皮帶輪的落料拉深復(fù)合模具設(shè)計(jì)-沖壓模含4張CAD圖

皮帶輪的落料拉深復(fù)合模具設(shè)計(jì)-沖壓模含4張CAD圖,皮帶輪,落料拉深,復(fù)合,模具設(shè)計(jì),沖壓,cad 皮帶輪落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì) 目 錄 第一章 零件的工藝性分析..............................2 第二章 毛坯尺寸展開計(jì)算..............................3 第三章 拉深工序次數(shù)及拉深系數(shù)確定...................5 第四章 沖裁力與拉深力的計(jì)算...........................11 第五章 凸、凹模的設(shè)計(jì).................................7 1、 落料凸、凹模尺寸計(jì)算.........................7 2、 拉深凸、凹模尺寸計(jì)算..........................8 3、 粗糙度的確定.................................9 第六章 模具基本結(jié)構(gòu)的確定...........................13 第七章 模具主要零件的強(qiáng)度校核.........................15 第八章 沖壓設(shè)備的選擇...............................16 1、初選設(shè)備....................................16 2、設(shè)備的校核..................................18 主要參考文獻(xiàn) 第一章 零件的工藝性分析 1、零件的形狀、尺寸及一般要求 該零件為厚度2mm，大筒直徑為86.8mm，小筒直徑為47mm的皮帶輪，零件材料T8，尺寸精度按圖紙要求。 2、工藝方案的分析及確定 工件由落料、拉深、反拉深三道工序成型，工件形狀較簡單。 根據(jù)計(jì)算可知，拉深工序需要進(jìn)行多次拉深才能完成，如果完全采用連續(xù)模，則模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜會(huì)增加沖壓件的生產(chǎn)成本。所以可先采用復(fù)合模進(jìn)行落料和第一步拉深，然后采用連續(xù)模直至拉深完成，再采用單工序模進(jìn)行反拉深。 本次主要設(shè)計(jì)其第一道工序，即落料和第一步拉深。 第二章 毛坯尺寸展開計(jì)算 旋轉(zhuǎn)體零件采用圓形毛坯，在不變薄拉深中，材料厚度雖有變化，但其平均值與毛坯原始厚度十分接近。因此，其直徑按面積相等的原則計(jì)算，即毛坯面積與拉深件面積（加上修邊余量）相等。 1、確定修邊余量 在拉深的過程中，常因材料機(jī)械性能的方向性、模具間隙不均、板厚變化、摩擦阻力不等及定位不準(zhǔn)等影響，而使拉深件口部周邊不齊，必須進(jìn)行修邊，故在計(jì)算毛坯尺寸時(shí)應(yīng)按加上修邊余量后的零件尺寸進(jìn)行展開計(jì)算。 修邊余量的數(shù)值可查文獻(xiàn)《實(shí)用模具技術(shù)手冊》表5-7. 由于工件凸緣的相對(duì)直徑 d凸/d = 1.1013 查表可得修邊余量δ=3.5mm。 2、毛坯尺寸計(jì)算 根據(jù)工件的形狀，可將其分成F1-F8這幾個(gè)部分。則可計(jì)算出各部分的展開面積如下： F1 =π/4[2π(4+t/2)(90.8-t)+4.56(4+t/2)2 =π/4[2π×5×88.8+4.56×52] =222π2+28.5π F2 =π(d-t)(h-r1-r2-t) =π(90.8-2)(34-4-2-2) =2308.8π F3 =π/4[2π(2+t/2)(90.8-t-2×2-t)+8(2+t/2)2] =π/4(2π×3×82.8+72) =124.2π2+18π F4 =π/4(90.8-2t-2×2)2-π/4(47+2t+2×2)2 =π/4×82.82-π/4×552 =957.71π F5 =π/4[2π(2+t/2)(47+t)+4.56(2+t/2)2] =π/4(2π3×49+4.56×32) =73.5π2+10.26π F6 =(20-2t-2×2)π(47+t) =588π F7 =π/4[2π(2+t/2)(47-2×2)+8(2+t/2)2] =π/4(2π3×43+8×32) =64.5π2+18π F8 =π/4(47-2×2)2 =462.25π 得：π/4D2=222π2+28.5π+2308.8π+124.2π2+18π+957.71π+73.5 π2+10.26π+588π+64.5π2+18π+462.25π D2=1936.8π+17566.08=23647.632 所以經(jīng)計(jì)算求得毛坯直徑D=154mm 3、確定是否使用壓邊圈 由于D-d>22t,則要使用壓邊圈。 