轴承端盖冲压模具设计

1、摘 要全文对轴承端盖的工艺分析确定与模具设计进行具体的论证设计。 通过工艺 分析确定需要设计五套模具,分别是落料模、拉深模 1、拉深模 2、拉深模 3、 冲孔模。根据工艺分析与确定,第一套模具进行落料,相应的设计出落料模。从产品 零件图看出其外形规则,对落零件的排样和材料利用率给予相应的确定和计算, 采用刚性卸料、自然落料方式,该步骤的定位方式主要采用销钉定位,同时使用 导料板进行辅助定位于导引; 第二套模具为拉深1模具, 由于其为回转体浅拉深, 故使用压料板、顶杆顶出方式,该步骤的定位方式主要采用销钉定位的方式,使 用四个销钉,均匀分布于零件四周,完成定位工作;第三套模具为拉深2模具, 其工

2、作原理、 定位方式, 均仿照拉深1模具进行设计; 第四套模具为拉深3模具, 其工作原理,定位方式,也均为仿照拉深 1模具进行设计;第五套模具为冲孔模 具,经工艺分析与计算设计出该套模具使用弹性卸料、顶杆顶出方式,该步骤的 定位方式主要采用沉孔定位,同时使用销钉进行辅助定位。关键词:定位;冲孔;拉深;凹模;凸模。Hardware Research on the Measurement System ofRing Laser Resonant CavityAbstractFull process analysis of bearing housing and die design to deter

3、mine the specific argument design. Through the analysis of the technology of five sets of mould design can be determined, respectively is blanking mold, deep drawing mode 1, drawing mode 2, deep drawing, punching die mould 3.According to process analysis and determination, the first set of mould for

4、 blanking, corresponding design ChuLa materials moulds. From product parts graph see the appearance of fall parts rules, layout and material utilization give corresponding determination and calculation, the rigid unloading, natural blanking way, the steps of localization way mainly USES the pin posi

5、tion, and use guide material plate for auxiliary located in guidance The second set of mould for deep drawing 1 mold, because of its deep drawing for axially symmetrical shallow, so use pressure stripper plate, plunger, ejection way, the steps of localization way mainly adopts the mode, use pin posi

6、tioning pin, evenly distributed in four parts around, complete orientation work The third set of mould for deep drawing 2 mould, the working principle, localization way, all modeled deep drawing 1 mould design The fourth set of mould for deep drawing 3 mould, the working principle, localization way,

7、 also are modeled deep drawing 1 mould design The fifth set of mould for punching moulds, analyzes and calculates the process of design the mould using the elastic unloading, plunger, ejection way, the steps of localization way mainly USES the sink holes position, and use pin adjuant positioning.Key

8、Words: Positioning; Punchedhole ; Deep drawing Convex mold; Cave mold.目录1 绪 论 (51.1冲压的概念、特点及应用 (51.2曲柄压力机 (61.3冲压技术的现状及发展方向 (72 设计的具体内容 (103 工艺分析与方案的确定 (113.1零件的工艺分析 (113.2工艺方案及模具结构类型 (123.3排样设计 (134 冲压模具的设计及计算 (184.1落料模具的设计及计算 (184.2拉深模具设计及计算 (244.3冲孔250 +0.01 的模具设计及计算 (275 结 论 (305.1 总结 (305.2 体会

9、(31参考文献 (31致 谢 (32毕业设计(论文知识产权声明 (33毕业设计(论文独创性声明 (34主 要 符 号 表Ra表面粗糙度L周长X 、K系数t材料厚度S步距r半径B宽度A面积材料利用率Z冲裁模初始双面间 隙抗剪强度抗拉强度F作用力n件数h深度A凸、凹刃口尺寸d凸模制造公差d凹模制造公差d d凸模刃口尺寸d p凹模刃口尺寸冲裁件制造公差P m拉深力C间隙系数W压力机功率Q压边力q单位压边力1 绪 论1.1 冲压的概念、特点及应用冷冲压是在常温下利用装在压力机上的模具对材料施加压力, 使其分离或产 生塑性变形,从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的加工方法。冷冲压工序可分为五个基本工序。

