防火罩沖壓工藝及模具設(shè)計說明書.doc

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目錄 　 1 工藝性分析 1 1.1 零件圖分析 1 1.1.1 零件結(jié)構(gòu)分析 1 1.2 工藝性分析 2 1.2.1 尺寸精度 2 1.2.2 材料分析 2 1.2.3 拉伸工藝性分析 2 2 工藝方案的確定 3 2.1 沖壓基本工序的確定 3 2.1.1 工序數(shù)目的確定 3 2.1.2 工序順序的確定 3 3 工藝設(shè)計與計算 4 3.1 坯料尺寸的確定 4 3.2 模具沖裁部分設(shè)計與尺寸的確定 4 3.2.1 落料刃口尺寸計算 4 3.2.2 沖孔部分刃口尺寸計算 4 3.3 排樣 5 3.3.1 確定搭邊值 5 3.3.2 條料寬度的確定 5 3.3.3 排樣的確定 6 3.4 模具拉深部分設(shè)計與尺寸計算 6 3.4.1 確定拉伸次數(shù) 6 3.4.2 拉深凸凹模間隙的確定 7 3.4.3 拉深模工作部分尺寸的確定 7 3.4.4 拉深凸模與凹模的圓角半徑 7 3.5 沖裁力的計算 8 3.5.1 沖裁力的計算 8 3.6 拉深力的計算 8 3.7 壓力中心的計算 9 3.8 橡皮墊的選擇及壓邊力的校核 9 3.8 模具閉合高度的計算 10 4 模具整體結(jié)構(gòu)的確定 11 4.1 拉深部分結(jié)構(gòu)的確定 11 4.1.1 拉深模方案的確定 11 4.1.2 拉深模結(jié)構(gòu)形式的確定 11 4.2 推件裝置的確定 11 4.3 模架的選擇 11 4.4 導(dǎo)向裝置的選擇 12 4.5 操作方式的選擇 12 5 設(shè)備的選擇 13 6 裝配圖的繪制 14 參考文獻................................................................. 15 1 工藝性分析 1.1 零件圖分析 1.1.1 零件結(jié)構(gòu)分析 圖1.1 防火罩零件圖 如上圖所示，該零件為圓筒形件，總高14.5mm，外徑37.9mm，壁厚0.3mm，筒底部右側(cè)有一方形孔，左側(cè)矩形區(qū)域內(nèi)為一內(nèi)凹區(qū)，尺寸如圖。 1.2 工藝性分析 1.2.1 尺寸精度 由于影響拉深件精度的因素較多，故不應(yīng)對其有過高的精度要求。一般情況下，拉深件的精度應(yīng)在IT13級以下，不宜高于IT11級。圖上尺寸為一般精度，沖壓可滿足零件尺寸要求。 1.2.2 材料分析 用于拉深成形的材料要求具有高的塑性，低的屈服點和大的板厚方向性系數(shù)，而硬度高的材料則難于進行拉深加工，板料的屈強比σs/σb越小，沖壓成形性能就越好。一次拉深的極限變形程度越大，厚向異性指數(shù)r>1時，寬度方向的變形比厚度方向的變形容易；r值越大，在拉深過程中越不容易產(chǎn)生變薄和發(fā)生斷裂，拉深成形性能越好。在金屬板料中，含碳量小于0.14%的軟鋼、軟黃銅（含銅量68~72%）、純鋁及鋁合金、奧氏體不銹鋼材料具有良好的拉深性能。 此零件所用材料為10號鋼，屬于優(yōu)質(zhì)碳素鋼，常溫下具有較高的塑性和拉深性能，其部分力學(xué)性能如下表所示： 表1.1 材料的力學(xué)性能 參數(shù) 材料名稱 抗剪強度 τ/Mpa 抗拉強度 σb/ Mpa 屈服強度 σs/ Mpa 延伸率 δ10/ % 彈性模量 E/103Mpa 數(shù)值 10 255~333 294~432 206 29 194 1.2.3 拉伸工藝性分析 制件為無凸緣圓筒形零件，要求外形尺寸，對厚度變化沒有要求。制件的形狀滿足拉深工藝要求。凸模圓角半徑~~，大于制件圓角半徑0.5mm，故在拉伸后沖孔時應(yīng)對圓角進行修整。 尺寸按公差表查得為IT12級，滿足拉深工序?qū)χ萍畹燃壍囊蟆? 