壓邊力的計(jì)算： 因?yàn)閗=D/d=154/(47+4)=3 Fmax=πdt(k-1)бb =3.14×51×2×2×329=210.7 kN 所以F=0.1[1-18k/(k-1)]k2Fmax =0.1[1-(18×3)/(3-1)×32×210.7 =0.1×0.65×9×210.7 =123.4kN 第三章 拉深工序次數(shù)及拉深系數(shù)確定 在制定拉深件的工藝過程和設(shè)計(jì)拉深模具時(shí)，必須預(yù)先確定是否可以一道工序完成，或者是經(jīng)過幾道工序才能制成。在確定拉深工序次數(shù)時(shí)，必須做到使毛坯內(nèi)部的應(yīng)力既不超過材料的強(qiáng)度極限，而且還能充分利用材料的塑性。也就是說每一次拉深工序，應(yīng)在毛坯側(cè)壁強(qiáng)度允許的條件下，采用最大可能的變形程度。 制訂拉深工藝時(shí),為了減少拉深次數(shù),希望采用小的拉深系數(shù)(大的拉伸比)。有力學(xué)分析可知，拉深系數(shù)過小，將會(huì)在危險(xiǎn)斷面產(chǎn)生破裂。因此，要保證拉深順利進(jìn)行，每次拉深系數(shù)應(yīng)大于極限拉深系數(shù)。 該零件的拉深系數(shù)，即拉深后圓筒件直徑與拉深前毛坯直徑的比值，為 m=d/D=(47+4)/154=0.33 有凸緣的圓筒件在拉深時(shí)還要考慮拉深的相對(duì)高度是否大于極限相對(duì)高度。計(jì)算可得拉深的相對(duì)高度為： h/d=20/（47+4）=0.392 極限拉伸系數(shù)與板料成形性能、毛坯相對(duì)厚度、凸凹模間隙及其圓角半徑有關(guān)。 通過計(jì)算可得： π/4dF2-756.25π+73.5π2+10.26π+588π+64.5π2+18π +462.25π=484.2 π2+4391.52π dF=143.6 所以：法蘭相對(duì)直徑dF/d=143.6/（47+2）=2.93 毛坯的相對(duì)厚度t/D×100=2/154×100=1.3 依文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》，查表4-10，查得零件的極限拉深系數(shù) [m]=0.32 依文獻(xiàn)《實(shí)用模具技術(shù)手冊》，查表5-16，查得第一次拉深的最大相對(duì)高度[h/d]=0.18 可知拉深系數(shù)大于極限拉深系數(shù)，拉深的相對(duì)高度大于極限相對(duì)高度，所以不能一次拉深成形。 由于本設(shè)計(jì)只進(jìn)行第一次拉深的設(shè)計(jì)，所以對(duì)以后的多次拉深不進(jìn)行計(jì)算。 第四章 沖裁力與拉深力的計(jì)算 1、沖裁力的計(jì)算 計(jì)算沖裁力的目的是為了合理地選用壓床和設(shè)計(jì)模具。壓床的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。 平刃模具沖裁時(shí)，其沖裁力F0可按下式計(jì)算： F0=Ltτ 式中× t——材料厚度，[t]為mm τ——材料抗剪強(qiáng)度，[τ]為MPa L——沖裁周長，[L]為mm 考慮到模具刃口的磨損，凸、凹模間隙的波動(dòng)，材料機(jī)械性能的變化，材料厚度偏差等因素，實(shí)際所需沖裁力還須增加30%，即 F=1.3F0=1.3Ltτ 所以沖裁力F=1.3×2π×154/2×2×260=326.89 kN 因?yàn)槟＞卟捎脛傂孕读涎b置，所以不用計(jì)算卸料力。 而F頂件力=K2F=0.06×326.89=19.62 kN (依文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》查表2-10得K2=0.06） 所以總沖裁力為： F0=326.89+19.62=346.51 kN 2、拉深力的計(jì)算 在確定拉伸件所需的壓力機(jī)噸位時(shí)，必須先求的拉深力。