階梯圓桶落料拉深復合模具設計

第 28 頁 摘要此次畢業(yè)設計是由蔡昀老師親自指導，設計一副簡單的復合模具，經(jīng)過數(shù)個月的設計，基本完成此次設計的任務。此副模具主要是階梯圓筒形零件的設計，采用落料拉深兩道工序相結(jié)合的復合模，本人經(jīng)查閱相關(guān)書籍資料以隊此副模具所用到的相關(guān)公式數(shù)據(jù)做出了一個準確的依據(jù)。此副模具的設計一共分為四章，和其他模具的設計一樣，首先第一章是對零件進行了工藝分析，接著對工藝方案進行了比較，最終確定采用先落料拉深后切邊的工藝方案，然后畫工序圖經(jīng)過計算選擇沖壓設備。第二章是選擇沖模類型以及結(jié)構(gòu)形式，接著是一些模具設計的相關(guān)數(shù)據(jù)計算。第三章是對模具凸模凹模加工工藝過程以及加工工藝方案的確定，最后填寫凸凹模加工工藝規(guī)程卡以及編制凸模數(shù)控加工程序。第四章是設計總結(jié)謝辭以及參考文獻。本人在設計過程中得到了其他同學的大力支持，并有蔡昀老師的息心指導，在此表示誠懇的感謝。由于本人水平有限，此次設計難免還存在一些缺點和錯誤，懇請閱讀者批評指正。目 錄第1章 沖壓工藝設計11.1 零件的工藝分析11.2 制定沖壓工藝方案31.3 畫工序圖41.4 初選沖壓設備61.5編制沖壓工藝卡8第2章 沖壓模具設計102.1 沖模類型及結(jié)構(gòu)形式102.2 模具設計計算10第3章 模具主要零件加工工藝設計14 3.1 制定凸凹模加工工藝過程143.2 填寫凸凹模加工工藝規(guī)程卡16 3.3 編制凸模或凹模數(shù)控加工程序19第4章 設計總結(jié)21致謝22參考文獻23第1章 沖壓工藝設計1.1 零件的工藝分析此零件形狀為階梯圓筒形件，需要采用落料，拉深，切邊三道工序，通過計算確定拉深次數(shù)。零件材料為10鋼，根據(jù)參考文獻1表1.4.1得：10鋼的抗剪強度=210MPa。由此可見，其塑性較好，有較高的強度，適合于成形加工。=260440MPa、抗拉強度b=300440MPa伸長率10=29%、屈服強度=210MPa。由此可見，其塑性較好，有較高的強度，適合與成形加工。此零件毛坯形狀為圓形，故采用沖裁工藝中的落料工序。首先計算出毛坯的尺寸，根據(jù)毛坯尺寸要求計算出凸凹模的尺寸，但要注意落料見的尺寸應增加修邊余量，以保證零件的高度。后面還有拉深等其它工序，最重要的是毛坯外形尺寸精度要保證下一道工序的完成。拉深見工藝性的好壞，直接影響到該零件能否用拉深方法生產(chǎn)出來，不僅能滿足產(chǎn)品的使用要求，同時也能夠用最簡單，最經(jīng)濟和最快的方法生產(chǎn)出來。拉深見外形尺寸的要求應根據(jù)零件的高度以及厚度等選擇一次拉深還是多次拉深。1.計算落料毛坯尺寸：t=0.5mm2t=1mm，即滿足R1t,R2t ,所以拉深可以順利進行，不需要增加整形工序，零件產(chǎn)品尺寸為、精度為IT10IT11級、，精度為IT14級，其中、 由拉深工序保證。拉深成形后切除零件多余外邊，保證零件最后的外形尺寸公差，故由切邊工序保證。1.2 制定沖壓工藝方案1.2.1 工藝方案分析比較此零件外殼形狀表明它為拉深件，所以拉深為基本工序，其毛坯可用落料工序完成。根據(jù)前面的計算，只需要一次拉深，故根據(jù)該零件所需基本沖壓工序，做出一個合格的零件，可以有三種工藝方案：第一種方案是把落料、拉深、二道工序做一個簡單復合模，然后再以切邊工序做一個單工序切邊模。第二種方案是以落料、拉深、切邊工序分開，各做一副單工序模。第三種方案是把落料、拉深、切邊三道工序并在一起，做一副多工位的級進模。三種方案的比較：第一種方案:落料、拉深是一個簡單復合模，設計簡便，制造也不難生產(chǎn)效率高，裝夾方便，切邊工序作為單工序模，只要保證一個尺寸精度要求，方便、簡單。第二種方案：三道工序分開，分布鮮明，有序進行，看得懂，弄得請，但效率不高，占用設備多，若單用一個設備，則需拆下來，裝上去次數(shù)多，比較麻煩。第三種方案：三道工序一起進行，效率比較高，但是制造麻煩，周期長，成本高，只有大批量生產(chǎn)中才適合。