有凸緣圓筒形件蓋落料拉深件的落料拉深成形工藝及模具設(shè)計【沖壓模含13張CAD圖帶卡片】
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11 緒 論目前,我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?,主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當(dāng)大的差距,導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當(dāng)大。1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀我國模具近年來發(fā)展很快,據(jù)不完全統(tǒng)計,2003 年我國模具生產(chǎn)廠點約有 2 萬多家,從業(yè)人員約 50 多萬人,2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭,模具企業(yè)總體上訂單充足,任務(wù)飽滿,2004 年模具產(chǎn)值 530 億元。進口模具 18.13 億 美元,出口模具4.91 億美元,分別比 2003 年增長 18%、32.4%和 45.9%。進出口之比 2004 年為3.69:1,進出口相抵后的進凈口達 13.2 億美元,為凈進口量較大的國家。在 2 萬多家生產(chǎn)廠點中,有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中,產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有 20 多家,中型企業(yè)幾十家,其余都是小型企業(yè)。 近年來, 模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快,主要表現(xiàn)為:大型、精密、復(fù)雜、長壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品;專業(yè)模具廠數(shù)量增加,能力提高較快;"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速;國企股份制改造步伐加快等。雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速,但遠遠不能適應(yīng)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足:第一,體制不順,基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用,私營企業(yè)近年來發(fā)展較快,國企改革也在進行之中,但總體來看,體制和機制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟,再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱,因此,行業(yè)發(fā)展還不盡如人意,特別是總體水平和高新技術(shù)方面。 第二,開發(fā)能力較差,經(jīng)濟效益欠佳.我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低,水平較低,且不重視產(chǎn)品開發(fā),在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合 1 萬美元,國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是 15~20 萬美元,有的高達 25~30 萬美2元,與之相對的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理,真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 第三,工藝裝備水平低,且配套性不好,利用率低.雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進的加工設(shè)備,但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多,特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM 應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因,引進設(shè)備不配套,設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍,設(shè)備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低,帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。第四,專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差. 