圆筒冲压工艺及模具设计【圆筒件 高度40】【含10张cad图纸+文档全套资料】
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圆筒件 高度40
圆筒冲压工艺及模具设计【圆筒件
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圆筒冲压工艺及模具设计1 绪论 随着工业产品质量的不断提高，冲压零件日益复杂化，冲冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化发展，冲压模具制造日益复杂。模具制造正由过去的劳动密集、依靠人工的手工技巧及采用传统机械加工设备的行业转变为技术密集型行业，更多的依靠各种高效、高精密机床，从过去单一的机械加工转变为机械加工、电加工以及其他特种加工相组合的时代。1.1.国内模具的现状和发展趋势 目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命,效率、加工精度、生产周期等方面与发达国家的模具相比差距相当大。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命的模具依赖进口。随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压加工作为现代工业领域内重要的生产手段之一，更加体现出其特有的优越性。在现代工业生产中，由于市场竞争日益激烈，产品性能和质量要求越来越高，更新换代的速度越来越快，冲压产品正朝着复杂化，多样化高、性能、高质量方向发展，模具也正朝着复杂化，高效率、高精度、长寿命方向发展。随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计，依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD），数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。1.2.国外模具的现状和发展趋势模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为600650亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。国外模具总量中，大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%以上；国外模具企业的组织形式是大而专、大而精。2004年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约5000家。2003年德国模具产值达48亿欧元。其中（VDMA）会员模具企业有90家，这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%，可见其规模效益。随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高故人均产值也较高我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而国外模具工业发达国家大多1520万美元，有的达到2530万美元。 科学技术不段在飞速发展着，我国的模具工业根据技术的不段更新也朝着新的 起点迈进。虽然我国模具工业发展比较的晚，但经过广大模具工作者的辛勤奋斗， 模具已在向精密复杂的领域进攻，而且在政府的帮助下，我相信我们会逐渐的缩 短与发达国家模具工业的发展距离。向更高的方向前行。272 零件的工艺性分析 工件名称：圆筒 生产批量：大批量 材料：铝A1100 厚度：1.0mm 工件简图：如图所示 工艺性分析2.1.材料分析铝有较好的延展性，属于深拉深级别材料，具有良好的拉深成型性能。2.2.结构分析零件为无凸缘筒形件，结构简单，底部圆角半径为R4，满足筒形拉深件底部圆角半径大于一倍料厚的要求，因此，零件具有良好的结构工艺性。3 工艺方案的确定 3.1.确定拉深次数有图可知：h=40mm,d=29mm,R=4mm。3.1.1.确定修边余量由h=40mm,h/d=40mm/29mm=1.379,查表4.11得h=2.5mm，则拉深件总的高度H为 H=40+2.5=42.5mm3.1.2.计算毛坯直径先判断能否一次拉出，将H=42.5mm,d=29mm,R=4mm 代入公式得 D= = 75mm3.1.3.确定是否采用压边圈 零件的相对高度t/D%100=1/75%100=1.33，查表4.7【1】得1.331.5在采用压边圈的范围内，则需要压边圈。3.1.4.确定拉深次数 毛坯的相对厚度为:100=100=1.33查表4.31得各次的极限拉深系数为: m1=0.50 m2=0.75 m3=0.78 m4=0.80零件的总拉深系数为： m=0.39 m=0.39=0.50故该零件需经多次拉深才能达到所需尺寸。 d=D=0.5075=37.5mm d=d=0.7537.5=28.125mm 因为 d0.020mm故采用凸模刃口尺寸和凹模刃口尺寸配作法制造。