课程设计落料拉伸模1

1、模具课程设计学院:材料学院 姓名:谭峰班级:锻压 12-01 学号:311206000420 时间:2016.1.1 1.18目 录1 绪 论 . 12工艺分析以及模具设计 . 4 2.1零件工艺性分析 . 4 2.1.1. 材料分析 . 5 2.1.2. 结构分析 . 5 2.1.3. 精度分析 . 错误!未定义书签。 2.2工艺方案的确定 . 5 2.3零件工艺计算 . 6 2.3.1. 拉深工艺计算 . 6 2.3.2. 落料拉深复合模工艺计算 . 7 2.3.3. 第二次拉深模工艺计算 . 10 2.3.4. 第三次拉深模工艺计算 . 错误!未定义书签。 2.3.5. 第四次拉深模工艺

2、计算 . 10 2.3.6压力中心 . 10 2.4冲压设备的选用 . 11 2.4.1. 落料拉深复合模设备的选用 . 11 2.4.2. 第二次拉深模设备的选用 . 错误!未定义书签。 2.5模具零部件结构的确定 . 112.5.1. 落料拉深复合模零部件设计 . 错误!未定义书签。3 模具装配与调试 . 错误!未定义书签。 3.1安装顺序 . 错误!未定义书签。 3.2 装配要点 . 错误!未定义书签。 3.3 装配过程 . 错误!未定义书签。 结束语 . 错误!未定义书签。 参考文献 . 171 绪 论1.1 冲压的概念、特点及应用冲压是利用安装在冲压设备 (主要是压力机 上的模具对材

3、料施加压力, 使其产生分离或塑性变形, 从而获得所需零件 (俗称冲压或冲压件 的一种压力加工方法。 冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工, 且主要采用板料来加工成所需零件, 所以也叫冷冲压或板料冲压。 冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一, 隶属于材料成型工程术, 冲压所使用的模具称为冲压模具, 简称冲模。冲模是将材料 (金属或非金属 批量加工成所需冲件的专用工具。 冲模在冲压中 至关重要,没有符合要求的冲模,批量冲压生产就难以进行;没有先进的冲模, 先进的冲压工艺就无法实现。 冲压工艺与模具、 冲压设备和冲压材料构成冲压加 工的三要素,只有它们完美的相互结合才能得出冲压件。与机械加工

4、及塑性加工的其它方法相比, 冲压加工无论在技术方面还是经济 方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。(1 冲压加工的生产效率高, 且操作方便, 易于实现机械化与自动化。 这是 因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工, 普通压力机的行程次数为每分钟可 达几十次, 高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上, 而且每次冲压行程就可 能得到一个冲件。(2冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度,且一般不破坏冲压 件的表面质量 , 而模具的寿命一般较长 , 所以冲压的质量稳定 , 互换性好 , 具有 “一 模一样”的特征。(3 冲压可加工出尺寸范围较大、 形状较复杂的零件, 如小到钟表的秒表, 大到汽车

5、纵梁、 覆盖件等, 加上冲压时材料的冷变形硬化效应, 冲压的强度和刚 度均较高。(4 冲压一般没有切屑碎料生成, 材料的消耗较少, 且不需其它加热设备, 因而是一种省料,节能的加工方法,冲压件的成本较低。但是, 冲压加工所使用的模具一般具有专用性, 有时一个复杂零件需要数套 模具才能加工成形,且模具 制造的精度高,技术要求高,是技术密集形产品。 所以, 只有在冲压件生产批量较大的情况下, 冲压加工的优点才能充分体现, 从 而获得较好的经济效益。冲压在现代工业生产中, 尤其是大批量生产中应用十分广泛。 相当多的工业 部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件, 如汽车、 农机、 仪器、 仪表、 电子

6、、 航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中,冲压件所占的比重都相当 的大, 少则 60%以上, 多则 90%以上。 不少过去用锻造 =铸造和切削加工方法制造 的零件,现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说,如果生 产中不谅采用冲压工艺, 许多工业部门要提高生产效率和产品质量、 降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的 。1.2 冲压的基本工序及模具由于冲压加工的零件种类繁多, 各类零件的形状、 尺寸和精度要求又各不相 同, 因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。 概括起来, 可分为分离工 序和成形工序两大类;分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定

7、形 状、尺寸和断面质量的冲压(俗称冲裁件的工序;成形工序是指使坯料在不破 裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。两类工序, 按基本变形方式不同又可分为冲裁、 弯曲、 拉深和成形四种基本 工序,每种基本工序还包含有多种单一工序。在际生产中, 当冲压件的生产批量较大、 尺寸较少而公差要求较小时, 若用 分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。 这时在工艺上多采用集中的 方案, 即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成, 称为组合的方法 不同,又可将其分为复合 -级进和复合 -级进三种组合方式。冲模的结构类型也很多。 通常按工序性质可分为冲裁模、 弯曲模、 拉深模和

