圆筒形冲压模设计Word下载.docx
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第五,模具材料及模具相关技术落后.模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本,国产模具钢与国外进口钢相比,无论是质量还是品种规格,都有较大差距。
塑料、板材、设备等性能差,也直接影响模具水平的提高。
1.1.2国内模具的发展趋势
巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。
虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展,但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距,尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。
未来的十年,中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面:
1)模具日趋大型化;
2)在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CA技术;
3)模具扫描及数字化系统;
4)在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术;
5)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率;
6)发展优质模具材料和先进的表面处理技术;
7)模具的精度将越来越高;
8)模具研磨抛光将自动化、智能化;
9)研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程;
10)开发新的成形工艺和模具。
1.2国外模具的现状和发展趋势
模具是工业生产关键的工艺装备,在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中,60%-80%的零部件都要依靠模具成型。
用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性,是其他加工制造方法所无法替代的。
模具生产技术水平的高低,已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志,并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。
近几年,全球模具市场呈现供不应求的局面,世界模具市场年交易总额为600〜650亿美元左右。
美国、
日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。
国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%以上;
国外模具
企业的组织形式是"
大而专"
、"
大而精"
。
2004年中国模协在德国访问时,从德国工、模具行业组织--德国机械制造商联合会(VDM)X模具协会了解到,德国有模具企业约5000家。
2003年德国模具产值达48亿欧元。
其中(VDMA会员模具企业有90家,这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%,可见其规模效益。
随着时代的进步和技术的发展,国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才,他们的技术水平比较高.故人均产值
也较高.我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右,而国外模具工业发达
国家大多15〜20万美元,有的达到25〜30万美元。
国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上,而我国才达到45%.
1.3深圆筒拉深件模具设计与制造方面
1.3.1深圆筒拉深模具设计的设计思路
拉深是冲压基本工序之一,它是利用拉深模在压力机作用下,将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。
它不仅可以加工旋转体零件,还可以加工盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件,但是,加工出来的制件的精度都很底。
一般情况下,拉深件的尺寸精度应在IT13级以下,不宜高于IT11级。
只有加强拉深变形基础理论的研究,才能提供更加准确、实用、方便的计算方法,才能正确地确定拉深工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸,解决拉深变形中出现的各种实际问题,从而,进一步提高制件质量。
圆筒件是最典型的拉深件,其工作过程很简单就一个拉深,根据计算确定它不能一次拉深成功.因此,需要多次拉深。
在最后的一次拉深中由于制件的高度太高,根据计算的结果和选用的标准模架,判断此次拉深不能采用标准的模架。
为了保证制件的顺利加工和顺利取件,模具必须有足够高度。
要改变模具的高度,只有从改变导柱和导套的高度。
导柱和导套的高度可根据拉深凸模与拉深凹模工作配合长度决定.设计时可能高度出现误差,应当边试冲边修改高度。
1.3.2深圆筒拉深模具设计的进度
1.了解目前国内外冲压模具的发展现状,所用时间20天;
2.确定加工方案,所用时间5天;
3.模具的设计,所用时间30天;
4.模具的调试.所用时间5天.
