防火罩冲压工艺及模具设计说明书.doc

目录1 工艺性分析11.1 零件图分析11.1.1 零件结构分析11.2 工艺性分析21.2.1 尺寸精度21.2.2 材料分析21.2.3 拉伸工艺性分析22 工艺方案的确定32.1 冲压基本工序的确定32.1.1 工序数目的确定32.1.2工序顺序的确定33 工艺设计与计算43.1 坯料尺寸的确定43.2 模具冲裁部分设计与尺寸的确定4 3.2.1 落料刃口尺寸计算4 3.2.2 冲孔部分刃口尺寸计算43.3 排样5 3.3.1 确定搭边值5 3.3.2 条料宽度的确定5 3.3.3 排样的确定63.4 模具拉深部分设计与尺寸计算6 3.4.1 确定拉伸次数6 3.4.2 拉深凸凹模间隙的确定7 3.4.3 拉深模工作部分尺寸的确定7 3.4.4 拉深凸模与凹模的圆角半径73.5 冲裁力的计算8 3.5.1 冲裁力的计算83.6 拉深力的计算83.7 压力中心的计算93.8 橡皮垫的选择及压边力的校核93.8 模具闭合高度的计算104 模具整体结构的确定114.1 拉深部分结构的确定114.1.1 拉深模方案的确定114.1.2 拉深模结构形式的确定114.2 推件装置的确定114.3 模架的选择114.4 导向装置的选择124.5 操作方式的选择125 设备的选择136 装配图的绘制14参考文献. 151 工艺性分析1.1 零件图分析1.1.1 零件结构分析图1.1 防火罩零件图 如上图所示，该零件为圆筒形件，总高14.5mm，外径37.9mm，壁厚0.3mm，筒底部右侧有一方形孔，左侧矩形区域内为一内凹区，尺寸如图。1.2 工艺性分析1.2.1 尺寸精度 由于影响拉深件精度的因素较多，故不应对其有过高的精度要求。一般情况下，拉深件的精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级。图上尺寸为一般精度，冲压可满足零件尺寸要求。1.2.2 材料分析用于拉深成形的材料要求具有高的塑性，低的屈服点和大的板厚方向性系数，而硬度高的材料则难于进行拉深加工，板料的屈强比s/b越小，冲压成形性能就越好。一次拉深的极限变形程度越大，厚向异性指数r1时，宽度方向的变形比厚度方向的变形容易；r值越大，在拉深过程中越不容易产生变薄和发生断裂，拉深成形性能越好。在金属板料中，含碳量小于0.14%的软钢、软黄铜（含铜量6872%）、纯铝及铝合金、奥氏体不锈钢材料具有良好的拉深性能。此零件所用材料为10号钢，属于优质碳素钢，常温下具有较高的塑性和拉深性能，其部分力学性能如下表所示：表1.1 材料的力学性能参数材料名称抗剪强度/Mpa抗拉强度b/ Mpa屈服强度s/ Mpa延伸率10/ %弹性模量E/103Mpa数值10255333294432206291941.2.3 拉伸工艺性分析制件为无凸缘圆筒形零件，要求外形尺寸，对厚度变化没有要求。制件的形状满足拉深工艺要求。凸模圆角半径，大于制件圆角半径0.5mm，故在拉伸后冲孔时应对圆角进行修整。 尺寸按公差表查得为IT12级，满足拉深工序对制件公差等级的要求。2 工艺方案的确定2.1 冲压基本工序的确定根据对零件图的分析，其冲压基本工序可初步定为：落料拉深冲孔。2.1.1 工序数目的确定由于大批量生产，所以冲压加工过程要求提高生产效率，降低生产成本来满足生产要求，可要求工序数目尽量减小，应尽量把工序集中起来，采用复合模或连续模进行冲压，很小的零件，采用复合或连续冲压加工，既能提高生产效率，又能安全生产。 由于本制件结构比较简单，基本工序只有三个，故可将三道工序集中到一套模具上完成，工艺方案确定为落料拉深冲孔复合模。2.1.2 工序顺序的确定 下料落料、拉深、冲孔3 工艺设计与计算3.1 坯料尺寸的确定圆筒形拉深件毛坯直径 式中 毛坯直径，； 圆筒内径，； 圆筒内圆角半径，； 圆筒直壁部分高度，。