拉伸模設(shè)計說明書

端蓋拉伸模設(shè)計目錄目錄.....................................................1零件的工藝性分析..............................2毛坯尺寸展開計算..............................3第三章拉深工序次數(shù)及拉深系數(shù)確定...................5第四章沖裁力與拉深力的計算...........................11第五章凸、凹模的設(shè)計.................................71、落料凸、凹模尺寸計算.........................72、拉深凸、凹模尺寸計算..........................83、粗糙度確實定.................................9第六章模具基本構(gòu)造確實定...........................13第七章模具重要零件的強度校核.........................15第八章沖壓設(shè)備的選擇...............................161、初選設(shè)備....................................162、設(shè)備的校核..................................18重要參照文獻(xiàn)附錄第一章零件的工藝性分析1、零件的形狀、尺寸及一般規(guī)定該零件為厚度1mm，展開直徑為φ135mm，中心孔直徑為φ35mm，零件材料20鋼2、工藝方案的分析及確定工件由落料、沖孔、拉深、三道工序成型，工件形狀較簡樸。本次重要設(shè)計其第三道工序。第二章毛坯尺寸展開計算旋轉(zhuǎn)體零件采用圓形毛坯，在不變薄拉深中，材料厚度雖有變化，但其平均值與毛坯原始厚度十分靠近。因此，其直徑按面積相等的原則計算，即毛坯面積與拉深件面積（加上修邊余量）相等。1、確定修邊余量在拉深的過程中，常因材料機(jī)械性能的方向性、模具間隙不均、板厚變化、摩擦阻力不等及定位不準(zhǔn)等影響，而使拉深件口部周圍不齊，必須進(jìn)行修邊，故在計算毛坯尺寸時應(yīng)按加上修邊余量后的零件尺寸進(jìn)行展開計算。修邊余量的數(shù)值可查文獻(xiàn)《實用模具技術(shù)手冊》表5-7.由于工件凸緣的相對直徑d凸/d=1.1013查表可得修邊余量δ=3.5mm2、毛坯尺寸計算根據(jù)工件的形狀，可將其提成F1-F8這幾種部分。則可計算出各部分的展開面積如下：F1=π/4[2π(4+t/2)(90.8-t)+4.56(4+t/2)2=π/4[2π×5×88.8+4.56×52]=222π2+28.5πF2=π(d-t)(h-r1-r2-t)=π(90.8-2)(34-4-2-2)=2308.8πF3=π/4[2π(2+t/2)(90.8-t-2×2-t)+8(2+t/2)2]=π/4(2π×3×82.8+72)=124.2π2+18πF4=π/4(90.8-2t-2×2)2-π/4(47+2t+2×2)2=π/4×82.82-π/4×552=957.71πF5=π/4[2π(2+t/2)(47+t)+4.56(2+t/2)2]=π/4(2π3×49+4.56×32)=73.5π2+10.26πF6=(20-2t-2×2)π(47+t)=588πF7=π/4[2π(2+t/2)(47-2×2)+8(2+t/2)2]=π/4(2π3×43+8×32)=64.5π2+18πF8=π/4(47-2×2)2=462.25π因此經(jīng)計算求得毛坯直徑D=168mm3、確定與否使用壓邊圈由于D-d>22t,則要使用壓邊圈。壓邊力的計算：由于k=D/d=154/(47+4)=3Fmax=πdt(k-1)бb=3.14×51×2×2×329=210.7kN因此F=0.1[1-18k/(k-1)]k2Fmax=0.1[1-(18×3)/(3-1)×32×210.7=0.1×0.65×9×210.7=123.4kN第三章拉深工序次數(shù)及拉深系數(shù)確定在制定拉深件的工藝過程和設(shè)計拉深模具時，必須預(yù)先確定與否可以一道工序完畢，或者是通過幾道工序才能制成。