防火罩沖壓工藝及模具設計說明書.doc

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目錄 　 1 工藝性分析 1 1.1 零件圖分析 1 1.1.1 零件結構分析 1 1.2 工藝性分析 2 1.2.1 尺寸精度 2 1.2.2 材料分析 2 1.2.3 拉伸工藝性分析 2 2 工藝方案的確定 3 2.1 沖壓基本工序的確定 3 2.1.1 工序數(shù)目的確定 3 2.1.2 工序順序的確定 3 3 工藝設計與計算 4 3.1 坯料尺寸的確定 4 3.2 模具沖裁部分設計與尺寸的確定 4 3.2.1 落料刃口尺寸計算 4 3.2.2 沖孔部分刃口尺寸計算 4 3.3 排樣 5 3.3.1 確定搭邊值 5 3.3.2 條料寬度的確定 5 3.3.3 排樣的確定 6 3.4 模具拉深部分設計與尺寸計算 6 3.4.1 確定拉伸次數(shù) 6 3.4.2 拉深凸凹模間隙的確定 7 3.4.3 拉深模工作部分尺寸的確定 7 3.4.4 拉深凸模與凹模的圓角半徑 7 3.5 沖裁力的計算 8 3.5.1 沖裁力的計算 8 3.6 拉深力的計算 8 3.7 壓力中心的計算 9 3.8 橡皮墊的選擇及壓邊力的校核 9 3.8 模具閉合高度的計算 10 4 模具整體結構的確定 11 4.1 拉深部分結構的確定 11 4.1.1 拉深模方案的確定 11 4.1.2 拉深模結構形式的確定 11 4.2 推件裝置的確定 11 4.3 模架的選擇 11 4.4 導向裝置的選擇 12 4.5 操作方式的選擇 12 5 設備的選擇 13 6 裝配圖的繪制 14 參考文獻................................................................. 15 1 工藝性分析 1.1 零件圖分析 1.1.1 零件結構分析 圖1.1 防火罩零件圖 如上圖所示，該零件為圓筒形件，總高14.5mm，外徑37.9mm，壁厚0.3mm，筒底部右側有一方形孔，左側矩形區(qū)域內為一內凹區(qū)，尺寸如圖。 1.2 工藝性分析 1.2.1 尺寸精度 由于影響拉深件精度的因素較多，故不應對其有過高的精度要求。一般情況下，拉深件的精度應在IT13級以下，不宜高于IT11級。圖上尺寸為一般精度，沖壓可滿足零件尺寸要求。 1.2.2 材料分析 用于拉深成形的材料要求具有高的塑性，低的屈服點和大的板厚方向性系數(shù)，而硬度高的材料則難于進行拉深加工，板料的屈強比σs/σb越小，沖壓成形性能就越好。一次拉深的極限變形程度越大，厚向異性指數(shù)r>1時，寬度方向的變形比厚度方向的變形容易；r值越大，在拉深過程中越不容易產(chǎn)生變薄和發(fā)生斷裂，拉深成形性能越好。在金屬板料中，含碳量小于0.14%的軟鋼、軟黃銅（含銅量68~72%）、純鋁及鋁合金、奧氏體不銹鋼材料具有良好的拉深性能。 此零件所用材料為10號鋼，屬于優(yōu)質碳素鋼，常溫下具有較高的塑性和拉深性能，其部分力學性能如下表所示： 表1.1 材料的力學性能 參數(shù) 材料名稱 抗剪強度 τ/Mpa 抗拉強度 σb/ Mpa 屈服強度 σs/ Mpa 延伸率 δ10/ % 彈性模量 E/103Mpa 數(shù)值 10 255~333 294~432 206 29 194 1.2.3 拉伸工藝性分析 制件為無凸緣圓筒形零件，要求外形尺寸，對厚度變化沒有要求。制件的形狀滿足拉深工藝要求。