3140 落料正反拉深成形工艺及模具设计
3140 落料正反拉深成形工艺及模具设计,正反,成形,工艺,模具设计
河南机电高等专科学校学生毕业设计中期检查表学生姓名 杨珂珂 学 号 061304532 指导教师 于智宏课题名称 落料拉深成形工艺及模具设计难易程度 偏难 适中 偏易选题情况工作量 较大 合理 较小任务书 有 无开题报告 有 无符合规范化 的要求外文翻译质量 优 良 中 差学习态度、出勤情况 好 一般 差工作进度 快 按计划进行 慢中期工作汇报及解答问题情况优 良 中 差中期成绩评定:所在专业意见:负责人: 年 月 日 落料拉深成形工艺及模具设计 摘要:设计着重介绍了制件的成型工艺,及模具结构设计。通过对制件的工艺分析,确定了工艺方案。并设计了一套倒装复合模具。在设计同时利用参考资料,确定了各工作零件的尺寸。并较多的考虑了模具结构的调整性、易更换性及模具成本。同时在模具设计内容中融汇了冲压模具的不同加工方法、加工工艺及装配工艺,对初学冲压模具模设计者有一定的参考价值。本设计从模具设计到零部件的加工工艺以及装配工艺等进行详细的阐述,并应用CAD进行各重要零件的设计。制件是带凸缘的筒形件,选择合适的压边力是极为重要的,它具体应在保证不起皱的前提下取最小值。卸料板在落料前兼起压料作用。 本复合模具先由凸凹摸与落料凹模进行落料拉深工序,后进行冲孔工序。此外,在排样的工作中力求板材利用率达到较高的水平。关键词: 落料拉深模 复合模。 Blanking and deep drawing die design process Abstract: The design focuses on the parts of the forming process and die structure design. Parts of the process through the analysis of the process program. And design a set of flip-composite mold. At the same time, the use of reference materials in the design to determine the size of the working parts. And more to consider the restructuring of the mold, and easy to replace and the cost of mold. At the same time, the contents of the mold design stamping die in a combination of different processing methods, processing technology and assembly process, stamping die mold for novice designers have a certain reference value. The design of the parts from the mold design process and the assembly process, such as described in detail, and the application of CAD for the design of the important parts. Intending is bring the flange parts of the tube, choose a suitable blank holder force is extremely important, it should be specific to ensure that the premise of not wrinkling take the minimum. Discharge before blanking plate in the binder and role play. By the convexity of the composite mold touch with blanking blanking die for deep drawing process, after the punching process. In addition, the work of layout sheet utilization seek to reach a higher level.Key words: blanking and drawing die compound die.河南机电高等专科学校毕业设计任务书系 部: 材料工程系 专 业: 模具设计与制造 学 生 姓 名 : 杨珂珂 学 号: 061304532 设计题目: 落料正反拉深成形工艺及模具设计 起 迄 日 期: 2009 年 3 月 11 日 5 月 20 日 指 导 教 师: 于智宏 2009 年 3 月 11 日毕 业 设 计 任 务 书1本毕业设计课题来源及应达到的目的:该课题来源于于智宏老师布置的图册上的制件图。在完成该课题之后,应对冲压工艺生产较为熟悉,能熟练掌握相关设计手册的使用,能独立完成一套模具的设计及模具工作零件加工工艺的编制,能够运用模具设计软件完成模具装配图及零件图的绘制。