在拉深帶法蘭的圓筒件的生產(chǎn)中常用如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： F = πd1tσbK 式中 t——料厚； d1——第一次拉深半成品圓筒直徑； σb——抗拉強(qiáng)度 由于零件材料為T8鋼，查得其抗拉強(qiáng)度 為329MPa； K——系數(shù)，依文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》查表4-11 查得K =1； 由上求得拉深力 F = 103.3 kN ; 第五章 凸、凹模設(shè)計(jì) 1、落料凸、凹模尺寸計(jì)算 因?yàn)槁淞闲螤顬閳A形，形狀簡單，所以采用凸、凹模分開加工的方法。 查文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》表2-3可知 沖裁模的雙面間隙為：Zmin=0.12mm, Zmax=0.16mm 則凸模和凹模的制造公差分別為： δp=0.4(Zmax-Zmin)=0.4(0.16-0.12)=0.016 δd=0.6(Zmax-Zmin)=0.6(0.16-0.12)=0.024 設(shè)工件尺寸為D-△。落料時(shí)首先確定凹模尺寸，使凹模公稱尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸，再減小凸模尺寸以保證最小合理間隙Zmin。則凸、凹模的尺寸計(jì)算公式如下： Dd=(D-x△）+δd DP=(Dd-Zmin)-δp=(D-x△-Zmin)-δp 式中 Dd、DP——落料凹、凸模尺寸，[Dd]與[DP]為mm △—工件制造公差，[△]為mm Zmin—最小合理間隙（雙面），[Zmin]為mm δp、δd—凸、凹模的制造公差，[δp][δd]為mm x△—磨損量，其中系數(shù)x是為了使沖裁件的實(shí)際尺寸 盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸 查文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》表2-7，可知x=0.75. 2、拉深凸、凹模尺寸計(jì)算 一、凹模圓角半徑rd rd與毛坯厚度、零件的形狀尺寸和拉深方法有關(guān) 因?yàn)镈-dd(凹模內(nèi)徑)>30時(shí)，應(yīng)取較大的rd值 查文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》表4-6，可得 rd=9mm 二、凸模圓角半徑rp 一般可取rp =rd。最后一道拉深時(shí)rp等于零件的圓角半徑. 所以取 rp =rd = 9mm. 三、凸、凹模間隙c 決定凸、凹模間隙時(shí)，不僅要考慮材質(zhì)和板厚，還要考慮工件的尺寸精度和表面質(zhì)量要求。 由于該拉深要使用壓邊圈，則 C = tmax+kt ；取C=2mm 式中 tmax——材料最大厚度； k——間隙系數(shù)。 由于零件的尺寸標(biāo)注在內(nèi)徑上，則依凸模為準(zhǔn)，間隙取在凹模上，即增大凹模尺寸得到間隙。 四、凸、凹模尺寸及制造公差 最后一道拉深模的尺寸公差決定了零件的尺寸精度，故其尺寸、公差應(yīng)按零件要求來確定。 對(duì)于多次拉深的第一次拉深和中間工序的毛坯尺寸公差沒有必要限制，此時(shí)，可取模具尺寸等于毛坯過渡尺寸。若取凸模為基準(zhǔn)，則 凸模尺寸 DP=D-δp 凹模尺寸 Dd=（D+2c)+δd 根據(jù)拉深系數(shù)m=0.32，即d/154=0.32，d=50則，D=50-2t=46 凸、凹模的制造公差依文獻(xiàn)《沖壓工藝學(xué)》查表4-7，依工件的厚度和拉深直徑，查得 δd=0.08， δp=0.05 則：DP=46-0.05 ; Dd=50+0.08 3、粗糙度的確定 凸凹模的刃口部位要求較高，粗糙度選用0.4，凸模及凹模鑲塊用于固定的部位選用0.8，對(duì)于固定板上的孔，由于加工較困難，可選用1.6，其它不太重要的部位選用6.3。 第六章 模具基本結(jié)構(gòu)的確定 模具的基本結(jié)構(gòu)和組成如下所示： 1、凸、凹模的結(jié)構(gòu)形式 一、落料凸模與拉深凹模 采用凸緣形式，用螺栓與上模板緊固。 