拉伸件支撑圈模具设计

1 一、零件的工艺性分析 1）拉深件的结构工艺性 1拉深件形状应尽量简单、对称，尽可能一次拉深成形； 2需多次拉深的零件，在保证必要的表面质量前提下，应允许内、外表面存在拉深过程中可能产生的痕迹； 3在保证装配要求的前提下，应允许拉深件侧壁有一定的斜度； 4拉深件的底或凸缘上的孔边到侧壁的距离要合适； 5拉深件的底与壁、凸缘与壁、矩形件四角的圆角半径要合适， 取拉深件底与壁的圆角半径1pr=1.5mm ， mm5.1r2p ，拉深件凸缘与壁的圆角半径 mm2rd1 ， mm5.1r2d ； 6拉深件的尺寸标注，应注明保证外形尺寸，还是内形尺寸，不能同时标注内外形尺寸。带台阶的拉深件，其高度方向的尺寸标注一般应以底部为基准，若以上部为基准，高度尺寸不易保证。 2）拉深件的公差 拉深件的尺寸精度应在 T13 级以下，不宜高于 IT11 级。查表确定此拉深件的精度等级为 IT12IT13.，拉深件毛坯厚度 t=0.5mm。 拉深件壁厚公差要求 一般不应超出拉深工艺壁厚变化规律。 3）拉深件的材料 用于拉深的材料一般要求具有较好的塑性、低的屈强比、大的板厚方向性系数和小的板平面方向性。本拉深模具加工的零件的材料已确定为 08 钢。 二、冲压零件工艺方案的拟定（选择冲压基本工序、工序组合及顺序安排） 拉深零件外形及相关尺寸如图所示： 零件应先冲出 mm38 通孔，然后落料，零件有两处圆筒形需要进行拉深工序，直径分别为 mm41 和 mm5.47 。应先对 mm41 进行拉深，接着对 mm5.47 进行拉深。因为该拉深件的生产批量大，所以采用落料、冲孔、拉深复合模冲压。 2 三、确定毛坯形状、尺寸和下料方式及排样设计、材料利用率计算 1）确定毛坯形状 对于不变薄拉深，拉深件的平均壁厚与毛坯的厚度相差不大，因此可用等面积条 件，即毛坯的表面积相等的条件计算毛坯的尺寸。毛坯的形状和拉深件的筒部截面形状具有一定的相似性，因此，旋转体拉深件的毛坯形状为圆形。毛坯尺寸计算就是确定毛坯的直径。 零件为旋转体拉深件，因此采用圆形的毛坯件。 工件采用 08 钢，选取工件的加工精度为 IT12IT13。 2）确定毛坯尺寸 大直径处的拉深 1、计算实际拉深的凸缘直径，工件如图所示： 查表，取切边余量 mm5.3 ，则实际拉深的凸缘直径为： mm72mm5.3265d 由于 4.152.15.47/72/d d ，所以，该零件属于宽凸缘件的拉深。 2.初算毛坯尺寸 由已知： H=8mm， d=47.5mm， mm72d t=0.5mm, mm2rd1 ,1pr=1.5mm 所以，毛坯的直径为 22222 5.4772256.45.47228.685.4745.185.475.128.65.47D =88.2mm 3.判断能否一次拉深，由 57.0100)2.88/5.0(100)/(t D 52.15.47/72/ dd 3 1 6 8.05.47/8/ dH 查表可知，最大相对高度： 0.390.168 查表可知，首次拉深的极限拉深系数为： 47.0min1 m 该拉深件的实际拉深系数为： 54.02.88/5.47/ Ddm 由于 min1mm ，该拉深件能一次拉深成形。 3）小直径处的拉深 1.计算实际拉深的凸缘直径，工件如图所示： 查表，取切边余量 mm5.3 ，则实际拉深的凸缘直径为 ： mmmmmmd 2.955.322.88 由于 4.132.241/2.95/ dd ，所以，该零件属于宽凸缘件的拉深。 2.初算毛坯尺寸 由已知： H=7mm， d=41mm， mmd 2.95 t=0.5mm， mmrr 5.121 所以，毛坯的直径为： dHrddD 444.32 7414415.144.32.95 2 mm100 3.