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響,許多模具企業(yè)觀念落后,模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低,專業(yè)化分工不細,商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具,商品模具只占 45%左右,其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好,難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù),與國際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低,標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響,對模具制造周期影響尤甚。 第五,模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后.模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本,國產(chǎn)模具鋼與國外進口鋼相比,無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格,都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差,也直接影響模具水平的提高。1.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展,但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距,尚不能完全滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需求。未來的十年,中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面: 1) 模具日趨大型化; 2)在模具設(shè)計制造中廣泛應(yīng)用 CAD/CAE/CAM 技術(shù); 3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng); 4)在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù); 5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率; 6)發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù); 7)模具的精度將越來越高; 38)模具研磨拋光將自動化、智能化; 9)研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程; 10)開發(fā)新的成形工藝和模具。1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備,在電子、建材、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中,60%-80%的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性,是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低,已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志,并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。近幾年,全球模具市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面,世界模具市場年交易總額為 600~650 億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。 國外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例占到 50%以上;國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004 年中國模協(xié)在德國訪問時,從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯(lián)合會(VDMA)工模具協(xié)會了解到,德國有模具企業(yè)約 5000 家。2003 年德國模具產(chǎn)值達 48 億歐元。其中(VDMA)會員模具企業(yè)有 90 家,這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的 90%,可見其規(guī)模效益。 隨著時代的進步和技術(shù)的發(fā)展,國外的一些掌握和能運用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具工藝設(shè)計、高級鉗工及企業(yè)管理人才,他們的技術(shù)水平比較高.故人均產(chǎn)值也較高.