拉深件模具设计.docx
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拉深件模具设计
冷冲模毕业设计
筒形工具盒
学校:
江西机电学院
专业:
模具设计与制造
班级:
10大模一班
姓名:
林佳佳
学号:
2号
指导老师:
徐秋如老师
完成时间:
2012年7月6日
第一章工件的工艺性分析1
1.2拉深时的工艺性1
1.3材料的工艺性2
4.3压力中心的计算8
4.4工作尺寸的计算8
5.1模具类型的选择9
5.2定位方式的选择9
5.3料方式的控制10
心得小结…………………………………………………………………………………………..14
参考文献………………………………………………………………………………………….14
第一章工件的工艺性分析
1.1工艺性分析
拉深件名称:
筒形工具盒
生产批量:
中小批量
材料:
08钢
料厚:
1mm
技术要求:
工件要求平整,无拉深痕迹,未注公差IT14.
零件图如下:
零件图
拉深件的工艺性是指拉深件对拉深工艺的适应性。
在一般情况下,对拉深件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。
良好的拉深工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。
此工件为无凸圆筒形工件,要求内形尺寸,没有厚度的要求。
此工件的形状满足拉深工件的要求,可用拉深工序加工。
1.2拉深时的工艺性分析
拉深零件的结构工艺性是指拉深零件采用拉深成形工艺的难易程度。
良好的工艺性是指坯料消耗少、工序少,模具结构简单、加工容易,产品质量稳定、废料少和操作简单方便等。
在设计拉深零件时,应根据材料拉深时的变形特点和规律,提出满足工艺性的要求:
①.对拉深材料的要求
拉深件的材料应具有良好的塑性、低的屈强比、大的板厚方向性系数和小的板平面方向性。
②.对拉深零件形状和尺寸的要求
(1)拉深件的高度尽可能小,以便能通过1—2次拉深工序成形。
(2)拉深件的形状尽可能简单、对称,以保证变形均匀。
对于半敞开的非对称件,可成双拉深后在剖成两件。
(3)有凸缘的拉深件,最好满足d凸≥d+12t,而求外轮廓与直壁断面最好形状相似,否则,拉深困难,切边余量大。
(4)为了使拉深件顺利进行,凸缘圆角半径r≥2t。
当r<0.5mm时,应增加整形工序。
3.对拉深零件精度的要求
(1)由于拉深件个部位的料厚有较大的变化,所以对零件图上的尺寸应明确标注是外壁还是内壁。
(2)由于拉深件有回弹,所以零件横截面的尺寸公差,一般都在IT12级以下,如零件高于IT12级,应增加整形工序。
1.3材料的工艺性分析
在本次设计中,我选用的拉深材料为08钢板。
选择拉深材料时,首先应满足拉深件的使用要求。
由于该件不属于易损工件,对材料的耐磨度要求不高,还应满足冲压工艺对材料的要求,保证冲压过程顺利完成,即材料应具有良好的塑性和表面质量,以及板料厚度公差应符合规定,08钢为一种优质结构钢,该结构钢以退火,而退火的目的消除钢的内应力,降低硬度提高塑性细化组织均匀化学成分,而且其抗剪和抗拉强度均不高,所以综合其所有的力学的性能,08钢具有良好的拉深性能,适合拉深。
第二章冲压工艺方案的确定
项目
单工序模
级进模
复合模
无导柱
有导柱
冲压精度
低
较低
较高,相当于IT10~IT13
高,相当于IT8~IT11
制件平整程度
不平整
一般
不平整,有时要校平
因压料较好,制件平整
制件最大尺寸和材料厚度
不受限制
300mm以下厚度达6mm
尺寸〈250mm厚度在0.1~6之间
尺寸〈300mm厚度常在0.05m~3mm
冲模制造的难度程度及价格
容易、价格低
导柱、导套的装配采用先进工艺后不难
简单形状制件的级进模比复合模具制造难度低,价格亦较低
形状复杂的制件用复合模比级进模制造难度低,相对价格低
生产率
低
较低
可用自动送料出料装置,效率较高
工序组合后效率高
只能单冲不能连冲
有自动送料装置可以连冲,但速度不能太高
