方凸缘拉深冲裁模具设计
1 绪论
模具是制造业的一种基本工艺装备,它的作用是控制和限制材料(固态或 液态)的流动,使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高,产品质 量好,材料消耗低,生产成本低而广泛应用于制造业中。
模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,它 在很大程度上决定模具工业既是高新技术产业的一个组成部分,又是高新技术产 业化的重要领域。模具在机械,电子,轻工,汽车,纺织,航空,航天等工业领 域里,日益成为使用最广泛的主要工艺装备,它承担了这些工业领域中60%
~90 %的产品的零件,组件和部件的生产加工。
20世纪80年代开始,发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出
来,并发展成为独立的工业部门,其产值已超过机床工业的产值。改革开放以 来,我国的模具工业发展也十分迅速。近年来,每年都以15%的增长速度快速 发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度,将 技术进步作为企业发展的重要动力。此外,许多科研机构和大专院校也开展了 模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国 的重要原因。今后,我国要发展成为世界制造强国,仍将依赖于模具工业的快 速发展,成为模具制造强国。
1.1 国内模具的现状和发展趋势
1.1.1 国内模具的现状
我国模具近年来发展很快,目前,我国制造业的资源已突破了企业—— 社会——国家的界线,制造业的国际化已是一个客观事实。近几年,我国模具 产业总产值保持 13% 的年增长率(据不完全统计,2004年国内模具进口总值达 到 600 多亿,同时,有近 200 个亿的出口),到2005年模具产值预计为 600 亿 元,模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2005年的 2 亿
美元左右。单就汽车产业而言,一个型号的汽车所需模具达几千副,价值上亿 元,而当汽车更换车型时约有 80% 的模具需要更换。在模具工业的总产值中, 冲压模具约占 50% ,塑料模具约占 33% ,压铸模具约占6%,其它各类模具约占 11% 。
我国 20000 多个模具生产厂点,从业人数五十多万。除了国有的专
业模具厂外,其他所有制形式的模具厂家,包括集体企业,合资企业,独
资企业和私营企业等,都得到了快速发展。其中,集体和私营的模具企业
在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如,浙江宁波和黄岩地区,从事模
具制造的集体企业和私营企业多达数千家,成为我国国内知名的“模具之
乡”和最具发展活力的地区之一。在广东,一些大集团公司和迅速崛起的
乡镇企业,为了提高其产品的市场竞争能力,纷纷加入了对模具制造的投
入。例如,科龙,美的,康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造
中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区,现
已有几千家。
尽管我国模具工业有了长足的进步,部分模具已达到国际先进水平,但 无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要,每年仍需进口10多亿美元的 各类大型,精密,复杂模具。与发达国家的模具工业相比,在模具技术上仍有 不小的差距。虽然说我国模具业发展迅速,但远远不能适应国民经济发展的需 要。我国尚存在以下几方面的不足 :
第一、体制不完善,基础薄弱。
第二、开发能力比较差,经济效益欠佳 . 我国模具企业技术人员比例低,水 平较低,且不重视产品开发,在市场中经常处于被动地位。
第三、工艺装备水平低,且配套性不好,利用率低。
第四、专业化、标准化、商品化的程度低、协作差。
第五、模具材料及模具相关技术落后。
1.1.2 国内模具的发展趋势
巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技 术在过去的十多年得到了快速发展,但与国外工业发达国家相比仍存在较大差 距,尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年,中国模具工业和技
术的主要发展方向包括以下几方面:
1 )模具日趋大型化;
2)在模具设计制造中广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术;
3)模具扫描及数字化系统;
4)在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技 术;
5 )提高模具标准化水平和模具标准件的使用率;
6 )发展优质模具材料和先进的表面处理技术;
7 )模具的精度将越来越高;
8)模具研磨抛光将自动化、智能化;
9 )研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程;
10)开发新的成形工艺和模具。
1.2 国外模具的现状和发展趋势
用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保 的特性,是其他加工制造方法所无法替代的。近几年,全球模具市场呈现供不应 求的局面,世界模具市场年交易总额为 600 ~ 650 亿美元左右。美国、日本、法 国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。
国外模具总量中 , 大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到 50% 以上; 国外模具企业的组织形式是 " 大而专 " 、 " 大而精 " 。2004年中国模协在德国访 问时,从德国工、模具行业组织--德国机械制造商联合会(VDMA)工模具协会了 解到,德国有模具企业约5000家。2003年德国模具产值达48亿欧元。其中 (VDMA)会员模具企业有90家,这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的 90% ,可见其规模效益。
随着时代的进步和技术的发展,国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模 具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才,他们的技术水平比较 高.故人均产值也较高.我国每个职工平均每年创造模具产值约合 1 万美元左
右,而国外模具工业发达国家大多15~20万美元,有的达到 25 ~30万美元。国 外先进国家模具标准件使用覆盖率达 70% 以上,而我国才达到45%.