我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬美元左右,而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多 15~20 萬美元,有的達到 25~30 萬美元。國外先進國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使%以上,而我國才達到 45%.用覆蓋率達 701.3 落料拉深模具設(shè)計與制造方面1.3.1 落料拉深模具設(shè)計的設(shè)計思路拉深是沖壓基本工序之一,它是利用拉深模在壓力機作用下,將平板坯料或空心工序件制成開口空心零件的加工方法。它不僅可以加工旋轉(zhuǎn)體零件,還可以加工盒形零件及其他形狀復(fù)雜的薄壁零件,但是,加工出來的制件的精度都很底。一般情況下,4拉深件的尺寸精度應(yīng)在 IT13 級以下,不宜高于 IT11 級。只有加強拉深變形基礎(chǔ)理論的研究,才能提供更加準(zhǔn)確、實用、方便的計算方法,才能正確地確定拉深工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸,解決拉深變形中出現(xiàn)的各種實際問題,從而,進一步提高制件質(zhì)量。筒形件是最典型的拉深件,其工作過程很簡單就一個拉深,根據(jù)計算確定它能一次拉深成功.因此,根據(jù)計算的結(jié)果,為了保證制件的順利加工和順利取件,模具必須有足夠高度,而標(biāo)準(zhǔn)模架的最高和最低高度滿足要求,所以可以選用標(biāo)準(zhǔn)模架。1.3.2 模具設(shè)計的進度1.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀,所用時間 20 天;2.確定加工方案,所用時間 5 天;3.模具的設(shè)計,所用時間 30 天;52 落料拉深件的沖壓工藝性分析2.1 沖壓工件的工藝性分析零件名稱:落料拉深件 生產(chǎn)批量:大批量材料:15 鋼料厚:2.5mm零件簡圖:(見下圖)此工件為有凸緣的筒形件,拉深高度適中,拉深前后厚度不變,工件材料為 15鋼,拉深性能比較好,且此工件的形狀滿足拉深工藝要求,可用拉深工序加工。工件滿足沖裁尺寸條件要求。的公差等級為 IT12 級,滿足拉深工序?qū)ぜ畹燃壍囊螅?40?3517.0? ?的公差等級為 IT9 級,精度比較高,應(yīng)在拉深后增加整形工序,以提高其精度,17.02?又由于材料的各向異性的影響,拉深件的口部或凸緣外緣一般是不整齊的,出現(xiàn)“突耳”現(xiàn)象,需要在最后增加切邊工序。3 工藝方案的確定因為工件為帶凸緣的筒形零件,零件形狀比較對稱,所以該工件的生產(chǎn)包括落料、6拉深、兩個基本工序,可以有以下三種工藝方案:方案一:先落料,其次拉深。采用單工序模生產(chǎn)。方案二:先拉深,再落料復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三:先落料,再拉深,采用復(fù)合模具生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡單,但需要兩道工序四副模具,生產(chǎn)效率低,難以滿足該工件大批量生產(chǎn)的要求。方案二只需一副模具,生產(chǎn)效率較高,能滿足大批量生產(chǎn)要求,但是模具結(jié)構(gòu)落料部分比較復(fù)雜,模具的生產(chǎn)、裝配和維修困難。方案三雖然和方案二看起來都是一副模具,但由于兩套模具進行的兩個工序順序的不同,且零件的幾何形狀簡單對稱,模具制造、裝配和維修并不困難,模具采用復(fù)合形式,簡化了工序,生產(chǎn)效率比方案一高,能滿足大批量生產(chǎn)的要求,所以經(jīng)綜合考慮,工件采用方案三進行生產(chǎn)。74 工藝計算4.1 計算毛坯尺寸由工件簡圖可得,d = 60 mm,d= (40 - 2.5)mm = 37.5mm,由凸緣的相對直徑 d / d 凸 t= 60mm / 37.5mm = 1.6,查表 4.2 得修邊余量 = 1.6mm,因零件底部圓角半徑 r 與凸緣R?圓角半徑 R 相等,即 r = R 時,有凸緣筒形件的毛坯直徑D = dhdt4.32??將 d = 60 + 2 = (60 + 2×1.6)mm = 63.2mm ,d = 37.5mm,H = (14 – 2.5)t?mm = 11.5mm,R = 2mm,代入上式中,得毛胚的直徑為D = 77.3mm?????25.374.51.374.624.2 判斷能否一次拉深成形工件總的拉深系數(shù) m = d / D = 37.5mm / 77.3mm = 0.485,工件總的拉深相對高總度 H / d = 11.5mm / 37.5mm = 0.307。由 d / d = 63.5mm / 37.5mm = 1.69,t /D×100 = 2.5mm / 77.3mm×100 = 3.24,t查表 4.9 得有凸緣筒形件第一次拉深的極限拉深系數(shù) m = 0.45。1由表 4.10 查得,有凸緣筒形件首次拉深的極限相對高度 h /d = 0.50,由于1m = 0.485 > m = 0.45, H / d = 11.5mm / 37.5mm = 0.307 2.0, m = 0.45 < 0.6,由1表 4.7 查得需要采用壓邊裝置。