卡套设计说明书

1、温州职业技术学院课程设计说明书课题名称：Dn12卡套坯件复合冷冲模设计作者：方文倩学号：12012110系别：机械工程系专业：模具设计与制造指导老师：何云勇专业技术职务高级工程师2014年06月浙江温州课题摘要本次项目实践设计的课题是卡套坯件复合冷冲模设计，卡套坯件本身的薄壁筒形结构，使卡套零件在传统加工工艺中钢材及能源消耗比率一直很大，所以本设计采用落料、拉伸、变薄拉伸三工序依次连续进行了复合冲压成型工艺。设计了一种用于卡套坯料批件生产的一次成形复合冷冲模。模具一个工位，即一次冲压行程成形卡套配件。介绍了相应的的冷冲压工艺数据计算方法和模具结构。本次设计利用了UGCAEB件进行落料、拉伸模具

2、设计，设计全部模具零件,完成装配。利用各种参考资料，学习并计算出可行的尺寸，确定实际生产工艺，掌握实际生产中的工艺设计过程及方法。该课题选自实际生产。关键词卡套；变薄拉伸；冲压；复合模目录第一章绪论41.1 卡套概述41.2 卡套发展现状41.3 卡套的设计与生产工艺流程4第二章落料与变薄拉伸工艺52.1 产品的工艺分析52.1.1 冲压件工艺分析52.1.2 冲压件工艺分析5第三章工艺方案及模具结构类型63.1 件包括落料冲压两个基本工序及参数计算63.2 主要工艺参数计算63.3 确定排样、裁板方案7第四章本制件按此方案进行冲裁和排样74.1 计算各工序压力、压力中心并初选压力机84.1.

3、2 拉伸力的计算84.1.3 压边力的计算84.2 工作零件刃口尺寸计算91.1 .1凹模计算91.2 .2凸模计算94.3 本复合模凹凸模相关尺寸定的确定9第五章主要模板的尺寸设计105.1 模板尺寸的确定105.2 复合凹凸模的计算：105.2.1 凹模的外形尺寸：105.2.2 凹模洞口形状的选择105.3 凸模长度的确定11第六章定位导向零件等的选用116.1 模具的闭合高度116.2 螺栓126.3 圆柱销126.4 弹簧126.5 螺钉146.6 螺母15第七章卡套的装配16结论17致谢18参考文献191绪论1.1卡套概述卡套式硬管接头广泛用于给类油、气、水介质的压力管路系统的连接

4、，普通用于石化、电力、医药、航空、轻工及其他工业设备控制系统，具有连接密封可靠、抗震、耐高温耐高压、耐介质腐蚀和易于拆装更换的特点。其中，关键零件卡套为前端带有环状单刃口和双刃口结构的环状薄壁零件，美欧俄各国均制定有相应的技术标准。我国在国际GB3764-83中对卡套零件的技术要求做了详细规定。要求卡套体经表面氧化处理后零件表面硬度为550880HM芯部硬度为220300HV硬化层深为0.030.05mm等。他的工作原理是利用螺母时推动吊耳衬套，将卡套环状刃口切入钢管表面一定深度而起密封作用。由于装配时无需焊接，可以避免焊接渗漏缺陷，尤其在防火，防爆要求及高空作业时优先结构。1.2卡套发展现状

5、卡套作为机械基础件，产量巨大。卡套本身的薄壁筒形结构，使卡套零件在传统加工工艺中钢材及能源消耗比率一直很大。传统工艺制造卡套直接以圆钢车削加工，再经表面氟化处理。以巨大的钢材消耗为代价。适合小型个体工厂或设备配置缺少的企业。但现实是依靠传统工艺的企业以无利可图。大大小小的企业都面临如何提高钢材利用率和如何尽可能缩短工艺环节、减少用工人员的问题，而且，这个需求越来越迫切。1.3卡套的设计与生产工艺流程本设计采用冷冲压坯件来加工卡套零件，只需加工两端即可，内外圆均无需加工。其价值在于，实现钢材消耗更少，加工够工艺环节更短，适合批量生产应用的工艺技术，以更低的消耗生产吊耳衬套这种装备工业需基础件。生

