电池帽的冲压拉伸模具设计[全套CAD图纸].pdf

第 1 页 目 录 摘要 3 前言 3 1 模具的概论 3 1 1 冲压与冲模概念 4 1 1 1 我国冲压现状与发展方向 4 1 1 2 国外模具的现状与发展趋势 4 1 2 冲模的分类 5 1 3 冲模的零部件 6 2 冲压件工艺分析 6 2 1 收集并分析有关设计的原始资料 7 2 2 产品零件的冲压工艺性分析与审查 7 3 冲压工艺方案的确定 8 4 主要设计计算 9 4 1 毛坯尺寸计算 9 4 2 成形次数的确定 1 0 4 3 排样及相关计算 1 1 4 3 1 零件排样 1 3 4 3 2 条料尺寸 1 4 4 3 3 材料消耗定额 1 5 4 3 4 中间工序半成品尺寸 1 5 4 4 冲压工序压力计算 1 5 4 5 工作部分尺寸计算 1 8 4 5 1 落料凹 凸模的工作尺寸计算 1 8 4 5 2 首次拉深凹 凸模的工作尺寸计算 2 0 4 5 3 第二次拉深凹 凸模的工作尺寸计算 2 1 5 填写冲压工艺卡片 2 1 6 模具结构设计 2 4 6 1 拉深模的结构设计 2 4 6 1 1 落料拉深复合模 2 4 6 1 2 二次拉深模 2 5 6 1 3 切边摸 2 5 第 2 页 6 2 模具材料的选用 2 6 6 2 1 冲压对模具材料的要求 2 6 6 2 2 模具材料的选用原则 2 6 6 2 3 冲模常见材料以及热处理要求 2 6 6 3 定位方式的选择 2 9 6 4 卸料出件方式的选择 2 9 6 5 导向方式的选择 3 0 7 模具主要零件的设计 3 0 7 1 工作零件的结构设计 3 0 7 2 其他零件的设计与选用 33 8 模具总装图 3 4 9 冲压设备的选择 3 4 1 0 工作零件的加工工艺 3 5 1 0 1 凸凹模的加工工艺过程 3 5 1 0 2 拉深凸模的加工工艺过程 3 5 1 0 3 落料凹模的加工工艺 3 6 1 0 4 第二次拉深凸模的加工工艺过程 3 6 1 0 5 第二次拉深凹模的加工工艺 3 7 1 1 模具的装配 3 7 1 1 1 冲模装配要点 3 7 1 1 2 冲模装配工艺要点 3 7 1 1 3 具体装配 3 8 致谢 4 0 参考文献 4 1 第 3 页 冲压模具设计 拉深模设计 摘 要 本文介绍了电池帽冲压模具的设计 根据已有的零件图 综合考虑影响 生产顺利进行的各方面因素 合理安排零件的生产工序 优化确定各工艺参数的 大小和变化范围 合理设计模具结构 正确选择模具加工方法 选用机床设备等 使零件的整个生产达到优质 高产 低耗 安全 关键词 反拉深 模具设计与制造 冲压方案 旋转体拉深件 第 4 页 前言 板料冲压是金属加工的一种基本方法 他用以生产各种板料零件 具有生产 效率高 尺寸精度好 重量轻 成本低并易于实现机械化和自动化等特点 在现 代汽车 拖拉机 电器电机 电子仪表 日用生活用品 航空航天以及国防工业 等各个工业部门中均占有越来越重要的地位 冲压加工与其他加工方法相比 无论在技术方面还是在经济方面都具有许多 独特的优点 其生产出来的工件具有高精度 高复杂程度 高一致性 高生产率 和低消耗的特点 是其他加工方法所不能比拟的 但需要指出的是 由于进行冲 压成型加工必须具备相应的模具 而模具是技术密集新产品 其制造是单间小批 量生产 具有难加工 精度高 技术要求高 生产成本高的特点 所以只有在冲 压零件生产批量大的情况下 冲压成型加工的优点才能充分体现 从而获得好的 经济效益 由于冲压加工具有上市突出的有点 因此在批量生产中得到了广泛应用 在 现代工业生产中占有十分重要的地位 是国防工业机敏用工业生产中比不得少的 加工方法 冲压工序根据材料的变形特点可分为分离工序好变形工序两类 分离工序是指坯料再冲压力作用下 变形部分的应力达到强度极限以后 使 坯料发生断裂而产生分离 分离工序包括 切断 落料 冲孔 切口 切边 剖 边等 成型工序是指坯料在冲压力作用下 变形部分的应力达到屈服极限 但未达 到强度极限 是坯料发生塑性变形 成为居于有定形状尺寸与精度制件的加工工 序 成型包括 弯曲 拉深 翻边 旋转 校平 压花等 1 模具的概论 模具是用来成型物品的工具 这种工具有各种零件构成 不同的模具由不同 的零件构成 它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工 1 1 冲压与冲模 冲压是在室温下 利用安装在压力机上的模具对材料施加压力 使其产 生分离或塑性变形 从而获得所需零件的一种加工方法 在冲压加工中 将材料 金属或非金属 加工成零件 或半成品 的一种特殊 第 5 页 工艺装备 称为冲压模具 冲模在实现冲压加工中是必不可少的工艺装备 与冲 压件是 一模一样 上午关系 若没有符合要求的冲模 就不能生产出合格的冲压 件 没有先进的冲模 先进的冲压成形工艺就无法实现 在冲压零件的生产中 合理的冲压成形工艺 先进的模具 高效的冲压设备是必不可少的三要素 冲压加工与其他加工方法相比 无论在技术方面 还是在经济方面 都具有 许多独特的优点 生产的制件所表现出来的高精度 高复杂程度 