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1、沈阳理工大学课程设计专用纸目录1 工艺性分析11.1 零件图分析11.1.1 零件结构分析11.2 工艺性分析21.2.1 尺寸精度21.2.2 材料分析21.2.3 拉伸工艺性分析22 工艺方案的确定32.1 冲压基本工序的确定32.1.1 工序数目的确定32.1.2工序顺序的确定33 工艺设计与计算43.1 坯料尺寸的确定43.2 模具冲裁部分设计与尺寸的确定4 3.2.1 落料刃口尺寸计算4 3.2.2 冲孔部分刃口尺寸计算43.3 排样5 3.3.1 确定搭边值5 3.3.2 条料宽度的确定5 3.3.3 排样的确定63.4 模具拉深部分设计与尺寸计算6 3.4.1 确定拉伸次数6 3
2、.4.2 拉深凸凹模间隙的确定7 3.4.3 拉深模工作部分尺寸的确定7 3.4.4 拉深凸模与凹模的圆角半径73.5 冲裁力的计算8 3.5.1 冲裁力的计算83.6 拉深力的计算83.7 压力中心的计算93.8 橡皮垫的选择及压边力的校核93.8 模具闭合高度的计算104 模具整体结构的确定114.1 拉深部分结构的确定114.1.1 拉深模方案的确定114.1.2 拉深模结构形式的确定114.2 推件装置的确定114.3 模架的选择114.4 导向装置的选择124.5 操作方式的选择125 设备的选择136 装配图的绘制14参考文献. 15II1 工艺性分析1.1 零件图分析1.1.1
3、零件结构分析图1.1 防火罩零件图 如上图所示,该零件为圆筒形件,总高14.5mm,外径37.9mm,壁厚0.3mm,筒底部右侧有一方形孔,左侧矩形区域内为一内凹区,尺寸如图。1.2 工艺性分析1.2.1 尺寸精度 由于影响拉深件精度的因素较多,故不应对其有过高的精度要求。一般情况下,拉深件的精度应在IT13级以下,不宜高于IT11级。图上尺寸为一般精度,冲压可满足零件尺寸要求。1.2.2 材料分析用于拉深成形的材料要求具有高的塑性,低的屈服点和大的板厚方向性系数,而硬度高的材料则难于进行拉深加工,板料的屈强比s/b越小,冲压成形性能就越好。一次拉深的极限变形程度越大,厚向异性指数r1时,宽度
4、方向的变形比厚度方向的变形容易;r值越大,在拉深过程中越不容易产生变薄和发生断裂,拉深成形性能越好。在金属板料中,含碳量小于0.14%的软钢、软黄铜(含铜量6872%)、纯铝及铝合金、奥氏体不锈钢材料具有良好的拉深性能。此零件所用材料为10号钢,属于优质碳素钢,常温下具有较高的塑性和拉深性能,其部分力学性能如下表所示:表1.1 材料的力学性能参数材料名称抗剪强度/Mpa抗拉强度b/ Mpa屈服强度s/ Mpa延伸率10/ %弹性模量E/103Mpa数值10255333294432206291941.2.3 拉伸工艺性分析制件为无凸缘圆筒形零件,要求外形尺寸,对厚度变化没有要求。制件的形状满足拉
5、深工艺要求。凸模圆角半径,大于制件圆角半径0.5mm,故在拉伸后冲孔时应对圆角进行修整。 尺寸按公差表查得为IT12级,满足拉深工序对制件公差等级的要求。2 工艺方案的确定2.1 冲压基本工序的确定根据对零件图的分析,其冲压基本工序可初步定为:落料拉深冲孔。2.1.1 工序数目的确定由于大批量生产,所以冲压加工过程要求提高生产效率,降低生产成本来满足生产要求,可要求工序数目尽量减小,应尽量把工序集中起来,采用复合模或连续模进行冲压,很小的零件,采用复合或连续冲压加工,既能提高生产效率,又能安全生产。 由于本制件结构比较简单,基本工序只有三个,故可将三道工序集中到一套模具上完成,工艺方案确定为落
6、料拉深冲孔复合模。2.1.2 工序顺序的确定 下料落料、拉深、冲孔3 工艺设计与计算3.1 坯料尺寸的确定圆筒形拉深件毛坯直径 式中 毛坯直径,; 圆筒内径,; 圆筒内圆角半径,; 圆筒直壁部分高度,。23.2 模具冲裁部分设计与尺寸的确定3.2.1 落料刃口尺寸计算由于制件落料部分结构比较简单,故凸凹模采取分开加工,按照精度等级IT13级查表,工件尺寸公差为,故落料件外形尺寸为(1)落料凹模直径式中 落料件公差,; 系数,按照公差等级IT13级查表,=0.75; 凹模制造公差,查表知: (2)落料凸模直径式中 凸凹模最小间隙,查表2.3得; 凸模制造公差,查表知:。3.2.2 冲孔部分刃口尺
7、寸计算由于制件冲孔部分结构比较简单,故凸凹模采取分开加工,孔圆弧部分尺寸为,两直边部分宽(1)冲孔凸模直径式中 冲孔件公差,; 系数,按照公差等级IT13级查表,=0.75; 凹模制造公差,查表知: (2)冲孔凹模直径式中 凸凹模最小间隙,查表2.3得; 凹模制造公差,查表知:。(3)孔直边部分凸模宽度(4)孔直边部分凹模直径3.3 排样3.3.1 确定搭边值搭边:排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘间的余料称为搭边。 搭边的作用:(1)补偿定位误差,防止由于条料的宽度误差、送料步距误差、送料歪斜误差等原因而冲裁出残缺的废品。(2)还应保持条料有一定的强度和刚度,保证送料的顺利进行,从而
