沖壓設(shè)計(jì)說明書

1、科技大學(xué)課程分配信071403班，專業(yè)課。設(shè)計(jì)師斌和聯(lián)合創(chuàng)始人龍宇設(shè)計(jì)名稱:蓋墊落料拉伸復(fù)合模設(shè)計(jì)參數(shù):1。技術(shù)依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定2.批量生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求:1。進(jìn)行工藝計(jì)算，確定工藝方案；2.編制工藝卡；3.通過計(jì)算確定成型設(shè)備；4.繪制模具裝配圖和主要零件圖；5.撰寫設(shè)計(jì)和計(jì)算說明(不少于1萬字)。設(shè)計(jì):2010年3月8日至2010年3月26日設(shè)計(jì)者(簽名)講師(簽名)教研室主任(簽名)摘要本發(fā)明的落料拉伸復(fù)合模具能夠較好地實(shí)現(xiàn)落料和落料零件的拉伸，模具設(shè)計(jì)制造簡單易行。下料拉伸效果好，可以大大提高生產(chǎn)效率。但落料拉伸模具的設(shè)計(jì)更為重要，設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮落料拉伸模具的形狀，否則容易影響落料拉伸零

2、件的形狀。本次設(shè)計(jì)主要包括產(chǎn)品工藝分析、沖壓方案確定、工藝計(jì)算、模板及零件設(shè)計(jì)、模具裝配等問題。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是確定與工藝性相匹配的復(fù)合模型和結(jié)構(gòu)形式，并繪制模具裝配圖和非標(biāo)準(zhǔn)件圖。目錄1.設(shè)計(jì)任務(wù)書和產(chǎn)品圖紙12.工藝方案3的分析和確定2.1零件的工藝分析32.2工藝方案4的確定2.3布局圖的確定4工藝設(shè)計(jì)和計(jì)算.63.1沖裁工藝及沖裁模設(shè)計(jì)63.2拉伸工藝和拉伸模具設(shè)計(jì)94.模具的其他部分5.主要部件的裝配6.模具的動(dòng)作描述結(jié)論參考文獻(xiàn)241.設(shè)計(jì)任務(wù)書工件名稱:蓋墊工件草圖:如下圖1.1所示生產(chǎn)批次:小批量和中批量材料:08鋼材料厚度:1毫米圖1.12.工藝方案的分析和確定2.1零件的可

3、制造性分析根據(jù)工件的圖紙，工件是帶法蘭的筒形件，法蘭上分布有兩個(gè)孔，所以要求形狀和尺寸，不要求厚度不變。這種工件的形狀符合拉深工藝的要求，可以通過拉深工藝進(jìn)行加工，然后通過沖壓成型。對于帶法蘭的圓柱形拉伸零件的可制造性，還應(yīng)考慮以下方面:1)凸緣部分的圓柱形部分的直徑D與坯料D的比值d/D優(yōu)選不小于0.4，以便可以一次拉伸；2)每個(gè)圓角r=33t，滿足圓角半徑拉伸要求；3)受拉部分的凸緣寬度不能太寬。解決工作中起皺問題的主要方法是使用防皺包邊圈。該零件材質(zhì)為08鋼，屬于優(yōu)質(zhì)碳素鋼，拉絲工藝較好。計(jì)算毛坯尺寸如圖所示，。由凸緣的相對直徑/d=50/21=2.38,查“有凸緣拉伸件修邊余量表”得修

4、邊余量。有凸緣圓筒形件的毛坯直徑為將帶入上式，得毛坯的直徑為：（2.）判斷能否一次拉成 工件總的拉伸系數(shù) 工件總的拉伸相對高度 h/d=7/21=0.33 由凸緣相對直徑，毛坯相對厚度t/D100=1/56.6100=1.77,查“凸緣件的第一次拉伸系數(shù)表”得，有凸緣圓筒形件第一次拉的最小拉伸系數(shù)；由“有凸緣件的第一次拉伸最大相對高度”表查得。由于則可一次拉成。2.2確定工藝計(jì)劃第一步是落料，然后拉伸，最后沖孔。考慮到工件的生產(chǎn)批量和模具的制造成本及可操作性，選擇了落料拉伸復(fù)合模，即確定了工藝方案為:落料，先拉伸-沖孔。2.3布局工件的排樣是根據(jù)沖裁工藝設(shè)計(jì)的。考慮到操作方便和模具結(jié)構(gòu)簡單，采

