畢業(yè)設(shè)計(jì)端蓋落料拉深沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）端蓋落料拉深沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì) 端蓋落料拉深沖孔復(fù)合模學(xué) 院系 機(jī)械工程學(xué)院 摘 要隨著中國(guó)工業(yè)不斷地發(fā)展模具行業(yè)也顯得越來越重要本文針對(duì)端蓋的沖裁工藝性和拉深工藝性分析比較了成形過程的三種不同沖壓工藝單工序復(fù)合工序和連續(xù)工序確定用一幅復(fù)合模完成落料拉深和沖孔的工序過程介紹了端蓋冷沖壓成形過程經(jīng)過對(duì)端蓋的批量生產(chǎn)零件質(zhì)量零件結(jié)構(gòu)以及使用要求的分析研究按照不降低使用性能為前提將其確定為沖壓件用沖壓方法完成零件的加工且簡(jiǎn)要分析了坯料形狀尺寸排樣裁板方案拉深次數(shù)沖壓工序性質(zhì)數(shù)目和順序的確定進(jìn)行了工藝力壓力中心模具工作部分尺寸及公差的計(jì)算并設(shè)計(jì)出模具還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(shè)計(jì)與制造沖壓設(shè)備的選用凸凹模間隙調(diào)整和編制一個(gè)重要零件的加工工藝過程列出了模具所需零件的詳細(xì)清單并給出了合理的裝配圖通過充分利用現(xiàn)代模具制造技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化工藝方法能大幅度提高生產(chǎn)效率這種方法對(duì)類似產(chǎn)品具有一定的借鑒作用關(guān)鍵詞端蓋模具設(shè)計(jì)復(fù)合模拉深沖孔 ABSTRACTWith Chinas industries continue to develop and die industry is also becoming increasingly important Based on the Cover of the stamping process and the deep drawing process Comparative analysis of the process of forming three different stamping process single processes complex processes and continuous processes confirm completion of a composite model blanking drawing processes and punching process On the cover of the cold stamping process right after the Cover of the mass production quality components and the use of structural components of the analysis research in line with lower performance prerequisite to the identification of stampings Stamping method used to complete the processing components and a brief analysis of the blank shape size layout the Conference Board the number of Drawing stamping processes in nature number and sequence determination For the process the center of pressure the die size and the tolerance of the calculation design mold Also analyzes the mold of the main components such as punch and die and dump devices drawing punch slates Punch plate etc design and manufacturing stamping equipment selection punch-gap adjustment and establishment of a vital parts machining process Die requirements set out a detailed list of parts and gives a reasonable assembly By fully utilizing modern manufacturing technology to mold traditional mechanical parts for structural improvements design optimization Process optimization methods can greatly enhance production efficiency the method