防火罩冲压工艺及模具设计说明书

1、沈阳理工大学课程设计专用纸目录1 工艺性分析11.1 零件图分析11.1.1 零件结构分析11.2 工艺性分析21.2.1 尺寸精度21.2.2 材料分析21.2.3 拉伸工艺性分析22 工艺方案的确定32.1 冲压基本工序的确定32.1.1 工序数目的确定32.1.2工序顺序的确定33 工艺设计与计算43.1 坯料尺寸的确定43.2 模具冲裁部分设计与尺寸的确定4 3.2.1 落料刃口尺寸计算4 3.2.2 冲孔部分刃口尺寸计算43.3 排样5 3.3.1 确定搭边值5 3.3.2 条料宽度的确定5 3.3.3 排样的确定63.4 模具拉深部分设计与尺寸计算6 3.4.1 确定拉伸次数6 3

2、.4.2 拉深凸凹模间隙的确定7 3.4.3 拉深模工作部分尺寸的确定7 3.4.4 拉深凸模与凹模的圆角半径73.5 冲裁力的计算8 3.5.1 冲裁力的计算83.6 拉深力的计算83.7 压力中心的计算93.8 橡皮垫的选择及压边力的校核93.8 模具闭合高度的计算104 模具整体结构的确定114.1 拉深部分结构的确定114.1.1 拉深模方案的确定114.1.2 拉深模结构形式的确定114.2 推件装置的确定114.3 模架的选择114.4 导向装置的选择124.5 操作方式的选择125 设备的选择136 装配图的绘制14参考文献. 1515151 工艺性分析1.1 零件图分析1.1.

3、1 零件结构分析图1.1 防火罩零件图 如上图所示，该零件为圆筒形件，总高14.5mm，外径37.9mm，壁厚0.3mm，筒底部右侧有一方形孔，左侧矩形区域内为一内凹区，尺寸如图。1.2 工艺性分析1.2.1 尺寸精度 由于影响拉深件精度的因素较多，故不应对其有过高的精度要求。一般情况下，拉深件的精度应在it13级以下，不宜高于it11级。图上尺寸为一般精度，冲压可满足零件尺寸要求。1.2.2 材料分析用于拉深成形的材料要求具有高的塑性，低的屈服点和大的板厚方向性系数，而硬度高的材料则难于进行拉深加工，板料的屈强比s/b越小，冲压成形性能就越好。一次拉深的极限变形程度越大，厚向异性指数r1时，

4、宽度方向的变形比厚度方向的变形容易；r值越大，在拉深过程中越不容易产生变薄和发生断裂，拉深成形性能越好。在金属板料中，含碳量小于0.14%的软钢、软黄铜（含铜量6872%）、纯铝及铝合金、奥氏体不锈钢材料具有良好的拉深性能。此零件所用材料为10号钢，属于优质碳素钢，常温下具有较高的塑性和拉深性能，其部分力学性能如下表所示：表1.1 材料的力学性能参数材料名称抗剪强度/mpa抗拉强度b/ mpa屈服强度s/ mpa延伸率10/ %弹性模量e/103mpa数值10255333294432206291941.2.3 拉伸工艺性分析制件为无凸缘圆筒形零件，要求外形尺寸，对厚度变化没有要求。制件的形状满

5、足拉深工艺要求。凸模圆角半径，大于制件圆角半径0.5mm，故在拉伸后冲孔时应对圆角进行修整。 尺寸按公差表查得为it12级，满足拉深工序对制件公差等级的要求。2 工艺方案的确定2.1 冲压基本工序的确定根据对零件图的分析，其冲压基本工序可初步定为：落料拉深冲孔。2.1.1 工序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，应尽量把工序集中起来，采用复合模或连续模进行冲压，很小的零件，采用复合或连续冲压加工，既能提高生产效率，又能安全生产。 由于本制件结构比较简单，基本工序只有三个，故可将三道工序集中到一套模具上完成，工艺方案确定

