材料成型及控制工程 冲压模设计,拉伸反拉伸复合模设计落料拉深反拉深复合模设计.docx

目 录一 引言1二 具体的题目及冲压件工艺分析 21 具体的题目 22 冲压工艺方案 32.1 修边余量的确定 32.2 坯料直径的计算 42.3拉深系数和拉深次数的计算 42.3.1第一次拉深 42.3.1第二次拉深 42.4冲压工艺设计及工艺方案确定 5三 冲压模具设计 71 落料、拉深、反拉深复合模的设计711落料 712拉深 912 .1 凸凹模间隙 912 .2 凸凹模圆角半径 912 .3 凸凹工作部分的尺寸及制作公差 1012 .4 拉深力的计算 112 冲压设备的选定 113模具基本结构的确定134 标准件的选用 134.1 标准模架的选择134.2 其他标准件的选用145 非标准件的设计 145.1 强度校核 145.1.1 凸模强度校核 145.1.2 凹模强度校核 145.1.3 凸凹模强度校核 155.2 模具材料与热处理 156 模具结构设计 166.1 凹模部分的设计 166.2 凸模部分的设计 17四 小结 20五 参考文献 21设计内容计算及说明结果一、 引言二、具体的题目及冲压件工艺分析 零冲压工艺规程是模具设计的依据,而良好的模具结构设计又是实现工艺过程的可靠保证,若冲压工艺有所改动,往往会造成模具的返工,甚至报废,冲裁同样的零件,通常可以采用几种不同方法,工艺过程设计的中心就是依据技术上先进,经济上合理,生产上高效,使用上安全可靠的原则,使用上安全可靠的原则,使零件的生产在保证符合零件的各项技术要求的前提下达到最佳的技术效果和经济效益。设计冲压工艺过程要从分析产品的零件图入手，分析零件图包括技术和经济两个方面：（1） 冲压加工方法的经济性分析 冲压加工方法是一种先进的工工艺方法，因其生产率高，材料利用率高，操作简单等一系列优点而广泛使用，由于模具费用高，生产批量的大小对冲压加工的经济性起着决定性作用。批量越大，冲压加工的单件成本就越低，批量小时，冲压加工的优越性就不明显，这时采用其他方法制作 该零件可能会更有效果。（2） 冲压件的工艺性分析冲压件的工艺性是指该零件在冲压加工中的难易程度，在技术方面，主要分析该零件的形状特点，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求，良好的工艺性应保证材料消耗少，工序数目少，模具结构简单，而且寿命长产品质量稳定，操作简单，方便等。 不论冲压件的几何形状和尺寸大小如何，其生产过程一般都是从原材料剪切下料开始，经过各种冲压工序和其他必要的辅助工序加工出图纸所要求的零件。对于某些组合冲压件或精度要求较高的冲压件，还需要经过切削焊接或铆接等加工才能完成。1 具体的题目1、对以下冲压件（材料10号钢,厚度1。5mm）进行冲压工艺设计、模具设计，对关键模具零件进行加工工艺编制2、根据产品的技术要求，分析其冲压工艺性：从零件的结构特性以及冲压变形特点来看，三 冲压模具设计四 小 结五 参考文献该零件属于无带凸缘的旋转圆筒件，且相对高度h/d都比较合适，没有厚度不变的要求，满足拉深工艺对形状和圆角半径的要示，且零件尺寸精度要求不高，拉深工艺性较好。2 冲压工艺方案2.1 修边余量的确定由于工件拉深后口部不平，通常拉深后便切边，因此在毛坯尺寸上相应在工件高度上增加修边余量h,修边余量可根据相对高度查表求得，由于该零件图比较复杂，所以首先根据冲压件，将冲压件分为7段，如图其中在第七段加上修边余量。此种是采用面积不变的原则。修边余量的计算方法为：因为该工件为无凸缘圆筒形拉深件，故h/d=8/47=0.17经过查表取修边余量为1a1=3.14/4*24*24=452.39a2=(3.14*3.14*3.25*24)/2+2*3.14*3.25*3.25=451.28a3=3.14*0.5*30.5=47.91a4=(3.14*3.14*2.75*40)/2-2*3.14*2.75*2.75=441.03a5=3.14*(40*40-36*36)/4=238.76a6=3.14*3.14*2.75*40/2+2*3.14*2.75*2.75=581.71a7=3.14*5.5*45.5=786.18a=a1+a2+a3+a4+a5+a6+a7=2999.262.2 坯料直径的计算 求得总坯料面积a坯=a+h(d/2)22999.26mm2 所以坯料直径d62mm2.3 拉深系数和拉深次数的计算2.3.1 第一次拉深正拉深的深度：h=2+（a-a6-3.14*40*40/4）/(3.14*45.5)=10.12mm拉深的次数：t/d=1.5/62=0.024,查表得 m1=0.55零件所要求的拉深系数：m=d/d=45.5/62=0.73m1故可一次拉深即可。