6、产工艺流程为：减板下料-落料与变薄拉伸复合冲压-两端车削-氟化。落料与变薄拉伸复合冲压只需一套冷冲模。模具加工按常规技术要求，配置通用曲柄压力机台02落料与变薄拉伸工艺2.1 产品的工艺分析2.1.1 产品的分析图1所示冲栽件，材料为10钢，厚度为1.1cm,大批量生产，试制定冲压艺规程、设计其模具、编制零件的加工工艺规程。一16一.但_.3技粳求；酎度除毛剌2不可以内裂纣2.1.2 冲压件工艺分析材料：该冲栽件的材料10号钢钢，塑性、韧性很好，易冷热加工成形，具有较好的可冲压性能。零件结构：该冲栽件薄壁筒形结构，结构简单，适合冲栽。尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸，按IT9级确定工件尺寸

7、的公差。查公差表可得各尺寸：零件外形：由5.400043mm、啊4.2043mm、41200043mm、1600043mm、131043mm、.R22,查表4-1D34可知不用压边圈4）确定拉伸次数。由零件总的拉深系数m总为m总=0,51m1=0.50,计算结果证明拉深次数未到一次，故取一次。5）确定拉伸直径。在确定各次拉伸直径时，应对拉伸系数做适当调整，取m1=0.42,WJ拉伸直径为d1=34M0.42=14.28mm6）求个工序件的高度。根据式（4-14）,（4-15）的关系确定圆角半径r1=4mm,半成品拉深高度：根据表4-13的有关公式得34214,、h1=0,25黑-14.3+0.

8、43M乂14.3+0.32乂4=18.5mm114,3J14.37）画出工序图。见下图3.3确定排样、裁板方案这里毛坯为简单的圆形，而且尺寸也不算太小，该工件排样根据落料工序设计，考虑操作方便及模具结构简单，故采用单排排样设计，采用手工送料，采用导料销导料、挡料销挡料。宜采用单直排。首先查有关表确定搭边值。根据零件形状，两工件间按圆形件取工件间搭边值为a1=0.8mm,侧边按圆形取侧搭边值为a=1mm。连续模进料步距为：A=36mm条料宽度按相应的公式计算：B=（Dmax+2a）泊=36q7（查表2-9A=0.7）一个步距内的材料利用率为：234、JIx一,Al2!n=一x100%=乂-0.7

9、2%BS3634.8板料的选择：制件的毛坯为简单的圆形件，考虑到操作方便，宜采用单排。根据零件厚度t=0.5mm,查冲模设计手册表22,冷轧制薄钢板拟选用的板料规格为：1.7mm900mm2000mm由于直板材料选取1.7mmw900mmM2000mm故每块板料可裁剪25乂57=1425个工件，故每块板料的利用率为：1425二34总二2*100%=定72%LW2000900裁板方法：为了操作方便采取横裁4本制件按此方案进行冲裁和排样。4.1 计算各工序压力、压力中心并初选压力机4.1.1 落料拉伸工序。落料力的计算如下：冲裁力：F=tL；=b=1.1二34432=50758N卸料力：FQ-KF

10、-0.0350758-1523NQ推件力：FQ1=nK1F=-K1F=100.0650758=27686Nt1.1零件所需的总冲压力：F息fFFqFQ1=50758152327686=79967N=79.967KN零件为对称件，所以压力中心就是冲裁件的几何中心。2）初选压力机。由于该制件是一件小型制件，且精度要求不高，因此选用开式可倾压力机，在这里根据总压力为79.967KN,但考虑到落料及随后的变薄拉伸持续行程较长，因此选取设备要注重行程的要求，而不完全按上述冲压力计算结果选定设备。综合确定设备为J2325。3）确定压力中心。由于该制件的毛坯及各工序均为对称图形，而且只有一个工位，因此压力中