of similar products have some referenceKeywords Cover Mold design Composite molding Drawing Punch目 錄1 分析零件的工藝性12 確定工藝方案221 計(jì)算毛坯尺寸222 確定是否要壓邊圈323 計(jì)算拉深次數(shù)324 確定工藝方案43 主要工藝參數(shù)的計(jì)算531 確定排樣裁板方案532 計(jì)算工藝力初選設(shè)備6com 計(jì)算工藝力61落料力62沖孔力73推件力74拉深力75壓邊力8com 拉深功的計(jì)算9com 初選壓力機(jī)9com 計(jì)算壓力中心10com 計(jì)算凸凹模刃口尺寸及公差104 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1241 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇12com 模架的選用12com 模具的閉合高度1342 模具工作部分尺寸計(jì)算13com 落料凹模13com 拉深凸模14com 凸凹模15com 彈壓御料板16com 上墊板18com 壓邊圈195 模具的整體安裝2051 模具的總裝配2052 模具零件216 選定沖壓設(shè)備227 模具的裝配2271 復(fù)合模的裝配2272 凸凹模間隙的調(diào)整228 重要零件的加工工藝過程編制23結(jié)論26參考文獻(xiàn)27致謝28附錄30實(shí)習(xí)報(bào)告37 1 分析零件的工藝性沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過程中加工的難易程度雖然沖壓加工工藝過程包括備料沖壓加工工序必要的輔助工序質(zhì)量檢驗(yàn)組合包裝的全過程但分析工藝性的重點(diǎn)要在沖壓加工工序這一過程里而沖壓加工工序很多各種工序中的工藝性又不盡相同即使同一個(gè)零件由于生產(chǎn)單位的生產(chǎn)條件工藝裝備情況及生產(chǎn)的傳統(tǒng)習(xí)慣等不同其工藝性的涵義也不完全一樣這里我們重點(diǎn)分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性 該零件是端蓋如圖11該零件可看成帶凸緣的筒形件料厚t 2mm拉深后厚度不變零件底部圓角半徑r 15mm凸緣處的圓角半徑也為R 15mm尺寸公差都為自由公差滿足拉深工藝對(duì)精度等級(jí)的要求 圖11 工件圖工藝性對(duì)精度的要求是一般情況下拉深件的尺寸精度應(yīng)在IT13級(jí)以下不宜高于IT11級(jí)對(duì)于精度要求高的拉深件應(yīng)在拉深后增加整形工序以提高其精度由于材料各向異性的影響拉深件的口部或凸緣外緣一般是不整齊的出現(xiàn)突耳現(xiàn)象需要增加切邊工序影響拉深件工藝性的因素主要有拉深件的結(jié)構(gòu)與尺寸精度和材料拉深工藝性對(duì)結(jié)構(gòu)與尺寸的要求是拉深件因盡量簡(jiǎn)單對(duì)稱并能一次拉深成形拉深件的壁厚公差或變薄量一般不應(yīng)超出拉深工藝壁厚變化規(guī)律當(dāng)零件一次拉深的變形程度過大時(shí)為避免拉裂需采用多次拉深這時(shí)在保證必要的表面質(zhì)量前提下應(yīng)允許內(nèi)外表面存在拉深過程中可能產(chǎn)生的痕跡在保證裝配要求下應(yīng)允許拉深件側(cè)壁有一定的斜度拉深件的徑向尺寸應(yīng)只標(biāo)注外形尺寸或內(nèi)形尺寸而不能同時(shí)標(biāo)注內(nèi)外形尺寸工藝性要求材料具有良好的塑性屈強(qiáng)比值越小一次拉深允許的極限變形程度越大拉深的性能越好板厚方向性系數(shù)r和板平面方向性系數(shù)反映了材料的各向異性性能當(dāng)r較大或較小時(shí)材料寬度的變形比厚度方向的變形容易板平面方向性能差異較小拉深過程中材料不易變薄或拉裂因而有利于拉深成形該零件結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單形狀對(duì)稱完全由圓弧和直線組成沒有長(zhǎng)的懸臂和狹槽零件尺寸除中心孔和兩中心孔的距離尺寸接近IT11級(jí)外其余尺寸均為自由尺寸且無其他特殊要求利用普通沖裁方法可以達(dá)到零件圖樣要求零件材料為20號(hào)鋼退火抗拉強(qiáng)度為400Mpa屈服強(qiáng)度為206Mpa此材料具有良好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和塑性其沖裁加工性較好該零件的沖裁性較好可以沖裁加工適于大批大量 2 確定工藝方案21 計(jì)算毛坯尺寸由于板料在扎壓或退火時(shí)所產(chǎn)生的聚合組織而使材料引起殘存的方向性反映到拉深過程中就使桶形拉深件的口部形成明顯的突耳此外如果板料本身的金屬結(jié)構(gòu)組織不均勻模具間隙不均勻潤(rùn)滑的不均勻等等也都會(huì)引起沖件口高低不齊的現(xiàn)象因此就必需在拉深厚的零件口部和外緣進(jìn)行修邊處理這樣在計(jì)算毛坯尺寸的時(shí)候就必需加上修邊余量然后再進(jìn)行毛坯的展開尺寸計(jì)算 