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1、 本科毕业设计(论文)题 目 基于Proe的防护盖 冲压模具设计 姓 名 专 业 机械设计制造及其自化 学 号 指导教师 机械工程系 二一三年五月摘 要本文通过对矩形防护盖的冲压工艺分析、零件的冲压工艺方案的确定,设计出合理的冲压模具,具体介绍了矩形工艺方案确定方法,通过计算外壳拉深模模具中的毛坯尺寸、冲压过程中的各工艺力等主要工艺参数和落料刃口、冲孔刃口等主要工作部分尺寸,设计出主要零件结构和实体模型,绘制了模具的装配图及部分主要凸凹模的零件图。此模具设计的特点是尝试使用复杂的复合模具,解决常规冲压工艺模具套数多、工艺路线长、生产成本高、效率低等缺点。并为以后此类零件冲压工艺的编制及模具设计
2、提供了可靠的依据。关键词:矩形件; 冲压工艺分析; 模具结构; 拉伸成形 Stamping process and dies design of protecting lid ABSTRACTThrough the rectangular end cap stamping process, parts stamping process to determine the program to design a reasonable stamping dies, specific rectangular process plan to determine to pull the deep mold
3、 the rough size by calculating the shell, the stamping processthe process force main process parameters such as blanking edge, punching edge of the working portion size, the design of the main parts of the structure and the solid model, draw the diagram of the mold assembly drawing and some of the m
4、ajor parts of the punch and die.This mold design features is to try to use the complex composite molds, to solve the shortcomings of conventional stamping process mold 16072, the length of routes, high production costs and low efficiency. And provide a reliable basis for the future preparation of su
5、ch parts stamping process and die design.Keywords:Rectangular parts; Stamping process analysis; Die structure; Stretch forming目 录前 言11 绪论31.1 模具行业的发展现状及市场前景31.2 冲压工艺介绍31.3 冲压工艺的种类41.4 冲压行业阻力和障碍与突破52 产品图及零件冲压工艺性分析82.1 零件的形状和尺寸分析92.2 零件材料分析92.3 工件尺寸精度与表面粗造度92.3.1 工件尺寸精度92.3.2 工件表面粗造度102.4 毛坯尺寸的计算102.5
6、工艺方案的确定122.6制件工序流程图133 主要工艺参数的计算143.1 排样形式和裁板方案及材料利用率的计算143.1.1 排样143.1.2材料利用率153.2 计算各工序压力,选压力机153.2.1 落料拉深冲孔工序153.2.2 冲孔翻边修边工序174 凸、凹模刃口尺寸计算204.1 落料拉深冲孔模刃口尺寸的计算204.1.1 落料模刃口尺寸204.1.2 拉深模工作部分尺寸214.1.3 预冲孔凸凹模尺寸224.2 修边冲孔翻边模刃口尺寸的计算234.2.1 修边模刃口尺寸234.2.2 翻边模工作部分尺寸244.2.3 冲孔模工作部分尺寸245 模具结构形式的选择265.1 落料
