落料拉深复合模设计

湖南工学院课题落料拉深复合模设计专业模具设计与制造班级学生姓名指导老师2006年12月29日共19页第1页计算内容说明目录一、任务书………………………………二、工艺分析……………………………三、工艺方案的确定……………………四、工作原理……………………………五、工艺设计……………………………六、模具结构设计………………………七、总结…………………………………八、参考文宪……………………………共19页第2页计算内容说明第一部分：《冷冲模工艺及模具设计》课程设计任务书一、目的及意义:本课程是冷冲压工艺及模具设计，结合一个比较简单的冲压零件，综合运用本课程及以前所学课程的理论知识，独立设计出一套冷冲模具，能使学生得到模具设计的初步训练。通过本课程设计，进一步提高学生利用技术资料、运算和绘图设计能力，为毕业设计打下良好的基础。二、设计时间：二周三、设计题目：落料、拉伸复合模设计给定条件：冲压零件图及模具装配简图如下图示。材料：08钢厚度：0.5mm落料、拉深复合模共19页第3页计算内容说明四、设计工作量：1、模具装配图：1张（1号图）；2、主要零件图：凸模、凹模及凸凹模零件图各一张；3、设计说明书一份。五、设计步骤：1、收集和分析原始资料：1）、冲压件的图纸和技术条件；2）、冲压件的生产纲领；3）、冲压件的工艺规程；4）、有关冲模标准件的资料；5）、现存模具结构资料。2、确定模具类型及结构形式：根据已确定的最佳工艺方案确定冲模的类型是简单模、连续模、或复合模。3、进行必要的计算主要指进行冲模工作部分尺寸、压力中心和选用弹簧的计算及确定模具闭合高度。4、绘制模具总装图5、绘制模具零件图共19页第4页计算内容说明六、设计要求：要求方案选择合理，图样正确、清楚、整洁，符合国家有关制图标准。整理出设计计算说明书，列出计算过程和结果，并进行讨论和分析；计算结果要求准确全面，有关数据要标明出处。计算说明书要求字迹工整，语句通顺流畅。要有参考资料。整个设计过程要求每个同学在规定时间内单独完成。共19页第5页计算内容说明第二部分：设计过程一、冲压工件的工艺分析：由工件图看，该工件需要先落料、再拉伸成一个直壁筒形件。因此，该工件的结构简单、工序简单，为提高生产率可以采用落料、拉伸复合模结构来完成加工。二、参数的计算：（1）、毛坯的尺寸计算：根据等面积原理，用解析法求该零件的毛坯直径，并且由于dh较小所以不必考虑修边余量，由毛坯的直径公式：2256.072.14rrddHdD严格的讲，直径d与圆角半径r均应取板厚中线尺寸，但是由于厚度为0.5㎜，d与r就以零件图样标注的尺寸代入公式得：mmmmD11858.117556.078572.1277847822（2）、确定拉深次数：毛坯相对厚度t/D=0.5/118=0.42%,相对高度H/d=27/78=0.35,查表4-15(见冲压工艺与模具设计一书)得n=1,且工件圆角半径trp2.故可以一次成形。（3）、排样方案确定：该工件排样根据落料工序设计，考虑操作方便及模具结构简单，故采用单排排样设计，采用手工送料，采用导料销导料、参见《冲压工艺与模具设计》一书表4-15共19页第6页计算内容说明挡料销挡料。由表面2—16（见冲模设计应用实例一书）查得mma0.11，mma8.0：那么：条料的宽度：b=118+2a=119.6mm条料的步距：h=118+1a=119mm冲裁单件材料的利用率计算：%8.76%1001196.119411814.3%1004%10022bhDbhnA排样图如下所示：（4）、计算工序压力：○1、落料力的计算：LtF3.1落落F—落料力（N）；L—工件外轮廓周长L=mmD37111814.3；参见《冲模设计应用实例》一书表2—16共19页第7页计算内容说明t—材料厚度t=0.5mm；—材料抗剪强度（MPa）由书（见冲压模具设