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启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计【2套模具】【22张图纸】【优秀】

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启动 电机壳体 冲压 工艺 模具设计 图纸
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启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计

68页 26000字数+说明书+任务书+开题报告+6张CAD图纸【详情如下】

任务书.doc

冷冲压工艺卡片-A4.doc

切边模图纸9张

启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计开题报告.doc

启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计论文.doc

相关资料.doc

落料拉伸模图纸13张

计划周记进度检查表.xls

上模座-A1.exb

下模座-A1.exb

凸凹模-A3.dwg

凸凹模-A3.exb

凸凹模固定板-A2.exb

凸凹模垫板-A2.dwg

凸凹模垫板-A2.exb

凹模-A2.exb

卸料板-A2.dwg

卸料板-A2.exb

压边圈-A4.exb

弹簧支承板-A4.exb

拉深凸模-A4.dwg

拉深凸模-A4.exb

推件块-A4.exb

落料凹模垫板-A2.dwg

落料凹模垫板-A2.exb

落料拉伸模装配图-A0.dwg

落料拉伸模装配图-A0.exb

上模座-A1.dwg

上模座-A1.exb

下模座-A1.exb

凸模-A4.exb

凸模固定板-A3.dwg

凸模固定板-A3.exb

凸模垫板-A3.dwg

凸模垫板-A3.exb

凹模-A3.exb

切边模装配图-A0.dwg

切边模装配图-A0.exb

定位柱-A4.exb

推件块-A4.exb

摘  要

   综合应用模具设计、冷冲压模具工艺、模具加工工艺学、工程图学等相关课程知识,对启动电机壳体采用多副模的工艺进行模具设计。本文在已完成开题报告的基础上,着重对复合模工作零件、定位零件、卸料推件零件及模架等主要零件的设计进行说明。在模具的设计中,按照小批量生产类型,对制件的冲压工艺进行分析,确定工艺方案,拟定排样方法,计算冲裁力,确定压力中心,计算凹凸模刃口尺寸及结构尺寸,得出模具闭合高度,选用标准件进行装配,最终画出模具总装图、三维模型及装配和主要零件加工工艺规程卡片。模具采用倒装结构,后侧导柱导套模架,导料销导料,弹顶式档料销档料,凸缘模柄,刚性推件及弹性卸料,在保证生产率的同时,尽可能的是模具、方便,且满足冲裁的要求。

关键词:启动电机壳体;冲压工艺;排样;模具结构;


目  录

摘  要III

AbstractIV

1 绪  论1

1.1 课题研究的目的和意义1

1.2 课题国内外研究概况1

1.2.1 国外模具发展概况1

1.2.2国内模具发展概况2

1.3 课题研究的主要内容2

2 冲压工艺设计4

2.1 冲压件简介4

2.2 冲压件的工艺性分析7

2.3 冲压工艺方案的确定8

2.4 冲压工艺计算9

2.4.1 工件的毛坯尺寸计算9

2.4.2 工序分析10

2.4.3 拉深尺寸计算10

2.4.5 整形15

2.4.5 工序汇总16

2.4.6 各工序尺寸公差的确定16

2.5 产品所需模具16

3 落料拉深模设计20

3.1 模具结构20

3.2 确定其搭边值20

3.3 确定排样图21

3.4 材料利用率计算23

3.5 凸、凹模刃口尺寸的确定24

3.5.1落料部份凸、凹模刃口尺寸的确定24

3.5.2 拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差25

3.6 落料拉深复合模冲压力26

3.6.1 落料部分冲压力26

3.6.2 拉深部分冲压力27

3.6.3 落料拉深复合模总冲压力28

3.7 压力机选用28

3.8 压力中心计算30

3.9 落料拉深模主要零部件的结构设计30

3.9.1 落料凹模的结构设计30

3.9.2 落料凸模的结构设计32

3.9.3 落料卸料板设计33

3.9.4 凸凹模(落料凸模)固定板设计35

3.9.5 凸凹模(落料凸模)垫板设计35

3.9.6 拉深凹模的结构设计36

3.9.7 拉深凸模设计37

3.9.8 落料凹模垫板设计38

3.9.9 压边圈设计39

3.9.10 推件块设计40

3.10 标准件确定41

3.10.1 模架确定41

3.10.2 弹顶器的确定41

3.10.3 上模螺钉确定42

3.10.4 上模销确定42

3.10.5 下模螺钉确定42

3.10.6 下模销确定43

3.10.7 模柄确定43

3.10.8 模柄上固定螺钉的确定43

3.10.9 推杆确定43

3.10.10 拉深凸模上固定螺钉的确定43

3.10.11 下模推杆的确定43

3.10.12 条料定位零件的设计44

3.11 模具闭合高度、校验压力机44

4 切边模设计45

4.1 模具结构45

4.2 切边凸、凹模刃口尺寸的计算45

4.3 切边模冲压力47

4.4 压力机选用47

4.5 压力中心计算48

4.6 切边模主要零部件的结构设计48

4.6.1 切边凹模的结构设计48

4.6.2 切边凸模的结构设计50

4.6.3 切边凸模固定板设计50

4.6.4 切边凸模垫板设计51

4.6.5 定位柱设计52

4.6.6 推件块设计53

4.7 标准件确定53

4.7.1 模架确定53

4.7.2 上模螺钉确定54

4.7.3 上模销确定54

4.7.4 下模螺钉确定54

4.7.5 下模销确定54

4.7.6 模柄确定54

4.7.7 圆废料切刀确定55

4.7.8 推杆确定55

4.7.9 模柄紧定螺钉的确定56

4.8 模具闭合高度、校验压力机56

5 结论与展望57

5.1 结论57

5.2 不足之处及未来展望57

致 谢58

参考文献59


1 绪  论

1.1 课题研究的目的和意义

   本课题研究的内容是冲压模具标准件参数化绘图系统研究—中间导柱参数化绘图尽管各类冲压模具的结构形式和复杂程度不同,组成模具的零件有多有少,但组成冲压模具的零部件仍主要包括二类零件:

   1、一类是工艺零件,这类零件直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触,包括有工作零件、定位零件、卸料与压料零件等;

   2、一类是结构零件,这类零件不直接参与完成工艺过程,也不和坯料有直接接触,只对冲压模具完成工艺过程起保证作用,或对冲压模具功能起完善作用,包括有导向零件、紧固零件、标准件及其它零件等。

   而且无论是工艺零件还是结构零件,在其相同类别的零件中,它们的结构形态相似度很高,故许多企业在长期的生产过程中,经过经验总结,针对某一类零件,创建了冲压模具的标准件。标准件的确立,为标准件参数化绘图提供了一个模板,在现实生产中发挥着重大的作用。

   所谓冲压模具标准件的参数化绘图是指在冲压模具标准件的基础上的一种二次开发,它的主要工作原理是,将标准件的绘制过程录制并编辑成程序,同时建立相应的人机程序界面,然后在生产实践中修改标准件的参数,通过所编辑的程序形成所需要的零件。

   冲压模具标准件参数化绘图系统的应用可使企业在生产过程中省略繁琐的绘图过程,节省大量的劳动时间,明显缩短产品的生产周期,提高工作效率,为提高企业的产品竞争力做出巨大贡献。

1.2 课题国内外研究概况

  1.2.1 国外模具发展概况

   高新技术在欧美模具企业得到广泛应用,欧美许多模具企业的生产技术水平在国际上是一流的。将高新技术应用于模具的设计与制造,已成为快速制造优质模具的有力保证。

1、CAD/CAE/CAM的广泛应用,显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性。在欧美,CAD/CAE/CAM已成为模具企业普遍应用的技术。在CAD的应用方面,已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段,目前3D设计已达到了70%~89%。PRO/E、UG、CIMATRON等软件的应用很普遍。应用这些软件不仅可完成2D设计,同时可获得3D模型,为NC编程和CAD/CAM的集成提供了保证。应用3D设计,还可以在设计时进行装配干涉的检查,保证设计和工艺的合理性。数控机床的普遍应用,保证了模具零件的加工精度和质量。30~50人的模具企业,一般拥有数控机床十多台。经过数控机床加工的零件可直接进行装配,使装配钳工的人数大大减少。CAE技术在欧美已经逐渐成熟。在冲模设计中应用CAE软件,模拟金属变形过程,分析应力应变的分布,预测破裂、起皱设计技术要求如下

