沖孔落料復(fù)合模工作原理圓桶件落料拉深復(fù)合模的設(shè)計(jì)與制造課程設(shè)計(jì)

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1、沖孔落料復(fù)合模工作原理圓桶件落料拉深復(fù)合模的設(shè)計(jì)與制造課程設(shè)計(jì) ? 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 設(shè)計(jì) 題目:圓桶件落料拉深復(fù)合模的設(shè)計(jì)與制造 學(xué) 號(hào): 設(shè) 計(jì) 者: 指導(dǎo)教師: 完成時(shí)間:20__ 目 錄 一、設(shè)計(jì)任務(wù) 二、零件的工藝性分析^p 三、制定工藝方案 四、零件工藝計(jì)算 1、主要工藝參數(shù)的計(jì)算 2、落料拉深復(fù)合模工藝計(jì)算 3、確定排樣圖和裁板方案 4、計(jì)算工序沖壓力、壓力中心以及初選壓力機(jī) 5、拉深力的計(jì)算 6、第二次拉深模工藝計(jì)算 五、 沖壓設(shè)備的選取 2、 落料拉深模設(shè)備的選取 3、 第二次拉深設(shè)備的選取 六、 模具零件結(jié)構(gòu)的確定 1、

2、落料拉深復(fù)合模零部件設(shè)計(jì) 2、其他零件結(jié)構(gòu)尺寸 七、模具零件制造工藝卡 1、圓桶深模拉深凸模的制造 2、拉深模落料凹模的制造 3、拉深模凸凹模的制造 一、設(shè)計(jì)任務(wù) 零件簡(jiǎn)圖:如下圖1所示拉深件, 材料:Q235鋼, 厚度:0.8mm, 生產(chǎn)批量:大批量 制件高度:70mm,制件精度IT14級(jí)。該制件形狀簡(jiǎn)單,尺寸小,屬普通沖壓件。試制定該工件的沖壓工藝規(guī)程、設(shè)計(jì)其模具、編制模具零件的加工工藝規(guī)程。 圖1 二、沖壓件工藝分析^p 1、材料:該沖裁件的材料Q235鋼是碳素工具鋼,具有較好的可拉深性能。 2、零件結(jié)構(gòu):該制件為圓桶形拉深件,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,底部圓角半徑為R2.5,滿足桶形拉

3、深底部圓角半徑大于一倍料厚的要求,因此,零件具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。 3、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。 4、 凹凸模的設(shè)計(jì)應(yīng)保證各工序間動(dòng)作穩(wěn)定。 5、 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(jí)確定工件尺寸的公差。 三、工藝方案的確定 1、工藝方案分析^p 該工件包括落料、拉深兩個(gè)基本工序,可有以下四種工藝方案: 方案一:先落料,首次拉深一,再次拉深。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二:落料+拉深復(fù)合,后拉深二。采用復(fù)合模+單工序模生產(chǎn)。 方案三:先落料,后二次復(fù)合拉深。采用單工序模+復(fù)合模生產(chǎn)。 方案四:落料+拉深+再次拉深。采

4、用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但需三道工序三副模具,成本高而生產(chǎn)效率低,難以滿足大批量生產(chǎn)要求。方案二只需二副模具,工件的精度及生產(chǎn)效率都較高,工件精度也能滿足要求,操作方便,成本較低。方案三也只需要二副模具,制造難度大,成本也大。方案四只需一副模具,生產(chǎn)效率高,操作方便,工件精度也能滿足要求,但模具成本造價(jià)高。通過(guò)對(duì)上述四種方案的分析^p 比較,該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。 四、零件工藝計(jì)算 1、主要工藝參數(shù)的計(jì)算 (1)確定修邊余量 該件h=24mm,h/d=24/20=1.17,查表4.3.1 可得切變量Δh=2.5, 則可得拉深高度H H=h+=24+2.5=26.

