輸送機(jī)帶輪沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)（落料拉深復(fù)合模+反拉深模具）

輸送機(jī)帶輪沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)（落料拉深復(fù)合模+反拉深模具）,輸送,機(jī)帶輪,沖壓,成形,工藝,模具設(shè)計(jì),落料拉深,復(fù)合,反拉深,模具 輸送機(jī)帶輪沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)導(dǎo)師：工藝分析一 沖壓件工藝分析1.沖壓件精度分析及確定 零件形狀尺寸如圖1.0-1所示，查公差與配合技術(shù)手冊(cè)/方昆凡北京：北京出版社續(xù)表1-2得該零件的精度等級(jí)為IT10級(jí)；查表1-2確定各尺寸的公差值，47對(duì)應(yīng)公差為+0.10mm，36對(duì)應(yīng)公差為+0.10mm，100對(duì)應(yīng)公差為-0.14mm。材料：08鋼 料厚：t=1mm 大批量生產(chǎn) 圖1.0-1工件圖2.2.2.2.沖沖沖沖壓壓件件件件結(jié)結(jié)構(gòu)分析構(gòu)分析構(gòu)分析構(gòu)分析此零件材料此零件材料為為0808鋼鋼，料厚，料厚為為1mm1mm，且零件，且零件為軸對(duì)為軸對(duì)稱旋稱旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體，沖裁性能體，沖裁性能較較好；好；h/dh/d較較小，拉深工小，拉深工藝藝性性較較好，因此初步分析好，因此初步分析該該零件的沖零件的沖壓壓基本工序有：落料、基本工序有：落料、正拉深、反拉深、沖孔、修正拉深、反拉深、沖孔、修邊邊三三三三 工工工工藝藝方案方案方案方案1.1.1.1.計(jì)計(jì)算毛坯尺寸算毛坯尺寸算毛坯尺寸算毛坯尺寸外外緣緣拉伸后得到?jīng)_拉伸后得到?jīng)_壓壓件如件如圖圖1.0-21.0-2所示所示 圖1.0-21.0-2外外緣拉深后的沖拉深后的沖壓件件 外緣拉深屬于帶凸緣圓筒不變薄拉深，雖然材料厚度有變化，但是平均值與毛坯原始厚度十分接近。因此，毛坯展開尺寸可根據(jù)毛坯面積等于拉深件面積的原則來確定。由于材料的各向異性以及拉深時(shí)金屬流動(dòng)條件的差異，為了保證零件的尺寸，必須保留出修邊余量，在計(jì)算毛坯尺寸時(shí)必須計(jì)入修邊余量。df/d=100/89=1.12,根據(jù)df/d數(shù)值查沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)（第二版）P137中表5-2得修邊余量為3.5mm，所以df修正為df=100+3.52=107（mm）（注：d為中徑）。（1）毛坯直徑由表5-3當(dāng)rR時(shí)，毛坯直徑為：已知代入D159mm（2 2）是否使用）是否使用壓邊圈圈毛坯的相對(duì)厚度tD100=1159100=0.63，零件拉深系數(shù)m1=dD=90159=0.57，查沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)（第二版）P144中表5-7可知，0.63小于1.5,0.57小于0.6故需采用壓邊圈。表表5-75-7采用采用/不采用不采用壓料裝置的判料裝置的判別條件條件（3 3）計(jì)算拉深次數(shù)算拉深次數(shù)按下列數(shù)據(jù)dfd=1.12，tD=11590.63，查實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)p91表3-36得首次拉深允許的最大相對(duì)高度為：h1d1=0.500.60。工件的相對(duì)高度hd2=33880.375，得出拉深次數(shù)n=1。（4 4）驗(yàn)證拉深系數(shù)是否超出極限拉深系數(shù)是否超出極限查沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)（第二版）表5-10得mt=0.53，所以m1mt，拉深系數(shù)符合要求。表表5-105-10有凸有凸圓筒件的首次拉伸系數(shù)筒件的首次拉伸系數(shù)2.2.落料工序落料工序落料工序需沖裁出直徑D=159mm的板料。3.正拉伸正拉伸由以上計(jì)算可知，正拉深為首次拉深，且可一次拉深成所需的形狀，拉深過程中需使用壓邊裝置，拉深后工件的形狀如圖1.0-3所示。圖1.0-31.0-3首次拉深件首次拉深件四四 確定排確定排樣裁板方案以及材料利用率裁板方案以及材料利用率計(jì)算算根據(jù)上述計(jì)算，毛坯直徑已經(jīng)確定，可以進(jìn)行排樣設(shè)計(jì)。