又因為工件能一次拉深成形,所以采用平面壓邊裝置,且不需要使用限位裝置。4. 4 排樣設(shè)計設(shè)計模具時,條料的排樣很重要。中軸碗具有左右對稱的特點,單向排列時(如圖所示)的排樣方案可以提高材料的利用率,減少廢料。84.5 條料寬度、導(dǎo)料板間距離和材料利用率的計算查表取得搭邊值為 a = 1.8mm,a = 2.2mm。1條料寬度的計算:擬采用無側(cè)壓裝置的送料方式,由條料寬度 B =【D + 2a + C】0??max0??B__條料寬度(mm)D—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸;a—側(cè)搭邊的最小值;△—條料寬度的單向(負向)偏差;C__導(dǎo)料板與最寬條料之間的單面最小間隙;把 D = 77.3mm,a = 2.2mm,查表得 C = 0.5, △= 0.8mm,代入上式得 B max= 82.2 mm。 08.?材料利用率的計算:由書 材料利用率通用計算公式 = ×100%?BAnS式中 S—一個零件的實際面積,mm2;n—一個步距內(nèi)實際沖裁件數(shù)量;B—條料寬度,mm; 9A—送料步距, mm把 S = 3.14 × 38.65 = 4690.6mm ,n = 1,B = 82.2mm,A = D + a = 22 177.3mm + 1.8mm = 79.1mm。代入上式得= 4960.6 mm ×1/82.2mm×79.1mm×100% = 76.3% ?2導(dǎo)料板間距離的計算:A = B + C = D + 2a + 2Cmax式中 B__條料寬度(mm)D—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸;a—側(cè)搭邊的最小值;C__導(dǎo)料板與最寬條料之間的單面最小間隙;把 B = 82.2mm,C = 0.5, a = 2.2mm, D = 77.3mm,代入上式得maxA = 77.3mm + 2×2.2mm + 2×0.5mm = 82.7mm。105 工序沖壓力的計算5.1、落料力P = 1.3 t落 ??D式中 ___材料抗剪強度?D___毛胚直徑t___材料厚度查表得 15 鋼得抗剪強度 = 289MPa 。把 D = 77.3mm,t = 2.5mm 代入?上式得P = 1.3 × 3.14 ×77.3mm ×289MPa×2.5mm =227976.638 ≈ 落227.977kN。 5.2、卸料力P = K P卸 卸 落K ___卸料力系數(shù);卸P ——落料力; 落查表得 K = 0.06,P =227.977kN,所以代入上式得卸 落P = 0.06×227.977kN = 13.6786kN≈ 13.679kN 。卸5.3、拉深力 P = K dt拉 ??b式中 K___修正系數(shù),查表 4.6;d___拉深后工序件中徑;t___材料厚度;___材料的抗拉強度;?b查表得 K = 1.0, = 375MPa,把 K = 1.0, = 375MPa,d = b ?b37.5mm,t = 2.5mm,代入上式得P = 1×3.14×37.5mm×2.5mm×375Mpa =110.39KN。拉5.4、壓邊力P = P壓 4???212)(凹rdD??式中 D___毛胚直徑(mm) ;d ___第一次拉深后工件的直徑(mm) ;1r ___拉深凹模圓角半徑(mm) ;凹P___單位壓邊力(Mpa) ;11查表得 P = 2.5Mpa, 取 r = 6mm。D = 77.3mm,d = 37.5mm。代入上1凹 1式得P = ×2.5Mpa = 壓 4.3??2)65.37(..7mm????6917.89 ≈ 6.92kN。5.5、沖孔力P = KLt沖 ?b式中 K___修正系數(shù);L___沖孔的周長;t___材料厚度;___材料抗剪強度;?b查表得 K = 1.3,L = 3.14 ×19mm = 59.66mm,t = 2.5mm, = /1.3 = ?b?289Mpa。把以上數(shù)據(jù)代入上式得P = 1.3×59.66mm×2.5mm×289Mpa = 56035.655 ≈ 沖56.036kN。5.6、推件力P = nK P推 推 沖式中 n___沖孔時卡在凹模內(nèi)的廢料數(shù);K ___推件力系數(shù);推P ___沖孔力;沖查表得 K = 0.05,取 n = 3,把 K = 0.05,n = 3,P = 56.036kN。代入推 推 沖上式得P = 3×0.05×56.036 kN = 7.9554 kN。推5.7、頂件力P = K P 頂 頂 拉式中 K ___頂件力系數(shù);頂P ___拉深力;拉查表得 K = 0.06,P = 110.39KN,代入上式得頂 拉P = 0.06×110.39KN = 6.6234kN。頂所以綜上可得,落料拉深模得總沖裁力P = P + P + P + P + P = 227.977kN +220.39 kN +13.679 1總 落 拉 卸 壓 頂Kn+6.92 kN+6.623 kN =365.589 kN。12P = P + P = 56.036kN +7.9554 kN = 63.9914kN。