压力容器封头复合模具设计

?必威动态 ????|???? ?2019-07-17 13:04


  3横具结构形式设计3.1封头加工过程应力分析板料在冲裁过程中塑性变形区内某些特征的应力状态如U)所示。冲裁过程中A点径向受到凸模侧压力作用,切向和轴向均受拉应力作用;B点受凸模正压力作用,处于板料弯曲内侧,产生三向压应力,为强压力区;C点受凹模正压力作用,且处于板料弯曲外侧,径向和切向受拉应力作用,轴向为压应力,但主要受压应力作用;D点径向应力和切向应力均为拉应力和压应力的合成应力,轴向受到拉应力作用。因此,D点为强拉应力区。从以上各点的应力状态可以看出,凸模与凹模端面的静压应力篼于侧面,且凸模刃口附近的静压应力又比凹模刃口附近的高,这就使冲裁时裂纹首先在凹模刃口附近的侧面产生,继而才在凸模刃口附近的侧面产生。
  拉伸过程应力应变示意ffl封头加工过程应力分析拉伸过程中的应力应变如所示。凸缘区为主要变形区,材料承受二压一拉的三向应力状态,同时应变也是三向的。凹模圆角部分为过渡区,此处变形比较复杂,除与平面凸缘部分相同的特性外,厚度方向上还承受凹模圆角的压力和弯曲作用产生的压应力抑的作用。应变状态也是三向的,21是最大的变形,22和23是压变形。筒壁部分是传力区,这部分材料已经变形完毕。S2和S3为零,因此变形和应力均为平面状态。凸模圆角部分是过渡区,在这个区间内的筒壁和筒底转角稍上的地方,拉伸开始时,材料处于凹、凸模间,需要转移的材料较少,冷作硬化程度低,加之该处材料变薄,使传力的截面积变小,因此此处往往是整个拉伸件强度最薄弱的地方,最容易产生裂纹,是危险截面。筒的底部为小变形区,此处材料变形较小,可忽略不计。综上所述,拉伸件的主要破坏形式是:凸缘区在切向应力作用下“起皱”和筒壁传力区上危险断面的“拉裂”。
  3.2模具形式的确定模具有倒装式和正装式两种,大家选用倒装式。因为采用倒装式模具就可以利用下模的弹顶器进行压边,且压力和行程都比较大。此外,由于拉伸件的凸缘区在切向应力作用下“起皱”,而压边圈能有效地减轻起皱现象,故采用带有压边装置的模具;压边圈还能顶件和给毛坯定位。模具的出料方式采用弹性顶件。
  4.1压边圈长度c压边圈的长度没有明确的规定,应根据生产的实际情况确定。一般U形件产品,大家可以暂定压边圈长度等于其修边余量5.由P120:当凸模的直径250mm时,S=6mm,所以压边圈长度可暂定为C其中D.、
  T、d分别为毛坯直径、料厚、产品直径。
  4,2毛坯厚度的选择V*80型压力容器的公称直径DN=300mm,该封头为标准楠圆形封头,其中如所示。由P207,得h2=25mm和材料厚度t=39mm,V*80型压力容器取t=4mnu4.3毛坯直径的计算尺寸378.4mm基本符合要求,压边圈可以取6mm.所以实际毛坯图应该为直径378.4mm,厚度4mm的板料。
  5模具结构尺寸设计计算5.1冲裁凸、凹模间眯的确定*1997根据冲裁尺寸精度、剪切面质量、模具寿命等主要因素,将金属材料冲裁间隙分为三类,即I类、n类、in类。因为模具设计的方案(fāng àn)是先对钢板冲裁,再进行拉伸,所以对冲裁的质量要求不是很高,可以取第m类较大的间隙。根据表2其中:S材料的厚度;C冲裁模单边间隙。代人数据得:X4=冲裁凸、凹模刃口尺寸确定落料时间隙取在凸模上,则凹模尺寸:Dd=别为凹模、凸模的制造公差。
  x的值在0.51之间,与零件的精度有关。表2 *4得:料厚为24mm的圆形件可以取x=0.75,厶  代人数据得:0= 0.8=14.21111X15.4凸、凹模单边间隙C的确定间隙CT和拉伸初期各部件位置关系如所示。
