20073006007 _崔玉瑞_汽车风扇传动带盘的冲压工艺和模具设计

20073006007 _崔玉瑞_汽车风扇传动带盘的冲压工艺和模具设计 1 前言 1.1我国冲压模具制造技术的现状及发展趋势 1.1.1冲压模具制造技术的现状 随着汽车工业的快速发展，服务于汽车生产的模具近年来也快速发展。为汽车服务的模具往往要占到40%以上。其中冲压模具是应用最多的一种模具。经过多年发展，我国工业中的重要地位。尤其是汽车冲压件模具直接关系到汽车的生产，因此地位尤为重要。然而，与国际先进的设计水平相比，中国的模具行业的差距不仅表现在精度差距大，交货周期长等方面，模具寿命也只有国际先进水平的50%左右，大型，精密，技术含量高的轿车覆盖件冲压模具和精密冲裁模具，每年都需要花费大量资金进口。 我国模具行业具有广阔的市场前景，只有那些能够把握机遇、开拓进取和能够生产高技术含量模具的企业，才能在竞争激烈的市场中占有一席之地。目前，已有越来越的人认识到模具在制造中的重要地位，认识到模具高技术水平的欠缺。许多模具企业十分重视技术发展，加大了用于技术方面的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。此外，许多研究机构和大专院校也开展模具技术的研究和开发，相信中国模具行业在不远的将来，一定会在国际高端市场占有举足轻重的地位。 随着国内的经济迅速发展，经济水平提高，汽车行业的未来很景气，人们对于汽车的安全性能更加重视，汽车的附属品也随着汽车行业的发展不断的提高要求。以经济、安全、方便为主。冲压工艺能够更好的大批量生产质量高的产品。 模具设计与生产越来越成为现代加工业的重要组成部分，所以我选择做冲压工艺及模具设计。汽车刹车底板是旋转体成形件，是典型的冲压件，通过设计其冲压工艺，可以使我对冲压工艺的设计更加熟悉，提高对冲压工艺工序图、模具装配图、部件图、零件图的读图、绘图和设计能力，从而进一步提高分析和解决实际问题方面的能力，并加深对冲压成型的理解;通过设计其冲压模具，可以巩固所学的专业知识。 冲压是一种新进的加工方法，它是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料金属进行加工，以获得所需的零件形状和尺寸。 在前几个学期我通过对模具有关的课程的学习,我深刻了解到模具的设计和生产在我们的生活中的重要作用，而且推动了先进制造业的发展,较大程度上满足了生活中各种产品的需求. 通过该毕业设计过程，我将对塑性成型理论的分析方法，充分运用到冲压工序中去。并对在变形过程中应力和应变的分析，有了一个比较清楚的认识。为以后的工艺和设计合理的模具结构打下良好的基础 1.1.2冲压模具制造技术的发展趋势 CAD/CAM/CAE技术的应用是模具制造技术发展的动力。随着电脑软件的开发和应用,普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟,各企业将加大CAD/CAM技术和技术服务的力度;进一步扩大CAE技术的应用范围。世界较先进的丰田汽车模具制造厂在这方面为我们提供了比较成功的经验,它的模具从设计到加工完全依赖高科技,将实体设计加上数控编程,取代了人工实型制作和机床操作;精细模面设计和精细数控编程大大减少了钳修;高精度加工取消了模具的研合、修配。现在数控编程人员已超过了现场操作工人,数控编程的工时费用,超过了机床的加工工时费50%。这种高精度和无人化加工,使模具的质量有了极大的提高,生产周期大大缩短。 精密、复杂、大型模具的发展,对设备的要求越来越高。现在精密模具的精度已达2,3μm,目前国内厂家使用较多的有意大利、美国、日本等国的高精度三坐标测量机,并具有数字化扫描功能。如东风汽车模具厂不仅拥有意大利产3250mm×3250mm三坐标测量机,还拥有数码摄影光学扫描仪,率先在国内采用数码摄影、光学扫描作为空间三维信息的获得手段,从而实现了从测量实物?