錐形件落料拉深復(fù)合模(共27頁)

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1、 沖壓工藝課程設(shè)計說明書 姓名：武國春 班級：鍛壓2班 學(xué)號：2 目錄 一.分析零件的工藝性 沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工藝過程包括備料—沖壓加工工序—必要的輔助工序—質(zhì)量檢驗—組合、包裝的全過程，但分析工藝性的重點要在沖壓加工工序這一過程里。而沖壓加工工序很多，各種工序中的工藝性又不盡相同。即使同一個零件，由

2、于生產(chǎn)單位的生產(chǎn)條件、工藝裝備情況及生產(chǎn)的傳統(tǒng)習(xí)慣等不同，其工藝性的涵義也不完全一樣。這里我們重點分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性。 該零件可看成筒形件，料厚t=1.2mm，拉深后厚度不變；零件底部圓角半徑r=5mm拉深直徑公差為12級,其余尺寸公差都為自由公差，滿足拉深工藝對精度等級的要求。 圖1.1：零件圖 工藝性對精度的要求是一般情況下，拉深件的尺寸精度應(yīng)在IT13級以下，不宜高于IT11級；對于精度要求高的拉深件，應(yīng)在拉深后增加整形工序，以提高其精度，由于材料各向異性的影響，拉深件的口部或法蘭

3、外緣一般是不整齊的，出現(xiàn)“突耳”現(xiàn)象，需要增加切邊工序。 該零件結(jié)構(gòu)較簡單、形狀對稱，完全由圓弧和直線組成，利用普通沖裁方法可以達到零件圖樣要求。零件材料為08鋼，此材料具有良好的結(jié)構(gòu)強度和塑性，其沖裁和拉伸加工性較好。該零件的沖裁性和拉伸較好，可以落料拉伸加工，適于大批大量。 二.確定工藝方案 2.1計算毛坯尺寸 由于板料在扎壓或退火時所產(chǎn)生的聚合組織而使材料引起殘存的方向性，反映到拉深過程中，就使桶形拉深件的口部形成明顯的突耳。此外，如果板料本身的金屬結(jié)構(gòu)組織不均勻、模具間隙不均勻、潤滑的不均勻等等，也都會引起沖件口高低不齊的現(xiàn)象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外緣進行修邊處理。這

4、樣在計算毛坯尺寸的時候就必需加上修邊余量然后再進行毛坯的展開尺寸計算。 查表：取修邊余量 △h=2.5mm. 由于Df/D = 1.5 > 1.4 ,該零件屬于寬凸緣筒形件。 在拉深時，雖然拉深件的各部分厚度要求發(fā)生一些變化，但如果采用適當?shù)墓に嚧胧?，則其厚度的變化量還是并不太大。在設(shè)計工藝過程時，可以不考慮毛坯厚度的變化。同時由于金屬在塑性變形過程中保持體積不變，因而，在計算拉深件的的毛坯展開尺寸時，可以認為在變形前后的毛坯和拉深間的表面積相等。 毛坯直 徑： D=………………………..2.1 x：各段線段及弧的長度；

5、 l：線段中心及圓弧圓心到回轉(zhuǎn)中心的距離 r：圓弧的半徑； h：圓弧圓心到回轉(zhuǎn)中心的距離 計算得D=120.1mm，加上修邊余量圓整為125mm 2.2確定是否需要壓邊圈 坯料相對厚度: ……………………2.2 所以需要壓邊圈。 2.3計算拉深次數(shù) 在考慮拉深的變形程度時，必需保證使毛坯在變形過程中的應(yīng)力既不超過材料的變形極限，同時還能充分利用材料的塑性。也就是說，對于每道拉深工序，應(yīng)在毛坯側(cè)壁強度允許的條件下，采用最大的變形程度，即極限變形程度。 極限拉深系數(shù)值可以用理論計算的方法確定。即使得在傳力區(qū)的最大拉應(yīng)力與在危險斷面

6、上的抗拉強度相等，便可求出最小拉深系數(shù)的理論值，此值即為極限拉深系數(shù)。但在實際生產(chǎn)過程中，極限拉深系數(shù)值一般是在一定的拉深條件下用實驗的方法得出的，我們可以通過查表來取值。本件屬于錐形拉深，當錐角和比值h1/d1很小且拉深比k=d1/d2不大于圓筒件第二次拉深允許值可先拉深為直徑為d1的圓筒然后拉深然后再拉深為錐形件。 圖2.1零件示意圖 K= …………………………………………2.3 k允許= …………………………………………2.4 k< k允許 確定需要幾次拉出： …………………………………………2.5 。 查表

