落料拉深复合模设计

课程设计说明书 课程名称 课程名称 冲压工艺与模具设计冲压工艺与模具设计 题目名称 题目名称 落料拉深复合模设计落料拉深复合模设计 班班 级 级 级级 班班 姓姓 名 名 学学 号 号 指导教师 指导教师 评定成绩 评定成绩 教师评语 教师评语 指导老师签名 20 年 月 日 1 目录 零件图 一 零件冲压加工工艺性分析 3 1 毛坯尺寸计算 3 2 判断是否可一次拉深成形 3 3 确定是否使用压边圈 4 4 凹凸模圆角半径的计算 4 5 确定工序内容及工序顺序 4 二 排样图和裁板方案 4 1 板料选择 4 2 排样设计 4 三 工艺参数的计算 1 工艺力计算 6 2 压力机的选择 6 四 模具设计 1 模具结构形状设计 7 2 模具工作尺寸与公差计算 7 五 工作零件结构尺寸和公差的确定 1 落料凹模板 8 2 拉深凸模 9 3 凹凸模 9 六 其他零件结构尺寸 1 模架的选择 9 2 凹凸模固定板的选择 10 3 磨柄的选择 10 4 卸料装置 10 2 5 推荐装置的选择 11 6 销 钉的选择 11 7 模具闭合高度的校核 11 七 参考目录 11 3 零件名称 盖 生产批量 大批量 材料 Q235 材料厚度 1mm 学号尾数为 0 落料模 学号尾数为 1 3 5 第一次拉深模 学号尾数为 2 4 6 第二次拉深模 学号尾数为 7 8 9 落料拉深复合模 一 零件冲压加工工艺性分析 材料 该冲裁件的材料 1Cr18Ni9Ti 是不锈钢 拉深强度和剪切强度较高 零件结构 该制件可近似看做圆筒形有凸缘浅拉深件 需要对毛坯进行计算 且 间隙 落料拉伸凸凹模及拉深高度的确定应符合制件要求 模具设计方面 凹凸模的设计应保证各工序间动作稳定 4 尺寸精度 零件图上所有未注公差的尺寸 属于自由尺寸 可按 IT11 级确定工件 尺寸的公差 查公差表可得工件基本尺寸公差为 0 6 10 50 19 0 0 68 11 0 0 12 1 毛坯尺寸的计算 1 选取修边余量 d凸 d 68 50 1 36 按课本上表 2 32 查表得 3 5 2 计算凸缘部分实际尺寸 dt dt d凸 2 68 2 3 5 75 3 预定毛坯直径D 按几何表面积相等原则 由于板厚小于 1mm 故可直接用工件图所示尺寸计算 不必用中线尺寸计算 D 其中 h1 3 71 4d 2 2 1 2 t dhh 22 258686 故 D 89 89 预定毛坯直径为 90mm 12501 73475 22 2 判断是否可一次拉深成形 dt d 1 5 6 50100 90 50 100 D t 相对高度1 30 50 121 73 d hh d h 21 查课本上表 2 37 得第一次拉深的最大相对高度为 0 57 0 70 相比可知 一次拉深 便可成形 3 确定是否使用压边圈 毛坯相对厚度 查课本上表 2 44 可知 此处需采用压边圈 6 50100 D t 4 凹凸模圆角半径的计算 凹模圆角半径 r凹 故r凹取 4mm 8 53 505090 80tdD 80 凸模圆角半径 r凸 0 6 1 r凹 0 6 1 4 2 4 4 故 r凸取 3mm 5 确定工序内容及工序顺序 冲压件的工序性质是指冲压件成形所需的各种工序种类如冲孔 落料等 由冲压件 5 的几何形状可直观确定 当工序较多时 不易确定 分析该零件的形状可知其基本冲压 工序为落料 拉深 切边 由于板料厚度为 0 5mm 比较薄 拉深后坯料外圆变形可忽 略 故对切边工艺不做另行设计 综合分析零件的工艺性和生产规模等具体情况 加工 该零件采用落料拉伸复合模 二 确定排样图和裁板方案 1 板料的选择 制件的毛坯为简单的圆形件 而且尺寸比较小 考虑到操作方便 宜采用单 排 根据零件厚度 t 0 5mm 查 中国模具设计大典 表 18 3 24 冷轧制薄钢板拟选用的 板料规格为 0 2 排样设计 板料的初步排样如下 查 中国模具设计大典 表 19 1 17 确定搭边值 两工件间的横搭边 a 1 2mm 两工件间的纵搭边 a 1 5mm 1 