2本毕业设计课题任务的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等):(1)了解目前国内外冲压模具的发展现状;(2)拉深件的结构工艺分析;(3)落料拉深模设计,并编写设计说明书一份;(4)绘制模具总装图一张,并画出所有零件的零件图;(5)编制主要零件加工工艺过程卡。厚度:2.5mm材料:15 钢生产批量:大批量所在专业审查意见:负责人: 2009 年 3 月 12 日系部意见:系领导: 2009 年 3 月 13 日河南机电高等专科学校毕 业 设 计 说 明 书毕业设计题目:落料拉深成形工艺及模具设计系 部 材料工程系 专 业 模具设计与制造 班 级 模具 065 学生姓名 杨珂珂 学 号 061304532 指导教师 于智宏 2009年 5 月 15 日河南机电高等专科学校毕业设计说明书插图和附表清单1. 工件图62. 排样图93. 模柄204. 垫板225. 拉深凸模固定板226. 凸凹模固定板237. 模具部件的选用278. 落料拉深模架规格的选用289. 落料凹模图2410. 凸凹模2611. 模具总装图30零件号 零 件 名 称 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 08 上模座设 备 夹 具 刀 具 量 具工序号 工 序 名 称名 称 型 号 名 称 规 格 名 称 规 格 名 称 规 格工 时(单件)01 下料 锯床 虎钳 钢尺 0.502 热处理 热处理炉 火钳 夹尺 1003 铣削 铣床 夹尺 504 磨平面 磨床 游标卡 尺 505 钳工 钳工工具 虎钳 夹尺 506 型孔粗加工 仿形铣 床 磁力夹 具 螺旋测 微仪 207 热处理 热处理炉 火钳 夹尺 208 磨削平面 磨床 游标卡尺 5编制 杨珂珂 校对 审核 批准 目 录1 绪论11.1 国内模具的现状和发展趋势11.1.1 国内模具的现状11.1.2 国内模具的发展趋势21.2 国外模具的现状和发展趋势31.3 中轴碗拉深模具设计与制造方面41.3.1 中轴碗拉深模具设计的设计思路41.3.2 模具设计进度42 落料拉深件的冲压工艺性分析62.1 冲压工件的工艺分析63 工艺方案的确定74 工艺计算84.1 计算毛坯尺寸84.2 判断能否一次拉深成形84.3 确定是否使用压边圈84.4 排样设计84.5 条料宽度、导料板间距和材料利用率的计算95 工序冲压力的计算115.1 落料力115.2 卸料力115.3 拉深力 115.4 压边力115.5 冲孔力125.6 推件力125.7 顶件力126 冲压设备的选择147 模具零件主要工作部分的计算157.1 落料凸、凹模尺寸的计算157.2冲孔凸、凹模尺寸的计算167.3 拉深凸、凹模尺寸的计算178 模具的结构设计198.1 模具工作部分的计算198.1.1 拉深模的间隙198.1.2 拉深模的圆角半径198.1.3 凸凹模工作部分的尺寸和公差198.2 模具各部件的设计198.2.1 模柄208.2.2 垫板218.2.3 拉深凸模固定板228.2.4 凸凹模固定板238.2.5 落料凹模248.2.6 拉深凸模248.2.7 卸料板258.2.8 压边圈258.2.9 凸凹模258.2.10 模具其他部件的选用279 选用模架、确定闭合高度及总体尺寸2810 模具总装图3011 结束语32致谢 33参考文献34河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书11 绪 论目前,我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后,主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距,导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。1.1 国内模具的现状和发展趋势1.1.1 国内模具的现状我国模具近年来发展很快,据不完全统计,2003 年我国模具生产厂点约有 2 万多家,从业人员约 50 多万人,2004 年模具行业的发展保持良好势头,模具企业总体上订单充足,任务饱满,2004 年模具产值 530 亿元。进口模具 18.13 亿 美元,出口模具4.91 亿美元,分别比 2003 年增长 18%、32.4%和 45.9%。进出口之比 2004 年为3.69:1,进出口相抵后的进净口达 13.2 亿美元,为净进口量较大的国家。在 2 万多家生产厂点中,有一半以上是自产自用的。在模具企业中,产值过亿元的模具企业只有 20 多家,中型企业几十家,其余都是小型企业。 近年来, 模具行业结构调整和体制改革步伐加快,主要表现为:大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品;专业模具厂数量增加,能力提高较快;三资及私营企业发展迅速;国企股份制改造步伐加快等。虽然说我国模具业发展迅速,但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足:第一,体制不顺,基础薄弱。 “三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用,私营企业近年来发展较快,国企改革也在进行之中,但总体来看,体制和机制尚不适应市场经济,再加上国内模具工业基础薄弱,因此,行业发展还不尽如人意,特别是总体水平和高新技术方面。 