8、 成形模等; 按工序的组合方式可分为单工序模、 复合模和级进模等。 但不论何种 类型的冲模, 都可看成是由上模和下模两部分组成, 下模被固定在压力机工作台 或垫板上,是冲模的固定部分。工作时,坯料在下模面上通过定位零件定位,压 力机滑块带动上模下压,在模具工作零件(即凸模、凹模的作用下坯料便产生 分离或塑性变形, 从而获得所需形状与尺寸的冲件。 上模回升时, 模具的卸料与 出件装置将冲件或废料从凸、 凹模上卸下或推、 顶出来, 以便进行下一次冲压循 环。第二章 工艺分析以及模具设计2.1零件工艺性分析工件为图 1所示拉深件,材料 08钢,材料厚度 1mm ,其工艺性分析内容如 下 : 零件毛坯

9、图2.1.1.材料分析08钢为优质碳素结构钢,属于深拉深级别钢,具有良好的拉深成形性能 。 2.1.2. 结构分析零件为一无凸缘筒形件,结构简单,底部圆角半径为 R3,满足筒形拉深件底部 圆角半径大于一倍料厚的要求,因此,零件具有良好的结构工艺性。2.2工艺方案的确定 1、工艺方案分析该工件包括落料、拉深两个基本工序,可有以下三种工艺方案:方案一:先落料,首次拉深一,再次拉深。采用单工序模生产。方案二:落料 +拉深复合,后拉深二次,采用复合模 +单工序模生产。 方案三:先落料,后二次复合拉深。采用单工序模 +复合模生产。方案四:落料 +拉深 +再次拉深。采用复合模生产。方案一模具结构简单, 但

10、需三道工序三副模具, 成本高而生产效率低, 难 以满足大批量生产要求。 方案二只需二副模具, 工件的精度及生产效率都较高, 工件精度也能满足要求,操作方便,成本较低。方案三也只需要二副模具,制 造难度大,成本也大。方案四只需一副模具,生产效率高,操作方便,工件精度也能满足要求, 但模具成本造价高。 通过对上述四种方案的分析比较, 该件 的冲压生产采用方案二为佳。2.3零件工艺计算2.3.1. 拉深工艺计算零件的材料厚度为 1mm ,所以所有计算以中径为准。(1确定零件修边余量零件的相对高度 经查得修边余量5mm =h ,所以,修正后拉深件的总高应为 106+5=111mm。 (2 确定坯料尺寸

11、 D由无凸缘筒形拉深件坯料尺寸计算公式得204mmmm 356. 038072. 11118040856. 072. 142222-+=-+=r dr dh d D(3判断是否采用压边圈 零件的相对厚度,0. 491002041100=D t 经查表为了保证零件质量,减少拉深次数,决定采用压边圈。(4 确定拉深次数查得零件的各次极限拉深系数分别为 m1=0.56, m2=0.78, m3=0.8, m4=0.82, m5=0.85。所以,每次拉深后筒形件的直径分别为114.24mm204mm 65. 011=D m d 89.12mm 114.24mm 87. 0122=d m d 71.30

12、mm89.12mm 8. 0233=d m d <80mm 由上计算可知共需 3次拉深。(5 确定各工序件直径调整各次拉深系数分别为 75. 01=m , 97. 02=m , 82. 03=m ,则调整后每次拉1.32580610=d h深所得筒形件的直径为116.28mm204mm 75. 011=D m d mm 86. 91116.28mm 97. 0122=d m d第三次拉深时的实际拉深系数 78. 091.868023=d d m , 其大于第二次实际拉深系 数 2m 和第三次极限拉深系数 3m ,所以调整合理。第三次拉深后筒形件的直径 为 80mm 。(6 确定各工序件高

13、度根据拉深件圆角半径计算公式,取各次拉深筒形件圆角半径分别为 mm 81=r ,5mm 2=r ,所以每次拉深后筒形件的高度60.4mmmm 832. 0116.28(116.28843. 0mm 116.28116.28204(25. 032. 0(43. 0 (25. 0211111121=+-=+-=r d d rd d D h92.48mmmm 532. 091.86(91.86543. 0mm 91.8691.86204(25. 032. 0(43. 0 (25. 0222222222=+-=+-=r d d rd d D h第三次拉深后筒形件高度应等于零件要求尺寸,即 111mm