年生产纲领:100000件

要求外文资料翻译忠实原文

要求编制的冲压规程合理

要求设计的冲压模具满足加工要求

要求图纸设计规范,符合制图标准

要求毕业设计论文叙述听力清楚,设计计算准确,论文格式规范

课题研究方案

复习冲压件的工艺性

制定冲压件工艺方案

确定毛坯形状,尺寸和下料方式

确定冲压类型及结果形式

进行必要的工艺计算

选择压力机

绘制模具总图和非标准零件图


内容简介:
无锡太湖学院信 机系 机械工程及自动化 专业毕 业 设 计论 文 任 务 书一、题目及专题:1、题目 启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 来源于无锡毅立模具有限公司,是电器产品上的一个零件。 模具是机械工程及其自动化专业的一个专业方向,选择模具方向的毕业设计题目完全符合本专业的要求,从应用性方面来说,模具又是生产效率极高的工具之一,能有效保证产品一致性和可更换性,具有很好的发展前途和应用前景。该产品外形较大,冷冲压工艺设计复杂,计算过程较繁,其准确性非常重要,要求学生要有良好的心理素质和仔细认真的作风,因此对本课题的研究对学生也是一次很好的煅练机会。 三、本设计(论文或其他)应达到的要求: 综合应用各种所学的专业知识,在规定的时间内对产品进行冷冲压工艺分析,制订完整的冲压工艺方案,并完成整副模具设计、数据计算和图纸(所有图纸折合A0不少于3张)绘制,具体内容如下:1完成模具装配图:2张(A0或A1); 2零件图:主要是非标准件零件图(不少于5张); 3冷冲压工艺卡片:1张 ; 4设计说明书:1份(15000字以上,其中参考文献不少于10篇,外文不少于5篇); 5翻译8000以上外文印刷字符,折合中文字数约5000字的有关技术资料或专业文献,内容要尽量结合课题。 四、接受任务学生: 机械96 班 姓名 李鹏飞 五、开始及完成日期:自2012年11月12日 至2013年5月25日六、设计(论文)指导(或顾问):指导教师签名 签名 签名教研室主任学科组组长研究所所长签名 系主任 签名2012年11月12日无锡太湖学院冷冲压工艺卡片零件名称启动电机壳体零件图号113213材料牌号及规格08钢1.510002500毛坯种类条料毛坯尺寸107.82500每毛坯可制件数23工序号工序名称工序内容冲压设备工艺装备一次加工数工 序 附 图10冲压落料拉深J23-63落料拉深模具120拉深2次拉深J23-63拉深模具130拉深3次拉深J23-40拉深模具140拉深4次拉深J23-40拉深模具150冲压整形J23-40整形模具160冲裁切边J23-16切边模具170检验检验班级机械96姓名李鹏飞学号0923279日期2013.5.17批改日期无锡太湖学院毕业设计(论文)开题报告题目: 启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计 信机 系 机械工程及自动化 专业学 号: 0923279 学生姓名: 李鹏飞 指导教师: 钟建刚 (职称:副教授) (职称: )2012年11月20日课题来源来源于无锡毅立模具有限公司,是电器产品上的一个零件。课题来源于生产实际,探讨冲压加工中较常见零件的工艺方法和结构设计。课题涉及知识面较广,且设计要求较高,对学生的设计能力,特别是思考能力是一个很好的锻炼。课题研究内容包括机械工程学科的力学,材料学,机械原理,机械设计,公差与互换性,机械制造工艺等知识,特别锻炼学生规范性设计的能力。使学生能得到全面的锻炼。课题要求学生具备较强的机构设计能力和创新能力,对学生是一个挑战。课题为典型的机械设计类课题,涉及机械知识全面,与工程机械专业方向结合紧密。科学依据(包括课题的科学意义;国内外研究概况、水平和发展趋势;应用前景等)(1)课题科学意义冲压模具作为一种生产工具已经运用到各行各业,其发展快,模具需求量之多,是前所未有的。当今,在国民经济的各个工业部门。都越来越多的依靠模具来进行生产加工,模具已成为国民经济的基础工业,已成为当代工业的基本手段和工艺发展手段之一。现代工业产品的品种和生产效益的提高,是高技术含量的社会产品,其价值和价格主要取决于模具材料、加工、外购件的劳动与消耗三项直接发生的费用和模具设计与试模等技术费用,后者是模具价值与市场价格的主要组成部分,其中一部分技术价值计入了市场价格,而更大的一部分价值,则是模具用户和产品用户受惠变为社会效益。如电视机用模,其模具费用为产品价格的1/30001/5000,尽管模具的一次投资较大,但大批量生产后,其模具成本占很小的部分,甚至可以忽略不计,而实际上,很高的模具价格为社会所拥有,变成了社会财富。所以本模具设计拥有很高的现实意义。(2)研究状况及其发展前景目前我国模具市场总体趋势平稳向上。目前,国内市场对中高档家电、汽车、塑料制品模具的需求量很大,但要求国产模具必须在质量、交货期等方面满足用户的需求。我国加入WTO后,伴随着世界经济的一体化浪潮,全球制造业加速向中国大陆地区转移已是大势所趋,中国也将逐步发展成为世界级的制造业基地。中低档的模具国际市场潜力十分巨大,只要国产模具的质量能够有提高,交货期能够保证,模具出口的前景是十分乐观的。优势明显的广东特别是珠三角地区,将在十年之内发展成为世界模具生产中心。同时,由于近年来我国每年用近10亿美元进口模具,其中精密、大型、复杂、长寿命模具占多数,所以从减少进口角度出发,这类高档模具在市场的分额比例也将逐步增大。现代模具其高技术、人才密集、高技术背景下的工艺密集型工业的特点,是在新型工业化道路上走在前面的产业,模具作为重要的制造装备行业在为各行各业服务的同时,也直接为高新技术产业服务,模具在制造业产品研发、创新和生产中所具有的独特的重要地位,使得模具制造能力和水平的高低也成为国家创新能力的重要标志。随着电子、信息等高新技术的不断发展,模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展。模具CAD/CAE/CAM技术是模具设计、制造技术的发展方向,模具和工件的检测数字、模具软件功能集成化、模具设计、分析及制造的三维化、模具产业的逆向工程以及模具软件应用的网络化是主趋势。研究内容本课题研究的是启动电机壳体冲压模具设计,要求其材料08F钢,采用大批量生产,精度要求高。通过合理的设计凸凹模,选择合理的标准模架,制造出符合要求的制件。(1)查阅有关模具设计方面的资料,翻译与模具设计相关的英文文献;(2)对工件进行冲压成型工艺分析,选择合理的设计方案;(3)进行必要的参数计算,确定出正确的设计参数;(4)在计算正确的基础上设计冲压成型模具;(5)撰写出一份与自己设计相配套的设计说明书。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析1、分析冲压件的工艺性,确定工艺方案。根据设计题目,分析冲压件成型的结构工艺性,分析冲压件的形状特点、精度要求等。在分析了冲压件的工艺性后,可以列出几种不同的冲压方案,然后从产品质量、生产效率、设备占有情况、模具制造难易程度和模具寿命高低、工艺成本等,确定最经济合理的工艺方案。2、确定毛坯形状、尺寸和下料方式在最经济的原则下,确定毛坯形状、尺寸和下料方式,并确定材料的消耗量。3、确定冲压模类型及结构形式4、进行必要的工艺计算5、选择压力机。6、绘制模具总图和非标准零件图。7、编写设计计算所明书。研究计划及预期成果研究计划:2012年11月12日-2012年12月2日:按照任务书要求查阅论文相关参考资料,填写毕业设计开题报告书。2012年12月3日-2012年12月31日:工作计划、进度。2013年3月4日-2013年3月15日:查阅参考资料,学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。2013年3月18日-2013年4月5日:冲压工艺设计,模具结构设计,刃口尺寸和主要零件结构设计和尺寸计算。2013年4月15日-2013年5月3日:绘制模具装配图和零件图。2013年5月6日-2013年5月25日:工艺文件、毕业论文撰写和修改工作。预期成果:1完成模具装配图:2张(A0或A1);2零件图:主要非标准件零件图(不少于5张);3冷冲压工艺卡片:1张;4设计说明书:1份;5翻译8000以上外文印刷字符或译出约5000左右汉字的有关技术资料或专业文献,内容要尽量结合课题。特色或创新之处模具技术的特色应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”,“价格低”的要求服务。创新之处是通过研究各种新型材料及先进表明处理技术,使模具抛光技术向自动化,智能化发展。已具备的条件和尚需解决的问题已具备的条件:1、工件的尺寸;2、工件的价格方法;3、工件的制造流程,工艺卡尚需解决的问题:拉深工艺的确定,冲压力的大小和压力机选择,模具结构的确定,模具的装配工艺等等。指导教师意见 指导教师签名:年 月 日教研室(学科组、研究所)意见 教研室主任签名: 年 月 日系意见 主管领导签名: 年 月 日编编 号号无锡太湖学院毕毕业业设设计计(论论文文)题目:题目: 启动电机壳体冷冲压工艺启动电机壳体冷冲压工艺 及模具设计及模具设计 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业学 号: 学生姓名: 指导教师: (职称:副教授 ) (职称: )2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院本科毕业设计(论文)无锡太湖学院本科毕业设计(论文)诚诚 信信 承承 诺诺 书书本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文)启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果,其内容除了在毕业设计(论文)中特别加以标注引用,表示致谢的内容外,本毕业设计(论文)不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级: 机械 96 学 号: 0923279 作者姓名: 2013 年 5 月 25 日I摘摘 要要综合应用模具设计、冷冲压模具工艺、模具加工工艺学、工程图学等相关课程知识,对启动电机壳体采用多副模的工艺进行模具设计。本文在已完成开题报告的基础上,着重对复合模工作零件、定位零件、卸料推件零件及模架等主要零件的设计进行说明。在模具的设计中,按照小批量生产类型,对制件的冲压工艺进行分析,确定工艺方案,拟定排样方法,计算冲裁力,确定压力中心,计算凹凸模刃口尺寸及结构尺寸,得出模具闭合高度,选用标准件进行装配,最终画出模具总装图、三维模型及装配和主要零件加工工艺规程卡片。模具采用倒装结构,后侧导柱导套模架,导料销导料,弹顶式档料销档料,凸缘模柄,刚性推件及弹性卸料,在保证生产率的同时,尽可能的是模具、方便,且满足冲裁的要求。