建立数学模型?输出工程图纸?模具制造全过程,使逆向工程技术的开发和应用取得了很大成功。 国外近年来发展的高速铣削加工,主轴转速可达40000,100000r/min,快速进给速度可达到30,40r/min,加速度可达1g,这样就大幅度提高了加工效率,并可获得Ra?μm的加工表面粗糙度。另外,还可加工硬度达60HRC的模块,形成了对电火花成型加工的挑战。高速切削加工与传统切削加工相比还具有温升低(加工工件只升高3?)、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展,促进了模具加工技术的发展,特别是对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。电火花铣削加工技术是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术,它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样),因此不再需要制造复杂的成型电极,这显然是电火花成型加工领域的重大发展。国外已把使用这种技术的机床用于模具加工,今后这一技术将得到发展。 在丰田模具制造厂,近年已投入使用了一个粗精加工一体化、高速、高精度、五面加工中心。它的优点是集各种机床优点之大成,除底面加工外,一次装卡,粗、精、卧,高功率、高精度、高速等面面俱到,十八班武艺样样精通,加工效率很高。无疑这是一个十分理想的技术,它代表着数控加工技术的发展的方向,应引起我们的注意。 模具工业要上水平,材料应用是关键。若选材和用材不当,将使模具过早失效,因此选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说,要采用电渣重熔工艺,努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或具特殊性能的模具钢。如采用粉末冶金工艺制作的粉末高速钢,其碳化物微细,组织均匀,没有材料方向性,因此它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点,是一种很有发展前途的钢材,特别对形状复杂的冲件及高速冲压的模具,其优越性更加突出。模具热处理和表面处理是充分发挥模具钢材料性能的关键环节,它的方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常有箐面处理 方法,即扩渗如:渗碳、渗氮、渗硼、渗铬、渗钒外,应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。 在成型工艺方面,主要有冲压模具功能复合化,模具加工系统自动化等。另一方面,随着先进制造技术的不断发展和整体制造水平的提高,在模具行业出现了一些新的设计、生产、管理理念与模式。主要有:适应模具单件生产特点的柔性制造技术;创造最佳管理和效益的团队精神;提高快速应变能力的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产哲理;广泛采用标准件通用件的分工协作生产模式;适应可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等。进入21世纪以来,在经济全球化的新形势下,随着资本、技术和劳动力市场的重新整合,我国将成为世界装备制造业的基地。而在现代制造业中,无论哪一行业的工程装备,都越来越多地采用由模具工业提供的产品。 给模具行业带来了无限商机。为了适应用户尤其近年来我国汽车工业的超高速发展, 对模具制造的高精度、短交货期、低成本的迫切要求,模具制造企业正广泛应用现代先进制造技术来提升竞争实力,来满足各行各业对模具这一基础工艺装备的迫切需求。