冲压模具课程设计--带凸缘无底筒形件

1、精品文档冲压模具设计课程设计学院：姓名：寒冰色手学号：专业： 11 机制.精品文档目录1 零件冲压工艺分析 -031.1制件介绍 -031.2产品结构形状分析 -032. 零件冲压工艺方案的确定-033 冲模结构的确定 -044. 零件冲压工艺计算 -044.1 零件毛坯尺寸计算 -044.2排样 -064.3拉深工序的拉深次数和拉深系数的确定-064.4冲裁力、拉深力的计算 -074.5拉深间隙的计算 -094.6拉深凸、凹模圆角半径的计算-094.7计算模具刃口尺寸 -094.8计算模具 -105.选用标准模架 -125.1模架的类型 -125.2模架的尺寸 -126.选用辅助结构零件 -

2、136.1导向零件的选用 -136.2模柄的选用 -136.3卸料装置 -146.4推件、顶件装置 -146.5定位装置 -147参考文献 -14.精品文档1 零件冲压工艺分析1.1制件介绍零件名称：心子隔套材料： 08 钢料厚： 1.0mm批量：大批量1.2产品结构形状分析由图 1 可知该零件为圆筒件经过翻遍处理，翻边处有过渡圆弧，且半径为R=2.5mm 故非常适合用模具拉深或翻边进行处理，故要对毛坯进行计算。单边间隙、拉深凸凹模及拉深高度的确定应符合制件要求。凹凸模的设计应保证各工序间动作稳定。尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸，属于自由尺寸，可按IT14 级确定工件尺寸的公差。2 零件

3、冲压工艺方案的确定方案一：该零件属于心子隔套， 即可以认为是有凸缘筒形件去掉底部，即可用该规格的 40mm的无缝钢管经过翻遍处理即可获得成品。方案二：经过落料，拉深获得筒形件经过去底，再翻边处理获得成品。方案三 : 在落料时首先获得预冲孔，经过拉深获得有凸缘圆筒，最后经过内孔上翻遍获得成品。方案四：在落料时获得预冲孔，直接对落料进行翻边处理获得成品。通过分析可知方案一的结构简单，对模具的设计要求也很简单， 降低的设计要求和成本， 但无缝钢管成本高， 该零件的产量为大批量生产，故使得生产成本.精品文档上升，故方案一原则上是不可取的。方案二直接对落料拉深处理使得模具结构简单，但相对于方案一而言需要

4、多次拉深，且需要将底部作为废料处理，使得产品的废料增多， 也使得对原料的需求量变大，所以方案二的经济性比方案一高但从环保性考虑方案二没有方案一好。方案三在落料时获得一个小的预冲孔， 然后经过数次拉深处理获得一个底部带有小孔的筒形件最后经过翻边处理获得成品。 此方案增加了材料的利用率， 减少了原料成本， 但增加了一道翻遍工序增加了生产成本， 且使得对模具设计要求增多了一个翻边工艺。方案四同方案三相似， 省去了拉深这个工艺， 只需要对毛坯翻遍即可获得成品，大大降低了生产成本和对模具的设计要求， 但只通过翻遍处理的零件可不可以达到零件的设计要求需要进一步计算分析才知道。综合以上分析得知， 方案四最经

5、济， 方案三可作为很好的备选项。 具体是取方案三或者是取方案四需通过下面计算来得证。3. 冲模结构的确定3.1模具的结构形式复合模可分为正装式和倒装式两种形式。（1）正装式的特点：工件和冲孔废料都将落在凹模表面，必须清除后才能进行下一次冲裁，造成操作不方便、不安全，但冲出的工件表面比较平直。（2）倒装式的特点：冲孔废料由冲孔凸模落入凹模洞口中，积聚到一定的数量，由下模漏料孔排出，不必清除废料，但工件表面平直度较差，凸凹模承受的张力较大。3.2模具结构的选择经分析，若工件表面平直度较差， 影响零件的使用， 而工件和冲孔废料在有气源车间可以方便地清除。综合比较两种方式，决定采用正装式复合模。4 零

6、件冲压工艺计算4.1 零件毛坯尺寸计算（1） 确定零件的表面积计算。.精品文档查得教材第 219 的表 9-1取极限翻边系数 mmin 0.65，由 D=39mm可得dD ?mmin 390.6525.35mm最后求的翻边所达到的最大高度为：hD (1d ) 0.57r39 (10.65)0.57 38.535mm2D2而筒状尺寸 H=38mm因而方案四不满足设计要求，综合以上考虑选择方案三。环形尺寸计算：2222F4(d3d 2)4(60 45 ) 12371/4 的凹形球环：rd1 4 r )3 /2(39 +4×3)=634F2 (圆筒形：Fdh3935.54249.5因而 F

