机床行程开关固定罩冲压模具Word格式文档下载.doc
《机床行程开关固定罩冲压模具Word格式文档下载.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机床行程开关固定罩冲压模具Word格式文档下载.doc（22页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
拉深之前需要进行落料，如果一次不能拉深成型则需要进行两次，三次或者多次拉深。
其中，落料，拉深两步工序可以考虑采用落料拉深复合模一次加工得到，如果需要多次拉深成型，还需要再加相应的拉深模具。
下面分工序逐步分析计算，进行设计。
第3章落料拉深复合模设计
3.1工艺分析
3.1.1冲裁的结构工艺性
（1）冲裁件的外形或内孔应避免尖锐的清角，在各直线或曲线的连接处，除属于无废料冲裁或采用镶拼模结构外，宜有适当的圆角，其半径的最小值如表1所示：
本次冲裁为落料一圆形件。
（2）用普通冲裁模冲制的零件，其断面与零件表面并不垂直，并有明显区域性特征。
采用合理使用间隙冲裁模冲制的零件，光亮区域约占断面厚度的30%；
凹模侧有明显的塌角，凸模侧有高度不小于0.05mm的毛刺；
外形有一定程度的拱曲。
冲裁件的这些特征是普通冲裁加工条件决定的。
选用冲裁工艺时，必须考虑零件的这些特征。
（3）凡产品图纸上未注公差的尺寸均属于未注公差尺寸。
在计算凸模和凹模时，冲压件未注公差尺寸的极限偏差数值通常按GB1800-79IT14级。
3.1.2拉深的结构工艺性
（1）拉深件的形状应尽量简单、对称。
对称拉深件在圆周方向上的变形是均匀的，模具加工也容易，其工艺性最好。
其它形状的拉深件，应尽量避免急剧的轮廓变化。
拉深高度小于直径的圆筒形件容易成形，其次是阶梯形件、矩形件、锥形件、半球形件，而复杂形状件的拉深加工则较为困难。
（2）拉深件各部分尺寸比例要恰当。
拉深件高度不宜太大，一般控制在h<
=2d（h为拉深件高度，d为拉深件直径）。
拉深件凸缘宽度不宜太宽，一般控制在如下范围：
d+12t<
=d凸<
=d+25t。
若拉深件各部分尺寸比例满足上述关系，则对拉深工序有利。
尽量避免设计宽凸缘和深度大的拉深件，因为这类工件需要较多的拉深次数。
如果工件空腔不深，但凸缘直径很大，制造也很费劲。
工件凸缘的外廓最好与拉深部分的轮廓形状相似；
如果凸缘的宽度不一致，仅拉深困难，还要添加工序，还需放宽切边余量，增加金属消耗。
该端盖整体形状为带凸缘圆筒形件。
（3）拉深件的圆角半径要合适。
拉深件的圆角半径，应尽量大些，以利于成形和减少拉深次数。
拉深件底与壁、凸缘与壁、矩形件的四壁间圆角半径如图应满足R1≥t，R2≥2t，R3≥3t，否则，应增加整形工序。
如增加一次整形工序，其圆角半径可取R1≥（0.1～0.3）t，R2≥（0.1～0.3）t。
（4）拉深件厚度的不均匀现象要考虑。
拉深件由于各处变形不均匀，上下壁厚变化可达1.2t至0.75t（见图4）。
多次拉深的工件内外壁上或带凸缘拉深件的凸缘表面，应允许有拉深过程中所产生的印痕。
除非工件有特殊要求时才采用整形或赶形的方法来消除这些印痕。
（5）拉深件的尺寸精度不宜要求过高。
拉深件的制造精度包括直径方向的精度和高度方向的精度。
产品图上的尺寸应注明必须保证外部尺寸或是内腔尺寸，不能同时标注内外形尺寸。
（6）拉深件的尺寸精度一般不高于IT13级，如果要求尺寸精度高于IT13级，则需要增加校形工序。
3.2毛坯尺寸计算
利用Dynaform设置好参数进行拉伸模拟，最后出毛坯尺寸以及排样图，毛坯及排样图如下：
3.3排样
3.3.1搭边值与条料宽度确定
搭边值的经验数据可查阅相关设计手册，采用无侧压装置送料，查阅《冲压设计手册》。
搭边值a=2mm，a1=2mm，Z=0.5mm，
条料宽度B=（+2a+2Z）
带入数据得B=164.9mm。
本模具采用导料板导料。
导料板之间的距离
A=B+Z=164.9+1=165.9mm
