油封盖冲压工艺分析及模具设计Word格式.docx

油封盖冲压工艺分析及模具设计Word格式.docx

《油封盖冲压工艺分析及模具设计Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《油封盖冲压工艺分析及模具设计Word格式.docx（35页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

从模具结构上分析，小阶梯落料拉伸能否一次拉伸成形需在后面进行工艺计算验证。

2、工艺设计

（1）从工件图倒推各工序图，拉伸工序图可以确定为如图（d）所示。

（2）为保证图（d）中尺寸Φ240+0.13mm，其上道工序需适当加大此处直径。

根据经验，上道工序直径可定为Φ24.2mm。

按拉伸体积不变原则，可以计算出法兰直径：

D=65.5mm。

考虑到零件尺寸精度及表面质量要求较高，拉伸间隙比较小，零件局部变薄较严重，可按计算值减少3%，取法兰直径为63.6mm。

由此可以设计出修边工序的工序图，见图（c）。

（3）按图（c）加上修边余量即可得出修边前法兰直径，根据相对法兰直径df／d=63.6／25.5=2.5；

df=63.6mm，查表得修边余量为单边2.5mm，修边前法兰直径为：

63.6+5=68.6mm,取为69mm。

即可设计出拉伸工序图，见图（b）。

（4）图2（b）为典型的带法兰筒形拉伸件，相对法兰直径：

df／d=2.5＞1.3，属于宽法兰件。

根据图2（b）可以计算零件所用毛坯直径D0=75.6mm，取毛坯直径75mm。

根据毛坯的相对厚度t／D0=1.5／75=0.02及相对法兰直径df／d=2.5查表得第一次极限拉伸系数为m=0.37，零件的拉伸系数m=d／D0=（24.2+1.5）／75=0.34，小于极限拉伸系数，不能一次拉伸成功，需要进行多次拉伸。

宽法兰筒形件第一次拉伸拉成零件要求的法兰直径，在以后的拉伸工序中法兰直径保持不变，只是逐渐的缩小圆筒部分的直径。

因为即使法兰直径产生很小的收缩变形，也能引起筒壁传力区过大的拉力使其不能承受而破坏，造成筒壁拉裂。

在保证第一次拉伸成形的法兰直径不再变化的前提下，第一次拉伸后得到根部与底部的圆角半径较大的中间毛坯，在以后各道拉伸工序中毛坯的高度基本保持不变，仅缩小圆筒部分的直径和圆角半径，这种方法制成的零件表面光滑平整，厚度均匀，不存在中间工序中圆角部分的弯曲与局部变薄的痕迹。

查表得第二次极限拉伸系数m2J=0.73.

初步确定各工序拉伸直径，d1=m1J×

D0=0.37×

75=27.75mm,d2=m2Jd1=0.73×

27.75=20.25mm。

从上面计算可以看出，需要俩次拉伸。

在多工序拉伸中，拉伸系数的选取直径影响拉伸件质量。

考虑到首次拉伸后材料产生硬化，使变形区变形抗力增加，第一次拉伸选取的拉伸系数可以加大一些，直径可以加大到d1=34mm，此时实际第二次拉伸系数m2=d2／d1=（24.2+1.5）／（34-1.5）=0.77，大于第二次极限拉伸系数0.73，由此可见，首次拉伸直径取Φ34mm是合理的。

