连接护圈翻边模设计

PAGE13目录1 冲压件的工艺分析 11.1工艺性分析 11.1.1零件材料分析 11.1.2零件形状与尺寸分析 22工艺方案的确定 22.1冲压基本工序的确定 22.1.1基本工序分析 22.1.2工序数目及数目的确定 22.1.3工序顺序的确定 32.2冲压模具方案的分析比较及确定 32.2.1方案的分析比较 32.2.2方案的确定 32.3工序组合方案的确定 43工序设计和工序尺寸计算 43.1工序设计 43.2工序尺寸计算及工序简图 43.2.1工序尺寸计算 43.2.2工序简图 54工艺计算 64.1落料模刃口尺寸计算 64.1.1凹模刃口尺寸计算 64.1.2凸模刃口尺寸 64.2拉深模刃口尺寸计算 74.2.1 拉深模的间隙 74.2.2 凸、凹模尺寸计算 74.2.3凸、凹模圆角半径 74.3冲孔模刃口尺寸计算 74.3.1凸模刃口尺寸计算 74.3.2凹模刃口尺寸 74.2排样设计 84.2.1冲裁件的排样 84.2.2搭边 84.3翻边模刃口尺寸计算 94.3.1凸模刃口尺寸 94.3.2凹模刃口尺寸 94.4凸模和凹模外形尺寸及结构形式的确定 94.4.1落料凹模外形尺寸及其结构 94.5.1翻边凸模模外形尺寸及其结构 104.5.2翻边凹模外形尺寸及其结构 114.5.3冲压工艺计算 114.5.4弹性元件计算 124.5.5压力中心的计算 145模具整体结构的确定 145.1模具类型选择 145.2操作方式选择 145.3材料送进和定位方式选择 145.3.1材料送进方式选择 145.3.2定位方式的确定 145.4卸料和推件及压边装置的选择 155.4.1卸料装置的选择 155.4.2推件装置的选择 155.5导向装置的选择 155.5.1导套结构尺寸 155.5.2导柱结构尺寸 156.1技术参数 166.2模柄的选用 16附录A冲压工艺卡片 19参考文献 20冲压件的工艺分析1.1零件材料分析铝板材料分析铝及其合金板铝材是板料冲压加工中用得最普遍的一种非铁金属。它有纯铝与合金铝之分。铝的纯度在98%以上者称为纯铝，其牌号有1070A,1060，1050A，1200等铝的特点是塑性较高，在空气中具有良好的抗蚀性。但是，纯铝的强度很低，常通过合金化及热处理或加工硬化等方法予以提高。应当注意，变形铝合金中，有的则不能用热处理来增加强度。冲压加工中用得最多的铝合金板有防锈铝（5A03,5B05）及硬铝（2A11，2A12等）。软质态铝合金板与软钢板在拉深、翻边、胀形和弯曲性能方面大致相同。一般地讲，铝合金加工硬化指数n比纯铝大，其强度指标当然也较大，所以铝合金的冲压力比纯铝大，而在形状稳定性方面，前者又比后者较差，应当指出，在用n值、r值分别评价板材的冲压成形性能中，铝材有时会出现与钢板规律性不同的特殊情况。表1.1铝合金板的冲压性能实验数据材料状态极限拉伸比LDR极限翻边系数胀形深度L/D最小弯曲半径Rmin平冲头球冲头软质1.9~2.10.74~0.630.10~0.180.30~0.46(0.5~1.2)t1/4硬1.4~2.00.87~0.670.06~0.250.12~0.40(1.0~5.0)t硬质1.45~1.560.80~0.740.05~0.100.10~0.18(2.0~3.0)t淬火后自然时效1.4~1.50.83~0.77————(2.5~3.5)t

