三角定位片沖壓復(fù)合模具設(shè)計(jì)

1、精選文檔 沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目：三角定位片沖壓復(fù)合模具設(shè)計(jì)學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)：材料成型及把握工程班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：名目1.零件圖及工藝方案21.1零件圖21.2工藝分析21.3工藝方案的確定22.工藝設(shè)計(jì)22.1計(jì)算毛坯尺寸22.1.1修編余量的確定22.1.2計(jì)算工件表面積22.1.3拉伸次數(shù)的確定22.2排樣設(shè)計(jì)22.2.2送料步距的確定22.2.3調(diào)料寬度的確定22.2.4材料利用率的確定23.模具工作零件刃口尺寸計(jì)算23.1落料刃口尺寸23.2沖孔刃口尺寸23.3拉深24.工序力的計(jì)算及壓力機(jī)的選用24.1落料力和沖孔力24.2卸料力和頂件力24.3拉

2、深力24.4壓力機(jī)的選擇24.5壓力中心的確定25模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)25.1落料拉深凸凹模的設(shè)計(jì)25.2沖孔凸模25.3拉深沖孔凸凹模25.4落料凹模25.5各板設(shè)計(jì)25.6模架的選取25.7裝配圖26參考資料21.零件圖及工藝方案1.1零件圖1.2工藝分析通過(guò)對(duì)三角定位片零件圖分析可以初步得出尺寸不是很大，精度要求不是很高，大量生產(chǎn)。制件外形為一簡(jiǎn)潔拉伸件，還要異形沖孔。要留意拉伸過(guò)程中起皺和裂開(kāi)的的把握。該零件的材料是10鋼,抗拉強(qiáng)度為b>335MPa,料厚1.5mm，偏薄，所要拉伸的深度比較淺，而且拉伸圓角半徑為3mm，大于一倍料厚滿足拉伸件拉伸件的要求，因此具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，零件

3、尺寸除了80mm標(biāo)有公差，其余均為標(biāo)注公差，所以該零件的精度沒(méi)有什么要求，固可依據(jù)IT14級(jí)精度進(jìn)行計(jì)算。綜上：該零件的外形、尺寸、精度、材料均符合沖壓工藝要求，故可以接受沖壓方法加工。1.3工藝方案的確定依據(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、沖孔、拉深。依據(jù)這些基本工序，可以擬出如下幾種工藝方案：方案一以上工序過(guò)程都接受單工序模加工。用此方案，模具的結(jié)構(gòu)都比較簡(jiǎn)潔，制造很簡(jiǎn)潔，成本低廉，但由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔定位誤差很大，而且單工序模一般無(wú)導(dǎo)向裝置，安裝和調(diào)整不便利，費(fèi)時(shí)間，生產(chǎn)效率低。方案二落料與拉深還有沖孔在復(fù)合模中加工成半成品。提高了生產(chǎn)率。對(duì)落料以及拉

4、深、沖孔的精度也有很大的提高。方案三接受帶料級(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，而且操作平安，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)比較簡(jiǎn)單，制造周期長(zhǎng)，生產(chǎn)成本高。 依據(jù)設(shè)計(jì)需要和生產(chǎn)批量，綜合考慮以上方案，方案二最適合。即落料、拉深在同一復(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。2.工藝設(shè)計(jì)2.1計(jì)算毛坯尺寸2.1.1修編余量的確定由于板料存在著各項(xiàng)異性，實(shí)際生產(chǎn)中毛坯和凸、凹模的中心也不行能完全重合，因此拉伸口部分不行能很整齊，通常都要有修邊工序，以切去不整齊的部分。為此計(jì)算毛坯尺寸應(yīng)留有修邊余量。拉伸件高度:h=

5、20mm拉伸件的相對(duì)高度:h/d=20/80=0.25<0.5故可不考慮修邊余量。2.1.2計(jì)算工件表面積首先將拉伸件劃分為若干個(gè)簡(jiǎn)潔便于計(jì)算的幾何體，并分別求出個(gè)簡(jiǎn)潔幾何體的表面積。把各簡(jiǎn)潔幾何面積相加即為零件的總面積，然后依據(jù)表面積相等原則，求出坯料直徑。計(jì)算過(guò)程如下D2=A1+A2+A3=Ai故 D=A1=A2=2r(d-2r)+8r2A3=(d-2r)2把以上各部分的面積相加后帶入式，整理后可以得出坯料的直徑為D=式中 D坯料的直徑，單位mm；d、H、r拉伸件直徑高度和圓角半徑，單位mm計(jì)算的D= 107.85mm ，取D=108mm2.1.3拉伸次數(shù)的確定總的拉伸系數(shù)m=d/D

