中轴碗冲压模具设计.doc
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1、目 录1。 零件冲压工艺分析41。1 制件介绍41。2 产品结构形状分析41。3 产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析42。 零件冲压工艺方案的确定52.1 冲压方案52。2 各工艺方案特点分析52。3 工艺方案的确定53。 冲模结构的确定53。1 模具的结构形式53。2 模具结构的选择64。 零件冲压工艺计算64.1零件毛坯尺寸计算64。2 排样64.3 拉深工序的拉深次数和拉深系数的确定74。4 冲裁力、拉深力的计算84.5 拉深间隙的计算94。6 拉深凸、凹模圆角半径的计算94。7 计算模具刃口尺寸104。8 计算模具其它尺寸114.9 校核凸模强度、刚度155. 选用标准模架155。1
2、模架的类型155.2 模架的尺寸166。 选用辅助结构零件176.1 导向零件的选用176.2 模柄的选用186。3 卸料装置186。4 推件、顶件装置186。5 定位装置187。 编制冲压工作零件工艺卡197.1 落料凹模的选材、加工及热处理工艺过程197.2 上凸凹模的选材、热处理及加工工艺过程207.3 下凸凹模的选材、热处理及加工工艺过程207。4凸模的选材、热处理及加工工艺过程208。 编制制件冲压工艺卡21参考文献22151.零件冲压工艺分析1.1 制件介绍零件名称:中轴碗材料:15钢料厚:2.5mm批量:大批量零件图:图11。2 产品结构形状分析由图1可知,此工件为带凸缘圆筒形工
3、件,形状简单对称.1。3 产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析 (1)尺寸精度 ,为IT12;,查7第17页表18,尺寸精度为IT13。零件图上的未注尺寸公差要求为IT13. (2)冲裁件断面质量 板料厚度为2。5,查1第49页表2.2,生产时毛刺允许高度为0。15mm,本产品在断面质量和毛刺高度上没有严格的要求,所以只要模具精度达到一定要求,冲裁件的断面质量可以保证。 (3)产品材料分析对于冲裁件材料一般要求的力学性能是强度低,塑性高,表面质量和厚度公差符合国家标准。本设计产品所用的材料是15钢,为优质碳素结构钢,其力学性能是强度、硬度和塑性指标适中,经热处理后,用冲裁的加工方法是完全可以成形
4、的。另外产品对于厚度和表面质量没有严格要求,所以采用国家标准的板材,其冲裁出的产品的表面质量和厚度公差就可以保证。 (4)生产批量产品生产批量为大批量生产,适于采用冲压加工的方法,最好是采用复合模或级进模,这样将很大地提高生产效率,降低生产成本。2。零件冲压工艺方案的确定2。1 冲压方案 该工件包括落料、拉深、冲孔、切边四道工序,可以有以下三种工艺方案:方案一:先落料,后拉深,然后冲孔,最后切边.采用单工序模生产。方案二:落料拉深复合冲压,然后冲孔,最后切边。采用复合模生产。方案三:拉深级进冲压,然后冲孔,最后切边.采用级进模生产.2。2 各工艺方案特点分析方案一模具结构简单,但需要三道工序三
5、副模具,生产效率低,难以满足该工件大批量生产的要求。方案二只需两副模具,生产效率较高,尽管模具结构较方案一复杂,但由于零件的集合行装简单对称,模具制造并不困难。方案三也只需两副模具,生产效率高,但模具结构比较复杂,送进操作不方便,加之尺寸偏大。2。3 工艺方案的确定 通过对上述三种方案的分析比较,若该工件能一次拉深,则其冲压采用方案二为佳。3。冲模结构的确定3.1 模具的结构形式 复合模可分为正装式和倒装式两种形式。(1)正装式的特点:工件和冲孔废料都将落在凹模表面,必须清除后才能进行下一次冲裁,造成操作不方便、不安全,但冲出的工件表面比较平直。(2)倒装式的特点:冲孔废料由冲孔凸模落入凹模洞
6、口中,积聚到一定的数量,由下模漏料孔排出,不必清除废料,但工件表面平直度较差,凸凹模承受的张力较大。3.2 模具结构的选择经分析,若工件表面平直度较差,影响零件的使用,而工件和冲孔废料在有气源车间可以方便地清除。综合比较两种方式,决定采用正装式复合模.4。零件冲压工艺计算4。1零件毛坯尺寸计算(1)确定修边余量制件要有拉深工序,且属于有凸缘的筒形件拉深,凸缘直径为60mm,料厚2。5mm,查1第143页表4。14,选取修边余量为3.0mm,故修边前凸缘直径为dt60+3.0266mm.确定坯料直径(参考1第143页)D75。46mm,取D75mm.4.2 排样1)单排,如下图所示:图2 a.
