端盖冲压工艺及模具设计说明书Word格式文档下载.docx
《端盖冲压工艺及模具设计说明书Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《端盖冲压工艺及模具设计说明书Word格式文档下载.docx(38页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
![端盖冲压工艺及模具设计说明书Word格式文档下载.docx](https://file1.bingdoc.com/fileroot1/2023-4/29/adc19143-b217-4e6b-b8e2-a145e19b939b/adc19143-b217-4e6b-b8e2-a145e19b939b1.gif)
4.1落料、拉深、冲孔复合模-11-
5模具零件的选用,设计及必要的计算-.14-
5.1落料,拉深、冲孔复合模-.14-
5.1.1成形零件-..14-
5.1.2支撑固定零件-..16-
5.1.3卸料零件-..18-
5.1.4定位零件-..18-
5.1.5导向装置-..20-
6压力机的校核-..21-
6.1落料、拉深-冲孔模压力机的校核-21-
6.1.1闭合高度的校核-..21-
6.1.2工作台面尺寸的校核-.21-
6.1.3滑块行程的校核-..21-
6.1.4电动机功率的校核-.21-
7模具的动作原理及综合分析-.22-
7.1落料、拉深、冲孔模的动作原理-22-
8凸凹模加工工艺方案-..24-
8.1凸模,凹模加工工艺路线-.24-
8.2模具的装配:
-..29-
9设计总结-..32-
主要参考文献-..33-
谢辞-...34-
前言
随着经济的发展,冲压技术应用范围越来越广泛,在国民经济各部门中,几乎都有冲压加工生产,它不仅与整个机械行业密切相关,而且与人们的生活紧密相连。
冲压工艺与冲压设备正在不断地发展,特别是精密冲压。
高速冲压、多工位自动冲压以及液压成形、超塑性冲压等各种冲压工艺的迅速发展,把冲压的技术水平提高到了一个新高度。
新型模具材料的采用和钢结合金、硬质合金模具的推广,模具各种表面处理技术的发展,冲压设备和模具结构的改善及精度的提高,显著地延长了模具的寿命和扩大了冲压加工的工艺范围。
由于冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状工件等一系列优点,在机械、汽车、轻工、国防、电机电器、家用电器,以及日常生活用品等行业应用非常广泛,占有十分重要的地位。
随着工业产品的不断发展和生产技术水平的不断提高,冲压模具作为个部门的重要基础工艺装备将起到越来越大的作用。
可以说,模具技术水平已成为衡量一个国家制造业水平的重要指标。
目前国内模具技术人员短缺,要解决这样的问题,关键在于职业培训。
我们做为踏入社会的当代学生,就应该掌握扎实的专业基础,现在学好理论基础。
毕业设计是专业课程的理论学习和实践之后的最后一个教学环节。
希望能通过这次设计,能掌握模具设计的基本方法和基本理论。
1零件图及工艺方案的拟订
1.1零件图及零件工艺性分析
1.1.1零件图
图1—1)
工件图:
如图1—1所示名称:
端盖材料:
Q235
板厚:
1mm
1.1.2零件的工艺性分析
端盖所用的材料为碳素结构钢Q235,其力学性能如下:
τ=304~373Mpa,
σb=432~461Mpa,σs=235Mpa。
由于图样上未注公差等级,属自由尺寸,确定其精度等级为IT13级,大、中批量生产。
该制件形状简单,尺寸较小,厚度适中,属于普通冲压件,但有几点应该注意:
1根据工件的形状分析,该工件为圆筒形件,因此在加工时要考虑到整形工序;
2零件的底部是有孔的筒形件,因此必须得考虑这一筒形件的成型方案;
3拉深的h/d较大,要考虑能否一次拉成,且最后一次拉深成型是应注意保证
R2的圆角;
4大批量生产,应重视模具材料的选择和模具结构的确定,保证模具的寿命;
5制件较小,从安全考虑,要采取适当的取件方式,模具结构上设计好推件和取件方式。
1.2工艺方案的确定
1.2.1零件底部通孔成型方案的确定
底部7个通孔可有多种成型方案:
第一种方案:
拉深成型后再在底部冲孔;
第二种方案:
先在底部冲一小孔,然后在拉深成型。
若采用第一种孔的成型方案,工序集中,工件的质量较高,适合大、中批量生产,图样上对工件精度工件要求不是很高的情况下,可以采用;
第二种方案先在底部冲预制小孔,在拉深的过程中预制孔会变形,而且拉深也会出现缺陷,由于变形的不均匀,拉深的直壁的质量也不好。
综上,采用第一种成型方案。
1.2.2工序的安排
对工序的安排,拟有以下几种方案:
①.
