拉深模具設(shè)計(jì)項(xiàng)目說(shuō)明書(shū)

Word拉深模具設(shè)計(jì)工程說(shuō)明書(shū)Word課程設(shè)計(jì)〔論文〕題目： 拉深模具設(shè)計(jì)圖紙：目錄前言 11沖裁件工藝性分析 2 2 2 22沖裁工藝方案確實(shí)定 33模具結(jié)構(gòu)形式確實(shí)定 4 4 4 4 4 4 6 7 8 8、下模座的選用 8 95模具工藝參數(shù)確定 9 9 9 10、凹模刃口尺寸的計(jì)算 11 11 126計(jì)算沖壓力與壓力機(jī)的初選 127模具壓力中心確實(shí)定 148沖壓設(shè)備的選擇 159模具零件圖 1610模具總裝圖 18總結(jié) 21參考文獻(xiàn) 22前言沖壓加工是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中先進(jìn)高效的加工方法之一。沖壓加工的應(yīng)用十分廣泛，不僅可以加工金屬材料，而且可以加工非金屬材料。在現(xiàn)代制造業(yè)，比方汽車(chē)、拖拉機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、電機(jī)、電器、儀表、化工容器、玩具以及日常生活用品的生產(chǎn)方面，都占有十分重要的地位。當(dāng)然，沖壓加工在我國(guó)也存在著一些問(wèn)題和缺乏。如機(jī)械化、自動(dòng)化程度低、生產(chǎn)集中度低、沖壓板材自給率缺乏、品種規(guī)格不配套、科技成果轉(zhuǎn)化慢、先進(jìn)工藝推廣慢、專(zhuān)業(yè)人才缺乏、大、精模具依賴進(jìn)口等，因此，我們將還有很長(zhǎng)的路要走。課題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際，探討沖壓加工中較常見(jiàn)零件的工藝方法和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。課題涉及知識(shí)面較廣，且設(shè)計(jì)要求較高，對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，特別是思考能力是一個(gè)很好的鍛煉。課題研究?jī)?nèi)容包括機(jī)械工程學(xué)科的力學(xué)，沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)，材料學(xué)，機(jī)械原理，機(jī)械設(shè)計(jì)，公差與互換性，機(jī)械制造工藝等知識(shí)，特別鍛煉學(xué)生標(biāo)準(zhǔn)性設(shè)計(jì)的能力。使學(xué)生能得到全面的鍛煉。課題要求學(xué)生具備較強(qiáng)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力，對(duì)學(xué)生是一個(gè)挑戰(zhàn)。課題為典型的機(jī)械設(shè)計(jì)類(lèi)課題，涉及機(jī)械知識(shí)全面，與工程機(jī)械專(zhuān)業(yè)方向結(jié)合緊密。此次課程設(shè)計(jì)主要目的是為了培養(yǎng)學(xué)生的綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力以及團(tuán)隊(duì)合作的能力。需要學(xué)生把所學(xué)的知識(shí)重新溫習(xí)一遍，并且能夠靈活運(yùn)用，同時(shí)要求學(xué)生要學(xué)會(huì)主動(dòng)積極的去查閱手冊(cè)，來(lái)了解沖壓模設(shè)計(jì)所學(xué)要的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。最終通過(guò)一組成員的共同努力來(lái)設(shè)計(jì)出符合實(shí)際生產(chǎn)要求的沖壓模具。1.沖裁件工藝性分析工件名稱：開(kāi)關(guān)蓋工件簡(jiǎn)圖：如圖1-1所示生產(chǎn)批量：中批量材料：Q235工件厚度：工件精度：IT12級(jí)圖1-1工件圖本工件選用Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼，冷變形塑性低，無(wú)回火脆性，用于制造耐磨性高，動(dòng)載荷及沖擊作用不大的機(jī)械加工件。適合沖裁拉深加工。工件結(jié)構(gòu)形狀相對(duì)簡(jiǎn)單，屬對(duì)稱結(jié)構(gòu)，輪廓線為直線和圓弧組合的簡(jiǎn)單，孔與邊緣之間的距離也滿足要求，可以沖裁。零件圖上所注公差為IT12級(jí)，尺寸精度較低，普通沖裁完全可以滿足要求。2.沖裁工藝方案確實(shí)定該制件的沖裁工序包括落料和沖孔，其沖裁加工方式選擇沖孔—落料復(fù)合沖壓。復(fù)合模生產(chǎn)。