14、4=h 。 2.3.2. 落料拉深复合模工艺计算 (1 落料凸、凹模刃口尺寸计算根据零件形状特点,刃口尺寸计算采用分开制造法。落料尺寸为 054. 0204-,落 料凹模刃口尺寸计算如下。查得该零件冲裁凸、凹模最小间隙 100mm . 0min =Z ,最大间隙 mm 014. 0max =Z , 凸模制造公差 mm 025. 0T =,凹模制造公差 mm 035. 0A =。将以上各值代入A T + min max Z Z -校验是否成立。 经校验, 不等式部不成立, 所以可按下式计算工作零件刃口尺寸。mm 203.56mm 054. 05. 0204 (240. 00240. 000max

15、 A A+=-=-= (X D D mm203.46mm 100. 0203.56( (0160. 00160. 00min T T-=-=-=Z D D A(2 首次拉深凸、凹模尺寸计算第一次拉深件后零件直径为 116.28mm ,由公式 max 1. 1t Z =确定拉深凸、凹模间隙 值 Z ,由 2t =,所以间隙 1.1mm 1mm 1.1=Z ,则首次拉深凹模 mm 117.28mm 1116.28( (30. 0008. 0001A +=+=+=A t d D 。 首次拉深凸模 mm 115.08mm 2.2117.28( 2(020. 0005. 00T -=-=-=T Z D

16、D A (3排样计算零件采用单直排排样方式,查得零件间的搭边值为 1.2mm ,零件与条料侧边 之间的搭边值为 1.5mm ,若模具采用无侧压装置的导料板结构,则条料上零件的 步距为 S=d+a=204+1.2=205.2mm;条料宽度 mm 208mm 15. 12204( 2(07. 007. 00max -=+=+=c a D B选用规格为 1mm ×000mm ×1500mm 的板料,计算裁料方式如下。 裁成宽 208mm ,长 1000mm 的条料,则每张板料所出零件数为个 2847205.210002081500= 裁成宽 208mm ,长 1500mm 的条料

17、,则每张板料所出零件数为个 2874205.215002081000= 两种裁法的材料利用率相同: 第一种裁法:%. %LB n 总 60.9815001000420414328100422=零件的排样图如图所示。 (4 力的计算模具为落料拉深复合模,动作顺序是先落料后拉深,现分别计算落料力 落 F 、拉 深力 拉 F 和压边力 压 F 。249.18kN N 300120414. 33. 1=KLt F 落 4kN5. 091N 10031116.2814. 311=K t d F b 拉 46.83kNN 5. 2 821116.28(2044 2422212+-=+-=Pr t d D

18、F A (压 因为拉深力与压边力的和小于落料力 落 压 拉 F F F <=+=+156.33KN 46.8309.51, 所以,应按照落料力的大小选用设备。初选设备为 J23 35。零件排样图2.3.3. 第二次拉深模工艺计算 (1拉深凸、凹模尺寸计算第二次拉深件后零件直径为 40.51 mm ,拉深凸、凹模间隙值仍为 1.2mm ,则 拉深凸、凹模尺寸分别为mm 92.86mm 191.86( (30. 0008. 0002A A +=+=+=t d D mm 90.46mm 2.492.86( 2(020. 0005. 00T T -=-=-=Z D D A(2拉深力计算7.53k

19、N678N . 0003191.8622=K t d F b 拉 ·根据以上力的计算,初选设备位 J23 21。 2.3.4. 第三次拉深模工艺计算 (1拉深凸、凹模尺寸计算 由 Z=1.05t,得 Z=1.05因为零件标注外形尺寸 80mm ,所以要先计算凹模,即mm 81mm 180( (30. 0008. 0003A +=+=+=A t d D mm 78.9mm 2.181( 2(002. 0005. 00T -=-=-=T Z D D (2拉深力计算5.236kN4N 6. 03001804=K dt F b 拉2.3.5压力中心压力中心即工件内外圆周边上冲裁力的合力中心。

20、应尽可能使冲裁力的压 力中心和压力机的压力中心一致,否则会产生一个附加力矩,使模具产生偏斜、 间隙不均匀,并使压力机和模具的导向机构产生不均匀磨损,刃口迅速变钝。内外周边形状对称的工件,其几何中心就是压力中心。 因为笔者所设计的冲裁件是一个周边形状对称的零件,因而其压力几何中心,即圆心所在位置。2.4冲压设备的选用2.4.1. 落料拉深复合模设备的选用根据以上计算, 同时考虑拉深件的高度选取开式双柱可倾压力机 JB23-35, 其主要技术参数如下:公称压力:350kN滑块行程:80mm最大闭合高度:300 mm闭合高度调节量:60 mm滑块中心线到床身距离:200mm工作台尺寸:400x600

