防盗锁壳零件的工艺性.doc

分析零件的工艺性冲压件工艺性是指冲压零件在冲压加工过程中加工的难易程度虽然冲压加工工艺过程包括备料冲压加工工序必要的辅助工序质量检验组合包装的全过程但分析工艺性的重点要在冲压加工工序这一过程里而冲压加工工序很多各种工序中的工艺性又不尽相同即使同一个零件由于生产单位的生产条件工艺装备情况及生产的传统习惯等不同其工艺性的涵义也不完全一样这里我们重点分析零件的结构工艺性该零件是防盗锁壳如图11该零件是在盒形拉深件的底部胀形出一个圆筒圆筒与盒形拉深件的短直边相切料厚t1mm拉深后厚度不变盒形件长A148mm宽B88mm拉深高度H029mm壁陪圆角半径r8mm底部的圆角半径rp3mm圆筒的直径d50mm圆筒胀形深度h11mm圆筒底部的圆角半径r13mm胀形处的圆角半径r23mm锁壳是门锁中的外形轮廓件成形后要求光滑轮廓清晰无划伤痕迹精度要求一般尺寸公差都为自由公差满足拉深胀形工艺对精度等级的要求图11零件图胀形工艺分析胀形属于伸长成形通过表面积增大而获得有凸出形状零件平板毛坯胀形时毛坯的尺寸不变而变形区内板料主要在双向受拉的应力状态作用下表面积增大为了不胀破需要限制切向最大拉应变不超过材料的许用伸长率胀形过程中不会产生失稳起皱的现象且在胀形后零件表面很光滑质量好成形后形状易于固定易于得到尺寸精度较高表面质量好的零件该零件尺寸精度不高的故满足胀形工序加工的要求拉深工艺分析工艺性对精度的要求是一般情况下拉深件的尺寸精度应在IT13级以下不宜高于IT11级对于精度要求高的拉深件应在拉深后增加整形工序以提高其精度由于材料各向异性的影响拉深件的口部一般是不整齐的出现突耳现象需要增加切边工序影响拉深件工艺性的因素主要有拉深件的结构与尺寸精度和材料拉深工艺性对结构与尺寸的要求是拉深件因尽量简单对称并能一次拉深成形拉深件的壁厚公差或变薄量一般不应超出拉深工艺壁厚变化规律当零件一次拉深的变形程度过大时为避免拉裂需采用多次拉深这时在保证必要的表面质量前提下应允许内外表面存在拉深过程中可能产生的痕迹在保证装配要求下应允许拉深件侧壁有一定的斜度拉深件的径向尺寸应只标注外形尺寸或内形尺寸而不能同时标注内外形尺寸工艺性要求材料具有良好的塑性屈强比值越小一次拉深允许的极限变形程度越大拉深的性能越好板厚方向性系数r和板平面方向性系数反映了材料的各向异性性能当r较大或较小时材料宽度的变形比厚度方向的变形容易板平面方向性能差异较小拉深过程中材料不易变薄或拉裂因而有利于拉深成形该零件结构不完全对称完全由圆弧和直线组成没有长的悬臂和狭槽零件除表面粗糙度32外其余尺寸均为自由尺寸且无其他特殊要求零件材料为1Cr18Ni9Ti抗拉强度bMNm550屈服强度sMNm200伸长率540收缩率55硬度187HB90HRB200HV确定工艺方案该零件包括落料拉深胀形三个基本工序根据该零件采用简单模可以采用以下六种方案方案一先落料再拉深再胀形最后切边落料拉深胀形切边方案二先落料再胀形再拉深最后切边落料胀形拉深切边方案三先落料再拉深外盒形再拉深内圆筒最后切边落料拉深外盒形拉深内圆筒切边方案四先落料再拉深内圆筒再拉深外盒形最后切边落料拉深内圆筒拉深外盒形切边方案五先拉深内圆筒再落料再拉深外盒形最后切边拉深内圆筒落料拉深外盒形切边方案六先胀形内圆筒再落料再拉深外盒形最后切边胀形内圆筒落料拉深外盒形切边考虑到该零件的特殊性在盒形拉深件的底部拉深胀形出一个圆筒圆筒的边与盒形拉深件的短直边相切用方案一的