沖壓模具課程設(shè)計帶凸緣無底筒形件樣本

資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正或者刪除。沖壓模具設(shè)計課程設(shè)計學(xué)院:姓名:寒冰色手學(xué)號:專業(yè):11機(jī)制目錄1零件沖壓工藝分析---------------------------------------------031.1制件介紹---------------------------------------------------031.2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀分析-------------------------------------------03零件沖壓工藝方案的確定--------------------------------------033沖模結(jié)構(gòu)的確定-----------------------------------------------04零件沖壓工藝計算--------------------------------------------044.1零件毛坯尺寸計算-------------------------------------------044.2排樣------------------------------------------------------064.3拉深工序的拉深次數(shù)和拉深系數(shù)的確定------------------------064.4沖裁力、拉深力的計算--------------------------------------074.5拉深間隙的計算--------------------------------------------094.6拉深凸、凹模圓角半徑的計算--------------------------------094.7計算模具刃口尺寸------------------------------------------094.8計算模具--------------------------------------------------105.選用標(biāo)準(zhǔn)模架----------------------------------------------125.1模架的類型------------------------------------------------125.2模架的尺寸------------------------------------------------126.選用輔助結(jié)構(gòu)零件------------------------------------------136.1導(dǎo)向零件的選用--------------------------------------------136.2模柄的選用------------------------------------------------136.3卸料裝置--------------------------------------------------146.4推件、頂件裝置--------------------------------------------146.5定位裝置--------------------------------------------------147參考文獻(xiàn)--------------------------------------------------141零件沖壓工藝分析1.1制件介紹零件名稱:心子隔套材料:08鋼料厚:1.0mm批量:大批量1.2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀分析由圖1可知該零件為圓筒件經(jīng)過翻遍處理,翻邊處有過渡圓弧,且半徑為R=2.5mm故非常適合用模具拉深或翻邊進(jìn)行處理,故要對毛坯進(jìn)行計算。單邊間隙、拉深凸凹模及拉深高度的確定應(yīng)符合制件要求。凹凸模的設(shè)計應(yīng)保證各工序間動作穩(wěn)定。尺寸精度:零件圖上所有未注公差的尺寸,屬于自由尺寸,可按IT14級確定工件尺寸的公差。2零件沖壓工藝方案的確定方案一:該零件屬于心子隔套,即能夠認(rèn)為是有凸緣筒形件去掉底部,即可用該規(guī)格的40mm的無縫鋼管經(jīng)過翻遍處理即可獲得成品。方案二:經(jīng)過落料,拉深獲得筒形件經(jīng)過去底,再翻邊處理獲得成品。方案三:在落料時首先獲得預(yù)沖孔,經(jīng)過拉深獲得有凸緣圓筒,最后經(jīng)過內(nèi)孔上翻遍獲得成品。