展望未来,赶超世界模具制造技术的先进水平尚需我们做出不懈的努力! 2 工艺分析 2.1分析零件图 此次设计题目是由两道工序完成的拉深模设计，产品材料为08钢，板厚t=2mm，大批量生产，采用二次拉深成型，其中一个落料拉深复合模，另一个是二次拉深模。零件图如下(图2-1)所示: ?37R6.5 R10 R4.532 R1 9.5?76.51.5?110 图2-1 由两道工序拉深成型的零件图 该零件板厚适中，外型尺寸一般，形状复杂，轴线对称。无尖角凹陷，属于中等简单型冲压件。由(图2-1)看出，该工件有阶梯需要两次拉深工序，在拉深过程中能否一次成形，保证工件平整而且无裂纹是该工件模具设计的关键。由于产品批量较大，若采用单工序模具，会使模具使用的压力机及工作人员增加，各道工序的半成品保管与运输也会增多，所以不宜只采用单一工序生产。若采用一次成型阶梯模，则结构太复杂，制造加工困难，模具成本较高并且加工出产品的质量不能够完全达到要求。根据实际情况，可以采用复合模和单工序模结合使用。 确定工艺方案之前，首先要考虑解决好工艺与模具设计中的几个重要问题: (1)工艺方案和模具结构应保证其可行性，能满足冲压件要求。 (2)复合模具在选用压力机时，应注意压力机的许用载荷曲线，特别是工作行 程较大时，压力机滑块在上死点时应能取出制件，一般的要求滑块行程大于拉 深件高度的两倍以上。 (3)模具主要工作部分的强度、耐磨性应适应冲压材料强度特点。 (4)拉深模应满足凸、凹模圆角半径与工件圆角半径的关系。 (5)模具设计应综合考虑现有设备、模具寿命、功能性、实用性、经济性等方面。 2.2毛坯尺寸的计算 在工艺分析前，要先对零件进行尺寸估算，以便进行选材、加工。工件的展开尺 寸如下图(图2-2)所示: φ140 图2-2 零件展开图 查《冲压手册》 该拉深件的修边余量为:?=4.5mm 则冲压件展开后的直径D为: 由经验公式得: 22,,d，4(dh，dh)，,,110，4(37，21.5)，(76.5，8.5)，,,140D=mm 31122 2.3工艺方案的确定 其工艺流程示意图如下(图2-3)所示: 图2-3 工艺流程图 理论上可以一次拉深成形，但考虑到本工件形状复杂，一次拉深不得于精度保证，取二次拉深。确定了工艺方案以后，就可进行该方案的模具结构形式的确定，各工序的数值计算，模具材料的选用，冲压设备的选用等。 (1)第一步工序:落料、首次拉深，工件如图 (2)第二步工序:二次拉伸，工件如图 3 落料、拉深复合模的设计 在工艺方案分析和比较中，已选用了模具种类，选用模具一般为落料、拉深复合模;二次拉深模。再选择合理的模具结构形式，模具结构工艺性好坏，不仅关系到冲模制造周期、制造成本和使用寿命，甚至还关系到能否在现有条件下把模具制造出来。因此，设计模具时应注意以下几点: (,)模具操作方便安全，易于装配维修。 ?装置和零件要稳定可靠，保证足够的定位精度。 ?料及顶件装置要灵活，并有足够的卸料力，卸料板，顶出器的弹簧要有足够的预 压量和足够的压缩行程，且布置均匀。 ?根据操作者的心理及操作习惯，保证有活动空间和安全防护措施。 (,)选定冲模零件，尽可能利用本单位设备能力并使之工时尽可能减小。 (,)能冲出符合技术要求的工件，保证模具有足够的寿命，修磨方便。 由于工件材料厚度为1.5mm，凸凹模间隙值小，加工制造比较困难，在设计制造中，应注意以下几点: (,)模具的压力中心应与上模的重心完全重合，重心不得偏斜，以免影响冲裁精度 和制品零件的质量。 (,)该冲裁模要求导向精度较高，可采用滑动导向模架，在使用时，导柱、导套要 始终配合，绝不能脱出。 (,)凸模与凹模的刃口硬度不应太高，一般取38,42HRC。 (,)在装配时，凸模与凹模应保证良好的同轴度等级。 (,)在设计卸料和顶件装置时，其顶出器与凹模、卸料板与凸凹模应设计成II级精 度间隙配合(H7/h6)。 