10、冲裁:使板料实现分离的冲压工序。弯曲:将金属材料沿弯曲线弯成一定的角度和形状的冲压工序。拉深:将平面板料变成各种开口空心件,或者把空心件的尺寸作进一步改变 的冲压工序。成形:用各种不同性质的局部变形来改变毛坯或冲压件形状的冲压工序。立体压制(体积冲压:将金属材料体积重新分布的冲压工序。每一种基本工序包括多种不同的加工方法,以满足各种冲压加工的要求。冷冲压工艺与其他加工方法相比,有以下特点。用冷冲压加工方法可以得到形状复杂、用其他加工方法难以加工的工件,如 薄板薄壳零件等。冷冲压件的尺寸精度是由模具保证的,因此,尺寸稳定,互换 性好。材料利用率高、工件重量轻、刚性好、强度高、冲压过程耗能少,因此

11、,工 件的成本较低。操作简单、劳动强度低、生产率高、易于实现机械化和自动化。冷冲压加工中所用的模具结构一般比较复杂,生产周期较长、成本较高。1.2 曲柄压力机工作机构:即曲柄滑块机构(或称曲柄连杆机构,它由曲轴、连杆、滑块 等零件组成。其作用是将曲柄的旋转运动转变为滑块的直线往复运动,由滑块带 动模具工作。传动系统:它包括齿轮传动、带传动等机构,起能量传递作用和速度转换作 用。操纵系统:包括离合器、制动器等部件,用以控制工作机构的工作和停止。能源系统:包括电动机、飞轮(带轮。床身:它把压力机所有部分联接成 一个整体,承受全部冲压力。床身上固有工作台,用于安装冲压模具的下模。标称压力: 曲柄压力

12、机的标称压力是指压力机曲柄旋转到离下止点前某一特 定角度(称为标称压力角,约等于 2030时,滑块上所能容许承受的最 大工作压力,它是表示压力机规格的主参数。滑块行程:滑块行程是指滑块从上止点到下止点所经过的距离。对于曲柄压 力机,滑块行程为曲柄半径的两倍。行程次数:滑块每分钟行程次数是指滑块每分钟从上止点运动到下止点,然 后再回到上止点所往复的次数。显然,行程次数越高,压力机的生产率也越高。压力机的装模高度:压力机的装模高度是指滑块在下止点时,滑块底平面到 工作台上的垫板上平面之间的高度。通过调节压力机连杆的长度,可以改变装模 高度的大小。模具的闭合高度应在压力机的最大与最小装模高度之间。压

13、力机工作台面尺寸:压力机工作台面尺寸应大于冲模的最大平面尺寸。一 般工作台面尺寸每边应大于模具下模座尺寸 5070mm,以便安装固定模具用的 螺钉和压板。漏料孔尺寸:当工件或废料需要下落,或模具底部需要安装弹顶装置时,下 落件或弹顶装置的尺寸必须小于工作台中间的漏料孔尺寸。模柄孔尺寸:滑块内模柄安装孔直径和模柄直径二者的基本尺寸应一致,模 柄的高度应小于模柄孔的高度。压力机电动机功率:必须保证压力机的电动机功率大于冲压时所需的功率。1.3 冲压技术的现状及发展方向随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展,许多新技术、新工艺、新 设备、新材料不断涌现,因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要

14、表现和 发展方向如下。冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前,国内外对冲压成形理论 的研究非常重视,在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形 规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。 特别是 随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善, 近年来国内外已开始 应用塑性成形过程的计算机模拟技术,即利用有限元(FEM等有值分析方法模 拟金属的塑性成形过程,根据分析结果,设计人员可预测某一工艺方案成形的可 行性及可能出现的质量问题,并通过在计算机上选择修改相关参数,可实现工艺 及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用,也缩短了制模具周期。研究推广

