大学毕业设计不锈钢餐盘模具设计.pdf

河北工程大学毕业设计 i 摘摘摘摘 要要要要 本毕业设计的题目是落料 拉深 切边模具设计 叙述了冲压的概念 特点 基 本工序及应用 分析了冲压技术的现状和发展方向 说明了冲压模具的重要性 本文 先对冲压件进行工艺分析 确定工艺方案 以工序少 模具结构简单 生产周期短 经济效益高为原则 选取最佳工艺方案 采用落料 拉深复合模 确定了冲压模具总 体结构设计方案 进行了工艺分析与相关设计计算 包括拉深次数 排样 利用率 冲压力 拉深力等 还进行了压力机的选择及模具零件主要工作部分尺寸及公差的计 算 最后 采用 caxa 绘制了这一套模具的装配总图和全部非标准件的零件图 关键词关键词 不锈钢餐盘 矩形毛坯 复合模 dynaform 模拟 河北工程大学毕业设计 ii abstractabstractabstractabstract this graduation designisthe subject of blanking drawing trimming die design the basic process and application of stamping concepts characteristics narrative analyses the present situation and development direction of stampingtechnology illustrates the importance of stamping mould this paper first analysis of the technology of stamping parts determine the process plan with less process the die structure is simple short production cycle high economic benefit as the principle and choose the optimum scheme using the compound die blanking drawing punching design of the overall structure of the stamping die the calculation and design process analysis including the number of drawing layout utilization rate the pressure the drawing force also for selection and calculation of main working parts of die parts dimensions and tolerances for press finally caxa is used to draw the assembly drawing of this set of mold and nonstandard parts keywordskeywordskeywordskeywords stainless steel plate rectangular compound die dynaform simulation 河北工程大学毕业设计 目录目录目录目录 摘摘 要要 i abstractabstractabstractabstract ii 第一章第一章 绪绪 论论 1 1 1 冲压模具现状 1 1 2 dynaform 和 ls dyna 软件简介 2 1 3 课题工作内容 2 1 4 不锈钢餐盒拉深工艺的特点 3 1 5 课题技术要求 3 第二章第二章 工艺性分析及工艺方案确定工艺性分析及工艺方案确定 5 2 1 工件的工艺性分析 5 2 2 工艺方案的分析与确定 6 第三章第三章 基于基于 dynaformdynaformdynaformdynaform 的工艺仿真分析的工艺仿真分析 9 第四章第四章 落料拉深复合模设计落料拉深复合模设计 13 4 1 排样 13 4 1 1 常用排样方法 13 4 1 2 排样设计及计算 15 4 2 工艺力的计算 15 4 3 冲压设备选择 17 4 4 压力中心的确定 18 4 5 压力机的校验 18 4 6 模具主要零部件的设计 19 4 6 1 刃口的计算 19 4 6 2 拉深模设计 22 4 7 模具零件 24 4 7 1 工作零件 24 4 7 2 定位零件 26 4 7 3 卸料 导料零件 27 河北工程大学毕业设计 4 7 4 导向零件 28 4 7 5 固定零件 29 4 7 6 推件装置 31 4 8 模具的闭合高度 32 4 9 模具工作分析 33 第五章第五章 结结 论论 34 谢谢 辞辞 35 参考文献参考文献 36 河北工程大学毕业设计 1 第一章第一章第一章第一章 绪绪绪绪 论论论论 1 1 冲压模具现状 冲压是靠压力和模具对板材 带材 管材和型材等施加外力 使之产生塑性变形 或分离 从而获得所需形状和尺寸的工件 冲压件 的成形加工方法 冲压的坯料主要 是热轧和冷轧的钢板和钢带 冲压件与铸件 锻件相比 具有薄 匀 轻 强的特点 冲压可制出其它方法难以制造的带有加强筋 肋 起伏或翻边的工件 以提高其刚性 由于采用精密模具 工件精度可达微米级 且重复精度高 规格一致 可以冲压出孔 