連接護圈翻邊模設計

PAGE13目錄1 沖壓件的工藝分析 11.1工藝性分析 11.1.1零件材料分析 11.1.2零件形狀與尺寸分析 22工藝方案的確定 22.1沖壓基本工序的確定 22.1.1基本工序分析 22.1.2工序數目及數目的確定 22.1.3工序順序的確定 32.2沖壓模具方案的分析比較及確定 32.2.1方案的分析比較 32.2.2方案的確定 32.3工序組合方案的確定 43工序設計和工序尺寸計算 43.1工序設計 43.2工序尺寸計算及工序簡圖 43.2.1工序尺寸計算 43.2.2工序簡圖 54工藝計算 64.1落料模刃口尺寸計算 64.1.1凹模刃口尺寸計算 64.1.2凸模刃口尺寸 64.2拉深模刃口尺寸計算 74.2.1 拉深模的間隙 74.2.2 凸、凹模尺寸計算 74.2.3凸、凹模圓角半徑 74.3沖孔模刃口尺寸計算 74.3.1凸模刃口尺寸計算 74.3.2凹模刃口尺寸 74.2排樣設計 84.2.1沖裁件的排樣 84.2.2搭邊 84.3翻邊模刃口尺寸計算 94.3.1凸模刃口尺寸 94.3.2凹模刃口尺寸 94.4凸模和凹模外形尺寸及結構形式的確定 94.4.1落料凹模外形尺寸及其結構 94.5.1翻邊凸模模外形尺寸及其結構 104.5.2翻邊凹模外形尺寸及其結構 114.5.3沖壓工藝計算 114.5.4彈性元件計算 124.5.5壓力中心的計算 145模具整體結構的確定 145.1模具類型選擇 145.2操作方式選擇 145.3材料送進和定位方式選擇 145.3.1材料送進方式選擇 145.3.2定位方式的確定 145.4卸料和推件及壓邊裝置的選擇 155.4.1卸料裝置的選擇 155.4.2推件裝置的選擇 155.5導向裝置的選擇 155.5.1導套結構尺寸 155.5.2導柱結構尺寸 156.1技術參數 166.2模柄的選用 16附錄A沖壓工藝卡片 19參考文獻 20沖壓件的工藝分析1.1零件材料分析鋁板材料分析鋁及其合金板鋁材是板料沖壓加工中用得最普遍的一種非鐵金屬。它有純鋁與合金鋁之分。鋁的純度在98%以上者稱為純鋁，其牌號有1070A,1060，1050A，1200等鋁的特點是塑性較高，在空氣中具有良好的抗蝕性。但是，純鋁的強度很低，常通過合金化及熱處理或加工硬化等方法予以提高。應當注意，變形鋁合金中，有的則不能用熱處理來增加強度。沖壓加工中用得最多的鋁合金板有防銹鋁（5A03,5B05）及硬鋁（2A11，2A12等）。軟質態鋁合金板與軟鋼板在拉深、翻邊、脹形和彎曲性能方面大致相同。一般地講，鋁合金加工硬化指數n比純鋁大，其強度指標當然也較大，所以鋁合金的沖壓力比純鋁大，而在形狀穩定性方面，前者又比后者較差，應當指出，在用n值、r值分別評價板材的沖壓成形性能中，鋁材有時會出現與鋼板規律性不同的特殊情況。表1.1鋁合金板的沖壓性能實驗數據材料狀態極限拉伸比LDR極限翻邊系數脹形深度L/D最小彎曲半徑Rmin平沖頭球沖頭軟質1.9~2.10.74~0.630.10~0.180.30~0.46(0.5~1.2)t1/4硬1.4~2.00.87~0.670.06~0.250.12~0.40(1.0~5.0)t硬質1.45~1.560.80~0.740.05~0.100.10~0.18(2.0~3.0)t淬火后自然時效1.4~1.50.83~0.77————(2.5~3.5)t