15、能提高生产率及产品质量、 降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各 种压新工艺,也是冲压技术的发展方向之一。目前,国内外相继涌现出精密冲压 工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经 济的冲压新工艺。其中,精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法,它扩大了冲压 加工范围,目前精密冲裁加工零件的厚度可达 25mm,精度可达 IT1617 级;用 液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺,能加工出用普通加工 方法难以加工的材料和复杂形状的零件,在特定生产条件下具有明显的经济效 果;采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度 高和精度要求较高的板料零

16、件,具有很重要的实用意义;利用金属材料的超塑性 进行超塑成形,可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序,这对于加工形状 复杂和大型板料零件具有突出的优越性; 无模多点成形工序是用高度可调的凸模 群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术, 我国已自主设计制造了具 有国际领先水平的无模多点成形设备,解决了多点压机成形法,从而可随意改变 变形路径与受力状态,提高了材料的成形极限,同时利用反复成形技术可消除材 料内残余应力,实现无回弹成形。无模多点成形系统以CAD/CAM/CAE技术为主要 手段,能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应

17、高速、 自动、精密、安全等大批量现代生产的需要,冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展,与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术,各 种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也 在迅速发展;另一方面,为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要,锌 基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模 及其制造技术也得到了迅速发展。精密、 高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现 代冲模的技术水平。目前,50 个工位以上的级进模进距精度可达到 2 微米,多 功能级进模不仅可以完成冲压全过程,还可完成焊接、装

18、配等工序。我国已能自 行设计制造出达到国际水平的精度达25微米,进距精度23微米,总寿命达1 亿次。 我国主要汽车模具企业, 已能生产成套轿车覆盖件模具, 在设计制造方法、 手段方面已基本达到了国际水平,但在制造方法手段方面已基本达到了国际水 平,模具结构、功能方面也接近国际水平,但在制造质量、精度、制造周期和成 本方面与国外相比还存在一定差距。模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动 化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制 造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛 光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技

19、术水平。高速铣削加工不但具有加 工速度高以及良好的加工精度和表面质量 (主轴转速一般为1500040000r/min , 加工精度一般可达10微米,最好的表面粗糙度Ra1微米,而且与传统切削加 工相比具有温升低(工件只升高 3 摄氏度、切削力小,因而可加工热敏材料和 刚性差的零件,合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料(60HRC加工;电火 花铣削加工(又称电火花创成加工是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维 轮廓加工(像数控铣一样,因此不再需要制造昂贵的成形电极,如日本三菱公 司生产的 EDSCAN8E 电火花铣削加工机床,配置有电极损耗自动补偿系统、 CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统

20、和动态仿真系统,体现了当今电火花加工 机床的技术水平;慢走丝线切割技术的发展水平已相当高,功能也相当完善,自 动化程度已达到无人看管运行的程度,目前切割速度已达到 300mm 2 /min,加工精 度可达1.5 微米,表面粗糙度达 Ra=010.2 微米;精度磨削及抛光已开始使用 数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设 备和技术;模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展,现在三坐标测量机 除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保 护能力、 严密的除尘措施及简单操作步骤, 使得现场自动化检测成为可能。 此外, 激光快速成形技术(RP

21、M与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的 应用。利用RPM技术快速成形三维原型后,通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔 模等技术可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的“M-RPMS-型多功能 快速原型制造系统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺 (分 层实体制造SSM和熔融挤压成形MEM的系统,它基于“模块化技术集成”之概 念而设计和制造,具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工 的主模型为基础, 采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国 产轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件, 高精度

22、、 高寿命、 高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生 产的需要,目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、 高速和数控方向发展,加之机械乃至机器人的大量使用,使冲压生产效率得到大 幅度提高,各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四 边折弯机中送入板料毛坯后,在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲,从而 大幅度提高精度和生产率;在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时,一分钟 可冲几百片,并能自动叠成定、转子铁芯,生产效率比普通压力机提高几十倍, 材料利用率高达97%; 公称压力为250KN的高速压力机的滑块行程次数已达200

23、0 次/min 以上。在多功能压力机方面,日本田公司生产的 2000KN“冲压中心”采 用 CNC 控制,只需 5min 时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作; 美国惠特尼公司生产的CNC金属板材加工中心,在相同的时间内,加工冲压件的 数量为普通压力机的 410 倍,并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作 业。近年来,为了适应市场的激烈竞争,对产品质量的要求越来越高,且其更新 换代的周期大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求,开发了多种适合不同批量 生产的工艺、设备和模具。其中,无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工 位压力机、激光切割和成形机、CNC万能折弯机等新设备已投入使用