根據(jù)零件的尺寸取修邊余量的值為36mm 在拉深時(shí)雖然拉深件的各部分厚度要求發(fā)生一些變化但如果采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧﹦t其厚度的變化量還是并不太大在設(shè)計(jì)工藝過程時(shí)可以不考慮毛坯厚度的變化同時(shí)由于金屬在塑性變形過程中保持體積不變因而在計(jì)算拉深件的的毛坯展開尺寸時(shí)可以認(rèn)為在變形前后的毛坯和拉深間的表面積相等 對(duì)于該零件可看成帶凸緣拉深件其相對(duì)凸緣最大直徑36mm故切邊前的凸緣直徑為 116236 123mm21因毛坯直徑 22 160mm毛坯形狀如圖21 圖21 毛坯圖22 確定是否需要壓邊圈 坯料相對(duì)厚度 23所以需要壓邊圈23 計(jì)算拉深次數(shù)在考慮拉深的變形程度時(shí)必需保證使毛坯在變形過程中的應(yīng)力既不超過材料的變形極限同時(shí)還能充分利用材料的塑性也就是說對(duì)于每道拉深工序應(yīng)在毛坯側(cè)壁強(qiáng)度允許的條件下采用最大的變形程度即極限變形程度極限拉深系數(shù)值可以用理論計(jì)算的方法確定即使得在傳力區(qū)的最大拉應(yīng)力與在危險(xiǎn)斷面上的抗拉強(qiáng)度相等便可求出最小拉深系數(shù)的理論值此值即為極限拉深系數(shù)但在實(shí)際生產(chǎn)過程中極限拉深系數(shù)值一般是在一定的拉深條件下用實(shí)驗(yàn)的方法得出的我們可以通過查表來取值零件的總拉深系數(shù)為其相對(duì)凸緣直徑屬于帶大凸緣拉深的拉深件根據(jù)由教材 上表4-164-18查得一次允許的拉深系數(shù)第一次拉深的最大相對(duì)高度因材料為20號(hào)鋼具有良好的強(qiáng)度和塑性其加工工藝性較好可減小帶凸緣筒形件的首次拉深系數(shù)及增大最大相對(duì)高度使得所以零件只需要一次拉深24 確定工藝方案根據(jù)以上分析和計(jì)算可以進(jìn)一步明確該零件的沖壓加工需要包括以下基本工序落料拉深沖孔和修邊根據(jù)這些基本工序可以擬出如下幾種工藝方案方案一先進(jìn)行落料再拉深修邊最后沖孔以上工序過程都采用單工序模加工用此方案模具的結(jié)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單制造很容易成本低廉但由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單定位誤差很大而且單工序模一般無導(dǎo)向裝置安裝和調(diào)整不方便費(fèi)時(shí)間生產(chǎn)效率低 方案二落料與拉深修邊在復(fù)合模中加工成半成品再在單工序模上進(jìn)行沖孔采用了落料與拉深修邊的復(fù)合模提高了生產(chǎn)率對(duì)落料以及拉深的精度也有很大的提高由于最后一道沖孔工序是在單工序模中完成使得最后一步?jīng)_孔工序的精度降低影響了整個(gè)零件的精度而且中間過程序要取件生產(chǎn)效率不高 方案三落料拉深沖孔和修邊全都在同一個(gè)復(fù)合模中一次加工成型此方案把三個(gè)工序集中在一副復(fù)合模中完成使得生產(chǎn)率有了很大的提升沒有中間的取放件過程一次沖壓成型而且精度也比較高能保證加工要求在沖裁時(shí)材料處于受壓狀態(tài)零件表面平整模具的結(jié)構(gòu)也非常的緊湊外廓尺寸比較小但模具的結(jié)構(gòu)和裝配復(fù)雜方案四采用帶料級(jí)進(jìn)多工位自動(dòng)壓力機(jī)沖壓可以獲得較高的生產(chǎn)效率而且操作安全但這一方案需要專用的壓力機(jī)或自動(dòng)的送料裝置模具的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜制造周期長(zhǎng)生產(chǎn)成本高 根據(jù)設(shè)計(jì)需要和生產(chǎn)批量綜合考慮以上方案方案三最適合即落料拉深沖孔和修邊在同一復(fù)合模中完成這樣既能保證大批量生產(chǎn)的高效率又能保證加工精度而且成本不高經(jīng)濟(jì)合理 3 主要工藝參數(shù)的計(jì)算31 確定排樣裁板方案加工此零件為大批大量生產(chǎn)沖壓件的材料費(fèi)用約占總成本的6080之多因此材料利用率每提高1則可以使沖件的成本降低0405在沖壓工作中節(jié)約金屬和減少?gòu)U料具有非常重要的意義特別是在大批量的生產(chǎn)中較好的確定沖件的形狀尺寸和合理的排樣的降低成本的有效措施之一 由于材料的經(jīng)濟(jì)利用直接決定于沖壓件的制造方法和排樣方式所以在沖壓生產(chǎn)中可以按工件在板料上排樣的合理程度即沖制某一工件的有用面積與所用板料的總面積的百分比來作為衡量排樣合理性的指標(biāo) 同時(shí)屬于工藝廢料的搭邊對(duì)沖壓工藝也有很大的作用通常搭邊的作用是為了補(bǔ)充送料是的定位誤差防止由于條料的寬度誤差送料時(shí)的步距誤差以及送料歪斜誤差等原因而沖出殘缺的廢品從而確保沖件的切口表面質(zhì)量沖制出合格的工件同時(shí)搭邊還使條料保持有一定的剛度保證條料的順利行進(jìn)提高了生產(chǎn)率搭邊值得大小要合理選取根據(jù)此零件的尺寸通過查表取搭邊值為 