第二,开发能力较差,经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例低,水平较低,且不重视产品开发,在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书2约合 1 万美元,国外模具工业发达国家大多是 1520 万美元,有的高达 2530 万美元,与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理,真正实现现代化企业管理的企业较少。 第三,工艺装备水平低,且配套性不好,利用率低虽然国内许多企业采用了先进的加工设备,但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多,特别是设备数控化率和CAD/CAM 应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因,引进设备不配套,设备与附配件不配套现象十分普遍,设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低,带来中国模具企业钳工比例过高等问题。第四,专业化、标准化、商品化的程度低、协作差 由于长期以来受“大而全”“小而全”影响,许多模具企业观念落后,模具企业专业化生产水平低,专业化分工不细,商品化程度也低。目前国内每年生产的模具,商品模具只占 45%左右,其馀为自产自用。模具企业之间协作不好,难以完成较大规模的模具成套任务,与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低,标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响,对模具制造周期影响尤甚。 第五,模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本,国产模具钢与国外进口钢相比,无论是质量还是品种规格,都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差,也直接影响模具水平的提高。1.1.2国内模具的发展趋势巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展,但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距,尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年,中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面: 1) 模具日趋大型化; 2)在模具设计制造中广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术; 3)模具扫描及数字化系统; 4)在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术; 5)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率; 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书36)发展优质模具材料和先进的表面处理技术; 7)模具的精度将越来越高; 8)模具研磨抛光将自动化、智能化; 9)研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程; 10)开发新的成形工艺和模具。1.2国外模具的现状和发展趋势模具是工业生产关键的工艺装备,在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中,6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性,是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低,已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志,并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。近几年,全球模具市场呈现供不应求的局面,世界模具市场年交易总额为 600650 亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。 国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到 50%以上;国外模具企业的组织形式是大而专、大而精。2004 年中国模协在德国访问时,从德国工、模具行业组织-德国机械制造商联合会(VDMA)工模具协会了解到,德国有模具企业约 5000 家。2003 年德国模具产值达 48 亿欧元。其中(VDMA)会员模具企业有 90 家,这 90 家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的 90%,可见其规模效益。 随着时代的进步和技术的发展,国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才,他们的技术水平比较高故人均产值也较高我国每个职工平均每年创造模具产值约合 1 万美元左右,而国外模具工业发达国家大多 1520 万美元,有的达到 2530 万美元。