(5)查表得纯铜首次拉深m1=0.5-0.55,以后逐次拉深mm=0.72-0.80,。
第一次拉深半成品的直径为:
d1=m1D=0.5×64.1mm=32.05mm(调整d1=34mm,此时m1=0.53)
第二次拉深半成品的直径为:
d2=m2d1=0.72×34mm=24.48mm<25mm(调整d2=d=25mm,此时m2=0.74)
故需要二次拉深。
(6)计算各次拉深半成品高度:
h1=0.25×(D2/d-d1)+0.43×r/d1×(d1+0.32r1)
=0.25×(64.1×64.1/34-34)+0.43×0.5/34×(34+0.32×0.5)=22mm。
(7)绘制工序图,如下图:
5,确定排样方式
5.1,排样方式
冲压件在配料上的布置方式称为排样。
合理的确定产品的排样方式、坯料形式及尺寸,能够提高产品质量、材料利用率、冲压效率和模具寿命,同时便于冲压操作。
按照材料的利用情况,排样方式分为三种:
(1)有废料排样产品与产品之间、产品与坯料边缘之间均有搭边。
(2)少废料排样仅在产品与产品(或产品与坯料边缘)之间有搭边
(3)无废料排样产品与产品之间、产品与坯料边缘之间均无搭边。
根据零件图可以选取有废料排样。
这种排样产品精度高,模具寿命也高,但材料利用率低。
按照产品在坯料上的布置方式分类,排料方式可以分为直排、斜排、多排、对排、混排等。
根据零件图可以选取为直排排样。
5.2,搭边与料宽
搭边是指排样时产品与产品之间、产品与坯料之间留下的余料。
它可以补偿坯料的定位误差,保证模具具有足够的强度,使条料具有足够的刚度,以便送料。
查表得:
材料厚度t=0.5-0.8,工件间最小搭边值为1.0mm,侧面最小搭边值为1.2mm。
在选取搭边值时要注意:
硬材料搭边值要大一些,软材料,脆材料的搭边值要小一些,弹性卸料比钢性卸料的搭边要小一些。
综合考虑材料的力学性能和厚度,及零件的外形尺寸和排样方式,选取搭边值为a=1.2mm。
条料宽度的选取原则:
最小条料宽度要能够保证冲裁件周边有足够的搭边值。
最大条料宽度要保证冲裁时在导料板之间顺利送行并与导料板之间有一定的间隙。
条料在模具上每次送进的距离称为送料步距(简称为步距或进距)其大小为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离。
条料宽度b=D+2a=64.1mm+2×1.2mm=66.5mm
送料步距s=D+a=64.1mm+1.2mm=65.3mm。
6,工序压力的计算,压力中心的计算和压力机的选择
6.1,工序压力的计算
已知工件的材料为纯铜,其力学性能如下:
=150~200Mpa,
=245~315Mpa,
=200Mpa。
在冲压模具设计时,冲压力是指落料力、卸料力、拉深力、压边力、切边力、冲孔力、推件力和顶件力的总称。
它是冲压时选择压力机,进行模具设计时校核强度和刚度的重要依据。
(1)落料力的计算
KLt
(12)
=1.3
Dt
=1.3×3.14×64.1×0.6×175N
=45789.84N
≈45.8KN
——落料力(KN);
K——安全系数,一般可取K=1.3;
L——冲裁轮廓周长(mm);
T——料厚(mm);
——材料的抗剪强度(Mpa);
(2)卸料力的计算
=
(13)
=0.04×45.8KN
≈1.8KN
——卸料力(KN);
——卸料力系数;
F——冲裁力(KN);
(3)拉深力的计算
=
(14)
=3.14×34×0.6×280×1N
=17935.68N
≈17.9KN
——拉深力(N);
——首次拉深修正系数;
——材料抗拉强度(Mpa);
(4)压边力的计算
圆筒形件第一次拉深时压边力
=
〖
〗p(15)
=
〖64.1
-(34+2×6)
〗×2.5N
=3910.89N
≈3.4KN
——首次拉深凹模圆角半径;
P——单位压边力;
——第一次拉深时的压边力(N);
(5)推件力的计算
=n
F(16)
=1×0.05×45.8KN
≈2.3KN
——推件力(N);
——推件力系数(查[1]表3-11);
F——冲裁力(N);
(6)顶件力的计算
=
F(17)
=0.06×45.8KN
≈2.7KN
——顶件力(N);
——顶件力系数;
F——冲裁力(N);
6.2,压力中心的计算
冲压力合理的作用点称为模具的压力中心。
模具的压力中心应该通过压力机滑块的中心线。
对于有曲柄的冲模来说,虚实压力中心通过曲柄的中心线。
以便于冲模平稳工作,减少导向件的磨损,从而提高模具的寿命。
由于该工件的毛坯和各工序工件均为轴对称图形,而且只有一个工位,因此压力机的中心必定与制件的几何中心重合,所以模具的压力中心就在圆心部位,无需再次计算。
6.3压力机的选择
压力机的公称压力必须大于或等于冲压力。
计算总冲压力
原则上只计算同时发生的力。
拉深力出现在落料力之后,因此最大冲压力出现在冲裁阶段,模具采用弹性卸料装置和上出料方式,故总冲压力为:
=
+
+
=(45+1.8+2.7)KN
=49.5KN
从满足冲压力要求看,可以初选63KN规格的压力机JC23—6.3
7,计算模具主要工作部分的刃口尺寸
(1)落料刃口尺寸的计算
=(64.1-0.75×0.2)0+0.0072mm=640+0.0072mm