2總 沖 推136 沖壓設(shè)備的選擇 為了使壓力機能安全工作,取P ≥ (1.6 ~ 1.8)P壓 機 總所以落料拉深的壓力機P ≥ (1.6 ~ 1.8)P = 1.6 × 365.589 kN = 584.9424 1壓 機 1總kN。沖孔壓力機P ≥ (1.6 ~ 1.8)P = 1.7 × 63.9914kN = 2壓 機 2總108.78538kN。故落料拉深模選用 630kN 的開式壓力機。其主要技術(shù)參數(shù)如下。公稱壓力:630kN滑塊行程:130mm最大封閉高度:360mm最大封閉高度調(diào)節(jié)量:80mm工作臺尺寸:480mm×710mm工作臺墊板孔尺寸: 250?模柄孔尺寸: 50mm×80mm工作臺墊板厚度:80mm沖孔模選用 150kN 的開式壓力機。147 模具零件主要工作部分的尺寸計算 7.1、落料凸、凹模尺寸得計算由于落料是一個簡單的圓形,因沖裁此類工件的凸、凹模制造相對簡單,精度容易保證,所以擬采用分別加工。設(shè)計時,需在圖紙上分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸及制造工差。查表 2.4 得間隙值 Z =0.360mm,Z =0.500mm。查表 2.5 得凸、凹模制造公差:minmax= 0.020mm, = 0.030mm。?凸 ?凹校核:Z - Z = 0.140mm,而 + = 0.050mmmaxin?凸 凹滿足 Z - Z ≥ + 的條件。axin?凸 凹查表 2.6 得:IT11 級時磨損系數(shù) x = 0.75根據(jù)設(shè)計原則,落料時以凹模為設(shè)計基準(zhǔn)。由書式(2.3)和(2.4)得D = ( D - x )凹 ma?凹??0D = ( D - Z )凸 凹 in0凸??式中 D 、 D —落料凹凸模尺寸;凸 凹D —落料件的最大基本尺寸;maxx—磨損系數(shù);Δ—工件制造公差;Z —最小合理間min隙;15δ 、δ —凸、凹模的制造公差。凸 凹把 D = 77.3mm,x = 0.75, Δ = 0.20, = 0.020mm, = max ?凸 ?凹0.030mm,Z =0.360mm 代入上式得inD = (77.3mm – 0.75×0.20) = 77.15 mm凹 03.?03.?D = (77.15mm – 0.360mm) = 76.79 mm凸 02.?02.?7.2.沖孔凸、凹模尺寸的計算查表 2.4 得間隙值 Z =0.360mm,Z =0.500mm。查表 2.5 得凸、凹模minmax制造公差: = 0.020mm, = 0.025mm。?凸 ?凹校核:Z - Z = 0.140mm,而 + = 0.045mmmaxin?凸 凹滿足 Z - Z ≥ + 的條件。axin?凸 凹所以采用分別制造法加工。查表 4.6 得 IT11 級 x = 0.75設(shè)計加工時,以凸模為設(shè)計基準(zhǔn),由式 2.5 和 2.6 得d = ( d + xΔ)凸 min0凸??d = ( d + Z )凹 凸 min凹??0式中 d 、d —沖孔凸凹模尺寸;凸 凹—沖孔件的最小基本尺寸;minx—磨損系數(shù);Δ—工件制造公差;16Z —最小合理間隙;minδ 、δ —凸、凹模的制造公差。凸 凹把 = 19mm,x = 0.75, Δ = 0.2, Z =0.360mm, = 0.020mm, = mind min?凸 ?凹0.025mm 代入上式得d = (19mm + 0.75×0.2) = 19.15 mm凸 02.?02.?d = (19.15mm + 0.360) = 19.51 mm凹 025.?025.?7.3.拉深凸、凹模尺寸的計算由于外形尺寸精度較高,所以以凹模為基準(zhǔn)進行設(shè)計加工,由式 4.35 和4.36 得D = ( D – 0.75 )凹 ?凹??0D = ( D - 0.75 - Z)凸 0凸??式中: D 、 D —凹、凸模的尺寸; 凸 凹D__零件外徑的最大極限尺寸;Δ—零件的公差;δ 、δ —凹、凸模制造公差;凸 凹Z—拉深模雙面間隙。查表得 Δ = 0.2,δ =δ = 0.016mm,因為工件的精度要求較高,為了拉凸 凹深后的回彈小,表面光潔,所以采用負間隙拉深模,其單面間隙值為= (0.9 ~ 0.95)t = 0.94 × 2.5 = 2.35mm2Z17所以取 Z = 4.7mm代入上式得D = ( D – 0.75 ) =(40.175 – 0.75×0.2) = 40.025凹 ?凹??0 016.?016.?D = ( D - 0.75 - Z) =(40.175 - 0.75×0.2 – 4.7)凸 0凸??= 35.325016.?016.?凸、凹模的圓角半徑得計算考慮到實際采用的拉深系數(shù)均接近其極限值,故拉深凹模圓角半徑 應(yīng)dr大些,可按公式 ,計算拉深凸模和凹模的圓角半徑0.8dtr?( D-)r = 0.8× = 2.828mm5.2)34(??所以取 r = 3mm188 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計8.1、模具工作部分的計算8.1.1、拉深模的間隙深間隙對拉深過程有較大的影響。它不僅影響拉深件的質(zhì)量與尺寸精度,而且影響拉深模的壽命以及拉深是否能夠順利進行。因此,應(yīng)該綜合考慮各種影響因素,選取適當(dāng)?shù)睦铋g隙值,既可保證工件的要求,又能使拉深順利進行。