方案四:在落料時獲得預(yù)沖孔,直接對落料進(jìn)行翻邊處理獲得成品。經(jīng)過分析可知方案一的結(jié)構(gòu)簡單,對模具的設(shè)計要求也很簡單,降低的設(shè)計要求和成本,但無縫鋼管成本高,該零件的產(chǎn)量為大批量生產(chǎn),故使得生產(chǎn)成本上升,故方案一原則上是不可取的。方案二直接對落料拉深處理使得模具結(jié)構(gòu)簡單,但相對于方案一而言需要多次拉深,且需要將底部作為廢料處理,使得產(chǎn)品的廢料增多,也使得對原料的需求量變大,因此方案二的經(jīng)濟(jì)性比喻案一高但從環(huán)保性考慮方案二沒有方案一好。方案三在落料時獲得一個小的預(yù)沖孔,然后經(jīng)過數(shù)次拉深處理獲得一個底部帶有小孔的筒形件最后經(jīng)過翻邊處理獲得成品。此方案增加了材料的利用率,減少了原料成本,但增加了一道翻遍工序增加了生產(chǎn)成本,且使得對模具設(shè)計要求增多了一個翻邊工藝。方案四同方案三相似,省去了拉深這個工藝,只需要對毛坯翻遍即可獲得成品,大大降低了生產(chǎn)成本和對模具的設(shè)計要求,但只經(jīng)過翻遍處理的零件可不能夠達(dá)到零件的設(shè)計要求需要進(jìn)一步計算分析才知道。綜合以上分析得知,方案四最經(jīng)濟(jì),方案三可作為很好的備選項。具體是取方案三或者是取方案四需經(jīng)過下面計算來得證。3.沖模結(jié)構(gòu)的確定3.1模具的結(jié)構(gòu)形式復(fù)合?？煞譃檎b式和倒裝式兩種形式。(1)正裝式的特點:工件和沖孔廢料都將落在凹模表面,必須清除后才能進(jìn)行下一次沖裁,造成操作不方便、不安全,但沖出的工件表面比較平直。(2)倒裝式的特點:沖孔廢料由沖孔凸模落入凹模洞口中,積聚到一定的數(shù)量,由下模漏料孔排出,不必清除廢料,但工件表面平直度較差,凸凹模承受的張力較大。3.2模具結(jié)構(gòu)的選擇經(jīng)分析,若工件表面平直度較差,影響零件的使用,而工件和沖孔廢料在有氣源車間能夠方便地清除。綜合比較兩種方式,決定采用正裝式復(fù)合模。4零件沖壓工藝計算4.1零件毛坯尺寸計算(1)確定零件的表面積計算。查得教材第219的表9-1取極限翻邊系數(shù),由D=39mm可得最后求的翻邊所達(dá)到的最大高度為:mm而筒狀尺寸H=38mm因而方案四不滿足設(shè)計要求,綜合以上考慮選擇方案三。環(huán)形尺寸計算:1/4的凹形球環(huán):3π/2(39π+4×3)=634圓筒形:因而∑F=6220.42因此得到毛坯不帶修邊余量的最小面積:∑F=6220.42+25.35×25.35/4×π=6725.13因此得到毛坯不帶修邊余量的最小直徑:查書上160頁表7-5得修邊余量取3.5mm。故求的毛坯直徑為:即毛坯尺寸100mm,翻邊孔孔徑23.5mm。4.2排樣制件的毛坯為簡單的圓形件,而且尺寸比較小,考慮到操作方便,宜采用單排。于t=1.0mm,查《沖壓工藝與模具設(shè)計》附表7軋制薄鋼板擬選用規(guī)格為:1.0×500×600的板料。單排查教材93頁表4-3得工件間距離最小為1mm延邊距離最小為1mm,進(jìn)而得排樣方式如圖所示,得到經(jīng)過單排能夠獲得28件毛坯,材料利用率為73%雙排3.雙排的工藝如圖所示,板料能夠裁剪成兩個雙排板和一個單排板,該種情況能夠獲得28塊雙排獲得的毛坯,和7塊單排獲得的毛坯?？偣搏@得35塊毛坯,材料利用率達(dá)到91.6%。因此采用雙排板的方式加工毛坯件。4.3拉深工序的拉深次數(shù)和拉深系數(shù)的確定判斷能否一次拉出板料相對厚度:t/D=1.0/100×100%=1.0%故由教材155頁表7-1得知采用壓邊圈,進(jìn)而查教材174頁表7-13選取極限拉深系數(shù)m=0.49由制件直徑d=60mm板料直徑D=100mm得總拉深系數(shù):由于總拉深系數(shù)小于查表得到的極限拉深系數(shù),故一次拉深達(dá)不到制件所需要的尺寸。因此需要進(jìn)行多次拉深。具體需拉深幾次,還需進(jìn)一步計算。查教材166頁表7-8知道第二次極限拉深系數(shù)為m=0.76故只需兩次拉深即可,調(diào)整后得到的拉深系數(shù),因此以后各次拉深工序的直徑為:以后各次拉深工序的圓角半徑為r1=R1=3.5,r2=R2=2.5第一次拉深深度為:同理得h2=33.233.2+8.5=41.7>38故拉深后經(jīng)過翻邊工藝能夠達(dá)到工藝要求。4.4沖裁力、拉深力的計算落料工序取10鋼的強(qiáng)度極限δ=400Mpa落料力:F=Ltδ=101π×1×400=126920N≈127kN由板料厚度為1mm故可采用剛性卸料板。