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端蓋零件落料－拉深復(fù)合沖壓模設(shè)計 第一章 工藝性分析 1.1零件的工藝分析 該工件屬于典型的外凸緣拉深件形狀簡單對稱，對工件的厚度變化沒什求，只是簡單的端蓋零件。 零件圖 1.2 工藝方案的確定 　 該零件包括落料，拉深兩個基本工序可有以下三種工藝方案 　 方案一；先落料后拉深，采用單工序模生產(chǎn)。 　 方案二；落料－拉深復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 　 方案三；拉深級進(jìn)沖壓，采用級進(jìn)模生產(chǎn)?！? 方案一的模具結(jié)構(gòu)簡單，但需兩到工序兩副模具，生產(chǎn)效率低難以滿足該工件大量生產(chǎn)的要求．方案二只需一副模具生產(chǎn)效率高，盡管模具較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何　形狀簡單對稱，模具制造并不困難。 方案三也只需一副模具，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，送進(jìn)操作不方便。通過以上三種方案的分析比較，該工件若能有一次拉深，則其沖壓采用方案二為佳。 第二章 主要設(shè)計計算 2.1毛坯直徑的確定 根據(jù)面積相等原則，采用解析法求該零件的毛坯直徑D 毛坯直徑：D＝=78.377mm 2.2排樣及相關(guān)計算 采用有廢料排樣的方式，相關(guān)計算見下 表2.2.1 項目分類 項目 公式 結(jié)果 備注 　　毛坯 　　 　毛坯直徑Ｄ D= 78.377mm 排樣 沖裁件面積Ａ Ａ＝π×D/4 4822.2mm 查表4.3.1△h=1.2mm 查表2.5.2得最小搭 邊值 a=2.8mm a=2.5mm 條料寬度Ｂ B=D+2a+c 84.98mm 步距Ｓ S=D+a 80.88mm 一個步距的材料的利用率 =×100% 70.15% 　 沖壓力 落料力Ｆ落料 F=KLt 414651N =432Mpa L=246mm 拉深力Ｆ F=πdtK 305208N 查表4.4.6得K=0.65，=540 Mpa 壓邊力Ｆy F=π〔D-(d+2 r)〕p/4 2604N 經(jīng)濟(jì)計算得r=6.5mm,查表4.4.5得p=2.5 Mpa 沖壓工藝總力Ｆz F= F+ F+F 722463N 剛性卸料與推件 2.3成型次數(shù)的確定 此零件是錐形零件，根據(jù)錐型件的特點在＝（0.3～0.7）,　a＝15°～45°時為中深度錐形件拉深，當(dāng)毛坯的相對厚度t/D×100＞2.5時可用無壓邊圈的模具一次拉深成型。 查相關(guān)文獻(xiàn)：h／d=0.68 毛坯的相對厚度：t/D=×100 =3.8mm 根據(jù)計算判斷此工件可用落料-拉深復(fù)合模一次拉深成型。 2.4 沖壓設(shè)備的初選及壓力中心的確定 2.4.1沖壓設(shè)備的初選 該模具采用正裝復(fù)合模，固定卸料與推件．具體計算見上表．根據(jù)計算沖壓工藝總力計算結(jié)果并結(jié)合工件高度，初選設(shè)備J23-125。 2.4.2壓力中心的計算 由于此件制件為軸對稱件，而且只有一個沖壓工位，故其壓力中心必定與制件幾何中心重合。 第三章 工作部分尺寸計算 3.1工作部分尺寸的計算 具體計算見下； 工作部分尺寸計算表格3.1 尺寸分類 凸，凹模間雙面間隙 尺寸偏差與磨損系數(shù) 計算公式 結(jié)果 備注 落料 78.35 查表2.2.3得Z=0.48mm Z=0.66mm △＝0.74 X=1 DA=（Dmax－X△) 77.9mm 模具制造公差是查表2.4.1所得,滿足 +≤Z-Z DT=（DA－Zmin) 77.12mm 拉 深 60 查表4.8.2得 Z＝3mm △＝0.74 DA=（Dmax－0.75△) 59.44mm 模具制造公差是查表4.8.3所得 DT=（DA－Z) 56.44mm 3.2模具總體的校核 3.2.1模具的類型選擇 由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合沖壓，所以模具的類型為落料－拉深復(fù)合模。 3.3定位方式的選擇 因為該模具使用的是條料，所以導(dǎo)料采用導(dǎo)料板。 