冲压拉深模的设计.doc

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1、冲压工艺及冲压模设计课程设计设计说明书 起止日期： 2011 年 1 月 3 日 至 2011 年 1月 16 日学生姓名班级学号成绩指导教师(签字)机械工程学院（部）2010年 01 月 16 日目 录第一章 拉深件工艺分析31.1 制件介绍31.2 产品结构及形状分析31.3 产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析31.3.1尺寸精度31.3.2冲裁件断面质量31.3.3 产品材料分析41.3.4 生产批量4第二章 零件冲压工艺计算42.1 翻孔工序的计算42.2 零件毛坯尺寸计算52.2.1确定修边余量a52.2.2 确定坯料直径52.2.3 确定工艺方案52.2.4排样、计算条料宽度及确定

2、步距52.3 冲裁力的计算62.4 确定拉深工序件尺寸62.4.1 判断能否一次拉深成形62.4.2 确定首次拉深件尺寸72.4.3 计算第二次拉深工序件的尺寸72.5 计算拉深工序的力82.6 工作部分尺寸计算82.6.1 拉深间隙的计算82.6.2 拉深凸、凹模尺寸的计算8第三章 设计选用模具零件、部件93.1 拉深凹模的设计93.2 拉深凸模的设计93.3 压边、卸料及出件装置设计103.3.1 压边圈103.3.2 推出与顶出装置11第四章 模架的选择124.1 模架的选用124.2导柱与导套134.3 模柄的选用13第五章 模具材料和热处理14第六章 模具的总装配图15第七章 填写冲

3、压工艺卡16设计总结18参考文献19第一章 拉深件工艺分析1.1 制件介绍零件名称：芯子隔套材料：08钢料厚：1mm批量：大批量零件图：如图1所示 图11.2 产品结构及形状分析由图1可知，产品为圆片落料、有凸缘筒形件拉深、圆片冲孔，产品结构简单对称。1.3 产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析1.3.1尺寸精度查参考资料【4】上表5-11可知：拉深件直径的极限偏差为：、 高度的极限偏差为：1.3.2冲裁件断面质量板料厚度为1mm，查参考资料【4】表2-67，可知冲裁件生产时毛刺允许高度为0.12mm，由于本产品在断面质量和毛刺高度上没有严格的要求，所以只要模具精度达到一定要求，冲裁件的断面质量

4、可以保证。 1.3.3 产品材料分析冲压材料不仅要满足产品设计的技术要求，还要满足冲压工艺要求和冲压后的加工要求，因此，对于冲裁件材料一般要求其力学性能是强度低，塑性高，表面质量和厚度公差符合国家标准。本设计产品所用的材料是08钢，为优质碳素结构钢，其力学性能是强度、硬度和塑性指标适中，经热处理后，用冲裁的加工方法是完全可以成形的。1.3.4 生产批量产品生产批量为大批量生产，适于采用冲压加工的方法，最好是单工序模，模具制造简单，维修方便。第二章 零件冲压工艺计算2.1 翻孔工序的计算由参考资料【1】表6-4可得极限翻边系数：由参考资料【1】式（6-10）可知，翻孔的高度为： 取整：由参考资料

5、【1】式（6-12）预制孔直径为： 实际取整：由参考资料【1】式（6-13）可得拉深高度为： 综上所述，拉深后的毛坯图如下所示：2.2 零件毛坯尺寸计算2.2.1确定修边余量a板料厚度为1mm，故按外形尺寸计算，查参考资料【1】表5-7可得，故拉深件的实际凸缘直径2.2.2 确定坯料直径 由参考资料【1】式（5-13）可得： 2.2.3 确定工艺方案通过分析计算可以得出该零件的正确工艺方案是：落料、第一次拉深，第二次拉深、冲孔，第四道工序为翻边，达到零件形状和尺寸要求。2.2.4排样、计算条料宽度及确定步距采用单排方案，如下图：由参考资料【4】圆件的圆角的零件间间距，沿边间距。送料步距，调料的

6、宽度，调料的长度L，根据附录选用。裁板的方式为： 采用横裁可裁条料数为（条），余8mm，每条板料可冲制件数（件），则每张板料可冲制件为（件）。经计算采用竖裁每张板料可冲制件数也是352件。板料利用率为：2.3 冲裁力的计算本模具采用刚性卸料，根据公式3-24（文献【1】）计算冲裁力F，查文献【3】表2-29可知08钢的抗剪强度为，则：由于该毛坯为圆，压力中心在圆心。2.4 确定拉深工序件尺寸2.4.1 判断能否一次拉深成形 查参考资料【1】上表（5-5、5-6）以及图（5-18）可知，带凸缘圆筒形件的极限拉深系数，首次拉深极限相对高度。比较可知，不能一次拉深成形，查参考资料【4】可知需要进行2