11、心必定与制件的几何中心重合冲床选用：根据总冲压力F总=79.967KN,模具闭合高度，冲床工作台面尺寸等，并结合现有设备，选用J23-25开式双柱可倾冲床，并在工作台面上备制垫块。其主要工艺参数如下：(1)公称压力：250KN(2)滑块行程：65mm(3)行程次数：55次分(4)最大闭合高度：270mm(5)模柄孔尺寸：*40x60(6)工作台尺寸：(前后士右)：370mmM560mm(7)垫板尺寸：50mm4.2工作零件刃口尺寸计算：落料件尺寸公差按IT12级计，则落料尺寸为34125mm复合落料凹凸模的基本尺寸计算如下：4.2.1 凹模：D凹=(Dx与母=(340.75父0.25)用003

12、=33.18%003mm4.2.2 凸模：口凸=(D-xi-Zmin)_&=(340.75父0.250.126)02=33.67.02mm4.3本复合模凹凸模相关尺寸定的确:凹凸模制造公差为IT9级，坯件内孔*2mm尺寸公差为明2拦mm,坯件外圆拉伸部分415.4mm尺寸公差为6l5.4j.2mm,坯件外圆户14.2,变薄拉伸部分公差为H4.2_0.1mm由表3-6查得凸模的制造偏差如图：拉深部分：6凹=包025mm、6凸=-_._2mmd凸=(d+0.4A)&=(12.4+0.4x1)-_._2=12.8-_._2mmd凹=(d+0.4A+2Z)地=(15.6+0.4父_.2+2父1.1)书

13、._25=17.88%._25mmd凹=(d+0.44+2Z)域=(14+2M1.1)丑25=16.2*._25mm4.4顶出杆的设计当模具随着上模具的向下运动时，在落料刃口及落料凹模板刃口作用下，完成落料件，同时在压边圈的作用下，拉伸凸模与复合凹凸模的普通拉伸凹模孔作用下完成直壁圆筒形制件拉伸，这时四根顶出机构就会在弹簧作用下向下运动。所以顶出机构长度如下：L=H1+H2+H4+H=35+25+8+30=98mmH1:下模座的高度H2:下模垫板高度H3:凸模高度H4:凹模垫板高度H:自由高度5主要模板的尺寸设计5.1 模板尺寸的确定(长L,宽W，厚H)当料带排完之后，下一步就是确定模板的大小

14、。由于模板上要装固定螺钉，固定销，等高套筒等。因此要有足够的位置，也不宜过大，浪费模板材料。一般在料带宽度方向的两边各偏5070mm长度方向的两边各偏1530mm再适当以调整，所得到的尺寸就是模板的大小。模座的尺寸，有两种情况：有外导柱和无外导柱；有外导柱时，在原模板大小的基础上，宽度方向每边再偏5570mm长度方向每边再偏2040mms无外导柱时，每边偏3035mmW可。该副模具设计为有外导柱，所以我们设计的该模具的模座的长宽分别为290mm270mm其它模板的长宽分别为160mm160mm5.2 复合凹凸模的计算5.2.1 凹模的外形尺寸：因为这套模具不用凹模镶块，所以就不用算凹模的尺寸，

15、凹模直接是在凹模板上。5.2.2 凹模洞口形状的选择：凹模洞口形状是指凹模型孔的轴剖面形状。基本形式有：(1)直壁式：其孔壁垂直于顶面，刃口尺寸不随修磨刃口增大。故冲件精度高，刃口强度也较好。(2)凸台式：具淬火硬度为5458HRC是一种低硬度的凹模刃口。可用捶打斜面的方法来调整冲裁间隙，直到试出合格的冲裁件为止。主要用于冲裁板料厚0.3mm以下的小间隙、无间隙的模具。上模座：290X270X501601602516016030下模座：290X270X355.3 凸模长度的确定：(1)凸模固定形式：凸模均采用镶块形式固定在凸模固定板上，与凸模H7/m6配合。(2)凸模长度：L=h1+h2+h3

16、-h=25+30+40-2=93mmhi:凸模固定板厚度25mmh2:凹模垫板厚度30mmh3:凹模厚度40mmh:附加长度2mm(3)凸模形状的设计为了使拉伸凸模避免形成真空，影响卸料，所以本设计在拉伸凸模上设计了？4的透气孔，如下图6定位导向零件等的选用6.1 模具的闭合高度冲模的闭合高度是指滑块位于下止点位置时，上模座上平面与下模座下平面之间的距离Ho冲模的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。压力机的装模高度是指滑块在下死点位置时，滑块下端面至垫板上平面件的距离。当连杆调至最短时为压力机的最大闭合高度Hmax连杆调至最长时为最小闭合高度Hmk冲模的闭合高度HE介于压力机的最大闭合高度H

