关 键 词：

漏油 冲压 工艺 复合 模具设计

资源描述：

漏油盖冲压工艺及复合模具设计,漏油,冲压,工艺,复合,模具设计

内容简介：

1目目 录录1 前言.32 漏油盖零件工艺性分析.42.1 零件材料分析.42.2 零件结构分析.43 冲压模具方案.54 模具结构零部件的设计.64.1 送料方式、定位方式的确定.64.2 推件方式的确定.64.3 模架的确定.65 模具工艺参数的确定.75.1 计算毛坯直径.75.2 排样方式的确定.75.1.1 搭边值与步距的确定.85.1.2 条料宽度的确定.85.1.3 材料利用率.95.2 冲压力的计算.95.2.1 冲裁力的计算.95.2.2 拉深力的计算.105.2.3 卸料力与推件力的计算.105.2.4 总冲压力的计算.106 成形零件工作尺寸计算.116.1 凸凹模刃口尺寸的确定.116.3 拉深零件工作尺寸的计算.126.3.1 拉深凸凹模圆角半径.126.3.2 拉深凸模和凹模单边间隙 Z.126.3.3 拉深凸、凹模工作部分尺寸及公差.1227 冲压设备的校核与选定.137.1 压力机型号及参数确定.137.2 冲压设备的校核.138 小结.14参考文献.1531 1 前言前言模具加工制造在工业制造业中占有极其重要的地位，其分类也多种多样，主要分为两大类，一种是五金模具，另一种是塑料模具。在机械制品、电子产品、工艺品以及日常生活用品中，经五金冲压模具加工而成的工件随处可见，处锻压、铸造方法加工的制品外，几乎 95%以上的金属件由冲压模具加工制作而成。常见的冲压金属制品有门窗合页、不锈钢饭盒、不锈钢水杯、饮料易拉罐、芯片、餐盘、油箱等小型冲压件，也有汽车外壳、风机叶片、计算机主机外壳、汽车底盘等中大型冲压件。五金模具是利用机械压力机、液压机油压机或其他压力设备将金属原材料压制成特定尺寸和形状，冲压模具、压铸模具和锻压模具等都属于五金模具，而冲压模具是制作五金模具制品的主要加工方法。1一般有两种加工方法，其中一种是在室温条件中对板料或条料施加一定的压力，使板料或条料切断或发生变形，从而获取所需形状的零件，是冷冲压的加工方法。2另一种方法是首先将冲压板料或条料加热，然后再对材料施加压力，同样产生分离或是塑性变形而获得特定形状零件，是冲压的热加工方法。由于冷冲压的加工方法不需要对材料加热，对生产设备要求不高，所以成本更低、效率更高，是现代化加工中更为常用的加工方法。其生产效率高，材料利用率高，易于实现机械化和自动化。3另外，注塑工艺产生的废料极少，便于组织生产，大批量生产时，产品成本低。塑料模具是利用注塑机，将熔融的塑料体注入到模具中，经冷却成型。与五金模具生产加工相比，虽然塑料模具的设备要求较高，但是原材料成本更低，在产品需求和尺寸精度允许的情况下，可以将部分五金产品用塑料产品代替，以大大降低生产成本。塑料模具的种类繁多，常见的种类有塑料注塑模（也称之为注射模）、塑料压塑模、塑料挤出模，其他种类还有塑料吹塑模、塑料吸塑模等等。其中使用最为广泛的类型是塑料注塑模，对于员工来说，注塑工艺操作更为简单，只需设置好注塑工艺的相关参数，一定时间内完成加热、成型、保压、冷却、出件的工序。两类模具在工业制造中均应用广泛，但是五金模具尤其是冲压模具在工件精度和生产效率方面都有不可替代的作用。42 2 漏油盖零件工艺性分析漏油盖零件工艺性分析图 2.1 漏油盖结构尺寸示意图 从图 2.1 漏油盖的结构尺寸示意图可以看出，其材料为 08 钢，是厚度为1.5mm 的板材。2.12.1 零件材料分析零件材料分析课题的工件漏油盖的材料为 08 钢，是优质碳素结构钢，其屈服强度为195MPa，为极软的碳素钢，强度、硬度很低，而韧性和塑性极高，具有良好的深冲、拉延、弯曲和镦粗等冷加工性能、焊接性能。但存在时效敏感性，淬硬性及淬透性极低。大多轧制成高精度的薄板或冷轧钢带用以制造易加工成形，强度低的深冲压或深拉延的覆盖零件和焊接构件。所以材料为 08 钢的漏油盖具有良好的冷加工成型性能和焊接性能，能够进行冷冲压加工。2.22.2 零件结构零件结构分析分析在工件尺寸及精度方面，漏油盖最大直径为 63mm，最大高度 17mm，厚度为 1.5mm，中心有一个直径 15mm 的翻边孔，圆孔及外形尺寸均没有标注公差。所以，工件的尺寸精度要求不高，对工件成型工艺与冲压模具的加工精度要求不高。零件的工艺性分析是指零件在满足使用要求的前提下，加工零件的可行性分析与经济性分析。对于冲压制品来说，能将零件以最合理最经济的方法加工出来即能说明零件加工的可行性，在保证生产效率和生产质量的前提下，有效降低生产成本即能说明零件加工的经济性。