24、。特别是近 几年来在国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲压柔性制造单元(FMC和冲 压柔性制造系统(FMS代表了冲压生产新的发展趋势。FMS 系统以数控冲压设 备为主体,包括板料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统,生产 过程完全由计算机控制,车间实现 24 小时无人控制生产。同时,根据不同使用 要求,可以完成各种冲压工序,甚至焊接、装配等工序,更换新产品方便迅速, 冲压件精度也高。模具的标准化及专业化生产,已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件 小批量生产, 冲模零件既具的一定的复杂性和精密性, 又具有一定的结构典型性。 因此,只有实现了冲模的标准化,才能使冲模和冲模零件的生产实

25、现专业化、商 品化,从而降低模具的成本,提高模具的质量和缩短制造周期。目前,国外先进 工业国家模具标准化生产程度已达70%80%,模具厂只需设计制造工作零件,大 部分模具零件均从标准件厂购买,使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度 越不定期越高,分工越来越细,如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等,甚至某 些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模, 这样更有利于制造水平的提 高和制造周期的缩短。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展,除反 映在标准件专业化生产厂家有较多增加外, 标准件品种也有扩展, 精度亦有提高。 但总体情况还满足不了模具工业发展的要求,主要体现在标准化程度还不高(一

26、 般在 40%以下,标准件的品种和规格较少,大多数标准件厂家未形成规模化生 产,标准件质量也还存在较多问题。另外,标准件生产的销售、供货、服务等都 还有待于进一步提高。2 设计的具体内容设计轴承端盖的冲压模具。零件图如下: 图 2.1 轴承端盖零件图冲压技术要求:a.材料:Q235;b.材料厚度:1mm;c.生产批量:中小批量;d.未注公差:按IT10级确定。3 工艺分析与方案的确定3.1 零件的工艺分析材料:该冲压件的材料是Q235是普通碳素钢,具有较好的可冲压性能。零件结构:该冲压件结构简单,适合冲压。尺寸精度:零件图上所有未注公差尺寸属于自由尺寸,可按IT10级确定 工件尺寸的公差。阶梯

27、拉深的方法: 当任意两相邻阶梯直径的比值dn /dn-1都不小于相应的圆筒形件的极限拉深系数时,其拉深方法为由大阶梯到小阶梯依次拉出。坯料的相对 厚度:t/D=1/150100%=0.67%,a.最大阶梯887,h1/d2=7/88=0.08,d1/d2=150/88=1.7,查表3.1 有凸缘圆筒形状件第一次拉深的极限拉深系数得h/d=0.37, 而实际h1/d2=0.080.37,故该阶梯可以一次拉深;表 3.1 有凸缘圆筒形件第一次拉深的极限拉深系数 凸缘相对直径 d/d0.60.3 0.30.11.3 0.54 0.551.5 0.51 0.521.8 0.48 0.48b.锥形阶梯

28、有经验公式可得:h/d45时,通常采用有拉延筋的模具进行拉深。此处h/d3=7/78=0.09,故可以一次拉深;c.最小阶梯537,h3/d4=7/53=0.13,d3/d4=78/53=1.47, 查表3.1有凸缘 圆筒形状件第一次拉深的极限拉深系数得h/d=0.45, 而实际h 3/d4=0.0130.45,故该阶梯可以一次拉深。结论:适合冲压。3.2 工艺方案及模具结构类型该零件包括落料、拉深、冲孔三个基本工序,可以采用以下几种工艺方案: 方案一:落料,冲裁出零件毛坯料;使用简单拉深模,成型轴承端盖底层直沉孔结构;使用简单拉伸模具,成型轴承端盖斜角度沉孔;使用简单拉深模具,成型轴承端盖上