7、拉深冲孔模的设计265.1.1 落料凹模的设计265.1.2 拉深凸模的设计275.1.3 凸凹模的设计285.1.4 推件块的设计295.1.5 卸料板的设计295.1.6 压边圈的设计305.1.7 固定板、垫板的设计305.1.8 模架的选择325.1.9 模柄的选择325.1.10 模具整体结构的设计335.2 落料拉深冲孔模的设计345.2.1 修边凹模的设计345.2.2 凸凹模的设计355.2.3 推件块的设计355.2.4 垫板固定板的设计365.2.5 卸料板的设计365.2.6 模柄、模架的选择365.2.7 模具整体结构的设计37结 论38致 谢39参考文献40前 言我国
8、冲压模具的设计与制造,在国家产业政策的正确引导下,经过几十年努力,取得了巨大的进步,信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术也已在很多模具企业得到应用1。生产方面,大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具,为中档轿车配套的覆盖件模具也能生产了。精度达到12m,寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ra1.5m的精冲模,大尺寸(300mm)精冲模及中厚板精冲模也已达到相当高的水平2。虽然如此,我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面,无论在设计还是加工工艺和能力方面,都有较大差
9、距。轿车覆盖件模具,具有设计和制造难度大,质量和精度要求高的特点,很能代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面基本达到了国际水平,但模具结构周期等方面,与国外相比还存在一定的差距。而随着国民经济的迅速发展,人们越来越意识到模具对于整个工业生产的巨大作用。因为,模具生产的最终产品的价值,往往是模具价格的几十倍,上百倍3。目前,模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平高低的最重要标志。它决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。冷冲压是各类模具中所占比例最多,应用最为广泛的一种。在汽车和家用电器等生产部门占有十分重要的地位。冷冲压是一种先进的金属加工方法,它是建立在金属塑性变形的基础上,利
10、用模具和冲压设备对板料金属进行加工,以获得所需形状和尺寸4。它和切削加工相比具有生产率高,加工成本低,材料利用率高,产品尺寸精度稳定,操作简单,容易实现机械化和自动化等一系列优点。汽车、摩托车行业是冷冲模的最大市场,其占整个模具市场的一半左右。可见,随着汽车行业的发展,冷冲模在模具工业中的比例越来越大,经济的发展也将越来越迅速,这体现了模具工业在国民经济中的重要性5。当前,由于产品品种增多,更新加快,市场竞争的日益激烈,因此,对模具的要求是交货期短,精度高及成本低。而模具的标准化程度直接影响着这些因素。模具的标准化程度越高,专业化生产越强,模具的生产周期就会越短,生产成本越低,模具质量越高6。
11、同时模具设计简化,交货期限缩短,产品更新换代就越迅速。总上所述,我国冲压模具的发展概况和其对工业生产的重要性决定了模具设计行业的广阔前景和设计水平提高的紧迫性。通过四年的基础课程和专业课程的学习,我对本专业的理论知识已有了系统的掌握,为以后走上工作岗位打下了结实的基础。但实践经验匮乏,本次模具设计就是在这种情况下完成的,难免有错误之处,敬请指正。1 绪论1.1 模具行业的发展现状及市场前景现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求,市场需求量维持在600亿至650亿美元,同时,我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年,我国模具产业总产值保持13%的年增长率(据不完全统计
12、,2004年国内模具进口总值达到600多亿,同时,有近200个亿的出口),到2005年模具产值预计为600亿元,模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右。单就汽车产业而言,一个型号的汽车所需模具达几千副,价值上亿元,而当汽车更换车型时约有80%的模具需要更换。2003年我国汽车产销量均突破400万辆,预计2004年产销量各突破500万辆,轿车产量将达到260万辆。另外,电子和通讯产品对模具的需求也非常大,在发达国家往往占到模具市场总量的20%之多。目前,中国17000多个模具生产厂点,从业人数约50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。