3.3.2排样方式的确定
排样时优先考虑采用直排，因为直排模具最简单。
为了方便落料，采用无搭边的排样方法，同时还可以省略固定卸料板的使用，。
最终确定排样方式如下图
图3-1排样图
3.4冲裁力和压力中心的计算
由于采用落料拉深复合模，所以冲裁力的计算包含两方面的内容：
落料时的冲裁力计算和拉深时的冲裁力计算。
3.4.1冲裁力的计算
平刃口冲裁模的冲裁力F一般按照下式进行计算：
F冲=KLtτb
式中F冲——冲裁力（N）；
L——冲裁周边长度（mm）；
τb——材料抗剪强度（MPa）；
T——材料厚度（mm）；
K——系数。
在冲裁时，一般取经验数据K=1.3，代入数据，得：
F冲=117.5KN
F卸、F推、F顶是由压力机和模具的卸料、顶件装置获得。
影响这些力的因素主要有材料的力学性能、材料的厚度、模具的间隙、凸凹模表面粗糙度、零件形状和尺寸以及润滑情况。
实际生产中常用下列经验公式计算：
F卸=K卸F冲
F推=K推F冲
查表8知，卸料力、推件力的系数K卸=0.04，K推=0.055。
因而F卸=0.04×
117.5KN=4.7KN
F推=0.055×
117.5KN=6.5KN
所以F=F冲+F推+F卸=128.7KN
3.4.2拉深时冲压力的计算
3.4.2.1拉深次数的确定判断能否一次拉深成形
根据计算有m=d/D=120/160=0.75材料的首次拉深极限为0.52～0.55.
故能一次拉深成形。
3.4.2.2深力的计算在实际生产中，首次拉深的拉深力采用以下经验公式进行计算
F=πd1tσbK1
式中F——拉深力（N）；
d1——拉深后工件的直径（mm）；
t——毛坯厚度（mm）；
σb——材料抗拉强度（MPa）；
K1——修正系数，查课本表5-10可得K1=1.0
带入数据，得F=π×
160×
1×
335×
1=168.3KN
总的压力F=297KN
3.4.3压力中心的计算
分析零件结构可知，零件落料毛坯为规则几何图形，冲压时的压力中心就在几何中心上，而拉深时也是沿圆筒四周均匀拉深，故其压力中心也在几何中心上。
在设计模具时模柄轴线应该与落料凸模轴线重合。
3.5压力机的选择
3.5.1压力机类型的选择
冲压设备的选择是工艺设计中的一项重要内容，它直接关系到设备的合理使用、安全、产品质量、模具寿命、生产效率和成本等一系列重要问题。
冲压设备的选择包括两个方面：
类型及规格。
首先，应根据所要完成工序的工艺性质，批量大小，工件的几何尺寸和精度等选定压力机类型。
冲压生产中常用的是曲柄压力机和液压机，它们在性能方面的比较见表12。
对于中小型冲裁件、弯曲件或浅拉深件多用具有C形床身的开式曲柄压力机。
虽然开式压力机的刚度差，并且由于床身的变形而破坏了冲模的间隙分布，降低了冲模的寿命和裁件的质量。
但是，它却具有操作空间三面敞开，操作方便，容易安装机械化的附属设备和成本低廉等优点，目前仍是中小件生产的主要设备。
所以本模具采用开式曲柄压力机。
3.5.2压力机规格的确定
在压力机的类型选定之后，应根据变形力的大小，冲压件尺寸和模具尺寸来确定压力机的规格。
在复合冲压中，工序力的计算和其它复杂的加工过程一样，可按时间分为若干阶段分别计算。
求出某阶段所完成各种工艺力的总和及该阶段的辅助负荷，二者相加即为该阶段的工序力。
为安全起见，防止设备的过载，可按公称压力F压≥（1.6～1.8）F总的原则选取压力机。
压力机滑块行程大小，应保证成形零件的取出和方便毛坯的放进。
在冲压工艺中，拉深和弯曲工序一般需要较大的行程。
对于拉深工序所用压力机的行程，至少应为成品零件高度的两倍以上，一般取2.5倍。
压力机的装模高度是指滑块处于下死点位置时，滑块下表面到工作垫板上表面的距离。
模具的闭合高度是指工作行程终了时，模具上模座上表面与下模座下表面之间的距离。
压力机的闭合高度是装模高度与垫板厚度之和。
大多数压力机，其连杆长度是可以调节的，也就是说压力机的装模高度是可以调整的。
设计模具时，必须使模具的闭合高度介于压力机的最大装模高度与最小装模高度之间。