21、 mm工作台孔尺寸:250 mm×180mmx210 mm模柄孔尺寸:50 mm×70 mm垫板厚度:70mm 第三节 模具总体设计2.3.1 模具类型的选择分析冲压工艺性,采用复合模具生产效率高,模具结构容易制造,模具类型为落料-拉深复合模。2.3.2 定位方式的选择模具中冲压采用条料进给,用两个导料销导料,送进步距采用挡料销。2.3.3 卸料、出件方式模具中采用弹性卸料装置,倒装复合模,在拉深完成后,由推杆将工件从凸凹模型腔中推出,用压力机工作台下标准缓冲器提供压边力。2.3.4 导向方式为了便于条料从侧面送进,用后侧导柱的导向方式。第四节 主要零部件的设计2.4.1

22、凹模周界尺寸的计算因制件形状简单,制件尺寸较小,只有一个工位,故选用整体式圆形凹模 比较合理。由于本模具为落料、拉深倒装复合模,凹模选取的厚度要考虑到拉深见的 深度, 以及考虑到拉深凸模的端面要低于落料凹模一定距离, 采用标准件厚度选 取为28mm ,查书冲压模具设计与制造中凹模尺寸计算公式:W=1.2H(H-凹模的厚度则W=33.6mm落料凹模的外形直径为:d=2W+落料凹模刃口尺寸=60+204=264mm2.4.2 拉深凸模长度计算根据模具设计结构具体形式,凸模的长度为L =Y t A H H +21式中 L 凸模长度(mm ;1H 凸模固定板厚度(mm 1;它取决于冲件的厚度, 这里取

23、 20mm ; 2H 卸料板厚度(mm , 取 20mm ;A 凸模固定板和弹簧卸料板间距,取 40mm ;t 料厚,(1mm ;Y 附加长度,包括修磨余量(46mm , 这里取 3mm, 凸模进入凹模的深 度,取 1mm 。将数据代入得:凸模长度 L=Y t A H H +21=20+20+40+1+4=85mm2.4.3 凸凹模的长度凸凹模的长度要考虑到模具的具体结构, 同时要考虑凸模的修磨量及固定板 与卸料板之间的安全距离等因素。凸凹模长度可按下式计算:L=h h h +21 1L-凸凹模长度 h 1- 凸模长度 h 2-压边圈的厚度 -板料的厚度h -附加长度.最后算得,L=60+15

24、+1+8=55mm第五节 模架及其他零部件的选用2.5.1 模架及其零件选用模具选用滑动导向后侧导柱模架.模架的规格:400 mmX315mmX(190350mm导柱 d/mm*L/mm为 40X160 ;导套 d/mm*L/mm*D/mm为 11555X 上模座厚度取 55mm上模垫板厚度取 6mm上模固定板的厚度取 20mm弹性卸料板的厚度取 16mm下固定板的厚度取 16mm下模垫板的厚度取 6mm下模座的厚度取 65mm模具的闭合高度为:H H H H H H H 下模 下垫 板 上固 定 凸凹 模 上垫 板 上模 闭 +=55+6+120+30+6+65=282mm2.5.2 标准零

25、件的选用1.模柄的选择模柄的规格为:A 40X95 (GB2862.1-81 材料:Q 2352.螺钉:上模选M 10, 下模选M 12, 长度根据模具结构定。3.圆柱销:上模选 10,下模选 12,长度由结构定。4.弹簧的选用:卸料力已算出为:2844.7N,选用6个弹簧,每个弹簧要承担 474N的力。压缩量 =h I 工作拉深行程 +落料凹模高出拉深凸模的距离 +卸料板超出凸凹模刃口的距离,则 =h I 18.2+3+0.5=21.7mm查表选弹簧 :外径:D 2=19 钢丝直径:d=(D 2-D 1/2=4.5mm自由高度:=h 063mm 根据该号弹簧压力特性可知, 弹簧最大工作载荷下

26、 的总变形量为 23.3mm, 最大载荷 F j =800N, 除去 21.7mm 工作压缩量外, 取预压 .6mm,此时弹簧的预压力为 54.9N 。最后选定弹簧的规格为:4.5mm X 19mm X 63mm GB2089-1994冷 冲模设计指导 5 推杆的尺寸:根据模柄的尺寸来确定推杆的直径:选 12的推杆。推杆的长度=模柄总长 +上模垫板厚度 +凸凹模高-推件块厚=95+6+52-26.5=126.5mm取L=130mm推件杆尺寸为:12mm X 130mm , 材料取 45钢,热处理硬度:4348HRC6 挡料销选圆柱头固定挡料销,此种挡料销结构简单,制造方便,当固定部分和工 作部

