落料拉深冲侧孔复合模具设计计算说明书

11绪论1.1本课题的来源目的和意义本课题来源于指导教师的毕业设计题目，目的是在学生临近毕业之际，很好的掌握设计的一般流程，设计思路，为适应近年来冲压加工技术日益广泛的应用形势，培养急需的应用型人才。还能让学生了解冲压成形的基本原理；熟悉冲压用材料、模具用材料以及冲压用设备等；掌握各种冲压工艺的成形方法，并具有初步解决生产中常出现的工艺问题的能力。毕业设计的意义显著，内容由浅入深，有利于学生理解；理论和实践相联系，有利于应用能力的培养；内容丰富，难度适中，有利于学生将来在企业当中能够积极应对。1.2设计任务侧壁带一小孔的落料拉深件的工艺设计，材料为08钢，厚度1.5mm，年产量100万件，设计工序及模具结构成果要求：1，开题报告一份（约3000字）；2，绘制模具草图3，完成模具装配图一张和零件图二张（A0）；4，本体图一张5，设计计算说明书一份；6，译文一份1.3冷冲压的概况冲压成形是一个涉及领域及其广泛的行业，深入到制造业的方方面面，在国外，冲压被称为板料成形。冲压成形加工是通过冲压模具来实现的。冲压模具是大批量生产同形产品的工具，是冲压成形的主要工艺装备。采用冷冲压模具生产零件，具有效率高，质量好，成本低，节约能源和原材料等一系列优点，其生产的制件所具备的高精度，高复杂程度，高一致性，高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的，它已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。而整个模具工业已经很大程度上决定着现代工业品的发展和技术水平的提高，因此模具工业对国民经2济和社会发展起着举足轻重的作用。近年来模具技术取得了很多重大成果：冲压模具的设计制造技术、塑料模具的设计制造技术、铸压模具的设计制造技术、锻造模具的设计制造技术、模具表面处理技术、模具材料、模具计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)技术、模具标准件、模具加工关键设备、模具寿命研究等方面。冷冲压技术随着新技术的不断产生和革新将会愈来愈向前发展，深受用户的青睐！2冲压模具的工艺分析2.1概况该工件是一个典型的侧壁带一小孔无凸缘一次拉深件，显然小孔的尺寸是要保证的重点，另外该零件外观上要求不高，只需平整。2.2零件及其冲压工艺性分析图1所示拉深件材料为08钢,厚度为1.5mm,5mm的小孔。通过对上述工艺方案的分析和比较,该拉深件可适合采用落料、拉深、侧冲孔先复合,然后再切边的方法生产。下面以此零件为例介绍在1个工位完成落料、拉深、侧冲孔3个工序的复合模的设计思路和模具结构。2.3确定工艺方案(1)落料、拉深、冲孔、切边单工序成形。(2)落料、拉深先复合,再冲孔、切边单工序模成形。3方案(1)模具结构简单,但需要4副模具,效率很低,且不能生产高精度的冲压件;方案(2)结构稍微复杂一些,需要3副模具,效率有所提高,精度也有一定程度提高。这2种方案远远不能满足现代生产高精度、低成本、高效益的要求。为了尽量满足现代生产的要求,对于侧壁带小孔无凸缘一次拉深件成形工艺方案可以考虑采用另外一种新方案,即落料、拉深、侧冲孔先复合,然后再切边,这样只需要2副模具,切边仍采用现有的方法。3工艺参数的计算3.1毛坯展开尺寸成形零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成冲裁件的尺寸。该工件为无凸缘圆筒形件，根据等面积原则，用解析法求毛坯直径：计算毛坯直径毛坯直径D=2256.072.1dh4dr这里d=98.5h=38.5r=6所以最后毛坯直径D=154mm3.2确定排样方案和计算材料利用率(1)排样方案考虑到排样的简便性，并且该零件采用落料与冲孔复合冲压毛坯形状为圆形，长度方向尺寸较大，为便于送料，采用单排方案。4图3—1搭边值a=2.0mm，b=2.5mm送料进距s=D+a=154+2=156mm条料宽度b=D+2a=154+2.5×2=159mm式中——D平行于送料方向的冲压件宽度板料规格选用1.5×1000×2000裁料方式既要考虑所选板料规格、冲制零件的数量，又要考虑裁料操作的方便性，该零件以纵裁下料为宜。