1.2零件形狀與尺寸分析1．形狀分析由所給零件圖1.1可知，此零件為無凸緣圓筒形，內有翻孔，零件壁厚為2mm.零件形狀簡單、結構對稱，易于成型。圖1.1連接護圈2．尺寸精度工件的尺寸精度要求為IT12級，且部分尺寸公差已經給出。2工藝方案的確定2.1沖壓基本工序的確定2.1.1基本工序分析根據對零件圖的分析，其沖壓基本工序可初步定為：落料——拉延——沖孔——翻邊。2.1.2工序數目及數目的確定由于大批量生產，所以沖壓加工過程要求提高生產效率，降低生產成本來滿足生產要求，可要求工序數目盡量減小。以本設計將落料拉延、沖孔、翻邊由三套連續模具完成。2.1.3工序順序的確定落料——拉延——沖孔——翻邊。2.2沖壓模具方案的分析比較及確定2.2.1方案的分析比較1．分析沖件外形，可以采用的模具加工方案有：1）單工序加工，即落料拉延、沖孔、翻邊分開加工，在三套模具上完成。2）復合模加工，即落料拉延、沖孔、翻邊在同一模具中進行加工，四個工序在壓力機壓下時一步完成。3）連續模加工，即拉延、沖孔在一套模具中加工，但兩個工序分步進行。2．方案分析單工序模在壓力機一次行程中只能完成一道工序，若采用方案（1），則需要做三套模具，雖然模具加工形狀簡單，但在很大程度上提高了成本，增長了生產周期，降低生產率，所以不采用該方案。復合模中落料、拉延、沖孔、翻邊在壓力機一次行程中完成，模具結構比單工序模具比較復雜，但生產率可顯著提高。但方案（2），復合模的結構較復雜。結構較單工序模復雜，加工難度大，對模具制造精度要求高，制造周期相對較長，因此模具的制造成本顯著增加。本設計采用的是單工序模具。2.2.2方案的確定工序計算圓孔翻邊時工序計算也是先看能是否一次翻出，若一次翻不出，通常是先進行拉延，然后在拉延件底部沖孔，再進行翻邊。一次翻邊時工序計算首先根據零件的尺寸計算出在坯料上預沖孔的直徑d0,然后再根據允許的極限翻邊系數，看出一次能否翻出來。（a）翻邊預沖孔直徑d0可按彎曲件展開長度的方法進行近似計算，實踐證明誤差不大。（2-1）：翻邊后孔中徑：翻邊與工作平面的圓角半徑：翻邊的高度：工件厚度（b）一次翻邊的最大高度可由（2-1）式推導出（2-2）查表得代入（2-2）式計算得當零件高度＜時，可一次翻出。所以不需要在預拉深件上進行沖孔翻邊，只需翻邊工序工序。2.3工序組合方案的確定由于批量生產，，采用落料拉延——沖孔、翻邊單工序模。3工序設計和工序尺寸計算3.1工序設計分析比較后，本設計的工序確定如下：工序一：落料——拉延；工序二：沖孔。工序三：翻邊。3.2工序尺寸計算及工序簡圖3.2.1工序尺寸計算落料落料的尺寸為外緣φ2242、拉延以D=224的圓板料為毛坯進行拉延，拉延成內徑為、內圓角R為2的無凸緣圓筒，最后按進行修邊。3、沖孔沖孔的尺寸為3、翻邊翻邊整形工序的尺寸與零件圖相等。3.2.2工序簡圖落料拉延沖孔翻邊4工藝計算4.1落料模刃口尺寸計算4.1.1凹模刃口尺寸計算（4.1）式中：落料工件外徑最大極限尺寸（mm）；：落料凹模尺寸（mm）；：工件制造公差，查表知：=0.21mm；：磨損系數，查表取=0.5；：凹模制造公差，查表得：=0.025mm；代入算得1.4.1.2凸模刃口尺寸(4.2)式中：落料凸模尺寸；：凸凹模最小雙邊間隙，查得=0.120mm；：凸模制造公差，查得=Δ/5=0.240mm；代入算得4.2拉深模刃口尺寸計算拉深模的間隙由表查得拉深模的單邊間隙為Z/2=1.1t=1.1mm,則拉深模的間隙凸、凹模尺寸計算由于零件內形有尺寸要求，所以凸模尺寸：凹模尺寸：式中：凹模公稱尺寸（mm）；：拉深凹模尺寸（mm）；：落料件公差，查表知：Δ=0.7mm；：凹模制造公差，計算得：=0.12mm,=0.12mm；4.2.3凸凹模圓角半徑由于該工件可一次拉成，為防止出現起皺或拉破，根據設計手冊(4.3)式中D：毛坯或上道工序的拉深直徑（mm）d：本道工序的拉深直徑（mm）4.3沖孔模刃口尺寸計算4.3.1凸模刃口尺寸計算(4.4)式中：沖孔件公稱尺寸（mm）；：沖孔凸模尺寸（mm）；