13、工业总产值中企业自产自用的约占三分之二,作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中,冲压模具约占50%,塑料模具约占33%,压铸模具约占6%,其它各类模具约占11%。1.2 冲压工艺介绍冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力,使之产生塑性变形或分离,从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工(或称压力加工),合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。全世界的钢材中,有6070%是板材,其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片,锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、
14、自行车、办公机械、生活器皿等产品中,也有大量冲压件。冲压件与铸件、锻件相比,具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件,以提高其刚性。由于采用精密模具,工件精度可达微米级,且重复精度高、规格一致,可以冲压出孔、凸台等。冷冲压件一般不再经切削加工,或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件,但仍优于铸件、锻件,切削加工量少。冲压是高效的生产方法,采用复合模,尤其是多工位级进模,可在一台压力机上完成多道冲压工序,实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高,劳动条件好,生产成本低,一般每分钟可生产数百件。1.3 冲压工艺
15、的种类冲压主要是按工艺分类,可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁,其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离,同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形,制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中,常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。 冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大,要求冲压材料厚度精确、均匀;表面光洁,无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等;屈服强度均匀,无明显方向性;均匀延伸率高;屈强比低;加工硬化性低。 在实际生产中,常用与冲压过程近似的工艺性试验,如拉深性能试验、胀形性能
16、试验等检验材料的冲压性能,以保证成品质量和高的合格率。模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间,这就延长了新冲压件的生产准备时间。模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多工位级进模(供大量生产),以及研制快速换模装置,可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间,能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间,能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。冲压设备除了厚板用水压机成形外,一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心,配置开卷、矫平、成品收集、输