1.3 拉深件模具设计与制造方面
拉深是冲压基本工序之一,它是利用拉深模在压力机作用下,将平板坯料或 空心工序件制成开口空心零件的加工方法。拉深不仅可以加工旋转体零件,还可 以加工盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件,但是,加工出来的制件的精度都很 底。一般情况下,拉深件的尺寸精度应在IT13级以下,不宜高于IT11级。
拉深零件的结构工艺性是指拉深零件采用拉深成形工艺的难易程度。良好的 工艺性是指坯料消耗少、工序少,模具结构简单、加工容易,产品质量稳定、废 料少和操作简单方便等。在设计拉深零件时,应根据材料拉深时的变形特点和规 律,提出满足工艺性的要求。
1. 对拉深材料的要求
拉深件的材料应具有良好的塑性、低的屈强比、大的板厚方向性系数和小的 板平面方向性。
2. 对拉深零件形状和尺寸的要求
(1) 拉深件的高度尽可能小,以便能通过 1 — 2 次拉深工序成形。
(2) 拉深件的形状尽可能简单、对称,以保证变形均匀。对于半敞开的非对 称件,可成双拉深后再剖成两件。
(3) 有凸缘的拉深件,最好满足 d 凸≥ d+12t ,而求外轮廓与直壁断面最好 形状相似,否则,拉深困难,切边余量大。
(4) 为了使拉深件顺利进行,凸缘圆角半径 r ≥2t。当 r < 0.5mm 时,应增 加整形工序。
3 .对拉深零件精度的要求。
(1) 由于拉深件各个部位的料厚有较大的变化,所以对零件图上的尺寸应明 确标注是外壁还是内壁。
(2) 由于拉深件有回弹,所以零件横截面的尺寸公差,一般都在IT12级以
下,如零件高于 T12 级,应增加整形工序。
(3) 多次拉深的零件对外表面或凸缘的表面,允许有拉深过程中所产生的印 痕和口部的回弹变形,但必须保证精度在公差允许范围之内。
1.3.1 筒形件落料拉深模具设计的步骤
1 、明确设计任务书,收集有关资料
2 、工艺分析及工艺方案的制定
3 、工艺计算及设计
4 、模具结构设计
5 、画出模具装配图
6 、编写技术文件
1.4 毕业设计的主要目的
毕业设计做为大学教学中的一个必不可少的环节,是对我们三年所学专业 知识的最后一次也是最全面的一次检查。通过这次毕业设计可以很好的使我们辛 勤的老师了解学生掌握知识的程度,也可以使我们很好的加强对专业知识的巩 固,对以后我们踏足社会和在实践工作中起到了不可估量的作用。
毕业设计的主要目的有:
综合运用本专业所学课程的理论和生产实习知识,进行一次拉深模具设计 工作的实际训练,从而培养和提高学生自己的独立工作能力;
巩固 “ 冲压模具设计与制造 ” 等课程所学的内容,掌握模具设计的方法和 步骤;掌握冲压模具设计与基本技能,如模具相关尺寸计算、绘图、查阅设计资 料和手册,熟悉标准和规范等。
在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习,我熟练地掌握了机械制 图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识,对于模具设计这个 实践性非常强的设计课题,我们进行了大量的实习。在指导老师的细心指导下和 在工厂师傅的讲解下,我们对于模具的设计和制造工艺有了系统而深刻的认识。 同时在实习现场亲手拆装了一些典型的模具实体并查阅了很多相关资料,通过这
些实践,我们熟练掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。通过在图书馆 借阅相关手册和书籍,更系统而全面了细节问题。们初步具备了设计工作者设计 中,将充分利用和查阅各种资料,并与同学进行充分讨论,尽最大努力搞好本次 毕业设计。
2 拉深件工艺分析