工作台面和滑块底面尺寸应大于冲模的平面尺寸，并还留有安装固定模具的余地。
一般压力机台面应大于模具底座尺寸50～70mm以上。
工作台和滑块的形式应充分考虑冲压工艺的需要．必须与模具的打料装置，出料装置及卸料装置等的结构相适应。
在压力机的滑块和工作台上安装一副或数副模具，加工时上、下模要有正确的相对运动，这是一切冲压工艺的共同要求。
压力机的精度主要包括工作台面的平面度、滑块下平面的平面度、工作台面与滑块下平面的平行度、滑块行程同工作台面的垂直度及滑块中心孔同滑块行程的平行度等。
压力机精度的高低对冲压工序有很大的影响。
精度高，则冲压件质量也高，冲模的使用寿命长。
反之，压力机精度低，不仅冲压件质量低，且模具寿命短。
例如若滑块行程与工作台的垂直度差，将导致上、下模的同轴度降低，冲模刃口易损伤。
压力机的精度对冲裁加工的影响较之其它加工工序明显。
参照开式双柱固定台压力机基本参数（J23-25）可选取公称压力为250KN的开式固定台压力机。
该压力机与模具设计有关系的参数为：
公称压力：
630KN
滑块行程：
100mm
最大闭合高度：
400㎜
闭合高度调节量：
80㎜
工作台尺寸：
570㎜×
860㎜
模柄孔尺寸：
Φ50㎜×
70㎜
3.5.3模具压力中心的计算
为了保证压力机和模具正常地工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心线相重合，否则在冲压时会使冲模与压力机滑块歪斜，引起凸、凹模间隙不均和导向零件加速磨损，造成刃口和其它零件的损坏，甚至还会引起压力机导轨磨损，影响压力机精度。
形状简单而对称的工件，如圆形，其冲裁时的压力中心与工件的几何中心重合。
3.6凸模与凹模刃口尺寸的确定
3.6.1冲裁模间隙值的确定
（1）落料时间隙值的确定由于零件对落料的要求并不高，而且拉深留有足够的修边余量，所以为降低制造成本并延长模具寿命，选用较大的凸凹模间隙值即可。
查课本表3-4，得双面间隙值Z=0.100-0.140mm。
（2）拉深时的间隙值的确定决定拉深模具凸模和凹模单边间隙Z时，不仅要考虑材质和板厚，还要注意工件的尺寸精度和表面质量，尺寸精度高。
、表面粗糙度数值低时，模具的间隙应取得小些，间隙值应与板料厚度相当。
首先应判断是否需要采用压边圈。
由课本表格5-8知：
首次拉深时：
t/D×
100=0.625<
1.5,故首次拉深用压边圈。
Z=t+kt=1.5+0.2×
1=1.7mm
3.6.2凸模与凹模刃口尺寸的确定
3.6.2.1落料时的刃口尺寸的确定
落料时，采用凸模与凹模配合加工的加工方法制造凸模跟凹模。
由于落料时，落料件的实际尺寸基本与凹模刃口尺寸一致，所以落料时应以凹模为基准件来配做凹模。
凹模型孔为类椭圆形，在凹模磨损后尺寸变大，按一般落料凹模尺寸公式计算
Ad=（Amax-xΔ）
式中Ad——凹模刃口尺寸；
Amax——工件的最大极限尺寸；
X——系数；
Δ——工件公差；
工件按IT14级取，计算式中Δ=0.87mm，Amax=161.4m和196.4mm，查课本表3-5，系数x取为0.5，带入以上公式，得
Ad=（161.4-0.5×
0.87）=161.0mm
Ad=（160-0.5×
0.87）=196.0mm
落料时的凸模基本尺寸为161.0mm和196.0mm，尺寸偏差按照凹模尺寸进行配做加工，装配后保证双面间隙值2C=0.075～0.105mm。
3.6.2.2拉深时的刃口尺寸的确定零件尺寸精度，零件图上所有未标注公差的尺寸，属于自由尺寸，可按IT14确定工件尺寸的公差。
由于尺寸标注在内形，因此以凸模设计为准。
查表得：
δ凸=0.03㎜、δ凹=0.05㎜。
首次拉深模具工作部分尺寸
凸模部分
=（d+0.4△）=（120+0.4×
0.62）=120.25mm
=（d+0.4△）=（160+0.4×
0.62）=160.25mm
凹模部分
=（D+0.4△+2Z）=（120+0.40×
0.62+2×