窝 凸台等 冲压是高效的生产方法 采用复合模 尤其是多工位级进模 可在一台 压力机上完成多道冲压工序 实现由带料开卷 校平 冲裁到成形 精整的全自动生 产 生产效率高 劳动条件好 生产成本低 一般每分钟可生产数百件 应用范围很广泛 在全世界生产的钢材中 有大约 70 是板材 其中大部分是经 过冲压制成成品 比如 汽车的车身 底盘 油箱 散热器片 容器的壳体 电机 电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工制造的 仪器仪表 家用电器 冲压的应用范围很 广泛 在全世界生产的钢材中 有大约 70 是板材 其中大部分是经过冲压制成成品 比如 汽车的车身 底盘 油箱 散热器片 容器的壳体 电机 电器的铁芯硅钢片 等都是冲压加工制造的 近年来 我国冲压模具水平已有很大提高 大型冲压模具已能生产单套重量达 50 多吨的模具 为中档轿车配套的覆盖件模具国内也能生产了 精度达到 1 2 m 寿命 2 亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产 表面粗糙度达到 ra 1 5 m 的精冲模 大尺寸 300mm 精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平 虽然如此 我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较 大差距 这些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面 无论 在设计还是加工工艺和能力方面 都有较大差距 轿车覆盖件模具 具有设计和制造 难度大 质量和精度要求高的特点 可代表覆盖件模具的水平 虽然在设计制造方法 和手段方面已基本达到了国际水平 模具结构功能方面也接近国际水平 在轿车模具 国产化进程中前进了一大步 但在制造质量 精度 制造周期等方面 与国外相比还 存在一定的差距 汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完善 高精度 高效益加工设备的使 河北工程大学毕业设计 2 用越来越广泛 高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多 nc dnc 技术的应用越来越成熟 可以进行倾角加工和超精加工 这些都提高了模具型面加工 精度 提高了模具的质量 缩短了模具的制造周期 模具表面强化技术也得到广泛应用 工艺成熟 无污染 成本适中的离子渗氮技 术越来越被认可 碳化物被覆处理 td 处理 及许多镀 涂 层技术在冲压模具上的 应用日益增多 真空处理技术 实型铸造技术 刃口堆焊技术等日趋成熟 激光切割 和激光焊接技术也得到了应用 1 2 dynaform 和 ls dyna 软件简介 dynaform 是以 ls dyna 为结算器 专门针对板料成型的有限元前处理和后处理 软件 拥有强大的前处理功能 如划分网格功能 定义拉延筋 压边力 成形速度以 及材料参数等 后处理分析功能 能对运算结果进行精确分析 预测各种成形过程中 可能出现的问题 如 fld 成形极限图 厚度云图 坯料流动 变薄量云图 应力云图 主 次应变以及成形过程的任意位置坯料形状等 dynaform 和 ls dyna 相结合 可以 方便的进行板料成型过程模拟 ls dyna 程序 960 版是功能齐全的几何非线性 大位移 大转动和大应变 材料 非线性 140 多种材料动态模型 和接触非线性 50 多种 程序 它以 lagrange 算法 为主 兼有 ale 和 euler 算法 以显式求解为主 兼有隐式求解功能 以结构分析为 主 兼有热分析 流体 结构耦合功能 以非线性动力分析为主 兼有静力分析功能 如 动力分析前的预应力计算和薄板冲压成型后的回弹计算 军用和民用相结合的通用结 构分析非线性有限元程序 ls dyna 是通用的有限元分析程序 能够模拟真实世界的各种复杂问题 特别适 合求解各种二维 三维非线性结构的高速碰撞 爆炸和金属成型等非线性动力冲击问 题 同时可以求解传热 流体及流固耦合问题 在当今最富有挑战性的工程应用领域 被广泛认可为最佳的分析软件包 ls dyna 能够预测设计模型对真实世界的各种事件 是如何作为响应的 所以可以最大程度地缩短设计周期 减少重复实验的耗费 与实 验的无数次对比也证实了其计算的可靠性 1 3 课题工作内容 本课题的任务是根据不锈钢餐盒的工艺图样及相关技术要求 进行相应的制件工 艺成形工艺优化和模具设计 进行该项目设计要求必须掌握金属材料成型的基本原理 河北工程大学毕业设计 3 熟悉各种冲压设备的性能规格及常用的冲压方法 并具有机械设计及制造的通用行设 计知识 首先要进行对冲压工艺及模具设计相关资料的查询 收集 并结合此制件图样的 结构及相关技术要求做详细的分析 在此基础上 拟订制件成形工艺方案 这项工作 内容包括 进行各工序制件工艺尺寸及工艺力的计算 对第一次拉深过程尽心模拟仿 真优化工艺方案 绘制相应模具结构草图 选择相关设备 并进行相应模具的设计 1 4 不锈钢餐盒拉深工艺的特点 拉深时板料径向受拉力 切向上受压应力 不锈钢餐盒成形工艺与模具设计一共 采用了落料 拉深 切边 卷圆等四道工序 不锈钢餐盒有四个矩形拉深和以个圆形 拉深及一个矩形和半圆的拉深 拉深的工艺比较的复杂 