旋轉(zhuǎn)體拉深模具設(shè)計

圓筒冷沖模設(shè)計產(chǎn)品圖如圖1所示生產(chǎn)批量：中批量

材料：10鋼

材料厚度：0.8mm圖1一．工藝分析:工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應(yīng)性。工件:此工件只有落料和拉深兩個工序.工件形狀簡單,并且工件為無凸緣圓筒件,要求內(nèi)形尺寸,拉深時厚度不變,因此工件能滿足落料拉深要求.工件的底部圓角半徑r=2mm≥t,滿足再次拉深圓角半徑要求.尺寸φ55.50+0.4mm材料:10鋼為低碳鋼,由于強度低,塑性好,適用于制造受力不大的沖壓件和拉深件,并有利于沖壓成形和制件質(zhì)量的提高,還具有良好的沖壓成形性能,即有良好的抗破裂性,良好的貼模和定形性,所以具有良好的沖壓性能。工藝方案的確定:先確定拉深次數(shù)：確定拉深次數(shù),先判斷能否一次拉出總拉糸數(shù)m總=dn/D中的,dn實際上是零件所要求的直徑.當m總>m1時,則該零件只需要一次拉出,否則就要進行多次拉深計算毛坯尺寸：查[1]中表6-2得修邊余量△h,h/d=43.6/56.3=0.77,取△h=2mm毛坯直徑公式D=d2+4dh-1.72rd-0.56r2參數(shù):d=56.3mm參數(shù):h=43.6+2=45.6mm參數(shù):r=2mm計算結(jié)果D=114.9mm查[1]中表6-6得,取m1=0.53~0.55,取m1=0.55；取m2=0.76~0.78,取m2=0.78總拉深糸數(shù):m總=dn/D=56.3/114.9=0.49<m1=0.55,則可以判斷出一次拉不出.則第一次拉深直徑d1=m1D=0.55×114.9≈63.2mm第一次拉深的高度:h1=0.25[(D2/d1)-d1]+(0.43r1/d1)(d1+0.32r1)參數(shù):d1=63.2mm參數(shù)r1=5.5mm計算結(jié)果h1≈39mm第二次拉深直徑d2=m2d1=0.78×63.2≈49.3mm由此可得知，d2〈d工件則產(chǎn)品是通過二次拉深所得到的。工序圖如1-1所示圖1-12．工藝方案：該工件包括落料、拉深兩個基本工序，可有以下三種工藝方案：

方案一：先落料，首次拉深一，再次拉深。采用單工序模生產(chǎn)。

方案二：落料+拉深復(fù)合，后拉深二。采用復(fù)合模+單工序模生產(chǎn)。

方案三：先落料，后二次復(fù)合拉深。采用單工序模+復(fù)合模生產(chǎn)。方案四：落料+拉深+再次拉深。采用復(fù)合模生產(chǎn)。

方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需三道工序三副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)要求。方案二只需二副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，工件精度也能滿足要求，操作方便，成本較低。方案三也只需要二副模具，制造難度大，成本也大。方案四只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求，但模具成本造價高。通過對上述四種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。三．模具總體設(shè)計模具類型的選擇

由沖壓工藝分析可知，采用落料拉深沖壓和再次拉深。所以模具類型為復(fù)合模和單工序模二套模具。定位方式的選擇

復(fù)合模：因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導(dǎo)料板，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進步距采用固定擋料銷定距。而第一件的沖壓位置因為條料長度有一定余量，可以靠操作工目測來定。拉深二模：采用帶有壓邊圈裝置對工件進行定位。卸料、出件方式的選擇

因為工件料厚為0.8mm，相對較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料。對于復(fù)合模生產(chǎn)，應(yīng)采用上出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。對于拉深二,也是采用上出件比較方便.導(dǎo)向方式的選擇

為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該兩套模具采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式四．工藝設(shè)計計算1．排樣方式的確定及其計算