＝127×0.025＝3.175kN;＝127×0.06＝7.62kN;＝127+3.175+7.62＝137.795kN≈138kN。式中:P－沖裁力,N;L－沖裁件受剪切周邊長度,;t－沖裁件的料厚;－材料抗拉強(qiáng)度,查[1]第27頁表1.10,取值為400MPa;－卸料力,N;－頂件力,N;－卸料力系數(shù),查[1]第52頁表2.3,取值為0.025;－頂件力系數(shù),查[1]第52頁表2.3,取值為0.06;－沖裁工序所需力之和。(2)沖孔工序＝＝25。35×π×1×400＝31.86kN;＝31.86×0.05＝1.6kN;＝31。86×0.06＝1.91kN;＝31.86+1.6+1.91＝35.37kN。－推件力,N;－推件力系數(shù),查表取值為0.05;－沖孔工序所需力之和。拉深工序拉深力:＝[π(1002-492)/4]×2.5＝15kN;kN。－壓邊力,N;－在壓邊圈下坯料的投影面積,mm2;－單位壓邊力,查表取值為2.5MPa;－拉深工序所需力之和。翻邊工序計算(5)計算完成零件沖壓所需的力,并選擇壓力機(jī)=269.77kN初選壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力:初選公稱壓力為600kN的JH21系列開式固定臺壓力機(jī)(型號為JH21-60)。其最大裝模高度為300mm,裝模高度調(diào)節(jié)量為70mm,工作臺孔尺寸為150mm,主電機(jī)功率為5.5kW。4.5拉深間隙的計算由表7-19查的凸凹模單邊間隙Z1=1.1t=1.1mmZ2=1.05t=1.05mm根據(jù)凸凹模直徑大小查表得通氣孔直徑為5mm4.6拉深凸、凹模圓角半徑的計算一般來說,大的能夠降低極限拉深系數(shù),而且能夠提高拉深件的質(zhì)量,因此盡可能大些但太大會削弱壓邊圈的作用,因此由下式確定:＝＝6.19取＝6.2。式中:D－坯料直徑,mm;－凹模直徑,由于拉深件外徑為40mm,此處取值為40mm。(2)凸模圓角半徑的計算對拉深件的變形影響,不像那樣顯著,但過大或過小同樣對防止起皺和拉裂及降低極限拉深系數(shù)不利。的取值應(yīng)比略小,可按下式進(jìn)行計算:＝0.8×6.2＝4.96(mm)取凹模圓角:r凹=5mm對于制件可一次拉深成形的拉深模,、應(yīng)取與零件圖上標(biāo)注的制件圓角半徑相等的數(shù)值,但如果零件圖上所標(biāo)注的圓角半徑小于、的合理值,則、仍需取合理值,待拉深后再用整形的方法使圓角半徑達(dá)到圖樣要求。4.7計算模具刃口尺寸(1)落料模刃口尺寸查表可得＝0.05mm,=0.1mm-＝0.50-0.36＝0.05mm＝+0.03mm,＝-0.02mm由此可得故能滿足分別加工的要求。查表可得磨損系數(shù)X＝0.5,落料件基本尺寸為75mm,取精度為IT13,則其公差,上偏差和下偏差分別為＝0.23mm和-0.23mm。由此可得(mm)(mm)(2)拉深模工作部分尺寸計算對于制件一次拉深成形的拉深模,其凸模和凹模的尺寸公差應(yīng)按制件的要求確定。此工件要求的是外形尺寸,設(shè)計凸、凹模時,應(yīng)以凹模尺寸為基準(zhǔn)進(jìn)行計算。由此可得(mm)(mm)4.8計算模具(1)凹模a.凹模壁厚查[6]第630頁表14－5,由落料件的直徑為100,料厚為t＝1mm,可取凹模壁厚為40。b.凹模厚度查[6]第631頁圖14－15,凹模厚度h可根據(jù)沖裁力選取。由沖裁力為267kN,可得凹模厚度為h＝28mm。c.刃壁高度查[6]第630頁刃壁高度的計算方法,垂直于凹模平面的刃壁,其高度可按下列規(guī)則計算:沖件料厚t≤3mm,＝3mm;沖件料厚t>3mm,=t。由零件料厚為t＝1mm,可得刃壁高度＝3mm。上凸凹模上凸凹模的結(jié)構(gòu)是落料凸模和拉深凹模,其長度應(yīng)根據(jù)落料凸模的要求計算,壁厚根據(jù)落料凸模和刃口尺寸和拉深凹模直徑計算。此處落料凸模采用有固定卸料板的凸模,長度可按下公式計算:式中:L－上凸凹模的長度,mm;H1－上凸模固定版的厚度,mm;H2－卸料板的厚度,mm。Y－附加長度,包括凸模刃口的修磨量、凸模進(jìn)入凹模的深度、凸模固定版與卸料板的安全距離。在此固定版厚度取值為H1＝25mm。對于卸料板,查《沖模設(shè)計手冊》,根據(jù)其料厚t＝2.5,卸料板寬度與凹模外徑相當(dāng),取其寬度為B＝155,則卸料板厚度取值為H2＝14mm。附加長度取值為Y＝26。則上凸凹模的總長度為。上凸凹模做拉深凹模的部分壁厚為。這部分的高度取值為20mm,保證拉深件所需的深度14mm,再附加一定的長度。其余部分的壁厚取13.34mm。上凸凹模的結(jié)構(gòu)如圖4所示。5.選用標(biāo)準(zhǔn)模架5.1模架的類型模架包括上模座、下模座、導(dǎo)柱和導(dǎo)套。