1.1.排排樣方式的確定方式的確定根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)和材料利用率情況有三種排樣方式，即有廢料排樣、無廢料排樣和少?gòu)U料排樣。由于毛坯直徑比較大，采用少?gòu)U料排樣；考慮操作方便，排樣采用直排單排。2.2.搭搭邊值確定確定查沖壓成形工藝與模設(shè)計(jì)（第二版）p49表3-8可得：橫搭邊a1=1.0，步距S=159；條料寬度B=D+2a1=159+21.0=161。3.材料利用率一個(gè)步距的材料利用率：=ASB100=77.5,排樣圖如圖1.0-7所示。圖1.0-71.0-7排排樣圖五沖壓力計(jì)算1.落料查冷沖模具設(shè)計(jì)典型實(shí)例詳解p138得落料力公式F落料=Ltb=（1591295）N=147356.4N，b為板料抗拉強(qiáng)度，08鋼的b295MPa，取295MPa。2.正拉深查沖壓工藝模具學(xué)（第三版）經(jīng)驗(yàn)公式為：F1=d1tbk1=9012950.9377570.6（N）查冷沖模具設(shè)計(jì)典型實(shí)例詳解p139表5-1得k1=0.93由于正拉深時(shí)采用了壓邊圈，需計(jì)算壓邊力，由實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)p121表3-65查得壓邊力FQ(N)的計(jì)算公式為：FQ=4D-(d1-2t+2rd)q=3.144159-（90-2+22）2.5=3235.0N式中單位壓力q由實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)p122表3-66查得，q=2.5MPa。3.反拉深因?yàn)榉蠢钜欢ㄊ窃倮?，所以在?jì)算反拉深力時(shí)可根據(jù)再拉深的拉深力計(jì)算公式求得：F2=d2tbk2=（47+2）12951.359005.3（N）式中k2由實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)P123中表3-70經(jīng)差值法求得。4.沖孔沖孔直徑為36mm，F(xiàn)沖孔=Ltb=361295=33346.8（N）六工作零件刃口尺寸的計(jì)算1.落料落料凹模、落料凸模采用分別加工法加工。落料件尺寸為1590-0.16mm。根據(jù)t=1mm，查沖壓成形工藝與模設(shè)計(jì)（第二版）p41表3-5得：Zmin=0.100，Zmax=0.140。因?yàn)槁淞霞某叽缇葹镮T10級(jí)，由沖壓成形工藝與模設(shè)計(jì)（第二版）p37表3-2得，所以落料凹模尺寸精度為IT8級(jí)，落料凸模尺寸精度為IT7級(jí)。查公差與配合合技術(shù)手冊(cè)表1-2得凹模尺寸上偏差d=+0.063，凸模尺寸下偏差p=-0.040，因?yàn)槌叽缇葹镮T10以上所以x=1。|p|+|d|=0.103ZmaxZmin=0.140-0.100=0.040mm說明所取凸凹模公差不能滿足|p|+|d|ZmaxZmin的條件，可調(diào)整如下：p=0.4ZmaxZmin=0.40.040=0.016mmd=0.6ZmaxZmin=0.60.040=0.024mm落料凹模刃口尺寸Dd=（Zmax-x）+d0=（159-10.16）+0.0240=158.84+0.0240（mm）落料凸模刃口尺寸Dp=（Dd-Zmin）0p=（158.84-0.100）0-0.016=158.740-0.016（mm）表表3-53-5沖裁模初始間隙值沖裁模初始間隙值2.正拉深正拉深的尺寸為900-0.14mm（1）圓角半徑拉深凹模的圓角半徑可按沖壓成形工藝與模設(shè)計(jì)（第二版）p164中經(jīng)驗(yàn)公式確定：r=0.8（D-d）t=0.8159-901.06.65mm，取7mm。一次拉深成型中，凸模的圓角半徑rp應(yīng)與工件的圓角半徑相等。但對(duì)于厚度小于6mm的材料，其數(shù)值不得小于2t。驗(yàn)證r=2mm=2t，符合要求，不需要再加入整形工序，所以凸模的圓角半徑rp=2mm。（2）間隙拉深模的凸模及凹模的單邊間隙,由于正拉深采用了壓邊圈,這時(shí)間隙數(shù)值可以按沖壓成形工藝與模設(shè)計(jì)（第二版）p166中表5-19取值，取值為單邊間隙Z=(11.1)t取Z=1.05mm（3）拉深凸凹模工作部分尺寸的確定由沖壓成形工藝與模設(shè)計(jì)（第二版）p166得拉深凹模尺寸所以Dd=（90-0.750.14）+0.0350=89.895+0.0350拉深凸模尺寸按凹模實(shí)際尺寸配作，保證單面間隙為1.05mm。七沖壓設(shè)備的選擇由于零件屬于中小型沖壓件，且需要拉深工序，所以沖壓設(shè)備類型初步選為開式壓力機(jī)。