关键词:关键词:启动电机壳体;冲压工艺;排样;模具结构;IIAbstractComprehensive application of mold design, cold stamping mold process, mold processing technology, engineering, graphics and other related courses knowledge, start the motor housing using a plurality of mold process for mold design. In this paper, on the basis of complete opening report on the design of the main parts of the composite mold parts, positioning parts, discharge push parts and moldbase instructions. In mold design, in accordance with the type of small batch production parts stamping process analysis, to determine the process plan, intended nesting method to calculate the punching power, to determine the center of pressure, calculated the bump Edge size and structure size may the mold shut height, the choice of standard parts for assembly, and ultimately draw card of the mold assembly chart, the three-dimensional model and assembly and main parts process planning. Mold flip structure, the rear side of the guide pins and bushings mold, the stock guide pin guide material, playing the top-of-file material off of file material, the flange of the handle, rigid push pieces and elastic unloading, ensuring the productivity, although possible mold, convenient, and satisfying the requirements of the punched.Key words: Start the motor housing; stamping process; nesting; guide pins and bushings;mold structure;III目目 录录摘 要.IIIAbstract .IV1 绪 论.11.1 课题研究的目的和意义.11.2 课题国内外研究概况.11.2.1 国外模具发展概况.11.2.2 国内模具发展概况.21.3 课题研究的主要内容.22 冲压工艺设计.42.1 冲压件简介.42.2 冲压件的工艺性分析.72.3 冲压工艺方案的确定.82.4 冲压工艺计算.92.4.1 工件的毛坯尺寸计算.92.4.2 工序分析.102.4.3 拉深尺寸计算.102.4.5 整形.152.4.5 工序汇总.162.4.6 各工序尺寸公差的确定.162.5 产品所需模具.163 落料拉深模设计.203.1 模具结构.203.2 确定其搭边值.203.3 确定排样图.213.4 材料利用率计算.233.5 凸、凹模刃口尺寸的确定.243.5.1 落料部份凸、凹模刃口尺寸的确定.243.5.2 拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差.253.6 落料拉深复合模冲压力.263.6.1 落料部分冲压力.263.6.2 拉深部分冲压力.273.6.3 落料拉深复合模总冲压力.283.7 压力机选用.283.8 压力中心计算.303.9 落料拉深模主要零部件的结构设计.30IV3.9.1 落料凹模的结构设计.303.9.2 落料凸模的结构设计.323.9.3 落料卸料板设计.333.9.4 凸凹模(落料凸模)固定板设计.353.9.5 凸凹模(落料凸模)垫板设计.353.9.6 拉深凹模的结构设计.363.9.7 拉深凸模设计.373.9.8 落料凹模垫板设计.383.9.9 压边圈设计.393.9.10 推件块设计.403.10 标准件确定.413.10.1 模架确定.413.10.2 弹顶器的确定.413.10.3 上模螺钉确定.423.10.4 上模销确定.423.10.5 下模螺钉确定.423.10.6 下模销确定.433.10.7 模柄确定.433.10.8 模柄上固定螺钉的确定.433.10.9 推杆确定.433.10.10 拉深凸模上固定螺钉的确定.433.10.11 下模推杆的确定.433.10.12 条料定位零件的设计.443.11 模具闭合高度、校验压力机.444 切边模设计.454.1 模具结构.454.2 切边凸、凹模刃口尺寸的计算.454.3 切边模冲压力.474.4 压力机选用.474.5 压力中心计算.484.6 切边模主要零部件的结构设计.484.6.1 切边凹模的结构设计.484.6.2 切边凸模的结构设计.504.6.3 切边凸模固定板设计.504.6.4 切边凸模垫板设计.514.6.5 定位柱设计.524.6.6 推件块设计.534.7 标准件确定.53V4.7.1 模架确定.534.7.2 上模螺钉确定.544.7.3 上模销确定.544.7.4 下模螺钉确定.544.7.5 下模销确定.544.7.6 模柄确定.544.7.7 圆废料切刀确定.554.7.8 推杆确定.554.7.9 模柄紧定螺钉的确定.564.8 模具闭合高度、校验压力机.565 结论与展望.575.1 结论.575.2 不足之处及未来展望.57致 谢.58参考文献.59启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计01 绪绪 论论1.1 课题研究的目的和意义课题研究的目的和意义本课题研究的内容是冲压模具标准件参数化绘图系统研究中间导柱参数化绘图尽管各类冲压模具的结构形式和复杂程度不同,组成模具的零件有多有少,但组成冲压模具的零部件仍主要包括二类零件:1、一类是工艺零件,这类零件直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触,包括有工作零件、定位零件、卸料与压料零件等;2、一类是结构零件,这类零件不直接参与完成工艺过程,也不和坯料有直接接触,只对冲压模具完成工艺过程起保证作用,或对冲压模具功能起完善作用,包括有导向零件、紧固零件、标准件及其它零件等。而且无论是工艺零件还是结构零件,在其相同类别的零件中,它们的结构形态相似度很高,故许多企业在长期的生产过程中,经过经验总结,针对某一类零件,创建了冲压模具的标准件。标准件的确立,为标准件参数化绘图提供了一个模板,在现实生产中发挥着重大的作用。所谓冲压模具标准件的参数化绘图是指在冲压模具标准件的基础上的一种二次开发,它的主要工作原理是,将标准件的绘制过程录制并编辑成程序,同时建立相应的人机程序界面,然后在生产实践中修改标准件的参数,通过所编辑的程序形成所需要的零件。冲压模具标准件参数化绘图系统的应用可使企业在生产过程中省略繁琐的绘图过程,节省大量的劳动时间,明显缩短产品的生产周期,提高工作效率,为提高企业的产品竞争力做出巨大贡献。1.2 课题国内外研究概况课题国内外研究概况1.2.1 国外模具发展概况国外模具发展概况高新技术在欧美模具企业得到广泛应用,欧美许多模具企业的生产技术水平在国际上是一流的。将高新技术应用于模具的设计与制造,已成为快速制造优质模具的有力保证。1、CAD/CAE/CAM 的广泛应用,显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性。在欧美,CAD/CAE/CAM 已成为模具企业普遍应用的技术。在 CAD 的应用方面,已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段,目前 3D 设计已达到了70%89%。PRO/E、UG、CIMATRON 等软件的应用很普遍。应用这些软件不仅可完成2D 设计,同时可获得 3D 模型,为 NC 编程和 CAD/CAM 的集成提供了保证。应用 3D 设计,还可以在设计时进行装配干涉的检查,保证设计和工艺的合理性。数控机床的普遍应用,保证了模具零件的加工精度和质量。3050 人的模具企业,一般拥有数控机床十多台。经过数控机床加工的零件可直接进行装配,使装配钳工的人数大大减少。CAE 技术在欧美已经逐渐成熟。在冲模设计中应用 CAE 软件,模拟金属变形过程,分析应力应变的分布,预测破裂、起皱和回弹等缺陷。CAE 技术在模具设计中的作用越来越大,意启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计1大利 COMAU 公司应用 CAE 技术后,试模时间减少了 50%以上。2、为了缩短制模周期、提高市场竞争力,普遍采用高速切削加工技术高速切削是以高切削速度、高进给速度和高加工质量为主要特征的加工技术,其加工效率比传统的切削工艺要高几倍,甚至十几倍。目前,欧美模具企业在生产中广泛应用数控高速铣,三轴联动的比较多,也有一些是五轴联动的,转数一般在 1.5 万3 万r/min。采用高速铣削技术,可大大缩短制模时间。经高速铣削精加工后的模具型面,仅需略加抛光便可使用,节省了大量修磨、抛光的时间。欧美模具企业十分重视技术进步和设备更新。设备折旧期限一般为 45 年。增加数控高速铣床,是模具企业设备投资的重点之一。3、快速成型技术与快速制模技术获得普遍应用由于市场竞争日益激烈,产品更新换代不断加快,快速成型和快速制模技术应运而生,并迅速获得普遍应用。在欧洲模具展上,快速成型技术和快速制模技术占据了十分突出的位置,有 SLA、SLS、FDM 和 LOM 等各种类型的快速成型设备,也有专门提供原型制造服务的机构和公司。1.2.2 国内模具发展概况国内模具发展概况国内模具工业从起步到发展,历经了半个多世纪,尤其是 20 世纪 90 年代以来发展得更加迅速。近年我国的模具在国际模具行业美好的发展形势下,模具水平有了较大提高,大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。从模具发展地域来看,我国模具工业的发展在地域分布上存在不平衡性,模具生产最集中的地区在江浙和广东等经济技术高的地区。从模具的需求情况看,汽车工业是模具的最大用户,汽车产量的增幅虽然有较大回落,但车型开发和新车型的上市速度并未放慢,有的还有所加快,汽车工业对模具需求仍旧十分强劲。电子信息行业、电器和仪器仪表行业、电机行业、建材行业等,也是大量使用模具的行业,这些都对模具产生大量的需求。中国经济的高速发展对模具工业提出越来越高的要求,也为其发展提供了巨大的动力。近年来,我国的模具工业一直以高增长速度快速发展。除了国有专业模具厂外,其他所有制形式的模具厂家,如集体企业、合资企业和私营企业,都得到了快速发展,其中集体和私营的模具企业发展得最为迅速,各地从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家,形成了许多国内外知名的“模具之城”和最具发展活力的组成之一。1.3 课题研究的主要内容课题研究的主要内容课题研究内容零件冲压模具设计原始资料及设计技术要求如下:无锡太湖学院学士学位论文2图 1-1 零件图设计技术要求如下1. 年生产纲领:100000 件2. 要求外文资料翻译忠实原文3. 要求编制的冲压规程合理4. 要求设计的冲压模具满足加工要求5. 要求图纸设计规范,符合制图标准6. 要求毕业设计论文叙述听力清楚,设计计算准确,论文格式规范课题研究方案1. 复习冲压件的工艺性2. 制定冲压件工艺方案3. 确定毛坯形状,尺寸和下料方式4. 确定冲压类型及结果形式5. 进行必要的工艺计算6. 选择压力机7. 绘制模具总图和非标准零件图启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计32 冲压工艺设计冲压工艺设计2.1 冲压件简介冲压件简介形状和尺寸如下图所示。材料为 08F 钢,板材厚度 1.5mm。带小凸缘的拉深件。零件图如下:图 2.1 零件图1未注公差尺寸分析图中共有 3 个尺寸未注公差,查相应国标确定其公差和偏差。对照参考文献1,P1P2,这 3 个尺寸可分为二类。第一类,未注公差冲裁件线性尺寸,尺寸有:45;第二类,未注公差成形圆角半径线性尺寸,尺寸有:R1.5、R0.5。下面查对应表确定其公差和偏差。第一类,未注公差冲裁件线性尺寸,查表 2-1 未注公差冲裁件线性尺寸的极限偏差(即查参考文献2,P3P4,表 1 未注公差冲裁件线性尺寸的极限偏差),公差等级取m 级,可得尺寸 45 的公差和偏差尺寸,最终带偏差的尺寸为:450.55。表 2-1 未注公差冲裁件线性尺寸的极限偏差2基本尺寸材料厚度公差等级大于至大于至fmcv10.150.200.300.40140.300.400.550.7563040.450.600.801.2010.200.300.400.55140.400.550.751.053012040.600.801.101.50第二类,未注公差成形圆角半径线性尺寸,查表 2-2 未注公差成形圆角半径线性尺无锡太湖学院学士学位论文4寸的极限偏差(即查参考文献2,P5,表 2 未注公差成形圆角半径线性尺寸的极限偏差),可得这 2 个尺寸的公差和偏差,最终这 2 个尺寸为:、,由于这00. 