17、送等机械以及模具库和快速换模装置,并利用计算机程序控制,可组成高生产率的自动冲压生产线。在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下,在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序,常常发生人身、设备和质量事故。因此,冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。 1.4 冲压行业阻力和障碍与突破 阻力一:机械化、自动化程度低美国680条冲压线中有70%为多工位压力机,日本国内250条生产线有32%为多工位压力机,而这种代表当今国际水平的大型多工位压力机在我国的应用却为数不多;中小企业设备普遍较落后,耗能耗材高,环境污染严重;封头成形设备简陋,手工操作比重大;精冲机价格昂贵,是普通压力机的510倍,多数企业
18、无力投资阻碍了精冲技术在我国的推广应用;液压成形,尤其是内高压成形,设备投资大,国内难以起步。突破点:加速技术改造要改变当前大部分还是手工上下料的落后局面,结合具体情况,采取新工艺,提高机械化、自动化程度。汽车车身覆盖件冲压应向单机连线自动化、机器人冲压生产线,特别是大型多工位压力机方向发展。争取加大投资力度,加速冲压生产线的技术改造,使尽早达到当今国际水平。而随着微电子技术和通讯技术的发展使板材成形装备自动化、柔性化有了技术基础。应加速发展数字化柔性成形技术、液压成形技术、高精度复合化成形技术以及适应新一代轻量化车身结构的型材弯曲成形技术及相关设备。同时改造国内旧设备,使其发挥新的生产能力。
19、阻力二:生产集中度低许多汽车集团大而全,形成封闭内部配套,导致各企业的冲压件种类多,生产集中度低,规模小,易造成低水平的重复建设,难以满足专业化分工生产,市场竞争力弱;摩托车冲压行业面临激烈的市场竞争,处于“优而不胜,劣而不汰”的状态;封头制造企业小而散,集中度仅39.2%。突破点:走专业化道路迅速改变目前“大而全”、“散乱差”的格局,尽快从汽车集团中把冲压零部件分离出来,按冲压件的大、中、小分门别类,成立几个大型的冲压零部件制造供应中心及几十个小而专的零部件工厂。通过专业化道路,才能把冲压零部件做大做强,成为国际上有竞争实力的冲压零部件供应商。阻力三:冲压板材自给率不足,品种规格不配套目前,
20、我国汽车薄板只能满足60%左右,而高档轿车用钢板,如高强度板、合金化镀锌板、超宽板(1650mm以上)等都依赖进口。突破点:所用的材料应与行业协调发展汽车用钢板的品种应更趋向合理,朝着高强、高耐蚀和各种规格的薄钢板方向发展,并改善冲压性能。铝、镁合金已成为汽车轻量化的理性材料,扩大应用已势在必行。阻力四:科技成果转化慢先进工艺推广慢在我国,许多冲压新技术起步并不晚,有些还达到了国际先进水平,但常常很难形成生产力。先进冲压工艺应用不多,有的仅处于试用阶段,吸收、转化、推广速度慢。技术开发费用投入少,导致企业对先进技术的掌握应用慢,开发创新能力不足,中小企业在这方面的差距更甚。目前,国内企业大部分
21、仍采用传统冲压技术,对下一代轻量化汽车结构和用材所需的成形技术缺少研究与技术储备。突破点:走产、学、研联合之路我国与欧、美、日等相比,存在的最大的差距就是还没有一个产、学研联合体,科研难以做大,成果不能尽快转化为生产力。所以应围绕大型开发和产业化项目,以高校和科研单位为技术支持,企业为应用基地,形成产品、设备、材料、技术的企业联合实体,形成既能开发创新,又能迅速产业化的良性循环。阻力五:大、精模具依赖进口当前,冲压模具的材料、设计、制作均满足不了国内汽车发展的需要,而且标准化程度尚低,大约为40%45%,而国际上一般在70%左右。突破点:提升信息化、标准化水平必须用信息化技术改造模具企业,发展
22、重点在于大力推广CAD/CAM/CAE一体化技术,特别是成形过程的计算机模拟分析和优化技术(CAE)。加速我国模具标准化进程,提高精度和互换率。力争2005年模具标准件使用覆盖率达到60%,2010年达到70%以上基本满足市场需求。 阻力六:专业人才缺乏业内掌握先进设计分析技术和数字化技术的高素质人才远远不能满足冲压行业飞速发展的需要,尤其是摩托车行业中具备冲压知识和技术和技能的专业人才更为缺乏且大量外流。另外,众多合资公司由外方进行工程设计,掌握设计权、投资权,我方冲压技术人员难以真正掌握冲压工艺的真谛。突破点:提高行业人员素质这是一项迫在眉睫的任务,又是一项长期而系统的任务。振兴我国冲压行
23、业需要大批高水平的科技人才,大批熟悉国内外市场、具有现代管理知识和能力的企业家,大批掌握先进技术、工艺的高级技能人才。要舍得花大力气,有计划、分层次地培养。2 产品图及零件冲压工艺性分析本设计零件名称为防护盖拉深件,材料为08钢,厚度为1,大批量生产,产品图如下图。图1-1 产品三维图图1-2产品图2.1 零件的形状和尺寸分析该工件名称为防护盖。形状比较对称,为盒形体,中间的矩形腔比较浅,腔底有一翻边小孔,在凸缘上有四个对称分布的小孔。中间腔形部分需经过拉深制得,拉深件都涉及到毛坯计算以达到精确下料和保证成型,所以拉深前要先落料。四个小孔需经过冲孔工序制得,外轮廓还需经过修边才能达到所要求之形
