轴承盖冲压模具设计【凸缘圆筒件-最大直径52】【含7张CAD图纸+PDF图】
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凸缘圆筒件-最大直径52
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52
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1、 设计要求 1.设计内容及要求： 工件如下图，材料为08F，料厚2mm。设计成型该零件的模具。零件图零件三维图2、 冲裁方案的确定 该工件包括落料、冲孔、拉深三个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：冲孔、落料、拉深分开进行。采用单工序模生产，三套模具。方案二：落料冲孔复合冲压，再进行拉深。采用复合模生产，两套模具。方案三：冲孔落料拉深复合冲压。采用复合模生产，一套模具。方案一模具结构简单，但需要三道工序三副模具，成本高而生产率低，难以满足中批量生产要求。方案二需两副模具，但模具设计方便简单，工件的精度和生产效率都较高。方案三只需一副模具，生产效率高，操作方便，但对奴家设计要求及生产精度要求高，不方便生产。通过对上述三种方案的分析比较，成形该零件采用方案二复合模具分步成形。本次只设计冲孔落料复合模。3、 零件工艺分析3.1材料分析 该零件的材料是08F，是沸腾钢，板厚为2mm，具有良好的可冲压性能。3.2结构分析 该零件结构简单，工艺性比较好。整个零件的结构工艺性好。为简单环形冲裁件。 结论：适合冲压。3.3精度分析 由于零件设计要求未注公差要求，故公差等级采用IT10 ,设计模具时采用IT8级制造。断面粗糙度只要不影响工件的装配与使用，取其自然的断面粗糙度，Ra=12.5-50，最高Ra=6.3。由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。4、 零件工艺计算4.1零件坯料尺寸计算零件为由凸缘拉深件，故坯料计算如下：再加上拉深切边余量R=3mm，故取D=67mm。4.2排样设计与计算冲裁件在条料上的布置方法称为排样。排样设计包括选择排样方法、确定搭边值、计算条料宽度和送料步距，计算材料利用率，画排样图。（1） 排样方法的选择根据对所给零件的分析，采用直排有废料排样方式，这样可以保证冲件质量，提高模具寿命。可以补偿送料误差，以保证冲出合格工件；保持条料刚度利于送料，避免废料丝进入模具间隙损坏模具。（2） 计算冲裁件面积： 由软件可求出冲裁件面积A=3071.705 mm2。查表3-102得到，工件间a=1.5 mm,搭边a1=1.8mm（3） 步距和条料宽度的计算 步距H=67 mm +1.5 mm=68.5 mm 条料宽度B=67 mm +1.82 mm=70.6 mm（4） 材料利用率的计算一个步距的材料利用率：= (nA/（BH）)100%= (13071.705（68.570.6）)100=63.5（5） 排样图如图3-1所示：图3-1 排样图4.3 冲裁力计算平刃冲模冲裁时，冲裁力F0Lt，但考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料机械性能变化和材料厚度偏差等因素，实际所需冲裁力必须增大30，即：F=1.3F0=Ltb 查表1-12 =295MPa（1） 落料：落料力：F落=Ltb 得：124.1103 N卸料力：F卸=k F落 得：7.5103 N（2） 冲制件中间小孔：查表2-102k1=0.06由经验选取n=2 查表2-102k1=0.055冲孔力：F冲=Ltb 得：44.5103 N卸料力F卸：F卸=k 1F冲 得：2.7103 N推件力F推：F推=nk 2F冲 得：4.9103 N（3） 选择冲床的总压力落料-冲孔的总压力：F总1= F= 184103 N4.4 确定模具压力中心该制件形状简单，左右对称，其压力中心就在其几何中心上，压力中心如图3-2所示。 