【《某龙头装饰盖产品的冲压工艺冲孔单工序模设计过程分析案例》4100字】

某龙头装饰盖产品的冲压工艺冲孔单工序模设计过程分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u7185某龙头装饰盖产品的冲压工艺冲孔单工序模设计过程分析案例 1241591.1产品介绍 1219311.2产品设计的冲压工艺性分析 2147391.2.1产品材料的选用 3253801.2.2产品的精度等级 337161.2.3产品的形状 3236401.2.4产品的尺寸 3272511.3冲孔单工序模设计过程 4253571.3.1冲孔凹模 4131641.3.2冲孔凸模 5273871.3.3弹性卸料零件 512121.3.4固定零件 717631.3.5模架的选用 982201.3.6压力机的校核 1029621.3.7冲孔模模具装配图 101.1产品介绍该产品为水龙头装饰盖，又叫水龙头遮丑盖，主要是用来遮挡装水管时墙壁上遗留下来的孔洞，让水龙头看起来美观，在日常生活中随处可见。由于该产品为一装饰品，因此，对其精度要求不高，精度等级为IT13；装饰盖的材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti，有良好的塑韧性；该产品的外形尺寸为：高度为35-0.18+0.21mm、内径为Φ65-0.23+0.23mm、中间孔居中，冲孔内径为Φ图1.1.1水龙头装饰盖的二维图图1.1.2水龙头装饰盖的三维立体图1.2产品设计的冲压工艺性分析产品的质量是由其设计过程所决定的，产品设计环节是产品整个制作过程中最关键的一步。产品设计所需成本虽不高，但若设计不合理，该产品也就毫无价值可言。所谓产品的冲压工艺性，是指冲压产品的形状、尺寸、材质、精度等对冲压加工工艺的适应程度，冲压工艺性好，即产品可以通过冲压加工的方法，在保证模具寿命且成本不高的前提下很好地加工成形。产品的工艺性不单单影响着产品的质量好坏、原材料的利用程度，其对模具的寿命、可靠性等也有很大的影响。因此，对产品进行工艺性分析是任何冲压模具设计的前提。对产品进行工艺性分析主要包括以下几个方面。1.2.1产品材料的选用该产品为水龙头装饰盖。作为生活中离不开的产品，其材质绝对是需要重点考察的一个方面。目前市场上比较流行的水龙头装饰盖的材质为不锈钢1Cr18Ni9Ti。这种钢性能良好，有很好的塑性、韧性、耐腐蚀性和焊接性能，易于加工成形。并且，这种钢的抗拉强度σb≥550MPa，屈服强度σs≥200MPa，伸长率≥40%，满足水龙头装饰盖的使用要求，因此，被广泛应用于制造业。1.2.2产品的精度等级由于该产品为装饰性零件，因此实际生产中对其精度要求不高，其精度等级为IT13。利用冷冲压模具对工件进行加工可以达到的精度一般为IT12~IT10级，精度较高的可以达到IT10~IT8。由于该产品的精度为IT13，精度不高，因此，可以满足产品精度等级的要求。1.2.3产品的形状该冲压件为圆形件，形状简单且轴对称，不存在尖角，在一定程度上避免了冲压时的开裂现象，有利于对其加工成形。1.2.4产品的尺寸冲压时，为保证模具的正常使用，使其在工作过程中不被损坏，因此，对产品的尺寸有一定的要求。①孔与边缘的最小距离：由《冷冲模设计》[20]图4-72得，孔与边缘的最小距离应大于2t（t为板料厚度）。该冲压件的孔与边缘的距离是17mm，板料厚度为t=1mm，因此，满足要求。②孔的最小直径：由《冷冲模设计》[20]图4-72得，冲压件上的最小孔径d应该大于1.5t（t为板料厚度）。该冲压件冲孔的直径d=33mm，板料厚度t=1mm，因此，满足要求。③拉深件的相对高度：由《简明冲压模具设计手册》[21]得，当拉深前毛坯的厚度t=1mm，且拉深后制件的高度H≤（0.5~0.7）d（d为圆筒形件的直径）时，拉深件为浅拉深件，拉深比较容易，可实现一次拉深成形。此工件H=35mm，d=67mm，因此，满足要求，拉深易于实现。