表2-1各類(lèi)模具結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)比較模具種類(lèi)比較工程單工序模級(jí)進(jìn)模復(fù)合模無(wú)導(dǎo)向有導(dǎo)向零件公差等級(jí)低一般可達(dá)IT13～I(xiàn)T10級(jí)可達(dá)IT10～I(xiàn)T8級(jí)零件特點(diǎn)尺寸不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度較厚小零件厚度0.2～6mm可加工復(fù)雜零件，如寬度極小的異形件形狀與尺寸受模具結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度限制，尺寸可以較大，厚度可達(dá)3mm零件平面度低一般中小型件不平直，高質(zhì)量制件需較平由于壓料沖件的同時(shí)得到了較平的制件，制件平直度好且具有良好的剪切斷面生產(chǎn)效率低較低工序間自動(dòng)送料，可以自動(dòng)排除制件，生產(chǎn)效率高沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ魍獗砩?，必須手?dòng)或機(jī)械排除，生產(chǎn)效率較低平安性不平安，需采取平安措施比較平安不平安，需采取平安措施模具制造工作量和本錢(qián)低比無(wú)導(dǎo)向的稍高沖裁簡(jiǎn)單的零件時(shí)，比復(fù)合模低沖裁較復(fù)雜零件時(shí)，比級(jí)進(jìn)模低適用場(chǎng)合料厚精度要求低的小批量沖件的生產(chǎn)大批量小型沖壓件的生產(chǎn)形狀復(fù)雜，精度要求較高，平直度要求高的中小型制件的大批量生產(chǎn)根據(jù)表2-1可知。復(fù)合模只需一副模具，制件精度和生產(chǎn)效率都較高，且工件最小壁厚大于凸凹模許用最小壁厚，模具強(qiáng)度也能滿足要求。沖裁件的內(nèi)孔與邊緣的相對(duì)位置精度較高，板料的定位精度比方案三低，模具輪廓尺寸較小，制造比其它兩種方式都簡(jiǎn)單。通過(guò)對(duì)上述三種方式的分析比較,采用復(fù)合模是比較合理的。3.模具結(jié)構(gòu)形式確實(shí)定正裝式復(fù)合模和倒裝式結(jié)構(gòu)比較：正裝式復(fù)合模適用于沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距較小的沖裁件。倒裝式復(fù)合模不宜沖制孔邊距較小的沖裁件，但倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又可以直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸件可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有利條件，所以應(yīng)用十分廣泛。由零件分析知：制件的精度要求較低，孔邊距較大，平直度較高為提高經(jīng)濟(jì)效益，適宜采用正裝復(fù)合模生產(chǎn)。根據(jù)以上分析確定該制件的生產(chǎn)采用正裝式復(fù)合模具生產(chǎn)。經(jīng)分析，工件尺寸精度要求不高，形狀較簡(jiǎn)單，但工件產(chǎn)量較大，根據(jù)材料厚度，為保證沖模有較高的生產(chǎn)率，通過(guò)比較，決定實(shí)行工序集中的工藝方案，彈性卸料裝置的倒裝復(fù)合模具結(jié)構(gòu)方式。操作方式零件的生產(chǎn)批量較大，但合理安排生產(chǎn)可用手工送料方式，提高經(jīng)濟(jì)效益。因?yàn)閷?dǎo)料銷(xiāo)和擋料銷(xiāo)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。且該模具采用的是條料，根據(jù)模具具體結(jié)構(gòu)兼顧經(jīng)濟(jì)效益，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷(xiāo)，控制送料步距采用固定擋料銷(xiāo)?！?〕凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凸凹模是復(fù)合模中同時(shí)具有落料凸模和拉深凹模作用的工作零件。他的內(nèi)外邊緣均為刃口，內(nèi)外邊緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。從強(qiáng)度方面考慮，其壁厚應(yīng)受最小限制。凸凹模的最小壁厚與模具的結(jié)構(gòu)有關(guān)：當(dāng)模具為正裝結(jié)構(gòu)時(shí)，內(nèi)孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；當(dāng)模具為倒裝結(jié)構(gòu)時(shí)，假設(shè)內(nèi)孔為直筒形刃口形式，且采用下出料方式，那么內(nèi)孔積存廢料，脹力大，故最小壁厚應(yīng)大些。凸凹模的最小壁厚值，目前一般按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定，倒裝復(fù)合模的凸凹模最小壁厚見(jiàn)表4-1。正裝復(fù)合模的凸凹模最小壁厚可比倒裝的小些。所以查表得：最小壁厚a=。