圆筒零件落料冲孔复合模设计.doc

目录一、冲压件工艺过程设计21. 冲压件的工艺分析22、确定工艺方案及模具结构形式33、零件的工艺过程4二、冲裁模具设计61、模具的设计计算6（1）排样和计算条料宽度6（2）计算总冲压力7（3） 压力中心的计算8（4） 冲压设备的选择8(5)主要工作部分尺寸计算9( 6 ) 模具主要零件及结构设计10三、参考资料12、冲压件工艺过程设计工件名称：圆形深筒 生产批量：中批量材料：08F厚度：2mm描述：圆筒类零件，底部中央有一个直径为10mm的圆孔。一、零件的工艺分析1.1、材料08F，是优质碳素结构钢，塑性好、组织均匀、晶粒大小适当具有良好的拉深性能。1.2、工件结构零件为圆筒类带孔拉深件，孔在底部并且不在拉深变形区，冲孔尺寸符合要求，零件的孔与孔和孔的边缘的距离同样符号要求。1.3、尺寸精度零件图上尺寸属于IT14级。一般冲压能满足精度要求。结论：可以进行冲裁拉深加工。 二、确定工艺方案及模具结构形式从工件结构形状可知，工件成型所需的基本工序为冲孔、落料、拉深、切边四种。其中冲孔、落料的方法可采用单工序模、复合模和级进模。2.1、方案的提出方案一：采用复合模。首先在复合模上同时完成冲孔落料复合工序，然后在拉深模上完成拉深。方案二：采用单工序模。首先在冲孔模上冲孔，然后落料，最后在拉深模上完成拉深。方案三；采用连续模具。首先在连续模具上完成冲孔和落料工序，然后在拉深模上完成拉深。2.2、方案的比较方案一的优点是工序相对集中，需要用模具较少，压力机和操作人员的效力较高。缺点是模具结构相对较复杂。方案二的优点是模具结构简单，寿命长，制造周期短，投产快，缺点是工序分散，需用模具、压力机和操作人员较多，劳动量较大，不适合批量生产。方案三的优点是工序较集中，占用设备和人员较少，自动化程度较高，缺点是工件表面容易划伤，尺寸和形状不准确。2.3、方案的确定综合上述，考虑到工件精度要求不高，零件的形状结构简单，批量大等原因，故选择第一种方案 ，采用复合模具结构。三、确定毛配形状尺寸和工序件主要参数的计算3.1、确定切边余量h根据h=27mm，d=34mm，h/d=27/34=0.794，查表并取h=2mm。3.2、计算毛坯直径D根据公式计算：=69.163mm故取D=70mm3.3、确定是否要压边圈根据毛坯的相对厚度：t/d100=2/70100=2.86查表可知：t/d较大，可不用压边圈。3.4、确定拉深次数（1）判断能否一次拉出。毛坯的相对厚度t/d100=2/70100=2.86 零件的中拉深系数：m总=d/D=34/70=0.49从表中差得不用压边圈的各次拉深系数为：m1=0.50由上面的计算知：m总m1，故：该零件可以一次拉出。（2）拉深次数：该零件只需要一次拉深就能够达到所需的尺寸，拉深次数为1次。3.5、排样及材料利用率（1） 排样方法冲裁件在板料，带料或条料上的不止方法称为排样。合理的排样是将低成本和保证冲件质量及模具寿命的有效措施。应考虑以下原则：1） 提高材料的利用率（不影响冲件的使用性能的前提下可适当改变冲件形状）。2） 合理排样可使操作方便，劳动强度低。3） 模具结构简单寿命长。4） 保证冲件质量和冲件对板料纤维方向的要求。A：根据零件图可选用少废料的利用率情况，排样有三种： A 有废料排样 b 少废料排样 c 无废料排样 根据零件图可选用少废料排样。沿冲件部分外形切断或冲裁。只有在冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。这种排样利用率高，用于某些精度要求不是很高的冲裁件排样。B：排样的形式分为直排式，斜排式，直对排，斜对排，混合排等。 根据零件的形状和排样方法确定为直排排样。如图所示（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。其作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。由排样图知搭边值a=a1=1.5式中a侧面搭边值 a1冲件之间的搭边值 搭边值的大小与下列因素有关： a 材料的力学性能 b 材料的厚度 c 零件的外形和尺寸 d 排样方法 e 送料及挡料方式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+a1=70+1.5mm=71.5mm条料宽度：b=D+2a=70+21.5mm=73mm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2mm1000mm3000mm每张钢板裁板条数n1：为了操作方便，采用横裁，即 n1=3000/73=41条，余7mm每条裁板上的工件数n2 