④拉深件的圆角：由《简明冲压模具设计手册》[21]得，为使工件可以顺利拉深成形，拉深件底部圆角半径r应满足r≥（3~5）t（t为料厚，mm），并使拉深凸模刃口处圆角半径rp≥t，凹模刃口处圆角半径rd≥2t，一般取rp=（3~5）t，rd=（5~10）t。此冲压件r=4mm，t=1mm，rp=4mm，rd=6mm，因此，满足要求。⑤拉深件上孔的位置：该拉深件上的孔均匀分布在此拉深件的底端，有利于冲孔的顺利进行。1.3冲孔单工序模设计过程1.3.1冲孔凹模（1）冲孔凹模的洞口形状对该模具，废料直接从凹模洞口掉落出来，因此，采用斜壁式凹模。其中，由《冷冲模设计》[20]表4-2查得，该凹模洞口的参数为：，β=2°，h≥5mm，取h=5mm。（2）冲孔凹模的外形尺寸由于冲孔前为一拉深件，所以此冲孔凹模为非标准件，其上半部分为圆筒形，下半部分为矩形。其中，冲孔凹模上半部分的直径D=65mm，壁厚c=67-2-332=16mm，高度h1=34mm，冲孔凹模下半部分长宽L×B=200mm×200mm，厚度h2图1.3.1冲孔凹模（3）冲孔凹模的材料冲孔时，模具必须能承受一定的冲压力，不致损坏，因此，对该冲孔凹模的硬度有一定的要求。对于该凹模，采用T10A来制造，其热处理后的硬度略高于凸模，为60~64HRC。（4）冲孔凹模的固定方式冲孔凹模由四个紧固螺钉以及两个定位销钉固定于下模座上。1.3.2冲孔凸模（1）冲孔凸模的结构该凸模的截面形状为圆形，采用台阶式结构。其中，凸模的固定部分做成圆形。（2）冲孔凸模的长度冲孔凸模长度的计算公式为：L=h1+公式1.33中，各符号含义为：h1——冲孔凸模固定板厚度（mm）；h2——模具非工作状态时橡胶的压缩量（mm）；h3——卸料板厚度（mm）。对该模具，h1=20mm；h2=27mm；h3=16mm。因此，冲孔凸模长度为：L=h1+h2+h3=20+27+16=63mm。冲孔凸模的三维结构图如图1.3.2所示。图1.3.2冲孔凸模（3）冲孔凸模的材料该冲孔凸模为圆柱形，结构简单，选取材料为T10A，热处理后硬度为58~62HRC。（4）冲孔凸模的固定此冲孔凸模利用冲孔凸模固定板将其间接固定于上模座中。1.3.3弹性卸料零件该模具卸料的装置也是弹性的，该装置的零部件有弹性卸料板、橡胶及卸料螺钉。（1）弹性卸料板卸料板的长宽值与冲孔凹模板的长宽值相等，即卸料板长度L=200mm，宽度B=200mm。卸料板厚度在《冲压简明模具设计手册》[24]表15.27中查得，当工件厚度t=1mm，板料宽度B=200mm时，卸料板厚度=16mm。在卸料时，由于卸料板与板料之间会产生很大的冲击与摩擦，为使卸料过程顺利进行，卸料板必须有足够的抗磨损能力，因此，其材料一般选用45钢。卸料板的三维结构图如图1.3.3所示。图1.3.3卸料板（2）橡胶元件该卸料装置橡胶材料为聚氨酯（PUR）。由《冲压模具设计师速查手册》[24]表10.12.6中选取橡胶规格：D=30mm，H=30mm，d=14mm，数量为2。由《简明冲压模具设计手册》[21]得，橡胶HD应满足：0.5≤HD由于为两个橡胶共同承担卸料力，因此，每个橡胶所承受的卸料力为：F卸'=橡胶的许可压缩量为：f=0.35×H=0.35×30=10.5mm（1.35）公式1.35中，0.35为橡胶的许可压缩系数；H为橡胶自由高度。橡胶的总压缩量为：f总=f公式1.36中，各符号含义为：f预为模具非工作状态时橡胶的压缩量，对该模具，f预取3mm；f卸为卸料板的卸料行程，要比板料厚度多1mm，即f卸=2mm；f刃为模具刃口部分的刃磨量，一般为2~3mm，取2mm。由于橡胶的总压缩量f总小于橡胶的许可压缩量f，因此，满足要求。橡胶的三维结构图如图1.3.4所示。图1.3.4卸料橡胶（3）卸料螺钉卸料螺钉的标准在《简明冲压模具设计手册》[21]表6-50中选取，其结构为圆柱头内六角；规格为M10，L=90mm，H=12mm；材料为45钢，数量为2。此卸料螺钉的三维结构图如图1.3.5所示。