判断能否一次拉深，由 5.0100100/5.0100/ Dt 32.241/2.95/ dd 查表可知，首次拉深的极限拉深系数为： 38.0min1 m 该拉深件的实际拉深系数为： 4 41.0100/41/ Ddm 由于 min1mm ，该拉深件也能一次拉深成形。 3）确定是否需要压边圈 根据坯料相对厚度： 5.0100)/( Dt mmZZ 02.004.006.0m i nm a x 故采用凸模与凹模配合加工法。磨损系数确定为 75.0x 。则凸模刃口尺寸为： mmmmxDd 0 016.00 016.001 75.38175.038 凸凸 凹模刃口尺寸凹d按凸模实际尺寸配制，其双面间隙为 0.040.06mm。为保证模具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冲件来，制造时按最小间隙mmZ 04.0m in 配制间隙。 3）拉深刃口尺寸计算 对于拉深部分，工件未注公差，按 IT13 级计，该拉深件为阶梯形圆筒零件，经过一次拉深得到。 工件尺寸如图 8 对于 mm41 的圆筒形拉深，凹、凸模的制造公差可采用 IT10 级精度，查表得。凸凹 mm1.0 拉深凸模和凹模的单边间隙查表，按 tZ 1.12/ ， Z=1.1mm。则可求得拉深凸模和凹模的刃口尺寸为： mmmmmmD 1.001.001.000 71.407075.4039.075.04175.0D 凹凹 mmmmmmZD 0 1.00 1.00 1.00 61.396075.395.02.239.075.04175.0D 凸凸 拉深件底与壁的圆角半径 mm5.1r2p ，拉深件凸缘与壁的圆角半径 mm5.1r2d ，所以凹模圆角半径为 mm5.1r2d ，凸模圆角半径 mm5.1r2p 。 对于 mm5.47 的圆筒形拉深，凹、凸模的制造公差可采用 IT10 级精度，查表得。凸凹 mm1.0 拉深凸模和凹模的单边间隙查表，按 tZ 1.12/ ，则可求得拉深凸模和凹模的刃口尺寸为： mmmmmmD 1.001.001.000 21.472075.4739.075.05.4775.0D 凹凹 mmmmmmZD 0 1.00 1.00 1.00 11.461075.465.02.239.075.05.4775.0D 凸凸 拉深件底与壁的圆角半径1pr=1.5mm ，拉深件凸缘与壁的圆角半径 mm2rd1 ，所以凹模圆角半径为 mm2rd1 ，凸模圆角半径1pr=1.5mm 。 4）弹性元件的设计计算 9 为了得到较平整的工件，此模具采用弹压式卸料结构，使条料在落料、拉深过程中始终处在一个稳定的压力之下，从而改善毛坯的稳定性，避免材料在切向应力的作用下起皱。落料卸料采用橡胶为弹性元件 . 橡胶的自由高度： 工作自由 SH 45.3式中 自由H 橡胶的自由高度， mm; 工作S 工作行程与模具修模量或调整量（ 46mm）之和 mm。 mmmmS 265120 工作 mmmmH 104912645.3 自由取自由H=95mm。 橡胶的装配高度： mmmmHH 5.8575.80959.085.09.085.0 自由装配取 mmH 83装配橡胶的截面面积，在模具装配时按模具空间大小确定。 七、模具其它零件的选用、设计以及必要的计算 1) 选择模架及确定其他冲模零件尺寸 由估计的凹模周界尺寸约为 160 160 及模架闭合高度在 210255mm 之间，查表选用对角导柱模架，标记为 1 6 0 1 6 0 2 1 0 2 5 5 I（ GB/T2855.1 1990）。模架中导柱导套按 H6 h5配合。