7、=6220.42所以得到毛坯不带修边余量的最小面积： F=6220.42+25.35 ×25.35/4 ×=6725.13所以得到毛坯不带修边余量的最小直径：4DF92.54mm查书上 160 页表 7-5 得修边余量取 3.5mm。故求的毛坯直径为：D毛坯D292.5423.599.54mm.精品文档即毛坯尺寸 100mm,翻边孔孔径 23.5mm。4.2排样1、制件的毛坯为简单的圆形件，而且尺寸比较小，考虑到操作方便，宜采用单排。 于 t=1.0mm, 查冲压工艺与模具设计附表7 轧制薄钢板拟选用规格为： 1.0 ×500×600 的板料。2、单排查

8、教材 93 页表 4-3 得工件间距离最小为1mm延边距离最小为 1mm，进而得排样方式如图所示，得到通过单排可以获得28 件毛坯，材料利用率为73%3、双排3. 双排的工艺如图所示，板料可以裁剪成两个双排板和一个单排板，该种情况可以获得 28 块双排获得的毛坯，和 7 块单排获得的毛坯。总共获得 35 块毛坯，材料利用率达到 91.6%。因此采用双排板的方式加工毛坯件。4.3拉深工序的拉深次数和拉深系数的确定（1）判断能否一次拉出板料相对厚度：t/D=1.0/100 ×100%=1.0%故由教材 155 页表 7-1 得知采用压边圈，进而查教材174 页表 7-13 选取极限拉深系

9、数 m=0.49由制件直径 d=60mm板料直径 D=100mm得总拉深系数：m d391000.39D.精品文档由于总拉深系数小于查表得到的极限拉深系数， 故一次拉深达不到制件所需要的尺寸。所以需要进行多次拉深。具体需拉深几次，还需进一步计算。查教材 166 页表 7-8 知道第二次极限拉深系数为m=0.76d1m1 D0.49 100 49d 2m2 d10.76 49 37.24 40m1 0.5 ， m2 0.8故只需两次拉深即可，调整后得到的拉深系数所以以后各次拉深工序的直径为：d1m1 D50d 2m2 d140r1=R1=3.5,r2=R2=2.5以后各次拉深工序的圆角半径为第一

10、次拉深深度为：0.25220.14h1d1 (Dd p ) 0.43(RpRd ) d1 ( RpRd ) 31.8同理得 h2=33.233.2+8.5=41.7>38故拉深后经过翻边工艺可以达到工艺要求。4.4冲裁力、拉深力的计算（ 1）落料工序取 10 钢的强度极限 =400Mpa落料力：F=Lt =101×1×400=126920N 127kN由板料厚度为 1mm 故可采用刚性卸料板。P卸K卸 * P 127× 0.025 3.175 kN ；PK顶* P 127× 0.06 7.62 kN ；顶P1PP 卸 P顶 127+3.175+7.

11、62 137.795 kN 138kN 。式中：P 冲裁力， N；L冲裁件受剪切周边长度，LD3.1475235.5mm ；t 冲裁件的料厚；b 材料抗拉强度，查 1 第 27 页表 1.10 ，取值为 400 MPa；P卸 卸料力， N；P顶 顶件力 ,N；K卸 卸料力系数，查 1 第 52 页表 2.3 ，取值为 0.025 ；K顶 顶件力系数，查 1 第 52 页表 2.3 ，取值为 0.06 ；P1 冲裁工序所需力之和。（2）冲孔工序.精品文档P Ltb 25。 35×× 1×400 31.86 kN ；P推K推P 31.86 × 0.05 1.

12、6 kN ；P顶K顶P 31。 86×0.06 1.91 kN ；P2 PP推P顶 31.86+1.6+1.91 35.37 kN 。P推 推件力， N；K推 推件力系数，查表取值为0.05 ；P2 冲孔工序所需力之和。（ 2）拉深工序拉深力： p K 2 d1 t b1.11 491400 68348N 69kNPQFq （ 1002 -49 2）/4× 2.5 15 kN；P3PQP691584 kN 。PQ 压边力， N；F 在压边圈下坯料的投影面积，2mm；q 单位压边力，查表取值为2.5 MPa；P3 拉深工序所需力之和。（ 4）翻边工序计算P4 1.1(Dd )