方法加工在胀形圆筒时由于盒形件壁部得不到压边壁部的金属会向圆筒使盒形件变形用方案三的方法加工在拉深圆筒时盒形件底部的金属会向圆筒壁流动也会使盒形件变形用方案二四方法加工盒形和圆筒的尺寸互不影响可以加工出所需的零件但这两种方案成型圆筒过程毛坯的尺寸会变化毛坯尺寸不好确定拉深圆筒后毛坯边缘不平整还要进行修边后才能再加工方案五六就没有以上几种方案的问题比较五六两种方案板料相对厚度好小拉深容易破裂起皱故选择方案五的方法进行加工毛坯尺寸计算已知尺寸A148mmB88mmt1mmr8mmrp3mmH029mmh11mmd50mmr13mmr23mm因胀形圆筒后再落料所以计算毛坯尺寸时按盒形件的拉深毛坯计算修边余量表11盒形件的切边余量H零件相对高度H0r256717184445100切边余量H003005h004006h005008h00601h注r壁与壁间的转角半径该零件的相对高度H0r298363参考表11计算得切边余量H0036H0003629104mm毛坯尺寸在拉深时虽然拉深件的各部分厚度要求发生一些变化但如果采用适当的工艺措施则其厚度的变化量还是并不太大在设计工艺过程时可以不考虑毛坯厚度的变化同时由于金属在塑性变形过程中保持体积不变局部胀形不影响毛坯尺寸因而在计算拉深件的的毛坯展开尺寸时可以认为在变形前后的毛坯和拉深间的表面积相等盒形件毛坯的确定按弯曲计算直边部分的展开长度计算得式中为工件高度为盒形件修边余量把圆角部分看成是直径为高为的圆筒件则展开的毛坯半径为计算得R228mm3毛坯长宽确定长度LA2rp2l014866352055mm宽度KB2rp2l08866351455mm毛坯圆角确定按比例画出盒形件平面图并过圆心画水平线再以圆心为圆心以及为半径画弧交于点画直边展开线交于点展开线距离圆心迹线的长度为过线段的中点作圆弧的切线再以及为半径作圆弧与直边及切线相切使阴影部分面积基本相等这样修正后即得毛坯的外形计算胀形伸长变形胀形伸长变形式中L0L胀形前后变形区截面长度工件材料的许用伸长率该零件胀形前截面长度L0r2胀形后截面长度Lr1r2r1r2r1胀形伸长变形p72856560330而零件材料1Cr18Ni9Ti的伸长率40所以圆筒可以一次胀形成型计算胀形力胀形力胀b式中胀形区的周边长度板料厚度b板料的强度极限k考虑胀形程度大小的系数一般取k071该零件胀形区的周边长度Lr25615793mm材料厚度t1mm板料的强度极限b550MPa这里k值取08胀形力胀15793108550694892N落料力计算落料力落式中冲裁件受剪周边长度冲裁件料厚材料抗拉强度落料力落5511550242440N拉深次数确定表12盒形件初次拉深的最大相对高度相对角部圆角半径相对高度H毛坯相对厚度tB1880011相对角部圆角半径rB8880091由表查得最大变形相对高度H为工件相对高度H0所以该件为一次拉深件拉深力计算拉深力拉rK1LK2式中盒形件圆角部圆角半径盒形件直边部分长度总和材料厚度材料抗拉强度K1系数线盒形件K105当相对高度HB5时取K11K2系数当间隙足够大且不压边时取K202当采用压边圈的压边力Q03P时K203强力压边时可取K21拉深力拉23141680545827021550780582N压边力计算压边力的大小对拉深件的质量是有一定影响的如果过大就要增加拉深力因而会使制件拉裂而压边圈的压力过小就会使工件的边壁或凸缘起皱所以压边圈的压力必须适当合适的压边力范围一般应