套环的冲压工艺及模具设计

I套环冲压工艺及模具设计摘要：本次毕业设计针对套环进行了模具设计。根据套环的外形和生产需求，通过翻阅大量的文献，设计了落料拉深、冲孔、翻边三套模具。首先，通过工艺力的计算进行压力机的选择；其次，根据零件的外形尺寸计算模具主要工作部分的刃口尺寸，对主要工作部件及结构设计；再次，根据凹模外界尺寸选用模架并进行一些必须的校核；最后，画模具装配图。关键词：落料、拉深、冲孔、翻边IICollarstampingprocessanddiedesignAbstract：Thegraduationprojectweredesignedforthecollar.Accordingtotheshapeandproductionneedsofthecollar,designblanking-drawing,punching,flangingthreemoldsbyreadingalotofliterature.Firstly,chooseaproperpressesviathecalculationofcraftsforce;Secondly,tocalculatetheedgesizeoftheworkingpartonthebasisofexternaldimensionsandtodesignthemaincomponentsandstructural;Then,moldselectionarebasedontheexternaldimensionsoftheconcavemoldanddosomenecessarycheck;Finally,paintthemoldassemblydrawing.Keywords:blanking,drawing,piercingandflangingIII目录1前言.12套环的设计方案与分析.22.1工件图.22.2冲压工艺的分析.22.21材料分析.22.22套环工件成型.22.23套环毛坯直径的计算.42.24精度等级.42.3冲压工艺方案的确定.42.4排样和材料利用率.52.41零件排样.52.42材料利用率.63落料拉深模具.73.1工艺力的计算.73.2压力机的选择.73.3模具主要工作部分的刃口尺寸.83.31落料刃口尺寸计算.83.32拉深尺寸计算.93.4主要工作部件及结构设计.93.41落料凹模.93.42卸料板.103.43凸凹模.113.44凸凹模固定板.123.45垫板.133.46拉深凸模.133.47凸模固定板.143.48橡胶的设计计算.15IV3.5模架的选用.163.6拉深功的计算.173.7压力机的校核.173.71闭合高度的校核.173.72滑块行程的校核.173.8其他零部件的选用.183.9落料拉深模具装配图.184冲孔模.194.1工艺力的计算.194.2压力机的选择.194.3冲孔刃口尺寸.194.4主要部件结构设计.204.41落料凹模.204.42冲孔凸模.214.43凸模固定板.224.44垫板.234.5模架的选用.244.6滑块行程的校核.254.7其他零部件选用.254.8冲孔模具装配图.255内翻边.275.1工艺力的计算.275.2压力机的选择.275.3凸模凹模的尺寸计算.275.4主要部件的结构设计.285.41内缘翻边凹模.285.42翻边凸模.285.43凸模固定板.295.44垫板.305.5模架的选用.31V5.6压力机的校核.325.61闭合高度的校核.325.62滑块行程的校核.325.7其他零部件选用.325.8翻边模装配图.326参考文献.347致谢.3501前言我国在冲压模具还远远不及工业发达的国家，在模具的设计、冲压成形技术、模具设计标准、制造工艺等方面比较薄弱。随着工业产品质量需求不断提高，冲压产品的生产出现了更新快、品种多、精密化、复杂化等特点，冲模正朝效率高、精准的方向发展。冲压模具的设计摆脱了依靠经验进行手工设计，主要以计算机辅助设计和制造技术为主。12套环的设计方案与分析2.1工件图零件名称：套环材料：08钢料厚：1.5mm2.2冲压工艺的分析2.21材料分析08钢是优质的碳素结构钢。由于强、硬度低，韧性和塑性极高的特点，冲压性能良好。抗剪强度=255353,抗拉强度=324441,屈服强度=1962.22套环工件成型内翻边可通过平板毛坯上圆孔翻边和拉深件底部冲孔翻边两方法成型。采用平板毛坯上圆孔翻边时可根据中性层长度近似不变的原则先估算出的预冲孔直径。