调节阀用压盖冲压工艺与模具毕业设计.docx

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调节阀用压盖冲压工艺与模具毕业设计

摘要

本次模具设计是从零件的工艺分析开始的，根据工艺要求来确定设计的大体思路。

其开始是确定该模具类型为落料-拉深复合模，计算毛坯尺寸，确定拉深次数，作工艺计算，计算出冲裁时的冲压力、卸料力、推件力，以及拉深时的拉深力和压边力，确定模具的压力中心，选择压力机和确定冲模的闭合高度，最后根据前面所计算出的内容确定模具的凸、凹模尺寸和形状。

设计出挡料销、卸料板、推件装置、弹簧、导柱、导套和模柄等模具的主要零部件，从而完成整个模具的设计工作。

其中模具主要零部件结构设计是这次设计的主要内容，其内容包含了凹模结构设计、凸模结构设计、凸凹模结构设计、定位零件、弹性卸料装置、钢性推件装置、弹簧的选用、导柱与导套、模柄与模架的选取等重要零部件的设计加工方法和加工注意要点。

这样更有利于加工人员的一线操作，使其通俗易懂加工方便。

本次设计不仅让我熟悉了课本所学的知识，而且让我做到所学的运用到实践当中，更让我了解了冲压模具设计的全过程和加工实践中应注意的要点。

使我在此次设计中有一个质的飞跃。

关键词：

拉深、复合模、冲压力、冲模闭合高度

1冷冲压工艺规程的编制

1.1工艺分析

该零件为压盖零件。

属于大批量生产，是一个不带凸缘的圆筒形零件，且其形状简单、对称，有利于合理排样、减小废料，直线、曲线的连接处为圆角过渡。

其主要的形状、尺寸可以由冲裁和拉深工序获得。

且选用08F钢，其弯曲半径均大于该种材料的最小弯曲半径，且工件精度要求不高，不需要校形，作为拉深成形尺寸，其相对值d凸/d、h/d都比较合适，拉深工艺性较好，因此，该零件可以用冷冲压加工成形。

其零件如图1.1：

图1.1零件图

1.2确定工艺方案

冲压该零件所需的基本工序为落料和拉深。

其拉深工艺方案有以下几种：

方案一：

落料与拉深复合，采用正装复合模。

方案二：

落料与拉深复合，采用倒装复合模。

方案三：

先落料、再拉深，采用单工序模。

比较上述各方案可以看出：

方案一的优点是在压力机一次行程内，可同时完成落料及拉深工序，在完成这些工序的过程中，冲件材料无需进给移动；冲件精度高，不受送料误差影响，内外形相对位置一致性好；冲件表面较为平整；适宜冲薄料及脆性或软性材料；可充分利用短料和边角余料；冲压生产率高，适合于大批量生产，缺点是冲模面积较小，制造复杂，价格较高。

方案二的优点是废料能直接从压力机台面落下，而冲裁件从上模推下，比较容易引出去，操作方便安全，且易于安装送料装置，缺点同方案一。

方案三：

优点是通用性好，冲模结构简单、制造周期短，价格低，适合于小批量生产，缺点是冲压生产率低。

由以上分析可知，该零件的加工选用方案一为优。

2零件成形方案的确定

2.1修边余量的确定

一般拉深件，在拉深成形后，工件口或凸缘周边不齐，必须进行修边以达到工件的要求。

因此，在按照工件图样计算毛坯尺寸时，必须加上修边余量后再计算，查表2.1可得：

。

表2.1无凸缘圆筒形拉伸件的修边余量δ

工件高度h

工件的相对高度h/H

附图

>0.5~0.8

>0.8~1.6

>1.6~2.5

>2.5~4

10

1.0

1.2

1.5

2

>10~20

1.2

1.6

2

2.5

>20~50

2

2.5

3.3

4

>50~100

3

3.8

5

6

>100~150

4

5

6.5

8

>150~200

5

6.3

8

10

>200~250

6

7.5

9

11

>250

7

8.5

10

12

表出自文献[2]