凸模圓角半徑~~，大于制件圓角半徑0.5mm，故在拉伸后沖孔時應對圓角進行修整。 尺寸按公差表查得為IT12級，滿足拉深工序對制件公差等級的要求。 2 工藝方案的確定 2.1 沖壓基本工序的確定 根據(jù)對零件圖的分析，其沖壓基本工序可初步定為：落料—拉深—沖孔。 2.1.1 工序數(shù)目的確定 由于大批量生產(chǎn)，所以沖壓加工過程要求提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本來滿足生產(chǎn)要求，可要求工序數(shù)目盡量減小，應盡量把工序集中起來，采用復合?；蜻B續(xù)模進行沖壓，很小的零件，采用復合或連續(xù)沖壓加工，既能提高生產(chǎn)效率，又能安全生產(chǎn)。 由于本制件結構比較簡單，基本工序只有三個，故可將三道工序集中到一套模具上完成，工藝方案確定為落料—拉深—沖孔復合模。 2.1.2 工序順序的確定 下料—落料、拉深、沖孔 3 工藝設計與計算 3.1 坯料尺寸的確定 圓筒形拉深件毛坯直徑 式中 ——毛坯直徑，； ——圓筒內徑，； ——圓筒內圓角半徑，； ——圓筒直壁部分高度，。[2] 3.2 模具沖裁部分設計與尺寸的確定 3.2.1 落料刃口尺寸計算 由于制件落料部分結構比較簡單，故凸凹模采取分開加工，按照精度等級IT13級查表，工件尺寸公差為，故落料件外形尺寸為 （1）落料凹模直徑 式中 ——落料件公差，； ——系數(shù)，按照公差等級IT13級查表，=0.75； ——凹模制造公差，查表知： （2）落料凸模直徑 式中 ——凸凹模最小間隙，查表2.3得； ——凸模制造公差，查表知：。 3.2.2 沖孔部分刃口尺寸計算 由于制件沖孔部分結構比較簡單，故凸凹模采取分開加工，孔圓弧部分尺寸為，兩直邊部分寬 （1）沖孔凸模直徑 式中 ——沖孔件公差，； ——系數(shù)，按照公差等級IT13級查表，=0.75； ——凹模制造公差，查表知： （2）沖孔凹模直徑 式中 ——凸凹模最小間隙，查表2.3得； ——凹模制造公差，查表知：。 （3）孔直邊部分凸模寬度 （4）孔直邊部分凹模直徑 3.3 排樣 3.3.1 確定搭邊值 搭邊：排樣中相鄰兩工件之間的余料或工件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。 搭邊的作用： （1)補償定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料步距誤差、送料歪斜誤差等原因而沖裁出殘缺的廢品。 （2)還應保持條料有一定的強度和剛度，保證送料的順利進行，從而提高制件質量，沿整個封閉輪廓線沖裁，使受力平衡，提高模具壽命和工件斷面質量。 查表2.8得： 工件與工件間搭邊值a=1.0，工件與側邊搭邊值a1=1.2，考慮到坯料較薄，實際取搭邊a=2，a1=2。[1] 3.3.2 條料寬度的確定 條料寬度確定的原則是：最小料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度能要保證沖裁時在導板中間順利地送進，并遇到半中間有一定的間隙。 無側壓裝置的的條料寬度： 式中 ——條料的公稱寬度，； ——條料與導料板之間的間隙，查表2.9，取0.5[1]； ——條料寬度的公差，查表2.9，取0.1。[1] 3.3.3 排樣的確定 根據(jù)搭邊尺寸和條料寬度，確定排樣方法。