以冲件既不起皱又使得冲件的侧壁和口部不致产生显著的变薄为原则压边力的大小和很多因素有关所以在实际生产中可以根据近似的经验公式进行计算压边力压式中有效压边面积P单位压边力冲压模具设计师手册P2244表919查得p45压边力压4566261N拉深功的计算拉深功式中最大拉深力Nh拉深深度mmW拉深功NmC修正系数一般取为C0608拉深功W08780582Nm压力机的电机功率可按下式计算式中电动机功率不均衡系数压力机效率电机效率压力机每分钟行程次数若所选压力机的电机功率小于计算值则应另选更大规格的压力机初选压力机压力机吨位的大小的选择首先要以冲压工艺所需的变形力为前提要求设备的名义压力要大于所需的变形力而且还要有一定的力量储备以防万一从提高设备的工作刚度冲压零件的精度及延长设备的寿命的观点出发要求设备容量有较大的剩余压力机其公称压力应大于拉深力拉与压边力压之和即拉压计算得780582662611443192N因此初选单柱偏心压力机J11100其主要参数及大小如下压力机型号J11100公称压力KN1000滑块行程mm20滑块行程次数次min65最大封闭高度mm420封闭高度调节量mm85立柱间距mm喉深mm340工作台尺寸mm前后600左右800垫板尺寸mm厚度100孔径160柄柄孔尺寸mm直径60深度80最大倾斜角电动机功率KW7模具结构设计凹模圆角半径凹模圆角半径4t式中凹模圆角半径mmt坯料厚度mm一般情况下在冲模设计及制造时应先取小一些待冲模试模与调整时根据试冲情况可适当加大直到修正合适能拉深出合格的制品为止这里取5mm凸凹模间隙对于盒形件拉深模其凸凹模单边间隙可根据盒形件精度确定当精度要求较高时圆角部分的间隙角当精度要求不高时圆角部分的间隙角最后一次拉深取较小值另外由于盒形件拉深时坯料在角部变厚较多因此圆角部分的间隙应较直边部分的间隙大设计时可取该零件的精度不高选择公式角这里取角11mm直边部分的间隙直角这里取所以直凸凹模尺寸及公差拉深凸模和凹模的直边部分的间隙直1mm圆角部分的间隙角11mm计算凸凹模制造公差按IT8级精度选取由表查得dp1凹模的设计1模的材料选Cr12凹模是在强压连续使用和有很大冲压力的条件下工作台的且伴有温度的升高工作条件恶劣要求凹模材料有好的耐磨性耐冲击性淬透性和切耐性2凹模的硬度要求较高一般应进行淬为热处理使其硬度达到期HRC58623凹模设计的结构如下图所示因拉深件标注外形尺寸按凹模进行配作凹模尺寸DdD075d0式中D拉深件外形尺寸mmDd凹模尺寸mmd凹模制造公差mmp凸模制造公差mm拉深件公差mm这里按IT10级精度选取可以得016mm凹模长边尺寸为Dd长148075016d01478800630mm凹模短边尺寸为Dd短88075016d0878800630mm四个圆角部分相当于直径为16mm凹模圆角直径为Dd圆16075016d0158800630mm2凸模的设计1凸模的材料为Cr12MOV2凸模硬度要求低于凹模硬度但其硬度还是较高的要经过回火的热处理方法使其硬度达到HRC5660该凸模为拉深模具且凸模的长度宽度应根据拉深件具体结构确定凸模尺寸DpD0750p式中Z凹凸模单面间隙值mm圆角部分的间隙角直边部分的间隙直凸模长边尺寸为Dp长14807510p1458800063mm凸模短边尺寸为Dp短8807510p858800063mm四个圆角部分相当于直径为16mm凸模圆角直径为Dp圆16075110p136800063mm