第2章深圆筒冲压工艺的分析
2.1拉深件工艺分析
图2-1
材料:
08钢板厚度:
1mm
此工件为无凸缘圆筒形工件,要求内形尺寸,没有厚度不变的要求。
此工件的形状满足拉深的工艺要求,可采用拉深工序加工。
工件底部圆角半径
图2-1制件图r=8mm,取拉延凹模圆角半径rd=8t=8mm而根据式(6-13)rp=(0.6-1)r=5-8mm,现取rp=8mm满足拉延对圆角半径的要求。
尺寸'
72.7oO.7mm,按冲压设计资料中公差表查得为IT14级,满足拉延工序对工件公差等级要求。
2.2拉深工艺计算和工艺方案
拉深件的工艺计算是拉深工艺设计中的一个环节,本制件的工艺计算属于最简单
的。
其主要的内容包括计算毛坯直径、决定拉深次数及确定工序件的尺寸等。
为了避免
设计拉深模时出现尺寸错误,可以画出圆筒形拉深件的工序图
2.2.1工艺方案的确定
根据制件的工艺分析,知道制件是个简单的圆筒形拉深件。
所以它的工序只有一个:
拉深。
2.2.2计算毛坯尺寸
根据表面积相等原则,用解析法求该零件的毛坯直径D。
可按下面的公式计算:
D=fd24Hd2-1.72rd2-0.56r2
公式见[2]。
该件h=29mm查表得出修边余量亦=2mmmm贝UH=29+2=31m:
H/=3*37=0.42,—次拉深可以成形。
D=73.72473.731-1.72873.7-0.5682
=116.3mm
2.2.3确定是否用压边圈
相对厚度tD=1311000。
=O.85oo,查表得,需要采用压边圈。
拉深时一般采用平
面压边装置。
首次拉深
图2-2压边圈拉深采用形式
224拉深次数的确定
采用查表法。
根据=1'
3仆100%=0.85%和工件相对高度H^=31;
37=0-42,
查表得n=1。
2.2.5排样及相关的计算
图2-3排样方式
采用有废直排的排列的方式,因为冲件与冲件之间,冲件与条料之间都存在搭边废料,这样冲件尺寸完全由冲模来保证,因此精度较高,模具寿命也较长,但材料的利用率较低。
冲裁件的面积A:
A二D2/4=3.14116.32/4=10617.7mm2
条料的宽度B=D+2a+c=116.3+2+0.5=118.8.查表2.5.2得最小搭边值a=1.0mm,a^0.8mm,条料与导料板间隙Cmin=0.5mm,n=1.
步距S=D+a1=116.3+0.8=117.1mm.
个步距的材料的利用率
A1000010617.710000=76.3°
BS118.8117.1
2.3压力、压力中心计算及压力机的选用
因为本制件是轴对称零件,所以不用计算压力中心。
2.3.1压力计算
由《冲压模设计与制造》式446确定压边力的计算公式为:
Fq[D2-(d12r)2]p,r=8mm,d=73.7mm,D=116.3m。
由表445
4
p=3.0Mpa.
j2222
Fq[D22r)2]p=—[116.32—(73.728)2]3=12904.5N
44
查表得匕=0.7,二b=400Mp。
代入公式得F拉=-:
d1UbK1=0.8x400x1x73.7x3.14
=74053.76N
兀
冲裁件的面积A:
A二D2/4=3.14116.32/4=1061.7mm2,t=1mm
二b-400Mpa,F冲=10617.7x1x400=4025x106N.压力机的公称压力
F压=F冲F拉Fq=4.34106N。
2.3.2压力机的选用
根据冲裁工艺总力的计算结合工件的高度,初选开式双拄可倾压力机JH23-40
第3章模具的结构设计
3.1模具工作部分的计算
3.1.1拉深模的间隙
深间隙对拉深过程有较大的影响。
它不仅影响拉深件的质量与尺寸精度,而且影响拉深模的寿命以及拉深是否能够顺利进行。
因此,应该综合考虑各种影响因素,选取适当的拉深间隙值,既可保证工件的要求,又能使拉深顺利进行。
本模具的拉深间隙查表得出:
Zi/2=1.2t=1.2mm
ZV2=1.1t=1.1mm
Z*2=t=1mm
3.1.2拉深模的圆角半径
凸模、凹模的选用在制件拉深过程中有着很大的作用。
凸模圆角半径的选用可以大些,这样会减低板料绕凸模的弯曲拉应力,工件不易被拉裂,极限拉深因数会变小些;
凹模的圆角半径也可以选大些,这样沿凹模圆角部分的流动阻力就会小些,拉深力也会减小,极限拉深因数也会相应减小。
但是凸、凹模的圆角半径也不易过大,过大的圆角半径,就会减少板料与凸模和凹模端面的接触面积及压边圈的压料面积,板料悬空面积增大,容易产生失稳起皱。
拉深凸凹模的圆角半径已有前面计算得出结果:
5=rp=8mm
3.1.3凸凹模工作部分的尺寸和公差
图3-1凸凹模
(1)冲裁凸凹模刃口的尺寸计算
该圆形零件,无特殊要求,属一般落料件,内形©
72.7mm,由表查得其公差为
©
727°
用.7mm查表得2.32[3]得Zmin=0.07mm,Zmax=0.09mm
贝U:
Zmax-Zmin=(0.09-0.07)m=0.02m
