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毕业设计论文
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盖冒垫片设计说明书,毕业设计论文
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1 盖冒垫片设计说明书 一、 工件工艺性分析 如右图 1所示：工件为有凸缘 圆 筒形零件，且在凸缘上均匀分布 4 个相同的孔。故可得知此工件为：落料拉深冲孔所得，其加工工艺过程为：落料拉深冲孔 ,各尺寸关系如图 1 所示 一、 拉深工艺及拉深模 的 设计 1、 设计要点 设计确定拉深模结构时为充分保证制件的质量及尺寸的精度，应注意以下几点 1） 拉深高度应计算准确，且在模具结构上要留有安全余量，以便工件稍高时仍能适应。 2） 拉深凸模上必须设有出气孔，并注意出气孔不能被工件包住而失去作用。 3） 有凸缘拉深件的高度取决 胜于上模行程，模具中要设计有限程nts 2 器，以便于模具调整。 4） 对 称 工件的模架要明显不对称，以防止上、 下 模位置装错，非旋转工件的凸、凹模装配位置必须准确可行，发防松动后发生旋转，偏移而影响工件质量，甚至损坏模具。 5） 对于形状复杂，需经过多次拉深的零件，需先做拉深模，经试压确定合适 的 毛坯形状和尺寸后再做落料模，并在拉深模上按 已定形的毛坯，设计安装定位装置。 6） 弹性压料设备必须有限位器，防止压料力过大。 7） 模具结构及材料要和制件批量相适应。 8） 模架和模具零件，要尽是使用标准化。 9） 放入和取出 工 件，必须方便安全。 2、 有凸缘圆筒形件的拉 深 方 法及工艺计算 有凸缘筒形件的 拉 深原理与一般圆筒形件是相同的，但由于带有凸缘，其拉深方法及计算方法与一般圆筒形件有一定差别。 1） 在凸缘拉深件可以看成是一般圆筒形件在拉深未结束时的半成品，即只将毛坯外径拉深到等于法兰边（即凸缘）直径 df时的拉 深过程就结束。因此其变形区的压力状态和 变形特点 应与圆筒形件相同。 nts 3 根据凸缘的相对直径 df/d 比值同有凸 缘 筒形件可分为：窄凸缘筒形件（ df/d=1.1 1.4） 和宽凸缘筒形件（ df/d1.4） 。显然此工件df/d=50/21=2.381.4 为宽凸缘筒形件。下面着重对宽凸缘件的拉深进行分析，主要介绍其与直壁筒形件的不同点。 当 rp=rd=r 时（图 2） ,宽凸缘件毛坯直径的计算公式为： rf ddhd 44.74D 2 （ 1） 根据拉深系数的定义宽凸缘件总拉深 系数 仍 可 表示为： drdhddDdmf 44.3/4)/(12 （ 2） 3、 宽凸缘圆筒形件的工艺计算要点 1)毛坯尺寸的计算，毛坯尺寸的计算仍按等面积原理进行，参考 无凸缘 筒形件毛坯的计算方法计算，毛坯直径的计算公式见式（ 1），其中 df 要考虑修 边余量 ，其值可从冲压工艺与模具设计表 4.22中查得 1.6mm 即 df=50+1.6=51.6mm 则 D= 5.3*21*44.77*21*46.51 2 =54.75mm 根据拉深系数的定义，宽凸缘件总拉深系数 仍可表示为： nts 4 M= 38.0475.5 21 Dd2)判断工件是否一次拉成，这只须比较工件实际所需的总拉深系数和 h/d 与凸缘件第一次拉深系数和极限拉 深系数的相对高度即可。 m总 m1， 当 1， h/d h1/d1时可以一次拉成，工序计算到此结束，否则应进行多次拉深。 m 总 =0.38 h/d=217 =0.33。由 冲压工艺与模具设计表 4.2.6 查得此凸缘件的第一次拉深系数 m1=0.37。由表 4.2.7查得此凸缘件的第一次拉深最大相对高度 h1/d1=0.28 0.35 之间，可知 m总 m1， h/d h1/d1可一次拉成。 