矩形罩落料拉伸复合模具设计(编辑修改稿)

矩形罩落料拉伸复合模具设计(编辑修改稿)内容摘要：

以适 应 大 规模地成批的生 产 冲 压 模具。 第一章 零件工 艺 性分析 毕业设计（或论文） 7 第一节 零件材料的化 学 成 份 及力 学 性能 从 零件 图 上可以得出：零件的外形 为类 似矩形拉深件，成型工 艺为 落料、拉深。 零件材料 为 1008 钢 ， 查 有 关 手 册 可以得知：此 为 美 国 牌 号 ， 它属 于 优质碳 素 结构。 其中 10 代表 优质 炭素 结构钢 [8]，后面 两 位 数 字代表了含 碳 量。 由 该 材料的含 碳 量可以得知：其力 学 性能 与08 钢 很相似。 由于含 碳 量≤ ％，因而 属 于 极软 低 碳钢。 强度、硬度很低，塑性、 韧 性 极好，冷加工性好，淬透性、淬硬性 极 差，由于硫、磷元素的作用， 它 比 08 钢 容易切削加工。 退火后， 导 磁性能好，宜冲 压 、冷拉深，符合零件成型工 艺 要求 [4]。 表 08 钢 化 学 成 份 及机械性能 [1] 第二节 零件成型工 艺 分析 1 拉深件工 艺 性分析 （ 1）拉深件形 状应尽 量 简单 ， 对称。 从 零件 图 上可以看出： 该 零件的外形 为类 似矩形，而且用 圆 弧 过 渡 连 接， 结构对称。 即工件在 圆 周方向上的 变 形是均的， 模具容易加工，其工艺 性 较 好，避免了急 剧 的 轮 廓 变 化。 （ 2）拉深件各部分尺寸比例要适 当。 从 零件 图 上可以看出： 该 零件的 设计 避免了 宽凸 缘 和深度 较 大的尺寸（即 d凸 3d、 h≥ 2d）。 这样 在成型中可以 减 少拉深次 数 甚至一次拉成。 （ 3）拉深件的 圆 角半 径 要适 当 拉深件的 圆 角半 径 ， 应尽 量大些，以便利于成型和 减 少拉深次 数。 拉深件底 与 壁、矩形件的四壁 圆 角半 径应满 足 r1≥ t、 r2≥ 零件 图 可以得出： 该 零件底 与 壁、矩形件的四壁 圆 角半 径应满 足上述 值 得要求。 这样 就可以不用再另外增加整形工序。 牌号 化学成份（ ％ ） 机械性能（ MPa） C Si Mn δ b δ s τ E 08 .37 353 245 300 206 毕业设计（或论文） 8 （ 4）拉深件厚度 不均 匀现 象的考 虑 由于各 处变 形不均 匀 ，上下壁厚 的 变 化 达 至。 但是只有工件有特殊的要求，才 会 考 虑这 些 问题 ，否 则 可以 认为 零件壁厚是均 匀的。 由 毕业设计 原始 资 料可以不用考 虑 壁厚不均 匀 的 现 象。 （ 5）拉深件的尺寸精度不宜要求 过 高 拉深件的制造精度包括直 径 方向的精度和高度方向的精度，在一般情 况 下，拉深件的精度不宜超 过 表 中所列的 数值。 表 拉深件的尺寸精度 [1] 材料厚度 拉深件基本尺寸 ≤ 50 50～ 100 100～ 300 177。 177。 177。 2 落料件工 艺 性分析 根据体 积 相等，外形相似的原 则 ，可以 对该 零件 进 行展 开 ， 并 求得毛坯的形 状 及相 关 尺寸。 （ 详见 排 样 方式的确定） （ 1） 落料件形 状 相 对简单 ， 对称。 通 过 排 样图 可以得知： 该 落料件形 状 相 对简单 、对称 ，而使得排 样废 料最少。 （ 2） 落料件外形 应 避免尖 锐 的 清 角。 通 过 排 样图 可以得知： 该 落料件的外形全部用 圆弧 过 渡 连 接，宜于落料工 艺 的 进 行。 （ 3）落料件的尺寸精度和表面粗糙度的确定 对 于冲裁件的 内 、外形的 经济 精度不高于GB180079 IT11 级 ，一般要求落料件的精度最好低于 IT10 级 [1]。 具体 数值见 表。 表 落料件的尺寸精度 [1]（ mm） 冲裁类型 零件尺寸 材料厚度 毕业设计（或论文） 9 普通冲裁 10 10～ 50 50～ 100 150～ 300 冲裁件表面粗糙 Ra一般在 m 以上，具体 数值 由零件的厚度 t=， 查 相 关设计手 册 [1]表 212 可得 Ra= m。 