由公差表查得为*72.7q^7IT10级,取X=1m
该凸凹模分别按IT6级和IT7级加工制造,贝U:
da=
0.10.0250.025
(Dmax-X)=(72.7-10.1)0=72.60mm
Dt—(Da~Zmin)-、T—00
T==(72.6_0.02)q°
i6=72.58^.016m
核查0.016m+0.025m=0.041>
0.01m,不能满足间隙公差条件,因此只有缩小"
「A,提高制造精度才能保证间隙合理。
取:
T一0.4(Zmax-Zmin)=°
.40.。
1=0.04m
A-0.6(Zmax-Zmin)=0.60.。
1=0.06m
故:
DA=72.600.006mm
DT=72・58_0.004mm
(2)
计算拉深凸凹模刃口尺寸
1拉深模的圆角半径,凸凹模的圆角半径ra按表选取:
rd=4t=4mm,凸模的
圆角半径vp等于工件的内,即:
r°
=r=8m
2拉深默的间隙由查表得拉深模的单位间隙Z/2=1.1t=1.1X仁1.1mm
则拉深模的间隙:
Z=2X1.1=2.2m
3凸凹模工作部分的尺寸和公差由于工件要求外形尺寸,则以凹模为设计基准,凹模尺寸计算见表4.29[1]
Dd=(Dmax-0.75①06,将模具公差IT1
d6
b=0.04mm,把Dmax=72.7mm,厶=0.52mm,b=4代入寸
72.3o°
04mm,间隙取在凸模上,则凹模的尺寸按表4.29[1]计算
5
Dp=(Dmax一0.75:
-Z)\p,扌巴Dmax=72.7mm,「:
-0.52mm,Z2.2mm,p=0.03m
代入上式,则凸模尺寸为:
Dp=(72.7-0.757.52-2.2)q030=7O.11』o30
4确定凸模的通气孔由表4.32查得凸模通气孔的直径为5mm
3.1.4选用模架、确定闭合高度及总体尺寸
由于拉深凹模外形尺寸较大,为了工作过程稳定,选用中间导柱模架。
再按其标准
选择具体结构尺寸见表3-1o
表3-1模架规格选用
名称
尺寸
材料
热处理
上模座
160x160x40
HT200
下模座
160x160x45
导柱
28x35、32x150
20
渗碳58〜62
导套
28x100x38、32x100x38
Hmin=160mm,Hmax=200mm
模具的闭合高度H闭=H±
+H凹+H压+H下=40+100+35+45=220mm
式中:
H凹一凹模厚度,H凹=100mm
H压一压边圈的厚度,H压=35mrp
由此可见模具的实际闭合高度远远大于所采用模架的最大闭合高度。
查标准件的资
料。
结果发现模具的实际闭合高度还是远远大于其它标准的最大闭合高度。
所以此制件不能采用标准模架。
为了节省加工时间,只有在模具标准模架的基础上进行修改。
因为模具的封闭高度
H应该介于压力机的最大圭寸闭高度Hmax和最小圭寸闭高度Hmin之间,一般取:
Hmax-5mm
>
H>
Hmin+10mm
由此可以看出,要想让制件顺利加工和从模具上取出,只有使模具有足够的封闭高度:
HmaX^H+5mm=220+5=225mm
Hmin<
H-10mm=220-10=210mm
要使模具具有足够的封闭高度,只有改变导柱和导套的高度:
导柱:
28x50、32x180;
导套:
28x120x50、32x120x50
为了使模座有足够的强度,上,下模座的厚度应该再增加一些。
3.2模具零件的结构设计
3.2.1拉深凹模
图3-2凹模
内、外形尺寸和厚度已由前面的计算确定;
拉深凹模需要有三个以上的螺钉与上模座固定,还需要两个与上模座同时加工的销钉孔。
322拉深凸模
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图3-3凸模
拉深凸模的外形尺寸〔工作尺寸〕由前面的计算确定。
它需要三个以上的螺纹孔,
以便与下模座固定。
拉深凸模上一般开有出气孔,这样会使卸件容易些,否则凸模与工
件由于真空状态而无法卸件。
查表,本凸模出气孔的直径为©
5mm
323打料块
一般与打料杆联合使用,属于刚性卸件装置,靠两者的自重把工件打出来。
打料块与拉深凹模间隙配合。
3.2.4压边圈
图3-4压边圈
在拉深工序中,为保证拉深件的表面质量,防止拉深过程中材料的起皱,常采用压边圈用合适的压边力使毛坯的变形区部分被压在凹模平面上,并使毛坯从压边圈与凹模
平面之间的缝隙中通过,从而制止毛坯的起皱现象。
压边圈的内形与拉深凸模间隙配合,外形套有半成品制件。
一般与顶料杆(三根以
上)、橡皮等构成弹性卸料系统。
3.2.5导柱、导套
对于生产批量大、要求模具寿命高的模具,一般采用导柱、导套来保证上、下模的导向精度。
导柱、导套在模具中主要起导向作用。
导柱与导套之间采用间隙配合。
根据冲压工序性质、冲压的精度及材料厚度等的不同,其配合间隙也稍微不同。
因为本制件的厚度为1mm所以采用H7/f6。
3.2.6其他零件
模具其他零件的选用见表3-2.