29、层直沉孔;使用冲孔模具,冲裁中心圆孔。方案二:落料,冲裁出零件毛坯料;使用复合拉深模具,一次成型轴承端盖复杂的沉空结构;使用冲孔模具,冲裁中心圆孔。两种方案优缺点分析:方案一:使用简单冲裁模具,结构简单,易于制造和维修,模模具设置导向 机构,精度高,适合各种孔类零件冲裁,但是由于模具增加导柱、导套结构,使 模具外形尺寸较大,且根据要求不同,需要更换冲压机或模具;方案二:使用复合冲裁模具,在进行冲裁时,一次定位就可以完成冲裁件内 部的几何尺寸,故制件的位置度尺寸精度高,生产效率高,适合位置精度高、大 批量生产的制件选用。但这种模具结构复杂、制作困难。因此,方案一适合该工件的工艺方案,利于加工,操

30、作方便,首选方案方一。3.3 排样设计由零件图可知工件拉深圆角半径 r=2mm,厚度 t=1mm;零件的展开尺寸需以 中心部位尺寸作为计算的依据,采用既有公式法计算毛坯尺寸。零件切边余量 :由d/d=1.5,查表3.2带凸缘件的修边余量得:故 =3.6mm;t表 3.2 带凸缘件的修边余量凸缘直径1.52.0 2.02.5 2.53.0d t(mm50100 3.5 3.0 2.5 2.2100150 4.3 3.6 3.0 2.5150200 5.0 4.2 3.5 2.7由于该工件壁厚为1mm,故采用内侧尺寸来计算,绘制出零件内侧图,如图3.1. 图 3.1 零件阶梯简图圆角(图3.2尺寸

31、计算:a= r= =1.414mcos45=(r 2 +r 2 c 2 /(2rr即:c= /2=(8c 2 /(24=2.343mb= = = =0.586m 图 3.2 圆角展开相关计算示意图表面积A1(图3.3:d2=d2+r=88+22=92mA1=(d1/2 2 (d2/2= (68.6 2 46 2 =8136.599 mm 2 图 3.3 一次展开面积计算示意图表面积A2(图3.4: A2=( 2 rd2/22r 2 (3.1=( 2 292/2 2 2=882.871 mm 2 图 3-4 二次展开面积计算示意图表面积A3(图3.5: h=72a=721.414=3.586mA

32、3=d2h=883.586=991.386 mm 2 图 3.5 三次展开面积计算示意图表面积A4(图3.6: S=(/82hr=/2=1.571mH=a=1.414md2= d22r=84mA4=(d2S+2Hr=(841.571+21.4142=423.462mm 2 (3.2 图 3.6 四次展开面积计算示意图表面积A5(图3.7: d2=d22b=8820.586=86.828md3=d32a=7821.414=75.172mh2=h22a=721.414=4.172mS= =7.167m (3.3A5=S(d2+d3/2 (3.4 =7.167(86.828+75.172/2=182

33、3.779 mm 2 图 3.7 五次展开面积计算示意图表面积(图3.8A6: d3=d32b=7820.585=76.828mH1=b=0.586mA6=(d3S+2H1r (3.5=(76.8281.571+20.5862=386.544 mm 2 图 3.8 六次展开面积计算示意图表面积(图3.9A7: d4=d4+2r=53+4=57mA7=(d3/2 2 (d4/2 2 =(76.828/2 2 (57/2 2 =2084.087 mm 2 图 3.9 七次展开面积计算示意图表面积(图3.10A8: A8=( 2 rd4/22r 2 (3.6=( 2 257/222 2=537.43

34、5 mm 2 图 3.10 八次展开面积计算示意图 表面积(图3.11A9: h3=h32r=74=3mA9=d4h3=533=499.531 mm 2 图 3.11 九次展开面积计算示意图表面积(图3.12A10: d4=d4-2r=53-22=49mA10=( 2 r d4/2+2r 2 (3.7 =( 2 249/2-22 2=508.743 mm 2 图 3.12 十次展开面积计算示意图 表面积(图3.13A11: A11=(d4/2 2 (d5/2 2 =(49/2 2 (25/2 2 =1394.867 mm 2 图 3.13 十一次展开面积计算示意图 工件的展开面积A:A=A1+

