圆筒形件落料模具 (2)

目 录序 言2第一部分 冲压成形工艺设计3 明确设计任务，收集相关资料3 冲压工艺性分析3 制定冲压工艺方案3 确定毛坯形状，尺寸和主要参数计算4第二部分 冲压模具设计7 确定冲模类型机结构形式7 计算工序压力，选择压力机7 计算模具压力中心8 模具零件的选用13设计总结16参 考 文 献17 序 言 目前我国模具工业与发达国家相比还相当落后。主要原因是我国在模具标准化，模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家相比差距很大。 随着工业产品质量的不断提高，模具产品生成呈现的品种、少批量、复杂、大型精密更新换代速度快。模具设计与技术由于手工设备，依靠人工经验和常规机加工，技术向以计算机辅助设计，数控编程切屑加工，数控电加工核心的计算机辅助设计（CAD/CAM)技术转变。 模具生产制件所表现出来的高精度，高复杂程度,高生产率，高一致性和抵消耗是其它制造加工方面所不能充分展示出来，从而有好的经济效益，因此在批量生产中得到广泛应用，在现代工业生产中有十分重要的地位，是我国国防工业及民用生产中必不可少的加工方法。 第一部分 冲压成形工艺设计 明确设计任务，收集相关资料1.冲压件的产品图及技术要求零件图如设计任务书中所示的零件图。技术条件应明确合理。由此可对拉深件的结构，尺寸大小，精度要求以及装配关系，实用性能等有全面了解，以便制定工艺方案，选择模具类型和确定模具精度。2.生产类型生产类型是企业生产产业程度的分类，一般分为大量生产、成批生产、小批量生产。根据生产纲领和产品零件的特征或工作的每月担负的工序数，确定该零件的生产类型为大批量生产。3工艺装备大批量的的采用专用夹具，标准附件，标准刀具和万能量具，靠划线和试切法达到精度要求。 冲压工艺性分析1材料 10钢是优质碳素结构刚，易于拉伸成形，具有良好的冲压性能2工件结构 该落料件为圆形件。3尺寸精度 零件图上工件外形尺寸120.8700.30，一般冲压均能满足精度要求。 制定冲压工艺方案1.工序性质和数量。 该零件精度要求较低，故采用单模工序。2.工序顺序和组合（ 1 ） 工序顺序 由于为单工序模具，所以直接落料即可，无需进行其他工序（ 2 ）工序组合方式选择 冲压工序的组合是指将两个或两个以上的工序分析合并在一道工序内完成。减少工序及占用的模具设备和数量，提高效率和冲压件的精度，在确定工序组合时，首先应考虑组合的必要性和可行性，然后再决定是否组合。根据零件图的要求及批量，为单工序模具，所以无需考虑工序组合！ 确定毛坯形状，尺寸和主要参数计算1.毛坯尺寸计算 该工件位无凸缘圆筒形件，根据等面积原则采用解析法求毛坯直径 图11.毛坯尺寸1 确定是否加修边余量由于坯料的各向异性和模具间隙不均等因素的影响，拉深后工件的边缘不整齐，甚至出现突耳，需在拉深后进行修边，所有在计算坯料直径时，要确定是否需要增加修边余量。零件的相对高度h/d(48-1)/(58-2)0.783，根据查表7-4可知，修边余量2（1） 计算毛坯直径 D d146， d260，2， h40，rg6+17 取D128.87mm 2排样及材料利用率（1）排样方法 冲裁件在板料，带料或条料上的布置方法称为排样。 根据零件的形状和排样方法确定为直排排样。（2）搭边与料宽1搭边排样中相邻两个零件之间的余量或零件与条料边缘件的余量称为搭边。由排样图知搭边值a1=1.5，a=1.2式中a1侧面搭边值a冲件之间的搭边值2送料步距和条料宽度的确定a. 送料步距 条料在模具上每次送进的距离称为送料步距（简称步距或进距）其大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离。b.条料宽度 条料宽度的确定原则：最小条料宽度要保证冲裁件零件周边有足够的搭边值。最大条料宽度要能在冲裁时顺利在导料板之间送行并与导料板之间有一定的间隙。根据零件图要求，导料板之间无测压装置。