130. 05 . 1R00. 130. 05 . 0R两个两圆角只能小不能大,故取为:、。030. 05 . 1R030. 05 . 0R表 2-2 未注公差成形圆角半径线性尺寸的极限偏差基本尺寸3366101018183030极限偏差1.000.301.500.502.500.803.001.004.001.505.002.002已注公差尺寸分析已注公差尺寸有 4 个:、70.1。这 4 个尺寸都属于拉深尺1 . 0039027. 00133 . 0049寸。尺寸分析。查表 2-3 成形冲压件尺寸公差(即查参考文献1,P3P4,表1 . 00392 成形冲压件尺寸公差),得的公差等级为:FT1 和 FT2 之间,再查表 2-4 成形冲压39件尺寸公差等级选用(即查参考文献1,P6,表 A2),得:39 的公差等级极高。表 2-3 成形冲压件尺寸公差1基本尺寸板材厚度公差等级大于至大于至FT1FT2FT3FT4FT5FT6FT7FT8FT9FT100.50.0220.0360.0600.0900.1400.2400.3800.6000.9601.4000.510.0320.0500.0800.1200.2000.3400.5400.8601.4002.200130.0500.0700.1100.1800.3000.4800.7601.2002.0003.200360.0600.0900.1400.2400.3800.6001.0001.6002.6004.00031060.0700.1100.1800.2800.4400.7001.1001.8002.8004.4000.50.0300.0500.0800.1200.2000.3200.5000.3001.2002.0000.510.0400.0700.1100.1800.2800.4600.7201.1001.8002.800130.0600.1000.1600.2600.4000.6401.0001.6002.6004.000360.0800.1200.2000.3200.5000.8001.2002.0003.2005.000102560.1000.1400.2400.4000.6201.0001.6002.6004.0006.4000.50.0400.0600.1000.1600.2600.4000.6401.0001.6002.6000.510.0600.0900.1400.2200.3600.5800.9001.4002.2003.600130.0800.1200.2000.3200.5000.8001.2002.0003.2005.000360.1000.1600.2600.4000.6601.0001.6002.6004.0006.400256360.1100.1800.2800.4600.7601.2002.0003.2005.0008.000启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计5表 2-4 成形冲压件尺寸公差等级选用1公差等级加工方法尺寸类型FT1FT2FT3FT4FT5FT6FT7FT8FT9FT10拉深直径高度带凸缘拉深直径高度弯曲长度其他成形方法直径高度长度尺寸分析。查 2-3 得 13 的公差等级为:FT4 和 FT5 之间,再查表 2-4027. 0013得:13 的公差等级较高;尺寸 70.1 分析。查表 2-3 得 7 的公差等级为,FT2 和 FT3 之间。再查表 2-4得:7 的公差等级极高。尺寸分析。查表 2-3 得 49 的公差等级为:FT3 和 FT4 之间,再查表 2-43 . 0049得:49 的公差等级较高;可见整个产品尺寸公差等级较高,部分尺寸公差等级极高。最终产品图如图 2.2 所示。图 2.2 带公差的产品图无锡太湖学院学士学位论文62.2 冲压件的工艺性分析冲压件的工艺性分析工艺分析包括技术和经济两方面内容。在技术方面,根据产品图纸,主要分析零件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求;在经济方面,主要根据冲压件的生产批量,分析产品成本,阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。因此工艺分析,主要是讨论在不影响零件使用的前提下,能否以最简单最经济的方法冲压出来。一、冲压件工艺性的因素很多,从技术和经济方面考虑,主要因素:1件的外形为圆形,外形简单均匀,适宜冲裁。2件无细长的旋臂与窄槽,模具结构简单,适合冲裁。3料为 08F 钢,是常用的冲裁拉深材料,具有良好的冲裁性能和较好的拉深性能。4件尺寸属于装配要求不是精确尺寸,可按一般精度定为加工尺寸。5产批量,一般来说,大批量生产时,可选用连续和高效冲压设备,以提高生产效率;中小批量生产时,常采用简单模或复合模,以降低模具制造费用。6型件的直径尺寸要求较高,需作整形。表面粗糙度要求不大,拉浓变形量很大,容量引起破裂,需作多次拉深或正反拉深。7角半径最小为 R0.5,不满足最小圆角半径要求。综上所述,此工件适宜冲裁和拉深。二、压件工艺分析如下:1图形分析形状较简单,且左右、前后对称,主要是拉深形状。2尺寸分析尺寸公差主要部份都已经有了,其余尺寸不重要,拉深部分直径公差要求较高。3材料08F,是适合拉深的钢,但拉深较深时,需考虑周全。08F 钢为极软的碳素钢,强度、硬度很低,而韧性和塑性极高,具有良好的深冲、拉延、弯曲和镦粗等冷加工性能、焊接性能。但存在时效敏感性,淬硬性及淬透性极低。大多轧制成高精度的薄板或冷轧钢带用以制造易加工成形,强度低的深冲压或深拉延的覆盖零件和焊接构件。1)化学成份:碳 C :0.050.11硅 Si:0.03锰 Mn:0.250.50硫 S :0.035磷 P :0.035铬 Cr:0.10镍 Ni:0.30铜 Cu:0.202)力学性能:抗拉强度 b(MPa):295MPa启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计7屈服强度 s(MPa):175MPa伸长率 5():35断面收缩率 ():60硬度 :未热处理,131HB试样尺寸:试样尺寸为 25mm3)热处理规范及金相组织:热处理规范:正火 930,30min,空冷。金相组织:铁素体+极少量珠光体。4批量60 万件/每年,批量不是很大。5冲压工序落料、拉深、整形、切边。6冲裁间隙本产品只有落料与冲裁间隙有关,并且精度要求不高,故查表 2-5 冲裁模初始双面间隙(即参考文献3,P20 页,表 2-10),得双面间隙 Z0.1320.240mm。表 2-5 冲裁模初始双面间隙 Z308、10、15,09Mn2、Q23516Mn45、5065Mn材料厚度 tZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax小于 0.5极小间隙0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.0600.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.0640.0920.90.0900.1260.0900.1260.0900.1260.0900.1261.00.1000.1400.1000.1400.1000.1400.0900.1261.20.1260.1800.1320.1800.1320.1801.50.1320.2400.1700.2400.1700.2401.750.2200.3200.2200.3200.2200.3202.00.2400.3600.2600.3800.2600.3802.3 冲压工艺方案的确定冲压工艺方案的确定经过对冲压件的工艺分析后,结合产品进行必要的工艺计算,并在分析冲压工艺、冲压次数,工艺顺序组合方式的基础上,提出各种可能的冲压分析方案。方案一:单工序模。适当整合各冲压工序,需要副模具,此模具经济,制造方便。方案二:级进模。本零件很大,模具很大,模具结构复杂,制造难度高,成本高。由于第二种方案模具结构复杂,制造成本高,因此选用方案一。无锡太湖学院学士学位论文82.4 冲压工艺计算冲压工艺计算2.4.1 工件的毛坯尺寸计算工件的毛坯尺寸计算由于工件主要成型的工序是拉伸,工件的变形主要在拉深处,此工件是带凸缘的零件。由于材料厚度 t=1.5,先将产品尺寸转化为中心层尺寸,结果如下图所示:图 2.3 中心层尺寸1.修边余量凸缘直径 di=45,d=40.5,相对凸缘直径 di/d=45/40.5=1.1查表 2-6 有凸缘拉深件的修边余量(即查参考文献3,P116 页,表 4-2)得:修边余量 =3.5mm因此工件的外沿直径为 di=45+23.5=52mm故含修边余量中心层图形和尺寸如下图所示。图 2.4 含修边余量中心层尺寸表 2-6 有凸缘拉深件的修边余量3拉深相对高度 di/d(或 Bi/B)凸缘直径di(或 Bi)1.51.52.02.02.52.53.0251.81.61.41.225502.52.01.81.6501003.53.02.52.2启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计92.毛坯尺寸计算由于工件是凸字型回转体形状,因此工件展开后是一个圆形片,可以直接计算工件的实际尺寸,利用拉深前后体积不变的原则,采用三维软件计算可得毛坯直径:D=102.11mm值得注意的是,在确定复杂拉深件的毛坯尺寸和形状时,由于实际情况比较复杂,影响因素很多,如板材的厚度变化、模具的间距大小、模具的尺寸公差等,所以一般是线根据上述公式进行初步计算,然后在通过试验加以修正确定,由于条件有限不能通过试验进行修正,根据拉深件质量要求材料不能变薄,毛坯只能大不能小,同时考虑拉深回弹,需多拉一些,故毛坯直径选为 D=102.2mm,总体积为:12305mm3。3.是否采用压边圈t/D=1.5/102.2=1.46%,查表 2-7 采用或不采用压边圈的条件(即查参考文献3,P121 页,表 4-7)得,第一次拉深时采用压边圈,以后各次拉深,如果 t/(dn-1)1.0%或拉深系数 mn0.8,仍要用压边圈。表 2-7 采用或不采用压边圈的条件3第一次拉深以后各次拉深拉深方法(t/D)100m1(t/D)100mn用压边圈1.50.61.02.00.61.50.82.4.2 工序分析工序分析按照产品件的冲压工序看,下凹部分是反拉深,通过运用 CAD/CAM 三难软件仿真,初步得出冲压工序过程,落料拉深整形切边。下面主要分析拉深和整形工序。2.4.3 拉深尺寸计算拉深尺寸计算1.能否一次拉出只需分析大直径部分能否一次拉出,下面采用查表法。中心层尺寸如图 2.4 所示,d=40.5,高度 h=47.5,df=52t/d=1.5/40.5=3.7%,df/d=52/40.5=1.28,d/df=40.5/52=0.78,t/D=1.46%相对高度:h/d=47.5/40.5=1.17总拉深系数:m=d/D=40.5/102.20.396查表 2-8 凸缘件第一次拉深系数(即查参考文献3,P136 页,表 4-14)得,拉深极限系数为 0.51,因本工序拉深系数为 0.396,故不能一次拉出来。表 2-8 凸缘件第一次拉深系数3毛坏相对厚度(t/D100)凸缘相对直径df/d0.060.20.20.50.5111.51.5151.10.450.520.500.620.570.700.600.800.750.9011.30.400.470.450.530.500.600.560.720.650.801.31.50.350.420.400.480.450.530.500.630.580.701.51.80.290.350.340.390.370.440.420.530.480.58综上所述,由于拉深系数太小,高度太高,故不能一次拉出,需多次拉深。2.第 1 次拉深计算为保证拉深能顺利进行,第 1 次拉深计算时,不仅要考虑第 1 次拉深系数,还要考虑第 1 次拉深的高度极限,以后各次拉深按照拉深系数逐渐增大的原则设计。1)第 1 次拉深凹模圆角半径的确定查参考文献3,P126,首次拉深凹模圆角半径公式 4-26: (2-1)tdDrd)(8 . 01式中: D毛坯直径,mm; d 本道拉深后的直径,mm; t 工件厚度,mm。已知:D=102.2mm,d=40.5,t=1.5,所以 mm7 . 75 . 1)5 .402 .102(8 . 