国外先进国家模具标准件使%以上,而我国才达到 45用覆盖率达 701.3落料拉深模具设计与制造方面河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书41.3.1 落料拉深模具设计的设计思路拉深是冲压基本工序之一,它是利用拉深模在压力机作用下,将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。它不仅可以加工旋转体零件,还可以加工盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件,但是,加工出来的制件的精度都很底。一般情况下,拉深件的尺寸精度应在 IT13 级以下,不宜高于 IT11 级。只有加强拉深变形基础理论的研究,才能提供更加准确、实用、方便的计算方法,才能正确地确定拉深工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸,解决拉深变形中出现的各种实际问题,从而,进一步提高制件质量。筒形件是最典型的拉深件,其工作过程很简单就一个拉深,根据计算确定它能一次拉深成功.因此,根据计算的结果,为了保证制件的顺利加工和顺利取件,模具必须有足够高度,而标准模架的最高和最低高度满足要求,所以可以选用标准模架。1.3.2 模具设计的进度1.了解目前国内外冲压模具的发展现状,所用时间 20 天;2.确定加工方案,所用时间 5 天;3.模具的设计,所用时间 30 天;河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书52 落料拉深件的冲压工艺性分析2.1 冲压工件的工艺性分析零件名称:落料拉深件 生产批量:大批量材料:15 钢料厚:2.5mm零件简图:(见下图)此工件为有凸缘的筒形件,拉深高度适中,拉深前后厚度不变,工件材料为 15钢,拉深性能比较好,且此工件的形状满足拉深工艺要求,可用拉深工序加工。工件满足冲裁尺寸条件要求。的公差等级为 IT12 级,满足拉深工序对工件公差等级的要求, 403517.0 的公差等级为 IT9 级,精度比较高,应在拉深后增加整形工序,以提高其精度,17.02又由于材料的各向异性的影响,拉深件的口部或凸缘外缘一般是不整齐的,出现“突耳”现象,需要在最后增加切边工序。3 工艺方案 的确定河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书6因为工件为带凸缘的筒形零件,零件形状比较对称,所以该工件的生产包括落料、拉深、两个基本工序,可以有以下三种工艺方案:方案一:先落料,其次拉深。采用单工序模生产。方案二:先拉深,再落料复合冲压。采用复合模生产。方案三:先落料,再拉深,采用复合模具生产。方案一模具结构简单,但需要两道工序四副模具,生产效率低,难以满足该工件大批量生产的要求。方案二只需一副模具,生产效率较高,能满足大批量生产要求,但是模具结构落料部分比较复杂,模具的生产、装配和维修困难。方案三虽然和方案二看起来都是一副模具,但由于两套模具进行的两个工序顺序的不同,且零件的几何形状简单对称,模具制造、装配和维修并不困难,模具采用复合形式,简化了工序,生产效率比方案一高,能满足大批量生产的要求,所以经综合考虑,工件采用方案三进行生产。河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书74 工艺计算4.1 计算毛坯尺寸由工件简图可得,d = 60 mm,d= (40 - 2.5)mm = 37.5mm,由凸缘的相对直径 d / d 凸 t= 60mm / 37.5mm = 1.6,查表 4.2 得修边余量 = 1.6mm,因零件底部圆角半径 r 与凸缘R圆角半径 R 相等,即 r = R 时,有凸缘筒形件的毛坯直径D = dhdt4.32将 d = 60 + 2 = (60 + 21.6)mm = 63.2mm ,d = 37.5mm,H = (14 2.5)tmm = 11.5mm,R = 2mm,代入上式中,得毛胚的直径为D = 77.3mm25.374.51.374.624.2 判断能否一次拉深成形工件总的拉深系数 m = d / D = 37.5mm / 77.3mm = 0.485,工件总的拉深相对高总度 H / d = 11.5mm / 37.5mm = 0.307。由 d / d = 63.5mm / 37.5mm = 1.69,t /D100 = 2.5mm / 77.3mm100 = 3.24,t查表 4.9 得有凸缘筒形件第一次拉深的极限拉深系数 m = 0.45。1由表 4.10 查得,有凸缘筒形件首次拉深的极限相对高度 h /d = 0.50,由于1m = 0.485 m = 0.45, H / d = 11.5mm / 37.5mm = 0.307 2.0, m = 0.45 0.6,由1表 4.7 查得需要采用压边装置。又因为工件能一次拉深成形,所以采用平面压边装置,且不需要使用限位装置。4. 4 排样设计设计模具时,条料的排样很重要。中轴碗具有左右对称的特点,单向排列时(如图所示)的排样方案可以提高材料的利用率,减少废料。河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书84.5 条料宽度、导料板间距离和材料利用率的计算查表取得搭边值为 a = 1.8mm,a = 2.2mm。