23.2 模具冲裁部分设计与尺寸的确定3.2.1 落料刃口尺寸计算由于制件落料部分结构比较简单，故凸凹模采取分开加工，按照精度等级IT13级查表，工件尺寸公差为，故落料件外形尺寸为（1）落料凹模直径式中 落料件公差，； 系数，按照公差等级IT13级查表，=0.75； 凹模制造公差，查表知： （2）落料凸模直径式中 凸凹模最小间隙，查表2.3得； 凸模制造公差，查表知：。3.2.2 冲孔部分刃口尺寸计算由于制件冲孔部分结构比较简单，故凸凹模采取分开加工，孔圆弧部分尺寸为，两直边部分宽（1）冲孔凸模直径式中 冲孔件公差，； 系数，按照公差等级IT13级查表，=0.75； 凹模制造公差，查表知： （2）冲孔凹模直径式中 凸凹模最小间隙，查表2.3得； 凹模制造公差，查表知：。（3）孔直边部分凸模宽度（4）孔直边部分凹模直径3.3 排样3.3.1 确定搭边值搭边：排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘间的余料称为搭边。 搭边的作用：（1)补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料步距误差、送料歪斜误差等原因而冲裁出残缺的废品。（2)还应保持条料有一定的强度和刚度，保证送料的顺利进行，从而提高制件质量，沿整个封闭轮廓线冲裁，使受力平衡，提高模具寿命和工件断面质量。 查表2.8得：工件与工件间搭边值a=1.0，工件与侧边搭边值a1=1.2，考虑到坯料较薄，实际取搭边a=2，a1=2。13.3.2 条料宽度的确定 条料宽度确定的原则是：最小料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值，最大条料宽度能要保证冲裁时在导板中间顺利地送进，并遇到半中间有一定的间隙。无侧压装置的的条料宽度：式中 条料的公称宽度，； 条料与导料板之间的间隙，查表2.9，取0.51； 条料宽度的公差，查表2.9，取0.1。13.3.3 排样的确定根据搭边尺寸和条料宽度，确定排样方法。如下图所示图3.1 冲裁件排样3.4 模具拉深部分设计与尺寸计算3.4.1 确定拉伸次数工件总的拉深系数相对厚度查参考文献1表5.8，制件的极限拉深因数因此，一次拉深即可成型。3.4.2 拉深凸凹模间隙的确定拉深间隙是指单边间隙，间隙值应合理选取，否则过小会增加摩擦力，使拉深件容易拉破，且容易擦伤表面和降低模具寿命；过大，又易使拉深件起皱，且影响工件精度。查表5.15，圆筒形件拉深因数13.4.3 拉深模工作部分尺寸的确定对于一次拉深成形，拉深模的尺寸与公差直接决定了零件的尺寸精度，因此，其凸模和凹模及其公差应按零件的要求来确定。零件的内形尺寸有要求时，凸模尺寸凹模尺寸 式中 凸模尺寸；凹模尺寸；拉深件内形基本尺寸，37.3；凸模的制造公差，查参考文献1表5.16得=0.02；凹模的制造公差，查参考文献1表5.16得=0.03。3.4.4 拉深凸模与凹模的圆角半径拉深凹模的圆角半径可按经验公式确定：式中 凹模圆角半径，； 毛坯直径，59.5；凹模内径，37.3；材料厚度，0.3。由于该制件属于浅拉伸，凸模圆角半径应与制件一致，故3.5 冲裁力的计算3.5.1 冲裁力的计算平刃口模具冲裁时，其理论冲裁力可按下式计算：式中 安全系数，取0.3；冲切断面积，；材料厚度，；材料抗剪强度，查表取300；冲裁周边长度，落料时；冲孔时为26 （CAD测量 ）。故（1）落料冲裁力（2）冲孔冲裁力3.6 拉深力的计算在确定拉深件所需压力机吨位时，必须先求得拉深力，查表1-3-53，无凸缘的筒形零件，所需拉深力3式中 筒形件直径，根据料厚中线计算，取37.6； 材料厚度，0.3；材料抗拉极限，10钢294432MPa，取350MPa；系数，查表取0.7。任何形状零件拉深时的压边力筒形件拉深时的压边力式中 单动压力机上拉深的单位压边力，取3MPa。总的拉深力3.7 压力中心的计算冲裁模的压力中心就是冲裁合力的作用点。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，以使冲模平稳的工作，否则滑块就会受到偏心载荷，使模具歪斜，间隙不均，从而导致冲床滑块与导轨以及模具的不正常磨损，降低冲床和模具的寿命。