下面進(jìn)行規(guī)格選擇。1.壓力機(jī)噸位計(jì)算F復(fù)合模=F落料+F正拉深+F壓邊=147356.4N+77570.6N+3235.0N=228162.0N=228.1620KNF反拉深模=F反拉深=59005.3N=59.0053KNF沖孔模=F沖孔=33346.8N=33.3468KN但是，沖壓過程中最大作用力Pmax發(fā)生的時(shí)間很難與標(biāo)定壓力機(jī)的名義壓力位置相重合。這時(shí)便不能單純地按最大作用力與壓力機(jī)名義壓力之間的關(guān)系來選擇設(shè)備的噸位，而應(yīng)該以保證壓力機(jī)全部行程范圍內(nèi)，為完成加工所需的滑塊作用力都不能超出壓力機(jī)允許壓力與行程關(guān)系的范圍為條件來選擇。由于沒有壓力機(jī)容許負(fù)荷曲線，所以參照參考書中壓力機(jī)噸位選擇中相關(guān)計(jì)算公式得：F總壓力=（0.50.6）F壓力機(jī)因此壓力機(jī)計(jì)算壓力為：F復(fù)合模壓力機(jī)=F復(fù)合模（0.50.6）=228.1620(0.50.6)=(456.3380.2)KNF反拉深壓力機(jī)=F反拉深（0.50.6）=59.0053(0.50.6)=(118.098.3)KNF沖孔壓力機(jī)=F沖孔（0.50.6）=33.3468(0.50.6)=(66.755.6)KN根據(jù)上述計(jì)算壓力，落料拉深復(fù)合模選定公稱壓力為630KN的壓力機(jī)，反拉深模選定公稱壓力為100KN的壓力機(jī)，沖孔模選定公稱壓力為63KN的壓力機(jī)。2.滑塊行程由沖壓成型工藝與模具設(shè)計(jì)（第二版）p8可知滑塊行程應(yīng)能保證毛坯的順利放進(jìn)與零件取出。在沖裁時(shí)，壓力機(jī)并不需要太大的滑塊行程，滑塊行程只要比凹模與卸料板上板料的距離大（23）mm即可。在進(jìn)行拉深時(shí)，行程一般取拉深件高度的（22.5）倍。3.裝模高度由沖壓成型工藝與模具設(shè)計(jì)（第二版）p9可知模具閉合高度的值應(yīng)小于壓力機(jī)連桿調(diào)節(jié)到最短距離時(shí)，由壓力機(jī)墊板上表面到滑塊底平面的距離，其關(guān)系為Hmax=Hm+5，式中Hm模具的閉合高度（mm）。綜合以上要求，落料拉深復(fù)合模選擇的壓力機(jī)型號(hào)為JB23-63開式雙柱可傾式壓力機(jī)；反拉深模選擇的壓力機(jī)型號(hào)為J23-10開式雙柱可傾式壓力機(jī)；沖孔模選擇的壓力機(jī)型號(hào)為J23-6.3開式雙柱可傾式壓力機(jī)。4.壓力機(jī)功率的核算（1）計(jì)算壓力機(jī)的有效功在根據(jù)沖壓力選擇壓力機(jī)后，還必須核算該項(xiàng)壓力機(jī)的功率（功）是否適合。壓力機(jī)的一個(gè)行程所產(chǎn)生的有效功Wp應(yīng)大于沖壓所需要的總變形功Wb及壓縮彈頂裝置所需的功W之和，即WpWb+W壓力機(jī)的功由飛輪的有效能量和電動(dòng)機(jī)輸出的能量所組成。后者主要消耗在克服摩擦和床身彈性的能量等有害阻力以及恢復(fù)飛輪在沖壓后降低的速度上。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于缺少具體數(shù)據(jù)，很難定量計(jì)算。根據(jù)壓力機(jī)型式標(biāo)準(zhǔn)行程壓力機(jī)行程數(shù)，試算得：壓力機(jī)行程數(shù)n=340P=340800=63.9(次min)64(次min)單行程有效功Wp=0.14(P)=0.14(800)=3167.8(N.m)（2）每道沖壓工序有效沖壓功落料沖壓功W落料=F落料t=147356.40.001=147.4（N.m）90mm拉深功W拉深=F正拉深h外=77570.60.034=2637.4（N.m）47mm拉深功W反拉深=F反拉深h內(nèi)=59005.30.020=1180.1（N.m）36mm孔沖壓功W沖孔=F沖孔t=33346.80.001=33.3（N.m）有效沖壓功Wb=W落料+W拉深+W反拉深+W沖孔=3998.2（N.m）八模具結(jié)構(gòu)選擇（1）沖模結(jié)構(gòu)形式。由沖壓工藝分析可知，采用一套復(fù)合模，兩套單工序模。（2）定位方式。因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，控制條料的送進(jìn)步距采用固定擋料銷定距。（3）卸料、出件方式的選擇。根據(jù)零件的形狀和工藝方案，沖裁后的工藝廢料留在條料上，不需采用卸料裝置。工件由于采用了兩道拉深工序，所以采用頂件器頂出。（4）導(dǎo)向裝置的選擇。