6、=0.74 ，查教材可知m1=0.5,m>m1,故可以一次拉伸。2.2排樣設(shè)計(jì)排樣設(shè)計(jì)主要是確定排樣方式、送料步距、條料寬度、材料利用率2.2.1排樣方式的確定 依據(jù)沖裁件在板料上的布置方式，排樣方式有直排、單行排、多行排、斜排的多種排樣方式。該零件屬于圓形沖空件，工藝廢料和結(jié)構(gòu)廢料不行避開(kāi)綜合排樣的設(shè)計(jì)原則選擇直排。2.2.2送料步距的確定工件之間的最小搭邊值為1.5mm，最小工藝邊距搭邊值為2mm，依據(jù)公式A=D+a1，送料步距確定為109.5mm2.2.3調(diào)料寬度的確定調(diào)料寬度按下式計(jì)算B=D+2a=113mm。2.2.4材料利用率的確定=A/BS*100%= 75.3%式中:-材

7、料的利用率 A-一個(gè)步距內(nèi)的工件的實(shí)際面積 S-送料步距 B-條料寬度3.模具工作零件刃口尺寸計(jì)算接受凸凹模分別加工，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)潔，規(guī)范外形（圖形，方法或矩形）的沖件。3.1落料刃口尺寸所以落料時(shí)，由于落料件表面尺寸與凹模刃口尺寸相等或基本全都，應(yīng)當(dāng)先確定凹模刃口尺寸，即以凹模刃口尺寸為基準(zhǔn)，又由于落料件尺寸會(huì)隨凹模刃口的磨損而增大，為了保證凹模磨損到肯定程度仍能沖出合格零件，

8、故凹模基本尺寸應(yīng)當(dāng)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模基本尺寸上減去最小合理間隙。 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)，為避開(kāi)多數(shù)沖裁件尺寸都偏向于極限尺寸，此處可取X=0.5。對(duì)于未標(biāo)注公差可按IT14級(jí)計(jì)算，依據(jù)教材上表查得，沖裁模刃口雙面間隙：Zmax=0.120mm， Zmin=0.090、凹、凸模制造偏差，這里可以按IT6 和IT7來(lái)選取:落料刃口尺寸：108mm工件尺寸公差按IT14級(jí)精度選取，得工件尺寸偏差108-0.87，查表凹模=0.022，凸模=0.035。則 =（108-

9、0.5x0.87）0+0.022 =107.57+0.022 =（107.57-0.090）-0.035 =107.48-0.0353.2沖孔刃口尺寸對(duì)于外形簡(jiǎn)單或薄工件的模具，為了保證沖裁凸、凹模間有肯定的間隙值，必需使用協(xié)作加工。此方法是事先做好其中的一件（凹?；蛲鼓＃┳鳛榛鶞?zhǔn)件，然后以此件的實(shí)際尺寸配加工另一件，使它們之間保持肯定間隙。設(shè)計(jì)時(shí)，基準(zhǔn)件的刃口尺寸及制造公差應(yīng)具體標(biāo)注，而配作件上只標(biāo)注公稱尺寸，不注公差。所以對(duì)于沖孔使用配作法對(duì)于非規(guī)章外形的沖裁，落料凹模刃口尺寸隨刃口磨損量增大的變化狀況，沒(méi)有圓形落料凹模刃口尺寸磨損后只增大那樣單一的變化規(guī)律；沖孔凸模沒(méi)有圓形沒(méi)有圓形沖孔凹

10、模刃口尺寸磨損后只減小那樣單一的變化規(guī)律；無(wú)論是落料凹模還是沖孔凸模，磨損后刃口尺寸的變化均有可能有三種狀況：磨損后尺寸增大，簡(jiǎn)稱A類尺寸； 磨 損后尺寸減小，簡(jiǎn)稱B類尺寸；磨損后尺寸不變，簡(jiǎn)稱C類尺寸。A類尺寸： B類尺寸： C類尺寸： 式中 與A類尺寸對(duì)應(yīng)的工件尺寸允許的最大值（mm） 與B類尺寸對(duì)應(yīng)的工件尺寸允許的最小值（mm） 與C類尺寸對(duì)應(yīng)的工件尺寸允許的最小值（mm）分析只a和r的尺寸均是增大的尺寸為a=20-0.52 (=0.52) R=6-0.36( =0.36),其中x=0.5，接受凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，所以ad =(20-0.5x0.52)+0.52/4=19.74+0.13R