所以无论是从零件的材料、尺寸精度来分析，工件符合冲裁的基本要求，满足零件加工的可行性与经济性，能够进行冷冲压加工。53 冲压模具方案分析工件结构，漏油盖共有落料、拉深、冲孔和翻边四个工序。方案一：采用单工序模加工，单工序模在一次冲压行程中，只能完成一个冲压工序，在一个工序加工完成后，只能采用人工或是机械手将制件取出来，然后移入下一工序进行冲孔，对于本文的工件漏油盖来说，首先要经过落料工序，然后通过一定的方式移入下一个工序进行拉深，两个工序分开制作，然后进行冲孔。所以单工序模加工漏油盖需要落料、拉深、冲孔和翻边四副模具，虽然这四副模具设计简单、制作简单、维修方便，适合形状简单的工件，尺寸不受限制，但是模具结构数量增加，来回更换模具不但操作困难，使用不便，产品的报废率相应增加，生产过程中费力费时，增加时间成本和人工成本。而且导致工件的精度难以保证，适合低精度 IT14 级以下的工件加工。方案二：采用复合模加工，复合模是在一次行程中，在冲模的同一工位上同时完成两种或两种以上的工序。对于本文的工件漏油盖来说，在同一个位置完成工件中的落料、拉深、冲孔和翻边四个工序。虽然复合模比单工序模模具零部件加工较困难，成本稍高，但是相对于其他冷冲压模具来说，工件的同轴度较好，尺寸精度较高，对称度位置精度高，表面平直。生产效率大大提高，且不受板材外形尺寸的精度限制，适合中高级精度 IT8-10 级的工件加工。方案三：采用级进模加工，级进模是在一个冲压行程中，在多个位置完成多个工序，一个位置只能加工一个工序，级进模也称作连续模。对于本文的工件漏油盖来说，一个位置用以加工落料，一个位置用以加工拉深，一个位置用以加工冲孔，一个位置用以加工翻边，四个位置同时完成四个工序。其加工效率高，但是模具的凸、凹模用料多，增加了生产成本，通常用在形状尺寸复杂的工件的加工。此零件主要具有落料、拉深、冲孔和翻边四个工序，结构简单不复杂，由于复合模能在一副模具内完成包括落料、冲孔等多道工序，通过三个方案的详细对比和分析，没必要采用结构复杂的级进模，相对于单工序模和级进模，使用复合模具的方案比较合理，采用复合模冲压工序加工漏油盖，所以方案二更为合理。64 4 模具结构零部件的设计模具结构零部件的设计4.14.1 送料方式、定位方式的确定送料方式、定位方式的确定由于零件的生产批量是大批量及模具类型的确定，合理安排生产可采用前后自动送料方式。因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，无侧压装置。控制条料的送进布局采用挡料销定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来定。4.24.2 推件方式的推件方式的确定确定刚性卸料是采用固定卸料板结构，常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。弹性卸料具有卸料与压料的双重作用，主要用在冲料厚在 1mm 及以下厚度的板料，由于有压料作用，冲裁件比较平整。弹压卸料板与弹性元件、卸料螺钉组成弹压装置。因为工件料厚为 1.5mm，卸料力一般，可采用弹性卸料装置。4.34.3 模架的模架的确定确定方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。但是不能使用浮动模柄。方案三：采用四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件及大量生产用的自动冲压模架。方案四：采用中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。只能一个方向送料。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，采用后侧导柱模架，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。由于7前面和左、右不受限制，能满足工件成型的要求。即方案二最佳。85 5 模具工艺参数的确定模具工艺参数的确定5.15.1 计算毛坯直径计算毛坯直径查表可知，常用旋转体拉深毛坯直径的计算公式为： （5-1）2256. 072. 14rrddhdD计算得： mmD72356. 060372. 1860460225 5. .2 2 排样排样方式的确定方式的确定冲压件在板料或者条料上的布置方式叫做冲压的排样方式，常用的工件的排样的样式一般分为三种，有废料排样、少废料排样和无废料排样，以下是三种排样方式的特点。