如下圖所示 圖3.1 沖裁件排樣 3.4 模具拉深部分設計與尺寸計算 3.4.1 確定拉伸次數(shù) 工件總的拉深系數(shù) 相對厚度 查參考文獻[1]表5.8，制件的極限拉深因數(shù)~< 因此，一次拉深即可成型。 3.4.2 拉深凸凹模間隙的確定 拉深間隙是指單邊間隙， 間隙值應合理選取，否則過小會增加摩擦力，使拉深件容易拉破，且容易擦傷表面和降低模具壽命；過大，又易使拉深件起皺，且影響工件精度。 查表5.15，圓筒形件拉深因數(shù)[1] 3.4.3 拉深模工作部分尺寸的確定 對于一次拉深成形，拉深模的尺寸與公差直接決定了零件的尺寸精度，因此，其凸模和凹模及其公差應按零件的要求來確定。 零件的內形尺寸有要求時， 凸模尺寸 凹模尺寸 式中 ——凸模尺寸； ——凹模尺寸； ——拉深件內形基本尺寸，37.3； ——凸模的制造公差，查參考文獻[1]表5.16得=0.02； ——凹模的制造公差，查參考文獻[1]表5.16得=0.03。 3.4.4 拉深凸模與凹模的圓角半徑 拉深凹模的圓角半徑可按經(jīng)驗公式確定： 式中 ——凹模圓角半徑，； ——毛坯直徑，59.5； ——凹模內徑，37.3； ——材料厚度，0.3。 由于該制件屬于淺拉伸，凸模圓角半徑應與制件一致，故 3.5 沖裁力的計算 3.5.1 沖裁力的計算 平刃口模具沖裁時，其理論沖裁力可按下式計算： 式中 ——安全系數(shù)，取0.3； ——沖切斷面積，； ——材料厚度，； ——材料抗剪強度，查表取300； ——沖裁周邊長度，落料時； 沖孔時為26 （CAD測量 ）。 故 （1）落料沖裁力 （2）沖孔沖裁力 3.6 拉深力的計算 在確定拉深件所需壓力機噸位時，必須先求得拉深力，查表1-3-53，無凸緣的筒形零件，所需拉深力[3] 式中 ——筒形件直徑，根據(jù)料厚中線計算，取37.6； ——材料厚度，0.3； ——材料抗拉極限，10鋼294~432MPa，取350MPa； ——系數(shù)，查表取0.7。 任何形狀零件拉深時的壓邊力 筒形件拉深時的壓邊力 式中 ——單動壓力機上拉深的單位壓邊力，取3MPa。 總的拉深力 3.7 壓力中心的計算 沖裁模的壓力中心就是沖裁合力的作用點。沖模壓力中心應盡可能和模柄軸線以及壓力機滑塊中心線重合，以使沖模平穩(wěn)的工作，否則滑塊就會受到偏心載荷，使模具歪斜，間隙不均，從而導致沖床滑塊與導軌以及模具的不正常磨損，降低沖床和模具的壽命。所以設計模具時必須使其通過模具的軸線，從而保證模具的壓力中心與沖床滑塊中心重合。 取拉深件中心為坐標原點，設原點至壓力中心距離為，則 解得 故壓力中心處于制件中心偏右處，但是由于沖裁與拉延并不是同時發(fā)生，故導向裝置難免承受一定的側向力。 3.8 橡皮墊的選擇及壓邊力的校核 初選橡膠墊尺寸為的圓柱形結構。 其形狀因數(shù) 彈性模量 MPa 式中 ——修正因數(shù)，查表，取1.1； ——近似彈性模量，查圖3.28，取1200MPa。 橡皮墊承受載荷 ＞ 式中 ——彈性元件受力作用面積，； ——彈性元件的高度，； ——最大壓縮量，。 滿足壓邊力要求。 3.8 模具閉合高度的計算 拉深模的閉合高度(H)是指滑塊在下止點位置時,上模座上平面與下模座下平面的距離,即 ～ 　　　　　　 ～　取207 式中——上模板厚度，40； ——下模板厚度，45； ——墊板厚度，； ——凹模高度，59.5； ——凸模厚度，64； ——零件高度，14.2； ——安全距離，２～３。 4 模具整體結構的確定 4.1 拉深部分結構的確定 4.1.1 拉深模方案的確定 經(jīng)過對制件工藝性分析，工件適合拉深成形，本設計采用單動壓力機上拉深。 