3362 上端蓋復合模的設計

3362 上端蓋復合模的設計,上端,復合,設計 共 16 頁 第 1 頁上端蓋復合模的設計第一章、零件的工藝性分析圖一零件名稱：上端蓋 材 料：20 鋼料 厚：1.2mm生產批量：1 萬件該工件屬于典型的無凸緣圓筒形和圓錐形的正、反復合拉深，無尺寸要求,形狀簡單對稱。但零件上部圓錐形，拉深時容易產生起皺和拉裂。該工件作為另一零件的端蓋，對表面精度沒有特殊要求。所有尺寸均為自由公差，按 IT14級確定工件的公差，由于零件尺寸較大，可用剪床下塊料，拉深后再切除廢料。拉深成為外徑為 450，高為 45mm的如上圖所示零件，一般拉深均能滿足其尺?寸精度要求，對零件的厚度變化也沒有要求。20 鋼是低碳素鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖壓加工。綜上所述，該工件的精度及結構尺寸都能滿足沖壓工藝要求，工件的拉深工藝性較好。該工件在滿足沖壓工藝性要求的前提下，采用的沖壓基本工序是拉深、切邊。共 16 頁 第 2 頁第二章、沖壓件工藝方案的確定該零件包括正拉深、反拉深、切邊三個基本工序，可有以下五種工藝方案 ：方案一：先正拉深上部圓錐形面，后反拉深環(huán)形槽，再切邊。采用單工序模生產。方案二：先反拉深環(huán)形槽，后正拉深上部圓錐形面，再切邊，采用單工序模生產。方案三：正、反拉深復合沖壓，再切邊。采用復合模，單工序模生產。方案四：正、反拉深，切邊級進模沖壓。采用級進模生產。方案五：正、反拉深，切邊復合模沖壓。方案一模具結構簡單，需要三道工序三副模具，生產效率低，但不能滿足零件大批量生產的要求。方案二與方案一只是工序不同，也需要三道工序三副模具，生產效率低，難以滿足零件大批量生產的要求。方案三需二副模具，生產效率比方案一較高，但是模具制造比方案一困難，成本也較高。方案四只需一副模具，生產效率高，但模具結構比較復雜，模具制造困難，且因為零件尺寸較大，送進操作不方便。方案五：也只需一副模具，生產效率較高，模具結構比較復雜，模具制造比方案四簡單。通過上述五種工藝方案的分析比較，由于該工件尺寸比較大，公差等級較低，生產批量較大，比較適合復合模具。綜合上述五種工藝方案的分析比較，零件如能一次拉深成形，方案五工藝方案較為經濟合理的。共 16 頁 第 3 頁第三章、必要工藝尺寸的計算3.1 坯料尺寸的計算由于坯料的厚度為 t=1.2㎜>1㎜，所以零件尺寸按坯料中性層尺寸計算尺寸，h=（45-1.2）㎜=43.8㎜，最大直徑ｄ=（450-1.2 ）㎜＝448.8㎜工件的相對高度ｈ∕ｄ＝43.8∕448.8＝0.0976。由于零件相對高度ｈ ∕ｄ值很小并且高度尺寸要求不高，這里不用切邊余量。根據表面積原則，用解析法求該零件的毛坯直徑 D，毛坯的表面積 A為： )4.3526.7(8.415.32.5143).819(4.278.19[42 ??????? ??＝197568.4193mm毛坯直徑為： D= 4193.7568??=501.6767 mmm02?3.2 確定拉深次數3.2.1 判斷能否一次拉深成形該零件頂部有一圓錐形部分，須按錐形件的拉深計算。零件的相對高度： ＝ ＝0.15minDh203由表 4.4.3得出 在 0.52－0.45 之間，可見 =0.15＜0.45，由此可i minDh判斷能一次拉深成形。3.2.2 確定拉深類型該工件屬于淺拉深件。3.3 計算工序壓力3.3.1 拉深力計算拉深力的計算是為了合理地選用壓力機和設計拉深模具，在整個拉深過程中，除了需要使用毛坯變形的拉深力外，還有壓邊力，切邊力等。所以總的拉深力為拉深力與壓邊力，切邊力之和。