支撑桶零件的冲压模具设计.doc

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1、 南京农业大学工学院 课程设计 课题名称： 冲压工艺及模具设计 题目名称： 支撑桶拉深模具设计 专业班级： 材料成型及控制工程04班 学 号： 学生姓名： 指导教师： 聂信天 夏荣霞 史立新 徐秀英 2013年 11 月 7 日 目录摘要.4第一章 工艺分析与确定.4 1.1冲裁工序的组合.4 1.2冲裁组合方式.5 1.3冲裁顺序的安排.6 1.4支撑桶冲裁连续模具及工艺设计.6 1.5排样.7 1.5.1材料的利用率.7 1.5.2条料的宽度.8第二章 工艺计算.102.1毛坯尺寸计算.102.2拉伸次数的确定.102.3拉深力的计算.102.4压力机的公称压力.112.5压力中心的确定.

2、112.6模具刃口尺寸计算及原则.12 2.6.1模具人口尺寸及其制造公差原则.12 2.6.2模具刃口尺寸计算.12 2.6.3模具的形状，尺寸设计计算.132.7冲裁模间隙.14第三章 卸料与推件零件以及其他定位零件的设计.14 3.1定位板和定位钉.14 3.2送料方向的控制.14 3.3挡料销.15 3.4卸料装置.15第四章 标准模架和导向零件.15 4.1模架形式.15 4.2模架选用的规格.16第五章 连接与固定零件.16第六章 模具设计中要注意的部分.16 6.1模具的闭合高度，冲模与压力机的关系.16 6.2经济性原则.17 6.3安全性原则.17第七章 模具总装图的绘制.1

3、7第八章 模具安装要求.18参考文献.19 摘要 针对精细要求较高，产品结构形状复杂一级生产批量大的特点通过分析比较，优化模具结构设计，此多工位复合模，凸模装在上模上，凹模装在下模，采用对角双导柱模架导向，并采用旋入式木柄。为了保证操作的安全，设置了安全挡板。多工位冲压工艺的优点是占地少，效率高，质量好等。 第一章 工艺分析与确定 在冲裁工艺分析和技术经济分析的基础上根据冲裁零件的特点确定冲裁工艺方案。1.1冲裁工序的组合 冲裁工序可分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁。复合冲裁是在压机一次行程中，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的冲压工序;级进冲裁是把冲裁件的若干个冲压工序，排列成一定的

4、顺序，在压机一次行程中条料在冲模的不同供需位置上，分别完成弓箭所要求的工序，除最初几次冲程外，以后每次冲程都可以完成一个冲裁件，组合的冲裁工序比单工序冲裁生产效率高，获得的制件精度等级高。1.2冲裁组合方式 1.生产批量一般来说，小批量与试制采用单工序冲裁，中批和大批量生产采用复合冲裁或级进冲裁。 2.工件尺寸公差等级复合冲裁所得到的工件尺寸公差等级高，因为它避免了多次冲压的定位误差，并且在冲裁过程中可以进行压料，工件较平整。级进冲裁所得到的工件尺寸公差等级较符合冲裁低，在级进冲裁中采用导正销结构，可提高冲裁件精度。3.对工件尺寸、形状的适应性工件的尺寸较小时，考虑到单工序上料不方便和生产率低

5、，常采用复合冲裁过级进冲裁。对于尺寸中等的工件，由于制造多副单工序模的费用币复合模具昂贵，也宜采用复合冲裁但工件上孔与孔之间或孔与边缘的距离过小时，不宜采用复合冲裁和单工序冲裁，宜采用级进冲裁。所以级进冲裁可以加工形状复杂、宽度很小等异形工件，且可冲裁的材料厚度比复合冲裁时要大，但级进冲裁受压级台面尺寸与工序数的限制，冲裁工件尺寸不宜太大。 4.模具制造、安装调整和成本对复杂形状的工件，采用复合冲裁比采用级进冲裁为宜。因模具制造、安装调整较易，成本较低。 5.操作方便与安全复合冲裁出件或清楚废料较困难，工件安全性较差。级进冲裁较安全。1.3冲裁顺序的安排多工序工件用单工序冲裁时的顺序安排 1)