7、得拉深的最大相對高度：則22.2m1 確定第一次拉深高度為24mm,第二次拉深到零件最終形狀尺寸 2.4確定最小翻邊高度 外曲翻邊的變形程度E外=…………………………………………2.7 查表b=5. 很多情況下圓角半徑較小，可不考慮圓角半徑和板料厚度，且假定翻邊寬度沒有變化此時： a=b(1-cosβ) …………………………………………2.8 β：翻邊角度，本零件為90° 則:a=b

8、E外==0.1 查表得最小翻邊高度不小于（2.5-3）t,即h>(3-3.6)。本零件的翻邊高度為5mm，可以采用翻邊工序成形。 2.5確定工藝方案 根據(jù)以上分析和計算，可以進一步明確該零件的沖壓加工需要包括以下基本工序:落料、兩次拉深、翻邊、整形修邊。 根據(jù)這些基本工序，可以擬出如下幾種工藝方案： 方案一 先進行落料，再分別進行兩次拉深，然后進行翻邊；以上工序過程都采用單工序模加工。 方案二 落料與第一次拉深在復(fù)合模中加工成半成品，再在單工序模上

9、進行第二次拉深和翻邊。 方案三 落料與第一次拉深在復(fù)合模中加工成半成品，然后再將二次拉深和翻邊在復(fù)合模中加工成形。 方案比較： 方案一：用此方案，模具的結(jié)構(gòu)都比較簡單，制造很容易，成本低廉，但由于結(jié)構(gòu)簡單定位誤差很大，而且單工序模一般無導(dǎo)向裝置，安裝和調(diào)整不方便，費時間，生產(chǎn)效率低。 方案二：采用了落料與拉深復(fù)合模，提高了生產(chǎn)率。對落料以及拉深的精度也有很大的提高。由于剩余兩道拉深工序是在單工序模中完成，中間過程需要取件，生產(chǎn)效率不高。 方案三：采用帶料級進多工位自動壓力機沖壓，可以獲得較

10、高的生產(chǎn)效率，而且操作安全，但這一方案需要專用的壓力機或自動的送料裝置。模具的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造周期長，生產(chǎn)成本高。 根據(jù)設(shè)計需要和生產(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)濟合理。 三.主要工藝參數(shù)的計算 3.1確定排樣、裁板方案 加工此零件為大批大量生產(chǎn)，沖壓件的材料費用約占總成本的60%～80%之多。因此，材料利用率每提高1%，則可以使沖件的成本降低0.4%～0.5%。在沖壓工作中，節(jié)約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量的生產(chǎn)中，較好的確定沖件的形狀尺寸和合理的排

11、樣的降低成本的有效措施之一。 由于材料的經(jīng)濟利用直接決定于沖壓件的制造方法和排樣方式，所以在沖壓生產(chǎn)中，可以按工件在板料上排樣的合理程度即沖制某一工件的有用面積與所用板料的總面積的百分比來作為衡量排樣合理性的指標。 同時屬于工藝廢料的搭邊對沖壓工藝也有很大的作用。通常，搭邊的作用是為了補充送料是的定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料時的步距誤差以及送料歪斜誤差等原因而沖出殘缺的廢品，從而確保沖件的切口表面質(zhì)量，沖制出合格的工件。同時，搭邊還使條料保持有一定的剛度，保證條料的順利行進，提高了生產(chǎn)率。

12、搭邊值得大小要合理選取。根據(jù)此零件的尺寸通過查表取: 搭邊值為 進距方向 進 距 S=125+1=126mm ……………………3.1 條料寬度 b=125+1.2*2=127.4mm ……………………3.2 該種排樣方案材料利用率為75.8% 3.2計算工藝力、初選設(shè)備 3.2.1計算工藝力 （1）落料力 平刃凸模落料力的計算公式為 …………………………………………3.3 式中 P— 沖裁力（N）

13、 L— 沖件的周邊長度（mm） t— 板料厚度（mm） —材料的抗沖剪強度（MPa） K— 修正系數(shù)。它與沖裁間隙、沖件形狀、沖裁速度、板料厚度、潤滑情況等多種因素有關(guān)。其影響范圍的最小值和最大值在（1.0～1.3）P的范圍內(nèi)，一般k取為1.25～1.3。 在實際應(yīng)用中，抗沖剪強度的值一般取材料抗拉強度的0.7~0.85。為便于估算，通常取抗沖剪強度等于該材料抗拉強度的80%。即 ……………………………………………3.4 因此，該沖件的落料力的計算公式為 …