7、次拉深。2.4.2 确定首次拉深件尺寸根据上面求出的、以及查参考资料【4】上表（5-40）可得第一次拉深系数：查表9-36可得首次拉深凹模圆角半径：则第一次拉深后的直径为： 高度为： 总的拉深高度为30.5mm，而拉深次数为2，为了确保第二次拉深质量，充分发挥板材在第一次拉深变形中的塑性潜力，实际定为第一次拉深高度。拉深后图形如下：2.4.3 计算第二次拉深工序件的尺寸查参考资料【1】上表（5-3）可得： 则第二次拉深凹模圆角半径： 拉深直径为： 拉深高度为： 拉深次数n凸缘直径筒体直径d高度h圆角半径R圆角半径r197452010102974030.52.52.52.5 计算拉深工序的力查参

8、考资料【1】式（5-24）可知，第二次拉深用普通的平端面凹模拉深时毛坯不起皱的条件为：，代入数据得：，按照公式判断要使用压边圈。按参考资料【1】公式（5-29）计算得拉深力为： 按参考资料【1】公式（5-27）压边力为： 式中的值按相应表选取为总拉深力： 拉深功： 初选公称压力为250 kN的JH21系列开式固定台压力机（型号为JH21-25）。其最大装模高度为250mm，装模高度调节量为50mm，工作台孔尺寸为150mm，主电机功率为2.2 kW。2.6 工作部分尺寸计算 2.6.1 拉深间隙的计算拉深间隙指单边间隙，即。拉深工序采用压边装置，查参考资料【1】式（5-55），可得拉深间隙为：

9、。式中k为间隙系数，查【1】表（5-18）可知k=0.1。故得2.6.2 拉深凸、凹模尺寸的计算2.6.2.1 凸凹模圆角半径的计算 第二次拉深为最后一次拉深，故拉深凹凸模的圆角半径都等于工件的圆角半径2.5mm，即： 2.6.2.2 拉深模工作部分尺寸计算查参考资料【1】表（9-38）可得拉深模工作部分尺寸：(mm) (mm)式中： D拉深件的基本尺寸，mm； 拉深件的尺寸公差，从零件图可知其值为0.05mm。拉深凸模出气孔的尺寸由参考资料【4】表（9-39）可得出气孔直径 第三章 设计选用模具零件、部件3.1 拉深凹模的设计凹模采用矩形板状结构和直接通过螺钉、销钉与固定板固定的方式连接。凹

10、模刃口采用直刃壁结构，尺寸为，刃壁的高度取2.5mm。模具的壁厚根据条料的宽宽68mm和料厚t=1mm选取，查阅文献【5】表2-48选取凹模壁厚C=25mm。凹模长度等于宽度为：凹模板厚度按文献【5】97页公式估算： 式中： 则： 该模板的厚度要求较厚，可以省略垫板，凹模板直接与下模座连结固定。那么确定凹模板的总体尺寸大小为：3.2 拉深凸模的设计其结构尺寸为。根据模具结构，凸模的长度L可由安装固定的厚度、下推板厚度、拉深深度和附加长度h之和再减去一个板厚取得。根据模架结构取固定厚度为22mm，下推板此处的作用相当于压边圈，其厚度取为18 mm，附加长度主要考虑满足制件的拉深深度要求，取5 m

11、m。由此可得凸模的长度为 其固定方式直接用螺钉、销钉连结在模座上。作为拉深凸模，要开设排气孔，大小为，具体结构尺寸如图所示：3.3 压边、卸料及出件装置设计3.3.1 压边圈根据模具的总体结构的要求，使用弹性压边装置中的带限位装置的压边圈，由于第二次拉深的零件尺寸较小，故弹性装置使用橡皮垫结构，使其压边力随行程的变化极小，该装置在冲模完成后用于顶出工件，即做卸料板。压边圈与凹模板间隙配合，内圈大于凸模直径2mm，结构如图所示：3.3.2 推出与顶出装置根据模具的结构，该拉深工件首先需要从下凸模中顶出，然后再从凹模内推出。顶出装置如上图所示，采用橡皮垫式平板压边圈顶出。推出装置安装在上模内，通过

12、冲床滑块内的打料机构，将拉深后的工件从凸凹模的凹模内推出。为了尽量保证制件表面光滑，故采用推块将制件从凹模内顶出。第四章 模架的选择 4.1 模架的选用模架包括上模座、下模座、导柱和导套。冲压模具的全部零件都安装在模架上。选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑，一般在长度及宽度上都应比凹模大3040mm，模版厚度一般等于凹模厚度的11.5倍。根据凹模板的尺寸120mm120mm，参考文献【5】表10-31，选取滑动标准模架：选用的模架为、上模座、下模座分别为： 模架： 250250（210255） GB/T2851.3 上模座：25025050 GB/T2855.5 下模座：25025065