6、为落料拉深冲孔复合模。2.1.2 工序顺序的确定 下料落料、拉深、冲孔3 工艺设计与计算3.1 坯料尺寸的确定圆筒形拉深件毛坯直径 式中 毛坯直径，； 圆筒内径，； 圆筒内圆角半径，； 圆筒直壁部分高度，。23.2 模具冲裁部分设计与尺寸的确定3.2.1 落料刃口尺寸计算由于制件落料部分结构比较简单，故凸凹模采取分开加工，按照精度等级it13级查表，工件尺寸公差为，故落料件外形尺寸为（1）落料凹模直径式中 落料件公差，； 系数，按照公差等级it13级查表，=0.75； 凹模制造公差，查表知： （2）落料凸模直径式中 凸凹模最小间隙，查表2.3得； 凸模制造公差，查表知：。3.2.2 冲孔部分刃

7、口尺寸计算由于制件冲孔部分结构比较简单，故凸凹模采取分开加工，孔圆弧部分尺寸为，两直边部分宽（1）冲孔凸模直径式中 冲孔件公差，； 系数，按照公差等级it13级查表，=0.75； 凹模制造公差，查表知： （2）冲孔凹模直径式中 凸凹模最小间隙，查表2.3得； 凹模制造公差，查表知：。（3）孔直边部分凸模宽度（4）孔直边部分凹模直径3.3 排样3.3.1 确定搭边值搭边：排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘间的余料称为搭边。 搭边的作用：（1)补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料步距误差、送料歪斜误差等原因而冲裁出残缺的废品。（2)还应保持条料有一定的强度和刚度，保证送料的顺利进行，

8、从而提高制件质量，沿整个封闭轮廓线冲裁，使受力平衡，提高模具寿命和工件断面质量。 查表2.8得：工件与工件间搭边值a=1.0，工件与侧边搭边值a1=1.2，考虑到坯料较薄，实际取搭边a=2，a1=2。13.3.2 条料宽度的确定 条料宽度确定的原则是：最小料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值，最大条料宽度能要保证冲裁时在导板中间顺利地送进，并遇到半中间有一定的间隙。无侧压装置的的条料宽度：式中 条料的公称宽度，； 条料与导料板之间的间隙，查表2.9，取0.51； 条料宽度的公差，查表2.9，取0.1。13.3.3 排样的确定根据搭边尺寸和条料宽度，确定排样方法。如下图所示图3.1 冲裁件排

9、样3.4 模具拉深部分设计与尺寸计算3.4.1 确定拉伸次数工件总的拉深系数相对厚度查参考文献1表5.8，制件的极限拉深因数因此，一次拉深即可成型。3.4.2 拉深凸凹模间隙的确定拉深间隙是指单边间隙，间隙值应合理选取，否则过小会增加摩擦力，使拉深件容易拉破，且容易擦伤表面和降低模具寿命；过大，又易使拉深件起皱，且影响工件精度。查表5.15，圆筒形件拉深因数13.4.3 拉深模工作部分尺寸的确定对于一次拉深成形，拉深模的尺寸与公差直接决定了零件的尺寸精度，因此，其凸模和凹模及其公差应按零件的要求来确定。零件的内形尺寸有要求时，凸模尺寸凹模尺寸 式中 凸模尺寸；凹模尺寸；拉深件内形基本尺寸，37

10、.3；凸模的制造公差，查参考文献1表5.16得=0.02；凹模的制造公差，查参考文献1表5.16得=0.03。3.4.4 拉深凸模与凹模的圆角半径拉深凹模的圆角半径可按经验公式确定：式中 凹模圆角半径，； 毛坯直径，59.5；凹模内径，37.3；材料厚度，0.3。由于该制件属于浅拉伸，凸模圆角半径应与制件一致，故3.5 冲裁力的计算3.5.1 冲裁力的计算平刃口模具冲裁时，其理论冲裁力可按下式计算：式中 安全系数，取0.3；冲切断面积，；材料厚度，；材料抗剪强度，查表取300；冲裁周边长度，落料时；冲孔时为26 （cad测量 ）。故（1）落料冲裁力（2）冲孔冲裁力3.6 拉深力的计算在确定拉深