1.2.2 工藝方案確定根據(jù)工藝方案的比較：方案一：落料拉深復合切邊方案二：落料拉深切邊方案三：落料、拉深、切邊級進模綜合所有因素，此零件選用方案一。1.3 畫工序圖1.工序1：落料拉深(1)毛坯圖圖1-1(2)工序圖圖1-2 (3)排樣圖 a.計算開料寬度及步距由參考文獻1表2.5.2 取搭邊值=1.5mm =1.2mm由表2.5.3得 減料公差=0.4mm 導料間隙C=0.1mm考慮落料后需自然卸下條料 單惻需沖開0.5mm深缺口則開料寬度 B=(D-0.5+2+C) =(40-0.5+1.5+20.4+0.1) =41.9mm 取B=41.9mm 步距A=D+=40+1.2=41.2mm. 取A=42mmb.畫排樣圖圖1-3 2.工序2：切邊圖1-41.4 初選沖壓設備(1)計算拉深工藝力，相對厚度=1.25%1.5%t=0.5mm 根據(jù)參考文獻1表4.5.2 拉深時需采用壓邊圈。在該模具中可利用凸凹模與成型頂塊進行壓邊。由于該零件只一次拉深 因此拉深時需兼整形。拉深工藝力應按整形力計算。參考彎曲校正力進行計算。查參考文獻1表3.3.3。取單位校正力q=40MPa則 (2)計算沖裁工藝力F沖=Ltb=400.5440=27632N由參考文獻1取頂件力系數(shù)K頂=0.08則 F頂=K頂F沖=0.0827632=2210.6NF總2=F沖+F頂=27632+2210.6=29842.6N(3)計算沖壓工藝力F總=F總1+F總2=47759.4+29842.6=77602N按F總=77602N,以及F總(0.70.8)F公 得 F公97002.5110860N查參考文獻2表8-10 初選壓力機為J23-161.5 編制沖壓工藝卡表1-1 沖壓工藝過程卡無錫技師學院沖壓工藝過程卡產(chǎn)品型號C003零（部）件名稱共1 頁產(chǎn)品名稱階梯圓筒零（部）件型號第 1 頁材料牌號及規(guī)格材料技術(shù)要求毛 坯 尺 寸每個毛坯可制件數(shù)毛坯重量輔助材料10鋼0.5481000工序號工序名稱工 序 內(nèi) 容加 工 簡 圖設 備工藝裝備備注0下料剪床上裁板481000材料厚度為0.5mm1落料拉深落料與拉深復合模J23-10落料拉深落料與拉深復合模編制(日期)審核(日期)會簽(日期)標記處數(shù)更該文件號簽字日期標記處數(shù)更該文件號簽字日期續(xù)表1-1無錫技師學院沖壓工藝過程卡產(chǎn)品型號C003零（部）件名稱共 1 頁產(chǎn)品名稱階梯圓筒零（部）件型號第 1 頁材料牌號及規(guī)格材料技術(shù)要求毛 坯 尺 寸每個毛坯可制件數(shù)毛坯重量輔助材料10鋼0.5481000工序號工序名稱工 序 內(nèi) 容加 工 簡 圖設 備工藝裝備備注2切邊切除凸圓邊達尺寸要求J23-10切邊模表示沖壓方向3檢驗檢驗所有尺寸編制(日期)審核(日期)會簽(日期)標記處數(shù)更該文件號簽字日期標記處數(shù)更該文件號簽字日期第2章 沖壓模具設計2.1 沖模類型及結(jié)構(gòu)形式此零件形狀為階梯圓筒形件，分為落料拉深（C003-1）、切邊（C003-2）兩副模具，本人設計C003-1模具，即落料拉深復合模，采用正裝式。利用擋料釘定距，模具本身利用M8螺釘固定及8銷釘定位，本模具采用彈頂器以及打桿作為卸料裝置。2.2 模具設計計算1壓力中心此零件為階梯圓筒形件，即屬于旋轉(zhuǎn)體件，結(jié)構(gòu)對稱，所以壓力中心應該在其幾何中心。2各主要零件外形尺寸(1)落料凹模外形尺寸 由參考文獻1式（2.8.8）H=Kb查表2.8.2 K取0.3 b=40mmH1=Kb=0.340=12mm 按要求需滿足H115mm因為是復合模，另有拉深工序，零件高度為6mm，材料厚度為0.5mm，加之有凸模進入凹模的深度，綜上所述，查參考文獻2，H=25mm由式(2.8.9)凹模壁厚C=(1.5-2）H1=(1.52)15=22.530mm 按要求需滿足C3040mm 故取 C=30mm為便于加工模板取圓形則D=230+40=100(2)固定板外形尺寸直徑D與凹模相同 為100mm厚度H2=(0.60.8)H1(0.60.8)25 =(1520)mm 取H2=20mm(3)墊板外形尺寸 直徑D=100mm厚度H3=(612)mm取H3=8mm各模板采用8與M8螺釘定位與連接根據(jù)參考文獻4 孔距取76mm(4)凸凹模、凸凹模型芯、成形頂塊、拉深凸模外形尺寸根據(jù)成型要求凸凹模、凸凹模型芯、成形頂塊以及拉深凸凹模長度分別為41mm、35.5mm、18.5和42.5mm。