4、拉深凸模和凹模的间隙 拉深模间隙是指单面间隙，间隙的大小对拉深力，拉深件的质量，拉深模的寿命都有影 响，若 c 值大小，凸缘区变厚的材料通过间隙时，校正和变形的阻力增加，与模具表面间的摩擦，磨损严重，使拉深力增加，需件变薄严重，甚至拉破，模具寿命降低。间隙小时得到的零件侧壁平直而光滑，质量较好，精度较高。 间隙过大时，对毛坯的校直和挤压作用减小，拉深力降低，模具 的寿命提高，但零件的质量变差，冲出的零件侧壁不直。 因此拉深模的 间隙值也应合适，确定 c 时要考虑压边状况，拉深次数和工件精度高。其原则是：即要考虑材料本身的公差，又要考虑板料的增厚现象，间隙一般都比毛坯厚度略大一些。不用压边圈时 ，考虑到起皱的可能性取间隙 值为： C=（ 1 1.1） tmax nts 5 有压边圈 时，间隙数值也可按表 4.6.3 取值（ 冲压工艺与模具设计 ） ，此工件的拉深间隙可取， C=1.1t=1.1mm 4、拉深凸模，凹模的尺寸及公差 工件的尺寸精度由末次拉深的凸、凹模的尺寸及公差决定，因此除最后一道拉深模的尺寸公差需要考虑外，首次及中间各道次的模具尺寸公差和拉深半成品的尺寸公差没有必要做严格限制。这是模具的尺寸只取等于毛坯的过渡尺寸即可。此工件内形尺寸公差有要求，故以凸模为基准，先定凸模尺寸考虑到凸模基本不磨损，（其尺寸关系如图 3 所示）以及工件的回弹情 况，凸模开始尺寸不要取得过大。其值为： Dp=（ d+0.4 ） - p 凸模尺寸为： Dd=（ d+0.4 +2C） + d nts 6 凸、凹模的制造公差 p和 d可根据工件的公差来选定。工件公差为TT13级以上时 p和 d可按 TT6 8级取，工件公差在 IT14级以下时，则 p和 d可按 IT10级取： Dp=（ 20+0.4 0.2） 0-0.021=20.080-0.021mm Dd=（ d+0.4 +2c） 0+ d =（ 20+0.4 0.2+2 1.1） 0+ d=22.280+0.021mm 5、 凹模圆角半径 rd 拉深时，材料在经过凹模圆角时不仅因为发生 弯 曲变形需要克服弯曲阻 力 ，还要克服因相对流动引起的磨檫阻力，所以 rd大小对拉伸工件的影响非常大。主要有以 下 影响： 1）拉伸力的大小； 2）拉伸件的质量； 3）拉伸模的寿命。 rd 小时材料对凹模的压力增加，磨檫力增大，磨损加剧，使磨具的寿命降低。所以 rd的值即不能太大，也不能太小。在生产上一般 应尽量避免采用过小圆角半径，在保证工件质量的前提下尽量取大值，以 满足模具寿命要求。通常 可按经验公式计算： rd= tdD ）（ 8.0 式中 D 为毛坯直径或上道工序拉深件直径； d 为 本道 拉深后的直径 rd应 大于或等于 2t，若其值小于 2t，一般很难拉出，只能靠拉深后整形得到所需零件，故可取 rd=2.5mm 6、凸模圆角半径 rp 凸模圆角半径对拉深工序的影响没有凹模圆角半径大，但其值也nts 7 必须合格，一般首次拉深时凸模圆角半径为 rp=（ 0.7 1.0） rd 这里取 rp =1.0rd=2.5mm 三、冲裁工艺及冲裁模具的设计 1、凸模与凹模刃口尺寸的计算 冲裁件的尺寸精度主要决定于 模具刃口的尺寸精度。模具的合理间隙也要靠模具刃口尺寸制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及其制造公差，是设计冲裁模的主要任务之一。从生产实践可发现：由于凸凹模之间存在间隙，使落下的料或伸出的孔却带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模尺寸；在测量于使用中，落料件以大端尺寸为基准，冲孔件以小端尺寸为基准。 