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高檔不銹鋼保溫杯過(guò)濾盤的切邊沖孔模具設(shè)計(jì)
摘 要： 高檔不銹鋼保溫杯過(guò)濾盤,是高檔不銹保溫杯中的一個(gè)零件，作用是在杯中起隔離茶渣的作用。其工作環(huán)境是耐100℃的高溫，能在堿性的茶水里長(zhǎng)時(shí)間的浸泡。如果采用單工序分步加工，不適合用于大批量生產(chǎn)，成本較高，加工時(shí)間較長(zhǎng)，生產(chǎn)效率較低，質(zhì)量也不太穩(wěn)定。本設(shè)計(jì)采用了復(fù)合模，這樣能提高生產(chǎn)效率，降低成本，而且采用復(fù)合模，不僅提高了生產(chǎn)效率，質(zhì)量也比較穩(wěn)定，模具壽命也較長(zhǎng)。可以提高工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，滿足設(shè)計(jì)目的和技術(shù)要求。
關(guān)健詞：沖壓；工藝；模具設(shè)計(jì)；沖孔；切邊；復(fù)合模
The upscale stainless steel thermos cup filters dish to slice a blunt bore molding tool of side a design
Abstract: The slap-up stainless steel vacuum cup filter tray is one part of the slap-up stainless steel vacuum cup. It's function is in the seclusion of the tea-leaf. It works in the 100℃'s high temperature environment, and it can dip in alkalescent tea. If adopt the single working procedure, it's not suitable to use in the volume-produce, for it's high cost, long machining time, inefficient production and unstable quality. This design has adopted the mulriple model, so it advanced the productivity, the quality will be more stable and the model will use more longer. It also can boost the working efficiency, the quality of the products and meet the technic demand of the design purpose.
Keyword: Hurtle to press ; craft; Molding design; piercing;trimming;compound dies.
第一章 工件工藝性分析
本次設(shè)計(jì)是高檔杯的漏網(wǎng),材料為不銹鋼板1Cr18Ni9Ti，板厚t=0.3mm，大批量生產(chǎn)，要采用沖壓生產(chǎn)。
一、 沖壓件的工藝分析：
高檔杯漏網(wǎng)，在杯中起一個(gè)隔離茶渣的作用，其剛度和精度的要求不高，定位是利用凸緣R5與高檔杯內(nèi)的墊環(huán)相配合,其定位要求也不高。
該沖壓件采用0.3mm的不銹鋼板沖壓而成，可保證其足夠的強(qiáng)度和剛度。外殼主要配合尺寸為，為IT11級(jí)。其深度為15mm是一個(gè)自由尺寸，圓筒直徑
此零件為一旋轉(zhuǎn)體，其形狀特征表明它是一個(gè)帶凸緣的圓筒形件，
其主要的形狀、尺寸可可以由拉深、沖孔、切邊等沖壓工序獲得。作
為拉深成形尺寸，其拉深工藝的參數(shù)值，都比較合適，拉深工藝性比較好,
的公差要求不大，拉深件底部及口部的圓角半徑R5適中，所以應(yīng)
該拉深后能成型。并用制造精度不高，間隙一般的模具來(lái)進(jìn)行加工。
零件圖如下：
第二章 工藝方案的分析比較與確定
1、 工藝方案的分析比較
該零件外殼的形狀表明它為拉深件，所以拉深為基本工序，底孔可用沖孔的方法完成。多余的凸緣可用切邊的方法切去。
對(duì)于該零件的加工，可以采用單工序模，復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模。然而單工序模不
適合用于大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率較低，質(zhì)量也不太穩(wěn)定。所以我們決定用落
料拉深復(fù)合模。生產(chǎn)效率比復(fù)合模高。復(fù)合?？梢圆捎米詣?dòng)送料裝置，易于
實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化大生產(chǎn)，滿足大批量加工的需要。使用復(fù)合模還可以減少占用壓