毛坯的计算也较复杂 做好 不锈钢餐盒整个模具设计过程 以后在做比它还复杂的汽车覆盖件时 就可以较快的 熟悉其工艺 不仅可以为以后的工作做准备 还可以学习到更深的冲压工艺 因为覆 盖件薄板拉深冲压工艺学是冲压知识界较难掌握的课题之一 矩形件拉深时坯料计算形状及尺寸较难确定 而且要保证毛坯拉深过程中矩形之 间和矩形和圆形的材料不会被拉深过薄而破裂 压边力的计算和压边装置的选择 工 件的形状比较复杂 拉深工艺力的计算也不容易 还有工序之间的组合 既要保证可 以较高效率的加工工件又要保证设计的模具不是很复杂 以及最后的卷圆 因为在卷 圆之前还要切边 如果是采用单工序则比较的简单 而要将切边复合则有一定的难度 要较核凸模和凹模的刚度和强度 1 5 课题技术要求 1 工艺方案设计 1 冲压工艺方案的确定 2 各工序的主要技术参数的分析 比较和选择 3 各工序模具结构的确定 2 编写设计说明书 1 方案设计说明 内容包括 制件分析 方案分析 各工序模具工作原理和简要结构说明 结构 及技术性能比较等 2 工艺参数计算说明 河北工程大学毕业设计 4 各工序的工艺参数计算 设备选择计算及设计说明等 3 模具结构应合理 工艺方案应符合实际生产情况 河北工程大学毕业设计 5 第二章第二章 工艺性分析及工艺方案确定工艺性分析及工艺方案确定 图 2 1 三维零件图 2 1 工件的工艺性分析 不锈钢餐盒是用来盛装食物的器皿 见图 拟采用冲压方法生产 使用的材料为 不锈钢 材料厚度 1 5mm 要求工件表面无明显划伤痕迹 开口处平整 边缘无毛刺 属于中大批量生产 零件的结构及尺寸大小 该工件为一矩形拉深件 由于矩形件拉深过程中材料的 流动速度不一样 侧壁还可能受剪而破裂 由于该工件结构简单对称 矩形角部圆角 半径为 5 和 20mm 拉深深度为 22mm 远小于拉深极限 工件上的其余圆角半径也较大 有不锈钢餐盒的使用要求可知 工件局部变薄是允许的 只要表面质量和强度足够就可以 零件的精度要求 由于该工件图上未标注公差尺寸 可知其各部分尺寸皆属于自 由精度 为了使模具制造简单 降低生产成本 在保证工件达到工作要求的情况下 河北工程大学毕业设计 6 工件的制造公差等级可按 it12 级进行标注 2 2 工艺方案的分析与确定 盒形零件的拉深次数主要与它的相对高度h b 其相对高度计算值小于或等于许用 数值时 可一次拉深成形 否则须采用多次拉深成形 其拉深次数可根据相对高度值 在表5 18p178中查取 对于本制件 其相对高度 h b 22 250 0 088 2 1 由以上数据查表 18p178可得该制件的拉深极限为0 49左右 所以可以一次拉深成 形 本制件属于浅盒形零件 2 修边余量 因为是一次拉深成形 由 冲压工艺及模具设计 p188 表 5 21 可知当拉深次数 为 1 时 修边余量 h 为 h 0 03 0 05 h 0 04 22 0 88mm 2 2 取 h 22mm 3 毛坯计算 由 实用冲压技术手册 p129 公式 4 15 可知 51 34557 0 66 0 3157 0 1 p rhlmm 2 3 r1 rh2 2252 14 83mm 2 4 36 371057 0 66 03157 0 2 p rhlmm 2 5 58 25 1016 0 20 1086 02210220 86 0 22 2 2 pp rrrrhrr 2 6 65 17557 0 66 0 14 1457 0 3 p rhlmm 2 7 35 20 1016 0 20 1086 01010220 86 0 23 2 2 pp rrrrhrr 2 8 所以毛坯长度为 94 124 6 7583 1451 34 6 75111 rll 2 9 94 139 6 9083 1451 34 6 90112 rll 2 10 54 1736 11058 2537 376 110223 rll 2 11 河北工程大学毕业设计 7 54 228 6 16558 2537 37 6 165224 rll 2 12 763835 2065 1738335 rll 2 13 根据图分析可得 7 510 75303094 1243 l530303l1 长l 2 14 363 48 4010173 54139 94 l33030l2 宽l 2 15 可知毛坯的宽度为 510 7mm 长度为 363 48mm 4 方案论证 经过分析计算 可以确定制作该不锈钢餐盒需要的工序有落料 拉深 切边 卷圆四道工序 由于加工顺序及加工时使用单工序模或者复合模 多工序模的 不同 可以用下面几种方案对该餐盒进行加工 方案一 先落料 其次拉深 再切边 最后卷圆 都采用单工序模 图 2 2 毛坯图 河北工程大学毕业设计 8 方案二 先落料拉深 再切边 最后卷圆 落料拉深用复合模 切边 卷圆用单工序 模进行加工 方案三 先落料拉深切边采用复合模 最后最终翻遍 用单工序模 方案四 先落料 其次拉深切边 最后卷圆 拉深切边用复合膜其他用单工序模 方案五 落料拉深切边翻边卷圆复合模 在以上五种冲压方案中 第一种方案工序最多 效率低 操作不方便 零件的位 置精度不易保证 但模具结构简单 加工容易 不适于批量生产 第二种方案工序少 制件精度高 由于是在冲床的一次行程内 完成落料冲压工序 因而减少了工件生产过程中的累积定位误差 使冲出的制件内外形相对位置及各件的 尺寸一致性非常好 制件平直 模具结构紧凑 面积较小 而且生产效率高 适合于 