2 工藝方案的確定 2.1 沖壓基本工序的確定 根據(jù)對零件圖的分析，其沖壓基本工序可初步定為：落料—拉深—沖孔。 2.1.1 工序數(shù)目的確定 由于大批量生產(chǎn)，所以沖壓加工過程要求提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本來滿足生產(chǎn)要求，可要求工序數(shù)目盡量減小，應(yīng)盡量把工序集中起來，采用復(fù)合?；蜻B續(xù)模進行沖壓，很小的零件，采用復(fù)合或連續(xù)沖壓加工，既能提高生產(chǎn)效率，又能安全生產(chǎn)。 由于本制件結(jié)構(gòu)比較簡單，基本工序只有三個，故可將三道工序集中到一套模具上完成，工藝方案確定為落料—拉深—沖孔復(fù)合模。 2.1.2 工序順序的確定 下料—落料、拉深、沖孔 3 工藝設(shè)計與計算 3.1 坯料尺寸的確定 圓筒形拉深件毛坯直徑 式中 ——毛坯直徑，； ——圓筒內(nèi)徑，； ——圓筒內(nèi)圓角半徑，； ——圓筒直壁部分高度，。[2] 3.2 模具沖裁部分設(shè)計與尺寸的確定 3.2.1 落料刃口尺寸計算 由于制件落料部分結(jié)構(gòu)比較簡單，故凸凹模采取分開加工，按照精度等級IT13級查表，工件尺寸公差為，故落料件外形尺寸為 （1）落料凹模直徑 式中 ——落料件公差，； ——系數(shù)，按照公差等級IT13級查表，=0.75； ——凹模制造公差，查表知： （2）落料凸模直徑 式中 ——凸凹模最小間隙，查表2.3得； ——凸模制造公差，查表知：。 3.2.2 沖孔部分刃口尺寸計算 由于制件沖孔部分結(jié)構(gòu)比較簡單，故凸凹模采取分開加工，孔圓弧部分尺寸為，兩直邊部分寬 （1）沖孔凸模直徑 式中 ——沖孔件公差，； ——系數(shù)，按照公差等級IT13級查表，=0.75； ——凹模制造公差，查表知： （2）沖孔凹模直徑 式中 ——凸凹模最小間隙，查表2.3得； ——凹模制造公差，查表知：。 （3）孔直邊部分凸模寬度 （4）孔直邊部分凹模直徑 3.3 排樣 3.3.1 確定搭邊值 搭邊：排樣中相鄰兩工件之間的余料或工件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。 搭邊的作用： （1)補償定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料步距誤差、送料歪斜誤差等原因而沖裁出殘缺的廢品。 （2)還應(yīng)保持條料有一定的強度和剛度，保證送料的順利進行，從而提高制件質(zhì)量，沿整個封閉輪廓線沖裁，使受力平衡，提高模具壽命和工件斷面質(zhì)量。 查表2.8得： 工件與工件間搭邊值a=1.0，工件與側(cè)邊搭邊值a1=1.2，考慮到坯料較薄，實際取搭邊a=2，a1=2。[1] 3.3.2 條料寬度的確定 條料寬度確定的原則是：最小料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度能要保證沖裁時在導(dǎo)板中間順利地送進，并遇到半中間有一定的間隙。 無側(cè)壓裝置的的條料寬度： 式中 ——條料的公稱寬度，； ——條料與導(dǎo)料板之間的間隙，查表2.9，取0.5[1]； ——條料寬度的公差，查表2.9，取0.1。[1] 3.3.3 排樣的確定 根據(jù)搭邊尺寸和條料寬度，確定排樣方法。如下圖所示 圖3.1 沖裁件排樣 3.4 模具拉深部分設(shè)計與尺寸計算 3.4.1 確定拉伸次數(shù) 工件總的拉深系數(shù) 相對厚度 查參考文獻[1]表5.8，制件的極限拉深因數(shù)~< 因此，一次拉深即可成型。 3.4.2 拉深凸凹模間隙的確定 拉深間隙是指單邊間隙， 間隙值應(yīng)合理選取，否則過小會增加摩擦力，使拉深件容易拉破，且容易擦傷表面和降低模具壽命；過大，又易使拉深件起皺，且影響工件精度。 