5、用單排排樣設(shè)計(jì)。本材料用到08鋼，屬低碳鋼，由“普通低碳鋼板料搭邊值”表查得搭邊值條料寬b=56.6+2=58.6mm條料的進(jìn)據(jù)為h=56.6+a=57.4mm.沖裁單件材料的利用率按式 %計(jì)算。 則%75%3.工藝計(jì)算和設(shè)計(jì)3.1沖裁工藝和沖裁模的設(shè)計(jì)(1)沖裁力的計(jì)算根據(jù)公式F=KLt其中為材料的剪切強(qiáng)度，L為沖裁周邊的總長度(mm)，t為材料的厚度，系數(shù)KP為凸模和凹模間隙的波動(dòng)(數(shù)值變化或分布不均勻)，考慮了沖裁模刃口的磨損。由潤滑、材料機(jī)械性能、厚度公差等因素設(shè)定的安全系數(shù)一般為1.3。當(dāng)找不到強(qiáng)度時(shí)，可用強(qiáng)度 b代替，可采用KP=1的近似計(jì)算方法?，F(xiàn)行公式F=Ltb，b為380M。

6、則f = 178 1 380 = 67.64kn。(2)卸載力和推力的計(jì)算影響卸料力、推料力和頂料力的因素很多，很難準(zhǔn)確計(jì)算。在實(shí)際生產(chǎn)中，經(jīng)驗(yàn)公式用于計(jì)算:卸料力： =KF 推料力： =nK1F頂件力：=K2F式中： K-卸料力系數(shù)，其值為 0.020.06 （薄料取大值，厚料取小值）-推件力系數(shù)，其值為0.030.07 （薄料取大值，厚料取小值）-頂件力系數(shù)，其值為0.040.08 （薄料取大值，厚料取小值） n為梗塞在凹模的制件或廢料數(shù)量，n=h/t，h為直刃口部分的高，t為材料的厚度，h取410mm , 現(xiàn)取h=6mm 本模具中只有卸料力和推件力即可，則：，（3）落料凹凸模刃口尺寸的計(jì)

7、算由于加工模具的方法不同，凸模與凹模刃口部分尺寸的計(jì)算公式與制造公差的標(biāo)注也不同，刃口尺寸的計(jì)算方法可分為以下兩種情況：凹模與凸模分開加工，凸模和凹模配合加工，從此工件的結(jié)構(gòu)上分析，選擇凸模與凹模分開加工的制造方法：采用這種方法，凸模和凹模分別按圖紙加工至尺寸，要分別標(biāo)注凸模和凹模的刃口尺寸與制造公差（凸模p、凹模d），適用于圓形或簡單形狀的制件。為了保證初始間隙值小于最大合理間隙2Cmax，必須滿足下列條件：零件外徑尺寸為，根據(jù)上述原則，首先確定基準(zhǔn)鍵凹模刃口尺寸，再減去便是凸模刃口尺寸。由此得查表得 尺寸精度為IT12IT13，選x=0.75代入上式，得 =mm則校核：（不能滿足間隙公差條

8、件）因此，只有縮小，提高制造精度，才能保證間隙在合理圍，由此可?。?4)凹模的形狀。常用凹?？椎念愋螤钊缦聢D所示:圖A、B、C為直圓柱邊的凹模，其特點(diǎn)是制造方便，邊緣強(qiáng)度高，磨削后工作零件尺寸不變。廣泛用于沖裁公差要求小、形狀復(fù)雜的精密零件。但由于廢料(或零件)的堆積，增加了凹模的推力和脹裂力，對凸模和凹模的強(qiáng)度都帶來不利影響。一般復(fù)合模上半部分的落料模如圖A、C所示，下半部分的落料模如圖B或圖A所示，圖D、E為錐形刃口，在凹模內(nèi)不積料，側(cè)壁磨損小，但刃口強(qiáng)度差。磨削后刃口直徑略有增大(如 = 300時(shí)，磨削0.1mm尺寸增大0.0017mm)。凹模的錐角、背角和孔高H都隨著工件材料的厚度而增