35、A2+A11=8136.599+882.871+991.386+423.462+1823.779+386.544+2084.087+537.435+499 .513+508.743+1394.867=17669.286 mm 2由 A=D 2 /4得:D= = =149.99150mm 2 由此可得零件展开图为 一 个圆形,其直径为150mm。展开图如图3.14图 3.14毛坯图该工件的展开图为一个简单的圆形,因此采用单排方式。由表3.3查得搭边值:工件之间的搭边值a=1.5,工件与条料的搭边值为b=1.5;表 3.3 最小搭边值材料厚度 工件间 a 沿边 b0.508 1.0 1.20.81

36、.2 1.2 1.41.21.6 1.4 1.6条料宽度:B=153mm; 材料的利用率: =17671 (3.8 排样图如图3.15.图 3.15 排样图4 冲压模具的设计及计算4.1 落料模具的设计及计算由于凸、凹模之间存在着间隙,使落下的料或冲出的孔都带有锥度。落料的 大段尺寸等于或接近凹模刃口尺寸,冲孔件的小端尺寸等于或接近凸模刃口尺 寸。 在测量与使用中, 落料件以大端尺寸为基准, 冲孔孔径是以小端尺寸为基准。 冲裁时,凸模和凹模要与制件或废料发生摩擦,凸模越磨越小,凹模越磨越大, 结果间隙越用越大。由此,在确定模具刃口尺寸及其制造公差时,需需要遵循下 述原则: 落料时,先确定凹模刃

37、口尺寸,凹模刃口的基本尺寸取接近或等于零件的最小极限尺寸, 以保证凹模磨损在一定范围内仍能冲出合格的零件。凸模刃口的基本尺寸减去一个最小间隙值来确定;冲孔时,先确定凸模刃口尺寸, 凸模刃口的基本尺寸取接近或等于孔的最大极限尺寸,以保证凸模磨损在一定范围内仍可以使用,而凹模刃口的基本尺寸按凸模的基本尺寸加上一个最小合理间隙来确定; 凸模和凹模刃口的制造公差主要取于冲裁件的精度和形状, 一般模具的制造精度比冲裁件的精度高23级, 对于规则形状的制件, 模具可以按IT89级精度制造。由表4.1查得零件尺寸精度为IT10级,冲模制造精度为IT8级表 4.1 零件精度与模具制造精度冲模制0.5 0.8

38、1.0 1.5 2 3 4 5 612造精度IT6IT7 IT8 IT8 IT9 IT10 IT10 IT7IT8 IT9 IT10 IT10 IT12 IT12 IT12 IT9 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT14允许范围内,应考虑采用较小间隙,这时尽管模具的寿命有所降低,但制件的光亮 带较宽,断面与板料面垂直,毛刺与圆角及弯曲变形都很小;当冲裁件的断面质 量无特殊要求时,在间隙允许范围内。落料力计算落料力:Pm=CLt (4.1 式中: -材料的剪应力,MPa;C-冲裁条件系数,C=1.01.1,一般取C=1.1;t-材料厚度,mm;L-冲剪轮廓总长度,mm。由表4

39、.2 Q235材料机械性能表查得 380MPa表 4.2 Q235材料机械性能材料 抗剪强度MPa抗拉强度bMPa屈服强度sMPa延伸率u%切入率K%弹性模量EMPaQ235 310380 380470 235 2125 63 210 5由3.14展开图可知零件展开图得:零件毛坯的周长: L=471.2389mm,故:Pm=CLt =1.1471.23891380=196977.86 kg=196.9810 3 kg落料冲剪功率由公式W=KPmt/1000得:W=KPmt/1000=0.63196977.861/1000=124.1 kgm基于以上计算,查表4.3冲床负载能力表,选用冲床吨位为