7、搭边查6第67页表320,选取a11。5 mm,a1。8 mm.b。 送料步距和条料宽度送料步距A75+1.576。5 mm,条料宽度B75+21。8+20。6+0.880。6 mm。c。 板料利用率查1第29页表1。13,选用2。5mm600mm500mm的板料。采用横裁可裁条料数为n160080。67(条),余35.8mm,每条板料可冲制件数n2(5001。5)76.56(件),则每张板料可冲制件为n6742(件)。经计算采用竖裁每张板料可冲制件数也是42件.板料利用率为 423。1435。52/(600500)100%55.43交叉双排(如图3) 经计算可得条料宽度为B145,采用横裁可
8、裁成条料4条,每张条料可冲制件12件,每张板料可冲制件数为48;采用竖裁可裁成条料3条,每张条料可冲制件15件,每张板料可冲制件数为45.经上述分析,应采用交叉双排,板料横裁的方式.材料的利用率为 483.1435。52/(600500)10063。31%图34。3 拉深工序的拉深次数和拉深系数的确定(1)判断能否一次拉出参考1第142、143页,按h/d11。5/37.50。31,dt/d=66/37.51.76,t/D2。5/753。33%,查表可得h1/d10。57,h1/d1h/d,故制件能一次拉出。(2)拉深系数的确定由坯料直径D75和筒形件的中线尺寸d37。5,可得拉深系数为md/
9、D0。5。4。4 冲裁力、拉深力的计算 (1)落料工序 P235。52。5400235。5 kN; 235。50.0255。89 kN; 235.50。0614。13 kN; 235.5+5。89+4。13255.5 kN.式中: P冲裁力,N; L冲裁件受剪切周边长度,; t冲裁件的料厚; 材料抗拉强度,查1第27页表1.10,取值为400 MPa; 卸料力,N; 顶件力,N; 卸料力系数,查1第52页表2。3,取值为0。025; 顶件力系数,查1第52页表2.3,取值为0.06; 冲裁工序所需力之和。 (2)拉深工序 (752352)/42。57.9 kN; kN; kN。式中: 压边力,
10、N; 在压边圈下坯料的投影面积,mm2; 单位压边力,查表取值为2。5 MPa; 拉深工序所需力之和。 (3)冲孔工序 59.662。540059。66 kN; 59.660。052.98 kN; 59.660。063。58 kN; 59。66+2.98+3。5866.22 kN.式中: 推件力,N; 推件力系数,查表取值为0。05; 冲孔工序所需力之和.(4)计算完成零件冲压所需的力,并选择压力机 255.5+126.4+66.22448。36 kN查2第389页表13.10,初选公称压力为600 kN的JH21系列开式固定台压力机(型号为JH2160)。其最大装模高度为300mm,装模高度
11、调节量为70mm,工作台孔尺寸为150mm,主电机功率为5.5 kW。4.5 拉深间隙的计算拉深间隙指单边间隙,即.拉深工序采用压边装置,并且可一次成形,查1第137页表4。11,可得拉深间隙为Z1。05t1。052。52。625 mm,取Z2.63 mm。4。6 拉深凸、凹模圆角半径的计算(1)凹模圆角半径的计算一般来说,大的可以降低极限拉深系数,而且可以提高拉深件的质量,所以尽可能大些但太大会削弱压边圈的作用,所以由下式确定: 7。48取7。5.式中: D坯料直径,mm; 凹模直径,由于拉深件外径为40 mm,此处取值为40 mm。 (2)凸模圆角半径的计算 对拉深件的变形影响,不像那样显
12、著,但过大或过小同样对防止起皱和拉裂及降低极限拉深系数不利。的取值应比略小,可按下式进行计算: 0.87。56(mm)对于制件可一次拉深成形的拉深模,、应取与零件图上标注的制件圆角半径相等的数值,但如果零件图上所标注的圆角半径小于、的合理值,则、仍需取合理值,待拉深后再用整形的方法使圆角半径达到图样要求。4。7 计算模具刃口尺寸 (1)落料模刃口尺寸查表可得 0.36 mm,=0。50 mm 0.500。360.14 mm +0。03 mm,0.02 mm由此可得 故能满足分别加工的要求。查表可得磨损系数X0.5,落料件基本尺寸为75 mm,取精度为IT13,则其公差,上偏差和下偏差分别为0。
13、23mm和-0。23mm。由此可得 (mm) (mm)(2)拉深模工作部分尺寸计算对于制件一次拉深成形的拉深模,其凸模和凹模的尺寸公差应按制件的要求确定。此工件要求的是外形尺寸,设计凸、凹模时,应以凹模尺寸为基准进行计算。由此可得(mm) (mm)式中: D拉深件的基本尺寸,mm; 拉深件的尺寸公差,从零件图可知其值为0。05mm。(3)冲孔模刃口尺寸计算 查表可得 0.36 mm,=0。50 mm 0。500。360.14 mm +0.025 mm,0.02 mm由此可得 。故能满足分别加工的要求。查1第60页表2.6,可得磨损系数X0.5,孔的基本尺寸为19 mm,取精度为IT13,则公差
14、为,上偏差和下偏差分别取值为+0.17 mm和0。17 mm.由此可得(mm),(mm).4.8 计算模具其它尺寸(1)凹模a。 凹模壁厚查6第630页表145,由落料件的直径为75,料厚为t2。5,可取凹模壁厚为40.b。 凹模厚度查6第631页图1415,凹模厚度h可根据冲裁力选取.由冲裁力为255。5kN,可得凹模厚度为h28mm.c。 刃壁高度查6第630页刃壁高度的计算方法,垂直于凹模平面的刃壁,其高度可按下列规则计算: 冲件料厚t3 mm,3 mm; 冲件料厚t3 mm,=t.由零件料厚为t2。5 mm,可得刃壁高度3 mm.(2)上凸凹模上凸凹模的结构是落料凸模和拉深凹模,其长度
15、应根据落料凸模的要求计算,壁厚根据落料凸模和刃口尺寸和拉深凹模直径计算。 此处落料凸模采用有固定卸料板的凸模,长度可按下公式计算:式中: L上凸凹模的长度,mm; H1上凸模固定版的厚度,mm; H2卸料板的厚度,mm。 Y附加长度,包括凸模刃口的修磨量、凸模进入凹模的深度、凸模固定版与卸料板的安全距离。在此固定版厚度取值为H125 mm.对于卸料板,查冲模设计手册,根据其料厚t2。5,卸料板宽度与凹模外径相当,取其宽度为B155,则卸料板厚度取值为H214 mm。附加长度取值为Y26。则上凸凹模的总长度为 。上凸凹模做拉深凹模的部分壁厚为 。这部分的高度取值为20 mm,保证拉深件所需的深度
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