查表5.15，圓筒形件拉深因數(shù)[1] 3.4.3 拉深模工作部分尺寸的確定 對于一次拉深成形，拉深模的尺寸與公差直接決定了零件的尺寸精度，因此，其凸模和凹模及其公差應(yīng)按零件的要求來確定。 零件的內(nèi)形尺寸有要求時， 凸模尺寸 凹模尺寸 式中 ——凸模尺寸； ——凹模尺寸； ——拉深件內(nèi)形基本尺寸，37.3； ——凸模的制造公差，查參考文獻[1]表5.16得=0.02； ——凹模的制造公差，查參考文獻[1]表5.16得=0.03。 3.4.4 拉深凸模與凹模的圓角半徑 拉深凹模的圓角半徑可按經(jīng)驗公式確定： 式中 ——凹模圓角半徑，； ——毛坯直徑，59.5； ——凹模內(nèi)徑，37.3； ——材料厚度，0.3。 由于該制件屬于淺拉伸，凸模圓角半徑應(yīng)與制件一致，故 3.5 沖裁力的計算 3.5.1 沖裁力的計算 平刃口模具沖裁時，其理論沖裁力可按下式計算： 式中 ——安全系數(shù)，取0.3； ——沖切斷面積，； ——材料厚度，； ——材料抗剪強度，查表取300； ——沖裁周邊長度，落料時； 沖孔時為26 （CAD測量 ）。 故 （1）落料沖裁力 （2）沖孔沖裁力 3.6 拉深力的計算 在確定拉深件所需壓力機噸位時，必須先求得拉深力，查表1-3-53，無凸緣的筒形零件，所需拉深力[3] 式中 ——筒形件直徑，根據(jù)料厚中線計算，取37.6； ——材料厚度，0.3； ——材料抗拉極限，10鋼294~432MPa，取350MPa； ——系數(shù)，查表取0.7。 任何形狀零件拉深時的壓邊力 筒形件拉深時的壓邊力 式中 ——單動壓力機上拉深的單位壓邊力，取3MPa。 總的拉深力 3.7 壓力中心的計算 沖裁模的壓力中心就是沖裁合力的作用點。沖模壓力中心應(yīng)盡可能和模柄軸線以及壓力機滑塊中心線重合，以使沖模平穩(wěn)的工作，否則滑塊就會受到偏心載荷，使模具歪斜，間隙不均，從而導(dǎo)致沖床滑塊與導(dǎo)軌以及模具的不正常磨損，降低沖床和模具的壽命。所以設(shè)計模具時必須使其通過模具的軸線，從而保證模具的壓力中心與沖床滑塊中心重合。 取拉深件中心為坐標原點，設(shè)原點至壓力中心距離為，則 解得 故壓力中心處于制件中心偏右處，但是由于沖裁與拉延并不是同時發(fā)生，故導(dǎo)向裝置難免承受一定的側(cè)向力。 3.8 橡皮墊的選擇及壓邊力的校核 初選橡膠墊尺寸為的圓柱形結(jié)構(gòu)。 其形狀因數(shù) 彈性模量 MPa 式中 ——修正因數(shù)，查表，取1.1； ——近似彈性模量，查圖3.28，取1200MPa。 橡皮墊承受載荷 ＞ 式中 ——彈性元件受力作用面積，； ——彈性元件的高度，； ——最大壓縮量，。 滿足壓邊力要求。 3.8 模具閉合高度的計算 拉深模的閉合高度(H)是指滑塊在下止點位置時,上模座上平面與下模座下平面的距離,即 ～ 　　　　　　 ～　取207 式中——上模板厚度，40； ——下模板厚度，45； ——墊板厚度，； ——凹模高度，59.5； ——凸模厚度，64； ——零件高度，14.2； ——安全距離，２～３。 4 模具整體結(jié)構(gòu)的確定 4.1 拉深部分結(jié)構(gòu)的確定 4.1.1 拉深模方案的確定 經(jīng)過對制件工藝性分析，工件適合拉深成形，本設(shè)計采用單動壓力機上拉深。 4.1.2 拉深模結(jié)構(gòu)形式的確定 查表5.1： < 式中 —— 板料厚度， —— 毛坯直徑， 故模具結(jié)構(gòu)需采用壓邊圈拉深。[1] 本設(shè)計拉深模結(jié)構(gòu)采用帶壓邊圈的倒裝式結(jié)構(gòu)，采用這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于可采用通用的彈頂裝置（彈性壓邊裝置）。 