圖4-1凸凹模簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)卸料零件的目的，是將沖裁后卡箍在凸模上或凸凹模上的制件或廢料卸掉，保證下次沖壓正常進(jìn)行，常用的卸料方式有：剛性卸料、彈壓卸料板。剛性卸料也稱為固定卸料，其特點(diǎn)是卸料力大，卸料可靠，適用于板料較厚、卸料力較大、平直度要求不很高的沖裁件。彈壓卸料其特點(diǎn)是，兼卸料及壓料作用，沖件質(zhì)量較好，平直度較高。適用于質(zhì)量要求較高的沖裁件或薄板沖裁。本模具的卸料板僅有卸料作用，卸料板的邊界尺寸與凹模的邊界尺寸相同，取400mm×340mm，卸料板厚度為30mm。卸料板采用45鋼制造，熱處理淬火硬度43～48HRC。卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘，卸料螺釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間，以保證卸料的正常運(yùn)動(dòng)。圖4-1卸料板簡(jiǎn)圖推件和頂件的目的，是將制件從凹模中推出來(lái)〔凹模在上模〕或頂出〔凹模在下?！?。推件力是由壓力機(jī)的模梁作用，通過(guò)一些傳力元件將推件力傳遞到推件板上將制件或廢料推出凹模。推板的形狀和推板的布置應(yīng)根據(jù)被推材料的尺寸和形狀來(lái)確定。推件裝置可分為彈性推件裝置和剛性推件裝置兩種,彈性推件裝置一般裝在下模，具有壓料作用，沖件質(zhì)量好,但推件力較小。常用于正裝式復(fù)合?；驔_裁薄板料的落料模中。剛性推件裝置一般裝在上模，利用壓力機(jī)的推件力，因此，推件力大，推件可靠，但不具有壓料作用。常用于倒裝式復(fù)合模中。綜上，、推桿、推板，連接推桿和打桿，這些零件都已標(biāo)準(zhǔn)化，可從標(biāo)準(zhǔn)中選取。GB/～7(90)—GB/～4(90)列出了各種不同結(jié)構(gòu)和不同導(dǎo)向形式的標(biāo)準(zhǔn)模架，常用的導(dǎo)柱導(dǎo)套式模架，是由上、下模座和導(dǎo)向零件組成。模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并承受沖壓過(guò)程的全部載荷。模具上模座和下模座分別與沖壓設(shè)備的滑塊和工作臺(tái)固定。上、下模間的精確位置，由導(dǎo)柱、導(dǎo)套的導(dǎo)向來(lái)實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)選用后側(cè)導(dǎo)柱模架如圖，后側(cè)導(dǎo)柱模架，由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便，因?qū)е惭b在后側(cè)，工作時(shí)，偏心距會(huì)造成導(dǎo)柱導(dǎo)套單邊磨損，并且不能使用浮動(dòng)模柄結(jié)構(gòu)。模架圖以凹模周界尺寸為依據(jù)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/—1990選擇模架規(guī)格為：150mm×180mm×180mm〔GB/〕。、下模座的選用根據(jù)模架的規(guī)格選擇對(duì)應(yīng)的上、下模座如下：上模座150mm×180mm×180mm(GB/)；下模座150mm×180mm×180mm(GB/)。由于沖模為冷沖模，所以材料要有良好的耐磨性、高強(qiáng)度、足夠的韌性、良好的抗疲勞性、良好的抗粘結(jié)能力、可段性、可切削性、可磨削性、熱處理工藝性等。由上要求在該模具中拉深凸模、凸凹模和凹模板的材料選用T10A鋼。T10A鋼耐磨性好，淬透性不高，適用于制造切削條件差，耐磨性要求較高，需要一定韌性及具有鋒利刃口的各種工具。沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法稱為排樣。排樣的意義在于減小材料消耗、提高生產(chǎn)率和延長(zhǎng)模具壽命，排樣是否合理將影響到材料的合理利用、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命。根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利用程度，排樣方法可以分為有廢料、少?gòu)U料和無(wú)廢料排樣三種，根據(jù)制件在條料上的布置形式，排樣有可以分為直排、斜排、對(duì)排、混合排、多排等多重形式。綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳。考慮模具結(jié)構(gòu)和制造本錢(qián)有廢料排樣的具體形式選擇直排最正確。如圖5-1所示。圖5-1排樣簡(jiǎn)圖排樣時(shí)零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料，稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過(guò)大，浪費(fèi)材料。