設(shè)計復(fù)合模，首先要設(shè)計條料排樣圖。圓筒形狀簡單，落料形狀就是一個圓，可以采用直排方式，如圖4-1所示的排樣方法，1)、查[1]中表3-10得搭邊值a=1.0mma1=1.2mm2）、送料步距AA=D+a=114.9+1=115.9mm3）、條料寬度B（采用無側(cè)壓裝置的導(dǎo)料板之間送料時）B=（D+2a1+2Δ+b0）0-Δ=[（114.9+2×1.2+2×0.5）0.50=118.8-0.54）、一個步距內(nèi)材料料利用率ηη=(s1/s0)×100%=(π×114.92/4)/(115.9×118.8)×100%=75.27%5）、查[3]板材標準，宜選600mm×1750mm的鋼板，每張鋼板可剪裁為5張條料（120mm×1750mm），每張條料可沖15個工件，故每張鋼板的材料利用率為74%6)、排樣圖如圖1-4所示圖4-12、沖壓力的計算料落:采用彈性卸料裝置和下出件模具查[1]表2-3得,取て=300MP沖裁力F=Ltσb=1.3てLt=1.3×300×3.14×114.9×0.8≈112565N式中L——沖裁件周長(mm)t——板料厚度（mm）σb——材料的抗拉強度（MPa）查[1]表3-8得K卸=0.05K頂=0.06F卸=K卸F=0.05×112565=5628.25NF頂=K頂F=0.06×112565=6753.9N壓力機所需的沖壓力F沖總=F+F卸+F頂=124947.15N拉深一查[1]表6-11得,K1=1;K2=0.85;σb查[1]得表2-3,查[1]6-13得σb=400MPP=2.5MP拉深力:F拉=Kπdtσb=1×3.14×63.2×0.8×400=63504N壓邊力:FQ1=(π/4)[D2-(d1+2R凹)2]p=(3.14/4)[114.92-(63.2+2×6.4凹)2]×2.5=14574N總沖裁力:F=F沖總+F拉+FQ1=124947+63504+14574=203025N也就是壓力機所需的沖壓力故落料拉深復(fù)合模配的的壓力機所需的總沖壓力為F總=203025N拉深二查[1]表6-11得,K2=0.85;σb查得表2-3,得σb=400MP查[1]表6-13得:p=2.5MP;查[1]表3-8得K頂=0.06;拉深力:F拉2=K2πd2tσb=0.85×3.14×55.5×0.8×400=48085N壓邊力:FQ2=(π/4)[d12-(d2+2R凹)2]p=(3.14/4)[63.22-(55.5+2×2.4)2]×2.5=1260N頂件力:F頂=K頂F拉2=0.06×48085=2885.1N總沖裁力:F=F拉+FQ2+F頂=48085+1260+2885.1=52230.1N也就是壓力機所需的沖壓力所以二次拉深時的壓力機所需的總沖壓力為F總=52230.1N五．主要零部件設(shè)計1.工藝零件設(shè)計：1．1工作零件：拉深落料復(fù)合模：凸凹模結(jié)合工件外形并考慮加工，將凸凹模設(shè)計成帶肩臺階式圓凸凹模，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換，采用車床加工，與凸凹模固定板的配合按H7/m6。凸凹模長度L=36+16+6+29+1=88mm。具體結(jié)構(gòu)可參見圖5-1.1(b)所示。