13、 s 1.1(40 25.35)245 12.4kN（ 5）计算完成零件冲压所需的力，并选择压力机P总 P1P2P3P4 =269.77kN初选压力机的标称压力：pwp1.8 p总1.8 269.77 485kN初选公称压力为 600kN 的 JH21 系列开式固定台压力机（型号为JH21-60）。其最大装模高度为 300mm，装模高度调节量为 70mm，工作台孔尺寸为 150mm，主电机功率为 5.5 kW 。.精品文档4.5拉深间隙的计算由表 7-19 查的凸凹模单边间隙Z1=1.1t=1.1mmZ2=1.05t=1.05mm根据凸凹模直径大小查表得通气孔直径为5mm4.6拉深凸、凹模圆角

14、半径的计算一般来说，大的 r凹 可以降低极限拉深系数， 而且可以提高拉深件的质量， 所以 r凹尽可能大些但 r 凹 太大会削弱压边圈的作用，所以r 凹 由下式确定：r凹 0.8 （DD 凹）t 0.8 (100 40) 1 6.19取 r凹 6.2 。式中：D 坯料直径， mm；D凹 凹模直径，由于拉深件外径为40 mm,此处取值为 40 mm。（2）凸模圆角半径的计算r凸 对拉深件的变形影响，不像 r凹 那样显著，但 r凸 过大或过小同样对防止起皱和拉裂及降低极限拉深系数不利。 r 凸 的取值应比 r凹 略小，可按下式进行计算：r凸 0.8r 凹 0.8 ×6.2 4.96 （mm

15、）取凹模圆角 :r凹=5mm对于制件可一次拉深成形的拉深模，r凹 、 r凸 应取与零件图上标注的制件圆角半径相等的数值，但如果零件图上所标注的圆角半径小于r凹 、 r凸 的合理值，则 r凹 、 r凸 仍需取合理值，待拉深后再用整形的方法使圆角半径达到图样要求。4.7计算模具刃口尺寸（1）落料模刃口尺寸查表可得Z min 0.05 mm, Z max =0.1 mmZ max - Z min 0.50-0.36 0.05 mm凹 +0.03 mm， 凸 -0.02 mm由此可得凹凸0.05mm0.14mm故能满足分别加工的要求。查表可得磨损系数X0.5 ，落料件基本尺寸为75 mm，取精度为IT

16、13 ，则其公差0.46mm，上偏差和下偏差分别为0.23mm和-0.23mm。由此可得D 落凹 （ D maxX ） （1000.5 0.46）0.03100 0.03(mm)凹000D落凸（ D落凹000(mm)Z min ） 凸（1000.36）0.0299.640.02（2）拉深模工作部分尺寸计算对于制件一次拉深成形的拉深模， 其凸模和凹模的尺寸公差应按制件的要求.精品文档确定。此工件要求的是外形尺寸，设计凸、凹模时，应以凹模尺寸为基准进行计算。由此可得D拉凹 D0.140.1mm(mm)D拉凸 DZ39.9mm(mm)4.8计算模具（ 1）凹模a. 凹模壁厚查6 第 630 页表 1

17、45，由落料件的直径为 100，料厚为 t 1mm，可取凹模壁厚为 40。b. 凹模厚度查6 第 631 页图 1415，凹模厚度 h 可根据冲裁力选取。由冲裁力为 267kN，可得凹模厚度为 h 28mm。c. 刃壁高度查6 第 630 页刃壁高度的计算方法，垂直于凹模平面的刃壁，其高度 h0 可按下列规则计算：冲件料厚 t 3 mm， h0 3 mm；.精品文档冲件料厚 t>3 mm, h0 =t 。由零件料厚为 t 1 mm,可得刃壁高度 h0 3 mm。（2）上凸凹模上凸凹模的结构是落料凸模和拉深凹模，其长度应根据落料凸模的要求计算，壁厚根据落料凸模和刃口尺寸和拉深凹模直径计算。

18、此处落料凸模采用有固定卸料板的凸模，长度可按下公式计算：LH1H2Y式中：L上凸凹模的长度， mm；H1上凸模固定版的厚度，mm；H2卸料板的厚度，mm。Y 附加长度， 包括凸模刃口的修磨量、 凸模进入凹模的深度、 凸模固定版与卸料板的安全距离。在此固定版厚度取值为 H1 25 mm。对于卸料板，查冲模设计手册 ，根据其料厚 t 2.5 ，卸料板宽度与凹模外径相当，取其宽度为 B 155，则卸料板厚度取值为 H214 mm。附加长度取值为Y26。则上凸凹模的总长度为L125142665mm。上凸凹模做拉深凹模的部分壁厚为.精品文档D落凸D 拉凹 (74.6439.96) / 217.34mm