为了确保第一次拉伸已形成的法兰直径在第二次拉伸工序中不再发生收缩变形，应把首次拉入凹模的毛坯面积加大３％，这些多余材料在第二次拉伸中挤回到法兰部分，使法兰增厚。

这样做一方面可以补偿计算上的误差及材料拉伸过程中的变厚，另一方面也便于试模时的调整。

图（b）中圆筒部分材料体积的１．０３倍为首次拉伸圆筒部分材料的体积，计算出首次拉伸高度h=12mm，即可设计出落料拉伸工序图，见图2（a）

综上所述，工艺方案最终修订为：

落料拉伸——二次拉伸——修边——筒形件拉伸——冲孔，各工序图如下：

图1（a）

图1（b）

图1（c）

图1（d）

图1（e）

3、工艺计算：

3.1、落料拉伸复合模工艺计算

（1）排样、材料利用率

模具采用单排排样设计,查表3-10得，搭边值a=1.0，a1=1.2

送料步距A=D+a=75+1=76

图2（排样图）

采用双排挡料销挡料时B=（D=2a1+△）0-△=（75+2.4+1）0-1

材料利用率ŋ=S1/AB×

100%=（

）/（4AB）×

100%=71.4%

ŋ——材料利用率；

S1——一个步距内零件的实际面积（mm2）；

A——送料步距（mm）；

B——送料宽度（mm）；

（2）计算工序压力

①落料力计算

F落=KLt

=1.3Lt

式中：

——落料力（KN）；

K——安全系数，一般可取K=1.3；

L——冲裁轮廓周长（mm），L=3.14×

75=235.5mm；

T——料厚（mm），t=1.5mm

——材料的抗剪强度（Mpa）；

查表得

=360MP

落料力则为：

F落=1.3×

360×

235.5×

1.5=165.3KN

②卸料力

F卸=K卸×

F落

F卸——卸料力（N）；

K卸——卸料力系数（查表知K卸=0.05）；

F落——冲裁力（N）；

则：

F卸=0.05×

165.3=8kN

推件力

=n

F落=0.05×

165.3=8.265kN

——推件力（N）；

——推件力系数（查表3-8知K推=0.05）；

拉伸力计算

t／D=1.5／75=0.02＜1.5，因此采用压边圈

按式（6-17）

=

F拉——拉深力（N）；

d——拉伸件直径（mm）,d=34-1.5=32.5mm

——材料抗拉强度（Mpa）；

=400Mpa

K——修正因数。

拉伸系数m=d／D=（34-1.5）／75=0.43

查表6-11得修正系数k=1，则

F拉=1×

3.14×

32.5×

1.5×

400=61.23kN

压边力

压边力FQ用下式计算FQ=AP

式中，A--压边圈面积，A=π÷

4×

[D2-（d1+2R凹）2]=3128mm2

P—单位压边力，由表6-13查得P=3MPa

则压边力为：

FQ=3×

106×

3128×

10-6=9.38kN

故总压力为：

F总=F落+F卸+F推+F拉+F压=165.3+8+8+61.23+10.76=253kN

拉深力对于深拉伸可用式（4-38）

F压≥（1.7

~2.2）（F+FQ）=2×

（9.38+61.23）=141kN

F压——压力机的公称压力（N）；

F——拉伸力（N）；

FQ——压边力（N）。

压力机的选取

参照《冷冲模设计》表1-3，选用JB23-63压力机，其主要技术参数为：

标称压力：

630kN

滑块行程：

100mm

最大装模高度：

400mm

工作台尺寸：

570mm×

860mm

模柄尺寸：

Φ50mm×

70

连杆调节长度：

80mm

工作部分尺寸计算

对于工件未注公差可按IT14计算

根据表2-10（落料、冲孔模刃口始用间隙）查得冲裁模刃口双面间隙

Zmin=0.15mm；

Zmax=0.19mm

.1落料刃口尺寸计算

Φ750-0.74的凸凹模的制造公差由表2-12得：

δ凸=0.020mmδ凹=0.030mm

由于δ凸+δ凹=0.05＞Zmax—Zmin=0.04，故采用凸模与凹模配合加工方法。

因数由表2-13查得，X=0.5，则

D凹=（冲裁件上该尺寸的最大极限尺寸—X△）0+（1／4）△

=（75—0.5×

0.74）0+0.185=74.630+0.185

D凸按凹模尺寸配制。

.2拉伸工作部分尺寸计算

拉伸凸模和凹模的单边间隙可按表4-12中式Z/2=1t计算，Z=3mm

由于拉伸工件的公差为IT14级，故凸凹模的制造公差可采用IT10级精度，查附录E3得δ凸=δ凹=0.100mm，按式（4-24）、式（4-25）可求拉伸凸凹模尺寸及公差如下表

