油封盖冲压工艺分析及模具设计Word格式.docx

1、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240+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24.2mm。 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dfd=63.625.5=2.5；

2、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：dfd=2.51.3，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tD0=1.575=0.02及相对法兰直径dfd=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=dD0=（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

3、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=m1JD0=0.3775=27.75mm,d2=m2Jd1=0.7327.75=20.25mm。

4、 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=d2d1=（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34mm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，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

5、模时的调整。 图（b）中圆筒部分材料体积的 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=S1/AB100%=（）/（4AB

6、）100%=71.4% 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 落料力计算F落= KLt=1.3 Lt 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=3.1475=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=1.3360235.51.5=165.3KN 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=0.05165.3=

7、8kN 推件力 = nF落=0.05165.3=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 tD=1.575=0.021.5，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=dD=（34-1.5） 75=0.43 查表6-11得修正系数 k=1，则 F拉=13.1432.51.5400=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=4D2-（d1+2R凹）2=3128mm2 P单位压边力

8、，由表6-13查得P=3MPa 则压边力为： FQ=3106312810-6=9.38 kN 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（1.72.2）（F+FQ）=2（9.38+61.23）=141kNF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：570mm860mm 模柄尺寸：50mm70 连杆调节长度：

9、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 750-0.74的凸凹模的制造公差由表2-12得： 凸=0.020mm 凹=0.030mm 由于凸+凹=0.05ZmaxZmin=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+（14） =（750.50.74）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

10、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 凸=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+凹d凸=（d凹-Z）0-凸310-0.6230.5350+0.10027.5350-0.1003.2二次拉伸模 F啦= d2 拉伸件直径（mm）,d=25.7mm 拉伸系数 m=dD=（24.2+1.5） （35-1.5）=0.77查表得修正系数K2=0.85。则 F拉=0.8525.7400=41.16kN压边力计算压边力FQ（N）的大小按下式求出

11、：FQ=AP式中，A压边面积（mm2） A= dn-12（dn+2R凹）2=3.14432.52（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=40.323=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 凸=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）24.224.13721.137 查互换性与

12、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（1.251.4）（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 480mm710mm 工作台垫板尺寸： 250mm 模柄孔尺寸： 50mm70mm 工作台厚度： 90mm 垫板厚度： 最大倾斜角： 303.3、修边 由于此处修边为

13、垂直修边，因此与冲裁工艺相似。 （1）冲裁力 F冲= KLtF冲 落料力（KN）；63.6=200mm；F冲=1.32001.5=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=0.15 Zmax=0.19 查表2-12得凸凹模的制造公差：满足Zmax-Zmin=0.04mm 凸+凹=0.05mm 故采用凸模与凹模配合加工方法。 =（63.60.50.74）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 J2340其主要

14、技术参数为： 400KN 100mm 330mm 65mm 460mm700mm3.4筒形拉伸 （1）计算压边力：463.62（50.5+12）2=109mm2 F压=1093=327N （2）拉伸力计算已知m=5263.6=0.82，由表4-18查得K=0.4008Al的强度极限b=450MPa将K=0.40，d=50.5mm，t=1.5mm，b=450MPa代入上式，即F=0.450.5450N=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

15、得拉伸模的单边间隙为：=1.1t=1.11.5，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=41.5mm=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+0.40.12）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=49m

16、m， =0.12mm，Z=3.3mm， =0.10mm 代入上式，则凹模的尺为： dd=（49+0.40.12+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

17、+30）mm=82mm，H压=20mm，H固=20mmH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 J2316其主要技术参数为： 160KN 55mm 220mm 45mm 300mm450mm 40mm60mm 353.5冲孔 （1）冲裁力：13.5=42.39mm；42.391.5=30KN （2）推件力 F落=10.0530=1.5kN （3）总压力 F总= F冲+=30kN+1.5kN=31.5kN （4）凸凹模刃口尺寸 凸=0.020mm 凹=0.020mm 满足Zmax-Zmin=0.04mm 凸+凹=0

18、.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+0.50.27）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 J2316 ，其主要技术参数为： 40mm4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a1.5t=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

19、 H=KS（8mm） =（0.2875）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+230）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5862HRC，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