17、ma和最小闭合高度Hmi之问,其关系式为Hmin+10-HWHmax-5,如图s-6.2 螺栓有头内六角螺丝：Scm435,硬度：3843HRG有头内六角螺丝一般用固定模板和模块，使它们成为一个整体，常和销钉配合使用，螺丝用来锁紧，销钉使之定位。常用螺丝规格有：M3、M4、M5、M6、M8、M10、M12、M16。模板锁紧固定常用M8,当模板尺寸600X600时，也可考虑用M10或M12c周边每隔80120mm长排一个螺钉。弹性脱料板常用M8,与等高套筒配合用，脱垫板与脱料板的固定常用M5的螺丝，4的销钉。导料板与下模的固定常用M4,销钉采用4,当冲子用垫板固定时，垫板固定螺丝常用M4,其它模

18、块的固定，可根据其尺寸大小，选用适当的螺丝。如：M4、M5、M6、M8。本模具设计选用的是M8大小的螺栓。6.3 圆柱销固定销的作用是用来定位，一般几块模板重叠只需要2个固定销即可，也可以打4个，至于其大小，可根据模具或模板的大小尺寸而定：一般模具上用的销钉大小为812;模块上的销钉可根据其尺寸和受力状况选择大小；常用的有3,4,6,8,10,12。本模具设计选用的是6大小的固定销。销钉定位孔常采用割的加工方法，单边间隙常为+0.003,销钉过孔即可钻通。单边间隙可加大，对于不热处理的板，也可以配钻。注意：对于热处理的板，有内孔装配要求时，其配合间隙必须是学0.01,否则装不进去，没热处理的板

19、可采用过盈配合，如单边-0.01。脱料板难虽不靠销钉定位，但也常割出销钉孔，方便组模时三板试插冲子是否能穿过（设计模具时，最好上下模销钉孔位置一致）。6.4 弹簧弹簧有两种类型：剖面为方形（代号以T开头）的强力弹簧和圆形（代号以W开头）普通弹簧。强力弹簧成分：硅铭合金钢；性能：耐高应力，高速振幅，耐热性。可分为以下几种：橘黄色：TF轻小重荷；水蓝色：TL轻重荷；红色：TM中重荷；绿色：TH重重荷；茶色：TB极重重荷。由上而下，它们的弹力系数逐渐增强主要用于内外脱料板的垫料。圆线弹簧分为WR,WF,WL,WM,W曜用于顶料销，传力销，两用销的浮料，它们的弹力系数逐渐增强，弹力越来越大，应用最多的

20、种类为WL,WM尺寸规格常取6,8,10,12居多。6.5 螺钉螺钉标准GB国标DIN德标ANSI美标JIS日标国家标准又分：GB（强制性标准）和GB/T（推荐性标准）以及GBn（国家内部标准）GB、DIN、JIS等的螺纹都有是以mW单位，统称为公制螺纹。另像ANSIASM曲的螺纹是以英寸为单位的称为美标螺纹。新标与老标的区别在于：M8M10M12M14M22系列的产品，在对边宽度上有所区别。除M22系列的新产品外，新标产品M8M10M12M14的头部对边比老标的对边要小1MM分别为13、16、18、21MM,而M22系列的新产品，新标比老标的对边反而要大2MM应特别注意。对于头部厚度，新标和

21、老标之间略有差别，在要求不是非常严格的情况下可以通用。新标与德标的区别在于：M10M12M14M22的产品规格，在对边宽度上有所差别。M10M12M14的头部对边新标比德标要小1MM而M22的新产品的，其头部对边比德标的对边宽度要大2MM,其它的均可通用。6.6 螺母螺母就是螺帽，与螺栓或螺杆拧在一起用来起紧固作用的零件，所有生产制造机械必须用的一种原件.螺母的种类繁多，我们常见的有国标，英标，美标，日标的螺母.螺母根据材质的不同，分为碳钢、高强度、不锈钢、塑钢等几大类型.根据产品属性对应国家不同的标准号分为普通、非标、（老）国标、新国标、美制、英制、德标。大小不同，螺纹不等分为不同的规格.一