4.2 推件裝置的確定 推件裝置有剛性和彈性兩種。彈性推件器一般裝于下模座下面，與下模板相連。這種裝置除有推出工件的作用外，還能壓平工件，還可用于卸料和緩沖。剛性推件器一般裝于上模，推件力大切可靠。其推件力通過打桿→推板→推桿→推塊傳至工件。 4.3 模架的選擇 本設(shè)計選用復(fù)合模。模架選用后側(cè)導(dǎo)柱模架，導(dǎo)柱安裝在后側(cè)，從前側(cè)送料，操作比較方便。 其下模座主要參數(shù)如下表5.1： 表5.1 下模座GB/T2855.6主要參數(shù) 主要參數(shù) 凹模周界 H h L1 L B D0 數(shù)值 170 170 - 45 35 180 主要參數(shù) S A1 A2 R l2 D 數(shù)值 180 115 205 42 80 - 上模座主要參數(shù)如下表5.2： 表5.2 上模座GB/T2855.6主要參數(shù) 主要參數(shù) 凹模周界 H h L1 L B D0 數(shù)值 170 170 - 40 - 210 主要參數(shù) S A1 A2 R l2 D 數(shù)值 210 115 205 42 80 42 4.4 導(dǎo)向裝置的選擇 導(dǎo)向零件可保證模具沖壓時，上、下模有一精確的位置關(guān)系。在中、小型模具中最廣泛采用的導(dǎo)向零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。本設(shè)計所選用的模架配套的是兩個導(dǎo)柱。一般導(dǎo)柱安裝在下模座，導(dǎo)套安裝在上模座，分別采用過盈配合，具體結(jié)構(gòu)如裝配圖所示。 4.5 操作方式的選擇 大批量生產(chǎn)，采用自動化操作方式。 5 設(shè)備的選擇 由拉深力和模具的閉合高度，選擇J23-16B型開式壓力機，其主要技術(shù)參數(shù)如下表： 表5.1 壓力及技術(shù)參數(shù) 公稱壓力/Kn 滑塊行程/mm 滑塊行程次數(shù)/（次/min） 最大封閉高度/mm 封閉高度調(diào)節(jié)量/mm 立柱距離/mm 工作臺尺寸/mm 工作臺孔尺寸/mm 前后 左右 前后 左右 直徑 160 70 120 250 60 220 300 450 110 220 160 模柄孔尺寸/mm 滑塊底面尺寸/mm 床身最大可傾角 直徑/mm 深度/mm 前后 左右 40 40 - - 35 6 裝配圖的繪制 模具視圖主要用來表達模具的主要結(jié)構(gòu)形狀，工作原理及裝配關(guān)系。視圖的數(shù)量一般為主視圖左視圖和俯視圖三個，必要時可以加繪輔助視圖，視圖的表達方式以剖視圖為主，以表達清楚模具內(nèi)部各組織及其裝配關(guān)系。主視圖應(yīng)畫模具閉合時的工作狀態(tài)，而不能將上模與下模分開來畫。主視圖的布置一般情況下應(yīng)與模具工作狀態(tài)一致。主視圖放在圖紙正中偏左。 俯視圖一般是將模具的上模部分拿掉一半。通常俯視圖借以了解模具零件的平面布置以及凸模和凹模孔的分布位置。 參考文獻 [1] 吳詩淳主編. 沖壓工藝及模具設(shè)計. 西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2002 [2] 王樹勛主編. 模具實用技術(shù)設(shè)計綜合手冊. 廣州：華南理工大學(xué)出版社，2002 [3] 薛啟翔主編. 沖壓模具與制造 . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004 [4] 胡兆國主編. 冷沖壓工藝及模具設(shè)計. 北京：北京理工大學(xué)出版社，2009 [5] 張 玉主編. 幾何公差與測量技術(shù).沈陽：東北大學(xué)出版社，1999