3.4卸料，出件方式的選擇 模具采用固定卸料，剛性打料。 第四章 主要零件的設(shè)計 由于零件形狀是對稱分布所以模具的工作零件均采用整體結(jié)構(gòu)，有凸、凹模，拉深凸模，落料凹模。 4.1 拉深凸模的設(shè)計 為了實現(xiàn)先落料后拉深，模具裝配后拉深凸模的端面比落料凹模低，其長度L可按下列公式計算。 L=H +H－H =20+40-3 =57mm 式中；H凸模固定板—凸模固定板的高度 H—凹模的厚度 H低—裝配后凸模模的端面比落料凹模的端面低，根據(jù)板料的厚度取5mm 4.2 落料凹模的設(shè)計 4.2.1 凹模的外形的尺寸的確定 凹模尺寸應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)度和剛度，一般根據(jù)沖裁件尺寸和板料厚度，按經(jīng)驗公式確定外形尺寸。 H=Kb K—坯料的厚度影響系數(shù) b—沖裁件最大外形尺寸 b=76,查表得K=0.5 計算的得H=38，取H=40mm 4.2.2 凹模的壁厚（刃口到邊緣的距離） C=（1.5～2）H 取C為60mm 4.2.3 凹模圓角半徑確定 拉深凹模圓角半徑可按下式計算 r=0.8 =0.8 =6.4mm 拉深凸模圓角半徑的確定 r=(0.7～0.1.0) r =0.8×r =5mm 4.2.4 凹模定位固定時螺釘與螺釘或與銷釘之間的距離 凹模采用螺釘和銷釘定位時要保證螺釘間螺孔與銷孔及螺孔與銷孔與凹模刃壁間的距離不能太近否則會影響模具的壽命，螺釘按M12取其最小值可查文獻(xiàn)[7]表2.9.3取得； 螺釘孔 S1= 20mm S2=24mm S3=5mm 銷釘孔 D=12mm S4=15mm 4.3凸、凹模的設(shè)計 由于凸、凹模裝與上模時內(nèi)孔不集存廢料，脹力小，最小壁厚可以小點。對沖制45鋼時約為工件料厚的2倍。根據(jù)文獻(xiàn)[5]經(jīng)驗公式計算得； C=2t=2×5=10mm 由于凸、凹?？仔徒潭啵慊饡r易開裂，可以采用局部淬火，硬度為（58～62）HRC，材料也可以用淬火變形較小的GrWMn模具鋼。其輪廓尺寸與聯(lián)結(jié)方式與凹模相同 第五章 模架及其他零部件的選用 5.1 模架的設(shè)計 模具選用中間導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架，他的兩個導(dǎo)柱和導(dǎo)套分別裝與上下模座的左右中心線上，上模座在導(dǎo)柱上滑動平穩(wěn)，可承受較大的壓力，但他只適用橫向送料，一般用于落料和復(fù)合模.所以選用中間導(dǎo)柱模架。 模座一般選用HT200或HT250上下表面平行度應(yīng)達(dá)到要求平行度公差一般為四級 ，表面粗糙度Ra值為1.6～1.8m。 5.2 導(dǎo)向裝置的設(shè)計 導(dǎo)向裝置一般選A，B型導(dǎo)柱與A或B導(dǎo)套配套用與滑動導(dǎo)向。導(dǎo)柱導(dǎo)套按H7/H6配合，其配合間隙小與沖裁間隙，導(dǎo)柱導(dǎo)套優(yōu)先選用20鋼制造為了增加表面硬度和耐磨性，應(yīng)進(jìn)行滲碳處理，滲碳后淬火硬度為58～62HRC。 卸料板的尺寸與凹模的尺寸相同厚度按下取卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40～45HRC。 導(dǎo)柱安裝時其上端面與上模座頂面距離不小與10～15，而下模座底面與導(dǎo)柱底面不小與5mm，導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用過盈配合，導(dǎo)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔采用過盈配合。查參考文獻(xiàn)[7]和計算得 導(dǎo)柱 d/mm×L/mm 分別為28×200 ，32×200 導(dǎo)套d/mm×L/mm×D/mm 分別為28×110×43 ，32×110×43 導(dǎo)柱孔距S=215mm 上模座厚度取40mm 凸模固定板取 25mm 上模墊板厚度取20mm 固定卸料板厚度取25mm 下固定板厚度取10mm 下模座厚度取50mm 最小閉合高度H=200mm 最大閉合高度H=240mm 模具閉和高度H=40+20+25+25+40+10+50+50-33=228mm 計算結(jié)果符合設(shè)計要求。 