5、5mm (2)計(jì)算毛坯直徑D 由于板厚小于1mm,故可直接用工件圖所示尺寸計(jì)算,不必用中線尺寸計(jì)算。 D= = ≈50.04mm (3)、零件的相對(duì)厚度t/D100=1.5,經(jīng)查壓邊圈為可用可不用的范圍,為了保證零件質(zhì)量,減少拉深次數(shù),決定采用壓邊圈。 (4)確定拉深次數(shù) 按毛坯相對(duì)厚度t/D=0.8/50.04×100≈1.5查表4.4.4可得n=2,初步確定需要兩次拉成,同時(shí)需增加一次整形工序。 由于該工件需要兩次拉深,查表可得,首次拉深系數(shù)m和二次拉深系數(shù)m: m=0.53 m=0.76 初步計(jì)算各次拉深直徑為: d= mD=0.5350.0426.52mm d=md=

6、0.7626.5220.16mm (5)各次拉深工序件尺寸確定 調(diào)整后的各次拉深系數(shù)為: m=0.54 m=0.77 各次工序直徑為 d= mD=0.5450.0427.02mm d=md=0.7626.5220.08mm (6)選取凸凹模的圓角半徑 考慮到實(shí)際采用的拉深系數(shù)均接近其極限值,故首次拉深凹模圓角半徑r應(yīng)取大些,根據(jù)查表知計(jì)算各次拉深凹模與凸模的圓角半徑,分別為: 凹模: =6 mm =4mm 凸模: =4 mm =2.5 mm (7)計(jì)算各次工序件的高度 根據(jù)計(jì)算式計(jì)算各次拉深高度如下: H=1/4(D) =18.9mm 第二次拉深后工件高度應(yīng)等于零件要

7、求尺寸,即=26.5mm (8)畫出工序件簡(jiǎn)圖 工序簡(jiǎn)圖如下圖2所示: 圖2 2、落料拉深復(fù)合模工藝計(jì)算 (1)落料凸、凹刃口尺寸的計(jì)算 根據(jù)零件形狀特點(diǎn),刃口尺寸計(jì)算采用分開制造法。落料尺寸為φmm, 查得該零件沖裁凸、凹模最小間隙Zmin=0.072mm,Zma_=0.104mm,凹模的制造公差δT=0.03mm,凹模的制造公差δA=0.02mm。將以上各值代入δT+δA≤Zma_-Zmin校核是否成立。經(jīng)校核,不等式成立,所以可按下式計(jì)算工作零件刃口尺寸: 拉深模的單邊間隙為:Z==0.036 mm = = 式中_為補(bǔ)償刃口磨損量系數(shù)。查表可知:_=0.5 取落料的尺寸公差I(lǐng)T

8、14,則公差為=0.1mm (2) 首次拉深凸、凹刃口尺寸的計(jì)算 拉深凸模與凹模的單邊間隙可按附表中式 /2=1t /2=(1~1.05)t 計(jì)算得=1.76mm, =1.6mm 由于拉深工件的公差可采用IT10級(jí)精度,查書附錄得=0.03 ,=0.05按公式可求拉深凸、凹模尺寸及公差如下: 第一次拉深后零件直徑為27.02mm, 第一次拉深凸模:=mm 第一次拉深凹模:=mm 3、確定排樣圖和裁板方案 (1)、制件的毛坯為簡(jiǎn)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=0.8mm,查附表軋制薄鋼板擬選用規(guī)格為: 0.8×8501500 的板料。 (2)、排樣設(shè)計(jì)

9、 圖3 查表確定搭邊值, 兩工件間的橫搭邊a=1.2mm;兩工件間的縱搭邊a=1.0mm; 步距S=d+a=50.04+1=51.04mm;  條料寬度B=(D+2a)=52.44mm 故一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率為: =A/BS100 =/BS100 =74 由于直板材料選取0.8×8501500 故每塊板料可裁剪16×29=464個(gè)工件 故每塊板料(0.8×8501500)的利用率為: =nA/LB100 =171(d/2)100 =77 4、計(jì)算工序沖壓力、壓力中心以及初選壓力機(jī) (1)、落料力的計(jì)算 F=KLtτb 式中L—沖裁輪廓的總長(zhǎng)度; t—板料厚度; τb--