模具結(jié)構(gòu)如下圖所示 二、落料凹模 模具結(jié)構(gòu)如下圖所示 三、拉深凸模 采用嵌入式結(jié)構(gòu)，用螺釘與下模板緊固。 模具結(jié)構(gòu)如下圖所示： 2、模具其他部分的作用與選材如下： 上模座： 上模座的作用是通過模柄與壓力機(jī)相連接，將模具的上模部分安裝在壓力機(jī)上。材料選用HT200。因?yàn)樯夏Ｗ谀＞吖ぷ髦兄怀惺軟_擊力，要求材料具有較好的強(qiáng)度和韌性。上模座尺寸選用315mm ×200mm×45mm 上模墊板 上模墊板在模具工作過程中，承受卸料組件、沖頭傳遞過來的較大的沖擊載荷。因此要求材料有較好的強(qiáng)度、硬度和一定的韌性。選用45，調(diào)質(zhì)到HRC38~43。 卸料板 本模具選用固定卸料板，用螺栓和銷釘固定在下模上，能承受的卸料力較大，常用于厚板沖壓件的卸料。厚度為6mm，材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)HRC38~43。 定位板 定位板在過程中起到保證單個(gè)毛坯在拉深過程中有正確位置的作用,以保證拉深出合格的制件。通過螺釘與凹模固定板連接，以毛坯外形進(jìn)行定位。厚度為5mm,材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)HRC38~43。 拉深凸模固定板 該固定板在模具中不僅起穩(wěn)定拉深凸模的作用，還通過其與下模板之間的彈簧的作用起到壓邊圈的作用。在工作過程中要承受來自落料凸模的沖擊，因此要求材料有較好的強(qiáng)度、硬度和一定的韌性。選用45，調(diào)質(zhì)到HRC38~43。 下模固定板 承受很大的沖擊載荷。需要有較好的韌性和強(qiáng)度。選用45鋼。 下模座 其作用與上模座相似，選用HT200。尺寸選用315mm ×200mm×55mm。 2、模架 選定模具的基本形式后，開始選擇模架。依凹模尺寸及壓力機(jī) 工作臺(tái)尺寸選取。根據(jù)文獻(xiàn)《實(shí)用模具技術(shù)手冊》，選用后側(cè)導(dǎo)柱模架，選用HT200。其各尺寸參數(shù)如下： 凹模周界 D=200 mm B=200mm， L=315mm 閉合高度 190~230mm 導(dǎo)套 32mm×160mm 導(dǎo)柱 32mm×43mm×110mm 其結(jié)構(gòu)形式如下圖： 本模具采用人工送料。 第七章 模具主要零件的強(qiáng)度校核 1、 壓力中心的確定 為了保證壓力機(jī)和模具正常的工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心線相重合。否則在沖壓時(shí)會(huì)使沖模與壓力機(jī)滑塊歪斜，引起凸、凹模間隙不均和導(dǎo)向零件加速磨損，造成刃口和其它零件的損壞，甚至還會(huì)引起壓力機(jī)導(dǎo)軌磨損，影響壓力機(jī)精度。本制件為圓形，壓力中心在圓心。 2、模具主要零件強(qiáng)度設(shè)計(jì) 凸、凹模 凸模長度確定以后，一般不作強(qiáng)度計(jì)算，且該凸模直徑較大，不會(huì)造成縱向失穩(wěn)或折彎，故可不進(jìn)行校核。 同理，凹模外形尺寸確定以后，可以保證凹模具有足夠的強(qiáng)度和剛度，也不做強(qiáng)度校核。 墊板 墊板的作用是為了平均分布模板所受到的壓力，可根據(jù)凸模傳給的壓力來決定墊板是否合格。 第八章 沖壓設(shè)備的選擇 沖壓設(shè)備的選擇直接關(guān)系到設(shè)備的合理使用、安全、產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率和成本等一系列問題。 1、初選設(shè)備 沖壓生產(chǎn)中主要應(yīng)用的是曲柄壓力機(jī)和液壓機(jī)。由于本零件的成型屬于落料淺拉深，且根據(jù)其幾何尺寸和精度要求，選用具有C形床身的開式曲柄壓力機(jī)。雖然開式壓力機(jī)的剛度差，并且由于床身變形而破壞了沖模的間隙分布，降低了沖模的壽命和制件的質(zhì)量。但是，它卻具有操作空間三面敞開，操作方便，容易安裝機(jī)械化的附屬設(shè)備和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。 在壓力機(jī)的類型選定以后，應(yīng)進(jìn)一步根據(jù)變形力的大小，沖壓件的尺寸和模具尺寸來確定設(shè)備的規(guī)格。 