查得的各模架组成零件的尺寸参数如下： 导柱规格： 46X250; 导套规格： 60X107X68 同时可以算出上下模座的尺寸， 上模座： 315 315 50； 下模座： 315 315 55 根据凹模周界大小选择的上下模座的平面图示： 10 下模座 上模座 下图是使用 pro-e 软件建立的模架三维模型。 模架 2) 卸料套的基本结构参数确定 为了得到较平整的 工件，此模具采用弹压式卸料结构，使条料在落料、拉深过程中始终处在一个稳定的压力之下，从而改善毛坯的稳定性，避免材料在切向应力的作用下起皱。落料卸料采用橡胶为弹性元件 . 橡胶的装配高度： mmH 83装配3) 凸模固定零件的选用 11 1. 凸模固定板及垫板的选用 根据凸模的结构尺寸可知要选用的凸模固定板的高度 H=25mm,合理选用规格为 167X25的凸模固定板。查表选用规格 167X6 的垫 板。 2.固定螺钉的选用 根据凸模尾部的斜面缺口的大小尺寸以及凸模固定板的规格，查表选用开槽圆柱头螺钉 M12X40。 4) 模柄参数大小的确定 选择 400KN 的 JG23-40 开式双柱可倾式压力机，由此可确定模柄孔的尺寸（直径 X 深度）为 50X70,按照模具结构图，采用带台阶的压入式模柄，它与模座安装孔用 H7/n6 配合，可以保证较高的同轴度和垂直度，适用于各种中小型模具。 5) 连接上模座、垫板、凸模固定板的螺钉和销钉（圆柱销）的选用 根据上模座、垫板、凸模固定板的形状大小，合理选用内六角圆柱头螺钉，规格 为 M16 X 60。 合理选用圆柱销规格： M10X 52。该圆柱销作为定位销用，以过盈配合固定在销孔中。 6) 凹模座与下模座之间的定位和固定 凹模座与下模座之间采用对角放置的四销四螺栓来定位和固定，圆柱销以过盈配合固定在销孔中。选用螺钉和圆柱销的规格如下：螺栓： M16 X70 ,（四枚 ） ; 圆柱销： M16 X 57,(四枚 )。 八、压力机技术参数校核 模座外形尺寸为 3 1 5 3 1 5m m m m ，闭合高度为 260mm，查表得 JG23-40 型压力机工作台尺寸为 4 2 0 6 3 0m m m m ，最大闭合高度为 300mm，连杆长度调节量为 60mm，只要调节连杆即可安装。所以选择 JG23-40 型压力机是正确的。 九、模具工作原理与使用注意事项 1）模具工作原理 落料时，上模通过模柄与冲床滑块相联接 ,下模利用压板固定在冲床的工作台上 ,上下模通过导柱、导套导向。工作时 ,条料靠着挡料销送进定位 ,当上模随滑块下降时 ,脱料板先压住板料 ,接着凸模冲落凹模上面的材料获得工件。冲裁出的圆形毛坯 定位放在下模上 ,当凸模向下移动时对坯料加压 ，冲出圆孔， 并 继续 向下压入凹 模型 腔 ,使材料在 冲模 内产生永久变形后 加工 成 所需工件 。 这时工件卡在凸模与顶块之间 ,废料也紧紧箍在凸模上。在上模回升时 ,工件由顶块借弹簧的弹力从凹模中顶出；同时箍在凸模上的废料 ,由脱料板靠弹簧的弹力卸掉 ,至此完成整个过程。再将条料送进一个步距 ,进行下一次过程 ,如此往复进行。 2）使用注意事项： 1.操作者必须经过学习，掌握设备的结构、性能，熟悉操作规程并取得操作许可方可独立操 12 作。 2.正确使用设备上安全保护和控制装置，不得任意拆动。 3.检查压力机各传动、连接、润滑等部位及防护保险装置是否正常，装模具螺钉必须牢固，不得移动。 4.压力机在工作前应作空运转 2-3 分钟，检查脚闸等控制装置的灵活性，确认正常后方可使用，不得带病运转。 5.模具时要紧牢固，上、下模对正，保证位置正确，用手搬转压力机试冲（空车），确保在模具处于良好情况下工作。 参考文献 1. 陈剑鹤 . 2007.模具设计基础 .机械工业出版社 2. 冯炳尧、韩泰荣、殷振海等