落料--
冲孔--
拉深—
整形
②.
落料—
冲孔—
③.
整形—
冲孔
对于方案①,先冲孔再拉深,在拉深的过程中预制孔会变形,而且拉深也会出现缺陷,由于变形的不均匀,拉深的直壁的质量也不好。
方案②将整形放在冲孔的后面,虽然使模具的制造比较简单,可是整形前的毛坯尺寸要求较高,计算复杂,且精度不易保证;
方案③将冲孔放在最后,很容易保证工件的精度,且没有出现方案①②的问题,故此方法为最佳方案。
综上所述,最终确定采用方案③。
2工艺设计
2.1计算毛坯尺寸
2.1.1确定拉深次数
⑴选定修边余量
查《冲压手册》表4—5,确定δ=1.2mm
⑵计算工件表面积
为了便于计算,将该零件分成若干个简单几何体计算圆筒直壁部分的表面积:
A1=πd(h+δ)
=3.14×
109×
(17+1.2)
=6229.132
R2圆球台部分的表面积:
A2=2π(d。
/2+2r/π)πr/2
=2×
3.14×
(109/2+5/3.14)×
2.5/2
=1382.6205底部表面积为:
2
A3=πd。
/4
109/4
=9326.585则工件总面积为:
A=A1+A2+9326.585
=6229.132+1382.6205+9326.585
=16938.3375
⑶预算毛坯直径D
根据毛坯表面积等于工件表面积的原则:
πD2/4=A
D=146.8928(圆整147mm)
⑷确定拉深次数
总拉深系数为:
m=dn/D=109/147=0.741
由毛坯相对厚度t/D×
100=1.04
查《冲压工艺及模具设计》P158表2.4.7得第一次拉深系数
m1=0.84~0.65
∴可以一次拉成
2.2确定排样和裁板方案
这里毛坯直径Φ147mm尺寸比较大,考虑到操作方便,采用单排
由《冲压工艺与模具设计》P45表2.5.2确定搭边值:
工件间:
a1=0.8
沿边:
a=1
进距A=d0+a1=147+0.8=147.8
条料宽度B=d0+2a=147+2×
1=149查《冲压模具设计资料》选用1500×
4000×
1标准钢板
裁板方案有纵裁和横裁两种,比较两种方案,选用其中材料的利用率较高的一种。
纵裁时:
每张板料裁成条料数:
n1=1500/149=10余10mm
每块条料冲制的制件数n2=(4000-0.8)/147.8=27余8.6mm
∴每张板料冲制的制件数n=n1×
n2=10×
27
=270个
材料利用率η=nF/F。
×
100%
=270×
16963.065/1500×
100%
=76.33%
横裁时:
每张板料裁成的条料数n1=4000/149=26余
每块条料冲制的制件数n2=(1500-0.8)/147.8=10余
∴每张板料冲制的制件数n=n1×
n2
=26×
10
=260个
材料利用率η=nF/F。
=260×
16963.065/4000×
1500×
=73.51%
126mm
21.2mm
2—1所示
由上述计算结果可知,应采用材料利用率高的纵裁,排样图如图
图2—1)
2.3工序的合并与工序顺序
根据上面的分析与计算,此件的全部基本工序有落料、拉深、冲孔、整形
根据这些基本工序,可以拟出以下几种方案:
方案⑴:
落料与拉深复合,其余为基本工序;
方案⑵:
落料与拉深复合,冲孔与整形复合,其余按基本工序;
方案⑶:
落料与拉深复合,冲孔、整形为基本工序;
方案⑷:
落料、拉深、与冲孔复合,最后整形;
方案⑸:
全部基本工序合并,采用连续拉深冲压方式分析上述几种方案:
方案⑴复合程度低,在生产量不大的情况下,采用这一方案可行,因生产率太低,且使用的模具较多;
方案⑵将冲底孔与翻边复合,使模具壁厚较小,模具容易损坏;
方案⑶冲孔与整形复合,使工序不好安排,若整形在前,冲孔在后则不能保证凸缘的形状与精度,其结构虽然解决了壁厚太薄的问题,但模具的刃口不在同一平面内,因此刃口用钝后,刃磨很不方便,所以不可取;
方案⑷采用连续模,将各基本工序合并,生产率高,但将整形单独划分为一个工序,生产率低于第五种方案。
方案⑸没有上述缺点,模具复合程度较高,所需的模具较少,且模具设计容易,其制造费用也较低,产品凸缘的制造精度也可通过最后一次的整形工序来达到,因此选定这一方案。