大批量生产 第三种方案可以一套模具三种工序成型 效率高 完成该餐盒只见仅需 3 道工序 就行 但设计复杂 成本高 第四种方案与第二种方案类似 但与第二种方案相比 第二种方案能够更好的保 证制件冲压时的加工精度 再进行冲压时无需再次定位 第五种方案采用一套模具四种工序 虽然能够精确快速的完成制件的加工过程 但模具的设计过于复杂 不利于大批量生产时模具的保养维修 而且模具生产成本高 根据以上分析 制作该不锈钢餐盒使用第二种方案 首先落料拉深 用复合模 然 后切边 用单工序模 最后卷圆用单工序模 使用该方案不仅能提高不锈钢餐盒的生 产效率 而且也能相对的节约成本 适合于公司大批量高效生产 河北工程大学毕业设计 9 第三章第三章 基于基于 dynaformdynaformdynaformdynaform 的工艺仿真分析的工艺仿真分析 不锈钢餐盘可供餐厅 快餐店等使用外观优美 携带 洗涤方便 可重复使用不 需丢弃 避免使用免洗餐具制造大量垃圾破坏环境 注重环保 材料为不锈钢 厚度 1 5mm 整体来看 具有材料较薄 外形尺寸不大 拉延深度小 成型不是困难 但有 部分型面形状变化大 有可能出现破裂 摘要 本文简述了 cae 技术在不锈钢餐盘冲压成形中的应用 通过对拉延工序进行冲 压成形模拟分析 提前预知成形缺陷 并采取有效措施 进行工艺参数的调整 与优化 实践证明 分析计算缩短了模具制造周期 减少了模具调试次数 节 约了生产成本 3 3 产品分析过程 三维数据的导入 利用 proe 等 cad 设计软件中对数学模型进行整理 确定相关材料 料厚及其偏置 方向等相关参数 避免存在重叠面 尖角 漏洞等现象 包括冲压方向 工艺补充面 等 而后导入 dynaform 分析软件中 为了得到均匀规则的分析网格 提高分析精度 要进一步检查片体是否存在负角 并对局部尖角部位进行型面光顺 导入模型后 凸模 凹模和压边圈的定位 因为餐盘深 22mm 所以我们将凸模上移 24mm 点击 下拉菜单 tools position tools move tool 弹出如图 31 对话框 选择 punch 和 z translation 在 distance 设置里输入 24 apply ok 完成后如 图 3 1 3 1 单元模型 河北工程大学毕业设计 10 模拟分析结果研究 进入后处理模块 点击下拉菜单 eta post yes 进入后处理模块界面 然后点击下拉菜单 file open 选择 d3plot 结果如图 3 2 3 2 模型 3 3 成形极限图 河北工程大学毕业设计 11 3 4 厚度变化图 由图中结果可看出 在边缘厚度 1 0mm 起皱情况可以忽略 在底部有几个角的 厚度变成了 0 804mm 材料减薄量在 30 以内 我们可以认为没有拉裂 因此 从坯料 成型变薄情况来看 产品也可以成型 冲压中的拉深成型是靠金属流动来实现的 餐盘在成型过程中 是四个矩形 一 个圆形和一个矩形和圆形的结合体是一次拉深成型的 这样对金属流动是不合理的 例如说三个一样的矩形中间那个矩形 它在拉深过程中 需要周围的金属向里面流动 但是中间矩形的旁边两个矩形和里面大的矩形拉深过程中都需要周围的金属向里面流 动 这可能导致两个甚至三个拉深过程中离得较近的金属在流动过程中可能导致严重 减薄甚至拉裂 所以我认为在设计拉深过程中不应该一次成型 也不应该一个一个成型 效率太 低 还有在成型后面的拉深成型过程中 前面成型好的拉深矩形或圆形可能因为金属 流动而导致变形 使餐盘报废 所以生产过程中在第一次拉深以后的工序中 拉深好 的地方 都得设计保持装置 防止拉深好的地方发生变形 总的来说效率低 成本高 在成型过程中应该分为三次成型因为圆形拉深和放筷子的拉深地方拉深的比较浅 所 以应该最后拉深 一是因为都在最外侧 二是比较浅金属流动的比较少 对旁边的影 响相对较小 其次是比较大的矩形 最大的是在三个较小的矩形 综合考虑应该是先 成型中间的小矩形和大矩形 然后在成型两个小矩形 最后成型两个浅拉深 因为第 一次成型小矩形和大矩形后 第二次成型两个小矩形 还有拉深硬化影响中间小矩形 受力比较好 大矩形受影响比较小 第二次成型小矩形 是因为第三次成型两个浅拉 深过程中金属流动表较少 两个浅拉深在最外侧 金属流动比较好 里面已经在第一 河北工程大学毕业设计 12 二工序过程中受到拉伸 所以产生拉伸硬化金属不易流动 外面的受到影响少 最外 侧几乎不受影响 所以 金属优先从外侧流动 所以成型较好 河北工程大学毕业设计 13 第四章第四章 落料拉深复合模设计落料拉深复合模设计 4 1 排样 4 1 1 常用排样方法 表 4 1搭边 a 和 a1 数值 材料厚度 圆件及圆角 r 2t 的工件 矩形工件边长 l 50mm 矩形工件边长l 50mm 或r 2t 的工件 工件间 a1沿边 a工件间 a1沿边 a工件间a1沿边 a 0 25 0 25 0 5 0 5 0 8 0 8 1 2 1 2 1 6 1 6 2 0 2 0 2 5 2 5 3 0 3 0 3 5 3 5 4 0 4 0 5 0 5 0 12 1 8 1 2 1 0 0 8 1 0 1 2 1 5 1 8 2 2 2 5 3 0 0 6t 2 0 1 5 1 2 1 0 1 2 1 5 1 8 2 2 2 5 2 8 3 5 0 7t 2 2 1 8 1 5 1 2 1 5 1 8 2 0 2 2 2 5 2 5 3 5 0 7t 2 5 2 0 