图3-2 压力中心示意图4.5凸、凹模刃口尺寸计算4.5.1刃口尺寸计算的一般原则1) 刃口尺寸应保证冲出合格零件2) 由于落料件的实际尺寸基本与凹模刃口尺寸一致，所以落料时应先计算凹模刃口尺寸，以获得合理的冲裁间隙值。而冲孔时孔的实际尺寸基本与凸模刃口尺寸一致，因此应先计算凸模刃口尺寸，合理冲裁间隙值依靠改变凹模刃口尺寸获得。3) 刃口磨损一些仍能冲出合格工件4) 随着冲裁件数量的增加，凸模与凹模的刃口在不断磨损，并不断改变刃口尺寸。只要磨损量不超过一定范围，模具应仍能冲出合格工件。5) 设计时应取最小合理冲裁间隙6) 随着凸模与凹模刃口磨损量的不断增大，冲裁间隙也将不断增大。所以设计模具时，冲裁间隙应取其允许的最小值Zmin。7) 应注意到，凸模与凹模刃口尺寸的制造公差影响冲裁间隙的大小。所以刃口尺寸的计算与处理既要保证冲出合格的工件，又要保证合理的冲裁间隙值。4.5.2刃口尺寸计算方法常用的计算刃口尺寸方法有两种：一是凸模与凹模分别注出各自的基本尺寸及其公差，简称公差法制模；二是只有基准件（落料时为凹模，冲孔时为凸模）注出基本尺寸及其制造公差，而配作件（落料时为凸模，冲孔时为凹模）则只注与基准件相同的基本尺寸，不注公差，在技术要求中注明配作时应达到的合理冲裁间隙值Zmin，简称为配作法制模。4.5.3落料-冲孔模刃口尺寸的计算查表，材料是08F，料厚2mm的初始双面间隙为：Zmax=0.18mm,Zmin=0.13mm对于精度为IT10的工件，磨损系数=0.51) 对落料40我们采用凸、凹模分开加工的方法来计算，查表3-112得凸凹模的制造公差：p=0.020mm, d=0.030mm，查表3-12得工件公差=1mm校核：Zmax-Zmin=0.18mm-0.13mm=0.05mmp+d=0.02mm+0.03mm=0.05mm满足p+dZmax-Zmin表3-2 外形落料刃口尺寸计算基本尺寸公差公式结果备注671mm66.5+0.030066.870-0.032) 对冲孔15，采用凸、凹模分开加工的方法。查表2-102得凸凹模的制造公差：p=0.020mm, d=0.030mm查表3-16得工件公差=0.62mm校核：Zmax-Zmin=0.18mm-0.15mm=0.05mmp+d=0.02mm+0.03mm=0.05mm满足p+dZmax-Zmin表3-3 中间大孔刃口尺寸计算 基本尺寸公差公式结果备注240.62mm24.50-0.035、 模具零部件结构的确定5.1确定凹模外形尺寸，选择标准凹模的轮廓尺寸，因其结构型式不一，受力状态各不相同，目前还不能用理论计算方法确定，在生产中，通常根据冲裁件尺寸和板料厚度，凭经验概略地加以计算。1) 凹模的外形结构与轮廓尺寸表3-5 凹模的外形结构与轮廓尺寸 项目公式结果取值备注凹模高度23.15mm30mm查表8-32k=0.20凹模壁厚c=1.5H3440凹模周界尺寸150x1501601602) 标准模架的选取根据凹模周界尺寸，L=1600mm B=160mm 查表5-102选取二导柱模架，确定模架的标准尺寸。其中，上模座：25424040 下模座：25424045导柱：A28h5150导套：A28H690383) 其他零件也从标准件中选取。5.2冲模结构设计5.2.1模具结构型式分析 根据工件可选用落料和冲孔复合模具。复合模是在压力机的一次行程内在模具的一个工位上完成两道或两道以上冲压工序的模具，是一种多工序冲压模具。复合模与单工序模相比，主要优点是生产效率和冲压件精度高；其缺点是模具结构复杂，不易制造。它适合精度要求较高的软材料或薄板料冲压件。 落料和冲孔的复合模。适用用于圆形工件。冲压时上模下行，使凸凹模与落料凹模、工件和凸模接触，从而成型工件。上模回程后由推件和卸料板将冲压件推出。