使用于高速冲床高达400次/分以上
由于有弹性缓冲器,不宜用高速,不宜连冲
材料要求
可用边角料
条料要求不严格
条料或卷料要求严格
除用条料外,小件可用边角料,但生产率低
生产安全性
不安全
手在冲模过程较不安全
比较安全
手在冲模工作较不安全,要有安全装置
冲模安装调整与操作
调整麻烦操作不便
安装、调整较容易、操作方便
安装、调整较容易,操作简单
安装、调整比级进模更容易,操作简单
分析表可得:
采用单工序模具结构简单,但需要多副模具才能完成,且生产效率低难以满足该工件生产的要求;复合模需一副模具,生产率较高,尽管模具结构较方案一复杂;级进模也只需一副模具,生产率高,但模具结构复杂,送进料不方便。
故采用复合模最佳,方案为:
落料首次拉深复合模—最后一次拉深整形复合模—切边。
第三章拉深工序尺寸的确定
根据毛坯尺寸的确定原则可知有两种方法来计算毛坯的计算原则。
1.面积相等原则:
由于拉深前和拉深后材料的体积不变,对于不变薄拉深,假设材料厚度拉深前后不变拉深毛坯的尺寸按“拉深前后的表面积相等”来确定。
2.形状相似原则:
拉深毛坯的形状一般与拉深件横截面的形状相似,即零件的形状是圆形或是椭圆形时,其拉深前毛坯的展开形状也基本上是圆形或椭圆形。
3.根据本零件的特点:
为简单形状的旋转体,可以采用面积相等的原则来确定。
1)先确定边余量△h:
根据
工件高度h
工件的相对高度
1.0
1.2
1.5
2
1.2
1.6
2
2.5
2
2.5
3.3
4
3
3.8
5
6
4
5
6.5
8
5
6.3
8
10
6
7.5
9
11
7
8.5
10
12
查表得:
切边余量δ=2mm
2)毛坯直径D的计算:
得毛坯的直径为:
D=114.4mm
3)确定拉深系数:
t∕D×100=0.87
查表得m1=0.55m2=0.87
4)判断能否一次拉深成形:
﹤m1
故不能一次拉深成形,必须多次拉深。
5)推算拉深系数:
d1=m1D=0.55×114.4=62.7mm>d
d2=m2d1=0.78×62.7=48.9mm<d
故两次拉深成形。
6)拉深工序尺寸的计算:
经调整m1=0.56,m2=
=0.875
调整后的拉深直径:
d1=m1D=0.56×114.4≈64mm
d2=d1×m2=64×0.875≈56mm
rA1=0.8
=0.8
=6.11mm
r1=rT1+
=6.61mm取7mm
r2=2.5mm
h1=0.25﹙
-d1﹚+0.43×
(d1+0.32r1)=37mm
h2=0.25(
-d2)+0.43×
(d2+0.32r2)=45.5mm
7)画工序图:
第四章必要的工艺计算
4.1排样方案的确定及计算
经过分析,排样方案采用横排,剪板方案为横剪.
查表可得:
a1=0.8a=1
步距:
S=D+a1=112.63+0.8=113.43mm
条料宽度:
B0-△==Dmax+2a=114.63
mm
工件的面积:
A=πR2=3.14×57.2≈10274㎜
利用率:
η=
×100%≈77%
排样图
4.2冲压力的计算
L=2×π×R=2×3.14×57.2≈359mm
落料力:
F落=Ltδb=395×1×380/1000=137KN
推件力:
F推=K×F落=0.045×137=6.2KN
拉深力:
=3.14×64×1×380×1=76.4KN
压边力:
=
[114.42-﹙64+2×7﹚2]×2.5=13.7KN
F=(1.25︿1.40﹚﹙F拉+
﹚
=1.40×﹙76.4+13.7﹚
=126KN
F总=F落+F推+1.40﹙F拉+
)
=137+6.2+126
=269KN
所以压力机的公称压力应大于269KN,故选J23-40
公称压力
400KN
模柄孔尺寸
直径
50mm
滑块行程
100mm
深度
70mm
最大装模高度
265mm
工作台尺寸
前后
460mm
最大闭合高度
330mm
左右
700mm
4.3压力中心的计算
由于该工件对称,故无需计算。
4.4工作尺寸的计算
①落料刃口尺寸的计算
Zmax=0.14Zmin=0.1