9、加，一般取= 15 30= 20 30H = 4-10mm，綜上所述，基于對工件孔的分析，選擇B型凹?？?，H = 6mm= 20(5)陰模的總體尺寸陰模的形狀通常是矩形或圓形。模具的外形尺寸應(yīng)保證模具有足夠的強(qiáng)度、剛度和磨削量。沖模的外部尺寸通常根據(jù)沖壓材料的厚度和沖壓件的最大外部尺寸由經(jīng)驗(yàn)公式確定:模具的厚度為:H= kb (15)模壁厚度為c = (1.5 2) h ( 30 40 mm)其中b是沖裁件的最大總尺寸；k是系數(shù)，它考慮了板材厚度的影響。根據(jù)表格，h = 15，調(diào)整為H=30mm，c為40mm。3.2拉伸工藝和拉伸模具設(shè)計(jì)(1)設(shè)計(jì)要點(diǎn)在設(shè)計(jì)和確定拉伸模結(jié)構(gòu)時(shí)，為了充分保證零件

10、的質(zhì)量和尺寸精度，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)拉延高度要計(jì)算準(zhǔn)確，模具結(jié)構(gòu)上要留有安全余量，使工件在略高時(shí)仍能適應(yīng)。拉延沖頭必須有出氣口，要注意出氣口不能被工件包裹而失去作用。凸緣拉伸件的高度由上模的行程決定，模具中應(yīng)設(shè)計(jì)限位器，以方便模具的調(diào)整。對稱工件的模架應(yīng)明顯不對稱，以防上下模位置不對。非旋轉(zhuǎn)工件的凸凹模裝配位置必須準(zhǔn)確可行，這樣會(huì)防止工件松動(dòng)后旋轉(zhuǎn)移位，影響工件質(zhì)量，甚至損壞模具。對于形狀復(fù)雜，需要多次拉伸的零件，應(yīng)先制作拉伸模具，經(jīng)壓力試驗(yàn)確定合適的毛坯形狀和尺寸后，再制作落料模具，并根據(jù)成形毛坯設(shè)計(jì)定位裝置安裝在拉伸模具上。必須限制彈性壓制設(shè)備，以防止壓制力過大。模具結(jié)構(gòu)和材料應(yīng)與該批產(chǎn)品相適

11、應(yīng)。模架和模具零件應(yīng)該標(biāo)準(zhǔn)化。放入和取出工件必須方便和安全。(2)帶法蘭筒形件的繪制方法和工藝計(jì)算。帶凸緣筒形件的拉伸原理與普通筒形件相同，但由于帶凸緣，其拉伸方法和計(jì)算方法與普通筒形件不同。1)法蘭拉深件可以看作是一般圓柱件在拉深結(jié)束時(shí)的半成品，也就是只有毛料當(dāng)毛坯的外徑被拉伸到等于凸緣邊緣(即凸緣)的直徑df時(shí)，拉伸過程完成。因此，其變形區(qū)的壓力狀態(tài)和變形特征應(yīng)與圓柱形零件相同。2)拉伸沖頭和模具之間的間隙拉伸模間隙是指單側(cè)間隙。間隙的大小影響拉深力、拉深件的質(zhì)量和拉深模的壽命。如果C值較大，當(dāng)凸緣區(qū)增厚的材料通過間隙時(shí)，矯正和變形的阻力增大，材料與模具表面的摩擦磨損嚴(yán)重，使拉深力增大，零