1 8 1 5 1 8 2 0 2 2 2 5 2 8 3 2 4 0 0 8t 2 8 2 2 1 8 1 5 1 8 2 0 2 2 2 5 2 8 3 2 4 0 0 8t 3 0 2 5 2 0 1 8 2 0 2 2 2 5 2 8 3 2 3 5 4 5 0 9t 1 冲裁件是一矩形工件 材料为不锈钢 厚度 t 1 5mm 由 冲压工艺及模具 设计手册 p36 表 2 12 可知工件间搭边 a 1 8 2 8 2 5mm 侧搭边 1 a 2 2 3 2 2 8mm 如图所示 河北工程大学毕业设计 14 图 4 1 排样 送料进距 s 510 7 2 5 513 2 4 1 条料宽度 0 0 1 0 0 1 00 08 370 0 18 2248 363 2 adb 4 2 a b b 370 08 0 5 370 58 4 3 2 按冲裁工艺方法和材料的合理利用 条料排样方法可分为三种 1有废料排样 沿废料全部外形冲裁 在冲件周边都留有搭边 冲件尺寸完全有冲模 保证 冲件精度高 模具寿命也高 但材料利用率低 2少废料排样 沿冲件部分外缘冲切 只在冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边 应受剪裁条料质量和送料定位误差的影响 其冲件质量稍差 边缘毛刺被带入凹模 会增大模具刃口磨损 影响模具寿命 但材料利用率稍高 冲模结构简单 3无废料排样 沿直线或曲线切断条料而获得冲件 无搭边 冲件质量和模具寿命会 更差一些 但材料利用率最高 为了保证落料后工件的精度 选用有废料排样 3 条料在板料上的裁剪方式分为纵裁 横裁和混合裁三种方法 由于冲件形状 尺寸及排样方式的不同 用板料裁剪条料形成的余料 废料 损失也不同 会影响总 的材料利用率 混合裁在操作时易发生差错 会严重影响生产效率及产品质量 在生 产中不宜采用 三种裁板方法如图 4 2 所示 河北工程大学毕业设计 15 b a a b b a a 纵裁 b 横裁 c 混合裁 图 4 2 板料的裁剪方式 4 1 2 排样设计及计算 因为受到落料件尺寸的影响 尺寸比较的大 所以不得不选用横裁 冲裁件毛坯面积 f 185629 236 mm 1 20 个进距内的材料利用率 100 lb nf 4 4 式中 b 条料宽度 l 条料进距 n 一个进距内工件个数 a 冲裁件面积 其中 l 20l 19a 2a 10268 08mm 4 5 7 97 100 08 37008 10268 48 363 7 51020 100 bh nf 4 6 4 2 工艺力的计算 由 实用冲压模具设计手册 p6 表 1 6 黑色金属的机械性能查得不锈钢的抗剪强 度mpa511 451 抗拉强度mpa b 628 569 抗剪强度mpa490取 抗拉强度 mpa b 060取 1 冲裁力lt p 4 7 p 冲裁力 材料抗剪强度 mpa 河北工程大学毕业设计 16 l 材料轮廓长度 t 材料厚度 其中mml6 1165 250350 2202 4 8 nlt8042644605 1 6 1165p 4 9 而实际冲裁力应按下式计算 2 10455438042643 13p 1 冲 fn 4 10 2 卸料力 表 4 2卸料力 推件力和顶件力系数 料厚 t mmk卸k 推 k顶 钢 0 1 0 1 0 5 0 5 2 5 2 5 6 5 6 5 0 060 0 090 0 040 0 070 0 025 0 060 0 02 0 050 0 015 0 040 0 1 0 065 0 050 0 045 0 025 0 14 0 08 0 06 0 05 0 03 铝 铝合金 纯铜 黄铜 0 030 0 080 0 020 0 060 0 03 0 07 0 03 0 09 冲卸推 fk f 卸 k 卸料力系数 由 冲压技术手册 p30 表 2 8 查得 卸 k 0 45 470494 2 104554345 0 fk 冲卸推 fn 4 11 总的冲裁力 6 151603744 470494 2 1045543ff 推冲冲总 fn 4 12 3 拉深力 由 实用冲压技术手册 p151 表 4 54 查得 kltp b 4 13 式中 l 盒形件的周长 r 盒形件的角部 河北工程大学毕业设计 17 t 材料厚度 mm b 材料的抗拉强度 mpa 4 k 拉深系数 查表 4 58 知 4 k 0 5 mm l 8 2436 8040 40180 2 170115 22 9280 3 4 14 np1096506005 18 24365 0 4 15 4 压边力 压边圈的作用是为了防止拉深过程中工件的边壁或凸缘起皱 使毛坯 或半成品 被拉入凹模圆角以前保持稳定状态 压边圈的压力必须适当 如果过大 就要增加拉 深力 因而会使工件拉裂 而压边圈压力过低就会使工件的边壁或凸缘起皱 压边圈的面积 2 9787487500 185374bl mmlla 宽长 4 16 压边圈的压力必须适当 如果过大就要增加拉深力 因而容易使工件拉裂 压边 圈的压力过小 容易使工件的边壁或凸缘起皱 压边力的计算公式 apf 4 17 p 由 实用冲压技术手册 p150 表 4 52 可取 43mpa 2936223 097874q apn 4 18 总的拉深力1390182n1096560293622pq 拉总 f 4 19 4 3 冲压设备选择 1 