AA=(Dmax-χ△)0+△/4=﹙114.4-0.5×0.87﹚=113.965
mm
AT=﹙AA-Zmin)-Δ/40=﹙113.965-0.1)=113.865
mm
②拉深工作尺寸的计算
查表可得Z1=1.1t=1.1mmδA=0.05δT=0.03
对于首次拉深:
DA1=d1+δA0
D65=65
mm
D37.5=37.5
mm
DT1=(DA1-2Z)0-δT
D63=(65-2×1.1)
=62.8
mm
D36.5=(37.5-2×1.1)
=35.3
mm
③确定凸模的通气孔
凸模直径
50
>50-100
>100-200
>200
出气孔直径
5
6.5
8
9.5
查得:
凸模的通气孔直径为6.5mm。
第五章模具的总体设计
5.1模具的类型的选择
由冲压工艺分析可知,采用反装式复合模。
5.2定位方式的选择
为保证条料的正确送进和毛坯在模具中的正确位置,冲裁出外行完整的合格零件,模具设计时必须考虑条料或毛坯的定位。
正确位置是依靠定位零件来保证的。
由于毛坯形式和模具结构不同,所以定位零件的种类很多。
设计时应根据毛坯形式、模具结构、零件公差大小、生产效率等进行选择。
定位包含控制送料步距的挡料和垂直方向的导料等。
①挡料销
挡料销的作用是挡住条料搭边或冲压轮廓以限制条料的送进距离。
国家标准中常见的挡料销有三种形式:
固定挡料销、活动挡料销和始用挡料销。
固定挡料销安装在凹模上,用来控制条料的进距,特点是结构简单,制造方便。
由于安装在凹模上,安装孔可能会造成凹模强度的削弱,常用的结构有圆形和钩形挡料销。
活动挡料销常有于倒装复合模中。
始用挡料销用于级进模中开始定位。
②导正销
导正销通常与挡料销配合使用在级进模中,以减少定位误差,保证孔与外形的相对位置尺寸要求。
当零件上有适宜于导正销安装在落料凸模上。
当零件上没有适宜于导正销正用的孔时,对于工步数较多时、零件精度较高的级进模,应在条料两侧的空位处设置工艺孔,以拱导正销导正条料使用,此时,导正销固定在凸模固定板上或弹压卸料板上,
5.3送料方向的控制
条料的送料方向是条料靠着一侧导料板,沿着设计的送料方向导向送料,为使条料靠紧一侧的导料板,保证送料的精度,可采用侧压装置。
因为该模具使用的条料,所以导料采用导料板(本副模具固定卸料板与导料板),送进步距控制采用挡料销。
5.4卸料零件的确定
设计卸料零件的目的,是将冲裁后卡在凸模上或凸凹模上,或凸模上的制件或废料卸掉,保证下次冲压时正常进行,刚性卸料,刚性卸料是采用固定卸料板结构,常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料,当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随着材料厚度的增加而增大,单面间隙取
。
5.5顶件装置的确定
推件和顶件的作用是,将制件从凹模中推出来(凹模在上模)或顶出(凹模在下模)。
推件力是通过压力机的横梁作用在一些传力元件上,使推件力传递到推件板上将制品(或废料)推出凹模。
推板的形状和推杆的位置应根据被推材料的尺寸和形状来确定。
设计在下模的弹性顶件装置,通过凸模下压使弹性元件在冲压时储存能量,模具回程时顶件器的弹性元件释放能量,顶件块将废料从凹模中顶出。
橡胶高度H0=
,螺钉M12,托板厚8mm。
5.6导向方式的选择
常用的模架有:
滑动式导柱导套模架、滚动式导柱导套模架,模架有上、下模座和导向零件组成,是整副模具的骨架,模具的全部零件都固定它的上面,并承受冲压全过程的全部载荷。
模具上模座和下模座分别与冲压设备的滑块和工作台固定。
上、下模间的精度由导柱、导套的导向来实现。
对角模架:
由于导柱安装在模具的中心对称的对角线上,所以上模座在导柱上滑动平稳,常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。
后侧导住模架:
由于前面和左右不受限制,送料和操作比较方便,因导住安装在后侧,工作时偏心距会造成导柱导套单边磨损,并且不能用浮动模柄结构。