進(jìn)距方向 從視測(cè)方面來講該零件的排樣應(yīng)該采用斜排最合理從圖2上可知進(jìn) 距 S 12815 1295mm31 條料寬度 b 110322 1143mm32板料規(guī)格擬用2mm×1400mm×4000mm熱軋鋼板查沖壓模具設(shè)計(jì)GB708-88為了操作方便采用橫裁裁板條數(shù) 35條33每條個(gè)數(shù) 11個(gè)34每板總個(gè)數(shù)材料利用率3532 計(jì)算工藝力初選設(shè)備com 計(jì)算工藝力1落料力平刃凸模落料力的計(jì)算公式為 36 式中 P 沖裁力N L 沖件的周邊長(zhǎng)度mm t 板料厚度mm 材料的抗沖剪強(qiáng)度MPaK 修正系數(shù)它與沖裁間隙沖件形狀沖裁速度板料厚度潤(rùn)滑情況等多種因素有關(guān)其影響范圍的最小值和最大值在1013P的范圍內(nèi)一般k取為12513在實(shí)際應(yīng)用中抗沖剪強(qiáng)度的值一般取材料抗拉強(qiáng)度的07085為便于估算通常取抗沖剪強(qiáng)度等于該材料抗拉強(qiáng)度的80即 37因此該沖件的落料力的計(jì)算公式為 38 13 321984N2沖孔力沖孔力可按下式計(jì)算 39 式中 沖孔力N L沖件的內(nèi)輪廓長(zhǎng)度mm t板料厚度mm 材料的抗拉強(qiáng)度MPa因此該零件的沖孔力為 08 15675N2卸料力一般情況下沖裁件從板料切下以后受彈性變形及收縮影響會(huì)使落料件梗塞在凹模內(nèi)而沖裁后剩下的板料則箍緊在凸模上從凸模上將沖件或廢料卸下來所需的力稱卸料力影響這個(gè)力的因素較多主要有材料力學(xué)性能模具間隙材料厚度零件形狀尺寸以及潤(rùn)滑情況等所以要精確地計(jì)算這些力是困難的一般用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算卸料力 310式中 F 沖裁力 N 頂件力及卸料力系數(shù)其值可查教材表1-7 這里取為004因此 3推件力將卡在凹模中的材料逆著沖裁力方向頂出所需要的力稱為推件力根據(jù) 書上公式1-8則推件力為 311 推件力系數(shù)其值可查表1-7取為0054拉深力 一般情況下拉深力隨凸模行程變化而改變其變化曲線如圖31從圖中可以看出在拉深開始時(shí)由于凸緣變形區(qū)材料的變形不大冷作硬化也小所以雖然變形區(qū)面積較大但材料變形抗力與變形區(qū)面積相乘所得的拉深力并不大從初期到中期材料冷作硬化的增長(zhǎng)速度超過了變形區(qū)面積減少速度拉深力逐漸增大于前中期拉深力達(dá)到最高點(diǎn)位置拉深到中期以后變形區(qū)面積減少的速度超過了冷作硬化增加的速度于是拉深力逐漸下降零件拉深完以后由于還要從凹模中推出曲線出現(xiàn)延緩下降這是摩擦力作用的結(jié)果不是拉深變形力圖31 拉深力變化曲線 由于影響拉深力的因素比較復(fù)雜按實(shí)際受力和變形情況來準(zhǔn)確計(jì)算拉深力是筆尖困難的所以實(shí)際生產(chǎn)中通常是以危險(xiǎn)斷面的拉應(yīng)力不超過其材料抗拉強(qiáng)度為依據(jù)采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算對(duì)于帶凸緣圓筒形零件的拉深力近似計(jì)算公式為 312 式中 圓筒形零件的凸模直徑mm 系數(shù)這里取1 材料的抗拉強(qiáng)度MPa 材料厚度因此 5壓邊力 壓邊力的大小對(duì)拉深件的質(zhì)量是有一定影響的如果過大就要增加拉深力因而會(huì)使制件拉裂而壓邊圈的壓力過小就會(huì)使工件的邊壁或凸緣起皺所以壓邊圈的壓力必須適當(dāng)合適的壓邊力范圍一般應(yīng)以沖件既不起皺又使得沖件的側(cè)壁和口部不致產(chǎn)生顯著的變薄為原則壓邊力的大小和很多因素有關(guān)所以在實(shí)際生產(chǎn)中可以根據(jù)近似的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算 N 313 式中 A初始有效壓邊面積 mm 單位壓邊力 MPa 這里經(jīng)查 得F 25 所以有 com 拉深功的計(jì)算拉深所需的功可按下式計(jì)算 314式中 最大拉深力N h 拉深深度mm W拉深功N·m C修正系數(shù)一般取為C 0608所以 N·m315com 初選壓力機(jī)壓力機(jī)噸位的大小的選擇首先要以沖壓工藝所需的變形力為前提要求設(shè)備的名義壓力要大于所需的變形力而且還要有一定的力量?jī)?chǔ)備以防萬一從提高設(shè)備的工作剛度沖壓零件的精度及延長(zhǎng)設(shè)備的壽命的觀點(diǎn)出發(fā)要求設(shè)備容量有較大的剩余因故總沖壓力316 應(yīng)選的壓力機(jī)公稱壓力取為15則公稱壓力為 317因此初選閉式單點(diǎn)壓力機(jī)J31630Bcom 計(jì)算壓力中心本零件為對(duì)稱幾何體其壓力中心就在它的圓心處不必計(jì)算它的壓力中心com 計(jì)算凸凹模刃口尺寸及公差 