高一致性 高 生产率和低消耗 是其他加工制造方法所不能比拟的 但需要指出的是 由于进 行冲压成形加工必须具备相应的模具 而模具是技术密集型产品 其制造属单位 小批量生产 具有难加工 精度高 技术要求高 生产成本高的特点 所以 只 有在冲压零件生产批量大的情况下 冲压成形加工的优点才能充分体现 从而获 得好的经济效益 由于冲压加工具有上述突出特点 因此在批量生产中得到了广泛的应用 在 现代工业生产中占有十分重要的地位 是国防工业及民用工业中必不可少的加工 方法 1 1 1 我国冲压现状与发展方向 目前 我国冲压技术与先进工业发达国家相比还相当落后 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 生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大 随着工业产品质量的不断提高 冲压产品生产正呈现多品种 少批量 复杂 大型 精密 更新换代速度快的变化特点 冲压模具正向高效 精密 长寿命 大型化方向发展 为适应市场变化 随着计算机技术和制造技术的迅速发展 冲 压模具设计与制造技术正由手工设计 依靠人工经验和常规机械加工技术向以计 算机辅助设计 cad 数控切削加工 数控电加工为核心的计算机辅助设计与 制造 cad cam 技术转变 至今 我国模具制造行业的产值已经超过机床工业 有关板料冲压技术方面 的问题愈来愈为人们所关注 相应的冲压工艺理论的研究及冲压加工机理的探讨 也随之不断深化 如何从冲压工序基本应力与变形状态的分析着手 改善冲件的 质量精度 并提高模具的使用寿命也就显得愈为重要 1 1 2 国外模具的现状和发展趋势 第 6 页 国外模具发展趋势 1 模具设计技术 1 工业发达国家在模具设计上已经大量使用计算机辅助 设计软件进行模具的结构设计 并普及了计算机绘图 据有差资料介绍 美国和日 本 7 5的模具厂已使用了技术 香港的模具厂也开始采用这项技术 2 在注塑模 具设计中 已开始普及应用计算机辅助工程分析软件 对塑料的流动 填充 冷却 情况及模具的浇口配置 浇道大小 冷却加热系统和模具的刚度 强度等进行科学 的分析和计算 从而保证注塑制品的质量与合理的生产节拍 3 国外的注塑模具 中 多型腔 多层 大型精密模具已占 5 0 不仅提高了生产效率 而且节省了大量 塑料原料 2 模具加工技术 1 国外已大量使用数控机床 应用计算机辅助加工软件和 数控编程技术对模具 特别是对具有复杂型腔 三维曲面 的模具进行加工 使模 具的质量和附加值大为提高 模具的加工周期减少 6 以上 成本降低 3 以上 生产 效率提高 6 0以上为了提高加工效率及满足各种复杂曲面加工的要求 国外已开 发出四轴和五轴的数控自动编程软件并且进了实用阶段 3 模具标准化程度日益提高 模具标准模架及模具标准件的应用日益普及 已实现商品化 4 模具结构更多地采用新技术 如注塑模具的热流道技术等 5 针对不同制品的要求 开发出适用于各种不同模具的专用模具钢 并实现 商品化 6 根据模具生产的特点 模具企业向小而专的方向发展 如日本现有 1 1 6 5 6 家模具企业 小厂有 1 1 1 4 2 家 占总数的 9 5 5 百人以上的仅有 6 5 家 占总数的 5 4 韩国有 1 5 7 0家模具企业仅占总数的 9 新加坡有 4 6 0家模具企业仅占总数 的 3 香港有 6 5 0 0 家模具企业也占总数的 0 4 6 行业特点 1 随着科学技术的发展 模具行业已由劳动密集型逐步 3转化为技术劳动密 集型 2 尽管模具行业已应用了先进的数控设备 检验仪器和计算机辅助设计 分 析 制造软件 但仍然需要高技艺的劳动 所以 模具行业又是高技术和高技艺紧 密结合的一十行业 第 7 页 3 为适应不同制品的需要 模具的种类繁多 从设计 制造工艺 装备以至原 材料都各不相同所以企业生产的模具宜专而不宜全 规模宜小而不宜大 4 模具基本上是单件生产 即使是生产专业化的模具企业 在生产同一类模 具时 也会由于不同模具的精度要求 复杂程度 加工难度等的不同而需要变化设 备的配置和工程的安排 因此 模具企业还应在专业化的基础上实现生产的素性 化三 市场分析据国际生产协会预测 到2 0 0 0 年工业品零件粗加工的7 5 精加工 的 5 将由模具成型 可见模具在工业生产中的作用将日益重要 工业发达国家的 模具行业在近四十年来取得了异常迅速的发展 已摆脱了属地位而成为独立的行 业 并成为基础工业的重要组成部分 1 9 8 8年美国日本 西德的模具产值分别达 到6 2 亿美元 8 3 亿美元 4 亿美元 比1 9 5 7 年增长了约1 0 0 倍 并超过了这些国家 机床工业的产值 据有关资料介绍 工业发达国家的工业产品生产中 对模具的 需求量日益增多 美国 日本约有 4 0 5 0的工业产品的生产需用模具国际市场中模 具的贸易量十分可观 近年来 由于工业发达国家的工费用增加 模具生产有向东 南亚国家转移的趋势 日本的生产以高 精模具为主 需要人工劳动量大的模具则 依靠进口解决 以模具出口大国日本为例 其1 9 8 0 年模具进口额为2 