沖壓模具的全部零件都安裝在模架上,為縮短模架制造周期,降低成本,中國已制定出模架標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)模架導(dǎo)向用的導(dǎo)柱和導(dǎo)套間的配合性質(zhì),模架分為滑動導(dǎo)向模架和滾動導(dǎo)向模架兩大類。每類模架中,由于導(dǎo)柱安裝位置和數(shù)量的不同,由有多種模架類型,如:后側(cè)導(dǎo)柱式、中間導(dǎo)柱式、對角導(dǎo)柱式和四角導(dǎo)柱式。選擇模架結(jié)構(gòu)時,要根據(jù)工件的受力變形特點、坯料定位和出件方式、板料送進(jìn)方向、導(dǎo)柱受力狀態(tài)和操作是否方便等方面進(jìn)行綜合考慮。在此選用滑動導(dǎo)向型的后側(cè)導(dǎo)柱式模架。5.2模架的尺寸選擇模架尺寸時要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮,一般在長度及寬度上都應(yīng)比凹模大30～40mm,模版厚度一般等于凹模厚度的1～1.5倍。選擇模架時,還要考慮模架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系,例如模架與壓力機(jī)工作臺孔的關(guān)系,模座的寬度應(yīng)比壓力機(jī)工作臺的孔徑每邊約大40～50mm。在本設(shè)計中,凹模采用圓形的結(jié)構(gòu),其工作部分基本尺寸為mm,壁厚為40mm,因此其外徑基本尺寸為155mm,厚度為h＝28mm。模具的閉合高度H應(yīng)介于壓力機(jī)的最大裝模高度與最小裝模高度之間,其關(guān)系為:＋10≤H≤－5由上面壓力機(jī)的選擇可知道=300mm,=－70=230mm。因此H應(yīng)介于225mm～310mm之間。查指導(dǎo)書表選用的模架為、上模座、下模座分別為:模架:250×250×(240～285)GB/T2851.3上模座:250×250×50GB/T2855.5下模座:250×250×65GB/T2855.6由此可知其最大裝模高度為285mm,最小裝模高度為240mm,符合H的要求。下模座周界尺寸為250×250,而凹模的外徑為155mm,因此周界尺寸符合要求。下模座厚度為65mm,而凹模的厚度為28mm,也符合要求。工作臺孔尺寸為150mm,模座的寬度也比工作臺孔尺寸大,也符合要求。根據(jù)模具的結(jié)構(gòu),可知其閉合高對為式中:－模具的閉合高度,mm;－上模座厚度,mm,由前可知＝50mm;－上墊板厚度,mm,此處選＝5mm;－凸模固定板厚度,mm,由前可知＝25mm;－上凸凹模長度,mm,由前可知＝65mm;－制件厚度,mm,此處＝2.5mm;－下推板厚度,mm,由前可知＝21mm;－下凸凹模固定板厚度,mm,由前可知＝25mm;－下墊板厚度,mm,選?。?mm;－下模座厚度,mm,由前可知=65mm。綜上可得＝50+5+25+65+2.5+21+25+5+60＝263.5mm,因此介于225mm和310mm之間,符合設(shè)計要求。6.選用輔助結(jié)構(gòu)零件6.1導(dǎo)向零件的選用導(dǎo)向裝置可提高模具精度、壽命以及工件的質(zhì)量,而且還能節(jié)省調(diào)試模具的時間,導(dǎo)向裝置設(shè)計的主意事項:(1)導(dǎo)柱與導(dǎo)套應(yīng)在凸模工作前或壓料板接觸到工件前充分閉合,且此時應(yīng)保證導(dǎo)柱上端距上模座上平面有10～15mm的間隙;(2)導(dǎo)柱、導(dǎo)套與上、下模板裝配后,應(yīng)保持導(dǎo)柱與下模座的下平面、導(dǎo)套上端與上模座的上平面均留2～3mm的間隙;(3)對于形狀對稱的工件,為避免合模安裝時引起的方向錯誤,兩側(cè)導(dǎo)柱直徑或位置應(yīng)有所不同;(4)當(dāng)沖模有較大的側(cè)向壓力時,模座上應(yīng)裝設(shè)止推墊,避免導(dǎo)套、導(dǎo)柱承受側(cè)向壓力;(5)導(dǎo)套應(yīng)開排氣孔以排除空氣。根據(jù)所選擇的模架,選用導(dǎo)柱的規(guī)格為:35×230(GB/T2861.1),選用導(dǎo)套的規(guī)格為35×125×48(GB/T2861.6)。6.2模柄的選用根據(jù)壓力機(jī)模柄孔的尺寸:直徑:50mm,深度:60mm,選擇凸緣式模柄,查[2]第437頁表15.20,可知其參數(shù)如下:d=50㎜,極限偏差±0.05mm,d1=132mm,總高度L=91mm,凸緣高L1=23mm,模柄倒角高度L2=5mm,打桿孔d2=15mm,凸緣螺釘環(huán)繞直徑d3=91mm,凸緣固定螺釘