n2=(B-a1）/s=(1000-1.5)/71.5=15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=4113=533个4）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D)/(4LB) 100% =(5333.1470)/(430001000) 100% =68.3%四、零件的工艺过程工艺规程卡片产品名称工件名称圆形深筒产量第 页产品图号工件图号共 页材料牌号及技术规格08钢毛料形状及尺寸选用板料 纵裁成18009002 1800582工序号工序名称工 序 草 图工装名称设备检验要求工种备注0下料1800582剪床1冲孔落料冲孔落料复合模250kN压力机按草图检验2拉深弯曲模160kN压力机按草图检验3切边弯曲模160kN压力机按草图检验5去毛刺6检验按冲压件图检验、落料冲孔复合模的设计一、确定冲模类型机结构形式在冲压工艺性分析后拟订冲压工艺方案时选择复合模。又因零件的集合形状简单对称，工件间无搭边值，复合模结构相对简单，操作方便，又可直接零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复合模。二、计算工序压力，选择压力机在冲裁设计中，冲压力是指落料力，卸料力，拉深力，压边力，冲孔力，切边力和推件力的总称。它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） 落料力 F落=1.3Dt =1.33.14703202 N =182873.6 N =182.9 KN式中材料抗剪强度 查文献可知： 08钢=260360Mpa ，取=320 Mpa2） 卸料力 F卸=K卸F落 =0.04182873.6 N 7.32 KN查文献可知：式中K卸=0.043） 拉深力 F拉=Kdtb =0.453.14342400 N 38.4 KN查文献可知：式中：K修正系数K=0.45 b材料强度极限，08钢b=342441Mpa，取b=400Mpa4） 冲孔力 =1.33.14342320 =88824.32 N 88.8 KN5） 推件力 =30.0588.8 =13.32 KN式中 n冲孔时卡在凹模内的废料数，n=3； K推推件力因素，K推=0.05。6） 故：冲压总力为： F总=F落+F卸+F拉+F冲+F推 =189.2+7.32+38.4+88.8+13.32 =337.04 KN冲满足冲压力要求看，选用630KN规格的压力机其主要技术参数为公称压力： 630KN滑块行程： 120mm最大封闭高度： 360mm最大封闭调节量： 90mm工作台尺寸： 480mm710mm工作台垫板孔尺寸： 180mm模柄孔尺寸： 50mm70mm工作台厚度： 90mm垫板厚度： 80mm三、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，以使冲模平稳的工作，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=0四、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，用减少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 凸、凹模分别加工时的工作部分尺寸的计算公式见表：3、凸、凹模配作加工时的工作部分尺寸对于冲制复杂形状冲件的模具或单件生产的模具，其凸凹模常采用配合加工的方法。凸凹模工作部分尺寸计算：其落料件按凹模磨损后尺寸增大（A类尺寸），减小（B类尺寸）和不便（C类尺寸）的规律分三种。冲件按凸模磨损后尺寸减小（B类尺寸），增大（A类尺寸）和不变（C类尺寸）的规律分三种。因为工件属冲孔，根据设计要求确定凸模刃口尺寸并依次为基准配置凹模，按磨损后其尺寸变大，变小，不变。查表得：2Cmin=0.246mm，2Cmax=0.360mm，则：2Cmax-2Cmin=0.360-0.246=0.014mm。（1） 落料刃口尺寸计算（36）对于落料部分按未标注公差IT14级计算，选凹模为设计基准件。 凹模刃口尺寸： D凹=（70-0.51）+0.040 =69.5+0.040凸模刃口尺寸，按凹模的尺寸配制。其双面间隙为0.3600.246mm。为保证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，制造时保证最小间隙为2Cmin=0.246mm。（2） 冲孔刃口尺寸计算（10）凸模刃口尺寸：d凸=（10+0.50.12）-0.0080 =10.075-0.0080 mm凹模刃口尺寸，按凹模的尺寸配制。其双面间隙为0.3600.246mm。为保证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，制造时保证最小间隙为2Cmin=0.246mm。