由于材料在翻边时径向几乎没有变化，主要存在切向变形（厚度变薄）。预制孔直径d=(+2)+21=31.5-3.14(1+1.52)+210=6mm最大翻边高度=2(1)+0.43+0.72=31.52(1-0.65)+0.43+0.721.5=6.76mm12.24精度等级套环没有标注公差尺寸或公差等级时，通常按IT14处理。通过查表得：，。71.5300.74，30+0.52020.48+0.520，44+0.6202.3冲压工艺方案的确定方案一：落料、拉深、冲孔、翻边，采用单工序模生产；方案二：落料拉深复合，冲孔,翻边模；方案三：落料，拉深，冲孔，翻边采用连续模生产；4方案四：落料，拉深，冲孔，翻边整体复合。方案一为单工序模，单工序模显著特点是结构比较简单，由于工序较多，需要落料模、拉深模、冲孔模、翻边模四套模具，生产效率不高，套环成型需要经过多次定位，误差累积多，冲裁件精度降低，很难满足套环的生产要求。方案三为连续模生产，套环是在四个不同的工位上逐步形成的，若要满足其生产要求，四个工位之间必须有非常高的定位要求，送料步距必须严格控制。生产效率也高，但结构极其复杂，模具制造、维修都存在一定的困难。方案四为整体复合模，一次行程可以完成四道工序。具有加工精度高，生产效率高等特点。但制造、安装模具比较复杂，而且调整和维修时难度极大，多个工序整体复合，易发生干涉，套环难以成型。制造模具不仅成本提高，而且周期相应的延长。通过比较，方案二最佳。2.4排样和材料利用率2.41零件排样根据零件的毛坯形状，为了保证冲裁件质量，可选用的排样方法为直排有废料。有废料的排样方法可以保护模具。搭边可以使凸、凹模刃口两边均受力，对裁剪材料时产生的误差也有一定的补偿作用，同时可保证条料前进顺利。搭边太小，达不到想要的效果。搭边太大会造成材料浪费。查2表3-10，选侧边搭边值,工件间1=1.2搭边值=1.0送料步距s=D+a=71.53+1.0=72.53mm,条料宽度b=mm(+21+)0(71.53+21.2+1.0)01.074.9301.0D：毛坯的最大外形尺寸；：剪裁时的下偏差（查2表3-11）。52.42材料利用率计算材料利用率时必须考虑到裁板及料头、料尾等消耗。查4表3-10，板料选用1.5mm600mm1200mm。条料总利用率=(_2)/n：一块板料冲裁的零件总数：冲压一零件的实际面积2：板料的长度：板料的宽度纵裁时：裁板的条数：n1=8个余0.56mm/600/74.93每条的个数：n2=13个余56.11mm10001.072.53一块板总个数：n=n1n2=813=104板的材料利用率：=58%=10471.53246001200100%横裁时：裁板的条数：n1=16个余1.12mm/1200/74.93每条的个数：n2=8个余18.76mm()/(6001.0)/72.53一块板总个数：n=n1n2=168=1286板的材料利用率：=71.4%=12871.53246001200100%板料利用率横裁时明显高于纵裁，因此横裁板料。3落料拉深模具3.1工艺力的计算冲裁力=1.3冲=1.33.1471.531.5353=154.6KN顶件力=顶顶冲=0.06154.6=9.276KN卸料力=卸卸冲=0.05154.6=7.73KNK：安全系数，常取K=1.3，：材料抗剪强度L：冲裁件的周长t：材料厚度：查2表3-8卸、顶拉深力=拉=13.1431.51.5324=48KNK：修正系数，查2表6-11D：拉深件按中线计时直径（mm）:材料强度极限（MPa）t：材料厚度（mm）由前面计算知=0.563.8其他零部件的选用卸料螺钉选取M1065两个，凸凹模紧固螺钉M1040四个，凸模紧固螺钉选取M630四个，凹模紧固螺钉选取M1060四个。固定挡料销为A型挡料销，结构尺寸可查3表2-24，选d=8mm。带肩推杆的结构尺寸查3表2-48，顶杆的结构尺寸查3表2-50。导料板厚度6mm，圆柱销60,95，6各两个。101055顶杆、推杆材料选用45钢，热处理硬度6064HRC。3.9落料拉深模具装配图184冲孔模4.1工艺力的计算冲裁力=1.3冲=1.33.1420.481.5353=44.3KN推件力=推推冲=10.0544.3=2.2KNK：安全系数，常取K=1.3L：冲裁件的周长t：材料厚度：材料抗剪强度：查2表3-8推4.2压力机的选择对于小、中型冲压工件，常常选用开式机械压力机。