工件尺寸

d凹=（d-0.75△）0+δ凹

d凸=（d凹-Z）0-δ凸

Φ310-0.62

30.5350+0.100

27.5350-0.100

3.2二次拉伸模

F啦=

d2——拉伸件直径（mm）,d=25.7mm

拉伸系数m=d／D=（24.2+1.5）／（35-1.5）=0.77

查表得修正系数K2=0.85。

则

F拉=0.85×

25.7×

400=41.16kN

压边力计算

压边力FQ（N）的大小按下式求出：

FQ=AP

式中，A——压边面积（mm2）

A=

[dn-12－（dn+2R凹）2]=3.14÷

4[32.52－（25.7+6）2]=40.32mm2

P——单位面积上的压力（MPa），查表知P=3MPa

则压边力为：

F压=40.32×

3=0.121kN

拉深部分凹凸模尺寸的计算：

拉伸凸模和凹模的单边间隙可按表4-12中式Z/2=1t计算，Z=3mm

由于拉伸工件的公差为IT14级，故凸凹模的制造公差可采用IT10级精度，查附录E3得δ凸=δ凹=0.100mm，△=0.084mm,按式（4-24）、式（4-25）可求拉伸凸凹模尺寸及公差如下表

d凹=（d-0.75△）

d凸=（d凹-Z）

Φ24.2

24.137

21.137

查互换性与测量技术表2-3得，落料凹模制造公差等级选择IT8级，凸模制造公差等级选择IT7级，拉深凹模制造公差等级选择IT8级，凸模制造公差等级选择IT7级。

拉伸时压力机吨位的选择：

拉伸时：

F压≧（1.25~1.4）（F+FQ）

F压≧1.4×

（41.16+0.121）=57.79kN

因此选择公称压力为630kN的J23-63压力机，其主要技术参数为：

公称压力：

630KN

120mm

最大封闭高度：

360mm

封闭高度调节量：

90mm

480mm×

710mm

工作台垫板尺寸：

Φ250mm

模柄孔尺寸：

Φ50mm×

70mm

工作台厚度：

90mm

垫板厚度：

最大倾斜角：

30

3.3、修边

由于此处修边为垂直修边，因此与冲裁工艺相似。

（1）冲裁力

F冲=KLt

F冲——落料力（KN）；

63.6=200mm；

F冲=1.3×

200×

1.5=140KN

（2）卸料力

F冲

140=7kN

（3）推件力

（4）总压力F总=F冲+F卸+

=154kN

（5）凸凹模刃口尺寸的

查表2-10得间隙值：

Zmin=0.15Zmax=0.19

查表2-12得凸凹模的制造公差：

满足Zmax-Zmin=0.04mm＜δ凸+δ凹=0.05mm

故采用凸模与凹模配合加工方法。

=（63.6—0.5×

0.74）0+0.185

D凸按凹模尺寸配制。

（6）压力机的选择

从满足冲压力要求看，可以初选400KN规格的压力机J23—40其主要技术参数为：

400KN

100mm

330mm

65mm

460mm×

700mm

3.4筒形拉伸

（1）计算压边力：

4[63.62－（50.5+12）2]=109mm2

F压=109×

3=327N

（2）拉伸力计算

已知m=52÷

63.6=0.82，由表4-18查得K=0.40

08Al的强度极限σb=450MPa

将K=0.40，d=50.5mm，t=1.5mm，σb=450MPa代入上式，即

F=0.4×

50.5×

450N=42814N

（3）按式（4-37），压力机的公称压力为：

F压≧1.4（F拉+FQ）=1.4×

（42814+327.25）N=60KN

故压力机的公称压力要大于60KN

（4）拉伸模的间隙

由表4-12查得拉伸模的单边间隙为：

=1.1t=1.1×

1.5，则：

Z=3.3mm

（5）拉伸模的圆角半径