对于较为大型的零件，则着重考虑冲制零件的数量，以降低零件的材料费用。（2）材料利用率a当采用横裁时每张钢板的裁板条数n=2000/159=12条每条裁板的冲压件数m=1000/156=6个每张钢板的冲压件总数是N=12×6=72个b当采用竖裁时每张钢板的裁板条数n=1000/159=6条每张裁板的冲压件数m=2000/156=12个每张钢板的冲压件总数是N=12×6=72个因此无论是采用横裁还是竖裁，冲压件的总数都相同，先考虑竖裁，如果不合要求再在选择5模架时更改。板料的利用率=LB4DN2=100020001544.13722×100%=67%3.3计算材料消耗工艺定额根据排样计算，一张钢板可冲制的零件数量为n=12×6=72个材料消耗工艺定额%.53272000078.0020001000.51G量一张钢板冲制零件的数一张钢板的质量4计算冲压力和选择冲压设备4.1冲压设备的选择原则4.1.1主要技术参数曲柄压力机主要技术参数反应了一台压力机的工作能力、所能加工零件的尺寸范围，以及有关生产率等指标。掌握曲柄压力机主要参数的定义及数值，是我们正确选用压力机的基础。正确选用压力机关系到设备与模具的安全、产品质量、模具寿命、生产效率和成本等。（1）标准压力FG（KN）及标称压力行程SG（mm）曲柄压力机标称压力是指滑块距下死点某一特定距离时滑块上所容许承受的最大作用力。与标称压力行程对应的曲柄转角αg定义为标称压力角。标称压力值已经系列化，主要取自优先数系列，如63KN、100KN、160KN、250KN、315KN、400KN、630KN…。（2）滑块行程S（mm）它是指滑块从上死点至下死点所经过的距离，其值是曲柄半径的两倍，它随设备的标称压力值增加而增加。有些压力机的滑块行程是可调的。（3）滑块行程次数N（1/min）指在连续工作方式下滑块每分钟能往返的次数，与曲柄转速对应。通用曲柄压力机设备越小滑块行程次数越大。对高速冲床，为实现大批量生产和模具调试，可以实现在试模及模具初始运行阶段以低速运行，一切正常后切换至高速运行。6（4）最大装模高度H(mm)及装模高度调节量ΔH(mm)装模高度是指滑块在下死点时滑块下表面到工作台板上表面的距离。为了提高设备的适应性，装模高度应是可调节的。最大装模高度是指当装模高度调节装置到滑块调节至最上位置时的装模高度值。与装模高度并行的标准还有封闭高度。是指滑块处于下死点时，滑块下表面与压力机工作台上表面的距离，它与装模高度不同的是少一块工作台垫板厚度。4.1.2压力机的选择原则在冲压工艺设计中正确选择曲柄压力机，是本课程学习的重点。压力机的承载特性由于采用了曲柄连杆机构变得复杂，因此在设备选择时不仅需要考虑其力能特性，同时也要考虑其作功特性。按以下步骤选择曲柄压力机：（1）对许用负荷图的在认识（2）曲柄压力机能耗分配（3）冲压力的计算（4）压力机类型的选择（5）初选设备（6）设备作功校核4.2计算工序冲压力4.2.1落料力p落=1.3Dt=1.3×3.14×154×320×1.5=301.74kN式中——材料抗剪强度，08钢=260～320Mpat——板料的厚度，t=0.5mmD——毛坯直径，D=154mm4.2.2卸料力p卸=K卸P落=0.04×301.74=12.07kN式中K卸——卸料力的系数，查表为0.044.2.3拉深力P拉=Kdt=0.45×3.14×98.5×1.5×400=83.5kN7式中k——修正系数，k=0.45PaM400MPa40008，取钢—材料的强度极限，—4.2.4压边力P压=PdD4r2d22）（=5.2414.3)625.98(15422=22.58kN式中2.5MPappmm6rd—单位压边力，——凹模圆角半径，取—rd4.2.5冲孔力—工件孔直径—冲DDP11.8kN9320.5154.13.31t.314.2.6推件力kNn9.40.895.001PKP冲推推式中n——冲裁件个数K推——推件力系数，取为0.05总冲压力kN18.43049.0.898.522.5837.0124.7301PPPPPPP推冲压拉卸落总.61P（压力机～1.8）P总=1.7×430.18=731.3kN由于该制件不大，且精度要求不高，因此选用开式可倾压力机。