第三节 零件成形工 艺 方案的确定 该 工件包括落料、拉深 两个 基本工序，可以有三 种 工 艺 方案： 方案一：先落料，后拉深。 采用 单 工序模生 产。 方 案二：落料 拉深 复 合冲 压。 采用正装 复 合模生 产。 方案三：拉伸 级进 冲 压。 采用 级进 模生 产。 方案一模具 结构简单 ，但需 两 道工序 两 副模具，成本高而生 产 效率低， 难 以 满 足 顾 客的要求。 方案二只需一幅模具，工件的精度及生 产 效率都 较 高。 凸、凹的最小壁厚 比凸、凹 许 用最小壁厚 大。 但是由于零件的几何形 状简单对称 ，模具制造 难 度不大。 方案三也只需要一幅模具，生 产 效率高，但模具比 较复杂 ，送 进 操作不方便，加之工件尺寸比 较 大。 通 过对 上述三 种 工 艺 方案的分析比 较 ， 该 件若能一次拉深成形， 则 采取第二 种 方案 为 佳。 第二章 模具 主要 设计计 算 第一节 零件毛坯尺寸的 计 算 由于 该 拉深件 的外形 为类 似矩形， 为 得到毛坯的几何形 状 和尺寸。 其需要 将 工件分成多个 部分 进 行 计 算。 而筒壁上部分的 计 算需要采用久里金法 则 （任意一 个 旋 转 体的表面 积 等于该 旋 转 体重心 x 与该 旋 转 体弧 长 l 的乘 积。 ） 进 行 计 算。 其他部分 则 可以采用文 献 [1]推荐的公式求出。 毕业设计（或论文） 10 当将 各 个 部分的表面 积 分 别 求出 来 以后， 进 行相加便可以的到毛坯的表面 积。 但是此 过程十分的繁 琐 、麻 烦 ， 从 而延 长 了模具的 设计 周期。 为 了 缩 短模具的 设计 周期，可以采用模具 CAD 软 件（如 Proe 软 件） 对 拉深件 进 行展 开 可以很方便得到： 该 工 件的毛坯的形 状 及相 关尺寸（ 见 装配 图 ），如 图 、。 图 零件立体 图 图 零件毛坯 图 将 上面的立体 图转 化 为 零件 图 ，可以得出毛坯零件 图 ，如 图 所示。 *以上尺寸均 为 生 产经验 而 得，需要在 试 模 时进 一步 调 整。 第二节 零件毛坯排 样 方式的确定 由上面毛坯的零件 图 ， 并参 考相 关设计 手 册 [1]表 216 确定其排 样 方式 为 直排。 其排 样图 如 图 所示： 之所以采用 这种 排 样 方式，是因 为这 是第一次拉深 对 毛坯尺寸要求不太 严 格， 并 且可以提高材料利用率。 在毛坯排 样 无中 间 搭 边 ，冲裁后 废 料中 间 自 动断开 ，方便送料，不用 设 置卸料板送料。 毕业设计（或论文） 11 查 《 钢铁 材料手 册 》 拟 采用 135mm179。 6000mm 的 条 料 进 行生 产 ，其步距 值为 115。 所以其一 个 步距的材料利 用率η步 = 100％ = 179。 100％ =74％。 每 个条 料可以冲裁 52 个 零件，每 张钢板 总 的材料利用率 为 ％。 图 毛坯零件 图 图 零件排 样图 第三节 成形次 数 的确定 由 毕业设计 任 务书 可以得知： 该 零件 属 于盒形件拉深。 根据 该 零件的相 对圆 角半 径 r/B和相 对 高度 H/B 值 ， 查 相 关设计 手 册 [1]图 472可以得到： 该 零件可以一次拉深成形。 第四节 成形 设备 的 选择 及其校核 1 冲 压 力的 计 算 查 有 关设计 手 册 [6]可以得出冲裁力的 计 算公式： F=KLtτ b FD=KDF Fx=KxF 毕业设计（或论文） 12 将 K= ， L=382mm， t=, τ b=300MPa 代入上述公式可得： F=178776N .同理 将 KD=，KX= 代入上述公式可得： FD=， FX=. 2 拉深力的 计 算 首先由零件的 H/B、 r/B 值查 相 关设计 手 册 [1]图 472可以得知： 该 拉深件可以一次拉深成型。 