②拉深凸模拉深凸模采用臺階式，也是采用車床加工,與凸模固定板的配合按H7/m6的配合,拉深凸模結(jié)構(gòu)如圖5-1.1（a）所示。③落料凹模

凹模采用整體凹模，沖裁的凹模孔可采用線切割機床和銑床加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。凹模的輪廓尺寸應(yīng)要保證凹模有足夠的強度與剛度，凹模板的厚度還應(yīng)考慮修磨量，根據(jù)沖裁件的厚度和沖裁件的最大外形尺寸在標準中選取凹模板的各尺寸為：長230mm，寬200mm，因考慮到整套模具的整體布置要求，選其厚度為79mm，④模具刃口尺寸的計算落料:按按單配加工時的尺寸的計算查[1]中表3-3得Zmin=0.072mmZmax=0.104mm取落料的尺寸公差為IT14,則公差為△=0.87mm查[1]中表3-5得x=0.5所以落料料凹模尺寸：D=（Dmax-x△）0+△/4=(114.9-0.5×0.87)0+0.87/4=114.465+0因此落料凸模的基本尺寸與與凹模相同是114.565mm,但不必注公差,注明以0.72～0.104mm的間隙與落料凹模配制.落料凹模如圖5-1.2所示:拉深一:查[1]中表6-14得C1=1,C2=81).凹模圓角半徑R凹=C1C2t=1×8×0.8=R凸=(0.7～1.0)R凹=0.85×6.4=5.44mm取R凸=5.5mm2).拉深模的單邊間隙Z=(D凹-D凸)/2查[1]表6-15,得單邊間隙Z=1.1t=1.1×0.8=0.88mm3).拉深凸模和凹模工作部分的尺寸及其制造公差:第一次拉深模,由于其毛坯尺寸與公差沒有必要予以嚴格的限制,這時凸模和凹模尺寸只要取等于毛坯的過渡尺寸即可,以凸模為基準.取公差等級為IT10=0.12mm.d凸=d-0δ凸=63.20-0.12d凹=(d凸+2Z)0+δ凹=(63.2+2×0.88)0+0.12=64.960+0.12圖形如5-1.1圖所示:1．2工作零件：二次拉深模①凸模根據(jù)工件外形并考慮加工，將凸模設(shè)計成帶肩臺階式圓凸凹模，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與修模，采用車床加工，與凸模固定板的配合按H7/m6。凸模長度L=H1+H2+Y式中H1——凸模固定板厚度H2——壓邊圈高度Y——附加長度，包括凸模刃口修磨量，凸模進入凹模的深度46mm，因此凸模長度L=28+60+46=134mm。具體結(jié)構(gòu)可參見圖5-1.2(a)所示。

②凹模凹模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機床加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。取凹模輪廓尺寸為φ160mm×58.8mm，結(jié)構(gòu)如圖5-1.2（b）所示③模具刃口尺寸的計算1).凹模圓角半徑R凸=r凸=2mmR凹=R凸/0.85=2/0.85=2.352mm≈2.4mm2).拉深模的單邊間隙Z=(D凹-D凸)/2查[1]表6-15,得單邊間隙Z=1t=1×0.8=0.8mm3).拉深凸模和凹模工作部分的尺寸及其制造公差:查[1]表6-16得凸凹的制造公差為:δ凸=0.02mmδ凹=0.03mm當工件要求內(nèi)形尺寸:凸模尺寸:d凸=(dmin+0.4△)-0δ凸=(55.5+0.4×0.4)0-0.02mm=55.660凹模尺寸:d凹=(dmin+0.4△+2Z)0+δ凹=(55.5+0.4×0.4+2×0.8)0+0.03=57.260+0.03mm圖形如5-1.2所示:1.3.定位零件的設(shè)計落料拉深復(fù)合模①固定擋料銷落料凹模上部設(shè)置固定擋料銷，采用固定擋料銷的進行定距.擋料裝置在復(fù)合模中,主要作用是保持沖件輪廓的完整和適量的搭邊.,如圖所示為鉤形擋料銷,因其固定孔離刃口較遠,因此凹模強度要求,結(jié)構(gòu)上帶有防轉(zhuǎn)定向銷.擋料銷采用H7/r6安裝在落料凹模端面導(dǎo)料板的設(shè)計導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模齊平，查[2]表14-17導(dǎo)料板與條料之間的間隙取0.5mm，這樣就可確定了導(dǎo)料板的寬度，導(dǎo)料板的厚度按[2]表14-15③卸料部件設(shè)計卸料裝置用彈壓卸料板的卸料裝置，如下圖1-3所示，卸料板內(nèi)孔每側(cè)與凸模保持間隙C＇=0.1~0.2t=0.16mm;卸料板周界尺寸與凹模周界尺寸一樣，厚度根據(jù)沖裁件料厚t和卸料板寬度B查模具手冊之四[2]中表14-10得其厚度為16mm。卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為43～48HRC。卸料螺釘?shù)倪x用