6、先落料冲孔使毛坯与条料分离，冲孔得到后续工序所需要的预制孔。同时对工件进定位。后继各冲裁工序的定位基准要一致，以避免定位误差和尺寸链换算。 2）冲裁完开始拉深。 3）拉深完进行翻边时为减少孔的变形或被拉裂，采用锥面进行翻边。综合上述分析，对于一个工件，可以得出多种工艺方案。必须对这些方案进行比较，选取在满足工件质量与生产率的要求下，模具制造成本低、寿命长、操作方便又安全的工艺方案。1.4支撑桶冲裁连续模具及工艺设计1.制定冲压件的工艺过程，工件如图所示，1） 分析零件的冲压工艺性2） 材料 .08F-ZF2. 拟订冲压件方案.1）计算毛坯尺寸：S=/4=3165.322）工艺方案的确定 方案一

7、：冲孔落料、拉深、翻边。 方案二：落料、冲孔、拉深、翻脚。经比较采用方案一因产生的效率高。工件定位准确，拉深和翻边质量高，自动性好，工件的精度易保证，所以选用方案一。1.5排样1.5.1材料的利用率 在冲压零件的成本中，材料费用约占60%以上隐次材料的经济利用具有非常重要的意义。冲压件在条料或板料上的布置方法成为排样。不合理的排样会浪费材料，衡量排样经济性的指标是材料的利用率。可用下式计算：=F/100%=F/AB100%式中材料利用率； F工件的实际面积； 所用材料面积，包括工件面积与废料面积； A送料进距（相邻两个制件对应点的距离）； B条料宽度从上式可看出，若能减少废料面积则材料利用率高

8、。废料可分为工艺废料与结构废料两种。搭边和余料属于工艺废料，这是与排样形式及冲压方式有关的废料。排样合理与否不但影响材料的经济利用，还影响到制件的质量、模具的结构与寿命、制件的生产率和模具的成本等技术、经济指标。因此，排样时应考虑如下原则：1） 提高材料利用率2） 排样方法应操作方便，劳动强度小且安全3） 模具结构简单寿命高。4） 保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。1.5.2条料的宽度搭边值的确定： 1.影响搭边值的因素1） 材料的力学性能 硬材料的搭边值小一些；软材料、脆材料的搭边值要大一些。2） 材料厚度 材料越厚，搭边值越大3） 冲裁件的形状与尺寸 零件外形越复杂，圆角半径越小，搭

9、边值取大些4） 送料及挡料方式 用手工送料，有侧压装置的搭边值可以小一些；用侧刃定距比用挡料销定距的搭边小一些5） 卸料方式 弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些 有侧压装置时的条料宽度有侧压装置的模具，能使条料始终沿着基准导料板送料，因此条料宽度可按下列公式计算： B=(D+2a+)-（mm）式中：B条料宽度的基本尺寸 D调料宽度方向上零件轮廓的最大尺寸 a侧面搭边（mm） 条料下料剪切公差（mm） 第二章 工艺计算2.1毛坯尺寸计算 圆筒直臂部分的表面积 =（H-R）=5871.8mm 圆角球台部分的表面积 =1049.36mm 底部表面积 5150.385mm 求毛坯尺寸，设毛坯的直径为D，根

10、据毛坯表面积等于工件表面积的原则：12679.45mm所以D=124mm2.2拉伸次数的确定判断能否一次拉成，仅需比较实际所需的总拉深系数和第一次允许的拉深系数的大小即可。若前者大于后者，说明工件可一次拉成，若前者小于后者则需要多次拉深才能成形零件。t/D100=0.968查表=0.55 ，=0.75，总的拉深系数=d/D=0.685 大于，故1次拉深能完成2.3拉深力的计算计算拉深力的目的是为了选用合适的压力机、设计模具和检验模具的强度。压力机的吨位必须大于所计算的拉深力，以适应拉深的需求。其拉深力F一般可按下式计算： F=80.96KN 2.4压力机的公称压力冲裁时，压力机的公称压力必须大

11、于或等于拉深力，初选压力机的型号为JB23100型开式双柱可倾式压力机，其主要参数为： 公称压力F=100KN 滑块行程 130mm 滑块行程次数38次/min最大闭模高度380mm 闭模高度调节量100mm 模柄孔尺寸 直径60mm 深度80mm2.5压力中心的确定 模具压力中心是指冲压时诸如压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，可按下述法则来确定：1. ）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁

12、件的几何中心。2. ）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。3. ）形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可用解析计算法求出冲模的压力中心。解析法的计算依据是：各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。求出合力作用点的坐标位置，即为求出所求模具的压力中心。2.6模具刃口尺寸计算及其原则 2.6.1模具刃口尺寸及其制造公差原则 1.落料件尺寸有凹模尺寸决定，冲孔时孔的尺寸由凸模尺寸决定。2. 考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。凸凹模间隙

13、则应取较小合力间隙值。3. 确定冲模刃口制造公差要求，应考虑制件的公差要求。如果对刃口精度要求过高，会使模具制造困难增加成本，延长生产周期；如果对刃口精度要求过低，则生产出来的制件则可能不合格，会使模具的寿命降低。2.6.2模具刃口尺寸计算 由于模具加工方法不同，凸模与凹模刃口部分尺寸的计算公式与制造公差的标注也不同，刃口尺寸的计算方法可分为两种情况。 （1）凸模与凹模分开加工采用这种方法，是指凸模和凹模分别按图纸加工至尺寸。要分别标注凸模和凹模刃口尺寸与制造公差（凸模、凹模），它适用于圆形或简单形状的制件。为了保证初始间隙值小于最大合理间隙2cmax，必须满足下列条件： |+|2cmax-2

14、cmin1. 落料： 设工件的尺寸为D0-，根据计算原则，落料时一凹模为设计基准。首先确定凹模尺寸，使凹模基本尺寸接近或等于制件轮廓的最小极限尺寸，再减小凸模尺寸以保证最小合理间隙值2cmin，计算公式如下： Dd=（Dmax-x） Dp=（Dd-2cmin）=（Dmax-x-2cmin） 2.冲孔设冲孔尺寸为d+0根据以上原则，冲孔时以凸模设计为基准，收线确定凸模刃口尺寸，使凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸，再增大凹模尺寸以保证最小合理间隙2cmin。在同一工步中冲出制件两个以上孔时，凹模型孔中心距Ld按下式确定： Ld=（Lmin+0.5）0.125 （2）凸模和凹模配合加工第一

15、类：凸模或凹模磨损会增大的尺寸第二类：凸模或凹模磨损后会减小的尺寸第三类：凸模或凹模磨损后基本不变的尺寸2.6.3模具的形状，尺寸设计计算1. 落料： Dd=（Dmax-x）=127.03 Dp=126.904 校核：0.004+0.004=0.0080.066 满足间隙公差要求2. 冲孔： d=（d+x）=21.93. 拉深凸模的直径为 81.955 4. 拉深凹模的直径为 84.835 2.7冲裁模间隙 冲裁凸模和凹模的间隙对冲裁件断面质量有及其重要的影响。此外， 冲裁间隙还影响着模具寿命、卸料力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。因此，冲裁间隙是冲裁工艺与冲裁模设计中一个非常重要的参数。 第三章

16、 卸料与推件零件以及其它定位零件的设计3.1定位板和定位钉 定位板和定位钉是作为单个毛坯的定位装置，以保证前后工序相对位置精度或对工件内孔与外轮廓的位置精度的要求。3.2送料方向的控制 条料的送料方向是条料靠着一侧的导料板，沿着设计的送料方向导向送进。标准的导料板采用导料销时，要选用两个，导料销的结构与导料销相同。 为了保证松辽京都，使条料紧靠一侧的导板送进，可采用侧压装置。为常用的几种结构。弹簧压板式侧压力均匀，他安装在进料口，长用于侧刃定距的级进模，簧片式和弹簧压块式使用时，一般设置23个。3.3挡料销3.4卸料装置 设置卸料零件的目的，是将冲裁后卡箍在凸模上的制件或废料卸掉，保证下次冲压

17、正常进行。1.卸料装置形式：刚性卸料装置、弹压卸料装置和废料切刀2.推荐装置 第四章标准模架和导向零件GB/T2851 17(90)GB/T2852 14(90)列出了各种不同结构和不同导向形式的标准模架，是由国家技术监督局批准并发布实施的标准，常用的导柱导套式模架，是由上、下模座和导向零件组成。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，并承受冲压过程的全部载荷。模具上模座和下模座分别与冲压设备的滑块和工作台固定。上下模间的精确位置由导柱、导套的导向来实现。4.1模架形式 按导柱在模架上的固定位置不同，分为四种。 a）对角导柱模架。由于导柱安装在模具中心对城的对角线上，所以上模座在