落料拉深复合压力机的选择不是单纯的有一个因素来确定的 一是力 压力机的公称压力不得小于落料拉深复合工作过程中任一瞬时的力 落 料拉深复合工作过程中有两个力的峰值 分别出现在落料的瞬间和刚开始拉深时 已 知1516037 6ff 推冲冲总 fn 1390182npq 拉总 f 所以压力机的公称压力因 该大于两者中的最大值1516037 6n p 1 6 1 8 2425660 21516037 61 7 冲总 fn 4 20 二是压力机的行程 因为是拉深 压力机的行程应是拉深件深度的两倍以上 所 河北工程大学毕业设计 18 以压力机的行程达与 60 mm 三是要考虑压力机的工作台尺寸的大小 要保证模具装的下 有足够的空间方便 工人操作 2 查 实用冲压技术手册 p400 表 10 6 选开式压力机 该设备的各种参数如下 表 4 3 开式压力机 公称力 kn 2500 发生公称压力时滑块离下极点距离 mm 13 滑块行程200 标准行程次数 不小于 次 min 30 闭合高度调节量 mm150 滑块中心到机身距离 喉深 mm425 工作台尺寸 mm 左右800 前后650 工作台孔尺寸 mm 左右350 前后460 直径400 立柱间距 不小于 mm650 工作台板厚度 mm150 4 4 压力中心的确定 冲压力合力的作用点称为模具的压力中心 为了保证压力机和模具正常工作 必 须使冲模的压力中心与压力机滑块中心线相重合 否则在冲压时会使冲模与压力机滑 块歪斜 引起凸凹模间隙不均和导向零件加速磨损 造成刃口和其他零件的损坏 甚 至还会引起压力机导轨磨损 影响压力机精度 所以设计模具时 应使模具的压力中 心与压力机滑块中心相重合 根据 caxa 可得 x 6 844mm y 2 683mm 4 5 压力机的校验 1 实际上力的校验和滑块行程的校验在选压力机得时候已经考虑了 2 根据初步模具设计的高度为 270mm 因此 为了能配合压力机的尺寸 此处选择工 作台板 130 mm 因此 允许的最大装模高度 河北工程大学毕业设计 19 h max 450 130 320mm hmin 450 130 160 160mm 4 21 由于公式 h min 5mm h hmax 10mm 所以模具的高度应该在 165mm 310mm 之间 由于 一般取较大的值 所以此处的模具高度 h 270mm 是符合压力机的要求的 4 6 模具主要零部件的设计 4 6 1 刃口的计算 1 落料凸凹模刃口尺寸计算原则 落料时 落料件的外径尺寸等于凹模的内径尺寸 冲孔时 冲孔件的内径等于凸模 的外径尺寸 所以落料时应以凹模为设计尺寸 然后按间隙值确定凸模尺寸 冲孔模 应以凸模为设计基准 然后按间隙值确定尺寸 凸 凹模应考虑磨损规律 凸模刃口尺寸磨损使冲孔尺寸减小 凹模刃口尺寸磨损 使落料尺寸增大 故设计落料模时 制造模具时凹模刃口尺寸应趋向于工件的最小极限 尺寸 设计冲孔模时 其刃口基本尺寸应趋向于工件的最大极限尺寸 凸 凹模之间应保证合理的间隙值 由于间隙在模具磨损后增大 所以在设计凸 凹模时均取最小合理间隙 zmin 一般冲模精度较工件精度高 2 3 级 若零件没有标 准公差 则对于非圆件按 gb 非配合尺寸的 it12 级处理 圆形件一般按 it10 级处理 2 加工方法的确定 表 4 4冲裁模初始用间隙 2c mm 材料 厚度 08 10 35 09mn q235 16mn40 5065mn 2cmin2cmax2cmin2cmax2cmin2cmax2cmin2cmax 小于 0 5 极小间隙 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 2 0 040 0 048 0 064 0 072 0 092 0 100 0 126 0 060 0 072 0 092 0 104 0 126 0 140 0 180 0 040 0 048 0 064 0 072 0 090 0 100 0 132 0 060 0 072 0 092 0 104 0 126 0 140 0 180 0 040 0 048 0 064 0 072 0 090 0 100 0 132 0 060 0 072 0 092 0 104 0 126 0 140 0 180 0 040 0 048 0 064 0 064 0 090 0 090 0 060 0 072 0 092 0 092 0 126 0 126 河北工程大学毕业设计 20 1 5 1 75 2 0 2 1 2 5 2 75 3 0 3 5 4 0 4 5 5 5 6 0 0 132 0 220 0 246 0 260 0 260 0 400 0 460 0 540 0 610 0 720 0 940 1 080 0 240 0 320 0 360 0 380 0 500 0 560 0 640 0 740 0 880 1 000 1 280 1 440 0 170 0 220 0 260 0 280 0 380 0 420 0 480 0 580 0 680 0 680 0 780 0 840 0 240 0 320 0 380 0 400 0 540 0 600 0 660 0 780 0 920 0 960 1 100 1 200 0 170 0 220 0 260 0 280 0 380 0 420 0 480 0 580 0 680 0 780 0 980 1 140 0 