5.2.2模具主要零部件的结构和设计1） 圆形凸模中间大孔为圆形，选用圆形凸模。凸模做成阶梯形，用以增加强度。凸模用凸模固定板和凸模垫板模座连接在一起，凸模垫板，凸模固定板用内六角螺钉与上模座连接在一起。2） 凸模由于工件上孔位比较多，为保证冲裁精度，采用直通式凸模。凸模用柳接形式固定在凸模固定板上，凸模垫板，凸模固定板用内六角螺钉与上模座连接在一起。3） 凹模凹模由内六角螺钉和圆柱销固定在上模座上。刃口选用直筒形，刃口强度较高，刃磨后工作部分尺寸不变。为保证工件的平整性，在该凹模内安装护板，有利于提高冲压质量，适合冲压形状复杂的工件。最大缺点每次冲压后，工件或废料在凹模内，会增加孔壁磨损。4） 凸凹模凹模由内六角螺钉和圆柱销固定在下模座上。5） 卸料板部件设计（1） 弹性卸料板有一定的厚度，用螺栓和销钉固定在下模座上，能承受的卸料力比较大。固定卸料板和凸模的单边间隙，一般取0.10.5mm，但不小于0.05mm。固定卸料板厚度与冲裁力大小、卸料尺寸等有关，一般取510mm.。（2） 卸料橡胶计算采用橡胶块作为弹性元件。具有承受载荷比弹簧大，安全与安装调整方便等优点。橡胶块的选用包括决定其品种、高度及截面尺寸等等。a) 橡胶块品种的选择考虑到模具结构，选用1个圆筒形的聚氨酯橡胶，则橡胶所承受的预压力为：Fy=F卸料力=7.5103Nb) 确定橡胶的横截面积A。取hy=10%h0=0.1h0,查表3-352，得到P=1.1MPa,则A= Fy/P=7.5103N/1.1=6.8103（mm2）c) 计算并校核橡胶块高度h0=(mm)=52(mm)因为h0/D=52/95=0.55,故所选橡胶符合要求。橡胶的安装高度 ha=h0-hy=52-520.1=46.8(mm)卸料螺钉及其设置a) 螺纹长度虽短但与光杆段有台阶，可保证旋入弹性压力板后不易松动b) 螺钉长度使指光杆段长度且有公差要求，便于保证弹性卸料板工作平面与模面平行。c) 螺钉材料为45号钢且要求热处理硬度为3540HRC，以便保证螺钉有足够的强度，能够承受卸料过程中反复作用的拉应力。6） 导柱导套导柱和导套都是圆柱形，加工方便，容易装配，是模具行业应用最广泛的导向装置。导柱的直径一般在1660mm之间，长度L在90320mm之间，下部长度与下模板导柱孔采用过盈配合，配合时，孔径会收缩，所以导套过盈配合部分的孔径应比导套和导柱间隙配合孔径增大1mm。导住和导套为间隙配合，要求配合表面坚硬和耐磨，且有一定的强韧性，常用20号钢制作，表面经过渗碳淬火处理，硬度为HRC5862，渗碳层深度0.81.2mm。6、 冲压设备选择6.1模具的工作过程本套模具可完成落料、冲孔两个工序。条料送进时，有弹顶挡了销导向，冲首件是以目测定位，待冲第二个工件时，则用挡料销定位。模具工作时，用压力机的气垫压边，可获得较大的压边力，压力和行程的大小也容易调节，另外，可使模具结构简单。气垫压边是通过拖杆传到压边圈上进行压边的。工件制出后，上模上行，打杆和推件块起作用，把工件从凸凹模中推出。6.2压力机选择6.2.1冲压设备的选择原则冲压设备的选择主要是根据冲压工艺性质、生产批量大小、冲压件的几何形状、尺寸及精度要求等因素来确定的。冲压生产中常用的冲压设备种类很多，选择冲压设备时主要考虑下述因素：1） 冲压设备的类型和工作方式是否适用于应完成的工序；是否符合安全生产和环保的要求；2） 冲压设备的压力和功率是否满足应完成工序的需要；3） 冲压设备的装模高度、工作台面尺寸、行程等是否适合应完成工序所用的模具；4） 冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等。6.2.2选择压力机及压力机参数由表2-74查得，落料时的压力机应选标称压力为250103N的开式可倾压力机J23-160表3-1 开式可倾压力机J23-200主要技术参数公称压力/KN滑块行程/mm滑块行程次数/nmin-1最大闭合高度/mm闭合高度调节量/mm工作台尺寸/mm 长宽垫板尺寸/mm模柄孔尺寸/mm2508010020050560400厚度孔径直径深度7521040607、 冲压模具工件的机械加工7.1冲压工作零件的技术要求1) 保证凸、凹模尺寸精度和凸凹模之间的间隙均匀。