1.2零件形状与尺寸分析1．形状分析由所给零件图1.1可知，此零件为无凸缘圆筒形，内有翻孔，零件壁厚为2mm.零件形状简单、结构对称，易于成型。图1.1连接护圈2．尺寸精度工件的尺寸精度要求为IT12级，且部分尺寸公差已经给出。2工艺方案的确定2.1冲压基本工序的确定2.1.1基本工序分析根据对零件图的分析，其冲压基本工序可初步定为：落料——拉延——冲孔——翻边。2.1.2工序数目及数目的确定由于大批量生产，所以冲压加工过程要求提高生产效率，降低生产成本来满足生产要求，可要求工序数目尽量减小。以本设计将落料拉延、冲孔、翻边由三套连续模具完成。2.1.3工序顺序的确定落料——拉延——冲孔——翻边。2.2冲压模具方案的分析比较及确定2.2.1方案的分析比较1．分析冲件外形，可以采用的模具加工方案有：1）单工序加工，即落料拉延、冲孔、翻边分开加工，在三套模具上完成。2）复合模加工，即落料拉延、冲孔、翻边在同一模具中进行加工，四个工序在压力机压下时一步完成。3）连续模加工，即拉延、冲孔在一套模具中加工，但两个工序分步进行。2．方案分析单工序模在压力机一次行程中只能完成一道工序，若采用方案（1），则需要做三套模具，虽然模具加工形状简单，但在很大程度上提高了成本，增长了生产周期，降低生产率，所以不采用该方案。复合模中落料、拉延、冲孔、翻边在压力机一次行程中完成，模具结构比单工序模具比较复杂，但生产率可显著提高。但方案（2），复合模的结构较复杂。结构较单工序模复杂，加工难度大，对模具制造精度要求高，制造周期相对较长，因此模具的制造成本显著增加。本设计采用的是单工序模具。2.2.2方案的确定工序计算圆孔翻边时工序计算也是先看能是否一次翻出，若一次翻不出，通常是先进行拉延，然后在拉延件底部冲孔，再进行翻边。一次翻边时工序计算首先根据零件的尺寸计算出在坯料上预冲孔的直径d0,然后再根据允许的极限翻边系数，看出一次能否翻出来。（a）翻边预冲孔直径d0可按弯曲件展开长度的方法进行近似计算，实践证明误差不大。（2-1）：翻边后孔中径：翻边与工作平面的圆角半径：翻边的高度：工件厚度（b）一次翻边的最大高度可由（2-1）式推导出（2-2）查表得代入（2-2）式计算得当零件高度＜时，可一次翻出。所以不需要在预拉深件上进行冲孔翻边，只需翻边工序工序。2.3工序组合方案的确定由于批量生产，，采用落料拉延——冲孔、翻边单工序模。3工序设计和工序尺寸计算3.1工序设计分析比较后，本设计的工序确定如下：工序一：落料——拉延；工序二：冲孔。工序三：翻边。3.2工序尺寸计算及工序简图3.2.1工序尺寸计算落料落料的尺寸为外缘φ2242、拉延以D=224的圆板料为毛坯进行拉延，拉延成内径为、内圆角R为2的无凸缘圆筒，最后按进行修边。3、冲孔冲孔的尺寸为3、翻边翻边整形工序的尺寸与零件图相等。3.2.2工序简图落料拉延冲孔翻边4工艺计算4.1落料模刃口尺寸计算4.1.1凹模刃口尺寸计算（4.1）式中：落料工件外径最大极限尺寸（mm）；：落料凹模尺寸（mm）；：工件制造公差，查表知：=0.21mm；：磨损系数，查表取=0.5；：凹模制造公差，查表得：=0.025mm；代入算得1.4.1.2凸模刃口尺寸(4.2)式中：落料凸模尺寸；：凸凹模最小双边间隙，查得=0.120mm；：凸模制造公差，查得=Δ/5=0.240mm；代入算得4.2拉深模刃口尺寸计算拉深模的间隙由表查得拉深模的单边间隙为Z/2=1.1t=1.1mm,则拉深模的间隙凸、凹模尺寸计算由于零件内形有尺寸要求，所以凸模尺寸：凹模尺寸：式中：凹模公称尺寸（mm）；：拉深凹模尺寸（mm）；：落料件公差，查表知：Δ=0.7mm；：凹模制造公差，计算得：=0.12mm,=0.12mm；4.2.3凸凹模圆角半径由于该工件可一次拉成，为防止出现起皱或拉破，根据设计手册(4.3)式中D：毛坯或上道工序的拉深直径（mm）d：本道工序的拉深直径（mm）4.3冲孔模刃口尺寸计算4.3.1凸模刃口尺寸计算(4.4)式中：冲孔件公称尺寸（mm）；：冲孔凸模尺寸（mm）；