40、300吨。表 4.3 冲床负载能力表负载能力(M/T30 40 50 75 100 150 200 300 400 500 600 单曲柄式 65 75 85 100 120 140 170 205 250 260 280 双曲柄式 85 90 120 137 170 190 210 230脱模力由公式:Ps=2.5Lt=2.5471.23861=1178.1 kg母模块厚度由公式:T=K (4.2式中:Pm-最大冲裁剪负载,kg;K-轮廓长度修正系数查表4.4轮廓长度修正系数,查得K=1.50表 4.4 轮廓长度修正系数轮廓长度/mm 50 5075 75150 150300 300500

41、500修正系数K 1.0 1.12 1.25 1.37 1.50 1.60故:T=K =K =93.1取木模板厚度T=100经查找,无市售符合要求的钢板,故自定母模板尺寸为:350350100冲裁间隙是冲裁件中凸模与凹模刃口之间的间隙。凸模与凹模每侧的间 隙称为单面间隙,用 Z/2 表示;两侧间隙之和称为双面间隙,用 Z 表示;冲 裁间隙对冲裁过程有着很大的影响;对冲裁件的质量起决定性的作用;对冲 压力和模具寿命也有较大的影响。查表4.5可得:冲裁模初始双面间隙:Zmax =0.100mm,Zmin=0.140mm。表 4.5 冲裁模初始双面间隙材料厚度 Zmin Zmax0.6 0.048

42、0.0720.7 0.064 0.0920.8 0.072 0.1040.9 0.090 0.1261.0 0.100 0.1401.2 0.126 0.180由于本工序为落料,冲裁形状简单,为圆形冲裁,采用凹模与凸模分开 加工的方式。采用凹模与凸模分开加工,其优点是凸、凹模具有互换性,便 于成批制造,以及维修与更换;缺点是:为了保证间隙在合理范围内,需要采用较小的凸凹模制造公差,才能满足p +dZmax-Zmin。查标准公差带表得零件的公差为IT10级,故 =0.185,查表4.6,得冲裁时凸模凹模制造公差为: p =0.030,d=0.045;表 4.6 凸模凹模的制造公差基本尺寸 凸模偏

43、差 p 凹模偏差 d 18 0.022 0.0201930 0.020 0.03253080 0.020 0.03080120 0.025 0.035120180 0.030 0.040180260 0.030 0.045260360 0.035 0.050360500 0.040 0.060 500 0.050 0.070查4.7冲裁模磨损系数 X得X=0.5;表 4.7 磨损系数 X材料厚度/mm 1 0.75 0.5 12 0.20 0.210.41 0.4224 4 0.30 0.310.59 0.60经校核可知:p +dZmax-Zmin(0.030+0.0450.640-0.460

44、成立,所以设计合理。代入公式: Dd= (4.3 Dp= (4.4式中: 、 Dp-凸、凹模刃口尺寸,单位为mm;X-磨损系数;、 -凸、凹模的制造公差,单位为mm;-冲裁件的制造公差,单位为mm;-最小合理间隙,单位为mm。 故: Dd= = mm Dp= = mm该套模具主要完成零件毛坯排样后的落料工作,工作起初,在倒料板的导引 下,带料由前向后进入模具,碰到档料销后,驱动冲压机,开始合模,零件毛坯 被冲落,由模具下面的大孔落下,之后开始开模,当带料碰到卸料板时,聊被脱 落下来,完成一次冲裁。 图 4.1 落料模具装配简图4.2 拉深模具设计及计算最大直径拉深时,应压边,计算公式:F= d

45、t K (4.5 其后各阶梯拉深不采用压边,计算公式为F=1.25 (D-dt K (4.6 式中: F-拉深力,单位为N;t-板料厚度,单位为mm;D-坯料直径,单位为mm;d-拉深后的工序尺寸,单位为mm;-拉伸件材料的强度极限,单位为MPa; K-修正系数。查表4.8首次拉深修正系数值 K得:K=1,表 4.8 首次拉深修正系数值m 0.55 0.57 0.60 0.62 0.65 0.67 0.70 K 1 0.93 0.86 0.79 0.72 0.66 0.6查表4.2 Q235材料机械性能表得抗拉强度 =470 MPa,故首次拉深力:F= dt K= 8814701=129936