送料进距： s=D+ a=120.87+1.2mm=122.07mm条料宽度： b=D+2 a1=120.87+21.5mm=123.87mm式中 D平行于送料方向冲裁件的宽度3裁板方法板料规格选用2 mm1120 mm2240mm每张钢板裁板条数n1:为了操作方便，采用横裁，即 n1 =2240/123.87=18条余10.42mm每条裁板上的工件数n2 n2=(Ba1)/s=(1120-1.2)/ 122.07=9个 式中B钢板宽度（每条裁板的长度）1000mm每张钢板上的工件总数： n总=n1n2=162个（3）材料的利用率 衡量材料的经济利用率的指标是材料的利用率 =(n总D2）/(4LB) x 100% =(1623.14120.872）/(411202240) 100% = 74%第二部分 冲压模具设计 确定冲模类型机结构形式在冲压工艺性分析后拟定冲压工艺方案时选择单工序模，又因零件的几何形状简单对称，工件间无搭边值，单工序结构相对简单，操作方便，又可直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸件可靠、便于操作，所以模具类型为少废料单工序模。 计算工序压力，选择压力机1.冲裁力，推荐力是冲裁时选择压力机，进行模具设计校核强度和刚度的重要依据。1）冲裁力F落Dt 3.14120.873602N 273.262 KN274KN 式中材料抗剪强度 查文献【2】P345附录表可知 10钢294432MPa 取360Mpa 2.推件力据文献【1】P66查表3-18知凹模直刃口高度h=8mm n=ht=82=4 F推nK推F冲 40.055274KN60.28KN 式中n冲孔时卡在凹模内的废料数，n4； K推推件力因素，K推0.055。 故总冲压力为： F总F落+F推 274+60.28334.28KN从满足冲压力要求看，选用400KN规格的压力机其主要技术参数为： 公称压力： 400KN滑块行程： 100mm行程次数： 80次min最大封闭高度： 300mm最大封闭调节量： 70mm工作台尺寸： 560mm3600mm 模柄孔尺寸： 50mm70 mm工作台模板厚度： 70mm 计算模具压力中心模具的压力中心就是冲裁力合力的作用点。冲模压力中心应尽可能和模柄轴线以及压力机滑块中心线重合，以使冲模平稳地工作，减少导向件的磨损，从而提高模具的寿命。冲模压力中心的求法，采用求平行力系合力的作用点方法。由于绝大部分冲裁件沿冲裁轮廓线的断面厚度不变，轮廓部分的冲裁力与轮廓长度成正比，所以，求合力的作用点可转化为求轮廓线的中心。由图3可知，其压力中心就在圆心上。即X0=0，Y0=0。图3 计算模具零件主要工作部分的刃口尺寸 1 凸、凹模刃口尺寸的确定凸、凹模刃口尺寸的确定原则1）考虑落料和冲孔的区别，落料件的尺寸取决于凹模。因此，落料模应先决定凹模的尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理的间隙。冲孔件的尺寸取决于凸模，因此，冲孔模应先决定凸模尺寸。用增大凹模尺寸来保证合理的间隙。2）考虑刃口的磨损对冲件尺寸的影响。刃口磨损后尺寸变大， 其刃口的基本尺寸应接近或等于冲件的最小极限尺寸；刃口磨损后尺寸变小，应接近或等于冲件的最大极限尺寸。3）考虑冲件精度与模具精度之间的关系，选择模具制造公差时，既要保证冲件的精度要求又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较冲件精度高23级。2 凸、凹模分别加工时的工作部分尺寸其公式见表：表一 凸、凹模分别加工时的工作部分尺寸的计算公式工序性 质冲件尺寸凸模尺寸凹模尺寸落料D0-Dp=（DXZmin）0-pDd=（DX）0+d表示：Dp，Dd分别为落料凸，凹模刃口尺寸 dp，dd 分别为冲孔凸，凹模刃口尺寸 D， d 分别为落料件外径和冲孔件的基本尺寸 p，d分别为凸凹模的制造公差，凸模按IT6，凹模按IT7. 制件的制造公差 Zmin最小合理间隙 X磨损系数，其值在0.51之间。零件精度IT10以上，X=1，工件精度IT11，X=0.5为了保证冲模的间隙小于最大合理间隙（Zmax），凸模和凹模制造公差必须 p+dZmax Zmin3 凸、凹模配合加工时的工作部分尺寸（1） 落料刃口尺寸计算据文献【1】P45查表，对于落料部分按公差IT11级计算，所以落料件尺寸为120.8700.30mm，根据文献【3】P93 查4-4表得冲裁刃口双面间隙为Zmin0.246mm,Zmax0.360mm. 120.8700.30的制造公差查表得凹0.040mm，凸0.030mm 凹+凸=0.04+0.03mm=0.070mm Zmax-Zmin=0.360-0.246mm =0.114 mm由于凹+凸Zmax-Zmin，故采用凸模与凹模分别制造的法。