綜上所述，歸納所得 (單位:mm)落料凹模10025 GB2858.4-81上、下固定板10020 GB2858.5-81上、下墊板1008 GB2858.5-81凸凹模：4640凸凹模型芯：935.5成形頂塊：4018.5拉深凸模：1442.5聯(lián)接螺釘：M8 GB70-85定位銷釘：8 GB119-86孔距763.凸凹模間隙及凸凹模工作部分尺寸(1)落料凸凹模尺寸及公差 因為毛坯尺寸D=40mm，無公差要求 根據(jù)參考文獻1，落料尺寸以凹模為基準，凸模采用配合加工，由于該零件最后需要切邊保證最終尺寸，故落料凹模尺寸直接采用計算尺寸40，另外制造公差取0.02mm。凸模與凹模配制，雙面間隙0.040.06mm(參考文獻1表2.2.3)。凸、凹模尺寸要求參考零件圖。(2)拉深凸、凹模尺寸及公差由零件圖知，工件外形尺寸及公差有要求，故以拉深凹模為基準，其值為：D=(28-0.750.52)=27.6D=27.7D=(9-0.750.36)D=(D-2c)=(8.7-20.5)=7.7mm注：以上凸、凹模制造公差取0.03mm4.選用模架 因為凹模周界為100，根據(jù)參考文獻3，采用冷沖?；瑒訉蛑虚g導柱模架，根據(jù)各項指標，選用模架為：模架100130150 GB2851.6-81.HT20-40 上、下模板厚度分別為H=25mm. H=30mm5.校核壓力機(1)閉合高度校核模具閉合高度H=H+ H+HtH+H+H =25+8+35.5+0.5+42.5+8+30=149.5mm由2表8-10得 壓力機最大裝模高度H=220-40=180mm由2表8-10得 壓力機最小裝模高度H=180-45=135mm 滿足H-5HH+10(2)公稱壓力F校核F=160KNF=77.6KN所以F合格。(3)滑塊行程校核根據(jù)參考文獻2表8-10得滑塊行程H=55模具工作行程H=(22.5)H=(22.5)6=(1215)mmHH 滿足使用要求(4)工作臺尺寸校核由參考文獻2. 工作臺前后尺寸為300mm，左右為450模架型號100130150 由參考文獻3. 模架左右為260，前后為170，滿足工作臺尺寸每邊大于模具5070mm的要求因為工作臺孔尺寸直徑為210，能容納下彈頂器，所以滿足要求。第3章 模具主要零件加工工藝設計3.1 制定凸凹模加工工藝過程3.1.1 加工工藝過程方案分析(1)凸凹模(落料凸模兼拉深凹模）根據(jù)凸模加工方法，可以制定出的凸模加工工藝過程有很多種，現(xiàn)選兩種方案進行比較：方案一：備料（下料、鍛造）去應力退火毛坯外形加工（普通車床）數(shù)控車削粗加工（外形）數(shù)控車削半精加工數(shù)控車削精加工內(nèi)輪廓粗加工（數(shù)控加工中心加工）精加工鉗工精修淬火、回火研磨（拋光）。方案二：備料（下料、鍛造）去應力退火毛坯外形加工（普通車床）數(shù)控內(nèi)輪廓粗加工精加工數(shù)控車削外形粗加工半精加工精加工鉗工精修淬火、回火研磨（拋光）。方案一的工藝過程占用設備多，拆、裝麻煩，影響工件精度，效率較低。方案二的工藝過程有序進行，能消除熱處理變形對凸模精度的影響，加工精度較高。圖3-1* 尺寸與凹模配制雙面間隙0.040.06（2）落料凹模根據(jù)凹模形狀以及要求，可以制定出的凹模加工工藝過程有很多種?，F(xiàn)選兩種方案進行比較：方案一：備料（下料、鍛造）去應力退火毛坯外形加工（普通車床車削） 數(shù)控車削內(nèi)輪廓粗加工半精加工精加工鉆削粗加工精加工鉗工精修淬火、回火研磨。 方案二：備料（下料、鍛造）去應力退火毛坯外形加工（普通車床車削）數(shù)控加工中心鉆半精加工精加工鉗工精修淬火、回火研磨。方案一的工藝過程：設備占用多，以至于影響工件精度，且效率偏低。方案二的工藝過程：加工精度高，成本較大，但效率高，加工方便。