2) 保证凸、凹模表面形状和位置精度。3) 表面光洁、刃口锋利、刃口部分的表面粗糙度为Ra0.4m,配合表面的粗糙度为Ra0.81.6m，其余为Ra6.3m。4) 凸、凹模工作部分要求是具有较高的硬度，耐磨性及良好的韧性，凹模工作部分的要求是硬度为6062HRC，凸模为5862RHC。铆式凸模采用高碳钢制造，配合部分不要求淬硬，工作部分采用局部淬火。7.2冲模工作零件的热处理冲模工作零件的毛坯通常采用退火，正火热处理，。目的主要是消除内应力，降低硬度以改善切削加工性能。冲模工作零件在精加工前要进行淬火和回火热处理，以提高其硬度和耐磨性。7.3冲模工作零件机械加工工艺过程7.3.1凸模加工工艺工程圆形凸模加工比较简单，热处理前毛坯经车削加工，配合面留适当磨削余量；热处理后，经外圆磨削而可以达到其技术要求。在加工中，可采用一次装夹或采用一定位基准安装加工的工艺措施来保证。其加工过工程为：下料锻造退火粗加工粗磨基准面画线工作面半精加工淬火、回火磨削修研7.3.2凹模加工工艺过程圆形凹模加工凹模加工属于孔系加工，除保证孔的尺寸和形状精度外，还要保证各型孔间的位置精度，可采用高精度坐标镗床加工非圆形凹模加工加工过程为：下料 锻造 退火 粗加工六面 粗磨基准面 画线 型孔半精加工 （型孔精加工） 淬火、回火 精磨8、 模具装配8.1冲模装配冲压模具的装配是按照设计要求、结构特点和技术条件，以一定的装配顺序和方法，将模具零件连接或固定起来，达到一定的装配技术要求，并保证加工出合格冲压件的过程。对于冲裁模，既要保证零件的加工精度，也要保证装配技术要求，若装配不能保证均匀的冲裁间隙，会影响冲压件的质量及模具的使用、维修和寿命。在模具进行装配之前，要仔细研究设计图样，按照模具的结构和技术要求，确定合理的装配顺序及装配方法，选择合理的检测方法和测量工具。冲压模在使用时，上模座部分通过模柄安装在压力机的滑块上，是模具的活动部分。下模座部分被固定在压力机的工作台上，是模具的固定部分。模具工作时，活动部分和固定部分上的工作零件必须保证正确的相对位置，才能使模具正常工作。模具装配时，为了方便地将上、下两部分的工作零件调整到正确位置，并使凸模、凹模具有均匀的间隙，应正确安排上、下模的装配顺序。装配有模架的模具时，一般是先装配模架，再进行模具工作零件和其他结构零件的装配。上、下模的装配顺序应根据上模和下模上所安装的模具零件在装配和调整过程中所受限制的情况来决定。如果上模部分的模具零件在装配和调整时所受限制最大，则应先装上模部分，并以它为基准调整下模部分的零件，保证凸、凹模配合间隙均匀。反之，则应先装模具的下模部分，并以它为基准调整上模部分的零件。上、下模的装配顺序应根据模具的结构来决定。对于无导柱的模具，凸、凹模的配合间隙是在模具安装到压力机上时才进行调整，上、下模的配合可以分别进行。模具安装过程：1) 组件装配将模柄装配于上模座内并磨平端面；将拉深凸模装入凸模固定板内，作为凸模组件。2) 确定装配基准件落料拉深复合模应以拉深凸模为装配基准件，装配时首先确定拉深凸模在模架中的位置。安装凸模组件时，确定凸模组件在下模座上的位置，然后用平行夹板将凸模组件、垫板和下模座夹紧。安装固定凸模组件时，将凸模组件在下模座重新找正定位，用平行夹板夹紧。钻、铰销孔和螺孔，装入定位销和螺钉。3) 安装上模部分检查上模各个零件尺寸是否能满足装配技术条件，检查各零件尺寸是否合适、动作是否灵活等。安装上模和调整落料间隙时，将上模部分各零件分别装于上模座和模柄的孔内，用平行夹板将凸凹模、凸模组件、
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