在生產中常用以下經驗公式進行計算：(a)、正拉深力的計算：　　　　　　F ＝ dt k拉 ?b?F －拉深力（N）拉共 16 頁 第 4 頁D - 拉深件直徑 d=351.2mmt - 材料厚度　 t=1.2mm　- 材料的強度極限 MPa查表 1.3.6 取 ＝400MPab? b?K- 修正系數，查表 4.4.6得 k=0.8由以上得：F ＝ dt k＝3.14×351.2×1.2×400×0.8＝423463N拉 ?b(b)、反拉深力的計算：　　　　　　F ＝ dt k拉 b?F －拉深力（N）拉D - 拉深件直徑 d=448.8mmt - 材料厚度　 t=1.2mm　- 材料的強度極限 MPa查表 1.3.6 取 ＝400MPab? b?K- 修正系數，查表 4.4.6得 k=0.8由以上得：F ＝ dt k＝3.14×448.8×1.2×400×0.8＝541145N拉 ?b3.3.2 壓料裝置與壓料力為了解決拉深過程中的起皺問題，生產實際中的主要方法是在模具結構上采用壓料裝置。是否采用壓料裝置主要看拉深過程中是否可能發(fā)生起起皺，在實際生產中可按表 4.4.4來判斷拉深過程中是否起皺和用用壓料裝置。該零件的拉深系數 m ＝ ＝ ＝0.891 相對厚度 總 Dd504Ｘ100%＝ ＝0.237dt502.1按表 4.4.4可判斷該零件的拉深不需要壓邊裝置。壓邊力為零。3.3.3 切邊力F 切=KLtTb式中： F 切— 為切邊力，取 K=1.3 Tb=300MP L=3.14Ｘ501.7=1575.338mm則 F 切=1.3Ｘ1575Ｘ300=614381N故總沖壓力為：F = F +F 切=423463+61438+541145=1026046N總 拉3．4 模具主要零件部分尺寸的計算沖裁件的屬于未注公差，按 IT14級計算，模具凸模、凹模和凸凹模尺寸則取 IT10級公差計算。3.4.1 拉深模的間隙拉深模的凸、凹模之間間隙對拉深力、零件質量、模具壽命等都有影響。間共 16 頁 第 5 頁隙小，拉深力大、模具磨損大，過小的間隙會使零件嚴重變薄甚至拉裂；但間隙小， 沖件回彈小，精度高。間隙過大，坯料容易起皺，沖件錐度大，精度差。因此，生產者中應根據板料厚度及公差、拉深過程板料的增厚情況、拉深次數、零件的形狀及精度 要求等到，正確確定拉深模間隙。由表 4-12查得：Z/2=T=1.2，則拉深模的雙面間隙 Z=2.4mm.3.4.2 拉深模的圓角半徑正拉深凹模的圓角半徑 R 按表 4-13選取 R =6t=9.2mm，凸模圓角半徑 R凹 凹等于零件圓角半徑 R= 4mm;則反拉深凹模的圓珠筆角半徑 R ，取凸 凹R =6t=9.2mm,凸模圓角半徑 R 即等于零件圓角半徑 R。凹 凸3.4.3 工作部分的尺寸和公差3.4.3.1拉深 及上部圓錐面時的尺寸和公差350?根據設計原則，正拉深時以凹模為設計基準。首先確定凹模尺寸，凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸；將凹模尺寸減去最小合理間隙值即得到凸模尺寸。由表 4-34 查得： 。由表 2-4 查得： =1.15??1,08.?A?5.T??24.1??AD???0)4max(=（349.3+0.4×1.4） 08.=349.86 08.?則凸模的尺寸由式（4.8.13） 計算，即： ??1=(D +0.4△+Z)TDmax0T??=(349.3+0.4×1.4+2.4)05.=352.2605.?3.4.3.2拉深環(huán)槽時的尺寸和公差對于最后一道工序的拉深模，其凸、凹模工作部分尺寸及公差應按零件的要求來確定。根據設計原則，落料時以凹模為設計基準。首先確定凹模尺寸，凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸；將凹模尺寸減去最小合理間隙值即得到凸模尺寸。 ]1[由于工件要求外形尺寸，則以凹模為設計基準。工作部分尺寸則按式4.8.12計算：ADA?????0)7.max(=(D -0.75△-Z)TaT??