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链轮的冲压工艺及模具设计 第 2 章 链轮冲压模具的设计 1 模 具 结 构 形 式 选 择 此 模 具 为 拉 深 翻 边 复 合 工 序 由 于 壁 厚 均 匀 采 用 拉 深 翻 边 复 合 模 强 度 足 够 模 具 总 体 结 构 简 单 见 下 图 模 具 总 装 示 意 图 该 结 构 采 用 倒 装 式 模 座 下 的 弹 顶 器 兼 作 压 边 与 顶 件 装 置 另 设 有 弹 性 卸 料 和 推 件 装 置 图 4 模 具 总 装 示 意 图 2 模 具 工 作 零 件 的 设 计 2 1 拉 深 工 作 部 分 刃 口 尺 寸 计 算 2 1 1 拉 深 凸 凹 模 圆 角 半 径 的 确 定 拉 深 凹 模 圆 角 半 径 可 根 据 公 式 A r 0 8 t d D 进 行 计 算 R 拉 深 凹 模 圆 角 半 径 D 坯 料 直 径 d 拉 深 凹 模 内 径 t 板 料 厚 度 则 拉 深 凹 模 圆 角 半 径 A r 0 8 206 126 3 12mm 拉 深 凸 模 圆 角 半 径 可 根 据 公 式 T r 0 7 1 0 A r 9mm 2 1 2 拉 深 凸 凹 模 的 工 作 部 分 尺 寸 计 算 查 1 表 19 4 39 得 拉 深 凹 模 和 拉 深 凸 模 的 计 算 公 式 为 d D d 0 4 2c 0 d p D d 0 4 0 D d D 拉 深 凹 模 即 凸 凹 模 内 缘 尺 寸 p D 拉 深 凸 模 刃 口 尺 寸 c 凸 凹 模 的 单 边 间 隙 d 拉 深 凹 模 的 制 造 公 差 p 拉 深 凸 模 的 制 造 公 差 拉 深 件 基 本 尺 寸 d 的 公 差 0 35mm 查 4 表 7 14 IT12 级 内 缘 尺 寸 120mm 取 0 35mm d 工 件 的 内 边 缘 尺 寸 d 120mm 查 2 表 4 8 3 得 d 0 10 p 0 06 C 1 1 1 max T 1 3 3mm 注 max T 板 料 厚 度 的 最 大 极 限 尺 寸 则 可 计 算 拉 深 凹 模 的 刃 口 尺 寸 为 d D d 0 4 2c d 0 120 0 4 0 35 2 3 0 10 0 126 14 0 10 0 mm 拉 深 凸 模 刃 口 尺 寸 为 p D d 0 4 0 D 120 0 4 0 35 0 06 0 120 14 0 06 0 mm 拉 深 凹 模 高 度 H 1 确 定 H 1 1 h 2 h 3 h t 1 h 凹 模 固 定 板 的 厚 度 取 1 h 42mm 依 据 拉 深 凹 模 的 外 缘 直 径 结 合 模 具 的 结 构 要 求 查 1 表 22 5 19 选 1 h 42mm 2 h 凹 模 固 定 板 与 毛 坯 间 的 安 全 距 离 一 般 为 10 20 这 里 取 h 2 15 t 制 件 的 厚 度 t 3mm H 1 42 15 40 3 94mm 为 了 减 少 拉 深 时 对 拉 深 凸 模 的 冲 击 力 减 轻 对 拉 深 凸 模 的 磨 损 保 证 制 件 的 精 度 延 长 其 使 用 寿 命 需 要 在 拉 深 凸 模 上 开 出 出 气 孔 其 直 径 d 可 查 1 表 19 4 41 可 得 d 10mm 考 虑 到 拉 深 凸 模 固 定 的 紧 固 性 保 证 制 件 的 制 造 精 度 应 该 采 用 压 入 式 凸 模 其 高 度 可 由 下 式 算 出 2 H 1 h 2 h 3 h t 1 h 凸 模 固 定 板 的 厚 度 取 1 h 50mm 2 h 垫 板 的 厚 度 查 1 表 22 5 62 依 据 凹 模 的 外 缘 尺 寸 选 顶 板 的 厚 度 为 13mm 考 虑 顶 杆 的 头 部 尺 寸 确 定 垫 板 的 厚 度 2 h 18mm 3 h 制 件 的 高 度 3 h 18 3 21mm t 制 件 的 厚 度 t 3mm 因 此 拉 深 凸 模 的 高 度 为 2 H 50 18 21 3 86 mm 则 