落料凹模的刃口尺寸计算公式为：查表2.6【1】得x=0.5 =(75-0.50.45) =74.775mm式中， x-为磨损系数 -冲裁件的公差 -凹模的制造公差凸模刃口尺寸按凹模刃口尺寸配作，保证双面间隙在0.040-0.060mm之间。4.2.2.首次拉深凸、凹模尺寸计算 （1）凸、凹模尺寸计算 凸、凹模工作部分尺寸及公差，由于多次拉深，工序件尺寸无需严格要求，首次拉深以凹模为基准，模具的制造公差按IT10级选取。查表4.13【1】得：第一次拉深单边间隙=1.1t=1.1,则z=2.2。第一次拉深凸、凹模尺寸计算：凹模尺寸计算公式为：D=d =37.5 凸模尺寸计算公式D=(d-2z) =（37.5-4.4） =33.1 式中， 、-制造公差 Z-为拉深模具双面间隙。 （2） 选取首次拉深凸、凹模圆角半径考虑到实际采用的拉深系数均接近其极限值，故首次拉深凹模圆角半径rA1可应取大些。由凹模圆角半径公式 得首次拉深的凹模圆角半径为： = 5因为拉深凹模圆角半径与拉深凸模圆角半径相对应，所以 （3）首次拉深工序件高度的确定 根据经验公式 可以求得，首次拉深工序件圆底处的圆角半径（对应各工序中的凸模圆角半径）：r1=5. 根据式4.14【1】求得首次拉深后获得的工序件的高度为： h=0.25(D2 = 30.5mm4.2.3.二次拉深凸、凹模尺寸计算 （1）二次拉深凸、凹模尺寸计算二次拉深是最后的一次拉深，由于要求零件尺寸标注在外形，因此，以凹模为设计基准，模具按IT10级选取公差。 查表4.13【1】得：第二次拉深单边间隙=（1-1.05）t,则z=2。 计算出模具的尺寸为 D=（d-0.75) =( 30-0.750.45) =29.6625 D=(d-0.75-z) =(30-0.750.45-2) =27.6625式中， -凸凹模的制造公差 Z-为拉深模具双面间隙。 （2）选取二次拉深凸、凹模圆角半径最后一次拉深的模具的圆角半径应取工件的圆角半径为： r=r=4mm （3）二次拉深工序件高度的确定根据式4.14【1】求得二次拉深后的工序件高度为： 2 = 44.7mm4.3.落料力计算 F=KLt式中 F-落料力 K-系数 L-冲裁周边长度 t-材料厚度 -材料抗剪强度 系数K是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、版板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数，一般取K=1.3。查表1.3【1】得=80MP所以， F=1.375180 =24492N25.5KN 4.4.卸料力和顶件力计算推件力： F=KF查表2.7【1】得K=0.03-0.08，取K=0.06所以： F=0.0625.5 =1.53KN顶件力： F=KF查表2.7【1】得K=0.03-0.07，取K=0.05 所以， F=0.0525.5 =1.275KN式中 K、K-卸料力、顶件力系数 F-落料力4.5.压边力计算采用压边的目进行而施加的力。拉深时压边力必须适当，压边力过大会引起拉深力的增加，甚至造成制件拉裂或严重变薄；压边力过小则会造成制件直壁或凸缘部分起皱。的是为了防止变形区板料在拉深过程中的起皱，保证拉深过程顺利查表4.81得单位压边力为0.8-1.2MP，取1.0MP第一次拉深时： F=-（d+2r)p =75-(37.5+25）1.0 2644.5N=2.6445KN 第二次拉深时： F=(d-d)p =(37.5-30)1.0 397.4N=0.3974KN故总压边力： F压=F压1+F压2 =2.6445KN+0.3974KN = 3.0419KN式中， D-毛坯直径 d-第一次拉深后工件直径 d-拉深完成后工件直径 p-单位压边力 r-第一次拉深圆角半径4.6.拉深力计算由于采用压边圈，查表1.3【1】得=70-100MP，取 =100 MP。 查表4.6【1】得修正系数K1=1; K2=0.90则第一次拉深时拉深力： F=dtk =3.1437.511001 =11775N=11.775KN第二次拉深时拉深力： F=dtk = 3.143011000.90 =8478N=8.478KN式中， F、F -第一次拉深力、第二次拉深力 d-第一次拉深后工件直径 d-拉深完成后工件直径 t-料厚 k、k-修正系数故总拉深力： F拉深=F拉1+F拉2 =11.775KN+8.478KN =19.235KN4.7.压力中心计算 由于是圆形工件，如图所示，所以工件的压力中心应为圆心即0。4.8.压力机的选择总压力为： F=F+F+F+F+F =25.5+1.53+1.275+3.0419+19.235 = 50.5819KN为了保证压力机安全工作，一般所选压力机的吨位应比计算的压力大30%，即 F=1.3F =1.350.5819=65.75647KN由于该制件属于小型制件，且精度要求适中，则所选压力机为J23-16的开式双柱可倾压力机。