沖裁件的尺寸精度取決于凸凹模刃口部分的尺寸沖裁間隙的合理也要靠凸凹模刃口部分的尺寸來實(shí)現(xiàn)和保證所以正確確定刃口部分的尺寸是相當(dāng)重要的在決定模具刃口尺寸及制造公差時(shí)需考慮以下原則落料件的尺寸取決于凹模的磨損沖裁件的尺寸取決于凸模尺寸考慮到?jīng)_裁時(shí)凸凹模的磨損在設(shè)計(jì)凸凹模刃口尺寸時(shí)對(duì)基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后變大的其刃口公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸范圍內(nèi)較小的數(shù)值對(duì)基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后減少的其刃口公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸范圍內(nèi)較大的數(shù)值這樣在凸模磨損到一定程度的情況下任能沖出合格的零件在確定模具刃口制造公差時(shí)要既能保證工件的精度要求又要保證合理的間隙數(shù)值 采用凸凹模分別加工凸凹模分別加工是指在凸模與凹模分別按各自圖樣上標(biāo)注的尺寸及公差進(jìn)行加工沖裁間隙由凸凹模刃口尺寸及公差保證這樣就需要分別計(jì)算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差并標(biāo)注在凸凹模設(shè)計(jì)圖樣上這樣加工方法具有互換性便于成批制造主要用于簡(jiǎn)單規(guī)范形狀圖形方法或矩形的沖件落料時(shí)因?yàn)槁淞霞砻娉叽缗c凹模刃口尺寸相等或基本一致應(yīng)該先確定凹模刃口尺寸即以凹模刃口尺寸為基準(zhǔn)又因?yàn)槁淞霞叽鐣?huì)隨凹模刃口的磨損而增大為了保證凹模磨損到一定程度仍能沖出合格零件故凹模基本尺寸應(yīng)該取落料件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸落料凸模的基本尺寸則是凹?；境叽缟蠝p去最小合理間隙 318 319 式中 落料凸模最大直徑mm 落料凹模最大直徑mm D 工件允許最大尺寸mm 沖裁工件要求的公差X 系數(shù)為避免多數(shù)沖裁件尺寸都偏向于極限尺寸此處可取X 05對(duì)于未標(biāo)注公差可按IT14級(jí)計(jì)算根據(jù)教材上表1-3查得沖裁模刃口雙面間隙凹凸模制造偏差這里可以按IT7來選取落料刃口最大尺寸計(jì)算凸模制造公差按IT8級(jí)精度選取得落料尺寸查表得 校核間隙條件但相差不大可作如下調(diào)整 則 1595 15988拉深時(shí)拉深模直徑尺寸的確定的原則與沖裁模刃口尺寸的確定基本相同只是具體內(nèi)容不同這里不在復(fù)述拉深凸模和凹模的單邊間隙Z 11t 22mm計(jì)算凸凹模制造公差按IT8級(jí)精度選取由附錄表4查得對(duì)于拉深尺寸 因拉深件注內(nèi)形尺寸按凸模進(jìn)行配作 319 式中 d拉深件內(nèi)形尺寸 d凸模尺寸 拉深件公差這里按IT14級(jí)精度選取查表附錄4可以 得 1即有 685 拉深凹模則注凸模的基本尺寸并要求按單面拉深間隙配作沖孔時(shí)對(duì)于沖孔孔按IT14級(jí)精度選取查附表4得校核間隙 滿足條件故可以采用凸模與凹模配合加工方法因數(shù)由表2-21查得則為4 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)形式的選擇com 模架的選用采用落料拉深沖孔復(fù)合模首先要考慮落料凸模兼拉深凹模的壁厚是否過薄本次設(shè)計(jì)中凸凹模的最小壁厚為滿足鋼材最小壁厚的要求能夠保證足夠的強(qiáng)度故采用復(fù)合模模具采用倒裝式模座下的緩沖器兼作壓邊與頂件另外還設(shè)有彈性卸料裝置的彈性頂件裝置這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是操作方便出件暢通無阻生產(chǎn)效率高缺點(diǎn)是彈性卸料板使模具的結(jié)構(gòu)變復(fù)雜要簡(jiǎn)化可以采用剛性卸料板其缺點(diǎn)是拉深件留在剛性卸料板中不易取出帶來操作上的不便結(jié)合本次設(shè)計(jì)綜合考慮采用彈性卸料板從生產(chǎn)量和方便操作以及具體規(guī)格方面考慮選擇后則導(dǎo)柱模架由凹模外形尺寸GBT285151990在按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸如下上模板 HT250下模板 ZG450導(dǎo) 柱 20鋼 導(dǎo) 套 20鋼凸緣模柄 Q235 模具閉合高度 245mm MIN 200mm模具的閉合高度所謂的模具的閉合高度H是指模具在最低工作位置時(shí)上下模座之間的距離它應(yīng)與壓力機(jī)的裝模高度相適應(yīng)模具的實(shí)際閉合高度一般為41該副模具使用上墊板厚度為10mm凹模固定板厚度為12mm如果沖頭凸凹模的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為110mm凹模落料凹模設(shè)計(jì)為70mm則閉合高度為42 模具工作部分尺寸計(jì)算com 