4 9 8 亿日元 至 1 9 8 9 年已上升到 1 3 2 3 2 亿 1 1 元 十年间提高了 5 3 倍由此可见 中低档模具 的国际市场潜力十分巨大 只要我国模具的质量能有提高 交货期能有保证 模具 出口的前景是十分乐观的 此外 国际市场对塑料模具模架及模具标准件的需求 量也很大 目前我国只有塑料模具模架有少量出口 1 2 冲模分类 根据工艺性质可分为 冲裁模 弯曲模 拉深模 成型模 冲裁模是指沿封 闭或长空的轮廓线使材料产生分离的模具 如落料模 冲孔模 切断模 切口模 切边模 剖切模等 弯曲模是指板料毛坯或其他坯料沿着直线或弯曲线产生弯曲 变形 从而获得一定角度或形状的工件的磨具 拉深模是把板料毛坯制成开口空 心件进一步改变形状和尺寸的模具 成型模具是指将毛坯或半成品工件按凸凹模 的形状直接复制成形 而材料本身仅产生局部塑性变形的模具 根据工序组合成都分 可分为单工序模 复合模 和级进模 单工序模是指 在压力机的一次行程中 只完成一道冲压工序的模具 复合模是指只有一个工位 在压力机的一次行程中 在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模 第 8 页 具 级进模又称连续模 是指在毛坯的送进方向上 具有两个或更多的工位 在 压力机的一次行程中 在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模 具 1 3 冲模的零部件 通常模具由两类零件组成 一类是公益零件 这类零件直接参与工艺过程的 完成并和坯料有直接接触 包括工作零件 定位零件 卸料与压料零件等 另一 类是结构零件 这类零件不直接参与完成工艺过程 也不和坯料直接接触 只对 模具完成工艺过程起保证作用 或对模具功能起完善作用 包括导向零件 紧固 零件 标准件及其他零件等 2 冲压件工艺分析 产品零件图是分析和制定冲压工艺方案的重要依据 设计冲压工艺过程要从 分析产品的零件图人手 分析零件图包括技术和经济两个方面 1 冲压加工的经济性分析 冲压加工方法是一种先进的工艺方法 因其生产率高 材料利用率高 操作 简单等一系列优点而广泛使用 由于模具费用高 生产批量的大小对冲压加工的 经济性起着决定性作用 批量越大 冲压加工的单件成本就越低 批量小时 冲 压加工的优越性就不明显 这时采用其他方法制作该零件可能有更好的经济效 果 例如在零件上加工孔 批量小时采用钻孔比冲孔要经济 有些旋转体零件 采用旋压比拉深会有更好的经济效果 所以 要根据冲压件的生产纲领 分析产 品成本 阐明采用冲压生产可以取得的经济效益 2 冲压件的工艺性分析 冲压件的工艺性是指该零件在冲压加工中的难易程度 在技术方面 主要分 析该零件的形状特点 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 良好的工艺性应保证材料消耗少 工序数目少 模具结构简单 且寿命 长 产品质量稳定 操作简单 方便等 在一般情况下 对冲压件工艺性影响最 大的是冲压件结构尺寸和精度要求 如果发现零件工艺性不好 则应在不影响产 品使用要求的前提下 向设计部门提出修改意见 对零件图作出适合冲压工艺性 的修改 第 9 页 另外 分析零件图还要明确冲压该零件的难点所在 对于零件图上的极限尺 寸 设计基准以及变薄量 翘曲 回弹 毛刺大小和方向要求等要特别注意 因 为这些因素对所需工序的性质 数量和顺序的确定 对工件定位方法 模具制造 精度和模具结构形式的选择 都有较大影响 冲压工艺设计是针对具体的冲压零件 首先从其生产批量 形状结构 尺 寸精度 材料等方面入手 进行冲压工艺性审查 必要时提出修改意见 然后根 据具体的生产条件 并综合分析研究各方面的影响因素 制定出技术经济性好的 冲压工艺方案 其设计流程主要包括冲压件的工艺分析和冲压工艺方案制定两大 方面的内容 在综合方析 研究零件成形性的基础上 以材料的极限变形参数 各种变形 性质的复合程度及趋向性 当前的生产条件和零件的产量质量要求为依据 提出 各种可能的零件成形总体工艺方案 根据技术上可靠 经济上合理的原则对各种 方案进行对比 分析 从而选出最佳工艺方案 包括成形工序和各辅助工序的性 质 内容 复合程度 工序顺序等 并尽可能进行优化 2 1 收集并分析有关设计的原始资料 冲压工艺设计的原始资料主要包括 冲压件的产品图及技术条件 原材料的 尺寸规格 性能及供应状况 产品的生产批量 工厂现有的冲压设备条件 工厂 现有的模具制造条件及技术水平 其他技术资料等 其中 产品图是工艺设计最 直接的原始依据 其他技术资料是冲压模设计的参考资料 而其余原始资料对确 定冲压件的加工方法 制定冲压工艺方案和选择模具的结构类型均有着直接的影 响 工件简图 如图所示 生产批量 大批量 材料 不锈钢 材料厚度 0 2 5 m m 第 1 0 页 产品零件图 2 2 产品零件的冲压工艺性分析与审查 冲压工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性 即冲压件的结构形状 尺寸大 小 精度要求及所用材料等方面是否符合冲压加工的工艺要求 