零件如左图所示
材料: 钢
厚度:
生产批量:大批量
图 0-1 制件图
根据零件结构可知:此工件为方凸缘圆形工件,要求外形尺寸,没有厚度 不变的要求。此工件的形状满足拉深的工艺要求,可采用拉深工序加工。
工件各圆角半径r=3mm,等于两倍的壁厚尺寸,满足拉深对圆角半径的要
mm 的公差等级为IT13级,满足拉深工序对工件公差等级 求。外形尺寸为φ 30 0
-0.3
的要求。
用于拉深的材料的一般具有较好的塑性、低的屈强比、大的板厚方向性系 数和小的板平面方向性。20钢是较普遍的材料,拉深性能好,其退火后并且满足 拉深件对材料的要求,厚度为 1.5mm 。
2.1 拉深毛坯尺寸计算
拉深件的工艺计算是拉深工艺设计中的一个环节,本制件的工艺计算属于
最简单的。其主要的内容包括计算毛坯直径、决定拉深次数及确定压边装置等。
已知 d 凸 =76mm, d 为中径 d=30-1.5=28.5mm , d 凸 /d=76/28.5=2.7 ,查冲
压课本表 4.2 得修边余量△ R=2.0mm ,因为零件底部圆角半径 r 与凸缘半径 R 相 等,即 r=R 时,有凸缘筒形件的毛坯直径
D= dR dH d 44 . 3 4
2 - + 凸 可以将 d 凸
=76mm,d=28.5mm ,H=(60-1.5)mm=58.5mm , R=3 代入公式可求出 毛坯的直径 D= 3
5 . 28 44 . 3 5 . 58 5 . 28 4 7
6 2 ′ ′ - ′ ′ + =113mm
即毛坯直径为φ113mm 。
2.1.1 排样和材料利用率
由于工毛坯是一简单圆片,所以采用直排样式如下图:
其中侧搭边a1=1.0mm ,工件间搭边 a=1.2mm ,料宽 B=
送料布距A=115mm ,端距l=58.5mm
图 0-2 落料排样图
材料的利用率:
η= S 1/S 0 ×100%=S 1/(AB) × 100%
=3.14 ×56.5 2 /(115× 117.8) × 100%
=74%
其中S 1 ——一个步距内零件的实际面积;
S 0 ——一个步距内所需毛坯面积;
A ——送料步距;
B ——送料宽度;
2.2 判断能否一次拉成
工件总的拉深系数m 总 =d/D=28.5/113=0.25。
工件总的拉深相对高度 H/d=58.5/28.5=2.05 。
根据毛坯的相对厚度为 t/D ×100=1.5/113× 100 ≈ 1.33, d 凸
/d=80/28.5=2.8,可以由冲压课本表 4.9 查得有凸缘筒形件第一次拉深度极限拉深系 数 m 1=0.35 ,由冲压课本表4.10可以查到,有凸缘筒形件第一次拉深度极限相对 高度 1 h / 1 d =0.3,因为m 总 =0.25<0.35= m 1 , H/d=2.05> 1 h / 1 d =0.3,故此工件 需要多次拉深才能完成。
2.3 确定是否用压边圈
解决拉深中的起皱问题的主要方法是采用防皱压边圈,且压边力要合适。 由于 t/D × 100=1.33<1.5=t, 并且 m 1=0.35 ,由表 4.7 查得该工件需要采用 压料装置,所以使用压边圈。首次拉深时一般采用平面压边装置;再次拉深时应 采用筒形压边圈,如图 0-2 所示。一般来说再次拉深时所需的压边力较小,而提 供压边力的弹性力却随着行程而增加,所以要用限位装置。
首次拉深 再次拉深
图 0-3 压边圈各次拉深采用形式
2.4 试制定首次拉深系数
由题目可以取首次d t / ' t d =1.1,查表 4.9 得 m 1=0.53 ,而第一次拉深系数
m 1= d 1/D ,第一次拉深的半成品直径为 d 1= m 1D=0.53 ×113=59.89mm (调整为 61mm).