10、板料的抗剪強(qiáng)度 K--系數(shù),一般取1.3 查金屬力學(xué)性能表可知:=350MPa 。故: F=1.350.040.8350=57193.72N (2)、壓邊力的計(jì)算 采用壓邊的目的是為力防止變形區(qū)板料在拉深過(guò)程中的起皺,拉深時(shí)壓扁力必須適當(dāng),壓邊力過(guò)大會(huì)引起拉伸力的增加,甚至造成制件拉裂,壓邊力過(guò)小則會(huì)造成制件直壁或凸緣部分起皺,所以是否采用壓邊裝置主要取決于毛坯或拉深系數(shù)m和相對(duì)厚度t/D100 由于t/D100=0.8/50.04100 =1.5 首次拉深系數(shù)=0.54 故表知,兩次拉深均需要采用壓邊裝置。 壓邊力: =π =/4 =2844.84N 5、拉深力的計(jì)算 首次拉

11、深時(shí)拉深力= 式中:為首次拉深時(shí)工件的直徑即=27.02mm;  為材料抗拉強(qiáng)度(MPa);  為修正系數(shù)。 查附表可知:=0.6;=400Mpa 拉深力:= =3.14×27.02×0.8×400×0.6 =16289.82N 因?yàn)槔盍εc壓邊力的和小于落料力, 即+ =2287.75+16289.82=18577.57﹤F 所以,應(yīng)按照落料力的大小選用設(shè)備。查壓力機(jī)表提供的壓力機(jī)公稱壓力中可初選取壓力機(jī)的型號(hào)為:J23-6.3。 6、 第二次拉深模工藝計(jì)算 (1) 拉深凸、凹刃口尺寸的計(jì)算 第二次拉深后零件直徑為mm計(jì)算如下: 第二次拉深凸模:=mm 第二次拉深凹模:=mm 拉深

12、力計(jì)算:= =10088.19N 其中:=0.5 六、 沖壓設(shè)備的選取 1、 落料拉深模設(shè)備的選取 根據(jù)以上計(jì)算,同時(shí)考慮拉深件的高度選取J23-10,主要參數(shù)如下: 公稱壓力/KN:100 滑塊行程/mm:45 最大閉合高度/mm:180 滑塊中心線到床身距離/mm:130 工作臺(tái)尺寸/mm:240×370 工作臺(tái)孔尺寸/mm:20__×170 模柄孔尺寸/mm:φ30×55 墊板厚度/mm:35 4、 第二次拉深設(shè)備的選取 根據(jù)落料力可選取壓力機(jī)的型號(hào)為:J23-16 公稱壓力:160KN 滑塊行程:55mm 滑塊行程次數(shù):120次/min 最大封閉高度:220mm 封閉高度調(diào)節(jié)量:4

13、5mm 滑塊中心線到床身距離:160mm 工作臺(tái)尺寸:300mm×450mm 工作臺(tái)尺寸:160mm×420mm 模柄孔尺寸:φ40×60mm 墊板孔尺寸:40mm 七、 模具零件結(jié)構(gòu)的確定 2、 落料拉深復(fù)合模零部件設(shè)計(jì) (1) 標(biāo)準(zhǔn)模架的選取 標(biāo)準(zhǔn)模架的選取依據(jù)為凹模的外形尺寸,所以應(yīng)首先計(jì)算凹模周界的大小。 1) 凹模厚度的計(jì)算 H=kb(/15 mm) 查表得k=0.4 H=0.4×50.04=20.016mm 取H=30 mm 2) 凹模壁厚的計(jì)算 C=(1.5~2)H =(1.5~2)×30 =(45~60)mm 綜合考慮取C=50mm 式中b—凹模刃口之間的