：冲孔件公差，Δ=0.72mm；：磨损系数，查表取x=0.75；：凸模制造公差，查表得：=/5=0.144mm；代入算得4.3.2凹模刃口尺寸(4.5)式中：冲孔凹模尺寸；：凸凹模最小双边间隙，查得=0.120mm；：凹模制造公差，查得=/5=0.180mm；代入算得4.4翻边模刃口尺寸计算4.4.1凸模刃口尺寸（4.5）其中，=0.020，=140mm，=0.22，代入公式得，4.4.2凹模刃口尺寸（4.6）其中，=0.020，在翻边过程中，坯料变形区的厚度在不断变薄，翻边后竖边的边缘部位厚度最小，其值可按单向受拉时变形来估算t=t＝2×＝1.8mm式中：t…………翻边后竖边的边缘厚度t0…………坯料原始厚度d0…………翻边前孔的直径D…………翻边后竖边的直径4.5凸模和凹模外形尺寸及结构形式的确定4.5.1落料凹模外形尺寸及其结构外形尺寸由于毛坯的形状为圆形，因此将凹模的外形也设计为圆形。由于采用直壁刃口凹模刃口强度高，刃口修模后工作部分尺寸不变，制造方便。故在本设计中采用直壁刃口凹模。（1）凹模厚度计算公式如下：（H≥15mm）（4.7）K——系数，查得K=0.15；b——凹模刃口尺寸（mm）。代入得H=224×0.15=33.6mm，为保证有足够的强度取H=40mm。凹模壁度计算公式如下：C≥（1.5～2）H代入得凹模壁厚为C=80mm。4.5.2翻边凸模模外形尺寸及其结构其结构形式如下图：图4.4翻边凸模结构形式4.5.3翻边凹模外形尺寸及其结构其结构形式如下图：图4.5翻边凹模结构形式4.5.4冲压工艺计算冲裁力的计算（4.8）式中t——材料厚度，mm；τ——材料的抗剪强度（MPa），查得τ=260～360MPaL——材料轮廓长度（mm），L=πD=3.14×224=703.36mm；1.3——安全系数。代入得：冲孔力：（4.9）=1.3×3.14×126.6×2×360=372.08（KN）落料力：（4.10）=1.3×3.14×224×2×360=658.34（KN）＝658.34+372.08＝1030.42（KN）翻边力：（4.11）=1.1×3.14×2×70×（142－126.6）=7.45（KN）式中：D————翻遍后直径（按厚度中心线计算）;d0————翻边预冲孔直径，mm;t————坯料厚度，mm;σs———坯料屈服极限，MPa;卸料力：卸料力是指卸条料所需要的力（4.12）式中Ｋ卸——卸料系数查得Ｋ卸＝0.025～0.08取Ｋ卸＝0.05=51.52（KN）推件力：（4.13）=257.605(KN)式中Ｋ推——推出系数n同时卡在凹模中的工件（或废料）数目，n=h/t,h为凹模腔高度，mm，t为材料厚度，mm;顶件力：（4.14）式中Ｋ顶——顶件系数由表1~9查得Ｋ顶＝0.06=0.06×1030.42=61.83（KN）(4.15)＝1030.42＋7.45＋51.52＋257.605＋61.83＝1408.825（KN）4.5.5弹性元件计算1、弹性元件的选用橡胶能承受的负荷比弹簧大，且安装调整方便，价格不贵，是模具中广泛使用的弹性元件。故弹性元件选用橡胶。2、确定卸料力卸料力计算公式（4.16）式中F卸——卸料力（N）；Kx——卸料力系数，查表得Kx=0.05；P——冲裁力（N）。代入算得3、确定橡胶自由高度（4.17）代人得取H自由=60mm式中——橡胶自由状态下高度(mm);——所需工作行程（mm）,取15mm。4、确定橡胶平面尺寸（4.18）式中d——内孔直径（mm）（取10×2mm）；P——橡胶的单位压力,查得p=1.06Mpa。