在確定拉深工序次數(shù)時，必須做到使毛坯內(nèi)部的應(yīng)力既不超過材料的強度極限，并且還能充足運用材料的塑性。也就是說每一次拉深工序，應(yīng)在毛坯側(cè)壁強度容許的條件下，采用最大也許的變形程度。制定拉深工藝時,為了減少拉深次數(shù),但愿采用小的拉深系數(shù)(大的拉伸比)。有力學(xué)分析可知，拉深系數(shù)過小，將會在危險斷面產(chǎn)生破裂。因此，要保證拉深順利進(jìn)行，每次拉深系數(shù)應(yīng)不小于極限拉深系數(shù)。該零件的拉深系數(shù)，即拉深后圓筒件直徑與拉深前毛坯直徑的比值，為m=d/D=(47+4)/154=0.33有凸緣的圓筒件在拉深時還要考慮拉深的相對高度與否不小于極限相對高度。計算可得拉深的相對高度為：h/d=20/（47+4）=0.392極限拉伸系數(shù)與板料成形性能、毛坯相對厚度、凸凹模間隙及其圓角半徑有關(guān)。通過計算可得：π/4dF2-756.25π+73.5π2+10.26π+588π+64.5π2+18π+462.25π=484.2π2+4391.52πdF=143.6因此：法蘭相對直徑dF/d=143.6/（47+2）=2.93毛坯的相對厚度t/D×100=2/154×100=1.3依文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》，查表4-10，查得零件的極限拉深系數(shù)[m]=0.32依文獻(xiàn)《實用模具技術(shù)手冊》，查表5-16，查得第一次拉深的最大相對高度[h/d]=0.18可知拉深系數(shù)不小于極限拉深系數(shù)，拉深的相對高度不小于極限相對高度，因此不能一次拉深成形。由于本設(shè)計只進(jìn)行第一次拉深的設(shè)計，因此對后來的多次拉深不進(jìn)行計算。第四章沖裁力與拉深力的計算1、沖裁力的計算計算沖裁力的目的是為了合理地選用壓床和設(shè)計模具。壓床的噸位必須不小于所計算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的規(guī)定。平刃模具沖裁時，其沖裁力F0可按下式計算：F0=Ltτ式中×t——材料厚度，[t]為mmτ——材料抗剪強度，[τ]為MPaL——沖裁周長，[L]為mm考慮到模具刃口的磨損，凸、凹模間隙的波動，材料機(jī)械性能的變化，材料厚度偏差等原因，實際所需沖裁力還須增長30%，即F=1.3F0=1.3Ltτ因此沖裁力F=1.3×2π×168/2×2×430=459.07kN。而F頂件力=K2F(依文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》查表2-10得K2=0.06）因此總沖裁力為：F0=504.97kN2、拉深力的計算在確定拉伸件所需的壓力機(jī)噸位時，必須先求的拉深力。在拉深帶法蘭的圓筒件的生產(chǎn)中常用如下經(jīng)驗公式計算：F=πd1tσbK式中t——料厚；d1——第一次拉深半成品圓筒直徑；σb——抗拉強度由于零件材料為20鋼，查得其抗拉強度為400MPa；K——系數(shù)，依文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》查表4-11查得K=1；由上求得拉深力F=25.12kN;3、壓料力的計算查《沖壓模具及設(shè)備》得p=2MP，則F=628N4、壓力機(jī)標(biāo)稱壓力F總=46.3KN第五章凸、凹模設(shè)計1、落料凸、凹模尺寸計算由于落料形狀為圓形，形狀簡樸，因此采用凸、凹模分開加工的措施。查文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》表2-3可知凸凹模間隙由《沖壓模具及設(shè)備》查得凸凹模的單邊間隙為Z=（1~1.1）t，取Z=1t=1mm。