防尘罩盖冲模设计说明书.doc

沈阳理工大学课程设计专用纸目 录1 工艺性分析11.1零件图分析11.1.1 零件图结构分析11.2 零件工艺性分析11.2.1 尺寸精度11.2.1 材料要求12 工艺方案的确定32.1冲压基本工序的确定32.1.1 工序数目的确定32.1.2 冲压工序顺序的确定32.2冲压方案的比较确定32.2.1 方案的比较32.2.2 方案的确定33 工序设计和工序尺寸计算43.1毛坯尺寸的计算43.1.1 确定修边余量43.1.2 毛坯尺寸的确定43.2工序设计尺寸及其计算53.2.1 工序尺寸计算53.2.2 各步工序简图及其尺寸64 工艺设计与计算74.1落料模刃口尺寸计算74.1.1 落料凹模刃口尺寸计算74.1.2 落料凸模刃口尺寸计算74.2排样设计74.2.1 冲裁件的排样74.2.1 搭边74.3冲孔凸凹模刃口尺寸计算84.3.1 冲孔凸模刃口尺寸84.3.2 冲孔凹模刃口尺寸84.4拉深工作部分尺寸计算94.4.1 拉深模工作部分尺寸计算94.4.2 拉深凸凹模的圆角半径94.5冲压工艺计算104.5.1 冲裁力的计算104.5.2 拉深力的计算104.5.3 拉深功的计算114.5.4 弹性元件计算114.5.5 压力中心的计算114.6凸模和凹模形状外形尺寸及结构形式的确定114.6.1 落料凹模外形尺寸及其结构114.6.2 凸凹模外形尺寸及其结构124.6.3 拉伸凸模外形尺寸及其结构125 确定模具整体结构145.1模具类型选择145.2操作方式选择145.3材料送进、定位方式选择155.4卸料、推件、压边装置选择155.4.1 橡胶垫的选用165.4.2 弹簧的选用165.5导向装置的选择175.6模柄的选择176 压力机的选择18参考文献19附 录20附录A 冲压工艺卡片20211 工艺性分析1.1零件图分析1.1.1 零件图结构分析此零件为圆筒形件件，此零件为圆筒形件，属于有凸缘圆筒形拉深件，总高为21 mm，壁厚为2mm，最大直径为73mm,底部中心有直径为14mm的大孔。零件图尺寸如下图所示：图1.1 零件尺寸结构图1.2 零件工艺性分析 1.2.1 尺寸精度由于影响拉深件精度的因素较多，故不应对其有过高的精度要求。一般情况下，拉深件的精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级。因为所给零件图未给出尺寸精度，故取其精度为IT13级。1.2.1 材料要求 用于拉深成形的材料要求具有高的塑性，低的屈服点和大的板厚方向性系数，而硬度高的材料则难于进行拉深加工，板料的屈强比s/b越小，冲压成形性能就越好。一次拉深的极限变形程度越大，板厚R 1时，宽度方向的变形比厚度方向的变形容易；R值越大，在拉深过程中越不容易产生变薄和发生断裂，拉深成形性能越好。在金属板料中，含碳量小于0.14%的软钢、软黄铜（含铜量6872%）、纯铝及铝合金、奥氏体不锈钢材料具有良好的拉深性能。此零件所用材料为经热处理的08号钢，如下表所示：表1.1 材料的力学性能参数材料名称抗剪强度/Mpa抗拉强度b/ Mpa屈服点s/ Mpa延伸率10/ %弹性模量E/103Mpa数值08255353324441196321862 工艺方案的确定2.1冲压基本工序的确定 根据对零件图的分析，其冲压基本工序可初步定为：落料拉深冲孔整形2.1.1 工序数目的确定由于大批量生产，所以冲压加工过程要求提高生产效率，降低生产成本来满足生产要求，可要求工序数目尽量减小，应尽量把工序集中起来，采用复合模或级进模进行冲压，很小的零件，采用复合或连续冲压加工，既能提高生产效率，又能安全生产。根据生产经验，集中到一副模具上的工序数量不宜太多，对于复合模，一般为2-3个工序，最多4个工序，对于级进模，集中的工序可多些。2.1.2 冲压工序顺序的确定落料拉深冲孔整形2.2冲压方案的比较确定2.2.1 方案的比较.综合考虑生产成本、生产效率、批量生产等因素，可确定以下几种方案：方案一：采用单工序冲裁模，先落料，再拉深，然后冲孔，最后进行整形。