11.7）=123.65mm
=（D+0.4△+2Z）=（40+0.40×
1.8）=161.65mm
3.7落料拉深复合模主要零部件的设计与选用
参考落料拉深复合模的典型组合，初步打算选用如下图所示的模具结构。
凸凹模装在上模，落料凹模和拉深凸模装在下模，采用逆出件。
按照各零件在模具中的作用和特点，可以将其分为两大类：
（1）工艺零件这类零件直接参与完成工艺过程并和毛坯直接发生作用，包括：
工作零件，定位零件，卸料和压料零件。
（2）结构零件这类零件不直接参与完成工艺过程，也不和毛坯直接发生作用，包括：
导向零件，支撑零件，固定零件和其他零件。
图3-2落料拉深复合模
3.7.1工艺零件的设计与选用
3.7.1.1凸凹模分析图可知，凸凹模同时祈起到落料凸模跟拉深凹模的作用，下面分别进行设计与计算。
（1）落料凸模部分落料件为椭圆形板料，所以凸模形状为椭圆状。
其中凸模刃口部分按照落料凹模配做加工，基本尺寸值为161.0mm和196.0mm，装配后保证双面间隙值基本尺寸值为161.2mm和196.2mm。
凸模安装部分应该与凸模固定板采取H7/m6过盈配合。
凸模长度主要根据模具结构，并考虑修磨，操作安全，装配等的需要来确定。
采用弹性卸料板和导料板冲模，其凸模长度按下式计算
L=
其中—凸模固定板高度（mm）；
—固定卸料板厚度（mm）；
—导料板厚度（mm）；
h—增加高度。
它包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度（0.5～1mm），凸模固定板与卸料板之间的安全距离（一般取10～20mm），首次拉深高度等。
本次设计中=25mm
=20mm
=6mm
h=39mm
（2）拉深凹模部分拉深凹模部分的尺寸值为161.65mm和123.65mm，装配后保证单面间隙值C=1.8mm。
凹模的圆角半径，它影响着拉伸力的大小，拉深件的质量及拉深模的寿命，故凹模圆角半径的值既不能太大也不能太小，在生产上一般应尽量避免采用过小的凹模圆角半径，在保证工件质量的前提下取大值，以满足模具寿命的要求，通常可按经验公式（参考文献[13]中）计算
=0.8=6mm
其中D—毛坯直径（mm）；
d—本道工序拉深后的直径（mm）。
以后各次拉深，可由下式决定：
mm
为保证能充分拉深，所以凹模需要有一定的工作高度，为了减小摩擦，凹模工作带高度h不应太大，普通拉深可取h=8～12mm。
考虑到凸凹模结构，为保证工件在拉深结束后不会卡在凸凹模上方台阶处发生撞模现象，所以工作带需要适当再取高些，详细尺寸需要根据模具结构进行计算，请参见图纸。
3.7.1.2拉深凸模的设计与选用拉深凸模的设计基本与凸凹模落料凸模部分相同，采用椭圆凸模，拉深工作带直径尺寸为22mm，其高度要高于工件高度，即高于40mm，结构中需要增长凸模的时候，可减小直径增长。
凸模圆角半径对拉深工序的影响没有凹模圆角半径大，但其值也必须合适，各次拉深时的凸模圆角半径=。
在实际生产中往往由于板料上面可能带有油污，灰尘等，可能导致拉深件包在拉深凸模上面，并且形成局部真空，导致在卸料的时候困难，所以需要在拉深凸模上加工透气孔，透气孔深度要保证能透出到工件包住的部分外面，取为35mm。
详细参见零件及装配图纸。
3.7.1.3落料凹模的设计与选用落料凹模刃口基本尺寸值为161.0mm和196.0，由于落料件跟落料凹模内径基本相等，所以取凹模刃口尺寸值为161.2mm和196.2mm。
凹模板尺寸参照冷冲压模具航天部标准。
3.7.2卸料、顶件和推件零件
3.7.2.1卸料板卸料板较常用的是刚性卸料板和弹性卸料板两种形式。
常用的是固定卸料板，其卸料力大，卸料可靠，本次设计中料厚为t=1mm，采用刚性卸料。
3.7.2.2推件与顶件装置
（1）落料拉深复合模中的推件装置推件装置一般是刚性的，由打杆，推板，连接推杆和推件块组成，刚性推件装置推件力大，工作可靠，所以应用十分广泛。
落料拉深复合模运用了推件装置，使完成后的工件被顶出。