3.1冲压工艺的计算 3.1.1排样方案 考虑了材料利用率，为提高材料的利用率采用直排的排样方案，排样图如下图(图2-3)所示 图3-1 排样图 由厂家需求的工件材料，根据冲压常用金属材料规格表，查《机械工程材料》P142 ,,,,,,表7-4选08钢。08钢力学性能:195MP，325MP 33%，60% ,,sb5 08钢强度、硬度低，塑性、韧性高，冷塑性加工性和焊接性优良，切削加工性欠佳，热处理强化效果不够显著，广泛用于深冲压和深拉深延制品。该工件排样根据落料工序设计，考虑操作方便及模具结构简单，故采用单排排样设计。由《中国模具设计大典》P表19.1—17查得搭边值，工件间a=3mm，a=4mm。采用可调挡料销挡1271 料，则 条料宽b=D+2a=146mm 条料的送料步距h=144mm 冲裁单件材料的利用率 22 140D,,,,3.14，,,,,, 22,,,, ,，100%,,73.18%,HL146，144 3.1.2冲压压力的计算 图3-2 零件图 F(1) 落料冲裁力 落 FkLt,, 落落 式中 K—系数;选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动因素， 实际冲裁力可能增大，因此取k=1.3; LLD,, —落料件周长;mm;; 落落 — 材料厚度 1.5mm; , b——材料的抗拉强度(MPa)(由史铁梁主编的《模具设计指导》表4-12, [5]查得b =300 Mpa) , FkLt,,所以 落落 F,1.3，439.6，1.5，300落 F,257(KN)落 (2) 拉深力的计算 F 通过以上的分析与计算，查拉深力实用公式表深 Fdtk,,, 深11b dd式中 — 圆筒形件的第一次工序直径，根据料厚中线计算;mm;=56mm; 11 t —材料的厚度，t=1.5mm; b——材料的抗拉强度(MPa)(由史铁梁主编的《模具设计指导》表4-12, [5]查得b =300 Mpa); , k=0.8-----系数(由王芳主编的《冷冲压模具设计指导》表4-25查得1 [6]K=0.8) 6 所以 F,240.21，1.5，300，0.8深 F,86(KN)深 (3)压边力的计算 合理地压边是拉深制件质量的保障，拉深时压边力必须适当，压边力过大，会引起拉深力的增加，甚至造成制件拉裂;压边力过小则会造成制件直壁或者凸缘部分起皱。由于该制件是阶梯形状，且带凸缘。故该工序需要压边装置，则压边力可按如下公式计算: ,AP, 140352.5=35087.5N=35kN ，F压 2式中:A-----压边圈的面积(mm); [7] P-----表示单位压边力(由于08钢的材质较软，所以P取值为2.5。 F(4)卸料力的计算 卸 FKF,卸卸 [1]KK、K、KK式中 — 卸料力系数;查之值表，得=0.05; 顶卸卸推卸 F —落料力 F,0.05，257卸所以 F,12.85(KN)卸 F(5)推件力的计算 推 Fn=FK 推推 式中 n—卡在凹模洞口里的工件数; KK、K、KK —推件力系数;查之值表，取=0.055 顶推卸推推 F —落料力 F,1，0.055，257推所以 F,14.135(KN)推 FFFFFF,，，，，(6)总压力的计算: 深压总落卸推 F,257，86，35，12.85，14.135 F,405(KN)3.1.3模具的压力中心的计算 由于毛坯外形为圆形，所以模具的压力中心位于圆心。 3.1.4模具的刃口尺寸的计算 (1) 落料凸、凹模刃口尺寸的计算 根据表查得间隙值Z=0.10mm，Z=0.14mm。 