2、凸、凹模刃口尺寸的计算方法 由于加工模具的方法不同，凸模与凹模刃口部分尺寸的计算公式与制造公差的标注也不同，刃口 尺寸的计算方法可分为以下两种情况：凹模与凸模分开加工，凸模和凹模 配合加工，从此工件的结构上nts 8 分析，选择凸模与凹模 分开加工的制造方法：采用这种方法，凸模和凹模分别按图纸加工至尺寸，要分别标注 凸模和凹模的刃口尺寸及制造公差（凸模 p、凹模 d），适用于圆形或简单形状的制件。为了保证初始间隙值小于最大合理间隙 2Cmax，必须满足下列条件： m inm a x 22 CCdp 或取： )22(4.0m inm ax CCp m in )2m ax2(6.0 ccd 也就是说，新制造模具应该是m a x22 CC mi adp ，否则制造的模具部隙 已 超过允许变动范围 2Cmin 2Cmax,影响模具的使作寿命。 下面对落料和冲孔两咱情况分别进行讨论。 1） 落 料 高工件的尺寸为 D-0 ，根据计算原则，落料时以凹模为设计基准。首先确定凹模尺寸，凹模的基本尺寸接近或等于制件轮廓的最小极限尺寸，再减小凸模尺寸以保证最小合理间隙值 2Cmin。 名部分分配位置如图 5（ a）所示。其计算公式如下 nts 9 dDD d 0m ax )( （ 3） pCnDpCDDp d0m inm a x0m in)2()2( (4) 代入数据得 mmmmDd03.0003.0096.54)46.075.046.075.54( mmdpCDDp d 0 019.00m in 76.541.086.54)2( 校核 04.01.014.0049.0 pd ；由此可知，只有缩小p、d，提 高 制 造 精 度 ， 才 保 证 间 隙 在 合 理 范 围 内 ， 此 时 可 取mmp 016.004.04.0 、 mmd 024.004.06.0 ，放得： mmD d 024.0086.54 mmD p 0 016.076.54 2）冲孔 设冲孔尺寸为 0d，根居以上原则，冲孔时以凸模设计为基准，首先确定 凸 模刃口尺寸，使凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸，再增大凹模尺寸，凸模制造偏差为负偏差，凹模取正偏差，名部分分配位置如图 5.b所示，其计算公式如下： ddpdpcdcddnddp0m inm inm in0m in)2()2()( 在同一工步制件上冲出两个以上孔时，凹模型孔中心距 Ld 按下式确定： p125.0p)5.0(LL m ind 代入数据 mm11.5)15.075.0(5dp 0009.00 009.0 nts 10 mm21.51.011.5d 015.00d 校核 满足间隙条件）(09.01.014.0024.0dp 孔距尺寸： )m m0375.036(3.05.015.036(125.0)5.0(LL m ind 3)凹模洞的 类 形 常用凹模洞口的类形如图 6所示： 图 6 其中图 a、 b、 c 为直筒式刃的凹模，其特点是制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变，广泛用于冲裁公差要求较小，形状复杂的精密制件。但因废料（或制件的聚集而增大了推件力和凹模的胀裂力，给凸、凹模的强度都带来了不 利的影响。一般复合模上出件的冲裁模用图 a、 c 型，下出件的冲裁模用图 b 或图 a 型，图 d、 e型 是 锥 筒式刃口，在凹模内不聚集材料，侧壁磨损小，但刃口强度差，刃磨后刃nts 11 口径向尺寸略有增大（如 300 时，刃磨 0.1mm 时，其尺寸增大0.0017mm 凹模锥角 ，后角和洞高度 h，均随制件材料厚度增加而增大，一般取 15 30 20 30 h=4-10mm综上所述及其对工件孔分析，选择 B型凹模 洞口 ，取 h=6mm 20 4）凹模的外形尺寸 凹模的外形一般有矩形与圆形两种。