14、………………………………………3.5 = 1.3*π *125*260*1.2 =N （2）卸料力 一般情況下，沖裁件從板料切下以后受彈性變形及收縮影響。會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所需的力稱卸料力。影響這個力的因素較多，主要有材料力學(xué)性能、模具間隙、材料厚度、零件形狀尺寸以及潤滑情況等。所以要精確地計算這些力是困難的，一般用下列經(jīng)驗公式計算： 卸料力 …………………………………3.6 式中 F——

15、沖裁力(N) ——頂件力及卸料力系 這里取為0.045。 因此 =7.2KN （3）一次拉深力 一般情況下拉深力隨凸模行程變化而改變，其變化曲線如圖3.1。從圖中可以看出，在拉深開始時，由于凸緣變形區(qū)材料的變形不大，冷作硬化也小，所以雖然變形區(qū)面積較大，但材料變形抗力與變形區(qū)面積相乘所得的拉深力并不大；從初期到中期，材料冷作硬化的增長速度超過了變形區(qū)面積減少速度，拉深力逐漸增大，于前中期拉深力達到最高點位置；拉深到中期以后，變形區(qū)面積減少的速度超過了冷作硬化增加的速度，于是拉深力逐漸下降。零件拉深完以后，由于還要從凹模中推出

16、，曲線出現(xiàn)延緩下降，這是摩擦力作用的結(jié)果，不是拉深變形力。 圖3.1 拉深力變化曲線 由于影響拉深力的因素比較復(fù)雜，按實際受力和變形情況來準確計算拉深力是比較困難的。所以，實際生產(chǎn)中通常是以危險斷面的拉應(yīng)力不超過其材料抗拉強度為依據(jù)，采用經(jīng)驗公式進行計算。對于帶凸緣圓筒形零件的拉深力近似計算公式為： …………………………………3.7 式中 —圓筒形零件的凸模直徑（mm） 1—系數(shù)，這里取1.05 —材料的抗拉強

17、度（MPa） —材料厚度 因此 =77.1KN （4）二次拉深力： ………………………………3.8 式中k2取1；其他同上 =3.14*50*1.2*325*1=62 KN （5）壓邊力 壓邊力的大小對拉深件的質(zhì)量是有一定影響的，如果過大，就要增加拉深力，因而會使制件拉裂，而壓邊圈的壓力過小就會使工件的邊壁或凸緣起皺，所以壓邊圈的壓力必須適當。合適的壓邊力范圍一般應(yīng)以沖件既不起皺、又使得沖件的側(cè)壁和口部不致產(chǎn)生顯著的變薄為原則。壓邊力的大小和很多因素有關(guān)。 計算壓邊力采用平面

18、壓邊圈： Q=F*q…………………………………………3.10 =9440*2.8 =26432 N 式中 F：在壓邊圈下毛坯投影面積 q：（2.5~3）N/mm2，取2.8. 3.2.2初選壓力機 壓力機噸位的大小的選擇，首先要以沖壓工藝所需的變形力為前提。要求設(shè)備的名義壓力要大于所需的變形力，而且還要有一定的力量儲備，以防萬一。從提高設(shè)備的工作剛度、沖壓零件的精度及延長設(shè)備的壽命的觀點出發(fā)，要求設(shè)備容量有較大的剩余。 因，故

19、總沖壓力 F=MAX(F落，F(xiàn)拉1，F(xiàn)拉2)………………………3.11 =160KN 應(yīng)選的壓力機公稱壓力取為1.5，則公稱壓力為： ………………………………………3.12 選公稱壓力為250KN的開式壓力機 3.2.3計算壓力中心 本零件為對稱幾何體,其壓力中心就在它的圓心處，不必計算它的壓力中心。 3.2.4計算凸、凹模刃口尺寸及公差 采用凸凹模分別加工，凸凹模分別加工是指在凸模與凹模分別按各自圖樣上標注的尺寸及公差進行加工，沖裁間隙由凸凹模刃口尺

20、寸及公差保證，這樣就需要分別計算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差，并標注在凸凹模設(shè)計圖樣上，這樣加工方法具有互換性，便于成批制造，主要用于簡單，規(guī)范形狀（圖形，方法或矩形）的沖件。 ①落料時，因為落料件表面尺寸與凹模刃口尺寸相等或基本一致，應(yīng)該先確定凹模刃口尺寸，即以凹模刃口尺寸為基準，又因為落料件尺寸會隨凹模刃口的磨損而增大，為了保證凹模磨損到一定程度仍能沖出合格零件，故凹?；境叽鐟?yīng)該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?；境叽缟蠝p去最小合理間隙。 ………………………………3.13 ……………………………3.1

21、4 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)，為避免多數(shù)沖裁件尺寸都偏向于極限尺寸，此處可取X=0.5。 對于未標注公差可按IT14級計算，根據(jù)教材上表1-3查得，沖裁模刃口雙面間隙： 、—凹、凸模制造偏差，這里可以按IT7來選取: 落料刃口最大尺寸計算 凸模制造公差按IT9級精度選取，得落料尺寸，查表得 校核間隙：｜｜+｜｜條件，但相差不大，可作如下調(diào)整：

22、 = 則 = =124.95 = =124.