8、提高制件质量,沿整个封闭轮廓线冲裁,使受力平衡,提高模具寿命和工件断面质量。 查表2.8得:工件与工件间搭边值a=1.0,工件与侧边搭边值a1=1.2,考虑到坯料较薄,实际取搭边a=2,a1=2。13.3.2 条料宽度的确定 条料宽度确定的原则是:最小料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值,最大条料宽度能要保证冲裁时在导板中间顺利地送进,并遇到半中间有一定的间隙。无侧压装置的的条料宽度:式中 条料的公称宽度,; 条料与导料板之间的间隙,查表2.9,取0.51; 条料宽度的公差,查表2.9,取0.1。13.3.3 排样的确定根据搭边尺寸和条料宽度,确定排样方法。如下图所示图3.1 冲裁件排样3
9、.4 模具拉深部分设计与尺寸计算3.4.1 确定拉伸次数工件总的拉深系数相对厚度查参考文献1表5.8,制件的极限拉深因数因此,一次拉深即可成型。3.4.2 拉深凸凹模间隙的确定拉深间隙是指单边间隙,间隙值应合理选取,否则过小会增加摩擦力,使拉深件容易拉破,且容易擦伤表面和降低模具寿命;过大,又易使拉深件起皱,且影响工件精度。查表5.15,圆筒形件拉深因数13.4.3 拉深模工作部分尺寸的确定对于一次拉深成形,拉深模的尺寸与公差直接决定了零件的尺寸精度,因此,其凸模和凹模及其公差应按零件的要求来确定。零件的内形尺寸有要求时,凸模尺寸凹模尺寸 式中 凸模尺寸;凹模尺寸;拉深件内形基本尺寸,37.3
10、;凸模的制造公差,查参考文献1表5.16得=0.02;凹模的制造公差,查参考文献1表5.16得=0.03。3.4.4 拉深凸模与凹模的圆角半径拉深凹模的圆角半径可按经验公式确定:式中 凹模圆角半径,; 毛坯直径,59.5;凹模内径,37.3;材料厚度,0.3。由于该制件属于浅拉伸,凸模圆角半径应与制件一致,故3.5 冲裁力的计算3.5.1 冲裁力的计算平刃口模具冲裁时,其理论冲裁力可按下式计算:式中 安全系数,取0.3;冲切断面积,;材料厚度,;材料抗剪强度,查表取300;冲裁周边长度,落料时;冲孔时为26 (CAD测量 )。故(1)落料冲裁力(2)冲孔冲裁力3.6 拉深力的计算在确定拉深件所
11、需压力机吨位时,必须先求得拉深力,查表1-3-53,无凸缘的筒形零件,所需拉深力3式中 筒形件直径,根据料厚中线计算,取37.6; 材料厚度,0.3;材料抗拉极限,10钢294432MPa,取350MPa;系数,查表取0.7。任何形状零件拉深时的压边力筒形件拉深时的压边力式中 单动压力机上拉深的单位压边力,取3MPa。总的拉深力3.7 压力中心的计算冲裁模的压力中心就是冲裁合力的作用点。冲模压力中心应尽可能和模柄轴线以及压力机滑块中心线重合,以使冲模平稳的工作,否则滑块就会受到偏心载荷,使模具歪斜,间隙不均,从而导致冲床滑块与导轨以及模具的不正常磨损,降低冲床和模具的寿命。所以设计模具时必须使
12、其通过模具的轴线,从而保证模具的压力中心与冲床滑块中心重合。取拉深件中心为坐标原点,设原点至压力中心距离为,则解得故压力中心处于制件中心偏右处,但是由于冲裁与拉延并不是同时发生,故导向装置难免承受一定的侧向力。3.8 橡皮垫的选择及压边力的校核初选橡胶垫尺寸为的圆柱形结构。其形状因数弹性模量 MPa式中 修正因数,查表,取1.1; 近似弹性模量,查图3.28,取1200MPa。橡皮垫承受载荷 式中 弹性元件受力作用面积,; 弹性元件的高度,; 最大压缩量,。满足压边力要求。3.8 模具闭合高度的计算拉深模的闭合高度(H)是指滑块在下止点位置时,上模座上平面与下模座下平面的距离,即 取207式中
13、上模板厚度,40; 下模板厚度,45;垫板厚度,;凹模高度,59.5;凸模厚度,64;零件高度,14.2;安全距离,。4 模具整体结构的确定4.1 拉深部分结构的确定4.1.1 拉深模方案的确定经过对制件工艺性分析,工件适合拉深成形,本设计采用单动压力机上拉深。4.1.2 拉深模结构形式的确定查表5.1:式中 板料厚度, 毛坯直径, 故模具结构需采用压边圈拉深。1本设计拉深模结构采用带压边圈的倒装式结构,采用这种结构的优势在于可采用通用的弹顶装置(弹性压边装置)。4.2 推件装置的确定推件装置有刚性和弹性两种。弹性推件器一般装于下模座下面,与下模板相连。这种装置除有推出工件的作用外,还能压平工件,还可用于卸料和缓冲。刚性推件器一般装于上模,推件力大切可靠。其推件力通过打杆推板推杆推块传至工件。4.3 模架的选择本设计选用复合模。模架选用后侧导柱模架,导柱安装在后侧,从前侧送料,操作比较方便。其下模座主要参数如下表5