油封盖冲压工艺分析及模具设计设计.docx

油封盖冲压工艺分析及模具设计设计.docx

《油封盖冲压工艺分析及模具设计设计.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设计.docx（35页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

油封盖冲压工艺分析及模具设计设计

油封盖冲压工艺分析及模具设计

摘要

用模具技术生产的制品具有高精度、高复杂程度、高一致性、高生产效率和低消耗等特点。

由此可见，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。

　　本论文详细的论述了冲压模具的全过程。

冲压模具即是在冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备。

　　该零件是离合器壳体，该产品的模具采用了由送料机自动给料的加工方法、成本低、生产效率高。

该产品的精度要求一般，结构简单。

关键是怎样实现机器自动给料，从而省去人工给料的过程。

本文还主要论述了冲裁零件的结构工艺分析、凹凸模刃口尺寸的设计计算、冲裁排样与定位元件的设计、冲压力及压力中心的计算和模具的主要零件的结构设计等。

　　改进后的模具可实现自动化，大大降低了成本，提高了生产效率。

关键词：

落料、冲孔、模具间隙

Abstract

Dietechnologytoproduceproductswithhighaccuracy,highcomplexity,highconsistency,highproductionefficiencyandlowconsumptionandsoon.Thus,dietechnologyhasbecomethemeasureofacountrymanufacturinganimportantindicatoroftheleveldeterminestheproductquality,efficiencyandnewproductdevelopmentcapability.

Thispaperdiscussesindetailthewholeprocessofstampingdies.Stampingdiethatisintheprocessofstamping,thematerial（metalornon-metallic）processingintoparts（orsemi-finishedproducts）ofaspecialtechnicalequipment.

Thepartsarebaffle,theproductofmoldusinganautomaticfeedingfromthefeederprocessingmethods,lowcostandhighefficiency.Thegeneralaccuracyoftheproduct,simplestructure.Thekeyishowtoachieveanautomaticfeedingmachine,thuseliminatingtheneedformanualfeedingprocess.Thisarticlealsodiscussesthemajorprocessesofstructuralstampings,embossingEdgeDesignCalculation,blankinglayoutandpositioningcomponents,design,redcenterofpressureandstresscalculationandthemainpartofthestructureofmolddesign.

Theimprovedmoldcanbeautomated,significantlyreducingcostsandimproveproductivity.

Keywords:

blanking,punching,diegap

1、冲压工艺分析

（1）制件材料塑性较好，对拉伸、成形比较合适。

（2）从制件形状看，属阶梯形拉伸件。

阶梯形件的拉伸与圆筒形件的拉伸基

本相同。

其基本考虑的问题是阶梯件是否可以一次拉成。

（3）毛坯尺寸计算采用一种新的方法，按拉伸件体积不变原则，毛坯直径Ｄ按如下公式计算:

式中：

T——材料体积；t——材料厚度。

按图1可计算得：

D=70.9mm，毛坯相对厚度为t／D×100=（1.5／70.9）=0.36,查表得相应筒形件极限拉伸系数为0.50，前者小于后者，可以判断不能一次拉伸成形。

小阶梯直径与大阶梯直径之比d2／d1=24／49=0.49,接近极限拉伸系数0.5，按阶梯形件的多次拉伸原则，先拉出小阶梯法兰件。

考虑到直接在壁部修边会使模具结构复杂，成本高，不易操作，在小阶梯法兰件上修边，然后将法兰翻边拉伸大台阶，以保证端口平齐。

（4）为保证孔尺寸Φ13.5+00.27mm及同轴度要求，冲孔需放在最后一道工序进行。

由上述分析，可初步确定工序顺序为：

落料拉伸（小阶梯）——修边——拉伸（大阶梯）——冲孔。

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

=nF落=0.05×165.3=8.265kN

式中：

——推件力（N）；

——推件力系数（查表3-8知K推=0.05）；

F落——冲裁力（N）；

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

式中：

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=0.15m