第一次拉深的凹模圆角半径用下式计算
凹 r =0.8 t d D )
( 1 - 将D=113mm, d 1=61mm, t=1.5mm, 代入上式,得到凹模的圆角半径
凹 r =0.8 mm 5 . 1 ) 61 113 ( ′ - =7.1mm, 所以可得到
1 r = 凹 r +t/2=(7.1+1.5/2)mm=7.85mm 取 1 r =8mm ,并取 1 凸 r = 1 凹 r , 所以
2 r = 1 r =8mm, 根据工件圆角重新调整凸、凹模的圆角半径,取为 1 凸
r = 1 凹 r = (8-1.5/2) mm=7.25mm.
为了以后的拉深不使已拉深的半成品工序件变形,第一次拉深要将坯料多 拉入凹模所需要量的 5 ﹪,则需要对坯料作相应的放大,过程如下:
第一次拉深的半成品,其凸缘的圆环面积 A 环 ,由公式求得:
环 A =
( ) [ ] 2 1 1 2 2 4 r d d t + - p 凸 d =80mm , 1 d =61mm , 1 r =8mm ,代入上式,则
环 A = ( ) [ ] 2 2 8 2 61 80 4 ′ + - p = p 4 471 mm 2
工件的面积应等于毛坯的面积,由下列公式求得
工件 A = 2 4 D p = 4 p
× 113 ×113= p 4 12769 mm 2
被拉入凹模的面积应等于
凹 A = 工件 A - 环 A = p 4 12298 mm 2
若多扩大 5 ﹪的料进入凹模,则被拉入凹模的面积 = = 凹 ‘ 凹 A A 05 . 1 p 4 12913 mm 2
使扩大到毛坯面积为
= ‘ 环 A 凹 A 05 . 1 + 环 A = p 4 13384 mm 2
故扩大后的坯料直径为
p 环
‘ A D 4 = =116mm
由下式可求得半成品的高度,因圆角半径相等,则
( ) ( ) 2 1 2 2 ' 43 . 0 25 . 0 r r d D d H t n n + + - =
将 ' D =116mm, t d =80mm, 1
d =61mm, 1 r = 2 r =8mm 代入上式,得到第一次 拉深的高度为
( ) ( )
8 8 43 . 0 80 116 61 25 . 0 2 2 1 + ′ + - ′ = H =36mm 工件的第一次相对高度 工件
÷ ÷ ? ? ? ? è ? 1 1 d H =36/61=0.59 由表4.10可查得有凸缘筒形件第一次拉深的最大相对高度
1 1 h d =0.65 ,因 为 工件 ÷ ÷ ? ? ? ? è ? 1 1 d H ≤ 1
1 h d =0.65 ,所以第一次拉深直径为 61mm 选择合理。
2.5 确定拉深系数
(1). 计算直径。凸缘圆筒形件在以后各次拉深中的拉深系数可按照表中选 取,且取值应若大些。
根据毛坯的相对高度( t/D )×100=(1.5mm/113mm )× 100=1.3, 由表
4.11 可取值为 2 m =0.77 3 m =0.80 4 m =0.82 5 m =0.8
5.