：沖孔件公差，Δ=0.72mm；：磨損系數，查表取x=0.75；：凸模制造公差，查表得：=/5=0.144mm；代入算得4.3.2凹模刃口尺寸(4.5)式中：沖孔凹模尺寸；：凸凹模最小雙邊間隙，查得=0.120mm；：凹模制造公差，查得=/5=0.180mm；代入算得4.4翻邊模刃口尺寸計算4.4.1凸模刃口尺寸（4.5）其中，=0.020，=140mm，=0.22，代入公式得，4.4.2凹模刃口尺寸（4.6）其中，=0.020，在翻邊過程中，坯料變形區的厚度在不斷變薄，翻邊后豎邊的邊緣部位厚度最小，其值可按單向受拉時變形來估算t=t＝2×＝1.8mm式中：t…………翻邊后豎邊的邊緣厚度t0…………坯料原始厚度d0…………翻邊前孔的直徑D…………翻邊后豎邊的直徑4.5凸模和凹模外形尺寸及結構形式的確定4.5.1落料凹模外形尺寸及其結構外形尺寸由于毛坯的形狀為圓形，因此將凹模的外形也設計為圓形。由于采用直壁刃口凹模刃口強度高，刃口修模后工作部分尺寸不變，制造方便。故在本設計中采用直壁刃口凹模。（1）凹模厚度計算公式如下：（H≥15mm）（4.7）K——系數，查得K=0.15；b——凹模刃口尺寸（mm）。代入得H=224×0.15=33.6mm，為保證有足夠的強度取H=40mm。凹模壁度計算公式如下：C≥（1.5～2）H代入得凹模壁厚為C=80mm。4.5.2翻邊凸模模外形尺寸及其結構其結構形式如下圖：圖4.4翻邊凸模結構形式4.5.3翻邊凹模外形尺寸及其結構其結構形式如下圖：圖4.5翻邊凹模結構形式4.5.4沖壓工藝計算沖裁力的計算（4.8）式中t——材料厚度，mm；τ——材料的抗剪強度（MPa），查得τ=260～360MPaL——材料輪廓長度（mm），L=πD=3.14×224=703.36mm；1.3——安全系數。代入得：沖孔力：（4.9）=1.3×3.14×126.6×2×360=372.08（KN）落料力：（4.10）=1.3×3.14×224×2×360=658.34（KN）＝658.34+372.08＝1030.42（KN）翻邊力：（4.11）=1.1×3.14×2×70×（142－126.6）=7.45（KN）式中：D————翻遍后直徑（按厚度中心線計算）;d0————翻邊預沖孔直徑，mm;t————坯料厚度，mm;σs———坯料屈服極限，MPa;卸料力：卸料力是指卸條料所需要的力（4.12）式中Ｋ卸——卸料系數查得Ｋ卸＝0.025～0.08取Ｋ卸＝0.05=51.52（KN）推件力：（4.13）=257.605(KN)式中Ｋ推——推出系數n同時卡在凹模中的工件（或廢料）數目，n=h/t,h為凹模腔高度，mm，t為材料厚度，mm;頂件力：（4.14）式中Ｋ頂——頂件系數由表1~9查得Ｋ頂＝0.06=0.06×1030.42=61.83（KN）(4.15)＝1030.42＋7.45＋51.52＋257.605＋61.83＝1408.825（KN）4.5.5彈性元件計算1、彈性元件的選用橡膠能承受的負荷比彈簧大，且安裝調整方便，價格不貴，是模具中廣泛使用的彈性元件。故彈性元件選用橡膠。2、確定卸料力卸料力計算公式（4.16）式中F卸——卸料力（N）；Kx——卸料力系數，查表得Kx=0.05；P——沖裁力（N）。代入算得3、確定橡膠自由高度（4.17）代人得取H自由=60mm式中——橡膠自由狀態下高度(mm);——所需工作行程（mm）,取15mm。4、確定橡膠平面尺寸（4.18）式中d——內孔直徑（mm）（取10×2mm）；P——橡膠的單位壓力,查得p=1.06Mpa。