计实例一书）附录1A查得=260Mpa;落料力则为：KNMPammmmF70.622605.03713.1落○2、卸料力的计算：落卸卸FKF卸K—卸料力因数，由表2-15（见冲压模具设计实例一书）查得卸K=0.045KNF82.270.62045.0卸○3、拉深力的计算：有压边圈的圆筒形件的拉深公式bdtkF拉拉F—拉深力d—拉深件的直径，d=78mmt—材料厚度b—材料的强度极限（MPa）由附录1A（见冲压模具设计实例一书）查得b=330Mpak—修正系数由表4—18（见冲压模具设计实例一书）查得k=0.66拉深系数：m=d/D=78/11866.0拉F=0.66×3.14×78×0.5×330=26.67KN○4、压边力的计算：压边力APF压参见《冲压模具设计实例》一书附录1A表2-15参见《冲压模具设计实例》一书附录1A表4-18共19页第8页计算内容说明A—压边圈面积A=22240.61547811841mmP—单位压边力查表4—16（见冲压模具设计实例一书）得P=3.0MPaAPF压=6154.40×3.0=18.46KN故总的冲压力为：压拉卸落总FFFFF=62.70+2.82+26.67+18.46=110.65KN(5)冲压设备的选择：对于浅拉深可按式总压FF8.1~6.1，估算公称压力来选取压力机，参照附录3B（见冲压模具设计实例一书）选用公称压力为250KN的开式压力机，其主要技术参数为：公称压力：250KN滑块行程：80KN最大闭合高度：250KN工作台尺寸：560×360mm模柄孔尺寸：50×70mm三、主要工作部分尺寸计算：模具的落料凹模，凸凹模，冲孔凸模的工作关系。对工件未注公差可按IT14计算，也可由书附录1D查得各尺参见《冲压模具设计实例》一书附录3B表4-16共19页第9页计算内容说明寸的未注公差。根据表2—10（见冲压模具设计实例一书）查得冲裁模刃口双间隙040.0minZmm，060.0maxZmm。（1）、落料刃口尺寸计算：087.0118的凸凹模的制造公差由表2—12（见冲压模具设计实例一书）查得mm035.0凹，mm025.0凸。由于minmax06.0ZZ凸凹=0.02，故采用凸模与凹模配合加工方法，因数由表2—13（见冲压模具设计实例一书）查得X=0.5，则：mmXDD035.00035.000565.11787.05.0118）（）（凹凹凸D按凹模尺寸配制，其双面间隙为0.025~0.035mm,其工作部分结构尺寸如图所示：按凹模尺寸配作参见《冲压模具设计实例》一书附录3B表2-12表2-13共19页第10页计算内容说明（2）、拉深工作部分尺寸计算：拉深凸模与凹模的单边间隙可按表2—12（见冲压模具设计实例一书）中式Z/2=1t计算得Z/2=0.5mm，由于拉深工件的公差可采用IT10级精度，查书附录mmE12.03凹凸得，按公式可求拉深凸、凹模尺寸及公差如下：工件尺寸：074.078mm12.000445.7775.078凹）（凹dmm012.00445.75)(凸凹凸Zddmm其工作部分结构尺寸如图所示：四、弹性元件的设计计算：为了得到较平整的工件，此模具采用弹压式卸料结构，使条料在落料、拉深过程中始终处在一个稳定的压力之下，从而改善了毛坯的稳定性，避免材料在切向应力的作用下起皱的可能性。参见《冲压模具设计实例》一书表2-12共19页第11页计算内容说明(1)、上卸料采用橡胶作为弹性元件，按公式计算橡胶的自由高度：工作自由SH)4~5.3(式中：自由H—橡胶的自由高度（mm）工作S—工作行程与模具修磨或调整（4~6mm）之和工作S=（20+0.5+5）mm㎜=25.5mm㎜则：自由H=（3.5~4）×25.5=89.25~102mm取自由H=100mm㎜因此橡胶的装配高度：mmHH90~85100)9.0~85.0()9.0~85.0(2自由取mmH882橡胶的断面面积，在模具装配时按模具空间大小确定。