所以设计模具时必须使其通过模具的轴线，从而保证模具的压力中心与冲床滑块中心重合。取拉深件中心为坐标原点，设原点至压力中心距离为，则解得故压力中心处于制件中心偏右处，但是由于冲裁与拉延并不是同时发生，故导向装置难免承受一定的侧向力。3.8 橡皮垫的选择及压边力的校核初选橡胶垫尺寸为的圆柱形结构。其形状因数弹性模量 MPa式中 修正因数，查表，取1.1； 近似弹性模量，查图3.28，取1200MPa。橡皮垫承受载荷 式中 弹性元件受力作用面积，； 弹性元件的高度，； 最大压缩量，。满足压边力要求。3.8 模具闭合高度的计算拉深模的闭合高度(H)是指滑块在下止点位置时,上模座上平面与下模座下平面的距离,即 取207式中上模板厚度，40； 下模板厚度，45；垫板厚度，；凹模高度，59.5；凸模厚度，64；零件高度，14.2；安全距离，。4 模具整体结构的确定4.1 拉深部分结构的确定4.1.1 拉深模方案的确定经过对制件工艺性分析，工件适合拉深成形，本设计采用单动压力机上拉深。4.1.2 拉深模结构形式的确定查表5.1：式中 板料厚度， 毛坯直径， 故模具结构需采用压边圈拉深。1本设计拉深模结构采用带压边圈的倒装式结构，采用这种结构的优势在于可采用通用的弹顶装置（弹性压边装置）。4.2 推件装置的确定推件装置有刚性和弹性两种。弹性推件器一般装于下模座下面，与下模板相连。这种装置除有推出工件的作用外，还能压平工件，还可用于卸料和缓冲。刚性推件器一般装于上模，推件力大切可靠。其推件力通过打杆推板推杆推块传至工件。4.3 模架的选择本设计选用复合模。模架选用后侧导柱模架，导柱安装在后侧，从前侧送料，操作比较方便。其下模座主要参数如下表5.1：表5.1 下模座GB/T2855.6主要参数主要参数凹模周界HhL1LBD0数值170170-4535180主要参数SA1A2Rl2D数值1801152054280-上模座主要参数如下表5.2：表5.2 上模座GB/T2855.6主要参数主要参数凹模周界HhL1LBD0数值170170-40-210主要参数SA1A2Rl2D数值2101152054280424.4 导向装置的选择导向零件可保证模具冲压时，上、下模有一精确的位置关系。在中、小型模具中最广泛采用的导向零件是导柱和导套。本设计所选用的模架配套的是两个导柱。一般导柱安装在下模座，导套安装在上模座，分别采用过盈配合，具体结构如装配图所示。4.5 操作方式的选择 大批量生产，采用自动化操作方式。5 设备的选择由拉深力和模具的闭合高度，选择J23-16B型开式压力机，其主要技术参数如下表：表5.1 压力及技术参数公称压力/Kn滑块行程/mm滑块行程次数/（次/min）最大封闭高度/mm封闭高度调节量/mm立柱距离/mm工作台尺寸/mm工作台孔尺寸/mm前后左右前后左右直径1607012025060220300450110220160模柄孔尺寸/mm滑块底面尺寸/mm床身最大可倾角直径/mm深度/mm前后左右4040-356 装配图的绘制 模具视图主要用来表达模具的主要结构形状，工作原理及装配关系。视图的数量一般为主视图左视图和俯视图三个，必要时可以加绘辅助视图，视图的表达方式以剖视图为主，以表达清楚模具内部各组织及其装配关系。主视图应画模具闭合时的工作状态，而不能将上模与下模分开来画。主视图的布置一般情况下应与模具工作状态一致。主视图放在图纸正中偏左。俯视图一般是将模具的上模部分拿掉一半。通常俯视图借以了解模具零件的平面布置以及凸模和凹模孔的分布位置。 参考文献1 吴诗淳主编. 冲压工艺及模具设计. 西安：西北工业大学出版社，20022 王树勋主编. 模具实用技术设计综合手册. 广州：华南理工大学出版社，20023 薛启翔主编. 冲压模具与制造 . 北京：化学工业出版社，20044 胡兆国主编. 冷冲压工艺及模具设计. 北京：北京理工大学出版社，20095 张 玉主编. 几何公差与测量技术.沈阳：东北大学出版社，1999