11、件所需压力机吨位时，必须先求得拉深力，查表1-3-53，无凸缘的筒形零件，所需拉深力3式中 筒形件直径，根据料厚中线计算，取37.6； 材料厚度，0.3；材料抗拉极限，10钢294432mpa，取350mpa；系数，查表取0.7。任何形状零件拉深时的压边力筒形件拉深时的压边力式中 单动压力机上拉深的单位压边力，取3mpa。总的拉深力3.7 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。冲模压力中心应尽可能和模柄轴线以及压力机滑块中心线重合，以使冲模平稳的工作，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

12、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。取拉深件中心为坐标原点，设原点至压力中心距离为，则解得故压力中心处于制件中心偏右处，但是由于冲裁与拉延并不是同时发生，故导向装置难免承受一定的侧向力。3.8 橡皮垫的选择及压边力的校核初选橡胶垫尺寸为的圆柱形结构。其形状因数弹性模量 mpa式中 修正因数，查表，取1.1； 近似弹性模量，查图3.28，取1200mpa。橡皮垫承受载荷 式中 弹性元件受力作用面积，； 弹性元件的高度，； 最大压缩量，。满足压边力要求。3.8 模具闭合高度的计算拉深模的闭合高度(h)是指滑块在下止点位置时,上模座上平面与下模座下平面的距离,即 取207

13、式中上模板厚度，40； 下模板厚度，45；垫板厚度，；凹模高度，59.5；凸模厚度，64；零件高度，14.2；安全距离，。4 模具整体结构的确定4.1 拉深部分结构的确定4.1.1 拉深模方案的确定经过对制件工艺性分析，工件适合拉深成形，本设计采用单动压力机上拉深。4.1.2 拉深模结构形式的确定查表5.1：式中 板料厚度， 毛坯直径， 故模具结构需采用压边圈拉深。1本设计拉深模结构采用带压边圈的倒装式结构，采用这种结构的优势在于可采用通用的弹顶装置（弹性压边装置）。4.2 推件装置的确定推件装置有刚性和弹性两种。弹性推件器一般装于下模座下面，与下模板相连。这种装置除有推出工件的作用外，还能压

14、平工件，还可用于卸料和缓冲。刚性推件器一般装于上模，推件力大切可靠。其推件力通过打杆推板推杆推块传至工件。4.3 模架的选择本设计选用复合模。模架选用后侧导柱模架，导柱安装在后侧，从前侧送料，操作比较方便。其下模座主要参数如下表5.1：表5.1 下模座gb/t2855.6主要参数主要参数凹模周界hhl1lbd0数值170170-4535180主要参数sa1a2rl2d数值1801152054280-上模座主要参数如下表5.2：表5.2 上模座gb/t2855.6主要参数主要参数凹模周界hhl1lbd0数值170170-40-210主要参数sa1a2rl2d数值2101152054280424.

15、4 导向装置的选择导向零件可保证模具冲压时，上、下模有一精确的位置关系。在中、小型模具中最广泛采用的导向零件是导柱和导套。本设计所选用的模架配套的是两个导柱。一般导柱安装在下模座，导套安装在上模座，分别采用过盈配合，具体结构如装配图所示。4.5 操作方式的选择 大批量生产，采用自动化操作方式。5 设备的选择由拉深力和模具的闭合高度，选择j23-16b型开式压力机，其主要技术参数如下表：表5.1 压力及技术参数公称压力/kn滑块行程/mm滑块行程次数/（次/min）最大封闭高度/mm封闭高度调节量/mm立柱距离/mm工作台尺寸/mm工作台孔尺寸/mm前后左右前后左右直径1607012025060220300450110220160模柄孔尺寸/mm滑块底面尺寸/mm床身最大可倾角直径/mm深度/mm前后左右4040-356 装配图的绘制 模具视图主要用来表达模具的主要结构形状，工作原理及装配关系。视图的数量一般为主视图左视图和俯视图三个，必要时可以加绘辅助视图，视图的表达方式以剖视图为主，以表达清楚模具内部各组织及其装配关系。主视图应画模具闭合时的工作状态，而不能将上模与下模分开来画。主视图的布置一般情况下应与模具工作状态一致。主视图