27、分的直径差别大,不至于消弱凹模的强度。尺寸为:A 10mm X 6mm X 3mm,GB2866.11-81冷冲模设计指导 材料:45钢,热处理:4246HRC第三章 模具的装配模具的装配就是根据模具的结构特点和技术条件,以一定的装配顺序和方 法, 将符合图样技术要求的零件, 经协调加工组装成满足使用要求的模具。 在装 配的过程中, 即要保证配合零件的配合精度, 又要保证零件之间的位置精度, 对 于具有相对运动的零部件, 还必须保证他们之间的运动精度。 因此, 模具装配是 最后实现冲模设计和冲压工艺意图的过程, 是模具制造中的关键工序。 模具装配 的质量直接影响制件的冲压质量、模具的使用与维护

28、和模具的寿命。第一节 模具的装配3.1.1 主要组件的装配1 模柄的装配模柄与上模是压入式配合, 在安装垫板前先要装模柄, 模柄与上模座的 配合要求为:H 7/n6 。将模柄压如上模座,最后将模柄的底座磨平,检查 其平行度和垂直度。2 凸凹模的装配凸凹模与固定板的配合要求是 H7/n6 , 装配时,先在压力机上将凸凹模 压入固定板内,检查其垂直度,然后和固定板的上平面一起磨平。3 拉深凸模的装配凸模和下固定板的装配也为压入配合,配合要求也为H 7/n6,在压力机 上将凸模压入固定板, 检查凸模垂直度, 然后将固定板的下平面与凸模尾部 一起磨平。3.1.2 模具的总装配为了便于装配,首先装上模,

29、再装下模。1 上模的装配A :将上模座倒置,然后把垫板、推杆、推件块、压入固定板的凸凹模一 起安放在上模座上,用推杆将推件块撑起,以防止推件块在凸凹模内腔中 倾斜。 再把卸料板套在凸凹模上, 在卸料板和上模座之间垫平行垫块, 用 平行夹板夹紧它们,根据卸料板上的螺纹孔和固定板中的螺纹孔、销钉孔 在上模座上投窝,将垫板、固定板、卸料板拆下,最后在上模座上钻螺钉 孔和销钉孔,装入销钉,拧紧螺钉。B :上模间隙,安装弹簧。2 下模的装配A :边圈套在已压入下模垫板的拉深凸模上。保证与拉深凸模合理的间隙值。B : 料凹模上按尺寸要求加工挡料销孔、导料销孔,并根据配合精度装配挡料 销、导料销。C: 在下

30、模座上找正位置, 将下模垫板、 固定板、 落料凹模一起装于下模座上。 对下模座上投窝,加工螺纹孔、销钉孔,并用螺钉、销钉将他们连接成 一个整体。3 上、下模装配在一起,安装其他的零件。4 对模具进行试冲、调整。3.1.3 装配时注意事项1 推件块推件块采用刚性装置, 装与上模, 它是在冲压结束后上模回程时, 利 用压力机滑块上的打料杆, 撞击上模内的打杆与推件块, 将拉深凹模内的 工件推出,推力大,工作可靠。由于推件块的外形简单,它与拉深凹模采 用间隙配合 H8/f8。 推件块在自由状态下要高出凸凹模刃口面 0.20.5mm。 2 压边圈压边圈在模具中起压料和顶出制件的作用, 出件力不达, 但

31、出件平稳。 压边圈与落料凹模配合采用间隙配合 H8/f8,与拉深凸模之间要留单边间 隙为 0.10.2mm。3 导料销的安装:导料销是对条料导向,保证条料正确的送进方向。由于条料是从右往 左边送进,导料销要安放在模具的后侧。4 固定板上模固定板和下模固定板分别与凸凹模、凸模按一定位置压入固定, 作为一个整体安装在上、下模座上,平面尺寸与凹模、卸料板外形相同。 固定板与凸凹模、凸模均采用过渡配合 H7/m6,在压入一起后,凸模和凸凹_ 模的下端面要与固定板一起磨平。固定板基面和压装配合面的表面粗糙度 为 Ra 1.60.8 mm ，另一非基准面可适当降低要求。 5 垫板 垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力， 以降低模座所受的单位 压力， 防止模座被局部压陷。 垫板外形和固定板相同， 其厚度一般取 310mm。 垫板的材