一般说来 工艺 性良好的冲压件 可保证材料消耗少 工序数目少 模具结构简单 产品质量稳 定 成本低 还能使技术准备工作和生产的组织管理做到经济合理 冲压工艺性 分析的目的就是了解冲件加工的难易 为制定冲压工艺方案奠定基础 在产品零件冲压工艺性分析之前 应先进行冲压生产经济性分析 因为模具 成本较高 约占冲压件总成本的 1 0 3 0 冲压加工的优越性主要体现在批量 生产情况下 而生产量小时 采用其他加工方法可能比冲压方法更经济 因此零 件的生产批量是决定零件采用冲压加工是否较为经济合理的重要因素 产品零件冲压工艺性分析以产品零件图为依据 认真分析研究该零件的形状 特点 尺寸大小及精度要求 所用材料的冲压成形性能 分析冲压生产产生各种 质量问题的可能性 特别要注意零件的极限尺寸 如最小冲孔尺寸 最小窄槽宽 度 最小孔间距和孔边距 最小弯曲半径 最小拉深圆角半径等 尺寸公差 设计基准及其他特殊要求 因为这些要素对所需的工序性质 数量 排列顺序的 确定以及冲压定位方式 模具结构形式与制造精度的选择均有显著影响 经过上述的分析研究 如果发现冲压件的工艺性不合理 则应会同产品设计 人员 在不影响产品使用要求的前提下 对冲压件形状 尺寸 精度要求乃至原 材料的选用等进行适当的修改 第 1 1 页 该零件的外形为旋转对称拉深件 需要辣深再反拉深 此次设计为反拉深模 具设计 材料为厚度为 0 2 5 m m 的不锈钢 0 2 5 m m 的厚度以及冲压后零件强度和 刚度的增加都有助于产品保证足够的强度和刚度 2 5 0 0 3 确定合适的精度等级 该零件的主要配合尺寸为 3 0 1 查表确定其精度 为 i t 1 2 i t 1 3 属于正常冲压尺寸精度范围 3制定冲压工艺方案 对于零件比较复杂 冲压加工流程较长因而需要采用较多工序时 往往不容 易很直观地就确定出具体的冲压方案 此时通常采取以下方法 先确定出工件所 需的基本工序 按工序性质划分 然后将基本工序按照冲压的先后顺序进行适 当的集中于分散 确定各工序的具体内容 组合排列成不同的工艺分案 冲压基本工序 根据上面拉伸次数分析和零件的具体结构 冲压所需的基本工序由 落料 第一次拉深 俗称冲盂 第二次拉深 切边 冲压方案 根据零件加工所需要的基本工序 将各工序予以适当的组合 可以有以下三 种冲压方案 方案一 落料与第一次拉深复合 其余按照单工序进行 方案二 落料与第一次拉深复合 第二次拉深与切边复合 方案三 采用带料连续拉深级进模或在多工位自动压力机上进行冲压 方案比较 第 1 2 页 方案二采用第二次拉深与切边复合 由于刃口在凹模上 同时零件是无凸缘 拉深件 所以此方案排除 方案三采用级进模或自动冲压方式 生产效率高 操作安全 适用于大批量 生产 但需要专用的压力机或自动送料装置 模具设计 制造技术 模具的使用 保养与维修技术均要求较高 同时模具结构复杂 制造周期长 生产成本高 方案一不存在上述缺点 除落料拉深工序外均使用了单工序简单模具 存在 工序组合少 生产效率低的特点 但对于中小批量的零件的生产 在缺少实际经 验时 处于试生产的考虑 单工序简单模具生产风险较小 因此决定采用方案一 同时在方案一中的第二次拉深以及切边工序中 通过精确控制模具闭合高度 在 压力机行程终了时 可以时模具对工件产生刚性捶打而起到整形的作用 从而可 以将整形工序去掉 4主要设计计算 在冲压工艺性分析的基础上 拟定出可能的几套冲压工艺方案 然后根据生 产批量和企业现有生产条件 通过对各种方案的综合分析和比较 确定一个技术 经济性最佳的工艺方案 一般说来 制定冲压工艺方案主要包括以下内容 通过分析和计算 确定冲 压加工的工序性质 数量 排列顺序和工序组合方式 定位方式 确定各工序件 的形状及尺寸 安排其他非冲压辅助工序等 4 1 毛坯尺寸计算 工件的相对高度 即高度 h 与直径 d 之比值 0 558 h mm d 无凸缘圆筒拉深件的修边余量 6 1 h 第 1 3 页 毛坯直径 首先将拉深件划分为若干个简单的便于计算的集合体 并分别求出个简单的 几何体的表面积 把各个简单几何体面积相加即为零件总面积 然后根据表面积 相等原则 求出坯料直径 i aaaad 321 2 4 故 i ad 4 1 rhda 8 2 2 4 2 2 rrdra 2 3 2 4 rda 因为板料厚度 1mm 所以按内省尺寸计算 22 8 2 2 4 2 rrdrrhdrdd 2 3 3 m m 4 2 成形次数的确定 拉伸系数是以拉深后的的直径与拉深前的后坯料 工序件 直径之比表示 拉深系数表示拉深前后坯料 工序件 直径的变化率 拉深系数越小 说明 拉深变形程度愈大 相反 变形程度愈小 拉深件的总拉深系数 m 等于各次拉深系数的乘积 即 nn n n n nn mmmmm d d d d d d d d d d d d m 1321 12 1 2 3 1 21 第 1 4 页 0 394 d d m n 总 相对厚度 t d t d 0 5 4 5 7 4 4 0 0 1 0 9 3 t d 1 0 0 1 0 9 由下表查得 两次拉深均需要采用拉深装置 根据 