13、GB/T2855.6 凹模：12012052 导柱：35200 GB/T2861.1 导套：3511543 GB/T2861.6根据模具的结构，可知其闭合高度为 式中： H闭合模具的闭合高度，mm； h1上模座厚度，mm， h2拉深深度，mm， h3凸模高度，mm， h4- 凹模的厚度，mm， h5下模座厚度，mm， h6凸模装入下模座的深度，取15mm将前面计算的数值代入：介于210mm和255mm之间，符合设计要求。4.2导柱与导套根据模架的选取，采用A型导套，参考文献【5】表（15-21）选用的型号为：导套 A35H711543 GB/T 2861.6；导柱采用B型，按文献【5】表（15

14、-4）选用的型号为：导柱B35h620035 GB/T 2861.2.导柱与导套为H7/h6的间隙配合，导柱导套与模架均为H7/r6的过盈配合。为了保证使用中的安全性和可靠性，当模具处于闭合位置时，导柱上端面与上模座的上平面应留10-15mm的距离；导柱下端面与下模座下平面应留有2-5mm的距离，导套与上模座上平面六不小于3mm的距离，上模座开横槽以便排气,。4.3 模柄的选用根据压力机模柄孔的尺寸：直径: 40 mm，深度: 65 mm，查参考文献【5】表15-20，选择C型凸缘式模柄，可知其参数如下：d=40，极限偏差0.05 mm，d1=122 mm,总高度L=91 mm，凸缘高L1=2

15、3 mm，模柄倒角高度L2=4 mm，打杆孔d2=11 mm，凸缘螺钉环绕直径d3=81 mm，凸缘固定螺钉沉孔的直径d4=9 mm，沉孔台阶直径d5=15 mm，台阶高度h=9 mm，材料为Q235。如下图所示：第五章 模具材料和热处理使用的模具材料应具备良好的耐磨性、韧性和较高的强度、硬度，本模具为冲裁拉深复合为第二次拉深模，又为大批量生产，要求凹模能承受较大的拉应力，凸模承受较大的压应力，因此凹模和凸模必须具有较高的强度和耐磨性。对于拉深的凸模和凹模，由于与工件接触，受到比较强烈的磨损选用耐磨性良好的和淬透性好的模具钢。凹模和凹模材料选用T20A，均进行淬硬的热处理，使凹模工作部分热处理

16、硬度为60-62HRC，凹模和凸模工作部分热处理淬硬58-62HRC。其他结构件的材料见装配图明细表。第六章 模具的总装配图1下模座2卸料螺钉3导柱4压边圈5导套6凸模7上模座8、12、17螺钉9推板10推杆11模柄13凹模14螺母15特种螺钉16顶杆工作原理：经首次拉深后的毛坯件放在压边圈4的下凹圈内定位，压边圈通过顶杆16由橡皮垫压边，通过三根特种螺钉15对压边圈进行限位，用以控制压料间隙，防止压料力过大。第七章 填写冲压工艺卡 (厂名)冷冲压工艺卡片产品型号零件名称芯子隔套共 页产品名称零件型号第 页材料牌号及规格材料技术要求毛坯尺寸每毛坯可制件数毛坯重量辅助材料08钢板料3000mm6

17、00mm1mm352件工序号工序名称工序内容加工简图设备工艺装备工时0下料剪床上裁板1首次拉深JH21-1102再次拉深3翻边切边剪床上裁板4检验按产品零件图检验编制（日期）审核（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期设计总结经过这次的设计，我学到了很多上课无法学到的东西，虽然算不上是经验，但是总算有种接触专业的感觉。我设计的是芯子隔套的二次拉深模，经过几次的修改，总算有点成形的样子，这个设计是我们二个人一组开始的，每个人的数据和材料各不相同。这样既培养了我们的团队精神，又锻炼了我们处理问题的能力，更重要的是，我们从中学到了如何一个人去解决问题，查找资料。为了做

18、好这个设计，我们都很努力，经常到了凌晨两三点，还抱着资料翻找，不想就这样搁置，我们都抱以极大的热诚来完成了它，对自己更是充满了信心，对自己设计的成果虽然算不上最好的，但是我很开心，因为，在最初的怀疑到坚信到完成，我做到了。这次设计少不了的当然还有老师的细心指导，为了能让我们顺利完成，老师每天都在跟进我们，及时指出我们的错误，让我们减少了修改的分量，谢谢老师!参考文献1、王孝培主编 冲压设计资料 机械工业出版社2、李天佑主编 冷冲模图册 机械工业出版社3、王芳主编 冷冲模设计指导 机械工业出版社4、张正修主编 冲压技术实用数据速查手册 机械工业出版社5、郝斌海主编 冲压模具简明设计手册 化学工业出版社20