代入算得D=118mm5、确定橡胶垫的横截面积（4.19）式中p——橡胶的单位压力，查得p=1.06Mpa（Mpa）；F卸——卸料力（N）代如算得6、对橡胶高度与直径之比按下式进行核算：（4.20）因60/118=0.51，符合条件。4.5.5压力中心的计算冲裁模的压力中心就是冲裁合力的作用点。冲压时模具的压力中心一定要与冲床滑块的中心重合。否则滑块就会受到偏心载荷，使模具歪斜，间隙不均，从而导致冲床滑块与导轨以及模具的不正常磨损，降低冲床和模具的寿命。所以设计模具时必须使其通过模具的轴线，从而保证模具的压力中心与冲床滑块中心重合。由于零件形状对称，故其压力中心位于轮廓图形的几何中心，即圆心。5模具整体结构的确定5.1模具类型选择由于该零件为批量生产，故适合用的模具类型有连续模、多工位自动级进模或自动模。根据方案分析比较的情况，本设计选用连续模。模架选用后侧滑动导柱模架，导柱安装在后侧，可以从左、右、前三个方向送料，操作比较方便。模架主要参数如下表：表5.1模架GB/T2855.6主要参数参数LBh1h2H最大H最小A1A2数值125mm80mm100mm65mm130mm110mm65mm110mm5.2操作方式选择由于该零件尺寸较大，且为大批量生产，故采用自动化操作方式。5.3材料送进和定位方式选择5.3.1材料送进方式选择由于零件尺寸较大，生产批量大，为提高工作效率采用自动送料方式，从模具右侧将材料送进。5.3.2定位方式的确定定位零件采用挡料销。5.4卸料和推件及压边装置的选择5.4.1卸料装置的选择由于材料厚度为2mm，大于0.8mm，故选用平板式固定卸料板。其厚度查表取为7mm。其长度根据工作零件的尺寸确定。5.4.2推件装置的选择本设计选用安装于下模座的弹顶器出件装置，由橡皮驱动。顶杆在弹性力的作用下推动下模中。5.5导向装置的选择选用滑动导柱、导套。5.5.1导套结构尺寸1、导套结构形式如下图示：图5.1导套结构形式2、主要参数如下表：表5.2滑动导套尺寸参数dDLHl油槽数数值20mm32mm654mm23mm15mm25.5.2导柱结构尺寸1、导柱结构形式如下图示：图5.2导套结构形式2、主要参数如下：d=20mm；L=100mm6选用设备6.1技术参数主要技术参数见下表：表6.1开式双柱可倾压力机技术规格技术参数公称压力/KN滑块行程/mm滑块行程次数/min最大闭合高度/mm闭合高度调节量/mm滑块中心至床身距离/mm立柱间距离/mm数值1607011522060160220技术参数工作台尺寸/mm工作台孔尺寸/mm垫板尺寸/mm活动台压力滑块中心到床身紧固工作台平面距离/mm滑块底面尺寸/床身最大可倾角度/（°）前后左右前后左右直径150前后左右数值300450110220160100350370306.2模柄的选用选用压入式模柄，如下图所示，图6.1压入式模柄尺寸如表6.2：表6.2凸缘模柄基本尺寸d(js10)d1(m6)d2/mmL/mmL1/mmL2/mmL3/mm基本尺寸/mm极限偏差/mm基本尺寸/mm极限偏差/mm20±0.04222296525426.3模具材料及热处理的选择对于冲压模具，除了要满足耐磨性、韧性、硬度等的基本要求外，还需符合以下条件：可加工性：即所选材料必须具备切削、磨削、抛光、冷挤压、冷拉工艺性，可塑性等；热处理性：要求材料的淬火温度范围要宽一些，不同的工艺所用材料的热处理性要求不同；坯料精化：为缩短模具制造周期，选购材料时应尽可能选用经过粗加工、甚至精加工淬火回火的模块，经过少量加工即可与标准模架装配使用的材料；模具材料的通用性：为便于采购和备用，除特殊要求外，尽可能采用大量生产的通用型模具材料。在本设计中需考虑以下工艺对材料的要求：冲裁凸凹模材料：冲裁凹模承受较大的拉应力，凸模承受较大的压应力，凸、凹模正常失效一般是由于刃口部位的磨损；因