考虑到板料送进时无侧压装置 需要在板料一侧增加一个条料与导尺间的间隙宽度 Z0 取Z0 1 2mm 则条料宽度B 0 01 0 Za2DB 条料宽度的单向极限偏差 mm 查 中国模具设计大典 表 19 1 21 得 0 10 所以 6 mm 0 B 0 0 10 21 101 2290 0 0 10 93 8 步距S S D a 90 1 5 91 5mm 故一个步距内的材料利用率为 1 A BS 100 BS 100 1 0 0 2 2 D 0 0 93 8 91 5 100 74 1 2 2 90 0 0 由于直板材料选取0 故每块板料可裁剪9 13 117个工件 故每块板料 0 的利用率为 nA LB 100 0 0 117 D 2 100 73 0 2 0 0 0 0 最终的排样设计如下 三 主要工艺参数的计算 1 工艺力计算 根据课本表 2 3 可取 500MPa 并查得 600MPa b 落料力F0 F0 KLt 其中K 1 3 L D 3 14 90 282 60mm 故F0 1 3 282 60 0 5 500 91 84KN 由课本表2 6查得推件力系数K推 0 063 卸料力系数K卸 0 08 推件力F推 F推 nK推F0 1 0 063 91 84 5 79KN 卸料力F卸 F卸 K卸F0 0 08 91 84 7 35KN 查 模具设计简明设计手册 表 4 47 由不锈钢材料选取 p 3 6MPa 7 压边力 F压 KN9 313 63425090 4 pr2dD 4 F 2 2 2 2 凹压 F总 F0 F推 F压 91 84 5 79 13 39 111 02KN 由 模具设计与制造简明手册 1 6 38可得系数K1 1 及拉深力的计算公式如 下 拉深力 KN2 1471600 5050KdtF 1b 拉 2 压力机的选择 选择压力机公称压力时 应该使落料力和拉深力分别在压力机的许用公称压力范 围 内 而不是简单的将落料力与拉深力相加后去选择压力机 落料时 欲使压力机的 精度高保持良好的工作状态 最好在公称压力的 80 以下使用 落料时 F公称 F总 80 111 02 80 138 78KN 拉深时 公称压力F公称 1 3 1 4 F拉 F压 1 3 1 4 47 12 13 39 78 66 84 71 KN 根据 冲压模具简明设计手册 表 13 9 可预选选择公称压力为 160KN 的开式可倾 压力机 其参数如下 滑块行程 70mm 行程次数 115 次 mm 最大封闭高度 220mm 封闭高度调节量 60mm 滑块中心线到床身距离 160mm 工作台尺寸 左右 450mm 前后 300mm 工作台板厚度 60mm 四 模具设计 1 模具结构形状设计 该零件由落料 拉深两工序加工而成 考虑到薄板成形 为使冲压精度较高 减 少模具数量 设计成落料拉深复合模 复合模可有正装和倒装结构 综合考虑以下情况 1 没有冲孔工序 废料不会出现在模具工作区域 采用正装操作也方便 8 2 提高凹凸模强度 3 对于薄冲件能达到平整要求 采用正装结构 采用刚性卸料装置 拉深完成后 工件卡在凹凸模内 应使用推 件装置将其推出 2 模具工作尺寸与公差计算 1 落料工序中圆形凸模与凹模分开加工 落料件未注公差 按IT11级选取极限偏差 查 机械制图 表16 5可知落料件公差尺寸为 由此根据课本表2 5 可得系 0 2 20 90 数x 0 5 因为对刃口精度要求不是很高 可取二类间隙值 查课本表 2 3 间隙比值 Z t 16 0 22 0 故可得 Zmin 16 0 0 5 100 0 08mm Zmax 22 0 0 5 100 0 11mm p 0 4 Zmax Zmin 0 4 0 11 0 08 0 012mm d 0 6 Zmax Zmin 0 6 0 11 0 08 0 018mm 落料凹模直径 Dd D x 90 0 50 22 89 89mm d 0 0 018 0 0 018 0 落料凸模直径 dp Dd Zmin 89 89 0 08 89 