表3-2模具其他零件的选用
序号
数量
规格/mm
2
销钉
40Cr
25X90
3
打杆
40
25X80
40〜45HRC
螺钉
45
M24X54
打料块
72X40
6
凹模
Cr12
160X60X00
60〜62HRC
7
28x120x50
渗碳58〜62HRC
8
28x50
9
10
压边圈
73X35
56〜58HRC
11
卸料螺钉
M20X100
30〜35HRC
12
凸模
T10A
72.7X40
13
M24X60
14
顶杆
T8A
M20X450
15
32x120x50
16
90X670
3.3模具总装图
图3-5模具装配图
由以上设计,可得到模具的总装图,其工作过程是:
模具在工作时,将前一道工序拉深后所得的半成品坯件套在压边圈上。
凹模装在上模,凸模装在下模。
待凹模随上模下降时,首先将坯件压住,然后坯件和压边圈同时向下推,凸模逐渐露出压边圈,而将坯料上端一部分材料压入凹模内,使坯件在凸、凹模作用下,产生塑性变形而制成所要求的零件。
当凹模随上模回升时,零件制品在打料块及打料杆的作用下,将其从凹模内推出。
而压边圈在缓冲器系统作用下又回到原位,准备下一次拉深。
结束语
深圆筒件属于简单拉深件,分析其工艺性,并确定工艺方案。
根据计算确定本制件是多次拉深成的,然后相应选取各次拉深时的压力机。
本设计主要是最后一次拉深模具设计,需要计算拉深时的间隙、工作零件的圆角半径、尺寸和公差,并且还需要确定模具的总体尺寸和模具零件的结构,然后根据上面的设计绘出模具的总装图。
由于在零件制造前进行了预测,分析了制件在生产过程中可能出现的缺陷,采取了相应的工艺措施。
因此,模具在生产零件的时候才可以减少废品的产生。
深圆筒件的形状结构较为简单,但是高度太高不适合选用标准模架。
要保证零件的顺利加工和取件,必须有足够的高度,因此需要改变导柱、导套的长度,以达到要求。
模具工作零件的结构也较为简单,它可以相应的简化了模具结构。
便以以后的操作、调整和维护。
深圆筒模具的设计,是理论知识与实践有机的结合,更加系统地对理论知识做了更深切贴实的阐述。
也使我认识到,要想做为一名合理的模具设计人员,必须要有扎实的专业基础,并不断学习新知识新技术,树立终身学习的观念,把理论知识应用到实践中去,并坚持科学、严谨、求实的精神,大胆创新,突破新技术,为国民经济的腾飞做出应有的贡献。
致谢
首先感谢本人的导师原红玲老师,她对我的仔细审阅了本文的全部内容并对我的毕业设计内容提出了许多建设性建议。
原红玲老师渊博的知识,诚恳的为人,使我受益匪浅,在毕业设计的过程中,特别是遇到困难时,她给了我鼓励和帮助,在这里我向他表示真诚的感谢!
感谢母校——河南机电高等专科学校的辛勤培育之恩!
感谢材料工程系给我提供的良好学习及实践环境,使我学到了许多新的知识,掌握了一定的操作技能。
感谢和我在一起进行课题研究的同窗廖文龙同学,和他在一起讨论、研究使我受益非浅。
最后,我非常庆幸在三年的的学习、生活中认识了很多可敬的老师和可亲的同学,并感激师友的教诲和帮助!
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