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无凸缘筒形件模具设计

三、无凸缘筒形件模具设计

(一)零件工艺性分析

工件为图24所示拉深件,材料08钢,材料厚度2mm,其工艺性分析内容如下:

1.材料分析

08钢为优质碳素结构钢,属于深拉深级别钢,具有良好的拉深成形性能。

2.结构分析

零件为一无凸缘筒形件,结构简单,底部圆角半径为R3,满足筒形拉深件底部圆角半径大于一倍料厚的要求,因此,零件具有良好的结构工艺性。

3.精度分析

零件上尺寸均为未注公差尺寸,普通拉深即可达到零件的精度要求。

(二)工艺方案的确定

零件的生产包括落料、拉深(需计算确定拉深次数)

、切边等工序,为了提

高生产效率,可以考虑工序的复合,本例中采用落料与第一次拉深复合,经多次拉深成形后,由机械加工方法切边保证零件高度的生产工艺。

(三)零件工艺计算

1.拉深工艺计算

零件的材料厚度为2mm,所以所有计算以中径为准

(1)确定零件修边余量

零件的相对高度h型」2.63,经查得修边余量h6mm,所以,修d30

正后拉深件的总高应为79+6=85mm。

(2)确定坯料尺寸D

由无凸缘筒形拉深件坯料尺寸计算公式得

Dd24dh1.72dr0.56r2

302430851.723040.5642mm

105mm

(3)判断是否采用压边圈

围,为了保证零件质量,减少拉深次数,决定采用压边圈

(4)确定拉深次数

查得零件的各次极限拉深系数分别为[mi]=0.5,[m2]=0.75,[m3]=0.78,

[m4]=0.8。

所以,每次拉深后筒形件的直径分别为

d1

[mJD

0.5

105mm

52.5mm

d2

[m2]d1

0.75

52.5mm

39.38mm

d3

mid?

0.78

39.38mm

30.72mm

d4[m4]d30.830.72mm24.58mm30mm

由上计算可知共需4次拉深。

(5)确定各工序件直径

调整各次拉深系数分别为mi0.53,m20.78,m30.82,则调整后每

次拉深所得筒形件的直径为

d1m1D0.53105mm55.65mm

d2m2d10.7855.65mm43.41mm

的直径为30mm

(6)

确定各工序件高度

(7)

39.22mm

70.77mm

第四次拉深后筒形件高度应等于零件要求尺寸,即h485mm

 

2JL05

图25拉深工序件图

2.落料拉深复合模工艺计算

(1)落料凸、凹模刃口尺寸计算

根据零件形状特点,刃口尺寸计算采用分开制造法。

落料尺寸为©1O5oo.87,

落料凹模刃口尺寸计算如下

查得该零件冲裁凸、凹模最小间隙Zmin0.246mm,最大间隙

Zmax0.360mm,凸模制造公差T0.025mm,凹模制造公差A0.035mm。

将以上各值代入tA

经校验,

以可按下式计算工作零件刃口尺寸。

DA(DmaxX△)°

(1050.50.87)00035mm

104.56500.035mm

Dt(DaZmin)0T

(104.5650.246)00.025mm

104.319;.025mm

(2)

首次拉深凸、凹模尺寸计算

(3)排样计算

零件采用单直排排样方式,查得零件间的搭边值为1.5mm,零件与条料侧

边之间的搭边值为1.8mm,若模具采用无侧压装置的导料板结构,则条料上零件的步距为106.5mm,条料的宽度应为

B(Dmax2ac)0

(10521.81)00.7mm

1O9.600.7mm

选用规格为2mrK1000mrX1500mm的板料,计算裁料方式如下。

裁成宽109.6mm长1000mm的条料,则每张板料所出零件数为

型壘1391仃

109.6106.5

裁成宽109.6mm长1500mm勺条料,则每张板料所出零件数为

迴但0914126

109.6106.5

经比较,应采用第二种裁法,零件的排样图如图26所示

(3)力的计算

图26零件排样图

模具为落料拉深复合模,动作顺序是先落料后拉深,现分别计算落料力F落、拉深力F拉和压边力F压。

F落KLt

1.33.141052320N

2743104N274.3kN

F拉ditbK1

3.1455.6524000.8N111834.24N111.8kN

F压-[D2(d1t2「a)2]P

4

-[1052(55.65228)2]2.2N

4

9672.37N9.7kN

因为拉深力与压边力的和小于落料力,即

F拉F压111.89.7121.5KNF落,所以,应按照落料力的大小选用设备。

初选设备为J23-35。

3.第二次拉深模工艺计算

(1)拉深凸、凹模尺寸计算

第二次拉深件后零件直径为43.41mm,拉深凸、凹模间隙值仍为3mm,贝U拉深凸、凹模尺寸分别为

DA(d2t)0A(43.412)00.08mm45.4100.08mm

DT(DA2Z)0T(45.416)00.05mm39.4100.05mm

(2)拉深力计算

F拉d2tbK2

43.4124000.6N65427.55N65.4kN

根据以上力的计算,初选设备位J23—10。

4.第三次拉深模工艺计算计算方法与第二次拉深模工艺计算相同,此处从略。

5.第四次拉深模工艺计算

(1)拉深凸、凹模尺寸计算

因为零件标注外形尺寸(320.04)mm,所以要先计算凹模,即

DA(dmax0.75)0A(32.040.750.08)00.08mm31.9800.08mm拉深凸模DT(DA2Z)0T(31.984.4)00.05mm27.5800.05mm