14、最大尺寸, mm k—系數(shù),考慮板料厚度的影響 所以落料凹模的輪廓尺寸為: 厚度H=30 mm 直徑為D=180mm 凹模采用螺釘和銷釘直接固定在凹模固定板上,凹模的刃口為直筒式,這種刃口的強(qiáng)度高,修磨后刃口尺寸不變,用于沖裁零件較大的模具,且模具裝有頂出裝置不適于下漏料模具. 3)、螺孔中心到凹模板外緣的尺寸:L=2d,選螺栓為M10的內(nèi)六角螺栓,L=2_10=20mm,從總體角度出發(fā),?。篖=30mm, 4)、銷孔中心到凹模板外緣的尺寸,查表2-19(見沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)一書)取L=30mm. 5)、螺孔與凹模型孔及銷孔之間的尺寸:,取20mm。 6)、刃壁高度 垂直于凹模平

15、面的刃壁,其高度h0可以按下列規(guī)則計(jì)算[10]: 沖件料厚t≤3 mm,h0=5mm; 沖件料厚t>3 mm,h0=t; 所以,這里取h0=5 mm。 故確定凹模板外形尺寸為:180180×30(mm)。凸模板尺寸按配作法計(jì)算。 2、其他零件結(jié)構(gòu)尺寸 序號(hào) 名稱 長(zhǎng)寬厚(mm) 材料 數(shù)量 1 卸料版 φ18015 45鋼 1 2 凸凹模固定板 φ18035 45鋼 1 3 壓邊圈 φ18010 45鋼 1 (1)第一次拉深 ①拉深凸模 第一次拉深模,由于其毛坯尺寸與公差沒(méi)有必要予以嚴(yán)格的限制,這時(shí)凸模和凹模尺寸只要取等于毛坯的過(guò)渡尺寸即可,以凸模為基準(zhǔn).取公差等級(jí)為IT1

16、0=0.12mm. d凸=d -0δ凸=mm d凹==mm 拉深凸模采用直通式,也是采用車床加工,與凸模固定板的配合按H7/m6的配合,拉深凸模結(jié)構(gòu)如下圖4所示。 圖4 ②凸凹模 結(jié)合工件外形并考慮加工,將凸凹模設(shè)計(jì)成臺(tái)階式圓凸凹模,一方面加工簡(jiǎn)單,另一方面又便于裝配與更換,采用車床加工,與凸凹模固定板的配合按H7/m6,凸凹模長(zhǎng)度L=85mm,具體結(jié)構(gòu)可如下圖5所示。 圖5 ③落料凹模 凹模采用整體凹模,各沖裁的凹??拙捎镁€切割機(jī)床加工,安排凹模在模架上的位置時(shí),要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù),將壓力中心與模柄中心重合。凹模的輪廓尺寸應(yīng)要保證凹模有足夠的強(qiáng)度與剛度,凹模板的厚度還應(yīng)

17、考慮修磨量,根據(jù)沖裁件的厚度和沖裁件的最大外形尺寸在標(biāo)準(zhǔn)中選取凹模板的各尺寸為:φ180mm,因考慮到整套模具的整體布置要求,選其厚度為40mm,結(jié)構(gòu)如下圖6所示。 圖6 (2)第二次拉深模 ①凸模 根據(jù)工件外形并考慮加工,將凸模設(shè)計(jì)成帶肩臺(tái)階式圓凸凹模,一方面加工簡(jiǎn)單,另一方面又便于裝配與修模,采用車床加工,與凸模固定板的配合按H7/m6。 凸模尺寸 D=mm 凸模長(zhǎng)度 L=H1+H2+Y 式中 H1——凸模固定板厚度 H2——壓邊圈高度 Y——附加長(zhǎng)度,包括凸模刃口修磨量,凸模進(jìn)入凹模的深度30mm, 因此凸模長(zhǎng)度L=40+30+30=100mm。 ②凹模 凹模采用整體凹模,