代入算得D=118mm5、確定橡膠墊的橫截面積（4.19）式中p——橡膠的單位壓力，查得p=1.06Mpa（Mpa）；F卸——卸料力（N）代如算得6、對橡膠高度與直徑之比按下式進行核算：（4.20）因60/118=0.51，符合條件。4.5.5壓力中心的計算沖裁模的壓力中心就是沖裁合力的作用點。沖壓時模具的壓力中心一定要與沖床滑塊的中心重合。否則滑塊就會受到偏心載荷，使模具歪斜，間隙不均，從而導致沖床滑塊與導軌以及模具的不正常磨損，降低沖床和模具的壽命。所以設計模具時必須使其通過模具的軸線，從而保證模具的壓力中心與沖床滑塊中心重合。由于零件形狀對稱，故其壓力中心位于輪廓圖形的幾何中心，即圓心。5模具整體結構的確定5.1模具類型選擇由于該零件為批量生產，故適合用的模具類型有連續模、多工位自動級進模或自動模。根據方案分析比較的情況，本設計選用連續模。模架選用后側滑動導柱模架，導柱安裝在后側，可以從左、右、前三個方向送料，操作比較方便。模架主要參數如下表：表5.1模架GB/T2855.6主要參數參數LBh1h2H最大H最小A1A2數值125mm80mm100mm65mm130mm110mm65mm110mm5.2操作方式選擇由于該零件尺寸較大，且為大批量生產，故采用自動化操作方式。5.3材料送進和定位方式選擇5.3.1材料送進方式選擇由于零件尺寸較大，生產批量大，為提高工作效率采用自動送料方式，從模具右側將材料送進。5.3.2定位方式的確定定位零件采用擋料銷。5.4卸料和推件及壓邊裝置的選擇5.4.1卸料裝置的選擇由于材料厚度為2mm，大于0.8mm，故選用平板式固定卸料板。其厚度查表取為7mm。其長度根據工作零件的尺寸確定。5.4.2推件裝置的選擇本設計選用安裝于下模座的彈頂器出件裝置，由橡皮驅動。頂桿在彈性力的作用下推動下模中。5.5導向裝置的選擇選用滑動導柱、導套。5.5.1導套結構尺寸1、導套結構形式如下圖示：圖5.1導套結構形式2、主要參數如下表：表5.2滑動導套尺寸參數dDLHl油槽數數值20mm32mm654mm23mm15mm25.5.2導柱結構尺寸1、導柱結構形式如下圖示：圖5.2導套結構形式2、主要參數如下：d=20mm；L=100mm6選用設備6.1技術參數主要技術參數見下表：表6.1開式雙柱可傾壓力機技術規格技術參數公稱壓力/KN滑塊行程/mm滑塊行程次數/min最大閉合高度/mm閉合高度調節量/mm滑塊中心至床身距離/mm立柱間距離/mm數值1607011522060160220技術參數工作臺尺寸/mm工作臺孔尺寸/mm墊板尺寸/mm活動臺壓力滑塊中心到床身緊固工作臺平面距離/mm滑塊底面尺寸/床身最大可傾角度/（°）前后左右前后左右直徑150前后左右數值300450110220160100350370306.2模柄的選用選用壓入式模柄，如下圖所示，圖6.1壓入式模柄尺寸如表6.2：表6.2凸緣模柄基本尺寸d(js10)d1(m6)d2/mmL/mmL1/mmL2/mmL3/mm基本尺寸/mm極限偏差/mm基本尺寸/mm極限偏差/mm20±0.04222296525426.3模具材料及熱處理的選擇對于沖壓模具，除了要滿足耐磨性、韌性、硬度等的基本要求外，還需符合以下條件：可加工性：即所選材料必須具備切削、磨削、拋光、冷擠壓、冷拉工藝性，可塑性等；熱處理性：要求材料的淬火溫度范圍要寬一些，不同的工藝所用材料的熱處理性要求不同；坯料精化：為縮短模具制造周期，選購材料時應盡可能選用經過粗加工、甚至精加工淬火回火的模塊，經過少量加工即可與標準模架裝配使用的材料；模具材料的通用性：為便于采購和備用，除特殊要求外，盡可能采用大量生產的通用型模具材料。在本設計中需考慮以下工藝對材料的要求：沖裁凸凹模材料：沖裁凹模承受較大的拉應力，凸模承受較大的壓應力，凸、凹模正常失效一般是由于刃口部位的磨損；因