2022年落料拉深冲孔复合模的课程设计方案8 .pdf
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1、1 / 19 摘 要自行车中轴碗在生产中需要用到多种冲压工艺,包括落料、拉深、冲孔、修边,在冲压生产中比较具有代表性。在生产中,为保证生产效率,其冲压模具结构应采用复合模或级进模。通过零件图,分析零件的结构工艺性,从而选择压力机,设计模具结构,并通过选用标准模架等标准件,提高生产模具的效率。此套是提供给大家学习参考用 , 如需更多的设计可以联系我,Q815717278 关键词: 复合模;落料;拉深;冲孔;凸凹模;模架。目录引言 . 5 1. 零件冲压工艺分析. 6 1.1 制件介绍 . 6 1.2 产品结构形状分析 . 6 1.3 产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析. 62. 零件冲压工艺方案
2、的确定. 7 2.1 冲压方案 . 7 2.2 各工艺方案特点分析 . 7 2.3 工艺方案的确定 . 73. 冲模结构的确定. 7 3.1 模具的结构形式 . 7 3.2 模具结构的选择 . 84. 零件冲压工艺计算. 8 4.1 零件毛坯尺寸计算. 8 4.2 排样. 8 4.3 拉深工序的拉深次数和拉深系数的确定. 9 4.4 冲裁力、拉深力的计算 . 9 4.5 拉深间隙的计算 . 11 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 19 页2 / 19 4.6 拉深凸、凹模圆角半径的计算. 11 4.7 计算模具刃口尺寸 .
3、 11 4.8 计算模具其它尺寸 . 12 4.9 校核凸模强度、刚度 . 155. 选用标准模架 . 15 5.1 模架的类型 . 15 5.2 模架的尺寸 . 156. 选用辅助结构零件. 16 6.1 导向零件的选用 . 16 6.2 模柄的选用 . 17 6.3 卸料装置 . 17 6.4 推件、顶件装置 . 17 6.5 定位装置 . 177. 编制冲压工作零件工艺卡. 18 7.1 落料凹模的选材、加工及热处理工艺过程. 18 7.2 上凸凹模的选材、热处理及加工工艺过程. 18 7.3 下凸凹模的选材、热处理及加工工艺过程. 19 7.4 凸模的选材、热处理及加工工艺过程. 19
4、8. 编制制件冲压工艺卡. 20 9. 总结 . 21 参考文献 . 23 引言在现代工业生产中,模具是生产各种产品的重要工艺装备。80 年代以来,在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下,我国模具工业发展迅速。采用模具生产零部件,具有生产效率高、质量好、成本低、节约能源和原材料等一系列有点,在铸造、锻造、冲压、塑料、橡胶、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生产行业中得到了广泛的应用,成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。模具工业对国民经济和社会发展,起着越来越重要的作精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 19
5、页3 / 19 用。模具制造水平的高低,也成为了衡量一个国家机械制造水平的作用标志之一。在模具工业中,冲压模具占有重要的比重。从模具角度看,模具是现代制造业中不可或缺的装备,发达国家的模具总产值,早已超过了工作母机机床)的总产值,其中为冲压工艺服务的冲模约占模具总量的40。据有关文献介绍,冲压方法的增值率达到原材料的312 倍,具有明显的综合技术经济优势。以冲压方法为主制造的零件,比较有代表性且与人们日常生活密切相关的有汽车覆盖件、搪瓷和不锈钢器皿、各种家用电器的外壳等,它们带来了产品层出不穷的外观变化。冲压方法也能制造不少产品内部的某些零件,甚至是关键零件,如链轮、汽车大梁、支架等。在制件尺
6、寸大小、制件复杂程度、等方面,冲压方法都有非常大的适用范围。冲模在很大范围内涵盖了其它模具冷锻模、塑料模、压铸模、粉末冶金模等)的共同内容,所以掌握冲模技术,对了解其它类模具业很有帮助。1. 零件冲压工艺分析1.1 制件介绍零件名称:自行车中轴碗材料: 15钢渗碳淬火 78HRA,层深 0.3 mm)料厚: 2.5mm 批量:大批量零件图:如图 1 所示1.2 产品结构形状分析由图 1 可知,产品为圆片落料、有凸缘筒形件拉深、圆片冲孔,产品结构图 1精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 19 页4 / 19 简单对称,孔壁与制
7、件直壁之间的距离满足LR+0.5t 查参考书 1第 75 页)的要求 L35-19) 28,R+0.5t3+0.5 2.54.25)。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
8、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 冲压方案完成此工件需要落料、拉深、冲孔、切边四道工序。其加工方案分为以下8 种: 1)方案一:落料拉深冲孔切边。2)方案二:落料、拉深复合冲孔切边。3)方案三:落料、拉深复合冲孔切边复
9、合。4)方案四:落料、拉深、冲孔复合切边。5)方案五:落料、拉深、冲孔、切边复合。6)方案六:落料、拉深级进冲孔切边。7)方案七:落料、拉深、冲孔级进切边。8)方案八:落料、拉深、冲孔、切边级进。2.2 各工艺方案特点分析方案一的单工序模,模具制造简单,维修方便,但生产成本较低,工件精度低,不适合大批量生产;方案五的四工序复合模,生产效率高,工件精度精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 19 页高,但模具制造复杂,调整和维修难度大;方案八的四工序级进模,生产效率高,但模具制造复杂,调整维修麻烦,工件精度较低;其余方案的特点介于
