垫圈落料、拉深、冲孔复合模设计

模具设计课程设计说明书班级： 姓名：学号：指导老师：时间：2012年9月29日目录一、工艺性分析········································2二、工艺计算··········································4三、模具的总体设计····································11四、压力机的校核······································16五、设计体会··········································18 六、参考资料··········································19设计题目：垫圈落料、拉深、冲孔复合模设计设计任务：垫圈零件图如下所示。材料：LY12M-δ1；毛料为Φ65,LY12的物理抗拉强度470MPa，0.2%屈服强度325MPa一、工艺性分析该垫圈形状尺寸如上图所示，公差未给出，所用的材料为硬铝（LY12M），毛料厚度为1mm，且该零件为旋转体；由于h/d较小，拉深工艺性较好；工艺方案有两种：eq\o\ac(○,1)第一种eq\o\ac(○,2)第二种两种工艺分析如下：第一种工艺路线为落料、拉深、冲孔、切边，路线简单明了；第二种工艺路线为落料、切边、拉深、冲孔，这种工艺采用逆向成形的思维方式，把成形件展开，不过由于切边尺寸很小，导致拉深时容易变形，故此方案不予采用。初步的工艺路线定位：落料，拉深，冲孔，切边。二、工艺计算：毛坯尺寸计算（单位mm）零件弯边处经计算为1/4圆环，该面积为S1=πr(πd+4r)/2;底面的面积总面积S=S1+S故毛坯直径为D=4S/为了便于拉伸取D=65拉深部分相关计算eq\o\ac(○,1)确定是否需要修边余量由于坯料的各向异性和模具间隙不均匀等因素影响，拉深后工件的边缘不整齐，甚至出现突耳需在拉深后进行修边，所以在计算坯料直径时需要先确定是否需要修边余量。由于其工作相对高度h/d=3/60=0.05<0.5,查相关文献知此零件毛坯拉深时无需修边余量。eq\o\ac(○,2)确定是否需要压边圈根据坯料相对厚度t/D×100=1/60×100=1.7；查《冲压工艺与模具设计》153页表7-1知，可用可不用压边圈，故不用压边圈。eq\o\ac(○,3)确定拉深次数由于拉深件的高度与其直径的比值不同，有的拉伸件用一次拉深即可制成，而有的高度大的拉深件，则需要多次拉深才能制成。根据制件直径d和板料直径D算出总拉深系数m总=dD=60/65=0.92；再根据板料的相对厚度t/D=1.7,查《冲压工艺与模具设计》表7-9(无压边圈情况)，取meq\o\ac(○,4)首次拉深凹凸模圆角半径凹模：Rd1=凸模：Rp排样方案确定：冲裁件在板料、条料或带料上的布置方法，称为排样。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。eq\o\ac(○,1)排样图如下所示：eq\o\ac(○,2)搭边值的确定查《飞机钣金工艺》P88，表3-17，根据板料厚度δ=1得a=0.8；a1eq\o\ac(○,3)条料宽度的确定选取无侧压装置条料宽度B-∆=[D+2(a1+Δ)+b0]故B-∆=eq\o\ac(○,4)裁板方法板料规格选取1mm×1000mm×2000mm；为了方便起见，采用横裁方式故可裁2000/68.1=29.4,取为29；每条板材可落料（1000-0.8）/65.8=15.2，取为15；eq\o\ac(○,5)冲裁单件材料的利用率计算：4、计算工序压力：eq\o\ac(○,1)、落料力的计算：；K取1.3-考虑到凸模凹模刃口磨损，模具间隙波动，材料力学性能变化及材料厚度偏差而增加的安全系数。—落料力（N）；L—工件外轮廓周长L=；t—材料厚度t=1mm；—材料抗剪强度（MPa）由书（见冲模具设计应用实例一书）附录查得=130Mpa;落料力：eq\o\ac(○,2)、卸料力的计算：—卸料力因数，由表2-15（见冲模具设计应用实例一书）查得=0.06eq\o\ac(○,3)、冲孔力的计算：L—工件内轮廓周长L=×45.2=142.0mm=1.3×142.0×1×130=24.00KNeq\o\ac(○,4)、推件力的计算：—推件力因数由表2—15（见冲模具设计应用实例一书）查得=0.05n—卡在凹模内的工件数，n=2=2×0.05×24.00=2.4KNeq\o\ac(○,5)拉深力的计算：旋转体，无压边圈拉深：F=1.25π(D-d)tσD—毛坯直径；d—拉深直径；t—板料厚度；σb—因此F=1.25eq\o\ac(○,6)总冲压力的计算：故总的冲压力为=34.51+24+2.07+2.4+36.54=99.52KN5、计算压力中心计算压力中心的目的是使模柄轴线和压力机滑块的中心线重合，避免滑块受偏心载荷的影响而导致滑块轨道和模具的不正常磨损，降低模具寿命甚至损坏模具。