12、件變薄甚至斷裂，降低模具壽命。間隙得到的零件側(cè)壁平整光滑，質(zhì)量好，精度高。間隙過大時(shí)，對坯料的矯直擠壓效果會(huì)降低，拉伸力降低，模具壽命延長，但零件質(zhì)量變差，沖壓出的零件側(cè)壁不直。所以拉伸模的間隙值也要合適，確定C時(shí)要考慮壓邊條件，拉伸次數(shù)和工件精度要高。原則是:既要考慮材料本身的公差，又要考慮板料的增厚。一般間隙略大于毛坯厚度。當(dāng)不使用壓邊圈時(shí)，考慮到起皺的可能性，間隙值為:c = 1t = 1毫米3)拉伸凸模和凹模的尺寸和公差工件的尺寸精度由最后一張圖紙中凸模和凹模的尺寸和公差決定。因此，除了最后一個(gè)拉延模的尺寸公差外，不需要嚴(yán)格限制第一道次和中間道次的尺寸公差以及半成品拉延產(chǎn)品的尺寸公差。

13、這是模具的尺寸，只能等于毛坯的過渡尺寸。工件形狀的尺寸公差是有要求的，所以以凸模為基準(zhǔn)，先設(shè)定凸模的尺寸，考慮凸?；静荒p，與工件的回彈保持同步，凸模的初始尺寸不能太大。這些值是:凹模尺寸為 凸、凹模的制造公差p和d可根據(jù)工件的公差來選定。工件公差為TT13級(jí)以上時(shí)p和d可按TT68級(jí)取，工件公差在IT14級(jí)以下時(shí)，則p和d可按IT10級(jí)取4）凹模圓角半徑rd拉深時(shí)，材料在經(jīng)過凹模圓角時(shí)不僅因?yàn)榘l(fā)生彎曲變形需要克服彎曲阻力，還要克服因相對流動(dòng)引起的磨檫阻力，所以rd大小對拉伸工件的影響非常大。主要有以下影響：1）拉伸力的大?。?）拉伸件的質(zhì)量；3）拉伸模的壽命。rd小時(shí)材料對凹模的壓力增加，

14、磨檫力增大，磨損加劇，使磨具的壽命降低。所以rd的值即不能太大，也不能太小。在生產(chǎn)上一般應(yīng)盡量避免采用過小圓角半徑，在保證工件質(zhì)量的前提下盡量取大值，以滿足模具壽命要求。通?？砂唇?jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：rd=式中D為毛坯直徑或上道工序拉深件直徑；d為本道拉深后的直徑rd應(yīng)大于或等于2t，若其值小于2t，一般很難拉出，只能靠拉深后整形得到所需零件，故可取 rd=4.7mm5）凸模圓角半徑rp凸模圓角半徑對拉深工序的影響沒有凹模圓角半徑大，但其值也必須合格，一般首次拉深時(shí)凸模圓角半徑為rp=（0.71.0）rd取拉伸件的圓角半徑，即3.5mm6）拉伸力計(jì)算 按式 式中b為材料的抗拉強(qiáng)度，K為系數(shù) 代入數(shù)據(jù)可

15、得 7）壓邊力計(jì)算 按式 式中A-壓邊圈面積P-單位壓邊力，由“在單動(dòng)壓邊床上拉伸時(shí)單位壓邊力的數(shù)據(jù)”表查得p=0.3M故總沖壓力：代入數(shù)據(jù)，壓力中心的選擇：沖裁形狀對稱的沖壓件時(shí)，其壓力中心位于沖裁件的幾何中心。壓力機(jī)的選擇：在實(shí)際生產(chǎn)中，為了防止設(shè)備的超載，可按來估算壓力機(jī)的公稱壓力，參照有關(guān)資料選用J23-25.其主要技術(shù)參數(shù)為： 公稱壓力250KN 封閉高度調(diào)節(jié)量55mm 滑塊行程65mm 工作臺(tái)尺寸370560mm 最大閉合高度270mm 模柄孔尺寸40mm60mm3.3沖孔 沖孔尺寸為，沖孔時(shí)以凸模設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)，首先確定凸模刃口，使凸模尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸，再增大凹模尺