共 16 頁 第 6 頁由表 4-34 查得： 。由表 2-4 查得：??108.?A?5.T??282.0??代入上式得：ADA????0)7.max(=（450.775-0.75×0.82） 08.?=449.3 08.?則凸模的尺寸:=(D -0.75△-Z)TDmax0T??=(447.775-0.75×0.82-2.4) 05.?=447.205.?共 16 頁 第 7 頁第四章、模具的總體設計在設計模具時，由于拉深工藝的特殊要求，除了應考慮到與其他模具一樣的設計方法與步驟外，還需要考慮到如下特點：1） 、深圓筒形件時，應考慮到料厚、材料、模具圓角半徑 r 、r 等情況，凹 凸根據合理的拉深系數確定拉深工序。拉深工藝的計算要求有較高的準確性，從而拉深凸模長度的確定必須滿足工件拉深高度的要求，且在拉深凸模上必須有一定尺寸要求的通氣孔。2） 、分析成形件的形狀，尺寸有沒有超過加工極限的部分。選用凸模材料必須考慮熱處理時的崎嶇變形，同時需注意凸模在模座上的定位、緊固的可靠性。3） 、回彈、扭曲、局部變形等的缺陷所產生的彈性變形難于保證零件形狀的精度，此時應采取相應的改進措施。4） 、于形狀復雜的零件，很難計算出準確的毛坯形狀和尺寸。因此，在設計模具時，往往先做拉深模，經試壓確定合適的毛坯形狀和尺寸再制作落料模，并在拉深模上定形的毛坯安裝定位裝置，同時要預先考慮到使后面工序定位準確的措施。4.1 工作零件的結構設計它是直接完成工作要求的一定變形的零件。本設計由于工件形狀簡單對稱，所以模具的工作零件均采用整體結構，拉深凸凹模、切邊模的結構如圖所示。零件的尺寸較大，熱處理變形量大，選用變形小的 CrWMn模具鋼。熱處理后硬度 60-62HRC。圖二　拉深凸凹模（上）共 16 頁 第 8 頁圖三　拉深凸凹模（下）圖四　切邊凸模4.2 定位方式的選擇因為該模具使用塊料毛坯，為了使毛坯在拉深時有正確的位置，采用定位板定位。4.3 出件方式的選擇本模具采用彈性卸料，剛性打件并利用橡皮提供推頂力。4.4 模具類型的選擇根據已確定的沖壓工藝分析可知，零件采用拉深，切邊復合模生產。綜合考慮沖壓件的質量要求，由于零件精度要求不高，形狀簡單，批量大，沖壓成共 16 頁 第 9 頁本以及沖壓設備情況、模具制造能力等生產條件，最終確定是拉深時采用四角導向拉深模。4.5 模架及其它零部件的選用 4.5.1彈性元件的設計下模上的彈性元件起推件作用，使制品留于上模，便于上?；爻虝r，利用打料桿推出制件，上模的壓邊也有彈性元件提供。4.5.2模具的閉合高度：H =H +H + H 墊+ H 壓閉 上 下=80+80+90+20+85=355mm式中：H — 上模座的高度，H =80mm上 上H — 下模座的高度，H =80mm下 下H 墊—上模座墊板的高度，H =90mm凹H 壓— 壓邊圈的厚度，H 壓=20mm共 16 頁 第 10 頁第五章、沖壓設備的選定沖壓設備選擇是工藝設計中的一項重要內容，它直接關系到設備的合理使用、安全、產品質量、模具壽命、生產效率及成本等一系列重要問題。設備選擇主要包括設備類型和規(guī)格兩個方面的選擇。設備類型的選擇訂取決于沖壓的工藝要求和生產指。在設備類型選定之后，應進一步根據沖壓工藝力，模具閉合高度和模板平面輪廓尺寸等確定設備規(guī)格。根據沖壓工藝總力計算結果，并結合模具閉合高度。壓力機的最大裝模高度 ，應大于所設計沖模的閉全高度，由表 13-10 查??10得 JA23-160適合模具的要求。該壓力機閉模具設計的有關參數為：公稱壓力：1600KN滑塊行程：160mm行程次數：40 次/mm 2?最大封閉高度：450mm封閉高度調節(jié)量：130mm工作臺尺寸：左右/mm×前后/mm 1120mm×710mm最大可傾斜角度：30°第六章、模具總裝圖共 16 頁 第 11 頁通過以上設計，可得到模具的總裝圖。