81mm 0 p 0 12 00 0 12 00 2 拉深部分 按外形公差尺寸 零件 IT11 精度 查 机械制图 表 16 5 可知拉深筒部公差尺 寸为 查课本表 2 40 可知 0 16 0 50 拉深凹模直径 D凹 d 0 4 Z 凹 0 拉深凸模直径 d凸 d 0 4 0 凸 查课本表 2 41 由拉深凹凸模的制造公差 IT8 高于零件公差 2 3 个等级 可选 凹 0 04mm 凸 0 030mm 凹凸模间隙Z 2 2 2 t 该零件可取Z 2 1t 2 1 0 5 1 05mm 故D凹 50 0 4 0 16 1 05 51 114 4 00 0 4 00 0 d凸 50 0 4 0 16 50 064 0 30 00 0 30 00 五 工作零件结构尺寸和公差的确定 1 落料凹模板 9 1 厚度 H 的确定 可由经验公式凹模厚度 H Kb 计算得 查表 2 16 得 K 0 2 圆形凹模的 b 为直径 D 故 H Kb 0 290 18mm 但毛坯拉深高度 h1 h2 12 3 7 15 7 考虑到还需要空间安装压 边圈 查 冲压模具简明设计手册 表 2 62 选用标准尺寸 H 40 2 凹模板直径的计算 凹模壁厚c 2 3 H 2 3 18 36 54mm 凹模板长度 L D 2C 故 L D 2C 90 2 40 170 mm 根据表2 61选择最接近的直径160mm 故确定凹模板外形尺寸为 160 40 mm 材料 T10A 落料凹模板的尺寸设计如下图 2 拉深凸模 凸模设计成简单筒形 刃口无斜度 采用车床加工 由于其直径较大 故设计为 直接压入紧固在下模座上 并采用螺栓连接 10 3 凸凹模 结合工件外形并考虑加工 将凸凹模设计成带肩圆凸凹模 一方面加工简单 另 一方面又便于装配与更换 采用车床加工 与凸凹模固定板的配合按 H7 n6 凸凹模长 度 L 73 2mm 具体结构可如下图 6 所示 六 其他零件结构尺寸 1 模架的选择 为使凹模能放在下模座内 模架凹模周界尺寸 L 应大于凹模直径 160 根据国标 GB T2851 3 1990 L取200mm B取200mm 并查得相应的模座和导柱导套的标准如 下 上模座GB T2855 5 尺寸为 材料HT200 下模座GB T2855 6 尺寸材料HT200 导柱GB T2861 1尺寸 32 160 导套GB T2861 6尺寸 2 凸凹模固定板的选择 外形尺寸与凹模相对应 由国标JB T7643 5 1994 选择为 160 25 材料为 Q235 A F 11 3 磨柄的选择 按JB T7646 1 1994 选择压入式 50 115 材料Q235 A F 4 卸料装置 由于落料拉深过程中 若选用选用弹性卸料 则拉深行程中 橡胶亦被压缩 产 生不必要的压缩力 增大压力机压力 故采用刚性卸料装置 材料为45钢 卸料板与 导料尺做成整体 综合卸料板和导料尺的标准 设计导料板厚度为 4mm 卸料板厚度为 6mm 固定螺钉选用 M6 查 冲压模具简明设计手册 表 15 30 卸料板孔与凹模的单边 间隙Z 2 0 2mm 5 推件顶尖装置的选择 推杆 按JB T7650 1 1994选择带肩推杆 材料45 热处理硬度43 48HRC 尺寸 12 150 推件器 由于工件尺寸较小 推件器的外形与凸凹模为间隙配合 H8 f7 工作面形状与工件 形状相似 圆角为 R3 材料为 Q235A 图 6 凸凹模结构设计 12 6 销 钉的选择 定位销的选择 1 由于排样时 两工件间的纵向搭边距离只有 1 5mm 不能选用废料的后端定位 而 落料时工件尺寸为 90mm 凹模的长度不够前端定位所需值 故在凹模上 送料放向添加 一个支架 定位销尺寸选用 M6 螺钉的选择 2 为使凸凹模固定板安装在上模架和凹模安装在下模架上时不影响模具在压力机上 的安装 应采用内六角圆柱头螺钉 其直径和长度应根据强度和所需连接高度选择 参 考标准GB70 85 7 模具闭合高度的校核 上模座高度 45mm 凸凹模固定板厚度 25mm 模具