11、d=(6-0.5x0.36)+0.36/4 =5.82+0.093.3拉深對(duì)于拉伸時(shí)工作零件設(shè)計(jì)主要是凹模圓角半徑rd，凸模圓半徑rp，凸、凹模的間隙Z,凸模直徑Dp，凹模直徑Dd。當(dāng)rd過(guò)小時(shí)，材料對(duì)凹模的壓力增大，摩擦力增大，摩擦力增大，磨損加劇，使模具壽命降低。所以rd既不能過(guò)大也不能過(guò)小，通常按閱歷公式計(jì)算 rd=0.8式中，D為毛坯直徑，mm；d為拉伸后的直徑，mm。求的凹模圓角半徑rd=5mm。對(duì)于凸模圓角半徑對(duì)拉伸影響不大，但必需合適，所以一般選取拉伸后零件底部的圓角半徑 rp=r拉深間隙是指單面間隙。間隙的大小對(duì)拉深力、拉深件的質(zhì)量、拉深模的壽命都會(huì)有影響，對(duì)于精度要求較高的零

12、件，為了使拉深后回彈小，常接受負(fù)間隙拉深，其間隙值為0.9-0.95t，Z處于材料名義厚度和最小厚度之間。對(duì)于該零件選取材料的厚度t為間隙。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=t=1.5mm計(jì)算凸凹模制造公差，按IT8級(jí)精度選取，對(duì)于拉深尺寸20，。因因拉深件注外形尺寸，按凹模進(jìn)行配作：故凹模的尺寸Dd=20+0.46凸模的尺寸為Dp=(D-2Z)-0.464.工序力的計(jì)算及壓力機(jī)的選用4.1落料力和沖孔力平刃凸模落料力的計(jì)算公式為 式中 P 沖裁力（N）； L 沖件的周邊長(zhǎng)度（mm） t 板料厚度（m

13、m）； 材料的抗沖剪強(qiáng)度（MPa）；K 修正系數(shù)。它與沖裁間隙、沖件外形、沖裁速度、板料厚度、潤(rùn)滑狀況等多種因素有關(guān)。其影響范圍的最小值和最大值在（1.01.3）P的范圍內(nèi)，一般k取為1.251.3。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0.70.85。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%。取350MPa。落料的周長(zhǎng)為339.12mm，沖孔力的周長(zhǎng)為97.68mm。因此，該沖件的落料力的計(jì)算公式為 =1.3x0.8x339.12x1.5x350 =185159N F孔=1.3x0.8xLt =1.3x0.8x78.84x1.3x350 =37307N4.2卸料力和頂

14、件力一般狀況下，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(lái)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、零件外形尺寸以及潤(rùn)滑狀況等。所以要精確地計(jì)算這些力是困難的，一般用下列閱歷公式計(jì)算：卸料力 式中 F 沖裁力(N) 頂件力及卸料力系數(shù)，其值可查教材。 這里取為0.04。因此 F卸=0.04x（185159+37307）=8898NF頂=0.05x185159=9257N4.3拉深力拉深力一般以閱歷公式計(jì)算由于是不接受壓邊圈的一次拉深，所以拉深力 F=1.25（D-d）t =

15、1.25x3.14x28x1.5x350 =57697N4.4壓力機(jī)的選擇F=F落+F孔+F卸+F頂+F拉 =185159+37307+8898+9257+57697 =298318N=298KN所以選擇開(kāi)式壓力機(jī)標(biāo)稱壓力：298KN 固定行程：215mm 模柄孔：4.5壓力中心的確定模具壓力中心的確定特殊的作用，假如壓力中心沒(méi)有位于模柄的投影下面，模具工作的時(shí)候簡(jiǎn)潔失衡，短期不會(huì)消滅什么問(wèn)題，隨時(shí)模具工作的時(shí)間增加，會(huì)漸漸的磨損凹模和凸模，導(dǎo)致模具的工作壽命大大縮短，甚至提前報(bào)廢。所以為了提高模具的壽命和使用年限，必需確定壓力中心，保證壓力中心和模柄盡量重合，即使不重合，也要保證模具的壓力中

16、心位于模具的投影下面。本次設(shè)計(jì)中，由于模具使用復(fù)合膜，而且壓力中心即為幾何中心，所以模具的壓力中心選擇工件的幾何中心即可。5模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)5.1落料拉深凸凹模的設(shè)計(jì)5.2沖孔凸模5.3拉深沖孔凸凹模5.4落料凹模5.5各板設(shè)計(jì) 卸料板200mmx160mmx10mm 凸模固定板200mmx160mmx30mm 凹模固定板200mmx160mmx30mm 上墊板200mmx160mmx10mm 下墊板200mmx160mmx20mm5.6模架的選取選取對(duì)角導(dǎo)柱模架上模座200mmx160mmx40mm下模座200mmx160mmx45mm導(dǎo)柱28mmx180mm 32mmx180mm導(dǎo)套28mmx100mmx38