拉 深 凸 模 和 拉 深 凹 模 翻 边 凹 模 的 设 计 图 如 下 所 示 其余 图 5 拉 深 凸 模 42 其余 图 6 拉 深 凹 模 翻 边 凹 模 2 2 翻 边 工 作 部 分 的 尺 寸 计 算 翻 边 凹 模 圆 角 半 径 一 般 对 翻 边 成 形 影 响 不 大 可 取 该 值 等 于 零 件 的 圆 角 半 径 R 6mm 翻 边 凸 模 圆 角 半 径 应 尽 量 取 大 些 以 便 有 利 于 翻 边 变 形 R 7mm 单 边 间 隙 Z 0 75 3 2 25mm 为 了 避 免 弹 性 卸 料 和 推 件 装 置 的 行 程 过 大 翻 边 凸 模 端 部 设 计 为 椭 圆 形 凸 模 其 锥 角 取 90 度 推 件 块 还 有 压 边 的 作 用 故 翻 边 凸 模 不 需 要 台 肩 查 表 2 12 得 凸 凹 模 的 制 造 公 差 凸 凹 0 02mm 磨 损 系 数 由 表 2 13 得 X 0 75 翻 边 凸 模 尺 寸 D 凸 64 t x 0 凸 61 075 0 02 0 mm 翻 边 凹 模 尺 寸 D 凹 D 凸 2Z 凹 0 65 575 02 0 0 mm 翻 边 凸 模 示 意 图 如 下 其余 图 7 翻 边 凸 模 2 3 模 架 的 选 择 凹 模 壁 厚 C 1 5 2 H H 凹 模 高 度 54mm 2 54 108mm 拉 深 凹 模 周 界 尺 寸 L 凹 模 刃 口 尺 寸 2 C 126 216 342mm 选 取 级 精 度 的 后 侧 导 柱 模 架 由 4 表 3 6 查 得 模 架 的 规 格 为 400 280 55 其 图 示 如 下 所 示 图 8 后 侧 导 柱 模 架 该 模 架 的 上 模 座 的 规 格 为 GB T 2855 5 400 280 55 下 模 座 的 规 格 为 GB T 2855 6 400 280 55 导 柱 的 规 格 为 GB T 2861 1 35 210 导 套 的 规 格 为 GB T 2861 6 35 115 48 2 4 模 具 其 它 零 部 件 的 计 算 和 选 取 2 4 1 压 力 机 型 号 的 确 定 模 具 闭 合 高 度 H 上 模 座 厚 h 1 上 垫 板 厚 h 2 拉 深 凹 模 高 度 h 3 拉 深 凸 模 高 度 h 4 制 件 高 度 h 5 制 件 厚 度 t 下 垫 板 厚 度 h 6 下 模 座 厚 度 h 7 上 模 座 厚 度 h 1 查 4 表 3 6 可 知 h 1 45mm 上 垫 板 厚 度 h 2 查 4 表 2 17 选 择 圆 形 垫 板 的 厚 度 h 2 11mm 拉 深 凹 模 高 度 h 3 结 合 模 具 结 构 和 冲 压 工 艺 总 力 选 定 h 3 94mm 拉 深 凸 模 高 度 h 4 依 据 模 具 结 构 要 求 选 定 h 4 86mm 制 件 高 度 h 5 h 5 21mm 制 件 厚 度 t t 3mm 下 垫 板 厚 度 h 6 查 4 表 2 17 选 择 下 垫 板 厚 度 h 6 10mm 下 模 座 厚 度 h 7 查 4 表 3 6 可 知 h 7 55mm 则 模 具 的 闭 合 高 度 为 H h 1 h 2 h 3 h 4 h 5 t h 6 h 7 45 11 94 86 21 3 10 55 325mm 我 们 初 选 的 压 力 机 型 号 为 J23 63 其 最 大 闭 合 高 度 为 400mm 可 见 该 模 具 的 闭 合 高 度 小 于 所 选 压 力 机 J23 63 的 最 大 装 模 高 度 可 以 使 用 2 4 2 模 柄 的 确 定 由 J23 63 型 号 的 压 力 机 模 柄 孔 尺 寸 50mm 70mm 选 择 B 型 压 入 式 模 柄 查 1 表 22 5 24 可 选 得 其 模 柄 规 格 为 A50 110 2 4 3 螺 钉 的 选 用 根 据 模 具 结 构 要 求 查 1 表 22 6 1 可 选 择 螺 纹 规 格 为 d M10 的 内 六 角 柱 头 螺 钉 其 尺 寸 规 格 如 下 k d 