不仅操作方便、价格不高，而且刚度和精度足够。凸缘模柄的结构尺寸可查3表2-79，中、小型模具通过凸缘模柄和压力机滑块相连接。=+=44.3+2.2=46.5KN总冲推冲孔、落料等计算的工艺力应等于公称压力70%左右，选用公称压力为100KN开式压力机。主要参数如下：公称压力：100KN最大封闭高度：180mm封闭高度调节量：50mm滑块行程：60mm行程次数：135次/min工作台尺寸：360240mm工作台板厚度：50mm19模柄孔尺寸：3050倾斜角：30o4.3冲孔刃口尺寸查2表3-3得=0.132mm=0.240mm=0.2400.132=0.108mm由2表3-6查得凸模和凹模的制造公差：0.020mm,0.025mm凸=凹=+=0.045mm4.7其他零部件选用带肩推杆的结构尺寸查3表2-48。凸模紧固螺钉选取M830四个，凹模紧固螺钉选取M840四个,圆柱销40,60各两个。顶杆、推杆材料选用45钢，热66处理硬度6064HRC。4.8冲孔模具装配图25265内翻边5.1工艺力的计算翻边力=内1.1()=1.13.14(31.5-20.48)1.5196=11.2KNt：材料厚度（mm）：材料屈服点（MPa）D：翻边后直径（按中线计）（mm）d：翻边预冲孔直径：（mm）5.2压力机的选择对于小、中型冲压工件，选用开式机械压力机。不仅操作方便，价格低廉，而且有一定精度和刚度。凸缘模柄的结构尺寸可查3表2-79，中、小型模具通过凸缘模柄与压力机上的滑块连接。=13.64KN,选用63KN开式压力机。总内+主要参数如下：公称压力：63KN滑块行程：50mm行程次数：160次/min最大封闭高度：170mm封闭高度调节量：40mm工作台尺寸：360240mm工作台板厚度：50mm模柄孔尺寸：3050倾斜角：3005.3凸模凹模的尺寸计算选取凸、凹模之间的间隙时，应略小于原来材料的厚度，由于圆孔在翻边时，材料径向变化不明显，切向伸长并变薄，凸凹模的单边间隙可查1表6-11.内翻边：=凸=30=凹+227=mm=30+21.132.2d：翻边凸模的直径C：翻边时凸凹模的单边间隙（查1表6-11）5.4主要部件的结构设计5.41内缘翻边凹模厚度取40mm,一般通过销钉和螺钉把凹模固定在下模座上，模的底面与上表面平行，凹模的内孔轴线与上表面垂直，凹模的底面和型孔的孔壁加工时应尽可能光滑，目的是提高模具寿命与冲件的精度，表面粗糙度=0.80.4。底面和销孔的=1.60.8。材料选用T10A,热处理硬度6064HRC。结构简图如下：5.42翻边凸模有预冲孔时，翻边时变形情况良好。凸模长度L=h1+h2+h3+h4=12+22+24=58mmh1、h2、h3、h4分别为凸模固定板厚度，零件高度，附加高度28翻边凸模工作部分的表面粗糙度=0.80.4,固定部分=1.60.8。材料选用T10A,热处理硬度5862HRC。结构简图如下：5.43凸模固定板凸模通过压入凸模固定板进行，之间的配合选用H7/m6。根据凹模外形尺寸及国标JB/T7643.5，选取凸模固定板尺寸100mm12mm,材料45钢，热处理硬度4348HRC。结构简图如下：295.44垫板在固定板和上模座之间装垫板防止冲裁时凸模压坏上模座，。根据凹模外形的尺寸查国标JB/T7643.6-94，选择圆形垫板尺寸100mm6mm，材料选用45钢，热处理硬度4348HRC。结构简图如下：305.5模架的选用冲压过程的全部载荷加载在模架上。模架的下模座常用螺钉固定在压力机工作台上，上模座通过模柄与压力机滑块相连。根据冲裁模的间隙大小选决定导柱导套之间的配合，由于冲裁板厚度为1.5mm，选用H6/h7配合的级精度模架。选用对角导柱模架，它具有导向精度高和纵横都能送料的特点。模架的导向装置保证了上下模座运动时精确位置，从而保证了冲压过程制件质量。查3表2-64，选模架参数如下：凹模周界D：100100mm上模座厚度h1=25mm下模座厚度h2=30mm最小闭合高度：130mm最大闭合高度：150mm导柱：20120mm导套：206523mm导柱、导套的结构尺寸可查3表2-54、2-56。选用导柱时，导柱的长度应保证31最低工作位置时上表面与上模座上表面的距离应大于等于1015mm，下模座底面与导柱底面之间的距离一般取0.51mm。上、下模座材料选用45钢，热处理硬度调质2832HRC。导柱、导套材料选用（渗碳）