凹模的外形尺寸应保证凹模有足够的强度，刚度和修磨量，凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的如图 7所示 凹模的厚度为 : 1+ kb ( 15) 凹模壁厚度为 c=(1.5 2)H ( 30 40mm) 式中 b 为冲裁件的最大外形尺寸； K 为系数 ,是考虑板料厚度影响的系数可以冲压工艺与模具设计表 2 8 2 中查得代入数据可得冲nts 12 孔凹模 H=15mm c=30mm 落料凹模 H=0.35 54.75=20mm c=40mm 四、模具的其它 零件 1、模具除简单冲模外，一般冲模多利用模架的结构。模架的和种类很多，要根据模具的精度要求，模具的类别，模具的大小选择合适的模架 . 模架的选择可从实用模具技术手册 P192 页选择标准架。根据查阅的内容及分析，此复合模可选用后侧导柱模架导、导柱安装在后侧，有偏心裁荷时容易歪斜，滑动不够平稳，可从左右前三个方向关料操作比较方便。常用于一般要求的小型工件的冲裁和拉深模。所选模架的结构及尺寸关系如图 8所示： nts 13 L =250mm B=160mm 上模座： 250 160 45 下模座 250 160 50 导柱， 32 190 导套 32 105 43 Hmax=210 Hmin=170mm 其余尺寸见上下模座零件图，可以冲压手册冲压模具常用标准件选择。 2模柄 模柄有多种形式，要根据模具的结构特点，选用模柄的形式模柄的直径根据所选压力机的模柄孔径确定，模柄可根据实用模具技术手册 P201页选择，经查阅各种 模柄的特点，选用压入式模柄，这种模柄应用比较广泛压入模柄的结构和尺寸，可参表 11-10 制造，表中 B 型模柄中间有孔可按装打料杆，nts 14 用压力机的打 料模杆进行打料，模柄的结构及尺寸关系如图 9 所示。 图 9 d=30 mm065.01950.0D=32 mm025.0009.0D1=42mm h=78mm h2=30mm h1=5mm b=2mm a=0.5mm nts 15 d1(H7)=6+0.0120 d2=11mm 3、卸料板 卸料板的主要作用是将冲压的料从凸模或凸、凹模上推下来，此外在进模比较复杂的模具中，卸料板还具有保护小凸模作用，常用的卸料板结构形式及适用 范围见表 11-24 和第八章级进模表 8-10实用模具技术手册卸料板的尺寸可根据实用模具技术手册表 11-25查得，本模具选用弹压式卸料板。卸料板的结构与尺寸关系如图 10所示， ho =16mm B=150mm C =(0.1 0.2)t=0.2mm) 4弹顶和推出装置 弹顶装置由弹簧元件组成装于模具的下面通过顶杆起到推料的作nts 16 用，弹顶装置通常在压力机的工作台孔中，弹顶装置结构形式见表11-26实用模具技术手册，具体结构及尺寸见装配图及零件图所示，见图表（ 10）设计模具时选用标准的弹簧。已知冲裁时 卸料为 FQ=3.8 可选圆钢丝螺压缩弹簧，由表 11-28 查得 d=8.0mm D2=50mm F=1990N. Dmax=38mm Dmin=62mm; 节距 P=14.9mm 5、导向装置（导柱 导套） 导向装置指得是模架上的导柱、导套。模具在开模，闭模过程中，导柱和导套起导向的作用，使得凸凹模正确的闭合，故此，导柱、导套需要有严格的配合精度及尺寸要求，导柱、导套的选择可以冲压手册中选取，（取 H7/h6配合） 如图 11 a 导柱的具体尺寸为： d=32 mm0016.0L=190mm 导套的具体尺寸为 (图 11 .b) nts 17 图 11 D=32 025.00 D(r6)=45 0050.0034.0L=105mm h=43mm L=25mm 油槽数为 2 b=3； a=1 6、固定零件（固定板、垫板） 1）垫板的作用是承受凸模和凹模的压力，防止过大的冲压，在上下模座上压出凹坑，影响模具的正常工作，垫板厚度根据压力机的大小选择，一般取 5-12mm， 外形与固定板相同，材料 45 钢，热处理后nts 18 硬度为 45-48HRC，如图 12a .b 所示： 垫板在模具中的受力情况 2）固定板 固定板的作用起固定凸、凹模，防止其在冲压过程中松动，造成模具的损坏，固定板的形状要根据凸、凹模而定，而外形尺寸与垫板相似。