综上,本次需设计的模具为落料、拉深、冲孔复合模;
2.4计算各工序的压力
已知工件的材料为Q235,是普通碳素结构钢,其力学性能如下:
τb=304~
373Mpa,σb=432~461Mpa,σs=235Mpa。
一、落料、拉深、冲孔工序的计算
落料力:
P1=1.3лdtτ(d=147mm,t=1m)m
=1.3π×
147×
1×
350
=210018.9(N)
落料的卸料力:
P2=k卸P1(查表得:
k卸=0.04~0.05)
=0.04×
210018.9
=8400.756(N)
冲孔力(Φ15):
P3=1.3πd孔tτ
=1.3π×
15×
350
=21430.5(N)
冲孔的推件力:
P4=n﹒k2﹒p3
(查表2-37凹模型口直壁高度=6mm,n=h/t=6,k2=0.055)
∴P4=4×
0.055×
21430.5
=4286.1(N)
冲孔力(6×
Φ6):
P5=1.3πd孔tτ
6×
1×
=8752.2(N)
P6=n﹒k2﹒p5
∴P6=4×
0.055×
8752.2
=1885.844(N)
拉深力:
P7=πdntσbK3(σb取461)
461×
0.9
=142003.674(N)
整形力:
整形力可按照下式计算:
F整形=Aq
式中F——校平力,单位N;
A——校平投影面积(整圆角部分投影面积)mm2,
A=π(d02-6×
d12–d22)/4
=π(1092-6×
62–152)/4
=2860mm2;
q—单位校平力,查《冲压工艺与模具设计》表6—9(P161)可知q=90MPa。
将A和q值代入F整形=Aq即可得整形力F整形=2860×
90=257400N。
根据以上计算和分析,这一工序的最大总压力为:
P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7
=210018.9+8400.756+21430.5+4286.1+8752.2+1885.844+142003.674
=396778.014(N)总压力完全能够满足整形所需。
2.5压力机的选择
根据以上计算和分析,再结合车间设备的实际情况,选用公称压力为20KN的开式双柱固定台可倾压力机(型号为J23—40)能满足使用要求。
压力中心的确定
模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。
为了确保压力机和模具正常工作,应使冲模压力中心与压力机滑块的中心重合。
否则,会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷,使滑块和导轨间产生过大的磨损,模具导向零件加速磨损,降低模具和压力机的使用寿命。
由于该制件的毛坯及各工序均为轴对称图形,而且只有一个工位,因此压力机的中心必定与制件的几何中心重合。
3模具类型及结构形式的选择
根据确定的工艺方案和零件的形状特点,精度要求,预选设备的主要技术参数,模具的制造条件及安全生产等,选定模具类型及结构形式。
3.1落料、拉深、冲孔复合模的设计
只有在拉深件高度比较高时,才能采用落料、拉深复合模,这是因为浅拉深若采用复合摸,则落料凸模(肩拉深凹模)的壁厚会太薄,造成模具的强度不足。
本模具中,凸凹模壁厚的最小值bmin=26.46mm能够保证强度,故采用复合模的结构是合理的。
落料、拉深、冲孔复合模常采用典型结构,即落料采用正装式,拉深采用倒装式。
工件厚度一般(t=1mm),故采用弹性卸料装置,弹性卸料装置除了卸料的作用外,在拉深时,还可以起到压边的作用。
顶件时采用弹性顶件装置,弹性力由橡皮产生,由托杆将力传到工件上,将工
件顶出;
推件是采用刚性推件装置,将工件从凸凹模中推出。
落料、拉深、冲孔复合模的结构形式如下页图3—1)所示
4模具工作零件刃口尺寸及公差的计算
4.1落料、拉深、冲孔复合模
1落料刃口工件外形落料凹模采用整体结构,直刃口形式。
这种刃口强度较好,孔口尺寸不随刃口的刃磨而增大,适用于形状复杂、精度要求高的工件向上顶出的要求。
落料的基本尺寸为147mm。
查《冲压手册》表2—28,可得凸、凹模刃口的极限偏差:
