電池帽沖壓拉伸模具設計

壓拉伸模具設計目錄摘要………………………3前言………………………31模具的概論……………31.1沖壓與沖模概念……………41.1.1我國沖壓現(xiàn)狀與發(fā)展方向…………………41.1.2國外模具的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢………………41.2沖模的分類……………………51.3沖模的零部件…………………62沖壓件工藝分析………62.1收集并分析有關設計的原始資料………72.2產(chǎn)品零件的沖壓工藝性分析與審查………73沖壓工藝方案的確定…………………84主要設計計算…………94.1毛坯尺寸計算…………94.2成形次數(shù)的確定……………………104.3排樣及相關計算……………………114.3.1零件排樣…………………134.3.2條料尺寸…………………144.3.3材料消耗定額……………154.3.4中間工序半成品尺寸……………………154.4沖壓工序壓力計算…………154.5工作部分尺寸計算…………184.5.1落料凹、凸模的工作尺寸計算……………184.5.2首次拉深凹、凸模的工作尺寸計算………204.5.3第二次拉深凹、凸模的工作尺寸計算……215填寫沖壓工藝卡片……………………216模具結構設計……………246.1拉深模的結構設計…………………246.1.1落料拉深復合?！?46.1.2二次拉深模…………256.1.3切邊摸…………………256.2模具材料的選用……………………266.2.1沖壓對模具材料的要求……………266.2.2模具材料的選用原則………………266.2.3沖模常見材料以及熱處理要求…………………266.3定位方式的選擇……………………296.4卸料出件方式的選擇………………296.5導向方式的選擇……………………307模具主要零件的設計…………………307.1工作零件的結構設計………………307.2其他零件的設計與選用…………338模具總裝圖………………349沖壓設備的選擇…………3410工作零件的加工工藝………………3510.1凸凹模的加工工藝過程…………3510.2拉深凸模的加工工藝過程……………………3510.3落料凹模的加工工藝……………3610.4第二次拉深凸模的加工工藝過程…………3610.5第二次拉深凹模的加工工藝…………………3711模具的裝配………………3711.1沖模裝配要點………………………3711.2沖模裝配工藝要點………………3711.3具體裝配………………38致謝……………………40參考文獻………………41沖壓模具設計—拉深模設計摘使零件的整個生產(chǎn)達到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、安全。關鍵詞：反拉深、模具設計與制造、沖壓方案、旋轉體拉深件前言等各個工業(yè)部門中均占有越來越重要的地位。經(jīng)濟效益。加工方法。沖壓工序根據(jù)材料的變形特點可分為分離工序好變形工序兩類。邊等。序。成型包括：彎曲、拉深、翻邊、旋轉、校平、壓花等。1模具的概論的零件構成。它主要通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實現(xiàn)物品外形的加工。1.1沖壓與沖模沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種加工方法。沖壓件是“一模一樣中，合理的沖壓成形工藝、先進的模具、高效的沖壓設備是必不可少的三要素。沖壓加工與其他加工方法相比，無論在技術方面，還是在經(jīng)濟方面，都具有許多獨特的優(yōu)點。生產(chǎn)的制件所表現(xiàn)出來的高精度，高復雜程度、高一致性、位小批量生產(chǎn)，具有難加工、精度高、技術要求高、生產(chǎn)成本高的特點。所以，獲得好的經(jīng)濟效益。由于沖壓加工具有上述突出特點，因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛的應用，工方法。