力機(jī)的數(shù)量，減少占用地的面積，減少半成品件的周轉(zhuǎn)。但在本設(shè)計(jì)中，由
于時(shí)間有限，所以采用手動(dòng)送料裝置，利用復(fù)合模實(shí)現(xiàn)了從下料到半成品全
部工序的自動(dòng)化生產(chǎn)，不僅提高了生產(chǎn)效率，質(zhì)量也比較穩(wěn)定，模具壽命也
較長(zhǎng)。
2工藝方案的確定
(1) 計(jì)算毛坯尺寸
由于零件圖不能直接求出，現(xiàn)先求如圖1面積再反求其面積。
由零件圖可知：H=15mm、d=46mm、df=48mm、=1.07
≈70mm
由于所求的面積為圖1面積,要比零件大得多,為了減少材料的浪費(fèi)
又由《實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》取修邊余量為2.5mm
取D=66mm。
(2) 工件切口尺寸的計(jì)算。
因?yàn)樗土喜骄郃= 再由表9-6查得：n=1.5 （其中n為相鄰搭邊值）， 所以得出：A=67.5mm 。
(3)計(jì)算拉深次數(shù)
%
查《實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-37，在相同的情況下極限拉深系數(shù)為0.53<0.7，故該制件能一次拉深成形，取n=1。
(5) 是否使用壓邊圈的判斷
為了防止起皺，必須采用壓邊圈。根據(jù)用平端面凹模拉深時(shí)，毛坯不起皺的條件是：
所以可以得到：左邊=；右邊=（0.027～0.052）
為了防止料流，引起導(dǎo)柱銷的斷裂，所以要加上壓邊圈。
(6)工序的組合和順序確定
由于該工件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和工序不多,工藝方案只是在排列上作分析：
方案一、落料與拉深復(fù)合，切邊，沖底孔。
方案二、落料與拉深復(fù)合，切邊與沖底孔復(fù)合。
分析比較上述二種方案，可以看到：
方案一中，是切邊與沖孔分開(kāi)兩個(gè)工序加工，在加工效率上比方案二較底，又因?yàn)闆_壓件的要求不是很高，所以現(xiàn)決定用方案二。
二、 排樣的確定
由《實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)》表3-10查得=1.5mm, =1.5mm
由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2.5.3查得
剪料公差=0.5mm，條料與導(dǎo)料板之間的間隙c=0.1mm
因此
無(wú)側(cè)壓裝置：
材料利用率：%
第三章 設(shè)計(jì)計(jì)算
1、工序一：落料與拉深復(fù)合
落料為：
式中，由《沖壓手冊(cè)》表8-7查得
落料的卸料力為：
式中=0.05，由《沖壓手冊(cè)》表2-37查得
拉深力：
式中，由《沖壓手冊(cè)》表8-7查得，=0.7=
壓邊力為：
式中p=3Mpa 由《沖壓手冊(cè)》表4-83查得
這一工序的最大總壓力為：
由于精度要求不高，選用開(kāi)式曲柄壓力機(jī)。所以選用100KN壓力機(jī)，其壓力就足夠。
第四章 模具設(shè)計(jì)
1、 模具結(jié)構(gòu)型式選擇
只有當(dāng)拉深件高度較高時(shí)，才有可能采用落料、拉深復(fù)合模，因?yàn)闇\拉深件若采用復(fù)合模，落料凸模的壁厚過(guò)薄，強(qiáng)度不足。本設(shè)計(jì)的凹凸模壁厚b=(66-46)/2=10mm
能保證足夠的強(qiáng)度要求，采用復(fù)合模。
落料、拉深復(fù)合模采用如圖1的典型結(jié)構(gòu)，即落料采用正裝式，拉深采用倒裝式。模座下的緩沖器兼作壓邊與頂件裝置，另設(shè)有彈性卸料和剛性推件裝置。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是操作方便，出件暢通無(wú)阻，生產(chǎn)率高。缺點(diǎn)是彈性卸料裝置使模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜與龐大，特別是拉深深度大，料厚，卸料力大的情況，需要較多、較長(zhǎng)的彈簧，使模具結(jié)構(gòu)過(guò)分地龐大。所以它適合于拉深深度不太大，材料較薄的情況。
為了簡(jiǎn)化上模部分，可采用剛性卸料板如圖2所示，但其缺點(diǎn)是拉深件留在剛性卸料板內(nèi)，不易出件，帶來(lái)操作上的不便，并影響生產(chǎn)率。這種結(jié)構(gòu)適用于拉深深度較大，材料較厚的情況。
對(duì)于本次拉深，由于拉深深度不算大，材料也不厚，因此采用彈性卸料較合適。
考慮到裝模方便，模具采用后側(cè)布置的導(dǎo)柱導(dǎo)套模架。
圖1
圖2
2、 卸料彈簧的選擇
卸料力前面已算出，擬選用六個(gè)圓柱螺旋壓縮彈簧，每個(gè)彈簧擔(dān)負(fù)卸料力約為571.5N。
彈簧的工作壓縮量:
=16.22+a+b=16.22+1+0.4=17.62mm
式中 a為落料凹模高出拉深凸模距離，取a=1mm;
B為卸料板超出凹凸模刃口的距離，以保證卸料，取b=0.4mm.