24、状尺寸。2.2 零件材料分析该零件材料为08钢,是优质碳素结构钢,由参考文献7第501页表8-7可知,其机械性能如表1-1。由此知该板料塑性较好,对翻边、拉深、冲孔等工艺都比较合适8。零件厚度为1,对该零件来说,成型所需形状尺寸是比较容易的。结合材料成本及材料的成型性能,可以初步确定生产这个零件所需模具的一些基本情况,像模具总成本的投入,模具各部分材料的选用等。这些针对材料的分析为后续模具设计提供了依据,也是决定模具设计好坏的重要标准。表1-1 材料的机械性能材料材料状态机械性能/MPab/MPas/MPa101000 8已退火255353324441116322.3 工件尺寸精度与表面粗造度
25、2.3.1 工件尺寸精度工件的内、外尺寸极限偏差按GB1804-79规定的IT14级,一般要求落料件的精度为IT11级,冲孔件的精度为IT10级。2.3.2 工件表面粗造度冲裁件的表面粗糙度Ra一般在12.5m以上,查参考文献7第41页,表2-12知Ra=6.3。2.4 毛坯尺寸的计算1确定拉深次数在制定拉深的工序过程中,必须预先确定该制件是否可以一次拉深可成或是经过几次拉深才成。因为 h/b=8/30=0.27, r/b=4/30=0.133 , t/D=1/30=0.033。 故查参考文献7第226,图4-72可知可以一次拉深成型,因为0.222确定修边余量由参考文献7第183页,表45知
26、:/b=50/30=1.67, 所以单面修边余量取为3.0。3毛坯尺寸计算盒形件拉深时,某些圆角部分的金属被挤向直边,r/B越小,这种现象越严重。在决定毛坯尺寸时,必须考虑这部分材料的转移10。对于一次拉深成形的矩形盒,其毛坯尺寸可计算如下:(1)壁部展开长度因为其在IIa区,故由参考资料7227页公式知:壁部展开长度 L为 Lh+0.43(+) (1-1) 式中 h为拉深高度:8;为凸缘半径:14;为凸缘圆角半径:3;为底部圆角半径:3。代入式(1-1)L=8+(100-80+24)/2-0.43(3+3)19.42(2)角部毛坯半径角部毛坯半径R为R= (1-2)式中 为凸缘半径:14;为
27、盒形件侧壁间圆角半径:5;为拉深高度:8;为凸缘圆角半径:3;为底部圆角半径:3。代入式(1-1)得R=毛坯形状及尺寸如图12所示。图1-3毛坯图(4)确定是否用压边圈为了防止拉深过程中,工件的边壁或凸缘起皱,应该在毛坯(或半成品)被拉入凹模圆角以前,保持稳定状态,其稳定状态主要取决于毛坯的相对厚度 t/D100=1/100100=1。由参考文献7第309页,图4181知,需要压边圈。2.5工艺方案的确定工艺方案的确定主要是进行生产效率、模具设计难易程度、装配的难易程度、生产成本等各方面的比较,选择合适的工艺方案和合适的模具结构形式。由于防护盖所需要的冲压工序为落料,拉深,冲孔,翻边,修边。故
28、根据工件的工艺性分析其可行方案有以下六种:方案一:(a)落料(b)拉深(c)冲孔(d)翻边(e)修边方案二:(a)落料拉深复合(b)冲孔翻边复合(c)修边方案三:(a)落料拉深复合(b)冲孔翻边修边复合方案四:(a)落料拉深预冲孔复合(b)翻边修边冲孔复合方案五:(a)落料拉深冲孔翻边复合(b)修边方案六:(a)落料拉深冲孔翻边修边复合 对以上六种方案进行比较:方案一:从生产效率 模具结构和寿命方面考虑,用单工序模具分开加工,模具结构比较简单,精度易保证。但成本高。方案二:组合冲出,可以节省工序,生产效率高, 有利于降低冲裁力和提高模具寿命, 操作也较方便。方案三:工序少,生产效率高。但因翻边
29、需预先冲孔,使得第二套模具动作复杂,精度等都不易保证。方案四:工序少,效率高。将预冲孔与翻边分开,结构更合理。方案五:工序少,效率高。但第一套模具结构过于复杂,增加了加工难度,降低了使用寿命和强度。方案六:用一道工序完成,生产效率高,但有与方案五相同的缺点。通过以上方案分析,结合本次设计,大批量生产,尺寸精度不高,选用方案四是合理的。2.6制件工序流程图通过对制件分析,可知要成型此制件,需经过如图14所示之过程 。图1-4工序流程图3 主要工艺参数的计算3.1 排样形式和裁板方案及材料利用率的计算3.1.1 排样该工件的外形是近似椭圆形,考虑操作方便及模具结构,采用单排排样设计如图21所示。图
