂桿起到推料的作用，彈頂裝置通常在壓力機(jī)的工作臺(tái)孔中，彈頂裝置結(jié)構(gòu)形式見表11-26實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)，具體結(jié)構(gòu)及尺寸見裝配圖及零件圖所示，見圖表（10）設(shè)計(jì)模具時(shí)選用標(biāo)準(zhǔn)的彈簧。已知沖裁時(shí)卸料為 FQ=3.8 可選圓鋼絲螺壓縮彈簧，由表11-28查得d=8.0mm D2=50mm F=1990N. Dmax=38mmDmin=62mm; 節(jié)距P=14.9mm5、導(dǎo)向裝置（導(dǎo)柱 導(dǎo)套）導(dǎo)向裝置指得是模架上的導(dǎo)柱、導(dǎo)套。模具在開模，閉模過程中，導(dǎo)柱和導(dǎo)套起導(dǎo)向的作用，使得凸凹模正確的閉合，故此，導(dǎo)柱、導(dǎo)套需要有嚴(yán)格的配合精度及尺寸要求，導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選擇可以沖壓手冊(cè)中選取，（取H7/h6配合）如圖11 a導(dǎo)柱的具體尺寸為：d=32 L=190mm導(dǎo)套的具體尺寸為(圖11 .b) 圖11D=32D(r6)=45L=105mmh=43mmL=25mm油槽數(shù)為2b=3；a=16、固定零件（固定板、墊板）1）墊板的作用是承受凸模和凹模的壓力，防止過大的沖壓，在上下模座上壓出凹坑，影響模具的正常工作，墊板厚度根據(jù)壓力機(jī)的大小選擇，一般取5-12mm，外形與固定板相同，材料45鋼，熱處理后硬度為45-48HRC，如圖12a .b所示：墊板在模具中的受力情況2）固定板 固定板的作用起固定凸、凹模，防止其在沖壓過程中松動(dòng)，造成模具的損壞，固定板的形狀要根據(jù)凸、凹模而定，而外形尺寸與墊板相似。固定板和具體形狀尺寸見零件圖所示。7、連接零件此類零件包括螺釘、銷釘?shù)?，主要作用是?lián)接其它零部伯，使之共同完成工件的制造，螺釘和銷釘可由沖壓手冊(cè)第十章、第七、八章查選，形狀及尺寸見七、八節(jié)圖所示現(xiàn)選螺釘M12 圓柱銷 d=8，則沖壓模上有關(guān)螺釘孔的尺寸見表10-28沖壓手冊(cè)D=27 d=17.5卸料螺釘選M16，具體尺寸見表10-29沖壓手冊(cè)五、壓力機(jī)的選擇壓力機(jī)的選擇要考慮，沖裁力、拉深力以及卸料力、推件力、頂件力，壓力機(jī)的總噸位應(yīng)大于等以上所有力之和1.3倍，普通刃沖裁模，其沖裁力FP一般可按下式計(jì)算。FP= KPtL式中為材料的抗剪強(qiáng)度，L為沖裁周邊總長（mm）,t為材料厚度，系數(shù)KP是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙的波動(dòng)（數(shù)值的變化或分布不均勻）潤滑情況，材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因素而設(shè)置的安全系數(shù)，一般取1.3，當(dāng)查不到強(qiáng)度時(shí)，可用強(qiáng)度，b代替，而取KP=1的近似計(jì)算法計(jì)算，材料鋼的強(qiáng)度可以沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表1.4.1查得=260MPa360MPa。 現(xiàn)取=340MPaFP1=1.313.1454.75340=76KNFP2=1.313.145340=7KN影響卸料力、推料力和頂件力的因素很多，要精確的計(jì)算出很困難，在實(shí)際生產(chǎn)采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：卸料力：FQ=KFp 推料力：FQ1=nK1Fp頂件力：FQ2=K2Fp式中： 卸料力系數(shù)，其值為 0.020.06 （薄料取大值，厚料取小值）推件力系數(shù)，其值為0.030.07 （薄料取大值，厚料取小值） 頂件力系數(shù)，其值為0.040.08 （薄料取大值，厚料取小值） n為梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量，n=h/t，h為直刃口部分的高，t為材料的厚度，h取410mm , 現(xiàn)取h=6mm 