固定板和具体形状尺寸见零件图所示。 7、连接零件 此类零件包括螺钉、销钉等，主要作用是联接其它零部伯，使之共同完成工件的制造，螺钉和销钉可由冲压手册第十章、第七、八章查选，形状及尺寸见七、八节图所示 现选 螺钉 M12 圆柱销 d=8，则冲压模上有关螺钉孔的尺 寸见表 10-28冲压手册 D=27 d=17.5 卸料螺钉选 M16，具体尺寸见表 10-29冲压手册 五、压力机的选择 压力机的选择要考虑，冲裁力、拉深力以及卸料力、推件力、顶件力，压力机的总吨位应大于等以上所有力之和 1.3倍，普通刃冲裁模，其nts 19 冲裁力 FP一般可按下式计算。 FP= KPtL 式中 为材料的 抗剪 强度， L 为冲裁周边总长（ mm） ,t 为材料厚度，系数 KP是考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间隙的波动（数 值 的变化或分布不均匀） 润滑情况，材料力学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数，一般取 1.3，当查不到强度 时，可用强度， b 代替，而取 KP=1的近似计算法计算，材料钢的强度可以冲压工艺与模具设计表1.4.1查得 =260MPa 360MPa。 现取 =340MPa FP1=1.3 1 3.14 54.75 340=76KN FP2=1.3 1 3.14 5 340=7KN 影响卸料力、推料力和顶件力的因素很多，要精确的计算出很困难，在实际生产采用经验公式计算： 卸料力： FQ=KFp 推料力： FQ1=nK1Fp 顶件力： FQ2=K2Fp 式中： 卸料力系数，其值为 0.02 0.06 （薄料取大值，厚料取小值） 推件力系数，其值为 0.03 0.07 （薄料取大值，厚料取小值） 顶件力系数，其值为 0.04 0.08 （薄料取大值，厚料取小值） n 为 梗塞在凹模内的制件或废料数量， n=h/t， h 为 直刃口 部分的高， t 为材料的厚度， h取 4 10mm , 现取 h=6mm nts 20 本模具中只有卸料力和推件力即可则： FQ=0.05 76=3.8KN FQ1=6/1 0.06 7=2.52KN 2）拉深力 理论计算拉深力可以推导，但它使用不便，生产中常利用经验公式计算拉深力，第 次拉深（一次拉深成形时） F1= d1t bk1 式中 b 为材料的 抗拉 强度， K1为系数，查表 4.5.4（冲压工艺与模具设计）代入数据可得 F1=3.14 21 1 390 1=25.7KN 压边力 : FQ=0.25 25.7=6.4KM 卸料力 : FQ=KF=0.04 25.7=1.02KN 综上所述： F 总 =76+7+3.8+2.25+25.7+6.4+1.02=123KN F 压力 =1.3 F 总 =1.3 123=160 KN 由实用模具技术手册 P22 页，应用压力机的选择查表 2-3 可选择J23 16型压力机，其参数可参考表 2 3 六、 主 要组件的装配 1模柄的装配，因为所示模具的模柄是从以上模座的下而向上压入的，所以在安装凸模固定板和垫板之前，应先把模柄装好。 模柄与上模座的配合要求是 H7/m6.装配时，先在压力机上将模柄压入，再加工定俭销孔或螺纹孔。然后把模柄端
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