(2)拉深力计算

F拉dt匕心

3024000.6N

45216N45.2kN

(4)冲压设备的选用

1.落料拉深复合模设备的选用

根据以上计算,同时考虑拉深件的高度选取开式双柱可倾压力机JH23—

40,其主要技术参数如下:

公称压力:

4000kN

滑块行程:

80mm最大闭合高度:

330mm闭合高度调节量:

65mm滑块中心线到床身距离:

250mm

工作台尺寸:

460mmX700mm

工作台孔尺寸:

250mmx360mm

模柄孔尺寸:

©50mmx70mm

垫板厚度:

65mm

2.第二次拉深模设备的选用

考虑零件的高度,选取开式双柱可倾压力机JH23—80,以保证拉深的顺利操作,其主要技术参数如下:

公称压力:

800kN

滑块行程:

130mm

最大闭合高度:

380mm

闭合高度调节量:

90mm滑块中心线到床身距离:

290mm工作台尺寸:

540mmX800mm模柄孔尺寸:

©60mmx80mm

垫板厚度:

100mm

(五)模具零部件结构的确定

1.落料拉深复合模零部件设计

(1)标准模架的选用

标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸,所以应首先计算凹模周界的大小。

根据凹模高度和壁厚的计算公式得

凹模高度HKb0.2105mm21mm。

凹模壁厚C(1.5~2)H1.821mm38mm。

所以,凹模的外径为D105238181mm。

以上计算仅为参考值,由于本套模具为落料拉深复合模,所以凹模高度受拉深件高度的影响必然会有所增加,其具体高度将在绘制装配图时确定。

另外,为了保证凹模有足够的强度,将其外径增大到200mm。

模具采用后置导柱模架,根据以上计算结果,查得模架规格为:

上模座

200mmx200mmx45mm,下模座200mmx200mmx50mm,导柱32mmx190mm,导套32mmx105mmx43mm。

(2)其它零部件结构拉深凸模将直接由连接件固定在下模座上,凸凹模由凸凹模固定板固定,

两者采用过渡配合关系。

模柄采用凸缘式模柄,根据设备上模柄孔尺寸,选用规格为A50x100的模柄。

2.第二次拉深模零部件设计由于零件高度较高,尺寸较小,所以未选用标准模架,导柱导套选用标准

件,其规格分别为35mmx230mm,35mmx115mmx43mm。

模柄采用凸缘式模柄,规格为A60x90。

(六)落料拉深复合模装配图

落料拉深复合模装配图如图

27所示。

11181920

300

图27落料拉深复合模

1-下模座2、3、10、12、23-螺钉4-凹模5-导柱6-挡料销7-导套8-凸凹模固定板9-上模座11-模柄13-横销14-打杆15-推件块16、22、24-销钉17-凸凹模18-卸料版19-拉深凸模20-压边圈21-顶杆

(七)第二次拉深模具装配图

 

第二次拉深装配图如图28所示

 

图28第二次拉深装配图

1-下模座2-导柱3-螺钉4-凸模固定板5-顶杆6-压边圈7-拉深凹模8-推件块9-上模

座10-导套11、12-螺钉13-横销14-打杆15-模柄16-销钉17-凸模

设计总结

冷冲压模具设计是为模具设计与制造专业学生再学完基础理论课,技术基础深和专业课的基础上所设置的一个重要实践性教学环节,其目的是综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识,进行一次冲压模具设计工作的实际训练,从而培养和提高我们独立工作的能力,巩固与扩大《冷冲压模具设计与制造》等课程所学的内容,掌握冷冲压模具设计的方法和步骤,掌握冷冲压模具设计的基本技能,如计算,绘图,查阅设计资料和手册,熟悉标准和规范等,通过毕业设计,使自己再其后各方面知识有所提高。

参考文献

1、王孝培主编.冲压手册.北京:

机械工业出版社,1998

2、杜东福主编.冷冲压模具设计.长沙:

湖南科学技术出版社,1998

3、李硕本主编.冲压工艺学.北京:

机械工业出版社,1982

4、成虹主编.冲压工艺与模具设计.北京:

高等教育出版社,2000

5、李天佑主编.冲模图册.北京:

机械工业出版社,1998

6、陈炎嗣,郭景仪主编.冲压模具设计与制造技术.北京:

北京出版社,1991

7、张钧主编.冷冲压模具设计与制造.西安:

西北工业大学出版社,1995

8、陈剑鹤主编.冲压工艺与模具设计.北京:

机械工业出版社,

2002

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