第一种是有废料的排样，沿冲件全部外形冲裁，在冲件周边都留有搭边，因此材料利用率低，但冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命长，生产中绝大多数冲裁件都采用有废料排样；第二种是少废料排样，沿冲件部分外形切断或冲裁，只在冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边，因受剪裁条料质量和定位误差的影响，工件质量稍差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙会影响模具寿命，但材料利用率高，冲模结构简单；第三种是无废料排样，沿直线或曲线切断条料而获得冲件，无任何搭边，冲件的质量和模具寿命更差一些。根据冲裁件在板料上的布置方式，排样形式有直排、斜排、单列排、多列排、对头排等多种多样的排列方式。因为工件外部轮廓为圆，左右结构对称，所以工件采用直排排样方式，漏油盖排样方式如图5.1所示。排样紧凑，废料少，能够节约板料或条料，减少材料的浪费，布置方式合理，节约生产成本，符合生产工件精度需求。9图 5.1 漏油盖单列直排排样示意图5.1.15.1.1 搭边值与步距的搭边值与步距的确定确定搭边值与材料形状、尺寸和厚度等多因素有关，根据冲压模具设计手册查表确定工件的最小搭边值为 2mm，本文确定工件与工件的搭边值为 2mm，工件与条料边缘的搭边值为 2mm，符合冲压模具设计搭边值的基本原则。步距是在冲压生产过程中，工件或条料每次进给的距离，是生产完一个工件后进行下一个冲压生产时向前移动的距离，步距是由工件尺寸的大小和搭边值的大小来决定的，步距的大小值等于送料方向上工件轮廓尺寸的最大值与搭边值之和，步距的计算公式如 5-1 所示。S=L+b (5-2)式中 S冲裁步距；L在送料方向上毛坯尺寸的最大值；b沿送进方向的搭边值。步距还可以用另外一种方式确定，尤其适用于对斜排或对排的排样方式，其方法是：首先在工件上任意位置选取一点，然后再其相邻的工件的同一位置选取另一点，两点之间的距离就是步距。在这里我们采用这种方法来确定漏油盖的步距，其值为 72mm。5.1.25.1.2 条料宽度的确定条料宽度的确定条料的宽度为制件的最大宽度与两侧搭边值之和。为保证送料顺利，不因料带过宽而发生卡死现象，料带的下料公差规定为负偏差。10条料的宽度计算公式如 5-3 所示： (5-3)05 . 005 . 00742*270)2(）（aDB式中 B漏油盖所需条料的宽度；D工件在宽度方向的尺寸；a侧搭边最小值；宽度偏差。5.1.35.1.3 材料利用率材料利用率材料利用率是指冲压工件的面积与冲压所需材料的面积比值（%）。漏油盖条料的材料利用率计算公式如 5-4 所示： =A/(BS)100% (5-4)式中 为材料利用率；A 为一个步距内工件的实际面积（mm2）根据毛坯直径计算得 A 为 4069mm2；B 为条料宽度（mm）；S 为冲裁步距（mm）。计算得：=4069/(7476)100%72.35%5.25.2 冲压力的计算冲压力的计算5.2.15.2.1 冲裁力的计算冲裁力的计算冲裁力是指冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进人材料的深度而变化的，通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计冲压模具的重要依据之一。16考虑到实际生产中考虑各种因素对冲裁力的影响，一般会在公式中加入修正系数，修正系数一般和模具刃口的磨损钝化有关系，其他影响因素还包括模具间隙的波动，材料力学性能和厚度波动等，因此冲裁力应适当增大，在一般设计的过程中我们取=1.3，漏油盖模具冲裁力计算公K式如 5-5 所示。 或 (5-5)FKLtbFLt式中为漏油盖周边长度（mm），根据毛坯直径可得落料长度 L1为L226mm，冲孔长度 L2为 21mm； 为材料厚度（mm）；为材料抗减强度（t）；为修正系数；为材料的抗拉强度（）取 325MPa，一般情MPaKbMPa况下，材料的。1.3b落料冲裁力为：KNF1103255 . 1226落11冲孔冲裁力为：KNF103255 . 1215.2.25.2.2 拉深力的计算拉深力的计算拉深时，工件变形受到的作用就是拉深力。拉深力的理论计算很繁琐，在实际生产中常采用经验公式进行计算。如式 5-6。 (5-6)1KdtFb式中：为漏油盖拉深直径（mm）； 为材料厚度（mm）；为修正系dt1K数，取 1；为材料的抗拉强度（），一般情况下，材料的。bMPa1.3b计算得拉深力为：KNF8 .9113255 . 