1.1.1我國沖壓現(xiàn)狀與發(fā)展方向面與工業(yè)發(fā)達國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與先進工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。大型、精密，更新?lián)Q代速度快的變化特點，沖壓模具正向高效、精密、長壽命、CAD造（CAD/CAM）技術轉變。質(zhì)量精度，并提高模具的使用壽命也就顯得愈為重要。1.1.2國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢國外模具發(fā)展趨勢：1.模具設計技術：(1)工業(yè)發(fā)達國家在模具設計上已經(jīng)大量使用計算機輔助設計軟件進行模具的結構設計,,美國和日本75的模具廠已使用了技術,香港的模具廠也開始采用這項技術。(2)在注塑模具設計中,已開始普及應用計算機輔助工程分析軟件,對塑料的流動,填充,冷卻情況及模具的澆口配置,澆道大小,冷卻加熱系統(tǒng)和模具的剛度,強度等進行科學的分析和計算,從而保證注塑制品的質(zhì)量與合理的生產(chǎn)節(jié)拍。(3)國外的注塑模具中,多型腔,多層,大型精密模具已占50%,不僅提高了生產(chǎn)效率,而且節(jié)省了大量塑料原料。2.模具加工技術(1)國外已大量使用數(shù)控機床,應用計算機輔助加工軟件和數(shù)控編程技術對模具,特別是對具有復雜型腔(三維曲面)的模具進行加工,使模6以上,成本降低3以上,生產(chǎn)效率提高60以上為了提高加工效率及滿足各種復雜曲面加工的要求,國外已開發(fā)出四軸和五軸的數(shù)控自動編程軟件并且進了實用階段。3.模具標準化程度日益提高,模具標準模架及模具標準件的應用日益普及已實現(xiàn)商品化。4.模具結構更多地采用新技術,如注塑模具的熱流道技術等。5.針對不同制品的要求,開發(fā)出適用于各種不同模具的專用模具鋼,并實現(xiàn)商品化。6.根據(jù)模具生產(chǎn)的特點,模具企業(yè)向小而專的方向發(fā)展。如日本現(xiàn)有11656家模具企業(yè),小廠有11142家,占總數(shù)的95.5%,百人以上的僅有6554%韓國有1570家模具企業(yè)僅占總數(shù)的9%；新加坡有460家模具企業(yè)僅占總數(shù)的3香港有6500家模具企業(yè)也占總數(shù)的0.46%。行業(yè)特點：1.隨著科學技術的發(fā)展,模具行業(yè)已由勞動密集型逐步3轉化為技術勞動密集型2.盡管模具行業(yè)已應用了先進的數(shù)控設備,檢驗儀器和計算機輔助設計/分析/制造軟件,但仍然需要高技藝的勞動。所以,模具行業(yè)又是高技術和高技藝緊密結合的一十行業(yè)。3.為適應不同制品的需要,模具的種類繁多,從設計,制造工藝,裝備以至原材料都各不相同所以企業(yè)生產(chǎn)的模具宜專而不宜全,規(guī)模宜小而不宜大。4.模具基本上是單件生產(chǎn)。即使是生產(chǎn)專業(yè)化的模具企業(yè),在生產(chǎn)同一類模具時,也會由于不同模具的精度要求,復雜程度,加工難度等的不同而需要變化設備的配置和工程的安排。因此,模具企業(yè)還應在專業(yè)化的基礎上實現(xiàn)生產(chǎn)的素性化三,市場分析據(jù)國際生產(chǎn)協(xié)會預測,到2000年工業(yè)品零件粗加工的75%,精加工的5%將由模具成型,可見模具在工業(yè)生產(chǎn)中的作用將日益重要.工業(yè)發(fā)達國家的模具行業(yè)在近四十年來取得了異常迅速的發(fā)展,已擺脫了屬地位而成為獨立的行業(yè),并成為基礎工業(yè)的重要組成部分。1988年美國日本,西德的模具產(chǎn)值分別達到62億美元,83億美元,4億美元,比1957年增長了約100倍,并超過了這些國家機床工業(yè)的產(chǎn)值。據(jù)有關資料介紹,工業(yè)發(fā)達國家的工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中。