中间导柱模架:
导柱安装在模具的对称线上,导向平稳,准确,但只能在一个方向送料。
四导柱模架:
具有平稳、导向准确可靠、刚性好等优点,常用于冲压尺寸较大或精度较高的冲压件。
滚动式导柱导套模架的导向精度高,使用寿命长,主要用于高精度、高寿命的精密模具及薄材料的冲裁模具。
根据标准模架的选择,为了提高模具寿命和工件质量,方便安调整,该复合模采用中间导柱的导向方式。
第六章主要零部件的结构设计
6.1凸凹模
①.结构形式的确定
可采用台阶式和直通式,但由于台阶式加工较复杂,所以采用直
通式加凸模固定板,其厚度取15mm。
②.凸凹模长度的计算
L=rA+h1+h推件块+h定距垫块
h推件块>rA+h1=7+37=44取47mm
h定距垫块=4mm
即凸凹模长度L=7+37+47+4=95mm
6.2拉深凸模
①.结构形式的确定
可使凸模直接与下模座相连,但连接不可靠,所以采用凸模固定板加凸模。
②.凸模长度的计算
LT=h压边圈+rA+h1+h固定板-(2︿5)
h固定板=15mm
h压边圈=10mm
即凸模长度LT=15+7+37+10-2=67mm
6.3落料凹模
①.结构形式的确定
有圆外形和方外形两种,本模具采用方外形。
模具的外围尺寸C取40mm。
②.凹模厚度的计算
hA=LT+(2︿5)mm=67+3=70mm
第七章辅助装置的设计
7.1固定卸料装置
采用固定卸料版,卸料力大,卸料可靠,卸料板厚度取10mm。
7.2刚性推件装置
由打杆.推件块组成。
推件力大,工作可靠,打杆直径φ8mm。
H推件块>rA+h1=7+37=44mm取47mm
7.3螺钉与销钉的选择
为了不影响模具在压力机上的安装,应采用内六角螺钉.销钉大小应根据凹模厚度选用,查表得螺钉螺钉直径为M12,销钉直径φ10mm.
7.4弹性压边装置
压边圈应比凹模高1mm,行程比拉深行程大2︿3mm.压边圈高度为15mm.
第八章模架的选用
模具选用中间导柱标准模架,可承受较大的冲压力。
上模座厚度取45mm,即h1=45mm
下模座厚度取50mm,即h2=50mm
S=260mmR1=85mmB2=280mm
B=200mmL=200mm
模具闭合高度:
H闭=h1+h2+L+hA-44
=45+50+95+70-44
=216mm
模具闭合高度的校核:
公称压力
400KN
模柄孔尺寸
直径
50mm
滑块行程
100mm
深度
70mm
最大装模高度
265mm
工作台尺寸
前后
460mm
最大闭合高度
330mm
左右
700mm
可见该模具闭合高度小于所选压力机J23-40的最大装模高度(265mm),可以使用。
模具工作过程:
条形板料通过固定卸料板的定位槽由前向后送入并定位,上模下行,落料拉深凸凹模与落料凹模首先完成落料工序。
上模继续下行,拉深凸模开始接触落料毛坯并将其拉入落料拉深凸凹模孔内,完成拉深工序。
上模回程时,固定卸料板从落料拉深凸凹模上卸下废料,压边圈将制品从拉深凸模上顶出;若制件卡在落料拉深凸凹模孔内,可通过打料杆推出。
心得小结
在老师的精心指
导下,此次设计顺利地完成了,通过这次设计我们再次把所学的专业知识用于实践中。
可以说这次设计是对我们所学知识的一次大检阅,也是一个查漏补缺的过程;同时让我们初步地掌握了冷冲模设计的基本流程,懂得了如何查阅和运用技术资料。
当然我们遇到的困难和挫折也是不少的,主要源于我们的专业知识还不够,实践经验不足等。
但是我们可以把此次设计作为我们新的起点,加强专业的学习,加强实践,不断去丰富经验。
尽管这次设计不算是成功之作,但是它给我们带来的收获是很大的,影响是深远的。
所以我们在今后的学习生活中要敢于实践吸取经验,要敢于向难点挑战,发扬一丝不苟的工作作风,为我们模具事业的发展做出不懈的努力。
参考文献
1.魏春雷,徐慧民主编。
冲压工艺与模具设计《北京理工大学出版社》
2.魏春雷,朱三武主编。
模具专业毕业设计手册《天津大学出版社》
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