0)(8 . 01tdDrd又根据表 2-10 首次拉深的凹模圆角半径 rd(即查参考文献3,P126 页,表 4-11)得15mm12=10)t8(1dr表 2-10 首次拉深的凹模圆角半径 rd3t/mm2.01.51.51.01.00.60.60.30.30.1无凸缘拉深(47)t(58)t(69)t(710)t(813)t有凸缘拉深(610)t(813)t(1016)t(1218)t(1522)t综合考虑取,中心层半径为 R10.75mm。mmrd1012)第 1 次拉深凸模圆角半径的确定查参考文献3,P127,首次拉深凸模圆角半径:启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计11 (2-2)11)0 . 17 . 0(dprr得:10710)0 . 17 . 0(1rp所以取,转化为外形尺寸为 R11.5。101pr由于产品底部还有一个凸台,为了拉深顺利,根据反拉深原理,首次拉深凸模头部采用球形,即凸模圆角半径与凸模半径相等。3)按第 1 次拉深极限系数计算第 1 次拉深后直径为:d1=Dm1=102.20.5153mm第 1 次拉深高度计算按照毛坯直径 102.2,可计算出总体积 V=12305mm3,利用三维 CAD/CAM 软件,依据体积不变的原则,可计算出制件高度为:49.1mm。查表 2-9 得,拉深相对高度极限约为 0.70,所以:h1=102.20.70=71.5449.1因此第一次按直径 53 拉深 49.1 的高度,是一定能实现的。因此初定第 1 次拉深后制件形状和尺寸如下图所示。图 2.5 第 1 次拉深件中心层尺寸3.大直径部分以后各次拉深计算拉深次数和各次拉深系数确定按上述分析第 1 次拉深系数为:m1=53/102.20.52已知 t/D=1.46%,查表 2-11 带凸缘圆筒形件第二次以后各道拉深系数的极限值(即查参考文献4,P74 页,表 2-23 带凸缘圆筒形件第二次以后各道拉深系数的极限值),近似得:m2=0.75,m3=0.78,m4=0.80。表 2-11 带凸缘圆筒形件第二次以后各道拉深系数的极限值4材料的相对厚度 t/D100拉深系数2.01.51.51.01.00.60.60.30.30.15m20.730.750.760.780.80无锡太湖学院学士学位论文12m30.750.780.790.800.82m40.780.800.820.830.84所以:d1=53d2=m2d1=0.7553=39.75m总,故不能一次拉出。查表 2-11 得以后各次拉深系数近似为:m2=0.70,m3=0.73,m4=0.78。所以:d1=m1dt=0.3140.512.6mmd2=m2d1=0.7012.6=8.8251.51.10.590.570.550.530.501.11.30.550.540.530.510.491.31.50.520.510.500.490.471.51.80.480.480.470.460.451.82.00.450.450.440.430.422.02.20.420.420.420.410.402.22.50.380.380.380.380.372.52.80.350.350.340.340.332.83.00.330.330.320.320.31各次拉深凸、凹是圆角半径确定首次拉深凹模圆角半径为:mmtdDrd55 . 1)165 .40(8 . 0)(8 . 01第 2 次拉深凹模圆角半径为:,取 3mm43)8 . 06 . 0(12ddrr因此第 1 次拉深凸模圆角半径为:4mm,第 2 次拉深凸模圆角半径为:2.5mm。按所有拉深次数排序为:第 3 次拉深尺寸:拉深系数 0.395,拉深后直径为 16,凸模圆角 R4,凹模圆角 R5。第 4 次拉深尺寸:拉深系数 0.72,拉深后直径为 11.5,凸模圆角 R2.5,凹模圆角R4。无锡太湖学院学士学位论文14计算各次拉深件尺寸第 3 次拉深计算。利用三维 CAD/CAM 软件进行计算,在总体积(12305mm3)不变的原则下,计算拉深后的尺寸。计算出拉深高度为:8.1,此时制件中心层尺寸如下图所示。图 2.7 第 3 次拉深件中心层尺寸第 4 次拉深计算。利用三维 CAD/CAM 软件进行计算,在总体积(12305mm3)不变的原则下,计算拉深后的尺寸。计算出拉深高度为:9.3,此时制件中心层尺寸如下图所示。图 2.8 第 4 次拉深件中心层尺寸2.4.5 整形整形由于第 2 次和第 4 次拉深后各圆角半径达不到最终尺寸要求,故必须通过整形才能实现,因此在最后必须增加一次整形,如果在实际操作中还不能达到要求可以分二次进行整形,这样一定能达到圆角尺寸要求。整形后中心尺寸如下图所示。启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计15图 2.9 整形后中心层尺寸2.4.5 工序汇总工序汇总根据以上分析,可以总结出各工序顺序为:落料第 1 次拉深第 2 次拉深第 3 次拉深第 4 次拉深整形切边。2.4.6 各工序尺寸公差的确定各工序尺寸公差的确定落料的大小直接影响拉深件的修边余量,因此必须要有公差要求,第 1 次拉深到第4 次拉深仅是中间过程基本不需设置公差,仅第 2 和第 4 次拉深的直径是产品件的公差,也不需另行确定,整形也已经有公差要求,切边尺寸已确定公差,下面主要确定落料直径的公差和未注公差尺寸的公差。根据落料直径 102.2,对照参考文献2,P1P2,它属于未注公差冲裁件线性尺寸,查表 2-1,公差等级取 m 级,可得尺寸 102.2 的偏差为0.55,由于 102.2 是最小尺寸,故最终尺寸为:。mm55. 002 .1022.5 产品所需模具产品所需模具在保证产品质量的前提下,适当将各工序组合,可以节省模具数量及生产制造成本,主有一处工序组合,落料和第 1 次拉深组合,结果共有 5 副模具,各副模具制品尺寸和形状分别如下:模具 1:落料拉深复合模。落料尺寸1.5mm,第一次拉深后产品尺寸mm55. 002 .102和形状如下图所示。无锡太湖学院学士学位论文16(a)中心层尺寸 (b)产品尺寸图 2.10 第 1 次拉深件模具 2:第 2 次拉深模具,产品尺寸和形状如下图所示。(a)中心层尺寸 (b)产品尺寸图 2.11 第 2 次拉深件模具 3:第 3 次拉深模具,产品尺寸和形状如下图所示。(a)中心层尺寸 (b)产品尺寸图 2.12 第 3 次拉深件模具 4:第 4 次拉深模具,产品尺寸和形状如下图所示。启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计17(a)中心层尺寸 (b)产品尺寸图 2.13 第 4 次拉深件模具 5:整形模具,产品尺寸和形状如下图所示。(a)中心层尺寸 (b)产品尺寸图 2.14 整形后产品件模具 6:切边模具,产品尺寸和形状如下图所示。无锡太湖学院学士学位论文18(a)中心层尺寸 (b)产品尺寸图 2.15 切边后产品件本课题研究前第一副模具和最后一副模具,即模具 1:落料拉深复合模和模具 6 切边模,以下所有计算和设计仅做这两副模具。启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计193 落料拉深模设计落料拉深模设计3.1 模具结构模具结构落料凹模装在下模上,落料凸模(确切说是凸凹模)装在上模部份,拉深凹模(即凸凹模)装在上模部份,拉深凸模装在下模部份。卸料采用刚性卸料结构,工件采用推件块刚性推出,推出机构装在上模部份,压边装置装在下模部份,采用弹性(弹簧)结构,同时也起向上推件作用。条料采用手动送料装置。本模具结构图如图 3.1 所示。图 3.1 落料拉深复合模结构3.2 确定其搭边值确定其搭边值考虑到成型范围,应考虑以下因素:无锡太湖学院学士学位论文201材料的机械性能:软件、脆件搭边值取大一些,硬材料的搭边值可取小一些。2冲件的形状尺寸:冲件的形状复杂或尺寸较大时,搭边值大一些。3材料的厚度:厚材料的搭边值要大一些。4材料及挡料方式:用手工送料,无侧压装置的。5卸料方式:刚性卸料。6材料为:08F,产品形状是圆形。综上所述,查表 3-1 搭边值 a 和 a1(即查参考文献3,P31 页,表 2-16 搭边值 a 和a1),确定其搭边值为:两工件间的搭边值:a1=1.5mm工件侧面搭边值:a=2mm表 3.1 搭边值 a 和 a1 3手工送料圆形非圆形往复送料自动送料材料厚度aa1aa1aa1aa18768798873.3 确定排样图确定排样图在冲压零件中,材料费用占 60%以上,排样的目的就在于合理利用原材料,因此材料的利用率是一个重要问题,必须认真计算,确保排样相对合理,以达到较好的材料利用率。排样方法可分为三种:1有废料排样2少废料样3无废料排样少废料排样的材料利用率也可达 70%90%。但采用少、无废料排样时也存在一些缺点,就是由于条料本身的公差以及条料导向与定们所产生的误差,使工作的质量和精度较低。另外,由于采用单边剪切,可影响断面质量模具寿命。根据工件的形状和批量,对模寿命有一定要求,故采用有废料排样方法。排样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料叫做搭边。搭边的作用是补偿定位误差,保证冲出合格的工件。还可以使条料有一定的刚度,便于送进。启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计21本产品外形是圆形,第一副模具是落料拉深复合模,只需考虑落料的排样,故采用单排直排方式。由于料厚为 1.5mm,落料外形尺寸也较大,每根条料比较重,故采用手动前后送料方式送料。落料尺寸为。55. 00 2 .102送料步距:A=Dmax+2a1 (3-1)Dmax为工件最大尺寸,故 Dmax=102.75mmA=Dmax+2a1=102.75+1.5=104.25104.3mm条料宽度(刚性卸料有导向无侧压): (3-2)0-maxZ)2a+D(B其中:a2,0.7mm,查表 3-2 条料宽度偏差 (即查参考文献3,P31 页,表 2-17 条料宽度偏差 )Z=1,查表 3-3 条料与导料板之间的间隙(即查参考文献3,P32页,表 2-18 条料与导料板之间的最小间隙 Zmin)B=Dmax+2a+Z=102.75+22+1=107.75mm0 7 . 08 .107表 3-2 条料宽度偏差 3条料厚度 t条料宽度 B0.50.51122335200.050.080.1020300.080.100.1530500.100.150.20500.40.50.70.9501000.50.60.81.01001500.60.70.91.11502000.70.81.01.22003000.80.91.11.3表 3-3 导料板与条料之间的最小间隙 Zmin3无侧压装置有侧压装置条料宽度 B条料宽度 B材料厚度 t100 以下100200200300100 以下100 以上约 10.50.510.50.8150.5110.50.8导料板间距离:无锡太湖学院学士学位论文22 (3-3)ZB0BB0(107.8+1)=108.8因此实际条料最小宽度为 107.1mm,最大宽度为 107.8mm,送料步距为:104.3mm。按这样计算,工件间最小搭边为 1.55mm,侧边最小搭边为 2.025mm,侧边最大搭边为2.525mm,完全符合搭边要求。排样图如图 3.2 所示。图 3.2 排样图3.4 材料利用率计算材料利用率计算在冲压零件中,材料利用率是非常重要的,较高利用率是企业降低成本的途径之一。由于本产品采用复合工序的单副模具生产,送料采用手动送料,因此可以假设原材料为条料,查参考文献6,P1-13 页,表 2-7 冷轧钢板的规定(GB/T 7082006),及结合目前市场,故采用尺寸为:宽 1000mm,长 2500mm,厚 1.5mm 的板料。材料利用率: (3-4)%1000SnS其中:板材总面积 S0=10002500=2500000mm2S7655mm2 本模具实际产品面积,采用计算机计算。条料宽度 107.5mm,送料步距 104.3mm。由于原材料是板料,剪板时有两种裁剪方法,即裁长边和裁短边。1裁长边2500/107.8=23.2,共能裁:23 条1000/104.3=9.6,每条能裁 9 个共计:239=207 个2裁短边启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计231000/107.8=9.3,共能裁:9 条2500/104.3=23.97,每条能裁 23 个共计:923=207 个可见在裁短边、裁长边结果是一样的,相对比较还是裁短边能留下更大的余料,故还是采用第 2 种裁剪方法。