對模具的需求量日益增多,美國,日本約有4050的工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)需用模具國際市場中模具的貿(mào)易量十分可觀.近年來,由于工業(yè)發(fā)達國家的工費用增加,模具生產(chǎn)有向東,精模具為主,需要人工勞動量大的模具則依靠進口解決.以模具出口大國日本為例,其1980年模具進口額為24.98億日元,至1989年已上升到132.32億115.3倍由此可見,中低檔模具的國際市場潛力十分巨大,只要我國模具的質(zhì)量能有提高,交貨期能有保證,模具出口的前景是十分樂觀的.此外,國際市場對塑料模具模架及模具標準件的需求量也很大,目前我國只有塑料模具模架有少量出口。1.2沖模分類的形狀直接復制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。機的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。1.3沖模的零部件零件、標準件及其他零件等。2沖壓件工藝分析分析產(chǎn)品的零件圖人手。分析零件圖包括技術和經(jīng)濟兩個方面：1.沖壓加工的經(jīng)濟性分析本，闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟效益。2.沖壓件的工藝性分析的修改。精度和模具結構形式的選擇，都有較大影響。沖壓工藝設計是針對具體的沖壓零件，首先從其生產(chǎn)批量、形狀結構、尺方面的內(nèi)容。2.1收集并分析有關設計的原始資料沖壓工藝設計的原始資料主要包括：沖壓件的產(chǎn)品圖及技術條件；原材料的響。工件簡圖：如圖所示生產(chǎn)批量：大批量材料：不銹鋼材料厚度：0.25mm（產(chǎn)品零件圖）2.2產(chǎn)品零件的沖壓工藝性分析與審查分析的目的就是了解沖件加工的難易，為制定沖壓工藝方案奠定基礎。成本較高，約占沖壓件總成本的10%～30%，沖壓加工的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在批量件的生產(chǎn)批量是決定零件采用沖壓加工是否較為經(jīng)濟合理的重要因素。質(zhì)量問題的可能性。特別要注意零件的極限尺寸(如最小沖孔尺寸，最小窄槽寬度，最小孔間距和孔邊距，最小彎曲半徑，最小拉深圓角半徑等)、尺寸公差、確定以及沖壓定位方式，模具結構形式與制造精度的選擇均有顯著影響。材料的選用等進行適當?shù)男薷摹?.25mm0.25mm的厚度以及沖壓后零件強度和剛度的增加都有助于產(chǎn)品保證足夠的強度和剛度。25+00.33±0.1IT12～IT13，屬于正常沖壓尺寸精度范圍。3制定沖壓工藝方案當?shù)募杏诜稚ⅲ_定各工序的具體內(nèi)容，組合排列成不同的工藝分案。沖壓基本工序：根據(jù)上面拉伸次數(shù)分析和零件的具體結構，沖壓所需的基本工序由：落料、沖壓方案：種沖壓方案：方案一：落料與第一次拉深復合，其余按照單工序進行。方案二：落料與第一次拉深復合，第二次拉深與切邊復合。方案三：采用帶料連續(xù)拉深級進?；蛟诙喙の蛔詣訅毫C上進行沖壓。方案比較拉深件，所以此方案排除。保養(yǎng)與維修技術均要求較高，同時模具結構復雜，制造周期長、生產(chǎn)成本高。以將整形工序去掉。4主要設計計算在沖壓工藝性分析的基礎上，擬定出可能的幾套沖壓工藝方案，然后根據(jù)生經(jīng)濟性最佳的工藝方案。的形狀及尺寸；安排其他非沖壓輔助工序等。4.1毛坯尺寸計算工件的相對高度：即高度H與直徑d之比值無凸緣圓筒拉深件的修邊余量：毛坯直徑：相等原則，求出坯料直徑。故因為板料厚度＜1mm，所以按內(nèi)省尺寸計算≈23.3mm4.2成形次數(shù)的確定拉伸系數(shù)是以拉深后的的直徑與拉深前的后坯料（工序件）直徑之比表示。拉深變形程度愈大，相反，變形程度愈小。