1条料宽度的计算:拟采用无侧压装置的送料方式,由条料宽度 B =【D + 2a + C】0max0B_条料宽度(mm)D条料宽度方向冲裁件的最大尺寸;a侧搭边的最小值;条料宽度的单向(负向)偏差;C_导料板与最宽条料之间的单面最小间隙;把 D = 77.3mm,a = 2.2mm,查表得 C = 0.5, = 0.8mm,代入上式得 B max= 82.2 mm。 08.材料利用率的计算:由书 材料利用率通用计算公式 = 100%BAnS式中 S一个零件的实际面积,mm2;河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书9n一个步距内实际冲裁件数量;B条料宽度,mm; A送料步距, mm把 S = 3.14 38.65 = 4690.6mm ,n = 1,B = 82.2mm,A = D + a = 22 177.3mm + 1.8mm = 79.1mm。代入上式得= 4960.6 mm 1/82.2mm79.1mm100% = 76.3% 2导料板间距离的计算:A = B + C = D + 2a + 2Cmax式中 B_条料宽度(mm)D条料宽度方向冲裁件的最大尺寸;a侧搭边的最小值;C_导料板与最宽条料之间的单面最小间隙;把 B = 82.2mm,C = 0.5, a = 2.2mm, D = 77.3mm,代入上式得maxA = 77.3mm + 22.2mm + 20.5mm = 82.7mm。河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书105 工序冲压力的计算5.1、落料力P = 1.3 t落 D式中 _材料抗剪强度D_毛胚直径t_材料厚度查表得 15 钢得抗剪强度 = 289MPa 。把 D = 77.3mm,t = 2.5mm 代入上式得P = 1.3 3.14 77.3mm 289MPa2.5mm =227976.638 落227.977kN。 5.2、卸料力P = K P卸 卸 落K _卸料力系数;卸P 落料力; 落查表得 K = 0.06,P =227.977kN,所以代入上式得卸 落P = 0.06227.977kN = 13.6786kN 13.679kN 。卸5.3、拉深力 P = K dt拉 b式中 K_修正系数,查表 4.6;d_拉深后工序件中径;t_材料厚度;_材料的抗拉强度;b查表得 K = 1.0, = 375MPa,把 K = 1.0, = 375MPa,d = b b37.5mm,t = 2.5mm,代入上式得P = 13.1437.5mm2.5mm375Mpa =110.39KN。拉5.4、压边力P = P压 4212)(凹rdD式中 D_毛胚直径(mm) ;d _第一次拉深后工件的直径(mm) ;1河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书11r _拉深凹模圆角半径(mm) ;1凹P_单位压边力(Mpa) ;查表得 P = 2.5Mpa, 取 r = 6mm。D = 77.3mm,d = 37.5mm。代入上1凹 1式得P = 2.5Mpa = 压 4.32)65.37(.7mm6917.89 6.92kN。5.5、冲孔力P = KLt冲 b式中 K_修正系数;L_冲孔的周长;t_材料厚度;_材料抗剪强度;b查表得 K = 1.3,L = 3.14 19mm = 59.66mm,t = 2.5mm, = /1.3 = b289Mpa。把以上数据代入上式得P = 1.359.66mm2.5mm289Mpa = 56035.655 冲56.036kN。5.6、推件力P = nK P推 推 冲式中 n_冲孔时卡在凹模内的废料数;K _推件力系数;推P _冲孔力;冲查表得 K = 0.05,取 n = 3,把 K = 0.05,n = 3,P = 56.036kN。代入推 推 冲上式得P = 30.0556.036 kN = 7.9554 kN。推5.7、顶件力P = K P 顶 顶 拉式中 K _顶件力系数;顶P _拉深力;拉查表得 K = 0.06,P = 110.39KN,代入上式得顶 拉P = 0.06110.39KN = 6.6234kN。顶河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书12所以综上可得,落料拉深模得总冲裁力P = P + P + P + P + P = 227.977kN +220.39 kN +13.679 1总 落 拉 卸 压 顶Kn+6.92 kN+6.623 kN =365.589 kN。P = P + P = 56.036kN +7.9554 kN = 63.9914kN。2总 冲 推河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书136 冲压设备的选择 为了使压力机能安全工作,取P (1.6 1.8)P压 机 总所以落料拉深的压力机P (1.6 1.8)P = 1.6 365.589 kN = 584.9424 1压 机 1总kN。冲孔压力机P (1.6 1.8)P = 1.7 63.9914kN = 2压 机 2总108.78538kN。故落料拉深模选用 630kN 的开式压力机。其主要技术参数如下。