故材料利用率%4 .63%10025000007655207%1000SnS材料利用率大于 60%,排样符合要求。3.5 凸、凹模刃口尺寸的确定凸、凹模刃口尺寸的确定本模具有 2 个工序组成,落料和拉深,下面分两个部分分别计算。产品图见图 2.10所示。3.5.1 落料部份凸、凹模刃口尺寸的确定落料部份凸、凹模刃口尺寸的确定1计算原则本产品外形是圆形,属于落料工序,因此计算原则以凹模为基准。由于形状简单,仅是圆柱类形状,故采用凸、凹分别加工方法来制造,并进行设计计算。2凸、凹模制造公差工件尺寸为,由于此尺寸为落料尺寸,转化为下偏差尺寸为:mm55. 002 .102055. 075.102查表 3-4 规则形状(圆形、方形件)冲裁时凸、凹模的制造公差(即查参考文献3,P22 页,表 2-11),得:凸模偏差 p=0.025mm凹模偏差 d=0.035mm表 3-4 规则形状(圆形、方形件)冲裁时凸、凹模的制造公差3基本尺寸凸模偏差 p凹模偏差 d基本尺寸凸模偏差 p凹模偏差 d180.0200.0201802600.0300.04518300.0200.0252603600.0350.05030800.0200.0303605000.0400.060801200.0250.0355000.0500.0701201800.0300.040已知冲裁双面间隙 Zmin=0.132,Zmax=0.240,Zmax-Zmin=0.108mm因此:p+d=0.025+0.035=0.060Zmax-Zmin所以:凸、凹公差不需调整。3落料凸、凹模刃口尺寸计算无锡太湖学院学士学位论文24查参考文献3,P37 页,落料公式 2-8、公式 2-9,得公式如下: (3-5)dDDd0max)(凹模 (3-6)0minmax)(ppZDD凸模式中 Dmax=102.75,=0.55,Zmin=0.132根据 t=1.5mm,圆形件,工件公差 0.55,查表 3-5 磨损系数 (即查参考文献3,P22 页,表 2-12),得:=0.5所以035. 00 035. 00 475.102)55. 05 . 075.102(dD0025. 00025. 0343.102)132. 0475.102(pD表 3-5 磨损系数 3非圆形工件圆形工件10.750.50.750.5材料厚度t/mm工件公差/mm10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.240.250.440.500.240.2440.300.310.590.600.300.303.5.2 拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差1拉深凸、凹模间隙此产品主体部分需 2 次拉深,材料厚度 t=1.5mm,采用压边圈,查表 3-6 有压边圈时的单边间隙值 C(即查参考文献3,P125 页,表 4-10),得各次拉深的单面间隙 C:第 1 次拉深:C=1.1t=1.65mm(这是本课题研究的第一副模具参数)第 2 次拉深:C=1.05t=1.575mm1.58mm表 3-6 有压边圈时的单边间隙值3总拉深次数12345拉深工序1121231、2341、2、345凸、凹模之间的单边间隙11.1t1.1t 11.05t1.2t1.1t 11.05t1.2t1.1t11.05t1.2t1.1t 11.05t2凸、凹模工作部分尺寸及其公差启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计25由于本次拉深是第 1 次拉深,也可看成是中间过渡拉深,故对尺寸公差不必太严格,要求的是内形尺寸,故以凹模为基准,凸、凹模尺寸公式采用参考文献3,P130 页,具体公式如下: (3-7)0pipdd凸模尺寸 (3-8)dCddid0)2(凹模尺寸式中,dd凹模的基本尺寸,mm;dp凸模的基本尺寸,mm;di各次拉深件的内径尺寸,mm;d凸模制造公差,mm;p凹模制造公差,mm。目前是第 1 次拉深,故:d1=51.5,C=1.65查表 3-7 拉深凸、凹模制造公差(即查参考文献3,P130 页,表 4-13),得凸、凹模制造公差:d=0.05,p=0.03表 3-7 拉深凸、凹模制造公差3拉深件直径 d2020100100材料厚度 tpdpdpd0.50.010.020.020.030.51.50.020.040.030.050.050.081.50.040.060.050.080.060.10所以拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差为:05. 00003. 08 .545 .51dpdd凹模尺寸凸模尺寸凹模圆角 rd1=10mm3.6 落料拉深复合模冲压力落料拉深复合模冲压力冲压力大小是保证冲压完成的主要动力,同时也是选择压机的主要依据之一,因此必须认真计算冲压力。本模具冲压力(F总)有二大部分组成,即落料部分力(F落)和拉深部分力(F拉)组成,故只需考虑压力机在整个冲压运动过程中是否有足够的动力提供,由于落料结束后才开始拉深,因此取两者大者为总的冲压力,下面分别进行计算。无锡太湖学院学士学位论文263.6.1 落料部分冲压力落料部分冲压力根据本模具的结构,冲压力仅包括落料冲裁力。已知材料 08F 钢,板材厚度 t=1.5mm。材料的抗剪强度,查表 3-8 部分冲压常用金属材料及其力学性能(即查参考文献5,P10 页,表 1-3 部分冲压常用金属材料及其力学性能),取中间值 =265MPa。表 3-8 部分冲压常用金属材料及其力学性能3材料名称材料牌号热处理状态抗剪强度b/MPa抗拉强度Rm/MPa下屈服强度ReL/MPa伸长率11.3/(%)电工用纯铁wc0.025DT1,DT2,DT3已退火18023026电工用硅钢D11,D21,D31已退火19023026Q2152703403404202202631Q2353103803804702402125普通碳素钢Q275未退火400500550620280151908F22031028039018032082603603304502003210260340300440210292028040036051025025碳素结构钢45已退火44056055070036016优质碳素钢65Mn已退火60075040012碳素工具钢T7T12已退火600750101Cr13320380400470212Cr13已退火32040040050020不锈钢1Cr18Ni9Ti热处理退软430550540700200401冲裁力 (3-9)DtKKLtF冲N1668062655 . 175.1023 . 1冲F式中 L落料件的周长,mm D落料件的直径,102.75mm t 板料厚度,1.5mm 材料抗剪强度,MPa2落料部分总冲压力F落=F冲=166805N启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计273.6.2 拉深部分冲压力拉深部分冲压力拉深部分冲压力主要有拉深力(F1)和压边力(F压)二部分组成,即F拉=F1+F压 (3-10)1拉深力 (3-11)N111mtRdkF式中 t 板料厚度,1.5mm d1拉深件外径,54.5mm Rm材料的强度极限,MPa,查表 3-8,取中间值:335MPa k1修正系数,查 3-9 修正系数 k1,k2(即查参考文献3,P124 页,表4-9),得 k1=186036N3355 . 15 .5411F表 3-9 k1,k2的值3拉深系数数 m10.550.570.600.620.650.670.700.720.750.770.80修正系数 k11.000.930.860.790.720.660.600.550.500.450.40拉深系数数 m20.700.720.750.770.800.85修正系数 k21.000.950.900.850.800.702压边力 (3-12)AqF压式中 A压边圈下毛坯的投影面积,mm2 A=D2-(d1+2rd)2/4=102.22-(54.5+210)2/43844mm2 q单位压边力,MPa,查表 3-10 单位压边力(即查参考文献3,P122页,表 4-11),得 q=2.0表 3-10 单位压边力3材料名称单位压边力/MPa材料名称单位压边力/MPa铝0.81.2镀锡钢板2.53.0紫铜、硬铝(已退火)1.21.8黄铜1.52.0高合金钢不锈钢3.04.5t0.5mm2.02.5高温合金2.83.5N76880 . 23844 AqF压3拉深部分总冲压力无锡太湖学院学士学位论文28F拉=F1+F压=86036+7688=93724N3.6.3 落料拉深复合模总冲压力落料拉深复合模总冲压力F总=F落+F拉=166805+93724=174493N3.7 压力机选用压力机选用在压力机工作时,由于落料在前,首先冲裁,此后还有很长的拉深,因此压力在冲裁时压力还没有到达名义压力,开始拉深后压力机的压力还在不断增大,模具后继还需拉深约 43.5mm,因此压力机的行程必须足够长,再加上落料总冲压量必须大于 47mm。同时考虑冲压力的保险量,因此压力机在最后不少于 50mm 的行程内必须保证有足够的冲压力,故压力机行程约大于 100mm。压力机的冲压力选用 2 倍总冲压力以上,即:F2F总=2174493N349KN。综合上述,查表 3-11 开式可倾式曲柄压力机的主要技术参数(即查参考文献5,P15 页,表 1-5),选得开式可倾式曲柄压力机型号为:J23-63。表 3-11 开式可倾式曲柄压力机的主要技术参数5型号J23-6.3J23-16J23-25J23-40J23-63J23-80J23-100公称压力/kN631602504006308001000达到公称压力时滑块距下止点的距离/mm3.55678910滑块行程/mm507080100120130140行程次数/(次/分钟)16011510080706060最大封闭高度/mm170220250300360380400封闭高度调节量/mm4060708090100110滑块中心到床身距离/mm110160190220260290320前后315450560630710800900工作台尺寸/mm左右200300360420480540600前后150220260300340380420左右70110130150180210230工作台孔尺寸/mm直径110160180200230260300立柱间距离/mm150220260300340380420模柄孔尺寸(直径深度)mm23050507050705070507060756075工作台板厚度/mm4060708090100110倾角/()30303030302525J23-63 压力机参数如下:公称压力:630KN达到公称压力时滑块距下止点的距离为:8启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计29滑块行程:120mm行程次数:70 次/分钟最大封闭高度:360mm封闭高度调节量:90mm工作台尺寸:480mm710mm工作台孔尺寸:230mm模柄孔尺寸:50mm70mm床身最大可倾角:30图 3.3 可倾式曲柄压力机3.8 压力中心计算压力中心计算一副模具的压力中心就是冲模各个压力的合力作用点,一般都指平面投影。冲模的压力中心,应尽可能与压力机滑块的中心在同一垂直线上。否则冲压时会产生偏心载荷,导致模具以及压力机滑块与导轨的急剧磨损,这不仅降低模具和压力机的使用寿命,而且也影响冲压件的质量,因此必须计算其压力中心。对于对称形状的压力中心就是其几何中心,对于复杂形状工件或多凸模冲压的模具,其压力机中心的计算,是采用平行力系合力作用线的求解方法,即某点“合力对某轴的力矩之和”的力学原理求得。本次设计的工件是对称的,所以压力中心就是工件的几何中心。由于本产品是回转体类对称形状,故压力中心就在它对称中心上,不用计算。3.9 落料拉深模主要零部件的结构设计落料拉深模主要零部件的结构设计3.9.1 落料凹模的结构设计落料凹模的结构设计1凹模及刃口形状凹模刃中采用直刃口,下方为台阶形。根据 t=1.5mm,查参考文献3,P53 页,表 2-26,得:刃口高度取 h6mm,故取 h=8 形状如下图所示。