選擇后側(cè)導(dǎo)柱模架，該模架可用于沖壓較寬條料，送料及操作方便，可縱向或橫向送料。凹模周界范圍為250mm250mm。九落料拉深復(fù)合模主要零部件的設(shè)計(jì)1.工作零件a落料凹模尺寸凹模設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮凹模強(qiáng)度，制造方法和加工精度等。落料凹模采用凹模板，凹模刃口孔型采用階梯式，刃口的強(qiáng)度好，刃口尺寸不隨修磨刃口而增大。查課本表3-24，表3-25，得系數(shù)k=0.2，送料方向的凹模刃壁到凹模邊緣的最小距離161，送料方向的凹模刃壁間的最大距離161mm，垂直于送料方向的凹模刃壁間的最大距離161mm。根據(jù)課本公式（3-13）（3-32）（3-33），得凹模厚度H=sk=161x0.2=32.2mm凹模寬度s+2s=137+2x40=217凹模長(zhǎng)度s+2s+137+2x40=217根據(jù)計(jì)算得出的長(zhǎng)寬厚尺寸與凹模板的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)照，為使模具結(jié)構(gòu)合理，選用凹模板LBH=25025040。根據(jù)模具的總體輪廓和結(jié)構(gòu)，初選緊固螺釘和銷釘，凹模需要淬火，凹模上螺釘孔和銷釘孔的主要參數(shù)如下：螺孔中心到凹模外緣等距，孔中心到外緣的距離為L(zhǎng)=2d=212=24；查課本表2-19，得銷孔中心到凹模外緣最小距離，取；螺孔中心刃口邊緣及銷孔邊緣的距離，標(biāo)準(zhǔn)尺寸：s2d=24；查課本表2-20，得凹模板、凸模固定板上螺孔之間中心距Smin=60，Smax=115b拉深凸模和凸凹模拉深凸模的結(jié)構(gòu)采用典型圓凸模結(jié)構(gòu)，下端為工作部分，中間的圓柱部分用來與凸模固定板配合，最上端的臺(tái)肩用于固定并承受卸料力等，各部分的直徑尺寸根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定。凸凹模的結(jié)構(gòu)也采用典型圓凸模的結(jié)構(gòu)，與拉深凸模相同。其中凸凹模的拉深部分根據(jù)模具的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)延伸。由以上工作零件的刃口尺寸計(jì)算，可知拉深凸模與拉深凹模的圓角半徑均為5mm，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)及課本式（3-26），得拉深凸模長(zhǎng)度l=40+24-1=63mm凸凹模長(zhǎng)度l=24+36=60mm凹模設(shè)計(jì)圖如圖1.0-8所示：由工作零件的刃口尺寸計(jì)算結(jié)果，可知凸模的直徑都較大，凸模的剛度和強(qiáng)度都足夠，可不用進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的校核。圖1.0-8凹模2.其他板類零件根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，固定板的厚度取凹模厚度的0.60.8，所以H=400.8=32，查標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)，取固定板厚度H=24mm。由以上計(jì)算，可知拉深凸模承受的總壓力Fz=F首次=33175.2N，凸模頭部端面直徑，根據(jù)課本公式（3-42），得凸模頭部端面直徑對(duì)模座的單位面積壓力查課本表3-34，可知，即拉深凸模與模座之間不需要加墊板。對(duì)于凸凹模，凸凹模與模座之間也不需要加墊板，但考慮到模柄的安裝，為了避免模柄對(duì)凸凹模的沖擊，應(yīng)該加上墊板。根據(jù)凹模板的外形尺寸及以上計(jì)算，查標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)，選定上固定板，下固定板，墊板。上固定板設(shè)計(jì)圖如圖1.0-9所示：3.壓料裝置根據(jù)模具的總體結(jié)構(gòu)，該模具的壓料裝置援用彈性壓料裝置，彈性元件為橡膠，這種壓料裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在中小型壓力機(jī)上使用較為方便，滿足模具使用的要求。壓料圈采用平面形，根據(jù)零件及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為圓形。頂桿參照部標(biāo)，選用B10130QJ717-82。4.定位裝置條料在送進(jìn)過程中，采用導(dǎo)料銷控制送進(jìn)方向，采用固定擋料銷定位控制送進(jìn)距離。