2.2毛坯尺寸的计算

出自文献[2]式[2.1]

毛坯尺寸计算公式：

式中：

D———毛坯直径

其它尺寸如图2.1所示：

图2.1毛坯尺寸

2.3计算毛坯相对厚度

式中h和H必须加上修边余量。

第一次拉深：

所以查表2.2可知可用压边圈拉深。

表2.2采用或不采用压边圈的条件

拉深方法

第一次拉深

以后各次拉深

（t/D）/%

m1

（t/D）/%

mn

用压边圈

<1.5

<0.60

<1

<0.80

可用可不用

1.5~2.0

0.60

1~1.5

0.80

不用压边圈

>2.0

>0.60

>1.5

>0.80

表出自文献[2]

表2.3无凸缘圆筒形件用压边圈拉深时的拉深系数

拉深系数

毛坯相对厚度t/D/%

2~1.5

<1.5~1.0

<1.0~0.6

<0.6~0.3

<0.3~0.15

<0.15~0.08

m1

0.48~0.50

0.50~0.53

0.53~0.55

0.55~0.58

0.58~0.60

0.60~0.63

m2

0.73~0.75

0.75~0.76

0.76~0.78

0.78~0.79

0.79~0.80

0.80~0.82

m3

0.76~0.78

0.78~0.79

0.79~0.80

0.80~0.81

0.81~0.82

0.82~0.84

m4

0.78~0.80

0.80~0.81

0.81~0.82

0.82~0.83

0.83~0.85

0.85~0.86

m5

0.80~0.82

0.82~0.84

0.84~0.85

0.85~0.86

0.86~0.87

0.87~0.88

表出自文献[2]（注:

当拉深塑性较大的金属时，应比表中数值减小1.5%～2%。

）

由表2.3可知：

。

08AL—ZF的拉深塑性较大，可知m应比表中数值减小1.5%～2%。

则：

2.4总的拉深系数

计算总的拉深系数，并判断能否一次拉成，根据工件直径d和毛坯直径D算出总拉深系数

。

由表2.3选取

，如果

，则说明工件可以一次拉成。

否则需多次拉深。

出自文献[2]式[2.2]