搭邊過(guò)小，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖件毛刺，有時(shí)還會(huì)拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命。或影響送料工作。搭邊值是廢料，所以應(yīng)盡量取小，但過(guò)小的搭邊值容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損。兩制件之間搭邊值=2mm.側(cè)搭邊值a=2mm.在沖壓零件的本錢(qián)中，材料費(fèi)用約占60%以上，因此材料的經(jīng)濟(jì)利用具有非常重要的意義。衡量排樣經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)是材料的利用率。沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率。材料利用率通常以一個(gè)進(jìn)距內(nèi)制件的實(shí)際面積與所用毛坯面積的百分率η表示：η=(nF/AB)×100%〔5-3〕式中η——材料利用率〔%〕；n——沖裁件的數(shù)目；F——沖裁件的實(shí)際面積(mm2)，包括工件面積與廢料面積；B——板料寬度(mm)；A——送料進(jìn)距。根據(jù)公式(5-3)：η=100%≈%由此可之，η值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。工藝廢料的多少?zèng)Q定于搭邊和余量的大小，也決定于排樣的形式和沖壓方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。、凹模刃口尺寸的計(jì)算沖裁件的尺寸精度主要取決于模具刃口的尺寸的精度，模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來(lái)保證。正確確定模具刃口尺寸及制造公差，是設(shè)計(jì)沖裁模主要任務(wù)之一。從生產(chǎn)實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)：〔1〕由于凸、凹模之間存在間隙，使落下的料帶有錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸。〔2〕在測(cè)量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準(zhǔn)。〔3〕沖裁時(shí)，凸、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，結(jié)果使間隙越來(lái)越大。由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時(shí)需要考慮以下原那么：〔1〕落料件尺寸由凹模尺寸決定。故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上?！?〕考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計(jì)落料凹模時(shí)，凹模根本尺寸應(yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸。這樣在凸凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格的制件。凸凹模間隙那么取最小合理間隙值?！?〕確定沖模刃口制造公差時(shí)，應(yīng)考慮制件的公差要求。如果對(duì)刃口精度要求過(guò)高〔即制造公差過(guò)小〕，會(huì)使模具制造困難，增加本錢(qián)，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期；如果對(duì)刃口精度要求過(guò)低〔即制造公差過(guò)大〕那么生產(chǎn)出來(lái)的制件有可能不合格，會(huì)使模具的壽命降低。假設(shè)工件沒(méi)有標(biāo)注公差，那么對(duì)于非圓形工件按國(guó)家“配合尺寸的公差數(shù)值〞IT14級(jí)處理，沖模那么可按IT11級(jí)制造；對(duì)于圓形工件可按IT17～I(xiàn)T9級(jí)制造模具。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“入體〞原那么標(biāo)注單項(xiàng)公差，落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。由于模具的加工方法不同，凸模與凹模刃口局部尺寸的計(jì)算公式與制造公差的標(biāo)注也不同，刃口尺寸的計(jì)算方法可以分為兩種情況。凸模與凹模分開(kāi)加工和凸模與凹模配合加工。對(duì)于該制件應(yīng)該選用凸模與凹模分開(kāi)加工方法。采用這種方法，是指凸模和凹模分別按圖紙加工至尺寸。要分別標(biāo)注凸模與凹模刃口尺寸與制造公差。