16 k 10 s 8 115 e 9 15 公 称 长 度 l 依 据 模 具 设 计 要 求 选 用 即 可 则 其 图 示 如 下 图 9 内 六 角 螺 钉 2 4 4 圆 柱 销 的 选 用 根 据 模 具 的 结 构 要 求 查 1 表 22 6 12 可 选 规 格 为 GB T 119 1 8 m6 l A1 的 圆 柱 销 圆 柱 销 的 长 度 l 可 根 据 模 具 设 计 的 要 求 自 行 选 定 它 的 材 料 为 CrWMn 钢 硬 度 为 125 254HV30 表 面 粗 糙 度 为 公 差 m6 Ra 0 8 m 其 图 示 如 下 图 10 圆 柱 销 2 4 5 卸 料 装 置 的 选 用 2 4 5 1 推 件 板 的 选 用 根 据 设 计 的 需 要 顶 板 兼 有 压 边 的 作 用 因 此 依 据 落 料 凹 模 的 刃 口 尺 寸 查 1 表 22 5 62 选 A 型 顶 板 取 其 直 径 D 为 63 其 厚 度 为 10mm 2 4 5 2 顶 杆 的 选 用 顶 杆 的 长 度 为 H h 1 h 2 h 3 h 4 h h 顶 杆 的 头 部 尺 寸 查 1 表 22 5 59 选 A 型 推 杆 可 得 其 头 部 尺 寸 为 7 1 h 凸 模 固 定 板 的 厚 度 取 其 值 为 50 2 h 下 垫 板 的 厚 度 取 其 值 为 10mm 3 h 下 模 座 的 厚 度 3 h 55 4 h 自 由 尺 寸 一 般 取 10 20 这 里 选 取 20 则 顶 杆 的 长 度 为 H 7 50 10 55 20 142mm 依 据 此 计 算 结 果 查 1 表 22 5 59 选 A 型 推 杆 其 粗 端 部 直 径 d 15 长 度 L 142 细 端 直 径 1 d 10mm 2 4 5 3 弹 性 卸 料 元 件 的 选 用 因 为 只 有 当 顶 杆 受 力 向 上 推 动 顶 板 时 顶 板 才 能 够 顶 出 制 件 由 于 聚 氨 酯 橡 胶 具 有 高 的 强 度 高 弹 性 高 耐 磨 性 和 易 于 机 械 加 工 的 特 性 在 冲 模 中 应 用 越 来 越 多 因 此 我 们 采 用 聚 氨 酯 弹 性 体 来 提 供 推 动 顶 杆 的 力 顶 件 器 装 在 下 模 座 上 顶 件 力 的 计 算 公 式 为 1 F KF K 顶 件 力 系 数 查 5 表 2 6 1 选 K 0 1 F 拉 深 力 已 计 算 出 为 340646N 因 此 顶 件 力 1 F 0 1 340646 34064 6 N 查 1 表 22 5 12 选 聚 氨 酯 弹 性 体 的 尺 寸 为 直 径 D 52 d 18 5 厚 度 H 40 其 图 示 如 下 所 示 图 11 聚 氨 酯 弹 性 体 其 工 作 过 程 如 下 在 压 力 机 的 作 用 下 上 模 在 滑 块 的 作 用 下 向 下 移 动 凹 模 7 下 行 压 迫 毛 坯 向 下 进 行 拉 深 中 间 翻 边 凸 模 在 上 模 下 行 的 同 时 毛 坯 继 续 向 下 移 动 使 翻 边 凸 模 相 对 上 行 进 行 翻 边 工 作 行 程 结 束 上 模 回 程 在 橡 皮 和 圆 柱 销 17 的 作 用 下 制 件 脱 离 下 模 上 模 继 续 回 程 在 打 杆 8 和 推 件 板 9 的 作 用 下 制 件 脱 离 凹 模 行 程 结 束 进 行 下 一 次 拉 深 翻 边 3 工 作 零 件 的 加 工 工 艺 3 1 模 具 材 料 的 选 用 根 据 模 具 的 种 类 和 生 产 类 型 所 以 要 求 模 具 材 料 具 有 良 好 的 加 工 工 艺 性 便 于 切 削 加 工 淬 透 性 要 好 热 处 理 变 形 小 还 要 具 有 较 高 的 强 度 硬 度 耐 磨 性 和 耐 冲 击 性 等 同 时 还 考 虑 到 国 家 资 源 和 材 料 的 经 济 性 拉 深 凸 模 可 以 选 择 T10A 硬 度 为 62 64 HRC 拉 深 凹 模 翻 边 凹 模 用 T10A 硬 度 为 58 62 HRC 翻 边 凸