模具上模部分主要有上模板、壓料板、凸、凹模組成。壓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、凸凹模等組成。卸料方式采用彈性卸料。坯料送進時采用定位銷進行定位，在落料凹模上安裝有三個定位銷，利用坯料外圓進行定位，以此作為坯在凹模中的精確定位。操作時，把坯料沿著凹模上端面向前推，并向前推緊，即可進行拉深。模具工作過程：將坯料送入到其位置，平放在下凸凹模面上，壓力機滑塊帶著上模下行，凸、凹模下表面行接觸坯料，并與上頂件塊一起壓住坯料，進行正、反拉深，切邊去除廢料。當拉深結束后，上模回程，拉深成形的工件由推件塊通過壓力機打料橫桿將工件推出，用手將工件取走后，將坯料送進到位，進行下一個工件的生產。第七章、模具的裝配與調試共 16 頁 第 12 頁7.1 模具的裝配模具的裝配就是根據模具的結構特點和技術條件，心一定的裝配順序和方法，將符合圖紙技術要求的零件，經協調加工，組裝成滿足使用要求的模具。在裝配過程中，即要保證配合零件的配合精度，又要保證零件之間的位置精度，對于具有相對運動的零件，還必須保證它們之間的運動精度。因此，模具裝配是最后實現沖模設計和沖壓工藝意圖的過程，是模具制造過程中的關鍵工序。模具裝配質量直接影響制件的沖壓質量、模具的使用和模具壽命。7.1.1、模具裝配特點模具裝配屬于單件生產。組成模具實體的各個零件，有些在制造過程中是按照圖紙給定的尺寸和公差獨立地進行加工的， （如拉深凸凹模、切邊凸模等） ，這類零件一般都是直接進入裝配；有些在制造過程中只有部分尺寸可以按照圖紙標尺寸進行加工，有些需協調相關尺寸進行加工；有的在進入裝配前需采用配制或合體加工，有的需在裝配過程中通過配制取得協調，圖紙上的標注的部分尺寸只作為參考。7．1．2 裝配技術要求沖裁模裝配后，應達到下述主要求：1） 模架精度應符合標準（JB/T8050—1999《沖模模架精度檢查》 ）規(guī)定。 模具的閉合高度應符合圖紙的規(guī)定要求。??82） 裝配好的拉深模，上模沿滑塊上、下滑動應平穩(wěn)、可靠。3） 拉深凸、凹模的間隙應符合圖紙規(guī)定的要求，分布均勻。凸?；虬寄５墓ぷ餍谐谭霞夹g條件的規(guī)定。4） 定位銷的相對位置應符合圖紙要求。5） 工作面不允許有傾斜或單邊偏擺，并能保證制件能順利頂出。6） 堅固件裝配應可靠，螺紋旋入長度在鋼件連接時應不小于螺栓的直徑，鑄件連接時應不小于 1.5倍螺栓直徑；螺栓的端面不應露出上模座的表面。7） 模具應在生產的條件下進行試驗，沖出的制件應符合設計要求。7．1．3 沖壓裝配的工藝要點在模具裝配之前，要認真研究模具圖紙，并對提交的零件進行檢查，除了必須符合設計圖紙要求外，還應滿足裝配工序對各類零件提出的要求，檢查無誤方可按規(guī)定步驟進行裝配。裝配過程中，要合理選擇檢測方法及測量工具。模具裝配完畢后，必須保證裝配精度，滿足規(guī)定的各項技術要求，并要按照模具驗收技術條件，檢驗模具各部分的功能。在實際生產條件下進行試模，并按試模生產制件情況調整、修正模具，當試模合格后，模具加工、裝配、調試才算基本完成。共 16 頁 第 13 頁7．2 沖裁模的調試模具按圖紙技術要求加工與裝配后，必須在符合實際生產條件的環(huán)境中進行試沖壓生產，通過試沖可以發(fā)現模具設計與制造的缺陷，找出產生原因，對模具進行適當的調整和修理后再進行試拉深，直到模具能正常工作，生產出合格制件，才能將模具正式交付生產使用。7．2．1 模具調試的目的模具試沖、調試簡稱調試，調試的目的在于：1） 查看模具的質量，檢驗該模具生產的產品質量是否符合要求，確定該模具能否交付生產使用。2） 模具通過試沖與調整，生產出合格產品后，可以在試沖過程 中，掌握和了解模具使用性能，產品成形條件、方法和規(guī)律，對以后生產時的工藝規(guī)程制定提供了經驗。