46、.3 N压边力计算:压边力计算公式:Q=Sq (4.7 式中:S-开始拉深瞬间,不考虑凹模圆角的压边面积,单位为mm 2 ;q单位压边力,单位为N。S= (D/2 2 (d2/2 2 = (75 2 44 2 =11589.34 mm 2查表4.9单位压边力表,取q=2.5。表 4.9 单位压边力 q材料厚度/mm 单位压边力/MPat0.5 2.02.5故:Q=Sq=11589.342.5=28973. 35 N=F+Q=129936.3+11589.34=141525.64 N则工艺力为:F总第二阶梯为锥形拉深,不需要压边,则拉深力为:F=1.25 (Ddt K= 1.25 (8875.1

47、721470=23676.5 N第三阶梯采用有压边计算,拉深力为:F= dt K= 3514701=51679.2 N压边力计算:S= (d4/2 2 (d5/2 2 = (49 2 25 2 =5579.3 mm 2查表4.10单位压边力表,取q=2.5故:Q=Sq=5579.32.52=13948.26 N=F+Q=51679.2+13948.26=65627.46 N则工艺力为:F总由前确定,拉深分三阶梯,三次拉深而成,首先拉深直径 88 的大阶梯,其 次为锥形阶梯,最后是直径53的阶梯。凸模凹模间隙确定:h1/d2=7/88=0.080, h2/d3=7/78=0.090, h3/d4

48、=7/53=0.132由经验得:当拉深相对高度 /d0.15时,为了克服回弹,采用负间隙,即 Z=(0.750.8t=(0.750.8,此处取Z=0.8mm。a.88的阶梯由标准公差带表得该处零件制造公差,即 1=0.140mm,由表46拉深凸模、 凹模的制造公差带表 得: =0.050, =0.080, D d1= (4.8 = D p1= (4.9 = mmb.锥形阶梯锥形大端:与88阶梯尺寸相同,即:大端凹模尺寸:D d21=D d1=大端凸模尺寸:D p21=D p1=锥形小端:由表4.6标准公差带表得此处的零件制造公差: 2=0.120,由表4.6拉深凸、凹模的制造公差表得:=0.0

49、50, =0.080 凹模尺寸: D d22= = 凸模尺寸: D p22= = mmc.53的阶梯由标准公差带表得:此处零件制造公差 3=0.120查表4.6拉深凸、凹模的制造公差表 得:=0.050, =0.080 凹模尺寸: D d3= = 凸模尺寸: D p3= = mm该套模具主要完成的是轴承端盖阶梯的拉神工作, 在四个定位销的共同作 用下,将零件毛坯放置于凹模中心位置,进而开始合模动作,在压边力与拉 深力的共同作用下完成拉深工序,之后开始开模,凸模上装置有排气孔,故 零件不会与其粘连,开模之后,使用手动方式驱动推件杆,将零件推出凹模, 完成一次拉深过程。 图 4.2 第一次拉深模具

50、装配简图4.3 冲孔 250 +0.01的模具设计及计算由公式P m =CLt 计算,孔的轮廓长L= d= 25=78.5mm,查表4.2 Q235材料的机械性能表,得 =380MPa,故冲孔力:P m =CLt =1.178.51380=32831 N 冲孔冲剪功率由公式:W=KPmt/1000代入数值得:W=KPmt/1000=0.63328311/1000=20.67 kgm 基于以上计算查表4.3冲床负载能力表,选用冲床吨位为30吨。 脱模力计算:由公式Ps =2.5Lt得:Ps=2.578.51=196.25 kg母模块厚度由公式:T=K查表4.7轮廓长度修正系数,查得K=1.25故:T=K =1.25 =40.02mm取木模板厚度T=40mm经查找,无市售符合要求的钢板,故自定母模板尺寸为:25025040查表4.5冲裁模双面间隙可得:冲裁模初始双面间隙:Z max =0.100mm,Zmin=0.140mm。此处仍按照配合加工方式。由零件图可知:零件公差为 =0.01查表4.6冲裁时凸模凹模的制造公差表得:X=0.35;凹凸模尺寸为: 凸模尺寸:dp= (4.10 凹模尺寸:dd= (4.11式中: 、 dd-冲孔