t d 1 0 9 查下表得各次拉深系数为 84 0 81 0 79 0 75 0 50 0 5 4 3 2 1 m m m m m 故22 872mm744 4550 0 11 dmd 17 154872 2275 0 122 dmdm m 因mmd154 17 2 1 8 m m 所以应用 2 次拉深成形 各次工序件尺寸的确定 第 1 5 页 经过调整后的各次拉深系数为 525 0 1 m 75 0 2 m 各次工序件的直径为 1 0 525 23 312 23dmm 2 12 23 0 759 2dmm 各次工序件底部圆角半径取以下数值 mmr2 1 各次工序件高度为 2 1 23 32 0 25 9 2 0 43 9 20 32 2 4 3 9 29 2 hmm 2 6 9hmm 4 3 零件排样及相关计算 排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料之间留下的工艺废料叫搭边 搭边的作 用一是补偿定位误差和剪板误差 确保冲出合格零件 二是增加条料刚度 方便 条料送进 提高劳动生产率 同时 搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉 入模具间隙 从而提高模具寿命 搭边值对冲裁过程及冲裁件质量有很大的影响 因此一定要合理确定搭边数值 搭边过大 材料利用律低 搭边过小时 搭边的 强度和刚度不够 冲裁时容易翘曲或被拉断 不仅会增大冲裁件毛刺 有时甚至 单边拉入模具间隙 造成冲裁力不均 损坏模具刃口 据生产统计 正常搭边比 无搭边冲裁时的模具寿命高 5 0 以上 影响搭边值的因素 第 1 6 页 1 材料的力学性 硬材料的搭边值可小一些 软材料 脆材料的搭边值要 大一些 2 材料厚度 材料越厚 搭边值越大 3 冲裁件的形状与尺寸 零件外形越复杂 圆角半径越小 搭边值取大些 4 送料及挡料方式 用手工送料 有侧压装置的搭边值可以小一些 用侧 刃定距比用挡料销定距的搭边小一些 5 卸料方式 弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些 4 3 1 零件排样 由于毛坯直径约为 4 6 m m 考虑到操作的安全与方便 采用单排方式 如下 图 其中搭边值由下表选取 a 1 2 m m a1 1 0 m m 进距 l d a1 2 3 3 1 2 4 3 m m 调料宽度 b d 2 a 2 4 3 2 1 2 2 6 7 m m 第 1 7 页 4 3 2 条料尺寸 根据零件图和板料规格拟选用板料为 0 5 3 4 0 1 2 0 0 板料纵裁利用率 条料数量 mmbbn2 174 48340 1 条余 每条零件数量 mmlaan8 232547 2 11200 12 条余 每张板料可冲零件总数 个175257 21 nnn 材料利用率 100 2 ba rn 总 7 1 2 5 板料横裁利用率 条料数量 mmbbn4 38244 481200 1 条余 第 1 8 页 每条零件数量 mmlaan8 9747 2 1340 12 条余 每张板料可冲零件总数 个168724 21 nnn 材料利用率 40 68 总 因此板料采用纵裁的方式时 材料的利用率高 4 3 3 材料消耗定额 零件净重 kggstm007 0 06 7 5 85 0232 材料消耗定额 kggabtm010 0 9 91175 0 4 3 4 中间工序半成品尺寸 一引半成品尺寸 一引半成品直径 24 15mm460 525 11 dmd 实际取 2 4 2 m m 便于生产 一引圆角半径取 2 m m 由于增加了一道拉深工序 各道拉深变形程度有所减小 因此可以选用较小的圆角半径 取凹模圆角半径 r凹 1 5 m m 取凸模圆角半径 r凸 1 m m 一引后半成品高度尺寸为 mmh16 68 232 0 24 24 2 43 0 24 24 744 45 25 0 2 1 实际生产中取 h1 1 7 m m 第 1 9 页 二引半成品尺寸 二引半成品直径 mmd1875 024 2 考虑到第二次拉深对零件有整形作用 故选取凹凸模圆角半径等于零件成品 尺寸 取 r凹 r凸 1 m m 高度尺寸等于零件成型尺寸 2 5 m m 4 4 冲压工序压力计算 冲压力的计算当一次冲裁完成以后 为了能够顺利地进行下一次冲裁 必须 适时的解决出件 卸料及排除废料等问题 选取的冲裁方式不同时 出件 卸料 及排除废料的形式也就不同 因此冲裁方式将直接决定冲裁模的结构形式 并影 响冲裁件的质量 根据不同产品的结构和工艺性能 本副模具顶板式顺出件结构 由于本模具采用顺出件式模具冲裁 省去校平工序 既可满足工件对平面度的要 求 有能保证安全生产 计算冲裁力的目的是为了确定压力机的额定压力 因此 要计算最大冲裁力 落料拉深工序 落料力 26288 08 n2805 04614 33 13 1 dtf落 280 由下表查得 第 2 0 页 落料的卸料力 卸落卸 nkff1314 40405 008 26288 k 值由下表查得 拉伸力 拉 nktdf