2.3.2 第二次拉深m2=d1/d=40/30.5=1.31t/d=1.5/30.5=0.049查表得毛坯的最大相对高度 h1/d1=0.58-0.70毛坯拉深系数 m3=0.47因t/dm3,故可一次拉深完毕。2.4 冲压工艺设计及工艺方案确定 对于零件比较复杂、冲压加工流程较长因而需要采用较多工序时，往往不容易很直观地就确定出具体的冲压工艺方案，此时通常采用以下方法：先确定出工件所需要的基本工序；然后将基本工序按照冲压的先后顺序进行适当的集中与分散，确定各工序的具体内容，组合排列出可能的不同的工艺方案，再结合各种因素，分析比较，找出最适合生产规模和适应现场具体生产条件的工工艺方案。基本工序：根据上面拉深次数分析和零件的具体结构，该零件所需的基本工序：落料、第一次拉深，第二次反拉深冲压方案根据零件加工所需要的基本工序，将各工序予以适当的组合，可以有下五种冲压方案。方案一：落料与第一次拉深复合，反拉深按照单工序进行。方案二：落料、第一次拉深复合、反拉深为各个单工序进行。 方案三：落料、第一次拉深、反拉深复合进行。方案比较 方案一落料与第一次拉深复合在一起，节省了一副模具，使模具的制造时间缩短，成本稍微降低，但由于材料本身较薄，容易拉裂，所以不宜采用。方案二采用了三副模具，除了落料拉深工序外，均使用了单工序简单模具，存在工序组合少，生产效率低的特点。但不容易使材料拉裂.方案三则把三个工序复合在一个模具里，节省了2个模具。另外由于工件拉深程度不是很大，很适合一次拉深解决。而且生产效率高，适合大批量的生产。故选择第三种方案，在拉深之后，最后再进行切边，就能得到所需冲压件。1 落料、拉深、反拉深复合模的设计11落料零件排样由于毛坯直径为62mm,考虑到操作的安全与方便，采用单排的方式，如下图所示，为零件的排样图。其中搭边值查表选取a=3mm,a1=1.5mm进距ld+a1=62+1.5=63.5mm条料宽度b=d+2*a=62+1.5*2=65mm.条料尺寸 根据零件图和板料规格选用卷料宽度为1.5*65mm. 其利用率=0.73（3）落料凸凹模的刃口尺寸落料凹模刃口尺寸落料凸模刃口尺寸（4）冲压力的计算落料冲裁力：考虑到模具刃口的磨损、凸凹模的波动，材料机械性能的变化，材料厚度偏差等因素，实际所需冲裁力还须增加30%，故k取1.3.因为模具采用刚性卸料装置，所以不用计算卸料力。而f推件力=kf=0.06*96853.7=5811.222n所以冲裁总力为：ff=96853.7+5811.222=102.7kn12 拉深12 .1、凸凹模间隙c=1.1t=1.65mm12 .2、凸凹模圆角半径正拉深凹模圆角：正拉深凸模圆角：反拉深凹模圆角：反拉深凸模圆角：12 .3、凸凹工作部分的尺寸及制作公差正拉深凸模刃口尺寸正拉深凹模刃口尺寸反拉深凸模刃口尺寸反拉深凹模刃口尺寸12 .4、拉深力的计算正拉深力；(其中由于材料为10号钢为此取在294-432范围内，为预防其他的因素故取最大值)反拉深力：由于反拉深比正拉深需要多20%的拉深力，故在正拉深的基础上加上。由于该模具不需要压边圈，故不需要算出压边力。2 冲压设备的选定冲压设备的选用原则： 对许用负荷图的再认识，曲柄压力机的能耗分配，冲压力的计算 压力机类型的选择初选设备设备做功校核装模高度校核滑块行程校核模具安装空间尺寸 主要根据冲压力和模具的装模高度来选择设备。由于冲裁力比较大故根据冲裁力可选择开式压力机公称压力160kn。主要的数据如下：公称压力：160kn滑块行程：70mm最大闭合高度：活动台位置 最低 300mm 活动台位置 最高 160mm滑块行程次数：115次/min闭合高度的调节量：60mm滑块中心线至床身距离：190mm主柱距离：160mm垫板尺寸：厚度40 模柄尺寸：30x50床身最大倾角：303 模具基本结构的确定模具的基本结构和组成如下所示（结构草图）4 标准件的选用4.1、标准模架的选择（1）标准模架的选用依据凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模的周界尺寸为l=194.68mm,取l=200，b=l=125mm（2）根据模架选择原则，决定选择后侧导柱模架，又由于本套模具为拉深，所以凹模高度受拉深件高度的影响必然有所增加，综上，选择的标注模架的参数是：d =125上模座尺寸 200x125x40下模座尺寸 200x125x50导柱尺寸 25x160导套尺寸 25x95x384.2其他标准件的选用 除了标准模架之外，还有螺钉，销钉，定位零件，顶杆,顶板等标准零件，这些零件的选用全部根据参考资料提供的选择原则和标准尺寸，并根据具体的模具设计尺寸和形状，做出了具体的选择，标准零件的信息，将在装配图中给予标准。