图1.3.5卸料螺钉1.3.4固定零件（1）模柄①模柄结构模柄结构为压入式。通过模柄与上模座刚性连接的方式来实现模具运动。②模柄尺寸模柄尺寸应与压力机上的模柄孔尺寸相匹配。其标准在《简明冲压模具设计手册》[21]表6-62中选取，选取d=50mm，d1=52mm，d2=61mm，L=120mm，L1=50mm，L2=8mm，L3=5mm，材料为Q235-A·F的模柄。模柄的三维结构图如图1.3.6所示。图1.3.6模柄（2）冲孔凸模固定板在《简明冲压模具设计手册》[21]表6-67中选取冲孔凸模固定板的标准，其长宽值与凹模板的长宽值相等，尺寸为L×B×H=200mm×200mm×20mm，材料为45钢。冲孔凸模固定板的三维结构图如图1.3.7所示。图1.3.7冲孔凸模固定板（3）垫板该垫板的外形尺寸与冲孔凹模外形尺寸相等。其标准可在《简明冲压模具设计手册》[21]表6-68中选取，所选的垫板的尺寸为L×B×H=200mm×200mm×10mm，材料为45钢。垫板的三维结构图如图1.3.8所示。图1.3.8垫板（4）紧固螺钉①上模座紧固螺钉上模座紧固螺钉用于将冲孔凸模固定于上模座。其标准在《工程图学基础》[25]附表9中选取，选取结构为内六角圆柱头，规格为M10，l=60mm，材料为45钢的螺钉，数量为2。上模座紧固螺钉的三维结构图如图1.3.9所示。②下模座紧固螺钉下模座紧固螺钉用于将冲孔凹模固定于下模座。其标准在《工程图学基础》[25]附表9中选取，选取结构为内六角圆柱头，规格为M10，l=70mm，材料为45钢的螺钉，数量为4。下模座紧固螺钉的三维结构图如图1.3.10所示。图1.3.9上模座紧固螺钉图1.3.10下模座紧固螺钉（5）定位销钉①上模座定位销钉其标准在《工程图学基础》[25]附表16中选取，选取d=10mm，l=70mm，c=2mm，材料为45钢的圆柱销，数量为2。上模座定位销钉的三维结构图如图1.3.11所示。②下模座定位销钉其标准在《工程图学基础》[25]附表16中选取，选取d=10mm，l=80mm，c=2mm，材料为45钢的圆柱销，数量为2。下模座定位销钉的三维结构图如图1.3.12所示。图1.3.11上模座定位销钉图1.3.12下模座定位销钉1.3.5模架的选用（1）模架的结构形式此模具选用后侧导柱式的模架，采用两个导柱及两个导套进行导向。上下模座的材料为灰铸铁HT200，导柱、导套的材料为20钢。（2）模架参数由《简明冲压模具设计手册》[21]表6-73中选择该模架的标准，选择的模架的参数如表3-4所示。表3-4模架的部分参数表凹模周界闭合高度H零件上模座下模座A型导柱A型导套L/mmB/mm最小/mm最大/mm规格/mm200200220265200×200×50200×200×6032×21032×115×48由于该模架的L×B>200mm×160mm，因此，上模座采用与下模座相同的结构。该模架中各零部件的具体参数可在《简明冲压模具设计手册》[21]中查得。其中，上模座、下模座、A型导柱、A型导套的三维结构图分别如图1.3.13、图1.3.14、图1.3.15、图1.3.16所示。图1.3.13上模座图1.3.14下模座图1.3.15A型导柱图1.3.16A型导套1.3.6压力机的校核对该模具，模具的闭合高度为：H模具=l公式1.37中，各符号含义为：l1——上模座高度（mm）；l2——垫板厚度（mm）；l3——冲孔固定板厚度（mm）；l4——模具工作至最低点时橡胶的厚度（mm）；l5——卸料板厚度（mm）；l6——冲孔凹模厚度（mm）；l7——下模座高度（mm）。这里l1=50mm，l2=10mm，l3=20mm，l4=22.5mm，l5=16mm，l6=66mm，l7=60mm。因此，可求得模具的闭合高度H模具为：H对所选的压力机，其装模高度的最大值Hmax=270mm，最小值Hmin=Hmax-连杆长度=270-55=215mm。因为(215+10)mm<244.5mm<(270-5)mm，因此，压力机符合要求。1.3.