总的拉深次数

工件直径

毛坯直径

即：

所以：

，则工件一次拉深即可。

3工艺计算

3.1凸、凹模间隙值的确定

3.1.1冲裁间隙的确定

冲裁间隙是指冲裁凸模和凹模之间工作部分的尺寸之间，如无特殊说明，冲裁间隙一般是指双边间隙。

冲裁间隙对冲裁过程有很大的影响，对模具寿命也有较大影响。

合理间隙值有一个相当大的变动范围，约为（5%~25%）t左右。

取较小的间隙利于提高冲件的质量，取较大的间隙有利于提高模具的寿命。

因此，在保证冲件质量的前提下，应采用较大间隙。

冲裁间隙的合理数值应在设计凸模与凹模工作部分尺寸时给予保证，同时在模具装配时必须保证间隙，沿封闭轮廓线的分布均匀，这样才能保证取得满意的效果。

表3.1冲裁模初始双边间隙

材料厚度

08、10、35、09Mn、Q235

16Mn

40、50

65Mn

>0.5

极小间隙（或无间隙）

0.9

1.0

1.2

0.072

0.090

0.100

0.104

0.126

0.140

0.090

0.100

0.132

0.126

0.140

0.180

0.072

0.090

0.100

0.104

0.126

0.140

表出自文献[2]查表3.1得：

3.1.2拉深间隙的确定

拉深模的间隙是指单边间隙，即

。

间隙过小增加磨擦阻力，使拉深件容易破裂，且易擦伤零件表面，降低模具寿命；间隙过大，则拉深时对毛坯的校直作用小，影响零件尺寸精度。

因此，确定间隙的原则是既要考虑板料厚度的公差，又要考虑筒形件口部的增厚现象，根据拉深时是否采用压边圈和零件尺寸精度要求合理确定。

筒形件拉深时，间隙

可按下面方法确定，有压边圈时其间隙为（1—1.1）t。

由设计可知本模具采用有压边圈装置。

所以单边间隙值为

。

3.2凸、凹模工作部分的尺寸

3.2.1总裁模凸、凹模配合加工时工作部分的尺寸

冲裁模确定凸凹模加工尺寸的原则：

●落料件的尺寸取决于凹模，因此落料模先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理间隙。

●刃口磨损后冲件尺寸减小，取接近或等于冲件的最大极限尺寸。

●在选择模具制造公差时，既要保证冲件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。

一般冲模精度较冲件精度高2~3级。

表3.2配合加工时，凸凹模尺寸的计算公式

工序性质

制件尺寸

凸模尺寸

凹模尺寸

落料

按凹模尺寸配制，其双面间隙为

C

冲孔

按凸模尺寸配制，其双面间隙为

C

表出自文献[2]

凹模磨损后落料件尺寸增大，由表3.2得：

式中

凹模刃口尺寸，单位为

工件基本尺寸，单位为

工件的公差，本工件公差为0.3

磨损系数。

当冲裁件精度低于13级时，

所以凹模的尺寸为：

凸模尺寸为：

3.2.2拉深模凸、凹模工作部分的尺寸

拉深凸模和凹模工作部分的尺寸及其制造公差，当工件要求内形尺寸时以凸模尺寸为基准进行计算，即：

出自文献[1]式[3.1]

凸模尺寸：

凹模尺寸：

工件内径，单位

，本工件为

故

3.3拉深模凸、凹模圆角半径

一般来说，

尽可能大些，大的

可以降低极限拉深系数，而且还可以提高拉深件的质量。

但

太大会削弱压边圈的作用，可能引起起皱现象，因此

大小要适当。

筒形件首次拉深时的凹模圆角半径可由下式确定：

出自文献[1]式[3.2]

式中

考虑材料力学性能的系数，对于软钢，硬铝，

，对于纯铜、黄铜、铝

考虑板料厚度与拉深系数的系数，见表3.3。

表3.3拉深凹模圆角半径系数

材料厚度

拉深件直径

拉深系数

表出自文献[1]

所以：

凸模圆角半径过大，会使不与模具表面接触的毛坯宽度加大，使这部分毛坯容易起皱；如果过小时，会使毛坯沿压边圈的滑动阻力增大，对拉深不利，又因本工件为一次拉深成形，所以凸模圆角半径与零件底部圆角半径的数值相等。

即：

。

3.3.1排样和裁板方式的经济性分析

排样:

排样是指冲件在条料、带料或板料上布置的方法。

排样方法可分为有废料排样法和少、无废料排样法。

根据零件的外形与尺寸来看,本零件最适合的排样方法为有废料排样法中的直排。

3.3.2搭边

排样时,冲件之间以及冲件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。

它的作用是补偿定位误差,保证冲出合格的冲件,以及保证条料有一定刚度,便于送料。

搭边数字取决于以下因素:

a）冲件的尺寸和形状。

b）材料的硬度和厚度。

c）排样的形式。

d）条料的送料方法（是否有侧压板）。

e）挡料装置的形式（包括挡料销,导料销和定距侧刃等形式）。

表3.4最小工艺搭边值

材料厚度

t

手工送料

自动送料

圆形

非圆形

往复送料

表出自文献[4]

查表3.4得：

工件间距

，侧边距

。

3.3.3送料步距及条料宽度计算

a）送料步距

。

每次只冲一件，其步距的计算公式为：

出自文献[1]式[3.3]

式中

冲裁件平行于送料方向上的宽度，单位为

冲裁件之间的搭边值，单位为

b）若一模出两件，其送料步距则是工件宽度的两倍。

则本模具的步距为：