落料凹模落料凹模采用矩形板結(jié)構(gòu)和直接通過螺釘銷釘與下模座固定的固定方式因生產(chǎn)的批量大考慮凹模的磨損和保證零件的質(zhì)量凹模刃口采用直刃壁結(jié)構(gòu)刃壁高度漏料部分沿刃口輪廓適當(dāng)擴(kuò)大為便于加工落料凹模漏料孔可設(shè)計(jì)成近似于刃口輪廓的形狀如凹模圖凹模輪廓尺寸計(jì)算如下 凹模厚度 凹模壁厚 沿送料方向的凹模長(zhǎng)度為 根據(jù)算得的凹模輪廓尺寸選取與計(jì)算值相近的凹模板其尺寸為 凹模的材料選用工作部分熱處理淬硬 圖41 落料凹模com 拉深凸模拉深凸模刃口部分為非圓形為便于凸模和固定板的加工可設(shè)計(jì)成階梯形結(jié)構(gòu)并將安裝部分設(shè)計(jì)成便于加工的長(zhǎng)圓形通過螺釘緊固在固定板上用銷釘定位凸模的尺寸根據(jù)刃口尺寸卸料裝置和安裝固定要求確定凸模的材料選用T8A工作部分熱處理淬硬 對(duì)于拉深凸模的工作深度必須從幾何形狀上做的正確為了使零件容易在拉深后被脫下在凸模的工作深度可以作成一定錐度為了防止拉深件被凹模內(nèi)壓縮空氣頂癟及拉深件與凸模之間發(fā)生真空現(xiàn)象而緊箍在凸模上故在凸模上設(shè)計(jì)通氣孔以使拉深后容易從凸模上取下根據(jù)凸模尺寸取出氣孔直徑數(shù)量為2個(gè)如圖42圖42 拉深凸模com 凸凹模該復(fù)合模中的凸凹模是主要工作零件其外形作為落料凸模內(nèi)形又作為拉深凹模并且內(nèi)外形刃口部分都為非圓形為便于凸凹模與凸模固定板的配合凸凹模的安裝部分設(shè)計(jì)成便于加工的長(zhǎng)圓形通過螺釘緊固在凸模固定板上并用銷釘定位如圖43凸凹模的自由長(zhǎng)度為L(zhǎng) 凸模固定板厚度橡膠安裝高度卸料板厚度材料厚度凸凹模工作高度 222620242-2 110mm42 圖43 凸凹模com 彈壓御料板彈性卸料板的尺寸可以根據(jù)彈性元件的數(shù)目以及外徑來計(jì)算如圖44由于受到橡膠允許承受的載荷較大安裝調(diào)整靈活方便因而是沖裁模中常用的彈性元件沖裁模中用于卸料的橡膠有合成橡膠和聚氨脂橡膠其中聚氨脂的性能比合成橡膠優(yōu)異是常用的卸料彈性元件為了保證卸料正常工作應(yīng)該使橡膠的預(yù)緊的預(yù)壓力 43 橡膠的壓力與壓縮量之間不是線形關(guān)系橡膠的壓縮時(shí)產(chǎn)生的壓力按下式計(jì)算 44 式中 A橡膠的橫截面積 P橡膠與單位壓邊力其值與橡膠的壓縮量形狀及尺寸有關(guān)計(jì)算橡膠的自由高度由下式 4 45 計(jì)算橡膠的裝配高度由下式 46 47 按公式計(jì)算得 圖44 彈性卸料板com 上墊板墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力以降低模座所受的單位壓力防止模座被壓出陷痕而損壞在設(shè)計(jì)中我們把墊板的外形尺寸與凸凹模的外形尺寸相匹配其厚度我們?cè)O(shè)計(jì)為10mm在上墊板上設(shè)計(jì)了一個(gè)推桿孔以便安裝推桿還有四個(gè)螺釘孔以及兩個(gè)銷孔這些都是為了與凸凹模和拉深凸模上的各種固定零件的安裝相匹配的在圖中標(biāo)注尺寸精度形位公差及粗糙度上墊板的零件圖如圖45所示 圖45上墊板com 壓邊圈 在這個(gè)設(shè)計(jì)中壓邊圈借助頂桿所施的頂件力既起到壓邊的效果又起來把拉深件頂出拉深凸模設(shè)計(jì)高度為15mm如圖46圖46壓邊圈5 模具的整體安裝51 模具的總裝配由以上的設(shè)計(jì)計(jì)算并經(jīng)繪圖設(shè)計(jì)該端蓋落料拉深沖孔復(fù)合模裝配圖如圖51所示 圖51總體裝配圖52 模具零件該復(fù)合模的主要零部件在模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中已經(jīng)進(jìn)行了仔細(xì)的設(shè)計(jì)其余的非標(biāo)準(zhǔn)的零件可以根據(jù)需要按國(guó)標(biāo)選取使用所有零件的明細(xì)表見表51表51 落料拉深沖孔復(fù)合模零件表件號(hào)名 稱數(shù)量材 料規(guī) 格標(biāo) 準(zhǔn)熱 處 理1圓柱銷212x60GBT1191-20002上墊板145250x200x104348HRC3推 板140厚度10mm4045HRC4凸緣模柄1Q23570x100JBT76463-19945打 桿14015x1354348HRC6推 桿3406x854348HRC7卸料螺釘4M12x105GB28676-818壓邊圈145厚度15mm4852HRC9螺 釘4M10x20GBT701-200010導(dǎo)套12028x100x42滲碳5862HRC11導(dǎo)柱12028x195滲碳5862HRC12落料凹模1CrWMn高70mm5862HRC13凹模固定板145250 x200x12 4348HRC14圓柱銷212x100GBT1191-200015推件塊14510x694852HRC16頂 桿26x100JBT76503-19944348HRC16沖孔凸模2Cr1213x305862HRC17螺 釘5M12x70GBT701-200018凸凹模固定板145250x200x224348HRC19擋料銷34516x13JBT764910-19944348HRC6 