18、各沖裁的凹??拙捎镁€切割機(jī)床加工,安排凹模在模架上的位置時(shí),要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù),將壓力中心與模柄中心重合。取凹模輪廓尺寸為φ120mm×40mm, 凹模尺寸: D=mm 拉深凸模和凹模工作部分的尺寸及其制造公差: 查表得凸凹的制造公差為:δ凸=0.03mm δ凹=0.05mm 當(dāng)工件要求內(nèi)形尺寸: 凸模尺寸:=mm 凹模尺寸: =mm ③卸料部件設(shè)計(jì) 卸料裝置用彈壓卸料板的卸料裝置,如下圖7所示,;料板周界尺寸與凹模周界尺寸一樣,其厚度為10mm。卸料板采用45鋼制造,淬火硬度為43~48HRC。 圖7 ④壓邊圈設(shè)計(jì) 1)首次拉深: 為了防止拉深過(guò)程中起皺,兩次拉深均需要采用

19、壓邊裝置。壓邊圈采用45鋼制造,熱處理硬度為42~45HRC。其結(jié)構(gòu)如下圖8所示。 圖8 2)二次拉深: 壓邊圈結(jié)構(gòu)與尺寸由標(biāo)準(zhǔn)中選取,壓邊圈圓角半徑rY應(yīng)比上次拉深凸模的相應(yīng)圓角半徑大0.5~1mm,以便將工序件套在壓邊圈上.材料采用45鋼,熱處理硬度為調(diào)質(zhì)42-45HRC. ⑤落料拉深復(fù)合模架與二次拉深模架 采用滑動(dòng)導(dǎo)向后側(cè)導(dǎo)柱式模架的導(dǎo)向方式,帶有導(dǎo)柱的沖裁模適合于精度要求較高,生產(chǎn)批量較大的沖裁件,且導(dǎo)柱模結(jié)構(gòu)比較完善,對(duì)后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式可從左右和前后兩個(gè)方向進(jìn)行送料。故相應(yīng)選后側(cè)導(dǎo)柱模架。因?yàn)樗哪>咻^高所以選取比較大一點(diǎn)的模架模 架的結(jié)構(gòu)與尺寸都直接由標(biāo)準(zhǔn)中選取,相關(guān)參數(shù)如下

20、: 凹模周界L:280 凹模周界B:250 閉合高度(參考)|最小:180 閉合高度(參考)|最大:320 a上模座 數(shù)量1 規(guī)格:280×250×30 b下模座 數(shù)量1 規(guī)格:280×250×40 c導(dǎo)柱 數(shù)量1 規(guī)格:32×180 d導(dǎo)套 數(shù)量1 規(guī)格:32×140×43 導(dǎo)柱與導(dǎo)套結(jié)構(gòu)由標(biāo)準(zhǔn)中選取,尺寸由模架中參數(shù)決定。導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)保證沖模在最低工作位置時(shí),導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于10-15mm,而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為0.5-1mm。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合為H7/h6,導(dǎo)套與上模座之間的配合為H7/r6,導(dǎo)柱與下模座之間的配合為R7/h5。導(dǎo)柱與導(dǎo)

21、套材料采用20鋼,熱處理硬度為(滲碳)56-62HRC。上下模座材料采用45鋼,熱處理硬度為調(diào)質(zhì)28-32HRC。 二次拉深模采用中間導(dǎo)柱模架的導(dǎo)向方式,模架的結(jié)構(gòu)與尺寸都直接由標(biāo)準(zhǔn)中選取,因?yàn)樗哪>咻^高所以選取比較大一點(diǎn)的模架相關(guān)參數(shù)如下: 凹模周界L:20__ 凹模周界B:160 閉合高度(參考)|最?。?20 a上模座 數(shù)量1 規(guī)格:220×160×40 b下模座 數(shù)量1 規(guī)格:220×160×45 c導(dǎo)柱 數(shù)量1 規(guī)格:28×190 d導(dǎo)套 數(shù)量1 規(guī)格:28×125×43 導(dǎo)柱與導(dǎo)套結(jié)構(gòu)由標(biāo)準(zhǔn)中選取,尺寸由模架中參數(shù)決定。導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)保證沖模在最低工作位置