5 非标准件的设计51强度校核5.1.1凸模强度校核 在一般情况下，凸模的强度是足够的，无需进行强度核算。在这模具中，凸模的危险断面尺寸和自由长度都能够满足强度要求，以防止凸模纵向失稳和折断。5.1.2凹模强度校核 校核凹模强度的目的主要是检查其厚度h，因为凹模下面的模板或垫板上的孔口较凹模孔口大，使凹模工作时受弯曲，若凹模厚度不够便会产生弯曲变形以至损坏。弯=3f/h2*（ ）弯hmin= 5.1.3凸 凹模强度的校核 凸凹模存在复合模中，是复合模的工作零件。凸凹模工作面的内、外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。因此从强度方法考虑，其壁厚应受最小值限制。查表可知，模具的最小壁厚均大于最小极限值，所以满足强度要求。5.2 模具材料与热处理1、材料选择：选用材料时，应遵循的基本原则是：要满足模具的使用性能要求，同时兼顾材料的工艺性和经济性。由于该零件材质较软，且形状，尺寸，厚度等各种因素对模具寿命影响较大，要求模具材料的强度和刚度较高，要有很高的耐磨性。同时还要有一定的韧性和较好的切削加工性，并要求热处理时模具变形小。所以模具的主要工作零件凸凹模选g12mov，凸模或凹模选t10a。为了节省模具成本，并要求一定的寿命，其他结构零件则选用45钢。 2、热处理：g12mov属于莱氏体钢，铸态时存在鱼骨状共晶碳化物，因为轧制或锻造存在方向性，加工后碳化物分布不均匀，会给热处理带来变形、开裂缺陷。碳化物越不均匀，抗弯强度越低，并产生各向异性。所以对原材料进行改锻，降低碳化物的不均匀性是提高g12mov模具质量的一个重要途径。 消除应力，降低硬度，进行退火处理。退火冷却速度应小于或等于30/h,冷却到550以下可以出炉空冷。其次进行淬火处理，采用贝氏体等温淬火处理。由于该材料具有很高的稳定性，淬火时一般采用油冷最后，为了完全消除应力和稳定工件尺寸，进行回火处理。6 模具结构设计6.1 凹模部分的设计 根据压力机及选择的标准模架，考虑到加工的零件尺寸较小，而且一般来说在模具的各个部件中，凹模对整个模具的尺寸精度，生产效率以及加工零件的精度都有很大影响，因此，在进行模具设计中应该着重考虑凹模的结果及尺寸的设计，同时零件具有圆角，所以，在设计凹模时，不仅要考虑到能承受较大的冲击力，应有一定的厚度；还要考虑加工的难以程度。6.2 凸模部分的设计设计模具时应以凸模为设计基准，凸模的圆角应与零件的圆角相同，凸模的主体结构层次也应根据零件尺寸确定，同时考虑到定位，加工，装配以及加工精度等因素为此所设计出的四个零件图如下所述：a、 落料拉深凸凹模：b、拉深凸模：c、拉深凸凹模：d、落料凹模： 通过对油挡的拉深模具的设计，计算，使我对拉深模的设计流程有了更深刻的了解，包括零件的工艺分析，工艺方案的确定，模具结构的形式的选择，必要的工艺计算，主要的零件设计，压力机的选择，总装配图及零件图的绘制。在设计过程中，有些数据，尺寸是一点也马虎不得的，只要一个数据有误，就得全部的改动，使设计难度大大的增加，在这次设计中，我感觉要完成设计不仅要有扎实的专业知识，还要有过硬的计算机的基础保障，才能很好的完成这次设计。所以我们今后的学习中不仅要学习好应该所学的，还要尽可能多的去扩展我们其他方面的领域，只要这样我们才能做得更好。1、熊志卿 主编. 冲压工艺与模具设计m . 高等教育出版社，20112、廖毅娟 肖小亭 主编. 冲模设计m . 广东工业大学3、曹立文 主编. 新编实用冲压模具设计手册. 人民邮电出版社, 20074、冲模图册 广东工业大学，2009修边余量为1a1=452.39a2=451.28a3=47.91a4=441.03a5=238.76a6=581.71a7=786.18a=2999.26正拉深的深