拉深件的總拉深系數(shù)m等于各次拉深系數(shù)的乘積，即相對厚度t/D：t/D=0.5/45.744=0.01093（t/D）×100%=1.09%由下表查得兩次拉深均需要采用拉深裝置根據(jù)t/D=1.09%，查下表得各次拉深系數(shù)為故mm因﹤18mm，所以應用2次拉深成形。各次工序件尺寸的確定經(jīng)過調(diào)整后的各次拉深系數(shù)為各次工序件的直徑為各次工序件底部圓角半徑取以下數(shù)值：各次工序件高度為4.3零件排樣及相關計算無搭邊沖裁時的模具壽命高50﹪以上。影響搭邊值的因素:(1)材料的力學性,硬材料的搭邊值可小一些；軟材料、脆材料的搭邊值要大一些。(2)材料厚度，材料越厚，搭邊值越大。(3)沖裁件的形狀與尺寸，零件外形越復雜，圓角半徑越小，搭邊值取大些(4)送料及擋料方式，用手工送料，有側壓裝置的搭邊值可以小一些；用側刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些。(5)卸料方式，彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。4.3.1零件排樣由于毛坯直徑約為46mm，考慮到操作的安全與方便，采用單排方式。如下圖。其中搭邊值由下表選取a=1.2mm,a1=1.0mm進距L=D+a1=23.3+1=24.3mm調(diào)料寬度b=D+2a=24.3+2×1.2=26.7mm4.3.2條料尺寸根據(jù)零件圖和板料規(guī)格擬選用板料為：0.5×340×1200板料縱裁利用率條料數(shù)量每條零件數(shù)量每張板料可沖零件總數(shù)材料利用率=71.25%板料橫裁利用率條料數(shù)量每條零件數(shù)量每張板料可沖零件總數(shù)材料利用率因此板料采用縱裁的方式時，材料的利用率高。4.3.3材料消耗定額零件凈重材料消耗定額4.3.4中間工序半成品尺寸一引半成品尺寸一引半成品直徑實際取24.2mm，便于生產(chǎn)。一引圓角半徑取2mm。由于增加了一道拉深工序，各道拉深變形程度有所減小，因此可以選用較小的圓角半徑。取凹模圓角半徑R凹=1.5mm；取凸模圓角半徑R凸=1mm。一引后半成品高度尺寸為實際生產(chǎn)中取h1=17mm。二引半成品尺寸二引半成品直徑尺寸。取R凹=R凸=1mm；高度尺寸等于零件成型尺寸25mm。4.4沖壓工序壓力計算要計算最大沖裁力。落料拉深工序落料力：由下表查得。落料的卸料力K值由下表查得拉伸力K值由下表查得壓邊力=P=2.0MPa，由下表取得該工序所需要的最大總壓力，位于離下止點17mm稍后一點，其數(shù)值為約32kN。間現(xiàn)有壓力機的規(guī)格為150kN250kN450kN250kN壓所需要的總壓力只有壓力機公稱壓力的13%。第二次拉深工序（兼整形）拉伸力整形按照下面的公式計算式中p1=200Mpa，為在平行模上校平的單位壓力；S為工件的校平面積，單位mm2。方法方法光面校平模校平50～80敞開形制件整形50～100細齒校平模校平80～120拉深件減小圓角及對底粗齒校平模校平100～150面、側面整形150～200頂件力取拉深力的10%。整形力來選取壓力機，即選取250kN壓力機。切邊工序兩把廢料刀切斷肥料所需要的壓力總壓力選用壓力機J23-25加工工藝流程、設備使用的負荷情況等因素，進一步合理安排。4.5工作部分尺寸計算4.5.1落料凹、凸模的工作尺寸計算落料直徑為23.3mm，查下表得Zmin=0.025，Zmax=0.035，則Zmax-Zmin=0.01mm由下表得取x=0.5mm落料：校核：0.05mm＞0.01mm（不能滿足間隙公差條件）因此只有縮小提高精度才能保證間隙在合理范圍內(nèi)，由此可取故4.5.2首次拉深凹、凸模工作尺寸計算由上表得出Z=1.1mm由下表得出工作部分尺寸為：4.5.3第二次拉深凹、凸模工作尺寸計算由由以上2表得出：Z=0.6mm工作部分尺寸為：5模具結構設計6模具主要零件的設計6.1工作零件的結構設計落料凹模和凸凹模的結構。為了實現(xiàn)先落料后拉深，模具裝配后應使拉深凸模的端面比落料凹模端面低。其長度L可按下式計算式中：如下圖所示也使用淬火變性較小的CrWMn模具鋼。