為了保證初始間隙值小于最大合理間隙2，必須滿足以下條件：或計(jì)算沖裁力是為了選擇適宜的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度，壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力Fp一般可以按下式計(jì)算：=tLτ〔6-1〕式中τ——材料抗剪強(qiáng)度，見(jiàn)附表〔MPa〕；L——沖裁周邊總長(zhǎng)〔mm〕；t——材料厚度〔mm〕;系數(shù)是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動(dòng)〔數(shù)值的變化或分布不均〕，潤(rùn)滑情況，材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因數(shù)而設(shè)置的平安系數(shù)，一般取1~3。當(dāng)查不到抗剪強(qiáng)度r時(shí)，可以用抗拉強(qiáng)度代替τ，而取=。查表可知材料45鋼的抗剪強(qiáng)度τ=440～560Mpa，故取其抗剪強(qiáng)度τ=500MPa。〔1〕沖裁力的計(jì)算查普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能表〔摘自GB700—1988、GB/T13304—1991〕知：45鋼的抗剪強(qiáng)度τ=Mpa而制件厚度t=，取平安系數(shù)Kp=，那么根據(jù)公式(6-1)：=tLτ=××430×400≈〔2〕卸料力的計(jì)算=〔6-2〕式中——卸料力系數(shù)。查表得＝~，?。礁鶕?jù)公式〔6-2〕：==×268320≈〔3〕頂件力的計(jì)算=〔6-3〕式中——頂件力系數(shù)。查表6-1得＝.根據(jù)公式〔6-3〕：==×268320≈16KN〔4〕總的沖壓力F的計(jì)算根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力F=++F=++≈7.模具壓力中心確實(shí)定模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點(diǎn)位置，為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。否那么，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過(guò)大磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低了模具和壓力機(jī)的使用壽命。模具的壓力中心，可按以下原那么來(lái)確定：〔1〕對(duì)稱零件的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心?！?〕工件形狀相同且分布對(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合?！?〕各分力對(duì)某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對(duì)該軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置0，0〔x=0,y=0〕，即為所求模具的壓力中心。其中、、………分別為各沖裁周邊長(zhǎng)度。圖7-1壓力中心〔圖中用紅十字線表示〕按比例畫(huà)出零件形狀，選定坐標(biāo)系XOY。計(jì)算出零件壓力中心為(X=Y=)。通過(guò)校核，選擇開(kāi)式雙柱可傾式壓力機(jī)J23—80能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力：300kN滑塊行程：130最大閉合高度：380mm工作臺(tái)尺寸〔前后×左右〕：540mm×800mm墊板尺寸〔厚度〕：100mm模柄孔尺寸：Φ60mm×80mm根據(jù)已確定的零件結(jié)構(gòu)及參數(shù)，按照制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖，本次的所有的零部件圖均采用CAD2022電子圖版繪制。零件圖附A4、A3圖紙。9-1拉深凸模簡(jiǎn)圖9-2拉深凹模簡(jiǎn)圖通過(guò)以上的設(shè)計(jì)，可得到模具總裝圖。模具的上模局部由上模座、上模墊板、凸模、凸模固定板、及凹模板等組成。由推件塊將凹模內(nèi)的制件推出，上模座、上模墊板、凸模固定板及凹模用4個(gè)M14螺釘固定；下模局部由下模座、凸凹模固定板、凸凹模、卸料板等組成，卸料方式是采用的彈性卸料板卸料，下模座與凸凹模固定板用4個(gè)M14螺釘固定。卸料板由4個(gè)M12螺釘與下模局部的其他零件連接。橡膠的中心線與卸料螺釘孔中心線重合。模具總裝圖的零件間的裝配配合要求按下表選用：表10-1冷沖模常用極限與配合配合性質(zhì)應(yīng)用范圍間隙配合H6/h5Ⅰ級(jí)精度模架導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合H7/h6Ⅱ級(jí)精度模架導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合，凸模與導(dǎo)板、導(dǎo)正銷(xiāo)與孔的配合H8/d9活動(dòng)擋料銷(xiāo)