公称压力:630kN滑块行程:130mm最大封闭高度:360mm最大封闭高度调节量:80mm工作台尺寸:480mm710mm工作台垫板孔尺寸: 250模柄孔尺寸: 50mm80mm工作台垫板厚度:80mm冲孔模选用 150kN 的开式压力机。河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书147 模具零件主要工作部分的尺寸计算 7.1、落料凸、凹模尺寸得计算由于落料是一个简单的圆形,因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单,精度容易保证,所以拟采用分别加工。设计时,需在图纸上分别标注凸模和凹模刃口尺寸及制造工差。查表 2.4 得间隙值 Z =0.360mm,Z =0.500mm。查表 2.5 得凸、凹模制造公差:minmax= 0.020mm, = 0.030mm。凸 凹校核:Z - Z = 0.140mm,而 + = 0.050mmmaxin凸 凹满足 Z - Z + 的条件。axin凸 凹查表 2.6 得:IT11 级时磨损系数 x = 0.75根据设计原则,落料时以凹模为设计基准。由书式(2.3)和(2.4)得D = ( D - x )凹 ma凹0D = ( D - Z )凸 凹 in0凸式中 D 、 D 落料凹凸模尺寸;凸 凹D 落料件的最大基本尺寸;maxx磨损系数;工件制造公 差;河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书15Z 最小合理间隙;min 、 凸、凹模的制造公差。凸 凹把 D = 77.3mm,x = 0.75, = 0.20, = 0.020mm, = max 凸 凹0.030mm,Z =0.360mm 代入上式得inD = (77.3mm 0.750.20) = 77.15 mm凹 03.03.D = (77.15mm 0.360mm) = 76.79 mm凸 02.02.7.2.冲孔凸、凹模尺寸的计算查表 2.4 得间隙值 Z =0.360mm,Z =0.500mm。查表 2.5 得凸、凹模minmax制造公差: = 0.020mm, = 0.025mm。凸 凹校核:Z - Z = 0.140mm,而 + = 0.045mmmaxin凸 凹满足 Z - Z + 的条件。axin凸 凹所以采用分别制造法加工。查表 4.6 得 IT11 级 x = 0.75设计加工时,以凸模为设计基准,由式 2.5 和 2.6 得d = (d + x)凸 min0凸d = (d + Z )凹 凸 min凹0式中 d 、d 冲孔凸凹模尺寸;凸 凹冲孔件的最小基本尺寸;min河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书16x磨损系数;工件制造公差;Z 最小合理间隙;min 、 凸、凹模的制造公差。凸 凹把 = 19mm,x = 0.75, = 0.2, Z =0.360mm, = 0.020mm, = mind min凸 凹0.025mm 代入上式得d = (19mm + 0.750.2) = 19.15 mm凸 02.02.d = (19.15mm + 0.360) = 19.51 mm凹 025.025.7.3.拉深凸、凹模尺寸的计算由于外形尺寸精度较高,所以以凹模为基准进行设计加工,由式 4.35 和4.36 得D = ( D 0.75 )凹 凹0D = ( D - 0.75 - Z)凸 0凸式中: D 、 D 凹、凸模的尺寸; 凸 凹D_零件外径的最大极限尺寸;零件的公差; 、 凹、凸模制造公差;凸 凹Z拉深模双面间隙。河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书17查表得 = 0.2, = = 0.016mm,因为工件的精度要求较高,为了拉凸 凹深后的回弹小,表面光洁,所以采用负间隙拉深模,其单面间隙值为= (0.9 0.95)t = 0.94 2.5 = 2.35mm2Z所以取 Z = 4.7mm代入上式得D = ( D 0.75 ) =(40.175 0.750.2) = 40.025凹 凹0 016.016.D = ( D - 0.75 - Z) =(40.175 - 0.750.2 4.7)凸 0凸= 35.325016.016.凸、凹模的圆角半径得计算考虑到实际采用的拉深系数均接近其极限值,故拉深凹模圆角半径 应dr大些,可按公式 ,计算拉深凸模和凹模的圆角半径0.8dtr( D-)r = 0.8 = 2.828mm5.2)34(所以取 r = 3mm河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书188 模具的结构设计8.1、模具工作部分的计算8.1.1、拉深模的间隙深间隙对拉深过程有较大的影响。它不仅影响拉深件的质量与尺寸精度,而且影响拉深模的寿命以及拉深是否能够顺利进行。因此,应该综合考虑各种影响因素,选取适当的拉深间隙值,既可保证工件的要求,又能使拉深顺利进行。由前面计算的:Z/2 = 2.35mm8.1.2、拉深模的圆角半径凸模、凹模的选用在制件拉深过程中有着很大的作用。凸模圆角半径的选用可以大些,这样会减低板料绕凸模的弯曲拉应力,工件不易被拉裂,极限拉深因数会变小些;凹模的圆角半径也可以选大些,这样沿凹模圆角部分的流动阻力就会小些,拉深力也会减小,极限拉深因数也会相应减小。