b 9952 8275 03505 015 2414 3 11 k 值由下表查得 压边力 第 2 1 页 prddf 2 4 2 11 2 凹压 n4479 42 5 1215 24 46 4 22 p 2 0 m p a 由下表取得 该工序所需要的最大总压力 位于离下止点 1 7 m m 稍后一点 其数值为 32081 884 nffff 压卸落总 约 3 2 k n 在具体确定压力机吨位时 还必须和对压力及说明书中所给出的允许工作负 荷曲线 即在整个冲压过程中所需要的冲压力都在压力机的许可范围内 假设车 间现有压力机的规格为 1 5 0 k n 2 5 0 k n 4 5 0 k n 如果选用 2 5 0 k n 的压力机 则冲 压所需要的总压力只有压力机公称压力的 1 3 第二次拉深工序 兼整形 拉伸力 拉 nktdf b 5341 149 03503 01814 3 22 整形按照下面的公式计算 61550 28200 128 21 4 2 1 nspf 整 式中 p1 2 0 0 m p a 为在平行模上校平的单位压力 s为工件的校平面积 单 第 2 2 页 位 m m 2 方法 mpap 方法 mpap 光面校平模校平 细齿校平模校平 粗齿校平模校平 5 0 8 0 8 0 1 2 0 1 0 0 1 5 0 敞开形制件整形 拉深件减小圆角及对底 面 侧面整形 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 顶件力取拉深力的 10 11 53414 53411 01 0nff 拉顶 由于整形力最大 并且是在临近下止点拉深工序接近完成时才发生 因此按 整形力来选取压力机 即选取 2 5 0 k n 压力机 切边工序 10629 522805 06 183 13 1ndtf 两把废料刀切断肥料所需要的压力 1164 82805 0 6 188 21 3 12 1 nf 总压力 11795 n 8 116452 10629 1 fff总 选用压力机 j 2 3 2 5 需要说明的是 以上选用的压力机 只是初步根据冲压条件来选取 还需要 根据现有的设备状况 模具的闭合高度 模具的外型尺寸与安装配合尺寸 零件 加工工艺流程 设备使用的负荷情况等因素 进一步合理安排 4 5 工作部分尺寸计算 4 5 1 落料凹 凸模的工作尺寸计算 落料直径为 2 3 3 m m 查下表得 zm i n 0 0 2 5 zm a x 0 0 3 5 则 zm a x zm i n 0 0 1 m m 第 2 3 页 由下表得 mm mm a t 030 0 020 0 取 x 0 5 m m 落料 0 3 max0 0 23 278 t a ddxmm 第 2 4 页 00 min 0 2 23 1 t ta ddzmm 校核 mmmmmmmm zz at 025 0035 003 002 0 minmax 0 0 5 m m 0 0 1 m m 不能满足间隙公差条件 因此只有缩小 at 提高精度才能保证间隙在合理范围内 由此可取 mmzz mmzz a t 006 0 01 0 6 0 6 0 004 0 01 0 4 0 4 0 minmax minmax 故 0 004 0 0 0 006 23 287 23 1 a t dmm dmm 4 5 2 首次拉深凹 凸模工作尺寸计算 由上表得出 z 1 1 m m 由下表得出 mm mm t a 02 0 03 0 工作部分尺寸为 mmzdd mmdd a t a t 03 0 00 0 02 0 0 3 25 2 24 第 2 5 页 4 5 3 第二次拉深凹 凸模工作尺寸计算 由由以上 2 表得出 z 0 6mm mm mm mm t a 3 0 01 0 02 0 工作部分尺寸为 mmdd mmzdd t a t a 0 01 0 0 min 02 0 00min 12 18 4 0 72 18 4 0 第 2 6 页 5模具结构设计 根据确定的冲压工艺方案以及各工序半成品的形状 尺寸 精度要求 选用 压力机的主要技术参数 模具的制造条件以及安全生产等因素 确定具体各工序 模具的结构类型和结构形式 5 1 拉深模的典型结构 拉深模结构相对较简单 根据拉深模使用的压力机类型不同 拉深模可分 为单动压力机用拉深模和双动压力机用拉深模 根据拉深顺序可分为首次拉深模 和以后各次拉深模 根据工序组合可分为单工序拉深模 复合工序拉深模和连续 工序拉深模 根据压料情况可分为有压边装置和无压边装置拉深模 6 1 1 落料拉深复合模 1 顶杆 2 压边圈 3 凸凹模 4 推杆 5 推件板 6 卸料板 7 落料凹模 8 拉深凸模 第 2 7 页 如图所示为一副典型的正装落料拉深复合模 上模部分装有凸凹模 3 落料凸 模 拉深凹模 下模部分装有落料凹模 7 与拉深凸模 8 为保证冲压时先落料再 拉深 拉深凸模 8 低于落料凹模 7 一个料厚以上 件 2 为弹性压边圈 弹顶器安 装在下模座下 6 1 2 二次拉深模 在以后各次拉深中 因毛坯已不是平板形状 而是已经成形的半成品 所以 