一共需要三至四套模具，模具结构简单，但工序多，压力机一次行程内完成一道工序，效率低，模具成本高，且各个工序定位困难、不准确。方案二：采用复合模，在一副模具中一次送料定位就完成落料拉深冲孔三个工序。模具结构较第一种方案相比较为复杂，但定位准确，精度高、效率高，适用于大批量生产，易实现操作机械化和自动化。方案三：采用复合模，落料拉深复合模，冲孔单个工序模，定位准确，精度高。2.2.2 方案的确定通过上一节对三种方案的比较，考虑到孔径较大，距离拉深底部边缘的距离较小，会影响零件的精度，于是确定方案三。采用落料拉深复合模拉深，再用第二道工序冲孔，生产效率高，能提高工件的质量，所以确定选用第三套方案。3工序设计和工序尺寸计算3.1毛坯尺寸的计算3.1.1 确定修边余量由于材料性能及模具的几何形状等因素在不同方向上存在一定差异，拉伸后零件的边缘不整齐，所以在多数情况下，拉深后要经修边工序保证零件的质量。计算毛坯时应先预加上修边余量，并决定于板料性能、拉深件几何形状、拉深次数等。查表得，无法兰拉深件的修边余量为1.2。3.1.2 毛坯尺寸的确定进行毛坯直径计算时，将拉深件划分为若干个便于计算的具有简单几何形状的组成部分。分别求出各部分的表面积F，相加后得零件的总面积，相加之后用下式计算出毛坯直径D：D=。将零件分7个部分：图3.1零件毛坯尺寸计算图由各种常用旋转体表面积计算公式可得各部分的面积分别为： 1为圆形 2为凸形球环3为截头锥形 4为凹形球环 5为环形 6为四分之一的凸形球环7为圆筒形 所以 按拉深前后毛坯与工件表面积相等的原则毛坯直径943.2工序设计尺寸及其计算3.2.1 工序尺寸计算1.落料 通过上步计算知落料尺寸为94mm.2.拉深由于零件的头部为锥形件的拉深，锥形件锥顶部分的承载能力最弱，因此锥形件容易出现破裂，需要进行判断能否一次成形。根据分析，在实际生产中将锥形件的拉深分为三类:浅锥形件，中锥形件和深锥形件。因为该零件6/40=0.150.250.3,属于浅锥形件，浅锥形件用压边一般均可一次拉成。拉深系数=，而材料的极限拉延系数在0.520.55之间，由此可知拉深系数远远大于材料的极限拉延系数。一次拉深成形的条件为： 式中H拉深件高度（） d拉深件直径（）将零件整体看作圆筒部分直径为73，高度为零件的最高高度21，经计算可得零件的拉深高度远远小于，由此可见零件可以一次拉深成形。3冲孔与整形 冲孔整形工序的尺寸与零件图相等。3.2.2 各步工序简图及其尺寸图3.2 工序简图4工艺设计与计算4.1落料模刃口尺寸计算 落料模设计时，应先确定凹模工作部分尺寸，其大小应取接近或等于工件的最小极限值，以保证凹模磨损到一定尺寸范围内仍能冲出合格工件。4.1.1 落料凹模刃口尺寸计算 式中Dmax落料工件外径最大极限尺寸（mm）； Dd落料凹模尺寸； 工件制造公差，查表知：=0.540mm； X磨损系数，查表取X=0.75；d凹模制造公差，查表得：d= + 0.035mm；代入算得 4.1.2 落料凸模刃口尺寸计算 式中Dp 、Dd落料凸、凹模尺寸；Zmin凸凹模最小双边间隙，查得Zmin =0.12mm；p凸模制造公差，查得p = - 0.025 代入算得 4.2排样设计4.2.1 冲裁件的排样冲裁件在条料上的布置方法称为排样，排样的合理与否影响到材料的经济利用，还会影响到模具结构与寿命、生产率、工件公差、生产操作方便与安全等。因此排样是冲裁工艺与模具设计中一项很重要的工作。由于工件为圆形，为了节约材料，合理布置，选用直排送料。4.2.1 搭边 排样时工件与工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料称之为搭边及侧搭边。搭边的使用是使工件沿整个周边封闭冲裁时补偿送料的误差，并将其在模具上定位，以保证冲裁出完整的工件。搭边还可以保持条料有一定的刚度和硬度，便于送进模具内。查表得，a=1.2，a=1.5，条料宽度B=94+1.52=97。