5.3 模座的設(shè)計 上模座一般選用HT200或HT250，上下表面平行度應(yīng)達(dá)到要求。平行度公差一般為四級，表面粗糙度Ra值為1.6～0.8mm。查參考文獻(xiàn)[1]其值如下； 上模座參數(shù) H=40mm S=215mm R=45mm L=80mm D（H7）基本尺寸42mm，極限偏差+0.025mm D（H7）基本尺寸45mm，極限偏差+0.025mm 下模座參數(shù) H=50mm h=35mm D=170mm D=280mm S=260mm R=45mm R=85mm D（R7）基本尺寸28mm，極限偏差-0.020mm D（R7）基本尺寸32mm，極限偏差-0.041mm 上模座圖形如下； 下模座圖形如下； 5.4 卸料板的設(shè)計 卸料板與凸模之間的單面間隙對于固定卸料板?。?.1～0.5）mm，其外形尺寸與凹模外形尺寸一致，卸料板厚度可按下式計算。 H=（0.8～1.0）H =25mm 式中H—卸料板厚度 H—凹模的厚度 5.5 凸，凹模固定板的厚度 固定板要求固緊牢靠并有良好的垂直度。因此固定板應(yīng)有足夠的厚度，可按下列經(jīng)驗公式計算 對于 凸，凹模固定板：H=（0.6～0.8）H 取=20mm 5.6 彈性元件的設(shè)計 頂件塊在成型過程中一方面起壓邊的作用,另一方面還可將成形后包在拉深凸模上的工件卸下。 5.7 模柄的設(shè)計 模柄是作為上模座與壓力機(jī)滑快連接零件，對模柄要與壓力機(jī)的滑上的模柄孔正確配合，安裝可靠，要與上模正確而可靠連接。帶臺階的壓入式模柄，他與模座安裝孔用H7/n6配合，并加以銷釘防止轉(zhuǎn)動，可以保證較高的同軸度和垂直度，適用各種中、小型模具生產(chǎn)中廣泛使用，所以選擇此模柄。 查文獻(xiàn)[2]得；d=60 mm h=50mm D=62 mm h1=8mm D1=71 mm b=4mm H=120 mm a=1mm d1(H7)=8mm 5.8 擋料銷的選擇 擋料銷起定位作用，用他擋住沖件輪廓，以限定條料送進(jìn)步距其結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，廣泛用于沖制中、小型零件的擋料步距，其缺點是銷離凹模刃壁較近，削弱了凹模的強(qiáng)度。 第六章 沖壓設(shè)備的選擇 6.1沖壓設(shè)備參數(shù)的確定 為安全起見，防止設(shè)備超載可按公稱壓力F≥（1.6～1.8）F原則選用壓力機(jī)。 F=1.6×722463 =1155940N 根據(jù)計算查文獻(xiàn)[2]選開式雙柱可傾壓力機(jī)J23-125 公稱壓力(KN) 1250 滑塊行程(mm) 145 滑塊行程次數(shù)(min) 38 最大閉合高度(mm) 480 閉合高度調(diào)節(jié)量(mm) 110 墊板尺寸(mm) 厚度100 模柄孔尺寸(mm) 直徑60 深度80 床身最大可傾角 20 第七章 主要工作零件材料的選擇極其加工 7.1材料的選擇 模具材料的選用,不僅關(guān)系到模具的使用壽命,而且也直接關(guān)系到模具的制造成本,因此是模具設(shè)計中重要的過程.在沖壓過程中,模具承受連續(xù)沖擊負(fù)荷且連續(xù)工作,使凸,凹模受到較大的壓力和摩擦,選用材料要遵循以下要原則: (1) 根據(jù)種類極其工作條件,選用要滿足使用要求,應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨、耐沖擊、耐疲勞性等 (2) 根據(jù)沖壓件材料和生產(chǎn)批量選擇 (3) 滿足加工要求,應(yīng)具有良好的加工工藝性,便于切削加工,淬硬性好、熱處理變形小 (4) 滿足經(jīng)濟(jì)性要求 零件選材表格7.1.1 零件的名稱 選用材料牌號 熱處理 硬度（HRC） 上下模座 HT200或HT250 － － 模柄 Q235 － － 導(dǎo)柱 20，T10A 滲碳 56—60 導(dǎo)套 20，T10A 滲碳 56—60 凸，凹模固定板 Q235,45 － － 卸料板 Q235,45 － － 墊板 45 淬火 43—45 螺釘 45，T8A 頭部淬火 43—48 推桿 45 淬火 43—48 凸、凹模 GrWMn或Gr12 淬硬 60—62 拉深凸模 T8A，T10A 淬火 58—62 落料凹模 T8A，T10A 淬火 60—64 7.2工作零件加工方案的確定 在模具制造中,通常按零件結(jié)構(gòu)和加工工藝過程的相似性,可以將零件分為工作型面零件,板類零件,軸類零件套類零件等.