minmax 根据表查得凸凹模的制造公差为: 凸模 mm ,,,0.025P ,,0.035 凹模 mm d 为了保证冲模的间隙小于最大合理间隙 ,，,,,0.025，0.035,0.01 pd Z,Z,0.14,0.10,0.04 maxmin ,，,,Z,Z因为 pdmaxmin 由于零件为圆形且比较简单，所以凸凹模可以分开加工，且零件的公差等级为 IT12，公差为0.30mm，精度要求不高。 [11]落料凹模的尺寸D d ,dD,(D,X,)dmax0 0.035,(96,0.75，0.30) 0 0.035,95.77(mm)0 落料凸模的尺寸D p 0D,(D,Z)pd,,pmin 0,(95.77,0.10) ,0.025 0,95.67(mm),0.025 (2) 拉深的凸、凹模的刃口尺寸的计算 根据表查得拉深凸凹模的制造公差: ,,0.050()mm p ,,0.080()mm d 零件的公差等级为IT12，制造公差为0.30mm。 D 拉深凸模的刃口尺 p 0 D,(D,0.75,,Z)p,maxP D式中 —拉深件外形的最大尺寸 max , — 工件的制造公差 Z — 拉深模的双面间隙 所以 0D,(56,0.75，0.30,1.5)0.05p, 0D,54.27(mm)0.05p, 拉深凹模的刃口尺寸:D d ，,dDD,,,(0.75) dmax0 0.08D,(56,0.75，0.30)p0 0.08D,55.77(mm)p0 3.2落料 拉深复合模具的主要的零件的设计 对于复合模来说，工作部分包括凸凹模，凸模，凹模三个零件。在确定冲模的凸 模和凹模工作部分尺寸时，必须遵循以下几项原则: (1)落料制件尺寸由凹模尺寸决定，拉深时制件标注的内尺寸由凸模尺寸决定。故 设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上，设计拉深模时，以凸模为基准，间 隙取在凹模上。 (2)考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料模时，凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸;设计拉深模时，凸模基本尺寸则应取工件孔的尺寸公差范围内 的较大尺寸。这样凸、凹模虽磨损到一定程度，仍能冲出合格零件。(3)由于凸、凹模均要与冲裁件或废料发生磨擦，从而导致模具磨损，凸模愈来愈小，凹模愈磨愈大，结果使模具间隙愈用愈大，因此在设计模具时，凸、凹模间隙应 取最小合理间隙值。 (4)确定凸、凹模制造公差时，应考虑制件的精度与模具精度间的关系，既要保证 工件的精度要求，又要保证合理间隙值，一般冲模精度较制件精度高2,3级。 对外轮廓的落料，由于形状比较复杂，采用配合加工的方法，以凹模为基准件，磨损后，刃口部分尺寸增大，零件图中未注公差的尺寸按自由公差，根据史铁梁主编《模具设计指导》表4—17查出其自由公差值。 尺寸计算:工件精度等级:IT10 模具精度等级:IT7 3.2.1落料凸、凹模的尺寸设计 查《模具技术问答》第二版P33表2-3、2-4 0工件尺寸:D=? -?140,1.00 ，,d则凹模尺寸:D凹=Dd=(D-χ?) 0 0凸模尺寸:D凸=DP=(D-Zmin) ,,p Zmin=0.123? Zmax=0.180? Zmax-Zmin=0.180-0.123=0.057? 上式中:?----由表查出的自由公差; χ----系数。是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸。 Z、Z-----最大、最小合理间隙(mm)。 MAXMIN ]7[-----凹、凸模的制造公差(mm)。 ,、,dp 为了保证间隙，必须满足下列条件: ,，,?Zmax-Zmin dp ,取=0.4(Zmax-Zmin)=0.4×0.057=0.0228? p ,=0.6(Zmax-Zmin)=0.6×0.057=0.0342mm d χ?:磨损量 ?工件精度为IT10 ?