排样图如下图所示：图4.1排样方式示意图4.3冲孔凸凹模刃口尺寸计算 冲孔模设计时，应先确定凸模工作部分尺寸，其大小应取接近或等于孔的最大极限值，以保证凸模磨损到一定尺寸范围内仍能冲出合格孔件。拉深件冲孔的基本尺寸为。4.3.1 冲孔凸模刃口尺寸 式中 dmin冲孔件的基本尺寸； dp冲孔凸模刃口尺寸；X磨损系数，查表取得X=0.75；工件的制造公差，为0.1mm；p凸模制造公差，查表取得=-0.020mm；代入算得 4.3.2 冲孔凹模刃口尺寸 式中dp、dd冲孔凸、凹模刃口尺寸；Zmin凸凹模最小双边间隙，查得Zmin =0.12m；d凹模制造公差，查表有d = +0.025mm；代入算得 4.4拉深工作部分尺寸计算4.4.1 拉深模工作部分尺寸计算根据零件图标注的外形尺寸，将其转化为，可分别代入凸凹模尺寸计算公式：凹模尺寸 式中dd凹模刃口尺寸（mm）； Z凸、凹模的单边间隙，Z=（11.3）t1，取Z=1.1t=2.2mm；拉深工件公差，为0.12mm ;d凹模制造公差，查表取得d=0.12mm;D拉深件外形的基本尺寸（mm）。代入算得 凸模尺寸 式中 dp凸摸刃口尺寸（mm）；D拉深件外形的基本尺寸（mm）；p凸模制造公差，查表取得p=0.080mm；拉深工件公差，为0.12mm； 代入算得 4.4.2 拉深凸凹模的圆角半径 拉深圆角半径对拉深过程有很大影响。当过小时会让变形阻力、摩擦阻力及在模具间隙里通过的阻力都要增大。而过大将使毛坯边缘过早脱离压边圈的作用呈自然状态而易起皱。采用经验公式对圆角半径进行计算：凹模的圆角半径： D毛坯直径（）；d拉深件直径（）；t材料厚度（）。代入算得凸模的圆角半径： 代入算得4.5冲压工艺计算4.5.1 冲裁力的计算平刃口模具冲裁时，其理论冲裁力可按下式计算： 式中L冲裁件周长（mm）；t材料厚度（mm）；材料抗剪强度（MPa），查得b=255353 MPa，取270 MPa。4.5.2 拉深力的计算 圆筒形件的拉深工艺力计算公式如下： 式中K1系数，根据(t/D)100查出K为0.42；d拉深后工件的直径（mm）；t材料厚度（mm）；b抗拉强度（MPa），查得b=324441 MPa，取400MPa。代入得：4.5.3 拉深功的计算A=C10（KJ）示中C与拉深系数有关的系数，查表得0.67； 最大拉深力（N）； h拉深深度（）。 代入得：A0.67770002110=1.08KJ4.5.4 弹性元件计算 4.5.5 压力中心的计算冲裁模的压力中心就是冲裁合力的作用点。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，否则滑块就会受到偏心载荷，使模具歪斜，间隙不均，从而导致冲床滑块与导轨以及模具的不正常磨损，降低冲床和模具的寿命。所以设计模具时必须使其通过模具的轴线，从而保证模具的压力中心与冲床滑块中心重合。由于零件形状对称，故其压力中心位于轮廓图形的几何中心，即圆心。4.6凸模和凹模形状外形尺寸及结构形式的确定4.6.1 落料凹模外形尺寸及其结构落料凹模选择直壁刃口凹模，刃口强度较高，修磨后工作部分尺寸不变，制造方便。1.外形尺寸（1）凹模高度计算公式如下： K系数，查得K=0.28；b凹模刃口尺寸（mm）。代入得,为保证有足够的强度取H=40 mm。（2）凹模厚度计算公式如下： 根据冲裁力得知凹模的壁厚为29.2，因为刃口的周长远远超过50，需乘以修正系数1.37，即壁厚为29.21.37=40（3）由凹模的壁厚确定凹模固定时的螺钉为M10。2.结构形式图4.2 凹模结构图4.6.2 凸凹模外形尺寸及其结构 落料凸模和拉伸凹模组成凸凹模，结构及其主要尺寸如下图所示，其外形尺寸在绘制装配图时根据实际情况选取。图4.3 凸凹模结构图4.6.3 拉伸凸模外形尺寸及其结构 拉伸凸模的主要尺寸由前面算出，其他外形尺寸待装配式具体确定。图4.4拉深凸模架构图5确定模具整体结构5.1模具类型选择由于该零件为批量生产，故适合用的模具类型有复合模、多工位自动级进模或自动模。根据方案分析比较的情况，本设计选用复合模。