由于沖裁工序與拉深工序不是同時(shí)進(jìn)行，所以只需考慮兩工序中所需壓力較大的工序。 沖裁力為 F = 346.51 kN，依沖壓力的計(jì)算圖與沖壓設(shè)備需要負(fù)荷圖對(duì)比，故可選用公稱壓力為 450 kN的壓力機(jī)。根據(jù)國標(biāo) JB/T 9965-1999 ，初選壓力機(jī)的型號(hào)為 J21-45。 依文獻(xiàn)《沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊》表13.10，可查得該壓力機(jī)個(gè)技術(shù)參數(shù)如下： 標(biāo)稱壓力/kN 450 標(biāo)稱行程/mm 3.2 滑塊行程/mm 120 行程次數(shù)/次·min-1 80 最大閉合高度/mm 270 封閉高度調(diào)節(jié)/mm 60 滑塊中心線到機(jī)身距離/mm 225 工作臺(tái)尺寸 左右/mm 810 前后/mm 440 工作臺(tái)孔尺寸/mm 150 模柄孔尺寸 直徑/mm 50 深度/mm 60 電動(dòng)機(jī)功率/kW 5.5 2、設(shè)備校核 裝模高度校核 為使模具正常工作，模具閉合高度必須與壓力機(jī)閉合高度相適應(yīng)，應(yīng)介于壓力機(jī)最大和最小閉合高度之間，一般按如下關(guān)系確定： h最大-5mm >= h模 >= h最小+10mm 所設(shè)計(jì)模具的閉合高度為 220mm ，而壓力機(jī)的閉合高度為 210mm ~270mm，在可調(diào)范圍之內(nèi)。 滑塊行程校核 在拉深中為了便于安放毛坯和取出工件,其行程一般大于拉深件高度的2.5倍。工件高度為9mm,而壓力機(jī)行程為 60mm,故該壓力機(jī)行程符合規(guī)定。 模具安裝空間尺寸校核 包括工作臺(tái)面的大小和模柄孔尺寸。經(jīng)校核比較該模具可在壓力機(jī)工作上正確安裝和定位。且臺(tái)面上的漏料孔與所選工藝相適應(yīng)。 主 要 參 考 文 獻(xiàn) 主要參考文獻(xiàn) [1] 王孝培,沖壓手冊（修訂本）.機(jī)械工業(yè)出版社.1988 [2] 薛啟翔.冷沖壓實(shí)用技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2006 [3] 鄭家賢.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出 版社.2005 [4] 郝濱海.實(shí)用模具技術(shù)手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2004 [5] 周良德，朱泗芳等.現(xiàn)代工程圖學(xué).湖南：湖南科學(xué)技術(shù)出版社.2000 [6] 肖景容，姜奎華.沖壓工藝學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2004 [7] 陳錫棟、周小玉，實(shí)用模具技術(shù)手冊。北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2005 [8] 模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì).沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2000 [9] 高為國.模具材料.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2005 [10] 王衛(wèi)衛(wèi).材料成形設(shè)備.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2005 [11] 俞漢清，陳金德.金屬塑性成形原理.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2003 [12] 廖念釗，莫雨松，李碩根，楊興駿等.互換性與技術(shù)測量.北京：中國計(jì)量出版社.2003 [13] 楊可楨，程光蘊(yùn).機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第四版）.北京：高等教育出版社.1999 19