χ=1 ，,，0.0342dDd=(140-1×1.00)=139? 00 [10]000Dp=(D-χ?-Zmin)=(140-1.00-0.123)=138.877? ,0.0228,0.0228,,p 3.2.2拉深凸、凹模的尺寸设计 查《冲压工艺学》P90表4-6 拉深凹模圆角半径 rd1=6×t=6×2=12? 拉深凸模圆角半径 rp=4?(凸模中的每个阶梯圆角半径匀为4mm) 凸、凹模间隙C，用压边圈 C=tmax+kt [11]式中，tmax:材料最大厚度 k:间隙系数 查《冲模设计手册》P191表5-8 k=0.3 ?C=2+0.3×2=2.60? 0,以凸模为基准，则凸模尺寸 Dp=(D+0.4) ,,p ，,d 凹模尺寸 Dd=(Dp+2C) 0 [12]由 D=76.5? ,,查《冲压工艺学》P91表4-7得 =0.08? =0.05? pd 0 Dp=76.5? ,0.05 [11]，0.08，0.08Dd=(76.5+2×2.6)=81.7? 00模具结构设计 由凹模周界尺寸知: 因制件现状简单，制件尺寸也不大，故选用整体式圆形凸、 凹模比较合理。 3.2.3卸料板的设计 由于此件的厚度较小，且要求表面平整，可采用无导向的弹压卸料版，查卸料板[2]厚度表。 选用卸料板宽度 B=230mm 卸料板厚度 h=20mm 0 [3]卸料螺钉选用常用的卸料螺钉结构形式序号一形式。 卸料板材料选用45钢，不用热处理淬硬。 3.2.4压边圈 (1) 压边圈的内外径 选用带弹顶器的压边圈，示意图如图所示: 图:压边结构 内径 D=(0.02~0.20)+dYp 公式中: d为拉深凸模外径 ;D为压边圈外径 pY 故 D= 0.1+89.49=89.59mm ; Y 外径 d=D-(0.03~0.08) : Y 公式中:d—压边圈外径 ;D—拉伸前半成品工件内径 ; Y d=154-0.05=153.95mm ; Y (2) 压边圈厚度 hmm,10根据零件的厚度，及相关零件结构取。 0 3.2.5模座的设计 (1) 模座的外形尺寸 [4]由于凹模的外形尺寸d=200mm，查模架标准结构表，可确定下模座的尺寸为400×315×60，同时可确定上模座的尺寸为400×315×60。 (2) 模座的材料 一般选用铸铁HT200，也可选用A3,A5结构钢，本设计从降低模具成本考虑选用铸铁HT200。 (3) 垫板的校核 垫板的作用是承受凹模或凸模的压力，防止过大的冲压力在硬度较低的上、下模座上压出凹坑，影响模具正常工作。拼块凹模与下模座之间也可以加垫板。垫板的厚度根据压力的大小选择，一般取5~12mm ，外形尺寸与固定板相同，材料一般为45 钢，热处理后硬度为43~48HRC。这里取10mm 。 3.2.6固定板的设计 固定板的外形尺寸一般与凹模的尺寸相同，固定板的厚度根据经验公式: (3-18) HH,(0.6~0.8)ta =(0.6~0.8)×70 =(42~56)mm ; 取 H=56mm。 t 3.2.7挡料装置的设计 挡料装置在单工序落料或复合模中，主要作用保持冲件轮廓的完整和适量的搭边。 根据此落料拉深复合模的设计，选用单侧固定的导料销进行导料。挡料装置利用挡料销进行挡料。 3.2.8卸料板的设计 由于此件的厚度较小，且要求表面平整，可采用无导向的弹压卸料版，查卸料板厚度表。 选用卸料板宽度 B=230mm 卸料板厚度 h=20mm 0 卸料螺钉选用常用的卸料螺钉结构形式序号一形式。 卸料板材料选用45钢，不用热处理淬硬。 3.2.9模柄、导柱和导套的设计柄 根据所选压力机的模柄孔，根据标准件表，查得相应标准的模柄，选标准的凸缘模柄d=50mm，D=100mm。 