凸凹模圓角半徑由于是一次拉深，故凸凹模圓角半徑應(yīng)與拉伸件對應(yīng)圓角半徑一致，故凸模圓角半徑Rp=1.5mm，凹模圓角半徑Rd=2.5mm。Dd=(D-x△）+δdDP=(Dd-Zmin)-δp=(D-x△-Zmin)-δp式中Dd、DP——落料凹、凸模尺寸，[Dd]與[DP]為mm△—工件制造公差，[△]為mmZmin—最小合理間隙（雙面），[Zmin]為mmδp、δd—凸、凹模的制造公差，[δp][δd]為mmx△—磨損量，其中系數(shù)x是為了使沖裁件的實際尺寸盡量靠近沖裁件公差帶的中間尺寸查文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》表2-7，可知x=0.75.2、拉深凸、凹模尺寸計算一、凹模圓角半徑rdrd與毛坯厚度、零件的形狀尺寸和拉深措施有關(guān)由于D-dd(凹模內(nèi)徑)>30時，應(yīng)取較大的rd值查文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》表4-6，可得rd=9mm二、凸模圓角半徑rp一般可取rp=rd。最終一道拉深時rp等于零件的圓角半徑.因此取rp=rd=9mm三、凸、凹模間隙c決定凸、凹模間隙時，不僅要考慮材質(zhì)和板厚，還要考慮工件的尺寸精度和表面質(zhì)量規(guī)定。由于該拉深要使用壓邊圈，則C=tmax+kt；取C=2mm式中tmax——材料最大厚度；k——間隙系數(shù)。由于零件的尺寸標(biāo)注在內(nèi)徑上，則依凸模為準(zhǔn)，間隙取在凹模上，即增大凹模尺寸得到間隙。四、凸、凹模尺寸及制造公差最終一道拉深模的尺寸公差決定了零件的尺寸精度，故其尺寸、公差應(yīng)按零件規(guī)定來確定。對于多次拉深的第一次拉深和中間工序的毛坯尺寸公差沒有必要限制，此時，可取模具尺寸等于毛坯過渡尺寸。若取凸模為基準(zhǔn)，則凸模尺寸DP=D-δp凹模尺寸Dd=（D+2c)+δd根據(jù)拉深系數(shù)m=0.32，即d/154=0.32，d=50則，D=50-2t=46凸、凹模的制造公差依文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》查表4-7，依工件的厚度和拉深直徑，查得δd=0.08，δp=0.05則：DP=46-0.05;Dd=50+0.083、粗糙度確實定凸凹模的刃口部位規(guī)定較高，粗糙度選用0.4，凸模及凹模鑲塊用于固定的部位選用0.8，對于固定板上的孔，由于加工較困難，可選用1.6，其他不太重要的部位選用6.3。第六章模具基本構(gòu)造確實定模具的基本構(gòu)造和構(gòu)成如下所示：1、凸、凹模的構(gòu)造形式一、落料凸模與拉深凹模采用凸緣形式，用螺栓與上模板緊固。模具構(gòu)造如下圖所示二、落料凹模模具構(gòu)造如下圖所示三、拉深凸模采用嵌入式構(gòu)造，用螺釘與下模板緊固。模具構(gòu)造如下圖所示：2、模具其他部分的作用與選材如下：EQ\o\ac(○,1)上模座：上模座的作用是通過模柄與壓力機(jī)相連接，將模具的上模部分安裝在壓力機(jī)上。材料選用HT200。由于上模座在模具工作中只承受沖擊力，規(guī)定材料具有很好的強度和韌性。上模座尺寸選用315mm×200mm×45mmEQ\o\ac(○,2)上模墊板上模墊板在模具工作過程中，承受卸料組件、沖頭傳遞過來的較大的沖擊載荷。因此規(guī)定材料有很好的強度、硬度和一定的韌性。選用45，調(diào)質(zhì)到HRC38~43。EQ\o\ac(○,3)卸料板本模具選用固定卸料板，用螺栓和銷釘固定在下模上，能承受的卸料力較大，常用于厚板沖壓件的卸料。厚度為6mm，材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)HRC38~43。EQ\o\ac(○,4)定位板定位板在過程中起到保證單個毛坯在拉深過程中有對的位置的作用,以保證拉深出合格的制件。