模架包括上模座、下模座、导柱和导套。为了缩短模具制造周期，降低成本，选用标准模架。选用滑动导向后侧导柱模架，导柱安装在后侧，可以从左、右、前三个方向送料，操作比较方便。选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑，一般在长度上和宽度上都应该比凹模大3040。模板厚度一般等于凹模厚度的11.5倍。因为落料凹模的直径为173.6，厚度为40，确定模架的凹模周界尺寸为200200，其他详细尺寸见下表。表5.1 上模座GB/2855.5主要参数主要参数凹模周界LBHhL数值2002004530210主要参数SAAR数值21013023545表5.2 下模座GB/2855.6主要参数主要参数凹模周界LBHhL数值2002005040210主要参数SAAR数值210130235455.2操作方式选择 因为大批量生产，故采用自动化操作方式。5.3材料送进、定位方式选择 由于大批量生产，为提高生产效率采用自动送料方式，从模具右侧送料。为限定被冲材料的进给步距和正确的将工件安放在冲模上完成下一步的冲压工序，必须采用各种形式的定位装置。用于冲模的定位导向零件有导料销、导料板、挡料板、定位板、导向销、定距侧刃等等。定位装置应可靠并具有一定的强度，以保证工作精度、质量的稳定；定位装置应可以调整并设置在操作者容易观察和便于操作的地方；定位装置应避开油污、碎屑的干扰并且不与运动机构发生干涉。因为送料步距不发生改变，故可选用固定的挡料销。基于以上原则和工件精度的要求，定位方式选择圆柱头式挡料销和导料销。挡料销一般由45钢确定，热处理硬度为4448HRC，当料厚3以下时，当料销高度高于料厚1左右即可。5.4卸料、推件、压边装置选择 卸料用的弹性元件有弹簧、橡胶和气垫三种，它们的压力特性不相同，要根据需要选择。弹簧压力随行程增加而增加，呈一定线性增长。橡胶的压力和行程呈曲线式增长，气垫的压力在行程中基本不变，但安装气垫成本高，故一般不采用。与弹簧相比，橡胶的刚度较大，因此对要求卸料力较大，行程较小的模具，应选用橡胶，反之选弹簧较好。为了将紧箍在凸模上的料卸下来所需要的力称为卸料力。分析零件的成形特点，模具需两个卸料装置，一个是将紧箍在凸凹模上的板料卸下；一个是将拉深凸模上的最终零件顶出。根据落料拉深复合模的结构特点，第一个卸料装置选择弹簧卸料，第二个选择橡胶。5.4.1 橡胶垫的选用1.橡胶的直径F式中: A橡胶垫的横截面积(2); P单位压力,与橡胶垫压缩量和形状有关,取2.1Mpa.代入得：F 选用圆形橡胶，故橡胶垫直径为D= 取70。 2.橡胶的高度 考虑预压缩量和工作过程的压缩量，最大相对压缩变形量一般不超过35%，最小压缩相对变形量一般取10%。总压缩量取18。 故橡胶的自由高度=60若H/D1.5，则需要将橡胶分层，切两层橡胶之间需要加钢质垫片；若H/D0.5则需增加橡胶层的高度。经验证，H/D=60/70=0.86，即橡胶不用分成若高，应为一个整体。故橡胶的原始尺寸为7060，材料为聚氨酯弹性体。图5.1 橡胶尺寸图5.4.2 弹簧的选用卸料板上的弹性装置选取弹簧，弹簧外径为16，安装孔内径为18。5.5导向装置的选择 导向装置可以提高模具的精度、寿命以及工件的质量，而且还可以节约调试模具的时间。导向装置有滑动式导柱导套结构和滚动式导柱导套结构，其中滑动式为常用的形式，这种结构加工装配方便，易于标准化，在这套模具中选用滑动式结构。导套、导柱均选用A型。表5.3 滑动导套尺寸(单位：)参数dDLHBA数值25388533315.6模柄的选择 在中小型冲模中通常是通过模柄将上模固定在压力机的滑块上，用以传递成形所需要的压力。在本套模具中选用凸缘模柄，模柄的基本尺寸见下表：表5.4 凸缘模柄基本尺寸(单位：)dd1LL1L2d2d3d4D5H基本尺寸极限偏差401229123411819159凸缘模柄的外形结构为图5.2 模柄尺寸结构图6压力机的选择 冲压设备的选择主要是根据冲压工艺的性质、生产批量的大小、冲压件的几何形状