其加工方法主要有機(jī)械加工,特種加工兩大類,機(jī)加工主要包括各類金屬切削機(jī)床的切削加工配以鉗工操作,可以實現(xiàn)整套模具的制造,是模具加工的主要加工方法. 加工方案如表 加工方案表7.2.1 加工方案 加工特點 使用范圍 分開加工 方案一 凸、凹模分別按圖紙加工至尺寸要求,凸模和凹模之間的沖裁間隙是由凸凹模的實際尺寸之差來保證 (1)凸凹模刃口形狀比較簡單,特別是圓形,直徑一般大與5mm時基本用此法. (2)要求凸凹模具有互換性. (3)成批生產(chǎn) (4)加工手段比較先進(jìn),分開加工不難保證尺寸精度. 配合加工 方案二 先加工好凸模然后按此凸模配制凹模,并保證凹模和凸模之間的規(guī)定間隙值. (1) 刃口形狀一般比較復(fù)雜是,非原形沖孔模具可采用方案二,非原形落料可采用方案三. (2) 凸凹模間隙的配制間隙比較小時. 方案三 由以上分析可選擇方案一. 7.2.1凸，凹模的加工工藝路線的確定 下料—→鍛造—→退火—→毛坯外形加工（包括粗加工精加工基面磨削）—→劃線—→刃口輪廓粗加工—→刃口輪廓精加工—→螺孔、銷孔加工—→淬火與回火—→采用成型加磨削行刃口輪廓精加工—→研磨或拋光。此工藝路線能消除熱處理變形對模具精度的影響，使凸、凹模的精度可以保證，可用與熱處理變形大的零件。 7.3 其他零件加工方法的確定 7.3.1導(dǎo)向零件的加工方法 導(dǎo)向零件的形狀比較簡單,加工方法一般選用普通機(jī)床進(jìn)行粗加工和半精加工后在進(jìn)行熱處理,最后用磨床進(jìn)行精加工,消除熱處理引起的變形.提高配合表面的精度.對與配合精度高的導(dǎo)向零件還要對配合表面進(jìn)行研磨,才能達(dá)到要求的精度和表面粗糙度. 導(dǎo)向零件的加工路線一→般是：備料—→粗加工—→半精加工—→熱處理—→精加工—→光整加工 7.3.2 固定板與卸料板的加工方法 固定板與卸料板的加工方法與凹模十分類似,主要根據(jù)型孔形狀來確定方法,對于圓孔可以采用車削,巨型和異形孔可采用銑削或線切割,對系列孔可采用坐標(biāo)鏜削加工. 7.4模具的裝配 7.4.1裝配注意事項 模具的裝配選凸、凹模為基準(zhǔn)件，先裝上模，再裝下模。裝配后應(yīng)保證間隙均勻，落料凹模應(yīng)高出拉深凸工作端面3mm，頂件塊上端面應(yīng)高出落料凹模刃口面0.5mm，以實現(xiàn)落料前先壓料，落料后在再拉深。 為了實現(xiàn)先落料，后拉深應(yīng)保證模具裝配后，拉深凸模的端面比落料凹模具的端面低3mm。 參考文獻(xiàn) [1] 李紹林，馬常福.實用模具技術(shù)手冊[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社.1998 [2] 馮炳堯，韓泰榮.模具設(shè)計與制造手冊[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社.7998 [3] 史鐵梁.冷沖模設(shè)計指導(dǎo)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2001 [4] 許發(fā)樾.模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1997 [5] 機(jī)械工程學(xué)會.中國模具設(shè)計大典[M].北京：中國模具大典編委會.2003 [6] 王孝培.沖壓手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1990 [7] 劉建超，張寶忠.沖壓模具設(shè)計與制造[M].北京：高等教育出版社.2004 [8] 許發(fā)樾.實用模具設(shè)計與制造手冊[M].北京；機(jī)械工業(yè)出版社.2000 [9] 國家技術(shù)監(jiān)督局.沖壓模架.[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.1991 [10] 王同海.實用沖壓設(shè)計技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1995 17