卸料板上設(shè)置2個卸料螺釘，公稱直徑為12mm，螺紋部分為M8×16mm。卸料釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模端面lmm，有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。④壓邊圈設(shè)計首次拉深:為了防止拉深過程中起皺，生產(chǎn)中主要采用壓邊圈，查[1]表6-12，可判斷出需要壓邊圈。壓邊圈采用45鋼制造，熱處理硬度為42～45HRC。其結(jié)構(gòu)如5-2.4(a)所示

二次拉深:壓邊圈,結(jié)構(gòu)與尺寸由標準中選取，壓邊圈圓角半徑rY應(yīng)比上次拉深凸模的相應(yīng)圓角半徑大0.5～1mm,以便將工序件套在壓邊圈上.材料采用45鋼，熱處理硬度為調(diào)質(zhì)42-45HRC.其結(jié)構(gòu)如圖5-2.4(b)所示.

2.結(jié)構(gòu)零件1．1模架及其他零部件設(shè)計①落料拉深復(fù)合模采用滑動導(dǎo)向后側(cè)導(dǎo)柱式模架的導(dǎo)向方式，如圖所示，帶有導(dǎo)柱的沖裁模適合于精度要求較高，生產(chǎn)批量較大的沖裁件，且導(dǎo)柱模結(jié)構(gòu)比較完善，對后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式可從左右和前后兩個方向進行送料。故相應(yīng)選后側(cè)導(dǎo)柱模架。因為它的模具較高所以選取比較大一點的模架模架的結(jié)構(gòu)與尺寸都直接由標準中選取，相關(guān)參數(shù)如下：凹模周界L:315凹模周界B:250閉合高度(參考)|最小:275閉合高度(參考)|最大:3201上模座數(shù)量1規(guī)格:315×250×552下模座數(shù)量1規(guī)格:315×250×703導(dǎo)柱數(shù)量1規(guī)格:40×2604導(dǎo)套數(shù)量1規(guī)格:40×140×53導(dǎo)柱與導(dǎo)套結(jié)構(gòu)由標準中選取，尺寸由模架中參數(shù)決定。導(dǎo)柱的長度應(yīng)保證沖模在最低工作位置時，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于10-15mm，而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為0.5-1mm。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合為H7/h6,導(dǎo)套與上模座之間的配合為H7/r6，導(dǎo)柱與下模座之間的配合為R7/h5。導(dǎo)柱與導(dǎo)套材料采用20鋼，熱處理硬度為（滲碳）56-62HRC。上下模座材料采用45鋼，熱處理硬度為調(diào)質(zhì)28-32HRC。②二次拉深模也是采用滑動導(dǎo)向后側(cè)導(dǎo)柱式模架的導(dǎo)向方式，如圖所示，模架的結(jié)構(gòu)與尺寸都直接由標準中選取，因為它的模具較高所以選取比較大一點的模架相關(guān)參數(shù)如下：凹模周界L:250凹模周界B:250閉合高度(參考)|最小:240閉合高度(參考)|最大:2851上模座數(shù)量1規(guī)格:250×250×502下模座數(shù)量1規(guī)格:250×250×653導(dǎo)柱數(shù)量1規(guī)格:35×2304導(dǎo)套數(shù)量1規(guī)格:35×125×48導(dǎo)柱與導(dǎo)套結(jié)構(gòu)由標準中選取，尺寸由模架中參數(shù)決定。