但是凸、凹模的圆角半径也不易过大,过大的圆角半径,就会减少板料与凸模和凹模端面的接触面积及压边圈的压料面积,板料悬空面积增大,容易产生失稳起皱。拉深凸凹模的圆角半径已有前面计算得出结果:r=3mm8.1.3、凸凹模工作部分的尺寸和公差拉深以凹模为基准,模具的制造公差按 IT6 级选取。由前面计算得凹模的尺寸和公差为 : D = ( D 0.75 ) =(40.175 0.750.2) = 凹 凹0 016.40.025 016.凸模的尺寸和公差为: D = ( D - 0.75 - Z) =(40.175 - 0.750.2 凸 0凸4.7) = 35.325016.016.8.2、模具各部件的设计8.2.1、模柄河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书19因为模具尺寸不是太大,综合考虑选用垂直度和同轴度较好的压入式模柄,根据JB/T 7646.1 选取基本尺寸标准为 40mm 的模柄,具体如下图所示:河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书20xx8.2.2、垫板因为凸凹模和落料凹模都为圆形,所以采用圆形垫板,由 JB/T 76531994的规定,选取规格为 160mm 8mm 的垫板如下 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书21xxx8.2.3、拉深凸模固定板凸模固定板主要用来固定拉深凸模,使其在工作过程中保持稳定和精度,所以根据 JB/T 76531994 选取规格标准为 160mm 18mm 的凸凹模固定板,为了使其均匀固定,需要在其上加工三个螺纹孔和三个销钉孔,又因为拉深加工需要压边圈,所以还需要在凸模固定板上加工三个顶杆孔,使压边圈起到压边作用,另外还要加工固定凸模的阶梯孔,如下图所示: xx x8.2.4、凸凹模固定板 凸凹模固定板是用来固定凸凹模,使其在工作过程中能稳定的工作,保持模具的精度,它通过螺钉与上模座进行紧固连接,同时通过销钉进行定位,以保证安河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书22装位置的精度,另外卸料螺钉通过安装在固定板的弹簧达到弹性卸料的目的,所以需要在凸凹模固定板上加工三个螺钉孔和两个销钉孔,另外还要加工一个固定凸凹模的阶梯孔和三个卸料螺钉孔,各部分工作尺寸如下图所示: xx x8.2.5 落料凹模落料凹模是模具的主要工作零件,需要较高的强度和精度,所以凹模材料选用Cr12,淬火硬度为:5862HRC,凹模刃口尺寸为 77.15 mm,可通过镗、铣削、03.磨削等加工方法进行加工制造,安装时通过螺钉与销钉和下模座进行连接和定位,所以凹模上要加工螺钉孔和销钉孔,刃口部分采用阶梯孔形式,以方便安装压边圈,如下图所示:河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书238.2.6、拉深凸模拉深凸模是模具的主要工作零部件,用于工件的拉深成形,需要很高的精度以保证工件的精度,同时对强度要求也较高,综合考虑拉深凸模材料采用 Cr12,凸模刃口尺寸为 35.325 mm,圆角半径为 3mm,其外形可通过车削、磨削等进行加工,016.与凸模固定板采用过盈配合,以进行紧固安装。8.2.7、卸料板卸料板是模具的主要卸料零件,它与卸料螺钉、弹簧组成弹性卸料装置,以卸除卡在凸凹模上的条料,使工作快速进行,与凸凹模之间采用间隙配合,卸料板需加工卸料螺钉孔与卸料螺钉进行连接,河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书24x8.2.8、压边圈 在拉深工序中,为保证拉深件的表面质量,防止拉深过程中材料的起皱,常采用压边圈用合适的压边力使毛坯的变形区部分被压在凹模平面上,并使毛坯从压边圈与凹模平面之间的缝隙中通过,从而制止毛坯的起皱现象。压边圈的内形与拉深凸模间隙配合,一般与顶料杆(三根以上)、橡皮等构成弹性卸料系统。8.2.9、凸凹模河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书25凸凹模即是落料的凸模又是拉深的凹模,做为模具的主要成形零部件,凸凹模的精度和强度都有较高的要求,其凸模和凹模部分的刃口尺寸分别为 76.79 mm 和02.35.325 mm,其外部形状可以通过车削、镗削、磨削等加工方法进行加工制造,材016.料可选用 Cr12,淬火硬度为 5862HRC,河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书268.2.10、模具其它部件的选用模具其它部件的选用见表 21表 21 模具其它部件的选用序号 名称 数量 材料 规格/ mm 标准 热处理1 销钉 2 40Cr 10602 打杆 1 40 11150 4045HRC3 螺钉 3 45 M12604 打料块 1 40 4040 4045HRC5 卸料螺钉 3 40Cr M1285 3035HRC6 螺钉 3 45 M12957 顶杆 3 T8A M1090 4045HRC8 销钉 3 40Cr 10909 弹簧 3 20 9067010 橡皮 1河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书279 选用模架、确定闭合高度及总体尺寸由于拉深凹模外形尺寸不大,且工件精度要求较高,为了工作过程稳定和保证工件精度,选用中间导柱模架。