应充分考虑毛坯在模具上的定位 如图所示为有压边装置的以后各次拉深摸 这是一般最常见的结构形式 拉 深前 毛坯套在压边圈 4 上 压边圈的形状必须与上一次拉出的半成品相适应 拉深后 压边圈将冲压件从凸模 3 上托出 推件板 1 将冲压件从凹模中推出 5 2 模具材料的选用 5 2 1 冲压对模具材料的要求 不同冲压方法 其模具类型不同 模具工作条件有差异 对模具材料的要求 也有所不同 下表是不同模具工作条件及对模具工作零件材料的性能要求 第 2 8 页 5 2 2 模具材料的选用原则 模具材料的选用 不仅关系到模具的使用寿命 而且也直接影响到模具的制 造成本 因此是模具设计中的一项重要工作 在冲压过程中 模具承受冲击负荷 且连续工作 使凸 凹模受到强大压力和剧烈磨擦 工作条件极其恶劣 因此选 择模具材料应遵循如下原则 1 根据模具种类及其工作条件 选用材料要满足使用要求 应具有较高的 强度 硬度 耐磨性 耐冲击 耐疲劳性等 2 根据冲压材料和冲压件生产批量选用材料 3 满足加工要求 应具有良好的加工工艺性能 便于切削加工 淬透性好 热处理变形小 4 满足经济性要求 5 2 3 冲模常见材料以及热处理要求 模具材料的种类很多 应用也极为广泛 冲压模具所用材料主要有碳钢 合 金钢 铸铁 铸钢 硬质合金 钢结硬质合金以及锌基合金 低熔点合金 环氧 树脂 聚氨酯橡胶等 冲压模具中凸 凹模等工作零件所用的材料主要是模具钢 常用的模具钢包括碳素工具钢 合金工具钢 轴承钢 高速工具钢 基体钢 硬 质合金和钢结硬质合金等 模具零件加工常见热处理方法有退火 调质 淬火 回火 渗碳 氮化等 第 2 9 页 第 3 0 页 第 3 1 页 第 3 2 页 5 3 定位方式的选择 因为该模具冲压的是条料 控制条料送进方向采用导料销 无侧压装置 控 制条料的送进步距采用导料销初定距 定位销精定距 5 4 卸料出件方式的选择 卸料装置分为固定卸料装置 弹压卸料装置和废料切刀三种 卸料板用于卸 掉卡箍在凸模上或凸 凹模上的冲裁件或废料 废料切刀是在冲压过程中将废料 切断或数块 避免卡箍在凸模上 弹压卸料装置既起卸料作用又起压料作用 所 得冲裁零件质量较好 平直度较好 因此 质量要求较高的冲裁件或薄板冲裁宜 用弹压卸料装置 弹压卸料板与凸模的单边间隙可根据冲裁板料厚度按下表选 用 在级进模中 特别小的冲孔凸模与卸料板的单边间隙可将表中数值适当加大 当卸料板起导向作用时 卸料板与凸模按 h 7 h 6 配合制造 但其间隙应比凸 凹 模间隙小 此时 凸模与固定板以 h 7 h 6 或 h 8 h 7 配合 此外 在模具开启状态 卸料板应高出模具工作零件刃口 0 3 0 5 m m 以便顺利卸料 弹压卸料板与凸模间隙值 材料厚度 t 0 5 0 5 1 1 单边间隙 t 0 0 5 0 1 0 1 5 5 5 导向方式的选择 导向零件是用来保证上模相对于下模的正确运动 对生产批量较大 零件公 差要求较高 寿命要求较长的模具 一般都采用导向装置 模具中应用最广泛的 是导柱和导套 为了提高模具的寿命质量 方便调整安装 该模具采用后侧导柱 的导向方式 第 3 3 页 6模具主要零件的设计 6 1 工作零件的结构设计 由于工件形状简单对称 所以模具的的工作零件均采用整体结构 拉深凸模 落料凹模和凸凹模的结构 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端面低 其长度 l 可按下式计算 mmhhhl5824020 低凹固 式中 mmh h mmhh mmhh 2 40 20 低 低 凹凹 固固 高度 根据板厚 决定面低于落料凹模端面的装配后 拉深凸模的端 落料凹模的厚度 凸模固定板的厚度 如下图所示 凸凹模因为型孔较多 为了防止淬火变形 除了采用工作部局部淬火外 材料 也使用淬火变性较小的 c r w m n 模具钢 如下图所示 第 3 4 页 拉深凸模 凸凹模 第 3 5 页 6 2 其他零件的设计与选用 弹性元件的设计 顶件块在成形过程中一方面起压边作用 另一方面还可以将成型后包在拉深 凸模上的工件卸下 其压力由标准的缓冲器提供 模架及其他零部件的选用 模具选用中间导柱标准模架 可承受较大的冲压力 为防止装模时上模误转 1 8 0 装配 将模架中两对导柱与导套作成粗细不等 分别为导套 分别为导柱 459028419025 18028 17025 mmdmmlmmd mmlmmd 上模座的厚度取 3 5 m m 即 h上模 3 5 m m 上模垫板厚度取 2 0 m m 即 h垫 2 0 m m 固定卸料板厚度取 1 5 m m 即 h卸 1 5 m m 下固定板厚度取 2 0 m m 即 h下固定 2 0 m m 下模垫板厚度取 1 0 m m 即 h下垫板 1 0 m m 下模座厚度取 4 5 m m 即 h下模 4 5 m m 模 具 闭 合 高 度 h闭 h上 模 h垫 h下 固 定 h下 垫 板 h下 模 h凹 模 h闭 3 5 2 0 2 0 1 0 4 5 5 2 4 0 2 1 2 0 1 m m 式中 h凸凹模 凸凹模的高度 h凸凹模 5 2 m m