30、2-1排样图由参考文献7第45页,表2-18查得搭边值 a1=1.5 a=1.8所以,结合实际情况,取条料宽度 b=L+2a (2-1)式中 L为落料宽度:118.84;a为沿边搭边值:1.8。代入式(2-1)b=118.84+21.8=122.44结合实际情况,将条料宽度取为123,即搭边值取为2.08。而进料方向的搭边值因固定挡料销的关系,取为1.8。故:条料的进距 h=B+a1 (2-2)式中 B为落料轴向宽度:70.84;a1为工件间搭边值:1.8。代入式(2-2)h=68.84+1.8=70.64查参考文献7第506页,表812,选择150011001的钢板。3.1.2材料利用率 =
31、 (2-3)式中 为钢板可剪条数:n1=1500/123=12.1,取n1=15;为每条落料件数:n2=1100/72.64=15.5,取n2=15;a为钢板长度:1500;b为钢板宽度:1000。代入式(2-3)=95.73.2 计算各工序压力,选压力机3.2.1 落料拉深冲孔工序在落料-拉深-冲孔复合模中,冲裁力包括落料力、拉深力、顶件力、卸料力、压边力和冲孔力。1落料力P1 P1=1.3Lt (2-4)式中 L为落料件周长:348.8;t为板料厚度:1;材料剪切强度:由参考文献第501页,附表8-7知=255353MPa;取=260MPa。代入式(2-4) P1=1.3348.8t =1
32、.3348.81260=117.9 KN2拉深力P2 由参考文献7第313页,表4-84中公式知 P2=(2b +2 b1-1.72R) tb (2-5)式中 b为盒形件的宽:80;b1为盒形件的长:30;R为半径:4;t为厚度:1;b为强度:由参考文献7第501页,表8-7知b=324441 MPa,取b =382MPa;为系数:0.6。代入式(2-5)P2=(280+230-1.72 4) 1 382 0.6=48.8KN3顶件力P3 P3= F (2-6)4卸料力P4 P4 = F (2-7)式中 F为冲裁力:FP1117.9KN;t为材料厚度:1;、为推件力、卸料力系数:由参考文献7第
33、40页,表2-10查得,K1=0.06 K2=0.04。代入式(2-6)、(2-7) P3=0.06 117.9=7.1KNP4=0.04 117.9=4.72KN5压边力P5 P5=AP (2-8)式中 P为单位压边力:由参考文献7第310页,表4-82查得,P=2.53 MPa,取3 MPa;代入式(2-8)P5=(87.9437.94+215.4587.94+215.4537.94+1515(87.9437.94+2587.94+2537.94+1515 3=7.89 KN6冲孔力P6,由式(2-4)知P61.3Lt1.33.143.912604.1KN7压力机选择结合本套模具的工作过程
34、,先落料,在落料完成后再进行拉深, 拉深后再冲孔。所以落料拉深和冲孔是三个过程的力,在选择压力机时应该先比较这三个力的大小,取较大的力作为选择压力机的依据。落料力=117.9 KN 拉深力=48.8KN 冲孔力4.1KN可知应该以落料力作为计算的依据:F 压力机=P1+P3+P4+P5=117.9+7.1+7.89+4.27=137.16KN根据所计算总压力及装模空间,选用公称压力为160 KN开式压力机,主要参数如表2-1所示。表2-1 压力机的规格发生公称压力是滑块下死点距离mm5滑块行程mm70最大密封高度(活动台位置)最低mm300最高mm160封闭高度调节量mm60模柄孔尺寸(直径深
35、度)mm工作台板厚度mm60垫板厚度mm403.2.2 冲孔翻边修边工序1 冲孔力P1 P1=41.3Dt (2-9)式中 D为冲孔件直径:5;t为板料厚度:1;为材料剪切强度:由参考文献7第501页,附表8-7知=255353MPa 取=260MPa。代入式(2-9)P1=41.351260=21.23KN2推件力P2 P2=K2F (2-10)P2=3.50.05521.226=4.09 KN式中 F为冲孔力:FP121.23 KN;n为同时梗塞在凹模内的零件(或废料)数:3.5;K2为卸料力系数:由参考文献7第40页,表2-10查得,K20.055。3修边力P3代入式(2-4)P3=1.