根据标准件表，选用标准的导柱、导套，按标准选用时，长度应保证上模座在最低位置时，导柱上端面与上模座顶面距离不小于10,15mm，而下模座底面与导柱面的距离s不小于5mm，导柱的下部与下模座导柱孔采用过盈配合，导套的外径与上模座导套孔采用过盈配合，导套的长度保证在冲压开始时导柱一定要进入导套10mm以上。选A型的导套、导柱D=45mm，d=50mm。 3.2.10模具材料的选用 凸模和凹模是在强压、连续使用和有很大冲击的条件下工作，并伴有温度的升高，工作条件极其恶劣。所以对凸凹模的材料要求有较好的耐磨性，耐冲击性，淬透性和切削性。硬度要大，热处理变形小，而且价格要低廉。 [5]结合上述原则，由凸、凹模材料的选用与热处理表推荐材料有: a) 凸模，凹模，凸凹模均采用T8A; b) 导柱，导套采用20 钢;模柄采用Q275 c) 挡料销采用45钢，定位销采用T7，固定板，凸模固定板采用Q275; d) 卸料板，顶件板采用Q275钢; e) 上、下模座采用HT200 3.2.11压力机的选择及模具的闭合高度 在大批量中小型冲压件生产中，多采用开式机械压力机。这类压力机生产效率高，质量较稳定，操作方便，价格低廉，拟选定开式双柱可倾式压力机。在压力机的类型拟定以后，应进一步根据变形力的大小，冲压件尺寸和模具尺寸来确定设备的规格。 (1)总序所需压力F=405KN。 总 估算公称压力,选取压力机,初拟定选用压力机J23-63型号的开式双柱可倾压力机, 封闭高度调节量90mm。 其滑块行程长度120mm, (2)闭合高度 压力机的闭合高度是指滑块在下止点时工作台面(不含垫板高)至滑块下平面件的距离。 H即: =249mm 模 HmmHHmm,,,，510 maxmin模 HH式中 —压力机最大闭合高度，=300mm; maxmax HH —压力机最小闭合高度，=230mm; minmin 所以 冲模闭合高度满足240mm?300mm?295mm， 则模具的闭合高度为249mm。 3.2.12模具的总体结构图 4二次拉伸模具的设计 在进行二次拉深后工件的零件图如下图所示 4.1拉深力和压边力的计算 二次拉深后各次拉深力 F,KL,t (4-1) 2b落 [6] 式中:K—系数，由表4-19得 K,0.822 3.14，37,116.18mm L—该次拉深横断面周长，按中径算L=; 材料的=强度，取300Mpa; ,——b t—材料厚度，取t=1.5mm F,0.8，3.14，37，300，1.5,42.82KN 所以落 压料力计算: PY=F×P (4-5) F-----压料面积 P------单位面积压料力 12 ，,，20P=2.5MPa F==15.7mm4 ?PY=2.5×15.7=39.25N F,F，F,42.82，39.25,82.07KN 所以 : 压总落 4.2拉深模工作部分尺寸计算 4.2.1拉深凸凹模的间隙 拉深时，凸凹模间每侧的间隙，一般大于材料厚度，以减少摩擦力，每侧间隙z可按下式计算: zkt,，(1) 式中:t—材料的厚度; [5]k —系数，由表5-8查得k=0.15。 zmm,2.3所以单边间隙。 4.2.2凹模工作部分深度的设计计算 凹模工作部分的深度将决定板料的进模深度，同时也影响到拉深件直边的平直度，对工件的 [8]尺寸精度造成一定的影响。此拉深件直边高度为67mm，板厚2mm，查表3-17得凹模深度L为35mm. 4.2.3凸凹模横向尺寸及公差 此工件标注内形尺寸，故设计凸凹模时应以凸模为设计基准，间隙取在凸模上。 000凸模工作尺寸 ddmm,，,,，,()(740.74)74.74()p,,,,020.080.08p ，,，，0.120.12dddZmm,，,，,，，,(2)(74.7422.3)79.34()凹模工作尺寸 d0000 以上各式中 d—拉深件基本尺寸，mm; 0 dd,—凸、凹模工作尺寸，mm pd Z—双边间隙，mm; ,,—弯曲件的尺寸公差，mm，分别按IT14级选取，故=0.74; ,,,,,0.08,,0.12—凸、凹模的制作公差，查表5-18[5]得。 