冲压模具课程设计--带凸缘无底筒形件DOC

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------------------------------------------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--------------------------------------------------141零件冲压工艺分析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。查得教材第219的表9-1取极限翻边系数65.0minm，由D=39mm可得mmDdm35.2565.039min最后求的翻边所达到的最大高度为：535.8357.0)65.01(23957.0)1(2rDdDhmm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：12374560)(4)(4222223ddF1/4的凹形球环：)4(21rdrF3π/2(39π+4×3)=634圆筒形：5.42495.3539dhF因而∑F=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×π=6725.13所以得到毛坯不带修边余量的最小直径：mmFD54.924查书上160页表7-5得修边余量取3.5mm。故求的毛坯直径为：mmDD54.995.3254.922毛坯即毛坯尺寸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选取极限拉深系数m=0.49由制件直径d=60mm板料直径D=100mm得总拉深系数：39.010039Ddm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=0.764910049.011Dmd4024.374976.0122dmd故只需两次拉深即可，调整后得到的拉深系数5.01m，8.02m所以以后各次拉深工序的直径为：5011Dmd40122dmd以后各次拉深工序的圆角半径为r1=R1=3.5,r2=R2=2.5第一次拉深深度为：8.31)(14.0)(43.0)(25.012211RRdRRdDdhdpdpp同理得h2=33.233.2+8.5=41.738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δ=400Mpa落料力：F=Ltδ=101π×1×400=126920N≈127kN由板料厚度为1mm故可采用刚性卸料板。PKP*卸卸＝127×0.025＝3.175kN；PKP*顶顶＝127×0.06＝7.62kN；顶卸PPPP1＝127+3.175+7.62＝137.795kN≈138kN。式中：P－冲裁力，N；L－冲裁件受剪切周边长度，mmDL5.2357514.3；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400MPa；卸P－卸料力，N；顶P－顶件力,N；卸K－卸料力系数，查[1]第52页表2.3，取值为0.025；顶K－顶件力系数，查[1]第52页表2.3，取值为0.06；1P－冲裁工序所需力之和。（2）冲孔工序P＝bLt＝25。35×π×1×400＝31.86kN；PKP推推＝31.86×0.05＝1.6kN；PKP顶顶＝31。86×0.06＝1.91kN；顶推＝PPPP2＝31.86+1.6+1.91＝35.37kN。推P－推件力，N；推K－推件力系数，查表取值为0.05；2P－冲孔工序所需力之和。（2）拉深工序拉深力：kNNtpbdK696834840014911.112FqPQ＝[π（1002-492）/4]×2.5＝15kN；8415693PPPQkN。QP－压边力，N；F－在压边圈下坯料的投影面积，mm2；q－单位压边力，查表取值为2.5MPa；3P－拉深工序所需力之和。（4）翻边工序计算kNdDsP4.12245)35.2540(1.1)(1.14（5）计算完成零件冲压所需的力，并选择压力机PPPPP4321＝总=269.77kN初选压力机的标称压力：kNppwp48577.2698.18.1总初选公称压力为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5.5kW。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、凹模圆角半径的计算一般来说，大的凹r可以降低极限拉深系数，而且可以提高拉深件的质量，所以凹r尽可能大些但凹r太大会削弱压边圈的作用，所以凹r由下式确定：tDDr）（＝凹凹8.0＝1)40100(8.0＝6.19取凹r＝6.2。式中：D－坯料直径，mm；凹D－凹模直径，由于拉深件外径为40mm,此处取值为40mm。（2）凸模圆角半径的计算凸r对拉深件的变形影响，不像凹r那样显著，但凸r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。凸r的取值应比凹r略小，可按下式进行计算：凹凸＝rr8.0＝0.8×6.2＝4.96（mm）取凹模圆角:r凹=5mm对于制件可一次拉深成形的拉深模，凹r、凸r应取与零件图上标注的制件圆