通過螺釘與凹模固定板連接，以毛坯外形進(jìn)行定位。厚度為5mmEQ\o\ac(○,5)拉深凸模固定板該固定板在模具中不僅起穩(wěn)定拉深凸模的作用，還通過其與下模板之間的彈簧的作用起到壓邊圈的作用。在工作過程中要承受來自落料凸模的沖擊，因此規(guī)定材料有很好的強度、硬度和一定的韌性。選用45，調(diào)質(zhì)到HRC38~43。EQ\o\ac(○,6)下模固定板承受很大的沖擊載荷。需要有很好的韌性和強度。選用45鋼。EQ\o\ac(○,7)下模座其作用與上模座相似，選用HT200。尺寸選用315mm×200mm×55mm。2、模架選定模具的基本形式后，開始選擇模架。依凹模尺寸及壓力機(jī)工作臺尺寸選用。根據(jù)文獻(xiàn)《實用模具技術(shù)手冊》，選用后側(cè)導(dǎo)柱模架，選用HT200。其各尺寸參數(shù)如下：凹模周界D=200mmB=200mm，L=315閉合高度190~230mm導(dǎo)套32mm導(dǎo)柱32mm×43mm×110mm本模具采用人工送料。第七章模具重要零件的強度校核1、壓力中心確實定為了保證壓力機(jī)和模具正常的工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心線相重疊。否則在沖壓時會使沖模與壓力機(jī)滑塊歪斜，引起凸、凹模間隙不均和導(dǎo)向零件加速磨損，導(dǎo)致刃口和其他零件的損壞，甚至還會引起壓力機(jī)導(dǎo)軌磨損，影響壓力機(jī)精度。本制件為圓形，壓力中心在圓心。2、模具重要零件強度設(shè)計EQ\o\ac(○,1)凸、凹模凸模長度確定后來，一般不作強度計算，且該凸模直徑較大，不會導(dǎo)致縱向失穩(wěn)或折彎，故可不進(jìn)行校核。同理，凹模外形尺寸確定后來，可以保證凹模具有足夠的強度和剛度，也不做強度校核。EQ\o\ac(○,2)墊板墊板的作用是為了平均分布模板所受到的壓力，可根據(jù)凸模傳給的壓力來決定墊板與否合格。第八章沖壓設(shè)備的選擇沖壓設(shè)備的選擇直接關(guān)系到設(shè)備的合理使用、安全、產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率和成本等一系列問題。1、初選設(shè)備沖壓生產(chǎn)中重要應(yīng)用的是曲柄壓力機(jī)和液壓機(jī)。由于本零件的成型屬于落料淺拉深，且根據(jù)其幾何尺寸和精度規(guī)定，選用品有C形床身的開式曲柄壓力機(jī)。雖然開式壓力機(jī)的剛度差，并且由于床身變形而破壞了沖模的間隙分布，減少了沖模的壽命和制件的質(zhì)量。不過，它卻具有操作空間三面敞開，操作以便，輕易安裝機(jī)械化的附屬設(shè)備和成本低廉等長處。在壓力機(jī)的類型選定后來，應(yīng)深入根據(jù)變形力的大小，沖壓件的尺寸和模具尺寸來確定設(shè)備的規(guī)格。由于沖裁工序與拉深工序不是同步進(jìn)行，因此只需考慮兩工序中所需壓力較大的工序。沖裁力為F=346.51kN，依沖壓力的計算圖與沖壓設(shè)備需要負(fù)荷圖對比，故可選用公稱壓力為450kN的壓力機(jī)。根據(jù)國標(biāo)JB/T9965-1999，初選壓力機(jī)的型號為J21-45。依文獻(xiàn)《沖壓模具簡要設(shè)計手冊》表13.10，可查得該壓力機(jī)個技術(shù)參數(shù)如下：標(biāo)稱壓力/kN450標(biāo)稱行程/mm3.2滑塊行程/mm120行程次數(shù)/次·min-180最大閉合高度/mm270封閉高度調(diào)整/mm60滑塊中心線到機(jī)身距離/mm225工作臺尺寸左右/mm810前后/mm440工作臺孔尺寸/mm150模柄孔尺寸直徑/mm50深度/mm60電動機(jī)功率/kW5.52、設(shè)備校核EQ\o\ac(○,1)裝模高度校核為使模具正常工作，模具閉合高度必須與壓力機(jī)閉合高度