3） 為了要等到較準確的毛坯、尺寸及用料標準，通過試沖才能確定。4） 在工藝和模具設計時，有個別難以用計算方法確定的尺寸，如拉深模具的凸、凹模圓角半徑，必須經過試沖，才能準確確定。7．2．2、沖裁模調試要點1） 模具閉合高度調試。模具應與沖壓設備配合好，保證模具應有的閉合設計和開啟高度。2） 壓力機的滑塊要有好的配合精度，保證模具運動平穩(wěn)、可靠。3） 定位裝置的調試，定位要準確、可靠。4） 出件裝置的調試。出件要通暢，不能出現卡住現象。設計總結共 16 頁 第 14 頁三年的模具學習生涯即將結束，畢業(yè)設計是每個畢業(yè)生必做的課題，從中使我們學會了把模具設計的知識貫穿起來，靈活運用，是我們對所學習的知識概括化的總結，在前人的基礎上有所創(chuàng)新，在指導老師的指導下將自己的創(chuàng)新思維運用到設計當中。通過設計也使你感覺到從大學一年級的基礎課到大學三年級的專業(yè)課聯系的很緊密，其中力的校核，壓力中心的計算等都與基礎課有很大的關系，畢業(yè)設計同樣起到一個溫故而知新的作用。此次畢業(yè)設計從工藝分析入手，到工藝方案的確定、主要設計的計算、模具的總體設計、 主要零部件的設計、模具的總裝、沖壓設備的選定、到模具的裝配和零件加工工藝卡的制作直到設計結束。設計工作師嚴密的是不容馬虎的，因為設計者的設計直接關系到企業(yè)的效益，作為一個設計者對待科學的態(tài)度在畢業(yè)設計中也充分體現了出來。從開始接到設計題目到設計的實現,再到論文文章的完成,每走一步對我來說都是新的經歷和挑戰(zhàn).這也是我在大學三年來完成的最大的項目.在這段時間里,我學到了很多知識,也感受很多.我從一個對模具設計毫無經驗、毫無頭緒，經過這次的學習與實踐我已掌握了設計模具的基本知識，在模具設計上不再是無頭緒了，知道了該從什么地方下手，該怎么樣做。在對冷沖模設計相關技術很不了解的狀態(tài)下，我開始了獨立的學習，查看相關的資料和書籍，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，使自己的設計一步步完善起來，條理逐步的清晰，每一次的改進都是我學習的收獲。通過這次設計使我樹立了良好的項目設計思路：看到項目，首先要分析項目的可行性，如果項目可行，則可進行項目的方案論證，從中找出最優(yōu)的設計方案，在列好設計提綱，并逐一對其進行設計與論證，最后進行全局的匯總和優(yōu)化。在內容設計方面，比較深入的學習了冷沖壓模具結構與設計方面的知識，補充了自己知識上的不足，更重要的是給自己找到了一個發(fā)展的方向。由于水平有限，在設計中難免出現這樣或那樣的問題，懇請各位老師能一一指正。同時我自己以后也會勤于學習和鉆研行業(yè)和專業(yè)知識，努力提高專業(yè)技術水平。畢業(yè)設計是我走向社會，走向設計崗位的實戰(zhàn)演習，一份付出一份收獲，在以后的艱難道路上我一定會樹立起堅定的信心，以堅強的斗志樂觀的心態(tài)來面對工作，面對生活。共 16 頁 第 15 頁致謝在這次設計中，我的指導老師杜偉老師給了我的細心指導，也給了我們很多的鼓勵，在此表示十分的感謝。同時楊占堯老師、翟德梅老師、杜偉老師，程芳老師、蘇光老師、于智宏老師等在這次設計中在某些方面也給了我非常大的幫助與指導，表示深深的感謝。真心的向各位老師道一聲老師們辛苦了。在畢業(yè)設計即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到畢業(yè)設計的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意和真心的祝福！共 16 頁 第 16 頁參考文獻【1】 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