19、。这部分的高度取值为 20 mm，保证拉深件所需的深度 14mm，再附加一定的长度。其余部分的壁厚取 13.34mm。上凸凹模的结构如图 4 所示。5. 选用标准模架5.1模架的类型模架包括上模座、 下模座、导柱和导套。 冲压模具的全部零件都安装在模架上，为缩短模架制造周期，降低成本，我国已制定出模架标准。根据模架导向用的导柱和导套间的配合性质， 模架分为滑动导向模架和滚动导向模架两大类。 每类模架中，由于导柱安装位置和数量的不同，由有多种模架类型，如：后侧导柱式、中间导柱式、对角导柱式和四角导柱式。选择模架结构时， 要根据工件的受力变形特点、 坯料定位和出件方式、 板料送进方向、导柱受力状态

20、和操作是否方便等方面进行综合考虑。在此选用滑动导向型的后侧导柱式模架。5.2模架的尺寸选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑， 一般在长度及宽度上都应比凹模大 3040mm，模版厚度一般等于凹模厚度的 11.5 倍。选择模架时，还要考虑模架与压力机的安装关系， 例如模架与压力机工作台孔的关系， 模座的宽度应比压力机工作台的孔径每边约大 40 50mm。在本设计中， 凹模采用圆形的结构， 其工作部分基本尺寸为75 mm，壁厚为40mm，所以其外径基本尺寸为155 mm，厚度为 h28 mm。模具的闭合高度H 应介于压力机的最大装模高度H max 与最小装模高度H min 之间，其关系为：H ma

21、x 10H H min 5由上面压力机的选择可知道H max =300 mm， H min =H max 70=230 mm。所以H应介于 225mm310mm之间。查指导书表选用的模架为、上模座、下模座分别为：模架： 250 ×250×（ 240285） GB/T2851.3上模座： 250×250×50GB/T2855.5下模座： 250×250×65GB/T2855.6由此可知其最大装模高度为 285mm，最小装模高度为 240mm，符合 H 的要求。下模座周界尺寸为 250×250，而凹模的外径为 155mm，所以周

22、界尺寸符合要求。 下模座厚度为 65mm，而凹模的厚度为 28mm，也符合要求。工作台孔尺寸为150mm，模座的宽度也比工作台孔尺寸大，也符合要求。根据模具的结构，可知其闭合高对为H 闭合 h1 h2 H 1'L1 t h3 h4 h5 h6.精品文档式中：H闭合 模具的闭合高度， mm；h1上模座厚度， mm，由前可知 h1 50 mm；h2上垫板厚度， mm，此处选 h2 5 mm；H1' 凸模固定板厚度， mm，由前可知 H1' 25 mm；L1 上凸凹模长度， mm，由前可知 L 65 mm；t 制件厚度， mm，此处 t 2.5 mm；h3下推板厚度， mm，

23、由前可知 h3 21 mm；h4下凸凹模固定板厚度， mm，由前可知 h4 25 mm；h5下垫板厚度， mm，选取 h5 5 mm；h6 下模座厚度， mm，由前可知 h6 =65 mm。综上可得H 闭合 50+5+25+65+2.5+21+25+5+60263.5 mm，所以 H 闭合 介于 225mm和 310mm之间，符合设计要求。6. 选用辅助结构零件6.1导向零件的选用导向装置可提高模具精度、 寿命以及工件的质量， 而且还能节省调试模具的时间，导向装置设计的主意事项：（1）导柱与导套应在凸模工作前或压料板接触到工件前充分闭合，且此时应保证导柱上端距上模座上平面有 1015 mm的间

24、隙；（2）导柱、导套与上、下模板装配后，应保持导柱与下模座的下平面、导套上端与上模座的上平面均留 2 3 mm的间隙；（3）对于形状对称的工件，为避免合模安装时引起的方向错误，两侧导柱直径或位置应有所不同；（4）当冲模有较大的侧向压力时，模座上应装设止推垫，避免导套、导柱承受侧向压力；（5）导套应开排气孔以排除空气。根据所选择的模架，选用导柱的规格为： 35×230（ GB/T 2861.1 ），选用导套的规格为 35× 125×48（ GB/T 2861.6 ）。6.2模柄的选用根据压力机模柄孔的尺寸：直径 : 50 mm，深度 : 60 mm，选择凸缘式模柄，查 2 第 437 页表 15.20 ，可知其参数如下：d=50 ，极限偏差± 0.05 mm，d1=132 mm,总高度 L=91 mm，凸缘高 L1=23 mm，模柄倒角高度L2=5 mm，打杆孔 d2=15 mm，凸缘螺钉环绕直径d3 =91 mm，凸缘固定螺钉沉孔的直径d4=11 mm，沉孔台阶直径 d5=18 mm，台阶高度 h=11 mm，材料为 Q