磨损系数为x=0.5.则凹模刃口尺寸为 D凹 =(Dmax-x）+凹0 =(120.87-0.50.3)+0.04 0 =120.885+0.04 0D凸=( D凹-Zmin）0-p=（120.885-0.246）0-0.03=120.6390-0.03 凹模刃口尺寸d凹按凹模实际尺寸配制，其双面间隙为0.10.4mm为保证模具刃口有较长的使用寿命，即保证刃口磨损后还能冲出合格的制件来，制造是按最小间隙Zmin=0.01mm配合间隙。 模具零件的选用1. 模架的选择模架产品标准：（GB/T2851.1GB/T2851.7, GB/T2852.14为铸铁模架, JB/T7181.17181.4和JB/T7182.17182.4为钢板模架）。模架的选择一般根据凹模定位和卸料装置的平面而定，选择模座的形状和尺寸，模座外形，尺寸比凹模相应尺寸大4070mm。模座厚度一般取凹模厚度的11.5倍。下模座外形尺寸至少超过压力机约50mm，同时选择的模架与闭合后的模具设计的高度相适应。通常所说的模架由上模座，下模座，导柱，导套四部分组成，一般标准模架不包括模柄。模架是整副模具的骨架，它是连接冲模主要零件的载体，模具的全部零件都固定在它上面，并承受冲压过程的全部载荷。模具的上模座盒下模座分别与冲压设备的滑块和工作台固定。上下模间的精确位置由导柱导套来实现。模架的选择应从三方面入手：依据产品零件精度，模具工作零件配合精度、高低确定模架精度；根据产品零件精度要求，形状，板料送料方向选项二模架类型；根据凹模周界尺寸确定模架的大小规格。查文献【4】P982 表5.13选择后侧导柱模架GB/T2851.3-1990。后侧导柱模架的特点是导向装置在后侧，横向和纵向送料都比较方便，但如果有偏心载荷，压力机导向又不精确，就会造成上模歪斜，导向装置和凸、凹模都容易磨损，从而影响模具寿命，此模架一般用于较小的冲裁模。2.凹模尺寸计算凹模厚度 Hd =Kb K为系数，b是冲裁件最大外形尺寸查文献【1】P66 表319 k =0.2 =120.870.2=24.174凹模壁厚 C=（1.52 Hd）=36.26148.384 取C=40mm 凸模采用圆形冲孔凸模，采用固定板式固定方式据凹模外形尺寸200mm，选用近似标准模板LB，为200mm200mm. 取50mm，上模垫板厚度8mm，凸模固定板为36mm,下模座厚度取40mm. GB/T2861.1 A型导套dmmLmmDmm为3211548(mm)GB/T2861.1 A型导柱d/mmL/mm为32210 (mm)GB/T2865.5上模座GB/T2865.6下模座3.模柄的选择根据压力机模柄孔尺寸，选择GB/T7646.1-1994压入式模柄。4.其他结构尺寸垫板：2008 (mm)凸模固定板：20036 (mm) 刚性卸料板：20012(mm)导料板：2008(mm)凸模长度：Hp=凸模固定板厚+卸料版厚+导料板厚+安全距离+凸模磨损修量=36+12+8+20+0.5=76.5取Hp=77mm那么该模具的闭合高度：板厚 H0= Hp+H上+H下+H垫板+式中上模板厚H上=50mm下模板厚H下=60mm凹模厚度=40mm下模板厚H垫板=8mm所以= Hp+50+60+8+40=234mm。设计总结冲压模具设计是为模具设计与制造专业学生再学完基础理论课，技术基础深和专业课的基础上所设置的一个重要实践性教学环节，其目的是综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一次冲压模具设计工作的实际训练，从而培养和提高我们独立工作的能力，巩固与扩大课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本技能，如计算，绘图，查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等，通过毕业设计，使自己再其后各方面知识有所提高。参 考 文 献1、 胡建华主编冲压工艺与模具设计北京大学出版社2、 李启涵主编冲压成型工艺模具设计科学出版社3、 赵伟阁主编模具设计西安电子科技大学出版社4、 王孝培编中国模具工程大典电子工业版社5、 杨占尧主编现代模具工手册化学工业出版社17