h凹模 凹模的厚度 h凹模 4 0 m m h入 凸凹模进入落料凹模的深度 h入 2 1 m m 可见该模具闭合高度小于所选压力机 j 2 3 2 5的最大装模高度 2 2 0 m m 可以使 用 第 3 6 页 7冲压设备的选择 模具闭合高度校核 h闭 3 5 2 0 2 0 1 0 4 5 5 2 4 0 2 1 2 0 1 m m j 2 3 2 5开式压 力机的最大闭合高度为 2 7 0 m 可调量为 5 0 m m 模具安装时可用垫块调整配置 冲裁所需总压力校核 前面计算出 p 总 1 9 0 2 4 6 6 8 k n 冲压机的公称压力 2 5 0 k n p 总 p 公 满足生产要求 模具最大安装尺寸校核 模具最大安装尺寸为 1 2 0 m m 1 0 0 m m 冲床工作台面尺寸为 3 7 0 m m 5 6 0 m m 能满足模具的安装 通过校核 选择开式双柱可倾压力机 j 2 3 2 5 能满足使用要求 其主要技术参数如下 公称压力 2 5 0 k n 滑块行程 6 5 最大闭合高度 2 7 0 m m 最大装模高度 2 2 0 m m 连杆调节长度 5 5 m m 工作台尺寸 前后 左右 3 7 0 m m 5 6 0 m m 垫板尺寸 厚度 孔径 5 0 m m 2 0 0 m m 模柄孔尺寸 4 0 m m 6 0 m m 最大倾斜角度 3 0 度 第 3 7 页 8工作零件的加工工艺 8 1 凸凹模的加工工艺过程 材料 c r w m n 工序号 工序名称 工序内容 1 备料 将毛坯锻压成圆棒 150 6 0m m 2 热处理 退火 3 粗加工毛坯 铣 刨 六面保证尺寸 留单边余量0 3 m m 4 磨平面 磨两大平面及相邻的侧面保证垂直 5 钳工加工 划出各孔的位置 6 加工余孔 加工固定孔及销孔 7 刨型面 按线刨刃口型面 留单边余量0 3 m m 8 钳工修正 保证表面平整 余量均匀 9 热处理 按热处理工艺保证5 8 6 2 h r c 1 0 磨平面 磨上 下面及其准面达要求 1 1 型孔精加工 在坐标磨床上磨型孔 留研磨余量0 0 1 m m 1 2 研磨型孔 钳工眼磨型孔达规定技术要求 1 3 钳工精修 全面达到设计要求 1 4 检验 8 2 拉深凸模的加工工艺过程 材料 t 1 0 a 工序号 工序名称 工序内容 1 备料 将毛坯锻压成圆柱体 3 5 m m 6 0 m m 2 热处理 退火 3 车 留余量0 5 m m 4 热处理 热处理工艺保证5 6 6 0 h r c 5 磨表面 磨表面及其准面达到要求 第 3 8 页 6 研磨 磨工作部分达到要求 7 钳工精修 全面达到设计要求 8 检验 8 3 落料凹模的加工工艺 材料 c r w m n 工序号 工序名称 工序内容 1 备料 将毛坯锻压成圆棒 150 4 5 m m 2 热处理 退火 3 刨 刨六面 互为直角 留单面余量0 5 m m 4 磨平面 磨上 下平面 留磨削余量0 3 0 4 m m 磨相邻两侧 保证垂直 5 钳工划线 划出对称中心线 固定孔及销孔线 6 加工螺纹孔和 安装孔 按位置加工螺纹孔 销孔 7 热处理 热处理工艺保证6 0 6 4 h r c 8 磨平面 磨上 下面及其准面达到要求 9 线切割 按图纸切割 轮廓达到尺寸要求 1 0 钳工精修 全面达到设计要求 1 1 检验 8 4 第二次拉深凸模的加工工艺过程 材料 t 1 0 a 工序号 工序名称 工序内容 1 备料 将毛坯锻压成圆柱体 2 5 m m 6 5 m m 2 热处理 退火 3 车 留余量0 5 m m 第 3 9 页 4 热处理 热处理工艺保证5 6 6 0 h r c 5 磨表面 磨表面及其准面达到要求 6 研磨 磨工作部分达到要求 7 钳工精修 全面达到设计要求 8 检验 8 5 第二次拉深凹模的加工工艺 材料 c r w m n 工序号 工序名称 工序内容 1 备料 将毛坯锻压成圆棒 150 6 5 m m 2 热处理 退火 3 刨 刨六面 互为直角 留单面余量0 5 m m 4 磨平面 磨上 下平面 留磨削余量0 3 0 4 m m 磨相邻两侧 保证垂直 5 钳工划线 划出对称中心线 固定孔及销孔线 6 加工螺纹孔和 安装孔 按位置加工螺纹孔 销孔 7 热处理 热处理工艺保证6 0 6 4 h r c 8 磨平面 磨上 下面及其准面达到要求 9 线切割 按图纸切割 轮廓达到尺寸要求 1 0 钳工精修 全面达到设计要求 1 1 检验 第 4 0 页 9模具的装配 9 1 冲模装配要点 在模具装配之前 要认真研究模具图纸 根据其结构特点和技术条件 制定 合理的装配方案 并对提交的零件进行检查 除了必须符合设计图纸要求外 还 应满足装配工序对各类零件提出的要求 检查无误方可按规定步骤进行装配 装 配过程中 要合理选择检测方法及测量工具 9 2 冲模装配工艺要点 选择装配基准件 装配时 先要选择基准件 选择基准件的原则是按照模具主要零件加工时的 依赖关系来确定 可以作为装配基准件的主要有凸模 凹模 凸 凹模 导向板 及固定板等 组件装配 组件装配是指模具在总装前 将两个以上的零件按照规