本模具中只有卸料力和推件力即可則：FQ=0.0576=3.8KN FQ1=6/10.067=2.52KN2）拉深力理論計(jì)算拉深力可以推導(dǎo)，但它使用不便，生產(chǎn)中常利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算拉深力，第次拉深（一次拉深成形時(shí)）F1=d1tbk1式中b為材料的抗拉強(qiáng)度，K1為系數(shù)，查表4.5.4（沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)）代入數(shù)據(jù)可得F1=3.142113901=25.7KN壓邊力:FQ=0.2525.7=6.4KM卸料力: FQ=KF=0.0425.7=1.02KN綜上所述：F總=76+7+3.8+2.25+25.7+6.4+1.02=123KNF壓力=1.3 F總=1.3123=160 KN由實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)P22頁，應(yīng)用壓力機(jī)的選擇查表2-3可選擇J2316型壓力機(jī)，其參數(shù)可參考表23六、 主要組件的裝配1模柄的裝配，因?yàn)樗灸＞叩哪１菑囊陨夏Ｗ南露蛏蠅喝氲模栽诎惭b凸模固定板和墊板之前，應(yīng)先把模柄裝好。模柄與上模座的配合要求是H7/m6.裝配時(shí)，先在壓力機(jī)上將模柄壓入，再加工定儉銷孔或螺紋孔。然后把模柄端面突出部分銼平或磨平，安裝好模柄后，用角尺檢查模柄與上模座上平面的垂有度。2、凸模和裝配，凸模與固定板的配合要求為H7/m6.。裝配時(shí)，先在壓力機(jī)上將凸模固定板內(nèi)，檢查凸模的垂直度，然后將固定板的上平面與凸模尾部一起磨平，為了保持凸模刀口鋒利還應(yīng)將凸模的端面磨平。3、彈壓卸料板的裝配，彈壓卸料板起壓料和卸料的作用。裝配的保證它與凸模之間具有適當(dāng)?shù)拈g隙，其裝配方法是，將彈壓卸料板 裝入固定板的凸模內(nèi)，在固定板與卸料板之間墊上平行墊塊，并用平等夾板將它們夾緊，然后按卸料板上的螺孔在固定板上抽窩，拆開后鉆固定板上的螺釘穿過孔。4、模架的技術(shù)要求及裝配組成模架的各零件均應(yīng)符合相應(yīng)的技術(shù)條件，其中特別重要的是每對(duì)導(dǎo)柱，導(dǎo)套的配合間隙應(yīng)符合要求。裝配成套的模架，多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)（上模座上平面對(duì)下模座下平面的平行度）導(dǎo)柱軸心線對(duì)下模座下平面的垂直度和導(dǎo)套孔軸心線對(duì)上模座下面垂直度）應(yīng)符合相應(yīng)精度等級(jí)要求。裝配后的模架，上模座沿導(dǎo)柱上、下移動(dòng)平穩(wěn)無阻滯現(xiàn)象，壓入上、下模座的導(dǎo)柱導(dǎo)柱離其它裝表面應(yīng)有12mm距離，壓入后就牢固。裝配成套的模架，各零件的工作表不應(yīng)有碰傷，裂 以及其它機(jī)械損傷模架的裝配主要指導(dǎo)柱導(dǎo)套的裝配，目前大多數(shù)導(dǎo)柱，導(dǎo)套與模座之間采用過盈配合，但也有少數(shù)采用粘 工藝的，即將上下模座孔擴(kuò)大，降低其加工要求，同時(shí)將導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間冷入粘結(jié)劑，即可使用導(dǎo)柱，導(dǎo)套固定，滑動(dòng)導(dǎo)向模架常用的裝配工藝和檢驗(yàn)方法有壓入導(dǎo)套、壓入導(dǎo)套安、裝導(dǎo)套。七、模具的工作過程 本模具是一套倒裝的落料拉深沖孔的復(fù)合模。前后送料，擋料銷19限位，導(dǎo)向銷20導(dǎo)正。上模下行凸凹模11與拉深凹模18接觸進(jìn)行拉深，工件成型后，上模上行，打桿1推動(dòng)打板12把工件從凸凹模11中打出。落料廢料有彈簧8推動(dòng)卸料板10推出。八、參考文獻(xiàn)沖壓手冊(cè)，實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)，沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)，公差配合與測量技術(shù)，模具制造技術(shù)等。22