五、弹性元件的设计为了得到较平整的工件。此模具采用弹压式卸料结构。弹簧和橡胶是模具中广泛应用的弹性元件。主要为弹性卸料，压料及出件装置供弹压力。弹压卸料装置是由卸料板、弹性元件（弹簧或橡胶），卸料螺钉等零件组成。六、模具零件的选用1、模架的选择冲模模架标准是1991年5月1日由国家技术监督局批准频布实施的，该标准是在冷冲模国家标准的基础上修订的新标准，其中模架产品标准：（GB/T2851.1，GB/T2851.37，GB/T2852.14）共10个。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有=设计的高度相适应。通常所说的模架由上模座，下模座，导柱，导套四比粉组成，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。模具的上模座和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便入手：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【1】P117表249选择冲模滑动导向模架后侧导柱模架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。选择模架规格：2、模柄的选择查文献【1】表2-37知选用旋入式模柄。通过螺纹与上模座连接，为防止松动，常用防转螺钉紧固，优点是拆装方便，缺点是模柄轴线与上模座的垂直度较差。3、螺钉固定螺钉引入模体的深度勿太深，如拧入铸铁件深度是螺钉直径的2-2。5倍，拧入一般钢件深度是螺钉直径的1。52倍。4、定位销冲模中的定位销常选用圆柱销，其直径与螺钉直径接近，不能太细，每个模具上只需两个销钉，长度不能太长，使进入模体长度直径的22。5倍。七、冲压设备的校核 选用630KN规格的压力机其主要技术参数为公称压力： 630KN滑块行程： 120mm最大封闭高度： 360mm最大封闭调节量： 90mm工作台尺寸： 480mm710mm工作台垫板孔尺寸： 180mm模柄孔尺寸： 50mm70mm工作台厚度： 90mm垫板厚度： 80mm八、其他需要说明的问题1、 挡料钉 在卸料板上设置一个挡料钉，？4的挡料钉的结构如图，导正应在卸料板压紧板料之前完成导正，考虑料厚和能准确挡料，确定卸料板上的挡料钉超出卸料板0。4mm，并考虑到挡辽钉下部弹簧的长度h0=25mm，结合模座其他零件的尺寸，确定挡料钉的长度为19mm，挡料钉和其孔的配合采用H7/h6。2、 定位钉定位钉用语单个胚料或工序件的定位，其定位方式有两种： 外缘定位和内孔定位，如图所示：3、 垫板的设计垫板的作用是直接承受凸模的压力，以降低模座所受的单位压力，防止模座被局部压陷，从而影响模具的正常工作，垫板上的螺钉孔，销钉孔，推杆孔均根据凹模固定板进行配作，垫板厚度一般取4-12mm，此模具中的垫板厚度取7mm，垫板的长和宽尺寸和凸模固定板相同。4、 卸料板当卸料板仅起卸料作用时，凸模与卸料板的双边间隙取决于板料厚度，有一般在 0。2-0。5mm之间，板料薄时取小值；板料厚时取大值。当固定卸料板兼起导板作用时，一般按H7/h6配合制造，但应保证导板与凸模之间间隙小于凸、凹模之间的冲裁件时，一般采用固定卸料装置。九、模具装配模具装配是按照规定的技术要求，将若干个零件结合成型零部件，再将若干个零件和部件组合成模具的工艺过程，装配工作通常分为部件装配和总装配。1、 冲裁间隙的调整对于冲裁模，即使模具零件的加工精度已经得到保证，但是在装配时，如果不能保护冲裁间隙均匀会影响制件的质量和模具的使用寿命。2、 模架的装配 模柄的装配此模具采用的是凸缘模柄中的B型，模柄与上模座的配合为H7/h6，将模柄装上模座，用角尺检查模柄圆柱面与上模座上平面的垂直度，其误差不大于0。05mm然后用螺钉将其固定在上模座上，应在装模柄前先装入推板。 导柱和导套的装配导柱导套与上下模座均采用压入式连接导套导柱与模座的配合分别为H7/r6和R7/r6压入时要注意校正导柱对模座底面的垂直度，装配好的导柱的固定端面与下模座底面的距离不小于1-2mm3、 凸模和凸凹模的装配此模具的凸模与固定板的配合采用H7/r6，凸模，装入固定板后，其固定端面应和固定板的支承面处于同一平面内，在压力机上调整好凸模与固定板的垂直度将凸模压入固定板内，凸模对固定支承面的垂直度经检查合格后将凸模上端铆合，并在平面磨床上将凸模的上端面和固定板一起磨平，并以固定板支承面定位将凸模工作端面磨平，凸凹模与固定板的配合采用H7/r6，总装前应将凸凹模压入固定板内，压在平面磨床将上下平面磨平。4、 总装 把组装好凸凹模的固定板放在下模座上，按中心线打正固定板的位置，用平行夹头夹紧，通过螺钉孔在下模座上钻