22、般国标、德标用M表示（例如M8M16）,美制、英制则用分数或#表示规格（如8#、10#、1/4、3/8）2、螺母是将机械设备紧密连接起来的零件，通过内侧的螺纹，同等规格螺母和螺丝，才能连接在一起，例如M4-0.7的螺母只能与M4-0.7的螺杆搭配（在螺母中，M4指螺母内径大约为4mm0.7指两个螺纹牙之间的距离为0.7mn）;美制产品也同样，例如1/4-20的螺母只能与1/4-20的螺杆搭配（1/4指螺母内径大约为0.25英寸，20指每一英寸中，有20个牙）.根据复合模特点：确定其它模具模板尺寸列于下表：（各板厚度以合理为原则，以模具装配后总高尺寸符合压力机封闭高度要求为前提，自行设计确定）序

23、号名教量喝参考尺寸1上珞1T8A160x160x102凸榭联板1Q235160x160253卸挪r45160x160x10r下垫板1T8A160x160x105醵机1Gr12160x16006岫.靛版145160x160x227卡套的装配7.1安装1）、切下合适长度的无缝钢管，去除端口毛刺。钢管端面要与轴线垂直，角度公差不大于0.5度。如果钢管需要折弯，则钢管端面至弯曲部位的直线段长度不能少于三倍螺母的长度。2 ）、把螺母和卡套套在无缝钢管上。注意螺母和吊耳衬套的方向，不要装反了。3 ）、在预装配接头体螺纹和吊耳衬套上涂上润滑油，把钢管插入接头体，（钢管一定要插到底）用手旋紧螺母。4 ）、拧紧

24、螺母直至卡套卡住钢管，这个转折点可以通过拧紧力矩的增加感受到（压力点）。5 ）、达到压力点后，再将螺母拧紧1/2圈。6 ）、将预装配接头体拆下，检查卡套刃边的嵌入情况，可见的突起带必须填满卡套前端的空间。卡套可以稍微旋转，但不能轴向移动。7 ）、最终安装，将实际安装中的接头体的螺纹涂上润滑油、压紧螺母与之配合拧至可感觉到的拧紧力增加为止，接着再拧紧1/2圈安装完毕。7.2重复安装所有的卡套接头都可以多次重装，但要保证零件无损坏且清洁。1）、把钢管插入接头体直至卡套贴紧接头体内锥面，用手拧紧螺母。2）、用扳手拧紧螺母，直至拧紧力矩急剧增大，再拧紧1/4至1/2圈即可。4.2.3检查1）可拆下钢管

25、检查装配是否合乎要求：卡套端部的钢管上应该有均匀的轻微凸起。卡套不能前后滑动，但允许有轻微转动。7.3泄漏原因1）、钢管没有插到底2）、螺母没有拧紧3）、钢管外表面刮伤或钢管不圆。4）、钢管太硬。结论光阴荏苒，白驹过隙，本课程设计就要接近尾声了。但这并不意味着结束，相反，我们觉得着仅仅是个开始，因为后面还有更大的挑战等着我们迎接。我们首先定产落料拉伸件，设计排样图，然后画二位模具图，最后三位建模，出图纸。每一步都经过自己的思考，其中也得到何老师的热心帮助，最后设计出了一套完整的模具。虽说以前也设计过模具，但现在这套模具无疑是提高了一个档次，在设计过程中难免会出现这样那样的问题，对于书本的解答，只能当做一个参考，我们根据企业中实际的情况来解决问题，把我们的设计模式当做企业的设计模式来做，这样设计出来的模具才是企业想要的模具，并且是企业能用的模具。在这次项目实践设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，请教老师有关模具方面的问题，特别是模具在实际中可能遇到的具体问题，使我在这短暂的时间里，对模具的认识有了一个质的飞跃。这次的课程设计最大的特点就是计算机辅助设计，我们运用了CAD二维画图，UG维造型，这不仅给我们节约了时间，把我们的设想转化为立体的模型，