凹模的圆角半径r凹按表4-13选取，

r凹=4t=4×

1.5mm=6mm

凸模的圆角半径r凸等于工件的内圆角半径，即：

r凸=0.5mm

（6）凸、凹模工作部分的尺寸和公差

由于工件要求内形尺寸，因此凸模为设计基准，凸模尺寸的计算为：

将模具公差按IT10级选取，则

=0.10mm

把dmin=49mm,

=0.12mm,

=0.10mm代入上式，则凸模的尺寸为：

dp=（49+0.4×

0.12）0-0.10mm=49.0480-0.10mm

间隙取在凹模上，则凹模的尺寸按式（4-27）计算，即

把dmin=49mm，

=0.12mm，Z=3.3mm，

=0.10mm代入上式，则凹模的尺为：

dd=（49+0.4×

0.12+3.3）0+0.10=52.3480+0.10mm

（7）凹模通气孔

由表4-14查得，凸模的通气孔直径为5mm

说明：

拉深模具在单动压力机上拉深，压边圈采用平面式的，半成品用压边圈的凹槽定位，凹槽深度小于1mm以便压料，压边力用弹性元件控制，模具采用倒装结构，出件时用卸料螺钉顶出。

由于此拉深为非标准形式，需计算模具闭合高度，其中各模板的尺寸需取国标。

模具的闭合高度为：

H模=H上模+H压+H固+H下模座+25mm

式中，25mm是模具闭合时压边圈与固定板间的距离。

取H上模=（30+8+14+30）mm=82mm，H压=20mm，H固=20mm

H模=（82+20+20+40+25）mm=187mm

（8）设备的选择

从满足冲压力要求看，可以初选160KN规格的压力机J23—16其主要技术参数为：

160KN

55mm

220mm

45mm

300mm×

450mm

Φ40mm×

60mm

35

3.5冲孔

（1）冲裁力：

13.5=42.39mm；

42.39×

1.5=30KN

（2）推件力

F落=1×

0.05×

30=1.5kN

（3）总压力F总=F冲+

=30kN+1.5kN=31.5kN

（4）凸凹模刃口尺寸

δ凸=0.020mmδ凹=0.020mm

满足Zmax-Zmin=0.04mm≧δ凸+δ凹=0.04mm

因此可采用分开加工的方法，查表2-13得因数X=0.5

凸凹模刃口尺寸按（2-2）计算：

凸模：

=（13.5+0.5×

0.27）0-0.27mm

=13.635

凹模：

=13.785

（5）压力机的选择

从满足冲压力要求看，可以初选160KN规格的压力机J23—16，其主要技术参数为：

40mm

4模具主要工作部分的设计

4.1落料拉深模具主要工作部分的设计

本设计采用落料拉深复合模，首先要考虑凹凸模的壁厚是否过薄，本次设计凹凸模的最小壁厚为20.5mm，查冲压资料表2-44满足最小壁厚a≥1.5t=2.25mm的要求，能够保证强度，所以采用复合模。

（1）落料凹模的设计

落料凹模高度为H=KS（≥8mm）

=（0.28×

75）mm=21mm

S——垂直于送料方向的凹模刃壁件最大距离（mm）；

K——凹模厚度系数

取凹模孔壁至凹模边缘的最小距离

=30mm

送料方向的凹模长度

L=

=（75+2×

30）mm=135mm

——送料方向的凹模刃壁间最大距离（mm）；

——送料方向的凹模孔壁至凹模边缘的最小距离（mm）；

凹模结构图如下：

图3落料凹模

（2）拉深凸模的设计

根据工件外形并考虑加工，将凸模设计成带肩台阶式圆凸凹模，一方面加工简单，另一方面又便于装配与修模，采用车床加工，与固定板的配合按H7/m6。

材料选用T10A，淬火硬度为58~62HRC，根据凸模直径，选择其上通气孔直径为8mm，凸模长度

=0mm+20mm+（49.5mm+10.5mm）

=80mm

——凸模固定厚度（mm）；

——压边圈高度（mm）；

Y——附加长度，包括