4.1.2 拉深模結構形式的確定 查表5.1： < 式中 —— 板料厚度， —— 毛坯直徑， 故模具結構需采用壓邊圈拉深。[1] 本設計拉深模結構采用帶壓邊圈的倒裝式結構，采用這種結構的優(yōu)勢在于可采用通用的彈頂裝置（彈性壓邊裝置）。 4.2 推件裝置的確定 推件裝置有剛性和彈性兩種。彈性推件器一般裝于下模座下面，與下模板相連。這種裝置除有推出工件的作用外，還能壓平工件，還可用于卸料和緩沖。剛性推件器一般裝于上模，推件力大切可靠。其推件力通過打桿→推板→推桿→推塊傳至工件。 4.3 模架的選擇 本設計選用復合模。模架選用后側導柱模架，導柱安裝在后側，從前側送料，操作比較方便。 其下模座主要參數(shù)如下表5.1： 表5.1 下模座GB/T2855.6主要參數(shù) 主要參數(shù) 凹模周界 H h L1 L B D0 數(shù)值 170 170 - 45 35 180 主要參數(shù) S A1 A2 R l2 D 數(shù)值 180 115 205 42 80 - 上模座主要參數(shù)如下表5.2： 表5.2 上模座GB/T2855.6主要參數(shù) 主要參數(shù) 凹模周界 H h L1 L B D0 數(shù)值 170 170 - 40 - 210 主要參數(shù) S A1 A2 R l2 D 數(shù)值 210 115 205 42 80 42 4.4 導向裝置的選擇 導向零件可保證模具沖壓時，上、下模有一精確的位置關系。在中、小型模具中最廣泛采用的導向零件是導柱和導套。本設計所選用的模架配套的是兩個導柱。一般導柱安裝在下模座，導套安裝在上模座，分別采用過盈配合，具體結構如裝配圖所示。 4.5 操作方式的選擇 大批量生產(chǎn)，采用自動化操作方式。 5 設備的選擇 由拉深力和模具的閉合高度，選擇J23-16B型開式壓力機，其主要技術參數(shù)如下表： 表5.1 壓力及技術參數(shù) 公稱壓力/Kn 滑塊行程/mm 滑塊行程次數(shù)/（次/min） 最大封閉高度/mm 封閉高度調節(jié)量/mm 立柱距離/mm 工作臺尺寸/mm 工作臺孔尺寸/mm 前后 左右 前后 左右 直徑 160 70 120 250 60 220 300 450 110 220 160 模柄孔尺寸/mm 滑塊底面尺寸/mm 床身最大可傾角 直徑/mm 深度/mm 前后 左右 40 40 - - 35 6 裝配圖的繪制 模具視圖主要用來表達模具的主要結構形狀，工作原理及裝配關系。視圖的數(shù)量一般為主視圖左視圖和俯視圖三個，必要時可以加繪輔助視圖，視圖的表達方式以剖視圖為主，以表達清楚模具內部各組織及其裝配關系。主視圖應畫模具閉合時的工作狀態(tài)，而不能將上模與下模分開來畫。主視圖的布置一般情況下應與模具工作狀態(tài)一致。主視圖放在圖紙正中偏左。 俯視圖一般是將模具的上模部分拿掉一半。通常俯視圖借以了解模具零件的平面布置以及凸模和凹?？椎姆植嘉恢谩? 參考文獻 [1] 吳詩淳主編. 沖壓工藝及模具設計. 西安：西北工業(yè)大學出版社，2002 [2] 王樹勛主編. 模具實用技術設計綜合手冊. 廣州：華南理工大學出版社，2002 [3] 薛啟翔主編. 沖壓模具與制造 . 北京：化學工業(yè)出版社，2004 [4] 胡兆國主編. 冷沖壓工藝及模具設計. 北京：北京理工大學出版社，2009 [5] 張 玉主編. 幾何公差與測量技術.沈陽：東北大學出版社，1999