各次拉深时半成品的直径为:
2 d = 2 m 1 d =0.77 ×61mm=46.97mm (调整为 48mm )
3 d = 3 m 2
d =0.8× 48mm=38.4mm (调整为 39mm ) 4 d = 4 m 3
d =0.82 × 39mm=31.98mm (调整为 32.5mm ) 5 d = 5 m 4 d =0.85 ×32.5m=27.625m m<28.5mm
所以最终是 5 次拉深成形,选定 5
d 为工件的直径 28.5mm. (2). 计算圆角半径。以后各次的凹模圆角半径 ( ) ( )
1 n n 8 . 0 6 . 0 - - = 凹 凹 r r 第二次拉深的凹模的圆角半径
2 凹 r =0.6× 7.25=4.30mm,
2 凸 r = 2 凹 r =4.30mm, 则第二次拉深的工件 r =4.30+1.5/2=5.0mm 。
第三次拉深的模具圆角半径 3 凸 r = 3 凹 r =3.25, 工件r =4mm
第四次拉深的模具圆角半径 4 凸 r = 4 凹 r =4mm, 半成品的圆角半径取4mm 。 最后一次拉深,凸凹模的圆角半径应取工件的圆角半径值,即 r 5=3mm 。
(3). 计算高度。第一次拉深要将坯料多拉入凹模所需要的量的 5 ﹪,则需对 坯料做相应的放大,第一次拉深的半成品,其凸缘的圆环面积 环 A ,由公式可得
环 A = ( ) [ ] 2 1 1 2
2 4 r d d t + - p mm 2
将 t d =80mm, 1
d =48mm, 1 r =5mm 代入上式,则 环 A = ( ) [ ] 2 2 5 2 48 80 4
′ + - p = p 4 3036 mm 2 工件的面积应等于毛坯的面积,由下列公式求得 工件 A = 2 4 D p = 4 p
× 113 ×113= p 4 12769 mm 2
被拉入凹模的面积应等于
凹 A = 工件 A - 环 A = p 4
9733 mm 2 若多扩大 5 ﹪的料进入凹模,则被拉入凹模的面积 = = 凹 ‘ 凹 A A 05 . 1 p 4 10025 mm 2
使扩大到毛坯面积为
= ‘ 环 A 凹 A 05 . 1 + 环 A = p 4 13061 mm 2
故扩大后的坯料直径为
p 环
‘ A D 4 = =144mm
则第二次拉深时半成品的高度为
( )
5 2 43 . 0 80 114 48 25 . 0 2 2 2 ′ ′ + - = H =39mm 第三次多拉入 1.5 ﹪的材料,求得毛坯直径为D=113.6m ,则第 3 次拉深时半成品 的高度为
( )
4 2 43 . 0 80 6 . 113 39 2
5 . 0 2 2 3 ′ ′ + - = H =45mm 第四次多拉入 1 ﹪的材料,求得毛坯直径为 D=113.4 ,则第 4 拉深时半成品的高 度为
( )
4 2 43 . 0 80 4 . 113
5 . 32 25 . 0 2 2 4 ′ ′ + - = H =53 H 5=H 工件 =58.5mm
各半成品的外形总高用: n h
+1.5mm 来计算,分别为 1 h =37.5mm, 2 h =40.5mm,h 3 =46.5mm,h 4 =54.5mm ,h 5
=60mm 由以上计算可知道,该工件的制造第一步是落料,然后进行五次拉深,最后进行 一次冲裁切边成方形凸边凸缘,为了去掉筒壁和凸缘上的波纹,须加一次整形工 序,最后是修边。
2.6 画出拉深工序图
画出各次拉深件的简图,便于设计各次拉深模,可避免设计拉深时,将重要 尺寸搞错,如果拉深次数较少,可不用画出工序图,本次拉深简图如下图所示。
图 0-4 有凸缘筒形件拉深件的工序图
3 工艺方案的确定
第一步是落料,下宽为 B=117.8mm 的条状料冲裁成φ 113mm 的圆片毛坯 ;
第二步是进行首次拉深;
然后是继续四次拉深直至成形;
最后是一次冲裁切边,由于工件进行了多次拉深,凸缘部分会有波纹产生, 需经过一次整形工序。
其工艺方案是:
落料 --- 首次拉深 --- 第二次拉深 --- 第三次拉深 --- 第四次拉深 --- 第五 次拉深 --- 冲裁切边
4 进行必要的计算
4.1计算压边力
为了解决拉深过程中的起皱问题,生产实际中的主要方法是在模具结构中采 用压边装置。