又考虑到在凹模腔内增加拉深压边圈,故需增大刃口高度,最后取 h=9mm。刃口下方为较大直径的圆孔,连接处采用 45 度倒角。无锡太湖学院学士学位论文30图 3.4 凹模刃口形状2凹模材料和热处理查参考文献3,P229-230 页,表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度,得:材料为Cr12MoV,热处理淬火硬度达 6064HRC。3凹模外形尺寸凹模外形是圆柱体形凹模外径为:D凹=D+2c (3-13)式中,D凹凹模外径,mm;D冲裁凹模直径,mm;c凹模壁厚,mm。表 3-12 凹模壁厚 c 3冲裁件材料厚度 t条料宽度0.80.81.51.53354020252228243228364050222824322836304050702836304032423545709032423545384840529012035454052425445581201504052425445584862已知 D=102.75mm,t=1.5mm,查表 3-12 得:c=4052,取 c=46所以:D凹=102.75+246200(取大一些整数)根据参考文献3,P54 页,公式 2-37凹模厚度: (3-14)3211 . 0 FKKH 式中,H凹模厚度,mm;F冲裁力,N;启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计31K1凹模材料修正系数,合金工具钢取 K1=1,碳素素工具钢取 K1=1.3;K2凹模刃口周边长度修正系数,可参考表 3-13 选取。表 3-13 凹模刃口周边长度修正系数 K2 3刃口长度/mm修正系数 K2刃口长度/mm修正系数 K25011503001.3750751.123005001.5751501.255001.6已知:F=F落=174311N刃口长度:102.75=323mm所以,K1=1.3,K2=1.5所以:(取大整数)241743111 . 05 . 13 . 11 . 03321FKKH考虑拉深需要在落料凹模腔内放置压边圈(也是顶件块),同时保证拉深充分成形的条件下,对落料凹模高度作适当调整。对凹模高度的调整:考虑拉深压边圈的需要,凹模高度调高为:77mm。因此凹模尺寸为:20077。由于由于凹模材料太贵,这么高也不是强度的需要,故将将凹模分成两个零件:凹模和凹模垫块,凹模垫块材料为 45 钢(相对讲很便宜),总高度仍为 77mm。因此凹模尺寸为:20045,凹模垫块 200324凹模固定和定位方式凹模直接放在凹模垫块,凹模垫块放下模座上,用螺钉将凹模与下模座固定,再用销与下模座定位。凹模结构和尺寸如下图所示。无锡太湖学院学士学位论文32图 3.5 落料凹模3.9.2 落料凸模的结构设计落料凸模的结构设计由于此凸模不仅是落料,还要充当拉深凹模的作用,因此它是一个凸凹模,故它的内部是拉深部分凹模,同时在其内部还要放置推件块,故它的长度还需由拉深部分最后确定,此处在考虑拉深后已作调整,计算如下。1凸模形状及长度圆柱台阶形已知凸模刃口直径为:,0025. 0343.102故配合部分直径必须大一些,为:112,凸模总长度:L=H固+h压+H卸+t+1+H拉=40+17.8+16+1+43.2=120mm注:H固、h压、H卸、H拉分别为固定板厚度、模具闭合后凸模固定板与卸料板间的高度、卸料板高度、拉深件高度,具体各长度见后面各相应部分计算。2凸模定位、固定方式凸模靠圆柱配合面定位,凸台固定。凸台部分直径为:120,高为:8mm。启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计33图 3.6 落料凸模3凸模材料和热处理查参考文献3,P229-230 页,表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度,得:材料为Cr12MoV,热处理淬火硬度达 5862HRC。3.9.3 落料卸料板设计落料卸料板设计1卸料板形状确定外形为圆柱体,查参考文献3,P230 页,表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度,得:材料为 45 钢,热处理淬火硬度达 2832HRC。2卸料板尺寸计算周界与凹模尺寸相同,直径为 200。厚度取:H卸=18mm下部为方便送料开宽 108.8mm,高 6mm 的矩形口。3双面间隙卸料板与落料凸模间双面间隙为:0.40.6mm。孔径为:102.343+(0.40.6)102.8mm卸料板形状和尺寸如下图所示。无锡太湖学院学士学位论文34图 3.7 卸料板3.9.4 凸凹模(落料凸模)固定板设计凸凹模(落料凸模)固定板设计1凸凹模固定板确定外形为圆柱形,中间有配合的沉孔,查参考文献3,P230 页,表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度,得:材料为 45 钢,热处理淬火硬度达 2832HRC。2凸凹模固定板尺寸确定周界与凹模尺寸相同,直径为 200mm,厚度为 40mm。中间沉孔小孔直径为 112mm,与落料凸模构成 H7/m6 过渡配合,沉孔大径为122mm,深度为 8mm。凸凹模固定板形状和尺寸如下图所示。启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计35图 3.8 凸凹模固定板3.9.5 凸凹模(落料凸模)垫板设计凸凹模(落料凸模)垫板设计1凸凹模垫板确定外形为圆柱形,查参考文献3,P230 页,表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度,得:材料为 45 钢,热处理淬火硬度达 4348HRC。2凸凹模垫板尺寸确定周界与凹模尺寸相同,直径为 200mm,厚度为 12mm。凸凹模垫板形状和尺寸如下图所示。无锡太湖学院学士学位论文36图 3.9 凸凹模垫板3.9.6 拉深凹模的结构设计拉深凹模的结构设计由于本模具落料凸模和拉深凹模合为一个零件即凸凹模,因此外形尺寸就是落料凸模尺寸,见落料凸模设计部分,内部结构和形状是完成拉深所需的形状、结构和尺寸,因此此处只需考虑内部结构和尺寸。拉深凹模内部形状带圆角的直壁孔,由于在内部还需放置推件块,故应是台阶孔。最终落料拉深凸凹模如下图所示。启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计37图 3.10 落料拉深凸凹模,圆角半径 R10,拉深孔深度 80mm。05. 008 .54dD凹模尺寸大孔直径为 62mm。3.9.7 拉深凸模设计拉深凸模设计1拉深凸模形状及长度拉深凸模形状采用圆柱台阶形,由于拉深距离不是很长,故凸模长度也不必很长,同时拉深力也不是很大,因此不采用凸模固定板的方式来定位拉深凸模,而采用拉深凸模直接与下模座配合,用螺钉与下模座连接。为了使产品在拉深时不形成真空,能顺利推出,在凸模中间开一个小孔,以便通气,查 3-14 拉深凸模通气孔直径(见参考文献3,P129 页,表 4-12 通气孔 d 尺寸)得通气孔直径为:6.5mm。已知拉深凸模直径为:003. 05 .51凸台部分配合,取直径:70mm,凸台高度:15mm。凸模总长度:L=H拉+H台+H压+(510)=89.5mm(取整数)注:H拉、H台、H压、510 分别为:拉深高度、凸台高度、压边圈高度,压边圈与凸模凸台间空隙距离一般为 510mm,具体尺寸见后面计算。无锡太湖学院学士学位论文38表 3-14 拉深凸模通气孔直径3凸模直径5050100100200200通气孔直径56.589.52凸模定位、固定方式凸模靠凸台与下模座定位,再用螺钉与下模座固定。图 3.11 拉深凸模3拉深凸模材料和热处理查参考文献3,P229-230 页,表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度,得:材料为Cr12MoV,热处理淬火硬度达 5862HRC。3.9.8 落料凹模垫板设计落料凹模垫板设计1落料凹模垫板确定外形为圆柱形,查参考文献3,P230 页,表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度,得:材料为 45 钢,热处理淬火硬度达 4348HRC。2落料凹模垫板尺寸直径与落料凹模相同,直径为 200mm,高度为 32mm。落料凹模垫板形状和尺寸如下图所示。启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计39图 3.12 落料凹模垫板3.9.9 压边圈设计压边圈设计1压边圈材料和热处理查参考文献3,P230 页,表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度,得:材料为 T10A钢,热处理淬火硬度达 5458HRC。2压边圈形状及尺寸带凸台的圆柱形回转体,中间有一个圆孔,与拉深凸模成间隙配合 51.5F8/h7。根据推出、拉深距离计算和画图,得到:小端部分尺寸为:直径 102mm,高 7mm。大端部分直径为:112mm压边圈总高度为:20mm结果如下图所示。无锡太湖学院学士学位论文40图 3.13 压边圈3.9.10 推件块设计推件块设计1推件块材料和热处理查参考文献3,P230 页,表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度,得:材料为 45 钢,热处理淬火硬度达 4348HRC。2推件块形状及尺寸带凸台的圆柱形回转体,底部与产品相吻合,即球面凹坑,尺寸为 SR27.25,深15mm,根据推出计算和画图,知:小端部分尺寸为:5468,与拉深凹模孔形成一定的间隙。结果如下图所示。凸台直径为:60推件块总高度为:78mm结果如下图所示。启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计41图 3.14 推件块3.10 标准件确定标准件确定本小节主要进行模架、弹性组件、卸料螺钉、螺钉、销、模柄等标准件的确定。3.10.1 模架确定模架确定根据凹模外形尺寸 200 等,查参考文献7 P17 页,表 4 中间导柱圆形模架(续)得,选用 D0为 200 GB/T 28512008 的中间导柱圆形模架。因此上模座尺寸为20050,GB/T 2855.12008,下模座尺寸为 20060,GB/ T2855.22008,闭合高度为220265,由于模具除模架外高度已大于 160mm,故此模架闭合高度不足,改选为 D0为 250 GB/T 28512008 的中间导柱圆形模架。因此上模座尺寸为 25050,GB/T 2855.12008,下模座尺寸为 25065,GB/T 2855.22008,闭合高度为 240285,导柱尺寸为 35230、40230 GB/T 2861.12008,导套尺寸为3512548、4012548 GB/T 2861.32008。上模座、下模座材料为:HT200。导柱材料为:20Cr,热处理硬度为:渗碳 6064HRC。导套材料为:20Cr,热处理硬度为:渗碳 5862HRC。模具闭合高度为 50+164.3+65=279.3279.3,所以模具闭合高度也符合压力机要求。实际模具工作行程为 48.2mm,压力机的行程为 120mm,足于保证模具打开和对模具观察等清理工作。压力机工作台面尺寸:工作台尺寸:480mm710mm,模具外形尺寸:505mm340mm,足于模具安放。压力机工作台孔尺寸:230mm,模具不需漏料,但需安放弹顶器 130mm,能满足要求。因此压力机主要参数符合要求。启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计454 切边模设计切边模设计4.1 模具结构模具结构工件口部朝上,切边凹模装在上模部分,切边凸模装在下模部份。采用切废料刀切断废料自动卸料,工件采用刚性结构推出。本模具结构图如图所示。图 4.1 切边模结构4.2 切边凸、凹模刃口尺寸的切边凸、凹模刃口尺寸的计算计算本模具只有 1 个工序组成,切边,即相当于落料,切边前后产品图如下图所示,切边尺寸为:,下面进行详细计算。mm55. 045无锡太湖学院学士学位论文46图 4.2 切边前后产品图1计算原则本产品外形是圆形,属于落料工序,因此计算原则以凹模为基准。由于形状简单,仅是圆柱类形状,故采用凸、凹分别加工方法来制造,并进行设计计算。2凸、凹模制造公差切边尺寸为,由于此尺寸为落料尺寸,转化为下偏差尺寸为:mm55. 