圖3-23.1.2.確定加工工藝過程凸凹模的加工工藝過程：選方案二：備料（下料、鍛造）去應力退火毛坯外形加工（普通車床）數(shù)控內(nèi)輪廓粗加工精加工數(shù)控車削外形粗加工半精加工精加工鉗工精修淬火、回火研磨（拋光）。凹模加工工藝過程：選方案二：備料（下料、鍛造）去應力退火毛坯外形加工（普通車床車削）數(shù)控加工中心鉆半精加工精加工鉗工精修淬火、回火研磨。3.2 填寫凸凹模加工工藝規(guī)程卡表3-1 機械加工工藝規(guī)程無錫技師學院機械加工工藝過程卡產(chǎn)品型號產(chǎn)品名稱C003階梯圓筒零件名稱零件材料毛坯種類毛坯尺寸凈重備注凸凹模Cr12MoV圓件5860工序號工序名稱工序內(nèi)容設備1備料(鍛造)備制尺寸5860圓形件，進行鍛造2熱處理退火(改善切削加工性能)3毛坯粗加工車床車削(光一刀，去處表面氧化層)普通車床4內(nèi)輪廓粗加工內(nèi)輪廓尺寸留有余量為0.1mm數(shù)控車床5精加工達到尺寸要求，留拋光余量為0.1mm數(shù)控車床6外形粗加工車出外形，余量為1mm數(shù)控車床7半精加工按照尺寸要求，余量為0.4mm數(shù)控車床8精加工達到尺寸要求，外形留有磨削余量0.15mm-0.20mm數(shù)控車床9淬火、回火提高硬度10鉗工去除毛刺，打光內(nèi)輪廓銼刀、油石11外圓磨磨削外形至尺寸要求外圓磨床12檢驗檢驗所有尺寸編制審核批準年月日第頁表3-2 數(shù)控加工工序卡片單位名稱無錫技師學院產(chǎn)品名稱或代號零件名稱零件圖號階梯圓筒凸凹模C003-1-13工序號程序編號夾具名稱使用設備車間工步號工步內(nèi)容刀具號刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速進給速度背/側(cè)吃刀量備注1鉆9H7孔T01中心鉆500r/min0.32鉆9H7孔至55T028.9鉆頭500r/min0.33忽9H7孔T03100r/min0.34粗車內(nèi)輪廓27.8，斜角60度，深2mmT04鏜刀500r/min0.35粗車27.8，斜角60度T04鏜刀500r/min0.36粗車外形555，5315（退刀槽0.51.5倒角）4130T05粗車刀500r/min0.3編制審核批準年月日第頁續(xù)表3-2單位名稱無錫技師學院產(chǎn)品名稱或代號零件名稱零件圖號階梯圓筒凸凹模C003-1-13工序號程序編號夾具名稱使用設備車間工步號工步內(nèi)容刀具號刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速進給速度背/側(cè)吃刀量備注7半精車555，52.515(退刀槽0.51.5倒角)40.0530T05粗車刀500r/min0.38精車555，5215(退刀槽0.51.5倒角)4030T06精車刀500r/min0.39鉸9H7的孔T079絞刀100r/min0.3編制審核批準年月日第頁3.3 編制凸?；虬寄?shù)控加工程序凸凹模數(shù)控加工程序（車削）O0001G43 G80 M03 T0101 S500G00 X25 Z2G73 U0 W2 R2G73 P5 Q10 U0.1 W01 F0.3N5 G0 X19.3G1 Z0 F0.1G2 X13.55 Z-0.2 R1.5G1 X10.78 Z-1.8G3 X0.03 Z-2 R1.5G1 X8N10G0 Z2G00 X100 Z100S800 T0101G0 X25 Z2G70 P5 Q10G00 X100 Z100T0202 S500G0 X62 Z2 G71 V1 R1 G71 P15 Q20 V0.5 W01 F0.3 N15 G0 X50.1 G1 Z0 F01 G1 Z-30 G1 X52.2 Z-31 Z-45 X55 N20 Z-50 G00 X100 Z100 S1000 T0202 G00 X62 Z2 G70 D15 Q20 G00 X100 Z100 M05 M30 刀具：T1 鏜孔刀 T2 外圓刀 第4章 設計總結(jié)數(shù)月的畢業(yè)設計即將結(jié)束，希望老師對我的設計過程作最后的審閱