（2）、下顶块压边采用橡胶作为弹性元件，计算橡胶的自由高度：自由H=（3.5~4）工作S工作S=(20+5)mm=25mm则：mmmmH100~5.8725)4~5.3(自由取工作H=89mm㎜计算橡胶的装配高度：1.80~7.7589)9.0~85.0()9.0~85.0(2自由HHmm取mmH782橡胶的断面面积，在模具装订配时按模具空间大小确定。共19页第12页计算内容说明五、模具的总体设计及装配：该工件的模具结构如图。主要由上下模座、落料凹模、凸凹模、拉深凸模、上顶块、下顶块、卸料板等零件组成。根据主要工作部分尺寸、结构以及弹性元件的尺寸，参照有关资料，可选取级精度的后侧导柱模架。即：上模座：250×250×50mm㎜HT200下模座：250×250×65mm㎜HT200下模座轮廓尺寸：L=B=250mm；S=280mm；R=50mm；A1=160mm；A2=290mm㎜导柱：A50h5×200；导套：A50H6×150×50；导柱、导套的渗碳深度为0.8~1.2mm,硬度为HRC58~62。六、零件的具体结构尺寸设计：（1）、落料凹模的设计：由于此套模具为复合模，并且是逆出件式，所以凹模内壁采用全直壁式的，材料选择为Cr12，热处理硬度为60~64HRC，此凹模板采用矩形凹模板，由于压力中心在几何中心，查表2-17（见冲压工艺与模具设计一书）可得：参见《冲压工艺与模具设计》一书表2-17共19页第13页计算内容说明○1、凹模壁厚为大于50mm，所以可得凹模的最小外形尺寸：L=B=118+2+50=218mm取标准值：L=B=250mm○2、凹模的厚度为：H=)(1.0321mmFKKF-冲裁力（N）；1K-凹模材料修正系数，合金工具钢取1，碳素工具钢取1.3;2K-凹模刃口周边长度修正系数见表2-18（见冲压工艺与模具设计一书）；mmH84.1110370.621.037.113按GB2858.1-81取标准值50mm○3、螺孔中心到凹模板外缘的尺寸：L=2d，选螺栓为M10的内六角螺栓，L=2X10=20mm，从总体角度出发，取：L=30mm，○4、销孔中心到凹模板外缘的尺寸，查表2-19（见冲压工艺与模具设计一书）取L=30mm.○5、螺孔与凹模型孔及销孔之间的尺寸：mmdS5.653.13.1min，取20mm。其结构如图所示：参见《冲压工艺与模具设计》一书表2-18表2-19共19页第14页计算内容说明(2)、凸凹模（落料的凸模、拉深的凹模）：材料选择为Cr12，热处理硬度为60~64HRC。厚度：H=2.0弹压橡胶HH=88+10-0.2+20=117.8mm刃口尺寸在前面已经确定，综合考虑其它的因素决定其具体尺寸如下：共19页第15页计算内容说明以凹模尺寸配作（3）、凸凹模（落料凸模、拉深凹模）：材料选择为Cr12，热处理硬度为60~60HRC。总体高度为：H=45-0.5+20=63.5mm刃口尺寸在前面已经确定，综合考虑其它因素确定其结构如图所示：按凸模尺寸配作共19页第16页计算内容说明（4）、卸料板、上顶块、下顶块、垫板、固定板、打板、打杆、顶杆等零件：均采用45钢，其结构尺寸与以上的其它零件综合考虑。（5）、螺钉与销钉的选择：圆柱头内六角螺母：GB70-85M8X204个GB70-85M10X704个圆柱头内六角卸料螺钉：GB2867.6-81M24X1604个导料销：GB119-86销5X142个挡料销：GB119-86销2X141个七、压力机的校核：1、拉深模的压力机其行程必须考虑取放工件方便，因此要求：S2hS为压机的行程S=100mmH为工件的高度h=27mm由于100mm2X27mm，因此符合要求。2、模具闭合高度校核：510maxminHhH模共19页第17页计算内容说明