其主要技术参数为： 公称压力：160KN滑块行程：55mm最大封闭高度：220mm封闭高度调节量：45mm立柱间隙：220mm工作台尺寸(前后左右）：300mm450mm垫板尺寸：40mm210mm模柄孔尺寸：40mm60mm最大倾斜角：35 5 落料、拉深复合模具结构设计5.1.模具工作零件设计5.1.1.落料凸、凹模结构设计凹模刃口采用直筒形刃口，查表2.21【1】取得刃口高度h=6mm。凹模结构简单，则采用整体式。 落料凸模 落料凹模查表2.22【1】得凹模厚度系数k=0.20。即，凹模高度H=kb=0.2075=15mm 凹模壁厚C=1.5H=1.515=22.5mm凹模外形尺寸的确定：凹模外形长度L=75+222.5=120mm 凹模外形宽度B=75+222.5=120mm凹模整体尺寸标准化，取为160mm160mm32mm。5.1.2.凸凹模结构设计 凸凹模结构即为落料凸模拉深凹模，其主要以落料凸模的长度为基准，即计算公式为： L=h+h+Y 式中 L-凸模长度（mm）； h-凸模固定板厚度（mm），取h=20mm h-卸料板厚度（mm），取 h=9mm Y-附加长度，一般为（15mm-20mm),取Y=18mm.所以 L=20+9+18 =47mm 5.1.3.拉深凸模设计 拉深凸模 L=H+H+Y式中 H-拉深凸模固定板厚度（mm），取H=16mm。 H-凹模固定板厚度（mm）； Y-附加长度，取Y=18mm.所以 L=16+32+18 =66mm拉深凸模采用台阶式，采用车床加工，与凸模固定板按H7/m6配作。5.1.4.凸、凹模间隙冲裁间隙是指冲裁凹模刃口横向尺寸与凸模刃口横向尺寸之间的差值。冲裁间隙较大时，卸料及推件时需要克制的摩擦阻力小;间隙较小时，模具作用的压应力越大，磨损也越严重。冲裁件精度要求不高时，一般采用较大的间隙值以提高模具是寿命。 该模具由于是多工序模，落料精度不高。由上可知，凸模刃口尺寸按凹模刃口尺寸配作，保证双面间隙在0.040-0.060mm之间。拉深模的单边间隙为拉深凹模和凸模尺寸差值的一半：Z=1/2（Dd-Dp）。间隙不合适，会降低制件质量。间隙过大，制件容易起皱，且对拉深件直壁的校直作用减小，制件易出现口大底小的锥形；间隙过小，会使制件拉断或变薄特别严重，同时间隙越小，拉深力越大，模具也易磨损。模具间隙查表4.13【1】得单边间隙为1.1。 5.2.定位元件设计为了防止拉深过程中的起皱，生产中主要采用压边圈。压边圈在模具中起到压料和顶出件的作用。模具上定位零件的作用是使毛坯或半成品在模具上能够正确定位，根据毛坯形状，尺寸及模具的结构形式，可以选用不同的定位方式。挡料销主要用于定位，保证条料有准确的送进距，挡料销采用45钢，热处理硬度为44-48HRC。导料销来导正材料的送进。为了防止拉深过程中起皱，生产中主要采用压边圈。该套模具中压边圈起压料和顶出制件的作用。5.3.弹性元件设计选用橡胶作为卸料的弹性元件。 橡胶的自由高度计算： H=式中， H-橡胶的自由高度 H-橡胶的压缩工作行程 卸料板工作行程: H=h+h+t =4mm 橡胶工作行程： H=H+h =4+5=9mm式中， h为凸模凹进卸料板的高度 h为凸模冲裁后进入凹模的深度 h为凸模修磨量为所以， H=30mm 橡胶预压缩量： H=(0.1-0.15)H所以， H=0.15H=0.1530 =4.5mm 橡胶装模高度：H=H- H=30-4.5=25.5mm，取H=26mm。5.4.模架选用 模架： 160160（210-255）上模座：16016045下摸座：16016055垫板：1601608导柱： 25mm130mm、28mm130mm导套： 25mm85mm33mm、2885mm33mm模柄： 40mm80mm5.5.压力机高度校核 模具的闭合高度H=H+H+h+H+h+H+H+H =45+8+20+26+9+32+16+55 =211mm模具的闭合高度应介于压力机的最大装模高度和最小装模高度之间，并且应留有适当余量。 （220-5）mmH(220-35+10)mm 215mmH195mm由计算可知，此压力机可以使用。6 模具整体设计6.1.卸料方式 采用弹性卸料装置，进行卸料。6.2.送料方式 采用从前往后送料。6.3.导向装置 为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该模具采用导柱导套的导向方式。7 模具装配图 1.下模座 2.销 3.导柱 4.落料凹模 5.卸料板 6.导套 7.橡胶8.螺钉 9.上模座 10.销 11.螺钉 12.打杆 13.模柄 14.垫板15.凸凹模固定板 16.凸凹模 17.推件块 18.导料销 19.拉深凸模20.压边圈 21.拉深凸模固定板 22.螺钉 23.顶杆 24.挡料销结论 通过这次毕业设计使我熟悉了冲压模具的整个过程，并且了解了在做冲压模具之前首先要对产品的结构形态，模具的结构形态。也就是要对产品的工艺性进行合理的分析，从而才能采取更合适模具，节约成本的同时还能保证加工零件的精度要求。其次，考虑好产品的批量以及精度要求以及材料的造价。最后完成产品的模具设计、模具的装配图、零件图
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