Dn12卡套坯件复合冷冲模设计

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 另寸：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 UG

2、CAD软件进行落料、拉伸模具设计，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

3、工序压力、压力中心并初选压力机 84.1.2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 94.2.1凹模计算 94.2. 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

4、 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，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550880HV芯部硬度为220300HV硬化层深为0.030.05伽等。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

5、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，再经表面氰化处理。 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

6、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氰化。 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2 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，试制定冲压工 艺规程、设计其模具、编制零件的加工工艺规程。2不可财韓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

7、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级确定工件尺寸的公差查公差表可得各尺寸：零件外形：15.400.043mm、 14.200.043mm、120 0.043 mm 160.043 mm、1300.043 mm、R2oQ25mm、R0.500.025mm零件内部：1200.043mm结论：适合变薄拉伸工艺3工艺方案及模具结构类型：3.1件包括落料冲压两个基本工序及参数计算：1）落料f拉伸f变薄拉伸。此方案结构简单，只需要两道工序、一套模具就能完成零件的加工，生产效率较高，满足零件大批量生产的需要。由于零件结构简单，为提高生产效率，最 终采用落料与变薄拉

8、伸复合冲压的方式。3.2主要工艺参数计算为了拉伸工序之间尺寸，必须先确定拉伸次数，从而确定计算方法。已知制件 尺寸如下：d 12mm、h 16mm、r 2mm、t 1.1mm。因 t 1.1mm所以该制 件按中线尺寸计算。1）确定拉伸制件的修边余量h ,并确定制件的计算高度。当也 兰 !.!2d （15.4 1.1）查表4-3得修边余量 h 1.6mm所以制件的计算高度为h hoh 16 1.6 17.6mm1 12 ）计算毛坯直径 D, d215.4 1.114.3mm、h 17.6mm、r 22.55mm2根据公式4-7可得h10.2534214.3 你43 14.314.3 0.32 4

9、18.5mmD df 4 d2h 1.72 rd 2 0.56r14.324 14.3 17.6 1.72 2.55 14.3 0.56 2.552、1144.8488 34mmt1 1 确定是否用压边圈。根据坯料相对厚度-100100 3.2 2,查表4-1D34可知不用压边圈 确定拉伸次数。由零件总的拉深系数m总为m总0.51 m 0.50，计算结果证明拉深次数未到一 次，故取一次。 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m10.42，则拉伸直径为 d134 0.4214.28mm6）求个工序件的高度。根据式（4-14 ），（4-15）的关系确定圆角半径-4mm，

10、半成品拉深高度：根据表4-13的有关公式得7）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 a10.8mm，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）36 0.7 （查表 2-90.7）一个步距内的材料利用率为：ABS100%234236 34.80.72%板料的选择:制件的毛坯为

11、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: 1.7mm 900mm 2000mm由于直板材料选取1.7mm 900mm 2000mm故每块板料可裁剪25 57 1425个工件，故每块板料的利用率为:2142534总 nA 100%272%总 LW2000 900裁板方法：为了操作方便米取横裁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 1.134 43250758N卸料力：FqKF0.03 507581523N推件力：F

12、Q1n K1F-K1F 10 0.06 5075827686Nt1.1零件所需的总冲压力：F总 F Fq FQ1 50758 1523 2768679967N79.967KN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，因此压力中心必定与制件的几何中心重合。冲床选

13、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：40 60(6) 工作台尺寸：(前后X左右)：370mm 560mm(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3400.25mm复合落料凹凸模的基本尺 寸计算如下：4.2.1 凹模：D凹（D x ）凹（34 0.750.25） 0.003

14、33.18 0.003mm0.75 0.25 0.126） 0.0233.67 0.02mm4.2.2 凸模：D凸（D xZm.）凸（344.3本复合模凹凸模相关尺寸定的确:mJ凹凸模制造公差为IT9级，坯件内孔12mm尺寸公差为120.：mm,坯件外圆拉伸部分15.4mm尺寸公差为15.400.2mm ,坯件外圆14.2，变薄拉伸部分公差为 14.2 mm由表3-6查得凸模的制造偏差如图：拉深部分：凹 0.025mm、 凸 0.02mmd凸(d0.4)凸(12.40.4-0.0212.8-0.02 mmd凹(d0.42Z)凹(15.60.40.0250.0250.2 2 1.1)17.88m

15、md凹(d0.42Z)凹(1421.1)0.0250.02516.2mm4.4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=98 mmH1: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。由于模板上要装固定螺钉， 固定销，等

16、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2040mm当无外导柱时，每边偏3035mm即可。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 290mm 270mm其它模板的 长宽分别为 160mm，160mm。5.2 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，凹模直接是在凹模

17、 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：其淬火硬度为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：290 X 270 X 50凸模固定板：160X 160X 25凹模垫板： 160X160X30下模座：290 X 270 X 355.3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

18、，与凸模H7/m6配合(2) 凸模长度：L=h1+h2+h3-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H。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

19、长时为最小闭合高度 Hmir。冲模的闭合高度H应介于压力机的最大闭合高度Hma和最小闭合高度Hmin之间, 其关系式为Hmin 10 H Hmax 5，如图6.2螺栓有头内六角螺丝：Scm435,硬度：3843 HRC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600 X 600时，也可考虑用M10或M12 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

20、。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80 12;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

21、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 0.01 ,否则装不进去,没热处理的板可采用过盈配合,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：硅铬合金钢；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

22、,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,WH要用于顶料销,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mn为单位，统称为公制螺纹。另像 ANS、ASME等的螺纹是以英 寸为单位的称为美标螺纹。 新标与老标的区别在于： M8、M10、M12、M14、M22 系列的产品，在对边宽

23、度上有所区别。除 M22系列的新产品外，新标产品 M8 M10 M12 M14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：M10 M12 M14 M22的产品规格，在对边宽度 上有所差 别。M10 M12 M14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

24、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.一般国标、德标用M表示（例 如M8 M16）,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4mm 0.7指两个螺纹牙之间的距离为 0.7m

25、m）;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）繃数量林料参考尺寸1上垫根1T8A1601601021Q2F5160x 16 0x25314516016010下垫版1T8A160x160x105瞰版/16 Ox 16Q4 06145160160-227 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

26、 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

27、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

28、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三维造型，这不