灯罩拉深工艺及模具设计.doc

1 绪 论 目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。1.1 国内模具的现状和发展趋势1.1.1国内模具的现状我国模具近年来发展很快，据不完全统计，2003年我国模具生产厂点2 灯罩冲压工艺的分析2.1拉深件工艺分析 原始资料：如图所示 材 料： 08AL-ZF 厚 度： 0.8mm图2-1 制件图此工件为无凸缘拉深工件，形状简单对称，工件顶部圆角半径 R=5 mm由公差表查得尺寸d1=65 +00.2mm，d2=55 +00.2mm的公差等级为IT11级，d3=28 +00.5mm的公差等级为IT14级，其他均为自由公差，满足拉深工序对工件公差等级的要求。对工件厚度变化也没有作要求。2.2拉深工艺计算和工艺方案拉深件的工艺计算是拉深工艺设计中的一个环节，本制件的工艺计算属于最简单的。其主要的内容包括计算毛坯直径、决定拉深次数及确定工序件的尺寸等。为了避免设计拉深模时出现尺寸错误，可以画出灯罩拉深件的工序图。2.2.1 工艺方案的确定该工件包括落料、拉深两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后拉深。采用单工序模生产。方案 3 主要设计计算3.1 、计算毛坯尺寸 根据表面积相等原则，用解析法求该零件的毛坯直径D。计算结果如下 D=97.7mm3.2、排样及相关计算 图3-1采用有废料直排的排样方式。如图3-1所示。冲裁件面积AA=3.14D2 /4=3.1497.72/4=7493.1mm2由冲压模具 复合模，固定刚性卸料与推件，具体冲压力计算如下：3.4.1、落料力F落料 F落料=KLtTb L=3.14D=3.1497.7=306.8mm查得Tb =300MPa,取K=1.3。又已知t=0.8mm,则 F落料=1.3306.80.8300=95721N3.4.2、拉深力FF=3. 14dt6bK1由冲压模具设计与制造表4.4.6查得K1=0.4由冷冲模设计指导表3-5查得6b =350MPa已知d1=65mm,t=0.8mm,则F=3.14650.83500.4=22859N3.4.3、压边力FY FY =3.14D2 -（d1+2rA）2P/4 (rA ：拉深凹模的圆角半径)查冷冲压模具设计指导表4-30得rA =10t=8mmP=2.3MPa;FY =5388N3.4.4、冲压工艺总力FZFZ=F落料+F +FY=95721+22859+5388=123968N根据冲压工艺总力计算结果并结合工件高度，由冷冲压模具设计指导表8-10初选开式双柱可倾压力机J23-25。3.5工作部 4 模具的总体设计4.1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为落料-拉深复合模。4.2 定位方式的选择因为该模具使用的是条料，所以导料采用压边圈，送进步距控制采用挡料销。4.3 卸料、出件方式的选择模具采用固定卸料，刚性打件，并利用装在压力机工作台下的标准缓冲器提供压边力。 5 主要零部件的设计5.1 工作零件的结构设计 凸模、凹模的选用在制件拉深过程中有着很大的作用。凸模圆角半径的选用可以大些，这样会减低板料绕凸模的弯曲拉应力，工件不易被拉裂，极限拉深因数会变小些；凹模的圆角半径也可以选大些，这样沿凹模圆角部分的流动阻力就会小些，拉深力也会减小，极限拉深因数也会相应减小。但是凸、凹模的圆角半径也不易过大，过大的圆角半径，就会减少板料与凸模和凹模端面的接触面积及压边圈的压料面积，板料悬空面积增大，容易产生失稳起皱。 拉深凸凹模的圆角半径已有前面计算得出结果凸模的圆角半径为5mm凹模的圆角半径为8mm5.1.1 凹模由于凹模既起拉深凹模的作用同时又起落料凸模的作用，其磨损比拉深凸模磨损快，所以凹模不应该制成整体而应是组合的，且镶有凹模拼块，如图5-1所示。这样便于机械加工，另外镶块部分容易磨损，这样既便于更换又节省金属材料，且又提高了模具的精度与寿命。由冷冲模设计指导凹模厚度计算公式H=（F冲10-1）1/3=21.23mm，由冷冲模设计指导表3-8凹模厚度的修正系数K取K=1.37，则H=1.3721.23=30mm，由于此模具为拉深模，因此H仅能作为计算凹模外形尺寸的依据。