10、上面已分析的三个方案之间。2.3 工艺方案的确定结合本零件的设计要求,决定采用方案四,其生产效率高,制件精度高,模具制造和调整维修比较麻烦。在本设计中,将设计落料、拉深、冲孔复合模。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
11、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 。(2)确定坯料直径 参考1 第 143 页) D75.46mm ,取 D75mm 。4.2 排样 1)单排 如图 2)精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 19 页 a. 搭边查6 第 6
12、7 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+0.8 80.6 mm。c. 板料利用率查1 第 29 页表 1.13, 选用 2.5mm 600mm 500mm的板料。采用横裁可裁条料数为n160080.6 7条),余35.8mm ,每条板料可冲制件数n25001.5 )76.5 6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 423.14 35.52/600500) 100% 55.43(3)交叉双排 如图 3)经计算可得条料宽
13、度为B145,采用横裁可裁成条料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 483.1435.52/100% 63.31图 3精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 19 页7 / 19 4.3 拉深工序的拉深次数和拉深系数的确定h/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m d/D0.5 。4.4 冲裁力、
14、拉深力的计算 1)落料工序 P235.5 2.5 400235.5 kN ;235.50.0255.89 kN ;235.50.0614.13 kN ;235.5+5.89+4.13 255.5 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 752-352)/4 2.5 7.9 kN ; kN
15、; kN。式中:压边力, 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;精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 19 页8 / 19 拉深工序所需力之和。 3)冲孔工序59.66 2.5 40059.66 kN ;59.66 0.052.98 kN ;59.660.06 3.58 kN ;59.66+2.98+3.58 66.22 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+66.22 448.36
16、 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 JH21-60)。其最大装模高度为300mm ,装模高度调节量为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Z1.05t 1.05 2.5 2.625 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
17、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:0.8 7.5 6mm )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,精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 19 页9 / 19 则、仍需取合理值,待拉深后再用
18、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 (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 -0.50-0.36 0.14 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 计算模具其它尺寸精选学习资料 - - - -
19、- - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 19 页3 mm,=t。由零件料厚为 t 2.5 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
20、厚 t 2.5 ,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14mm ,再附加一定的长度。其余部分的壁厚取13.34mm 。上凸凹模的结构如图4 所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 19 页11 / 19 3)下凸凹模下凸凹模的结构是拉深凸模和冲孔凹模,其长度根据拉深凸模的要求进行计算。根据模具结构,下凸凹模的长度可由下凸凹模固定板厚度、下推板厚度和
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