選定沖壓設(shè)備沖壓設(shè)備選擇是沖壓工藝過程設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容它直接關(guān)系到設(shè)備的安全和使用的合理同時(shí)也關(guān)系到?jīng)_壓工藝過程的順利完成及產(chǎn)品質(zhì)量零件精度生產(chǎn)效率模具壽命板料的性能與規(guī)格成本的高低等一系列重要問題在前面的設(shè)計(jì)中我們已經(jīng)對(duì)沖壓設(shè)備的噸位以及閉合高度等參數(shù)進(jìn)行了確定這里根據(jù)前面所算出來的各項(xiàng)數(shù)據(jù)查表選擇壓力機(jī)確定選用閉式單點(diǎn)壓力機(jī)J31-630B其主要具體參數(shù)如下 公稱壓力 1000KN滑塊行程 120mm封閉高度調(diào)節(jié)量 110mm工作臺(tái)尺寸 600460mm柄孔尺寸 60×75mm立柱間距離 420mm工作臺(tái)板厚 110mm7 模具的裝配71 復(fù)合模的裝配復(fù)合模一般以凸凹模作為裝配基件其裝配順序?yàn)檠b配模架導(dǎo)套與上模座采用配合導(dǎo)柱與下模座采用基軸制配合裝配凸凹模組件凸凹模及其固定板和凸模組件凸模及其固定板將凸凹模組件用螺釘和銷釘安裝固定在指定模座正裝式復(fù)合模為上模座倒裝式復(fù)合模為下模座的相應(yīng)位置上以凸凹模為基準(zhǔn)將凸模組件及凹模初步固定在另一模座上調(diào)整凸模組件及凹模的位置使凸模刃口和凹模刃口分別與凸凹模的內(nèi)外刃口配合并保證配合間隙均勻后固緊凸模組件與凹模試沖檢查合格后將凸模組件凹模和相應(yīng)模座一起鉆鉸銷孔卸開上下模安裝相應(yīng)的定位卸料推件或頂出零件再重新組裝上下模并用螺釘和定位銷緊固72 凸凹模間隙的調(diào)整沖模中凸凹模之間的間隙大小及其均勻程度是直接影響沖件質(zhì)量和模具使用壽命的主要因素之一因此在制造沖模時(shí)必須要保證凸凹模間隙的大小及均勻一致性通常凸凹模間隙的大小是根據(jù)設(shè)計(jì)要求在凸凹模加工時(shí)保證而凸凹模之間間隙的均勻性則是在模具裝配時(shí)保證的沖模裝配時(shí)調(diào)整凸凹模間隙的方法很多需根據(jù)沖模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)間隙值的大小和裝配條件來確定這里用墊片法來調(diào)整墊片法是利用厚度與凸凹模單面間隙相等的墊片來調(diào)整間隙是簡(jiǎn)便而常用的一種方法其方法如下按圖樣要求組裝上模與下模其中一般上模只用螺釘稍微擰緊下模用螺釘和銷釘緊固在凹模刃口四周墊入厚薄均勻厚度等于凸凹模單面間隙的墊片金屬片或紙片再將上下模合模使凸模進(jìn)入響應(yīng)的凹模孔內(nèi)并用等高墊鐵墊起觀察凸模能否順利進(jìn)入凹模并與墊片能否有良好的接觸若在某方向上與墊片接觸的松緊程度相差較大表明間隙不均勻這時(shí)可用手錘輕輕敲打凸模固定板使之調(diào)整到凸模在各方向與凹?？變?nèi)碘片的松緊程度一致為止調(diào)整合適后在將上模用螺釘緊固并配裝銷釘孔打入定位銷8 重要零件的加工工藝過程編制在機(jī)械制造中采用各種機(jī)械加工方法將毛坯加工成零件再將這些零件裝配成機(jī)器為了使上述制造過程滿足優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)低成本的要求首先要指定零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程和機(jī)器的裝配工藝規(guī)程然后按照所制訂的工藝規(guī)程來進(jìn)行機(jī)械加工和裝配由于零件的工藝過程可以是多種多樣的工藝人員的任務(wù)是從現(xiàn)有生產(chǎn)條件出發(fā)制訂出一個(gè)切合實(shí)際的最優(yōu)工藝過程并將其有關(guān)內(nèi)容用文件的形式規(guī)定下來規(guī)定零件機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件稱為機(jī)械加工工藝規(guī)程機(jī)械加工工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件按照工藝規(guī)程進(jìn)行生產(chǎn)才能保證達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性的要求合理的工藝規(guī)程在編制后應(yīng)要滿足下述要求1零件所需的工序數(shù)量要盡量少并且要減少或不再采用其他加工方法加工2零件各工序所采用的設(shè)備結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單壽命要長(zhǎng)3工序中所占用的設(shè)備要少盡可能采用生產(chǎn)機(jī)械化與自動(dòng)化4生產(chǎn)準(zhǔn)備周期要短所需材料要少成本要低廉5零件的生產(chǎn)工藝流程要合理做到安全生產(chǎn)6制出的零件應(yīng)符合技術(shù)要求并且尺寸精度要高表面質(zhì)量要好7盡量采用技術(shù)等級(jí)不高的工人生產(chǎn)以降低成本制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的原則是在一定的生產(chǎn)條件下以最低的成本按計(jì)劃規(guī)定的速度可靠地加工出圖紙要求的零件在編制工藝規(guī)程時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題1技術(shù)上的先進(jìn)性 