導(dǎo)柱的長度應(yīng)保證沖模在最低工作位置時，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于10-15mm，而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為0.5-1mm。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合為H7/h6,導(dǎo)套與上模座之間的配合為H7/r6，導(dǎo)柱與下模座之間的配合為R7/h5。導(dǎo)柱與導(dǎo)套材料采用20鋼，熱處理硬度為（滲碳）56-62HRC。上下模座材料采用45鋼，熱處理硬度為調(diào)質(zhì)28-32HRC。1．2彈頂器的彈性元件的選取①落料拉深復(fù)合模選用橡皮作為彈性元件，橡皮一般為聚氨膠，因為它允許承受的載荷較彈簧大，并且安裝調(diào)理方便。因為聚氨脂橡膠的總壓縮量一般≤35%,所以取30%，剛聚氨膠的高度h=0.3×Hh為壓邊圈運行的高度=39.8mmH=39.8/0.3=132.7mm橡膠的高度H與直徑D應(yīng)有適當比例:H=(0.5~1.5)D根據(jù)上二式查[3]表3-100得.D=60mm;d=16.5mm;H=50mm;D1=78mm選取三塊同樣的橡膠.中間加上鋼墊圈,防止失穩(wěn)彎曲.其結(jié)構(gòu)圖如下②二次拉深模選用彈簧作為彈性元件.選用圓柱螺旋彈簧,它的主要技術(shù)參數(shù)是工作極限負荷Fj與其相對應(yīng)的工作極限負荷下的變形量Lj。根據(jù)所需要的卸料力或推件力FQ以及所需要的量大壓縮行程L0，來計算Fj與Lj，然后就可以在標準中選取相應(yīng)的規(guī)格彈簧。確定彈簧的數(shù)目為1頂件載荷FQ=壓邊力=1260N最大壓縮行程L0=h1+h2+h3+t=1+46.8+7+0.8=55.6mm計算所需的彈簧的工作極限負荷Fj與工作極限負荷下的變形量Lj，K取40%Fj=FQ/K=1260/0.4=3150NLj=L0/(1-K)=55.6/(1-0.4)=92.67N由上述二式查彈簧標準表得：彈簧材料直徑為10mm，彈簧中徑為75mm，節(jié)距為t=26.5,工作極限負荷Fj=3500N,變形量Lj=111mm,有效圈數(shù)為7.5六.模具總裝圖通過以上設(shè)計，可得到如圖6-1的落料拉深模和6-2拉深二模所示的模具總裝圖。①落料拉深模：模具上模部分主要由上模座板、墊板、凸模、凸模固定板、推件板及卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以彈簧為彈性元件。下模部分由下模座、墊板、凹模板、凹模固定板、壓邊圈和導(dǎo)料板等組成。條料送進時采用固定擋料銷粗定距，拉深凸模7低于落料凹模8的距離為一個料厚，是為了在沖壓是能保證先落料再拉深。②拉深二模：拉深前毛坯套在壓邊圈6上，所以設(shè)計的壓邊圈形狀與上一次拉出來的半成品相適應(yīng)，拉深后，壓邊圈將沖壓件從凸模7上托出，推件板9將沖壓件從凹模中推出。圖6-1圖6-2沖壓設(shè)備的選定落料拉深復(fù)合模：通過校核，根據(jù)F總查[1]中表1-3選型號為J23-40的壓力機其基本參數(shù)：標稱壓力（kN）——400滑塊行程（mm）——80行程次數(shù)(次/min)——45/90連桿調(diào)節(jié)長度（mm）——65最大裝模高度（mm）——330工作臺尺寸前后×左右（mm×mm）——460×700模柄孔尺寸直徑×深度（mm）——φ50×70電動機功率（kW）——5.5模具的閉合高度H模具應(yīng)介于壓力機的最大裝模高度Hmax與最小裝模高度Hmin之間，否則就不能保證下常的安裝與工作。其關(guān)系為：Hmin+10mm≤H模具≤Hmax-5mm若模具的閉合高度H模具>Hmax，則該壓力機不能用，若H模具<Hmin，則可以加墊板。實際算得H模具=301mm則滿足