240 0 320 0 380 0 400 0 540 0 600 0 660 0 780 0 920 1 040 1 320 1 500 注注 取 08 号钢冲裁皮革 石棉和纸板时 间隙的 25 结合模具及工件的形状特点 此模具制造宜采用配作法 落料时 选凹模为设计 基准件 只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差 凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按 需配作 只是需要在配作时保证最小双面间隙值 min z 0 050mm 凸凹模刃口尺寸由凸 模配作尺寸和凹模配作尺寸结合完成 由 冲压工艺及模具设计 p31 表 2 3 得 z 0 030 mm min z 0 120mm 3 采用配作法 先判断模具各尺寸在磨损后的完成情况 由于落料时以凹模为基准件 然后配作凸模 凹模磨损后 尺寸变化有变大 变 小和不变三种情况 本制件中 凹模磨损后 毛坯直径尺寸变大 由 冲模设计手册 p820 表 e 1 查得标准公差值为 1 a 510 7 由 it12 级公差查得 0 7mm 查 实用冲压技术手册 p44 表 2 30 查得磨损系数 1 x 0 75 2 a 363 0 57mm 2 x 0 75 0 175 0 0 7 4 1 01 510 170 70 75 510 7 凹 a 4 22 0 1425 0 0 57 4 1 02 362 570 570 75 363 48 凹 a 4 23 河北工程大学毕业设计 21 该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分配制 保证双面间隙值 min z max z 0 050mm 0 070mm 图 4 3 毛坯图 河北工程大学毕业设计 22 4 6 2 拉深模设计 1 拉深模间隙 2 拉深模间隙使之凸 凹模横向尺寸的差值 间隙过小 工件质量好 但拉深力大 工件易拉断 模具磨损严重 寿命低 间隙过大 拉深力小 模具寿命虽然提高了 但工件易起皱 变厚 侧壁不直 口部边线不齐 有回弹 质量不能保证 查 实用冲压技术手册 p147表4 46查得间隙系数k 1 10 所 以 mmktz3 31 51 1022 4 24 凸 凹模工作部分尺寸由 实用冲压技术手册 p149 知拉深件公差为 it12 级时 非圆形拉深模凸 凹模的制造公差采用 it8 it9 级精度 基本尺寸为 80mm 时 07mm 0 1mm 0 凸凹 0 3mm mm79 70 3 0 75 80 75 0 d d 0 1 0 1 0 00 凹 凹 4 25 图 4 5 图 4 4 零件图 河北工程大学毕业设计 23 mm76 43 3 79 775 2cd d 0 0 07 0 0 07 0 凸 凹凸 4 26 基本尺寸为 95mm 时 07mm 0 1mm 0 凸凹 0 35mm mm94 70 35 0 75 95 75 0 d d 0 1 0 1 0 00 凹 凹 4 2 7 mm91 43 3 94 7375 2cd d 0 0 07 0 0 07 0 凸 凹凸 4 28 基本尺寸为 115mm 时 07mm 0 1mm 0 凸凹 0 35mm mm114 70 35 0 75 115 75 0 d d 0 1 0 1 0 00 凹 凹 4 2 9 mm111 43 3 114 7375 2cd d 0 0 07 0 0 07 0 凸 凹凸 4 3 0 基本尺寸为 170mm 时 07mm 0 1mm 0 凸凹 0 4mm mm169 70 4 0 75 170 75 0 d d 0 1 0 1 0 00 凹 凹 4 31 mm166 43 3 169 7 2cd d 0 0 07 0 0 07 0 凸 凹凸 4 32 基本尺寸为 40mm 时 06mm 0 09mm 0 凸凹 0 25mm mm39 80 25 0 75 40 75 0 d d 0 09 0 09 0 00 凹 凹 4 33 mm36 53 3 39 8125 2cd d 0 0 06 0 0 06 0 凸 凹凸 4 34 基本尺寸为 180mm 时 07mm 0 1mm 0 凸凹 0 4mm mm179 70 4 0 75 180 75 0 d d 0 1 0 1 0 00 凹 凹 4 35 mm176 43 3 179 7 2cd d 0 0 07 0 0 07 0 凸 凹凸 4 36 基本尺寸为 350mm 时 08mm 0 12mm 0 凸凹 0 57mm 河北工程大学毕业设计 24 mm349 50 57 0 75 350 75 0 d d 0 12 0 21 0 00 凹 凹 4 37 mm346 23 3 349 5725 2cd d 0 0 08 0 0 08 0 凸 凹凸 4 38 基本尺寸为 250mm 时 08mm 0 12mm 0 凸凹 0 57mm mm249 50 57 0 75 250 75 0 d d 0 12 0 21 0 00 凹 凹 4 39 mm246 23 3 249 5725 2cd d 0 0 08 0 0 08 0 凸 凹凸 4 40 4 7 模具零件 4 7 1 工作零件 1 厚度的确定 凹模的外形尺寸应保证有足够的强度和刚度 冲裁件的最大外形尺寸 b 510 7mm 查参考文献 2 表 2 40 应取 