23、824 ②拉深時，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。 拉深凸模和凹模的間隙Z=1.1t=1.32mm對于拉深尺寸，。 因拉深件注外形尺寸，按凹模進行配作： …………………………………3.15 式中 d—拉深件圓筒直徑： dd—凹模尺寸： —拉深件公差，這里按IT14級精度選取，查表可以得=0.62： 即有 =59.54 拉深凹模則注凸模的基本尺寸,并要求按單面拉深間隙配作： 四.模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1模具結(jié)構(gòu)形式的選擇 4.1.1模架的選

24、用 模具采用倒裝式。模座下的緩沖器兼作壓邊與頂件，另外還設(shè)有彈性卸料裝置的彈性頂件裝置。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是操作方便，出件暢通無阻，生產(chǎn)效率高，缺點是彈性卸料板使模具的結(jié)構(gòu)變復(fù)雜,要簡化可以采用剛性卸料板，其缺點是拉深件留在剛性卸料板中不易取出，帶來操作上的不便，結(jié)合本次設(shè)計綜合考慮，拉深較深卸料力大,采用剛性卸料板。 從生產(chǎn)量和方便操作以及具體規(guī)格方面考慮，選擇后則導(dǎo)柱模架，由凹模外形尺寸在按其標準選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸如下 上模板 下模板 導(dǎo) 柱

25、 導(dǎo) 套 凸緣模柄 模具閉合高度 MAX 230mm MIN 190mm 4.1.2模具的閉合高度 所謂的模具的閉合高度H是指模具在最低工作位置時，上下模座之間的距離，它應(yīng)與壓力機的裝模高度相適應(yīng)。 模具的實際閉合高度，一般為： ……………4.1 該副模具使用上墊板厚度為10mm，凸凹模固定板厚度為20mm。如果沖頭（凸凹模）的長度設(shè)計為68mm，凹模（落料凹模）設(shè)計為32m

26、m，則閉合高度為： 4.2模具工作部分的設(shè)計 4.2.1落料凹模 落料凹模直接通過螺釘、銷釘與下模座固定的固定方式。因生產(chǎn)的批量大，考慮凹模的磨損和保證零件的質(zhì)量，凹模刃口采用直刃壁結(jié)構(gòu)，刃壁高度，漏料部分沿刃口輪廓適當擴大。凹模輪廓尺寸計算如下： 凹模厚度 ；選取標準模塊H=32mm 凹模壁厚 查表得50mm 凹模的材料選用，工作部分熱處理淬硬。 落料凹模結(jié)構(gòu)如圖： 4.2.2拉深凸模 將安裝部分設(shè)計成便于加工的圓形，通過螺釘緊固在固定板上，用銷釘定位。凸模的尺寸根據(jù)刃口尺寸、卸料裝置和安裝固定要求確定。凸模的

27、材料選用Cr12，工作部分熱處理淬硬。 對于拉深凸模的工作深度，必須從幾何形狀上做的正確。 4.2.3凸凹模 該復(fù)合模中的凸凹模是主要工作零件，其外形作為落料凸模內(nèi)形又作為拉深凹模，通過螺釘緊固在固定板上，固定板與上模座用螺釘相連并用定位銷釘定位。凸凹模的自由長度為：L=58mm。 4.2.4卸料板 工件卸料力較大拉深距離較小，用彈簧卸料板需滿足S>=S總=S預(yù)+S修模+S工作。 4.2.5上固定板 上模固定板是標準件，根據(jù)模具的形狀，選直徑為250mm，厚20mm的圓板。用來固定落料和拉深凸凹模，凸凹

28、模用固定板上的槽定位，四個螺釘來固定。 4.2.6壓邊圈 在這個設(shè)計中,壓邊圈借助頂桿所施的頂件力,既起到壓邊的效果,又起來把拉深件頂出拉深凸模,通過作圖設(shè)計高度為14mm。 4.2.7推料塊 根據(jù)結(jié)構(gòu)需要頂料塊結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖，帶肩推料桿推動推料塊，推動工件從凸凹模上卸下來。 4.2.8下固定板 下模固定板是標準件，根據(jù)模具的形狀，選直徑為250mm，厚20mm的圓板。用來固定落料凹模和拉深凸模，拉深凸模用固定板上的槽定位，四個螺釘來固定，落料凹模用四個螺釘固定，并用定位銷定位。 4.2.9上墊板 墊板的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力，防止模座被壓出