36、3(37.942+87.942+3.1415.45)1260=78.07 KN4翻边力P4 P4=1.13.14ts(D-d) (2-11) 式中 s为材料的屈服强度:196MPa;D为翻边直径(按中线计):10;d为毛坯预制直径:8.3;t为毛坯厚度:1。代入式(2-11)P4=1.13.141196(10-8.3)=1.15 KN5压力机选择结合本套模具的工作过程,先冲孔,在冲孔完成后再进行翻边。所以冲孔和翻边是两个过程的力,在选择压力机时应该先比较这两个力的大小,取较大的力作为选择压力机的依据。修边力=78.07KN 冲孔力=21.23 KN 翻边力=1.15 KN可知应该以修边力作为计
37、算的依据:= P378.07 KN根据所计算总压力及装模空间,选用公称压力为160 KN开式压力机。4 凸、凹模刃口尺寸计算4.1 落料拉深冲孔模刃口尺寸的计算4.1.1 落料模刃口尺寸查参考文献7第54页,表2-23得:,本次设计零件形状比较复杂,为保证凸凹模之间间隙值必须采用凸凹模配合加工的方法,现以凹模为基准件7,13。毛坯尺寸偏差如图31所示。图3-1毛坯根据凹模磨损后的尺寸变化情况,将零件图中各尺寸进行分类,对于落料部分 = (3-1)式中 A为工件基本尺寸;x为磨损系数;工件公差; 凸凹模制造公差。当标注形式为+(-)时,当标注形式为时,A类尺寸:, , 代入式 (3-1)凸模的刃
38、口尺寸按凹模的实际尺寸配制,并保证双面间隙0.10-0.144.1.2 拉深模工作部分尺寸拉深部分尺寸偏差如下图32所示。图3-2拉深部分根据参考文献7第306页,表4-75所列,要满足,尺寸偏差所需凸凹模的尺寸为: (3-2) (3-3)式中 D为工件基本尺寸;为工件公差;x为磨损系数,IT1112级时,取x=0.75;、为凹模和凸模制造公差,由参考文献7第307页,表4-76查得。代入式(3-2)、(3-3)4.1.3 预冲孔凸凹模尺寸根据翻边孔的尺寸要求,应先算出预制孔直径,由参考文献7第335页公式知:d=D-2(h-0.43r-0.72t) (3-4)式中 D为翻边直径:10-0.8
39、59.15;h为翻边高度:4;r为翻边圆角半径:1.5;t为材料厚度:1。代入式(3-4)d=(10-0.85)-2(4-0.431) =3.9此冲孔部分,采用分开加工方法,查参考文献7第54页,表2-23得:Zmin =0.10,Zmax =0.14ZmaxZmin=0.140.10=0.04查参考文献7第57页,表2-28得:冲孔部分: =-0.020, =0.020+ZmaxZmin 查参考文献7第39页,表2-7得: x=0.75然后根据参考文献7第56页,表2-27中公式得:凸凹模刃口尺寸为4.2 修边冲孔翻边模刃口尺寸的计算4.2.1 修边模刃口尺寸修边部分,根据制件精度,其要求的
40、制件尺寸偏差如33图所示。图3-3修边部分此部分凸凹模应采用分开加工的方法,落料件应以凹模为准,根据凹模磨损后的尺寸变化情况,将零件图中各尺寸进行分类, A类尺寸: = (3-1)式中 A为工件基本尺寸;x为磨损系数;工件公差; 凸凹模制造公差。当标注形式为+(-)时,当标注形式为时,A类尺寸:, , 代入式 (3-1)凸模的刃口尺寸按凹模的实际尺寸配制,并保证双面间隙0.10-0.144.2.2 翻边模工作部分尺寸当翻边时外孔有尺寸精度要求时,尺寸精度有凹模保证14。根据计算公式: (3-5) (3-6) 式中 为凸模径向尺寸;为凹模径向尺寸;为翻边件外形最大尺寸;为凸凹模间的双面间隙;为工
41、件的公差;翻边凹模的制造公差;翻边凸模的制造公差。代入式(3-5)、(3-6) 4.2.3 冲孔模工作部分尺寸此冲孔部分,采用分开加工方法,查参考文献7第54页,表2-23得:Zmin =0.10,Zmax =0.14,ZmaxZmin=0.140.10=0.04查参考文献7第57页,表2-28得:冲孔部分: =-0.020, =0.020+ZmaxZmin 查参考文献7第39页,表2-7得: x=0.75然后根据参考文献7第56页,表2-27中公式得:凸凹模刃口尺寸为5 模具结构形式的选择5.1 落料拉深冲孔模的设计5.1.1 落料凹模的设计凹模外形尺寸可由参考文献7第66页,凹模厚度为:H=kb(H15mm) (4-1)k系数,由表2-39查得: k=0.18b工件最大外形尺寸,b=118.84代入(4-1)H=118.840.18=21.4mm, 可取H=25 mm凹模壁厚为:c=37 所以B=B0+2C=68.84+372=142.84 取144LL 0+2C118.84+237192.84 取194所以,落料凹模的形状尺寸如41图所示。图4-1落料凹模5.1.2 拉深凸模的设计拉深凸模外形,工作部分应与制件形状一致,高度根据落料凹模适当调整,其位置