16、寸，凸模制造偏差為負(fù)偏差，凹模取正偏差 凸模刃口尺寸 凹模刃口尺寸 在同一工步制件上沖出兩個(gè)以上孔時(shí)，凹模型孔中心距按下式確定代入數(shù)據(jù) 校核：（滿足間隙條件）孔距尺寸： = =4.模具的其他部分1)除了簡單的沖壓模具，一般的沖壓模具大多采用模架的結(jié)構(gòu)。模架有很多種，應(yīng)根據(jù)模具的精度要求、類型和尺寸選擇合適的模架。模架可從實(shí)用模具技術(shù)手冊第P192頁的標(biāo)準(zhǔn)框架中選擇。根據(jù)咨詢產(chǎn)能和分析，此復(fù)合?？膳c后導(dǎo)柱模架的導(dǎo)柱和導(dǎo)柱安裝在背面。偏載切削時(shí)容易歪斜，滑動(dòng)不夠平穩(wěn)。方便從左右前三個(gè)方向合料。常用于一般要求的小型工件的沖孔和拉伸模。L = 250mm毫米，B = 160mm毫米上模座:250160

17、50下模座:25016060導(dǎo)柱:32210導(dǎo)套:3211548(2)模具手柄模柄的形式有很多種，應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇模柄的形式。模柄的直徑應(yīng)根據(jù)所選壓機(jī)的模柄直徑來確定，模柄可根據(jù)實(shí)用模具技術(shù)手冊第P201頁，參考各種根據(jù)模柄的特性選擇壓入式模柄。這種模柄廣泛用于壓入式模柄的結(jié)構(gòu)和尺寸。制造請參考表11-10。在表中，B型模柄中間有一個(gè)孔，可以用壓力機(jī)的沖壓桿進(jìn)行沖壓。模柄的結(jié)構(gòu)和尺寸之間的關(guān)系如下圖所示。D=400.050mm L=120mm (3)卸料板卸料板的主要作用是把沖壓出來的材料從沖頭或沖頭和沖模上推下來。此外，卸料板還可以保護(hù)復(fù)雜模具中的小凸模。卸料板的常用結(jié)構(gòu)和應(yīng)用見第8

18、章“實(shí)用模具技術(shù)手冊”表11-24和表8-10。卸料板的尺寸可根據(jù)實(shí)用模具技術(shù)手冊的表11-25進(jìn)行檢查。這個(gè)骰子(4)彈射和彈射裝置頂出裝置由彈簧元件組成，安裝在模具下方，通過頂桿推動(dòng)材料。頂出裝置通常位于壓力機(jī)的工作臺(tái)孔中。其結(jié)構(gòu)形式見表11-26實(shí)用模具技術(shù)手冊，具體結(jié)構(gòu)尺寸見裝配圖和零件圖及圖(10)。設(shè)計(jì)模具時(shí)選擇標(biāo)準(zhǔn)彈簧。已知下料時(shí)，卸載材料為FQ=2.71KN，可選圓鋼絲螺旋壓縮彈簧由表11-28可查得D = 6.0mm2 = 30mm。節(jié)距p=8mm(5)導(dǎo)向裝置(導(dǎo)柱導(dǎo)套)導(dǎo)向裝置是指模架上的導(dǎo)柱和導(dǎo)套。在開模和合模過程中，導(dǎo)柱和導(dǎo)套起到導(dǎo)向作用，使凸凹模正確合模。所以導(dǎo)柱和

19、導(dǎo)套需要有嚴(yán)格的匹配精度和尺寸要求，導(dǎo)柱和導(dǎo)套可以從沖壓手冊中選擇(H7/h6匹配)。(6)固定部件(固定板、墊板)1)墊板的作用是承受凸模和凹模的壓力，防止沖壓過度，在上、下模座上壓出凹坑，影響模具正常工作。墊板的厚度根據(jù)壓機(jī)的大小一般為5-12mm，外觀與固定板相同。材料為45鋼，熱處理后硬度為45-48HRC，如圖12a所示。乙:模具中墊板的應(yīng)力2)固定板固定板的作用是固定凸模和凹模，防止它們在沖壓過程中松動(dòng)，造成模具損壞。固定板的形狀應(yīng)根據(jù)凸模和凹模來確定，其外形尺寸與墊板相似。(7)連接部件這些零件包括螺釘和銷釘?shù)?。，主要用于連接其他零件，共同完成工件的制造。螺釘和銷釘可從沖壓手冊的