a h kb 0 13 510 7 66 6mm 表 7 4 得系数 k 0 12 查表 3 4 得 c 47mm 如图 4 1 图 4 5 落料凹模 2 长度和宽度 l b 的确定 mmll604 7472510 72c 长 4 41 457 5mm472363 52cbb 长 4 42 河北工程大学毕业设计 25 4 凸凹模设计 0 8 1 6 80 2 r15 509 87 0 0 17 5 349 57 0 1 2 0 531 108 凸凹模结构形式如图所示 凸凹模最小壁厚校核 复合模中的凸凹模内外缘均为刃口 内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸 所以凸凹模的最小壁厚受冲模结构影响 凸凹模装于上模 正装复合模 时 內孔 不积存废料 胀力小 最小壁厚可以小些 凸凹模装于下模 倒装复合模 时 直 壁形孔口内积存废料 胀力大 最小壁厚要大些 本设计中采用正装复合模 因此 最小壁厚可小些 查 冲模设计手册 5 p375 表 8 1 得最小壁厚为mm0 1 8 0本设 计中凸凹模的最小壁厚为 mmmm 0 1 8 080 2 故强度满足要求 拉深部分凹模圆角半径的确定 mmtr15 5 110 1510 凹 4 43 式中 凹 r 凹模圆角半径 t 毛坯厚度 图 4 6 凸凹模 河北工程大学毕业设计 26 取mmr15 凹 凸凹模长度的确定 108mm2583 l 4 44 l 凸凹模长度 mm 4 7 2 定位零件 1 挡料件 该件的作用是限定条料送进距离 并起定位作用 挡料件有固定挡料销 和活动挡料销等 固定挡料销 固定挡料销分圆形和钩形两种 如图示 a 圆形 b 钩行 图 4 7 挡料销 a 为圆形挡料销 结构简单 制造容易 但销孔离凹模刃口较近 会削弱凹模强 度 b 为钩形挡料销 销孔远离刃口 不会削弱凹模强度 为防止形状不对称的钩头 转动 需加定位销 增加了结构的复杂性 固定挡料销适用于手工送料的简单模或级进模 活动挡料销 图 4 8挡料销 河北工程大学毕业设计 27 图 4 9挡料销 图 4 10挡料销 这种挡料销的后端有弹簧或弹簧片 挡料销能自由伸缩 图 a b 常用在带 有弹性卸料板的模具结构中 图 c 为回带式活动挡料销 在其送进方向带有斜面 送料时搭边碰撞斜面使挡料销抬起越过搭边 然后将条料回拉 挡料销的后端面抵住 搭边定位 每次送料都要先送后拉 作方向相反的两个动作 根据以上分析以及设计的具体情况 选圆形固定挡料销 4 7 3 卸料 导料零件 1 卸料件 卸料装置有刚性卸料装置 弹性卸料装置和废料切刀等形式 本设计中采用刚性 卸料装置 刚性卸料装置主要指刚性卸料板 一般装在凹模和导料板上 它结构简单 卸料力大 卸料板有时还作凹模的导板 其上的孔与凸模相对应的部位应配合加工 卸料板与凸凹模之间的单面间隙取 0 5mm 本设计采用导料卸料板 即导料板和 卸料板做成一体 其结构及尺寸如下 河北工程大学毕业设计 28 图 4 11 卸料版 4 7 4 导向零件 对于生产批量大 要求模具寿命长 便于安装精度高的冲压模具 都采用导向装置 常用的导向装置有导板式 导柱导套式和容柱导套式 冲压件的形状复杂时 导板孔加工困难 为了避免热处理变形 时常不进行热处理 所以 其耐磨性差 实际上很难达到和保持稳定的导向精度 因此生产中广泛采用导柱 导套导向 选用后侧布置时 导柱导套受力不平衡 影响导向精度 但它三个方向敞开 送 料方便 容易实现机械化 自动化生产 对导向要求不太严格且冲压偏移力不大时广 泛采用这种布置方式 中间两侧布置时 受力平衡 但只能一个方向送料 多用于弯 曲模和拉深模 对角布置方式受力也较平衡 使用时可以两个方向送料 操作较为方 便 采用四个导柱导套四角布置的导向装置 受力最均匀 导向精度高 但结构复杂 仅用于大型冲模或对工件精度要求特别高的场合 采用中间两侧布置和对角布置时 两导柱 导套 的直径一般不相等 以避免装错方向时损坏凸凹模刃口 对要求模具寿命长 便于安装 精度高的冲压模具 都应采用导向装置 虽然本 套模具设计中固定卸料板也起凸模导向作用 但其耐磨性差 实际中很难达到和保持 稳定的导向精度 因此 该设计中采用生产中常用的导柱导套导向 本设计由于对精 度要求不高 并且冲压偏移力也不大 故采用后侧布置就能满足要求 导柱下部与下 模板导柱孔采用过盈配合 上部与导套孔径间隙配合 导套孔径上有油槽 用以存润 滑油 导套与上模板孔采用过盈配合 配合时 导套孔径会收缩 所以导套过盈部分 的孔径 应比导套和导柱间隙配合部分导套孔径增大 1mm 根据冲压工序性质 工件精度及模具寿命等要求 导柱与导套的配合取 h7 h5 河北工程大学毕业设计 29 导柱 导套既要修磨 又要有足够的刃度 一般选用 20 钢经渗碳淬火处理 硬度为 58 62hrc 渗碳层深度 0 8 1 2mm 导柱导套和上下模板的尺寸关系见下图 图 4 12 导柱 导套和上 下模板的关系 选择导柱长度时 应考虑模具闭合时 导柱上端面和上模板上平面的距离不小于 10 15mm 而导柱下端和下模板下平面的距离不小于 2 5mm 导套的上端面与上模板 上平面的距离应大于 3mm 用以排气和出油 4 7 5 固定零件 冲模的固定零件有模柄 上下模板 凸凹模固定板 垫板 螺钉和销钉等 1 模柄 中小型冲模一般通过模柄将上模固定在压力机的滑块上 模柄的结构形式主要有以 下几种 旋入式模柄通过螺