=(64-0.03)0-0.0048=63.970-0.0048
、
——分别为落料凹、凸模刃口尺寸;
D
——落料件外径的最大极限尺寸;
——冲裁件制造公差;
X——磨损系数,其值在0.5~1之间,与冲裁件精度等级有关;
——最小初始双面间隙;
、
——分别为凹、凸模的制造公差,取
=0.6(
)
=0.4(
);
(2)拉深部分凹凸模尺寸的计算
中间过渡工序的半成品尺寸,由于没有严格限制的必要,模具尺寸只要等于半成品尺寸即可。
Z=1.1t=1.1×0.6=0.66
Dd=Dmax+0.0210=34+0.0210
Dp=(Dmax-Z)0-0.021=33.340-0.021
凸模,凹模圆角半径,查表得:
Rp=(10~15)t=6mm。
Rd=(0.6~1)=3.6mm。
8,模具的主要工作部分及结构设计
(1)落料凹模高度的确定
落料凹模高度为H=Kb
=(0.25×64.1)mm=16mm
b——工件的最大外形尺寸(mm);
K——凹模厚度系数,0.2~0.3
C=(1.5~2)H=1.8×16mm=29mm
凹模周界:
B=L=b+2C=(64.1+2×29)mm=122mm
取B=L=125mm。
H凹模刃口高度选择,材料采用T10A,工作部分热处理硬度为60~64HRC,结构图如下:
(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,与凸模固定板的配合按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4mm,凸模长度
L=
=20mm+15mm+(22mm)
=57mm
——凸模固定板厚度(mm);
——压边圈高度(mm);
Y——凸模进入凹模的深度;
具体结构如下:
(3)依据凹模尺寸,查表,选择圆形垫板尺寸为D×H=125mm×6mm,材料为45钢,热处理硬度43~48HRC。
(4)固定板设计
凸模的固定方式有直接固定在模座、用固定板固定和快换式固定三种固定方式,这里选用固定板固定,固定板与凸模为过渡配合(H7/n6),根据GB2858.5—81及凹模尺寸选取凸模固定板尺寸D×H=125mm×20mm,其结构简图如下:
同理,选择凹凸模固定板尺寸为D×H=125mm×20mm,其结构简图如下:
(5)为了防止拉深时起皱,需用压边圈,压边圈与凸模的单面间隙选为0.3mm,与凹模的单边间隙取0.5mm,压边圈采用45钢制造,热处理硬度为42~45HRC。
高度选为15mm,其结构如下图:
(6)凹凸模设计
结合工件外形并考虑加工,将凸凹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更换,采用车床加工,与凸凹模固定板的配合按H7/m6,材料采用T10A,工作部分热处理淬硬60~64HRC,其高度为:
L=
=20mm+15mm+28mm
=63mm
——落料凸模固定板高度;
——卸料板高度;
——安全距离;
结构图如下:
(7)模柄的设计
模柄选择压入式模柄,材料选用Q235,热处理硬度43~48HRC,依据压力机型号,选用B型,具体结构如下:
(8)卸料装置的设计
卸料装置采用弹压卸料板装置,以方便卸料,由于卸件力较大,拟选用4个弹簧
卸料板周界尺寸与凹模周界尺寸一样,厚度根据冲裁件料厚和卸料板宽度取15mm,选择圆形卸料板,其尺寸为D×H=125mm×15mm,卸料板采用45钢制造,淬火硬度为43~48HRC。
结构简图如下:
卸料板上设置4个卸料螺钉,公称直径为10mm,螺纹部分为M8mm。
(9)模架的选用
模具的闭合高度是指模具在最低工作位置时上下模座之间的距离,它应与压力机的装模高度相适应,从生产量、模具结构、产品规格和操作方便等方面考虑,选择滑动导向中间导柱圆形模架,查模具大典,所选模架具体参数如下:
凹模周界
:
125mm
闭合高度(参考)最小:
160mm
闭合高度(参考)最大:
190mm
上模座数量1规格:
125mm×35mm
下模座数量1规格:
125mm×45mm
导柱数量2规格:
22mm×150mm
25mm×150mm
导套数量2规格:
22mm×85mm×33mm
25mm×85mm×33mm
导柱与导套结构从标准中选取,尺寸由模架中的参数决定。
导柱的长度应保证冲模在最低工作位置时,导柱上端面与上模座顶面的距离不小于10~15mm,而下模座底面与导柱底面的距离应为1~2mm。
导柱与导套之间的配合为H7/h6,导套与上模座之间、导柱与下模座之间采用过渡配合H7/m6。
导柱与导套材料采用20钢,热处理硬度为(渗碳)56~62HRC。
上下模座材料采用45钢,热处理硬度为调质28~32HRC。
模具的实际闭合高度为:
H=上模座厚度+垫板厚度+冲头长度+凹模厚度+下固定板厚度+下模座厚
度-冲头进入凹模的深度
=35mm+2×6mm+63mm+38mm+20mm+45mm-23mm
=190mm
(10)其他零部件的说明
选用4个卸料螺钉,公称直径为16mm,螺纹部分为M8mm;凹凸模紧固螺钉选取M8x50mm,选用四个;凸模紧固螺钉选取M8x98mm选用四个;挡料销采用A型固定挡料销,d=3mm;导料销选用两个,取d=3mm;圆柱销选取Ø8mm,上下模座各两个。
选用四个顶杆,取Ø6x100mm。