22、時(shí),導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于10-15mm,而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為0.5-1mm。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合為H7/h6,導(dǎo)套與上模座之間的配合為H7/r6,導(dǎo)柱與下模座之間的配合為R7/h5。導(dǎo)柱與導(dǎo)套材料采用20鋼,熱處理硬度為(滲碳)56-62HRC。上下模座材料采用45鋼,熱處理硬度為調(diào)質(zhì)28-32HRC 導(dǎo)柱與導(dǎo)套結(jié)構(gòu)由標(biāo)準(zhǔn)中選取,尺寸由模架中參數(shù)決定。導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)保證沖模在最低工作位置時(shí),導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于10-15mm,而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為0.5-1mm。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合為H7/h6,導(dǎo)套與上模座之間的配合為H7/r6,導(dǎo)柱與下模座之

23、間的配合為R7/h5。導(dǎo)柱與導(dǎo)套材料采用20鋼,熱處理硬度為(滲碳)56-62HRC。上下模座材料采用45鋼,熱處理硬度為調(diào)質(zhì)28-32HRC。 七、模具零件制造工藝卡 1、 圓桶深模拉深凸模的制造 拉深凸模的加工工藝過(guò)程 材料:Cr12,硬度:58~62HRC 序號(hào) 工序名 工序內(nèi)容 1 備料 毛坯鍛成φ30mm×60mm的圓棒料 2 熱處理 退火 3 銑平面 銑上、下平面,保證尺寸51.8mm 4 車削 車外圓,φ30mm外圓柱留磨削余量0.4mm,其余達(dá)圖樣尺寸 5 鉗工 倒圓角至要求,去毛刺 6 劃線 劃上端和下端通氣孔線 7 鉆孔 鉆通氣孔 8 檢驗(yàn) 9 熱處理 淬火,硬度至5

24、8~62HRC 10 磨削 磨削各表面達(dá)設(shè)計(jì)要求 11 檢驗(yàn) 2、 拉深模落料凹模的制造 拉深凹模的加工工藝過(guò)程 材料:Cr12,硬度:58~62HRC 序號(hào) 工序名 工序內(nèi)容 1 備料 毛坯鍛成φ20__mm×45mm的圓棒料 2 熱處理 退火 3 銑平面 銑上、下平面,保證高度尺寸42mm 4 鉆中心孔 鉆中心孔 5 車削 車削外表面并留0.4mm的磨削余量 6 鏜孔 鏜內(nèi)孔,φ50.04mm的孔留0.4mm的磨削余量 7 鉗工 倒圓角至要求,去毛刺 8 檢驗(yàn) 9 熱處理 淬火、回火,硬度至58~62HRC 10 磨削 磨削φ50.04mm內(nèi)表面和φ180mm外表面達(dá)設(shè)計(jì)要求, 11 檢驗(yàn) 3、 拉深模凸凹模的制造 凸模固定板的加工工藝過(guò)程 材料:45鋼,硬度:調(diào)質(zhì)24~28HRC 序號(hào) 工序名 工序內(nèi)容 1 備料 毛坯鍛成φ65mm×100mm的平行六面體 2 熱處理 退火 3 車削 車削外圓至φ62.4mm,φ54.3mm,φ52.4mm,留0.4mm磨削余量。 4 劃線 劃孔中心線 5 鏜孔 鏜孔,φ50.4mm留0.4mm的磨削余量 6 鉗工 表面去毛刺 7 檢驗(yàn) 8 熱處理 調(diào)質(zhì)24~28HRC 9 磨削 磨削50mm內(nèi)表面達(dá)設(shè)計(jì)要求,磨削外圓達(dá)到要求。 10 檢驗(yàn) 第 11 頁(yè) 共 11 頁(yè)

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