選用1個(gè)擋料銷和兩個(gè)導(dǎo)料銷固定在凹模上，查標(biāo)準(zhǔn)QJ702-82選取圖1.0-91.0-9的擋料銷，這種定位零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造、使用方便。5.卸料裝置根據(jù)排樣圖，為了使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，廢料從凸凹模上卸下不需要卸料裝置。工件的推件動(dòng)作由剛性推件裝置完成，根據(jù)工件形狀與模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由打桿、螺母、推板組成。參照標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)，打桿選用M16186GB2867.1-81，螺母選用M16GB/T41-2000。圖1.0-101.0-10壓邊圈圈6.模架及其零件該模具主要完成落料-首次拉深工序，該工序件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度沒有嚴(yán)格要求，所以采用對(duì)此要求不高、送料及操作方便的后側(cè)式導(dǎo)柱模架。根據(jù)凹模板的外形尺寸，查手冊(cè)選取凹模周界，的后側(cè)導(dǎo)柱模架。中間導(dǎo)柱上模座25025045GB/T2855.6中間導(dǎo)柱下模座25025055GB/T2855.6根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選用壓入式模柄，與上模座采用H7/m6的過渡配合，并加銷釘防轉(zhuǎn)，模柄工作段的直徑與所選壓力機(jī)滑塊模柄孔直徑相一致。模柄A5045GB/T2646.1根據(jù)模架及模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選取導(dǎo)柱導(dǎo)套。導(dǎo)柱A35180GB/T2861.1導(dǎo)套A35H611543GB/T2861.1根據(jù)模具的總體結(jié)構(gòu)輪廓，查手冊(cè)選用螺釘、銷釘如下：螺釘M1265GB70-76M1670GB70-76銷釘1280GB119-861680GB119-867.繪制落料拉深復(fù)合模裝配圖模具裝配圖如圖1.0-11所示圖1.0-111.0-11落料拉深復(fù)合模落料拉深復(fù)合模8.壓力機(jī)閉合高度的校核由模具總裝圖可知，模具的閉合剛度。查課本附錄5，可知壓力機(jī)的最大閉合高度，連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度，所以壓力機(jī)的最小閉合高度,墊板厚度,根據(jù)課本公式（2-1），得所以，可知所選壓力機(jī)合適。結(jié)論（總結(jié)）這次畢業(yè)設(shè)計(jì)所面臨的任務(wù)是帶輪，通過各種計(jì)算還有分析，最終決定的工藝方案是落料、正拉深、反拉深、沖孔。于是選擇了三套模具來完成：落料拉深復(fù)合模，反拉深模，沖孔模。通過這次帶輪的設(shè)計(jì)，我又一次體會(huì)到了在模具設(shè)計(jì)時(shí)必須具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和足夠的耐心。因?yàn)槟＞咴O(shè)計(jì)是一個(gè)特別繁瑣的過程，我們?cè)O(shè)計(jì)的每一個(gè)零部件都要滿足零件的加工要求，所以每一個(gè)數(shù)據(jù)都要準(zhǔn)確，都要經(jīng)過反復(fù)的琢磨。雖然這是一次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是學(xué)校對(duì)我們的一種檢驗(yàn)，但是我們卻不能只是抱著完成任務(wù)的這種心態(tài)，覺得差不多就行了，而應(yīng)該盡全力把它做到最好。因?yàn)橐坏┪覀儺厴I(yè)步入社會(huì)中就會(huì)面臨更大的壓力，我們?cè)O(shè)計(jì)的任何產(chǎn)品都要經(jīng)過社會(huì)的檢驗(yàn)，不能出半點(diǎn)差錯(cuò)，因此我們從現(xiàn)在開始就要培養(yǎng)這種心態(tài)。另外，這次課程設(shè)計(jì)又讓我將三年以來所學(xué)的知識(shí)復(fù)習(xí)鞏固了一下，同時(shí)又有了一定程度的提高。因此我相信以后只要我們認(rèn)真對(duì)待每一件事，一定會(huì)有或大或小的收獲。謝謝大家THANK YOU趙岐導(dǎo)師：李奇涵李興興THANKS再次感謝再次感謝