1605.2.35.2.3 卸料力与推件力的计算卸料力与推件力的计算冲裁时，工件或废料从凸模上卸下来的力叫卸料力，从凹模内将工件或废料顺着冲裁的方向推出的力叫推件力。卸料力和推料力与板料的重量、尺寸等有关，与冲裁力成正比，冲裁力越大则卸料力和推料力越大，反之，则越小。卸料力和推料力可以依据以下公式 5-7 和 5-8 来计算： (5-7)FK F卸卸 (5-8)FK F推推式中 F 为冲裁力（KN）；K卸、K推分别为卸料力、推件力系数，分别取0.11 和 0.07。KNF2 .1312011. 0卸KNF4 . 812007. 0推5.2.45.2.4 总冲压力的计算总冲压力的计算模具总冲压力为模具各个工步的冲压力总和。计算得： KNFFFFFF4 .2334 . 82 .138 .9110110推卸拉冲落总126 6 成形零件工作尺寸计算成形零件工作尺寸计算6.16.1 凸凹模刃口尺寸的确定凸凹模刃口尺寸的确定 随着模具技术的快速发展，对冲压工艺和模具设计提出越来越高的要求，凸模和凹模作为冲压生产中的重要结构，影响着产品质量的好坏以及模具寿命的高低。模具的刃口是指冷冲模具用来冲孔或落料的凸模和凹模的刀口，一个是凸模的刀口，另一个是凹模的刀口，凸模与凹模之间的间隙称为刃口间隙，板料或材料的厚度不同则刃口间隙值也不同。凸模在磨损过程中尺寸越来越小，凹模在磨损过程中尺寸越来越大，导致凸凹模之间的间隙越来越大应当合理选择刃口间隙值，制作合理尺寸的模具、合理的刃口间隙值与合理的凸模、凹模刃口尺寸公差可以减小模具在冲压生产过程中的磨损，可以提高模具生产加工精度和工件的质量，所以需要对模具进行刃口尺寸的分析和计算。模具刃口尺寸有两种计算方式，分别加工法和配做法，在此选用配做法加工，容易保证其最小合理间隙值。翻边的预制孔直径计算公式为：0d （6-1）pdd45. 00计算得：mmd75. 61545. 00第一类尺寸 A：凸凹模或者凸模在模具工作过程中尺寸会不断增大； (6-2)4/1(0)max(xAAj第二类尺寸 B：凹模或者凸模在模具工作过程中尺寸会不断减少； (6-3)0)4/1()min(xBBj其中，x 为磨损系数，工件精度为 IT14，取 x=0.5表 6.1 工作零件刃口尺寸计算尺寸类型公称尺寸计算结果备注A7219. 00)4/74. 0(063.71)74. 05 . 072(AjB75. 6009. 00)4/36. 0(93. 6)36. 050. 075. 6(Bj保证双面间隙为0.1320.240mm136.36.3 拉深零件工作尺寸的计算拉深零件工作尺寸的计算6.3.16.3.1 拉深凸凹模圆角半径拉深凸凹模圆角半径由于工件保证内尺寸，所以由图知，取。所以凸模圆角mmrp3mmrd3半径为 3mm。凹模圆角半径为 3mm。6.3.26.3.2 拉深凸模和凹模单边间隙拉深凸模和凹模单边间隙 Z Z根据凸模和凹模单边间隙计算公式： （6-4）max) 1 . 11 (tZ 其中，为材料最大厚度。计算得凸模和凹模的单边间隙。maxtmmZ5 . 16.3.36.3.3 拉深凸、凹模工作部分尺寸及公差拉深凸、凹模工作部分尺寸及公差由于工件保证内尺寸，凸、凹模工作部分尺寸及其公差计算公式分别为 （6-5）dZdDd0min)24 . 0( （6-6）0min)4 . 0(pddp式中，为凹模的公称尺寸；为凸模的公称尺寸；为拉深件外径dDpdminD下极限尺寸；为拉深件公差；、为凸模、凹模的制造公差，查表得：pdmm、；为拉深模的间隙。03. 0pmmd05. 0Z计算得：、mmDd05. 0005. 00296.63)5 . 1274. 04 . 060(mmdp003. 0003. 0296.60)74. 04 . 060(147 7 冲压设备的校核与选定冲压设备的校核与选定7.17.1 压力机压力机型号及参数确定型号及参数确定本模具在冲裁过程中总的冲压力，根据冲压设备的类型和工作KNF233总特点，结合复合模的结构形式和尺寸大小、工件的尺寸大小、冲裁力大小、复合模闭合高度等结构和参数选择型号为 JH23-40 压力机，JH23-40 型号的机械压力机可以满足各项生产要求，其规格及参数如表 7.1 所示。表 7.1JH-40 型号 压力机规格及参数型号JH23-40公称压力 /KN400滑块行程 /mm80最大闭合高度 /mm330装模高度 调节 量/mm66前后460工作台 尺寸 /mm左右700直径50模柄孔尺寸 /mm深度90电动机功率 /KW5.57.27.2 冲压设备的校核冲压设备的校核在冲压设备选定之后需要对其进行校核，校核标准有多方面，但是最主要的是模具的闭合高度，它是指冲压模在最低工作位置时，上模座上平面至下模座下平面之间的最小