压边圈产生的压边力Fq大小应适当,太小则防皱效果不好;太大则增大传力 区危险断面上的拉应力,从而引起材料变薄甚至拉裂,因此,实际应用中,在保 证变形区不起皱的前提下,尽量选小的压边力。
因为本零件是轴对称结构,不需要计算其压力中心。
由公式计算第一次拉深的压边力为
F Q1=
4 p [D 2-(d 1+2r d ) 2 ]p = 4 p
{114 2 -61+2 ×8} 2 ] × 3N=16651N
以后各次压边力为
F Q2=
4 p (d 1 2 -d 2 2 )p= 4 p (62 2 -49 2 ) × 3N=3400N F Q3=
4 p (d 2 2 -d 3 2 )p= 4 p (49 2 -40 2 ) × 3N=1887N F Q4=
4 p (d 3 2 -d 4 2 )p= 4 p (40 2 -3
5 2 ) ×3N=884N F Q5= 4 p
(d 4 2 -d 5 2 )p= 4 p
(35 2 -32.5 2 ) ×3N=398N
其中A ——压边圈下毛坯的投影面积;
P ——单位压边力 (MPa) 可按表 4.8 选用;
D ——毛坯直径(mm)
d 1……d 5 ——五次工件的直径(mm)
r d ——各次拉深凹模圆角半径(mm)
4.2拉深力的计算
F=K b
dt d p 由表《冲压工艺》 4.6 查出修正系数 k
1
m = D d 1 =61/114=0.54, 1 k =0.8 2
m = 1 2 d d =48/61=0.79, 2 k =0.62 3
m = 2 3 d d =39/48=0.81, 3 k =0.62 4
m = 3 4 d d =32.5/39=0.83, 4 k =0.52 4 m = 4 5 d d =28.5/32.5=0.88, k 5 =0.3
则各次拉深力为
1
F =(6.8 ×3.14×61× 1.5 ×440)N=101184.4N 2
F =(0.62 ×3.14×48× 1.5 × 440)N=61706N 3
F =(0.52×3.14×39× 1.5 × 440)N=50136N 4 F =(0.52 ×3.14×32.5× 1.5 × 440)N=31586N
F 5 =(0.3 ×3.14×28.5× 1.5 × 440)N=17728N
其中 F ——拉深力; b
d ——材料的抗拉强度( Mpa ) ; d 1……d 5 ——各次拉深后工序件的中径(mm)
1 k …… k 5 ——修正系数;
4.3 冲裁力的计算
落料力:
F 落 =Lt δ b =50 × 4 × 1.5 × 410N=123KN 推件力: F 推 =nK 推 F=1 ×0.05 ×123=6.15KN
总冲压力: F 总 = F 落 +F 推 =129.15KN
4.4 计算公称压力
公式: 压 F ≧
1.6 (F+ q F ) 由于有压边装置,代入各次的压边力、拉深力,可得: \
1 压 F ≧ 120KN,
2 压 F ≧ 91KN,
3 压 F ≧ 78KN,
4 压 F ≧ 46KN. F 压
5 ≧26KN
由于压力机要保证冲压的正常顺利的冲裁,则需要其压力应大于理论值的 30%即有:F` 总 =1.3 × F 总 =167.895KN
因为零件是轴对称结构,所以不用计算压力中心。
4.4 模具工作部分尺寸计算
4.4.1 模具间隙
1.拉深模具 有压边圈拉深时单边间隙值查表4.13得
Z 1/2=Z 2/2=Z 3/2=1.2t=1.2× 1.5mm=1.8mm ,Z 4/2=1.1t=1.1× 1.5mm=1.65mm ,
Z 5/2=1.05× 1.5mm=1.575mm
因此,各次拉深间隙为:Z 1 =3.6mm, Z 2=3.6mm , Z 3 =3.6mm ,Z 4 =3.3mm,
Z 5=3.15mm
2.冲裁模具
查表 2.4 可知,其凸凹模间隙值为:Zmin=0.132mm
Zmax=0.240mm 。
4.4.2 拉深模的圆角半径
1 凸 r = 1 凹 r = ( 8-0.75 ) mm=7.25mm
2
凸 r = 2 凹 r = ( 5-0.75 ) mm==4.25mm 3
凸 r = 3 凹 r = (4-0.75) mm=3.25mm 4 凸 r = 4 凹 r = 工件 r =3.5mm
最后一次拉深凹模的圆角半径等于工件的圆角半径,即 r 凸 =r=3mm.