29、陷痕而損壞。在設(shè)計中我們把墊板的外形尺寸與凸凹模的外形尺寸相匹配，其厚度我們設(shè)計為8mm。在上墊板上設(shè)計了一個推料桿孔，以便安裝推料桿，還有四個螺釘孔以及兩個銷孔，這些都是為了與凸凹模上的各種固定零件的安裝相匹配。 4.2.10上下模座 零件的尺寸一邊畫圖一邊修正，最好用標準件，互換性好。除上述零件還學(xué)選擋料銷，帶肩推桿，頂桿，螺釘，柱銷。沖孔廢料不可直接落下，所以下模座底用蓋板蓋上。 螺釘，柱銷距刃口和邊緣及他們之間的距離需注意。 五.總結(jié) 課程設(shè)計是一種綜合性較強的專業(yè)實踐環(huán)節(jié)，它的知識面寬、學(xué)科廣、綜合性強，通過這次課程設(shè)計，我鞏固了以前學(xué)過的知識，提高了查閱資料能力

30、，使我更加認識到課程設(shè)計的重要性，從而提高了我理論聯(lián)系實際的設(shè)計能力和動手能力。為我今后走向工作崗位打下了一定的基礎(chǔ)。 通過這次課程設(shè)計，把先修課程（機械制圖，機械制造，機械設(shè)計，冷沖壓與塑料成型機械，模具工藝學(xué)，模具材料與熱處理，冷沖壓模具設(shè)計資料與指導(dǎo)，冷沖壓工藝與模具設(shè)計）中所學(xué)到的理論知識在實際的設(shè)計工作中綜合地加以運用。使這些知識得到鞏固發(fā)展，初步培養(yǎng)了我冷沖壓模具設(shè)計的獨立工作打下良好基礎(chǔ)，樹立正確的設(shè)計思路。 在這短短的十幾天里，從白紙到完成模具總裝圖，零件圖，設(shè)計說明書。學(xué)到很多原本學(xué)到的但不是很懂的知識，了解了一些設(shè)計的原理和過程。例如，沖裁模具設(shè)計一般步驟： ????

31、???（1）沖裁件工藝性分析； ???????（2）確定沖裁工藝方案； ???????（3）選擇模具的結(jié)構(gòu)形式； ???????（4）進行必要的工藝計算； ???????（5）選擇與確定模具的主要零部件的結(jié)構(gòu)與尺寸； ?????????(6)選擇壓力機的型號或驗算已選的壓力機； ???????（7）繪制模具總裝圖及零件圖； 還有更多的知識，在這里不做過多的敘述。 雖然在這次設(shè)計過程中遇到很多問題與麻煩，但通過輔導(dǎo)老師的耐心教導(dǎo)和幫助，克服了這些困難。在此，我向一直關(guān)心支持我的各位輔導(dǎo)老師道一聲：謝謝！ 此外，這次設(shè)計過程中還有許多不如意和不完善的地方，通過這次的經(jīng)歷，希望以后

32、會越做越好！ 六.參考文獻 [1]王孝培.沖壓設(shè)計資料.機械工業(yè)出版社 1983. [2] 肖祥芷，王孝培.沖壓模具大典第3卷．江西科學(xué)技術(shù)出版社 2003. [3] 肖景榮，奎姜華.沖壓工藝學(xué). 機械工業(yè)出版社 2010. [4] 楊占堯.沖壓模具圖冊. 高等教育出版社 2004. [5] 邵曉榮，曲恩.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ). 中國標準出版社 2007. [6] 高軍，李熹平，修大鵬等.沖壓模具標準件選用與設(shè)計指南. 化學(xué)工業(yè)出版社 2007. [7] 李文超，馬利杰，袁進.UG沖壓模具設(shè)計與制造. 化學(xué)工業(yè)出版社 2008. [8] 楊玉英，崔令江.實用沖壓工藝及模具設(shè)計手冊. 機械工業(yè)出版社 2005. 燕山大學(xué)課程設(shè)計評審意見表 指導(dǎo)教師評語： 成績： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 答辯小組評語： 成績： 評閱人： 年 月 日 課程設(shè)計總成績： 答辯小組成員簽字： 年 月 日