dppd 4.2.4模具的压力中心的计算 由于毛坯外形为圆形，所以模具的压力中心位于圆心。 4.3拉深复合模具的主要的零件的设计 4.3.1凸凹模的设计 (1) 长度 H,,，HFH (3-17) tax00 HH式中 —弹簧的自由长度，mm，=70mm; 00 F—弹簧的压缩量，mm，F=12.6379mm; 00 H—卸料版厚度，mm，H=20mm; xx H,,，HFH所以 tax00 ,12.6379+20 =70 =77.3621(mm) 取 H=77(mm) ta (2) 凸凹模壁厚的校核 对于内孔不积聚废料或工件的凹凸模(如正装复合模、凹凸模在上模) 最小壁厚c为 硬材料 c=1.5t 且 c?0.7mm ; 软材料 c=t 且 c?0.5mm ; 对于08钢 c=1.5t=1.5×2=3mm ; 此工件的凸凹模的壁厚满足最小壁厚的要求，所以设计的凸凹模满足要求。 4.3.2模座的设计 (1)模座的外形尺寸 [4]由于凹模的外形尺寸d=200mm，查模架标准结构表，可确定下模座的尺寸为400×315×60，同时可确定上模座的尺寸为400×315×60。 (2)模座的材料 一般选用铸铁HT200，也可选用A3,A5结构钢，本设计从降低模具成本考虑选用铸铁HT200。 (3)垫板的校核 垫板的作用是承受凹模或凸模的压力，防止过大的冲压力在硬度较低的上、下模座上压出凹坑，影响模具正常工作。拼块凹模与下模座之间也可以加垫板。垫板的厚度根据压力的大小选择，一般取5~12mm ，外形尺寸与固定板相同，材料一般为45钢，热处理后硬度为43~48HRC。这里取10mm 。 4.3.3模柄、导柱和导套的设计柄 根据所选压力机的模柄孔，根据标准件表，查得相应标准的模柄，选标准的凸缘模柄d=50mm，D=100mm。 根据标准件表，选用标准的导柱、导套，按标准选用时，长度应保证上模座在最低位置时，导柱上端面与上模座顶面距离不小于10,15mm，而下模座底面与导柱面的距离s不小于5mm，导柱的下部与下模座导柱孔采用过盈配合，导套的外径与上模座导套孔采用过盈配合，导套的长度保证在冲压开始时导柱一定要进入导套10mm以上。选A型的导套、导柱D=45mm，d=50mm。 4.3.4模具材料的选用 凸模和凹模是在强压、连续使用和有很大冲击的条件下工作，并伴有温度的升高， 工作条件极其恶劣。所以对凸凹模的材料要求有较好的耐磨性，耐冲击性，淬透性和切削性。硬度要大，热处理变形小，而且价格要低廉。 [5]结合上述原则，由凸、凹模材料的选用与热处理表推荐材料有: f) 凸模，凹模，凸凹模均采用T8A; g) 导柱，导套采用20 钢;模柄采用Q275 h) 挡料销采用45钢，定位销采用T7，固定板，凸模固定板采用Q275; i) 卸料板，顶件板采用Q275钢; j) 上、下模座采用HT200 4.3.5压力机的选择及模具的闭合高度 在大批量中小型冲压件生产中，多采用开式机械压力机。这类压力机生产效率高，质量较稳定，操作方便，价格低廉，拟选定开式双柱可倾式压力机。在压力机的类型拟定以后，应进一步根据变形力的大小，冲压件尺寸和模具尺寸来确定设备的规格。 (1)总序所需压力F=405KN。 总 估算公称压力,选取压力机,初拟定选用压力机J23-63型号的开式双柱可倾压力机,其滑块行程长度120mm, 封闭高度调节量90mm。 (2)闭合高度 查《模具设计指导》P106 表4-30、表4-31、表4-32、表4-33，又由总力的大小选压力机型号为J23-25， 其滑块行程长度80m。 由所选压力机知:装模高度最大值250?，而其所设计的冲模的闭合高度应小于压力机的最大装模高度:hmin+10?资料

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