为简 便 计 算出拉深力可以采用相 关设计 手 册 [1]表 484 所推荐的 计 算公式： F 拉 = k1π dcp1tδ b 其中 k1 可以有相 关设计 手 册 表 485[1]并 采取 插值 法得到： k1 =。 将 δ b=353MPa，t=, π dcp1=382 代入上述公式可以得到： F拉 =144396N。 3 成型 设备 的 选择 压 力机的 选择 是工 艺设计 中一 项 重要 内 容， 它 直接 关 系到 设备 的合理使用、安全、 产 品质 量、模具 寿 命、生 产 效率和成本等一系列 问题。 应 根据所完成的工 艺 性 质 、批量大小、工件的几何尺寸和精度等 级 等 选 定 压 力机的 类 型和 吨 位。 采取 复 合冲 压 生 产 ， 压 力机的 吨 位 应该 是上述力的 总 和。 F 总 = F+ FD + Fx + F 拉， 将上述的 值 代入可以得到： F 总 =。 由此 并 根据生 产 工 艺 的要求采用 J2340 压 力机。 其相 关参数见 图 [3]。 毕业设计（或论文） 13 表 成型设备的参数 公称压力 /KN 400 发生公称压力时滑块离下极点距离 /mm 7 滑块固定行程 /mm 100 滑块调节行程 /mm 100/10 标准行程次数 (不小于 )(次 /min) 80 (快速型 )发生公称压力时滑块离下极点距离 /mm 2 (快速型 )滑块行程 /mm 40 (快速型 )行程次数 (不小于 )(次 /min) 200 (最大闭 合高度 )固定台和可倾 /mm 300 闭合高度调节量 /mm 80 (标准型 )滑块中心到机身距离 (吼深 )/mm 220 (标准型 )工作台尺寸 (左右179。 前后 )/mm 630179。 420 (标准型 )工作台孔尺寸 (左右179。 前后 )/mm 300179。 150 (标准型 )工作台孔尺寸 (直径 )/mm 200 活动台压力机滑块中心到机身紧固工作台平面之距离 /mm 210 模柄孔尺寸 (直径179。 深度 )/mm Ф 50179。 70 工作台板厚度 /mm 80 倾斜角 (不小于 )(176。 ) 30 选择压 力机公 称压 力 时 ，必 须 注意 当 拉深工作 行程 较 大 时 ，尤其落料拉深 复 合 时 ， 应 使工 艺 曲 线 位于 压 力机滑 块 的 许 用 压 力之下而不能 简单 地按 压 力机的公 称压 力大于工 艺 力的原则 去确定 压 力机的 规 格。 否 则 可能 会发 生 压 力机超 载 而 损 坏。 根据生 产经验 可以得知： 该压力机完全符合 该 零件生 产 工 艺 的要求。 第五节 压 力中心的确定及其相 关计 算 毕业设计（或论文） 14 为 保 证压 力机和模具正常工作，必 须 使冲模的 压 力中心 与压 力机的滑 块 中心相重合。 否则 在冲 压时会 使冲模 与压 力机的滑 块 歪斜，引起凸、凹模 间 隙不均 匀 和 导 向零件加速磨 损 ，造成刃口和其他零件的 损 坏，甚至 会 引起 压 力机 导轨 的磨 损。 影 响压 力机的精度， 对 于形 状简单 而 对称 的 工件如矩形、 圆 形、正多 边 形，其冲裁的 压 力中心 与 工件的几何中心重合。 结 合零件 图 ， 该 冲裁件的 压 力中心即 为 工件的几何中心。 该 工件的冲裁力不大， 为 便于模具的加工和装配，模具中心 选 在工件的几何中心。 此 满 足 J2340 的模柄孔投影面 积 范 围内 ，满 足要求。 第六节 工作零件工作尺寸的确定 1 落料凸凹模工作尺寸的 计 算 对 于冲制 复杂 形 状 的零件和 单 件生 产 的模具，其凸、凹模具常采用配合加工的方法。 凸、凹模的尺寸 计 算，落料件按凹模磨 损 后尺寸 变 大， 变 小，不 变 的 规 律可以分 为 三 种。 具体可参见 相 关设计 手 册 [1]。 具体公式可 参见 表。 由零件排 样图 ， 该 落料件尺寸都 属 于凹模磨损 后尺寸 变 大的 类 型。 可得落料凹模尺寸的 计 算公式。 表 工作零件刃口尺寸 计 算 尺寸及分 类 尺寸 转换 计 算公式 计 算 结 果 备 注 落料 +。