δ凸=0.025mm
δ凹=0.040mm。
凸凹=0.025+0.040=0.065
查《冲压手册》表2—23,可知凸、凹模初始双面间隙Z为:
Zmin=0.15;
Zmax=0.19
Zmax-Zmin=0.19–0.15=0.04
凸凹>
Zmax-Zmin,故凸、凹模分开加工。
又工件的尺寸D-△=147-0.63mm。
又查《冲压手册》表2—30得磨损系数X=1。
落料尺寸由凹模刃口决定,计
算以凹模为基准:
凹=
D-X△)
+δ凹
+0。
040
=146.37。
D凸=(D-X△-Zmin)-δ凸
=146.22-0.025
2计算冲孔(Φ6)模凸、凹模刃口尺寸查《冲压手册》表2—28,可得凸、凹模刃口的极限偏差:
δ凸=+0.008mm
δ凹=0.012mm。
凸凹=0.008+0.012=0.02
Zmax=0.19。
Zmax-Zmin=0.19–0.15=0.04
+0.18
凸凹<
Zmax-Zmin,故凸、凹模分开加工。
又工件的尺寸D-△=6+0.18mm
又查《冲压手册》表2—30得磨损系数x=1。
冲孔尺寸由凸模刃口决定,计算以凸模为基准:
D凸=(Dmin+x△)-δ凸
=6.18-0.008mm
D凹=
D凸+Zmin)
+0.012
=6.33mm
3计算冲孔(Φ15)模凸、凹模刃口尺寸查《冲压手册》表2—28,可得凸、凹模刃口的极限偏差:
δ凸=+0.011mm
δ凹=0.018mm。
凸凹=0.011+0.018=0.029
Zmax-Zmin,故凸、凹模分开加工。
又工件的尺寸D-△=15+0.27mm
=15.27-0.011mm
+0.018
=15.42mm
4计算拉深部分刃口尺寸拉深件尺寸以内径为准,基本尺寸为?
108mm,公差△=0.54。
计算时以凸模为基准,间隙取在凹模上。
查《冲压手册》表4—74(P305)得其单面间隙C=1~1.1t,取C=1.1t=1.1mm
查《冲压手册》表4—76得拉深模凸、凹模的制造公差分别为:
δ凸=0.025,δ凹=0.040。
凸、凹模刃口尺寸的计算如下:
D凸=(d+0.4△)-δ凹
=(108+0.4×
0.54)-0.025
=108.216-0.025mm
D凹=(d+0.4
△+2C)
+0.040
=(108+0.4×
0.54+2×
1.1)
=110.416
mm
拉深凸模圆角半径R凸=2mm;
拉深凹模圆角半径R凹=3mm
5模具零件的选用,设计及必要的计算
5.1落料,拉深、冲孔复合模
5.1.1成形零件
、凸模
凸模材料选用T10A,淬火硬度达到62HRC。
采用带肩凸模所示为冲孔凸模、图5—2所示为拉伸凸模)
5-1
(装后磨)
图5-2)
二、凹模落料凹模实际最大外形尺寸b=147mm查《冲压工艺及模具设计》P68得K=0.19
凹模厚度:
H=kb=0.19×
147=27.93mm(取28mm)
凹模壁厚:
C=(1.5~2)×
H=1.6×
28=44.8mm
所以,凹模最大外形尺寸为:
L=D+2C
=147+2×
44.8
=236.6mm(圆整取277mm)
凹模材料选用T10A,淬火硬度达到62HRC。
凸凹模采用台阶式结构,采用固定板固定,这样简化了模具的结构,节省了材料的成本。
外形尺寸如图5-3所示
图5-3)
5.1.2支撑固定零件
上、下模座中间联以导向装置的总体称为模架。
通常都是根据凹模最大外形尺寸D。
选用标准模架。
凹模最大外形尺寸为237mm×
237mm,选用GB2851.3—81中的后侧导柱模架。
模具的闭合高度h=240~285mm,
上模座为250×
250×
50,下模座为250×
65,导柱的基本尺寸为?
33mm。
上模座选用GB2855.5—81中的后侧导柱上模座,材料为HT200、Ⅱ型
其主要参数:
L=250mm
B=250mm、t=50mm
L1=260mmS=250mm
A1=160mm
A2=290mm
R=50mm
l2=100mm
D=50
+0.025
(
上模座)
下模座选用GB2855.6—81中的后侧导柱下模座,材料为HT200。
L=
250mm
B=
t=65mm