查《沖壓手冊(cè)》表10-1選用彈簧為=25mm,d=4.5mm,=75mm,根據(jù)該號(hào)彈簧壓力特性可知,彈簧最大工作負(fù)荷下的總變形量=25.4mm,最大工作負(fù)荷。除去
17.62mm工作壓縮量外，取預(yù)壓量為7.78mm,此時(shí)彈簧預(yù)壓力約為260N。這比計(jì)算需要值小，若調(diào)整中發(fā)現(xiàn)卸料力不足時(shí)，可修磨落料凸模增大間隙以減小所需的卸料力。
這里沒(méi)有考慮凸模修磨后會(huì)增大彈簧壓縮量，為避免這種情況，可以挖深彈簧沉孔，或在凹凸模上面墊片。
3、 模具工作部分尺寸和公差計(jì)算
落料模：
圓形凸模和凹模，可采用分開(kāi)加工。
拉深前的毛坯取未注公差尺寸的極限偏差，故取落料件的尺寸公差為mm
由公式
式中x=0.5，由《沖壓手冊(cè)》表2-30查得。
，由《沖壓手冊(cè)》表2-28查得
式中，由《沖壓手冊(cè)》表2-25查得（同表查得）
=-0.02,由《沖壓手冊(cè)》表2-28查得
︳︱﹢︱︱=0.03+0.02=0.05>2-2=0.05-0.03=0.02
由此可知，只有縮小、，提高制造精度，才能保證間隙的合理范圍，
此時(shí)可取
=0.30.02=0.006, =0.60.02=0.012
所以
落料凹模模壁C，由沖壓表2-39查得C=28mm,實(shí)際取C=30mm。
拉深模：
因?yàn)槔罴芤淮卫畛尚?，故拉深件的尺寸公差?
式中c=t=0.3mm
=+0.03, =-0.02,由《沖壓手冊(cè)》表4-76查得
4、 模具其它零件的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算
(1)、模架和卸料板：
導(dǎo)柱導(dǎo)套的配合精度，可以根據(jù)沖裁模的精度、模具壽命、間隙大小來(lái)選擇。當(dāng)沖裁的板料較薄，而模具精度、壽命都有較高要求時(shí)，選H6/h5配合的Ⅰ級(jí)精度模架，當(dāng)板厚較大時(shí)可以選用Ⅱ級(jí)精度的模架。工件的材料厚度為0.3mm，沖裁間隙取為0.08t，則單邊間隙值為0.024mm，所以對(duì)模架精度要求不高，采用H6/h5配合的導(dǎo)柱導(dǎo)套模架。
模具的卸料板裝置不僅有良好的穩(wěn)定性、剛性，而且要有很好的工藝性。厚度
為8mm，用A5制作。
（2）閉合高度（見(jiàn)復(fù)合模圖）
=下模座厚+上模座厚+凹凸模高+凹模高-（凹模與凸模的刃面高度差+拉深件高-t）
=40+35+60+35-(1+16.22-0.3)=153.08mm
根據(jù)設(shè)備負(fù)荷情況，擬選用JA23-35型壓力機(jī)，該壓力機(jī)最大閉合高度為205 mm, 最小閉合高度為130mm.
模具閉合高度滿足，故度為是合適的。
（3）上模座彈簧沉孔深度
所選彈簧總長(zhǎng)=75mm,取預(yù)壓量6mm.卸料板厚度為8mm，卸料板上的彈簧沉孔深擬取4mm，故上模座的彈簧沉孔深為
（75-6）-[（60+0.4-6）+4]=10.6mm
式中0.4mm為卸料板超出凹凸模端面的距離。
（4）上模座的卸料螺釘沉孔深度
卸料板工作行程+螺釘頭高=17.62+6=23.62mm
取=25.82mm（留2.2mm安全空隙，若凹凸模修磨量超過(guò)2.2mm時(shí)，尚需相應(yīng)加深卸料螺釘沉孔深度）。
(5) 卸料螺釘長(zhǎng)度
=（60+0.4-8）+(35-25.82)=61.58mm
式中8為卸料板厚度，35為上模座的厚度。
（6）推桿長(zhǎng)度
>模柄總長(zhǎng)+凹凸模高-推件塊厚=95+60-21=134mm
取=150mm.
(7) 彈性裝置
拉深后條料在送進(jìn)中會(huì)產(chǎn)生障礙，為了保證送料順暢，下模部分裝有浮料裝
置，將料托起。上模部分裝有退料銷，在彈簧和固定螺釘?shù)淖饔孟?，使工件與卸
料板分開(kāi)，有單獨(dú)的頂料銷以便工件完全脫開(kāi)下模，被浮料銷托起。