  一般精度的一次拉伸K=0.按照V*80压力容器的图纸,由于工件内部要承受相当压力,所以对工件的内形尺寸有一定要求。储气罐不同分:碳素钢储气罐、低合金钢储气罐、不锈钢储气罐。按照压力分:低压储气罐、中压储气罐、高压储气罐。储气罐(压力容器)一般由筒体、封头、法兰、接管、密封元件和支座等零件和部件组成。此外,还配有安全装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件。故尺寸以凸模为基准,凸模的开始尺寸不要取得过大,则凸模尺寸为:5.6下模高度H和宽度B的确定落料凹模高度和下模宽度的确定根据经验公式:代入数据(data)得:HT拉伸凸模高度的确定应该略大于工件篼度的2倍,取H+=230mm.下模篼度H确定取落料凹模和拉伸凸模高度差为5mm,则H=H;+5 =230+5=235mm5.7上模高度确定H;=h+代人数据得:取H+=160mm.由,―般取为mm. 5.8模柄设计采用标准模柄,根据安装打料杆这一情况可以采用B型压人式模柄。
  *10可选其尺寸如下:d=6U*gnim;d2=17mm;H上模离度计算筒图=130mm 5.9卸料板设计5.9.1卸料板结构确定根据P215,冲制材料厚度大于或等于0.8mm的板材。储气罐不同分:碳素钢储气罐、低合金钢储气罐、不锈钢储气罐。按照压力分:低压储气罐、中压储气罐、高压储气罐。储气罐(压力容器)一般由筒体、封头、法兰、接管、密封元件和支座等零件和部件组成。此外,还配有安全装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件。或者冲制零件平整度要求不是很高的产品,可以选用平板式固定(fixed)卸料板。其结构如所示。
  5.9.2卸料板尺寸的确定图卸料板与下模单边间隙确定:卸料板高度和宽度的确定根据表表11一25取:高度卸料板宽度B>200mm;其中:B―一下模宽度;D*上模宽度;O *卸料板与下模单边间隙。
  模架设计模架采用滑动导向中间导柱圆形模架,因为它适用于凹、凸模为圆形的冲模。
  根据下模最大尺寸B=600mm,选择标准模架的尺寸如下:模架宽度验证:宽度s=模架篼度验证:模具总体最大高度Hmax的确定H咖=其中:b附加长度,一般取代入数据得:H纸代人数据得:HN=则:HN  6冲压设备(shèbèi)和冲模材料
  6. 1冲压工艺力的计算6.1.1落料工序冲裁力P―=LSb卸料力P卸=K卸XP冲顶件力P顶冲=9.1吨因为采用弹性装置和上出料方式,则冲裁工艺力为:2吨由得:q=22.5,此处取2.5;57.7吨所以压力机的吨位:P机>Q+P=
  19. 5+57.7=772吨6.2压力机的选择(xuanze)6.2.1压力机吨位6.2.2压力机功率压力机的电机功率:90mm(下模座90.95;n压力机每分钟行程次数;1.36马力转换千瓦的转换系数。
  具体数值可以根据实际压力机各个参数进行计算,只要所选压力机电机功率(指物体在单位时间内所做的功的多少)即可。
  冲模材料和热处理与冲压材料直接接触,完成冲压工作的零件,其材料有如下要求:良好的耐磨耗性;良好的热处理工艺性能I一定的韧性;良好的机械加工性能;良好的抗粘附性。据对有色金属板或低碳(Low carbon)钢进行拉伸时,拉伸模具的凸模、凹模材料可以选用碳素工具钢或低、中合金工具钢制造。V冲压加工。所以拉伸凸模可选用材料的牌号为T8
  A、T10A,淬火热处理,热处理后凸模硬度要求5862HRC;落料凹模可选用材料的牌号为9CrS
  I、CrWM
  N、Crl2MV,淬火热处理,热处理后凹模硬度要求6264HRC;落料凸模和拉伸凹模是一体的,应该以要求较高的落料凸模为标准选择模具材料,所以其材料和落料凹模的材料一致,可选用材料的牌号为9CrS
  I、CrWM
  N、Crl2MV,淬火热处理,热处理后硬度要求5862HRC.模具整体效果图如0所示。
  7结束语高了模具设计的效率,体现了三维设计的灵活和高效。储气罐专门用来储存气体的设备,同时起稳定系统压力的作用,根据储气罐的承受压力不同可以分为高压储气罐,低压储气罐,常压储气罐。本设计虽完成了封头复合模具的设计,但因时间所限,未能对压边圈的压紧力、拉伸时的起皱等工艺缺陷未作深人的分析(Analyse);也未能充分利用计算机技术对CAD/CAE/CAM进行系统研究。大家相信将计算机三维设计运用GF冷冲模具的设计中是现今模具设计发展的必然。