18、上导柱上滑动平稳。常用于横向送料模或纵向送料模、复合模 b)为后侧导柱模架。由于前面和左右不受限制，送料和操作比较方便。因此导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导柱导套单边磨损，并且不能使用浮动模柄结构。 c）为中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但只能一个方向送料 d）为四导柱模架。具有滑动平稳，导向准确可靠。刚性好等优点4.2模架选用的规格一般在长度上即宽度上都应比凹模大3040mm。木板厚度一般等于凹模厚度的-1.5倍 第五章 连接与固定零件1. 模柄是连接上模与压力机的零件，常用于1000K以下的压力机的模具安装。模柄的结构形式比较多。2. 固定板 凸模，凹模固定板

19、主要用于小型凸模，凹模或凸凹模等工作零件的固定3. 垫板 垫板的作用是承受凸模或凹模的压力，防止过大的冲压力在模座上压出凹坑，影响其正常工作 第六章 模具设计中要注意的部分6.1模具的闭合高度，冲模与压力机的关系 模具的闭合高度是指模具在最低工作位置时上模座的上平面与下模座的下平面之间的高度。模具的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。压力机装模高度是指滑块在下止点位置时，滑块底平面与压力机工作台上的垫板上平面之间的高度，由于压力机的两岸长度可以调节，所以压力机的装模高度是可以调节的。 模具的闭合高度应介于压力机的最大装模高度与最小装模高度之间，否则就不能保证正常的安装与工作。其关系式为： H

20、+10mm6.2经济性原则 在保证质量的前提下，应尽可能的降低成本，提高经济效益。所以对于中批大量的冲裁件，应尽量采用高效率的多工序模，而在试制与小批量生产时应尽可能采用单工序模与各种形式的简易模具。6.3安全性原则 工人操作是否方便，安全也是在确定工艺方案时要考虑的一个十分重要的问题 第七章 模具总装图的绘制1.各木板装配前倒去除工作零件的工作部分外所有棱边；2.模具装配后卸料板高出凸模1mm；3.模具装配后顶件板高出凹模2mm，模具闭合后凸模进入凹模1.2mm4.模具装配后保证凸模与凹模的冲裁间隙为0.072mm且均匀；5.模具安装在J23-16压力机上，该压力机的主要参数为：公称压力为1

21、60KN，最大封闭高度220mm，封闭高度调节量45mm，工作台尺寸（左右前后）450mm300mm，模柄孔尺寸：40606.模具需涂防锈漆总装图如下：（仅为拉深一步） 第八章 模具安装要求1. 清理模具平面及定位孔，模具安装面上的污物和毛刺。2. 对于中小型模具的安装，一般用整体安装法，现在机器下面垫两根导柱上垫好木板，模具从侧面进入机架间，定模入定位孔，并放正，慢速闭合模板，压紧模具，然后用压板压紧定模，并初步固定动模，然后慢速开闭模具，找正动模，应保证开闭模具时平稳、灵活，无卡住现象，然后固定动模。3. 模具压紧应平稳可靠，用四块压板压紧，压板不得倾斜，并应对角压紧，压板尽量靠近模脚，注

22、意防止动定模压板相碰。4. 调节锁模机构，保证有足够开模距离和锁模力，使模具闭合适当5. 慢速开启模板直至模板后退为止调节顶出装置，保证顶出距离，注意顶板不得直接与模板相碰，应保留有510mm左右间隙，开闭模具观察顶出机构运动情况，动作是否平稳、灵活、协调。6. 模具装好开空车运转，观察模具各部分运行是否正常。 参考文献1. 模具设计与制造简明手册 冯柄袭 韩秦荣 殷振海 蒋文森编 上海科学技术出版社2. 冲压设计资料 王孝培主编 机械工业出版社3. 冲压工艺与模具设计 成虹主编 高等教育出版社4. 画法几何及机械制图曾宗祯主编 兰州大学出版社5. 公差配合与测量技术 薛彦成主编 机械工业出版社6. 机械工程材料许德珠主编 高等教育出版社7. 实用模具技术手册 陈锡冻主编 机械工业出版社