（2）顶件装置顶件装置一般是弹性的，由顶杆，顶件块和装在下模底下的弹顶器组成。
这种结构的顶件力容易调节，工作可靠，冲裁件平直度较高。
落料拉深复合模和翻孔模均用到这种顶件装置。
在模具设计装配时，应使推件块或顶件块伸出凹模孔口面0.2-0.5mm，以提高推件的可靠性。
推件块与凹模为间隙配合。
3.7.3定位零件的设计
3.7.3.1落料拉深复合模中的挡料销国标中常见的挡料销有三种：
固定挡料销，活动挡料销和始用挡料销。
固定挡料销装在凹模型孔出料一侧，利用落料以后的废料孔边进行挡料，控制送料距离。
本次设计中采用的是固定挡料销。
3.7.3.2落料拉深复合模中的导料板导料板是条料的横向定位，一般由两块组成，称为分体式导料板，为使条料顺利通过，两导料板间距离应等于条料最大宽度加上一个间隙值，导料板高度取决于挡料方式和板料厚度，采用固定挡料销时，导料板高度参照《冷冲压模具设计航天部标准》，取为10mm。
3.7.4其他支撑零件
3.7.4.1模架模架分为导柱模模架和导板模模架，其中导柱模模架按导向结构分为滑动导向和滚动导向。
按导柱不同的位置分为四种模架：
中间导柱模架，后侧导柱模架，对角导柱模架和四导柱模架。
对角导柱模架适于各种冲裁模使用。
本套模具选用对角模具。
3.7.4.2模柄中小型模具一般时通过模柄将上模固定在压力机滑块上的。
常用模柄型式由旋入式模柄，压入式模柄，凸缘模柄、浮动模柄、通用模柄和槽形模柄。
压入式模柄的固定段与上模座孔采用H7/m6过渡配合，并加骑缝销防止转动，装配后模柄轴线与上模座垂直度较好，本套模具采用压入式模柄。
3.7.4.3凸模、凹模固定板凸模、凹模固定板主要用于凸模、凹模或凸凹模等工作零件的固定。
固定板的外形与凹模轮廓尺寸基本上一致，厚度取（0.6-0.8），材料可选用Q235或45钢。
标准凸模固定板由圆形、矩形和单凸模固定板等多种形式。
选用时，根据凸模固定和紧固件合理布局的需要确定其轮廓尺寸。
固定板与凸模为过渡配合（H7/n6或H7/m6），压装后将凸模端面与固定板一起磨平。
本次设计中采用固定板将凸凹模固定。
3.7.4.4垫板在凸模固定板与上模座之间加一块淬硬的垫板，可避免硬度较低的模座因局部受凸模较大的冲击力而出现凹陷，致使凸模松动。
垫板的平面形状尺寸与固定板相同，其厚度一般取6～10mm，参照《冷冲压模具设计航天部标准》，取为10mm。
3.7.4.5紧固件螺钉、销钉在模具中起紧固定位作用，设计时主要是确定它的规格和紧定位置。
螺钉拧入的深度不能太浅，，否则紧固不牢固；
也不能太深，否则拆装工作量大。
圆柱销钉配合深度一般不小于其直径的两倍，也不宜太深。
本套模具的螺钉及销钉尺寸均参照《冷冲压模具设计航天部标准》
第4章翻孔模具的设计
4.1翻孔工艺计算
由于设定工艺流程为在拉深件底部冲孔后进行翻孔，故工艺计算包含两方面内容：
一是确定孔径d,二是核算翻孔高度H。
工件翻孔后的宽度为D=10mm，高H=4mm，t=1mm,，
4.1.1计算底孔直径
d=D-2（H-0.43-0.72t）
取d=5mm.故由公式Hmax=D÷
2（1-K）+0.43r+0.72t得
Hmax=6.154mm
因为H〈Hmax,故可以一次翻孔成型。
4.1.2首次翻孔系数
由冲压设计资料（王孝培主编）查知：
铝（板料厚0.5mm~5mm）的首次翻孔系数为K=0.70。
极限翻孔系数为Kmin=0.64，而本件的翻孔系数为m=d/D=0.71〉Kmin，故可以一次翻孔成型。
综上所述该件的翻孔可以一次加工成型。
4.1.3冲预制底孔力、翻孔力及顶件力的计算
冲孔力
翻孔力
冲压设备的选择：
一般按所需公称压力
的范围是9.6KN~10.8KN则选择J23-3.15
顶件力KN
因顶件力不大，选用弹簧顶出，本模具采用直径为2mm的弹簧。
4.1.4翻孔模刃口尺寸的计算
当翻孔的内孔有尺寸精度要求时，主要取决于凸模。
翻孔凸模与凹模的尺寸按参考文献知公式计算可得：
查表得：
===0.87mm
查表得翻孔的单边间隙Z
升级会员 