由前面計算的:Z/2 = 2.35mm8.1.2、拉深模的圓角半徑凸模、凹模的選用在制件拉深過程中有著很大的作用。凸模圓角半徑的選用可以大些,這樣會減低板料繞凸模的彎曲拉應(yīng)力,工件不易被拉裂,極限拉深因數(shù)會變小些;凹模的圓角半徑也可以選大些,這樣沿凹模圓角部分的流動阻力就會小些,拉深力也會減小,極限拉深因數(shù)也會相應(yīng)減小。但是凸、凹模的圓角半徑也不易過大,過大的圓角半徑,就會減少板料與凸模和凹模端面的接觸面積及壓邊圈的壓料面積,板料懸空面積增大,容易產(chǎn)生失穩(wěn)起皺。拉深凸凹模的圓角半徑已有前面計算得出結(jié)果:r=3mm8.1.3、凸凹模工作部分的尺寸和公差拉深以凹模為基準(zhǔn),模具的制造公差按 IT6 級選取。由前面計算得凹模的尺寸和公差為 : D = ( D – 0.75 ) =(40.175 – 0.75×0.2) = 凹 ?凹??0 016.?40.025 016.?凸模的尺寸和公差為: D = ( D - 0.75 - Z) =(40.175 - 0.75×0.2 – 凸 0凸??4.7) = 35.325016.?016.?8.2、模具各部件的設(shè)計8.2.1、模柄因為模具尺寸不是太大,綜合考慮選用垂直度和同軸度較好的壓入式模柄,根據(jù)19JB/T 7646.1 選取基本尺寸標(biāo)準(zhǔn)為 40mm 的模柄,具體如下圖所示:?20xx8.2.2、墊板因為凸凹模和落料凹模都為圓形,所以采用圓形墊板,由 JB/T 7653—1994的規(guī)定,選取規(guī)格為 160mm ×8mm 的墊板如下 ?21xxx8.2.3、拉深凸模固定板凸模固定板主要用來固定拉深凸模,使其在工作過程中保持穩(wěn)定和精度,所以根據(jù) JB/T 7653—1994 選取規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)為 160mm × 18mm 的凸凹模固定板,為了使其均?勻固定,需要在其上加工三個螺紋孔和三個銷釘孔,又因為拉深加工需要壓邊圈,所以還需要在凸模固定板上加工三個頂桿孔,使壓邊圈起到壓邊作用,另外還要加工固定凸模的階梯孔,如下圖所示: 22xx x8.2.4、凸凹模固定板凸凹模固定板是用來固定凸凹模,使其在工作過程中能穩(wěn)定的工作,保持模具的精度,它通過螺釘與上模座進行緊固連接,同時通過銷釘進行定位,以保證安裝位置的精度,另外卸料螺釘通過安裝在固定板的彈簧達到彈性卸料的目的,所以需要在凸凹模固定板上加工三個螺釘孔和兩個銷釘孔,另外還要加工一個固定凸凹模的階梯孔和三個卸料螺釘孔,各部分工作尺寸如下圖所示:23xx x8.2.5 落料凹模落料凹模是模具的主要工作零件,需要較高的強度和精度,所以凹模材料選用Cr12,淬火硬度為:58—62HRC,凹模刃口尺寸為 77.15 mm,可通過鏜、銑削、03.?磨削等加工方法進行加工制造,安裝時通過螺釘與銷釘和下模座進行連接和定位,所以凹模上要加工螺釘孔和銷釘孔,刃口部分采用階梯孔形式,以方便安裝壓邊圈,如下圖所示:8.2.6、拉深凸模24拉深凸模是模具的主要工作零部件,用于工件的拉深成形,需要很高的精度以保證工件的精度,同時對強度要求也較高,綜合考慮拉深凸模材料采用 Cr12,凸模刃口尺寸為 35.325 mm,圓角半徑為 3mm,其外形可通過車削、磨削等進行加工,016.?與凸模固定板采用過盈配合,以進行緊固安裝。8.2.7、卸料板卸料板是模具的主要卸料零件,它與卸料螺釘、彈簧組成彈性卸料裝置,以卸除卡在凸凹模上的條料,使工作快速進行,與凸凹模之間采用間隙配合,卸料板需加工卸料螺釘孔與卸料螺釘進行連接,x8.2.8、壓邊圈 在拉深工序中,為保證拉深件的表面質(zhì)量,防止拉深過程中材料的起皺,常采用壓邊圈用合適的壓邊力使毛坯的變形區(qū)部分被壓在凹模平面上,并使毛坯從壓邊圈與凹模平面之間的縫隙中通過,從而制止毛坯的起皺現(xiàn)象。壓邊圈的內(nèi)形與拉深凸模間隙配合,一般與頂料桿(三根以上)、橡皮等構(gòu)成彈性卸料系統(tǒng)。8.2.9、凸凹模25凸凹模即是落料的凸模又是拉深的凹模,做為模具的主要成形零部件,凸凹模的精度和強度都有較高的要求,其凸模和凹模部分的刃口尺寸分別為 76.79 mm 和02.?35.325 mm,其外部形狀可以通過車削、鏜削、磨削等加工方法進行加工制造,材016.?料可選用 Cr12,淬火硬度為 58—62HRC,8.2.10、模具其它部件的選用26模具其它部件的選用見表 2—1表 2—1 模具其它部件的選用序號 名稱 數(shù)量 材料 規(guī)格/ mm 標(biāo)準(zhǔn) 熱處理1 銷釘 2 40Cr φ10×60 2 打桿 1 40 φ11×150 40~45HRC3 螺釘 3 45 M12×604 打料塊 1 40 φ40×40 40~45HRC5 卸料螺釘 3 40Cr M12×85 30~35HRC6 螺釘 3 45 M12×957 頂桿 3 T8A M10×90 40~45HRC8 銷釘 3 40Cr φ10×909 彈簧 3 20 90×67010 橡皮 1279 選用模架、確定閉合高度及總體尺寸由于拉深凹模外形尺寸不大,且工件精度要求較高,為了工作過程穩(wěn)定和保證工件精度,選用中間導(dǎo)柱模架。