再按其标准选择具体结构尺寸见表 5-1。表 3-1 拉深落料模 架 规 格 选 用名称 尺寸 材料 热处理上模座 16016040 HT200下模座 16016045 HT200导柱 28170、32170 20 渗碳 5862HRC导套 2810038、3210038 20 渗碳 5862HRC最小闭合高度 H = 180mm, 最大闭合高度 H = 220mm。min max模具的闭合高度 H = 上模座厚 + 垫板厚 + 凸凹模厚 + 凸模厚 + 下模座厚 + 垫板厚 - (料厚 +工件高度) = 40mm + 8mm + 64mm + 50mm + 45mm + 10mm (2.5mm + 14mm) =200.5mm因为模具的封闭高度 H 应该介于压力机的最大封闭高度 Hmax 和最小封闭高度Hmin 之间,一般取:河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书28Hmax-5mmHHmin+10mm由此可知,要使工件能顺利的加工和从模具上取出,必须要模具有足够的封闭高度 HmaxH+5mm=200.5mm + 5mm = 205.5mmHminH-10mm=200.5mm 10mm = 190.5mm因 H = 220mm 205.5mm, H = 180mm 190.5mm,所以可以选用标准模架。max min河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书2910 模具总装图由以上设计,可得模具的总装配图,见下图河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书301下模座 2垫板 3凸模固定板 4落料凹模 5螺钉 6导柱 7导套 8上模座 9弹簧 10卸料螺钉 11模柄 12打杆 13圆柱销 14螺钉 15垫板 16凸凹模固定板 17推件块 18卸料板 19凸凹模 20压边圈 21圆柱销 22拉深凸模 23橡皮 24托板 25螺柱 26螺母 27顶杆 28挡料销模具工作过程:条形板材由前后通过凹模上的挡料销送进定位,上模下行,落料拉深凸凹模 19 与落料凹模 4 首先完成落料工序,上模继续下行,拉深凸模 22 开始接触压边圈 20 压住是落料毛胚并将其压入落料拉深凸凹模 19 孔内,完成拉深工序,上模回程时,弹性卸料板 18 从拉深落料凸凹模上卸下废料,压边圈在弹顶装置的作用下将工件从拉深凸模上推掉,若工件卡在落料拉深凸凹模孔内,可通过推件块 17 在上模回程到一定距离后,将工件推出。河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书3111 结束语落料拉深件属于较复杂的拉深件,分析其工艺性,并确定工艺方案。根据计算确定本制件可以一次拉深成形,所以工件的生产可通过落料和拉深两道工序完成,然后相应选取各工序的压力机。本设计主要是第一次落料拉深模具的设计,需要计算拉深时的间隙、工作零件的圆角半径、尺寸和公差,并且还需要确定模具的总体尺寸和模具零件的结构,然后根据上面的设计绘出模具的总装图。由于在零件制造前进行了预测,分析了制件在生产过程中可能出现的缺陷,采取了相应的工艺措施。因此,模具在生产零件的时候才可以减少废品的产生。落料拉深件的形状结构较为简单,拉深高度适中,所以在保证零件的顺利加工和取件的前提下,可以选用标准模架。模具工作零件的结构也较为简单,它可以相应的简化了模具结构。便以以后的操作、调整和维护。落料拉深模具的设计,是理论知识与实践有机的结合,更加系统地对理论知识做了更深切贴实的阐述。也使我认识到,要想做为一名合理的模具设计人员,必须要有扎实的专业基础,并不断学习新知识新技术,树立终身学习的观念,把理论知识应用到实践中去,并坚持科学、严谨、求实的精神,大胆创新,突破新技术,为国民经济的腾飞做出应有的贡献。河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书32致 谢首先感谢本人的导师于智宏老师,她帮我仔细审阅了本文的全部内容并对我的毕业设计内容提出了许多建设性建议。于智宏老师渊博的知识,诚恳的为人,使我受益匪浅,在毕业设计的过程中,特别是遇到困难时,她给了我鼓励和帮助,在这里我向他表示真诚的感谢!感谢母校河南机电高等专科学校的辛勤培育之恩!感谢材料工程系给我提供的良好学习及实践环境,使我学到了许多新的知识,掌握了一定的操作技能。最后,我非常庆幸在三年的的学习、生活中认识了很多可敬的老师和可亲的同学,并感激师友的教诲和帮助!河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书33参考文献1 赵志伟等.模具发展现状J.模具制造,2007,6:242 刘建超 张宝忠主编. 冲压模具设计与制造 M. 高等教育出版社 2004.6.13 冯炳尧 韩泰荣 蒋文森 编 丁战生 审. 冲压设计与制造简明手册 上海科学技术出版社 M.4 高军 李熹平 修大鹏等编著 冲压模具标准件选用与设计指南 M. 化学工业出版社 2007.7.15 中国机械工程学会 中国模具设计大典编委会等主编 中国模具设计大典 江西科学技术出版社 M.20036 郝滨海编 冲压模具简明设计手册 化学工业出版社 2005
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