在編制工藝規(guī)程時(shí)應(yīng)盡量采用新工藝新技術(shù)先進(jìn)設(shè)備和新材料以獲得較高的生產(chǎn)率但不應(yīng)加大操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度而應(yīng)依靠設(shè)備的先進(jìn)性來保證2經(jīng)濟(jì)上的合理性 在一定的生產(chǎn)條件下可能有幾種能保證零件技術(shù)要求的加工工藝方案此時(shí)應(yīng)全面考慮應(yīng)根據(jù)工序數(shù)量機(jī)械加工難易程度通過核算或分析選擇經(jīng)濟(jì)效益最佳的加工方案以使零件減少工序及降低成本同時(shí)加工精度要求不高的零件盡量不使用高精度的加工設(shè)備3創(chuàng)造必要的良好工作條件在編制工藝規(guī)程時(shí)必須保證操作人員有良好而安全的工作條件并保證所加工的零件的質(zhì)量合格及減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度本模具選用導(dǎo)套來編制其加工工藝過程導(dǎo)套在模具中起定位和導(dǎo)向作用保證凸凹模工作時(shí)具有正確的相對(duì)位置為了保證良好的導(dǎo)向?qū)自谘b配后應(yīng)保證模架的活動(dòng)部分移動(dòng)平穩(wěn)所以在加工過程中除了保證導(dǎo)套配合表面的尺寸和形狀精度外還應(yīng)保證導(dǎo)套各配合面之間的同軸度要求為了提高導(dǎo)套的耐磨性并保持較好的韌性導(dǎo)套一般選用低碳鋼20鋼進(jìn)行滲碳淬火處理導(dǎo)套的基本表面是旋轉(zhuǎn)體圓柱體因此導(dǎo)套的主要加工方法是車削和磨削對(duì)于配合精度要求高的部位配合表面還要進(jìn)行研磨為了保證導(dǎo)套的形狀和位置精度加工時(shí)粗加工一般采用一次裝夾同時(shí)加工外圓和內(nèi)孔精加工采用互為基準(zhǔn)的方法來保證內(nèi)孔和外圓的同軸要求導(dǎo)套的加工工藝過程見表8導(dǎo)套加工應(yīng)達(dá)到的要求見圖8 圖8 導(dǎo)套 表8 加工工藝過程表工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備工序簡(jiǎn)圖示意圖1下料按尺寸切斷鋸床2車外圓及內(nèi)孔車端面保持長(zhǎng)度103mm鉆的孔至車的外圓至倒角切的槽至尺寸鏜的孔至鏜油槽鏜的孔至尺寸倒角車床3車外圓倒角車的外圓至尺寸車端面保持長(zhǎng)度100mm倒內(nèi)外圓角車床4檢驗(yàn) 5熱處理按熱處理工藝進(jìn)行保證滲碳層深度硬度6磨內(nèi)外圓磨外圓達(dá)圖樣要求磨內(nèi)孔留研磨量萬能外圓磨床7研磨內(nèi)孔研磨的孔達(dá)圖樣要求研磨R2mm的內(nèi)圓孔車床8檢驗(yàn)結(jié) 論本次設(shè)計(jì)成功地設(shè)計(jì)出一副落料拉深沖孔復(fù)合模在設(shè)計(jì)過程中對(duì)很多工藝力進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算在壓力機(jī)的選擇上參照了現(xiàn)行選擇壓力機(jī)的通用法則這次設(shè)計(jì)解決了采用雙動(dòng)壓力機(jī)進(jìn)行沖孔拉深落料的傳統(tǒng)模式將落料拉深及沖孔同時(shí)在一副裝在閉式單動(dòng)壓力機(jī)上的模具中完成很大程度的提高了生產(chǎn)效率和制造精度很適合中國(guó)現(xiàn)在模具高速自動(dòng)化發(fā)展的趨勢(shì)參考文獻(xiàn)1劉心冶 冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)M 重慶重慶大學(xué)出版社1998 Liu XinyeCold stamping technique and Die designMChongqingChongqing University Press1998 in Chinese 2盧險(xiǎn)峰 沖壓工藝模具學(xué)M 北京機(jī)械工業(yè)出版社2000 Lu XianfengStamping technique and die learningMBeijingMachine Industry Press2000 in Chinese 3梁柄文 實(shí)用板金沖壓工藝圖集M 北京機(jī)械工業(yè)出版社1999 Liang BingwenUtility plate stamping technique albumM BeijingMachine 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