它具有工作台三面敞开，操作方便，成本低廉的优点。由于冲裁，拉深复合模的压力行程的特点是在开始阶段即需要很大的压力，而在拉深阶段所需要的反倒要小得多。因此若按总的压力来选取压力机，很可能出现虽然总的压力满足要求，但是在开始阶段冲裁时已经超载。同时，选用拉深压力机还要对拉深功进行核算，否则会出现压力机在力的大小满足要求，但是功率有可能过载，飞轮转速降低，从而引起电动机转速降低过大，损坏电动机。因此精确确定压力机压力应该根据压力机说明书中给出的允许工作负荷曲线，并校核功率，但是在一般条件下，可以根据生产条件来选取。故选压力机型号为J23-80型的开式可倾压力机滑块公称压力：800kN8滑块行程：120mm封闭高度：440mm连杆调节量：90mm滑块中心线至机身距离：350mm工作台板厚度：100mm最大倾斜角度:20工作台离地高度：850mm外形尺寸3290:1715:2060:高左右前后电动机功率:7.5kw机床质量：7285kg5冷冲模具设计5.1凸模与凹模刃口尺寸计算5.1.1刃口尺寸计算的基本原则冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度，模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及其制造公差，是设计冲裁模主要任务之一。从生产实践中可以发现：1．由于凸、凹模之间存在间隙，使落下的料或冲出的孔都带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。2．在测量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔孔径是以小端尺寸为基准。3．冲裁时，凸、凹模要与冲裁件或废料发生摩擦，凸模愈磨愈小，凹模愈磨愈大，结果使间隙愈用愈大。由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需考虑下述原则：1．落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时孔的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。92．考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。这样，在凸、凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格制件。凸、凹模间隙则取最小合理间隙值。3．确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。如果对刃口精度要求过高(即制造公差过小)，会使模具制造困难，增加成本，延长生产周期；如果对刃口精度要求过低(即制造公差过大)，则生产出来的制件可能不合格，会使模具的寿命降低。制件精度与模具制造精度的关系查表。若制件没有标注公差，则对于非圆形件按国家标准“非配合尺寸的公差数值”IT14级处理，冲模则可按IT11级制造；对于圆形件，一般可按IT7～６级制造模具。冲压件的尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。4.凹模结构拉伸凸模与凹模的结构形式取决于工件的形状、尺寸、以及拉深方法、拉深次数等工艺要求，不同的结构形式对拉深的变形情况，变形程度的大小及产品的质量均有不同的影响。当毛坯的相对厚度较小，必须采用压边圈进行拉深时，凸、凹模必须具有过渡结构，即当拉深直径d≤100mm时，凸凹模具有圆角结构，拉深直径d≥100mm时，凸凹模具有斜角结构采用这种有斜角的凸模和凹模，除具有改善金属的流动，减少变形抗力，材料不易变薄等一般锥形凹模的特点外，还可减轻毛坯反复弯曲变形的程度，提高零件侧壁的质量，使毛坯在下次工序中容易定位。5.凸模结构由于冲件的形状和尺寸不同，冲模的加工及装配工艺条件也不同，所以在实际生产中使用的凸模结构形式