4.4.3 凸凹模工作部分尺寸及公差
1.拉深模具 对于多次拉深,工序件尺寸无需严格要求,前四次拉深一凹 模为基准,模具的制造公差按IT10级选取,计算出各次凹模的尺寸为
1 凹 D = 1
2 . 00 5 . 62 + mm, 2 凹 D = 1 . 00 5 . 49 + mm,
3 凹 D = 1 . 00 5 . 40 + mm
4 凹 D = 1 . 0 0
34 + 计算出各次凸模的尺寸为
1 凸 D = 0 1
2 . 0 9 . 58 - mm, 2 凸 D = 0
1 . 0 9 . 45 - mm, 3 凸 D = 0
1 . 0 9 . 36 - mm 4 凸 D = 0
1 . 0 7 . 30 - mm
第五次拉深是最后一次拉深,由于要求零件尺寸标注在外形,因此,以凹 模为设计基准,模具按 IT8 级选取公差,计算模具的尺寸为:
5 凹 D = ( ) a D d + D - 0 max 75 . 0 = ( 30-0.75 × 0.3 ) 033 . 0 0 + =29.78 033 . 0 0
+ mm = 5 凸 D ( ) 0
5 max 75 . 0 r Z D d - D - =(30-0.75 × 0.3-3.15) 0
033 . 0 - =26.63 0 033 . 0 - mm
确定凸模的通气孔,由表查得通气孔直径为φ 5mm 。
2.冲裁模具
查表 2.5 有凸凹模的制造公差为δ 凸 =0.020mm ,δ 凹 =0.030mm 。
校核:因为Zmax- Zmin=0.108mm ,而δ 凸
+ δ 凹 =0.050mm 。
满足 Zmax- Zmin> δ 凸 + δ 凹 的条件 查表 2.6 得 :IT13 级的磨损系数为 X=0.5 。
按式(2.5)计算
d 凸 =50.37 0 02 . 0 - mm 其长度为L=25mm
d
凹 =50.50 03 . 0
+ mm 其长度为 L=50mm
5 模具的总体设计
5.1 拉深模具
五次拉深模具都是在单动压力机上拉深,采用标准后侧导柱模架,压边圈是 通过顶件杆由气垫来完成的,气垫的压边提供的压边力恒定,是较为理想的压边 装置。由限位圈来防止压边圈被顶出,尽量减小压边面积,以增大单位压边力。 模具仍为倒装结构,由顶杆顶出零件。
其工作过程:模具在工作时,将前一道工序拉深后所得的半成品坯件套在压 边圈上。凹模装载上模,凸模装载下面。待凹模随上模下降时,先将坯件压住, 然后坯件和压边圈一起向下推,凸膜逐渐露出压边圈,而将坯料上端一部分材料 压入凹模内,使坯件在凸凹模作用下,产生塑性变形而使其制成所要求的零件。
当凹模随上模回升时,零件制品在打杆和打板作用下,将其从凹模内推出, 而压边圈在缓冲器系统作用下回到原位,准备下一次拉深。
5.2 冲裁模具
此模具安装在压力机可选用开式可倾双柱压力机JB23—25上,模架采用中间 导柱形式的标准模架。
动作过程:模具在工作时,将第五次拉深成形的制件放在冲裁凹模的定位槽 内。凹模装载下模,凸模装载上面。待凸模随上模下降时,先将坯件压住,然后 刃口开始切入制件毛坯,待完全切掉时,成品制件会从开在凹模和下模座内的孔 里掉下来。而废料由人工取出。得到制件后,凸模上行准备下次冲裁切边。
6 冲压设备的 选用
6.1 设备选用
1.拉深模具用单动压力机
首次拉深时,选用压力机型号为:JB23-16;
第二次拉深时选用压力机型号为 :JB23-16:
第三次拉深时选用压力机型号为:JB23-16:
第四次拉深时选用压力机型号为:JB23-10:
第五次拉深时选用压力机型号为:JB23-6.3:
2.冲裁模具选用开式可倾双柱压力机JB23—25,其主要参数如下:
公称压力:250KN 工作台尺寸(前后×左右 ): 370 × 560
最大闭合高度: 270mm 滑块行程: 65mm
连杆调节长度: 55mm 最大装模高度:200mm
模柄孔尺寸:φ 30 ×15 最大倾斜角度:30°
6.2 校核
冲裁模具其模柄尺寸为φ 30 ×55,而压力机上的模柄孔尺寸为φ 30 × 15 , 可以装配,合乎要求。
其闭合最大闭合高度: 270mm 远大于模具闭合高度
校核后都符合要求。