从模具的形状可以看出，该垫圈主要是以回转体为结构，最后再切边，故切边前模具的压力中心就在圆心部分，即无需再来计算。6、初选压力机由于总冲压力为99.52KN，查伍先明《冲压模具设计指导》表6.2-1，选取型号为J23-10，公称压力为100KN，滑块行程为45mm，滑块行程次数为145/min，最大封闭高度180mm，封闭高度调节量35mm，滑块中心至床身距离130mm，立柱间距180mm，工作台尺寸（前后240mm、左右370），工作台孔尺寸（前后130mm，左右200，直径170mm），垫板尺寸厚度35mm，模柄孔尺寸（直径30mm，深度55mm），床身最大可倾角35°。7、主要工作部分尺寸计算：对工件未注公差可按IT14计算。查《冲压工艺与模具设计》表3-2知落料与冲孔模刃口间隙mm，mm1、落料刃口尺寸计算：的凸凹模的制造公差由表1-2—18（模具设计与制造）查得，。由于，故采用凸模与凹模配合加工方法，因数由表2—13（模具设计与制造）查得X=0.5，则：D2、冲孔刃口尺寸计算：的凸凹模的制造公差由表2—12（见冲模具设计应用实例一书）查得，.由于，故采用凸模与凹模配合加工方法，因数由表2—13（模具设计与制造）查得X=0.5，则：d凸d3、拉深模计算模具间隙（不带压边圈）为Z=tmax=1；；拉深尺寸为∅60-0.074以凹模为基准：d凸d通气孔选取：《冲压工艺与模具设计》表7-19凸模直径/mm～50>50～100>100～200>200通气孔直径/mm56.589.5由于凸模直径在30-50之间，故选取5mm的通气孔(若为空心螺杆落下废料不必另开通气孔)。7三、模具的总体设计：该工件的模具结构主要由上下模座、落料凹模、落料拉深凸凹模、拉深冲孔凸凹模、冲孔凸模、固定卸料版、凸凹模固定板等零件组成。1、上、下模板：模座的外形尺寸数据根据凹模周界尺寸和安装要求确定。对于圆形模座，其直径应比凹模板直径大30~70mm；模座的厚度一般取凹模板厚度的1.0~1.5倍，考虑受力情况，上模座厚度可比下模座厚度小5~10mm。根据主要工作部分尺寸、结构以及弹性元件的尺寸，参照，可选取级精度的后侧导柱模架（GB/T2851.3—1990）.即：上模座：160×125×25mmHT200下模座：160×125×30mmHT200下模座轮廓尺寸：L=B=130mm；S=130mm；R=35mm；A1=85mm； A2=150mm导柱导套标准表 导柱：25；导套：38；导柱、导套的渗碳深度为0.8-1.2mm,硬度为HRC58-62。2、落料凹模： 凹模厚度：H=kb（≥15）;凹模壁厚：C=1.5~2其中b—凹模刃口最大尺寸；K—系数，考虑凹模厚度的影响，见下表（s为刃口与刃口的距离）凹模厚度系数k因此，对于t=1，s=65的毛料，k选取为0.30；b=64.63+0.03=64.66H=0.30×64.66=19.3，故H取20；C=2H=2×20=40;eq\o\ac(○,3)、螺孔中心到凹模板外缘的尺寸：L=2d，选螺栓为M6的内六角螺栓，L=2X6=12mm，从总体角度出发，取：L=10mm，eq\o\ac(○,4)、销孔中心到凹模板外缘的尺寸，查表2-19（见冲压工艺与模具设计一书）取L=10mm.eq\o\ac(○,5)、螺孔与凹模型孔及销孔之间的尺寸：，取10.4mm。具体的尺寸与结构见下图：3、落料拉深凸凹模（落料的凸模、拉深的凹模）：材料选择为Cr12，热处理硬度为60~64HRC。厚度：H=33.5刃口尺寸在前面已经确定，综合考虑其它的因素决定其具体尺寸如下图：4、拉深冲孔凸凹模（拉深凸模，冲孔凹模）：材料选择为Cr12，热处理硬度为60~64HRC。总体高度为：H=34.7直径根据前面的刃口尺寸而定；因此综合考虑各因素确定其具体结构如图所示：5、垫板与固定板：垫板外形尺寸与凹模周界尺寸一致，其厚度尺寸参照周界尺寸按国标确定，一般为3～10mm材料为45钢，热处理后硬度为45HRC。固定板外形与凹模轮廓尺寸基本是一致的，厚度可按照经验公式（0.6～0.8）Hd=（0.6～0.8）×20；式中Hd-凹模厚度,材料为Q235。可参考下表6.2。即：固定板厚度为12～16，根据整体要求最后固定板厚度取10。四、压力机的校核：S为压机的行程S=45mmH为工件的高度h=1mm模具闭合高度校核： -压力机最小装模高度 -压力机最大装模高度、 -模具闭合高度因为：140mm<140.6mm<165mm所以：符合要求。工作台尺寸校核：工作台尺寸：130X200mm>模座尺寸：125X165mm所以:符合要求.综上所述压力符合要求.五：设计体会在老师的指导下，此次模具设计顺利地完成了。通过本次设计我们再次把所学的专业知识用于实践当中，可以说本次设计就是对我们所学知识的一次大检阅，也是一个查漏补缺的过程；同时让我们进一步地掌握了简单模具设计的基本流程，懂得了如何查