再按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸見表 5-1。表 3-1 拉深落料模 架 規(guī) 格 選 用名稱 尺寸 材料 熱處理上模座 160×160×40 HT200下模座 160×160×45 HT200導(dǎo)柱 28×170、32×170 20 滲碳 58~62HRC導(dǎo)套 28×100×38、32×100×38 20 滲碳 58~62HRC最小閉合高度 H = 180mm, 最大閉合高度 H = 220mm。min max模具的閉合高度 H = 上模座厚 + 墊板厚 + 凸凹模厚 + 凸模厚 + 下模座厚 + 墊板厚 - (料厚 + 工件高度) = 40mm + 8mm + 64mm + 50mm + 45mm + 10mm – (2.5mm + 14mm) =200.5mm因為模具的封閉高度 H 應(yīng)該介于壓力機的最大封閉高度 Hmax 和最小封閉高度Hmin 之間,一般?。篐max-5mm≥H≥Hmin+10mm28由此可知,要使工件能順利的加工和從模具上取出,必須要模具有足夠的封閉高度 Hmax≥H+5mm=200.5mm + 5mm = 205.5mmHmin≤H-10mm=200.5mm – 10mm = 190.5mm因 H = 220mm ≥ 205.5mm, H = 180mm ≤ 190.5mm,所以可以選用標(biāo)準(zhǔn)模架。max min2910 模具總裝圖由以上設(shè)計,可得模具的總裝配圖,見下圖301—下模座 2—墊板 3—凸模固定板 4—落料凹模 5—螺釘 6—導(dǎo)柱 7—導(dǎo)套 8—上模座 9—彈簧 10—卸料螺釘 11—模柄 12—打桿 13—圓柱銷 14—螺釘 15—墊板 16—凸凹模固定板 17—推件塊 18—卸料板 19—凸凹模 20—壓邊圈 21—圓柱銷 22—拉深凸模 23—橡皮 24—托板 25—螺柱 26—螺母 27—頂桿 28—擋料銷模具工作過程:條形板材由前后通過凹模上的擋料銷送進定位,上模下行,落料拉深凸凹模 19 與落料凹模 4 首先完成落料工序,上模繼續(xù)下行,拉深凸模 22 開始接觸壓邊圈 20 壓住是落料毛胚并將其壓入落料拉深凸凹模 19 孔內(nèi),完成拉深工序,上?;爻虝r,彈性卸料板 18 從拉深落料凸凹模上卸下廢料,壓邊圈在彈頂裝置的作用下將工件從拉深凸模上推掉,若工件卡在落料拉深凸凹??變?nèi),可通過推件塊 17 在上?;爻痰揭欢ň嚯x后,將工件推出。3111 結(jié)束語落料拉深件屬于較復(fù)雜的拉深件,分析其工藝性,并確定工藝方案。根據(jù)計算確定本制件可以一次拉深成形,所以工件的生產(chǎn)可通過落料和拉深兩道工序完成,然后相應(yīng)選取各工序的壓力機。本設(shè)計主要是第一次落料拉深模具的設(shè)計,需要計算拉深時的間隙、工作零件的圓角半徑、尺寸和公差,并且還需要確定模具的總體尺寸和模具零件的結(jié)構(gòu),然后根據(jù)上面的設(shè)計繪出模具的總裝圖。由于在零件制造前進行了預(yù)測,分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷,采取了相應(yīng)的工藝措施。因此,模具在生產(chǎn)零件的時候才可以減少廢品的產(chǎn)生。落料拉深件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡單,拉深高度適中,所以在保證零件的順利加工和取件的前提下,可以選用標(biāo)準(zhǔn)模架。模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡單,它可以相應(yīng)的簡化了模具結(jié)構(gòu)。便以以后的操作、調(diào)整和維護。落料拉深模具的設(shè)計,是理論知識與實踐有機的結(jié)合,更加系統(tǒng)地對理論知識做了更深切貼實的闡述。也使我認識到,要想做為一名合理的模具設(shè)計人員,必須要有扎實的專業(yè)基礎(chǔ),并不斷學(xué)習(xí)新知識新技術(shù),樹立終身學(xué)習(xí)的觀念,把理論知識應(yīng)用到實踐中去,并堅持科學(xué)、嚴(yán)謹、求實的精神,大膽創(chuàng)新,突破新技術(shù),為國民經(jīng)濟的騰飛做出應(yīng)有的貢獻。3233參考文獻[1] 趙志偉等.模具發(fā)展現(xiàn)狀[J].模具制造,2007,6:2~4[2] 劉建超 張寶忠主編. 沖壓模具設(shè)計與制造 [ M]. 高等教育出版社 2004.6.1[3] 馮炳堯 韓泰榮 蔣文森 編 丁戰(zhàn)生 審. 沖壓設(shè)計與制造簡明手冊 上海科學(xué)技術(shù)出版社[ M].[4] 高軍 李熹平 修大鵬等編著 沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計指南[ M]. 化學(xué)工業(yè)出版社 2007.7.1[5] 中國機械工程學(xué)會 中國模具設(shè)計大典編委會等主編 中國模具設(shè)計大典 江西科學(xué)技術(shù)出版社[ M].2003[6] 郝濱海編 沖壓模具簡明設(shè)計手冊 化學(xué)工業(yè)出版社 2005