0450 10. 155.45查表 3-4 规则形状(圆形、方形件)冲裁时凸、凹模的制造公差,得:凸模偏差 p=0.02mm凹模偏差 d=0.03mm已知冲裁双面间隙 Zmin=0.132,Zmax=0.240,Zmax-Zmin=0.108mm因此:p+d=0.02+0.03=0.05Zmax-Zmin所以:凸、凹公差不需调整。3落料凸、凹模刃口尺寸计算查参考文献3,P37 页,落料公式 2-8、公式 2-9,得公式如下: (4-1)dDDd0max)(凹模 (4-2)0minmax)(ppZDD凸模式中 Dmax=45.55,=1.10,Zmin=0.132根据 t=1.5mm,圆形件,工件公差 1.10,查表 3-5 磨损系数 ,得:=0.5所以启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计4703. 00 03. 00 00.45)10. 15 . 055.45(dD002. 0002. 0002. 087.44868.44)132. 000.45(pD4.3 切边模冲压力切边模冲压力冲压力大小是保证能否冲压完成的主要动力,同时也是选择压机的主要依据之一,因此必须认真计算冲压力。本模具冲压力(F总)只有切边部分力(F切),计算相对简单一些,下面进行计算。根据本模具的结构,冲压力只包括切边冲裁力,即 F切=F冲。已知材料 08F 钢,板材厚度 1.5mm,材料的抗剪强度取中间值 =265MPa 及强度进行计算。 (4-3)dtKKLtF切N730542655 . 1451415926. 33 . 1dtKF切式中 d切边件的直径,45mm t 板料厚度,1.5mm 材料抗剪强度,265MPa所以:F总=F切=73054N4.4 压力机选用压力机选用压力机的种类繁多,按照不同的观点可以把压力机分成不同的类别。我国将压力机分成八类,在八类锻压机械中,每类分成十列,每列又分成十组。各种锻压机械的型号均用汉语字拼音字母和数字来表示。汉语拼音的第一个字母为设备的代号,字母后的第一位和第二位数字分别代表列别和组别。例如:JA31160B 的意义为J机械压力机;A次要参数与基本型号不同的第一种变型;3闭式曲轴压力机;1闭式单点压力机;160名义压力 160 吨;B结构和性能比原来作了第二次改进。压力机的冲压力选用 1.3 倍总冲压力以上。即,F1.3F总=1.373054N95KN。查表 3-11 开式可倾式曲柄压力机的主要技术参数,选得开式可倾式曲柄压力机型号为:J23-16。J23-16 压力机参数如下:无锡太湖学院学士学位论文48公称压力:160KN发生在名义压力时滑块离下死点的距离:5mm滑块行程:70mm行程次数/(次/分钟):115mm最大封闭高度:220mm封闭高度调节量:60mm工作台尺寸:300mm450mm工作台孔尺寸:160mm模柄孔尺寸:50mm70mm床身最大可倾角:30工作台板厚度:60mm。4.5 压力中心计算压力中心计算一副模具的压力中心就是这幅冲模各个压力的合力作用点,一般都指平面投影。冲模的压力中心,应尽可能与压力机滑块的中心在同一垂直线上。否则冲压时会产生偏心载荷,导致模具以及压力机滑块与导轨的急剧磨损,这不仅降低模具和压力机的使用寿命,而且也影响冲压件的质量,因此必须计算其压力中心。对于对称形状的压力中心就是其几何中心,对于复杂形状工件或多凸模冲压的模具,其压力机中心的计算,是采用平行力系合力作用线的求解方法,即某点“合力对某轴的力矩之和”的力学原理求得。本次设计的工件是对称的,所以压力中心就是工件的几何中心。由于本产品是对称形状,故压力中心就在它对称中心上,不用计算。4.6 切边模主要零部件的结构设计切边模主要零部件的结构设计4.6.1 切边凹模的结构设计切边凹模的结构设计1凹模及刃口形状凹模刃中采用直刃口。根据 t=1.5mm,查参考文献3,P53 页,表 2-26,得:刃口高度取 h6mm,故取 h=8,由于推件块的需要,改为 58mm。2凹模材料和热处理查参考文献3,P229-230 页,表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度,得:材料为Cr12MoV,热处理淬火硬度达 6064HRC。3凹模外形尺寸凹模外形是圆柱体形。凹模外径为:D凹=D+2c (4-4)式中,D凹凹模外径,mm;D冲裁凹模直径,mm;c凹模壁厚,mm。启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计49已知 D=45mm,t=1.5mm,查表 3-12 得:c=2432,取 c=32所以:D凹=45+232=109120(取大一些整数)根据参考文献3,P54 页,公式 2-37凹模厚度: (4-5)3211 . 0 FKKH 式中,H凹模厚度,mm;F冲裁力,N;K1凹模材料修正系数,合金工具钢取 K1=1,碳素素工具钢取 K1=1.3;K2凹模刃口周边长度修正系数。已知:F=7305N刃口长度:45=141.4mm查表 3-13 得:K1=1.3,K2=1.25所以:(取大整数)1573051 . 025. 13 . 11 . 03321FKKH考虑切边产品很高,切边时全部进入凹模腔内,故凹模高度作适当调整。凹模高度调高为:70mm。因此凹模尺寸为:12070。凹模内还需放置推件块,故必须设计相应的孔。4凹模固定和定位方式凹模直接放在凹模垫块上,凹模垫块放上模座上,用螺钉将凹模与下模座固定,再用销与下模座定位。凹模结构和尺寸如下图所示。无锡太湖学院学士学位论文50图 4.3 切边凹模4.6.2 切边凸模的结构设计切边凸模的结构设计由于此凸模仅是落料,计算如下。1凸模形状及长度由于外形是圆形,因此采用圆体形状,中间开一个圆柱孔放产品定位件,并形成过渡配合。凸模总长度:L=H固+H切+a=51mm注:H固、H切、a 分别为固定板厚度、切刀高度、保留量,具体各长度计算确定见后面各相应部分计算。2凸模定位、固定方式凸模与凸模模固定板通过圆柱面成过渡配合,凸模的凸台来固定,凸台尺寸为525。3凸模材料和热处理启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计51查参考文献5,P129 页,得材料为 Cr12MoV,5862HRC。图 4.4 切边凸模4.6.3 切边凸模固定板设计切边凸模固定板设计1凸模固定板确定切边凸模固定板外形为圆柱形,与凸模成过渡配合,查参考文献3,P230 页,表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度,得:材料为 45 钢,热处理淬火硬度达 2832HRC。2凸模固定板尺寸确定周界与凹模尺寸相同,直径为 120mm,厚度为 30mm无锡太湖学院学士学位论文52图 4.5 凸模固定板4.6.4 切边凸模垫板设计切边凸模垫板设计1切边凸模垫板确定外形为圆柱形,查参考文献3,P230 页,表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度,得:材料为 45 钢,热处理硬度 4348HRC。2切边凸模垫板尺寸确定周界与凹模尺寸相同,直径为 120mm,厚度为 8mm。启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计53图 4.6 切边凸模垫板4.6.5 定位柱设计定位柱设计1定位柱确定外形为回转体,圆柱台阶形,查参考文献3,P230 页,表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度,得:材料为 45 钢,热处理硬度 4348HRC。2定位柱尺寸确定上部与冲压件成间隙配合,高度小于冲压件深度;下部与凸模成过渡配合,直径为16k7mm,高度为 24mm。图 4.7 定位柱无锡太湖学院学士学位论文544.6.6 推件块设计推件块设计1推件块确定带凸台的回转体形状,主要部分比切边凹模刃口尺寸小一些,下部开一个产品小凸台的让位坑,与凹模垫板孔成间隙配合。查参考文献3,P230 页,表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度,得:材料为 45 钢,热处理硬度 4348HRC。2推件块尺寸确定在整个冲裁过程中推件块不进入切边凹模刃口部分,与凹模垫板孔成间隙配合F8/h7,方便自身运动,正中间开一个凹腔,给产品件让位,并设计相应的凸台起限位作用。图 4.8 推件块4.7 标准件确定标准件确定本小节主要进行模架、螺钉、销、模柄等标准件的确定。4.7.1 模架确定模架确定模架是组合体,由上模座、下模座、导柱和导套等四部分组成。模架是模具的基础,模具的所有零件都有直接或间接地安装在模架上构成完整的冲裁模具。模架的上模座通过模柄和曲柄压力机的滑块相连,模架的下模座固定在压力机的工作台面上。常用的模架是滑动导向模架和滚动导向模架两大类,其中滑动导向模架应用得最为广泛。根据凹模外形尺寸 120 等,查参考文献7,P17 页,表 4(续)得,选用 D0为 160 GB/T 28512008 的中间导柱圆形模架。因此上模座尺寸为 16040,GB/T 2855.12008,下模座尺寸为 16045,GB/ T2855.22008,闭合高度为 180220,导柱尺寸为 28170、32170 GB/T 2861.12008,导套尺寸为2810038、3210038 GB/T 2861.32008。启动电机壳体冷冲压工艺及模具设计55上模座、下模座材料为:HT200。导柱、导套材料为:20Cr,热处理硬度为:渗碳淬火达 5862HRC。4.7.2 上模螺钉确定上模螺钉确定根据切边凹模的大小尺寸 120,上模座高度、凹模高度,查参考文献4 P254 页,表 5-14 得,采用 4 个均匀分布的内六角圆柱头螺钉 M10,定位尺寸为 90,内螺纹做在凹模上。查参考文献9 P4 页,表 1 得:螺钉规格为:M1045 GB/T 70.12008。材料 45 钢,头部热处理硬度 4348HRC。4.7.3 上模销确定上模销确定同上,根据凸模固定板的大小尺寸 120,上模座高度、凹模高度,查参考文献4 P253-254 页,表 5-13、5-14 得,采用 2 个对称分布的圆柱销 10,定位尺寸为 90。查参考文献10,P2 页,表 1 得:圆柱销规格为:销 GB/T 119.12000 10m650。材料 45 钢,热处理硬度 4348HRC。4.7.4 下模螺钉确定下模螺钉确定根据凸模固定板的大小尺寸 120,高度 30,下模座高度 45,凸模垫板高度 8,查参考文献10 P30 页,表 2-25 和 P31 页,表 2-26 得,采用 4 个均匀分布的内六角螺钉,内螺纹做在凸模固定板上,定位尺寸为 90。查参考文献10 P210 页,表 8-9 和 P222,表 8-30,得:螺钉规格为:M1060 GB/T70.12000。材料:45 钢。热处理硬度:4045HRC。4.7.5 下模销确定下模销确定同上,根据凸模固定板的大小尺寸 120,下模座高度、凸模固定板高度和凸模垫板高度,查参考文献4 P253-254 页,表 5-13、5-14 得,采用 2 个对称分布的圆柱销 10,定位尺寸为 90。查参考文献10,P2 页,表 1 得:圆柱销规格为:销 GB/T 119.12000 10m660。材料 45 钢,热处理硬度 4348HRC。4.7.6 模柄确定模柄确定模柄中上模座部分和压力机滑块的连接零件。其下部固定地上模座上;工作时,其上部固定在压力面滑块的模柄孔内。模柄的标准结构共有 7 类 11 种。常用的模柄有压入式、凸缘式和旋入式,压入式、凸缘式和旋入式又各分为 A、B 两种型号,其中 A 型中间不带孔,B 型中间带孔,用于刚性推件装置。浮动模柄由于采用了浮动结构,可以消除压力机导轨对冲模导向精度的影响,从而提高了冲裁精度。常用于冲裁精度要求较高的薄壁工件及使用滚动导向模架的精密冲裁模具中。根据本模具的结构特点,选用旋入式模柄,为了保护模柄,在模柄外加一个弹性模套,故模柄直径可比模柄孔小 510mm。无锡太湖学院学士学位论文56根据压力机的参数,模柄孔为 5070,选用旋入式模柄,查 P283284 页,表 1-9-12 旋入式模柄型式和尺寸得,选用 40 的模柄。规格为:B4095 GB 2862.21981,材料为
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