20、第10章、第7章和第8章中選擇。有關(guān)形狀和尺寸，請參見第7節(jié)和第8章中所示的當(dāng)前所選螺釘M12圓柱銷的d=8，并參見沖壓手冊的表10-28，D = 27d。M12被選為卸載螺釘。具體尺寸見表10-29沖壓手冊。5.主要部件的裝配1.板牙手柄的裝配。因?yàn)閳D示模具的模柄是從上述模座的底部壓到頂部的，所以在安裝凸模固定板和墊板之前，應(yīng)該先安裝模柄。模柄和上模座之間的配合應(yīng)為H7/m6。裝配時(shí)，先將模柄壓入壓力機(jī)，再加工銷孔或螺紋孔。然后銼平或打磨模柄端面的凸出部分。模柄安裝后，用角尺檢查模柄與上模座的垂直度。2.沖壓和裝配。沖頭與固定板的匹配要求為H7/m6。裝配時(shí)，先將沖頭固定在壓機(jī)上，檢查沖頭的

21、垂直度，然后用沖頭尾部磨平固定板的上平面。為了保持沖頭的刃口鋒利，沖頭的端面也要磨平。3.裝配彈性卸荷板，起到壓緊和卸荷的作用。該組件確保在它和沖頭之間有適當(dāng)?shù)拈g隙。裝配方法是:將彈性卸荷板放入固定板的沖頭中，在固定板和卸荷板之間放一個(gè)平行墊，用等分夾板夾住它們，然后按壓卸荷板上的螺孔，在固定板上畫出插座。拆卸后，在固定板上鉆螺絲孔。4.模板的技術(shù)要求和組裝模架各部分應(yīng)符合相應(yīng)的技術(shù)條件，特別是每對導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合間隙應(yīng)符合要求。組裝模座的多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)(上模座上平面與下模座下平面的平行度、導(dǎo)柱軸線與下模座下平面的垂直度、導(dǎo)套孔軸線與上模座下表面的垂直度)應(yīng)滿足相應(yīng)的精度等級(jí)要求。組裝好模座后，

22、上模座沿導(dǎo)柱平穩(wěn)上下移動(dòng)，不會(huì)卡死。壓入上下模座的導(dǎo)柱應(yīng)與其它安裝面保持1-2mm的距離，壓入后應(yīng)牢固。對于成套的模具，各部分的工作表不應(yīng)擦傷或破裂，以造成其他機(jī)械損傷。模架的裝配主要指導(dǎo)立柱導(dǎo)套的裝配。目前大多數(shù)導(dǎo)柱、導(dǎo)套和模架采用過盈配合，少數(shù)采用粘接技術(shù)，即加大上下模架的孔以降低加工要求。同時(shí)，粘合劑被冷插在導(dǎo)柱和導(dǎo)套之間，使得導(dǎo)柱和導(dǎo)套能夠被固定。滑動(dòng)導(dǎo)向模架常見的裝配工藝和檢驗(yàn)方法有壓導(dǎo)套、壓導(dǎo)套和安裝導(dǎo)套。6.模具的動(dòng)作描述該模具是一套反向沖裁、拉深的復(fù)合模。左右進(jìn)給，止動(dòng)銷限位，導(dǎo)銷導(dǎo)向。上沖模和下沖模與拉伸模接觸以進(jìn)行拉伸。工件成型后，上模向上移動(dòng)，沖頭推動(dòng)沖頭板將工件沖出沖頭模具。沖裁廢料被彈簧推出，推動(dòng)卸料板。結(jié)