如下圖所示（拉深凸模）（凸凹模）6.2其他零件的設計與選用彈性元件的設計凸模上的工件卸下。其壓力由標準的緩沖器提供。模架及其他零部件的選用180°裝配，將模架中兩對導柱與導套作成粗細不等。上模座的厚度取35mm，即H上模=35mm上模墊板厚度取20mm，即H墊=20mm固定卸料板厚度取15mm，即H卸=15mm下固定板厚度取20mm，即H下固定=20mm下模墊板厚度取10mm，即H下墊板=10mm下模座厚度取45mm，即H下模=45mm模具閉合高度H閉=H上模+H墊+H下固定+H下墊板+H下模+H凹模-H閉=35+20+20+10+45+52+40-21=201mm式中：H凸凹?！拱寄５母叨?，H凸凹模=52mmH凹模—凹模的厚度，H凹模=40mmH入—凸凹模進入落料凹模的深度，H入=21mm可見該模具閉合高度小于所選壓力機J23-25的最大裝模高度（220mm用。7沖壓設備的選擇H閉=35+20+20+10+45+52+40-21=201mmJ23-25開式壓力機的最大閉合高度為270m50mm沖裁所需總壓力校核。前面計算出P總=190246.68KN，沖壓機的公稱壓力250KN，P總<P公，滿足生產(chǎn)要求。模具最大安裝尺寸校核。模具最大安裝尺寸為120mm×100mm，沖床工作臺面尺寸為370mm×560mm，能滿足模具的安裝。通過校核選擇開式雙柱可傾壓力機J23-25公稱壓力：250KN滑塊行程：65最大閉合高度：270mm最大裝模高度：220mm連桿調(diào)節(jié)長度：55mm工作臺尺寸：（前后×左右）：370mm×560mm墊板尺寸：（厚度×孔徑）：50mm×200mm模柄孔尺寸：φ40mm×60mm最大傾斜角度：30度8工作零件的加工工藝8.1凸凹模的加工工藝過程材料：CrWMn工序號工序名稱工序內(nèi)容1備料將毛坯鍛壓成圓棒150×60mm2熱處理退火3粗加工毛坯銑（刨）六面保證尺寸，留單邊余量0.3mm4磨平面磨兩大平面及相鄰的側面保證垂直5鉗工加工劃出各孔的位置6加工余孔加工固定孔及銷孔7刨型面按線刨刃口型面，留單邊余量0.3mm8鉗工修正保證表面平整，余量均勻.9熱處理按熱處理工藝保證58～62HRC10磨平面磨上、下面及其準面達要求11型孔精加工在坐標磨床上磨型孔，留研磨余量0.01mm12研磨型孔鉗工眼磨型孔達規(guī)定技術要求13鉗工精修全面達到設計要求14檢驗8.2拉深凸模的加工工藝過程材料：T10A工序號工序名稱工序內(nèi)容1備料將毛坯鍛壓成圓柱體φ35mm×60mm2熱處理退火3車留余量0.5mm4熱處理熱處理工藝保證56～60HRC5磨表面磨表面及其準面達到要求6研磨磨工作部分達到要求7鉗工精修全面達到設計要求8檢驗8.3落料凹模的加工工藝材料：CrWMn工序號工序名稱工序內(nèi)容1備料將毛坯鍛壓成圓棒150×45mm2熱處理退火3刨刨六面，互為直角，留單面余量0.5mm4磨平面磨上、下平面，留磨削余量0.3～0.4mm，磨相鄰兩側保證垂直5鉗工劃線劃出對稱中心線，固定孔及銷孔線6加工螺紋孔和按位置加工螺紋孔，銷孔安裝孔7熱處理熱處理工藝保證60～64HRC8磨平面磨上、下面及其準面達到要求9線切割按圖紙切割，輪廓達到尺寸要求10鉗工精修全面達到設計要求11檢驗8.4第二次拉深凸模的加工工藝過程材料：T10A工序號工序名稱工序內(nèi)容1備料將毛坯鍛壓成圓柱體φ25mm×65mm2熱處理退火3車留余量0.5mm4熱處理熱處理工藝保證56～60HRC5磨表面磨表面及其準面達到要求6研磨磨工作部分達到要求7鉗工精修全面達到設計要求8檢驗8.5第二次拉深凹模的加工工藝材料：CrWMn工序號工序名稱工序內(nèi)容1備料將毛坯鍛壓成圓棒150×65mm2熱處理退火3刨刨六面，互為直角，留單面余量0.5mm4磨平面磨上、下平面，留磨削余量0.3～0.4mm，磨相鄰兩側保證垂直5鉗工劃線劃出對稱中心線，固定孔及銷孔線6加工螺紋孔和按位置加工螺紋孔，銷孔安裝孔7熱處理熱處理工藝保證60～64HRC8磨平面磨上、下面及其準面達到要求9線切割按圖紙切割，輪廓達到尺寸要求10鉗工精修全面達到設計要求11檢驗9模具的裝配9.1沖模裝配要點配過程中，要