凹模外形直径为d=97.7mm,按凹模板尺寸系列取靠近值D=100mm。 其 内、外形尺寸和厚度已由前面的计算确定；拉深凹模需要有三个以上的螺钉与上模座固定，还需要两个与上模座同时加工的销钉孔。5.1.2 拉深凸模 拉深凸模的外形尺寸工作尺寸由前面的计算确定。它需要三个以上的螺纹孔，以便与下模座固定。拉深凸模上一般开有出气孔，这样会使卸件容易些，否则凸模与工件由于真空状态而无法卸件。查表，本凸模出气孔的直径为10mm由于工件形状简单对称，所以拉深凸模采用整体式结构，结构如图5-2所示。为了实现先落料后拉深，模具装配后，应使拉深凸模的端面比落料凹模的端面低，所以拉深凸模的长度L可按下式计算：L=H固+H凹-H低=20mm+40mm-3mm=57mm式中H固-凸模固定板的厚度，H固=20mmH凹 -凹模的厚度，H凹=40mmH低-装配后，拉深凸模的端面低于落料凹模端面的高度，根据板厚大小，决定H低=3mm。5.2其他零部件的设计与选用5.2.1 橡胶的选用本模具为拉深模，故选用较软的橡胶。根据工件材料厚度为0.8mm，冲裁时凸模进入凹模深度取1mm，考虑模具维修时刃磨留量取值范围4-6mm，这里取中间值5mm，再考虑开启时卸料板高出凸模1mm，则总的工作行程h工件=0.8+1+5+1=7.8mm，根据冷冲压模具设计指导式8-5；橡胶的自由高度H自由=h工件/（0.25-0.30）=7.8/（0.25-0.30）=26-31.2mm取H自由=31mm模具在组装时橡胶的预压量为H预=(10-15)H自由=3.1-4.65mm取H预=4mm由此可算出模具中安装橡胶的空间高度尺寸为H自由- H预=27mm5.2.2 刚性推件装置推件采用刚性推件装置推件块，由于推件块又是拉深件底部的成形凹模，因而拉深终了推件块上顶面必须与模柄下底紧密接触。凹模采用硬质合金以提高寿命。 一般与顶杆联合使用，属于刚性卸件装置，靠两者的自重把工件打出来。推件块与拉深凹模间隙配合。 图5-1 推件块5.2.3模架及其他零部件的选用模具无导向拉深模选用整体式模柄使更换凹模拼块方便。如图5-2所示：上模座厚度取35mm, 即H上模 =35mm下模座厚度取45mm, 即H下模 =45mm凹模固定板厚度15mm ，即H凹固=15mm压边圈厚度取45mm，即H压边圈=45mm模具的闭和高度H闭=H上模+H凹+H凹固+H压边圈+H下模+H出 =35+40+15+45+45+13=193mm式中H凹-凹模的厚度，H凹=40mmH入-凸模露出的高度，H出=13mm可见该模具闭和高度小于所选压力机J23-25的最大装模高度（220mm），可以使用。模具其他零件的选用见表6-2 4热处理调质5磨端面工作端留单边余量0.36钳工划线划出各孔位置线7加工螺钉孔按位置加工螺钉孔、通气孔通气孔8车削按零件图车削外形，63.2、28、留单边余量0.3，其余车至尺寸9热处理按热处理工艺，淬火回火达到58-62HRC10磨削精磨外圆，端面至尺寸，保证端面与轴线垂直11钳工精修全面达到设计要求12检验9 填写冲压工艺卡河南机电高等专科学校冷冲压工艺卡片产品型号零（部）件名称产品名称零（部）件型号材料牌号及规格材料技术要求毛坯尺寸每毛坯可制件数毛坯质量08AL-ZF71020000.8条料101.2200020工序号工序名称工序内容加工简图设备工艺设备0下料剪床上裁板101.22000Q11-625001冲压落料、拉深复合冲压J23-25落料拉深（一次一件）复合模2检验按产品图纸检验345678 10 结束语灯罩属于简单拉深件，分析其工艺性，并确定工艺方案。根据计算确定本制件是一次拉深成的，然后选取拉深时的压力机。本设计主要是一次拉深模具设计，需要计算拉深时的间隙、工作零件的圆角半径、尺寸和公差，并且还需要确定模具的总体尺寸和模具零件的结构，然后根据上面的设计绘出模具的总装图。 由于在零件制造前进行了预测，分析了制件在生产过程中可能出现的缺陷，采取了相应的工艺措施。因此，模具在生产零件的时候才可以减少废品的产生。 灯罩的形状结构较为简单，但是高度太高不适合选用标准模架。要保证零件的顺利加工和取件，必须有足够的高度，因此需要改变导柱、导套的长度，以达到要求。模具工作零件的结构也